JP6197985B2 - Seal structure and turbine device provided with the same - Google Patents
Seal structure and turbine device provided with the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP6197985B2 JP6197985B2 JP2013009261A JP2013009261A JP6197985B2 JP 6197985 B2 JP6197985 B2 JP 6197985B2 JP 2013009261 A JP2013009261 A JP 2013009261A JP 2013009261 A JP2013009261 A JP 2013009261A JP 6197985 B2 JP6197985 B2 JP 6197985B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- seal
- flange portion
- seal structure
- turbine
- abradable layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
Description
本発明は、シール構造、これを備えたタービン装置に関するものである。 The present invention relates to a seal structure and a turbine apparatus including the seal structure.
蒸気タービン、ガスタービン、軸流圧縮機等のタービン装置において、タービン内部における圧力損失の一つとして、タービン翼の頂部と、この頂部に近接して対向するハウジング(シールリング)の内周面との間を、蒸気やガス等の動作流体が漏れて通り抜けてしまう翼頂部漏れ損失がある。この翼頂部漏れ損失を低減させてタービン効率を向上させるべく、特許文献1,2等に開示されているシール構造がある。
In a turbine apparatus such as a steam turbine, a gas turbine, an axial compressor, etc., as one of the pressure losses in the turbine, the top of the turbine blade and the inner peripheral surface of the housing (seal ring) facing the top close to the top There is a blade top leakage loss in which a working fluid such as steam or gas leaks through. In order to improve the turbine efficiency by reducing the blade top leakage loss, there are seal structures disclosed in
特許文献1に開示されているシール構造は、タービン翼の頂部(シュラウド部等)に、タービン軸方向に沿って段階的に内径が変化するステップ部を形成する一方、このタービン翼の頂部に対向するハウジングの内周面に、タービン翼頂部の各ステップ部の位置に対応して複数の大キャビティ、小キャビティ、およびシールフィンを形成し、大キャビティの内部で、漏洩蒸気の流れに主渦を形成させるとともに、小キャビティおよびシールフィンにより、漏洩蒸気の主渦と逆方向に回転する剥離渦を形成させ、この剥離渦によって、シールフィンとステップ部との間の微小隙間を通り抜けようとする漏洩蒸気の流れを妨げる縮流効果を発揮させて翼頂部漏れ損失を低減させる、所謂ラビリンス構造を備えている。
The seal structure disclosed in
また、特許文献2に開示されているシール構造は、タービン翼の頂部にシールフィンを突設する一方、この頂部に対向するハウジングの内周面に可削性のアブレイダブル層を形成し、タービン運転時にタービン翼の頂部がハウジングの内周面に接触してもアブレイダブル層が切削されることによりタービン翼およびハウジングの破損、摩耗、振動等を抑制し、タービン翼の頂部とハウジングの内周面との隙間を極小に設定可能にして翼頂部漏れ損失を低減させるアブレイダブルシール構造を備えている。 Further, the seal structure disclosed in Patent Document 2 is provided with a seal fin projecting from the top of the turbine blade, while forming a machinable abradable layer on the inner peripheral surface of the housing facing the top, Even if the top of the turbine blade contacts the inner peripheral surface of the housing during turbine operation, the abradable layer is cut to prevent damage, wear, vibration, etc. of the turbine blade and the housing. It has an abradable seal structure that can reduce the blade top leakage loss by setting the gap with the inner peripheral surface to a minimum.
さらなる翼頂部漏れ損失の低減を図るためには、ラビリンス構造とアブレイダブルシール構造を兼ね備えたシール構造とするのが好ましい。この場合、例えば図9に示すようなシール構造101が考えられる。
In order to further reduce the blade top leakage loss, it is preferable to have a seal structure having both a labyrinth structure and an abradable seal structure. In this case, for example, a
即ち、タービン翼1の頂部に複数のシールフィン2a〜2dおよびキャビティ部3a〜3cがステップ状に形成されるとともに、これらのシールフィン2a〜2dおよびキャビティ3a〜3cに対向するハウジング5の内周面に、タービン軸方向に沿って段階的に内径が変化するステップ部6a〜6dが形成される。ステップ部6a〜6dは、タービン翼の軸方向に平行するアキシャル面61とタービン軸方向に直角なラジアル面62(ステップ面)と、を備えている。
That is, a plurality of
各シールフィン2a〜2dの、動作流体の流れ方向Fに対向するシール面21は、その直近のステップ部6a〜6dのラジアル面62に対して流れ方向Fの後方に位置がずらされている。そして、各アキシャル面61にアブレイダブル層7が溶射等により形成される。そのアブレイダブル材としては、例えばMCrAlY合金があり、これにポリエステルおよび六方晶窒化ホウ素(h−BN)を混合させて溶射し、多孔質のメタル層を形成する。これにより、シールフィン2a〜2dとアキシャル面61との間の隙間を極小にすることができる。
The positions of the
このように構成されたシール構造101において、一段目のステップ部6aのアキシャル面61と、一段目のシールフィン2aの先端との間をリークした動作流体は、二段目のステップ部6bのラジアル面62にぶつかり、キャビティ3aの底部側に流れの向きを変えて主渦Aを形成する。また、この動作流体の一部は、上記のようにラジアル面62にぶつかった後、二段目のシールフィン2bのシール面21に向かって逆方向に渦巻く剥離渦Bを形成する。
In the
剥離渦Bは、主渦Aの旋回方向とは逆の旋回方向を持つカウンター渦であるため、この剥離渦Bによって、シールフィン2aとアキシャル面61との間をリークしようとする動作流体の流れが阻害され、シール性が向上する。以下、キャビティ3b,3cにおいても同様に主渦Aと剥離渦Bが発生し、これによって動作流体の漏れが段階的に小さくなり、アブレイダブル層7を設けたことによるシール効果と相俟って良好なシール性が発揮され、翼頂部漏れ損失を格段に低減させることができる。
Since the separation vortex B is a counter vortex having a swirl direction opposite to the swirl direction of the main vortex A, the flow of the working fluid attempting to leak between the
図9に示すシール構造101において、剥離渦Bを効果的に形成するためには、ステップ部6a〜6dのアキシャル面61とラジアル面62とがなす角部Cにシャープなエッジを持たせ、ここで主渦Aがシールフィン2a〜2dのシール面21側に強く巻き込まれるようにすることが望ましい。図10に拡大して示すように、この角部Cのエッジが丸くなっていると、主渦Aの流れが角部Cの先でシール面21側に巻き込まれずに、角部Cを通り過ぎてしまう傾向が強くなり、剥離渦Bが発生しにくくなる。このため、動作流体のシール性が低下してしまう。
In the
特に、アキシャル面61にアブレイダブル層7が溶射によって形成される場合には、アブレイダブル層7をアキシャル面61の端部(角部C)まで均一に形成することは困難であり、どうしても角部Cが丸くなってしまう傾向がある。
In particular, when the
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ラビリンス構造とアブレイダブルシール構造とを兼ね備え、アブレイダブル層がラビリンス構造の角部まで形成されるシール構造において、簡素な構成により、ラビリンス構造の角部が丸くなることを防止して剥離渦を確実に形成し、動作流体のシール性を高めて翼頂部漏れ損失の低減を図ることのできるシール構造、これを備えたタービン装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and has a labyrinth structure and an abradable seal structure, and a simple seal structure in which the abradable layer is formed up to the corner of the labyrinth structure. With this structure, the labyrinth structure has a sealing structure that prevents the corners from being rounded and reliably forms a separation vortex, and improves the sealing performance of the working fluid to reduce the blade top leakage loss. An object is to provide a turbine device.
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
即ち、本発明に係るシール構造は、ラビリンス構造とアブレイダブルシール構造とを兼ね備え、前記ラビリンス構造において動作流体の剥離渦を形成するための角部を構成する二面のうちの一方の面にアブレイダブル層が形成され、前記アブレイダブル層に向かって延在するシールフィンを有するタービン翼のシール構造であって、前記角部を構成する二面のうちの他方の面の縁部に、この他方の面の面方向に沿って前記一方の面よりも高く突出し、上流側を向くステップ面、及び、下流側を向いて突出方向に向かうに従って上流側に傾斜する傾斜面を有するフランジ部と、前記傾斜面と該傾斜面に連続する前記他方における径方向内側を向く周面との間に画成される空間に、これら傾斜面及び周面に接触するように設けられ、前記シールフィンの先端に対応する位置に周方向に延在する溝が形成されたアブレイダブル層と、を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
That is, the seal structure according to the present invention has both a labyrinth structure and an abradable seal structure, and the labyrinth structure has one of two surfaces constituting a corner for forming a separation vortex of the working fluid. A turbine blade seal structure having an abradable layer and having seal fins extending toward the abradable layer, the edge of the other surface of the two surfaces constituting the corner portion The flange portion has a step surface projecting higher than the one surface along the surface direction of the other surface, facing the upstream side, and an inclined surface inclined toward the upstream side toward the projecting direction toward the downstream side. When, in the space defined between the circumferential surface facing the radially inner side of the other continuous to the inclined surface and the inclined surface, provided in contact with the inclined surface and the circumferential surface, said Shirufu Characterized in that it comprises a position corresponding to the tip of the emission and circumferentially extending abradable layer in which the grooves are formed, the.
上記構成によれば、ラビリンス構造において動作流体の剥離渦を形成する角部にフランジ部が形成されるため、角部のエッジがシャープに保たれる。また、この角部を構成する二面のうちの、一方の面に形成されるアブレイダブル層がフランジ部によって堰き止められる形になるため、従来のようにアブレイダブル層の端部が角部のエッジを丸めてしまうことがない。このように、ラビリンス構造の角部が丸くなることを防止して剥離渦を確実に形成し、動作流体のシール性を高めて翼頂部漏れ損失の低減を図ることができる。 According to the above configuration, since the flange portion is formed at the corner portion forming the separation vortex of the working fluid in the labyrinth structure, the edge of the corner portion is kept sharp. In addition, since the abradable layer formed on one surface of the two surfaces constituting the corner portion is blocked by the flange portion, the end portion of the abradable layer is square as in the conventional case. The edges of the parts are not rounded. In this way, it is possible to prevent the corners of the labyrinth structure from being rounded, to reliably form a separation vortex, to improve the sealing performance of the working fluid, and to reduce the blade top leakage loss.
上記構成によれば、簡素な構造によってフランジ部を形成することができる。フランジ部は、一方の面を旋削形成する際に同時に形成できるため、ハウジング等の製造工程が複雑になることがなく、容易に形成することができる。 According to the above configuration, the flange portion can be formed with a simple structure. Since the flange portion can be formed simultaneously with the turning of one surface, the manufacturing process of the housing or the like is not complicated and can be easily formed.
上記構成によれば、前記他方の面に板部材を固着するという簡単な構造によってフランジ部を容易に形成することができる。また、フランジ部を備えない既存のタービン装置にフランジ部を後付けして改良することができる。 According to the above configuration, the flange portion can be easily formed by a simple structure in which the plate member is fixed to the other surface. Moreover, the flange part can be retrofitted to an existing turbine apparatus that does not include the flange part for improvement.
上記構成によれば、凸部の先端の軸方向寸法が小さいため、シールフィンの位置をよりステップ面側に設計しやすくなる。また、傾斜面が傾斜構造であることにより、快削材の密着性が向上し、剥離に対する耐久性が向上する。 According to the said structure, since the axial direction dimension of the front-end | tip of a convex part is small, it becomes easy to design the position of a seal fin to the step surface side. Moreover, when the inclined surface is an inclined structure, the adhesion of the free-cutting material is improved and the durability against peeling is improved.
前記フランジ部は、前記他方における径方向内側を向く周面を、前記フランジ部が残るように削り下げることにより形成してもよい。 The flange portion may be formed by scraping a circumferential surface facing the radially inner side on the other side so that the flange portion remains.
前記フランジ部は、前記他方に固着した板部材により形成してもよい。 The flange portion may be formed by a plate member fixed to the other.
また、上記シール構造において、前記フランジ部が設けられ周方向に分割されたハウジングを備え、前記ハウジングの分割部合わせ面の径方向内側の端部に面取りを設けることが好ましい。
上記構成によれば、快削材の密着度を上げて、運転中の剥離を防止することができる。
The seal structure preferably includes a housing provided with the flange portion and divided in the circumferential direction, and a chamfer is provided at the radially inner end of the dividing portion mating surface of the housing.
According to the said structure, the adhesion degree of a free-cutting material can be raised and peeling during a driving | operation can be prevented.
また、本発明に係るタービン装置は、前記の各態様のシール構造を備えたことを特徴とする。 Moreover, the turbine apparatus according to the present invention is characterized by including the seal structure of each of the above aspects.
このタービン装置によれば、ラビリンス構造の角部が丸くなることを防止して剥離渦を確実に形成し、これによりタービン翼の頂部とハウジングとの間を動作流体がリークしてしまうことを防止して翼頂部漏れ損失を低減させてタービン効率を高めることができる。 According to this turbine apparatus, the corner portion of the labyrinth structure is prevented from being rounded to reliably form a separation vortex, thereby preventing the working fluid from leaking between the top of the turbine blade and the housing. Thus, the blade top leakage loss can be reduced and the turbine efficiency can be increased.
以上のように、本発明に係るタービン翼のシール構造、これを備えたタービン装置によれば、ラビリンス構造とアブレイダブルシール構造とを兼ね備え、アブレイダブル層がラビリンス構造の角部まで形成されるシール構造において、簡素な構成により、ラビリンス構造の角部が丸くなることを防止して剥離渦を確実に形成し、動作流体のシール性を高めて翼頂部漏れ損失の低減を図ることができる。 As described above, according to the turbine blade seal structure according to the present invention and the turbine apparatus including the same, the labyrinth structure and the abradable seal structure are combined, and the abradable layer is formed up to the corner of the labyrinth structure. With a simple structure, the corners of the labyrinth structure can be prevented from being rounded and a separation vortex can be reliably formed, and the sealing loss of the working fluid can be improved and the blade top leakage loss can be reduced. .
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について、図1、図2、及び図3を参照しながら説明する。まず、本発明の第1実施形態に係る蒸気タービンの構成について説明する。図1は、第1実施形態に係る蒸気タービン71を示す概略断面図である。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 3. First, the configuration of the steam turbine according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a
蒸気タービン71は、中空のケーシング72と、このケーシング72の内部に流入する蒸気S(流体)の量と圧力を調整する調整弁73と、ケーシング72の内部に回転自在に設けられ、不図示の発電機等の機械に動力を伝達する軸体77(ロータ)と、ケーシング72に保持された環状静翼群78と、軸体77に設けられた環状動翼群79と、軸体77を軸CL回りに回転可能に支持する軸受部80とを備えている。
The
ケーシング72は、内部空間が気密に封止されているとともに、蒸気Sの流路とされている。このケーシング72は、その内壁面に固定されたリング状の仕切板外輪83を有している。そして、この仕切板外輪83に軸体77が挿通されている。また、この仕切板外輪83における環状動翼群79の対向部がハウジング5(ステータ、図2参照)とされている。
The
調整弁73は、ケーシング72の内部に複数個取り付けられており、それぞれ図示しないボイラから蒸気Sが流入する調整弁室74と、弁体75と、弁座76とを備えており、弁体75が弁座76から離れると蒸気流路が開いて、蒸気室84を介して蒸気Sがケーシング72の内部空間に流入するようになっている。
A plurality of regulating
軸体77は、軸本体85と、この軸本体85の外周から径方向に延出した複数のディスク86とを備えている。この軸体77は、回転エネルギーを、図示しない発電機等の機械に伝達するようになっている。
The
環状静翼群78は、軸体77の周方向に沿って複数の静翼87がケーシング72の内側面に設けられてなるものである。この静翼87は、基端部が仕切板外輪83によって保持された翼本体88と、この翼本体88の径方向先端部を周方向に連結するリング状のハブシュラウド89とを有している。そして、このハブシュラウド89には、径方向に所定幅の隙間を介するようにして、軸体77が挿通されている。そして、このように構成される6個の環状静翼群78が、軸体77の軸方向に所定間隔で設けられており、蒸気Sの圧力エネルギーを速度エネルギーに変換して、下流側に隣接するタービン翼1(動翼)側に案内するようになっている。
The annular
軸受部80は、軸体77を径方向に受けるジャーナル軸受装置81と、軸体77を軸方向に受けるスラスト軸受装置82とを有し、軸体77を回転可能に支持している。
The bearing
環状動翼群79は、軸体77の周方向に沿って複数のタービン翼1が設けられてなるものである。このように構成される6個の環状動翼群79が、6個の環状静翼群78の下流側に隣接するようにしてそれぞれ設けられている。これにより、一組一段とされる環状静翼群78及び環状動翼群79が、軸方向に沿って合計六段に亘って構成されている。
The
図2は、本発明の第1実施形態を示すシール構造の縦断面図であり、図3は本発明の要部の拡大図である。
このシール構造11は、例えば蒸気タービン装置に適用されているものであり、ラビリンス構造とアブレイダブルシール構造とを兼ね備えている。なお、図2において、ステップ部6a〜6dのアキシャル面61とラジアル面62とがなす角部C1付近以外の構造は、図9、図10に示す従来のシール構造101と同一であるため、各部に同一符号を付して説明を省略する。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a seal structure showing the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an enlarged view of a main part of the present invention.
This
このシール構造11では、キャビティ3a〜3c内で、動作流体である蒸気に主渦Aと剥離渦Bを形成させるラビリンス構造において、剥離渦Bを形成するための角部C1を構成する二面、即ちアキシャル面61とラジアル面62のうちの、アキシャル面61にアブレイダブル層7(快削材)が溶射等により形成されてアブレイダブルシール構造が採られている。これにより、アキシャル面61と、シールフィン2a〜2dとの間隔を極小化してシール性を高めることができる。
In the
そして、図3に拡大して示すように、ラジアル面62の縁部に、このラジアル面62の面方向に沿ってアキシャル面61よりも高く突出するフランジ部8A(凸部)が形成されている。このフランジ部8Aは、アキシャル面61を、角部C1の近傍の部分が所定の幅で残るように削り下げることによって形成されている。フランジ部8Aの幅は、数mm以内で設計する。
As shown in an enlarged view in FIG. 3, a flange portion 8 </ b> A (convex portion) that protrudes higher than the
フランジ部8Aの、アキシャル面61からの突出量は、アブレイダブル層7の膜厚に等しくなるように、1mm〜3mm程度に設定されている。したがって、アキシャル面61にアブレイダブル層7が形成された後は、アブレイダブル層7の表面とフランジ部8Aの内周面との高さが同一になる。アキシャル面61にアブレイダブル層7を形成する際には、フランジ部8Aの内周面をマスキングし、アブレイダブル層7をアキシャル面61に溶射した後、マスキングを剥離する。
The protruding amount of the
以上のように構成されたシール構造11によれば、ラビリンス構造において蒸気の剥離渦Bを形成する角部C1にフランジ部8Aが形成されたため、角部C1のエッジがシャープに保たれる。また、アキシャル面61に溶射により形成されるアブレイダブル層7がフランジ部8Aによって堰き止められる形になるため、従来(図10参照)のようにアブレイダブル層7の端部が角部Cのエッジを丸めてしまうことがない。
According to the
したがって、流れ方向Fに沿って流れる蒸気が、アキシャル面61とシールフィン2aの先端との間を通り抜けてキャビティ3aの内部で主渦Aを形成した際に、この主渦Aが角部C1のエッジにより剥離されてカウンター渦である剥離渦Bが良好に形成され、この剥離渦Bによってアキシャル面61とシールフィン2aの先端との間をリークしようとする蒸気の流れが阻害されてシール性が向上する。
Therefore, when the steam flowing along the flow direction F passes between the
このように、角部C1にフランジ部8Aを形成したことにより、アブレイダブル層7の形成に伴って角部C1が丸くなることを防止し、剥離渦Bを確実に形成して蒸気のシール性を高め、翼頂部漏れ損失を低減させてタービン装置の効率を高めることができる。しかも、フランジ部8Aによってアブレイダブル層7の溶射時における膜厚を制御しやすくなるため、アブレイダブル層7の表面を平滑に仕上げることができる。
Thus, by forming the
フランジ部8Aは、アキシャル面61を、角部C1の近傍の部分が所定の幅で残るように削り下げることにより形成されるため、追加の部品等は不要であり、非常に簡素な構造によってフランジ部8Aを形成することができる。フランジ部8Aは、アキシャル面61を旋削形成する際に同時に形成できるため、ハウジング5等の製造工程が特に複雑になることもなく、容易に形成することができる。
Since the
なお、図3ではフランジ部8Aの厚みが均一になっているが、ラジアル面62を平坦に保ったままで、フランジ部8Aの厚みが先端に向かって薄くなるようにしてもよい。つまり、フランジ部8Aの、ラジアル面62とは反対側の面を斜面にし、アキシャル面61との挟み角が鈍角になるようにする。これにより、フランジ部8Aと、シールフィン2a〜2dの先端部との位置を、タービン翼1の軸方向に近づけることができる。あるいは、シールフィン2a〜2dの先端部とタービン翼1との接触余裕度を増すことができる。
In FIG. 3, the thickness of the
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について、図4を参照しながら説明する。図4は、本発明の第2実施形態を示すシール構造の縦断面図である。
このシール構造11Bにおいても、角部C2を構成するラジアル面62の縁部にフランジ部8Bが形成されている。このフランジ部8Bは、ラジアル面62に薄い金属の板部材10を溶接、溶着等により固着し、この板部材10の先端をアキシャル面61よりも突出させることにより形成されている。フランジ部8Bの、アキシャル面61からの突出量は、第1実施形態におけるフランジ部8Aの場合と同じく、アブレイダブル層7の膜厚に等しくなるように設定されている。なお、板部材10はタービン軸の周方向に沿って複数の部分に分割される形状であってもよい。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a seal structure showing a second embodiment of the present invention.
Also in this
このように構成されたシール構造11Bの作用は、第1実施形態のシール構造11と同様であるが、このシール構造11Bによれば、ラジアル面62に板部材10を固着するという非常に簡単な構造によってフランジ部8Bを容易に形成し、剥離渦Bを発生させることができる。
The operation of the
また、アブレイダブル層7を溶射により形成する際に、板部材10に隣接する部分においてアブレイダブル層7の膜厚が十分に高く形成されなかったとしても、板部材10が位置していることによって角部C2の角が丸くなることが防止されるため、剥離渦Bを確実に発生させて蒸気のリークを防止することができる。
Further, when the
さらに、フランジ部を備えない既存のタービン装置にも、板部材10を後付けしてフランジ部8Bを形成し、改良することができる。
Furthermore, it is possible to improve the existing turbine apparatus that does not include the flange portion by retrofitting the
そして、上記第1および第2実施形態に示したシール構造11,11Bをタービン装置に備えることにより、ラビリンス構造の角部が丸くなることを防止して剥離渦を確実に形成し、これによりタービン翼の頂部とハウジングとの間を動作流体がリークしてしまうことを防止して翼頂部漏れ損失を低減させてタービン効率を高めることができる。
Then, by providing the turbine apparatus with the
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態について、図5を参照しながら説明する。図5は、本発明の第3実施形態を示すシール構造の縦断面図である。
このシール構造11Cにおいては、フランジ部8Cは、ラジアル面62と下流側を向いてタービン翼1側に向かうに従って上流側に傾斜する傾斜面63を有している。即ち、フランジ部8Cは、先端が細い構造となっている。傾斜面63の角度はラジアル面62に対して15°〜30°程度とされている。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a seal structure showing a third embodiment of the present invention.
In the
フランジ部8Cの、アキシャル面61からの突出量は、上記各実施形態におけるフランジ部8A,8Bの場合と同じく、アブレイダブル層7の膜厚に等しくなるように設定されている。
そして、アブレイダブル層7は、フランジ部8Cの傾斜面63と傾斜面63に連続するアキシャル面61との間に画成される空間に、これら傾斜面63及びアキシャル面61に接触するように設けられ、シールフィン2a〜2dの先端に対向するように配置される。
The amount of protrusion of the
The
このように構成されたシール構造11Cによれば、フランジ部8Cの先端の軸方向寸法が小さいため、シールフィン2a〜2dの位置をよりラジアル面62側に設計しやすくなる。
また、傾斜面63が傾斜構造であることにより、アブレイダブル層7の密着性が向上し、剥離に対する耐久性が向上する。
According to the
Further, since the
なお、第2実施形態と同様に、フランジ部8Cはラジアル面62に薄い金属の板部材を溶接、溶着等により固着することによって形成してもよい。
As in the second embodiment, the
[第4実施形態]
図6は、フランジ部8が形成されるハウジング5の斜視図である。ハウジング5は、周方向に分割構造(例えば六分割)とされている。
本実施形態のハウジング5の分割部合わせ面51の径方向内側の端部には面取り52が設けられている。即ち、図7に示すように、分割部合わせ面51は平面状に形成されておらず、内周側の端部が傾斜した構造となっている。
[Fourth Embodiment]
FIG. 6 is a perspective view of the
A
アキシャル面61にアブレイダブル層7を形成する際には、図7に示すように、ややアブレイダブル層7を周方向に盛り上がらせるように形成した後、複数のハウジング5を結合する。
When the
このように構成されたシール構造によれば、アブレイダブル層7の溶射被膜の密着度を上げて、運転中の剥離を防止することができる。即ち、アブレイダブルシールの信頼性を向上させることができる。
なお、分割部合わせ面51における平面部に、図8に示すような組合せ構造の段差53を設けて、ハウジング5同士の結合をより強固にする構造を採用してもよい。
According to the seal structure configured as described above, the adhesion degree of the sprayed coating of the
Note that a structure in which a
なお、本発明は上記各実施形態の構成のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更や改良を加えることができ、このように変更や改良を加えた実施形態も本発明の権利範囲に含まれるものとする。
例えば、アブレイダブル層を設ける面はアキシャル面以外の面であってもよく、剥離渦を発生させる角部は、必ずしも直角でなくてもよい。
It should be noted that the present invention is not limited to the configuration of each of the embodiments described above, and can be appropriately modified or improved within the scope not departing from the gist of the present invention. The form is also included in the scope of the right of the present invention.
For example, the surface on which the abradable layer is provided may be a surface other than the axial surface, and the corner portion that generates the separation vortex is not necessarily a right angle.
また、アブレイダブル層7には、予め周方向に延在する溝90を形成することが好ましい(例えば図5参照)。この溝90は、シールフィン2a〜2dが動くと想定される範囲よりもやや小さめの溝とされている。このような溝90を形成することによって、初回起動時のアブレイダブル層7の接触量を減らし、切削抵抗を最小限にすることができる。
また、上記実施形態では、本発明を復水式の蒸気タービンに適用したが、他の型式の蒸気タービン、例えば、二段抽気タービン、抽気タービン、混気タービン等に適用することもできる。
更に、上記実施形態では、本発明を蒸気タービンに適用したが、ガスタービンにも適用することができ、更には、回転翼を有する全ての機器に本発明を適用することができる。
Moreover, it is preferable to form a
In the above embodiment, the present invention is applied to a condensing steam turbine. However, the present invention can also be applied to other types of steam turbines such as a two-stage extraction turbine, an extraction turbine, and an air-mixing turbine.
Furthermore, in the said embodiment, although this invention was applied to the steam turbine, it can be applied also to a gas turbine, Furthermore, this invention is applicable to all the apparatuses which have a rotary blade.
2a〜2d シールフィン
3a〜3c キャビティ部
5 ハウジング(ステータ)
6a〜6d ステップ部
7 アブレイダブル層(快削材)
8A,8B フランジ部(凸部)
10 板部材
11,21 シール構造
21 シール面
51 割部合わせ面
52 面取り
61 アキシャル面(角部を構成する面、周面)
62 ラジアル面(角部を構成する面、ステップ面)
63 傾斜面
A 主渦
B 剥離渦
C1,C2 角部
2a to
6a-
8A, 8B Flange (convex)
DESCRIPTION OF
62 Radial surface (surface composing corners, step surface)
63 Inclined surface A Main vortex B Separation vortex C1, C2 Corner
Claims (5)
前記ラビリンス構造において動作流体の剥離渦を形成するための角部を構成する二面のうちの一方の面にアブレイダブル層が形成され、前記アブレイダブル層に向かって延在するシールフィンを有するタービン翼のシール構造であって、
前記角部を構成する二面のうちの他方の面の縁部に、この他方の面の面方向に沿って前記一方の面よりも高く突出し、上流側を向くステップ面、及び、下流側を向いて突出方向に向かうに従って上流側に傾斜する傾斜面を有するフランジ部と、
前記傾斜面と該傾斜面に連続する前記他方における径方向内側を向く周面との間に画成される空間に、これら傾斜面及び周面に接触するように設けられ、前記シールフィンの先端に対応する位置に周方向に延在する溝が形成されたアブレイダブル層と、を備えることを特徴とするシール構造。 Combines labyrinth structure and abradable seal structure,
In the labyrinth structure, an abradable layer is formed on one of two surfaces constituting a corner for forming a separation vortex of the working fluid, and a seal fin extending toward the abradable layer is provided. A turbine blade seal structure comprising:
The edge of the other surface of the two surfaces constituting the corner portion protrudes higher than the one surface along the surface direction of the other surface, the step surface facing the upstream side, and the downstream side A flange portion having an inclined surface that inclines toward the upstream side toward the protruding direction ,
Provided in a space defined between the inclined surface and the circumferential surface facing the radially inner side of the other side that is continuous with the inclined surface so as to be in contact with the inclined surface and the peripheral surface, and the tip of the seal fin And an abradable layer in which a groove extending in the circumferential direction is formed at a position corresponding to .
前記ハウジングの分割部合わせ面の径方向内側の端部に面取りを設けたことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のシール構造。 The flange portion is provided, and includes a housing divided in the circumferential direction,
The seal structure according to any one of claims 1 to 3, wherein a chamfer is provided at a radially inner end portion of the dividing portion mating surface of the housing.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013009261A JP6197985B2 (en) | 2012-02-29 | 2013-01-22 | Seal structure and turbine device provided with the same |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012044818 | 2012-02-29 | ||
JP2012044818 | 2012-02-29 | ||
JP2013009261A JP6197985B2 (en) | 2012-02-29 | 2013-01-22 | Seal structure and turbine device provided with the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013209981A JP2013209981A (en) | 2013-10-10 |
JP6197985B2 true JP6197985B2 (en) | 2017-09-20 |
Family
ID=49528002
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013009261A Active JP6197985B2 (en) | 2012-02-29 | 2013-01-22 | Seal structure and turbine device provided with the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6197985B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6296649B2 (en) * | 2014-03-04 | 2018-03-20 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | Seal structure and rotating machine |
EP3143259B1 (en) | 2014-05-15 | 2020-08-05 | Nuovo Pignone S.r.l. | Method of manufacturing a component of a turbomachine, component of a turbomachine and turbomachine |
JP6436187B2 (en) * | 2016-12-26 | 2018-12-12 | 富士電機株式会社 | Turbine |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001123803A (en) * | 1999-10-21 | 2001-05-08 | Toshiba Corp | Sealing device, steam turbine having the device, and power generating plant |
US6547522B2 (en) * | 2001-06-18 | 2003-04-15 | General Electric Company | Spring-backed abradable seal for turbomachinery |
GB0218060D0 (en) * | 2002-08-03 | 2002-09-11 | Alstom Switzerland Ltd | Sealing arrangements |
JP2011080452A (en) * | 2009-10-09 | 2011-04-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Turbine |
-
2013
- 2013-01-22 JP JP2013009261A patent/JP6197985B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2013209981A (en) | 2013-10-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8066475B2 (en) | Labyrinth compression seal and turbine incorporating the same | |
US8277177B2 (en) | Fluidic rim seal system for turbine engines | |
JP5038789B2 (en) | Seal assembly and rotary machine with "L" shaped butt gap seal between segments | |
EP1895108B1 (en) | Angel wing abradable seal and sealing method | |
US8075256B2 (en) | Ingestion resistant seal assembly | |
US9145788B2 (en) | Retrofittable interstage angled seal | |
US20130017072A1 (en) | Pattern-abradable/abrasive coatings for steam turbine stationary component surfaces | |
US9033657B2 (en) | Gas turbine engine including lift-off finger seals, lift-off finger seals, and method for the manufacture thereof | |
JP5879084B2 (en) | Turbomachine seal assembly | |
JP5717904B1 (en) | Stator blade, gas turbine, split ring, stator blade remodeling method, and split ring remodeling method | |
US20070273104A1 (en) | Abradable labyrinth tooth seal | |
JP2005155620A (en) | Seal assembly for turbine, bucket/turbine containing seal assembly, and method of sealing interfaces between rotary and stationary components of turbine | |
JP2008101614A (en) | Stationary-rotating assembly having surface feature for enhanced containment of fluid flow, and related processes | |
US20140314579A1 (en) | Turbine | |
US10215033B2 (en) | Stator seal for turbine rub avoidance | |
EP3064709B1 (en) | Turbine bucket platform for influencing hot gas incursion losses | |
US20100066024A1 (en) | Seal member, assembly and method | |
EP1918523B1 (en) | Rotor blade and corresponding turbine engine | |
EP3330491B1 (en) | Fixed blade for a rotary machine and corresponding rotary machine | |
US20170175557A1 (en) | Gas turbine sealing | |
JP6197985B2 (en) | Seal structure and turbine device provided with the same | |
JP6153650B2 (en) | Steam turbine stationary body and steam turbine provided with the same | |
US9382807B2 (en) | Non-axisymmetric rim cavity features to improve sealing efficiencies | |
JP5951449B2 (en) | Steam turbine | |
EP3438512B1 (en) | Seal segment and rotary machine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20150129 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20150202 |
|
A625 | Written request for application examination (by other person) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A625 Effective date: 20150903 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160621 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160623 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160809 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20160810 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160906 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20161104 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20161107 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20170124 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170424 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20170425 |
|
A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20170508 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170725 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170808 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6197985 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |