JPS593122A - 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
JPS593122A
JPS593122A JP57111764A JP11176482A JPS593122A JP S593122 A JPS593122 A JP S593122A JP 57111764 A JP57111764 A JP 57111764A JP 11176482 A JP11176482 A JP 11176482A JP S593122 A JPS593122 A JP S593122A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
packing
fin
turbine rotor
turbine
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
JP57111764A
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
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP57111764A priority Critical patent/JPS593122A/ja
Publication of JPS593122A publication Critical patent/JPS593122A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • F16J15/447Labyrinth packings
    • F16J15/4472Labyrinth packings with axial path
    • 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
    • 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
    • F16J15/16Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/164Sealings between relatively-moving surfaces the sealing action depending on movements; pressure difference, temperature or presence of leaking fluid
    • 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

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
ラビリンスパツキンに関する。
〔発明の技術的背景とその間照点〕
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シングとの隙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
とケーシングとの隙間に狭部、拡大部を多数形成する。
このように2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、極端な場合にはパツキンフィン
とタービンロータとが411tしタービンロータ表面に
損傷を与えるおそれがあ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に設定していた。
そのためこの隙間はあまり狭くすることができず、漏洩
ガス酸が増加してしまうという問題点もあった。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
との間隔の縮少、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(dラビサ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、漏洩冷熱ガス量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、タービン
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
る冷熱ガスタービン用ラビリンスパツキンを提供するこ
とを目的とする。
〔発明の概妥〕
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、ケーシングと勃興との隙間等のタービン
作動流体の漏洩通路に狭部、拡大部を形成するようにバ
イメタルからなるノくツキンフィンが設けられている。
このノく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(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高圧の
流体を用いるので、タービン作動時の温度下降に1判な
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が、本発明のごとくパツキン
フィンがバイメタル効果によりこの漏洩通路を広くする
ように変位するので、パツキンフィンのタービンロータ
、動g等に接触することがなくタービンロータ、動源等
の損傷のおそれがない。またこのパツキンフィンの変位
駿を調整することK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量を減少させる
ことができ、タービン効率は1)泊来のものと同等以上
のものを得ることができる。
〔発明の実施例〕
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施例を
示す。@IMに冷熱ガスタービンの部分断面図を示す。
タービンロータti>の表面には、ターヒフ o −タ
t1)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)には円弧状のノ
くツキ/リング(4)が例えばバネ等の伸縮可能な固定
部拐(5)にて固定され、このようなノくツキ/リング
(,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(1)
に対向スる表面にはパツキンフィン(6)がタービンロ
ータ(1)軸線方向にそって複数個設けられてレリ、こ
のパツキンフィン(6)の一端はノく・ツキ/リング1
4)に固定され、他端は自由端としてタービンロータ(
1)の円周溝(2)が設けられた表面に近接するように
設ケラれている。従ってパツキンフィン(6)ノ自由端
とタービンロータ(1)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、拡大部のくり返しにより蒸気の1洩
を防ぐことになる。
このパツキンフィン(6)は2枚の熱膨張係数の異なる
板材が接合された板状のバイメタルからなる。
例えば低熱膨張係数を有する材料(8)として13%C
r、Feのフェライト系ステンレス鋼、高熱1彫張係数
を有する板材(力として18憾Ni、12+逅Cr、i
°゛eのオーステナイト系ステンレス鋼を用い、この)
くツキンフィン(6)は高熱膨張係数を有する板材+7
) (tillから低熱膨張係数を有する板材18)側
に向かって凸となるように湾曲している。
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下降に伴ないタービンロータ(1
)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(3)との隙間が狭くなく極端な
場合にはパツキンフィン(6)の先端がタービンロータ
(1)に接触してしまうおそれがあるがバイメタル幼果
によりパツキンフィン(6)が湾曲しこの線間を広くす
る方向に変位するので、ノ<ツキンフィン(6)がター
ビンロータ(1)と接触するのを防ぐことがでへろ。ま
たこのパツキンフィン(6)の変位置を、調整すること
により隙間の間隔をかえないかあるいは減少させること
ができるので、漏洩ガスζ1を減少することができター
ビン効率の向上にもつながる。
またこの隙間の1illl ?jQIはバイメタル効果
による変位はを調整することにより行なうことができる
ので、部品数を噌加することなくパツキンフィンの接触
の防止、漏洩ガスせの減少を行なうことができろ。また
熱収縮による変位とノくツキンクインのバイメタ効果に
よる変位とを考慮することにより比較的容易に寸法梢、
「W等をイ4+ Aことができ、設計上非常に有効であ
Z)、この実測回に分いては何らかの原因でパツキンフ
ィン(6)がタービンロータ(1)’に接触した場合伸
縮可能な固定部材+5)が縮むことによりこの接触をや
わらげ、タービンロータ(1)の損傷を防止しているが
、ノくノキンノイン自体にノくネ効果をもたせることも
できる。第2図にノくツキンフィンにバネ効果をもたせ
た本発明の池の実権例を概略的に示す。
第2図に示′を実権例では、高膨張係数を有する板材(
力から低熱膨張係数を有する板材(8)へ向かう方向に
凸であるようにパツキンフィン(6)が湾曲し、このパ
ツキンフィン(6)はノくνキンリンク(4)に一端を
固定され、他端はタービンロータ(1)に近接するよう
に構成されている。第2図では概略的に示したが他の構
成は第1図に示した実権例と同様である。冷熱ガスター
ビン作動時の低温環境ではこのパツキンフィン(6)の
湾曲が増しノくツキンフィン(6)の実質的な長さが減
少し、熱収縮による・くツキンフィン(6)がタービン
ロータ(1)に接触するのを防ぐことができる。またこ
のよう、な湾曲形状とすることによりパツキンフィン(
6)自体にノくネ効果が生じ、何らかの原因でパツキン
フィン(6)がタービンロータ(1)に接触した場合で
もノ(・シキンフインj6)が湾曲のようにパツキンフ
ィン(6)のノくネ効果があるので、タービンロータ(
1)の損傷防止に一層効果的である。
またパツキンフィン(6)の湾曲方向を高圧側Aにパツ
キンフィンの先端が向くようにし、低圧側Bにパツキン
フィン(6)の湾曲によって凸面が向くように設ければ
、高圧ガスの圧力によりパツキンフィン(6)が隙間を
せまくする方向に変位するので、冷熱ガスの漏洩を防止
する効果を有する。
パツキンフィンを構成する板材は2枚に限るものではな
い。第3図に4枚の板材を用いてパツキンフィンを構成
した本発明の実痛例を概略的に示す。
高熱膨張係数を有する板材(7)、(カと低熱膨張係数
・8) 、 18’)を交互に接合してパツキンフィン
(6)を構成し、パツキンフィン(6)は高熱膨張係数
を有する板状(7fから低熱膨張係数を有する板材8)
にむかう方向に凸となるようにくの字状に湾曲1〜てい
る。
さらに板状(7)、(8)の接合体と板材(7i 、 
L85’の接合体とはパツキンフィン(6)の先端で互
いにずれるように接合され、パツキンフィン(6)の一
端はパツキンリング(4)に固定され他端はタービンロ
ータ(1)に近接するように設けられている。このよう
に構成することにより前述のようなパツキンフィン(6
)がタービンロータ(1)に接触するのを防止する効果
、及びパツキンフィン(6)自体にもたせるバネ効果等
の効果に加え、さらに一枚のパツキンフィン(6)で狭
部を2ケ所設けることができ、実質的にパツキンフィン
(6)の数を増やし九のと同等の効果を得ることができ
る。
以上の実りN例ではパツキンリングにパツキンフィンを
接合した場合を説明したが、直接ケーシングにパツキン
フィンを設けてもよい、このように直接ケーシングにパ
ツキンフィンを設けた場合でも、前述のようにパツキン
フィン自体にバネ効果をもたせることができるので、パ
ツキンリングを伸縮可能な固定部材で固定したのと同等
の効果を得ることができる。さらに本発明では漏洩通路
の変化を防止できるので、冷熱ガス漏洩減少のために設
けられているタービンロータ表面の円周溝の深さを小さ
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、ガス留が起こり易く応力腐食割れ、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すことにより、このよ
うなタービンロータの環境破壊〇−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。
この実施例では、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のにラビリンスパツキン
を用いたが、この他にケーシングと動翼との隙間、ノズ
ルダイヤフラムとタービンロータとの隙間等のタービン
ロータ軸線方向の冷熱ガス漏洩通路からの冷熱ガス漏洩
を防止するために用いてもよい。
動[19)とケーシング(3)との隙間からの冷熱ガス
漏洩を防止するためにラビリンスパツキンを用いた本発
明の他の実施例を第4図に概略的に示す。
ケーシング(3)には高熱膨張係数を有する板材(7)
と低熱膨張係数を有する板材(8)が接合されてなるパ
ツキンフィン(6)が固定されており°、動R(9)の
回転軸方向に複数個設けられている。この・くツキ/フ
ィン(6)は先端が細くなるように構成され、この先端
が動翼19)に近接され、パツキンフィン(6)は板材
(7)から板材・8)に向かう方向に凸となるように青
白している。
こりように構成されたラビリンスパツキンでは、タービ
ン作動時の温度下降に伴なう熱収縮により隙間が狭くな
るのを、パツキンフィン(6)のバイメタル効果により
打消すことができるので、・動翼(9)とパツキンフィ
ン(6)の接触を防止することができる。またパノキ/
フィン畷6ンはバネ幼果を有するので、何らかの原因で
パツキンツイン(6)が、a m +O) VC接触し
た場合でもこの接触を緩和することができ、動翼(9)
に損傷を与えるのを防止できる。またパツキンフィン(
6)の先端が細くなっているため摩耗しやすく、接触し
た場合でもパツキンフィン(6)が速やかに摩耗し動K
 +9) Ic損傷を与えるのを防止できろ。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、タービンロータ、
動翼等に損傷を与えることなくかつタービン効率を向上
することができる冷熱ガスタービン用ラビリンスパツキ
ン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・・・パツキンフィン 7.7′・・・高熱膨張係数を有する板材8.8′・・
・低熱膨張係数を有する板材代理人 弁理士 則 近 
憲 佑 (ほか1名) 第1図 ス \ / 第2図 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 冷熱ガスタービンの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うヒリンスパッキンにお
    いて、前記パツキンフィンがタービン作動時の低@環境
    で漏洩通路を広くする方向に変位するバイメタルからな
    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。
JP57111764A 1982-06-30 1982-06-30 冷熱ガスタ−ビン用ラビリンスパツキン Pending JPS593122A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57111764A JPS593122A (ja) 1982-06-30 1982-06-30 冷熱ガスタ−ビン用ラビリンスパツキン

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57111764A JPS593122A (ja) 1982-06-30 1982-06-30 冷熱ガスタ−ビン用ラビリンスパツキン

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JPS593122A true JPS593122A (ja) 1984-01-09

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ID=14569587

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JP57111764A Pending JPS593122A (ja) 1982-06-30 1982-06-30 冷熱ガスタ−ビン用ラビリンスパツキン

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3011608A1 (fr) * 2013-10-09 2015-04-10 Snecma Joint a labyrinthe et machine tournante comprenant un tel joint
KR20160142932A (ko) * 2015-06-03 2016-12-14 한국기계연구원 마모성이 개선된 시일부재

Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3011608A1 (fr) * 2013-10-09 2015-04-10 Snecma Joint a labyrinthe et machine tournante comprenant un tel joint
US9551233B2 (en) 2013-10-09 2017-01-24 Snecma Labyrinth seal and rotating machine comprising such a seal
KR20160142932A (ko) * 2015-06-03 2016-12-14 한국기계연구원 마모성이 개선된 시일부재

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