JPH11507427A

JPH11507427A - 蒸気シール排気装置

Info

Publication number: JPH11507427A
Application number: JP9502315A
Authority: JP
Inventors: エススミス，ジェイムズ; エヌレヴァッソー，グレン; エイチチャップマン，ジョン; ジェイリンク，ダニエル; エムダィドーナ，ケヴィン
Original assignee: エレクトリックボートコーポレーション
Priority date: 1995-06-07
Filing date: 1996-06-04
Publication date: 1999-06-29
Also published as: US5749227A; EP0830495B1; AU6393096A; US5941506A; EP0830495A1; DE69623283T2; DE69623283D1; US5913812A; WO1996041069A1

Abstract

(57)【要約】蒸気プラントで使用される、タービンの空気シール／復水器の空気除去装置が蒸気プラントの効率を向上させ、蒸気発生器に戻される復水中の酸素濃度を低下させ、装置の構造と保守を簡略化するように構成される。この装置はタービンシャフトの高圧グランドと低圧グランドに配された乾燥摺動シャフトシールを備えている。そのグランドは真空ポンプによって排気される真空ヘッダに接続される。復水器からの空気もその共通の真空ヘッダに排気される。弁棒シール等のタービン上の非回転シールは、これは直線運動のみを許容しなければならないが、蒸気通路への空気の漏れや環境への蒸気の漏れを防止するために金属ベローや従来のパッキンを備えていてもよい。またそのベローシールは、タービンの排気ダクトに接続されてベローの内部圧力を低下させるグランドを備えていてもよい。ベローの内部圧力を低下させることによって、ベローが高圧の蒸気で加圧されたときに生じ得る大破損を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】蒸気シール排気装置発明の背景本発明は、復水器から空気を抜くためのものでもある共通の真空ヘッダーにタービンの両端から排気を導くための、タービンのシールと排気の構造に関するものである。さらに詳しくは、本発明は蒸気発生器に戻される復水中の酸素濃度を低下させ、保守を軽減し、効率を上げ、装置の構成を簡単にすることができる、蒸気タービン用のタービンのシールと排気の構造に関するものである。さらに本発明は、金属ベロー弁棒シールを使用したタービンのシール空気除去装置であって、その金属ベロー弁棒シール内がタービンの排気ダクトに接続されてベローの内部圧力が低下され、破局的な故障が発生しないようにした装置に関するものである。従来の蒸気タービン用の空気シール／復水器排気装置のほとんどは、ラビリンス式のタービンロータグランドシールと、タービングランドと復水器に漏れる空気を排気するための蒸気ジェット式の空気エジェクタを使用している。その蒸気ジェット式の空気エジェクタの蒸気消費を低減させるために、タービンロータと復水器の空気を抜くのに、２つの別々な排気系が一般に使用される。復水気圧をできるだけ低く、例えば、０．５から１０絶対インチＨｇ(inches Hg Absolute) に維持しなければならず、同時に、タービンのケーシングから外に蒸気が漏れるのを防止するために最外のタービンロータグランド内を大気圧よりわずかに低く維持しなければならないために、２つの別々な排気系が必要なのである。このような系におけるタービングランドには始動時と低出力時にシール蒸気を供給する必要があり、そのために余分な配管系を設置し、保守することが必要になる。この配管系および、蒸気ジェット空気エジェクタへ蒸気を供給する系には減圧弁ないし調圧弁が一般に必要であるが、そのような弁の絞り部材が水蒸気浸食されやすいという問題がある。このような圧力調整弁は予定外の保守やプラントの停止の原因となることが多い。また蒸気シール装置には、冷えた状態からタービンを始動する際および一時的に運転を停止するときに、熱膨張差によってロータがそってしまうのを防止するために、ロータをゆっくり回すためのロータ回転ギヤを使用する必要がある。このロータ回転ギヤは頻繁な保守が必要であるとともに、例えばロータがそのギヤで回転されているときに蒸気を供給してしまう等のオペレータのミスを招きやすい。ロータ回転ギヤの運転はタービンの軸受けの総磨耗の９０％を超える原因であると見なされている。なぜなら、通常の回転速度ならば軸受け面同士の接触を防止するオイル膜の形成が、ロータを低速度で回転させると不十分になるからである。上記のような理由で、蒸気タービンを使用する発電所では、少なくとも一人の熟練したオペレータの常駐が必要であった。これは、石油蒸留プラント等の比較的無防備な環境で中小の装置を運転しなければならない遠隔蒸気力装置の場合に特に問題となる。最近中小の熱電併給プラントが増加しており、時折の保守のみで数ヶ月ないし数年無人で運転することができ、しかも設置時の投下資本の小さい蒸気装置がますます必要になっている。発明の要約上記のような事情に鑑みて、本発明は現在のものに比べて効率がよく、構造が簡単で、設置および保守がより低コストでできる、蒸気回転動力装置用のタービン空気シール／復水器排気装置を提供することを目的とするものである。この装置は復水器の排気とタービンのロータのグランドの排気に共通の真空ヘッダを使用する。そのタービンのロータのグランドは、空気／蒸気が真空ヘッダに過剰に漏れるのを防止する乾燥摺動シールを備えている。弁棒等における空気／蒸気のシールには保守の必要性の極めて小さいものであれば従来のパッキン、金属ベロー等を使用してもよい。本発明の他の目的は、磨耗したときのシール部材の交換が容易な、タービンシャフトの乾燥摺動シールの構造を提供することである。本発明のさらに他の目的は、ほぼ完全に長寿命で、ベローの故障が全く起きない程度まで減圧される、金属ベロー式の弁棒シールを提供することである。本発明の上記および他の目的は、ロータと、そのロータに沿って配された複数のロータグランドを有するシール装置とをそれぞれ備えた少なくとも１個のタービンに蒸気を供給する蒸気発生器、そのタービンからの蒸気を凝縮させる少なくとも１個の凝縮器、および共通の真空ヘッダからなる動力装置によって達成される。その共通の真空ヘッダはロータグランドから空気を抜き取り、それによって空気がタービン内の蒸気と混じって凝縮器に入るのを防止する。その真空ヘッダは排気装置によって排気される。この系によって、蒸気発生器に戻される凝縮液中の溶解気体の量が減らされる。さらに本発明は、タービンのロータの円柱状部分と摺動可能に接触する、少なくとも１列の固定周辺シール部材を備えたタービンのロータのシール構造を提供する。バネ構造がそのロータシールをロータに対して所定の位置に保持する。割りハウジングがそのシール部材を取り巻くように配される。その割りハウジングはシール部材をロータと接触させたまま外すことができる。この構成によって、シール部材の修理と交換が容易に行える。さらに本発明は、高圧室から、少なくとも１個の小クリアランスブッシングおよび金属ベローシールを通って、その高圧室を取り巻く低圧ゾーンに延びる弁棒を有する金属ベロー弁棒シールを提供する。その金属ベロー弁棒シールは、各結合点において実効的に静止流体シールを形成するように弁棒および高圧室に結合される。ベローの内部圧力は、前記少なくとも１個の小クリアランスバルブブッシングを通って漏れる流体を排気する漏れ遮断結合(leak-off connection)によって、前記高圧室内の圧力より低く減圧される。本発明はさらに、少なくとも１個のラビリンスシールを含む、最外側のシールと内側シールを備えたタービンのロータグランドの構造を提供する。その内側シールと最外側のシールの間に形成されるグランド内は最外側のシールの外側の圧力以下となるように減圧される。その際外側のシールは２列の周辺乾燥摺動シール部材を備えている。そのシール部材の外側の列はタービン内への空気の漏れを防止し、内側の列はグランド内の圧力が最外側のシールの外側の圧力より高くなったときに、タービン内から空気が漏れるのを防止する。図面の簡単な説明本発明の他の目的や他の効果は、添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読めば明らかになる。第１図は、本発明の一実施の形態の動力装置を示す概略図、第２図は、本発明の金属ベローシールの断面図、第３図は、タービンの高圧端と低圧端用の、本発明のタービンロータのシール構造の断面図、第４Ａ図は、第３図のタービンの高圧端におけるタービンロータのシール構造の拡大図、第４Ｂ図は、第４Ａ図のＢーＢ線に沿った分解断面図、第４Ｃ図は、第４Ａ図のＣーＣ線に沿った分解断面図、第５図は、本発明の他の実施の形態のタービンロータのシール構造の断面図である。望ましい実施の形態第１図に示す本発明の一実施の形態の動力装置においては、蒸気、例えば、水蒸気がタービンに供給される。この動力装置は種々の分離弁２、トリップ絞り弁３、および調速弁４を介して水蒸気をタービン５に供給する水蒸気発生器１を備えている。タービン５からの排気は主復水器６に入り、凝縮されて、復水ポンプ７および給水ポンプ１５によって水蒸気発生器１に戻される。第１図に示すような水蒸気プラントにおいては、弁棒での蒸気漏れや、タービンのロータがタービンのケーシングの高圧端を出るところでの蒸気漏れを防止する構造が必要なのはいうまでもない。さらに、通常大気圧下２０から２９インチＨｇで作動する低圧のタービン排気や主復水器への空気漏れを防止する構造も組み込まなければならない。これは、排気蒸気中の空気あるいは他の凝縮できない気体が、空気と蒸気の混合気体内の水分が凝縮するときに復水器の管の周囲に溜まって、境界層を形成し、その境界層が熱伝導を悪くし、復水器の全体的な性能を低下させるのを防止するために必要である。復水器中の空気の量が過剰であると、空気中の酸素等の気体が高濃度で復水中に溶解するおそれがある。このような気体、特に酸素は給水化学添加剤や脱気タンクを使用して連続的に除去しなければ、蒸気発生器内等での腐食の問題を引き起こす。タービンのロータが通常の運転条件下で低圧ケーシングから突き出しているところや大気圧より低い圧力が存在する位置で空気がタービンの排気に侵入する可能性がある。従来の水蒸気シール装置は水蒸気の通路内での全ての機械的貫通部分、例えば、弁棒、タービンロータ、における最外側のグランドに侵入する空気を追い出すためほとんど専用に低圧排気装置を使用している。そのようなグランドからの空気／蒸気混合気は最終的に補助復水器に送られ、そこで空気は復水器の管上の復水に気体を拡散させるのに好適な条件に曝される。復水に溶解しない空気は補助復水器の高い部分近くに集まるので、この部分を大気に開放するか、あるいは何らかの排気方法でこの部分の空気を追い出し、復水器が空気で取り囲まれるのを防止する必要がある。第１図に示すように、本発明によれば、共通の真空ヘッダ１７に連結された排気ライン１６を介して、真空ポンプ８によって主復水器６から空気が抜かれる。真空ポンプ８は真空ヘッダから水分分離器９に吸い込まれる空気／蒸気混合気体を排出する。その水分分離器においては、空気／蒸気混合気体中の水分が分離されて集められ、比較的乾燥した空気が大気に放出される。集められた水分は通常ドレンラインによって復水器の温水溜に戻される。そのドレンラインは水分分離器中の液面が高くなったときにフロート弁によって開かれる。他の実施の形態においては、蒸気ジェット式の空気エジェクタを使用して真空ヘッダを排気する。この場合には、上述のように真空ヘッダは補助復水器に接続され空気／蒸気混合気から水分を分離する。一般に蒸気ジェットエジェクタは真空ポンプに比べてはるかに効率が悪く、真空ヘッダからの空気／蒸気混合気に相当の熱と水分を加えてしまう。この加えられる熱と水分のために、簡単な水分分離器でなく相当大きな補助復水器を使用して空気から水分を除去せざるを得なくなる。この大きな補助復水器は表面積の大きな管束を有するため、高濃度の酸素等の凝縮できない気体と接触して復水が形成され、より大量の復水が主復水器に戻されることになり、給水の酸素化が促進される。これに対して、真空ポンプ水分分離器は、高濃度の酸素等の凝縮できない気体に凝縮した水分が曝される表面積が極めて小さい。このような真空ポンプ水分分離器は、蒸気エジェクタと異なり、真空ポンプが空気／蒸気混合気に蒸気を加えることがないので、真空ヘッダからの混合気に混じって入ってくる水分のみを除去すればよい。真空ポンプは、通常液体リングタイプであるが、その液体リングと水分分離器を低温に保つのに小さな熱交換機１０があればよい。第１図に示す蒸気プラントの空気シール空気除去装置は２個のタービンロータグランド１１、１２を備えている。これらのグランドはロータがタービンのケーシングから突出する部分に漏れの少ない空気シールを組み込むことによって形成されている。両グランドはこれらのグランドを形成する漏れの少ない空気シールの直ぐ内側において排気ライン１３、１４にそれぞれ接続されている。その排気ライン１３、１４は共通の真空ヘッダ１７に接続されている。従来のタービンの蒸気／空気シール装置はラビリンス型のシールを使用しているが、そのラビリンス型のシールは相当量の空気を漏らすため専用のタービングランド排気装置を使用せざるを得ない。専用のタービングランド排気装置を必要としない単純なカーボンのパッキンリングを使用することもあるが、タービンのロータが小型な場合に限られる。その単純なカーボンのパッキンリングは少量の蒸気が高圧グランドを通って外に漏れるのを許し、少量の空気が低圧グランドを通って中に漏れるのを許す。その空気が低圧グランドを通って中に漏れる空気はタービンの排気とともに直接復水器にはいる。上記のような漏れの少ない空気シールは、後に詳細に説明するが、少量の空気がタービンのグランドに漏れるのを許す。高出力時には、タービン５の１段目から高圧グランド１１に蒸気が漏れるのは普通である。タービンのグランドから排気ライン１３、１４を介して空気／蒸気混合気を共通の真空ヘッダ１７に排気して、タービンのグランドに入った空気を主復水器に入ったり、復水に溶解したり、熱伝達を悪くしたりする前に大気中に放出するのが望ましい。しかしながら、タービン５の１段目からの蒸気の漏れが妥当な大きさの真空ポンプ８、水分分離器９および熱交換器１０に対して多量すぎ、タービンのグランドへの空気の漏れが主復水器６の許容限度以内であるならば、タービングランドの排気ライン１３、１４は別の排気ライン５４あるいはタービンのケーシング構造内の通路を介してタービンの排気５３に直接接続してもよい。いずれにしても、従来の蒸気プラントにおいて必要であった、専用のタービングランドシールと排気装置が不要になる。第１図に示す装置の弁棒シールは従来のソフトパッキン型でよく、この場合は排気ライン１８、１９、２０が真空ヘッダ１７に延びているのが望ましい。これらの排気ラインは、排気ライン１８、１９について図示してあるようにタービンの排気にも接続されていてもよい。というのは、ほとんどの場合にこれらのラインを通る空気の漏れは無視できる程度だからである。ソフトパッキン型の弁棒シールを上記排気ライン１８、１９、２０無しに使用してもよい。但し、この場合にはパッキンが磨耗すればシールから蒸気が漏れる。本発明によれば、金属ベローシール型の絶対空気シールが提供される。このシールは必要ならば内部蒸気圧力をシールするのにも使用することができる。金属ベローシールは排気ライン１８、１９、２０に接続して、内部圧力を低下させ、それによってベローの疲労寿命を決定する機械的応力を減少させるようにしてもよい。空気の漏れは生じないと考えられる。この場合には、排気ライン１８、１９による空気の寄与は存在せず、復水器の空気濃度が多少高くなり、場合によっては笛の鳴るような音が出る以外は、高い内部蒸気圧下で作動するベローシールに比べてベローシールの故障が少なくなる。第２図は上述の蒸気プラントの空気シール空気除去装置と併用できる、本発明の金属ベロー弁棒シールの断面図である。弁棒２１は、ほとんどのルート弁(roo t valve)、トリップ絞り弁、調速弁棒がそうであるように、ブッシング２２に対して直線運動のみ可能で、回転はできない。ベローアセンブリ２３と上下のフランジ２４がねじ締結具で弁帽に、ナット２７で弁棒２１に取り付けられている。上フランジは弁棒のテーパ部分２８に着座し、金属ー金属シールを形成している。しかしながら上フランジと弁棒のテーパ部分２８の接触面の表面仕上げが許容範囲内に維持できなければ、圧縮可能なガスケットやパッキンを挟んで気密度を高めてもよい。下フランジ圧縮可能なガスケットを挟んで弁帽に気密に接触している。この場合にも、接触面の表面仕上げが適切ならば金属ー金属シールとしてもよい。金属ベロー２５は薄い金属シートの成形コンボリューションの溶接体であるのが望ましい。金属ベロー２５は長い管状材料から形成してもよいし、所望の形状に電鋳してもよい。ベローのコンボリューションの材料はNiCrFe等のニッケル合金等の高温、高応力、高疲労条件に適合するものでなければならない。またベローのコンボリューションは、機械的損傷や、コンボリューションに挟まってベローが圧縮されたとき高い応力を発生するような異物から保護しなければならない。そのために、伸縮自在のガード２９が設けられる。このガード２９は上下のフランジ２４に結合された２個以上の同軸の管状部材から形成される。ベローの内部圧力は、漏れ遮断結合３０を第１図に示すように真空ヘッダ１７に接続するかタービンの排気ケーシングに接続するかして、３気圧（絶対圧力）未満、望ましくは大気圧以下、に減圧される。漏れ遮断結合３０が無いと通常蒸気供給圧、一般に数百PSI、に達するベローの内部圧力を低下させることによってベローのコンボリューションに掛かる応力を小さくしてベローの疲労寿命を延ばすことができる。ベローはほぼ完璧な空気シールを形成するため、ベローの故障が発生しない限り漏れ遮断結合３０のために空気の漏れが増大する虞は無い。例え、増大したとしてもその量はわずかである。漏れ遮断結合３０を組み込むことによって、ほんの少量の漏れ空気しかベロー内に入らないため、ベローの故障の虞がほとんど無くなる。漏れ遮断結合３０が金属ベローに組み込まれていない場合に生じるベローからの大量の蒸気漏れに比較すると前記空気の漏れは無視できる程度である。第３図は、第１図のタービンの空気シール／復水器空気除去装置に組み込まれる典型的なタービンロータの空気シールの断面を示している。タービンロータ３１の周囲に設けられた最外側のグランドは乾燥摺動空気シールアセンブリ３２とラビリンスシール３３によって形成されている。その乾燥摺動シールはタービンロータ３１の周面に配された固定カーボンセグメント３４を有するシール部材を備えている。外部空気圧とガーター(garter spring)によってそのカーボンセグメント３４がタービンロータ３１に押圧されるとともに、圧力逃がし溝３５が環状シール面への単位荷重を小さくする。これによってカーボンシール部材の磨耗寿命が長くなる。またそのカーボンセグメントは外部圧力と圧縮スプリングと板バネ３８によって半径方向シール面３７に軸方向に押圧されている。このようなシール構造によって、正常運転時にシールの左側の大気からシールの右側のグランドに空気が漏れるのを防止することができるとともに、復水器への冷却水が無くなったときのような異常時にシールの右側のグランド内に形成される蒸気圧を、蒸気が周囲に放出され危険を及ぼすことが無いようにシールすることができる、２重のシールが形成される。第３図に示すようなシール構造がタービンロータの高圧端に適用される場合には、タービンの１段目はラビリンスシール３３の直ぐ右側になる。この場合は、乾燥摺動シールアセンブリ３２とラビリンスシール３３の間に形成されるグランドは、第１図に示す真空ヘッダ１７あるいはタービン排気５３に排気管３９を介して接続される。ラビリンスシール３３間に形成されるグランドは、１段目の領域からラビリンスシール３３の右側に漏れる高圧蒸気を利用するために、タービンの下段、例えば４段目または５段目に、パッキンリエントリー通路(packingre -entry passage)４０を介して接続される。例えば、オリフィスのような流量制限装置を排気管３９に設けて、高出力運転時にグランド内の圧力を高めてもよい。これによって乾燥摺動シール等の両側の圧力差が小さくなり、シール面の単位荷重が小さくなり、したがって、シール部材の磨耗寿命が延びる。圧力差が小さくなれば、パッキンリエントリーグランドからの蒸気の漏れや、ラビリンスを横切る１段目の領域からの蒸気の漏れが少なくなり、蒸気プラントの効率が向上する。第３図に示すようなシール構造がタービンロータの低圧端に適用される場合には、タービンの排気はラビリンスの直ぐ右側になる。この場合には、排気管３９は第１図に示す真空ヘッダ１７に接続される。なお、乾燥摺動シールアセンブリ３２を通る空気の漏れが、第１図に示す復水器の排気管１６が復水器内の空気濃度を許容範囲内に維持するのに充分なほど少なければ、排気管３９を使用しなくともよい。この場合はラビリンスシール３３も除去してよい。しかしながらラビリンスシールを少なくとも１個残しておけば、乾燥摺動シールアセンブリ３２のシール部材３４が大きく破損したときに復水器内の真空が完全に失われるのを防止するバックアップシールが得られる。タービンロータの低圧端では、パッキンリエントリー通路４０は何も作用しないので除去してよい。非接触面シール、リップシール、種々の柔軟な環状シール等の他の形式の乾燥摺動シールをタービンのロータグランドの空気シールに使用することができるが、第３図に示す乾燥摺動シール構造が様々な理由で望ましい。図示するように、乾燥摺動シールアセンブリ３２は、従来の空気除去装置に使用されている従来のラビリンスシールアセンブリ用に形成されたパッキンボックスに嵌め込まれている。実際、最外側のラビリンスシールの歯を収容するようにタービンロータに設けられた溝を取り除けば、既存のタービンに第３図の乾燥摺動シール構造を取り付けることができる。また、このシールは、ロータとケーシングの熱膨張の差によって生ずることのある、ケーシングに対するロータの軸方向の運動をほとんど無制限に許容することができる。さらに第３図に示す乾燥摺動シールアセンブリ３２はパッキンボックスの分解を最小限にとどめてカーボンセグメントの交換をすることができる。パッキンボックスのキャップ４１を外せば、シールアセンブリ全体に接近することができる。第４図に示すように、キャップ４１を外すとシールアセンブリの上半分４２が外せ、上半分を外すと、セグメント３４に接近できる。ここでガータスプリング３６を外すと、ここのカーボンセグメントを交換できる。この交換は、磨耗したセグメントをタービンロータにそって回して外し、新しいセグメントをタービンロータの下方に回しながら入れることによってシールアセンブリの下半分を外さずに行うことができる。新しいセグメント３４を装着し、ガータスプリング３６を装着し直した後にシールアセンブリの上半分４２を取り付ける。上部シールハウジングを下部シールハウジング４３上に降ろすとき、板バネ４４がセグメント３４とぶつからないように、リテーナピン４７をシールハウジング４２、４３に止めておくためのリテーナリング４６の後ろにシム４５が挿入される。そのシム４５は板バネ４４を広げて、上部シールハウジング４２が下部シールハウジング上に降ろされるときのクリアランスを作る。そのシム４５は、上部シールハウジングが所定の位置に収まった後にひも４８を引っ張って外す。各ピン４７は一体的なリベット４９によって対応する板バネ４４に固定されている。リベット４９は図示のように板バネ４４と面一になるように削られる。ピン４７はスプリング５０を通って延び、シールハウジングを外したときにそのスプリング５０が紛失しないように物理的に保持している。下部シールハウジング４３はドレイン通路５１を備えており、そのシールハウジングの低い部分に溜まる水分を抜くようになっている。ソフトパッキン５２をシールハウジングの周囲に取り付けて漏れがより少なくなるようにしてもよい。このソフトパッキンは上部ハウジング４２の取り外しができるように割れなければならない。第５図はタービンの高圧端に適用するタービンロータのシール構造の他の実施の形態を示している。この実施の形態では、高圧グランドはそのグランドの外側に漏れの少ない空気シール３２を備え、内側に漏れの少ない蒸気シール５５を備えている。その漏れの少ない空気シール３２は上述のように、第１図の真空ヘッダ１７あるいはタービンの排気５３に漏れる空気の量を減らすのに使用される。また漏れの少ない蒸気シール５５はタービン５の１段目から高圧グランド内への、したがって真空ヘッダ１７への蒸気の漏れを減少させるのに使用される。この蒸気流の減少によって、真空ポンプの熱交換器１０によって凝縮するのに必要な熱荷重が減少する。また、この蒸気流の減少によって、真空ポンプ８に要求されるキャパシティーが小さくなり、高出力時のタービンからの蒸気の漏れが少なくなり、蒸気プラントの効率が向上する。蒸気シールカーボンセグメントの保持方法およびその装着と交換は空気シールアセンブリについて上記したのと同様である。要するに、本発明によれば、蒸気プラントにおいて、そのプラントの簡単な構造、およびそのプラントからの蒸気漏れを防止し、そのプラントへの空気の侵入を減らし、そのプラントから空気を除去する方法であって、従来の蒸気シール／空気抜き装置に比べてオペレータによる点検が少なくて済み、投下資本および保守コストが大幅に少ないものが提供される。弁棒ベローシールは完璧な、長寿命の空気／蒸気シールを提供し、しかも容易にベローに接近することができる。さらにタービンロータシールは保守の容易なグランド構造を提供し、しかもそのグランドのシール部材は磨耗寿命を極めて容易に予測することができ、定期的に交換することができる。以上特定の実施の形態に基づいて本発明を説明したが、当業者は様々な変更例を容易に考えることができるであろう。例えば、上述のタービンロータシール、動力装置、金属ベロー等は水蒸気以外の流体を使用するタービンにも同様に使用することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者レヴァッソー，グレンエヌアメリカ合衆国コネティカット州 06415 コルチェスターネルキンロード 51 (72)発明者チャップマン，ジョンエイチアメリカ合衆国コネティカット州 06340 グロートンバディングトンロード 84−１ (72)発明者リンク，ダニエルジェイアメリカ合衆国コネティカット州 06359 ナンバーストニングトンジェレミーヒルロード 60 (72)発明者ダィドーナ，ケヴィンエムアメリカ合衆国コネティカット州 06333 イーストライムブラックオークドライヴ 11

Claims

【特許請求の範囲】１．ロータと、そのロータに沿って配された複数のロータグランドを有するシール装置とをそれぞれ備えた少なくとも１個のタービン、そのタービンに蒸気を供給する蒸気発生手段、そのタービンからの蒸気を凝縮させる少なくとも１個の凝縮器、前記凝縮器から空気を抜き取るとともに、空気が前記タービン内の蒸気と混じって前記凝縮器にはいる前に前記複数のロータグランドの少なくとも１つから空気を抜き取る共通の真空ヘッダ、およびその真空ヘッダを排気して蒸気発生手段に戻される凝縮液中の溶解気体の量を減らす排気手段、からなる動力装置２．前記タービンのロータグランドがそのタービンの排気にも接続されていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の動力装置。３．前記タービンのロータグランドへの空気の漏れを減少させる、クリアランスの小さな乾燥摺動シールを備えた最外側のロータグランドを有することを特徴とする請求の範囲第１項または第２項記載の動力装置。４．前記タービンのロータグランドへの空気の漏れを減少させる、クリアランスの小さな乾燥摺動シールを備えた最外側のロータグランドと、前記真空ヘッダへの蒸気の漏れを減少させる、クリアランスの小さな蒸気シールを備えたタービンの高圧グランドとを有することを特徴とする請求の範囲第１項記載の動力装置。５．前記共通の真空ヘッダが液体リング式の真空ポンプを備えていることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項記載の動力装置。６．前記蒸気発生手段と前記タービンの間に配された弁棒を有する弁であって金属ベローシールからなる弁を少なくとも１個有することを特徴とする請求の範囲第１項または第２項記載の動力装置。７．前記金属ベロー弁棒から延び、前記共通の真空ヘッダに接続され、その金属ベローの内部圧力を大気圧以下に低下させる排気ラインを備えていることを特徴とする請求の範囲第６項記載の動力装置。８．弁棒、前記弁棒が通って延びるクリアランスの小さなブッシングを少なくとも１個有する高圧室、前記高圧室の外側に配された金属ベローシールであって、前記弁棒がその金属ベローシールを通って、前記高圧室とその金属ベローシールの外面を囲む低圧領域に延びるように配された金属ベローシール、および前記ブッシングを通って漏れる流体を排気することによって前記ベローの内部圧力を前記高圧室の圧力より低くする漏れ遮断結合、を備えてなり、前記金属ベローシールが、各結合点において作用的に静止流体シールを形成するように前記弁棒と高圧室に結合されていることを特徴とする金属ベロー弁棒シール。９．前記ベローを取り囲む伸縮自在のガードを有することを特徴とする請求の範囲第８項記載の金属ベロー弁棒シール。 10．少なくとも１列に配列された、タービンロータの円柱状部分と摺動自在に接触する固定周面シール部材、前記シール部材を前記タービンロータに対して所定の位置に保持するスプリング手段、および前記シール部材を取り囲むとともにそのシール部材を前記タービンロータに接触させたまま取り外すことのできる割シールハウジングからなるタービンロータシール構造。 11．前記シールハウジングが、そのシールハウジングと関連する全てのスプリング手段がそのシールハウジング内に物理的に捕らえられように構成されており、その各スプリング手段が、そのシールハウジング装着の際には後退位置に仮に保持されるようになっていることを特徴とする請求の範囲第１０項記載のタービンロータシール構造。 12．最外側の２方向シールを一方の側に、少なくとも１個のラビリンスシールからなる内側シールを他方の側に備えたグランドと、そのグランド内を排気してそのグランド内の圧力を前記最外側の２方向シールの外側の圧力以下に維持する手段とからなり、前記前記最外側の２方向シールが、２列の乾燥摺動周面シール部材を備え、外側の列の前記シール部材がタービン内への空気の漏れを防止し、内側の列の前記シール部材が、前記グランド内の圧力が前記最外側の２方向シールの外側の圧力より高くなったときに前記タービンからの外側への漏れを防止するようになっていることを特徴とするタービンのロータグランドの構造。 13．前記内側のシールの少なくとも１個が、前記タービン内から前記グランド内への漏れを防止する、クリアランスの小さな乾燥摺動シールを備えていることを特徴とする請求の範囲第１２項記載のタービンのロータグランドの構造。 14．動力装置における流体の漏れを減少させる方法であって、ロータと、そのロータを取り巻くとともに、高圧の入口と低圧の出口を有する蒸気通路を形成する固定部材と、前記ロータに沿って配された、少なくとも１個のロータグランドを備えたロータシール装置とからなる少なくとも１個のタービンを備えた動力装置を設け、前記タービンに蒸気を供給し、前記タービンからの蒸気を少なくとも１個の凝縮器内で凝縮させ、前記ロータシール装置および前記凝縮器から漏れる空気を共通の真空ヘッダに排気し、それによって前記動力装置における流体漏れを減少させることを特徴とする方法。 15．前記タービンのロータグランドからの空気を前記タービンの排気に排気することを特徴とする請求の範囲第１４項記載の方法。 16．クリアランスの小さい乾燥摺動シールを有する少なくとも１個のロータグランドを設け、その乾燥摺動シールによってそのグランド内への空気の漏れを減少させることを特徴とする請求の範囲第１４項または１５項記載の方法。 17．クリアランスの小さい乾燥摺動シールを有する少なくとも１個のロータグランドを設け、その乾燥摺動シールによってそのグランド内への空気の漏れを減少させるとともに、クリアランスの小さい蒸気シールを有する少なくとも１個のロータグランドを設け、その蒸気シールによって真空ヘッダ内への蒸気の漏れを減少させることを特徴とする請求の範囲第１４項または１５項記載の方法。 18．液体リング式の真空ポンプからなる共通の真空ヘッダを設けることを特徴とする請求の範囲第１４項または１５項記載の方法。 19．蒸気発生手段と前記タービンの間に配される金属ベローシールを有する少なくとも１個の弁を設けることを特徴とする請求の範囲第１４項または１５項記載の方法。 20．前記金属ベローシールと前記共通の真空ヘッダとの間に排気ラインを接続して、前記金属ベローシールの内部圧力を絶対３気圧あるいは大気圧より低くすることを特徴とする請求の範囲第１９項記載の方法。