JP2007154735A

JP2007154735A - 回転機械のスワール防止装置

Info

Publication number: JP2007154735A
Application number: JP2005350162A
Authority: JP
Inventors: Katsuya Yamashita; 勝也山下; Kazuhiro Tamura; 和浩田村; Masayuki Kita; 雅之北
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2005-12-05
Filing date: 2005-12-05
Publication date: 2007-06-21

Abstract

【課題】簡単な構造で大きなスワール防止効果が得られる安価な回転機械のスワール防止装置を提供する。
【解決手段】蒸気タービンにおけるロータ１を取り巻くようにラビリンスシール２が車室側に取り付けられ、ロータ１と車室側との隙間における蒸気漏れを防止している。ラビリンスシール２の蒸気入口側に隣接してリング３が設けられ、該リング３にスワール防止構造が内蔵される。スワール防止構造として、リング３に、ロータ１の軸方向へ斜めに貫通する複数の孔４が形成され、該孔４の出口における蒸気流れ方向をスワールと反対方向に指向させている。
【選択図】図１

Description

本発明は圧縮機、タービン等回転機械のスワール防止装置に関する。

圧縮機械、タービン等の回転機械では、各インペラあるいは翼列間の漏れを防ぐためにラビリンスシール等のシール装置を設けることは良く知られている。

ところが、図５に示すように、ロータ１００の外周面と該ロータ１００の外周面を囲繞するラビリンスシール１０１とのシール隙間に流体が流入するとき、ロータ１００に連れ廻って該ロータ１００の回転方向と同方向となる周方向の旋回成分（図中矢印参照）をもつことになる。

この旋回成分をスワールと呼ぶが、このスワールによりラビリンスシール１０１に不安定化力（ラビリンスシールの励振力）が発生し、ロータ１００の軸振動が不安定になることがある。上記ラビリンスシールの励振力は圧力が大きくなるほど増加する傾向があり、今後振動問題が顕在化する虞れがある。

そこで、従来では、特許文献１で、ロータ軸と車室との間の隙間に設けられたラビリンスシールのディスク側に旋回防止ブロックを介して環状のバッフル板を取付けて形成される流体機械のスワール防止装置において、上記バッフル板の内側外周近傍に流体のスワール方向に沿って装着された案内羽根を備えた技術が開示されている。

これによれば、バッフル板の内周側にバッフル板の内側から外側に向う流れが生じ、設計上の制約などでバッフル板の外径が十分に大きく確保できないような場合でも、バッフル板外側の大きなスワールを持つ流体がラビリンスシールに侵入しなくなるとある。

特開平１０−６１４０７号公報

ところが、上述した従来のスワール防止装置にあっては、バッフル板、案内羽根、旋回防止ブロック等多くの部品から構成され、部品点数の増大により、加工工数が増大してコストアップを招来するという問題点がある。

そこで、本発明の目的は、簡単な構造で大きなスワール防止効果が得られる安価な回転機械のスワール防止装置を提供することにある。

斯かる目的を達成するための本発明に係る回転機械のスワール防止装置は、回転機械の回転軸とケーシングとの間の隙間に設けられたシール装置の流体入口側に隣接して環状体を設け、該環状体にスワール防止構造を内蔵したことを特徴とする。

また、前記スワール防止構造は、前記環状体を回転軸の軸方向に貫通する複数の孔であって、該孔の出口における流体流れ方向をスワールと反対方向に指向させたことを特徴とする。

また、前記孔は、流体流れ方向に漸次小径となるテーパ孔であることを特徴とする。

また、前記環状体の流体入口側内周縁にフィンを付設し、回転軸と環状体との隙間を可及的に小さくしたことを特徴とする。

本発明の回転機械のスワール防止装置によれば、スワール防止構造を内蔵した環状体をシール装置に隣接して設けるという簡単な構造で大きなスワール防止効果が得られると共に安価に製作できる。

以下、本発明に係る回転機械のスワール防止装置を実施例により図面を用いて詳細に説明する。

図１は本発明の実施例１を示す蒸気タービンのスワール防止装置の概略構成斜視図、図２は同じくリングの構造説明図である。

図１に示すように、蒸気タービン（回転機械）におけるロータ（回転軸）１を取り巻くようにラビリンスシール（シール装置）２が図示しない車室側に取り付けられ、ロータ１と車室側との隙間における蒸気（流体）の漏れを防止している。

そして、ラビリンスシール２の蒸気入口側に隣接してリング（又はディスク：環状体）３が設けられ、該リング３にスワール防止構造が内蔵される。リング３はラビリンスシール２と略同じ大きさを有して車室側に取り付けられる。

図２に示すように、上記スワール防止構造として、リング３に、ロータ１の軸方向へ斜めに貫通する複数（図示例では１２個）の孔４が形成され、該孔４の出口における蒸気流れ方向をスワールと反対方向に指向させている。図中白抜き矢印イがスワールの方向で、白抜き矢印ロが蒸気流れ方向である。

このように構成されるため、蒸気タービンの運転時において、ロータ１の外周面と該ロータ１の外周面を囲繞するラビリンスシール２とのシール隙間に流体が流入するとき、ロータ１に連れ廻って該ロータ１の回転方向と同方向となる周方向の旋回成分（図中矢印参照）をもつことになる。

この旋回成分をスワールと呼ぶが、このスワールはリング３の複数の孔４に流入され、これらの孔４によってその蒸気流れ方向がスワールと反対方向に変化させられるので、そのキャンセル効果によりスワールが低減される。

この結果、ラビリンスシール２に不安定化力（ラビリンスシールの励振力）が発生することが抑制され、ロータ１の軸振動が不安定になることが回避される。

そして、本実施例では、リング３に複数の孔４を形成するという簡単な構造で済み、安価に製作することができる。

図３は本発明の実施例２を示すリングの構造説明図である。

これは、実施例１における孔４を蒸気流れ方向に漸次小径となるテーパ孔４Ａに形成し、蒸気流れの流速を上げてスワールのキャンセル効果を増大させた例である。なお、テーパ孔４Ａに代えて、孔４の出口側にオリフィスを設けても同様の作用・効果が得られる。

図４は本発明の実施例３を示すリングの構造説明図である。

これは、実施例１におけるリング３の流体入口側内周縁にフィン５を付設し、ロータ１とリング３との隙間Ｌを可及的に小さくし、孔４又は孔４Ａに流入する蒸気の流量を増やしてスワールのキャンセル効果を増大させた例である。

尚、本発明は上記各実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で孔及びテーパ孔の形状変更，数の増減，傾きの変更等各種変更が可能であることはいうまでもない。

本発明の実施例１を示す蒸気タービンのスワール防止装置の概略構成斜視図である。同じくリングの構造説明図である。本発明の実施例２を示すリングの構造説明図である。本発明の実施例３を示すリングの構造説明図である。従来例のスワール防止装置の概略構成斜視図である。

符号の説明

１ロータ
２ラビリンスシール
３リング
４孔
４Ａテーパ孔
５フィン
Ｌロータとリングとの隙間
イスワールの方向
ロ蒸気流れ方向

Claims

回転機械の回転軸とケーシングとの間の隙間に設けられたシール装置の流体入口側に隣接して環状体を設け、該環状体にスワール防止構造を内蔵したことを特徴とする回転機械のスワール防止装置。
前記スワール防止構造は、前記環状体を回転軸の軸方向に貫通する複数の孔であって、該孔の出口における流体流れ方向をスワールと反対方向に指向させたことを特徴とする請求項１記載の回転機械のスワール防止装置。
前記孔は、流体流れ方向に漸次小径となるテーパ孔であることを特徴とする請求項２記載の回転機械のスワール防止装置。
前記環状体の流体入口側内周縁にフィンを付設し、回転軸と環状体との隙間を可及的に小さくしたことを特徴とする請求項２又は３記載の回転機械のスワール防止装置。