JP6197985B2 - シール構造、これを備えたタービン装置 - Google Patents
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Description
即ち、本発明に係るシール構造は、ラビリンス構造とアブレイダブルシール構造とを兼ね備え、前記ラビリンス構造において動作流体の剥離渦を形成するための角部を構成する二面のうちの一方の面にアブレイダブル層が形成され、前記アブレイダブル層に向かって延在するシールフィンを有するタービン翼のシール構造であって、前記角部を構成する二面のうちの他方の面の縁部に、この他方の面の面方向に沿って前記一方の面よりも高く突出し、上流側を向くステップ面、及び、下流側を向いて突出方向に向かうに従って上流側に傾斜する傾斜面を有するフランジ部と、前記傾斜面と該傾斜面に連続する前記他方における径方向内側を向く周面との間に画成される空間に、これら傾斜面及び周面に接触するように設けられ、前記シールフィンの先端に対応する位置に周方向に延在する溝が形成されたアブレイダブル層と、を備えることを特徴とする。
上記構成によれば、快削材の密着度を上げて、運転中の剥離を防止することができる。
以下、本発明の第1実施形態について、図1、図2、及び図3を参照しながら説明する。まず、本発明の第1実施形態に係る蒸気タービンの構成について説明する。図1は、第1実施形態に係る蒸気タービン71を示す概略断面図である。
このシール構造11は、例えば蒸気タービン装置に適用されているものであり、ラビリンス構造とアブレイダブルシール構造とを兼ね備えている。なお、図2において、ステップ部6a〜6dのアキシャル面61とラジアル面62とがなす角部C1付近以外の構造は、図9、図10に示す従来のシール構造101と同一であるため、各部に同一符号を付して説明を省略する。
次に、本発明の第2実施形態について、図4を参照しながら説明する。図4は、本発明の第2実施形態を示すシール構造の縦断面図である。
このシール構造11Bにおいても、角部C2を構成するラジアル面62の縁部にフランジ部8Bが形成されている。このフランジ部8Bは、ラジアル面62に薄い金属の板部材10を溶接、溶着等により固着し、この板部材10の先端をアキシャル面61よりも突出させることにより形成されている。フランジ部8Bの、アキシャル面61からの突出量は、第1実施形態におけるフランジ部8Aの場合と同じく、アブレイダブル層7の膜厚に等しくなるように設定されている。なお、板部材10はタービン軸の周方向に沿って複数の部分に分割される形状であってもよい。
次に、本発明の第3実施形態について、図5を参照しながら説明する。図5は、本発明の第3実施形態を示すシール構造の縦断面図である。
このシール構造11Cにおいては、フランジ部8Cは、ラジアル面62と下流側を向いてタービン翼1側に向かうに従って上流側に傾斜する傾斜面63を有している。即ち、フランジ部8Cは、先端が細い構造となっている。傾斜面63の角度はラジアル面62に対して15°〜30°程度とされている。
そして、アブレイダブル層7は、フランジ部8Cの傾斜面63と傾斜面63に連続するアキシャル面61との間に画成される空間に、これら傾斜面63及びアキシャル面61に接触するように設けられ、シールフィン2a〜2dの先端に対向するように配置される。
また、傾斜面63が傾斜構造であることにより、アブレイダブル層7の密着性が向上し、剥離に対する耐久性が向上する。
図6は、フランジ部8が形成されるハウジング5の斜視図である。ハウジング5は、周方向に分割構造(例えば六分割)とされている。
本実施形態のハウジング5の分割部合わせ面51の径方向内側の端部には面取り52が設けられている。即ち、図7に示すように、分割部合わせ面51は平面状に形成されておらず、内周側の端部が傾斜した構造となっている。
なお、分割部合わせ面51における平面部に、図8に示すような組合せ構造の段差53を設けて、ハウジング5同士の結合をより強固にする構造を採用してもよい。
例えば、アブレイダブル層を設ける面はアキシャル面以外の面であってもよく、剥離渦を発生させる角部は、必ずしも直角でなくてもよい。
また、上記実施形態では、本発明を復水式の蒸気タービンに適用したが、他の型式の蒸気タービン、例えば、二段抽気タービン、抽気タービン、混気タービン等に適用することもできる。
更に、上記実施形態では、本発明を蒸気タービンに適用したが、ガスタービンにも適用することができ、更には、回転翼を有する全ての機器に本発明を適用することができる。
3a〜3c キャビティ部
5 ハウジング(ステータ)
6a〜6d ステップ部
7 アブレイダブル層(快削材)
8A,8B フランジ部(凸部)
10 板部材
11,21 シール構造
21 シール面
51 割部合わせ面
52 面取り
61 アキシャル面(角部を構成する面、周面)
62 ラジアル面(角部を構成する面、ステップ面)
63 傾斜面
A 主渦
B 剥離渦
C1,C2 角部
Claims (5)
- ラビリンス構造とアブレイダブルシール構造とを兼ね備え、
前記ラビリンス構造において動作流体の剥離渦を形成するための角部を構成する二面のうちの一方の面にアブレイダブル層が形成され、前記アブレイダブル層に向かって延在するシールフィンを有するタービン翼のシール構造であって、
前記角部を構成する二面のうちの他方の面の縁部に、この他方の面の面方向に沿って前記一方の面よりも高く突出し、上流側を向くステップ面、及び、下流側を向いて突出方向に向かうに従って上流側に傾斜する傾斜面を有するフランジ部と、
前記傾斜面と該傾斜面に連続する前記他方における径方向内側を向く周面との間に画成される空間に、これら傾斜面及び周面に接触するように設けられ、前記シールフィンの先端に対応する位置に周方向に延在する溝が形成されたアブレイダブル層と、を備えることを特徴とするシール構造。 - 前記フランジ部は、前記他方における径方向内側を向く周面を、前記フランジ部が残るように削り下げることにより形成されていることを特徴とする請求項1に記載のシール構造。
- 前記フランジ部は、前記他方に固着した板部材により形成されていることを特徴とする請求項1に記載のシール構造。
- 前記フランジ部が設けられ、周方向に分割されたハウジングを備え、
前記ハウジングの分割部合わせ面の径方向内側の端部に面取りを設けたことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のシール構造。 - 請求項1から4のいずれかのシール構造を備えたことを特徴とするタービン装置。
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