(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンのステータシュラウド（１０）とノズル（４５）との間をシールして、シールの一方側の加圧空洞と、シールの他方側のガスタービンの高温ガス通路の高温ガスとの間の漏れを防止するためのシール（４０）であって、
前記高温ガス通路の一部を画成するシュラウドセグメント（１０）であって、タービンロータの一部を構成するバッケット（３５）の先端を覆って位置する表面（３１）を有し、前端縁と後端縁とを有するシュラウドセグメント（１０）と、
前記高温ガス通路の一部を画成し、前記タービンのノズル（４５）の一部を構成する外側バンド（４５）と、
前記シュラウドセグメント（１０）の後端縁と前記ノズル外側バンド（４５）の前端縁側壁との間に位置するリーフシール（５０）であって、同シュラウドセグメント（１０）の後縁端の溝の座部（４６）に受け入れられるリーフシール（５０）と、
前記シュラウドセグメント（１０）の前記溝に保持され、同シュラウドセグメント（１０）及び前記リーフシール（５０）に係合して、同リーフシール（５０）の一部を前記ノズル外側バンド（４５）の前端縁側壁とシール係合するように付勢するスプリング（５６）と、
を含む、シール。
【請求項２】
前記リーフシール（５０）及び前記座部（４６）が、同リーフシール（５０）と前記ノズル外側バンド（４５）の前端縁側壁との間の係合位置から間隔を置いた位置で、同リーフシール（５０）のための支点軸を形成する、請求項１記載のシール。
【請求項３】
前記リーフシール（５０）が半径方向外方に延びて前記ノズル外側バンド（４５）の前端縁側壁と係合する、請求項１又は請求項２記載のシール。
【請求項４】
前記リーフシール（５０）の１端が隣接するシュラウドセグメント間をシールするためのオーバラップ（６６）を含む、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のシール。
【請求項５】
前記シュラウドセグメント（１０）が、互いに結合される外側シュラウド（１２）と内側シュラウド（１４）とを含み、前記表面（３１）が内側シュラウド（１４）の一部を構成し、前記座部（４６）、スプリング（５６）及びリーフシール（５０）が内側シュラウド（１４）に保持される、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載のシール。
【請求項６】
前記スプリング（５６）が基部と一対の脚部とを有するＵ字形のばねクリップ（５６）からなり、前記リーフシール（５０）が、該ばねクリップの脚部と前記溝の一部をなすフランジ（４８）との間に配置される、請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載のシール。
【請求項７】
前記リーフシール（５０）及びばねクリップ（５６）を貫通して前記シュラウドセグメント（１０）中に延びて、前記スプリング（５６）及びリーフシール（５０）を溝内に保持するピン（６０）をさらに含む、請求項６記載のシール。
【請求項８】
前記シュラウドセグメント（１０）がその後端縁に沿って半径方向外方に開口する溝を含み、前記リーフシール（５０）及び前記スプリング（５６）が、同溝の中で、同溝から突き出たリーフシール（５０）の面部分により前記ノズル外側バンド（４５）と係合してシールし、前記スプリング（５６）が基部と一対の脚部とを有するＵ字形のばねクリップ（５６）からなり、同ばねクリップ（５６）によってリーフシール（５０）がスプリングの脚部と前記溝の一部を構成するフランジ（４８）との間で係合し、ピン（６０）がリーフシール（５０）及びばねクリップ（５６）を貫通して前記シュラウドセグメント（１０）中に延びて、前記スプリング（５６）及びリーフシール（５０）を溝内に保持し、前記シュラウドセグメント（１０）が、互いに結合される外側シュラウド（１２）と内側シュラウド（１４）とを含み、前記表面（３１）が内側シュラウド（１４）の一部をなし、前記座部（４６）、スプリング（５６）及びリーフシール（５０）が内側シュラウド（１４）に保持される、請求項１記載のシール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービンを通る高温ガス通路の一部を画成する、ステータシュラウドとノズルセグメントの外側バンドに沿ったノズル壁前端縁との間をシールするためのシールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
産業用のガスタービンでは、シュラウドセグメントはタービンハウジングのフックに環状列に固定され、半径方向外方にかつタービンロータの一部を構成するバケットの先端に隣接して、環状シュラウドを形成する。シュラウドの内壁はガス通路の一部を画成する。一般的に、ノズルはシュラウドセグメントの半径方向溝にフック係合される。しかし、シュラウドセグメントの前方及び後方の空洞はガス通路の圧力より高圧であり、高温ガス通路中への著しい漏れがしばしば起きる。これらの空洞は一般に圧縮機排出空気により加圧されており、この空気の漏れはタービン性能とエミッションのために好ましくない。漏れは非連続性のノズル前端縁フックをもつそれらのノズル段で度合いが増す。すなわち、フックと隣接するシュラウドの端縁との間の隙間が、高温ガス流路に流入する圧縮機排出空気の大きな漏れ通路となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
それ故に、特に非連続性のノズルフックをもつタービンにおいて、ステータシュラウドセグメントとノズル壁との間で効果のあるシールを提供し、高温ガス通路への漏れを最小にすることが要望されている。
【０００４】
【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ると、シュラウドセグメントとノズルバンド側壁、特にノズルバンドの前端縁側壁、との間の効果的なシールを行なうシュラウド装置が提供される。具体的には、内側及び外側シュラウドは、各々のシュラウドの前端縁及び後端縁に隣接する相補的な関係にあるフック及びグルーブを備え、内側及び外側シュラウドを相互に結合している。次いで、外側シュラウドはタービンハウジングのフックに固定される。好ましい実施形態では、各々のシュラウドセグメントは１つの外側シュラウドと２つの内側シュラウドをもつ。シュラウドセグメントはタービンロータ軸線の周りに、それらによる環状列を形成し、シュラウドセットを構成する。さらに具体的には、隣接するノズルバンド側壁の前端縁は前方突起あるいは「ノブ」をもち、シュラウドセグメントの後端縁に隣接するシュラウドリーフシールと接合する。リーフシールは２つの内側シュラウドのいずれかあるいは外側シュラウドに取り付けることができる。リーフシールはシュラウドセグメントの円周方向に延びており、一対のばねクリップによって後方にばね荷重をかけられている。リーフシール及びばねクリップは、シュラウドセグメントに沿った半径方向外方に延びる溝部の中でシュラウドセグメントにピン止めされる。ノズルの外側バンド前端縁側壁のノブあるいはフランジに係合するリーフシールを使用して最小の漏れを可能にするために、リーフシールは、作動中のタービンの中心線に対し垂直に延びるように、シュラウドセグメントに支点支持される。シールはまたオーバラップを備え、各々のオーバラップは隣接するセグメントの隣接するリーフシール間をシールする。
【０００５】
本発明の好ましい実施形態によると、シールの一方側の加圧空洞と、シールの他方側のガスタービンの高温ガス通路の高温ガスとの間の漏れを実質的に防止するための、前記ガスタービンのステータシュラウドとノズルとの間をシールするためのシールが提供され、そのシールは、高温ガス通路の一部を画成し、タービンロータの一部を構成するバッケットの先端を覆って位置する表面をもつシュラウドセグメントと、高温ガス通路の一部を画成し、タービンのノズルの一部を構成する外側バンドと、シュラウドセグメントとノズル外側バンドとの間のリーフシールと、シュラウドセグメント及びリーフシールに係合し、リーフシールをノズル外側バンドとシール係合するように付勢するスプリングと、を含む。
【０００６】
本発明のさらに好ましい実施形態によると、シールの一方側の加圧空洞と、シールの他方側のガスタービンの高温ガス通路の高温ガスとの間の漏れを実質的に防止するための、前記ガスタービンのステータシュラウドとノズルとの間をシールするためのシールが提供され、そのシールは、高温ガス通路の一部を画成し、タービンロータの一部を構成するバッケットの先端を覆って位置する表面をもち、また前端縁及び後端縁をもつシュラウドセグメントと、高温ガス通路の一部を画成し、タービンのノズルの一部を構成する外側バンドと、シュラウドセグメントの後端縁とノズル外側バンドの前端縁側壁との間に位置し、シュラウドセグメントの座部に受け入れられるリーフシールと、シュラウドセグメント及びリーフシールに係合し、リーフシールの部分をノズル外側バンドの前端縁側壁とシール係合するように付勢するスプリングと、を含む。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図面、特に図１には、その全体を１０で示すシュラウドセグメントが図示されている。シュラウドセグメント１０は、外側シュラウド１２と、外側シュラウド１２に固定される一対の内側シュラウド１４を備えている。内側シュラウドは、最終の組立体において外側シュラウド１２のグルーブ２０及び２２に円周方向に摺動可能に係合するための、前端縁１７及び後端縁１９にそれぞれ隣接するフック１６及び１８をもつ。また、内側及び外側シュラウドは、本発明の部分を構成するものではないが、例えば蒸気インピンジメント冷却により、シュラウドセグメントの壁面２６をインピンジメント冷却するためのインピンジメント冷却板２４をシュラウド間に支持する。外側シュラウド１２は、固定されたタービンハウジングの一部を構成するフック３２を受け入れる、半径方向外側のダブテール溝３０をもち、このダブテール溝３０でシュラウドセグメント１０をハウジングに固定する。シュラウドセグメント１０の環状列が、ガスタービンのロータの周り及びロータ上のバッケット３５の先端の周りに形成され、それによってガスタービンの高温ガス通路３３に沿った高温ガス流のための外壁あるいは境界３１を構成することが理解されよう。
【０００８】
特に図１及び図３において、その全体を４０で示すリーフシール組立体が、シュラウドセグメント１０の後端縁に沿って設けられ、ノズル段外側バンド４５の前端縁側壁４４の前方フランジあるいはノブ４２と接合される。シール組立体４０は、高温ガス通路３３とタービンハウジング側の空洞３７との間をシールする。図１及び図３において、リーフシール組立体４０は外側シュラウド１２に取り付けられている。具体的には、外側シュラウド１２の後端縁は、リーフシール組立体を受け入れるための半径方向外方かつ円周方向に延びるフランジ４８をもつ座部、例えば溝部４６を含む。具体的には、リーフシール組立体４０は、溝部４６の中に受け入れられる、円周方向に細長い平らなプレート５０を含む。プレート５０は半径方向外方に延びており、その後面沿いでノズルバンド４５の前端縁側壁４４のフランジ４２と係合する。リーフシールプレート５０は両端に隣接した一対の孔５４（図１）を含む。一対の全体がＵ字形のばねクリップ５６は、同様にそれを貫通する孔５８をもつ。ばねクリップ５６は、基部と一対の脚部をもち、その孔５８をリーフシールプレート５０の孔５４と位置合わせされて、溝部４６の両端に配置される。ピン６０は、プレート５０とばねクリップ５６を貫通して延び、外側シュラウドの後端縁面上及び溝部４６中の孔に係合している。ピン６０は、リーフシール５０を固定するために所定位置にタック溶接されるのが好ましい。
【０００９】
図４に示されるプレート５０は、その後面に沿って、ピン６０とばねクリップ５６の外側端との間の位置でフランジ４８と接触するバンプあるいは突起５７を有する。突起５７は、作動中、シールがロータの中心線に垂直に位置し、そのことによりシールを通過する漏れを最小にすることを確実にする、支軸としての機能を果たす。また図１に示すように、シールプレート５０の１つの端は隣接するシュラウドセグメント間をシールするためのオーバラップ６６を含む。これらのオーバラップ６６には、オーバラップが効果的なシールを創り出すことを確実にする「吸引」穴も含まれる。
【００１０】
リーフシール組立体を組み込むために、外側及び内側シュラウドは、それぞれの相補的関係にあるフック１６，１８及びグルーブ２０，２２を用いて、インピンジメントプレートをその間に挟んで互いに結合される。次いでリーフシール用ばねクリップ５６が溝部４６に組み込まれ、その後リーフシールプレート５０が組み込まれる。シールプレートはフランジ４８とＵ字形クリップ５６の後脚部との間に配置される。次いでピン６０が、位置合わせされた孔５４及び５８を貫通し外側シュラウド１２中に挿入され、所定の場所にタック溶接される。次いでシュラウドセグメントが、タービンハウジングのフック３２上に円周方向に受け入れられ、所定の場所にピン固定される。
【００１１】
図２において、類似のリーフシール組立体が内側シュラウドに取り付けられている。この形の場合は、ステータシュラウドセグメント６８は、それぞれの前端縁及び後端縁に沿った一対のグルーブ７２及び７３をもつ外側シュラウド７０を含む。内部シュラウド７４は、外側シュラウド７０のそれぞれグルーブ７２及び７３に係合するための一対のフランジ７６及び７８をもつ。全体を８０で示すリーフシール組立体は、内側シュラウド７４の後端縁に沿って形成される座部、例えば溝部に固定される。先の実施形態と同様に、シール組立体８０は、シールプレート８４及び一対のばねクリップ８６を含み、ばねクリップ及びシールプレート８４は、溝部の両端に隣接した、シール組立体を内側シュラウド７４の溝部８２の中に固定するためのピン８９を受け入れる位置合わされた孔をもつ。また先の実施形態と同様に、バンプ８３が、プレート８４の後面に沿って形成され、プレートがタービンロータ軸線に垂直になり、ノズルバンド９０の前端縁側壁８８のフランジに対して効果的なシール係合をするようにするための支点としての機能を果たす。
【００１２】
現在最も実用的で好ましい実施例と考えられるものに関連して本発明を記述してきたが、本発明は、開示した実施例に限定されるものではなく、逆に、特許請求の範囲の技術思想と技術的範囲に含まれる様々な変更及び均等構成を網羅するものと理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の好ましい実施形態により構成されたリーフシール組立体をもつシュラウドセグメントの、分り易くするために部品を引き離して示す斜視図。
【図２】  シュラウドセグメントの内側シュラウドと共に使用するリーフシール組立体の破断側面図。
【図３】  図１及び図３に示すシュラウドセグメントの外側シュラウドと共に使用するリーフシール組立体を示す図２と類似の側面図。
【図４】  図１及び図３のリーフシール組立体の拡大側面図。
【符号の説明】
１０，６８    シュラウドセグメント
１２，７０    外側シュラウド
１４，７４    内側シュラウド
１６，１８    フック
２０，２２，７２，７３    グルーブ
３２    タービンハウジングのフック
３３    高温ガス通路
３５    バケット
３７    空洞
４０，８０    リーフシール組立体
４２，８８    フランジ
４５，９０    ノズル外側バンド
４６，８２    溝部
５０，８４    リーフシールプレート
５４    リーフシールプレートの孔
５６，８６    ばねクリップ
５７，８３    突起
５８    ばねクリップの孔
６０，８９    ピン
７６，７８    フランジ
【図１】
0004721524.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004721524.tif 000004
【図４】
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