JPH10159503A - 車室シール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 蒸気タービン車室等のフランジ面合せ部から
流出する蒸気の漏洩を防止する車室シール装置に関し、
起動時等の熱ひずみでフランジ面に開口が生じても、蒸
気の漏洩を防止できる車室シール装置を提供する。 【解決手段】 車室を形成する上車室２と下車室１との
夫々の接合部に設けたフランジ面３，５の同一位置に開
口を設け、フランジ面に沿って、上車室及び下車室に夫
々凹設したシール溝１５，１６、シール溝に挿入し、車
室の内部と外気とをシールする複数個からなるシール板
１１，１２とからなり、シール板にシール溝の方向に切
り込みを入れたスリット及び隣接するシール板の端部と
嵌り合う切欠部を設けた。これにより、フランジ面に起
動時等において、熱ひずみが生じ開口ができ、車室内を
流れるパッキンでは阻止できない高温、高圧の流体が、
車室から漏洩するような事態が生じても、漏洩を確実に
防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蒸気タービン車
室、ガスタービン車室、又はコンプレッサのケーシング
（以下、単に車室という）のように、上車室と下車室と
を嵌め合わせて形成される車室内部を流れる蒸気、燃焼
ガス、又は圧縮空気等の流体が、上車室と下車室の接合
面であるフランジ面から外部へ漏洩するのを防止するた
めに適用される車室シール装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の車室組立状態を示す１例として、
蒸気タービン車室の斜視図を図５に示す。図に示すよう
に、上車室２と下車室１とを組合わせて形成される蒸気
タービン車室１０の内部には、その内部にタービン静翼
が配設され、タービン静翼の間でタービン動翼を回動さ
せるようにした内部車室７や、タービン動翼を植設する
ディスクが外周に固着されるとともに、タービン動翼で
発生する動力を外部に出力するタービンロータ８等が納
められている。

【０００３】また、内部を高圧、高温の蒸気が通過する
蒸気タービン車室１０では、下車室１と上車室２とを組
合わせるために、下車室１と上車室２とのそれぞれの合
せ部に設けられる下フランジ面３および上フランジ面５
は、それぞれ平滑なものとされ、それぞれに連通して穿
設された下ボルト穴４および上ボルト穴６に、図示省略
した締付ボルトを挿入して締付けることにより、フラン
ジ面３，５の合せ部の隙間を小さくして、合せ部からの
蒸気の漏洩を少くした蒸気タービン車室１０を形成する
ようにしている。

【０００４】しかしながら、このような蒸気タービン車
室１０では、経年的な締付ボルトのゆるみ等、各種の原
因により下フランジ面３と上フランジ面５と合せ部の面
圧が保持できなくなり、合せ部が口開きの状態になり、
隙間ができ、蒸気漏洩が多量に生じることがある。この
蒸気漏洩の防止する手段として、単に締付ボルトの締付
力を上げる等の工夫がなされているが充分でなく、種々
の車室シール装置についての提案が従来からなされてい
る。

【０００５】その１つとして、特開昭６２−１２６２１
０号「ケーシングの蒸気漏洩防止装置」がある。この提
案は、上下２分割式の上述した蒸気タービン車室１０に
相当する外部ケーシングと、上下２分割式の上述した内
部車室７に相当する内部ケーシングとを同心状に配設す
ると共に、双方のケーシングに囲まれた高圧側の部分と
低圧側の部分との境界に、インロー形のシール部を設け
た蒸気タービンケーシングにおいて、インローシール部
の水平接手面にキー溝を設けて、ケーシングの構成材料
よりも熱膨張係数の大なる金属で製作された置きキーを
嵌合し、かつ、このキーを外部ケーシングと内部ケーシ
ングとの間に架け渡して配設することにより、ケーシン
グが昇温したとき、ケーシングより熱膨張係数の大きい
キーの熱膨張により、インローシール部のキー溝を密封
して、この部分からの蒸気の漏洩するようにしたもので
ある。

【０００６】しかしながら、このような車室シール装置
では、蒸気タービンが均一温度となれば、ケーシングの
材料とキーの材料の膨張率の差により、蒸気のシールに
ついては、有効なシール装置となるが、蒸気タービンに
おいては、急速起動の場合等、蒸気タービンの各部の温
度が不均一になり、蒸気タービン車室１０のたわみによ
り、フランジ面の合せ部に口開きを発生することが多
く、このような場合においては、材料の膨張率によりシ
ールを行うようにした、上述した提案の蒸気漏洩防止装
置では蒸気の漏洩を防止することはできない。

【０００７】さらに、特開昭５６−１８００６号「原子
力発電用蒸気タービンのタービンケーシング」で提案さ
れた車室シール装置もある。この提案は、上述した、上
車室２に相当する上ケーシングと下車室１に相当する下
ケーシングとを、各ケーシングに設けたフランジ部分で
締付ボルトにより一体化した、上述した蒸気タービン車
室１０に相当する原子力発電用蒸気タービンのタービン
ケーシングにおいて、フランジに連設したパッキングヘ
ッド取合部の接合面に、オーステナイト系金属の表層を
形成せしめることにより、タービンケーシング内部から
漏洩する、湿り蒸気の接合面への侵入を防止するととも
に、ケーシング外への漏洩を防止するようにしたもので
ある。

【０００８】しかしながら、このような車室シール装置
では、蒸気タービンが均一温度となれば、接合面の表層
を形成せしめた金属により、蒸気のシールについては有
効なシール装置となるが、蒸気タービンにおいて、急速
起動の場合等、蒸気タービンの各部の温度が急速に変る
場合には、出願人も認めているように、前述したケーシ
ングの蒸気漏洩防止装置と同様に、接合面の合せ部に口
開きが発生して生じる蒸気の漏洩するものについては、
この漏洩を防止することはできないものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の蒸
気タービン車室等の車室においては、起動時や異常運用
による熱アンバランスなどにより、車室の不均一変形
や、ボルトの経年劣化による締付力減少などにより、上
車室と下車室の合わせ部で口開きの発生する可能性もあ
り、車室内圧と外気圧との差により、口開きが発生した
個所より車室内部を流れる蒸気等の流体の漏洩を発生す
ることがある。特に、車室内を流れる流体が高温、高圧
で、通常のパッキンが使用できない場合において、口開
きが発生した状態でも、有効に流体漏洩を防止すること
が重要な課題となっていた。

【００１０】本発明は、このような課題を解消するた
め、起動時や異常運用による熱アンバランスなどにより
車室に生じる不均一変形や、ボルトの経年劣化による締
付力減少などにより、上車室と下車室の合わせ部に口開
きが生じ、車室内圧と外気圧との差により、通常のパッ
キンが使用できない、高温、高圧の車室内部を流れる流
体の漏洩が発生することが予測される場合においても、
車室内部からの流体の漏洩を確実に防止することのでき
る車室シール装置を提供することを課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の車室
シール装置は、次の手段とした。

【００１２】（１）車室を形成する上車室と下車室との
それぞれの接合部に設けられるフランジ面の同一位置
に、それぞれ開口が設けられ、フランジ面の長手方向、
接合部に沿って上車室および下車室のそれぞれに凹設さ
れたシール溝を設けた。 なお、シール溝はタービンロータが貫通する部分を除
く、上車室と下車室の接合部の全長にわたって、フラン
ジ面に連続した開口をもつものにすることが好ましい
が、必ずしも、これに限定されるものではない。

【００１３】（２）開口を同一位置にして、上車室およ
び下車室にそれぞれ凹設されたシール溝に挿入され、上
車室のフランジ面と下車室のフランジ面との間に隙間が
生じるようなことがあっても、車室の内部を外気からシ
ールして、車室内部の流体の漏洩を防止するための次の
構成にしたシール板を設けた。

【００１４】（ａ）複数個に分割され、シール溝内に順
次挿入、並設されてフランジ面と直交する側面が形成さ
れ、（ｂ）両側面のうちの一方の側面、好ましくはシー
ル溝に挿入されたとき外側を向く側面に、シール溝の方
向に切り込みを入れて形成された複数のスリット溝が設
けられ、（ｃ）両端部に、シール溝に挿入されたとき隣
接して配設される両隣りのシール板のそれぞれの端部と
嵌り合う切り欠き部が設けられた。

【００１５】本発明の車室シール装置は、上述の手段に
より、下車室と上車室を合わせるフランジ面に凹設した
シール溝内にシール板を挿入し、運用中において、フラ
ンジ面の接合部に口開きを生じても、シール板の側面に
より車室から流出しようとする流体の流れが阻止され、
フランジ面の接合部からの漏洩を防止することができ
る。

【００１６】すなわち、フランジ面の接合部に、車室形
成材の変形等により、口開きが生じると、下車室、上車
室にそれぞれに凹設され、下車室および上車室のフラン
ジ面の同一位置に開口するシール溝に挿入されたシール
板には、車室内部より側面に対して直角に流体圧力が加
わり、シール溝の中に設置されたシール板を高圧でシー
ル溝の反対側の側面に押付ける。このとき、シール板が
剛で硬いものであれば、車室の変形に追従できない箇所
から流体漏洩が発生することになるが、シール板が側面
に設けたスリットにより、柔構造となっていることか
ら、変形に追従することができ、流体の漏洩を確実に防
止することができる。

【００１７】また、下車室と上車室とを合わせるフラン
ジ面は、通常、図４に示すように、上方より見た場合、
曲線部を多く持つ形状となっており、また車室には、大
型のものも多く、組立てを考慮した場合シール板は、こ
れらに形状に合せて任意に変形できる柔軟性が要求され
るが、上述のスリットをシール板に設けたことにより、
この要求に対して容易に対応することができる。一方、
車室内の流体が高温、高圧である場合には、漏洩を防止
するシール板が柔軟なものでは弱くなり、強度的に持た
ないが、上述のスリットを設けたシール板にすることに
より、高温、高圧に対する十分な強度を有するものにす
ることができる。

【００１８】また、フランジ面の曲線部には、曲率の小
さい部分があり、また車室の変形によっては、曲率の小
さい変形が生じることがあり、スリットを設けることに
よっても、これらの形状にシール板の形状を合せること
ができない場合が生じることが予測されるが、シール板
が複数個に分割され、この分割片を並設することによ
り、シール板が形成されるようにしているため、曲率の
小さい部分に対しても充分対応できるようになるととも
に、曲線部を多く持ち、大型の車室の場合においても、
組立が容易にできる。さらに、複数個に分割され、並置
されるシール板のそれぞれの隣接部には、相互に、はま
り合う切り欠き部を設けられているので、並置されたシ
ール板の間から流体が漏洩するのを防止できる。

【００１９】本発明の車室シール装置は、このように車
室を設けた蒸気タービン等の起動時や異常運用による熱
アンバランスなどにより車室に生じる不均一変形や、ボ
ルトの経年劣化による締付力減少などにより、上車室と
下車室の合わせ部に口開きが生じ、車室内圧と外気圧と
の差により、通常のパッキンでは阻止できない高温、高
圧の車室内部を流れる流体の漏洩が発生することが予測
されるような場合においても、確実にシール板が流体の
流出を遮ぎり、確実に車室内部からの流体の漏洩を防止
することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の車室シール装置の
実施の一形態を図面にもとづき説明する。図１ないし図
４は、本発明の車室シール装置の実施の第１形態を示す
図である。なお、これらの図において、図５と同一番号
を付した部材は、前記公知例におけると同様、ないしは
類似の構成部材であり、説明は省略する。

【００２１】図１、図２は高圧、高温に耐える本実施の
形態のシール板の形状を示す斜視図である。これらのシ
ール板が設置される車室フランジ面３は、斜視図である
図４から明らかなように、直線部と曲線部よりなってお
り、直線部には図１に示す直線状シール板１１が、ま
た、曲線部には図２に示すように、あらかじめ曲線部の
曲率に沿って曲げられた曲線状シール板１２がそれぞれ
使用される。これらの直線状シール板１１、若しくは曲
線状シール１２は、低合金鋼、例えば２ １／４Ｃｒ、
Ｍｏ、Ｖ鋼、又はステンレス鋼、例えばＳＵＳ３０４等
で形成するようにしている。また、図３に示すように、
下車室１と上車室２とを組合せるために、下車室１と上
車室２との合せ部に、それぞれ設けられる下フランジ面
３および上フランジ面５はそれぞれ平滑なものとされ、
組合せたときに、下フランジ面３および上フランジ面５
を接触させた合せ部の隙間が小さくなるようにしてい
る。この下車室１と上車室２のそれぞれのフランジ部に
は、下ボルト穴４および上ボルト穴６が連通するように
設けられており、これらの下ボルト穴４および上ボルト
穴に締付ボルト９を挿通して、締付けることにより、下
フランジ面３と上フランジ面５とが密着して、合せ部か
らの蒸気の漏洩の少くした車室としての蒸気タービン車
室が内部に形成される。

【００２２】また、下車室１には、下フランジ面３に開
口を設けた下シール溝１５が、図４に示されるように、
フランジ面の略全周にわたって凹設され、この下シール
溝１５に対応して、上車室にも図３に示すように、上フ
ランジ面５に開口を設けた上シール溝１６が上フランジ
面５の略全周にわたって形成されている。

【００２３】上述した直線状シール板１１、曲線状シー
ル１２を、下フランジ面３および上フランジ面５の同一
位置に開口を設け、上下方向に連通した下シール溝１５
および上シール溝１６に挿入し、下フランジ面３および
上フランジ面５の全周にあたって複数枚組合せて設置す
ることにより、下フランジ面３および上フランジ面５の
合せ部には、合せ部に直交する側面をもつ連続したシー
ル板が形成されることになる。この直線状シール板１
１、および曲線状シール板１２には、図１、図２にそれ
ぞれ示すように、板厚の半分程度まで、長手方向、すな
わ挿入されるシール溝の方向に切り込みを入れることに
より形成されたスリット１４が複数本設けられている。

【００２４】また、直線状シール板１１および曲線状シ
ール板１２の両端部１２は、当該シール板と隣接して設
けられるシール板と互いに、はめ合い可能なように切欠
部１３が設けられている。そして、この切欠部１３は、
片側の切欠部１３ａは平板にされ、反対側の切欠部１３
ｂにはスリット１４を設けるようにしている。

【００２５】そして、このような車室シール装置を設け
る蒸気タービン車室１０の組立においては図３から理解
されるように、下車室１側の下シール溝１５内にあらか
じめ直線状シール板１１、および曲線状シール板１２を
下フランジ面３に、形状に合せて挿入して設置した後、
シール板１１および曲線状シール板１２の上半分を上シ
ール溝１６に挿入するようにして、上車室２をかぶせ、
締付ボルト９により締付けることで組立は完了する。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の車室シー
ル装置によれば、特許請求の範囲に示す構成により、上
車室と下車室との接合部であるフランジ面が口開きをし
た場合でも、ほぼ完全に車室内部からの流体の漏洩を防
止できることが、本発明者が行ったモデル試験の結果確
認された。

【００２７】すなわち、従来、この種の車室シール装置
で採用されていた材料の熱膨張率を利用した場合には、
急速な温度変化には対応できず漏洩を生じることもある
が、本発明の車室シール装置では、シール力の発生に車
室内部の流体の圧力を利用しているため、通常のパッキ
ンではシールすることができない、高温、高圧の流体が
流れる車室から流出する流体の漏洩をほぼ完全防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の車室シール装置の実施の第１形態を構
成する直線状シール板を示す図で、図１（ａ）は斜視
図、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す矢視Ａ−Ａにおける
正面図、

【図２】本発明の車室シール装置の実施の第１形態を構
成する曲線状シール板を示す斜視図、

【図３】本発明の車室シール装置の実施の第１形態を示
す横断面図、

【図４】図３に示す車室シール装置を設置する下車室の
斜視図、

【図５】従来の蒸気タービン車室を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 下車室 ２ 上車室 ３ （下車室）下フランジ面 ４ （下車室）下ボルト穴 ５ （上車室）上フランジ面 ６ （下車室）上ボルト穴 ７ 内部車室 ８ タービンロータ ９ 締付ボルト １０ 蒸気タービン車室 １１ 直線状シール板 １２ 曲線状シール板 １３ 切欠部 １４ スリット １５ 下シール溝 １６ 上シール溝

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車室を形成する上車室と下車室とを接合
   する、フランジ面からの流体の漏洩を防止するための車
   室シール装置において、前記上車室および下車室のそれ
   ぞれに凹設され、前記フランジ面の同一位置に開口が設
   けられたシール溝と、前記シール溝に挿入されて前記フ
   ランジ面のシールをする、複数個に分割されたシール板
   とからなり、前記シール板の片側面には、前記シール溝
   の方向に切込みを入れた複数のスリットが設けられると
   ともに、両端部には、隣接して配設したシール板の一端
   部とそれぞれ嵌め合う切り欠き部が設けられていること
   を特徴とする車室シール装置。