JP2017057831A - 組立式ノズルダイヤフラム及び蒸気タービン - Google Patents

Abstract

【課題】ノズル翼の取り出し作業を効率的に行うことができる組立式ノズルダイヤフラムを提供する。
【解決手段】ダイヤフラム外輪１０は、外輪ベース部１１と、外輪ベース部１１に軸方向から着脱可能に取り付けられる外輪着脱部１２と、を有する。ダイヤフラム内輪２０は、内輪ベース部２１と、内輪ベース部２１に軸方向から着脱可能に取り付けられる内輪着脱部２２と、を有する。ノズル翼３０の各々は、その一端を外輪ベース部１１と外輪着脱部１２とによって挟まれて保持され、その他端を内輪ベース部２１と内輪着脱部２２とによって挟まれて保持されている。
【選択図】図２

Description

本発明の実施の形態は、組立式ノズルダイヤフラム及び蒸気タービンに関する。

蒸気タービンに使用されるノズルダイヤフラムとして、ダイヤフラム外輪とダイヤフラム内輪との間に複数のノズル翼を嵌合して保持する組立式ノズルダイヤフラムが知られている。ノズルダイヤフラムには、ダイヤフラム外輪とダイヤフラム内輪とノズル翼とを溶接によって一体化するタイプのものもあるが、このタイプのノズルダイヤフラムに対し、組立式ノズルダイヤフラムでは、溶接加工を必要としない。そのため、加工工数を削減できることで、低コスト化を図ることができる。また、溶接歪が生じないことで、例えば隣接するノズル翼の間の蒸気通路幅を、設計寸法通りに簡易に設定することができる。

一般的な組立式ノズルダイヤフラム１００の一例を図１０乃至図１２を用いて説明する。図１０は、蒸気タービンのロータの軸方向に沿って見た組立式ノズルダイヤフラム１００の正面図を示し、図１１は、図１０のXI−XI線に沿う断面図を示す。なお、図１１では、説明の便宜上、後述するノズル翼１０３の一部が断面で示されていない。また、図１２は、ノズル翼１０３の斜視図を示している。

図示の一般的な組立式ノズルダイヤフラム１００は、ダイヤフラム外輪１０１と、ダイヤフラム外輪１０１の径方向の内側に配置されるダイヤフラム内輪１０２と、ダイヤフラム外輪１０１とダイヤフラム内輪１０２との間に嵌合により保持される複数のノズル翼１０３と、を有する。ダイヤフラム外輪１０１には、径方向の内側に開口すると共に周方向に連続して延びる溝１０１Ａが形成され、ダイヤフラム内輪１０２には、径方向の外側に開口すると共に周方向に連続して延びる溝１０２Ａが形成されている。ノズル翼１０３は、翼部１０３Ａと、ダイヤフラム外輪１０１の溝１０１Ａに嵌合される外側植込み部１０３Ｂと、ダイヤフラム内輪１０２の溝１０２Ａに嵌合される内側植込み部１０３Ｃと、を有する。

また、この組立式ノズルダイヤフラム１００では、ダイヤフラム外輪１０１が、径方向に沿う継手面ＤＰで上半部１０１Ｕと下半部１０１Ｄとに分割され、ダイヤフラム内輪１０２が、継手面ＤＰで上半部１０２Ｕと下半部１０２Ｄとに分割されている。図示しない車室への設置の際には、継手面ＤＰが水平方向に沿うように、組立式ノズルダイヤフラム１００が設置される。

この組立式ノズルダイヤフラム１００では、組立の際に、ダイヤフラム外輪１０１の上半部１０１Ｕとダイヤフラム内輪１０２の上半部１０２Ｕとが沿う状態に保持され、ノズル翼１０３が、溝１０１Ａおよび溝１０２Ａの端部から周方向に向けて順次挿入される。ダイヤフラム外輪１０１の下半部１０１Ｄとダイヤフラム内輪１０２の下半部１０２Ｄとにおいても、同様の作業が行われる。その後、上半部１０１Ｕ，１０２Ｕと、下半部１０１Ｄ，１０２Ｄとが、結合され、組立が完了する。

特開２００３−９７２１８号公報

上述の一般的な組立式ノズルダイヤフラム１００では、経年時に、複数のノズル翼１０３の一部のみに損傷が生じる場合がある。例えば、損傷したノズル翼１０３が、図１０の符号Ａで示す位置に示すように継手面ＤＰから離れている場合、このノズル翼１０３のみを取り出すことはできない。そのため、最大で全ノズル翼１０３のうちの１／４を周方向に回し抜いて、取り出す作業が生じ得ることで手間がかかる。また、経年的な運転により、ノズル翼１０３が固着している場合には、ノズル翼１０３を周方向に回し抜くことが困難な状況が生じ得る。この場合、取り出し作業に一層の手間がかかる。

本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、ノズル翼の取り出し作業を効率的に行うことができる組立式ノズルダイヤフラム及び蒸気タービンを提供することを目的とする。

実施の形態による蒸気タービン用の組立式ノズルダイヤフラムは、ダイヤフラム外輪と、前記ダイヤフラム外輪の径方向の内側に配置されるダイヤフラム内輪と、前記ダイヤフラム外輪および前記ダイヤフラム内輪の間に周方向に並んだ状態で保持される複数のノズル翼と、を備える。前記ダイヤフラム外輪は、外輪ベース部と、前記外輪ベース部に軸方向から着脱可能に取り付けられる外輪着脱部と、を有する。前記ダイヤフラム内輪は、内輪ベース部と、前記内輪ベース部に軸方向から着脱可能に取り付けられる内輪着脱部と、を有する。前記ノズル翼の各々は、その一端を前記外輪ベース部と前記外輪着脱部とによって挟まれて保持され、その他端を前記内輪ベース部と前記内輪着脱部とによって挟まれて保持されている。
また、実施の形態による蒸気タービンは、前記の組立式ノズルダイヤフラムを備える。

本発明によれば、ノズル翼の取り出し作業を効率的に行うことができる。

第１の実施の形態に係る組立式ノズルダイヤフラムの正面図である。 図１のII−II線に沿う断面図である。 図１に示す組立式ノズルダイヤフラムのノズル翼の斜視図である。 図３に示すノズル翼を、図３のIV−IV線から組立式ノズルダイヤフラムの径方向に沿って見た図である。 第２の実施の形態に係る組立式ノズルダイヤフラムの径方向に沿う断面図である。 第３の実施の形態に係る組立式ノズルダイヤフラムの径方向に沿う断面図である。 第４の実施の形態に係る組立式ノズルダイヤフラムの径方向に沿う断面図である。 第５の実施の形態に係る組立式ノズルダイヤフラムの径方向に沿う断面図である。 図８Ａの矢印IIIVから組立式ノズルダイヤフラムを見た図である。 第６の実施の形態に係る組立式ノズルダイヤフラムの径方向に沿う断面図である。 蒸気タービンのロータの軸方向に沿って見た一般的な組立式ノズルダイヤフラムの正面図である。 図１０のXI−XI線に沿う断面図である。 図１０に示す組立式ノズルダイヤフラムのノズル翼の斜視図である。

以下に、添付の図面を参照して、本発明の各実施の形態を詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る蒸気タービン用の組立式ノズルダイヤフラム１を蒸気入口側から見た正面図であり、図２は、図１のII−II線に沿う断面図である。組立式ノズルダイヤフラム１は、環状をなすダイヤフラム外輪１０と、環状をなし、ダイヤフラム外輪１０の径方向の内側に配置されるダイヤフラム内輪２０と、ダイヤフラム外輪１０およびダイヤフラム内輪２０の間に周方向に並んだ状態で保持される複数のノズル翼３０と、を備えている。

図１に示すように、ダイヤフラム外輪１０は、径方向に沿う継手面ＤＰで、外輪上半部１０Ｕと外輪下半部１０Ｄとに分割されている。ダイヤフラム内輪２０は、継手面ＤＰで、内輪上半部２０Ｕと内輪下半部２０Ｄとに分割されている。外輪上半部１０Ｕと外輪下半部１０Ｄとは、図示しないボルトによって着脱可能に一体化され、内輪上半部２０Ｕと内輪下半部２０Ｄとは、図示しないボルトによって着脱可能に一体化されている。なお、継手面ＤＰは、外輪上半部１０Ｕが外輪下半部１０Ｄに接する面、外輪下半部１０Ｄが外輪上半部１０Ｕに接する面、内輪上半部２０Ｕが内輪下半部２０Ｄに接する面、および内輪下半部２０Ｄが内輪上半部２０Ｕに接する面を総称したものであり、これら各面の全てまたはいずれかを意味する。

組立式ノズルダイヤフラム１は、継手面ＤＰが水平方向に沿うように設置され、この際、外輪上半部１０Ｕおよび内輪上半部２０Ｕは上方に位置付けられ、外輪下半部１０Ｄおよび内輪下半部２０Ｄは下方に位置付けられる。本実施の形態では、図１に示すように、外輪下半部１０Ｄの外面における継手面ＤＰ側の部分に、継手面ＤＰの延在方向において対向する一対の被懸架部１０Ｓが形成されている。図示の被懸架部１０Ｓは、径方向の内側にへこむ溝として形成されている。

被懸架部１０Ｓの各々が、図１において一部のみ示された車室２に形成される懸架部２Ｓにブロック部材２Ｂを介して懸架される。これにより、組立式ノズルダイヤフラム１は、継手面ＤＰが水平方向に沿うように蒸気タービン内に設置される。この状態で、ダイヤフラム内輪２０の内側に図示しないタービンロータが貫通する状態となる。図１における符号Ｃ１は、タービンロータの中心軸線を示している。なお、組立式ノズルダイヤフラム１の設置態様は、ここで説明した一例に限られるものではない。

図２に示すように、ダイヤフラム外輪１０は、環状をなす外輪ベース部１１と、環状をなし、外輪ベース部１１に軸方向から着脱可能に取り付けられる外輪着脱部１２と、を有する。同様に、ダイヤフラム内輪２０は、環状をなす内輪ベース部２１と、環状をなし内輪ベース部２１に軸方向から着脱可能に取り付けられる内輪着脱部２２と、を有する。ノズル翼３０の各々は、その一端を外輪ベース部１１と外輪着脱部１２とによって挟まれて（挟まれた状態で）保持され、その他端を内輪ベース部２１と内輪着脱部２２とによって挟まれて（挟まれた状態で）保持されている。なお、図２において矢印ＳＴは、蒸気の流れる方向を示している。

上述したように、ダイヤフラム外輪１０は継手面ＤＰで分割されるため、図１に示すように、外輪ベース部１１は、外輪ベース部上半１１Ｕと外輪ベース部下半１１Ｄとに分割され（破線で示す）、外輪着脱部１２は、外輪着脱部上半１２Ｕと外輪着脱部下半１２Ｄとに分割される。同様に、内輪ベース部２１は、内輪ベース部上半２１Ｕと内輪部ベース下半２１Ｄとに分割され（破線で示す）、内輪着脱部２２は、内輪着脱部上半２２Ｕと内輪着脱部下半２２Ｄとに分割される。

本実施の形態では、外輪ベース部上半１１Ｕおよび外輪ベース部下半１１Ｄの各々が、半環状の一体物であり、図１に示すように、外輪ベース部上半１１Ｕの一部分に、外輪着脱部上半１２Ｕが軸方向から取り付けられ、外輪ベース部下半１１Ｄの一部分に、外輪着脱部下半１２Ｄが軸方向から取り付けられている。これに対し、外輪ベース部上半１１Ｕのうちの外輪着脱部上半１２Ｕが取り付けられない一部分には、当該一部分と協働して、具体的にはノズル翼３０の保持のための嵌合溝を形成して、ノズル翼３０を保持する外輪上方側非分割部１２Ｎ１が形成されている。同様に、外輪ベース部下半１１Ｄのうちの外輪着脱部下半１２Ｄが取り付けられない一部分にも、当該一部分と協働して、具体的にはノズル翼３０の保持のための嵌合溝を形成して、ノズル翼３０を保持する外輪下方側非分割部１２Ｎ２が形成されている。

外輪上方側非分割部１２Ｎ１は、図１に示すように、一対で形成されており、一方は、継手面ＤＰ（上側の継手面）の一方を含む部分であり、他方は、継手面ＤＰ（上側の継手面）の他方を含む部分である。図示の例において、各外輪上方側非分割部１２Ｎ１は、周方向に２０〜２５°程度の範囲を占めている。したがって、この例において、外輪着脱部上半１２Ｕは、外輪ベース部上半１１Ｕにおける１３０〜１４０°程度の範囲に取り付けられている。

外輪下方側非分割部１２Ｎ２も、一対で形成されており、一方は、継手面ＤＰ（下側の継手面）の一方を含む部分であり、他方は、継手面ＤＰ（下側の継手面）の他方を含む部分である。図示の例において、各外輪下方側非分割部１２Ｎ２は、上述と同様に、周方向に２０〜２５°程度の範囲を占めている。したがって、外輪着脱部下半１２Ｄも、外輪ベース部下半１１Ｄにおける１３０〜１４０°程度の範囲に取り付けられている。ここで、本実施の形態では、上述した被懸架部１０Ｓが、外輪ベース部下半１１Ｄのうちの外輪着脱部下半１２Ｄが取り付けられない一部分および外輪下方側非分割部１２Ｎに跨がって形成されている。

また、本実施の形態では、図１に示すように、外輪着脱部上半１２Ｕが、周方向で複数個（図示の例では、３つ）に分割されており、複数のセグメント１２ＵＳで構成されている。同様に、外輪着脱部下半１２Ｄが、周方向で複数個（図示の例では、３つ）に分割されており、複数のセグメント１２ＤＳで構成されている。

一方、本実施の形態では、外輪ベース部上半１１Ｕおよび外輪ベース部下半１１Ｄと同様に、内輪ベース部上半２１Ｕおよび内輪ベース部下半２１Ｄの各々も、半環状の一体物であり、図１に示すように、内輪ベース部上半２１Ｕの一部分に、内輪着脱部上半２２Ｕが軸方向から取り付けられ、内輪ベース部下半２１Ｄの一部分に、内輪着脱部下半２２Ｄが軸方向から取り付けられている。

内輪ベース部上半２１Ｕのうちの内輪着脱部上半２２Ｕが取り付けられない一部分には、当該一部分と協働して、具体的にはノズル翼３０の保持のための嵌合溝を形成して、ノズル翼３０を保持する内輪上方側非分割部２２Ｎ１が形成されている。内輪上方側非分割部２２Ｎ１も、一対で形成されており、一方は、継手面ＤＰ（上側の継手面）の一方を含む部分であり、他方は、継手面ＤＰ（上側の継手面）の他方を含む部分である。図示の例において、各内輪上方側非分割部２２Ｎ１も、周方向に２０〜２５°程度の範囲を占めている。したがって、内輪着脱部上半２２Ｕも、内輪ベース部上半２１Ｕにおける１３０〜１４０°程度の範囲に取り付けられている。

また、内輪ベース部下半２１Ｄのうちの内輪着脱部下半２２Ｄが取り付けられない一部分にも、当該一部分と協働して、具体的にはノズル翼３０の保持のための嵌合溝を形成して、ノズル翼３０を保持する内輪下方側非分割部２２Ｎ２が形成されている。内輪下方側非分割部２２Ｎ２も、図１に示すように、一対で形成されており、一方は、継手面ＤＰ（下側の継手面）の一方を含む部分であり、他方は、継手面ＤＰ（下側の継手面）の他方を含む部分である。図示の例において、各内輪下方側非分割部２２Ｎ２も、周方向に２０〜２５°程度の範囲を占めている。したがって、内輪着脱部下半２２Ｄも、内輪ベース部下半２１Ｄにおける１３０〜１４０°程度の範囲に取り付けられている。

さらに、図１に示すように、内輪着脱部上半２２Ｕも、周方向で複数個（図示の例では、３つ）に分割されており、複数のセグメント２２ＵＳで構成されている。内輪着脱部下半２２Ｄも、周方向で複数個（図示の例では、３つ）に分割されており、複数のセグメント２２ＤＳで構成されている。

図２は、外輪ベース部上半１１Ｕの上部および当該上部に取り付けられる外輪着脱部上半１２Ｕのセグメント１２ＵＳの一つの断面を示している。図２に示すように、外輪ベース部１１は、セグメント１２ＵＳが取り付けられる蒸気入口側の領域に、径方向に沿って延びる平坦状の面を有し、当該面に、軸方向における蒸気入口側から出口側に延びる螺子切りされたボルト孔１１Ａが形成されている。またセグメント１２ＵＳは、径方向に沿って延びる平坦状の面を蒸気出口側に有し、セグメント１２ＵＳには、蒸気入口側の面から当該蒸気出口側の面を軸方向に貫通し且つボルト孔１１Ａに重ね合わされる貫通孔１２Ａが形成されている。

これにより、外輪着脱部上半１２Ｕを構成する各セグメント１２ＵＳは、その蒸気出口側の面を軸方向における蒸気入口側から外輪ベース部１１の蒸気入口側の面に当接させた状態で、ボルト１３を締結されることで、外輪ベース部１１に取り付けられるようになっている。なお、外輪ベース部下半１１Ｄおよび外輪着脱部下半１２Ｄを構成する各セグメント１２ＤＳも、上述と同様の構造を有している。

そして図２に示すように、外輪ベース部１１に各セグメント１２ＵＳ，１２ＤＳ（外輪着脱部上半１２Ｕおよび外輪着脱部下半１２Ｄ）が取り付けられた際には、ノズル翼３０の一端を嵌合保持する嵌合溝１４が形成される。この嵌合溝１４は、径方向内側に開口して周方向に延びている。嵌合溝１４は、外輪ベース部１１の内周面に形成され、径方向内側および軸方向における蒸気入口側に開口し、且つ周方向に延びる溝１４Ａと、各セグメント１２ＵＳ，１２ＤＳの内周面に形成され、径方向内側および軸方向における蒸気出口側に開口し、且つ周方向に延びる溝１４Ｂと、で構成されている。このうち、各セグメント１２ＵＳ側に形成される溝１４Ｂは、径方向外側の部分が内側の部分よりも軸方向に深く形成され、径方向外側の部分と内側の部分との間に軸方向に延びる段差面１４Ｃが形成されている。なお、外輪ベース部１１と外輪上方側非分割部１２Ｎ１および外輪下方側非分割部１２Ｎ２との間においては、嵌合溝１４と同様の断面形状の嵌合溝が形成されている。

また、図２に示すように、内輪ベース部２１も、セグメント２２ＵＳが取り付けられる蒸気入口側の領域に、径方向に沿って延びる平坦状の面を有し、当該面に、軸方向における蒸気入口側から出口側に延びる螺子切りされたボルト孔２１Ａが形成されている。またセグメント２２ＵＳは、径方向に沿って延びる平坦状の面を蒸気出口側に有し、セグメント２２ＵＳには、蒸気入口側の面から当該蒸気出口側の面を軸方向に貫通し且つボルト孔２１Ａに重ね合わされる貫通孔２２Ａが形成されている。

これにより、内輪着脱部上半２２Ｕを構成する各セグメント２２ＵＳは、その蒸気出口側の面を軸方向における蒸気入口側から内輪ベース部２１の蒸気入口側の面に当接させた状態で、ボルト２３が締結されることで、内輪ベース部２１に取り付けられるようになっている。なお、内輪ベース部下半２１Ｄおよび内輪着脱部下半２２Ｄを構成する各セグメント２２ＤＳも、上述と同様の構造を有している。

そして図２に示すように、内輪ベース部２１に各セグメント２２ＵＳ，２２ＤＳ（内輪着脱部上半２２Ｕおよび内輪着脱部下半２２Ｄ）が取り付けられた際には、ノズル翼３０の他端を嵌合保持する嵌合溝２４が形成される。この嵌合溝２４は、径方向外側に開口して周方向に延びている。嵌合溝２４は、内輪ベース部２１の内周面に形成され、径方向外側および軸方向における蒸気入口側に開口し、且つ周方向に延びる溝２４Ａと、各セグメント２２ＵＳの内周面に形成され、径方向外側および軸方向における蒸気出口側に開口し、且つ周方向に延びる溝２４Ｂと、で構成されている。なお、内輪ベース部２１と内輪上方側非分割部２２Ｎ１および内輪下方側非分割部２２Ｎ２との間においては、嵌合溝２４と同様の断面形状の嵌合溝が形成されている。

上述のように形成される嵌合溝１４，２４によってノズル翼３０がダイヤフラム外輪１０およびダイヤフラム内輪２０に保持される。図２および図３に示すように、ノズル翼３０は、その一端に設けられ外輪ベース部１１と外輪着脱部１２とによって保持される外側植込み部３１と、その他端に設けられ内輪ベース部２１と内輪着脱部２２とによって保持される内側植込み部３２と、外側植込み部３１および内側植込み部３２を連結する流線形状の翼部３３と、を有する。

外側植込み部３１は、翼部３３の一端に固定され、外輪ベース部１１および外輪着脱部１２の内周面に沿って延びる板状の連結板部３１Ａと、連結板部３１Ａから径方向の外側に突出し且つ周方向に延びる柱状部３１Ｂと、柱状部３１Ｂの先端側から蒸気入口側に延びるフック部３１Ｃと、を有する。柱状部３１が、外輪ベース部１１および外輪着脱部１２によって形成される嵌合溝１４に嵌合され、フック部３１Ｃは径方向にて段差面１４Ｃに対向した状態となっている。これにより、ノズル翼３０の一端がダイヤフラム外輪１０に保持される。

また、内側植込み部３２は、翼部３３の他端に固定され、内輪ベース部２１および内輪着脱部２２の内周面に沿って延びる板状の連結板部３２Ａと、連結板部３２Ａから径方向の内側に突出し且つ周方向に延びる柱状部３２Ｂと、を有する。柱状部３２が、内輪ベース部２１および内輪着脱部２２によって形成される嵌合溝２４に嵌合されている。これにより、ノズル翼３０の他端がダイヤフラム内輪２０に保持される。

ここで、本実施の形態では、図３に示すように、外側植込み部３１の周方向の一方側に位置する周方向外面３１Ｒ１と周方向の他方側に位置する周方向外面３１Ｒ２の各々が、周方向の一方側に向けて凸となる円弧状に形成され、且つ、内側植込み部３２の周方向の一方側に位置する周方向外面３２Ｒ１と周方向の他方側に位置する周方向外面３２Ｒ２の各々が、周方向の一方側に向けて凸となる円弧状に形成されている。複数のノズル翼３０は、ダイヤフラム外輪１０とダイヤフラム内輪２０との間に周方向に並んで保持された際に、外側植込み部３１の周方向外面３１Ｒ１は隣接するノズル翼３０の外側植込み部３１の周方向外面３１Ｒ２に接するようになっている。内側植込み部３２も同様である。

図４は、図３のIV−IV線からノズル翼３０を見た図を示している。図４に示すように、本実施の形態では、複数のノズル翼３０のうちの一部のノズル翼３０において、内側植込み部３２の周方向外面３２Ｒ１，３２Ｒ２の各々が、径方向に沿って見た場合に、同心の円弧となっている。図示省略するが、外側植込み部３１の周方向外面３１Ｒ１，３１Ｒ２の各々も、径方向に沿って見た場合に、同心の円弧となっている。このような構成のノズル翼３０によれば、図４に示すように隣接するノズル翼３０と接した状態であっても、図中の矢印に示すように、回し抜くことが可能となる。

次に、本実施の形態の作用について説明する。

本実施の形態に係る組立式ノズルダイヤフラム１を組み立てる際には、一例として、まず、外輪ベース部上半１１Ｕに外輪着脱部上半１２Ｕ（セグメント１２ＵＳ）が取り付けられることで、外輪上半部１０Ｕが組み立てられ、外輪ベース部下半１１Ｄに外輪着脱部下半１２Ｄ（セグメント１２ＤＳ）が取り付けられることで、外輪下半部１０Ｄが組み立てられる。また、内輪ベース部上半２１Ｕに内輪着脱部上半２２Ｕ（セグメント２２ＵＳ）が取り付けられることで、内輪上半部２０Ｕが組み立てられ、内輪ベース部下半２１Ｄに内輪着脱部下半２２Ｄ（セグメント２２ＤＳ）が取り付けられることで、内輪下半部２０Ｄが組み立てられる。

次いで、外輪上半部１０Ｕと内輪上半部２０Ｕとが沿う状態に配置され、継手面ＤＰの一方から他方に向けてノズル翼３０が嵌合溝１４に順次挿入される。また、外輪下半部１０Ｄと内輪下半部２０Ｄとが沿う状態に配置され、継手面ＤＰの一方から他方に向けてノズル翼３０が嵌合溝２４に順次挿入される。その後、ノズル翼３０を保持した外輪上半部１０Ｕおよび内輪上半部２０Ｕと、ノズル翼３０を保持した外輪下半部１０Ｄおよび内輪下半部２０Ｄとを結合することにより、組立式ノズルダイヤフラム１の組立が完了する。

一方、組立後、例えば、ノズル翼３０に損傷が生じた場合に、外輪ベース部１１から外輪着脱部上半１２Ｕおよび／または外輪着脱部下半１２Ｄを取り外すとともに、内輪ベース部２１から内輪着脱部上半２２Ｕおよび／または内輪着脱部下半２２Ｄを取り外すことにより、ノズル翼３０を軸方向に沿って取り外し可能な状態となる。これにより、図１０乃至図１２に示した一般的な組立式ノズルダイヤフラム１００のように、ノズル翼を周方向に大きく移動させて回し抜く必要がなくなる。

したがって、本実施の形態によれば、ノズル翼３０の取り出し作業を効率的に行うことができ、またノズル翼３０の取り出し後のノズル翼３０の組立作業も効率的に行うことができる。

とりわけ、本実施の形態では、複数のノズル翼３０のうちの一部のノズル翼３０において、外側植込み部３１の周方向外面３１Ｒ１，３１Ｒ２の各々が、径方向に沿って見た場合に、同心の円弧となっており、内側植込み部３２の周方向外面３２Ｒ１，３２Ｒ２の各々が、径方向に沿って見た場合に、同心の円弧となっている。これにより、図４に示したように、取り出し対象のノズル翼３０が隣接するノズル翼３０と接した状態であっても、矢印に示すように、回し抜くことが可能であるため、取り出し作業を極めて容易に行うことができる。

なお、ノズル翼３０の取り出しの際には、取り出し対象のノズル翼３０とは異なるノズル翼３０を周方向にずらして、取り出し対象のノズル翼３０から隣接する他のノズル翼３０を引き離し、当該取り出し対象のノズル翼３０を取り出してもよい。このような取り出しを行う場合には、外側植込み部３１の周方向外面３１Ｒ１，３１Ｒ２等が、同心の円弧となっていなくてもよい。

また、外輪着脱部１２（１２Ｕ，１２Ｄ）が周方向に分割され、内輪着脱部２２（２２Ｕ，２２Ｄ）が周方向で複数個に分割されている。これにより、取り出しが所望されるノズル翼３０を取り出す際に、必要以上に外輪着脱部１２を取り外す必要性をなくすことができるため、ノズル翼３０の取り出し作業の効率を向上させることができる。

また、外輪ベース部１１のうちの継手面ＤＰを含む一部分には、外輪着脱部１２が取り付けられておらず、外輪ベース部１１の当該一部分と協働してノズル翼３０を保持する外輪側非分割部（外輪上方側非分割部１２Ｎ１、外輪下方側非分割部１２Ｎ２）が一体に形成されている。また、内輪ベース部２１のうちの継手面ＤＰを含む一部分にも、内輪着脱部２２が取り付けられておらず、内輪ベース部２１の当該一部分と協働してノズル翼３０を保持する内輪側非分割部（内輪上方側非分割部２２Ｎ１、内輪下方側非分割部２２Ｎ２）が一体に形成されている。これにより、軸方向における分割の影響により生じ得る、外輪上半部１０Ｕと外輪下半部１０Ｄとの連結、および、内輪上半部２０Ｕと内輪下半部２０Ｄとの連結の際の位置精度の低下も抑制できる。

また、組立式ノズルダイヤフラム１が設置される際に用いられる被懸架部１０Ｓが、外輪下半部１０Ｄにおける外輪ベース部すなわち外輪ベース部下半１１Ｄのうちの外輪着脱部１２が取り付けられていない一部分および当該一部分に一体に形成された外輪下方側非分割部１２Ｎ２に形成されている。これにより、軸方向における分割の影響により生じ得る、組立式ノズルダイヤフラム１の設置の際の位置精度の低下も抑制できる。

＜他の実施の形態＞
以下では、本発明の他の実施の形態について説明する。なお、以下で説明する第２乃至第６の実施の形態における、第１の実施の形態と同様の部分には、同一の符号を示し、説明を省略する。

（第２の実施の形態）
図５は、第２の実施の形態に係る組立式ノズルダイヤフラムの径方向に沿う断面図である。図５に示すように、本実施の形態では、外輪ベース部１１と外輪着脱部１２との間に、凸部５１Ａと、外輪ベース部１１に外輪着脱部１２が取り付けられる際に、凸部５１Ａが着脱可能に挿入される凹部５１Ｂとを有する位置決め構造５１が設けられている。また、内輪ベース部２１と内輪着脱部２２との間に、凸部５２Ａと、内輪ベース部２１に内輪着脱部２２が取り付けられる際に、凸部５２Ａが着脱可能に挿入される凹部５２Ｂとを有する位置決め構造５２が設けられている。

位置決め構造５１において、凸部５１Ａは、外輪着脱部１２の軸方向における蒸気出口側を向く面に形成され、凹部５１Ｂは、外輪ベース部１１の軸方向における蒸気入口側を向く面に形成されている。同様に、位置決め構造５２において、凸部５２Ａは、内輪着脱部２２の軸方向における蒸気出口側を向く面に形成され、凹部５２Ｂは、内輪ベース部２１の軸方向における蒸気入口側を向く面に形成されている。上述の凸部５１Ａ，５２Ａの形状は、周方向に長尺に延びるブロック状や円柱状等の任意の形状が採用され得る。凹部５２Ａ，５２Ｂは、凸部５１Ａ，５２Ａの形状に整合する形状に形成される。

本実施の形態によれば、外輪ベース部１１に外輪着脱部１２を取り付ける際、および、内輪ベース部２１に内輪着脱部２２を取り付ける際の作業性を向上できる。なお、本実施の形態では、外輪ベース部１１と外輪着脱部１２との間、および、内輪ベース部２１と内輪着脱部２２との間に、位置決め構造５１，５２が設けられるが、いずれか一方のみに設けられてもよい。また、凸部５１Ａ，５２Ａと凹部５１Ｂ，５２Ｂの形成位置は、本実施の形態とは逆の関係であってもよい。また、第１の実施の形態のように、例えば外輪着脱部１２がセグメントに分割される場合には、各セグメントとこれに対応する外輪ベース部１１の取付領域との間に、複数の位置決め構造５１が設けられてもよい。

（第３の実施の形態）
図６は、第３の実施の形態に係る組立式ノズルダイヤフラムの径方向に沿う断面図である。図６に示すように、本実施の形態では、外輪着脱部１２が、外輪ベース部１１に軸方向の一方側（蒸気入口側）から取り付けられる第１外輪着脱部１２１と、外輪ベース部１１に軸方向の他方側（蒸気出口側）から取り付けられる第２外輪着脱部１２２と、で構成されている。

そして、複数のノズル翼３０から構成される２列のノズル翼列のうちの一方のノズル翼列のノズル翼３０の一端が、外輪ベース部１１と第１外輪着脱部１２１との間で保持され、他方のノズル翼列のノズル翼３０の一端が、外輪ベース部１１と第２外輪着脱部１２２との間で保持されている。また、一方のノズル翼列のノズル翼３０の他端および他方のノズル翼列のノズル翼３０の他端は、各別に、内輪ベース部２１と内輪着脱部２２とを有するダイヤフラム内輪２０によって保持されている。

本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。なお、第１の実施の形態のように、外輪ベース部１１と外輪着脱部１２とが継手面ＤＰで分割される場合、第１外輪着脱部１２１および第２外輪着脱部１２２も分割されることになる。また、第１外輪着脱部１２１および第２外輪着脱部１２２は、周方向で複数個のセグメントに分割されてもよい。

（第４の実施の形態）
図７は、第４の実施の形態に係る組立式ノズルダイヤフラムの径方向に沿う断面図である。図７に示すように、本実施の形態では、内輪着脱部２２が、内輪ベース部２１に軸方向の一方側（蒸気入口側）から取り付けられる第１内輪着脱部２２１と、内輪ベース部２１に軸方向の他方側（蒸気出口側）から取り付けられる第２内輪着脱部２２２と、で構成されている。

そして、複数のノズル翼３０から構成される２列のノズル翼列のうちの一方のノズル翼列のノズル翼３０の一端および他方のノズル翼列のノズル翼３０の一端が、各別に、外輪ベース部１１と外輪着脱部１２とを有するダイヤフラム外輪１０によって保持されている。また、一方のノズル翼列のノズル翼３０の他端が、内輪ベース部２１と第１内輪着脱部２２１との間で保持され、他方のノズル翼列のノズル翼３０の他端が、内輪ベース部２１と第２内輪着脱部２２２との間で保持されている。

本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。なお、第１の実施の形態のように、内輪ベース部２１と内輪着脱部２２とが継手面ＤＰで分割される場合、第１内輪着脱部２２１および第２内輪着脱部２２２も分割されることになる。また、第１内輪着脱部２２１および第２内輪着脱部２２２は、周方向で複数個のセグメントに分割されてもよい。

（第５の実施の形態）
図８Ａは、第５の実施の形態に係る組立式ノズルダイヤフラムの径方向に沿う断面図であり、図８Ｂは、図８Ａの矢印IIIVから組立式ノズルダイヤフラムを見た図である。

図８Ａおよび図８Ｂに示すように、本実施の形態では、外輪ベース部１１および外輪着脱部１２に、径方向の外側から着脱可能に挿入され、外輪ベース部１１および外輪着脱部１２の周方向および軸方向の相対移動を規制する位置決め部材８１が、設けられている。位置決め部材８１は、Ｈ型に形成されており、断面視において、互いに離間して対向する対向辺８１Ａ，８１Ｂと、対向辺８１Ａ，８１Ｂを連結する連結辺８１Ｃと、を有している。外輪ベース部１１の外周面には、対向辺８１Ａが挿入される周方向に延びる孔が形成され、外輪着脱部１２の外周面には、対向辺８１Ｂが挿入される周方向に延びる孔が形成され、さらに、外輪ベース部１１および外輪着脱部１２の外周面には、これらに跨がって軸方向に延びる孔が形成されている。

本実施の形態によれば、Ｈ型の位置決め部材８１によって、外輪ベース部１１および外輪着脱部１２の周方向および軸方向の相対移動が規制されるため、ボルトを用いず外輪ベース部１１に外輪着脱部１２を取り付けることができる。また、外輪ベース部１１および外輪着脱部１２の取付作業の作業性を向上できる。なお、このような位置決め部材８１は、断面形状が矩形状等に形成され、周方向の相対移動を規制する構成であっても、取付作業の作業性を向上できる。

（第６の実施の形態）
図９は、第６の実施の形態に係る組立式ノズルダイヤフラムの径方向に沿う断面図である。図９に示すように、本実施の形態では、外輪ベース部１１と外輪着脱部１２との間、および、内輪ベース部２１と内輪着脱部２２との間に、軸方向に沿って着脱可能に挿入される位置決めピン６１，６２が、設けられている。

本実施の形態によれば、位置決めピン６１，６２が外輪ベース部１１に対する外輪着脱部１２および内輪ベース部２１に対する内輪着脱部２２の廻り止めとして機能し、例えば、外輪ベース部１１に外輪着脱部１２を取り付ける際、および、内輪ベース部２１に内輪着脱部２２を取り付ける際の作業性を向上できる。また、外輪ベース部１１と外輪着脱部１２との間および内輪ベース部２１と内輪着脱部２２との間のがたつきを防止することができる。

なお、本実施の形態では、外輪ベース部１１と外輪着脱部１２との間、および、内輪ベース部２１と内輪着脱部２２との間に、位置決めピン６１，６２が設けられるが、いずれか一方のみに設けられてもよい。

以上、本発明の各実施の形態を説明したが、上記の実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、本実施の形態では、外輪着脱部１２および内輪着脱部２２が周方向で複数個に分割されている構成が例示されたが、外輪ベース部１１や内輪ベース部２１も、周方向で複数個に分割されていてもよい。また、外輪着脱部１２および内輪着脱部２２は、分割されていなくもよい。

１ 組立式ノズルダイヤフラム、２ 車室、２Ｓ 懸架部、１０ ダイヤフラム外輪
１０Ｕ 外輪上半部、１０Ｄ 外輪下半部、１０Ｓ 被懸架部、１１ 外輪ベース部、１１Ｕ 外輪ベース部上半、１１Ｄ 外輪ベース部下半、１２ 外輪着脱部、１２１ 第１外輪着脱部、１２２ 第２外輪着脱部、１２Ｕ 外輪着脱部上半、１２ＵＳ セグメント、１２Ｄ 外輪着脱部下半、１２ＤＳ セグメント、１２Ｎ１ 外輪上方側非分割部（外輪側非分割部）、１２Ｎ２ 外輪下方側非分割部（外輪側非分割部）、２０ ダイヤフラム内輪、２０Ｕ 内輪上半部、２０Ｄ 内輪下半部、２１ 内輪ベース部、２１Ｕ 内輪ベース部上半、２１Ｄ 内輪ベース部下半、２２ 内輪着脱部、２２１ 第１内輪着脱部
２２２ 第２内輪着脱部、２２Ｕ 内輪着脱部上半、２２ＵＳ セグメント、２２Ｄ 内輪着脱部下半、２２ＤＳ セグメント、２２Ｎ１ 内輪上方側非分割部（内輪側非分割部）、２２Ｎ２ 内輪下方側非分割部（内輪側非分割部）、３０ ノズル翼、３１ 外側植込み部、３１Ｒ１，３１Ｒ２，３２Ｒ１，３２Ｒ２ 周方向外面、３２ 内側植込み部、３３ 翼部、５１，５２ 位置決め構造、５１Ａ，５２Ａ 凸部、５１Ｂ，５２Ｂ 凹部、８１ 位置決め部材、ＤＰ 継手面。

Claims (11)

1. 蒸気タービン用の組立式ノズルダイヤフラムであって、
   ダイヤフラム外輪と、前記ダイヤフラム外輪の径方向の内側に配置されるダイヤフラム内輪と、前記ダイヤフラム外輪および前記ダイヤフラム内輪の間に周方向に並んだ状態で保持される複数のノズル翼と、を備え、
   前記ダイヤフラム外輪は、外輪ベース部と、前記外輪ベース部に軸方向から着脱可能に取り付けられる外輪着脱部と、を有し、
   前記ダイヤフラム内輪は、内輪ベース部と、前記内輪ベース部に軸方向から着脱可能に取り付けられる内輪着脱部と、を有し、
   前記ノズル翼の各々は、その一端を前記外輪ベース部と前記外輪着脱部とによって挟まれて保持され、その他端を前記内輪ベース部と前記内輪着脱部とによって挟まれて保持されている、
   ことを特徴とする組立式ノズルダイヤフラム。
2. 前記外輪着脱部は、前記外輪ベース部に軸方向の一方側から取り付けられる第１外輪着脱部と、前記外輪ベース部に軸方向の他方側から取り付けられる第２外輪着脱部と、で構成され、
   複数の前記ノズル翼から構成される２列のノズル翼列のうちの一方のノズル翼列のノズル翼が、前記外輪ベース部と前記第１外輪着脱部との間で保持され、他方のノズル翼列のノズル翼が、前記外輪ベース部と前記第２外輪着脱部との間で保持されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の組立式ノズルダイヤフラム。
3. 前記内輪着脱部は、前記内輪ベース部に軸方向の一方側から取り付けられる第１内輪着脱部と、前記内輪ベース部に軸方向の他方側から取り付けられる第２内輪着脱部と、で構成され、
   複数の前記ノズル翼から構成される２列のノズル翼列のうちの一方のノズル翼列のノズル翼が、前記内輪ベース部と前記第１内輪着脱部との間で保持され、他方のノズル翼列のノズル翼が、前記内輪ベース部と前記第２内輪着脱部との間で保持されている、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の組立式ノズルダイヤフラム。
4. 前記外輪ベース部、前記外輪着脱部、前記内輪ベース部および前記内輪着脱部のうちの少なくともいずれかが周方向で複数個に分割されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の組立式ノズルダイヤフラム。
5. 前記ダイヤフラム外輪および前記ダイヤフラム内輪の各々は、径方向に沿う継手面で分割され、
   前記外輪ベース部のうちの前記継手面を含む一部分には、前記外輪着脱部が取り付けられておらず、前記外輪ベース部の当該一部分と協働して前記ノズル翼を保持する外輪側非分割部が一体に形成されており、
   前記内輪ベース部のうちの前記継手面を含む一部分には、前記内輪着脱部が取り付けられておらず、前記内輪ベース部の当該一部分と協働して前記ノズル翼を保持する内輪側非分割部が一体に形成されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の組立式ノズルダイヤフラム。
6. 当該組立式ノズルダイヤフラムは、前記継手面が水平方向に沿うように設置されるようになっており、
   当該組立式ノズルダイヤフラムが設置される際に、前記継手面よりも下方に位置する前記外輪ベース部、前記外輪着脱部および前記外輪側非分割部からなる外輪下半部に、前記継手面の延在方向において対向する一対の被懸架部が形成されており、
   前記被懸架部の各々は、前記外輪下半部における前記外輪ベース部のうちの前記外輪着脱部が取り付けられていない前記一部分および／または当該一部分に一体に形成された前記外輪側非分割部に形成されており、
   前記被懸架部の各々は、車室に形成される懸架部に懸架されるようになっている、
   ことを特徴とする請求項５に記載の組立式ノズルダイヤフラム。
7. 前記外輪ベース部と前記外輪着脱部との間、および、前記内輪ベース部と前記内輪着脱部との間の少なくともいずれか一方に、凸部と、当該凸部が着脱可能に挿入される凹部とを有する位置決め構造が設けられている、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の組立式ノズルダイヤフラム。
8. 前記外輪ベース部および前記外輪着脱部に、径方向の外側から着脱可能に挿入され、前記外輪ベース部および前記外輪着脱部の少なくとも周方向の相対移動を規制する位置決め部材をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の組立式ノズルダイヤフラム。
9. 前記外輪ベース部と前記外輪着脱部との間、および、前記内輪ベース部と前記内輪着脱部との間の少なくともいずれか一方に、軸方向に沿って着脱可能に挿入される位置決めピンをさらに備える、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の組立式ノズルダイヤフラム。
10. 前記ノズル翼は、前記外輪ベース部と前記外輪着脱部とによって保持される外側植込み部と、前記内輪ベース部と前記内輪着脱部とによって保持される内側植込み部と、を有し、
    前記外側植込み部の周方向の両側に位置する周方向外面の各々は、周方向の一方側に向けて凸となる円弧状に形成され、且つ、前記内側植込み部の周方向の両側に位置する周方向外面の各々は、周方向の一方側に向けて凸となる円弧状に形成され、
    前記外側植込み部の周方向外面の各々および前記内側植込み部の周方向外面の各々は、径方向に沿って見た場合に、同心の円弧となっている、
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の組立式ノズルダイヤフラム。
11. 請求項１乃至１０のいずれかに記載の組立式ノズルダイヤフラムを備える、蒸気タービン。

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