(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転機械の翼列をなす各翼の先端に個々にシュラウドが設けられ、同シュラウドのシールを行なう側の周面に周方向の溝を設け、複数の同シュラウドの溝に渡って周方向にシールストリップが植え込まれる翼のシール構造において、前記溝は各シュラウド毎に周方向の片側の端部に他の部分より深く加工した深溝部を有し、前記シールストリップを複数の前記溝に渡るロッキングストリップで前記溝にかしめて固定してなることを特徴とする翼のシール構造。
【請求項２】
回転機械の翼列をなす各翼の先端に個々にシュラウドが設けられ、同シュラウドのシールを行なう側の周面に周方向の溝を設け、複数の同シュラウドの溝に渡って周方向にシールストリップが植え込まれる翼のシール構造において、前記シュラウドは、前記シールストリップが適切な高さ位置に植え込まれ固定される浅い溝を設けた第１のシュラウドと、前記シールストリップを適切な高さ位置で緩着して下方に間隙を有する深い溝を設けた第２のシュラウドの２種とし、シールストリップの端部を含むシュラウドと、前記第１のシュラウド同士が隣接することとならないシュラウドとで、全周で２ヵ所以上のシュラウドを前記第１のシュラウドとし、他を前記第２のシュラウドとして、前記シールストリップを前記第１のシュラウドに、前記浅い溝に合わせた長さのロッキングストリップでかしめて固定してなることを特徴とする翼のシール構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸流タービンまたは軸流コンプレッサ等、軸流機械の翼のシール構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５および図６により、従来技術による軸流タービンまたは軸流コンプレッサ等、回転機械の翼列をなす翼のシール構造の例を説明する。図５は従来の翼のシール構造の模式図であって、（ａ）は動翼部のロータ回転中心軸に垂直な断面、（ｂ）は（ａ）中Ｋ−Ｋ矢視によるロータ回転中心軸に平行な断面を示す。なお、（ａ）は（ｂ）中Ｌ−Ｌ矢視図になる。図６は、翼のシール構造の運転時の状態の模式図であり、図５（ｂ）中Ｍ−Ｍ矢視拡大断面を示す。
【０００３】
図５に示すように回転機械の動翼０１は１枚ずつ製作され、ロータ０２に嵌め込まれて組み立てられる。その後、個々の動翼０１の外周側先端に設けられたシュラウド０３と車室０４の隙間の漏れを防止するために、複数のシュラウド０３の周方向の溝０７に渡ってシールストリップ０５を植え込み、複数のシュラウド０３の周方向の溝０７に渡るロッキングストリップ０６をかしめることでシールストリップ０５は複数のシュラウド０３に固定され、シールの相手側の車室０４のシール面と所定の距離をなすシール部を形成する。
【０００４】
以上は動翼０１の場合であるが、翼が静翼の場合であっても図５、図６とは位置が逆となるが同様であって、静翼は１枚ずつ製作され、車室に嵌め込まれて組み立てられる。その後、静翼の内周側先端に個々に設けられたシュラウドとロータの隙間の漏れを防止するために、複数のシュラウドの周方向の溝に渡ってシールストリップを植え込み、複数のシュラウドの周方向の溝に渡るロッキングストリップをかしめることでシールストリップは複数のシュラウドに固定され、シールの相手側のロータ０２のシール面と所定の距離をなすシール部を形成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来の翼のシール構造の場合、以下動翼０１を例に説明すると、動翼０１に圧力荷重が加えられた場合、動翼部は図６に示すような曲げ変形Ｘを生じる。この際、隣接するシュラウド０３は互いにずれようとするので、シールストリップ０５およびロッキングストリップ０６にはせん断荷重が生じ、局部的に大きく変形したり破損し、また、シュラウド０３から外れるという問題があった。静翼のシール構造の場合も同様である。
【０００６】
このため、シュラウド０３を溶接等により一体化したり、シュラウド０３のシールの相手側である車室０４（静翼の場合はロータ０２）のみにシール構造を設けることが行われている。しかし、シュラウド０３を一体化することは製作コストが大きく、シュラウド０３のシールの相手側のみにシール構造を設けることは漏れを防止する能力が落ちる。
【０００７】
したがって本発明は、一体化されていない個々のシュラウドに植え込むシール構造であって、翼の運転中の変形においても、せん断荷重による大きな変形や破損、シュラウドから外れることなどがなく、製作コストの低減やシール性能の向上が可能な翼のシール構造を提供することを課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その第１の手段としては、回転機械の翼列をなす各翼の先端に個々にシュラウドが設けられ、同シュラウドのシールを行なう側の周面に周方向の溝を設け、複数の同シュラウドの溝に渡って周方向にシールストリップが植え込まれる翼のシール構造において、前記溝は各シュラウド毎に周方向の片側の端部に他の部分より深く加工した深溝部を有し、前記シールストリップを複数の前記溝に渡るロッキングストリップで前記溝にかしめて固定してなることを特徴とする翼のシール構造を提供するものである。
【０００９】
上記第１の手段によれば、深溝部の付近の一部はかしめが不十分な状態で残っており、翼に圧力荷重が加えられ曲げ変形を生じたときも、隣接するシュラウドは互いにずれようとするが、かしめが不十分な部分が存在するため、その領域でシールストリップが変形し、変形が局部に集中せず、大きなせん断荷重を受けない。
【００１０】
（２）また、第２の手段としては、回転機械の翼列をなす各翼の先端に個々にシュラウドが設けられ、同シュラウドのシールを行なう側の周面に周方向の溝を設け、複数の同シュラウドの溝に渡って周方向にシールストリップが植え込まれる翼のシール構造において、前記シュラウドは、前記シールストリップが適切な高さ位置に植え込まれ固定される浅い溝を設けた第１のシュラウドと、前記シールストリップを適切な高さ位置で緩着して下方に間隙を有する深い溝を設けた第２のシュラウドの２種とし、シールストリップの端部を含むシュラウドと、前記第１のシュラウド同士が隣接することとならないシュラウドとで、全周で２ヵ所以上のシュラウドを前記第１のシュラウドとし、他を前記第２のシュラウドとして、前記シールストリップを前記第１のシュラウドに、前記浅い溝に合わせた長さのロッキングストリップでかしめて固定してなることを特徴とする翼のシール構造を提供するものである。
【００１１】
第２の手段によれば、翼に圧力荷重が加えられ翼に曲げ変形を生じたときも、隣接するシュラウドは互いにずれようとするが、ロッキングストリップで固定されていない深い溝の部分でシールストリップが変形するので、大きなせん断荷重を受けない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１および図２に基づき、本発明の実施の第１形態に係る翼のシール構造につき説明する。なお、前述の従来例において説明したように、本発明の回転機械の翼列をなす翼のシール構造は、動翼においては翼の外周側先端に設けられたシュラウドと車室との間のシール構造であり、静翼においては翼の内周側先端に設けられたシュラウドとロータとの間のシール構造であって、位置を逆にするが同様の構造であるので、以下、他の実施の形態においても同様に、動翼の場合を例に説明する。
【００１６】
図１は翼のシール構造の模式図であって、（ａ）は動翼部のロータ回転中心軸に垂直な断面、（ｂ）は（ａ）中Ａ−Ａ矢視によるロータ回転中心軸に平行な断面、（ｃ）は（ｂ）中Ｃ部拡大断面、（ｄ）は（ｂ）中Ｄ−Ｄ矢視要部拡大断面を示す。なお、（ａ）は（ｂ）中Ｂ−Ｂ矢視図になる。図２は、翼のシール構造の運転時の状態の模式図であり、図１（ｂ）中Ｄ−Ｄ矢視拡大断面を示す。
【００１７】
図１に示すように、回転機械の翼列をなす動翼１は１枚ずつ製作され、ロータ２に嵌め込まれて組み立てられる。各動翼１の外周側先端には個々にシュラウド３ａが設けられており、互いに隣合う動翼１のシュラウド３ａは互いに一体化されていない。
【００１８】
シュラウド３ａと車室４の隙間の漏れを防止するためにシール行なう必要があり、シュラウド３ａのシールを行なう側の周面、すなわちシールの相手側の車室４に向いた周面には周方向の溝７が設けられている。
【００１９】
複数のシュラウド３ａの溝７に渡ってシールストリップ５を周方向に植え込み、複数のシュラウド３ａの溝７に渡るロッキングストリップ６をかしめることで、シールストリップ５は複数のシュラウド３ａに固定され、シールの相手側の車室４のシール面と所定の距離をなすシール部を形成する。
【００２０】
シュラウド３ａのシールストリップ５を植え込む溝７は、その周方向の片側の端部に他の部分より深く加工した深溝部７ａが設けてある。シールストリップ６をかしめる際、溝７の底に段差があるため、深溝部７ａの付近の一部はかしめが不十分な状態で残っている。
【００２１】
以上のような本実施の形態の翼のシール構造の場合、動翼１に圧力荷重が加えられた場合、動翼部は図２に示すような曲げ変形Ｘを生じ、隣接するシュラウド３ａは互いにずれようとするが、上記のように、かしめが不十分な部分が存在するため、動翼１に曲げ変形を生じた際にも、図２に示すようにかしめが不十分な領域でシールストリップ５が変形するので、変形が局部に集中せず、大きなせん断荷重を受けない。これにより、シールストリップ５が破損したり溝７から外れるという問題が生じないので、シュラウドの一体化を要さず製作コストが低減し、シール性能も向上する翼のシール構造が得られる。
【００２２】
図３および図４に基づき、本発明の実施の第２形態に係る翼のシール構造につき説明する。図３は翼のシール構造の模式図であって、（ａ）は動翼部のロータ回転中心軸に垂直な断面、（ｂ）は（ａ）中Ｅ−Ｅ矢視によるロータ回転中心軸に平行な断面、（ｃ）は（ｂ）中ＧーＧ矢視要部拡大断面を示す。なお、（ａ）は（ｂ）中Ｆ−Ｆ矢視図になる。図４は、翼のシール構造の運転時の状態の模式図であり、図３（ｂ）中ＧーＧ矢視拡大断面を示す。
【００２３】
実施の第２形態はシュラウドにシールストリップを植え込み固定する構造が前述の実施の第１形態と異なり、他は同様なので、以下異なる点を主に説明し同様な点は説明を省略する。
【００２４】
本実施の形態において、シュラウドのシールストリップ５を植え込む溝は、深さの異なる浅い溝７ｂと深い溝７ｃの２種類のものとし、浅い溝７ｂはロッキングストリップ６ｂをかしめた状態でシールストリップ５が適切な高さ位置に植え込まれ固定されるものとし、深い溝７ｃはシールストリップ５を緩着し適切な高さ位置で下方に間隙を有するものとする。
【００２５】
動翼１を組み立てる際に、シールストリップ５の両端のいずれかの端部を含むかあるいはそれぞれが隣接しない２ヵ所以上のシュラウドを浅い溝７ｂを備えたシュラウド３ｂとし、その他のシュラウドを深い溝７ｃを備えたシュラウド３ｃとする。シールストリップ５を植え込んだ後、浅い溝７ｂを備えたシュラウド３ｂにおいてシールストリップ５を浅い溝３ｂに合わせた長さのロッキングストリップ６ｂでかしめて固定する。
【００２６】
以上のような本実施の形態の翼のシール構造の場合、動翼１に圧力荷重が加えられた場合、動翼部は図４に示すような曲げ変形Ｘを生じ、隣接するシュラウド３ｂ、３ｃは互いにずれようとするが、動翼１に曲げ変形を生じた際にも、図４に示すように固定されていない深い溝７ｃの部分でシールストリップ５が変形するので、大きなせん断荷重を受けない。これにより、シールストリップ５が破損したり溝から外れるという問題が生じないので、シュラウドの一体化を要さず製作コストが低減し、シール性能も向上する翼のシール構造が得られる。
【００３３】
以上、本発明の実施の第１形態および第２形態につき、動翼の場合を説明したが、前述のように翼が静翼の場合であっても本発明においては、図１ないし図４とは位置が逆となるが同様であって、静翼は１枚ずつ製作され、車室に嵌め込まれて組み立てられ、内周側先端に設けられたシュラウドとロータの隙間の漏れを防止するために、シュラウドにシールストリップを植え込むものである。
【００３４】
したがって、静翼の場合はシュラウドに対するシールの相手側が、動翼の場合の車室に代えてロータとなるだけで、本発明の実施の形態が全く同様に構成される。
【００３５】
【発明の効果】
（１）以上のとおり、請求項１の発明においては、翼のシール構造を、回転機械の翼列をなす各翼の先端に個々にシュラウドが設けられ、同シュラウドのシールを行なう側の周面に周方向の溝を設け、複数の同シュラウドの溝に渡って周方向にシールストリップが植え込まれる翼のシール構造において、前記溝は各シュラウド毎に周方向の片側の端部に他の部分より深く加工した深溝部を有し、前記シールストリップを複数の前記溝に渡るロッキングストリップで前記溝にかしめて固定してなるように構成したので、翼に圧力荷重が加えられ曲げ変形を生じたときも、隣接するシュラウドは互いにずれようとするが、かしめが不十分な部分が存在するため、変形が局部に集中せず、大きなせん断荷重を受けない。これにより、シールストリップが破損したり溝から外れるという問題を生じないので、シュラウドの一体化を要さず製作コストが低減し、シール性能も向上する翼のシール構造が得られる。
【００３６】
（２）また、請求項２の発明においては、翼のシール構造を、回転機械の翼列をなす各翼の先端に個々にシュラウドが設けられ、同シュラウドのシールを行なう側の周面に周方向の溝を設け、複数の同シュラウドの溝に渡って周方向にシールストリップが植え込まれる翼のシール構造において、前記シュラウドは、前記シールストリップが適切な高さ位置に植え込まれ固定される浅い溝を設けた第１のシュラウドと、前記シールストリップを適切な高さ位置で緩着して下方に間隙を有する深い溝を設けた第２のシュラウドの２種とし、シールストリップの端部を含むシュラウドと、前記第１のシュラウド同士が隣接することとならないシュラウドとで、全周で２ヵ所以上のシュラウドを前記第１のシュラウドとし、他を前記第２のシュラウドとして、前記シールストリップを前記第１のシュラウドに、前記浅い溝に合わせた長さのロッキングストリップでかしめて固定してなるように構成したので、翼に圧力荷重が加えられ翼に曲げ変形を生じたときも、隣接するシュラウドは互いにずれようとするが、深い溝の部分でシールストリップが変形するので、大きなせん断荷重を受けない。これにより、シールストリップが破損したり溝から外れるという問題が生じないので、シュラウドの一体化を要さず製作コストが低減し、シール性能も向上する翼のシール構造が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の第１形態に係る翼のシール構造の模式図であって、（ａ）は動翼部のロータ回転中心軸に垂直な断面、（ｂ）は（ａ）中Ａ−Ａ矢視によるロータ回転中心軸に平行な断面、（ｃ）は（ｂ）中Ｃ部拡大断面、（ｄ）は（ｂ）中Ｄ−Ｄ矢視要部拡大断面を示し、（ａ）は（ｂ）中Ｂ−Ｂ矢視図である。
【図２】  本発明の実施の第１形態に係る翼のシール構造の運転時の状態の模式図であり、図１（ｂ）中Ｄ−Ｄ矢視拡大断面を示す。
【図３】  本発明の実施の第２形態に係る翼のシール構造の模式図であって、（ａ）は動翼部のロータ回転中心軸に垂直な断面、（ｂ）は（ａ）中Ｅ−Ｅ矢視によるロータ回転中心軸に平行な断面、（ｃ）は（ｂ）中ＧーＧ矢視要部拡大断面を示し、（ａ）は（ｂ）中Ｆ−Ｆ矢視図である。
【図４】  本発明の実施の第２形態に係る翼のシール構造の運転時の状態の模式図であり、図３（ｂ）中ＧーＧ矢視拡大断面を示す。
【図５】  従来の翼のシール構造の例の模式図であって、（ａ）は動翼部のロータ回転中心軸に垂直な断面、（ｂ）は（ａ）中Ｋ−Ｋ矢視によるロータ回転中心軸に平行な断面を示し、（ａ）は（ｂ）中Ｌ−Ｌ矢視図である。
【図６】  図５の従来の翼のシール構造の例の運転時の状態の模式図であり、図５（ｂ）中Ｍ−Ｍ矢視拡大断面を示す。
【符号の説明】
１            動翼
２            ロータ
３ａ          シュラウド
３ｂ          シュラウド
３ｃ          シュラウド  
４            車室
５            シールストリップ
６            ロッキングストリップ
６ｂ          ロッキングストリップ
７            溝
７ａ          深溝部
７ｂ          浅い溝
７ｃ          深い溝  
【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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