JP6763538B2 - Rotating machine - Google Patents

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JP6763538B2
JP6763538B2 JP2016012222A JP2016012222A JP6763538B2 JP 6763538 B2 JP6763538 B2 JP 6763538B2 JP 2016012222 A JP2016012222 A JP 2016012222A JP 2016012222 A JP2016012222 A JP 2016012222A JP 6763538 B2 JP6763538 B2 JP 6763538B2
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  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
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Description

本開示は回転機械に関する。 The present disclosure relates to rotary machines.

蒸気タービン、ガスタービン及び圧縮機等の回転機械は、通常、静止部と回転部との間の隙間、例えば、動翼と動翼を囲繞する部材との間の隙間や静翼とロータ軸との間の隙間、における流体の流れを制限可能なシール装置を備えている。
例えば、特許文献１が開示する蒸気タービンのラビリンスシール装置は、ロータ軸を嵌装した静止部材に設けられたラビリンスシール部材と、ラビリンスシール部材の内面に付設された複数のシールフィンとを有し、複数のシールフィンが複数のシールチャンバーを区分して形成する。そして、ラビリンスシール部材の一側部には蒸気を導入する流入路が設けられ、この流入路に連通する流出口が、シールチャンバーの上流側へ蒸気を流出するように設けられている。
これら流入路及び流出口を通じて、シールチャンバーに流入する蒸気によって、ロータに沿って流れる旋回流が乱され、旋回流の運動成分が減少させられる。そしてこの結果として、ロータ軸の振れ回りが抑制され、ロータ軸の振動が抑制される。 Rotating machines such as steam turbines, gas turbines and compressors usually have a gap between a stationary part and a rotating part, for example, a gap between a moving blade and a member surrounding the moving blade, or a stationary blade and a rotor shaft. It is equipped with a sealing device that can limit the flow of fluid in the gap between them.
For example, the labyrinth seal device for a steam turbine disclosed in Patent Document 1 has a labyrinth seal member provided on a stationary member fitted with a rotor shaft, and a plurality of seal fins attached to the inner surface of the labyrinth seal member. , A plurality of seal fins are formed by dividing a plurality of seal chambers. An inflow path for introducing steam is provided on one side of the labyrinth seal member, and an outlet communicating with the inflow path is provided so as to allow steam to flow out to the upstream side of the seal chamber.
The steam flowing into the seal chamber through these inflow paths and outlets disturbs the swirling flow flowing along the rotor and reduces the kinetic components of the swirling flow. As a result, the swing of the rotor shaft is suppressed, and the vibration of the rotor shaft is suppressed.

特開昭６２−１１８００８号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 62-118008

特許文献１が開示するラビリンス装置では、流入路が円形の断面形状を有しており、流入路の流路面積が小さい。このため、流入路及び流出口を通じて、シールチャンバーに流入する蒸気の流量が少なく、ロータ軸に沿って流れる旋回流の運動成分を低減するには限界がある。 In the labyrinth device disclosed in Patent Document 1, the inflow path has a circular cross-sectional shape, and the flow path area of the inflow path is small. Therefore, the flow rate of steam flowing into the seal chamber through the inflow path and the outflow port is small, and there is a limit to reducing the kinetic component of the swirling flow flowing along the rotor shaft.

このため、特許文献１が開示するラビリンス装置を用いても、ロータ軸に沿って流れる旋回流によって、ロータ軸の振れ回りが生じ、ロータ軸が振動する可能性がある。特に近年、タービンの高出力化の要求に応えるべく作動流体の高圧化が進んでおり、かかる作動流体の高圧化の影響もあって、ロータ軸の振れ回り、ひいてはロータ軸の振動が生じる可能性がある。 Therefore, even if the labyrinth device disclosed in Patent Document 1 is used, the swirling flow flowing along the rotor shaft may cause the rotor shaft to swing around and vibrate. In particular, in recent years, the pressure of the working fluid has been increasing in order to meet the demand for higher output of the turbine, and due to the influence of the higher pressure of the working fluid, the rotor shaft may swing and the rotor shaft may vibrate. There is.

上述した事情に鑑み、本発明の少なくとも一実施形態の目的は、静止部と回転部との隙間における流体の流れの旋回成分が抑制され、回転部の振動が抑制される回転機械を提供することにある。 In view of the above circumstances, an object of at least one embodiment of the present invention is to provide a rotating machine in which the swirling component of the fluid flow in the gap between the stationary portion and the rotating portion is suppressed and the vibration of the rotating portion is suppressed. It is in.

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る回転機械は、
ハウジング及び前記ハウジングに固定された静翼を含む静止部と、
ロータ軸及び前記ロータ軸に固定された動翼を含み、前記静止部に対し回転可能な回転部と、
前記静止部の一部分と前記ロータ軸の径方向にて当該静止部の一部分と対向する前記回転部の一部分との隙間に設けられ、前記隙間を前記ロータ軸の軸方向にて複数の環状領域に区画する複数のシールフィンであって、前記回転部の一部分とシール隙間を存して対向する内周縁を有する複数のシールフィンと、
前記静止部の一部分に設けられ、前記複数の環状領域のうち少なくとも１つの環状領域と前記ロータ軸の軸方向にて前記静止部の一部分に隣接する隣接空間とを連通する連通路と、
前記少なくとも１つの環状領域に配置され、前記少なくとも１つの環状領域を、前記ロータ軸の周方向にて複数の扇状領域に区画する複数の隔壁と
を備え、
前記連通路は、
前記隣接空間に連なる環状溝部であって、前記ロータ軸の周方向に沿って延在するとともに前記ロータ軸の軸方向に沿って延在する環状溝部と、
前記環状溝部に連なる一端、及び、前記少なくとも１つの環状領域に連なる他端をそれぞれ有し且つ前記ロータ軸の周方向に相互に離間して配列された複数の連通孔であって、前記少なくとも１つの環状領域における流体の流れの旋回成分を抑制可能な方向にそれぞれ延在する複数の連通孔と、
を含み、
前記複数の連通孔の他端はそれぞれ、前記複数の扇状領域に連なり、
前記複数の連通孔の他端は、前記ロータ軸の回転方向にて、前記複数の扇状領域の前方側にそれぞれ連なっている。 ( 1 ) The rotary machine according to at least one embodiment of the present invention is
A housing and a stationary part including a stationary blade fixed to the housing,
A rotating portion that includes a rotor shaft and a moving blade fixed to the rotor shaft and is rotatable with respect to the stationary portion,
A part of the stationary portion and a part of the rotating portion facing the stationary portion in the radial direction of the rotor shaft are provided in a gap, and the gap is formed in a plurality of annular regions in the axial direction of the rotor shaft. A plurality of seal fins for partitioning, the plurality of seal fins having an inner peripheral edge facing a part of the rotating portion and a seal gap.
A connected passage provided in a part of the stationary portion and communicating with at least one annular region among the plurality of annular regions and an adjacent space adjacent to the portion of the stationary portion in the axial direction of the rotor shaft.
A plurality of partition walls arranged in the at least one annular region and partitioning the at least one annular region into a plurality of fan-shaped regions in the circumferential direction of the rotor shaft are provided.
The passageway
An annular groove portion connected to the adjacent space, which extends along the circumferential direction of the rotor shaft and extends along the axial direction of the rotor shaft.
A plurality of communication holes having one end connected to the annular groove portion and the other end connected to the at least one annular region and arranged apart from each other in the circumferential direction of the rotor shaft, at least one of the above. Multiple communication holes extending in directions that can suppress the swirling component of the fluid flow in one annular region,
Including
The other ends of the plurality of communication holes are connected to the plurality of fan-shaped regions, respectively.
The other ends of the plurality of communication holes are connected to the front side of the plurality of fan-shaped regions in the rotation direction of the rotor shaft.

上記構成（１）によれば、隔壁によって環状領域が複数の扇状領域に区画される。ここで、もし連通孔の他端が扇状領域に連なっていなければ、ロータ軸の軸方向に沿って見たとき、扇状領域では、ロータ軸の回転に伴って、ロータ軸の回転方向とは逆方向の旋回流が生成される。しかし、上記構成（１）では、連通孔の他端が扇状領域に連なっており、連通孔を通じて扇状領域に流入した流体の流れによって、ロータ軸の回転に伴う扇状領域内での旋回流の生成を阻害することができる。そして、扇状領域内での旋回流の生成を阻害することで、環状領域を流れる流体の旋回成分が抑制され、シール隙間における流体の流れの旋回成分が抑制され、回転部の振動が抑制される。
また、上記構成（１）では、連通孔の他端が、ロータ軸の回転方向にて扇状領域の前方側に連なっている。ロータ軸の回転に伴って扇状領域内で生成される旋回流は、扇状領域の前方側ではロータ軸の径方向外側に向かって流れる。これに対し、連通孔を通じて、ロータ軸の径方向内側に向かって流体を扇状領域に流入させることで、ロータ軸の回転に伴う扇状領域内での旋回流の生成を的確に阻害することができる。この結果として、扇状領域を流れる流体の旋回成分が抑制され、シール隙間における流体の流れの旋回成分が抑制され、回転部の振動が抑制される。 According to the above configuration ( 1 ), the annular region is divided into a plurality of fan-shaped regions by the partition wall. Here, if the other end of the communication hole is not connected to the fan-shaped region, when viewed along the axial direction of the rotor shaft, the fan-shaped region is opposite to the rotation direction of the rotor shaft as the rotor shaft rotates. A swirling flow in the direction is generated. However, in the above configuration ( 1 ), the other end of the communication hole is connected to the fan-shaped region, and the flow of the fluid flowing into the fan-shaped region through the communication hole generates a swirling flow in the fan-shaped region due to the rotation of the rotor shaft. Can be inhibited. Then, by inhibiting the generation of the swirling flow in the fan-shaped region, the swirling component of the fluid flowing in the annular region is suppressed, the swirling component of the fluid flow in the seal gap is suppressed, and the vibration of the rotating portion is suppressed. ..
Further, in the above configuration ( 1 ), the other end of the communication hole is connected to the front side of the fan-shaped region in the rotation direction of the rotor shaft. The swirling flow generated in the fan-shaped region with the rotation of the rotor shaft flows outward in the radial direction of the rotor shaft on the front side of the fan-shaped region. On the other hand, by allowing the fluid to flow into the fan-shaped region inward in the radial direction of the rotor shaft through the communication hole, it is possible to accurately prevent the generation of a swirling flow in the fan-shaped region due to the rotation of the rotor shaft. .. As a result, the swirling component of the fluid flowing in the fan-shaped region is suppressed, the swirling component of the fluid flow in the seal gap is suppressed, and the vibration of the rotating portion is suppressed.

（２）幾つかの実施形態では、上記構成（１）において、
前記少なくとも１つの環状領域は、前記複数の環状領域のうち、前記隣接空間から前記ロータ軸の軸方向にて数えて２番目以降の環状領域である。
連通孔における流体の流れは、ロータ軸の径方向内側に向かっているため、遠心力により流れづらい。その上、隣接空間と当該隣接空間から数えて１番目の環状領域との間の圧力差は、隣接空間と当該隣接空間から数えて２番目以降の環状領域との間の圧力差よりも小さい。このため、連通路が、隣接空間と１番目の環状領域との間を連通している場合、連通路を通じて１番目の環状領域に供給される流体の流量は、連通路が隣接空間と２番目以降の環状領域との間を連通している場合よりも少なくなる。逆に言えば、連通路を通じて２番目以降の環状領域へ流体を供給する方が、連通路を通じて１番目の環状領域へ流体を供給するよりも、流体の供給量が多くなる。
そこで、上記構成（２）では、連通路によって、隣接空間から２番目以降の環状領域に流体を供給することで、流体の供給量を増大している。これにより、２番目以降の環状領域における流体の流れの旋回成分が抑制され、シール隙間における流体の流れの旋回成分が抑制され、回転部の振動が抑制される。 (2) In some embodiments, Te above-described configuration (1) odor,
The at least one annular region is the second and subsequent annular regions counted in the axial direction of the rotor shaft from the adjacent space among the plurality of annular regions.
Since the fluid flow in the communication hole is directed inward in the radial direction of the rotor shaft, it is difficult to flow due to centrifugal force. Moreover, the pressure difference between the adjacent space and the first annular region counting from the adjacent space is smaller than the pressure difference between the adjacent space and the second and subsequent annular regions counting from the adjacent space. Therefore, when the connected passage communicates between the adjacent space and the first annular region, the flow rate of the fluid supplied to the first annular region through the connected passage is such that the connected passage is second to the adjacent space. It will be less than when communicating with the subsequent annular region. Conversely, the amount of fluid supplied to the second and subsequent annular regions through the communication passage is larger than that for supplying the fluid to the first annular region through the communication passage.
Therefore, in the above configuration (2) , the supply amount of the fluid is increased by supplying the fluid from the adjacent space to the second and subsequent annular regions by the continuous passage. As a result, the swirling component of the fluid flow in the second and subsequent annular regions is suppressed, the swirling component of the fluid flow in the seal gap is suppressed, and the vibration of the rotating portion is suppressed.

（３）幾つかの実施形態では、上記構成（１）又は（２）において、
前記複数の連通孔は、それぞれ、前記ロータ軸の径方向に沿って延在している。
ロータ軸の回転に伴って扇状領域内で生成される旋回流は、ロータ軸の軸方向に沿って見たとき、ロータ軸の回転方向にて扇状領域の前方側では隔壁に沿ってロータ軸の径方向外側に向かって流れる。そこで、上記構成（３）では、連通孔３６をロータ軸７の径方向に沿って延在させることで、連通孔３６を通じて扇状領域４０に流入する流体の流れの方向を、ロータ軸の径方向内側に向けている。これにより、連通孔を通じて扇状領域に流入する流体の流れが、ロータ軸の回転に伴い扇状領域で発生する旋回流と相互に逆向きに衝突し、ロータ軸の回転に伴う扇状領域内での旋回流の生成を的確に阻害することができる。この結果として、扇状領域を流れる流体の旋回成分が抑制され、シール隙間における流体の流れの旋回成分が抑制され、回転部の振動が抑制される。 ( 3 ) In some embodiments, in the above configuration ( 1 ) or ( 2 ),
Each of the plurality of communication holes extends along the radial direction of the rotor shaft.
The swirling flow generated in the fan-shaped region due to the rotation of the rotor shaft is the rotor shaft along the partition wall on the front side of the fan-shaped region in the rotation direction of the rotor shaft when viewed along the axial direction of the rotor shaft. It flows outward in the radial direction. Therefore, in the above configuration ( 3 ), by extending the communication hole 36 along the radial direction of the rotor shaft 7, the direction of the flow of the fluid flowing into the fan-shaped region 40 through the communication hole 36 is the radial direction of the rotor shaft. It faces inward. As a result, the flow of the fluid flowing into the fan-shaped region through the communication hole collides with the swirling flow generated in the fan-shaped region due to the rotation of the rotor shaft in opposite directions, and swirls in the fan-shaped region due to the rotation of the rotor shaft. It is possible to accurately inhibit the generation of flow. As a result, the swirling component of the fluid flowing in the fan-shaped region is suppressed, the swirling component of the fluid flow in the seal gap is suppressed, and the vibration of the rotating portion is suppressed.

（４）幾つかの実施形態では、上記構成（１）又は（２）において、
前記複数の連通孔は、それぞれ、前記ロータ軸の径方向に対し、前記複数の連通孔を通じて前記複数の扇状領域に流入する前記流体の流れ方向が前記ロータ軸の回転方向に近づくように傾斜している。 ( 4 ) In some embodiments, in the above configuration ( 1 ) or ( 2 ),
Each of the plurality of communication holes is inclined so that the flow direction of the fluid flowing into the plurality of fan-shaped regions through the plurality of communication holes approaches the rotation direction of the rotor shaft with respect to the radial direction of the rotor shaft. ing.

ロータ軸の回転に伴って扇状領域内で生成される旋回流は、ロータ軸の軸方向に沿って見たとき、静止部の表面側では、ロータ軸の回転方向とは逆方向に流れる。
そこで、上記構成（４）では、連通孔を通じて扇状領域に流入する流体の流れ方向を、ロータ軸の回転方向に近づけている。これにより、連通孔を通じて扇状領域に流入する流体の流れが、ロータ軸の回転に伴い扇状領域で発生する旋回流と相互に逆向きに衝突し、ロータ軸の回転に伴う扇状領域内での旋回流の生成を的確に阻害することができる。この結果として、扇状領域を流れる流体の旋回成分が抑制され、シール隙間における流体の流れの旋回成分が抑制され、回転部の振動が抑制される。 The swirling flow generated in the fan-shaped region due to the rotation of the rotor shaft flows in the direction opposite to the rotation direction of the rotor shaft on the surface side of the stationary portion when viewed along the axial direction of the rotor shaft.
Therefore, in the above configuration ( 4 ), the flow direction of the fluid flowing into the fan-shaped region through the communication hole is brought closer to the rotation direction of the rotor shaft. As a result, the flow of the fluid flowing into the fan-shaped region through the communication hole collides with the swirling flow generated in the fan-shaped region due to the rotation of the rotor shaft in opposite directions, and swirls in the fan-shaped region due to the rotation of the rotor shaft. It is possible to accurately inhibit the generation of flow. As a result, the swirling component of the fluid flowing in the fan-shaped region is suppressed, the swirling component of the fluid flow in the seal gap is suppressed, and the vibration of the rotating portion is suppressed.

（５）幾つかの実施形態では、上記構成（１）乃至（４）の何れか１つにおいて、
前記少なくとも１つの環状領域における、前記ロータ軸の径方向での前記静止部の一部分と前記回転部の一部分との間隔は、他の環状領域における間隔に比べて短い。
上記構成（５）では、連通路を通じて隣接空間と連通している少なくとも１つの環状領域における静止部の一部と回転部の一部の間隔が、他の環状領域における間隔に比べて短い。このため、連通孔の他端が、回転部の一部に近く、連通孔の他端から環状領域に流入した流体が、環状領域を流れる流体の旋回成分に対し、より強く干渉することができる。この結果として、環状領域を流れる流体の旋回成分が抑制され、シール隙間における流体の流れの旋回成分が抑制され、回転部の振動が抑制される。 ( 5 ) In some embodiments, in any one of the above configurations (1) to ( 4 ),
In the at least one annular region, the distance between the part of the stationary portion and the part of the rotating portion in the radial direction of the rotor shaft is shorter than the distance in the other annular region.
In the above configuration ( 5 ), the distance between a part of the stationary portion and a part of the rotating portion in at least one annular region communicating with the adjacent space through the connected passage is shorter than the distance in the other annular region. Therefore, the other end of the communication hole is close to a part of the rotating portion, and the fluid flowing into the annular region from the other end of the communication hole can more strongly interfere with the swirling component of the fluid flowing through the annular region. .. As a result, the swirling component of the fluid flowing in the annular region is suppressed, the swirling component of the fluid flow in the seal gap is suppressed, and the vibration of the rotating portion is suppressed.

（６）幾つかの実施形態では、上記構成（１）乃至（５）の何れか１つにおいて、
前記静止部の一部分及び前記回転部の一部分は、前記静翼の先端部及び当該静翼の先端部と対向する前記ロータ軸の一部分であるか、又は、前記ハウジングの一部分及び当該ハウジングの一部と対向する前記動翼の先端部である。 ( 6 ) In some embodiments, in any one of the above configurations (1) to ( 5 ),
A part of the stationary portion and a part of the rotating portion are a part of the rotor shaft facing the tip of the rotor blade and the tip of the rotor blade, or a part of the housing and a part of the housing. It is the tip of the moving blade facing the above.

上記構成（６）では、静止部の一部分及び回転部の一部分が、静翼の先端部及び当該静翼の先端部と対向するロータ軸の一部分である場合には、静翼の先端部と当該静翼の先端部と対向するロータ軸の一部分との隙間を流れる流体の旋回成分が抑制される。この結果として、シール隙間における流体の流れの旋回成分が抑制され、回転部の振動が抑制される。一方、静止部の一部分及び回転部の一部分が、ハウジングの一部分及び当該ハウジングの一部と対向する動翼の先端部である場合には、ハウジングの一部分と当該ハウジングの一部と対向する動翼の先端部との隙間を流れる流体の旋回成分が抑制される。この結果として、シール隙間における流体の流れの旋回成分が抑制され、回転部の振動が抑制される。 In the above configuration ( 6 ), when a part of the stationary portion and a part of the rotating portion are a part of the rotor shaft facing the tip of the stationary blade and the tip of the stationary blade, the tip of the stationary blade and the said portion. The swirling component of the fluid flowing in the gap between the tip of the stationary blade and a part of the rotor shaft facing the blade is suppressed. As a result, the swirling component of the fluid flow in the seal gap is suppressed, and the vibration of the rotating portion is suppressed. On the other hand, when a part of the stationary part and a part of the rotating part are a part of the housing and the tip of the moving blade facing the part of the housing, the part of the housing and the moving blade facing the part of the housing The swirling component of the fluid flowing through the gap with the tip of the housing is suppressed. As a result, the swirling component of the fluid flow in the seal gap is suppressed, and the vibration of the rotating portion is suppressed.

本発明の少なくとも一実施形態によれば、静止部と回転部との隙間における流体の流れの旋回成分が抑制され、回転部の振動が抑制される回転機械が提供される。 According to at least one embodiment of the present invention, there is provided a rotating machine in which the swirling component of the fluid flow in the gap between the stationary portion and the rotating portion is suppressed and the vibration of the rotating portion is suppressed.

本発明の一実施形態に係るタービンの概略的な構成を示す縦断面図である。It is a vertical sectional view which shows the schematic structure of the turbine which concerns on one Embodiment of this invention. 図１のタービンの一部を拡大して概略的に示す縦断面図である。It is a vertical sectional view which shows the part of the turbine of FIG. 1 enlarged and schematic. 図２中の領域ＩＩＩの拡大図である。It is an enlarged view of the region III in FIG. 図３中のＩＶ−ＩＶ線に沿う、タービンの一部の概略的な横断面図である。It is a schematic cross-sectional view of a part of a turbine along the IV-IV line in FIG. シール隙間を流れる流体の旋回成分によるロータ軸の振れ回りを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the swing | swing of a rotor shaft by a swirling component of a fluid flowing through a seal gap. 他の実施形態に係るタービンの図３に対応する縦断面図である。It is a vertical sectional view corresponding to FIG. 3 of the turbine which concerns on another embodiment. 他の実施形態に係るタービンの図３に対応する縦断面図である。It is a vertical sectional view corresponding to FIG. 3 of the turbine which concerns on another embodiment. 他の実施形態に係るタービンの図３に対応する縦断面図である。It is a vertical sectional view corresponding to FIG. 3 of the turbine which concerns on another embodiment. 図８中のＩＸ−ＩＸ線に沿う、タービンの一部の概略的な横断面図である。It is a schematic cross-sectional view of a part of a turbine along the IX-IX line in FIG. 図９中の領域Ｘの拡大図である。It is an enlarged view of the region X in FIG. 他の実施形態に係るタービンの図１０に対応する横断面図である。It is a cross-sectional view corresponding to FIG. 10 of the turbine which concerns on another embodiment. 他の実施形態に係るタービンの図３に対応する縦断面図である。It is a vertical sectional view corresponding to FIG. 3 of the turbine which concerns on another embodiment. 図１中の領域ＸＩＩＩの拡大図である。It is an enlarged view of the region XIII in FIG.

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示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、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。 Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described as embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention to this, but are merely explanatory examples. Absent.
For example, expressions that represent relative or absolute arrangements such as "in a certain direction", "along a certain direction", "parallel", "orthogonal", "center", "concentric" or "coaxial" are exact. Not only does it represent such an arrangement, but it also represents a state of relative displacement with tolerances or angles and distances to the extent that the same function can be obtained.
For example, expressions such as "same", "equal", and "homogeneous" that indicate that things are in the same state not only represent exactly the same state, but also have tolerances or differences to the extent that the same function can be obtained. It shall also represent the state of existence.
For example, an expression representing a shape such as a quadrangular shape or a cylindrical shape not only represents a shape such as a quadrangular shape or a cylindrical shape in a geometrically strict sense, but also an uneven portion or chamfering within a range in which the same effect can be obtained. The shape including the part and the like shall also be represented.
On the other hand, the expressions "equipped", "equipped", "equipped", "included", or "have" one component are not exclusive expressions that exclude the existence of other components.

図１は、本発明の一実施形態に係るタービン１Ａの概略的な構成を示す縦断面図である。図２は、タービン１Ａの一部を拡大して概略的に示す縦断面図である。図３は、図２中の領域ＩＩＩの拡大図である。図４は、図３中のＩＶ−ＩＶ線に沿う、タービン１Ａの一部の概略的な横断面図である。図５は、シール隙間を流れる流体の旋回成分によるロータ軸の振れ回りを説明するための図である。図６〜図８は、それぞれ、他の実施形態に係るタービン１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの図３に対応する縦断面図である。図９は、図８中のＩＸ−ＩＸ線に沿う、タービン１Ｄの一部の概略的な断面図である。図１０は、図９中の領域Ｘの拡大図である。図１１は、他の実施形態に係るタービン１Ｅの図１０に対応する横断面図である。図１２は、他の実施形態に係るタービン１Ｆの図３に対応する縦断面図である。図１３は、図１中の領域ＸＩＩＩの拡大図である。
なお、以下の説明では、タービン１Ａ〜１Ｆを一括してタービン１とも称する。 FIG. 1 is a vertical sectional view showing a schematic configuration of a turbine 1A according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged vertical sectional view of a part of the turbine 1A. FIG. 3 is an enlarged view of region III in FIG. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a portion of turbine 1A along line IV-IV in FIG. FIG. 5 is a diagram for explaining the swing of the rotor shaft due to the swirling component of the fluid flowing through the seal gap. 6 to 8 are vertical cross-sectional views corresponding to FIG. 3 of turbines 1B, 1C, and 1D according to other embodiments, respectively. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a portion of turbine 1D along the IX-IX line in FIG. FIG. 10 is an enlarged view of the region X in FIG. FIG. 11 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 10 of the turbine 1E according to another embodiment. FIG. 12 is a vertical sectional view corresponding to FIG. 3 of the turbine 1F according to another embodiment. FIG. 13 is an enlarged view of region XIII in FIG.
In the following description, turbines 1A to 1F are collectively referred to as turbine 1.

図１に示したように、タービン１は、例えばコンバインドサイクル発電に適用可能な蒸気タービンであり、発電機３に接続されている。タービン１は、蒸気を利用してトルクを発生させ、発電機３はタービン１が出力したトルクを利用して発電する。 As shown in FIG. 1, the turbine 1 is, for example, a steam turbine applicable to combined cycle power generation, and is connected to a generator 3. The turbine 1 uses steam to generate torque, and the generator 3 uses the torque output by the turbine 1 to generate power.

タービン１は、ハウジング（車室）５と、ロータ軸７と、ハウジング５に固定された静翼列と、ロータ軸７に固定された複数の動翼列とを有する。ロータ軸７は、ジャーナル軸受装置９，１０及びスラスト軸受装置１１によって、水平軸の回りで回転可能に支持され、ロータ軸７の少なくとも一部は、例えば筒形状のハウジング５内を延びている。ロータ軸７の一端側に、発電機３が接続されている。 The turbine 1 has a housing (vehicle compartment) 5, a rotor shaft 7, a stationary blade row fixed to the housing 5, and a plurality of moving blade rows fixed to the rotor shaft 7. The rotor shaft 7 is rotatably supported around a horizontal shaft by journal bearing devices 9 and 10 and a thrust bearing device 11, and at least a portion of the rotor shaft 7 extends within, for example, a tubular housing 5. A generator 3 is connected to one end side of the rotor shaft 7.

ハウジング５とロータ軸７との間には筒状の内部流路１２が形成され、内部流路１２に複数の静翼列及び動翼列が配置される。各静翼列は、ロータ軸７の周方向に配列された複数の静翼１４からなり、各静翼１４はハウジング５に対して固定されている。各動翼列は、ロータ軸７の周方向に配列された複数の動翼１５からなり、各動翼１５は、ロータ軸７に対して固定されている。各静翼列では、蒸気の流れが加速され、各動翼列では、蒸気のエネルギがロータ軸７の回転エネルギに変換される。 A tubular internal flow path 12 is formed between the housing 5 and the rotor shaft 7, and a plurality of stationary blade rows and moving blade rows are arranged in the internal flow path 12. Each vane row is composed of a plurality of vanes 14 arranged in the circumferential direction of the rotor shaft 7, and each vane 14 is fixed to the housing 5. Each rotor blade row is composed of a plurality of rotor blades 15 arranged in the circumferential direction of the rotor shaft 7, and each rotor blade 15 is fixed to the rotor shaft 7. In each blade row, the steam flow is accelerated, and in each blade row, the steam energy is converted into the rotational energy of the rotor shaft 7.

つまり、タービン１は、大別すると、静止部１７と、静止部１７に対し相対回転可能な回転部１９とを有しており、ハウジング５及び静翼１４は静止部１７を構成し、ロータ軸７及び動翼１５は回転部１９を構成している。
なお、タービン１は、高圧タービン２０、中圧タービン２２及び低圧タービン２４を含んでいるが、高圧タービン２０、中圧タービン２２及び低圧タービン２４のいずれも、静止部１７と、静止部１７に対し相対回転可能な回転部１９とを有している。 That is, the turbine 1 is roughly classified into a stationary portion 17 and a rotating portion 19 that can rotate relative to the stationary portion 17, and the housing 5 and the stationary blade 14 constitute the stationary portion 17 and the rotor shaft. The moving blade 15 and the moving blade 15 form a rotating portion 19.
The turbine 1 includes a high-pressure turbine 20, a medium-pressure turbine 22, and a low-pressure turbine 24. However, all of the high-pressure turbine 20, the medium-pressure turbine 22, and the low-pressure turbine 24 refer to the stationary portion 17 and the stationary portion 17. It has a rotating portion 19 that can rotate relative to each other.

図２、図３、図６〜図８、図１２及び図１３に示したように、タービン１は、静止部１７の一部分とロータ軸７の径方向にて当該静止部１７の一部分と対向する回転部１９の一部分との間に隙間を有する。そして、タービン１は、隙間毎に、隙間をロータ軸７の軸方向にて複数の環状領域２６に区画する複数のシールフィン２８を有している。更に、タービン１は連通路３０を有している。 As shown in FIGS. 2, 3, 6, 8, 12, and 13, the turbine 1 faces a part of the stationary portion 17 and a part of the stationary portion 17 in the radial direction of the rotor shaft 7. It has a gap between it and a part of the rotating portion 19. The turbine 1 has a plurality of seal fins 28 that partition the gap into a plurality of annular regions 26 in the axial direction of the rotor shaft 7 for each gap. Further, the turbine 1 has a communication passage 30.

シールフィン２８は、環板形状を有しており、ロータ軸７の径方向及び周方向に沿って延在している。シールフィン２８の外周縁が、静止部１７の一部分に連なるように固定され、シールフィン２８の内周縁が、回転部１９の一部分とシール隙間Ｇを存して対向している。なお、シールフィン２８の内周縁が回転部１９の一部分に連なるように固定され、シールフィン２８の外周縁が静止部１７の一部分とシール隙間Ｇを存して対向していてもよい。
なお、シールフィン２８は、ロータ軸７の周方向に並べられた扇形状の薄板によって構成されていてもよい。また、シールフィン２８の固定方法は特に限定されることはなく、シールフィン２８をワイヤや溶接によって静止部１７の一部又は回転部１９の一部に固定してもよく、或いは、シールフィン２８を静止部１７の一部又は回転部１９の一部と一体に形成してもよい。 The seal fin 28 has a ring plate shape and extends along the radial direction and the circumferential direction of the rotor shaft 7. The outer peripheral edge of the seal fin 28 is fixed so as to be continuous with a part of the stationary portion 17, and the inner peripheral edge of the seal fin 28 faces a part of the rotating portion 19 with a seal gap G. The inner peripheral edge of the seal fin 28 may be fixed so as to be connected to a part of the rotating portion 19, and the outer peripheral edge of the seal fin 28 may face a part of the stationary portion 17 with a seal gap G.
The seal fins 28 may be formed of fan-shaped thin plates arranged in the circumferential direction of the rotor shaft 7. The method of fixing the seal fin 28 is not particularly limited, and the seal fin 28 may be fixed to a part of the stationary portion 17 or a part of the rotating portion 19 by wire or welding, or the seal fin 28 may be fixed. May be integrally formed with a part of the stationary portion 17 or a part of the rotating portion 19.

連通路３０は、静止部１７の一部分に設けられており、自身を通じて、複数の環状領域２６のうち少なくとも１つの環状領域２６とロータ軸７の軸方向にて静止部１７の一部分に隣接する隣接空間３２とを連通させる。 The connected passage 30 is provided in a part of the stationary portion 17, and is adjacent to at least one of the annular regions 26 and the rotor shaft 7 in the axial direction adjacent to the portion of the stationary portion 17 through itself. Communicate with space 32.

そして、連通路３０は、図２〜図４及び図６〜図１３に示したように、環状溝部３４と、複数の連通孔３６とを含む。
環状溝部３４は、隣接空間３２に向かって開口しており、隣接空間３２に連なっている。つまり、環状溝部３４の開口は、隣接空間３２に面している。環状溝部３４は、ロータ軸７の周方向に沿って延在するとともにロータ軸７の軸方向に沿って延在している。 Then, as shown in FIGS. 2 to 4 and 6 to 13, the communication passage 30 includes an annular groove portion 34 and a plurality of communication holes 36.
The annular groove portion 34 opens toward the adjacent space 32 and is connected to the adjacent space 32. That is, the opening of the annular groove portion 34 faces the adjacent space 32. The annular groove portion 34 extends along the circumferential direction of the rotor shaft 7 and extends along the axial direction of the rotor shaft 7.

複数の連通孔３６の一端は、それぞれ、環状溝部３４に連なっている。一方、複数の連通孔３６の他端は、それぞれ、連通路３０によって隣接空間３２と連通する環状領域２６に連なっている。複数の連通孔３６は、ロータ軸７の周方向に相互に離間して配列されている。そして、複数の連通孔３６は、連通路３０によって隣接空間３２と連通する環状領域２６における流体の流れの旋回成分を抑制可能な方向に、それぞれ延在している。 One end of each of the plurality of communication holes 36 is connected to the annular groove portion 34. On the other hand, the other ends of the plurality of communication holes 36 are connected to the annular region 26 that communicates with the adjacent space 32 by the communication passage 30, respectively. The plurality of communication holes 36 are arranged so as to be separated from each other in the circumferential direction of the rotor shaft 7. The plurality of communication holes 36 extend in a direction in which the swirling component of the fluid flow in the annular region 26 communicating with the adjacent space 32 by the communication passage 30 can be suppressed.

ここで、図５に示したように、シール隙間Ｇの広さがロータ軸７の周方向にて一定ではない場合、当該シール隙間Ｇを通過する蒸気の流れが旋回成分ＳＷを含んでいると、シール隙間Ｇがロータ軸７の周方向にて部分的に狭くなっている領域でロータ軸７に力Ｆ０が作用する。そして、力Ｆ０の分力Ｆ１がロータ軸７に作用することによって、ロータ軸７の振れ回りが発生し、ロータ軸７が振動することがある。 Here, as shown in FIG. 5, when the width of the seal gap G is not constant in the circumferential direction of the rotor shaft 7, the flow of steam passing through the seal gap G includes the swirling component SW. A force F0 acts on the rotor shaft 7 in a region where the seal gap G is partially narrowed in the circumferential direction of the rotor shaft 7. Then, the component force F1 of the force F0 acts on the rotor shaft 7, so that the rotor shaft 7 swings and the rotor shaft 7 may vibrate.

これに対し上記構成によれば、連通路３０が、ロータ軸７の周方向に延在する環状溝部３４を含んでおり、連通路３０の流路面積を大きくすることができる。このため、連通路３０を通じて、より多くの流体を環状領域２６に供給することができる。この結果として、環状領域２６における流体の旋回成分が抑制されて、シール隙間Ｇにおける流体の流れの旋回成分ＳＷが抑制され、回転部１９の振動が抑制される。
なお、動翼１５や静翼１４の設計によっては、静翼１４の内側のシール隙間Ｇを流れる流体には、ほとんど旋回成分（周方向速度）が無い場合がある。このような場合であっても、上記構成によれば、流体にロータ軸７の回転方向Ｒと逆方向の旋回成分を与えることができ、ロータ軸７を含む回転部１９を安定化させることができる。 On the other hand, according to the above configuration, the communication passage 30 includes the annular groove portion 34 extending in the circumferential direction of the rotor shaft 7, and the flow path area of the communication passage 30 can be increased. Therefore, more fluid can be supplied to the annular region 26 through the communication passage 30. As a result, the swirling component of the fluid in the annular region 26 is suppressed, the swirling component SW of the fluid flow in the seal gap G is suppressed, and the vibration of the rotating portion 19 is suppressed.
Depending on the design of the moving blade 15 and the stationary blade 14, the fluid flowing through the seal gap G inside the stationary blade 14 may have almost no turning component (circumferential velocity). Even in such a case, according to the above configuration, the fluid can be provided with a turning component in the direction opposite to the rotation direction R of the rotor shaft 7, and the rotating portion 19 including the rotor shaft 7 can be stabilized. it can.

なお、複数の連通孔３６が、連通路３０によって隣接空間３２と連通する環状領域２６における流体の流れの旋回成分を抑制可能な方向に、それぞれ延在しているとは、複数の連通孔３６を通じて環状領域２６に流入した流体が、シール隙間Ｇを通じて環状領域２６に流入した流体の旋回成分と衝突する等干渉し、当該旋回成分を低減可能であるように、複数の連通孔３６がそれぞれ延在していることを意味する。 It should be noted that the plurality of communication holes 36 extend in a direction in which the swirling component of the fluid flow in the annular region 26 communicating with the adjacent space 32 by the communication passage 30 can be suppressed. The fluid flowing into the annular region 26 through the seal gap G interferes with the swirling component of the fluid flowing into the annular region 26 through the seal gap G, and the swirling component can be reduced. It means that it exists.

幾つかの実施形態では、図６に示したように、連通孔３６の流路面積が、環状領域２６に近づくにつれて徐々に小さくなっている。
上記構成によれば、連通孔３６の流路面積が、環状領域２６に近づくにつれて徐々に小さくなっていることで、連通孔３６を流れる流体の流速を増大することができ、連通孔３６を通じて環状領域２６に流入する流体の流速を増大することができる。この結果として、環状領域２６における流体の流れの旋回成分が抑制されて、シール隙間Ｇにおける流体の流れの旋回成分ＳＷが抑制され、回転部１９の振動が抑制される。 In some embodiments, as shown in FIG. 6, the flow path area of the communication hole 36 gradually decreases as it approaches the annular region 26.
According to the above configuration, since the flow path area of the communication hole 36 gradually decreases as it approaches the annular region 26, the flow velocity of the fluid flowing through the communication hole 36 can be increased, and the flow velocity of the fluid flowing through the communication hole 36 can be increased. The flow velocity of the fluid flowing into the region 26 can be increased. As a result, the swirling component of the fluid flow in the annular region 26 is suppressed, the swirling component SW of the fluid flow in the seal gap G is suppressed, and the vibration of the rotating portion 19 is suppressed.

幾つかの実施形態では、図７に示したように、連通路３０を通じて隣接空間３２と連通する少なくとも１つの環状領域２６は、複数の環状領域２６のうち、隣接空間３２からロータ軸７の軸方向にて数えて２番目以降の環状領域２６である。
換言すれば、タービンの場合、連通路３０を通じて隣接空間３２と連通する少なくとも１つの環状領域２６は、複数の環状領域２６のうち、隙間におけるロータ軸７の軸方向での流体の流れ方向にて上流から２番目以降の環状領域２６である。 In some embodiments, as shown in FIG. 7, at least one annular region 26 communicating with the adjacent space 32 through the communication passage 30 is a shaft of the rotor shaft 7 from the adjacent space 32 among the plurality of annular regions 26. It is the second and subsequent annular regions 26 counted in the direction.
In other words, in the case of a turbine, at least one annular region 26 communicating with the adjacent space 32 through the communication passage 30 is in the axial flow direction of the rotor shaft 7 in the gap among the plurality of annular regions 26. It is the second and subsequent annular regions 26 from the upstream.

連通孔３６における流体の流れは、ロータ軸７の径方向内側に向かっているため、遠心力により流れづらい。その上、隣接空間３２と当該隣接空間３２から数えて１番目の環状領域２６との間の圧力差は、隣接空間３２と当該隣接空間３２から数えて２番目以降の環状領域２６との間の圧力差よりも小さい。このため、連通路３０が、図３等に示したように隣接空間３２と１番目の環状領域２６との間を連通している場合、連通路３０を通じて１番目の環状領域２６に供給される流体の流量は、図７に示したように連通路３０が隣接空間３２と２番目以降の環状領域２６との間を連通している場合よりも少なくなる。逆に言えば、連通路３０を通じて２番目以降の環状領域２６へ流体を供給する方が、連通路３０を通じて１番目の環状領域２６へ流体を供給するよりも、流体の供給量が多くなる。 Since the fluid flow in the communication hole 36 is directed inward in the radial direction of the rotor shaft 7, it is difficult for the fluid to flow due to centrifugal force. Moreover, the pressure difference between the adjacent space 32 and the first annular region 26 counting from the adjacent space 32 is between the adjacent space 32 and the second and subsequent annular regions 26 counting from the adjacent space 32. It is smaller than the pressure difference. Therefore, when the connecting passage 30 communicates between the adjacent space 32 and the first annular region 26 as shown in FIG. 3 and the like, it is supplied to the first annular region 26 through the connecting passage 30. The flow rate of the fluid is smaller than that in the case where the communication passage 30 communicates between the adjacent space 32 and the second and subsequent annular regions 26 as shown in FIG. Conversely, the amount of fluid supplied to the second and subsequent annular regions 26 through the communication passage 30 is larger than that to supply the fluid to the first annular region 26 through the communication passage 30.

そこで、上記構成では、連通路３０によって、隣接空間３２から２番目以降の環状領域２６に流体を供給することで、流体の供給量を増大している。これにより、３番目以降のシール隙間Ｇにおける流体の流れの旋回成分ＳＷが抑制され、回転部１９の振動が抑制される。 Therefore, in the above configuration, the supply amount of the fluid is increased by supplying the fluid to the second and subsequent annular regions 26 from the adjacent space 32 by the communication passage 30. As a result, the swirling component SW of the fluid flow in the third and subsequent seal gaps G is suppressed, and the vibration of the rotating portion 19 is suppressed.

幾つかの実施形態では、図４に示したように、複数の連通孔３６は、それぞれ、ロータ軸７の径方向に対し、複数の連通孔３６を通じて少なくとも１つの環状領域２６に流入する流体の流れ方向がロータ軸７の回転方向Ｒとは逆方向に近づくように傾斜している。
環状領域２６における流体の流れの旋回成分の回転方向は、ロータ軸７の回転方向Ｒと一致している。そこで、上記構成では、連通孔３６を通じて、ロータ軸７の回転方向Ｒと逆方向に近い方向で流体を環状領域２６に流入させている。これにより、連通孔３６を通じて環状領域２６に流入した流体の流れ方向が、環状領域２６における流体の流れの旋回成分の回転方向に対し、逆方向に近くなる。この結果、環状領域２６における流体の流れの旋回成分が抑制され、シール隙間Ｇにおける流体の流れの旋回成分ＳＷが抑制され、回転部１９の振動が抑制される。 In some embodiments, as shown in FIG. 4, the plurality of communication holes 36 are each of the fluid flowing into at least one annular region 26 through the plurality of communication holes 36 in the radial direction of the rotor shaft 7. The flow direction is inclined so as to approach the direction opposite to the rotation direction R of the rotor shaft 7.
The rotation direction of the swirling component of the fluid flow in the annular region 26 coincides with the rotation direction R of the rotor shaft 7. Therefore, in the above configuration, the fluid flows into the annular region 26 through the communication hole 36 in a direction close to the direction opposite to the rotation direction R of the rotor shaft 7. As a result, the flow direction of the fluid flowing into the annular region 26 through the communication hole 36 becomes close to the direction opposite to the rotation direction of the swirling component of the fluid flow in the annular region 26. As a result, the swirling component of the fluid flow in the annular region 26 is suppressed, the swirling component SW of the fluid flow in the seal gap G is suppressed, and the vibration of the rotating portion 19 is suppressed.

幾つかの実施形態では、図８〜図１１に示したように、タービン１Ｃ，１Ｄは複数の隔壁３８を更に備えている。複数の隔壁３８は、連通路３０を通じて隣接空間３２と連通する少なくとも１つの環状領域２６に配置され、環状領域２６を、ロータ軸７の周方向にて複数の扇状領域４０に区画する。そして、複数の連通孔３６の他端は、それぞれ、複数の扇状領域４０に連なっている。複数の隔壁３８も、シールフィン２８と同様に、外縁が静止部１７の一部に連なり、内縁がシール隙間を存して回転部１９の一部、即ちロータ軸７の一部と対向している。 In some embodiments, the turbines 1C, 1D further include a plurality of bulkheads 38, as shown in FIGS. 8-11. The plurality of partition walls 38 are arranged in at least one annular region 26 communicating with the adjacent space 32 through the communication passage 30, and the annular region 26 is divided into a plurality of fan-shaped regions 40 in the circumferential direction of the rotor shaft 7. The other ends of the plurality of communication holes 36 are connected to the plurality of fan-shaped regions 40, respectively. Similar to the seal fins 28, the plurality of partition walls 38 also have an outer edge connected to a part of the stationary portion 17, and an inner edge having a seal gap to face a part of the rotating portion 19, that is, a part of the rotor shaft 7. There is.

上記構成では、隔壁３８によって環状領域２６が複数の扇状領域４０に区画される。ここで、もし連通孔３６の他端が扇状領域４０に連なっていなければ、ロータ軸７の軸方向に沿って見たとき、図１０に示したように、扇状領域４０では、ロータ軸７の回転に伴って、ロータ軸７の回転方向Ｒとは逆方向の旋回流Ｓ１が生成される。しかし、上記構成では、連通孔３６の他端が扇状領域４０に連なっており、連通孔３６を通じて扇状領域４０に流入した流体の流れＳ２によって、ロータ軸７の回転に伴う扇状領域４０内での旋回流Ｓ１の生成を阻害することができる。そして、扇状領域４０内での旋回流Ｓ１の生成を阻害することで、扇状領域４０を流れる流体の旋回成分が抑制され、シール隙間Ｇにおける流体の流れの旋回成分ＳＷが抑制され、回転部１９の振動が抑制される。
なお例えば、各隔壁３８は、ロータ軸７の周方向と直交するようにロータ軸７の径方向に沿って延びており、且つ、ロータ軸７の軸方向にて隣り合う２つのシールフィン２８同士の間に渡って延びている。 In the above configuration, the annular region 26 is divided into a plurality of fan-shaped regions 40 by the partition wall 38. Here, if the other end of the communication hole 36 is not connected to the fan-shaped region 40, when viewed along the axial direction of the rotor shaft 7, as shown in FIG. 10, in the fan-shaped region 40, the rotor shaft 7 Along with the rotation, a swirling flow S1 in the direction opposite to the rotation direction R of the rotor shaft 7 is generated. However, in the above configuration, the other end of the communication hole 36 is connected to the fan-shaped region 40, and the flow S2 of the fluid flowing into the fan-shaped region 40 through the communication hole 36 causes the rotation of the rotor shaft 7 in the fan-shaped region 40. The generation of the swirling fluid S1 can be inhibited. Then, by inhibiting the generation of the swirling flow S1 in the fan-shaped region 40, the swirling component of the fluid flowing in the fan-shaped region 40 is suppressed, the swirling component SW of the fluid flow in the seal gap G is suppressed, and the rotating portion 19 Vibration is suppressed.
For example, each partition wall 38 extends along the radial direction of the rotor shaft 7 so as to be orthogonal to the circumferential direction of the rotor shaft 7, and two seal fins 28 adjacent to each other in the axial direction of the rotor shaft 7 are adjacent to each other. It extends across between.

幾つかの実施形態では、図１０及び図１１に示したように、複数の連通孔３６の他端は、ロータ軸７の回転方向Ｒにて、複数の扇状領域４０の前方側にそれぞれ連なっている。
上記構成では、連通孔３６の他端が、ロータ軸７の回転方向Ｒにて扇状領域４０の前方側に連なっている。ロータ軸７の回転に伴って扇状領域４０内で生成される旋回流Ｓ１は、扇状領域４０の前方側では隔壁３８に沿ってロータ軸７の径方向外側に向かって流れる。これに対し、連通孔３６を通じて、ロータ軸７の径方向内側に向かって流体を扇状領域４０に流入させることで、ロータ軸７の回転に伴う扇状領域４０内での旋回流Ｓ１の生成を的確に阻害することができる。この結果として、扇状領域４０を流れる流体の旋回成分が抑制され、シール隙間Ｇにおける流体の流れの旋回成分ＳＷが抑制され、回転部１９の振動が抑制される。
なお、連通孔３６の他端が、ロータ軸７の回転方向Ｒにて、扇状領域４０の前方側に連なっているとは、連通孔３６の他端が、扇状領域４０を区画する２つの隔壁３８のうち、後方側の隔壁３８よりも前方側の隔壁３８の近くに位置しているということである。 In some embodiments, as shown in FIGS. 10 and 11, the other ends of the plurality of communication holes 36 are connected to the front side of the plurality of fan-shaped regions 40 in the rotation direction R of the rotor shaft 7, respectively. There is.
In the above configuration, the other end of the communication hole 36 is connected to the front side of the fan-shaped region 40 in the rotation direction R of the rotor shaft 7. The swirling flow S1 generated in the fan-shaped region 40 with the rotation of the rotor shaft 7 flows outward in the radial direction of the rotor shaft 7 along the partition wall 38 on the front side of the fan-shaped region 40. On the other hand, by allowing the fluid to flow into the fan-shaped region 40 inward in the radial direction of the rotor shaft 7 through the communication hole 36, the swirling flow S1 is accurately generated in the fan-shaped region 40 due to the rotation of the rotor shaft 7. Can be inhibited. As a result, the swirling component of the fluid flowing through the fan-shaped region 40 is suppressed, the swirling component SW of the fluid flow in the seal gap G is suppressed, and the vibration of the rotating portion 19 is suppressed.
The other end of the communication hole 36 is connected to the front side of the fan-shaped region 40 in the rotation direction R of the rotor shaft 7, and the other end of the communication hole 36 is two partition walls for partitioning the fan-shaped region 40. Of the 38, it is located closer to the partition wall 38 on the front side than the partition wall 38 on the rear side.

幾つかの実施形態では、図１０に示したように、複数の連通孔３６は、それぞれ、ロータ軸７の径方向に沿って延在している。
ロータ軸７の回転に伴って扇状領域４０内で生成される旋回流Ｓ１は、ロータ軸７の軸方向に沿って見たとき、ロータ軸７の回転方向Ｒにて扇状領域４０の前方側では隔壁３８に沿ってロータ軸７の径方向外側に向かって流れる。そこで、上記構成では、連通孔３６をロータ軸７の径方向に沿って延在させることで、連通孔３６を通じて扇状領域４０に流入する流体の流れＳ２の方向を、ロータ軸７の径方向内側に向けている。これにより、連通孔３６を通じて扇状領域４０に流入する流体の流れＳ２が、ロータ軸７の回転に伴い扇状領域４０で発生する旋回流Ｓ１と相互に逆向きに衝突し、ロータ軸７の回転に伴う扇状領域４０内での旋回流Ｓ１の生成を的確に阻害することができる。この結果として、扇状領域４０を流れる流体の旋回成分が抑制され、シール隙間Ｇにおける流体の流れの旋回成分ＳＷが抑制され、回転部１９の振動が抑制される。
なお、動翼１５や静翼１４の設計によっては、静翼１４の内側のシール隙間Ｇを流れる流体には、ほとんど旋回成分（周方向速度）が無い場合がある。このような場合であっても、上記構成によれば、流体にロータ軸７の回転方向Ｒと逆方向の旋回成分を与えることができ、ロータ軸７を含む回転部１９を安定化させることができる。 In some embodiments, as shown in FIG. 10, each of the plurality of communication holes 36 extends along the radial direction of the rotor shaft 7.
The swirling flow S1 generated in the fan-shaped region 40 with the rotation of the rotor shaft 7 is located on the front side of the fan-shaped region 40 in the rotation direction R of the rotor shaft 7 when viewed along the axial direction of the rotor shaft 7. It flows outward along the partition wall 38 in the radial direction of the rotor shaft 7. Therefore, in the above configuration, by extending the communication hole 36 along the radial direction of the rotor shaft 7, the direction of the fluid flow S2 flowing into the fan-shaped region 40 through the communication hole 36 is set to the inside in the radial direction of the rotor shaft 7. Towards. As a result, the flow S2 of the fluid flowing into the fan-shaped region 40 through the communication hole 36 collides with the swirling flow S1 generated in the fan-shaped region 40 as the rotor shaft 7 rotates, and the rotor shaft 7 rotates. The generation of the swirling flow S1 in the accompanying fan-shaped region 40 can be accurately inhibited. As a result, the swirling component of the fluid flowing through the fan-shaped region 40 is suppressed, the swirling component SW of the fluid flow in the seal gap G is suppressed, and the vibration of the rotating portion 19 is suppressed.
Depending on the design of the moving blade 15 and the stationary blade 14, the fluid flowing through the seal gap G inside the stationary blade 14 may have almost no turning component (circumferential velocity). Even in such a case, according to the above configuration, the fluid can be provided with a turning component in the direction opposite to the rotation direction R of the rotor shaft 7, and the rotating portion 19 including the rotor shaft 7 can be stabilized. it can.

幾つかの実施形態では、図１１に示したように、複数の連通孔３６は、それぞれ、ロータ軸７の径方向に対し、複数の連通孔３６を通じて複数の扇状領域４０に流入する流体の流れＳ２の方向がロータ軸７の回転方向Ｒに近づくように傾斜している。 In some embodiments, as shown in FIG. 11, the plurality of communication holes 36 each have a flow of fluid flowing into the plurality of fan-shaped regions 40 through the plurality of communication holes 36 in the radial direction of the rotor shaft 7. The direction of S2 is inclined so as to approach the rotation direction R of the rotor shaft 7.

ロータ軸７の回転に伴って扇状領域４０内で生成される旋回流Ｓ１は、ロータ軸７の軸方向に沿って見たとき、静止部１７の表面側では、ロータ軸７の回転方向Ｒとは逆方向に流れる。
そこで、上記構成では、連通孔３６を通じて扇状領域４０に流入する流体の流れＳ２の方向を、ロータ軸７の回転方向Ｒに近づけている。これにより、連通孔３６を通じて扇状領域４０に流入する流体の流れＳ２が、ロータ軸７の回転に伴い扇状領域４０で発生する旋回流Ｓ１と相互に逆向きに衝突し、ロータ軸７の回転に伴う扇状領域４０内での旋回流Ｓ１の生成を的確に阻害することができる。この結果として、扇状領域４０を流れる流体の旋回成分が抑制され、シール隙間Ｇにおける流体の流れの旋回成分ＳＷが抑制され、回転部１９の振動が抑制される。 The swirling flow S1 generated in the fan-shaped region 40 with the rotation of the rotor shaft 7 is the rotation direction R of the rotor shaft 7 on the surface side of the stationary portion 17 when viewed along the axial direction of the rotor shaft 7. Flows in the opposite direction.
Therefore, in the above configuration, the direction of the fluid flow S2 flowing into the fan-shaped region 40 through the communication hole 36 is brought closer to the rotation direction R of the rotor shaft 7. As a result, the flow S2 of the fluid flowing into the fan-shaped region 40 through the communication hole 36 collides with the swirling flow S1 generated in the fan-shaped region 40 as the rotor shaft 7 rotates, and the rotor shaft 7 rotates. The generation of the swirling flow S1 in the accompanying fan-shaped region 40 can be accurately inhibited. As a result, the swirling component of the fluid flowing through the fan-shaped region 40 is suppressed, the swirling component SW of the fluid flow in the seal gap G is suppressed, and the vibration of the rotating portion 19 is suppressed.

幾つかの実施形態では、図１２に示したように、連通路３０を通じて隣接空間３２と隣接する少なくとも１つの環状領域２６における、ロータ軸７の径方向での静止部１７の一部分と回転部１９の一部分との間隔は、他の環状領域２６における間隔に比べて短い。 In some embodiments, as shown in FIG. 12, a portion of the stationary portion 17 and the rotating portion 19 in the radial direction of the rotor shaft 7 in at least one annular region 26 adjacent to the adjacent space 32 through the communication passage 30. The distance from a part of the ring region 26 is shorter than that in the other annular region 26.

上記構成では、連通孔３６の他端が、回転部１９の一部に近く、連通孔３６の他端から環状領域２６に流入した流体が、環状領域２６を流れる流体の旋回成分に対し、より強く干渉することができる。この結果として、環状領域２６を流れる流体の旋回成分が抑制され、シール隙間Ｇにおける流体の流れの旋回成分ＳＷが抑制され、回転部１９の振動が抑制される。 In the above configuration, the other end of the communication hole 36 is close to a part of the rotating portion 19, and the fluid flowing into the annular region 26 from the other end of the communication hole 36 is more than the swirling component of the fluid flowing through the annular region 26. Can interfere strongly. As a result, the swirling component of the fluid flowing through the annular region 26 is suppressed, the swirling component SW of the fluid flow in the seal gap G is suppressed, and the vibration of the rotating portion 19 is suppressed.

幾つかの実施形態では、静止部１７の一部分及び回転部１９の一部分は、図３、図４、及び図６〜図１２に示したように、静翼１４の先端部及び当該静翼１４の先端部と対向するロータ軸７の一部分であるか、又は、図１３に示したように、ハウジング５の一部分及び当該ハウジング５の一部と対向する動翼１５の先端部である。
上記構成では、静止部１７の一部分及び回転部１９の一部分が、静翼１４の先端部及び当該静翼１４の先端部と対向するロータ軸７の一部分である場合には、静翼１４の先端部と当該静翼１４の先端部と対向するロータ軸７の一部分との間の環状領域２６を流れる流体の旋回成分が抑制され、シール隙間Ｇにおける流体の流れの旋回成分ＳＷが抑制され、回転部１９の振動が抑制される。一方、静止部１７の一部分及び回転部１９の一部分が、ハウジング５の一部分及び当該ハウジング５の一部分と対向する動翼１５の先端部である場合には、ハウジング５の一部分と当該ハウジング５の一部分と対向する動翼１５の先端部との間の環状領域２６を流れる流体の旋回成分が抑制され、シール隙間Ｇにおける流体の流れの旋回成分ＳＷが抑制され、回転部１９の振動が抑制される。 In some embodiments, a portion of the stationary portion 17 and a portion of the rotating portion 19 are the tip portion of the rotor blade 14 and the rotor blade 14, as shown in FIGS. 3, 4, and 6-12. It is a part of the rotor shaft 7 facing the tip portion, or, as shown in FIG. 13, a part of the housing 5 and the tip portion of the moving blade 15 facing the part of the housing 5.
In the above configuration, when a part of the stationary portion 17 and a part of the rotating portion 19 are a tip portion of the stationary blade 14 and a part of the rotor shaft 7 facing the tip portion of the stationary blade 14, the tip of the stationary blade 14 The swirling component of the fluid flowing in the annular region 26 between the portion and the tip end portion of the stationary blade 14 and a part of the rotor shaft 7 facing the stationary blade 14 is suppressed, and the swirling component SW of the fluid flow in the seal gap G is suppressed to rotate. The vibration of the part 19 is suppressed. On the other hand, when a part of the stationary portion 17 and a part of the rotating portion 19 are a part of the housing 5 and the tip of the moving blade 15 facing the part of the housing 5, the part of the housing 5 and the part of the housing 5 The swirling component of the fluid flowing in the annular region 26 between the rotor blade 15 and the tip of the moving blade 15 facing the blade is suppressed, the swirling component SW of the fluid flow in the seal gap G is suppressed, and the vibration of the rotating portion 19 is suppressed. ..

なお、静翼１４の先端部は、図３、図４、及び図６〜図１２に示したように、静翼１４の本体に固定された内輪４２であってもよいし、静翼１４に固定されたラビリンスシールの台座であってもよい。そして、動翼１５の先端部は、図１３に示したように、動翼１５の本体と一体に形成されたシュラウド４４であってもよいし、動翼１５に固定されたラビリンスシールの台座であってもよい。また、動翼１５の先端部と対向するハウジング５の一部分は、静翼１４を支持する翼環であってもよいし、図１３に示したように、翼環に固定されたラビリンスシールの台座４６であってもよい。つまり、シールフィン２８が配置される回転部１９の一部分と静止部１７の一部分との間の隙間は、ロータ軸７の径方向にて動翼１５の径方向外側又は静翼１４の径方向内側に存する隙間であればよい。 As shown in FIGS. 3, 4, and 6 to 12, the tip of the stationary blade 14 may be an inner ring 42 fixed to the main body of the stationary blade 14, or may be attached to the stationary blade 14. It may be a fixed labyrinth seal pedestal. Then, as shown in FIG. 13, the tip portion of the moving blade 15 may be a shroud 44 formed integrally with the main body of the moving blade 15, or may be a pedestal of a labyrinth seal fixed to the moving blade 15. There may be. Further, a part of the housing 5 facing the tip of the moving blade 15 may be a wing ring that supports the stationary wing 14, or as shown in FIG. 13, a pedestal of a labyrinth seal fixed to the wing ring. It may be 46. That is, the gap between the part of the rotating portion 19 on which the seal fin 28 is arranged and the part of the stationary portion 17 is the radial outside of the moving blade 15 or the radial inside of the stationary blade 14 in the radial direction of the rotor shaft 7. Any gap may be present in.

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変更を加えた形態や、これらの形態を組み合わせた形態も含む。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes a modified form of the above-described embodiment and a combination of these embodiments.

例えば、回転部１９の一部分と静止部１７の一部分との間の各隙間におけるシールフィン２８の数は４つに限定されることはない。
例えば、本発明を適用するタービンは、コンバインドサイクル発電に適用可能なタービンに限定されることはない。また、本発明を適用するタービンは、蒸気タービンに限定されず、ガスタービンであってもよい。また更に、本発明は、タービン以外の回転機械、例えば圧縮機にも適用可能である。従って、作動流体は蒸気に限定されることはない。
また例えば、連通路３０は、隣接空間３２と２つ以上の環状領域２６との間を連通するように構成されていてもよい。 For example, the number of seal fins 28 in each gap between a part of the rotating portion 19 and a part of the stationary portion 17 is not limited to four.
For example, the turbine to which the present invention is applied is not limited to the turbine applicable to combined cycle power generation. Further, the turbine to which the present invention is applied is not limited to a steam turbine, and may be a gas turbine. Furthermore, the present invention is also applicable to rotating machines other than turbines, such as compressors. Therefore, the working fluid is not limited to steam.
Further, for example, the communication passage 30 may be configured to communicate between the adjacent space 32 and the two or more annular regions 26.

１，１Ａ〜１Ｆ タービン
３ 発電機
５ ハウジング（車室）
７ ロータ軸
９，１０ ジャーナル軸受装置
１１ スラスト軸受装置
１２ 内部流路
１４ 静翼
１５ 動翼
１７ 静止部
１９ 回転部
２０ 高圧タービン
２２ 中圧タービン
２４ 低圧タービン
２６ 環状領域
２８ シールフィン
３０ 連通路
３２ 隣接空間
３４ 環状溝部
３６ 連通孔
３８ 隔壁
４０ 扇状領域
４２ 内輪
４４ シュラウド
４６ ラビリンスシールの台座
1,1A-1F Turbine 3 Generator 5 Housing (cabin)
7 Rotor shafts 9, 10 Journal bearing device 11 Thrust bearing device 12 Internal flow path 14 Static blade 15 Moving blade 17 Stationary part 19 Rotating part 20 High-pressure turbine 22 Medium-pressure turbine 24 Low-pressure turbine 26 Circular region 28 Seal fin 30 Continuous passage 32 Adjacent Space 34 Circular groove 36 Communication hole 38 Partition 40 Fan-shaped area 42 Inner ring 44 Shroud 46 Labyrinth seal pedestal

Claims (6)

ハウジング及び前記ハウジングに固定された静翼を含む静止部と、
ロータ軸及び前記ロータ軸に固定された動翼を含み、前記静止部に対し回転可能な回転部と、
前記静止部の一部分と前記ロータ軸の径方向にて当該静止部の一部分と対向する前記回転部の一部分との隙間に設けられ、前記隙間を前記ロータ軸の軸方向にて複数の環状領域に区画する複数のシールフィンであって、前記回転部の一部分とシール隙間を存して対向する内周縁を有する複数のシールフィンと、
前記静止部の一部分に設けられ、前記複数の環状領域のうち少なくとも１つの環状領域と前記ロータ軸の軸方向にて前記静止部の一部分に隣接する隣接空間とを連通する連通路と、
前記少なくとも１つの環状領域に配置され、前記少なくとも１つの環状領域を、前記ロータ軸の周方向にて複数の扇状領域に区画する複数の隔壁と
を備え、
前記連通路は、
前記隣接空間に連なる環状溝部であって、前記ロータ軸の周方向に沿って延在するとともに前記ロータ軸の軸方向に沿って延在する環状溝部と、
前記環状溝部に連なる一端、及び、前記少なくとも１つの環状領域に連なる他端をそれぞれ有し且つ前記ロータ軸の周方向に相互に離間して配列された複数の連通孔であって、前記少なくとも１つの環状領域における流体の流れの旋回成分を抑制可能な方向にそれぞれ延在する複数の連通孔と、
を含み、
前記複数の連通孔の他端はそれぞれ、前記複数の扇状領域に連なり、
前記複数の連通孔の他端は、前記ロータ軸の回転方向にて、前記複数の扇状領域の前方側にそれぞれ連なっていることを特徴とする回転機械。 A housing and a stationary part including a stationary blade fixed to the housing,
A rotating portion that includes a rotor shaft and a moving blade fixed to the rotor shaft and is rotatable with respect to the stationary portion,
A part of the stationary portion and a part of the rotating portion facing the part of the stationary portion in the radial direction of the rotor shaft are provided in a gap, and the gap is formed in a plurality of annular regions in the axial direction of the rotor shaft. A plurality of seal fins for partitioning, the plurality of seal fins having an inner peripheral edge facing a part of the rotating portion and a seal gap.
A connected passage provided in a part of the stationary portion and communicating with at least one annular region among the plurality of annular regions and an adjacent space adjacent to the portion of the stationary portion in the axial direction of the rotor shaft.
A plurality of partition walls arranged in the at least one annular region and partitioning the at least one annular region into a plurality of fan-shaped regions in the circumferential direction of the rotor shaft are provided.
The passageway
An annular groove portion connected to the adjacent space, which extends along the circumferential direction of the rotor shaft and extends along the axial direction of the rotor shaft.
A plurality of communication holes having one end connected to the annular groove portion and the other end connected to the at least one annular region and arranged apart from each other in the circumferential direction of the rotor shaft, at least one of the above. Multiple communication holes extending in directions in which the swirling component of the fluid flow in one annular region can be suppressed, and
Including
The other ends of the plurality of communication holes are connected to the plurality of fan-shaped regions, respectively.
A rotating machine characterized in that the other ends of the plurality of communication holes are connected to the front side of the plurality of fan-shaped regions in the rotation direction of the rotor shaft. 前記少なくとも１つの環状領域は、前記複数の環状領域のうち、前記隣接空間から前記ロータ軸の軸方向にて数えて２番目以降の環状領域であることを特徴とする請求項１に記載の回転機械。 The rotation according to claim 1 , wherein the at least one annular region is the second and subsequent annular regions counted in the axial direction of the rotor shaft from the adjacent space among the plurality of annular regions. machine. 前記複数の連通孔は、それぞれ、前記ロータ軸の径方向に沿って延在していることを特徴とする請求項１または２に記載の回転機械。 The rotary machine according to claim 1 or 2 , wherein the plurality of communication holes extend along the radial direction of the rotor shaft, respectively. 前記複数の連通孔は、それぞれ、前記ロータ軸の径方向に対し、前記複数の連通孔を通じて前記複数の扇状領域に流入する前記流体の流れ方向が前記ロータ軸の回転方向に近づくように傾斜していることを特徴とする請求項１または２に記載の回転機械。 Each of the plurality of communication holes is inclined so that the flow direction of the fluid flowing into the plurality of fan-shaped regions through the plurality of communication holes approaches the rotation direction of the rotor shaft with respect to the radial direction of the rotor shaft. The rotating machine according to claim 1 or 2 , wherein the rotary machine is characterized by the above. 前記少なくとも１つの環状領域における、前記ロータ軸の径方向での前記静止部の一部分と前記回転部の一部分との間隔は、他の環状領域における間隔に比べて短いことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の回転機械。 1. The distance between a part of the stationary portion and a part of the rotating portion in the radial direction of the rotor shaft in the at least one annular region is shorter than that in the other annular region. The rotary machine according to any one of 4 to 4 . 前記静止部の一部分及び前記回転部の一部分は、前記静翼の先端部及び当該静翼の先端部と対向する前記ロータ軸の一部分であるか、又は、前記ハウジングの一部分及び当該ハウジングの一部と対向する前記動翼の先端部であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の回転機械。 A part of the stationary portion and a part of the rotating portion are a part of the rotor shaft facing the tip of the rotor blade and the tip of the rotor blade, or a part of the housing and a part of the housing. The rotary machine according to any one of claims 1 to 5 , wherein the rotary blade is the tip end portion of the moving blade facing the surface.
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