JPS5974307A - Shaft sealing device of axial-flow rotary machine - Google Patents
Shaft sealing device of axial-flow rotary machineInfo
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- JPS5974307A JPS5974307A JP18218582A JP18218582A JPS5974307A JP S5974307 A JPS5974307 A JP S5974307A JP 18218582 A JP18218582 A JP 18218582A JP 18218582 A JP18218582 A JP 18218582A JP S5974307 A JPS5974307 A JP S5974307A
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- Japan
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- center
- packing
- rotation
- turbine rotor
- sealing device
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- Pending
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
- F01D11/003—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by packing rings; Mechanical seals
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術外野〕 本発明は軸流回転機械の軸封装置に関する。[Detailed description of the invention] [Invention technology field] The present invention relates to a shaft sealing device for an axial flow rotating machine.
蒸気タービンやガスタービン等の軸流回転機械では回転
体として構成されるタービンロータが静止部外と接触し
ないように、例えばグランド部においてケーシングとの
間に一定以上の間隙を保つようにしている。この間隙は
両省が触れ合うことによって生じる撮動等の問題だけを
考慮するのであれば、ある程度以上大きくすれば良いと
一見したところ思われる。しかし、内部流体の漏洩の問
題を考慮したときその様相は一変する。すなわち内部流
体の漏洩防止はタービンロータとケーシングとの間に介
装したパツキンによって行なわれるが、この種の装置を
有効に機能させるためにはタービンロータとの間を可能
な限り狭めることが要求され、前記間隙は無やみに大き
くすることはできない。BACKGROUND ART In axial flow rotating machines such as steam turbines and gas turbines, a gap of at least a certain level is maintained between the turbine rotor, which is configured as a rotating body, and the casing, for example, in the gland part, so that it does not come into contact with the outside of the stationary part. At first glance, it would seem that this gap should be made larger than a certain level if only issues such as photography that arise when the two ministries come into contact are considered. However, the situation changes completely when considering the problem of internal fluid leakage. In other words, leakage of internal fluid is prevented by a gasket interposed between the turbine rotor and the casing, but in order for this type of device to function effectively, it is necessary to narrow the space between the turbine rotor and the casing as much as possible. , the gap cannot be increased arbitrarily.
かくして、振動抑制の点ではタービンロータとパツキン
との半径方向間隙を拡げ、一方漏洩抑制の点においては
この間隙をより狭くするという相客れな要求がこの種の
設計には求められ、思いの他困難がある。Thus, this type of design has the contradictory requirements of widening the radial gap between the turbine rotor and packing in terms of vibration suppression, while narrowing this gap in terms of leakage suppression. There are other difficulties.
従来この種の設計で最も影響が太きいと考えられ点はケ
ーシングの熱変形の問題である。しかし最近では軸受内
におけるタービンロータの挙動モ正確に把握すべきであ
るとの考えがち91この点の配慮に欠けている蒸気ター
ビンにおいてタービンロータとパツキンとの接触とみら
れる振動事故がしばしば発生している。Conventionally, in this type of design, the problem that is considered to have the greatest influence is the problem of thermal deformation of the casing. However, recently there is a tendency to think that it is necessary to accurately understand the behavior of the turbine rotor inside the bearing.91 In steam turbines where this point is not considered, vibration accidents that appear to be caused by contact between the turbine rotor and the packing often occur. There is.
本発明の目的はタービンロータとパツキントノ接触によ
り引き起こされる振動現象を未然に防止し、しかも内部
流体の漏洩抑制の点のではこれを最小限度に保持するこ
とのできる軸流回転機械の軸封装置を提供しようとする
ものである。An object of the present invention is to provide a shaft sealing device for an axial flow rotating machine that can prevent vibration phenomena caused by contact between a turbine rotor and a packing tonnage, and can also keep internal fluid leakage to a minimum. This is what we are trying to provide.
本発明の特徴は回転軸の周シにシール間隙を形成するよ
うにパツキンを配置した軸流回転機械の軸封装置におい
て、パツキンの内縁輪郭は、静止状態にちる回転軸の中
心を通り、かつ水平基準線から回転軸の回転方向に20
ないし70度の範囲にある移動線上の異なる点に曲率中
心を有する第1および第2の円弧を閉成することによ多
形成され、第1の円弧の曲率中心は、静止状態にある回
転軸の中心と一致せしめ、また第2の円弧の曲率中心は
、回転軸の中心よp O,1、ないしQ、7+imの範
囲で移動線上を上方に偏心させた点に設定したことにち
る。A feature of the present invention is a shaft sealing device for an axial flow rotating machine in which a packing is arranged to form a seal gap around the circumference of a rotating shaft, in which the inner edge contour of the packing passes through the center of the rotating shaft in a stationary state, and 20 in the direction of rotation of the rotation axis from the horizontal reference line
The polygon is formed by closing first and second circular arcs having their centers of curvature at different points on the line of movement in the range of 70 degrees, and the center of curvature of the first arc is the axis of rotation in a stationary state. The center of curvature of the second circular arc is set at a point eccentrically upward on the movement line within a range of p O,1 to Q,7+im from the center of the rotation axis.
初めに、本発明の設計原理について説明する。 First, the design principle of the present invention will be explained.
蒸気タービンの起動から常用(定格)運転に移行するま
でのタービンロータの挙動について調査したところ次の
点が明らかとなった。すなわち、第1図において、蒸気
タービンの静止時タービンロータ夕1はX、Y軸の交点
で示されるパツキン2の中心点OAから下側に下がった
点OBに回転甲心を持っている。ここで、タービンロー
タ1が反時計方向に回転し始めると回転中心は点OBか
ら右上方に移動を開始し、常用回転数に移行した段階で
は点OB’にその中心が移動する。つまシ、パツキン2
が不動であるとすると、タービンロータ1は第2図に示
されるようにΔX、ΔYだけ右」二方に移動することに
なる。本発明はこのΔX、ΔY値を基準としてタービン
ロータ1とパツキン2との間隙を、設定するもので、起
動、ないし停止時の低回転数域、および常用回転数域の
それぞれ附応し得るパツキン2の形状を以下に説明する
。An investigation into the behavior of the turbine rotor from steam turbine startup to normal (rated) operation revealed the following points: That is, in FIG. 1, when the steam turbine is at rest, the turbine rotor 1 has its center of rotation at a point OB, which is located downward from the center point OA of the gasket 2, which is indicated by the intersection of the X and Y axes. Here, when the turbine rotor 1 starts rotating counterclockwise, the center of rotation starts moving upward and to the right from point OB, and when the rotation speed reaches the normal rotation speed, the center moves to point OB'. Tsumashi, Patsukin 2
Assuming that is immobile, the turbine rotor 1 will move to the right by ΔX and ΔY as shown in FIG. The present invention sets the gap between the turbine rotor 1 and the packing 2 based on these ΔX and ΔY values. The shape of No. 2 will be explained below.
本発明は第3図に示されるグランド部、すなわちタービ
ンロータ11の外周部にパツキンヘッド12、パツキン
ホルダ13、およびフィン14からなるグランドパツキ
ン独を設けたもの、さらには第4図に示されるタービン
ロータ11に隣接するノズルダイアフラム16にパツキ
ンホルダ17、およびフィン18で構成されたダイアフ
ラムパツキンlを配置したものにも適用される。(以下
、グランドパツキン秤とダイアフラムパツキンpとをパ
ツキン20ト統称する。)
しかして、パツキン20の内縁輪郭を形成する2つの円
弧は第5図、および第6図に示されるように静止状態に
あるタービンロータ11の中心を通υ、かつ水平基準線
Hからタービンロータ11の回転方向に角度θの範囲に
ある移動線上の異なる点にそれぞれ曲率中心を設定され
ている。すなわち、第1の円弧は静止状態にあるタービ
ンロータ11の甲心と一致した点で半径I(、を、゛ま
だ第2の円弧はタービンロータ11の中心より値Eだけ
前記移動線C上を上方に偏心させた点で半径R1を措い
てそれぞれ形成されている。ここに角度θ、および偏心
量EはΔX、ΔY値を多くの実用されている蒸気タービ
ンにつき調査した結果を示す第7図から次のように決定
している。すなわち、第2図からΔX−E cosθ、
ΔY=Bsinθ、B= (JX)”+(JY)”
の関係式が成立するので、ΔX、ΔY値を第7図の斜
線で示す範囲とすれば、角度θFi20、ないし70度
の範囲となシ、一方偏心量Eは0.1、ないし0.7朋
となる。The present invention relates to the gland section shown in FIG. 3, that is, the turbine rotor 11 in which a gland packing consisting of a packing head 12, a packing holder 13, and a fin 14 is provided on the outer circumference of the turbine rotor 11, and furthermore, the turbine rotor shown in FIG. The present invention is also applied to a structure in which a diaphragm packing 1 consisting of a packing holder 17 and fins 18 is arranged on a nozzle diaphragm 16 adjacent to the rotor 11. (Hereinafter, the gland packing scale and the diaphragm packing p will be collectively referred to as the packing 20.) Therefore, the two circular arcs forming the inner edge contour of the packing 20 are in a stationary state as shown in FIGS. 5 and 6. The centers of curvature are set at different points on the movement line that passes through the center of a certain turbine rotor 11 and is within an angle θ from the horizontal reference line H in the rotational direction of the turbine rotor 11. That is, the first circular arc has a radius I (,) at a point that coincides with the instep of the turbine rotor 11 in a stationary state. The angle θ and the amount of eccentricity E are shown in Fig. 7, which shows the results of investigating ΔX and ΔY values for many steam turbines in practical use. From Fig. 2, it is determined as follows: ΔX−E cosθ,
ΔY=Bsinθ, B= (JX)”+(JY)”
Since the relational expression holds true, if the ΔX and ΔY values are in the range shown by the diagonal lines in FIG. Become a friend.
本発明は上述のように構成しているので、蒸気タービン
の起動、ないし停止時の低回転数域では間隙(J、と間
隙C12とが有効に機能してタービンロータ11とパツ
キン20との接触を防止する。一方、常用回転数域では
間隙C13と間隙CI4とが機能して両者の接触が起こ
らない。そして、この間上記の他の領域では幾分隙間が
拡がることになるが、その縦は最小限度としているので
、内部流体の漏れ魚はそれ程多くならない。Since the present invention is configured as described above, the gap (J) and the gap C12 function effectively in the low rotational speed range when starting or stopping the steam turbine to prevent contact between the turbine rotor 11 and the packing 20. On the other hand, in the normal rotation speed range, the gap C13 and the gap CI4 function to prevent contact between the two.During this period, the gap widens somewhat in the other areas mentioned above, but the vertical Since the amount is kept to a minimum, the leakage of internal fluid does not increase so much.
以上述べたように本発明によれば、軸流回転機械の低回
転数域、および常用回転数域の何rしの状態においても
回転体と静止部外との接触が引き起こされないので、振
動事故を未然に防止することができるという利点がある
。しかも、内部流体の漏洩は最小限度に抑え得るから、
機械効率の低下を懸念しなくても良いものである。As described above, according to the present invention, contact between the rotating body and the outside of the stationary part is not caused in any state in the low rotational speed range or the normal rotational speed range of the axial flow rotating machine, so vibrations can be prevented. This has the advantage of being able to prevent accidents. Moreover, leakage of internal fluid can be minimized,
There is no need to worry about a decrease in mechanical efficiency.
第1図は蒸気タービンの起動から定格運転に至る間のタ
ービンロータの挙動を説明するだめの状f法説明図、第
2図はタービンロータの運動鍍を算定する場合の模式図
、第3図、および第4図は本発明のiM用範囲の一例を
示すもので、グランドパツキン部、およびダイアフラム
パツキン部を示す断面図、第5図、および第6図は本発
明の一笑か′1例を示すM!を成因、第7図はタービン
ロータの回転上昇によって中心が移動する場合の移動値
の大きさを示す説明図である。
11・・タービンロータ
20・・・パツキン
OB ・・−静止状態におけるタービンロータ中心01
3′・・常用運転域におけるタービンロータ中心1−i
・・水平基準線
C・・移動線
θ・・移動角度
E・・偏心量
(7317)代理人弁理士 則 近 憲 佑(ほか1名
)第1図
ψ
γ
第2図
第3図
第4図Figure 1 is an explanatory diagram of the rotor f method to explain the behavior of the turbine rotor from startup to rated operation of the steam turbine, Figure 2 is a schematic diagram for calculating the motion of the turbine rotor, and Figure 3 , and FIG. 4 show an example of the iM range of the present invention, and FIGS. 5 and 6 are sectional views showing the gland packing part and the diaphragm packing part, and FIG. Show M! FIG. 7 is an explanatory diagram showing the magnitude of the movement value when the center moves due to the increase in rotation of the turbine rotor. 11...Turbine rotor 20...Packing OB...-Turbine rotor center 01 in a stationary state
3'...Turbine rotor center 1-i in normal operating range
・・Horizontal reference line C・・Movement line θ・・Movement angle E・・Eccentricity (7317) Attorney Noriyuki Chika (and 1 other person) Fig. 1 ψ γ Fig. 2 Fig. 3 Fig. 4
Claims (1)
配置した軸流回転機械の軸封装置において、前記パツキ
ンの内縁輪郭は、靜11ユ状態にある前記回転軸の中心
を通シ、かつ水平基準線から同回転軸の回転方向に20
ないし70度の範囲にある移動線上の異なる点に曲率中
心を有する第1、および第2の円弧を閉成することによ
り形成さハ1、第1の円弧の曲率中心は、静止状態にあ
る前1)ピ回転軸の中心と一致せしめ、丑だ第2の円弧
の曲率中心は、前記回転軸の中心より0.1、ないし0
.7闘の範囲で前記移動線上を上方に偏心させた点に設
定したことを特徴とする軸流回転機械の軸封装置0In a shaft sealing device for an axial flow rotating machine in which a packing is arranged to form a seal gap around a rotating shaft, the inner edge contour of the packing passes through the center of the rotating shaft in a still state, and is horizontal. 20 in the direction of rotation of the same rotation axis from the reference line
The center of curvature of the first arc is formed by closing a first circular arc and a second circular arc having centers of curvature at different points on the line of movement in the range of 70 degrees to 70 degrees. 1) The center of curvature of the second circular arc is aligned with the center of the rotation axis, and the center of curvature of the second circular arc is 0.1 to 0 from the center of the rotation axis.
.. A shaft sealing device for an axial flow rotating machine, characterized in that the shaft sealing device is set at a point eccentrically upward on the movement line within a range of 7.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18218582A JPS5974307A (en) | 1982-10-19 | 1982-10-19 | Shaft sealing device of axial-flow rotary machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18218582A JPS5974307A (en) | 1982-10-19 | 1982-10-19 | Shaft sealing device of axial-flow rotary machine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5974307A true JPS5974307A (en) | 1984-04-26 |
Family
ID=16113819
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18218582A Pending JPS5974307A (en) | 1982-10-19 | 1982-10-19 | Shaft sealing device of axial-flow rotary machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5974307A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4648793A (en) * | 1985-05-31 | 1987-03-10 | General Electric Company | Turbine wheel key and keyway ventilation |
US4668161A (en) * | 1985-05-31 | 1987-05-26 | General Electric Company | Ventilation of turbine components |
JPH02173302A (en) * | 1988-12-23 | 1990-07-04 | Fuji Electric Co Ltd | Seal-fin mechanism at blade end of geothermal steam turbine static blade |
-
1982
- 1982-10-19 JP JP18218582A patent/JPS5974307A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4648793A (en) * | 1985-05-31 | 1987-03-10 | General Electric Company | Turbine wheel key and keyway ventilation |
US4668161A (en) * | 1985-05-31 | 1987-05-26 | General Electric Company | Ventilation of turbine components |
JPH02173302A (en) * | 1988-12-23 | 1990-07-04 | Fuji Electric Co Ltd | Seal-fin mechanism at blade end of geothermal steam turbine static blade |
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