JPS61138803A - 蒸気タ−ビン軸封装置 - Google Patents

蒸気タ−ビン軸封装置

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JPS61138803A
JPS61138803A JP26085384A JP26085384A JPS61138803A JP S61138803 A JPS61138803 A JP S61138803A JP 26085384 A JP26085384 A JP 26085384A JP 26085384 A JP26085384 A JP 26085384A JP S61138803 A JPS61138803 A JP S61138803A
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JP
Japan
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packing
labyrinth
labyrinth packing
holding
turbine
Prior art date
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Pending
Application number
JP26085384A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenji Natori
名取 顕二
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
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP26085384A priority Critical patent/JPS61138803A/ja
Publication of JPS61138803A publication Critical patent/JPS61138803A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F01D11/025Seal clearance control; Floating assembly; Adaptation means to differential thermal dilatations
    • 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
    • F16J15/441Free-space packings with floating ring

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〕 本発明は蒸気タービン軸封装置に係り、特に再熱蒸気タ
ービン等に好適する蒸気タービン軸封装置に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
近年、蒸気タービン発電プラントにおいては、発電効率
の向上を図るため再熱蒸気タービンが多用されている。
この再熱蒸気タービンを使用したプラントにおいては、
発電効率をさらに向上させるため、主蒸気圧力、主蒸気
温度、再熱蒸気温度等を一層高くする傾向にある。そし
て将来的には、主蒸気圧力352atg、主蒸気温度6
50℃、再熱蒸気温度593℃なる超々臨界再熱蒸気タ
ービンの出現が見込まれている。
ところで、蒸気タービンは例えば第5図に示すように、
タービンロータ1にタービン動翼2が放射状に円環列と
なるように設置され、タービンケーシング3に円板状の
ノズルダイヤフラム4が各タービン動翼列間に位置して
保持されている。蒸気は図に矢印へで示す方向に流れる
タービンケーシング3のグランド部およびノズルダイヤ
フラム4の内輪部のタービンロータ1側の面には、蒸気
漏洩防止用のラビリンスパツキン5が設置されている。
ラビリンスパツキン5は第6図に示すように、パツキン
ヘッド6に開口されたラビリンスパツキン用溝7に径方
向間隔をあけて挿入され肩部8を腕部9で保持され、ざ
らにラビリンスパツキン用溝7内に設けられた板バネ1
0によって、ラビリンスパツキン5の肩部8とパツキン
ヘッド6の腕部9とが接触状態となるようにラビリンス
パッキン5をタービンロータ1の方向に押圧されている
しかしながら、このような構成では、超々臨界蒸気ター
ビンに用いた場合、材質面から問題が生じる。即ち、蒸
気条件のis、高圧化に伴い、タービンロータ1、ラビ
リンスパツキン5には5US316系ステンレスやA2
86などのオーステナイト系ステンレス鋼(以下オース
テナイト鋼とする)が用いられ、パツキンヘッド6には
12クロム鋼ヤ5tJS405系ステンレス鋼などのフ
ェライト系ステンレス鋼(以下フェライト鋼とする)が
用いられる。これは、オーステナイト鋼がフェライト鋼
に比べて高温強度に優れる反面、!J造性および加工性
が悪く、1iilliも高いことなどの事情による。と
ころが、オーステナイ1〜mの熱膨張係数は第4図に示
すように、フェライト鋼の約1゜5倍と大きく、タービ
ンロータ1およびラビリンスパツキン5をオーステナイ
ト鋼で作り、パツキンヘッド6をフェライト鋼で作った
場合、両者間には、熱膨張係数が異なるため半径方向に
伸び差が生じる。その結果タービングランド部やノズル
ダイヤフラム部におけるうビリンスパッキン5の歯先5
aとタービンロータ1との間隙を一定に保つことが不可
能となるのである。この伸び差は、部材湿度が300℃
で約0.7〜0.8m、600℃で約1〜1.5mにも
なる。しかるに、ラビリンスパツキン5の歯先5aとタ
ービンロータ1の外径との間の間隙量は、蒸気、漏洩を
防ぐために0.10〜0.50程度の範囲内のある一定
舶に常に保つ必要がある。
前記の如く、オーステナイト鋼製のタービンロータ1お
よびラビリンスパツキン5の熱膨張量はフェライト鋼製
のパツキンヘッド6の熱膨張量よりも大きいので、前記
板バネ10の押圧力が十分強くないとラビリンスパツキ
ン5の肩部8とパツキンヘッド6の腕部9との間に隙間
が生じ、蒸気が漏洩したり、前記間隙量が設定値と異な
る場合がある。
なお、板バネ10の押圧力を十分強< lJて、肩部8
と腕部9とが接触状態を保つようにすることが考えられ
るが、これによりラビリンスパツキン5の半径方向の膨
張量とパツキンヘッド6の半径方向の膨張色とを等しく
すると、ラビリンスパツキン5の肩部8における円周方
向の膨張が抑制されることにより変形を生じるおそれが
ある。
したがって、従来の構成ではタービン組立時、タービン
起動時、負荷変動時、定格時などのいかなる状態におい
ても前記間隙量を0.10°〜0゜50g+程度の定め
られた一定値とすることが困難である。その結果、ター
ごン組立時の間隙量によっては漏洩蒸気mが過多となっ
たり、逆に間隙が狭くなり、タービンロータ1とラビリ
ンスパツキン5とが接触したり、あるいはラビリンスパ
ツキン5が変形するという事態を生じ、効率や信頼性を
低下させる問題があった。
〔発明の目的〕
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ター
ビンロータとラビリンスパツキン歯先との間隙を変形等
のおそれな(常に一定蚤に保つことができ、それにより
発電効率および信頼性の向上が図れる蒸気タービン軸封
装置を提供することを目的としている。
〔発明の1!要〕 本発明は、上記の目的を達成するため、グランド部、ノ
ズルダイヤフラム内輪部等に配置されろうビリンスパッ
キンをパツキンヘッドに径方向間隔をあけて保持した蒸
気タービン軸封装置において、前記バ、ツキンヘッドを
、パツキンヘッド本体と、ラビリンスパツキン保持用の
腕部を有するうビリンスパッキン保持部材とに分割し、
前記パツキンヘッド本体と前記ラビリンスパッキン保持
用のとを径方向に摺動可能に連結したことを特徴として
いる。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図および第2図を参照し
て説明する。
タービンロータ11およびラビリンスパツキン12はオ
ーステナイト鋼で作られている。ラビリンスパツキン1
2を保持するパツキンヘッドは、オーステナイト鋼で作
られたラビリンスパッキン保持用の14と、フェライト
鋼で作られたパツキンヘッド本体15とに分割された構
成としている。
ラビリンスパツキン12は、その肩部12aをラビリン
スパッキン保持用の14の腕部14aで保持され、板バ
ネ24によってタービンロータ11側へ押圧されている
。パツキンヘッド本体15の内輪面画側には、嵌合溝1
7が円周方向に沿って設けである。また、第2図に示す
ように、ラビリンスパッキン保持用の14には接合ピン
13貫通用の長円形穴16が半径方向に複数個おいてい
る。
そして、ラビリンスパッキン保持用の14は、嵌合溝1
7に嵌合され、接合ビン13によってパツキンヘッド本
体15に保持されている。なお、接合ピン13の材質は
フェライト鋼製で、パツキンヘッド本体15とはネジ止
め形式あるいは溶接などの方法で固定されている。
また、第1図に示すように、ラビリンスパッキン保持用
の14とパツキンヘッド本体15の接合部には、半径方
向クリアランスaおよび軸方向クリアランスbが形成し
てあり、半径方向クリアランスaおよび軸方向クリアラ
ンスbは、伸び差に比べて十分大きくしである。
次に作用を説明する。
タービン内に蒸気が通気され各タービン部材の温度が上
昇し膨張していく場合、タービンロータ11、ラビリン
スパツキン12およびラビリンスパッキン保持用の14
の材質はそれぞれオーステナイト鋼であるため同一割合
で膨張する。このため、これらの間では半径方向に伸び
差は生じない。
一方、パツキンヘッド本体15はフェライト鋼で作られ
ているので、オーステナイト鋼で作られたうビリンスパ
ッキン保持部材14に比べて膨張には少なく、前記各部
材との間で伸び差が生ずる。
しかし、ラビリンスパッキン保持用の14とパツキンヘ
ッド本体15との接合部には前記半径方向クリアランス
aと前記軸方向クリアランスbが形成してあり、さらに
ラビリンスパッキン保持用の14には長円形穴16が設
けであるので、ラビリンスパッキン保持用の4は、パツ
キンヘッド本体15および接合ビン13とは干渉するこ
となく、自由に膨張することが可能である。したがって
、ラビリンスパッキン保持用の14とパツキンヘッド1
5との熱膨張による伸び差は確実に吸収される。
よって、タービン組立時に設定された前記タービンロー
タ11とラビリンスパツキン12の歯先12aとの間隔
量は、起動時や負荷変動時などに関係なく常に一定に保
つことが可能となる。その結果、前記タービンロー夕1
1とラビリンスパツキン12の歯先12aとの間隙から
の漏洩蒸気ωを最適通に制御することが可能となり、高
効率タービンを提供できるでけでなく、前記タービンロ
ー夕11とラビリンスパツキン12とが接触すること、
あるいはラビリンス部の部材変形などを生ずることもな
く、高信頼性タービンを提供できる。
第3図は本発明の他の実施例を示している。この実施例
では、フェライト鋼製パッキンヘッド本体15オーステ
ナイト鋼製ラビリンスパッキン保持用の14による左右
1対の保持部のうら、それぞれ上流側に位置する当接面
18.19を下流側の対向部分18a、18bに比べて
ロータ側に長くしでいる。つまり、パツキンヘッド本体
15の各部の内半径R、R8,Ro、RoをそれぞれR
A<Ra 、R<Roの関係に設定している。
なお、RB、Rcは第1図に示すものと略同−である。
このような構成によると、ラビリンスパッキン保持用の
14とパツキンヘッド本体15とが各保持部の上流側当
接面18.19で広範囲に接合するので、その部分のシ
ール効果が向上し、蒸気漏洩防止が一層有効に図れる。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明に係る蒸気タービン軸封装置によ
れば、ターとンロータとパツキンリングの歯先との間隙
を常に一定に保つことができ、その結果、材料構成の異
なる超々臨界蒸気タービンに対しても、高効率かつ高信
頼性を有することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る蒸気タービン軸封装置を示す縦断
面図、第2図は第1図のIf−If線断面図、第3図は
本発明の他の実施例を示す縦断面図、第4図はオーステ
ナイト鋼およびフェライト鋼の熱膨張係数と温度との関
係を示すグラフ、第5図は蒸気タービンの断面構造図、
第6図は従来のラビリンス部を示す!断面図である。 11・・・タービンロータ、12・・・ラビリンスパツ
キン、12a・・・肩部、14・・・ラビリンスバツキ
出願人代理人   波 多 野   久第3図 第4図 第5図 第6図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、グランド部、ノズルダイヤフラム内輪部等に配置さ
    れるラビリンスパッキンをパッキンヘッドに径方向間隔
    をあけて保持した蒸気タービン軸封装置において、前記
    パッキンヘッドを、パッキンヘッド本体と、ラビリンス
    パッキン保持用の腕部を有するラビリンスパッキン保持
    部材とに分割し、前記パッキンヘッド本体と前記ラビリ
    ンスパッキン保持部材とを径方向に摺動可能に連結した
    ことを特徴とする蒸気タービン軸封装置。 2、パッキンヘッド本体はフェライト系ステンレス鋼で
    形成され、ラビリンスパッキンおよびラビリンスパッキ
    ン保持部材はオーステナイト系ステンレス鋼で形成され
    ている特許請求の範囲第1項記載の蒸気タービン軸封装
    置。
JP26085384A 1984-12-12 1984-12-12 蒸気タ−ビン軸封装置 Pending JPS61138803A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02211303A (ja) * 1988-10-13 1990-08-22 General Electric Co <Ge> 確動可変間隙ラビリンスシール
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