JPH10259703A - ガスタービンのシュラウド及びプラットフォームシールシステム - Google Patents

ガスタービンのシュラウド及びプラットフォームシールシステム

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JPH10259703A
JPH10259703A JP9064452A JP6445297A JPH10259703A JP H10259703 A JPH10259703 A JP H10259703A JP 9064452 A JP9064452 A JP 9064452A JP 6445297 A JP6445297 A JP 6445297A JP H10259703 A JPH10259703 A JP H10259703A
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platform
shroud
air
combustion gas
seal
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JP9064452A
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Yasuoki Tomita
康意 富田
Hiroki Fukuno
宏紀 福野
Eisaku Ito
栄作 伊藤
Kiyoshi Suenaga
潔 末永
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/001—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between stator blade and rotor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
    • F01D11/12—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator using a rubstrip, e.g. erodible. deformable or resiliently-biased part
    • F01D11/127—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator using a rubstrip, e.g. erodible. deformable or resiliently-biased part with a deformable or crushable structure, e.g. honeycomb
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/28—Arrangement of seals

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスタービンのシュラウド及びプラットフォ
ームのシールシステムに関し、シール空気の流出が燃焼
ガス流れを阻害しないようにし、空力的損失なくする。 【解決手段】 動翼１のプラットフォーム２と静翼１１
の内側シュラウド１２間にはもれ空気６０がもれるが、
動翼１の前方では、シュラウドの突端部１２ｂとハニカ
ムシール１４、プラットフォームの突起部４とでもれ空
気６０が空間８，１７内でＳ字状に流れ、プラットフォ
ーム２の面に沿って燃焼ガス５０と順方向に流出する。
動翼１の後方では、もれ空気６０はプラットフォームの
突端部２ｂ、シュラウドの突端部１２ｂ、ハニカムシー
ル１３及びシール板３とで空間６，９内でＳ字状に流
れ、シュラウド１２の面に沿って燃焼ガス５０と順方向
に流れる。従って、空気６０は燃焼ガス５０と同方向と
なり、流れのロスがなく、空気がもれにくくなり、かつ
フィルム冷却効果によりプラットフォーム／シュラウド
の冷却効果も増す。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はガスタービンの静翼
シュラウドと隣接する動翼プラットフォーム間のシール
システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は従来のガスタービンの静翼と動翼
の配列を示した断面図である。図において、２１は動
翼、３１は静翼であり、動翼２１は基部にプラットフォ
ーム２２を有し、翼根部２６を介し、静翼３１をはさん
で交互にロータに取付けられ、燃焼ガス５０の流れによ
り回転する。２３はプラットフォーム２２下部で前後に
設けられたシール板、２４，２５はプラットフォーム２
２の前後の端部である。
【０００３】３２は静翼３１の内側シュラウドであり、
３３，３４はその前後の端部である。３５は内側シュラ
ウド３２下部のキャビティ、３６はシールボックス、３
７，３８は前後において隣接する動翼２１間で形成され
る空間であり、キャビティ３５とシールボックス３６等
より流出するシール用空気により高圧となっている。
【０００４】上記のような構成のガスタービンにおい
て、高温の燃焼ガス５０は動翼２１と静翼３１で形成さ
れる燃焼ガス通路に流れ、動翼２１を回転させ、ガスタ
ービンが駆動される。運転中には静翼２１内からは図示
していない通路を通ってシール用空気がキャビティ３５
に流入し、キャビティ３５内を高圧にして燃焼ガス通路
から高温燃焼ガス５０が翼内に侵入するのを防止してい
る。
【０００５】この際に、シール用空気は、静翼３１の内
側シュラウド３２の端部３３と動翼２１のプラットフォ
ーム２２の端部２５の間、及び内側シュラウド３２の端
部３４とプラットフォーム２２の端部２４との間からそ
れぞれ４０で示すように垂直に吹出し、軸方向に流れる
燃焼ガス５０とほぼ直角に流出して燃焼ガス５０の流れ
抵抗を増大させている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
ガスタービンにおいては、静翼のシュラウドと隣接する
動翼のプラットフォームとの間からそれぞれシール用空
気４０が燃焼ガス５０の流れに対してほぼ直交するよう
に吹出し、燃焼ガス５０の流れ抵抗を増大させ、それだ
け損失をもたらすことになり、タービン性能を低下させ
る原因となっている。
【０００７】そこで本発明は、静翼のシュラウドと隣接
する動翼のプラットフォームとの間から吹出すシール用
空気の流路に工夫をし、シール用空気が流出しにくい流
路とすると共に、吹出方向も変えて燃焼ガスの流れ方向
の妨げとならないようにして性能面での向上を計ること
を目的としたガスタービンのシュラウド及びプラットフ
ォームシールシステムを提供することを課題としてい
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決するために次の手段を提供する。
【０００９】ロータに設けられ、動翼を固定するプラッ
トフォームと、同プラットフォームの軸方向に所定空間
を保ち、シール装置を介して隣接して配置され、静翼に
固定された内側シュラウドとを有し、前記空間は前記シ
ール装置からもれる空気の流路を形成してなるガスター
ビンのシュラウド及びプラットフォームシールシステム
において、前記空気の流路は、軸方向前後に蛇行しなが
ら燃焼ガス通路へ通じるように形成し、更に、前記プラ
ットフォーム前方のもれ空気は同プラットフォームの表
面に沿い、前記プラットフォーム後方のもれ空気は前記
シュラウドの表面に沿って前記燃焼ガスの流れと順方向
に流出するようにそれぞれ形成することを特徴とするガ
スタービンのシュラウド及びプラットフォームシールシ
ステム。
【００１０】本発明においてはプラットフォームとシュ
ラウド間からもれるシール用空気は、空間下部から軸方
向に流れてシール装置の先端から流入し、シール装置を
流出すると上向きとなり、更に横方向を向くように蛇行
して形成された流路を通って燃焼ガス通路へ向う。燃焼
ガス通路へ向うもれ空気は、プラットフォーム前方にお
いては、プラットフォームの表面に沿って流れ、プラッ
トフォーム後方においては、隣接するシュラウドの表面
に沿ってそれぞれ流れ、燃焼ガスの流れ方向とは順方向
に流出する。
【００１１】そのために、もれ空気が燃焼ガスの流れを
阻害することがなく、燃焼ガスと同じ方向に流出するの
でガスタービンの空力的な損失を低減することができ
る。
【００１２】又、シュラウドとプラットフォームの表面
に沿ってもれ空気が流れるので、フィルム冷却効果によ
りこれらの表面の高温ガスによる温度上昇が抑えられ、
冷却効果が増すようになる。
【００１３】更に、もれ空気は蛇行しながらねじ曲げら
れて流出するので流れ抵抗が増大し、空気がもれにくく
なり、もれ空気量も低減し、上記の効果と相伴ってガス
タービンの性能が向上する。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実
施の一形態に係るガスタービンのシュラウド及びプラッ
トフォームシールシステムの全体の断面図、図２は図１
におけるＡ部詳細図、図３は図１におけるＢ部詳細図で
ある。
【００１５】図１において、１は動翼で、２はそのプラ
ットフォームであり、両端に後述する端部２ａ，２ｂを
有する。３はプラットフォーム２下部の後方のシール板
であり、シール板３は腕部３ａとシールフィン３ｂとで
一体的に構成されている。４はプラットフォーム２の前
方の突起部で先端にはシールピン４ａを備えている。
５，６は隣接する静翼との間の前後の空間、７は前方の
シール板、８はプラットフォーム２の端部２ａと突起部
４とで形成される空間である。
【００１６】１１は静翼で、１２はその内側シュラウド
であり、両端に後述する端部１２ａ，１２ｂを有する。
１３は前方のハニカムシール、１４は後方のハニカムシ
ールで、隣接する動翼１のシールフィン３ｂ、シールフ
ィン４ａがそれぞれ対向して配列されている。１５はキ
ャビティ、１６はシールボックスである。
【００１７】図２は図１のＡ部の詳細を示し、静翼１１
の内側シュラウド１２後方の端部１２ｂを突設させる。
この端部１２ｂは、その下部のハニカムシール１４を突
設させ、このハニカムシール１４とで空間１７を形成
し、更に動翼１のプラットフォーム２の端部２ａをなめ
らかな曲面で空間１７内に突設させ、シュラウド１２と
プラットフォーム２との間を空間１７と８とで図示のよ
うにＳ字状に蛇行し、入り組んだ経路とする。
【００１８】上記のような構成でもれ空気６０は、下部
の空間５からハニカムシール１４とシールフィン４ａと
の間を平行に通過し、空間８で上方に向きを変え、更に
反対向の水平方向へ流れ、空間１７で更にシュラウド端
部１２ｂとプラットフォーム端部２ａの空間に沿ってＳ
字状に蛇行して流出し、なだらかに形成したプラットフ
ォーム２の曲面に沿って燃焼ガス５０の流れ方向と同じ
方向に流出する。
【００１９】図３は図１におけるＢ部の詳細を示し、動
翼１のプラットフォーム２の端部２ｂを突設させ、その
下面はなめらかなわん曲面を形成させる。更に、静翼１
１のシュラウド端部１２ａを突設させると共に動翼１の
プラットフォーム端部２ｂの下部わん曲面に沿ってなめ
らかな曲面とする。シュラウド端部１２ａのハニカムシ
ール１３の下面にはシールフィン３ｂが水平に配列する
ように腕部３ａを有するシール板３を設け、シール板３
は動翼１のプラットフォーム２の下部に取付ける。この
ようにプラットフォーム端部２ｂ、シュラウド端部１２
ａ、シール板３の腕部３ａとで空間６と空間９をＳ字状
に蛇行させた経路を形成する。
【００２０】上記のような構成で、もれ空気６０は、下
部の空間６からハニカムシール１３とシールフィン３ｂ
との間を平行に通過し、空間９で上方へ向きを変え、上
方に流れてプラットフォーム端部２ｂの下部わん曲面と
シュラウド端部１２ａの曲面に沿ってＳ字状に蛇行して
徐々に燃焼ガス流れ方向に向き、シュラウド１２の面に
沿って流出する。
【００２１】上記のような構成のガスタービンにおい
て、高温の燃焼ガス５０は動翼１と静翼１１で形成され
る燃焼ガス通路に流れて動翼１を回転させ、ガスタービ
ンが駆動される。運転中には静翼１１内からは図示して
いない通路を通ってシール用空気が静翼１１のキャビテ
ィ１５内に流入し、キャビティ１５内を高圧にして燃焼
ガス通路から高温燃焼ガスが翼内に侵入するのを防止し
ている。
【００２２】この際に、もれ空気６０は、プラットフォ
ームの前方では、図２で説明したように、ハニカムシー
ル１４とシールフィン４ａとの間を通り、プラットフォ
ーム端部２ａとシュラウド端部１２ｂとで形成される空
間８と空間１７を通り、Ｓ字状に蛇行してプラットフォ
ーム２の曲面に沿って流出し、燃焼ガス５０の流れ方向
と順方向となって流出する。
【００２３】又、プラットフォーム１の後方では、図３
に説明したように、もれ空気６０は、ハニカムシール１
３とシールフィン３ａとの間を通り、シュラウド端部１
２ａとプラットフォーム端部２ｂとで形成される空間９
を通り、Ｓ字状に流れ、シュラウド端部１２ｂの曲面か
らシュラウド２の曲面に沿って流出し、燃焼ガス５０の
流れ方向と順方向となって流出する。
【００２４】上記に説明の実施の形態のガスタービンの
静翼シュラウド及び動翼プラットフォームシステムによ
れば、もれ空気６０のもれは燃焼ガス５０と順方向に流
出するので燃焼ガスの流れを阻害せず、そのために空力
的な損失を低減することができる。
【００２５】又、動翼１のプラットフォーム２の面と静
翼１１のシュラウド１２の面は、もれ空気６０が沿って
流れるので、フィルム冷却の効果で燃焼ガス温度による
上昇を抑えることができ、冷却効果が増す。更に、流出
するもれ空気６０は、その経路がＳ字状に蛇行しながら
ねじ曲げられて流出するので、流れ抵抗が増してもれに
くくなり、もれ空気量も低減する。
【００２６】
【発明の効果】以上、具体的に説明したように、本発明
は、ロータに設けられ、動翼を固定するプラットフォー
ムと、同プラットフォームの軸方向に所定空間を保ち、
シール装置を介して隣接して配置され、静翼に固定され
た内側シュラウドとを有し、前記空間は前記シール装置
からもれる空気の流路を形成してなるガスタービンのシ
ュラウド及びプラットフォームシールシステムにおい
て、前記空気の流路は、軸方向前後に蛇行しながら燃焼
ガス通路へ通じるように形成し、更に、前記プラットフ
ォーム前方のもれ空気は同プラットフォームの表面に沿
い、前記プラットフォーム後方のもれ空気は前記シュラ
ウドの表面に沿って前記燃焼ガスの流れと順方向に流出
するようにそれぞれ形成することを特徴としているので
次のような効果を奏する。
【００２７】（１）もれ空気が燃焼ガスと順方向に流出
するので、燃焼ガスの流れを阻害することがなく、ガス
タービンの空力的損失が低減される。
【００２８】（２）もれ空気がシュラウドとプラットフ
ォームの表面に沿って流れるので、フィルム冷却効果に
より、これら表面の高温燃焼ガスによる温度上昇が抑え
られる。
【００２９】（３）もれ空気は蛇行しながらねじ曲げら
れて流出するので、空気の流れ抵抗が増し、空気がもれ
にくくなる。
【００３０】上記の（１）〜（３）の効果により、ガス
タービンの性能が向上するようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係るガスタービンのシ
ュラウド及びプラットフォームシールシステムの全体の
断面図である。
【図２】図１におけるＡ部の詳細図である。
【図３】図１におけるＢ部の詳細図である。
【図４】従来のガスタービンの静翼と動翼を示す断面図
である。
【符号の説明】
１ 動翼 ２ プラットフォーム ２ａ，２ｂ プラットフオーム端部 ３，７ シール板 ４ 突起部 ４ａ，３ｂ シールフィン ５，６，８，９ 空間 １１ 静翼 １２ 内側シュラウド １２ａ，１２ｂ 内側シュラウド端部 １３，１４ ハニカムシール １５ キャビティ ５０ 燃焼ガス ６０ もれ空気
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 末永 潔 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ロータに設けられ、動翼を固定するプラ
    ットフォームと、同プラットフォームの軸方向に所定空
    間を保ち、シール装置を介して隣接して配置され、静翼
    に固定された内側シュラウドとを有し、前記空間は前記
    シール装置からもれる空気の流路を形成してなるガスタ
    ービンのシュラウド及びプラットフォームシールシステ
    ムにおいて、前記空気の流路は、軸方向前後に蛇行しな
    がら燃焼ガス通路へ通じるように形成し、更に、前記プ
    ラットフォーム前方のもれ空気は同プラットフォームの
    表面に沿い、前記プラットフォーム後方のもれ空気は前
    記シュラウドの表面に沿って前記燃焼ガスの流れと順方
    向に流出するようにそれぞれ形成することを特徴とする
    ガスタービンのシュラウド及びプラットフォームシール
    システム。
JP9064452A 1997-03-18 1997-03-18 ガスタービンのシュラウド及びプラットフォームシールシステム Pending JPH10259703A (ja)

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