JPS58206806A - 蒸気タ−ビンのラビリンスパツキン - Google Patents

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】 〔発明の嘱する技術分野〕 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〕

環゛式タービンの効率はタービン動翼を介して最′大の
蒸気圧力を加えること、および圧力損失をもたらす東回
ともなる各種蒸気１職れを最小にするに一部依存する。

蒸気漏れの一つとしては、ロータ回転軸線方図に市って
ロータとケージング間、ロータとノズルダイヤスラムの
内輪間等においてロータ回転軸線方間に起こりうる。こ
の為ロータ回転帽線方回に痛っての蒸気の漏れを防止す
るため、従来は第１図に要部断面を示すようく、各々ロ
ータ（１７回転軸線と同心の多数の溝を含み、その間に
歯部分を形或し、ロータ８囲にごく隣接してンールを形
成する輪状のラビリンスパツキン（３）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４気番を減少させるための対策としてｔｒｉ　
、　　ラビリンスパツキン・３）とロータ１１）との１
砿間の１小ｆりるｒはフィン：４）の数を噌やすことが
行われていた。

しかし、１啼關の１小はラビリンス七いう運転上のトラ
ノｖ１またはフィン１４）の看、ＩＪＤはスパンの増長
の問題と結びりくため肩れ電気量の減少にはおのずから
限界がめった。

一方、近年の截砥攬−ピンは大容電化１（よる熱効率の
・口］上を１的として使用温１ｆカよび使用圧力が上昇
し、現在ｌ＠気メタ−ビン酸高環気！縁度は５６６°Ｃ
％蒸気圧力は２４６１脩Ｚ１でろり、この幅健圧− 力は今麦共、高温、高子化のｊ同にある。

そのため、従来の蒸気タービンロー夕およびケーシング
に使用されている鉄基フェライト系・鋼は４ｉ　’ａｉ
ｌ　ｉｆｆ　ｉｆが不足するな、め、より高温−ｔＲ（
の１憂れた鉄基オーステナイト系鋼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／’Ｏ）は鉄基フェライト系鋼
の熱膨張係数（約１２．５Ｘ１０　’／’０　）に比較
して１．５倍大きい。

このため、槙″２ｔ”−ビンロータおよびケーシングは
環気、５度が高くなると、それらの熱膨張係数２よび大
傘さに比例してロータ半径方向に大きく熱：膨張変位す
る。

・タト この４’１１張（位ｓｔは、ケーシングがロータの曵径
に比較して、その内径の大きい分だけ大きくなり、第１
図のロータｉｌ＋とラビリンスパツキン３）トの隙間が
大きくなる欠点を有している。

さらに、４気圧カの上昇はケーシング円面にがかる内圧
力を増すこととなるため、ロータ１１）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９蒸
気・禰れが増大することになる。

このように従来のラビリンスパツキンでは高植での漏れ
蒸気普を減少させるのが不充分で蒸気タービンの高効率
化には対処し傅ない欠点を胃している。

〔発明の目的〕

本発明はこのような点に４４てなされたもので、高庄下
において、ロータとケーシングとの、ＪｊＪ間、ロータ
とノズルダイヤフラムの内輪との隙間訃よびケーシング
と動貞との凍関からの１れ、蒸気徽を減少させる族スタ
ービンのラビリンスパツキンを提供することを目的とす
るものでちる。

〔発明の峨嫡〕

本発明に係るラビリンスパツキンは＃スタービン運転中
に回転体の回転軸隻方同への蒸気漏れを防止できるもつ
で、うどリンスパツキンが１回転体の回転軸中上方１司
に同って移動するように、ケーシングあるいはノズルダ
イヤフラム内輪の内ａｎｔｓに配置された後押し用バイ
メタルと支持用バネを設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Ｓｒ／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ｇ１図に示したように晋１
通幾列かのフィン・４）を切出すか、又は植込んだ数−
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、この固定方法÷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との熱膨張量の大小によ
り、ロータとケーシングとの間隙ロータとノズルダイヤ
２ラムの内輪との隙間等が拡大し、ロータ回転軸の軸線
方向への蒸気漏れ電が眉大する。

これに対し、本発明に係るラビリンスパツキンは第２図
に要部断面を示したように回転体、としてのロータ＋６
）に刈ってロータ回転軸中心方向に熱管廉変位するよう
に配置された凸形の後押し用バイメタルＣ９）と支持用
バネｉｌｌを設けることによって、蒸気タービン運転時
にラビリンスパツキン・８）が後押し用バイメタル＋９
）の熱膨張変位に比例してロータ（６）に回って回転軸
中心方向に移動するため、前述した熱膨張係数の大造な
鉄基オーステナイト系鋼で作られたロータおよびケーシ
ングでも、ラビリンスパツキン（８）に接合されたフィ
ンＵυとロータ１６）との隙・川を４小できる。このた
め、ロータ回転町の軸硼万同の蒸気層ｆｉを防止できる
功来がちり、蒸気タービンの効率を上げろ効果がろる。

〔発明の実ＩＭ列〕

以下本発明を実施例によＶ祥紬に説明する。

本艷明に係るラビリンスパツキンは例えば第２図ンて示
すよう・てフィ：／＋ｉｌｌを接合したラビリンスパツ
キン８）の後方に咬押し用バイメタル゛９）と司定用バ
ネ１１０）を役けだものでろも。

フィン１１υおよびラビリンスパツキン８）はロータＩ
６）と接触した場合にこれに損傷を与えず、す与やη４
　ｆｌこ摩耗してしまう＠料でろれば艮く、材料および
その製造方法ば従来のラビリンスパツキンと同様で酸い
。

後押し用バイメタル塩９）は一般に仰られているように
第３図および第５図に斜視的に示した高彬張金、ｔ４　
（９ａ　）と低彰恨金＠（９ｂ）ｔ−４合して成るもの
でめり、＋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ＩＢ％ｊ’Ｊｉ−１２
％ｃｒ−Ｆｅのオーステｔイト系ステンレス鋼からなる
嗣膨張金属（９ａ）　、凹側に例えば１３係Ｃｒ　−Ｆ
ｅのフェライト系ステンレス鋼からなる低膨張金４（９
ｂ）を配して接合したもので成り、両金蝿はその熱膨張
係数の差が大きなもの程変立盪ケ大きくできるからより
良い１吉果を得ることができろ。この後押し用バイメタ
ル；９）１吐凛或タ一ビン連伝時にロータ（６）および
ケーシング（力が４１−１侵してその熱・彰脹変位量の
４Ｉでよりロータ、６）とフィン０υの１庫間が大きく
なっても、後押し用バイメタル９）のバイメタルＴｈ　
果ｉ／Ｃよって、ラビリンスパツキン１８）ヲロータ・
、６）の回転軸中心方間に移動できるようになっている
。後−押し用バイメタル・９）の接合方法ホ、第２図に
示したケーシング（７）側に凸の板状バイメタルめるい
は第４図に示したラビリンスパツキン・８）ｌｄｌｌに
凸の板状バイメタルの一二霊を、π２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、後押し用バイメタル
９）が蒸気タービン運転時の高温状態において、そのバ
イメタル幼果を最大に鏑（軍できる一方式であり、他の
方法、たとえば一端をボルトで同定するなどの方法によ
ってもバイメタル効果を発・軍できる。

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、異常状態下に分いて、ロータ（６）周囲とフ
ィンａυとが接触あるいは摺せした場合、ロータ回転軸
の外方回に押しやられる。

このためロータ周囲にはキズが出来ることが少なく、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べ暢にバイメタルのスプリング幼果
てよって戻る。

次に支持用バネトＱは第２図に示すように、ラビリンス
パツキン（８）の受部に２個設けられる。この支持用バ
ネｄＱはコイルバネあるいは板ノ（ネでよく、１羞来の
ラビリンスパツキン用の後押し）くネと同じ材−のもの
で艮い。

この支持用バネ１１０は、紫、代タービン運転時ｔ（ラ
ビリンスパツキン１８）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）Ｄノ（イメタル効果４
・てよるラビリンスパツキン、８）のロータ（６）に同
って回転軸中心方間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図の後押し用ノくイメタルの接合方法の
他の実施例でちり、１個の円弧状ラビ１）ンスパッキン
（８＋１１）の後方に円周方向に長い後押しバイメタル
＋１３を設けたものであり、その形状は４７図に斜視的
に示したように凸ある亀ハは凹面杉状金持ち、両者とも
凸側に高膨張金＠（１２ａ）、凹側に低膨張金属（１２
ｂ　’）を配して接合されてなる。

この後押し用バイメタル・１２の接合方法は前述の後押
し用バイメタルと同様で、ラビリンスノくツキン１８）
の置部めるいはケーシング（７）内面溝に一端溶接おる
（八ｌはボルト固定など、）くイメタル効果を有効に発
揮できる方法であ几ばよく、第６図に示したようにＩＩ
［５の円弧゛代うビリンスノ（ツキンに２１ｉｆｆｉの
後押し用バイメタルを接合したのは、ラビリンスパツキ
ン（８）の安定変を艮くするために設けたものである。

第８図は本発明のラビリ／スノくツキンにおいて、支寿
用バネＩＩを設けることによってできる蒸気流（矢印）
を止めるため、バイメタル製あるい喧板バネ製の博気止
めバネ＋１３を役けたものでちる。この蒸気市めバネ１
１３を俟気入口１則に設けたのは、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ンング嘩力内面
溝１（片当すするのをバランスさせる効果をも待たせて
いる。な訃、この床気止めバネは蒸気流を止める幼果が
丁目的であ゛るから、その取けけ鷹！ｔ１形状、故１ｔ
ど蒸気流を止める幼来があるものならどのようなもので
も艮い。

君９１′ｇ！Ｊは本隋羽の蒸気タービンのラビリンスパ
ツキンで４議タービ／ローター６）とノズルグイヤフラ
ムの内輪１旬との隙間に設けられたラビリンスパツキン
の代表実施倒でちり、後押し用バイメタル・９）、支持
用バネＯ〔の材料接合方法、およびその効果１ｄ前述の
蒸気タービンロータとケーシングとのサ　（ 隙間ｖｃＩｔＬけら４るラビリンスパツキンと同様であ
も。

第１０図は本発明の蒸気タービンのラビリンスパツキン
でケーシング（７）と蒸気タービン動画＋１５トの隙間
に設けられたラビリンスパツキンの代我実厖例であり、
後押し用バイメタル９）、支持用バネＩｎの材料、接合
方法、およびその効果は前述の環７１Ｊ−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。

以上、本発明の後押し用ペイメタルと支持用バネを設け
たラビリンスパツキンを使用することてよって蒸気ター
ビン運転時の高温下において、口ため、・４気圧力損失
が小さく、シたがって蒸気タービン効率を大きく高める
ことができ、大巾な燃料費の節約ができるなどが可能と
なり工業上類る有用である。

【図面の簡単な説明】

、喚１図は従来のラビリンスパツキンの要部断面図、第
２図は不発明は係るラビリンスパツキンの要部断面図、
第３図は第２図の後押し用バイメタル（９）の形状例を
示す斜視図、第４図は本発明に係るラビリンスパツキン
の他の例を示す安部断面図。 第５に禎！ｄ＠４図の後押し用バイメタル（９）の形状
例・を示す斜視図、端６図は木尾明に係るラビリンスパ
ツキンの肋の例を示す要部ｒ！Ｊｒ面図、第７図は第６
図の後押し５羽バイメタル（ｌりの形状例を示す斜視図
、第８図は′＄全発明係るラビリンスパツキンにおける
蒸気ＩＪ：めバネを用＾た際の要部断面図、第９図は不
発明１て係るラビリンスパツキンの池の例を示す要部断
面図、第１０・図は不発明Ｊ（係るラビリンスパツキン
の１の例を七す要部断＋ｔｉ燗。 ＋］Ｊ　１ｋＢ）　、・まロータｋ　（２）＋＋７）は
ケーシング、Ｖ３）１８）はラビリンスパツキン、・９
）　＋＋１３は後押し用バイメタル、　（！３）・（Ｉ
ＩＩＩは支持用バネ、：＋Ｕｉノズルグイヤフラムの内
部、（１９はｆＩｈ虞。 代理人　弁理士　ｄリ　近　憲　佑 （ほか１名） 第　　１　　図 第　　２　　図 第　　３　　図 第　　４　　図 第・５　図 ｂ 第６図 第７図 ｕｂ 第　　８　　図 ｍ９図 第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＋１）蒸気タービン用回転体とケーシングとの隙間に役
   けられるラビリンスパツキンにお−ハて、前記ラビリン
   スパツキンが前記回転体の回転軸中心方間に熱膨張変位
   するように配置された後押し用バイメタルと支持用バネ
   とを設けたことを特徴とすル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ッ
   キンカ蒸気タービンロータとケーシングトノ隙間に設け
   られるグランドラビリンスパラやツである事を特徴とす
   る蒸気タービンのラビリンスパツキン。 Ｃ３）特許請求の範囲第１項において、ラビリンスパツ
   キンが、環式タービンロータとノズルダイヤフラムの内
   輪との隙間に設けられたノズルラビリンスパツキンであ
   る事を特徴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ツキ
   ンが、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特徴とする蒸気タービンのラビ
   リンスパツキン。