(57)【要約】【課題】二重構造からなるベローズの固有振動数の調整を可能とし、ベローズの固有振動数とロータの回転周波数との共振を防止するシール部材を提供する。【解決手段】本発明の実施例１に係る第一のシール部材２１Ａは、二重構造の蛇腹状のベローズ２２と、ベローズ２２の外側にベローズ２２の一部を覆うようにして設けられた振動調整手段とを有するものであり、ベローズ２２の一部に蛇腹状に成形しない平面部２３を設け、且つ、前記振動調整手段が、平面部２３の外側表面の周方向に設けると共に、複数の孔を周方向に有するリング形状のリブ２５と、リブ２５の外壁に設けられた孔に挿入するおもり２６とからなる。おもり２６の数を調整することで、固有振動数を調整し、第一のシール部材２１Ａの固有振動数とロータの回転周波数との共振を防止する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも二つ以上所定間隔を有して重ねてなる複層のベローズと、
前記ベローズの外側に前記ベローズの全部又は一部を覆うようにして設けられた振動調整手段とを有することを特徴とするシール部材。
【請求項２】
請求項１において、
前記ベローズの一部に蛇腹状に成形しない平面部を設け、且つ、
前記振動調整手段が、前記平面部の外側表面の周方向に設けると共に、
複数の孔を周方向に有するリング形状のリブと、
前記リブの外壁に設けられた前記孔に挿入するおもりとからなることを特徴とするシール部材。
【請求項３】
請求項１において、
前記ベローズが蛇腹状に成形されると共に、
前記振動調整手段が、前記ベローズの外周の一部の溝の周方向に設けられたリング形状のリブであることを特徴とするシール部材。
【請求項４】
請求項３において、
前記リブが前記ベローズと接触する面側にコーティング部材を介して設けることを特徴とするシール部材。
【請求項５】
請求項１において、
前記振動調整手段が、前記ベローズの外周側に配設され、前記ベローズの軸方向と同方向に沿って設けられた少なくとも一つ以上の防振部材であることを特徴とするシール部材。
【請求項６】
請求項１において、
前記ベローズを少なくとも二つ以上直列に結合してなり、
前記振動調整手段が、前記複数のベローズ同士の間にスペーサを有することを特徴とするシール部材。
【請求項７】
外部車室の内部に内部車室が配置され、前記内部車室の内部にタービンロータが配置され、前記タービンロータに複数の動翼が所定間隔で固定され、前記内部車室の内部に複数の静翼が各動翼の間に位置するように固定され、前記タービンロータの各端部が前記外部車室の軸受部に回転自在に支持されて構成されている低圧タービンと、
蒸気タービンにおける車室と軸受けとの間に設けられ、請求項１乃至６の何れか一つのシール部材とを有することを特徴とする蒸気タービン。
【請求項８】
請求項１乃至６の何れか一つのシール部材を用い、前記ベローズの周方向の剛性を補強し、前記ベローズの振動数を調整することを特徴とする共振回避方法。
【請求項９】
蒸気タービンにおける車室と軸受けとの間に設けられるベローズに請求項１乃至６の何れか一つのシール部材を用いることを特徴とする共振回避方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気を用いてロータを回転駆動することで発電を行う原子力蒸気タービンにおいて、原子力蒸気タービンにおける車室と軸受けとの間に設けられる二重構造のベローズからなるシール部材、蒸気タービン及び共振回避方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な蒸気タービンにおいては、外部車室内に内部車室が設けられると共に、上部に蒸気入口部が設けられ、中心部にロータが回転自在に支持され、このロータに動翼が複数段にわたって固定される一方、内部車室に支持された翼環リングに静翼が複数段にわたって固定され、ロータに固定された動翼と交互に配設されている。
【０００３】
従って、蒸気タービンの運転時に、蒸気が前記蒸気入口部から前記内部車室に入ると、この蒸気は隔壁を介して翼環リングに支持された静翼を経て動翼に噴出することでロータが回転し、このロータに連結された発電機を駆動する。
【０００４】
また、蒸気タービンでは、回転体であるロータを回転自在に支持する軸受によって支持し、軸受を蒸気タービンのコンクリート等からなる基礎台によって支持し、グランド部を前記基礎台に支持される軸受台とその連結部とを用いて支持している。また、グランド部と車室とをシールするため、可動自在なシール手段であるベローズと呼ばれる蛇腹状の配管が使用されている。このベローズにより、車室の熱延びにより車室とグランドの間に生じる変位差を吸収すると共に、燃焼機関の振動の伝達を防止するようにしている（特許文献１、特許文献２、参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１４１５６５号公報
【特許文献２】特許第３８３１６１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、原子力発電プラントにおける蒸気タービンでは、事故を防止し、安全性、信頼性を高めるため、上記ベローズは、例えば多層構造のものが採用されている。
【０００７】
しかしながら、前記ベローズを二重構造とすると各々のベローズ同士の密着具合により固有振動数が大きくばらつくため、二重構造のベローズの固有振動数とロータの回転周波数との共振が発生する虞がある、という問題がある。
【０００８】
本発明は、前記問題に鑑み、二重構造からなるベローズの固有振動数の調整を可能とし、ベローズの固有振動数とロータの回転周波数との共振を防止するシール部材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】
【０００９】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、少なくとも二つ以上所定間隔を有して重ねてなる複層のベローズと、前記ベローズの外側に前記ベローズの全部又は一部を覆うようにして設けられた振動調整手段とを有することを特徴とするシール部材にある。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、前記ベローズの一部に蛇腹状に成形しない平面部を設け、且つ、前記振動調整手段が、前記平面部の外側表面の周方向に設けると共に、複数の孔を周方向に有するリング形状のリブと、前記リブの外壁に設けられた前記孔に挿入するおもりとからなることを特徴とするシール部材にある。
【００１１】
第３の発明は、第１の発明において、前記ベローズが蛇腹状に成形されると共に、前記振動調整手段が、前記ベローズの外周の一部の溝の周方向に設けられたリング形状のリブであることを特徴とするシール部材にある。
【００１２】
第４の発明は、第３の発明において、前記リブが前記ベローズと接触する面側にコーティング部材を介して設けることを特徴とするシール部材にある。
【００１３】
第５の発明は、第１の発明において、前記振動調整手段が、前記ベローズの外周側に配設され、前記ベローズの軸方向と同方向に沿って設けられた少なくとも一つ以上の防振部材であることを特徴とするシール部材にある。
【００１４】
第６の発明は、第１の発明において、前記ベローズを少なくとも二つ以上直列に結合してなり、前記振動調整手段が、前記複数のベローズ同士の間にスペーサを有することを特徴とするシール部材にある。
【００１５】
第７の発明は、外部車室の内部に内部車室が配置され、前記内部車室の内部にタービンロータが配置され、前記タービンロータに複数の動翼が所定間隔で固定され、前記内部車室の内部に複数の静翼が各動翼の間に位置するように固定され、前記タービンロータの各端部が前記外部車室の軸受部に回転自在に支持されて構成されている低圧タービンと、蒸気タービンにおける車室と軸受けとの間に設けられ、第１乃至６の何れか一つの発明のシール部材とを有することを特徴とする蒸気タービンにある。
【００１６】
第８の発明は、第１乃至６の何れか一つの発明のシール部材を用い、前記ベローズの周方向の剛性を補強し、前記ベローズの振動数を調整することを特徴とする共振回避方法にある。
【００１７】
第９の発明は、蒸気タービンにおける車室と軸受けとの間に設けられるベローズに請求項１乃至６の何れか一つのシール部材を用いることを特徴とする共振回避方法にある。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の発明のシール部材によれば、少なくとも二つ以上所定間隔を有して重ねてなる複層のベローズと、前記ベローズの外側に前記ベローズの全部又は一部を覆うようにして設けられた振動調整手段とを有するので、前記ベローズの固有振動数を調整することができ、前記ベローズの固有振動数とロータの回転周波数との共振を回避することができる。
【００１９】
請求項２の発明のシール部材によれば、前記ベローズの一部に蛇腹状に成形しない平面部を設け、且つ、前記振動調整手段が、前記平面部の外側表面の周方向に設けると共に、複数の孔を周方向に有するリング形状のリブと、前記リブの外壁に設けられた前記孔に挿入するおもりとからなるので、前記リブに取り付ける前記おもりの数でベローズの固有振動数を調整することができ、これにより、前記ベローズの固有振動数とロータの回転周波数との共振を回避することができる。また、前記ベローズを製作した後でも前記ベローズの固有振動数の調整が可能となり、再製作を不要とすることができる。
【００２０】
請求項３の発明のシール部材によれば、前記ベローズが蛇腹状に成形されると共に、前記振動調整手段が、前記ベローズの外周の一部の溝の周方向に設けられたリング形状のリブであるので、前記溝を前記リブで固定することで前記ベローズの動きを拘束することができ、前記ベローズの固有振動数を上昇させることができる。これにより、前記ベローズの固有振動数とロータの回転周波数との共振を回避することができる。また、前記ベローズの製作時に特殊な方法を用いることなく、製作した前記ベローズに後付けするだけで前記ベローズの固有振動数を調整することができる。
【００２１】
請求項４の発明のシール部材によれば、前記リブが前記ベローズと接触する面側にコーティング部材を介して設けるので、フレッディングによる前記ベローズの磨耗を防止することができる。
【００２２】
請求項５の発明のシール部材によれば、前記振動調整手段が、前記ベローズの外周側に配設され、前記ベローズの軸方向と同方向に沿って設けられた少なくとも一つ以上の防振部材であるので、前記防振部材のばね定数を大きくして固有振動数を上げることにより前記ベローズの固有振動数を調整することができる。これにより、前記ベローズの固有振動数とロータの回転周波数との共振を回避することができる。また、前記防振部材は前記ベローズとは接触することがないため、前記ベローズの強度を維持することができる。
【００２３】
また、前記防振部材として、蛇腹状のベローズ、圧縮コイルばねを用いた場合、蛇腹状のベローズ、圧縮コイルばねの軸方向中央位置にウェイトをつけるなどすることで、前記ベローズの固有振動数の微調整も行うことができる。また、前記防振部材として防振ゴムを用いた場合、前記防振ゴムにより減衰も得ることができるため、仮に共振した場合でも応答を低減することができる。
【００２４】
請求項６の発明のシール部材によれば、前記ベローズを少なくとも二つ以上直列に結合してなり、前記振動調整手段が、前記複数のベローズ同士の間にスペーサを有するので、前記スペーサの厚さを変えることにより質量を変化させ、前記ベローズの固有振動数の調整を行うことができる。これにより、前記ベローズの固有振動数とロータの回転周波数との共振を回避することができる。また、既に製作されているベローズをそのまま用いることができ、同様の手法で製作可能であるため、無理なく行うことができる。
【００２５】
請求項７の発明の蒸気タービンは、外部車室の内部に内部車室が配置され、前記内部車室の内部にタービンロータが配置され、前記タービンロータに複数の動翼が所定間隔で固定され、前記内部車室の内部に複数の静翼が各動翼の間に位置するように固定され、前記タービンロータの各端部が前記外部車室の軸受部に回転自在に支持されて構成されている低圧タービンと、蒸気タービンにおける車室と軸受けとの間に設けられ、請求項１乃至６の何れか一つのシール部材とを有するので、事故を防止し、安全性、信頼性を高めることができる。
【００２６】
請求項８の発明の共振回避方法によれば、請求項１乃至６の何れか一つのシール部材を用い、前記ベローズの周方向の剛性を補強し、前記ベローズの振動数を調整するので、前記ベローズの周方向の剛性を補強し、前記ベローズの振動数を調整することができるため、ロータの回転周波数との共振を回避することができる。
【００２７】
請求項９の発明の共振回避方法によれば、蒸気タービンにおける車室と軸受けとの間に設けられるベローズに請求項１乃至６の何れか一つのシール部材を用いるので、前記ベローズの振動数を調整し、回転周波数との共振を回避するので、事故を防止し、安全性、信頼性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に添付図面を参照して、本発明に係るシール部材の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００２９】
図１は、本発明の実施例１に係るシール部材が適用された蒸気タービンの概略構成図、図２は、本発明の実施例１の蒸気タービンにおけるシール部材の構成を簡略に示す概念図、図３は、本発明の実施例１に係るシール部材のリング形状のリブの構成を簡略に示す概念図、図４は、本発明の実施例１に係るシール部材を軸方向に対して垂直方向から見たときの断面図である。
【００３０】
実施例１のシール部材が適用された蒸気タービン１０は、図１に示すように、外部車室１１の上部に蒸気入口部１２が設けられ、回転体であるタービンロータ（以下、「ロータ」という）１３を回転自在に支持する軸受１４によって支持し、軸受１４を蒸気タービン１０のコンクリート等からなる基礎台１５の上に設けられる軸受台１６で支持している。また、グランド部１７は軸受台１６とその連結部１８とにより支持している。また、グランド部１７と外部車室１１との間には蒸気のリークを防止する第一のシール部材２１Ａが用いられている。
尚、図１中、符号１９は貫通孔であり、符号２０は端板コーン部である。
【００３１】
本発明の実施例１に係る第一のシール部材２１Ａは、図２〜図４に示すように、二重構造の蛇腹状のベローズ２２と、ベローズ２２の外側にベローズ２２の一部を覆うようにして設けられた振動調整手段とを有するものであり、ベローズ２２の一部に蛇腹状に成形しない平面部２３を設け、且つ、前記振動調整手段が、平面部２３の外側表面の周方向に設けると共に、複数の孔２４を周方向に有するリング形状のリブ２５と、リブ２５の外壁に設けられた孔２４に挿入するおもり２６とからなるものである。
また、図２中、端板１１ａにより車室側と連結し、端板１７ａによりグランド側と連結する。符号２９はベローズの溝である。
【００３２】
ベローズ２２は、二つの円筒を重ねて内側から圧力をかけて成形し、軸方向中心部分の平面部２３以外が蛇腹状となるようにしている。ベローズ２２は、平面部２３でリブ２５を溶接し溶接部２７を形成している。
また、本実施例では、ベローズ２２を内層ベローズ２２ａ、外層ベローズ２２ｂの二層の複層ベローズ構造としているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３３】
また、リブ２５には円周方向に設けられている複数個の孔２４を用いて、おもり２６をボルト２８で締結している。この孔２４に入れるおもり２６の数あるいは質量を調整することで、ベローズ２２の固有振動数を調整することができる。これにより、ベローズ２２の固有振動数とロータ１３の回転周波数との共振を回避することができる。
【００３４】
このとき、ベローズ２２の固有振動数とロータ１３の回転周波数との共振を回避するため、ベローズ２２の固有振動数を増大、減少の何れの方向に変化させてもよい。また、ベローズ２２の固有振動数がロータ１３の回転周波数より少し高い値であった場合でもおもり２６の数を増やしベローズ２２の固有振動数をロータ１３の回転周波数よりも小さくすることで、ベローズ２２の固有振動数とロータ１３の回転周波数との共振を回避することができる。
【００３５】
この第一のシール部材２１Ａの固有振動数を計測し、ロータ１３の回転周波数との共振の可能性がある場合には、第一のシール部材２１Ａの製作後の固有振動数を調整することで、ベローズ２２を再度製作せずに済ませることができる。
【００３６】
また、本実施例に係る第一のシール部材２１Ａにおいては、ベローズ２２の外面の溝２９には、シリコン、ゴム、接着剤など充填剤を充填するようにしてもよい。外部車室１１の端板１１ａ、グランド部１７の端板１７ａなどのフランジ付近に充填することにより、ベローズ２２の剛性を増加させ、固有振動数を高くすることができる。また、ベローズ２２の軸方向中心部分の溝２９に上記充填剤を充填することにより、ベローズ２２の質量を増加させ、ベローズ２２の固有振動数を減少させることができる。これにより、ベローズ２２に特別な部品を製作する必要がなく、簡易に実施することができる。また、応急処置的な対策としても実施することができる。
【００３７】
また、本実施例に係る第一のシール部材２１Ａにおいては、２枚のベローズ２２ａ、２２ｂの間に、例えば油、グリースなど粘性の高い高粘性物質を充填するようにしてもよい。これらベローズ２２ａ、２２ｂ間に上記高粘性物質を充填することにより、減衰性を高めることができる。即ち、高粘性物質を充填したときの充填ベローズ２２の応答曲線は、高粘性物質をベローズ２２ａ、２２ｂ間に充填しない充填ベローズ２２の通常の応答曲線よりも小さくすることができる。このため、充填ベローズ２２間に前記高粘性物質を充填することで、ベローズ２２の固有振動数とロータ１３の回転周波数とが共振した際の応答を小さく抑えることができる。また、既に製作されているベローズ２２にも簡単に適用することができる。
【００３８】
よって、本実施例に係る第一のシール部材２１Ａによれば、ベローズ２２の一部に蛇腹状に成形しない平面部２３を周方向に亙って設け、且つ、平面部２３の外側表面の周方向に設けると共に、複数の孔２４を周方向に有するリング形状のリブ２５と、このリブ２５の外壁に設けられた孔２４に挿入するおもり２６とを用いることで、リブ２５に取り付けるおもり２６の数でベローズ２２の固有振動数を調整することができる。これにより、ベローズ２２の固有振動数とロータ１３の回転周波数との共振を回避することができる。また、ベローズ２２を製作した後でもベローズ２２の固有振動数の調整が可能となり、再製作を不要とすることができる。
【実施例２】
【００３９】
本発明による実施例２に係る第二のシール部材について、図面を参照して説明する。
図５は、本発明の実施例２に係る第二のシール部材の構成を簡略に示す概念図、図６は、本発明の実施例２に係るシール部材を軸方向に対して垂直方向から見たときの断面図である。
なお、実施例１と同様の部材については、同一符号を付してその説明は省略する。また、蒸気タービンの全体の説明については省略し、シール部材の構成についてのみ説明する。
【００４０】
図５、６に示すように、本実施例に係る第二のシール部材２１Ｂは、振動調整手段として、ベローズ２２の外周の少なくとも一部の蛇腹状の溝２９の周方向に設けられ、凸型形状の先端部３２を溝２９に挟み込むリング形状のリブ３１を有するものである。
【００４１】
このリブ３１は、２箇所のボルト締付け部３３でボルト３４により締結するようにしている。また、本実施例では、ボルト３４で締結する箇所を２つとしているが、特にこれに限定されるものではない。
【００４２】
よって、ベローズ２２の外周の少なくとも一部の溝２９の周方向に凸型形状の先端部３２を溝２９に挟み込むリング形状のリブ３１を設けることで、溝２９をリブ３１で固定することでベローズ２２の動きを拘束することができ、ベローズ２２の固有振動数を上昇させることができる。これにより、ベローズ２２の製作時に特殊な方法を用いることなく、製作したベローズ２２に後付けするだけでベローズ２２の固有振動数を調整することができ、ベローズ２２の固有振動数とロータ１３の回転周波数との共振を回避することができる。
【００４３】
また、本実施例に係る第二のシール部材２１Ｂにおいては、リブ３１がベローズ２２と接触する面側、即ち、リブ３１の内壁側とベローズ２２の外壁側との間にコーティング部材３５を設けるようにしている。コーティング部材３５としては、例えば樹脂、プラスチックなどの柔らかい部材、ゴムなどの柔軟材料であれば特に限定されるものではない。リブ３１の内壁側とベローズ２２の外壁側との間にコーティング部材３５を設けることで、フレッディングによるベローズ２２の磨耗を防止することができる。
【実施例３】
【００４４】
本発明による実施例３に係る第三のシール部材について、図面を参照して説明する。
図７は、本発明の実施例３に係る第三のシール部材の構成を簡略に示す概念図である。
なお、実施例１と同様の部材については、同一符号を付してその説明は省略する。また、蒸気タービンの全体の説明については省略し、シール部材の構成についてのみ説明する。
【００４５】
図７に示すように、本実施例に係る第三のシール部材２１Ｃ−１は、振動調整手段の防振部材としてベローズ２２の外周側に配設され、ベローズ２２の軸方向と同方向に沿って設けられたベローズ２２とは異なる種々の蛇腹状のベローズ３６を設けたものである。
【００４６】
このベローズ３６は、外部車室１１の端板１１ａとグランド部１７の端板１７ａとの各々のベローズ２２側に設けた支持部材３７で連結されている。
【００４７】
また、ベローズ３６の圧縮力は、ベローズ２２の圧縮力と同一または異なるもの何れでもよく、ベローズ２２の固有振動数に応じて適時調整するようにする。
【００４８】
よって、ベローズ２２の外周側に配設され、ベローズ２２の軸方向と同方向に沿ってベローズ３６を設けることで、ベローズ２２のばね定数を大きくし、ベローズ２２の固有振動数を上げることで、ベローズ２２の固有振動数を調整することができる。また、ベローズ３６はベローズ２２とは接触することはないため、ベローズ２２の強度を維持することができると共に、ベローズ２２の軸方向中央位置にウェイトをつけることで、ベローズ２２の固有振動数の微調整も行うことができる。
【００４９】
本発明の実施例３に係る第三のシール部材の他の構成を図８、９に示す。図８は、本発明の実施例３に係る第三のシール部材の他の構成を簡略に示す概念図である。図９は、本発明の実施例３に係る第三のシール部材を軸方向に対して垂直方向から見たときの断面図である。
【００５０】
図８に示すように、第三のシール部材２１Ｃ−２はベローズ２２の外周側にベローズ２２の軸方向と同方向に沿って圧縮コイルばね３８を設けるようにしてもよい。ベローズ２２の外周側にベローズ２２の軸方向と同方向に沿って圧縮コイルばね３８を設けることで、第三のシール部材２１Ｃ−１と同様に、ベローズ２２のばね定数を大きくして固有振動数を上げることによりベローズ２２の固有振動数を調整することができる。これにより、ベローズ２２の固有振動数とロータ１３の回転周波数との共振を回避することができる。また、圧縮コイルばね３８はベローズ２２とは接触することがないため、ベローズ２２の強度を維持することができる。更に、圧縮コイルばね３８の軸方向中央位置にウェイトをつけるなどすることで、ベローズ２２の固有振動数の微調整も行うことができる。
【００５１】
また、図９に示すように、第三のシール部材２１Ｃ−２は、圧縮コイルばね３８をベローズ２２の外周に４箇所取り付けるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ベローズ２２の固有振動数に応じて圧縮コイルばね３８の取り付ける数を調整するようにしてもよい。例えば、圧縮コイルばね３８を多くすることでベローズ２２の固有振動数を大きくすることができるため、ベローズ２２の固有振動数を大きくする際には圧縮コイルばね３８を多く設ける。一方、ベローズ２２の固有振動数を小さくする際には設置する圧縮コイルばね３８の数を少なくする。
【００５２】
また、本実施例に係る第三のシール部材２１Ｃ−１においては、ベローズ２２の外周にベローズ２２とは接触しないようにしつつ強度維持可能なものであればよいため、ベローズ２２の外周に設ける部材は特にこれに限定されるものではない。
【実施例４】
【００５３】
本発明による実施例４に係る第四のシール部材について、図面を参照して説明する。
図１０は、本発明の実施例４に係る第四のシール部材の構成を簡略に示す概念図である。
なお、実施例１と同様の部材については、同一符号を付してその説明は省略する。また、蒸気タービンの全体の説明については省略し、シール部材の構成についてのみ説明する。
【００５４】
図１０に示すように、本実施例に係る第四のシール部材２１Ｄは、振動調整手段として、２つのベローズ２２の間に質量を増大させる部材を挟むようにしたものである。
【００５５】
即ち、本実施例に係る第四のシール部材２１Ｄは、図１０に示すように、２つのベローズ２２−１、２２−２を直列に結合してなり、ベローズ２２−１、２２−２の間にスペーサ４１を設けたものである。スペーサ４１の材料としては、例えばステンレス鋼などが用いられる。尚、スペーサ４１は重りとして機能するものである。
【００５６】
このベローズ２２−１、２２−２及びスペーサ４１は、ベローズ２２−１、２２−２各々の端版４２−１、４２−２とスペーサ４１の外周で例えばボルト４３などを用いて締結している。ベローズ２２−１、２２−２及びスペーサ４１の固定方法は特にこれに限定されるものではない。
【００５７】
このスペーサ４１はベローズ２２−１、２２−２の全体で必要とする固有振動数に応じて厚さを変えるようにする。スペーサ４１の厚さを変えることにより、質量を変化させることができるため、ベローズ２２−１、２２−２全体の固有振動数の調整を行うことができる。
【００５８】
また、スペーサ４１の厚さを代える他に材質を変化させて、同様にスペーサ４１の質量を変化させることで、ベローズ２２−１、２２−２全体の固有振動数の調整を行うようにしてもよい。
【００５９】
よって、二つのベローズ２２−１、２２−２を直列に結合し、ベローズ２２−１、２２−２の間にスペーサ４１を設けているので、スペーサ４１の厚さを変えることにより、スペーサ４１の質量を変化させることができるため、ベローズ２２−１、２２−２の固有振動数の調整を行うことができる。これにより、ベローズ２２−１、２２−２の固有振動数とロータ１３の回転周波数との共振を回避することができる。また、既に製作されているベローズ２２−１、２２−２をそのまま用いることができ、同様の手法で製作可能であるため、無理なく行うことができる。
【００６０】
また、本実施例に係る第四のシール部材２１Ｄにおいては、直列に結合した二つのベローズ２２−１、２２−２の間にスペーサ４１を一つ設けるようにしているが、本発明は特にこれに限定されるものではなく、ベローズ２２を３つ以上直列に結合し、その各々のベローズ２２間にスペーサ４１を設けるようにしてもよい。
【実施例５】
【００６１】
本発明による実施例５に係る第五のシール部材について、図面を参照して説明する。
図１１は、本発明の実施例５に係る第五のシール部材の構成を簡略に示す概念図である。
なお、実施例１と同様の部材については、同一符号を付してその説明は省略する。また、蒸気タービンの全体の説明については省略し、シール部材の構成についてのみ説明する。
【００６２】
図１１に示すように、本実施例に係る第五のシール部材２１Ｅは、振動調整手段の防振部材としてベローズ２２の外周側にベローズ２２の軸方向と同方向に沿って防振ゴム４４を設け、その防振ゴム４４の両側を支持棒４５−１、４５−２でベローズ２２の外周に支持するようにしたものである。
【００６３】
即ち、本実施例に係る第五のシール部材２１Ｅは、図１１に示すように、ベローズ２２の外周側にベローズ２２の軸方向と同方向に沿って設けられた防振ゴム４４と、この防振ゴム４４の両側に設けられ、ベローズ２２の外周に防振ゴム４４を支持する支持棒４５−１、４５−２とを有するものである。防振ゴム４４は柔軟性を確保できる材料であればよい。また、防振ゴム４４の材料としては、例えばフッ素ゴムなどの耐食性のあるものが用いられる。
【００６４】
また、支持棒４５−１は外部車室１１の端板１１ａで例えばボルト４６などにより固定し、支持棒４５−２についてもグランド部１７の端板１７ａで同様に例えばボルト４６で固定するようにしてもよい。
【００６５】
また、支持棒４５−１、４５−２は、防振ゴム４４の両側に設けベローズ２２の外周に支持するために用いる他、支持棒４５−１、４５−２は断面積を変化させることで剛性を変化させるようにしている。
【００６６】
よって、ベローズ２２の外周側にベローズ２２の軸方向と同方向に沿って防振ゴム４４を設け、その防振ゴム４４の両側を支持棒４５−１、４５−２でベローズ２２の外周に支持するようにしているので、防振ゴム４４を支持棒４５−１、４５−２で両側から押さえつけ、防振ゴム４４で柔軟性を確保すると共に、支持棒４５−１、４５−２の断面積を変化させることで剛性を変化させ、ベローズ２２の固有振動数の調整を行うことができる。これにより、ベローズ２２の固有振動数とロータ１３の回転周波数との共振を回避することができる。また、防振ゴム４４により減衰も得ることができるため、仮に共振した場合でも応答を低減することができる。
【００６７】
また、本実施例に係る第五のシール部材２１Ｅにおいては、ベローズ２２の外周に防振ゴム４４を二つ設けるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ベローズ２２の外周に例えば図９に示す第三のシール部材２１Ｃ−２の圧縮コイルばね３８のように、防振ゴム４４をベローズ２２の外周の周方向に三つ以上設けるようにしてもよい。
【００６８】
また、本実施例に係る第五のシール部材２１Ｅにおいては、防振ゴム４４を二つの支持棒４５−１、４５−２で押さえつけるようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ベローズ２２の外周の軸方向に二つ以上の防振ゴム４４を支持棒４５を介して防振ゴム４４の両側に各々支持棒４５を設け、直列に支持するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明に係るシール部材は、ベローズの固有振動数を調整し、ベローズの固有振動数と軸のロータの回転周波数との共振を回避するものであり、いずれの種類のベローズが適用される蒸気タービンにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施例１に係るシール部材が適用された蒸気タービンの概略構成図である。
【図２】本発明の実施例１の蒸気タービンにおけるシール部材の構成を簡略に示す概念図である。
【図３】本発明の実施例１に係るシール部材のリング形状のリブの構成を簡略に示す概念図である。
【図４】本発明の実施例１に係るシール部材を軸方向に対して垂直方向から見たときの断面図である。
【図５】本発明の実施例２に係る第二のシール部材の構成を簡略に示す概念図である。
【図６】本発明の実施例２に係るシール部材を軸方向に対して垂直方向から見たときの断面図である。
【図７】本発明の実施例３に係る第三のシール部材の構成を簡略に示す概念図である。
【図８】本発明の実施例３に係る第三のシール部材の他の構成を簡略に示す概念図である。
【図９】本発明の実施例３に係る第三のシール部材を軸方向に対して垂直方向から見たときの断面図である。
【図１０】本発明の実施例４に係る第四のシール部材の構成を簡略に示す概念図である。
【図１１】本発明の実施例５に係る第五のシール部材の構成を簡略に示す概念図である。
【符号の説明】
【００７１】
１０  蒸気タービン
１１  外部車室
１２  蒸気入口部
１３  ロータ
１４  軸受
１５  基礎台
１６  軸受台
１７  グランド部
１８  連結部
１９  貫通孔
２０  端板コーン部
２１Ａ〜２１Ｅ  第一〜第五のシール部材
２２、２２−１、２２−２、３６  ベローズ
２２ａ  内層ベローズ
２２ｂ  外層ベローズ
２３  平面部
２４  孔
２５  リブ
２６  おもり
２７  溶接部
２８、３４、４３、４６  ボルト
２９  溝
３１  リブ
３２  先端部
３３  ボルト締付け部
３５  コーティング部材
３７  支持部材
３８  圧縮コイルばね
４１  スペーサ
４２−１、４２−２  端版
４４  防振ゴム
４５−１、４５−２  支持棒
【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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