JPH01301902A

JPH01301902A - 複流蒸気タービン

Info

Publication number: JPH01301902A
Application number: JP1090516A
Authority: JP
Inventors: Jr John C Groenendaal; ジョン・クーム・グローネンダール，ジュニア
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1988-04-08
Filing date: 1989-04-10
Publication date: 1989-12-06
Also published as: CA1297801C; IT1233521B; CN1017368B; CN1037758A; KR890016273A; IT8941562A0; ES2012707A6; US4826395A

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、茎気タービンに関し、特に、蒸気流を偏向さ
せる複流茎気タービンの蒸気入口構造体に関する。

典型的な複流茎気タービンでは、稼働蒸気の流れが、内
部ケーシング内の蒸気入口室に通じる外部ケーシング内
の開口部の中で得られるが、この流れはすぐにタービン
の中間の各側に位置した第１の対をなす環状静翼列に差
し向けられる。多数のかかる静翼列が、幾つかの公知の
方法のうち任意の一方法により、ａｉｌ類かあるうちの
翼リング（以下、「ブレードリング」という）に取り付
けられた状態で内部ケーシングに固定されている。

軸受で支持され、周囲に多数の環状動翼列が配置されて
いるロータが、内部ケーシング内に位置していて、ロー
タ動翼が静翼列と協働するようになっている。稼働蒸気
が流入してタービン中間部から外方へ膨張すると、静翼
は稼働蒸気をロータ動翼の先へ差し向けてロータに周知
の態様で回転力を与える。

もし全区気流のうち一部が上ｉＪｉの流路から漏れ出た
り逸脱したりすると、かかる茶気の一部で得られる力は
、ロータ動翼に作用せず、さらに適切にいうと、失われ
ることになる。このような場合、タービンは運転中、最
大効率を達成できない。

従来型複流蒸気タービンでは、運動部分と静止部分との
間には幾つかの必要な間隙があるので蒸気は逸脱迂回し
た流路を辿る。たとえば、タービン蒸気入口の各個に位
置した第１の環状静翼列は、通常、ブレードの端部に内
側シュラウドリングが取り付けられている。これらシュ
ラウドリングはそれぞれ、連続的に配置されたストリッ
プを有し、各ストリップは多くのブレードに連結されて
いる。

シュラウドリングはロータに近接して配置されるのでロ
ータとの接触防止に必要な間隙が形成されている。この
間隙を通る蒸気は、静翼の作用で環状のロータ動翼列に
差し向けられた場合の効率はどにはロータを回転させな
い。

従来におけるこの問題の解決法では、狭い、即ち直径が
約１４ａ＋＋〜約２０ｃ＋ｓの蒸気入口を有する、所謂
［ヘリ−バンド（ｂｅｌｌｙ　ｂａｎｄ）　Ｊ　　（又
は、腹帯状部材））がタービンに組み込まれた。かかる
複流蒸気タービンでは、ベリーバンドを蒸気入口の各個
に配置されたシュラウドリングの端部の間にボルト留め
し、蒸気がシュラウドリングの間を通過し八いようにし
ている。この方法を用いることにより蒸気流は遮断され
たが、残念なことに、好ましくない乱流が蒸気流に生し
、タービン効率が低下した。へり−バンドの使用に起因
して生じる別の問題として、内部ケーシングの熱膨張に
より生しるばらつきのある荷重が伝達されることがｌり
げられるが、恐らくはこちらの問題の方が重大であると
考えられる。かかる荷重はバンドを介してシュラウドリ
ング及び静翼に伝達される。かかる荷重のばらつきの度
合い、即ち荷重の差が著しく大きな場合、シュラウドリ
ング、ブレード又はブレード根元部は変形状態になるこ
とがある。

広い蒸気入口、即ち、約２５ｃｍ１１以上の蒸気入口を
有する複流蒸気タービンでは、蒸気流が所望の流路から
外れないようにするために構造的に複雑な装置が蒸気入
口に設けられていた。この装置としては、種々の構造部
材を茶気入口室の壁又はブレードリングの何れか一方に
取り付けること番こより蒸気入口内で吊り下げられた中
央ハンドが挙げられる。蒸気入口の各個に配置されたシ
ェラウドリングに他のバンド状構造部材を取り付けて、
各バンド状構造部材が中央バンドの対向した縁に摩擦係
合するようにしていた。かかる従来型装置は非常にコス
ト高を招くだけでなく、取付けに非常に長い時間を要し
ていた。

所望の流路からの蒸気の逸脱迂回が生じると、その結果
体しる熱膨張と熱収縮の双方又は何れか一方がタービン
の内部ケーシングの端部を長円形に変形させるに足るほ
ど著しく大きくなる傾向があることに留意しておくべき
である。このように長円形に変形すると、＃？１尺を取
り付けている内部ケーシングの部分がロータから離れて
間隙がさらに一段と大きくなる。

したがって、本発明の主目的は、蒸気が所望の流路かち
逸脱しないようにすると共に乱流を新たに発４させない
ような複流茶気タービンを提供することにある。

この目的に迄みて、本発明の要旨は、環状の動翼列がロ
ータの周りに配置され、環状の静翼列を固定した菌リン
グを有するステータ組立体がロータの周りに連結され、
該ステーク組立体は蒸気流を環状の静翼列に差し向ける
蒸気入口を有し、環状静翼列は、蒸気入口の両側に位置
すると共にロータ動翼の上流に作動的に配置されていて
、蒸気流をロータ動翼に差し向け、蒸気流からの熱の伝
達により熱負荷が生じる複流蒸気タービンにおいて、所
望の流路からの蒸気流の逸脱を防止する密封手段が、２
つの静翼列の間に連結され、該密封手段は、２つの静翼
列の間における熱負荷の伝達を防止するよう相対的に軸
方向に移動させることができることを特徴とする復流茶
気タービンにある。

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。

本発明の原理に従って構成された新規な複流低圧蒸気タ
ービンが全体的に参照番号１０として第１図に示されて
いる。！Ｑ（図示せず）からの蒸気が、外部ケーシング
１４に取付けられた導管１２を通してタービン１０に供
給される。原気流は、外部ケーシングの開口を通り、内
部ケーシング１６の開口を通過して、内部ケーシング内
の種々の中央側壁１９で形成された蒸気入口室１８に入
る。内部ケーシング１６は、上半部と下半部（何れも図
示せず）に分割されているが、これら半部は公知のＢ様
で水平接合フランジに沿って接合されている。

ロータ２０が、回転軸ｆｉＡの周りに回転するよう軸受
２２によって取付けられている。半径方向に延びるＡ（
ブレード）２４で構成される多くの環状タトがロータ２
０の周囲に設けられている。翼２４の列はロータの中間
箇所２６の各側に軸方向に間隔を置いて配置されている
。各列のブレード２４の翼長は任意の列につき実質的に
同一である。

各列についての翼長は、ロータの中間箇所２６から軸方
向に烈れるにつれ増大している。

ステータ組立体がロータ２０の周りに配置されているが
、このステータ組立体は、ロータの動翼２４に対して作
動的に位置していて、蒸気流をロータ動翼２４に差し向
ける静翼２８の多くの環状列を有するものとして図示さ
れている。静翼２８はブレードリング３０Ａ、３０Ｂに
取付けられて位置しており、これらブレードリングは中
間箇所２６の各個で内部ケーシング１６に取付けられて
いる。第１図に示すように、ブレードリング３０Ａ。

３０Ｂは内部ケーシング１Ｇの壁と一体に形成された状
態で示されている。しかしながら、任意適当なブレード
リング取付は手段を用いても良いことは理解されるべき
である。

図示していないが、ステータ組立体は−Ｆ半部と下半部
に分割されており、これら上・下半部は内部ケーシング
の上・下半部に取付けられている。

ロータ中１ｊｉＴ　ｉ所２６の各側におけるブレードリ
ング３０Ａ、３０Ｂは、開口部又は蒸気入口３４がステ
ーク組立体に形成されて蒸気流を中間箇所２６に差し向
けるよう取付けられている。

蒸気流は茎気入口３４を通過すると、入口３４の各側で
互いに反対側に位置した静翼２８の第１の列に当たる。

第２図では、静翼２８はそれぞれ、溝３８内に嵌合され
た根元部３６を有するものとして示されている。シュラ
ウドストリップ４０Ａ。

４０Ｂが、リベット留めを含む任意公知の方法で静翼２
８の端部に取付けられているが、別法として静翼２８と
一体に形成しても良い。

シュラウドストリップ４０Ａ、４０Ｂとロータ２０が互
いに接触しないようにするため、間隙４２がこれらの間
に形成されている。何らかの構造部材をさらに設けなけ
れば、蒸気流の一部が所望の流路から逸脱し、或いは迂
回し、換言すると静翼２８の前を横切って通ったり、間
隙４２を通過することは理解されよう。たとえ密封用ス
トリップを間隙内に配置しても、かなりの量の蒸気が依
然として間隙を通過することになる。間隙４２を通過す
る蒸気は、静翼２８により所定の方向に向かないので、
かかる一定の方向をもたない蒸気が動翼２４又はロータ
２０に与える回転駆動の効率は低下することになる。

上述したように、茶気入口の両側に位置した状態でシュ
ラウドストリップ間に鋼製のバンドを取付けるとこれが
密封体としての役目を果たすことができ、所望の流路か
らの蒸気の逸脱が防止される。しかしながら、このよう
な蒸気入口密封法に関する大きな問題は、内部ケーシン
グの熱膨張により生じるばらつきのある荷重がバンドを
介して静翼２８の環状列及びシュラウドストリップ４０
Ａ。

４０Ｂに伝わることである。かかる荷重のばらつきの度
合い、すなわち荷重の差がかなり大きいと、シュラウド
ストリップ４０Ａ、４０Ｂ、翼２８、根元部３６及びリ
ベットその他翼へのシュラウドストリップの取付けに用
いられる構造部品が変形傾向を生じる。

第２図に示す実施例は、蒸気が静翼の前を横切って所望
の流路から逸れないようにすると共に、蒸気流を偏向さ
せ、同時に熱負荷の伝達を防止する好ましい実施例であ
る。第２図に示すように、密封用バンド４４が、ボルト
４６によりシュラウドストリップ４０Ａ、４０Ｂに取付
けられ、蒸気入口３４を横切って成る距離にわたって延
びた状態でシュラウドストリップ４０Ａ、４０Ｂ間に位
置している。ボルト４６は、バンド４４に設けられたボ
ア４８を貫通し、シュラウドストリップ４ＯＡに穿孔さ
れたボア４８に螺合している。バンド４４の頂面ば、シ
ュラウドストリップ４０Ａ。

４０Ｂの頂面と面一をなすものとして示され、したがっ
て、蒸気流に生じる乱流は最少量に抑えられるようにな
っている。注目されることとして、バンド４４の端とシ
ュラウドストリップ４０Ｂとの間には間隙５０が形成さ
れている。この間隙により、熱が蒸気流から、蒸気に触
れている、蒸気入口の周りに配置されたタービンの構成
要素へ伝達されることによって生じる熱膨張が回部にな
る。

支持リング５２が、ボルト５４をボア５６に螺合させる
ことによりシュラウドストリンツブ４０Ｂにしっかりと
取付けられている。第２図を参照すると分かるように、
ボルト５４の頭部はボア５８に形成された肩に係合し、
シュラウドリング５２をシュラウドストリップ４０Ｂに
押し付けている。

この実施例では、弾性密封体６０をバンド４４の半径方
向内面に押し付けることにより、所望の流路からの蒸気
流の逸脱を防止するに充分な密封作用が生じる。かかる
密封体の押し付は作用は、バネ６２を密封体６０と支持
リング５２に形成されたスロット６４の底部との間に介
在させることにより得られる。第２図ではコイルバネが
示されているが、密封体６０の必要な押し付は作用を得
るために平らな、所謂「バギースプリング（ｂｕｇｇｙ
奄Ｓρｒｉｎｇ）　」用いるのが好ましい、必要なことは
、へ所望の流路からの茶気の逸脱を防止するに足る力で押圧
し、密封体６０とバンド４４が相対的に軸方向に移動し
ないような力では押圧しないようにすることだけである
。密封体６０とバンド４４が軸方向に相対的に移動でき
るようにすると、静翼２８同土間の熱負荷の伝達が防止
される。

タービンの組み立ての際、ボルト６６を密封体６０に形
成されたボア６８に通し、支持リング部品５２に形成さ
れたボア７０に螺合させることにより、弾性密封体６０
は定位置に保持される。第２図から、組み立て中、ボア
６８により形成された底面が、バネ６２の付勢作用によ
りボルト６６０頭部に係合することが理解されよう０弾
性密封体６０は、バンド４４に摩擦係合するその表面に
形成された多くの隆起条を備えているものとして図示さ
れている。

作用を説明すると、第２図に示す密封機構は蒸気流を偏
向させて静翼２８の第１の環状列に差し向けるが、それ
と同時にかかる偏向により蒸気流に生じる乱流を最少量
に抑える。バンド６０は一方の支持リングに連結されて
いるに過ぎないので、シュラウドリング４ＯＡ、４０Ｂ
に対して生じる熱膨張、即ち別の軸方向移動によっては
、シュラウドリングが変形する傾向は生じないようにな
る。

さらに、弾性密封体６０はバンド４４に摩擦係合してい
るに過ぎないので、シュラウドストリップ４ＯＡ、４０
Ｂが移動することによっては所望の流路からの蒸気流の
逸脱が生じないことになる。

好ましい例としては挙げられないが、タービン内部に、
所望の流路からの蒸気流の逸脱を防１１ニする構造部材
を設け、かかる構造部材により、蒸気入口の両側に位置
したシュラウドストリップをがいに静止的に連結するこ
とは、熱ｆ＋、荷の伝達が重大な要因ではないような用
途においては望ましい。

第３図に示すように、密封用バンド７２が、シー１ラウ
ドストリップ４０Ａ、４０Ｂ間に位置した状態で、ボル
ト７４によりかかるシュラウドストリップの半径方向内
側に取付けられている。ボルト７４はボア７６を貫通し
、シュラウドストリップ４０Ａ、４０Ｂに形成されたボ
ア７６に螺合している。バンド７２は半径方向に隆起し
た中間部分８０を備えている。中間部分８０の頂面は、
シュラウドストリップ４０Ａ、４０Ｂの頂面と面一をな
すものとして示されている。このようにすると、即ち、
頂面を面一にすると、蒸気流に乱流が生じないようにな
る。

本発明を特定の実施例につき図示説明したが、当業者で
あれば、上述し、特許請求の範囲に記載されている発明
の原理から逸脱することなく、種々の変形及び設計変更
を行うことができよう。

たとえば、タービンは、複流蒸気タービンではなく、中
流蒸気タービンであっても良い。したがって、蒸気入口
室の側壁１９のうちの一方は内部ゲージングの端を構成
することになるので、かかる側壁にはブレードリング又
は静翼が取付けられることはない、かかる構成では、支
持リング５２又はバンド７２を側壁に直接取付けること
になろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、複流蒸気タービンの断面図である。第２図は、第１図に示すタービン内部に設けられた本発
明の好ましい実施例の拡大断面図である。第３図は、本発明の変形例の拡大断面図である。〔主要な参照番号の説明］ＩＯ・・・複流蒸気タービン１８・・・蒸気入口２０・・・ロータ２４・・・動翼２８・・・静翼３０Ａ、３０Ｂ・・・ブレードリング４４．７２・・・密封用バンド５０・・・間隙５２・・・支持リング６０・・・密封体６２・・・バネ特許出願人：ウェスチングハウス・エレクトリック・コ
ーポレーション代　理　人：加重　紘一部　（外１名）ＦＩＧ、　２

Claims

【特許請求の範囲】

（１）環状の動翼列がロータの周りに配置され、環状の
静翼列を固定した翼リングを有するステータ組立体がロ
ータの周りに連結され、該ステータ組立体は蒸気流を環
状の静翼列に差し向ける蒸気入口を有し、環状静翼列は
、蒸気入口の両側に位置すると共にロータ動翼の上流に
作動的に配置されていて、蒸気流をロータ動翼に差し向
け、蒸気流からの熱の伝達により熱負荷が生じる複流蒸
気タービンにおいて、所望の流路からの蒸気流の逸脱を
防止する密封手段が、２つの静翼列の間に連結され、該
密封手段は、２つの静翼列の間における熱負荷の伝達を
防止するよう相対的に軸方向に移動させることができる
ことを特徴とする複流蒸気タービン。
（２）密封手段は、一端が２つの前記静翼列のうちの一
方の静翼列に取り付けられると共に前記蒸気入口を横切
って或る距離にわたって延びたバンドと、２つの前記静
翼列のうちの他方の静翼列に取り付けられた支持リング
と、支持リングに取り付けられると共にバンドに摩擦係
合する弾性密封体とから成ることを特徴とする請求項第
（１）項記載の複流蒸気タービン。
（３）バンドは、蒸気流の乱流の発生が最少限に抑えら
れるようシュラウドストリップの頂面と面一をなす外面
を有することを特徴とする請求項第（２）項記載の複流
蒸気タービン。
（４）弾性密封体をバンドに押し付けるための付勢手段
が、弾性密封体と支持リングとの間に配設されているこ
とを特徴とする請求項第（２）項又は第（３）項記載の
複流蒸気タービン。
（５）付勢手段は、バネであることを特徴とする請求項
第（４）項記載の複流蒸気タービン。
（６）バンドに接触する弾性密封体の表面は、複数本の
隆起条を有することを特徴とする請求項第（２）項〜第
（５）項のうち何れか一つの項に記載の複流蒸気タービ
ン。
（７）タービンの組立て中、弾性密封体と支持リングの
相対的な位置関係を維持するレストリクターが、支持リ
ングに取り付けられていることを特徴とする請求項第（
２）項記載の複流蒸気タービン。
（８）密封手段は、一端がシュラウドストリップの一方
に連結されたバンドを有し、該バンドは、蒸気入口を横
切って延びると共に他方のシュラウドストリップに連結
されており、バンドは、蒸気流の乱流を最少限に抑える
ためにシュラウドストリップの表面と面一をなす頂面を
有することを特徴とする請求項第（１）項記載の複流蒸
気タービン。