JPH10311204A - 高差圧エンドロータシール - Google Patents
高差圧エンドロータシールInfo
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- JPH10311204A JPH10311204A JP12073697A JP12073697A JPH10311204A JP H10311204 A JPH10311204 A JP H10311204A JP 12073697 A JP12073697 A JP 12073697A JP 12073697 A JP12073697 A JP 12073697A JP H10311204 A JPH10311204 A JP H10311204A
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- rotor
- fins
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- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
Abstract
の高差圧エンドロータシールに関し、熱伸びのフィンの
ズレを受けても影響を受けずに漏れを少なくする。 【解決手段】 ガスタービンのエンドロータに用いる回
転シール構造で、ダブルストリップシールに関し、ステ
ータ側1とロータ側2に、(a)は突合せ、(b)は交
互に、フィン3,4又は5,6を配置した例である。フ
ィンのピッチP、クリアランスCをそれぞれ、Pは2mm
〜6mmに選定し、Cを0.3mm〜1.0mmにすることに
より、ロータ側1とステータ側2間の熱伸びによるズレ
に影響されず、高差圧の回転シールに対して蒸気の漏れ
を最小にすることができる。
Description
エンドロータのシールに適用される高差圧エンドロータ
シールに関する。
シール構造の一例を示す断面図で、本出願人が蒸気冷却
方式を採用する場合に検討している構造の一例を示すも
のである。図において、11はロータであり内側ロータ
11aと外側ロータ11bからなり、内側ロータ11a
と外側ロータ11bとの間には蒸気入口14より冷却媒
体、即ち蒸気20が供給され、ロータを冷却後の蒸気は
内側ロータ11aの内部を通り、蒸気出口15から流出
して回収される。16は軸受部であり、外側ロータ11
bとステータ12との間にはラビリンスシール13が設
けられ、蒸気の外部への漏れを防止するようにシールし
ている。
は、エンドロータが図5にも示すように軸受部16から
オーバーハングとなっており、シール部の長さ(軸方
向)は長くできない制限がある。又、ロータ側とステー
タ側との熱伸び差が大きいので、この点からも長さに制
限を受ける。これらの制限よりロータに蒸気冷却方式を
採用する場合には、シール長は270mm程度が限度であ
り、ラビリンスシールを採用するとその段数(フィン
数)は10枚程度に制限される。
に適用されるシール構造の一例を示し、(a)がダブル
ストリップシール、(b)がラビリンスシールをそれぞ
れ示している。(a)のダブルストリップシールにおい
ては、ステータ側31とロータ側33にそれぞれ対向し
てステータ側のフィン32とロータ側のフィン34とが
所定のクリアランスCを保ってピッチPで配置される。
エンドロータシールとして採用する場合には、前述のよ
うに長さLがL=270mm程度で、ピッチP=3mmの場
合にはフィン数は90、P=6mmではフィン数は45m
m、P=10mmではフィン数は27となる。
タ側41にはフィン42、突起部43、突起部43上の
フィン44が配置され、ロータ側45にはロータ側の突
起部46が設けられ、フィン42と所定のクリアランス
C′を保って対向配置される。ラビリンスシールをガス
タービンのロータエンドに採用すると熱伸びが±20mm
程度発生するので、フィン44と突起部46との関係よ
りフィン数は10枚程度に制限される。
おいては多量の冷却空気を常にロータと翼に流し、ロー
タと翼を冷却しており、そのため空気を高圧にするため
の圧縮機やクーラに相当の動力を費し、ガスタービンの
性能向上の妨げとなっていた。そこで、近年ガスタービ
ンと蒸気タービンとを組合せて発電効率を高めるコンバ
インドサイクルが実現しており、翼の冷却に空気を用い
る代りに蒸気タービンで発生する蒸気の一部を抽出し、
この蒸気をロータや翼に導き、冷却することが研究され
ているが、この蒸気冷却方式は今だ実用化されていな
い。
れると、高圧の冷却蒸気に対して回転シールが必要とな
り、この高圧蒸気と大気圧近くの圧力間のシールとなる
ため高差圧のシールが必要となる。このシール性能がガ
スタービンの蒸気冷却方式の成立性を左右し、又信頼性
の確保にとって重要な要素となるものである。
や翼に蒸気冷却方式を採用する場合に、エンドロータの
回転シールとして適用でき、シールフィンのピッチ、フ
ィン同志のクリアランスを熱伸びによる影響を受けるこ
とを考慮して漏れを最小限にするように実験を重ね、最
適に設定した高差圧エンドロータシールを提供すること
を課題としてなされたものである。
決するために次の手段を提供する。
ールであって、同シールはロータ側とステータ側にそれ
ぞれフィンを所定ピッチで配置すると共に、同フィンの
先端を所定クリアランスを保って対向配置したダブルス
トリップシールとし、前記ピッチを2〜6mmの範囲と
し、前記クリアランスは0.3〜1.0mmの範囲に設定
することを特徴とする高差圧エンドロータシール。
シールのフィンのピッチを2〜6mmの範囲とし、クリア
ランスを0.3〜1.0mmの範囲とすることにより、蒸
気冷却方式の数10kg/cm2 の高差圧のロータエンド
の回転シールとして用いても熱伸びによるズレの影響を
受けることなく蒸気の漏れを小さくすることが試験によ
り確認されている。
て図面に基づいて具体的に説明する。図1は本発明の実
施の一形態に係るガスタービンにおけるエンドロータシ
ールのフィンの配置図である。図において、(a)はダ
ブルストリップシールで、ステータ側1とロータ側2に
それぞれフィン3,4を対向(突合せ)したシール構造
を示し、(b)はフィン5,6をそれぞれ交互に配置し
た構造である。(c)はフィンの形状を示している。
て、フィン間のクリアランスCを、C=0.5mmに設定
し、ピッチPを、P=3mm(フィン数90)、P=6mm
(フィン数45)、P=10mm(フィン数27)の各ケ
ースと、ラビリンスシール(フィン数10)についてそ
れぞれシール性の試験を行った。
入口圧力(ata)に対するリーク流量(kg/cm)を
測定したものである。図において、(A−1)はP=3
mmで突合せ、(A−2)はP=3mmで交互、(B−1)
はP=6mmで突合せ、(B−2)はP=6mmで交互、
(C−1)はP=10mmで突合せ、(C−2)はP=1
0mmで交互、(D)はラビリンスシールの結果をそれぞ
れ示しており、この結果よりリーク流量が最も少ないの
は(B−1)のP=6mmで突合せ状態としたものであ
る。
状態がリーク量の最少となったが、図3においては、突
合せ状態と交互の両方のダブルストリップシールについ
て、ピッチ/クリアランスに対するリーク流量比の関係
をまとめて示したものである。
態、はの突合せ状態から熱伸びにより伸びてフィン
が交互の状態となったものを示し、はラビリンスシー
ルである。図3に示すようにB点におけるピッチ/クリ
アランスにおいて最少リーク点となるが、この点Bは軸
伸びが発生し、フィン状態が突合せ状態から交互の状態
になるとB′点までリーク量が増加することになる。
小さく、かつリーク量もB′点よりも少ないC点(ピッ
チ/クリアランス=6;ピッチ3mmとすれば、クリアラ
ンスは0.5mm)を採用した方が良いことになる。
チ/クリアランスの値を6にする必要があり、ピッチP
=2mmであり、クリアランスC=0.3mm、P=3mmで
は、C=0.5mm、P=6mmではC=1.0mmと設定す
れば良い。従って、これらの値から、エンドロータシー
ルとしてリーク流量を少なくするには、ピッチPを2mm
〜6mmとし、これに対するクリアランスを0.3mm〜
1.0mmの範囲にすれば良い。このような範囲にフィン
を選定したダブルストリップシールを採用すれば、数1
0kg/cm2 の高差圧の回転シールに対してロータ側と
ステータ側の熱伸びによるズレの影響を考慮してもこの
影響は受けずに蒸気の漏れを最小にすることができ、安
定したシールが得られる。
発明の高差圧エンドロータシールをガスタービンの例で
説明したが、本発明はガスタービンのみに限定するもの
ではなく、蒸気タービンのシールとしても適用できるも
のであり、同様の効果を奏するものである。
用いられるシールであって、同シールはロータ側とステ
ータ側にそれぞれフィンを所定ピッチで配置すると共
に、同フィンの先端を所定クリアランスを保って対向配
置したダブルストリップシールとし、前記ピッチを2〜
6mmの範囲とし、前記クリアランスは0.3〜1.0mm
の範囲に設定することを特徴としているので、蒸気冷却
方式を採用した場合において、高差圧のロータエンド部
の回転シールとして適用しても、熱伸びに影響されずに
漏れが最小となる安定したシールとすることができる。
タシールのフィン配置図で、(a)は突合せ、(b)は
交互のフィン配置を、(c)はフィンの形状をそれぞれ
示している。
タシールの試験結果を示す図で、入口圧力とリーク流量
の関係を示す。
タシールのダブルストリップシールのリーク流量特性図
である。
構成図で、(a)はダブルストリップシール、(b)は
ラビリンスシールをそれぞれ示す。
気冷却方式を用いる場合のシール構造を示す。
Claims (1)
- 【請求項1】 タービンのロータエンド部に用いられる
シールであって、同シールはロータ側とステータ側にそ
れぞれフィンを所定ピッチで配置すると共に、同フィン
の先端を所定クリアランスを保って対向配置したダブル
ストリップシールとし、前記ピッチを2〜6mmの範囲と
し、前記クリアランスは0.3〜1.0mmの範囲に設定
することを特徴とする高差圧エンドロータシール。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12073697A JP3364111B2 (ja) | 1997-05-12 | 1997-05-12 | 高差圧エンドロータシール |
US09/214,384 US6189892B1 (en) | 1997-04-30 | 1998-04-21 | High differential pressure type end rotor seal |
PCT/JP1998/001822 WO1998049426A1 (fr) | 1997-04-30 | 1998-04-21 | Joint de rotor d'extremite a pression differentielle elevee |
EP98914119A EP0911491B1 (en) | 1997-04-30 | 1998-04-21 | High differential pressure end rotor seal |
CA002259383A CA2259383C (en) | 1997-04-30 | 1998-04-21 | High differential pressure end rotor seal |
DE69838369T DE69838369T2 (de) | 1997-04-30 | 1998-04-21 | Rotor-endabschnittdichtung für hohen differentialdruck |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12073697A JP3364111B2 (ja) | 1997-05-12 | 1997-05-12 | 高差圧エンドロータシール |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10311204A true JPH10311204A (ja) | 1998-11-24 |
JP3364111B2 JP3364111B2 (ja) | 2003-01-08 |
Family
ID=14793720
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12073697A Expired - Fee Related JP3364111B2 (ja) | 1997-04-30 | 1997-05-12 | 高差圧エンドロータシール |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3364111B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002106488A (ja) * | 2000-09-28 | 2002-04-10 | Toyo Radiator Co Ltd | ファンのシール装置 |
JP2004245187A (ja) * | 2003-02-17 | 2004-09-02 | Toshiba Corp | ターボ機械の非接触シール装置およびこれを用いた蒸気タービン設備 |
JP4509278B2 (ja) * | 1999-01-29 | 2010-07-21 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | ガスタービンの蒸気冷却回路に用いる圧力回復用回転ディフューザ |
JP2021071185A (ja) * | 2019-11-01 | 2021-05-06 | 株式会社神戸製鋼所 | ラビリンスシール |
-
1997
- 1997-05-12 JP JP12073697A patent/JP3364111B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4509278B2 (ja) * | 1999-01-29 | 2010-07-21 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | ガスタービンの蒸気冷却回路に用いる圧力回復用回転ディフューザ |
JP2002106488A (ja) * | 2000-09-28 | 2002-04-10 | Toyo Radiator Co Ltd | ファンのシール装置 |
JP2004245187A (ja) * | 2003-02-17 | 2004-09-02 | Toshiba Corp | ターボ機械の非接触シール装置およびこれを用いた蒸気タービン設備 |
JP2021071185A (ja) * | 2019-11-01 | 2021-05-06 | 株式会社神戸製鋼所 | ラビリンスシール |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3364111B2 (ja) | 2003-01-08 |
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