JPH01224403A - 弾性流体用軸流タービン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高圧蒸気タービンのような軸流タービンに関
し、特に、タービンの入口スリーブのための防振装置を
有するタービンに関する。

軸流タービンは通常、同心状に装置された内側と外側の
円筒形ケーシング又はシリンダで形成され、蒸気のよう
な弾性流体の主導管が、内側及び外側円筒形ケーシング
の両方を貫通した導管を介して、蒸気をタービンの内部
に設けられたノズル室内に導入する。本発明の出願人に
譲渡された米国特許第３，９０７，３０８号に記載され
ているような上記貫通導管は好ましくは、内部円筒形ノ
ズル室から外方へ延びるくびれ部分と、外側円筒形ケー
シングに一体的に形成された入口導管又はスリーブとで
構成され、くびれ部分とスリーブとの間には密封装置が
用いられている。（なお、上記米国特許に係る明細書全
体を本明細書の一部をなすものとして引用する。）かか
る構成により、外側円筒形ケーシングの外部から内部ノ
ズル室に直接至る蒸気の通路が得られると共に内側と外
側のシリンダの間の熱膨張度の差が補償される。入口ス
リーブは、外側シリンダから半径方向内方へ延び、外側
シリンダと内側シリンダとの間の空隙を横切って内側シ
リンダのノズル室のくびれ部分まで達している。内側シ
リンダと外側シリンダとの間の空隙は蒸気の流れｔＩ４
域にもなるが、蒸気は当初、入口スリーブ及びノズル室
を介してノズルブロックに送入され、ノズルブロック中
で最初に膨張し、一連のノズル静翼及びタービン回転翼
（動翼）を通って動翼に回転トルクを与えるが、その過
程で膨張した後、空隙である流れ領域を通り、該領域を
横切って延びる入口スリーブを通り越し、その後、次の
一連の静翼及び動翼を通って膨張し、それから（申のタ
ービン膨張段又は所望の流路に差し向けられる。

このように入口スリーブは、高圧タービンを通過する蒸
気の流れ領域を貫通しているので、高サイクル疲労で破
損する場合がある。時には、かかる入口スリーブは亀裂
を生じたり完全に破断することが判明している。完全に
破…すると蒸気漏れが生じて効率が低下することになる
。加えて、このような事態が起こると、入口スリーブと
ノズルのくびれ部との間に設けられた好ましい密封装置
であるベル形シールの摩耗又は亀裂発生等の他の損傷が
生じる場合がある。かかる亀裂は、スリーブの上流側に
位置した弁の動作、スリーブ内部の流れ又はスリーブを
横切って流れるスリーブ外部の流れが原因となって生じ
る流動励起振動によって引き起こされると考えられる。

本発明の目的は、弾性流体用軸流タービンにおいて剛性
の高い入口スリーブ構造を形成する防振装置を提供する
ことにある。

この目的に鑑みて、本発明の要旨は、外部シリンダと、
外部シリンダとの間に作動流体の流れ領域を形成するよ
う外部シリンダから半径方向に間隔を置いて配置された
内部シリンダと、内部シリンダに設けられた複数のノズ
ル室と、ノズル室のそれぞれに対応して設けられると共
に外部シリンダから流れ領域を貫通して半径方向内方に
延びていて、弾性流体をノズル室のそれぞれに導入する
複数の入口スリーブと、複数の入口スリーブのうち少な
くとも一対の入口スリーブの間に延びた状態でこれらに
固着されていて、入口スリーブに対し可撓性の支持体と
なる手段とを有し、該支持体手段は、外部シリンダと内
部シリンダとの間に形成された流れ領域の中に位置して
いることを特徴とする弾性流体用軸流タービンにある。

可撓性支持体を好ましくは、一端がスリーブの外面に、
他端が前記スリーブに隣接したスリーブの外面に固着さ
れ、少なくとも一つの屈曲部が両端間に形成されている
金属板で構成し、好ましくは２つの屈曲部をそれぞれ金
属板の各端に隣接して設ける。

本発明は、流動励起振動に起因する亀裂が入口スリーブ
に発生しないようにする改良゛型防護手段を有する軸流
タービンを提供するが、新しく製造されるタービンでを
用であるばかりか、既存のタービンにも最少限のユニッ
ト・オフライン運転停止時間で容易にレトロフィツトで
きる。

本発明は、添付の図面に例示的に示すに過ぎない好まし
い実施例についての以下の説明を読むと一層容易に理解
できよう。

今、第１図及び第２図を参照すると、高圧タービンであ
って、入口スリーブの防振手段である可撓性支持体を有
する弾性流体用軸流タービン１の一部の縦断面図が示さ
れている。タービン１は、内側シリンダ７のまわりに配
置された外側シリンダ５を有する。外側シリンダ５及び
内側シリンダ７は、複数本の回転ブレード即ち動翼！１
が取付けられたロータ９を包囲している。ブレードリン
グ１３が拘束手段１５により拘束された状態で内側シリ
ンダ７に取付けられ、またこのブレードリング１３には
複数本のノズル静翼１７が取付けられている。外側シリ
ンダ５と一体に形成された高圧排気部１９が、タービン
段を通過した作動流体を関連のタービン中圧部又は低圧
部に導く。封止部２１により、外側シリンダ５の内部か
らの作動流体の漏れが防止される。

図示の弾性流体用軸流タービンの例では、複数本の蒸気
入口導管又はスリーブ２３が、外側シリンダ５に一体形
成され又は取付けられた状態で、外側シリンダ５の内面
２５から垂直に回転シャフト又はロータ９に向かって内
方へ所定距離延びている。内側シリンダ７と一体のノズ
ル室２７が垂直方向外方へ延びるくびれ部分２９を有し
、このくびれ部分２９は入口スリーブ２３の最も内側の
部分３１と非接触状態でオーバラツブしている。

入口スリーブ２３の最も内側の部分３１とノズル室のく
びれ部分２９の内面との間に配置された密封装置３３、
例えばベル形シールが、外側シリンダ５と一体の入口ス
リーブ２３と内側シリンダ７と一体のノズル室くびれ部
分２９の隣接部分間の可撓性可動式密封構造を構成して
いる。作動流体、例えば蒸気の流れが、第１図に矢印で
示すように、入口スリーブ２３を半径方向内方へ通過し
、段（第１図の左側には示していない）を軸方向に通過
してロータを回転させ育苗な仕事に供せしめる。

この領域を出た後、流体は、外側シリンダ５の内面２５
と内側シリンダ７の外面３７との間の流れ領域３５を通
って入口スリーブ２３を通り越し、その後、動翼１１と
静翼１７を交互に並べて構成した環状の列を通ってさら
に膨張する。動翼１１及び静翼１７を通ってさらに膨張
した後、流体は通常、他のタービン段、熱回収装置もし
くは廃熱装置、又はその他任意所望の流路に差し向けら
れる。

入口スリーブ防振手段３の位置が第２図及び第３図に示
されているが、これらの図では、４つの入口スリーブ２
３を備えたタービンが、４つの入口スリーブのうち隣合
った２つのスリーブ対の間に位置した可撓性支持体３を
有している。第４図及び第５図に示すように、入口スリ
ーブ防振手段である可撓性支持体３は、一対の隣合う入
口スリーブ２３．２３’の間に延びる可撓性金属板３９
から成り、金属板３９の一端４１は例えば溶接部４５に
よりスリーブ２３の外面４３に、他端４７は例えば溶接
部４９によって他方のスリーブ２３′の外面４３に固着
されている。第５図に示すように、可撓性金属板３９は
好ましくは、その長さに沿って少なくとも一つの屈曲部
５１を有するが、この屈曲部５１により金属板に半径方
向の可撓性が与えられる。好ましくは屈曲部５１を金属
板の端４１．４７のそれぞれに隣接して設ける。金属板
の屈曲部は内側及び外側の円筒形ケーシングの半径の方
向に位置し、それによりスリーブはその半径方向に撓む
ことができる。

入口スリーブは通例、例えば２．２５重量％クロム、１
重量％モリブデン、残部鉄の合金のような合金鋼で形成
されている。可撓性が得られると共に配置されるべき蒸
気環境に耐えられるよう可撓性支持体を同−又はＩＩ（
ＩＩの合金で形成することが望まれる。支持体である金
属板に必要な可撓性は、部分的な蒸気送入（ｐｏｒｔｉ
ｏｎａｌ　ｓｔｅａｍ　ａｄｍｉｓｓｉｏｎ）及び金属
板がスリーブ内部の流体よりも温度が著しく低い蒸気環
境中に位置していることに起因してスリーブの温度が異
なってくる事態があってもこれに対応するに足るもので
なければならない。

−船釣には約０．０５１〜０．０７６　ｃｍ　（０，０
２０〜０、０３０インチ）の半径方向の撓みが許容でき
なければならない。

第６図に示す実施例は、作動流体に対応して設けられる
入口スリーブがたった２つであるような弾性流体用軸流
タービンのこれら２つの入口スリーブの間に配置された
可撓性支持体３を示している。

本発明は、高圧蒸気タービンの入口スリーブの流動励起
振動を防振する安定性が一層高い構造を提供する。金属
板で構成される可撓性支持体は、かかる入口スリーブの
間で生じる場合のある定常状態及び移行状態における温
度差に対応できるほど十分な可撓性を発揮するので、流
動励起振動が複数の入口スリーブのうち一つだけを励振
する傾向があるような場合に特に役立つ。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の入口スリーブ防振手段として可撓性
支持体が用いられた高圧タービンの一部の縦断面図であ
る。 第２図は、第１図の■−■線における断面図である。 第３図は、第２図に示フす防振手段の部分断面図である
。 第４図は、対をなす隣合った入口スリーブに取付けられ
た可撓性支持体の平面図である。 第５図は、第４図に示す可撓性支持体の縦断面図である
。 第６図は、隣合う入口スリーブを２つしか持たないター
ビンの入口スリーブ間に配置された防振手段の断面図で
ある。 〔主要な参照番号の説明〕 ■・・・弾性流体用軸流タービン、３・・−入口スリー
ブ防振手段、５・・・外側シリンダ、７・−内側シリン
ダ、２３・・・入口スリーブ、２７・・・ノズル室、３
９・・・金属板、５１・・・屈曲部。 特許出願人：ウェスチングハウス・エレクトリック・コ
ーポレーション

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）外側シリンダと、外側シリンダとの間に作動流体
   の流れ領域を形成するよう外側シリンダから半径方向に
   間隔を置いて配置された内側シリンダと、内側シリンダ
   に設けられた複数のノズル室と、外側シリンダから流れ
   領域を貫通して半径方向内方に延びていて、弾性流体を
   ノズル室のそれぞれに導入する複数のノズル室用入口ス
   リーブとを有する弾性流体用軸流タービンにおいて、複
   数の入口スリーブのうち少なくとも一対の入口スリーブ
   の間に延びた状態でこれらに固着されていて、入口スリ
   ーブに対し可撓性の支持体となる入口スリーブ防振手段
   が設けられ、該入口スリーブ防振手段は、外側シリンダ
   と内側シリンダとの間に形成された流れ領域の中に位置
   していることを特徴とする弾性流体用軸流タービン。
2. （２）入口スリーブ防振手段は、一端が入口スリーブの
   外面に、他端が前記スリーブに隣接した入口スリーブの
   外面に固着された金属板で構成されていることを特徴と
   する請求項第（１）項記載の弾性流体用軸流タービン。
3. （３）金属板の両端は、隣合った前記スリーブに溶接部
   によって固着されていることを特徴とする請求項第（１
   ）項又は第（２）項記載の弾性流体用軸流タービン。
4. （４）金属板は、その前記一端と前記他端との間に少な
   くとも一つの屈曲部を有することを特徴とする請求項第
   （１）項、第（２）項又は第（３）項記載の弾性流体用
   軸流タービン。
5. （５）２つの屈曲部がそれぞれ金属板の各端に隣接して
   設けられていることを特徴とする請求項第（１）項、第
   （２）項又は第（３）項記載の弾性流体用軸流タービン
   。