JP2013050044A - Seal structure and steam turbine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a seal structure which enables easy attachment/detachment, and a steam turbine having the same.SOLUTION: This seal structure includes: a nozzle diaphragm inner ring 6 which is provided in a turbine casing that houses a turbine rotor shaft and divided into two parts at a horizontal surface passing through the center of the turbine rotor shaft, as a division surface 6c; and a packing ring 7 disposed between the inner peripheral surface of the nozzle diaphragm inner ring 6 and the outer peripheral surface of the turbine rotor shaft. The nozzle diaphragm inner ring 6 has a recess formed at a predetermined height from the division surface 6c. The packing ring 7 is divided into two parts at the division surface 7a, and has a recess 7b formed at a predetermined height from the division surface 7a. A support plate 20 is inserted into the recess 6b and the recess 7b. The support plate 20 is fixed to the nozzle diaphragm inner ring 6 vertically to the division surface 6c, using mounting bolts 21.

Description

本発明の実施形態は、シール構造およびそのシール構造を備えた蒸気タービンに関する。   Embodiments described herein relate generally to a seal structure and a steam turbine including the seal structure.

地熱タービンは、地下のマグマなどの加熱源によって加熱された蒸気を直接タービンに導入して作動流体とし、回転動力を得ようとするものである。地熱蒸気は、地下水がマグマなどの地熱によって加熱されて発生する性質上、硫化水素、塩分などの腐食性成分や、シリカ、カルシウムなどのスケール成分、砂、泥、酸化鉄などの固体粒子を含む。   In a geothermal turbine, steam heated by a heating source such as an underground magma is directly introduced into the turbine to be used as a working fluid to obtain rotational power. Geothermal steam contains corrosive components such as hydrogen sulfide and salt, scale components such as silica and calcium, and solid particles such as sand, mud and iron oxide due to the nature of groundwater generated by geothermal heat such as magma. .

地熱タービンは、タービンロータ軸とノズルダイヤフラム内輪とで形成される間隙に、シール構造を備える。シール構造は、ノズルダイヤフラム内輪に対して間隙を形成しながら固定されるパッキンリングを有する。   The geothermal turbine includes a seal structure in a gap formed by a turbine rotor shaft and a nozzle diaphragm inner ring. The seal structure has a packing ring that is fixed while forming a gap with respect to the inner ring of the nozzle diaphragm.

特開2003−214113号公報JP 2003-214113 A

上述したスケール成分などは、シール構造が形成する間隙に進入し、固着物として付着する。地熱タービンが長期的に運用される場合、間隙に固着物が堆積し、ノズルダイヤフラムとパッキンリング、シール構造を構成するその他の部材、またはシール構造を構成する部材同士を固着させてしまう。   The scale component described above enters the gap formed by the seal structure and adheres as a fixed substance. When the geothermal turbine is operated for a long period of time, sticking matters accumulate in the gap, and the nozzle diaphragm and the packing ring, other members constituting the seal structure, or members constituting the seal structure are stuck to each other.

定例検査時においては、パッキンリングのフィンが植え替えられたり、またはパッキンリングが交換されたりする。パッキンリングをノズルダイヤフラムから外す場合、固着物により両者は固着しており、パッキンリングを容易に外すことは困難である。このため、パッキンリングの取り外しには、ハンマーで強打するなどの取り外しのための作業が生じてしまう。   During regular inspection, the fins of the packing ring are replanted or the packing ring is replaced. When the packing ring is removed from the nozzle diaphragm, both of them are fixed by a fixed object, and it is difficult to easily remove the packing ring. For this reason, when removing the packing ring, a removal work such as smashing with a hammer occurs.

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、着脱作業を容易にするシール構造およびそれを備えた蒸気タービン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 an object of the present invention is to provide a seal structure that facilitates attachment / detachment work and a steam turbine including the same.

本発明に係るシール構造の実施形態は、上述した課題を解決するために、タービンロータ軸を収容するタービンケーシング内に設けられ、前記タービンロータ軸中心を通る水平面を分割面として二分割された静翼内輪と、前記静翼内輪の内周面と前記タービンロータ軸の外周面との間に配置されたシール部材とを有する。静翼内輪は、前記分割面から所定高さの位置に設けられた静翼内輪側凹部を有する。シール部材は、前記分割面で二分割され、前記分割面から所定高さの位置に設けられたシール部材側凹部を有する。前記静翼内輪側凹部と前記シール部材側凹部とに亘って支持プレートが挿入される。支持プレートは、前記分割面に対して垂直方向に前記静翼内輪に対して固定部材により固定される。   In order to solve the above-described problems, an embodiment of a seal structure according to the present invention is provided in a turbine casing that houses a turbine rotor shaft, and is divided into two parts with a horizontal plane passing through the center of the turbine rotor shaft as a split surface. A blade inner ring, and a seal member disposed between an inner peripheral surface of the stationary blade inner ring and an outer peripheral surface of the turbine rotor shaft. The stator blade inner ring has a stator blade inner ring side recess provided at a predetermined height from the split surface. The sealing member is divided into two parts by the dividing surface, and has a sealing member side recess provided at a predetermined height from the dividing surface. A support plate is inserted across the stationary blade inner ring side recess and the seal member side recess. The support plate is fixed to the stationary blade inner ring by a fixing member in a direction perpendicular to the dividing surface.

第1実施形態におけるシール構造および蒸気タービンの一部を示す断面図。Sectional drawing which shows a part of seal structure and steam turbine in 1st Embodiment. 第1実施形態におけるシール構造の全体を軸方向から示す断面図。Sectional drawing which shows the whole seal structure in 1st Embodiment from an axial direction. 図1の領域IIIの拡大図。The enlarged view of the area | region III of FIG. 図2の領域IVの拡大図。The enlarged view of the area | region IV of FIG. 図4の矢印V方向からシール構造を示す構成図。The block diagram which shows a seal structure from the arrow V direction of FIG. 第1実施形態の比較例としてのシール構造を特に示す断面図。Sectional drawing which shows especially the seal structure as a comparative example of 1st Embodiment. 第1実施形態の比較例としてのシール構造の一部を軸方向から示す断面図。Sectional drawing which shows a part of seal structure as a comparative example of 1st Embodiment from an axial direction. 第2実施形態におけるシール構造の構成図。The block diagram of the seal structure in 2nd Embodiment. 第2実施形態のシール構造を軸方向から示す構成図。The block diagram which shows the seal structure of 2nd Embodiment from an axial direction. 第2実施形態のシール構造の第1の変形例を示す構成図。The block diagram which shows the 1st modification of the seal structure of 2nd Embodiment. 第2実施形態のシール構造の第2の変形例を示す構成図。The block diagram which shows the 2nd modification of the seal structure of 2nd Embodiment.

[第1実施形態]
本発明に係るシール構造およびそれを備える蒸気タービンの第1実施形態を添付図面に基づいて説明する。各実施形態においては、シール構造および蒸気タービンは、地熱タービンに適用される場合に好適に作用する。
[First Embodiment]
A first embodiment of a seal structure according to the present invention and a steam turbine including the same will be described with reference to the accompanying drawings. In each embodiment, the seal structure and the steam turbine work favorably when applied to a geothermal turbine.

図1は、第1実施形態におけるシール構造10および蒸気タービン1の一部を示す断面図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a part of the seal structure 10 and the steam turbine 1 in the first embodiment.

蒸気タービン1は、タービンケーシング2内にタービン段落を多段落構造に、かつ同芯状に有する。タービン段落は、ノズル3(静翼)と動翼4との組み合わせで構成される。ノズル3は、ノズルダイヤフラム外輪5と、このノズルダイヤフラム外輪5の半径方向内側に位置するノズルダイヤフラム内輪6(静翼内輪)との間に設けられる。動翼4は、ノズル3の下流側に対向して配置され、タービンロータ軸9の縁周方向に翼列をなす。   The steam turbine 1 has turbine stages in a multi-stage structure and concentric in a turbine casing 2. The turbine stage is composed of a combination of a nozzle 3 (static blade) and a moving blade 4. The nozzle 3 is provided between a nozzle diaphragm outer ring 5 and a nozzle diaphragm inner ring 6 (stationary blade inner ring) located on the radially inner side of the nozzle diaphragm outer ring 5. The moving blades 4 are arranged opposite to the downstream side of the nozzle 3 and form blade rows in the circumferential direction of the turbine rotor shaft 9.

ノズルダイヤフラム内輪6の内周側には、シール構造10が設けられる。シール構造10は、パッキンリング7およびシールフィン8を有する。パッキンリング7は、ノズルダイヤフラム内輪6の内周面とタービンロータ軸9の外周面との間に配置される。パッキンリング7は、支持部材12によりノズルダイヤフラム内輪6に支持される。シールフィン8は、パッキンリング7のシール面に複数状設けられ、断面櫛歯状である。   A seal structure 10 is provided on the inner peripheral side of the nozzle diaphragm inner ring 6. The seal structure 10 has a packing ring 7 and seal fins 8. The packing ring 7 is disposed between the inner peripheral surface of the nozzle diaphragm inner ring 6 and the outer peripheral surface of the turbine rotor shaft 9. The packing ring 7 is supported on the nozzle diaphragm inner ring 6 by a support member 12. A plurality of seal fins 8 are provided on the seal surface of the packing ring 7 and have a comb-like cross section.

タービンケーシング2内に設けられるタービンロータ軸9は、シールフィン8に対向する外表面に、凹凸状溝9aを有する。凹凸状溝9aとシールフィン8とは、微小な間隙を形成し、ラビリンス構造の蒸気シール部を構成する。蒸気タービン1は、蒸気シール部により蒸気の漏洩を防止するタービンロータ軸9の蒸気漏洩防止構造を得る。   The turbine rotor shaft 9 provided in the turbine casing 2 has an uneven groove 9 a on the outer surface facing the seal fin 8. The concave and convex grooves 9a and the seal fins 8 form a minute gap and constitute a steam seal portion having a labyrinth structure. The steam turbine 1 obtains a steam leakage prevention structure of the turbine rotor shaft 9 that prevents steam leakage by the steam seal portion.

図2は、第1実施形態におけるシール構造10の全体を軸方向から示す断面図である。図2は、シール構造10の説明を容易にするため、ノズルダイヤフラム内輪6およびパッキンリング7を断面で示す。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing the entire seal structure 10 in the first embodiment from the axial direction. FIG. 2 shows the nozzle diaphragm inner ring 6 and the packing ring 7 in cross section to facilitate the description of the seal structure 10.

図3は、図1の領域IIIの拡大図である。なお図3は、図1とは逆方向(紙面奥から手前)から見た場合の領域IIIの拡大図である。   FIG. 3 is an enlarged view of region III in FIG. FIG. 3 is an enlarged view of region III when viewed from the direction opposite to that in FIG. 1 (from the back to the front of the drawing).

図4は、図2の領域IVの拡大図である。   FIG. 4 is an enlarged view of region IV in FIG.

図5は、図4の矢印V方向からシール構造10を示す構成図である。   FIG. 5 is a block diagram showing the seal structure 10 from the direction of arrow V in FIG.

図2に示すように、パッキンリング7(シール部材)は、タービンロータ軸9(パッキンリング7)の中心を通る水平面を分割面7aとして、上下方向に二分割され、2つの上パッキンリング7Aと下パッキンリング7Bとを有する。また、図3に示すように、パッキンリング7は、T字形状の径方向断面を有し、ノズルダイヤフラム内輪6との間でロータ軸9の軸方向の嵌め合い関係を有する凹凸を有しない。   As shown in FIG. 2, the packing ring 7 (seal member) is divided into two parts in the vertical direction with a horizontal plane passing through the center of the turbine rotor shaft 9 (packing ring 7) as a dividing surface 7a, and two upper packing rings 7A and And a lower packing ring 7B. Further, as shown in FIG. 3, the packing ring 7 has a T-shaped radial cross section, and does not have irregularities having a fitting relationship in the axial direction of the rotor shaft 9 with the nozzle diaphragm inner ring 6.

なお、図2に示すように、ノズルダイヤフラム内輪6についてもパッキンリング7と同様に、上ノズルダイヤフラム内輪6Aと下ノズルダイヤフラム内輪6Bとに二分割される。パッキンリング7およびノズルダイヤフラム内輪6の各分割片を特に区別しない場合には、単にパッキンリング7およびノズルダイヤフラム内輪6という。   As shown in FIG. 2, the nozzle diaphragm inner ring 6 is also divided into an upper nozzle diaphragm inner ring 6 </ b> A and a lower nozzle diaphragm inner ring 6 </ b> B, similarly to the packing ring 7. When the divided pieces of the packing ring 7 and the nozzle diaphragm inner ring 6 are not particularly distinguished, they are simply referred to as the packing ring 7 and the nozzle diaphragm inner ring 6.

図2、図3に示すように、上パッキンリング7Aと下パッキンリング7Bとは、リーマボルト13で結合される。リーマボルト13は、上下パッキンリング7A、7Bと、ロータ軸9との間隙を全周に亘り一様にするために設けられる。すなわち、リーマボルト13は、パッキンリング7を正円形に保つ。パッキンリング7とロータ軸9との間隙が全周に亘り異なると、圧力のアンバランスが生じ振動の原因となるためである。   As shown in FIGS. 2 and 3, the upper packing ring 7 </ b> A and the lower packing ring 7 </ b> B are coupled by a reamer bolt 13. The reamer bolt 13 is provided to make the gap between the upper and lower packing rings 7A and 7B and the rotor shaft 9 uniform over the entire circumference. That is, the reamer bolt 13 keeps the packing ring 7 in a regular circle. This is because when the gap between the packing ring 7 and the rotor shaft 9 is different over the entire circumference, pressure imbalance occurs and causes vibration.

図2〜図5に示すように、上下パッキンリング7A、7Bは、浮き上がり防止ピン14により固定される。浮き上がり防止ピン14は、蒸気の旋回力によるパッキンリング7の回転を防止する。   As shown in FIGS. 2 to 5, the upper and lower packing rings 7 </ b> A and 7 </ b> B are fixed by a lifting prevention pin 14. The anti-lifting pin 14 prevents the packing ring 7 from rotating due to the turning force of steam.

図2および図3に示すように、パッキンリング7は、ノズルダイヤフラム内輪6とロータ軸9の軸方向に対向する面に、ロータ軸9の軸方向に突出する複数の間隙管理ピン15を有する。間隙管理ピン15は、溶接による肉盛で形成されてもよいし、別部材がパッキンリング7に取り付けられてもよい。間隙管理ピン15は、ノズルダイヤフラム内輪6のダブテール6aとパッキンリング7との間隙17に設けられることで、間隙17を狭小化する。間隙17は、スケールなどを起因とする固着物が容易に発生する箇所である。シール構造10は、全周の間隙17を狭小間隙とすることなく、間隙管理ピン15を設けた一部の間隙17を狭小化することで固着を防いでいる。   As shown in FIGS. 2 and 3, the packing ring 7 has a plurality of gap management pins 15 projecting in the axial direction of the rotor shaft 9 on the surfaces facing the nozzle diaphragm inner ring 6 and the rotor shaft 9 in the axial direction. The gap management pin 15 may be formed by overlaying by welding, or another member may be attached to the packing ring 7. The clearance management pin 15 is provided in the clearance 17 between the dovetail 6 a of the nozzle diaphragm inner ring 6 and the packing ring 7, thereby narrowing the clearance 17. The gap 17 is a place where a fixed matter due to a scale or the like is easily generated. The seal structure 10 prevents sticking by narrowing a part of the gaps 17 provided with the gap management pins 15 without making the gaps 17 around the entire circumference narrow.

図2、図3に示すように、シール構造10は、上下パッキンリング7A、7Bとノズルダイヤフラム内輪6とをそれぞれ固定するための支持部材12を有する。支持部材12は、支持プレート20および支持プレート取付ボルト21を有する。また、図4、図5に示すように、パッキンリング7およびノズルダイヤフラム内輪6は、支持部材12として凹部7b、6bをそれぞれ有する。   As shown in FIGS. 2 and 3, the seal structure 10 has support members 12 for fixing the upper and lower packing rings 7A and 7B and the nozzle diaphragm inner ring 6 respectively. The support member 12 includes a support plate 20 and support plate mounting bolts 21. As shown in FIGS. 4 and 5, the packing ring 7 and the nozzle diaphragm inner ring 6 have recesses 7 b and 6 b as support members 12, respectively.

ここで、図3〜図5に示すように、支持プレート20は、例えば金属板であり、凹部6b、7bに亘って配置され、ノズルダイヤフラム内輪6とパッキンリング7とを水平面20aで支持する。支持プレート取付ボルト(取付ボルト)21(固定部材)は、ノズルダイヤフラム内輪6に対して支持プレート20を固定するため、分割面6c(水平面20a)に対して垂直な方向に取り付けられる。   Here, as shown in FIGS. 3 to 5, the support plate 20 is a metal plate, for example, and is disposed across the recesses 6 b and 7 b, and supports the nozzle diaphragm inner ring 6 and the packing ring 7 on the horizontal surface 20 a. The support plate mounting bolt (mounting bolt) 21 (fixing member) is mounted in a direction perpendicular to the dividing surface 6c (horizontal plane 20a) in order to fix the support plate 20 to the nozzle diaphragm inner ring 6.

図4、図5に示すように、パッキンリング7の凹部7b(シール部材側凹部)は、分割面7aから所定高さの位置に形成される。上下パッキンリング7A、7Bは、支持プレート20の水平面20aと対向する固定面7cと、支持プレート20の進入を止める壁部7dとを有する。   As shown in FIGS. 4 and 5, the recess 7 b (seal member side recess) of the packing ring 7 is formed at a predetermined height from the dividing surface 7 a. The upper and lower packing rings 7 </ b> A and 7 </ b> B have a fixed surface 7 c that faces the horizontal surface 20 a of the support plate 20, and a wall portion 7 d that stops the support plate 20 from entering.

図4に示すように、ノズルダイヤフラム内輪6の凹部6b(静翼内輪側凹部)は、ノズルダイヤフラム内輪6の分割面6cから所定高さの位置に形成される。ノズルダイヤフラム内輪6は、支持プレート20の水平面20aと対向する固定面6d、および固定面6dに対して垂直方向なボルト孔6eを有する。   As shown in FIG. 4, the concave portion 6 b (the stationary blade inner ring side concave portion) of the nozzle diaphragm inner ring 6 is formed at a predetermined height from the dividing surface 6 c of the nozzle diaphragm inner ring 6. The nozzle diaphragm inner ring 6 has a fixed surface 6d facing the horizontal surface 20a of the support plate 20, and a bolt hole 6e perpendicular to the fixed surface 6d.

次に、ノズルダイヤフラム内輪6に対してパッキンリング7を取り外す際の手順について説明する。   Next, a procedure for removing the packing ring 7 from the nozzle diaphragm inner ring 6 will be described.

図3、図4に示すように、パッキンリング7は、支持プレート20および取付ボルト21を介してノズルダイヤフラム内輪6と固定される。このとき、パッキンリング7は、ノズルダイヤフラム内輪6に対して径方向(軸方向と直交する方向)に伸びる支持プレート20により水平に固定される。また、上パッキンリング7Aは、指示プレート20を介して上ノズルダイヤフラム内輪6Aに対して固定されることにより、落下が防止される。   As shown in FIGS. 3 and 4, the packing ring 7 is fixed to the nozzle diaphragm inner ring 6 via a support plate 20 and a mounting bolt 21. At this time, the packing ring 7 is horizontally fixed to the nozzle diaphragm inner ring 6 by a support plate 20 extending in a radial direction (a direction orthogonal to the axial direction). Further, the upper packing ring 7A is fixed to the upper nozzle diaphragm inner ring 6A via the instruction plate 20, so that the upper packing ring 7A is prevented from dropping.

取り外しの際に上ノズルダイヤフラム内輪6Aが持ち上げられると、上パッキンリング7Aは、固定面7cにおいて接触する支持プレート20および取付ボルト21を介して上ノズルダイヤフラム内輪6Aと共に持ち上げられる。上ノズルダイヤフラム内輪6Aと上パッキンリング7Aとは、蒸気タービン1から取り出される。このとき、上パッキンリング7Aと下パッキンリング7Bとは、リーマボルト13と浮き上がり防止ピン14とによる結合から解除される。リーマボルト13と浮き上がり防止ピン14とは、下パッキンリング7Bから取り外される。   When the upper nozzle diaphragm inner ring 6A is lifted during removal, the upper packing ring 7A is lifted together with the upper nozzle diaphragm inner ring 6A via the support plate 20 and the mounting bolts 21 that are in contact with each other on the fixed surface 7c. The upper nozzle diaphragm inner ring 6 </ b> A and the upper packing ring 7 </ b> A are taken out from the steam turbine 1. At this time, the upper packing ring 7 </ b> A and the lower packing ring 7 </ b> B are released from the connection by the reamer bolt 13 and the lifting prevention pin 14. The reamer bolt 13 and the lifting prevention pin 14 are removed from the lower packing ring 7B.

次に、図4、図5に示すように、取付ボルト21がボルト孔6eから取り外されると、支持プレート20は固定面6dに対する接触から開放される(支持プレート20とノズルダイヤフラム内輪6との固定が解除)。支持プレート20は、凹部6b、7bから水平にスライドされて取り外される。支持プレート20は、図4の紙面奥から手前方向、図5の右方向から左方向に凹部6b、7bから取り外される。   Next, as shown in FIGS. 4 and 5, when the mounting bolt 21 is removed from the bolt hole 6e, the support plate 20 is released from contact with the fixing surface 6d (fixing of the support plate 20 and the nozzle diaphragm inner ring 6). Is released). The support plate 20 is removed by sliding horizontally from the recesses 6b and 7b. The support plate 20 is removed from the recesses 6b and 7b in the front direction from the back of FIG. 4 and from the right direction to the left direction in FIG.

支持プレート20が取り外されることでパッキンリング7とノズルダイヤフラム内輪6の結合は解除され、パッキンリング7はノズルダイヤフラム内輪6に対してスライドされ容易に取り外される。   By removing the support plate 20, the coupling between the packing ring 7 and the nozzle diaphragm inner ring 6 is released, and the packing ring 7 is slid with respect to the nozzle diaphragm inner ring 6 and easily removed.

ここで、第1実施形態におけるシール構造10の比較例としてのシール構造について説明する。   Here, a seal structure as a comparative example of the seal structure 10 in the first embodiment will be described.

図6は、第1実施形態の比較例としてのシール構造50を特に示す断面図である。   FIG. 6 is a cross-sectional view specifically showing a seal structure 50 as a comparative example of the first embodiment.

図7は、第1実施形態の比較例としてのシール構造50の一部を軸方向から示す断面図である。   FIG. 7 is a cross-sectional view showing a part of a seal structure 50 as a comparative example of the first embodiment from the axial direction.

パッキンリング57は、周方向に4以上の偶数に分割される。図7においては、分割されたパッキンリング57のうち、2片が示される。各パッキンリング57は、周方向に沿って凹部57aを有する。また、図6に示すように、各パッキンリング57は、凹部57aでノズルダイヤフラム内輪56のダブテール56aのフック面56bに支持され、ノズルダイヤフラム内輪56に固定される。   The packing ring 57 is divided into four or more even numbers in the circumferential direction. In FIG. 7, two pieces are shown among the divided packing rings 57. Each packing ring 57 has a recess 57a along the circumferential direction. Further, as shown in FIG. 6, each packing ring 57 is supported by the hook surface 56 b of the dovetail 56 a of the nozzle diaphragm inner ring 56 and fixed to the nozzle diaphragm inner ring 56 by the recess 57 a.

パッキンリング57は、固定溝57bに設けられる板バネ60を介してフック面56bに対してロータ軸59方向に押しつけられて固定される。蒸気タービンが運転している状態では更に蒸気による圧力差が生じ、パッキンリング57のフック面56bへの押付力は増す。   The packing ring 57 is pressed and fixed in the direction of the rotor shaft 59 against the hook surface 56b via a plate spring 60 provided in the fixing groove 57b. In a state where the steam turbine is operating, a pressure difference due to steam further occurs, and the pressing force of the packing ring 57 against the hook surface 56b increases.

このとき、図6、図7に示すように、蒸気成分に含まれるスケール成分などはダブテール56a、および分割面に形成されるバットクリアランス61に進入し、パッキンリング57とダブテール56aとの間隙や、板バネ60の固定溝57bに付着し固着物となる。   At this time, as shown in FIGS. 6 and 7, the scale component contained in the vapor component enters the dovetail 56a and the butt clearance 61 formed on the dividing surface, and the gap between the packing ring 57 and the dovetail 56a, It adheres to the fixing groove 57b of the leaf spring 60 and becomes a fixed object.

蒸気タービンが長期的に運用される場合、間隙に固着物が堆積しノズルダイヤフラム内輪56とパッキンリング57、ノズルダイヤフラム内輪56またはパッキンリング57と板バネ60、およびパッキンリング57同士を固着させてしまう。   When the steam turbine is operated for a long period of time, sticking matter accumulates in the gap, and the nozzle diaphragm inner ring 56 and the packing ring 57, the nozzle diaphragm inner ring 56 or the packing ring 57, the leaf spring 60, and the packing ring 57 are fixed to each other. .

また、パッキンリング57は、板バネ60によってフック面56bに押し付けられて間隙がなくなる。しかし、実際には狭小間隙が形成され、この狭小間隙にスケールは進入し、固着物が発生してしまう。   Further, the packing ring 57 is pressed against the hook surface 56b by the leaf spring 60, and the gap disappears. However, in reality, a narrow gap is formed, and the scale enters the narrow gap and a fixed matter is generated.

ここで、図6に示すように、定例検査時にパッキンリング57のシールフィン58を植え替える、またはパッキンリング57を交換する場合においてこのような固着が生じた場合には、パッキンリング57をノズルダイヤフラム内輪56から容易に外すことは困難である。比較例としてのシール構造50は、パッキンリング57を外す際、ハンマーなどの工具でたたくなどして取り外す行為が必要となる。   Here, as shown in FIG. 6, when such sticking occurs when the seal fins 58 of the packing ring 57 are replanted or replaced when the regular inspection is performed, the packing ring 57 is attached to the nozzle diaphragm. It is difficult to remove from the inner ring 56 easily. The seal structure 50 as a comparative example needs to be removed by tapping with a tool such as a hammer when removing the packing ring 57.

これにより、パッキンリング57を外す際、ロータ軸59のフィンを傷つけたり欠損させたりする可能性がある。また、下半側のパッキンリング57の分割片をそれぞれを取り外す際は、ロータ軸59を抜き出す必要があり、定検工事の時間が短縮できなかった。 Thereby, when removing the packing ring 57, the fin of the rotor shaft 59 may be damaged or lost. Further, when removing the divided pieces of the packing ring 57 on the lower half side, it is necessary to extract the rotor shaft 59, and the time for the regular inspection work cannot be shortened.

これに対し、第1実施形態におけるシール構造10は、図3に示すように、ノズルダイヤフラム内輪6のダブテール6aにフック面を設けず、また、パッキンリング7にダブテール6aに対応する凹部を設けない。また、ノズルダイヤフラム内輪6とパッキンリング7との間隙を調整するための板バネ60のような部材を設けない。   On the other hand, as shown in FIG. 3, the seal structure 10 in the first embodiment does not provide a hook surface on the dovetail 6a of the inner ring 6 of the nozzle diaphragm, and does not provide a recess corresponding to the dovetail 6a in the packing ring 7. . Further, a member such as a leaf spring 60 for adjusting the gap between the nozzle diaphragm inner ring 6 and the packing ring 7 is not provided.

すなわち、シール構造10は、パッキンリング7とノズルダイヤフラム内輪6とに、パッキンリング7をノズルダイヤフラム内輪6に固定するための凹凸構造を設けず、不要な間隙を形成させないようにした。   In other words, the seal structure 10 is not provided with an uneven structure for fixing the packing ring 7 to the nozzle diaphragm inner ring 6 on the packing ring 7 and the nozzle diaphragm inner ring 6 so that unnecessary gaps are not formed.

シール構造10は、パッキンリング7とノズルダイヤフラム内輪6との間隙にスケールなどを堆積させることがないため、両者の固着を低減させることができる。これにより、シール構造10は、パッキンリング7とノズルダイヤフラム内輪6とを容易に着脱することができ、メンテナンス時における作業工程や手間を低減することができる。   Since the seal structure 10 does not deposit scale or the like in the gap between the packing ring 7 and the nozzle diaphragm inner ring 6, it is possible to reduce the adhesion between them. Thereby, the seal structure 10 can easily attach and detach the packing ring 7 and the nozzle diaphragm inner ring 6, and can reduce work processes and labor during maintenance.

[第2実施形態]
本発明に係るシール構造およびそれを備える蒸気タービンの第2実施形態を添付図面に基づいて説明する。
[Second Embodiment]
2nd Embodiment of the seal structure which concerns on this invention, and a steam turbine provided with the same is described based on an accompanying drawing.

図8は、第2実施形態における蒸気タービンに設けられるシール構造70の構成図である。   FIG. 8 is a configuration diagram of a seal structure 70 provided in the steam turbine in the second embodiment.

図9は、第2実施形態のシール構造70を軸方向から示す構成図である。   FIG. 9 is a configuration diagram showing the seal structure 70 of the second embodiment from the axial direction.

第2実施形態におけるシール構造70が第1実施形態と異なる点は、支持プレート81の形状がL字形である点である。第1実施形態と対応する構成および部分については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。   The seal structure 70 in the second embodiment is different from the first embodiment in that the shape of the support plate 81 is L-shaped. Components and parts corresponding to those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

図8に示すように、シール構造70は、上下パッキンリング(以下、単にパッキンリングという。)77とノズルダイヤフラム内輪76とをそれぞれ固定するための支持部材80を有する。支持部材80は、支持プレート81および支持プレート取付ボルト(取付ボルト)82を有する。また、図9に示すように、パッキンリング77およびノズルダイヤフラム内輪76は、支持部材80として、凹部77b、76bをそれぞれ有する。   As shown in FIG. 8, the seal structure 70 includes support members 80 for fixing an upper and lower packing ring (hereinafter simply referred to as packing ring) 77 and a nozzle diaphragm inner ring 76. The support member 80 includes a support plate 81 and a support plate mounting bolt (mounting bolt) 82. Further, as shown in FIG. 9, the packing ring 77 and the nozzle diaphragm inner ring 76 have recesses 77 b and 76 b as the support members 80, respectively.

ここで、図8、図9に示すように、支持プレート81は、ノズルダイヤフラム内輪76に対してパッキンリング77を固定する固定部81a(第1実施形態における支持プレート20と同機能)と、ノズルダイヤフラム内輪76の分割面76cにおけるシール機能を有するシール部81bとを有する。固定部81aは、凹部76bと凹部77bとに亘って挿入される。シール部81bは、二分割されたノズルダイヤフラム内輪76の分割面76cに沿って、分割面76cをシールする。支持プレート81は、上下のノズルダイヤフラム内輪76および上下のパッキンリング77に共通して用いられる。   Here, as shown in FIGS. 8 and 9, the support plate 81 includes a fixing portion 81 a (the same function as the support plate 20 in the first embodiment) for fixing the packing ring 77 to the nozzle diaphragm inner ring 76, and a nozzle A sealing portion 81b having a sealing function on the split surface 76c of the diaphragm inner ring 76. The fixing portion 81a is inserted across the recess 76b and the recess 77b. The seal portion 81b seals the divided surface 76c along the divided surface 76c of the nozzle diaphragm inner ring 76 divided into two. The support plate 81 is used in common for the upper and lower nozzle diaphragm inner rings 76 and the upper and lower packing rings 77.

図9に示すように、パッキンリング77の凹部77bは、パッキンリング77の分割面77aから所定高さまで形成される。ノズルダイヤフラム内輪76の凹部76bは、凹部77bと同様に所定高さまで形成される。凹部76bは、L字形の支持プレート81の形状に合わせたL字形に形成される。   As shown in FIG. 9, the recess 77 b of the packing ring 77 is formed from the split surface 77 a of the packing ring 77 to a predetermined height. The concave portion 76b of the nozzle diaphragm inner ring 76 is formed to a predetermined height in the same manner as the concave portion 77b. The recess 76 b is formed in an L shape that matches the shape of the L-shaped support plate 81.

図8、図9に示すように、ノズルダイヤフラム内輪76は、支持プレート81の固定部81aと対向する固定面76d、および固定面76dに対して垂直方向なボルト孔76eを有する。   As shown in FIGS. 8 and 9, the nozzle diaphragm inner ring 76 has a fixing surface 76d facing the fixing portion 81a of the support plate 81, and a bolt hole 76e perpendicular to the fixing surface 76d.

支持プレート81は、上下のパッキンリング77およびノズルダイヤフラム内輪76に共通して用いられるため、上下のパッキンリング77およびノズルダイヤフラム内輪76に設けられる各凹部76b、77bは分割面77a、76cにおいて連結されている。   Since the support plate 81 is used in common for the upper and lower packing rings 77 and the nozzle diaphragm inner ring 76, the recesses 76b and 77b provided in the upper and lower packing rings 77 and the nozzle diaphragm inner ring 76 are connected at the dividing surfaces 77a and 76c. ing.

支持プレート81は、ノズルダイヤフラム内輪76およびパッキンリング77に対して上下方向(図8の上下方向)に着脱される。支持プレート81は、凹部76b、77bへの取付時においては、取付ボルト82によりノズルダイヤフラム内輪76に固定される。   The support plate 81 is attached to and detached from the nozzle diaphragm inner ring 76 and the packing ring 77 in the vertical direction (vertical direction in FIG. 8). The support plate 81 is fixed to the nozzle diaphragm inner ring 76 by the mounting bolts 82 when attached to the recesses 76b and 77b.

取り外しの際には、取付ボルト82を外し、支持プレート81を抜くことで、パッキンリング77はダイヤフラム内輪76から容易に取り外される。   At the time of removal, the mounting bolt 82 is removed and the support plate 81 is pulled out, so that the packing ring 77 is easily removed from the diaphragm inner ring 76.

第2実施形態におけるシール構造70および蒸気タービンは、第1実施形態のシール構造が奏する効果に加え、支持プレート81のシール部81bは、上下に分割されたノズルダイヤフラム内輪76の分割面76cをシールするため、蒸気タービンのシール機能を高めることができる。   In the seal structure 70 and the steam turbine according to the second embodiment, in addition to the effects exhibited by the seal structure according to the first embodiment, the seal portion 81b of the support plate 81 seals the dividing surface 76c of the nozzle diaphragm inner ring 76 that is divided vertically. Therefore, the sealing function of the steam turbine can be enhanced.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

例えば、各実施形態におけるシール構造は、固着物の発生を防止し、パッキンリングの着脱が容易であることから、以下の構造を地熱タービン(蒸気タービン)のシール構造に採用することが容易となる。   For example, since the seal structure in each embodiment prevents the occurrence of a fixed object and the packing ring can be easily attached and detached, the following structure can be easily adopted for the seal structure of a geothermal turbine (steam turbine). .

図10は、第2実施形態のシール構造の第1の変形例を示す構成図である。   FIG. 10 is a configuration diagram illustrating a first modification of the seal structure of the second embodiment.

図11は、第2実施形態のシール構造の第2の変形例を示す構成図である。   FIG. 11 is a configuration diagram showing a second modification of the seal structure of the second embodiment.

シール構造70は、パッキンリング77と対向するタービンロータ軸9の外周面にシールフィン9aを設けてもよい。   In the seal structure 70, seal fins 9 a may be provided on the outer peripheral surface of the turbine rotor shaft 9 facing the packing ring 77.

また、シールフィン9aと対向するパッキンリング77のシール面に、アブレイダブルコーティング78を施してもよい。   Further, an abradable coating 78 may be applied to the sealing surface of the packing ring 77 facing the seal fin 9a.

1 蒸気タービン
6、76 ノズルダイヤフラム内輪
6A 上ノズルダイヤフラム内輪
6B 下ノズルダイヤフラム内輪
6a ダブテール
6b、76b 凹部
6c、76c 分割面
6e、76e ボルト孔
7、77 パッキンリング
7A 上パッキンリング
7B 下パッキンリング
7a、77a 分割面
7b、77b 凹部
10、70 シール構造
12、80 支持部材
13 リーマボルト
14 浮き上がり防止ピン
15 間隙管理ピン
20、81 支持プレート
21、82 支持プレート取付ボルト
81a 固定部
81b シール部
1 Steam turbine 6, 76 Nozzle diaphragm inner ring 6A Upper nozzle diaphragm inner ring 6B Lower nozzle diaphragm inner ring 6a Dovetail 6b, 76b Recess 6c, 76c Split surface 6e, 76e Bolt hole 7, 77 Packing ring 7A Upper packing ring 7B Lower packing ring 7a, 77a Dividing surface 7b, 77b Recess 10, 70 Seal structure 12, 80 Support member 13 Reamer bolt 14 Lifting prevention pin 15 Gap management pins 20, 81 Support plate 21, 82 Support plate mounting bolt 81a Fixing part 81b Sealing part

Claims (8)

タービンロータ軸を収容するタービンケーシング内に設けられ、前記タービンロータ軸中心を通る水平面を分割面として二分割され、前記分割面から所定高さの位置に設けられた静翼内輪側凹部を有する静翼内輪と、
前記静翼内輪の内周面と前記タービンロータ軸の外周面との間に配置され、前記分割面で二分割され、前記分割面から所定高さの位置に設けられたシール部材側凹部を有するシール部材と、
前記静翼内輪側凹部と前記シール部材側凹部とに亘って挿入される支持プレートと、
前記分割面に対して垂直方向に前記支持プレートを前記静翼内輪に固定する固定部材とを備えたことを特徴とするシール構造。
A static blade having a stationary blade inner ring side recess provided in a turbine casing that houses a turbine rotor shaft, divided into two with a horizontal plane passing through the center of the turbine rotor shaft as a split surface, and provided at a predetermined height from the split surface. The wing inner ring,
The seal member-side recess is disposed between the inner peripheral surface of the stationary blade inner ring and the outer peripheral surface of the turbine rotor shaft, divided into two by the dividing surface, and provided at a predetermined height from the dividing surface. A sealing member;
A support plate inserted across the stationary blade inner ring side recess and the seal member side recess,
A sealing structure comprising: a fixing member that fixes the support plate to the stator blade inner ring in a direction perpendicular to the dividing surface.
前記シール部材は、T字形状の径方向断面を有する請求項1記載のシール構造。 The seal structure according to claim 1, wherein the seal member has a T-shaped radial cross section. 前記支持プレートは、前記静翼内輪側凹部と前記シール部材側凹部とに亘って挿入される固定部と、二分割された前記静翼内輪の分割面に沿うシール部とを有する請求項1または2記載のシール構造。 The said support plate has a fixing | fixed part inserted over the said stator blade inner ring | wheel side recessed part and the said sealing member side recessed part, and the seal part in alignment with the division | segmentation surface of the said stator blade inner ring divided | segmented into two. 2. The seal structure according to 2. 前記シール部材は、前記静翼内輪と軸方向において対向する面に、凸部を有する請求項1〜3のいずれか一項記載のシール構造。 The seal structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the seal member has a convex portion on a surface facing the stationary blade inner ring in the axial direction. 二分割された前記シール部材を分割面において結合する結合部材をさらに備えた請求項1〜4のいずれか一項のシール構造。 The seal structure according to any one of claims 1 to 4, further comprising a coupling member that couples the two-divided seal members at a division surface. 前記タービンロータ軸は、前記シール部材と対向する外周面にシールフィンを有する請求項1〜5のいずれか一項記載のシール構造。 The seal structure according to claim 1, wherein the turbine rotor shaft has a seal fin on an outer peripheral surface facing the seal member. 前記シール部材は、前記シールフィンと対向する面にアブレイダブルコーティングを有する請求項6記載のシール構造。 The seal structure according to claim 6, wherein the seal member has an abradable coating on a surface facing the seal fin. タービンロータ軸を収容するタービンケーシングと、
前記タービンケーシング内に設けられる静翼と、前記静翼の下流側に対向配置された前記タービンロータ軸の縁周方向に翼列をなして設けられる動翼とを有するタービン段落と、
前記タービンロータ軸中心を通る水平面を分割面として二分割され、前記分割面から所定高さの位置に設けられた静翼内輪側凹部を有する静翼内輪と、
前記静翼内輪の内周面と前記タービンロータ軸の外周面との間に配置され、前記分割面で二分割され、前記分割面から所定高さの位置に設けられたシール部材側凹部を有するシール部材と、
前記静翼内輪側凹部と前記シール部材側凹部とに亘って挿入される支持プレートと、
前記分割面に対して垂直方向に前記支持プレートを前記静翼内輪に固定する固定部材とを備えたことを特徴とする蒸気タービン。
A turbine casing that houses a turbine rotor shaft;
A turbine stage having a stationary blade provided in the turbine casing, and a moving blade provided in a blade row in an edge circumferential direction of the turbine rotor shaft disposed opposite to the downstream side of the stationary blade;
A stator blade inner ring that is divided into two with a horizontal plane passing through the turbine rotor shaft center as a split surface, and has a stator blade inner ring side recess provided at a predetermined height from the split surface;
The seal member-side recess is disposed between the inner peripheral surface of the stationary blade inner ring and the outer peripheral surface of the turbine rotor shaft, divided into two by the dividing surface, and provided at a predetermined height from the dividing surface. A sealing member;
A support plate inserted across the stationary blade inner ring side recess and the seal member side recess,
A steam turbine, comprising: a fixing member that fixes the support plate to the stationary blade inner ring in a direction perpendicular to the dividing surface.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107780983A (en) * 2017-10-09 2018-03-09 东方电气集团东方汽轮机有限公司 Cylinder structure in a kind of turbine

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