(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平方向の中線に沿ってその縁部で互いに結合されて、その両側に沿って一対の直径方向に対向する結合部を形成する上及び下半部分（２８、３０）で形成された円筒形バレル（２２）を含み、前記両半部分の一方の各縁部が前記円筒形バレルの軸線にほぼ平行に延びる溝（３６）を有し、前記両半部分の他方の各縁部（３２）が前記円筒形バレルの軸線にほぼ平行に延びるシール面を有し、
コンプライアントシールが前記各溝内に配置されており、該コンプライアントシールは、異なる材料の多重層で形成され、前記両半部分を互いに固定すると前記両半部分の前記他方の各縁部に対して順応的かつシール状態で係合するシール本体（４０）を含み、前記シール本体の前記材料が、内部ウーブンメタルコア（４２）と、シリカファイバ（４４）と、金属箔（４６）と、ブレーデッドメタル外部保護層（４８）とを含むことを特徴とするガスタービン用の圧縮機の内側吐出ケース。
【請求項２】
前記溝の各々は、ほぼ直線的な断面を有し、圧縮されていない状態における前記コンプライアントシールは、ほぼ円形の断面を有し、該シールは、前記ケース両半部分を互いに固定すると、前記溝を実質的に順応的に埋めることを特徴とする、請求項１に記載のケース。
【請求項３】
前記シール本体（４０）が、前記両半部分を互いに固定する前に、前記溝の深さよりも大きな直径を有していて前記シール面から突出する、請求項１に記載のケース。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮機の内側吐出ケースの上及び下半部分間のシールに関し、具体的には、タービン作動中の反りを許容するケース両半部分間のシールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
タービン、例えばガスタービンにおいては、圧縮機セクションは、水平方向の中線にほぼ沿って互いに固定されて環状体を形成する２つの半円筒形の半部分で形成される静止した内側バレルを含む。内側バレルの後端部は、圧縮機の吐出ケーシングに固定され、該吐出ケーシングは、第１段ノズルを支持するノズルサポートリングを支持している。内側バレルは、一部において、バレル外側の高圧区域をバレル内側及びロータ周辺の低圧区域から隔離している。バレル両半部分は、水平方向中線において金属対金属接触面を有し、該接触面は、組立て後及び使用中の漏れを排除するために、高い公差に機械加工される。しかしながら、タービン作動中のクリープによる反りにより、内側バレルの上及び下半部分間のボルト止めされた水平方向の結合部に、約５から７ミルの隙間が残る可能性がある。その結果、内側バレルの両半部分間に漏れ経路が生じる可能性があり、また実際に生じる。
【特許文献１】
米国特許第６１６２０１４号
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従って、あらゆるこのような漏れ経路を、タービン作動中の反りを許容するような方法で最小限にするか又は排除する必要性が生じている。
【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、圧縮機の内側吐出ケース、すなわち内側バレルの、整合する結合された両半部分の水平方向の縁部に沿って、タービン作動中の内側バレルの反りを許容する方法で適用するためのシールが提供される。具体的には、バレルの上下両半部分の一方の各縁部に沿ってかつバレルのその半部分の軸方向に対向する両端部のボルト間に、溝が機械加工されている。バレルの他方の半部分に沿う縁部は、機械加工されてシール面を形成し、溝は備えていない。複合管状ウーブンコンプライアントシールは、バレルの一方の半部分の各溝内に配置され、各溝の縁部から外側に突出しているので、合わされる縁部に沿って両半部分を互いに結合すると、複合管状ウーブンコンプライアントシールが圧縮されてバレルの他方の半部分の縁部の機械加工された表面を順応的に（コンプライアントに）シールする。なお、本明細書では、複合管状ウーブンコンプライアントシールを単にコンプライアントシールともいう。
【０００５】
具体的には、複合管状ウーブンコンプライアントシールは、シールを形成する多重層の結果として順応性（コンプライアンス性）を有する。層は、内部ウーブンメタルコアと、ファイバ材料と、金属箔と、金属外被とを含む。具体的には、内部メタルコアは、ウーブンステンレス鋼で形成され、シリカファイバで取り囲まれているのが好ましい。次に、ファイバは、ステンレス鋼の金属箔で取り囲まれ、外被は、例えばＨａｙｎｅｓ１８８のようなブレーデッド材料で形成されている。複合管状ウーブンコンプライアントシールの性質により、シールは、特にメタルコア及びそれを取り囲むシリカファイバの弾力性の結果としてコンプライアンス性を有する。さらに、ファイバを取り囲む金属箔の層がバレル両半部分の縁部間での漏れを防止し、一方、ブレーデッド外被は保護摩耗面としての機能を果たす。内部メタルコア及びシリカファイバは、それらのほぼ円形の断面形状を保持しようとする傾向があるので、シールがバレル両半部分の縁部の間で圧縮されたとき、シールがその円形の断面形状に戻るように予荷重が加わるか又は付勢力が生じる。このように、タービン作動中の反りの結果として形成される隙間を通るあらゆる漏れ流が、複合管状ウーブンコンプライアントシールによってシールされる。
【０００６】
本発明の好ましい実施形態においては、水平方向の中線に沿ってその縁部で互いに結合されて、その両側に沿って一対の直径方向に対向する結合部を形成する上及び下半部分で形成された円筒形バレルを含み、両半部分の一方の各縁部が円筒形バレルの軸線にほぼ平行に延びる溝を有し、両半部分の他方の各縁部が円筒形バレルの軸線にほぼ平行に延びるシール面を有し、コンプライアントシールが各溝内に配置されており、該コンプライアントシールは、異なる材料の多重層で形成され、両半部分を互いに固定すると両半部分の他方の各縁部に対して順応的にかつシール状態で係合するシール本体を含む、ガスタービン用の圧縮機の内側吐出ケースが提供される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
ここで、図面、特に図１を参照すると、全体を符号１０で表したガスタービンの一部が図示されており、該ガスタービンの一部は、圧縮機セクション１２と、第１段ノズル１６及びバケット１８を含むタービンセクション１４と、タービンの周りで円周方向に互いに間隔を置いて配置された複数の燃焼器２０のうちの１つを備える。圧縮機１２が空気を加圧して、該空気を環状に配列された各燃焼器２０中において燃料と混合し、高温の燃焼ガスを燃焼器からタービンセクション１４に供給してタービンロータを駆動することが理解されるであろう。普通そうであるように、圧縮機は、圧縮機の内側吐出ケース又は内側バレル２２と圧縮機吐出ケーシング２４とを備えている。ケーシング２４は、内側バレル２２と第１段ノズルのサポートリング２６とを相互連結している。内側バレル２２及び圧縮機吐出ケース２４は静止しており、内側バレルは通常、タービンの水平方向中線に沿って互いにボルトで結合された一対の半円筒形部分、例えばそれぞれ上及び下半部分２８及び３０（図２）で形成される。バレルの両半部分２８、３０は通常、その縁部又は面３２、３４をそれぞれ互いに突合わせて、隣接する両端部を互いにボルト止めされる。前述したように、これらの縁部３２及び３４は、一般的に、水平方向中線における漏れを防止するために、高い公差で機械加工されている。しかしながら、タービン作動中のクリープによる反りが、両半部分が互いにボルト止めされた際に縁部３２と縁部３４との間に１つ又はそれ以上の隙間を形成し、漏れ経路を生じる可能性がある。
【０００８】
本発明の好ましい実施形態によると、全体を符号３６（図３）で表したシールが、水平方向中線の接合部の各々において上下両半部分２８、３０それぞれの間に設けられる。このシールを設けるために、バレル両半部分の一方の各縁部、例えばバレルの両半部分間のかつ端部ボルト間の中線接合部におけるバレル下半部分の縁部３４に、溝が形成される。従って、溝３６は、バレルの下半部分３０の縁部３４に形成され、ロータの軸線にほぼ平行にかつ端部ボルト間を長手方向に延びている。バレル上半部分２８の縁部３２は、高い公差に機械加工され、両半部分を互いに固定したとき、バレル下半部分の縁部３４に係合するための平坦な面を備える。
【０００９】
図３に示すように、シールは、圧縮されていない状態では、ほぼ円形の断面形状を有するシール本体４０を含む。シール本体４０は、多重の材料層で形成される。最内側の層４２は、ステンレス鋼材料で形成されたウーブンメタルコアを含むのが好ましい。このメタルコア４２を取り囲んで、ファイバ、好ましくはシリカファイバの環状層４４がある。シリカファイバ４４を取り囲んで、好ましくはステンレス鋼で形成された金属箔４６がある。最後に、シール本体４０のための外被は、ブレーデッドメタル材料４８、好ましくはＨａｙｎｅｓ１８８のようなブレーデッドスチール材料を含む。複合管状ウーブンコンプライアントシールは、横方向にコンプライアンス性を有し、すなわち圧縮されたときにその円形の断面形状に戻るように付勢力が生じるか又は予荷重が加わる。
【００１０】
図４に示すように、バレルの下半部分３０に形成された溝３６は、シール本体４０の直径にほぼ相当する幅を有する。しかしながら、溝３６の深さは、シール本体４０の直径に足りないか又はそれよりも浅い。このため、シール本体４０を溝３６内に設置すると、複合管状ウーブンコンプライアントシールは、縁部３４よりも上方に突出する。端部ボルトを取り付けてバレルの両半部分２８、３０を互いに固定するとき、バレル両半部分が互いに対して引き寄せられて固定されるにつれて、縁部３２がシール本体４０に係合し、シール本体４０を圧縮するか又は押し潰すことが理解されるであろう。両半部分が互いに引き寄せられて図５に示す形状構成になるにつれて、シール本体４０が順応的に圧縮されて、溝３６の容積を実質的に埋めることがわかるであろう。細長い押し潰されたシール本体４０の表面部分は、バレル上半部分２８の縁部３２と連続した係合状態にあり、それらの間にシールを形成する。従って、タービン作動中の反りがシール縁部３２と縁部３４との間に隙間を形成する場合にも、複合管状ウーブンコンプライアントシールがバレル両半部分間の係合を維持し、バレル両半部分間の漏れ経路を最小限にするか又は防止する。
【００１１】
本発明を、現在最も実用的で好ましいと考えられる実施形態に関連させて説明してきたが、本発明は、開示した実施形態に限定されるものではなく、また、特許請求の範囲に記載された符号は、理解容易のためであってなんら発明の技術的範囲を実施例に限縮するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  圧縮機の内側吐出ケースを示す、タービンの一部の上半部分の概略断面図。
【図２】  内側ケースの上下両半部分の上下各縁部を示す破断斜視図。
【図３】  内側ケースの両半部分間をシールするための複合管状ウーブンシールの拡大断面図。
【図４】  ケースの両半部分の一方の溝内におけるシールを示す拡大破断断面図。
【図５】  互いに固定されたときのケース両半部分間のシールを示す、図４と同様な図。
【符号の説明】
１０  ガスタービンの一部
１２  圧縮機セクション
１４  タービンセクション
１６  第１段ノズル
１８  バケット
２０  燃焼器
２２  内側バレル
２４  圧縮機吐出ケーシング
２６  第１段ノズルのサポートリング
２８  バレルの上半部分
【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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