JP2003172106A - 蒸気タービンの車室構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】蒸気タービン内に設けられる車室の構造であっ
て、車室に熱応力が加わっても車室上半部と車室下半部
の合せ面における面圧を十分に確保でき、作動流体のリ
ークを抑制できる蒸気タービンの車室構造を提供する。 【解決手段】車室上半部と車室下半部のフランジの静翼
支持環が位置するフランジ静翼支持環部に、静翼支持環
を蒸気タービンの軸方向に支持する支持部材を設ける。
あるいは、前記フランジ静翼支持環部にスリットを設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原子力プラントや
火力プラント等における蒸気タービンの車室構造に関
し、特に、作動流体のリークを抑制することのできる蒸
気タービンの車室構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来の蒸気タービンにおける車
室の一例を示した図である。図に示す例は、低圧タービ
ンに設置される低圧内部車室１であり、この低圧内部車
室１は、タービンの中心軸Ｘに沿って備えられているタ
ービンの動翼や静翼など（図示していない）を囲うよう
に備えられる。また、図に示されるとおり、低圧内部車
室１は、その上側部分をなす内部車室上半部２とその下
側部分をなす内部車室下半部３によって構成され、両者
はフランジ５においてボルトにより接合されている。内
部車室上半部２には、主蒸気入口部４が設けられてお
り、図中の矢印ａが示す方向に蒸気が流れる。

【０００３】図５は、図４に示した低圧内部車室１の内
部車室上半部２を取り除き、内部車室下半部３を上から
見た図である。図の斜線部がフランジ５の合せ面を示し
ており、この面で内部車室上半部２と接している。ま
た、低圧内部車室１には、図に示すように、中心軸Ｘに
沿って、二つの静翼支持環６が備えられている。ここ
で、フランジ５の静翼支持環６が位置する部分、即ち、
図５において雲形印で表した部分をフランジ静翼支持環
部７と呼ぶこととする。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の蒸気タービンの
車室は、以上説明したような構造を有しているが、車室
の熱変形により、前述したフランジ５の合せ面から車室
の内部を流れる作動流体（蒸気）が漏れるという問題が
あった。図６は、かかる状況を説明するための図であ
る。図の（ａ）は、前記フランジ５の合せ面（図５の斜
線部）を上から見た図であり、図の（ｂ）は、（ａ）に
示された矢印Ａの方向から見た図である。なお、図の
（ｂ）においては、図の（ａ）においては示されていな
い内部車室上半部２のフランジ５と静翼支持環６も図示
している。従って、（ｂ）の上半分は、内部車室上半部
２を、下半分は、内部車室下半部３を表している。

【０００５】図４に示したように、低圧内部車室１の内
部車室上半部２には、中心軸Ｘの方向のほぼ中央部に主
蒸気入口部４が設けられ、高温の蒸気が低圧内部車室１
の中心軸Ｘ方向の中央部に流れ込む。従って、内部車室
上半部２及び内部車室下半部３のフランジ５において、
中心軸Ｘ方向の中央部が高温となり、図６の（ａ）に示
すような熱変形が生じる。

【０００６】具体的には、図のイに示す部分が高温によ
って伸び、図の矢印の方向へ曲がると同時に、フラン
ジ５の両側の部分（図６の（ａ）の上下部）は、伸びが
小さく、図の矢印の方向へ曲がる。また、その変形に
伴い、前述した二つのフランジ静翼支持環部７も、図の
矢印の方向へ変形する。

【０００７】かかる変形が起こると、図６の（ｂ）に示
すように、上下のフランジ５がフランジ静翼支持環部７
において、上下の静翼支持環６から引っ張られる状態、
即ち図６の（ｂ）では、矢印の方向に力がかかる状態
となり、フランジ５の合せ面における面圧が、図６のロ
部、即ちフランジ静翼支持環部７の中央よりの部分で低
下することになる。従って、図６の（ａ）に示すよう
に、この面圧が下がったロ部を介して、矢印の方向へ
内部の蒸気がリークする問題が発生する。

【０００８】そこで、本発明の目的は、蒸気タービン内
に設けられる車室の構造であって、車室に熱応力が加わ
っても車室上半部と車室下半部の合せ面における面圧を
十分に確保でき、作動流体のリークを抑制できる蒸気タ
ービンの車室構造を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の一つの側面は、車室上半部と車室下半部
のフランジの静翼支持環が位置する部分に、静翼支持環
を蒸気タービンの軸方向に支持する支持部材を設けるこ
とである。従って、本発明によれば、前記フランジの静
翼支持環が位置する部分の軸方向への変形が抑えられ、
フランジの面圧が確保されて、内部蒸気のリークを抑制
することができる。

【００１０】上記の目的を達成するために、本発明の別
の側面は、中心軸方向に二つの静翼支持環が配置される
蒸気タービンに設けられた車室上半部と車室下半部が、
互いにフランジによって接合される蒸気タービンの車室
構造において、前記フランジの部分であって、前記二つ
の静翼支持環がそれぞれ位置する二つのフランジ静翼支
持環部の間に、両端を前記二つのフランジ静翼支持環部
にそれぞれ固着された支持部材を設けることを特徴とす
る。

【００１１】更に、上記の発明において、その好ましい
態様は、前記支持部材の断面形状が長方形であることを
特徴とする。

【００１２】上記の目的を達成するために、本発明の別
の側面は、静翼支持環を有する蒸気タービンに設けられ
た車室上半部と車室下半部が、互いにフランジによって
接合される蒸気タービンの車室構造において、前記フラ
ンジの前記静翼支持環が位置するフランジ静翼支持環部
にスリットを設けることを特徴とする。

【００１３】本発明の更なる目的及び、特徴は、以下に
説明する発明の実施の形態から明らかになる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態例を説明する。しかしながら、かかる実施の形
態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
なお、図において、同一又は類似のものには同一の参照
番号又は参照記号を付して説明する。

【００１５】図１は、本発明を適用した蒸気タービンの
車室構造に係る第一の実施の形態例を示した図である。
図の（ａ）は、前述したフランジ静翼支持環部７周辺の
鳥瞰図であり、図の（ｂ）は、車室のフランジ５部を上
から見た図である。図に示されているとおり、本実施の
形態例に係る車室構造は、図４及び図５に基づいて説明
した従来の車室に対して、その二つのフランジ静翼支持
環部７間に支持部材を設けたものであり、これにより前
述したフランジ静翼支持環部７の変形を防止しようとす
るものである。

【００１６】具体的には、図１に示されているように、
鋳鋼等で製作されたステイバー８を蒸気タービンの軸方
向に二つ存在するフランジ静翼支持環部７の間に設け、
ステイバー８の両端は、それぞれフランジ静翼支持環部
７に溶接する。また、このステイバー８は、図１の
（ａ）に示されているとおり、内部車室上半部２のフラ
ンジ５及び内部車室下半部３のフランジ５の両方に設け
られる。なお、図１には図示していないが、蒸気タービ
ンの軸を中心に反対側に存在するフランジ５に対しても
同様のステイバー８が設けられる。

【００１７】このステイバー８を設けることにより、図
６に基づいて説明した熱変形を起こそうとする力が働い
ても、軸方向に二つ存在するフランジ静翼支持環部７及
び静翼支持環６がステイバー８によって支持されて、互
いに近づこうとする変形（図６の矢印）が抑えられ
る。従って、フランジ静翼支持環部７における上下のフ
ランジ５間の面圧が下がらず、従来のような内部蒸気の
リークを抑制することができる。

【００１８】図２は、本発明を適用した蒸気タービンの
車室構造に係る第二の実施の形態例を示した図であり、
図１の（ａ）と同様に、フランジ静翼支持環部７周辺を
鳥瞰図で表している。図に示すとおり、第二の実施の形
態例に係る車室構造は、第一の実施の形態例においてフ
ランジ静翼支持環部７間の支持部材として設けたステイ
バー８をＩ型板９に代えたものである。

【００１９】Ｉ型板９は、縦長の長方形断面を有してお
り、これにより、円形断面をしたステイバー８よりも支
持部材の圧縮強度が大きくなるため、第一の実施の形態
例よりも更に、フランジ５の変形を抑えることができ、
大きな効果が得られる。なお、以上の実施の形態例で
は、支持部材としてステイバー８あるいはＩ型板９を用
いたが、他の断面形状を有する支持部材を用いることも
できる。

【００２０】次に、図３は、本発明を適用した蒸気ター
ビンの車室構造に係る第三の実施の形態例を示した図で
ある。図の（ａ）は、前述したフランジ静翼支持環部７
周辺の鳥瞰図であり、図の（ｂ）は、車室のフランジ５
部を上から見た図である。図に示されているとおり、本
実施の形態例の車室構造は、従来の車室のフランジ静翼
支持環部７にスリット１０を設けたものであり、これに
より前述したフランジ静翼支持環部７の変形を防止しよ
うとするものである。他の部分は、従来の車室と同様で
ある。

【００２１】具体的には、図３に示されているように、
蒸気タービンの軸方向に二つ存在するフランジ静翼支持
環部７の根元部分に、上下のフランジ５を貫通するスリ
ット１０を設ける。ここで根元部分とは、図３に示すよ
うに、フランジ静翼支持環部７がフランジ５の他の部分
と繋がっている部分、即ち、フランジ静翼支持環部７の
蒸気タービンの軸から遠い方の部分をいう。また、スリ
ット１０は、二つのフランジ静翼支持環部７が互いに向
き合っている側に設けられ、図３には、示していない
が、蒸気タービンの軸を中心に反対側に存在するフラン
ジ５に対しても同様のスリット１０が設けられる。

【００２２】このようなスリット１０を設けることによ
り、図６に基づいて説明した熱変形が発生しフランジ５
の外側部分（図６のイ部）が図６の矢印の方向に湾曲
しても、その変形に伴ってフランジ静翼支持環部７の根
元の前記スリット１０が開き、フランジ静翼支持環部７
全体が図６の矢印の方向（蒸気タービンの軸方向）に
変形することが抑えられる。従って、フランジ静翼支持
環部７の図６のロ部における面圧低下が起こらず、フラ
ンジ５の合せ面の面圧を確保できるため、蒸気のリーク
を抑制することができる。

【００２３】以上説明したように、本発明を適用した車
室構造の実施形態では、フランジ５の静翼支持環６が位
置する部分に支持部材（８、９）あるいはスリット１０
が設けられ、熱変形が抑えられるので、従来よりも蒸気
の漏れを抑制することができる。なお、本発明は、低圧
タービンに限らず高圧タービン等にも適用することがで
き、また、内部車室に限らず外部車室等にも適用するこ
とができる。

【００２４】本発明の保護範囲は、上記の実施の形態に
限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均
等物に及ぶものである。

【００２５】

【発明の効果】以上、本発明によれば、支持部材やスリ
ットによって、蒸気タービンの車室に熱応力が加わって
も、フランジの静翼支持環が位置する部分の軸方向への
変形が抑えられるため、フランジの面圧が確保されて、
内部蒸気のリークを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した蒸気タービンの車室構造に係
る第一の実施の形態例を示した図である。

【図２】本発明を適用した蒸気タービンの車室構造に係
る第二の実施の形態例を示した図である。

【図３】本発明を適用した蒸気タービンの車室構造に係
る第三の実施の形態例を示した図である。

【図４】従来の蒸気タービンにおける車室の一例を示し
た図である。

【図５】図４に示した低圧内部車室１の内部車室下半部
３を上から見た図である。

【図６】従来の蒸気タービンの車室において、蒸気が漏
れる状況を説明するための図である。

【符号の説明】

１ 低圧内部車室 ２ 内部車室上半部 ３ 内部車室下半部 ４ 主蒸気入口部 ５ フランジ ６ 静翼支持環 ７ フランジ静翼支持環部 ８ ステイバー ９ Ｉ型板 １０ スリット Ｘ 中心軸

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中心軸方向に二つの静翼支持環が配置され
   る蒸気タービンに設けられた車室上半部と車室下半部
   が、互いにフランジによって接合される蒸気タービンの
   車室構造において、 前記フランジの部分であって、前記二つの静翼支持環が
   それぞれ位置する二つのフランジ静翼支持環部の間に、
   両端を前記二つのフランジ静翼支持環部にそれぞれ固着
   された支持部材を設けることを特徴とする蒸気タービン
   の車室構造。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記支持部材の断面形状が長方形であることを特徴とす
   る蒸気タービンの車室構造。
3. 【請求項３】静翼支持環を有する蒸気タービンに設けら
   れた車室上半部と車室下半部が、互いにフランジによっ
   て接合される蒸気タービンの車室構造において、 前記フランジの前記静翼支持環が位置するフランジ静翼
   支持環部にスリットを設けることを特徴とする蒸気ター
   ビン車室構造。