JP4015284B2 - 蒸気タービンケーシングのフランジ冷却構造 - Google Patents
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- F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
- F01D25/243—Flange connections; Bolting arrangements
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は蒸気タービンケーシングのフランジ冷却構造に関し、フランジを締結しているボルトの締付力低下による蒸気もれを防止するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は従来の蒸気タービンのケーシングの一部断面図である。図において１０は上部ケーシング、１１は下部ケーシングであり、これら両ケーシングで蒸気タービンを内部に密封して覆い、蒸気が外部へもれるのを防ぐ構造である。１２，１３はそれぞれ上部，下部ケーシング１０，１１のフランジであり、両フランジ１２，１３を接合し、軸方向に所定間隔でボルト１４で締め付けて上部，下部ケーシング１０，１１を結合している。１５は保温材であり、図示のようにフランジ１２，１３、ボルト１４の表面及び上部，下部ケーシング１０，１１の表面を覆っている。
【０００３】
上記構成の蒸気タービンのケーシングにおいては、内部の蒸気タービンは高温の蒸気が流れており、ケーシングも加熱されて高温となり、フランジ１２，１３も加熱されて熱変形し、ボルト１４はこの熱変形を受け、又ボルト１４自身の熱伸びにより、これらを繰り返すことにより締付力が徐々に低下してしまう。締付力が低下するとフランジ１２，１３の接合面より蒸気もれを生じ、蒸気は高温であり、危険を伴い、又もれ蒸気が多いと蒸気タービンの性能にも影響してくる。
【０００４】
そこで、このような蒸気のもれを防ぐために、従来は図５に示すような冷却構造が採用されている。即ち、図５において符号１０乃至１５は図４と同じものであり、この例ではボルト１４及びボルト近辺のフランジ１２，１３の熱変形を防止するためにボルト１４近辺のフランジ１２，１３及び保温材１５に上下に貫通する穴２５を加工している。このような穴２５を設けると、穴２５の周囲は蒸気により加熱されて高温となっており、周囲の空気３０を吸込むことにより空気の自然対流を起こし、ボルト１４周辺のフランジ部を自然冷却するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように従来の蒸気タービンのケーシングにおいては、高温蒸気の熱により、ケーシングも高温となり、フランジを結合しているボルトが熱変形を受け、締付力が徐々に低下し、フランジ接合面から蒸気もれを起こす恐れがあり、そのために図５に示すように、ボルト１４近辺のフランジ１２，１３及び保温材１５に穴２５を穿設し、空気の自然対流により、ボルト１４及びボルト周囲のフランジ部１２，１３を冷却している。
【０００６】
しかし、従来のこのようなフランジ１２，１３に穴加工する方法では、フランジ１２，１３と保温材１５の両方に穴を加工することになり、穴加工に手間が掛かり、又、穴が保温材のクズで閉塞したりして充分な空気の自然対流を生じない場合も生じ、何んらかの対策が望まれていた。
【０００７】
そこで本発明では、蒸気タービンケーシングのフランジの空気の自然対流による冷却を確実に行うと共に、フランジ自体に穴加工を必要とせずに簡単な組立により空気の自然対流を生ずる穴を設けてフランジの冷却を行う冷却構造を提供することを課題としてなされたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は前述の課題を解決するために次の手段を提供する。
【０００９】
（１）蒸気タービンの周囲を外部から密閉して上，下部ケーシングで覆い、同両ケーシングのフランジをボルトで締め付けると共に、同上，下部ケーシング、フランジ及びボルトの外表面を保温材で覆ってなる蒸気タービンケーシングにおいて、前記フランジ外周端面と同フランジ外周端面を覆う保温材との間で前記ボルト近辺のフランジ外周端面に接し、内部に空気が流通するパイプを配設してなり、同パイプは上，下端が前記保温材の外表面から上下に突出して配設されていることを特徴とする蒸気タービンケーシングのフランジ冷却構造。
【００１０】
（２）蒸気タービンの周囲を外部から密閉して上，下部ケーシングで覆い、同両ケーシングのフランジをボルトで締め付けると共に、同上，下部ケーシング、フランジ及びボルトの外表面を保温材で覆ってなる蒸気タービンケーシングにおいて、前記フランジ外周端面を覆う保温材には前記ボルト近辺のフランジ外周端面に接し、内部に空気が流通する溝を穿設したことを特徴とする蒸気タービンケーシングのフランジ冷却構造。
【００１１】
本発明のフランジ冷却構造は、フランジと保温材の間でフランジに接してパイプが配設されている。ケーシング内部の高温蒸気によりフランジも加熱されて温度が上昇し、フランジを締め付けているボルトが熱変形を受けるとボルトの締め付け力が低下するが、フランジ部は周囲の外気より温度が高いので周囲の空気はパイプの下端よりパイプ内に流入し、上端より流出する自然対流が発生する。この自然対流によりパイプを介してフランジ部が冷却され、ボルトの熱変形を抑え、締付力の低下を防止する。このように締付力が低下しないので両フランジ間には隙間が生ずることなく、蒸気のもれも防止される。なお、このパイプは必要に応じてボルト近辺に軸方向に沿って複数本配列すれば冷却効果をより確実にすることができる。
【００１２】
本発明の（２）の冷却構造は、上記（１）のようにパイプを設ける代りに、ボルト近辺のフランジ外周端面を覆う保温材にフランジ外周端面と接する溝を穿設するので、パイプ等を必要とせず、又、従来のように強度部材であるフランジに穴加工をする必要もなく、上記（１）と同様に溝内に空気が流れ、自然対流でフランジ及びボルトを冷却できると共に、冷却構造の加工が一層容易となるものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実施の第１形態に係る蒸気タービンケーシングのフランジ冷却構造を示す断面図である。図において符号１０乃至１５は図３に示す従来のものと同じであるので説明は省略し、そのまま引用して説明するが、本発明の特徴部分は符号２０で示すパイプと、その側面保温材１５ａの部分であり、以下に詳しく説明する。
【００１４】
図１においてボルト１４の近辺でフランジ１２，１３の周端面にはパイプ２０が接して取付けられ、両フランジ１２，１３の周端面には保温材１５ａをかぶせて固定する。パイプ２０の長さはパイプの上下端が保温材１５より充分突出するように取付けられる。
【００１５】
図２は図１におけるＡ−Ａ断面図であり、ボルト１４はフランジ１２，１３の長手方向に所定のピッチで配置され、両フランジを締付けており、（ａ）はパイプ２０がボルト１４の対向する位置にそれぞれ１本づつ取付けられている。又、パイプ２０をフランジ１２，１３の周端面に固定するためにフランジにはパイプの径の半分の半円形状の溝２１を加工しておけばパイプ２０は固定しやすく、この溝２１に溶接等で取付けることができる。
【００１６】
（ｂ）はこのパイプ２０をボルト１４の近辺にそれぞれ３本づつ配置した例であり、パイプの数が増加するが、ボルト１４近辺のフランジ１２，１３部が効果的に冷却することができる。その他の取付状況は（ａ）と同じである。
【００１７】
上記の実施の第１形態におけるフランジ冷却構造において、フランジ部は高温の蒸気により約４００℃程度の高温となり、周囲の空気は自然対流により３０で示すようにパイプ２０の下からパイプ２０内に流入し、パイプ２０の先端より上部へ流れ、この自然対流によりボルト１４及びフランジ１２，１３部を冷却し、ボルト１４の熱変形をやわらげるのでボルトの締付力低下が防止され、蒸気もれも防げる。
【００１８】
図３は本発明の実施の第２形態に係る蒸気タービンケーシングのフランジ冷却構造であり、図において符号１０乃至１５は図１に示す実施の第１形態と同じものである。本実施の第２形態においては、第１形態で示したパイプ２０の代りにフランジ１２，１３の周端面に沿って保温材１５を貫通して穴１６を加工したものである。
【００１９】
上記の実施の第２形態によれば、従来の図５に示すように強度部材のフランジ１２，１３に穴加工を施す必要がなく、又実施の第１形態のようなパイプ２０を必要とせず保温材１５への簡単な穴加工のみで空気の自然対流が可能となるので加工性が良好となるものである。
【００２０】
以上、具体的に説明したように本実施の第１，第２形態によれば、蒸気タービンケーシングのフランジ１２，１３のボルト１４近辺にパイプ２０を取付け、あるいは、ボルト１４近辺の保温材１５に穴１６を貫通して加工するのみで空気による自然対流によりボルト１４及びボルト近辺のフランジ１２，１３部を効果的に冷却することができるので、ボルト１４の締付力低下が発生せず、蒸気もれを防ぐことができる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の蒸気タービンケーシングのフランジ冷却構造は、蒸気タービンの周囲を外部から密閉して上，下部ケーシングで覆い、同両ケーシングのフランジをボルトで締め付けると共に、同上，下部ケーシング、フランジ及びボルトの外表面を保温材で覆ってなる蒸気タービンケーシングにおいて、前記フランジ外周端面と同フランジ外周端面を覆う保温材との間で前記ボルト近辺のフランジ外周端面に接し、内部に空気が流通するパイプを配設してなり、同パイプは上，下端が前記保温材の外表面から上下に突出して配設されていることを特徴としている。このような冷却構造により、パイプを通して空気の自然対流が発生し、空気流れの循環によりボルト及びボルト近辺のフランジ部を冷却でき、ボルトの熱変形による締付力低下を防止し、フランジの締付力低下による蒸気のもれを防止することができる。
【００２２】
本発明の（２）は、蒸気タービンの周囲を外部から密閉して上，下部ケーシングで覆い、同両ケーシングのフランジをボルトで締め付けると共に、同上，下部ケーシング、フランジ及びボルトの外表面を保温材で覆ってなる蒸気タービンケーシングにおいて、前記フランジ外周端面を覆う保温材には前記ボルト近辺のフランジ外周端面に接し、内部に空気が流通する溝を穿設したことを特徴としている。このような冷却構造により、従来のように強度部材であるフランジに直接穴加工をする必要がなく、又、上記（１）のようなパイプも必要としないので、上記（１）同様に溝内に空気が流れ、自然対流でフランジ及びボルトを冷却し、蒸気もれを防止できると共に、冷却構造の加工性が一層容易となるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態に係る蒸気タービンケーシングのフランジ冷却構造を示す断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図であり、（ａ）はボルトに対してパイプが１本の例、（ｂ）はパイプが３本の例を示す。
【図３】本発明の実施の第２形態に係る蒸気タービンケーシングのフランジ冷却構造を示す斜視図である。
【図４】従来の蒸気タービンケーシングのフランジ部の断面図である。
【図５】従来の蒸気タービンケーシングのフランジ冷却構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０ 上部ケーシング
１１ 下部ケーシング
１２，１３ フランジ
１４ ボルト
１５ 保温材
１５ａ 側面保温材
１６ 穴
２０ パイプ
３０ 空気
【発明の属する技術分野】
本発明は蒸気タービンケーシングのフランジ冷却構造に関し、フランジを締結しているボルトの締付力低下による蒸気もれを防止するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は従来の蒸気タービンのケーシングの一部断面図である。図において１０は上部ケーシング、１１は下部ケーシングであり、これら両ケーシングで蒸気タービンを内部に密封して覆い、蒸気が外部へもれるのを防ぐ構造である。１２，１３はそれぞれ上部，下部ケーシング１０，１１のフランジであり、両フランジ１２，１３を接合し、軸方向に所定間隔でボルト１４で締め付けて上部，下部ケーシング１０，１１を結合している。１５は保温材であり、図示のようにフランジ１２，１３、ボルト１４の表面及び上部，下部ケーシング１０，１１の表面を覆っている。
【０００３】
上記構成の蒸気タービンのケーシングにおいては、内部の蒸気タービンは高温の蒸気が流れており、ケーシングも加熱されて高温となり、フランジ１２，１３も加熱されて熱変形し、ボルト１４はこの熱変形を受け、又ボルト１４自身の熱伸びにより、これらを繰り返すことにより締付力が徐々に低下してしまう。締付力が低下するとフランジ１２，１３の接合面より蒸気もれを生じ、蒸気は高温であり、危険を伴い、又もれ蒸気が多いと蒸気タービンの性能にも影響してくる。
【０００４】
そこで、このような蒸気のもれを防ぐために、従来は図５に示すような冷却構造が採用されている。即ち、図５において符号１０乃至１５は図４と同じものであり、この例ではボルト１４及びボルト近辺のフランジ１２，１３の熱変形を防止するためにボルト１４近辺のフランジ１２，１３及び保温材１５に上下に貫通する穴２５を加工している。このような穴２５を設けると、穴２５の周囲は蒸気により加熱されて高温となっており、周囲の空気３０を吸込むことにより空気の自然対流を起こし、ボルト１４周辺のフランジ部を自然冷却するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように従来の蒸気タービンのケーシングにおいては、高温蒸気の熱により、ケーシングも高温となり、フランジを結合しているボルトが熱変形を受け、締付力が徐々に低下し、フランジ接合面から蒸気もれを起こす恐れがあり、そのために図５に示すように、ボルト１４近辺のフランジ１２，１３及び保温材１５に穴２５を穿設し、空気の自然対流により、ボルト１４及びボルト周囲のフランジ部１２，１３を冷却している。
【０００６】
しかし、従来のこのようなフランジ１２，１３に穴加工する方法では、フランジ１２，１３と保温材１５の両方に穴を加工することになり、穴加工に手間が掛かり、又、穴が保温材のクズで閉塞したりして充分な空気の自然対流を生じない場合も生じ、何んらかの対策が望まれていた。
【０００７】
そこで本発明では、蒸気タービンケーシングのフランジの空気の自然対流による冷却を確実に行うと共に、フランジ自体に穴加工を必要とせずに簡単な組立により空気の自然対流を生ずる穴を設けてフランジの冷却を行う冷却構造を提供することを課題としてなされたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は前述の課題を解決するために次の手段を提供する。
【０００９】
（１）蒸気タービンの周囲を外部から密閉して上，下部ケーシングで覆い、同両ケーシングのフランジをボルトで締め付けると共に、同上，下部ケーシング、フランジ及びボルトの外表面を保温材で覆ってなる蒸気タービンケーシングにおいて、前記フランジ外周端面と同フランジ外周端面を覆う保温材との間で前記ボルト近辺のフランジ外周端面に接し、内部に空気が流通するパイプを配設してなり、同パイプは上，下端が前記保温材の外表面から上下に突出して配設されていることを特徴とする蒸気タービンケーシングのフランジ冷却構造。
【００１０】
（２）蒸気タービンの周囲を外部から密閉して上，下部ケーシングで覆い、同両ケーシングのフランジをボルトで締め付けると共に、同上，下部ケーシング、フランジ及びボルトの外表面を保温材で覆ってなる蒸気タービンケーシングにおいて、前記フランジ外周端面を覆う保温材には前記ボルト近辺のフランジ外周端面に接し、内部に空気が流通する溝を穿設したことを特徴とする蒸気タービンケーシングのフランジ冷却構造。
【００１１】
本発明のフランジ冷却構造は、フランジと保温材の間でフランジに接してパイプが配設されている。ケーシング内部の高温蒸気によりフランジも加熱されて温度が上昇し、フランジを締め付けているボルトが熱変形を受けるとボルトの締め付け力が低下するが、フランジ部は周囲の外気より温度が高いので周囲の空気はパイプの下端よりパイプ内に流入し、上端より流出する自然対流が発生する。この自然対流によりパイプを介してフランジ部が冷却され、ボルトの熱変形を抑え、締付力の低下を防止する。このように締付力が低下しないので両フランジ間には隙間が生ずることなく、蒸気のもれも防止される。なお、このパイプは必要に応じてボルト近辺に軸方向に沿って複数本配列すれば冷却効果をより確実にすることができる。
【００１２】
本発明の（２）の冷却構造は、上記（１）のようにパイプを設ける代りに、ボルト近辺のフランジ外周端面を覆う保温材にフランジ外周端面と接する溝を穿設するので、パイプ等を必要とせず、又、従来のように強度部材であるフランジに穴加工をする必要もなく、上記（１）と同様に溝内に空気が流れ、自然対流でフランジ及びボルトを冷却できると共に、冷却構造の加工が一層容易となるものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実施の第１形態に係る蒸気タービンケーシングのフランジ冷却構造を示す断面図である。図において符号１０乃至１５は図３に示す従来のものと同じであるので説明は省略し、そのまま引用して説明するが、本発明の特徴部分は符号２０で示すパイプと、その側面保温材１５ａの部分であり、以下に詳しく説明する。
【００１４】
図１においてボルト１４の近辺でフランジ１２，１３の周端面にはパイプ２０が接して取付けられ、両フランジ１２，１３の周端面には保温材１５ａをかぶせて固定する。パイプ２０の長さはパイプの上下端が保温材１５より充分突出するように取付けられる。
【００１５】
図２は図１におけるＡ−Ａ断面図であり、ボルト１４はフランジ１２，１３の長手方向に所定のピッチで配置され、両フランジを締付けており、（ａ）はパイプ２０がボルト１４の対向する位置にそれぞれ１本づつ取付けられている。又、パイプ２０をフランジ１２，１３の周端面に固定するためにフランジにはパイプの径の半分の半円形状の溝２１を加工しておけばパイプ２０は固定しやすく、この溝２１に溶接等で取付けることができる。
【００１６】
（ｂ）はこのパイプ２０をボルト１４の近辺にそれぞれ３本づつ配置した例であり、パイプの数が増加するが、ボルト１４近辺のフランジ１２，１３部が効果的に冷却することができる。その他の取付状況は（ａ）と同じである。
【００１７】
上記の実施の第１形態におけるフランジ冷却構造において、フランジ部は高温の蒸気により約４００℃程度の高温となり、周囲の空気は自然対流により３０で示すようにパイプ２０の下からパイプ２０内に流入し、パイプ２０の先端より上部へ流れ、この自然対流によりボルト１４及びフランジ１２，１３部を冷却し、ボルト１４の熱変形をやわらげるのでボルトの締付力低下が防止され、蒸気もれも防げる。
【００１８】
図３は本発明の実施の第２形態に係る蒸気タービンケーシングのフランジ冷却構造であり、図において符号１０乃至１５は図１に示す実施の第１形態と同じものである。本実施の第２形態においては、第１形態で示したパイプ２０の代りにフランジ１２，１３の周端面に沿って保温材１５を貫通して穴１６を加工したものである。
【００１９】
上記の実施の第２形態によれば、従来の図５に示すように強度部材のフランジ１２，１３に穴加工を施す必要がなく、又実施の第１形態のようなパイプ２０を必要とせず保温材１５への簡単な穴加工のみで空気の自然対流が可能となるので加工性が良好となるものである。
【００２０】
以上、具体的に説明したように本実施の第１，第２形態によれば、蒸気タービンケーシングのフランジ１２，１３のボルト１４近辺にパイプ２０を取付け、あるいは、ボルト１４近辺の保温材１５に穴１６を貫通して加工するのみで空気による自然対流によりボルト１４及びボルト近辺のフランジ１２，１３部を効果的に冷却することができるので、ボルト１４の締付力低下が発生せず、蒸気もれを防ぐことができる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の蒸気タービンケーシングのフランジ冷却構造は、蒸気タービンの周囲を外部から密閉して上，下部ケーシングで覆い、同両ケーシングのフランジをボルトで締め付けると共に、同上，下部ケーシング、フランジ及びボルトの外表面を保温材で覆ってなる蒸気タービンケーシングにおいて、前記フランジ外周端面と同フランジ外周端面を覆う保温材との間で前記ボルト近辺のフランジ外周端面に接し、内部に空気が流通するパイプを配設してなり、同パイプは上，下端が前記保温材の外表面から上下に突出して配設されていることを特徴としている。このような冷却構造により、パイプを通して空気の自然対流が発生し、空気流れの循環によりボルト及びボルト近辺のフランジ部を冷却でき、ボルトの熱変形による締付力低下を防止し、フランジの締付力低下による蒸気のもれを防止することができる。
【００２２】
本発明の（２）は、蒸気タービンの周囲を外部から密閉して上，下部ケーシングで覆い、同両ケーシングのフランジをボルトで締め付けると共に、同上，下部ケーシング、フランジ及びボルトの外表面を保温材で覆ってなる蒸気タービンケーシングにおいて、前記フランジ外周端面を覆う保温材には前記ボルト近辺のフランジ外周端面に接し、内部に空気が流通する溝を穿設したことを特徴としている。このような冷却構造により、従来のように強度部材であるフランジに直接穴加工をする必要がなく、又、上記（１）のようなパイプも必要としないので、上記（１）同様に溝内に空気が流れ、自然対流でフランジ及びボルトを冷却し、蒸気もれを防止できると共に、冷却構造の加工性が一層容易となるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態に係る蒸気タービンケーシングのフランジ冷却構造を示す断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図であり、（ａ）はボルトに対してパイプが１本の例、（ｂ）はパイプが３本の例を示す。
【図３】本発明の実施の第２形態に係る蒸気タービンケーシングのフランジ冷却構造を示す斜視図である。
【図４】従来の蒸気タービンケーシングのフランジ部の断面図である。
【図５】従来の蒸気タービンケーシングのフランジ冷却構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０ 上部ケーシング
１１ 下部ケーシング
１２，１３ フランジ
１４ ボルト
１５ 保温材
１５ａ 側面保温材
１６ 穴
２０ パイプ
３０ 空気
Claims (2)
- 蒸気タービンの周囲を外部から密閉して上，下部ケーシングで覆い、同両ケーシングのフランジをボルトで締め付けると共に、同上，下部ケーシング、フランジ及びボルトの外表面を保温材で覆ってなる蒸気タービンケーシングにおいて、前記フランジ外周端面と同フランジ外周端面を覆う保温材との間で前記ボルト近辺のフランジ外周端面に接し、内部に空気が流通するパイプを配設してなり、同パイプは上，下端が前記保温材の外表面から上下に突出して配設されていることを特徴とする蒸気タービンケーシングのフランジ冷却構造。
- 蒸気タービンの周囲を外部から密閉して上，下部ケーシングで覆い、同両ケーシングのフランジをボルトで締め付けると共に、同上，下部ケーシング、フランジ及びボルトの外表面を保温材で覆ってなる蒸気タービンケーシングにおいて、前記フランジ外周端面を覆う保温材には前記ボルト近辺のフランジ外周端面に接し、内部に空気が流通する溝を穿設したことを特徴とする蒸気タービンケーシングのフランジ冷却構造。
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| EP99120866A EP1096111B1 (en) | 1998-06-09 | 1999-10-26 | Cooling architecture for flanges of a steam turbine casing |
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Publications (2)
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| JPH11350913A JPH11350913A (ja) | 1999-12-21 |
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Family
ID=27430061
Family Applications (1)
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| JP16059798A Expired - Lifetime JP4015284B2 (ja) | 1998-06-09 | 1998-06-09 | 蒸気タービンケーシングのフランジ冷却構造 |
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| Country | Link |
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