JPH1061407A - Swirl preventing device for fluid machinery - Google Patents

Swirl preventing device for fluid machinery

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JPH1061407A
JPH1061407A JP21634296A JP21634296A JPH1061407A JP H1061407 A JPH1061407 A JP H1061407A JP 21634296 A JP21634296 A JP 21634296A JP 21634296 A JP21634296 A JP 21634296A JP H1061407 A JPH1061407 A JP H1061407A
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JP
Japan
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baffle plate
swirl
outside
fluid
labyrinth seal
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JP21634296A
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JP3492101B2 (en
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Masayoshi Sasaki
公良 佐々木
Osamu Aoki
修 青木
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/44—Free-space packings
    • F16J15/447—Labyrinth packings

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent baffle plate outside fluid having a large swirl, from being penetrated into a labyrinth seal, and certainly prevent occurrence of unstable vibration, by mounting a guide blade along a fluid swirl direction in the vicinity of the inside periphery of the baffle plate. SOLUTION: A baffle plate 2 is formed annularly, and fixed on the disk 1a side of a packing housing 7 through a slewing preventing block 4. Guide blades 3 are radially arranged in the same direction as swirl of operating fluid on a peripheral side further from the slewing preventing block 4 on the inner side of the baffle plate 2. When slewing is stopped by the slewing preventing block 4 arranged on an inside diametral side, dynamic pressure is changed to static pressure, thereby the inside of the baffle plate 2 can certainly retain higher pressure in comparison with the outside thereof. Hereby, a flow directing from the inside of the baffle plate 2 to the outside thereof is generated on the inside diametral side of the inside of the baffle plate 2, and steam having a large swirl may not be penetrated from the outside into a labyrinth seal.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、蒸気タービンなど
に適用される流体機械のスワール防止装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a swirl prevention device for a fluid machine applied to a steam turbine or the like.

【０００２】[0002]

【従来の技術】図３および図４は従来の蒸気タービンの
説明図である。図において、車室１５に固定されている
仕切板１６にノズル１６ａが組込まれており、ノズル１
６ａを通過した蒸気が動翼１９を通過する際のスラスト
力によりロータ軸１１を回転させる。このとき、一部の
蒸気はディスク１１ａと仕切板１６との間からパッキン
ハウジング１７に挿入されているパッキン環１８とロー
タ軸１１との間に形成されているラビリンスシールを通
過して流出する。この流出する蒸気はノズル１６ａを通
過する際にロータ軸１１の回転速度よりも大きな周方向
の速度を与えられており、蒸気がこのモーメンタムを保
持してパッキン環１８とロータ軸１１との間に形成され
るラビリンスシールに流入することによりラビリンスシ
ールの励振力が発生する。このラビリンスシールの励振
力の原因となる蒸気の周方向の速度を減少させるため、
バッフル板１２と旋回防止ブロック１４とから成るスワ
ール防止装置がパッキンハウジング１７のディスク１１
ａ側に固定して設置されている。2. Description of the Related Art FIGS. 3 and 4 are explanatory views of a conventional steam turbine. In the figure, a nozzle 16a is incorporated in a partition plate 16 fixed to a vehicle cabin 15, and the nozzle 1
The rotor shaft 11 is rotated by the thrust force when the steam that has passed through 6 a passes through the rotor blade 19. At this time, a part of the steam flows out from between the disk 11a and the partition plate 16 through a labyrinth seal formed between the packing ring 18 inserted into the packing housing 17 and the rotor shaft 11. The outflowing steam is given a greater circumferential speed than the rotation speed of the rotor shaft 11 when passing through the nozzle 16a, and the steam retains this momentum and moves between the packing ring 18 and the rotor shaft 11. Exciting force of the labyrinth seal is generated by flowing into the formed labyrinth seal. In order to reduce the circumferential velocity of steam, which causes the excitation force of this labyrinth seal,
The swirl prevention device including the baffle plate 12 and the rotation prevention block 14
It is fixed and installed on the a side.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の蒸
気タービンにおいては、設計上の制約などでバッフル板
１２の外径が十分に大きく確保できないような場合に
は、ディスク１１ａのポンピング作用でスワール防止効
果が小さくなること、旋回防止ブロック１４のスワール
に対する後流側に負圧渦が発生することなどにより、バ
ッフル板１２内側の圧力ｐA が外側の圧力ｐB に比べて
低い場合が生じる。図４はこのスワール防止装置の近傍
における蒸気の流れを示しており、このような場合には
バッフル板１２外側の大きなスワールを持つ蒸気Ｌがバ
ッフル板１２の内側に流入してスワール防止装置が十分
に機能しないことがある。In the above-described conventional steam turbine, when the outer diameter of the baffle plate 12 cannot be secured sufficiently large due to design restrictions or the like, the pumping action of the disk 11a is used. the swirl effect is reduced, such as by negative圧渦occurs wake side against the swirl of the swirl prevention block 14, the pressure p a of the baffle plate 12 inside is lower results as compared with the pressure outside p B . FIG. 4 shows the flow of steam in the vicinity of the swirl prevention device. In such a case, the steam L having a large swirl outside the baffle plate 12 flows into the inside of the baffle plate 12 and the swirl prevention device is sufficiently operated. May not work.

【０００４】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明に係る流体機械の
スワール防止装置は上記課題の解決を目的にしており、
ロータ軸と車室との間の隙間に設けられたラビリンスシ
ールのディスク側に旋回防止ブロックを介して環状のバ
ッフル板を取付けて形成される流体機械のスワール防止
装置における上記バッフル板の内側外周近傍に案内羽根
が流体のスワール方向に沿って装着されている。この案
内羽根によりバッフル板の外側から内側へ流体が導入さ
れる。この流体は動圧を保持しており、内周側に設置さ
れたスワール防止ブロックで旋回を止められると動圧が
静圧に変わることによってバッフル板の内側は外側に比
べて高い圧力を確実に保持する。これにより、バッフル
板の内周側にバッフル板の内側から外側に向かう流れが
生じ、設計上の制約などでバッフル板の外径が十分に大
きく確保できないような場合でも、バッフル板外側の大
きなスワールを持つ流体がラビリンスシールに侵入しな
くなる。A swirl prevention device for a fluid machine according to the present invention has an object to solve the above-mentioned problems.
Near the inner periphery of the baffle plate in a swirl prevention device for a fluid machine formed by attaching an annular baffle plate to the disk side of a labyrinth seal provided in the gap between the rotor shaft and the vehicle cabin via a rotation prevention block The guide vanes are mounted along the swirl direction of the fluid. Fluid is introduced from the outside to the inside of the baffle plate by the guide vanes. This fluid holds the dynamic pressure, and when the swirl is stopped by the swirl prevention block installed on the inner peripheral side, the dynamic pressure changes to static pressure, so the inside of the baffle plate reliably increases the pressure compared to the outside. Hold. As a result, a flow from the inside to the outside of the baffle plate occurs on the inner peripheral side of the baffle plate, and even when the outside diameter of the baffle plate cannot be secured sufficiently large due to design restrictions, a large swirl outside the baffle plate. The fluid having the above does not enter the labyrinth seal.

【０００５】[0005]

【発明の実施の形態】図１および図２は本発明の実施の
一形態に係る蒸気タービンの説明図である。図におい
て、本実施の形態に係る蒸気タービンは図１に示すよう
に車室５に固定されている仕切板６にノズルが組込まれ
ており、ノズルを通過した蒸気が動翼を通過する際のス
ラスト力によりロータ軸１を回転させる。このとき、一
部の蒸気はディスク１ａと仕切板６との間からパッキン
ハウジング７に挿入されているパッキン環８とロータ軸
１との間に形成されているラビリンスシールを通過して
流出する。この流出する蒸気はノズルを通過する際にロ
ータ軸１の回転速度よりも大きな周方向の速度を与えら
れており、蒸気がこのモーメンタムを保持してパッキン
環８とロータ軸１との間に形成されるラビリンスシール
に流入することによりラビリンスシールの励振力が発生
する。このラビリンスシールの励振力の原因となる蒸気
の周方向の速度を減少させるため、スワール防止装置が
パッキンハウジング７のディスク１ａ側に固定して設置
されており、軸端のラビリンスシールから外部へ流出す
る蒸気のスワールを減少させて蒸気タービンにおける低
周波振動の発生を防止するようになっている。このスワ
ール防止装置はバッフル板２、案内羽根３、旋回防止ブ
ロック４などからなり、バッフル板２は環状をなしてパ
ッキンハウジング７のディスク１ａ側に旋回防止ブロッ
ク４を介して固定されている。バッフル板２内側の旋回
防止ブロック４よりも外周側には作動流体のスワールと
同じ方向に案内羽根３が放射状に設けられている。1 and 2 are explanatory views of a steam turbine according to an embodiment of the present invention. In the figure, the steam turbine according to the present embodiment has a nozzle incorporated in a partition plate 6 fixed to a vehicle compartment 5 as shown in FIG. The rotor shaft 1 is rotated by the thrust force. At this time, a part of the steam flows out from between the disk 1a and the partition plate 6 through a labyrinth seal formed between the packing ring 8 inserted into the packing housing 7 and the rotor shaft 1. The outflowing steam is given a higher circumferential speed than the rotation speed of the rotor shaft 1 when passing through the nozzle, and the steam retains this momentum and forms between the packing ring 8 and the rotor shaft 1. Exciting force of the labyrinth seal is generated by flowing into the labyrinth seal. A swirl prevention device is fixedly installed on the disk 1a side of the packing housing 7 in order to reduce the circumferential velocity of steam which causes the excitation force of the labyrinth seal, and the steam flows out from the labyrinth seal at the shaft end. The generation of low frequency vibration in the steam turbine is prevented by reducing the swirl of the generated steam. The swirl prevention device includes a baffle plate 2, a guide blade 3, a rotation prevention block 4, and the like. Guide vanes 3 are provided radially in the same direction as the swirl of the working fluid on the outer peripheral side of the turning prevention block 4 inside the baffle plate 2.

【０００６】案内羽根３により流体がバッフル板２の外
側から内側へ導入される。案内羽根３によりバッフル板
２の内側に導入される流体は動圧を保持しているが、内
径側に設置されている旋回防止ブロック４で旋回を止め
られると動圧が静圧に変わることにより、バッフル板２
の内側は外側に比べて高い圧力を確実に保持することが
できる。このため、バッフル板２内側の内径側ではバッ
フル板２の内側から外側に向かう流れを生じて外側から
大きなスワールを持つ蒸気がラビリンスシールへ侵入す
ることがなくなる。図２はこのスワール防止装置の近傍
における蒸気の流れを示しており、案内羽根３によりバ
ッフル板２の内側に取込まれたスワールを持った蒸気は
旋回防止ブロック４でスワールを消されることにより、
バッフル板２内側の圧力ｐC が外側の圧力ｐD に比べて
大きくなり、内側から外側へ向かう安定した流れＭが形
成されてラビリンスシールにスワールを持つ蒸気が流入
するのが防止される。A fluid is introduced from outside to inside of the baffle plate 2 by the guide vanes 3. The fluid introduced into the inside of the baffle plate 2 by the guide vanes 3 maintains the dynamic pressure, but when the rotation is stopped by the rotation prevention block 4 installed on the inner diameter side, the dynamic pressure changes to static pressure. , Baffle plate 2
The inner side can surely hold a higher pressure than the outer side. Therefore, on the inner diameter side inside the baffle plate 2, a flow from the inside to the outside of the baffle plate 2 is not generated, and the steam having a large swirl does not enter the labyrinth seal from the outside. FIG. 2 shows the flow of steam in the vicinity of the swirl prevention device. The steam having swirl taken inside the baffle plate 2 by the guide vanes 3 is turned off by the swirl prevention block 4,
The pressure p C inside the baffle plate 2 is larger than the pressure p D outside, and a stable flow M from the inside to the outside is formed, thereby preventing the steam having swirl from flowing into the labyrinth seal.

【０００７】従来の蒸気タービンにおいては、設計上の
制約などでバッフル板の外径が十分に大きく確保できな
いような場合には、ディスクのポンピング作用でスワー
ル防止効果が小さくなること、旋回防止ブロックのスワ
ールに対する後流側に負圧渦が発生することなどによ
り、バッフル板内側の圧力が外側の圧力に比べて低い場
合が生じる。このような場合にはバッフル板外側の大き
なスワールを持つ蒸気がバッフル板の内側に流入してス
ワール防止装置が十分に機能しないことがあるが、本蒸
気タービンにおいてはバッフル板２内側の外周部に蒸気
のスワール方向とマッチングした案内羽根３が設けられ
ており、設計上の制約などでバッフル板２の外径を十分
に大きく確保できないような場合でも、スワールを持つ
蒸気がラビリンスシールに達することが確実に抑止され
て蒸気タービンにおける不安定な振動の発生が確実に防
止される。In the conventional steam turbine, when the outer diameter of the baffle plate cannot be secured sufficiently large due to design restrictions or the like, the swirl prevention effect is reduced by the pumping action of the disk. Due to the generation of a negative pressure vortex on the downstream side of the swirl, the pressure inside the baffle plate may be lower than the pressure outside. In such a case, the steam having a large swirl outside the baffle plate may flow into the inside of the baffle plate and the swirl prevention device may not function sufficiently. Guide vanes 3 matching the swirl direction of steam are provided, and even when the outer diameter of the baffle plate 2 cannot be secured sufficiently large due to design restrictions, steam having swirl can reach the labyrinth seal. As a result, the generation of unstable vibration in the steam turbine is reliably prevented.

【０００８】[0008]

【発明の効果】本発明に係る流体機械のスワール防止装
置は前記のように構成されており、バッフル板の内周側
にバッフル板の内側から外側に向かう流れが生じ、設計
上の制約などでバッフル板の外径が十分に大きく確保で
きないような場合でも、バッフル板外側の大きなスワー
ルを持つ流体がラビリンスシールに侵入しなくなるの
で、ラビリンスシールにおける不安定な振動の発生が確
実に防止される。The swirl prevention device for a fluid machine according to the present invention is configured as described above, and a flow from the inside to the outside of the baffle plate is generated on the inner peripheral side of the baffle plate, and the flow is restricted due to design restrictions. Even in a case where the outer diameter of the baffle plate cannot be secured to be sufficiently large, the fluid having a large swirl outside the baffle plate does not enter the labyrinth seal, so that unstable vibration in the labyrinth seal is reliably prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】図１（ａ）は本発明の実施の一形態に係る蒸気
タービンの断面図，同図（ｂ）は同図（ａ）におけるＢ
−Ｂ矢視断面図である。FIG. 1A is a cross-sectional view of a steam turbine according to an embodiment of the present invention, and FIG.
FIG.

【図２】図２はその作用説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation.

【図３】図３（ａ）は従来の蒸気タービンの断面図，同
図（ｂ）は同図（ａ）におけるＢ−Ｂ矢視断面図であ
る。FIG. 3A is a cross-sectional view of a conventional steam turbine, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along a line BB in FIG. 3A.

【図４】図４はその作用説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of the operation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ ロータ軸 １ａ ディスク ２ バッフル板 ３ 案内羽根 ４ 旋回防止ブロック ５ 車室 ６ 仕切板 ７ パッキンハウジング ８ パッキン環 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotor shaft 1a Disk 2 Baffle plate 3 Guide vane 4 Rotation prevention block 5 Chamber 6 Partition plate 7 Packing housing 8 Packing ring

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 ロータ軸と車室との間の隙間に設けられ
たラビリンスシールのディスク側に旋回防止ブロックを
介して環状のバッフル板を取付けて形成される流体機械
のスワール防止装置において、上記バッフル板の内側外
周近傍に流体のスワール方向に沿って装着された案内羽
根を備えたことを特徴とする流体機械のスワール防止装
置。1. A swirl prevention device for a fluid machine, wherein an annular baffle plate is attached to a disk side of a labyrinth seal provided in a gap between a rotor shaft and a vehicle compartment via a rotation prevention block. A swirl prevention device for a fluid machine, comprising guide vanes mounted in the swirl direction of a fluid near the inner periphery of a baffle plate.
JP21634296A 1996-08-16 1996-08-16 Swirl prevention device for fluid machinery Expired - Fee Related JP3492101B2 (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8388311B2 (en) 2008-06-30 2013-03-05 Hitachi, Ltd. Turbomachinery
CN104197025A (en) * 2014-08-27 2014-12-10 上海通用风机股份有限公司 Combined sealing water cooling bearing seat of large fan

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US8388311B2 (en) 2008-06-30 2013-03-05 Hitachi, Ltd. Turbomachinery
CN104197025A (en) * 2014-08-27 2014-12-10 上海通用风机股份有限公司 Combined sealing water cooling bearing seat of large fan

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