JP2010174795A - タービン - Google Patents
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Abstract
【課題】圧力差や熱伸び差によるサポート部（より詳しくは、円錐台部）の変形（傾き）を防止することができるタービンを提供すること。
【解決手段】長手方向に二分割された垂直分割型の車室３と、この車室３内に配置される静翼保持環８を支持するサポート部９とを備え、前記サポート部９が、前記車室３の一方の接合面と他方の接合面との間に挟み込まれて固定されるフランジ部９ａと、前記フランジ部９ａと前記静翼保持環８とを連結する円錐台部９ｂとを備えるタービン１であって、下半部に位置する前記フランジ部９ａと前記静翼保持環８との間に、これらフランジ部９ａおよび静翼保持環８の板厚よりも厚い板厚を有する肉厚部９ｃが設けられている。
【選択図】図１
【解決手段】長手方向に二分割された垂直分割型の車室３と、この車室３内に配置される静翼保持環８を支持するサポート部９とを備え、前記サポート部９が、前記車室３の一方の接合面と他方の接合面との間に挟み込まれて固定されるフランジ部９ａと、前記フランジ部９ａと前記静翼保持環８とを連結する円錐台部９ｂとを備えるタービン１であって、下半部に位置する前記フランジ部９ａと前記静翼保持環８との間に、これらフランジ部９ａおよび静翼保持環８の板厚よりも厚い板厚を有する肉厚部９ｃが設けられている。
【選択図】図１
Description
本発明は、タービンに関し、特に、高温の作動流体によって回転力を得るタービンに関するものである。
高温の作動流体によって回転力を得るタービンとしては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。
ところで、高温の作動流体によって回転力を得るタービンの中には、長手方向（前後方向）に二分割された垂直分割型（つぼ型）の車室と、この車室内に配置される静翼保持環を支持するサポート部とを備えたものがある。
しかしながら、従来のサポート部は、フランジ部と静翼保持環とを連結するすり鉢状の円錐台部が、上下で非対称になるように、すなわち、頂部（上部）の側から底部（下部）の側にかけて、その長さ（幅）が漸次長くなるように形成されている。
そのため、下半部における表面積（受圧面積）が上半部における表面積（受圧面積）よりも大きくなって、サポート部（より詳しくは、円錐台部）の高圧側の表面に加わる圧力と、サポート部（より詳しくは、円錐台部）の低圧側の表面に加わる圧力との差（圧力差）により、サポート部（より詳しくは、円錐台部）がお辞儀をするように変形して（傾いて）しまうおそれがあった。
また、静翼保持環の内部を通過する高温の作動流体（例えば、燃焼ガスや蒸気）により、サポート部（より詳しくは、円錐台部）に非対称的な熱伸び差が生じ、これにより、サポート部（より詳しくは、円錐台部）がお辞儀をするように変形して（傾いて）しまうおそれがあった。
しかしながら、従来のサポート部は、フランジ部と静翼保持環とを連結するすり鉢状の円錐台部が、上下で非対称になるように、すなわち、頂部（上部）の側から底部（下部）の側にかけて、その長さ（幅）が漸次長くなるように形成されている。
そのため、下半部における表面積（受圧面積）が上半部における表面積（受圧面積）よりも大きくなって、サポート部（より詳しくは、円錐台部）の高圧側の表面に加わる圧力と、サポート部（より詳しくは、円錐台部）の低圧側の表面に加わる圧力との差（圧力差）により、サポート部（より詳しくは、円錐台部）がお辞儀をするように変形して（傾いて）しまうおそれがあった。
また、静翼保持環の内部を通過する高温の作動流体（例えば、燃焼ガスや蒸気）により、サポート部（より詳しくは、円錐台部）に非対称的な熱伸び差が生じ、これにより、サポート部（より詳しくは、円錐台部）がお辞儀をするように変形して（傾いて）しまうおそれがあった。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、圧力差や熱伸び差によるサポート部（より詳しくは、円錐台部）の変形（傾き）を防止することができるタービンを提供することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明に係るタービンは、長手方向に二分割された垂直分割型の車室と、この車室内に配置される静翼保持環を支持するサポート部とを備え、前記サポート部が、前記車室の一方の接合面と他方の接合面との間に挟み込まれて固定されるフランジ部と、前記フランジ部と前記静翼保持環とを連結する円錐台部とを備えるタービンであって、下半部に位置する前記フランジ部と前記静翼保持環との間に、これらフランジ部および静翼保持環の板厚よりも厚い板厚を有する肉厚部が設けられている。
本発明に係るタービンは、長手方向に二分割された垂直分割型の車室と、この車室内に配置される静翼保持環を支持するサポート部とを備え、前記サポート部が、前記車室の一方の接合面と他方の接合面との間に挟み込まれて固定されるフランジ部と、前記フランジ部と前記静翼保持環とを連結する円錐台部とを備えるタービンであって、下半部に位置する前記フランジ部と前記静翼保持環との間に、これらフランジ部および静翼保持環の板厚よりも厚い板厚を有する肉厚部が設けられている。
本発明に係るタービンによれば、サポート部に設けられた（形成された）肉厚部によって、サポート部全体の剛性が高められる（向上させられる）こととなるので、サポート部（より詳しくは、円錐台部）の高圧側の表面に加わる圧力と、サポート部（より詳しくは、円錐台部）の低圧側の表面に加わる圧力との差（圧力差）によって生じるサポート部（より詳しくは、円錐台部）の変形（傾き）を防止することができる。
また、サポート部に設けられた（形成された）肉厚部によって、静翼保持環の内部を高温の作動流体（例えば、燃焼ガスや蒸気）が通過することによって生じるサポート部（より詳しくは、円錐台部）の非対称的な熱伸び差を防止することができるとともに、この非対称的な熱伸び差によって生じるサポート部（より詳しくは、円錐台部）の変形（傾き）を防止することができる。
そして、サポート部の変形を防止することができることにより、タービン・ブレードのチップ（先端）と静翼保持環の内周面との間のチップクリアランスを一定に保つことができ、タービン・ブレードのチップからの漏れ（チップリーク）を低減させることができて、タービン効率（性能）を向上させることができるとともに、タービン・ブレードのチップと静翼保持環の内周面との接触を防止することができて、タービン・ブレードおよびタービン・ノズルの損傷や破壊を防止することができ、タービンの信頼性を向上させることができる。
また、サポート部に設けられた（形成された）肉厚部によって、静翼保持環の内部を高温の作動流体（例えば、燃焼ガスや蒸気）が通過することによって生じるサポート部（より詳しくは、円錐台部）の非対称的な熱伸び差を防止することができるとともに、この非対称的な熱伸び差によって生じるサポート部（より詳しくは、円錐台部）の変形（傾き）を防止することができる。
そして、サポート部の変形を防止することができることにより、タービン・ブレードのチップ（先端）と静翼保持環の内周面との間のチップクリアランスを一定に保つことができ、タービン・ブレードのチップからの漏れ（チップリーク）を低減させることができて、タービン効率（性能）を向上させることができるとともに、タービン・ブレードのチップと静翼保持環の内周面との接触を防止することができて、タービン・ブレードおよびタービン・ノズルの損傷や破壊を防止することができ、タービンの信頼性を向上させることができる。
本発明に係るタービンは、長手方向に二分割された垂直分割型の車室と、この車室内に配置される静翼保持環を支持するサポート部とを備え、前記サポート部が、前記車室の一方の接合面と他方の接合面との間に挟み込まれて固定されるフランジ部と、前記フランジ部と前記静翼保持環とを連結する円錐台部とを備えるタービンであって、前記フランジ部が、半径方向外側から半径方向内側にかけて漸次その板厚を増すように形成されているとともに、前記車室の接合面が、前記フランジ部の接合面と合致するように形成されている。
本発明に係るタービンによれば、サポート部に設けられた（形成された）フランジ部によって、サポート部全体の剛性が高められる（向上させられる）こととなるので、サポート部（より詳しくは、円錐台部）の高圧側の表面に加わる圧力と、サポート部（より詳しくは、円錐台部）の低圧側の表面に加わる圧力との差（圧力差）によって生じるサポート部（より詳しくは、円錐台部）の変形（傾き）を防止することができる。
また、サポート部に設けられた（形成された）フランジ部によって、静翼保持環の内部を高温の作動流体（例えば、燃焼ガスや蒸気）が通過することよって生じるサポート部（より詳しくは、円錐台部）の非対称的な熱伸び差を防止することができるとともに、この非対称的な熱伸び差によって生じるサポート部（より詳しくは、円錐台部）の変形（傾き）を防止することができる。
そして、サポート部の変形を防止することができることにより、タービン・ブレードのチップ（先端）と静翼保持環の内周面との間のチップクリアランスを一定に保つことができ、タービン・ブレードのチップからの漏れ（チップリーク）を低減させることができて、タービン効率（性能）を向上させることができるとともに、タービン・ブレードのチップと静翼保持環の内周面との接触を防止することができて、タービン・ブレードおよびタービン・ノズルの損傷や破壊を防止することができ、タービンの信頼性を向上させることができる。
また、サポート部に設けられた（形成された）フランジ部によって、静翼保持環の内部を高温の作動流体（例えば、燃焼ガスや蒸気）が通過することよって生じるサポート部（より詳しくは、円錐台部）の非対称的な熱伸び差を防止することができるとともに、この非対称的な熱伸び差によって生じるサポート部（より詳しくは、円錐台部）の変形（傾き）を防止することができる。
そして、サポート部の変形を防止することができることにより、タービン・ブレードのチップ（先端）と静翼保持環の内周面との間のチップクリアランスを一定に保つことができ、タービン・ブレードのチップからの漏れ（チップリーク）を低減させることができて、タービン効率（性能）を向上させることができるとともに、タービン・ブレードのチップと静翼保持環の内周面との接触を防止することができて、タービン・ブレードおよびタービン・ノズルの損傷や破壊を防止することができ、タービンの信頼性を向上させることができる。
また、本発明に係るタービンによれば、車室の接合面およびフランジ部の接合面が、例えば、それぞれテーパー面とされている（円錐台状に形成されている）ので、車室を組み上げる際の車室とサポート部との芯出し（芯合わせ）を容易に行うことができて、車室を組み上げるのに要する作業時間を短縮することができる。
本発明に係るタービンは、長手方向に二分割された垂直分割型の車室と、この車室内に配置される静翼保持環を支持するサポート部とを備え、前記サポート部が、前記車室の一方の接合面と他方の接合面との間に挟み込まれて固定されるフランジ部と、前記フランジ部と前記静翼保持環とを連結する円錐台部とを備えるタービンであって、前記円錐台部の外周面と前部車室の内周面との間に、高熱膨張材料を材料として作られたリングが設けられている。
本発明に係るタービンによれば、リングが、静翼保持環の内部を通過する高温の作動流体（例えば、燃焼ガスや蒸気）によって、車室およびサポート部よりも高い熱膨張率で膨張し、円錐台部の外周面とリングの内周面（半径方向内側の周面）とが密着するとともに、車室の内周面とリングの外周面（半径方向外側の周面）とが密着し、円錐台部の外周面と車室の内周面との間に形成された空間がリングによって隙間なく埋めつくされることとなる。
そして、タービン運転中において、圧力差や熱伸び差によってサポート部（より詳しくは、円錐台部）が変形しよう（傾こう）としても、円錐台部の外周面と車室の内周面との間に配置された（介在された）リングによって、サポート部（より詳しくは、円錐台部）の変形（傾き）が防止されることとなる。
これにより、タービン・ブレードのチップ（先端）と静翼保持環の内周面との間のチップクリアランスを一定に保つことができ、タービン・ブレードのチップからの漏れ（チップリーク）を低減させることができて、タービン効率（性能）を向上させることができるとともに、タービン・ブレードのチップと静翼保持環の内周面との接触を防止することができて、タービン・ブレードおよびタービン・ノズルの損傷や破壊を防止することができ、タービンの信頼性を向上させることができる。
そして、タービン運転中において、圧力差や熱伸び差によってサポート部（より詳しくは、円錐台部）が変形しよう（傾こう）としても、円錐台部の外周面と車室の内周面との間に配置された（介在された）リングによって、サポート部（より詳しくは、円錐台部）の変形（傾き）が防止されることとなる。
これにより、タービン・ブレードのチップ（先端）と静翼保持環の内周面との間のチップクリアランスを一定に保つことができ、タービン・ブレードのチップからの漏れ（チップリーク）を低減させることができて、タービン効率（性能）を向上させることができるとともに、タービン・ブレードのチップと静翼保持環の内周面との接触を防止することができて、タービン・ブレードおよびタービン・ノズルの損傷や破壊を防止することができ、タービンの信頼性を向上させることができる。
本発明に係るタービンは、長手方向に二分割された垂直分割型の車室と、この車室内に配置される静翼保持環を支持するサポート部とを備え、前記サポート部が、前記車室の一方の接合面と他方の接合面との間に挟み込まれて固定されるフランジ部と、前記フランジ部と前記静翼保持環とを連結する円錐台部とを備えるタービンであって、前記円錐台部が、周方向にわたって一定の長さを有するように形成されている。
本発明に係るタービンによれば、円錐台部が、周方向にわたって一定の長さ（幅）を有するように設けられて（形成されて）いるので、サポート部（より詳しくは、円錐台部）の高圧側の表面に加わる圧力と、サポート部（より詳しくは、円錐台部）の低圧側の表面に加わる圧力との差（圧力差）、および静翼保持環の内部を高温の作動流体（例えば、燃焼ガスや蒸気）が通過することによって生じるサポート部（より詳しくは、円錐台部）の非対称的な熱伸び差を防止することができるとともに、サポート部（より詳しくは、円錐台部）の変形（傾き）を防止することができる。
そして、サポート部の変形を防止することができることにより、タービン・ブレードのチップ（先端）と静翼保持環の内周面との間のチップクリアランスを一定に保つことができ、タービン・ブレードのチップからの漏れ（チップリーク）を低減させることができて、タービン効率（性能）を向上させることができるとともに、タービン・ブレードのチップと静翼保持環の内周面との接触を防止することができて、タービン・ブレードおよびタービン・ノズルの損傷や破壊を防止することができ、タービンの信頼性を向上させることができる。
そして、サポート部の変形を防止することができることにより、タービン・ブレードのチップ（先端）と静翼保持環の内周面との間のチップクリアランスを一定に保つことができ、タービン・ブレードのチップからの漏れ（チップリーク）を低減させることができて、タービン効率（性能）を向上させることができるとともに、タービン・ブレードのチップと静翼保持環の内周面との接触を防止することができて、タービン・ブレードおよびタービン・ノズルの損傷や破壊を防止することができ、タービンの信頼性を向上させることができる。
上記タービンにおいて、前記円錐台部の下半部の板厚が、前記円錐台部の上半部の板厚よりも厚いとさらに好適である。
このようなタービンによれば、サポート部の剛性をさらに向上させることができ、タービン・ブレードのチップ（先端）と静翼保持環の内周面との間のチップクリアランスを一定に保つことができ、タービン・ブレードのチップからの漏れ（チップリーク）をさらに低減させることができて、タービン効率（性能）をさらに向上させることができるとともに、タービン・ブレードのチップと静翼保持環の内周面との接触を防止することができて、タービン・ブレードおよびタービン・ノズルの損傷や破壊を防止することができ、タービンの信頼性をさらに向上させることができる。
本発明によれば、圧力差や熱伸び差によるサポート部（より詳しくは、円錐台部）の変形（傾き）を防止することができるという効果を奏する。
以下、本発明に係るタービンの第１実施形態について、図１から図３を参照しながら説明する。
図１は本発明の第１実施形態に係るタービンの側断面図、図２は図１に示すタービンの要部斜視断面図、図３は図１に示すサポート部の要部縦断面図である。
図１は本発明の第１実施形態に係るタービンの側断面図、図２は図１に示すタービンの要部斜視断面図、図３は図１に示すサポート部の要部縦断面図である。
タービン１は、例えば、ボイラ（図示せず）からの高温蒸気によって回転力を得て、この回転力によって回転軸を介して連結された発電機を駆動するものであり、図１に示すように、タービン・ロータ２と、車室３とを主たる要素として構成されたものである。
タービン・ロータ２は、各端部が軸受（ジャーナル軸受）を介して支持台（架台）に回転可能な状態で軸受け支持され、各タービン・ロータ２の外周部には、周方向に沿って複数枚のタービン・ブレード（動翼）が取り付けられている。
車室３は、前後方向（図１において左右方向）に二分割された垂直分割型の車室であり、図１において右側に位置する前部車室３ａと、図１において左側に位置する後部車室３ｂとを備えている。また、これら前部車室３ａと後部車室３ｂとの間には、静翼保持環８を支持するサポート部９のフランジ部９ａが挟み込まれるようになっている。
静翼保持環８は、タービン・ロータ２およびタービン・ブレードの半径方向外側を取り囲むように配置されており、その内周部には、周方向に沿って複数枚のタービン・ノズル（静翼）が取り付けられている。
静翼保持環８は、タービン・ロータ２およびタービン・ブレードの半径方向外側を取り囲むように配置されており、その内周部には、周方向に沿って複数枚のタービン・ノズル（静翼）が取り付けられている。
図１および図２に示すように、サポート部９は、フランジ部９ａと、円錐台部９ｂと、肉厚部９ｃとを備えている。
フランジ部９ａは、周方向にわたって一定の厚みと一定の長さ（幅）とを有する平面視環状（ドーナツ状）の板状部材であり、複数本のボルト（締結部材）を介して、前部車室３ａ（図１参照）の接合面と後部車室３ｂ（図１参照）の接合面との間に着脱可能に固定される。
円錐台部９ｂは、周方向にわたって一定の厚みと一定の長さ（幅）とを有するとともに、後方に向かって（前部車室３ａの側から後部車室３ｂの側に向かって）突出し、かつ、その上半部においてフランジ部９ａと静翼保持環８とを連結するとともに、その下半部において肉厚部９ｃと静翼保持部８とを連結するすり鉢状の部材である。
図３に示すように、肉厚部９ｃは、平面視三日月状の板状部材であり、その板厚は、フランジ部９ａおよび円錐台部９ｂの板厚よりも厚くなるように形成されている。
なお、肉厚部９ｃの「板厚」とは、図２中に符号Ｃで示すタービン１（図１参照）のタービン軸線（長手方向軸線：回転軸線）の延びる方向と平行な方向における厚み、すなわち、図１における左右方向の厚みをいう。
フランジ部９ａは、周方向にわたって一定の厚みと一定の長さ（幅）とを有する平面視環状（ドーナツ状）の板状部材であり、複数本のボルト（締結部材）を介して、前部車室３ａ（図１参照）の接合面と後部車室３ｂ（図１参照）の接合面との間に着脱可能に固定される。
円錐台部９ｂは、周方向にわたって一定の厚みと一定の長さ（幅）とを有するとともに、後方に向かって（前部車室３ａの側から後部車室３ｂの側に向かって）突出し、かつ、その上半部においてフランジ部９ａと静翼保持環８とを連結するとともに、その下半部において肉厚部９ｃと静翼保持部８とを連結するすり鉢状の部材である。
図３に示すように、肉厚部９ｃは、平面視三日月状の板状部材であり、その板厚は、フランジ部９ａおよび円錐台部９ｂの板厚よりも厚くなるように形成されている。
なお、肉厚部９ｃの「板厚」とは、図２中に符号Ｃで示すタービン１（図１参照）のタービン軸線（長手方向軸線：回転軸線）の延びる方向と平行な方向における厚み、すなわち、図１における左右方向の厚みをいう。
本実施形態に係るタービン１によれば、サポート部９に設けられた（形成された）肉厚部９ｃによって、サポート部９全体の剛性が高められる（向上させられる）こととなるので、サポート部９（より詳しくは、円錐台部９ｂ）の高圧側（図１において右側）の表面に加わる圧力と、サポート部９（より詳しくは、円錐台部９ｂ）の低圧側（図１において左側）の表面に加わる圧力との差（圧力差）によって生じるサポート部９（より詳しくは、円錐台部９ｂ）の変形（傾き）を防止することができる。
また、サポート部９に設けられた（形成された）肉厚部９ｃによって、静翼保持環８の内部を高温の作動流体（例えば、燃焼ガスや蒸気）が通過することによって生じるサポート部９（より詳しくは、円錐台部９ｂ）の非対称的な熱伸び差を防止することができるとともに、この非対称的な熱伸び差によって生じるサポート部９（より詳しくは、円錐台部９ｂ）の変形（傾き）を防止することができる。
そして、サポート部９の変形を防止することができることにより、タービン・ブレードのチップ（先端）と静翼保持環８の内周面との間のチップクリアランスを一定に保つことができ、タービン・ブレードのチップからの漏れ（チップリーク）を低減させることができて、タービン効率（性能）を向上させることができるとともに、タービン・ブレードのチップと静翼保持環８の内周面との接触を防止することができて、タービン・ブレードおよびタービン・ノズルの損傷や破壊を防止することができ、タービン１の信頼性を向上させることができる。
また、サポート部９に設けられた（形成された）肉厚部９ｃによって、静翼保持環８の内部を高温の作動流体（例えば、燃焼ガスや蒸気）が通過することによって生じるサポート部９（より詳しくは、円錐台部９ｂ）の非対称的な熱伸び差を防止することができるとともに、この非対称的な熱伸び差によって生じるサポート部９（より詳しくは、円錐台部９ｂ）の変形（傾き）を防止することができる。
そして、サポート部９の変形を防止することができることにより、タービン・ブレードのチップ（先端）と静翼保持環８の内周面との間のチップクリアランスを一定に保つことができ、タービン・ブレードのチップからの漏れ（チップリーク）を低減させることができて、タービン効率（性能）を向上させることができるとともに、タービン・ブレードのチップと静翼保持環８の内周面との接触を防止することができて、タービン・ブレードおよびタービン・ノズルの損傷や破壊を防止することができ、タービン１の信頼性を向上させることができる。
本発明に係るタービンの第２実施形態について、図４を参照しながら説明する。
図２は本実施形態に係るタービンの要部拡大図である。
本実施形態に係るタービン２１は、サポート部９の代わりにサポート部２２を備えているという点で上述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
図２は本実施形態に係るタービンの要部拡大図である。
本実施形態に係るタービン２１は、サポート部９の代わりにサポート部２２を備えているという点で上述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
本実施形態に係るサポート部２２は、フランジ部２２ａと、円錐台部２２ｂとを備えている。
フランジ部２２ａは、周方向にわたって一定の厚みと一定の長さ（幅）とを有する平面視環状（ドーナツ状）の板状部材であり、複数本のボルト（締結部材）を介して、前部車室３ａの接合面と後部車室３ｂの接合面との間に着脱可能に固定される。
円錐台部２２ｂは、周方向にわたって一定の厚みを有するとともに、後方に向かって（前部車室３ａの側から後部車室３ｂの側に向かって）突出し、かつ、周方向にわたってフランジ部２２ａと静翼保持環８とを連結するすり鉢状の部材である。
フランジ部２２ａは、周方向にわたって一定の厚みと一定の長さ（幅）とを有する平面視環状（ドーナツ状）の板状部材であり、複数本のボルト（締結部材）を介して、前部車室３ａの接合面と後部車室３ｂの接合面との間に着脱可能に固定される。
円錐台部２２ｂは、周方向にわたって一定の厚みを有するとともに、後方に向かって（前部車室３ａの側から後部車室３ｂの側に向かって）突出し、かつ、周方向にわたってフランジ部２２ａと静翼保持環８とを連結するすり鉢状の部材である。
また、円錐台部２２ｂの外周面（半径方向外側の周面）２３は、前部車室３ａおよび後部車室３ｂの内周面２４の近傍に位置するように、すなわち、前部車室３ａおよび後部車室３ｂの内周面２４に対してできるだけ近いところに位置するように設けられて（形成されて）いる。
そして、圧力差や熱伸び差によってサポート部２２（より詳しくは、円錐台部２２ｂ）がわずかに変形した（傾いた）だけで、円錐台部２２ｂの外周面２３が前部車室３ａの内周面２４に当接し、サポート部２２（より詳しくは、円錐台部２２ｂ）のそれ以上の変形（傾き）が防止されることとなる。
そして、圧力差や熱伸び差によってサポート部２２（より詳しくは、円錐台部２２ｂ）がわずかに変形した（傾いた）だけで、円錐台部２２ｂの外周面２３が前部車室３ａの内周面２４に当接し、サポート部２２（より詳しくは、円錐台部２２ｂ）のそれ以上の変形（傾き）が防止されることとなる。
本実施形態に係るタービン２１によれば、圧力差や熱伸び差によるサポート部２２（より詳しくは、円錐台部２２ｂ）の変形（傾き）を最小限に抑制する（大幅に低減させる）ことができるので、タービン・ブレードのチップ（先端）と静翼保持環８の内周面との間のチップクリアランスを略一定に保つことができ、タービン・ブレードのチップからの漏れ（チップリーク）を低減させることができて、タービン効率（性能）を向上させることができるとともに、タービン・ブレードのチップと静翼保持環８の内周面との接触を防止することができて、タービン・ブレードおよびタービン・ノズルの損傷や破壊を防止することができ、タービン２１の信頼性を向上させることができる。
本発明に係るタービンの第３実施形態について、図５を参照しながら説明する。
図５は本実施形態に係るタービンの要部拡大図である。
本実施形態に係るタービン３１は、サポート部９の代わりにサポート部３２を備えているという点で上述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
図５は本実施形態に係るタービンの要部拡大図である。
本実施形態に係るタービン３１は、サポート部９の代わりにサポート部３２を備えているという点で上述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
本実施形態に係るサポート部３２は、フランジ部３２ａと、円錐台部３２ｂとを備えている。
フランジ部３２ａは、半径方向外側から半径方向内側にかけて漸次その厚みを増すとともに、周方向にわたって一定の長さ（幅）を有するように形成された平面視環状（ドーナツ状）の板状部材であり、複数本のボルト（締結部材）を介して、前部車室３ａの接合面と後部車室３ｂの接合面との間に着脱可能に固定される。なお、図５に示すように、本実施形態において前部車室３ａの接合面３３は、フランジ部３２ａの接合面３４と合致（当接）するように設けられ（形成されて）いる。
円錐台部３２ｂは、周方向にわたって一定の厚みを有するとともに、後方に向かって（前部車室３ａの側から後部車室３ｂの側に向かって）突出し、かつ、周方向にわたってフランジ部３２ａと静翼保持環８とを連結するすり鉢状の部材である。
フランジ部３２ａは、半径方向外側から半径方向内側にかけて漸次その厚みを増すとともに、周方向にわたって一定の長さ（幅）を有するように形成された平面視環状（ドーナツ状）の板状部材であり、複数本のボルト（締結部材）を介して、前部車室３ａの接合面と後部車室３ｂの接合面との間に着脱可能に固定される。なお、図５に示すように、本実施形態において前部車室３ａの接合面３３は、フランジ部３２ａの接合面３４と合致（当接）するように設けられ（形成されて）いる。
円錐台部３２ｂは、周方向にわたって一定の厚みを有するとともに、後方に向かって（前部車室３ａの側から後部車室３ｂの側に向かって）突出し、かつ、周方向にわたってフランジ部３２ａと静翼保持環８とを連結するすり鉢状の部材である。
本実施形態に係るタービン３１によれば、サポート部３２に設けられた（形成された）フランジ部３２ａによって、サポート部３２全体の剛性が高められる（向上させられる）こととなるので、サポート部３２（より詳しくは、円錐台部３２ｂ）の高圧側（図５において右側）の表面に加わる圧力と、サポート部３２（より詳しくは、円錐台部３２ｂ）の低圧側（図５において左側）の表面に加わる圧力との差（圧力差）によって生じるサポート部３２（より詳しくは、円錐台部３２ｂ）の変形（傾き）を防止することができる。
また、サポート部３２に設けられた（形成された）フランジ部３２ａによって、静翼保持環８の内部を高温の作動流体（例えば、燃焼ガスや蒸気）が通過することよって生じるサポート部３２（より詳しくは、円錐台部３２ｂ）の非対称的な熱伸び差を防止することができるとともに、この非対称的な熱伸び差によって生じるサポート部３２（より詳しくは、円錐台部３２ｂ）の変形（傾き）を防止することができる。
そして、サポート部３２の変形を防止することができることにより、タービン・ブレードのチップ（先端）と静翼保持環８の内周面との間のチップクリアランスを一定に保つことができ、タービン・ブレードのチップからの漏れ（チップリーク）を低減させることができて、タービン効率（性能）を向上させることができるとともに、タービン・ブレードのチップと静翼保持環８の内周面との接触を防止することができて、タービン・ブレードおよびタービン・ノズルの損傷や破壊を防止することができ、タービン３１の信頼性を向上させることができる。
また、サポート部３２に設けられた（形成された）フランジ部３２ａによって、静翼保持環８の内部を高温の作動流体（例えば、燃焼ガスや蒸気）が通過することよって生じるサポート部３２（より詳しくは、円錐台部３２ｂ）の非対称的な熱伸び差を防止することができるとともに、この非対称的な熱伸び差によって生じるサポート部３２（より詳しくは、円錐台部３２ｂ）の変形（傾き）を防止することができる。
そして、サポート部３２の変形を防止することができることにより、タービン・ブレードのチップ（先端）と静翼保持環８の内周面との間のチップクリアランスを一定に保つことができ、タービン・ブレードのチップからの漏れ（チップリーク）を低減させることができて、タービン効率（性能）を向上させることができるとともに、タービン・ブレードのチップと静翼保持環８の内周面との接触を防止することができて、タービン・ブレードおよびタービン・ノズルの損傷や破壊を防止することができ、タービン３１の信頼性を向上させることができる。
また、本実施形態に係るタービン３１によれば、前部車室３ａの接合面３３およびフランジ部３２ａの接合面３４がそれぞれテーパー面とされている（円錐台状に形成されている）ので、車室３を組み上げる際の前部車室３ａとサポート部３２との芯出し（芯合わせ）を容易に行うことができて、車室３を組み上げるのに要する作業時間を短縮することができる。
本発明に係るタービンの第４実施形態について、図６を参照しながら説明する。
図６は本実施形態に係るタービンの要部拡大図である。
本実施形態に係るタービン４１は、円錐台部２２ｂの外周面２３と前部車室３ａの内周面２４との間にリング４２が設けられているという点で上述した第２実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第２実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
図６は本実施形態に係るタービンの要部拡大図である。
本実施形態に係るタービン４１は、円錐台部２２ｂの外周面２３と前部車室３ａの内周面２４との間にリング４２が設けられているという点で上述した第２実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第２実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
リング４２は、周方向にわたって一定の厚みと一定の長さ（幅）とを有する平面視環状（ドーナツ状）の薄板状の部材であり、高熱膨張材料（例えば、ＳＵＳ３０４）を材料として作られている。なお、車室３およびサポート部２２は、リング４２よりも熱膨張率の低い金属材料（例えば、２Ｃｒを含む合金）を材料として作られている。
すなわち、リング４２は、静翼保持環８の内部を通過する高温の作動流体（例えば、燃焼ガスや蒸気）によって、車室３およびサポート部２２よりも高い熱膨張率で膨張し、円錐台部２２ｂの外周面２３とリング４２の内周面（半径方向内側の周面）とが密着するとともに、前部車室３ａの内周面２４とリング４２の外周面（半径方向外側の周面）とが密着し、円錐台部２２ｂの外周面２３と前部車室３ａの内周面２４との間に形成された空間がリング４２によって隙間なく埋めつくされることとなる。
そして、タービン運転中において、圧力差や熱伸び差によってサポート部２２（より詳しくは、円錐台部２２ｂ）が変形しよう（傾こう）としても、円錐台部２２ｂの外周面２３と前部車室３ａの内周面２４との間に配置された（介在された）リング４２によって、サポート部２２（より詳しくは、円錐台部２２ｂ）の変形（傾き）が防止されることとなる。
すなわち、リング４２は、静翼保持環８の内部を通過する高温の作動流体（例えば、燃焼ガスや蒸気）によって、車室３およびサポート部２２よりも高い熱膨張率で膨張し、円錐台部２２ｂの外周面２３とリング４２の内周面（半径方向内側の周面）とが密着するとともに、前部車室３ａの内周面２４とリング４２の外周面（半径方向外側の周面）とが密着し、円錐台部２２ｂの外周面２３と前部車室３ａの内周面２４との間に形成された空間がリング４２によって隙間なく埋めつくされることとなる。
そして、タービン運転中において、圧力差や熱伸び差によってサポート部２２（より詳しくは、円錐台部２２ｂ）が変形しよう（傾こう）としても、円錐台部２２ｂの外周面２３と前部車室３ａの内周面２４との間に配置された（介在された）リング４２によって、サポート部２２（より詳しくは、円錐台部２２ｂ）の変形（傾き）が防止されることとなる。
本実施形態に係るタービン４１によれば、圧力差や熱伸び差によるサポート部２２（より詳しくは、円錐台部２２ｂ）の変形（傾き）を防止することができるので、タービン・ブレードのチップ（先端）と静翼保持環８の内周面との間のチップクリアランスを一定に保つことができ、タービン・ブレードのチップからの漏れ（チップリーク）を低減させることができて、タービン効率（性能）を向上させることができるとともに、タービン・ブレードのチップと静翼保持環８の内周面との接触を防止することができて、タービン・ブレードおよびタービン・ノズルの損傷や破壊を防止することができ、タービン４１の信頼性を向上させることができる。
本発明に係るタービンの第５実施形態について、図７を参照しながら説明する。
図７は本実施形態に係るタービンの要部斜視断面図である。
本実施形態に係るタービン５１は、サポート部９の代わりにサポート部５２を備えているという点で上述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
図７は本実施形態に係るタービンの要部斜視断面図である。
本実施形態に係るタービン５１は、サポート部９の代わりにサポート部５２を備えているという点で上述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
本実施形態に係るサポート部５２は、フランジ部５２ａと、円錐台部５２ｂとを備えている。
フランジ部５２ａは、周方向にわたって一定の厚みと一定の長さ（幅）とを有する平面視環状（ドーナツ状）の板状部材であり、複数本のボルト（締結部材）を介して、前部車室３ａ（図１参照）の接合面と後部車室３ｂ（図１参照）の接合面との間に着脱可能に固定される。
円錐台部５２ｂは、周方向にわたって一定の厚みと一定の長さ（幅）を有するとともに、後方に向かって（前部車室３ａの側から後部車室３ｂの側に向かって）突出し、かつ、周方向にわたってフランジ部５２ａと静翼保持環８とを連結するすり鉢状の部材である。
フランジ部５２ａは、周方向にわたって一定の厚みと一定の長さ（幅）とを有する平面視環状（ドーナツ状）の板状部材であり、複数本のボルト（締結部材）を介して、前部車室３ａ（図１参照）の接合面と後部車室３ｂ（図１参照）の接合面との間に着脱可能に固定される。
円錐台部５２ｂは、周方向にわたって一定の厚みと一定の長さ（幅）を有するとともに、後方に向かって（前部車室３ａの側から後部車室３ｂの側に向かって）突出し、かつ、周方向にわたってフランジ部５２ａと静翼保持環８とを連結するすり鉢状の部材である。
本実施形態に係るタービン５１によれば、円錐台部５２ｂが、周方向にわたって一定の長さ（幅）を有するように設けられて（形成されて）いるので、サポート部５２（より詳しくは、円錐台部５２ｂ）の高圧側（図７において右側）の表面に加わる圧力と、サポート部５２（より詳しくは、円錐台部５２ｂ）の低圧側（図７において左側）の表面に加わる圧力との差（圧力差）、および静翼保持環８の内部を高温の作動流体（例えば、燃焼ガスや蒸気）が通過することによって生じるサポート部５２（より詳しくは、円錐台部５２ｂ）の非対称的な熱伸び差を防止することができるとともに、サポート部５２（より詳しくは、円錐台部５２ｂ）の変形（傾き）を防止することができる。
そして、サポート部５２の変形を防止することができることにより、タービン・ブレードのチップ（先端）と静翼保持環８の内周面との間のチップクリアランスを一定に保つことができ、タービン・ブレードのチップからの漏れ（チップリーク）を低減させることができて、タービン効率（性能）を向上させることができるとともに、タービン・ブレードのチップと静翼保持環８の内周面との接触を防止することができて、タービン・ブレードおよびタービン・ノズルの損傷や破壊を防止することができ、タービン５１の信頼性を向上させることができる。
そして、サポート部５２の変形を防止することができることにより、タービン・ブレードのチップ（先端）と静翼保持環８の内周面との間のチップクリアランスを一定に保つことができ、タービン・ブレードのチップからの漏れ（チップリーク）を低減させることができて、タービン効率（性能）を向上させることができるとともに、タービン・ブレードのチップと静翼保持環８の内周面との接触を防止することができて、タービン・ブレードおよびタービン・ノズルの損傷や破壊を防止することができ、タービン５１の信頼性を向上させることができる。
なお、上述した各実施形態において、下半部に位置する円錐台部が、上半部に位置する円錐台部の板厚よりも厚い板厚を有するように形成されているとさらに好適である。
これにより、サポート部の剛性をさらに向上させることができ、タービン・ブレードのチップ（先端）と静翼保持環の内周面との間のチップクリアランスを一定に保つことができ、タービン・ブレードのチップからの漏れ（チップリーク）をさらに低減させることができて、タービン効率（性能）をさらに向上させることができるとともに、タービン・ブレードのチップと静翼保持環の内周面との接触を防止することができて、タービン・ブレードおよびタービン・ノズルの損傷や破壊を防止することができ、タービンの信頼性をさらに向上させることができる。
これにより、サポート部の剛性をさらに向上させることができ、タービン・ブレードのチップ（先端）と静翼保持環の内周面との間のチップクリアランスを一定に保つことができ、タービン・ブレードのチップからの漏れ（チップリーク）をさらに低減させることができて、タービン効率（性能）をさらに向上させることができるとともに、タービン・ブレードのチップと静翼保持環の内周面との接触を防止することができて、タービン・ブレードおよびタービン・ノズルの損傷や破壊を防止することができ、タービンの信頼性をさらに向上させることができる。
１ タービン
２ タービン・ロータ
３ 車室
３ａ 前部車室
３ｂ 後部車室
８ 静翼保持環
９ サポート部
９ａ フランジ部
９ｂ 円錐台部
９ｃ 肉厚部
２２ サポート部
２２ａ フランジ部
２２ｂ 円錐台部
２３ 外周面
２４ 内周面
３１ タービン
３２ サポート部
３２ａ フランジ部
３２ｂ 円錐台部
３３ 接合面
３４ 接合面
４１ タービン
４２ リング
５１ タービン
５２ サポート部
５２ａ フランジ部
５２ｂ 円錐台部
２ タービン・ロータ
３ 車室
３ａ 前部車室
３ｂ 後部車室
８ 静翼保持環
９ サポート部
９ａ フランジ部
９ｂ 円錐台部
９ｃ 肉厚部
２２ サポート部
２２ａ フランジ部
２２ｂ 円錐台部
２３ 外周面
２４ 内周面
３１ タービン
３２ サポート部
３２ａ フランジ部
３２ｂ 円錐台部
３３ 接合面
３４ 接合面
４１ タービン
４２ リング
５１ タービン
５２ サポート部
５２ａ フランジ部
５２ｂ 円錐台部
Claims (5)
- 長手方向に二分割された垂直分割型の車室と、この車室内に配置される静翼保持環を支持するサポート部とを備え、
前記サポート部が、前記車室の一方の接合面と他方の接合面との間に挟み込まれて固定されるフランジ部と、前記フランジ部と前記静翼保持環とを連結する円錐台部とを備えるタービンであって、
下半部に位置する前記フランジ部と前記静翼保持環との間に、これらフランジ部および静翼保持環の板厚よりも厚い板厚を有する肉厚部が設けられていることを特徴とするタービン。 - 長手方向に二分割された垂直分割型の車室と、この車室内に配置される静翼保持環を支持するサポート部とを備え、
前記サポート部が、前記車室の一方の接合面と他方の接合面との間に挟み込まれて固定されるフランジ部と、前記フランジ部と前記静翼保持環とを連結する円錐台部とを備えるタービンであって、
前記フランジ部が、半径方向外側から半径方向内側にかけて漸次その板厚を増すように形成されているとともに、前記車室の接合面が、前記フランジ部の接合面と合致するように形成されていることを特徴とするタービン。 - 長手方向に二分割された垂直分割型の車室と、この車室内に配置される静翼保持環を支持するサポート部とを備え、
前記サポート部が、前記車室の一方の接合面と他方の接合面との間に挟み込まれて固定されるフランジ部と、前記フランジ部と前記静翼保持環とを連結する円錐台部とを備えるタービンであって、
前記円錐台部の外周面と前部車室の内周面との間に、高熱膨張材料を材料として作られたリングが設けられていることを特徴とするタービン。 - 長手方向に二分割された垂直分割型の車室と、この車室内に配置される静翼保持環を支持するサポート部とを備え、
前記サポート部が、前記車室の一方の接合面と他方の接合面との間に挟み込まれて固定されるフランジ部と、前記フランジ部と前記静翼保持環とを連結する円錐台部とを備えるタービンであって、
前記円錐台部が、周方向にわたって一定の長さを有するように形成されていることを特徴とするタービン。 - 前記円錐台部の下半部の板厚が、前記円錐台部の上半部の板厚よりも厚いことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のタービン。
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