JP2007120340A

JP2007120340A - ガスタービンの燃焼器尾筒シール構造

Info

Publication number: JP2007120340A
Application number: JP2005310632A
Authority: JP
Inventors: Tomohito Nagai; 友人永井; Yukihiro Hashimoto; 幸弘橋本; Mitsuru Kondo; 充近藤; Eigo Kato; 永護加藤; Satoru Konishi; 哲小西; Hiroharu Tada; 弘治多田; Tomohiro Imae; 智裕今榮
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2005-10-26
Filing date: 2005-10-26
Publication date: 2007-05-17

Abstract

【課題】ガスタービンの燃焼器尾筒出口とガスパス入口の接続構造を、シール効果が高く、実現容易なものとする。
【解決手段】燃焼器の尾筒１０は複数個のものが環状に配置され、ガスパスの入口をなす第１段静翼２０も複数の静翼分割片２０ａを環状に配置して構成される。尾筒１０の出口と第１段静翼２０との間を接続するシール３０も複数のシール分割片３０ａを環状に配置して構成される。静翼分割片２０ａは複数ずつ連結してセグメントとする。連結には連結板２７とボルト２８が使用される。
【選択図】図１

Description

本発明はガスタービンの燃焼器尾筒シール構造に関する。

ガスタービンは、環状に並べた複数の燃焼器の尾筒より高温燃焼ガスを作動流体としてガスパスに吹き込み、動力を得る。ガスパスの入口は通常第１段静翼により構成される。尾筒出口とガスパス入口の間にはシール構造が設けられ、作動流体を極力外部に漏らさないようガスパスに導く。かかるシール構造の例を特許文献１、２に見ることができる。

特許文献１、２に記載されたシール構造の基本的構造を図１７に示す。１０は燃焼器の尾筒、２０はガスパスの入口を構成する第１段静翼、３０は尾筒１０と第１段静翼２０を接続するシールである。シールは尾筒１０と第１段静翼２０の外周側と内周側にそれぞれ設けられるものであり、図示のシール３０は外周側のシールである。内周側のシールは図示しない。

尾筒１０の出口には外フランジ１１が形成され、シール３０には外フランジ１１を受け入れる環状溝３１が形成される。第１段静翼２０には前方に向かって突出する前面リブ２１が形成され、シール３０の後端には前面リブ２１を受け入れる環状溝３２が形成される。

前面リブ２１と環状溝３２の間には３箇所に間隙が生まれる。第１の間隙は前面リブ２１の内周面（車室の中心側を向く面）とこれに対向する環状溝３２の内面との間に形成される間隙Ｇ１であり、第２の間隙は前面リブ２１の前端面とこれに対向する環状溝３２の内面との間に形成される間隙Ｇ２であり、第３の間隙は前面リブ２１の外周面（車室の外周側を向く面）とこれに対向する環状溝３２の内面との間に形成される間隙Ｇ３である。間隙Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３の幅は部品の加工精度や組立精度によって左右されるが、特にガスタービンの場合、第１段静翼２０とシール３０が膨張したり収縮したりする熱変形によって大きく変動する。前面リブ２１の外面と環状溝３２の内面が接触し、間隙が消滅するといったことも、ガスタービンを運転する際にしばしば見受けられるところである。

第１段静翼２０もシール３０も、単一の環状部品として構成するのは製作や他部品との組み合わせの面で困難である。また熱膨張による応力を緩和する必要もあるところから、それぞれ複数の分割片に分割されている。
特開２０００−２５７８６２号公報（第４−６頁、図１−８）特開２００４−３０１１１５号公報（第６−１０頁、図１−１４）

第１段静翼とシールを各々複数の分割片に分割すれば、分割片間に間隙が生じ、そこから作動流体が漏洩することは避けがたい。また第１段静翼の分割片は、作動流体により熱せられ、膨張するとき、翼断面がタービン軸線に関し非対称的に延びているところから、部位によって変形度合いが異なってくる。前方から見ればあたかも第１段静翼の分割片が傾くように見える。このため、第１段静翼を受け入れるシール分割片の溝はある程度ゆとりを持った寸法とせざるを得ず、作動流体の漏洩を招く程度の間隙が生じてしまう。

シール箇所からの作動流体漏洩を防ぐため、特許文献１、２においてもブラシシールや長四辺形状の薄板を複数枚積層してその一方の長辺側を束ねて固定したシールなど、様々なシール構造が工夫されている。しかしながらこれらのシール構造は、コスト的に不利であったり、分割片同士の間隙からの漏洩防止には効果がなかったりして、実用に耐えるとは言い難い面もあった。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、燃焼器尾筒出口とガスパス入口の接続構造を、シール効果が高く、実現容易なものとすることを目的とする。

（１）上記目的を達成するために本発明は、環状に配置した複数の燃焼器の尾筒と、環状に配置した複数の静翼分割片により構成される第１段静翼との間を、環状に配置した複数のシール分割片により構成されるシールで接続するガスタービンの燃焼器尾筒シール構造において、前記ガスパスの入口を構成する第１段静翼を、環状に配置した複数の静翼分割片により構成するとともに、前記静翼分割片を複数ずつボルト連結してセグメント化したことを特徴としている。

この構成によると、複数の静翼分割片をボルト連結することにより、静翼分割片間の熱変形傾向を相殺し、熱変形を抑制することができる。そのため静翼分割片とシールの間隙が広がらず、作動流体の漏洩を少なくできる。また、ボルト連結する複数の静翼分割片については互いにぴったりと合わせた状態で連結することができるから、静翼全体として見た場合、静翼分割片間の間隙の数が減り、作動流体の漏洩を一層減少させることができる。

（２）また本発明は、環状に配置した複数の燃焼器の尾筒と、環状に配置した複数の静翼分割片により構成される第１段静翼との間を、環状に配置した複数のシール分割片により構成されるシールで接続するガスタービンの燃焼器尾筒シール構造において、隣接する前記シール分割片の対向面に溝を形成し、この溝同士の間にシールプレートを挟み込んだことを特徴としている。

この構成によると、シール分割片同士の間隙がシールプレートで閉ざされるから、シールからの作動流体漏洩を減少させることができる。またシール分割片間の熱変形の差によってシール分割片の並びが不揃いになったとしても、シールプレートと溝の間のがたつき、あるいはシールプレート自身の弾性変形により、シールプレートはその場に留まるので、シール効果を維持することができる。

（３）また本発明は、環状に配置した複数の燃焼器の尾筒と、環状に配置した複数の静翼分割片により構成される第１段静翼との間を、環状に配置した複数のシール分割片により構成されるシールで接続するガスタービンの燃焼器尾筒シール構造において、前記シール分割片を複数ずつボルト連結してセグメント化したことを特徴としている。

この構成によると、ボルト連結する複数のシール分割片については互いにぴったりと合わせた状態で連結することができるから、シール全体として見た場合、シール分割片間の間隙の数が減り、作動流体の漏洩を減少させることができる。また適度な大きさのセグメントとすることにより、組み付けが容易になる。

（４）また本発明は、上記構成のガスタービンの燃焼器尾筒シール構造において、隣接する前記シール分割片セグメントの対向面に溝を形成し、この溝同士の間にシールプレートを挟み込んだことを特徴としている。

この構成によると、シール分割片セグメント同士の間隙がシールプレートで閉ざされるから、シール自体からの作動流体漏洩を減少させることができる。シール分割片セグメント間の熱変形の差によってシール分割片セグメントの並びが不揃いになったとしても、シールプレートと溝の間のがたつき、あるいはシールプレート自身の弾性変形により、シールプレートその場に留まるので、シール効果を維持することができる。

（５）また本発明は、環状に配置した複数の燃焼器の尾筒と、環状に配置した複数の静翼分割片により構成される第１段静翼との間を、環状に配置した複数のシール分割片により構成されるシールで接続するガスタービンの燃焼器尾筒シール構造において、前記静翼分割片の外周側シュラウドの外面に、線膨張係数の大きい金属層を形成したことを特徴としている。

この構成によると、高温の作動流体が内部を通ることにより静翼分割片の内側部分が膨張し、全体形状に熱変形が生じようとするところ、外周側シュラウドの外面に形成された線膨張係数の大きい金属層の膨張が熱変形を相殺するから、静翼分割片の熱変形で作動流体の漏洩が始まるのを防止できる。また熱変形の抑制により、静翼分割片が他の部材とこすれ合って摩耗し、寿命が短くなることを回避できる。

（６）また本発明は、環状に配置した複数の燃焼器の尾筒と、環状に配置した複数の静翼分割片により構成される第１段静翼との間を、環状に配置した複数のシール分割片により構成されるシールで接続するガスタービンの燃焼器尾筒シール構造において、前記静翼分割片はそれぞれ前端側に取付固定箇所を備えることを特徴としている。

この構成によると、静翼分割片が取付固定されているのはシールに近い前端側であるから、静翼分割片が熱変形したとしても、変形による位置変動は固定されていない後端側に集中し、前端側にはあまり影響がない。そのため、シールとの間隙を設計仕様通りに保つことが容易であり、作動流体の漏洩を所期のレベルに抑えることができる。

（７）また本発明は、環状に配置した複数の燃焼器の尾筒と、環状に配置した複数の静翼分割片により構成される第１段静翼との間を、環状に配置した複数のシール分割片により構成されるシールで接続するガスタービンの燃焼器尾筒シール構造において、前記シールの後端に、前記静翼分割片の前面リブを受け入れる環状溝を形成するとともに、前記前面リブの前端面を受け止めるメタルシールを前記環状溝に挿入したことを特徴としている。

静翼分割片の前面リブは、静翼分割片が熱変形することによってシールとの間に相対移動を生じやすく、それだけ摩耗しやすい。この構成によると、摩耗しやすい前面リブの前端面をメタルシールで受け、そこから作動流体の漏洩が起こりにくくすることができる。

（８）また本発明は、上記構成のガスタービンの燃焼器尾筒シール構造において、前記メタルシールは表面に低摩擦化処理が施されていることを特徴としている。

この構成によると、メタルシール表面の摩擦係数が低いので静翼分割片の前面リブがメタルシールにこすれ合っても摩耗が少なく、作動流体の漏洩を招かない。

（９）また本発明は、環状に配置した複数の燃焼器の尾筒と、環状に配置した複数の静翼分割片により構成される第１段静翼との間を、環状に配置した複数のシール分割片により構成されるシールで接続するガスタービンの燃焼器尾筒シール構造において、前記シールの後端に、前記静翼分割片の前面リブを受け入れる環状溝を形成するとともに、前記前面リブの先端を、金属の薄板を曲げ成形したキャップ状シールで包み、このキャップ状シールの外面を前記環状溝の内面に弾性接触させたことを特徴としている。

この構成によると、シールの環状溝の内面と静翼分割片の前面リブの外面との間隙が金属薄板のキャップ状シールで閉塞され、作動流体の漏洩が防がれる。キャップ状シールは前面リブを包む形なので、前面リブと環状溝との相対移動により間隙の幅が変動したとしても、常に閉塞状態を維持させることができる。

（１０）また本発明は、上記構成のガスタービンの燃焼器尾筒シール構造において、前記キャップ状シールには、前記尾筒に近い側より、前記前面リブを挟みつける湾曲部と、前記環状溝の内面に弾性接触する湾曲部とが形成されていることを特徴としている。

この構成によると、キャップ状シールが前面リブの外面と環状溝の内面の両方に接触するから、作動流体の漏洩が効果的に防止される。

（１１）また本発明は、上記構成のガスタービンの燃焼器尾筒シール構造において、前記キャップ状シールには、前記前面リブを挟みつける湾曲部の前方に、前記環状溝の内面に弾性接触するもう一つの湾曲部が形成されていることを特徴としている。

この構成によると、キャップ状シールが多くの箇所で環状溝の内面に接触するから、それだけ漏洩防止効果が高い。

（１２）また本発明は、上記構成のガスタービンの燃焼器尾筒シール構造において、前記キャップ状シールは複数の分割片の集合により全体として環状をなすものであることを特徴としている。

ガスパスの入口を構成する第１段静翼が複数の静翼分割片により構成されていると、静翼分割片毎に異なる熱変形傾向を示し、隣接する静翼分割片同士の間でくい違いを生じることがある。キャップ状シールが複数の分割片により構成されていれば、個々の静翼分割片の熱変形に追従することができる。

（１３）また本発明は、上記構成のガスタービンの燃焼器尾筒シール構造において、前記キャップ状シールの分割片は隣接する端同士を重ね合わせて配置されていることを特徴としている。

この構成によると、漏洩する隙間のない環状のキャップ状シールを容易に形成することができる。

（１４）また本発明は、環状に配置した複数の燃焼器の尾筒と、環状に配置した複数の静翼分割片により構成される第１段静翼との間を、環状に配置した複数のシール分割片により構成されるシールで接続するガスタービンの燃焼器尾筒シール構造において、前記シールの後端に、前記静翼分割片の前面リブを受け入れる環状溝を形成するとともに、前記前面リブには、外周面と内周面のそれぞれに弾性金属片の一端を溶接し、この弾性金属片の他端を前記環状溝の内面に弾性接触させたことを特徴としている。

この構成によると、静翼分割片の前面リブと環状溝の内面との間隙が弾性金属片で閉塞され、作動流体の漏洩が防がれる。弾性金属片は前面リブの外周面と内周面のそれぞれに溶接されているので、前面リブと環状溝との相対移動により間隙の幅が変動したとしても、弾性金属片と環状溝内面との接触が前面リブの両面で同時に途絶えるということはなく、常に閉塞状態を維持することができる。

（１５）また本発明は、上記構成のガスタービンの燃焼器尾筒シール構造において、前記弾性金属片は複数の分割片の集合により全体として環状をなすものでることを特徴としている。

ガスパスの入口を構成する第１段静翼が複数の静翼分割片により構成されていると、静翼分割片毎に異なる熱変形傾向を示し、隣接する静翼分割片同士の間でくい違いを生じることがある。弾性金属片が複数の分割片により構成されていれば、個々の静翼分割片の熱変形に追従することができる。

（１６）また本発明は、上記構成のガスタービンの燃焼器尾筒シール構造において、前記弾性金属片の分割片は隣接する端同士を重ね合わせて配置されていることを特徴としている。

この構成によると、漏洩する隙間のない環状金属片を容易に形成することができる。

（１７）また本発明は、環状に配置した複数の燃焼器の尾筒と、環状に配置した複数の静翼分割片により構成される第１段静翼との間を、環状に配置した複数のシール分割片により構成されるシールで接続するガスタービンの燃焼器尾筒シール構造において、前記シールの後端に、前記静翼分割片の前面リブを受け入れる環状溝を形成するとともに、前記前面リブには、外周面と内周面のそれぞれに弾性金属片の前端を溶接し、この弾性金属片には、前端の溶接部に続いて、前記環状溝の内面に弾性接触する湾曲部と、前記前面リブの外面に弾性接触する湾曲部とが形成されていることを特徴としている。

この構成によると、弾性金属片が環状溝の内面と静翼分割片の前面リブの外面の両方にに接触するから、それだけ漏洩防止効果が高い。

本発明によると、第１段静翼が複数の分割片に分割され、第１段静翼と燃焼器尾筒出口を接続するシールも複数の分割片に分割されるという、作動流体の漏洩防止を考える上では不利な条件を、様々な手法で克服し、作動流体の漏洩の少ない、高効率のガスタービンを得ることができる。

本発明の第１実施形態を図１に示す。図１は第１段静翼の部分斜視図である。なお本実施形態をはじめどの実施形態でも、図１７の基本的構造が根幹をなすものとする。

第１段静翼２０は、複数の静翼分割片２０ａを環状に配置して構成される。静翼分割片２０ａは外周側シュラウド２２と内周側シュラウド２３を有し、外周側シュラウド２２には図１７に描いた前面リブ２１が形成され、内周側シュラウド２３には前面リブ２１と同様の前面リブ２４が形成される。外周側シュラウド２２と内周側シュラウド２３の間には翼片２５が形成される。静翼分割片２０ａはこれを車室内に取り付けるためのガイドリブ２６を外面に有する。ガイドリブ２６は外周側シュラウド２２と内周側シュラウド２３の外面にそれぞれ２条ずつ、円周方向に延び、且つ前後に間隔を置く形で形成される。

静翼分割片２０ａは、隣接する２個同士を一組としてセグメント化され、その上で車室に取り付けられる。隣接する２個の静翼分割片２０ａをまたぐ形で連結板２７を配置し、連結板２７を通して各静翼分割片２０ａに複数ずつのボルト２８をねじ込み、締め付けることにより、２個の静翼分割片２０ａは連結される。連結板２７は外周側シュラウド２２の側にしか図示されていないが、内周側シュラウド２３の側にも配置されるものである。

図１に示す１個の静翼分割片２０ａが作動流体で加熱され、熱変形した場合、翼片２５の形状及び配置の関係から、前面リブ２１の左端は図１７の間隙Ｇ３を縮め、間隙Ｇ１を開く形で変位し、前面リブ２１の右端はその逆に間隙Ｇ３を開き、間隙Ｇ１を縮める形で変位する。シール３０を不動の基準とみなせば、静翼分割片２０ａは右肩下がりに傾く形になる。ここで、２個の静翼分割片２０ａをボルト連結することにより、それらの静翼分割片２０ａが互いに右肩下がりに変形しようとする傾向を相殺し、熱変形を抑制することができる。そのため前面リブ２１の外面と環状溝３２の内面との間に極端な間隙が生じることがなくなり、作動流体の漏洩を少なくできる。また、ボルト連結する複数の静翼分割片２０ａについては互いにぴったりと合わせた状態で連結することができるから、第１段静翼２０全体として見た場合、間隙の数が減り、作動流体の漏洩を一層減少させることができる。

２個の静翼分割片２０ａを寄せ合わせると静翼分割片２個一組のセグメント同士の間隔が広がってしまうような場合は、連結する２個の静翼分割片２０ａの間にシム（shim）を挟み、セグメントの幅を増大させるような工夫をするとよい。また、セグメント間にシムを入れて間隙を塞いでもよい。なお本実施形態では静翼分割片２０ａを２個連結して１個のセグメントを構成しているが、可能であるならばそれ以上の個数の静翼分割片２０ａを連結して１個のセグメントとしてもよい。

本発明の第２実施形態を図２に示す。図２は第１段静翼とシールの部分斜視図である。

第１段静翼２０が複数の静翼分割片２０ａに分割されているのと同様、シール３０も複数のシール分割片３０ａに分割されている。前方から見たときのシール分割片３０ａの幅は静翼分割片２０ａの幅の半分である。

シール分割片３０ａを静翼分割片２０ａに組み合わせるには次のようにする。すなわち１個のシール分割片３０ａを静翼分割片２０ａの中央部分に置く。その両側に２個の静翼分割片２０ａを置くと、両側のシール分割片３０ａは自己の半分の幅をもって当該静翼分割片２０ａの残り部分をカバーする、言い換えれば自己の全幅で２個の静翼分割片２０ａの合わせ目をカバーする形になる。これを繰り返し、第１段静翼２０と燃焼器の尾筒１０との間隙をシール分割片３０ａで埋め尽くす。なお尾筒１０も、１個のシール分割片３０ａで中央部分をカバーされ、その両側のシール分割片３０ａで隣接尾筒との合わせ目をカバーされることになる。

シール分割片３０ａを環状に並べたとき、シール分割片３０ａの製造誤差や組立誤差、あるいはガスタービン運転時の熱膨張などで隣接シール分割片３０ａに間隙が生じるのは避けがたい。そこで、隣接するシール分割片３０ａの対向面に溝３３を形成し、溝３３同士の間に金属の薄板からなるシールプレート３４を挟み込む。

シール分割片３０ａ同士の間隙をこのようにシールプレート３４で閉ざすことにより、シール３０からの作動流体漏洩を減少させることができる。またシール分割片３０ａ間の熱変形の差によってシール分割片３０ａの並びが不揃いになったとしても、シールプレート３４と溝３３の間のがたつき、あるいはシールプレート３４自身の弾性変形により、シールプレート３４はその場に留まるので、シール効果を維持することができる。なお溝３３はある程度深くし、シールプレート３４にもある程度の幅を持たせて、シール分割片３０ａの間隙が多少開いてもシールプレート３４が脱落することのないようにしておく。

本発明の第３実施形態を図３に示す。図３は第１段静翼とシールの部分斜視図である。

第３実施形態では、第１実施形態で隣接する２個の静翼分割片２０ａをボルト連結して１個のセグメントとしたのと同様、隣接する２個のシール分割片３０ａをボルト連結して１個のセグメントとする。隣接する２個のシール分割片３０ａをまたぐ形で連結板３５を配置し、連結板３５を通して各シール分割片３０ａに複数ずつのボルト３６をねじ込み、締め付けることにより、２個のシール分割片３０ａは連結される。

このようにすることにより、ボルト３６と連結板３５で連結する２個のシール分割片３０ａについては互いにぴったりと合わせた状態で連結することができるから、シール３０全体として見た場合、シール分割片３０ａ間の間隙の数が減り、作動流体の漏洩を減少させることができる。またセグメントの大きさが適度になり、組み付けが容易になる。

２個のシール分割片３０ａを寄せ合わせるとシール分割片２個一組のセグメント同士の間隔が広がってしまうような場合は、２個のシール分割片３０ａの間にシム（shim）を挟み、セグメントの幅を増大させるような工夫をするとよい。また、セグメント間にシムを入れて間隙を塞いでもよい。なお本実施形態ではシール分割片３０ａを２個連結して１個のセグメントを構成しているが、可能であるならばそれ以上の個数のシール分割片３０ａを連結して１個のセグメントとしてもよい。

本発明の第４実施形態を図４に示す。図４は第１段静翼とシールの部分斜視図である。

第４実施形態は第２実施形態と第３実施形態を組み合わせたものである。すなわち第３実施形態のように２個のシール分割片３０ａをボルト連結して１個のセグメントとしたうえで、第２実施形態と同様、セグメントの対向面に溝３３を形成し、この溝３３同士の間にシールプレート３４を挟み込むものである。

このようにすることにより、シール分割片３０ａ間の間隙の数が減り、作動流体の漏洩を減少させることができるうえ、セグメントの大きさが適度になり、組み付けが容易になる。そして残った間隙をシールプレート３４で閉ざすことにより、シール３０からの作動流体漏洩は一層減少する。シール分割片セグメント間の熱変形の差によってシール分割片セグメントの並びが不揃いになったとしても、シールプレート３４と溝３３の間のがたつき、あるいはシールプレート３４自身の弾性変形により、シールプレート３４はその場に留まるので、シール効果を維持することができる。

本発明の第５実施形態を図５に示す。図５は第１段静翼の部分斜視図である。

第５実施形態の第１段静翼２０も複数の静翼分割片２０ａを環状に配置して構成されるが、この静翼分割片２０ａには、外周側シュラウド２２の外面に金属層２９が形成されている。金属層２９の金属は静翼分割片２０ａの素材である合金よりも線膨張係数が大きい。金属層２９は所定厚さの金属板を静翼分割片２０ａに接合して得られる。

高温の作動流体が静翼分割片２０ａの内部を通ると静翼セグメント２０ａの内側部分が膨張し、全体形状に熱変形が生じようとする。ところが外周側シュラウド２２の外面に線膨張係数の大きい金属層２９が形成されており、金属層２９の膨張が熱変形を相殺する方向に働くので、静翼分割片２０ａの熱変形はそれほど大きくならない。従って静翼分割片２０ａの熱変形で作動流体の漏洩が始まることを防止できる。熱変形の抑制により、静翼分割片２０ａが他の部材とこすれ合って摩耗し、寿命が短くなることを回避できる。

本発明の第６実施形態を図６に示す。図６は第１段静翼の部分斜視図である。

第６実施形態の第１段静翼２０も複数の静翼分割片２０ａを環状に配置して構成されるが、この静翼分割片２０ａは前端側に取付固定箇所を備える。取付固定は矢印で象徴させてある。

静翼分割片２０ａの取付固定がシール３０に近い前端側で行われているため、静翼分割片２０ａが熱変形したとしても、変形による位置変動は固定されていない後端に集中し、前端側にはあまり影響がない。そのため、シール３０との間隙を設計仕様通りに保つことが容易であり、作動流体の漏洩を所期のレベルに抑えることができる。

図７に本発明の第７実施形態を示す。図７は燃焼器尾筒シール箇所の部分断面図である。

第７実施形態は、図１７の基本構造に次のような改変を施したものである。すなわち複数のシール分割片の集合からなるシール３０の後端に環状溝３２が形成され、この環状溝３２の中に静翼分割片２０ａの前面リブ２１が受け入れられるのであるが、環状溝３２には前面リブ２１の前端面を受け止めるメタルシール４０が挿入されている。メタルシールはメタルＯ（オー）シールである。

静翼分割片２０ａの前面リブ２１は、静翼分割片２０ａが熱変形することによってシール３０との間に相対移動を生じやすく、それだけ摩耗しやすい。この構成によると、摩耗しやすい前面リブ２１の前端面がメタルシール４０で受けられるから摩耗が減り、作動流体の漏洩が起こりにくくなる。

メタルシール４０の表面にはフッ素樹脂などにより低摩擦化処理が施されている。メタルシール４０表面の摩擦係数が低いので、静翼分割片２０ａの前面リブ２１がメタルシール４０にこすれ合っても摩耗が少なく、作動流体の漏洩を招かない。

図８に本発明の第８実施形態を示す。図８は燃焼器尾筒シール箇所の部分断面図である。

第８実施形態でもシール３０の環状溝３２にメタルシールが挿入されるのであるが、メタルシールの構造が第７実施形態と異なっている。すなわち第８実施形態のメタルシール４１は板材を断面Ｕ字形に曲げたメタルＵシールである。メタルシール４１の表面には低摩擦化処理が施されている。これにより、前面リブ２１の前端面の摩耗が減り、作動流体の漏洩が起こりにくくなる。

図９、１０に本発明の第９実施形態を示す。図９、１０とも燃焼器尾筒シール箇所の部分断面図であって、互いに直交する面で断面したものである。

第９実施形態では、静翼分割片２０ａの前面リブ２１の先端を、金属の薄板を曲げ成形したキャップ状シール（オメガシール）４２で包む。キャップ状シール４２は前面リブ２１を対称軸とする形で湾曲しており、尾筒１０に近い側より、内側に凹んだ湾曲部４３と、外側に膨らんだ湾曲部４４が形成されている。そして湾曲部４３の内面で前面リブ２１を挟みつけ、湾曲部４４の外面で環状溝３２の内面に弾性接触する。

これにより、環状溝３２の内面と静翼分割片２０ａの前面リブ２１の外面との間隙がキャップ状シール４２で閉塞され、作動流体の漏洩が防がれる。キャップ状シール４２は前面リブ２１を包む形なので、前面リブ２１と環状溝３２との相対移動により間隙の幅が変動したとしても、常に閉塞状態を維持させることができる。またキャップ状シール４２は前面リブ２１の外面と環状溝３２の内面の両方に接触するから、作動流体の漏洩が効果的に防止される。

図１０に見られるように、キャップ状シール４２は複数の分割片４２ａに分割され、それらが集合して全体として環状をなすようになっている。静翼分割片２０ａの内周側シュラウド２３の前面リブ２４もキャップ状シール４２によって包まれるが、こちらのキャップ状シール４２も複数の分割片４２ａに分割され、それらが集合して全体として環状をなすものである。

第１段静翼２０が複数の静翼分割片２０ａにより構成されていると、静翼分割片２０ａ毎に異なる熱変形傾向を示し、隣接する静翼分割片２０ａ同士の間でくい違いを生じることがある。キャップ状シール４２が複数の分割片４２ａにより構成されていれば、個々の静翼分割片２０ａの熱変形に分割片４２ａを追従させることができる。

図１１に本発明の第１０実施形態を示す。図１１は図１０と同じ方向から見た燃焼器尾筒シール箇所の部分断面図である。

第１０実施形態は第９実施形態の改良に係る。すなわちキャップ状シール４２は複数の分割片４２ａに分割され、それらが集合して全体として環状をなすものであるが、第１０実施形態の場合、分割片４２ａは隣接する端同士を重ね合わせて配置されている。これにより、漏洩する隙間のない環状キャップ状シール４２を容易に形成することができる。

図１２に本発明の第１１実施形態を示す。図１２は燃焼器尾筒シール箇所の部分断面図である。

第１１実施形態では、第９、第１０実施形態のキャップ状シール４２と異なる断面形状のキャップ状シール４５が用いられている。すなわちキャップ状シール４５には、キャップ状シール４２の湾曲部４３に相当する湾曲部４６と、キャップ状シール４２の湾曲部４４に相当する湾曲部４７が形成されていて、湾曲部４６の内面で前面リブ２１を挟みつけ、湾曲部４７の外面で環状溝３２の内面に弾性接触するのであるが、それだけでなく、湾曲部４６の前方にもう一つの湾曲部４８を有し、この湾曲部４８の外面でも環状溝３２の内面に弾性接触している。このようにキャップ状シール４５はキャップ状シール４２に比べ一層多くの箇所で環状溝３２の内面に接触するから、それだけ漏洩防止効果が高い。

キャップ状シール４５も複数の分割片に分割し、それらが集合して全体として環状をなすようにする。それらの分割片は第１０実施形態と同様隣接する端同士を重ね合わせて配置するとよい。

図１３に本発明の第１２実施形態を示す。図１３は燃焼器尾筒シール箇所の部分断面図である。

第１２実施形態では、静翼分割片２０ａの前面リブ２１を挟むキャップ状シールに代え、弾性金属片５０を用いて前面リブ２１と環状溝３２の内面との間隙を閉塞する。弾性金属片５０は前面リブ２２の外周面と内周面のそれぞれに配置され、前端を前面リブ２１に溶接固定される。弾性金属片５０の後端は自由端となって環状溝３２の内面に弾性接触する。

これにより、前面リブ２１と環状溝３２の内面との間隙が弾性金属片５０で閉塞され、作動流体の漏洩が防がれる。弾性金属片５０は前面リブ２１の外周面と内周面のそれぞれに溶接されているので、前面リブ２１と環状溝３２との相対移動により間隙の幅が変動したとしても、弾性金属片５０と環状溝３２内面との接触が前面リブ２１の両面で同時に途絶えるということはなく、常に閉塞状態を維持することができる。なお弾性金属片５０は複数の分割片に分割し、それらが集合して全体として環状をなすようにすることができる。

図１４、１５に本発明の第１３実施形態を示す。図１４は燃焼器尾筒シール箇所の部分断面図、図１５は弾性金属片の端面図であって、図１４の断面方向と直交する方向から見たものである。

第１３実施形態では、弾性金属片５０は複数の分割片５０ａ（図１５参照）の集合からなる。分割片５０ａは１枚ずつ上下互い違いに置かれ、隣接する端同士が重なり合っている。これにより、漏洩する隙間のない環状の弾性金属板５０を容易に形成することができる。

図１６に本発明の第１４実施形態を示す。図１６は燃焼器尾筒シール箇所の部分断面図である。

第１４実施形態では、第１２実施形態の弾性金属片５０と異なる断面形状の弾性金属片５１が用いられている。すなわち弾性金属片５１には、前端の溶接部に続いて、環状溝３２の内面に弾性接触する湾曲部５２と、静翼分割片２０ａの前面リブ２１の外面に弾性接触する湾曲部５３とがこの順序で形成されている。この構成によると、弾性金属片５１が環状溝３２の内面と前面リブ２１の外面の両方にに接触するから、それだけ漏洩防止効果が高い。

以上本発明の各実施形態につき説明したが、この他、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

本発明はガスタービンの燃焼器尾筒部分のシールに広く利用可能である。

本発明の第１実施形態に係るガスタービン第１段静翼の部分斜視図本発明の第２実施形態に係るガスタービン第１段静翼とシールの部分斜視図本発明の第３実施形態に係るガスタービン第１段静翼とシールの部分斜視図本発明の第４実施形態に係るガスタービン第１段静翼とシールの部分斜視図本発明の第５実施形態に係るガスタービン第１段静翼の部分斜視図本発明の第６実施形態に係るガスタービン第１段静翼の部分斜視図本発明の第７実施形態に係る燃焼器尾筒シール箇所の部分断面図本発明の第８実施形態に係る燃焼器尾筒シール箇所の部分断面図本発明の第９実施形態に係る燃焼器尾筒シール箇所の部分断面図本発明の第９実施形態に係る燃焼器尾筒シール箇所の部分断面図にして、図９の断面方向と直交する方向に断面したもの本発明の第１０実施形態に係る燃焼器尾筒シール箇所の部分断面図本発明の第１１実施形態に係る燃焼器尾筒シール箇所の部分断面図本発明の第１２実施形態に係る燃焼器尾筒シール箇所の部分断面図本発明の第１３実施形態に係る燃焼器尾筒シール箇所の部分断面図本発明の第１３実施形態に係る弾性金属片の端面図であって、図１４の断面方向と直交する方向から見たもの本発明の第１４実施形態に係る燃焼器尾筒シール箇所の部分断面図従来の燃焼器尾筒シール箇所の部分断面図

符号の説明

１０尾筒
１１外フランジ
２０第１静翼
２０ａ静翼分割片
２１前面リブ
２２外周側シュラウド
２３内周側シュラウド
２５翼片
２７連結板
２８ボルト
２９金属層
３０シール
３０ａシール分割片
３２環状溝
３３溝
３４シールプレート
３５連結板
３６ボルト
４０、４１メタルシール
４２キャップ状シール
４２ａ分割片
４３、４４湾曲部
４５キャップ状シール
４６、４７、４８湾曲部
５０弾性金属片
５０ａ分割片
５１弾性金属片
５２、５３湾曲部

Claims

環状に配置した複数の燃焼器の尾筒と、環状に配置した複数の静翼分割片により構成される第１段静翼との間を、環状に配置した複数のシール分割片により構成されるシールで接続するガスタービンの燃焼器尾筒シール構造において、
前記静翼分割片を複数ずつボルト連結してセグメント化したことを特徴とするガスタービンの燃焼器尾筒シール構造。
環状に配置した複数の燃焼器の尾筒と、環状に配置した複数の静翼分割片により構成される第１段静翼との間を、環状に配置した複数のシール分割片により構成される複数のシールで接続するガスタービンの燃焼器尾筒シール構造において、
隣接する前記シール分割片の対向面に溝を形成し、この溝同士の間にシールプレートを挟み込んだことを特徴とするガスタービンの燃焼器尾筒シール構造。
環状に配置した複数の燃焼器の尾筒と、環状に配置した複数の静翼分割片により構成される第１段静翼との間を、環状に配置した複数のシール分割片により構成されるシールで接続するガスタービンの燃焼器尾筒シール構造において、
前記シール分割片を複数ずつボルト連結してセグメント化したことを特徴とするガスタービンの燃焼器尾筒シール構造。
隣接する前記シール分割片セグメントの対向面に溝を形成し、この溝同士の間にシールプレートを挟み込んだことを特徴とする請求項３に記載のガスタービンの燃焼器尾筒シール構造。
環状に配置した複数の燃焼器の尾筒と、環状に配置した複数の静翼分割片により構成される第１段静翼との間を、環状に配置した複数のシール分割片により構成されるシールで接続するガスタービンの燃焼器尾筒シール構造において、
前記静翼分割片の外周側シュラウドの外面に、線膨張係数の大きい金属層を形成したことを特徴とするガスタービンの燃焼器尾筒シール構造。
環状に配置した複数の燃焼器の尾筒と、環状に配置した複数の静翼分割片により構成される第１段静翼との間を、環状に配置した複数のシール分割片により構成されるシールで接続するガスタービンの燃焼器尾筒シール構造において、
前記静翼分割片はそれぞれ前端側に取付固定箇所を備えることを特徴とするガスタービンの燃焼器尾筒シール構造。
環状に配置した複数の燃焼器の尾筒と、環状に配置した複数の静翼分割片により構成される第１段静翼との間を、環状に配置した複数のシール分割片により構成されるシールで接続するガスタービンの燃焼器尾筒シール構造において、
前記シールの後端に、前記静翼分割片の前面リブを受け入れる環状溝を形成するとともに、前記前面リブの前端面を受け止めるメタルシールを前記環状溝に挿入したことを特徴とするガスタービンの燃焼器尾筒シール構造。
前記メタルシールは表面に低摩擦化処理が施されていることを特徴とする請求項７に記載のガスタービンの燃焼器尾筒シール構造。
環状に配置した複数の燃焼器の尾筒と、環状に配置した複数の静翼分割片により構成される第１段静翼との間を、環状に配置した複数のシール分割片により構成されるシールで接続するガスタービンの燃焼器尾筒シール構造において、
前記シールの後端に、前記静翼分割片の前面リブを受け入れる環状溝を形成するとともに、前記前面リブの先端を、金属の薄板を曲げ成形したキャップ状シールで包み、このキャップ状シールの外面を前記環状溝の内面に弾性接触させたことを特徴とするガスタービンの燃焼器尾筒シール構造。
前記キャップ状シールには、前記尾筒に近い側より、前記前面リブを挟みつける湾曲部と、前記環状溝の内面に弾性接触する湾曲部とが形成されていることを特徴とする請求項９に記載のガスタービンの燃焼器尾筒シール構造。
前記キャップ状シールには、前記前面リブを挟みつける湾曲部の前方に、前記環状溝の内面に弾性接触するもう一つの湾曲部が形成されていることを特徴とする請求項１０に記載のガスタービンの燃焼器尾筒シール構造。
前記キャップ状シールは複数の分割片の集合により全体として環状をなすものであることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載のガスタービンの燃焼器尾筒シール構造。
前記キャップ状シールの分割片は隣接する端同士を重ね合わせて配置されていることを特徴とする請求項１２項に記載のガスタービンの燃焼器尾筒シール構造。
環状に配置した複数の燃焼器の尾筒と、環状に配置した複数の静翼分割片により構成される第１段静翼との間を、環状に配置した複数のシール分割片により構成されるシールで接続するガスタービンの燃焼器尾筒シール構造において、
前記シールの後端に、前記静翼分割片の前面リブを受け入れる環状溝を形成するとともに、前記前面リブには、外周面と内周面のそれぞれに弾性金属片の一端を溶接し、この弾性金属片の他端を前記環状溝の内面に弾性接触させたことを特徴とするガスタービンの燃焼器尾筒シール構造。
前記弾性金属片は複数の分割片の集合により全体として環状をなすものであることを特徴とする請求項１４に記載のガスタービンの燃焼器尾筒シール構造。
前記弾性金属片の分割片は隣接する端同士を重ね合わせて配置されていることを特徴とする請求項１５に記載のガスタービンの燃焼器尾筒シール構造。
環状に配置した複数の燃焼器の尾筒と、環状に配置した複数の静翼分割片により構成される第１段静翼との間を、環状に配置した複数のシール分割片により構成されるシールで接続するガスタービンの燃焼器尾筒シール構造において、
前記シールの後端に、前記静翼分割片の前面リブを受け入れる環状溝を形成するとともに、前記前面リブには、外周面と内周面のそれぞれに弾性金属片の前端を溶接し、この弾性金属片には、前端の溶接部に続いて、前記環状溝の内面に弾性接触する湾曲部と、前記前面リブの外面に弾性接触する湾曲部とが形成されていることを特徴とするガスタービンの燃焼器尾筒シール構造。