JPS58206805A - 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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JPS58206805A
JPS58206805A JP57088808A JP8880882A JPS58206805A JP S58206805 A JPS58206805 A JP S58206805A JP 57088808 A JP57088808 A JP 57088808A JP 8880882 A JP8880882 A JP 8880882A JP S58206805 A JPS58206805 A JP S58206805A
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JP
Japan
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labyrinth
bimetal
rotor
steam turbine
steam
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JP57088808A
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English (en)
Inventor
Miharu Fukazawa
深沢 美治
Mitsuo Kawai
光雄 河合
Osamu Watanabe
修 渡辺
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS58206805A publication Critical patent/JPS58206805A/ja
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    • 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

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  • 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&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
パークキンに関する。
〔従来技術とその問題点〕
蒸気タービンの動車は、タービン動域を介して最大の願
気王力を加えること、および出力損失をもたらf原因ど
もなる各種蒸気漏れを最小虻するに一部依存fろ。
蒸気漏れの一つとしては、ロータ回転軸線方間に市って
ロータとゲージング間、ロータとノズルグイf7ラムの
内輪間およびケーシングと動域間VCしいてロータ回転
軸線方間に起こりつる。この為ロータ回転−軸線方向に
沿っての蒸気の漏れを防止するため3.従来は第一1図
に要部断mlr示すように1.昏A−ぼ一部(1)回(
軸線と同心の多数の簿を含与、その間にda部分を杉成
し、もってロータ同州にご〈叫接してシールを形成する
輪状のラビリンスパツキンi3)をケーシング(2)に
設けることが知られて(八る。なお、音1:図中、5)
は支持用バネを示す。
この漏れ4気歌を減少させるための対策としては、ラビ
リンスパツキン・3)とロータ(1)との隙間の縮小ち
るいけフィン・4)の数を増やすことが行われていた。
1、かじ、隙間の縮小はラビングという運転上のトラブ
ル、またフィン(4)の哨加はスパンの増長の問題と結
びつくため、漏れ蒸気1の減少t、τはおのずから限f
f、すXあった。
一方、1斤年の蒸気タービンは熱効率つ同上を目的とし
て咬用、・酷Itしよび使用圧力が1昇し、現在蒸気タ
ービンの鰻高蒸気温度は566″CI環気E力1d24
6・Cg/メであり、この温度、腎力は今後共、高、席
、高子化の1頃同lにある。その′ため、従来の4気タ
ービンロータおよびケーシングに使用されている秩基フ
ェライト系禰は扁席・1蛍度が不足するため、より高温
強変の浸れた鉄基ヤースデナイト系端の使用が検討され
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18.5X10−6/′0)は鉄基7エテ
イト系鋼の熱膨張係数(約12.5XIO’/’O)に
比較して1.5倍大きい。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度が高くなると、それらの
熱膨張、係救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。
この熱膨張変位置ば、ゲージングがロータの外径に比較
して、−tの内径の大きい分だけ大きくなり、略1図の
ロータ(1)とう”ピリンスパッキンI3)との隙間が
大きくなる欠点を可している。
さらに、蒸気−モカの上昇はゲージング内面(Cかかる
内モカ針増tこととするた◇、ロータ;1)とラビリン
スパツキン13)どの隙間’tjり大きくさせることに
な−り蒸気漏れが、:増大することになる。
ン。
このLうに従来のラビリンスパツキンでは扁益での漏れ
一蒸気tt−減少ざtろのが不光分で蒸気タービンの高
効率化にば灯処し4tい欠截を、胃してい、も。
〔発明の目的〕
本発明はこのような点に1みてなされたもので、高温下
において、ロータとケーシングとの隙間、ロータとノズ
ルダイヤフラムの内輪との隙間、およびゲージングと動
呉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礎供することを目的とするもの
である。
〔発明の概要〕
本発明に係るラビリンス・くツ午ンは蒸気タービン運転
中に回転率の回転軸線方向への蒸気槽れを防止できるも
ので、ラビリンスパツキンがロータの回転軸中心方向に
向って移動するように、ケーン/りするいはノズルダイ
ヤプラム内輪の内面溝に配置された麦押し用バイメタル
と支持用バイメタルを投ゆ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隙間を縮小で
きるものである。
〔発明の効果〕
従来のラビリンスパツキンは第1図VC六したように昏
6幾列かのフィン=41 ft切出すか1、又は植込ん
だ数個の円弧状片を円環に組合せて外部からバネで押え
て固定されている。
しかし、この固定方決では、前述したように蒸とノズル
ダイヤ7テムの内輪との隙間、ケーシングと動翼間の隙
間が拡大し1、ロータ軸線方何への蒸気漏れ址が増大す
る。
これに対し本発明に係るラビリンスパツキンは第2図r
要部断面t7木1〜たようにうに+)ンスパッキン(8
)がロータ(6)に同って回転軸中心方向に移動する二
うに配管された凸形の後押し用バイメタν(9)と支持
用バイメタルIll を役けることによって、蒸気ター
ビン運転FtFVCラビリジスパッキン、8) 7>E
 ?&押し用バイメタルi9)と支持用バイメタル+1
0)のバイメタル幼果によるIP4膨張変位に比例して
ロータ(6)に同って回転軸中心、方向に移−動できる
ようにしたことにあり、これにより前述した熱膨張係数
の大ぎt訣基t−λ六六イト泉鋼で作られたロータおL
びゲージングでも1、う′ビリメスパツキン8)に接合
されたフィン圓とロータ(6)との隙間を縮小できる。
このため、ロータ回転軸の軸線方向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あ
る。
〔発明の実施例〕
以下本発明を夷■例により詳細に説明する。
本発明に係るラビリンスパツキンは例えば第2図に示す
ようにフィン0])を接合しムラビリンスパッキン・8
)の後方に後押し用バイメタル9)と支持用バイメタル
1」0を設けたものである。
フィンtillおよびラビリンスパツキン、8)はロー
タ(6)と廣触した易合にこれに損1を与えず、すみや
かに摩耗してしまう材料であれ′ば艮く、材料およびそ
の製造方法id従来のラビリンスパツキンと同様で良い
後押し用バイメタル・9)は一般に仰られているよ1 うに第3図および第4゛図に斜視的に示1した高彬張金
礪(9a)と低膨張金@(9o)を接オして成るもので
あり、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18%Ni−12% C
r−Feのオーステナイト系ステンレス鋼からなる高膨
張金属(9a)、凹側に例えば13%Cr−Feのフェ
ライト系ステンレス鋼φλらなる低膨張金属を配して接
合したもので成り、両金属はその熱鯵張係数の差が大き
なもの程変位量を犬きくできるからより良い結果を得る
ことができる。
この後押し用バイメタル19)は蒸気タービン運転時に
ロータ(6)およびケーシング(7)カ熱膨張してその
熱膨張変化量の差によりロータ(6)とフィンaυの隙
間が大きくなっても、後押し用バイメタル・9)のバイ
メタル効果によって、ラビリンス/クツキン18)をロ
ータL6) VC回って回転軸中心方向に移動できるよ
うになっている。
後押し用バイメタル(9)の接合方法は、第2図に示し
たケーシング(7)側に凸の板状バイメタルあるいは第
4図に示したラビリンスパツキン18)側に凸ノ板状バ
イメタルの一端を、82図の方式ではラビリンスパツキ
ン(8)の背部に、第4図の方式ではケーシング(7)
内面溝に溶接される。
この後押し用バイメタル(9)の一端のみ溶接は、陵押
し用バイメタル19)が4気タ一ビン運転時の高温状態
において、そのバイメタル効果を最大に発揮できる一方
式であり、他の方法、たとえば一端をボルトで固定する
などの方法によってもバイメタル効果を発揮できる。ま
た、後押し用バイメタル゛9)は凸面形状であるため、
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、異常状轢下において、ロータ(6)周囲と
フィン(1υとが接触あるいは摺合した場合、ロータ回
転軸の外方向に移動する。このためロータ周囲にはキズ
が出来ることがなく、ロータ(6)とフィン0υとの接
触がなくなると、ラビリンスパツキンは元の状態にバイ
メタルのスプリング効果によって戻る。
次に支持用バイメタルu1は第2図に示すようにラビリ
ンスパツキン18)の受部に2個以上設けられる。
この支持用バイメタルIJIは後押し用バイメタルと同
様の高、懐張金属と低膨張金属を接合して成るものであ
るが、その接合配置が逆でおる。すなわち、′第5図に
斜視的に示すように凸側に例えば、13%Cr−Feの
フェライト系ステンレス鋼からなる低膨張金属(10b
)、凹側に例えば18%Ni−12チCr−Feのオー
ステナイト系ステンレス鋼から力る高膨張金属(10a
)φ工装置されているため、そのバイメタル効果によっ
て、後押し用バイメタルが伸び変位するとき、支持用バ
イメタルは縮み変位することとなる。
このため、後押し用バイメタル(9)と支持用バイメタ
ルnlは両者のバイメタル効果により常にロー゛りに同
って回転軸中心方向に変位し、この両者に挾まれて位置
するラビリンスパツキン(8)も乙の変位に伴なってロ
ータに同って回転軸中心方向へ移動する6、この結果、
p−夕とケーシング間、ロータとノズルダイヤフラムの
内輪間、ケーシングと動翼間の隙間は常に最小となる。
なお、この支持用バイメタルα〔は蒸気タービン運転時
にラビリンスパツキン(8)が異常振動するのを固定す
るとともに、後押し用バイメタル’9)のバイメタル効
果によるラビリンスパツキン(8)のロータ(6)K 
ii’ilって回転軸中心方向への移動を有効に伝導で
きるように適当なバイメタル効果とスプリング効果を持
たせである。このため、ラビリンスパツキンは常にほぼ
一定の固定力によって固定されているので、蒸気タービ
ン運転時の異常状態下に2いてロータ周囲とフィンとが
接触あるいは摺合してもロータ周囲にはキズが出来るこ
とがない。
窮6図は、第2図の後押し用バイメタルおよび支持用バ
イメタルの接合方法の他の実癩例であり、11固の円弧
状ラビリンスパツキンの後方に円周方向に長い後押し用
バイメタルj13および支持用バイメタル+13を設け
たものでろシ、その形状は第7図p第8図に示したよう
に凸あるいは凹面形状を持ち、両者とも後押し用バイメ
タルとする蟻廿は凸側に高膨張金属(12a)、凹側に
低膨張金@ (12b)を、支持用バイメタルとする場
合は凸側に低膨張金属(13b) 、凹側に高膨張金@
 (13Q)を配し、て接合されて成る。その効果は!
@2図の一合方法と同様で゛) ある。
この後押し用バイメタルα渇および支持用バイメタル+
13の接合方法は、後押し用バイメタルでラビリンスパ
ツキン(8)の置部あるいはケーシング(7)内IfI
T#に、支持用バイメタルでラビリンスノくツキン(8
)の肩部あるいはケーシング(7)内面内側lCノく・
イメタルの一端を溶接、ポル+固定など4、ノくイメメ
ル効果を有効に発揮できる方法で接合されている。
力お、第6図に示したように1個の円弧状ラビリンスパ
ツキンに2個以上の後押しノ)イメタルと4個以上の固
定用バイメタルを接合したのは、ラビリンスパツキン1
8)の安定度を良くするために設けたものである。
第9図は本発明のラビリ/スノくツキイにおいて、支持
用バイメタル(1〔を設けることによってτきる蒸気流
(矢印)を止める丸め、ノ(イメタル製あるいは板バネ
製の蒸気止め)々ネa4を設けたものである。この蒸気
止めバネQ4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↓つて押されてケーシング(
力、−面構に片当りするのを)(ランスさせる効果をも
持たせている。なお、この蒸気止めバネは蒸気流を止め
る効果懐主目的であるから、その取付は位置、形状、数
量麦ど蒸気流を止める幼果があるものならどのようなも
のでも拠い。
第10図は本発明の=#気タービンのラビリンスで蒸気
タービンロータ+6)とノズルり゛イヤフラムの内輪(
19との隙間に設けられたラビリンスノくツキンの代表
実施例でSa、4ik、押し用・々イメタル(9)、支
持用バイメタルIQの材料、接合方法、およびその効果
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ノくツキ/と同様である。
第11図は本礒明の蒸気タービンのラビリンス・くッキ
ンでケーシング(7)と蒸気タービン@gu6)との隙
間に設けられたラビリンス/(ツキンの代表実施例でめ
り、後押し用・(イメタル・9)、支4川ノ々イメタル
uIの材料、接合方法、およ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・くツキンと同陳である。
はラビリンスパツキンをロータに同って半径方向内方に
移動できるように加工した彰状記憶合金であっても、そ
の効果を得ること塀できる。
以上、本発明の後押し用ノくイメメルと支持用ノぐイメ
タルを設けたラビリンスノくツキンを使用することくよ
うて、蒸気タービン運転時の高温下にを少できるため、
蒸気圧力損失が小さく、L*カニって蒸気タービン効率
を犬きく高めること力!でき、大巾な燃料費の節約がで
きるカどが可能となり工業上類る有用でめる。
【図面の簡単な説明】 第1区は従来のラビリノスノ(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発明に係る
支持用バイメタルの形状例を示す斜視図、第6図は本発
明に係るラビリンスノくツキンの他の例を示す要部断面
図、第7・図は本発明に係る後押し用バ′イメタルの形
状例を示す斜視図、@8図は本発明に係る支持用バイメ
タルの杉状例を示す@祝図、麻9図は本発明のラビリン
スパツキンにおける蒸気、h+<ネを用いた際の咬部断
面図、第1宇庫10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、@11図は1本箔明に係
るラビリンスパツキンの他の例を示す四部WrdrJ図
。 (1)・6)はロータ、・21 t171はケーシング
、13) r dl Ii ラビリンスパツキン、9)
および112は後押し用バイメタルs ’10)および
q3は支持用バイメタル、Iはam止めバネ、u51!
dノズルダイヤフラムの内輪+ t+I19はL#J減
。 代理人 弁理士 則 近 、@ 佑 (ほか1名ン 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 第7図 第8図 第9図 第10図 第11図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)蒸気タービン用回伝本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IC>いて、前記ラビリン
    スパツキンが前記回鼾本の回転軸中心方向に熱膨張変位
    するように配置された後押し用バイメタルと支持用バイ
    メタルとt役ゆたことを特徴とする蒸気タービンのラビ
    リンスパツキン。 12)特許4i1求の範囲第1項においてラビリンスパ
    ツキンが蒸気タービンロータとゲージングとの隙間に設
    けられるグチンドラビリンスパッキンでbろ夢it!域
    とする蒸気タービンのラビリンスパツキン。 、3)特許請求の範囲鳩1項にお1Aで、ラビリンスパ
    ツキンが、蒸気タービンロータとノズルダイヤフラムの
    内輪との隙間て設ゆられたノズルラビリンスパツキンで
    ある1iをvf#とする環式タービンのラビリンスパツ
    キン。 (4)%Ffl求の範囲第1項においてラビリンスパツ
    キンがケーシングと蒸気タービン動翼との隙間に設ゆら
    れたバラ計ンである事を特徴とする蒸気タービンの2ビ
    リンスパツキン。
JP57088808A 1982-05-27 1982-05-27 蒸気タ−ビンのラビリンスパツキン Pending JPS58206805A (ja)

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