JP2009235971A - シール部材、蒸気タービン及び共振回避方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】二重構造からなるベローズの固有振動数の調整を可能とし、ベローズの固有振動数とロータの回転周波数との共振を防止するシール部材を提供する。
【解決手段】本発明の実施例1に係る第一のシール部材21Aは、二重構造の蛇腹状のベローズ22と、ベローズ22の外側にベローズ22の一部を覆うようにして設けられた振動調整手段とを有するものであり、ベローズ22の一部に蛇腹状に成形しない平面部23を設け、且つ、前記振動調整手段が、平面部23の外側表面の周方向に設けると共に、複数の孔を周方向に有するリング形状のリブ25と、リブ25の外壁に設けられた孔に挿入するおもり26とからなる。おもり26の数を調整することで、固有振動数を調整し、第一のシール部材21Aの固有振動数とロータの回転周波数との共振を防止する。
【選択図】図2
【解決手段】本発明の実施例1に係る第一のシール部材21Aは、二重構造の蛇腹状のベローズ22と、ベローズ22の外側にベローズ22の一部を覆うようにして設けられた振動調整手段とを有するものであり、ベローズ22の一部に蛇腹状に成形しない平面部23を設け、且つ、前記振動調整手段が、平面部23の外側表面の周方向に設けると共に、複数の孔を周方向に有するリング形状のリブ25と、リブ25の外壁に設けられた孔に挿入するおもり26とからなる。おもり26の数を調整することで、固有振動数を調整し、第一のシール部材21Aの固有振動数とロータの回転周波数との共振を防止する。
【選択図】図2
Description
本発明は、蒸気を用いてロータを回転駆動することで発電を行う原子力蒸気タービンにおいて、原子力蒸気タービンにおける車室と軸受けとの間に設けられる二重構造のベローズからなるシール部材、蒸気タービン及び共振回避方法に関する。
一般的な蒸気タービンにおいては、外部車室内に内部車室が設けられると共に、上部に蒸気入口部が設けられ、中心部にロータが回転自在に支持され、このロータに動翼が複数段にわたって固定される一方、内部車室に支持された翼環リングに静翼が複数段にわたって固定され、ロータに固定された動翼と交互に配設されている。
従って、蒸気タービンの運転時に、蒸気が前記蒸気入口部から前記内部車室に入ると、この蒸気は隔壁を介して翼環リングに支持された静翼を経て動翼に噴出することでロータが回転し、このロータに連結された発電機を駆動する。
また、蒸気タービンでは、回転体であるロータを回転自在に支持する軸受によって支持し、軸受を蒸気タービンのコンクリート等からなる基礎台によって支持し、グランド部を前記基礎台に支持される軸受台とその連結部とを用いて支持している。また、グランド部と車室とをシールするため、可動自在なシール手段であるベローズと呼ばれる蛇腹状の配管が使用されている。このベローズにより、車室の熱延びにより車室とグランドの間に生じる変位差を吸収すると共に、燃焼機関の振動の伝達を防止するようにしている(特許文献1、特許文献2、参照)。
ここで、原子力発電プラントにおける蒸気タービンでは、事故を防止し、安全性、信頼性を高めるため、上記ベローズは、例えば多層構造のものが採用されている。
しかしながら、前記ベローズを二重構造とすると各々のベローズ同士の密着具合により固有振動数が大きくばらつくため、二重構造のベローズの固有振動数とロータの回転周波数との共振が発生する虞がある、という問題がある。
本発明は、前記問題に鑑み、二重構造からなるベローズの固有振動数の調整を可能とし、ベローズの固有振動数とロータの回転周波数との共振を防止するシール部材を提供することを目的とする。
上述した課題を解決するための本発明の第1の発明は、少なくとも二つ以上所定間隔を有して重ねてなる複層のベローズと、前記ベローズの外側に前記ベローズの全部又は一部を覆うようにして設けられた振動調整手段とを有することを特徴とするシール部材にある。
第2の発明は、第1の発明において、前記ベローズの一部に蛇腹状に成形しない平面部を設け、且つ、前記振動調整手段が、前記平面部の外側表面の周方向に設けると共に、複数の孔を周方向に有するリング形状のリブと、前記リブの外壁に設けられた前記孔に挿入するおもりとからなることを特徴とするシール部材にある。
第3の発明は、第1の発明において、前記ベローズが蛇腹状に成形されると共に、前記振動調整手段が、前記ベローズの外周の一部の溝の周方向に設けられたリング形状のリブであることを特徴とするシール部材にある。
第4の発明は、第3の発明において、前記リブが前記ベローズと接触する面側にコーティング部材を介して設けることを特徴とするシール部材にある。
第5の発明は、第1の発明において、前記振動調整手段が、前記ベローズの外周側に配設され、前記ベローズの軸方向と同方向に沿って設けられた少なくとも一つ以上の防振部材であることを特徴とするシール部材にある。
第6の発明は、第1の発明において、前記ベローズを少なくとも二つ以上直列に結合してなり、前記振動調整手段が、前記複数のベローズ同士の間にスペーサを有することを特徴とするシール部材にある。
第7の発明は、外部車室の内部に内部車室が配置され、前記内部車室の内部にタービンロータが配置され、前記タービンロータに複数の動翼が所定間隔で固定され、前記内部車室の内部に複数の静翼が各動翼の間に位置するように固定され、前記タービンロータの各端部が前記外部車室の軸受部に回転自在に支持されて構成されている低圧タービンと、蒸気タービンにおける車室と軸受けとの間に設けられ、第1乃至6の何れか一つの発明のシール部材とを有することを特徴とする蒸気タービンにある。
第8の発明は、第1乃至6の何れか一つの発明のシール部材を用い、前記ベローズの周方向の剛性を補強し、前記ベローズの振動数を調整することを特徴とする共振回避方法にある。
第9の発明は、蒸気タービンにおける車室と軸受けとの間に設けられるベローズに請求項1乃至6の何れか一つのシール部材を用いることを特徴とする共振回避方法にある。
請求項1の発明のシール部材によれば、少なくとも二つ以上所定間隔を有して重ねてなる複層のベローズと、前記ベローズの外側に前記ベローズの全部又は一部を覆うようにして設けられた振動調整手段とを有するので、前記ベローズの固有振動数を調整することができ、前記ベローズの固有振動数とロータの回転周波数との共振を回避することができる。
請求項2の発明のシール部材によれば、前記ベローズの一部に蛇腹状に成形しない平面部を設け、且つ、前記振動調整手段が、前記平面部の外側表面の周方向に設けると共に、複数の孔を周方向に有するリング形状のリブと、前記リブの外壁に設けられた前記孔に挿入するおもりとからなるので、前記リブに取り付ける前記おもりの数でベローズの固有振動数を調整することができ、これにより、前記ベローズの固有振動数とロータの回転周波数との共振を回避することができる。また、前記ベローズを製作した後でも前記ベローズの固有振動数の調整が可能となり、再製作を不要とすることができる。
請求項3の発明のシール部材によれば、前記ベローズが蛇腹状に成形されると共に、前記振動調整手段が、前記ベローズの外周の一部の溝の周方向に設けられたリング形状のリブであるので、前記溝を前記リブで固定することで前記ベローズの動きを拘束することができ、前記ベローズの固有振動数を上昇させることができる。これにより、前記ベローズの固有振動数とロータの回転周波数との共振を回避することができる。また、前記ベローズの製作時に特殊な方法を用いることなく、製作した前記ベローズに後付けするだけで前記ベローズの固有振動数を調整することができる。
請求項4の発明のシール部材によれば、前記リブが前記ベローズと接触する面側にコーティング部材を介して設けるので、フレッディングによる前記ベローズの磨耗を防止することができる。
請求項5の発明のシール部材によれば、前記振動調整手段が、前記ベローズの外周側に配設され、前記ベローズの軸方向と同方向に沿って設けられた少なくとも一つ以上の防振部材であるので、前記防振部材のばね定数を大きくして固有振動数を上げることにより前記ベローズの固有振動数を調整することができる。これにより、前記ベローズの固有振動数とロータの回転周波数との共振を回避することができる。また、前記防振部材は前記ベローズとは接触することがないため、前記ベローズの強度を維持することができる。
また、前記防振部材として、蛇腹状のベローズ、圧縮コイルばねを用いた場合、蛇腹状のベローズ、圧縮コイルばねの軸方向中央位置にウェイトをつけるなどすることで、前記ベローズの固有振動数の微調整も行うことができる。また、前記防振部材として防振ゴムを用いた場合、前記防振ゴムにより減衰も得ることができるため、仮に共振した場合でも応答を低減することができる。
請求項6の発明のシール部材によれば、前記ベローズを少なくとも二つ以上直列に結合してなり、前記振動調整手段が、前記複数のベローズ同士の間にスペーサを有するので、前記スペーサの厚さを変えることにより質量を変化させ、前記ベローズの固有振動数の調整を行うことができる。これにより、前記ベローズの固有振動数とロータの回転周波数との共振を回避することができる。また、既に製作されているベローズをそのまま用いることができ、同様の手法で製作可能であるため、無理なく行うことができる。
請求項7の発明の蒸気タービンは、外部車室の内部に内部車室が配置され、前記内部車室の内部にタービンロータが配置され、前記タービンロータに複数の動翼が所定間隔で固定され、前記内部車室の内部に複数の静翼が各動翼の間に位置するように固定され、前記タービンロータの各端部が前記外部車室の軸受部に回転自在に支持されて構成されている低圧タービンと、蒸気タービンにおける車室と軸受けとの間に設けられ、請求項1乃至6の何れか一つのシール部材とを有するので、事故を防止し、安全性、信頼性を高めることができる。
請求項8の発明の共振回避方法によれば、請求項1乃至6の何れか一つのシール部材を用い、前記ベローズの周方向の剛性を補強し、前記ベローズの振動数を調整するので、前記ベローズの周方向の剛性を補強し、前記ベローズの振動数を調整することができるため、ロータの回転周波数との共振を回避することができる。
請求項9の発明の共振回避方法によれば、蒸気タービンにおける車室と軸受けとの間に設けられるベローズに請求項1乃至6の何れか一つのシール部材を用いるので、前記ベローズの振動数を調整し、回転周波数との共振を回避するので、事故を防止し、安全性、信頼性を高めることができる。
以下に添付図面を参照して、本発明に係るシール部材の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
図1は、本発明の実施例1に係るシール部材が適用された蒸気タービンの概略構成図、図2は、本発明の実施例1の蒸気タービンにおけるシール部材の構成を簡略に示す概念図、図3は、本発明の実施例1に係るシール部材のリング形状のリブの構成を簡略に示す概念図、図4は、本発明の実施例1に係るシール部材を軸方向に対して垂直方向から見たときの断面図である。
実施例1のシール部材が適用された蒸気タービン10は、図1に示すように、外部車室11の上部に蒸気入口部12が設けられ、回転体であるタービンロータ(以下、「ロータ」という)13を回転自在に支持する軸受14によって支持し、軸受14を蒸気タービン10のコンクリート等からなる基礎台15の上に設けられる軸受台16で支持している。また、グランド部17は軸受台16とその連結部18とにより支持している。また、グランド部17と外部車室11との間には蒸気のリークを防止する第一のシール部材21Aが用いられている。
尚、図1中、符号19は貫通孔であり、符号20は端板コーン部である。
尚、図1中、符号19は貫通孔であり、符号20は端板コーン部である。
本発明の実施例1に係る第一のシール部材21Aは、図2〜図4に示すように、二重構造の蛇腹状のベローズ22と、ベローズ22の外側にベローズ22の一部を覆うようにして設けられた振動調整手段とを有するものであり、ベローズ22の一部に蛇腹状に成形しない平面部23を設け、且つ、前記振動調整手段が、平面部23の外側表面の周方向に設けると共に、複数の孔24を周方向に有するリング形状のリブ25と、リブ25の外壁に設けられた孔24に挿入するおもり26とからなるものである。
また、図2中、端板11aにより車室側と連結し、端板17aによりグランド側と連結する。符号29はベローズの溝である。
また、図2中、端板11aにより車室側と連結し、端板17aによりグランド側と連結する。符号29はベローズの溝である。
ベローズ22は、二つの円筒を重ねて内側から圧力をかけて成形し、軸方向中心部分の平面部23以外が蛇腹状となるようにしている。ベローズ22は、平面部23でリブ25を溶接し溶接部27を形成している。
また、本実施例では、ベローズ22を内層ベローズ22a、外層ベローズ22bの二層の複層ベローズ構造としているが、本発明はこれに限定されるものではない。
また、本実施例では、ベローズ22を内層ベローズ22a、外層ベローズ22bの二層の複層ベローズ構造としているが、本発明はこれに限定されるものではない。
また、リブ25には円周方向に設けられている複数個の孔24を用いて、おもり26をボルト28で締結している。この孔24に入れるおもり26の数あるいは質量を調整することで、ベローズ22の固有振動数を調整することができる。これにより、ベローズ22の固有振動数とロータ13の回転周波数との共振を回避することができる。
このとき、ベローズ22の固有振動数とロータ13の回転周波数との共振を回避するため、ベローズ22の固有振動数を増大、減少の何れの方向に変化させてもよい。また、ベローズ22の固有振動数がロータ13の回転周波数より少し高い値であった場合でもおもり26の数を増やしベローズ22の固有振動数をロータ13の回転周波数よりも小さくすることで、ベローズ22の固有振動数とロータ13の回転周波数との共振を回避することができる。
この第一のシール部材21Aの固有振動数を計測し、ロータ13の回転周波数との共振の可能性がある場合には、第一のシール部材21Aの製作後の固有振動数を調整することで、ベローズ22を再度製作せずに済ませることができる。
また、本実施例に係る第一のシール部材21Aにおいては、ベローズ22の外面の溝29には、シリコン、ゴム、接着剤など充填剤を充填するようにしてもよい。外部車室11の端板11a、グランド部17の端板17aなどのフランジ付近に充填することにより、ベローズ22の剛性を増加させ、固有振動数を高くすることができる。また、ベローズ22の軸方向中心部分の溝29に上記充填剤を充填することにより、ベローズ22の質量を増加させ、ベローズ22の固有振動数を減少させることができる。これにより、ベローズ22に特別な部品を製作する必要がなく、簡易に実施することができる。また、応急処置的な対策としても実施することができる。
また、本実施例に係る第一のシール部材21Aにおいては、2枚のベローズ22a、22bの間に、例えば油、グリースなど粘性の高い高粘性物質を充填するようにしてもよい。これらベローズ22a、22b間に上記高粘性物質を充填することにより、減衰性を高めることができる。即ち、高粘性物質を充填したときの充填ベローズ22の応答曲線は、高粘性物質をベローズ22a、22b間に充填しない充填ベローズ22の通常の応答曲線よりも小さくすることができる。このため、充填ベローズ22間に前記高粘性物質を充填することで、ベローズ22の固有振動数とロータ13の回転周波数とが共振した際の応答を小さく抑えることができる。また、既に製作されているベローズ22にも簡単に適用することができる。
よって、本実施例に係る第一のシール部材21Aによれば、ベローズ22の一部に蛇腹状に成形しない平面部23を周方向に亙って設け、且つ、平面部23の外側表面の周方向に設けると共に、複数の孔24を周方向に有するリング形状のリブ25と、このリブ25の外壁に設けられた孔24に挿入するおもり26とを用いることで、リブ25に取り付けるおもり26の数でベローズ22の固有振動数を調整することができる。これにより、ベローズ22の固有振動数とロータ13の回転周波数との共振を回避することができる。また、ベローズ22を製作した後でもベローズ22の固有振動数の調整が可能となり、再製作を不要とすることができる。
本発明による実施例2に係る第二のシール部材について、図面を参照して説明する。
図5は、本発明の実施例2に係る第二のシール部材の構成を簡略に示す概念図、図6は、本発明の実施例2に係るシール部材を軸方向に対して垂直方向から見たときの断面図である。
なお、実施例1と同様の部材については、同一符号を付してその説明は省略する。また、蒸気タービンの全体の説明については省略し、シール部材の構成についてのみ説明する。
図5は、本発明の実施例2に係る第二のシール部材の構成を簡略に示す概念図、図6は、本発明の実施例2に係るシール部材を軸方向に対して垂直方向から見たときの断面図である。
なお、実施例1と同様の部材については、同一符号を付してその説明は省略する。また、蒸気タービンの全体の説明については省略し、シール部材の構成についてのみ説明する。
図5、6に示すように、本実施例に係る第二のシール部材21Bは、振動調整手段として、ベローズ22の外周の少なくとも一部の蛇腹状の溝29の周方向に設けられ、凸型形状の先端部32を溝29に挟み込むリング形状のリブ31を有するものである。
このリブ31は、2箇所のボルト締付け部33でボルト34により締結するようにしている。また、本実施例では、ボルト34で締結する箇所を2つとしているが、特にこれに限定されるものではない。
よって、ベローズ22の外周の少なくとも一部の溝29の周方向に凸型形状の先端部32を溝29に挟み込むリング形状のリブ31を設けることで、溝29をリブ31で固定することでベローズ22の動きを拘束することができ、ベローズ22の固有振動数を上昇させることができる。これにより、ベローズ22の製作時に特殊な方法を用いることなく、製作したベローズ22に後付けするだけでベローズ22の固有振動数を調整することができ、ベローズ22の固有振動数とロータ13の回転周波数との共振を回避することができる。
また、本実施例に係る第二のシール部材21Bにおいては、リブ31がベローズ22と接触する面側、即ち、リブ31の内壁側とベローズ22の外壁側との間にコーティング部材35を設けるようにしている。コーティング部材35としては、例えば樹脂、プラスチックなどの柔らかい部材、ゴムなどの柔軟材料であれば特に限定されるものではない。リブ31の内壁側とベローズ22の外壁側との間にコーティング部材35を設けることで、フレッディングによるベローズ22の磨耗を防止することができる。
本発明による実施例3に係る第三のシール部材について、図面を参照して説明する。
図7は、本発明の実施例3に係る第三のシール部材の構成を簡略に示す概念図である。
なお、実施例1と同様の部材については、同一符号を付してその説明は省略する。また、蒸気タービンの全体の説明については省略し、シール部材の構成についてのみ説明する。
図7は、本発明の実施例3に係る第三のシール部材の構成を簡略に示す概念図である。
なお、実施例1と同様の部材については、同一符号を付してその説明は省略する。また、蒸気タービンの全体の説明については省略し、シール部材の構成についてのみ説明する。
図7に示すように、本実施例に係る第三のシール部材21C−1は、振動調整手段の防振部材としてベローズ22の外周側に配設され、ベローズ22の軸方向と同方向に沿って設けられたベローズ22とは異なる種々の蛇腹状のベローズ36を設けたものである。
このベローズ36は、外部車室11の端板11aとグランド部17の端板17aとの各々のベローズ22側に設けた支持部材37で連結されている。
また、ベローズ36の圧縮力は、ベローズ22の圧縮力と同一または異なるもの何れでもよく、ベローズ22の固有振動数に応じて適時調整するようにする。
よって、ベローズ22の外周側に配設され、ベローズ22の軸方向と同方向に沿ってベローズ36を設けることで、ベローズ22のばね定数を大きくし、ベローズ22の固有振動数を上げることで、ベローズ22の固有振動数を調整することができる。また、ベローズ36はベローズ22とは接触することはないため、ベローズ22の強度を維持することができると共に、ベローズ22の軸方向中央位置にウェイトをつけることで、ベローズ22の固有振動数の微調整も行うことができる。
本発明の実施例3に係る第三のシール部材の他の構成を図8、9に示す。図8は、本発明の実施例3に係る第三のシール部材の他の構成を簡略に示す概念図である。図9は、本発明の実施例3に係る第三のシール部材を軸方向に対して垂直方向から見たときの断面図である。
図8に示すように、第三のシール部材21C−2はベローズ22の外周側にベローズ22の軸方向と同方向に沿って圧縮コイルばね38を設けるようにしてもよい。ベローズ22の外周側にベローズ22の軸方向と同方向に沿って圧縮コイルばね38を設けることで、第三のシール部材21C−1と同様に、ベローズ22のばね定数を大きくして固有振動数を上げることによりベローズ22の固有振動数を調整することができる。これにより、ベローズ22の固有振動数とロータ13の回転周波数との共振を回避することができる。また、圧縮コイルばね38はベローズ22とは接触することがないため、ベローズ22の強度を維持することができる。更に、圧縮コイルばね38の軸方向中央位置にウェイトをつけるなどすることで、ベローズ22の固有振動数の微調整も行うことができる。
また、図9に示すように、第三のシール部材21C−2は、圧縮コイルばね38をベローズ22の外周に4箇所取り付けるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ベローズ22の固有振動数に応じて圧縮コイルばね38の取り付ける数を調整するようにしてもよい。例えば、圧縮コイルばね38を多くすることでベローズ22の固有振動数を大きくすることができるため、ベローズ22の固有振動数を大きくする際には圧縮コイルばね38を多く設ける。一方、ベローズ22の固有振動数を小さくする際には設置する圧縮コイルばね38の数を少なくする。
また、本実施例に係る第三のシール部材21C−1においては、ベローズ22の外周にベローズ22とは接触しないようにしつつ強度維持可能なものであればよいため、ベローズ22の外周に設ける部材は特にこれに限定されるものではない。
本発明による実施例4に係る第四のシール部材について、図面を参照して説明する。
図10は、本発明の実施例4に係る第四のシール部材の構成を簡略に示す概念図である。
なお、実施例1と同様の部材については、同一符号を付してその説明は省略する。また、蒸気タービンの全体の説明については省略し、シール部材の構成についてのみ説明する。
図10は、本発明の実施例4に係る第四のシール部材の構成を簡略に示す概念図である。
なお、実施例1と同様の部材については、同一符号を付してその説明は省略する。また、蒸気タービンの全体の説明については省略し、シール部材の構成についてのみ説明する。
図10に示すように、本実施例に係る第四のシール部材21Dは、振動調整手段として、2つのベローズ22の間に質量を増大させる部材を挟むようにしたものである。
即ち、本実施例に係る第四のシール部材21Dは、図10に示すように、2つのベローズ22−1、22−2を直列に結合してなり、ベローズ22−1、22−2の間にスペーサ41を設けたものである。スペーサ41の材料としては、例えばステンレス鋼などが用いられる。尚、スペーサ41は重りとして機能するものである。
このベローズ22−1、22−2及びスペーサ41は、ベローズ22−1、22−2各々の端版42−1、42−2とスペーサ41の外周で例えばボルト43などを用いて締結している。ベローズ22−1、22−2及びスペーサ41の固定方法は特にこれに限定されるものではない。
このスペーサ41はベローズ22−1、22−2の全体で必要とする固有振動数に応じて厚さを変えるようにする。スペーサ41の厚さを変えることにより、質量を変化させることができるため、ベローズ22−1、22−2全体の固有振動数の調整を行うことができる。
また、スペーサ41の厚さを代える他に材質を変化させて、同様にスペーサ41の質量を変化させることで、ベローズ22−1、22−2全体の固有振動数の調整を行うようにしてもよい。
よって、二つのベローズ22−1、22−2を直列に結合し、ベローズ22−1、22−2の間にスペーサ41を設けているので、スペーサ41の厚さを変えることにより、スペーサ41の質量を変化させることができるため、ベローズ22−1、22−2の固有振動数の調整を行うことができる。これにより、ベローズ22−1、22−2の固有振動数とロータ13の回転周波数との共振を回避することができる。また、既に製作されているベローズ22−1、22−2をそのまま用いることができ、同様の手法で製作可能であるため、無理なく行うことができる。
また、本実施例に係る第四のシール部材21Dにおいては、直列に結合した二つのベローズ22−1、22−2の間にスペーサ41を一つ設けるようにしているが、本発明は特にこれに限定されるものではなく、ベローズ22を3つ以上直列に結合し、その各々のベローズ22間にスペーサ41を設けるようにしてもよい。
本発明による実施例5に係る第五のシール部材について、図面を参照して説明する。
図11は、本発明の実施例5に係る第五のシール部材の構成を簡略に示す概念図である。
なお、実施例1と同様の部材については、同一符号を付してその説明は省略する。また、蒸気タービンの全体の説明については省略し、シール部材の構成についてのみ説明する。
図11は、本発明の実施例5に係る第五のシール部材の構成を簡略に示す概念図である。
なお、実施例1と同様の部材については、同一符号を付してその説明は省略する。また、蒸気タービンの全体の説明については省略し、シール部材の構成についてのみ説明する。
図11に示すように、本実施例に係る第五のシール部材21Eは、振動調整手段の防振部材としてベローズ22の外周側にベローズ22の軸方向と同方向に沿って防振ゴム44を設け、その防振ゴム44の両側を支持棒45−1、45−2でベローズ22の外周に支持するようにしたものである。
即ち、本実施例に係る第五のシール部材21Eは、図11に示すように、ベローズ22の外周側にベローズ22の軸方向と同方向に沿って設けられた防振ゴム44と、この防振ゴム44の両側に設けられ、ベローズ22の外周に防振ゴム44を支持する支持棒45−1、45−2とを有するものである。防振ゴム44は柔軟性を確保できる材料であればよい。また、防振ゴム44の材料としては、例えばフッ素ゴムなどの耐食性のあるものが用いられる。
また、支持棒45−1は外部車室11の端板11aで例えばボルト46などにより固定し、支持棒45−2についてもグランド部17の端板17aで同様に例えばボルト46で固定するようにしてもよい。
また、支持棒45−1、45−2は、防振ゴム44の両側に設けベローズ22の外周に支持するために用いる他、支持棒45−1、45−2は断面積を変化させることで剛性を変化させるようにしている。
よって、ベローズ22の外周側にベローズ22の軸方向と同方向に沿って防振ゴム44を設け、その防振ゴム44の両側を支持棒45−1、45−2でベローズ22の外周に支持するようにしているので、防振ゴム44を支持棒45−1、45−2で両側から押さえつけ、防振ゴム44で柔軟性を確保すると共に、支持棒45−1、45−2の断面積を変化させることで剛性を変化させ、ベローズ22の固有振動数の調整を行うことができる。これにより、ベローズ22の固有振動数とロータ13の回転周波数との共振を回避することができる。また、防振ゴム44により減衰も得ることができるため、仮に共振した場合でも応答を低減することができる。
また、本実施例に係る第五のシール部材21Eにおいては、ベローズ22の外周に防振ゴム44を二つ設けるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ベローズ22の外周に例えば図9に示す第三のシール部材21C−2の圧縮コイルばね38のように、防振ゴム44をベローズ22の外周の周方向に三つ以上設けるようにしてもよい。
また、本実施例に係る第五のシール部材21Eにおいては、防振ゴム44を二つの支持棒45−1、45−2で押さえつけるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ベローズ22の外周の軸方向に二つ以上の防振ゴム44を支持棒45を介して防振ゴム44の両側に各々支持棒45を設け、直列に支持するようにしてもよい。
本発明に係るシール部材は、ベローズの固有振動数を調整し、ベローズの固有振動数と軸のロータの回転周波数との共振を回避するものであり、いずれの種類のベローズが適用される蒸気タービンにも適用することができる。
10 蒸気タービン
11 外部車室
12 蒸気入口部
13 ロータ
14 軸受
15 基礎台
16 軸受台
17 グランド部
18 連結部
19 貫通孔
20 端板コーン部
21A〜21E 第一〜第五のシール部材
22、22−1、22−2、36 ベローズ
22a 内層ベローズ
22b 外層ベローズ
23 平面部
24 孔
25 リブ
26 おもり
27 溶接部
28、34、43、46 ボルト
29 溝
31 リブ
32 先端部
33 ボルト締付け部
35 コーティング部材
37 支持部材
38 圧縮コイルばね
41 スペーサ
42−1、42−2 端版
44 防振ゴム
45−1、45−2 支持棒
11 外部車室
12 蒸気入口部
13 ロータ
14 軸受
15 基礎台
16 軸受台
17 グランド部
18 連結部
19 貫通孔
20 端板コーン部
21A〜21E 第一〜第五のシール部材
22、22−1、22−2、36 ベローズ
22a 内層ベローズ
22b 外層ベローズ
23 平面部
24 孔
25 リブ
26 おもり
27 溶接部
28、34、43、46 ボルト
29 溝
31 リブ
32 先端部
33 ボルト締付け部
35 コーティング部材
37 支持部材
38 圧縮コイルばね
41 スペーサ
42−1、42−2 端版
44 防振ゴム
45−1、45−2 支持棒
Claims (9)
- 少なくとも二つ以上所定間隔を有して重ねてなる複層のベローズと、
前記ベローズの外側に前記ベローズの全部又は一部を覆うようにして設けられた振動調整手段とを有することを特徴とするシール部材。 - 請求項1において、
前記ベローズの一部に蛇腹状に成形しない平面部を設け、且つ、
前記振動調整手段が、前記平面部の外側表面の周方向に設けると共に、
複数の孔を周方向に有するリング形状のリブと、
前記リブの外壁に設けられた前記孔に挿入するおもりとからなることを特徴とするシール部材。 - 請求項1において、
前記ベローズが蛇腹状に成形されると共に、
前記振動調整手段が、前記ベローズの外周の一部の溝の周方向に設けられたリング形状のリブであることを特徴とするシール部材。 - 請求項3において、
前記リブが前記ベローズと接触する面側にコーティング部材を介して設けることを特徴とするシール部材。 - 請求項1において、
前記振動調整手段が、前記ベローズの外周側に配設され、前記ベローズの軸方向と同方向に沿って設けられた少なくとも一つ以上の防振部材であることを特徴とするシール部材。 - 請求項1において、
前記ベローズを少なくとも二つ以上直列に結合してなり、
前記振動調整手段が、前記複数のベローズ同士の間にスペーサを有することを特徴とするシール部材。 - 外部車室の内部に内部車室が配置され、前記内部車室の内部にタービンロータが配置され、前記タービンロータに複数の動翼が所定間隔で固定され、前記内部車室の内部に複数の静翼が各動翼の間に位置するように固定され、前記タービンロータの各端部が前記外部車室の軸受部に回転自在に支持されて構成されている低圧タービンと、
蒸気タービンにおける車室と軸受けとの間に設けられ、請求項1乃至6の何れか一つのシール部材とを有することを特徴とする蒸気タービン。 - 請求項1乃至6の何れか一つのシール部材を用い、前記ベローズの周方向の剛性を補強し、前記ベローズの振動数を調整することを特徴とする共振回避方法。
- 蒸気タービンにおける車室と軸受けとの間に設けられるベローズに請求項1乃至6の何れか一つのシール部材を用いることを特徴とする共振回避方法。
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