(57)【要約】【課題】  本発明は、ブレーデッド・ロープシールを使用して蒸気タービンバケットフックの漏洩をシールすることに関する。【解決手段】  蒸気タービンは、複数のタービンバケット（１２）を支持するロータを含む。ロータは、各々のタービンバケットの端部に形成された相補形状のバケットフック（１４）を受けるようになっている成形溝（１８）を有する。ロープシール（１０）が、バケットフックと成形溝との間の各境界面内にそれぞれ配置される。ロープシールは、バケットとそれぞれのロータ溝との間でバケットフック上に存在する可能性がある漏洩経路をシールする働きをする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のタービンバケット（１２）を支持するロータを含み、前記ロータが各々のタービンバケット（１２）の端部に形成された相補形状のバケットフック（１４）を受けるようになっている成形溝（１８）を含む蒸気タービンであって、前記バケットフックと前記成形溝との間の各境界面内に、ロープシール（１０）がそれぞれ配置されていることを特徴とする蒸気タービン。
【請求項２】
前記ロープシール（１０）が、複合マトリックスを囲むブレーデッド金属シースを含むことを特徴とする、請求項１に記載の蒸気タービン。
【請求項３】
前記複合マトリックスが、セラミックであることを特徴とする、請求項２に記載の蒸気タービン。
【請求項４】
前記ロープシール（１０）が、１．５９mm〜４．７６mm（１／１６インチ〜３／１６インチ）の直径を有することを特徴とする、請求項１に記載の蒸気タービン。
【請求項５】
前記ロープシール（１０）は、該シールが少なくとも１回のエンジン運転サイクルを経た後に変形して境界面内に押し込まれることになるような材料で形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の蒸気タービン。
【請求項６】
前記ロープシール（１０）が、前記バケットフック（１４）と前記成形溝（１８）の軸方向荷重面（１６）との間の各境界面内にそれぞれ配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の蒸気タービン。
【請求項７】
前記ロープシール（１０）が、ブレーデッド・ロープシールであることを特徴とする、請求項１に記載の蒸気タービン。
【請求項８】
バケットフック（１４）を備えた複数のバケット（１２）と、前記バケットフックに対応する形状にされた溝(１８)を備えたロータとを含む蒸気タービンを組み立てる方法であって、
各々の前記ロータ溝内にロープシール（１０）を挿入する段階と、
前記ロープシールが前記バケットフックと前記ロータ溝との間の各境界面内に配置されるように、該バケットフックを介して前記バケットを該溝内にそれぞれ固定する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
対応する複数のタービンバケット（１２）を、該タービンバケットの各々の端部に形成された相補形状のバケットフック（１４）を介して受けるようになっている複数の成形溝（１８）を含む、蒸気タービン用のロータ組立体であって、前記バケットフックと前記成形溝との間の各境界面内に、ロープシール（１０）がそれぞれ配置されていることを特徴とするロータ組立体。
【請求項１０】
前記ロープシール（１０）が、複合マトリックスを囲むブレーデッド金属シースを含むことを特徴とする、請求項９に記載のロータ組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービンのタービンバケットに関し、より具体的には、ブレーデッド・ロープシールを使用して蒸気タービンバケットフックの漏洩をシールすることに関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービン内において、バケット（翼形部、プラットホーム及びダブテール）は、蒸気からエネルギーを取り出しながら流れを方向転換させる。反動型タービン設計においては、これらの個々のバケットは、タービンロータの周りの円周方向溝内に滑らせて挿入される。ロータの軸方向荷重面に対するバケットフック後部（下流側）の周りには、漏洩回路が存在する。この漏洩はバケットを迂回し、従ってエネルギーが流れから取り出されないことになる。この領域におけるこのフックを越える漏洩は、組み立て上の問題及びシールされているこの軸方向荷重面からバケットを浮き上がらせることになるバケット荷重の問題に起因して、著しく大きくなる可能性がある。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明の例示的な実施形態においては、蒸気タービンは、複数のタービンバケットを支持するロータを含む。ロータは、各々のタービンバケットの端部に形成された相補形状のバケットフックを受けるようになっている成形溝を有する。ロープシールが、バケットフックと成形溝との間の各境界面内にそれぞれ配置される。
【０００４】
本発明の別の例示的な実施形態においては、バケットフックを備えた複数のバケットと、該バケットフックに対応する形状にされた溝を備えたロータとを含む蒸気タービンを組み立てる方法が提供される。該方法は、各々のロータ溝内にロープシールを挿入する段階と、ロープシールがバケットフックとロータ溝との間の各境界面内に配置されるように、該バケットフックを介してバケットを該溝内にそれぞれ固定する段階とを含む。
【０００５】
本発明の更に別の例示的な実施形態においては、蒸気タービン用のロータ組立体は、対応する複数のタービンバケットを、該タービンバケットの各々の端部に形成された相補形状のバケットフックを介して受けるようになっている複数の成形溝を含む。ロープシールが、バケットフックと成形溝との間の各境界面内にそれぞれ配置されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
蒸気タービン設計においては、タービンの二次（漏洩）流れ回路内で可能な限り多くの漏洩経路をシールすることが重要である。蒸気タービンの各段は、ノズル（翼形部）段に後続するロータ及びバケット段で構成される。１つのタービン設計においては、翼形部及びダブテールを含むバケットは、ロータ上の円周方向フック（溝）内に滑らせて挿入される。バケットとロータ溝との間にはバケットフックを越える漏洩経路が存在する。この漏洩は、前方空洞（上流空洞）内の高圧蒸気によって生じる。バケットの前後には圧力降下があり、この圧力降下が圧力差を引き起こす。この漏洩は、それが防止されなければ、大きな効率損失を引き起こすことになる。そのようなフックは、典型的には高圧（ＨＰ）蒸気タービンセクション及び中圧（ＩＰ）蒸気タービンセクション内にある。
【０００７】
図１は、典型的な高圧／中圧蒸気タービンの側面図を示す。バケット区域は、参照符号１２で示してある。
【０００８】
バケットダブテール１４と、ロータ内の溝１８の軸方向荷重面１６との間の境界面に、この境界面を横切る漏洩流を減少させる目的で、ブレーデッド・ロープシールのようなロープシール１０を配置することができることが、本発明によって発見された。図２を参照されたい。シールは、その段の効率を高め、これが加算されて機械全体の性能を高める。好ましいことに、シールは、反動タービンのバケット設計に適しているが、該シールはまた、円周方向バケットフック組立体を使用している既存の技術に改造して組み込まれることができる。性能上の利得は、各バケット段を横切る高い圧力に起因して、より高い反動型設計の場合により大きくなると思われる。
【０００９】
引き続き図２を参照すると、このシール設計は、円周方向のブレーデッド・ロープシール１０を使用して、バケットセグメント（ダブテール）のフック１４後部（下流側）とロータ内の軸方向に荷重が加わる溝１６、１８との間の境界面をシールする。シールは、典型的にはバケットが個別の又は「組合わされた」セグメントとしてロータ構造内の円周方向溝内に滑らせて挿入された位置で使用される。
【００１０】
ブレーデッド・ロープシール１０は、セラミックのような複合マトリックスを囲むブレーデッド金属シースで形成されるのが好ましい。それによって、シール１０には可撓性と高い耐熱性が与えられ、同時に或る程度の弾性を保持させることができる。典型的なロープシールは、１．５９mm〜４．７６mm（１／１６インチ〜３／１６インチ）の直径を有するのが好ましい。
【００１１】
ロータ組立体を組み立てる時には、ロープシール１０がロータ溝内に挿入され、次にバケットが１つずつロータの周りに固定される。バケット段の前後における圧力差により、ロープシール１０が変形して、バケットフック１４とロータ溝１８との間のギャップ内へ押し込まれることになる。その結果、「フックを越える」漏洩は、この位置において著しく減少される。ロープシール１０は、少なくとも１回のエンジン運転サイクルを経た後には、該シールが十分に変形してギャップ内に押し込まれ、その位置に「永久的に」留まるような材料で形成されるのが好ましい。このタイプのシールは、既存の金属対金属接触よりも、構成部品間での漏洩をシールするのに遙かに良好であることが、ベンチテストによって示された。
【００１２】
現在最も実用的でかつ好ましいと考えられる実施形態に関して本発明を説明してきたが、本発明は、開示した実施形態に限定されるものではなく、また特許請求の範囲に示した参照符号は、本発明の技術的範囲を限定するためではなく、本発明の理解を容易にするためのものであることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】典型的な高圧／中圧蒸気タービンの側面図。
【図２】本発明のロープシールを組み込んだバケット及びロータの断面を示す概略図。
【符号の説明】
【００１４】
１０  ブレーデッド・ロープシール
１２  バケット
１４  バケットフック
１６  軸方向荷重面
１８  ロータ溝
【図１】
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【図２】
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【外国語明細書】
2004190680000001.pdf