(57)【要約】【課題】比較的簡易な加工で作製でき、スチームホワールの発生を抑制することができる蒸気タービンのシール構造を提供することにある。【解決手段】ケーシング３と、ケーシング３に回転可能に支持されるタービンロータ２と、タービンロータ２に設けられた複数の動翼１１と、動翼１１に対向するタービンケーシング３の内周部に設けられた複数のシールフィン７，８とを備えた蒸気タービンのシール構造であって、ケーシング３における隣接するシールフィン７，８間に溝部９を形成するようにした。【選択図】図１
2013076341.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、前記ケーシングに回転可能に支持されるロータと、前記ロータに設けられた複数の動翼と、前記動翼に対向する前記ケーシングの内周部に設けられた複数のシールフィンと、を備えた蒸気タービンのシール構造であって、
前記ケーシングにおける隣接する前記シールフィン間に溝部を形成した
ことを特徴とする蒸気タービンのシール構造。
【請求項２】
請求項１に記載された蒸気タービンのシール構造であって、
前記溝部が第１段目の前記動翼に対向する箇所である
ことを特徴とする蒸気タービンのシール構造。
【請求項３】
請求項１に記載された蒸気タービンのシール構造であって、
前記溝部が第２段目以降の前記動翼に対向する箇所である
ことを特徴とする蒸気タービンのシール構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービンのシール構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンにおけるロータ軸の蒸気の漏洩を防止するラビリンスシール部では旋回流により不安定振動に繋がる力が発生することが知られている。前記力に起因する不安定振動はスチームホワールと呼ばれ、このスチームホワールの対策として、例えば、流体機械の旋回流防止装置（例えば、下記の特許文献１参照）やラビリンスシール装置（例えば、下記の特許文献２参照）などが提案されている。
【０００３】
上述の流体機械の旋回流防止装置は、ダイアフラムの側面であって、ラビリンスシールのシールフィンの入口側に臨む位置に設けられた突出し部（スワールブレーカ）を備えることで、蒸気に与える抵抗を大きくして蒸気の旋回流の発生を抑制するようにしている。
【０００４】
上述のラビリンスシール装置は、ラビリンスシール部材の一側部に蒸気を導入する流入路（孔）を設けると共に、この流入路に連通する流出口をシールチャンバーの上流側に設けることで、旋回流と逆方向流れを発生させて蒸気の旋回流を抑制するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１０４９５２号公報（例えば、段落［００６５］〜［００６８］、［図１０］など参照）
【特許文献２】特開昭６２−１１８００８号公報（例えば、第１図〜第４図など参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の流体機械の旋回流防止装置においては、突出し部の設置が強度の不安を招くものでありスチームホワールの対策には適していなかった。上述のラビリンスシール装置においては、前記流入路および流出口が軸方向および径方向の加工で作製されておりその加工が煩雑であった。
【０００７】
そのため、従来の蒸気タービンのシール構造においては、前述のスチームホワールの対策を施していない構造とし、不安定振動が発生しないことを試験的にチェックしていた。このような構造では、過負荷などの特殊な運転をしたときに不安定振動が発生することがあるが、運用などで対処していた。このようなことから、比較的簡易な加工で作製でき、スチームホワールの発生を抑制することができる蒸気タービンのシール構造が求められている。
【０００８】
以上のことから、本発明は前述した課題を解決するために為されたものであって、比較的簡易な加工で作製でき、スチームホワールの発生を抑制することができる蒸気タービンのシール構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決する本発明に係る蒸気タービンのシール構造は、
ケーシングと、前記ケーシングに回転可能に支持されるロータと、前記ロータに設けられた複数の動翼と、前記動翼に対向する前記ケーシングの内周部に設けられた複数のシールフィンと、を備えた蒸気タービンのシール構造であって、
前記ケーシングにおける隣接する前記シールフィン間に溝部を形成した
ことを特徴とする。
【００１０】
上述した課題を解決する本発明に係る蒸気タービンのシール構造は、
前述した発明に係る蒸気タービンのシール構造であって、
前記溝部が第１段目の前記動翼に対向する箇所である
ことを特徴とする。
【００１１】
上述した課題を解決する本発明に係る蒸気タービンのシール構造は、
前述した発明に係る蒸気タービンのシール構造であって、
前記溝部が第２段目以降の前記動翼に対向する箇所である
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る蒸気タービンのシール構造によれば、ケーシングにおける隣接するシールフィン間に溝部を形成したことにより、隣接するシールフィン間の空間が、溝部が無い従来の蒸気タービンのシール構造の場合と比べて実質的に大きくなるため、スチームホワールの発生を抑制することができる。また、溝部がケーシングの周方向にのみあることになり、比較的簡易な加工で作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施例に係る蒸気タービンのシール構造を説明するための図であって、図１Ａにその全体を示し、図１Ｂに図１Ａにおける囲み線Ｉの拡大を示す。
【図２】本発明の第１の実施例に係る蒸気タービンのシール構造を具備する蒸気タービンの縦断面図である。
【図３】本発明の第１の実施例に係る蒸気タービンのシール構造を具備する蒸気タービンの要部拡大図である。
【図４】本発明の第２の実施例に係る蒸気タービンのシール構造を説明するための図であって、図４Ａにその全体を示し、図４Ｂに図４Ａの拡大を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係る蒸気タービンのシール構造について、各実施例にて説明する。
【実施例１】
【００１５】
本発明の第１の実施例に係る蒸気タービンのシール構造について、図１Ａ，図１Ｂ、図２、および図３を参照して具体的に説明する。
【００１６】
図２および図３に示すように、蒸気タービン１は、タービンロータ（回転体）２と、このタービンロータ２を収容するケーシング（車室）３とを備える。タービンロータ２は、両端部が軸受（図示せず）を介して軸受台（図示せず）に支持される。つまり、タービンロータ２はケーシング３に回転可能に支持される。ケーシング３の内部空間は、高圧ダミー環（静止部）４によって高圧車室空間５と中圧車室空間６とに仕切られる。高圧ダミー環４は環状の部材で、ケーシング３の内側に固定して取り付けられる。
【００１７】
タービンロータ２の外周面部には、高圧車室空間５および中圧車室空間６に対応する部分にて、外方に向けて放射状に突出する多数の動翼１１が、軸線方向Ｌに沿って間隔を空けて複数段取り付けられる。
【００１８】
ケーシング３の内側には、高圧車室空間５および中圧車室空間６に対応する部分にて、翼環１３が軸線方向Ｌに沿ってそれぞれ複数取り付けられる。
各翼環１３には、内方に向けて放射状に突出する多数の静翼１４が軸線方向Ｌに沿って間隔を空けて複数取り付けられる。
【００１９】
高圧車室空間５の中圧車室空間６側には、環状の高圧入口部１５が設けられ、軸線方向反対側には、環状の高圧出口部１７が設けられる。中圧車室空間６の高圧車室空間５側には、環状の中圧入口部１９が設けられ、軸線方向反対側には、環状の中圧出口部２１が設けられる。
【００２０】
高圧入口部１５は、主蒸気管２３と連通し、図示しないボイラから供給される蒸気が主蒸気管２３を通って流入するように形成される。流入した蒸気は、高圧段で仕事をし、高圧排気蒸気として高圧出口部１７から高圧出口配管２５を通って導出される。この高圧排気蒸気は、中圧入口配管２７を通って中圧入口部１９へ導入される。中圧入口部１９へ導入された高圧排気蒸気は、中圧段で仕事をし、中圧出口部２１から中圧排気管２９を通って排気される。なお、中圧車室空間２１側には、中圧入口部１９と連通する中圧側蒸気室３１が設けられる。中圧側蒸気室３１は、接続流路３３によって高圧出口部１７と連通される。
【００２１】
図１Ａおよび図１Ｂに示すように、第１段目の動翼１１の頂部にはシュラウド１２が設けられる。第１段目の動翼１１に対向するケーシング３の内周面には、周方向にリング状に突出した２つのシールフィン７，８が軸線方向Ｌに沿って間隔Ｌ２を空けて設けられ、シュラウド１２の外周面とでラビリンスシール構造をなしている。これにより、蒸気がシュラウド１２とケーシング３との間を通過することを抑制している。なお、シールフィン７の高さはＨ１でありシールフィン８の高さはＨ２（＜Ｈ１）である。
【００２２】
ケーシング３の内周面における隣接するシールフィン７，８間には、周方向に延在する溝部９が設けられる。溝部９は、軸方向にてＬ１（＜Ｌ２）の大きさであり、径方向にてＤ１の大きさ（深さ）である。これにより、隣接するシールフィン７，８と溝部９とで構成される空間が、隣接するシールフィン７，８だけで構成される空間よりも大きくなり、スチームホワールの発生を抑制することができる。また、シールフィン７，８の径方向の大きさを変更せずにシールフィン７，８で囲まれる空間を実質的に大きくすることができる。つまり、シールフィン７，８の強度を低下させずに、シールフィン７，８の径方向にて大きくした場合と同様の効果を得ることができる。なお、溝部９の軸方向の大きさＬ１は、シールフィン７，８を支持する強度を低下させない程度に設定される。
【００２３】
以上説明したように、本実施例に係る蒸気タービンのシール構造によれば、第１段目の動翼１１に対向するケーシング３の内周面であって、隣接するシールフィン７，８間に溝部９を形成したことで、隣接するシールフィン７，８間で構成される空間が溝部９により実質的に大きくなり、溝部が無い従来の蒸気タービンのシール構造の場合と比べて、スチームホワールの発生を抑制することができる。また、溝部９がケーシング３の内周面の周方向にのみあることなり、比較的簡易な加工で作製することができる。
【００２４】
溝部９が最も圧力の高い第１段目（調速段）の動翼１１に対向する箇所にあるので、スチームホワールの発生を効果的に抑制することができる。
【実施例２】
【００２５】
本発明の第２の実施例に係る蒸気タービンのシール構造について、図４Ａおよび図４Ｂを参照して具体的に説明する。
【００２６】
本実施例に係る蒸気タービンのシール構造は、第２段目以降の動翼に対向して配置されるシールリングに適用したものである。図４Ａおよび図４Ｂに示すように、第２段目以降の動翼の頂部にはシュラウド１２が設けられ、シュラウド１２に対向するケーシング３の内周部には、リング状のシールリング４１が取り付けられる。シールリング４１の内周面には、リング状に突出した複数（図示例では４つ）のシールフィン４２が軸線方向Ｌに沿って間隔Ｌ４を空けて設けられ、シュラウド１２の外側面とでラビリングシール構造をなしている。これにより、蒸気がシュラウド１２とケーシング３との間を通過することを抑制している。なお、シールフィン４２の高さはＨ３である。
【００２７】
シールリング４１の内周面における隣接するシールフィン４２，４２間には、周方向に延在する溝部４３がそれぞれ設けられる。溝部４３は、軸方向にてＬ３（＜Ｌ４）の大きさであり、径方向にてＤ２の大きさ（深さ）である。これにより、隣接するシールフィン４２，４２と溝部４３とで構成される空間が、隣接するシールフィン４２，４２だけで構成される空間よりも大きくなり、スチームホワールの発生を抑制することができる。また、シールフィン４２，４２の径方向の大きさを変更せずにシールフィン４２，４２で囲まれる空間を実質的に大きくすることができる。つまり、シールフィン４２，４２の強度を低下させずに、シールフィン４２，４２の径方向にて大きくした場合と同様の効果を得ることができる。なお、溝部４３の軸方向の大きさＬ３は、シールフィン４２，４２を支持する強度を低下させない程度に設定される。
【００２８】
以上説明したように、本実施例に係る蒸気タービンのシール構造によれば、２段目以降の動翼１１に設けられたシュラウド１２に対向するシールリング４１の内周面であって、隣接するシールフィン４２，４２間に溝部４３を形成したことで、隣接するシールフィン４２，４２間の空間が溝部４３により実質的に大きくなり、溝部が無い従来の蒸気タービンのシール構造の場合と比べて、スチームホワールの発生を抑制することができる。また、溝部４３がシールリング４１の周方向にのみあることになり、比較的簡易な加工で作製することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は蒸気タービンのシール構造であり、比較的簡易な加工で作製でき、スチームホワールの発生を抑制することができるため、発電産業などで有益に利用することができる。
【符号の説明】
【００３０】
１            蒸気タービン
２            タービンロータ
３            ケーシング
４            高圧ダミー環
５            高圧車室空間
６            中圧車室空間
７，８        シールフィン
９            溝部
１１          動翼
１２          シュラウド
１３          翼環
１４          静翼
１５          高圧入口部
１７          高圧出口部
１９          中圧入口部
２１          中圧出口部
２３          主蒸気管
２５          高圧出口配管
２７          中圧入口配管
２９          中圧排気管
３１          中圧側蒸気室
３３          接続流路
４１          シールリング
４２          シールフィン
４３          溝部
Ｄ１，Ｄ２    溝部の深さ
Ｈ１〜Ｈ３    シールフィンの高さ（長さ）
Ｌ１，Ｌ３    溝部の軸方向の大きさ
Ｌ２，Ｌ４    隣接するシールフィン間の距離
【図１】
2013076341.tif 000003
【図２】
2013076341.tif 000004
【図３】
2013076341.tif 000005
【図４】
2013076341.tif 000006