JP2008297980A - Shaft seal device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蒸気タービン、ガスタービン、空気圧縮機等の流体機械に用いられ、運転中、作動流体が静止部と回転部との隙間から作動流体通路外へ漏出することを効果的に抑制する軸シール装置に関する。 The present invention is used in fluid machines such as a steam turbine, a gas turbine, and an air compressor, and effectively suppresses the working fluid from leaking out of the working fluid passage through the gap between the stationary part and the rotating part during operation. The present invention relates to a shaft seal device.
例えば、蒸気タービンにおいては、タービンノズル等の静止部とタービン動翼等の回転部とを組み合せ、タービンノズル等から噴出する流体の速度エネルギを利用し、タービン動翼等を回転させ、その際に発生する動力(回転トルク)で、例えば発電機等の被駆動機を駆動するようになっている。 For example, in a steam turbine, a stationary part such as a turbine nozzle and a rotating part such as a turbine blade are combined, and the speed energy of the fluid ejected from the turbine nozzle or the like is used to rotate the turbine blade and the like. For example, a driven machine such as a generator is driven by the generated power (rotational torque).
このような構成を有する蒸気タービンにおいては、起動時、停止時および負荷遮断時の温度変化に対し、回転部は静止部に比べ、質量が小さいので熱容量が小さく、回転しているときの熱伝達率が大きいため、敏感に伸縮するので、静止部は回転部より遅れて伸縮する。 In a steam turbine having such a configuration, the rotating part has a smaller mass than the stationary part, so that the heat capacity is small and the heat transfer when it is rotating with respect to temperature changes during start-up, stop, and load interruption. Since the rate is large, it expands and contracts sensitively, so the stationary part expands and contracts behind the rotating part.
このため、静止部と回転部とは熱伸縮中に接触することがあり、この接触を回避する必要上、回転部と静止部の伸び差を計算によって割り出し、割り出した値に経験に基づくマージンを加えて静止部と回転部との隙間を設定していた。 For this reason, the stationary part and the rotating part may come into contact during thermal expansion and contraction.To avoid this contact, the difference in elongation between the rotating part and the stationary part is calculated, and a margin based on experience is added to the calculated value. In addition, a gap between the stationary part and the rotating part has been set.
すなわち、静止部と回転部との隙間が大きいと、作動流体の作動流体通路外への漏出が多くなり、動力の発生が寄与しなくなり、熱効率の低下を招く。逆に、隙間を小さくすると、作動流体の通路外への漏出が少なくなって熱が有効に活用され熱効率が高くなるものの、接触事故の心配が出る。 That is, if the gap between the stationary part and the rotating part is large, the working fluid leaks out of the working fluid passage, and the generation of power does not contribute, resulting in a decrease in thermal efficiency. On the other hand, if the gap is reduced, the leakage of the working fluid to the outside of the passage is reduced and the heat is effectively utilized to increase the thermal efficiency, but there is a concern of a contact accident.
このような事象を考慮して、静止部と回転部との隙間が設定されており、その構成として図14に示すものがある。 Considering such an event, a gap between the stationary part and the rotating part is set, and there is a structure shown in FIG.
なお、図14は、蒸気タービンの一部を抜き出したタービン段落の縦断面図である。 FIG. 14 is a longitudinal sectional view of a turbine stage in which a part of the steam turbine is extracted.
主流(作動蒸気)4の流れに沿い、上流側に配置するタービンノズル3と下流側に配置するタービン動翼5とを組み合せたタービン段落11のうち、タービンノズル3は、外周側をタービン動翼5まで延びるダイアフラム外輪1で支持、固定されるとともに、内周側をダイアフラム内輪2の周方向に沿って環状列に支持、固定させた静止部12になっている。
Of the
また、タービン動翼5は、先端部側をダイアフラム外輪1に固定されたラビリンスフィン9に臨むシュラウド6を備えるとともに、根元部側をタービンロータ(図示せず)と一体に成形加工されたタービンディスク10の周方向に沿って環状列に植設される回転部13になっている。
Further, the
そして、運転中、タービンノズル3で速度エネルギを得るとともに流れを転向した主流4は、タービン動翼5を回転させるとともに動力(回転トルク)を発生させている。
During operation, the main flow 4 that obtains velocity energy at the
タービンノズル3から転向力が与えられる主流4は、大部分がタービン動翼5の翼面に沿って流れるものの、一部が漏出蒸気7となってラビリンスフィン9とシュラウド6との隙間を流れるとともに、ダイアフラム内輪2とタービンディスク10との隙間から流出してくる漏出蒸気8によって流れが乱されたことがあった。この主流4の一部漏出と、漏出蒸気の流入による主流4の流れの乱れは、蒸気タービンの熱効率低下の要因の一部になっていた。
Most of the main flow 4 to which turning force is applied from the
他方、運転中の熱伸びを考慮して、タービン動翼5は、組立て時、シュラウド6とダイアフラム外輪1との動翼上流側隙間寸法C1およびタービンディスク10と隣り(下流側)のダイアフラム内輪2との動翼下流側隙間寸法C2のそれぞれを次のように設定していた。
On the other hand, in consideration of thermal expansion during operation, the
動翼上流側隙間寸法C1は、起動時、停止時、または負荷遮断時において、破線で示すように、タービン動翼5が上流側のタービンノズル3に最も近づく位置の寸法を、計算によって割り出した予測値としての伸び寸法D1に、経験に基づくマージン値M1を加えた(D1+M1)として設定していた。
The moving blade upstream side clearance dimension C 1 is calculated by calculating the dimension of the position where the
また、動翼下流側隙間寸法C2は、起動時、停止時、あるいは負荷遮断時において、二点鎖線で示すように、タービン動翼5が下流側のダイアフラム内輪2に最も近づく位置の寸法を、計算によって割り出した予測値とする伸び寸法D2に、経験に基づくマージン値M2を加えた(D2+M2)として設定していた。
Further, the moving blade downstream side clearance dimension C 2 is the dimension at which the
このように、従来の蒸気タービンは、タービン動翼5の動翼上流側隙間寸法C1および動翼下流側隙間寸法C2のそれぞれに、マージン値M1,M2のそれぞれを加えて設定し、ダイアフラム外輪1とシュラウド6との隙間からの漏出蒸気7の吹き抜けおよびダイアフラム内輪2とタービンディスク10との隙間から流出する漏出蒸気8による主流4の乱れに基づく熱効率の低下防止に対処していた。
As described above, the conventional steam turbine is set by adding the margin values M 1 and M 2 to the moving blade upstream clearance C 1 and the moving blade downstream clearance C 2 of the
なお、タービン動翼の先端部側におけるラビリンスフィンとシュラウドとの隙間から漏出する蒸気をより少なくさせる技術には、例えば特許文献1に記載されているように、シュラウドの上流側に位置するダイアフラム外輪に設けた円筒リングに突起を形成し、この突起の先端径をシュラウドに接触しないように大きく設定したものや、例えば特許文献2に記載されているように、ラビリンスフィンに臨むシュラウドに切欠を設け、切欠が回転方向に向うに従って浅くし、切欠に沿って流れる漏出蒸気に渦を発生させて漏出蒸気の吹抜けの防止を図ったものが提案されている。
図14に示した蒸気タービンに適用される軸シール装置は、タービン動翼の動翼上流側隙間寸法C1および動翼下流側隙間寸法C2のそれぞれを設定する際、マージン値M1,M2のそれぞれが加えられているが、これらマージン値M1,M2の判断は経験に委ねられていた。 The shaft seal device applied to the steam turbine shown in FIG. 14 has margin values M 1 and M when setting the moving blade upstream gap size C 1 and the moving blade downstream clearance size C 2 of the turbine moving blade. Each of 2 is added, but the judgment of these margin values M 1 and M 2 is left to experience.
しかしながら、マージン値M1,M2が経験によるので、最適値となっていないことがあるため、従来の軸シール装置においては、ダイアフラム外輪1とシュラウド6との隙間からの漏出蒸気7の吹抜け、あるいはダイアフラム内輪2とタービンディスク10との隙間から流出する漏出蒸気8による主流4の乱れに基づく熱効率の低下等、一抹の不安を抱えていた。
However, since the margin values M 1 and M 2 are based on experience and may not be the optimum values, in the conventional shaft seal device, the
本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、タービン動翼の動翼上流側隙間寸法および動翼下流側隙間寸法を設定する際、マージン値を加えなくとも漏出蒸気の流出入をより一層防止することにより、主流の流れの安定化と熱効率のより一層の向上を図った軸シール装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made based on such a situation, and when setting the moving blade upstream side clearance dimension and the moving blade downstream side clearance dimension of the turbine rotor blade, the inflow and outflow of the leaked steam can be performed without adding a margin value. An object of the present invention is to provide a shaft seal device that further stabilizes the mainstream flow and further improves the thermal efficiency.
本発明は、上述の目的を達成するために、タービンノズルの外周側と内周側とをダイアフラム外輪およびダイアフラム内輪とで挟設する静止部と、前記タービンノズルの下流側に位置するタービン動翼をタービンディスクに植設する回転部とを備え、前記タービン動翼の先端部側に設けたシュラウドに対設し、前記ダイアフラム外輪に設けたラビリンスフィンを備えた軸シール装置において、前記シュラウドの上流側先端と前記ダイアフラム外輪との隙間に作動蒸気の漏出を防止する動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部と、前記タービン動翼を植設する前記タービンディスクの下流側と隣設するタービンノズルを支持するダイアフラム内輪との隙間に作動蒸気の漏出を防止する動翼根元部下流側蒸気漏出抑制部とを設けたものである。 In order to achieve the above-described object, the present invention provides a stationary portion that sandwiches an outer peripheral side and an inner peripheral side of a turbine nozzle between a diaphragm outer ring and a diaphragm inner ring, and a turbine rotor blade positioned downstream of the turbine nozzle. A shaft seal device provided with a labyrinth fin provided on the outer ring of the diaphragm, and provided on a front end side of the turbine rotor blade. A turbine blade adjacent to the downstream side of the turbine disk on which the turbine rotor blade is implanted, and a turbine blade tip upstream steam leakage suppression portion for preventing leakage of working steam in a gap between the side tip and the diaphragm outer ring A moving blade root portion downstream side steam leakage suppressing portion for preventing leakage of working steam is provided in a gap with the supporting inner ring of the diaphragm.
また、本発明は、上述の目的を達成するために、前記動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部は、シュラウドの上流側先端に突出して設けたシュラウド片と、ダイアフラム外輪に設けたダイアフラム外輪用被快削部とで構成し、さらに、前記動翼根元部下流側蒸気漏出抑制部は、タービンディスクの下流側に設けたシールフィンと、隣接するダイアフラム内輪に設けたダイアフラム内輪用被快削部とで構成するものである。 Further, in order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a rotor blade upstream side steam leakage suppressing portion for a shroud piece protruding from the upstream end of the shroud and a diaphragm outer ring provided on the diaphragm outer ring. And further comprising a seal fin provided on the downstream side of the turbine disk and a diaphragm inner ring free cutting part provided on an adjacent diaphragm inner ring. It consists of.
また、本発明は、上述の目的を達成するために、前記動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部は、ダイアフラム外輪用被快削部を収容する収容容器をダイアフラム外輪に対し、着脱自在にできる構成にし、さらに、前記動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部は、ダイアフラム外輪用被快削部を収容する収容容器に設けられ、ダイアフラム外輪に形成された空間室を摺動するピストンと、このピストンに押圧力を与えるばねとで構成するものである。 Further, in order to achieve the above-described object, the present invention can make the container tip upstream side steam leakage suppression portion detachable from the diaphragm outer ring with respect to the diaphragm outer ring. Further, the moving blade tip upstream steam leakage suppression portion is provided in a storage container for storing the diaphragm outer ring free cutting portion, and a piston sliding in a space chamber formed in the diaphragm outer ring, And a spring that applies a pressing force to the piston.
本発明は、上述の目的を達成するために、前記ピストンは、先端に突出し部を備えたものである。 In the present invention, in order to achieve the above-mentioned object, the piston has a protruding portion at the tip.
本発明は、上述の目的を達成するために、前記動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部は、収容容器に収容されるダイアフラム外輪用被快削部に、周方向に沿って離散的に配置するくぼみを設けたものであり、さらに、前記動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部は、収容容器に収容されるダイアフラム外輪用被快削部に、周方向に沿って周方向溝を設けたものである。 In order to achieve the above-described object, the present invention provides that the steam blade tip upstream side steam leakage suppression portion is discretely arranged along the circumferential direction on the free cutting portion for the diaphragm outer ring accommodated in the accommodating container. Further, the moving blade tip upstream steam leakage suppression portion is provided with a circumferential groove along the circumferential direction in the diaphragm outer ring free cutting portion accommodated in the accommodating container. Is.
本発明は、上述の目的を達成するために、前記周方向溝は、ダイアフラム外輪用被快削部の表面から内部に向って延びる平坦状の辺と、この辺の端部から前記ダイアフラム外輪用被快削部の表面に向う傾斜状に形成する傾斜辺とで構成するものである。 In the present invention, in order to achieve the above-mentioned object, the circumferential groove includes a flat side extending inward from the surface of the free-cutting portion for the diaphragm outer ring, and the diaphragm outer ring cover from an end of the side. It is comprised with the inclined side formed in the inclined shape which faces the surface of a free-cutting part.
本発明は、上述の目的を達成するために、前記動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部は、ダイアフラム外輪用被快削部に、半径方向に沿って半径方向溝を設けたものであり、さらに、前記半径方向溝は、ダイアフラム外輪用被快削部の表面から直角に内部に向って延びる平坦状の辺と、この辺の端部から前記ダイアフラム外輪用被快削部の表面に向う傾斜状に形成する傾斜辺とで構成するものである。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides the above-described moving blade tip upstream steam leakage suppression portion, in which a free-cutting portion for a diaphragm outer ring is provided with a radial groove along the radial direction, Further, the radial groove has a flat side extending from the surface of the diaphragm outer ring free-cutting portion at a right angle toward the inside, and an inclined shape extending from an end of the side toward the surface of the diaphragm outer ring free-cutting portion. And the inclined side to be formed.
本発明は、上述の目的を達成するために、前記半径方向溝は、タービンロータの中心を通る半径方向線に沿って設けるものであり、さらに、前記半径方向溝は、タービンロータの回転方向と逆方向で、かつ半径方向線に対して傾斜させる構成にしたものである。 In the present invention, in order to achieve the above-mentioned object, the radial groove is provided along a radial line passing through the center of the turbine rotor, and further, the radial groove has a rotational direction of the turbine rotor. It is configured to be inclined in the reverse direction and with respect to the radial line.
本発明は、上述の目的を達成するために、前記動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部は、ダイアフラム外輪用被快削部に、周方向溝と半径方向溝とを組み合せて設けたものである。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides the steam blade tip upstream side steam leakage suppression portion in which a circumferential groove and a radial groove are combined in a free cutting portion for a diaphragm outer ring. is there.
本発明は、上述の目的を達成するために、前記ダイアフラム外輪用被快削部は、Ni,Cr,Al,ベントナイトおよび、Ni,Cr,Fe,Al,窒化ホウ素のうち、いずれかの部材を選択する一方、前記ダイアフラム内輪用被快削部も、Ni,Cr,Al,ベントナイトおよびNi,Cr,Fe,Al,窒化ホウ素のうち、いずれかの部材を選択したものである。 In order to achieve the above-mentioned object, the free-cutting portion for the diaphragm outer ring is made of any member of Ni, Cr, Al, bentonite and Ni, Cr, Fe, Al, boron nitride. On the other hand, the free-cutting portion for the inner ring of the diaphragm is a member selected from Ni, Cr, Al, bentonite, Ni, Cr, Fe, Al, and boron nitride.
本発明は、上述の目的を達成するために、請求項1〜16記載のもののうち、いずれか1項記載のものを蒸気タービンに適用したものである。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention applies any one of claims 1 to 16 to a steam turbine.
本発明に係る軸シール装置は、タービン動翼の先端部上流側とダイアフラム外輪との隙間およびタービン動翼の根元部下流側と隣接するタービンノズルを支持固定するダイアフラム内輪との隙間に、動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部と動翼根元部下流側蒸気漏出抑制部とのそれぞれを設けたので、作動蒸気の通路外への漏出をより一層防止することができ、主流の熱エネルギの有効活用を図ることができる。 The shaft seal device according to the present invention includes a rotor blade in a gap between the upstream side of the tip of the turbine blade and the diaphragm outer ring and a gap between the downstream side of the turbine blade and the turbine nozzle adjacent to and supporting the adjacent turbine nozzle. Since each of the tip upstream steam leakage suppression part and the rotor blade root downstream steam leakage suppression part is provided, leakage of working steam to the outside of the passage can be further prevented, and the mainstream thermal energy is effective. Can be used.
本発明に係る軸シール装置の実施形態を添付図面を引用して説明する。 An embodiment of a shaft seal device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、例示としての蒸気タービンに組み込まれ、その一部を抜き出した本発明に係る軸シール装置の第1実施形態を示す縦断面図である。 FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of a shaft seal device according to the present invention, which is incorporated in an exemplary steam turbine and extracted from a part thereof.
蒸気タービンは、大別して主流(作動蒸気)31の流れに沿って、交互に配置する静止部21と回転部22とを備えている。
The steam turbine is roughly divided and includes
静止部21は、図示していないタービンロータ(回転軸)の周方向に沿って環状列に配置されたタービンノズル23と、環状列配置のタービンノズル23の外周側および内周部側のそれぞれを挟設して固定支持するダイアフラム外輪24およびダイアフラム内輪25とを備えている。そして、ダイアフラム外輪24は、タービンケーシング(図示せず)に固定支持されている。
The
また、回転部22は、タービンロータと一体に成形加工されたタービンディスク26に環状列に植設されたタービン動翼27と、環状列配置のタービン動翼27の先端部側に設けられ、タービンノズル23から延びたダイアフラム外輪24に固定支持するラビリンスフィン28に臨むシュラウド29とを備えている。
The rotating
このような構成を備える蒸気タービンは、静止部21のタービンノズル23と回転部22のタービン動翼27とを組み合せてタービン段落30とし、タービン段落30を軸方向に向って複数配置し、タービン段落30を流れる主流(作動蒸気)31に膨張仕事をさせ、その際に発生する動力を採り出している。
In the steam turbine having such a configuration, the
一方、動力を採り出す際、タービンノズル23を出た主流31のうち、大部分は、タービン動翼27の翼面に沿って流れて転向し、次の(下流側)タービン段落に案内されるが、その一部は遠心力の影響を受けてタービン動翼27のシュラウド29とダイアフラム外輪24のラビリンスフィン28との隙間を漏出蒸気32aとなって流れる。
On the other hand, when the power is extracted, most of the
また、タービンノズル23を固定支持するダイアフラム内輪25とタービン動翼27を支持するタービンディスク26との隙間から流出する漏出蒸気32bは、タービン動翼27の底部(根元部)を流れる主流31の流れを乱した後、再び下流側のタービンディスク26と次段落のダイアフラム内輪25との隙間に流れる。
The leaked
これらの漏出蒸気32a,32bは、膨張仕事に寄与しないため、熱効率の低下の要因の一つになっていた。
Since these leaked
また、蒸気タービンは、例えば250kg/cm2、538℃の高圧、高温の主流31を作動蒸気としているため、熱による伸縮が出る。特に、起動、停止時または負荷遮断時、温度差や熱衝撃等の影響を受け、タービン動翼27は、破線で示すように、上流側のタービンノズル23側に移動したり、あるいは二点鎖線で示すように、下流側のタービンノズル(図示せず)に移動したりすることが著しい。このときの移動によって、シュラウド29とダイアフラム外輪24とは接触事故が発生することがあった。
Further, since the steam turbine uses, for example, a mainstream 31 having a high pressure and a high temperature of 250 kg / cm 2 and 538 ° C. as the working steam, expansion and contraction due to heat occurs. In particular, at the time of starting, stopping or shutting off the load, the
本実施形態に係る軸シール装置は、このような事象に対処するためになされたものであり、図1に示すように、タービン動翼27の先端部側に備えたシュラウド29の上流側に向う先端部で、かつタービンノズル23を支持固定するダイアフラム外輪24に臨む側に、動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部33を設けるとともに、タービン動翼27の根元部側を支持するタービンディスク26の下流側と隣接するタービンノズルを支持固定するダイアフラム内輪25との間で、かつ隣接するダイアフラム内輪25に臨むタービンディスク26に、動翼根元部下流側蒸気漏出抑制部34を設けたものである。
The shaft seal device according to the present embodiment is made to cope with such an event, and as shown in FIG. 1, faces the upstream side of the
動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部33は、図2に示すように、シュラウド29の上流先端部で、かつダイアフラム外輪24に臨む側に設けた突出したシュラウド片35と、この突出しシュラウド片35に臨むダイアフラム外輪24に設けたダイアフラム外輪用被快削部(アブレイダブル部材)36とで構成される。
As shown in FIG. 2, the moving blade tip upstream side steam
また、動翼根元部下流側蒸気漏出抑制部34は、図3に示すように、タービン動翼27を支持するタービンディスク26の下流側と隣接タービンノズルを支持固定するダイアフラム内輪25との間で、かつタービンディスク26の下流側に設けたシールフィン37と、このシールフィン37に臨み隣接するダイアフラム内輪25に設けたダイアフラム内輪用被快削部38とで構成される。
Further, as shown in FIG. 3, the moving blade root downstream side steam
そして、動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部33および動翼根元部下流側蒸気漏出抑制部34として設けたダイアフラム外輪用被快削部36およびダイアフラム内輪用被快削部38のそれぞれは、ともに、Ni,Cr,Al,ベントナイトおよびNi,Cr,Alで組成され、シュラウド29の上流側に向って突出したシュラウド片35およびシールフィン37のそれぞれが蒸気の熱によって実線の位置から破線または二点鎖線で示す位置に移動し、接触し、食い込むとき、折損または磨耗することなく凹部39a,39bを形成する切削性に富む部材で作製されている。
Each of the diaphragm outer ring
このような構成を備える軸シール装置において、起動時、停止時、または負荷遮断時、主流31の熱による伸びが発生し、タービン動翼27が、例えば上流側のタービンノズル23に向って図2に示すように、実線の位置から破線で示す位置に移動するとき、突出したシュラウド片35は、ダイアフラム外輪用被快削部36に接触して突き進み、ダイアフラム外輪用被快削部36を磨耗させ、やがて凹部39aが形成される。
In the shaft seal device having such a configuration, when starting, stopping, or when the load is interrupted, the
突出したシュラウド片は35がダイアフラム外輪用被快削部36に接触しているとき。タービン動翼27のシュラウド29とダイアフラム外輪24との間の隙間は塞がれるので、漏出蒸気32aの流れを封止させる。
When the protruding
また、タービン動翼27が定常運転(定格運転)に入り、主流31との温度差が少なくなり、安定化してくると、突出したシュラウド片35は、図2に示すように、ダイアフラム外輪用被快削部36から離れ、凹部39aを残す。
When the
この場合、漏出蒸気32aは、シュラウド29の上流側に向って突出したシュラウド片35とダイアフラム外輪用被快削部36との隙間からラビリンスフィン28に向って吹き抜けようとするものの、凹部39aに衝突する際に発生する渦の流れによってその流れが阻止される。
In this case, the leaked
他方、起動時等において、主流31の熱による伸びが発生し、タービン動翼27が、例えば下流側のダイアフラム内輪25側に向って図3に示すように、実線の位置から二点鎖線で示す位置に移動するとき、シールフィン37は、ダイアフラム内輪用被快削部39に接触して突き進み、ダイアフラム内輪用被快削部39を磨耗させ、やがて凹部39bが形成される。
On the other hand, at the time of startup or the like, the heat flow of the
シールフィン37がダイアフラム内輪用被快削部39に接触しているとき、上述と同様に漏出蒸気32bの流れを封止させ、さらに定常運転に入って、図3に示すように、ダイアフラム内輪用被快削部39に凹部39bができると、この凹部39bから発生する渦の流れによって漏出蒸気32bの流れが阻止される。
When the
このように、本実施形態は、タービン動翼27のシュラウド29とダイアフラム外輪24との間の隙間に動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部33を設けるとともに、タービン動翼27の根元部側を支持するタービンディスク26と次(下流側)に隣接するダイアフラム内輪25との間の隙間に動翼根元部下流側蒸気漏出抑制部34を設け、各隙間の寸法をマージンを含めることなくより狭い寸法値に設定できる構成にしたので、主流31がタービン動翼27のシュラウド29側からの漏出蒸気32aになることをより一層少なくさせることができるとともに、タービン動翼27の動翼根元部上流側から流入する漏出蒸気32bに基づく主流31の不安定な流れをより一層少なくさせることができる。
As described above, in the present embodiment, the steam blade tip upstream side steam
また、本実施形態は、動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部33としてダイアフラム外輪用被快削部36を備えるとともに、動翼根元部下流側蒸気漏出抑制部34としてダイアフラム内輪用被快削部38を備えているので、シュラウド29から上流側に向って突出したシュラウド片35がダイアフラム外輪24に接触し、あるいはタービンディスク26のシールフィン37が隣接するダイアフラム内輪25に接触しても各被快削部36,38がその衝撃力等を吸収し、折損や磨耗等を引き起こすことがない。
Further, the present embodiment includes a diaphragm outer ring free-cutting
したがって、本実施形態によれば、主流31により一層多くの仕事をさせ、熱効率の向上を高めることと相俟って、折損等の事故の少ない安定運転を長く行わせることができる。 Therefore, according to the present embodiment, coupled with increasing the work efficiency of the mainstream 31 and improving the thermal efficiency, it is possible to perform a stable operation with few accidents such as breakage for a long time.
図4は、本発明に係る軸シール装置の第2実施形態を示す縦断面図である。 FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment of the shaft sealing device according to the present invention.
なお、第1実施形態の構成と同一構成または対応する部分には、同一符号を付し、重複説明を省略する。 In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure as the structure of 1st Embodiment, or a corresponding part, and duplication description is abbreviate | omitted.
本実施形態に係る軸シール装置は、タービン動翼27の先端部側に備えたシュラウド29の上流側とダイアフラム外輪24との間に設けた動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部33をダイアフラム外輪24に対し、着脱自在にできる構成にしたものである。
In the shaft seal device according to the present embodiment, the steam blade tip upstream side steam
この動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部33は、三側面を開口状にする収容容器40と、この収容容器40にダイアフラム外輪用被快削部36を収容するとともに、ダイアフラム外輪24に対し、着脱自在に構成する、例えばボルト等の接続具41とを備えたものである。
The moving blade tip upstream side steam
このように、本実施形態は、動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部33をダイアフラム外輪用被快削部36を収容する三側面開口状の収容容器40として構成し、かつこの収容容器40をダイアフラム外輪24に対し、着脱自在にできる構成にしたので、収容容器40をダイアフラム外輪24から取り外すことにより被快削部材の溶射作業をどの位置からでも容易に行うことができ、製造上の作業性をより一層向上させることができ、さらに、またダイアフラム外輪用被快削部36に形成される凹部39aが大きくなり過ぎ交換を余儀なくされても、メンテナンス作業を容易に行うことができる。
As described above, in the present embodiment, the moving blade tip upstream steam
なお、本実施形態は、動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部33をダイアフラム外輪用被快削部36を収容する三側面開口状の収容容器40として構成し、この収容容器40がダイアフラム外輪24に対し、着脱自在にできるように構成したが、この例に限らず、例えば、第3実施形態の図5に示すように、収容容器40の閉塞面に先端が突出し部42を備えたピストン43を一体として形成し、このピストン43がダイアフラム外輪24に設けた空間室44内を摺動するとき、弾性力を利用して押圧力を与えるばね45を設けてもよい。
In the present embodiment, the moving blade tip upstream steam
本実施形態は、ばね45の弾性力を利用してピストン43を押圧しているので、シュラウド29から上流側に向って突出したシュラウド片35がダイアフラム外輪用被快削部36に接触して突き進んでもその衝撃を少なくさせて損傷を抑えることができ、さらにシュラウド29から上流側に向って突出したシュラウド片35がダイアフラム外輪用被快削部36から離れようとしても、その隙間をより一層少なくし、漏出蒸気32aの漏れを少なくさせて主流31の熱エネルギのより一層の有効活用を図ることができる。
In the present embodiment, since the
図6は、本発明に係る軸シール装置の第4実施形態を示す縦断面図である。 FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a fourth embodiment of the shaft seal device according to the present invention.
なお、第1実施形態の構成と同一構成または対応する部分には同一符号を付し、重複説明を省略する。 In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure as the structure of 1st Embodiment, or a corresponding part, and duplication description is abbreviate | omitted.
本実施形態に係る軸シール装置は、動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部33としての三側面開口状の収容容器40に収容するダイアフラム外輪用被快削部36に離散的に配置されたくぼみ46を設けたものである。
The shaft seal device according to the present embodiment includes indentations discretely arranged in a diaphragm outer ring
ダイアフラム外輪用被快削部36にくぼみ46を設けた場合、動翼頂部上流側蒸気漏出抑制部33を通過しようとする漏出蒸気32aは、シュラウド29から上流側に向って突出したシュラウド片(図示せず)で形成された凹部39aに衝突して渦を生成し、さらにくぼみ46でも渦を生成し、数多くの渦が生成される。
When the
このように、本実施形態は、動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部33を通過しようとする漏出蒸気32aに数多くの渦を生成させるくぼみ46をダイアフラム外輪用被快削部36に設けたので、数多くの渦がバリアとなって漏出蒸気32aの漏れを少なくさせ、主流31の熱エネルギのより一層の有効活用を図ることができる。
As described above, in this embodiment, since the hollow 46 for generating a large number of vortices in the leaked
図7は、本発明に係る軸シール装置の第5実施形態を示す縦断面図である。 FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a fifth embodiment of the shaft seal device according to the present invention.
なお、第1実施形態の構成と同一構成または対応する部分には同一符号を付し、重複説明を省略する。 In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure as the structure of 1st Embodiment, or a corresponding part, and duplication description is abbreviate | omitted.
本実施形態に係る軸シール装置は、動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部33としての三側面開口状の収容容器40に収容するダイアフラム外輪用被快削部36に、その周方向に沿って周方向溝47を設けたものである。
The shaft seal device according to the present embodiment has a diaphragm outer ring
この周方向溝47は、図8に示すように、ダイアフラム外輪用被快削部36の端縁(表面)48に対して直角に内部に向って延びる平坦状の辺49と、この辺49の端部から端縁(表面)48に向って傾斜状に延びる斜辺50とで構成し、漏出蒸気32aがここを通過するとき、タービンロータ(図示せず)の中心を通る半径方向の内周側の傾斜辺50に沿って流れ、やがて平坦状の辺49に衝突させて渦を生成し、この生成された渦によって漏出蒸気32aの流れをせき止めるようにしている。
As shown in FIG. 8, the
このように、本実施形態は、動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部33としてのダイアフラム外輪用被快削部36に、その周方向に沿って設けられた平坦状の辺49と傾斜辺50とで構成する周方向溝47を設け、傾斜辺50に沿って流れる漏出蒸気32aを辺49に衝突させ、渦を生成させ、生成された渦によって漏出蒸気32aの流れをせき止める構成にしたので、漏出蒸気32aの漏れを少なくさせ、主流31の熱エネルギのより一層の有効活用を図ることができる。
As described above, in this embodiment, the flat
図9は、本発明に係る軸シール装置の第6実施形態を示す縦断面図である。 FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing a sixth embodiment of the shaft seal device according to the present invention.
なお、第1実施形態の構成と同一構成または対応する部分には同一符号を付し、重複説明を省略する。 In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure as the structure of 1st Embodiment, or a corresponding part, and duplication description is abbreviate | omitted.
本実施形態に係る軸シール装置は、動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部33としての三側面開口状の収容容器40に収容するダイアフラム外輪用被快削部36に、半径方向溝51を設けたものである。
The shaft seal device according to the present embodiment is provided with a
この半径方向溝51は、図10に示すように、ダイアフラム外輪用被快削部36の端縁(表面)48に対して直角に内部に向って延びる平坦状の辺49と、この辺49の端部から端縁(表面)に向って傾斜状に延びる傾斜辺50とで構成される。
As shown in FIG. 10, the
また、この半径方向溝51は、図11に示すように、辺49の端縁がタービンロータ52の中心Oを通る半径方向線RLに沿い、かつタービンロータ52の回転方向Rに沿って環状列に設けられる。
Further, as shown in FIG. 11, the
このような構成の半径方向溝51は、図9に示すように、旋回流を伴った漏洩蒸気32aが傾斜辺50に沿って流れるとき、辺49で衝突させ、ここで旋回速度成分を少なくさせ、代って半径方向速度成分を増加させてラビリンスフィン(図示せず)により多く衝突させ、その流れをせき止める。
As shown in FIG. 9, the
このように、本実施形態は、動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部33としてのダイアフラム外輪用被快削部36に、その半径方向に沿って設けられた平坦状の辺49と傾斜辺50とで構成する半径方向溝51を設け、傾斜辺50に沿って流れる旋回流を伴う漏出蒸気32aを辺49に衝突させ、旋回速度成分を少なくさせ半径方向速度成分を高め、ラビリンスフィンにより多く衝突させて流れをせき止める構成にしたので、漏出蒸気32aの漏れを少なくさせ、主流31の熱エネルギのより一層の有効活用を図ることができる。
Thus, in this embodiment, the
なお、本実施形態は、動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部33としてのダイアフラム外輪用被快削部36に、その半径方向に沿って半径方向溝51を設けたが、この例に限らず、例えば、第7実施形態の図12に示すように、半径方向溝51を、タービンロータ52の回転方向Rと逆方向で、かつ半径方向線RLに対して角度αに傾斜させて設けてもよい。
In the present embodiment, the diaphragm outer ring free-cutting
半径方向溝51をタービンロータ52の回転方向Rと逆方向に設けると、漏出蒸気32aの旋回速度成分をより一層少なくさせて半径方向速度成分が高められるので、漏出蒸気32aの漏出防止には、より一層有効である。
If the
また、本実施形態は、動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部33としてのダイヤフラム外輪用被快削部36に、その半径方向に沿って半径方向溝51を設けたが、この例に限らず、例えば、第8実施形態の図13に示すように、第5実施形態で示した周方向溝47に第6実施形態で示した半径方向溝51を組み合せてもよい。
Further, in the present embodiment, the diaphragm outer ring free-cutting
周方向溝47に半径方向溝51を組み合せると、漏出蒸気32aの漏出防止により一層有効である。
Combining the
1 ダイアフラム外輪
2 ダイアフラム内輪
3 タービンノズル
4 主流
5 タービン動翼
6 シュラウド
7,8 漏出蒸気
9 ラビリンスフィン
10 タービンディスク
11 タービン段落
12 静止部
13 回転部
21 静止部
22 回転部
23 タービンノズル
24 ダイアフラム外輪
25 ダイアフラム内輪
26 タービンディスク
27 タービン動翼
28 ラビリンスフィン
29 シュラウド
30 タービン段落
31 主流
32a,32b 漏出蒸気
33 動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部
34 動翼先端部下流側蒸気漏出抑制部
35 シュラウド片
36 ダイアフラム外輪用被快削部
37 シールフィン
38 ダイアフラム内輪用被快削部
39a,39b 凹部
40 収容容器
41 接続具
42 突出し部
43 ピストン
44 空間室
45 ばね
46 くぼみ
47 周方向溝
48 端縁
49 辺
50 傾斜辺
51 半径方向溝
52 タービンロータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Diaphragm
Claims (17)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007145309A JP2008297980A (en) | 2007-05-31 | 2007-05-31 | Shaft seal device |
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2007
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