(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが、軸周りを回転するロータとこのロータの半径方向外側に配置されて蒸気流路を形成するノズルとの間に配置されて、前記ノズルの半径方向内側に形成された周方向溝に係合可能に構成された複数の円弧シール部を具備し、
前記各円弧シール部が前記周方向溝に係合しているときに、前記ロータの外周面を覆うように構成された略リング状の軸シール装置において、
前記各円弧シール部それぞれは、
所定の中心角で形成された円弧状で、少なくとも一部が前記周方向溝の半径方向内側に配置可能に構成された部分リング部と、
少なくとも前記部分リング部の半径方向外側で且つ周方向両端それぞれに設けられて、前記周方向溝に係合可能に構成された複数のフック部と、
それぞれが前記部分リング部の半径方向内側に固定されて中心角が前記部分リング部とほぼ同じ円弧状で半径方向および周方向に広がる面が形成された複数の円弧平板からなり、前記各フック部が前記周方向溝に係合しているときに、前記各円弧平板が軸方向に互いに間隔をあけて配列されて、前記各円弧平板の内側の円弧状端部が前記ロータの外周面と対向し互いに所定の半径方向間隙を保つように固定されたシール板群と、
それぞれが、前記各フック部の半径方向内側で且つ前記部分リング部の半径方向外側に着脱可能に取り付けられて、前記各フック部それぞれと前記部分リング部との半径方向距離を調整可能な複数のシム材からなり、前記シム材の挿入枚数によって前記半径方向間隙が所定の範囲内に調整可能に構成された間隙調整部と、
を有し、
前記部分リング部の半径方向外側で且つ周方向両端以外には、前記フック部および前記間隙調整部が設けられていないこと、
を特徴とする軸シール装置。
【請求項２】
前記周方向溝の横断面は半径方向内側の開口部の軸方向幅よりも、半径方向外側の底部の軸方向幅が大きくなるように形成されて、前記周方向溝内には前記開口部の軸方向両側それぞれに前記半径方向外側に面する引掛り面が形成されて、
前記フック部は、前記各引掛り面それぞれに係合するように構成されていること、
を特徴とする請求項１に記載の軸シール装置。
【請求項３】
前記各フック部それぞれは略直方体で、半径方向内側の面が前記各引掛り面それぞれに接触しながら係合するように構成されていること、を特徴とする請求項２に記載の軸シール装置。
【請求項４】
前記フック部が前記周方向溝に係合しているときに、前記円弧シール部は、前記周方向溝内で前記部分リング部の半径方向外側で前記各フックの間に前記引掛り面に互いに半径方向間隔を保つように形成された面を備えた予備フック部が形成されていること、
を特徴とする請求項２または請求項３に記載の軸シール装置。
【請求項５】
前記各フック部には、半径方向に貫通する第１貫通穴が形成されて、
前記部分リング部の半径方向外側で且つ前記フック部が配置される部位には、ねじ穴が形成されて、
前記シール材には、半径方向に貫通する第２貫通穴が形成されて、
前記シール材は、前記第１貫通穴から挿入されたボルトが前記第２貫通穴を貫通して前記ねじ穴に固定されることによって、取り付けられていること、
を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の軸シール装置。
【請求項６】
前記部分リング部の中心角は９０度であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の軸シール装置。
【請求項７】
前記部分リング部の中心角は６０度であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の軸シール装置。
【請求項８】
前記周方向溝の底部と、前記部分リング部材の半径方向外側で前記フック部がない部位と、を連結する弾性部材が配置されていること、を特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の軸シール装置。
【請求項９】
軸周りを回転するロータと、
前記ロータの半径方向外側に配置されて蒸気流路を形成するノズルと、
それぞれが、前記ノズルの半径方向内側で前記ロータの半径方向外側に配置されて、前記ノズルの半径方向内側に形成された周方向溝に係合可能に構成された複数の円弧シール部を具備し、前記各円弧シール部が前記周方向溝に係合しているときに、前記ロータの外周面を覆うように構成された略リング状の軸シール装置と、
を有するタービン装置において、
前記各円弧シール部それぞれは、
所定の中心角で形成された円弧状で、少なくとも一部が前記周方向溝の半径方向内側に配置可能に構成された部分リング部と、
少なくとも前記部分リング部の半径方向外側で且つ周方向両端それぞれに設けられて、周方向溝に係合可能に構成された複数のフック部と、
それぞれが前記部分リング部の半径方向内側に固定されて中心角が前記部分リング部とほぼ同じ円弧状で半径方向および周方向に広がる面が形成された複数の円弧平板からなり、前記各フック部が前記周方向溝に係合しているときに、前記各円弧平板が軸方向に互いに間隔をあけて配列されて、前記各円弧平板の内側の円弧状端部が前記ロータの外周面と対向し互いに所定の半径方向間隙を保つように固定されたシール板群と、
それぞれが、前記各フック部の半径方向内側で且つ前記部分リング部の半径方向外側に着脱可能に取り付けられて、前記各フック部それぞれと前記部分リング部との半径方向距離を調整可能な複数のシム材からなり、前記シム材の挿入枚数によって前記半径方向間隙が所定の範囲内に調整可能に構成された間隙調整部と、
を有し、
前記部分リング部の半径方向外側で且つ周方向両端以外には、前記フック部および前記間隙調整部が設けられていないこと、
を特徴とするタービン装置。
【請求項１０】
それぞれが、軸周りを回転するロータとこのロータの半径方向外側に配置されて蒸気流路を形成するノズルとの間に配置されて、前記ノズルの半径方向内側に形成された周方向溝に係合可能に構成された複数の円弧シール部を具備し、
前記各円弧シール部が前記周方向溝に係合しているときに、前記ロータの外周面と所定の半径方向間隙を保ちながら、前記ロータを半径方向外側から覆うように構成された略リング状の軸シール装置の前記半径方向間隙を調整する方法において、
前記各円弧シール部それぞれは、
所定の中心角で形成された円弧状で、少なくとも一部が前記周方向溝の半径方向内側に配置可能に構成された部分リング部と、
少なくとも前記部分リング部の半径方向外側で且つ周方向両端それぞれに設けられて、前記周方向溝に係合可能に構成された複数のフック部と、
それぞれが前記部分リング部の半径方向内側に固定されて中心角が前記部分リング部とほぼ同じ円弧状で半径方向および周方向に広がる面が形成された複数の円弧平板からなり、前記各フック部が前記周方向溝に係合しているときに、前記各円弧平板が軸方向に互いに間隔をあけて配列されて、前記各円弧平板の内側の円弧状端部が前記ロータの外周面と対向し互いに前記半径方向間隙を保つように固定されたシール板群と、
それぞれが、前記各フック部の半径方向内側で且つ前記部分リング部の半径方向外側に着脱可能に取り付けられた複数のシム材と、
を有し、
当該調整する方法は、
前記各円弧シール部を、前記周方向溝に挿入する円弧シール部挿入工程と、
前記円弧シール部挿入工程の後に、前記半径方向間隙を計測する半径方向間隙計測工程と、
前記半径方向間隙計測工程の後に、前記半径方向間隙の計測結果に基づいて、前記シム材の挿入枚数を増減させて、前記半径方向間隙を調整する間隙調整工程と、
を有し、
前記部分リング部の半径方向外側で且つ周方向両端以外には、前記フック部および前記間隙調整部が設けられていないこと、
を特徴とする軸シール装置間隙調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸シール装置および軸シール装置が取り付けられたタービン装置、並びに軸シール装置間隙調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば蒸気タービン等のタービン装置は、一般に軸周りを回転するロータと、このロータの外側に配置されて蒸気流路等を形成するノズルと、このノズルを収容して固定するケーシングと、を有する。
【０００３】
ノズルには、ロータの外周面と互いに半径方向間隙を保ちながらロータの周方向のほぼ全域を覆う軸シール装置が設けられている。このような軸シール装置としては、例えば特許文献１に開示されているように、ロータの半径方向外側に所定の半径方向間隙を保つように配置されたラビリンスフィンを備えた軸シール装置などが知られている。
【０００４】
当該半径方向間隙は、タービン装置の性能に大きな影響を与えるものでる。例えば、当該半径方向間隙が設計値に対して大きいと、この間隙から蒸気等が漏れる量が増加して効率が低下する。一方、設計値に対して小さいと、ロータとシールパッキンが接触して異常振動が発生し運転できなくなることがある。このため、当該半径方向間隙を設計値になるべく近づくように組み立てることは、タービン装置を効率よく運用する上で、重要な作業となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２９７９８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この半径方向間隙を設計値どおりに組み立てるために、軸シール装置やロータ等の部品は、高精度に製作されている。しかし、これらの各部品を組立て現場で組み立てるときに、各部品の誤差の累積等によって、当該半径方向間隙を設計値どおりに組立て（調整）しにくくなることがある。
【０００７】
当該半径方向間隙が設計値の許容範囲より小さい場合には、軸シール装置のシール板の内側先端部分、すなわちロータ外周面と対向して半径方向間隙を形成する部位を若干削り取る修正加工を行って、当該間隙を大きくするように調整していた。一方、半径方向間隙が当該許容範囲より大きい場合には、軸シール装置を再度加工することが必要になることがある。また、軸シール装置を別のものに交換することもある。いずれの場合にも、組立て作業の時間が増大し、コスト増に繋がる可能性がある。
【０００８】
本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、タービン装置に装着される軸シール装置を効率よく組み立てることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明に係る軸シール装置は、それぞれが、軸周りを回転するロータとこのロータの半径方向外側に配置されて蒸気流路を形成するノズルとの間に配置されて、前記ノズルの半径方向内側に形成された周方向溝に係合可能に構成された複数の円弧シール部を具備し、前記各円弧シール部が前記周方向溝に係合しているときに、前記ロータの外周面を覆うように構成された略リング状の軸シール装置において、前記各円弧シール部それぞれは、所定の中心角で形成された円弧状で、少なくとも一部が前記周方向溝の半径方向内側に配置可能に構成された部分リング部と、少なくとも前記部分リング部の半径方向外側で且つ周方向両端それぞれに設けられて、前記周方向溝に係合可能に構成された複数のフック部と、それぞれが前記部分リング部の半径方向内側に固定されて中心角が前記部分リング部とほぼ同じ円弧状で半径方向および周方向に広がる面が形成された複数の円弧平板からなり、前記各フック部が前記周方向溝に係合しているときに、前記各円弧平板が軸方向に互いに間隔をあけて配列されて、前記各円弧平板の内側の円弧状端部が前記ロータの外周面と対向し互いに所定の半径方向間隙を保つように固定されたシール板群と、それぞれが、前記各フック部の半径方向内側で且つ前記部分リング部の半径方向外側に着脱可能に取り付けられて、前記各フック部それぞれと前記部分リング部との半径方向距離を調整可能な複数のシム材からなり、前記シム材の挿入枚数によって前記半径方向間隙が所定の範囲内に調整可能に構成された間隙調整部と、を有し、前記部分リング部の半径方向外側で且つ周方向両端以外には、前記フック部および前記間隙調整部が設けられていないこと、を特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係るタービン装置は、軸周りを回転するロータと、前記ロータの半径方向外側に配置されて蒸気流路を形成するノズルと、それぞれが、前記ノズルの半径方向内側で前記ロータの半径方向外側に配置されて、前記ノズルの半径方向内側に形成された周方向溝に係合可能に構成された複数の円弧シール部を具備し、前記各円弧シール部が前記周方向溝に係合しているときに、前記ロータの外周面を覆うように構成された略リング状の軸シール装置と、を有するタービン装置において、前記各円弧シール部それぞれは、所定の中心角で形成された円弧状で、少なくとも一部が前記周方向溝の半径方向内側に配置可能に構成された部分リング部と、少なくとも前記部分リング部の半径方向外側で且つ周方向両端それぞれに設けられて、周方向溝に係合可能に構成された複数のフック部と、それぞれが前記部分リング部の半径方向内側に固定されて中心角が前記部分リング部とほぼ同じ円弧状で半径方向および周方向に広がる面が形成された複数の円弧平板からなり、前記各フック部が前記周方向溝に係合しているときに、前記各円弧平板が軸方向に互いに間隔をあけて配列されて、前記各円弧平板の内側の円弧状端部が前記ロータの外周面と対向し互いに所定の半径方向間隙を保つように固定されたシール板群と、それぞれが、前記各フック部の半径方向内側で且つ前記部分リング部の半径方向外側に着脱可能に取り付けられて、前記各フック部それぞれと前記部分リング部との半径方向距離を調整可能な複数のシム材からなり、前記シム材の挿入枚数によって前記半径方向間隙が所定の範囲内に調整可能に構成された間隙調整部と、を有し、前記部分リング部の半径方向外側で且つ周方向両端以外には、前記フック部および前記間隙調整部が設けられていないこと、を特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る軸シール装置間隙調整方法は、それぞれが、軸周りを回転するロータとこのロータの半径方向外側に配置されて蒸気流路を形成するノズルとの間に配置されて、前記ノズルの半径方向内側に形成された周方向溝に係合可能に構成された複数の円弧シール部を具備し、前記各円弧シール部が前記周方向溝に係合しているときに、前記ロータの外周面と所定の半径方向間隙を保ちながら、前記ロータを半径方向外側から覆うように構成された略リング状の軸シール装置の前記半径方向間隙を調整する方法において、前記各円弧シール部それぞれは、所定の中心角で形成された円弧状で、少なくとも一部が前記周方向溝の半径方向内側に配置可能に構成された部分リング部と、少なくとも前記部分リング部の半径方向外側で且つ周方向両端それぞれに設けられて、前記周方向溝に係合可能に構成された複数のフック部と、それぞれが前記部分リング部の半径方向内側に固定されて中心角が前記部分リング部とほぼ同じ円弧状で半径方向および周方向に広がる面が形成された複数の円弧平板からなり、前記各フック部が前記周方向溝に係合しているときに、前記各円弧平板が軸方向に互いに間隔をあけて配列されて、前記各円弧平板の内側の円弧状端部が前記ロータの外周面と対向し互いに前記半径方向間隙を保つように固定されたシール板群と、それぞれが、前記各フック部の半径方向内側で且つ前記部分リング部の半径方向外側に着脱可能に取り付けられた複数のシム材と、を有し、当該調整する方法は、前記各円弧シール部を、前記周方向溝に挿入する円弧シール部挿入工程と、前記円弧シール部挿入工程の後に、前記半径方向間隙を計測する半径方向間隙計測工程と、前記半径方向間隙計測工程の後に、前記半径方向間隙の計測結果に基づいて、前記シム材の挿入枚数を増減させて、前記半径方向間隙を調整する間隙調整工程と、を有し、前記部分リング部の半径方向外側で且つ周方向両端以外には、前記フック部および前記間隙調整部が設けられていないこと、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、タービン装置に装着される軸シール装置を効率よく組み立てることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る軸シール装置の第１の実施形態の構成を示す正面図である。
【図２】図１のII-II矢視部分断面図である。
【図３】図１の第１円弧シール部の正面図である。
【図４】図３のフック部等を示す概略斜視図である。
【図５】図４の概略側面図である。
【図６】図４のフック部等を取り付ける前の状態を示す概略斜視図である。
【図７】図２の半径方向間隙を小さくする方法を示し、（ａ）は調整前の第１部分シール部の正面図で、（ｂ）は（ａ）の第１部分シール部材が周方向溝内にある状態を示す側面図で、（ｃ）は調整後の第１部分シール部の正面図で、（ｄ）は（ｃ）の第１部分シール部材が周方向溝内にある状態を示す側面図である。
【図８】図２の半径方向間隙を大きくする方法を示し、（ａ）は調整前の第１部分シール部の正面図で、（ｂ）は（ａ）の第１部分シール部材が周方向溝内にある状態を示す側面図で、（ｃ）は調整後の第１部分シール部の正面図で、（ｄ）は（ｃ）の第１部分シール部材が周方向溝内にある状態を示す側面図である。
【図９】図２のロータの上側の半径方向間隙を大きくする方法を、模式的に示した正面図で、（ａ）は調整前、（ｂ）は調整後の状態を示す。
【図１０】図９（ａ）のロータの上側の半径方向間隙が小さくなるように調整した状態を模式的に示した正面図である。
【図１１】図９（ａ）のロータの右側の半径方向間隙が大きくなるように調整した状態を模式的に示した正面図である。
【図１２】図９（ａ）のロータの右側の半径方向間隙が小さくなるように調整した状態を模式的に示した正面図である。
【図１３】本発明に係る軸シール装置の第２の実施形態の構成を模式的に示す概略正面図である。
【図１４】図１３の実施形態の半径方向間隙を調整する方法の一例を模式的に示す概略正面図である。
【図１５】本発明に係る軸シール装置の第３の実施形態の構成を模式的に示す概略正面図である。
【図１６】図１５の実施形態の第１中央フック部等が取り付けられる状態を示す概略斜視図である。
【図１７】図１５の第１中央フック部等を示す概略正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る軸シール装置の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１５】
［第１の実施形態］
本発明に係る軸シール装置の第１の実施形態について、図１〜図１２を用いて説明する。図１は、本実施形態の軸シール装置の構成を示す正面図である。なお、図１では、ロータ１の図示は省略している。また、ノズル２１の半径方向外側の詳細な図示は省略している。図２は、図１のII-II矢視部分断面図である。なお、図２では、ノズル２１の半径方向外側の詳細な図示は省略している。
【００１６】
図３は、図１の第１円弧シール部１１の正面図である。図４は、図３のフック部５１ａ、５１ｂ等を示す概略斜視図である。図５は、図４の概略側面図である。図６は、図４のフック部５１ａ、５１ｂ等を取り付ける前の状態を示す概略斜視図である。
【００１７】
図７は、図２の半径方向間隙８０を小さくする方法を示し、（ａ）は調整前の第１部分シール部の正面図で、（ｂ）は（ａ）の第１部分シール部材が周方向溝２２内にある状態を示す側面図で、（ｃ）は調整後の第１部分シール部の正面図で、（ｄ）は（ｃ）の第１部分シール部材が周方向溝２２内にある状態を示す側面図である。図８は、図２の半径方向間隙８０を大きくする方法を示し、（ａ）は調整前の第１部分シール部の正面図で、（ｂ）は（ａ）の第１部分シール部材が周方向溝２２内にある状態を示す側面図で、（ｃ）は調整後の第１部分シール部の正面図で、（ｄ）は（ｃ）の第１部分シール部材が周方向溝２２内にある状態を示す側面図である。
【００１８】
図９は、図２のロータ１の上側の半径方向間隙８０を大きくする方法を、模式的に示した正面図で、（ａ）は調整前、（ｂ）は調整後の状態を示す。図１０は、図９（ａ）のロータ１の上側の半径方向間隙８０が小さくなるように調整した状態を模式的に示した正面図である。図１１は、図９（ａ）のロータ１の右側の半径方向間隙８０が大きくなるように調整した状態を模式的に示した正面図である。図１２は、図９（ａ）のロータ１の右側の半径方向間隙８０が小さくなるように調整した状態を模式的に示した正面図である。なお、図９（ｂ）および図１０〜図１２は、第１〜第４円弧シール部１１〜１４のみを示している。
【００１９】
先ず、本実施形態の軸シール装置の構成について説明する。
【００２０】
この軸シール装置は、例えば、蒸気タービン等のタービン装置に装着されるものである。タービン装置は、詳細な図示は省略するが、水平に延びて水平軸（図示せず）の周りを回転するロータ１と、このロータ１の半径方向外側に配置されて蒸気流路等を形成するノズル２１と、ノズル２１を半径方向外側から覆いながら固定するケーシング（図示せず）と、を有する。
【００２１】
本実施形態の軸シール装置は、図１に示すように、４つの円弧シール部、すなわち、第１円弧シール部１１、第２円弧シール部１２、第３円弧シール部１３、および第４円弧シール部１４を有する。第１円弧シール部１１は、図２に示すように、ロータ１よりも半径方向外側で、ノズル２１の半径方向内側に配置されて、このノズル２１の半径方向内側に形成された周方向溝２２に係合可能に構成されている。第２〜第４円弧シール部１２〜１４も、第１円弧シール部１１と同様に構成されている。軸シール装置は、これら第１〜第４円弧シール部１１〜１４が当該周方向溝２２に係合しているときに、ロータ１の外周面の周方向のほぼ全域を覆う略リング状になるように構成されている。
【００２２】
ノズル２１の半径方向外側の詳細な図示は省略しているが、このノズル２１の半径方向内側、すなわちロータ１側には、上述した周方向溝２２が形成されている。この周方向溝２２の横断面は、半径方向内側の開口部の軸方向幅よりも、半径方向外側の底部の軸方向幅が大きくなるように形成されている。この周方向溝２２内には開口部の軸方向両側それぞれに半径方向外側に面する引掛り面２３が形成されている。すなわち、この周方向溝２２の横断面形状は、「Ｔ」字形状である。この周方向溝２２の引掛り面２３に、第１〜第４円弧シール部１１〜１４それぞれが係合する。当該係合状態については、後で説明する。
【００２３】
また、このノズル２１は、上下に２つに分割可能に構成されている。このノズル２１が２つに分割されているときの周方向溝２２の周方向端部には、開口部が形成されている。この開口部から第１〜第４円弧シール部１１〜１４が挿入可能に構成されている。
【００２４】
ここで、第１円弧シール部１１の構成について詳細に説明する。
【００２５】
第１円弧シール部１１は、図３に示すように、第１部分リング部１１ａと、第１フック部５１ａと、第２フック部５１ｂと、複数のシム板４５と、第１シール板群３１と、を有する。
【００２６】
第１部分リング部１１ａは、中心角が約９０度の円弧状で、図４に示すように、軸方向に張り出す軸方向張出部４１と、半径方向に半径方向突出部４２と、からなるもので、横断面がＴ字を逆さにしたような形状である。この第１部分リング部１１ａは、半径方向突出部４２の少なくとも一部が周方向溝２２内に配置可能である。
【００２７】
図３に示すように、第１フック部５１ａは、第１部分リング部１１ａの一方の周方向端に設けられて、第２フック部５１ｂは、第１フック部５１ａが設けられている側の反対側の周方向端に設けられている。図４および図５に示すように、第１フック部５１ａは、第１部分リング部１１ａの半径方向突出部４２の半径方向外側に配置された略直方体状である。この略直方体状の第１フック部５１ａが、図２に示すように、周方向溝２２の引掛り面２３に対向して接するように配置されている。第２フック部５１ｂについても同様に構成されている。
【００２８】
これら第１および第２フック部５１ａ、５１ｂそれぞれと、引掛り面２３とが接触しながら係合する。すなわち、第１円弧シール部１１は、第１および第２フック部５１ａ、５１ｂによって、４箇所で引掛り面２３と係合するように構成されている。
【００２９】
第１および第２フック部５１ａ、５１ｂそれぞれと、第１部分リング部１１ａの半径方向突出部４２との間には、後述する複数のシム板４５が配置されている。これらのシム板４５を介して、第１フック部５１ａおよび第２フック部５１ｂそれぞれと、半径方向突出部４２と、が連結されている。
【００３０】
第１および第２フック部５１ａ、５１ｂそれぞれには、半径方向に貫通する第１貫通穴５が形成されて、各シム板４５にも第２貫通穴（図示せず）が形成されている。また、第１および第２フック部５１ａ、５１ｂそれぞれが接する半径方向突出部４２の半径方向外側には、図６に示すように、ボルト６が挿入されるねじ穴４が形成されている。
【００３１】
第１貫通穴５から挿入されたボルト６が第２貫通穴を貫通して半径方向突出部４２のねじ穴４に取り付けられることによって、第１および第２フック部５１ａ、５１ｂそれぞれは、半径方向突出部４２に固定される。このとき、上述したように、第１および第２フック部５１ａ、５１ｂの軸方向両側が、引掛り面２３に接した状態が保たれている。
【００３２】
また、第１および第２フック部５１ａ、５１ｂそれぞれの半径方向外側面と、周方向溝２２底部との間は、板ばね７１等が配置されており、この板ばね７１によって、第１および第２フック部５１ａ、５１ｂそれぞれが、半径方向に移動可能な状態で周方向溝２２底部に連結されている。
【００３３】
第１部分リング部１１ａの半径方向内側、すなわち軸方向張出部４１の半径方向内側には、複数のシール板３０が取り付けられている。これらのシール板３０それぞれは、中心角が第１部分リング部１１ａとほぼ同じ９０度の円弧状で、半径方向および周方向に広がる面が形成された円弧状の平板である。これらのシール板３０によって、第１シール板群３１が構成されている。
【００３４】
第１および第２フック部５１ａ、５１ｂが周方向溝２２の引掛り面２３等に係合しているときに、第１シール板群３１の各シール板３０が、軸方向に互いに間隔をあけて配列されている。このとき、各シール板３０の内側の円弧状端部が、ロータ１の外周面と対向し互いに所定の半径方向間隙８０を保つように固定されている。
【００３５】
本実施形態の軸シール装置は、ラビリンスシールである。すなわち、第１シール板群３１を構成する各シール板３０は、半径方向長さが長いものおよび短いものの２種類を有する。半径方向長さが短いシール板３０に対向するロータ１の外周表面は、半径方向外側に張り出すように形成されている。すなわち、本実施形態のロータ１は、表面形状の詳細は省略しているが、シール板３０と対向する部位は、軸方向に凹凸が形成されている。
【００３６】
一方、第１および第２フック部５１ａ、５１ｂそれぞれが周方向溝２２に係合しているときに、第１部分リング部１１ａの半径方向外側で第１および第２フック部５１ａ、５１ｂの間には、引掛り面２３に互いに半径方向に所定の隙間を保つように形成された予備係合面６１ａを備えたセーフティフック部６１が形成されている。このセーフティフック部６１は、第１部分リング部１１ａと一体に形成されている。
【００３７】
このセーフティフック部６１は、各フック部５１ａ、５１ｂが破損または半径方向突出部４２から外れるようなことが発生したときに、フック部５１ａ、５１ｂに代わって引掛り面２３に係合可能に構成されており、第１フック部５１ａおよび第２フック部５１ｂと引掛り面２３との係合が外れたときも、各シール板３０がロータ１の外周面を押し付けるような力が作用することを抑制することができる。
【００３８】
続いて、第２〜第４円弧シール部１２〜１４の構成について説明する。
【００３９】
第２円弧シール部１２は、第１円弧シール部１１と同様に構成されて、第２部分リング部１２ａと、この第２部分リング部１２ａの周方向両端それぞれに設けられた第３フック部５２ａおよび第４フック部５２ｂと、複数のシム板４５と、第２シール板群３２と、セーフティフック部６１と、を有する。
【００４０】
同様に、第３円弧シール部１３は、第３部分リング部１３ａと、この第３部分リング部１３ａの周方向両端それぞれに設けられた第５フック部５３ａおよび第６フック部５３ｂと、複数のシム板４５と、第３シール板群３３と、セーフティフック部６１と、を有する。第４円弧シール部１４は、第４部分リング部１４ａと、この第４部分リング部１４ａの周方向両端それぞれに設けられた第７フック部５４ａおよび第８フック部５４ｂと、複数のシム板４５と、第４シール板群３４と、セーフティフック部６１と、を有する。
【００４１】
図２に示すように、第２円弧シール部１２は、第１円弧シール部１１の第１フック部５１ａに互いに周方向間隙をあけて周方向に隣接するように配置される。第３円弧シール部１３は、第２円弧シール部１２の第３フック部５２ａに互いに周方向間隙をあけて周方向に隣接するように配置される。第４円弧シール部１４は、第３円弧シール部１３の第５フック部５３ａに互いに周方向間隙をあけて周方向に隣接するように配置される。これにより、上述したように、第１〜第４円弧シール部１１〜１４によって、ロータ１の外周面の周方向のほぼ全域を覆っている。
【００４２】
なお、各円弧シール部１１〜１４同士の間に形成された周方向間隙は、例えば、タービン装置が運転中に各円弧シール部１１〜１４が熱膨張等によって変形しても、この変形を吸収し当該半径方向間隙８０を所定の範囲内に保つことを可能するためのものである。
【００４３】
以下に、本実施形態の軸シール装置によって、シール板３０と、ロータ１の外周面との間に形成される半径方向間隙８０の調整方法について説明する。
【００４４】
先ず、第１円弧シール部１１の調整について説明する。
【００４５】
図７（ａ）、（ｂ）に示すように、半径方向間隙８０（図７（ｂ）のｔ１）が設計値の許容範囲よりも大きいときには、図７（ｃ）、（ｄ）に示すようにシム板４５の枚数を増やして、半径方向間隙８０をｔ１よりも小さいｔ２になるように調整する。
【００４６】
また、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、半径方向間隙８０（図８（ｂ）のｔ３）が設計値の許容範囲よりも小さいときには、図８（ｃ）、（ｄ）に示すようにシム板４５の枚数を減らして、半径方向間隙８０をｔ３よりも大きい小さいｔ４になるように調整する。
【００４７】
次に、第１〜第４円弧シール部１１〜１４の半径方向間隙８０を調整する場合について説明する。
【００４８】
図９（ａ）に示すように、第１〜第４円弧シール部１１〜１４を周方向溝２２に係合させて、ロータ１の外周部に半径方向間隙８０を保ちながら覆うように組み立てて、半径方向間隙８０を計測する。このとき、ロータ１の上側の半径方向間隙８０が、設計値の許容範囲よりも小さいときには、第１円弧シール部１１の第１フック部５１ａに取り付けられたシム板４５の枚数および第２円弧シール部１２の第４フック部５２ｂに取り付けられたシム板４５の枚数を、それぞれ所定の量だけ減らす。これにより、図９（ｂ）に示すように、第１および第２円弧シール部１２は、組立て時よりも上方に移動するため、ロータ１の上側の半径方向間隙８０は、組立て時よりも大きくなるように調整することができる。
【００４９】
また、第１〜第４円弧シール部１１〜１４を上述したように組み立てて、半径方向間隙８０を計測したときに、ロータ１の上側の半径方向間隙８０が、設計値の許容範囲よりも大きいときには、第１円弧シール部１１の第１フック部５１ａに取り付けられたシム板４５の枚数および第２円弧シール部１２の第４フック部５２ｂに取り付けられたシム板４５の枚数を、それぞれ所定の量だけ増やす。これにより、図１０に示すように、第１および第２円弧シール部１２は、組立て時よりも下方に移動するため、ロータ１の上側の半径方向間隙８０は、組立て時よりも小さくなるように調整することができる。
【００５０】
また、第１〜第４円弧シール部１１〜１４を上述したように組み立てて、半径方向間隙８０を計測したときに、ロータ１の右側の半径方向間隙８０が、設計値の許容範囲よりも小さいときには、第１円弧シール部１１の第２フック部５１ｂに取り付けられたシム板４５の枚数および第４円弧シール部１４の第７フック部５４ａに取り付けられたシム板４５の枚数を、それぞれ所定の量だけ減らす。これにより、図１１に示すように、第１および第４円弧シール部１４は、組立て時よりも右方に移動するため、ロータ１の右側の半径方向間隙８０は、組立て時よりも大きくなるように調整することができる。
【００５１】
また、第１〜第４円弧シール部１１〜１４を上述したように組み立てて、半径方向間隙８０を計測したときに、ロータ１の右側の半径方向間隙８０が、設計値の許容範囲よりも大きいときには、第１円弧シール部１１の第２フック部５１ｂに取り付けられたシム板４５の枚数および第４円弧シール部１４の第７フック部５４ａに取り付けられたシム板４５の枚数を、それぞれ所定の量だけ増やす。これにより、図１２に示すように、第１および第４円弧シール部１４は、組立て時よりも左方に移動するため、ロータ１の右側の半径方向間隙８０は、組立て時よりも小さくなるように調整することができる。
【００５２】
また、第１フック部５１ａと第２フック部５１ｂの間の半径方向間隙８０を調整するときは、第１フック部５１ａに取り付けられたシム板４５の枚数および第２フック部５１ｂに取り付けられたシム板４５の枚数を、調整する。第３フック部５２ａおよび第４フック部５２ｂの間、第５フック部５３ａおよび第６フック部５３ｂの間、並びに第７フック部５４ａおよび第８フック部５４ｂの間、それぞれの半径方向間隙８０の調整も同様に行うことができる。
【００５３】
以上の説明からわかるように本実施形態の軸シール装置は、タービン装置に取り付けるときに、シム板４５の枚数を調整することで、拡大側、狭小側のいずれも高精度に調整することが可能である。このため、従来のように、シール板３０を削って調整する工程を、抑制することが可能になり、効率よく軸シール装置を組み立てることができる。
【００５４】
また、フック部５１ａ〜５４ｂで周方向溝２２の引掛り面２３に接するため、軸シール装置をノズルに固定しやすい。
【００５５】
また、本実施形態の軸シール装置は、４分割されている、すなわち、第１〜第４円弧シール部１１〜１４を有しているため、各円弧シール部それぞれで半径方向間隙８０を調整することが可能になるため、より高精度に且つ効率よく調整することができる。
【００５６】
［第２の実施形態］
本発明に係る軸シール装置の第２の実施形態について、図１３および図１４を用いて説明する。図１３は、本実施形態の軸シール装置の構成を模式的に示す概略正面図である。図１４は、図１３の半径方向間隙８０を調整する方法の一例を模式的に示す概略正面図である。なお、本実施形態は、第１の実施形態の変形例であって、第１の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。
【００５７】
本実施形態の軸シール装置は、６つの円弧シール部、すなわち、第１円弧シール部１１と、第２円弧シール部１２と、第３円弧シール部１３と、第４円弧シール部１４と、第５円弧シール部１５と、第６円弧シール部１６と、を有する。
【００５８】
第１円弧シール部１１は、中心角が約６０度の円弧状で、円弧両端には、第１の実施形態と同様に、第１フック部５１ａおよび第２フック部５１ｂが設けられている。また、第１フック部５１ａおよび第２フック部５１ｂの間には、セーフティフック部６１が形成されている。
【００５９】
第１〜第６円弧シール部１１〜１６を、図１３に示すようにリング状に組み立てて、半径方向間隙８０を計測したときに、ロータ１の上側の半径方向間隙８０が、設計値の許容範囲よりも大きいときには、第１円弧シール部１１の第１フック部５１ａおよび第２フック部５１ｂそれぞれに取り付けられたシム板４５の枚数、並びに第１フック部５１ａに周方向に隣接するフック部に取り付けられたシム板４５の枚数および第２フック部５１ｂに周方向に隣接するフック部に取り付けられたシム板４５の枚数を、それぞれ所定の量だけ増やす。これにより、図１４に示すように、第１および第２円弧シール部１１、１２等は、組立て時よりも下方に移動するため、ロータ１の上側の半径方向間隙８０は、組立て時よりも小さくなるように調整することができる。
【００６０】
本実施形態によれば、第１の実施形態よりも高精度に半径方向間隙８０を調整することが可能になる。
【００６１】
［第３の実施形態］
本発明に係る軸シール装置の第３の実施形態について、図１５〜図１７を用いて説明する。図１５は、本実施形態の軸シール装置の構成を模式的に示す概略正面図である。図１６は、図１５の第１中央フック部５１ｃ等が取り付けられる状態を示す概略斜視図である。図１７は、図１５の第１中央フック部５１ｃ等を示す拡大正面図である。なお、本実施形態は、第１の実施形態の変形例であって、第１の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。
【００６２】
ノズル２１に蒸気等が流れるときは、軸シール装置の上流側および下流側で、圧力差が生じる。この差圧によって、軸シール装置が軸方向に撓む場合がある。この撓みによって、撓んだ円弧シール部の半径方向間隙８０が所定の範囲から外れる場合がある。
【００６３】
本実施形態は、図１５に示すように、第１円弧シール部１１の第１フック部５１ａおよび第２フック部５１ｂの間に、第１中央フック部５１ｃが設けられている。この第１中央フック部５１ｃは、第１フック部５１ａ等と同様に構成されており、複数のシム板４５が取り付けられている。
【００６４】
第２〜第４円弧シール部１２〜１４それぞれにも、第１円弧シール部１１と同様に、それぞれ第２中央フック部５２ｃ、第３中央フック部５３ｃ、および第４中央フック部５４ｃが設けられている。
【００６５】
各円弧シール部１１〜１４の周方向中央部が、上述した差圧によって撓みが生じるようなときに、それぞれの円弧シール部１１〜１４に設けられた第１〜第４中央フック部５１ｃ〜５４ｃによって、引掛り面２３に固定されるため、撓みを抑制することが可能になる。これにより、第１の実施形態に比べて、高精度に半径方向間隙８０を調整することが可能になる。
【００６６】
［その他の実施形態］
上記実施形態の説明は、本発明を説明するための例示であって、特許請求の範囲に記載の発明を限定するものではない。また、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
【００６７】
例えば、第１および第２の実施形態の軸シール装置は４つの円弧シール部からなり、第３の実施形態は６つの円弧シール部からなるが、これに限らない。例えば、８つ以上の円弧シール部により構成してもよい。
【００６８】
また、ノズル２１の底部と、軸シール装置を連結するための板ばね７１は、フック部に取り付けられているが、これに限らない。セーフティフック部６１の半径方向外側に設けてもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１…ロータ、４…ねじ穴、５…第１貫通穴、６…ボルト、１１…第１円弧シール部、１１ａ…第１部分リング部、１２…第２円弧シール部、１２ａ…第２部分リング部、１３…第３円弧シール部、１３ａ…第３部分リング部、１４…第４円弧シール部、１４ａ…第４部分リング部、１５…第５円弧シール部、１６…第６円弧シール部、２１…ノズル、２２…周方向溝、２３…引掛り面、３０…シール板、３１…第１シール板群、３２…第２シール板群、３３…第３シール板群、３４…第４シール板群、４１…軸方向張出部、４２…半径方向突出部、４５…シム板、５１ａ…第１フック部、５１ｂ…第２フック部、５１ｃ…第１中央フック部、５２ａ…第３フック部、５２ｂ…第４フック部、５２ｃ…第２中央フック部、５３ａ…第５フック部、５３ｂ…第６フック部、５３ｃ…第３中央フック部、５４ａ…第７フック部、５４ｂ…第８フック部、５４ｃ…第４中央フック部、６１…セーフティフック部、６１ａ…予備係合面、７１…板ばね、８０…半径方向間隙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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