JP2005113881A - Seal structure for turbine, seal stator and turbine nozzle segment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ジェットエンジン等のガスタービンエンジンにおけるタービンに用いられかつ燃焼ガスの漏れを抑制するタービン用シール構造、前記タービンの部品の一つであって燃焼ガスの漏れを抑制するために用いられるシールステータ、及び前記タービンの部品の一つであるタービンノズルを分割してなるタービンノズルセグメントに関する。 The present invention is used for a turbine in a gas turbine engine such as a jet engine, and is a turbine seal structure that suppresses combustion gas leakage, and is one of the components of the turbine, and is used for suppressing combustion gas leakage. The present invention relates to a seal nozzle and a turbine nozzle segment obtained by dividing a turbine nozzle that is one of the turbine components.
ジェットエンジン等のガスタービンエンジンの稼動中において、前記ガスタービンエンジンにおけるタービンの部品の一つであるタービンノズルに過大な熱応力が生じないように、通常、前記タービンノズルは複数のタービンノズルセグメントに分割してある。また、前記タービンには、複数の前記タービンノズルセグメントのインナーバンドから燃焼ガスの漏れを抑制するタービン用シール構造が用いられている。そして、前記タービン用シール構造について簡単に説明すると、次のようになる。 During operation of a gas turbine engine such as a jet engine, the turbine nozzle is usually arranged in a plurality of turbine nozzle segments so that excessive thermal stress does not occur in a turbine nozzle that is one of the turbine components in the gas turbine engine. It is divided. Further, a turbine seal structure that suppresses leakage of combustion gas from the inner bands of the plurality of turbine nozzle segments is used for the turbine. The turbine seal structure will be briefly described as follows.
即ち、前記タービンの部品の一つであるタービンケース内における前記タービンノズルの内側には、前記タービンの部品の一つであるタービンディスクと一体的に回転可能なシールロータが配置されており、前記シールロータの外周面には、フィンが形成されている。また、複数の前記タービンノズルセグメントの前記インナーバンドには、シールステータセグメントがボルト又はリベット等の取付部品(接合部品)によって一体的にそれぞれ設けられている。ここで、各シールステータセグメントは、シールステータを分割してなるものであって、円弧状のシールセグメント本体と、該シールセグメント本体の内面に設けられかつ前記フィン(前記シールロータの一部)との接触を許容するハニカムセル(接触許容部)とをそれぞれ備えている。 That is, a seal rotor that is rotatable integrally with a turbine disk that is one of the turbine components is disposed inside the turbine nozzle in a turbine case that is one of the turbine components, Fins are formed on the outer peripheral surface of the seal rotor. In addition, seal stator segments are integrally provided on the inner bands of the plurality of turbine nozzle segments by attachment parts (joint parts) such as bolts or rivets. Here, each seal stator segment is formed by dividing the seal stator, and is provided with an arc-shaped seal segment main body, an inner surface of the seal segment main body, and the fin (a part of the seal rotor). Each of which is provided with a honeycomb cell (contact permissible portion) that permits contact with each other.
従って、前記フィンと前記ハニカムセルとの接触を許容しつつ、前記シールステータを前記タービンディスクと一体的に回転させることにより、前記ガスタービンエンジンの稼動中に、前記シールステータと前記シールロータとの間を微小間隙に保つことができる。これによって、前記ガスタービンエンジンの稼動中において、複数の前記タービンノズルセグメントの前記インナーバンドから燃焼ガスの漏れを抑制するができる。 Therefore, by rotating the seal stator integrally with the turbine disk while allowing the fins and the honeycomb cells to contact each other, the seal stator and the seal rotor can be moved during the operation of the gas turbine engine. The gap can be kept in a minute gap. Thereby, during operation of the gas turbine engine, leakage of combustion gas from the inner bands of the plurality of turbine nozzle segments can be suppressed.
なお、本発明に関連する先行技術として特許文献1に示すものがある。
ところで、前記ガスタービンエンジンの稼動時における複数の前記シールステータセグメントの熱変形、複数の前記シールステータセグメントの寸法公差等を考慮すると、隣接する前記シールステータセグメントの間には、一定の間隙が必要である。そのため、前記タービン用シール構造のシール性が損なわれて、前記ガスタービンエンジンのエンジン効率の低下を招くという問題がある。 By the way, in consideration of thermal deformation of the plurality of seal stator segments during operation of the gas turbine engine, dimensional tolerance of the plurality of seal stator segments, etc., a certain gap is required between the adjacent seal stator segments. It is. Therefore, there is a problem that the sealing performance of the turbine seal structure is impaired and the engine efficiency of the gas turbine engine is reduced.
また、複数の前記タービンノズルセグメントに前記シールステータセグメントをそれぞれ取付けるのに、換言すれば、前記タービンノズルに前記シールステータを取付けるのに、複数の前記取付部品を用いているため、前記タービン用シール構造の部品点数が増えて、前記タービン用シール構造の構成が複雑化すると共に、前記ガスタービンエンジンの重量増大に繋がるという問題がある。 In addition, since the seal stator segments are attached to the plurality of turbine nozzle segments, in other words, since the plurality of attachment parts are used to attach the seal stator to the turbine nozzle, the turbine seal There is a problem that the number of structural parts increases, the configuration of the turbine seal structure is complicated, and the weight of the gas turbine engine is increased.
そこで、本発明は、前述の問題を解決することができる新規な構成のタービン用シール構造を提供することを第1の目的とし、更に、新規な構成のタービン用シール構造と利用分野・課題を共通にする新規な構成のシールステータ及びタービンノズルセグメントを提供することを第2の目的とする。 Accordingly, the present invention has as its first object to provide a turbine seal structure with a novel configuration capable of solving the above-mentioned problems, and further provides a turbine seal structure with a novel configuration and fields of use / problems. A second object of the present invention is to provide a seal stator and a turbine nozzle segment having a new structure in common.
請求項1に記載の発明にあっては、ガスタービンエンジンにおけるタービンに用いられ、前記タービンの部品の一つであるタービンノズルを分割してなる複数のタービンノズルセグメントのインナーバンドから燃焼ガスの漏れを抑制するタービン用シール構造において、
前記タービンノズルの内側に配置され、前記タービンの部品の一つであるタービンディスクと一体的に回転可能なシールロータと;
複数の前記タービンノズルセグメントの前記インナーバンドに前記シールロータ側へ突出してそれぞれ形成され、円弧形状にそれぞれ構成された複数の嵌合フランジと;
複数の前記嵌合フランジの端面にそれぞれ形成された複数の係合凸部或いは複数の係合凹部と;
前記タービンノズルに前記シールロータを囲むように設けられ、リング形状に構成されたシールステータ本体と、該シールステータ本体の内周面に設けられかつ前記シールロータの一部との接触を許容する接触許容部と、該シールステータ本体の外周面に形成されかつ複数の前記嵌合フランジが前記シールステータ本体のステータ径方向から嵌合可能な被嵌合周溝と、該被嵌合周溝の底面にそれぞれ形成されかつ複数の前記係合凸部或いは複数の前記係合凹部が前記ステータ径方向からそれぞれ係合可能な複数の被係合凹部或いは複数の被係合凸部とを備えたシールステータと;
を具備してなることを特徴とする。
According to the first aspect of the present invention, combustion gas leaks from the inner band of a plurality of turbine nozzle segments that are used in a turbine in a gas turbine engine and are obtained by dividing a turbine nozzle that is one of the components of the turbine. In the turbine seal structure that suppresses
A seal rotor disposed inside the turbine nozzle and rotatable integrally with a turbine disk that is one of the components of the turbine;
A plurality of fitting flanges formed on the inner band of the plurality of turbine nozzle segments so as to protrude toward the seal rotor and configured in arc shapes;
A plurality of engaging convex portions or a plurality of engaging concave portions respectively formed on end surfaces of the plurality of fitting flanges;
A seal stator body provided in the turbine nozzle so as to surround the seal rotor, and a ring-shaped seal stator body, and a contact provided on an inner peripheral surface of the seal stator body and allowing contact with a part of the seal rotor An allowed portion, a fitted circumferential groove formed on the outer peripheral surface of the sealed stator body, and a plurality of the fitting flanges can be fitted from the stator radial direction of the sealed stator body, and a bottom surface of the fitted circumferential groove And a plurality of the engaging convex portions or the plurality of engaging concave portions that are respectively engageable from the radial direction of the stator. When;
It is characterized by comprising.
請求項1に記載の発明特定事項によると、前記シールロータの一部と前記接触許容部との接触を許容しつつ、前記シールロータを前記タービンディスクと一体的に回転させることにより、前記ガスタービンエンジンの稼動中に、前記シールステータと前記シールロータとの間を微小間隙に保つことができる。これによって、前記ガスタービンエンジンの稼動中に、複数の前記タービンノズルセグメントの前記インナーバンドから燃焼ガスの漏れを抑制するができる。ここで、前記シールステータ本体がリング形状に構成されているため、前記タービン用シール構造のシール性を高めて、燃焼ガスの漏れを十分に抑制するができる(前記タービン用シール構造のシール作用)。 According to the invention specific matter of the first aspect, the gas turbine is configured to rotate the seal rotor integrally with the turbine disk while allowing contact between a part of the seal rotor and the contact allowing portion. During operation of the engine, it is possible to keep a small gap between the seal stator and the seal rotor. Thereby, during the operation of the gas turbine engine, leakage of combustion gas from the inner bands of the plurality of turbine nozzle segments can be suppressed. Here, since the seal stator main body is configured in a ring shape, the sealing performance of the turbine seal structure can be enhanced, and leakage of combustion gas can be sufficiently suppressed (sealing action of the turbine seal structure). .
前記タービン用シール構造のシール作用の他に、複数の前記タービンノズルセグメントの前記嵌合フランジを前記ステータ径方向から前記被嵌合周溝に嵌合させつつ、複数の前記タービンノズルセグメントの前記係合凸部(或いは前記係合凹部)を前記ステータ径方向から前記被係合凹部(或いは前記被係合凸部)にそれぞれ係合させる。これによって、複数の前記タービンノズルセグメントを前記被嵌合周溝に沿ってリング状に並べることができると共に、ボルト又はリベット等の取付部品を用いることなく、前記シールステータを前記タービンノズル(複数の前記タービンノズルセグメント)に取付けることができる。 In addition to the sealing action of the turbine seal structure, the engagement flanges of the plurality of turbine nozzle segments are fitted into the fitted circumferential grooves from the stator radial direction while fitting the fitting flanges of the plurality of turbine nozzle segments. The mating convex portion (or the engaging concave portion) is engaged with the engaged concave portion (or the engaged convex portion) from the stator radial direction. Accordingly, the plurality of turbine nozzle segments can be arranged in a ring shape along the fitted circumferential groove, and the seal stator can be connected to the turbine nozzle (a plurality of turbine nozzles without using bolts or rivets). Can be attached to the turbine nozzle segment).
請求項2に記載の発明にあっては、請求項1に記載の発明特定事項の他に、前記ガスタービンエンジンの稼動中に、前記シールステータ本体が前記嵌合フランジに対して前記ステータ径方向へ熱変形できるように構成されたことを特徴とする。 In the invention according to claim 2, in addition to the matters specifying the invention according to claim 1, during the operation of the gas turbine engine, the sealed stator main body is in the stator radial direction with respect to the fitting flange. It is configured so that it can be thermally deformed.
請求項2に記載の発明特定事項によると、請求項1に記載の発明特定事項による作用の他に、前記ガスタービンエンジンの稼動中に、前記シールステータ本体が前記嵌合フランジに対して前記ステータ径方向へ熱変形できるため、前記ガスタービンエンジンの稼動中に前記シールステータに過大な熱応力が生じることはない。 According to the invention specific matter of the second aspect, in addition to the action of the invention specific matter of the first aspect, the seal stator main body is fixed to the fitting flange with respect to the fitting flange during operation of the gas turbine engine. Since it can be thermally deformed in the radial direction, excessive thermal stress does not occur in the sealed stator during operation of the gas turbine engine.
請求項3に記載の発明にあっては、ガスタービンエンジンにおけるタービンの部品の一つであって、前記タービンの部品の一つであるタービンノズルを分割してなる複数のタービンノズルセグメントのインナーバンドから燃焼ガスの漏れを抑制するために用いられるシールステータにおいて、
リング形状に構成されたシールステータ本体と;
前記シールステータ本体の内周面に設けられ、前記タービンの部品の一つであるシールロータの一部との接触を許容する接触許容部と;
前記シールステータ本体の外周面に形成され、複数の前記タービンノズルセグメントの前記インナーバンドにそれぞれ形成した複数の嵌合フランジが前記シールステータ本体のステータ径方向から嵌合可能な被嵌合周溝と;
前記被嵌合周溝の底面に形成され、複数の前記嵌合フランジの端面にそれぞれ形成した複数の係合凸部或いは複数の係合凹部が前記ステータ径方向からそれぞれ係合可能な複数の被係合凹部或いは複数の被係合凸部と;
を具備してなることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, an inner band of a plurality of turbine nozzle segments, which is one of turbine components in a gas turbine engine and is formed by dividing a turbine nozzle that is one of the turbine components. In a sealed stator used for suppressing leakage of combustion gas from
A seal stator body configured in a ring shape;
A contact allowing portion provided on an inner peripheral surface of the seal stator main body and allowing contact with a part of a seal rotor which is one of the components of the turbine;
A plurality of fitting flanges formed on the outer peripheral surface of the seal stator main body and formed on the inner bands of the plurality of turbine nozzle segments, respectively, and fitted circumferential grooves capable of fitting from the stator radial direction of the seal stator main body; ;
A plurality of engagement protrusions or a plurality of engagement recesses formed on the bottom surfaces of the engagement circumferential grooves and respectively formed on end surfaces of the plurality of engagement flanges can be engaged with each other from the stator radial direction. An engaging recess or a plurality of engaged protrusions;
It is characterized by comprising.
請求項3に記載の発明特定事項によると、前記シールステータをタービン用シール構造に用いた場合には、請求項1に記載の発明特定事項による作用と同様の作用を奏する。 According to the invention specific matter described in claim 3, when the seal stator is used for a turbine seal structure, the same effect as the effect of the invention specific matter described in claim 1 is obtained.
請求項4に記載の発明にあっては、請求項3に記載の発明特定事項の他に、前記ガスタービンエンジンの稼動中に、前記シールステータ本体が前記嵌合フランジに対して前記ステータ径方向へ熱変形できるように構成されたことを特徴とする。 In the invention according to claim 4, in addition to the matters specifying the invention according to claim 3, during the operation of the gas turbine engine, the seal stator body is in the stator radial direction with respect to the fitting flange. It is configured so that it can be thermally deformed.
請求項4に記載の発明特定事項によると、請求項3に記載の発明特定事項による作用の他に、前記ガスタービンエンジンの稼動中に、前記シールステータ本体が前記嵌合フランジに対して前記ステータ径方向へ熱変形できるため、前記ガスタービンエンジンの稼動中に前記シールステータに過大な熱応力が生じることはない。 According to the invention specific matter of claim 4, in addition to the action of the invention specific matter of claim 3, during the operation of the gas turbine engine, the seal stator body is fixed to the fitting flange with respect to the stator flange. Since it can be thermally deformed in the radial direction, excessive thermal stress does not occur in the sealed stator during operation of the gas turbine engine.
請求項5に記載の発明にあっては、ガスタービンエンジンにおけるタービンの部品の一つであるタービンノズルを分割してなるタービンノズルセグメントにおいて、
複数の静翼と;
複数の前記静翼の先端に一体的に形成され、円弧状に構成されたアウターバンドと;
複数の前記静翼の基端に一体的に形成され、円弧状に構成されたインナーバンドと;
前記インナーバンドに形成され、円弧状に構成され、前記タービンの部品の一つであるシールステータにおけるシールステータ本体の外周面に形成した被嵌合周溝に前記シールステータ本体のステータ径方向から嵌合可能な嵌合フランジと;
前記嵌合フランジの端面に形成され、前記被嵌合周溝の底面に形成した被係合凸部或いは被係合凹部に前記ステータ径方向から係合可能な係合凹部或いは係合凸部と;
を具備してなることを特徴とする。
In the invention according to
With multiple vanes;
An outer band integrally formed at the tips of the plurality of stationary blades and configured in an arc shape;
An inner band integrally formed at the base ends of the plurality of stationary blades and configured in an arc shape;
It is formed in the inner band, is configured in an arc shape, and is fitted from a radial direction of the stator of the sealed stator body into a fitted circumferential groove formed on the outer circumferential surface of the sealed stator body in the sealed stator that is one of the turbine parts. Mating flanges that can be mated;
An engagement recess or engagement protrusion formed on an end surface of the fitting flange and engageable with the engagement protrusion or engagement recess formed on the bottom surface of the fitted circumferential groove from the stator radial direction; ;
It is characterized by comprising.
請求項5に記載の発明特定事項によると、前記嵌合フランジ及び前記係合凸部(或いは前記係合凹部)をタービン用シール構造に用いた場合には、請求項1に記載の発明特定事項による作用と同様の作用を奏する。
According to the invention specific matter of
請求項1から請求項5のうちのいずれかの請求項に記載の発明によれば、前記タービン用シール構造のシール性を高めて、複数の前記タービンノズルセグメントの前記インナーバンドから燃焼ガスの漏れを十分に抑制するができるため、前記ガスタービンエンジンのエンジン効率を容易に向上させることができる。 According to the invention of any one of claims 1 to 5, leakage of combustion gas from the inner bands of the plurality of turbine nozzle segments is improved by improving the sealing performance of the turbine seal structure. Therefore, the engine efficiency of the gas turbine engine can be easily improved.
また、前記ボルト又は前記リベット等の前記取付部品を用いることなく、前記シールステータを複数の前記タービンノズルセグメントに取付けることができるため、前記タービン用シール構造の部品点数を少なくして、前記タービン用シール構造の構成の簡略化及び前記ガスタービンエンジンの軽量化を図ることができる。 Further, since the seal stator can be attached to the plurality of turbine nozzle segments without using the attachment parts such as the bolts or the rivets, the number of parts of the turbine seal structure can be reduced, and the turbine The structure of the seal structure can be simplified and the gas turbine engine can be reduced in weight.
更に、複数の前記タービンノズルセグメントを前記被嵌合周溝に沿ってリング状に並べることができるため、前記タービンの部品の一つであるタービンケースに前記タービンノズル(複数の前記タービンノズルセグメント)を組み付ける際に、前記シールステータを組み付け治具として利用することができ、前記ガスタービンエンジンの組み付けに要する治具点数を少なくすることができる。 Further, since the plurality of turbine nozzle segments can be arranged in a ring shape along the fitted circumferential groove, the turbine nozzle (the plurality of turbine nozzle segments) is arranged in a turbine case which is one of the components of the turbine. When assembling, the seal stator can be used as an assembling jig, and the number of jigs required for assembling the gas turbine engine can be reduced.
請求項2又は請求項4に記載の発明によれば、前記ガスタービンエンジンの稼動中に前記シールステータに過大な熱応力が生じることはないため、前記シールステータの品質を良好に保ちつつ、前記シールステータの長寿命化を図ることができる。 According to the invention described in claim 2 or claim 4, since excessive thermal stress does not occur in the seal stator during operation of the gas turbine engine, the quality of the seal stator is maintained while maintaining good quality. The life of the seal stator can be extended.
以下、本発明の実施の形態に係わる高圧タービン及びタービン用シール構造について図1から図3を参照して説明する。 Hereinafter, a high-pressure turbine and a turbine seal structure according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
図1は、本発明の実施の形態に係わる高圧タービンの一部分の断面図であって、図2は、図1における矢視部II-II線に沿った図であって、図3は、本発明の実施の形態に係わる別態様を示す図である。なお、「前後」とは、特許公報掲載時の図面の向きを基準として、図1において左右,図2及び図3において紙面に向かって裏表のことをいう。 FIG. 1 is a cross-sectional view of a part of a high-pressure turbine according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a view taken along the line II-II in FIG. 1, and FIG. It is a figure which shows another aspect concerning embodiment of invention. Note that “front and rear” refers to the left and right sides in FIG. 1 and the front and back sides in FIG. 2 and FIG.
図1に示すように、本発明の実施の形態に係わる高圧タービン1は、ジェットエンジン等のガスタービンエンジンに用いられるものであって、燃焼器(図示省略)からの燃焼ガスの膨張によって回転力を得て、高圧圧縮機(図示省略)を駆動させるものである。 As shown in FIG. 1, a high-pressure turbine 1 according to an embodiment of the present invention is used for a gas turbine engine such as a jet engine, and a rotational force is generated by expansion of combustion gas from a combustor (not shown). And a high pressure compressor (not shown) is driven.
高圧タービン1は、筒状のタービンケース3を主要な構成要素として具備しており、このタービンケース3内には、複数段(1段のみ図示、本発明の実施の形態にあっては2段)のタービンディスク5が設けられており、複数段のタービンディスク5は、燃焼ガスの膨張による前記回転力によってタービンケース3の軸心を中心として一体的に回転可能であって、前記高圧圧縮機における高圧圧縮機ロータ(図示省略)に一体的に連結されている。また、各タービンディスク5の外周面には、複数のダブテール溝7が等間隔にそれぞれ形成されており、各タービンディスク5における複数のダブテール溝7には、タービンブレード9がそれぞれ設けられている。
The high-pressure turbine 1 includes a cylindrical turbine case 3 as a main component, and the turbine case 3 includes a plurality of stages (only one stage is shown, and in the embodiment of the present invention, two stages). ), And the plurality of stages of
タービンケース3内における前段のタービンブレード9(図示されたタービンブレード9)の後側には、タービンノズル11が設けられており、このタービンノズル11は、複数のタービンノズルセグメント13に分割してなる。ここで、タービンノズルセグメント13は、複数の静翼15と、複数の静翼15の先端に一体的に形成されたアウターバンド17と、複数の静翼15の基端に一体的に形成されたインナーバンド19とを一般的な構成要素としている。また、アウターバンド17及びインナーバンド19は、円弧形状にそれぞれ構成されており、アウターバンド17の前縁部は、タービンケース3のインサート部3aに嵌挿可能である。なお、アウターバンド17の後縁部は、タービンシュラウド等の後段のタービン部品21に保持されるようになっている。
A
高圧タービン1には、タービン用シール構造23が用いられており、このタービン用シール構造23は、複数のタービンノズルセグメント13のインナーバンド19から燃焼ガスの漏れを抑制するものであって、具体的な構成は次のようになる。
A turbine seal structure 23 is used in the high-pressure turbine 1, and this turbine seal structure 23 suppresses leakage of combustion gas from the
即ち、図1及び図2に示すように、タービンノズル11の内側には、シールロータ25が配置されており、このシールロータ25は、適宜の連結手段によって複数段のタービンディスク5に一体的に連結されてあって、前記ケース軸心を中心として複数段のタービンディスク5と一体的に回転可能である。また、シールロータ25の外周面には、複数のフィン27が形成されている。
That is, as shown in FIGS. 1 and 2, a
複数のタービンノズルセグメント13のインナーバンド19には、シールロータ25側(前記ケース軸心側)に突出した嵌合フランジ29がそれぞれ形成されており、複数の嵌合フランジ29は、円弧形状にそれぞれ構成されている。複数の嵌合フランジ29の端面には、係合ピン31(係合凸部の一例)がそれぞれ形成されている。なお、嵌合フランジ29、係合ピン31は、タービンノズルセグメント13の一部を構成するものである。
The
タービンノズル11には、シールステータ33がシールロータ25を囲むように設けられており、このシールステータ33は、リング形状に構成されたシールステータ本体35を主要な構成要素として具備している。ここで、シールステータ本体35の前後方向の長さは、インナーバンド19の前後方向の長さと同程度の長さに設定してある。また、シールステータ本体35の内周面には、複数のフィン27(シールロータの一部)との接触を許容するハニカムセル37(接触許容部の一例)がロー付けにより一体的に設けられている。
In the
シールステータ本体35の外周面における後端側には、複数の嵌合フランジ29がシールステータ33のステータ径方向(タービンケースのケース径方向)から嵌合可能な被嵌合周溝39が形成されてあって、被嵌合周溝39のフロント壁39a及びリア壁39bは、シールステータ本体35の外周面に対してインナーバンド19側に突出してある。また、被嵌合周溝39の底面には、複数の係合ピン31が前記ステータ径方向からそれぞれ嵌合可能な複数の被係合穴41(被係合凹部の一例)が等間隔に形成されている。ここで、前記ジェットエンジンの稼動中に、複数の嵌合フランジ29の嵌合状態及び複数の係合ピン31の係合状態をそれぞれ保ちつつ、シールステータ本体35が嵌合フランジ29に対して前記ステータ径方向へ熱変形できるように構成されている。
On the rear end side of the outer peripheral surface of the seal stator
なお、嵌合フランジ29の端面に係合ピン31が形成され、かつ被嵌合周溝39の底面に被係合穴41が形成される代わりに、図3に示すように、嵌合フランジ29の端面に係合切欠き43(係合凹部の一例)が形成され、かつ被嵌合溝39の底面に係合切欠き43が係合可能な被係合ピン45(被係合凸部の一例)が形成されるようにしても差し支えない。
Instead of forming the engaging
次に、本発明の実施の形態の作用について説明する。 Next, the operation of the embodiment of the present invention will be described.
複数のフィン27とハニカムセル37との接触を許容しつつ、燃焼ガスの膨張による前記回転力によってシールロータ25を複数段のタービンディスク5と一体的に回転させることにより、前記ジェットエンジンの稼動中に、シールステータ33とシールロータ25との間を微小間隙に保つことができる。これによって、前記ジェッエンジンの稼動中に、複数のタービンノズルセグメント13のインナーバンド19から燃焼ガスの漏れを抑制するができる。ここで、シールステータ本体35がリング形状に構成されているため、タービン用シール構造23のシール性を高めて、燃焼ガスの漏れを十分に抑制するができる(タービン用シール構造23のシール作用)。
While allowing the plurality of
タービン用シール構造23のシール作用の他に、複数のタービンノズルセグメント13の嵌合フランジ29を前記ステータ径方向から被嵌合周溝39に嵌合させつつ、複数のタービンノズルセグメント13の係合ピン31(或いは係合切欠き43)を前記ステータ径方向から被係合穴41(或いは被係合ピン45)にそれぞれ係合させる。これによって、複数のタービンノズルセグメント13を被嵌合周溝39に沿ってリング状に並べることができると共に、ボルト又はリベット等の取付部品を用いることなく、シールステータ33をタービンノズル11(複数のタービンノズルセグメント13)に取付けることができる。
In addition to the sealing action of the turbine seal structure 23, the plurality of
更に、前記ジェットエンジンの稼動中に、シールステータ本体35が嵌合フランジ29に対して前記ステータ径方向へ熱変形できるため、前記ジェットエンジンの稼動中にシールステータ33に過大な熱応力が生じることはない。
Furthermore, since the seal stator
以上の如き、本発明の実施の形態によれば、タービン用シール構造23のシール性を高めて、複数のタービンノズルセグメント13のインナーバンド19から燃焼ガスの漏れを十分に抑制するができるため、前記ジェットエンジンのエンジン効率を容易に向上させることができる。
As described above, according to the embodiment of the present invention, the sealing performance of the turbine seal structure 23 can be improved and leakage of combustion gas from the
また、前記ボルト又は前記リベット等の前記取付部品を用いることなく、シールステータ33をタービンノズル11に取付けることができるため、タービン用シール構造23の部品点数を少なくして、タービン用シール構造23の構成の簡略化及び前記ジェットエンジンの軽量化を図ることができる。
Further, since the
更に、複数のタービンノズルセグメント13を被嵌合周溝39に沿ってリング状に並べることができるため、タービンケース3にタービンノズル11(複数のタービンノズルセグメント13)を組み付ける際に、シールステータ33を組み付け治具として利用することができ、前記ジェットエンジンの組み付けに要する治具点数を少なくすることができる。
Further, since the plurality of
また、前記ジェットエンジンの稼動中にシールステータ33に過大な熱応力が生じることはないため、シールステータ33の品質を良好に保ちつつ、シールステータ33の長寿命化を図ることができる。
In addition, since excessive thermal stress is not generated in the
なお、本発明は、前述の発明の実施の形態に限るものではなく、適宜の変更を行うことにより、その他種々の態様で実施可能である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment of the present invention, and can be implemented in various other modes by making appropriate modifications.
1 高圧タービン
3 タービンケース
5 タービンディスク
9 タービンブレード
11 タービンノズル
13 タービンノズルセグメント
15 静翼
17 アウターバンド
19 インナーバンド
23 タービン用シール構造
25 シールロータ
27 フィン
29 嵌合フランジ
31 係合ピン
33 シールステータ
35 シールステータ本体
37 ハニカムセル
39 被嵌合周溝
41 被係合穴
43 係合切欠き
45 被係合ピン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 High pressure turbine 3
Claims (5)
前記タービンノズルの内側に配置され、前記タービンの部品の一つであるタービンディスクと一体的に回転可能なシールロータと;
複数の前記タービンノズルセグメントの前記インナーバンドに前記シールロータ側へ突出してそれぞれ形成され、円弧形状にそれぞれ構成された複数の嵌合フランジと;
複数の前記嵌合フランジの端面にそれぞれ形成された複数の係合凸部或いは複数の係合凹部と;
前記タービンノズルに前記シールロータを囲むように設けられ、リング形状に構成されたシールステータ本体と、該シールステータ本体の内周面に設けられかつ前記シールロータの一部との接触を許容する接触許容部と、該シールステータ本体の外周面に形成されかつ複数の前記嵌合フランジが前記シールステータ本体のステータ径方向から嵌合可能な被嵌合周溝と、該被嵌合周溝の底面に形成されかつ複数の前記係合凸部或いは複数の前記係合凹部が前記ステータ径方向からそれぞれ係合可能な複数の被係合凹部或いは複数の被係合凸部とを備えたシールステータと;
を具備してなることを特徴とするタービン用シール構造。 In a turbine seal structure that is used for a turbine in a gas turbine engine and suppresses leakage of combustion gas from an inner band of a plurality of turbine nozzle segments obtained by dividing a turbine nozzle that is one of the turbine parts,
A seal rotor disposed inside the turbine nozzle and rotatable integrally with a turbine disk that is one of the components of the turbine;
A plurality of fitting flanges formed on the inner band of the plurality of turbine nozzle segments so as to protrude toward the seal rotor and configured in arc shapes;
A plurality of engaging convex portions or a plurality of engaging concave portions respectively formed on end surfaces of the plurality of fitting flanges;
A seal stator body provided in the turbine nozzle so as to surround the seal rotor, and a ring-shaped seal stator body, and a contact provided on an inner peripheral surface of the seal stator body and allowing contact with a part of the seal rotor An allowed portion, a fitted circumferential groove formed on the outer peripheral surface of the sealed stator body, and a plurality of the fitting flanges can be fitted from the stator radial direction of the sealed stator body, and a bottom surface of the fitted circumferential groove And a plurality of the engaging convex portions or the plurality of engaging concave portions that can be engaged with each other from the radial direction of the stator. ;
A turbine seal structure characterized by comprising:
リング形状に構成されたシールステータ本体と;
前記シールステータ本体の内周面に設けられ、前記タービンの部品の一つであるシールロータの一部との接触を許容する接触許容部と;
前記シールステータ本体の外周面に形成され、複数の前記タービンノズルセグメントの前記インナーバンドにそれぞれ形成した複数の嵌合フランジが前記シールステータ本体のステータ径方向から嵌合可能な被嵌合周溝と;
前記被嵌合周溝の底面に形成され、複数の前記嵌合フランジの端面にそれぞれ形成した複数の係合凸部或いは複数の係合凹部が前記ステータ径方向からそれぞれ係合可能な複数の被係合凹部或いは複数の被係合凸部と;
を具備してなることを特徴とするシールステータ。 One of the components of a turbine in a gas turbine engine, which is used for suppressing combustion gas leakage from an inner band of a plurality of turbine nozzle segments obtained by dividing a turbine nozzle that is one of the components of the turbine. In the seal stator,
A seal stator body configured in a ring shape;
A contact allowing portion provided on an inner peripheral surface of the seal stator main body and allowing contact with a part of a seal rotor which is one of the components of the turbine;
A plurality of fitting flanges formed on the outer peripheral surface of the seal stator main body and formed on the inner bands of the plurality of turbine nozzle segments, respectively, and fitted circumferential grooves capable of fitting from the stator radial direction of the seal stator main body; ;
A plurality of engagement protrusions or a plurality of engagement recesses formed on the bottom surfaces of the engagement circumferential grooves and respectively formed on end surfaces of the plurality of engagement flanges can be engaged with each other from the stator radial direction. An engaging recess or a plurality of engaged protrusions;
A sealed stator comprising:
複数の静翼と;
複数の前記静翼の先端に一体的に形成され、円弧状に構成されたアウターバンドと;
複数の前記静翼の基端に一体的に形成され、円弧状に構成されたインナーバンドと;
前記インナーバンドに形成され、円弧状に構成され、前記タービン部品の一つであるシールステータにおけるシールステータ本体の外周面に形成した被嵌合周溝に前記シールステータ本体のステータ径方向から嵌合可能な嵌合フランジと;
前記嵌合フランジの端面に形成され、前記被嵌合周溝の底面に形成した被係合凸部或いは被係合凹部に前記ステータ径方向から係合可能な係合凹部或いは係合凸部と;
を具備してなることを特徴とするタービンノズルセグメント。 In a turbine nozzle segment obtained by dividing a turbine nozzle that is one of the components of a turbine in a gas turbine engine,
With multiple vanes;
An outer band integrally formed at the tips of the plurality of stationary blades and configured in an arc shape;
An inner band integrally formed at the base ends of the plurality of stationary blades and configured in an arc shape;
Fitted from the stator radial direction of the sealed stator body into the fitted circumferential groove formed on the outer circumferential surface of the sealed stator body in the sealed stator, which is one of the turbine parts, formed in the inner band and formed in an arc shape. Possible mating flanges;
An engagement recess or engagement protrusion formed on an end surface of the fitting flange and engageable with the engagement protrusion or engagement recess formed on the bottom surface of the fitted circumferential groove from the stator radial direction; ;
A turbine nozzle segment comprising:
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WO2015041753A1 (en) * | 2013-09-18 | 2015-03-26 | United Technologies Corporation | Splined honeycomb seals |
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