JPS58206804A - 蒸気タ−ビンのラビリンスパツキン - Google Patents

蒸気タ−ビンのラビリンスパツキン

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Publication number
JPS58206804A
JPS58206804A JP57088807A JP8880782A JPS58206804A JP S58206804 A JPS58206804 A JP S58206804A JP 57088807 A JP57088807 A JP 57088807A JP 8880782 A JP8880782 A JP 8880782A JP S58206804 A JPS58206804 A JP S58206804A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
labyrinth
rotor
steam turbine
steam
casing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP57088807A
Other languages
English (en)
Inventor
Miharu Fukazawa
深沢 美治
Mitsuo Kawai
光雄 河合
Osamu Watanabe
修 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP57088807A priority Critical patent/JPS58206804A/ja
Publication of JPS58206804A publication Critical patent/JPS58206804A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/44Free-space packings
    • F16J15/445Free-space packings with means for adjusting the clearance
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/02Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type
    • F01D11/025Seal clearance control; Floating assembly; Adaptation means to differential thermal dilatations
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00Materials; Properties thereof
    • F05D2300/50Intrinsic material properties or characteristics
    • F05D2300/502Thermal properties
    • F05D2300/5021Expansivity
    • F05D2300/50212Expansivity dissimilar

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は蒸気タービンの蒸気漏れを防止するラビリンス
パツキンに関する。
〔従来技術とその問題点〕
蒸気タービンの効率は、タービン動翼を介して酸欠の@
気玉力を加えること、−および圧力損失をもたらす原因
ともなる各種蒸気、暑れを最小にするに一部衣存する。
蒸気漏れの一つとしては、ロータ回転軸線方間に宿って
ロータとグー777間、a−夕とノズルダイヤフラムの
円輪間およびケーシングと動域間においてロータ軸線方
向で起こりうる。この為ロータ回fh@線方向に旧っで
の蒸気の禰れを直重するため、従来ノd第1図に要部断
面を示すように、各々ロータ11)回転軸線と同心の多
数の#を合本、その間に歯部分を形成し、もってロータ
周囲にごく隣接してシールを杉成する4次のラビリンス
パツキン13)をケーシング(2)に設けることが知ら
れている。なお第1図中15)は支持用バネを示す。
この漏れ蒸気量を減少させるための対策としてハ、ラビ
リンスパツキン(3)とロータ(1)との隙間の縮小あ
ろ1ハ・はフィン+4)の故を増やすことが行われてい
た。
しかし、隙間の縮小はラビングという運転上のトラブル
、マタフィン14)の増加はスパンの増長の問題と浩び
つくため漏れ蒸気量の減少にはおのずから限界がh9、
一方、近年の蒸気タービンは熱効率の同上を1的として
使用TML度および使用圧力が上昇し、現圧蒸スタービ
ンの役高蒸気温度は566 ’O%4気圧力は246 
ic9/(、ゼであり、この温1(モカは今後兵、(も
 高圧化の、順向にちる。
そのため、従来の環気タービイロータおよびケ−7:/
 f I″:使用され″(IAる鉄基、′、”29ト系
銅は高!1!強Wが不尽するため、より蛎、′晶」度の
優れた鉄基オーステナイト系−の使用が検討されている
しかしながらこの鉄基オーステナイト系鋼の熱膨張係数
約18.5X10  /’Oは鉄基フェライト系鋼の熱
膨張係数約12.5X10  /’Oに比較して1.5
 培大きい。このため、蒸気タービンロータおよびケー
シングは蒸気温変が高くなると、それらの熱膨張係数お
よび大きさに比例してロータ半径方向に大きく熱膨張変
位する。
この熱膨張量は、ゲージングがロータの外径に比較して
、その内径の大きい分だけ大きくなり、纂1図のロータ
(1)とラビリンスパツキン+3) トノ隙間が大きく
なる欠点を有しでいる。
さらに、蒸気圧力の上昇はケーシング内面にかかる内圧
力を増すこととなるため、ロータ(1)とラビリンスパ
ツキン13)との隙間をより大きくさせることになり蒸
気l旙れが増大することKなる。
このように鉋来のラビリンスパツキンでは高温での漏°
れ蒸気量を減すさせるのが不光分で味気タービンの高効
率化には対処し得ない欠点を有している。
〔発明の目的〕
本発明はこのtうを点に鑑みてなされたもので、4 ?
all下で分いて、ロータとケーシングとの1、座間、
ロータとノズルダイヤプラムの内輪との隙間、およびケ
ーシングと動域との隙間からの漏れ蒸気量を減少させる
蒸気タービンのラビリンスパツキンを提供することを目
゛杓とするものである。
〔発明の概要〕
本発明に係ろラビリンスパツキンは蒸気タービン・璽転
中に1回転本の回転軸線方向への蒸気漏れを防止できる
もので、ラビリンスパツキンが回転体の回転軸中心方向
に町って移動tろように、ゲージングあるいはノズルダ
イヤフラム内輪の内面、毒に配置された刺突し用バイメ
タルと支持用バネを投けることによって蒸気タービン運
転中のロータとラビリンスパツキンとの庫間を縮小でき
るものである。
発明の21J製〕 従来のラビリンスパツキンは81図に示したように普4
慢列かのフィン14)を切出すか、又は植込んだ蚊個の
円弧状片を円環に組汁せて外部からバネで押えて司ボさ
れている。
しかし7、この固定方法では、前述したように蒸気ター
ビン運転時のロータとケーシングの熱膨張量の大小によ
り、ロータとケーシング間、ロータとノズルダイヤプラ
ムの内輪間ケーシングと動翼間の隙間は拡大し、ロータ
軸線方向への蒸気漏れ量が増大する。
これに対し本発明に係るラビリンスパッキンハ第2図に
要部断面を示した支うに回転体としてのロータ(6)に
同って回転軸外方向に熱膨張変位するように配電された
引戻し用ノぐイメタル、9)と支持用バネ(1〔を設ゆ
ることによって、4気タ一ビン運転時にラビリンスパツ
キン・8)が刺突し用バイン・タル(9)のバイメタル
効果による熱膨張変位1・ζ比例してロータ(6)に同
って回転悄中心方向に移動できるようtCシたことにち
り、これにより前述した熱膨張係数の大きな鉄基オース
テナイト系鋼で作られたロータおよびr−シングでも、
ラビリンスパツキン18)に接合されたフィン!t])
とロータ(6)との隙間を縮小で−きる。このため、ロ
ータ軸線方間の蒸気漏れを防止できる効果があり、蒸気
タービンの効率を上げる効果がらる。
〔発明の実施例〕
以下本発明を実施例によ妙詳細に説明する。本発明に係
るラビリンスパツキンは例えば82図に示すようにフィ
ンUυを接合したラビリンスパツキン18)の後方に引
戻し用バイメタル19)と支持用・バネ・+lを設けた
ものでろ乙。
フィン(lυおよびラビリンスパツキン18)はロータ
i6)と接触した4合にこれに損傷を与えず、すみやか
に摩耗してしまう材料であれは艮く、材料およびその製
造方法は従来のラビリンスパツキント同様で艮い。
引戻し用バイメタル・9)は一般に知られているX似 うに:第3図および第5・図に斜視的ボした高膨張金A
 (9b)と低彬逼危4 (9a)を接合して成るもの
でちり、本発明のラビリンスパツキンではその形状が凸
面のバイメタルで、凸側に例えばl 34 Cr−1i
’eのフヱライト系ステンレス、@から1なる1氏膨張
金属(9a)、凹側ニ例えば181%l1−124Cr
−F’eのオーステナイト系ステンレス鋼からなる高膨
張金属(9b)を配して接合したもので成り、両金属は
その熱膨張係数の差が大きなもの程変位量を一犬きくで
きるからより良い結果を得ることができる。
この引戻し用バイメタル(9)は蒸気タービン運転時に
ロータ(6)およびケーシング(7)が熱膨張してその
熱膨張変ttの差によりロータ16)とフィンaυの隙
間が大きくなっても、引戻し用バイメタル(9)のバイ
メタル効果に二って、ラビリンスパツキン18)fI:
r−タ(6)の回1軸中−心方向に移動できるようにな
っている。引戻し用バイメタル(9)の接合方法呟窮4
図に示したケーシング(力側に凸の板状)※イメタル、
おるいは苓2図ICyF、したラビリ/スパッキン;8
)側に凸の板状バイメタルの一″#a針第4図の方校で
ばう゛ビリンズパッーヤン・8)の肩部【1.茗2図の
方式ではゲージング(力内画溝′/c弓接される。
この引戻しバイメタル・9)の一端のみ、溶接は、引戻
し用バイメタル19)・が蒸気タービン運転時の高温状
態において、七のバイメタル効果針最大に発運でき−る
一方式であり1.他の方法、たとえば一端茫ボルトf″
固定するtど゛一般的を接t7決によってもバイメタル
効果を発暉できる。
また、引戻し用バイメタル、9)は凸面形状であるタメ
、バイメタル自身のスプリング効果によってロータが振
動するなど、異常状態Fにおいて、ロータ(6)周囲ち
るいは動翼先端周囲とフィン(11)とが接触あるいは
摺合した6合、ロータ回転軸の外方に移動する。このた
めロータ周囲TCけキズが出来ることが少なく、ロータ
(6)とフィンflllあるいは動翼とフィンとの接触
がなくなると、ラビリンスパツキンは元の状、襟にバイ
メタルのスプリング効果によって戻る。
次に支持用バネ、10は官2図および第4図に示すよう
にラビリンスパノキ/8)の背部に1個以上設けられる
。この支持用バネ、11はコイルバネめるいは板バネで
よく、従来のラビリンスパツキン用の後押えバネと同じ
材實のもので改い。
この支持用バネl1liは、4気タービン運転時にラビ
リンスパツキン・8)が4財振動するのt固定するとと
もに、引戻し用バイメタル噛9)のノくイメタル効果に
よるラビリ/スノくツキ/I8)のロータ(6)に向つ
て半径方向内方への移動を有効に伝導できるようになっ
ている。
第6図は、第2図および第4図の引戻し用バイメタルの
接合方法の他の実施例であり、1個の円弧状ラビリンス
パツキンの後方に円周方向に長い引戻し用バイメタルn
3t−設けたものであり、その形状ば溶7 +9 :C
*+視的に示したように凸あるいは凹面形状を待ち、凸
側に低膨張金属(12a) 、凹側に高膨張金属(12
b)を配して接合されて茂る。
この引戻し用バイメタルQ5の接合方法は前述の引戻し
用バイメタルと同様で、ラビリンスパツキン18)の肩
部あるいはゲージング(7)内面、IHC一端が溶接あ
るいばボルト固定など、バイメタル効果を有効に全幅で
きる方法であればtく、第6図に示したように1個の円
弧状ラビリンスパツキンの片側肩部に2個以Eのプ1戻
し用バイメタルを接合したの汁、ラビリンズパー7・午
1(8)のそ定変を艮〈するために設ゆたものf′!b
る。
第8図ば蓼発明のラビリンスパツキンにおいで、引戻し
用バイメタル1131設Cすることによって、できる蒸
気流(欠目J)を止めるため、バイメタル族あるいは板
バネ製の蒸気止めバネtt、tを設けたものである。こ
の蒸気止めバネ(13を蒸気入口側に設けたのは、ラビ
リンスパツキン(8)が蒸気圧力によって押されてケー
シング(7)内面11 vc片当りするの針バランスさ
せる効果をも待たせている。なお、この蒸気止めバネは
蒸気流を市める効果が主目的でめるから、その取付は位
置、形状、数看など蒸気流を止める効果からもものなら
どのようなものでも曵い。
第9図は本発明の蒸気タービンのラビリンスパツキンで
4fiタービンコータ+、6)とノズルダイヤスラムの
内輪・14)との庫、1J111?:設けらまたうどリ
ンスパツキンの代表果、慣例でb′す、引戻し用バイメ
タル9)、支持用バネ11の材料、接合方法しよびその
効果は前述の蒸気タービンロータどケーシングとのl>
4 、団に没けらするラビリンスパツキンと同様である
第10図は本宅間の蒸気タービンのラビリンスパツキン
でケーシング(1)とfk式タービン動に+【!9トの
隙間に設けられたラビリンスパツキンの代表実施例であ
り、引戻し用バイメタル(9)、支持用バネuIの材料
、接合方法お支びその効果は前述の蒸気タービンロータ
とケーシングとの隙間に設けられるラビリンスパツキン
と同様である。
また、他の実施例として19本発明のラビリンスパツキ
ンの構成要素である引戻し用バイメタル、9)はラビリ
ンスパツキンをロータに同って回転中心方向、に移動で
きるように加工した形状記憶合成であっても、その効果
を得ることができる。
以上、本発明の引戻し用バイメタルと支持用バネを投ゆ
たラビリンスパツキンを開用することに二って、蒸気タ
ービン゛運@時の高温下’C・E?いて、ロータとゲー
ジング間、ロータとノズルダイヤスラムの内輪間ケーシ
ングと動g:lJ1の隙間からの、潰れ蒸気tt−減少
できるため、蒸気ト五力損失が小さく1、したがって蒸
気、タービン効率針大きく扁めることができ1.大巾を
燃料費のS衿ができるなどが叩能となり工業上類る有用
であ・る。
4−14図面のfti薬を説明 第1図はに釆のラビリンス・(ツキンの要部断面図、第
2図は本発明に係るラビリンスノくツキンの4g断面図
1.43図は第2図の引戻し用)ぐイメタルの形状クリ
を示す斜視図、第4図は本発明に係るラビリンスパツキ
ンの他の例を示す要部断面図、第5図は第4図の引戻し
用ノ(イメタルの形状例を示す斜をn−、商6図げ本発
明に係るラビリ/スノくリキ7つ他の列t−会す要部断
面図、17図は第6図の引戻1.用バイメタルの形状例
を示す1+視図、第812は本発明に係るラビリンス・
くツキ/における蒸気止めバネを用いた県の要部lfr
′I[i図、第9図は本宅間に係もラビリ/スノくツヤ
/の他の例を示す4T部断面図、渠・10図は本−J@
男1で係るラビリンスパツキンの曲の例を示す要部断面
・図。
イメタル、5)+・1〔は支持用・くネ、t14!tノ
ズルり゛イヤフラムの内輪、l151は動就。
代理人 弁理士 則 近 意 佑 (ほか1名) 第  1  図 第  2  図 第  3  図 第  4  図 第  6  図 第  7  図 t、、l、    /1 第  8  図 第  9  図 第10図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 tlJ蒸気タービン用回転木′とケーシングとの隙間に
    設けられるラビリンスパツキンにおいて、前記ラビリン
    スパツキンが前記回転体の回転軸外方間に熱膨張変位す
    るように配置された引戻し用バイメタルと支持用バネと
    を設けたこと針#徴とする蒸気タービンのラビリンスパ
    ツキン。 (2、特許請求の範囲麻1項においてラビリンスパツキ
    ンが蒸気タービ5みケーシングとの隙間に設けられるゲ
    ランドラビリメスパツキンでおる事をvf歇とする蒸気
    タービンのラビリンスパーツキン。 (3)特許請求の範囲、#1項において、ラビリ/スバ
    ッギ/が、蒸気タービンロータとノズルダイヤフラムの
    内輪との隙間に:役ゆられたノズルラビリンスパツキン
    である事ヲ眸轍とする蒸気タービンのラビリンスパツキ
    ン。 (4)特許請求の範囲第1項においてラビリンスパッキ
    /がケーシングと蒸気タービン動翼との隙間に設けられ
    たパツキンである事を′#徴とする蒸気タービンのラビ
    リンスパツキン。
JP57088807A 1982-05-27 1982-05-27 蒸気タ−ビンのラビリンスパツキン Pending JPS58206804A (ja)

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JP57088807A Pending JPS58206804A (ja) 1982-05-27 1982-05-27 蒸気タ−ビンのラビリンスパツキン

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JP (1) JPS58206804A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9181817B2 (en) 2010-06-30 2015-11-10 General Electric Company Method and apparatus for labyrinth seal packing rings
JP2017057836A (ja) * 2015-09-18 2017-03-23 株式会社東芝 軸シール装置およびターボ機械

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9181817B2 (en) 2010-06-30 2015-11-10 General Electric Company Method and apparatus for labyrinth seal packing rings
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