(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面にシールフィンを有し上下方向に摺動する分割面で複数に分割されたシールリング部片と、相隣接するシールリング部片の間に配設され前記分割面に沿って上下方向に賦勢されるばねと、前記各シールリング部片のそれぞれに係合し各シールリング部片を上下方向に案内する複数のシールリングガイドとを有する蒸気タービンのシールリングにおいて、前記分割されたシールリング部片のうち、上部及び下部のシールリング部片と同上部、下部シールリング部片にそれぞれ係合する前記シールリングガイドとの間にそれぞれ上下方向に賦勢されるばねを配設したことを特徴とする蒸気タービンのシールリング。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は蒸気タービン等の回転機械において、回動部との間に配置されて用いられるシールリングに関し、シールリング同志のかじり込みを防止すると共に、シール部のクリアランスもばね力により小さくすることができるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
蒸気タービン等の回転機械では、例えば動翼先端で区画される回転周面と翼環との間とか、または静翼の内周側先端とこれに対峙するロータ面との間のように、回動部とこれに対峙する固定部との間をシールするためにシールフィンを配設し、そのシールフィンを支持するシールリングが設けられている。
【０００３】
図３は従来の代表的なシールリングの概念図であり、図において、周方向で上下左右の４分割に分割された分割片２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを配置し、左右に配置したシールリングの分割片２１ｃ，２１ｄを水平方向で支持部２３，２４で固定し、各分割片２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの間には回転周面の接線に平行方向に賦勢されるばね２２を介装し、各分割片がそれぞれ上下方向に移動可能に構成されている。
【０００４】
前記したように構成された従来のシールリングでは、ばね２２の力は回転周面の接線に平行方向、即ちほぼ周方向に賦勢されるのに対して、シールリングの分割片２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄはそれぞれ上下方向に移動する。即ち、蒸気タービンの運転時においてシールリングの外周囲には高温、高圧の蒸気が流入しており、又自重による荷重も加わり、シールリングは上下方向に移動する。このためにばね２２の力の方向と移動方向との食い違いから、隣接する分割片２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの端面相互が所定の移動軌跡からずれて、異常な係合をする、いわゆる分割片がこぜりあう現象が発生し、同分割片がスティックするおそれがある。この様なスティックが生じると回転体との間のクリアランスが大きくなり、リークが生じて性能劣化に連なるという不具合がある。
【０００５】
そこで、本出願人は上記の不具合を解決するために図２に示すシールリングを提案し、特許出願も行っている。図２はこの先行技術に係るシールリングが組み立てられた状態を、軸直角断面で示したものである。図２において、１ａは上部シールリング部片で軸心から垂直の左右４５°、即ち軸心から上方９０°の範囲に位置するように配置されている。１ｂは下部シールリング部片で、前記上部シールリング部片１ａと対称に下方に９０°の範囲に位置するように配置されている。
【０００６】
１ｃは右側部シールリング部片、１ｂは左側部シールリング部片で、それぞれ前記上部シールリング部片１ａと下部シールリング部片１ｂの間を埋める様に、軸心から左右方向９０°の範囲に位置するように配置されている。
【０００７】
各シールリング部片１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄはそれぞれ内周にシールフィン２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを有している。即ち、上部シールリング部片１ａには上部シールフィン２ａが、下部シールリング部片１ｂには下部シールフィン２ｂが、右側部シールリング部片１ｃには右側部シールフィン２ｃが、そして左側部シールリング部片１ｄには左側部シールフィン２ｄがそれぞれ対応して設けられている。
【０００８】
各シールリング部片１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの分割面３ａは先ず、上部シールリング部片１ａの外面で切り込み、軸心を通る垂線と平行に上方から垂下し、途中で水平方向に折れ、再び前記垂線と平行に垂下して上部シールリング部片１ａの内方に抜ける切断面で構成されている。
【０００９】
一方、これを対峙する右側部シールリング部片１ｃ側から見ると、前記上部シールリング部片１ａ側と同様の軌跡をたどるが、途中で水平方向に折れる位置に垂線方向で差が有り、これにより上部シールリング部片１ａ側と右側部シールリング部片１ｃ側との間に空間９ａが形成される。
【００１０】
分割面３ａは、前記の様な形状に構成された上部シールリング部片１ａの端面と右側部シールリング部片１ｃとで形成されるので、この分割面３ａを摺動面として上部シールリング部片１ａと右側部シールリング部片１ｃは相対的に上下方向に移動可能となっている。
【００１１】
３ｂ，３ｃ，３ｄも共に分割面を示し、分割面３ｂは上部シールリング部片１ａの他方の端面と左側部シールリング部片１ｄの一方の端面との間、分割面３ｃは左側部シールリング部片１ｄの他方の端面と下部シールリング部片１ｂの一方の端面との間、そして分割面３ｄは、下部シールリング部片１ｂの他方の端面と前記右側部シールリング部片１ｃの他方の端面との間に形成され、この各分割面３ｂ，３ｃ，３ｄに空間９ｂ，９ｃ，９ｄが形成されることを含めて、前記分割面３ａと空間９ａの場合と実質的に同様であるので説明は省略する。
【００１２】
４ａはばねで、前記空間９ａ内に上下方向に装着され、前記分割面３ａに沿って上下方向に賦勢されている。同様に、４ｂ，４ｃ，４ｄも共にばねで有り、それぞれ空間９ｂ，９ｃ，９ｄ内に装着され、その構成、機能は前記ばね４ａと同一であるので、説明は省略する。
【００１３】
５ａ，５ｂはシールリングガイドで、共に上方の翼環等の固定部から下方に向けて突出しており、前記上部シールリング部片１ａと係合して、同上部シールリング部片１ａを上下方向に移動させる案内を受け持っている。
【００１４】
６ａ，６ｂもシールリングガイドで、前記上方のシールリングガイド５ａ，５ｂに対向して下方に位置する翼環等の固定部から上方に向けて突出しており、下部シールリング部片１ｂと係合して、同下部シールリング部片１ｂを上下方向に移動させる案内を受け持っている。
【００１５】
７，８もそれぞれシールリングガイドで水平面位置で対峙して固定部に設けられており、シールリングガイド７は右側部シールリング部片１ｃと、また、シールリングガイド８は左側部シールリング部片１ｄとそれぞれ係合し、右側部シールリング部片１ｃおよび左側部シールリング部片１ｄを上下方向に移動させる案内を受け持っている。
【００１６】
上記に説明の図２に示すシールリングでは、上部シールリング部片１ａ、下部シールリング部片１ｂ、右側部シールリング部片１ｃおよび左側部シールリング部片１ｄのそれぞれは、対応するシールリングガイド５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，７，８に案内され、かつ相互間の分割面３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに規制されて分割面に沿って上下方向に移動可能であり、かつ、各分割面３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ位置の空間９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄに配置されたばね４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄもこの移動方向と同一に上下方向に賦勢されているので、これらの規制が相俟って互いにこぜり合うこともなく、タービン内各部の差圧を受け所期の移動を行ない、安全、確実にシール機能を発揮するものである。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように図２に示した先行技術に係るシールリングにおいては、シールリング部片の移動方向、ばね力の作用方向、シールリングガイドの案内方向の三者を一致させているので、分割されたシールリング部片がこぜり合うことがなく、各シールリング部片の分割面でのスティック（かじり込み）現象が抑制され、シールの安全性、信頼性が向上するものである。
【００１８】
上記のように図２に示したシールリングは、図３に示す従来のようにばねを円周方向に設けて分割片を連結するものよりもシール機能を高め、安全性も高くなるものであるが、本出願人は更に、これに改良を加えてシール性能を一層向上させるべく検討中である。そこで本発明はこの従来の蒸気タービンのシールリングにおいて、シールリングに取付けられるシールフィンと対向面のクリアランスを更に小さくするようにシールリングが可動できるような構成とし、シール性能を更に向上し、リークを少くすることを課題としてなされたものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は前述の課題を解決するために次の手段を提供する。
【００２０】
内面にシールフィンを有し上下方向に摺動する分割面で複数に分割されたシールリング部片と、相隣接するシールリング部片の間に配設され前記分割面に沿って上下方向に賦勢されるばねと、前記各シールリング部片のそれぞれに係合し各シールリング部片を上下方向に案内する複数のシールリングガイドとを有する蒸気タービンのシールリングにおいて、前記分割されたシールリング部片のうち、上部及び下部のシールリング部片と同上部、下部シールリング部片にそれぞれ係合する前記シールリングガイドとの間にそれぞれ上下方向に賦勢されるばねを配設したことを特徴とする蒸気タービンのシールリング。
【００２１】
本発明においては、複数に分割されたシールリング部片は、上下方向に摺動する分割面で分割されており、かつ各シールリング部片相互の間に配設されたばねは、前記分割面に沿って上下方向に賦勢されていることに加え、各シールリング部片を案内するシールリングガイドも同様に上下方向を規制しているので、シールリング部片の移動方向、ばね力の作用方向、シールリングガイドの案内方向の三位一体の構成により、シールリング部片は的確に作動して、シール性能の低下するおそれは全くなく、好適な装置を得ることが出来るものである。
【００２２】
更に、本発明では、上部及び下部シールリング部片とこれらと係合するシールリングガイドとの間にはそれぞれ上下方向に賦勢されるばねを配設しているので、上部シールリング部片及び下部シールリング部片は上部シールリングガイドと下部シールリングガイドとの間でばね力で拘束された状態となっている。蒸気タービンが負荷をとりはじめるとこれらシールリング部片の周囲には高温、高圧の蒸気が通り、又、シールリング部片の自重も加わって内外に差圧が生じ、上部、下部シールリング部片は内側に向ってばね力に抗して移動し、上部、下部シールリング内側のシールフィンと対向するロータとの間のクリアランスを狭めるように作用する。従って、シールフィンからの蒸気のもれが従来よりも減少し、シール性能が高まるようになる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実施の一形態に係る蒸気タービンのシールリングを断面表示で示した構成図である。図１において、符号１乃至９は図２に示す先行技術に係るシールリングの構造と同じものであるので、これらの詳しい説明は省略し、そのまま引用して説明するが、本発明の特徴部分は、符号１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ及び１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄで示す部分にあり、以下にこれらについて説明する。
【００２４】
図１において１０ａ，１０ｂは上部シールリング部片１ａの左右にそれぞれ設けられた空間であり、シールリングガイド５ａ，５ｂと係合する溝をシールリングガイド５ａ，５ｂの先端から延長して空間を形成するように設けられ、これら空間１０ａ，１０ｂの内側面にはシールリングガイド５ａ，５ｂがなめらかに上下摺動を可能としている。
【００２５】
１０ｃ，１０ｄも同様に下部シールリング部片１ｂの左右にそれぞれ設けられた空間であり、シールリングガイド６ａ，６ｂと係合する溝をシールリングガイド６ａ，６ｂの先端から延長して空間を形成し、同じくシールリングガイド６ａ，６ｂがこれら空間１０ｃ，１０ｄの内部側面になめらかに上下摺動可能としている。
【００２６】
１１ａ，１１ｂはばねであり、空間１０ａ，１０ｂ内にそれぞれ挿入され、空間１０ａ，１０ｂ内の上部シールリング部片１ａの面とシールリングガイド５ａ，５ｂ先端との間で上下方向に賦勢されて取付けられている。
【００２７】
同様に１１ｃ，１１ｄもばねであり、空間１０ｃ，１０ｄ内にそれぞれ挿入され、空間１０ｃ，１０ｄ内の下部シールリング部片１ｂの面とシールリングガイド６ａ，６ｂ先端との間で上下方向に賦勢されて取付けられている。その他の構成は図２に示す先行技術に係るシールリングと同じであるので説明は省略する。
【００２８】
上記構成の実施の形態のシールリングにおいて、各シールリング部片１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄのそれぞれは、シールリングガイド５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ及び７，８に案内され、かつ分割面３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにより互に規制されており、上下方向に移動可能である。かつ、各分割面３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの空間９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ内に配置されたばね４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄもこの移動方向と同一に上下に賦勢されているので、これらのシールリング、分割面、ばねでの各規制が相共なってこぜり合うことがなくタービン内各部の差圧を受けて上下移動し、安全、確実にシール性能を発揮する。
【００２９】
上記の効果は図２に示す改良されたシールリングと同じであり、本実施の形態では、これに加えて更に、次のような効果も奏する。即ち、空間１０ａ，１０ｂ内のばね１１ａ及び１１ｂと空間１０ｃ，１０ｄのばね１１ｃ及び１１ｄが、それぞれ上部シールリング部片１ａと下部シールリング部片１１ｂをシールリングガイド５ａ及び５ｂと６ａ及び６ｃの先端間でばね力で拘束している状態となる。
【００３０】
上記の状態で負荷をとりはじめると、各シールリング部片の周囲には高温、高圧の蒸気が流れ、かつシールリング自身の自重も加わり、前述のように互に規制された状態で内側に移動しようとし、その結果上部、下部シールリング部片１ａ，１ｂはばね１１ａ及び１１ｂと１１ｃ及び１１ｄとにより賦勢されているばね力に抗し、更に空間９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ内のばね４ａ及び４ｂ，４ｃ及び４ｄのばね力にも抗して内側に移動する。
【００３１】
その結果、各シールリング部片１ａ，１ｂの内側の上部、下部シールフィン２ａ，２ｂも内側に移動し、上部、下部シールフィン２ａ，２ｂとこれに対応するロータ側とのクリアランスが更に狭められ、これによりシール性能を一層向上させるものである。ばね１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄのばね力は、差圧により移動する量が上部、下部シールフィン２ａ，２ｂが対向する相手側と接触しない程度に調整されることはもちろんである。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の蒸気タービンのシールリングは、内面にシールフィンを有し上下方向に摺動する分割面で複数に分割されたシールリング部片と、相隣接するシールリング部片の間に配設され前記分割面に沿って上下方向に賦勢されるばねと、前記各シールリング部片のそれぞれに係合し各シールリング部片を上下方向に案内する複数のシールリングガイドとを有する蒸気タービンのシールリングにおいて、前記分割されたシールリング部片のうち、上部及び下部のシールリング部片と同上部、下部シールリング部片にそれぞれ係合する前記シールリングガイドとの間にそれぞれ上下方向に賦勢されるばねを配設したことを特徴としている。このような構成により、シールリング部片の移動方向、ばね力の作用方向、シールリングガイドの案内方向の三者を一致させているので、複数に分割されて相隣接するシールリング部片相互がこぜり合うこともなく、更に、負荷時には上部、下部シールリング部片が内側に移動することによりシールフィンとロータ側とのクリアランスが狭められ、シール性能が一層向上し、安全、確実にシール機能が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る蒸気タービンのシールリングの構成図である。
【図２】先行技術に係る改良された蒸気タービンのシールリングの構成図である。
【図３】従来の分割片を円周方向のばねで連結した蒸気タービンのシールリングの概念図である。
【符号の説明】
１ａ                            上部シールリング部片
１ｂ                            下部シールリング部片
１ｃ                            右側部シールリング部片
１ｄ                            左側部シールリング部片
２ａ                            上部シールフィン
２ｂ                            下部シールフィン
２ｃ                            右側部シールフィン
２ｄ                            左側部シールフィン
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ          分割面
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ          ばね
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ          シールリングガイド
７，８                          シールリングガイド
９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ          空間
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ  空間
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ  ばね
【図１】
0003905625.tif 000002
【図２】
0003905625.tif 000003
【図３】
0003905625.tif 000004