(57)【要約】      （修正有）【課題】作動蒸気のスケールが、ノズルダイアフラムとラジアルスピルストリップとの嵌合部に侵入、堆積することを防止すること、及び、スケールが侵入したとしても、スケールを排出することが可能となるため、漏洩蒸気を抑制して蒸気シール機能を維持することが可能な蒸気タービンのシール装置を提供する。【解決手段】動翼４の先端に対向し、ノズルダイアフラム外輪７の嵌合部１２に設けられるリング状のラジアルスピルストリップ１１と、ノズルダイアフラム外輪の上流端部から嵌合部に向かって設けられ、ノズルダイアフラムの上流より嵌合部に作動蒸気を取り込み、取り込んだ作動蒸気によって、動翼の遠心力により動翼から嵌合部への、作動蒸気のスケールの侵入路を塞ぐための蒸気流入用横孔１３とを備える。【選択図】図１
2020148195.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動蒸気により蒸気タービンのロータを回転させる動翼と、この動翼に対向し前記蒸気タ
ービンの車室に設けられるノズルダイアフラム外輪との間の蒸気漏洩を抑制するための蒸
気タービンのシール装置において、
前記動翼の先端に対向し、前記ノズルダイアフラム外輪の嵌合部に設けられるリング状の
ラジアルスピルストリップと、
前記ノズルダイアフラム外輪の上流端部から前記嵌合部に向かって設けられ、前記ノズル
ダイアフラムの上流より前記嵌合部に前記作動蒸気を取り込み、取り込んだ前記作動蒸気
によって、前記動翼の遠心力により前記動翼から前記嵌合部への、前記作動蒸気のスケー
ルの侵入路を塞ぐための蒸気流入用横孔と
を備える蒸気タービンのシール装置。
【請求項２】
前記ラジアルスピルストリップは、分割された複数のセグメントから構成される複数のラ
ジアルスピルストリップ本体から構成され、
前記スケールを下流側へ逃がすために、それぞれのラジアルスピルストリップ本体の端部
のうち、前記下流側は歯先を備え、上流側は歯先を欠落させ前記スケールが当たって前記
下流側へ逃がすテーパ面を備えた切り欠きを設けた請求項１に記載の蒸気タービンのシー
ル装置。
【請求項３】
前記ラジアルスピルストリップは、分割された複数のセグメントから構成される複数のラ
ジアルスピルストリップ本体から構成され、
前記スケールを下流側へ逃がすために、それぞれのラジアルスピルストリップ本体の端部
に、前記下流側は歯先を備え、上流側は歯先を欠落させ前記スケールが当たって前記下流
側へ逃がすテーパ面を備えたカバーセグメントが取り付けられた請求項１に記載の蒸気タ
ービンのシール装置。
【請求項４】
前記ラジアルスピルストリップは、分割された複数のセグメントから構成される複数のラ
ジアルスピルストリップ本体から構成され、
前記スケールを前記下流側へ逃がすために、それぞれのラジアルスピルストリップ本体の
端部に、上流側から下流側に亘って歯先が欠落した切り欠きを設けた請求項１に記載の蒸
気タービンのシール装置。
【請求項５】
前記ラジアルスピルストリップは、分割された複数のセグメントから構成される複数のラ
ジアルスピルストリップ本体から構成され、
前記スケールを上流側から下流側へ逃がすために、それぞれのラジアルスピルストリップ
本体の端部に、上流から下流に亘って歯先が欠落したカバーセグメントが取り付けられた
請求項１に記載の蒸気タービンのシール装置。
【請求項６】
前記カバーセグメントは、耐侵食材料で成形されるか、または前記耐侵食材料で表面処理
を施した請求項３または５に記載の蒸気タービンのシール装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービンの作動蒸気に含まれるスケールの侵入、堆積を防止するためのシ
ール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンにおける軸方向への作動蒸気漏洩防止のためにノズルダイアフラムに取付く
ラジアルスピルストリップ（チップフィン）は、シールフィン形状や歯先とロータ対向部
との径方向間隙を調整し、蒸気の漏洩を限りなく少なくしている（特許第5449976号）。
【０００３】
ラジアルスピルストリップは、ノズルダイアフラム本体に直接歯先を植込む構造と、歯先
を植込んだ、あるいは歯先を一体とした構造の１リングを数分割にしたセグメントをノズ
ルダイアフラムに加工されている取付溝に嵌め込み、リング形状とし、取り付けられてい
る構造がある。
【０００４】
後者の構造では、ラジアルスピルストリップのセグメント間は、ラジアルスピルストリッ
プと取付部位との周方向の熱伸び差を考慮してセグメント間の周方向間隙を調整し、取り
付けている。また、ノズルダイアフラム側取付溝とラジアルスピルストリップ嵌まり込み
部間に、スプリング等を用いて、ラジアルスピルストリップに径方向のスプリング機能を
持たせている。これは、ラジアルスピルストリップが固定されているとロータと接触した
場合に、振動が発生し、タービントリップとなることを防ぐために、歯先がロータから逃
げられるようにするための機能である。
【０００５】
しかしながら、作動蒸気に含まれるスケールが、ノズルダイアフラム側取付溝とラジアル
スピルストリップとの嵌合部に侵入、堆積することにより、ラジアルスピルストリップの
半径方向内側への動きが拘束され、ラジアルスピルストリップが半径方向外側へ押付けら
れた状態で固着する可能性がある。このようになると、ロータと歯先との間隙が拡大した
状態で、タービンを運用することになり、漏洩蒸気が増加し、蒸気シール機能の低下につ
ながる。
【０００６】
これまでに、ラジアルスピルストリップセグメント端面の作動蒸気スケールによる固着防
止を目的とした例（特開2016-114131号）は見られるが、スケール侵入により、ノズルダ
イアフラムとラジアルスピルストリップセグメント嵌合部との間の固着が原因で蒸気シー
ル機能の低下する事象に対する対策を実施した例は見られない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１６−１１４１３１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、作動蒸気のスケールが、ノズルダイアフラムとラジアルスピルストリップとの
嵌合部に侵入、堆積することを防止すること、及び、スケールが侵入した場合でも、スケ
ールを排出できる機能を持った蒸気タービンのシール装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、作動蒸気により蒸気タービンのロータを回転させる動翼と、この動翼に対向し
前記蒸気タービンの車室に設けられるノズルダイアフラム外輪との間の蒸気漏洩を抑制す
るための蒸気タービンのシール装置において、前記動翼の先端に対向し、前記ノズルダイ
アフラム外輪の嵌合部に設けられるリング状のラジアルスピルストリップと、前記ノズル
ダイアフラム外輪の上流端部から前記嵌合部に向かって設けられ、前記ノズルダイアフラ
ムの上流より前記嵌合部に前記作動蒸気を取り込み、取り込んだ前記作動蒸気によって、
前記動翼から前記嵌合部への、前記作動蒸気のスケールの侵入路を塞ぐための蒸気流入用
横孔とを備える蒸気タービンのシール装置を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、作動蒸気のスケールが、ノズルダイアフラムとラジアルスピルストリップとの
嵌合部に侵入、堆積することを防止すること、及び、スケールが侵入したとしても、スケ
ールを排出することが可能となるため、漏洩蒸気を抑制して蒸気シール機能を維持するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、第１実施形態に係る蒸気タービンのシール装置を示す側面図である。
【図２】図２は、第２実施形態に係る蒸気タービンのシール装置を示す図である。
【図３】図３は、第３実施形態に係る蒸気タービンのシール装置を示す図である。
【図４】図４は、第４実施形態に係る蒸気タービンのシール装置を示す図である。
【図５】図５は、第５実施形態に係る蒸気タービンのシール装置を示すである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜第１実施形態＞
図１に示すように、蒸気タービンは、ロータ１のホイール２に対して、動翼４が植え込ま
れている。動翼４は植込部３、動翼有効部４ａ、および先端にはシュラウド部４ｂを有し
、シュラウド部４ａは半径方向に凹状、凸状の形状をなしている。
【００１３】
一方、車室５にリング状のノズルダイアフラム外輪７が嵌合し、さらにリング状のノズル
ダイアフラム外輪７とノズルダイアフラム内輪６との間に、複数のノズル板８が設けられ
ている。
【００１４】
ノズルダイアフラム内輪６とロータ１との間の蒸気漏れを抑制するために、ロータ１には
ラビリンス部９が設けられ、ラビリンス部９に対向するようにパッキンリング１０がノズ
ルダイアフラム内輪６に設けられている。
【００１５】
一方、静止体である車室側と、動翼との間の蒸気漏れを抑制するために、ノズルダイアフ
ラム外輪７は、保持するノズル板８よりも下流に位置する動翼４側へ庇状に張り出した形
状となってており、張り出した部分にラジアルスピルストリップ（チップフィン）１１が
備えられる。このラジアルスピルストリップ１１はノズルダイアフラム外輪７のラジアル
スピルストリップ嵌合部１２に嵌合して設けられるとともに、半径方向内側へラジアルス
ピルストリップ１１を付勢するようバネ１２ａがノズルダイアフラム外輪７に設けられて
いる。
【００１６】
ラジアルスピルストリップ１１は、歯先を一体とした構造の１リングを数分割にしたセグ
メントをノズルダイアフラムに加工されているラジアルスピルストリップ嵌合部１２に嵌
め込んでリング形状とし、半径方向内側へ延びる複数の歯を備えて、回転するシャラウド
４ｂの凹凸部との協働で作動蒸気漏れを抑制する。
【００１７】
作動蒸気は図１の矢印の方向に流れ、複数のノズル板８の間を通って動翼４に当たって、
動翼４および動翼４が植え込まれたロータ１を回転させるが、作動蒸気の一部は動翼４の
回転による遠心力で、シュラウド側に流れる。この作動蒸気がラジアルスピルストリップ
嵌合部１２とラジアルスピルストリップ１１とのすき間に入り込まないように、本実施形
態では、ノズルダイアフラム外輪７の入口からラジアルスピルストリップ嵌合部１２に向
かって、蒸気流入用横孔１３が設けられる。蒸気流入用横孔１３は、全周に亘って複数設
けられる。
【００１８】
蒸気流入用横孔１３から侵入する作動蒸気は、ラジアルスピルストリップ嵌合部１２に挿
入されるため、ラジアルスピルストリップ１１をラジアルスピルストリップ嵌合部１２の
内径側に押さえつけることで、蒸気通路部よりスケールを伴った蒸気がラジアルスピルス
トリップ嵌合部１２に入っていこうとするのを防ぐ。
【００１９】
この構造により、作動蒸気のスケールが、ノズルダイアフラムとラジアルスピルストリッ
プとの嵌合部に侵入、堆積することを防止できるため、ラジアルスピルストリップの半径
方向の動作を維持することができ、動翼のシュラウドの凹凸形状と協働して漏洩蒸気を抑
制して蒸気シール機能を維持することができる。
【００２０】
＜第２実施形態＞
第２の実施形態以降では、ラジアルスピルストリップ１１を構成する複数のセグメントの
１単位をラジアルスピルストリップ本体１４と呼ぶことにする。
【００２１】
本実施形態の構造は、第１実施形態の構造を備えるとともに、さらに、図２に示すとおり
、ラジアルスピルストリップ本体１４の片側端面の歯先１５の上流側が切り欠かれた切り
欠き１４ａを備えるものである。切り欠き１４ａは図２に示すように、ノズル板８や動翼
有効部４ｂ側から遠心力でラジアルスピルストリップ嵌合部１２に入っていこうとする作
動蒸気がぶつかるよう、上流側から下流側に向かってロータ１側へ傾くテーパ形状とする
。
【００２２】
この構造により、遠心力でラジアルスピルストリップ嵌合部１２に入っていこうとする作
動蒸気を、切り欠き１４ａのテーパ形状にぶつけて下流へ逃がすことができ、図１に示し
たような、ラジアルスピルストリップ本体１４と、ラジアルトリップ嵌合部１２との間に
作動蒸気が入っていこうとするのを防ぐことができる。
【００２３】
なお、ラジアルスピルストリップ本体１４の切り欠き１４ａを、上記説明では片側端面に
設けるとしたが、片側でなく、両端面に設けても良い。
【００２４】
＜第３実施形態＞
次に図３に示す第３の実施形態は、第１実施形態の構造に加え、ラジアルスピルストリッ
プを構成するラジアルスピルストリップ本体１６の歯先１５に加工を加えず、その代わり
に、歯先の一部を切り欠いて作動蒸気をぶつけて下流側へ逃がす部分と、歯先の一部をも
つカバーセグメント１７を、ラジアルスピルストリップ本体１６の片側端面に取付ビス１
８で取り付けたものである。
【００２５】
具体的にはカバーセグメント１７に、取付ビス１８が挿通する挿通穴１７ａを備えるとも
に、取付ビス１８の雄ねじ部１８ａがねじ込まれる雌ねじ部１６ａをラジアルスピルスト
リップ本体１６の片側端面に設けることで、カバーセグメント１７はラジアルスピルスト
リップ本体１６に取り付けられる。
【００２６】
さらに、カバーセグメント１７に、耐侵食性の機能を持たせるために、ラジアルスピルス
トリップとは異材で製作、または、同材に溶射もしくはメッキを施す。
【００２７】
このような構造を備えるので、第２実施形態と同様、ラジアルスピルストリップ本体１６
と、ラジアルトリップ嵌合部１２との間にスケールを伴った作動蒸気が入っていこうとす
るのを防ぐことができる。
【００２８】
また、カバーセグメント１７の材料または表面を耐侵食性機能を持たせることができるた
め、蒸気スケールによる浸食に対する耐久性を向上することができる。
【００２９】
さらにまた、蒸気を下流側へ逃がすための切り欠きをもつ形状として、ラジアルスピルス
トリップ本体と別体の構造としたため、スケールの影響でカバーセグメント１７が侵食し
た場合に、カバーセグメント１７を交換することもできる。
【００３０】
＜第４実施形態＞
図４に示す第４の実施形態は、ラジアルスピルストリップ本体１９の歯先のうち、端面部
分だけ、すべての歯先の欠落部分を設けることにより、後流段にスケール逃がす通路部１
９ａ備えたものである。
【００３１】
このような構造を備えるので、第１実施形態と同様、ラジアルスピルストリップ本体１９
と、ラジアルトリップ嵌合部１２との間にスケールを伴った作動蒸気が入っていこうとす
るのを防ぐことができる。
【００３２】
＜第５実施形態＞
図５に示す第５の実施形態は、ラジアルスピルストリップ本体１６のセグメントには加工
を加えるのでなく、歯先との間に蒸気を下流側へ逃がすスペースを確保するために、ラジ
アルスピルストリップ本体１６に、歯先をもたないカバーセグメント２０を取り付けられ
るようにしたものである。カバーセグメントをラジアルスピルストリップ本体１６が取付
られた状態で形成されるスペースにより、遠心力で嵌合部に入っていこうとする作動蒸気
のスケールの侵入を下流側へ逃がすことができる。
【００３３】
カバーセグメント２０は、取付ビス１８が挿通する挿通穴２０ａを備え、ラジアルスピル
ストリップ本体１６には、取付ビス１８の雄ねじ部１８ａがねじ込まれる雌ねじ部１６ａ
を備えることで、カバーセグメント２０はラジアルスピルストリップ本体１６に取り付け
られる。
【符号の説明】
【００３４】
１・・・ロータ
２・・・ホイールノズルダイアフラム外輪
３・・・動翼植込部
４・・・動翼
４ａ・・・動翼有効部
４ｂ・・・シュラウド部
５・・・車室
６・・・ノズルダイアフラム内輪
７・・・ノズルダイアフラム外輪
８・・・ノズル板
９・・・ラビリンス部
１０・・・パッキンリング
１１・・・ラジアルスピルストリップ
１２・・・ラジアルスピルストリップ嵌合部
１３・・・蒸気流入用横穴
１４、１６、１９・・・ラジアルスピルストリップ本体
１５・・・歯先
１７、２０・・・カバーセグメント
１８・・・取付ビス
【図１】
2020148195.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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