JP2013253518A - Sealing device - Google Patents
Sealing device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013253518A JP2013253518A JP2012128792A JP2012128792A JP2013253518A JP 2013253518 A JP2013253518 A JP 2013253518A JP 2012128792 A JP2012128792 A JP 2012128792A JP 2012128792 A JP2012128792 A JP 2012128792A JP 2013253518 A JP2013253518 A JP 2013253518A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- seal
- sealing
- sealing device
- seal groove
- stationary blade
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000007789 sealing Methods 0.000 title claims abstract description 99
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 12
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 29
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 4
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 230000009545 invasion Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Gasket Seals (AREA)
Abstract
Description
本発明は、シール装置に係り、特にガスタービンに用いられるシール装置に関する。 The present invention relates to a sealing device, and more particularly to a sealing device used for a gas turbine.
例えば、ガスタービンの静翼体はセグメント構造として周方向に環状配置されるが、セグメント部材の熱伸びを考慮して、各セグメント間には周方向に間隙を有する。この間隙は、ガスタービンの定格運転時においても、熱応力の発生防止の観点から、接触しないように設計される。つまり、静翼の冷却用空気として導入されるケーシング内部外端側キャビティとガスパスは、この間隙によって、半径方向に連通することになる。即ち、冷却空気の一部が、このセグメント間の間隙を直通して、ガスパス中に漏洩する。所謂、リークである。このリークはそれ自体が損失であると共に、ガスパスの作動ガス中へ混入することから、比較的低温であるリーク空気の希釈による作動ガスの温度低下や、混合損失によるタービンの出力低下を起こすことになり、ガスタービンの効率向上策の１つである高温化のメリットが十分に発揮できない嫌いがある。 For example, the stationary blade body of the gas turbine is annularly arranged in the circumferential direction as a segment structure, but there is a gap in the circumferential direction between the segments in consideration of the thermal expansion of the segment members. This gap is designed not to contact even at the rated operation of the gas turbine from the viewpoint of preventing the occurrence of thermal stress. That is, the casing inner outer end side cavity and the gas path introduced as cooling air for the stationary blades communicate with each other in the radial direction through the gap. That is, a part of the cooling air leaks into the gas path through the gap between the segments. This is a so-called leak. This leak is a loss in itself and is mixed into the working gas of the gas path, which causes a decrease in the temperature of the working gas due to dilution of the relatively low temperature leak air and a reduction in the turbine output due to a mixing loss. Therefore, there is a dislike that the merit of high temperature, which is one of the measures for improving the efficiency of the gas turbine, cannot be fully exhibited.
この改善策として、周方向に隣接するセグメントの対向面にそれぞれシール溝を形成し、そのシール溝間に平板状シールプレートを装着して、リーク空気を抑制する手法が採られている。しかし、この種のシール部材（シールプレート）は、近年の大型化、高温化に伴うセグメントの半径方向の熱伸び偏差によって生じるシール溝の半径方向のずれ（オフセットと呼称）に対応できない。 As an improvement measure, a method is adopted in which a seal groove is formed on each facing surface of segments adjacent in the circumferential direction, and a flat seal plate is mounted between the seal grooves to suppress leaked air. However, this type of seal member (seal plate) cannot cope with the radial shift (referred to as offset) of the seal groove caused by the radial thermal expansion deviation of the segment due to the recent increase in size and temperature.
これに対し、シールプレートとシール溝とが接触する部分を円弧状に形成し、円弧間となるプレート中央部を薄く製作したシールプレートが開発されている。その代表例が、ドッグボーン型シールプレートであり、内周側、外周側共にシールプレート外端部を楕円状に形成している（特許文献１参照）。このドッグボーン型シールプレートを使用すると、シール溝に多少のオフセットが生じても、溝面で常に接触点が確保できると共に、プレート中央部が薄肉化されていることで、このプレート中央部とシール溝エッジ部との干渉を防ぐことができる。 On the other hand, a seal plate has been developed in which a portion where the seal plate and the seal groove are in contact with each other is formed in an arc shape and the central portion of the plate between the arcs is thinly manufactured. A typical example is a dog bone type seal plate, and the outer end of the seal plate is formed in an elliptical shape on both the inner and outer peripheral sides (see Patent Document 1). When this dogbone type seal plate is used, even if a slight offset occurs in the seal groove, a contact point can always be secured on the groove surface, and the center part of the plate is thinned. Interference with the groove edge portion can be prevented.
また、オフセットに対応できるシール装置として、溝の長さ方向に垂直な断面が略円形である弾性体と、シール溝と略平行な面を有するプレートとからなる部材であり、前記隣接セグメントの平面と前記シール溝との境界であるエッジ部には、平面状のエッジシール面を設ける案（特許文献２参照）等が示されている。 Further, as a sealing device that can cope with offset, a member comprising an elastic body whose cross section perpendicular to the longitudinal direction of the groove is substantially circular, and a plate having a surface substantially parallel to the sealing groove, the plane of the adjacent segment A plan to provide a planar edge seal surface at the edge portion that is a boundary between the seal groove and the seal groove (see Patent Document 2) is shown.
特許文献１に示された、半径方向のオフセットに対応させたドックボーン型シールプレートでは、高温化に伴う半径方向の熱伸び偏差（オフセット）に影響されず、シール溝シール面とシール部材は常に接触した状態を維持できるが、その接触状態は常に線接触となる。このため、ドックボーン型シールプレートでは、面接触を行うシールプレートと比較して、オフセットが生じない場合でも、シール性能が低下するという課題がある。 In the dock bone type seal plate corresponding to the offset in the radial direction shown in Patent Document 1, the seal groove seal surface and the seal member are always not affected by the radial thermal expansion deviation (offset) due to high temperature. Although the contact state can be maintained, the contact state is always a line contact. For this reason, in the dock bone type seal plate, there is a problem that the sealing performance is deteriorated even when no offset occurs as compared with the seal plate that performs surface contact.
また、特許文献２に示されたものにおいては、円形状弾性体からなるシール部材でオフセットに対応できるが、シール部材の部品点数増加及び弾性力を備えた素材を用いるため、製造コスト増大を招くという課題がある。 Moreover, in what was shown by patent document 2, although it can respond to offset by the sealing member which consists of a circular-shaped elastic body, since the raw material provided with the number of parts of a sealing member and elastic force is used, it causes a manufacturing cost increase. There is a problem.
このように、隣接セグメント間における、半径方向の熱伸び偏差であるオフセットに対応し、それに伴うシール性能の低下を抑えると共に、シール性能に対する製造コストを抑えることができる、シール装置が求められている。そこで本発明は、シール性能とコスト抑制を両立できるシール装置を提供することを目的とする。 Thus, there is a demand for a sealing device that can cope with an offset, which is a radial thermal expansion deviation between adjacent segments, suppresses a decrease in the sealing performance that accompanies it, and suppresses the manufacturing cost for the sealing performance. . Then, an object of this invention is to provide the sealing device which can make sealing performance and cost control compatible.
上記目的を達成するために、本発明のシール装置は、複数個のセグメントから成る構成部材の、互いに隣接する前記セグメントの対向する面にそれぞれ設けられたシール溝と、前記シール溝に跨がるように挿入され、前記隣接するセグメントの間を通過する洩れ流体の流れをシールするシール部材とを備え、前記シール溝は、前記シール部材よりも前記洩れ流体の流れ方向の上流側に形成される第１のシール溝面と、前記シール部材よりも前記洩れ流体の流れ方向の下流側に前記第１のシール溝面と対向するように形成される第２のシール溝面と、前記第１のシール溝面と前記隣接するセグメントの対向する面とを接続するエッジ部シール面によって形成される開口部とを有し、前記シール部材は、前記シール部材の長手方向に垂直な断面形状が、前記第１のシール溝面側の中央部と、前記第２のシール溝面側の両端部とに突起を有する形状に形成され、前記シール溝の前記開口部は、前記隣接するセグメントの対向する面に向かって拡開する形状に形成されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a sealing device according to the present invention spans the sealing grooves provided on the opposing surfaces of the segments adjacent to each other, and the sealing grooves, of the constituent members composed of a plurality of segments. And a seal member that seals the flow of leakage fluid passing between the adjacent segments, and the seal groove is formed upstream of the seal member in the flow direction of the leak fluid. A first seal groove surface, a second seal groove surface formed on the downstream side of the seal member in the flow direction of the leakage fluid so as to face the first seal groove surface, and the first seal groove surface An opening formed by an edge seal surface connecting a seal groove surface and an opposing surface of the adjacent segment, and the seal member has a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the seal member Is formed in a shape having protrusions at the center portion on the first seal groove surface side and both end portions on the second seal groove surface side, and the opening of the seal groove is formed by the adjacent segment. It is formed in the shape which expands toward the opposing surface, It is characterized by the above-mentioned.
本発明によれば、シール性能とコスト抑制を両立できるシール装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a sealing device that can achieve both sealing performance and cost reduction.
実施例として、本発明のシール装置をガスタービンに用いた例について説明する。ガスタービンにおいては、熱効率の向上を目的として作動ガスの高温化が図られているが、特に、作動ガス中に配置されているタービン静翼及び動翼が高温に耐えられるように、翼内部に冷却媒体を供給している。現在稼働しているこの種のガスタービンは、空気冷却によるオープン冷却方式を採用していることが多い。即ち、圧縮機から抽気した空気を冷却空気として用い、この空気をケーシングや、タービン内部を経由させて、翼内部を冷却するようにしている。 As an example, an example in which the sealing device of the present invention is used in a gas turbine will be described. In gas turbines, the working gas is heated to increase the thermal efficiency, but in particular, the turbine stationary blades and moving blades arranged in the working gas are placed inside the blades to withstand high temperatures. A cooling medium is supplied. This type of gas turbine currently in operation often employs an open cooling method using air cooling. That is, the air extracted from the compressor is used as cooling air, and this air is passed through the casing and the inside of the turbine to cool the inside of the blade.
ところで、周方向に間隙を有するセグメント間に、シール装置を設けることは、リーク流量低減のために有効な手段である。このシール装置を、高温化に伴う半径方向の熱伸び偏差であるオフセットに対応させると、シール溝におけるシール部材（シールプレート）の接触状態は、線接触になる。しかし、このような線接触では、半径方向のずれがない場合に、従来の平板状シールプレートで形成される面接触と比較して、シール性能が低下するという課題がある。 By the way, providing a sealing device between segments having a gap in the circumferential direction is an effective means for reducing the leakage flow rate. When this sealing device is made to correspond to an offset which is a deviation in thermal expansion in the radial direction due to a high temperature, the contact state of the seal member (seal plate) in the seal groove is a line contact. However, in such a line contact, there is a problem that the sealing performance is deteriorated in comparison with the surface contact formed by the conventional flat seal plate when there is no deviation in the radial direction.
以下、本発明の第１の実施例を図１〜図８を用いて説明する。
図１を用いて、作動ガスと冷却空気の流れから、ガスタービン１の全体構成を説明する。ガスタービン１は、主として多段のタービン４と、このタービンに連結され、燃焼用の圧縮空気を得る圧縮機２、圧縮空気を高温・高圧ガスに変換する燃焼器３、及び、発電機５を備えている。圧縮機２から抽気した冷却空気は、後述する第２段静翼を冷却するための静翼低圧冷却空気経路６ａ、後述する第１段静翼を冷却するための静翼高圧冷却空気経路６ｂ、また第１、２段動翼を冷却するための動翼冷却空気経路７を経て、各々のタービン被冷却部に供給される。
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The overall configuration of the gas turbine 1 will be described from the flow of working gas and cooling air with reference to FIG. The gas turbine 1 mainly includes a multi-stage turbine 4, a compressor 2 that is connected to the turbine and obtains compressed air for combustion, a combustor 3 that converts the compressed air into high-temperature and high-pressure gas, and a generator 5. ing. The cooling air extracted from the compressor 2 is a stationary blade low-pressure cooling air path 6a for cooling a second stage stationary blade described later, a stationary blade high-pressure cooling air path 6b for cooling a first stage stationary blade described later, It is supplied to each turbine cooled part via the moving blade cooling air path 7 for cooling the two-stage moving blade.
このとき、圧縮機２から抽気する冷却空気の圧力は、各翼でのガスパス圧力に応じた値から選定しており、静翼高圧冷却空気経路６ｂおよび動翼冷却空気経路７には圧縮機２の最終段から抽気した空気を導入し、静翼低圧冷却空気経路６ａには圧縮機２の中圧段から抽気した空気を導入する。被冷却部を冷却して熱交換された各冷却空気は、図示しないタービン翼のフィルム冷却孔、或いは後縁等から噴出して、タービンのガスパスに排出され、作動ガスと混合して、最終的には排気ガスとして大気に放出される。 At this time, the pressure of the cooling air extracted from the compressor 2 is selected from a value corresponding to the gas path pressure in each blade, and the compressor 2 is provided in the stationary blade high-pressure cooling air path 6b and the moving blade cooling air path 7. The air extracted from the final stage is introduced, and the air extracted from the intermediate pressure stage of the compressor 2 is introduced into the stationary blade low-pressure cooling air path 6a. Each cooling air that is cooled and heat-exchanged by cooling the part to be cooled is ejected from a film cooling hole or a trailing edge of a turbine blade (not shown), discharged to the gas path of the turbine, mixed with the working gas, and finally Is released into the atmosphere as exhaust gas.
図２は、タービン４の第１段静翼１０ａ、第２段静翼１１ａ、第１段動翼１０ｂ及び第２段動翼１１ｂ部分のタービン部分断面、すなわち本実施例のガスタービン内タービン部の部分断面図を示したものである。各冷却空気経路６ａ、６ｂ、及び７は、それぞれの被冷却部に連通するが、ここでは、本実施例のシール装置を明確にするため、第２段静翼１１ａまわりを対象として説明する。 FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the turbine section of the first stage stationary blade 10a, the second stage stationary blade 11a, the first stage moving blade 10b, and the second stage moving blade 11b of the turbine 4, that is, the partial turbine section in the gas turbine of this embodiment. Is shown. Each of the cooling air paths 6a, 6b, and 7 communicates with a portion to be cooled. Here, in order to clarify the sealing device of the present embodiment, the description will be made around the second stage stationary blade 11a.
静翼低圧冷却空気経路６ａを流下する冷却空気は、ケーシング１２に設けた導入孔（図示せず）を介してケーシング１２の内部に供給され、ケーシング１２内部の外端側にある第２段静翼供給キャビティ１３を経て、周方向に環状に配置された第２段静翼体２１に供給される。この冷却空気は、第２段静翼体２１の図示しない冷却パスを通過するときに熱交換を行い、第２段静翼１１ａを冷却するとともに、温度上昇して、ガスパス９に排出される。 Cooling air flowing down the stationary blade low pressure cooling air path 6a is supplied to the inside of the casing 12 through an introduction hole (not shown) provided in the casing 12, and is supplied to the second stage stationary blade on the outer end side inside the casing 12. After passing through the cavity 13, the second stage stationary blade body 21 is annularly arranged in the circumferential direction. The cooling air exchanges heat when passing through a cooling path (not shown) of the second stage stationary blade body 21, cools the second stage stationary blade 11 a, rises in temperature, and is discharged to the gas path 9.
一方、第２段静翼体２１に供給された冷却空気の一部は、第２段静翼体２１とダイアフラム１５で形成されるダイアフラムキャビティ１４を経て、第１段ホイール１９ａ、スペーサー２２及びダイアフラム１５で形成される第１段動翼後側ホイールスペース１６ａに供給される。また、第１段動翼後側ホイールスペース１６ａに供給された冷却空気の一部は、ダイアフラム１５とスペーサー２２の間で協働するシールフィン２３によって、第２段ホイール１９ｂ、スペーサー２２及びダイアフラム１５で形成される第２段動翼前側ホイールスペース１６ｂに分配される。こうしてホイールスペース１６ａ、１６ｂに供給された冷却空気は、それぞれのホイールスペース１６ａ、１６ｂへの作動ガスの侵入を抑制するためのシール空気として使用される。 On the other hand, a part of the cooling air supplied to the second stage stationary blade body 21 is formed by the first stage wheel 19a, the spacer 22 and the diaphragm 15 through the diaphragm cavity 14 formed by the second stage stationary blade body 21 and the diaphragm 15. To the first stage rotor blade rear wheel space 16a. Part of the cooling air supplied to the first stage blade rear wheel space 16 a is sealed by the seal fin 23 that cooperates between the diaphragm 15 and the spacer 22, so that the second stage wheel 19 b, the spacer 22, and the diaphragm 15. Is distributed to the front wheel space 16b of the second stage moving blade. The cooling air thus supplied to the wheel spaces 16a and 16b is used as sealing air for suppressing the invasion of the working gas into the wheel spaces 16a and 16b.
図３は、本実施例のガスタービンのシール溝の配置を示す静翼体の断面図を示す。図３は、周方向に複数個配置された第２段静翼体２１の１つである静翼体セグメント２１ａと、ダイアフラム１５ａを示したものである。静翼体セグメント２１ａの外径側エンドウォール３１ａには、シール溝３２ａ、３２ｂ、及び３２ｃが設けられており、内径側エンドウォール３１ｂには、シール溝３３ａ、３３ｂ、及び３３ｃが設けられている。また、ダイアフラム１５ａには、シール溝３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、３４ｅ、３４ｆ、及び３４ｇがある。 FIG. 3 is a cross-sectional view of the stationary blade body showing the arrangement of the seal grooves of the gas turbine of this embodiment. FIG. 3 shows a stationary blade body segment 21a, which is one of the second stage stationary blade bodies 21 arranged in the circumferential direction, and a diaphragm 15a. Seal grooves 32a, 32b, and 32c are provided on the outer diameter side end wall 31a of the stationary blade body segment 21a, and seal grooves 33a, 33b, and 33c are provided on the inner diameter side end wall 31b. . Further, the diaphragm 15a has seal grooves 34a, 34b, 34c, 34d, 34e, 34f, and 34g.
ところで、第２段静翼供給キャビティ１３とガスパス９は、静翼体セグメント２１ａとこれに隣接する静翼体セグメントとの間に形成される間隙によって連通しており、図中の矢印で示したような洩れ流体が流れるリーク流路が存在する。同様に、内径側エンドウォール３１ｂやダイアフラム１５ａにもリーク流路が存在することになるが、以下、本実施例を詳細に説明にするため、シール溝３２ｂに着目して本実施例のシール装置を説明する。 Incidentally, the second stage stationary blade supply cavity 13 and the gas path 9 communicate with each other by a gap formed between the stationary blade body segment 21a and the stationary blade body segment adjacent thereto, as indicated by an arrow in the figure. There is a leak flow path through which the leaking fluid flows. Similarly, a leak flow path also exists in the inner diameter side end wall 31b and the diaphragm 15a. Hereinafter, in order to explain the present embodiment in detail, the sealing device of the present embodiment is focused on the seal groove 32b. Will be explained.
図４は、静翼体セグメント２１ａとこれに隣接する静翼体セグメント２１ｂを半径方向外側から眺めたものを示している。第２段静翼体２１は、複数個のセグメントとして環状に配置されたものである。図４は、代表的に隣接する２つの静翼体セグメント２１ａ、２１ｂを示したものである。 FIG. 4 shows the stationary blade body segment 21a and the stationary blade body segment 21b adjacent thereto as viewed from the outside in the radial direction. The second stage stationary blade body 21 is annularly arranged as a plurality of segments. FIG. 4 shows two stationary blade body segments 21a and 21b that are typically adjacent to each other.
両静翼体セグメント２１ａ、２１ｂの間は、周方向間隙δc_coldをもたせて、組み立てられている。静翼体セグメント２１ａの外径側エンドウォール３１ａに対向して、静翼体セグメント２１ｂの外径側エンドウォール３７ｂがあり、それぞれに、シール溝３２ｂ、３５ａが形成されている。ここに、周方向間隙δc_coldを塞ぐように、シール部材３６が装着される。これによって、前記した第２段静翼供給キャビティ１３からガスパス９にかけてのリーク流路を介した、半径方向のリークが抑制されることになる。 The two stationary blade body segments 21a and 21b are assembled with a circumferential gap δc_cold. Opposite the outer diameter side end wall 31a of the stationary blade body segment 21a, there is an outer diameter side end wall 37b of the stationary blade body segment 21b, and seal grooves 32b and 35a are respectively formed. Here, the seal member 36 is mounted so as to close the circumferential gap δc_cold. As a result, the leak in the radial direction through the leak flow path from the second stage stationary blade supply cavity 13 to the gas path 9 is suppressed.
ここで、図５を用いて比較例のシール部材（平板状シールプレート）について説明する。図５は、比較例のシール装置の、詳細形状と装着時の状態を示す。互いに隣接する静翼体セグメント２１ａ、２１ｂの外径側エンドウォール３１ａ、３７ｂの、互いに対抗する面であるセグメント対向面４１ａ、４１ｂには、それぞれ対向するシール溝３２ｂとシール溝３５ａが設けられている。セグメント対向面４１ａ、４１ｂとシール溝シール面３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、及び、３８ｄが直交して４つのシール溝エッジ部４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、及び、４２ｄを形成する。なお、図５において、平板状シールプレート３６ａに対するシール面は、シール溝の内部に設けられたシール溝シール面３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、及び、３８ｄである。静翼セグメントのシール溝の半径方向のずれがない場合、シール溝シール面３８ｂ、３８ｄと、平板状シールプレート３６ａとが面接触を形成する。 Here, the sealing member (flat seal plate) of a comparative example is demonstrated using FIG. FIG. 5 shows a detailed shape and a state when the sealing device of the comparative example is mounted. On the segment facing surfaces 41a and 41b, which are opposing surfaces of the outer diameter side end walls 31a and 37b of the adjacent stationary blade body segments 21a and 21b, there are respectively provided seal grooves 32b and 35a that face each other. Yes. The segment facing surfaces 41a and 41b and the seal groove seal surfaces 38a, 38b, 38c, and 38d are orthogonal to form four seal groove edge portions 42a, 42b, 42c, and 42d. In FIG. 5, the sealing surfaces for the flat seal plate 36a are sealing groove sealing surfaces 38a, 38b, 38c, and 38d provided inside the sealing groove. When there is no deviation in the radial direction of the seal groove of the stationary blade segment, the seal groove seal surfaces 38b and 38d and the flat seal plate 36a form surface contact.
図６は、比較例のシール装置を利用した場合の、ガスタービン１の運転中における状態を示す。 FIG. 6 shows a state during operation of the gas turbine 1 when the sealing device of the comparative example is used.
ガスタービン１の運転と共に、圧縮機２と燃焼器３で発生する高温高圧の作動ガスは、圧力が約１.２MPa、温度が１２００℃程度で、タービン内部の第１段静翼１０ａの入口に流入する。以下、第１段動翼１０ｂをはじめとする各段で、作動ガスの流体エネルギーをタービンで回転エネルギーに変化させながら、圧力、温度を低下させ、約６００℃で最終段動翼を流出後、排気される。 Along with the operation of the gas turbine 1, the high-temperature and high-pressure working gas generated in the compressor 2 and the combustor 3 flows into the inlet of the first stage stationary blade 10a inside the turbine at a pressure of about 1.2 MPa and a temperature of about 1200 ° C. . Hereinafter, in each stage including the first stage rotor blade 10b, the pressure and temperature are reduced while changing the fluid energy of the working gas into rotational energy by the turbine, and after flowing out the final stage rotor blade at about 600 ° C, Exhausted.
以上のように、ガスタービン１の運転時には、高温高圧の作動ガス等を通じて、各部材の温度は上昇する。その結果、静翼体セグメント２１ａ、２１ｂには熱伸びが生じる。この熱伸びにより、周方向では組立時のセグメント間隙δc_coldが、δc_hotまで狭まる。ただし、この間隙δc_hotは定格点においても接触しないように設計されているため、零となることはない。 As described above, when the gas turbine 1 is operated, the temperature of each member rises through high-temperature and high-pressure working gas and the like. As a result, thermal elongation occurs in the stationary blade body segments 21a and 21b. Due to this thermal elongation, the segment gap Δc_cold during assembly in the circumferential direction is narrowed to Δc_hot. However, since the gap δc_hot is designed not to contact even at the rated point, it does not become zero.
一方、半径方向の熱伸び偏差（オフセット）により、平板状シールプレート３６ａの中央部と、例えばシール溝エッジ部４２ｄとが干渉する可能性がある。この干渉は深刻な状況を引き起こす恐れがある。半径方向のオフセットに対して、当初、平板状シールプレート３６ａは溝位置の半径方向変位に従って移動する。そうすると、やがてシール溝エッジ部４２ａ及び４２ｄによって、平板状シールプレート３６ａの中央部が拘束されることになる。設計上予想される以上にオフセットが進むと、平板状シールプレート３６ａが変形することによるリーク流量増大や、プレートを介したエッジ部（例えばシール溝エッジ部４２ｄ）端への曲げ力による静翼体の損傷に至る恐れもある。ここでは、外径側エンドウォール３７ｂが外径側エンドウォール３１ａに対して、半径方向外側（図面での上方向）にずれるオフセットの場合を説明したが、その逆のオフセットでも、同様である。 On the other hand, due to the thermal expansion deviation (offset) in the radial direction, there is a possibility that the central portion of the flat seal plate 36a interferes with, for example, the seal groove edge portion 42d. This interference can cause serious situations. Initially, the flat seal plate 36a moves in accordance with the radial displacement of the groove position with respect to the radial offset. Then, the center portion of the flat seal plate 36a is restrained by the seal groove edge portions 42a and 42d. If the offset advances more than expected in terms of design, a stationary blade body due to an increase in leakage flow rate due to deformation of the flat seal plate 36a and bending force to the edge portion (for example, seal groove edge portion 42d) through the plate. There is also a risk of damage. Here, the case where the outer diameter side end wall 37b is offset radially outward (upward in the drawing) with respect to the outer diameter side end wall 31a has been described, but the opposite is also true.
次に、図７を用いて、本発明の第１の実施例であるシール装置について説明する。図７は、本発明の第１の実施例であるシール装置の、シール部材装着時の状態における、シール部材の長手方向に垂直な断面を示す断面図である。 Next, the sealing device which is the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view showing a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the seal member when the seal member is mounted in the seal device according to the first embodiment of the present invention.
本実施例において、シール部材３６ｂは、シール溝３２ｂ、３５ａに跨るように挿入されており、第２段静翼供給キャビティ１３側の中央部に突起、及び、ガスパス９側の両端部にそれぞれ突起を有する。シール溝３２ｂ、３５ａは、シール部材３６ｂよりも洩れ流体の流れ方向の上流側にあたる第２段静翼供給キャビティ１３側に形成されるシール溝シール面３８ａ、３８ｃと、シール部材３６ｂよりも洩れ流体の流れ方向の下流側にあたるガスパス９側にシール溝シール面３８ａ、３８ｃと対向するように形成されるシール溝シール面３８ｂ、３８ｄとを有する。 In the present embodiment, the seal member 36b is inserted so as to straddle the seal grooves 32b and 35a, and has a protrusion at the center part on the second stage stationary blade supply cavity 13 side and a protrusion on each end part on the gas path 9 side. . The seal grooves 32b and 35a have seal groove seal surfaces 38a and 38c formed on the second stage stationary blade supply cavity 13 side, which is upstream of the seal member 36b in the flow direction of the leak fluid, and the flow of leak fluid from the seal member 36b. It has seal groove seal surfaces 38b and 38d formed so as to face the seal groove seal surfaces 38a and 38c on the gas path 9 side which is the downstream side in the direction.
また、図５におけるシール溝エッジ部４２ａ、４２ｃは、セグメント対向面とシール溝３２ｂ、３５ａとを接続するエッジ部シール面３９ａ、３９ｃとして成形されており、エッジ部シール面３９ａ、３９ｃはシール溝３２ｂ、３５ａの開口部を形成している。シール溝３２ｂ、３５ａの開口部は、エッジ部シール面３９ａ、３９ｃによって、セグメント対向面に向かって拡開する形状に形成されている。 Further, the seal groove edge portions 42a and 42c in FIG. 5 are formed as edge seal surfaces 39a and 39c that connect the segment facing surfaces and the seal grooves 32b and 35a, and the edge seal surfaces 39a and 39c are seal grooves. Openings 32b and 35a are formed. The openings of the seal grooves 32b and 35a are formed in a shape that expands toward the segment facing surface by the edge seal surfaces 39a and 39c.
ここでは、代表例として、シール部材３６ｂは、第２段静翼供給キャビティ１３側の中央部に円弧状突起５１、及び、ガスパス９側の両端部に円弧状突起５２ａ、５２ｂをそれぞれ有し、平面のエッジ部シール面３９ａ、３９ｃをそれぞれ備え、中実構造であるものについて説明する。 Here, as a representative example, the seal member 36b has an arc-shaped protrusion 51 at the center portion on the second stage stationary blade supply cavity 13 side, and arc-shaped protrusions 52a and 52b at both ends on the gas path 9 side. A description will be given of a solid structure having the edge seal surfaces 39a and 39c.
ガスタービン１の組立時には、ガスパス９側両端の円弧状突起５２ａ、５２ｂは、シール溝シール面３８ｂ、３８ｄに接触している。なお、半径方向のオフセットが発生する状況でも、ガスパス９側両端の円弧状突起５２ａ、５２ｂと、シール溝シール面３８ｂ、３８ｄとの接触は維持される。 When the gas turbine 1 is assembled, the arc-shaped protrusions 52a and 52b at both ends of the gas path 9 are in contact with the seal groove seal surfaces 38b and 38d. Even in the situation where the radial offset occurs, the contact between the arc-shaped protrusions 52a and 52b at both ends of the gas path 9 and the seal groove seal surfaces 38b and 38d is maintained.
本実施例のシール装置は、静翼体セグメント２１ａと２１ｂのセグメント間隙において、エッジ部シール面３９ａ、３９ｃによって形成されるセグメント対向面に向かって拡開する開口部に、第２段静翼供給キャビティ１３側中央の円弧状突起５１が存在する。このような構成を有することで、第２段静翼供給キャビティ１３側中央の円弧状突起５１の周方向（図面での左右方向）位置が決まり、シール溝３２ｂとシール溝３５ａで形成される空間で、シール部材３６ｂが周方向及び半径方向について自由に平行移動することを抑制できる。これにより、摩擦損傷の恐れを低減し、シール装置の信頼性を高めることが可能である。 In the sealing device of the present embodiment, in the segment gap between the stationary blade body segments 21a and 21b, the second-stage stationary blade supply cavity 13 is formed in the opening that expands toward the segment facing surface formed by the edge seal surfaces 39a and 39c. There is an arcuate protrusion 51 at the center of the side. By having such a configuration, the circumferential direction (left-right direction in the drawing) position of the arc-shaped protrusion 51 at the center of the second stage stationary blade supply cavity 13 side is determined, and in the space formed by the seal groove 32b and the seal groove 35a, It is possible to suppress the seal member 36b from freely translating in the circumferential direction and the radial direction. This can reduce the risk of frictional damage and increase the reliability of the sealing device.
この作用については、第２段静翼供給キャビティ１３側の中央部に有する突起、及び、ガスパス９側の両端部に有する突起が円弧状ではない場合、また、エッジ部シール面が平面ではない場合においても、同様である。 Regarding this action, even when the protrusions at the center part on the second stage stationary blade supply cavity 13 side and the protrusions at both ends on the gas path 9 side are not arcuate, and even when the edge seal surface is not flat. The same.
なお、本実施例では、シール部材３６ｂの長手方向断面内で、第２段静翼供給キャビティ１３側中央の円弧状突起５１の最大幅ｗ（図面での左右方向）は、エッジ部シール面３９ａ、３９ｃで形成される開口部の幅Δｃよりも大きく、ｗ＞Δｃの関係を有する。このように構成することで、エッジ部シール面３９ａ、３９ｃと、シール部材３６ｂの第２段静翼供給キャビティ１３側中央の円弧状突起５１以外の部分での接触を防止できる。これにより、静翼体セグメントの動きに連動して、シール部材が長手方向断面内で回転することが可能である。そのため、シール部材のオフセットに対する追従性が向上し、円弧状突起５２ａ、５２ｂとシール溝シール面３８ｂ、３８ｄとの接触をより確実に維持することができる。また、シール部材の拘束を回避することも可能となるため、シール部材が変形する恐れを低減でき、シール装置の信頼性も向上する。 In the present embodiment, the maximum width w (horizontal direction in the drawing) of the arc-shaped protrusion 51 at the center of the second stage stationary blade supply cavity 13 side in the longitudinal section of the seal member 36b is the edge seal surfaces 39a, 39c. It is larger than the width Δc of the opening formed in the above, and has a relationship of w> Δc. With this configuration, contact between the edge seal surfaces 39a and 39c and the portions other than the arc-shaped protrusion 51 at the center of the seal member 36b on the second stage stationary blade supply cavity 13 side can be prevented. Accordingly, the seal member can be rotated in the longitudinal section in conjunction with the movement of the stationary blade body segment. Therefore, the followability to the offset of the seal member is improved, and the contact between the arc-shaped protrusions 52a and 52b and the seal groove seal surfaces 38b and 38d can be more reliably maintained. Moreover, since it becomes possible to avoid restraint of a sealing member, a possibility that a sealing member may deform | transform can be reduced and the reliability of a sealing device will also improve.
また、ガスパス９側両端の円弧状突起５２ａ、５２ｂの半径方向高さｈは、設計上予想される半径方向オフセット量の最大値Δｒよりも大きく、ｈ＞Δｒの関係を有する。このように構成することで、シール溝エッジ部４２ｃ、４２ｄと、シール部材３６ｂのガスパス９側両端の円弧状突起５２ａ、５２ｂ以外の部分での接触を防止できる。従って、従来の平板状シールプレートと比較して、設計上予想される以上にオフセットが進んでも、シール部材３６ｂの中央部とシール溝エッジ部４２ｃ、或いはシール溝エッジ部４２ｄとが干渉する恐れを低減することができる。これにより、シール部材が変形する恐れを低減でき、シール装置の信頼性を高めることが可能である。 Further, the radial height h of the arc-shaped protrusions 52a and 52b at both ends of the gas path 9 is larger than the maximum value Δr of the radial offset amount expected in design, and has a relationship of h> Δr. By configuring in this way, it is possible to prevent contact between the seal groove edge portions 42c and 42d and portions other than the arc-shaped protrusions 52a and 52b at both ends of the seal member 36b on the gas path 9 side. Therefore, there is a risk that the center portion of the seal member 36b and the seal groove edge portion 42c or the seal groove edge portion 42d may interfere with each other even if the offset advances more than expected in design compared to the conventional flat seal plate. Can be reduced. Thereby, the possibility that the seal member is deformed can be reduced, and the reliability of the seal device can be improved.
さらに、本実施例では、エッジ部シール面３９ａ、３９ｃを平面としたが、第２段静翼供給キャビティ１３側中央の円弧状突起５１と同等の曲率を有する曲面のエッジ部シール面を形成することでも、同様に位置が決められる（図示せず）。これにより、シール部材３６ｂの周方向及び半径方向位置が決まるので、シール溝３２ｂとシール溝３５ａで形成される空間内でシール部材３６ｂが周方向及び半径方向自由に平行移動することに起因する摩擦損傷の恐れを低減し、シール装置の信頼性を高めることができる。 Further, in this embodiment, the edge seal surfaces 39a and 39c are flat, but it is also possible to form a curved edge seal surface having a curvature equivalent to that of the arcuate protrusion 51 at the center on the second stage stationary blade supply cavity 13 side. Similarly, the position is determined (not shown). As a result, the circumferential direction and radial position of the seal member 36b are determined, and therefore friction caused by free translation of the seal member 36b in the circumferential direction and radial direction within the space formed by the seal groove 32b and the seal groove 35a. The risk of damage can be reduced and the reliability of the sealing device can be increased.
図８を用いて、ガスタービン１の運転中のシール装置について説明する。図８は、図７で説明した、本発明の第１の実施例であるシール装置の、ガスタービン１の運転時における状態を示す。ガスタービン１の運転を開始すると、先述したように、静翼体セグメント２１ａ、２１ｂに熱伸びが生じる。 The sealing device during operation of the gas turbine 1 will be described with reference to FIG. FIG. 8 shows a state of the sealing device according to the first embodiment of the present invention described in FIG. 7 during operation of the gas turbine 1. When the operation of the gas turbine 1 is started, thermal expansion occurs in the stationary blade body segments 21a and 21b as described above.
この熱伸びにより、周方向では、組立時のセグメント間隙δc_coldが、δc_hotまで狭まる。セグメント間隙が狭まると、静翼体セグメント２１ａ、２１ｂの動きに連動して、第２段静翼供給キャビティ１３側中央の円弧状突起５１が、エッジ部シール面３９ａ、３９ｃに接触する。この接触により、ガスパス９側両端の円弧状突起５２ａ、５２ｂの接触に加えて、新たなシール箇所が形成されることになる。また、この接触で接触力が発生し、その力は半径方向ガスパス９側を向く成分を持っている。この力成分が、半径方向ガスパス９側方向に、シール部材３６ｂを押し付ける作用を生み出す。この作用により、シール部材３６ｂのガスパス９側両端の円弧状突起５２ａ、５２ｂと、シール溝シール面３８ｂ、３８ｄとの接触箇所で、接触圧力が増大することになる。この接触圧力増大により、従来ドックボーン型シールプレートの線接触と比較して、シール効果を高めることができる。 Due to this thermal elongation, in the circumferential direction, the segment gap Δc_cold during assembly is narrowed to Δc_hot. When the segment gap is narrowed, the arcuate protrusion 51 at the center on the second stage stationary blade supply cavity 13 side contacts the edge seal surfaces 39a and 39c in conjunction with the movement of the stationary blade body segments 21a and 21b. By this contact, in addition to the contact of the arc-shaped protrusions 52a and 52b at both ends of the gas path 9, a new seal portion is formed. Further, a contact force is generated by this contact, and the force has a component facing the radial gas path 9 side. This force component produces an action of pressing the seal member 36b in the radial direction of the gas path 9. By this action, the contact pressure increases at the contact points between the arc-shaped protrusions 52a and 52b on both ends of the seal member 36b on the gas path 9 side and the seal groove seal surfaces 38b and 38d. By this increase in contact pressure, the sealing effect can be enhanced as compared with the line contact of the conventional dock bone type seal plate.
この作用については、第２段静翼供給キャビティ１３側の中央部に有する突起、及び、ガスパス９側の両端部に有する突起が円弧形状である場合に限らず、また、エッジ部シール面が平面である場合に限られるものではない。 About this effect | action, it is not restricted to the case where the protrusion which has the center part by the side of the 2nd stage stationary blade supply cavity 13, and the protrusion which has the both ends by the side of the gas path 9 are circular arc shape, and the edge part sealing surface is a plane. It is not limited to cases.
一方、静翼体セグメント２１ａ、２１ｂ間には、熱流動上の熱偏差に伴う半径方向の熱伸び偏差によりδr_hotの段差が生じる。即ち、シール溝にオフセットが生じる。この時、本実施例におけるシール部材３６ｂは、ガスパス９側両端の円弧状突起５２ａ、５２ｂと、シール溝シール面３８ｂ、３８ｄとの接触を維持したまま、静翼体セグメントの動きに連動して、長手方向の断面内で回転する。このようにシール部材３６ｂが回転することで、オフセットに対応することができる。前記第２段静翼供給キャビティ１３側中央の円弧状突起５１と、エッジ部シール面３９ａ、３９ｃとの接触も維持されるので、シール効果は低下しない。 On the other hand, a step of δr_hot is generated between the stationary blade body segments 21a and 21b due to the thermal expansion deviation in the radial direction due to the thermal deviation on the heat flow. That is, an offset occurs in the seal groove. At this time, the seal member 36b in this embodiment is interlocked with the movement of the stationary blade body segment while maintaining the contact between the arc-shaped protrusions 52a and 52b on both ends of the gas path 9 and the seal groove seal surfaces 38b and 38d. , Rotate within the longitudinal section. The rotation of the seal member 36b in this way can cope with the offset. Since the contact between the arcuate protrusion 51 at the center of the second stage stationary blade supply cavity 13 and the edge seal surfaces 39a and 39c is also maintained, the sealing effect is not lowered.
以上のように、第２段静翼供給キャビティ１３とガスパス９の間のセグメント間隙δc_hotによる連通が、運転中の常時にわたり遮断されるため、このセグメント間隙からのリークを抑制できる。 As described above, since the communication by the segment gap δc_hot between the second stage stationary blade supply cavity 13 and the gas path 9 is blocked all the time during operation, leakage from the segment gap can be suppressed.
このように、シール部材３６ｂで半径方向のリークが抑制されると、第２段静翼供給キャビティ１３とガスパス９との間に生じる圧力差が、シール部材３６ｂをシール溝シール面３８ｂ、３８ｄに押し付ける力を増大させるように作用するため、より高いシール効果を得ることができる。 As described above, when the leak in the radial direction is suppressed by the seal member 36b, the pressure difference generated between the second-stage stationary blade supply cavity 13 and the gas path 9 forces the seal member 36b against the seal groove seal surfaces 38b and 38d. Therefore, a higher sealing effect can be obtained.
また、本実施例では、半径方向オフセット変形量によらず、長手方向の断面内４箇所、例えばシール溝シール面３８ｂ、３８ｄ及びエッジ部シール面３９ａ、３９ｃでシール箇所を形成することになる。これにより、シール部材３６ｂの周方向及び半径方向の平行移動を抑え、シール装置の信頼性を高めることができる。これは、シール部材３６ｂが、第２段静翼供給キャビティ１３側の中央部に突起、及び、ガスパス９側の両端部にそれぞれ突起を有すると共に、シール溝３２ｂ、３５ａからセグメント対向面に向かって拡開する形状の拡開部を形成する、エッジ部シール面３９ａ、３９ｂを備えることによる。 Further, in this embodiment, regardless of the amount of radial direction offset deformation, seal locations are formed at four locations in the longitudinal cross section, for example, the seal groove seal surfaces 38b and 38d and the edge seal surfaces 39a and 39c. Thereby, the parallel movement of the circumferential direction and radial direction of the sealing member 36b can be suppressed, and the reliability of a sealing device can be improved. This is because the seal member 36b has a protrusion at the center portion on the second stage stationary blade supply cavity 13 side and protrusions at both ends on the gas path 9 side, and expands from the seal grooves 32b and 35a toward the segment facing surface. By providing the edge part sealing surfaces 39a and 39b which form the expansion part of the shape to do.
なお、本実施例で説明したシール装置においては、シール部材３６が中実構造のため、プレス加工による一体成型が可能である。また、シール溝エッジ部を成形して、エッジ部シール面を平面に加工するのは容易である。このようにすれば、オフセットに対応し、シール性能低下を抑制するシール装置でありながら、コスト増大を抑えることが可能である。即ち、シール性能とコスト抑制との両立に寄与することができる。 In the sealing device described in the present embodiment, since the sealing member 36 is a solid structure, it can be integrally formed by pressing. Further, it is easy to form the seal groove edge portion and process the edge seal surface into a flat surface. If it does in this way, it is possible to suppress an increase in cost although it is a sealing device which copes with offset and suppresses a decrease in sealing performance. That is, it is possible to contribute to both the sealing performance and the cost reduction.
図９を用いて、本発明の第２の実施例であるシール装置について説明する。
図９は、本発明の第２の実施例であるシール部材３６ｃの詳細形状と装着時の状態を示す。実施例１では、シール部材３６ｂは中実構造としていたが、実施例２では、シール部材３６ｃは中空構造を取ることで、シール部材３６ｃに弾性力を付加する。実施例２では、第２段静翼供給キャビティ１３側中央の突起５３、及び、ガスパス９側両端の突起５４ａ、５４ｂをそれぞれ有する。但し、突起の断面形状は円弧形状に限らなくてもよい。実施例２では、シール部材３６ｃの弾性力により、円弧状の突起でなくとも実施例１と同等、或いは、それ以上のシール効果を得ることができる。また、シール部材３６ｃの弾性力により、中実構造よりもシール装置の耐久性が向上し、高い信頼性を得ることができる。
A sealing device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 9 shows the detailed shape of the seal member 36c according to the second embodiment of the present invention and the state at the time of mounting. In the first embodiment, the seal member 36b has a solid structure, but in the second embodiment, the seal member 36c has a hollow structure, thereby applying an elastic force to the seal member 36c. In the second embodiment, the second stage stationary blade supply cavity 13 has a central protrusion 53 on the center side and protrusions 54a and 54b on both ends of the gas path 9 side. However, the cross-sectional shape of the protrusion is not limited to the arc shape. In the second embodiment, due to the elastic force of the seal member 36c, a sealing effect equal to or greater than that of the first embodiment can be obtained even if it is not an arc-shaped protrusion. Further, due to the elastic force of the sealing member 36c, the durability of the sealing device is improved as compared with the solid structure, and high reliability can be obtained.
図１０を用いて、本発明の第３の実施例であるシール装置について説明する。
図１０は、本発明の第３の実施例であるシール部材３６ｄの詳細形状と装着時の状態を示す。本実施例のシール部材３６ｄは、剛性の高い平板状の部材と弾性力を有する弾性部材で構成され、弾性部材によって第２段静翼供給キャビティ１３側中央の弾性突起５５、ガスパス９側両端の弾性突起５６ａ、５６ｂが構成される。平板状の部材は、弾性突起５５、５６ａ、５６ｂを形成する弾性部材よりも高い剛性を備える。一方、弾性部材は平板状の部材よりも弾性に優れる。なお、突起部を構成している弾性部材と平板状のシール部材は、予め貼り合わせる等して一体の部材にした方が、突起の位置決めを精度良くできるが、この限りではない。
A sealing apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 10 shows the detailed shape of the seal member 36d according to the third embodiment of the present invention and the state at the time of mounting. The sealing member 36d of the present embodiment is composed of a plate member having high rigidity and an elastic member having elasticity, and the elastic protrusion 55 at the center of the second stage stationary blade supply cavity 13 side and the elastic protrusions at both ends of the gas path 9 by the elastic member. 56a and 56b are configured. The flat plate member has higher rigidity than the elastic member forming the elastic protrusions 55, 56a, and 56b. On the other hand, the elastic member is more elastic than the flat member. Note that the elastic member and the flat plate-like seal member constituting the protrusion can be accurately positioned by bonding them together in advance, but this is not restrictive.
このようにして、実施例１及び実施例２と同様の断面形状を持つ構成にしても、同様のシール効果を得ることが可能である。また、突起を弾性部材で構成することによって、設計上予想される以上にオフセットが進んでも、シール部材が拘束される恐れを低減でき、耐久性を向上させることができる。 Thus, even if it has the same cross-sectional shape as Example 1 and Example 2, it is possible to obtain the same sealing effect. Further, by configuring the protrusions with elastic members, even if the offset proceeds more than expected in design, the risk of the seal member being restrained can be reduced, and the durability can be improved.
上述した本発明の各実施例では、第２段静翼体の外径側エンドウォールについて説明し、外径側エンドウォール３７ｂが外径側エンドウォール３１ａに対して、半径方向外側（図面での上方向）にずれるオフセットの場合を説明したが、その逆のオフセットでも、同様の効果が成立するのは明らかである。さらに、外径側エンドウォールのみならず、内径側エンドウォール、多段の静翼セグメント、動翼のシュラウドや静翼ダイアフラム、或いは、これ以外の熱偏差を伴う部材間にも適用すれば、さらに大きな効果が期待できるのは自明である。 In each of the embodiments of the present invention described above, the outer diameter side end wall of the second stage stationary blade body will be described. The outer diameter side end wall 37b is radially outward with respect to the outer diameter side end wall 31a (upward in the drawing). The offset has been described, but it is clear that the same effect can be achieved with the opposite offset. Furthermore, if it is applied not only to the outer diameter side end wall, but also to the inner diameter side end wall, multistage stationary blade segment, moving blade shroud and stationary blade diaphragm, or other members with thermal deviation, it will be even larger. It is obvious that the effect can be expected.
１ ガスタービン
２ 圧縮機
３ 燃焼器
４ タービン
５ 発電機
６ａ、６ｂ、７ 冷却空気経路
９ ガスパス
１０ａ 第１段静翼
１０ｂ 第１段動翼
１１ａ 第２段静翼
１１ｂ 第２段動翼
１２ ケーシング
１３ 第２段静翼供給キャビティ
１４ ダイアフラムキャビティ
１５ ダイアフラム
１６ａ、１６ｂ ホイールスペース
１９ａ 第１段ホイール
１９ｂ 第２段ホイール
２１ 第２段静翼体
２１ａ、２１ｂ 静翼体セグメント
２２ スペーサー
２３ シールフィン
３１ａ、３７ｂ 外径側エンドウォール
３１ｂ 内径側エンドウォール
３２ａ〜３２ｃ、３３ａ〜３３ｃ、３４ａ〜３４ｇ、３５ａ シール溝
３６ シール部材
３６ａ 平板状シールプレート
３６ｂ 実施例１のシール部材
３６ｃ 実施例２のシール部材
３６ｄ 実施例３のシール部材
３８ａ〜３８ｄ シール溝シール面
３９ａ、３９ｃ エッジ部シール面
４１ａ、４１ｂ セグメント対向面
４２ａ〜４２ｄ シール溝エッジ部
５１ 第２段静翼供給キャビティ１３側中央の突起
５２ａ、５２ｂ ガスパス９側両端の突起
５３ 第２段静翼供給キャビティ１３側中央の突起
５４ａ、５４ｂ ガスパス９側両端の突起
５５ 第２段静翼供給キャビティ１３側中央の弾性突起
５６ａ、５６ｂ ガスパス９側両端の弾性突起
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas turbine 2 Compressor 3 Combustor 4 Turbine 5 Generator 6a, 6b, 7 Cooling air path 9 Gas path 10a First stage stationary blade 10b First stage stationary blade 11a Second stage stationary blade 11b Second stage stationary blade 12 Casing 13 Second stage stationary blade Supply cavity 14 Diaphragm cavity 15 Diaphragm 16a, 16b Wheel space 19a First stage wheel 19b Second stage wheel 21 Second stage stationary blade body 21a, 21b Stator blade segment 22 Spacer 23 Seal fin 31a, 37b Outer diameter side end wall 31b Inner diameter side Endwalls 32a to 32c, 33a to 33c, 34a to 34g, 35a Seal groove 36 Seal member 36a Flat plate seal plate 36b Seal member 36c of Example 1 Seal member 36d of Example 2 Seal members 38a to 38d of Example 3 Seal Groove seal Surface 39a, 39c Edge seal surface 41a, 41b Segment facing surface 42a-42d Seal groove edge 51 Projection 52a, 52b at the center of the second stage stationary blade supply cavity 13 side Projection 53 at the both ends of the gas path 9 side Center of the second stage stationary blade supply cavity 13 Projections 54a and 54b projections 55 at both ends of the gas path 9 elastic projections 56a and 56b at the center of the second stage stationary blade supply cavity 13 side elastic projections at both ends of the gas path 9
Claims (9)
前記シール溝に跨がるように挿入され、前記隣接するセグメントの間を通過する洩れ流体の流れをシールするシール部材とを備えたシール装置において、
前記シール溝は、前記シール部材よりも前記洩れ流体の流れ方向の上流側に形成される第１のシール溝面と、前記シール部材よりも前記洩れ流体の流れ方向の下流側に前記第１のシール溝面と対向するように形成される第２のシール溝面と、前記第１のシール溝面と前記隣接するセグメントの対向する面とを接続するエッジ部シール面によって形成される開口部とを有し、
前記シール部材は、前記シール部材の長手方向に垂直な断面形状が、前記洩れ流体の流れ方向の上流側の中央部と、前記洩れ流体の流れ方向の下流側の両端部とに突起を有する形状に形成され、
前記シール溝の前記開口部は、前記隣接するセグメントの対向する面に向かって拡開する形状に形成されていることを特徴とするシール装置。 A seal groove provided on each of the opposing surfaces of the segments adjacent to each other of the constituent member composed of a plurality of segments;
A sealing device including a sealing member that is inserted so as to straddle the sealing groove and seals a flow of leakage fluid that passes between the adjacent segments;
The seal groove has a first seal groove surface formed on the upstream side in the flow direction of the leakage fluid from the seal member, and the first seal groove on the downstream side in the flow direction of the leak fluid from the seal member. A second seal groove surface formed so as to face the seal groove surface, and an opening formed by an edge seal surface connecting the first seal groove surface and the opposite surface of the adjacent segment; Have
The sealing member has a shape in which a cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the sealing member has protrusions at a central portion on the upstream side in the flow direction of the leaking fluid and at both ends on the downstream side in the flow direction of the leaking fluid. Formed into
The sealing device according to claim 1, wherein the opening of the sealing groove is formed in a shape that expands toward an opposing surface of the adjacent segment.
前記シール部材の長手方向に垂直な断面内で、前記シール部材の前記第１のシール溝面側の中央部に形成された突起の最大幅が、前記隣接するセグメントの対向する面にそれぞれ設けられた前記シール溝の前記開口部の幅よりも大きいことを特徴とするシール装置。 The sealing device according to claim 1,
Within the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the seal member, the maximum width of the protrusion formed at the central portion of the seal member on the first seal groove surface side is provided on the opposing surface of the adjacent segment. A sealing device characterized in that it is larger than the width of the opening of the sealing groove.
前記第２のシール溝面側の両端部にそれぞれ形成された突起の高さが同等であり、
その高さは、前記隣接セグメント間の半径方向最大ずれ量より大きい関係を有することを特徴とするシール装置。 The sealing device according to claim 1 or 2,
The heights of the protrusions formed at both ends on the second seal groove surface side are the same,
The sealing device is characterized in that the height has a relationship greater than the maximum radial displacement between the adjacent segments.
前記シール部材は、前記第１のシール溝面側の中央部に形成された突起が、前記シール部材の長手方向に垂直な断面内で、円弧形状であることを特徴とするシール装置。 In the sealing device according to any one of claims 1 to 3,
The seal device is characterized in that a protrusion formed at a central portion on the first seal groove surface side has an arc shape in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the seal member.
前記シール部材は、前記第２のシール溝面側の両端部に形成された突起がそれぞれ、前記シール部材の長手方向に垂直な断面内で、円弧形状であることを特徴とするシール装置。 In the sealing device according to any one of claims 1 to 4,
The seal device is characterized in that protrusions formed at both end portions on the second seal groove surface side have an arc shape in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the seal member.
前記エッジ部シール面が平面であることを特徴とするシール装置。 In the sealing device according to any one of claims 1 to 5,
The sealing device characterized in that the edge seal surface is a flat surface.
前記エッジ部シール面が、前記シール部材の長手方向に垂直な断面内で円弧形状となる曲面であって、その曲率が前記シール部材の前記第１のシール溝面側の中央部に形成された突起の曲率と同等であることを特徴とするシール装置。 In the sealing device according to any one of claims 1 to 5,
The edge seal surface is a curved surface having an arc shape in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the seal member, and the curvature thereof is formed at the center portion of the seal member on the first seal groove surface side. A sealing device characterized by being equivalent to the curvature of the protrusion.
前記シール部材が、中空構造で構成されていることを特徴とするシール装置。 The sealing device according to claim 1,
The sealing device is characterized in that the sealing member has a hollow structure.
前記シール部材が、平板状部材と前記突起を形成する部材とによって構成され、
前記平板状部材が、前記突起を形成する部材よりも剛性の高い部材であって、
前記突起を形成する部材が、前記平板状部材よりも弾性に優れた弾性部材であることを特徴とするシール装置。 In the sealing device according to any one of claims 1 to 3,
The seal member is constituted by a flat plate member and a member forming the protrusion,
The flat plate member is a member having higher rigidity than the member forming the protrusion,
The sealing device characterized in that the member forming the protrusion is an elastic member that is more elastic than the flat plate member.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012128792A JP5926122B2 (en) | 2012-06-06 | 2012-06-06 | Sealing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012128792A JP5926122B2 (en) | 2012-06-06 | 2012-06-06 | Sealing device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2013253518A true JP2013253518A (en) | 2013-12-19 |
| JP5926122B2 JP5926122B2 (en) | 2016-05-25 |
Family
ID=49951228
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012128792A Active JP5926122B2 (en) | 2012-06-06 | 2012-06-06 | Sealing device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5926122B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105134306A (en) * | 2015-09-18 | 2015-12-09 | 西安交通大学 | Radial rim sealing structure with damping holes and flow guide blades |
| KR101643900B1 (en) * | 2015-06-05 | 2016-07-29 | 두산중공업 주식회사 | Elastic seal for turbine sealing |
| JP2018178993A (en) * | 2017-04-11 | 2018-11-15 | 斗山重工業株式会社 | Rotor disc sealing device, and rotor assembly and gas turbine including the same |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107420541A (en) * | 2017-05-19 | 2017-12-01 | 海安国洋机械科技有限公司 | A kind of novel seal pad |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61164003A (en) * | 1985-01-11 | 1986-07-24 | Hitachi Ltd | Sealing device of stationary blade part generating thermal elongation in fluid machine |
| JPH102203A (en) * | 1996-06-17 | 1998-01-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Gas turbine cooling stationary blade |
| DE19940556A1 (en) * | 1999-08-26 | 2001-03-01 | Asea Brown Boveri | Cooling device for guide and rotor blades of gas turbines has intermediate part with smooth surface between neighboring blades to form spatial and gas-proof seal |
| JP2003090479A (en) * | 2001-09-14 | 2003-03-28 | Sakura Gomme Kk | Coupling fitting of pipeline |
| US20040173975A1 (en) * | 2002-12-10 | 2004-09-09 | Robert Hirst | Sealing arrangements |
| US20080050236A1 (en) * | 2006-08-24 | 2008-02-28 | Siemens Power Generation, Inc. | Thermally sprayed conformal seal |
| JP2010014161A (en) * | 2008-07-02 | 2010-01-21 | Hitachi Ltd | Sealing device and gas turbine having sealing device |
| JP2010265905A (en) * | 2005-08-23 | 2010-11-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Seal structure for gas turbine combustor |
-
2012
- 2012-06-06 JP JP2012128792A patent/JP5926122B2/en active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61164003A (en) * | 1985-01-11 | 1986-07-24 | Hitachi Ltd | Sealing device of stationary blade part generating thermal elongation in fluid machine |
| JPH102203A (en) * | 1996-06-17 | 1998-01-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Gas turbine cooling stationary blade |
| DE19940556A1 (en) * | 1999-08-26 | 2001-03-01 | Asea Brown Boveri | Cooling device for guide and rotor blades of gas turbines has intermediate part with smooth surface between neighboring blades to form spatial and gas-proof seal |
| JP2003090479A (en) * | 2001-09-14 | 2003-03-28 | Sakura Gomme Kk | Coupling fitting of pipeline |
| US20040173975A1 (en) * | 2002-12-10 | 2004-09-09 | Robert Hirst | Sealing arrangements |
| JP2010265905A (en) * | 2005-08-23 | 2010-11-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Seal structure for gas turbine combustor |
| US20080050236A1 (en) * | 2006-08-24 | 2008-02-28 | Siemens Power Generation, Inc. | Thermally sprayed conformal seal |
| JP2010014161A (en) * | 2008-07-02 | 2010-01-21 | Hitachi Ltd | Sealing device and gas turbine having sealing device |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101643900B1 (en) * | 2015-06-05 | 2016-07-29 | 두산중공업 주식회사 | Elastic seal for turbine sealing |
| CN105134306A (en) * | 2015-09-18 | 2015-12-09 | 西安交通大学 | Radial rim sealing structure with damping holes and flow guide blades |
| JP2018178993A (en) * | 2017-04-11 | 2018-11-15 | 斗山重工業株式会社 | Rotor disc sealing device, and rotor assembly and gas turbine including the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP5926122B2 (en) | 2016-05-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7507069B2 (en) | Gas turbine and gas turbine cooling method | |
| JP2012072677A (en) | Shroud structure for gas turbine | |
| WO2016021330A1 (en) | Stator blade, gas turbine, split ring, method for modifying stator blade, and method for modifying split ring | |
| JP5926122B2 (en) | Sealing device | |
| JP5785056B2 (en) | gas turbine | |
| US9677410B2 (en) | Shaft sealing device, and rotary machine equipped therewith | |
| JP2019052641A (en) | Turbocharger | |
| EP3032149B1 (en) | Sealing device, rotating machine, and method for manufacturing sealing device | |
| JP6173811B2 (en) | Seal device and gas turbine | |
| JP2018035717A (en) | Seal device segment, turbine rotor including the same, and turbine | |
| JP5669769B2 (en) | Gas turbine sealing device | |
| JP4460471B2 (en) | Gas turbine sealing device | |
| JP4690353B2 (en) | Gas turbine sealing device | |
| JP2014125986A (en) | Seal device, and rotary machine using the same | |
| JP2013155812A (en) | Seal device and gas turbine with the seal device | |
| JP4747146B2 (en) | Gas turbine sealing device | |
| JP2010150928A (en) | Sealing arrangement for rotor and operating method of gas turbine | |
| JP2005016324A (en) | Sealing device and gas turbine | |
| JP2014080920A (en) | Seal device | |
| EP2847449A1 (en) | Non-axisymmetric rim cavity features to improve sealing efficiencies | |
| JP2009203841A (en) | Gas turbine, sealing device of gas turbine and sealing method of gas turbine | |
| JP2013209981A (en) | Seal structure and turbine device having the same | |
| US10060534B2 (en) | Sealing structure for turbine | |
| JP2013181468A (en) | Sealing device and gas turbine having sealing device | |
| JP2010014161A (en) | Sealing device and gas turbine having sealing device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20140123 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20140224 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20140225 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20140227 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20140827 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150114 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150916 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150929 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20151110 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160405 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160421 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5926122 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |