JP4495481B2 - シール装置 - Google Patents

Description

本発明は、シール装置に関する。更に詳しくは、被密封流体の圧力、高温の被密封流体による熱膨張力、回転時の振動力等により組立部品間が変位する間隙をシールするシール装置に関する。例えば、ガスタービンのステーター、シュラウドなどの組立部品間をシールするシール装置に関するものである。

ガスタービン、蒸気タービンの装置等は高温による熱応力、高圧の作用力、回転による振動力を受けるので、取付部品間が変位する。例えば、ガスタービンにおいては、動翼の外周側には静止体外壁となるシュラウドが設けられている。このシュラウドは、設計上から、周方向に分割された複数のシュラウドセグメントから構成されている。

このシュラウドセグメントは、上述のような応力を受けるために、シュラウドセグメントの互いに隣接する組立接合面間に間隙を設けておかなければならない。同時に、組立接合面間から半径方向へガスが漏れないようにするために、シュラウドセグメントの接合面間の側面に取付溝を設け、この取付溝に嵌め込んだシール板により、組立接合面間から被密封流体が漏洩するのを防止している。しかし、シール板は、上述したように種々の作用力を受けるために、摩擦による摩耗と接合面間の変位とに対応できずに、被密封流体をシールするシール能力が問題となっている。一方、このような高温による熱応力、高圧の作用力、回転時の振動力を受ける装置用のシール装置は、技術の向上につれて、用途が多くなっている。

発電機等に用いられるガスタービンのタービン部は、ロータと共に、回転する動翼体と、翼室に固定された静翼体が設けられている。この動翼体には、ロータに結合されたプラットホームと動翼が設けられている。プラットホームは設計上から複数のプラットホームに分割されている。このプラットホームの組立接合面間には、シール板を設けてシールする技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。又、同様な構成として、静翼体も設けられている。静翼体は静翼と、この静翼の両端に固定された内側シュラウドと外側シュラウドから構成されている（例えば、特許文献２参照）。

特許文献１に類似する技術として図２０に示すシール装置が存在する。図２０に示すガスタービンのタービン流路壁のタービンセクション１００は、ロータと共に回転する動翼体１１０と、図示省略の翼室に固定された静翼体とが設けられている。動翼体１１０は、ロータの端部に結合されたプラットフォーム１１０Ａと動翼１１０Ｂとから成る。叉、静翼体は、図示省略の静翼と、この静翼の両端に固定された内側シュラウドと外側シュラウドとから構成されている。

静翼の翼面と内側シュラウドと外側シュラウドは、タービン部を流れる高温ガスの流路壁を形成する。叉、動翼１１０Ｂの翼面とプラットフォーム１１０Ａも高温ガスの流路を形成する。更に、翼室には、動翼１１０Ｂの先端と所定の間隔を介して動翼１１０Ｂの翼面とプラットフォーム１１０Ａとは共に、高温ガスの流路壁を形成する分割環が設けられている。この固定された分割環は、動翼１１０Ｂの配列方向へ等配に複数個が連結されている。この連結形状は、全体が断面円環状の壁面を形成する。

一方、動翼体１１０と、静翼体は、翼間を通過する高温の被密封流体により、熱応力の変形をする。この熱により変形する構造の不具合を防止するために、組立接合面間に間隙を設けなければならない。更に、シュラウドは、多数の翼を設ける構造のために、製作を容易にしなければならない。更に叉、部品を分割して組立が容易になるように構成しないと、組立コストを上昇させる。これらの理由のために、動翼体１１０及び静翼体は、ロータの周方向に複数個に分割してユニット化されている。つまり、シュラウドやプラットフォーム１１０Ａは、分割環と同様に、翼の配列方向へ複数個に分割部品が配列されている。

これらのシュラウド、プラットフォーム１１０Ａおよび分割環を、ロータの周方向へ配列する場合には、配列された分割シュラウド間又は分割プラットフォーム間叉は分割環の間に、熱による変形を吸収するための間隙が確保される必要がある。この間隙は熱膨張したときに当接して損傷しないように間隙に余裕を設けた設計にしている。そして、高温ガスが、翼面と、シュラウドと、プラットフォーム１１０Ａ叉は分割環とによって形成される流路を流れるとき、連結されたプラットフォーム等の間に形成される間隙から、高温ガスが漏洩するのを防止しなければならない。この間隙から高温ガスの漏れが生じると、タービンの効率が低下したり、燃焼ガスによる高温よって流路以外の部分が損傷するおそれがある。

そこで、各プラットフォーム１１０Ａ、１１０Ａの側端面１１３、１１３に取付溝を設け、この両取付溝に正面がＴ形状で長いシール部材１０２が配設されている。このシール部材１０２により高温ガスＶ１が間隙１１２から外部へ流出するのを防止している。このシール部材１０２は、シュラウド間の間隙、分割環の間隙にも、同様に設けられている。しかし、このＴ型のシール部材１０２では、プラットフォーム１１０Ａ、１１０Ａ間が熱膨張して両側端面１１３、１１３がシール部材１０２に密接しない限り、両部品間に間隙が存在する。このために、通常はこの間隙から高温ガスＶが外部へ漏洩して問題となる。又、シール部材１０２は直線であるが、曲線にする場合には製作が困難になる。更に、両側面１１３、１１３が熱応力のために必要以上に膨張すると、当接してシール部材１０２が損傷することになる。

特開２００２−２０１９１３号公報（図２） 特開平１０−２２０３号公報（図２）

本発明は上述のような問題点に鑑み成されたものである。そして、本発明が解決しようとする課題は、熱応力、流体圧力及び振動力等の外力に伴ってシール装置を取り付ける両組立部品の接合面間の間隔が変位する場合でも、シール装置が対応してシール面を密接させ、シール装置のシール能力を向上させることにある。叉、取付部品の接合面が曲線であっても、この曲線に応じて確実に密接できるようにすることにある。更に、シール装置の製作を容易にすると共に、組立及び取付を容易にし、部品の製作コストと、組立コストを低減することにある。

本発明は、上述のような技術的課題を解決するために成されたものである。そして、その技術的解決手段は以下のように構成されている。
請求項１に係わる発明のシール装置は、一方の組立部品の第１端面に設けた取付溝の第１取付面と、他方の組立部品の第１対向端面に設けた取付溝の第２取付面とに各外周シール面が密接して前記第１端面と前記第１対向端面の間をシールするシール装置である。そして、薄板のシール基板の一端に第１シール端部を有すると共に前記シール基板の他端に第２シール端部を有するシール板と、前記シール板を前記第１端面に設けた取付溝及び前記第１対向端面に設けた取付溝に沿って層状に接合状態に配列して形成したシール板配列体であって、当該層状に接合状態に配列された各前記シール板の前記第１シール端部の外面に設けられて前記第１端面の取付溝の側面の前記第１取付面に密接される第１外周シール面と、当該層状に接合状態に配列された各前記シール板の前記第２シール端部の外面に設けられて前記第１対向端面の取付溝の側面の前記第２取付面に密接される第２外周シール面とを有するシール板配列体と、前記シール板が配列長さの途中で相対的に変位可能で、前記第１端面と前記第１対向端面との間を前記シール板の配列方向に垂直な方向にシールするように、前記シール板配列体を一体に結合する結合部とを具備するものである。

請求項２に係わる発明のシール装置は、第１シール端部を長方形状のシール基板の一端に円形状に形成すると共に、第２シール端部をシール基板の他端に円形状に形成し、第１シール端部の円周面に第１外周シール面を有し、且つ第２シール端部の円周面に第２外周シール面を有するものである。

請求項３に係わる発明のシール装置は、第１シール端部と第２シール端部にそれぞれ貫通する弾性空間が設けられているものである。

請求項４に係わる発明のシール装置は、結合部がシール配列体に設けられた長方形状の貫通孔に形成されていると共に、この貫通孔に貫通した連結板又は連結棒の両端をシール板配列体に連結しているものである。

請求項５に係わる発明のシール装置は、シール板配列体には第１シール端部と第２シール端部とをシール基板の側面に半円形に有する第１シール板と、第１シール端部と第２シール端部とをシール基板の側面に半円形に有すると共に、シール基板の第１シール端部と反対側の側面に第１板ばねを有し、シール基板の第２シール端部と反対側の側面に第２板ばねを有する第２シール板とを有し、第１シール板を並列に配列した間に第２シール板が配列されているものである。

この請求項１に係わる発明のシール装置では、薄板のシール板を配列した第１シール端部の外周面に形成されて第１取付面に密接する第１外周シール面と、第２シール端部の外周面に形成されて第２取付面に密接する第２外周シール面とを有するシール板配列体を形成する。このために、シール板配列体は、直線のみならず、環状又は湾曲状にでもシール板を配列すれば、任意の形に形成することが可能になる。更に、取付部品間が熱応力又は外力等を受けて変位しても、シール板配列体は、取付部品間の変位に対応してシール板が弾性変形又は配列が変位して密接し、シール能力を発揮することが可能になる。更に、セラミック、耐熱鋼のような、耐熱性を有するが、加工が困難な材料でも、成形又はプレス加工によりシール板に形成し、このシール板を配列して耐熱性のシール板配列体として安価に製作することが可能である。

この請求項２に係わる発明のシール装置では、第１外周シール面と第２外周シール面は、円周面に形成されているので、一対の組立部品が相対変位しても、常に円周面は取付面に密接してシール能力を発揮する。又、第１外周シール面と第２外周シール面は、円周面に形成されていると共に、各シール板が同形状で配列されているので、取付部品の取付面の精度が低下しても、各外周シール面の周面方向と、シール板配列体の配列方向へそれぞれ対応して密接させることが可能になる。

この請求項３に係わる発明のシール装置では、第１シール端部と第２シール端部の内部に弾性空間を設けて、第１シール面と第２シール面に弾性力を付与しているので、取付面に密接する各シール面の密接力を向上させることが可能になる。更に、組立部品の取付面が変位しても、第１シール端部と第２シール端部が各弾性空間を弾性変形して密接するので、シール能力の向上と共に、取付面が変位してもシール装置の破損が防止できる。

この請求項４に係わる発明のシール装置では、結合部がシール配列体に設けられた貫通孔に連結棒又は連結板を貫通して両端部をシール板と結合しているので、連結棒又は連結板を曲げることにより直線だけでなく、円弧状でも、Ｓ形でも任意な形に形成することが可能になる。更に、シール板配列体は、第１外周シール面と第２外周シール面とが円周面を成しているから、対向する取付面に密接させることができる。しかも、両取付部品間が変位しても、連結棒又は連結板を中心にして第１外周シール面と第２外周シール面とを取付面の変位に応じて密接させることが可能になる。又、シール装置を環状体に形成する場合には、貫通孔をシール板に対して傾斜させて加工すれば、貫通孔に連結棒又は連結板を通すとシール板を傾斜させた状態に配列することも可能になる。そして、シール板は組立部品の取付面の変位に応じて更に傾斜することが可能になるので、取付面が変位してもシール板が破損するのを防止できる。又、シール板の配列面間の隙間は、連結板により遮断されるから、シール装置のシール能力が向上する。

この請求項５に係わる発明のシール装置では、シール板配列体に第１シール端部と第２シール端部とをシール基板の側面に半円形に有する第１シール板が設けている。更に、第１シール端部と第２シール端部とをシール基板の側面に半円形に形成すると共に、シール基板の第１シール端部と反対側の側面に第１板ばねを形成し、且つ、シール基板の第２シール端部と反対側の側面に第２板ばねを形成した第２シール板を設けている。そして、この第１シール板と第２シール板との配列は、第１シール板を並列に配列すると共に、第１シール板を一定間隔に配列した間ごとに第２シール板を一枚又は２枚を挿入して配列する。

このために、第１板ばねにより第１シール面を取付面に対して弾性的に押圧することができる。更に、第２板ばねにより第２シール面を取付面に対して弾性的に押圧することができる。その結果、対向する両取付面の間が大きくとも、小さくとも、このシール装置を装着することが可能になる。しかも、第１板ばね及び第２板ばねにより第１シール面と第２シール面とを各取付面に対して弾性的に密接させることが可能になる。更に、取付部品間の変位が大きくとも第１板ばね及び第２板ばねにより弾性的に取付面に対して押圧できるので、大きな変位が生じても、この変位に対して対応することができる。その結果、熱応力、外力等により変位する取付面に対してシール能力を発揮する。

以下、本発明に係わる実施の形態のシール装置を図面に基づいて詳述する。尚、以下に説明する各図面は、設計図を基にした正確な図面である。

図１は、本発明に係わる好ましい第１実施の形態を示すシール装置１である。図示省略するガスタービンは、主に、空気圧縮機と、燃焼器部と、タービン部とから構成されている。この空気圧縮機において圧縮された空気は、燃焼ライナに導入される。この燃焼ライナ内で燃料と共に燃焼し、高温のガスとなって角形状の通路管（トランジションピース）５０Ａ、５０Ｂ内を経てタービン部に流入する。図１において、各流路管５０Ａ、５０Ｂは、高温ガスを流す断面が方形状の通路５５、５５に形成されている。この高温ガス用の角形状通路管５０Ａ、５０Ｂは、各通路管（組立部品に相当する）５０Ａ、５０Ｂの組合面を連結して全体が環状に成るように配列する。しかし、高温ガスにより通路管５０Ａ、５０Ｂ、・・が熱膨張することを考慮して組立面間を間隙にしている。

この為に、通路管５０Ａ、５０Ｂ内の通路を高温の被密封流体が流れるときに、各通路管５０Ａ、５０Ｂの組合面間の通路から冷却用の被密封流体が漏洩する。この被密封流体が漏洩するとガスタービンの熱効率が低下する。又、被密封流体が漏洩すると、通路管５０Ａ、５０Ｂ、・・内のガス温度が局部的に高温になって、通路管５０Ａ、５０Ｂ、・・及び通路管５０Ａ、５０Ｂ、・・の下流のタービン動翼及び静翼等の材料の温度が上昇し、高価な部品である寿命が低下する。更に、タービンは複雑な構造であり、分解することが困難であるために、部品のメンテナンスコストを高揚させる。これを解決するために、シール装置１を通路管５０Ａ、５０Ｂ、・・の各取付面間部５１Ａ、５１Ｂの間に取り付ける。

図１は、シール装置１を第１取付面間部５１Ａと第２取付面間部５１Ｂとの対向間に挿入する状態を示すものである。叉、図２は、このシール装置１の外観の形状を示す。図１の各通路管５０Ａ、５０Ｂの図示する上下には他の部品が接合されているために、上下方向への被密封流体の漏洩は防止される。又、第１取付面間部５１Ａと第２と取付面間部５１Ｂは、第１通路管５０Ａと第２通路管５０Ｂの各端部の周面に環状溝に形成する。そして、各通路管５０Ａ、５０Ｂは環状に配列されるので、対向する第１取付面間部５１Ａと第２取付面間部５１Ｂの間は、取付空間部５１に形成される。シール装置１の第１外周シール面２Ａ０および第２外周シール面２Ｂ０は、各通路管５０Ａ、５０Ｂの取付面間部５１Ａ、５１Ｂの取付面に密接してシールする。

シール装置１の拡大図は、図２に示す。このシール装置１は、シール板２を層状に形成した状態の製作途中の斜視図である。シール板２は薄板をプレス加工又はエッチング加工して形成する。このシール板２は長方形のシール基板２Ｃの一端に円形状の第１シール端部２Ａを一体に形成する。更に、シール基部２Ｃの他端には、円形状の第２シール端部２Ｂを一体に形成する。そして、シール板２を接合状態に配列してシール板配列体に形成する。このシール板配列体に貫通する貫通孔３を設ける。シール板配列体の貫通孔３に連結棒５Ａを通し、連結棒５Ａの両端をシール板２に溶接する。この連結棒５Ａによる固定が結合部５である。

このシール装置１は、第１外周シール面２Ａ０が円周面状に形成されているため、第１取付面間部５１Ａに於ける溝状の対向する両取付面に密接する第１シール面２Ａ１と第２シール面２Ａ２が形成される。又、円周面状の第２外周シール面２Ｂ０も第２取付面間部５１Ｂに於ける溝状の対向する両取付面と接触する第３シール面２Ｂ１と第４シール面２Ｂ２が形成される。このシール装置１は、全体を直線状に形成したが、環状に形成することもできる。又、円弧状にも形成できる。つまり、取付面間部５１Ａ、５１Ｂ・・の形状に応じてどのような形状でも容易に形成できる。

シール板２及び連結棒５Ａは、ニッケル基合金材のような耐食材及び耐熱材である。このニッケル基合金材は、７６％Ｎｉ−１６％Ｃｒ−８％Ｆｅ合金のインコネルがある。このインコネルは、特に、加工性に富み、熱間、冷間加工が可能で、しかも、耐食性に優れるので適している。又、シール板２及び連結棒５Ａは、耐熱性合金が好ましく、例えば、インコネル、ハステロイＸ，ステンレス鋼板又は棒、鋼板又は鋼棒、アルミニュウム板又は棒製にすることができる。

このように構成されたシール装置１は、シール板２を配列してシール板配列体に形成すると共に、このシール板配列体の貫通孔３に連結棒５Ａを通して両端をシール板２に溶接することにより一体に形成される。このために、各通路管５０Ａ、５０Ｂの取付面間部５１Ａ、５１Ｂに相対変位が生じても、シール板配列体は、図示のＴ１及びＴ２の力に対して配列長さの途中を変位させることが可能になる。又、シール板配列体は、ねじり変形に対して配列面に応力が生じないから、破損することなく対応することができる。更に、第１シール端部２Ａ又は第２シール端部２Ｂを支点にして他方の第２シール端部２Ｂ又は第１シール端部２Ａが変位することも可能になる。このために、シール装置１は、各通路管５０Ａ、５０Ｂが熱による応力や被密封流体による外力を受けて変位しても、常に、円周面に形成された各第１シール面２Ａ１と第２シール面２Ａ２および各第３シール面２Ｂ１と第４シール面２Ｂ２を各取付面間部５１Ａ、５１Ｂの各取付面に対して密接することができ、被密封流体に対しシール能力を発揮する。尚、第１外周シール面２Ａ０と第２外周シール面２Ｂ０は、円形状とは限らずに、楕円形、角を円弧状に形成された方形状にすることができる。

図３は、本発明に係わる第２の実施の形態を示すシール装置１の斜視図である。図３に於いて、図２と相違する点は、シール板２のシール基板２Ｃに２個の貫通孔３、３を設けると共に、各貫通孔３、３に連結棒５Ａを通して両端をシール板配列体のシール板２に溶接し、配列したシール板配列体を結合する。この２本の連結棒５Ａ、５Ａの両端部をシール板配列体に固着して結合部５に形成する。その他の構成は、図２と同一符号で示すように、図２のシール装置１と略同様である。このように、２本の連結棒５Ａによりシール板配列体を結合することによりシール装置１のシール板２の配列が補強されるから、連結棒５Ａを曲げてシール装置１を円弧状、環状、波形状に容易に形成できる。又、２本の連結棒５Ａによりシール板配列体のねじれに対する復元力が強くなり、取付面間部５１Ａ、５１Ｂの変位に対し、シールする対応能力が向上する。この連結棒５Ａは、耐熱性合金、例えば、インコネル、ハステロイＸ、ステンレス鋼、鋼、銅材製の棒にすると良い。

図４は、本発明に係わる第３の実施の形態を示すシール装置１の斜視図である。図４に於いて、図２と相違する点は、シール板２のシール基板２Ｃに長方形状の貫通孔３を設けると共に、シール板２を軽く接面して配列したシール板配列体を形成する。このシール板配列体の貫通孔３に帯板状の連結板５Ｃを通すと共に、連結板５Ｃの端部を折曲げるか、溶接してシール板配列体を結合する。この連結板５Ｃの端部をシール板２に固着して図１に示す結合部５を形成する。その他の構成は、図２と同一符号で示すように、図２のシール装置１と略同様である。このように、連結板５Ｃにより結合することによりシール板配列体の配列の間隔が良くなる。又、帯板状の連結板５Ｃは、折曲げが容易になるから、シール板配列体を円弧状、環状、波形状に形成することが容易になる。この連結板５Ｃは、耐熱性合金が好ましく、例えば、インコネル、ステンレス鋼、銅材製の帯板にすると良い。

図５は、本発明に係わる第４の実施の形態を示すシール装置１の斜視図である。
図５に於いて、連結板５Ｐが図４の連結板５Ｃと相違する点は、連結板５Ｐの幅寸法を図４の連結板５Ｃの幅寸法よりも広くしてある。このシール板２には、第１シール端部２Ａの円形の中心と第２シール端部２Ｂの円形の中心に達する長方形の貫通孔３を設ける。このシール板２を互いに接面又は近接して同形に配列し、シール板配列体に形成する。そして、このシール板配列体の貫通孔３と略同じ幅の連結板５Ｐを貫通孔３に挿設する。シール板配列体の貫通孔３に通した連結板５Ｐの両端部をシール板配列体の両端のシール板２に溶接し、又は、折曲げて固着し、結合部５ＰＷに形成してシール板配列体を一体に結合する。尚、シール装置１のその他の構成は、図４のシール装置１に同じ符号で示すようにほぼ同形状である。

図６は、本発明に係わる第５の実施の形態を示すシール装置１の斜視図である。
図６に於いて、連結板５Ｐが図５の連結板５Ｐと相違する点は、連結板５Ｐの幅を折曲げて結合部５に形成したものである。このシール板２には、第１シール端部２Ａの円形の中心と第２シール端部２Ｂの円形の中心に達する長方形の貫通孔３を設ける。又、シール板２を互いに軽く接面又は近接して同形に配列したシール板配列体に形成する。このシール板配列体は、両端から二枚目にばねシール板２Ｓを配列する。そして、このシール板配列体の貫通孔３と略同じ幅の連結板５Ｐを貫通孔３に挿設する。シール板配列体の貫通孔３に通した連結板５Ｐの両端部は、折曲げてシール板配列体の両端のシール板２に固着し、結合部５ＰＢに形成してシール板配列体を一体に結合する。図６に於いて、その他の構成は、図５のシール装置１に同じ符号で示すように、ほぼ同一形状にする。

図６に示すシール装置１は、シール板配列体が両端側のばねシール板２Ｓにより弾性力で配列状態に押圧されているから、シール板配列体の柔軟性が発揮される。このために、組立部品５０Ａ、５０Ｂ（図１参照）が相対的に変位しても、その変位に応じてシール板配列体の各シール面２Ａ１、２Ａ２、２Ｂ１、２Ｂ２を取付面に対して密接状態に対応することが可能になる。

図７は、本発明に係わる第６の実施の形態を示すシール装置１の斜視図である。図７に於いて、図２のシール装置１と相違する点は、シール装置１の端面に取付シール板１０を設けたものである。取付シール板１０は、Ｌ形に形成されて取付孔１１が設けられている。又、連結棒５Ａは、取付シール板１０に結合する。取付シール板１０には、取付接合面１０Ａと取付側面１０Ｂが設けられている。この取付接合面１０Ａと取付側面１０Ｂを組立部品に接合してシール装置１を組立部品に取り付けると共に、両取付面間部５１Ａ、５１Ｂの間の取付空間部５１を遮蔽する。このように構成すると、シール装置１の取付が容易になると共に、取付空間部５１のシールが可能になる。その他の構成は、図２と同一符号で示すように、図２のシール装置１と略同様である。シール板２、取付シール板１０及び連結棒５Ａは、ニッケル基合金材のような耐蝕材、耐熱材である。このニッケル基合金材は、７６％Ｎｉ−１６％Ｃｒ−８％Ｆｅ合金のインコネルがある。このインコネルは、特に、加工性に富み、熱間、冷間加工が可能で、しかも、耐食性に優れるので適している。この他の材質としては、ハステロイＸ板、ステンレス鋼板、鋼板、セラミック板材にすることが可能である。

図８は、本発明に係わる第７の実施の形態を示すシール装置１の斜視図である。図８に於いて、図２と相違する点は、シール板配列体の両側を溶接して結合部５に形成したものである。このシール装置１は、直線状に形成する場合に適している。そして、シール板２の結合力が強く、更に、シール板２の配列を密接して結合できる。このために、シール装置１は、被密封流体をシールするのに優れている。

図９から図１１は、ガスタービンの第１シュラウドセグメント（組立部品）６１Ａの第１端面６１Ａ３と第２シュラウドセグメント（組立部品）６１Ｂの第１対向端面６１Ｂ３の間隙６２を遮断するために、シール装置１を取り付けた状態である。シール装置１は、図２と同一の符号で示すように、略同一に構成されている。第１端面６１Ａ３には、溝状の第１取付面間部６２Ａが形成されている。この第１取付面間部６２Ａ側には、溝の側面である第１端面第１取付面６１Ａ１と第１端面第２取付面６１Ａ２が形成されている。又、第１対向端面６１Ｂ３にも第２取付面間部６２Ｂが形成されている。この第２取付面間部６２Ｂ側には、溝の側面である第１対向端面第１取付面６１Ｂ１と第１対向端面第２取付面６１Ｂ２が形成されている。この第１取付面間部６２Ａと第２取付面間部６２Ｂにシール装置１を配置して間隙６２が遮断されるようにする。

そして、第１端面第１取付面６１Ａ１と第１端面第２取付面６１Ａ２に円形の第１外周シール面２Ａ０に形成される第１シール面２Ａ１と第２シール面２Ａ２を密接させる。更に、第１対向端面第１取付面６１Ｂ１と第１対向端面第２取付面６１Ｂ２に円形の第２外周シール面２Ｂ０に設けた第３シール面２Ｂ１と第４シール面２Ｂ２が密接させる。その結果、第１外周シール面２Ａ０と第２外周シール面２Ｂ０は円形に形成されているから、円周面に形成された第１シール面２Ａ１と第２シール面２Ａ２が、円周面に沿って第１端面第１取付面６１Ａ１と第１端面第２取付面６１Ａ２の変位に対し、周面の位置を変えながら密接できる。又、第３シール面２Ｂ１と第４シール面２Ｂ２が第１対向端面第１取付面６１Ｂ１と第１対向端面第２取付面６１Ｂ２の変位に対し周面の位置を変えながら密接できる。

図１０は、図９の状態から、第１シュラウドセグメント（組立部品）６１Ａと第２シュラウドセグメント（組立部品）６１Ｂの間隙６２が矢印Ｘ、Ｘ方向へ狭くなったり、広くなったりする場合である。この場合のシール装置１は、第１外周シール面２Ａ０と第２外周シール面２Ｂ０が第１取付面間部６２Ａと第２取付面間部６２Ｂに密接しながら互いにＸ方向へ相対移動することができる。このために、シール装置１のシール能力が発揮される。

図１１は、第１シュラウドセグメント（組立部品）６１Ａと第２シュラウドセグメント（組立部品）６１Ｂが相対的に矢印Ｙ方向へ変位した場合である。この場合も、シール装置１の第１外周シール面２Ａ０と第２外周シール面２Ｂ０が円形に形成されているから、第１取付面間部６２Ａと第２取付面間部６２Ｂに密接しながら互いに矢印Ｙ方向へ相対変位することができる。このために、シール装置１のシール能力が発揮される。

図１２は、シール板２の貫通孔３を連結棒５Ａに挿入してシール板２を配列する状態を示す。このシール基板２Ｃに設けた貫通孔３の直径は、連結棒５Ａの直径寸法に最適に合わせることにより、シール板２の配列の間隔を微小に調整できる。直線に配列する場合は、貫通孔３と連結棒５Ａをスライド可能に嵌合すると良い。

図１３は、本発明に係わる第８の実施の形態を示すシール装置１の取付状態を示す断面図である。図１３に於いて、第１取付部品７１Ａと第２取付部品７１Ｂの間の間隙７２をシール装置１により遮断する。この第１取付部品７１Ａと第２取付部品７１Ｂにおいて、第１取付部品７１Ａの溝状の第１取付面間部７２Ａと第２取付部品７１Ｂの溝状の第２取付面間部７２Ｂが対向に設けられている。第１取付面間部７２Ａ側には第１取付面７１Ａ１と第２取付面７１Ａ２が設けられている。又、第２取付面間部７２Ｂ側にも第１取付面７１Ｂ１と第２取付面７１Ｂ２が設けられている。この各取付面７１Ａ１、７１Ａ２、７１Ｂ１７１Ｂ２は円周面に形成されている。そして、シール板２は環状に配列した径方向に対し、傾斜させて配列する。このシール板２の配列は、連結棒５Ａと貫通孔３との相対する直径の大きさを設計することにより可能になる。このようにシール板２を配列することにより、シール装置１を環状に形成することが容易になる。又、シール装置１のシール能力も向上する。

図１４及び図１５は、本発明に係わる第９の実施の形態を示すシール装置１の斜視図と取付状態を示す断面図である。図１４に於いて、シール板２には、シール基板２Ｃの一端の側面に半円状の第１シール端部２Ａを設けると共に、他端に半円形の第２シール端部２Ｂを設ける。更に又、シール基板２Ｃの中間には貫通孔３を設ける。又、第２シール板１２はシール板２の第１シール端部２Ａと第２シール端部２Ｂとの反対側に板ばね４、４を設ける。そして、シール板２を所定の枚数だけ配列する度に、第２シール板１２を一枚づつ配列する。図１４は、その配列したシール装置１の斜視図である。このシール装置１の配列した第１シール端部２Ａの半円面には第１シール面２Ａ１が形成される。又、シール装置１の配列した第２シール端部２Ｂの半円面には第１シール面２Ｂ１が形成される。

そして、図１５の第１組立部品６１Ａと、第２組立部品６１Ｂは、図９に示すガスタービンの第１シュラウドセグメント（第１組立部品）６１Ａの第１端面６１Ａ３と第２シュラウドセグメント（第２組立部品）６１Ｂの第１対向端面６１Ｂ３の形状と同様である。この図１５のシール装置１は、間隙６２を遮断するために取り付けた状態である。そして、第１シュラウドセグメント（組立部品）６１Ａの第１取付面間部６２Ａと第２シュラウドセグメント（組立部品）６１Ｂの第２取付面間部６２Ｂとは、図９と同一の符号で示すように、略同一に構成されている。このように構成されたシール装置１は、板ばね４により第１シール面２Ａ１と第２シール面２Ｂ１が弾性的に押圧されて密接する。このために、第１取付面間部６２Ａと第２取付面間部６２Ｂの溝間隔が大きくとも装着できる。そして、板ばね４に押圧された第１シール面２Ａ１と第２シール面２Ｂ１は、変位による力により損傷させられることなくシール能力を発揮する。

図１６と図１７は、本発明に係わる第１０の実施の形態を示すシール装置１の斜視図と取付状態を示す断面図である。図１６のシール装置１の構成は、図２と略同様である。相違する点は、第１シール端部２Ａと第２シール端部２Ｂに第１弾性空間６Ａと第２弾性空間６Ｂを設ける。この第１弾性空間６Ａと第２弾性空間６Ｂには、外部から第１スリット６Ａ１と第２スリット６Ｂ１を設けて弾性力が付与されている。そして、図１６に示すシール装置１は、図１７に示すように取り付けられる。そのシール装置１の構成と作用効果は、図９から図１１に説明した内容と同じである。尚、第１実施の形態から第９実施の形態に示すシール装置１においても、各シール端部２Ａ、２Ｂに第１弾性空間６Ａと第２弾性空間６Ｂを設けることができる。

図１８と図１９は、本発明に係わる第１１の実施の形態を示すシール装置１の斜視図と取付状態を示す断面図である。図１９のシール装置１は図１６のシール装置１と略同様である。相違する点は、シール基板２Ｃを９０°に折曲げたものである。そして、図１８に示すように、シール装置１を第１組立部品８１Ａの第１取付面間部６２Ａと第２組立部品８１Ｂの第２取付面間部６２Ｂとに取り付けたものである。このシール装置１は、第１組立部品８１Ａの第１取付面間部６２Ａと第２組立部品８１Ｂの第２取付面間部６２Ｂとが対向しない配置に構成されている場合に適用できる。この図１８と図１９のシール装置１は、シール基板２Ｃが折曲げられた点を除いては、図９から図１１及び図１７に示すと同様な作用効果を奏する。このシール装置１は、ガスタービンエンジン、原子力機器等の高圧、振動及び高温流体の作用を受ける組立部品８１Ａ、８１Ｂ等の第１取付面間部６２Ａと第２取付面間部６２Ａに設けられてシール能力を発揮する。尚、上述の連結棒５Ａ、連結板５Ｃ、連結板５Ｐ、折曲げ部５ＰＢ、溶接部５ＰＷは、総称して結合部５に相当する。

以上のように、本発明のシール装置は、高温・高圧流体をシールする一般機器の各組立部品の取付面間に用いて有用である。特に、ガスタービン、原子力機器等の高温・高圧流体が作用して熱応力伴う取付面間叉は振動する取付面間の取付空間部に用いるシール装置として有用である。更に、加工コストを低減できるシール装置としても有用である。

本発明の第１実施の形態に係わるシール装置をタービンのトランジションピースに於ける両取付面間部に取付けた状態の斜視図である。 図１のシール装置の斜視図である。 本発明の第２実施の形態に係わるシール装置の斜視図である。 本発明の第３実施の形態に係わるシール装置の斜視図である。 本発明の第４実施の形態に係わるシール装置の斜視図である。 本発明の第５実施の形態に係わるシール装置の斜視図である。 本発明の第６実施の形態に係わるシール装置の斜視図である。 本発明の第７実施の形態に係わるシール装置の斜視図である。 本発明の各実施の形態に係わるシール装置をタービンのシュウラウドセグメントの両取付面間部に取付けた状態の断面図である。 図９に示すシュウラウドセグメントの両取付面間部にシール装置を取付けた状態で両取付面間部がＸ方向へ変位する状態の断面図である。 図９に示すシュウラウドセグメントの両取付面間部にシール装置を取付けた状態で両取付面間部がＹ方向へ変位する状態の断面図である。 本発明に係わるシール装置１のシール板配列体にシール板を配列する状態を示す斜視図である。 本発明の第８実施の形態に係わるシール装置をタービンのシュウラウドセグメントの両取付面間部に取付けた状態の断面図である。 本発明の第９実施の形態に係わるシール装置の斜視図である。 本発明の図１４に係わるシール装置をタービンのシュウラウドセグメントの両取付面間部に取付けた状態の断面図である。 本発明の第１０実施の形態に係わるシール装置の斜視図である。 本発明の図１６に示すシール装置をタービンのシュウラウドセグメントの両取付面間部に取付けた状態の断面図である。 本発明の第１１実施の形態に係わるシール装置を組立部品の両取付面間部に取付けた状態の断面図である。 本発明の図１８に示すシール装置の斜視図である。 本発明に係わる関連技術のシール装置をガスタービンのプラットフォームの取付段部間に取り付けた斜視図である。

符号の説明

１ シール装置
２ シール板
２Ａ 第１シール端部
２Ａ０ 第１外周シール面
２Ａ１ 第１シール面
２Ａ２ 第２シール面
２Ｂ 第２シール端部
２Ｂ０ 第２外周シール面
２Ｂ１ 第３シール面
２Ｂ２ 第４シール面
２Ｃ シール基板
３ 貫通孔
４ 板ばね
５ 結合部
５Ａ 連結棒
５Ｃ 連結板
５Ｐ 連結板
５ＰＢ 結合部（折曲げ部）
５ＰＷ 結合部（溶接部）
６Ａ 第１弾性空間
６Ａ１ 第１スリット
６Ｂ 第２弾性空間
６Ｂ１ 第２スリット
１２ 第２シール板

Claims (5)

1. 一方の組立部品（６１Ａ）の第１端面（６１Ａ３）に設けた取付溝（６２Ａ）の第１取付面（６１Ａ１，６１Ａ２）と、他方の組立部品（６１Ｂ）の第１対向端面（６１Ｂ３）に設けた取付溝（６２Ｂ）の第２取付面（６１Ｂ１，６１Ｂ２）とに各外周シール面（２Ａ０，２Ｂ０）が密接して前記第１端面（６１Ａ３）と前記第１対向端面（６１Ｂ３）の間（６２）をシールするシール装置（１）であって、
   薄板のシール基板（２Ｃ）の一端に第１シール端部（２Ａ）を有すると共に前記シール基板の他端に第２シール端部（２Ｂ）を有するシール板（２）と、
   前記シール板（２）を前記第１端面（６１Ａ３）に設けた取付溝（６２Ａ）及び前記第１対向端面（６１Ｂ３）に設けた取付溝（６２Ｂ）に沿って層状に接合状態に配列して形成したシール板配列体であって、当該層状に接合状態に配列された各前記シール板（２）の前記第１シール端部（２Ａ）の外面に設けられて前記第１端面（６１Ａ３）の取付溝（６２Ａ）の側面の前記第１取付面（６１Ａ１，６１Ａ２）に密接される第１外周シール面（２Ａ０）と、当該層状に接合状態に配列された各前記シール板（２）の前記第２シール端部（２Ｂ）の外面に設けられて前記第１対向端面（６１Ｂ３）の取付溝（６２Ｂ）の側面の前記第２取付面（６１Ｂ１，６１Ｂ２）に密接される第２外周シール面（２Ｂ０）とを有するシール板配列体と、
   前記シール板（２）が配列長さの途中で相対的に変位可能で、前記第１端面（６１Ａ３）と前記第１対向端面（６１Ｂ３）との間（６２）を前記シール板（２）の配列方向に垂直な方向にシールするように、前記シール板配列体を一体に結合する結合部（５Ａ）とを具備することを特徴とするシール装置。
2. 前記第１シール端部（２Ａ）を円形状に形成すると共に、前記第２シール端部（２Ｂ）を円形状に形成し、前記第１シール端部（２Ａ）の円周面に前記第１外周シール面（２Ａ０）を有し、且つ前記第２シール端部（２Ｂ）の円周面に前記第２外周シール面（２Ｂ０）を有することを特徴とする請求項１に記載のシール装置。
3. 前記第１シール端部（２Ａ）と前記第２シール端部（２Ｂ）にそれぞれ貫通する弾性空間（６Ａ，６Ｂ）が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシール装置。
4. 前記結合部（５）が前記シール配列体に設けられた前記貫通孔（３）に貫通した連結板（５Ｃ，５Ｐ）又は連結棒（５Ａ）の両端部を前記シール板配列体に固着することを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３に記載のシール装置。
5. 前記シール板配列体には前記第１シール端部（２Ａ）と前記第２シール端部（２Ｂ）とを前記シール基板（２Ｃ）の側面に半円形に有する第１シール板（２）と、前記第１シール端部（２Ａ）と前記第２シール端部（２Ｂ）とをシール基板（２Ｃ）の側面に半円形に有すると共に、前記シール基板（２Ｃ）の前記第１シール端部（２Ａ）と反対側の側面に第１板ばね（４）を有し、前記シール基板の前記第２シール端部（２Ｂ）と反対側の側面に第２板ばね（４）を有する第２シール板（１２）とを有し、前記第１シール板（２）を並列に配列して一定配列ごとに前記第２シール板（１２）が配列されていることを特徴とする請求項１に記載のシール装置。

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