(57)【要約】【課題】  可変隙間正圧パッキンリングおよびコイル形ばねを有する支持機構を提供する。【解決手段】  本明細書において、弓形の支持リング片（３６）と、前記支持リング片（３６）に対して移動可能な弓形のパッキンリング片（２２、２４、２６、２８、３０、３２）と、前記パッキンリング片（２２、２４、２６、２８、３０、３２）と関連し、かつ前記支持リング片（３６）と関連して配置される付属構成要素（５８）と、前記パッキンリング片（２２、２４、２６、２８、３０、３２）を第１の位置に維持するとともに、パッキンリング組立体が圧力状態にさらされると、前記パッキンリング片（２２、２４、２６、２８、３０、３２）が第２の位置に移動することを可能にするように構成される作動構成要素（３４）とを含むパッキンリング組立体を開示する。【選択図】  図１
2007278294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弓形の支持リング片（３６）と；
前記支持リング片（３６）に対して移動可能な弓形のパッキンリング片（２２、２４、２６、２８、３０、３２）と；
前記パッキンリング片（２２、２４、２６、２８、３０、３２）および前記支持リング片（３６）と関連して配設される付属構成要素（５８）と；
前記パッキンリング片（２２、２４、２６、２８、３０、３２）を第１の位置に維持するとともに、パッキンリング組立体が圧力状態にさらされると、前記パッキンリング片（２２、２４、２６、２８、３０、３２）が第２の位置に移動することを可能にするように構成される作動構成要素（３４）とからなるパッキンリング組立体。
【請求項２】
前記第１の位置は、前記支持リング片（３６）に近接し、前記第２の位置は、前記支持リング片（３６）に対して遠位である請求項１に記載のパッキンリング組立体。
【請求項３】
前記作動構成要素（３４）は、前記支持リング片（３６）内に、かつ前記付属構成要素（５８）と関連して配置される請求項１に記載のパッキンリング組立体。
【請求項４】
前記付属構成要素（５８）の第１の端部は、前記パッキンリング片（２２、２４、２６、２８、３０、３２）に固定され、前記付属構成要素（５８）の第２の端部は、前記支持リング片（３６）内において移動可能に配置される請求項３に記載のパッキンリング組立体。
【請求項５】
前記作動構成要素（３４）は、前記支持リング片（３６）に当接して支持されるように構成される第１の端部（７８）と、前記付属構成要素（５８）を半径方向外方に付勢させて、前記パッキンリング片（２２、２４、２６、２８、３０、３２）を前記第１の位置に維持するように構成される第２の端部（８０）とを含む請求項４に記載のパッキンリング組立体。
【請求項６】
前記支持リング片（３６）は、前記パッキンリング片（２２、２４、２６、２８、３０、３２）に対応する弓形片であり、前記支持リング片（３６）は、前記パッキンリング片（２２、２４、２６、２８、３０、３２）に対して半径方向外方の位置に配置される請求項１に記載のパッキンリング組立体。
【請求項７】
前記支持リング片（３６）は、環状支持リングを画定する複数個の個別の支持リング片（３６）からなり、前記パッキンリング片（２２、２４、２６、２８、３０、３２）は、環状パッキンリングを画定する複数個の個別のパッキンリング片（２２、２４、２６、２８、３０、３２）からなり、前記環状パッキンリングは、前記環状支持リングに対して半径方向内方に配置される請求項１に記載のパッキンリング組立体。
【請求項８】
第１の前記パッキンリング片（２２、２４、２６、２８、３０、３２）に固定されるとともに、前記パッキンリング片から周方向に延在する整合キー（９４）と；
第２の前記パッキンリング片（２２、２４、２６、２８、３０、３２）内に形成されて、前記キーを受ける孔部（５６）であって、前記第１のパッキンリング片（２２）は前記第２のパッキンリング片（２４）に隣接して配置される孔部（５６）とをさらに含み、
前記整合キー（９４）と前記孔部（５６）とは、前記第１および第２のパッキンリング片（２２、２４、２６、２８、３０、３２）の半径方向移動を可能にするとともに、前記パッキンリング片の周方向移動を妨げるように構成される請求項７に記載のパッキンリング片（２２、２４、２６、２８、３０、３２）。
【請求項９】
静止タービンダイアフラム（１４）と；
前記タービンダイアフラム（１４）内に配置される回転タービン軸（１２）であって前記タービンダイアフラム（１４）が前記タービン軸（１２）のまわりにおいて延在する環状溝（３８）を含む回転タービン軸（１２）と；
前記環状溝（３８）内に配置される支持リング（３６）と、前記タービン軸（１２）のまわりにおいて、前記支持リング（３６）に対して半径方向に移動可能な関係に配置される複数個の弓形の可変隙間パッキンリング片（２２、２４、２６、２８、３０、３２）と、前記複数個のパッキンリング片（２２、２４、２６、２８、３０、３２）の周方向位置を維持するように構成される保持機構（９２）とを有するパッキンリング組立体（２０）とからなる蒸気タービン。
【請求項１０】
正圧可変隙間パッキンリング組立体を用いて回転装置を密封する方法において：
支持リング（３６）を、前記回転装置の静止ダイアフラム（１４）の環状溝（３８）内に受けられ、かつ保持されるように構成する段階と；
前記支持リング（３６）を前記環状溝（３８）内に、かつ前記回転装置の回転軸（１２）のまわりに配置する段階と；
複数個の可変隙間パッキンリング片（２２、２４、２６、２８、３０、３２）を前記支持リング（３６）に、前記支持リング（３６）に対して半径方向に移動可能な関係に接続する段階と；
前記複数個のパッキンリング片（２２、２４、２６、２８、３０、３２）の半径方向移動の間に、前記複数個のパッキンリング片（２２、２４、２６、２８、３０、３２）の周方向位置を維持する段階とからなる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に回転装置に用いられるパッキンリングに関し、特に産業用蒸気タービンに用いられる可変隙間正圧パッキンリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
タービン等の回転装置においては、回転構成要素と静止構成要素との間にシールが配設される。たとえば、蒸気タービンでは、複数個の弓形パッキンリング片を用いて、静止構成要素と回転構成要素との間において環状ラビリンスシールを形成させることが通例である。一般に、これらの弓形パッキンリング片（一般に環状シール毎に４〜６個）は、装置の回転軸に対して同心的であり、かつ以って回転構成要素の密封面に対して同心的である静止構成要素内の環状溝に配設される。各弓形シール片は、回転構成要素の密封面に対向する弓形シール面を備える。ラビリンス形のシールでは、このシール面は、軸方向に離間する歯を半径方向に配列したものを備え、これらの歯は、回転構成要素の密封面を形成する、軸方向に離間する環状の歯の列から半径方向に離間する。密封機能は、作用媒体、たとえば蒸気がシール面の歯と回転構成要素の対向面とによって形成されるラビリンス内の相対的に狭い隙間を通過するときに前記作用媒体の乱流を創出することによって達成される。
【０００３】
回転装置と静止構成要素との間における物理的な接触を伴うことなしに適正な隙間を維持しうることにより、効果的なシールを形成することができる。この前記シール片のシール面と回転構成要素の対向するシール面との間における半径方向の隙間が大きくなりすぎると、より小さい乱流が創出され、密封作用は低下する。逆に、前記隙間が狭すぎると、密封用の歯が回転構成要素に接触し得、その結果として、前記歯の鋭利な形状と狭い隙間とが失われるとともに、その後はより小さい乱流が創出されることになって、同様に密封作用が低下する。 
【０００４】
所望のシールを創出し、かつ維持するとともに、過渡状態においてロータとパッキンリングとの損傷を防ぐために、米国特許出願第 11/287727号（ＧＥ整理番号第１９３４３９号、キャンター・コルバーンLLP整理番号第ＧＳ１−０２０２号）の「可変隙間パッキンリング機構」と題する文献と；米国特許出願第 11/289163号（ＧＥ整理番号第１９４７７７号、キャンター・コルバーンLLP整理番号第ＧＳ１−０２１０号）の「蒸気タービン用可変隙間充填装置および方法」と題する文献と；米国特許出願第11/399719号（ＧＥ整理番号第193442号、キャンター・コルバーンLLP整理番号第ＧＳ１−０２０３号）の「可変隙間正圧パッキンリングおよび支持体機構」と題する文献とにさらに開示され、かつ参照により本明細書に取り入れられる正圧可変隙間パッキンリングが用いられうる。これらの種類の正圧可変隙間パッキンリングにおいて、パッキンリング片は、一般に、外側または大隙間位置へとばね付勢せしめられて、パッキンリングに設けられるシール面が、回転構成要素の実質的に外方に離間せしめられる。始動後に、流体状作用媒体、たとえば蒸気が静止構成要素内に送り込まれて、パッキンリング片を付勢して、ばねの付勢力に抗して内方に、内側または小隙間位置の方へと移動させる差圧を創出する。これらのばねと対応するリング構成要素とは、一般に、静止ハウジングによって形成される環状溝内に配置される。
【特許文献１】米国特許第５，７５６，８５９号公報
【特許文献２】欧州特許第０８４７９７５Ａ１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、既存の蒸気タービンにおける正圧可変隙間パッキンリングの配設は、リングまたはリングを静止ハウジングの環状溝内に取り付けるのに用いられるケーシングの現場での機械加工またはその他の改変を要する厄介な問題となりうる。さらにまた、独立した弓形片の周方向移動により、後付けの可変隙間パッキンリングは、弓形片が周方向に隣接する弓形片の上に乗り上げて、弓形片が半径方向に片寄った位置において詰まる状態となるアーチ結合を起こしやすい。
【０００６】
このため、望ましくないアーチ結合状態と高費用または複雑な機械加工とが回避されるような態様で、既存の蒸気タービンの静止構成要素の環状溝内に容易かつ簡単に配設されうる可変隙間正圧パッキンリングが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書において、弓形支持リング片と、該支持リング片に対して移動可能な弓形パッキンリング片と、前記パッキンリング片に関連し、かつ前記支持リング片に関連して配設される付属構成要素と、前記パッキンリング片を第１の位置に維持するとともに、パッキンリング組立体が圧力状態にさらされると前記パッキンリング片を第２の位置に移動させるように構成される作動構成要素とを含むパッキンリング組立体を開示する。
【０００８】
また、本明細書において、静止タービンダイアフラムと；前記タービンダイアフラム内に配設される回転タービン軸であって、前記タービンダイアフラムは、前記タービン軸のまわりにおいて延在する環状溝を含む回転タービン軸と；パッキンリング組立体であって、前記環状溝内に配設される支持リングと、前記タービン軸のまわりにおいて前記支持リングに対して半径方向に移動可能な関係に配設される複数個の可変隙間弓形パッキンリング片と、前記複数個のパッキンリング片の周方向位置を維持するように構成される保持機構とを有するパッキンリング組立体とを含む蒸気タービンを開示する。
【０００９】
さらに、本明細書において、正圧可変隙間パッキンリング組立体を用いて回転装置を密封する方法であって、支持リングを、前記回転装置の静止ダイアフラムの環状溝内に受けられるとともに保持されるように構成する段階と、前記支持リングを前記環状溝内かつ前記回転装置の回転軸のまわりに配設する段階と、複数個のパッキンリング片を前記支持リングに、前記支持リングに対して半径方向に移動可能な関係に接続する段階と、前記複数個のパッキンリング片の周方向位置を、前記複数個のパッキンリング片の半径方向移動の間に維持する段階とを含む方法を開示する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
例証的な図面を参照すると、添付図面において同様の構成要素には同様の符号が付されている。
【００１１】
図１を参照すると、蒸気タービン１０の一部分は、静止タービンダイアフラム１４内に配設されるタービン軸１２を含む。タービンダイアフラム１４は、それぞれ対向する第１および第２のダイアフラム半分体１６および１８からなる。ラビリンスシールは、タービン軸とダイアフラムとの界面に設けられて、漏れを防ぐ。このラビリンスシールは、正圧可変隙間パッキンリング組立体２０とタービン軸１２の外面との相互作用によって形成される。
【００１２】
パッキンリング組立体２０は、タービンダイアフラム１４内に配設されるとともに、タービン軸１２のまわりにおいて周方向に配置される。このパッキンリング組立体２０は、図１においては例証的に、それぞれ下側の第２のダイアフラム半分体１８上に配設される第１、第２および第３のパッキンリング片２２、２４および２６と、それぞれタービンダイアフラム１４の上側の第１の半分体上に配設される第４、第５および第６のパッキンリング片２８、３０、３２とを含む６個の弓形片によって構成される環状パッキンリング２１からなって示されている。本明細書においては、これらの６個のパッキンリング片２２、２４、２６、２８、３０、３２が例として説明されるにすぎない。いかなる個数の複数個のリング片を用いてもよい。たとえば、パッキンリング組立体２０は、タービンダイアフラムの第１の半分体１６に配設される２個と第２の半分体１８に配設される２個との合計４個の弓形リング片を含みうる。
【００１３】
これらのさまざまなパッキンリング片２２、２４、２６、２８、３０および３２が、以下により詳細に説明されるように、支持リング３６と関連して配設される。コイルばね等の作動構成要素３４は、パッキンリング片２２、２４、２６、２８、３０、３２と支持リング３６との間に配設されて、以って前者が後者に対して移動することを可能にする。支持リング３６は、タービンダイアフラム１４の環状溝３８内に配設されるとともに、好ましくは複数個の弓形支持リング片からなる。支持リング３６は、たとえば、大きさと配置とにおいて一般に前記さまざまなパッキンリング片２２、２４、２６、２８、３０および３２に対応する６個の支持リング片を含みうる。これに代わる方法として、１個の支持リング片が十分な大きさと長さとを有して、多数のパッキンリング片に対応するようになっていてもよく、たとえば１個の支持リング片が２個のパッキンリング片に対応してもよい。
【００１４】
図１の組立体および残りの図面において、パッキンリング片２２、２４、２６、２８、３０および３２は、それぞれ始動時と速度運転時とにタービン軸１２のまわりにおいて開放状態の最外側大隙間位置と閉鎖状態の最内側小隙間位置との間で移動可能な正圧可変隙間パッキンリング片からなることが理解されよう。これらのパッキンリング片２２、２４、２６、２８、３０および３２は、支持リング３６と関連して配設される作動構成要素３４により、自身の開放状態の最外側最大直径位置に付勢せしめられる。パッキンリング片２２、２４、２６、２８、３０および３２をその閉鎖状態のより小さい直径位置に移動させるために、流動媒体、たとえば蒸気が、パッキンリング片の外面沿いおよび／またはパッキンリング片２２、２４、２６、２８、３０および３２とタービンダイアフラム１４と作動構成要素３４と支持リング３６との間において境界を定められる空間内において移動可能とされて、これにより、前記パッキンリング片を作動構成要素３４の付勢力に抗して半径方向内方に、タービン軸１２の方へと移動させる差圧が創出される。任意で、タービンダイアフラム１４および／またはパッキンリング片２２、２４、２６、２８、３０および３２は、複数個の通路（図示せず）を含んで、流動媒体の導入と移動とを容易にすることができる。
【００１５】
パッキンリング組立体２０は、タービンダイアフラム１４の上側の第１の半分体１６が下側の第２の半分体１８と接する対向側部において水平接合部４０、４２を画定する。特に、前記水平接合部４０、４２は、それぞれ第１および第６のパッキンリング片２２および３２の交点と、それぞれ第３および第４のパッキンリング片２６および２８の交点とにおいて形成される。以下にさらに説明されるように、パッキンリング片２２、３２および２６、３６（および前記パッキンリング片の対応する支持リング片）は、それぞれ水平接合部４０および４２において終端する。
【００１６】
図２に、図１の軸Ａ−Ａにおける蒸気タービン１０の一部分の断面図が示されている。特に、図２には、作動構成要素３４の位置におけるパッキンリング片２２が図示されている。以下に、この図のパッキンリング片２２を、実質的に該パッキンリング片２２と同様であり、以って本明細書では各々が詳細に説明されない残りのパッキンリング片２４、２６、２８、３０および３２を代表するものとして詳細に説明する。
【００１７】
図２に示されるように、パッキンリング片２２は、自身上に歯４６を、タービン軸１２上に配設される突起４８と対向するように配置されて有するシール面４４を含む。残りのパッキンリング片２２、２４、２６、２８および３０もまた、シール面４４と歯４６とを含んで、パッキンリング２１がタービン軸１２のまわりにおいて周方向に連続する密封面を画定するようになっている。同様に、突起４８は、軸１２の周のまわりにおいて延在する。歯４６と突起４８とは、蒸気タービン１０の運転時にラビリンスシールを形成する役割を果たす。
【００１８】
前記に概説されたように、パッキンリング組立体２０は、支持リング３６と、作動構成要素３４と、弓形片２２、２４、２６、２８、３０、３２により形成される環状パッキンリング２１とからなる。図２に示されるように、支持リング３６は、静止タービンダイアフラム１４によって形成される環状溝３８内に配設される。このダイアフラム１４は、図面に示されるように、環状溝３８に略鳩尾形の断面を与えるフランジ５０を含む。このため、環状溝３８は、第１の部分５２と第２の部分５４とからなり、第１の部分５２は、第２の部分５４に対して半径方向外側位置に配置されるとともに、第２の部分５４は、本質的に、第１の部分５２の断面幅と比べると、より狭い断面幅を有する首部分となる。
【００１９】
支持リング３６は、環状溝３８の第１の部分５２内に着座するように構成される。すなわち、支持リング３６の各リング片は、環状溝３８の第１の部分５２の形状に対応する形状と大きさとを有して、支持リング３６が前記環状溝内において保持されるようになっている。特に、支持リング３６は、タービンダイアフラム１４のフランジ５０上に着座し、かつ／または前記フランジに当接して支持される。支持リング３８は、環状溝３８の第１の部分５２内に嵌め込まれるとともに、前記溝内において摩擦滑合状態に保持されうる。これに代わる方法および／または追加として、支持リング３８は、たとえば取付ねじ、止めねじ等の何らかの適切な手段により環状溝３８の内側においてタービンダイアフラム１４に固定されうる。しかし、好ましくは、支持リング３６は、環状溝３８に対して浮動する構成で配設される。すなわち、所望の隙間が溝５２の第１の部分５２内において支持リング３６のまわりに設けられて、支持リング３６は前記第１の部分内において若干の移動が可能になるようになっている。
【００２０】
次に、図２〜４を参照すると、支持リング３６は、以下により詳細に説明されるように、自身を貫通して付属構成要素５８を通すことができる複数個の孔部５６を形成されて有する複数個の同一の各弓形軌道状部分からなる。支持リング３６の各部分は、さらに、自身上に形成される複数個の支持面を含む。第１の支持面６０は、支持リング３６上において、ダイアフラム１４のフランジ５０に略対向する位置においてタービンダイアフラム１４と係合するように設けられる。支持リング３６は、付属構成要素５８と関連して設けられる第２の支持面６２を含む。第３の支持面６３は、作動構成要素３４と関連して設けられる。支持リング３６は、タービンダイアフラム１４のフランジ５０と関連して配置される第４の支持面６４を含む。支持リング３６のそれぞれ前記第１および第４の支持面６０および６４は、タービンダイアフラムの環状溝３８に当接して支持されるとともに、支持リング３６を前記溝内に維持する役割を果たす。第４の支持面６４は、さらにまた、以下に詳細に説明されるように、パッキンリング片２２、２４、２６、２８、３０および３２に係合するとともに、前記パッキンリング片が半径方向外方に移動するのを妨げる役割を果たす。第２の支持面６２は、付属構成要素５８の半径方向内方の移動に対する停止面として作用する。最後に、支持リング３６の第３の支持面６３は、作動構成要素３４の反発点としての役割を果たす。
【００２１】
第１および第４の支持面６０および６４は、それぞれ、前記のように環状溝３８に当接して十分に支持されることができる形状と大きさとを有する。支持リング３６を形成するこれらの部分は、弓形の形状を有して、以って支持リング３６に環状の形状を与える。第１および第４の支持面６０および６４は、好ましくは、互いに略同心的に、支持リング３６の弓形片の全長にわたって延在する平滑面である。このようにすると、前記第１および第４の支持面６０および６４は、支持リング３６の弓形片の長さに沿ってタービンダイアフラム１４と係合することが可能になる。当然ながら、また他の実施例においては、複数個の第１および／または第４の支持面６０、６４をパッキンリング３６の長さに沿って一様または任意の態様で慎重に分布させて、支持リング３６を環状溝３８内に維持する効果が得られる程度に十分にタービンダイアフラム１４に係合させるようにすることができる。
【００２２】
第２および第３の支持面６２および６３は、前記に示唆されたように、作動構成要素３４と付属構成要素５８とに対する十分な支持面となることができるいかなる形状および大きさをも有しうる。図示された実施例では、これらの面６２および６３は、孔部５６と同心に配置される連続する平滑な略円形の面である。当然ながら、また他の実施例においては、複数個の第１の支持面６２および６３を孔部５６のまわりにおいて一様または任意の態様に慎重に分布させて、前記に記載され、かつ本明細書にさらに説明されるように、作動構成要素３４と付属構成要素５８とに対する支持および停止特性を発揮させることができる。
【００２３】
付属構成要素５８は、一般に、パッキンリング２１および／または支持リング３６が互いに対して半径方向に移動することを可能にするような態様で、パッキンリング２１と支持リング３６とを作用可能に接続する部材からなる。図示された実施例では、付属部材５８は、妨害構成要素７０と細長構成要素７２とを含む。妨害構成要素７０は、環状溝３８の第１の部分５２内に配置されて、付属構成要素５８の半径方向移動をある一定の許容差まで可能にするとともに、こうした許容差を超える移動を妨げるような相応の形状および大きさとされる。この妨害構成要素７０は、環状溝３８内において、タービンダイアフラム１４に対して半径方向内方および外方に移動するように構成される。この半径方向移動は、内向きの方向においては第２の支持面６２により、外向きの方向においてはパッキンリング２１と支持リング３６のまた他の支持面６４との接触により制限される。細長構成要素７２は、妨害構成要素７０の中心から延在するとともに、支持リング２１の孔部５６を貫通するように構成される。この細長構成要素７２は、妨害構成要素７０と反対側の端部においてねじ切りされる。孔部５６は、細長構成要素７２の断面幅より若干大きい断面幅を有して、前記構成要素７２のある一定の周方向移動が可能となるようになっている。細長部分７２は、妨害部分７０に固定されるか、前記妨害部分と一体成形されて、前記細長部分が、支持リング３６とその関連ある孔部５６とに関して前記に説明された半径方向移動を行なうことができるようになっている。
【００２４】
ある例証的な実施例において、付属構成要素５８は、段付きボルトからなり、妨害構成要素７０は円形の円板形構成要素であり、細長構成要素７２は前記妨害部材７０と一体成形されるとともに前記妨害部材７０から延在するねじ付き円筒部材である。パッキンリング組立体２０は、さらにまた、図２に示されるように、パッキンリング片２２内において細長構成要素７２と接触して配置される止めねじ７１を含んで、前記構成要素７２が前記パッキンリング片２２にさらに固定されうる。
【００２５】
パッキンリング片２２、２４、２６、２８、３０および３２は、付属構成要素の細長構成要素７２を受け、保持するように構成される。特に、リング片２２、２４、２６、２８、３０および３２は、細長構成要素７２のねじ山とねじ係合し、保持するための大きさおよび形状にされたねじ付きレセプタクル７６を含む。
【００２６】
当然ながら、この構成は、例証的なものにすぎない。また他の実施例において、付属構成要素５８は、パッキンリング片２２と一体成形されて、細長構成要素７２がパッキンリング片２２から半径方向外方に一体的に延在して孔部５６を通って支持リング３６の内側に達するようになっている。
【００２７】
さらに図２を参照すると、作動構成要素３４は、支持リング３６内において孔部５６に近接して配置される。第１の端部７８において、この作動構成要素３４は、付属構成要素５８の妨害構成要素７０に接触する。反対側の第２の端部８０において、前記作動構成要素３４は、支持リング３６の第３の支持面６３に接触する。図２に示される例証的な実施例において、作動構成要素３４は、ドーム型または入れ子状のコイルばねである。また他の実施例においては、図３に示されるように、作動構成要素３４は、従来式のコイルばねである。
【００２８】
作動構成要素３４の構成と配置とにより、付属構成要素５８は、半径方向外方に付勢せしめられ、以ってパッキンリング片２２（細長構成要素７２を介して付属構成要素５８に接続される）は、開放状態の最外側大隙間位置に維持される。この位置は、回転装置が過渡状態にあるときに、回転タービン軸１２とパッキンリング片２２のシール面４４との間において大きい隙間Ｙ（図１参照）をもたらす。この「隙間」位置は、第３の支持面６３に対する作動構成要素３４の反発によって生じしめられる半径方向外方の力によって達成され、この半径方向の力は、付属構成要素５８の妨害構成要素７０に作用して、パッキンリング片２２を前記隙間位置へと付勢する。作動構成要素３４は、少なくとも１個のばね押し棒、少なくとも１個のカム、少なくとも１個の油圧シリンダ、少なくとも１個の空気圧装置、少なくとも１個の圧電装置および少なくとも１個の正弦ばね等であるが、これらに制限されないいかなる作動装置、機構または構造であってもよいことが理解されるべきである。
【００２９】
図２に示されるように、パッキンリング片２２は、前記隙間位置から閉鎖状態の最内側小隙間密封位置に移動可能であり、小さい隙間Ｚがタービン軸１２とパッキンリング片２２のシール面４４との間において得られる。パッキンリング片２２は、蒸気タービン１０の運転時において、蒸気等の流動媒体が高圧力源から静止タービンダイアフラム１４の環状溝３８内に流入すると、この「密封」位置に移動せしめられる。流動媒体は、パッキンリング片２２に対する圧力を増大させるとともに、作動構成要素３４の付勢力に抗して前記パッキンリング片２２を内方に付勢させて、以ってパッキンリング片２２を回転タービン軸１２の方へと移動させるとともに、タービン軸１２との密封状態が最終的に形成されるまで前記隙間を縮小させる。
【００３０】
図面に示されるように、パッキンリング片２２は、開放状態の大隙間位置と閉鎖状態の小隙間位置との間において距離Ｘにわたって半径方向移動することができる。この距離Ｘは、半径方向内方の方向においては、支持リング３６の第２の支持面６２に対する妨害構成要素７０の反発により画定される。前記距離Ｘは、半径方向外方の方向においては、支持リング３６の第４の支持面６４に対するパッキンリング２１の反発によって画定される。有利なことに、この距離Ｘは、細長構成要素７２の半径方向長さを変動させることおよび／または第４の支持面６４に対する第２の支持面６２の配置を変動させることによって正確に制御されうる。たとえば、より大きい半径方向長さを有する細長構成要素７２は、支持リング３６の孔部５６を介してより大きい距離を移動した後に、パッキンリング２１と支持リング３６の第２または第４の面６２、６４との間における接触をもたらし、以って距離Ｘを大きくすることができる。これに対応して、細長構成要素７２の半径方向厚さを減じることにより、支持リング３６に対するパッキンリング２１の移動を小さくして、以って距離Ｘを減じることができる。
【００３１】
ひとつの例証的な実施例において、前記距離Ｘは、約０．０５インチ〜０．０９インチであり、好ましくは０．０７インチである。作動構成要素３４は、パッキンリング組立体２０が、タービン１０内の圧力が約５０ポンド毎平方インチ（ｐｓｉ）未満において、開放状態の大隙間位置に維持されるように構成される。約５０ｐｓｉを超える圧力においては、付属構成要素５８が作動構成要素３４に当接するとともに前記作動構成要素を加圧して、以ってパッキンリング２１を閉鎖状態の小隙間位置に配置する。
【００３２】
図１に示されているように、各パッキンリング片２２、２４、２６、２８、３０および３２には、２個の作動構成要素３４が用いられる。支持リング３６は、各作動構成要素３４のための孔部５６を含む。このため、支持リング３６が、各々が１個のパッキンリング片に対応する複数個の支持リング片を含む場合は、支持リング３６は、図４に示されるように、２個の孔部５６を含む。パッキンリング組立体２０は、要望どおり、より少数またはより多数の作動構成要素３４を含みうる。たとえば、各パッキンリング片２２、２４、２６、２８、３０および３２には、１個または３個以上の作動構成要素３４が用いられうる。全てのパッキンリング片２２、２４、２６、２８、３０および３２は、本発明の特定の用途に応じて、等しい個数の作動構成要素３４または変動しうる個数の作動構成要素３４を含みうる。
【００３３】
図１および５〜８を参照すると、パッキンリング組立体２０は、さらにまた、各々の水平接合部４０および４２において保持部材８４を含む。この保持部材８４は、一般に、水平接合部４０および４２において、タービンダイアフラムの下側の第２の半分体１８に配置される支持リング２１の支持リング片に固定される。このように、前記例証的な実施例においては、保持部材８４は、それぞれの水平接合部４０および４２に近接するパッキンリング片２２、２６の端部に固定される。図５は、軸Ｂ−Ｂにおける水平接合部４０の位置でのパッキンリング組立体２０の断面図である。図示されているように、保持部材８４は、パッキンリング片２２から半径方向外方に延在する。この例証的な実施例では、保持部材８４は、ボルト８６により、パッキンリング片２２に接続される。当然ながら、この固定態様は、純粋に例証的なものである。保持部材をパッキンリング片２２に溶接すること、前記パッキンリング片と一体成形すること等が可能である。
【００３４】
保持部材８４は、パッキンリング片２２を支持リング３６に対して配置するとともに、前記位置を維持して、アーチ結合状態を防ぐ役割を果たす。図７に、図２の支持リング３６の一方の側部を抜き出した図が示されている。図８は、図７の軸Ｃ−Ｃにおける支持リング３６の前記側部の部分図である。この図から、第３の支持面６３を画定する支持リング３６の部分は、支持面６０および６２を形成する支持リング３６の部分に対して周方向に後退せしめられていることがわかる。この後退構成により、保持部材８４を受けるように構成される凹部８８が画定される。すなわち、保持部材８４は、パッキンリング片２２から半径方向外方に延在するとともに、図４および９において最もわかりやすく示されているように、支持リング３６の凹部８８内において受けられ、かつ保持される。このようにすると、保持部材８４は、パッキンリング片２２を支持リング３６の対応する支持リング片上において固定し、かつ前者が後者に対して周方向に移動することを防ぐ。すなわち、保持部材８４は、パッキンリング片２２を前記支持リング片に対して固定周方向位置に保持するとともに、以って重力により引き起こされるパッキンリング片２２の周方向の下方移動を防ぐ。これにより、蒸気タービン１０の運転時において、パッキンリング片２２が下方に滑動するとともに、隣接するパッキンリング片２４の上または下においてアーチ結合位置に移動することもないことが保証される。特に、保持部材８４は、パッキンリング片２２が半径方向に移動することを可能にして、パッキンリング２１の隙間が変動可能となることを可能にするが、それでもなお前記パッキンリング片２２の周方向の移動を阻止する。
【００３５】
図１０に、図１の軸Ｄ−Ｄにおける支持リング組立体２０の断面図が示されている。すなわち、この図には、水平接合部４２に近接する作動構成要素３４の位置におけるパッキンリング片２８が示されている。上側の第１のダイアフラム半分体１６においては、アーチ結合は、懸念されない。このため、保持部材８４は、パッキンリング片２８および３２には用いられない。ここでは、止めねじ９０が用いられて、支持リングがタービンダイアフラム１４の環状溝３８内に保持されている。これは、特に、パッキンリング組立体２０の取付け時において、最初に支持リング３６の支持リング片を溝３８内に嵌め込むときに、前記支持リング片を環状溝３８の上半分内に維持するのに有利である。
【００３６】
次に、図１および１１〜１４を参照すると、パッキンリング組立体は、さらにまた、隣接するパッキンリング片２２と２４、パッキンリング片２４と２６、パッキンリング片２８と３０、およびパッキンリング片３０と３２との間に配設される整合機構９２を含む。すなわち、整合機構９２は、水平接合部４０および４２の位置を除いて、全てのパッキンリング片間において用いられる。一般に、前記整合機構９２は、パッキンリング片２２、２４、２６、２８、３０および３２の適正な半径方向移動を可能にするが、前記パッキング片が望ましくない不整合状態になり得なくする機構からなる。ひとつの例証的な実施例において、前記整合機構９２は、１対の隣接するパッキンリング片の一方に固定されるとともに、前記一方のパッキンリング片から周方向に延在するキー９４からなる。たとえば、図１１〜１４に示されるように、前記キー９４は、パッキンリング片２２内において固定されるとともに、前記パッキンリング片から部分的に延在する。ここで、キー９４は、摩擦固定、止めねじ、埋め込み溶接等により前記パッキンリング片２２の孔部９６内に配設されうる。これに代わる方法として、前記キー９４は、前記パッキンリング片２２と一体成形されうる。パッキンリング片２２から延在するキー９４の部分は、隣接するパッキンリング片２４の孔部９８内において受けられる。この孔部９８は、キー９４の前記延在部分より大きい断面積を有して、キー９４が前記孔部９８内において若干移動しうるようになっている。この構成により、隣接するパッキンリング片２２および２４の端部が関連づけられて、前記パッキンリング片のアーチ結合が防がれるが、それでもなお前記パッキンリング片２２および２４の望ましい半径方向移動は可能になって、圧力によりもたらされる前記パッキンリング片の可変隙間配置が達成される。
【００３７】
例証的な実施例を参照して本発明を説明したが、当業者は、本発明の範囲から逸脱することなしに、さまざまな変更が加えられうるとともに、同等物が前記実施例の構成構成要素の代わりに用いられうることを理解すべきである。加えて、多くの改変を加えて、本発明の教示を本発明の範囲から逸脱することなしに特定の状況または物質に適合させることができる。したがって、本発明は、本発明を実施するために予期される最良の形態として開示された前記特定の実施例に制限されるべきではなく、本発明には、添付の特許請求の範囲内に含まれる全ての実施例を含むことが重要である。さらにまた、特別の記載がない限り、第１、第２等の用語のいかなる使用も、何らかの順序または重要性を示すものではなく、むしろ第１、第２等の用語は、ある構成要素をまた他の構成要素から区別するために用いられている。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施例にしたがって用いられる蒸気タービンの一部分の断面図である。
【図２】図１の例証的な蒸気タービンの軸Ａ−Ａにおける拡大断面図である。
【図３】図１の例証的な蒸気タービンのまた他の実施例の軸Ａ−Ａにおける拡大断面図である。
【図４】支持リング片の平面図である。
【図５】図１の例証的な蒸気タービンの軸Ｂ−Ｂにおける拡大断面図である。
【図６】図５の蒸気タービン部分の部分側面図である。
【図７】支持リング片の一方の側部の正面図である。
【図８】図７の支持リング片の軸Ｃ−Ｃにおける部分平面図である。
【図９】図４の支持リング片の側面図である。
【図１０】図１の例証的な蒸気タービンの軸Ｄ−Ｄにおける拡大断面図である。
【図１１】パッキンリング片の正面図である。
【図１２】図１１のパッキンリング片の部分側面図である。
【図１３】突合せキーを有する本発明のパッキンリングの拡大部分図である。
【図１４】図１３のパッキンリングの拡大部分図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０  蒸気タービン
１２  タービン軸
１４  タービンダイアフラム
１６  第１のダイアフラム半分体
１８  第２のダイアフラム半分体
２０  パッキンリング組立体
２１  パッキンリング
２２  第１のパッキンリング片
２４  第２のパッキンリング片
２６  第３のパッキンリング片
２８  第４のパッキンリング片
３０  第５のパッキンリング片
３２  第６のパッキンリング片
３４  作動構成要素
３６  支持リング
３８  環状溝
４０、４２  水平接合部
４４  シール面
４６  歯
４８  突起
５０  フランジ
５２  第１の部分
５４  第２の部分
５６  孔部
５８  付属構成要素
６０  第１の支持面
６２  第２の支持面
６３  第３の支持面
６４  第４の支持面
７０  妨害構成要素
７１  止めねじ
７２  細長構成要素
７６  ねじ付きレセプタクル
７８  第１の端部
８０  第２の端部
８２  隙間
８４  保持部材
８６  ボルト
８８  凹部
９０  止めねじ
９２  整合機構
９４  キー
９６  孔部
９８  孔部
Ｙ  大隙間
Ｚ  小隙間
Ｘ  半径方向距離
【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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【外国語明細書】
2007278294000001.pdf