JPH05195707A - タービンロータの軸封装置 - Google Patents
タービンロータの軸封装置Info
- Publication number
- JPH05195707A JPH05195707A JP2592292A JP2592292A JPH05195707A JP H05195707 A JPH05195707 A JP H05195707A JP 2592292 A JP2592292 A JP 2592292A JP 2592292 A JP2592292 A JP 2592292A JP H05195707 A JPH05195707 A JP H05195707A
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- JP
- Japan
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- segment
- segments
- casing
- rotor shaft
- turbine
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- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 タービンのロータ軸１がケーシング２を貫通
する部分に設けられるタービンロータの軸封装置におい
て、ロータ軸１の外周に同心円状に配置される複数個に
分割された円弧状のセグメント同志の摩擦抵抗を低減し
て、アクティブクリアランスコントロールシールの作用
を円滑にできるようにすること。 【構成】 タービンのケーシング２を貫通する部分に設
けられるロータ軸１の外周に、複数個に分割された円弧
状のセグメント３をケーシングに保持して同心円状に配
置し、この各セグメントの両端面にチャムファ６を削成
しておき、隣接するセグメントのチャムファとケーシン
グとに圧接するようにセグメントの一方の端部に渦巻ば
ね７を取付け、この渦巻ばねによって、各セグメントを
周方向および半径方向に押圧するようにしたもの。
する部分に設けられるタービンロータの軸封装置におい
て、ロータ軸１の外周に同心円状に配置される複数個に
分割された円弧状のセグメント同志の摩擦抵抗を低減し
て、アクティブクリアランスコントロールシールの作用
を円滑にできるようにすること。 【構成】 タービンのケーシング２を貫通する部分に設
けられるロータ軸１の外周に、複数個に分割された円弧
状のセグメント３をケーシングに保持して同心円状に配
置し、この各セグメントの両端面にチャムファ６を削成
しておき、隣接するセグメントのチャムファとケーシン
グとに圧接するようにセグメントの一方の端部に渦巻ば
ね７を取付け、この渦巻ばねによって、各セグメントを
周方向および半径方向に押圧するようにしたもの。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はタービンロータの軸封装
置に関し、蒸気タービンやガスタービンなどに適用する
ことができる。
置に関し、蒸気タービンやガスタービンなどに適用する
ことができる。
【０００２】
【従来の技術】蒸気タービンやガスタービンなどの、ロ
ータ軸がケーシングを貫通する部分には、一般にラビリ
ンス形の軸封装置が設けられている。これは、蒸気ター
ビンやガスタービンが起動する際には、ケーシングが不
規則に熱変形して、ロータ軸がシールフィンに接触する
虞れがあり、これを防止するためのもので、アクティブ
クリアランスコントロール（Active Clearance Contro
l、以下ＡＣＣと略称する）シールと呼ばれている。す
なわち、ＡＣＣシールは、タービンの起動時にはロータ
軸とのシールフィン間隙を大きくしておき、ロータ軸が
シールフィンに接触するのを防止するとともに、通常の
運転時には自動的に間隙を小さくすることによって、漏
洩損失を低減させようとするものである。
ータ軸がケーシングを貫通する部分には、一般にラビリ
ンス形の軸封装置が設けられている。これは、蒸気ター
ビンやガスタービンが起動する際には、ケーシングが不
規則に熱変形して、ロータ軸がシールフィンに接触する
虞れがあり、これを防止するためのもので、アクティブ
クリアランスコントロール（Active Clearance Contro
l、以下ＡＣＣと略称する）シールと呼ばれている。す
なわち、ＡＣＣシールは、タービンの起動時にはロータ
軸とのシールフィン間隙を大きくしておき、ロータ軸が
シールフィンに接触するのを防止するとともに、通常の
運転時には自動的に間隙を小さくすることによって、漏
洩損失を低減させようとするものである。
【０００３】図３および図４は、従来のＡＣＣシールの
部分的な断面図を示したもので、図３はロータ軸の軸方
向に沿った断面を、図４は図３のＩ−Ｉ線に沿った断面
を夫々示している。これらの図で１はタービンのロータ
軸であり、このロータ軸１のケーシング２を貫通する部
分に、複数個に分割された円弧状のセグメント３が、ロ
ータ軸１の外周にケーシング２に保持されて、同心円状
に配置されている。そして、セグメント３は板ばね４に
よって、半径方向の外側へ押圧されている。また、各セ
グメント３にはロータ軸１へ向けて複数列のシールフィ
ン５が設けられていて、シールフィン５の先端とロータ
軸１の表面との間隙Ｓが所定の値に設定されている。
部分的な断面図を示したもので、図３はロータ軸の軸方
向に沿った断面を、図４は図３のＩ−Ｉ線に沿った断面
を夫々示している。これらの図で１はタービンのロータ
軸であり、このロータ軸１のケーシング２を貫通する部
分に、複数個に分割された円弧状のセグメント３が、ロ
ータ軸１の外周にケーシング２に保持されて、同心円状
に配置されている。そして、セグメント３は板ばね４に
よって、半径方向の外側へ押圧されている。また、各セ
グメント３にはロータ軸１へ向けて複数列のシールフィ
ン５が設けられていて、シールフィン５の先端とロータ
軸１の表面との間隙Ｓが所定の値に設定されている。
【０００４】図３において、左側は高圧側、右側は低圧
側であり、タービンの起動時にはセグメント３周辺の流
体圧力が低いので、セグメント３は板ばね４によって、
半径方向の外側へ押圧されて、シールフィン５の先端と
ロータ軸１の表面との間隙Ｓは大きくなっている。そし
て、タービンに負荷がかかって流体の圧力が上がると、
流体圧ｐ1は板ばね４の反力に抗してセグメント３を半
径方向内側、すなわちロータ軸１側へ押圧し、Ａ部でケ
ーシング２にセグメント３を圧接させて、間隙Ｓを所定
の寸法にしている。また、セグメント３は、流体圧によ
る推力Ｆによって軸方向へ押され、Ｂ部でケーシング２
に圧接している。
側であり、タービンの起動時にはセグメント３周辺の流
体圧力が低いので、セグメント３は板ばね４によって、
半径方向の外側へ押圧されて、シールフィン５の先端と
ロータ軸１の表面との間隙Ｓは大きくなっている。そし
て、タービンに負荷がかかって流体の圧力が上がると、
流体圧ｐ1は板ばね４の反力に抗してセグメント３を半
径方向内側、すなわちロータ軸１側へ押圧し、Ａ部でケ
ーシング２にセグメント３を圧接させて、間隙Ｓを所定
の寸法にしている。また、セグメント３は、流体圧によ
る推力Ｆによって軸方向へ押され、Ｂ部でケーシング２
に圧接している。
【０００５】このセグメント３を高圧側から低圧側へ押
す推力Ｆは、 Ｆ＝π（Ｒ12−Ｒ22）（ｐ1−ｐ2）／ｎ で表される。ここで、 Ｒ1：シール面Ｂの外半径 Ｒ2：シールフィン５の内半径 ｐ1：高圧側流体圧 ｐ2：低圧側流体圧 ｎ ：セグメント３の分割数 である。そして、セグメント３がケーシング２に軸方向
に圧接するシール面Ｂの摩擦係数をμとすると、半径方
向の摩擦力Ｐは Ｐ＝μＦ で表される。
す推力Ｆは、 Ｆ＝π（Ｒ12−Ｒ22）（ｐ1−ｐ2）／ｎ で表される。ここで、 Ｒ1：シール面Ｂの外半径 Ｒ2：シールフィン５の内半径 ｐ1：高圧側流体圧 ｐ2：低圧側流体圧 ｎ ：セグメント３の分割数 である。そして、セグメント３がケーシング２に軸方向
に圧接するシール面Ｂの摩擦係数をμとすると、半径方
向の摩擦力Ｐは Ｐ＝μＦ で表される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の軸封
装置では、タービンの通常運転時に流体圧によってセグ
メント３が円周方向に移動して、隣接するセグメント３
同志が噛み合ってしまい、抵抗が大きくなって、半径方
向へ円滑に移動できなくなり、このため過大なシールフ
ィン間隙による漏洩損失の増大やシールフィン接触のト
ラブルが発生するという問題があった。また、セグメン
ト３がケーシング２に軸方向に圧接するシール面Ｂで
は、全面でメタルタッチしているため、摩擦力Ｐが大き
く、セグメント３が半径方向へ円滑に移動できない場合
が生じることがあり、セグメントスチックに伴う漏洩の
増大やシールフィン接触のトラブルが発生するという問
題もあった。
装置では、タービンの通常運転時に流体圧によってセグ
メント３が円周方向に移動して、隣接するセグメント３
同志が噛み合ってしまい、抵抗が大きくなって、半径方
向へ円滑に移動できなくなり、このため過大なシールフ
ィン間隙による漏洩損失の増大やシールフィン接触のト
ラブルが発生するという問題があった。また、セグメン
ト３がケーシング２に軸方向に圧接するシール面Ｂで
は、全面でメタルタッチしているため、摩擦力Ｐが大き
く、セグメント３が半径方向へ円滑に移動できない場合
が生じることがあり、セグメントスチックに伴う漏洩の
増大やシールフィン接触のトラブルが発生するという問
題もあった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は、タービンの
ロータ軸がケーシングを貫通する部分に設けられるター
ビンロータの軸封装置であって、前記ロータ軸の外周に
前記ケーシングに保持されて同心円状に配置される複数
個に分割された円弧状のセグメントと、この各セグメン
トの両端面にチャムファを削成し、隣接するセグメント
のチャムファと前記ケーシングとに圧接するように前記
セグメントの一方の端部に取付けられ、各セグメントを
周方向および半径方向に押圧する周・半径方向押圧部材
とから成るものである。
ロータ軸がケーシングを貫通する部分に設けられるター
ビンロータの軸封装置であって、前記ロータ軸の外周に
前記ケーシングに保持されて同心円状に配置される複数
個に分割された円弧状のセグメントと、この各セグメン
トの両端面にチャムファを削成し、隣接するセグメント
のチャムファと前記ケーシングとに圧接するように前記
セグメントの一方の端部に取付けられ、各セグメントを
周方向および半径方向に押圧する周・半径方向押圧部材
とから成るものである。
【０００８】
【作 用】上記の手段によれば、周・半径方向押圧部材
によって、各セグメントを半径方向に押圧してセグメン
トを支持するとともに、隣接するセグメントのチャムフ
ァを周方向に押圧することで、セグメント端面の干渉を
防止するようにしている。
によって、各セグメントを半径方向に押圧してセグメン
トを支持するとともに、隣接するセグメントのチャムフ
ァを周方向に押圧することで、セグメント端面の干渉を
防止するようにしている。
【０００９】
【実施例】以下本発明に係るタービンロータの軸封装置
の実施例について、図１および図２を参照して詳細に説
明する。ここで図１および図２は、従来の図４に相当す
る部分の図であり、これらの図において、図３および図
４に記載のものと同一の部分には同一の符号を付してあ
るのでその部分の説明は省略する。
の実施例について、図１および図２を参照して詳細に説
明する。ここで図１および図２は、従来の図４に相当す
る部分の図であり、これらの図において、図３および図
４に記載のものと同一の部分には同一の符号を付してあ
るのでその部分の説明は省略する。
【００１０】さて本発明では、タービンのロータ軸１が
ケーシング２を貫通する部分に、複数個に分割された円
弧状のセグメント３が、ロータ軸１の外周にケーシング
２に保持されて同心円状に配置されている。なおこの実
施例では、セグメント３は８個に分割されている。そし
て、各セグメント３の両端面にはチャムファ６を削成し
ておく。さらに、セグメント３の一方の端部に、隣接す
るセグメント３のチャムファ６とケーシング２とに圧接
するように渦巻ばね７が取付けられている。
ケーシング２を貫通する部分に、複数個に分割された円
弧状のセグメント３が、ロータ軸１の外周にケーシング
２に保持されて同心円状に配置されている。なおこの実
施例では、セグメント３は８個に分割されている。そし
て、各セグメント３の両端面にはチャムファ６を削成し
ておく。さらに、セグメント３の一方の端部に、隣接す
るセグメント３のチャムファ６とケーシング２とに圧接
するように渦巻ばね７が取付けられている。
【００１１】本発明はこのように構成されたもので、渦
巻ばね７は、各セグメント３を半径方向に押圧して、セ
グメント３の支持ばねとして機能する。また渦巻ばね７
は、隣接するセグメント３のチャムファ６を、互いに相
反する周方向へ押圧して、セグメント３の端面の干渉を
防ぐ作用をする。すなわち、渦巻ばね７は、各セグメン
ト３を周方向および半径方向に押圧する周・半径方向押
圧部材として作用するものである。従って、本発明のよ
うな渦巻ばね７を設けることによって、従来の板ばねは
不要となる。
巻ばね７は、各セグメント３を半径方向に押圧して、セ
グメント３の支持ばねとして機能する。また渦巻ばね７
は、隣接するセグメント３のチャムファ６を、互いに相
反する周方向へ押圧して、セグメント３の端面の干渉を
防ぐ作用をする。すなわち、渦巻ばね７は、各セグメン
ト３を周方向および半径方向に押圧する周・半径方向押
圧部材として作用するものである。従って、本発明のよ
うな渦巻ばね７を設けることによって、従来の板ばねは
不要となる。
【００１２】なお、本発明は上述の一実施例に限定され
ることなく、要旨を逸脱することなく種々変形して実施
できることは言うまでもない。例えば図２は、本発明の
他の実施例を示したものである。すなわち、図１の実施
例では、セグメント３とケーシング２との軸方向に圧接
するシール面Ｂにおいて、両者が全面でメタルタッチし
ているが、図２のものは、シール面Ｂのケーシング２の
外側に、円周方向に等ピッチの円周溝８を削成したもの
である。この円周溝８は、１個のセグメント３に対して
２つ宛て削成されており、よって全部で１６個の円周溝
８が削成されていることになる。
ることなく、要旨を逸脱することなく種々変形して実施
できることは言うまでもない。例えば図２は、本発明の
他の実施例を示したものである。すなわち、図１の実施
例では、セグメント３とケーシング２との軸方向に圧接
するシール面Ｂにおいて、両者が全面でメタルタッチし
ているが、図２のものは、シール面Ｂのケーシング２の
外側に、円周方向に等ピッチの円周溝８を削成したもの
である。この円周溝８は、１個のセグメント３に対して
２つ宛て削成されており、よって全部で１６個の円周溝
８が削成されていることになる。
【００１３】このように、シール面Ｂのケーシング２に
円周溝８を削成することにより、円周溝８の面積に差圧
を乗じた分だけ、セグメント３の軸方向推力Ｆが減少す
るとともに、その分だけ半径方向の移動に対する摩擦抵
抗も減少する。なお、シール面Ｂの内側では、セグメン
ト３がケーシング２に圧接してシール作用を行い、さら
に、シール面Ｂの外側でも円周溝８の間では、部分的に
セグメント３がケーシング２に圧接してシール作用を行
っている。従って、セグメント３の姿勢は、円周溝８が
削成されていても常に安定を保つことができる。
円周溝８を削成することにより、円周溝８の面積に差圧
を乗じた分だけ、セグメント３の軸方向推力Ｆが減少す
るとともに、その分だけ半径方向の移動に対する摩擦抵
抗も減少する。なお、シール面Ｂの内側では、セグメン
ト３がケーシング２に圧接してシール作用を行い、さら
に、シール面Ｂの外側でも円周溝８の間では、部分的に
セグメント３がケーシング２に圧接してシール作用を行
っている。従って、セグメント３の姿勢は、円周溝８が
削成されていても常に安定を保つことができる。
【００１４】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、セ
グメントの摩擦抵抗が小さくなるため、タービンの起動
時には、シールフィン５の先端とロータ軸１の表面との
間隙Ｓを大きく保ち、タービンの通常運転時には、セグ
メント３を円滑に半径方向内側へ移動させて、間隙Ｓを
所定の寸法にするというＡＣＣシールの作用が円滑にな
り、また、流体圧によってセグメント３に円周方向へ移
動する力が作用しても、隣接するセグメント間の干渉を
防止することができるようになり、セグメントスチック
に伴う漏洩損失の増大やシールフィン接触のトラブルの
防止が図れるなど、顕著な作用効果を奏するタービンロ
ータの軸封装置が提供される。
グメントの摩擦抵抗が小さくなるため、タービンの起動
時には、シールフィン５の先端とロータ軸１の表面との
間隙Ｓを大きく保ち、タービンの通常運転時には、セグ
メント３を円滑に半径方向内側へ移動させて、間隙Ｓを
所定の寸法にするというＡＣＣシールの作用が円滑にな
り、また、流体圧によってセグメント３に円周方向へ移
動する力が作用しても、隣接するセグメント間の干渉を
防止することができるようになり、セグメントスチック
に伴う漏洩損失の増大やシールフィン接触のトラブルの
防止が図れるなど、顕著な作用効果を奏するタービンロ
ータの軸封装置が提供される。
【図１】本発明に係るタービンロータの軸封装置の一実
施例を示した部分的な断面図である。
施例を示した部分的な断面図である。
【図２】本発明の他の実施例を示した図１と同様の断面
図である。
図である。
【図３】従来のタービンロータの軸封装置の部分的な軸
方向断面図である。
方向断面図である。
【図４】図３のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。
１ ロータ軸 ２ ケーシング ３ セグメント ５ シールフィン ６ チャムファ ７ 渦巻ばね
Claims (2)
- 【請求項１】タービンのロータ軸がケーシングを貫通す
る部分に設けられるタービンロータの軸封装置であっ
て、前記ロータ軸の外周に前記ケーシングに保持されて
同心円状に配置される複数個に分割された円弧状のセグ
メントと、この各セグメントの両端面にチャムファを削
成し、隣接するセグメントのチャムファと前記ケーシン
グとに圧接するように前記セグメントの一方の端部に取
付けられ、各セグメントを周方向および半径方向に押圧
する周・半径方向押圧部材とから成るタービンロータの
軸封装置。 - 【請求項２】周・半径方向押圧部材は渦巻ばねである請
求項１記載のタービンロータの軸封装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2592292A JPH05195707A (ja) | 1992-01-17 | 1992-01-17 | タービンロータの軸封装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2592292A JPH05195707A (ja) | 1992-01-17 | 1992-01-17 | タービンロータの軸封装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05195707A true JPH05195707A (ja) | 1993-08-03 |
Family
ID=12179276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2592292A Withdrawn JPH05195707A (ja) | 1992-01-17 | 1992-01-17 | タービンロータの軸封装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05195707A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008128275A (ja) * | 2006-11-16 | 2008-06-05 | Hitachi Ltd | ラビリンスシール |
| JP2010007611A (ja) * | 2008-06-30 | 2010-01-14 | Hitachi Ltd | ターボ機械 |
| JP2012145102A (ja) * | 2011-01-07 | 2012-08-02 | General Electric Co <Ge> | ターボ機械においてブラシシールセグメントを調整するためのシステム |
| JP2015025478A (ja) * | 2013-07-25 | 2015-02-05 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 回転機械のシール構造および回転機械 |
-
1992
- 1992-01-17 JP JP2592292A patent/JPH05195707A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008128275A (ja) * | 2006-11-16 | 2008-06-05 | Hitachi Ltd | ラビリンスシール |
| JP2010007611A (ja) * | 2008-06-30 | 2010-01-14 | Hitachi Ltd | ターボ機械 |
| JP4696147B2 (ja) * | 2008-06-30 | 2011-06-08 | 株式会社日立製作所 | ターボ機械 |
| JP2012145102A (ja) * | 2011-01-07 | 2012-08-02 | General Electric Co <Ge> | ターボ機械においてブラシシールセグメントを調整するためのシステム |
| JP2015025478A (ja) * | 2013-07-25 | 2015-02-05 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 回転機械のシール構造および回転機械 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990408 |