JP6380859B2 - タービンの多段シーリング構造 - Google Patents

Description

本発明は、タービンの多段シーリング構造に関し、より詳細には、タービンのラビリンスシールと連動するハニカムシールを多段に構成し、バリアビームまたはバリア溝を加工して流体障壁の形成を誘導することにより、タービンの固定体と回転体との間への流体の漏洩を効果的に抑制することができるタービンの多段シーリング構造に関する。

一般的に、タービン（ｔｕｒｂｉｎｅ）は、ガス（ｇａｓ）、スチーム（ｓｔｅａｍ）などの流体の熱エネルギーを機械エネルギーの回転力に変換する動力発生装置で、流体によって軸回転するように複数の回転翼（ｂｕｃｋｅｔ）を含むロータ（ｒｏｔｏｒ）と、ロータの周りを囲んで設けられ、複数の固定翼（ｄｉａｐｈｒａｍ）が備えられたケーシング（ｃａｓｉｎｇ）とを含む。

ここで、ガスタービンは、圧縮機と燃焼器とタービンとを含んで構成され、圧縮機の回転によって外部空気が吸入、圧縮された後に燃焼器に送られ、燃焼器で圧縮空気と燃料との混合によって燃焼が行われる。燃焼器で発生した高温・高圧のガスは、タービンを通過しながらタービンのロータを回転させて発電機を駆動させる。

スチームタービンの場合、高圧タービンと中圧タービンおよび低圧タービンを直列または並列に連結してロータを回転させるが、直列構造からなる場合には、高圧タービンと中圧タービンおよび低圧タービンが１つのロータを共有する。

スチームタービンにおいて、それぞれのタービンは、ケーシング内部のロータを中心として固定翼と回転翼とを備えており、スチームが固定翼と回転翼を通過しながらロータを回転させて発電機を駆動させることができる。

この時、ガスタービンとスチームタービンは、固定体（固定翼）に対して回転体（ロータ）が相対的に回転する構造であるので、固定体と回転体との間の間隙に高温・高圧の流体の漏洩が発生し、このような流体の漏洩は、動力損失によるエネルギー効率低下の一因となっており、前記回転体と固定体との間の間隙で発生する流体の漏洩を減少させるための努力が持続的に行われている。

流体の漏洩を最小化するためには、優先的に固定体と回転体との間の間隙を最小化しなければならないが、間隙を狭めるにも様々な制約が発生する。

例えば、間隙が狭すぎる場合には、回転体が軸回転する時、回転体と固定体が互いに干渉を起こしてラビング（ｒｕｂｂｉｎｇ）による振動が発生し、これはタービンに重大な損傷を起こす。

一方、スチームタービンは、ボイラから流入する高温のスチームが回転体と固定体に熱を加えるため、運転および起動停止時、位置によって数ｍｍから数十ｍｍまで膨張または収縮する。この時、回転体と固定体は、素材の特性が異なって膨張するだけでなく、タービンの構造によって膨張する方向も異なって回転体と固定体が運転中に干渉を起こしてラビングが発生したりする。

最近は、ガスタービンとスチームタービンにおいて、ブラシシール（ｂｒｕｓｈ ｓｅａｌ）、ハニカムシール（ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ ｓｅａｌ）とラビリンスシール（ｌａｂｙｒｉｎｔｈ ｓｅａｌ）を適用してシーリング（ｓｅａｌｉｎｇ）して固定体と回転体との間の間隙を低減し、柔軟に互いに接触する形態でシーリングする技術が使用されている。

このようなハニカムシールとラビリンスシールを用いるシーリング方式は、図１を参照すれば、タービンの固定体４上にハニカムシール３を配置し、ハニカムシール３に隣接して対向するようにタービンの回転体１上にラビリンスシール２を配置する。この時、図面に示された矢印のような流体の漏洩を防止するために、ハニカムシール３とラビリンスシール２との間の間隙を狭め、ラビリンスシール２の歯形（ｔｏｏｔｈ）の個数を増加させる。

ハニカムシール３とラビリンスシール２とが当接しないように間隙を狭めると、流体の漏洩空間が縮小し、ラビリンスシール２の歯形の個数を増加させると、流体が歯形を通過する度に油圧が減少して漏洩流体の流れは鈍化する。これによって、タービンの回転体１と固定体４との間の間隙に流体の漏洩を防止したり最小化する。

ところが、従来のシーリング方式の場合、ハニカムシール３とラビリンスシール２との間の一定間隙を形成したとしても、タービンの作動過程で振動、素材の熱膨張などによって間隙が変更され、ラビング（ｒｕｂｂｉｎｇ）によるシーリングの磨耗率が高くなる。これは窮極的に、ブレードやタービン部品の損傷につながることがあり、シーリングの磨耗によってシーリング能力が低下し、流体の流失が発生してタービンの出力効率が低下する問題がある。

したがって、回転体１と固定体４との間のシーリング間隙をタービンの作動環境に合わせて適当に離隔させてもシーリング能力が維持できる装置が要求される。

米国特許出願公開第２００６／０２４９９１１号明細書

本発明は、上記の従来技術の問題を解決するためになされたものであって、その目的は、タービンのラビリンスシールと連動するハニカムシールを多段に構成し、バリアビームまたはバリア溝を加工して流体障壁の形成を誘導することにより、タービンの固定体と回転体との間への流体の漏洩を効果的に抑制することができるタービンの多段シーリング構造を提供することである。

上記の目的を達成するための本発明は、タービンの多段シーリング構造に関し、固定体の内周面上に配置され、少なくとも３段以上の互いに異なる高さを有する環状の多段シーリング部と、回転体の外周面上で前記多段シーリング部を対向して配置され、固定体と回転体との間の間隔で前記多段シーリング部の互いに異なる高さに対応する相対高さを有し、複数の歯形が形成された環状の多段歯形部とを含むことができる。

また、本発明の実施形態では、前記多段シーリング部は、固定体の内周面上に一定間隔離隔して配置され、環状に形成される一対の第１シーリング部と、固定体の内周面上に前記第１シーリング部と隣接して配置され、前記第１シーリング部より相対的に低い高さを有し、環状に形成される一対の第２シーリング部と、固定体の内周面上に前記一対の第２シーリング部の間に配置され、前記第１シーリング部より相対的に高い高さを有し、環状に形成される第３シーリング部とを含むことができる。

また、本発明の実施形態では、前記多段歯形部は、回転体の外周面上で前記第１シーリング部を対向して配置され、前記第１シーリング部の高さに対応する相対高さに形成された環状の第１歯形部と、回転体の外周面上で前記第２シーリング部を対向して配置され、前記第２シーリング部の高さに対応する相対高さに形成された環状の第２歯形部と、回転体の外周面上で前記第３シーリング部を対向して配置され、前記第３シーリング部の高さに対応する相対高さに形成された環状の第３歯形部とを含むことができる。

また、本発明の実施形態では、前記多段シーリング部は、固定体と回転体との間で漏洩流体の流れを妨げるように、前記第１シーリング部上で漏洩流体の流れ方向側に形成される第１バリア溝をさらに含むことができる。

また、本発明の実施形態では、前記多段シーリング部は、固定体と回転体との間で漏洩流体の流れを妨げるように、前記第3シーリング部上で漏洩流体の流れ方向側に形成される第２バリア溝をさらに含むことができる。

また、本発明の実施形態では、前記第３歯形部との形成空間で漏洩流体の流れを妨げるように、前記第３シーリング部より相対的に低い高さに形成され、前記第３シーリング部の中央側に配置されるバリアビームをさらに含むことができる。

また、本発明の実施形態では、固定体の内周面上に配置され、少なくとも２段以上の互いに異なる高さを有する環状の多段シーリング部と、固定体の内周面上で前記多段シーリング部の中央側に配置されるバリアユニットと、回転体の外周面上で前記多段シーリング部または前記バリアユニットを対向して配置され、固定体と回転体との間の間隔で前記多段シーリング部または前記バリアユニットの互いに異なる高さに対応する相対高さを有し、複数の歯形が形成された環状の多段歯形部とを含むことができる。

また、本発明の実施形態では、前記多段シーリング部は、固定体の内周面上に一定間隔離隔して配置され、環状に形成される一対の第１シーリング部と、固定体の内周面上に前記第１シーリング部と隣接して配置され、前記第１シーリング部より相対的に低い高さを有し、環状に形成される一対の第２シーリング部とを含むことができる。

また、本発明の実施形態では、前記バリアユニットは、一側が固定体の外周面上で前記一対の第２シーリング部の間に配置される本体部と、漏洩流体の流れ方向を切り替えて前記多段歯形部との形成空間で流体障壁が形成されるように、前記本体部の他側に形成される突出部と、漏洩流体の流れを妨げるように、前記本体部の中央側に形成された陥没部とを含むことができる。

また、本発明の実施形態では、前記バリアユニットは、前記突出部と前記多段歯形部との間の形成空間で漏洩流体の流れを妨げるように、前記突出部の中央側に配置されるクラウン部をさらに含むことができる。

また、本発明の実施形態では、前記突出部および前記陥没部は、前記本体部上で漏洩流体の流れ方向側に形成される。

本発明によれば、タービンのケーシング、固定翼などの固定体に配置されるハニカムシールを多段階層的に実現し、ハニカムシールと連動するタービンのシャフト、回転翼などの回転体に配置されるラビリンスシールも多段階層的に実現することにより、タービンの固定体と回転体との間における漏洩流体の流れに屈曲を形成してその流れを抑制することができる。

また、ハニカムシールの中央側にバリアビームを配置してラビリンスシールとの形成空間で流体障壁が形成されるようにすることにより、漏洩流体の流れを妨げ、後続に流入する漏洩流体の流れも同じく鈍化させることができる。

さらに、漏洩流体の流入方向側ハニカムシールの垂直方向に沿って複数のバリア溝を加工することにより、漏洩流体がバリア溝によって流れ抵抗を受け、これは結果的に、ラビリンスシールとの形成空間で微細な流体渦流を形成して、同じく流体障壁のような効果を発揮することができる。

これは窮極的に、流体の漏洩による出力損失を最小化させることが可能なため、タービンの効率を向上させることができ、シーリングの寿命および取替周期を延長させて、タービンの維持および補修費用を節減させる効果を期待することができる。

従来のタービンのシーリング構造を示す図である。 本発明であるタービンの多段シーリング構造の第１実施形態を示す図である。 図２に示された発明の他の実施形態を示す図である。 図２に示された発明のさらに他の実施形態を示す図である。 本発明であるタービンの多段シーリング構造の第２実施形態を示す図である。 図５に示された発明の他の実施形態を示す図である。 図５に示された発明のさらに他の実施形態を示す図である。 図５に示された発明のさらに他の実施形態を示す図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明に係るタービンの多段シーリング構造の好ましい実施形態を詳細に説明する。

［第１実施形態］
図２は、本発明であるタービンの多段シーリング構造１０の第１実施形態を示す図であり、図３は、図２に示された発明の他の実施形態を示す図であり、図４は、図２に示された発明のさらに他の実施形態を示す図である。

図２〜図４を参照すれば、本発明であるタービンの多段シーリング構造１０の第１実施形態は、多段シーリング部４０と、多段歯形部５０とを含んで構成される。

前記多段シーリング部４０は、ケーシング、固定翼などの固定体２０の内周面上に配置され、少なくとも３段以上の互いに異なる高さを有する環状形状に構成される。このような前記多段シーリング部４０は、ハニカムシール（ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ ｓｅａｌ）であってよく、第１シーリング部４１と、第２シーリング部４２と、第３シーリング部４３とで構成される。

前記第１シーリング部４１は、固定体２０の内周面上に一定間隔離隔して一対で配置され、環状形状に構成される。そして、前記第２シーリング部４２は、固定体２０の内周面上に前記一対の第１シーリング部４１の間に配置され、前記第１シーリング部４１より相対的に低い高さを有する一対の環状形状に構成される。

また、前記第３シーリング部４３は、固定体２０の内周面上に前記一対の第２シーリング部４２の間に配置され、前記第１シーリング部４１より相対的に高い高さを有し、環状形状に構成される。

前記第１シーリング部４１、前記第２シーリング部４２および前記第３シーリング部４３は、前記のような高さの差によって、図２のように特定空間を形成する。ここで、前記多段シーリング部４０は、必ずしも３段に限定されるものではなく、適用環境によって様々な段の互いに異なる高さを有する複数段のハニカムシールなどで実現できる。

次に、前記多段歯形部５０は、シャフト、回転翼などの回転体３０の外周面上で前記多段シーリング部４０を対向して配置され、固定体２０と回転体３０との間の間隔で前記多段シーリング部４０の互いに異なる高さに対応する相対高さを有し、複数の歯形が形成された環状形態で構成される。このような前記多段歯形部５０は、ラビリンスシール（ｌａｂｙｒｉｎｔｈ ｓｅａｌ）であってよく、第１歯形部５１と、第２歯形部５２と、第３歯形部５３とで構成される。

前記第１歯形部５１は、回転体３０の外周面上で前記第１シーリング部４１を対向して配置され、前記第１シーリング部４１の高さに対応する相対高さに形成された環状形状に構成される。そして、前記第２歯形部５２は、回転体３０の外周面上で前記第２シーリング部４２を対向して配置され、前記第２シーリング部４２の高さに対応する相対高さに形成された環状形状に構成される。

また、前記第３歯形部５３は、回転体３０の外周面上で前記第３シーリング部４３を対向して配置され、前記第３シーリング部４３の高さに対応する相対高さに形成された環状形状に構成される。

前記第１歯形部５１、前記第２歯形部５２および前記第３歯形部５３はそれぞれ、前記第１シーリング部４１、前記第２シーリング部４２および前記第３シーリング部４３との相対高さの差によって、図２のように流体の漏洩を抑制可能な特定空間を形成する。

漏洩流体は、多様な高さに構成された前記多段シーリング部４０と前記多段歯形部５０との間を屈曲して流れなければならないので、その流れは鈍化、停滞する。これは流体の漏洩を抑制する作用をする。

ここで、前記多段歯形部５０は、必ずしも３段に限定されるものではなく、前記多段シーリング部４０の複数の段数または適用環境によって様々な段の互いに異なる高さを有する複数段のラビリンスシールなどで実現できる。

ここで、本発明の他の実施形態では、図３のように、第１バリア溝４１ａと、第２バリア溝４３ａとをさらに含んで構成される。

まず、前記第１バリア溝４１ａは、固定体２０と回転体３０との間で漏洩流体の流れを妨げるように、前記第１シーリング部４１上で漏洩流体の流れ方向側に環状形状に構成される。そして、前記第２バリア溝４３ａは、固定体２０と回転体３０との間で漏洩流体の流れを妨げるように、前記第3シーリング部４3上で漏洩流体の流れ方向側に環状形状に構成される。

具体的には、前記第１バリア溝４１ａは、前記第１シーリング部４１上で漏洩流体の流入方向側に垂直に複数の段に加工される。これは３Ｄプリンタ技術などで実現できる。漏洩流体は最初に前記第１バリア溝４１ａで流れ抵抗を受けて、前記第１シーリング部４１と前記第１歯形部５１との間の狭い通路を通過する時、その流れの鈍化を経験する。

以後、その流れが弱くなった漏洩流体は、前記第２シーリング部４２と前記第２歯形部５２との間に形成された狭い通路に流入する。この時、漏洩流体の流れは、前記第１シーリング部４１と前記第２シーリング部４２との間の相対的な高さの差によって屈曲して流動しなければならないので、その流れはもう一度鈍化を経験する。

前記第２シーリング部４２と前記第２歯形部５２との間の通路を通過した漏洩流体は、前記第３シーリング部４３上に垂直方向に複数の段に加工された前記第２バリア溝４３ａと前記第２歯形部５２との間の形成空間Ｃで再び流れ抵抗を受ける。ここで、前記第３シーリング部４３も３Ｄプリンタ技術などで実現できる。

すなわち、漏洩流体は、前記第３シーリング部４３上に垂直方向に形成された複数段の前記第２バリア溝４３ａによって微細な渦流が発生し、これは前記第２歯形部５２との形成空間Ｃで流体障壁を形成する。これによって、流体の漏洩は抑制される。

もちろん、このような形成空間Ｃを通過した漏洩流体は、再び前記第３シーリング部４３と前記第３歯形部５３との間の狭い通路を含めて後続の狭い通路を屈曲して通過しなければならないので、従来の単純なハニカムシールとラビリンスシールとの間の配置構造に比べて流体の漏洩遮断効果はより上昇する。

次に、本発明のさらに他の実施形態では、図４を参照すれば、固定体２０と同じ材質の金属バリアビーム８０をさらに含むことができる。前記バリアビーム８０は、前記第３歯形部５３との形成空間で漏洩流体の流れを妨げるように、前記第３シーリング部４３より相対的に低い高さに形成され、前記第３シーリング部４３の中央側に環状形状に構成される。

前記第２バリア溝４３ａによって形成された流体障壁Ｄで流れが鈍化した漏洩流体は、前記第３シーリング部４３と前記第３歯形部５３との間の狭い間隔および前記バリアビーム８０の間の形成空間Ｅでもう一度その流れが妨げられる。結果的に、漏洩流体は、前記第３シーリング部４３と前記第３歯形部５３および前記バリアビーム８０の間に形成される狭い通路で停滞が発生し、これは後発の微細な流体障壁を形成する。

すなわち、本発明の第１実施形態では、前記多段シーリング部４０上に形成された複数段の前記第１、第２バリア溝４１ａ、４３ａと前記バリアビーム８０によって流体の流れ抵抗および流体障壁を通した鈍化、停滞を発生させて、従来のハニカムシールとラビリンスシールとの間のシーリング構造に比べてよりシーリング能力が向上した効果を期待することができる。

［第２実施形態］
図５は、本発明であるタービンの多段シーリング構造１０の第２実施形態を示す図であり、図６は、図５に示された発明の他の実施形態を示す図であり、図７は、図５に示された発明のさらに他の実施形態を示す図であり、図８は、図５に示された発明のさらに他の実施形態を示す図である。

図５〜図８を参照すれば、本発明であるタービンの多段シーリング構造１０の第２実施形態では、多段シーリング部４０と、バリアユニット６０、７０と、多段歯形部５０とを含んで構成される。

前記多段シーリング部４０は、ケーシング、固定翼などの固定体２０の内周面上に配置され、少なくとも２段以上の互いに異なる高さを有する環状形状に構成される。このような前記多段シーリング部４０は、ハニカムシール（ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ ｓｅａｌ）であってよく、第１シーリング部４１と、第２シーリング部４２とで構成される。

前記第１シーリング部４１は、固定体２０の内周面上に一定間隔離隔して一対で配置され、環状形状に構成される。そして、前記第２シーリング部４２は、固定体２０の内周面上に前記一対の第１シーリング部４１の間に配置され、前記第１シーリング部４１より相対的に低い高さを有する一対の環状形状に構成される。

前記第１シーリング部４１および前記第２シーリング部４２は、前記のような高さの差によって、図５のように特定空間を形成する。ここで、前記多段シーリング部４０は、必ずしも２段に限定されるものではなく、適用環境によって様々な段の互いに異なる高さを有する複数段のハニカムシールなどで実現できる。

次に、前記多段歯形部５０は、シャフト、回転翼などの回転体３０の外周面上で前記多段シーリング部４０を対向して配置され、固定体２０と回転体３０との間の間隔で前記多段シーリング部４０の互いに異なる高さに対応する相対高さを有し、複数の歯形が形成された環状形態で構成される。このような前記多段歯形部５０は、ラビリンスシール（ｌａｂｙｒｉｎｔｈ ｓｅａｌ）であってよく、第１歯形部５１と、第２歯形部５２とで構成される。

前記第１歯形部５１は、回転体３０の外周面上で前記第１シーリング部４１を対向して配置され、前記第１シーリング部４１の高さに対応する相対高さに形成された環状形状に構成される。そして、前記第２歯形部５２は、回転体３０の外周面上で前記第２シーリング部４２を対向して配置され、前記第２シーリング部４２の高さに対応する相対高さに形成された環状形状に構成される。

前記第１歯形部５１および前記第２歯形部５２はそれぞれ、前記第１シーリング部４１および前記第２シーリング部４２との相対高さの差によって、図５のように流体の漏洩を抑制可能な特定空間を形成する。

漏洩流体は、多様な高さに構成された前記多段シーリング部４０と前記多段歯形部５０との間を屈曲して流れなければならないので、その流れは鈍化、停滞する。これは流体の漏洩を抑制する作用をする。

ここで、前記多段歯形部５０は、必ずしも２段に限定されるものではなく、前記多段シーリング部４０の複数の段数または適用環境によって様々な段の互いに異なる高さを有する複数段のラビリンスシールなどで実現できる。

次に、前記バリアユニット６０は、固定体２０の内周面上で前記多段シーリング部４０の中央側に環状形状に配置される。このような前記バリアユニット６０は、本体部６１と、突出部６５と、陥没部６３と、クラウン部６６とを含んで構成される。また、前記バリアユニット６０は、固定体２０の材質と同じ金属材質で実現できる。

前記本体部６１の一側は、固定体２０の外周面上で前記一対の第２シーリング部４２の間に配置される。前記本体部６１の一側は、安定して固定体２０に載置されるように、前記本体部６１の中央側に比べて水平方向に伸張して広い接触面積を有する形態で加工される。また、前記本体部６１の一側は、固定体２０の内周面に溶接接合できる。もちろん、必ずしもこれに限定されるものではなく、ボルト締結方式で分離型に結合されてもよい。

次に、前記陥没部６３は、漏洩流体の流れを妨げるように、前記本体部６１の中央側に形成される。図５を参照すれば、前記本体部６１の中央側が両方向で陥没した形態を確認することができる。

前記第２シーリング部４２と前記第２歯形部５２との間の狭い通路を通過した漏洩流体は、前記陥没部６３で一時的な孤立現象を経験する。これは漏洩流体の流れを妨げて、結果的には、前記第２シーリング部４２と前記第２歯形部５２および前記陥没部６３が形成する空間Ａで流体の流れ抵抗を起こす。これは漏洩流体の流れを鈍化、停滞させる。

ここで、前記突出部６５は、漏洩流体の流れ方向を切り替えて前記多段歯形部５０との形成空間Ａで流体障壁が形成されるように、前記本体部６１の他側に形成される。

再び図５を参照すれば、前記本体部６１の他側に前記突出部６５が形成されており、図５に示された矢印の流れ（漏洩流体の流れ）をみると、前記陥没部６３に乗って流れる漏洩流体は、前記突出部６５でその流れ方向が切り替えられて前記第２歯形部５２方向に旋回する。

これは窮極的に、前記第２歯形部５２との形成空間Ａで流体障壁を形成し、漏洩流体の流れは大きな抵抗にぶつかる。すなわち、前記バリアユニット６０が前記一対の第２シーリング部４２に配置されることにより、固定体２０と回転体３０との間における流体の漏洩はより確実に遮断される。

一方、図６を参照すれば、本発明の他の実施形態では、前記バリアユニット６０は、ラウンド部６２、６４と、クラウン部６６とをさらに含んで構成される。

まず、前記ラウンド部６２、６４は、前記本体部６１の一側から前記陥没部６３につながる部位と、前記陥没部６３から前記突出部６５につながる部位に形成される。このような前記ラウンド部６２、６４が形成されることにより、漏洩流体はスムーズに前記陥没部６３に沿って流れてから、前記突出部６５でその方向が切り替えられ、前記第２歯形部５２との形成空間Ａで流体障壁を形成する。

ここで、前記クラウン部６６は、前記突出部６５と前記多段歯形部５０、詳しくは前記第３歯形部５３との間の形成空間で漏洩流体の流れを妨げるように、前記突出部６５の中央側に加工される。前記突出部６５と前記第２歯形部５２との間の形成空間Ａ上の流体障壁を通過した漏洩流体は、前記クラウン部６６と前記第３歯形部５３との間を通過する時、もう一度さらにその流れの屈曲切り替えを経験し、これは漏洩流体の流れをより停滞させる。

さらに付加的に、このような前記クラウン部６６は、タービンの作動過程中、固定体２０と回転体３０との間の間隔に変化がある時、前記第３歯形部５３が前記バリアユニット６０に衝突して磨耗することを防止する機能も果たす。すなわち、タービンの作動中、回転体３０が放射方向振動時、前記第３歯形部５３が前記クラウン部６６の内側溝に挿入可能で、前記第３歯形部５３の流動幅が確保されて破損が防止される。

以後、前記クラウン部６６を通過した漏洩流体は、前記本体部６１の反対中央側に形成された陥没部６３においても、同じ流体障壁による流体の流れ抵抗を受けるので、二重のシーリング効果を得ることができる。

一方、図７および図８を参照すれば、本発明のさらに他の実施形態では、前記バリアユニット７０において、前記突出部７５および前記陥没部７３が前記本体部７１上で漏洩流体の流れ方向側にのみ形成される（図８においては、さらに、ラウンド部７２、７４が、前記本体部７１の一側から前記陥没部７３につながる部位と、前記陥没部７３から前記突出部７５につながる部位に形成される）。この場合、図７および図８に示された形成空間Ｂでのみ流体の流れ抵抗および流体障壁による鈍化、停滞を経験する。

すなわち、本発明の第２実施形態では、前記多段シーリング部４０上に配置される前記バリアユニット６０、７０を用いて流体の流れ抵抗を誘導し流体障壁を形成することにより、漏洩流体の流れを鈍化、停滞させて、従来の一般的なハニカムシールとラビリンスシール構造に比べてシーリング能力を向上させる。

以上の事項は、タービンの多段シーリング構造の特定の実施形態を示したに過ぎない。

したがって、以下の特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨を逸脱しない限度内で本発明が多様な形態に置き換え、変形可能であることを、当該技術分野における通常の知識を有する者は容易に把握できるという点を明らかにする。

１０：タービンの多段シーリング構造
２０：固定体
３０：回転体
４０：多段シーリング部
４１：第１シーリング部
４２：第２シーリング部
４３：第３シーリング部
４１ａ：第１バリア溝
４３ａ：第２バリア溝
５０：多段歯形部
５１：第１歯形部
５２：第２歯形部
５３：第３歯形部
６０、７０：バリアユニット
６１、７１：本体部
６２、６４、７２、７４：ラウンド部
６３、７３：陥没部
６５、７５：突出部
６６：クラウン部
８０：バリアビーム

Claims (8)

1. 固定体の内周面上に配置され、少なくとも３段以上の互いに異なる高さを有する環状の多段シーリング部であり、前記固定体の内周面上に一定間隔離隔して配置され、環状に形成される一対の第１シーリング部と、前記固定体の内周面上に前記一対の第１シーリング部と隣接して配置され、前記一対の第１シーリング部より相対的に低い高さを有し、環状に形成される一対の第２シーリング部と、前記固定体の内周面上に前記一対の第２シーリング部の間に配置され、前記一対の第１シーリング部より相対的に高い高さを有し、環状に形成される第３シーリング部とを含む、前記多段シーリング部と、
   回転体の外周面上で前記多段シーリング部に対向して配置され、固定体と回転体との間の間隔で前記多段シーリング部の互いに異なる高さに対応する相対高さを有し、複数の歯形が形成された環状の多段歯形部であり、前記回転体の外周面上で前記一対の第１シーリング部に対向して配置され、前記一対の第１シーリング部の高さに対応する相対高さに形成された環状の第１歯形部と、前記回転体の外周面上で前記一対の第２シーリング部に対向して配置され、前記一対の第２シーリング部の高さに対応する相対高さに形成された環状の第２歯形部と、前記回転体の外周面上で前記第３シーリング部に対向して配置され、前記第３シーリング部の高さに対応する相対高さに形成された環状の第３歯形部とを含む、前記多段歯形部と、
   前記第３歯形部との形成空間で漏洩流体の流れを妨げるように、前記第３シーリング部より相対的に低い高さに形成され、前記第３シーリング部の中央側に配置されるバリアビームとを含むタービンの多段シーリング構造。
2. 前記多段シーリング部は、
   固定体と回転体との間で漏洩流体の流れを妨げるように、前記一対の第１シーリング部上で漏洩流体の流れ方向側に形成される第１バリア溝をさらに含む、請求項１に記載のタービンの多段シーリング構造。
3. 前記多段シーリング部は、
   固定体と回転体との間で漏洩流体の流れを妨げるように、前記第３シーリング部上で漏洩流体の流れ方向側に形成される第２バリア溝をさらに含む、請求項１または２に記載のタービンの多段シーリング構造。
4. 固定体の内周面上に配置され、少なくとも２段以上の互いに異なる高さを有する環状の多段シーリング部と、
   固定体の内周面上で前記多段シーリング部の中央側に配置されるバリアユニットと、
   回転体の外周面上で前記多段シーリング部および前記バリアユニットに対向して配置され、固定体と回転体との間の間隔で前記多段シーリング部および前記バリアユニットの互いに異なる高さに対応する相対高さを有し、複数の歯形が形成された環状の多段歯形部とを含み、
   前記バリアユニットは、
   一側が固定体の内周面上で前記多段シーリング部の中央側に配置される本体部と、
   漏洩流体の流れ方向を切り替えて前記多段歯形部との形成空間で流体障壁が形成されるように、前記本体部の他側に形成される突出部と、
   漏洩流体の流れを妨げるように、前記本体部の中央側に形成された陥没部とを含む、タービンの多段シーリング構造。
5. 前記多段シーリング部は、
   固定体の内周面上に一定間隔離隔して配置され、環状に形成される一対の第１シーリング部と、
   固定体の内周面上に前記一対の第１シーリング部と隣接して配置され、前記一対の第１シーリング部より相対的に低い高さを有し、環状に形成される一対の第２シーリング部とを含む、請求項４に記載のタービンの多段シーリング構造。
6. 前記バリアユニットの前記本体部の一側は、前記固定体の内周面上で前記一対の第２シーリング部の間に配置される、請求項５に記載のタービンの多段シーリング構造。
7. 前記バリアユニットは、
   前記突出部と前記多段歯形部との間の形成空間で漏洩流体の流れを妨げるように、前記突出部の中央側に配置されるクラウン部をさらに含む、請求項６に記載のタービンの多段シーリング構造。
8. 前記突出部および前記陥没部は、前記本体部上で漏洩流体の流れ方向側に形成される、請求項６に記載のタービンの多段シーリング構造。

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