JPS5918209A - 冷熱ガスタ−ビン用ラビリンスパツキン - Google Patents

冷熱ガスタ−ビン用ラビリンスパツキン

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Publication number
JPS5918209A
JPS5918209A JP12592482A JP12592482A JPS5918209A JP S5918209 A JPS5918209 A JP S5918209A JP 12592482 A JP12592482 A JP 12592482A JP 12592482 A JP12592482 A JP 12592482A JP S5918209 A JPS5918209 A JP S5918209A
Authority
JP
Japan
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packing
fin
turbine
rotor
turbine rotor
Prior art date
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Pending
Application number
JP12592482A
Other languages
English (en)
Inventor
Miharu Fukazawa
深沢 美治
Mitsuo Kawai
光雄 河合
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 JP12592482A priority Critical patent/JPS5918209A/ja
Publication of JPS5918209A publication Critical patent/JPS5918209A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • 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
    • F05D2300/505Shape memory behaviour

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (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】 〔発明の技術分野〕 本発明は液化天然ガス等を利用した冷熱ガスタービン用
のラビリンスパツキンに関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
一般にタービンのタービン作動流体の漏洩防止のために
各種パツキンが用いられている。冷熱ガスタービンのタ
ービンロータとケージジグとの隙間等で生じるロータ軸
線方向に市つだ冷熱ガスの漏洩通路からの漏洩を防止す
るために用いられるものにラビリンスパツキンがある。
このラビリンスパツキンがある。このラビリンスパツキ
ンは、タービンロータの表面にタービンロータの軸と同
軸の円周溝が多数段けられ、ケーシングに一端が固定さ
れたパツキンフィンの他端が自由端として溝が設けられ
たタービンロータ表面に近接するように設けられている
。このパツキンフィンはタービンロータ軸方向に複数個
設けられ、タービンロータとケーシングとの間隙に狭部
、拡大部を多数形成する。
このようにラビリンスパツキンが設けられていると漏洩
する冷熱ガスが狭部にて絞られ、拡大部にて速度が減殺
されることを繰返し、冷熱ガスの漏洩が防止される。
しかしながら冷熱ガスタービン作動時の温度下降に伴な
う熱収縮によりケーシングとタービンロータとの隙間等
の漏洩通路が狭くなり、極端な場合ニハパッキンフィン
とタービンロー−・とが接触シターヒンロータ表面に損
傷を与えるおそれがある等のタービン運転上の問題点が
あった。従って設計時にこのような熱収縮をみこんであ
る程度このような隙間を広めだ設定していた。そのため
この隙間はあまり狭くすることができず、漏洩ガス量の
増加してしまうという問題点もち、った。このような漏
洩を防止するためには、パツキンフィンとロータとの間
隙の縮少、パツキンフィンの数の増加等の方法が考えら
れるが、前者はラビ参ングという運転上のトラブル、後
者はスパンの増長につながりこれに伴いタービンロータ
が長くなる等の問題があるため、おのずから限界があり
、漏洩冷熱ガス鎗の減少は非常に難しい問題であった。
〔発明の目的〕
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、ターヒン
効率をおとすことなくタービンロータ等の損傷を防止す
るラビリンスパツキンを提供スることを目的とする。
〔発明の概要〕
本発明のラビリンスパツキンは、タービンロータとケー
シングの隙間、タービンロータとノズルダイヤフラムの
内輪との隙間、ケーシングと動翼との隙間等のタービン
作動流体の漏洩進路に狭紙拡大部を形成するように形状
記憶合金からなるパツキンフィンが設けられている。こ
のバイメタルからなるパツキンフィンはタービン作動時
の低温環境で、この漏洩通路を広くする方向に変位する
ように構成されている。
タービン作動流体としては液化天然ガス等の低温制圧の
流体を用いるので、タービン作動時の温度下降に伴なう
ケーシング、タービンロータ等の熱収縮により前述の漏
洩通路の隙間が狭くなるか、本発明のごとくパツキンフ
ィンがこの漏洩通路を広くするように変位する形状を記
憶させておけば、パツキンフィンがタービンロータ、動
XSに接触することかなくタービンロータ、動翼等の損
傷のおそれがない、またこのパツキンフィンの変位量を
調整することにより漏洩通路を変化させないかあるいは
狭くすることができるので漏洩ガス駿を減少させること
ができるのでタービン・効率は従来のものと同等以上の
ものを得ることができる。
実施例 本発明を冷熱ガスタービンのタービンロータとケーシン
グとの隙間からの冷熱ガス漏洩の防止に用いた実癩列を
示す。第1図に冷熱ガスタービンの部分断面図を示t0 タービンロータ(1)の表面には、タービンロータQl
の回転軸と同軸の円周溝(2)が軸方向に複数個設けら
れている。またケーシング(3)には円弧状のパツキン
リング(4)が例えばバネ等の伸縮oT能な固定部材(
5)にて固定され、このようなバッキング(3)は複数
個組合わせられ、円環状に構成されている。
このパツキンリング−3)のタービンロータ(υニ対向
する表面にはパツキンフィン(6)がタービンロータ(
1)m線方同にそって複数個設けられており、このパツ
キンフィン、6)の一端はパツキンリング(4)に固定
され、他ν涌は自由端としてタービンロータ(1)の円
周J(27が役けられた表面に近接するように、没けら
れている。従ってパツキンフィン(6)の自由端とター
ビンロータ(11表面との隙間で漏洩通路の狭部を構成
し、隣りあうパツキンフィン(6)の間が拡大部となり
、この狭部、拡大部のく9返しによシ冷熱ガスの漏洩を
防ぐことになる。
このパツキンフィン(6)は例エバCu−14%Al−
4チNi合金等の形状記憶合金つ)らなり、冷熱ガスタ
ービン作動時の低温1境下で湾曲し、実質的パツキンフ
ィンの長さを短くするように変位する形状が記憶されて
いる。
以上のように構成された冷熱ガスタービンにおいては、
タービン作動時の温度降下によりタービンロータ(1)
及びケーシング(3)ともに熱収縮を生じ、タービンロ
ータ(1)とケーシング1,3)との隙間が狭くなるが
、形状記憶効果によりパツキンフィン(6)がこの隙間
を広くする方向に変位するので、パツキンフィン(6)
の自由端の先端とタービンロータ(1)表面が接触する
ことはない、またパツキンフィン(6)の変位数を調整
することによ!ll隙間を狭くすることも可能であり、
この隙間の広がりによる漏洩冷熱ガス量の増加を防止す
ることができるので、冷熱ガスタービン効率が向上され
る。ま、たパッキンフィン(6)の湾曲の方向を、この
湾曲によって生じる凹面を高FE側、凸面を低lE側と
なるように湾曲するように設定すれば、高圧ガスによる
圧力でパツキンフィン(6)が漏洩通路を狭くする方向
に変位するので漏洩冷熱ガス量を減少するのに効果的で
ある。また形状記憶幼果による変位は、記憶された形状
を設計時の形状との差によって赤まり、この変位ti1
jはかなり大きくとることができるので、冷熱ガス漏洩
量を大幅に押えることが可能である。
また形状記憶合金を1史用することにより、部品数はま
ったくかえることなく漏洩防止を行なうことができ非常
に有効である。形状記憶効果を用いることにより、変位
後の隙間の設定を寸法精度よく比較的容易に行なりこと
ができ、設計上も非常て有効である。
この実施例では伸縮oT能な固定部材(5)を用いて、
何らがの原因でパツキンフィン(6)がタービンロータ
(1)に接触した場合にこの固a−r5)が縮むことK
よしこの接触を緩和し、タービンロータ(1)に損傷を
与えるのを防止していたが、パツキンフィン自体にバネ
効果をもたせさらに損傷を防止することもできる。パツ
キンフィン自体にノ(ネ効果をもたせた本発明の他の実
施例を第2図に概略的に示す。
第2図に示す実施例においては、形状記憶合金からなる
パツキンフィン(6)が陶曲杉状とされており、一端が
パツキンリング(4)に固定され他端が自由端としてタ
ービンロータ(1)に近接されるように設けられている
。このパツキンフィン(6)はタービン作動時の低温環
境で湾曲の度合が増し、・クツキンフィン(6)先端と
タービンロータ+1)との隙間を広げる方向に変位する
ような形状が記憶されている。
第2図においては概略的に示したが他の構成は第1図に
示した実施例と同様とする。
第2図に示した実施例では、第1図と同様にノくッキン
リ/グ(6)がタービンロータ(1)と接触するのを防
止する効果、漏洩ガス量を減少する幼果を得、さらにパ
ツキンフィン(6)自体にバネ効果がちるので、何らか
の原因でパツキンフィン(6)がタービンロータ(1)
に接7触した場合でも速やかにパツキンフィン(6)が
縮みこの接触ν緩和するので、タービンロータ(1)に
損傷を与えることがない。
またパツキンフィン(6)の凹面側を高圧側Aとし、凸
面側を低圧側Bとすることにより前述のように冷熱ガス
の圧力によ抄漏洩通路を狭くする力が発生するので、漏
洩ガス酸を減少する効果を得ることができる。
パツキンフィンの形状、板厚、形状記憶合金の組成等は
、タービンの大きさ、使用材料により適宜選択する。ラ
ビリングを生じた際、タービンロータ等に損傷を与えな
いように速やかに摩耗する材料を用いることが望ましい
、またパツキンフィンの先端に摩耗性材料を設けてもよ
い。
以上示した実施例におけるノくツキンフインの形状以外
でも、低!壌境でパツキンフィンの実質的な長さが縮む
ように形状を記憶させておけば同様な効果を得ることが
できろ。例えばくの字状に曲げられた形状記憶合金を用
いてもよいし、一部に湾曲状部を有する形状でもよい。
また平板状の形状記憶合金を斜めに積込んだ形状でもよ
い。
またパツキンフィンの板厚も一様である必要はなく、例
えば先端に近づくにつれ板厚が薄くなるように構成して
もよい、このように構成すればノシッギンフィンがター
ビンロータに接触した場合ノ(ッキンフィンが摩耗しや
すくなるのでタービンロータの損傷を防止できる。
さらにパツキンフィンは1枚で構成する必要もなく複数
枚の板材の接合によるものでもよい。この嚇合各々の板
材が)くソキンフイ/の先端でずれるように接合すれば
冷熱ガス漏洩通路の広狭を増やすことができ、実質的に
・くツキ/フィンの数を増加したことになり、ラビリン
スノくツキンの冷熱ガス漏洩防止の効果をさらに有効と
することができる。
2枚の板材(φ(鍔を用いて・くツキンフイン(6)を
構成した本発明の他の実施例を第3図に概略的に示す、
形状記憶合金からなる板材16’l L6γを接合した
・くッキンフィン(6)の一端をノくツキンリング(4
)に固定し、他端を自由端としてタービンロータ(13
表面に近接するよりに設けられている。この)くツキン
フィン(6)の自由端では各々の板状(d戸φが先端を
そろえずに接合されてL−リ、2ケ所の狭部C、C/を
1枚のパツキンフィン(6)で構成している。パツキン
フィン(6)はくの字状に湾曲してレリ、タービン作動
時の低温環境でこの湾曲の度合が増すような形状が記憶
されている。他の構成は第1図て示した実砲例と同様と
する。
このように構成された第3図に示す実施例では、前述の
ようなパツキンフィン(6)がタービンロータ(11に
接触するのを防止する効果、パツキンフィン(6)自体
のバネ効果によりタービンロータ(1)の損傷を防止す
る効果を得る他に、1枚のパンキンフィン(6)で狭部
を2ケ所設けるこ、とができるのでパツキンフィンの数
を増加して冷熱ガス漏洩防上の効果をあげるのと同等の
効果を得ることができる。
また第3図に示した実施例においてタービンロータ(1
)に近い方の板材(6)を形状記憶合金とせずに摩耗性
の材料を用いてもよい、このように構成すればたとえパ
ツキンフィン(6)がタービンロータtl)に接触した
場合でも速やかにパツキンフィン(6)が摩耗するので
タービンロータ(1)に損傷を与えるおそれかない。
以上の実施例におけるパツキンフィンのノくツキンリン
グへの接合方法は、植込み、ボルト正め、溶接、ピン止
め、カシメ等の一般の固定方法でよい、またパツキンフ
ィン自体にバネ効果を待たせた場合は特にパツキンリン
グに接合し伸縮5T #eな固定部材を用いずに、直接
ケーシングに接合してもよい。
また本発明によればパツキンフィンの変位量を調整する
ことによりラビリンスパツキンの狭部をかなり狭くでき
るので、タービン表面に設けられている円周溝を小さく
又はなくしてしまうことが可能である。この円周溝は熱
応力の集中、冷熱ガス留が起こ9易く応力腐食刷れ、腐
食疲労などのタービンロータの環境破壊の一因となり、
このように円周溝を小さく又はなくしてしまうことによ
り、このようなタービンロータの環境破壊の一因を除去
することができ、タービンの信頼性を向上することがで
きる。
また本発明はタービンロータとケーシングとの隙間から
の冷熱ガス漏洩を防止する他に1ケージ/グト動翼、ノ
ズルダイヤフラムとタービンローフ等タービンロータ軸
線方向の漏洩通路からの冷熱ガス漏洩を防止するのに用
いることができる。
第4図に動翼(力とゲージング(3)との隙間の冷熱ガ
ス漏洩を防止するために用いた本発明の実施例を示す、
この実施例ではケーシング(3)K直接バッキングイン
+6) e fm込んでいる。パツキンフィン(6)は
先端が細くなっており、この先端が動痙(力に近接され
ている。このパツキンフィン(6)はタービン作動時の
低温環境で湾曲する形状が記憶されている。このように
構成されたラビリンスパツキンにお(ハては、タービン
作動時のd度呻下に伴う熱収縮によるケーシング(3)
と動iI&(力との隙+Wiが狭くなるのを、パツキン
フィン(6)の形状記憶効果により打ち?肖すことがで
きるので、パツキンフィン(6)ト動g (7)とが接
触するのを防止することができる。
またパツキンフィン(6)の先端が細くされ摩耗しやす
いように構成されているので、何らかの原因でパツキン
フィン(6)が動翼(力に接触した場合でも速やかにパ
ツキンフィン(6)が摩耗するので動翼に損傷を与える
ことがない。さらに低温環境下で湾曲しているパツキン
フィン、6)はバネ幼果を有するので、パツキンフィン
(6)が、@翼(7)に接触した場合〈この接触を緩和
することができ、動翼(7)に損傷を与えるのを防止で
きる。またパツキンフィン(6)の変位量を調整するこ
とにより、ラビリンスパツキンの狭部をかなり小さくす
ることができるので漏洩冷熱ガス量を最小限にとどめる
ことができ、タービン効率をあげることができろ。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、タービン1−]ロ
ータ、動翼等に損傷を与えることなくタービン効率を向
上することができる冷熱がスタービン用うビリンスパッ
=I−/を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第4図は本発明の詳細な説明するための断面
概略図。 6・・・パッキンフィン 第1図 第2図 第8図 43− 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 冷熱ガスタービンOタービン作動流体の漏洩通路に狭部
    及び拡大部を形成するように設けられたパツキンフィン
    を具備する冷熱ガスタービン用ラビリンスパツキンにお
    いて、前記パツキンフィンがタービン作動時の低温環境
    で漏洩通路を広くする方向に変位する形状が記憶された
    形状記憶合金からなることを特徴とする冷熱ガスタービ
    ン用ラビリンスパツキン。
JP12592482A 1982-07-21 1982-07-21 冷熱ガスタ−ビン用ラビリンスパツキン Pending JPS5918209A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5080556A (en) * 1990-09-28 1992-01-14 General Electric Company Thermal seal for a gas turbine spacer disc
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EP2492449A1 (de) * 2011-02-28 2012-08-29 Alstom Technology Ltd Dichtungsanordnung für eine thermische Maschine

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