(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
後部軸受と組合せてタービン車室の排気ケーシング内に設置したラビリンス式のグランドパッキン装置であり、上下二つ割り構造になるグランドパッキンケーシングの内部に、ラビリンス列に向けてグランド蒸気を流す軸封蒸気室，グランド復水器に通じる衛帯蒸気室，およびそのプレナム蒸気室を画成したものにおいて、前記蒸気室をグランドパッキンケーシングの上部ケーシング，および下部ケーシングで同一の半径領域に形成し、かつ上下の分割ケーシング間を水平分割継手を介して結合するとともに、上部ケーシング，および下部ケーシングを各ケーシングに形成した垂直分割継手を介して後部軸受の軸受台端面に結合したことを特徴とする軸流排気タービンのグランドパッキン装置。
【請求項２】
請求項１記載のグランドパッキン装置において、グランドパッキンケーシングの軸封蒸気室，および衛帯蒸気室のプレナム蒸気室に通じる軸封蒸気管，衛帯蒸気管を、それぞれ軸受台の内部を通してグランドパッキンケーシングの下部ケーシングの端面にフランジ継手を介して接続したことを特徴とする軸流排気タービンのグランドパッキン装置。
【請求項３】
請求項１記載のグランドパッキン装置において、グランドパッキンケーシングの上部ケーシング，および下部ケーシングの外周面を上下二つ割りのフローガイドカバーで覆ったことを特徴とする軸流排気タービンのグランドパッキン装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は軸流排気タービンの後部軸受に組合せたグランドパッキン装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
まず、この発明の実施対象となる軸流排気タービンの構成概要を図７に示す。図において、１はタービンロータ、１ａは高圧段部の翼列、１ｂは低圧段部の翼列、２はタービンの高圧側車室を構成する前部ケーシング、３は低圧側の車室を構成する排気ケーシング、４は主蒸気加減弁、５は前部ケーシング２の外側に配してロータ軸１ｃを軸支する前部軸受、６は前部ケーシング２のロータ軸貫通部を軸封する前部のグランドパッキン部、７は排気ケーシング３の内方に配した後部軸受（ジャーナル軸受）、８は後部軸受７に組合せてその軸受台の内部空間（軸受７の軸受台内部は空気，および潤滑油のオイルミストが充満している）と排気ケーシング３内の主蒸気排気通路３ａ（この排気通路は真空圧となっている）との間でロータ軸１ｃを軸封するラビリンス式のグランドパッキン部である。なお、図示してないが排気ケーシング３に連ねて後段には主蒸気の復水器が設置されている。
【０００３】
上記のように軸流排気タービンでは、後部軸受７が主蒸気復水器に通じる排気ケーシング３の内方に配置されていることから、軸受７から潤滑油，オイルミストが軸受台の内部から周囲に漏れ出ると、この漏れ油が排気ケーシング３内を通流する排気蒸気に随伴して後段の復水器の表面に付着するおそれがある。
そこで、後部軸受７に対しては、軸受台から均圧管を引出してその内部空間を大気側に開放するととももに、軸受台の内部に充満している空気，オイルミストがロータ軸の貫通部を通じて主蒸気の排気通路３ａ（真空圧）に漏出するのを防ぐようにするために、軸受７に前記のグランドパッキン部８を組合せてロータ軸を軸封するようにしている。
【０００４】
次に、前記した後部軸受７，および該軸受７に組合せたグランドパッキン部８の従来構造を図４〜図６に示す。まず、後部軸受７はジャーナル軸受７ａを内蔵したカバー付き軸受台７ｂのロータ軸貫通部に漏れ止めリング７ｃを設けた構造になる。なお、７ｄは軸受台７ｂを支えるスタンドである。また、図示例では軸受７の軸受台７ａを空気室ケーシング９で包囲し、該空気室ケーシング９に接続した均圧管９ａを排気ケーシング３を貫通して大気側に引出し、該均圧管９ａを通じてケーシング９内の空気室９ｂを大気側に開放しており、この空気室ケーシング９の開口端面側にグランドパッキン部８が組付けられている。
【０００５】
ここで、グランドパッキン部８は上下二つ割り構造になるパッキンケーシング１０の内周面にラビリンス１１を植設した構造になり、その上部ケーシング１０ａは下部ケーシング１０ｂの上に水平分割継手１０ｃ（図５参照）を介して結合（ボルト締結）され、さらにその外周側に形成した垂直分割継手のフランジと空気室ケーシング９との間がボルト１２を介して結合されている。なお、上部ケーシング１０ａの外周側開放面はフローカバー１３で覆われており、その内側空間１０ａ-1は排気蒸気通路３ａに通じている。これに対して、下部ケーシング１０ｂは前記した空気室ケーシング９の開口端面に溶接接合して空気ケーシング９と一体構造に組立てられている。
【０００６】
また、パッキンケーシング１０の内部には外部から軸封用のグランド蒸気（一般にタービンの高圧段側から抽出して圧力調整した蒸気を供給する）をラビリンス１１に向けて流す環状の軸封蒸気室１０ｄ，および外部のグランド復水器に通じる環状の衛帯蒸気室（ベント室）１０ｅが左右に並んで画成されている。
さらに、下部ケーシング１０ｂ内の外周側には、前記の軸封蒸気室１０ｄ，および衛帯蒸気室１０ｅに通じるプレナム室１０ｆ，１０ｇ（図５参照）が画成されており、このプレナム室１０ｆ，１０ｇに連ねて下部ケーシング１０ｂの端面には前記空気室ケーシング９の中を通して配管した軸封蒸気管１４，衛帯蒸気管１５が溶接接合されている（図６参照）。
【０００７】
かかる構成になるグランドパッキン部８の軸封動作の原理は周知であり、軸封蒸気管１４を通じて供給したグランド蒸気が軸封蒸気室１０ｄからラビリンス列（ロータ軸との間の漏れ通路）に向けて吹き出すとともに、グランド蒸気の一部，および軸受７の空気室ケーシング９側から漏れ出た空気，オイルミストは負圧に保たれている衛帯蒸気室１０ｅから衛帯蒸気管１５を通じてグランド復水器側に排出する。これにより、空気，オイルミストが軸受側から主蒸気排気通路３ａに漏れ出ることが防げる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記したグランドパッキン部８の従来構造では軸封機能面で次記のような問題点がある。すなわち、
(1) まず、グランドパッキンケーシング１０の内部に画成されている蒸気室が上部ケーシング１０ａと下部ケーシング１０ｂとでは異なり、タービン運転時には熱的にも上部ケーシングと下部ケーシングとが非対称となる。すなわち、上部ケーシング１０ａでは、その内周側の半分領域にグランド蒸気（タービンの高圧段側から抽出した高温蒸気）が流れる軸封蒸気室１０ｄ，および衛帯蒸気室１０ｅが画成されており、その外周側の残余空間１０ａ-1は排気ケーシング３内の主蒸気排気通路（ここを流れる排気蒸気は温度が下がっている）に通じている。これに対して、下部ケーシング１０ｂは、その内周側の半分領域に軸封蒸気室１０ｄ，および衛帯蒸気室１０ｅが画成されており、さらにその外周領域にも高温のグランド蒸気が流れるプレナム蒸気室１０ｆ，１０ｇが画成されている。このために上部ケーシング１０ａと下部ケーシング１０ｂとの間に温度勾配が生じ、これに起因する熱膨張差でグランドパッキンケーシング１０に反りが生じる。
【０００９】
(2) 下部ケーシング１０ｂは軸受側の空気室ケーシング３（高温のグランド蒸気に直接晒されてなく、熱的条件が下部ケーシング１０ｂと異なる）に溶接結合した一体構造であり、かつ下部ケーシング１０ｂには軸封蒸気管１４，衛帯蒸気管１５が溶接接合されている。このために、下部ケーシング１０ｂに生じた熱的な歪みを自由に逃がすことができない。
【００１０】
この結果、タービンの運転時にはグランドパッキンケーシング１０がロータ軸１ａの軸中心に対して通称「ねこ反り」と呼ばれる熱的変形が生じ、これが原因でラビリンス１１とロータ軸１ａとの間の細隙が変化して軸封機能が低下したり、ケーシングの反りが大きくなるとラビリンス１１のひれがロータ軸１ａに直接触れて破損するといったトラブルを引き起こすおそれがある。
【００１１】
さらに加えて、グランドパッキン部８の保守，点検を行う場合でも、その下部ケーシング１０ｂを軸受側の空気室ケーシング９，軸封蒸気管１４，衛帯蒸気管１５などから切り離して分解すことができないために、メンテナンス作業が厄介で手間が掛かる。
この発明は上記の点にかんがみなされたものであり、その目的は前記課題を解決し、グランド蒸気の熱的影響によるラビリンスパッキンの軸封機能低下を防ぎ、併せてメンテナンス性の改善が図れるように改良した軸流排気タービンのグランドパッキン装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明によれば、後部軸受と組合せてタービン車室の排気ケーシング内に設置したラビリンス式のグランドパッキン装置で、上下二つ割り構造になるグランドパッキンケーシングの内部に、ラビリンス列に向けてグランド蒸気を流す軸封蒸気室，グランド復水器に通じる衛帯蒸気室，およびそのプレナム蒸気室を画成したものにおいて、
前記蒸気室をグランドパッキンケーシングの上部ケーシング，および下部ケーシングで同一の半径領域に形成し、かつ上下の分割ケーシング間を水平分割継手を介して結合するとともに、上部ケーシング，および下部ケーシングを各ケーシングに形成した垂直分割継手を介して後部軸受の軸受台端面に結合して構成する（請求項１）。
【００１３】
上記構成によれは、グランドパッキンケーシングの上部ケーシングと下部ケーシングとが熱的に対称な形となる。また、軸受台に対して上部，下部ケーシングが垂直分割継手を介して結合されているので、その継手間の滑りによりケーシング自身の膨張，収縮に伴う熱変形が拘束されることがない。これにより、グランドパッキンケーシングの内部に高温のグランド蒸気を流した状態でも、ロータ軸の中心に対してケーシングが反り返るような不当な熱的変形，およびこの反りに起因するラビリンスパッキンの軸封機能低下，破損トラブル発生を回避して信頼性が向上する。また、グランドパッキンケーシングの上部ケーシング，および下部ケーシングをそれぞれ軸受台から取り外すことかできるので、保守点検時のメンテナンス作業が楽に行える。
【００１４】
また、この発明によれば、前記構成を基本に次記のような態様で構成することができる。
(1) グランドパッキンケーシングの軸封蒸気室，および衛帯蒸気室のプレナム蒸気室に通じる軸封蒸気管，衛帯蒸気管を、それぞれ軸受台の内部を通してグランドパッキンケーシングの下部ケーシングの端面にフランジ継手を介して接続し、メンテナンス時には下部ケーシングと軸封蒸気管，衛帯蒸気管との間を切り離して分解できるように構成する（請求項２）。
【００１５】
(3) グランドパッキンケーシングの上部ケーシング，および下部ケーシングの外周面を上下二つ割りのフローガイドカバーで覆い、排気ケーシング内を流れる主蒸気排気流への影響を抑えるとともに、排気蒸気の温度上昇時に行う冷却水スプレーによるグランドパッキンケーシングへの熱的衝撃の影響を緩和するように構成する（請求項３）。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図１〜図３に示す実施例に基づいて説明する。なお、実施例の図中で図４〜図６に対応する同一部材には同じ符号が付してある。
図示実施例においては、図４〜図６に示した従来構造と較べてグランドパッキンケーシング１０の上部ケーシング１０ａは同一構造であるが、下部ケーシング１０ｂについては、その内部構造，および後部軸受７の軸受台７ｂへの取付構造が異なる。すなわち、下部ケーシング１０ｂは上部ケーシング１０ａと同様に後部軸受７と切り離した独立部品としてなり、ケーシング内部の内周側には上部ケーシング１０ａに画成した軸封蒸気室１０ｄ，衛帯蒸気室１０ｅと同じ半径Ｒ（図２参照）の領域に軸封蒸気室１０ｄ，衛帯蒸気室１０ｅ，および左右に振り分けて軸封蒸気室１０ｄ，衛帯蒸気室１０ｅに通じるプレナム蒸気室１０ｆ，１０ｇが内外周に画成されている。
【００１７】
そして、下部ケーシング１０ｂは上部ケーシング１０ａと同様に、その外周側には垂直分割継手１０ｈを形成しておき、該継手を後部軸受７の軸受台７ｂの開口側端面に重ね合わせ、ボルト１２を介して固定されている。なお、上部ケーシング１０ａと下部ケーシング１０ｂとの間は従来構造と同様に水平分割継手１０ｃを介してボルト結合されている。
【００１８】
また、下部ケーシング１０ｂの端面には、軸受台７ｂの内部に配管して外部からグランド蒸気を供給する軸封蒸気管１４，およびグランド蒸気復水器に通じる衛帯蒸気管１５がそれぞれ前記したプレナム蒸気室１０ｆ，１０ｇと連通するようにフランジ継手１４ａ，１５ａを介して取り外し可能に接続されている。
さらに、下部ケーシング１０ｂの外周側開放面には、上部ケーシング１０ａと同様に水平分割構造のフローガイドカバー１３で覆い、その内側の空間１０ｂ-1（プレナム蒸気室１０ｆ，１０ｇとケーシング外周縁との間の空間）を排気ケーシング３内の主蒸気排気通路３ａから塞ぐようにしている。
【００１９】
かかる構成によれば、上部ケーシング１０ａと下部ケーシング１０ｂとで、グランド蒸気が流れる蒸気室が同一半径Ｒの領域内に画成され、その外周側には主蒸気排気通路３ａに通じる空間１０ａ-1，および１０ｂ-1が対称的に形成されている。したがって、上下ケーシング１０ａと下部ケーシング１０ｂとは熱的にも対称な形となり、ケーシング内部の蒸気室に高温のグランド蒸気を流した状態でも熱的に平衡して熱膨張差が殆ど生じることがない。この結果、ロータ軸１ａの軸中心Ｏに対してグランドパッキンケーシング１０が反る不当な熱変形（ねこ反り）が効果的に抑止される。また、上部ケーシング１０ａ，下部ケーシング１０ｂはそれぞれ軸受台７ｂに対して垂直分割継手１０ｈを介してボルト１２で締結されており、このボルト１２とグランドパッキンケーシング１０との間には僅ではあるが垂直面方向にスライド可能な裕度がある。したがって、下部ケーシング１０ｂを後部軸受７，軸封蒸気管１４，衛帯蒸気管１５と一体に溶接結合した従来構造とは異なり、グランドパッキンケーシング１０は軸受台７ｂで拘束されることなく、熱膨張，収縮（膨張，収縮に伴う熱応力はボルト１２の締付力に較べて格段に大きい）を逃がことができて不要な熱的歪みの発生が防げる。
【００２０】
また、グランドパッキン部８の保守，点検を行う際には、ロータ１を軸受７に支持したままの状態でグランドパッキンケーシング１０を軸受台７ｂ，および軸封蒸気管１４，衛帯蒸気管１５から取り外して分解することができ、これによりメンテナンス作業が楽に行える。さらに、上下ケーシング１０ａ，および下部ケーシング１０ｂの外周開放面をフローガイドカバー１３で覆うことにより、排気ケーシング３内を流れる主蒸気排気流がグランドパッキンケーシング１０で乱されるのを押さえつつ、その内部空間１０ａ-1，１０ｂ-1が緩衝空間として機能し、排気蒸気の温度上昇時に行う冷却水スプレーによるグランドパッキンケーシングへの熱的衝撃の影響を緩和できる。
【００２１】
なお、図示実施例の後部軸受７には、図４に示した空気室ケーシング９を備えてなく（その代わりに上下二つ割り構造になる軸受台７ｂの水平分割継手のシール面には大気側に通じる漏油排出路を兼ねた空気溝（図示せず）を形成して空気ケーシング室９と同様な機能を持たせている）、この軸受台７ｂの開口端面にグランドパッキン部８を直接組付けた例を示したが、後部軸受７に空気室ケーシング９を備えた構成でも同様に実施できることは勿論である。
【００２２】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明の構成によれば、グランドパッキンケーシングの上部ケーシングと下部ケーシングとが熱的に対称な形となるとともに、軸受台に対して上部，下部ケーシングが垂直分割継手を介して結合されているのでケーシング自身の膨張，収縮に伴う熱変形が拘束されることがない。これにより、グランドパッキンケーシングの内部に高温のグランド蒸気を流した状態でも、ロータ軸の中心に対してケーシングが反り返るような不当な熱的変形，およびこの反りに起因するラビリンスパッキンの軸封機能低下，破損トラブル発生を回避して信頼性が向上するほか、グランドパッキンケーシングの上部ケーシング，および下部ケーシングをそれぞれ軸受台から取り外すことかできるので、保守点検時のメンテナンス作業が楽に行える。
【００２３】
また、請求項２の構成を採用することで、メンテナンス時には下部ケーシングと軸封蒸気管，衛帯蒸気管との間を切り離して分解でき、さらに請求項３の構成を採用することにより、排気ケーシング内を流れる主蒸気排気流への悪影響を抑えつつ、排気蒸気の温度上昇時に行う冷却水スプレーによるグランドパッキンケーシングへの熱的衝撃の影響を緩和できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例によるグランドパッキン装置の構成断面図
【図２】図１の矢視Ａ−Ａから見たグランドパッキンケーシングの端面図
【図３】図２における矢視Ｂ−Ｂ，Ｃ−Ｃの拡大断面図
【図４】従来例のグランドパッキン装置の構成断面図
【図５】図４の矢視Ａ−Ａから見たグランドパッキンケーシングの端面図
【図６】図５における矢視Ｂ−Ｂの拡大断面図
【図７】軸流排気タービンの構成概要図
【符号の説明】
１    ロータ
１ａ  ロータ軸
３    排気ケーシング
７    後部軸受
７ｂ  軸受台
８    グランドパッキン部
１０    グランドパッキンケーシング
１０ａ  上部ケーシング
１０ｂ  下部ケーシング
１０ｃ  水平分割継手
１０ｄ  軸封蒸気室
１０ｅ  衛帯蒸気室
１０ｆ，１０ｇ  プレナム蒸気室
１０ｈ  垂直分割継手
１１    ラビリンス
１２    ボルト
１３    フローガイドカバー
１４    軸封蒸気管
１４ａ  フランジ継手
１５    衛帯蒸気管
１５ａ  フランジ継手
【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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