(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
静翼内側シュラウドに支持されたシールリング保持環と、同シールリング保持環に支持され、周方向に分割された複数の分割片の端部を接触させてロータ周囲を囲み同ロータとのシール部を構成する円環状シール部とからなるガスタービンのシール構造において、前記円環状シール部は、主流ガスの上流側が前記ロータと同ロータ周囲を囲む前記シールリング保持環との間のシール空気が導入される空間を前後にはさんで設けられたブラシシール、下流側が前記ブラシシールから下流側に離れて設けられたラビリンスシールにより構成され、同ブラシシールとラビリンスシールの各分割片の端面は折れ線状の切断面で互いに接し、接する同切断面間の隙間は前記上流側から下流側へ流出しようとする空気の流路が折れ線状の迂回路となるように形成されていることを特徴とするガスタービンのシール分割面接合構造。
【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のシール分割面接合構造に関し、シール分割面からの漏れ空気量を少くし、シール性能を向上させるような構造としたものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来のガスタービンの一般的なシール構造を示す断面図である。図において、１１は静翼、１２はその外側シュラウドであり、外側シュラウド１２は翼環３０に支持されている。１３は内側シュラウドであり、１４はそのフランジ部、１５はシールリング保持環である。シールリング保持環１５は内側シュラウド１３のフランジ部１４に保持されており、その内側（ロータ側）にはシールリング１６を支持している。１７，１８はシール部であり、ロータディスク１９側には１７ａ，１７ｂのシール用フィンが設けられ、シールリング１６のシール部と対向してシール部を構成している。２１は動翼、２２はそのプラットフォームであり、静翼１１に隣接してロータディスクに取付けられ、ロータと共に回転する。３１はシール空気用チューブであり、静翼１１内部に設けられ、外側シュラウド１２から内側シュラウド１３を貫通し、キャビティ３５内にシール用空気を導くものである。３２，３３，３４は隣接する動翼との間に形成される空間である。
【０００３】
上記構成の静翼において、静翼１１内のシール空気用チューブ３１内からキャビティ３５内に導かれた空気４０はシールリング保持環１５の穴１５ａを通り、４０ａで示すように流れて空間３２に入り、一部はシール部１８からのもれ空気として空間３２から空間３３へ４０ｂのように流出し、ここから４０ｃのように内側シュラウド１３と隣接する動翼のプラットフォーム間を通り、主流ガス通路へ流出する。
【０００４】
更に、空間３２からは４０ｄで示すようにシールリング１６とシール部１７ａ，１７ｂの間を通り、空間３４にも流出し、ここから内側シュラウド１３と隣接する動翼２１のプラットフォーム２２の間を通り、４０ｆで示すように流出する。このような空気の流れによりキャビティ３５や空間３２，３３，３４内を外部の主流ガス通路よりも圧力を高め、高温の燃焼ガスが内側へ侵入するのを防止している。従ってシール性能を高めるためにはシールリング１６とロータ側のシール部１７、シール部１８で構成されるラビリンスシールのシール性を高め、４０ｂ，４０ｃ，４０ｅ，４０ｆで示すもれ空気量を少くすることが必要であり、かつ、これらの流出空気量を少くすることができれば、シール用空気量も削減でき、ガスタービン全体の性能も向上させることができるものである。
【０００５】
図６（ａ）は図５におけるＺ−Ｚ矢視図であり、上半分を図示したものである。又、図６（ｂ）は（ａ）におけるＷ−Ｗ矢視図である。シールリング１６は円環状で複数に分割されており、図では上半分が（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の３分割（全体で４分割）されている。各分割片（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）にはそれぞれフィン１６ａ，１６ｂ，１６ｃが取付けられており、ロータディスク１９側のシール部１７ａ，１７ｂと対向している。このようなシールリング１６の分割構造においては、分割片（Ａ）と（Ｂ）との間には隙間５１、（Ｂ）と（Ｃ）との間にも隙間５２があり、（ｂ）図に示すように隙間５１から６０で示す漏れ空気のように上流側の空間３２（図５参照）から後流側の空間３４（図５参照）に向かって流出し、シールリング１６のシール性能が低下してしまう。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように従来のガスタービンのシール構造は、シールリング１６が複数に分割された構造であり、各シールリング分割片同志の接合端面には隙間を有している。この隙間はシールリングの熱膨張の関係よりある程度の隙間を保持することが必要である。この隙間は主流ガスの上流から下流側に向かって直線状であり、シール用空気が上流側から下流側へ漏れてしまい、シールリング１６のシール部とロータディスク１９のシール部１７で構成するラビリンスシールの性能が低下すると共に、シール用空気量も多くなり、ガスタービン全体の性能にも影響してくる。
【０００７】
そこで本発明では、シールリングの分割端部の形状に工夫をし、分割部から漏れる空気量を少くすると共に、シール部のシール構造も改良してシール性能を向上することのできるガスタービンのシール分割面構造を提供することを課題としてなされたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は前述の課題を解決するために次の（１）の手段を提供する。
【０００９】
（１）静翼内側シュラウドに支持されたシールリング保持環と、同シールリング保持環に支持され、周方向に分割された複数の分割片の端部を接触させてロータ周囲を囲み同ロータとのシール部を構成する円環状シール部とからなるガスタービンのシール構造において、前記円環状シール部は、主流ガスの上流側が前記ロータと同ロータ周囲を囲む前記シールリング保持環との間のシール空気が導入される空間を前後にはさんで設けられたブラシシール、下流側が前記ブラシシールから下流側に離れて設けられたラビリンスシールにより構成され、同ブラシシールとラビリンスシールの各分割片の端面は折れ線状の切断面で互いに接し、接する同切断面間の隙間は前記上流側から下流側へ流出しようとする空気の流路が折れ線状の迂回路となるように形成されていることを特徴とするガスタービンのシール分割面接合構造。
【００１１】
本発明の（１）のシール分割面構造は、円環状シール部の上流側はロータと同ロータ周囲を囲むシールリング保持環との間のシール空気が導入される空間を前後にはさんで設けられたブラシシールで構成されているので従来のラビリンスシールよりはシール性能が向上する。更に円環状シール部の各分割片の端面は折れ線状の切断面で互いに接触する形状であるので、この切断面の接触が熱変形により隙間を生じても、上流側からこの隙間を通って下流側に流出しようとする空気は流路が迂回路となって流れ抵抗が増加し、従来の直線状の流路に比べて漏れにくくなり、漏れ空気量が少くなり、シール性能が向上すると共に、空気量も削減されてガスタービン全体の性能向上につながる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実施の第１形態に係るガスタービンのシール分割面接合構造を示す断面図であり、シール部のみを拡大して示している。
【００１４】
図１において、１はシールリング保持環、２はシールリング保持環１により支持されているシールリングである。３，４はブラシシールであり、ブラシシール３はシールリング保持環１にボルト５で固定されており、従来のシール部１８に代わるものである。ブラシシール４は従来のロータディスク１９の上流側のシール部１７ｂをなくし、その代わりにシール部を構成するものである。５，６はブラシシール３，４をシールリング保持環１に固定するボルトである。
【００１５】
７はシールリング２をシールリング保持環１に固定するためのボルト、８は従来と同じロータディスク１９側のシール部である。シールリング２は従来のシールリング１６よりも小さくし、ロータディスク１９の下流側のロータディスクのシール部８とでラビリンスシールを構成するようにし、上流側はブラシシール３，４でシール部を構成している。その他の構成は図５に示す従来例と同じであり、シールの作用も同様であるので説明は省略する。
【００１６】
図２は図１におけるＸ−Ｘ矢視図であり、ブラシシール３の上半分を示し、（ａ）図のように（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の３分割（全体で４分割）されている。各分割片の両端部は（ｂ）図及び図３に示すように直角切断面９ａ、同直角切断面９ａと対向する直角切断面９ｂをそれぞれ形成している。なお、この直角切断面９ａ，９ｂはかならずしも直角でなくても良く、その角度は鋭角、あるいは鈍角でも良いが、組立上あるいは隙間の精度からは直角が好ましい。
【００１７】
このような両端部を形成した分割片は図２（ｃ）図に示すように直角切断面９ａ，９ｂとを対向して接合させ、熱膨張を考慮して隙間１０を保って配置される。このような隙間１０は直角に迂回する隙間となっており、漏れ空気６１も直線的流路と比べると流れ抵抗が大きくなり、漏れ空気も従来よりは少くなる。
【００１８】
又、図示省略するがシールリング２についてもシールフィンの幅が広くなるが同様にシールフィン部分の幅を直角切断面を形成するようにして分割片も接合できる。なお図３にブラシシール３，４の形状と直角切断面９ａを示すが、ブラシシールは中央にブラシ３ａ，４ａを有している構造である。
【００１９】
上記に説明の実施の第１形態によれば、シールリング保持環１の上流側にブラシシール３，４を、下流側にシールリング２をそれぞれ設け、シールリング２及びブラシシール３，４の分割端部を直角切断面９ａ，９ｂとして分割片を互いに対向して隙間１０を保持して配置したことにより、シール用空気の漏れ量が少くなり、シール性能が向上すると共に、空気量も削減され、ガスタービン全体の性能も向上するものである。
【００２０】
図４は本発明の実施の第２形態に係るガスタービンのシール分割面構造を示す断面図である。図において、図１の実施の第１形態と異る部分は、シールリング保持環１を分割して１ａ，１ｂとし、１ａにはブラシシール３，４を取付け、１ｂにはシールリング２のみを取付けた構造である。
【００２１】
このような実施の第２形態によれば、シールリング保持環１ａへのブラシシール３，４の加工、組立及びシールリング保持環１ｂへのシールリング２の加工、組立がそれぞれ別々に実施でき、組立が容易となる利点がある。各シールリング２及びブラシシール３，４の各分割片の直角切断面の形状、及びその作用、効果は実施の第１形態と同じである。
【００２２】
なお、本実施の第１，第２形態においては、シールリング保持環１の上流側にブラシシール３，４を、下流側にシールリング２を用いる例で説明したが、もちろん、図５に示す従来例のシールリング１６の各分割片の両端に図２に示すような直角切断面９ａ，９ｂを形成し、隙間１０を形成せしめるようにしても同様の効果を奏するものであるが、ロータとロータ周囲を囲むシールリング保持環１との間のシール空気１５ａが導入される空間を前後にはさんで設けられたブラシシール３，４を用いる本実施の形態によればブラシシールにより、従来のシール部１８や上流側のシール性能がシールリング１６のみに直角切断面９ａ，９ｂを施したものよりは、更にシール性能が向上するものである。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の（１）のガスタービンのシール分割面接合構造は、静翼内側シュラウドに支持されたシールリング保持環と、同シールリング保持環に支持され、周方向に分割された複数の分割片の端部を接触させてロータ周囲を囲み同ロータとのシール部を構成する円環状シール部とからなるガスタービンのシール構造において、前記円環状シール部は、主流ガスの上流側が前記ロータと同ロータ周囲を囲む前記シールリング保持環との間のシール空気が導入される空間を前後にはさんで設けられたブラシシール、下流側が前記ブラシシールから下流側に離れて設けられたラビリンスシールにより構成され、同ブラシシールとラビリンスシールの各分割片の端面は折れ線状の切断面で互いに接し、接する同切断面間の隙間は前記上流側から下流側へ流出しようとする空気の流路が折れ線状の迂回路となるように形成されていることを特徴としている。このような構造により、前記ロータと同ロータ周囲を囲む前記シールリング保持環との間のシール空気が導入される空間を前後にはさんで設けられたブラシシールの採用で上流側のシール性能が向上すると共に、分割片の隙間が折れ線の切断面でなされ、切断面間の隙間は上流側から下流側へ流出しようとする空気の流路の折れ線状の迂回路となっているので、上流側からこの隙間を通って下流側に流出しようとする空気は流路が迂回路となって流れ抵抗が増加し、従来の直線状の流路に比べて空気が漏れにくくなり、ガスタービン全体の性能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態に係るガスタービンのシール分割面構造を示す断面図である。
【図２】図１におけるシール部の詳細で、（ａ）はＸ−Ｘ矢視図、（ｂ）は各分割片の端部の形状を示す図、（ｃ）は（ａ）におけるＹ−Ｙ矢視図である。
【図３】図２におけるブラシシールの直角切断面の形状を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の第２形態に係るガスタービンのシール分割面構造を示す断面図である。
【図５】従来のガスタービンのシール構造を示す断面図である。
【図６】図５に示すシール部の詳細で、（ａ）はＺ−Ｚ矢視図、（ｂ）は（ａ）におけるＷ−Ｗ矢視図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ  シールリング保持環
２              シールリング
３，４          ブラシシール
３ａ            ブラシ
５，６，７      ボルト
８              シール部
９ａ，９ｂ      直角切断面
１０            隙間
１９            ロータディスク
６１            漏れ空気
【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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