JPS63215802A - 蒸気タ−ビンロ−タ - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は蒸気タービンロータに係り、特にグランド部
に形成されるラビリンスを改良した蒸気タービンロータ
に関する。

（従来の技術） 蒸気タービンロータのグランド部には、静止部との間隙
から蒸気が漏洩するのを防止するためにラビリンスが形
成されている。

第６図はこのようなグランド部の概要を示すもので、蒸
気タービンロータ１のグランド部表面には外方に突出し
た歯部２がロータ１と一体的に削成加工して周設され、
他方、この歯部２およびこれらの間の部分に対向してゲ
ージング３にはフィン４が周設され、これらフィン４と
ロータ１の表面とのすき間５を微小に保ちつつこれを連
続的に配設することにより蒸気漏洩を防ぐようになって
いる。

（発明が解決しようとする問題点） 上記の構成ではロータグランド部の歯部１はロータ材と
同じ材質であるため、蒸気中に含まれるドレンにより、
使用中に侵食を受け、第７図の符号６の如く歯部が損耗
する。このため、すき間３が大きくなり蒸気シールの機
能が低下する。地熱蒸気タービンの場合は蒸気中に含ま
れるＨ２Ｓ等の腐食性物質の影響も重畳する為、歯部の
損耗はさらに激しくなる。歯部の損耗したロータの補修
法として新たに歯部を削成し、これに合せてケーシング
部のフィンを作り直す方法があるが、このためにはター
ビンを長期間停止することが必要であり、電力の安定供
給の観点から好ましくない。

また、歯部２が損耗して蒸気シール機能が低下するまで
の期間を長くするため、フィン４と歯部２のすき間５を
両者が接触しない範囲で可能な限り小さく設定すること
も有効であるが、起動時の回転部と静止部の熱膨張差や
振動によって両者が接触する危険もあり、必要以上にこ
のすき間を小さくすることはできない。

本発明は、ケーシングに設けられたフィンとのすき間を
可能な限り小さくすると共に、侵食の防止を図った歯部
で構成されるラビリンスを備えた蒸気タービンロータを
提供することを目的としている。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は、グランド部に底面より狭い間口を有しその側
壁が傾斜して形成されている溝が周設されるとともに、
この溝に断面が台形であってロータを構成する材料より
も熱膨張率が小さくかつ耐侵食性に優れた材料で構成さ
れた歯部を、その頂部が溝から突出するようにくさび状
に係合させて形成されたラビリンスを備えた蒸気タービ
ンロータである。

（作用） 上記の構成によれば、歯部はロータに周設された溝にく
さび状に係合され、また歯部の熱膨張率はロータのもの
より小さくなされているから、タービン運転によってグ
ランド部が加熱されると、歯部はくさび状の係合に沿っ
て外方へせり出し、溝から突出する歯部の高さが増加し
てケーシング側に固定されたフィンとの間隙を小さくす
ることができるようになる。また、歯部自体を例えばセ
ラミックス等の耐侵食性に優れた材料で構成しておくこ
とにより、歯部の損耗を低減することができる。

（実施例） 第１図および第２図は本発明の一実施例を示すもので、
ロータ１０のグランド部１１には散状のあり溝１２が軸
方向に直角に周設され、このあり溝１２に断面台形状の
歯部１３が嵌合されてラビリンスを形成するようになっ
ている。上記あり溝１２は底面より狭い間口を有し、そ
の側壁を傾斜させた形状であり、断面台形状の歯部１３
はこのあり溝１２の側壁にくさび状に係合するようにな
っている。このように歯部１３を溝１２にくさび状に係
合するため、各溝１２の少なくとも一箇所に、第３図に
示すように底面と同じ間口となるように切欠き１４が形
成され、また、歯部１３は第４図に示す円環の一部を構
成する単位ユニット１５で構成され、上記切欠き部１４
から各単位ユニット１５を挿入して周方向に順次移動さ
せながら装着し、円環状の歯部１３を構成するようにな
っている。なお、切欠き部１４の位置する単位ユニット
についてはボルトやピン等の公知の手段で抜止めの処置
がなされる。

上記歯部１３はロータ１を構成する材料よりも熱膨張率
が小さく、　また耐侵食性に優れたＳＬ、Ｎ４等のファ
インセラミックスにより構成され、第２図に示すように
、あり溝１２にバネ１６を介して外方へ押圧した状態で
固定される。

第５図は上記構成の作用を説明する図で、常温の状態で
は歯部１３は二点鎖線で示す符号１６の位置にあり、こ
のときケーシング３に固定されたフィン４との間には、
すき間１７が確保される。しかして、タービンに蒸気が
通気され、ロータ１０の温度が上昇すると、あり溝１２
が全体に拡大する結果。

歯部１３はあり溝１２の傾斜面に沿ってくさび状に係合
されたままバネによる押圧力および遠心力によって外方
へせり出し、符号１８で示す位置まで突出する。このと
きフィン４とのすき間は符号１９で示すように小さくな
り、蒸気シールが有効に行われるようになる。なお、歯
部１３のせり出し量は、符号２０で示すあり溝の傾斜面
および歯部の断面の角度を調節することにより、適宜増
減して設定することができる。

以上の構成によれば、歯部は侵食による形状変化が少な
いため、フィンとのすき間を一定に保って蒸気漏洩を長
期間にわたって防止することができる。また、熱膨張率
の差によって歯部とフィンのすき間を非定常状態では大
きく、定常状態では小さくなるように調節できるので、
定常運転時に蒸気漏れを最小にすることができる。さら
に、運転中に振動もしくはその他の原因で歯部とフィン
が接触する事態が生じても、接触した部分のフィンが摩
耗するだけで歯部には損傷が発生することはない。

なお、上記実施例では歯部をＳＬ、Ｎ、等のファインセ
ラミックスで構成することとしているが、耐侵食性が大
きく、熱膨張係数がロータ材よりも小さいものであれば
、これ以外の材料で構成することも差支えない。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明は耐侵食性に優れた材料で構
成した歯部を、グランド部に熱膨張差に基いて突出する
よう係合させてラビリンスを形成したものであるから、
本発明によれば、蒸気による損耗を低減するとともに高
い蒸気シール機能をもち、特に地熱タービンに有効な優
れた蒸気タービンロータを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る蒸気タービンロータの
グランド部を示す平面図、第２図は第１図のＡ−Ａ線矢
視断面図、第３図はあり溝を示す平面図、第４図は歯部
単位ユニットの斜視図、第５図は本発明の実施例の作用
を説明する図、第６図および第７図は従来の蒸気タービ
ンロータのグランド部を示す断面図である。 １０・・・ロータ　　　　　１１・・・グランド部１２
・・・あり溝　　　　　１３・・・歯部１４・・・切欠
き　　　　　１５・・・単位ユニット１６・・・バネ　
　　　　　１７・・・すま間代理人　弁理士　則　近　
憲　佑 同　　三俣弘文 第１図 ／、？ 鎮２図 第３図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. グランド部に底面より狭い間口を有しその側壁が傾斜し
   て形成されている溝が周設されるとともに、この溝に断
   面が台形であってロータを構成する材料よりも熱膨張率
   が小さくかつ耐侵食性に優れた材料で構成された歯部を
   、その頂部が溝から突出するようにくさび状に係合させ
   て形成されたラビリンスを備えた蒸気タービンロータ。