JP2003222031A - ガスタービンにおける弦ヒンジシールのための補助シール - Google Patents
ガスタービンにおける弦ヒンジシールのための補助シールInfo
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- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 22
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- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims 1
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- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims 1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/02—Sealings between relatively-stationary surfaces
- F16J15/06—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
- F16J15/08—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with exclusively metal packing
- F16J15/0806—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with exclusively metal packing characterised by material or surface treatment
- F16J15/0812—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with exclusively metal packing characterised by material or surface treatment with a braided or knitted body
-
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
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-
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- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D9/00—Stators
- F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
- F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
- F01D9/041—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector using blades
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Gasket Seals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、弦ヒンジシールを通過する漏れ損
失を実質的に最少化又は排除するための補助シールに関
する。 【解決手段】 ガスタービンは、ノズルセグメント41の
内側レール52とノズル支持リング44の環状シール面54と
の間に弦ヒンジシール46を有する。補助シール70が、弦
ヒンジシールの高圧側37において支持リングとノズルセ
グメントの内バンド38との間に配置される。補助シール
70は、内側レール52の内縁部に固定されたブラケット80
によって支持された、ウーブンメタルクロス76によって
被覆された一対の金属薄板シム72,74を含む。クロスシ
ールの半径方向内端部は、ノズル支持リングの環状シー
ル面に対して押し付けられる。補助シールの脚部のシム
にはその末端縁部に千鳥状に配置されたスリット90,92
が入れられ、可撓性を与えてノズル支持リング44と効果
的にシール係合させる。
失を実質的に最少化又は排除するための補助シールに関
する。 【解決手段】 ガスタービンは、ノズルセグメント41の
内側レール52とノズル支持リング44の環状シール面54と
の間に弦ヒンジシール46を有する。補助シール70が、弦
ヒンジシールの高圧側37において支持リングとノズルセ
グメントの内バンド38との間に配置される。補助シール
70は、内側レール52の内縁部に固定されたブラケット80
によって支持された、ウーブンメタルクロス76によって
被覆された一対の金属薄板シム72,74を含む。クロスシ
ールの半径方向内端部は、ノズル支持リングの環状シー
ル面に対して押し付けられる。補助シールの脚部のシム
にはその末端縁部に千鳥状に配置されたスリット90,92
が入れられ、可撓性を与えてノズル支持リング44と効果
的にシール係合させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、タービンノズルと
タービンノズル支持リングとの間の弦ヒンジシールを補
助するための、ガスタービンにおけるシールに関し、具
体的には、弦ヒンジシールを通過する漏れ損失を実質的
に最少化又は排除するための補助シールに関する。
タービンノズル支持リングとの間の弦ヒンジシールを補
助するための、ガスタービンにおけるシールに関し、具
体的には、弦ヒンジシールを通過する漏れ損失を実質的
に最少化又は排除するための補助シールに関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンにおいては、高温の燃焼ガ
スが、燃焼器から第１段ノズル及びバケットを通り、そ
して後続のタービン段のノズル及びバケットを通って流
れる。第１段ノズルは、一般的にその各々がセグメント
毎に１つ又はそれ以上のノズルステータ羽根を含む鋳造
ノズルセグメントの環状配列又は組立体を含む。各第１
段ノズルセグメントはまた、互いに半径方向に間隔をお
いて配置された内バンド部分及び外バンド部分を含む。
ノズルセグメントの組立に際して、ステータ羽根は、互
いに円周方向に間隔をおいて配置されて、環状の内バン
ドと外バンドとの間でステータ羽根の環状配列を形成す
る。第１段ノズルの外バンドに結合されたノズル保持リ
ングは、タービンのガス流路内で第１段ノズルを支持す
る。好ましくは水平中心線において分割された環状のノ
ズル支持リングには、内バンドが係合し、該ノズル支持
リングは軸方向運動に抗して第１段ノズルを支持する。
スが、燃焼器から第１段ノズル及びバケットを通り、そ
して後続のタービン段のノズル及びバケットを通って流
れる。第１段ノズルは、一般的にその各々がセグメント
毎に１つ又はそれ以上のノズルステータ羽根を含む鋳造
ノズルセグメントの環状配列又は組立体を含む。各第１
段ノズルセグメントはまた、互いに半径方向に間隔をお
いて配置された内バンド部分及び外バンド部分を含む。
ノズルセグメントの組立に際して、ステータ羽根は、互
いに円周方向に間隔をおいて配置されて、環状の内バン
ドと外バンドとの間でステータ羽根の環状配列を形成す
る。第１段ノズルの外バンドに結合されたノズル保持リ
ングは、タービンのガス流路内で第１段ノズルを支持す
る。好ましくは水平中心線において分割された環状のノ
ズル支持リングには、内バンドが係合し、該ノズル支持
リングは軸方向運動に抗して第１段ノズルを支持する。
【０００３】例示的な構成においては、セグメント毎に
２つのステータ羽根を備える１８個の鋳造セグメントが
設けられている。セグメントの環状配列は、隣り合う円
周方向端縁に沿って、側面シールにより互いにシールさ
れる。側面シールは、内バンドの半径方向内側の高圧領
域、すなわち高圧圧縮機の吐出空気と、これよりも低圧
のガス流路内の高温燃焼ガスとの間をシールする。
２つのステータ羽根を備える１８個の鋳造セグメントが
設けられている。セグメントの環状配列は、隣り合う円
周方向端縁に沿って、側面シールにより互いにシールさ
れる。側面シールは、内バンドの半径方向内側の高圧領
域、すなわち高圧圧縮機の吐出空気と、これよりも低圧
のガス流路内の高温燃焼ガスとの間をシールする。
【０００４】弦ヒンジシールは、第１段ノズルの内バン
ドとノズル支持リングの軸方向に向いた面との間をシー
ルするために使用される。各弦ヒンジシールは、各ノズ
ルセグメントの内バンド部分の弦方向線に沿って直線的
に延びる軸方向突出部を含む。具体的には、弦ヒンジシ
ールは各セグメントの内側レールに沿って延び、この内
側レールは内バンド部分から半径方向内向きに延びる。
弦ヒンジシールの突出部は、ノズル支持リングの軸方向
に対向して面するシール面とシール係合している。
ドとノズル支持リングの軸方向に向いた面との間をシー
ルするために使用される。各弦ヒンジシールは、各ノズ
ルセグメントの内バンド部分の弦方向線に沿って直線的
に延びる軸方向突出部を含む。具体的には、弦ヒンジシ
ールは各セグメントの内側レールに沿って延び、この内
側レールは内バンド部分から半径方向内向きに延びる。
弦ヒンジシールの突出部は、ノズル支持リングの軸方向
に対向して面するシール面とシール係合している。
【０００５】第１段ノズルの作動及び／又は修理時に、
歪みにより弦ヒンジシールとノズル支持リングのシール
面との間にギャップが生じる場合があることが判明し
た。これらのギャップは、環状の内バンドの半径方向内
側の高圧領域から高温ガス流路内へ、弦ヒンジシールを
通過する漏れを発生させる。言い換えると、弦ヒンジシ
ールの突出部がノズル支持リングのシール面との接触を
失うので、弦ヒンジシールは漏れ流を防ぐのに不十分で
ある。
歪みにより弦ヒンジシールとノズル支持リングのシール
面との間にギャップが生じる場合があることが判明し
た。これらのギャップは、環状の内バンドの半径方向内
側の高圧領域から高温ガス流路内へ、弦ヒンジシールを
通過する漏れを発生させる。言い換えると、弦ヒンジシ
ールの突出部がノズル支持リングのシール面との接触を
失うので、弦ヒンジシールは漏れ流を防ぐのに不十分で
ある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って、弦ヒンジシー
ルを通過する漏れ流を最少化又は排除するために、第１
段ノズルとノズル支持リングとの境界面における補助シ
ールに対する必要性が存在する。
ルを通過する漏れ流を最少化又は排除するために、第１
段ノズルとノズル支持リングとの境界面における補助シ
ールに対する必要性が存在する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の好ましい実施形
態によれば、弦ヒンジシールを通過する漏れを排除又は
最少化し、かつそのまま容易に取り付けられる、第１段
ノズルとノズル支持リングとの間の補助シールが提供さ
れる。本発明の好ましい実施形態においては、補助シー
ルは、各ノズルセグメントの内側レールの半径方向内縁
部に取り付けられたウーブンメタルクロス内に包まれた
少なくとも１つの、好ましくは２つの背中合わせにされ
た金属薄板シムを含む。この補助シールは、弦ヒンジシ
ールの半径方向内側の位置においてノズル支持リングの
第１の面に対して係合するように、内側レールから延び
る。タービン高圧領域内にある高圧圧縮機からの吐出空
気は、ノズル支持リングの環状面に対してクロスシール
を押し付ける。
態によれば、弦ヒンジシールを通過する漏れを排除又は
最少化し、かつそのまま容易に取り付けられる、第１段
ノズルとノズル支持リングとの間の補助シールが提供さ
れる。本発明の好ましい実施形態においては、補助シー
ルは、各ノズルセグメントの内側レールの半径方向内縁
部に取り付けられたウーブンメタルクロス内に包まれた
少なくとも１つの、好ましくは２つの背中合わせにされ
た金属薄板シムを含む。この補助シールは、弦ヒンジシ
ールの半径方向内側の位置においてノズル支持リングの
第１の面に対して係合するように、内側レールから延び
る。タービン高圧領域内にある高圧圧縮機からの吐出空
気は、ノズル支持リングの環状面に対してクロスシール
を押し付ける。
【０００８】具体的には、クロスシール及びシムは、支
持ブラケットの背面に沿って固定される。支持ブラケッ
トとクロスシール及びシムとの半径方向外端縁は、内側
レールの内縁部に沿って形成された溝内に固定される。
シールは、円周方向に弓状に延び、それぞれ９０°又は
１８０°の２つ又は４つの円周方向セグメントとして形
成される。ノズルセグメントの数は円周方向の補助シー
ルの数よりも多いから、補助シールセグメントは複数の
ノズルセグメントに、特にノズルセグメント間の接合部
において重なり、それによってセグメント間の漏れを低
減する。別の構成においては、セグメント間にあるセグ
メント間ギャップは、補助シールがオーバラップした接
合部とに軸方向に重ね合わされることができる。
持ブラケットの背面に沿って固定される。支持ブラケッ
トとクロスシール及びシムとの半径方向外端縁は、内側
レールの内縁部に沿って形成された溝内に固定される。
シールは、円周方向に弓状に延び、それぞれ９０°又は
１８０°の２つ又は４つの円周方向セグメントとして形
成される。ノズルセグメントの数は円周方向の補助シー
ルの数よりも多いから、補助シールセグメントは複数の
ノズルセグメントに、特にノズルセグメント間の接合部
において重なり、それによってセグメント間の漏れを低
減する。別の構成においては、セグメント間にあるセグ
メント間ギャップは、補助シールがオーバラップした接
合部とに軸方向に重ね合わされることができる。
【０００９】クロス及びシムは、半径方向内向きに突出
し、ノズル支持リングに向かって軸方向に曲がり、再び
半径方向内向き方向に曲がって、シールの内端部上に末
端脚部を形成するような形状にされる。各シムの脚部に
はそれらの末端縁からスリットが入れられて、複数のフ
ィンガを形成する。１つのシムの各フィンガは、他方の
シムの各フィンガのスリット上に重なる。すなわち、各
シムのスリットが対向するシムのフィンガによって効果
的にシールされるように、各シムのスリットは、互いに
円周方向に千鳥状に配置される。これらのスリットはま
た、補助シールのシール面に可撓性を与える。
し、ノズル支持リングに向かって軸方向に曲がり、再び
半径方向内向き方向に曲がって、シールの内端部上に末
端脚部を形成するような形状にされる。各シムの脚部に
はそれらの末端縁からスリットが入れられて、複数のフ
ィンガを形成する。１つのシムの各フィンガは、他方の
シムの各フィンガのスリット上に重なる。すなわち、各
シムのスリットが対向するシムのフィンガによって効果
的にシールされるように、各シムのスリットは、互いに
円周方向に千鳥状に配置される。これらのスリットはま
た、補助シールのシール面に可撓性を与える。
【００１０】本発明による好ましい実施形態において
は、ほぼ軸方向に向いた第１の面を有するタービンノズ
ル支持リングと、少なくとも１つのステータ羽根を有
し、かつ第１の面と軸方向に対向する第２の面を有する
内バンドを含むタービンノズルセグメントと、その両側
の高圧及び低圧領域間をシールするために第１の面に対
してシール係合するように、内バンドから垂下して該内
バンドから半径方向内向きに延びるシールとを含み、該
シールが、少なくとも第１のプレートと、ウーブンメタ
ルクロスの被覆層と、該クロスによって覆われかつ第１
の面に係合する末端縁部とを有するシール本体を含み、
支持ブラケットが、内バンドに固定されかつシールの１
つの側面に沿って延びて、シール本体を該シール本体の
低圧側で支持し、該シール本体の縁部が、可撓性であり
かつ第１の面に対してシール係合するように予荷重が加
えられていることを特徴とするタービンが、提供され
る。
は、ほぼ軸方向に向いた第１の面を有するタービンノズ
ル支持リングと、少なくとも１つのステータ羽根を有
し、かつ第１の面と軸方向に対向する第２の面を有する
内バンドを含むタービンノズルセグメントと、その両側
の高圧及び低圧領域間をシールするために第１の面に対
してシール係合するように、内バンドから垂下して該内
バンドから半径方向内向きに延びるシールとを含み、該
シールが、少なくとも第１のプレートと、ウーブンメタ
ルクロスの被覆層と、該クロスによって覆われかつ第１
の面に係合する末端縁部とを有するシール本体を含み、
支持ブラケットが、内バンドに固定されかつシールの１
つの側面に沿って延びて、シール本体を該シール本体の
低圧側で支持し、該シール本体の縁部が、可撓性であり
かつ第１の面に対してシール係合するように予荷重が加
えられていることを特徴とするタービンが、提供され
る。
【００１１】本発明による別の好ましい実施形態におい
ては、ほぼ軸方向に向いた第１の面を有するタービンノ
ズル支持リングと、各々が少なくとも１つのステータ羽
根を有し、かつ第１の面と軸方向に対向する第２の面を
有する内バンドを含む複数のタービンノズルセグメント
と、その両側の高圧及び低圧領域間をシールするために
第１の面に対してシール係合するように、各内バンドか
ら垂下して該各内バンドから半径方向内向きに延びる、
複数のシールセグメントで構成されたシールとを含み、
該各シールセグメントが、少なくとも第１のプレート
と、ウーブンメタルクロスの被覆層と、該クロスによっ
て覆われかつ第１の面に係合する末端縁部とを有するシ
ール本体を含み、複数の支持ブラケットが、内バンドに
固定されかつ各シールセグメントの１つの側面に沿って
延びて、各シール本体を該シール本体の低圧側で支持
し、該各シール本体の縁部が、可撓性でありかつ第１の
面に対してシール係合するように予荷重が加えられてい
ることを特徴とするタービンが、提供される。
ては、ほぼ軸方向に向いた第１の面を有するタービンノ
ズル支持リングと、各々が少なくとも１つのステータ羽
根を有し、かつ第１の面と軸方向に対向する第２の面を
有する内バンドを含む複数のタービンノズルセグメント
と、その両側の高圧及び低圧領域間をシールするために
第１の面に対してシール係合するように、各内バンドか
ら垂下して該各内バンドから半径方向内向きに延びる、
複数のシールセグメントで構成されたシールとを含み、
該各シールセグメントが、少なくとも第１のプレート
と、ウーブンメタルクロスの被覆層と、該クロスによっ
て覆われかつ第１の面に係合する末端縁部とを有するシ
ール本体を含み、複数の支持ブラケットが、内バンドに
固定されかつ各シールセグメントの１つの側面に沿って
延びて、各シール本体を該シール本体の低圧側で支持
し、該各シール本体の縁部が、可撓性でありかつ第１の
面に対してシール係合するように予荷重が加えられてい
ることを特徴とするタービンが、提供される。
【００１２】
【発明の実施の形態】次に図１を参照すると、ここには
全体を符号１０で表したガスタービンのタービンセクシ
ョンの代表的な例が示されている。タービン１０は、図
示しないが環状配列の燃焼器からの高温燃焼ガスを、該
高温ガスを環状の高温ガス通路１４に沿って流すための
移行部材１２を通して受ける。タービン段は高温ガス通
路１４に沿って配置されている。各段は、タービンロー
タ上に取り付けられ該タービンロータの一部を形成する
複数の円周方向に間隔をおいて配置されたバケットと、
ノズルの環状配列を形成する複数の円周方向に間隔をお
いて配置されたステータ羽根とを含む。例えば、第１段
は、第１段ロータホイール１８上に取り付けられた複数
の円周方向に間隔をおいて配置されたバケット１６と、
複数の円周方向に間隔をおいて配置されたステータ羽根
２０とを含む。同様に、第２段は、ロータホイール２４
上に取り付けられた複数のバケット２２と、複数の円周
方向に間隔をおいて配置されたステータ羽根２６とを含
む。更に追加の段を設けることが可能であって、例え
ば、第３段ロータホイール３０上に取り付けられた複数
の円周方向に間隔をおいて配置されたバケット２８と、
複数の円周方向に間隔をおいて配置されたステータ羽根
３２とを含む第３段を設けることができる。ステータ羽
根２０、２６、３２は、タービンケーシング上に取り付
けられかつそれに固定され、他方、バケット１６、２
２、２８とホイール１８、２４、３０とは、タービンロ
ータの一部を形成することが分かるであろう。ロータホ
イール間にはスペーサ３４、３６が設けられ、これらも
またタービンロータの一部を形成する。圧縮機吐出空気
は、第１段の半径方向内側に位置する領域３７内に在っ
て、領域３７内に在るこの空気は、高温ガス通路１４に
沿って流れる高温ガスの圧力よりも高圧であることが分
かるであろう。
全体を符号１０で表したガスタービンのタービンセクシ
ョンの代表的な例が示されている。タービン１０は、図
示しないが環状配列の燃焼器からの高温燃焼ガスを、該
高温ガスを環状の高温ガス通路１４に沿って流すための
移行部材１２を通して受ける。タービン段は高温ガス通
路１４に沿って配置されている。各段は、タービンロー
タ上に取り付けられ該タービンロータの一部を形成する
複数の円周方向に間隔をおいて配置されたバケットと、
ノズルの環状配列を形成する複数の円周方向に間隔をお
いて配置されたステータ羽根とを含む。例えば、第１段
は、第１段ロータホイール１８上に取り付けられた複数
の円周方向に間隔をおいて配置されたバケット１６と、
複数の円周方向に間隔をおいて配置されたステータ羽根
２０とを含む。同様に、第２段は、ロータホイール２４
上に取り付けられた複数のバケット２２と、複数の円周
方向に間隔をおいて配置されたステータ羽根２６とを含
む。更に追加の段を設けることが可能であって、例え
ば、第３段ロータホイール３０上に取り付けられた複数
の円周方向に間隔をおいて配置されたバケット２８と、
複数の円周方向に間隔をおいて配置されたステータ羽根
３２とを含む第３段を設けることができる。ステータ羽
根２０、２６、３２は、タービンケーシング上に取り付
けられかつそれに固定され、他方、バケット１６、２
２、２８とホイール１８、２４、３０とは、タービンロ
ータの一部を形成することが分かるであろう。ロータホ
イール間にはスペーサ３４、３６が設けられ、これらも
またタービンロータの一部を形成する。圧縮機吐出空気
は、第１段の半径方向内側に位置する領域３７内に在っ
て、領域３７内に在るこの空気は、高温ガス通路１４に
沿って流れる高温ガスの圧力よりも高圧であることが分
かるであろう。
【００１３】タービンの第１段を参照すると、第１段ノ
ズルを形成するステータ羽根２０は、それぞれタービン
ケーシングにより支持された内バンド３８と外バンド４
０との間に配置される。上に述べたように、第１段ノズ
ルは、複数のノズルセグメント４１で形成され（図
３）、各ノズルセグメントには、内バンド部分と外バン
ド部分との間を延び、かつセグメントの環状配列内に配
置された１つ、好ましくは２つのステータ羽根が取り付
けられる。タービンケーシングに接合されるノズル保持
リング４２は、外バンドに結合されて、第１段ノズルを
固定する。第１段ノズルの内バンド３８の半径方向内側
に在るノズル支持リング４４は、内バンド３８と係合す
る。具体的には、内バンド３８とノズル支持リング４４
との境界面は、内側レール５２（図２）を含む。内側レ
ール５２は、弦状になった直線的に延びる軸方向突出部
４８を含み、これらは以下の記述においては全体的かつ
集合的に弦ヒンジシール４６と呼ぶ。突出部４８は、各
ノズルセグメント、特に内バンド３８の一体部分を形成
する内側レール５２の軸方向に向いた面５０に沿って延
びる。突出部４８は、ノズル支持リング４４の第１の環
状面５４と係合する。高圧圧縮機の吐出空気は、領域３
７内に在り、高温ガス通路１４内を流れるより低圧の高
温ガスは、シール４８の反対側に在ることが分かるであ
ろう。従って弦ヒンジシール４６は、高圧領域３７から
高温ガス通路１４の低圧領域内への漏れをシールするこ
とを目的とする。
ズルを形成するステータ羽根２０は、それぞれタービン
ケーシングにより支持された内バンド３８と外バンド４
０との間に配置される。上に述べたように、第１段ノズ
ルは、複数のノズルセグメント４１で形成され（図
３）、各ノズルセグメントには、内バンド部分と外バン
ド部分との間を延び、かつセグメントの環状配列内に配
置された１つ、好ましくは２つのステータ羽根が取り付
けられる。タービンケーシングに接合されるノズル保持
リング４２は、外バンドに結合されて、第１段ノズルを
固定する。第１段ノズルの内バンド３８の半径方向内側
に在るノズル支持リング４４は、内バンド３８と係合す
る。具体的には、内バンド３８とノズル支持リング４４
との境界面は、内側レール５２（図２）を含む。内側レ
ール５２は、弦状になった直線的に延びる軸方向突出部
４８を含み、これらは以下の記述においては全体的かつ
集合的に弦ヒンジシール４６と呼ぶ。突出部４８は、各
ノズルセグメント、特に内バンド３８の一体部分を形成
する内側レール５２の軸方向に向いた面５０に沿って延
びる。突出部４８は、ノズル支持リング４４の第１の環
状面５４と係合する。高圧圧縮機の吐出空気は、領域３
７内に在り、高温ガス通路１４内を流れるより低圧の高
温ガスは、シール４８の反対側に在ることが分かるであ
ろう。従って弦ヒンジシール４６は、高圧領域３７から
高温ガス通路１４の低圧領域内への漏れをシールするこ
とを目的とする。
【００１４】しかしながら前述したように、タービンの
作動時に、ノズル構成部材とノズル支持リングとは、突
出部４８とノズル支持リング４４の環状面５４との間に
漏れギャップを形成し、それによって高圧領域から低圧
領域へ漏れ流が生じがちになる。高温ガス通路１４内へ
の漏れ流を最少化又は防止するために、本発明の好まし
い実施形態においては、第１段ノズルとノズル支持リン
グ４４との間をシールするための補助シールが設けられ
る。全体を符号７０で表した補助シール(図５)は、円周
方向に延びるクロスシール７１を含み、該クロスシール
７１は、好ましくはウーブンメタルクロスで包まれ、第
１段ノズルに固定された、弓状に延びる金属薄板シムに
よって形成される。具体的には、補助シール７０は、ウ
ーブンメタルクロス７６によって両面を覆われた１つ
の、好ましくは一対の金属薄板又はシム７２、７４を含
む。シール７０はまた、該シールの一つの面に沿って延
び、シールに対して剛体支持を与える構造支持ブラケッ
ト８０を含む。メタルクロス及びシムは、その境界面に
沿って、例えば熔接によりブラケット８０に対して一体
的に固定される。
作動時に、ノズル構成部材とノズル支持リングとは、突
出部４８とノズル支持リング４４の環状面５４との間に
漏れギャップを形成し、それによって高圧領域から低圧
領域へ漏れ流が生じがちになる。高温ガス通路１４内へ
の漏れ流を最少化又は防止するために、本発明の好まし
い実施形態においては、第１段ノズルとノズル支持リン
グ４４との間をシールするための補助シールが設けられ
る。全体を符号７０で表した補助シール(図５)は、円周
方向に延びるクロスシール７１を含み、該クロスシール
７１は、好ましくはウーブンメタルクロスで包まれ、第
１段ノズルに固定された、弓状に延びる金属薄板シムに
よって形成される。具体的には、補助シール７０は、ウ
ーブンメタルクロス７６によって両面を覆われた１つ
の、好ましくは一対の金属薄板又はシム７２、７４を含
む。シール７０はまた、該シールの一つの面に沿って延
び、シールに対して剛体支持を与える構造支持ブラケッ
ト８０を含む。メタルクロス及びシムは、その境界面に
沿って、例えば熔接によりブラケット８０に対して一体
的に固定される。
【００１５】図８に示すように、ノズルセグメントによ
り補助シール７０を支持するために、ほぼＬ字形の溝８
２が、各内側レール５２の内縁部に沿って形成される。
ブラケット８０の半径方向外端部は、軸方向に延びるフ
ランジ８４を含む。図５に示すように、クロスシール７
１及びブラケット８０の外端部は、溝８２内に延びて、
例えば熔接によって該溝８２内に固定される。従って、
シール７０は、ノズル支持リング４４の第１のシール面
５４から軸方向に間隔をおいた位置において、内側レー
ル５２から半径方向内向きに突出する。
り補助シール７０を支持するために、ほぼＬ字形の溝８
２が、各内側レール５２の内縁部に沿って形成される。
ブラケット８０の半径方向外端部は、軸方向に延びるフ
ランジ８４を含む。図５に示すように、クロスシール７
１及びブラケット８０の外端部は、溝８２内に延びて、
例えば熔接によって該溝８２内に固定される。従って、
シール７０は、ノズル支持リング４４の第１のシール面
５４から軸方向に間隔をおいた位置において、内側レー
ル５２から半径方向内向きに突出する。
【００１６】図５及び図７に示すように、ブラケット８
０はまた、その半径方向内端部においてシール面５４に
向かって突出し、該シール面５４の直前で終端するフラ
ンジ８６を含む。クロスシール７１がフランジ８６の表
面の周りを包んでシール面５４に向けて延び、次いで半
径方向内向き方向に曲げられ又は折り返されてシール脚
部又は末端縁部８８を形成する。シール脚部８８は、シ
ール面５４に接するウーブンメタルクロスによってシー
ル面５４と係合して補助シールの働きをする。シール面
５４に対する脚部８８のシール係合を維持するために、
シム７２、７４には予荷重が加えられることも理解され
るであろう。
０はまた、その半径方向内端部においてシール面５４に
向かって突出し、該シール面５４の直前で終端するフラ
ンジ８６を含む。クロスシール７１がフランジ８６の表
面の周りを包んでシール面５４に向けて延び、次いで半
径方向内向き方向に曲げられ又は折り返されてシール脚
部又は末端縁部８８を形成する。シール脚部８８は、シ
ール面５４に接するウーブンメタルクロスによってシー
ル面５４と係合して補助シールの働きをする。シール面
５４に対する脚部８８のシール係合を維持するために、
シム７２、７４には予荷重が加えられることも理解され
るであろう。
【００１７】図７に最も良く示されているように、シム
７２、７４の脚部８８には、シール７０に沿って円周方
向に間隔をおいた位置においてスリットが入れられる。
例えば、シム７２の脚部８８には、該脚部８８に沿って
円周方向に間隔をおいた位置にスリット９０が形成され
る。同様に、シム７４の脚部には、これに沿って円周方
向に間隔をおいた位置にスリット９２が形成される。シ
ム７２のスリット９０によって形成されたフィンガ９４
がシム７４のスリット９２に重なるように、スリット９
０及び９２は、円周方向において互いに千鳥状に配置さ
れる。シム７４のフィンガ９６は、シム７２のスリット
９０の下に位置する。従って、フィンガ９４、９６は、
スリット間の良好なシールを行いながら、補助シールの
脚部に可撓性を与える。
７２、７４の脚部８８には、シール７０に沿って円周方
向に間隔をおいた位置においてスリットが入れられる。
例えば、シム７２の脚部８８には、該脚部８８に沿って
円周方向に間隔をおいた位置にスリット９０が形成され
る。同様に、シム７４の脚部には、これに沿って円周方
向に間隔をおいた位置にスリット９２が形成される。シ
ム７２のスリット９０によって形成されたフィンガ９４
がシム７４のスリット９２に重なるように、スリット９
０及び９２は、円周方向において互いに千鳥状に配置さ
れる。シム７４のフィンガ９６は、シム７２のスリット
９０の下に位置する。従って、フィンガ９４、９６は、
スリット間の良好なシールを行いながら、補助シールの
脚部に可撓性を与える。
【００１８】図９を参照すると、ここには例えばシム７
２のようなシムを覆っている好ましいメタルクロス７６
の一部分が示されている。このクロス被覆層は、オラン
ダ綾織の形態になっている。Ｌ６０５又はＨａｙｎｅｓ
１８８材料で形成され比較的密に織られたクロスを使用
することにより、効果的なシールと耐磨耗面とが得られ
る。
２のようなシムを覆っている好ましいメタルクロス７６
の一部分が示されている。このクロス被覆層は、オラン
ダ綾織の形態になっている。Ｌ６０５又はＨａｙｎｅｓ
１８８材料で形成され比較的密に織られたクロスを使用
することにより、効果的なシールと耐磨耗面とが得られ
る。
【００１９】補助シール７０は、それぞれ円周方向に９
０°又は１８０°の広がりを有する２つ又は４つのセグ
メント７２（図６）で形成されるのが好ましい。その結
果、補助シールセグメント７２は、ノズルセグメント４
１間の接合部に重なり、弦ヒンジシールを通過する漏れ
を減少させると同時にノズルセグメント間の漏れを減少
させる。別の構成では、補助シール７０は、各ノズルセ
グメントの円周方向長さに対応した円周方向長さを持つ
セグメントで形成することができる。その場合には、次
に、補助シールセグメントと隣接するシールセグメント
の隣り合う端部同士とが、重ね合わされ、効果的なセグ
メント間シールを形成することができる。
０°又は１８０°の広がりを有する２つ又は４つのセグ
メント７２（図６）で形成されるのが好ましい。その結
果、補助シールセグメント７２は、ノズルセグメント４
１間の接合部に重なり、弦ヒンジシールを通過する漏れ
を減少させると同時にノズルセグメント間の漏れを減少
させる。別の構成では、補助シール７０は、各ノズルセ
グメントの円周方向長さに対応した円周方向長さを持つ
セグメントで形成することができる。その場合には、次
に、補助シールセグメントと隣接するシールセグメント
の隣り合う端部同士とが、重ね合わされ、効果的なセグ
メント間シールを形成することができる。
【００２０】本発明を、現在最も実用的で好ましいと考
えられる実施形態に関連させて説明してきたが、本発明
は、開示した実施形態に限定されるものではなく、ま
た、特許請求の範囲に記載された符号は、理解容易のた
めであってなんら発明の技術的範囲を実施例に限縮する
ものではない。
えられる実施形態に関連させて説明してきたが、本発明
は、開示した実施形態に限定されるものではなく、ま
た、特許請求の範囲に記載された符号は、理解容易のた
めであってなんら発明の技術的範囲を実施例に限縮する
ものではない。
【図１】 ガスタービンの一部分の概略破断側面図。
【図２】 従来の弦シールヒンジを示す拡大破断断面
図。
図。
【図３】 ノズルセグメントの内側レールに沿った従来
の弦ヒンジシールの一部分を示す破断斜視図。
の弦ヒンジシールの一部分を示す破断斜視図。
【図４】 ガスタービンのノズル支持リングとシール係
合した従来の弦ヒンジシールを一部断面で示す破断斜視
図。
合した従来の弦ヒンジシールを一部断面で示す破断斜視
図。
【図５】 本発明の好ましい実施形態による補助シール
を示す拡大破断断面図。
を示す拡大破断断面図。
【図６】 図５の補助シールの斜視図。
【図７】 補助シールの脚部又はフィンガ内のスリット
を示す、シールの拡大破断斜視図。
を示す、シールの拡大破断斜視図。
【図８】 補助シールを受けるための、内側レールに沿
ったスロットを示す破断斜視図。
ったスロットを示す破断斜視図。
【図９】 本発明による補助シールのためのメタルクロ
ス織りの斜視図。
ス織りの斜視図。
３７ 高圧領域
３８ 内バンド
４４ ノズル支持リング
４６ 弦ヒンジシール
４８ 軸方向突出部
５０ 内側レールの第２のシール面
５２ 内側レール
５４ ノズル支持リングの第１のシール面
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 アフマド・サフィ
アメリカ合衆国、ニューヨーク州、トロ
イ、フーシック・ストリート、229番
(72)発明者 アブドゥル−アジーズ・モハメッド−ファ
キーア
アメリカ合衆国、ニューヨーク州、スケネ
クタデイ、シェリダン・ビレッジ、６シー
３番
Ｆターム(参考） 3G002 GA05 HA01 HA12
3J040 BA01 EA18 EA47 FA01 HA06
HA16
Claims (10)
- 【請求項１】 ほぼ軸方向に向いた第１の面（５４）を
有するタービンノズル支持リング（４４）と、 少なくとも１つのステータ羽根（２０）を有し、かつ前
記第１の面と軸方向に対向する第２の面（５０）を有す
る内バンド（３８）を含むタービンノズルセグメント
（４１）と、 その両側の高圧及び低圧領域間をシールするために前記
第１の面に対してシール係合するように、前記内バンド
から垂下して該内バンドから半径方向内向きに延びるシ
ール（７０）と、を含み、 該シールが、少なくとも第１のプレート（７２）と、ウ
ーブンメタルクロス（７６）の被覆層と、該クロスによ
って覆われかつ前記第１の面に係合する末端縁部（８
８）とを有するシール本体（７１）を含み、 支持ブラケット（８０）が、前記内バンドに固定されか
つ前記シールの１つの側面に沿って延びて、前記シール
本体を該シール本体の低圧側で支持し、該シール本体の
前記縁部が、可撓性でありかつ前記第１の面に対してシ
ール係合するように予荷重が加えられている、ことを特
徴とするタービン。 - 【請求項２】 前記シール本体が第２のプレート（７
４）を含み、前記第１及び第２のプレートが互いに背中
合わせに置かれ、前記クロスが前記各プレートの反対側
側面に沿った被覆層として延びていることを特徴とす
る、請求項１に記載のタービン。 - 【請求項３】 前記シール（７０）が該タービンの軸線
の周りで弓状に延び、前記各プレートが、該各プレート
の端縁から前記縁部に沿って延び、前記シールに可撓性
を与えるスリット（９０、９２）を有することを特徴と
する、請求項２に記載のタービン。 - 【請求項４】 前記内バンドが内側レール（５２）を含
み、該内側レールが前記第１の面（５４）に対してシー
ル係合し該第１の面との間で第２のシールを形成するよ
うに、該内側レールから軸方向に延びる突出部（４８）
を有することを特徴とする、請求項１に記載のタービ
ン。 - 【請求項５】 前記突出部（４８）が、前記内側レール
に沿って直線的に延びていることを特徴とする、請求項
４に記載のタービン。 - 【請求項６】 ほぼ軸方向に向いた第１の面（５４）を
有するタービンノズル支持リング（４４）と、 各々が少なくとも１つのステータ羽根（２０）を有し、
かつ前記第１の面と軸方向に対向する第２の面（５０）
を有する内バンド（３８）を含む複数のタービンノズル
セグメント（４１）と、 その両側の高圧及び低圧領域間をシールするために前記
第１の面に対してシール係合するように、前記各内バン
ドから垂下して該各内バンドから半径方向内向きに延び
る、複数のシールセグメントで構成されたシール（７
０）と、を含み、 該各シールセグメントが、少なくとも第１のプレート
（７２）と、ウーブンメタルクロス（７６）の被覆層
と、該クロスによって覆われかつ前記第１の面に係合す
る末端縁部（８８）とを有するシール本体（７１）を含
み、 複数の支持ブラケット（８０）が、前記内バンドに固定
されかつ前記各シールセグメントの１つの側面に沿って
延びて、前記各シール本体を該シール本体の低圧側で支
持し、該各シール本体の前記縁部が、可撓性でありかつ
前記第１の面に対してシール係合するように予荷重が加
えられている、ことを特徴とするタービン。 - 【請求項７】 前記各シール本体が第２のプレート（７
４）を含み、前記各シール本体の前記第１及び第２のプ
レートが互いに背中合わせに置かれ、前記クロスが前記
第１と第２のプレートの反対側側面に沿った被覆層とし
て延びていることを特徴とする、請求項６に記載のター
ビン。 - 【請求項８】 前記シールセグメントの各々が弓形であ
り、かつ各ノズルセグメントの円周方向長さを超える円
周方向長さを有し、前記各シールセグメントが、隣り合
うノズルセグメント間の接合部を跨いでいることを特徴
とする、請求項６に記載のタービン。 - 【請求項９】 前記各シール本体が第２のプレートを含
み、前記各シール本体の前記第１及び第２のプレートが
互いに背中合わせに置かれ、前記クロスが前記第１及び
第２のプレートの反対側側面に沿った被覆層として延び
ており、前記各シールが該タービンの軸線の周りで弓状
に延び、前記各プレートが、該プレートの端縁から前記
縁部に沿って延び、前記シールに可撓性を与えるスリッ
ト（９０、９２）を有することを特徴とする、請求項６
に記載のタービン。 - 【請求項１０】 各ノズルセグメントのための前記内バ
ンドが内側レール（５２）を含み、該内側レールが前記
第１の面に対してシール係合し該第１の面との間で第２
のシールを形成するように、該内側レールから軸方向に
延びる突出部（４８）を有することを特徴とする、請求
項６に記載のタービン。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US10/028925 | 2001-12-28 | ||
| US10/028,925 US6637751B2 (en) | 2001-12-28 | 2001-12-28 | Supplemental seal for the chordal hinge seals in a gas turbine |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003222031A true JP2003222031A (ja) | 2003-08-08 |
| JP2003222031A5 JP2003222031A5 (ja) | 2006-02-09 |
| JP4205421B2 JP4205421B2 (ja) | 2009-01-07 |
Family
ID=21846258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002376191A Expired - Fee Related JP4205421B2 (ja) | 2001-12-28 | 2002-12-26 | ガスタービンにおける弦ヒンジシールのための補助シール |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6637751B2 (ja) |
| EP (1) | EP1323898B1 (ja) |
| JP (1) | JP4205421B2 (ja) |
| KR (1) | KR100747835B1 (ja) |
| DE (1) | DE60212055T2 (ja) |
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