JP2007120321A - Steam turbine nozzle and steam turbine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、耐久性の高い蒸気タービンノズル及び蒸気タービンに関する。 The present invention relates to a highly durable steam turbine nozzle and a steam turbine.
従来、蒸気タービンノズルは、外輪、ノズル板、内輪及びパッキンリングを組み合わせた形状が主流であったが、蒸気タービンノズルをコンパクトにするために、内輪の無い形状のものも提案されている。内輪の無い形式の蒸気タービンノズルにおいては、ノズルの根本側(ロータ側)に、パッキンリングを設ける発明がなされている。(例えば、特許文献1乃至3)。
内輪の無い形状の蒸気タービンノズルを図13に示す。図13において、このような内輪のない蒸気タービンノズル1には、ノズルの根本側をしめる強度部材(内輪)が無いため、剛性が低く耐久性が低かった。またノズルの根本側にパッキンリングを配置していたとしても、図13に示すように、ノズル3間の繋ぎ目51と、パッキンリング4間の繋ぎ目52とは、互いに対向して配置されていたため、その強度は十分ではなかった。
A steam turbine nozzle having a shape without an inner ring is shown in FIG. In FIG. 13, the
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、コンパクトな形状を有するとともに、耐久性の高い蒸気タービンノズルを提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such points, and an object thereof is to provide a steam turbine nozzle having a compact shape and high durability.
本発明は、内径側に案内溝を有する円形状の外輪と、この外輪の案内溝に挿着されるノズル挿着部と、ノズル挿着部に連結もしくはノズル挿着部と一体成形された一端を有するノズル板と、このノズル板の他端に連結もしくはノズル板と一体成形され、内径側に溝を設けたノズル植え込み部とを有する複数のノズルと、前記ノズルのノズル植え込み部の溝に挿着される複数の円弧状のパッキンリングとを備え、前記ノズル間の繋ぎ目と、前記パッキンリング間の繋ぎ目とは、互いにずれて配置されていることを特徴とする蒸気タービンノズルである。 The present invention includes a circular outer ring having a guide groove on the inner diameter side, a nozzle insertion portion that is inserted into the guide groove of the outer ring, and one end that is connected to the nozzle insertion portion or integrally formed with the nozzle insertion portion. A plurality of nozzles having a nozzle plate connected to the other end of the nozzle plate or integrally formed with the nozzle plate and provided with a groove on the inner diameter side, and inserted in the groove of the nozzle implantation portion of the nozzle. A steam turbine nozzle comprising a plurality of arc-shaped packing rings to be attached, wherein a joint between the nozzles and a joint between the packing rings are arranged so as to be shifted from each other.
本発明は、少なくとも2以上の部分に分離自在であるとともに、内径側に案内溝を有する円形状の外輪と、前記外輪の案内溝に挿着されるノズル挿着部と、このノズル挿着部に連結もしくはこのノズル挿着部と一体成形された一端を有するノズル板と、このノズル板の他端に連結もしくはこのノズル板と一体成形され、内径側に溝を設けたノズル植え込み部とを有する複数のノズルと、前記ノズルのノズル植え込み部の溝に挿着される複数の円弧状のパッキンリングとを備え、前記外輪の部分間の繋ぎ目は、ノズル間の繋ぎ目及びパッキンリング間の繋ぎ目に対応して配置され、外輪の部分間の繋ぎ目に対応しないノズル間の繋ぎ目は、パッキンリング間の繋ぎ目と互いにずれて、配置されていることを特徴とする蒸気タービンノズルである。 The present invention provides a circular outer ring that is separable into at least two or more parts and has a guide groove on the inner diameter side, a nozzle insertion part that is inserted into the guide groove of the outer ring, and the nozzle insertion part Or a nozzle plate having one end integrally formed with the nozzle insertion portion, and a nozzle implantation portion connected to the other end of the nozzle plate or integrally formed with the nozzle plate and provided with a groove on the inner diameter side. A plurality of nozzles and a plurality of arc-shaped packing rings inserted into the grooves of the nozzle implantation portion of the nozzle, and a joint between the outer ring portions is a joint between nozzles and a joint between packing rings The steam turbine nozzle is characterized in that the joints between the nozzles arranged corresponding to the eyes and not corresponding to the joints between the parts of the outer ring are displaced from the joints between the packing rings.
本発明は、内径側に案内溝を有する円形状の外輪と、この外輪の案内溝に挿着されるノズル挿着部と、このノズル挿着部に連結もしくはノズル挿着部と一体成形された一端を有するノズル板と、このノズル板の他端に連結もしくはノズル板と一体成形され、内径側に溝を設けたノズル植え込み部とを有する複数のノズルと、ノズルのノズル植え込み部の溝に挿着される複数の円弧状のパッキンリングとを備え、ノズルのノズル植え込み部は、ノズル植え込み部の溝を形成するとともに、パッキンリングと嵌合するノズル凸部を有し、パッキンリングは、ノズルのノズル植え込み部のノズル凸部と嵌合するパッキンリング凹部と、当該パッキンリング凹部のノズル板側に配置されたパッキンリング凸部とを有し、ノズル植え込み部の溝の深さT2の、ノズル植え込み部の高さT1に対する比率(T2/T1)が0.85以下であり、かつノズル植え込み部のノズル凸部よりノズル板側に配置されたパッキンリングに設けた凸部の高さT4の、ノズル植え込み部の高さT1に対する比率(T4/T1)が0.3以上であることを特徴とする蒸気タービンノズルである。 The present invention is a circular outer ring having a guide groove on the inner diameter side, a nozzle insertion part that is inserted into the guide groove of the outer ring, and a nozzle insertion part that is connected to or integrally formed with the nozzle insertion part. A plurality of nozzles having a nozzle plate having one end, a nozzle plate connected to the other end of the nozzle plate or integrally formed with the nozzle plate, and provided with a groove on the inner diameter side; and inserted into a groove in the nozzle implantation portion of the nozzle. A plurality of arc-shaped packing rings to be worn, the nozzle implantation portion of the nozzle forms a groove of the nozzle implantation portion, and has a nozzle convex portion that fits into the packing ring. The groove ring depth T of the nozzle implanting portion has a packing ring recess fitted to the nozzle projection of the nozzle implanting portion and the packing ring projection arranged on the nozzle plate side of the packing ring recess. The ratio (T2 / T1) to the height T1 of the nozzle implantation portion is 0.85 or less, and the height of the convex portion provided on the packing ring disposed on the nozzle plate side from the nozzle convex portion of the nozzle implantation portion The steam turbine nozzle is characterized in that a ratio (T4 / T1) of T4 to the height T1 of the nozzle implantation portion is 0.3 or more.
本発明は、ノズル植え込み部のノズル凸部よりノズル板側に配置されたパッキンリングに設けた凸部の高さT4の、ノズル植え込み部のノズル凸部よりノズル板側の溝の深さT5に対する比率(T4/T5)が0.8以上であることを特徴とする蒸気タービンノズルである。 The present invention relates to the height T4 of the convex portion provided on the packing ring disposed on the nozzle plate side from the nozzle convex portion of the nozzle implantation portion with respect to the depth T5 of the groove on the nozzle plate side from the nozzle convex portion of the nozzle implantation portion. The steam turbine nozzle is characterized in that the ratio (T4 / T5) is 0.8 or more.
本発明は、ノズル植え込み部のノズル凸部よりノズル板側の溝の深さT5と、ノズル植え込み部のノズル凸部よりノズル板側に配置されたパッキンリングに設けた凸部の高さT4との差(T5−T4)が2mm以上であることを特徴とする蒸気タービンノズルである。 The present invention includes a groove depth T5 on the nozzle plate side from the nozzle convex portion of the nozzle implantation portion, and a height T4 of the convex portion provided on the packing ring disposed on the nozzle plate side from the nozzle convex portion of the nozzle implantation portion. The steam turbine nozzle is characterized in that the difference (T5−T4) is 2 mm or more.
本発明は、パッキンリングは、パッキンリング凸部の幅T7の、ノズル植え込み部の幅T6に対する比率(T7/T6)が0.5以上であることを特徴とする蒸気タービンノズルである。 The present invention is the steam turbine nozzle, wherein the packing ring has a ratio (T7 / T6) of the width T7 of the packing ring convex portion to the width T6 of the nozzle implantation portion being 0.5 or more.
本発明は、パッキンリング凹部の幅T8の、パッキンリング凸部の幅T7に対する比率(T8/T7)が0.7以上であることを特徴とする蒸気タービンノズルである。 The present invention is the steam turbine nozzle, wherein a ratio (T8 / T7) of the width T8 of the packing ring concave portion to the width T7 of the packing ring convex portion is 0.7 or more.
本発明は、パッキンリングと、ノズルのノズル植え込み部との間にコイルバネを配置したことを特徴とする蒸気タービンノズルである。 The present invention is a steam turbine nozzle in which a coil spring is disposed between a packing ring and a nozzle implantation portion of a nozzle.
本発明は、パッキンリングの繋ぎ目に、外輪、ノズル板及びパッキンリングの各材料よりも線膨張係数の大きなコーキング部材を設けたことを特徴とする蒸気タービンノズルである。 The present invention is a steam turbine nozzle characterized in that a caulking member having a linear expansion coefficient larger than that of each material of the outer ring, the nozzle plate, and the packing ring is provided at the joint of the packing ring.
本発明は、パッキンリングと、ノズルのノズル植え込み部との間に、ずれ防止コーキング部材を配置したことを特徴とする蒸気タービンノズルである。 The present invention is a steam turbine nozzle characterized in that an anti-slip coking member is disposed between a packing ring and a nozzle implantation portion of the nozzle.
本発明は、上述の蒸気タービンノズルを用いた蒸気タービンである。 The present invention is a steam turbine using the steam turbine nozzle described above.
本発明によれば、コンパクトな形状を有するとともに、耐久性の高い蒸気タービンノズルを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while having a compact shape, a highly durable steam turbine nozzle can be provided.
第1の実施の形態
以下、本発明に係る蒸気タービンノズル1の第1の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、図1乃至図3は本発明の第1の実施の形態を示す図である。
First Embodiment Hereinafter, a first embodiment of a
図1及び図2に示すように、本実施の形態の蒸気タービンノズル1は、外輪2が部分2a,2b間の繋ぎ目53を介して上半部タービンノズル部分2aと下半部タービンノズル部分2bとに分離自在となっており、その内径側に案内溝11を有するとともに、この案内溝11に挿着される複数のノズル3と、ノズル3に挿着される複数の円弧状のパッキンリング4とを備えている
As shown in FIGS. 1 and 2, in the
このうち各々のノズル3は、図2に示すように、外輪2の案内溝11に挿着されるノズル挿着部31と、ノズル挿着部31に連結もしくは一体成形された一端32aを有するノズル板32と、ノズル板32の他端32bに連結もしくは一体成形され、その内径側に溝41を設けたノズル植え込み部33とを有している。なお、ここでいう一体成形とは、1つの材料片からNC加工等により一括して切削加工により形成されたものを意味しており、部品毎に加工した後に溶接等の機械的接続により形成されたものではないものである。
As shown in FIG. 2, each
また、図2に示すように、パッキンリング4は、ノズル3のノズル植え込み部33の溝41に装着されている。なお、図1及び図2に示す蒸気タービンノズル1において、6個の円弧状のパッキンリング4が配置されているが、ノズル3のノズル植え込み部33の溝41に挿入しやすくするためには、4〜8個の円弧状のパッキンリング4を用いることが好ましい。
Further, as shown in FIG. 2, the
また図1及び図2に示すように、上半部タービンノズル部分2aと下半部タービンノズル部分2bとの間の繋ぎ目(以下、外輪2の部分2a,2b間の繋ぎ目)53は、ノズル3間の繋ぎ目51及びパッキンリング4間の繋ぎ目52に対応して配置され、外輪2の部分2a,2b間の繋ぎ目53に対応しないノズル3間の繋ぎ目51は、パッキンリング4間の繋ぎ目52と互いにずれて配置されている
As shown in FIGS. 1 and 2, a
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について述べる。 Next, the operation of the present embodiment having such a configuration will be described.
図1及び図2に示すように、外輪2の部分2a,2b間の繋ぎ目53に対応しないノズル3間の繋ぎ目51と、パッキンリング4間の繋ぎ目52とは、互いにずれて配置されている。すなわち、外輪2の部分2a,2b間の繋ぎ目53に対応しないノズル3間の繋ぎ目51の外輪2の中心方向には、パッキンリング4が跨って配置されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
このため、ノズル3に図1の矢印に示した力F1、F2がかかったとしても、外輪2の中心方向に跨って配置されているパッキンリング4によってノズル3の動きが抑制され、ノズル3が力F1、F2の方向にずれることがない。このため、蒸気タービンノズル1の耐久性を向上させることができる。
For this reason, even if the forces F1 and F2 indicated by the arrows in FIG. 1 are applied to the
次に図3を用いて、本実施の形態の変形例について説明する。 Next, a modification of the present embodiment will be described with reference to FIG.
図3に示に示した本実施の形態の変形例に示すように、蒸気タービンノズル1は、各ノズル3間の繋ぎ目51と、各パッキンリング4間の繋ぎ目52とが、互いにずれて配置されてもよい。
As shown in the modification of the present embodiment shown in FIG. 3, in the
図3において、他の構成は図1及び図2に示す実施の形態と略同一である。図3において、図1及び図2に示す実施の形態と同一部分には同一符号を伏して詳細な説明は省略する。 In FIG. 3, the other configuration is substantially the same as the embodiment shown in FIGS. In FIG. 3, the same parts as those in the embodiment shown in FIG. 1 and FIG.
このように全てのノズル3間の繋ぎ目51が、パッキンリング4間の繋ぎ目52と互いにずれて配置されることにより、蒸気タービンノズル1は耐久性を更に向上させることができる。
As described above, the
第2の実施の形態
次に図4乃至図7により本発明の第2の実施の形態について説明する。なお、図4乃至図7において、図1乃至図3に示す第1の実施の形態と同一部分には同一符号を伏して詳細な説明は省略する。
Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 7, the same parts as those of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図4乃至図7に示す第2の実施の形態は、ノズル3及びパッキンリング4が特定の構成を有するものであり、他の構成は図1乃至図3に示す第1の実施の形態と略同一である。
In the second embodiment shown in FIGS. 4 to 7, the
図4乃至図7に示す第2の実施の形態は、外輪2の部分2a,2b間の繋ぎ目53を介して上半部タービンノズル部分2aと下半部タービンノズル部分2bとに分離自在であり、その内径側に案内溝11を有するとともに、この案内溝11に挿着される複数のノズル3と、ノズル3に挿着される複数の円弧状のパッキンリング4とを備えている(図1乃至図3参照)。
The second embodiment shown in FIGS. 4 to 7 is separable into an upper half
このうち複数のノズル3は、ノズル挿着部31と、ノズル挿着部31に連結もしくは一体成形された一端32aを有するノズル板32と、ノズル板32の他端32bに連結もしくは一体成形され、その内径側に溝41を設けたノズル植え込み部33とを有している(図2参照)。
Among these, the plurality of
図4は、本実施の形態における蒸気タービンノズル1の部分断面を示したものである。図4に示すように、ノズル3のノズル植え込み部33は、ノズル植え込み部33の溝41を形成するとともに、パッキンリング4と嵌合するノズル凸部34を有している。また、パッキンリング4は、ノズル3のノズル植え込み部33のノズル凸部34と嵌合するパッキンリング凹部42と、当該パッキンリング凹部42のノズル板32側に配置されたパッキンリング凸部43とを有している。
FIG. 4 shows a partial cross section of the
ここで、ノズル植え込み部33の溝41の深さT2の、ノズル植え込み部33の高さT1に対する比率(T2/T1)は、0.85以下となっている。また、ノズル植え込み部33のノズル凸部34よりノズル板32側に配置されたパッキンリング4のパッキンリング凸部43の高さT4の、ノズル植え込み部33の高さT1に対する比率(T4/T1)は、0.3以上となっている(図4参照)。
Here, the ratio (T2 / T1) of the depth T2 of the
また、ノズル植え込み部33のノズル凸部34よりノズル板32側に配置されたパッキンリング4のパッキンリング凸部43の高さT4の、ノズル植え込み部33のノズル凸部34よりノズル板32側の溝41の深さT5に対する比率(T4/T5)は、0.8以上となっている(図4参照)。
Further, the height T4 of the packing ring
また、図7に示すように、パッキンリング4に、コイルバネ収納部6を設け、当該コイルバネ収納部6内に一端5aがコイルバネ収納部6内に連結または単に載置され、他端5bがノズル植え込み部33のノズル植え込み部上部壁33aに連結または当接されたコイルバネ5が収納配置しても良い。
Further, as shown in FIG. 7, the
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について述べる。 Next, the operation of the present embodiment having such a configuration will be described.
蒸気タービン動翼(図示せず)が長くなると、蒸気タービン動翼にかかる遠心力が大きくなり、蒸気タービン動翼特にその植え込み部に負荷がかかりすぎてしまう。このため、蒸気タービン動翼を短くする必要があるが、この蒸気タービン動翼の長さは、一般にノズル3とパッキンリング4の高さの合計値に対応している。
When the steam turbine blade (not shown) becomes long, the centrifugal force applied to the steam turbine blade increases, and the steam turbine blade, particularly the implanted portion, is overloaded. For this reason, it is necessary to shorten the steam turbine rotor blade, but the length of the steam turbine rotor blade generally corresponds to the total height of the
このため、蒸気タービン動翼の長さを短くするためには、ノズル3とパッキンリング4の高さの合計を小さくすればよく、ノズル植え込み部33の高さT1を小さくすることは、蒸気タービン動翼にかかる負荷を軽減するためには有益である。
For this reason, in order to shorten the length of the steam turbine rotor blade, the total height of the
また、蒸気タービンノズル1の耐久性を向上させるためには、断面二次モーメントを大きくさせるようノズル3のノズル植え込み部33に挿入されるパッキンリング4の断面積を大きくすることが好ましい。このため、パッキンリング4の挿入されるノズル植え込み部33内に形成される溝41をできるだけ大きくすることが好ましい。
Further, in order to improve the durability of the
一方、ノズル板32とノズル植え込み部33の溝41との間のノズル植え込み部上部壁33aの幅T3の厚みが薄くなりすぎると、図5(b)に示すように、ノズル植え込み部上部壁33aは変形してしまい、ノズル植え込み部33のA部とB部に同程度の剪断応力が発生する。このため、ノズル植え込み部33の耐久性が著しく低下してしまう。
On the other hand, if the thickness T3 of the nozzle implantation portion
ここで、ノズル植え込み部33の溝41の深さT2の、ノズル植え込み部33の高さT1に対する比率(T2/T1)が、0.85より大きくなると、図5(b)に示すように変形してしまう。これに対して本発明によれば、蒸気タービンノズル1のノズル植え込み部33の溝41の深さT2の、ノズル植え込み部33の高さT1に対する比率(T2/T1)が、0.85以下となっているので、図5(a)に示すように正常なノズル植え込み部上部壁33aを維持することができる。
Here, when the ratio (T2 / T1) of the depth T2 of the
また、ノズル植え込み部33のノズル凸部34よりノズル板32側に配置されたパッキンリング4のパッキンリングの凸部の高さT4が小さくなりすぎると、図6(a)に示すように、蒸気タービンノズル1が大きく変形してしまう。
Moreover, if the height T4 of the convex portion of the
そして、ノズル植え込み部33のノズル凸部34よりノズル板32側に配置されたパッキンリング4の高さT4の、ノズル植え込み部33の高さT1に対する比率(T4/T1)が、0.3より小さくなると、図6(a)に示すように、蒸気タービンノズル1が大きく変形してしまう。
The ratio (T4 / T1) of the height T4 of the
これに対して本発明によれば、ノズル植え込み部33のノズル凸部34よりノズル板32側に配置されたパッキンリング4の高さT4の、ノズル植え込み部33の高さT1に対する比率(T4/T1)が、0.3以上となっているため、図6(b)に示すように蒸気タービンノズル1の変形量を小さく維持することができる。
On the other hand, according to the present invention, the ratio of the height T4 of the
また、ノズル植え込み部33のノズル凸部34よりノズル板32側に配置されたパッキンリング4の高さT4の、ノズル植え込み部33のノズル凸部34よりノズル板32側の溝41の深さT5に対する比率(T4/T5)は、0.8以上になっている。このため、ノズル植え込み部33内に挿入されるパッキンリング4の断面の断面積が大きくなり、パッキンリング4の断面二次モーメントを大きくすることができるので、パッキンリング4の耐久性を向上させることができる。
Further, the depth T5 of the
なお、ノズル植え込み部33のノズル凸部34よりノズル板32側に配置されたパッキンリング4の高さT4の、ノズル植え込み部33のノズル凸部34よりノズル板32側の溝41の深さT5に対する比率(T4/T5)を、0.8以上とする代わりに、ノズル植え込み部33のノズル凸部34よりノズル板32側の溝41の深さT5と、ノズル植え込み部33のノズル凸部34よりノズル板32側に配置されたパッキンリング4の高さT4との差(T5−T4)を、2mm以上にしても同様の効果を得ることができる。
In addition, the depth T5 of the
さらに、図7に示すように、パッキンリング4にコイルバネ収納部6を設け、コイルバネ5を設けることにより、蒸気タービンノズル1の内径側に配置されたロータ(図示せず)とのラビングを防止することもできる。
Further, as shown in FIG. 7, the
また、コイルバネ5は、板ばねなどのように大きなスペースをなくても取り付けることができる。このため、ノズル植え込み部33のノズル凸部34よりノズル板32側に配置されたパッキンリング凸部43の高さT4の、ノズル植え込み部33のノズル凸部34よりノズル板32側の溝41の深さT5に対する比率(T4/T5)を0.8以上になるよう調整することができる。また、ノズル植え込み部33のノズル凸部34よりノズル板32側の溝41の深さT5と、ノズル植え込み部33のノズル凸部34よりノズル板32側に配置されたパッキンリング凸部43の高さT4との差(T5−T4)を2mm以上になるよう調整することもできる。
Further, the
なお、ノズル3とパッキンリング4との間にバランス良く弾性力が働くよう、コイルバネ5及びコイルバネ収納部6を設ける場合には、各パッキンリング4に対して、少なくとも2カ所設けられることが好ましい。
In addition, when providing the
第3の実施の形態
次に図8及び図9により本発明の第3の実施の形態について説明する。なお、各図において図4乃至図7に示す第2の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。図8及び図9に示す第3の実施の形態は、パッキンリング凸部43の幅T7の、ノズル植え込み部33の幅T6に対する比率が0.5以上であり、パッキンリング凹部42の幅T8の、パッキンリング凸部43の幅T7に対する比率が0.7以上であるパッキンリング4を用いたものであり、他は図4乃至図7に示す第2の実施の形態と略同一である。
Third Embodiment Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as 2nd Embodiment shown in FIG. 4 thru | or FIG. 7, and detailed description is abbreviate | omitted. In the third embodiment shown in FIGS. 8 and 9, the ratio of the width T7 of the packing ring
ノズル植え込み部33内に配置されるパッキンリング4の断面の断面積を大きくすることにより、パッキンリング4の断面二次モーメントを大きくすることができるため、パッキンリング4の耐久性を向上させることができる。
By increasing the cross-sectional area of the cross section of the
次にパッキンリング4の断面形状と剛性の関係について述べる。
Next, the relationship between the cross-sectional shape of the
パッキンリング4の剛性は、パッキンリング4の断面二次モーメントにより変化する。また、この断面二次モーメントは、パッキンリング凸部43の幅T7、ノズル植え込み部33の幅T6及びパッキンリング凹部42の幅T8により変化する。
The rigidity of the
図9は、パッキンリング凸部43の幅T7の、ノズル植え込み部33の幅T6に対する比率(T7/T6)の変化と、断面二次モーメントの変化量との関係を示し、かつパッキンリング凹部42の幅T8の、パッキンリング凸部43の幅T7に対する比率(T8/T7)の変化と、断面二次モーメントの変化量との関係を示している。
FIG. 9 shows the relationship between the change in the ratio (T7 / T6) of the width T7 of the packing ring
図9に示すように、パッキンリング凸部43の幅T7の、ノズル植え込み部33の幅T6に対する比率(T7/T6)を増加させることにより、断面二次モーメントを大きく変化させることができ、これにより、パッキンリング4の剛性を大きくすることができる。一方、パッキンリング凹部42の幅T8の、パッキンリング凸部43の幅T7に対する比率(T8/T7)を増加させても、断面二次モーメントはあまり変化しない。このため、パッキンリング4の剛性は大きく変化しない。
As shown in FIG. 9, by increasing the ratio (T7 / T6) of the width T7 of the packing ring
パッキンリング凸部43の幅T7を変化させて、パッキンリング4の撓み量をシミュレーションにより数値計算すると、パッキンリング凸部43の幅T7の、ノズル植え込み部33の幅T6に対する比率(T7/T6)の変化と、パッキンリング4の撓み量の変化との関係は図10に示したようになる。このため、パッキンリング凸部43の幅T7の、ノズル植え込み部33の幅T6に対する比率(T7/T6)が、0.4の値よりも大きくなると、パッキンリング4の撓み量は、5mm以下となりほとんど変化しなくなるため、ロバスト性の高い安全な設計を行うことができる。
When the width T7 of the packing ring
なお、パッキンリング凸部43の幅T7の、ノズル植え込み部33の幅T6に対する比率(T7/T6)が0.4以上の値をとったとき、パッキンリング4の撓み量は、一般的に蒸気タービンが正常に運転できるために許容される値を下回っている。
When the ratio (T7 / T6) of the width T7 of the packing ring
また、安全で信頼性の高い蒸気タービンノズル1を得るためには、パッキンリング凸部43の幅T7の、ノズル植え込み部33の幅T6に対する比率(T7/T6)が0.4以上になることが好ましい。
In order to obtain a safe and highly reliable
また図8において、パッキンリング凹部42の幅T8を小さくし、パッキンリング凸部43とパッキンリング凹部42との段差T9を大きくすると、パッキンリング4がノズル植え込み部33と嵌合するパッキンリング凹部42で発生するモーメントが大きくなり、パッキンリング4のC部に発生する応力が大きくなる。
In FIG. 8, when the width T8 of the
このため、パッキンリング凸部43とパッキンリング凹部42との段差T9が小さくなるように、パッキンリング凹部42の幅T8の、パッキンリング凸部43の幅T7に対する比率(T8/T7)は、できるだけ大きいほうが耐久性の高いパッキンリング4を得ることができる。
Therefore, the ratio (T8 / T7) of the width T8 of the packing ring
パッキンリング凹部42の幅T8を変化させてC部にかかる応力をシミュレーションして数値計算すると、パッキンリング凹部42の幅T8の、パッキンリング凸部43の幅T7に対する比率(T8/T7)が0.7より小さな値になったとき、パッキンリング4のC部の応力は、一般的に蒸気タービン(図示せず)が正常に運転できるために許容される応力値を上回ってしまう。これに対して本発明によれば、パッキンリング凹部42の幅T8の、パッキンリング凸部43の幅T7に対する比率(T8/T7)は0.7以上になっている。このため、パッキンリング4のC部に発生する応力が大きくなりすぎることを防止することができ、蒸気タービンを正常に運転することができる。
When the numerical value is calculated by changing the width T8 of the packing ring
第4の実施の形態
次に図11及び図12より本発明の第3の実施の形態について説明する。なお、図11及び図12において、図1乃至図3に示す第1の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。図11に示す第4の実施の形態は、パッキンリング4間の繋ぎ目52に、外輪2、ノズル板32及びパッキンリング4の各材料よりも線膨張係数の大きなコーキング部材44を設ける、もしくはパッキンリング4と、ノズル3のノズル植え込み部33との間にずれ防止コーキング部材45を配置、あるいは両者を併用したものであり、他は図1乃至図3に示す第1の実施の形態と略同一である。
Fourth Embodiment Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 11 and 12, the same parts as those of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. In the fourth embodiment shown in FIG. 11, a
蒸気タービンノズル1は、使用されると温度が上昇する。このため、蒸気タービンノズル1の各構成部材が熱膨張し、パッキンリング4間の繋ぎ目52に隙間が生じることがある。
When the
このため図11に示すように、パッキンリング4間の繋ぎ目52に、外輪2、ノズル板32及びパッキンリング4の各材料よりも線膨張係数の大きなコーキング部材44を設けることにより、蒸気タービンノズル1の温度が上昇しても、パッキンリング4間に発生する隙間が、コーキング部材44によって覆われた状態を保つことができる。このため、蒸気タービンノズル1の耐久性を向上させることができる。
For this reason, as shown in FIG. 11, by providing a
また、蒸気タービンノズル1が使用され、温度が上昇することによって、ノズル3と、パッキンリング4との間にすき間が生じ、蒸気タービンを駆動することによる振動等によってパッキンリング4が周方向に回転することがある。
Further, when the
このようにパッキンリング4が周方向への回転した場合、外輪2の部分2a,2b間の繋ぎ目53に対応しないノズル3間の繋ぎ目51が、パッキンリング4間の繋ぎ目52に一致してしまったり、各ノズル3間の繋ぎ目51と、各パッキンリング4間の繋ぎ目52とが、一致しまったりすることがある。
In this way, when the
これに対して本発明によれば、図12に示したように、パッキンリング4と、ノズル3のノズル植え込み部33との間にずれ防止コーキング部材45を配置することにより、パッキンリング4が周方向に回転することを防止することができ、外輪2の部分2a,2b間の繋ぎ目53に対応しないノズル3間の繋ぎ目51が、パッキンリング4間の繋ぎ目52に一致することはなく、また各ノズル3間の繋ぎ目51と、各パッキンリング4間の繋ぎ目52とが、一致することはない。
On the other hand, according to the present invention, as shown in FIG. 12, by disposing the misalignment preventing
ところで、上述した各実施の形態で示した蒸気タービンノズル1を用いて蒸気タービンを製造することにより、動翼の高さが小さくコンパクトで、かつ耐久性の高い蒸気タービンを得ることができる。
By the way, by manufacturing the steam turbine using the
1 蒸気タービンノズル
2 外輪
2a、2b 部分
3 ノズル
4 パッキンリング
5 コイルバネ
11 案内溝
31 ノズル挿着部
32 ノズル板
33 ノズル植え込み部
34 ノズル凸部
41 溝
42 パッキンリング凹部
43 パッキンリング凸部
44 コーキング部材
45 ずれ防止コーキング部材
51 ノズル間の繋ぎ目
52 パッキンリング間の繋ぎ目
53 外輪の部分間の繋ぎ目
DESCRIPTION OF
Claims (11)
この外輪の案内溝に挿着されるノズル挿着部と、ノズル挿着部に連結もしくはノズル挿着部と一体成形された一端を有するノズル板と、このノズル板の他端に連結もしくはノズル板と一体成形され、内径側に溝を設けたノズル植え込み部とを有する複数のノズルと、
前記ノズルのノズル植え込み部の溝に挿着される複数の円弧状のパッキンリングとを備え、
前記ノズル間の繋ぎ目と、前記パッキンリング間の繋ぎ目とは、互いにずれて配置されていることを特徴とする蒸気タービンノズル。 A circular outer ring having a guide groove on the inner diameter side;
A nozzle insertion portion to be inserted into the guide groove of the outer ring, a nozzle plate having one end connected to the nozzle insertion portion or integrally formed with the nozzle insertion portion, and connected to the other end of the nozzle plate or the nozzle plate A plurality of nozzles integrally formed with a nozzle implantation portion provided with a groove on the inner diameter side;
A plurality of arc-shaped packing rings inserted into the grooves of the nozzle implantation portion of the nozzle,
The steam turbine nozzle according to claim 1, wherein the joint between the nozzles and the joint between the packing rings are arranged so as to be shifted from each other.
前記外輪の案内溝に挿着されるノズル挿着部と、このノズル挿着部に連結もしくはこのノズル挿着部と一体成形された一端を有するノズル板と、このノズル板の他端に連結もしくはこのノズル板と一体成形され、内径側に溝を設けたノズル植え込み部とを有する複数のノズルと、
前記ノズルのノズル植え込み部の溝に挿着される複数の円弧状のパッキンリングとを備え、
前記外輪の部分間の繋ぎ目は、ノズル間の繋ぎ目及びパッキンリング間の繋ぎ目に対応して配置され、
外輪の部分間の繋ぎ目に対応しないノズル間の繋ぎ目は、パッキンリング間の繋ぎ目と互いにずれて、配置されていることを特徴とする蒸気タービンノズル。 A circular outer ring that is separable into at least two parts and has a guide groove on the inner diameter side;
A nozzle insertion portion that is inserted into the guide groove of the outer ring, a nozzle plate that is connected to the nozzle insertion portion or formed integrally with the nozzle insertion portion, and is connected to the other end of the nozzle plate or A plurality of nozzles integrally formed with this nozzle plate and having a nozzle implantation portion provided with a groove on the inner diameter side;
A plurality of arc-shaped packing rings inserted into the grooves of the nozzle implantation portion of the nozzle,
The joint between the parts of the outer ring is arranged corresponding to the joint between the nozzles and the joint between the packing rings,
A steam turbine nozzle, wherein the joints between the nozzles not corresponding to the joints between the outer ring portions are arranged so as to be shifted from the joints between the packing rings.
この外輪の案内溝に挿着されるノズル挿着部と、このノズル挿着部に連結もしくはノズル挿着部と一体成形された一端を有するノズル板と、このノズル板の他端に連結もしくはノズル板と一体成形され、内径側に溝を設けたノズル植え込み部とを有する複数のノズルと、
ノズルのノズル植え込み部の溝に挿着される複数の円弧状のパッキンリングとを備え、
ノズルのノズル植え込み部は、ノズル植え込み部の溝を形成するとともに、パッキンリングと嵌合するノズル凸部を有し、
パッキンリングは、ノズルのノズル植え込み部のノズル凸部と嵌合するパッキンリング凹部と、当該パッキンリング凹部のノズル板側に配置されたパッキンリング凸部とを有し、
ノズル植え込み部の溝の深さT2の、ノズル植え込み部の高さT1に対する比率(T2/T1)が0.85以下であり、かつノズル植え込み部のノズル凸部よりノズル板側に配置されたパッキンリングに設けた凸部の高さT4の、ノズル植え込み部の高さT1に対する比率(T4/T1)が0.3以上であることを特徴とする蒸気タービンノズル。 A circular outer ring having a guide groove on the inner diameter side;
Nozzle insertion portion to be inserted into the guide groove of the outer ring, a nozzle plate having one end connected to the nozzle insertion portion or integrally formed with the nozzle insertion portion, and connected to the other end of the nozzle plate or nozzle A plurality of nozzles integrally formed with a plate and having a nozzle implantation portion provided with a groove on the inner diameter side;
A plurality of arc-shaped packing rings inserted into the groove of the nozzle implantation portion of the nozzle,
The nozzle implantation part of the nozzle has a nozzle convex part that fits with the packing ring while forming a groove of the nozzle implantation part,
The packing ring has a packing ring concave portion that fits with the nozzle convex portion of the nozzle implantation portion of the nozzle, and a packing ring convex portion arranged on the nozzle plate side of the packing ring concave portion,
A packing in which the ratio (T2 / T1) of the groove depth T2 of the nozzle implantation portion to the height T1 of the nozzle implantation portion is 0.85 or less, and is disposed closer to the nozzle plate than the nozzle convex portion of the nozzle implantation portion A steam turbine nozzle, wherein a ratio (T4 / T1) of a height T4 of a convex portion provided on the ring to a height T1 of a nozzle implantation portion is 0.3 or more.
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