JP2013204591A - 側方支持タービンシェル - Google Patents

Abstract

【課題】過渡事象中の熱変形への適応が強化された蒸気タービンなどのターボ機械を提供すること。
【解決手段】本出願は、ロータを有する蒸気タービンと共に用いる蒸気タービン側方支持システムを提供する。蒸気タービン側方支持システムは、蒸気タービン用のシェルと、ロータに対して垂直構成でシェルから延在する複数の側方支持アームと、複数の側方支持アームと連通する基盤とを含むことができる。
【選択図】 図１

Description

本出願及び結果として得られる特許は、全体的に、ターボ機械に関し、より詳細には、撓みを低減する目的で蒸気タービンのシェルを支持する複数の側方支持アームを備えた蒸気タービンのようなターボ機械に関する。

蒸気タービンなどのターボ機械の設計における懸念点は、特に過渡事象中の熱変形又は撓みへの適応である。例えば、蒸気タービン内のシールは、回転構成要素上のランドと互いに交差する固定構成要素上の複数の歯状部を含むことができる。固定構成要素と回転構成要素との間の半径方向のギャップは、蒸気漏洩が最小限となるようにできるだけ狭く設計されている。シェルの撓みにより、回転構成要素が固定シールとの接触を引き起こす可能性がある。具体的には、固定構成要素と回転構成要素との間のシールクリアランスがベース部に接近し、ハンピングと呼ばれる現象でシェルのカバーで開く傾向がある。ハンピングの範囲が十分に大きい場合には、望ましくない摩擦及び構成要素の損傷が生じる可能性がある。

蒸気タービンシェルは、一般に、ロータと平行な方向でシェルの両端の周りに軸方向に延在する複数のシェルアームにより支持することができる。タービンのハンピングは、支持アームが主として枢動点として機能することができるので、増大する可能性がある。その上、シェルアームはまた、温度勾配を受ける場合があり、更に撓みを生じる。

従って、特に過渡事象中の熱変形への適応が強化された蒸気タービンなどのターボ機械の改善に対する要望がある。このような改善されたターボ機械は、タービンハンピングを排除又は低減し、半径方向シールクリアランスをより小さくして、全体の性能及び効率を改善することができる。更に、タービンハンピングの状況を排除又は低減することにより、損耗及び損傷が低減されて構成要素寿命がより長くなるはずである。

米国特許第５１０４２８９号明細書

従って、本出願及び結果として得られる特許は、ロータを有する蒸気タービンと共に用いる蒸気タービン側方支持システムを提供する。蒸気タービン側方支持システムは、蒸気タービン用のシェルと、ロータに対して垂直構成でシェルから延在する複数の側方支持アームと、複数の側方支持アームと連通する基盤とを含むことができる。

本出願及び結果として得られる特許は更に、ロータを有する蒸気タービンと共に用いる蒸気タービン側方支持システムを提供する。蒸気タービン側方支持システムは、蒸気タービン用のシェルと、基盤と、複数の側方支持アームを基盤に接続する複数の水平支持体とを含むことができる。

本出願及び結果として得られる特許は更に、ロータを有する蒸気タービンと共に用いる蒸気タービン側方支持システムを提供する。蒸気タービン側方支持システムは、蒸気タービン用のシェルと、基盤と、複数の側方支持アームを基盤に接続する複数の垂直支持体とを含むことができる。

本出願のこれら及び他の特徴並びに改善点は、図面及び請求項を参照しながら以下の好ましい実施形態の詳細な説明を精査することによって当業者には明らかになるであろう。

本明細書で説明することができる蒸気タービン側方支持システムの上面図。 図１の蒸気タービン側方支持システムの斜視図。 図１の蒸気タービン側方支持システムの側面図。 本明細書で説明することができる蒸気タービン側方支持システムの代替の実施形態の斜視図。 図４の蒸気タービン側方支持システムの側面図。 図４の蒸気タービン側方支持システムのシェルアーム及び受台の側面図。 本明細書で説明することができる蒸気タービン側方支持システムの代替の実施形態の斜視図。 本明細書で説明することができる蒸気タービン側方支持システムの代替の実施形態の斜視図。

次に、幾つかの図全体を通して様々な参照符号が同様の要素を表す図面を参照すると、図１〜図３は、本明細書で説明することができる、蒸気タービン側方支持システム１００の１つの実施例を示している。蒸気タービン側方支持システム１００は、蒸気タービン１１０を含むことができる。蒸気タービン１１０は、あらゆるサイズ、形状、又は構成を有することができる。蒸気タービン側方支持システム１００は、蒸気タービン１１０に関して説明されているが、蒸気タービン側方支持システム１００は、あらゆるタイプのターボ機械１２０及び同様のものと共に用いることができる。

蒸気タービン１１０は、そこを貫通して延在するロータシャフト１３０を含むことができる。蒸気タービン１１０は、外側シェル１４０によって密閉することができる。外側シェル１４０は、ベース１３５及びカバー１４５を含むことができる。他の構成要素及び他の構成も本明細書で用いることができる。上述のように、公知の蒸気タービンは一般に、ロータシャフト１３０に平行な軸方向に延在する１つ又はそれ以上のシェルアームを介して支持される。しかしながら、このような軸方向シェルアームは、変形及び撓みを生じやすい可能性がある。

蒸気タービン１１０は、幾つかの側方支持アーム１５０を含む。側方支持アーム１５０は、蒸気タービン１１０の第１の側部１８０上に位置付けられた第１の側方の第１アーム１６０及び第１の側方の第２アーム１７０と、蒸気タービン１１０の第２の側部２１０上に位置付けられた第２の側方の第１アーム１９０及び第２の側方の第２アーム２００を含むことができる。側方シェルアーム１５０は、ロータシャフト１３０の方向に対し実質的に垂直２２０の方向で延在することができる。この実施例において、側方シェルアーム１５０は、端部配置２５５構成で蒸気タービン１１０の中間部２５０よりも第１の端部２３０及び第２の端部２４０により近接することができる。側方シェルアーム１５０は、あらゆるサイズ、形状、又は位置を有することができる。シェル１４０の各側部１８０、２１０上に延在する少なくとも１つのアーム１５０と共に、あらゆる数の側方シェルアーム１５０を本明細書で用いることができる。他の構成要素及び他の構成も本明細書で用いることができる。

蒸気タービン側方支持システム１００はまた、基盤２６０を含むことができる。基盤２６０は、金属及び同様のものなどのあらゆるタイプの実質的に堅固で、耐熱性の材料から作ることができる。基盤２６０は、ベース又はあらゆるタイプの支持構造体に取り付けることができ、及び／又は基盤２６０は、自立した構造体とすることができる。複数のアーム支持体２６０を用いて、基盤２６０を側方シェル支持アーム１５０に接続することができる。この実施例では、アーム支持体２６５は、複数の水平支持体２７０を含むことができる。水平支持体２７０は、垂直延長ブロック３００及び同様のものの形態をとることができるが、あらゆるサイズ、形状、又は構成を本明細書で用いることができる。側方支持アーム１５０は、Ｉ形ビーム２８０の上側のＴ形状を受け入れるビーム凹部２９０を有することができる。側方支持アーム１５０のビーム凹部２９０は、Ｉ形ビーム２８０に沿って所定位置に滑動して該Ｉ形ビーム２８０に取り付けることができる。他のタイプの嵌合及び／又は接続機構を本明細書で用いることもできる。

垂直延長ブロック３００は、各Ｉ形ビーム２８０及び基盤２６０を接続することができる。垂直延長ブロック３００は、あらゆるサイズ、形状、又は構成を有することができる。垂直延長ブロック３００は、金属及び同様のものなどのあらゆるタイプの実質的に堅固な耐熱材料から作ることができる。Ｉ形ビーム２８０及び垂直延長ブロック３００は、溶接又は他のタイプの従来の締結手段によって組み立てることができる。他の構成要素及び他の構成を本明細書で用いることもできる。

図４〜図６は、本明細書で説明することができる、蒸気タービン側方支持システム３１０の代替の実施形態を示している。蒸気タービン側方支持システム３１０は、側方シェルアーム１５０と共に蒸気タービン１１０を含むことができる。この実施例において、複数の垂直支持体３２０が、アーム支持体２６５として基盤２６０から側方シェルアーム１５０に延在することができる。垂直支持体３２０は、受台３２５及び同様のものの形態をとることができるが、あらゆるサイズ、形状、又は構成を本明細書で用いることができる。受台３２５は、金属及び同様のものなどのあらゆるタイプの実質的に堅固な耐熱材料から作ることができる。図６に示すように、各受台３２５は、シェルアームフランジ３４０を受け入れるようなサイズにされた上側窪み３３０を有することができる（又はその逆であってもよい）。ガイド３５０を用いて。上側窪み３３０及びシェルアームフランジ３４０を受け入れることができる。側方支持アーム１５０のシェルアームフランジ３４０は、上側窪み３３０に沿って所定位置に滑動して該上側窪み３３０に取り付けることができる。他のタイプの嵌合及び／又は接続機構を本明細書で用いることもできる。

水平延長ブロック３６０は、受台３２５及び基盤２６０を接続することができる。水平延長ブロック３６０は、あらゆるサイズ、形状、又は構成を有することができる。水平延長ブロック３６０は、金属及び同様のものなどのあらゆるタイプの実質的に堅固な耐熱材料から作ることができる。受台３２５及び水平延長ブロック３６０は、溶接又は他のタイプの従来の締結手段によって組み立てることができる。他の構成要素及び他の構成を本明細書で用いることもできる。

図７は、蒸気タービン側方支持システム３７０の代替の実施形態を示す。この実施例において、蒸気タービン側方支持システム３７０は、支持を得るために図１〜図３のＩ形ビーム２８０を備えた水平支持体２７０を用いることができるが、上述の端部配置２５５構成よりも各側部１８０、２１０の中間部２５０により近接した、Ｉ形ビーム２８０を備えた中間配置３８０構成を用いている。他の構成要素及び他の構成も本明細書で用いることができる。

同様に、図８は、蒸気タービン側方支持システム３９０の更に代替の実施形態を示している。この実施例において、蒸気タービン側方支持システム３９０は、図４〜図６の受台３２５を備えた垂直支持体３２０を用いることができるが、上述の中間配置３８０構成を有している。他の構成要素及び他の構成も本明細書で用いることができる。

以上のように、本明細書で説明される蒸気タービン側方支持システムは、公知の平行構成とは対照的な、垂直構成２２０を有する複数の側方支持アーム１５０を備えた蒸気タービン１１０を提供することができる。垂直構成２２０の使用により、シェル１４０の垂直方向の撓みが低減され、従って、タービンハンピングを低減することができる。このような低減は、半径方向シールクリアランスをより小さくし、効率の改善及び持続を可能にすることができる。その上、側方支持アーム１５０と内部シールとの間の温度相互作用を排除及び／又は低減することができる。具体的には、垂直構成２２０によって、側方支持アーム１５０内部及び周辺での温度勾配を排除することができる。

上記のことは、本出願及びその結果として得られる特許の特定の実施形態にのみに関連している点を理解されたい。添付の請求項及びその均等物によって定義される本発明の全体的な技術的思想及び範囲から逸脱することなく、当業者であれば多くの変更及び修正を本明細書において行うことができる。

１００ 蒸気タービン側方支持システム
１１０ 蒸気タービン
１２０ ターボ機械
１３０ ロータシャフト
１３５ ベース
１４０ シェル
１４５ カバー
１５０ 側方シェルアーム
１６０ 第１の側方の第１アーム
１７０ 第１の側方の第２アーム
１８０ 第１の側部
１９０ 第２の側方の第１アーム
２００ 第２の側方の第２アーム
２１０ 第２の側部
２２０ 垂直構成
２３０ 第１の端部
２４０ 第２の端部
２５０ 中間部
２５５ 端部配置構成
２６０ 基盤
２６５ アーム支持体
２７０ 水平支持体
２８０ Ｉ形ビーム
２９０ ビーム凹部
３００ 垂直延長ブロック
３１０ 蒸気タービン側方支持システム
３２０ 垂直支持体
３２５ 受台
３３０ 上側窪み部
３４０ シェルアームフランジ
３５０ ガイド
３６０ 水平延長ブロック
３７０ 蒸気タービン側方支持システム
３８０ 中間配置構成
３９０ 蒸気タービン側方支持システム

Claims (20)

1. ロータを有する蒸気タービンと共に用いる蒸気タービン側方支持システムであって、
   前記蒸気タービン用のシェルと、
   前記ロータに対して垂直構成で前記シェルから延在する複数の側方支持アームと、
   前記複数の側方支持アームと連通する基盤と
   を備える、蒸気タービン側方支持システム。
2. 前記複数の側方支持アームが、
   前記シェルの第１の側部から延在する第１の側方の第１アーム及び第１の側方の第２アームと、
   前記シェルの第２の側部から延在する第２の側方の第１アーム及び第２の側方の第２アームと
   を含む、請求項１記載の蒸気タービン側方支持システム。
3. 前記複数の側方支持アームが、端部配置構成を有する、請求項１記載の蒸気タービン側方支持システム。
4. 前記複数の側方支持アームが、中間配置構成を有する、請求項１記載の蒸気タービン側方支持システム。
5. 前記側方シェルアームを前記基盤に接続する複数のアーム支持体を更に備える、請求項１記載の蒸気タービン側方支持システム。
6. 前記複数のアーム支持体が、複数の水平支持体を含む、請求項５記載の蒸気タービン側方支持システム。
7. 前記複数の水平支持体が、複数のＩ形ビームを含む、請求項６記載の蒸気タービン側方支持システム。
8. 前記複数の側方支持アームが、前記複数のＩ形ビームに合わせたサイズにされたビーム凹部を含む、請求項７記載の蒸気タービン側方支持システム。
9. 前記複数のアーム支持体が、前記基盤と前記複数の水平支持体との間に位置付けられた垂直延長ブロックを含む、請求項６記載の蒸気タービン側方支持システム。
10. 前記複数のアーム支持体が、複数の垂直支持体を含む、請求項５記載の蒸気タービン側方支持システム。
11. 前記複数の垂直支持体が、複数の受台を含む、請求項１０記載の蒸気タービン側方支持システム。
12. 前記複数の側方支持アームが、前記複数の受台の窪みに合わせたサイズにされたシェルアームフランジを含む、請求項１１記載の蒸気タービン側方支持システム。
13. 前記複数の受台が、前記シェルアームフランジと前記窪みとの間に位置付けられたガイドを含む、請求項１１記載の蒸気タービン側方支持システム。
14. 前記複数のアーム支持体が、前記基盤と前記複数の垂直支持体との間に位置付けられた水平延長ブロックを含む、請求項１０記載の蒸気タービン側方支持システム。
15. ロータを有する蒸気タービンと共に用いる蒸気タービン側方支持システムであって、
    前記蒸気タービン用のシェルと、
    前記ロータに対して垂直構成で前記シェルから延在する複数の側方支持アームと、
    基盤と、
    前記複数の側方支持アームを前記基盤に接続する複数の水平支持体と
    を備える、蒸気タービン側方支持システム。
16. 前記複数の水平支持体が、複数のＩ形ビームを含む、請求項１５記載の蒸気タービン側方支持システム。
17. 前記複数の側方支持アームが、前記複数のＩ形ビームに合わせたサイズにされたビーム凹部を含む、請求項１６記載の蒸気タービン側方支持システム。
18. ロータを有する蒸気タービンと共に用いる蒸気タービン側方支持システムであって、
    前記蒸気タービン用のシェルと、
    前記ロータに対して垂直構成で前記シェルから延在する複数の側方支持アームと、
    基盤と、
    前記複数の側方支持アームを前記基盤に接続する複数の垂直支持体と
    を備える、蒸気タービン側方支持システム。
19. 前記複数の垂直支持体が、複数の受台を含む、請求項１８記載の蒸気タービン側方支持システム。
20. 前記複数の側方支持アームが、前記複数の受台の窪みに合わせたサイズにされたシェルアームフランジを含む、請求項１９記載の蒸気タービン側方支持システム。