JP2003193802A - ロータの反りを排除するための、蒸気タービンのロータプラットフォームの改良及びダイアフラムパッキン区域におけるブラシシール使用法 - Google Patents
ロータの反りを排除するための、蒸気タービンのロータプラットフォームの改良及びダイアフラムパッキン区域におけるブラシシール使用法Info
- Publication number
- JP2003193802A JP2003193802A JP2002331468A JP2002331468A JP2003193802A JP 2003193802 A JP2003193802 A JP 2003193802A JP 2002331468 A JP2002331468 A JP 2002331468A JP 2002331468 A JP2002331468 A JP 2002331468A JP 2003193802 A JP2003193802 A JP 2003193802A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotating component
- brush seal
- platform
- rotor
- component
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
- F01D11/001—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between stator blade and rotor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
- F01D11/02—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
- Sealing Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、ブラシシールとロータとの摩擦接
触によるロータの不均一な熱分布から生ずるロータの反
りを防止するための装置及び方法に関する。 【解決手段】 蒸気タービンにおいて、ダイアフラムウ
ェブと、ロータの軸方向に隣り合ったホイール間の半径
方向外向きに突出したプラットフォームとの間にブラシ
シールとラビリンスシールの組合せシールが設けられ
る。ブラシシールは、ラビリンスシール歯の上流側に設
置される。プラットフォームは、該プラットフォームの
半径方向外端部に隣接して軸方向に突出する１つのフラ
ンジ又はフィンを有する。ロータの動特性に影響を与え
る、ブラシシールの剛毛とロータ表面に沿ったプラット
フォーム上のシール面との間の摩擦接触により生じる不
均一な熱分布は、これにより排除又は最小化される。
触によるロータの不均一な熱分布から生ずるロータの反
りを防止するための装置及び方法に関する。 【解決手段】 蒸気タービンにおいて、ダイアフラムウ
ェブと、ロータの軸方向に隣り合ったホイール間の半径
方向外向きに突出したプラットフォームとの間にブラシ
シールとラビリンスシールの組合せシールが設けられ
る。ブラシシールは、ラビリンスシール歯の上流側に設
置される。プラットフォームは、該プラットフォームの
半径方向外端部に隣接して軸方向に突出する１つのフラ
ンジ又はフィンを有する。ロータの動特性に影響を与え
る、ブラシシールの剛毛とロータ表面に沿ったプラット
フォーム上のシール面との間の摩擦接触により生じる不
均一な熱分布は、これにより排除又は最小化される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ブラシシールと回
転構成部品との間の摩擦接触によって発生する熱に起因
する回転構成部品の周りの不均一な熱分布から生ずる熱
による反りを排除するように配列され設置された、非回
転構成部品と回転構成部品との間のブラシシールを有す
る蒸気タービンに関し、具体的には、熱による反りと共
にそのようなタービンにおいてブラシシールが破損した
場合に軸方向スラスト荷重を排除するための装置及び方
法に関する。
転構成部品との間の摩擦接触によって発生する熱に起因
する回転構成部品の周りの不均一な熱分布から生ずる熱
による反りを排除するように配列され設置された、非回
転構成部品と回転構成部品との間のブラシシールを有す
る蒸気タービンに関し、具体的には、熱による反りと共
にそのようなタービンにおいてブラシシールが破損した
場合に軸方向スラスト荷重を排除するための装置及び方
法に関する。
【０００２】
【従来技術】特許文献には、非回転構成部品とロータシ
ャフトの回転構成部品との間に設置されたブラシシール
を有する蒸気タービンが開示されている。具体的には、
軸方向フランジがバケットのダブテールに設けられ、該
バケットダブテールは相補的方式でロータホイールのダ
ブテールに固定される。非回転構成部品から回転構成部
品、すなわちバケットダブテール上のフランジに向けて
突出する金属剛毛のアーチ形配列から構成されるブラシ
シールは、フランジ表面に係合し圧接する剛毛先端を有
する。この特許を検討すれば分かるように、ブラシシー
ルの剛毛と対向するシール面すなわちフランジとの間の
接触は熱を発生する。
ャフトの回転構成部品との間に設置されたブラシシール
を有する蒸気タービンが開示されている。具体的には、
軸方向フランジがバケットのダブテールに設けられ、該
バケットダブテールは相補的方式でロータホイールのダ
ブテールに固定される。非回転構成部品から回転構成部
品、すなわちバケットダブテール上のフランジに向けて
突出する金属剛毛のアーチ形配列から構成されるブラシ
シールは、フランジ表面に係合し圧接する剛毛先端を有
する。この特許を検討すれば分かるように、ブラシシー
ルの剛毛と対向するシール面すなわちフランジとの間の
接触は熱を発生する。
【０００３】
【特許文献１】 米国特許第６，１６８，３７７号
【０００４】この特許に開示されるように、発生した熱
をロータの外径から隔絶するためには、ブラシシールと
シール面との接触部がロータシャフトから半径方向外側
に設置されなければならない。さもなければ、摩擦で発
生した熱がシャフト周辺の周りでの不均一な温度分布を
引き起こし、ロータの不均一な軸方向膨張、従ってロー
タの反りを発生させる。その問題の排除のためにこの特
許において種々の方法及び装置が開示されているが、そ
の解決法の１つは、バケットダブテールのフランジ上の
摩擦発生表面を、シャフト外径から半径方向外側寄りに
設置することである。このようにして、発生した熱はロ
ータから隔絶され、ロータが反りを生じる傾向が排除さ
れる。
をロータの外径から隔絶するためには、ブラシシールと
シール面との接触部がロータシャフトから半径方向外側
に設置されなければならない。さもなければ、摩擦で発
生した熱がシャフト周辺の周りでの不均一な温度分布を
引き起こし、ロータの不均一な軸方向膨張、従ってロー
タの反りを発生させる。その問題の排除のためにこの特
許において種々の方法及び装置が開示されているが、そ
の解決法の１つは、バケットダブテールのフランジ上の
摩擦発生表面を、シャフト外径から半径方向外側寄りに
設置することである。このようにして、発生した熱はロ
ータから隔絶され、ロータが反りを生じる傾向が排除さ
れる。
【０００５】この特許の設計及び他の設計は、ブラシシ
ールのバックアップとしてダイアフラムウェブの内側に
従来型のラビリンス式パッキンシールを使用する。これ
らのラビリンスシールは、シャフトの外径に直接隣接し
て設置される。しかしながら、ブラシシールは、磨耗及
び破壊を受けやすい。例えばこの特許の設計のようなシ
ャフトから外側に間隔を置いて配置されたブラシシール
が破損した場合、シール部の直径位置がダブテールプラ
ットフォームからロータシャフトに変化する。このこと
は、次に、シャフトにかかる圧力分布及びロータにかか
る軸方向のスラスト力を悪い方に変化させる。従って、
ロータの動的制約が、ブラシシールが使用できるステー
ジ数を制限し、そのようなシールの代わりにラビリンス
式シール歯が使用されるときは、２次損失が増加するた
めセクション効率が低下する。
ールのバックアップとしてダイアフラムウェブの内側に
従来型のラビリンス式パッキンシールを使用する。これ
らのラビリンスシールは、シャフトの外径に直接隣接し
て設置される。しかしながら、ブラシシールは、磨耗及
び破壊を受けやすい。例えばこの特許の設計のようなシ
ャフトから外側に間隔を置いて配置されたブラシシール
が破損した場合、シール部の直径位置がダブテールプラ
ットフォームからロータシャフトに変化する。このこと
は、次に、シャフトにかかる圧力分布及びロータにかか
る軸方向のスラスト力を悪い方に変化させる。従って、
ロータの動的制約が、ブラシシールが使用できるステー
ジ数を制限し、そのようなシールの代わりにラビリンス
式シール歯が使用されるときは、２次損失が増加するた
めセクション効率が低下する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って、ブラシシール
と相補的なシール面との間の接触により生じる不均一な
熱分布による蒸気タービンロータの熱による反りの問題
のみならず、ブラシシールが破損した場合にロータベア
リングにかかる軸方向のスラスト力の問題をも排除又は
最小化する、蒸気タービンのためのシールシステムを提
供する必要性が存在する。
と相補的なシール面との間の接触により生じる不均一な
熱分布による蒸気タービンロータの熱による反りの問題
のみならず、ブラシシールが破損した場合にロータベア
リングにかかる軸方向のスラスト力の問題をも排除又は
最小化する、蒸気タービンのためのシールシステムを提
供する必要性が存在する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の好ましい実施形
態によると、不均一な熱分布によるロータの熱による反
りを排除するように、回転構成部品のシャフトの外径又
は表面から半径方向外側に設置されたブラシシールが提
供される。ブラシシールは、ブラシシールが破損した場
合におけるスラスト荷重を排除するために、実質的に同
じ半径方向位置にあるラビリンスシールと組合せて使用
される。具体的には、タービンバケットを支持する、軸
方向に間隔を置いて配置され隣り合うロータホイール間
でロータの周りにプラットフォームが形成され、このプ
ラットフォームはロータの表面から半径方向外向きに突
出する。好ましい実施形態において、プラットフォーム
は、環状のペデスタルの形態であり、該ペデスタルは、
軸方向に縮小された頚部とプラットフォームの半径方向
外側端に少なくとも１つのまた好ましくは一対の軸方向
に延びるフランジとを有する。１つ又はそれ以上のフラ
ンジが、ペデスタルの頚部から軸方向に事実上片持ち状
態で延びており、ブラシシールのプラットフォーム表面
上への摩擦接触により発生する熱を、ロータの動的特性
に影響を与える前に放散させることを可能にする１つ又
はそれ以上のフィンとして機能する。このように、この
プラットフォームの形状は十分な面積を可能にし、熱を
局所的に放散させるフランジ又はフィンを形成してロー
タ振動に与える影響を緩和し、従って、蒸気タービンの
全てのセクション段への同様のブラシシールの使用を可
能にする。片持ち状態のフランジ又はフィンは、該フラ
ンジ又はフィンとロータ表面との半径方向の間、すなわ
ちホイールスペース内に空隙を形成し、これにより、プ
ラットフォームのシール面へのブラシシールの接触によ
って発生した摩擦熱は、ロータの熱的動特性に何らかの
影響を与える前に、最初に軸方向に次いで半径方向に放
散される。この熱の放散は、摩擦で発生した熱に対する
ロータの熱応答を最小化又は排除するのに十分である。
態によると、不均一な熱分布によるロータの熱による反
りを排除するように、回転構成部品のシャフトの外径又
は表面から半径方向外側に設置されたブラシシールが提
供される。ブラシシールは、ブラシシールが破損した場
合におけるスラスト荷重を排除するために、実質的に同
じ半径方向位置にあるラビリンスシールと組合せて使用
される。具体的には、タービンバケットを支持する、軸
方向に間隔を置いて配置され隣り合うロータホイール間
でロータの周りにプラットフォームが形成され、このプ
ラットフォームはロータの表面から半径方向外向きに突
出する。好ましい実施形態において、プラットフォーム
は、環状のペデスタルの形態であり、該ペデスタルは、
軸方向に縮小された頚部とプラットフォームの半径方向
外側端に少なくとも１つのまた好ましくは一対の軸方向
に延びるフランジとを有する。１つ又はそれ以上のフラ
ンジが、ペデスタルの頚部から軸方向に事実上片持ち状
態で延びており、ブラシシールのプラットフォーム表面
上への摩擦接触により発生する熱を、ロータの動的特性
に影響を与える前に放散させることを可能にする１つ又
はそれ以上のフィンとして機能する。このように、この
プラットフォームの形状は十分な面積を可能にし、熱を
局所的に放散させるフランジ又はフィンを形成してロー
タ振動に与える影響を緩和し、従って、蒸気タービンの
全てのセクション段への同様のブラシシールの使用を可
能にする。片持ち状態のフランジ又はフィンは、該フラ
ンジ又はフィンとロータ表面との半径方向の間、すなわ
ちホイールスペース内に空隙を形成し、これにより、プ
ラットフォームのシール面へのブラシシールの接触によ
って発生した摩擦熱は、ロータの熱的動特性に何らかの
影響を与える前に、最初に軸方向に次いで半径方向に放
散される。この熱の放散は、摩擦で発生した熱に対する
ロータの熱応答を最小化又は排除するのに十分である。
【０００８】隣り合うホイールの間のダイアフラムは、
ホイールスペース内に半径方向内向きに延びるウェブを
有し、ブラシシールのみならず１つのまた好ましくは複
数のラビリンスシール歯を支持する。ラビリンスシール
歯は、プラットフォームの表面から間隔を置いて配置さ
れた先細の端縁で終り、好ましくはブラシシールに対す
るバックアップシールとして働く。従って、ラビリンス
歯は、ブラシシールの下流側に設置されるのが好まし
い。ブラシシールが破損した場合、このラビリンス歯が
性能低下を制限する。しかしながら、ブラシシールは、
ラビリンスシール歯の下流側あるいはラビリンスシール
歯の中間に設置されることができる。また、ダイアフラ
ムの空洞すなわちホイールスペース内に全体的に露出さ
れたペデスタルの上流側及び下流側の区域は実質的に等
しいので、ラビリンスシールを通過する漏洩流により正
味の軸方向スラストは発生しない。
ホイールスペース内に半径方向内向きに延びるウェブを
有し、ブラシシールのみならず１つのまた好ましくは複
数のラビリンスシール歯を支持する。ラビリンスシール
歯は、プラットフォームの表面から間隔を置いて配置さ
れた先細の端縁で終り、好ましくはブラシシールに対す
るバックアップシールとして働く。従って、ラビリンス
歯は、ブラシシールの下流側に設置されるのが好まし
い。ブラシシールが破損した場合、このラビリンス歯が
性能低下を制限する。しかしながら、ブラシシールは、
ラビリンスシール歯の下流側あるいはラビリンスシール
歯の中間に設置されることができる。また、ダイアフラ
ムの空洞すなわちホイールスペース内に全体的に露出さ
れたペデスタルの上流側及び下流側の区域は実質的に等
しいので、ラビリンスシールを通過する漏洩流により正
味の軸方向スラストは発生しない。
【０００９】本発明による好ましい実施形態において、
蒸気タービンが提供され、該蒸気タービンは、ロータシ
ャフト表面を有するロータシャフトを含む回転構成部品
及び該回転構成部品の周りの非回転構成部品と、回転構
成部品にシール係合するように非回転構成部品により支
持されたブラシシールと、軸方向に互いに間隔を置いて
配置された、回転構成部品上の少なくとも一対のホイー
ルとを含み、回転構成部品が、ホイール上に円周方向に
互いに間隔を置いて配置された複数のバケットを含み、
それによって回転構成部品の反りを排除又は最小化する
ために、ブラシシールと回転構成部品との間の摩擦接触
により発生した熱に起因するロータシャフト表面への円
周方向に不均一な熱伝達を防止する手段を設け、該防止
する手段が、ホイール間の軸方向位置においてロータシ
ャフト表面から半径方向外向きに突出する環状のプラッ
トフォームを含み、ブラシシールが、ホイール上のバケ
ット間に位置し、ロータシャフト表面から半径方向外側
のプラットフォーム上のシール面に係合する。
蒸気タービンが提供され、該蒸気タービンは、ロータシ
ャフト表面を有するロータシャフトを含む回転構成部品
及び該回転構成部品の周りの非回転構成部品と、回転構
成部品にシール係合するように非回転構成部品により支
持されたブラシシールと、軸方向に互いに間隔を置いて
配置された、回転構成部品上の少なくとも一対のホイー
ルとを含み、回転構成部品が、ホイール上に円周方向に
互いに間隔を置いて配置された複数のバケットを含み、
それによって回転構成部品の反りを排除又は最小化する
ために、ブラシシールと回転構成部品との間の摩擦接触
により発生した熱に起因するロータシャフト表面への円
周方向に不均一な熱伝達を防止する手段を設け、該防止
する手段が、ホイール間の軸方向位置においてロータシ
ャフト表面から半径方向外向きに突出する環状のプラッ
トフォームを含み、ブラシシールが、ホイール上のバケ
ット間に位置し、ロータシャフト表面から半径方向外側
のプラットフォーム上のシール面に係合する。
【００１０】本発明による別の好ましい実施形態におい
ては、ロータシャフト表面を有するロータシャフトを備
える回転構成部品と、蒸気漏洩流路に沿って回転構成部
品とシール係合するためのブラシシールを支持する、回
転構成部品の周りの非回転構成部品とを有する蒸気ター
ビンにおいて、ブラシシールと回転構成部品との間の摩
擦接触により発生する熱に起因する、回転構成部品の周
りの円周方向に不均一な熱分布から生じるロータシャフ
トの反りを実質的に排除する方法が提供され、該方法
は、回転構成部品とブラシシールとの間の摩擦接触によ
り発生する熱に起因する回転構成部品への円周方向に不
均一な熱伝達を、回転構成部品とブラシシールとの間の
摩擦接触の区域を、ロータシャフト表面から半径方向外
側に間隔を置いて配置されかつ該ロータシャフト表面及
び該ロータシャフト表面との間のホイールスペース部分
と半径方向に整合したシール面に沿って設置することに
より防止することを含む。
ては、ロータシャフト表面を有するロータシャフトを備
える回転構成部品と、蒸気漏洩流路に沿って回転構成部
品とシール係合するためのブラシシールを支持する、回
転構成部品の周りの非回転構成部品とを有する蒸気ター
ビンにおいて、ブラシシールと回転構成部品との間の摩
擦接触により発生する熱に起因する、回転構成部品の周
りの円周方向に不均一な熱分布から生じるロータシャフ
トの反りを実質的に排除する方法が提供され、該方法
は、回転構成部品とブラシシールとの間の摩擦接触によ
り発生する熱に起因する回転構成部品への円周方向に不
均一な熱伝達を、回転構成部品とブラシシールとの間の
摩擦接触の区域を、ロータシャフト表面から半径方向外
側に間隔を置いて配置されかつ該ロータシャフト表面及
び該ロータシャフト表面との間のホイールスペース部分
と半径方向に整合したシール面に沿って設置することに
より防止することを含む。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１を参照すると、例えばロータ
又はシャフト１２のような回転構成部品１１を有する、
全体を符号１０で表す蒸気タービンが示されており、該
回転構成部品１１は、バケット１６を取付けるための軸
方向に間隔を置いて配置された複数のホイール１４を支
持する。一連のノズル隔壁１８が各バケットの間に配置
され、バケット１６と共に矢印２０で示す蒸気流路を形
成する。各隔壁は、タービンの各段のホイール１４間で
延びるダイアフラムの内側ウェブ２２に取付けられ、ウ
ェブ及び隔壁は全体で固定構成部品１７を形成する。ロ
ータ１２は、連続した中実の細長い金属部品であること
が分かるであろう。
又はシャフト１２のような回転構成部品１１を有する、
全体を符号１０で表す蒸気タービンが示されており、該
回転構成部品１１は、バケット１６を取付けるための軸
方向に間隔を置いて配置された複数のホイール１４を支
持する。一連のノズル隔壁１８が各バケットの間に配置
され、バケット１６と共に矢印２０で示す蒸気流路を形
成する。各隔壁は、タービンの各段のホイール１４間で
延びるダイアフラムの内側ウェブ２２に取付けられ、ウ
ェブ及び隔壁は全体で固定構成部品１７を形成する。ロ
ータ１２は、連続した中実の細長い金属部品であること
が分かるであろう。
【００１２】前述のように、ブラシシールは、ロータに
沿った位置、即ち蒸気タービンの固定構成部品と回転構
成部品との間の種々の位置においてシールを形成するた
めに使用されてきた。本発明の好ましい実施形態による
と、ブラシシールは、該ブラシシールの剛毛先端とロー
タとの間の摩擦接触に起因するロータの周りの不均一な
熱の分布を防止するように、ロータ１２の外側表面２４
から半径方向外側の位置において、それぞれ固定構成部
品１７と回転構成部品１１との間に設けられる。ブラシ
シールは、図２に矢印１９で表す、蒸気流路２０からの
漏洩流路に沿ってシールする。ブラシシール自体は、従
来型構造のものでよい。例えば、図２に最もよく示され
ているように、ブラシシール２６は、ロータの周りで円
周方向に延びる一対のプレート３０及び３２の間に配置
された、複数の好ましくは金属製の剛毛２８を含む。本
発明の好ましい実施形態におけるブラシシール２６は、
ウェブの前方部分、すなわち漏洩蒸気流１９の方向に対
して上流側部分に沿ってウェブ２２に形成された環状溝
内に設置されかつ該環状溝内に保持される。ブラシシー
ルの剛毛２８は、ロータの回転軸線の周りで該ロータの
半径に対して傾斜した角度で延び、回転構成部品に係合
して該回転構成部品と共にシールを形成する先端３８を
有する。
沿った位置、即ち蒸気タービンの固定構成部品と回転構
成部品との間の種々の位置においてシールを形成するた
めに使用されてきた。本発明の好ましい実施形態による
と、ブラシシールは、該ブラシシールの剛毛先端とロー
タとの間の摩擦接触に起因するロータの周りの不均一な
熱の分布を防止するように、ロータ１２の外側表面２４
から半径方向外側の位置において、それぞれ固定構成部
品１７と回転構成部品１１との間に設けられる。ブラシ
シールは、図２に矢印１９で表す、蒸気流路２０からの
漏洩流路に沿ってシールする。ブラシシール自体は、従
来型構造のものでよい。例えば、図２に最もよく示され
ているように、ブラシシール２６は、ロータの周りで円
周方向に延びる一対のプレート３０及び３２の間に配置
された、複数の好ましくは金属製の剛毛２８を含む。本
発明の好ましい実施形態におけるブラシシール２６は、
ウェブの前方部分、すなわち漏洩蒸気流１９の方向に対
して上流側部分に沿ってウェブ２２に形成された環状溝
内に設置されかつ該環状溝内に保持される。ブラシシー
ルの剛毛２８は、ロータの回転軸線の周りで該ロータの
半径に対して傾斜した角度で延び、回転構成部品に係合
して該回転構成部品と共にシールを形成する先端３８を
有する。
【００１３】剛毛２８の先端３８と回転構成部品のシー
ル面との間の摩擦接触に起因するロータの周りでの不均
一な熱分布を防止するために、ロータ１２は、ロータ表
面２４から半径方向外向きにかつ多くのロータ段の隣り
合うホイール間に突出するプラットフォーム４０を支持
する。具体的には、プラットフォーム４０は、環状の半
径方向に延びるペデスタル４２を含み、該ペデスタル４
２は、頚部４４と、少なくとも1つのまた好ましくは一
対の軸方向に延びる環状のフランジ又はフィン４６とを
有する。図２に具体的に示すように、フランジ又はフィ
ン４６は、縮小した頚部４２から軸方向に片持ち状態で
延びており、従ってホイール１４間のホイールスペース
の1部と半径方向に整合している。プラットフォーム４
０の外側表面と、特に剛毛２８の先端と半径方向に整合
する上流側の環状の外側表面５０とは、剛毛先端３８と
の接触シール面として機能する。従って、そのような摩
擦接触により熱が発生する、剛毛２８の先端３８と回転
構成部品との間の接触面は、ロータ表面２４から軸方向
及び半径方向の両方向に間隔を置いて設置される。その
結果、そのような摩擦接触により発生した熱は、最初に
プラットフォームの中央部に向かって軸方向に放散さ
れ、次いでプラットフォーム４０の頚部４２に沿って半
径方向内向きに放散される。従って、発生した摩擦熱
は、この経路に沿って放散される。すなわち、プラット
フォームは熱を局所的に放散するように構成され、かつ
熱を局所的に放散するのに十分な面積を有し、従って、
プラットフォーム４０のシール面へのブラシシールの接
触により生ずる熱の影響に対するロータのいかなる熱的
応答も最小化又は排除される。
ル面との間の摩擦接触に起因するロータの周りでの不均
一な熱分布を防止するために、ロータ１２は、ロータ表
面２４から半径方向外向きにかつ多くのロータ段の隣り
合うホイール間に突出するプラットフォーム４０を支持
する。具体的には、プラットフォーム４０は、環状の半
径方向に延びるペデスタル４２を含み、該ペデスタル４
２は、頚部４４と、少なくとも1つのまた好ましくは一
対の軸方向に延びる環状のフランジ又はフィン４６とを
有する。図２に具体的に示すように、フランジ又はフィ
ン４６は、縮小した頚部４２から軸方向に片持ち状態で
延びており、従ってホイール１４間のホイールスペース
の1部と半径方向に整合している。プラットフォーム４
０の外側表面と、特に剛毛２８の先端と半径方向に整合
する上流側の環状の外側表面５０とは、剛毛先端３８と
の接触シール面として機能する。従って、そのような摩
擦接触により熱が発生する、剛毛２８の先端３８と回転
構成部品との間の接触面は、ロータ表面２４から軸方向
及び半径方向の両方向に間隔を置いて設置される。その
結果、そのような摩擦接触により発生した熱は、最初に
プラットフォームの中央部に向かって軸方向に放散さ
れ、次いでプラットフォーム４０の頚部４２に沿って半
径方向内向きに放散される。従って、発生した摩擦熱
は、この経路に沿って放散される。すなわち、プラット
フォームは熱を局所的に放散するように構成され、かつ
熱を局所的に放散するのに十分な面積を有し、従って、
プラットフォーム４０のシール面へのブラシシールの接
触により生ずる熱の影響に対するロータのいかなる熱的
応答も最小化又は排除される。
【００１４】1つ又はそれ以上のラビリンスシール歯６
０もまた、プラットフォーム４０の周りに1つ又はそれ
以上の環状配列でウェブ２２により支持される。ラビリ
ンスシール歯６０はその軸方向内端縁に沿って先細にな
っており、またプラットフォーム４０の表面から最小距
離だけ間隔を置いており、ラビリンス式シールがもたら
される、すなわち、ブラシシールを通過して流出するあ
らゆる蒸気漏洩流に対してそれ以上漏洩させないための
屈曲した経路が与えられる。ラビリンスシール歯は、ブ
ラシシールを通過するあらゆる漏洩流の下流側に設置さ
れ、従ってブラシシールのためのバックアップシールと
して役立つのが好ましい。ブラシシールとラビリンスシ
ール歯は実質的に同じ直径上に設置されるので、ブラシ
シールの破損により生じる軸方向のロータスラストは実
質的に排除される。
０もまた、プラットフォーム４０の周りに1つ又はそれ
以上の環状配列でウェブ２２により支持される。ラビリ
ンスシール歯６０はその軸方向内端縁に沿って先細にな
っており、またプラットフォーム４０の表面から最小距
離だけ間隔を置いており、ラビリンス式シールがもたら
される、すなわち、ブラシシールを通過して流出するあ
らゆる蒸気漏洩流に対してそれ以上漏洩させないための
屈曲した経路が与えられる。ラビリンスシール歯は、ブ
ラシシールを通過するあらゆる漏洩流の下流側に設置さ
れ、従ってブラシシールのためのバックアップシールと
して役立つのが好ましい。ブラシシールとラビリンスシ
ール歯は実質的に同じ直径上に設置されるので、ブラシ
シールの破損により生じる軸方向のロータスラストは実
質的に排除される。
【００１５】本発明を、現在最も実用的で好ましい実施
形態として考えられるものに関して説明してきたが、本
発明は、開示した実施形態に限定されるものではなく、
また、特許請求の範囲に記載された符号は理解を助ける
ためのものであって、技術的範囲を狭めるものではない
ことを理解されたい。
形態として考えられるものに関して説明してきたが、本
発明は、開示した実施形態に限定されるものではなく、
また、特許請求の範囲に記載された符号は理解を助ける
ためのものであって、技術的範囲を狭めるものではない
ことを理解されたい。
【図１】 タービンシャフトに沿ったタービンバケット
及びダイアフラムとブラシ／ラビリンス組合せシールと
を示す、蒸気タービンの1部分の概略断面図。
及びダイアフラムとブラシ／ラビリンス組合せシールと
を示す、蒸気タービンの1部分の概略断面図。
【図２】 隣り合うバケット間のホイールスペース内の
半径方向に突出するプラットフォームに係合するブラシ
及びラビリンス組合せシールを示す拡大部分断面図。
半径方向に突出するプラットフォームに係合するブラシ
及びラビリンス組合せシールを示す拡大部分断面図。
１０ 蒸気タービン
１１ 回転構成部品
１２ ロータ
１４ ホイール
１６ バケット
１７ 固定構成部品
１８ ノズル隔壁
２０ 蒸気流路
２２ ウェブ
２４ ロータ表面
２６ ブラシシール
２８ ブラシシールの剛毛
４０ プラットフォーム
６０ ラビリンスシール歯
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 クリストファー・エドワード・ウォルフ
アメリカ合衆国、ニューヨーク州、スケネ
クタデイ、マイロン・ストリート、1455番
(72)発明者 フレデリック・ジョージ・ベイリー
アメリカ合衆国、ニューヨーク州、ボール
ストン・スパ、ジョッキー・ストリート、
4989番
(72)発明者 ノーマン・アーノルド・ターンキスト
アメリカ合衆国、ニューヨーク州、スロー
ンズビル、コービン・ヒル・ロード、146
エー（番地なし)
(72)発明者 ブルース・ウィリアム・ブリソン
アメリカ合衆国、ニューヨーク州、ゴール
ウェイ、イースト・ストリート、2083番
(72)発明者 デビッド・アラン・カルーソー
アメリカ合衆国、ニューヨーク州、ボール
ストン・レイク、ステージ・ロード、214
番
Ｆターム(参考） 3G002 AA07 AB09 HA07 HA10
3J042 AA03 AA11 BA01 BA08 CA10
DA01 DA11
3J043 AA16 BA06 CA20 CB20 DA02
HA04
Claims (9)
- 【請求項１】 ロータシャフト表面を有するロータシャ
フト（１２）を含む回転構成部品及び該回転構成部品の
周りの非回転構成部品（１７）と、 前記回転構成部品にシール係合するように前記非回転構
成部品により支持されたブラシシール（２６）と、 軸方向に互いに間隔を置いて配置された、前記回転構成
部品上の少なくとも一対のホイール（１４）と、を含
み、 前記回転構成部品が、前記ホイール上に円周方向に互い
に間隔を置いて配置された複数のバケットを含み、 それによって前記回転構成部品の反りを排除又は最小化
するために、前記ブラシシールと前記回転構成部品との
間の摩擦接触により発生した熱に起因するロータシャフ
ト表面への円周方向に不均一な熱伝達を防止する手段
（４０、４６）を設け、 該防止する手段が、前記ホイール間の軸方向位置におい
て前記ロータシャフト表面から半径方向外向きに突出す
る環状のプラットフォーム（４０）を含み、 前記ブラシシールが、前記ホイール上の前記バケット間
に位置し、前記ロータシャフト表面から半径方向外側の
前記プラットフォーム上のシール面に係合する、ことを
特徴とする蒸気タービン。 - 【請求項２】 前記固定構成部品と前記プラットフォー
ムとの間を延び、かつ前記ブラシシールから軸方向に間
隔を置いて配置されたラビリンスシール歯（６０）を含
むことを特徴とする、請求項１に記載のタービン。 - 【請求項３】 前記回転構成部品及び前記非回転構成部
品がそれらの間に蒸気漏洩流路（１９）を形成してお
り、前記ブラシシールが前記蒸気漏洩流路において前記
ラビリンス歯の上流側に設置されることを特徴とする、
請求項２に記載のタービン。 - 【請求項４】 前記プラットフォームが、頚部（４４）
と前記ホイールの１つに向かって前記頚部から離れるよ
うに軸方向に延びる少なくとも１つのフランジ（４６）
とを有する環状に延びるペデスタル（４２）を含み、前
記シール面が前記プラットフォームのフランジ上に設置
されることを特徴とする、請求項１に記載のタービン。 - 【請求項５】 前記固定構成部品と前記プラットフォー
ムとの間を延び、かつ前記ブラシシールから軸方向に間
隔を置いて配置されたラビリンスシール歯（６０）を含
み、前記回転構成部品及び前記非回転構成部品がそれら
の間に蒸気漏洩流路（１９）を形成しており、前記ブラ
シシールが前記蒸気漏洩流路において前記ラビリンス歯
の上流側に設置されることを特徴とする、請求項４に記
載のタービン。 - 【請求項６】 前記非回転構成部品が、前記プラットフ
ォームから半径方向外側に間隔を置いて配置され該プラ
ットフォームと半径方向に整合した内側ウェブ（２２）
を備えるダイアフラムを有し、前記ブラシシールが前記
ウェブから延び前記プラットフォーム上の前記シール面
（５０）に係合することを特徴とする、請求項４に記載
のタービン。 - 【請求項７】 前記ウェブから延び前記プラットフォー
ムから半径方向に間隔を置いて配置された歯先端で終る
ラビリンスシール歯（６０）を含み、該ラビリンス歯が
前記ブラシシールから軸方向に間隔を置いて配置され、
前記回転構成部品及び前記固定構成部品がそれらの間に
蒸気漏洩流路を形成しており、前記ブラシシールが前記
蒸気漏洩流路において前記ラビリンス歯の上流側に設置
されることを特徴とする、請求項６に記載のタービン。 - 【請求項８】 前記プラットフォームが、前記回転構成
部品の周りに環状に延びるペデスタル（４２）を含み、
該ペデスタルが、半径方向に延びる頚部（４４）と該頚
部から前記ホイールに向かってそれぞれ両軸方向に延び
る一対のフランジ（４６）とを有し、前記シール面が前
記フランジの1つの上に設置されることを特徴とする、
請求項１に記載のタービン。 - 【請求項９】 ロータシャフト表面を有するロータシャ
フト（１２）を備える回転構成部品と、蒸気漏洩流路
（１９）に沿って前記回転構成部品とシール係合するた
めのブラシシール（２６）を支持する、前記回転構成部
品の周りの非回転構成部品とを有する蒸気タービンにお
いて、前記ブラシシールと前記回転構成部品との間の摩
擦接触により発生する熱に起因する、前記回転構成部品
の周りの円周方向に不均一な熱分布から生じるロータシ
ャフトの反りを実質的に排除する方法であって、 前記回転構成部品と前記ブラシシールとの間の摩擦接触
により発生する熱に起因する前記回転構成部品への円周
方向に不均一な熱伝達を、前記回転構成部品と前記ブラ
シシールとの間の摩擦接触の区域を、前記ロータシャフ
ト表面から半径方向外側に間隔を置いて配置されかつ該
ロータシャフト表面及び該ロータシャフト表面との間の
ホイールスペース部分（４８）と半径方向に整合したシ
ール面（５０）に沿って設置することにより防止する段
階、を含むことを特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/988,022 US6669443B2 (en) | 2001-11-16 | 2001-11-16 | Rotor platform modification and methods using brush seals in diaphragm packing area of steam turbines to eliminate rotor bowing |
| US09/988022 | 2001-11-16 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003193802A true JP2003193802A (ja) | 2003-07-09 |
| JP4315319B2 JP4315319B2 (ja) | 2009-08-19 |
Family
ID=25533780
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002331468A Expired - Fee Related JP4315319B2 (ja) | 2001-11-16 | 2002-11-15 | ロータの反りを排除するための、蒸気タービンのロータプラットフォームの改良及びダイアフラムパッキン区域におけるブラシシール使用法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6669443B2 (ja) |
| JP (1) | JP4315319B2 (ja) |
| KR (1) | KR100924860B1 (ja) |
| CN (1) | CN100339563C (ja) |
| RU (1) | RU2002130705A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008064260A (ja) * | 2006-09-11 | 2008-03-21 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 回転物体用シール装置 |
| JP2010523902A (ja) * | 2007-04-17 | 2010-07-15 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 衝動タービン |
| JP2010216657A (ja) * | 2009-03-12 | 2010-09-30 | General Electric Co <Ge> | 機械のシール組立体 |
| JP2013148167A (ja) * | 2012-01-19 | 2013-08-01 | Toshiba Corp | 軸シール装置および回転機械 |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060088409A1 (en) * | 2004-10-21 | 2006-04-27 | General Electric Company | Grouped reaction nozzle tip shrouds with integrated seals |
| EP1734230A1 (de) * | 2005-06-13 | 2006-12-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Thermische Strömungsmaschine |
| US7604241B2 (en) * | 2005-09-22 | 2009-10-20 | General Electric Company | Seals for turbines and turbo machinery |
| US7540709B1 (en) | 2005-10-20 | 2009-06-02 | Florida Turbine Technologies, Inc. | Box rim cavity for a gas turbine engine |
| US20090304493A1 (en) * | 2008-06-09 | 2009-12-10 | General Electric Company | Axially oriented shingle face seal for turbine rotor and related method |
| US8142141B2 (en) * | 2009-03-23 | 2012-03-27 | General Electric Company | Apparatus for turbine engine cooling air management |
| US8277172B2 (en) * | 2009-03-23 | 2012-10-02 | General Electric Company | Apparatus for turbine engine cooling air management |
| US8894372B2 (en) * | 2011-12-21 | 2014-11-25 | General Electric Company | Turbine rotor insert and related method of installation |
| US9097128B2 (en) * | 2012-02-28 | 2015-08-04 | General Electric Company | Seals for rotary devices and methods of producing the same |
| US9404376B2 (en) * | 2013-10-28 | 2016-08-02 | General Electric Company | Sealing component for reducing secondary airflow in a turbine system |
| CN104514582B (zh) * | 2014-12-10 | 2016-06-22 | 南京航空航天大学 | 航空发动机篦齿封严密封结构 |
| KR101847642B1 (ko) | 2015-06-05 | 2018-04-10 | 두산중공업 주식회사 | 팁 브러시 실 설치를 위한 버킷 팁 커버 밴드 |
| CN106761954A (zh) * | 2017-02-09 | 2017-05-31 | 江苏鑫信润科技有限公司 | 新型汽轮机调节级喷嘴 |
| CN109441568B (zh) * | 2018-11-16 | 2024-04-19 | 华电电力科学研究院有限公司 | 一种高效率的低压隔板套装置及其装配方法 |
| US10982770B2 (en) | 2019-01-03 | 2021-04-20 | Raytheon Technologies Corporation | Hydrostatic seal with extended housing |
| US11378187B2 (en) | 2019-01-03 | 2022-07-05 | Raytheon Technologies Corporation | Articulating cantilevered hydrostatic seal |
| US10995861B2 (en) | 2019-01-03 | 2021-05-04 | Raytheon Technologies Corporation | Cantilevered hydrostatic advanced low leakage seal |
| US10975713B2 (en) | 2019-01-04 | 2021-04-13 | Raytheon Technologies Corporation | Hydrostatic seal with aft tooth |
| US10961858B2 (en) | 2019-01-04 | 2021-03-30 | Raytheon Technologies Corporation | Hydrostatic seal with enhanced maneuver response |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2070700B (en) * | 1980-03-01 | 1983-10-05 | Rolls Royce | Gas turbine seals |
| US6131910A (en) * | 1992-11-19 | 2000-10-17 | General Electric Co. | Brush seals and combined labyrinth and brush seals for rotary machines |
| US5630590A (en) * | 1996-03-26 | 1997-05-20 | United Technologies Corporation | Method and apparatus for improving the airsealing effectiveness in a turbine engine |
| US6036437A (en) * | 1998-04-03 | 2000-03-14 | General Electric Co. | Bucket cover geometry for brush seal applications |
| US6168377B1 (en) | 1999-01-27 | 2001-01-02 | General Electric Co. | Method and apparatus for eliminating thermal bowing of steam turbine rotors |
| US6290232B1 (en) * | 1999-11-16 | 2001-09-18 | General Electric Co. | Rub-tolerant brush seal for turbine rotors and methods of installation |
| US6589012B2 (en) * | 2001-09-24 | 2003-07-08 | General Electric Company | Method and apparatus for eliminating thermal bowing using brush seals in the diaphragm packing area of steam turbines |
| US6517314B1 (en) * | 2001-11-05 | 2003-02-11 | General Electric Company | Method and apparatus for eliminating thermal bowing and axial thrust loads of steam turbine rotors |
-
2001
- 2001-11-16 US US09/988,022 patent/US6669443B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-11-15 RU RU2002130705/06A patent/RU2002130705A/ru not_active Application Discontinuation
- 2002-11-15 JP JP2002331468A patent/JP4315319B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2002-11-15 CN CNB021495866A patent/CN100339563C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2002-11-15 KR KR1020020070989A patent/KR100924860B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008064260A (ja) * | 2006-09-11 | 2008-03-21 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 回転物体用シール装置 |
| JP2010523902A (ja) * | 2007-04-17 | 2010-07-15 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 衝動タービン |
| JP2010216657A (ja) * | 2009-03-12 | 2010-09-30 | General Electric Co <Ge> | 機械のシール組立体 |
| JP2013148167A (ja) * | 2012-01-19 | 2013-08-01 | Toshiba Corp | 軸シール装置および回転機械 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20030095865A1 (en) | 2003-05-22 |
| RU2002130705A (ru) | 2004-06-10 |
| CN1420259A (zh) | 2003-05-28 |
| KR20030041083A (ko) | 2003-05-23 |
| US6669443B2 (en) | 2003-12-30 |
| KR100924860B1 (ko) | 2009-11-02 |
| JP4315319B2 (ja) | 2009-08-19 |
| CN100339563C (zh) | 2007-09-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2003193802A (ja) | ロータの反りを排除するための、蒸気タービンのロータプラットフォームの改良及びダイアフラムパッキン区域におけるブラシシール使用法 | |
| US6168377B1 (en) | Method and apparatus for eliminating thermal bowing of steam turbine rotors | |
| US5967746A (en) | Gas turbine interstage portion seal device | |
| US6517314B1 (en) | Method and apparatus for eliminating thermal bowing and axial thrust loads of steam turbine rotors | |
| JP5864836B2 (ja) | シール部材、組立体及び方法 | |
| JP4490670B2 (ja) | 蒸気グランド用のハイブリッド型ハニカム・ブラシシール | |
| JPH11311335A (ja) | ブラシシ―ル | |
| JP2007071203A (ja) | 回転機械を組み立てるための方法及び装置 | |
| US3572728A (en) | Rotary seal | |
| JPH11351408A (ja) | クリアランスの均一な温度応答性可変パッキングリング | |
| JP2004360695A (ja) | ターボ機械のシール組立体及びその組立方法 | |
| KR100692229B1 (ko) | 터보기계 및 터보기계 조작 방법 | |
| US6589012B2 (en) | Method and apparatus for eliminating thermal bowing using brush seals in the diaphragm packing area of steam turbines | |
| JP2007138948A (ja) | シール部材、組立体及びその方法 | |
| US6460857B1 (en) | Brush seal segment end bristle protection and flexibility maintenance device and methods of forming the segment | |
| US6811375B2 (en) | Raised sealing surface platform with external breech ring locking system for a brush seal in a turbine and methods of installation | |
| US6811374B2 (en) | Raised rotor platform with an internal breech ring locking mechanism for brush seal application in a turbine and methods of installation | |
| JP5112759B2 (ja) | タービンにおけるシール作用を可能にするためのシール組立体及びタービンエンジン | |
| JPH07139305A (ja) | ラビリンスシール固定構造 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20051020 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080318 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20080618 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20080623 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080917 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090106 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090113 |
|
| 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: 20090414 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20090514 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20090514 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090514 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120529 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130529 Year of fee payment: 4 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |