特許 6000071 蒸気タービン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6000071

(24)【登録日】2016年9月9日

(45)【発行日】2016年9月28日

(54)【発明の名称】蒸気タービン

(51)【国際特許分類】

   F01D 11/00 20060101AFI20160915BHJP

   F01D 25/00 20060101ALI20160915BHJP

   F01D 25/24 20060101ALI20160915BHJP

   F01D 25/26 20060101ALI20160915BHJP

   F16J 15/24 20060101ALI20160915BHJP

【ＦＩ】

   F01D11/00

   F01D25/00 M

   F01D25/24 P

   F01D25/26 E

   F16J15/24 Z

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2012-244685(P2012-244685)

(22)【出願日】2012年11月6日

(65)【公開番号】特開2014-92133(P2014-92133A)

(43)【公開日】2014年5月19日

【審査請求日】2015年10月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】514030104

【氏名又は名称】三菱日立パワーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】誠真ＩＰ特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】中澤 民暁

(72)【発明者】

【氏名】西勝 秀

【審査官】 米澤 篤

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−２７１６０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平４−８８５６３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平１１−１５９３０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５９−１１５８０３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００１−２００９３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−９０８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−９３１０２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｄ １１／００

Ｆ０１Ｄ ２５／００ − ２５／２６

Ｆ０１Ｄ ９／０６

Ｆ０２Ｃ ７／２８

Ｆ１６Ｊ １５／１６ − １５／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

蒸気タービンにおいて、
導入孔を有する内車室と、
前記導入孔に挿入され、前記内車室内のノズル室に蒸気を供給するインレットスリーブと、
前記内車室又は前記ノズル室の内周面と前記インレットスリーブの外周面との間の環状隙間に介装され、外周面が前記内車室又は前記ノズル室の内周面と接触する、少なくとも一つの外側リングと、
前記内車室又は前記ノズル室の内周面と前記インレットスリーブの外周面との間の環状隙間に介装され、内周面が前記インレットスリーブの外周面に接触する、少なくとも一つの内側リングと、を有し、
前記環状隙間は、前記インレットスリーブと前記ノズル室との間に形成された第１の環状隙間、及び、前記第１の環状隙間から前記インレットスリーブの長さ方向にて離間し、前記インレットスリーブと前記内車室との間に形成された第２の環状隙間とよりなり、
前記第１の環状隙間および第２の環状隙間の各々において、前記少なくとも１つの外側リングと前記少なくとも１つの内側リングが前記インレットスリーブの長さ方向に交互に介装されており
前記少なくとも１つの外側リング又は前記少なくとも１つの内側リングの少なくとも一方は、仮想矩形の前記外周面側又は前記内周面側の一辺を部分的に欠損させた断面形状を有し、
前記仮想矩形の前記一辺の長さＬ_０に対する、前記少なくとも１つの外側リング又は前記少なくとも１つの内側リングのうち少なくとも一方の前記断面形状のうち前記内車室、前記ノズル室又は前記インレットスリーブに接触する部分の長さＬ_１の比は、０．３以上０．７以下であり、
前記少なくとも１つの外側リング又は前記少なくとも１つの内側リングの少なくとも一方は、前記内車室の内周面、前記ノズル室の内周面又は前記インレットスリーブの外周面と平行なランド部を有し、前記ランド部は、前記内車室の内周面、前記ノズル室の内周面又は前記インレットスリーブの外周面に接触可能であり、
前記仮想矩形の前記外周面側又は前記内周面側の前記一辺を部分的に欠損させるように、前記少なくとも１つの外側リング又は前記少なくとも１つの内側リングの少なくとも一方は、前記ランド部の両側に円錐台形状のテーパ面を有し、
前記ノズル室に、前記第１の環状隙間に面した第１段差面が設けられ、
前記内車室に、前記第２の環状隙間に面した第２段差面が設けられ、
前記蒸気タービンは、前記ノズル室及び前記内車室にそれぞれボルトにて固定された押え材を更に有し、
前記第１の環状隙間において、前記少なくとも１つの外側リング及び前記少なくとも１つの内側リングは、前記インレットスリーブの長さ方向にて、前記第１段差面と前記押え材との間に配置され、
前記第２の環状隙間において、前記少なくとも１つの外側リング及び前記少なくとも１つの内側リングは、前記インレットスリーブの長さ方向にて、前記第２段差面と前記押え材との間に配置されている
ことを特徴とする蒸気タービン。

【請求項2】

前記仮想矩形の面積Ｓ_０に対する前記断面形状の面積Ｓの比は０．９５以上であることを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービン。

【請求項3】

前記テーパ面の前記一辺に対してなす角度は、１度以上１０度以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の蒸気タービン。

【請求項4】

前記第１の環状隙間を規定する前記インレットスリーブの第１の部分は第１の外径を有し、前記第２の環状隙間を規定する前記インレットスリーブの第２の部分は、前記第１の外径よりも大きい第２の外径を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の蒸気タービン。

【請求項5】

前記インレットスリーブと前記内側リングとは、ともにマルテンサイト系鋼で形成され、
前記内側リングの前記断面形状は、該断面形状の前記インレットスリーブに密着する部分の長さＬ_１が前記一辺の長さＬ_０に対して０．３倍以上０．７倍以下になるように、前記内側リングの前記仮想矩形の前記内周面側の前記一辺が部分的に欠損した形状であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の蒸気タービン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蒸気タービンの主蒸気入口管等の蒸気配管と車室との間の環状隙間に、スタックリングを介装してなるシール構造に関する。

【背景技術】

【0002】

蒸気タービンの外車室に設けられた蒸気入口部には、高温高圧の蒸気が外車室と内車室と間に区画されている低圧蒸気通路に漏洩するのを防止するため、インレットスリーブが設けられている。インレットスリーブの先端は内車室に穿設された導入孔に挿入され、インレットスリーブの外周面と、インレットスリーブ外周面に対向する内車室の内周面との間の環状隙間にスタックリングが設けられ、該環状隙間をシールしている。従来のスタックリングの構成を図８により説明する。

【0003】

図８において、外車室１０２に形成された主蒸気入口管１０４のインレットスリーブ１０６が内車室１０８へ向かって延設され、インレットスリーブ１０６の下端は、内車室１０８の蒸気入口部に穿設された導入孔に挿入されている。インレットスリーブ１０６の外周面と内車室１０８の内周面１０８ａとの間に形成される環状隙間ｓに、スタックリング１００が介装されている。スタックリング１００は、インレットスリーブ１０６の熱膨張を許容しつつ、環状隙間ｓをシールしている。

【0004】

スタックリング１００は、矩形断面を有する複数の外側リング１００ａ及び内側リング１００ｂで構成されている。外側リング１００ａと内側リング１００ｂとは、微小に径が異なり、外側リング１００ａは内側リング１００ｂより微小差で大径に形成されている。外側リング１００ａ及び内側リング１００ｂは、インレットスリーブ１０６の軸方向に交互に配置されている。外側リング１００ａは内車室１０８の内周面１０８ａとシール面を形成するために設けられるが、常温では、内車室１０８の内周面と僅かな隙間を有するように設計される。内側リング１００ｂはインレットスリーブ１０６の外周面との間でシール面を形成するために設けられるが、常温では、インレットスリーブ１０６の外周面との間に僅かな隙間を有するように設計されている。

【0005】

外側リング１００ａの線膨張係数を内車室１０８の線膨張係数より大きくすることで、蒸気タービンの運転時には、外側リング１００ａの外周面と内車室１０８の内周面１０８ａとが密着し、蒸気の漏洩を防止する。同様に、インレットスリーブ１０６の線膨張係数を内側リング１００ｂの線膨張係数より大きくすることで、蒸気タービンの運転時には、インレットスリーブ１０６の外周面と内側リング１００ｂの内周面とが密着し、蒸気の漏洩を防止する。

【0006】

外側リング１００ａの上下面と内側リング１００ｂの上下面とは互いに接してシール面を形成し、蒸気の漏洩を防止している。外側リング１００ａの内周面とインレットスリーブ１０６の外周面との間、及び内側リング１００ｂの外周面と内車室１０８の内周面との間は、常温時及び運転時とも、隙間が形成されている。内車室１０８の上端に押え材１１０が固定され、押え材１１０によってスタックリング１００の最上端を押えている。

【0007】

特許文献１には、インレットスリーブが外車室と別体に形成され、スタックリングが環状隙間ｓから抜け出すのを防止し、かつインレットスリーブの回り止め機能を有する機構を備えた蒸気タービンが開示されている。特許文献２には、スタックリングを構成する外側リングと内側リングとの間に隙間ができ、該隙間から蒸気が漏洩するのを防止するため、外側リングと内側リングとの接触面を球面に加工した構成が開示されている。さらに、特許文献２には、外側リングと内車室との間で線膨張係数に差をもうけることで、蒸気タービンの運転時に両者を密着させると共に、内側リングとインレットスリーブとの間で線膨張係数に差をもうけることで、蒸気タービンの運転時に両者を密着させることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】実開昭５９−１１５８０３号公報

【特許文献2】特開２００１−２７１６０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

従来、スタックリングの外側リングは、線膨張係数が大きいオーステナイト系鋼が使用され、インレットスリーブ及び内車室には、線膨張係数が中程度のフェライト系鋼が使用されていた。また、内側リングには、線膨張係数が小さいマルテンサイト系鋼が使用されていた。しかし、近年、蒸気タービンの出力を向上させるため、蒸気温度を高温化させる必要が生じた。そのため、インレットスリーブの高温強度を向上させる必要が生じ、そこで、インレットスリーブの材質を内側リングの材質と同種のマルテンサイト系鋼に変更することとなった。そのため、内側リングとインレットスリーブとの間で線膨張係数の差が小さくなり、シールに必要な面圧が確保しにくくなった。

【0010】

この対策として、内側リングにマルテンサイト系鋼より線膨張係数が小さい超合金を使用することが考えられるが、超合金を使用するとコストアップとなる。別な対策として、内側リングとインレットスリーブとの間の隙間を小さくすることが考えられる。しかし、この場合、精密な加工精度が要求され、コストアップになると共に、組立も容易でなくなるという問題がある。なお、特許文献１には、内車室の内周面に接する外側リングの接触面、及びインレットスリーブの外周面に接する内側リングの接触面が面取りされていることが図示されている。しかし、面取りしたことで、シールに必要な接触面圧を確保することはできない。

【0011】

本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、コストアップを招かず、スタックリングのシール面の面圧を増加させることで、蒸気タービンの蒸気配管と車室間のシール性能を向上させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

前記目的を達成するため、本発明の蒸気タービンは、導入孔を有する内車室と、前記導入孔に挿入され、前記内車室内のノズル室に蒸気を供給するインレットスリーブと、前記内車室又は前記ノズル室の内周面と前記インレットスリーブの外周面との間の環状隙間に介装され、外周面が前記内車室又は前記ノズル室の内周面と接触する、少なくとも一つの外側リングと、前記内車室又は前記ノズル室の内周面と前記インレットスリーブの外周面との間の環状隙間に介装され、内周面が前記インレットスリーブの外周面に接触する、少なくとも一つの内側リングと、を有し、前記環状隙間は、前記インレットスリーブと前記ノズル室との間に形成された第１の環状隙間、及び、前記第１の環状隙間から前記インレットスリーブの長さ方向にて離間し、前記インレットスリーブと前記内車室との間に形成された第２の環状隙間とよりなり、前記第１の環状隙間および第２の環状隙間の各々において、前記少なくとも１つの外側リングと前記少なくとも１つの内側リングが前記インレットスリーブの長さ方向に交互に介装されており、前記少なくとも１つの外側リング又は前記少なくとも１つの内側リングの少なくとも一方は、仮想矩形の前記外周面側又は前記内周面側の一辺を部分的に欠損させた断面形状を有し、前記仮想矩形の一辺の長さＬ_０に対する、前記少なくとも１つの外側リング又は前記少なくとも１つの内側リングのうち少なくとも一方の前記断面形状のうち前記内車室、前記ノズル室又は前記インレットスリーブに接触する部分の長さＬ_１の比は０．３以上０．７以下であり、前記少なくとも１つの外側リング又は前記少なくとも１つの内側リングの少なくとも一方は、前記内車室の内周面、前記ノズル室の内周面又は前記インレットスリーブの外周面と平行なランド部を有し、前記ランド部は、前記内車室の内周面、前記ノズル室の内周面又は前記インレットスリーブの外周面に接触可能であり、前記仮想矩形の前記外周面側又は前記内周面側の前記一辺を部分的に欠損させるように、前記少なくとも１つの外側リング又は前記少なくとも１つの内側リングの少なくとも一方は、前記ランド部の両側に円錐台形状のテーパ面を有し、前記ノズル室に、前記第１の環状隙間に面した第１段差面が設けられ、前記内車室に、前記第２の環状隙間に面した第２段差面が設けられ、前記蒸気タービンは、前記ノズル室及び前記内車室にそれぞれボルトにて固定された押え材を更に有し、前記第１の環状隙間において、前記少なくとも１つの外側リング及び前記少なくとも１つの内側リングは、前記インレットスリーブの長さ方向にて、前記第１段差面と前記押え材との間に配置され、前記第２の環状隙間において、前記少なくとも１つの外側リング及び前記少なくとも１つの内側リングは、前記インレットスリーブの長さ方向にて、前記第２段差面と前記押え材との間に配置されている。

【0013】

本発明において、前記スタックリングを構成する外側リング又は内側リングの断面形状として、仮想矩形を想定する。想定される仮想矩形の面積は、外側リング又は内側リングが、内車室の内周面又は蒸気配管のスリーブ部の外周面との間で、必要な接触面圧を発生させるために必要な剛性を得る観点から設定される。次に、仮想矩形の外周面側又は内周面側の一辺を部分的に欠損させることで、接触面との面圧を増加できる。特に、欠損部との境界領域において、接触面圧を大幅に増加できる。そのため、内車室の内周面又は蒸気配管のスリーブ部の外周面との接触面圧を増加でき、シール性能を向上できる。さらに、Ｌ_１／Ｌ_０を０．３以上０．７以下としたことで、シール性能の向上と共に、内側リングでスリーブ部を安定支持できる。

【0014】

従って、特殊な材質のスタックリングを用いることなく、従来使用していた材質のスタックリングを使用でき、コストアップとならない。また、スタックリングとの隙間を小さくしなくても、接触面圧を高めることができるので、従来の加工精度で済み、コストアップとならず、かつ組立も容易である。

【0015】

本発明においては、必要面圧を発生させるために必要な外側リング又は内側リングの剛性を確保するため、仮想矩形の面積Ｓ_０に対する前記断面形状の面積Ｓの比は０．９５以上であるとよい。

【0016】

また、前記断面形状は、仮想矩形の一辺の両端部をテーパ状に欠損させて形成されるテーパ面を有するとよい。テーパ面とすることで、該テーパ面との境界付近の接触面圧を増加できると共に、外側リング又は内側リングの剛性の低下を最小限に抑えることができる。また、仮想矩形の一辺の両端部にテーパ面を形成することで、仮想矩形の中央域にスリーブ部に対する支持面を形成でき、スリーブ部を安定支持できる。さらに、スリーブ部の挿入時にスリーブ部をテーパ面に沿わせることで、スリーブ部の挿入が容易になる。

【0017】

さらに、接触面に対してテーパ面のなす角度を１度以上１０度以下とするとよい。これによって、テーパ面との境界付近の接触面の接触面圧を高く維持しつつ、外側リング又は内側リングの剛性の低下を最小限に抑えることができる。

【0021】

本発明において、スリーブ部と内側リングとが、比較的近い線膨張係数を有するマルテンサイト系鋼で形成された場合でも、内側リングの断面形状が、該断面形状のスリーブ部に密着する部分の長さＬ_１が一辺の長さＬ_０に対して０．３倍以上０．７倍以下になるように、内側リングの仮想矩形の内周面側の一辺が部分的に欠損した形状することで、内側リングのスリーブ部に対する接触面圧を高く維持でき、内側リングとスリーブ部との間のシール性能を向上できる。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、コストアップとならずに、蒸気配管のスリーブ部の外周面及び内車室の内周面との接触面圧を増加させ、車室とスリーブ部との間に形成される環状隙間のシール性能を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の第１実施形態に係るシール構造を適用した蒸気タービンの一部を示す正面視断面図である。

【図2】図１中のＡ部拡大図である。

【図3】第１実施形態のスタックリングの断面形状を示す説明図である。

【図4】第１実施形態のスタックリングの接触面圧を示す線図である。

【図5】参考例１に係るシール構造の断面図である。

【図6】参考例２に係るシール構造の断面図である。

【図7】参考例３に係るシール構造の断面図である。

【図8】従来の蒸気タービンの蒸気配管のシール構造を示す正面視断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。

【0025】

（実施形態１）
本発明の第１実施形態を図１に基づいて説明する。図１において、外車室１２に形成された主蒸気入口管１４のインレットスリーブ１６が内車室１８へ向かって延設されている。インレットスリーブ１６の下端は、内車室１８の蒸気入口部に穿設された導入孔に挿入されている。インレットスリーブ１６の外周面１６ａと内車室１８の内周面１８ａ間に形成される環状隙間ｓ１に、スタックリング１０Ａが介装され、スタックリング１０Ａで環状隙間ｓ１をシールしている。内車室１８の上端面に押え材２２がボルト２４で固定され、押え材２２でスタックリング１０Ａの最上端を押えている。

【0026】

インレットスリーブ１６は、内車室１８に形成された導入孔を貫通し、ノズル室２０の内部に導設されている。インレットスリーブ１６の外周面１６ａとノズル室２０の内周面２０ａとの間に形成された環状隙間ｓ２に、本実施形態に係るスタックリング１０Ａが介装され、環状隙間ｓ２をシールしている。ノズル室２０の上端面に押え材２６がボルト２８で固定され、スタックリング１０Ａの最上端を押えている。

【0027】

また、主蒸気入口管１４の近くの外車室１２に、補助蒸気入口管３０が設けられている。蒸気タービンの出力を増加させるため、補助蒸気入口管３０から内車室１８に補助蒸気が供給される。補助蒸気入口管３０のインレットスリーブ３２は、内車室１８側へ延設され、内車室１８に穿設された導入孔に挿入されている。インレットスリーブ３２の外周面３２ａと、内車室１８の内周面１８ｂとの間に環状隙間ｓ３が形成されている。環状隙間ｓ３にスタックリング１０Ａが介装され、環状隙間ｓ３をシールしている。内車室１８の上端面に押え材３４がボルト３６で固定され、押え材３４でスタックリング１０Ａの最上端を押えている。

【0028】

以下、環状隙間ｓ１に介装されたスタックリング１０Ａを例に取って、スタックリング１０Ａの構成を図２及び図３により説明する。スタックリング１０Ａは、矩形断面を有する複数の外側リング１０ａ及び内側リング１０ｂで構成され、外側リング１０ａは内側リング１０ｂより微小差で大径に形成されている。環状隙間ｓ１に、外側リング１０ａと内側リング１０ｂとが上下方向に交互に配置されている。外側リング１０ａは、常温では、内車室１８の内周面１８ａと僅かな隙間を有するように設計され、内側リング１０ｂは、常温では、インレットスリーブ１６の外周面１６ａとの間に僅かな隙間を有するように設計されている。

【0029】

外側リング１０ａは、例えばＮｉ・Ｃｏ・Ｃｒ合金などの、線膨張係数が大きいオーステナイト系合金で構成されている。内車室１８及びノズル室２０は、線膨張係数が中程度のフェライト系鋼又は線膨張係数が小さいマルテンサイト系鋼で構成されている。このように、外側リング１０ａの線膨張係数を内車室１８及びノズル室２０の線膨張係数より大きくすることで、蒸気タービンの運転時には、外側リング１０ａの外周面と内車室１８の内周面１８ａ及びノズル室２０の内周面２０ａとが密着し、蒸気の漏洩を防止する。また、インレットスリーブ１６は、蒸気タービンの出力増加によって、例えば９％Ｃｒ・１％Ｍｏ鋼などの、高強度で線膨張係数が小さいマルテンサイト系鋼が用いられている。内側リング１０ｂは、インレットスリーブ１６と同様に、線膨張係数が小さいマルテンサイト系鋼で構成されている。

【0030】

外側リング１０ａの上下面と内側リング１０ｂの上下面とは互いに接してシール面を形成し、蒸気の漏洩を防止している。外側リング１０ａの内周面とインレットスリーブ１６の外周面との間、及び内側リング１０ｂの外周面と内車室１８の内周面１８ａとの間は、常温時及び運転時とも、隙間が形成されている。これによって、外側リング１０ａ及び内側リング１０ｂを環状隙間ｓ１に挿入する作業を容易にしている。

【0031】

図３に示すように、内側リング１０ｂの断面形状を決定する場合、まず、必要剛性を有するように断面積が設定された仮想正方形ＢＣＤＥを設定する。内側リング１０ｂの内周面は、中央にインレットスリーブ１６の外周面１６ａと平行なランド部４０と、ランド部４０の上下両側にテーパ面４２及び４４が形成されている。ランド部４０の内周面が接触面を構成する。ランド部４０及びテーパ面４２、４４の上下方向長さは、ランド部４０がテーパ面４２又は４４の２倍である。例えば、内側リング１０ｂの上下方向全長Ｌ_０＝１４．０ｍｍのとき、ランド部４０の接触面の上下方向長さＬ_１＝７．０ｍｍで、テーパ面４２、４４の上下方向長さＬ_２又はＬ_３＝３．５ｍｍである。また、テーパ面４２、４４の端部における傾斜量ｔは、ｔ＝０．５ｍｍである。外側リング１０ａの断面形状も内側リング１０ｂと同一の手法で決定され、外周面にランド部とテーパ面とが形成される。

【0032】

図４は、内側リング１０ｂの中央部（番号１）から最上端（番号１５）までの接触面圧の解析値を示す。接触面圧解析値Ｘは、内側リング１０ｂの断面形状を、本実施形態のようにテーパ付き面ＦＧＨＩＤＥ（図３参照）としたときの接触面圧であり、接触面圧解析値Ｙは、断面形状を仮想正方形ＢＣＤＥ（フラット面）としたときの接触面圧の解析値である。テーパ付き面のほうが全般に接触面圧が、フラット面より約１．５倍ほど高くなり、特にテーパ面４２の始点付近であるＧ点で接触面圧が突出していることがわかる。内側リング１０ｂの中央部（番号１）から下側の接触面圧は、中央部（番号１）を中心に上下対称の解析値となっている。また、内側リング１０ａでも同様の傾向を示す結果となっている。

【0033】

本実施形態によれば、スタックリング１０Ａを構成する外側リング１０ａ及び内側リング１０ｂの接触面圧を増加でき、特に、テーパ面４２，４４との境界付近の領域で、突出した接触面圧を形成できる。そのため、スタックリング１０Ａのシール性能を向上できる。また、インレットスリーブ１６と内側リング１０ｂとは、比較的近い線膨張係数を有するマルテンサイト系鋼で構成されているのにかかわらず、高い接触面圧を得、高いシール性能を得ることができる。従って、内側リング１０ｂの材料として線膨張係数の小さい高価な材料を使用する必要がないので、コストアップとならない。また、対向面との隙間を特に小さくする必要がなくなり、従来の加工精度で済み、コストアップとならず、かつ組立も容易である。

【0034】

また、ランド部４０が外側リング１０ａ及び内側リング１０ｂの上下方向中央部に形成されているので、上下方向で中央部を中心に対称の接触面圧が発生する。そのため、外側リング１０ａ及び内側リング１０ｂが、上下方向で傾きが生じない。従って、外側リング１０ａと内側リング１０ｂとの間に形成されるシール面のシール性能を常に良好に保持できる。さらに、ランド部４０の両側にテーパ面４２、４４を形成しているので、インレットスリーブ１６を挿入しやすいという利点がある。

【0035】

なお、本実施形態において、上下方向全長Ｌ_０に対して、内車室１８の内周面１８ａ又はインレットスリーブ１６の外周面１６ａに密着するランド部４０の接触面の上下方向長さＬ_１の割合が０．３以上０．７以下のとき、十分な接触面圧とシール性能とを得られることがわかった。また、仮想正方形ＢＣＤＥの断面積Ｓ_０に対して、本実施形態の外側リング１０ａ又は内側リング１０ｂの断面積Ｓが０．９５以上であれば、外側リング１０ａ及び内側リング１０ｂの剛性が低減せず、良好なシール性能を得られることがわかった。

【0036】

また、ランド部４０の接触面に対してテーパ面４２、４４の角度θが１度以上１０度以下であっても、テーパ面４２，４４との境界付近のランド部４０で大きな接触面圧を発生でき、良好なシール性能を得られることがわかった。従って、角度θを前記範囲とすることで、外側リング１０ａ及び内側リング１０ｂの剛性を確保し、かつ大きな接触面圧を得ることができる。

【0037】

（参考例１）
次に、参考例１を図５に基づいて説明する。本参考例において、スタックリング１０Ｂでは、内車室１８の内周面１８ａに対向する外側リング５０ａの対向面は、上下方向中央に内車室１８の内周面１８ａと平行な平坦面を有するランド部５２と、ランド部５２の上端で段差５４ａを介して接続され、内周面１８ａと平行な平坦面５４と、ランド部５２の下端で段差５６ａを介して接続され、内周面１８ａと平行な平坦面５６とで構成されている。

【0038】

ランド部５２及び平坦面５４、５６の上下方向長さは、ランド部５２が平坦面５４又は５６の２倍である。例えば、外側リング５０ａの上下方向全長Ｌ_０＝１４．０ｍｍのとき、ランド部５２の上下方向長さＬ_１＝７．０ｍｍで、平坦面５４、５６の上下方向長さＬ_２又はＬ_３＝３．５ｍｍである。また、段差５２ａ、５４ａの高さｔは、ｔ＝０．５ｍｍである。内側リング５０ｂの内周面の構成も、外側リング１０ａの外周面の構成と同一である。

【0039】

本参考例によれば、第１実施形態と同様に、外側リング５０ａ及び内側リング５０ｂの接触面圧を増加でき、シール性能を向上できる。特に、ランド部５２の上下端領域において、第１実施形態よりも、接触面圧を高くすることができる。また、本参考例においても、仮想正方形ＢＣＤＥの接触面の上下方向全長Ｌ_０に対して、内車室１８の内周面１８ａ又はインレットスリーブ１６の外周面１６ａに密着する部分の長さＬ_１が０．３以上０．７以下のとき、十分な接触面圧とシール性能とを得られることがわかった。また、仮想正方形ＢＣＤＥの断面積Ｓ_０に対して、本参考例の断面形状の断面積Ｓが０．９５以上であれば、外側リング５０ａ及び内側リング５０ｂの剛性が低減せず、良好なシール性能を得られることがわかった。

【0040】

（参考例２）
次に、参考例２を図６により説明する。本参考例において、スタックリング１０Ｃは、内車室１８の内周面１８ａに対する外側リング６０ａの接触面、及びインレットスリーブ１６の外周面１６ａに対する内側リング６０ｂの接触面に、複数の円弧状断面を有する凹部６２を形成したものである。複数の凹部６２は、水平方向にかつ等間隔に配置されている。凹部６２は、外側リング６０ａ及び内側リング６０ｂの接触面の上下両端にも形成されているので、該上下両端に形成されていた面取りが不要になる。

【0041】

本参考例によれば、シール性能を向上できるほか、外側リング６０ａ及び内側リング６０ｂの上下方向で、接触面圧が均等に発生するので、内車室１８又はインレットスリーブ１６とのシール面を安定して形成できる。また、外側リング６０ａ及び内側リング６０ｂが内車室１８の内周面１８ａ又はインレットスリーブ１６の外周面１６ａに対して傾くおそれがないので、外側リング６０ａと内側リング６０ｂ間のシール面のシール性能も良好に維持できる。

【0042】

（参考例３）
次に、参考例３を図７により説明する。本参考例において、スタックリング１０Ｄは、内車室１８の内周面１８ａに対する外側リング７０ａの接触面、及びインレットスリーブ１６の外周面１６ａに対する内側リング７０ｂの接触面に、複数の矩形状断面を有する凹部７２を形成したものである。凹部７２は、水平方向にかつ等間隔に配置されている。本参考例によれば、参考例２と同様の作用効果を得られるほか、凹部７２が矩形状断面であるので、凹部７２の形成が比較的容易であるという利点がある。

【産業上の利用可能性】

【0043】

本発明によれば、コストアップを招かず、スタックリングのシール面の面圧を増加させることで、蒸気タービンの蒸気配管のスリーブ部と車室との間に形成された環状隙間のシール性能を向上できる。

【符号の説明】

【0044】

１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１００ スタックリング
１０ａ、５０ａ、６０ａ、１００ａ 外側リング
１０ｂ、５０ｂ、６０ｂ、１００ｂ 内側リング
１２，１０２ 外車室
１４，１０４ 主蒸気入口管
１６、３２，１０６ インレットスリーブ
１６ａ、３２ａ 外周面
１８，１０８ 内車室
１８ａ、１０８ａ 内周面
２０ ノズル室
２０ａ 内周面
２２，２６、３４，１１０ 押え材
２４、２８、３６ ボルト
３０ 補助蒸気入口管
４０、５２ ランド部
４２，４４ テーパ面
５４，５６ 平坦面
５４ａ、５６ａ 段差
６２、７２ 凹部
ｓ、ｓ１、ｓ２、ｓ３ 環状隙間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】