特許 7029339 シール装置

(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】

(24)【登録日】2022-02-22

(45)【発行日】2022-03-03

(54)【発明の名称】シール装置

(51)【国際特許分類】

   F01D 11/02 20060101AFI20220224BHJP

   F16J 15/453 20060101ALI20220224BHJP

   F01D 25/00 20060101ALI20220224BHJP

   F02C 7/00 20060101ALI20220224BHJP

【ＦＩ】

F01D11/02

F16J15/453

F01D25/00 L

F02C7/00 C

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2018072668

(22)【出願日】2018-04-04

(65)【公開番号】P2019183690

(43)【公開日】2019-10-24

【審査請求日】2021-02-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091982

【弁理士】

【氏名又は名称】永井 浩之

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100082991

【氏名又は名称】佐藤 泰和

(74)【代理人】

【識別番号】100105153

【弁理士】

【氏名又は名称】朝倉 悟

(74)【代理人】

【識別番号】100107582

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 毅

(74)【代理人】

【識別番号】100150717

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 和也

(74)【代理人】

【識別番号】100199255

【氏名又は名称】伊藤 大幸

(72)【発明者】

【氏名】山路 達也

(72)【発明者】

【氏名】阿部 徹

(72)【発明者】

【氏名】川口 善照

【審査官】吉田 昌弘

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－０２５４７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０８９４２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０１－２４７７０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／００５８７６５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｄ １１／０２

Ｆ１６Ｊ １５／４５３

Ｆ０１Ｄ ２５／００

Ｆ０２Ｃ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸流タービンの回転部材を取り囲む静止部材に設けられ、前記回転部材に対向して当該回転部材と前記静止部材との間における作動流体の漏洩を抑制するシール装置であって、 円環形状を成すように相互に接続される複数の弧状のシールセグメントと、
隣接する２つのシールセグメントの間に配置される少なくとも１つのカバーセグメントと、
前記カバーセグメントとこれに隣接する前記シールセグメントとの間に配置される少なくとも１つのシムと、を備えた、シール装置。

【請求項2】

前記カバーセグメントは、前記シムの側とは反対側の端面に、耐浸食層を有する、請求項１に記載のシール装置。

【請求項3】

前記カバーセグメントは、耐浸食性を有する材料で構成されている、請求項１に記載のシール装置。

【請求項4】

前記カバーセグメントは、隣接する前記２つのシールセグメントの間に２つずつ隣接して配置されている、請求項１～３のいずれか一項に記載のシール装置。

【請求項5】

前記カバーセグメントは、前記円環形状の周方向の２つの端面のうちの一方が、前記円環形状の中心を通る水平面上に位置する、請求項１～４のいずれか一項に記載のシール装置。

【請求項6】

各シールセグメントは、前記円環形状の周方向の２つの端面のうちの少なくとも一方に、耐浸食層を有する、請求項１～５のいずれか一項に記載のシール装置。

【請求項7】

前記少なくとも１つのシムは、２つ以上のシムを含み、
各シムは、互いに異なる厚みを有する、請求項１～３及び６のいずれか一項に記載のシール装置。

【請求項8】

前記カバーセグメント、前記少なくとも１つのシム及び前記シールセグメントをこの順序で固定する固定具を更に備えた、請求項１～４及び７のいずれか一項に記載のシール装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施の形態は、蒸気タービンなどの軸流タービンに利用されるシール装置に関する。あるいは、本発明の実施の形態は、そのようなシール装置を用いた軸流タービンに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、蒸気タービンなどの軸流タービンの軸方向に作動流体が漏洩してしまうことを防止するため、軸流タービンのロータを取り囲む円環形状のシール装置が利用されている。このシール装置は、円環形状を成すように相互に連結される複数の弧状のシールセグメントに分割されている。そして、各セグメントを軸流タービンに設けられた取付溝に嵌め込むことにより、円環形状のシール装置が構成される。なお、シール装置の具体的な取り付け態様については、後述される。

【0003】

このようなシール装置に関し、従来、シールフィンの形状や、シール装置の刃先とロータとの対向部の径方向の間隙を調整する構造について、多くの提案がなされている。あるいは、シール装置とロータとの間に生じる旋回流に起因するロータの振動を抑制するために、旋回防止機構を有するシール装置も提案されている。

【0004】

ところで、各シールセグメントの組み付けの際、軸流タービンの運転時に当該シールセグメントとその取り付け部位との間に生じる周方向の熱伸び差を考慮して、周方向の間隙を微調整することが必要である。

【0005】

一般的に、シール装置は、軸流タービンの外部ケーシング、内部ケーシング、パッキンケーシング、パッキンヘッド及び、ノズル翼列のダイアフラムに取り付けられる。この際、軸流タービンを新設する場合には、工場において複数のシールセグメントを組み付けて、各シールセグメント間の周方向の間隙を計測し、次いで、各シールセグメントの端面を削整することにより間隙を調整するのが一般的である。あるいは、既設の軸流タービンにおいてシール装置を更新する場合には、現地にて、あるいは、外部ケーシング、内部ケーシング、パッキンケーシング、パッキンヘッド及び、ノズル翼列のダイアフラムを工場に搬入した上で、シールセグメントの端面を削整する必要がある。この場合、シール装置の取り付けのための現地作業あるいは工場作業が多く、また工場への輸送期間の確保により工事期間を短縮することが困難であった。

【0006】

更に、シール装置が複数のシールセグメントによって構成されているため、各シールセグメントの端面が、湿り蒸気により経年的に浸食されてしまう。この場合、隣接する２つのシールセグメント間に一定以上の間隙が生じ、作動流体が漏洩するおそれがある。このような浸食は、とりわけ、ロータの回転中心軸を通る水平面に面する端面で顕著である。

【0007】

このようなシールセグメントの端面の浸食を効果的に抑制するため、例えばシールセグメントの材質を耐浸食性の高い材料に変更することが考えられる。しかしながら、この場合、シールセグメントの製造コストが大きく増加してしまうおそれがある。したがって、シールセグメントの製造コストを大きく上昇させることなく、耐浸食性に優れたシール装置が求められていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特許第５４４９９７６号公報

【文献】特許第２８７７８２７号公報

【文献】特開昭５８－１４３１０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明は、以上の事情に基づいて創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、シールセグメントの端面を削整することなく、軸流タービンへの最適な取り付けを実現することができるシール装置を提供することである。

【0010】

あるいは、本発明の目的は、軸流タービンを長期にわたって運転させても、シールセグメントの端面が浸食することを効果的に抑制することができるシール装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

実施の形態によるシール装置は、軸流タービンの回転部材を取り囲む静止部材に設けられ、前記回転部材に対向して当該回転部材と前記静止部材との間における作動流体の漏洩を抑制するものであって、円環形状を成すように相互に接続される複数の弧状のシールセグメントと、隣接する２つのシールセグメントの間に配置される少なくとも１つのカバーセグメントと、これに隣接する前記シールセグメントとの間に配置される少なくとも１つのシムと、を備えている。

【0012】

また、実施の形態によるシール装置は、軸流タービンの回転部材を取り囲む静止部材に設けられ、前記回転部材に対向して当該回転部材と前記静止部材との間における作動流体の漏洩を抑制するものであって、円環形状を成すように相互に接続される複数の弧状のシールセグメントと、隣接する２つのシールセグメントの間に配置される少なくとも１つのカバーセグメントと、を備えている。カバーセグメントは、隣接する２つのシールセグメントのうち少なくとも一方の側の端面に、耐浸食層を有している。

【0013】

また、実施の形態によるシール装置は、軸流タービンの回転部材を取り囲む静止部材に設けられ、前記回転部材に対向して当該回転部材と前記静止部材との間における作動流体の漏洩を抑制するものであって、円環形状を成すように相互に接続される複数の弧状のシールセグメントと、隣接する２つのシールセグメントの間に配置される少なくとも１つのカバーセグメントと、を備えている。カバーセグメントは、耐浸食性を有する材料で構成されている。

【0014】

更に、以上のようなシール装置を備えた、軸流タービンも、本発明の範囲内である。

【発明の効果】

【0015】

本発明の実施の形態によれば、シールセグメントの端面を削整することなく、軸流タービンへの最適な取り付けを実現することができるシール装置を提供することができる。

【0016】

また、本発明の実施の形態によれば、軸流タービンを長期にわたって運転させても、シールセグメントの端面が浸食することを効果的に抑制することができるシール装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明によるシール装置が設置される軸流タービンを示す概略的な縦断面図である。

【図2】図１のうちシール装置の設置部位を示す拡大図である。

【図3】本発明の一実施の形態によるシール装置を示す概略正面図である。

【図4】図３に示す分割面Ａから分割面Ｆまでの区画を示す概略斜視図である。

【図5】図４において一点鎖線で囲まれた領域の構成を示す分解図である。

【図6】本発明の第２の実施の形態によるシール装置を示す概略正面図である。

【図7】本発明の第３の実施の形態によるシール装置を示す概略正面図である。

【図8】図７に示す分割面Ａから分割面Ｆまでの区画を示す概略斜視図である。

【図9】図１～図７の変形例によるシール装置のシールセグメントとカバーセグメントとの連結構造を示す分解斜視図である。

【図10】本発明の変形例によるシール装置に採用されるカバーセグメントを示す概略斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明によるシール装置の実施の形態について説明するに先だち、図１及び図２を参照して、当該シール装置が用いられる軸流タービンの一例について概説する。

【0019】

図１は、本発明によるシール装置４０が設置される軸流タービン１を示す概略的な縦断面図であり、図２は、図１のうちシール装置４０の設置部位を示す拡大図である。

【0020】

図１及び図２に示すように、軸流タービン１は、回転部材としてのタービンロータ３と、このタービンロータ３を取り囲む静止部材であるノズルダイアフラム１２を支持するケーシング２と、を備えている。ケーシング２は、内部ケーシング２ａと、内部ケーシング２ａの外側に設けられた外部ケーシング２ｂと、を有しており、二重構造のケーシングとなっている。ノズルダイアフラム１２については、後述される。

【0021】

外部ケーシング２ｂには、供給管４が連結されており、蒸気や燃焼ガスなどの作動流体が、軸流タービン１に供給されるようになっている。軸流タービン１に供給された作動流体は、ケーシング２内に設けられたインレットスリーブ５ａおよびノズルボックス５ｂによって、後述する複数のタービン段落６のうちの最も上流側のタービン段落６に案内されるようになっている。タービンロータ３には、図示しない発電機が連結されている。

【0022】

ケーシング２（より詳細には、内部ケーシング２ａ）には、複数のノズル翼列７が支持されている。タービンロータ３には、複数の動翼翼列８が支持されている。これらのノズル翼列７と動翼翼列８とは、タービンロータ３の軸方向（回転軸線Ｘに沿って延びる方向）に交互に配置されている。そして、一のノズル翼列７と、当該一のノズル翼列７の下流側に隣り合って配置された一の動翼翼列８とにより、一のタービン段落６が構成されている。軸流タービン１は、このようなタービン段落６が、タービンロータ３の軸方向に複数設けられている。このようにして、供給管４を介して供給された作動流体が複数のタービン段落６を通過して、動翼に対して仕事を行い、タービンロータ３が回転駆動されるようになっている。

【0023】

最終段落の動翼翼列８を通過した作動流体は、排気流路９を通過して軸流タービン１の外部へと排出される。

【0024】

本発明におけるシール装置４０は、タービンロータ３と、内部ケーシング２ａ、外部ケーシング２ｂ、パッキンヘッド２２、パッキンケーシング１４、及び、ノズル翼列７のダイアフラム内輪１１と、の各間隙をシールするために設けられる。それぞれの間隙に設けられるシール装置４０は、設置位置や寸法が相違するものの実質的に同様の構成を有している。このため、以下の説明においては、タービンロータ３とダイアフラム内輪１１との間隙に設けられるシール装置４０（図２参照）を例にして、本発明によるシール装置４０の説明を行う。

【0025】

図２に示すように、ノズル翼列７は、内部ケーシング２ａに支持され、前述したノズルダイアフラム１２（静止部材）を構成している。このノズルダイアフラム１２には、タービンロータ３に対向するシール装置４０が取り付けられるようになっている。ノズルダイアフラム１２は、ダイアフラム外輪１０と、ダイアフラム外輪１０より内周側に設けられたダイアフラム内輪１１と、を有している。ダイアフラム外輪１０とダイアフラム内輪１１との間に、複数のノズル（静翼）が設けられている。複数のノズルは、周方向に列状に配置されており、互いに隣り合うノズルの間の開口を作動流体が通過するようになっている。

【0026】

動翼翼列８は、複数の動翼を有しており、タービンロータ３に設けられたロータディスク３ａに植設されて固定されている。複数の動翼は、周方向に配列されている。このような動翼が作動流体から仕事を受けることにより、回転エネルギーを得て、タービンロータ３が回転するようになっている。

【0027】

この例に限らず、図２に示すように、本実施の形態によるシール装置４０は、ダイアフラム外輪１０に、動翼翼列８の外周側端部に設けられたシュラウドに対向するように設けることもできる。

【0028】

また、図１に示すように、外部ケーシング２ｂのうちタービンロータ３が貫通する部分、つまり外部ケーシング２ｂ、内部ケーシング２ａ、パッキンケーシング１４、パッキンヘッド２２とロータ３との間にグランド部２０が設けられている。グランド部２０は、複数のタービン段落の両側に配置されており、外部ケーシング２ｂの外側の雰囲気と内側の雰囲気とを区画している。本実施の形態によるシール装置４０は、このグランド部２０に、タービンロータ３に対向するように設けられても良い。

【0029】

このように、本実施の形態によるシール装置４０は、軸流タービン１のノズルダイアフラムや、グランド部２０等に用いることができる。

【0030】

（第１の実施の形態）
次に、図３～５を用いて、本発明の第１の実施の形態によるシール装置４０について説明する。

【0031】

図３は、本発明の一実施の形態によるシール装置４０を示す概略正面図である。また、図４は、図３に示す分割面Ａから分割面Ｆまでの区画を示す概略斜視図であり、図５は、図４において一点鎖線で囲まれた領域の構成を示す分解図である。

【0032】

図３に示すように、シール装置４０は、全体として円環形状を有している。図３～５に示すように、この円環形状は、分割面Ａ～Ｆによって分割された６つの弧状のシールセグメント４１Ａ～４１Ｆと、隣接する２つのシールセグメント４１Ｆ、４１Ａの間に配置される少なくとも１つのカバーセグメント４２と、このカバーセグメント４２とこれに隣接するシールセグメント４１Ｆとの間に配置される少なくとも１つのシム４３と、を備えている。

【0033】

図３に示すように、本実施の形態のシール装置では、６つの弧状のシールセグメント４１Ａ～４１Ｆが互いに実質的に同じ長さを有している。そして、６つの分割面Ａ～Ｆのうち２つの分割面Ａ及びＤが、円環形状の中心Ｏを通る水平面Ｈ上に存在している。本明細書においては、図３に示すように、水平面Ｈ上の分割面のうち右側の分割面を分割面Ａとし、この分割面Ａから反時計回りに順次アルファベットを付してある。そして、各分割面から反時計回りに延在するシールセグメントを、符号４１の末尾に当該分割面のアルファベットを付して表している。

【0034】

図３～図５に示すように、シールセグメント４１Ａ～４１Ｆは、軸流タービン１のタービンロータ３に面する内面に、周方向に伸びる複数列のシールフィン７０を有している。このシールフィン７０によって、作動流体の漏洩が防止されるようになっている。シールセグメント４１Ａ～４１Ｆは、例えば、ＳＵＳ４００、ＳＢ４８０、Ａ３８７Ｇｒ２２、りん青銅、洋白などにより構成される。本実施の形態のシールセグメント４１Ａ～４１Ｆは、互いに同一の周方向長さを有している。

【0035】

カバーセグメント４２は、シールセグメント４１Ｆの端面を覆い、当該シールセグメント４１Ｆの端面が作動流体に浸食されることを回避ないし低減させるためのものである。したがって、本実施の形態のカバーセグメント４２は、シールセグメント４１Ｆよりも耐浸食性に優れた材料、例えば、ＳＵＳ３４０、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ４１０、１８Ｃｒ－６Ｃｏステンレス、１５Ｃｒ－１．７５Ｍｏステンレスなどにより構成されている。なお、これらのいずれの材料を用いるかは、シールセグメント４１Ｆの材質に応じて決定されるが、一般に、シールセグメント４１Ｆよりも硬度の高い材料を採用することが好ましい。

【0036】

図４及び図５に示すように、カバーセグメント４２の断面形状は、このカバーセグメント４２に隣接するシールセグメント４１Ｆの端面の形状と同一である。したがって、カバーセグメント４２は、シール装置４０の内周側に、シールセグメント４１Ｆと同数のシールフィン７０ａが設けられている。

【0037】

シム４３は、各シールセグメント４１Ａ～４１Ｆを円環形状に組み付ける際に、全周の長さを微調整するためのものである。したがって、図５において、シム４３は、シールセグメント４１Ｆとカバーセグメント４２との間に３枚配置されているが、このような例には限定されない。すなわち、シールセグメント４１Ｆとカバーセグメント４２との間にシム４３を何枚配置するかは、シール装置４０の望ましい全周の長さに応じて決定されることになる。また、図５には詳細には図示されていないが、各シム４３は、互いに異なる厚みを有している。このようなシム４３は、例えばＳＵＳ３０４を用いて作製され得る。

【0038】

図４及び図５に示すように、以上のカバーセグメント４２、シム４３及びシールセグメント４１Ｆは、固定具４４によりこの順序で固定されている。図５に示すように、本実施の形態の固定具４４は２本のボルトである。したがって、カバーセグメント４２及びシム４３には、固定具４４が通過する２つの貫通孔が設けられており、シールセグメント４１Ｆには、固定具４４が螺合する２つのネジ溝が設けられている。

【0039】

図３に戻って、本実施の形態によるシール装置４０は、シールセグメント４１Ａの下端面、シールセグメント４１Ｃの下端面、及び、シールセグメント４１Ｄの上端面も、シム４３を介してカバーセグメント４２によって覆われている。これらの端面は、水平面Ｈと平行な面である。各シールセグメント４１Ａ、４１Ｃ、４１Ｄは、シールセグメント４１Ｆと実質的に同様の構成によって端面がカバーセグメント４２により覆われている。すなわち、図４に示す構成を水平面Ｈに関して対称移動させることにより、分割面Ａから分割面Ｂまでの構成が理解される。更に、分割面Ｆから分割面Ａを通り分割面Ｂまでの構成を円環形状の中心Ｏ周りに１８０°回転させることにより、分割面Ｃから分割面Ｄを通り分割面Ｅまでの構成が理解される。要するに、水平面Ｈ上において原点Ｏに関して対称の位置にある分割面Ａ及び分割面Ｄは、それぞれ、２つのカバーセグメント４２の突き合わせ面である。

【0040】

以上のようなシール装置４０は、軸流タービン１に取り付けられる際に、最適なシール性を実現できるよう、シールセグメント４１Ａ、４１Ｃ、４１Ｄ、４１Ｆとカバーセグメント４２との間に最適な枚数のシム４３を介在させながら組み付けが行われる。但し、上述したように、それぞれのシム４３は、互いに厚みが異なっている。このため、シム４３によってある厚みを実現する場合には、比較的薄いシムを複数枚用いて当該厚みを実現するよりも、比較的厚いシムを１枚用いて当該厚みを実現する方が、作業効率の観点から望ましい。

【0041】

そして、選択された１枚または複数枚のシム４３がシールセグメント４１Ａ、４１Ｃ、４１Ｄ、４１Ｆとカバーセグメント４２との間に配置される。そして、固定具４４を用いてカバーセグメント４２及びシム４３がそれぞれのシールセグメント４１Ａ、４１Ｃ、４１Ｄ、４１Ｆに固定される。

【0042】

その後、各シールセグメント４１Ａ～４１Ｆが円環形状を成すように組み付けられ、シール装置４０が構成される。

【0043】

もっとも、作業効率の観点から、シム４３は、各シールセグメント４１Ａ、４１Ｃ、４１Ｄ、４１Ｆとカバーセグメント４２との全ての間に配置される必要は無い。すなわち、３つのシールセグメント４１Ａ、４１Ｃ、４１Ｄにおいては対応するカバーセグメント４２との間にシム４３を介在させず、シールセグメント４１Ｆのみにおいて、対応するカバーセグメント４２との間にシム４３を介在させても良い。

【0044】

以上のような本実施の形態によるシール装置４０によれば、シールセグメント４１Ａ、４１Ｃ、４１Ｄ、４１Ｆとこれらに隣接する各カバーセグメント４２との間に少なくとも１つのシム４３が配置されている。このことにより、シールセグメント４１Ａ～４１Ｆの端面を削整することなく、軸流タービン１への最適な取り付けが可能なシール装置４０を提供することができる。

【0045】

更に、シールセグメント４１Ａ、４１Ｃ、４１Ｄ、４１Ｆの一方の端面を覆う各カバーセグメント４２が、耐浸食性を有する材料で構成されている。このため、軸流タービン１を長期にわたって運転させても、シールセグメント４１Ａ、４１Ｃ、４１Ｄ、４１Ｆの端面が浸食されることを効果的に抑制できるシール装置４０を提供することができる。

【0046】

とりわけ、本実施の形態では、シールセグメント４１Ａ、４１Ｃ、４１Ｄ、４１Ｆの水平面Ｈ上の端面が耐浸食性を有するカバーセグメント４２によって覆われている。このため、作動流体による浸食が発現しやすい水平面Ｈ上の分割面Ａ、Ｄにおいて、浸食を効果的に抑制することができる。

【0047】

また、カバーセグメント４２の断面形状は、カバーセグメント４２に隣接するシールセグメント４１Ａ、４１Ｃ、４１Ｄ、４１Ｆの端面の形状と同一である。このため、良好なシール性とシールセグメント４１Ａ、４１Ｃ、４１Ｄ、４１Ｆの端面への耐浸食性の付与とを、両立することができる。

【0048】

更に、各シールセグメント４１Ａ～４１Ｆは、互いに同一の周方向長さを有しているため、軸流タービン１に組み付ける際の作業性が良い。

【0049】

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。

【0050】

図６は、本発明の第２の実施の形態によるシール装置２４０を示す概略正面図である。図６に示すように、本実施の形態によるシール装置２４０は、シールセグメント４１Ｆの上端面及びシールセグメント４１Ｃの下端面のみが、シム４３を介してカバーセグメント４２によって覆われている。これらの下端面は、いずれも水平面Ｈ上の端面である。一方、図３に示すシール装置４０において、カバーセグメント４２によって覆われていたシールセグメント４１Ａの下端面及びシールセグメント４１Ｄの上端面は、カバーセグメントによって覆われてはいない。この他の構成は、図３～５に示すシール装置４０と同様である。図６において、図３～５と共通する構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。

【0051】

以上のようなシール装置２４０によれば、シールセグメント４１Ｃ、４１Ｆとこれらに隣接する各カバーセグメント４２との間に少なくとも１つのシム４３が配置されている。このことにより、シールセグメント４１Ａ～４１Ｆの端面を削整することなく、軸流タービン１への最適な取り付けが可能なシール装置４０を提供することができる。

【0052】

更に、シールセグメント４１Ｃ、４１Ｆの水平面Ｈ上の端面が耐浸食性を有するカバーセグメント４２によって覆われているため、以上のシール装置２４０によっても、作動流体による浸食が発現しやすい水平面Ｈ上の分割面Ａ、Ｄにおいて、浸食を効果的に抑制することができる。

【0053】

これらの効果に加え、本実施の形態によるシール装置２４０によっても、上述した第１の実施の形態によるシール装置４０と同様の効果が、実現され得る。

【0054】

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。

【0055】

図７は、本発明の第３の実施の形態によるシール装置３４０を示す概略正面図であり、図８は、図７に示す分割面Ａから分割面Ｆまでの区画を示す概略斜視図である。図７に示すように、シール装置３４０は、隣接する各２つのシールセグメントの間に、カバーセグメント４２が２つずつ隣接して配置されている。更に、各カバーセグメント４２とこれに隣接するシールセグメント４１Ａ～４１Ｆとの間には、少なくとも１つのシム４３が配置されている。したがって、例えば分割面Ａから分割面Ｆまでの区画について見ると、図８に示すように、シールセグメント４１Ｆの両端に、シム４３を介してカバーセグメント４２が１つずつ固定されている。

【0056】

シールセグメント４１の両端面へのシム４３及びカバーセグメント４２の固定態様は、第１の実施の形態と同様である（図５参照）。すなわち、シールセグメント４１Ｆの両端面において、カバーセグメント４２、シム４３及びシールセグメント４１Ｆが、固定具４４によりこの順序で固定されている。このような構成は、残りのシールセグメント４１Ａ～４１Ｅにおいても、同様である。したがって、シール装置３４０の分割面Ａ～Ｆの全てが、隣接する２つのカバーセグメント４２の突き合わせによって画定されることになる。

【0057】

その他の構成は、第１の実施の形態によるシール装置４０と同様である。このため、図７及び図８において第１の実施の形態と共通する構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。

【0058】

以上のような本実施の形態によれば、全てのシールセグメント４１Ａ～４１Ｆの両端面、とこれらに隣接する各カバーセグメント４２との間に少なくとも１つのシム４３が配置されている。このことにより、シールセグメント４１Ａ～４１Ｆの端面を削整することなく、軸流タービン１への最適な取り付けが可能なシール装置４０を提供することができる。

【0059】

更に、本実施の形態によれば、全てのシールセグメント４１Ａ～４１Ｆの両端面が、耐浸食性を有する材料で構成されたカバーセグメントによって覆われているため、軸流タービン１を長期にわたって運転させても、シールセグメント４１Ａ～４１Ｆの端面が浸食されることをより効果的に抑制することができる。

【0060】

（第１の変形例）
以上の各実施の形態によるシール装置４０、２４０、３４０の変形例として、シム４３を有しない態様が想定され得る。図９は、本変形例におけるシールセグメント４１Ｆとカバーセグメント４２との連結態様を示す分解斜視図である。図９に示すように、本変形例では、シールセグメント４１Ｆの端面にカバーセグメント４２が直接的に固定具４４によって固定されるようになっている。この連結態様は、カバーセグメント４２が取り付けられる他のシールセグメントにおいても、同様である。

【0061】

このような変形例によっても、シールセグメント４１Ａ、４１Ｃ、４１Ｄ、４１Ｆの一方の端面を覆う各カバーセグメント４２が、耐浸食性を有する材料で構成されているため、軸流タービン１を長期にわたって運転させても、シールセグメント４１Ａ、４１Ｃ、４１Ｄ、４１Ｆの端面が浸食されることを効果的に抑制することができる。

【0062】

本変形例においても、カバーセグメント４２の断面形状がカバーセグメント４２に隣接するシールセグメント４１Ａ、４１Ｃ、４１Ｄ、４１Ｆの端面の形状と同一であることから、良好なシール性とシールセグメント４１Ａ、４１Ｃ、４１Ｄ、４１Ｆの端面への耐浸食性の付与とを、両立することができる。

【0063】

更に、各シールセグメント４１Ａ～４１Ｆは、互いに同一の周方向長さを有しているため、軸流タービン１に組み付ける際の作業性が良い。

【0064】

（第２の変形例）
あるいは、以上の各実施の形態によるシール装置４０、２４０、３４０の更なる変形例として、カバーセグメントに耐浸食層を設けることも可能である。

【0065】

図１０は、本変形例によるシール装置において使用されるカバーセグメント４２ａを示す概略斜視図である。図１０に示すように、カバーセグメント４２ａは、シールセグメント４１Ａ～４１Ｆの端面の形状と同一の断面形状を有するカバーセグメント本体４２ｂと、カバーセグメント本体４２ｂの少なくとも一方の端面に設けられた耐浸食層４２ｃと、を有している。本変形例では、カバーセグメント本体４２ｂの材質は、シールセグメント４１Ａ～４１Ｆの材質と同一であって良い。また、耐浸食層４２ｃは、例えば、１８Ｃｒ－８Ｎｉステンレスのコーティング層、クロムメッキ層などが採用され得る。あるいは、耐浸食層４２ｃとして、カバーセグメント本体４２ｂとは異なる材料（例えばＳＵＳ材）の肉盛りを施しても良い。

【0066】

このようなカバーセグメント４２ａは、耐浸食層４２ｃが隣接する他のシールセグメントを向いた状態で、特定のシールセグメントに取り付けられる。このため、例えば図３～５に示すシール装置４０のカバーセグメント４２を、上述したカバーセグメント４２ａに置換した場合、分割面Ａ及び分割面Ｄにおいて、２つのカバーセグメント４２ａの互いの耐浸食層４２ｃが突き当たることになる。

【0067】

この他の構成は各実施の形態におけるシール装置４０、２４０、３４０と同様であるため、ここではその詳細な説明は省略する。

【0068】

以上のような本変形例によれば、各カバーセグメント４２ａが、耐浸食層４２ｃを有していることにより、軸流タービン１を長期にわたって運転させても、当該カバーセグメント４２で覆われたシールセグメント４１Ａ～４１Ｆの端面が浸食されることを効果的に抑制することができる。

【0069】

とりわけ、本変形例では、シールセグメント４１Ａ～４１Ｆの各端面のうち水平面Ｈ上の端面が耐浸食性を有するカバーセグメント４２によって覆われている。このため、作動流体による浸食が発現しやすい水平面Ｈ上の端面において、浸食を効果的に抑制することができる。

【0070】

なお、本変形例によるカバーセグメント４２ａは、上述した第１の変形例による各シール装置にも採用することができる。この場合も、軸流タービン１を長期にわたって運転させても、当該カバーセグメント４２で覆われたシールセグメント４１Ａ～４１Ｆの端面が浸食されることを効果的に抑制することができる。

【0071】

（第３の変形例）
更に、上述した第１及び第２の実施の形態によるシール装置４０、２４０（図３～図６参照）において、シールセグメント４１Ａ～４１Ｆの各端面のうち、カバーセグメント４２で覆われていない端面に、第２の変形例で説明した耐浸食層を設けることも効果的である。すなわち、第１の実施の形態によるシール装置４０（図３～図５参照）においては、シールセグメント４１Ａ～４１Ｆの各端面のうち、分割面Ｂ、Ｃ、Ｅ及びＦに面する端面に耐浸食層が設けられる。また、第２の実施の形態によるシール装置２４０（図６参照）においては、シールセグメント４１Ａ～４１Ｆの各端面のうち、分割面Ｂ、Ｃ、Ｅ及びＦに面する端面に加え、シールセグメント４１Ａの下端面及びシールセグメント４１Ｄの上端面に、耐浸食層が設けられる。ここでの耐浸食層は、第２の変形例における耐浸食層と同じ組成を有している。

【0072】

このような変形例によれば、シールセグメント４１Ａ～４１Ｆの端面の全てがカバーセグメント４２または耐浸食層によって覆われるため、軸流タービン１を長期にわたって運転させても、シールセグメント４１Ａ～４１Ｆの全ての端面に関し、作動流体による浸食を効果的に抑制することができる。

【0073】

この他、本変形例によれば、各実施の形態において説明した作用効果をも奏することができる。

【0074】

更には、本変形例は、上述した第１及び第２の変形例に対しても採用が可能である。この場合、第１及び第２の変形例において、シールセグメント４１Ａ～４１Ｆの端面のうち、カバーセグメント４２、４２ａによって覆われていない端面が耐浸食層によって覆われることになる。この場合にも、軸流タービン１を長期にわたって運転させても、シールセグメント４１Ａ～４１Ｆの全ての端面に関し、作動流体による浸食を効果的に抑制することができる。

【符号の説明】

【0075】

１：軸流タービン ２：ケーシング ２ａ：内部ケーシング ２ｂ：外部ケーシング ３：タービンロータ ３ａ：ロータディスク ４：供給管 ５ａ：インレットスリーブ ５ｂ：ノズルボックス ６：タービン段落 ７：ノズル翼列 ８：動翼翼列 ９：排気流路 １０：ダイアフラム外輪 １１：ダイアフラム内輪 １２：ノズルダイアフラム ２０：グランド部 ２２：パッキンヘッド ４０：シール装置 ４１Ａ～４１Ｆ：シールセグメント ４２：カバーセグメント ４２ａ：カバーセグメント ４２ｂ：カバーセグメント本体 ４２ｃ：耐浸食層 ４３：シム ４４：固定具 ７０：シールフィン ７０ａ：シールフィン ２４０：シール装置 ３４０：シール装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】