JP2013076339A - Steam turbine casing - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a steam turbine casing which can prevent steam leak from a flange part of a casing without enhancing a material specification of a bolt or the casing, nor increasing a bolt size even if a steam condition is increased in pressure and temperature.SOLUTION: The steam turbine casing 5 is a steam turbine casing of a divided sturcture. The steam turbine casing includes: the flange part attached to the casing; the bolt penetrated into a hole provided in the flange part; a seal ring attached to an inner surface of the hole provided in the flange part to be matched with a matching surface of the casing; and a nut attached to both ends of the bolt. Moreover, the bolt and the nut fasten the seal ring.

Description

本発明の実施形態は、蒸気タービンケーシングに関する。   Embodiments of the invention relate to a steam turbine casing.

環境や経済性の観点から、プラント効率を向上させるために、主蒸気圧力を25MPa以上、温度を600℃以上とする検討が進められており、近年は飛躍的に、圧力温度を向上させたプラントの検討や開発も進められている。   In order to improve the plant efficiency from the viewpoints of environment and economy, studies have been made to increase the main steam pressure to 25 MPa or higher and the temperature to 600 ° C. or higher. In recent years, plants that have dramatically improved pressure and temperature. Study and development are also underway.

ここで、蒸気タービンケーシングは、高温高圧蒸気を内部へ密閉する役割を持ち、密閉性が損なわれると内部蒸気が外部へ漏洩し、ロータに取り付けられた動翼で行う仕事量が減り、タービン性能が悪くなって、経済性上不利となる。また、高温高圧蒸気が大気へ漏洩すると、作業者の身の危険へもつながるため、ケーシングでは蒸気漏洩を起こさない設計が求められる。さらに、高圧高温化によりケーシングには、これまでよりも大きな応力が発生するため、高温化による材料強度低下も伴って、構造物としては更に強度が厳しくなる傾向にある。   Here, the steam turbine casing has a role of sealing high-temperature and high-pressure steam to the inside, and if the sealing performance is impaired, the internal steam leaks to the outside, reducing the amount of work performed by the rotor blades attached to the rotor, and turbine performance Becomes worse and disadvantageous in terms of economy. In addition, if high-temperature and high-pressure steam leaks to the atmosphere, it may lead to the danger of workers, so a design that does not cause steam leakage in the casing is required. Furthermore, since higher stress is generated in the casing due to high pressure and high temperature, the strength of the structure tends to become more severe with a decrease in material strength due to high temperature.

蒸気タービンケーシングは、一般的に内部が高圧高温となり、ケーシングには内から外向きへの力(フープ応力と熱応力の合応力)が働き、ケーシングフランジ部でのボルトとナットによる締付力以上の外向きの力が働くと、フランジ面が接触しない現象が起こる。これを面開きと呼び、ケーシング内部から外部へ蒸気が漏洩する原因の1つとなっている。   Steam turbine casings are generally high-pressure and high-temperature inside, and the casing has a force from the inside to the outside (the combined stress of hoop stress and thermal stress), which exceeds the tightening force of bolts and nuts at the casing flange. When the outward force is applied, the phenomenon that the flange surface does not contact occurs. This is called chamfering, which is one of the causes of leakage of steam from the inside of the casing to the outside.

ケーシングフランジ面の面開きを抑えるには、ボルト締付力を大きくする対策が採られる。具体的には、ボルトの初期締め代を増やす、或いは、ボルトサイズを大きくする方法があるが、前者はボルト強度が厳しくなり、設計上強度が持たない場合は更に高強度の材料を使用する。また、後者はボルトサイズアップに伴い、ケーシングフランジも大きくなるため、ケーシング重量増加につながり、両者ともにコストアップとなる。   In order to suppress the surface opening of the casing flange surface, measures to increase the bolt tightening force are taken. Specifically, there is a method of increasing the initial tightening allowance of the bolt or increasing the bolt size. However, the former uses stricter bolt strength, and if the design does not have strength, a higher strength material is used. In the latter case, the casing flange increases with the bolt size increase, which leads to an increase in casing weight, both of which increase the cost.

さらに、蒸気条件の高圧高温化に伴い、使用する材料の素材単価が高くなってきている。また、加工性も悪くなるため、製造においてもコストが増加する傾向にある。そのため、蒸気条件の高圧高温化は、全体コストの増加と比例関係にある。また、近年開発が進む蒸気温度を700℃超とした研究では、使用する材料が従来材に比べて5〜10倍とも言われており、材料コストとプラント全体コストの関係は、材料コストが占める割合が非常に大きくなる。   Furthermore, along with the high pressure and high temperature of the steam conditions, the material unit price of the material used is increasing. Moreover, since workability also deteriorates, costs tend to increase in production. Therefore, high-pressure and high-temperature steam conditions are proportional to the increase in overall cost. Moreover, in research that has made steam temperatures higher than 700 ° C. in recent years, the materials used are said to be 5 to 10 times that of conventional materials, and the relationship between material costs and overall plant costs is accounted for by material costs. The proportion becomes very large.

特開昭59−58265号公報JP 59-58265 A 特開2002−349208号公報JP 2002-349208 A

本発明が解決しようとする課題は、蒸気条件を高圧高温化しても、ボルトやケーシングの材料の性能を上げないで、または、ボルトサイズを大きくすることなく、ケーシングのフランジ部からの蒸気漏洩を防ぐことを可能とする蒸気タービンケーシングを提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to prevent steam leakage from the flange portion of the casing without increasing the performance of the bolt or casing material or increasing the bolt size even if the steam conditions are increased to high pressure and high temperature. It is to provide a steam turbine casing that can be prevented.

実施形態の蒸気タービンケーシングは、分割構造とされた蒸気タービンケーシングであって、ケーシングに取り付けられたフランジ部と、当該フランジ部に設けられた穴に通されたボルトと、当該フランジ部に設けられた当該穴の内面に、当該ケーシングの合わせ面を合わせて取り付けられたシールリングと、当該ボルトの両端に取り付けられたナットと、を有している。さらに、当該ボルトと当該ナットにより前記シールリングを締め付ける。   The steam turbine casing of the embodiment is a steam turbine casing having a split structure, and is provided with a flange portion attached to the casing, a bolt passed through a hole provided in the flange portion, and the flange portion. And a seal ring attached to the inner surface of the hole with the mating surface of the casing, and nuts attached to both ends of the bolt. Further, the seal ring is tightened with the bolt and the nut.

第1の実施形態の蒸気タービンケーシングの概略図。Schematic of the steam turbine casing of the first embodiment. 図1の実施形態の蒸気タービンケーシングのロータ中心軸を縦方向に切断した断面図。Sectional drawing which cut | disconnected the rotor central axis of the steam turbine casing of embodiment of FIG. 1 to the vertical direction. 第1の実施形態の蒸気タービンケーシングの貫通型シールリングの断面図。Sectional drawing of the penetration type seal ring of the steam turbine casing of 1st Embodiment. 第1の実施形態の蒸気タービンケーシングのシールリングの軸方向の伸びを逃がす構造を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure which escapes the extension of the axial direction of the seal ring of the steam turbine casing of 1st Embodiment. 第2の実施形態の蒸気タービンケーシングの片側貫通型シールリングの断面図。Sectional drawing of the one side penetration type | mold seal ring of the steam turbine casing of 2nd Embodiment. 第3の実施形態の蒸気タービンケーシングの内部挿入型シールリングの断面図。Sectional drawing of the internal insertion type seal ring of the steam turbine casing of 3rd Embodiment. 第4の実施形態の蒸気タービンケーシングの多層構造シールリングの断面図。Sectional drawing of the multilayer structure seal ring of the steam turbine casing of 4th Embodiment. 第4の実施形態の蒸気タービンケーシングの多層構造シールリングの中間層に流体流路を設けた断面図。Sectional drawing which provided the fluid flow path in the intermediate | middle layer of the multilayer structure seal ring of the steam turbine casing of 4th Embodiment.

以下、実施形態について図面を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
以下、第1の実施形態の蒸気タービンケーシングについて、図面を用いて説明する。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号が付してある。
(First embodiment)
Hereinafter, the steam turbine casing of the first embodiment will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals.

まず、第1の実施形態の蒸気タービンケーシングの概略について説明する。図1は、第1の実施形態の蒸気タービンケーシングの概略図、図2は、図1の実施形態の蒸気タービンケーシングのロータ中心軸を縦方向に切断した断面図、図3は、第1の実施形態の蒸気タービンケーシングの貫通型シールリングの断面図である。図4は、第1の実施形態の蒸気タービンケーシングのシールリングの軸方向の伸びを逃がす構造を示す断面図である。   First, the outline of the steam turbine casing of the first embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic view of a steam turbine casing of the first embodiment, FIG. 2 is a cross-sectional view of the steam turbine casing of the embodiment of FIG. 1 taken along the longitudinal axis of the rotor, and FIG. It is sectional drawing of the penetration type seal ring of the steam turbine casing of embodiment. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a structure for escaping the axial extension of the seal ring of the steam turbine casing of the first embodiment.

ここで、図1、図2に示すように、第1の実施形態の蒸気タービンケーシング5は、回転するロータ22に蒸気から力を受ける羽根が取り付けられ、ロータ22を覆い蒸気を内部へ密閉するための内部ケーシング20を持っている。また、当該内部ケーシング20には、羽根へ蒸気を導くためのノズルが直接または間接的に取り付けられている。さらに、当該内部ケーシング20の外側には、全体を覆う外部ケーシング21を有している。当該内部ケーシング20及び当該外部ケーシング21は、分割構造となっており、密閉容器にするために、図1に示すように、ケーシング本体に取り付けられたケーシングフランジ1において、ボルトとナットによる締付で一体化されている。   Here, as shown in FIGS. 1 and 2, in the steam turbine casing 5 of the first embodiment, blades that receive a force from steam are attached to a rotating rotor 22, covering the rotor 22 and sealing the steam inside. It has an internal casing 20 for it. The inner casing 20 is directly or indirectly attached with a nozzle for introducing steam to the blades. Further, an outer casing 21 is provided outside the inner casing 20 to cover the whole. The inner casing 20 and the outer casing 21 have a divided structure. In order to form a sealed container, as shown in FIG. 1, the casing flange 1 attached to the casing body is tightened with bolts and nuts. It is integrated.

また、図1に示すように、ケーシング5は、蒸気タービンの径方向にて半分に上下分割されており、ケーシング5を併せるための合わせ面を備えている。また、図3に示すように、ケーシング5は、前述した合わせ面で分割したケーシング5の面合わせを行った後、ケーシングフランジ1を用いて、ボルト2とナット3による締め付めで、内部蒸気の漏洩を防いでいる。ケーシングフランジ1は、ケーシング5と一体となっている。なお、ケーシング5は、蒸気タービンの軸方向に分割されていてもよい。   As shown in FIG. 1, the casing 5 is divided into upper and lower parts in the radial direction of the steam turbine and includes a mating surface for combining the casings 5. As shown in FIG. 3, the casing 5 is formed by aligning the casing 5 divided by the aforementioned mating surfaces, and then tightening the bolts 2 and the nuts 3 with the casing flange 1, thereby Prevents leakage. The casing flange 1 is integrated with the casing 5. The casing 5 may be divided in the axial direction of the steam turbine.

ここで、図3に示すように、ケーシングフランジ1には、ボルト2を通すために、ボルト穴が設けられ、当該ボルト穴の内面に密着するように、円筒形状の貫通型シールリング4が取り付けられている。ここで、片側貫通型シールリング7とは、ケーシングフランジ1の両側に突き抜ける貫通型のシールリングである。また、ケーシング5の内部蒸気はケーシングフランジ1の合わせ面の面開き部から外側へ漏洩するため、貫通型シールリング4は、ケーシングフランジ1の合わせ面を塞ぐ範囲に取り付けられている。   Here, as shown in FIG. 3, the casing flange 1 is provided with a bolt hole for passing the bolt 2, and a cylindrical penetrating seal ring 4 is attached so as to be in close contact with the inner surface of the bolt hole. It has been. Here, the one-side through-type seal ring 7 is a through-type seal ring that penetrates to both sides of the casing flange 1. Further, since the internal steam of the casing 5 leaks outward from the chamfered portion of the mating surface of the casing flange 1, the penetrating seal ring 4 is attached within a range that covers the mating surface of the casing flange 1.

さらに、図4に示すように、貫通型シールリング4の軸方向の上部に、スペース6を設けられている。スペース6を設けることにより、貫通型シールリング4は、軸方向に自由に動けるため、ケーシングフランジ1からの軸方向の圧縮応力を受けることがない。なお、スペース6は、ケーシングフランジ1とナット3のどちらに設けてもよい。   Furthermore, as shown in FIG. 4, a space 6 is provided in the upper part of the penetrating seal ring 4 in the axial direction. By providing the space 6, the penetrating seal ring 4 can freely move in the axial direction, so that it does not receive the axial compressive stress from the casing flange 1. The space 6 may be provided in either the casing flange 1 or the nut 3.

また、目的の使用温度において、貫通型シールリング4の材料を、ケーシングフランジ1の線膨張係数よりも大きな材料とすることで、ケーシングフランジ1と貫通型シールリング4の温度が上昇すると、貫通型シールリング4は、ケーシングフランジ1との線膨張差により、ケーシングフランジ1の当該ボルト穴の内面に押し付けられる。よって、ケーシングフランジ1の面開き部から、ケーシング5の内部蒸気の漏洩に対するシール性能がさらに向上する。   Further, when the temperature of the casing flange 1 and the penetrating seal ring 4 is increased by setting the material of the penetrating seal ring 4 to a material larger than the linear expansion coefficient of the casing flange 1 at the target use temperature, the penetrating mold is used. The seal ring 4 is pressed against the inner surface of the bolt hole of the casing flange 1 due to a difference in linear expansion from the casing flange 1. Therefore, the sealing performance against leakage of internal steam in the casing 5 is further improved from the surface opening portion of the casing flange 1.

さらに、目的の使用温度において、貫通型シールリング4の材料を、ケーシングフランジ1の熱伝導率よりも小さな材料とすることで、貫通型シールリング4を使用しないときに、ケーシングフランジ1を伝わって当該ボルト穴の内部蒸気へ移動する熱量よりも、貫通型シールリング4からケーシングフランジ1の当該ボルト穴の内部蒸気へ移動する熱量を少なくすることができる。それにより、ボルト2の熱伸び、リラクゼーション、材料低下等を抑制することが可能となり、ケーシングフランジ1の面開き部から、ケーシング5の内部蒸気の漏洩に対するシール性能がさらに向上する。   Furthermore, by making the material of the through-type seal ring 4 smaller than the thermal conductivity of the casing flange 1 at the intended use temperature, the material is transmitted through the casing flange 1 when the through-type seal ring 4 is not used. The amount of heat transferred from the through-type seal ring 4 to the internal steam in the bolt hole of the casing flange 1 can be less than the amount of heat transferred to the internal steam in the bolt hole. Thereby, it is possible to suppress the thermal elongation, relaxation, material degradation, and the like of the bolt 2, and the sealing performance against leakage of internal steam of the casing 5 is further improved from the surface opening portion of the casing flange 1.

また、目的の使用温度において、貫通型シールリング4の材料を、ケーシングフランジ1の放射率よりも小さな材料とすることで、貫通型シールリング4を使用しないときに、ケーシングフランジ1を伝わって当該ボルト穴の内部蒸気へ移動する熱量よりも、貫通型シールリング4からケーシングフランジ1の当該ボルト穴の内部蒸気へ移動する熱量を少なくすることができる。それにより、ボルト2の熱伸び、リラクゼーション、材料低下等を抑制することが可能となり、ケーシングフランジ1の面開き部から、ケーシング5の内部蒸気の漏洩に対するシール性能がさらに向上する。   Further, by making the material of the through-type seal ring 4 smaller than the emissivity of the casing flange 1 at the intended use temperature, the material is transmitted through the casing flange 1 when the through-type seal ring 4 is not used. The amount of heat transferred from the through-type seal ring 4 to the internal steam in the bolt hole of the casing flange 1 can be less than the amount of heat transferred to the internal steam in the bolt hole. Thereby, it is possible to suppress the thermal elongation, relaxation, material degradation, and the like of the bolt 2, and the sealing performance against leakage of internal steam of the casing 5 is further improved from the surface opening portion of the casing flange 1.

さらに、目的の使用温度において、貫通型シールリング4の周囲流体と触れる面の熱伝達率を、ケーシングフランジ1の材質よりも低くすることで、貫通型シールリング4を使用しないときに、ケーシングフランジ1を伝わって当該ボルト穴の内部蒸気へ移動する熱量よりも、貫通型シールリング4からケーシングフランジ1の当該ボルト穴の内部蒸気へ移動する熱量を少なくすることができる。それにより、ボルト2の熱伸び、リラクゼーション、材料低下等を抑制することが可能となり、ケーシングフランジ1の面開き部から、ケーシング5の内部蒸気の漏洩に対するシール性能がさらに向上する。   Further, by reducing the heat transfer coefficient of the surface of the penetrating seal ring 4 in contact with the surrounding fluid at the target operating temperature lower than that of the casing flange 1, the casing flange can be used when the penetrating seal ring 4 is not used. The amount of heat transferred from the through-type seal ring 4 to the internal steam in the bolt hole of the casing flange 1 can be made smaller than the amount of heat transferred through 1 to the internal steam in the bolt hole. Thereby, it is possible to suppress the thermal elongation, relaxation, material degradation, and the like of the bolt 2, and the sealing performance against leakage of internal steam of the casing 5 is further improved from the surface opening portion of the casing flange 1.

なお、第1の実施形態では、貫通型シールリング4を、ボルト穴のような円形としたが、これに限定されることはなく、貫通型シールリング4の断面を多角形や自由断面形状のような多様な断面形状としてもよい。   In the first embodiment, the through-type seal ring 4 has a circular shape like a bolt hole. However, the present invention is not limited to this, and the cross-section of the through-type seal ring 4 is a polygon or a free cross-section. It is good also as such various cross-sectional shapes.

(第2の実施形態)
以下、第2の実施形態の蒸気タービンケーシングについて、図面を用いて説明する。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号が付してある。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the steam turbine casing of 2nd Embodiment is demonstrated using drawing. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals.

第2の実施形態が第1の実施形態と異なる点は、貫通型シールリング4に代えて、片側貫通型シールリング7としている点であり、この貫通型シールリング7の表記以外は第1の実施形態と同じであるので、同一部分には、同一符号を付して詳細な説明は省略する。   The second embodiment is different from the first embodiment in that the one-side penetrating seal ring 7 is used instead of the penetrating seal ring 4, and the first embodiment other than the notation of the penetrating seal ring 7 is the first one. Since it is the same as that of embodiment, the same part is attached | subjected to the same code | symbol and detailed description is abbreviate | omitted.

図5は、第2の実施形態の蒸気タービンケーシングの片側貫通型シールリングの断面図である。   FIG. 5 is a cross-sectional view of the one-side through seal ring of the steam turbine casing of the second embodiment.

図5に示すように、第2の実施形態の蒸気タービンケーシングでは、図3における貫通型シールリング4に代えて、片側貫通型シールリング7を用いている。片側貫通型シールリング7とは、ケーシングフランジ1の片側のみに突き抜ける片側貫通型のシールリングである。片側貫通型シールリング7を使用することで、ケーシング5を組立または分解する際に、片側貫通型シールリング7を保持する作業を不要とすることができる。   As shown in FIG. 5, in the steam turbine casing of the second embodiment, a one-side penetrating seal ring 7 is used instead of the penetrating seal ring 4 in FIG. The one-side penetrating seal ring 7 is a one-side penetrating seal ring that penetrates only to one side of the casing flange 1. By using the one-side penetrating seal ring 7, when assembling or disassembling the casing 5, the work of holding the one-side penetrating seal ring 7 can be made unnecessary.

なお、ケーシング5の内部蒸気は、ケーシングフランジ1の合わせ面の面開き部から外側へ漏洩するため、片側貫通型シールリング7は、ケーシングフランジ1の合わせ面を塞ぐ範囲に取り付けられる。   In addition, since the internal steam of the casing 5 leaks outward from the surface opening portion of the mating surface of the casing flange 1, the one-side through seal ring 7 is attached within a range that covers the mating surface of the casing flange 1.

第2の実施形態の蒸気タービンケーシングでは、第1の実施形態と同等のシール性能を有するとともに、第1の実施形態よりも、シールリングの軽量化が可能となる。   The steam turbine casing according to the second embodiment has a sealing performance equivalent to that of the first embodiment, and the seal ring can be made lighter than the first embodiment.

(第3の実施形態)
以下、第3の実施形態の蒸気タービンケーシングについて、図面を用いて説明する。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号が付してある。
(Third embodiment)
Hereinafter, the steam turbine casing of the third embodiment will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals.

第3の実施形態が第1の実施形態と異なる点は、貫通型シールリング4に代えて、内部挿入型シールリング8としている点であり、内部挿入型シールリング8の表記以外は第1の実施形態と同じであるので、同一部分には、同一符号を付して詳細な説明は省略する。   The third embodiment is different from the first embodiment in that an internal insertion type seal ring 8 is used in place of the penetration type seal ring 4. Since it is the same as that of embodiment, the same part is attached | subjected to the same code | symbol and detailed description is abbreviate | omitted.

図6は、第3の実施形態の蒸気タービンケーシングの内部挿入型シールリングの断面図である。   FIG. 6 is a cross-sectional view of the internal insertion type seal ring of the steam turbine casing of the third embodiment.

図6に示すように、第3の実施形態の蒸気タービンケーシングでは、図3における貫通型シールリング4に代えて、内部挿入型シールリング8を用いている。内部挿入型シールリング8とは、ケーシングフランジ1の内部に埋め込む内部挿入型のシールリングである。内部挿入型シールリング8を使用することで、ナット3とケーシングフランジ1との接地面を、第1の実施形態よりも大きくして、ボルト2とナット3によるケーシングフランジ1の締結力を大きくすることが可能となる。   As shown in FIG. 6, in the steam turbine casing of the third embodiment, an internal insertion type seal ring 8 is used instead of the penetration type seal ring 4 in FIG. The internal insertion type seal ring 8 is an internal insertion type seal ring embedded in the casing flange 1. By using the internal insertion type seal ring 8, the grounding surface between the nut 3 and the casing flange 1 is made larger than that in the first embodiment, and the fastening force of the casing flange 1 by the bolt 2 and the nut 3 is increased. It becomes possible.

さらに、ケーシング5の内部蒸気は、ケーシングフランジ1の合わせ面の面開き部から外側へ漏洩するため、内部挿入型シールリング8は、ケーシングフランジ1の合わせ面を塞ぐ範囲に取り付けられている。第3の実施形態の蒸気タービンケーシングでは、第1の実施形態及び第2の実施形態と同等のシール性能を有するとともに、第1の実施形態及び第2の実施形態よりも、シールリングの軽量化が可能となる。   Furthermore, since the internal steam of the casing 5 leaks outward from the surface opening portion of the mating surface of the casing flange 1, the internal insertion type seal ring 8 is attached within a range that covers the mating surface of the casing flange 1. The steam turbine casing of the third embodiment has a sealing performance equivalent to that of the first embodiment and the second embodiment, and is lighter in the seal ring than the first embodiment and the second embodiment. Is possible.

(第4の実施形態)
以下、第4の実施形態の蒸気タービンケーシングについて、図面を用いて説明する。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号が付してある。
(Fourth embodiment)
Hereinafter, the steam turbine casing of 4th Embodiment is demonstrated using drawing. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals.

第4の実施形態が第1の実施形態と異なる点は、貫通型シールリング4に代えて、多層構造シールリング9としている点であり、多層構造シールリング9の表記以外は第1の実施形態と同じであるので、同一部分には、同一符号を付して詳細な説明は省略する。   The fourth embodiment is different from the first embodiment in that a multilayer structure seal ring 9 is used instead of the through-type seal ring 4, and the first embodiment except for the notation of the multilayer structure seal ring 9 is used. Therefore, the same parts are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.

図7は、第4の実施形態の蒸気タービンケーシングの多層構造シールリングの断面図であり、図8は、第4の実施形態の蒸気タービンケーシングの多層構造シールリングの中間層に流体流路を設けた断面図である。   FIG. 7 is a cross-sectional view of the multilayer seal ring of the steam turbine casing of the fourth embodiment, and FIG. 8 shows a fluid flow path in the intermediate layer of the multilayer seal ring of the steam turbine casing of the fourth embodiment. It is sectional drawing provided.

図7に示すように、第4の実施形態の蒸気タービンケーシングでは、図3における貫通型シールリング4に代えて、多層構造シールリング9を用いている。多層構造シールリング9とは、シールリングを厚みが同じまたは異なる複数の層から成る多層構造としたものである。多層構造シールリング9を用いることで、種々の特性を持つ異なる材質を組み合わせることが可能となり、1種類の材料のみでは持ち得ない機能を持たせることが可能となる。   As shown in FIG. 7, in the steam turbine casing of the fourth embodiment, a multilayer seal ring 9 is used in place of the through-type seal ring 4 in FIG. The multilayer seal ring 9 is a seal ring having a multilayer structure composed of a plurality of layers having the same thickness or different thicknesses. By using the multilayer seal ring 9, it becomes possible to combine different materials having various characteristics, and it is possible to have a function that cannot be achieved with only one kind of material.

なお、目的の使用温度において、多層構造シールリング9として、線膨張係数がケーシングフランジ1よりも大きな材料を組み合わせることも可能である。図8に示すように、多層構造シールリング9は、中間層10を備えている。ここでは、中間層10の材料は、ケーシングフランジ1よりも大きな線膨張係数を有している。   It is also possible to combine materials having a larger linear expansion coefficient than that of the casing flange 1 as the multilayer structure seal ring 9 at the intended use temperature. As shown in FIG. 8, the multilayer structure seal ring 9 includes an intermediate layer 10. Here, the material of the intermediate layer 10 has a larger linear expansion coefficient than the casing flange 1.

ここで、ケーシングフランジ1と多層構造シールリング9の温度が上昇すると、多層構造シールリング9は、中間層10とケーシングフランジ1との線膨張差により、当該ボルト穴内面に押し付けられる。よって、ケーシングフランジ1の面開き部からの蒸気漏洩に対するシール性能が向上する。なお、中間層10の一部がケーシングフランジ1の線膨張率より小さくても、中間層10全体での巨視的な線膨張率が、ケーシングフランジ1よりも大きければ、同様の機能は発揮される。   Here, when the temperature of the casing flange 1 and the multilayer structure seal ring 9 rises, the multilayer structure seal ring 9 is pressed against the inner surface of the bolt hole due to the difference in linear expansion between the intermediate layer 10 and the casing flange 1. Therefore, the sealing performance against steam leakage from the face opening portion of the casing flange 1 is improved. Even if a part of the intermediate layer 10 is smaller than the linear expansion coefficient of the casing flange 1, the same function is exhibited as long as the macroscopic linear expansion coefficient in the entire intermediate layer 10 is larger than that of the casing flange 1. .

また、目的の使用温度において、多層構造シールリング9として、熱伝導率がケーシングフランジよりも小さな材料を組み合わせることも可能である。図8に示すように、多層構造シールリング9は、中間層10を備えている。ここでは、中間層10の材料は、ケーシングフランジ1よりも小さな熱伝導率を有している。   Moreover, it is also possible to combine the multilayer structure seal ring 9 with a material whose thermal conductivity is smaller than that of the casing flange at the intended use temperature. As shown in FIG. 8, the multilayer structure seal ring 9 includes an intermediate layer 10. Here, the material of the intermediate layer 10 has a smaller thermal conductivity than the casing flange 1.

よって、多層構造シールリング9を使用しないときに、ケーシングフランジ1を伝わって当該ボルト穴の内部蒸気へ移動する熱量よりも、多層構造シールリング9から当該ボルト穴の内部蒸気へ移動する熱量を少なくすることができる。それにより、ボルト2の熱伸び、リラクゼーション、材料低下等を抑制することが可能となり、なお、各層ではなく、全体の巨視的な熱伝導率がケーシングフランジ1よりも低い熱伝導率を有することで、中間層10の一部がケーシングフランジ1の熱伝導率より大きくても、多層構造シールリング9全体での巨視的な熱伝導率が、ケーシングフランジ1の熱伝導率よりも小さければ、同様の機能が発揮される。   Therefore, when the multilayer seal ring 9 is not used, the amount of heat transferred from the multilayer seal ring 9 to the internal steam of the bolt hole is less than the amount of heat transferred through the casing flange 1 to the internal steam of the bolt hole. can do. Thereby, it becomes possible to suppress the thermal elongation, relaxation, material deterioration, etc. of the bolt 2, and the overall macroscopic thermal conductivity is lower than that of the casing flange 1, not each layer. Even if a part of the intermediate layer 10 is larger than the thermal conductivity of the casing flange 1, if the macroscopic thermal conductivity of the entire multilayer structure seal ring 9 is smaller than the thermal conductivity of the casing flange 1, the same Function is demonstrated.

さらに、目的の使用温度において、多層構造シールリング9として、当該ボルトに面する多層構造シールリングの最内層の放射率を、ケーシングフランジ1の材料よりも小さい材質とすることで、多層構造シールリング9を使用しないときに、ケーシングフランジ1を伝わって当該ボルト穴の内部蒸気へ移動する熱量よりも、多層構造シールリング9から当該ボルト穴の内部蒸気へ移動する熱量を少なくすることができる。それにより、ボルト2の熱伸び、リラクゼーション、材料低下等を抑制することが可能となり、ケーシングフランジ1の面開き部から、ケーシング5の内部蒸気の漏洩に対するシール性能がさらに向上する。   Furthermore, the multilayer structure seal ring 9 has a lower emissivity of the innermost layer of the multilayer structure seal ring facing the bolt as the multilayer structure seal ring 9 at a target use temperature. When 9 is not used, the amount of heat transferred from the multilayer seal ring 9 to the internal steam of the bolt hole can be made smaller than the amount of heat transferred through the casing flange 1 to the internal steam of the bolt hole. Thereby, it is possible to suppress the thermal elongation, relaxation, material degradation, and the like of the bolt 2, and the sealing performance against leakage of internal steam of the casing 5 is further improved from the surface opening portion of the casing flange 1.

また、目的の使用温度において、多層構造シールリング9の周囲流体と触れる面の熱伝達率をケーシングフランジ1の材質よりも低くすることで、多層構造シールリング9を使用しないときに、ケーシングフランジ1を伝わって当該ボルト穴の内部蒸気へ移動する熱量よりも、多層構造シールリング9から当該ボルト穴の内部蒸気へ移動する熱量を少なくすることができる。それにより、ボルト2の熱伸び、リラクゼーション、材料低下等を抑制することが可能となる。   In addition, when the multilayer structure seal ring 9 is not used, the casing flange 1 can be obtained by making the heat transfer coefficient of the surface that contacts the surrounding fluid of the multilayer structure seal ring 9 lower than the material of the casing flange 1 at the target use temperature. The amount of heat transferred from the multilayer structure seal ring 9 to the internal steam of the bolt hole can be made smaller than the amount of heat transferred to the internal steam of the bolt hole. As a result, it is possible to suppress the thermal elongation, relaxation, material deterioration, and the like of the bolt 2.

ここで、図8に示すように、中間層10に、流体流路11を切って流体を通す場合には、中間層10をケーシングフランジ1よりも熱伝達率が小さい材料とすることで、同様の機能を発揮できる。   Here, as shown in FIG. 8, when the fluid passage 11 is cut and the fluid is passed through the intermediate layer 10, the intermediate layer 10 is made of a material having a smaller heat transfer coefficient than the casing flange 1. The function of can be demonstrated.

以上説明した少なくとも一つの実施形態の蒸気タービンケーシングによれば、蒸気条件を高圧高温化しても、ボルト2やケーシング5の材料スペックを上げないで、または、ボルト2のサイズを大きくすることなく、ケーシングフランジ1からの蒸気漏洩を防ぐことができる。さらに、ケーシングフランジ1からボルト2への熱移動量を小さくすることで、ボルト2の温度上昇を抑えて、ボルト2の強度低下を抑制すると共に、仕事をせずに外部に捨てられる熱エネルギー量を減らすことで、プラント効率向上も期待できる。   According to the steam turbine casing of at least one embodiment described above, without increasing the material specifications of the bolt 2 and the casing 5 or increasing the size of the bolt 2 even if the steam conditions are increased to high pressure and high temperature. Steam leakage from the casing flange 1 can be prevented. Further, by reducing the amount of heat transfer from the casing flange 1 to the bolt 2, the temperature rise of the bolt 2 can be suppressed, the strength of the bolt 2 can be prevented from lowering, and the amount of thermal energy that can be thrown away outside without work. By reducing this, plant efficiency can be expected to improve.

なお、本発明は、上記した各実施の形態には限定されず、種々変形して実施できることは言うまでもない。   Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiments and can be implemented with various modifications.

要するに、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより、種々の形態を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を省略してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   In short, the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the components without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Moreover, various forms can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, some components may be omitted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

1…ケーシングフランジ
2…ボルト
3…ナット
4…貫通型シールリング
5…ケーシング
6…スペース
7…片側貫通型シールリング
8…内部挿入型シールリング
9…多層構造シールリング
10…中間層
11…流体流路
20…内部ケーシング
21…外部ケーシング
22…ロータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Casing flange 2 ... Bolt 3 ... Nut 4 ... Through-type seal ring 5 ... Casing 6 ... Space 7 ... One-side through-type seal ring 8 ... Internal insertion type seal ring 9 ... Multilayer structure seal ring 10 ... Middle layer 11 ... Fluid flow Path 20 ... inner casing 21 ... outer casing 22 ... rotor

Claims (15)

分割構造とされた蒸気タービンケーシングであって、
ケーシングに取り付けられたフランジ部と、
前記フランジ部に設けられた穴に通されたボルトと、
前記フランジ部に設けられた前記穴の内面に、前記ケーシングの合わせ面を合わせて取り付けられたシールリングと、
前記ボルトの両端に取り付けられたナットと、を有し、
前記ボルトと前記ナットにより前記シールリングを締め付ける蒸気タービンケーシング。
A steam turbine casing having a split structure,
A flange attached to the casing;
A bolt passed through a hole provided in the flange portion;
A seal ring attached to the inner surface of the hole provided in the flange portion so as to match the mating surface of the casing;
And nuts attached to both ends of the bolt,
A steam turbine casing for fastening the seal ring with the bolt and the nut.
前記シールリングが、前記フランジ部の両側に突き抜ける貫通のシールリングである請求項1記載の蒸気タービンケーシング。   The steam turbine casing according to claim 1, wherein the seal ring is a penetrating seal ring that penetrates to both sides of the flange portion. 前記貫通型のシールリングの軸方向の上部にスペーサーをさらに備えた請求項2記載の蒸気ケーシング。   The steam casing according to claim 2, further comprising a spacer on an axially upper portion of the penetrating seal ring. 前記シールリングが、前記フランジ部の片側のみに突き抜ける片側貫通のシールリングである請求項1記載の蒸気タービンケーシング。   The steam turbine casing according to claim 1, wherein the seal ring is a one-side-through seal ring that penetrates only to one side of the flange portion. 前記シールリングが、前記フランジ部の内部に埋め込む内部挿入のシールリングである請求項1記載の蒸気タービンケーシング。   The steam turbine casing according to claim 1, wherein the seal ring is an internally inserted seal ring embedded in the flange portion. 前記シールリングの材料が、前記フランジ部の線膨張係数よりも大きな材料である請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の蒸気タービンケーシング。   The steam turbine casing according to any one of claims 1 to 5, wherein a material of the seal ring is a material larger than a linear expansion coefficient of the flange portion. 前記シールリングの材料が、前記フランジ部の熱伝導率よりも小さな材料である請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の蒸気タービンケーシング。   The steam turbine casing according to any one of claims 1 to 5, wherein a material of the seal ring is smaller than a thermal conductivity of the flange portion. 前記シールリングの材料が、前記フランジ部の放射率よりも小さな材料である請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の蒸気タービンケーシング。   The steam turbine casing according to any one of claims 1 to 5, wherein a material of the seal ring is a material smaller than an emissivity of the flange portion. 前記シールリングの周囲流体と触れる面の熱伝導率が、前記フランジ部の材料の熱伝度率よりも小さい請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の蒸気タービンケーシング。   The steam turbine casing according to any one of claims 1 to 5, wherein a thermal conductivity of a surface of the seal ring that comes into contact with a surrounding fluid is smaller than a thermal conductivity of a material of the flange portion. 前記シールリングが、厚みが同じまたは異なる複数の層から成る多層構造とした多層構造のシールリングである請求項1記載の蒸気タービンケーシング。   2. The steam turbine casing according to claim 1, wherein the seal ring is a multi-layer seal ring having a multi-layer structure including a plurality of layers having the same or different thickness. 前記シールリングが、前記フランジ部の材料の線膨張率よりも大きい材料である中間層をさらに備えている請求項10記載の蒸気タービンケーシング。   The steam turbine casing according to claim 10, wherein the seal ring further includes an intermediate layer made of a material larger than a linear expansion coefficient of a material of the flange portion. 前記シールリングが、前記フランジ部の材料の熱伝導率よりも小さい材料である中間層をさらに備えている請求項10記載の蒸気タービンケーシング。   The steam turbine casing according to claim 10, wherein the seal ring further includes an intermediate layer made of a material smaller than a thermal conductivity of the material of the flange portion. 前記シールリングの前記中間層が、流体を通す流体流路をさらに備えている請求項12記載の蒸気タービンケーシング。   The steam turbine casing according to claim 12, wherein the intermediate layer of the seal ring further includes a fluid flow path through which fluid flows. 前記シールリングの最内層の放射率が、前記フランジ部の材料の放射率よりも小さい材料である請求項10記載の蒸気タービンケーシング。   The steam turbine casing according to claim 10, wherein an emissivity of an innermost layer of the seal ring is a material smaller than an emissivity of a material of the flange portion. 前記ケーシングが、内部ケーシングと、外部ケーシングと、を有する請求項1乃至14のいずれか1項に記載の蒸気タービンケーシング。   The steam turbine casing according to claim 1, wherein the casing includes an inner casing and an outer casing.
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