[发明专利]蒸汽涡轮的密封结构

说明书

技术领域

本发明涉及在蒸汽涡轮的主蒸汽入口管等蒸汽配管与机室之间的环状间隙内夹装堆叠环(stack ring)而形成的密封结构。

背景技术

在蒸汽涡轮的外机室设置的蒸汽入口部设有进气套筒，以防止高温高压的蒸汽向在外机室与内机室之间划分的低压蒸汽通路的泄漏。进气套筒的前端向穿设于内机室的导入孔插入，在进气套筒的外周面和与进气套筒外周面相对的内机室的内周面之间的环状间隙设有堆叠环，从而对该环状间隙进行密封。通过图8来说明以往的堆叠环的结构。

在图8中，在外机室102形成的主蒸汽入口管104的进气套筒106朝向内机室108延伸设置，进气套筒106的下端向在内机室108的蒸汽入口部穿设的导入孔插入。在进气套筒106的外周面与内机室108的内周面108a之间形成的环状间隙s内夹装有堆叠环100。堆叠环100允许进气套筒106的热膨胀，并将环状间隙s密封。

堆叠环100由具有矩形截面的多个外侧环100a及内侧环100b构成。外侧环100a和内侧环100b的直径微小不同，外侧环100a与内侧环100b相比以微小差形成为大径。外侧环100a及内侧环100b沿着进气套筒106的轴向交替配置。外侧环100a为了在与内机室108的内周面108a之间形成密封面而设置，但是以在常温下与内机室108的内周面之间具有微小的间隙的方式设计。内侧环100b为了在与进气套筒106的外周面之间形成密封面而设置，但是以在常温下与进气套筒106的外周面之间具有微小的间隙的方式设计。

外侧环100a的线膨胀系数比内机室108的线膨胀系数大，由此在蒸汽涡轮的运转时，外侧环100a的外周面与内机室108的内周面108a密接，防止蒸汽的泄漏。同样，通过使进气套筒106的线膨胀系数比内侧环100b的线膨胀系数大，由此在蒸汽涡轮的运转时，进气套筒106的外周面与内侧环100b的内周面密接，防止蒸汽的泄漏。

外侧环100a的上下表面与内侧环100b的上下表面彼此相接而形成密封面，防止蒸汽的泄漏。外侧环100a的内周面与进气套筒106的外周面之间、及内侧环100b的外周面与内机室108的内周面之间，在常温时及运转时都形成间隙。在内机室108的上端固定按压件110，通过按压件110来按压堆叠环100的最上端。

在专利文献1中公开有一种蒸汽涡轮，进气套筒与外机室分体形成，防止堆叠环从环状间隙s脱落，且具备具有进气套筒的防旋功能的机构。在专利文献2中公开了一种在构成堆叠环的外侧环与内侧环之间能够形成间隙，为了防止蒸汽从该间隙泄漏，因而将外侧环与内侧环的接触面加工成球面的结构。而且，在专利文献2中公开了如下技术：在外侧环与内机室之间对线膨胀系数设置差异，由此在蒸汽涡轮的运转时使两者密接，并在内侧环与进气套筒之间对线膨胀系数设置差异，由此在蒸汽涡轮的运转时使两者密接。

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本实开昭59-115803号公报

【专利文献2】日本特开2001-271608号公报

发明内容

【发明要解决的课题】

以往，堆叠环的外侧环使用线膨胀系数大的奥氏体系钢，在进气套筒及内机室使用线膨胀系数为中等程度的铁素体系钢。而且，内侧环使用线膨胀系数小的马氏体系钢。然而，近年来，为了提高蒸汽涡轮的输出，需要实现蒸汽温度的高温化。因此，需要提高进气套筒的高温强度，因此，将进气套筒的材质变更为与内侧环的材质同种的马氏体系钢。因此，在内侧环与进气套筒之间，线膨胀系数差减小，难以确保密封所需的面压。

作为其对策，考虑了在内侧环使用比马氏体系钢的线膨胀系数小的超合金的情况，但是使用超合金时会导致成本上涨。作为另一对策，考虑了减小内侧环与进气套筒之间的间隙的情况。然而，这种情况下，存在被要求精密的加工精度，导致成本上涨，并且组装也不容易的问题。需要说明的是，在专利文献1中，图示了与内机室的内周面相接的外侧环的接触面、及与进气套筒的外周面相接的内侧环的接触面被倒角的情况。然而，通过倒角无法确保密封所需的接触面压力。

本发明鉴于上述现有技术的课题，其目的在于不导致成本上涨地增加堆叠环的密封面的表面压力，由此来提高蒸汽涡轮的蒸汽配管与机室之间的密封性能。

【用于解决课题的方案】