(57)【要約】【課題】漏出蒸気の流出入をより一層防止することにより、主流の流れの安定化と熱効率のより一層の向上を図った軸シール装置を提供する。【解決手段】本発明に係る軸シール装置は、シュラウド２９の上流側先端と前記ダイアフラム外輪２４との隙間に作動蒸気の漏出を防止する動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部３３と、前記タービン動翼２７を植設するタービンディスク２６の下流側と隣設するタービンノズル２３を支持するダイアフラム内輪２５との隙間に作動蒸気の漏出を防止する動翼根元部下流側蒸気漏出抑制部３４とを設けた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンノズルの外周側と内周側とをダイアフラム外輪およびダイアフラム内輪とで挟設する静止部と、前記タービンノズルの下流側に位置するタービン動翼をタービンディスクに植設する回転部とを備え、前記タービン動翼の先端部側に設けたシュラウドに対設し、前記ダイアフラム外輪に設けたラビリンスフィンを備えた軸シール装置において、前記シュラウドの上流側先端と前記ダイアフラム外輪との隙間に作動蒸気の漏出を防止する動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部と、前記タービン動翼を植設する前記タービンディスクの下流側と隣設するタービンノズルを支持するダイアフラム内輪との隙間に作動蒸気の漏出を防止する動翼根元部下流側蒸気漏出抑制部とを設けたことを特徴とする軸シール装置。
【請求項２】
前記動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部は、シュラウドの上流側先端に突出して設けたシュラウド片と、ダイアフラム外輪に設けたダイアフラム外輪用被快削部とで構成することを特徴とする請求項１記載の軸シール装置。
【請求項３】
前記動翼根元部下流側蒸気漏出抑制部は、タービンディスクの下流側に設けたシールフィンと、隣接するダイアフラム内輪に設けたダイアフラム内輪用被快削部とで構成することを特徴とする請求項１記載の軸シール装置。
【請求項４】
前記動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部は、ダイアフラム外輪用被快削部を収容する収容容器をダイアフラム外輪に対し、着脱自在にできる構成にしたことを特徴とする請求項１または２記載の軸シール装置。
【請求項５】
前記動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部は、ダイアフラム外輪用被快削部を収容する収容容器に設けられ、ダイアフラム外輪に形成された空間室を摺動するピストンと、このピストンに押圧力を与えるばねとで構成することを特徴とする請求項１記載の軸シール装置。
【請求項６】
前記ピストンは、先端に突出し部を備えたことを特徴とする請求項５記載の軸シール装置。
【請求項７】
前記動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部は、収容容器に収容されるダイアフラム外輪用被快削部に、周方向に沿って離散的に配置するくぼみを設けたことを特徴とする請求項１、４、または５記載の軸シール装置。
【請求項８】
前記動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部は、収容容器に収容されるダイアフラム外輪用被快削部に、周方向に沿って周方向溝を設けたことを特徴とする請求項１、４、または５記載の軸シール装置。
【請求項９】
前記周方向溝は、ダイアフラム外輪用被快削部の表面から内部に向って延びる平坦状の辺と、この辺の端部から前記ダイアフラム外輪用被快削部の表面に向う傾斜状に形成する傾斜辺とで形成することを特徴とする請求項８記載の軸シール装置。
【請求項１０】
前記動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部は、ダイアフラム外輪用被快削部に、半径方向に沿って半径方向溝を設けたことを特徴とする請求項１、４、または５記載の軸シール装置。
【請求項１１】
前記半径方向溝は、ダイアフラム外輪用被快削部の表面から直角に内部に向って延びる平坦状の辺と、この辺の端部から前記ダイアフラム外輪用被快削部の表面に向う傾斜状に形成する傾斜辺とで形成することを特徴とする請求項１０記載の軸シール装置。
【請求項１２】
前記半径方向溝は、タービンロータの中心を通る半径方向線に沿って設けることを特徴とする請求項１０記載の軸シール装置。
【請求項１３】
前記半径方向溝は、タービンロータの回転方向と逆方向で、かつ半径方向線に対して傾斜させる構成にしたことを特徴とする請求項１０記載の軸シール装置。
【請求項１４】
前記動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部は、ダイアフラム外輪用被快削部に、周方向溝と半径方向溝とを組み合せて設けたことを特徴とする請求項１記載の軸シール装置。
【請求項１５】
前記ダイアフラム外輪用被快削部は、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｌ，ベントナイトおよびＮｉ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ａｌ，窒化ホウ素のうち、いずれかの部材を選択したことを特徴とする請求項２〜５、７〜１１のうち、いずれか１項記載の軸シール装置。
【請求項１６】
前記ダイアフラム内輪用被快削部は、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｌ，ベントナイトおよびＮｉ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ａｌ，窒化ホウ素のうち、いずれかの部材を選択したことを特徴とする請求項２〜５、７〜１１のうち、いずれか１項記載の軸シール装置。
【請求項１７】
請求項１〜１６記載のもののうち、いずれか１項記載のものを蒸気タービンに適用することを特徴とする軸シール装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービン、ガスタービン、空気圧縮機等の流体機械に用いられ、運転中、作動流体が静止部と回転部との隙間から作動流体通路外へ漏出することを効果的に抑制する軸シール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、蒸気タービンにおいては、タービンノズル等の静止部とタービン動翼等の回転部とを組み合せ、タービンノズル等から噴出する流体の速度エネルギを利用し、タービン動翼等を回転させ、その際に発生する動力（回転トルク）で、例えば発電機等の被駆動機を駆動するようになっている。
【０００３】
このような構成を有する蒸気タービンにおいては、起動時、停止時および負荷遮断時の温度変化に対し、回転部は静止部に比べ、質量が小さいので熱容量が小さく、回転しているときの熱伝達率が大きいため、敏感に伸縮するので、静止部は回転部より遅れて伸縮する。
【０００４】
このため、静止部と回転部とは熱伸縮中に接触することがあり、この接触を回避する必要上、回転部と静止部の伸び差を計算によって割り出し、割り出した値に経験に基づくマージンを加えて静止部と回転部との隙間を設定していた。
【０００５】
すなわち、静止部と回転部との隙間が大きいと、作動流体の作動流体通路外への漏出が多くなり、動力の発生が寄与しなくなり、熱効率の低下を招く。逆に、隙間を小さくすると、作動流体の通路外への漏出が少なくなって熱が有効に活用され熱効率が高くなるものの、接触事故の心配が出る。
【０００６】
このような事象を考慮して、静止部と回転部との隙間が設定されており、その構成として図１４に示すものがある。
【０００７】
なお、図１４は、蒸気タービンの一部を抜き出したタービン段落の縦断面図である。
【０００８】
主流（作動蒸気）４の流れに沿い、上流側に配置するタービンノズル３と下流側に配置するタービン動翼５とを組み合せたタービン段落１１のうち、タービンノズル３は、外周側をタービン動翼５まで延びるダイアフラム外輪１で支持、固定されるとともに、内周側をダイアフラム内輪２の周方向に沿って環状列に支持、固定させた静止部１２になっている。
【０００９】
また、タービン動翼５は、先端部側をダイアフラム外輪１に固定されたラビリンスフィン９に臨むシュラウド６を備えるとともに、根元部側をタービンロータ（図示せず）と一体に成形加工されたタービンディスク１０の周方向に沿って環状列に植設される回転部１３になっている。
【００１０】
そして、運転中、タービンノズル３で速度エネルギを得るとともに流れを転向した主流４は、タービン動翼５を回転させるとともに動力（回転トルク）を発生させている。
【００１１】
タービンノズル３から転向力が与えられる主流４は、大部分がタービン動翼５の翼面に沿って流れるものの、一部が漏出蒸気７となってラビリンスフィン９とシュラウド６との隙間を流れるとともに、ダイアフラム内輪２とタービンディスク１０との隙間から流出してくる漏出蒸気８によって流れが乱されたことがあった。この主流４の一部漏出と、漏出蒸気の流入による主流４の流れの乱れは、蒸気タービンの熱効率低下の要因の一部になっていた。
【００１２】
他方、運転中の熱伸びを考慮して、タービン動翼５は、組立て時、シュラウド６とダイアフラム外輪１との動翼上流側隙間寸法Ｃ１およびタービンディスク１０と隣り（下流側）のダイアフラム内輪２との動翼下流側隙間寸法Ｃ２のそれぞれを次のように設定していた。
【００１３】
動翼上流側隙間寸法Ｃ１は、起動時、停止時、または負荷遮断時において、破線で示すように、タービン動翼５が上流側のタービンノズル３に最も近づく位置の寸法を、計算によって割り出した予測値としての伸び寸法Ｄ１に、経験に基づくマージン値Ｍ１を加えた（Ｄ１＋Ｍ１）として設定していた。
【００１４】
また、動翼下流側隙間寸法Ｃ２は、起動時、停止時、あるいは負荷遮断時において、二点鎖線で示すように、タービン動翼５が下流側のダイアフラム内輪２に最も近づく位置の寸法を、計算によって割り出した予測値とする伸び寸法Ｄ２に、経験に基づくマージン値Ｍ２を加えた（Ｄ２＋Ｍ２）として設定していた。
【００１５】
このように、従来の蒸気タービンは、タービン動翼５の動翼上流側隙間寸法Ｃ１および動翼下流側隙間寸法Ｃ２のそれぞれに、マージン値Ｍ１，Ｍ２のそれぞれを加えて設定し、ダイアフラム外輪１とシュラウド６との隙間からの漏出蒸気７の吹き抜けおよびダイアフラム内輪２とタービンディスク１０との隙間から流出する漏出蒸気８による主流４の乱れに基づく熱効率の低下防止に対処していた。
【００１６】
なお、タービン動翼の先端部側におけるラビリンスフィンとシュラウドとの隙間から漏出する蒸気をより少なくさせる技術には、例えば特許文献１に記載されているように、シュラウドの上流側に位置するダイアフラム外輪に設けた円筒リングに突起を形成し、この突起の先端径をシュラウドに接触しないように大きく設定したものや、例えば特許文献２に記載されているように、ラビリンスフィンに臨むシュラウドに切欠を設け、切欠が回転方向に向うに従って浅くし、切欠に沿って流れる漏出蒸気に渦を発生させて漏出蒸気の吹抜けの防止を図ったものが提案されている。
【特許文献１】特公平４−３５６０１号公報
【特許文献２】特開２００１−３２９４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
図１４に示した蒸気タービンに適用される軸シール装置は、タービン動翼の動翼上流側隙間寸法Ｃ１および動翼下流側隙間寸法Ｃ２のそれぞれを設定する際、マージン値Ｍ１，Ｍ２のそれぞれが加えられているが、これらマージン値Ｍ１，Ｍ２の判断は経験に委ねられていた。
【００１８】
しかしながら、マージン値Ｍ１，Ｍ２が経験によるので、最適値となっていないことがあるため、従来の軸シール装置においては、ダイアフラム外輪１とシュラウド６との隙間からの漏出蒸気７の吹抜け、あるいはダイアフラム内輪２とタービンディスク１０との隙間から流出する漏出蒸気８による主流４の乱れに基づく熱効率の低下等、一抹の不安を抱えていた。
【００１９】
本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、タービン動翼の動翼上流側隙間寸法および動翼下流側隙間寸法を設定する際、マージン値を加えなくとも漏出蒸気の流出入をより一層防止することにより、主流の流れの安定化と熱効率のより一層の向上を図った軸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】
【００２０】
本発明は、上述の目的を達成するために、タービンノズルの外周側と内周側とをダイアフラム外輪およびダイアフラム内輪とで挟設する静止部と、前記タービンノズルの下流側に位置するタービン動翼をタービンディスクに植設する回転部とを備え、前記タービン動翼の先端部側に設けたシュラウドに対設し、前記ダイアフラム外輪に設けたラビリンスフィンを備えた軸シール装置において、前記シュラウドの上流側先端と前記ダイアフラム外輪との隙間に作動蒸気の漏出を防止する動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部と、前記タービン動翼を植設する前記タービンディスクの下流側と隣設するタービンノズルを支持するダイアフラム内輪との隙間に作動蒸気の漏出を防止する動翼根元部下流側蒸気漏出抑制部とを設けたものである。
【００２１】
また、本発明は、上述の目的を達成するために、前記動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部は、シュラウドの上流側先端に突出して設けたシュラウド片と、ダイアフラム外輪に設けたダイアフラム外輪用被快削部とで構成し、さらに、前記動翼根元部下流側蒸気漏出抑制部は、タービンディスクの下流側に設けたシールフィンと、隣接するダイアフラム内輪に設けたダイアフラム内輪用被快削部とで構成するものである。
【００２２】
また、本発明は、上述の目的を達成するために、前記動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部は、ダイアフラム外輪用被快削部を収容する収容容器をダイアフラム外輪に対し、着脱自在にできる構成にし、さらに、前記動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部は、ダイアフラム外輪用被快削部を収容する収容容器に設けられ、ダイアフラム外輪に形成された空間室を摺動するピストンと、このピストンに押圧力を与えるばねとで構成するものである。
【００２３】
本発明は、上述の目的を達成するために、前記ピストンは、先端に突出し部を備えたものである。
【００２４】
本発明は、上述の目的を達成するために、前記動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部は、収容容器に収容されるダイアフラム外輪用被快削部に、周方向に沿って離散的に配置するくぼみを設けたものであり、さらに、前記動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部は、収容容器に収容されるダイアフラム外輪用被快削部に、周方向に沿って周方向溝を設けたものである。
【００２５】
本発明は、上述の目的を達成するために、前記周方向溝は、ダイアフラム外輪用被快削部の表面から内部に向って延びる平坦状の辺と、この辺の端部から前記ダイアフラム外輪用被快削部の表面に向う傾斜状に形成する傾斜辺とで構成するものである。
【００２６】
本発明は、上述の目的を達成するために、前記動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部は、ダイアフラム外輪用被快削部に、半径方向に沿って半径方向溝を設けたものであり、さらに、前記半径方向溝は、ダイアフラム外輪用被快削部の表面から直角に内部に向って延びる平坦状の辺と、この辺の端部から前記ダイアフラム外輪用被快削部の表面に向う傾斜状に形成する傾斜辺とで構成するものである。
【００２７】
本発明は、上述の目的を達成するために、前記半径方向溝は、タービンロータの中心を通る半径方向線に沿って設けるものであり、さらに、前記半径方向溝は、タービンロータの回転方向と逆方向で、かつ半径方向線に対して傾斜させる構成にしたものである。
【００２８】
本発明は、上述の目的を達成するために、前記動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部は、ダイアフラム外輪用被快削部に、周方向溝と半径方向溝とを組み合せて設けたものである。
【００２９】
本発明は、上述の目的を達成するために、前記ダイアフラム外輪用被快削部は、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｌ，ベントナイトおよび、Ｎｉ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ａｌ，窒化ホウ素のうち、いずれかの部材を選択する一方、前記ダイアフラム内輪用被快削部も、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｌ，ベントナイトおよびＮｉ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ａｌ，窒化ホウ素のうち、いずれかの部材を選択したものである。
【００３０】
本発明は、上述の目的を達成するために、請求項１〜１６記載のもののうち、いずれか１項記載のものを蒸気タービンに適用したものである。
【発明の効果】
【００３１】
本発明に係る軸シール装置は、タービン動翼の先端部上流側とダイアフラム外輪との隙間およびタービン動翼の根元部下流側と隣接するタービンノズルを支持固定するダイアフラム内輪との隙間に、動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部と動翼根元部下流側蒸気漏出抑制部とのそれぞれを設けたので、作動蒸気の通路外への漏出をより一層防止することができ、主流の熱エネルギの有効活用を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明に係る軸シール装置の実施形態を添付図面を引用して説明する。
【００３３】
図１は、例示としての蒸気タービンに組み込まれ、その一部を抜き出した本発明に係る軸シール装置の第１実施形態を示す縦断面図である。
【００３４】
蒸気タービンは、大別して主流（作動蒸気）３１の流れに沿って、交互に配置する静止部２１と回転部２２とを備えている。
【００３５】
静止部２１は、図示していないタービンロータ（回転軸）の周方向に沿って環状列に配置されたタービンノズル２３と、環状列配置のタービンノズル２３の外周側および内周部側のそれぞれを挟設して固定支持するダイアフラム外輪２４およびダイアフラム内輪２５とを備えている。そして、ダイアフラム外輪２４は、タービンケーシング（図示せず）に固定支持されている。
【００３６】
また、回転部２２は、タービンロータと一体に成形加工されたタービンディスク２６に環状列に植設されたタービン動翼２７と、環状列配置のタービン動翼２７の先端部側に設けられ、タービンノズル２３から延びたダイアフラム外輪２４に固定支持するラビリンスフィン２８に臨むシュラウド２９とを備えている。
【００３７】
このような構成を備える蒸気タービンは、静止部２１のタービンノズル２３と回転部２２のタービン動翼２７とを組み合せてタービン段落３０とし、タービン段落３０を軸方向に向って複数配置し、タービン段落３０を流れる主流（作動蒸気）３１に膨張仕事をさせ、その際に発生する動力を採り出している。
【００３８】
一方、動力を採り出す際、タービンノズル２３を出た主流３１のうち、大部分は、タービン動翼２７の翼面に沿って流れて転向し、次の（下流側）タービン段落に案内されるが、その一部は遠心力の影響を受けてタービン動翼２７のシュラウド２９とダイアフラム外輪２４のラビリンスフィン２８との隙間を漏出蒸気３２ａとなって流れる。
【００３９】
また、タービンノズル２３を固定支持するダイアフラム内輪２５とタービン動翼２７を支持するタービンディスク２６との隙間から流出する漏出蒸気３２ｂは、タービン動翼２７の底部（根元部）を流れる主流３１の流れを乱した後、再び下流側のタービンディスク２６と次段落のダイアフラム内輪２５との隙間に流れる。
【００４０】
これらの漏出蒸気３２ａ，３２ｂは、膨張仕事に寄与しないため、熱効率の低下の要因の一つになっていた。
【００４１】
また、蒸気タービンは、例えば２５０ｋｇ／ｃｍ２、５３８℃の高圧、高温の主流３１を作動蒸気としているため、熱による伸縮が出る。特に、起動、停止時または負荷遮断時、温度差や熱衝撃等の影響を受け、タービン動翼２７は、破線で示すように、上流側のタービンノズル２３側に移動したり、あるいは二点鎖線で示すように、下流側のタービンノズル（図示せず）に移動したりすることが著しい。このときの移動によって、シュラウド２９とダイアフラム外輪２４とは接触事故が発生することがあった。
【００４２】
本実施形態に係る軸シール装置は、このような事象に対処するためになされたものであり、図１に示すように、タービン動翼２７の先端部側に備えたシュラウド２９の上流側に向う先端部で、かつタービンノズル２３を支持固定するダイアフラム外輪２４に臨む側に、動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部３３を設けるとともに、タービン動翼２７の根元部側を支持するタービンディスク２６の下流側と隣接するタービンノズルを支持固定するダイアフラム内輪２５との間で、かつ隣接するダイアフラム内輪２５に臨むタービンディスク２６に、動翼根元部下流側蒸気漏出抑制部３４を設けたものである。
【００４３】
動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部３３は、図２に示すように、シュラウド２９の上流先端部で、かつダイアフラム外輪２４に臨む側に設けた突出したシュラウド片３５と、この突出しシュラウド片３５に臨むダイアフラム外輪２４に設けたダイアフラム外輪用被快削部（アブレイダブル部材）３６とで構成される。
【００４４】
また、動翼根元部下流側蒸気漏出抑制部３４は、図３に示すように、タービン動翼２７を支持するタービンディスク２６の下流側と隣接タービンノズルを支持固定するダイアフラム内輪２５との間で、かつタービンディスク２６の下流側に設けたシールフィン３７と、このシールフィン３７に臨み隣接するダイアフラム内輪２５に設けたダイアフラム内輪用被快削部３８とで構成される。
【００４５】
そして、動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部３３および動翼根元部下流側蒸気漏出抑制部３４として設けたダイアフラム外輪用被快削部３６およびダイアフラム内輪用被快削部３８のそれぞれは、ともに、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｌ，ベントナイトおよびＮｉ，Ｃｒ，Ａｌで組成され、シュラウド２９の上流側に向って突出したシュラウド片３５およびシールフィン３７のそれぞれが蒸気の熱によって実線の位置から破線または二点鎖線で示す位置に移動し、接触し、食い込むとき、折損または磨耗することなく凹部３９ａ，３９ｂを形成する切削性に富む部材で作製されている。
【００４６】
このような構成を備える軸シール装置において、起動時、停止時、または負荷遮断時、主流３１の熱による伸びが発生し、タービン動翼２７が、例えば上流側のタービンノズル２３に向って図２に示すように、実線の位置から破線で示す位置に移動するとき、突出したシュラウド片３５は、ダイアフラム外輪用被快削部３６に接触して突き進み、ダイアフラム外輪用被快削部３６を磨耗させ、やがて凹部３９ａが形成される。
【００４７】
突出したシュラウド片は３５がダイアフラム外輪用被快削部３６に接触しているとき。タービン動翼２７のシュラウド２９とダイアフラム外輪２４との間の隙間は塞がれるので、漏出蒸気３２ａの流れを封止させる。
【００４８】
また、タービン動翼２７が定常運転（定格運転）に入り、主流３１との温度差が少なくなり、安定化してくると、突出したシュラウド片３５は、図２に示すように、ダイアフラム外輪用被快削部３６から離れ、凹部３９ａを残す。
【００４９】
この場合、漏出蒸気３２ａは、シュラウド２９の上流側に向って突出したシュラウド片３５とダイアフラム外輪用被快削部３６との隙間からラビリンスフィン２８に向って吹き抜けようとするものの、凹部３９ａに衝突する際に発生する渦の流れによってその流れが阻止される。
【００５０】
他方、起動時等において、主流３１の熱による伸びが発生し、タービン動翼２７が、例えば下流側のダイアフラム内輪２５側に向って図３に示すように、実線の位置から二点鎖線で示す位置に移動するとき、シールフィン３７は、ダイアフラム内輪用被快削部３９に接触して突き進み、ダイアフラム内輪用被快削部３９を磨耗させ、やがて凹部３９ｂが形成される。
【００５１】
シールフィン３７がダイアフラム内輪用被快削部３９に接触しているとき、上述と同様に漏出蒸気３２ｂの流れを封止させ、さらに定常運転に入って、図３に示すように、ダイアフラム内輪用被快削部３９に凹部３９ｂができると、この凹部３９ｂから発生する渦の流れによって漏出蒸気３２ｂの流れが阻止される。
【００５２】
このように、本実施形態は、タービン動翼２７のシュラウド２９とダイアフラム外輪２４との間の隙間に動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部３３を設けるとともに、タービン動翼２７の根元部側を支持するタービンディスク２６と次（下流側）に隣接するダイアフラム内輪２５との間の隙間に動翼根元部下流側蒸気漏出抑制部３４を設け、各隙間の寸法をマージンを含めることなくより狭い寸法値に設定できる構成にしたので、主流３１がタービン動翼２７のシュラウド２９側からの漏出蒸気３２ａになることをより一層少なくさせることができるとともに、タービン動翼２７の動翼根元部上流側から流入する漏出蒸気３２ｂに基づく主流３１の不安定な流れをより一層少なくさせることができる。
【００５３】
また、本実施形態は、動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部３３としてダイアフラム外輪用被快削部３６を備えるとともに、動翼根元部下流側蒸気漏出抑制部３４としてダイアフラム内輪用被快削部３８を備えているので、シュラウド２９から上流側に向って突出したシュラウド片３５がダイアフラム外輪２４に接触し、あるいはタービンディスク２６のシールフィン３７が隣接するダイアフラム内輪２５に接触しても各被快削部３６，３８がその衝撃力等を吸収し、折損や磨耗等を引き起こすことがない。
【００５４】
したがって、本実施形態によれば、主流３１により一層多くの仕事をさせ、熱効率の向上を高めることと相俟って、折損等の事故の少ない安定運転を長く行わせることができる。
【００５５】
図４は、本発明に係る軸シール装置の第２実施形態を示す縦断面図である。
【００５６】
なお、第１実施形態の構成と同一構成または対応する部分には、同一符号を付し、重複説明を省略する。
【００５７】
本実施形態に係る軸シール装置は、タービン動翼２７の先端部側に備えたシュラウド２９の上流側とダイアフラム外輪２４との間に設けた動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部３３をダイアフラム外輪２４に対し、着脱自在にできる構成にしたものである。
【００５８】
この動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部３３は、三側面を開口状にする収容容器４０と、この収容容器４０にダイアフラム外輪用被快削部３６を収容するとともに、ダイアフラム外輪２４に対し、着脱自在に構成する、例えばボルト等の接続具４１とを備えたものである。
【００５９】
このように、本実施形態は、動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部３３をダイアフラム外輪用被快削部３６を収容する三側面開口状の収容容器４０として構成し、かつこの収容容器４０をダイアフラム外輪２４に対し、着脱自在にできる構成にしたので、収容容器４０をダイアフラム外輪２４から取り外すことにより被快削部材の溶射作業をどの位置からでも容易に行うことができ、製造上の作業性をより一層向上させることができ、さらに、またダイアフラム外輪用被快削部３６に形成される凹部３９ａが大きくなり過ぎ交換を余儀なくされても、メンテナンス作業を容易に行うことができる。
【００６０】
なお、本実施形態は、動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部３３をダイアフラム外輪用被快削部３６を収容する三側面開口状の収容容器４０として構成し、この収容容器４０がダイアフラム外輪２４に対し、着脱自在にできるように構成したが、この例に限らず、例えば、第３実施形態の図５に示すように、収容容器４０の閉塞面に先端が突出し部４２を備えたピストン４３を一体として形成し、このピストン４３がダイアフラム外輪２４に設けた空間室４４内を摺動するとき、弾性力を利用して押圧力を与えるばね４５を設けてもよい。
【００６１】
本実施形態は、ばね４５の弾性力を利用してピストン４３を押圧しているので、シュラウド２９から上流側に向って突出したシュラウド片３５がダイアフラム外輪用被快削部３６に接触して突き進んでもその衝撃を少なくさせて損傷を抑えることができ、さらにシュラウド２９から上流側に向って突出したシュラウド片３５がダイアフラム外輪用被快削部３６から離れようとしても、その隙間をより一層少なくし、漏出蒸気３２ａの漏れを少なくさせて主流３１の熱エネルギのより一層の有効活用を図ることができる。
【００６２】
図６は、本発明に係る軸シール装置の第４実施形態を示す縦断面図である。
【００６３】
なお、第１実施形態の構成と同一構成または対応する部分には同一符号を付し、重複説明を省略する。
【００６４】
本実施形態に係る軸シール装置は、動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部３３としての三側面開口状の収容容器４０に収容するダイアフラム外輪用被快削部３６に離散的に配置されたくぼみ４６を設けたものである。
【００６５】
ダイアフラム外輪用被快削部３６にくぼみ４６を設けた場合、動翼頂部上流側蒸気漏出抑制部３３を通過しようとする漏出蒸気３２ａは、シュラウド２９から上流側に向って突出したシュラウド片（図示せず）で形成された凹部３９ａに衝突して渦を生成し、さらにくぼみ４６でも渦を生成し、数多くの渦が生成される。
【００６６】
このように、本実施形態は、動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部３３を通過しようとする漏出蒸気３２ａに数多くの渦を生成させるくぼみ４６をダイアフラム外輪用被快削部３６に設けたので、数多くの渦がバリアとなって漏出蒸気３２ａの漏れを少なくさせ、主流３１の熱エネルギのより一層の有効活用を図ることができる。
【００６７】
図７は、本発明に係る軸シール装置の第５実施形態を示す縦断面図である。
【００６８】
なお、第１実施形態の構成と同一構成または対応する部分には同一符号を付し、重複説明を省略する。
【００６９】
本実施形態に係る軸シール装置は、動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部３３としての三側面開口状の収容容器４０に収容するダイアフラム外輪用被快削部３６に、その周方向に沿って周方向溝４７を設けたものである。
【００７０】
この周方向溝４７は、図８に示すように、ダイアフラム外輪用被快削部３６の端縁（表面）４８に対して直角に内部に向って延びる平坦状の辺４９と、この辺４９の端部から端縁（表面）４８に向って傾斜状に延びる斜辺５０とで構成し、漏出蒸気３２ａがここを通過するとき、タービンロータ（図示せず）の中心を通る半径方向の内周側の傾斜辺５０に沿って流れ、やがて平坦状の辺４９に衝突させて渦を生成し、この生成された渦によって漏出蒸気３２ａの流れをせき止めるようにしている。
【００７１】
このように、本実施形態は、動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部３３としてのダイアフラム外輪用被快削部３６に、その周方向に沿って設けられた平坦状の辺４９と傾斜辺５０とで構成する周方向溝４７を設け、傾斜辺５０に沿って流れる漏出蒸気３２ａを辺４９に衝突させ、渦を生成させ、生成された渦によって漏出蒸気３２ａの流れをせき止める構成にしたので、漏出蒸気３２ａの漏れを少なくさせ、主流３１の熱エネルギのより一層の有効活用を図ることができる。
【００７２】
図９は、本発明に係る軸シール装置の第６実施形態を示す縦断面図である。
【００７３】
なお、第１実施形態の構成と同一構成または対応する部分には同一符号を付し、重複説明を省略する。
【００７４】
本実施形態に係る軸シール装置は、動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部３３としての三側面開口状の収容容器４０に収容するダイアフラム外輪用被快削部３６に、半径方向溝５１を設けたものである。
【００７５】
この半径方向溝５１は、図１０に示すように、ダイアフラム外輪用被快削部３６の端縁（表面）４８に対して直角に内部に向って延びる平坦状の辺４９と、この辺４９の端部から端縁（表面）に向って傾斜状に延びる傾斜辺５０とで構成される。
【００７６】
また、この半径方向溝５１は、図１１に示すように、辺４９の端縁がタービンロータ５２の中心Ｏを通る半径方向線ＲＬに沿い、かつタービンロータ５２の回転方向Ｒに沿って環状列に設けられる。
【００７７】
このような構成の半径方向溝５１は、図９に示すように、旋回流を伴った漏洩蒸気３２ａが傾斜辺５０に沿って流れるとき、辺４９で衝突させ、ここで旋回速度成分を少なくさせ、代って半径方向速度成分を増加させてラビリンスフィン（図示せず）により多く衝突させ、その流れをせき止める。
【００７８】
このように、本実施形態は、動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部３３としてのダイアフラム外輪用被快削部３６に、その半径方向に沿って設けられた平坦状の辺４９と傾斜辺５０とで構成する半径方向溝５１を設け、傾斜辺５０に沿って流れる旋回流を伴う漏出蒸気３２ａを辺４９に衝突させ、旋回速度成分を少なくさせ半径方向速度成分を高め、ラビリンスフィンにより多く衝突させて流れをせき止める構成にしたので、漏出蒸気３２ａの漏れを少なくさせ、主流３１の熱エネルギのより一層の有効活用を図ることができる。
【００７９】
なお、本実施形態は、動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部３３としてのダイアフラム外輪用被快削部３６に、その半径方向に沿って半径方向溝５１を設けたが、この例に限らず、例えば、第７実施形態の図１２に示すように、半径方向溝５１を、タービンロータ５２の回転方向Ｒと逆方向で、かつ半径方向線ＲＬに対して角度αに傾斜させて設けてもよい。
【００８０】
半径方向溝５１をタービンロータ５２の回転方向Ｒと逆方向に設けると、漏出蒸気３２ａの旋回速度成分をより一層少なくさせて半径方向速度成分が高められるので、漏出蒸気３２ａの漏出防止には、より一層有効である。
【００８１】
また、本実施形態は、動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部３３としてのダイヤフラム外輪用被快削部３６に、その半径方向に沿って半径方向溝５１を設けたが、この例に限らず、例えば、第８実施形態の図１３に示すように、第５実施形態で示した周方向溝４７に第６実施形態で示した半径方向溝５１を組み合せてもよい。
【００８２】
周方向溝４７に半径方向溝５１を組み合せると、漏出蒸気３２ａの漏出防止により一層有効である。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明に係る軸シール装置の第１実施形態を示す縦断面図。
【図２】図１に示すＸ部の部分拡大図。
【図３】図１に示すＹ部の部分拡大図。
【図４】本発明に係る軸シール装置の第２実施形態を示す縦断面図。
【図５】本発明に係る軸シール装置の第３実施形態を示す縦断面図。
【図６】本発明に係る軸シール装置の第４実施形態を示す縦断面図。
【図７】本発明に係る軸シール装置の第５実施形態を示す縦断面図。
【図８】図７に示したＡ−Ａ矢視方向から切断した切断断面図。
【図９】本発明に係る軸シール装置の第６実施形態を示す縦断面図。
【図１０】図９に示したＢ−Ｂ矢視方向から切断した切断断面図。
【図１１】図９に示したＣ−Ｃ矢視方向から見た正面図。
【図１２】本発明に係る軸シール装置の第７実施形態を示す概念図。
【図１３】本発明に係る軸シール装置の第８実施形態を示す縦断面図。
【図１４】従来の軸シール装置を示す縦断面図。
【符号の説明】
【００８４】
１  ダイアフラム外輪
２  ダイアフラム内輪
３  タービンノズル
４  主流
５  タービン動翼
６  シュラウド
７，８  漏出蒸気
９  ラビリンスフィン
１０  タービンディスク
１１  タービン段落
１２  静止部
１３  回転部
２１  静止部
２２  回転部
２３  タービンノズル
２４  ダイアフラム外輪
２５  ダイアフラム内輪
２６  タービンディスク
２７  タービン動翼
２８  ラビリンスフィン
２９  シュラウド
３０  タービン段落
３１  主流
３２ａ，３２ｂ  漏出蒸気
３３  動翼先端部上流側蒸気漏出抑制部
３４  動翼先端部下流側蒸気漏出抑制部
３５  シュラウド片
３６  ダイアフラム外輪用被快削部
３７  シールフィン
３８  ダイアフラム内輪用被快削部
３９ａ，３９ｂ  凹部
４０  収容容器
４１  接続具
４２  突出し部
４３  ピストン
４４  空間室
４５  ばね
４６  くぼみ
４７  周方向溝
４８  端縁
４９  辺
５０  傾斜辺
５１  半径方向溝
５２  タービンロータ
【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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