JP2012132380A - Marine low pressure turbine casing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スクロール形状の蒸気入口路を有する舶用低圧タービン車室に関する。 The present invention relates to a marine low-pressure turbine casing having a scroll-shaped steam inlet passage.
舶用蒸気タービンとしては、高圧タービンおよび低圧タービンを備えたものが知られている（例えば、特許文献１）。
このような舶用の低圧タービンは、スクロール形状の蒸気入口路が端部に設けられ、車室上半部と車室下半部とが水平継手フランジ面で締結されてなる車室構造を有するものが一般的である。
As a marine steam turbine, one having a high-pressure turbine and a low-pressure turbine is known (for example, Patent Document 1).
Such a marine low-pressure turbine has a casing structure in which a scroll-shaped steam inlet passage is provided at an end, and an upper half of the casing and a lower half of the casing are fastened by a horizontal joint flange surface. Is common.
スクロール形状の蒸気入口路の内壁面側は、比較的高温の蒸気に直接触れることから、高温になる。一方、蒸気入口路の外壁面側は、相対的に低温である。このように、舶用低圧タービンの蒸気入口路の周辺には温度分布があるため、車室の熱変形は複雑な挙動を示すことが予想される。 The inner wall surface side of the scroll-shaped steam inlet passage is in direct contact with relatively high-temperature steam, and thus becomes hot. On the other hand, the outer wall surface side of the steam inlet path is relatively low temperature. As described above, since there is a temperature distribution around the steam inlet passage of the marine low-pressure turbine, it is expected that the thermal deformation of the passenger compartment shows a complicated behavior.
そこで、本発明者らがＦＥＭ（有限要素法：Finite Element Method）による解析を行ったところ、蒸気入口路のスパイラル形状の内周側の水平継手フランジ面が口開きを起こす場合があることが明らかになった。 Then, when the present inventors analyzed by FEM (Finite Element Method), it is clear that the horizontal joint flange surface on the inner peripheral side of the spiral shape of the steam inlet passage may cause opening. Became.
図７は、蒸気入口路周辺の車室の口開き変形を示すＦＥＭ解析結果であり、図７（ａ）は蒸気入口路側から視た車室の正面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＣで示した領域の拡大図である。図８は、水平継手フランジ面（車室上半部側）における面圧分布を示すＦＥＭ解析結果である。なお、図８では、面圧分布を色の濃淡で表しており、色が濃い場所では面圧が大きいことを意味する。
図７（ａ）に示すように、車室上半部１０Ａと車室下半部１０Ｂとは水平継手フランジ面１１で合わされて、多数のボルト２０によって締結されている。ところが、図７（ｂ）に示すように、蒸気入口路１６のスクロール形状の内周側において、水平継手フランジ面１１が口開きを起こし、車室上半部１０Ａと車室下半部１０Ｂとの間に微小な隙間Ｇ１（１００μｍオーダー）が生じてしまう。よって、車室上半部１０Ａと車室下半部１０Ｂとの間の隙間Ｇ１を介して、蒸気が漏洩してしまう可能性がある。なお、図７（ｂ）では、車室変形量を１０００倍に拡大している。
また、図８に示すように、蒸気入口路１６のスクロール形状の内周側の水平継手フランジ面１１（図８中、Ｄで示した領域）は、口開きが起きているため、ボルト２０による締結力が伝わっておらず、面圧がゼロ（又は不足）である。なお、図８における符号２１は、ボルト２０のボルト穴を示している。
FIG. 7 is an FEM analysis result showing opening deformation of the passenger compartment around the steam inlet passage. FIG. 7A is a front view of the passenger compartment as viewed from the steam inlet passage side, and FIG. It is an enlarged view of the area | region shown by C of a). FIG. 8 is an FEM analysis result showing the surface pressure distribution on the horizontal joint flange surface (the upper half of the vehicle compartment). In FIG. 8, the surface pressure distribution is represented by color shading, which means that the surface pressure is large at a dark color place.
As shown in FIG. 7A, the upper half 10 </ b> A and the lower half 10 </ b> B of the passenger compartment are joined together by the horizontal joint flange surface 11 and fastened by a large number of bolts 20. However, as shown in FIG. 7 (b), the horizontal joint flange surface 11 is opened on the inner peripheral side of the scroll shape of the steam inlet passage 16, and the upper half 10A and the lower half 10B of the passenger compartment A minute gap G1 (in the order of 100 μm) is generated between the two. Therefore, there is a possibility that the steam leaks through the gap G1 between the upper half 10A of the passenger compartment and the lower half 10B of the passenger compartment. In FIG. 7B, the vehicle compartment deformation amount is increased 1000 times.
Further, as shown in FIG. 8, the horizontal joint flange surface 11 (the region indicated by D in FIG. 8) on the inner peripheral side of the scroll shape of the steam inlet passage 16 has a mouth opening. The fastening force is not transmitted and the surface pressure is zero (or insufficient). Note that reference numeral 21 in FIG. 8 indicates a bolt hole of the bolt 20.
この水平継手フランジ面の口開き現象は、スクロール形状の蒸気入口路の内壁面側が外壁面側に比べて高温であることに起因して、両者間に熱膨張差が発生するためである。そして、口開き現象が蒸気入口路のスクロール形状の内周側において選択的に起こるのは、蒸気入口路の周りに均等にボルトが配列されておらず（図８に示すように、蒸気入口路１６を中心として約２７０度の角度範囲に限ってボルト穴２１が配列されている。）、蒸気入口路のスクロール形状の外周側に比べて内周側のほうがボルトの締め付け力が弱いためであると考えられる。 The opening phenomenon of the horizontal joint flange surface is due to the fact that the inner wall surface side of the scroll-shaped steam inlet passage is hotter than the outer wall surface side, resulting in a difference in thermal expansion between the two. The opening phenomenon is selectively caused on the inner peripheral side of the scroll shape of the steam inlet passage. Bolts are not evenly arranged around the steam inlet passage (as shown in FIG. 8, the steam inlet passage). The bolt holes 21 are arranged only within an angle range of about 270 degrees with the center at 16. This is because the bolt tightening force is weaker on the inner peripheral side than on the scroll-shaped outer peripheral side of the steam inlet passage. it is conceivable that.
ところで、近年、陸用蒸気タービンと同様に舶用蒸気タービンについても、効率向上の観点から蒸気温度が高くなる傾向にある。例えば、ＵＳＴ（Ultra Steam Turbine）対応の舶用低圧タービンでは、４００℃程度の蒸気がスクロール形状の蒸気入口路を通って車室に流入する。
そして、上述の水平継手フランジ面の口開きは、蒸気入口路を通過する蒸気の温度が高くなるにつれて、その程度は大きくなる。よって、水平継手フランジ面の口開き現象を抑制することは、今後ますます重要になっていくはずである。
By the way, in recent years, the steam temperature of marine steam turbines as well as land steam turbines tends to increase from the viewpoint of improving efficiency. For example, in a marine low-pressure turbine compatible with UST (Ultra Steam Turbine), steam at about 400 ° C. flows into the passenger compartment through a scroll-shaped steam inlet passage.
The degree of opening of the horizontal joint flange surface described above increases as the temperature of the steam passing through the steam inlet passage increases. Therefore, it should become increasingly important in the future to suppress the opening phenomenon of the horizontal joint flange surface.
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、蒸気入口路のスクロール形状の内周側における水平継手フランジ面の口開きを抑制しうる舶用低圧タービン車室を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a marine low-pressure turbine casing capable of suppressing the opening of the horizontal joint flange surface on the scroll-shaped inner peripheral side of the steam inlet passage. To do.
本発明に係る舶用低圧タービン車室は、ロータの周りに設けられたスクロール形状の蒸気入口路を車室端部に有し、水平継手フランジ面で合わされた車室上半部と車室下半部とが締結されてなる舶用低圧タービン車室であって、前記水平継手フランジ面の近傍の蒸気入口路を囲むように該蒸気入口路の内壁面に沿って周方向に配列された複数の締結ボルトによって、車室上半部と車室下半部とが締結され、前記複数の締結ボルトよりもロータ寄りに設けられた面圧向上ボルトによって、蒸気入口路のスクロール形状の内周側における水平継手フランジ面の面圧を向上させたことを特徴とする。 A marine low-pressure turbine casing according to the present invention has a scroll-shaped steam inlet passage provided around a rotor at the end of the casing, and the upper half of the casing and the lower half of the casing that are joined together by the horizontal joint flange surface. A plurality of fastenings arranged in a circumferential direction along an inner wall surface of the steam inlet passage so as to surround the steam inlet passage in the vicinity of the horizontal joint flange surface. The upper half of the passenger compartment and the lower half of the passenger compartment are fastened by a bolt, and the horizontal pressure on the inner peripheral side of the scroll shape of the steam inlet passage is improved by a surface pressure improving bolt provided closer to the rotor than the plurality of fastening bolts. The surface pressure of the joint flange surface is improved.
この舶用低圧タービン車室によれば、水平継手フランジ面の近傍の蒸気入口路を囲む複数の締結ボルトよりもロータ寄りに設けた面圧向上ボルトによって、この部分における水平継手フランジ面の面圧を向上させたので、蒸気入口路のスクロール形状の内周側における水平継手フランジ面の口開きを抑制できる。よって、車室上半部と車室下半部との間の隙間を介した蒸気の漏洩を防止できる。 According to this marine low-pressure turbine casing, the surface pressure of the horizontal joint flange surface in this portion is reduced by the surface pressure improving bolts provided closer to the rotor than the plurality of fastening bolts surrounding the steam inlet passage in the vicinity of the horizontal joint flange surface. Since it was improved, the opening of the horizontal joint flange surface on the inner peripheral side of the scroll shape of the steam inlet passage can be suppressed. Therefore, it is possible to prevent the steam from leaking through the gap between the upper half of the passenger compartment and the lower half of the passenger compartment.
上記舶用低圧タービン車室は、前記蒸気入口路と前記ロータとの間において車室上半部および車室下半部に固定され、車室からの蒸気漏れ及び車室への外気侵入を防止するグランドリングを備え、前記グランドリングは、上半部と下半部との半割り構造であり、上半部と下半部とをフランジ継手部においてグランドリング締結ボルトで締結してもよい。 The marine low-pressure turbine casing is fixed to the upper half of the passenger compartment and the lower half of the passenger compartment between the steam inlet passage and the rotor, and prevents steam leakage from the passenger compartment and intrusion of outside air into the passenger compartment. A ground ring may be provided, and the ground ring may have a split structure of an upper half and a lower half, and the upper half and the lower half may be fastened with a ground ring fastening bolt at a flange joint portion.
一般的に、グランドリングは、高温の蒸気が流れる蒸気入口路に比べて低温であり、グランドリングの熱膨張量は蒸気入口路近傍の車室の熱膨張量に比べて小さい。このため、蒸気入口路とロータとの間において車室上半部および車室下半部に固定されるグランドリングは、蒸気入口路近傍の車室の大きな熱膨脹によって半径方向外方に引っ張られ、グランドリングの上半部と下半部との間のフランジ継手面における面圧を確保することが難しいことがある。
そこで、グランドリングの上半部と下半部とをフランジ継手部においてグランドリング締結ボルトで締結することで、グランドリングのフランジ継手面における面圧を確保できる。また、上記舶用低圧タービン車室では、面圧向上ボルトによって、蒸気入口路のスクロール形状の内周側における水平継手フランジ面の口開きが抑制され、蒸気入口路近傍の車室の半径方向外方への熱変形が少ないので、グランドリングのフランジ継手面における面圧をより一層確保できる。
In general, the ground ring has a lower temperature than the steam inlet passage through which high-temperature steam flows, and the thermal expansion amount of the ground ring is smaller than the thermal expansion amount of the passenger compartment near the steam inlet passage. For this reason, the ground ring fixed to the upper half of the passenger compartment and the lower half of the passenger compartment between the steam inlet passage and the rotor is pulled radially outward by the large thermal expansion of the passenger compartment near the steam inlet passage, It may be difficult to ensure the surface pressure at the flange joint surface between the upper half and the lower half of the ground ring.
Then, the surface pressure in the flange joint surface of a ground ring is securable by fastening the upper half part and lower half part of a ground ring with a ground ring fastening bolt in a flange joint part. Further, in the marine low pressure turbine casing, the surface pressure improving bolt suppresses the opening of the horizontal joint flange surface on the inner peripheral side of the scroll shape of the steam inlet passage, and the outer radial direction of the casing near the steam inlet passage Therefore, the surface pressure on the flange joint surface of the ground ring can be further secured.
この場合、前記グランドリング締結ボルトは、大径ボルトおよび該大径ボルトよりも直径が小さい小径ボルトを含んでいてもよい。 In this case, the ground ring fastening bolt may include a large diameter bolt and a small diameter bolt having a diameter smaller than that of the large diameter bolt.
直径が異なる複数種のボルトを用いることで、スクロール形状の蒸気入口路とロータとの間の限られたスペースにより多くのグランドリング締結ボルトを設けて、グランドリングのフランジ継手面における面圧を向上させることができる。 By using multiple types of bolts with different diameters, more ground ring fastening bolts are provided in a limited space between the scroll-shaped steam inlet passage and the rotor, improving the surface pressure at the flange joint surface of the ground ring Can be made.
また、前記小径ボルトは、前記大径ボルトよりも長く、前記大径ボルトよりもロータ寄りに設けられていてもよい。 The small diameter bolt may be longer than the large diameter bolt and provided closer to the rotor than the large diameter bolt.
これにより、スクロール形状の蒸気入口路とロータとの間の限られたスペースを有効に活用して、より多くのボルトを設けることができる。また、小径ボルトを大径ボルトよりも長くして、小径であることによる締結力の小ささを長さで補うことによって、グランドリングのフランジ継手面における面圧を均一に向上させることができる。 Thereby, more limited bolts can be provided by effectively utilizing the limited space between the scroll-shaped steam inlet passage and the rotor. Further, by making the small-diameter bolt longer than the large-diameter bolt and compensating the small fastening force due to the small diameter by the length, the surface pressure on the flange joint surface of the ground ring can be uniformly improved.
本発明によれば、水平継手フランジ面の近傍の蒸気入口路を囲む複数の締結ボルトよりもロータ寄りに設けた面圧向上ボルトによって、この部分における水平継手フランジ面の面圧を向上させたので、蒸気入口路のスクロール形状の内周側における水平継手フランジ面の口開きを抑制できる。よって、車室上半部と車室下半部との間の隙間を介した蒸気の漏洩を防止できる。 According to the present invention, the surface pressure of the horizontal joint flange surface at this portion is improved by the surface pressure improving bolt provided closer to the rotor than the plurality of fastening bolts surrounding the steam inlet passage in the vicinity of the horizontal joint flange surface. The opening of the horizontal joint flange surface on the inner peripheral side of the scroll shape of the steam inlet passage can be suppressed. Therefore, it is possible to prevent the steam from leaking through the gap between the upper half of the passenger compartment and the lower half of the passenger compartment.
以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。ただし、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、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, and are merely illustrative examples. Only.
図１は、舶用低圧タービンの構成例を示す斜視図である。同図に示す舶用低圧タービン１は、ロータ２およびロータ２を収納する前進車室（「舶用低圧タービン車室」に相当）１０により構成される。なお、ロータ２は、軸受６によって回転自在に支持されている。 FIG. 1 is a perspective view showing a configuration example of a marine low-pressure turbine. A marine low-pressure turbine 1 shown in FIG. 1 includes a rotor 2 and a forward casing (which corresponds to a “marine low-pressure turbine casing”) 10 that houses the rotor 2. The rotor 2 is rotatably supported by the bearing 6.
ロータ２には動翼３が取り付けられており、この動翼３は前進車室１０側に取り付けられた静翼（不図示）に対向して蒸気通路を形成している。中圧タービン（不図示）から排気された蒸気が、スクロール形状の蒸気入口路１６を介して前進車室１０に流入し、動翼３と静翼とが対向している蒸気通路を流れることによって、ロータ２が回転駆動される。前進車室１０内の蒸気通路を通過した蒸気は、排気室１４を介して、排気室１４の下部に設けられた復水器に流入し、復水される。
なお、船舶が後進する際には、ボイラからの蒸気が後進車室１２に供給され、後進タービン１８を回転駆動するようになっている。
A rotor blade 3 is attached to the rotor 2, and the rotor blade 3 forms a steam passage so as to face a stationary blade (not shown) attached to the forward vehicle compartment 10 side. Steam discharged from an intermediate pressure turbine (not shown) flows into the forward vehicle compartment 10 via the scroll-shaped steam inlet passage 16 and flows through the steam passage in which the moving blade 3 and the stationary blade face each other. The rotor 2 is rotationally driven. The steam that has passed through the steam passage in the forward vehicle compartment 10 flows into the condenser provided at the lower part of the exhaust chamber 14 via the exhaust chamber 14 and is condensed.
Note that when the ship moves backward, steam from the boiler is supplied to the reverse chamber 12 to drive the reverse turbine 18 to rotate.
図２は、前進車室の構成例を示す斜視図である。図３は、図２の前進車室の車室上半部における水平継手フランジ面を示す図である。
図２に示すように、前進車室１０の端部には、ロータ貫通部１９の周りに、スクロール形状の蒸気入口路１６が設けられている。前進車室１０は、車室上半部１０Ａと車室下半部１０Ｂとの半割り構造である。これら車室上半部１０Ａと車室下半部１０Ｂは、水平継手フランジ面１１で合わされて、多数の締結ボルト２０によって締結される。なお、締結ボルト２０は、スタッドボルトからなり、ナットで締め付けられている。
FIG. 2 is a perspective view showing a configuration example of the forward vehicle compartment. 3 is a view showing a horizontal joint flange surface in the upper half of the forward compartment of FIG.
As shown in FIG. 2, a scroll-shaped steam inlet path 16 is provided around the rotor penetrating portion 19 at the end of the forward vehicle compartment 10. The forward vehicle compartment 10 has a half structure of an upper half 10A and a lower half 10B of the passenger compartment. The upper half 10A and the lower half 10B of the passenger compartment are joined together by the horizontal joint flange surface 11 and fastened by a number of fastening bolts 20. The fastening bolt 20 is a stud bolt and is fastened with a nut.
図３に示すように、締結ボルト２０がねじ込まれるボルト穴２１が水平継手フランジ面１１に多数設けられる。一部のボルト穴２１は、蒸気入口路１６を囲むように該蒸気入口路１６の内壁面１６Ｓに沿って周方向に配列され、囲繞（囲み）ボルト穴列２２を形成している。この囲繞ボルト穴列２２は、約２７０度の角度範囲に亘って蒸気入口路１６を囲んでいる。 As shown in FIG. 3, a number of bolt holes 21 into which the fastening bolts 20 are screwed are provided in the horizontal joint flange surface 11. Some bolt holes 21 are circumferentially arranged along the inner wall surface 16 </ b> S of the steam inlet passage 16 so as to surround the steam inlet passage 16, thereby forming a surrounding bolt hole row 22. The surrounding bolt hole row 22 surrounds the steam inlet passage 16 over an angular range of about 270 degrees.
本実施形態では、囲繞ボルト穴列２２よりもロータ寄りにボルト穴２４を設け、このボルト穴２４に面圧向上ボルトをねじ込むことで、蒸気入口路１６のスクロール形状の内周側における水平継手フランジ面１１の面圧を向上させる。
これにより、面圧向上ボルト（ボルト穴２４）の近傍における水平継手フランジ面１１の面圧が向上し、蒸気入口路１６のスクロール形状の内周側における水平継手フランジ面１１の口開きを抑制できる。よって、車室上半部１０Ａと車室下半部１０Ｂとの間の隙間を介した蒸気の漏洩を防止できる。
In the present embodiment, a bolt hole 24 is provided closer to the rotor than the surrounding bolt hole row 22, and a surface pressure improving bolt is screwed into the bolt hole 24, whereby the horizontal joint flange on the inner peripheral side of the scroll shape of the steam inlet passage 16. The surface pressure of the surface 11 is improved.
Thereby, the surface pressure of the horizontal joint flange surface 11 in the vicinity of the surface pressure improving bolt (bolt hole 24) is improved, and the opening of the horizontal joint flange surface 11 on the inner peripheral side of the scroll shape of the steam inlet passage 16 can be suppressed. . Therefore, it is possible to prevent the steam from leaking through the gap between the upper half 10A of the passenger compartment and the lower half 10B of the passenger compartment.
また、図２に示すように、蒸気入口路１６とロータ貫通部１９との間には、グランドリング３０が設けられる。グランドリング３０には、軸封蒸気供給管３２及び衛帯蒸気排出管３４が接続されている。軸封蒸気供給管３２を介してグランドリング３０に供給された軸封蒸気（グランド蒸気）は、前進車室１０内からの漏洩蒸気とともに、衛帯蒸気排出管３４を介してグランド復水器に回収される。また、大気側から侵入する空気も、衛帯蒸気排出管３４を介してグランド復水器に回収される。なお、グランド蒸気は大気圧より高い圧力に調整され、またグランド復水器は大気圧よりも若干低い真空圧力に保たれている。
このようにして、グランドリング３０は、前進車室１０からの蒸気漏れ及び前進車室１０への外気侵入を防止するようになっている。
Further, as shown in FIG. 2, a ground ring 30 is provided between the steam inlet path 16 and the rotor penetrating portion 19. A shaft seal steam supply pipe 32 and a satellite steam discharge pipe 34 are connected to the ground ring 30. The shaft seal steam (ground steam) supplied to the ground ring 30 through the shaft seal steam supply pipe 32 is supplied to the ground condenser via the satellite steam discharge pipe 34 together with the leaked steam from the forward vehicle compartment 10. Collected. In addition, air entering from the atmosphere side is also collected by the ground condenser through the satellite steam discharge pipe 34. The ground steam is adjusted to a pressure higher than the atmospheric pressure, and the ground condenser is maintained at a vacuum pressure slightly lower than the atmospheric pressure.
In this way, the ground ring 30 prevents vapor leakage from the forward vehicle compartment 10 and entry of outside air into the forward vehicle compartment 10.
グランドリング３０は、上半部３０Ａと下半部３０Ｂとの半割り構造である。グランドリング３０の上半部３０Ａは、車室上半部１０Ａに固定される。一方、グランドリング３０の下半部３０Ｂは、車室下半部１０Ｂに固定される。なお、上半部３０Ａ及び下半部３０Ｂの車室側への固定は、ロータ貫通部１９を中心として周方向に設けられたボルト３２を用いて行われる。 The ground ring 30 has a half structure of an upper half 30A and a lower half 30B. The upper half 30A of the ground ring 30 is fixed to the upper half 10A of the passenger compartment. On the other hand, the lower half 30B of the ground ring 30 is fixed to the lower half 10B of the passenger compartment. The upper half 30A and the lower half 30B are fixed to the passenger compartment side by using bolts 32 provided in the circumferential direction around the rotor penetrating portion 19.
また、グランドリング３０の上半部３０Ａと下半部３０Ｂとは、フランジ継手部３４においてボルト締結される。
一般的に、グランドリング３０は、高温の蒸気が流れる蒸気入口路１６に比べて低温であり、グランドリング３０の熱膨張量は蒸気入口路１６近傍の前進車室１０の熱膨張量に比べて小さい。このため、蒸気入口路１６とロータ貫通部１９との間において車室上半部１０Ａおよび車室下半部１０Ｂに固定されるグランドリング３０は、蒸気入口路１６近傍の前進車室１０の大きな熱膨脹によって半径方向外方に引っ張られ、グランドリング３０の上半部３０Ａと下半部３０Ｂとの間のフランジ継手面における面圧を確保することが難しいことがある。
そこで、グランドリング３０の上半部３０Ａと下半部３０Ｂとをフランジ継手部３４においてボルト締結することで、グランドリング３０のフランジ継手面における面圧を確保できる。また、前進車室１０では、ボルト穴２４に取り付けられる面圧向上ボルトによって、蒸気入口路１６のスクロール形状の内周側における水平継手フランジ面１１の口開きが抑制され、蒸気入口路１６近傍の前進車室１０の半径方向外方への熱変形が少ないので、グランドリング３０のフランジ継手面における面圧をより一層確保できる。
The upper half 30A and the lower half 30B of the ground ring 30 are bolted together at the flange joint 34.
Generally, the ground ring 30 has a lower temperature than the steam inlet passage 16 through which high-temperature steam flows, and the thermal expansion amount of the ground ring 30 is larger than the thermal expansion amount of the forward vehicle compartment 10 in the vicinity of the steam inlet passage 16. small. Therefore, the ground ring 30 fixed to the upper half 10A and the lower half 10B of the passenger compartment between the steam inlet passage 16 and the rotor penetrating portion 19 is larger than the forward passenger compartment 10 in the vicinity of the steam inlet passage 16. It may be difficult to ensure the surface pressure at the flange joint surface between the upper half 30A and the lower half 30B of the ground ring 30 by being pulled radially outward by thermal expansion.
Then, the surface pressure in the flange joint surface of the ground ring 30 is securable by bolting the upper half part 30A and the lower half part 30B of the ground ring 30 in the flange joint part 34. Further, in the forward vehicle compartment 10, the surface pressure improving bolt attached to the bolt hole 24 suppresses the opening of the horizontal joint flange surface 11 on the scroll-shaped inner peripheral side of the steam inlet passage 16, and the vicinity of the steam inlet passage 16. Since there is little thermal deformation of the forward vehicle compartment 10 in the radially outward direction, the surface pressure at the flange joint surface of the ground ring 30 can be further ensured.
図４は、図２のフランジ継手部３４周辺の拡大図である。図４に示すように、上半部３０Ａと下半部３０Ｂとは、フランジ継手部３４において大径ボルト３６及び小径ボルト３８によって締結されている。大径ボルト３６及び小径ボルト３８は、それぞれ、図３に示す大径ボルト穴３７と小径ボルト穴３９にねじ込まれる。なお、ここでは、大径ボルト３６が１本で、小径ボルト３８が２本の例について説明したが、これらのボルトの本数は適宜変更してもよい。
このように直径が異なる複数種のボルト３６，３８を用いることで、スクロール形状の蒸気入口路１６とロータ貫通部１９との間の限られたスペースに設けるボルトの個数を増やして、グランドリング３０のフランジ継手面における面圧を向上させることができる。
FIG. 4 is an enlarged view of the periphery of the flange joint portion 34 of FIG. As shown in FIG. 4, the upper half portion 30 </ b> A and the lower half portion 30 </ b> B are fastened by a large-diameter bolt 36 and a small-diameter bolt 38 at the flange joint portion 34. The large diameter bolt 36 and the small diameter bolt 38 are respectively screwed into the large diameter bolt hole 37 and the small diameter bolt hole 39 shown in FIG. Here, an example in which there is one large-diameter bolt 36 and two small-diameter bolts 38 has been described, but the number of these bolts may be changed as appropriate.
By using a plurality of types of bolts 36 and 38 having different diameters as described above, the number of bolts provided in a limited space between the scroll-shaped steam inlet passage 16 and the rotor penetrating portion 19 can be increased, and the ground ring 30 can be provided. The surface pressure at the flange joint surface can be improved.
小径ボルト穴３９は、図３に示すように、大径ボルト穴３７よりもロータ貫通部１９寄りに設けられる。このため、図４に示すように、小径ボルト３８の頭部を、大径ボルト３６の頭部に比べて高い位置に設けても、グランドリング３０の上半部３０Ａを車室上半部１０Ａに固定するためのボルト３２との干渉が問題にならない。したがって、小径ボルト３８のボルト長を、大径ボルト３６に比べて長くして、小径であることによる小径ボルト３８の締結力の小ささを長さで補うことによって、グランドリング３０のフランジ継手面における面圧を均一に向上させることができる。 As shown in FIG. 3, the small-diameter bolt hole 39 is provided closer to the rotor penetrating portion 19 than the large-diameter bolt hole 37. For this reason, as shown in FIG. 4, even if the head of the small-diameter bolt 38 is provided at a higher position than the head of the large-diameter bolt 36, the upper half 30A of the ground ring 30 is the upper half 10A of the passenger compartment. Interference with the bolts 32 for fixing to the cable does not become a problem. Therefore, the flange length of the ground ring 30 is increased by making the bolt length of the small diameter bolt 38 longer than that of the large diameter bolt 36 to compensate for the small fastening force of the small diameter bolt 38 due to the small diameter. The surface pressure can be improved uniformly.
［ＦＥＭ解析結果］
次に、上述の実施形態に係る前進車室１０について本発明者らが行ったＦＥＭ解析結果について説明する。図５は、前進車室１０における蒸気入口路１６周辺の車室の変形を示すＦＥＭ解析結果であり、図５（ａ）は蒸気入口路１６側から視た前進車室１０の正面図、（ｂ）は（ａ）のＡで示した領域の拡大図である。図６は、水平継手フランジ面１１における面圧分布を示すＦＥＭ解析結果である。なお、図６では、面圧分布を色の濃淡で表しており、色が濃い場所では面圧が大きいことを意味する。
[FEM analysis results]
Next, the FEM analysis result performed by the present inventors for the forward vehicle compartment 10 according to the above-described embodiment will be described. FIG. 5 is an FEM analysis result showing the deformation of the passenger compartment around the steam inlet passage 16 in the forward passenger compartment 10. FIG. 5A is a front view of the forward passenger compartment 10 as viewed from the steam inlet passage 16 side. b) is an enlarged view of a region indicated by A in FIG. FIG. 6 is an FEM analysis result showing the surface pressure distribution on the horizontal joint flange surface 11. In FIG. 6, the surface pressure distribution is represented by color shading, which means that the surface pressure is large at a dark color place.
図５（ｂ）に示すように、水平継手フランジ面１１の口開きによって生じた車室上半部１０Ａと車室下半部１０Ｂとの隙間Ｇは１０μｍ程度であった。なお、図５では、車室変形量を１０００倍に拡大している。
このことから、水平継手フランジ面１１の近傍の蒸気入口路１６を囲む複数の締結ボルト２０よりもロータ寄りに設けた面圧向上ボルト４０によって、この部分における水平継手フランジ面１１の面圧が向上し、蒸気入口路１６のスクロール形状の内周側における水平継手フランジ面１１の口開きを抑制できることが確認された。
As shown in FIG. 5 (b), the gap G between the upper half 10A and the lower half 10B of the passenger compartment produced by opening the horizontal joint flange surface 11 was about 10 μm. In FIG. 5, the amount of deformation of the passenger compartment is increased 1000 times.
Therefore, the surface pressure of the horizontal joint flange surface 11 at this portion is improved by the surface pressure improving bolt 40 provided closer to the rotor than the plurality of fastening bolts 20 surrounding the steam inlet passage 16 in the vicinity of the horizontal joint flange surface 11. It was confirmed that the opening of the horizontal joint flange surface 11 on the inner peripheral side of the scroll shape of the steam inlet passage 16 can be suppressed.
また、図６に示すように、蒸気入口路１６のスクロール形状の内周側の水平継手フランジ面１１の口開きが抑制されたため、面圧向上ボルト４０のボルト穴２４の周辺の面圧分布が大幅に改善された。
また、蒸気入口路１６のスクロール形状の内周側の水平継手フランジ面１１の口開きが抑制されたため、グランドリング３０のフランジ継手面４２における面圧を向上させることができた。さらに、グランドリング３０を締結するために大径ボルト３６及び小径ボルト３８を設けるに当たって、小径ボルト３８の小径ボルト穴３９を大径ボルト穴３７よりもロータ貫通部１９寄りに配置したので、グランドリング３０のフランジ継手面４２における面圧をより一層向上させることができた。
Further, as shown in FIG. 6, since the opening of the horizontal joint flange surface 11 on the inner peripheral side of the scroll shape of the steam inlet passage 16 is suppressed, the surface pressure distribution around the bolt hole 24 of the surface pressure improving bolt 40 is reduced. Greatly improved.
Further, since the opening of the horizontal joint flange surface 11 on the inner peripheral side of the scroll shape of the steam inlet passage 16 was suppressed, the surface pressure at the flange joint surface 42 of the ground ring 30 could be improved. Further, when the large-diameter bolt 36 and the small-diameter bolt 38 are provided to fasten the ground ring 30, the small-diameter bolt hole 39 of the small-diameter bolt 38 is disposed closer to the rotor penetration portion 19 than the large-diameter bolt hole 37. The surface pressure at the 30 flange joint surfaces 42 could be further improved.
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはいうまでもない。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described in detail, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this, In the range which does not deviate from the summary of this invention, various improvement and deformation | transformation may be performed.
１ 舶用低圧タービン
２ ロータ
３ 動翼
６ 軸受
１０ 前進車室
１０Ａ 車室上半部
１０Ｂ 車室下半部
１１ 水平継手フランジ面
１２ 後進車室
１４ 排気室
１６ 蒸気入口路
１８ 後進タービン
１９ ロータ貫通部
２０ 締結ボルト
２１ ボルト穴
２２ 囲繞ボルト穴列
２４ ボルト穴
３０ グランドリング
３０Ａ 上半部
３０Ｂ 下半部
３２ 軸封蒸気供給管
３４ 衛帯蒸気排出管
３６ 大径ボルト
３７ 大径ボルト穴
３８ 小径ボルト
３９ 小径ボルト穴
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Low-pressure turbine for ships 2 Rotor 3 Rotor blade 6 Bearing 10 Forward vehicle compartment 10A Upper half of vehicle compartment 10B Lower half of vehicle compartment 11 Horizontal joint flange surface 12 Reverse drive compartment 14 Exhaust chamber 16 Steam inlet passage 18 Reverse turbine 19 Rotor penetration part 20 Fastening bolt 21 Bolt hole 22 Row of surrounding bolt holes 24 Bolt hole 30 Ground ring 30A Upper half 30B Lower half 32 Shaft seal steam supply pipe 34 Guard steam discharge pipe 36 Large diameter bolt 37 Large diameter bolt hole 38 Small diameter bolt 39 Small diameter bolt hole
Claims (4)
前記水平継手フランジ面の近傍の蒸気入口路を囲むように該蒸気入口路の内壁面に沿って周方向に配列された複数の締結ボルトによって、車室上半部と車室下半部とが締結され、
前記複数の締結ボルトよりもロータ寄りに設けられた面圧向上ボルトによって、蒸気入口路のスクロール形状の内周側における水平継手フランジ面の面圧を向上させたことを特徴とする舶用低圧タービン車室。 A marine low-pressure turbine vehicle having a scroll-shaped steam inlet passage provided around a rotor at the end of a vehicle compartment, and an upper half portion and a lower half portion of a vehicle compartment joined together by a horizontal joint flange surface are fastened A room,
A plurality of fastening bolts arranged circumferentially along the inner wall surface of the steam inlet passage so as to surround the steam inlet passage in the vicinity of the horizontal joint flange surface, the upper half of the passenger compartment and the lower half of the passenger compartment are Concluded,
A marine low-pressure turbine vehicle characterized in that the surface pressure of the horizontal joint flange surface on the inner peripheral side of the scroll inlet passage is improved by a surface pressure improving bolt provided closer to the rotor than the plurality of fastening bolts. Room.
前記グランドリングは、上半部と下半部との半割り構造であり、上半部と下半部とをフランジ継手部においてグランドリング締結ボルトで締結したことを特徴とする請求項１に記載の舶用低圧タービン車室。 The ground ring is fixed between the upper half of the passenger compartment and the lower half of the passenger compartment between the steam inlet path and the rotor, and includes a ground ring that prevents steam leakage from the passenger compartment and intrusion of outside air into the passenger compartment.
The said ground ring is a half structure of an upper half part and a lower half part, The upper half part and the lower half part were fastened with the ground ring fastening bolt in the flange joint part. Marine low-pressure turbine casing.
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