(57)【要約】【課題】シール組立体（１０）を提供する。【解決手段】本シール組立体（１０）は、回転構成要素（１２）の周りで円周方向に配置されかつ高圧及び低圧側（１６、１８）間で回転構成要素（１２）に対して主シール作用を行うように構成されたフォイル（１４）と、該フォイル（１４）に隣接して配置されたバネシステム（２０）とを含む。バネシステム（２０）は、フォイルの表面が回転構成要素（１２）のエクスカーションに追従するのを可能にする複数の特徴形状部（４４）を含み、複数の特徴形状部（４４）は、フォイル（１４）と固定構成要素との間で高圧側（１６）から低圧側（１８）への二次シール作用を行う。【選択図】      図１
2008309333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転構成要素（１２）の周りで円周方向に配置されかつ高圧及び低圧側（１６、１８）間で前記回転構成要素（１２）に対して主シール作用を行うように構成されたフォイル（１４）と、
前記フォイル（１４）に隣接して配置されたバネシステム（２０）と、
を含み、前記バネシステム（２０）が、
前記フォイルの表面が前記回転構成要素（１２）のエクスカーションに追従するのを可能にしかつ前記高圧及び低圧側（１６、１８）間で前記回転構成要素（１２）に対して二次シール作用を行う複数の特徴形状部（４４）と、
前記フォイル（１４）と固定構成要素との間でシール作用を行うように構成されたシール表面（２４）と、を含む、
シール組立体（１０）。
【請求項２】
前記複数の特徴形状部（４４）が、前記バンプフォイル上に配置されたバネ要素（６０）を含む、請求項１記載のシール組立体（１０）。
【請求項３】
前記バネ要素（６０）が、所望のバネ剛性分布を達成するような複数の幾何学形状及び寸法を有する特徴形状部を含む、請求項２記載のシール組立体（１０）。
【請求項４】
前記バネ要素（６０）が、前記バンプフォイル上に配置された複数の断面形状を有する円周方向屈曲金属ストリップ（６２）又はチューブを含む、請求項３記載のシール組立体（１０）。
【請求項５】
前記フォイル（１４）が、該フォイルの表面上にエッチングされかつ該フォイル（１４）を横切る空気流を実質的に防止するように構成された特徴形状部のパターン（８８）を含む、請求項１記載のシール組立体（１０）。
【請求項６】
前記シール表面（２４）が、前記フォイル（１４）に結合されたブラシシールセグメントを含む、請求項１記載のシール組立体（１０）。
【請求項７】
前記シール表面（２４）が、該シール組立体（１０）のシールハウジング（２２）に結合されたフォイル（１４）を含む、請求項１記載のシール組立体（１０）。
【請求項８】
円周方向アレイとして配置された複数の弓形セグメント（９４）を有する環状セグメント構成要素（９２）と、
前記複数の弓形セグメント（９４）に結合された複数のフォイルシールセグメント（９６）と、
を含み、前記フォイルシールセグメント（９６）の各々が、
取付け機構によって該シールセグメント（９６）に結合されたフォイル（８６）と、
前記フォイル（８６）に隣接して配置されかつ前記フォイルの表面が回転構成要素（１２）のエクスカーションに追従するのを可能にする複数の特徴形状部（４４）を備えたバネシステム（２０）と、を含む、
シール組立体（９０）。
【請求項９】
固定構成要素と、
回転構成要素（１２）と、
シール組立体（１０）と、
を含み、前記シール組立体（１０）が、
前記回転構成要素（１２）の周りで円周方向に配置され、かつ前記回転構成要素（１２）との間の所望の間隔を維持して高圧及び低圧側（１６、１８）間で該回転構成要素（１２）に対して主シール作用を行うように構成されたフォイル（１４）と、
前記フォイル（１４）に隣接して配置され、かつ前記フォイルの表面が前記回転構成要素（１２）のエクスカーションに追従するのを可能にして前記高圧及び低圧側（１６、１８）間で該回転構成要素（１２）に対して二次シール作用を行う複数の特徴形状部（４４）を備えたバネシステム（２０）と、を含み、
前記バネシステム（２０）が、前記フォイル（１４）と前記固定構成要素との間でシール作用を行うように構成されたシール表面（２４）を含む、
回転機械。
【請求項１０】
回転構成要素（１２）の周りで円周方向に配置されかつ高圧及び低圧側（１６、１８）間で前記回転構成要素（１２）に対して主シール作用を行うように構成されたフォイル（１４）と、
前記フォイル（１４）に隣接して配置されたバネシステム（２０）と、
を含み、前記バネシステム（２０）が、
前記フォイルの表面が前記回転構成要素（１２）のエクスカーションに追従するのを可能にしかつ前記高圧及び低圧側（１６、１８）間で前記回転構成要素（１２）に対して二次シール作用を行う複数の特徴形状部（４４）と、
前記フォイル（１４）に結合されかつ前記フォイル（１４）と固定構成要素との間でシール作用を行うように構成された複数のブラシシールセグメントと、を含む、
シール組立体（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、総括的には回転機械用のシールシステムに関し、より具体的には、回転機械の運転状態時に流体の漏れを最小限にするためのコンプライアントシール組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々なタイプの回転機械が公知でありかつ使用されている。一般的に、回転機械の効率は、その機械の構成要素の内部公差により決まる。例えば、緩い公差の回転機械は、内部構成要素間で比較的嵌合不良を生じる可能性があり、従って高圧領域から低圧領域への装置内での比較的高い漏れが発生して、効率の低下を示すおそれがある。
【０００３】
回転機械では、該回転機械を通って流れる流体の漏れを減少させるためにシールシステムが用いられる。シールシステムは、様々な運転段階の間に比較的高い温度、温度勾配、並びに構成要素の熱膨張及び収縮を受けることが多い。間隙は、回転機械の様々な運転段階の間に増大又は減少する可能性がある。例えば、ガスタービンにおける段間シールは、間隙が始動から定常状態に運転状態が変化すると、その性能が制限される。そのような部位に適用される典型的なシールシステムは、ラビリンスシール及びブラシシールを含む。ラビリンスシールの場合には、間隙は、所定のマージンを有するタービンピンチに基づいて設定される。しかしながら、余分な間隙は、シールを通る必要以上の漏れが発生するので、回転機械の効率及び性能を低下させる可能性がある。さらにブラシシールの場合には、タービンピンチの間の継続時間及び荷重により、シールに対する大きな摩耗が生じ、それによってそのようなシールの性能が制限されることになる。
【特許文献１】米国特許第３，８０９，４４３号公報
【特許文献２】米国特許第４，２２３，９５８号公報
【特許文献３】米国特許第５，１００，１５８号公報
【特許文献４】米国特許第５，３７０，４０２号公報
【特許文献５】米国特許第５，４２７，４５５号公報
【特許文献６】米国特許第５，６３２，４９３号公報
【特許文献７】米国特許第５，８３３，３６９号公報
【特許文献８】米国特許第５，９０２，０４９号公報
【特許文献９】米国特許第５，９１５，８４１号公報
【特許文献１０】米国特許第６，１９０，０４８号公報
【特許文献１１】米国特許第６，５０５，８３７号公報
【特許文献１２】米国特許第６，５２７，２７４号公報
【特許文献１３】国際特許出願第０２／３６９７４  Ａ２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、シール性能を改善しかつ損失を低下させるシールシステムに対する必要性がある。さらに、回転機械の大きなロータエクスカーションの存在下であっても、高い信頼性で作動することができるシールシステムを提供することが望ましいと言える。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
簡単に言えば、本発明の１つの実施形態によると、シール組立体を提供する。本シール組立体は、回転構成要素の周りで円周方向に配置されかつ高圧及び低圧側間で回転構成要素に対して主シール作用を行うように構成されたフォイルと、該フォイルに隣接して配置されたバネシステムとを含む。バネシステムは、フォイルの表面が回転構成要素のエクスカーションに追従するのを可能にしかつ高圧及び低圧側間で回転構成要素に対して二次シール作用を行う複数の特徴形状部と、フォイルと固定構成要素との間でシール作用を行うように構成されたシール表面とを含む。
【０００６】
別の実施形態では、シール組立体を提供する。本シール組立体は、円周方向アレイとして配置された複数の弓形セグメントを有する環状セグメント構成要素と、複数の弓形セグメントに結合された複数のフォイルシールセグメントとを含む。フォイルシールセグメントの各々は、取付け機構によって該シールセグメントに結合されたフォイルと、フォイルに隣接して配置されかつ該フォイルの表面が回転構成要素のエクスカーションに追従するのを可能にする複数の特徴形状部を備えたバネシステムとを含む。
【０００７】
別の実施形態では、回転機械を提供する。本回転機械は、固定構成要素と、回転構成要素と、シール組立体とを含む。シール組立体は、回転構成要素の周りで円周方向に配置されかつ該回転構成要素との間の所望の間隔を維持して高圧及び低圧側間で該回転構成要素に対して主シール作用を行うように構成されたフォイルと、フォイルに隣接して配置されかつ該フォイルの表面が回転構成要素のエクスカーションに追従するのを可能にして高圧及び低圧側間で該回転構成要素に対して二次シール作用を行う複数の特徴形状部を備えたバネシステムとを含み、バネシステムは、フォイルと固定構成要素との間でシール作用を行うように構成されたシール表面を含む。
【０００８】
本発明のこれらの及びその他の特徴、態様及び利点は、図面全体にわたって同じ符号が同様の部分を表す添付図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むことにより、一層良く理解されるようになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に詳細に述べるように、本発明の実施形態は、回転機械の運転状態時に流体の漏れを最小にするためのコンプライアントシール組立体を提供するように機能する。具体的には、本方法は、回転機械の大きなロータエクスカーション（偏倚運動）の存在下であっても作動することができ、セグメント構造を必要とする用途に使用することもできるシール組立体を提供する。次に図面を参照すると、図１は、回転機械の回転構成要素１２用の例示的なシール組立体１０を示す。シール組立体１０は、回転構成要素１２の周りで円周方向に配置されかつ高圧及び低圧側１６及び１８間で該回転構成要素１２に対して主シール作用を行うように構成されたフォイル１４を含む。この例示的な実施形態では、フォイル１４は、金属薄板ストリップを含む。
【００１０】
さらに、シール組立体１０は、フォイル１４に隣接しかつハウジング２２内に配置されたバネシステム２０を含む。バネシステム２０は、フォイルの表面が回転構成要素１２のエクスカーションに追従するのを可能にしかつ高圧及び低圧側１６及び１８間で回転構成要素１２に対して二次シール作用を行う複数の特徴形状部を含む。加えて、バネシステム２０は、フォイル１４とハウジング２２との間でシール作用を行うように構成されたシール表面２４を含む。ハウジング２２は次に、回転機械の固定構成要素（図示せず）内に嵌合される。バネシステム２０の複数の特徴形状部及びシール表面２４は、以下でより詳細に説明する。
【００１１】
運転中に、回転構成要素１２の回転とシール組立体１０の両側における圧力差との存在によって、回転構成要素１２とフォイル１４との間には流体膜が形成される。流体膜は、シール組立体１０の非接触作動を可能にし、バネシステム２０は、フォイルの表面が回転構成要素１２のエクスカーションに追従するのを可能にする。
【００１２】
本方法は、フォイル１４及びハウジング２２間の二次シール作用とバネシステム２０との組合せを使用して、大きなロータエクスカーションの存在下であっても作動するのを可能にする。具体的には、シール表面２４は、ハウジング２２に取付けられたブラシシールセグメントを備える。この例示的な実施形態では、ブラシシールセグメントのブリストル自由端部は、フォイル１４上に配置される。１つの例示的な実施形態では、ブラシシールセグメントは、ハウジング２２のハウジングスロット２６内に受けられる。
【００１３】
図２は、回転機械の回転構成要素１２用のシール組立体の別の例示的な構成３０を示す。この例示的な実施形態では、シール組立体３０は、ハウジング２２に取付けられたフォイルで構成されたシール表面３２を含む。この例示的な実施形態では、ブリストルの自由端部はフォイル１４上に配置される。上述のシール表面２４及び３２は、フォイル１４に対してシール作用及び弾性支持の両方を行う利点がある。しかしながら、他のタイプのシール表面も想定することができる。
【００１４】
図３は、回転機械の回転構成要素１２用のシール組立体１０の別の例示的な構成３４を示す。この例示的な実施形態では、シール組立体３４は、フォイル１４とハウジング２２との間で二次シール作用を行うベローズ３６を含む。この例示的な実施形態では、ベローズ３６の上端部３８は、シールハウジング２２に溶接することができる。さらに、ベローズ３６の下端部４０は、フォイル１４に溶接するか又はフォイル１４と弾性接触状態にするかのいずれかにすることができる。
【００１５】
図４は、図１のシール組立体１０で使用するバネシステム２０のアンラップドフォイルの例示的な構成４２を示す。図示するように、フォイル４２は、フォイルの表面が回転構成要素１２のエクスカーションに追従するのを可能にしかつそれぞれ高圧及び低圧側１６及び１８間で回転構成要素１２に対して二次シール作用を行う複数の特徴形状部４４を含む。複数の特徴形状部４４は、バンプフォイル、ビームを組込んだフォイル、弾性バンプ特徴形状部を組込んだフォイルなどを含むことができる。特徴形状部４４の例示的な構成は、図５〜図１１を参照して以下で詳細に説明する。
【００１６】
図５は、図４のバネシステム４２の例示的な構成４６の概略図である。この例示的な構成では、バネシステム４６は、金属薄板５２上に形成された参照符号４８及び５０で表したような複数のバネ要素を含む。バネ要素４８及び５０は、金属薄板５２上に様々な幾何学形状及び寸法の特徴形状部を打ち抜くことによって形成される。参照符号４８及び５０で表したような複数の特徴形状部の幾何学形状及び寸法は、所望のバネ剛性を達成するように選択することができることを留意されたい。図６は、図４のバネシステム４２の別の例示的な構成５４の概略図である。この図示した実施形態では、バネシステム５４は、軸方向に可変のバネ剛性又は円周方向に可変のバネ剛性又はそれらの組合せを得るような様々な幅及び厚さを有することができる複数の板バネで構成される。
【００１７】
図７は、本方法の態様による、図４のバネシステム４２に使用する例示的なバネ要素６０の概略図である。バネ要素６０は、複数の形状を有する円周方向屈曲金属ストリップ又はチューブ６２を含む。この例示的な実施形態では、バネ要素６０は、Ｃ字状断面を有する円周方向屈曲金属ストリップ又はチューブ６２を含む。バネ要素６０は、回転構成要素１２（図１参照）に対して二次シール作用を行うように構成される。特定の実施形態では、シール組立体１０（図１参照）は、フォイル１４（図１参照）に隣接して配置された複数のバネ要素６０を含むことができる。別の実施形態では、シール組立体１０は、図８を参照して以下で説明するように、複数のフォイル−バネモジュールを含むことができる。
【００１８】
図８は、本方法の態様による、図４のバネシステム４２用の図７の複数のバネ要素６０を有する例示的なフォイル−バネモジュール６６の概略図である。図示するように、フォイル−バネモジュール６６は、所望のバネ剛性を達成するように直列に結合された複数のバネ要素６０を含む。ここでも同様に、バネ要素６２には、所望のバネ剛性を達成するために複数の形状及び寸法６０を想定することができる。図９は、図４のバネシステム４２の別の例示的な構成７０の概略図である。この実施形態では、バネシステム７０は、楕円断面を有する円周方向屈曲金属ストリップ又はチューブで形成された複数のバネ要素７２を含む。別の実施形態では、バネ要素７２は、分割チューブを含むことができる。しかしながら、バネ要素７２の他の形状も想定することができる。
【００１９】
図１０は、図４のバネシステム４２の例示的な構成７６の概略図である。バネシステム７６は、金属薄板７８とワイヤ又は可撓性ロッド８０との交互層を含む。図１１は、本方法の態様による、図１０のバネシステム７６を有する図１の回転構成要素１２の例示的な構成８２の概略図である。図示するように、バネシステム７６は、金属薄板７８とワイヤ又はロッド８０との交互層を含む。さらに、金属薄板７８の最内層は、回転構成要素１２との間に流体膜を形成し、それによって、シール組立体１０（図１参照）の非接触作動を可能にする。
【００２０】
上述のように、バネシステム４２は、回転構成要素１２（図１参照）に対して二次シール作用を行うような様々な幾何学形状及び寸法の複数の特徴形状部を含むことができる。特定の実施形態では、フォイル１４は、該フォイルの表面にエッチングされかつ該フォイル１４を横切る空気流を実質的に防止するように構成された複数の特徴形状部を含むことができる。図１２は、図１のシール組立体１０で使用するパターン８８を有する例示的なフォイル８６を示す。図示するように、フォイル８６は、該フォイル８６を横切る空気流を防止するようになった複数の溝８８を該フォイル８６内に含む。他のパターンの実施例には、シェブロン形、スクープ形などが含まれる。
【００２１】
上述のシール組立体１０は、セグメント構造を必要とする用途に使用することができる。例えば、シール組立体は、タービンノズル、タービンシュラウドなどのような環状セグメント構成要素に使用することができる。図１３〜図２９は、そのような環状セグメント構成要素用のシール組立体の例示的な構成を示す。
【００２２】
図１３は、環状セグメント構成要素９２用のセグメントシールの例示的な構成９０の概略図である。図示するように、環状セグメント構成要素９２は、円周方向アレイとして配置された参照符号９４で表したような複数の弓形セグメントを含む。さらに、弓形セグメント９４には、複数のフォイルシールセグメント９６が結合される。フォイルセグメント９６は、上述のようにフォイル１４（図１参照）とバネシステム２０（図１参照）とを含む。この例示的な実施形態では、フォイル１４は、円周方向端部の１つにおいてセグメント９４に取付けられる。図１４は、図１３のセグメントシールの別の例示的な構成１００の概略図である。この実施形態では、フォイル９６は、セグメント９４の円周方向端部の各々においてセグメント９４に取付けられる。シールセグメント９４へのフォイル９６の取付けは、図１５〜図２９を参照して以下で説明する。
【００２３】
図１５は、図１４のシール組立体１００のシールセグメント９４の例示的な構成１１０を示す。この図示した実施形態では、フォイル１４は、ピン−イン−スロット構成１１２を介してシールセグメント９６に結合される。ピン−イン−スロット構成１１２は、フォイル１４の半径方向移動を可能にする。さらに、バネシステム２０は、片持ちビームパターンを備えたバンプフォイル又はバネフォイルと板バネのブラシシールのような二次シールとの組合せ、或いはフォイルと上述のように取付けた結合バネ／二次シールとの組合せで構成することができる。図１６は、図１５のシール組立体１１０の別の例示的な構成１２０の概略図である。この例示的な実施形態では、フォイル１４は、ピン−イン−スロット構成１１２（図１６参照）を介してシールセグメント９６に結合される。
【００２４】
図１７は、図１５のシールセグメント９６の別の例示的な構成１３０を示す。上述のように、フォイル１４は、ピン−イン−スロット構成１１２（図１５参照）を介してシールセグメント９６に結合される。加えて、フォイル１４に対してピボット特徴形状部（機構）１３２を加えて、該フォイル１４の付加的なコンプライアンス性を可能にする。ここでも同様に、バネシステム２０は、上述のように片持ちビームパターンを備えたバンプフォイル又はバネフォイルと板バネのブラシシールのような二次シールとの組合せ、或いはフォイルと上述のように取付けた結合バネ／二次シールとの組合せで構成することができる。
【００２５】
図１８は、図１４のシール組立体１００のシールセグメント９６の例示的な構成１４０を示す。図示するように、フォイル１４は、円周方向に配向された複数の屈曲部１４２を介してシールセグメント９６に結合される。複数の屈曲部１４２は、フォイル１４の半径方向移動を可能にする。この例示的な実施形態では、複数の屈曲部１４２は、コンプライントビームを含む。図１９は、図１８のシールセグメント１４０の別の例示的な構成１５０を示す。この構成では、フォイル１４は、ピボット特徴形状部１５４を有する複数の屈曲部１５２を介してシールセグメント９６に結合される。さらに、バネシステム２０は、片持ちビームパターンを備えたバンプフォイル又はバネフォイルと板バネのブラシシールのような二次シールとの組合せ、或いはフォイルと上述のように取付けた結合バネ／二次シールとの組合せで構成することができる。図２０は、図１８のシールセグメント１４０の別の例示的な構成１６０を示す。この例示的な実施形態では、フォイル１４は、軸方向の複数の屈曲部１６２を介してシールセグメント９６に結合される。さらに、円周方向に配置されたバンプ１６４は、二次シール作用を行うように構成される。
【００２６】
図２１は、図１４のシールシステム１００のシールセグメント９６の例示的な構成１７０を示す。図示する実施形態では、フォイル１４は、軸方向に配置された複数の折り目１７２を介してシールセグメント９６に結合される。具体的には、複数の折り目１７２は、フォイル１４の半径方向移動を可能にする屈曲要素として機能する。図２２は、図２１のシールセグメント１７０の別の例示的な構成１８０を示す。図示するように、フォイル１４は、軸方向の複数の折り目１７２を介してシールセグメント９６に結合される。加えて、複数の折り目１８２は、フォイル１４を円周方向にシールセグメント９６に結合するように使用される。さらに、折り目１７２及び１８２を通してのあらゆる漏れは、図２３の例示的な構成１８６に示すように付加的フォイル片１８４をフォイル１４に結合することによって防止することができる。付加的フォイル片１８４は、折り目１７２及び１８２を備えたハウジング９６に溶接する又はあらゆる他の手段によって連結することができる。
【００２７】
図２４は、図１４のシールシステム１００のシールセグメント９６の例示的な構成１９０を示す。この例示的な実施形態では、シールセグメント１９０は、フォイル１４上に配置されて該フォイル１４の軸方向剛性を低下させるようになった複数のスリット１９２を含む。図２５は、図２１のシールセグメント１７０の別の例示的な構成２００を示す。この例示的な実施形態では、フォイル１４は、軸方向の複数の折り目２０２を介してシールセグメント９６に結合される。さらに、複数の折り目２０２は、スロット２０４内に配置されて、複数の折り目２０２を通る漏れを実質的に防止するようになる。
【００２８】
図２６は、図１４のシールシステム１００のシールセグメント９６の例示的な構成２１０を示す。この実施形態では、フォイル及び複数のバネ要素２１４を有するフォイル−シールモジュール２１２は、シールセグメント９６の底面に結合される。フォイル−シールモジュール２１２は、溶接によりシールセグメント９６の底面に結合することができる。しかしながら、その他の取付け機構も想定することができる。図２７は、複数のバネ要素２１４を図２６のシールセグメント２１０に取付けるための例示的な取付け機構２２０を示す。図示するように、バネ要素２１４は、第１の端部２２２において溶接又は接着によりシールセグメント２１０にしっかりと結合される。さらに、第２の端部２２４において、バネ要素２１４は、バネ要素２１４の円周方向長さの増加による平行移動を可能にするほど十分な間隙を備えた状態でスロット付き取付け部２２６内に配置される。図２８は、図２６のシールセグメント２１０に対して複数のバネ要素２１４を取付けるための別の例示的な取付け機構２３０を示す。この例示的な構成では、軸方向に配向された複数のバネ２３２は、一端部でスロット付き取付け部２３４を介してシールセグメント２１０に結合され、かつ他端部でシールセグメント２１０に溶接又は接着される。特定の実施形態では、バネ要素２３２は、金属薄板のフィンガ状のものを切断しかつ次にそれらを折曲げてバンプを形成することによって形成することができる。
【００２９】
図２９は、図２６のシールセグメント２１０に対して複数のバネ要素２１４を取付けるための別の例示的な取付け機構２４０を示す。この例示的な構成では、複数のバネ要素２１４は、セグメント２１０の中間部においてスロット付き取付け部２４２によって分割されかつ支持される。複数のバネ要素２１４の分割配置によって、シールセグメント本体及びロータに対するバネ要素２１４の比較的良好な適合が可能になる利点がある。
【００３０】
図３０は、輸送及び保管作業時にフォイルシール２５４を有するシールセグメント２５２を保護するための例示的なパッケージ２５０の概略図である。図示するように、保護シェル２５６は、輸送及び保管作業時にシールセグメント２５２上で滑動させて、該シールセグメント２５２をあらゆる損傷から保護するようにすることができる。保護シェル２５６は、シールセグメント２５２の設置直前に除去することができる。特定の実施形態では、シール２５４は、取付けスロット２５８内に摺動させ、次にその設置前に保護シェル２５６を除去することができる。特定の実施形態では、機械が開放されたままである間にはシェル２５６をそのままにして置いて、シールセグメント２５２が設置された後に、保護シェル２５６を除去することができる。
【００３１】
上述のシール組立体の複数のセグメント設計は、セグメント構造を必要とする構成要素に使用することができる。そのような構成要素の実施例には、ガスタービンにおけるタービンノズル及びタービンシュラウド組立体が含まれる。さらに、セグメントシール組立体は、フォイルと、フォイルの表面が回転構成要素のエクスカーションに追従するのを可能にする複数の特徴形状部を有するバネシステムとを含む。ここでも同様に、複数の特徴形状部は、図５〜図１１に関して先に説明したように、バンプフォイル、ビームを組込んだフォイル、又は弾性バンプ特徴形状部を組込んだフォイルなどを含むことができる。シール組立体のセグメント構成は、図３１及び図３２に関して以下で説明するように、タービンノズルのようなセグメント構成要素と組合せることができる。
【００３２】
図３１は、参照符号２６２で表すようなシールセグメントを環状セグメント構成要素のセグメント２６４に取付けるための例示的な取付け機構２６０を示す。この例示的な実施形態では、セグメント２６４は、ノズルセグメントを含む。図示するように、シールセグメント２６２は、軸方向配向スロット２６６を用いてノズルセグメント２６４に結合される。ここでも同様に、シールセグメント２６２の各々は、異なるセグメント概念に基づいて設計することができ、かつ上述のように様々なパターンのバネ要素を含むことができる。図３２は、シールセグメント２６２を環状セグメント構成要素のセグメント２６４に取付けるための別の例示的な取付け機構２７０を示す。この例示的な実施形態では、シールセグメント２６２は、接線方向配向スロット２７２によってセグメント２６４に結合される。
【００３３】
上述の方法の様々な態様は、ガスタービンの段間部位のような構成要素に改善したシール作用を行うために用いることができる。具体的には、上述のシールシステムは、大きな直径を必要とする及び／又はセグメント構造を有する用途に使用することができる。有利なことに、そのようなシールシステムは、大きなロータエクスカーションの存在下であっても高い信頼性で作動する能力を有しかつ改善したシール性能を有し、それによって損失の低減が得られる。
【００３４】
本明細書では、本発明の特定の特徴のみを例示しかつ説明してきたが、当業者には多くの修正及び変更が想起されるであろう。従って、提出した特許請求の範囲は、全てのそのような修正及び変更を本発明の技術思想の範囲内に属するものとして保護しようとするものであることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本方法の態様による、回転機械の回転構成要素用の例示的なシール組立体を示す図。
【図２】本方法の態様による、図１の回転機械の回転構成要素用のシール組立体の別の例示的な構成を示す図。
【図３】本方法の態様による、図１の回転機械の回転構成要素用のシール組立体の別の例示的な構成を示す図。
【図４】図１のシール組立体で使用するバネシステムのアンラップドフォイルの例示的な構成を示す図。
【図５】本方法の態様による、図４のバネシステムの例示的な構成の概略図。
【図６】本方法の態様による、図４のバネシステムの別の例示的な構成の概略図。
【図７】本方法の態様による、図４のバネシステムで使用する例示的なバネ要素の概略図。
【図８】本方法の態様による、図４のバネシステム用の図７の複数のバネ要素を有する例示的なフォイル−バネモジュールの概略図。
【図９】本方法の態様による、図４のバネシステムの別の例示的な構成の概略図。
【図１０】本方法の態様による、図４のバネシステムの例示的な構成の概略図。
【図１１】本方法の態様による、図１０のバネシステムを有する図１の回転構成要素の例示的な構成の概略図。
【図１２】本方法の態様による、図１のシール組立体で使用するパターンを有する例示的なフォイルを示す図。
【図１３】本方法の態様による、環状セグメント構成要素用のセグメントシールの例示的な構成の概略図。
【図１４】本方法の態様による、図１３のセグメントシールの別の例示的な構成の概略図。
【図１５】本方法の態様による、図１４のシール組立体のシールセグメントの例示的な構成を示す図。
【図１６】本方法の態様による、図１５のシール組立体の別の例示的な構成の概略図。
【図１７】本方法の態様による、図１５のシールセグメントの別の例示的な構成を示す図。
【図１８】本方法の態様による、図１４のシール組立体のシールセグメントの例示的な構成を示す図。
【図１９】本方法の態様による、図１８のシールセグメントの別の例示的な構成を示す図。
【図２０】本方法の態様による、図１８のシールセグメントの別の例示的な構成を示す図。
【図２１】本方法の態様による、図１４のシールシステムのシールセグメントの例示的な構成を示す図。
【図２２】本方法の態様による、図２１のシールセグメントの別の例示的な構成を示す図。
【図２３】本方法の態様による、シールセグメントに結合された付加的フォイル片を有する図２１及び図２２のシールセグメントの別の例示的な構成を示す図。
【図２４】本方法の態様による、図１４のシールシステムのシールセグメントの例示的な構成を示す図。
【図２５】本方法の態様による、図２１のシールセグメントの別の例示的な構成を示す図。
【図２６】本方法の態様による、図１４のシールシステムのシールセグメントの例示的な構成を示す図。
【図２７】本方法の態様による、図２６のシールセグメントに対して複数のバネ要素を取付けるための例示的な取付け機構を示す図。
【図２８】本方法の態様による、図２６のシールセグメントに対して複数のバネ要素を取付けるための別の例示的な取付け機構を示す図。
【図２９】本方法の態様による、図２６のシールセグメントに対して複数のバネ要素を取付けるための別の例示的な取付け機構を示す図。
【図３０】本方法の態様による、輸送及び保管作業時にフォイルシールを有するシールセグメントを保護するための例示的なパッケージの概略図。
【図３１】本方法の態様による、環状セグメント構成要素のセグメントにシールセグメントを取付けるための例示的な取付け機構を示す図。
【図３２】本方法の態様による、環状セグメント構成要素のセグメントにシールセグメントを取付けるための別の例示的な取付け機構を示す図。
【符号の説明】
【００３６】
１０  シール組立体
１２  回転構成要素
１４  フォイル
１６  高圧側
１８  低圧側
２０  バネシステム
２２  ハウジング
２４  シール表面
２６  スロット
３０  シール組立体
３２  シール表面
３４  シール組立体
３６  シール表面
４２  アンラップドフォイル
４４  特徴形状部
４６  バネシステム
４８〜５０  バネ要素
５２  金属薄板
５４  バネシステム
６０  バネ要素
６２  金属ストリップ又はチューブ
６６  フォイル−バネモジュール
７０  バネシステム
７２  バネ要素
７６  バネシステム
７８  金属薄板
８０  ワイヤ又はロッド
８６  フォイル
８８  溝
９０  セグメントシール
９２  環状セグメント構成要素
９４  弓形セグメント
９６  フォイルセグメント
１００  セグメントシール
１１０  セグメント設計を備えたシールセグメント
１１２  ピン−イン−スロット構成
１１４  バンプ
１２０  シール組立体
１２２  バンプ
１３０  シールセグメント
１３２  ピボット特徴形状部
１４０  シールセグメント
１４２  屈曲部
１５０  シールセグメント
１５２  屈曲部
１５４  ピボット特徴形状部
１５６  バンプ
１６０  シールセグメント
１６２  屈曲部
１６４  バンプ
１７０  シールセグメント
１７２  折り目
１８０  シールセグメント
１８２  折り目
１８４  付加的フォイル片
１８６  シールセグメント
１９０  シールセグメント
１９２  スリット
２００  シールセグメント
２０２  折り目
２０４  スロット
２１０  シールセグメント
２１２  フォイル−シールモジュール
２１４  バネ要素
２２０  取付け機構
２２２  第１の端部
２２４  第２の端部
２２６  スロット付き取付け部
２３０  取付け機構
２３２  バネ要素
２３４  スロット付き取付け部
２４０  取付け機構
２４２  スロット付き取付け部
２５０  パッケージ
２５２  シールセグメント
２５４  フォイルシール
２５６  保護シェル
２５８  取付けスロット
２６０  取付け機構
２６２  シールセグメント
２６４  ノズルセグメント
２６６  スロット
２７０  取付け機構
２７２  接線方向配向スロット
【図１】
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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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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