(57)【要約】【課題】シップラップシールを提供すること。【解決手段】タービンロータ用のシールプレート組立体は、ロータ上に配置された内側シップラップシールプレートの対と、内側シップラップシールプレートの対を係合する外側シールプレートとを含む。少なくとも１つの外側シールプレートの厚みが、少なくとも１つの内側シップラップシールプレートの厚みと異なり、少なくとも１つの内側シップラップシールプレート又は少なくとも１つの外側シールプレートの何れかが遠心荷重下で最初に接触する。【選択図】      図１
2013204588.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンロータ用のシールプレート組立体であって、
前記ロータ上に配置された内側シップラップシールプレートの対と、
前記内側シップラップシールプレートの対を係合する外側シールプレートと
を備え、前記外側シールプレートの厚みが、前記シップラップシールプレートの対の厚みと異なる、シールプレート組立体。
【請求項２】
前記シップラップシールプレートの対の各々が、主本体部分とラベット縁部部分とを含み、前記外側シールプレートが、前記内側シップラップシールプレートの対の各々のラベット縁部部分と係合する、請求項１記載のシールプレート組立体。
【請求項３】
前記外側シールプレートが、前記内側シップラップシールプレートの対の各々よりも薄肉の中心部分を有するプレートを含む、請求項２記載のシールプレート組立体。
【請求項４】
前記外側シールプレートが、前記内側シップラップシールプレートの対の各々よりも肉厚の中心部分を有するプレートを含む、請求項２記載のシールプレート組立体。
【請求項５】
前記外側シールプレートが、前記内側シップラップシールプレートの対のうちの１つのラベット縁部部分を係合する突出部を含む、請求項３記載のシールプレート組立体。
【請求項６】
前記内側シップラップシールプレートの対及び前記外側シールプレートと接触して配置された少なくとも１つのシール部材をさらに備える、請求項１記載のシールプレート組立体。
【請求項７】
前記少なくとも１つのシール部材が、ワイヤロープシールである、請求項６記載のシールプレート組立体。
【請求項８】
前記ラベット縁部部分が第１の縁部を画成し、前記突出部が、前記第１の縁部から所定距離だけ離れて配置されて、前記突出部と前記第１の縁部との間に空隙を画成する、請求項５記載のシールプレート組立体。
【請求項９】
前記内側シップラップシールプレートの対の少なくとも１つがさらに、リム部分を含む、請求項１記載のシールプレート組立体。
【請求項１０】
前記内側シップラップシールプレートの対の少なくとも１つがさらに、窪み部分を含む、請求項１記載のシールプレート組立体。
【請求項１１】
前記内側シップラップシールプレートの対の少なくとも１つを前記タービンロータに固定する部材をさらに備える、請求項１記載のシールプレート組立体。
【請求項１２】
タービンロータのシーリングシステムであって、
前記ロータ上に配置され、第１のラベット縁部と第２のラベット縁部とを各々が有する複数の内側シップラップシールプレートと、
複数の外側シールプレートと
を備え、前記複数の外側シールプレートの少なくとも１つが、前記複数の内側シップラップシールプレートの少なくとも１つのプレートの前記第１のラベット縁部を係合するよう適合されており、前記複数の外側シールプレートの少なくとも１つのプレートの厚みが、前記複数の内側シップラップシールプレートの少なくとも１つのプレートの厚みと異なる、シーリングシステム。
【請求項１３】
前記複数の外側シールプレートの少なくとも１つが、前記複数の内側シップラップシールプレートの各々よりも肉厚の中心部分を有するプレートを含む、請求項１２記載のシーリングシステム。
【請求項１４】
前記複数の外側シールプレートの少なくとも１つが、前記複数の内側シップラップシールプレートの少なくとも１つよりも肉厚の中央部分を有するプレートを含む、請求項１２記載のシーリングシステム。
【請求項１５】
前記複数の外側シールプレートの１つが、
前記複数の内側シップラップシールプレートのうちのプレートの第１のラベット縁部を係合する第１の突出部を有する第１の縁部と、
前記複数の内側シップラップシールプレートのうちの第２のプレートの第２のラベット縁部を係合する第２の縁部と
を含む、請求項１２記載のシーリングシステム。
【請求項１６】
前記第１のラベット縁部部分が第１のシップラップ縁部を画成し、前記第１の突出部が、前記第１のシップラップ縁部から所定距離離れて配置され、これにより前記第１の突出部と前記第１のシップラップ縁部との間に空隙を画成する、請求項１５記載のシーリングシステム。
【請求項１７】
前記複数の内側シップラップシールプレート及び前記複数の外側シールプレートにわたって配置された内側直径ワイヤシールをさらに備える、請求項１２記載のシーリングシステム。
【請求項１８】
前記複数の内側シップラップシールプレート及び前記複数の外側シールプレートにわたって配置された外側直径ワイヤシールをさらに備える、請求項１２記載のシーリングシステム。
【請求項１９】
前記複数の内側シップラップシールプレートの少なくとも１つが、外側表面に沿って窪みを備える、請求項１２記載のシーリングシステム。
【請求項２０】
前記複数の内側シップラップシールプレートの少なくとも１つが、内側表面に沿ってリムを備える、請求項１２記載のシーリングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される主題は、ガスタービンロータに関し、より詳細には、タービンロータディスクの周囲に配置されたタービンロータブレードの冷却剤通路をシールするためのシール組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的なガスタービンは、ロータ（ホイール）を有し、幾つかのブレード（バケット）が該ロータの周囲に配分されている。ブレードは、従来のダブテール構成を用いてロータに固定することができる。ブレードは、燃焼室からの高温ガスによって駆動され、ブレード内の通路を通って流れる冷却剤を用いて冷却される。高温ガスがロータと接触するのを避けることが重要である。
【０００３】
高温ガスがロータと接触するのを防ぐため様々なシール構成が開発されてきた。場合によっては、高温ガスからシールするために、フルフープカバープレートをロータのリムの周りに位置付けることができる。シール組立体はまた、空気が冷却の目的でブレードを通って流れるのを可能にするキャビティをブレードとロータディスク間でシールすることができる。一部の用途では、ワイヤシールをロータの溝に配置し、より効果的なシールを提供することができる。別の手法は、各々が高温ガス経路からリムキャビティを隔離するシールウィングを有する、複数のシールプレートセグメントから構成されるシールプレートを設けることである。シールプレートセグメントは、フック及びロックピンを用いてロータに接続することができ、これらフック及びロックピンは、それぞれ、タービンが回転していないときに、シールプレートを捕捉してこれらがブレード付きロータ組立体から滑り出るのを防ぐ。ワイヤシールは、シールプレートの周りで用いることができる。セグメント化されたシールプレートは通常、漏洩区域を制御するために緊密な許容公差に依存する。
【０００４】
フルフープカバープレートは、効果的なシールを提供するが、現場保守整備の要件、並びに現場でユニットロータを引き出すのが困難であることに起因して、高出力ガスタービンで使用されることは稀である。セグメント化されたシールは、現場保守整備が容易である。セグメント化されたシールは、一部の場合においてシール性能が適合しない問題がある。
【発明の概要】
【０００５】
１つの例示的な非限定の実施形態によれば、本発明は、ロータ上に配置された少なくとも１つの内側シップラップシールプレートの対と、少なくとも１つの内側シップラップシールプレートの対を係合する少なくとも１つの外側シールプレートとを含む、タービンロータ用のシールプレート組立体に関する。シールプレート及びシップラップは、シップラップが接触したときに、外側シールプレートとロータとの間のギャップ、又は少なくとも１つの内側シップラップシールプレートとロータ又はバケットフックとの間のギャップが存在するような寸法にされる。
【０００６】
別の実施形態において、タービンロータ用のシーリングシステムが提供され、ロータ上に配置された複数の内側シップラップシールプレートを含む。各内側シップラップシールプレートは、第１のラベット縁部及び第２のラベット縁部を備える。本システムはまた、複数の外側シールプレートを含み、ここでは各外側シールプレートが、複数の内側シップラップシールプレートのうちの１つのプレートのラベット縁部及び複数の内側シップラップシールプレートの隣接するプレートのラベット縁部を係合するよう適合されている。シールプレート及びシップラップは、シップラップが接触したときに、外側シールプレートとロータとの間のギャップ、又は少なくとも１つの内側シップラップシールプレートとロータ又はバケットフックとの間のギャップが存在するような寸法にされる。
【０００７】
本発明の他の特徴及び利点は、例証として本発明の原理を示す添付図面を参照しながら、以下の好ましい実施形態のより詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】シール組立体を組み込んだロータ組立体の１つの実施形態の断面図。
【図２】シール組立体の１つの実施形態の断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１には、タービンシステムで用いることができるロータ組立体９の１つの実施形態が示されている。ロータ組立体９は、軸線１０の周りで回転し、ブレードフランジ１２を有する少なくとも１つのタービンブレード１１を含むことができる。ブレードフランジ１２は、タービンブレード１１から突出し、ロータ組立体９の回転軸に向かって曲げられる。タービンブレード１１は、例えば、ダブテール構造などの従来手段によってロータ１３に固定される。ロータ１３は、ロータフランジ１４を備えることができ、該ロータフランジ１４は、ロータ１３から突出し、ロータ組立体９の回転軸から離れる方向に曲げられる。ブレードフランジ１２及びロータフランジ１４は、開口１５及びチャンバ１６を画成する。
【００１０】
チャンバ１６内には、内側シップラップシールプレート１９を含むことができるシール組立体１８が配置される。少なくとも１つの内側シップラップシールプレート１９は、リム２１と、窪み部分２３とを含むことができる。窪み部分２３は、少なくとも１つの内側シップラップシールプレート１９がチャンバ１６に挿入されたときに該少なくとも１つの内側シップラップシールプレート１９とロータフランジ１４との間にクリアランスを提供する。シール組立体１８は、開口１５の半径方向寸法よりも大きく且つチャンバ１６の半径方向寸法よりも小さい半径方向寸法を有する。シール組立体１８はまた、外側直径ワイヤシール２７及び内側直径ワイヤシール２９を含むことができる。外側直径ワイヤシール２７及び内側直径ワイヤシール２９は、例えば、円形、六角形、八角形、及び同様のものなどの様々な断面の何れかのものとすることができる。加えて、外側直径ワイヤシール２７及び内側直径ワイヤシール２９は、単一の繊維、又はロープに編み組された複数繊維とすることができる。外側直径ワイヤシール２７及び内側直径ワイヤシール２９は、高温鋼鉄、ニッケル合金、セラミック、又は材料の何れかの組み合わせのような、この動作環境で耐え抜くのに必要な複数の公知の材料の何れかから作ることができる。内側直径ワイヤシール２９は、遠心荷重が内側直径ワイヤシール２９に掛かる場合にリム２１とシールを形成する。ロータ組立体９が回転していないときには、少なくとも１つの内側シップラップシールプレート１９は、例えば、ピン３１などの従来の手段でロータに固定することができる。
【００１１】
図２は、図１の実施形態の軸線２−２に沿った断面図を示す。シール組立体１８は、シップラップ又はラベット縁部３３を有する少なくとも１つの内側シップラップシールプレート１９を含むことができる。中央部分３７及び少なくとも１つの突出部（シップラップ）３９を有する外側シールプレート３５は、シップラップ３３と接触して配置される。内側シップラップシールプレート１９及び外側シールプレート３５の寸法は、シップラップが接触しており、外側シールプレート３５とロータフランジ１４との間、又は少なくとも１つの内側シップラッププレート１９とロータフランジ１４との間に僅かなギャップ４１が存在するようなものである。シップラップ又は突出部３９は、設計に含まれる場合には、シップラップ３３と係合し、空気ギャップ４３を最小限にするような寸法にされると共に、設置及び作動中のタービンの熱的膨張のためのシールプレート間の適切なクリアランスを維持する。
【００１２】
外側シールプレート３５は、内側シップラップシールプレート１９の対間に配置することができる。外側直径ワイヤシール２７及び内側直径ワイヤシール２９は、バケット冷却流の漏洩を阻止するシールの２つの側部の上部分及び下部分を含む。シップラップ３３は、最初に、遠心荷重により、又はホイールとシールプレートとの間のシールワイヤの割り込みに起因して接触する。このシステムは、少なくとも１つの内側シップラッププレート１９及び外側シールプレート３５の周りにほぼ完全なシール周囲を提供する。シップラップ３３は、外側シールプレート３５自体がタービンホイールに接触する前に最初に接触するよう設計され、又は、代替の実施形態では、シップラップ３３は、少なくとも１つの内側シップラッププレート１９がロータフランジ１４と接触する前に最初に接触するように設計される。システムは、シップラップ３３間を強制的に接触させる内側直径ワイヤシール２９及び外側直径ワイヤシール２７のウェッジ力によるか、シールプレートセグメント１９及び雄シールプレート３５の重心を適切に位置付けることによる遠心力に依存することができる。
【００１３】
当業者であれば理解されるように、幾つかの例示的な実施形態に関して上述された多くの様々な特徴及び構成は、本発明の他の実施可能な実施形態を形成するようさらに選択的に適用することができる。簡潔にするため、及び当業者の能力を考慮して、各々の可能な繰り返しは本明細書で詳細には述べていないが、添付の複数の請求項によって包含される全ての組み合わせ及び可能な実施形態は、本出願の一部をなすものとする。加えて、本発明の複数の例示的な実施形態の上記の説明から、当業者であれば改善、変更、及び修正が理解されるであろう。当該技術分野の範囲内にあるこのような改善、変更、及び修正はまた、添付の請求項によって保護されるものとする。さらに、上記のことは、本出願の好ましい実施形態にのみに関連しているが、添付の請求項及びその均等物によって定められる本出願の精神及び範囲から逸脱することなく、当業者によって多くの変更及び修正を本明細書において行うことができる点を理解されたい。
【符号の説明】
【００１４】
９  ロータ組立体
１０  軸線
１１  タービンブレード
１２  ブレードフランジ
１３  ロータ
１４  ロータフランジ
１５  開口
１６  チャンバ
１８  シール組立体
１９  内側シップラップシールプレート
２１  リム
２３  窪み部
２７  外径ワイヤシール
２９  内側直径ワイヤシール
３１  ピン
３３  シップラップ
３５  外側シールプレート
３７  中央部分
３９  突出部
４１  僅かなギャップ
４２  シップラップ縁部
４３  空隙
４５  シール区域
【図１】
2013204588.tif 000003
【図２】
2013204588.tif 000004