(57)【要約】【課題】  ガスタービンのための改善された段間シーリングシステムを提供する。【解決手段】  多段タービン用シーリングシステムは、多段タービンのロータホイール軸の周りで円周方向に配置され、多段タービンの第１のタービン段と第２のタービン段との間で軸方向に延びる複数の第１の段間シールサブシステムを含む。複数の第１の段間シールサブシステムの各々は、複数の流路近傍シールセグメントを含む。また、複数の第１の段間シールサブシステムは、第１のタービン段の第１のタービンホイールと流路近傍シールセグメントとの間で軸方向に配置された前方カバープレートと、流路近傍シールセグメントと第２のタービン段の第２のタービンホイールとの間で軸方向に配置された後方カバープレートとを含む。前方カバープレート及び後方カバープレートの各々は、それぞれ半径方向に第１段バケット及び第２段バケットまで延びる。【選択図】      図１
2016109125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多段タービンのロータホイール軸（２６）の周りで円周方向に配置され、前記多段タービンの第１のタービン段（４４）と第２のタービン段（４６）との間で軸方向に延びる複数の第１の段間シールサブシステム（４２）を備える、多段タービン用シーリングシステムであって、
前記複数の第１の段間シールサブシステムの各々は、
複数の流路近傍シールセグメント（４８）と、
前記第１のタービン段の第１のタービンホイール（５６）と前記流路近傍シールセグメントとの間で軸方向に配置された前方カバープレート（５４）と、
前記流路近傍シールセグメントと前記第２のタービン段の第２のタービンホイール（６０）との間で軸方向に配置された後方カバープレート（５８）と、
を備え、
前記前方カバープレート及び前記後方カバープレートの各々は、それぞれ半径方向に第１段バケット（６２）及び第２段バケット（６４）まで延びる、シーリングシステム。
【請求項２】
前記第１のタービンホイール及び前記第２のタービンホイールの各々は、複数のバケット又はブレードを取り付けるための複数のダブテールスロット（１０４、１２０）を備える、請求項１に記載のシーリングシステム。
【請求項３】
前記前方カバープレートに向かう前記第１のタービンホイールの側面は、内径上に半径方向内向きの複数のタブ突出部（７６）を有するホイールリムを備える、請求項２に記載のシーリングシステム。
【請求項４】
前記前方カバープレートは、前記ホイールリムの内径上に前記複数のタブ突出部を有する前記第１のタービンホイールの前記側面に取り付けられる場合に半径方向及び円周方向の保持を可能にする、複数のスカラップ型Ｌ形シート（１０８）を内側端に備える、請求項３に記載のシーリングシステム。
【請求項５】
高温ガス流経路から前記第１のタービンホイールの前記ホイールリムを切り離すために、前記前方カバープレートのシールワイヤ溝（６８）に配置され、前記前方カバープレートと前記第１段バケットとの間で軸方向に位置決めされた第１のシールワイヤ（６）をさらに備える、請求項３に記載のシーリングシステム。
【請求項６】
前記前方カバープレートと前記第１のタービンホイールを係止するために、前記第１のタービンホイールの前記ホイールリムの前記内径上の前記複数のタブ突出部と、前記前方カバープレートとの間に設けられた前方軸方向保持リング（７４）をさらに備える、請求項３に記載のシーリングシステム。
【請求項７】
前記後方カバープレートに向かう前記第２のタービンホイールの側面は、内径上に半径方向内向きの複数のタブ突出部（１２２）を有するホイールリムを備える、請求項１に記載のシーリングシステム。
【請求項８】
前記後方カバープレートは、前記ホイールリムの内径上に前記複数のタブ突出部を有する前記第２のタービンホイール上に取り付けられる場合に半径方向及び円周方向の保持を可能にする、複数のスカラップ型Ｌ形シート（１３０）を内側端に備える、請求項７に記載のシーリングシステム。
【請求項９】
高温ガス流経路から前記第２のタービンホイールの前記ホイールリムを切り離すために、前記後方カバープレートのシールワイヤ溝（７２）に配置され、前記後方カバープレートと前記第２段バケットとの間で軸方向に位置決めされた第２のシールワイヤをさらに備える、請求項８に記載のシーリングシステム。
【請求項１０】
前記後方カバープレートと前記第２のタービンホイールを係止するために、前記第２のタービンホイールの前記ホイールリムの内径上の前記複数のタブ突出部と、前記後方カバープレートとの間に設けられた後方軸方向保持リング（７８）をさらに備える、請求項８に記載のシーリングシステム。
【請求項１１】
前記後方カバープレートは、前記後方カバープレートの外向き端部にエンジェルウイング構造（９０）を備える、請求項１に記載のシーリングシステム。
【請求項１２】
前記後方カバープレートは、前記第２のタービンホイールに向かう側面に、前記第２段バケットのバケット保持フック（９６）の各々を軸方向に保持するための保持フック部分（９４）を備える、請求項１に記載のシーリングシステム。
【請求項１３】
前記流路近傍シールセグメントは、該流路近傍シールセグメントの前方側（８６）に向かう外向き端部にエンジェルウイング構造（８８）を備える、請求項１に記載のシーリングシステム。
【請求項１４】
前記第１のタービンホイールに取り付けられた前記前方カバープレートの一部は、前記第１段バケットのバケットシャンクに沿って部分的に延び、フックを形成し、さらに前記流路近傍シールセグメントは、前記前方カバープレートの前記フック上に前方側に向かって取り付けられる、請求項１に記載のシーリングシステム。
【請求項１５】
前記後方カバープレートは、複数のエンジェルウイングランドの間に前記後方側において前記流路近傍シールセグメントを拘束するための収容構造（９８）を備える、請求項１に記載のシーリングシステム。
【請求項１６】
前記収容構造は、前記流路近傍シールセグメントを円周方向に拘束するために、前記後方側で前記流路近傍シールセグメントの下面に設けられた複数の突出タブ（２０４）に対して係止することができる、複数の凹型円形カット（２０２）を備える、請求項１５に記載のシーリングシステム。
【請求項１７】
前記複数の流路近傍シールセグメントの各々の両側に配置された複数のセグメント間スプラインシール（９９）をさらに備え、セグメント間の間隙漏洩を防止するようになっている、請求項１５に記載のシーリングシステム。
【請求項１８】
前記後方カバープレートは、複数のフランジボルトまで延び、バケット冷却流供給導管を可能にする、請求項１に記載のシーリングシステム。
【請求項１９】
第１のタービンホイール（５６）及び第２のタービンホイール（６０）上に、複数の第１段バケット（６２）及び複数の第２段バケット（６４）をそれぞれ有する多段タービンのシーリングシステムを組み立てる方法であって、
前記複数の第２段バケットの各々を、前記第２のタービンホイールの複数のダブテールスロット（１２０）に組み込む段階と、
後方シールワイヤ（７０）を前記複数の後方カバープレートのシールワイヤ溝（７２）に配置する段階と、
複数のバケット保持フックが前記後方カバープレートの保持フック構造を備えた嵌合部と完全に係合するように前記複数の後方カバープレートの各々を軸方向に次に半径方向に動かすことで、前記複数の後方カバープレートの各々の嵌合部を、延長された複数の第２段バケット上に取り付ける段階と、
前記複数の第２段バケットを前記後方カバープレートと一緒に前記複数のダブテールスロット上で摺動させる段階と、
前記第２のタービンホイールの前記ホイールリムの内径上の複数のタブ突出部（１２２）と前記後方カバープレートとの間に後方軸方向保持リング（７８）を配置して、前記後方カバープレートと前記第２のタービンホイールを係止する段階と、
複数のスカラップ型Ｌ形シート（１０８）が複数のタブ突出部（７６）と完全に係合するように、前記複数の前方カバープレートの各々の内側端において前記複数のスカラップ型Ｌ形シートを、前記第１のタービンホイールのホイールリムの内径上の複数のタブ突出部に取り付ける段階と、
前記第１のタービンホイールの前記ホイールリムの内径上の複数のタブ突出部（７６）と前記前方カバープレートとの間に前方軸方向保持リング（７４）を配置して、前記前方カバープレートと前記第１のタービンホイールを係止する段階と、
複数の流路近傍シールセグメント（４８）の各々の前端及び後端を、前記前方カバープレートのフック部（８４）及び前記後方カバープレートの収容構造（９８）に取り付ける段階と、
前記複数の第１段バケットの各々を前記第１のタービンホイールの複数のダブテールスロット（１０４）の各々に組み付ける段階と、
を含む方法。
【請求項２０】
ガスタービンシステムであって、
第１のタービンホイール（５６）に取り付けられた複数の第１段バケット（６２）と、
第２のタービンホイール（６０）に取り付けられた複数の第２段バケット（６４）と、
前記ガスタービンのロータホイール軸の周りで円周方向に配置され、前記ガスタービンの第１のタービン段（４４）と第２のタービン段（４６）との間で軸方向に延びる複数の第１の段間シールサブシステム（４２）と、
を備え、前記複数の第１の段間シールサブシステムの各々は、
複数の流路近傍シールセグメント（４８）と、
前記第１のタービン段の第１のタービンホイール（５６）と前記流路近傍シールセグメントとの間で軸方向に配置された前方カバープレート（５４）と、
前記流路近傍シールセグメントと前記第２のタービン段の第２のタービンホイール（６０）との間で軸方向に配置された後方カバープレート（５８）と、
を備え、
前記前方カバープレート及び前記後方カバープレートの各々は、それぞれ半径方向に第１段バケット（６２）及び第２段バケット（６４）まで延びる、シーリングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、一般に、ガスタービンに関し、より具体的には、ガスタービンの内部の段間シールに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ガスタービンエンジンは、加圧空気及び燃料の混合気を燃焼させて高温燃焼ガスを発生させる。燃焼ガスは、１又はそれ以上のタービン段を通過して負荷及び／又は圧縮機のための出力を発生することができる。各段の間で圧力降下が発生し、これによって意図されていない経路を通る燃焼ガス等の流体の漏れ流れの発生が見込まれる。規定の環状流路内に燃焼ガスを閉じ込めて、所定のロータ部品を保護すると共に出力抽出を最大にすることが望ましい。さらに、バケット（ブレード）を支持するタービンロータホイールは、作動期間に相当な熱負荷を受けるので冷却を必要とする。従って、シール、例えば機械的シールを各段の間に設けて、各段の間の流体の漏洩を低減すると共にタービンロータホイールが高温ガスに直接晒されるのを防止することができる。残念ながら、シールは、現場で保守できず、現場でシールを交換することは大変な仕事量を必要とする。加えて、各シールの形状は、タービンの内部構成部品へのアクセスをより困難にする。さらに、シールは、該シールの適切な軸方向及び半径方向位置合わせを確実にするために、２つのタービンホイールの間のスペーサホイール等の追加の構成部品を必要とする。また、固定シールを使用することができ、この固定シールは、これに対応するために中央部で接する２つのタービンホイールからの軸方向延長部を必要とする。しかしながら、これは高温ガス経路からタービンホイールのリムを遮断しないので、高温ガス吸込み時の過酷な温度に耐えるために、ロータ部品として高価な高性能合金を必要とする。加えて、固定シールは、組み立て／分解時にホイールフランジボルトへのアクセスが必要なフランジボルト締めロータ構成に適用できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第８，６９６，３２０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、ガスタービンのための改善された段間シーリングシステムが望まれる。このようなシーリング組立体は、組み立て、製造が安価で、関連する部品の長い寿命を可能にしながらシステムの全体効率を改善する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本技術の実施例によれば、多段タービン用シーリングシステムは、多段タービンのロータホイール軸の周りで円周方向に配置され、多段タービンの第１のタービン段と第２のタービン段との間で軸方向に延びる複数の第１の段間シールサブシステムを含む。複数の第１の段間シールサブシステムの各々は、複数の流路近傍シールセグメントを含む。また、複数の第１の段間シールサブシステムは、第１のタービン段の第１のタービンホイールと流路近傍シールセグメントとの間で軸方向に配置された前方カバープレートと、流路近傍シールセグメントと第２のタービン段の第２のタービンホイールとの間で軸方向に配置された後方カバープレートとを含む。さらに、前方カバープレート及び後方カバープレートの各々は、それぞれ半径方向に第１段バケット及び第２段バケットまで延びる。
【０００６】
本技術の実施例によれば、多段タービンのシーリングシステムを組み立てる方法が開示される。多段タービンは、第１のタービンホイール及び第２のタービンホイール上に、複数の第１段バケット及び複数の第２段バケットをそれぞれ含む。本方法は、複数の第２段バケットの各々を、第２のタービンホイールの複数のダブテールスロットに組み込む段階を含む。また、本方法は、後方シールワイヤを複数の後方カバープレートのシールワイヤ溝に配置する段階を含む。さらに、本方法は、複数のバケット保持フックが後方カバープレートの保持フック構造を備えた嵌合部と完全に係合するように複数の後方カバープレートの各々を軸方向に次に半径方向に動かすことで、複数の後方カバープレートの各々の嵌合部を、延長された複数の第２段バケット上に取り付ける段階を含む。さらに、本方法は、複数の第２段バケットを後方カバープレートと一緒に複数のダブテールスロット上で摺動させる段階を含む。さらに、本方法は、第２のタービンホイールのホイールリムの内径上の複数のタブ突出部と後方カバープレートとの間に後方軸方向保持リングを配置して、後方カバープレートと第２のタービンホイールを係止する段階を含む。本方法は、複数のスカラップ型Ｌ形シートが複数のタブ突出部と完全に係合するように、複数の前方カバープレートの各々の内側端において複数のスカラップ型Ｌ形シートを、第１のタービンホイールのホイールリムの内径上の複数のタブ突出部に取り付ける段階を含む。さらに、本方法は、第１のタービンホイールのホイールリムの内径上の複数のタブ突出部と前方カバープレートとの間に前方軸方向保持リングを配置して、前方カバープレートと第１のタービンホイールを係止する段階を含む。本方法は、複数の流路近傍シールセグメントの各々の前端及び後端を、前方カバープレートのフック部及び後方カバープレートの収容構造に取り付ける段階と、複数の第１段バケットの各々を第１のタービンホイールの複数のダブテールスロットの各々に組み付ける段階とを含む。
【０００７】
本技術の別の実施によれば、第１のタービンホイールに取り付けられた複数の第１段バケットと、第２のタービンホイールに取り付けられた複数の第２段バケットとを含む。また、ガスタービンシステムは、ガスタービンのロータホイール軸の周りで円周方向に配置され、ガスタービンの第１のタービン段と第２のタービン段との間で軸方向に延びる複数の第１の段間シールサブシステムを含む。複数の第１の段間シールサブシステムの各々は、複数の流路近傍シールセグメントを含む。また、第１の段間シールサブシステムは、第１のタービン段の第１のタービンホイールと流路近傍シールセグメントとの間で軸方向に配置された前方カバープレートと、流路近傍シールセグメントと第２のタービン段の第２のタービンホイールとの間で軸方向に配置された後方カバープレートとを備え、前方カバープレート及び後方カバープレートの各々は、それぞれ半径方向に第１段バケット及び第２段バケットまで延びる。
【０００８】
本開示のこれら及び他の特徴、態様、並びに利点は、図面全体を通じて同様の参照符号が同様の要素を示す添付図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むと更に理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本技術の実施例によるタービンシールを使用することができるガスタービンエンジンの流れ図。
【図２】本技術の実施例による長手方向軸線で切り取ったガスタービンエンジンの断面側面図。
【図３】本技術の実施例によるガスタービンの段間シールサブシステムの部分斜視図。
【図４】本技術の実施例によるガスタービンの第１のタービンホイールの斜視図。
【図５】本技術の実施例による段間シールサブシステムの前方カバープレートの斜視図。
【図６】本技術の実施例によるガスタービンの第２のタービンホイールの斜視図。
【図７】本技術の実施例による段間シールサブシステム４２の後方カバープレートの斜視図。
【図８】本技術の実施例による段間シールサブシステムを有するシーリングシステムの斜視図。
【図９Ａ】本技術の実施例による多段タービンのシーリングシステムを組み立てる方法に含まれるステップを示すフローチャート。
【図９Ｂ】図９Ａの実施形態による多段タービンのシーリングシステムを組み立てる方法に含まれるステップを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の種々の実施形態の要素を導入する際に、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、及び「ｓａｉｄ」は、要素の１つ又はそれ以上が存在することを意味するものとする。用語「備える」、「含む」、及び「有する」は、包括的なものであり、記載した要素以外の付加的な要素が存在し得ることを意味する。動作パラメータの何れかの実施例は、開示された実施形態の他のパラメータだけに限定されない。
【００１１】
図１は、以下に詳細に説明する段間シールを使用することができるガスタービンエンジン１２を含む例示的なシステム１０のブロック図である。特定の実施形態において、システム１０は、航空機、船舶、機関車、発電システム、又はこれらの組み合わせを含むことができる。例示のガスタービンエンジン１２は、吸気セクション１６、圧縮機１８、燃焼器セクション２０、タービン２２、及び排気セクション２４を含む。タービン２２は、軸２６によって圧縮機１８に連結する。
【００１２】
矢印で示すように、空気は、吸気セクション１６を通ってガスタービンエンジン１２に入り、燃焼器セクション２０に入る前の空気を圧縮する圧縮機１８に流入する。例示の燃焼器セクション２０は、圧縮機１８とタービン２２との間で軸２６の周りに同軸又は環状に配置された燃焼器ハウジング２８を含む。圧縮機１８からの加圧空気は燃焼器３０に入り、加圧空気は、燃焼器３０の内部で燃料と混合して燃焼してタービン２２を駆動する。燃焼器セクション２０からの高温燃焼ガスは、タービン２２を通過し、軸２６を介して圧縮機１８を駆動する。例えば、燃焼ガスは、タービン２２内のタービンロータブレードに駆動力を付与し、軸２６を回転させる。タービン２２を通過後、高温燃焼ガスは、排気セクション２４を通ってガスタービンエンジン１２から流出する。以下に説明するように、タービン２２は、複数の段間シールサブシステムを含むことができ、これはタービン２２の各段の間の高温燃焼ガスの漏洩を低減することができ、さらにロータホイール等のタービン２２の各回転構成要素の間の間隔を低減することができる。本明細書の説明を通じて、軸線セットを参照することができる。これらの軸線は、円筒座標系に基づいており、軸方向１１（例えば、長手方向）、半径方向１３、及び円周方向１５を指し示す。さらに、用語「第１の」及び「第２の」は、要素の繰り返される各例を区別するためにシステム１０の各要素に適用できる。これらの用語は、対応する要素に対する連続的又は時間的限界を強いることを意図していない。
【００１３】
図２は、長手方向軸線で切り取った図１のガスタービンエンジン１２の実施形態の断面側面図である。図示のように、ガスタービン２２は、３つの別個の段３４を含むが、ガスタービン２２は任意数の段３４を含むことができる。各段３４は、軸２６（図１）に回転自在に取り付けることができるロータホイール３８に結合したブレード３６のセットを含む。ブレード３６はロータホイール３８から半径方向外向きに延び、さらにタービン２２を通る高温燃焼ガスの経路内に部分的に配置される。以下に詳細に説明するように、段間シールサブシステム４２は、各段３４の間に延び、さらに隣接するロータホイール３８によって支持される。段間シールサブシステム４２は、互いに対してくさび止めされる多数の軸方向構成要素を含むことができる。従って、段間シールサブシステム４２は、現場で保守可能に及び現場で交換可能に設計される。加えて、段間シールサブシステム４２は、各段３４の冷却を改善することができる。図２においてガスタービン２２は３段タービンとして示されているが、本明細書に記載の段間シールサブシステム４２は、任意数の段及び軸を備える任意の適切な形式のタービンに使用することができる。例えば、段間シールサブシステム４２は、単タービンシステム、低圧タービン及び高圧タービンを含む複式タービンシステム、又は蒸気タービンに組み込むことができる。さらに、本明細書に記載の段間シールサブシステム４２は、図１に示す圧縮機１８等の回転圧縮機に使用することもできる。段間シールサブシステム４２は、限定されるものではないが、ニッケル系合金等の種々の高温合金から作ることができる。段間シールサブシステム４２は、１から複数のブレードにわたって延びることができる。
【００１４】
特定の実施形態において、段間ボリュームは、圧縮機１８から抽気された又は他の供給源から供給された吐出空気で冷却することができる。しかしながら、段間ボリュームへの高温燃焼ガス流は、冷却効果を低減する場合がある。従って、段間シールサブシステム４２は、段間ボリュームを高温燃焼ガスからシールしてこれを包囲するために、隣接するロータホイール３８の間に配置することができる。加えて、段間シールサブシステム４２は、冷却流体を段間ボリュームに、又は段間ボリュームからブレード３６に向かって送るように構成することができる。
【００１５】
図３は、本技術の実施例によるガスタービン１２（図１に示す）の第１の段間シールサブシステム４２の部分斜視図である。複数の当該第１の段間シールサブシステム４２は、多段ガスタービン（図１に１２で示す）のロータホイール軸（図１に軸２６として示す）の周りで円周方向に配置することができ、多段ガスタービン１２（図１に示すような）の第１のタービン段４４と第２のタービン段４６との間で軸方向に延びることに留意されたい。第１の段間シールサブシステム４２の各々は、多数の流路近傍シールセグメント４８を含む。図示のように、流路近傍シールセグメント４８の最適な幾何学的形状は、曲面の底面部分５０及び水平方向に真っ直ぐな上面部分５２を含む。他の実施形態において、最適な幾何学的形状は、用途に応じて様々とすることができる。また、第１の段間シールサブシステム４２は、第１のタービン段４４の第１のタービンホイール５６と流路近傍シールセグメント４８との間で軸方向に配置された前方カバープレート５４を含む。また、第１の段間シールサブシステム４２は、流路近傍シールセグメント４８と第２のタービン段４６の第２のタービンホイール６０との間で軸方向に配置された後方カバープレート５８を含む。さらに、前方カバープレート５４及び後方カバープレート５８の各々は、それぞれ第１段バケット６２及び第２段バケット６４まで半径方向に延びる。
【００１６】
図３に示すように、第１の段間シールサブシステム４２は、第１のタービンホイール５６のホイールリムを高温ガス流経路６９から切り離すための、前方カバープレート５４のシールワイヤ溝６８に収容され、前方カバープレート５４と第１段バケット６２との間で軸方向に配置される第１のシールワイヤ６６を含む。また、第１の段間シールサブシステム４２は、第２のタービンホイール６０のホイールリムを高温ガス経路６９の流れから切り離すための、後方カバープレート５８のシールワイヤ溝７２に収容され、後方カバープレート５８と第２段バケット６４との間で軸方向に配置される第２のシールワイヤ７０を含む。さらに、第１の段間シールサブシステム４２は、第１のタービンホイール５６のホイールリムの内径上の複数のタブ突出部７６から前方カバープレート５４まで配置され、前方カバープレート５４と第１のタービンホイール５６を固定する前方軸方向保持リング７４を含む。同様に、第１の段間シールサブシステム４２は、第２のタービンホイール６０のホイールリムの内径上の複数のタブ突出部８０から後方カバープレート５８まで配置され、後方カバープレート５８と第２のタービンホイール６０を固定する後方軸方向保持リング７８を含む。前方軸方向保持リング７４及び後方軸方向保持リング７８の各々は、シングルカットの３６０度リングを含む。特定の他の実施形態において、保持リング７４、７８は、ボルト等の機械的ファスナによって互いに接合された複数のセグメントから作ることができる。
【００１７】
図３に示すように、第１のタービンホイール５６上に取り付けられた前方カバープレート５４の一部は、第１段バケット６２のバケットシャンク８２に沿って部分的に延び、フック８４を形成し、このフック上に流路近傍シールセグメント４８が前方側８６に向かって取り付けられる。さらに、流路近傍シールセグメント４８は、前方側８６に向かう外向き端部にエンジェルウイング構造８８を含むが、後方カバープレート５８は、後方側９２の外向き端部において別のエンジェルウイング構造９０を含む。さらに、後方カバープレート５８は、第２のタービンホイール６０に向かう側面に配置された保持フック部分９４を含み、第２段バケット６４のバケット保持フック９６の各々を軸方向に保持するようになっている。図３に示すように、後方カバープレート５８は、各エンジェルウイングランドの間に、後方側９２において流路近傍シールセグメント４８を拘束するための収容構造９８を含む。取り付ける際に、流路近傍シールセグメント４８の両端は、前方側８６で前方カバープレート５４のフック８４の内部で第１の支持ランド１００と緊密に接触し、さらに後方側９２で後方カバープレート５８の収容構造９８の内部で第２の支持ランド１０２と密接に接触する。また、第１の段間シールサブシステム４２は、流路近傍シールセグメントの両側に配置されたセグメント間スプラインシール９９を含み、セグメント間の間隙漏洩を防止するようになっている。
【００１８】
図４は、本技術の実施例によるガスタービンの第１のタービンホイール５６の斜視図である。図示のように、第１のタービンホイール５６は、複数のバケット又はブレード（図示せず）を取り付けるように構成された複数のダブテールスロット１０４を含む。また、第１のタービンホイール５６は、ホイールリム１０６の内径上で半径方向内向きの複数のタブ突出部７６を例示する。図示のように、複数のタブ突出部７６の各々は、１つのダブテールスロットの幅にわたって円周方向に延び、１つのダブテールスロットの幅だけ相隔たっている。他の実施形態において、この距離は、ダブテール幅の何分の一とすること、複数のダブテールの幅とすることができる。
【００１９】
図５は、本技術の実施例による段間シールサブシステム４２の前方カバープレート５４の斜視図である。図示のように、前方カバープレート５４は、内側端に複数のスカラップ型Ｌ形シート１０８を含み、ホイールリム（図４に示す）の内径上に複数のタブ突出部７６を有する第１のタービンホイール５６の側面に取り付けられる場合に、半径方向及び円周方向の保持を可能にするようになっている。複数のスカラップ型Ｌ形シート１０８の各々は、取り付け時に第１のタービンホイール５６と完全に係合するランディング面１１０を含む。また、前方カバープレート５４は、複数の半径方向保持特徴部１１２を含み、前方カバープレート５４のさらなる半径方向及び円周方向の保持を可能にする。また、前方カバープレート５４は、シールワイヤ溝６８及び取り付け時に流路近傍シールセグメント４８を支持するための第１の支持ランド構造１００を提示する。
【００２０】
図６は、本技術の実施例によるガスタービンの第２のタービンホイール６０の斜視図である。図示のように、第２のタービンホイール６０は、複数のバケット又はブレード（図示せず）を取り付けるように構成された複数のダブテールスロット１２０を含む。また、第２のタービンホイール６０は、ホイールリム１２４の内径上で半径方向内向きの複数のタブ突出部１２２を例示する。図示のように、複数のタブ突出部１２２の各々は、１つのダブテールスロットの幅にわたって円周方向に延び、１つのダブテールスロットの幅だけ相隔たっている。ホイールリム１２６の外径にはフックがないことに留意されたい。
【００２１】
図７は、本技術の実施例による段間シールサブシステム４２の後方カバープレート５８の斜視図である。図示のように、後方カバープレート５８は、複数のスカラップ型Ｌ形シート１３０を含み、ホイールリム（図６に示す）の内径上に複数のタブ突出部１２２を有する第２のタービンホイール６０の側面に取り付けられる場合に、半径方向及び円周方向の保持を可能にするようになっている。複数のスカラップ型Ｌ形シート１３０の各々は、取り付け時に第２のタービンホイール６０と完全に係合するランディング面１３２を含む。また、後方カバープレート５８は、複数の半径方向保持特徴部１３４を含み、前方カバープレート５４のさらなる半径方向及び円周方向の保持を可能にする。領域１３６は、後方軸方向保持リング７８のための空間を提供する。また、後方カバープレート５８は、シールワイヤ溝７２及び取り付け時に流路近傍シールセグメント４８を支持するための第２の支持ランド構造１０２を提示する。また、後方カバープレート５８は、第２段バケット６４（図３に示す）の各々のバケット保持フック９６（図３に示す）を軸方向で保持するために、第２のタービンホイール６０に向かう側面上に配置された保持フック部分９４を提示する。さらに、後方カバープレート５８は、半径方向外向き端部にエンジェルウイング構造９０を提示する。
【００２２】
図８は、本技術の実施例による段間シールサブシステム４２を有するシーリングシステム２００の斜視図である。拡大図に示すように、後端９２において、収容構造９８は、流路近傍シールセグメント４８の後端に対して係止位置にある。収容構造９８は、複数の凹型円形カット２０２を含み、流路近傍シールセグメント４８を円周方向に拘束するために、後方側９２で流路近傍シールセグメント４８の下面に設けられた複数の突出タブ２０４に対して係止することができる。段間シールサブシステム４２上に配置された複数の流路近傍シールセグメント４８は、多段タービンの第１段又は第２段上に設けられたバケットの数よりも少数とすることができる点に留意されたい。１つの実施形態において、シーリングシステム２００は、摩耗を低減するために、前方カバープレート５４、後方カバープレート５８、及び流路近傍シールセグメント４８の間の全ての接触面に耐摩耗性コーティング、例えばハードコーティングを含む。別の実施形態において、後方カバープレート５８は、複数のバケット２０６上に設けられた複数のフランジボルト（図示せず）まで延在して、バケット冷却流供給導管をもたらす。また、システム２００は、それぞれ多段タービンの第２のタービン段と第３のタービン段（図示せず）との間、及び第３のタービン段と第４のタービン段との間に広がる、複数の第２の段間シールサブシステム（図示せず）及び複数の第３の段間シールサブシステム（図示せず）を含むことができる。
【００２３】
図９Ａは、本技術の実施形態による多段タービンのシーリングシステムを組み立てる方法に含まれるステップを示すフローチャートである。ステップ３０２において、本方法は、複数の第２段バケットの各々を、第２のタービンホイールの複数のダブテールスロットの各々に組み込むことを含む。１つの実施形態において、複数の第２段バケットの各々のダブテール軸方向幅の約５分の１が前方側に向かって軸方向に延びる。他の実施形態において、複数の第２段バケットの各々のダブテール軸方向幅の前方側に向かって軸方向に延びる距離は様々とすることができる。ステップ３０４において、本方法は、後方シールワイヤを複数の後方カバープレートの各々のシールワイヤ溝に配置することを含む。ステップ３０６において、本方法は、複数のバケット保持フックが後方カバープレートの嵌合部と完全に係合するように複数の後方カバープレートの各々を軸方向に次に半径方向に動かすことで、複数の後方カバープレートの各々の嵌合部を、延長された複数の第２段バケット上に取り付けることを含み、嵌合部は保持フック構造を備える。複数の後方カバープレートを延長された複数の第２段バケットに取り付ける前に、本方法は、延長された複数の第２段バケットの複数のバケット保持フックを複数の後方カバープレートの各々の嵌合部と整列させることを含む。
【００２４】
さらに、ステップ３０８において、本方法は、複数の第２段バケットを後方カバープレートと一緒に複数のダブテールスロット上で摺動させることを含む。さらに、ステップ３１０において、本方法は、第２のタービンホイールのホイールリムの内径上の複数のタブ突出部と後方カバープレートとの間に後方軸方向保持リングを配置して、後方カバープレートと第２のタービンホイールを係止することを含む。ステップ３１２において、本方法は、複数のスカラップ型Ｌ形シートが複数のタブ突出部と完全に係合するように、複数の前方カバープレートの各々の内側端において複数のスカラップ型Ｌ形シートを、第１のタービンホイールのホイールリムの内径上の複数のタブ突出部に取り付けることを含む。また、本方法は、複数の前方カバープレートを第１のタービンホイールに取り付ける前に、前方シールワイヤを複数の前方カバープレートのシールワイヤ溝に配置することを含む。
【００２５】
図９Ｂは、図９Ａの実施形態による多段タービンのシーリングシステムを組み立てる方法に含まれるステップを示すフローチャートである。さらに、ステップ３１４において、本方法は、第１のタービンホイールのホイールリムの内径上の複数のタブ突出部と前方カバープレートとの間に前方軸方向保持リングを配置して、前方カバープレートと第１のタービンホイールを係止することを含む。ステップ３１６において、本方法は、複数の流路近傍シールセグメントの各々の前端及び後端を、前方カバープレートのフック部及び後方カバープレートの収容構造に取り付け、最終的に、ステップ３１８において、複数の第１段バケットの各々を第１のタービンホイールの複数のダブテールスロットの各々に組み付けることを含む。さらに、本方法は、隣接する流路近傍シールセグメントの間にセグメント間スプラインシールを配置することを含むこともできる。
【００２６】
好都合には、本シーリングシステムは、高い圧力降下及び大きな過渡特性のガスタービンのそれぞれの箇所に適した信頼性の高い堅牢なシールである。また、このシール組立体は、製造が安価で、スペーサホイール材料節減に起因する著しいコスト低減をもたらす。従って、本シーリングシステムは、さらに出力密度を高めると共に二次流れを低減する。本シーリングシステム、さらにフランジボルト締めロータ構成、バケット段の取り外しのみによる現場での交換、及び流路多様性を可能にする。本シーリングシステムは、ボルト締めフランジの半径方向位置の融通性をもたらし、ブレード列の分解を必要としない。また、本シーリングシステムは、少ない数の流路近傍シールセグメントを使用することができ、セグメント間の間隙が少なくなり、漏洩が低減する。また、本シーリングシステムにより、カバープレートを複数のバケット上に配置され複数のフランジボルトまで延ばすことができ、バケット冷却流供給導管をもたらす。また、シーリングシステムは、荷重が確定的となるように、流路近傍シールセグメントからバケット又はバケットダブテールまで伝達される荷重の方向の変更を確実にする。さらに、本シーリングシステムでは、バケットダブテールシール及びバケットシャンクシールの使用を必要としない。
【００２７】
さらに、当業者であれば、様々な実施形態による種々の特徴部が互換性をもつことを理解されるであろう。同様に、当業者には、記載される種々の方法ステップ及び特徴部並びに各このような方法及び特徴部に対する他の公知の均等物を組み合わせ且つ適合させて、本発明の原理に従った付加的なシステム及び方法を構成することができる。上述の全てのこのような利点は、必ずしもあらゆる特定の実施形態によって達成できる訳ではない点を理解されたい。従って、例えば、本明細書で説明したシステム及び技法は、本明細書で教示又は提案することができる他の目的又は利点を必ずしも達成することなく、本明細書で教示された１つの利点又は利点のグループを達成又は最適化する様態で具現化又は実施できることは当業者には理解されるであろう。
【００２８】
本発明の特定の特徴のみを本明細書で例示し説明してきたが、当業者であれば、多くの変更形態及び変形が想起されるであろう。従って、本発明の真の精神の範囲内にあるこのような変更形態及び変更全ては、添付の請求項によって保護されるものとする点を理解されたい。
【符号の説明】
【００２９】
２６  ロータホイール軸
４２  段間シールサブシステム
４４  第１のタービン段
４６  第２のタービン段
４８  流路近傍シールセグメント
５４  前方カバープレート
５６  第１のタービンホイール
５８  後方カバープレート
６０  第２のタービンホイール
６２  第１段バケット
６４  第２段バケット
７０  後方シールワイヤ
７２  シールワイヤ溝
７４  前方軸方向保持リング
７６  タブ突出部
７８  後方軸方向保持リング
８４  フック部
９８  収容構造
１０４  ダブテールスロット
１０８  スカラップ型Ｌ形シート
１２０  ダブテールスロット
１２２  タブ突出部
【図１】
2016109125.tif 000003
【図２】
2016109125.tif 000004
【図３】
2016109125.tif 000005
【図４】
2016109125.tif 000006
【図５】
2016109125.tif 000007
【図６】
2016109125.tif 000008
【図７】
2016109125.tif 000009
【図８】
2016109125.tif 000010
【図９Ａ】
2016109125.tif 000011
【図９Ｂ】
2016109125.tif 000012
【外国語明細書】
2016109125000001.pdf