JPH11270304A - 回転機械の軸端シール装置 - Google Patents

回転機械の軸端シール装置

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JPH11270304A
JPH11270304A JP9400098A JP9400098A JPH11270304A JP H11270304 A JPH11270304 A JP H11270304A JP 9400098 A JP9400098 A JP 9400098A JP 9400098 A JP9400098 A JP 9400098A JP H11270304 A JPH11270304 A JP H11270304A
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Koji Shimizu
幸司 清水
Hisakuni Takenaga
久邦 竹永
Masayoshi Sasaki
公良 佐々木
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  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸端シール機能を充分に保持しつつ、グラン
ドコンデンサ及びその付属設備を不要として、装置が簡
単化されるとともに、設備コストが低減され、さらにプ
ラントスペースの有効利用をなし得る回転機械の軸端シ
ール装置を提供する。 【解決手段】 車室内部に、ロータの外周に近接して設
けられたシール部材を介して連通され、蒸気等のシール
流体が導入される流体入口空間を設けてなる回転機械の
シール装置において、前記流体入口空間と大気との間に
第2のシール流体が導入される第2流体入口空間を設け
るとともに、前記ロータの外周に半径方向に伸びて出口
端が入口端よりも大径の流体通路が設けられたディスク
を設け、前記流体通路の入口端を前記第2流体入口空間
に連通するとともに出口端を大気に連通し、前記第2の
シール流体の入口側と出口側との間をシールするシール
部材を設けてなる。

Description

【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
転機械における回転軸のシール装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図3は蒸気タービンにおける軸端部のシ
ール装置の従来技術の1例を示す。図3において、1は
蒸気タービンの車室、2は回転駆動されるロータ(回転
軸)、3及び11は前記車室1に固定されたパッキンケ
ースである。6、7は前記パッキンケース3の内周に取
付けられた環状のパッキン環、10は前記パッキンケー
ス11の内周に取付けられた環状のパッキン環である。
該パッキン環6、7、10はその内周に軸方向に沿って
複数設けられた複ラビリンスフィン(詳細図示は省略)
を前記ロータ2の外周に近接させて設置されている。
【0003】4はシール蒸気管で、前記パッキン環6と
7との間に形成されるシール蒸気入口空間33に接続さ
れ、該空間33内にシール用の蒸気を供給している。3
1は前記パッキン環7と10との間に形成される空間
で、排出管34及びコンデンサ入口管35を介して後述
するグランドコンデンサ5に接続されている。5は外気
の車室内部32への侵入を阻止するためのグランドコン
デンサで、入口側を前記のように空間31に接続され、
出口側を出口管36を介してエゼクタ8に接続されてい
る。37は該エゼクタ8の作動空気導入管、38はエゼ
クタ排出管である。
【0004】かかるシール装置を備えた蒸気タービンの
運転時において、車室内部32の圧力をPi 、パッキン
環7と10との間の空間、つまり出口側の空間31内の
圧力をP2 とすると、パッキン環6と7との間の空間、
つまりシール蒸気入口空間33にはシール蒸気管4を通
って前記車室内部32の圧力Pi 及び出口側の空間31
の圧力P2 よりも高い圧力P1 なるシール蒸気が供給さ
れている。このシール蒸気は、パッキン環6の内周隙間
を通って車室内部32に微量漏洩することにより、車室
内部32側をシールしている。
【0005】又、前記グランドコンデンサ5に管35及
び34を介して接続されている前記出口側の空間31の
圧力P2 は、該グランドコンデンサ5に接続されている
エゼクタ8に吸引されて負圧に保持されている。従っ
て、前記空間31内にある蒸気及び空気は、シール蒸気
管4からシール蒸気入口空間33に導入されたシール蒸
気とともに、排出管34及び入口管35からグランドコ
ンデンサ5に排出され、大気のタービン内部への侵入が
阻止される。
【0006】また、前記グランドコンデンサ5内に混入
した空気は、前記エゼクタ8の吸引作用により出口管3
6及び該エゼクタ8を経てエゼクタ排出管38から大気
中へ放出される。更に、蒸気入口側軸端部についても、
前記シール蒸気管4及びグランドコンデンサ5に接続さ
れた配管9により該軸端部のシールをなしている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】図3に示す従来技術に
あっては、出口側の空間31の圧力を調整してシール蒸
気及び空気を排出するためのグランドコンデンサ5を必
要とする。このため、かかる従来技術においては、該グ
ランドコンデンサ5本体及びこれに付属するグランドコ
ンデンサ冷却水用設備を必要とし、装置の構造が複雑と
なり、高コストとなるとともに、該グランドコンデンサ
5及びその付属設備の設置スペースを必要とし、プラン
トのスペースが拡大されるという問題点を抱えている。
【0008】本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、軸
端シール機能を充分に保持しつつ、グランドコンデンサ
及びその付属設備を不要として、装置が簡単化されると
ともに、設備コストが低減され、さらにプラントスペー
スの有効利用をなし得る回転機械の軸端シール装置を提
供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するため、第1発明として車室内部に、ロータの外周
に近接して設けられたシール部材を介して連通され、蒸
気等のシール流体が導入される流体入口空間を設けてな
る回転機械において、前記流体入口空間と大気との間に
第2のシール流体が導入される第2入口空間を設けると
ともに、前記ロータの外周に半径方向に伸びて出口端が
入口端よりも大径の流体通路が設けられたディスクを設
け、前記流体通路の入口端を前記第2入口空間に連通す
るとともに出口端を大気に連通し、前記第2のシール流
体の入口側と出口側との間をシールするシール部材を設
けてなることを特徴とする回転機械のシール装置を提案
する。
【0010】第2発明は、前記第1発明において、前記
ディスクが、前記ロータと別体に構成されて該ロータの
外周に焼ばめ等の固挿手段により固定されてなる。
【0011】第3発明は前記第1発明において、前記デ
ィスクが前記ロータの外周に一体に設けられてなる。
【0012】第4発明は前記第1〜第3発明の何れかに
おいて、前記ディスクの流体通路の出口端の外周側に、
該出口端が開口し、前記流体通路内での前記第2のシー
ル流体の動圧を回復する空間を設け、該空間を大気に連
通してなる。
【0013】第5発明は前記第4発明において、前記空
間と大気との間を所定長さの排出管により接続してな
る。
【0014】かかる発明によれば、シール用の流体入口
空間と大気との間に形成された第2流体入口空間に第2
のシール流体を導入し、該第2のシール流体をディスク
に設けた半径方向の流体通路内を内周側から外周側へと
流すことにより、ロータの回転に伴なう遠心力によるポ
ンピング作用で全圧を上昇させた後、外周側の空間で動
圧を回復させて大気圧以上の静圧を生ぜしめ、該静圧と
大気圧との差によって前記第2シール流体を大気へ排出
するとともに、前記第2シール流体の入口側と出口側と
をシール部材にてシールするので、従来技術のようなグ
ランドコンデンサを装備することなく、軸端部のシール
を確実になすことができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施
形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、そ
の相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、こ
の発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説
明例にすぎない。
【0016】図1は本発明の実施形態に係る蒸気タービ
ンの軸端部シール装置の要部断面図、図2は図1のA−
A線矢視図である。図1〜図2において、1は蒸気ター
ビンの車室、2は回転駆動されるロータ(回転軸)、3
及び11は前記車室1に固定されたパッキンケースであ
る。6、7は前記パッキンケース3の内周に取付けられ
た環状のパッキン環、10は前記パッキンケース11の
内周に取付けられた環状のパッキン環である。該パッキ
ン環6、7、10はその内周に軸方向に沿って複数設け
られた複ラビリンスフィン(詳細図示は省略)を前記ロ
ータ2の外周に近接させて設置されている。
【0017】4はシール蒸気管で、前記パッキン環6と
7との間に形成されるシール蒸気入口空間33に接続さ
れ、該空間33内にシール用の蒸気を供給している。2
2は前記ロータ2の外周に焼ばめ等により固挿された環
状のディスク、23は該ディスク22とロータ2との廻
り止めをするための回り止めねじである。前記ディスク
22は前記内側のパッキン環7と軸端側のパッキン環1
0との間の空間内に設けられ、中央部に半径方向に貫通
された蒸気通路穴26が穿設されている(図2参照)。
【0018】25は前記ロータ2の、前記ディスク22
の嵌合面に沿って刻設された蒸気通路溝で、両端開口部
が後述するディスク22の内側及び外側の空間41及び
43に連通されるとともに、中央部が前記ディスク22
の蒸気通路穴26に連通されている。
【0019】16及び17は前記ディスク22の外側に
該ディスク22の蒸気通路穴26の開口端をはさんで設
置されたパッキン環である。該パッキン環16及び17
は、前記パッキン環6、7、10と同様なラビリンスフ
ィンを有するパッキン環である。該パッキン環16はパ
ッキンケース15を介して車室1に固定支持され、また
パッキン環17は前記パッキン環10とともにパッキン
ケース11に固定支持されている。
【0020】そして、前記パッキン環16及び17に囲
まれた空間34は前記ディスク22の蒸気通路穴26の
外周端が開口する出口側の空間となっている。また該パ
ッキン環16と前記パッキン環7との間には内側の空間
41即ち第2流体入口空間が形成されるとともに、パッ
キン環10との間には外側の空間43が形成される。8
は前記従来技術と同様のエゼクタ、37は該エゼクタ8
の空気導入管、38はエゼクタ排出管であり、該エゼク
タ8はロータ2が回転しないときに軸端部をシールする
ために用いる。
【0021】19は前記第2流体入口空間41に接続さ
れる蒸気及び空気即ち第2の流体の流体ラインとなる配
管である。28は該配管19から分岐されて前記エゼク
タ8の入口に接続される配管である。14は前記空間3
4と大気とを接続する排出管で、前記空間34にある、
前記蒸気通路溝25及び蒸気通路穴26を通ってきた排
気側シール部の蒸気及び空気、並びに配管19からの蒸
気及び空気を大気中に排出する。
【0022】かかる構成からなる軸端シール装置におい
て、シール蒸気入口空間33には、シール蒸気管4を通
って車室内部32の圧力Pi 及び空間41の圧力P1'よ
りも高い圧力のシール蒸気が供給されている。このシー
ル蒸気は、パッキン環6の内周隙間を通って、車室内部
32に微量漏洩することにより、車室内部32側をシー
ルしている。
【0023】配管19には蒸気入口側軸端からの蒸気及
び空気(第2流体)が導かれており、この蒸気及び空気
は第2流体入口空間41内に供給され、前記蒸気通路溝
25及び蒸気通路穴26を通って空間34に流入する。
【0024】かかる蒸気及び空気の流動時において、直
径D1 の位置にある蒸気通路溝25及び蒸気通路穴26
の内周開口端の静圧P1'は、ロータ2及びこれに固定さ
れたディスク22の回転によってポンピング効果を受
け、前記蒸気及び空気は、直径D2 にある前記蒸気通路
穴26の外周出口端、即ち前記空間34への開口端に移
動する間に全圧が上昇する。
【0025】そして、蒸気通路穴26の空間34への出
口端において、静圧P2'となった蒸気及び空気は、空間
34において、前記全圧の上昇に伴なう動圧の圧力回復
により静圧がPB に上昇する。そしてこの静圧PB の蒸
気及び空気を排出管14を介して大気中に放出するた
め、下記式(1)のように圧力設定を行なう。
【0026】 PB−PC=PE−ΔρgΔH ……(1) ここでPC=大気圧 PE=排出管14等の配管の圧力損失 Δρ=(空間34の蒸気及び空気の密度)−(排出管1
4出口部の大気の密度) ΔH=(排出管14の出口高さ)−(空間34の上端部
高さ) である。
【0027】従って、前記蒸気通路溝25及び蒸気通路
穴26の形状及び大きさを前記ポンピング効果による所
要圧力(静圧)PB が得られるように設定するととも
に、前記式(1)を満足するように空間34及び排出管
14の寸法あるいは要目を設定すれば、蒸気入口側軸端
から空間41に入った蒸気及び空気は蒸気通路溝25及
び蒸気通路穴26を通って空間34に入り、該空間34
から排出管14を通って大気中に円滑に放出される。
【0028】また、空間41及びこれと蒸気通路溝25
を介して連通される空間43と出口側の空間34との間
にパッキン環16及び17を夫々設けることにより、排
出側の空間への蒸気及び空気の漏洩を低減する。
【0029】またロータ2が回転していないときには、
バルブ27を開き、エゼクタ8を作動させて、空間41
及びこれに連通する空間内の蒸気及び空気を吸引するこ
とにより、軸端部をシールする。
【0030】本発明は、以上の実施形態に係る蒸気ター
ビンの軸端部に限らず、ガスタービン、軸流圧縮機、ポ
ンプ等、シール流体を使用して軸端部のシールを行なう
回転機械に広く適用できる。
【0031】
【発明の効果】以上記載のごとく本発明によれば、第2
のシール流体を、シール流体入口空間と大気との間に形
成された第2入口空間に導き、該第2シール流体をディ
スクに設けた流体通路内を半径方向に流すことによるポ
ンピング効果により、前記流体通路の外側の空間におけ
る静圧を大気圧以上に上昇させることができ、該静圧と
大気圧との差圧により該第2シール流体を大気に排出す
るとともに、前記第2シール流体を大気に排出するとと
もに、前記第2シール流体の入口側と出口側とをシール
部材でシールすることによって、従来技術のような、グ
ランドコンデンサを装備することなく軸端部のシールを
確実になすことができる。
【0032】従って、本発明によれば、前記のようにグ
ランドコンデンサ及びその付属設備を省略することがで
きて、装置が簡単化されるとともに、装置コストを低減
することができる。また前記グランドコンデンサの省略
によりプラントスペースの有効利用が可能となる
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る蒸気タービンの軸端部
シール装置の要部縦断面図である。
【図2】図1のA−A線矢視図である。
【図3】従来技術を示す図1に対応する図である。
【符号の説明】
1 車室 2 ロータ 3、11、15 パッキンケース 4 シール蒸気管 6、7、10、16、17 パッキン環 8 エゼクタ 14 排出管 19、28 配管 22 ディスク 25 蒸気通路溝 26 蒸気通路穴 32 車室内部 33、34 空間 37 空気導入管 38 エゼクタ排出管 41 空間(内側) 43 空間(外側)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車室内部に、ロータの外周に近接して設
    けられたシール部材を介して連通され、蒸気等のシール
    流体が導入される流体入口空間を設けてなる回転機械に
    おいて、 前記流体入口空間と大気との間に第2のシール流体が導
    入される第2流体入口空間を設けるとともに、 前記ロータの外周に半径方向に伸びて出口端が入口端よ
    りも大径の流体通路が設けられたディスクを設け、 前記流体通路の入口端を前記第2流体入口空間に連通す
    るとともに出口端を大気に連通し、 前記第2のシール流体の入口側と出口側との間をシール
    するシール部材を設けてなることを特徴とする回転機械
    のシール装置。
  2. 【請求項2】 前記ディスクが前記ロータと別体に構成
    されて該ロータの外周に焼ばめ等の固挿手段により固定
    されてなる請求項1記載の回転機械のシール装置。
  3. 【請求項3】 前記ディスクが前記ロータの外周に一体
    に設けられてなる請求項1記載の回転機械のシール装
    置。
  4. 【請求項4】 前記ディスクの流体通路の出口端の外周
    側に、該出口端が開口し、前記流体通路内での前記第2
    のシール流体の動圧を回復する空間を設け、該空間を大
    気に連通してなる請求項1乃至3の何れか1つに記載の
    回転機械のシール装置。
  5. 【請求項5】 前記空間と大気との間を所定長さの排出
    管により接続してなる請求項4記載の回転機械のシール
    装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102588007A (zh) * 2012-03-24 2012-07-18 华电电力科学研究院 汽轮机汽封的组合方法
JP2017517695A (ja) * 2014-05-30 2017-06-29 ヌオーヴォ ピニォーネ ソチエタ レスポンサビリタ リミタータNuovo Pignone S.R.L. ターボ機械用のシールデバイス

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102588007A (zh) * 2012-03-24 2012-07-18 华电电力科学研究院 汽轮机汽封的组合方法
JP2017517695A (ja) * 2014-05-30 2017-06-29 ヌオーヴォ ピニォーネ ソチエタ レスポンサビリタ リミタータNuovo Pignone S.R.L. ターボ機械用のシールデバイス

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