JPH02211303A

JPH02211303A - 確動可変間隙ラビリンスシール

Info

Publication number: JPH02211303A
Application number: JP1263180A
Authority: JP
Inventors: Bruce L Morrison; ブルース・ロックハート・モリソン; Alexander Morson; アレクサンダー・モーソン
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1988-10-13
Filing date: 1989-10-11
Publication date: 1990-08-22
Anticipated expiration: 2014-09-13
Also published as: JP2947833B2; US5002288A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の背景］本発明は蒸気タービン用のラビリンスシールに関し、特
に、シールと軸との間隙が蒸気タービンの運転状態の変
化に応じて制御または調整可能あるいは可変であるよう
°なラビリンスシールに関する。

蒸気タービンでは、普通、非接触漏止めリング形ラビリ
ンスシールを用いて圧力差のある区域間の過多の蒸気漏
れを防ぐ。従来、このようなシールは、タービンケーシ
ングに設けた環状溝内に配置した一連の（一般に５個ま
たは６個の）漏止めリングからなる。このようなシール
は通例複数の相隔たる環状歯を備え、これらの歯は半径
方向内向きにタービンケーシングから回転軸表面のすぐ
近くまで延在し、その間隙の量が漏れの流量を決定する
。これらのシールの有効性はタービンの効率を定める主
要因子である。なぜなら、シールを通る蒸気漏れの結果
、装置に仕事発生エネルギの損失が生じるからである。

通例、始動中、回動装置による軸の回転中にタービンの
高圧（）ＩＰ）部を蒸気で加圧することによってその高
圧部を予熱する。高圧再熱併合対向流タービン部におい
て、区域間の漏止め用シールを通過する過剰な蒸気漏れ
は、望ましくない「回動装置ロールオフ（ｒｏｌｌ−ｏ
ｆ「）　Ｊと装置の損傷を引起こすおそれがある。リン
グと軸との間隙の制御はまた、タービン装置の安全運転
にも重要である。

適切な間隙の維持は軸の振動と静止部品のひずみとによ
り複雑になる。これは、軸がその危険速度と熱的過渡状
態を経て加速または減速しつつある期間中特にそうであ
る。これらの事態は始動と停止中および大きな負荷変動
中に起こる。従って、タービンの定常運転中、例えば重
要負荷の下で起こる運転中は、比較的小さな間隙が望ま
れる。しかし、過渡状態の発生中は、比較的大きな間隙
を設けてシールと軸の摩擦と損傷を防止する必要がある
。

これら二つの相反する要件を満たす従来の試みとして、
例えば、分割形漏止めリングが、比較的大きな間隙で軸
の過渡状態を許容する大径位置と、比較的小さな間隙で
定常状態の軸の周囲の漏れを最少にする小径位置との間
の半径方向移動をなし得るようにしたものがある。この
ような装置は、例えば、米国特許第４４３６３１１号に
開示されており、この場合、ばねが分割形漏止めリング
を半径方向外方に押圧し、この押圧力はタービンが定常
運転に達するにつれタービン内の蒸気圧によって打ち負
かされる。後に詳述のように、この装置は次の欠点をも
つ。すなわち、一連のリングはそれぞれ異なる力を受け
、この力は上流側リングの位置または状態によって部分
的に決定されるので、一連リングの各リングの閉鎖は後
続下流リングの閉鎖を防げるか遅らせる。この装置はま
た、予熱中の蒸気漏れ制御の問題を解決し得ない。

第２のこのような従来装置は、米国カリフォルニア州す
ンディエゴにおいて１９８７年１２月１〜３日に行われ
た熱消費率と有用性を改良するための化石燃料原動装置
の改造に関する研究集会におけるツノダ（Ｅ、Ｔｓｕｎ
ｏｄａ　）とキクチ（Ｍ、に１ｋｕｃｈＩ）とイケダ（
Ｔ、Ｅｋｏｄａ　）の「蒸気タービン用漏止めリングの
間隙制御装置（Ｃ１ｅａｒａｎｃｅ　ＣｏｎｔｒｏｌＳ
ｙｓｔｅｍ＋　ｏｒ　Ｐａｃｋｉｎｇ　Ｒｌｎｇｓ　ｆ
’ｏｒ　Ｓｔｅａｍ　Ｔｕｒｂｉｎｅ　）　Ｊと題する
論文に開示されている。この装置はベローを利用して漏
止めリング部片の半径方向内方移動を容易にするもので
、これらのベローは内部に作用蒸気を入れることによっ
て働き、各ベローはそれ自体の漏止めリングの上流を通
る蒸気の作用を受ける。後に説明する理由で、この装置
は前述と同様の欠点をもつ。さらに、蒸気タービンの苛
酷な環境でのベローの使用には信頼性の問題が必ず伴う
ので、代替物を用いる方が望ましいと思われる。

［発明の目的と要約］従って、本発明の目的は先行技術の欠点をな（する蒸気
タービン用ラビリンスシールを提供することである。

本発明の他の目的は、定常運転の期間中比較的小さな間
隙をシールと軸との間に維持しそして過渡状態が存在し
得る期間中比較的大きな間隙を維持するようなラビリン
スシールを提供することである。

本発明の他の目的は、数個の漏止めリングを比較的大き
な間隙をもたらす大径位置から比較的小さな間隙をもた
らす小径位置へ移動し得るようなラビリンスシールを提
供することである。

本発明の他の目的は、前述のようなラビリンスシールで
、第１または上流側漏止めリングの移動をシール環境の
作用圧力とは無関係の手段によって制御するようなシー
ルを提供することである。

要約すると、本発明は漏止めリングを比較的大きな軸間
隙をもたらす大径位置から比較的小さな軸間隙をもたら
す小径位置へ移動し得るような蒸気タービン用の調整可
能ラビリンスシールを提供する。蒸気導流路がタービン
ケーシングに設けられて個々の漏止めリングとそれらを
保持する溝との間の環状空間と連通ずる。リングは密封
手段を備え、溝の側壁と圧力保持接触を保つように形成
される。蒸気がシールの作用圧力を超える圧力で上流側
リングの環状空間に入れられ制御自在に同リングの移動
をもたらす。また、蒸気はタービン人口圧力で残りのリ
ングに入れられてそれらの移動をもたらす。別の実施態
様では、残りのリングの一つ以上が外部源から圧縮蒸気
を受け、リングが閉まる時間を正確に制御し得る。

本発明の一実施態様によれば、弾性流体タービンの回転
部と静止部との間の漏れを最少にする改良ラビリンスシ
ールを次のように構成する。すなわち、複数の分割形漏
止めリングを設け、これらの漏止めリングは静止タービ
ンケーシングに形成した環状溝によって支持されか２該
溝内に少なくとも部分的に収納され、従って、各漏止め
リングが、漏止めリングと回転軸との間の比較的大きな
間隙と比較的小さな間隙とにそれぞれ対応する大径位置
と小径位置との間を移動可能であり、漏止めリング用環
状溝はそれぞれタービンケーシングの１対の相隔たる対
向肩部によって部分的に画成され、両肩部は、ケーシン
グと回転軸との間隙域に通じるように半径方向に延在す
る前記溝の開口を形成している。各漏止めリングの各部
片は内側弧状部と、半径方向外向きの弧状面と、゛外側
リング部と、首部とを含み、内側弧状部はそれから回転
軸の方へ延在して軸に近接する複数の漏止め歯を有し、
各漏止めリング部片の外向き弧状面はケーシングの半径
方向内向き弧状面に対向して配置され両対向弧状面間の
接触によって大間隙位置を限定し、前記外側リング部は
漏止めリング溝の一つ内に軸方向および半径方向に移動
し得るように配置されかつ１対の肩部を有し、両肩部は
互いに逆向きに軸方向に延在しケーシングの前記１対の
相隔たる肩部とそれぞれ半径方向に接触することにより
小間隙位置を限定する。前記首部は前記内側弧状部と前
記外側リング部との間に接続されかつ前記ケーシング肩
部間に延在し、この首部は対向ケーシング肩部間の距離
より少ない軸方向厚さを有することにより漏止めリング
部片をケーシング肩部の一つに接するように軸方向に位
置付けて首部の下流側で接触圧力密封をなす。また、各
漏止めリング用の半径方向位置付は手段を設け、この位
置付は手段は、リング部片に押し付けられて同部片を大
間隙位置に押し動かし得る圧縮ばね装置からなる。さら
に、ケーシングとその溝内に部分的に収納された漏止め
リング部片との間の圧力密封をなす手段と、流体をシー
ル入口圧力を超える圧力でケーシングと漏止めリングの
うちの上流側リングの部片との間の環状空間に導入して
その部片を小径位置に制御自在に移動させる第１導流手
段と、流体をシール入口圧力でケーシングと上流側漏止
めリング以外の漏止めリングの選定されたものの部片と
の間の環状空間に導入することにより前記選定漏止めリ
ングの部片を小径位置に移動させる第２導流手段とを設
ける。

本発明の一特徴によれば、弾性流体タービンの回転部と
静止部との間の流体漏れを最少にする改良ラビリンスシ
ールを次のように構成する。すなわち、多数の分割形漏
止めリングを設け、これらの漏止めリングはタービンの
静止ケーシングに形成した環状溝内に収納され、従って
、環状溝内に支持された各漏止めリングが、漏止めリン
グとタービンの回転軸との間の比較的大きな間隙と比較
的小さな間隙とにそれぞれ対応する大径位置と小径位置
との間を移動可能である。また、漏止めリングを大径位
置の方へ押圧するばねと、漏止めリングの上流側のもの
を小径位置に制御自在に移動させる第１手段と、上流側
漏止めリング以外の漏止めリングの選定されたものを小
径位置に移動させる第２手段とを設ける。これらの第１
および第２手段は互いに無関係である。

本発明の一特徴によば、中心回転軸を有する蒸気タービ
ンにおいて用いるもので、回転軸が貫通する高圧域と低
圧域との間の蒸気の漏れを最少にするラビリンスシール
であって、多数の分割形漏止めリングを含み、各漏止め
リングはタービンの静止ケーシングに形成した環状溝内
に移動自在に保持され、従って各漏止めリングが、漏止
めリングと回転軸との間の比較的大きな間隙と比較的小
さな間隙とにそれぞれ対応する大径位置と小径位置との
間を移動可能であり、漏止めリングはばねによって大径
位置の方へ押圧されるようなラビリンスシールを次のよ
うに改良する。すなわち、蒸気を前記高圧域内の圧力に
少なくとも等しい圧力で送給して漏止めリングを小径位
置に移動させるように別々に作用し得る第１および第２
蒸気送給手段を設ける。

本発明の他の特徴によれば、ケーシングと回転軸を有す
る型の蒸気タービン用のラビリンスシールを次のように
構成する。すなわち、複数の漏止めリングを回転軸の周
囲に配置し、これらの漏止めリングはタービンを高圧域
と低圧域に分割し、また各漏止めリングを半径方向外方
に押圧する手段を設け、この押圧により漏止めリングと
回転軸との間に比較的大きな間隙が設けられる。また、
前記高圧域のすぐ近くの、漏止めリングの上流側のもの
が圧縮流体の第１供給によって半径方向内向きに押圧さ
れ得るようにして前記間隙をより小さな間隙に減らすた
めの第１閉鎖手段と、漏止めリングの残りの少なくとも
一つが圧縮流体の第２供給によって半径方向内向きに押
圧され得るようにして前記間隙を前記小間隙に減らすた
めの第２閉鎖手段とを設ける。さらに、第１供給の圧縮
流体を第１閉鎖手段に導入する第１手段を設け、この第
１供給流体は圧力が前記高圧域内の圧力より高く、また
、第２供給の圧縮流体を第２閉鎖手段に導入する第２手
段を設ける。これらの第１および第２導入手段は互いに
無関係である。

本発明の上記および他の目的と特徴と利点は添付図面と
関連する以下の説明から良く理解されよう。添付図面に
おいて同符号は同要素を表す。

［好適実施例の詳細な説明］第１図には先行技術の蒸気タービン、例えば、高圧再熱
併合式対向流蒸気タービンの一部を総括的に１０で示す
。タービン軸１２がタービンハウジング１４内に配置さ
れ、タービンハウジング１４内の従来手段（図示せず）
によって回転自在に支持されている。

多段ラビリンスシール１６に複数の漏止めリング１８，
２０，２２，２４．２６が含まれ、これらのリングはタ
ービン軸１２の周囲に配置され、Ｐｎで表した圧力の高
圧域２８とＰｎ−５で表した圧力の低圧域３０とを分離
する。前文における下付き文字は、蒸気が高圧域２８か
ら低圧域３０へ流れる際に横切ったラビリンスシール１
６の段数を示すものである。一般に、ラビリンスシール
１６は、高圧域２８から低圧域３０への蒸気流に対して
比較的多数の部分的障害物を配置することによって機能
する。各障害物により、タービン軸１２の中心線に平行
に流れようとする蒸気は曲折経路をたどり、これにより
圧力降下が生ずる。ラビリンスシール１６における全圧
力降下の和が、定義により、高圧域２８と低圧域３ｏと
の間の圧力差である。用途によっては、ラビリンスシー
ル１６を通流する蒸気は、蒸気タービンの従来の仕切板
（図示せず）を通る所望蒸気流と平行に流れる。

当業者に明らかなように、ラビリンスシール１６を通る
蒸気漏れは、蒸気タービン１ｏの機能に寄与しない寄生
損失である。従って、蒸気タービン１０の正常運転中、
ラビリンスシール１６を通る漏れを最少にすることが望
ましい。しかし、蒸気タービン１０の運転においては、
かなりの漏れが望ましいかまたは必要でさえあるような
期間がある。

蒸気タービン１０のアイドリング中、タービン軸１２は
、その湾曲を防ぐため、従来の回動装置により比較的低
速で回される。始動中、蒸気タービン１０の要素は、最
高の蒸気温度と蒸気圧力をもたらす前に回動装置使用中
子熱を必要とする。

後に明らかにするように、蒸気タービン１ｏは、予熱中
ラビリンスシール１６を最も望ましい仕方で制御する確
実な手段に欠けている。

タービン軸１２は、回動装置の比較的遅い速度から動作
速度まで加速される時、一つ以上の危険速度を通り、こ
のような危険速度ではタービン軸１２の少なくとも一部
分がかなりの半径方向運動をなすことが望まれる。この
ような場合に一般に望ましいことは、漏止めリング１８
〜２６をタービン軸１２の表面の公称位置からかなり離
して保持することにより両者間の摩擦接触とその結果と
してのラビリンスシール１６の要素の損傷とを防ぐこと
である。これは漏止めリング１８〜２６の直径を増すこ
とにより達成される。こうすると、蒸気のかなりの漏流
が可能になる。蒸気のこのような漏流はこの時には重要
でない。なぜならこの状態は始動と停止中の比較的短い
時間だけと蒸気タービン１０の完全無負荷時に存在する
がらである。

当面の目的のためには、漏止めリング１８〜２６はそれ
ぞれ同じであるから、漏止めリング１８だけを詳述する
。漏止めリング１８はその上流端が蒸気圧力Ｐｎにさら
されるラビリンスシール１６の最上流位置に配置されて
いることに注意されたい。蒸気が漏止めリング１８を通
った後、その圧力は、前述の下付き文字の付は方によれ
ばＰｎ−１に低下している。

第２図において、漏止めリング１８は、前述の米国特許
第４４３６３１１号によれば、ダブテールスロット３４
内に保持されたダブテール３２を備えている。また、首
３６がスロット３８を貫通している。首３６には環状リ
ング４ｏが接続され、筒形内面４２を有し、この内面は
、それから半径方向内方に延在する複数の漏止め円板４
４を有する。第２図に示してないが、漏止め円板４４は
、タービン軸１２の周面に配置した複数の外向き漏止め
円板４６と互違いに配列されている。高圧域２８から外
向き漏止め円板４６へ流れる蒸気は、通常、曲折経路を
たどり、半径方向内向きに流されて各漏止め円板４４を
通過しそして半径方向外向きに流されて各外向き漏止め
円板４６を通過する。このような曲折流はエネルギーを
消費し、従って、高圧域２８を通過し得る蒸気の量を増
す。

蒸気漏れを定める主要因子は、漏止め円板４４の先端と
タービン軸１２の対向面との間隙５０と、外向き漏止め
円板４６の゛先端と筒形内面４２との間隙５２である。

前述のように、間隙５０．５２は、正常負荷運転中は蒸
気の漏れを最少にするためなるべく小さくすべきである
が、危険速度を経過する加速と減速中は比較的大きくす
べきものである。これらの目的を達成するため、前記米
国特許第４４３６３１１号では、漏止めリング１８を４
つの部片で弾性的に形成し、これらの部片は弾性的に押
し離されて比較的大きな直径をなす。蒸気圧力が高圧域
２８に導入されると、内向きの力が発生し、漏止めリン
グ１８の全部片を弾性的外向き押圧に抗して半径方向内
向きに押し動かそうとする。高圧域２８内の高い蒸気圧
力により、漏止めリング１８は下流方向の力を受け、こ
の力は首３６の下流面５４とスロット３８の表面５６と
の接触による抵抗を受ける。この接触はそこを通過しよ
うとする蒸気漏流を阻止する。また、この接触は、漏止
めリング１８の内向き運動の開始に抗するかなりの摩擦
を発生する。このようなことは首３６の上流側では起こ
らない。漏止めリング１８は下流方向に押されるので、
間隙が上流側に存在し、この間隙により、蒸気が高圧域
２８内の圧力に等しい圧力Ｐｎでダブテールスロット３
４に入る。

漏止めリング１８に作用する力は、蒸気圧力Ｐｎおよび
Ｐｎ−１がかかる面部に作用する正味内向き蒸気力から
、筒形内面４２に作用する正味外向き力を差引いたもの
である。

予熱中に望ましいことは、少なくとも漏止めリング１８
を閉ざすことにより高エネルギー蒸気が蒸気タービン１
０の後続低圧段に入ることを防ぐことである。このよう
な高エネルギー蒸気は低圧段のタービンパケットと作用
し合うことによりタービン軸１２を加速して回動装置ロ
ールオフを引起こすおそれがある。蒸気タービン１０は
予熱中に得られるような低い蒸気圧力での漏れを防ぐ手
段をもたない。

第３図は漏止めリング１８に作用する力のバランスを示
すグラフである。ラビリンスシール１６を閉ざそうとす
る、すなわち、それを内方に図示の位置まで動かそうと
する力は第１カ３角形５８として示され、ラビリンスシ
ール１６を開こうとする力は第２カ３角形６０として示
されている。

これらの力の合計は２つの３角形の面積に比例する。力
３角形５８は閉鎖方向に作用する。なぜなら圧力Ｐｎは
筒形内面４２に作用するいかなる下流側圧力より高いか
らである。力３角形６０は開放方向に作用する。なぜな
ら圧力Ｐｎ−１は筒形内面４２に作用するいかなる上流
側圧力より低いからである。力３角形５８の面積は力３
角形６０の面積より大きいことに注意されたい。という
のは、高圧Ｐｎは首３６の上流の環状リング４０の部分
だけでなくダブテール３２の上面にも作用するのに対し
、低圧Ｐｎ　−１は首３６の下流の環状リング４０の部
分だけに作用するからである。この面積の差は、下流側
表面５４．５６間の接触箇所の密封によるものである。

蒸気圧力が負荷の増加とともに高まるにつれ、力３角形
５８．６０の面積によって表される力の差は十分太き（
なって外向き押圧と摩擦抵抗とに打ち勝つ。−度運動が
始まると、それは急速に進んで、結局漏止めリング１８
は第２図に示した全開状態に達する。

蒸気タービン１０の減速中、蒸気圧力は次のような値、
すなわち、漏止めリング１８を半径方向外向きに押す弾
性力が、力３角形５８．６０によって表される力の和と
、運動に抗する摩擦力とを超えるような値に低下する。

これが起こると、漏止めリング１８はその閉位置すなわ
ち図示の位置、から十分外方に動いてその開位置に達す
る。

個別的に考えると、以上の説明は、漏止めリング１８が
蒸気圧力の正常な増減における諸点で確実に働いて漏止
めリング１８の開位置と閉位置との間を移動することを
示す。しかし、ラビリンスシール１６全体の作用を考え
ると、前述の米国特許第４４３６３１１号の装置では幾
つかの問題が起こる。

第１図と第４図について説明すると、漏止めリング１８
〜２６がすべて開状態にある時、ラビリンスシール１６
の圧力降下は圧力曲線６２で示すようになる。漏止めリ
ング１８〜２６の各々はそれ自体の上流側と下流側の圧
力の結果として生ずる力の差を受ける。上流蒸気圧力Ｐ
ｎが高まるにつれ、漏止めリング１８〜２６の一つが弾
性力と摩擦力とに打ち勝つのに十分な内向きの力を得る
ので閉位置に移動する。わずかに起こり得る偶然の一致
を除けば、漏止めリング１８〜２６の他のものは開いた
状態に留まる。閉じた漏止めリングは残りの漏止めリン
グが閉じるのを妨げようとする。

第４図の圧力曲線６４は漏止めリング１８が最初に閉じ
る場合を示す。漏止めリング１８に大きな圧力降下が存
在するので、その下流の漏止めリング２０〜２６での圧
力降下は比較的少ないということに注意されたい。実際
、下流の漏止めリングでの圧力降下は圧力曲線６２の全
開状態中の圧力降下よりかなり少ない。従って、漏止め
リング１８が閉じる時もしある漏止めリングが閉ざされ
なければ、それが同じ供給圧力Ｐｎで閉じないことは確
かである。一つの下流漏止めリングが閉じ得る前に、供
給圧力Ｐｎは漏止めリング２０〜２６の次のものが閉じ
得る前にかなり増加しなければならない。またもや、閉
じるリングは少なくとも部分的に確率論的である。第２
漏止めリングが閉じる時、残りの漏止めリングの閉じる
傾向は再び遅らされる。極端な場合、最高動作蒸気圧力
が供給された後ですら漏止めリング２０〜２６の一つ以
上が開いたままとなりうる。すなわち、シールの能力が
十分発揮されない。

圧力曲線６６は最下流漏止めリング２６が最初に閉じる
場合を示す。前例のように、一つの高圧域の閉鎖により
、残りの漏止めリング１８〜２４がそれらの閉鎖に要す
る圧力降下を奪われる。類似の分析により、漏止めリン
グ１８〜２６のどれが最初に閉ざすかは問題でないこと
が示され、その結果は実質的に同じである。

漏止めリングを構成する部片間にばねを設けることによ
り漏止めリングを外方に押圧することは先行技術におい
て普通である。ばねは接線方向に作用する。我々は漏止
めリングを構成する部片に半径方向の力をかけることが
好ましいと確信する。

漏止めリング１８に外向きの半径方向押圧力をかける一
技法を第５図に示す。次にこの図について説明する。切
欠き６８がダブテール３２に、好ま・しくは、漏止めリ
ング１８を構成する各部片の各端の近くに形成される。

弧状板ばね７０が切欠き６８内に配置され、漏止めリン
グ１Ｂの部片を外方に押圧する。図示の弧状板ばね７０
は最大応力状態にある。さらに好ましくは、切欠き６８
を全部片の各端に形成し、相接する切欠きを整合して単
一の凹みを形成するようにし、この凹みの中に単一の弧
状板ばねを配置する。従って、この単一ばねは、漏止め
リング１８を形成する２つの部片の相接する端部の押圧
に有効である。

可変間隙ラビリンスシールを設ける他の方式は前述の引
用技術論文に開示されており、バイパスした蒸気に作用
する密封ベロー構造を用いてリングを閉ざす。しかし、
各ベローはそのすぐ上流でリングを通過した蒸気を受け
るので、それぞれ異なる圧力で働く。また、予熱中に生
じ得るような特殊閉鎖要件に対処するための外部圧力源
が設けられていない。従って、前述の先行技術の欠点は
この方式によっては克服されない。

第６図には本発明の実施例による蒸気タービンの一部を
総括的に７２で示す。タービン軸１２がタービンハウジ
ング１４内に回転自在に支持されている。ラビリンスシ
ール７６に漏止めリング７ｇ、８０．８２．８４．８６
が含まれ、各リングは複数の漏止め円板（図示せず）を
有し、これらの漏止め円板は半径方向内方に延在し、タ
ービン軸１２の周面に配置した複数の外向き漏止め円板
（図示せず）と互違いに並んでいる。

圧力接続部８８が、漏止めリング７８の上方にあるター
ビンハウジング７４内の圧力域９２に通ずる導流路９０
に接続されている。また、第２圧力接続部９４が漏止め
リング８０．　８２．　８４゜８６それぞれの上方にあ
る圧力域９８，１００゜１０２．１０４と連通ずるマニ
ホルド９６に接続されている。

ここで第７図を参照すると、漏止めリング８０〜８６の
全てと同じである漏止めリング７８は圧力域９２の上流
壁１０８と接触する弾性シール１０６を含む。先行技術
の実施例の説明で述べたように、下流部は下流方向に作
用する圧力差によって生じる接触により密封される。す
なわち、圧力域９２は密封圧力室である。

圧力域９２の下流壁に接触する第２弾性シール（図示せ
ず）を追加することも本発明の概念内にある。このよう
な第２弾性シールを用いた場合、それは弾性シール１０
６と同様であるから、これ以上の説明は要しない。

第６図に戻って説明すると、蒸気タービン７２の運転中
の適時に、圧縮流体を圧力接続部８８に送給して、漏止
めリング７８を構成する部片を半径方向内方に押圧し得
る。この制御は漏止めリング８０〜８６の作動とは無関
係である。

予熱中、漏止めリング７８は、圧縮流体を圧力接続部８
８に次のような圧力で、すなわち、その時漏止めリング
７８の上流端に存在する圧力Ｐｎをかなり超える圧力で
送給することにより閉ざされることが好ましい。この圧
力は漏止めリング７８を閉位置に押圧するのに十分でな
ければならない。

これは、回動装置ロールオフを引起こすおそれのある高
エネルギー蒸気のバイパス流を防ぐためである。漏止め
リング８０〜８６はこの時開いた状態にあることが好ま
しい。

加速と減速中、漏止めリング８０〜８６は開位置に留ま
る。タービン軸１２の所望速度で、外部圧力源からの圧
縮流体が圧力接続部８８を通じて送給され漏止めリング
７８を閉位置に動かす。これにより第４図の圧力曲線６
４で示す状態が生ずる。次いで別の圧力源の圧縮流体が
圧力接続部９４を経て圧力域９８〜１０４に送給される
。この別源の圧力は漏止めリング８０の上流に存在する
圧力Ｐｎ　−１より高いことが好ましい。このための一
つの便利な圧力源は漏止めリング７８の上流で得られる
圧力Ｐｎであり、これは好適例である。明らかに、漏止
めリング７８が外部圧力源によって閉ざされるやいなや
、漏止めリング８０〜８６の全てに作用する開放力は漏
止めリング７８における圧力降下によってかなり減少す
る。すなわち、上流圧力Ｐｎは漏止めリング８０〜８６
の各々のすぐ上流の圧力より非常に高い。その結果、漏
止めリング８０〜８６は漏止めリング７８の閉鎖直後に
閉じる。

圧力Ｐｎを漏止めリング８０〜８６を閉ざすための圧力
源として用いることは便利でありかつ経済的であるが、
これだけが選択し得る唯一のものではない。別の外部流
体圧力源を圧力Ｐｎの代りに用いても本発明の°範囲を
逸脱しない。

第８図には本発明の他の実施例による蒸気タービンを総
括的に１１０で示す。別の圧力接続部１１２が漏止めリ
ング８０上の圧力域９８と連通し、マニホルド９６′が
漏止めリング８２〜８６と連通している。

この実施例では、漏止めリング７８と漏止めリング８０
は互いに無関係にかつまた漏止めリング８２〜８６と無
関係に制御され得るのに対し、漏止めリング８２〜８６
は連動する。当業者に明らかなように、さらに多くの漏
止めリングを独立的に制御してもよい。しかし、このよ
うな追加的な独立制御を技術または経済的に正当と認め
得るまでは、第６図と第８図の実施例が好適である。最
適実施例は第６図のそれであり、この場合、第２流体圧
力源は漏止めリング７８の上流に存在する上流圧力Ｐｎ
である。実際、このような実施例では、マニホルド９６
はタービンハウジング７４を経て漏止めリング７８の上
流端に直接接続され得、外部配管の必要がない。これは
本発明の全目的を達成するための経済的な方法である。

以上、本発明の好適実施例を添付図面によって説明した
が、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明
の範囲内で様々な改変が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１閃光行技術によるラビリンスシールを示す蒸気ター
ビンの部分断面図、第２図は第１図のラビリンスシール
の漏止めリングの断面図、第３図は第２図の漏止めリン
グに作用する力のバランスを示すグラフ、第４図は様々
なシール閉鎖状態の下での第１図のラビリンスシールに
おける圧力関係を示す１組の曲線、第５図は第２図の漏
止めリングの一つの一部分の拡大断面図で、漏止めリン
グを外向きに押圧するための押圧ばねを示す。第６図は
本発明の一実施例によるラビリンスシールを含む対向流
蒸気タービンの中間部密封域の断面図、第７図は第６図
の漏止めリングの一部分の拡大図で、その上方に圧力室
を形成するための弾性シールを示す。第８図は本発明の
別の実施例によるラビリンスシールを備えた蒸気タービ
ンの断面図である。１２；蒸気タービン軸、１４：タービンハウジング、１
８：漏止めリング、３２：ダブテール、３４：ダブテー
ルスロット、３６：首、４０：環状リング、４２：内面
、４４：漏止め円板、４６：漏止め円板、ｒ）８；切欠
き、７０：弧状板ばね、７２：蒸気タービン、７４：タ
ービンハウジング、７６：ラビリンスシール、７８，８
０．８２．８４．８６：漏止めリング、８８：圧力接続
部、９０：導流路、９２：圧力域、９４：圧力接続部、
９６．９６’　　：マニホルド、１０６−弾性シール、
１１０：蒸気タービン、１１２：圧力接続部。

Claims

【特許請求の範囲】

１．　弾性流体タービンの回転部と静止部との間の漏れ
を最少にするラビリンスシールにおいて、複数の分割形
漏止めリングを設け、これらの漏止めリングは静止ター
ビンケーシングに形成した環状溝によって支持されかつ
該溝内に少なくとも部分的に収納され、従って各漏止め
リングが該漏止めリングと回転軸との間の比較的大きな
間隙と比較的小さな間隙とにそれぞれ対応する大径位置
と小径位置との間を移動可能であり、前記溝はそれぞれ
前記ケーシングの１対の相隔たる対向肩部によって部分
的に画成され、両肩部は前記ケーシングと前記回転軸と
の間隙域に通じるように半径方向に延在する前記溝の開
口を形成し、各漏止めリングの各部片は内側弧状部と、
半径方向外向きの弧状面と、外側リング部と、首部とを
含み、前記内側弧状部はそれから前記回転軸の方へ延在
して該軸に近接する複数の漏止め歯を有し、各漏止めリ
ング部片の前記外向き弧状面は前記ケーシングの半径方
向内向き弧状面に対向して配置され両対向弧状面間の接
触によって前記大間隙位置を限定し、前記外側リング部
は前記漏止めリング溝の一つ内に軸方向および半径方向
に移動し得るように配置されかつ１対の肩部を有し、両
肩部は互いに逆向きに軸方向に延在し前記ケーシングの
前記１対の相隔たる肩部とそれぞれ半径方向に接触する
ことにより前記小間隙位置を限定し、前記首部は前記内
側弧状部と前記外側リング部との間に接続されかつ前記
ケーシング肩部間に延在し、前記首部は前記対向ケーシ
ング肩部間の距離より少ない軸方向厚さを有することに
より前記漏止めリング部片を前記ケーシング肩部の一つ
に接するように軸方向に位置付けて前記首部の下流側で
接触圧力密封をなし、また、各漏止めリング用の半径方
向位置付け手段を設け、この位置付け手段は、前記リン
グ部片に押し付けられて前記部片を前記大間隙位置に押
し動かし得る圧縮ばね装置からなり、さらに、前記ケー
シングとその前記溝内に部分的に収納された前記漏止め
リング部片との間の圧力密封をなす手段と、流体をシー
ル入口圧力を超える圧力で前記ケーシングと前記漏止め
リングのうちの上流側リングの部片との間の環状空間に
導入して前記部片を前記小径位置に制御自在に移動させ
る第１導流手段と、流体をシール入口圧力で前記ケーシ
ングと前紀上流側漏止めリング以外の前記漏止めリング
の選定されたものの部片との間の環状空間に導入するこ
とにより前記選定漏止めリングの前記部片を前記小径位
置に移動させる第２導流手段とを設けるようにしたラビ
リンスシール。
２．　前記圧力密封手段は前記漏止めリング部片の前記
外側リング部に形成した溝内に配置したＵ形密封部材か
らなる。請求項１記載のラビリンスシール。
３．　前記第２導流手段は流体を前記上流側リング以外
の全漏止めリングの前記環状空間に導入する、請求項１
記載のラビリンスシール。
４．　弾性流体タービンの回転部と静止部との間の流体
漏れを最少にするラビリンスシールにおいて、多数の分
割形漏止めリングを設け、これらの漏止めリングは前記
タービンの静止ケーシングに形成した環状溝内に収納さ
れ、従って、前記溝内に支持された各漏止めリングが該
漏止めリングと前記タービンの回転軸との間の比較的大
きな間隙と比較的小さな間隙とにそれぞれ対応する大径
位置と小径位置との間を移動可能であり、また、前記漏
止めリングを前記大径位置の方へ押庄するばねと、前記
漏止めリングの上流側のものを前記小径位置に制御自在
に移動させる第１手段と、前記上流側漏止めリング以外
の前記漏止めリングの選定されたものを前記小径位置に
移動させる第２手段とを設け、前記第１手段は前記第２
手段と無関係であるようにしたラビリンスシール。
５．　前記溝と前記漏止めリングは該リングと前記静止
タービンケーシングとの間に環状空間を設けるように形
成され、そして前記第１および第２移動手段はそれぞれ
圧縮流体を前記環状空間に送る導流手段からなる、請求
項４記載のラビリンスシール。
６．　前記第１移動手段の流体の圧力が前記第２移動手
段の流体の圧力より高い請求項５記載のラビリンスシー
ル。
７．　中心回転軸を有する蒸気タービンにおいて用いる
もので、前記軸が貫通する高圧域と低圧域との間の蒸気
の漏れを最少にするラビリンスシールであって、多数の
分割形漏止めリングを含み、各漏止めリングは前記ター
ビンの静止ケーシングに形成した環状溝内に移動自在に
保持され、従つて各漏止めリングが該漏止めリングと前
記回転軸との間の比較的大きな間隙と比較的小さな間隙
とにそれぞれ対応する大径位置と小径位置との間を移動
可能であり、前記漏止めリングはばねによって前記大径
位置の方へ押圧されるようなラビリンスシールにおいて
、蒸気を前記高圧域内の圧力に少なくとも等しい圧力で
前記漏止めリングの少なくとも１つに送給して前記漏止
めリングを前記小径位置に移動させるように別々に作用
し得る第１および第２蒸気送給手段を設けるようにした
ラビリンスシール。
８．　前記第１手段によって送給される蒸気の圧力が前
記高圧域内の圧力より高い請求項７記載のタービン用シ
ール。
９．　前記第２手段によって送給される蒸気の圧力が前
記高圧域内の圧力に等しい請求項７記載のタービン用シ
ール。
１０．　ケーシングと回転軸を有する型の蒸気タービン
用のラビリンスシールにおいて、複数の漏止めリングを
前記軸の周囲に配置し、これらの漏止めリングは前記タ
ービンを高圧域と低圧域に分割し、また各漏止めリング
を半径方向外方に押圧する手段を設け、この押圧により
前記漏止めリングと前記軸との間に比較的大きな間隙が
設けられ、また、前記高圧域のすぐ近くの、前記漏止め
リングの上流側のものが圧縮流体の第１供給によって半
径方向内向きに押圧され得るようにして前記間隙をより
小さな間隙に減らすための第１閉鎖手段と、前記漏止め
リングの残りの少なくとも一つが圧縮流体の第２供給に
よって半径方向内向きに押圧され得るようにして前記間
隙を前記小間隙に減らすための第２閉鎖手段とを設け、
さらに、前記第１供給の圧縮流体を前記第１閉鎖手段に
導入する第１手段を設け、この第１供給流体は圧力が前
記高圧域内の圧力より高く、また、前記第２供給の圧縮
流体を前記第２閉鎖手段に導入する第２手段を設け、前
記第１導入手段は前記第２導入手段と無関係であるよう
にした蒸気タービン用ラビリンスシール。
１１．　前記漏止めリングの残りの前記の少なくとも一
つは前記上流側漏止めリング以外の全漏止めリングから
なる、請求項１０記載のシール。
１２．　前記漏止めリングの残りの前記の少なくとも一
つは前記残りのうちのただ一つを包含する、請求項１０
記載のシール。
１３．　前記漏止めリングの残りの前記の少なくとも一
つは前記残りの全てからなる、請求項１０記載のシール
。
１４．　前記押圧手段は押圧用弾性手段を包含する、請
求項１０記載のシール。
１５．　蒸気タービンのケーシングのダブテールスロッ
ト内に設置する漏止めリングにおいて、複数の弧状部片
でリングを形成し、各弧状部片は前記ダブテールスロッ
トにはめ込み得るダブテールを含み、前記ダブテールス
ロット内の各弧状部片の前記ダブテールに少なくとも一
つの切欠きを設け、各切欠き内にばねを設け、このばね
は前記ダブテールスロットにおける第１表面と前記切欠
きにおける第２表面とに接し、また前記ばねはその弧状
部片に外向きの半径方向力をかける手段を含むようにし
た漏止めリング。
１６．　前記切欠きをそれぞれの弧状部片の両端に配設
し、隣合う弧状部片の切欠きを合わせて単一の切欠きを
形成し、この単一切欠き内に前記ばねを配置した請求項
１５記載の漏止めリング。
１７．　前記ばねを弧状ばねとした請求項１５記載の漏
止めリング。