JPS601306A - 軸流タ−ビン - Google Patents

軸流タ−ビン

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Publication number
JPS601306A
JPS601306A JP58106755A JP10675583A JPS601306A JP S601306 A JPS601306 A JP S601306A JP 58106755 A JP58106755 A JP 58106755A JP 10675583 A JP10675583 A JP 10675583A JP S601306 A JPS601306 A JP S601306A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
spill strip
spill
rotor blade
strip
casing
Prior art date
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Pending
Application number
JP58106755A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Uchida
博 内田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP58106755A priority Critical patent/JPS601306A/ja
Publication of JPS601306A publication Critical patent/JPS601306A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator

Landscapes

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

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は蒸気タービンやガスタービン等の軸流タービン
に係シ、特に動翼先端部とラビリンスまたはラジアルス
ピルストリップ(以下単にスピルストリップと称する)
との接触を著しく減少させた軸流タービンに関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
一般に蒸気タービンの動翼はノズルから1ハ出する高温
高圧蒸気のエネルギーを回転力に変換する部分であり、
回転体として厳しい応力に晒されるものである。そして
、近年の蒸気タービンの大容量化に伴ない動翼も大形化
しつつあり、表定運用のだめにも増々この動翼の信頼性
の向」二が要請されている。
第1図は従来の軸流式蒸気タービンの全体構成を示す縦
断面図であり、図中符号1は外部ケーシングである。こ
の外部ケーシング1内にはロータ2が収容され、とのロ
ータ2の外周には動翼3がこのロータ2の軸方向に適宜
間隔をおいて多数植設されている。この動R3へ高温高
圧の蒸気を噴出するノズルダイヤフラム4はこのノズル
ダイヤフラム4や勤!A3等を収容する内部ケーシング
5に固定される。
上記6カT↓3の先端部には第2図(第1図のA部拡大
図)に示すように凸状のテノン6が形成され、このテノ
ン6の凸部にシュラウド7を嵌合させてその外周を囲み
、適宜数の動翼3を1つの群とさし、このHg3を構造
的に補強している。このために動翼先端部は餞つかに分
割されたシュラウド7に全周をGわれる。このシュラウ
ド7の外周(第2図では上方)にはスピルストリップ8
が適宜間隔をおいてシュラウド7と対向配置され、この
スピルストリップ8はテノン6の凸部を所9間隔をおい
て挾むように2条の突片がノズルダイヤフラム4に環状
に並設されてなシ、動翼先端部の蒸気の伽れを防止して
いる。上記スピルストリップ8の先端とシュラウド7の
先端との間隙はシュラウド7の全周に亘って均一である
。すなわち第3図に示すように動翼3と同心円状に形成
さiまたスピルストリップ8の内径R1とシュラウド7
の外径R2とのfi(J隙Δrは、これら7.8と同心
円状に形成されており、シュラウド7の全外周に亘って
均一である。
ところで蒸気タービンは起%bおよび停止の過程におい
て静止部である内部、外部ケーシング5゜1の上半部と
下半部とに温度差が生ずる。その起動時には内部、外部
ケーシング5,1のT半部忙残留する水滴〔この水滴は
ドレン板(はj示省略)の配管があっても構造的にどう
しても除去し得ないものであるが〕により下半部の方が
上半部よりも温度が低くなる。一方停止時には熱対流の
ために上半部の方が下半部よりも冷却速度かがく、上半
部の方が下半部よりもやはり温度が高い。この上半部と
下半部との温度差は蒸気タービンの内。
外部ケーシング5,1のような構造物てをプ、避けるこ
とのできない問題である。そして、内、外部ケーシング
5,1の上半部の温度が下半部よシも高くなると、円節
ケーシング5は凸状の熱変形を生じ、いわゆる猫背状に
なる。この内部ケーシング5の熱変形に伴なって、ダイ
ヤフラム4を介してこの内部ケーシング5に固定される
スピルストリップ8は内部ケーシング5の軸方向に対し
垂直方向上方へ変位する。このためにスピルストリップ
8の内径R1とシュラウド7の外径Iζ2との間隙Δr
は全周に亘って均一ではなくなり、内部ケーシング5の
垂直方向上方側の間隙は大きくなり、他方その下方側の
間隙はその分小さくなる。この下方側の間隙か4(′唯
端に小婆<外るとシュラウド7の外周端とスピルストリ
ップ8の先端(内周端)とが接触し、損1Dを招くとい
う欠点がめった。
〔発明の目的〕
本光ゆ」は上述した小情に鑑みなされたものであり、ケ
ーシングの熱変形を考挺して動翼先端部とスピルストリ
ックとのlkj隙を設定し、動翼先端部とスピルストリ
ップとの接触および接触に伴う両者の損傷を未然に、か
つ確実に防止し、よって、タービン動翼の健全性と信頼
性を高めることのできる軸流タービンを提供することを
目的とする。
〔発明の概要〕
本発明は上述した目的を達成するために次のように構成
される。
回転軸に植設された動りの先端部外周に79r安の間隙
をおいてスピルストリップを周Vし、このスピルストリ
ップが変位したときに上記動翼先端部と接触しないよう
に上訴iスピルストリップの凱位方向へこのスピルスト
リップを上記動顕に対して偏心せしめて構成される。
〔発明の実施例〕
以下本発明に係る軸流タービンの一実施例を図面を参照
して説明する。
第4図は本発明に係る軸流タービンにおける動翼先端部
プール構造の一実施例を説明するだめの説明図であり、
図中杓号10はスピルストリックである。このスピルス
トリップ101d:その中心が第4図囚に示すように、
動R3の中心よりもこの中心の垂直方向下方へ偏心する
ように形成されでいる。
すなわちスピルストリップ10の上半部ではこのスピル
ストリップ10の内径R3と動呉3の先端部(シュラウ
ド7)外径R4との間隙が従来のスピルストリップ8と
同じようにΔrに設定されるが、その下半部ではこの間
隙は上記間隙Δrよシも大きいΔraに設定するように
スピルストリップ10を偏心加工する。したがってスピ
ルストリップ10は第4図(B)に示すように一種の橢
円形状に形成され、その長径が内部ケーシング5の垂直
方向と一致して固足される。換−8すればスピルストリ
ップ10の中心が動翼3の中心よシもωだけ垂直方向下
方へ偏心するように加工される。この垂直方向への変位
ωの算出方法を、第5図に基づいて説明する。第5図は
厚肉円筒の縦断面図であシ、内部ケーシング5の1li
l長f:t、同外径をdに置換したものである。
ここで厚肉円筒の円周方向の温度分布を線形と仮定する
と最大変形量ωmaxは次の(1)式で表わすことがで
きる。
但し t:円筒の長さ d:円筒の外径 β:平均温度における線膨張係 数 Tmu :上半部側の温度 Tmt:下半部側の温度 この(1)式を第1図に示すように複雑な4M造をイj
′jるケーシングに適用する場合は水平フランジ部(図
示省略)とその軸方向温度分布による影響を考慮しなけ
ればならない。そこで(1)式に係数に1゜K2を附加
する。
但し、K1:水平フランジの剛性による係数 に2:ケーシングの軸方向温匹分 布による係数 (2)式の係数に2は、ケーシングの型式、夾温度分布
、構造等により定まるものであシ、実ケーシングにおけ
る計測データやF EM (Finite Ele−m
ent Metbod +有限要素法)解析よ請求めら
れるものである。また係p K□は次の(3)式にてめ
ることができる。
+ R@W−H) 但し、上記(3)式において、d、 、 d2.R。
W、I−1は856図に示す各部の寸法を表わしている
ところで最近の太容景蒸気タービンの運転時におけるケ
ーシングの上半部と下半部との温度差はタービン起動時
等の過渡状態にて最大5000程度生ずることが知られ
ている。そこで−例としてd=2200a、 t=50
00W−Aの大型ケーシングの場合に、上記(3)式を
用いて垂直変位ωをめると次のようになる。
=KI K2 x O,g mm ここで係数に1.に2は現在製造されている蒸気タービ
ンのケーシング構造ではに1= 0.6〜1.0゜K2
キ0.8であるのでK = Klm K2= 0.5−
()、8となる。したがって上記寸法の大型ケーシング
では垂直変位ωは約0.45〜0.72mrnの範囲に
一応見込むことができる。但しこの垂直変位ωの範囲は
単に一応の目安となるものであり、なおH’(’ Ji
liに定めるには試験データ、FEM解析またしt寅機
の運転記録等を参考とする必云があり、例えは0.15
簡ないし1.0mに設定すれば第7図に示すように火力
タービンから原子力タービンまで名簀貴に応じて対処す
ることができる。第7図(、fF線を付した方形は各I
Jメタ−ンの各容螢に応じて設定されるスピルストリッ
プ10の偏心量ω(fi)を縦軸方向に示しており、*
A常運用される蒸気タービンについて示している。また
夜間停止等のいわゆる中間負イ;ケ火力として運用され
るものについては内部、外部ケーシング5,1が過渡的
な上半部と下半部との温度差が大きくなるのでスピルス
トリップ0の偏心量もそれに応じて大−きく加工するこ
とができる。またベース負荷用として運用されていたも
のを中間負荷用へと変更する場合は第7図に示すように
タービンの1に応じた偏心量ωでスピルストリップ10
 t p+加工すればシュラウド7や動翼3の損イ;3
を未然に防止することができる。
こうして第4図(ト))で示すように偏心量ωで動轟3
に対し偏心するように形成されたスピルストリップ10
は、訂、41囚に示すようにその中心が動翼3の中心よ
りも、これら中心を通る垂直線上の下方へ偏心量ωで偏
心せしめ、スピルストリップ10の下半部における間隙
Δraが上半部の間隙Δrよシも大きくなるようにダイ
ヤフラム4に固定される。これによシこのダイヤフラム
4がさらに固定されている内部ケーシング5に凸状の熱
変形が生じ、これに伴ないスピルストリップ】(−)が
その中心の垂直方向上方へ変位しても、このスピルスト
リップ10の下半部では動翼3の先端部との間隙Δra
がスピルストリップ10の先位以上の間11う1でよ・
るので、この動翼3の先端部との接触ないし損傷り未然
にかつ確実に防止される。
なお上述の実施例ではスピルストリップ10を1ii1
7R3の中心に対して、その垂直方向下方へ偏心させた
例について述べたが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、例えば第8図(5)の)に示すようにスピルス
トリップ11を動翼3の中心を通る垂直線上の上方へ偏
心させてもよい。これは内、外部ケーシング号、1の下
半部の温疲が上半部よりも高くなるような特殊な場合に
好適である。さらに第9図(4)に示すようにスピルス
トリップ12を動欺3の中心を通る垂直線上の上下両方
向へ偏心させてもよい。この場合は第9図Bに示すよう
に上下両方向の偏心量ω1.ω2は必ずしも等しい心裏
はなく、互いに異なるように形成してもよい。これは蒸
気タービンの運転条件により、内、外部ケーシング5,
1の上半部と下半部との両部に各々の温度高が生ずるよ
うな場合に好適である。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明はケーシングの上半部と下半部
との1g、1度差に伴なうケーシングの変形によシ、こ
のケーシングに固定されるスピルストリップが2Y位し
/ことHc動n先端部と接触しないようにこのスピルス
トリップの変位方向へスピルストリップを上記的4”4
の中心を通る垂直方向へ偏心させたので、スピルストリ
ップと動翼先端部との接触および接触に伴なう損傷を未
然に、かつ確実に防止し、軸流タービンの動翼の健全性
と信頼性を高めることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の軸流タービンにおける動翼先端シール赫
造を説すjするための蒸気タービンの全体構成を示す縦
断面図、第2図は同、第1図のA部拡大図、第3図は同
、動翼先端部とスピルストリップとの間隙を説明するた
めの説り」図、第4図は本発明の一実施例を示し、同(
A)はスピルストリップが動翼に対し垂直方向へ偏心し
ている状態を示す説明図、同の)は第41囚で示すスピ
ルストリップの形状と偏心量を示す説明図、第5図eよ
fhj、タービンケーシングの最大変位t 3’4出す
るため(tその初−量基準となる厚肉円筒の縦、横断面
図、第6図は同、a55図で示す厚肉円筒の各部の寸法
を示す説明図、第7図は同、各種タービンの出力に応じ
て設定されるスピルストリップの偏心路−の−fllを
示すグラフ、第8図は同、他の実施例を示し、囚はこの
スピルストリップが動Fに対し垂直方向上方へ偏心して
いる状態を示す説明シ1、(B)(ハ)酊58図(5)
で示すスピルストリップの形状と偏心tIji示す説明
図、第9図は同、さらに他の実施例を示し、囚はスピル
ストリップが動翼に幻し垂直方向の上下両方向へ偏心し
ている状態を示す説明図、(I3)は第9図(4)で示
すスビルス) IJツブの形状と(fi )t> 、%
iを示す説明図である。 1・・・外部ケーシング、2・・・ロータ、3・・・動
翼、4・・・ノズルグイヤフラム、5・・・内部ケーシ
ング、6°・・テノン、7・・・シュシウド、8 、1
0 、11 、12・・・スピルストリップ。 代理人弁理士 則 近 憲 佑 (ほか1名)第2図 第3図 第4図 第5図 第8図 第9図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、回転軸に植設された動翼の先端部外周に所要の間隙
    をおいてスピルストリップを周設し、このスピルストリ
    ップが変位したときに上記動翼先端部と接触しないよう
    に上記スピルストリップの変位方向へこのスピルス) 
    IJツブを上記動翼に対して偏心せしめたことを特徴と
    する軸流タービン。 2、スピルストリップの偏心方向が、動翼の中心を通る
    垂直線上の下方であることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項に記載の軸流タービン03、スピルストリップの
    偏心方向が、動翼の中心を通る垂直線上の上方であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の軸流ター
    ビン04、スピルストリップの垂直方向の偏心量を0.
    15mないし1.0麗に設定したことを特徴とする特許
    請求の範囲第1項ないし第3項のいずれか1項に記載の
    軸流タービン。
JP58106755A 1983-06-16 1983-06-16 軸流タ−ビン Pending JPS601306A (ja)

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ID=14441722

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2049156A2 (es) * 1990-12-10 1994-04-01 Westinghouse Electric Corp Junta empernada de plano doble para conjuntos segmentarios de alabes fijos de turbina soportados separadamente.
US5601403A (en) * 1994-09-13 1997-02-11 General Electric Co. Apparatus and methods for modifying a turbine diaphragm for use with a reduced rotor LAN diameter

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50128008A (ja) * 1974-03-21 1975-10-08
JPS5337221A (en) * 1976-09-17 1978-04-06 Hitachi Ltd Seal fin device of turbine wheel and diaphragm

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