JP3746736B2 - Steam turbine - Google Patents

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JP3746736B2
JP3746736B2 JP2002154228A JP2002154228A JP3746736B2 JP 3746736 B2 JP3746736 B2 JP 3746736B2 JP 2002154228 A JP2002154228 A JP 2002154228A JP 2002154228 A JP2002154228 A JP 2002154228A JP 3746736 B2 JP3746736 B2 JP 3746736B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、蒸気タービンに関し、更に詳しくは、蒸気から車室への熱伝達を遮蔽するシールドを備えると共に、このシールドの蒸気流れによる壊食を抑制する手段を備えた蒸気タービンに関する。
【0002】
【従来の技術】
蒸気から車室への熱伝達を遮蔽するシールドを備える蒸気タービンは、現在公知となっている。かかる蒸気タービンとしては、特開平6−129207号公報に記載される技術が知られている。図5は、従来の蒸気タービンの全体構成を示す側面断面図であり、図6は、図5に記載した蒸気タービンの要部を示すA視断面図である。この蒸気タービン100は、翼車101と、高圧タービン102および中圧タービン103と、これらを内部に収容する車室110とを含み構成される。車室110は、上部車室110aと下部車室110bとに水平方向に分割可能であり、これらをフランジ部111、111にてボルト結合112して構成される(図6参照)。また、蒸気タービン100は、翼車101の外周に鋳製のダミー120を有する。ダミー120は、高圧タービン102と中圧タービン103とを仕切り、車室110内にて蒸気の内部漏れを抑制する筒状部材である。また、このダミー120は、中圧タービン103側にて蒸気の流路壁の一部を構成し、高圧タービン102側にてノズル室104を構成する、いわゆる、ノズル室一体型のダミー120である。
【0003】
また、車室110の外周には、高圧管台113と中圧管台114とがそれぞれ4基ずつ突出して形成され、外部から車室110内部への蒸気の入口部115、116を構成している(図6参照)。図7は、図6に記載した蒸気タービン100の要部を示す拡大断面図であり、図8は、図6に記載した蒸気タービン100のB−B断面図である。車室110内部には、導入した蒸気を均等に蒸気通路105に配分する蒸気室106が形成され、中圧管台114の入口部115はこの蒸気室106に通じている。蒸気室106には、鉄板を板金加工して形成したシールド130が設置される。
【0004】
シールド130は、環状の本体部131と、本体部131の側面に溶接した管状の袖部132と、本体部131の片側縁部に形成した背面部133とを含み構成される(図9参照)。シールド130は、袖部132を車室110の内側から中圧管台114に挿入し、中圧管台114内周に設けられた段差部139に袖口135を当てて設置される。また、シールド130は、車室110の内壁との間に隙間134を設けつつ本体部131をピン140で係留して設置される。これにより、シールド130は、車室110の内壁107を被覆して蒸気からの熱伝導を遮蔽する。また、袖部132の袖口135外周と中圧管台114の入口部115内周との隙間134には、環状のシール部材136が挟み込まれ、内部蒸気と隙間134内の蒸気との対流を抑止している(図7参照)。また、本体部131および背面部133の外周にもシール部材137a、137bが挟み込まれ、隙間134を封止している。なお、車室110は、シールド130を内壁107に係留した後に組み立てられる。
【0005】
この従来の蒸気タービン100において、蒸気は、中圧管台114の入口部115から車室110内に導入され、シールド130の袖部132を通って蒸気室106に流入する。このとき、シールド130は、車室110の内壁107を被覆して、蒸気から車室110への熱伝達を遮蔽する。これにより、車室110の熱変形を抑制してボルト112のクリープを防止し、締め付け力の低下による蒸気漏れ等の問題点を解決していた。なお、蒸気は、その後、蒸気室106から蒸気通路105を通って中圧タービン103に流入し、翼車101にて回転エネルギーに変換される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、上記のシールド130は広く用いられているが、蒸気によるシールド130の壊食については、従来、問題とされておらず、その解決手段はほとんど研究されていない。しかしながら、今後、高温高圧仕様の蒸気タービンの開発が進むにつれて種々の問題が生じうる。すなわち、上記従来の蒸気タービン100では、シールド130を板金溶接により形成していたため、袖部132の付け根付近138の内周面は、角張った形状を有する。このため、蒸気の流速が高い場合にはこの付近にて蒸気の渦が発生し、シールド130が壊食されて剥離するという問題点が生じうる。
【0007】
また、従来、シールド130とダミー120とは、用途および機能が異なると共に設置位置や設置工程も異なることから、本来別体により構成するのが当業者の常識であった。このため、これらの部材間には当然に不連続部121が生じていた。しかしながら、流路壁に高温高圧の蒸気を流せば、この不連続部121にて壊食が生ずるおそれがある。
【0008】
そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、蒸気によるシールド(熱遮蔽部材)の壊食を抑制することができる蒸気タービンを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、この発明である蒸気タービン(請求項1)は、タービンを内部に収容する車室と、前記車室に形成されると共に、前記車室外部から内部への蒸気の入口部となる管台と、前記車室の内部にて前記蒸気の流路壁を構成すると共に、前記蒸気から前記車室への熱伝達を遮蔽するシールドとを含み、且つ、前記シールドは、前記蒸気による当該シールドの壊食を抑止する壊食抑止手段を有することを特徴とする。
【0010】
この発明において、シールドは、蒸気から車室への熱伝達を遮蔽して、車室の熱変形によるクリープ等の弊害を抑止する。また、壊食抑止手段は、蒸気によるシールドの壊食を抑制する。これにより、シールドの剥離等を抑制して蒸気の内部漏れを防止する。なお、蒸気の流路壁を構成するとは、シールドが蒸気の流路壁のすべてを構成する場合に限られず、一部を構成する場合も含むものとする。また、流路壁とは、蒸気の流路を仕切る壁をいい、蒸気室の壁やタービンの蒸気通路等が含まれる。
【0011】
また、この発明である蒸気タービン(請求項2)は、請求項1に記載の蒸気タービンにおいて、前記シールドは、前記車室の内壁上に設置される本体部と、前記本体部から延出されると共に、前記車室の内部側から前記管台に差し込み設置される袖部とを含み、且つ、前記壊食抑止手段は、前記袖部の付け根付近の内周面を前記蒸気の流れに沿う略流線形状に形成したことを特徴とする。
【0012】
この発明において、袖部の付け根付近の内周面は、略流線形状に形成されるので、蒸気流れに対する抵抗を減少させる。これにより、袖部付け根付近での蒸気渦の発生が抑制されて、シールドの壊食を抑止できる。なお、袖部の長さは特に限定がなく、付け根付近の内周面を略流線形状に形成できる長さであれば足りる。
【0013】
また、この発明である蒸気タービン(請求項3)は、請求項1または2に記載の蒸気タービンにおいて、さらに、前記袖部と前記本体部とは、一体形成されたことを特徴とする。これにより、従来の板金溶接による形成と比較して、袖部の付け根付近の内周面を任意の形状に、より容易に形成できる。
【0014】
また、この発明である蒸気タービン(請求項4)は、請求項1〜3のいずれか一つに記載の蒸気タービンにおいて、前記壊食抑止手段は、前記袖部の袖口を上流側から被覆して設置されると共に、前記蒸気の流路を規制して前記蒸気を前記袖口の内側に導くフィンを含むことを特徴とする。これにより、蒸気による袖口の壊食を抑制できる。
【0015】
また、この発明である蒸気タービン(請求項5)は、請求項1〜4のいずれか一つに記載の蒸気タービンにおいて、さらに、前記蒸気の流路壁を構成すると共に、前記車室内にて前記タービンを仕切り蒸気の内部漏れを防止するダミーを含み、且つ、前記シールドは、前記ダミーに一体形成されたことを特徴とする。
【0016】
この発明において、シールドはダミーに一体形成されるので、これらが構成する蒸気の流路壁を一体として設計、形成できる。また、シールドの係留部材等の部品を省略できるので、製造工程が簡略化できる、構造上の強度が増す、蒸気の内部漏れをより効果的に防止できる等の種々の利益がある。なお、蒸気の流路壁を構成するとは、シールドが蒸気の流路壁のすべてを構成する場合に限られず、一部を構成する場合も含むものとする。また、流路壁とは、蒸気の流路を仕切る壁をいい、蒸気室の壁やタービンの蒸気通路等が含まれる。また、ダミーには、ノズル室一体型ダミーの他に単独型ダミーや仕切板等も含まれる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態の構成要素には、当業者が通常設計変更できるものが含まれるものとする。
【0018】
図1は、この発明にかかる実施の形態である蒸気タービンを示す全体構成図である。同図において、上記従来の蒸気タービン100と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。この蒸気タービン1は、翼車101と、高圧タービン102および中圧タービン103と、これらを内部に収容する車室110とを含み構成される。また、翼車101の外周には、高圧タービン102と中圧タービン103とを仕切ると共に、高圧タービン102のノズル室104と一体形成される鋳製のダミー120が設置される。また、車室110の外周には、高圧管台113と中圧管台114とがそれぞれ4基ずつ突出して形成され、これらは、外部から車室110内部に導入される蒸気の入口部115、116を構成する。中圧タービン103側の入口部115は、車室110内に形成された蒸気室106に通じており、この蒸気室106には、車室110内壁との間に隙間134を隔ててシールド部2が配置される。シールド部2は、蒸気から車室110の内壁への熱伝達を遮蔽して、車室110の熱変形を抑止する遮蔽部材である。
【0019】
ここで、シールド部2は、鋳造によりダミー120と一体形成される。すなわち、この蒸気タービン1は、ノズル室104を兼ね備えるダミー120に遮蔽部材であるシールド部2を一体形成されたことを特徴とする(図1参照)。シールド部2は、環状の本体部3と、本体部3の縁から延出して一体形成された裾部4と背面部5とを備える。裾部4は、略L字形状の断面を有し、蒸気室106から蒸気通路105に至る蒸気の流路壁を構成すると共に、その裾先7にて1段静翼108の一端を支持する。なお、1段静翼108の他端は、ダミー120の外周縁部121にて支持され、これにより1段静翼108は固定される。また、背面部5は、本体部3から延出してダミー120外周に結合する。そして、背面部5とダミー120との蒸気通路105側の壁面8は、滑らか且つ連続的に形成されて、蒸気室106から蒸気通路105に至る蒸気の流路壁は、蒸気流れに対する抵抗を抑制する形状を有する。
【0020】
図2は、図1に記載した蒸気タービン1の要部を示す正面断面図であり、図3は、図1に記載した蒸気タービン1の要部を示す拡大断面図である。シールド部2は、本体部3から延出して鋳造により一体形成された袖部6を有する。袖部6付け根付近4の内周面は、滑らかな流線形状を有し、蒸気室106に流入する蒸気との抵抗を抑制する。袖部6は、中圧管台114内に挿入され、中圧管台114の内周に設けた段差部139に袖口135を当てて嵌め合わされる。また、袖口135外周と中圧管台114内周との間には、環状のシール部材136が嵌め込まれ、その隙間134が封止される。これにより、袖部6外周の隙間134内の蒸気と内部蒸気との対流が抑制される。なお、上記蒸気室106から蒸気通路105に至る蒸気の流路壁の形状や、袖部6付け根付近138の内周面の形状は、三次元流体解析により最適化されて流体損失の少ない形状に形成される。
【0021】
この実施の形態において、蒸気は、中圧管台114の入口部115からシールド部2の袖部6を通り車室110の蒸気室106に流入する。このとき、袖部6付け根付近138の内周面は、その流線形状により蒸気を滑らかに導き、抵抗を減少させて渦の発生や内周面の剥離を抑制する。また、本体部3とダミー120とが形成する連続した流路壁8は、その滑らかな壁面により蒸気の渦の発生を抑制してその剥離を抑制する。なお、袖口135付近に設けた段差部139やシール部材136は、流入する蒸気と袖口135外周の隙間134内の蒸気との対流を抑制する。また、蒸気は、蒸気室106から中圧タービン103の蒸気通路105に流入して翼車101の回転運動に供される。
【0022】
この実施の形態によれば、袖部6と本体部3とを鋳造により一体形成したので、従来の板金溶接による場合と比較して、袖部6の付け根付近138の内周面をより滑らか且つ任意の形状に形成できる。これにより、三次元流体解析による流路壁の設計が可能となり、蒸気流れに対する流路壁の抵抗を減少させて壁面の剥離や壊食を抑制できる。また、鋳造により一体形成したので、従来の板金溶接による場合と比較して、作業をより簡略化できる。
【0023】
また、この実施の形態によれば、ダミー120とシールド部2とを一体形成したので、従来必要であったピン140等の係留部材が不要となり、部品点数を減少できると共に、煩雑な手作業を要する係留工程を省略化できる。また、ダミー120とシールド部2との継ぎ目を排除できるので、従来の別部品の場合と比較して、蒸気の内部漏れをより確実に防止できる。また、構造上の強度も高められる。また、これらを鋳造により一体形成すれば蒸気の流路壁8を滑らか且つ任意の形状に形成できるので、蒸気流れに対する流路壁8の抵抗を減少させて壁面の剥離や壊食を抑制できる。さらに、この一体形成により、袖口135から蒸気室106を経て蒸気通路105に至る蒸気の流路壁を、一体として設計、形成できるので、従来の蒸気タービンと比較して、より抵抗が小さく、壊食し難く、且つ流体エネルギーの損失も少ない形状に形成できる。
【0024】
また、この実施の形態によれば、シールド部2は、蒸気から車室110への熱伝達を遮蔽するので、車室110の熱変形を抑制できる。また、袖口135付近に設けた段差部139やシール部材136は、流入する蒸気と袖口135外周の隙間134にある空気との対流を抑制するので、車室110の熱変形を抑制できる。
【0025】
なお、この実施の形態において、袖部6付け根付近138の内周面は、滑らかな流線形状を有するが、これは蒸気流れによる内周面剥離の抑制を目的とするものである。したがって、ここにいう流線形状とは、従来の板金溶接によるシールド130と比較して、内周面での蒸気流れの抵抗を減少させ、若しくは渦の発生を抑制して、上記目的が達成できる形状をいうものとする。
【0026】
また、この実施の形態において、ダミー120は、高圧タービン102と中圧タービン103とを仕切る仕切部材であるが、かかる複数のタービンを仕切るダミー120には限定されず、単一のタービンを外部から仕切るものであっても良い。すなわち、この実施の形態において、シールド部2とダミー120とを一体形成するのは、壊食され難い蒸気の流路壁の形成が目的なので、ダミー120は、少なくとも蒸気の流路壁を構成してタービンを仕切り蒸気の内部漏れを防止するものであればよい。
【0027】
また、この実施の形態において、蒸気の流路壁は、シールド部2とダミー120との一体形成により中圧管台114内から蒸気室106を経て蒸気通路105に至るまで一体で形成されている。しかし、このように蒸気の流路壁すべてを一体形成しなくとも良く、流路壁のうち壊食が著しい部分のみを一体形成により滑らかな形状としても良い。シールド部2とダミー120とを一体形成したのは、高温高圧の蒸気による流路壁の壊食を抑止するためだからである。
【0028】
また、この実施の形態において、シールド部2とダミー120とを鋳造により形成した場合、車室110も一般に鋳造されるので、袖部6袖口135と中圧管台114との嵌合寸法がでず、袖口135が中圧管台114の段差部139に当たらない場合等がある(図10参照)。すると、袖口135と中圧管台114との間に不連続部141が生じ、ここに蒸気が巻き込み若しくは蒸気が直接袖口135に衝突して袖口135が壊食されるという問題が生じうる。そこで、袖口135と中圧管台114との嵌合部にはフィン9を設け、袖口135を蒸気の上流側から被覆して蒸気流れを袖口135内部に導く構成としても良い(図4参照)。これにより、袖口135が防護されて壊食が抑制される。
【0029】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明にかかる蒸気タービン(請求項1)によれば、壊食抑止手段は、蒸気によるシールドの壊食を抑制するので、シールドの剥離等が抑制されて蒸気の内部漏れが防止できる。
【0030】
また、この発明である蒸気タービン(請求項2)によれば、袖部の付け根付近の内周面は略流線形状に形成されるので、蒸気流れに対する抵抗を減少できる。これにより、袖部付け根付近での蒸気渦の発生が抑制されて、シールドの壊食を抑止できる。
【0031】
また、この発明である蒸気タービン(請求項3)によれば、袖部と本体部とは一体形成されるので、従来の板金溶接による形成と比較して、袖部の付け根付近の内周面を任意の形状に、より容易に形成できる。
【0032】
また、この発明である蒸気タービン(請求項4)によれば、壊食抑止手段であるフィンは、袖部の袖口を上流側から被覆して蒸気の流路を規制し、前記蒸気を前記袖口の内側に導くので、袖部の袖口の壊食を抑制できる。
【0033】
また、この発明である蒸気タービン(請求項5)によれば、シールドはダミーに一体形成されるので、これらが構成する蒸気の流路壁を一体として設計、形成できる。また、シールドの係留部材等の部品を省略できるので、製造工程が簡略化できる、構造上の強度が増す、蒸気の内部漏れをより効果的に防止できる等の種々の利益がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施形態にかかる蒸気タービンを示す全体構成図である。
【図2】図1に記載した蒸気タービンの要部を示す正面断面図である。
【図3】図1に記載した蒸気タービンの要部を示す側面断面図である。
【図4】図1に記載した蒸気タービンの要部を示す正面断面図である。
【図5】従来の蒸気タービンを示す全体構成図である。
【図6】図5に記載した蒸気タービンを示すA視断面図である。
【図7】図6に記載した蒸気タービンの要部を示す側面断面図である。
【図8】図6に記載した蒸気タービンの要部を示すB−B断面図である。
【図9】図5に記載したシールドの要部を示す斜視図である。
【図10】図5に記載した蒸気タービンの要部を示す正面断面図である。
【符号の説明】
1 蒸気タービン
2 シールド部
9 フィン
120 ダミー
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a steam turbine, and more particularly, to a steam turbine that includes a shield that shields heat transfer from steam to a passenger compartment, and includes means for suppressing erosion due to the steam flow of the shield.
[0002]
[Prior art]
Steam turbines with a shield that shields heat transfer from the steam to the passenger compartment are now known. As such a steam turbine, a technique described in JP-A-6-129207 is known. FIG. 5 is a side cross-sectional view showing an overall configuration of a conventional steam turbine, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line A showing a main part of the steam turbine shown in FIG. The steam turbine 100 includes an impeller 101, a high-pressure turbine 102, an intermediate-pressure turbine 103, and a casing 110 that accommodates them. The vehicle compartment 110 can be divided into an upper vehicle compartment 110a and a lower vehicle compartment 110b in the horizontal direction, and is configured by bolting 112 with flange portions 111 and 111 (see FIG. 6). Further, the steam turbine 100 includes a cast dummy 120 on the outer periphery of the impeller 101. The dummy 120 is a cylindrical member that partitions the high-pressure turbine 102 and the intermediate-pressure turbine 103 and suppresses internal leakage of steam in the vehicle interior 110. The dummy 120 is a so-called nozzle chamber-integrated dummy 120 that forms part of the steam flow path wall on the intermediate pressure turbine 103 side and the nozzle chamber 104 on the high-pressure turbine 102 side. .
[0003]
Further, four high pressure nozzles 113 and four medium pressure nozzles 114 are formed on the outer periphery of the casing 110 so as to protrude from the outside, and constitute steam inlets 115 and 116 from the outside to the interior of the casing 110. (See FIG. 6). FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view illustrating a main part of the steam turbine 100 illustrated in FIG. 6, and FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line BB of the steam turbine 100 illustrated in FIG. 6. A steam chamber 106 that distributes the introduced steam evenly to the steam passage 105 is formed inside the vehicle compartment 110, and an inlet 115 of the intermediate pressure nozzle 114 communicates with the steam chamber 106. The steam chamber 106 is provided with a shield 130 formed by processing an iron plate into a sheet metal.
[0004]
The shield 130 includes an annular main body 131, a tubular sleeve 132 welded to the side surface of the main body 131, and a back surface 133 formed on one edge of the main body 131 (see FIG. 9). . The shield 130 is installed by inserting the sleeve 132 into the intermediate pressure tube base 114 from the inside of the passenger compartment 110 and the cuff 135 against the stepped portion 139 provided on the inner periphery of the intermediate pressure tube base 114. The shield 130 is installed with the main body 131 moored by a pin 140 while providing a gap 134 between the inner wall of the passenger compartment 110. Thereby, the shield 130 covers the inner wall 107 of the passenger compartment 110 and shields heat conduction from the steam. An annular seal member 136 is sandwiched in a gap 134 between the outer periphery of the cuff 135 of the sleeve portion 132 and the inner periphery of the inlet portion 115 of the intermediate pressure tube base 114 to suppress convection between the internal steam and the steam in the gap 134. (See FIG. 7). In addition, seal members 137 a and 137 b are also sandwiched between the outer periphery of the main body 131 and the back surface 133 to seal the gap 134. The vehicle compartment 110 is assembled after the shield 130 is moored to the inner wall 107.
[0005]
In this conventional steam turbine 100, steam is introduced into the vehicle compartment 110 from the inlet portion 115 of the intermediate pressure nozzle 114 and flows into the steam chamber 106 through the sleeve portion 132 of the shield 130. At this time, the shield 130 covers the inner wall 107 of the passenger compartment 110 and shields heat transfer from the steam to the passenger compartment 110. As a result, thermal deformation of the passenger compartment 110 is suppressed to prevent the bolt 112 from creeping, and problems such as steam leakage due to a decrease in tightening force have been solved. The steam then flows from the steam chamber 106 through the steam passage 105 into the intermediate pressure turbine 103 and is converted into rotational energy by the impeller 101.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Here, although the above-described shield 130 is widely used, the erosion of the shield 130 by steam has not been regarded as a problem in the past, and the means for solving it has hardly been studied. However, various problems may occur as the development of high-temperature and high-pressure steam turbines progresses in the future. That is, in the conventional steam turbine 100, since the shield 130 is formed by sheet metal welding, the inner peripheral surface near the base 138 of the sleeve portion 132 has an angular shape. For this reason, when the flow velocity of the steam is high, a vortex of steam is generated in the vicinity, and the shield 130 may be eroded and peeled off.
[0007]
Conventionally, since the shield 130 and the dummy 120 have different uses and functions, and have different installation positions and installation processes, it has been common knowledge of those skilled in the art to configure them separately. For this reason, naturally the discontinuous part 121 has arisen between these members. However, if high-temperature and high-pressure steam flows through the flow path wall, erosion may occur at the discontinuous portion 121.
[0008]
Then, this invention is made | formed in view of the above, Comprising: It aims at providing the steam turbine which can suppress the erosion of the shield (heat shielding member) by steam.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a steam turbine according to the present invention (Claim 1) includes a casing that houses a turbine therein, a steam that is formed in the casing, and steam from the outside to the inside of the casing. And a shield that forms a flow path wall of the steam inside the passenger compartment and shields heat transfer from the steam to the passenger compartment, and the shield includes And erosion inhibiting means for inhibiting erosion of the shield by the steam.
[0010]
In the present invention, the shield shields heat transfer from the steam to the passenger compartment and suppresses adverse effects such as creep due to thermal deformation of the passenger compartment. Further, the erosion prevention means suppresses erosion of the shield due to steam. Thereby, peeling of a shield etc. are suppressed and internal leakage of steam is prevented. The construction of the steam flow path wall is not limited to the case where the shield constitutes all of the steam flow path wall, but includes the case where the shield constitutes a part. The channel wall refers to a wall that partitions the steam channel, and includes a wall of a steam chamber, a steam passage of a turbine, and the like.
[0011]
Further, the steam turbine according to the present invention (Claim 2) is the steam turbine according to Claim 1, wherein the shield is extended from the main body portion and a main body portion installed on an inner wall of the vehicle compartment. And a sleeve portion inserted into the nozzle from the inside of the passenger compartment, and the erosion prevention means is configured to substantially follow an inner circumferential surface near the base of the sleeve portion along the flow of the steam. It is formed in a streamline shape.
[0012]
In the present invention, the inner peripheral surface near the base of the sleeve is formed in a substantially streamlined shape, thereby reducing the resistance to steam flow. Thereby, generation | occurrence | production of the vapor | steam vortex in the sleeve base vicinity is suppressed, and the erosion of a shield can be suppressed. The length of the sleeve portion is not particularly limited, and may be a length that allows the inner peripheral surface near the base to be formed into a substantially streamline shape.
[0013]
The steam turbine according to the present invention (Claim 3) is the steam turbine according to Claim 1 or 2, further characterized in that the sleeve portion and the main body portion are integrally formed. Thereby, compared with the formation by the conventional sheet metal welding, the inner peripheral surface near the base of the sleeve portion can be more easily formed into an arbitrary shape.
[0014]
The steam turbine according to the present invention (Claim 4) is the steam turbine according to any one of Claims 1 to 3, wherein the erosion inhibiting means covers the cuff of the sleeve portion from the upstream side. And a fin for guiding the steam to the inside of the cuff by regulating the flow path of the steam. Thereby, the erosion of the cuffs by steam can be suppressed.
[0015]
In addition, the steam turbine according to the present invention (Claim 5) is the steam turbine according to any one of Claims 1 to 4, further comprising the steam flow path wall and in the vehicle interior. It includes a dummy that partitions the turbine and prevents internal leakage of steam, and the shield is integrally formed with the dummy.
[0016]
In the present invention, since the shield is integrally formed with the dummy, it is possible to design and form the vapor flow path wall formed by these integrally. Further, since the shield mooring member and the like can be omitted, there are various benefits such as simplification of the manufacturing process, increased structural strength, and more effective prevention of steam internal leakage. The construction of the steam flow path wall is not limited to the case where the shield constitutes all of the steam flow path wall, but includes the case where the shield constitutes a part. The channel wall refers to a wall that partitions the steam channel, and includes a wall of a steam chamber, a steam passage of a turbine, and the like. In addition to the nozzle chamber integrated dummy, the dummy includes a single dummy, a partition plate, and the like.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments. In addition, the constituent elements of the embodiments described below include those that can be normally modified by those skilled in the art.
[0018]
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a steam turbine according to an embodiment of the present invention. In the figure, the same components as those in the conventional steam turbine 100 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The steam turbine 1 includes an impeller 101, a high-pressure turbine 102, an intermediate-pressure turbine 103, and a casing 110 that accommodates them. A cast dummy 120 that partitions the high-pressure turbine 102 and the intermediate-pressure turbine 103 and is integrally formed with the nozzle chamber 104 of the high-pressure turbine 102 is installed on the outer periphery of the impeller 101. In addition, four high pressure nozzles 113 and four medium pressure nozzles 114 are formed on the outer periphery of the passenger compartment 110 so as to protrude from the outside, and these are inlets 115 and 116 for steam introduced into the passenger compartment 110 from the outside. Configure. The intermediate pressure turbine 103 side inlet portion 115 communicates with the steam chamber 106 formed in the vehicle interior 110, and the steam chamber 106 is separated from the inner wall of the vehicle interior 110 by a gap 134 and the shield portion 2. Is placed. The shield part 2 is a shielding member that shields heat transfer from the steam to the inner wall of the passenger compartment 110 and prevents thermal deformation of the passenger compartment 110.
[0019]
Here, the shield part 2 is integrally formed with the dummy 120 by casting. That is, the steam turbine 1 is characterized in that a shield 120 that is a shielding member is integrally formed with a dummy 120 that also has a nozzle chamber 104 (see FIG. 1). The shield part 2 includes an annular main body part 3, a skirt part 4 that extends from the edge of the main body part 3, and a rear part 5. The skirt 4 has a substantially L-shaped cross section, constitutes a steam flow path wall from the steam chamber 106 to the steam passage 105, and supports one end of the first stage stationary blade 108 at the skirt 7. Note that the other end of the first stage stationary blade 108 is supported by the outer peripheral edge 121 of the dummy 120, thereby fixing the first stage stationary blade 108. Further, the back surface portion 5 extends from the main body portion 3 and is coupled to the outer periphery of the dummy 120. The wall surface 8 on the steam passage 105 side of the back surface portion 5 and the dummy 120 is formed smoothly and continuously, and the flow passage wall of the steam from the steam chamber 106 to the steam passage 105 suppresses resistance to the steam flow. Have a shape to
[0020]
2 is a front cross-sectional view showing the main part of the steam turbine 1 shown in FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing the main part of the steam turbine 1 shown in FIG. The shield part 2 has a sleeve part 6 extending from the main body part 3 and integrally formed by casting. The inner peripheral surface 4 near the base of the sleeve 6 has a smooth streamline shape and suppresses resistance to steam flowing into the steam chamber 106. The sleeve portion 6 is inserted into the intermediate pressure nozzle base 114 and fitted with a cuff 135 against a stepped portion 139 provided on the inner periphery of the intermediate pressure nozzle base 114. An annular seal member 136 is fitted between the outer periphery of the cuff 135 and the inner periphery of the intermediate pressure tube base 114, and the gap 134 is sealed. Thereby, the convection of the vapor | steam in the clearance gap 134 of sleeve part 6 outer periphery, and an internal vapor | steam is suppressed. In addition, the shape of the flow path wall of the steam from the steam chamber 106 to the steam passage 105 and the shape of the inner peripheral surface of the vicinity 138 of the sleeve portion 6 are optimized by three-dimensional fluid analysis so that the fluid loss is small. It is formed.
[0021]
In this embodiment, the steam flows from the inlet portion 115 of the intermediate pressure nozzle 114 through the sleeve portion 6 of the shield portion 2 into the steam chamber 106 of the vehicle compartment 110. At this time, the inner peripheral surface of the vicinity 138 of the sleeve 6 root smoothly guides the steam by its streamline shape, reduces resistance, and suppresses the generation of vortices and separation of the inner peripheral surface. In addition, the continuous flow path wall 8 formed by the main body 3 and the dummy 120 suppresses the generation of steam vortex by the smooth wall surface and suppresses the separation. Note that the stepped portion 139 and the seal member 136 provided in the vicinity of the cuff 135 suppress convection between the inflowing steam and the steam in the gap 134 on the outer periphery of the cuff 135. Further, the steam flows from the steam chamber 106 into the steam passage 105 of the intermediate pressure turbine 103 and is used for the rotational movement of the impeller 101.
[0022]
According to this embodiment, since the sleeve portion 6 and the main body portion 3 are integrally formed by casting, the inner peripheral surface near the base 138 of the sleeve portion 6 is smoother and more easily than in the case of conventional sheet metal welding. Any shape can be formed. As a result, the flow path wall can be designed by three-dimensional fluid analysis, and the resistance of the flow path wall to the steam flow can be reduced to suppress separation and erosion of the wall surface. Moreover, since it formed integrally by casting, compared with the case by the conventional sheet metal welding, an operation | work can be simplified more.
[0023]
In addition, according to this embodiment, since the dummy 120 and the shield part 2 are integrally formed, a mooring member such as the pin 140 which has been conventionally required is not required, and the number of parts can be reduced and complicated manual work is performed. The necessary mooring process can be omitted. Further, since the joint between the dummy 120 and the shield part 2 can be eliminated, the internal leakage of steam can be more reliably prevented as compared with the case of another conventional component. Moreover, the structural strength is also increased. Further, if these are integrally formed by casting, the steam flow path wall 8 can be formed smoothly and in an arbitrary shape, so that the resistance of the flow path wall 8 to the steam flow can be reduced and the peeling and erosion of the wall surface can be suppressed. Furthermore, this integral formation allows the steam flow path wall extending from the cuff 135 through the steam chamber 106 to the steam passage 105 to be designed and formed as a single unit, and therefore has lower resistance and breakage than conventional steam turbines. It is difficult to eat and can be formed into a shape with little loss of fluid energy.
[0024]
Moreover, according to this embodiment, since the shield part 2 shields the heat transfer from the steam to the passenger compartment 110, the thermal deformation of the passenger compartment 110 can be suppressed. Further, the stepped portion 139 and the seal member 136 provided in the vicinity of the cuff 135 suppress convection between the inflowing steam and the air in the gap 134 on the outer periphery of the cuff 135, so that thermal deformation of the vehicle interior 110 can be suppressed.
[0025]
In this embodiment, the inner peripheral surface of the sleeve portion 6 root vicinity 138 has a smooth streamline shape, which is intended to suppress the inner peripheral surface peeling due to the steam flow. Therefore, the streamline shape mentioned here can achieve the above object by reducing the resistance of the steam flow on the inner peripheral surface or suppressing the generation of vortices as compared with the shield 130 by conventional sheet metal welding. It shall mean the shape.
[0026]
Further, in this embodiment, the dummy 120 is a partition member that partitions the high-pressure turbine 102 and the intermediate-pressure turbine 103, but is not limited to the dummy 120 that partitions such a plurality of turbines, and a single turbine is externally provided. A partition may be used. That is, in this embodiment, the purpose of integrally forming the shield part 2 and the dummy 120 is to form a steam channel wall that is not easily eroded, so the dummy 120 constitutes at least a steam channel wall. As long as the turbine is partitioned and internal leakage of steam is prevented.
[0027]
Further, in this embodiment, the flow path wall of the steam is integrally formed from the inside of the intermediate pressure tube stage 114 to the steam passage 105 through the steam chamber 106 by integrally forming the shield portion 2 and the dummy 120. However, it is not necessary to integrally form all the flow path walls of the vapor in this way, and only a portion where the erosion is significant among the flow path walls may be formed into a smooth shape. The reason why the shield part 2 and the dummy 120 are integrally formed is to prevent erosion of the flow path wall due to high-temperature and high-pressure steam.
[0028]
Further, in this embodiment, when the shield part 2 and the dummy 120 are formed by casting, the casing 110 is also generally cast, so that the fitting dimension between the sleeve part 6 cuff 135 and the intermediate pressure tube base 114 cannot be obtained. In some cases, the cuff 135 does not hit the stepped portion 139 of the intermediate pressure tube base 114 (see FIG. 10). Then, a discontinuous portion 141 is generated between the cuff 135 and the intermediate pressure tube base 114, and there may be a problem that the steam is entrained or the steam collides directly with the cuff 135 and the cuff 135 is eroded. In view of this, the fin 9 may be provided at the fitting portion between the cuff 135 and the intermediate pressure tube base 114 so as to cover the cuff 135 from the upstream side of the steam and guide the steam flow into the cuff 135 (see FIG. 4). Thereby, the cuff 135 is protected and erosion is suppressed.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the steam turbine according to the present invention (Claim 1), the erosion suppressing means suppresses the erosion of the shield due to the steam. Can be prevented.
[0030]
Further, according to the steam turbine of the present invention (Claim 2), the inner peripheral surface near the base of the sleeve is formed in a substantially streamline shape, so that the resistance to the steam flow can be reduced. Thereby, generation | occurrence | production of the vapor | steam vortex in the sleeve base vicinity is suppressed, and the erosion of a shield can be suppressed.
[0031]
Further, according to the steam turbine of the present invention (Claim 3), since the sleeve portion and the main body portion are integrally formed, the inner peripheral surface near the root of the sleeve portion as compared with the formation by conventional sheet metal welding. Can be more easily formed into an arbitrary shape.
[0032]
According to the steam turbine of the present invention (Claim 4), the fin as the erosion inhibiting means covers the cuff of the sleeve portion from the upstream side to regulate the flow path of the steam, and the steam is supplied to the cuff. Since it leads to the inside of the sleeve, erosion of the cuffs of the sleeve portion can be suppressed.
[0033]
Further, according to the steam turbine of the present invention (Claim 5), since the shield is integrally formed with the dummy, it is possible to design and form the steam flow path wall formed by these as a single body. Further, since parts such as the mooring member of the shield can be omitted, there are various benefits such as simplification of the manufacturing process, increased structural strength, and more effective prevention of steam internal leakage.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a steam turbine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front sectional view showing a main part of the steam turbine shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a side cross-sectional view showing a main part of the steam turbine shown in FIG. 1;
4 is a front cross-sectional view showing a main part of the steam turbine shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is an overall configuration diagram showing a conventional steam turbine.
6 is a cross-sectional view of the steam turbine illustrated in FIG.
7 is a side cross-sectional view showing a main part of the steam turbine shown in FIG. 6. FIG.
8 is a cross-sectional view taken along the line BB showing a main part of the steam turbine shown in FIG. 6;
9 is a perspective view showing a main part of the shield shown in FIG. 5. FIG.
10 is a front cross-sectional view showing a main part of the steam turbine shown in FIG.
[Explanation of symbols]
1 Steam turbine 2 Shield part 9 Fin 120 Dummy

Claims (5)

タービンを内部に収容する車室と、
前記車室に形成されると共に、前記車室外部から内部への蒸気の入口部となる管台と、
前記車室の内部にて前記蒸気の流路壁を構成すると共に、前記蒸気から前記車室への熱伝達を遮蔽するシールドと、
を含み、且つ、前記シールドは、
前記蒸気による当該シールドの壊食を抑止する壊食抑止手段を有することを特徴とする蒸気タービン。
A vehicle housing the turbine inside;
A nozzle that is formed in the passenger compartment and serves as an inlet for steam from the outside to the inside of the passenger compartment,
A shield that shields heat transfer from the steam to the passenger compartment, while configuring the steam passage wall inside the passenger compartment,
And the shield includes
A steam turbine comprising erosion inhibiting means for inhibiting erosion of the shield by the steam.
前記シールドは、
前記車室の内壁上に設置される本体部と、
前記本体部から延出されると共に、前記車室の内部側から前記管台に差し込み設置される袖部と、
を含み、且つ、前記壊食抑止手段は、
前記袖部の付け根付近の内周面を前記蒸気の流れに沿う略流線形状に形成したことを特徴とする請求項1に記載の蒸気タービン。
The shield is
A main body installed on the inner wall of the vehicle compartment;
A sleeve portion that extends from the main body portion and is inserted and installed in the nozzle from the inside of the vehicle compartment,
And the erosion inhibiting means includes
The steam turbine according to claim 1, wherein an inner peripheral surface near a base of the sleeve portion is formed in a substantially streamline shape along the flow of the steam.
さらに、前記袖部と前記本体部とは、一体形成されたことを特徴とする請求項1または2に記載の蒸気タービン。Furthermore, the said sleeve part and the said main-body part were integrally formed, The steam turbine of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned. 前記壊食抑止手段は、
前記袖部の袖口を上流側から被覆して設置されると共に、前記蒸気の流路を規制して前記蒸気を前記袖口の内側に導くフィンを含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の蒸気タービン。
The erosion inhibiting means is
The cuff of the cuff is installed so as to cover the cuff from the upstream side, and includes a fin that regulates the flow path of the steam and guides the steam to the inside of the cuff. A steam turbine according to any one of the above.
さらに、前記蒸気の流路壁を構成すると共に、前記車室内にて前記タービンを仕切り蒸気の内部漏れを防止するダミーを含み、且つ、
前記シールドは、前記ダミーに一体形成されたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の蒸気タービン。
Further, the steam comprises a steam flow path wall, and includes a dummy that partitions the turbine in the passenger compartment to prevent internal leakage of steam, and
The steam turbine according to claim 1, wherein the shield is integrally formed with the dummy.
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