JP2007040156A - 蒸気タービン - Google Patents

Abstract

【課題】蒸気タービンにおいて、隔壁の熱変形による応力集中の発生を抑制すると共に構造の簡素化及び低コスト化を図る。
【解決手段】蒸気入口部を有する内部車室１３，１７と、複数の静翼が固定されて内部車室１３，１７に位置決め支持された翼環リング２２ａ，２２ｂ，２６ａ，２６ｂと、複数の動翼が固定されて回転自在に支持されたロータを設け、隔壁３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５ｂの基端部を翼環リング２２ａ，２２ｂ，２６ａ，２６ｂに固定し、先端部を嵌合部３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂ，３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂを介して内部車室１３，１７に嵌合して翼環蒸気室３８ａ，３８ｂを区画し、隔壁の先端部に形成した嵌合凹部４１に内部車室に形成した嵌合突起４２を嵌合して重ね、この縦壁４１ａと嵌合突起４２との間にチューブ部材４３を介装する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、蒸気を用いてロータを回転駆動することで発電を行う蒸気タービンに関し、特に、低圧の内部車室を区画する隔壁の嵌合部におけるシール構造に関するものである。

一般的な蒸気タービンにて、外部車室内に内部車室が設けられると共に上部に蒸気入口部が設けられ、中心部にロータが回転自在に支持され、このロータに動翼が複数段にわたって固定される一方、内部車室に支持された翼環リングに静翼が複数段にわたって固定され、ロータに固定された動翼と交互に配設されている。そして、翼環リングの外周部に隔壁の基端部が固定され、この隔壁の先端部は内部車室にシール部材を介して嵌合することで、複数の翼環蒸気室が区画されている。

従って、蒸気タービンの運転時に、蒸気が蒸気入口部から内部車室に入ると、この蒸気は隔壁を介して翼環リングに支持された静翼を経て動翼に噴出することでロータを回転させ、このロータに連結された発電機を駆動する。

ところで、蒸気入口部から内部車室に入った蒸気は、隔壁を介して静翼及び動翼に噴出するが、この静翼及び動翼を通過するときに、その一部が隔壁に区画された翼環蒸気室を介して外部に抽気される。この場合、隔壁は、蒸気によって過熱されて蒸気入口部側と翼環蒸気室側とで温度差、圧力差が発生し、熱変形を生じてしまう。すると、隔壁や内部車室に応力が集中して亀裂などを招いてしまうおそれがある。

そこで、この隔壁や内部車室への応力集中を減少するものとして、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載された蒸気タービンの低圧車室では、圧力隔壁の内周端にフレキシブルシールリングを取付け、翼環にフレキシブルシールの基端部をボルトで取付け、このフレキシブルシールの先端部をフレキシブルシールリングに嵌合させるようにしている。

特開平１１−０３６８１３号公報

上述した特許文献１に記載された蒸気タービンの低圧車室では、翼環に固定されたフレキシブルシールの先端部を圧力隔壁に固定されたフレキシブルシールリングに嵌合することで、隔壁の熱変形による応力集中を減少するようにしている。

ところが、上述した従来の蒸気タービンの低圧車室にあっては、翼環と圧力隔壁とをフレキシブルシールリングにより連結する必要があり、フレキシブルシールの他に、フレキシブルシールリングや複数のボルトが必要となり、また、構造が複雑となって製造コストが増加してしまうという問題がある。更に、隔壁の熱変形は蒸気タービンの径方向及び軸方向に対して発生するものであり、この熱変形をフレキシブルシールだけでは十分に吸収することは困難である。

本発明は上述した課題を解決するものであり、隔壁の熱変形による応力集中の発生を抑制すると共に構造の簡素化及び低コスト化を図った蒸気タービンを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための請求項１の発明の蒸気タービンは、蒸気入口部を有する内部車室と、複数の静翼が固定されて前記内部車室に位置決め支持された翼環リングと、複数の動翼が固定されて回転自在に支持されたロータと、基端部が前記内部車室または前記翼環リングのいずれか一方に固定されて先端部が前記いずれか他方に延出されることで複数の翼環蒸気室を区画する隔壁と、該隔壁の先端部と前記内部車室または前記翼環リングのフランジとの間に介装されたシール部材とを具えた蒸気タービンにおいて、前記隔壁の先端部は前記フランジに対して高温高圧の前記翼環蒸気室側に位置するように前記ロータの軸方向に沿って重なって配設され、前記隔壁と前記フランジとの間に前記シール部材が介装されたことを特徴とするものである。

請求項２の発明の蒸気タービンでは、前記隔壁の先端部と前記フランジとは、前記ロータの軸方向及び径方向に対して所定の隙間をもって互いに嵌合していることを特徴としている。

請求項３の発明の蒸気タービンでは、前記隔壁または前記フランジのいずれか一方に収納部が形成され、該収納部に前記シール部材が装着されたことを特徴としている。

請求項４の発明の蒸気タービンでは、前記シール部材は、Ｃ字形断面をなすチューブ部材であることを特徴としている。

請求項５の発明の蒸気タービンでは、前記シール部材は、伸縮自在な蛇腹部材であることを特徴としている。

請求項６の発明の蒸気タービンでは、前記シール部材は、耐熱性チューブ部材であることを特徴としている。

請求項７の発明の蒸気タービンでは、前記シール部材は、基端部が前記隔壁または前記フランジのいずれか一方に固定されて先端部が前記他方に圧接する複数の板ばね部材であることを特徴としている。

請求項１の発明の蒸気タービンによれば、蒸気入口部を有する内部車室と、複数の静翼が固定されて内部車室に位置決め支持された翼環リングと、複数の動翼が固定されて回転自在に支持されたロータを設け、隔壁の基端部を内部車室または翼環リングのいずれか一方に固定して先端部をいずれか他方に延出することで複数の翼環蒸気室を区画し、隔壁の先端部と内部車室または翼環リングのフランジとの間にシール部材を介装して構成し、隔壁の先端部をフランジに対して高温高圧の翼環蒸気室側に位置するようにロータの軸方向に沿って重ねて配設し、この隔壁とフランジとの間にシール部材を介装したので、隔壁が高温高圧の翼環蒸気室側に位置し、シール部材を介してフランジと重なっており、隔壁が熱変形すると、シール部材を押圧しながらフランジ側に移動することとなり、隔壁の熱変形による応力集中の発生を抑制することができると共に、隔壁とフランジとの間の十分なシール性が確保されることとなり、また、シール部材以外の部品点数の増加はなく、構造の簡素化及び低コスト化を図ることができる。

請求項２の発明の蒸気タービンによれば、隔壁の先端部とフランジとをロータの軸方向及び径方向に対して所定の隙間をもって互いに嵌合させたので、隔壁が蒸気タービンの径方向及び軸方向に対して熱変形しても、所定の隙間によりこの熱変形を確実に吸収することができる。

請求項３の発明の蒸気タービンによれば、隔壁またはフランジのいずれか一方に収納部を形成し、この収納部にシール部材を装着したので、収納部を用いてシール部材を隔壁またはフランジに確実に装着することができ、組付性を向上することができる。

請求項４の発明の蒸気タービンによれば、シール部材をＣ字形断面をなすチューブ部材としたので、チューブ部材が隔壁及びフランジに確実に密着してシール性を確保することができると共に、隔壁が熱変形しても十分なシール性が確保することができる。

請求項５の発明の蒸気タービンによれば、前記シール部材を伸縮自在な蛇腹部材としたので、蛇腹部材が隔壁及びフランジに確実に密着してシール性を確保することができると共に、隔壁が大きく熱変形しても確実にシール性が確保することができる。

請求項６の発明の蒸気タービンによれば、シール部材を耐熱性チューブ部材としたので、高温の条件下でも、隔壁とフランジとの間の十分なシール性を確保することができると共に、隔壁の熱変形に対してもシール性が確保することができる。

請求項７の発明の蒸気タービンによれば、シール部材の基端部を隔壁またはフランジのいずれか一方に固定して先端部を他方に圧接する複数の板ばね部材としたので、複数の板ばね部材の先端部が隔壁またはフランジに確実に密着してシール性を確保することができると共に、隔壁が熱変形しても十分なシール性が確保することができる。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る蒸気タービンの好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、本発明の実施例１に係る蒸気タービンにおける内部車室と隔壁との嵌合部を表す要部断面図、図２は、実施例１の蒸気タービンの概略構成を表す断面図、図３は、図２のII−II断面図、図４は、図２のIV−IV断面図である。

実施例１の蒸気タービンにおいて、図２乃至図４に示すように、支持台１１は上方が開口した形状をなし、上部に断面が半円形状をなす外部車室１２が固定されている。内部車室下部１３は断面が半円形状をなし、左右のフランジ部１４が支持台１１に載置されると共に、アクシャルキー１５が支持台１１に固定されたアクシャルキー１６に位置決め支持されている。また、内部車室上部１７は断面が半円形状をなし、左右のフランジ部１８が内部車室下部１３のフランジ部１４を介して支持台１１に載置されている。そして、内部車室上部１７の上部には開口部１９が形成され、ここに蒸気管台２０が固定されることで蒸気入口部２１が設けられている。

一対の翼環リング下部２２ａ，２２ｂは半円形状をなして蒸気入口部２１の両側に位置し、各フランジ部２３ａ，２３ｂが嵌合部２４ａ，２４ｂを介して内部車室下部１３のフランジ部１４に嵌合すると共に、この翼環リング下部２２ａ，２２ｂ間に固定されたリブ２５がアクシャルキー１５に位置決め支持されている。また、一対の翼環リング上部２６ａ，２６ｂは半円形状をなして蒸気入口部２１の両側に位置し、各フランジ部２７ａ，２７ｂが翼環リング下部２２ａ，２２ｂのフランジ部２３ａ，２３ｂに固定されている。そして、内部車室上部１７は、一体に固定されたリブ２８が翼環リング上部２６ａ，２６ｂ間に固定されたリブ２９に位置決め支持されている。

翼環リング下部２２ａ，２２ｂの外周部には、それぞれ２つの隔壁下部３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３２ｂの基端部が固定され、各隔壁下部３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３２ｂの先端部は、内部車室下部１３側に延出され、嵌合部３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂを介してこの内部車室下部１３に嵌合している。また、翼環リング上部２６ａ，２６ｂの外周部には、それぞれ２つの隔壁上部３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５ｂの基端部が固定され、各隔壁上部３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５ｂの先端部は、内部車室上部１７側に延出され、嵌合部３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂを介してこの内部車室下部１７に嵌合している。

即ち、内部車室１３，１７の内側が複数の隔壁３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５ｂ及びフランジ部２３ａ，２３ｂ，２７ａ，２７ｂにより区画されることで、蒸気入口部２１の両側の翼環蒸気室３８ａ，３８ｂが形成されることとなる。そして、この翼環蒸気室３８ａ，３８ｂには、抽気管３９ａ，３９ｂが連結されている。

なお、図示しないが、各翼環リング２２ａ，２２ｂ，２６ａ，２６ｂの内周面には、複数の静翼が固定されている。また、翼環リング２２ａ，２２ｂ，２６ａ，２６ｂの内側には、複数の動翼が固定されたロータが支持台１１及び外部車室１２により回転自在に支持されている。

従って、蒸気タービンの運転時には、蒸気が蒸気入口部２１から内部車室１３，１７に入ると、この蒸気は隔壁３４ａ，３４ｂを介して翼環リング２２ａ，２２ｂ，２６ａ，２６ｂに支持された複数の静翼を経て動翼に噴出することでロータを回転させ、このロータに連結された発電機を駆動する。また、蒸気入口部２１から内部車室１３，１７に入った蒸気は、隔壁３４ａ，３４ｂを介して静翼及び動翼に噴出するが、この静翼及び動翼を通過するときに、その一部が翼環蒸気室３８ａ，３８ｂを介して抽気管３９ａ，３９ｂにより外部に抽気される。

このように構成された本実施例の蒸気タービンにて、翼環リング下部２２ａ，２２ｂのフランジ部２３ａ，２３ｂと内部車室下部１３のフランジ部１４との嵌合部２４ａ，２４ｂ、隔壁下部３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３２ｂと内部車室下部１３との嵌合部３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂ、隔壁上部３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５ｂと内部車室上部１７との嵌合部３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂでは、各隔壁側が内部車室側に対して高温高圧の翼環蒸気室側に位置するように重なって配設され、両者の間にシール部材が介装されている。

以下、上述した各嵌合部について説明するが、全ての嵌合部がほぼ同様の構造であるため、隔壁上部３４ｂと内部車室上部１７との嵌合部３６ｂについてのみ説明する。

隔壁上部３４ｂと内部車室上部１７との嵌合部３６ｂにおいて、図１に示すように、隔壁上部３４ｂの外周部には、コ字形断面をなす嵌合凹部４１が形成される一方、内部車室上部１７の内周部には嵌合突起（フランジ）４２が形成されており、この嵌合突起４２が嵌合凹部４１に遊嵌している。この場合、嵌合突起４２と嵌合凹部４１との間には、ロータ軸方向の隙間Ｓ１，Ｓ２が形成されると共に、ロータ径方向の隙間Ｓ３が形成されており、Ｓ１＞Ｓ２に設定されている。そして、嵌合突起４２と嵌合凹部４１との間にて、ロータ軸方向の一方の隙間Ｓ１に、シール部材としてのＣ字形断面をなすチューブ部材４３が介装されている。

即ち、蒸気入り口部２１は翼環蒸気室３８ａ，３８ｂよりも高温高圧状態にあり、隔壁上部３４ｂは、翼環蒸気室３８ａ，３８ｂ側の面よりも蒸気入口部２１側の面の方の熱膨張が大きくなり、この隔壁上部３４ｂは先端部側が翼環蒸気室３８ａ，３８ｂ側に変形しやすくなる。そこで、本実施例では、隔壁上部３４ｂの嵌合凹部４１と内部車室上部１７の嵌合突起４２にて、高温高圧状態にある蒸気入り口部２１側に位置する嵌合凹部４１の縦壁４１ａと、蒸気入り口部２１より低温低圧状態にある翼環蒸気室３８ａ，３８ｂ側の嵌合突起４２とをロータ軸方向に沿って重なるように配設し、この間にチューブ部材４３を介装している。この場合、内部車室上部１７の嵌合突起４２の平面部に収納凹部４２ａを形成し、この収納凹部４２ａにチューブ部材４３の一部が収納されるようにしている。

そのため、蒸気タービンの運転前に、蒸気入り口部２１と翼環蒸気室３８ａ，３８ｂとの間で、温度差や圧力差がないものの、隔壁上部３４ｂの嵌合凹部４１における縦壁４１ａと、内部車室上部１７の嵌合突起４２との間に設けられたチューブ部材４３が自身の弾性力により両者の隙間Ｓ１を閉塞することで、シール性を確保している。一方、蒸気タービンの運転時には、隔壁上部３４ｂの先端部が翼環蒸気室３８ａ，３８ｂ側に変形するが、隔壁上部３４ｂの縦壁４１ａがチューブ部材４３を押しつぶしながら内部車室上部１７の嵌合突起４２側に接近することとなり、チューブ部材４３が狭くなった隙間Ｓ１を閉塞してシール性を確保している。また、隔壁上部３４ｂが径方向外側に熱変形した場合には、隔壁上部３４ｂの嵌合凹部４１と内部車室上部１７の嵌合突起４２の隙間Ｓ３により変形量が吸収され、チューブ部材４３により隙間Ｓ１が閉塞されてシール性が確保される。

このように実施例１の蒸気タービンにあっては、蒸気入口部を有する内部車室１３，１７と、複数の静翼が固定されて内部車室１３，１７に位置決め支持された翼環リング２２ａ，２２ｂ，２６ａ，２６ｂと、複数の動翼が固定されて回転自在に支持されたロータを設け、隔壁３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５ｂの基端部を翼環リング２２ａ，２２ｂ，２６ａ，２６ｂに固定し、先端部を嵌合部３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂ，３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂを介して内部車室１３，１７に嵌合して翼環蒸気室３８ａ，３８ｂを区画し、隔壁の先端部に形成した嵌合凹部４１に内部車室に形成した嵌合突起４２を嵌合して重ね、この縦壁４１ａと嵌合突起４２との間にチューブ部材４３を介装している。

従って、隔壁の嵌合凹部４１における縦壁４１ａが内部車室の嵌合突起４２よりも高温高圧側に位置し、チューブ部材４３を介して重なっており、隔壁が熱変形すると、縦壁４１ａがチューブ部材４３を押圧しながら嵌合突起４２側に移動することとなり、隙間Ｓ１，Ｓ３により隔壁の熱変形による応力集中の発生を抑制することができると共に、両者の間の十分なシール性を確保することができる。

また、隔壁の嵌合凹部４１と内部車室の嵌合突起４２とはロータの軸方向の隙間Ｓ１，Ｓ２及び径方向の隙間Ｓ３をもって互いに嵌合している。従って、隔壁が蒸気タービンの径方向及び軸方向に対して熱変形しても、所定の隙間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３によりこの熱変形を確実に吸収することができる。

また、内部車室の嵌合突起４２に収納部４２ａを形成し、この収納部４２ａにチューブ部材４３の一部を装着している。従って、収納部４２ａを用いてチューブ部材４３を内部車室に装着し、この状態で隔壁に対して組み付けることができ、組付性を向上することができる。

そして、隔壁の嵌合凹部４１と内部車室の嵌合突起４２との間に介装されるシール部材を、Ｃ字形断面をなすチューブ部材４３としている。従って、シール部材以外の部品点数の増加はなく、構造の簡素化及び低コスト化を図ることができる。

図５は、本発明の実施例２に係る蒸気タービンにおける内部車室と隔壁との嵌合部を表す要部断面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例２の蒸気タービンにて、図５に示すように、隔壁上部３４ｂの外周部には、コ字形断面をなす嵌合凹部５１が形成される一方、内部車室上部１７の内周部には嵌合突起（フランジ）５２が形成されており、この嵌合突起５２が嵌合凹部５１に対して、ロータ軸方向の隙間Ｓ１，Ｓ２及びロータ径方向の隙間Ｓ３を介して嵌合している。そして、嵌合突起５２と嵌合凹部５１との間にて、ロータ軸方向の一方の隙間Ｓ１に、シール部材としての蛇腹部材５３が介装されている。

この場合、隔壁上部３４ｂの嵌合凹部５１と内部車室上部１７の嵌合突起５２にて、高温高圧状態にある蒸気入り口部２１側に位置する嵌合凹部５１の縦壁５１ａと、蒸気入り口部２１より低温低圧状態にある翼環蒸気室３８ａ，３８ｂ側の嵌合突起５２とをロータ軸方向に沿って重なるように配設し、この間に蛇腹部材５３を介装している。そして、内部車室上部１７の嵌合突起５２の平面部に収納凹部５２ａを形成し、この収納凹部５２ａに蛇腹部材５３の一部を収納している。

そのため、蒸気タービンの運転前に、蒸気入り口部２１と翼環蒸気室３８ａ，３８ｂとの間で、温度差や圧力差がないものの、隔壁上部３４ｂの嵌合凹部５１における縦壁５１ａと、内部車室上部１７の嵌合突起５２との間に設けられた蛇腹部材５３が自身の弾性力により両者の隙間Ｓ１を閉塞することで、シール性を確保している。一方、蒸気タービンの運転時には、隔壁上部３４ｂの先端部が翼環蒸気室３８ａ，３８ｂ側に変形するが、隔壁上部３４ｂの縦壁５１ａが蛇腹部材５３を押しつぶしながら内部車室上部１７の嵌合突起５２側に接近することとなり、蛇腹部材５３が狭くなった隙間Ｓ１を閉塞してシール性を確保している。また、隔壁上部３４ｂが径方向外側に熱変形した場合には、隔壁上部３４ｂの嵌合凹部５１と内部車室上部１７の嵌合突起５２の隙間Ｓ３により変形量が吸収され、蛇腹部材５３により隙間Ｓ１が閉塞されてシール性が確保される。

このように実施例２の蒸気タービンにあっては、隔壁の基端部を翼環リングに固定し、先端部を嵌合部を介して内部車室に嵌合して翼環蒸気室を区画し、隔壁の先端部に形成した嵌合凹部５１に内部車室に形成した嵌合突起５２を嵌合して重ね、この縦壁５１ａと嵌合突起５２との間に蛇腹部材５３を介装している。

従って、隔壁の嵌合凹部５１における縦壁５１ａが内部車室の嵌合突起５２よりも高温高圧側に位置し、蛇腹部材５３を介して重なっており、隔壁が熱変形すると、縦壁５１ａが蛇腹部材５３を押圧しながら嵌合突起５２側に移動することとなり、隙間Ｓ１，Ｓ３により隔壁の熱変形による応力集中の発生を抑制することができると共に、両者の間の十分なシール性を確保することができる。

また、隔壁の嵌合凹部５１と内部車室の嵌合突起５２とはロータの軸方向の隙間Ｓ１，Ｓ２及び径方向の隙間Ｓ３をもって互いに嵌合している。従って、隔壁が蒸気タービンの径方向及び軸方向に対して熱変形しても、所定の隙間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３によりこの熱変形を確実に吸収することができる。

そして、隔壁の嵌合凹部５１と内部車室の嵌合突起５２との間に介装されるシール部材を蛇腹部材５３としている。従って、シール部材以外の部品点数の増加はなく、構造の簡素化及び低コスト化を図ることができると共に、蛇腹部材５３は大きな伸縮量を確保できるため、隔壁のより大きな熱変形に対しても対応することができる。

図６は、本発明の実施例３に係る蒸気タービンにおける内部車室と隔壁との嵌合部を表す要部断面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例３の蒸気タービンにて、図６に示すように、隔壁上部３４ｂの外周部には、コ字形断面をなす嵌合凹部６１が形成される一方、内部車室上部１７の内周部には嵌合突起（フランジ）６２が形成されており、この嵌合突起６２が嵌合凹部６１に対して、ロータ軸方向の隙間Ｓ１，Ｓ２及びロータ径方向の隙間Ｓ３を介して嵌合している。そして、嵌合突起６２と嵌合凹部６１との間にて、ロータ軸方向の一方の隙間Ｓ１に、シール部材としての耐熱性チューブ部材６３が介装されている。

この場合、隔壁上部３４ｂの嵌合凹部６１と内部車室上部１７の嵌合突起６２にて、高温高圧状態にある蒸気入り口部２１側に位置する嵌合凹部６１の縦壁６１ａと、蒸気入り口部２１より低温低圧状態にある翼環蒸気室３８ａ，３８ｂ側の嵌合突起６２とをロータ軸方向に沿って重なるように配設し、この間に耐熱性チューブ部材６３を介装している。この耐熱性チューブ部材６３は、耐熱性（３００℃以上）並びに耐蒸気性に優れた材料を用いることが重要であり、フロロエラストマーと分類される高分子材料で、フッ素系樹脂やフッ素ゴムが好適である。

そのため、蒸気タービンの運転前に、蒸気入り口部２１と翼環蒸気室３８ａ，３８ｂとの間で、温度差や圧力差がないものの、隔壁上部３４ｂの嵌合凹部６１における縦壁６１ａと、内部車室上部１７の嵌合突起６２との間に設けられた耐熱性チューブ部材６３が自身の弾性力により両者の隙間Ｓ１を閉塞することで、シール性を確保している。一方、蒸気タービンの運転時には、隔壁上部３４ｂの先端部が翼環蒸気室３８ａ，３８ｂ側に変形するが、隔壁上部３４ｂの縦壁６１ａが耐熱性チューブ部材６３を押しつぶしながら内部車室上部１７の嵌合突起６２側に接近することとなり、耐熱性チューブ部材６３が狭くなった隙間Ｓ１を閉塞してシール性を確保している。また、隔壁上部３４ｂが径方向外側に熱変形した場合には、隔壁上部３４ｂの嵌合凹部６１と内部車室上部１７の嵌合突起６２の隙間Ｓ３により変形量が吸収され、耐熱性チューブ部材６３により隙間Ｓ１が閉塞されてシール性が確保される。

このように実施例３の蒸気タービンにあっては、隔壁の基端部を翼環リングに固定し、先端部を嵌合部を介して内部車室に嵌合して翼環蒸気室を区画し、隔壁の先端部に形成した嵌合凹部６１に内部車室に形成した嵌合突起６２を嵌合して重ね、この縦壁６１ａと嵌合突起６２との間に耐熱性チューブ部材６３を介装している。

従って、隔壁の嵌合凹部６１における縦壁６１ａが内部車室の嵌合突起６２よりも高温高圧側に位置し、耐熱性チューブ部材６３を介して重なっており、隔壁が熱変形すると、縦壁６１ａが耐熱性チューブ部材６３を押圧しながら嵌合突起６２側に移動することとなり、隙間Ｓ１，Ｓ３により隔壁の熱変形による応力集中の発生を抑制することができると共に、両者の間の十分なシール性を確保することができる。

また、隔壁の嵌合凹部６１と内部車室の嵌合突起６２とはロータの軸方向の隙間Ｓ１，Ｓ２及び径方向の隙間Ｓ３をもって互いに嵌合している。従って、隔壁が蒸気タービンの径方向及び軸方向に対して熱変形しても、所定の隙間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３によりこの熱変形を確実に吸収することができる。

そして、隔壁の嵌合凹部６１と内部車室の嵌合突起６２との間に介装されるシール部材を耐熱性チューブ部材６３としている。従って、シール部材以外の部品点数の増加はなく、構造の簡素化及び低コスト化を図ることができると共に、耐熱性チューブ部材６３は耐熱性並びに耐蒸気性に優れているため、隔壁のシール性を著しく向上することができる。

図７は、本発明の実施例４に係る蒸気タービンにおける内部車室と隔壁との嵌合部を表す要部断面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例４の蒸気タービンにて、図７に示すように、隔壁上部３４ｂの外周部には、コ字形断面をなす嵌合凹部７１が形成される一方、内部車室上部１７の内周部には嵌合突起（フランジ）７２が形成されており、この嵌合突起７２が嵌合凹部７１に対して、ロータ軸方向の隙間Ｓ１，Ｓ２及びロータ径方向の隙間Ｓ３を介して嵌合している。そして、嵌合突起７２と嵌合凹部７１との間にて、ロータ軸方向の一方の隙間Ｓ１に、シール部材７３が介装されている。

この場合、隔壁上部３４ｂの嵌合凹部７１と内部車室上部１７の嵌合突起７２にて、高温高圧状態にある蒸気入り口部２１側に位置する嵌合凹部７１の縦壁７１ａと、蒸気入り口部２１より低温低圧状態にある翼環蒸気室３８ａ，３８ｂ側の嵌合突起７２とをロータ軸方向に沿って重なるように配設し、この間にシール部材７３を介装している。このシール部材７３は、複数の板ばね部材７４の基端部がホルダ７５のより束ねられて構成されており、このホルダ７５が縦壁７１ａに埋め込まれて固定される一方、複数の板ばね部材７４の先端部が嵌合突起７２に圧接している。そして、必要に応じて複数の板ばね部材７４の間にグリースを注入することで、密着性を向上することができる。

そのため、蒸気タービンの運転前に、蒸気入り口部２１と翼環蒸気室３８ａ，３８ｂとの間で、温度差や圧力差がないものの、隔壁上部３４ｂの嵌合凹部７１における縦壁７１ａと、内部車室上部１７の嵌合突起７２との間に設けられたシール部材７３における複数の板ばね部材７４が嵌合突起７２に圧接して両者の隙間Ｓ１を閉塞することで、シール性を確保している。一方、蒸気タービンの運転時には、隔壁上部３４ｂの先端部が翼環蒸気室３８ａ，３８ｂ側に変形するが、隔壁上部３４ｂの縦壁７１ａが複数の板ばね部材７４を押しつぶしながら内部車室上部１７の嵌合突起７２側に接近することとなり、シール部材７３が狭くなった隙間Ｓ１を閉塞してシール性を確保している。また、隔壁上部３４ｂが径方向外側に熱変形した場合には、隔壁上部３４ｂの嵌合凹部７１と内部車室上部１７の嵌合突起７２の隙間Ｓ３により変形量が吸収され、シール部材７３により隙間Ｓ１が閉塞されてシール性が確保される。

このように実施例４の蒸気タービンにあっては、隔壁の基端部を翼環リングに固定し、先端部を嵌合部を介して内部車室に嵌合して翼環蒸気室を区画し、隔壁の先端部に形成した嵌合凹部７１に内部車室に形成した嵌合突起７２を嵌合して重ね、この縦壁７１ａと嵌合突起７２との間にシール部材７３を介装している。

従って、隔壁の嵌合凹部７１における縦壁７１ａが内部車室の嵌合突起７２よりも高温高圧側に位置し、シール部材７３を介して重なっており、隔壁が熱変形すると、縦壁７１ａがシール部材７３における複数の板ばね部材７４を押圧しながら嵌合突起７２側に移動することとなり、隙間Ｓ１，Ｓ３により隔壁の熱変形による応力集中の発生を抑制することができると共に、両者の間の十分なシール性を確保することができる。

また、隔壁の嵌合凹部７１と内部車室の嵌合突起７２とはロータの軸方向の隙間Ｓ１，Ｓ２及び径方向の隙間Ｓ３をもって互いに嵌合している。従って、隔壁が蒸気タービンの径方向及び軸方向に対して熱変形しても、所定の隙間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３によりこの熱変形を確実に吸収することができる。

そして、隔壁の嵌合凹部７１と内部車室の嵌合突起７２との間に介装されるシール部材７３を複数の板ばね部材７４としている。従って、複数の板ばね部材７４の基端部を保持するホルダ７５を隔壁の嵌合凹部７１側に固定し、各板ばね部材７４の先端部を嵌合突起７２側に圧接することで、大きな耐圧力を確保することで隔壁のシール性を著しく向上することができる。

なお、上述した各実施例にあっては、隔壁の基端部を翼環リングに固定し、先端部を内部車室側に延出して嵌合部を介してこの内部車室に嵌合して翼環蒸気室を区画し、この嵌合部にて、隔壁の嵌合凹部に内部車室の嵌合突起を嵌合して重ね、両者の間にシール部材を介装したが、この構成に限定されるものではない。即ち、翼環蒸気室を区画する隔壁の基端部を高温高圧側に位置して内部車室のフランジとロータ軸方向に重ねて配設すればよく、隔壁の先端部と内部車室とを嵌合状態に維持しなくても良い。

また、隔壁の基端部を内部車室に固定し、先端部を翼環リング側に延出して嵌合部を介してこの翼環リングに嵌合して翼環蒸気室を区画し、この嵌合部にて、隔壁の先端部と翼環リングのフランジを重ね、両者の間にシール部材を介装してもよい。

本発明に係る蒸気タービンは、翼環蒸気室を区画する隔壁の基端部を高温高圧側に位置して内部車室のフランジとロータ軸方向に重ねて配設し、この両者の間にシール部材を介装することで、隔壁の熱変形による応力集中を抑制するものであり、いずれの種類の蒸気タービンにも適用することができる。

本発明の実施例１に係る蒸気タービンにおける内部車室と隔壁との嵌合部を表す要部断面図である。 実施例１の蒸気タービンの概略構成を表す断面図である。 図２のII−II断面図である。 図２のIV−IV断面図である。 本発明の実施例２に係る蒸気タービンにおける内部車室と隔壁との嵌合部を表す要部断面図である。 本発明の実施例３に係る蒸気タービンにおける内部車室と隔壁との嵌合部を表す要部断面図である。 本発明の実施例４に係る蒸気タービンにおける内部車室と隔壁との嵌合部を表す要部断面図である。

符号の説明

１１ 支持台
１２ 外部車室
１３ 内部車室下部
１５，１６ アクシャルキー
１７ 内部車室上部
２０ 管台
２１ 蒸気入口部
２２ａ，２２ｂ 翼環リング下部
２４ａ，２４ｂ 嵌合部
２５，２８，２９ リブ
２６ａ，２６ｂ 翼環リング上部
３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３２ｂ 隔壁下部
３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂ 嵌合部
３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５ｂ 隔壁上部
３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３７ｂ 嵌合部
３８ａ，３８ｂ 翼環蒸気室
４１，５１，６１，７１ 嵌合凹部
４２，５２，６２，７２ 嵌合突起（フランジ）
４３ チューブ部材（シール部材）
５３ 蛇腹部材（シール部材）
６３ 耐熱性チューブ（シール部材）
８３ シール部材
８４ 板ばね部材

Claims (7)

1. 蒸気入口部を有する内部車室と、複数の静翼が固定されて前記内部車室に位置決め支持された翼環リングと、複数の動翼が固定されて回転自在に支持されたロータと、基端部が前記内部車室または前記翼環リングのいずれか一方に固定されて先端部が前記いずれか他方に延出されることで複数の翼環蒸気室を区画する隔壁と、該隔壁の先端部と前記内部車室または前記翼環リングのフランジとの間に介装されたシール部材とを具えた蒸気タービンにおいて、前記隔壁の先端部は前記フランジに対して高温高圧の前記翼環蒸気室側に位置するように前記ロータの軸方向に沿って重なって配設され、前記隔壁と前記フランジとの間に前記シール部材が介装されたことを特徴とする蒸気タービン。
2. 請求項１に記載の蒸気タービンにおいて、前記隔壁の先端部と前記フランジとは、前記ロータの軸方向及び径方向に対して所定の隙間をもって互いに嵌合していることを特徴とする蒸気タービン。
3. 請求項１または２に記載の蒸気タービンにおいて、前記隔壁または前記フランジのいずれか一方に収納部が形成され、該収納部に前記シール部材が装着されたことを特徴とする蒸気タービン。
4. 請求項１から３のいずれか一つに記載の蒸気タービンにおいて、前記シール部材は、Ｃ字形断面をなすチューブ部材であることを特徴とする蒸気タービン。
5. 請求項１から３のいずれか一つに記載の蒸気タービンにおいて、前記シール部材は、伸縮自在な蛇腹部材であることを特徴とする蒸気タービン。
6. 請求項１から３のいずれか一つに記載の蒸気タービンにおいて、前記シール部材は、耐熱性チューブ部材であることを特徴とする蒸気タービン。
7. 請求項１から３のいずれか一つに記載の蒸気タービンにおいて、前記シール部材は、基端部が前記隔壁または前記フランジのいずれか一方に固定されて先端部が前記他方に圧接する複数の板ばね部材であることを特徴とする蒸気タービン。

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