JP5883986B2 - Screw cooling for fluid machinery - Google Patents

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Description

本発明は、ハウジングを備えているターボ機械であって、ハウジングが、上側ハウジング部分、下側ハウジング部分、及びハウジング内に配置されている流れダクトから成る、ターボ機械において、流れダクトが、流れダクト排出蒸気空間を有しており、上側ハウジング部分が、ボルトを介して下側ハウジング部分に接続されており、ボルトが、スタッドボルトとして構成されており、スタッドボルトのアキシアル方向に沿った冷却ダクトを有しており、冷却ダクトが、冷却ダクト入口及び冷却ダクト出口を有している、ターボ機械に関する。   The present invention is a turbomachine having a housing, wherein the housing comprises an upper housing portion, a lower housing portion, and a flow duct disposed within the housing, wherein the flow duct is a flow duct. It has an exhaust steam space, the upper housing part is connected to the lower housing part via a bolt, the bolt is configured as a stud bolt, and a cooling duct along the axial direction of the stud bolt is provided. And a turbomachine wherein the cooling duct has a cooling duct inlet and a cooling duct outlet.

蒸気発電所は、最大１６００メガワットの電力を供給可能とされる蒸気タービンを利用している。熱力学上の理由によって、蒸気タービンは、共通するシャフトを有している、いわゆるタービンセクションに分割されている。   Steam power plants utilize steam turbines that can supply up to 1600 megawatts of power. For thermodynamic reasons, steam turbines are divided into so-called turbine sections that have a common shaft.

一般に、高圧タービンセクションは、上側部分及び下側部分から成る内側ハウジングであって、ボルト接続によって共に保持されている内側ハウジングを備えている。高温の影響及び温度変化による過渡的な性質の影響の結果として、時間依存性の緩和及び温度依存性の緩和が生じる。この結果として、ハウジングが締め付けられ、運転中にシールが劣化するので、漏損が生じ、効率が低下する。   Generally, a high pressure turbine section comprises an inner housing consisting of an upper portion and a lower portion, which are held together by bolt connections. Time-dependent relaxation and temperature-dependent relaxation occur as a result of high temperature effects and transient property effects due to temperature changes. As a result, the housing is tightened and the seal deteriorates during operation, resulting in leakage and reduced efficiency.

従って、あらゆる蒸気のパラメータについて、締付を可能な限り一定に維持することが望ましい。このような締付は、設計の改善によって、又は良質の―高価ではあるが―ボルト材料によって実現される。   It is therefore desirable to keep the tightening as constant as possible for all steam parameters. Such tightening can be achieved by design improvements or by good quality-albeit expensive-bolt materials.

従って、本発明の目的は、様々な蒸気のパラメータに対して良好な締付を実現する改善されたボルト接続部を提供することである。   Accordingly, it is an object of the present invention to provide an improved bolt connection that provides good tightening for various steam parameters.

当該目的は、上側ハウジング部分、下側ハウジング部分、及びハウジング内に配置されている流れダクトから成る当該ハウジングを備えているターボ機械であって、流れダクトが、流れダクト排出蒸気空間を有しており、上側ハウジング部分が、ボルトを介して下側ハウジング部分に接続されており、ボルトが、スタッドボルトとして構成されており、スタッドボルトのアキシアル方向に沿った冷却ダクトを有しており、冷却ダクトが、冷却ダクト入口及び冷却ダクト出口を有しており、冷却ダクト入口が、流れダクトに流通しており、冷却ダクト出口が、冷却ダクト排出蒸気空間に流通している、ターボ機械によって達成される。   The object is a turbomachine comprising a housing comprising an upper housing part, a lower housing part and a flow duct disposed in the housing, the flow duct having a flow duct exhaust steam space. The upper housing part is connected to the lower housing part via a bolt, the bolt is configured as a stud bolt and has a cooling duct along the axial direction of the stud bolt; Is achieved by a turbomachine having a cooling duct inlet and a cooling duct outlet, wherein the cooling duct inlet circulates in the flow duct and the cooling duct outlet circulates in the cooling duct exhaust steam space. .

従って、本発明は、ボルト接続部のために利用されるスタッドボルト内において、流れダクト内の蒸気を供給すると共に冷却ダクト出口を介して流れダクト排出蒸気空間に接続されている冷却ボアを用いることを提案する。流れダクトからの蒸気は、流れダクト排出蒸気空間の蒸気より高圧であるので、スタッドボルトの冷却ダクトを通過する強制流を発生させ、ボルト全体を冷却することができる。   Accordingly, the present invention uses a cooling bore that supplies steam in the flow duct and is connected to the flow duct discharge steam space via the cooling duct outlet in the stud bolt utilized for the bolt connection. Propose. Since the steam from the flow duct is at a higher pressure than the steam in the flow duct discharge steam space, a forced flow that passes through the cooling duct of the stud bolt can be generated to cool the entire bolt.

優位な発展形態は、従属請求項に示されている。   Advantageous developments are indicated in the dependent claims.

従って、第１の優位な実施例では、スタッドボルトは、ナットを備えており、ナットは、冷却ダクトを冷却ダクト排出蒸気空間に流通させている冷却ダクトスロットを備えている。   Thus, in a first advantageous embodiment, the stud bolt comprises a nut, which comprises a cooling duct slot that circulates the cooling duct into the cooling duct exhaust steam space.

従って、本発明は、ボルト内の冷却ダクトを通過する冷却蒸気流を迂回させるためのスロットをナット内に機械加工すること、及び、冷却ダクト排出蒸気空間に接続された流れダクト出口に当該冷却蒸気流を接続することを提案する。従って、冷却蒸気は漏出することができないので、シールが改善される。   Accordingly, the present invention machined a slot in the nut to bypass the cooling steam flow passing through the cooling duct in the bolt and the cooling steam at the outlet of the flow duct connected to the cooling duct discharge steam space. Suggest to connect the flow. Thus, the cooling steam cannot be leaked out and the seal is improved.

一の優位な発展形態では、下側ハウジング部分は、冷却ダクト入口を流れダクトに接続するためのボアを有している。   In one advantageous development, the lower housing part has a bore for connecting the cooling duct inlet to the flow duct.

当該ボアは、上側ハウジング部分及び下側ハウジング部分のアキシアル方向に形成されている。本発明では、当該ボアは、冷却蒸気として利用すべき蒸気を運搬するための流体接続部を適切な位置に有していることに留意すべきである。   The bore is formed in the axial direction of the upper housing portion and the lower housing portion. It should be noted that in the present invention, the bore has a fluid connection in place for carrying steam to be utilized as cooling steam.

本発明について、典型的な実施例を参照しつつ詳細に説明する。   The present invention will be described in detail with reference to exemplary embodiments.

本発明におけるボルト締結式接続部の部分的な詳細図である。It is a partial detail drawing of the bolt fastening type connection part in the present invention. 上側ハウジング部分を表わす。Represents the upper housing part. 下側ハウジング部分を表わす。Represents the lower housing part. 本発明におけるナットの平面図である。It is a top view of the nut in the present invention. 上側ハウジング部分及び下側ハウジング部分の概略的な側面図である。FIG. 4 is a schematic side view of an upper housing part and a lower housing part.

図１は、上側ハウジング部分１及び下側ハウジング部分２の一部分を表わす概略図である。上側ハウジング部分１及び下側ハウジング部分２が共に、ターボ機械（詳細には図示しない）で利用されるハウジングを形成している。流れダクト（詳細には図示しない）は、上側ハウジング部分１と下側ハウジング部分２との間に配置されている。蒸気の熱エネルギをロータの回転エネルギに変換するロータブレード及び案内ベーンは、当該流れダクト内に配置されている。上側ハウジング部部分１及び下側ハウジング部分２は、ボルト３を介して互いに対して接続されている。このような接続を実現するために、ボルト３は、スタッドボルトの形態とされる。すなわち、ボルト３は、ボルト頭を有していないが、両端にネジ部を有している。冷却ダクト４は、その一方の側において冷却ダクト入口５に接続されており、その他方の側において冷却ダクト出口６に接続されており、スタッドボルトのアキシアル方向に沿って形成されている。   FIG. 1 is a schematic view showing a part of an upper housing part 1 and a lower housing part 2. Both the upper housing part 1 and the lower housing part 2 form a housing used in a turbomachine (not shown in detail). A flow duct (not shown in detail) is arranged between the upper housing part 1 and the lower housing part 2. Rotor blades and guide vanes that convert the thermal energy of the steam into the rotational energy of the rotor are arranged in the flow duct. The upper housing part 1 and the lower housing part 2 are connected to each other via bolts 3. In order to achieve such a connection, the bolt 3 is in the form of a stud bolt. That is, the bolt 3 does not have a bolt head, but has screw portions at both ends. The cooling duct 4 is connected to the cooling duct inlet 5 on one side and is connected to the cooling duct outlet 6 on the other side, and is formed along the axial direction of the stud bolt.

従って、冷却ダクト入口５に流入する蒸気は、冷却ダクト４を通じてアキシアル方向に流れ、スタッドボルトを通過するので、その際にスタッドボルトを冷却する。最後に、冷却蒸気が冷却ダクト出口６に到達する。   Accordingly, the steam flowing into the cooling duct inlet 5 flows in the axial direction through the cooling duct 4 and passes through the stud bolt, so that the stud bolt is cooled at that time. Finally, the cooling steam reaches the cooling duct outlet 6.

冷却蒸気を冷却ダクト４から冷却ダクト出口６に流入させるために、蒸気が冷却ダクト６に流入する際に通過するスロット８が、ナット７内に配置されいている。冷却ダクト出口６は、第１の流体接続部９を介して、流れダクトの排出蒸気空間（詳細には図示しない）に流通している。   In order to allow cooling steam to flow from the cooling duct 4 to the cooling duct outlet 6, a slot 8 through which the steam flows when flowing into the cooling duct 6 is arranged in the nut 7. The cooling duct outlet 6 circulates through the first fluid connection 9 into the exhaust steam space (not shown in detail) of the flow duct.

冷却ダクト出口６は、スタッドボルトとハウジング、特に上側ハウジング部分１との間に配置されているボルト冷却ダクト１４を介して、流れダクトの排出蒸気空間に流通している。   The cooling duct outlet 6 circulates into the exhaust steam space of the flow duct via a bolt cooling duct 14 arranged between the stud bolt and the housing, in particular the upper housing part 1.

同様に、図３に表わすように、冷却ダクト入口５は、第２の流体接続部１０を介して流れダクトに接続されている。便宜上、第２の流体接続部は、ロータブレード段又は案内ベーン段の下流に形成されている。ロータブレード段又は案内ベーン段では、蒸気のパラメータが冷却ダクト系統にとって理想的とされる。   Similarly, as shown in FIG. 3, the cooling duct inlet 5 is connected to the flow duct via the second fluid connection 10. For convenience, the second fluid connection is formed downstream of the rotor blade stage or guide vane stage. In the rotor blade stage or guide vane stage, the steam parameters are ideal for the cooling duct system.

図２は、冷却ダクト出口６及び第１の流体接続部９を具備する上側ハウジング部分１を表わす。   FIG. 2 represents the upper housing part 1 with the cooling duct outlet 6 and the first fluid connection 9.

図３は、第２の流体接続部１０及び冷却ダクト入口５を具備する下側ハウジング部分２を表わす。   FIG. 3 represents the lower housing part 2 with the second fluid connection 10 and the cooling duct inlet 5.

図４は、ボルト３のためのナット７を表わす。ナット７は、ネジ部１１の領域において、冷却蒸気が流れる際に通過する少なくとも１つのスロット８を有している。   FIG. 4 represents a nut 7 for the bolt 3. The nut 7 has at least one slot 8 through which the cooling steam flows in the region of the screw portion 11.

図５は、ターボ機械のアキシアル方向１２における側面図である。図５は、流れダクト１３、冷却ダクト入口５、冷却ダクト出口６、第１の流体接続部９、及び第２の流体接続部１０の配置を表わす。   FIG. 5 is a side view of the turbomachine in the axial direction 12. FIG. 5 represents the arrangement of the flow duct 13, the cooling duct inlet 5, the cooling duct outlet 6, the first fluid connection 9 and the second fluid connection 10.

１ 上側ハウジング部分
２ 下側ハウジング部分
３ ボルト
４ 冷却ダクト
５ 冷却ダクト入口
６ 冷却ダクト出口
７ ナット
８ スロット
９ 第１の流体接続部
１０ 第２の流体接続部
１１ ネジ部
１２ アキシアル方向
１３ 流れダクト
１４ ボルト冷却ダクト DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Upper housing part 2 Lower housing part 3 Bolt 4 Cooling duct 5 Cooling duct inlet 6 Cooling duct outlet 7 Nut 8 Slot 9 First fluid connection part 10 Second fluid connection part 11 Screw part 12 Axial direction 13 Flow duct 14 Bolt cooling duct

Claims (5)

ハウジングを備えているターボ機械であって、
前記ハウジングが、上側ハウジング部分（１）、下側ハウジング部分（２）、及び前記ハウジング内に配置されている流れダクト（１３）から成る、前記ターボ機械において、
前記流れダクト（１３）が、流れダクト排出蒸気空間を有しており、
前記上側ハウジング部分（１）が、ボルト（３）を介して前記下側ハウジング部分（２）に接続可能とされ、
前記ボルト（３）が、スタッドボルトとして構成されており、前記スタッドボルトのアキシアル方向に沿った冷却ダクト（４）を有しており、
前記冷却ダクト（４）が、冷却ダクト入口（５）及び冷却ダクト出口（６）を有しており、
前記冷却ダクト入口（５）が、前記流れダクト（１３）に流通しており、
前記冷却ダクト出口（６）が、前記スタッドボルトと前記ハウジングとの間に配置されているボルト冷却ダクト（１４）を介して、前記流れダクト排出蒸気空間に流通しており、
前記スタッドボルトが、ナット（７）を備えており、
前記ナット（７）が、前記冷却ダクト（４）を前記流れダクト排出蒸気空間に流通させている冷却ダクトスロット（８）を備えており、
前記ナット（７）が、ネジ部（１１）を有しており、冷却ダクトスロット（８）が、前記ネジ部（１１）の領域に配置されていることを特徴とするターボ機械。 A turbomachine having a housing,
In the turbomachine, wherein the housing comprises an upper housing part (1), a lower housing part (2), and a flow duct (13) disposed in the housing,
The flow duct (13) has a flow duct discharge steam space;
The upper housing part (1) is connectable to the lower housing part (2) via a bolt (3);
The bolt (3) is configured as a stud bolt and has a cooling duct (4) along the axial direction of the stud bolt;
The cooling duct (4) has a cooling duct inlet (5) and a cooling duct outlet (6);
The cooling duct inlet (5) is in circulation to the flow duct (13);
The cooling duct outlet (6) circulates in the flow duct exhaust steam space via a bolt cooling duct (14) disposed between the stud bolt and the housing ;
The stud bolt comprises a nut (7);
The nut (7) comprises a cooling duct slot (8) which allows the cooling duct (4) to flow into the flow duct exhaust steam space;
The turbomachine according to claim 1, wherein the nut (7) has a screw part (11), and a cooling duct slot (8) is arranged in the region of the screw part (11) . 前記下側ハウジング部分（２）が、前記冷却ダクト入口（５）を前記流れダクト（１３）に接続しているボアを有していることを特徴とする請求項１に記載のターボ機械。 The lower housing portion (2) is a turbo machine according to claim 1, characterized in that it has a bore connecting the cooling duct inlet (5) in the flow duct (13). 前記冷却ダクト入口（５）が、前記下側ハウジング部分（２）内に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のターボ機械。 The turbomachine according to claim 1 or 2 , characterized in that the cooling duct inlet (5) is arranged in the lower housing part (2). 前記冷却ダクト出口（６）が、前記上側ハウジング部分（１）内に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のターボ機械。 It said cooling duct outlet (6) is a turbo machine according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it is arranged in the upper housing part (1). 前記ターボ機械が、蒸気タービンとして構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のターボ機械。 The turbomachine according to any one of claims 1 to 4 , wherein the turbomachine is configured as a steam turbine.
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