JP4130427B2 - タービンの軸シール方法 - Google Patents

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本発明は、タービンの軸シール方法に関し、特に、低沸点液を作動流体とするタービンにおいて、シール摺動面の湿り蒸気による損傷を防止し、軸シール部の寿命を長く保つことができるタービンの軸シール方法に関するものである。
例えば、図４に示すように、低温熱源よりの動力回収の目的で、アンモニア等の低沸点液を作動流体としたタービンが製作されている。
タービンは、作動流体を熱交換器（図示省略）により加熱し、高圧となった蒸気Ａを蒸気入口１に導入し、ノズル２からタービン動翼３に噴射してタービン動翼３を回転させる。
タービン動翼３と静翼４の間を通過した蒸気は、湿り蒸気Ａ２となって排気口５から排出され、熱交換器へと循環する。
タービン動翼３は、両側に設けた軸シール部６でシールしながら、軸受７により回転可能に支持されている。
軸シール部６には主にガスシールが使われており、ガスシールのシール流体としては、従来、タービン内で膨張仕事を行った後の湿り蒸気Ａ２となった作動流体が使われている。
そのため、軸シール部６が湿り状態となり、シール摺動面６１が湿り蒸気Ａ２により損傷するなど、ドレンの影響を受けて寿命が低下するという問題が発生していた。
本発明は、上記従来のタービンの軸シール方法が有する問題点に鑑み、低沸点液を作動流体とするタービンにおいて、シール摺動面の湿り蒸気による損傷を防止し、軸シール部の寿命を長く保つことができるタービンの軸シール方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明のタービンの軸シール方法は、低沸点液を作動流体とするタービンの軸シール部にガスシールを用いるタービンの軸シール方法において、タービンの入口側の低沸点液の蒸気の流れを分岐し、該分岐した入口側の低沸点液の蒸気を断熱膨張させて低沸点液の乾き蒸気となし、該低沸点液の乾き蒸気をガスシールのシール流体として軸シール部にタービン排気圧力より高い圧力で導入し、タービン内部及び大気側に流通させることを特徴とする。
本発明のタービンの軸シール方法によれば、低沸点液を作動流体とするタービンの軸シール部にガスシールを用いるタービンの軸シール方法において、タービンの入口側の低沸点液の蒸気の流れを分岐し、該分岐した入口側の低沸点液の蒸気を断熱膨張させて低沸点液の乾き蒸気となし、該低沸点液の乾き蒸気をガスシールのシール流体として軸シール部にタービン排気圧力より高い圧力で導入し、タービン内部及び大気側に流通させることから、軸シール部への湿り蒸気の浸入を阻止してドレンの発生を抑え、シール摺動面の湿り蒸気による損傷を防止することができ、これにより、軸シール部の寿命を長く保つことができる。
以下、本発明のタービンの軸シール方法の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
図１〜図２に、本発明のタービンの軸シール方法の第１実施例を示す。
このタービンの軸シール方法は、低沸点液を作動流体とするタービンの軸シール部６にガスシールを用いるもので、タービンの入口側蒸気Ａを分岐し、該分岐した入口側蒸気Ａを断熱膨張させて乾き蒸気Ａ１となし、該乾き蒸気Ａ１をガスシールのシール流体として軸シール部６に導入するようにしている。
タービンは、作動流体を熱交換器（図示省略）により加熱し、高圧となった蒸気を蒸気入口１に導入し、ノズル２からタービン動翼３に噴射してタービン動翼３を回転させる。
タービン動翼３と静翼４の間を通過した蒸気は、湿り蒸気Ａ２となって排気口５から排出され、熱交換器へと循環する。
タービン動翼３は、両側に設けた軸シール部６でガスシールしながら、軸受７により回転可能に支持されている。
軸シール部６は、図２に示すように、シャフトスリーブ８と本体側リテーナ９との間に、ばね１０とシール環１１とを介装した構造を有し、シール環１１とシャフトスリーブ８とでシール摺動面６１を形成している。
そして、本実施例では、図１に示すように、分岐したタービンの入口側蒸気Ａを断熱膨張させて乾き蒸気Ａ１となし、該乾き蒸気Ａ１をガスシールのシール流体として軸シール部６に導入している。
分岐した入口側蒸気Ａは、弁１２又はオリフィス１３、もしくはその両方を介し、排気圧力まで断熱膨張させることにより乾き蒸気Ａ１となす。
この乾き蒸気Ａ１は、図２に示すように、シール摺動面６１の大気側のばね室１４に、タービン排気圧力より若干高めの圧力で供給することができる。
また、図３に示すように、シール摺動面６１のタービンケース側にガス室１５を設け、タービン排気圧力より若干高めの圧力で、このガス室１５に乾き蒸気Ａ１を供給することもできる。
かくして、本実施例のタービンの軸シール方法は、低沸点液を作動流体とするタービンの軸シール部６にガスシールを用いるタービンの軸シール方法において、タービンの入口側蒸気Ａを分岐し、該分岐した入口側蒸気Ａを断熱膨張させて乾き蒸気Ａ１となし、該乾き蒸気Ａ１をガスシールのシール流体として軸シール部６に導入することから、軸シール部６への湿り蒸気Ａ２の浸入を阻止してドレンの発生を抑え、シール摺動面６１の湿り蒸気Ａ２による損傷を防止することができ、これにより、軸シール部６の寿命を長く保つことができる。
以上、本発明のタービンの軸シール方法について、複数の実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、各実施例に記載した構成を適宜組み合わせる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができる。
本発明のタービンの軸シール方法は、シール摺動面の湿り蒸気による損傷を防止し、軸シール部の寿命を長くするという特性を有していることから、低沸点液を作動流体とするタービンに好適に用いることができる。
本発明のタービンの軸シール方法の第１実施例を示す断面図である。 同実施例の軸シール部の拡大断面図である。 他の実施例の軸シール部の拡大断面図である。 従来のタービンの軸シール方法を示す断面図である。
符号の説明
１ 蒸気入口
２ ノズル
３ 動翼
４ 静翼
５ 排気口
６ 軸シール部
６１ シール摺動面
７ 軸受
８ シャフトスリーブ
９ リテーナ
１０ ばね
１１ シール環
１２ 弁
１３ オリフィス
１４ ばね室
１５ ガス室
Ａ 入口側蒸気
Ａ１ 乾き蒸気
Ａ２ 湿り蒸気

Claims (1)

  1. 低沸点液を作動流体とするタービンの軸シール部にガスシールを用いるタービンの軸シール方法において、タービンの入口側の低沸点液の蒸気の流れを分岐し、該分岐した入口側の低沸点液の蒸気を断熱膨張させて低沸点液の乾き蒸気となし、該低沸点液の乾き蒸気をガスシールのシール流体として軸シール部にタービン排気圧力より高い圧力で導入し、タービン内部及び大気側に流通させることを特徴とするタービンの軸シール方法。
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