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JP2009203948A - Seal device, seal method and gas turbine having seal device - Google Patents

Seal device, seal method and gas turbine having seal device Download PDF

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JP2009203948A
JP2009203948A JP2008049003A JP2008049003A JP2009203948A JP 2009203948 A JP2009203948 A JP 2009203948A JP 2008049003 A JP2008049003 A JP 2008049003A JP 2008049003 A JP2008049003 A JP 2008049003A JP 2009203948 A JP2009203948 A JP 2009203948A
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Japan
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seal
seal plate
plate
seal groove
groove
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JP2008049003A
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Japanese (ja)
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Yasuhiro Horiuchi
康広 堀内
Masami Noda
雅美 野田
Shinya Marushima
信也 圓島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2251/00Material properties
    • F05C2251/08Shape memory

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  • Gasket Seals (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve seal performance by reducing a leak quantity from a clearance, by restraining generation of the clearance of a butting part of a seal plate. <P>SOLUTION: A seal device is provided for shielding a high pressure part and a low pressure part by connecting a plurality of members having a first seal groove 31 extending in a straight line shape, a second seal groove 33 extending in a straight line shape by branching off from the first seal groove 31, a first seal plate 41 installed in the first seal groove 31, and a second seal plate 43 installed in the second seal groove 33, on respective opposed surfaces of a connecting part of the plurality of connected members, and has a deformable member 50 in the butting part of the first seal plate 41 and the second seal plate 43 so as to reduce the clearance between the first seal plate 41 and the second seal plate 43. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、シール装置,シール方法及びシール装置を有するガスタービンにかかわる。   The present invention relates to a sealing device, a sealing method, and a gas turbine having the sealing device.

おおよそ水平に設置されたシールプレートと、シールプレートに対しておおよそ垂直設置されたシールプレートを組み合わせて、ガスタービンの静翼セグメントの単面隙間のガスシールを行う技術が特許文献1に開示されている。   Patent Document 1 discloses a technique for performing gas sealing on a single face clearance of a stationary blade segment of a gas turbine by combining a seal plate installed approximately horizontally and a seal plate installed approximately perpendicular to the seal plate. Yes.

特開平11−200809号公報JP-A-11-200809

しかしこのような技術においては、シールプレートの突合せ部に間隙が生じ、シール空気の必要量が増加する可能性がある。   However, in such a technique, there is a possibility that a gap is generated in the abutting portion of the seal plate, and the required amount of seal air is increased.

本発明の目的は、シールプレートの突合せ部の間隙の発生を抑制することで、間隙からのリーク量を削減しシール性能を向上させることにある。   An object of the present invention is to reduce the amount of leakage from the gap and improve the sealing performance by suppressing the occurrence of a gap in the butt portion of the seal plate.

連結された複数の部材の連結部のそれぞれの対向面に、直線状に延びる第1のシール溝と、前記第1のシール溝から分岐して直線状に延びる第2のシール溝と、前記第1のシール溝に装着された第1のシールプレートと、前記第2のシール溝に装着された第2のシールプレートとを有する複数の部材を連結して高圧部と低圧部を遮蔽するシール装置において、前記第1のシールプレートと前記第2のシールプレートとの突合せ部に、前記第1のシールプレートと前記第2のシールプレートとの間隙を縮小するよう変形可能な部材を備える。   A first seal groove extending linearly, a second seal groove extending from the first seal groove and extending linearly on each opposing surface of the connecting portions of the plurality of connected members, and the first A seal device for connecting a plurality of members having a first seal plate mounted in one seal groove and a second seal plate mounted in the second seal groove to shield the high pressure portion and the low pressure portion And a member deformable so as to reduce a gap between the first seal plate and the second seal plate at a butting portion between the first seal plate and the second seal plate.

本発明によれば、シールプレートの突合せ部の間隙の発生を抑制することで、間隙からのリーク量を削減しシール性能を向上させたシール装置,シール方法及びシール装置を有するガスタービンを提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a sealing device, a sealing method, and a gas turbine having a sealing device that reduce the amount of leakage from the gap and improve the sealing performance by suppressing the generation of the gap at the butt portion of the sealing plate. .

図2にガスタービンの構成図を示す。図示したガスタービン1は、主として燃焼用の圧縮空気を生成する圧縮機2、この圧縮機2からの圧縮空気を燃料とともに燃焼する燃焼器3、この燃焼器3からの燃焼ガスにより軸動力を得るタービン4を備えている。タービン4で得られた軸動力は、圧縮機2及び発電機5の駆動力として用いられる。また負荷機器として発電機5を用いた場合を例に挙げているが、得られた軸動力でポンプや他の圧縮機等を駆動する場合もある。ガスタービン1の運転状態の一例では、燃焼器3で発生する高温の主流ガス6は、タービン4へ流入する時点において、圧力が1.2MPa程度、温度が1200℃程度である。その後、タービン内部で膨張仕事をしながら圧力及び温度を低下させ、600℃程度で最終段動翼を通過して放出される。   FIG. 2 shows a configuration diagram of the gas turbine. The illustrated gas turbine 1 mainly obtains shaft power by a compressor 2 that generates compressed air for combustion, a combustor 3 that combusts compressed air from the compressor 2 together with fuel, and combustion gas from the combustor 3. A turbine 4 is provided. The shaft power obtained by the turbine 4 is used as driving force for the compressor 2 and the generator 5. Moreover, although the case where the generator 5 is used as a load apparatus is mentioned as an example, a pump, another compressor, etc. may be driven with the obtained shaft power. In an example of the operating state of the gas turbine 1, the high-temperature mainstream gas 6 generated in the combustor 3 has a pressure of about 1.2 MPa and a temperature of about 1200 ° C. when flowing into the turbine 4. Thereafter, the pressure and temperature are reduced while performing expansion work inside the turbine, and the gas is discharged through the final stage blade at about 600 ° C.

タービン4においては、高温の主流ガス6に曝される部材は部材が溶けたり、酸化あるいは熱応力による亀裂が入ったりすることのないように、低温の空気によって許容温度以下にまで冷却されている。以降、このような空気を冷却空気と呼ぶ。一般的に冷却空気は圧縮機2より抽気される。   In the turbine 4, the member exposed to the high-temperature mainstream gas 6 is cooled to a temperature lower than the allowable temperature by low-temperature air so that the member does not melt or crack due to oxidation or thermal stress. . Hereinafter, such air is referred to as cooling air. In general, the cooling air is extracted from the compressor 2.

図3はタービン4の前段動静翼近傍の内部構造を表す断面図である。トランジションピース10を通過してきた主流ガス6は、第一段静翼11,第一段動翼12,第二段静翼13,第二段動翼14を通過して後段動静翼へと導かれる。第一段静翼11は外周側ではリテーナリング9を介してケーシング8に連結され、内径側ではサポートリング17に連結されている。第一段動翼12および第二段動翼14はタービンホイール18に固定され、ガスタービン運転中においては高速回転する。第一段動翼シュラウド15,第二段動翼シュラウド16はそれぞれケーシング8に固定されており、主流ガス6が動翼12,14の外径側をバイパスすることを抑制している。第二段静翼13は外周側でシュラウド15,16に固定されている。また、第二段静翼13の内周にはダイアフラム19が備えられ、主流ガス6がタービンホイール18と第二段静翼13の内周側をバイパスすることを抑制している。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing the internal structure of the turbine 4 in the vicinity of the front-stage stationary vane. The mainstream gas 6 that has passed through the transition piece 10 passes through the first stage stationary blade 11, the first stage stationary blade 12, the second stage stationary blade 13, and the second stage stationary blade 14 and is guided to the subsequent stage stationary stationary blade. The first stage vane 11 is connected to the casing 8 via the retainer ring 9 on the outer peripheral side, and is connected to the support ring 17 on the inner diameter side. The first stage rotor blade 12 and the second stage rotor blade 14 are fixed to a turbine wheel 18 and rotate at a high speed during operation of the gas turbine. The first stage blade shroud 15 and the second stage blade shroud 16 are respectively fixed to the casing 8 to suppress the mainstream gas 6 from bypassing the outer diameter side of the blades 12 and 14. The second stage stationary blade 13 is fixed to the shrouds 15 and 16 on the outer peripheral side. In addition, a diaphragm 19 is provided on the inner periphery of the second stage stationary blade 13, and the mainstream gas 6 is prevented from bypassing the turbine wheel 18 and the inner periphery side of the second stage stationary blade 13.

第一段静翼11を冷却するための冷却空気7a,第二段静翼13を冷却するための冷却空気7bには、圧縮機2から抽気された空気が用いられる(供給系統は図示省略)。動翼12,14や後段側の動静翼を冷却するための冷却空気についても同様に圧縮機2より抽気され、タービン被冷却部に供給される(図示省略)。このとき冷却空気は、各翼のガスパス圧力に応じた圧力に設定されており、例えば第一段静翼冷却空気7aには圧縮機最終段近傍の抽気空気、第二段静翼冷却空気7bには圧縮機中圧段の抽気空気が用いられる。そして被冷却部を冷却した後の冷却空気はタービンの主流ガス6中に放出され混合されて大気放出される。   The air extracted from the compressor 2 is used as the cooling air 7a for cooling the first stage stationary blade 11 and the cooling air 7b for cooling the second stage stationary blade 13 (the supply system is not shown). Cooling air for cooling the moving blades 12 and 14 and the moving and stationary blades on the rear stage is also extracted from the compressor 2 and supplied to the turbine cooled portion (not shown). At this time, the cooling air is set to a pressure corresponding to the gas path pressure of each blade. For example, the first stage stationary blade cooling air 7a is extracted in the vicinity of the compressor final stage, and the second stage stationary blade cooling air 7b is compressed. Extracted air at an intermediate pressure stage is used. And the cooling air after cooling a to-be-cooled part is discharge | released in the mainstream gas 6 of a turbine, is mixed, and is discharge | released to air | atmosphere.

またタービン4は、部材の熱変形による応力集中を緩和し、かつ部品の点検,保守,交換を容易にできるように、複数に分割された部材により構成されている。このようなガスタービンにおいては、部材間の隙間から高温の主流ガスが作動領域以外に漏れ出すことがないように、その部材の外側に主流ガスよりも高圧で低温な流体が供給されている。以降、このような流体をシール空気と呼ぶ。一般にガスタービンにおいては、シール空気は冷却空気の一部を利用したものであるが、むやみにこのシール空気の流量を増やすと、タービンを駆動する高温の主流ガスの温度低下や冷却空気が混入するときに発生する混合損失の増大を招き、ガスタービン全体の効率低下につながる。   The turbine 4 is constituted by a member divided into a plurality of parts so as to alleviate stress concentration due to thermal deformation of the member and facilitate inspection, maintenance, and replacement of parts. In such a gas turbine, a fluid having a pressure higher than that of the mainstream gas and lower than that of the mainstream gas is supplied to the outside of the member so that the high-temperature mainstream gas does not leak out of the gap between the members. Hereinafter, such a fluid is referred to as seal air. Generally, in a gas turbine, the sealing air uses a part of the cooling air. However, if the flow rate of the sealing air is increased unnecessarily, the temperature of the high-temperature mainstream gas that drives the turbine and cooling air are mixed. The mixing loss that occurs sometimes is increased, and the efficiency of the entire gas turbine is reduced.

そのため、隣接する部材間にはシール構造がとられている。主に、静止する部材同士のお互いに対向する面に設けられたシール溝にシールプレートを架け渡し、シール空気が漏出する流路面積を縮小することによって、シール空気流量の増加を抑制する手法が採られている。   Therefore, a seal structure is taken between adjacent members. Mainly, there is a technique to suppress the increase in the flow rate of the seal air by spanning the seal plate over the seal grooves provided on the surfaces of the stationary members facing each other and reducing the flow passage area through which the seal air leaks. It is taken.

図4は図3のA−A断面を主流ガスの上流方向から見た、環状に隣接する第一段静翼セグメント11a,11b,11cである。第一段静翼セグメント11a,11b,11cはそれぞれ、外径側エンドウォール21a,21b,21c,内径側エンドウォール22a,22b,22cを有する構造となっている。隣り合うセグメントでは外径側ではシールプレート41が、内径側ではシールプレート42が架け渡されている。また、図5は隣接する構成部材である第一段静翼セグメント11a,11b,11cをタービン径方向外側から見た図である。第一段静翼セグメント11aの外径側エンドウォール21aと第一段静翼セグメント11bの外径側エンドウォール21bとは平行して対向しており、互いの間に周方向間隙σcを持たせて組み立てられている。第一段静翼セグメント11aの外径側エンドウォール21aと第一段静翼セグメント11bの外径側エンドウォール21bとは対向しており、相隣接するエンドウォール21a,21bの互いの対向端面には、シール溝31a,31bが設けられている。これら対向するシール溝31a,31bには、エンドウォール21a,21bの間の周方向間隙を塞ぐように、シールプレート41が架け渡されて装着され、構成部材間の間隙σcがシールされるようになっている。   FIG. 4 shows the first-stage stationary blade segments 11a, 11b, and 11c adjacent to each other in an annular shape when the AA cross section of FIG. 3 is viewed from the upstream direction of the mainstream gas. The first stage stator vane segments 11a, 11b, and 11c have a structure having outer diameter side end walls 21a, 21b, and 21c and inner diameter side end walls 22a, 22b, and 22c, respectively. In adjacent segments, a seal plate 41 is stretched over the outer diameter side, and a seal plate 42 is stretched over the inner diameter side. FIG. 5 is a view of the first-stage stationary blade segments 11a, 11b, and 11c, which are adjacent constituent members, viewed from the outside in the turbine radial direction. The outer diameter side end wall 21a of the first stage stationary blade segment 11a and the outer diameter side end wall 21b of the first stage stationary blade segment 11b face each other in parallel, and a circumferential gap σc is provided between them. Assembled. The outer diameter side end wall 21a of the first stage stationary blade segment 11a and the outer diameter side end wall 21b of the first stage stationary blade segment 11b are opposed to each other on the opposing end surfaces of the adjacent end walls 21a, 21b. Are provided with seal grooves 31a and 31b. In these opposing seal grooves 31a and 31b, a seal plate 41 is installed so as to bridge the circumferential gap between the end walls 21a and 21b, and the gap σc between the constituent members is sealed. It has become.

通常、このシール箇所は高温の主流ガスがガスパス以外に漏れ出すことがないように、高温の作動ガスに曝される静止部材のガスパスに近い位置において、軸方向に直線的な形状のシールプレートによって高圧部と低圧部を遮蔽している。また、静止部材をリテーナリング9に固定するためのフック部には、径方向の部材間の隙間が発生するため、別のシールプレートによって高圧部と低圧部を遮蔽している。   Normally, this seal location is sealed by a linearly shaped seal plate at a position close to the gas path of the stationary member exposed to the hot working gas so that the hot mainstream gas does not leak outside the gas path. The high pressure part and the low pressure part are shielded. Further, since a gap between radial members is generated in the hook portion for fixing the stationary member to the retainer ring 9, the high pressure portion and the low pressure portion are shielded by another seal plate.

図6は第一段静翼セグメント隣接面の断面図を示す。図6に示す、第一段静翼11を例にとると、外径側においては、外径側エンドウォール21に概ねタービン軸方向に延びる第一のシール溝31には第一のシールプレート41が内装され外径側エンドウォール部の間隙を遮蔽し、外径側フック23に概ねタービン径方向に延びるシール溝33には第二のシールプレート43が内装されフック部の間隙を遮蔽している。また内径側にも、第一段静翼11の内径側エンドウォール22に概ねタービン軸方向に延びるシール溝32には第一のシールプレート42が内装され内径側エンドウォール部の間隙を遮蔽し、内径側フック24に概ねタービン径方向に延びるシール溝34には第2のシールプレート44が内装され内径側フック部の間隙を遮蔽している。   FIG. 6 shows a cross-sectional view of the first stage stationary blade segment adjacent surface. Taking the first stage stationary blade 11 shown in FIG. 6 as an example, on the outer diameter side, a first seal plate 41 is provided in the first seal groove 31 extending in the outer diameter side end wall 21 in the turbine axial direction. Is installed to shield the gap between the outer diameter side end wall portions, and the second seal plate 43 is installed in the seal groove 33 extending in the turbine radial direction in the outer diameter side hook 23 to shield the gap between the hook portions. . Also on the inner diameter side, a first seal plate 42 is provided in a seal groove 32 extending in the turbine axial direction in the inner diameter side end wall 22 of the first stage stationary blade 11 to shield the gap between the inner diameter side end wall portions, A second seal plate 44 is housed in a seal groove 34 extending in the turbine radial direction in the inner diameter side hook 24 to shield the gap between the inner diameter side hook portions.

図7は、図6のB部を拡大したシールプレート突合せ部の詳細図を示す。上記技術では、図7に示すように、第1のシールプレート41と第2のシールプレート43の突合せ部においては、間隙δsが生じシール空気の必要量が増加する可能性がある。その要因として、まず、静翼セグメントの組み立てを可能とするために予め設けられた間隙の存在や第2シールプレートの端面の加工精度がある。また運転中において、隣接する静翼セグメントの熱伸び偏差により第1シールプレートが傾き、間隙が広がることも要因の一つとして考えられる。   FIG. 7 is a detailed view of the seal plate butting portion in which the portion B in FIG. 6 is enlarged. In the above technique, as shown in FIG. 7, there is a possibility that a gap δs is generated at the abutting portion between the first seal plate 41 and the second seal plate 43, and the required amount of seal air is increased. The factors include the presence of a gap provided in advance to enable assembly of the stationary blade segment and the processing accuracy of the end face of the second seal plate. In addition, during operation, the first seal plate is inclined due to the thermal expansion deviation of the adjacent stationary blade segments, and the gap may be widened.

図1は本発明の実施例1である第一段静翼外周側シール装置を示す。   FIG. 1 shows a first stage stationary blade outer peripheral side sealing device that is Embodiment 1 of the present invention.

互いに隣接する第一段静翼11の外径側エンドウォール21に、その対向面に平行して、概ねタービン軸方向に直線状に延びる第一のシール溝31には第1シールプレート41を備える。また、同対向面には前記第一のシール溝31から分岐して、外径側フック23には概ねタービン径方向に直線状に延びる第2のシール溝33に第2シールプレート43を備える。本実施例のシール装置は、第2シールプレート43の高圧側かつ第1シールプレート41側の端部に変形可能な部材50が固定されている。   A first seal plate 41 is provided in a first seal groove 31 extending in a straight line in the turbine axial direction in parallel with the opposing surface of the outer diameter side end wall 21 of the first stage stationary blades 11 adjacent to each other. . Further, a second seal plate 43 is provided in a second seal groove 33 that branches off from the first seal groove 31 on the opposite surface and extends linearly in the turbine radial direction in the outer diameter side hook 23. In the sealing device of the present embodiment, a deformable member 50 is fixed to an end portion of the second seal plate 43 on the high pressure side and the first seal plate 41 side.

本実施例のシール装置の作用としては、まず、変形可能な部材50がタービン運転時には形状の復元によって第1シールプレート41と第2シールプレート43の間隙を縮小する。この作用によりシールプレートの組立間隙、第2シールプレートの端面の加工精度および、隣接する静翼セグメントの熱伸び偏差による第1シールプレートの傾きによらず、突合せ部のシール性能が向上する。また、変形可能な部材50が第2シールプレート42の第1シールプレート41側の端部に設けられていることにより、変形可能な部材50の形状復元力61が第1シールプレート41を高圧側から低圧側へと押付ける作用により、第1シールプレート41と第1のシール溝31との間のシール面圧が増加して第1シールプレート41のシール性能がさらに向上する。さらに、この押付け作用により、第1シールプレート41及び第2シールプレートの振動の抑制も可能であり、シールプレートの磨耗を抑制することができる。また、変形可能な部材50が第2シールプレート43の高圧側に設置されているため、変形可能な部材50にかかる高圧側から低圧側への圧力の一部を第2シールプレートで支えることができるため、第2シールプレートへの圧力差による損傷を和らげることができ、部材の長寿命化が可能となる。   As an effect | action of the sealing apparatus of a present Example, first, the space | interval of the 1st seal plate 41 and the 2nd seal plate 43 is shrunk | reduced by decompression | restoration of the deformable member 50 at the time of turbine operation. This action improves the sealing performance of the butting portion regardless of the assembly gap of the seal plate, the processing accuracy of the end face of the second seal plate, and the inclination of the first seal plate due to the thermal expansion deviation of the adjacent stationary blade segment. Further, since the deformable member 50 is provided at the end portion of the second seal plate 42 on the first seal plate 41 side, the shape restoring force 61 of the deformable member 50 causes the first seal plate 41 to move to the high pressure side. By the action of pressing from the low pressure side to the low pressure side, the seal surface pressure between the first seal plate 41 and the first seal groove 31 increases, and the seal performance of the first seal plate 41 is further improved. Further, the pressing action can suppress vibrations of the first seal plate 41 and the second seal plate, and can suppress wear of the seal plate. Further, since the deformable member 50 is installed on the high pressure side of the second seal plate 43, a part of the pressure applied to the deformable member 50 from the high pressure side to the low pressure side can be supported by the second seal plate. Therefore, the damage due to the pressure difference to the second seal plate can be reduced, and the life of the member can be extended.

このような効果を得るための変形可変な部材50の詳細な構成例としては、以下説明する図8〜図10に示すような構成がある。図8〜図10は本発明の実施例1であるシール装置の変形可能な部材50の具体例の詳細説明図を示す。図8に示す例では変形可変な部材50は複数の金属薄板を積層した金属薄板積層体51としている。金属薄板積層体51を第2シールプレート43端部に溶接・溶着などの手段で固定し、シール溝33に挿入する。第1シールプレート41と接する際、加重のかかる方向には剛性が弱いため変形が可能である。薄板の長さ・厚み・枚数については、圧力条件および突合せ部の形状に合わせ、シール性能を発揮し、かつ変形が弾性領域内となるように調整することができる。   As a detailed configuration example of the deformable member 50 for obtaining such an effect, there are configurations shown in FIGS. 8 to 10 described below. 8 to 10 are detailed explanatory views of specific examples of the deformable member 50 of the sealing device according to the first embodiment of the present invention. In the example shown in FIG. 8, the deformable member 50 is a thin metal plate laminate 51 in which a plurality of thin metal plates are laminated. The thin metal plate laminate 51 is fixed to the end of the second seal plate 43 by means such as welding or welding and inserted into the seal groove 33. When in contact with the first seal plate 41, deformation is possible because the rigidity is weak in the direction in which the load is applied. The length, thickness, and number of the thin plates can be adjusted according to the pressure condition and the shape of the butt portion so that the sealing performance is exhibited and the deformation is within the elastic region.

図9に示す例では変形可変な部材50は複数の金属線を束ねた金属線集合体としている。金属線集合体52を第2シールプレート43端部に溶接・溶着などの手段で固定し、シール溝33に挿入する。第1シールプレート41と接する際、加重のかかる方向には剛性が弱いため変形が可能である。金属線の線形・集合体の厚み・密度については、圧力条件および突合せ部の形状に合わせ、シール性能を発揮し、かつ変形が弾性領域内となるように調整することができる。   In the example shown in FIG. 9, the deformable member 50 is a metal wire assembly in which a plurality of metal wires are bundled. The metal wire assembly 52 is fixed to the end of the second seal plate 43 by means such as welding and welding and inserted into the seal groove 33. When in contact with the first seal plate 41, deformation is possible because the rigidity is weak in the direction in which the load is applied. The alignment and thickness / density of the metal wire can be adjusted so as to exhibit sealing performance and to be deformed within the elastic region in accordance with the pressure condition and the shape of the butt portion.

図10に示す例では変形可変な部材50は温度によってその形状を変形する形状記憶合金,バイメタルなどの熱変形材料53としている。熱変形材料53は溶接・溶着などの超高温では特性が変化してしまうため、第2シールプレート43端部に押さえ板45によって挟み込んで固定してシール溝33に挿入する。図11は、本発明の実施例1であるシール装置の変形可能な部材50として熱変形材料53を採用した場合のシールプレート突合せ部の詳細図を示す。熱変形材料53の形状は図11に示すように、組立時においては第1シールプレートと接触しない図中53aの形状とし、ガスタービン運転時においては主流ガスによって加熱されることにより変形し第1のシールプレートと接触して図中53bのような形状となるように予め設定しておく。このようにすることで組立時においてはシールプレートの挿入をより容易とし、組立作業効率を向上でき、かつガスタービン運転時においてはシール性能を発揮することができる。   In the example shown in FIG. 10, the deformable member 50 is a heat-deformable material 53 such as a shape memory alloy or bimetal whose shape is deformed by temperature. The characteristics of the heat-deformable material 53 change at an extremely high temperature such as welding and welding. FIG. 11 shows a detailed view of the seal plate butting portion when the heat-deformable material 53 is employed as the deformable member 50 of the seal device that is Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 11, the shape of the heat-deformable material 53 is the shape of 53a in the figure that does not contact the first seal plate during assembly, and is deformed by being heated by the mainstream gas during operation of the gas turbine. It is set in advance so as to be in contact with the seal plate and to have a shape like 53b in the figure. By doing so, the seal plate can be more easily inserted during assembly, the assembly work efficiency can be improved, and the sealing performance can be exhibited during operation of the gas turbine.

次に本発明の別の実施例について説明する。   Next, another embodiment of the present invention will be described.

図12は本発明の実施例2である第一段静翼外周側シール装置を示す。   FIG. 12 shows a first stage stationary blade outer peripheral side sealing device that is Embodiment 2 of the present invention.

互いに隣接する第一段静翼11の外径側エンドウォール21に、その対向面に平行して、概ねタービン軸方向に直線状に延びる第一のシール溝31に第1シールプレート41を備える。また、同対向面には前記第1のシール溝31から分岐して、外径側フック23には概ねタービン径方向に直線状に延びる第2のシール溝33に第2シールプレート43を備える。本実施例によれば、第1シールプレート41の高圧側かつ第2シールプレート43側の側壁部に変形可能な部材50が固定されている。   A first seal plate 41 is provided in a first seal groove 31 that extends in a straight line generally in the turbine axis direction, parallel to the opposing surface, on the outer diameter side end wall 21 of the first stage stationary blades 11 adjacent to each other. Further, a second seal plate 43 is provided in a second seal groove 33 that branches from the first seal groove 31 on the opposite surface and extends linearly in the turbine radial direction in the outer diameter side hook 23. According to the present embodiment, the deformable member 50 is fixed to the side wall portion of the first seal plate 41 on the high pressure side and the second seal plate 43 side.

本実施例のシール装置の作用としては、まず、変形可能な部材50がタービン運転時には形状の復元によって第1シールプレート41と第2シールプレート43の間隙を縮小することで、シールプレートの組立間隙、第2シールプレートの端面の加工精度および、隣接する静翼セグメントの熱伸び偏差による第1シールプレートの傾きによらず、突合せ部のシール性能が向上する。また、変形可能な部材50の形状復元力62が発生し、第2シールプレート43を高圧側から低圧側へと押付けることにより、第2シールプレート43と第2のシール溝33との間のシール面圧が増加して第2シールプレート43のシール性能がさらに向上する。   The operation of the seal device of this embodiment is as follows. First, the deformable member 50 reduces the gap between the first seal plate 41 and the second seal plate 43 by restoring the shape when the turbine is operating. The sealing performance of the butt portion is improved regardless of the processing accuracy of the end face of the second seal plate and the inclination of the first seal plate due to the thermal elongation deviation of the adjacent stationary blade segment. Further, the deformable force 62 of the deformable member 50 is generated, and the second seal plate 43 is pressed from the high pressure side to the low pressure side, so that the gap between the second seal plate 43 and the second seal groove 33 is increased. The sealing surface pressure is increased and the sealing performance of the second seal plate 43 is further improved.

なお、詳細な説明は省略するが、本実施例の変形可変な材料として、実施例1で説明した種々の例を適用すれば、同種の効果を得られる。   Although the detailed description is omitted, the same kind of effect can be obtained by applying the various examples described in the first embodiment as the deformable material of the present embodiment.

以上、本発明の実施の形態では、ガスタービン第一段静翼の外径側について本発明を適用した例を説明したが、第一段静翼の内径側、他の段落の静翼セグメント,動翼のシュラウド,静翼ダイアフラムといった、複数の構成部材が間隙を有して隣接し、構成部材間の間隙から冷却空気がリークし得る箇所にも本発明は適用可能である。またガスタービンの高温部のみならず、複数の部材を連結して高圧部と低圧部とを遮断し高圧部から低圧部への流体の漏れを抑制しかつ連結部を有する構造であれば、本発明を適用可能である。なお、ここでは、圧力に差がある二つの領域において、一方の領域に比べて高圧な領域が高圧部、他方を低圧部とよんでいる。   As described above, in the embodiment of the present invention, the example in which the present invention is applied to the outer diameter side of the first stage stationary blade of the gas turbine has been described. However, the inner diameter side of the first stage stationary blade, The present invention is also applicable to locations where a plurality of constituent members such as a moving blade shroud and a stationary blade diaphragm are adjacent to each other with a gap and cooling air can leak from the gap between the constituent members. In addition to the high-temperature portion of the gas turbine, a structure having a connecting portion that connects a plurality of members to cut off the high-pressure portion and the low-pressure portion and suppresses fluid leakage from the high-pressure portion to the low-pressure portion. The invention can be applied. Here, in two regions having a difference in pressure, a region having a higher pressure than one region is referred to as a high pressure portion, and the other is referred to as a low pressure portion.

また、本発明の装置は高圧流体と低圧流体が空気にかかわらず、蒸気,窒素などの様々な媒体に適用可能であり、かつ同様の効果を得ることができる。   The apparatus of the present invention can be applied to various media such as steam and nitrogen regardless of whether the high-pressure fluid and the low-pressure fluid are air, and the same effect can be obtained.

本発明の実施例1である第一段静翼外周側シール装置を示す。1 shows a first stage stationary blade outer peripheral side sealing device that is Embodiment 1 of the present invention. ガスタービンの一構成図を示す。1 shows a block diagram of a gas turbine. タービン高圧部近傍の内部構造を表す断面図を示す。Sectional drawing showing the internal structure of a turbine high pressure part vicinity is shown. 図3のA−A断面を主流ガスの上流方向から見た、環状に隣接する第一段静翼セグメントを示す。The AA cross section of FIG. 3 is seen from the upstream direction of mainstream gas, The annularly adjacent 1st stage stationary blade segment is shown. 第一段静翼セグメント11a,11b,11cをタービン径方向外側から見た図を示す。The figure which looked at the 1st stage stationary blade segment 11a, 11b, 11c from the turbine radial direction outer side is shown. 第一段静翼セグメント隣接面の断面図を示す。Sectional drawing of a 1st stage stationary blade segment adjacent surface is shown. 図6のB部を拡大したシールプレート突合せ部の詳細図を示す。FIG. 7 is a detailed view of a seal plate butting portion in which a portion B of FIG. 本発明の実施例1であるシール装置の変形可能な部材50の具体例の詳細説明図を示す。Detailed explanatory drawing of the specific example of the deformable member 50 of the sealing device which is Example 1 of this invention is shown. 本発明の実施例1であるシール装置の変形可能な部材50の具体例の詳細説明図を示す。Detailed explanatory drawing of the specific example of the deformable member 50 of the sealing device which is Example 1 of this invention is shown. 本発明の実施例1であるシール装置の変形可能な部材50の具体例の詳細説明図を示す。Detailed explanatory drawing of the specific example of the deformable member 50 of the sealing device which is Example 1 of this invention is shown. 本発明の実施例1であるシール装置の変形可能な部材50として熱変形材料53を採用した場合のシールプレート突合せ部の詳細図を示す。FIG. 3 shows a detailed view of a seal plate butting portion when a heat-deformable material 53 is employed as the deformable member 50 of the seal device that is Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施例2である第一段静翼外周側シール装置を示す。The 1st stage stationary blade outer peripheral side sealing apparatus which is Example 2 of this invention is shown.

符号の説明Explanation of symbols

1 ガスタービン
2 圧縮機
3 燃焼器
4 タービン
5 発電機
6 主流ガス
7 冷却空気
7a 第一段静翼冷却空気
7b 第二段静翼冷却空気
8 ケーシング
9 リテーナリング
10 トランジッションピース
11,13 静翼
12,14 動翼
15,16 シュラウド
17 サポートリング
18 タービンホイール
19 ダイアフラム
21,22 エンドウォール
23,24 フック
31,32,33,34 シール溝
41,42,43,44 シールプレート
45 押さえ板
50 部材
51 金属薄板積層体
52 金属線集合体
53 熱変形材料
61,62,63,64 形状復元力
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas turbine 2 Compressor 3 Combustor 4 Turbine 5 Generator 6 Main flow gas 7 Cooling air 7a First stage stationary blade cooling air 7b Second stage stationary blade cooling air 8 Casing 9 Retainer ring 10 Transition pieces 11, 13 Stator blades 12, 14 Rotor blades 15 and 16 Shroud 17 Support ring 18 Turbine wheel 19 Diaphragms 21 and 22 End walls 23 and 24 Hooks 31, 32, 33, 34 Seal grooves 41, 42, 43, 44 Seal plate 45 Holding plate 50 Member 51 Metal thin plate lamination Body 52 Metal wire assembly 53 Thermal deformation material 61, 62, 63, 64 Shape restoring force

Claims (10)

連結された複数の部材の連結部のそれぞれの対向面に、
直線状に延びる第1のシール溝と、
前記第1のシール溝から分岐して直線状に延びる第2のシール溝と、
前記第1のシール溝に装着された第1のシールプレートと、
前記第2のシール溝に装着された第2のシールプレートとを有する、
複数の部材を連結して高圧部と低圧部を遮蔽するシール装置において、
前記第1のシールプレートと前記第2のシールプレートとの突合せ部に、前記第1のシールプレートと前記第2のシールプレートとの間隙を縮小するよう変形可能な部材を備えたことを特徴とするシール装置。
On each opposing surface of the connecting part of the connected members,
A first seal groove extending linearly;
A second seal groove branched from the first seal groove and extending linearly;
A first seal plate mounted in the first seal groove;
A second seal plate mounted in the second seal groove,
In a sealing device that connects a plurality of members to shield the high-pressure part and the low-pressure part,
A member deformable so as to reduce a gap between the first seal plate and the second seal plate is provided at a butt portion between the first seal plate and the second seal plate. Sealing device.
圧縮空気を生成する圧縮機と、該圧縮機からの圧縮機を燃料とともに燃焼する燃焼器と、該燃焼器からの燃焼ガスにより軸動力を得るタービンを備え、前記タービンを構成する複数の静止する部材間の対向する面に設けられたシール溝にシールプレートを掛け渡したシール装置を有するガスタービンにおいて、
前記シール装置は、直線状に延びる第1のシール溝と、前記第1のシール溝から分岐して直線状に延びる第2のシール溝と、前記第1のシール溝に装着された第1のシールプレートと、前記第2のシール溝に装着された第2のシールプレートとを有し、前記第1のシールプレートと前記第2のシールプレートとの突合せ部に、前記第1のシールプレートと前記第2のシールプレートとの間隙を縮小するよう変形可能な部材を備えたことを特徴とするガスタービン。
A compressor that generates compressed air; a combustor that combusts the compressor from the compressor together with fuel; and a turbine that obtains shaft power by combustion gas from the combustor, and a plurality of stationary turbines constituting the turbine In a gas turbine having a seal device in which a seal plate is spanned over seal grooves provided on opposing surfaces between members,
The sealing device includes: a first seal groove that extends linearly; a second seal groove that branches off from the first seal groove and extends linearly; and a first seal groove mounted on the first seal groove. A seal plate, and a second seal plate mounted in the second seal groove, and the first seal plate and the second seal plate at a butting portion of the first seal plate and the second seal plate A gas turbine comprising a member that can be deformed so as to reduce a gap between the second seal plate and the second seal plate.
圧縮空気を生成する圧縮機と、該圧縮機からの圧縮機を燃料とともに燃焼する燃焼器と、該燃焼器からの燃焼ガスにより軸動力を得るタービンを備え、前記タービンを構成する複数の静止する部材間の対向する面に設けられたシール溝にシールプレートを掛け渡したシール装置を有するガスタービンにおいて、
前記シール装置は、前記タービンの軸方向に直線状に延びる第1のシール溝と、前記第1のシール溝から分岐して前記タービンの外径側に直線状に延びる第2のシール溝と、前記第1のシール溝に装着された第1のシールプレートと、前記第2のシール溝に装着された第2のシールプレートとを有し、前記第1のシールプレートと前記第2のシールプレートとの突合せ部に、前記第1のシールプレートと前記第2のシールプレートとの間隙を縮小するよう変形可能な部材を備えたことを特徴とするガスタービン。
A compressor that generates compressed air; a combustor that combusts the compressor from the compressor together with fuel; and a turbine that obtains shaft power by combustion gas from the combustor, and a plurality of stationary turbines constituting the turbine In a gas turbine having a seal device in which a seal plate is spanned over seal grooves provided on opposing surfaces between members,
The seal device includes: a first seal groove that extends linearly in the axial direction of the turbine; a second seal groove that branches from the first seal groove and extends linearly toward the outer diameter side of the turbine; A first seal plate mounted in the first seal groove; and a second seal plate mounted in the second seal groove, the first seal plate and the second seal plate. A gas turbine characterized in that a deformable member is provided at the abutting portion with the first seal plate and the second seal plate to reduce a gap between the first seal plate and the second seal plate.
請求項1に記載のシール装置において、
前記変形可能な部材が、前記第2シールプレートの前記第1シールプレート側の端部に設けられたことを特徴とするシール装置。
The sealing device according to claim 1,
The seal device, wherein the deformable member is provided at an end of the second seal plate on the first seal plate side.
請求項1に記載のシール装置において、
前記変形可能な部材が、前記第1シールプレートの前記第2シールプレート側に設けられたことを特徴とするシール装置。
The sealing device according to claim 1,
The seal device, wherein the deformable member is provided on the second seal plate side of the first seal plate.
請求項4または5に記載のシール装置において、
前記変形可能な部材が、前記第1シールプレートまたは前記第2シールプレートの高圧側に設けられたことを特徴とするシール装置。
The sealing device according to claim 4 or 5,
The sealing device, wherein the deformable member is provided on a high pressure side of the first seal plate or the second seal plate.
請求項1に記載のシール装置において、
前記変形可能な部材は、複数の金属薄板が積層されたものであることを特徴とするシール装置。
The sealing device according to claim 1,
The deformable member is a sealing device in which a plurality of thin metal plates are laminated.
請求項1に記載のシール装置において、
前記変形可能な部材は、複数の金属線が集合したものであることを特徴とするシール装置。
The sealing device according to claim 1,
The deformable member is an assembly of a plurality of metal wires.
請求項1に記載のシール装置において、
前記変形可能な部材は、熱変形材料であることを特徴とするシール装置。
The sealing device according to claim 1,
The sealing device, wherein the deformable member is a heat-deformable material.
連結された複数の部材の連結部のそれぞれの対向面に、直線状に延びる第1のシール溝と、前記第1のシール溝から分岐して直線状に延びる第2のシール溝と、前記第1のシール溝に装着された第1のシールプレートと、前記第2のシール溝に装着された第2のシールプレートとを有する複数の部材を連結して高圧部と低圧部を遮蔽するシール方法において、
前記第1のシールプレートと前記第2のシールプレートとの突合せ部に、前記第1のシールプレートと前記第2のシールプレートとの間隙を縮小するよう変形可能な部材を備えることを特徴とするシール方法。
A first seal groove extending linearly, a second seal groove extending linearly branching from the first seal groove, and a first seal groove extending linearly on each facing surface of the connecting portions of the plurality of connected members, A sealing method for shielding a high-pressure part and a low-pressure part by connecting a plurality of members having a first seal plate attached to one seal groove and a second seal plate attached to the second seal groove In
A member deformable to reduce a gap between the first seal plate and the second seal plate is provided at a butt portion between the first seal plate and the second seal plate. Sealing method.
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