JP2016156421A - Labyrinth seal device and turbo machinery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、ラビリンスシール装置、および、ターボ機械に関する。 Embodiments described herein relate generally to a labyrinth seal device and a turbomachine.
軸流型のターボ機械は、蒸気タービン、ガスタービン、コンプレッサ等であって、静止体である圧力容器の内部に回転体が収容されており、圧力容器の内部において作動流体が回転体の軸に沿って流れることによって回転体が回転する。軸流型のターボ機械において、圧力容器は、圧力が異なる複数の圧力室が圧力障壁を介して内部に設けられており、回転体は、圧力容器を貫通すると共に圧力障壁を貫通するように設置されている。 An axial flow type turbomachine is a steam turbine, a gas turbine, a compressor, etc., and a rotating body is accommodated inside a pressure vessel which is a stationary body, and a working fluid is placed on the shaft of the rotating body inside the pressure vessel. The rotating body rotates by flowing along. In an axial-flow turbomachine, the pressure vessel has a plurality of pressure chambers with different pressures provided inside through a pressure barrier, and the rotating body is installed so as to penetrate the pressure vessel and the pressure barrier. Has been.
軸流型のターボ機械において、回転体が圧力容器を貫通する部分、および、回転体が圧力障壁を貫通する部分には、作動流体の漏洩を抑制するために、軸シール装置が設けられている。事業用発電システム、大型な自家用発電システム、大型な給水ポンプシステムにおいて利用される軸流型のターボ機械では、一般に、軸シール装置としてラビリンスシール装置が設けられている。 In the axial-flow turbomachine, a shaft seal device is provided in a portion where the rotating body passes through the pressure vessel and a portion where the rotating body passes through the pressure barrier in order to suppress leakage of the working fluid. . Generally, a labyrinth seal device is provided as a shaft seal device in an axial flow type turbomachine used in a business power generation system, a large private power generation system, or a large feed water pump system.
図９，図１０，図１１は、関連技術に係る軸流型のターボ機械の要部を示す図である。図９，図１０，図１１では、軸流型のターボ機械として蒸気タービン等のタービンを示しており、回転軸ＡＸに沿った鉛直面（ｘｚ面）について模式的に示している。ここでは、図９は、タービン全体の断面を示している。図１０は、図９中の部分Ａ１に関して拡大して示している。図１１は、図９中の部分Ａ２に関して拡大して示している。なお、図９，図１０においては、作動流体の流れに関して、太い矢印で示している。図９では、右側が上流側（Ｕｓ）であって左側が下流側（Ｄｓ）であり、図１０では、右側が下流側（Ｄｓ）であって左側が上流側（Ｕｓ）である。また、各図においては、図示の都合等によって各部の寸法比を適宜変更している。 9, FIG. 10 and FIG. 11 are diagrams showing the main parts of an axial-flow turbomachine according to the related art. 9, 10, and 11, a turbine such as a steam turbine is illustrated as an axial-flow turbomachine, and a vertical plane (xz plane) along the rotation axis AX is schematically illustrated. Here, FIG. 9 shows a cross section of the entire turbine. FIG. 10 is an enlarged view of a portion A1 in FIG. FIG. 11 is an enlarged view of a portion A2 in FIG. In FIGS. 9 and 10, the flow of the working fluid is indicated by thick arrows. In FIG. 9, the right side is the upstream side (Us) and the left side is the downstream side (Ds). In FIG. 10, the right side is the downstream side (Ds) and the left side is the upstream side (Us). Moreover, in each figure, the dimension ratio of each part is changed suitably for the convenience of illustration.
図９に示すように、タービン１は、ケーシング２とタービンロータ３とを有する。タービン１は、多段式の軸流タービンであって、複数のタービン段落が、ケーシング２の内部において、回転軸ＡＸに沿った軸方向に複数設けられている。
As shown in FIG. 9, the turbine 1 includes a
タービン１では、蒸気、燃焼ガスなどの作動流体がケーシング２の入口から内部に流入する。そして、作動流体は、ケーシング２の内部において、複数のタービン段落を順次流れる。つまり、作動流体は、初段のタービン段落から最終段のタービン段落を順次流れ、それぞれのタービン段落において膨張して仕事を行う。これにより、ケーシング２の内部において、タービンロータ３が回転軸ＡＸを中心にして回転する。そして、作動流体は、最終段のタービン段落を流れた後に、ケーシング２の出口から排出される。
In the turbine 1, working fluid such as steam and combustion gas flows from the inlet of the
以下より、タービン１を構成する各部の詳細について、順次説明する。 Hereinafter, details of each part constituting the turbine 1 will be sequentially described.
タービン１のうち、ケーシング２は、図９に示すように、たとえば、二重構造の圧力容器であって、内部ケーシング２１と外部ケーシング２２とを有する。ケーシング２のうち、内部ケーシング２１は、外部ケーシング２２の内部空間に収容されている。そして、内部ケーシング２１がタービンロータ３を内部に収容している。
As shown in FIG. 9, the
ケーシング２は、図９に示すように、外部ケーシング２２の入口に供給管Ｐ２が設置されていると共に、スリーブ管２３（インレットスリーブ）が外部ケーシング２２と内部ケーシング２１とを貫通するように設置されている。また、ケーシング２は、内部ケーシング２１の内部にノズルボックス２４を収容している。ノズルボックス２４は、環状体であって、タービンロータ３の外周面を囲うように内部ケーシング２１に固定されている。ケーシング２においては、供給管Ｐ２に供給された作動流体が、スリーブ管２３とノズルボックス２４とを順次介して、タービン段落に流れる。
As shown in FIG. 9, the
この他に、ケーシング２においては、図９に示すように、ノズルダイアフラム４（ノズル構造体）が内部ケーシング２１の内部に収容されている。
In addition, in the
ノズルダイアフラム４は、図９および図１０に示すように、ダイアフラム内輪４１と静翼４２とダイアフラム外輪４３とを有し、内部ケーシング２１の内部空間に固定されている。ノズルダイアフラム４は、径方向においてタービンロータ３の周囲に配置されている。ノズルダイアフラム４は、ダイアフラム内輪４１とダイアフラム外輪４３との間に、複数の静翼４２が設置されている。複数の静翼４２は、ダイアフラム内輪４１とダイアフラム外輪４３との間に形成される環状の流路において、周方向に沿って間を隔てて配列されている。ノズルダイアフラム４は、複数のタービン段落に対応して、複数段がケーシング２に設置されている。複数段のノズルダイアフラム４は、回転軸ＡＸに沿った軸方向において間を隔てて並ぶように配置されている。複数段のノズルダイアフラム４の間においては、タービンロータ３の径方向に延びる静翼４２の長さ（翼幅）が、作動流体が流れる方向に沿って順次長くなっている。
As shown in FIGS. 9 and 10, the
タービン１のうち、タービンロータ３は、図９に示すように、円柱形状の棒状体（シャフト）であって、回転軸ＡＸに沿った軸方向に流れる作動流体によって回転するように構成されている。タービンロータ３は、回転軸ＡＸが水平方向に延在しており、ケーシング２を貫通している。タービンロータ３は、ケーシング２の外部において、一端部と他端部とのそれぞれが軸受６に回転可能に支持されている。図示を省略しているが、タービンロータ３は、たとえば、一端部に発電機（図示省略）が連結されており、タービンロータ３の回転により発電機が駆動して、発電が行われる。
As shown in FIG. 9, the
図９および図１０に示すように、タービンロータ３において、ケーシング２の内部に収容される部分の外周面には、ロータディスク３０が形成されている。ロータディスク３０は、リング形状であって、径方向において外方に突き出ており、複数が回転軸ＡＸに沿った軸方向において間を隔てて設けられている。そして、ロータディスク３０の外周面には、動翼３１が固定されている。図示を省略しているが、動翼３１は、タービンロータ３の周方向に沿って、複数が間を隔てて配列されている。そして、周方向に配列された複数の動翼３１の先端には、シュラウドリング３２が設置されている。シュラウドリング３２は、振動の抑制のために、複数の動翼３１の間を連結している。複数の動翼３１が周方向に配列された動翼列は、複数のタービン段落に対応して、複数の段落（列）が設置されており、その複数の段落が、回転軸ＡＸに沿った軸方向において間を隔てて並ぶように配置されている。動翼３１は、径方向に延びる動翼３１の高さ（翼幅）が、作動流体の流れ方向に沿って、順次、大きくなるように配置されている。
As shown in FIGS. 9 and 10, in the
図１０に示すように、タービン段落（図９中の部分Ａ１）においては、回転体であるタービンロータ３と、静止体であるノズルダイアフラム４（ダイアフラム内輪４１、ダイアフラム外輪４３）との間を密封するために、ラビリンスシール装置５が設置されている。これと共に、図１１に示すように、グラントシール部（図９中の部分Ａ２）においては、回転体であるタービンロータ３と、静止体であるケーシング２（外部ケーシング２２）との間を密封するために、ラビリンスシール装置５が設置されている。
As shown in FIG. 10, in the turbine stage (part A1 in FIG. 9), the space between the
ラビリンスシール装置５は、図１０、図１１に示すように、シールリングセグメント５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃを含む。シールリングセグメント５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃは、タービンロータ３の径方向において移動するように、ケーシング２、ノズルダイアフラム４などの静止体に支持されている。
As shown in FIGS. 10 and 11, the
具体的には、図１０に示すように、ダイアフラム内輪４１に設けられたホルダ部４１Ｈの内周面に、シールリングセグメント５０Ａが設けられている。また、ダイアフラム外輪４３に設けられたホルダ部４３Ｈの内周面に、シールリングセグメント５０Ｂが設けられている。また、図１１に示すように、外部ケーシング２２に設置されたホルダ部２２Ｈの内周面に、シールリングセグメント５０Ｃが設けられている。
Specifically, as shown in FIG. 10, a seal ring segment 50 </ b> A is provided on the inner peripheral surface of a
図１２、図１３、図１４は、関連技術に係る軸流型のターボ機械において、ラビリンスシール装置５の要部を模式的に示す図である。図１２においては、回転軸ＡＸが直交する鉛直面（ｙｚ面）であって、図９および図１０に示すＸ−Ｘ部分の要部に関して示している。図１３においては、図１０中の部分Ａ３に関して拡大して示している。図１４は、図１２中の部分Ａ４に関して拡大して示している。図１３では、シールリングセグメント５０Ａが定常状態である場合を示している。
FIGS. 12, 13, and 14 are diagrams schematically showing a main part of the
ラビリンスシール装置５において、シールリングセグメント５０Ａは、図１２に示すように、回転軸ＡＸが直交する鉛直面（ｙｚ面）では、形状が円弧状である。シールリングセグメント５０Ａは、タービンロータ３の外周面を囲うように、複数が周方向に間を隔てて配置されている。
In the
図１３に示すように、シールリングセグメント５０Ａは、ダイアフラム内輪４１に設けられたホルダ部４１Ｈの内周面に嵌合されている。
As shown in FIG. 13, the seal ring segment 50 </ b> A is fitted to the inner peripheral surface of a
ホルダ部４１Ｈは、図１３に示すように、溝ＴＲが内周面に形成されている。溝ＴＲは、タービンロータ３の外周面の周りを囲うように、環状に形成されている。そして、ホルダ部４１Ｈの溝ＴＲの内部には、一対の凸部４４１が形成されている。一対の凸部４４１は、溝ＴＲの内部において径方向の内側（図１３では下側）に位置しており、軸方向において隙間を介在して対面している。
As shown in FIG. 13, the
シールリングセグメント５０Ａは、図１３に示すように、内側部５１Ａと外側部５２Ａとジョイント部５３Ａとを有する。シールリングセグメント５０Ａは、回転軸ＡＸに沿った軸方向において面対称であって、回転軸ＡＸに対して垂直な対称面が存在する。シールリングセグメント５０Ａにおいて、内側部５１Ａと外側部５２Ａとジョイント部５３Ａとのそれぞれは、タービンロータ３の外周面の周りを囲うように、環状に形成されている。
As shown in FIG. 13, the
シールリングセグメント５０Ａのうち、内側部５１Ａは、ホルダ部４１Ｈよりも径方向の内側（図１３では下側）に位置している。内側部５１Ａは、軸方向における幅が、一対の凸部４４１の間に位置する隙間よりも広くなるように形成されている。
Of the
シールリングセグメント５０Ａのうち、外側部５２Ａは、内側部５１Ａよりも径方向の外側（図１３では上側）に位置している。外側部５２Ａは、ホルダ部４１Ｈの溝ＴＲの内部（ホルダ室）に収容されている。外側部５２Ａは、軸方向における幅が、一対の凸部４４１の間に位置する隙間よりも広く、かつ、内側部５１Ａよりも狭くなるように形成されている。
Of the
シールリングセグメント５０Ａのうち、ジョイント部５３Ａは、径方向において内側部５１Ａと外側部５２Ａとの間に介在しており、内側部５１Ａと外側部５２Ａとの間を連結している。ジョイント部５３Ａは、軸方向における幅が、内側部５１Ａと外側部５２Ａとの両者よりも狭い。ジョイント部５３Ａは、ホルダ部４１Ｈの溝ＴＲの内部において一対の凸部４４１に挟まれている。ここでは、ジョイント部５３Ａは、軸方向において下流側Ｄｓに位置する下流側ジョイント面ＳＪａと、上流側Ｕｓに位置する上流側ジョイント面ＳＪｂとを有し、それぞれが一対の凸部４４１のそれぞれに対面している。また、ジョイント部５３Ａは、軸方向における幅が、一対の凸部４４１の間に位置する隙間よりも狭い。
In the
シールリングセグメント５０Ａにおいて内側部５１Ａの内周面には、複数のシールフィン６０が設けられている。複数のシールフィン６０は、軸方向に沿って並ぶように配置されている。複数のシールフィン６０は、タービンロータ３の外周面の周りを囲うように環状に形成されており、径方向において内側部５１Ａの内周面から内側に突出している。複数のシールフィン６０は、径方向において外側から内側へ向かうに伴って幅が狭くなるように形成されている。複数のシールフィン６０は、たとえば、シールリングセグメント５０Ａと同じ金属材料を用いて形成されている。
In the
ラビリンスシール装置５は、シールリングセグメント５０Ａの他に、主弾性体７０を含む。主弾性体７０は、複数のシールリングセグメント５０Ａのそれぞれに対して、１つが配置されている。主弾性体７０は、ダイアフラム内輪４１とシールリングセグメント５０Ａとの間に設置されており、タービンロータ３の径方向においてシールリングセグメント５０Ａを内側へ付勢する。
The
ラビリンスシール装置５において、主弾性体７０は、図１４に示すように、Ｌ字形状の板バネであって、平板部７０１と凸部７０２とを有する。
In the
主弾性体７０において、平板部７０１は、静止体であるダイアフラム内輪４１とシールリングセグメント５０Ａとの間に配置されている。
In the main
ここでは、平板部７０１においてシールリングセグメント５０Ａの外周面に対面する内側の面（図１４では下面）は、シールリングセグメント５０Ａの外周面に接触している。具体的には、平板部７０１の内側の面のうち周方向で中央に位置する中央部分が、シールリングセグメント５０Ａの外周面のうち周方向で中央に位置する中央部分に接触している。
Here, the inner surface (the lower surface in FIG. 14) facing the outer peripheral surface of the
これに対して、平板部７０１においてダイアフラム内輪４１の内周面に対面する外側の面（図１４では上面）は、ダイアフラム内輪４１の内周面に接触している。具体的には、平板部７０１の外側の面のうち周方向で中央よりも端部に位置する両端部分が、ダイアフラム内輪４１の内周面に接触している。
On the other hand, the outer surface (upper surface in FIG. 14) facing the inner peripheral surface of the diaphragm
主弾性体７０において、凸部７０２は、平板部７０１の内側の面のうち、周方向の一端に位置する部分に形成されている。ここでは、凸部７０２は、平板部７０１の内側の面において、タービンロータ３の回転方向（図１４では時計回り）で前方に位置する一端に形成されている。そして、凸部７０２は、シールリングセグメント５０Ａの外周面に形成された凹部５０１の内部に嵌合されている。つまり、凸部７０２は、取付部であり、シールリングセグメント５０Ａの凹部５０１に凸部７０２が嵌め込まれることによって、主弾性体７０がシールリングセグメント５０Ａに取付けられる。
In the main
詳細な図示については省略しているが、他のシールリングセグメント５０Ｂ，５０Ｃを含むラビリンスシール装置５も上記と同様に構成されている。
Although detailed illustration is omitted, the
図１３に示すように、シールリングセグメント５０Ａが定常状態である場合には、シールリングセグメント５０Ａは、径方向において内側へ押し付けられた状態であって、回転軸ＡＸに沿った軸方向において下流側Ｄｓに押し付けられた状態になる。
As shown in FIG. 13, when the
具体的には、シールリングセグメント５０Ａは、主弾性体７０の作用によって、径方向において内側へ押し付けられた状態になる。つまり、シールリングセグメント５０Ａを構成する外側部５２Ａの内周面が、ホルダ部４１Ｈを構成する一対の凸部４４１の外周面に接触した状態になる。このため、タービンロータ３とシールフィン６０との間に所定幅の隙間が介在した状態が維持され、その隙間においては、流体に対して抵抗が作用する状態になる。その結果、タービンロータ３とシールリングセグメント５０Ａとの間を介して作動流体が漏洩することを抑制可能である。
Specifically, the seal ring segment 50 </ b> A is pressed inward in the radial direction by the action of the main
また、シールリングセグメント５０Ａは、上流側Ｕｓに位置する空間（高圧室）の圧力と下流側Ｄｓに位置する空間（低圧室）の圧力との差に応じて、回転軸ＡＸに沿った軸方向において下流側Ｄｓへ押し付けられた状態になる。つまり、作動流体が回転軸ＡＸに沿った軸方向に流れるときには、シールリングセグメント５０Ａよりも上流側Ｕｓに位置する空間（高圧室）の圧力が、下流側Ｄｓに位置する空間（低圧室）の圧力よりも高い状態になる。このため、シールリングセグメント５０Ａを構成するジョイント部５３Ａにおいて下流側Ｄｓに位置する下流側ジョイント面ＳＪａが、ホルダ部４１Ｈを構成する一対の凸部４４１のうち下流側Ｄｓに位置する凸部４４１に接触した状態になる。その結果、ホルダ部４１Ｈとシールリングセグメント５０Ａとの間から作動流体が漏洩することを抑制可能である。
Further, the
このようにして、ラビリンスシール装置５は、タービンロータ３などの回転体と、ノズルダイアフラム４などの静止体との間を密封する。
In this way, the
ターボ機械について起動するとき、停止するとき、および、出力を変化させるときのように、ターボ機械が定常状態でなく過渡状態である場合には、回転体の振動状態が変化すると共に、作動流体の熱によって熱変形が生ずる場合がある。このため、ターボ機械では、回転体と静止体との間の隙間が狭くなる場合がある。その結果、ラビリンスシール装置においては、シールリングセグメントに形成されたシールフィンが、タービンロータなどの回転体に大きな力で接触し、破損が生ずる場合がある。 When the turbomachine is in a transient state rather than a steady state, such as when starting up, stopping, and changing the output of the turbomachine, the vibration state of the rotating body changes and the working fluid Thermal deformation may occur due to heat. For this reason, in the turbomachine, the gap between the rotating body and the stationary body may be narrowed. As a result, in the labyrinth seal device, the seal fin formed on the seal ring segment may come into contact with a rotating body such as a turbine rotor with a large force, causing damage.
たとえば、上記の関連技術（図１４参照）の場合には、シールリングセグメント５０Ａの中央部分には主弾性体７０が設置され、両端部分には主弾性体７０が設置されていないので、シールリングセグメント５０Ａは、中央部分を中心として回転するように移動し、振動等が発生する場合がある。このため、上記のように破損が生じ、回転体と静止体との間において作動流体の漏洩が増加するために、ターボ機械の効率が低下する場合がある。
For example, in the case of the related technique (see FIG. 14), the main
この対策のために、主弾性体のバネ定数を低下させること等が考えられる。しかしながら、ターボ機械が過渡状態である場合には、回転体がシールフィンに与える力の大きさが一定でないので、回転体による力を主弾性体で十分に吸収することができない場合がある。このため、破損を十分に抑制することは容易でない。 For this purpose, it is conceivable to reduce the spring constant of the main elastic body. However, when the turbo machine is in a transient state, the magnitude of the force applied to the seal fin by the rotating body is not constant, and thus the main elastic body may not be able to sufficiently absorb the force from the rotating body. For this reason, it is not easy to suppress damage sufficiently.
したがって、本発明が解決しようとする課題は、破損が生ずることを十分に抑制可能であって、流体の漏れを効果的に低減可能なラビリンスシール装置、および、効率を向上可能なターボ機械を提供することである。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a labyrinth seal device capable of sufficiently suppressing occurrence of breakage and effectively reducing fluid leakage, and a turbomachine capable of improving efficiency. It is to be.
実施形態のラビリンスシール装置は、シールリングセグメントと主弾性体とを有し、回転軸に沿った軸方向に作動流体が流れることによって回転する回転体と、その回転体の径方向において回転体の周囲に配置される静止体との間を密封する。シールリングセグメントは、径方向において移動するように静止体に支持されており、内周面にシールフィンが設けられている。主弾性体は、静止体とシールリングセグメントとの間に設置され、径方向においてシールリングセグメントを内側へ付勢する。ここでは、シールリングセグメントは、複数が回転体の周方向に配置されている。そして、主弾性体は、その複数のシールリングセグメントのそれぞれに対して複数が回転体の周方向に配置される。 The labyrinth seal device of the embodiment has a seal ring segment and a main elastic body, and rotates by rotating the working fluid in the axial direction along the rotation axis, and the rotation body in the radial direction of the rotation body. The space between the surrounding stationary bodies is sealed. The seal ring segment is supported by a stationary body so as to move in the radial direction, and seal fins are provided on the inner peripheral surface. The main elastic body is installed between the stationary body and the seal ring segment, and biases the seal ring segment inward in the radial direction. Here, a plurality of seal ring segments are arranged in the circumferential direction of the rotating body. A plurality of main elastic bodies are arranged in the circumferential direction of the rotating body with respect to each of the plurality of seal ring segments.
実施形態について、図面を参照して説明する。 Embodiments will be described with reference to the drawings.
＜第１実施形態＞
［Ａ］構成
図１は、第１実施形態に係る軸流型のターボ機械において、ラビリンスシール装置５の要部を模式的に示す図である。図１では、図１４と同様に、ラビリンスシール装置５に関して拡大して示している。
<First Embodiment>
[A] Configuration FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a main part of a
図１に示すように、本実施形態では、ラビリンスシール装置５は、上記の関連技術（図１４参照）の場合と同様に、シールリングセグメント５０Ａと主弾性体７０と含む。しかし、本実施形態では、複数のシールリングセグメント５０Ａのそれぞれに対して、複数の主弾性体７０が配置されている。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態のターボ機械は、上記の関連技術（図９から図１４参照）の場合と同様である。このため、本実施形態において、上記の記載と重複する部分については、適宜、説明を省略する。
As shown in FIG. 1, in this embodiment, the
本実施形態では、図１に示すように、一のシールリングセグメント５０Ａに対して、２つの主弾性体７０が、回転体であるタービンロータ３の周方向に並ぶように配置されている。ここでは、タービンロータ３の周方向においてシールリングセグメント５０Ａの中央部分を介して一端側および他端側のそれぞれに、主弾性体７０が配置されている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, two main
２つの主弾性体７０のそれぞれは、上記の関連技術（図１４参照）の場合と同様に、Ｌ字形状の板バネであって互いに同じ形状であり、平板部７０１と凸部７０２とを有する。
Each of the two main
主弾性体７０において、平板部７０１は、静止体であるダイアフラム内輪４１とシールリングセグメント５０Ａとの間に配置されている。
In the main
ここでは、平板部７０１においてシールリングセグメント５０Ａの外周面に対面する内側の面（図１では下面）は、シールリングセグメント５０Ａの外周面に接触している。本実施形態では、２つの主弾性体７０のそれぞれは、平板部７０１の内側の面のうち中央部分が、シールリングセグメント５０Ａの外周面のうち中央部分よりも端部の側に位置する部分に接触している。
Here, the inner surface (the lower surface in FIG. 1) facing the outer peripheral surface of the
これに対して、平板部７０１においてダイアフラム内輪４１の内周面に対面する外側の面（図１では上面）は、ダイアフラム内輪４１の内周面に接触している。本実施形態では、２つの主弾性体７０のそれぞれは、平板部７０１の外側の面のうち周方向で中央よりも端部に位置する両端部分が、ダイアフラム内輪４１の内周面に接触している。
On the other hand, the outer surface (upper surface in FIG. 1) facing the inner peripheral surface of the diaphragm
主弾性体７０において、凸部７０２は、平板部７０１の内側の面のうち、周方向の一端に位置する部分に形成されている。ここでは、凸部７０２は、平板部７０１の内側の面において、タービンロータ３の回転方向（図１では時計回り）で前方に位置する一端に形成されている。そして、凸部７０２は、シールリングセグメント５０Ａの外周面に形成された凹部５０１の内部に嵌合されている。
In the main
［Ｂ］作用・効果
以下より、本実施形態に係るラビリンスシール装置５の作用および効果に関して説明する。
[B] Actions / Effects Hereinafter, actions and effects of the
上述したように、本実施形態では、一のシールリングセグメント５０Ａに対して、２つの主弾性体７０が、回転体であるタービンロータ３の周方向に並ぶように配置されている（図１参照）。ここでは、タービンロータ３の回転方向（図１では時計回り）においてシールリングセグメント５０Ａの中央部分よりも前方に位置する部分と後方に位置する部分のそれぞれに、主弾性体７０が設置されている。このため、本実施形態では、シールリングセグメント５０Ａが周方向において安定して保持される。具体的には、本実施形態では、過渡状態においてシールリングセグメント５０Ａが周方向の中央部分を中心として回転することを抑制可能であるので、振動等の発生を低減することができる。
As described above, in the present embodiment, two main
したがって、本実施形態では、シールリングセグメント５０Ａとタービンロータ３との間において接触が生ずることを効果的に防止可能であるので、シールフィン６０（図１０参照）等の破損が生ずることを十分に抑制可能である。その結果、本実施形態においては、流体の漏れを効果的に低減可能であって、シール性能を向上させることができる。また、本実施形態では、タービンなどのターボ機械について、信頼性を向上可能であって、効率を効果的に向上可能である。
Therefore, in this embodiment, since it is possible to effectively prevent contact between the
［Ｃ］変形例
図２は、第１実施形態の変形例に係る軸流型のターボ機械において、ラビリンスシール装置５の要部を模式的に示す図である。図２では、図１と同様に、ラビリンスシール装置５に関して拡大して示している。
[C] Modification FIG. 2 is a diagram schematically showing a main part of the
図２に示すように、図１に示すように、複数の主弾性体７０については、タービンロータ３の周方向において更に一端側および他端側に近い部分に配置することが好ましい。シールリングセグメント５０Ａの振動は、周方向において一端側に位置する部分および他端側に位置する部分において、振幅が大きいが、本変形例では、この振幅が大きな振動の発生を効果的に抑制可能である。
As shown in FIG. 2, as shown in FIG. 1, the plurality of main
上記の実施形態では、一のシールリングセグメント５０Ａに対して、２つの主弾性体７０を配置する場合について説明したが、これに限らない。一のシールリングセグメント５０Ａに対して、３つ以上の主弾性体７０を配置してもよい。
In the above embodiment, the case where the two main
上記の実施形態では、主弾性体７０が板バネである場合について説明したが、これに限らない。主弾性体７０は、板バネの他に、コイルバネなどの各種バネであってもよい。
In the above embodiment, the case where the main
上記の実施形態では、ダイアフラム内輪４１に設けられたホルダ部４１Ｈの内周面に、シールリングセグメント５０Ａが設置されたラビリンスシール装置５（図１０参照）について説明したが、これに限らない。ダイアフラム外輪４３に設けられたホルダ部４３Ｈの内周面にシールリングセグメント５０Ｂが設置されたラビリンスシール装置５（図１０参照）に関して、上記の実施形態のように構成してもよい。同様に、外部ケーシング２２に設置されたホルダ部２２Ｈの内周面に、シールリングセグメント５０Ｃが設置されたラビリンスシール装置５（図１１参照）に関して、上記の実施形態のように構成してもよい。
In the above embodiment, the labyrinth seal device 5 (see FIG. 10) in which the
なお、ホルダ部４１Ｈは、ダイアフラム内輪４１に対して一体に形成されてもよく、ダイアフラム内輪４１とは別に形成されたものをダイアフラム内輪４１に固定してもよい。同様に、ホルダ部４３Ｈは、ダイアフラム外輪４３に対して一体に形成されてもよく、ダイアフラム外輪４３とは別に形成されたものをダイアフラム外輪４３に固定してもよい。
The
上記の実施形態では、ターボ機械が蒸気タービンなどのタービンである場合にラビリンスシール装置５を設ける場合に関して説明したが、これに限らない。コンプレッサ等のように、他の軸流型のターボ機械において、上記と同様に、ラビリンスシール装置５を設けてもよい。
In the above embodiment, the case where the
＜第２実施形態＞
［Ａ］構成
図３は、第２実施形態に係る軸流型のターボ機械において、ラビリンスシール装置５の要部を模式的に示す図である。図３では、図１と同様に、ラビリンスシール装置５に関して拡大して示している。
Second Embodiment
[A] Configuration FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a main part of a
図３に示すように、本実施形態では、ラビリンスシール装置５は、第１実施形態（図１参照）の場合と同様に、シールリングセグメント５０Ａと主弾性体７０と含む。本実施形態では、複数のシールリングセグメント５０Ａのそれぞれに対して、複数の主弾性体７０が配置されている。しかし、本実施形態では、複数の主弾性体７０のうち一部の主弾性体７０について配置された状態が、第１実施形態（図１参照）の場合と異なる。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態のターボ機械は、第１実施形態の場合と同様である。このため、本実施形態において、上記の記載と重複する部分については、適宜、説明を省略する。
As shown in FIG. 3, in this embodiment, the
本実施形態では、図３に示すように、一のシールリングセグメント５０Ａに対して、２つの主弾性体７０が、回転体であるタービンロータ３の周方向に並ぶように配置されている。ここでは、タービンロータ３の周方向においてシールリングセグメント５０Ａの中央部分を介して一端側および他端側のそれぞれに、主弾性体７０が配置されている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, two main
２つの主弾性体７０のそれぞれは、第１実施形態（図１参照）の場合と同様に、Ｌ字形状の板バネであって互いに同じ形状であり、平板部７０１と凸部７０２とを有する。
Each of the two main
２つの主弾性体７０のうち、タービンロータ３の回転方向において前方に配置された主弾性体７０(図３では右側，第１の主弾性体)は、第１実施形態（図１参照）の場合と同様に、凸部７０２が形成された一端が他端よりもタービンロータ３の回転方向において前方に位置するように配置されている。
Of the two main
これに対して、２つの主弾性体７０のうち、タービンロータ３の回転方向において後方に配置された主弾性体７０(図３では左側，第２の主弾性体)は、第１実施形態（図１参照）の場合と異なり、凸部７０２が形成された一端が他端よりもタービンロータ３の回転方向において後方に位置するように配置されている。
On the other hand, of the two main
本実施形態では、２つの主弾性体７０のそれぞれは、タービンロータ３の周方向においてシールリングセグメント５０Ａの中心を通る面を軸として対称になるように配置されている。
In the present embodiment, each of the two main
［Ｂ］作用・効果
以下より、本実施形態に係るラビリンスシール装置５の作用および効果に関して説明する。
[B] Actions / Effects Hereinafter, actions and effects of the
本実施形態では、主弾性体７０は、第１実施形態の場合と同様に、第１接触点Ｃ１、第２接触点Ｃ２、第３接触点Ｃ３、および、第４接触点Ｃ４を含む。具体的には、第１接触点Ｃ１は、主弾性体７０の凸部７０２がシールリングセグメント５０Ａの凹部５０１に接触する点である。第２接触点Ｃ２は、平板部７０１の外側の面のうち凸部７０２が形成された一端が、ダイアフラム内輪４１に接触する点である。第３接触点Ｃ３は、平板部７０１の内側の面がシールリングセグメント５０Ａに接触する点である。第４接触点Ｃ４は、平板部７０１の外側の面のうち凸部７０２が形成された一端に対して反対に位置する他端が、ダイアフラム内輪４１に接触する点である。
In the present embodiment, the main
本実施形態では、２つの主弾性体７０のそれぞれは、第１接触点Ｃ１と第２接触点Ｃ２との両者が、タービンロータ３の周方向においてシールリングセグメント５０Ａの両端側に位置している。上述したように、シールリングセグメント５０Ａの振動は、周方向において一端側に位置する部分および他端側に位置する部分において振幅が大きいが、本実施形態では、この振幅が大きい部分が保持されている。このため、シールリングセグメント５０Ａの振動発生を低減可能である。
In the present embodiment, in each of the two main
また、本実施形態では、２つの主弾性体７０のそれぞれは、第３接触点Ｃ３と第４接触点Ｃ４との両者が、周方向において対称になっている。このため、シールリングセグメント５０Ａの全体を保持しているので、更に効果的に振動の発生を防止可能である。
Further, in the present embodiment, in each of the two main
したがって、本実施形態では、シールリングセグメント５０Ａとタービンロータ３との間において接触が生ずることを効果的に防止可能であるので、破損が生ずることを十分に抑制可能である。その結果、本実施形態においては、流体の漏れを効果的に低減可能であって、シール性能を向上させることができる。また、本実施形態では、タービンなどのターボ機械について、信頼性を向上可能であって、効率を効果的に向上可能である。
Therefore, in the present embodiment, it is possible to effectively prevent contact between the
［Ｃ］変形例
上記の実施形態では、一のシールリングセグメント５０Ａに対して、２つの主弾性体７０を配置する場合について説明したが、これに限らない。一のシールリングセグメント５０Ａに対して、３つ以上の主弾性体７０を配置してもよい。この場合には、タービンロータ３の回転方向において最も前方に配置された主弾性体７０（第１の主弾性体）について、凸部７０２が形成された一端が他端よりも回転方向において前方に位置するように配置する。そして、タービンロータ３の回転方向において最も後方に配置された主弾性体７０（第２の主弾性体）について、凸部７０２が形成された一端が他端よりも回転方向において後方に位置するように配置する。これにより、上記の実施形態の場合と同様に、好適な効果を奏することができる。
[C] Modifications In the above embodiment, the case where the two main
＜第３実施形態＞
［Ａ］構成
図４は、第３実施形態に係る軸流型のターボ機械において、ラビリンスシール装置５の要部を模式的に示す図である。図４では、図３と同様に、ラビリンスシール装置５に関して拡大して示している。
<Third Embodiment>
[A] Configuration FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a main part of a
図４に示すように、本実施形態では、ラビリンスシール装置５は、第２実施形態（図３参照）の場合と同様に、シールリングセグメント５０Ａと主弾性体７０と含む。しかし、本実施形態では、副弾性体８０を更に有する。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態のターボ機械は、第２実施形態の場合と同様である。このため、本実施形態において、上記の記載と重複する部分については、適宜、説明を省略する。
As shown in FIG. 4, in this embodiment, the
副弾性体８０は、図４に示すように、タービンロータ３の周方向において隣接して並ぶ一対のシールリングセグメント５０Ａの間を連結するように構成されている。ここでは、副弾性体８０は、コの字形状の板バネであって、平板部８０１と第１の凸部８０２ａと第２の凸部８０２ｂとを有する。
As shown in FIG. 4, the secondary
副弾性体８０において、平板部８０１は、ダイアフラム内輪４１と、タービンロータ３の周方向において隣接して並ぶ一対のシールリングセグメント５０Ａとの間に配置されている。
In the auxiliary
副弾性体８０において、第１の凸部８０２ａは、平板部８０１において一対のシールリングセグメント５０Ａの側に位置する内側の面のうち、タービンロータ３の回転方向で前方に位置する一端に形成されている。第１の凸部８０２ａは、一対のシールリングセグメント５０Ａのうち回転方向で前方に位置するシールリングセグメント５０Ａ（第１のシールリングセグメント）に形成された凹部５０１に嵌合されている。
In the
副弾性体８０において、第２の凸部８０２ｂは、平板部８０１において一対のシールリングセグメント５０Ａの側に位置する内側の面のうち、タービンロータ３の回転方向で後方に位置する一端に形成されている。第２の凸部８０２ｂは、一対のシールリングセグメント５０Ａのうち回転方向で後方に位置するシールリングセグメント５０Ａ（第２のシールリングセグメント）に形成された凹部５０１に嵌合されている。
In the secondary
第１の凸部８０２ａ、および、第２の凸部８０２ｂは、取付部であり、一対のシールリングセグメント５０Ａに形成された凹部５０１のそれぞれに嵌め込まれることによって、副弾性体８０が一対のシールリングセグメント５０Ａに取付けられる。
The first
［Ｂ］作用・効果
以下より、本実施形態に係るラビリンスシール装置５の作用および効果に関して説明する。
[B] Actions / Effects Hereinafter, actions and effects of the
上述したように、本実施形態では、タービンロータ３の周方向において隣接して並ぶ一対のシールリングセグメント５０Ａの間が副弾性体８０によって連結されている。このため、本実施形態では、シールリングセグメント５０Ａにおいて周方向に位置する両端が保持されており、シールリングセグメント５０Ａの振動が発生することを抑制可能である。
As described above, in the present embodiment, the pair of seal ring segments 50 </ b> A arranged adjacent to each other in the circumferential direction of the
したがって、本実施形態では、シールリングセグメント５０Ａとタービンロータ３との間において接触が生ずることを効果的に防止可能であるので、破損が生ずることを十分に抑制可能である。その結果、本実施形態においては、流体の漏れを効果的に低減可能であって、シール性能を向上させることができる。また、本実施形態では、タービンなどのターボ機械について、信頼性を向上可能であって、効率を効果的に向上可能である。
Therefore, in the present embodiment, it is possible to effectively prevent contact between the
＜第４実施形態＞
［Ａ］構成
図５は、第４実施形態に係るラビリンスシール装置５において、主弾性体７０の要部を模式的に示す図である。図５は、タービンロータ３の周方向に並ぶ２つの主弾性体７０のうち、平板部７０１に関して示している。図５では、タービンロータ３の径方向において外側から内側へ向かう方向を視線としたときの様子を示している。ここでは、タービンロータ３の回転方向において前方に配置された主弾性体７０(図５では右側，第１の主弾性体)の平板部７０１と、後方に配置された主弾性体７０(図５では左側，第２の主弾性体)の平板部７０１とを示している。
<Fourth embodiment>
[A] Configuration FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a main part of the main
図５に示すように、本実施形態では、ラビリンスシール装置５は、第２実施形態（図３参照）の場合と同様に、主弾性体７０を含む。しかし、本実施形態では、主弾性体７０のうち平板部７０１の形状が、第２実施形態の場合と異なっている。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態のターボ機械は、第２実施形態の場合と同様である。このため、本実施形態において、上記の記載と重複する部分については、適宜、説明を省略する。
As shown in FIG. 5, in this embodiment, the
回転方向において前方(図５では右側)に配置された主弾性体７０では、平板部７０１は、回転方向において前方に位置する部分の幅が他の部分の幅よりも広くなっている。具体的には、第２実施形態（図３参照）の場合には、平板部７０１は、矩形形状（図示省略）であったが、本実施形態では、台形形状になるように形成されている。ここでは、前方(図５では右側)に配置された主弾性体７０の平板部７０１は、前方から後方へ向かうに伴って幅が狭くなると共に、回転方向に沿った軸を対称軸として対称になるように形成されている。
In the main
これに対して、回転方向において後方(図５では左側)に配置された主弾性体７０では、平板部７０１は、回転方向において後方に位置する部分の幅が他の部分の幅よりも広くなっている。具体的には、平板部７０１は、台形形状になるように形成されている。ここでは、後方(図５では左側)に配置された主弾性体７０の平板部７０１は、後方から前方へ向かうに伴って幅が狭くなると共に、回転方向に沿った軸を対称軸として対称になるように形成されている。
On the other hand, in the main
［Ｂ］作用・効果
以下より、本実施形態に係るラビリンスシール装置５の作用および効果に関して説明する。
[B] Actions / Effects Hereinafter, actions and effects of the
上記したように、本実施形態では、回転方向において前方(図５では右側)に配置された主弾性体７０では、平板部７０１は、回転方向において前方に位置する部分の幅が他の部分の幅よりも広い。そして、回転方向において後方(図５では左側)に配置された主弾性体７０では、平板部７０１は、回転方向において後方に位置する部分の幅が他の部分の幅よりも広い。このため、本実施形態では、シールリングセグメント５０Ａにおいて周方向に位置する両端では、主弾性体７０とダイアフラム内輪４１との間の摩擦力、および、主弾性体７０とシールリングセグメント５０Ａとの間の摩擦力が大きくなる。これにより、本実施形態では、シールリングセグメント５０Ａにおいて周方向に位置する両端を安定に保持可能であって、振動の発生を効果的に抑制可能である。
As described above, in the present embodiment, in the main
したがって、本実施形態では、シールリングセグメント５０Ａとタービンロータ３との間において接触が生ずることを効果的に防止可能であるので、破損が生ずることを十分に抑制可能である。その結果、本実施形態においては、流体の漏れを効果的に低減可能であって、シール性能を向上させることができる。また、本実施形態では、タービンなどのターボ機械について、信頼性を向上可能であって、効率を効果的に向上可能である。
Therefore, in the present embodiment, it is possible to effectively prevent contact between the
＜第５実施形態＞
［Ａ］構成
図６は、第５実施形態に係る軸流型のターボ機械において、ラビリンスシール装置５の要部を模式的に示す図である。図６では、図１と同様に、ラビリンスシール装置５に関して拡大して示している。
<Fifth Embodiment>
[A] Configuration FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a main part of a
図６に示すように、本実施形態では、ラビリンスシール装置５は、上記の第１実施形態（図１参照）の場合と同様に、シールリングセグメント５０Ａと主弾性体７０ｅと含む。しかし、本実施形態では、第１実施形態の場合と異なり、一のシールリングセグメント５０Ａに対して、一の主弾性体７０ｅが配置されている。また、本実施形態では、主弾性体７０ｅの形状が、第１実施形態の場合と異なる。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態のターボ機械は、上記の第１実施形態の場合と同様である。このため、本実施形態において、上記の記載と重複する部分については、適宜、説明を省略する。
As shown in FIG. 6, in this embodiment, the
図６に示すように、主弾性体７０ｅは、シールリングセグメント５０Ａの外周面よりも曲率が小さい板状体である。
As shown in FIG. 6, the main
主弾性体７０ｅは、タービンロータ３の周方向において前方（図６では右側）に位置する一端部の内側がシールリングセグメント５０Ａの外周面に接している。また、主弾性体７０ｅは、タービンロータ３の周方向において後方（図６では左側）に位置する他端部の内側がシールリングセグメント５０Ａの外周面に接している。そして、主弾性体７０ｅは、タービンロータ３の周方向において中央に位置する中央部が静止体であるダイアフラム内輪４１に接している。
The main
図７は、第５実施形態に係るラビリンスシール装置５において、主弾性体７０の要部を模式的に示す図である。図７では、タービンロータ３の径方向において外側から内側へ向かう方向を視線としたときの様子を示している。
FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a main part of the main
図７に示すように、主弾性体７０ｅは、タービンロータ３の径方向において一端部と他端部と中央部とのそれぞれにおける幅が、一端部と中央部との間、および、中央部と他端部との間よりも広くなるように形成されている。主弾性体７０は、径方向に沿った面（ｘｚ面）のうち、周方向においてシールリングセグメント５０Ａの中心を通る面を軸として対称である。
As shown in FIG. 7, the main
具体的には、主弾性体７０ｅは、タービンロータ３の径方向において一端部と他端部と中央部とのそれぞれにおける幅は、互いに同じである。ここでは、主弾性体７０ｅは、矩形形状の板状体に対して、円弧と、その円弧の両端を結ぶ弦とによって構成される弓形の切欠きＮ７０が複数形成された形状である。具体的には、主弾性体７０ｅは、一端部と中央部との間において一対の弓形の切欠きＮ７０が形成されると共に、他端部と中央部との間に一対の弓形の切欠きＮ７０が形成された形状である。
Specifically, the main
［Ｂ］作用・効果
以下より、本実施形態に係るラビリンスシール装置５の作用および効果に関して説明する。
[B] Actions / Effects Hereinafter, actions and effects of the
タービンロータ３とシールフィン６０との間において接触が生じた場合、シールリングセグメント５０Ａが径方向において外側へ移動する。そして、主弾性体７０ｅにおいてシールリングセグメント５０Ａの外周面に接する一端部および他端部は、シールリングセグメント５０Ａに押され、周方向に移動する。これにより、主弾性体７０ｅの一端部および他端部と、シールリングセグメント５０Ａの外周面との間においては、摩擦が生ずる。このため、本実施形態では、主弾性体７０ｅの弾性力の他に、主弾性体７０ｅの一端部および他端部で生ずる摩擦力によって、シールリングセグメント５０Ａが径方向へ移動する力を吸収可能である。
When contact occurs between the
また、本実施形態の主弾性体７０ｅは、シールリングセグメント５０Ａの外周面に接する一端部および他端部と共に、ダイアフラム内輪４１に接する中央部の幅が最も大きくなるように形成されている。このため、摩擦力が増加するので、効果的に振動を吸収可能である。
In addition, the main
したがって、本実施形態では、シールリングセグメント５０Ａとタービンロータ３との間において接触が生ずることを効果的に防止可能であるので、破損が生ずることを十分に抑制可能である。その結果、本実施形態においては、流体の漏れを効果的に低減可能であって、シール性能を向上させることができる。また、本実施形態では、タービンなどのターボ機械について、信頼性を向上可能であって、効率を効果的に向上可能である。
Therefore, in the present embodiment, it is possible to effectively prevent contact between the
＜第５実施形態＞
［Ａ］構成
図８は、第６実施形態に係る軸流型のターボ機械において、ラビリンスシール装置５の要部を模式的に示す図である。図８では、図１４と同様に、ラビリンスシール装置５に関して拡大して示している。
<Fifth Embodiment>
[A] Configuration FIG. 8 is a diagram schematically illustrating a main part of a
図８に示すように、本実施形態では、ラビリンスシール装置５は、上記の第１実施形態（図１参照）の場合と同様に、シールリングセグメント５０Ａと主弾性体７０ｆと含む。しかし、本実施形態では、第１実施形態の場合と異なり、一のシールリングセグメント５０Ａに対して、一の主弾性体７０ｆが配置されている。また、本実施形態では、主弾性体７０ｆの形状が、第１実施形態の場合と異なる。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態のターボ機械は、上記の第１実施形態の場合と同様である。このため、本実施形態において、上記の記載と重複する部分については、適宜、説明を省略する。
As shown in FIG. 8, in this embodiment, the
図８に示すように、主弾性体７０ｆは、板バネであって、回転軸ＡＸが直交する面（ｙｚ面）の断面が多角形形状である。主弾性体７０ｆは、径方向に沿った面のうち、周方向においてシールリングセグメント５０Ａの中心を通る面を軸として対称になるように構成されている。
As shown in FIG. 8, the main
本実施形態では、主弾性体７０ｆは、一対の平板部７０１ｆと一対の凸部７０２ｆとを有する。
In the present embodiment, the main
一対の平板部７０１ｆのうち、一方（図８では右側）の平板部７０１ｆは、タービンロータ３の回転方向において前方に位置している。これに対して、他方（図８では左側）の平板部７０１ｆは、タービンロータ３の回転方向において後方に位置している。そして、一方の平板部７０１ｆと他方の平板部７０１ｆのそれぞれは、タービンロータ３の回転方向において中央に位置する部分で連結されている。つまり、一方の平板部７０１ｆにおいて回転方向の後方に位置する端部と、他方の平板部７０１ｆにおいて回転方向の前方に位置する端部とが連結された状態になっている。
Of the pair of
一対の凸部７０２ｆのうち、一方（図８では右側）の凸部７０２ｆは、一方の平板部７０１ｆにおいて回転方向の前方に位置する端部に設けられている。ここでは、一方の凸部７０２ｆは、一方の平板部７０１ｆの面に対して傾斜するように形成されている。他方（図８では左側）の凸部７０２ｆは、他方の平板部７０１ｆにおいて回転方向の後方に位置する端部に設けられている。ここでは、他方の凸部７０２ｆは、他方の平板部７０１ｆの面に対して傾斜するように形成されている。
Of the pair of convex portions 702f, one convex portion 702f (on the right side in FIG. 8) is provided at an end portion of the one
［Ｂ］作用・効果
以下より、本実施形態に係るラビリンスシール装置５の作用および効果に関して説明する。
[B] Actions / Effects Hereinafter, actions and effects of the
本実施形態の主弾性体７０ｆでは、一方の平板部７０１ｆ、および、他方の平板部７０１ｆのうちシールリングセグメント５０Ａ側に位置する内側の面が、シールリングセグメント５０Ａの外周面に接触している。そして、一方の平板部７０１ｆと他方の平板部７０１ｆとが連結する部分がダイアフラム内輪４１に接している。また、一方の平板部７０１ｆ、および、他方の平板部７０１ｆのうち、両者が連結された端部に対して反対に位置する端部が、ダイアフラム内輪４１に接している。この他に、一方の凸部７０２ｆ、および、他方の凸部７０２ｆのコーナー部分が、シールリングセグメント５０Ａの外周面に接触している。
In the main
このように、本実施形態では、シールリングセグメント５０Ａの外周面の全体に渡って、主弾性体７０ｆがシールリングセグメント５０Ａまたはダイアフラム内輪４１に接している。このため、シールリングセグメント５０Ａを外周面の全体に渡って均等に保持可能である。
Thus, in this embodiment, the main
また、タービンロータ３とシールフィン６０との間において接触が生じた場合、シールリングセグメント５０Ａが径方向において外側へ移動するので、主弾性体７０ｆとシールリングセグメント５０Ａとが接触する位置が変わる。これにより、主弾性体７０ｆとシールリングセグメント５０Ａとの間においては、摩擦が生ずる。このため、本実施形態では、摩擦で生ずる摩擦力によって、シールリングセグメント５０Ａの振動を効果的に吸収可能である。
Further, when contact occurs between the
したがって、本実施形態では、シールリングセグメント５０Ａとタービンロータ３との間において接触が生ずることを効果的に防止可能であるので、破損が生ずることを十分に抑制可能である。その結果、本実施形態においては、流体の漏れを効果的に低減可能であって、シール性能を向上させることができる。また、本実施形態では、タービンなどのターボ機械について、信頼性を向上可能であって、効率を効果的に向上可能である。
Therefore, in the present embodiment, it is possible to effectively prevent contact between the
＜その他＞
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。
<Others>
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.
１…タービン、２…ケーシング、３…タービンロータ、４…ノズルダイアフラム、５…ラビリンスシール装置、６…軸受、２１…内部ケーシング、２２…外部ケーシング、２２Ｈ…ホルダ部、２３…スリーブ管、２４…ノズルボックス、３０…ロータディスク、３１…動翼、３２…シュラウドリング、４１…ダイアフラム内輪、４１Ｈ…ホルダ部、４２…静翼、４３…ダイアフラム外輪、４３Ｈ…ホルダ部、５０Ａ…シールリングセグメント、５０Ｂ…シールリングセグメント、５０Ｃ…シールリングセグメント、５１Ａ…内側部、５２Ａ…外側部、５３Ａ…ジョイント部、６０…シールフィン、７０…主弾性体、７０ｅ…主弾性体、７０ｆ…主弾性体、８０…副弾性体、４４１…凸部、５０１…凹部、７０１…平板部、７０１ｆ…平板部、７０２…凸部、７０２ｆ…凸部、８０１…平板部、８０２ａ…凸部、８０２ｂ…凸部、ＡＸ…回転軸、Ｐ２…供給管、ＳＪａ…下流側ジョイント面、
ＳＪｂ…上流側ジョイント面、ＴＲ…溝
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Turbine, 2 ... Casing, 3 ... Turbine rotor, 4 ... Nozzle diaphragm, 5 ... Labyrinth seal device, 6 ... Bearing, 21 ... Inner casing, 22 ... Outer casing, 22H ... Holder part, 23 ... Sleeve pipe, 24 ... Nozzle box, 30 ... rotor disk, 31 ... moving blade, 32 ... shroud ring, 41 ... diaphragm inner ring, 41H ... holder part, 42 ... stationary blade, 43 ... diaphragm outer ring, 43H ... holder part, 50A ... seal ring segment, 50B ... seal ring segment, 50C ... seal ring segment, 51A ... inner part, 52A ... outer part, 53A ... joint part, 60 ... seal fin, 70 ... main elastic body, 70e ... main elastic body, 70f ... main elastic body, 80 ... sub elastic body, 441 ... convex part, 501 ... concave part, 701 ... flat plate part, 701f ... flat plate part, 02 ... protrusion, 702f ... protrusions, 801 ... flat plate portion, 802a ... protrusion, 802b ... protrusion, AX ... rotary shaft, P2 ... supply pipe, SJa ... downstream joint surface,
SJb: Upstream joint surface, TR: Groove
Claims (11)
前記径方向において移動するように前記静止体に支持されており、内周面にシールフィンが設けられているシールリングセグメントと、
前記静止体と前記シールリングセグメントとの間に設置され、前記径方向において前記シールリングセグメントを内側へ付勢する主弾性体と
を有し、
前記シールリングセグメントは、複数が前記回転体の周方向に配置されており、
前記主弾性体は、前記複数のシールリングセグメントのそれぞれに対して複数が前記回転体の周方向に配置される、
ラビリンスシール装置。 A labyrinth seal device that seals between a rotating body that rotates when a working fluid flows in an axial direction along a rotating shaft and a stationary body that is disposed around the rotating body in a radial direction of the rotating body. ,
A seal ring segment that is supported by the stationary body so as to move in the radial direction, and in which a seal fin is provided on an inner peripheral surface;
A main elastic body that is installed between the stationary body and the seal ring segment and biases the seal ring segment inward in the radial direction;
A plurality of the seal ring segments are arranged in the circumferential direction of the rotating body,
A plurality of the main elastic bodies are arranged in the circumferential direction of the rotating body with respect to each of the plurality of seal ring segments.
Labyrinth seal device.
請求項１に記載のラビリンスシール装置。 The main elastic body is a leaf spring.
The labyrinth seal device according to claim 1.
前記主弾性体は、
前記静止体と前記シールリングセグメントとの間に配置される平板部と、
前記平板部において前記シールリングセグメントの側に位置する面のうち、前記周方向の一端に形成されている凸部と
を有し、
前記主弾性体の前記凸部は、前記シールリングセグメントに形成された前記凹部の内部に嵌合される、
請求項２に記載のラビリンスシール装置。 The seal ring segment has a recess formed on the outer peripheral surface,
The main elastic body is
A flat plate portion disposed between the stationary body and the seal ring segment;
Of the surface located on the seal ring segment side in the flat plate portion, and having a convex portion formed at one end in the circumferential direction,
The convex portion of the main elastic body is fitted into the concave portion formed in the seal ring segment,
The labyrinth seal device according to claim 2.
前記第１の主弾性体は、前記凸部が形成された一端が他端よりも前記周方向において前方に位置するように配置され、
前記第２の主弾性体は、前記凸部が形成された一端が他端よりも前記周方向において後方に位置するように配置される、
請求項３に記載のラビリンスシール装置。 The plurality of main elastic bodies arranged with respect to each of the seal ring segments include a first main elastic body arranged most forward in the circumferential direction and a first arrangement arranged rearmost in the circumferential direction. 2 main elastic bodies,
The first main elastic body is disposed such that one end where the convex portion is formed is positioned forward in the circumferential direction from the other end,
The second main elastic body is disposed so that one end where the convex portion is formed is located rearward in the circumferential direction than the other end.
The labyrinth seal device according to claim 3.
を有する、
請求項１から４のいずれかに記載のラビリンスシール装置。 A secondary elastic body connecting between a pair of seal ring segments arranged adjacent to each other in the circumferential direction,
The labyrinth seal device according to any one of claims 1 to 4.
前記静止体と前記周方向において隣接して並ぶ一対のシールリングセグメントとの間に配置される平板部と、
前記平板部において前記一対のシールリングセグメントの側に位置する面のうち、前記周方向の前方に位置する一端に形成されている第１の凸部と
前記平板部において前記一対のシールリングセグメントの側に位置する面のうち、前記周方向の後方に位置する他端に形成されている第２の凸部と
を有し、
前記副弾性体の前記第１の凸部は、前記一対のシールリングセグメントのうち前記周方向の前方に位置する第１のシールリングセグメントに形成された凹部に嵌合され、
前記副弾性体の前記第２の凸部は、前記一対のシールリングセグメントのうち前記周方向の後方に位置する第２のシールリングセグメントに形成された凹部に嵌合される、
請求項５に記載のラビリンスシール装置。 The secondary elastic body is
A flat plate portion disposed between the stationary body and a pair of seal ring segments arranged adjacent to each other in the circumferential direction;
Of the surfaces positioned on the pair of seal ring segments in the flat plate portion, a first convex portion formed at one end positioned forward in the circumferential direction and the flat plate portion of the pair of seal ring segments A second convex portion formed on the other end located on the rear side in the circumferential direction of the surface located on the side,
The first convex portion of the secondary elastic body is fitted into a concave portion formed in a first seal ring segment located forward in the circumferential direction of the pair of seal ring segments,
The second convex portion of the auxiliary elastic body is fitted into a concave portion formed in a second seal ring segment located rearward in the circumferential direction of the pair of seal ring segments.
The labyrinth seal device according to claim 5.
前記第２の主弾性体において前記平板部は、前記周方向において後方に位置する部分の幅が他の部分の幅よりも広い、
請求項４に記載のラビリンスシール装置。 In the first main elastic body, the flat plate portion is wider in the width of the portion located forward in the circumferential direction than the width of the other portion,
In the second main elastic body, the flat plate portion has a width of the portion located rearward in the circumferential direction wider than the width of the other portion.
The labyrinth seal device according to claim 4.
前記径方向において移動するように前記静止体に支持されており、内周面にシールフィンが設けられているシールリングセグメントと、
前記静止体と前記シールリングセグメントとの間に設置され、前記径方向において前記シールリングセグメントを内側へ付勢する主弾性体と
を有し、
前記主弾性体は、前記シールリングセグメントの外周面よりも曲率が小さい板状体であって、前記回転体の周方向において前方に位置する一端部および後方に位置する他端部の内側が前記シールリングセグメントの外周面に接し、前記周方向において中央に位置する中央部が前記静止体に接し、
前記主弾性体の一端部と中央部と他端部とのそれぞれにおける幅が、一端部と中央部との間、および、中央部と他端部との間よりも広い、
ラビリンスシール装置。 A labyrinth seal device that seals between a rotating body that rotates when a working fluid flows in an axial direction along a rotating shaft and a stationary body that is disposed around the rotating body in a radial direction of the rotating body. ,
A seal ring segment that is supported by the stationary body so as to move in the radial direction, and in which a seal fin is provided on an inner peripheral surface;
A main elastic body that is installed between the stationary body and the seal ring segment and biases the seal ring segment inward in the radial direction;
The main elastic body is a plate-like body having a smaller curvature than the outer peripheral surface of the seal ring segment, and the inner side of the other end located at the rear and the other end located at the rear in the circumferential direction of the rotating body Contacting the outer peripheral surface of the seal ring segment, the central portion located in the center in the circumferential direction is in contact with the stationary body,
The width at each of the one end portion, the center portion, and the other end portion of the main elastic body is wider than between the one end portion and the center portion, and between the center portion and the other end portion,
Labyrinth seal device.
前記径方向において移動するように前記静止体に支持されており、内周面にシールフィンが設けられているシールリングセグメントと、
前記静止体と前記シールリングセグメントとの間に設置され、前記径方向において前記シールリングセグメントを内側へ付勢する主弾性体と
を有し、
前記主弾性体は、板バネであって、回転軸が直交する断面が多角形形状である、
ラビリンスシール装置。 A labyrinth seal device that seals between a rotating body that rotates when a working fluid flows in an axial direction along a rotating shaft and a stationary body that is disposed around the rotating body in a radial direction of the rotating body. ,
A seal ring segment that is supported by the stationary body so as to move in the radial direction, and in which a seal fin is provided on an inner peripheral surface;
A main elastic body that is installed between the stationary body and the seal ring segment and biases the seal ring segment inward in the radial direction;
The main elastic body is a leaf spring, and a cross section perpendicular to the rotation axis is a polygonal shape,
Labyrinth seal device.
請求項９に記載のラビリンスシール装置。 The main elastic body is configured to be symmetric with respect to a plane passing through the center of the seal ring segment in the circumferential direction among the planes along the radial direction.
The labyrinth seal device according to claim 9.
を有する、
ターボ機械。 The labyrinth seal device according to any one of claims 1 to 10,
Turbo machine.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015033610A JP2016156421A (en) | 2015-02-24 | 2015-02-24 | Labyrinth seal device and turbo machinery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015033610A JP2016156421A (en) | 2015-02-24 | 2015-02-24 | Labyrinth seal device and turbo machinery |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2016156421A true JP2016156421A (en) | 2016-09-01 |
Family
ID=56825652
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2015033610A Pending JP2016156421A (en) | 2015-02-24 | 2015-02-24 | Labyrinth seal device and turbo machinery |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2016156421A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109707468A (en) * | 2018-12-29 | 2019-05-03 | 中国科学院工程热物理研究所 | A kind of efficient seal structure applied between static casing |
| US11913384B1 (en) | 2021-12-01 | 2024-02-27 | Doosan Enerbility Co., Ltd. | Leaf spring and sealing assembly including same |
-
2015
- 2015-02-24 JP JP2015033610A patent/JP2016156421A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109707468A (en) * | 2018-12-29 | 2019-05-03 | 中国科学院工程热物理研究所 | A kind of efficient seal structure applied between static casing |
| US11913384B1 (en) | 2021-12-01 | 2024-02-27 | Doosan Enerbility Co., Ltd. | Leaf spring and sealing assembly including same |
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