(57)【要約】【課題】バケットダブテール（６０）とロータ（２０）との間のギャップ（９０）をシールするためのダブテールシール組立体（１００）を提供する。【解決手段】本ダブテールシール組立体（１００）は、ダブテール（６０）の周りに配置されたシールスロット（１１０）と、シールスロット（１１０）と連通した高圧供給孔（１３０）と、シールスロット（１１０）の周りにかつギャップ（９０）内に配置された変形可能なシールシール（１５０）とを含むことができる。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バケットダブテール（６０）とロータ（２０）との間のギャップ（９０）をシールするためのダブテールシール組立体（１００）であって、
前記ダブテール（６０）の周りに配置されたシールスロット（１１０）と、
前記シールスロット（１１０）と連通した高圧供給孔（１３０）と、
前記シールスロット（１１０）の周りにかつ前記ギャップ（９０）内に配置された変形可能なシールシール（１５０）と、を含む、
ダブテールシール組立体（１００）。
【請求項２】
前記シールスロット（１１０）と前記高圧供給孔（１３０）との間に配置された高圧供給チャンバ（１２０）をさらに含む、請求項１記載のダブテールシール組立体（１００）。
【請求項３】
前記シールスロット（１１０）が、その全体又は一部が前記ダブテール（６０）のタブ（７０）の周辺の周りに延びる、請求項１記載のダブテールシール組立体（１００）。
【請求項４】
前記シールスロット（１１０）が、その全体又は一部が前記ダブテール（６０）のタブ（７０）の周辺の周りに可変深さ含む、請求項３記載のダブテールシール組立体（１００）。
【請求項５】
前記高圧供給孔（１３０）が、前記ダブテール（６０）の高圧側（１４０）と連通している、請求項１記載のダブテールシール組立体（１００）。
【請求項６】
グラファイトシール又はブレーデッド金属シールを含む、請求項１記載のダブテールシール組立体（１００）。
【請求項７】
前記変形可能なシールシール（１５０）が略矩形断面を有する、請求項１記載のダブテールシール組立体（１００）。
【請求項８】
前記変形可能なシールシール（１５０）が略円形断面を有する、請求項１記載のダブテールシール組立体（１００）。
【請求項９】
バケットダブテール（６０）とロータ（２０）との間のギャップ（９０）をシールする方法であって、
前記ダブテール（６０）のシールスロット（１１０）内に変形可能なシールシール（１５０）を配置するステップと、
前記ダブテール（６０）を通して高圧流体を強制的に流すステップと、
前記高圧流体により前記ロータ（２０）に対して前記変形可能なシールシール（１５０）を押圧するステップと、を含む、
方法。
【請求項１０】
前記変形可能なシールシール（１５０）がその全体又は一部で前記ギャップ（９０）をシールするステップを含む、請求項９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、広義にはあらゆるタイプのタービンに関し、特にタービンバケットダブテールとタービンロータとの間に形成されたギャップをガス圧力及び変形可能なシールシール材料によってシールするためのシステム並びに方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンは一般に幾つかの円周方向に間隔をおいて配置されたバケット（ブレード）を備えたタービンロータ（ホイール）を含む。バケットは一般に、翼形部、プラットフォーム、シャンク、ダブテール及びその他の要素を含むことができる。各バケットのダブテールは、タービンロータ内に配置されて固定される。翼形部は、ガスの運動エネルギーを回転機械エネルギーに変換するために高温ガス通路内に突出している。幾つかの冷却媒体通路が、半径方向にバケットを貫通して延びて、それらの通路を通して冷却媒体の内向き及び／又は外向き流れを導くことができる。
【０００３】
熱負荷及び／又は遠心荷重の増大によるダブテールのタブとロータの表面との間のギャップに基づいて、冷却媒体供給回路に漏れが生じる可能性がある。バケット供給回路からホイールスペース内への空気損失により、ブレード冷却媒体流要求量が大きくなる可能性がある。さらに、後方圧縮機段から抽出される場合があり、そのような場合には、エンジン運転時におけるエネルギー出力及び全体効率に対する悪影響が、著しく大きくなるおそれがある。
【０００４】
このような漏れを制限するための努力が、従前なされてきた。例えば、１つの方法は、ダブテールタブ上にアルミニウムを堆積させて少なくとも部分的にギャップを充填するようにすることを含む。具体的には、前方側のダブテール面に対して、３６０度リングを圧入することができる。この設計は、良好にシールしかつ耐久性があるが、現場において容易に分解しかつ交換することができない。それどころか、これらのリングは、ロータ全体を分解する時に分解することができるのみである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第４４２２８２７号明細書
【特許文献２】米国特許第４７４３１６４号明細書
【特許文献３】米国特許第４４８０９５７号明細書
【特許文献４】米国特許第４４９４９０９号明細書
【特許文献５】米国特許第４７２５２００号明細書
【特許文献６】米国特許第４７４３１６６号明細書
【特許文献７】米国特許第５０５２８９０号明細書
【特許文献８】米国特許第５８２３７４３号明細書
【特許文献９】米国特許第５１３９３８９号明細書
【特許文献１０】米国特許第５５９９１７０号明細書
【特許文献１１】米国特許第６２９６１７２号明細書
【特許文献１２】米国特許第６３７５４２９号明細書
【特許文献１３】米国特許第６５６５３２２号明細書
【特許文献１４】米国特許第６５７５７０４号明細書
【特許文献１５】米国特許第６６８２３０７号明細書
【特許文献１６】米国特許第６２７３６８３号明細書
【特許文献１７】米国特許第５２５７９０９号明細書
【特許文献１８】米国特許第３７０９６３１号明細書
【特許文献１９】米国特許第５０５２８９３号明細書
【特許文献２０】欧州特許出願第０７７４０４８号明細書
【特許文献２１】国際公開第９４／１２７７２号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、ダブテールタブシールシステム及び方法の改良に対する要望が存在する。そのようなシステム及び方法は、漏れを適切に防止して全体システム効率を高めると同時に、現場での据付け及び／又は補修が可能となるようにすべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
従って、本願は、バケットダブテールとロータとの間のギャップをシールするためのダブテールシール組立体を提供する。本ダブテールシール組立体は、ダブテールの周りに配置されたシールスロットと、シールスロットと連通した高圧供給孔と、シールスロットの周りにかつギャップ内に配置された変形可能なシールシールとを含むことができる。
【０００８】
本願はさらに、バケットダブテールとロータとの間のギャップをシールするためのダブテールシール組立体を提供する。本ダブテールシール組立体は、ダブテールの周りに配置されたシールスロットと、シールスロットの周りに配置された供給チャンバと、供給チャンバ及びダブテールの高圧側と連通した供給孔と、シールスロットの周りに配置されかつダブテールの高圧側から供給孔内に流れる高圧空気によってギャップ内に押圧された変形可能なシールシールとを含むことができる。
【０００９】
本願はさらに、バケットダブテールとロータとの間のギャップをシールする方法を提供する。本方法は、ダブテールのシールスロット内に変形可能なシールシールを配置するステップと、ダブテールを通して高圧流体を強制的に流すステップと、高圧流体によりロータに対して変形可能なシールシールを押圧するステップとを含む。
【００１０】
本願のこれらの及びその他の特徴は、幾つかの図面及び特許請求の範囲と関連させて以下の詳細な説明を精査することにより、当業者には明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】本明細書に記載したようなシールシステムで使用することができるシュラウド付きバケットの斜視図。
【図１Ｂ】本明細書に記載したようなシールシステムで使用することができるシュラウドなしバケットの斜視図。
【図２】ロータの斜視図。
【図３】本明細書に記載したようなシールシステムのシールスロットの側面図。
【図４】本明細書に記載したようなシールシステムのシールスロット及び高圧供給孔の側面断面図。
【図５】本明細書に記載したようなシールシステムの側面断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、幾つかの図を通して同じ番号が同様な要素を指している図面を参照すると、図１Ａは、本明細書で使用することができるようなバケット１０を示している。バケット１０は、ニューヨーク州スケネクタディ所在のＧｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｍｐａｎｙが販売している７ＦＡ＋ｅ型ガスタービンで使用されているような第１又は第２段バケットとすることができる。本明細書では、あらゆるその他のタイプのバケット又は段もまた、使用することができる。バケット１０は、図２に示すようなロータ２０で使用することができる。
【００１３】
よく知られているように、バケット１０は、翼形部３０、プラットフォーム４０、シャンク５０、ダブテール６０及びその他の要素を含むことができる。バケット１０は、タービンのロータ２０の周りでかつ該ロータ２０に対して固定された幾つかの円周方向に間隔をおいて配置されたバケット１０の１つであることが分かるであろう。図１Ａのバケット１０は、翼形部３０の１つの端部上にシュラウド６５を有する。図１Ｂのバケット１１には、シュラウドがない。本明細書では、あらゆるその他のタイプのバケット設計を使用することができる。
【００１４】
上記したように、ロータ２０は、バケット１０のダブテール６０を受ける幾つかのスロット２５を有することができる。同様に、バケット１０の翼形部３０は、ロータ２０の回転によりガスストリームの運動エネルギーを機械エネルギーに変換できるように高温ガスストリーム内に突出している。ダブテール６０は、該ダブテールから延びる第１のタング又はタブ７０及び第２のタブ８０を含むことができる。本明細書では、同様の設計を使用することができる。ダブテール６０のタブ７０、８０の端部とロータ２０との間には、ギャップ９０が形成されることになる。あるタイプのシールシステムを使用しない限り、高圧冷却流が、このギャップ９０を介して逸出するおそれがある。
【００１５】
図３〜図５は、本明細書に記載したようなダブテールシール組立体１００を示している。ダブテールシール組立体１００は、バケット１０のダブテール６０の第１のタブ７０の周りにかつ該第1のタブ７０内に配置することができる。ダブテールシール組立体１００は、シールスロット１１０を含むことができる。シールスロット１１０は、第１のタブ７０の周辺の周りに延びることができる。シールスロット１１０の寸法及び形状は、その全体又は一部を変化させることができる。シールスロット１１０は、従来型の機械加工法により形成することができる。本明細書では、その他のタイプの製造法もまた、使用することができる。
【００１６】
ダブテールシール組立体１００は、シールスロット１１０の直ぐ上方で第１のタブ７０の周りに配置された高圧供給チャンバ１２０を含むことができる。高圧供給チャンバ１２０はまた、第１のタブ７０の周辺の周りに延びることができかつあらゆる所望の寸法及び形状を有することができる。高圧供給チャンバ１２０はまた、従来型の機械加工法又はその他のタイプの製造法よって形成することができる。特定の高圧供給チャンバ１２０に代えて、より深いシールスロット１１０を使用することができる。
【００１７】
ダブテールシール組立体１００は、高圧供給チャンバ１２０と連通した高圧供給孔１３０を含むことができる。高圧供給孔１３０は、高圧供給チャンバ１２０から第１のタブ７０の外部、すなわち該タブ７０の高圧側１４０近くまで延びることができる。高圧供給孔１３０は、あらゆる所望のジオメトリ又は寸法を有することができる。高圧供給孔１３０はまた、従来型の機械加工法又はその他のタイプの製造法よって形成することができる。
【００１８】
ダブテールシール組立体１００は、シールスロット１１０の周りに配置された変形可能なシールシール１５０を含むことができる。変形可能なシールシール１５０は、略矩形断面、略円形断面、「Ｃ字」形状又はあらゆるその他の所望の設計を有することができる。具体的には、軸方向又は半径方向Ｃ字シール形シールを使用することができる。変形可能なシールシール１５０は、製織グラファイト、製織金属、製織金属間化合物、製織セラミック、焼結金属／グラファイト、金属裏当て材上で気相製膜したグラファイト、金属／グラファイト／セラミックスハイブリッド材料、その他のタイプの変形可能なシール金属で構成することができる。変形可能なシールシール１５０は、シールスロット、並びにバケット１０とロータ２０との間のギャップ９０を充填することができる。本明細書では、あらゆる数のシール１５０及び供給孔１３０を使用することができる。
【００１９】
使用中、ダブテール６０の第１のタブ７０の高圧側１４０からの高圧空気又はその他の流体が、高圧供給孔１３０及び高圧供給チャンバ１２０内に侵入する。高圧空気は、変形可能なシールシール１５０を押圧しかつ該変形可能なシールシール１５０に対して押圧力を作用させる。従って、変形可能なシールシール１５０はロータ２０に対して押圧されて、ギャップ９０が充填されかつ該ギャップ９０を通して高圧空気が漏れなくなる。具体的には、変形可能なシールシール１５０上への加圧力又はその他の力が、バケット１０が回転する時に生じる遠心荷重力を相殺する。変形可能なシールシール１５０は、その全体又は一部がギャップ９０をシールする。本明細書では、その他のタイプのシール力を使用することができる。
【００２０】
変形可能なシールシール１５０はまた、その他のシールシステム及び方法で使用することができる。ダブテールシール組立体１００はまた、第２のタブ７０又はその他の場所で使用することができる。
【００２１】
以上の説明は本願の一部の実施形態のみに関するものであること、並びに本明細書において当業者は、特許請求の範囲及びその均等物によって定まる本発明の一般的技術思想及び技術的範囲から逸脱せずに、多くの変更及び修正を行うことができることを理解されたい。
【符号の説明】
【００２２】
１０  バケット
１２  ロータ
２５  スロット
３０  翼形部
４０  プラットフォーム
５０  シャンク
６０  ダブテール
６５  シュラウド
７０  第１のタブ
８０  第２のタブ
９０  ギャップ
１００  ダブテールシール組立体
１１０  シールスロット
１２０  高圧供給チャンバ
１３０  高圧供給孔
１４０  高圧側
１５０  変形可能なシールシール
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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