蒸気タービンのシール装置
【課題】蒸気タービンロータと静止体との間の間隙を縮小して蒸気タービンのシール性能及び蒸気タービンの性能を向上させると共に、シール部材との接触に起因したタービンロータの損傷及び振動の発生を抑制した蒸気タービンのシール装置を提供する。
【解決手段】蒸気タービンの静止体部材に取り付けられる板状シール部材１の先端部に折り曲がった湾曲部１ａを設けると共に前記湾曲部１ａの先端に勾配面を形成し、この板状シール部材１をタービンロータ３の軸方向に沿って複数枚重ねて設置すると共に、これらの複数枚重ねて設置した板状シール部材１を相互に離間させて円周方向に沿って配設し、前記複数枚重ねて設置された板状シール部材１に対峙する位置のタービンロータ３の外面に勾配面を形成したステップ部２を設けた構成の蒸気タービンのシール装置。
【解決手段】蒸気タービンの静止体部材に取り付けられる板状シール部材１の先端部に折り曲がった湾曲部１ａを設けると共に前記湾曲部１ａの先端に勾配面を形成し、この板状シール部材１をタービンロータ３の軸方向に沿って複数枚重ねて設置すると共に、これらの複数枚重ねて設置した板状シール部材１を相互に離間させて円周方向に沿って配設し、前記複数枚重ねて設置された板状シール部材１に対峙する位置のタービンロータ３の外面に勾配面を形成したステップ部２を設けた構成の蒸気タービンのシール装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービンの回転体と静止体との間隙に設置してこの間隙を通じて漏洩する蒸気の漏洩量を低減させる蒸気タービンのシール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンのシール装置は、蒸気タービンのケーシングに設けた静翼を有する静止体であるダイアフラムと動翼を有する回転体であるタービンロータとの間隙に設置されたダイヤフラムパッキン部、並びに、蒸気タービンのケーシングに設けた静止体部材とタービンロータとの間隙に設置されたタービンシャフトパッキン部にそれぞれ設置されている。
【０００３】
そして蒸気タービンのシール装置に求められる機能は、前記シール装置を前記ダイヤフラムパッキン部やタービンシャフトパッキン部に設置することによって、静止体と回転体との間の間隙を通じて高圧側から低圧側に向かって漏洩する蒸気の漏洩量を低減して蒸気タービンのシール性能を高め、蒸気タービンで仕事をする蒸気量を増やすことにより蒸気タービンの性能の向上を図ることにある。
【０００４】
ところで、蒸気タービンのシール装置としては、非接触型シール装置と接触型シール装置とがあるが、非接触型シール装置の代表的なものとしてハイローフィンが挙げられる。
【０００５】
ハイローフィンを採用したシール装置の場合、タービンの静止体側に半径方向に交互に高さの異なるフィンを設け、回転体側となるタービンロータ側に前記フィンと対峙したステップを設置することによって、静止体側と回転体側との間隙を小さく形成した構成のシール装置となる。
【０００６】
また、接触型のシール装置の代表的なものとしてリーフシールが挙げられる。
【０００７】
リーフシールを採用したシール装置では、タービンの静止体側に多数枚の薄板シールを帯状に重ね、円周方向にこれらの帯状に重ねた薄板シールを角度を持たせて配置した構成のシール装置である。
【０００８】
この接触型のリーフシールの一例として、公知例の特許３６９２３００号公報には、ガスタービンに設置されたシール装置であるが、回転軸の周囲に可撓性を有する薄板がリング状に積層されており、積層された各薄板の一方側が筒状の固定手段に取り付けられて前記回転軸の軸方向と前記各薄板の幅方向とを一致させ、回転軸の停止時には前記各薄板が回転軸と接触し、回転軸の回転時には前記各薄板が回転軸と非接触となるように構成された、高いシール性能を有し耐摩耗性に優れた非接触型のリーフシールのシール装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許３６９２３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前記ハイローフィンを採用した非接触型シール装置においては、タービンロータと静止体との間に常時一定の間隙が保たれた状態で蒸気タービンが運転されるので、シール装置内のタービンロータと静止体との間に存在する前記間隙を通じて蒸気が漏洩することは防止できず、よってハイローフィンのシール装置では蒸気の漏洩を低減することにおのずと限界がある。
【００１１】
また、特許３６９２３００号公報に記載されたようなリーフシールを採用した接触型シール装置においては、多数枚の薄板状シールを帯状に重ねて円周方向に並べてシール装置を構成しているが、これらの多数枚の薄板状シールにおいては隣接した各薄板状シールとの間の間隙を通じて少量の蒸気が流下するので、前記シール装置によって前記間隙を流下する蒸気の漏洩を大幅に低減させることには限界がある。
【００１２】
更に、この接触型シール装置においては、蒸気タービンの運転停止状態及び起動時にシール装置を構成する薄板状シール先端がタービンロータと接触することになるため、薄板状シール先端との接触によるタービンロータへの損傷、及び／或いは、薄板状シール先端との接触に起因したタービンロータの振動、がそれぞれ発生する可能性がある。
【００１３】
特に蒸気タービンの起動時においては、定格回転数まで蒸気タービンの回転速度を昇速させる過程で危険速度を通過するため、タービンロータとシール装置の薄板状シールの先端とが接触ししてタービンロータに振動を発生させる要因となる可能性がより高くなる。
【００１４】
本発明の目的は、蒸気タービンロータと静止体との間の間隙を縮小して蒸気タービンのシール性能及び蒸気タービンの性能を向上させると共に、シール部材との接触に起因したタービンロータの損傷及び振動の発生を抑制した蒸気タービンのシール装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の蒸気タービンのシール装置は、蒸気タービンの静止体部材に取り付けられる板状シール部材の先端部に折り曲がった湾曲部を設けると共に前記湾曲部の先端に勾配面を形成し、この板状シール部材をタービンロータの軸方向に沿って複数枚重ねて設置すると共に、これらの複数枚重ねて設置した板状シール部材を相互に離間させて円周方向に沿って配設し、前記複数枚重ねて設置した板状シール部材に対峙する位置のタービンロータの外面に勾配面を形成したステップ部を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、蒸気タービンロータと静止体との間の間隙を縮小して蒸気タービンのシール性能及び蒸気タービンの性能を向上させると共に、シール部材との接触に起因したタービンロータの損傷及び振動の発生を抑制した蒸気タービンのシール装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例である蒸気タービンのシール装置が適用可能な箇所を示した蒸気タービの部分図。
【図２】本発明の一実施例である蒸気タービンのシール装置を示す構成図。
【図３】図２に示した実施例の蒸気タービンのシール装置の配置を表した上面図。
【図４】図２及び図４に示した実施例のシール装置におけるシールフィンの取付け部分を示す断面図。
【図５】本発明の他の実施例である蒸気タービンのシール装置を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の一実施例である蒸気タービンのシール装置について図面を引用して以下に説明する。
【実施例１】
【００１９】
本発明の一実施例である蒸気タービンのシール装置について図１乃至図４を用いて説明する。
【００２０】
図１は本発明の一実施例の蒸気タービンのシール装置が適用可能な蒸気タービの部分図を示し、図２は本発明の一実施例の蒸気タービンのシール装置の構成を示している。
【００２１】
図１及び図２において、本実施例である蒸気タービンのシール装置は、蒸気タービンのケーシング２０の内側に設けられ、複数の静翼１６を配列した静止体であるダイアフラム１２と複数の動翼を配列した回転体であるタービンロータ３との間の間隙に設置されたダイヤフラムパッキン部Ｂ、並びに、蒸気タービンのケーシング１０の内側の静止体部材４と、回転体であるタービンロータ３との間の間隙に設置されたタービンシャフトパッキン部Ａに、それぞれ設置することで、これらのシール装置が設置されている静止体と回転体との間の間隙を通じて蒸気が漏洩するのを低減し、蒸気タービンの性能向上を図っている。
【００２２】
蒸気タービンのシール装置に求められる機能は、蒸気タービンのシール性能を高めて静止体と回転体との間の間隙を通じて漏洩する蒸気の漏洩量を低減し、蒸気タービンで仕事をする蒸気量を増やすことにより、蒸気タービンの性能の向上を図ることにある。
【００２３】
図２に示したタービンシャフトパッキン部Ａ及びダイヤフラムパッキン部Ｂに設置された本実施例の接触型シール装置である蒸気タービンのシール装置について詳細に説明すると、シール装置として複数個の薄板のシールフィン１がタービンロータ３の軸方向に相互に重ね合わされて配設されている。
【００２４】
そして複数個の各シールフィン１は、図２及び図３に示すように各シールフィン１の根元側はシールカバー５に固定しており、このシールカバー５が蒸気タービンのケーシング１０の内側に設置された静止体部材４、並びに蒸気タービンのケーシング２０の内側に設置されたダイアフラム１２にそれぞれ取り付けられている。
【００２５】
そして複数個の各シールフィン１は、前記静止体部材４のシールカバー５とタービンロータ３、並びに前記ダイアフラム１２のシールカバー５とタービンロータ３との間にそれぞれ形成される蒸気が流下する間隙に配設されており、各シールフィン１の固定されていない端面となる先端部には蒸気の上流側から下流側に向けて折り曲げられた屈曲部１ａを備えている。
【００２６】
このシールフィン１の先端部に面したタービンロータ３の外面にはテーパを有するステップ２が形成されている。
【００２７】
そして、このタービンロータ３のステップ２に形成したテーパに対応するように、前記各シールフィン１の先端部に備えられた屈曲部１ａの先端の外面には、前記ステップ２と同じ傾斜のテーパが形成されており、前記各シールフィン１の先端部のテーパとタービンロータ３のステップ２に形成したテーパとが非接触状態で近接して配置されている。
【００２８】
本実施例の蒸気タービンのシール装置１１に備えられた各シールフィン１は、板厚１．０〜２．０ｍｍ程度の薄板で形成されており、これらの薄板の各シールフィン１がタービンロータ３の軸方向に沿って蒸気の流れ方向に対して直角となるように複数枚、例えば２枚、重ねられて配設されている。
【００２９】
また、複数枚重ねられた前記シールフィン１はタービンロータ３のテーパを有するステップ２の外周側に、図３に示したように円周方向に沿って５．０ｍｍ程度の間隔を持って複数枚環状に配設され、且つ、タービンロータ３の軸方向に沿って複数段、例えば２段に離間させて配設されていることによってシール装置を形成している。
【００３０】
即ち、本実施例の蒸気タービンのシール装置においては、これらのシールフィン１が円周方向に折り重なっている状態に配置するために、シールフィン１の根元側を固定しているシールフィンカバー５を円周方向に複数個の分割された切りかけ形状で全周リング状となるように形成されている。
【００３１】
そしてシールフィン１を取り付ける際は、シールフィン１を複数枚を束ねて短冊状にしたものを、円周方向に沿って円環状で、且つ、タービンロータ３の軸方向に沿って複数段に配設されるように前記切り欠き形状の各シールフィンカバー５に設置する。
【００３２】
そして複数のシールフィン１を備えたこれらのシールフィンカバー５を全周リングとなるように静止体部材４及びダイアフラム１２の内壁側の溝部に、或いは静止体部材４及びダイアフラム１２の内壁側に設置したシールフィン取付けブロック４ａ、１２ａの溝部にスライドさせて周方向に送りながら取付け、全周リング状に配設する。
【００３３】
図４にシールフィン１を取り付ける静止体部材４及びダイアフラム１２の内壁側に設置したシールフィン取付けブロック４ａ、１２ａを示す。
【００３４】
このように、本実施例の蒸気タービンのシール装置においては、複数枚のシールフィン１を束ねて短冊状にして円周方向及びタービンロータ軸方向に配設したシールフィンカバー５を備えたシールフィンカバー５を前記シールフィン取付けブロック４ａ、１２ａの溝部に円周方向に送りながら装着させることで、複数のシールフィン１をシールフィンカバー５に対してタービンロータ軸方向に交互にずらして取り付けて段違いで折り重なる構成にして複数のシールフィン１を備えたシールフィンカバー５を全周リング状に配設した構成を実現している。
【００３５】
そして本実施例のシール装置では、前記静止体部材４とタービンロータ３、並びにダイアフラム１２とタービンロータ３との間に形成される間隙を流下する蒸気の圧力を受けた時に、各シールフィン１の先端部に形成した屈曲部１ａが蒸気の圧力によって蒸気が流れる下流側に向かって撓み、各シールフィン１の先端部が蒸気の流れの下流側に傾斜することを許容するように形成している。
【００３６】
したがって、本実施例の蒸気タービンのシール装置では、蒸気タービンが運転されると、シールフィン１の先端部が蒸気の圧力の作用によって蒸気の流れの下流側に傾斜するので、このシールフィン１の先端部と、タービンロータ３に設けたテーパを有するステップ２との間の間隙は更に狭まり、この間隙を流下する蒸気の流量を低減させることができるので、蒸気タービンのシール性能が向上し、蒸気タービンの性能を向上させることが可能となる。
【００３７】
このようにシールフィン１を構成したことにより、上流側の蒸気の圧力により先端部に屈曲部１ａを備えた各シールフィン１の先端部が下流側に押され、重ね合わされた複数のシールフィン１の間に存在する微小な間隙を縮小し、シール装置のシールフィンから漏洩する蒸気のリークを低減する。
【００３８】
また、各シールフィン１の先端部を折り曲げて屈曲部１ａを備えたことによって、このシールフィン１の先端部に対峙したタービンロータ３の外面の位置に勾配のついたステップ２を設けることにより、蒸気の圧力を受けた各シールフィン１の先端部が下流側に撓んで傾斜した際に、タービンロータ３と静止体部材側のシールフィン１との間隙を更に縮小することができる。
【００３９】
本実施例の蒸気タービンのシール装置は非接触型シールでありながら、シール同士の間隙、及びタービンロータと静止体部材との間隙の両方を共に縮小することが可能となり、蒸気漏洩を低減するので、蒸気タービンのシール性能及び蒸気タービンの性能を向上させると共に、シール部材との接触に起因したタービンロータの損傷及び振動の発生を抑制した蒸気タービンのシール装置を実現することができる。
【００４０】
更に、本実施例のシール装置においては、複数毎の各シールフィン１がタービンロータ３の軸方向に沿って複数枚重ねられて配設されているので、シールフィン１同士が折り重なっている箇所においても、蒸気の力により蒸気の流れの下流側に押されたシールフィン１同士が相互の間隙を狭める作用を有することになる。
【００４１】
以上の説明から明らかなように、本実施例によれば蒸気タービンロータと静止体との間の間隙を縮小して蒸気タービンのシール性能及び蒸気タービンの性能を向上させると共に、シール部材との接触に起因したタービンロータの損傷及び振動の発生を抑制した蒸気タービンのシール装置を実現することができる。
【実施例２】
【００４２】
次に本発明の他の実施例である蒸気タービンのシール装置について図５を用いて説明する。
【００４３】
本実施例の蒸気タービンのシール装置は、図１乃至図４に示した先の実施例の蒸気タービンのシール装置と基本的な構成及び作用は同じであるので、両者に共通した構成及び作用についての説明は省略し、両者で異なった本実施例の蒸気タービンのシール装置の構成及び作用についてのみ以下に説明する。
【００４４】
本実施例の蒸気タービンのシール装置においては、先端部に屈曲部１ａを備えた複数枚重ねられたシールフィン１がタービンロータ３の軸方向に離間して配置されており、これらの離間して配設された複数枚重ねられたシールフィン１の間にハイローフィン６が位置するように、該ハイローフィン６を静止体部材４及びダイアフラム１２の内壁側に設置した構成である。
【００４５】
即ち、本実施例の蒸気タービンのシール装置では、シールフィン１とハイローフィン６をタービンロータ３の軸方向に交互に設置することにより、二タイプのシールによってシール性能を更に向上させるものである。
【００４６】
また、シールフィン１と比較してハイローフィン６は構造的にも簡単なため、交互にシールとして用いる場合は組み立て、コスト面でのメリットもある。
【００４７】
また、本実施例の蒸気タービンのシール装置においては、シールフィン１の先端部が蒸気の圧力によって撓んでシールフィン１の先端が蒸気の下流側に傾斜した場合に、タービンロータ３に設けたステップ４とシールフィン１の先端部との間の間隙が蒸気が流れる上流側では狭まって、シールフィン１の先端部がタービンロータ３のステップ４と接触する可能性もある。
【００４８】
そこで、本実施例の蒸気タービンのシール装置では、タービンロータ３のステップ４の上面にシールフィン１の材料よりも柔らかい材料のアブレイダブル材７を盛ることで、仮にシールフィン１の先端部がこのステップ４の上面に肉盛したアブレイダブル材７と接触した場合でも、アブレイダブル材７のみがシールフィン１の先端部によって削れるだけでタービンロータ３に重大な損傷を与える事態を回避できるメリットがある。
【００４９】
また、アブレイダブル材７をタービンロータ３のステップ４の上面に肉盛することによって、シールフィン１の先端部とタービンロータ３側との間隙をより狭く設定することが可能となるので、蒸気タービンのシール性能を更に向上させることが可能になる。
【００５０】
本実施例によっても、蒸気タービンロータと静止体との間の間隙を縮小して蒸気タービンのシール性能及び蒸気タービンの性能を向上させると共に、シール部材との接触に起因したタービンロータの損傷及び振動の発生を抑制した蒸気タービンのシール装置を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、蒸気タービンの回転体と静止体との間隙に設置してこの間隙を通じて漏洩する蒸気の漏洩量を低減させる蒸気タービンのシール装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１：シールフィン、１ａ：湾曲部、２：ステップ、３：タービンロータ、４：静止体部材、５：シールフィンカバー、６：ハイローフィン、７：アブレイダブル材、４ａ、１２ａ：シールフィン取付けブロック。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービンの回転体と静止体との間隙に設置してこの間隙を通じて漏洩する蒸気の漏洩量を低減させる蒸気タービンのシール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンのシール装置は、蒸気タービンのケーシングに設けた静翼を有する静止体であるダイアフラムと動翼を有する回転体であるタービンロータとの間隙に設置されたダイヤフラムパッキン部、並びに、蒸気タービンのケーシングに設けた静止体部材とタービンロータとの間隙に設置されたタービンシャフトパッキン部にそれぞれ設置されている。
【０００３】
そして蒸気タービンのシール装置に求められる機能は、前記シール装置を前記ダイヤフラムパッキン部やタービンシャフトパッキン部に設置することによって、静止体と回転体との間の間隙を通じて高圧側から低圧側に向かって漏洩する蒸気の漏洩量を低減して蒸気タービンのシール性能を高め、蒸気タービンで仕事をする蒸気量を増やすことにより蒸気タービンの性能の向上を図ることにある。
【０００４】
ところで、蒸気タービンのシール装置としては、非接触型シール装置と接触型シール装置とがあるが、非接触型シール装置の代表的なものとしてハイローフィンが挙げられる。
【０００５】
ハイローフィンを採用したシール装置の場合、タービンの静止体側に半径方向に交互に高さの異なるフィンを設け、回転体側となるタービンロータ側に前記フィンと対峙したステップを設置することによって、静止体側と回転体側との間隙を小さく形成した構成のシール装置となる。
【０００６】
また、接触型のシール装置の代表的なものとしてリーフシールが挙げられる。
【０００７】
リーフシールを採用したシール装置では、タービンの静止体側に多数枚の薄板シールを帯状に重ね、円周方向にこれらの帯状に重ねた薄板シールを角度を持たせて配置した構成のシール装置である。
【０００８】
この接触型のリーフシールの一例として、公知例の特許３６９２３００号公報には、ガスタービンに設置されたシール装置であるが、回転軸の周囲に可撓性を有する薄板がリング状に積層されており、積層された各薄板の一方側が筒状の固定手段に取り付けられて前記回転軸の軸方向と前記各薄板の幅方向とを一致させ、回転軸の停止時には前記各薄板が回転軸と接触し、回転軸の回転時には前記各薄板が回転軸と非接触となるように構成された、高いシール性能を有し耐摩耗性に優れた非接触型のリーフシールのシール装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許３６９２３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前記ハイローフィンを採用した非接触型シール装置においては、タービンロータと静止体との間に常時一定の間隙が保たれた状態で蒸気タービンが運転されるので、シール装置内のタービンロータと静止体との間に存在する前記間隙を通じて蒸気が漏洩することは防止できず、よってハイローフィンのシール装置では蒸気の漏洩を低減することにおのずと限界がある。
【００１１】
また、特許３６９２３００号公報に記載されたようなリーフシールを採用した接触型シール装置においては、多数枚の薄板状シールを帯状に重ねて円周方向に並べてシール装置を構成しているが、これらの多数枚の薄板状シールにおいては隣接した各薄板状シールとの間の間隙を通じて少量の蒸気が流下するので、前記シール装置によって前記間隙を流下する蒸気の漏洩を大幅に低減させることには限界がある。
【００１２】
更に、この接触型シール装置においては、蒸気タービンの運転停止状態及び起動時にシール装置を構成する薄板状シール先端がタービンロータと接触することになるため、薄板状シール先端との接触によるタービンロータへの損傷、及び／或いは、薄板状シール先端との接触に起因したタービンロータの振動、がそれぞれ発生する可能性がある。
【００１３】
特に蒸気タービンの起動時においては、定格回転数まで蒸気タービンの回転速度を昇速させる過程で危険速度を通過するため、タービンロータとシール装置の薄板状シールの先端とが接触ししてタービンロータに振動を発生させる要因となる可能性がより高くなる。
【００１４】
本発明の目的は、蒸気タービンロータと静止体との間の間隙を縮小して蒸気タービンのシール性能及び蒸気タービンの性能を向上させると共に、シール部材との接触に起因したタービンロータの損傷及び振動の発生を抑制した蒸気タービンのシール装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の蒸気タービンのシール装置は、蒸気タービンの静止体部材に取り付けられる板状シール部材の先端部に折り曲がった湾曲部を設けると共に前記湾曲部の先端に勾配面を形成し、この板状シール部材をタービンロータの軸方向に沿って複数枚重ねて設置すると共に、これらの複数枚重ねて設置した板状シール部材を相互に離間させて円周方向に沿って配設し、前記複数枚重ねて設置した板状シール部材に対峙する位置のタービンロータの外面に勾配面を形成したステップ部を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、蒸気タービンロータと静止体との間の間隙を縮小して蒸気タービンのシール性能及び蒸気タービンの性能を向上させると共に、シール部材との接触に起因したタービンロータの損傷及び振動の発生を抑制した蒸気タービンのシール装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例である蒸気タービンのシール装置が適用可能な箇所を示した蒸気タービの部分図。
【図２】本発明の一実施例である蒸気タービンのシール装置を示す構成図。
【図３】図２に示した実施例の蒸気タービンのシール装置の配置を表した上面図。
【図４】図２及び図４に示した実施例のシール装置におけるシールフィンの取付け部分を示す断面図。
【図５】本発明の他の実施例である蒸気タービンのシール装置を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の一実施例である蒸気タービンのシール装置について図面を引用して以下に説明する。
【実施例１】
【００１９】
本発明の一実施例である蒸気タービンのシール装置について図１乃至図４を用いて説明する。
【００２０】
図１は本発明の一実施例の蒸気タービンのシール装置が適用可能な蒸気タービの部分図を示し、図２は本発明の一実施例の蒸気タービンのシール装置の構成を示している。
【００２１】
図１及び図２において、本実施例である蒸気タービンのシール装置は、蒸気タービンのケーシング２０の内側に設けられ、複数の静翼１６を配列した静止体であるダイアフラム１２と複数の動翼を配列した回転体であるタービンロータ３との間の間隙に設置されたダイヤフラムパッキン部Ｂ、並びに、蒸気タービンのケーシング１０の内側の静止体部材４と、回転体であるタービンロータ３との間の間隙に設置されたタービンシャフトパッキン部Ａに、それぞれ設置することで、これらのシール装置が設置されている静止体と回転体との間の間隙を通じて蒸気が漏洩するのを低減し、蒸気タービンの性能向上を図っている。
【００２２】
蒸気タービンのシール装置に求められる機能は、蒸気タービンのシール性能を高めて静止体と回転体との間の間隙を通じて漏洩する蒸気の漏洩量を低減し、蒸気タービンで仕事をする蒸気量を増やすことにより、蒸気タービンの性能の向上を図ることにある。
【００２３】
図２に示したタービンシャフトパッキン部Ａ及びダイヤフラムパッキン部Ｂに設置された本実施例の接触型シール装置である蒸気タービンのシール装置について詳細に説明すると、シール装置として複数個の薄板のシールフィン１がタービンロータ３の軸方向に相互に重ね合わされて配設されている。
【００２４】
そして複数個の各シールフィン１は、図２及び図３に示すように各シールフィン１の根元側はシールカバー５に固定しており、このシールカバー５が蒸気タービンのケーシング１０の内側に設置された静止体部材４、並びに蒸気タービンのケーシング２０の内側に設置されたダイアフラム１２にそれぞれ取り付けられている。
【００２５】
そして複数個の各シールフィン１は、前記静止体部材４のシールカバー５とタービンロータ３、並びに前記ダイアフラム１２のシールカバー５とタービンロータ３との間にそれぞれ形成される蒸気が流下する間隙に配設されており、各シールフィン１の固定されていない端面となる先端部には蒸気の上流側から下流側に向けて折り曲げられた屈曲部１ａを備えている。
【００２６】
このシールフィン１の先端部に面したタービンロータ３の外面にはテーパを有するステップ２が形成されている。
【００２７】
そして、このタービンロータ３のステップ２に形成したテーパに対応するように、前記各シールフィン１の先端部に備えられた屈曲部１ａの先端の外面には、前記ステップ２と同じ傾斜のテーパが形成されており、前記各シールフィン１の先端部のテーパとタービンロータ３のステップ２に形成したテーパとが非接触状態で近接して配置されている。
【００２８】
本実施例の蒸気タービンのシール装置１１に備えられた各シールフィン１は、板厚１．０〜２．０ｍｍ程度の薄板で形成されており、これらの薄板の各シールフィン１がタービンロータ３の軸方向に沿って蒸気の流れ方向に対して直角となるように複数枚、例えば２枚、重ねられて配設されている。
【００２９】
また、複数枚重ねられた前記シールフィン１はタービンロータ３のテーパを有するステップ２の外周側に、図３に示したように円周方向に沿って５．０ｍｍ程度の間隔を持って複数枚環状に配設され、且つ、タービンロータ３の軸方向に沿って複数段、例えば２段に離間させて配設されていることによってシール装置を形成している。
【００３０】
即ち、本実施例の蒸気タービンのシール装置においては、これらのシールフィン１が円周方向に折り重なっている状態に配置するために、シールフィン１の根元側を固定しているシールフィンカバー５を円周方向に複数個の分割された切りかけ形状で全周リング状となるように形成されている。
【００３１】
そしてシールフィン１を取り付ける際は、シールフィン１を複数枚を束ねて短冊状にしたものを、円周方向に沿って円環状で、且つ、タービンロータ３の軸方向に沿って複数段に配設されるように前記切り欠き形状の各シールフィンカバー５に設置する。
【００３２】
そして複数のシールフィン１を備えたこれらのシールフィンカバー５を全周リングとなるように静止体部材４及びダイアフラム１２の内壁側の溝部に、或いは静止体部材４及びダイアフラム１２の内壁側に設置したシールフィン取付けブロック４ａ、１２ａの溝部にスライドさせて周方向に送りながら取付け、全周リング状に配設する。
【００３３】
図４にシールフィン１を取り付ける静止体部材４及びダイアフラム１２の内壁側に設置したシールフィン取付けブロック４ａ、１２ａを示す。
【００３４】
このように、本実施例の蒸気タービンのシール装置においては、複数枚のシールフィン１を束ねて短冊状にして円周方向及びタービンロータ軸方向に配設したシールフィンカバー５を備えたシールフィンカバー５を前記シールフィン取付けブロック４ａ、１２ａの溝部に円周方向に送りながら装着させることで、複数のシールフィン１をシールフィンカバー５に対してタービンロータ軸方向に交互にずらして取り付けて段違いで折り重なる構成にして複数のシールフィン１を備えたシールフィンカバー５を全周リング状に配設した構成を実現している。
【００３５】
そして本実施例のシール装置では、前記静止体部材４とタービンロータ３、並びにダイアフラム１２とタービンロータ３との間に形成される間隙を流下する蒸気の圧力を受けた時に、各シールフィン１の先端部に形成した屈曲部１ａが蒸気の圧力によって蒸気が流れる下流側に向かって撓み、各シールフィン１の先端部が蒸気の流れの下流側に傾斜することを許容するように形成している。
【００３６】
したがって、本実施例の蒸気タービンのシール装置では、蒸気タービンが運転されると、シールフィン１の先端部が蒸気の圧力の作用によって蒸気の流れの下流側に傾斜するので、このシールフィン１の先端部と、タービンロータ３に設けたテーパを有するステップ２との間の間隙は更に狭まり、この間隙を流下する蒸気の流量を低減させることができるので、蒸気タービンのシール性能が向上し、蒸気タービンの性能を向上させることが可能となる。
【００３７】
このようにシールフィン１を構成したことにより、上流側の蒸気の圧力により先端部に屈曲部１ａを備えた各シールフィン１の先端部が下流側に押され、重ね合わされた複数のシールフィン１の間に存在する微小な間隙を縮小し、シール装置のシールフィンから漏洩する蒸気のリークを低減する。
【００３８】
また、各シールフィン１の先端部を折り曲げて屈曲部１ａを備えたことによって、このシールフィン１の先端部に対峙したタービンロータ３の外面の位置に勾配のついたステップ２を設けることにより、蒸気の圧力を受けた各シールフィン１の先端部が下流側に撓んで傾斜した際に、タービンロータ３と静止体部材側のシールフィン１との間隙を更に縮小することができる。
【００３９】
本実施例の蒸気タービンのシール装置は非接触型シールでありながら、シール同士の間隙、及びタービンロータと静止体部材との間隙の両方を共に縮小することが可能となり、蒸気漏洩を低減するので、蒸気タービンのシール性能及び蒸気タービンの性能を向上させると共に、シール部材との接触に起因したタービンロータの損傷及び振動の発生を抑制した蒸気タービンのシール装置を実現することができる。
【００４０】
更に、本実施例のシール装置においては、複数毎の各シールフィン１がタービンロータ３の軸方向に沿って複数枚重ねられて配設されているので、シールフィン１同士が折り重なっている箇所においても、蒸気の力により蒸気の流れの下流側に押されたシールフィン１同士が相互の間隙を狭める作用を有することになる。
【００４１】
以上の説明から明らかなように、本実施例によれば蒸気タービンロータと静止体との間の間隙を縮小して蒸気タービンのシール性能及び蒸気タービンの性能を向上させると共に、シール部材との接触に起因したタービンロータの損傷及び振動の発生を抑制した蒸気タービンのシール装置を実現することができる。
【実施例２】
【００４２】
次に本発明の他の実施例である蒸気タービンのシール装置について図５を用いて説明する。
【００４３】
本実施例の蒸気タービンのシール装置は、図１乃至図４に示した先の実施例の蒸気タービンのシール装置と基本的な構成及び作用は同じであるので、両者に共通した構成及び作用についての説明は省略し、両者で異なった本実施例の蒸気タービンのシール装置の構成及び作用についてのみ以下に説明する。
【００４４】
本実施例の蒸気タービンのシール装置においては、先端部に屈曲部１ａを備えた複数枚重ねられたシールフィン１がタービンロータ３の軸方向に離間して配置されており、これらの離間して配設された複数枚重ねられたシールフィン１の間にハイローフィン６が位置するように、該ハイローフィン６を静止体部材４及びダイアフラム１２の内壁側に設置した構成である。
【００４５】
即ち、本実施例の蒸気タービンのシール装置では、シールフィン１とハイローフィン６をタービンロータ３の軸方向に交互に設置することにより、二タイプのシールによってシール性能を更に向上させるものである。
【００４６】
また、シールフィン１と比較してハイローフィン６は構造的にも簡単なため、交互にシールとして用いる場合は組み立て、コスト面でのメリットもある。
【００４７】
また、本実施例の蒸気タービンのシール装置においては、シールフィン１の先端部が蒸気の圧力によって撓んでシールフィン１の先端が蒸気の下流側に傾斜した場合に、タービンロータ３に設けたステップ４とシールフィン１の先端部との間の間隙が蒸気が流れる上流側では狭まって、シールフィン１の先端部がタービンロータ３のステップ４と接触する可能性もある。
【００４８】
そこで、本実施例の蒸気タービンのシール装置では、タービンロータ３のステップ４の上面にシールフィン１の材料よりも柔らかい材料のアブレイダブル材７を盛ることで、仮にシールフィン１の先端部がこのステップ４の上面に肉盛したアブレイダブル材７と接触した場合でも、アブレイダブル材７のみがシールフィン１の先端部によって削れるだけでタービンロータ３に重大な損傷を与える事態を回避できるメリットがある。
【００４９】
また、アブレイダブル材７をタービンロータ３のステップ４の上面に肉盛することによって、シールフィン１の先端部とタービンロータ３側との間隙をより狭く設定することが可能となるので、蒸気タービンのシール性能を更に向上させることが可能になる。
【００５０】
本実施例によっても、蒸気タービンロータと静止体との間の間隙を縮小して蒸気タービンのシール性能及び蒸気タービンの性能を向上させると共に、シール部材との接触に起因したタービンロータの損傷及び振動の発生を抑制した蒸気タービンのシール装置を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、蒸気タービンの回転体と静止体との間隙に設置してこの間隙を通じて漏洩する蒸気の漏洩量を低減させる蒸気タービンのシール装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１：シールフィン、１ａ：湾曲部、２：ステップ、３：タービンロータ、４：静止体部材、５：シールフィンカバー、６：ハイローフィン、７：アブレイダブル材、４ａ、１２ａ：シールフィン取付けブロック。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気タービンのシール装置において、蒸気タービンの静止体部材に取り付けられる板状シール部材の先端部に折り曲がった湾曲部を設けると共に前記湾曲部の先端に勾配面を形成し、この板状シール部材をタービンロータの軸方向に沿って複数枚重ねて設置すると共に、これらの複数枚重ねて設置した板状シール部材を相互に離間させて円周方向に沿って配設し、
前記複数枚重ねて設置した板状シール部材に対峙する位置のタービンロータの外面に勾配面を形成したステップ部を設けたことを特徴とする蒸気タービンのシール装置。
【請求項２】
請求項１に記載の蒸気タービンのシール装置において、
複数枚重ねて設置した前記板状シール部材及びタービンロータに設けた前記ステップ部をタービンロータの軸方向に沿ってそれぞれ複数箇所設置し、前記複数箇所設置された前記板状シール部材の間に位置するようにハイローフィンを蒸気タービンの静止体部材に配設したことを特徴とする蒸気タービンのシール装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の蒸気タービンのシール装置において、
前記タービンロータの外面に形成したステップ部の勾配面にアブレイダブル材の肉盛部を設けたけたことを特徴とする蒸気タービンのシール装置。
【請求項１】
蒸気タービンのシール装置において、蒸気タービンの静止体部材に取り付けられる板状シール部材の先端部に折り曲がった湾曲部を設けると共に前記湾曲部の先端に勾配面を形成し、この板状シール部材をタービンロータの軸方向に沿って複数枚重ねて設置すると共に、これらの複数枚重ねて設置した板状シール部材を相互に離間させて円周方向に沿って配設し、
前記複数枚重ねて設置した板状シール部材に対峙する位置のタービンロータの外面に勾配面を形成したステップ部を設けたことを特徴とする蒸気タービンのシール装置。
【請求項２】
請求項１に記載の蒸気タービンのシール装置において、
複数枚重ねて設置した前記板状シール部材及びタービンロータに設けた前記ステップ部をタービンロータの軸方向に沿ってそれぞれ複数箇所設置し、前記複数箇所設置された前記板状シール部材の間に位置するようにハイローフィンを蒸気タービンの静止体部材に配設したことを特徴とする蒸気タービンのシール装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の蒸気タービンのシール装置において、
前記タービンロータの外面に形成したステップ部の勾配面にアブレイダブル材の肉盛部を設けたけたことを特徴とする蒸気タービンのシール装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２０８５０２（Ｐ２０１１−２０８５０２Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７４０５３（Ｐ２０１０−７４０５３）
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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