JP2013130151A - Casing structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蒸気タービンの車室構造に関し、特に、内部車室及び外部車室からなる二重車室構造を有する車室構造に関する。 The present invention relates to a casing structure of a steam turbine, and more particularly to a casing structure having a double casing structure composed of an inner casing and an outer casing.
火力や原子力発電プラントにおいて使用されている蒸気タービンの車室には、熱膨張・熱収縮による金属ストレスを少なくする等の目的で、タービンロータを収容する内部車室(内車)、及びこの内部車室を収容する外部車室(外車)からなる二重車室構造とされているものがある(例えば、特許文献1参照)。 The steam turbine casing used in thermal power and nuclear power plants includes an internal casing (inner car) that houses the turbine rotor and the interior for the purpose of reducing metal stress due to thermal expansion and contraction. Some have a double compartment structure composed of an external compartment (external vehicle) that accommodates the compartment (see, for example, Patent Document 1).
内部車室は、ロータの中心軸を含む面で概ね対称に上下に二分割された、内車室上半部及び内部車室下半部を有しており、これら内部車室上半部と下半部とはロータ径方向に突出するフランジ部においてでボルトによって締結されている。外部車室も同様に、上下に分割された外部車室上半部および外部車室下半部を有している。 The inner compartment has an upper half of the inner compartment and a lower half of the inner compartment, which are divided into two parts vertically in a plane including the central axis of the rotor. The lower half is fastened with bolts at a flange protruding in the rotor radial direction. Similarly, the external compartment has an upper half of the external compartment and a lower half of the external compartment, which are divided vertically.
タービン車室は、内部高温ガスによって熱膨張・熱収縮するため、タービン車室の設計もこの変形を考慮して行われる。しかしながら、この変形は周方向に一様な変形ではなく、フランジ部の剛性に起因して縦方向又は横方向に長い楕円形の変形(以下、オーバル変形と称す)となることが知られている。 Since the turbine casing is thermally expanded and contracted by the internal high-temperature gas, the turbine casing is designed in consideration of this deformation. However, it is known that this deformation is not a uniform deformation in the circumferential direction but an elliptical deformation (hereinafter referred to as oval deformation) that is long in the vertical direction or the horizontal direction due to the rigidity of the flange portion. .
図7はタービン車室上流側のオーバル変形を説明する図であり、破線は変形前の内部車室3の外形を示し、一点鎖線は一様に熱膨張したと仮定した場合の内部車室3の外形を示し、実線は、実際のオーバル変形後の内部車室3の外形を示している。図6に示すように、内部車室3上流側のオーバル変形は、より高温のガスに晒されることにより大きくなる一方で、タービン車室の側部に設けられた上下接続フランジ部6,7が外気温により冷却されることで側部の変形が低減されるため、車室断面は縦長のオーバル変形となる。
FIG. 7 is a diagram for explaining the oval deformation on the upstream side of the turbine casing. The broken line indicates the outer shape of the inner casing 3 before the deformation, and the one-dot chain line indicates that the inner casing 3 is assumed to be uniformly thermally expanded. The solid line shows the outer shape of the internal compartment 3 after the actual oval deformation. As shown in FIG. 6, the oval deformation on the upstream side of the inner casing 3 becomes larger when exposed to a higher temperature gas, while the upper and lower connecting
図8は、タービン車室下流側のオーバル変形を説明する図であり、破線は変形前の内部車室3の外形を示し、一点鎖線は一様に熱膨張したと仮定した場合の内部車室3の外形を示し、実線は、実際のオーバル変形後の内部車室3の外形を示している。図7に示すように、下流側においては上流側と比較して膨張量は少ないものの、上流側のフランジ変形に引きずられて横長のオーバル変形となる。 FIG. 8 is a diagram for explaining the oval deformation on the downstream side of the turbine casing, in which the broken line indicates the outer shape of the inner casing 3 before the deformation, and the alternate long and short dash line assumes that the inner casing is thermally expanded uniformly. 3 shows the outer shape, and the solid line shows the outer shape of the internal casing 3 after the actual oval deformation. As shown in FIG. 7, although the expansion amount on the downstream side is smaller than that on the upstream side, it is dragged by the flange deformation on the upstream side, resulting in a horizontally long oval deformation.
ロータに固定された動翼の先端とタービン車室の内周面とのクリアランスは、一様に変化することが好ましいため、オーバル変形は許容値以下にする必要がある。よって、オーバル変形の要因となるフランジ部6,7は、必要な強度を有しつつも、ある程度の変形が許容される構造とすることが好ましい。オーバル変形を抑制する手法として、特許文献2には、フランジ部にスリットを形成することでフランジ部の剛性を低減させる手法が記載されている。
Since the clearance between the tip of the moving blade fixed to the rotor and the inner peripheral surface of the turbine casing preferably varies uniformly, the oval deformation needs to be less than the allowable value. Therefore, it is preferable that the
また、タービン車室の構造として、図9に示すような内部車室3を外部車室下半部2で支持する構造(外車支持タイプ)が知られている。この車室構造においては、内部車室3を、タービン架台1に支持された外部車室下半部2によって支持している。内部車室3は、内部車室上半部4と内部車室下半部5とからなる。
Further, as a structure of the turbine casing, there is known a structure (external vehicle support type) in which the inner casing 3 is supported by the
内部車室上半部4と内部車室下半部5とは、内部車室上半部4と内部車室下半部5との突合わせ面において、ロータの径方向に突出するとともに、ロータの軸方向に延在するフランジ部6,7において、ボルト8で締結されている。
内部車室3は、内部車室下半部5のフランジ部7より水平方向に突出するサポート部材109を介して外部車室下半部2に支持されている。
The inner casing
The inner casing 3 is supported by the outer casing
ところで、上述したような、外部車室下半部2で内部車室3を支持するような車室構造を採用した場合、サポート部材109がフランジ部の剛性をさらに高めることによって、オーバル変形が助長されてしまうという問題がある。さらに、フランジ部7にスリットを形成した場合においても、サポート部材109がスリットを塞いでしまうため、さらに剛性が高くなるという問題がある。
By the way, in the case of adopting a vehicle compartment structure that supports the internal compartment 3 with the
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、外部車室のリブによって内部車室が支持される構造の機能を保持したままフランジの剛性を低減し、内部車室のオーバル変形を抑制することができる車室構造を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of such circumstances, and its object is to reduce the rigidity of the flange while maintaining the function of the structure in which the internal compartment is supported by the ribs of the external compartment, An object of the present invention is to provide a vehicle compartment structure capable of suppressing oval deformation of a compartment.
上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
本発明の車室構造は、軸線方向に延びるロータが内部に貫挿され、上下に2分割された内部車室上半部と内部車室下半部との各フランジ部が互いにボルト接合されてなる内部車室と、該内部車室を囲うとともに、該内部車室を支持するリブを有する外部車室とを備え、前記フランジ部から外周側に突出されるとともに、前記リブ上に載置されるサポート部材が設けられ、前記フランジ部及び前記サポート部材には、前記フランジ部及び前記サポート部材を軸線方向に複数に分割するスリットが形成され、前記サポート部材は複数のサポート片に分割されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
In the case structure of the present invention, the rotor extending in the axial direction is inserted into the interior, and the flange portions of the upper half portion of the internal compartment and the lower half portion of the internal compartment are bolted to each other. And an outer casing having a rib that surrounds the inner casing and supports the inner casing, protrudes from the flange portion to the outer peripheral side, and is placed on the rib. The flange portion and the support member are formed with slits that divide the flange portion and the support member into a plurality of pieces in the axial direction, and the support member is divided into a plurality of support pieces. It is characterized by that.
上記構成によれば、外部車室のリブによって内部車室が支持される構造の車室構造において、内部車室のフランジ部に加えて、フランジ部より突出するサポート部材にもスリットが形成されていることによって、外部車室のリブによって内部車室が支持される構造の機能を保持したままフランジの剛性を低減することができる。これにより、内部車室のオーバル変形を抑制することができ、ロータと内部車室との隙間をより一様に近づけることができる。 According to the above configuration, in the vehicle interior structure in which the internal compartment is supported by the ribs of the external compartment, the support member protruding from the flange portion has a slit formed in addition to the flange portion of the internal compartment. As a result, the rigidity of the flange can be reduced while maintaining the function of the structure in which the inner casing is supported by the ribs of the outer casing. Thereby, the oval deformation of the internal casing can be suppressed, and the gap between the rotor and the internal casing can be made more uniform.
また上記車室構造において、前記サポート部材の端部には、軸線方向に延在し、前記複数のサポート片の軸線方向の移動を許容しながら前記複数のサポート片を接続する規制部材が係合されていることが好ましい。 Further, in the above-described vehicle interior structure, a restriction member that extends in the axial direction and connects the plurality of support pieces while allowing the movement of the plurality of support pieces in the axial direction is engaged with the end portion of the support member. It is preferable that
上記構成によれば、隣り合うサポート片同士の鉛直方向の相対移動を規制することができ、ひいては、サポート部材の鉛直方向の剛性を高めることができる。 According to the said structure, the relative movement of the vertical direction of adjacent support pieces can be controlled, and by extension, the rigidity of the vertical direction of a support member can be improved.
また、上記車室構造において、前記規制部材と前記サポート部材とは、前記規制部材と前記サポート部材のうち一方に軸線方向に延在して設けられているアリ溝と、他方に前記アリ溝に対向して設けられたアリとによって相互に係合されていることが好ましい。 Further, in the vehicle interior structure, the restricting member and the support member may include a dovetail groove extending in the axial direction on one of the restricting member and the support member, and the dovetail groove on the other. It is preferable that they are engaged with each other by ants provided to face each other.
また、上記車室構造において、少なくとも一組の隣り合う前記サポート片において、前記スリットを介して隣接する二面のうち一面に前記サポート部材の突出方向に延在する凸条が形成され、他面に前記凸条に対向して凹溝が形成され、前記凸条と前記凹溝との相補的な係合によって隣り合う前記サポート片同士の鉛直方向の相対移動が規制される構成としてもよい。 Further, in the above-described vehicle interior structure, in at least one pair of adjacent support pieces, a protrusion extending in the protruding direction of the support member is formed on one surface of two surfaces adjacent via the slit, and the other surface A concave groove may be formed opposite to the ridge, and the vertical relative movement of the adjacent support pieces may be restricted by complementary engagement between the ridge and the groove.
上記構成によれば、より簡素な構成で隣り合うサポート片同士の鉛直方向の相対移動を規制することができる。 According to the said structure, the relative movement of the orthogonal | vertical direction of adjacent support pieces can be controlled with a simpler structure.
本発明によれば、外部車室のリブによって内部車室が支持される構造の車室構造において、内部車室のフランジ部に加えて、フランジ部より突出するサポート部材にもスリットが形成されていることによって、外部車室のリブによって内部車室が支持される構造の機能を保持したままフランジの剛性を低減することができる。これにより、内部車室のオーバル変形を抑制することができ、ロータと内部車室との隙間をより一様に近づけることができる。 According to the present invention, in the vehicle compartment structure in which the internal compartment is supported by the ribs of the external compartment, a slit is formed in the support member protruding from the flange portion in addition to the flange portion of the internal compartment. As a result, the rigidity of the flange can be reduced while maintaining the function of the structure in which the inner casing is supported by the ribs of the outer casing. Thereby, the oval deformation of the internal casing can be suppressed, and the gap between the rotor and the internal casing can be made more uniform.
(第一実施形態)
以下、蒸気タービンに適用された例を用いて本発明の第一実施形態の車室構造を説明する。
図1に示すように、車室構造は、タービン架台1に支持された外部車室下半部2と、外部車室下半部2に支持され、内部に図示しないロータを貫挿する内部車室3と、内部車室3の上方を覆う外部車室上半部10とを有している。外部車室下半部2は、タービン架台1の内壁1aに沿って設けられている側壁2aと、側壁2aに直交して設けられているリブ2bとを有している。内部車室3は、外部車室下半部2のリブ2bによって支持されている。
(First embodiment)
Hereinafter, the vehicle interior structure of the first embodiment of the present invention will be described using an example applied to a steam turbine.
As shown in FIG. 1, the vehicle compartment structure includes an outer casing
内部車室3は、内部車室上半部4と内部車室下半部5とからなり、内部車室上半部4と内部車室下半部5とは、ロータの中心軸を通る面で上下方向(左右方向でも良い)に二分割されている。内部車室上半部4と内部車室下半部5とは、内部車室上半部4と内部車室下半部5との突合わせ面において、ロータの径方向に突出するとともに、ロータの軸方向に延在するフランジ部6,7において、ボルト8で締結されている。
The internal compartment 3 includes an internal compartment
図2に、本実施形態の車室構造における内部車室3の支持部分を示し、図3に、本実施形態の内部車室3のフランジ部6,7の斜視図を示す。
図2及び図3に示すように、内部車室3は、内部車室下半部5のフランジ部7より水平方向に突出するサポート部材9を介して外部車室下半部2に支持されている。内部車室下半部5のフランジ部7とサポート部材9とは金属溶接によって接合されている。
FIG. 2 shows a supporting portion of the internal compartment 3 in the compartment structure of the present embodiment, and FIG. 3 shows a perspective view of the
As shown in FIGS. 2 and 3, the inner casing 3 is supported by the outer casing
サポート部材9は、平面視矩形で、所定の厚さを有する板状部材であり、一方の長辺を構成する端面9aがフランジ部7に接合されている。また、下面9bが外部車室下半部2によって支持されている。
The support member 9 is a plate-like member having a rectangular shape in plan view and having a predetermined thickness, and an
フランジ部6,7及びサポート部材9には、ロータの軸方向に直交する方向に延在するスリット11,12が複数設けられている。即ち、フランジ部7及びサポート部材9は、スリット11,12によって複数に分割されている。サポート部材9は、短冊形状の複数のサポート片13に分割され、各々のサポート片13の基部がフランジ部7に接合されている。
The
また、フランジ部7のスリット12は、サポート部材9のスリット11の延長線上に、スリット11と連続して形成されている。即ち、分割されたフランジ部7が互いに離間する方向に水平方向に変形する場合、サポート部材9によってその変形が妨げられることがない。言い換えれば、フランジ部7が互いに離間する方向に軸線方向に変形する場合、サポート部材9もフランジ部7に従って、軸線方向に離間する。
サポート部材9の上下方向の厚さは、スリット11による剛性の不足を勘案して設定される。例えばスリットを設けない形状よりも、厚さを増大させている。
Further, the
The thickness of the support member 9 in the vertical direction is set in consideration of insufficient rigidity due to the
上記実施形態によれば、フランジ部6,7に加えてサポート部材9にスリット11が形成され、フランジ部6,7の剛性が低減されることによって内部車室3の周方向の剛性がより均一化され、上流側のオーバル変形を低減することができる。また、上流側のフランジ変形に引きずられた下流側の変形も抑制することができる。
即ち、外部車室下半部2のリブ2bによって内部車室3が支持される車室構造においてもサポート部材9によってフランジ部6,7の剛性の低減が妨げられることがなく、内部車室3のオーバル変形を抑制することができ、ロータと内部車室3との隙間をより一様に近づけることができる。
According to the embodiment, the
That is, even in the vehicle compartment structure in which the internal vehicle compartment 3 is supported by the
(第二実施形態)
以下、本発明に係る車室構造の第二実施形態を図面に基づいて説明する。
図4は、本実施形態に係る内部車室のフランジ部の斜視図である。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図4に示すように、サポート部材9Bは、フランジ部7に接合された本体部15と、本体部15に取り付けられた規制部材16とから構成されている。本体部15と規制部材16とは共に、ロータ軸線方向に延在する直方体形状を成しており、本体部15と規制部材16とが組み合わされた状態で、各々の下面が同一平面上になるように構成されている。
(Second embodiment)
Hereinafter, 2nd embodiment of the vehicle interior structure which concerns on this invention is described based on drawing.
FIG. 4 is a perspective view of the flange portion of the internal compartment according to the present embodiment. In the present embodiment, differences from the first embodiment described above will be mainly described, and description of similar parts will be omitted.
As shown in FIG. 4, the support member 9 </ b> B includes a
本体部15は、フランジ部7よりロータの径方向外周側に突出するように設けられており、第一実施形態のサポート部材9と同様に、スリット11Bにより複数のサポート片17が形成されるように分割されている。規制部材16は、本体部15の突出方向の端部に複数のサポート片17を接続するように係合されている。
The
具体的には、本体部15の突出方向の端面に、複数のサポート片17に亘って連続して形成されたアリ溝18と、アリ溝18に対向して規制部材16に形成されたアリ条19とによって係合されている。
Specifically, the
上記実施形態によれば、規制部材16が複数のサポート片17同士の鉛直方向の相対移動を規制するため、サポート部材9Bの鉛直方向の剛性を高めることができる。一方で、サポート片17においては、アリ溝18の延在方向の移動は許容されるため、サポート部材9Bのロータ軸線方向の剛性を低減させることができる。
なお、上記実施形態においては、サポート部材9Bの本体部にアリ溝18を設け、規制部材16にアリ条19を形成する構成としてもよい。また、規制部材16とサポート部材9Bとの係合は、アリ溝とアリ条に限らず、規制部材の脱落を防ぎつつ、サポート片の軸線方向の相対移動を許容する形状であればよい。
According to the above embodiment, since the regulating
In the above embodiment, the
(第三実施形態)
次に、本発明の第三実施形態に係る車室構造について図面に基づいて説明する。
図5は、本実施形態に係る車室構造を示す斜視図である。なお、本実施形態では、上述した第二実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図5に示すように、本実施形態によるサポート部材9Cでは、第一実施形態の規制部材16に代わって、規制軸20が設けられている。
(Third embodiment)
Next, a passenger compartment structure according to a third embodiment of the present invention will be described based on the drawings.
FIG. 5 is a perspective view showing the passenger compartment structure according to the present embodiment. In the present embodiment, differences from the second embodiment described above will be mainly described, and description of similar parts will be omitted.
As shown in FIG. 5, in the support member 9 </ b> C according to the present embodiment, a regulating
具体的には、本実施形態のサポート部材9Cは、フランジ部7に接合され、複数のサポート片13Cに分割された本体部15Cと、本体部15Cに形成された貫通孔21に挿通された規制軸20とから構成されている。貫通孔21は、複数のサポート片13Cに亘って連続して形成された断面円形の貫通孔である。規制軸20は、貫通孔21に挿通される断面円形の長尺棒状部材であり、サポート部材の軸線方向の長さと略同一の長さを有している。
Specifically, the
上記実施形態によれば、規制軸20が複数のサポート片13C同士の鉛直方向の相対移動を規制するため、サポート部材9Cの鉛直方向の剛性を高めることができる。一方で、サポート片13Cにおいては、規制軸20の延在方向の移動は許容されるため、サポート部材9Cのロータ軸線方向の剛性を低減させることができる。
なお、貫通孔及び規制軸の断面形状は円形に限ることはなく、角柱とこれに対応する形状の孔としてもよい。
According to the embodiment, since the
In addition, the cross-sectional shape of the through hole and the restriction shaft is not limited to a circular shape, and may be a rectangular column and a hole having a corresponding shape.
(第四実施形態)
次に、本発明の第四実施形態に係る車室構造について図面に基づいて説明する。
図6に示すように、本実施形態のサポート部材9Dは、3種類のサポート片23a,23b,23c(23)の組み合わせで構成されている。これらサポート片23は隣り合うサポート片23において、スリット11Dを介して隣接する二面のうち一面にサポート部材9Dの突出方向に延在する凸条24が形成され、他面に凸条24に対向して凹溝25が形成されている。凸条24と凹溝25とは、互いに相補的に係合するように構成されている。
(Fourth embodiment)
Next, a passenger compartment structure according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 6, the
即ち、隣り合うサポート片23同士が、軸線方向に突出する凸条24と凹溝25とで接続されている。凸条24と凹溝25との相補的な係合によって、隣り合うサポート片23同士の鉛直方向の相対移動が規制されるとともに、隣り合うサポート片23同士が離間する方向(軸線方向)の相対移動は許容される。
That is, the
なお、凸条と凹溝の形状は、上述した形状に限ることはなく、隣り合うサポート片23同士の鉛直方向の相対移動を規制するとともに、軸線方向の移動を許容する形状であればよい。例えばV字形状の凸条と、これに対応する溝の形態としてもよい。軸線方向の移動を規制する、アリ溝とアリ条は適さないことは言うまでもない。
The shape of the ridge and the groove is not limited to the shape described above, and may be any shape that restricts the relative movement of the
2…外部車室下半部、3…内部車室、4…内部車室上半部、5…内部車室下半部、6…フランジ部、7…フランジ部、9…サポート部材、10…外部車室上半部、11…スリット、12…スリット、13…サポート片、15…本体部、16…規制部材、17…サポート片、18…アリ溝、19…アリ条、23…サポート片、24…凸条、25…凹溝 2 ... Lower half of the outer casing, 3 ... Inner casing, 4 ... Upper half of the inner casing, 5 ... Lower half of the inner casing, 6 ... Flange, 7 ... Flange, 9 ... Support member, 10 ... Upper half of external compartment, 11 ... slit, 12 ... slit, 13 ... support piece, 15 ... main body, 16 ... regulating member, 17 ... support piece, 18 ... dovetail groove, 19 ... dovetail, 23 ... support piece, 24 ... ridge, 25 ... groove
Claims (4)
該内部車室を囲うとともに、該内部車室を支持するリブを有する外部車室とを備え、
前記フランジ部から外周側に突出されるとともに、前記リブ上に載置されるサポート部材が設けられ、
前記フランジ部及び前記サポート部材には、前記フランジ部及び前記サポート部材を軸線方向に複数に分割するスリットが形成され、前記サポート部材は複数のサポート片に分割されていることを特徴とする車室構造。 An inner casing in which a rotor extending in the axial direction is inserted into the interior, and each flange portion of the upper half of the inner casing and the lower half of the inner casing is bolted to each other;
An outer casing having a rib surrounding the inner casing and supporting the inner casing,
Protruding from the flange part to the outer peripheral side, and a support member placed on the rib is provided,
A slit that divides the flange portion and the support member into a plurality of portions in the axial direction is formed in the flange portion and the support member, and the support member is divided into a plurality of support pieces. Construction.
前記凸条と前記凹溝との相補的な係合によって隣り合う前記サポート片同士の鉛直方向の相対移動が規制されることを特徴とする請求項1に記載の車室構造。 In at least one pair of adjacent support pieces, a protrusion extending in the protruding direction of the support member is formed on one surface of two surfaces adjacent to each other through the slit, and the other surface is opposed to the protrusion. A ditch is formed,
The casing structure according to claim 1, wherein relative movement in the vertical direction between the adjacent support pieces is restricted by complementary engagement between the ridge and the groove.
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