JPH08284609A - タービン・アクティブクリアランス制御装置 - Google Patents
タービン・アクティブクリアランス制御装置Info
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- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
シールのタービン・アクティブクリアランス制御装置に
関し、低負荷時の振動、シール摩耗を防ぎ、負荷時のシ
ールセグメントの動作を安定させる。 【構成】 静止部10にはシールセグメント1が回転部
11に対し上流側12と下流側13との間をシールする
ように配置されている。シールセグメント1には通路
4、溝5が上流側12と下流側13とを連通するように
設けられ、パイロット弁2がバネ3を介して設けられ
る。低負荷時にはパイロット弁2がバネ3により上流側
12へ動き、溝5内の圧力によりシールセグメント1が
壁面10aに非接触となり、回転軸11との間を大きく
して振動、摩耗を防ぐ。負荷時には流体圧力がバネ3に
抗して弁2を下流側13方向に押し、セグメント1が壁
面10aに接するのでこの面をシールすると共にセグメ
ント1の作動を安定化する。
Description
ービンの翼、等の回転部と静止部との間に設けたシール
セグメントを有するタービン・アクティブクリアランス
制御装置に関する。
転部と静止部の間に用いられるシールセグメントの断面
図である。図において、静止部10と回転部11との間
にはシールセグメント21が設けられており、負荷の増
大に伴い、上流側12と下流側13との圧力差も高まる
ことにより、半径方向の力26、ばね反力24の差圧力
でシール面摩擦力25に抗してシールセグメント21を
内径側に移動させる。
止部10と回転部11との間隙を大きくし、接触による
振動の発生や、シール部摩耗を防ぎ、負荷運転時にはシ
ールセグメント21を内径側14へ移動させて両者の間
隙を小さくして蒸気又はガスの漏洩を減少させている。
気又はガスタービンの起動、停止時はシールセグメント
21により静止部10を回転部11の間隙を大きくし、
接触による振動発生やシール部摩耗を防ぎ、負荷運転時
にはシールセグメント21を移動させて間隙を小さくし
て、蒸気あるいはガスの漏洩を減少させる為に、負荷増
に伴って蒸気あるいはガスの作動流体の圧力が高まり、
従って差圧も高まる事を利用してシールセグメントを動
かし半径方向の間隙を調整している。
シールセグメント21の動作が不安定となる場合が多
く、普及するに至っていない。このシールセグメント2
1の動作不安定の原因は、静止部10の側面とのシール
面摩擦力25が大き過ぎる事によっている。すなわち半
径方向にシールセグメント25を動かす力となる差圧力
は同時に軸方向の力f1 も作用するため軸方向力f1 に
よるシールセグメント21と側壁との摩擦も大きくな
る。製造直後はこの接触面もなめらかであり摩擦力も大
きくないが、使用するにともなって接触面の肌荒れ等に
より摩耗力25が増大する。
ントを半径方向に動かす為に、半径方向の作用力を大き
くする工夫がなされているが、今の所、摩擦力に対して
充分な作動力となるようなものはなく、作動不安定が生
じるため普及に至っていない。
を解決するために、タービンの回転軸と静止部との間に
設けられるシールセグメントに軸方向に貫通する通路部
を設け、この通路部に弁機構を設け、この弁機構により
低負荷時にはシールセグメントの移動を可能とし、シー
ルセグメントと回転軸との間隙を大きく、負荷運転時に
はその間隙を小さくすることを可能にする構成とする。
部との間に設けられ、同静止部の前記回転軸の軸方向に
沿った溝内で移動可能で、かつ前記回転軸を流体上流側
と下流側との間で軸シールするシールセグメントと;同
シールセグメントを前記軸方向に貫通し、前記流体を上
流側から下流側へ流入可能とする通路部と;同通路部の
途中に設けられ、起動、停止の低負荷時にはバネ力によ
り上流側に移動して前記流体を前記通路部の下流側に流
入させ、その流体圧力で前記シールセグメントを前記溝
内で上流側に移動させて同溝内の下流側壁面と非接触状
態にさせ、負荷運転時には流体圧力により前記バネ力に
抗して下流側に移動して前記通路を閉じると共にその流
体圧力で前記シールセグメントを下流側に移動させ、前
記溝内の前記下流側壁面と接触させる弁機構とを具備し
てなり、低負荷時には前記回転軸と前記シールセグメン
トとの間隙を大きく、負荷運転時は同間隙を小さくし、
蒸気又はガスの漏洩量を低減させることを特徴とするタ
ービン・アクティブクリアランス制御装置を提供する。
動や停止時には、上流、下流の圧力差が小さく、弁機構
は通路部内でバネ力により上流側へ押し出されているの
で流体は通路部で上流から下流側へ通じ、下流側の圧力
は上流側にほとんど同じであり、シールセグメントの溝
内下流側壁面への押し付け力は極めて小さく、シールセ
グメントが容易に半径方向に作動する。従って、タービ
ン起動時はシールセグメントは外径側に移動でき、回転
軸と静止部との間隙を大きくして接触による振動やシー
ル部摩耗を低減できる。
するのでその差圧によりシールセグメントは溝内で内径
側に移動する。その後、弁機構が通路部内で下流方向に
押し付けられ、流体の通路が閉じ、シールセグメントは
その流体圧力で溝内の下流側の側壁面に接し、側壁部の
シールが形成されると共に回転軸と静止部との間隙を小
さくでき蒸気又はガスの漏洩量を低減することができ
る。
に移動し、シールセグメントの溝内下流側に流体が流入
し、その圧力が上昇するので、シールセグメントは溝内
の下流側側壁面へ押し付け力が低下し、作用する力によ
り容易に半径外側方向の元の位置へ移動させる事が出来
る。
的に説明する。図1は本発明の一実施例に係るタービン
・アクティブクリアランス制御装置に関する断面図であ
る。図において、10はタービンの静翼(ノズル)内側
先端部、等の静止部、11は動翼外径側先端部、ロータ
軸、等の回転部で、その間の静止部10にはシールセグ
メント1が設けられている。シールセグメント1には軸
方向に通路4が上流側12から下流側13に貫通して設
けられ、パイロット弁2がバネ3を介して設けられてい
る。通路4の下流側は溝5に連通しており静止部10の
側壁10aとの接触面積を小さくしている。
力P1 を下流側13へ導入する通路4は静止部10の側
壁10aとシールセグメント1との接触面積を小さくす
るために設けた溝5の容積に比べて充分に大きくし、軸
方向力f2 を効果的に低減させることができる。この通
路4の容積は過度に大きいと側面でのシール効果が消失
するので、タービン負荷の低い時、すなわち差圧の小さ
い時はシールセグメント1が下流側13の壁10aに接
触せず、浮いたような状態となるようにし、タービン負
荷が上昇し、シールセグメント1の半径方向動作が完了
した段階では側面10aのシール効果を生じさせる為に
パイロット弁21をセグメントに設けたものである。
時は、パイロット弁2はバネ3により上流側12へ押し
出されているので、下流側13の圧力は上流側12にほ
とんど同じであり、下流側13への押し付け力即ち、軸
方向の力f2 は極めて小さく、従って、そのシール面摩
擦力6も小さくなり、シールセグメント1が容易に半径
方向に作動するようになる。
ト1は外径側により、負荷上昇により差圧が増大するの
で内径側14に移動する。その後、パイロット弁2が下
流側13の方向に押し付けられ、下流側13の側壁部の
シールが形成される。
2に移動し、シールセグメント1の下流側の溝5内の圧
力が上昇するので、シールセグメント1の下流側13の
側壁10aへ押しつけ力が低下し、摩擦力6も小さくな
るので容易にシールセグメント1を半径外側方向へ作用
するバネ力24により、元の位置へ移動させる事が出来
る。
来と比べて減少させ、シールセグメントを半径方向に効
果的に移動できるようにしたものである。この効果を式
で示すと、従来の軸方向の力をf1 、シール面の接触面
積をA1 (図5参照)、本実施例での軸方向の力を
f2 、接触面積をA2 、上流側12と下流側13との差
圧をΔPとすると、f1 =A1 ×ΔP、f2 =A2 ×Δ
Pとなり、A1 >A2 であるから、f1 >f2 となり、
従来の軸方向の力f1 より本実施例での軸方向の力f2
を小さくすることができる。
拡大図であり、圧力導入用の通路4の面積の関係を示し
ている。図において、A0 ,A1 ,A2 〜A7 は流体通
路の面積であり、セグメントが低負荷時、下流側に密着
しない条件は、A0 >(A1+A2 )>A3 >A4 >A
5 >A6 >(A7 +A8 )として、バネ力により、(A
1 +A2 )>A3 となるように設定する。
2前後の圧力の関係を示した図で、(a)は通路面積と
流体流れ方向との関係を示し、(b)は上流側と下流側
の間の差圧の分布を示している。
は負荷上昇時にパイロット弁2が下流側に移動した時の
前後の圧力を、(b)は負荷下降時にパイロット弁が上
流側に移動した時の前後の圧力の関係を示している。
セグメントにおける差圧力とバネによる復元力の差が小
さいために、シールセグメントを側面に押し付ける軸方
向の力による側面の摩擦力に打ち勝ってシールセグメン
トを半径方向に効果的に動かせなかったが、前述のよう
に通路4を設け、パイロット弁2とバネ3をこの通路4
内に設けたので、タービンの低負荷時にはシールセグメ
ント1と静止部10の側面との摩擦力6を低減させ、振
動の発生やシール部の摩耗を防止し、負荷時には半径方
向の作用力を安定させて高いシール効果を得ることがで
きるものである。
によれば、タービンの回転軸と静止部との間に設けられ
るシールセグメントに軸方向に貫通する通路部を設け、
この通路部に弁機構を設け、この弁機構により低負荷時
にはシールセグメントの移動を可能とし、シールセグメ
ントと回転軸との間隙を大きく、負荷運転時にはその間
隙を小さくすることを可能にする構成としたので、次の
ような効果を奏するものである。
荷時にはセグメントと回転部の半径方向間隙が大きく、
軸振動によりシール部が接触し、シール部の摩耗する事
を防ぎ、高負荷時は軸振動が安定しているので、間隙が
小さくなっても接触する事が無く、高いシール効果が継
続して得られるので、性能向上に大きく寄与する。
ントの動作不安定が生じ、普及されなかったが本発明に
おいてはシールセグメントの作動が安定しているので軸
シールとして有効な手段となるものである。
クリアランス制御装置の断面図である。
ある。
クリアランス制御装置の通路部面積、差圧の関係を示
し、(a)は流体流れ方向と通路部の面積との関係を示
す図、(b)は流体流れ方向での圧力分布を示す図であ
る。
クリアランス制御装置の負荷と差圧との関係を示し、
(a)は負荷上昇時、(b)は負荷下降時の負荷とパイ
ロット弁前後の圧力をそれぞれ示す。
示す。
Claims (1)
- 【請求項1】 タービンの回転軸と静止部との間に設け
られ、同静止部の前記回転軸の軸方向に沿った溝内で移
動可能で、かつ前記回転軸を流体上流側と下流側との間
で軸シールするシールセグメントと;同シールセグメン
トを前記軸方向に貫通し、前記流体を上流側から下流側
へ流入可能とする通路部と;同通路部の途中に設けら
れ、起動、停止の低負荷時にはバネ力により上流側に移
動して前記流体を前記通路部の下流側に流入させ、その
流体圧力で前記シールセグメントを前記溝内で上流側に
移動させて同溝内の下流側壁面と非接触状態にさせ、負
荷運転時には流体圧力により前記バネ力に抗して下流側
に移動して前記通路を閉じると共にその流体圧力で前記
シールセグメントを下流側に移動させ、前記溝内の前記
下流側壁面と接触させる弁機構とを具備してなり、低負
荷時には前記回転軸と前記シールセグメントとの間隙を
大きく、負荷運転時は同間隙を小さくし、蒸気又はガス
の漏洩量を低減させることを特徴とするタービン・アク
ティブクリアランス制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9058195A JP3686119B2 (ja) | 1995-04-17 | 1995-04-17 | タービン・アクティブクリアランス制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9058195A JP3686119B2 (ja) | 1995-04-17 | 1995-04-17 | タービン・アクティブクリアランス制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08284609A true JPH08284609A (ja) | 1996-10-29 |
| JP3686119B2 JP3686119B2 (ja) | 2005-08-24 |
Family
ID=14002416
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9058195A Expired - Lifetime JP3686119B2 (ja) | 1995-04-17 | 1995-04-17 | タービン・アクティブクリアランス制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3686119B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2019002403A (ja) * | 2017-06-15 | 2019-01-10 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | タービンシュラウドアセンブリ |
-
1995
- 1995-04-17 JP JP9058195A patent/JP3686119B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3686119B2 (ja) | 2005-08-24 |
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