JPH01247702A - ラビリンス・シール - Google Patents
ラビリンス・シールInfo
- Publication number
- JPH01247702A JPH01247702A JP1038118A JP3811889A JPH01247702A JP H01247702 A JPH01247702 A JP H01247702A JP 1038118 A JP1038118 A JP 1038118A JP 3811889 A JP3811889 A JP 3811889A JP H01247702 A JPH01247702 A JP H01247702A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- seal
- flow
- turbine
- shaft
- labyrinth seal
- Prior art date
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
- F01D11/02—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/14—Form or construction
- F01D5/20—Specially-shaped blade tips to seal space between tips and stator
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/44—Free-space packings
- F16J15/441—Free-space packings with floating ring
- F16J15/442—Free-space packings with floating ring segmented
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は一殿に、蒸気タービンに用いられて、タービン
のロータが貫通する圧力の異なる領域の間の茎気漏洩を
最少限に抑えるラビリンス・シール装置に関し、より詳
細には、かかるラビリンス・シール装置にフロー・ダム
を付設することにより上記タービン内における蒸気の旋
回による影響を最少限に抑える装置に関する。
のロータが貫通する圧力の異なる領域の間の茎気漏洩を
最少限に抑えるラビリンス・シール装置に関し、より詳
細には、かかるラビリンス・シール装置にフロー・ダム
を付設することにより上記タービン内における蒸気の旋
回による影響を最少限に抑える装置に関する。
周知のように、蒸気タービンでは、圧力の異なる領域の
間での芸気漏洩を最少限に抑えるため、非接触式パツキ
ンリング形ラビリンス・シールが、タービン・ロータの
長さに沿って選択された軸方向位置に従来通り用いられ
ている。一般的に、かかるパツキンリング形ラビリンス
・シールは、シール支持体から吊り下げられた状態でタ
ービンケーンングから半径方向内方へ延びる複数の離隔
した環状の歯（これらの歯はシールストリップ又はシー
ル脚と呼ばれている）を有する。かかるシールストリッ
プのそれぞれの末端は、漏洩を最少限に抑えるシールを
得る目的で、ロータの回転面に、これとの間に非常に僅
かな間隙しか空けない状態で、密接して配置される。こ
の種のシールは非常に効果的であり、タービンシャフト
のまわりからの蒸気漏洩の防止だけでなく、シャフトが
仕切板を貫通するタービン段の間での蒸気漏洩の防止に
も利用される。
間での芸気漏洩を最少限に抑えるため、非接触式パツキ
ンリング形ラビリンス・シールが、タービン・ロータの
長さに沿って選択された軸方向位置に従来通り用いられ
ている。一般的に、かかるパツキンリング形ラビリンス
・シールは、シール支持体から吊り下げられた状態でタ
ービンケーンングから半径方向内方へ延びる複数の離隔
した環状の歯（これらの歯はシールストリップ又はシー
ル脚と呼ばれている）を有する。かかるシールストリッ
プのそれぞれの末端は、漏洩を最少限に抑えるシールを
得る目的で、ロータの回転面に、これとの間に非常に僅
かな間隙しか空けない状態で、密接して配置される。こ
の種のシールは非常に効果的であり、タービンシャフト
のまわりからの蒸気漏洩の防止だけでなく、シャフトが
仕切板を貫通するタービン段の間での蒸気漏洩の防止に
も利用される。
また、周知のように、成る量の蒸気がパツキンリング構
造体に連続的に流入してこれから流出するが、その際、
シャフトに沿って全体的に軸方向に向かう流れの成分が
生じる。しかしながら、パツキンリング構造体に流入流
出する蒸気の流れは、円周方向における流れの成分（こ
の成分は通常、「スワールｊと呼ばれる）も有する。
造体に連続的に流入してこれから流出するが、その際、
シャフトに沿って全体的に軸方向に向かう流れの成分が
生じる。しかしながら、パツキンリング構造体に流入流
出する蒸気の流れは、円周方向における流れの成分（こ
の成分は通常、「スワールｊと呼ばれる）も有する。
−４的な見解によれば、スワールは、以下に述べる２つ
の主要な原因によって生じる。一つは、最も近い上流側
タービン段により生じる旋回流成分、即ち円周方向の流
れ成分であり、もう一つは、回転シャフトの抗力により
生じる円周方向の流れ成分である。後に述べた回転シャ
フトの抗力により生しる円周方向の流れ成分は常にロー
タの回転方向に働くが、先に述べた旋回流成分は、最も
近い上流側タービン段の作動パラメータに応じて何れの
方向にもｍ ＜ことがある、たとえば、複流形の第１段
を備えたタービンの端部パツキンシールに蒸気を供給す
るタービン段は、高負荷状態では前向きの（即ち、シャ
フトの回転方向における）スワールを生せしめることが
知られている。
の主要な原因によって生じる。一つは、最も近い上流側
タービン段により生じる旋回流成分、即ち円周方向の流
れ成分であり、もう一つは、回転シャフトの抗力により
生じる円周方向の流れ成分である。後に述べた回転シャ
フトの抗力により生しる円周方向の流れ成分は常にロー
タの回転方向に働くが、先に述べた旋回流成分は、最も
近い上流側タービン段の作動パラメータに応じて何れの
方向にもｍ ＜ことがある、たとえば、複流形の第１段
を備えたタービンの端部パツキンシールに蒸気を供給す
るタービン段は、高負荷状態では前向きの（即ち、シャ
フトの回転方向における）スワールを生せしめることが
知られている。
低負荷状態の場合、つまりロータが全速よりも低い速度
で動作している場合は、試験結果によると、ロータ上方
に位置したシール脚の間のシール空間又はシール室内に
おいて円周方向に流れる蒸気は、流れ方向がロータの回
転方向と同一であると、ロータのふれまわりを非常に不
安定にさせることが分かっている。これに対し、シール
空間内をロータ回転方向と逆の方向に流れる１気はロー
タのふれまわりを安定化させる。したがって、容易に分
かるように、ロータのふれまわりを上述のように不安定
にさせる主因はスワールに起因して生じる回転の不安定
性である。
で動作している場合は、試験結果によると、ロータ上方
に位置したシール脚の間のシール空間又はシール室内に
おいて円周方向に流れる蒸気は、流れ方向がロータの回
転方向と同一であると、ロータのふれまわりを非常に不
安定にさせることが分かっている。これに対し、シール
空間内をロータ回転方向と逆の方向に流れる１気はロー
タのふれまわりを安定化させる。したがって、容易に分
かるように、ロータのふれまわりを上述のように不安定
にさせる主因はスワールに起因して生じる回転の不安定
性である。
シール構造体内における蒸気流は、シール室内に生じる
圧力勾配の非対称性によりタービンロータに加わる横方
向の力を生ぜしめることが知られている。シャフト端部
のシール内の前向きのスワールが強力であることが分か
っているような場合、タービンロータは蒸気の旋回状態
に関連して回転状態が次第に不安定になる。特に、例え
ば上述の複流タービンの場合、負荷レベルが一層高い状
態では、シール内に生じる前向きのスワールに関連して
上述のように回転状態が不安定になりやすい。
圧力勾配の非対称性によりタービンロータに加わる横方
向の力を生ぜしめることが知られている。シャフト端部
のシール内の前向きのスワールが強力であることが分か
っているような場合、タービンロータは蒸気の旋回状態
に関連して回転状態が次第に不安定になる。特に、例え
ば上述の複流タービンの場合、負荷レベルが一層高い状
態では、シール内に生じる前向きのスワールに関連して
上述のように回転状態が不安定になりやすい。
しかしながら、大抵の場合、回転状態が不安定になった
ことが発見されるのは、タービンの据え付けが完了し、
通常はスワールを発生させやすい状態の下で全負荷に到
達させようとしている時に経験する振動レベルの大きさ
に起因して全負荷が得られないことが分かってからであ
る。したがって、既存の装置へのレトロフィツトとして
現場での取付けが可能であって、タービン内の蒸気の旋
回を最少限に抑える方法及び装置を提供することが望ま
れる。このようにすると、上記装置の取付けに要する運
転停止時間が最少限に抑えられると共に、スワールによ
り引き起こされるロータの回転状態の不安定性に関連の
ある問題の原因分析及び解決に要する運転停止時間が一
層短くなる。
ことが発見されるのは、タービンの据え付けが完了し、
通常はスワールを発生させやすい状態の下で全負荷に到
達させようとしている時に経験する振動レベルの大きさ
に起因して全負荷が得られないことが分かってからであ
る。したがって、既存の装置へのレトロフィツトとして
現場での取付けが可能であって、タービン内の蒸気の旋
回を最少限に抑える方法及び装置を提供することが望ま
れる。このようにすると、上記装置の取付けに要する運
転停止時間が最少限に抑えられると共に、スワールによ
り引き起こされるロータの回転状態の不安定性に関連の
ある問題の原因分析及び解決に要する運転停止時間が一
層短くなる。
上記の問題の解決のための一方法は（必ずしも、レトロ
フィツトとして取付は可能であるかどうかという観点か
らではないが）、１９８１年６月１６日にアムブロッシ
ュ（Ａｍｂｒｏｓｃｈ ）氏等に付与された米国特許第
４，２７３，５１０号に開示されている。かかるアムブ
ロッシュ氏の米国特許では、回転要素と非回転要素との
間の間隙に非接触形シールが設けられた回転流体機械、
例えばタービンや圧縮機のダイナミックパワーリミット
を増大させるためロータの不安定性を避ける方法及び装
置が開示されているが、かかる従来法では、間隙内に軸
方向パンフルを設けるか、或いは流動媒体を間隙内に注
入するかの何れかの方法により隙間内の流体の回転流の
方向を変更し、それによって、回転要素の回転方向にお
ける振動撓み位置から９０°先の位置で回転要素に作用
する力の成分を減少させたり無くしたり、或いは逆方向
に作用させたすする。しかしながら、かかる構成に関す
る一つの問題は、このような構成は手が込んでいるので
据付は後のタービン内に容易にはレトロフィツトできな
いということにある。特に、アムブロッノユ氏の米国特
許の方法及び装置では、回転要素に作用する力の成分を
減少させたり除去したり、或いは逆方向に作用させるた
め、流動媒体を間隙内に別途注入する必要がある場合、
このように別途注入される流動媒体の流れが正しく機能
するようにさせることは非常に困難である。
フィツトとして取付は可能であるかどうかという観点か
らではないが）、１９８１年６月１６日にアムブロッシ
ュ（Ａｍｂｒｏｓｃｈ ）氏等に付与された米国特許第
４，２７３，５１０号に開示されている。かかるアムブ
ロッシュ氏の米国特許では、回転要素と非回転要素との
間の間隙に非接触形シールが設けられた回転流体機械、
例えばタービンや圧縮機のダイナミックパワーリミット
を増大させるためロータの不安定性を避ける方法及び装
置が開示されているが、かかる従来法では、間隙内に軸
方向パンフルを設けるか、或いは流動媒体を間隙内に注
入するかの何れかの方法により隙間内の流体の回転流の
方向を変更し、それによって、回転要素の回転方向にお
ける振動撓み位置から９０°先の位置で回転要素に作用
する力の成分を減少させたり無くしたり、或いは逆方向
に作用させたすする。しかしながら、かかる構成に関す
る一つの問題は、このような構成は手が込んでいるので
据付は後のタービン内に容易にはレトロフィツトできな
いということにある。特に、アムブロッノユ氏の米国特
許の方法及び装置では、回転要素に作用する力の成分を
減少させたり除去したり、或いは逆方向に作用させるた
め、流動媒体を間隙内に別途注入する必要がある場合、
このように別途注入される流動媒体の流れが正しく機能
するようにさせることは非常に困難である。
蒸気の旋回が生じるタービンロータを、そのラビリンス
・シールに設計変更を施すことにより安定化させるもう
一つの従来法が、１９８３年１２月１３日にミラー（Ｍ
ｉｌｌｅｒ）氏に付与された米国特許第４，４２０．１
６１号に開示されている。かかるミラー氏の米国特許で
は、固定状態で円周方向に列状に互いに離隔した流れ配
向羽根をロータを包囲した状態で、タービンシャフトを
包囲している複数の固定され互いに離隔した環状の歯の
上流側に設け、歯のそれぞれの半径方向内縁をロータの
表面のごく近傍に位置させることが記載されている。列
を構成する羽根はそれぞれ、その羽根列と真向かいのシ
ャフトの表面に設けられた隆起環状ランドのごく近傍ま
で半径方向内方へ延びる。
・シールに設計変更を施すことにより安定化させるもう
一つの従来法が、１９８３年１２月１３日にミラー（Ｍ
ｉｌｌｅｒ）氏に付与された米国特許第４，４２０．１
６１号に開示されている。かかるミラー氏の米国特許で
は、固定状態で円周方向に列状に互いに離隔した流れ配
向羽根をロータを包囲した状態で、タービンシャフトを
包囲している複数の固定され互いに離隔した環状の歯の
上流側に設け、歯のそれぞれの半径方向内縁をロータの
表面のごく近傍に位置させることが記載されている。列
を構成する羽根はそれぞれ、その羽根列と真向かいのシ
ャフトの表面に設けられた隆起環状ランドのごく近傍ま
で半径方向内方へ延びる。
さらにミラー氏の米国特許では、流れ配向羽根の列及び
隆起ランドによりシールに流入する蒸気の全流量を流れ
配向羽根を通過させ、それによりシール内の蒸気流がシ
ャフトの回転方向と逆方向に流れる成分を持つようにし
、この逆方向の成分によりロータを安定化させる力を生
ぜしめてスワールにより生じる、ロータを不安定にする
力を相殺することが記載されている。
隆起ランドによりシールに流入する蒸気の全流量を流れ
配向羽根を通過させ、それによりシール内の蒸気流がシ
ャフトの回転方向と逆方向に流れる成分を持つようにし
、この逆方向の成分によりロータを安定化させる力を生
ぜしめてスワールにより生じる、ロータを不安定にする
力を相殺することが記載されている。
しかしながら、上記のような流れ配向羽根又は［ブリ・
スワールＪ羽根を用いる装置には２つの主要な欠点があ
る。先ず最初に、流れ配向羽根により前もってスワール
を発生させてもこのスワールは、蒸気がロータとシール
との間の狭い間隙を通過するときに生じる流体に対する
ロータの粘性抵抗により消滅しやすい、さらに、ブリ・
スワール羽根を通過する蒸気の速度は必然的に小さい。
スワールＪ羽根を用いる装置には２つの主要な欠点があ
る。先ず最初に、流れ配向羽根により前もってスワール
を発生させてもこのスワールは、蒸気がロータとシール
との間の狭い間隙を通過するときに生じる流体に対する
ロータの粘性抵抗により消滅しやすい、さらに、ブリ・
スワール羽根を通過する蒸気の速度は必然的に小さい。
その理由は、ラビリンス・シールはシール脚とロータと
の間の半径方向間隙を狭くして軸方向の流れを最少限に
抑えるよう設計されているからであり、また、ブリ・ス
ワール羽根の半径方向高さは比較的大きいからである。
の間の半径方向間隙を狭くして軸方向の流れを最少限に
抑えるよう設計されているからであり、また、ブリ・ス
ワール羽根の半径方向高さは比較的大きいからである。
したがって、シール脚の間の空所内を円周方向に流れる
流体の流量をごく少量まで減少させる方法及び装置を提
供することが望ましい。
流体の流量をごく少量まで減少させる方法及び装置を提
供することが望ましい。
かかる目的に鑑みて、１９８３年１月２３日にアムブロ
ッシュ（Ａｍｂｒｏｓｃｈ ）氏等に付与された米国特
許第４，３７０，０９４号は、シールの前、又はシール
内の間隙領域内に配置された偏向板、バッフル、フィン
、形材、通路等の形態の流れ案内用構造部材を開示して
いる。かかる流れ案内用構造部材は、間隙内の流れの平
均円周方向成分を非常に減少させて、ロータの振動の振
動撓み位置から９０’先に生じている圧力分布の力の成
分を減少させたり除去したり、或いはその方向において
逆に作用させるよう配置されている。特に、間隙内にお
けるそれぞれの半径方向内方の長さがシール脚の半径方
向長さよりも僅かに短い流れ案内用構造部材６ａ（これ
についてはアムブロッシュ氏の米国特許第４，３７０，
０９４号の第４図を参照されたい）をシール脚の間に配
置し表向きは間隙の周りの流体圧力差を減少させ、それ
によりロータの自動振動を減少させてタービンのブレー
ドに付与される動力を増大させることができるとしてい
る。しかしながら、アムプロッシュ氏の米国特許第４．
３７０，０９４号に教示されているような流れ案内用構
造部材６ａは依然として、スワールと呼ばれる円周方向
の流れを十分に減少させることができないという欠点を
存する。というのは、これら流れ案内用構造部材６ａは
シール脚の間の空所を十分には覆わないからである。し
たがって、シール脚の間の空所を実質的に覆い、それに
よりスワール発生の原因となる円周方向の流体流れを最
少限に抑えて蒸気タービンのロータを安定させる方法及
び装置を提供することが強く望まれる。
ッシュ（Ａｍｂｒｏｓｃｈ ）氏等に付与された米国特
許第４，３７０，０９４号は、シールの前、又はシール
内の間隙領域内に配置された偏向板、バッフル、フィン
、形材、通路等の形態の流れ案内用構造部材を開示して
いる。かかる流れ案内用構造部材は、間隙内の流れの平
均円周方向成分を非常に減少させて、ロータの振動の振
動撓み位置から９０’先に生じている圧力分布の力の成
分を減少させたり除去したり、或いはその方向において
逆に作用させるよう配置されている。特に、間隙内にお
けるそれぞれの半径方向内方の長さがシール脚の半径方
向長さよりも僅かに短い流れ案内用構造部材６ａ（これ
についてはアムブロッシュ氏の米国特許第４，３７０，
０９４号の第４図を参照されたい）をシール脚の間に配
置し表向きは間隙の周りの流体圧力差を減少させ、それ
によりロータの自動振動を減少させてタービンのブレー
ドに付与される動力を増大させることができるとしてい
る。しかしながら、アムプロッシュ氏の米国特許第４．
３７０，０９４号に教示されているような流れ案内用構
造部材６ａは依然として、スワールと呼ばれる円周方向
の流れを十分に減少させることができないという欠点を
存する。というのは、これら流れ案内用構造部材６ａは
シール脚の間の空所を十分には覆わないからである。し
たがって、シール脚の間の空所を実質的に覆い、それに
よりスワール発生の原因となる円周方向の流体流れを最
少限に抑えて蒸気タービンのロータを安定させる方法及
び装置を提供することが強く望まれる。
したがって、本発明の目的は、ロータが貫通する圧力の
異なる領域の間の蒸気漏洩を最少限に抑えるラビリンス
・シールを用いる蒸気タービンのロータを、かかるラビ
リンス・シールのシール脚の間の円周方向の流体流れを
最少限に抑えることにより安定させるシール構造体を提
供することにある。
異なる領域の間の蒸気漏洩を最少限に抑えるラビリンス
・シールを用いる蒸気タービンのロータを、かかるラビ
リンス・シールのシール脚の間の円周方向の流体流れを
最少限に抑えることにより安定させるシール構造体を提
供することにある。
この目的に鑑みて、本発明の要旨は、蒸気タービンの高
圧部と低圧部との間に延びるシャフトに沿う蒸気漏洩を
最少限に抑えるラビリンス・シールであって、複数の離
隔した環状の歯が、シャフトと実質的に同軸状にこれを
包囲するよう高圧部と低圧部との間のタービンの静止部
分に取付けられ、空所が離隔した歯の間に画定され、歯
はシャフトのごく近傍までシャフトに向かって半径方向
内方へ延びており、少なくとも一つのフロー・ダムが歯
に対して垂直に位置した状態でタービンの静止部分に取
付けられ、少なくとも一つのフロー・ダムは空所のそれ
ぞれを横切って延びると共にタービンの静止部分からシ
ャフトに向かって半径方向内方へ、歯のそれぞれと実質
的に同一の範囲にわたって延び、それにより空所内にお
ける円周方向の蒸気の流れを実質的に遮断することを特
徴とするラビリンス・シールにある。
圧部と低圧部との間に延びるシャフトに沿う蒸気漏洩を
最少限に抑えるラビリンス・シールであって、複数の離
隔した環状の歯が、シャフトと実質的に同軸状にこれを
包囲するよう高圧部と低圧部との間のタービンの静止部
分に取付けられ、空所が離隔した歯の間に画定され、歯
はシャフトのごく近傍までシャフトに向かって半径方向
内方へ延びており、少なくとも一つのフロー・ダムが歯
に対して垂直に位置した状態でタービンの静止部分に取
付けられ、少なくとも一つのフロー・ダムは空所のそれ
ぞれを横切って延びると共にタービンの静止部分からシ
ャフトに向かって半径方向内方へ、歯のそれぞれと実質
的に同一の範囲にわたって延び、それにより空所内にお
ける円周方向の蒸気の流れを実質的に遮断することを特
徴とするラビリンス・シールにある。
本発明は、添付の図面に例示的に示すに過ぎない好まし
い実施例についての以下の説明から容易に理解されよう
。
い実施例についての以下の説明から容易に理解されよう
。
今、図面を参照すると（なお、図面中、同一の参照番号
は同一の又は対応する構成要素を指示している）、第１
図には、圧力の異なる領域、即ち、より高い流体圧力及
びより低い流体圧力の領域を従来の態様で貫通している
回転シャフト１０を含む蒸気タービンのロータが示され
ている。タービンのロータの全体は示していないが、シ
ャフトｌＯは作動流体から回転動力を取り出す流れ配向
構成要素（例えば、回転翼）の全てを含むロータのほん
の一部に過ぎないことは理解されよう。
は同一の又は対応する構成要素を指示している）、第１
図には、圧力の異なる領域、即ち、より高い流体圧力及
びより低い流体圧力の領域を従来の態様で貫通している
回転シャフト１０を含む蒸気タービンのロータが示され
ている。タービンのロータの全体は示していないが、シ
ャフトｌＯは作動流体から回転動力を取り出す流れ配向
構成要素（例えば、回転翼）の全てを含むロータのほん
の一部に過ぎないことは理解されよう。
第２図に一層詳細に示すように、複数のシール・リング
１２がシャツ）１０に沿って軸方向に離隔した状態で配
置されている。使用するシール・リングの正確な数は、
シールされるべき圧力及び所望の密封効率を含む多（の
要因で決まる。しかしながら、シール・リングの使用個
数は本発明の完全な理解にとって重要ではないので、か
かるシール・リング１２は２つしか示しておらず、以下
これらにつき説明する。
１２がシャツ）１０に沿って軸方向に離隔した状態で配
置されている。使用するシール・リングの正確な数は、
シールされるべき圧力及び所望の密封効率を含む多（の
要因で決まる。しかしながら、シール・リングの使用個
数は本発明の完全な理解にとって重要ではないので、か
かるシール・リング１２は２つしか示しておらず、以下
これらにつき説明する。
シール・リング１２はそれぞれ、シャフト１０を円周方
向に包囲してシャフト１０が貫通する圧力の異なる領域
の間での流体漏洩を最少限に抑えるため、タービンの静
止部分１８に形成された溝１６に対応して嵌め込まれて
いる複数のシール支持体１４を含む、たとえば、シール
・リング１２は、従来型蒸気タービンの高圧端に用いら
れるシャフト端部シールを構成することができる。
向に包囲してシャフト１０が貫通する圧力の異なる領域
の間での流体漏洩を最少限に抑えるため、タービンの静
止部分１８に形成された溝１６に対応して嵌め込まれて
いる複数のシール支持体１４を含む、たとえば、シール
・リング１２は、従来型蒸気タービンの高圧端に用いら
れるシャフト端部シールを構成することができる。
シール支持体１４はそれぞれ、シール支持体１４をシャ
フト１０に向かって半径方向内方へ押圧するばね支持体
（図示せず）を有するが、これも従来と同様の態様であ
る。したがって、シール支持体１４は、内方へのその移
動を制限する肩部１４ａをさらに有する。
フト１０に向かって半径方向内方へ押圧するばね支持体
（図示せず）を有するが、これも従来と同様の態様であ
る。したがって、シール支持体１４は、内方へのその移
動を制限する肩部１４ａをさらに有する。
シール支持体１４のそれぞれの半径方向内方の側部１４
ｂには、シャフト１０を包囲した状態で複数の互いに離
隔した環状の歯２０（これは「シール脚」とも呼ばれて
いる）が取付けられている。
ｂには、シャフト１０を包囲した状態で複数の互いに離
隔した環状の歯２０（これは「シール脚」とも呼ばれて
いる）が取付けられている。
かかるラビリンス・シールでは従来と同様に、シール全
体の密封効率の向上のため、歯２０を隆起ランド（図示
せず）と対向した状態でそれに対応して取付けるのが良
い、さらに、歯２０は、シャフトＩＯの表面に接触して
いないが、それにもかかわらず、シャツ）１０との間に
僅かな有効間隙を保つようシャフト表面のごく近傍まで
半径方向内方へ延びており、それにより効果的なシール
を構成して蒸気の流れを遮断する。歯２０のそれぞれの
対の間には環状の空間２２が画定されている（この空間
は、室とも空所とも様々に呼ばれる）。
体の密封効率の向上のため、歯２０を隆起ランド（図示
せず）と対向した状態でそれに対応して取付けるのが良
い、さらに、歯２０は、シャフトＩＯの表面に接触して
いないが、それにもかかわらず、シャツ）１０との間に
僅かな有効間隙を保つようシャフト表面のごく近傍まで
半径方向内方へ延びており、それにより効果的なシール
を構成して蒸気の流れを遮断する。歯２０のそれぞれの
対の間には環状の空間２２が画定されている（この空間
は、室とも空所とも様々に呼ばれる）。
周知のように、空所２２内をシャフトＩＯの円周方向に
流れる蒸気は、その流れの方向がロータの回転方向（こ
れは第１図において矢印で示されている）と同一である
とロータのふれまわりを非常に不安定にさせる。これに
対して、シール空間である空所２２内をロータの回転方
向と逆の方向に流れる蒸気はロータのふれまわりを安定
化させる。蒸気が空所２２内をシャフトの円周方向に流
れるモードでは、ロータの回転が不安定になる場合があ
り、この状態はスワールと呼ばれるが、かかるスワール
を以下に説明する方法及び装置により回避するのが望ま
しい。
流れる蒸気は、その流れの方向がロータの回転方向（こ
れは第１図において矢印で示されている）と同一である
とロータのふれまわりを非常に不安定にさせる。これに
対して、シール空間である空所２２内をロータの回転方
向と逆の方向に流れる蒸気はロータのふれまわりを安定
化させる。蒸気が空所２２内をシャフトの円周方向に流
れるモードでは、ロータの回転が不安定になる場合があ
り、この状態はスワールと呼ばれるが、かかるスワール
を以下に説明する方法及び装置により回避するのが望ま
しい。
本発明の一実施例によれば、各シール支持体１４にはそ
の前縁１４ｃ （第１図参照）に沿って、フロー・ダム
２６をシール支持体に取付けるためのスロット２４が形
成されている。シール支持体１４はさらに複数のねじ穴
２８を有するのが良く、これらねじ穴２８は対応するね
じ部品、例えば第１図及び第２図に示す１小ねじ３０と
螺合する。
の前縁１４ｃ （第１図参照）に沿って、フロー・ダム
２６をシール支持体に取付けるためのスロット２４が形
成されている。シール支持体１４はさらに複数のねじ穴
２８を有するのが良く、これらねじ穴２８は対応するね
じ部品、例えば第１図及び第２図に示す１小ねじ３０と
螺合する。
フロー・ダム２６はそれぞれ、シール脚２０に対して垂
直方向にそれぞれのスロット２４内に嵌め込まれている
が、これをシール支持体１４に締結するには、ねじ３０
をフロー・ダム２６に形成されださら穴２６ａにねじ込
む０次に、ねじ３０を締め付けてフロー・ダム２６を定
位置に保持し、それによって、望ましくないスワール状
態をもたらすことが多い空所２２内における流体の円周
方向の流れを最少限に抑える。
直方向にそれぞれのスロット２４内に嵌め込まれている
が、これをシール支持体１４に締結するには、ねじ３０
をフロー・ダム２６に形成されださら穴２６ａにねじ込
む０次に、ねじ３０を締め付けてフロー・ダム２６を定
位置に保持し、それによって、望ましくないスワール状
態をもたらすことが多い空所２２内における流体の円周
方向の流れを最少限に抑える。
次に、第３図を参照して、本発明によるフロー・ダム２
６の第２の実施例を説明する。第３図に示すフロー・ダ
ム２６は第１図及び第２図に示すフロー・ダムと同様、
シール支持体１４のそれぞれの前縁１４ｃに（所望なら
ば他の円周方向位置にも）取付けられるが、シール脚２
０の取付けに用いた態様と同様なり１ｔＩＩで溝３２に
プレス嵌め状態で取付けられる。
６の第２の実施例を説明する。第３図に示すフロー・ダ
ム２６は第１図及び第２図に示すフロー・ダムと同様、
シール支持体１４のそれぞれの前縁１４ｃに（所望なら
ば他の円周方向位置にも）取付けられるが、シール脚２
０の取付けに用いた態様と同様なり１ｔＩＩで溝３２に
プレス嵌め状態で取付けられる。
容易に理解できるように、第１図及び第２図に示す装置
は現場で容易に取付けることができ、それにより、レト
ロフィツトとしての取付けが可能であるが、これに対し
て第３図に示す装置はシールｌ１１１１２０の組立時点
におけるシール支持体１４内への取付けに一層適してい
る。しかしながら、何れの場合でも、フロー・ダム２６
は、シール脚２０に用いられた材料と類似した材料（例
えば、ステンレスｗ４）で適当に形成されるが、その厚
さは同様に約２閣程度にする。むろん、フロー・ダム２
６のそれぞれの長さはシール支持体！４の幅で決まる。
は現場で容易に取付けることができ、それにより、レト
ロフィツトとしての取付けが可能であるが、これに対し
て第３図に示す装置はシールｌ１１１１２０の組立時点
におけるシール支持体１４内への取付けに一層適してい
る。しかしながら、何れの場合でも、フロー・ダム２６
は、シール脚２０に用いられた材料と類似した材料（例
えば、ステンレスｗ４）で適当に形成されるが、その厚
さは同様に約２閣程度にする。むろん、フロー・ダム２
６のそれぞれの長さはシール支持体！４の幅で決まる。
当業者であれば上記の説明から明らかに本発明の多くの
設計変更及び変形例を想到できる。たとえば、フロー・
ダム２６を各シール支持体１４の前縁１４ｃに沿って取
付けても良いばかりか、もう一つのフロー・ダム２６を
かかるシール支持体１４の復縁に沿って、或いは所望な
らば前縁と後縁との間の任意の箇所に取付けても良い、
このようにすると、シール１１２０の間の空所２２内に
おける蒸気の円周方向の流れは実質的に最少限に抑えら
れ、それによりスワールに起因してロータの回転状態が
不安定になるという事態は避けられる。
設計変更及び変形例を想到できる。たとえば、フロー・
ダム２６を各シール支持体１４の前縁１４ｃに沿って取
付けても良いばかりか、もう一つのフロー・ダム２６を
かかるシール支持体１４の復縁に沿って、或いは所望な
らば前縁と後縁との間の任意の箇所に取付けても良い、
このようにすると、シール１１２０の間の空所２２内に
おける蒸気の円周方向の流れは実質的に最少限に抑えら
れ、それによりスワールに起因してロータの回転状態が
不安定になるという事態は避けられる。
第１図は、本発明によるフロー・ダムの一つを有するタ
ービンの回転軸線と垂直方向における断面図である。 第２図は、２−２線における第１図に示すフロー・ダム
の幾分簡略化した部分端断面拡大図である。 第３図は、本発明の第２の実施例による別のフロー・ダ
ムの断面図である。 〔主要な参照番号の説明〕 ＩＯ・・・回転シャフト、１２・・・シールリング、１
４・・・シール支持体、１６．３２・・−溝、１８・・
・タービンの静止部分、２０・−・環状の歯又はシール
脚、２４・・・スロット、２６・・−フロー・ダム。 特許出願人：ウェスチングハウス・エレクトリック・コ
ーポレーション 代 理 人：加藤 紘一部（外１名）
ービンの回転軸線と垂直方向における断面図である。 第２図は、２−２線における第１図に示すフロー・ダム
の幾分簡略化した部分端断面拡大図である。 第３図は、本発明の第２の実施例による別のフロー・ダ
ムの断面図である。 〔主要な参照番号の説明〕 ＩＯ・・・回転シャフト、１２・・・シールリング、１
４・・・シール支持体、１６．３２・・−溝、１８・・
・タービンの静止部分、２０・−・環状の歯又はシール
脚、２４・・・スロット、２６・・−フロー・ダム。 特許出願人：ウェスチングハウス・エレクトリック・コ
ーポレーション 代 理 人：加藤 紘一部（外１名）
Claims (7)
- （１）蒸気タービンの高圧部と低圧部との間に延びるシ
ャフトに沿う蒸気漏洩を最少限に抑えるラビリンス・シ
ールであって、複数の離隔した環状の歯が、シャフトと
実質的に同軸状にこれを包囲するよう高圧部と低圧部と
の間のタービンの静止部分に取付けられ、空所が離隔し
た歯の間に画定され、歯はシャフトのごく近傍までシャ
フトに向かって半径方向内方へ延びており、少なくとも
一つのフロー・ダムが歯に対して垂直に位置した状態で
タービンの静止部分に取付けられ、少なくとも一つのフ
ロー・ダムは空所のそれぞれを横切って延びると共にタ
ービンの静止部分からシャフトに向かって半径方向内方
へ、歯のそれぞれと実質的に同一の範囲にわたって延び
、それにより空所内における円周方向の蒸気の流れを実
質的に遮断することを特徴とするラビリンス・シール。 - （２）環状の歯は、タービンの静止部分に形成されてい
る複数の軸方向に離隔した溝に嵌入された複数のシール
支持体に取付けられ、シール支持体はそれぞれ、その半
径方向内方の表面に、歯が嵌入する複数の軸方向に離隔
した溝を有することを特徴とする請求項第（１）項記載
のラビリンス・シール。 - （３）シール支持体は弧状の部材であり、フロー・ダム
は、回転方向で見てシール支持体である弧状部材の前縁
に取付けられたストリップであることを特徴とする請求
項第（１）項又は第（２）項記載のラビリンス・シール
。 - （４）ストリップは、前記回転方向で見てシール支持体
のそれぞれの後縁にも取付けられていることを特徴とす
る請求項第（３）項記載のラビリンス・シール。 - （５）シール支持体のそれぞれの前縁にはスロットが形
成され、フロー・ダムは、シールの歯に対し垂直に位置
した状態でスロット内に差し込まれていることを特徴と
する請求項第（３）項又は第（４）項記載のラビリンス
・シール。 - （６）フロー・ダムはねじ部品でスロット内に取付けら
れていることを特徴とする請求項第（５）項記載のラビ
リンス・シール。 - （７）フロー・ダムは、支持体に、それらの前縁近傍に
形成された溝内にプレス嵌めされていることを特徴とす
る請求項第（５）項記載のラビリンス・シール。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/157,552 US4979755A (en) | 1988-02-18 | 1988-02-18 | Flow dams in labyrinth seals to improve rotor stability |
| US157552 | 1988-02-18 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01247702A true JPH01247702A (ja) | 1989-10-03 |
| JP2877827B2 JP2877827B2 (ja) | 1999-04-05 |
Family
ID=22564235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1038118A Expired - Lifetime JP2877827B2 (ja) | 1988-02-18 | 1989-02-17 | ラビリンス・シール |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4979755A (ja) |
| JP (1) | JP2877827B2 (ja) |
| KR (1) | KR960004212B1 (ja) |
| CN (1) | CN1015484B (ja) |
| CA (1) | CA1317613C (ja) |
| ES (1) | ES2012654A6 (ja) |
| IT (1) | IT1233535B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150080911A (ko) * | 2014-01-02 | 2015-07-10 | 제네럴 일렉트릭 컴퍼니 | 증기 터빈 및 증기 터빈 조립 방법 |
| JP2019183690A (ja) * | 2018-04-04 | 2019-10-24 | 株式会社東芝 | シール装置及び軸流タービン |
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| US5211535A (en) * | 1991-12-30 | 1993-05-18 | General Electric Company | Labyrinth seals for gas turbine engine |
| WO1994016251A1 (en) * | 1993-01-08 | 1994-07-21 | The Texas A&M University System | Pressure damper seals |
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- 1988-02-18 US US07/157,552 patent/US4979755A/en not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-01-30 CA CA000589557A patent/CA1317613C/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-02-15 IT IT8941521A patent/IT1233535B/it active
- 1989-02-16 ES ES8900557A patent/ES2012654A6/es not_active Expired - Lifetime
- 1989-02-17 JP JP1038118A patent/JP2877827B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1989-02-17 CN CN89100851A patent/CN1015484B/zh not_active Expired
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| CN1035544A (zh) | 1989-09-13 |
| ES2012654A6 (es) | 1990-04-01 |
| KR890013311A (ko) | 1989-09-22 |
| KR960004212B1 (ko) | 1996-03-28 |
| CA1317613C (en) | 1993-05-11 |
| US4979755A (en) | 1990-12-25 |
| IT8941521A0 (it) | 1989-02-15 |
| IT1233535B (it) | 1992-04-03 |
| JP2877827B2 (ja) | 1999-04-05 |
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