JPH0586806A - 蒸気タービンのノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】上半部と下半部ケーシングとを合わせ面で合わ
せてなるケーシング内の車室の側壁に設けられた環状の
ノズル溝にノズル翼を順次挿入してなる蒸気タービンの
ノズルにおいて、タービン運転時、ノズル翼の単体での
振動によるフレッティングエロージョン，ノズル翼間に
生じる洩れ蒸気によるエロージョンを防止するとともに
合わせ面部でも等ピッチでノズル翼を挿入設置できるよ
うにする。 【構成】複数のノズル翼を並べて溶接により一体化した
セグメントノズルを環状のノズル溝にタービン運転時の
熱膨脹差を吸収する隙間を持たせて挿入設置し、固定手
段によりノズル溝部のケーシングに各セグメントノズル
をその中部の箇所で固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、蒸気タービンにおいて
ロータの第１段の動翼に吹き付ける蒸気を噴出するノズ
ルに関する。

【０００２】

【従来の技術】蒸気タービンのロータに設けられた第１
段の動翼に吹き付ける蒸気は、図５に示す翼１と、この
両端に設けられた上板２及び下板３とが一体加工されて
なるノズル翼４を複数並べて配したノズル翼列により形
成されるノズルから噴出される。

【０００３】ノズル翼列は、ロータを囲む上半部と下半
部ケーシングとを合わせてなるケーシング内のロータの
動翼部を囲む車室の側壁に設けられ、上半部と下半部ケ
ーシングとにそれぞれ形成された半円状のノズル溝が接
続されてなる環状のノズル溝にノズル翼４を上半部と下
半部ケーシングとの合わせ面から順次挿入して形成され
る。そして上半部と下半部ケーシングとの半円状のノズ
ル溝にそれぞれ挿入されたノズル翼列の合わせ面部の両
端部にノズル形状を有しない固定片をノズル溝に挿入し
て設置し、この固定片をケーシングに止めねじ等により
固定し、ノズル翼列を形成するノズル翼をノズル溝に設
置している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のようにノズル溝
にノズル翼の単体を順次挿入する場合、ノズル溝が設け
られた車室部のケーシングとノズル翼とのタービン運転
時生じる熱膨脹差により、運転中隣接するノズル翼間の
隙間が空きやすくなるので、ノズル翼間に洩れ蒸気が流
れ、この洩れ蒸気によりエロージョンが発生しやすいと
いう問題がある。

【０００５】また、ノズル翼が単体ごとに固定されてな
いので、ノズル翼がノズル溝内で振動し、この振動によ
るフレッティングエロージョンも発生しやすいという問
題がある。

【０００６】また、ノズル溝に順次挿入されたノズル翼
を上半部と下半部ケーシングとの合わせ面で固定する個
所は、ノズル形状を有しない固定片を挿入して前述のよ
うに固定する必要があるため、合わせ面ではノズル翼を
等ピッチに配設することができないので、ノズル翼がな
い個所におきる蒸気噴出の断絶によるかき回し損失が生
じるという問題がある。

【０００７】本発明の目的は、車室の側壁に設けられた
環状のノズル溝へのノズル翼の挿入，設置により生じる
ノズル翼のエロージョンやフレッティングエロージョン
が発生するのを防止するとともに、かき回し損失をなく
すことのできる蒸気タービンのノズルを提供することで
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明によれば上半部と下半部ケーシングを合わせ
てなるケーシング内の動翼を備えたロータを囲む車室の
側壁にロータを囲んで設けられた環状のノズル溝に、動
翼に吹き付ける蒸気を噴出するノズル翼を挿入，設置し
てなる蒸気タービンのノズルにおいて、複数のノズル翼
を並べて接合したセグメントノズルを前記環状のノズル
溝に順次挿入し、タービン運転時の熱膨脹差を吸収する
隙間を持たせて設置し、各セグメントノズルをその中部
の箇所で固定手段によりケーシングに固定するものとす
る。

【０００９】上記のセグメントノズルは隣接するノズル
翼の翼の両端に設けられた上板と下板との側面を溶接に
より接合して形成するものとする。

【００１０】また、固定手段は、セグメントノズルをピ
ンを介してケーシングに固定するものとする。

【００１１】

【作用】上半部と下半部ケーシングとを合わせてなるケ
ーシング内のロータの動翼部を囲む車室の側壁に設けら
れたロータを囲む環状のノズル溝に挿入，設置されるセ
グメントノズルは、隣接するノズル翼が翼の両端に設け
られた上板と下板との側面を溶接により接合されて形成
されるので、タービン運転時生じるノズル溝部のケーシ
ングとセグメントノズルとの熱膨脹差があっても隣接す
るノズル翼間には隙間が生じない。したがって隙間を流
れる洩れ蒸気がないので、洩れ蒸気によるエロージョン
が生じない。またセグメントノズルの個々のノズル翼を
通過する蒸気の励振作用によって不安定なランダム振動
をうけても、一体化されたセグメントノズルがこの励振
力を全体で受けるので、個々のノズル翼が単体で振動す
ることはなく、したがってフレッティングエロージョン
が生じない。

【００１２】また、環状のノズル溝に順次挿入，設置さ
れたセグメントノズルは各セグメントノズルがその中部
の箇所で固定手段、この手段としてピンを介してケーシ
ングに固定されるので、上半部と下半部ケーシングとの
合わせ面には従来のようなノズル形状を有しない固定片
を使用する必要がなく、このためノズル翼はケーシング
の合わせ面部でもノズル翼を等ピッチで植込まれる。し
たがって全負荷時ノズル翼のない処に生じる蒸気流入の
断絶によるかき回し損失を大幅に低減し、このため効率
が向上する。

【００１３】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例について
説明する。図４は本発明の実施例による複数のノズル翼
を接合して一体化したセグメントノズルの斜視図であ
る。図４においてセグメントノズル５は単体のノズル翼
４の複数個を円弧状に並べ、隣接するノズル翼４の上板
２と下板３との側面を溶接部６で溶接して一体化して形
成される。なおセグメントノズル５は後述する車室の側
壁に設けられた環状のノズル溝に挿入可能な形状に形成
される。

【００１４】図１は上記のセグメントノズルを車室の側
壁の環状のノズル溝に挿入，設置した正面図である。図
１においてケーシング８は図示しないロータを囲む上半
部ケーシング９と下半部ケーシング１０とが合わせ面１
１で合わされて形成され、ロータの動翼部を囲む図示し
ない車室を内蔵している。

【００１５】上半部，下半部ケーシング９，１０の車室
を形成する側壁には動翼の環状翼列に対応する位置にセ
グメントノズル５が挿入される環状のノズル溝１２が設
けられている。なお環状のノズル溝１２は上半部ケーシ
ング９と下半部ケーシング１０とにそれぞれ設けられた
半円状の溝１３，１４から構成されている。

【００１６】また、図示しない蒸気加減弁からの蒸気が
導かれる蒸気室１５，１６がノズル溝１３に連通して上
半部ケーシング９内に、また蒸気室１７，１８がノズル
溝１４に連通して下半部ケーシング１０内に設けられて
いる。

【００１７】セグメントノズル５は合わせ面１１から上
半部と下半部ケーシング９，１０の半円状のノズル溝１
３，１４にそれぞれ順次挿入して環状のノズル溝１２に
設置され、上半部ケーシング９にはセグメントノズル５
ａ，５ｂ，５ｃが、また下半部ケーシング１０にはセグ
メントノズル５ｄ，５ｅ，５ｆが挿入，設置される。こ
の際セグメントノズル５ａないし５ｆにおいて各セグメ
ントノズル間はタービン運転時のノズル溝部のケーシン
グとセグメントノズルとの熱膨脹差を吸収する隙間Ｓを
設けている。

【００１８】なお、セグメントノズル５ａは蒸気室１
５，セグメントノズル５ｂ，５ｃは蒸気室１６，セグメ
ントノズル５ｄ，５ｅは蒸気室１７，セグメントノズル
５ｆは蒸気室１８を経た蒸気を噴出する。

【００１９】図２，図３は図１に示した上半部，下半部
ケーシングに挿入，設置されたセグメントノズルの展開
図であり、図２は図１の上半部ケーシング９におけるａ
−ｂ−ｃの展開を示し、図３は下半部ケーシング１０に
おけるａ−ｄ−ｃの展開を示している。図２においてセ
グメントノズル５ａ，５ｂ，５ｃが隙間Ｓを有して挿
入，設置され、一方図３においてセグメントノズル５
ｄ，５ｅ，５ｆが隙間Ｓを有して挿入，設置されてい
る。

【００２０】ここで、上半部と下半部ケーシング９，１
０の合わせ面１１には従来のように固定片を使用しない
ので、合わせ面１１部ではノズル翼は等ピッチで配設さ
れる。

【００２１】セグメントノズル５ａないし５ｆは図１に
示すようにそれぞれセグメントノズルの中部の箇所でノ
ズル翼４の下板３と上半部ケーシング９や下半部ケーシ
ング１０とにわたってロータの軸方向に打込まれた固定
ピン２０により位置決めされて固定される。

【００２２】またセグメントノズル５ａないし５ｆには
図１に示すようにそれぞれセグメントノズルの中部の箇
所でノズル翼４の上板２に半径方向に設けられた丸穴が
設けられる。そしてこの丸穴に続いて半径方向に上半部
ケーシング９や下半部ケーシング１０を貫通して前記丸
穴と同径の丸孔が設けられ、これらの丸穴と丸孔とにわ
たってピン２１が植込まれ、ピン２１の端面を覆ってボ
ルト２２がケーシングにねじ込まれる。したがって各ノ
ズルセグメントはピン２１によりケーシングに支持，固
定される。

【００２３】このような構成により、タービン運転時、
蒸気加減弁からの蒸気は蒸気室１５，１６，１７，１８
を経て各蒸気室に連通するセグメントノズル５ａ，５
ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆから噴出して動翼に吹き付
けられ、タービンは動力を発生する。

【００２４】この際、セグメントノズル５ａ，５ｂ，５
ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆはそれぞれ固定ピン２０，ピン２
１を固定点としてタービン運転時周方向に熱膨脹する
が、隙間Ｓによりタービン運転時のノズル溝部のケーシ
ングとセグメントノズルとの熱膨脹差を吸収する。さら
にセグメントノズルのノズル翼４は互に接合されている
ので前述のように単体のノズル翼４の振動によるフレッ
ティングエロージョンが生ぜず、またノズル翼間を流れ
る洩れ蒸気もなくなり、洩れ蒸気によるエロージョンも
生じない。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、上半部と下半部ケーシングとを合わせ面で合わ
されてなるケーシング内のロータの動翼部を囲む車室の
側壁に設けられた環状のノズル溝に、複数のノズル翼を
溶接により一体化したセグメントノズルをタービン運転
時の熱膨脹差を吸収する隙間を有して挿入，設置し、固
定手段、この手段としてピンを介してケーシングに固定
して蒸気タービンのノズルを形成することにより、セグ
メントノズルはノズル翼を一体化しているので、ノズル
翼が単体で振動することによるフレッティングエロージ
ョンの発生を防止するとともにノズル翼間に生じやすい
洩れ蒸気によるエロージョンの発生を防止し、また各セ
グメントノズルはケーシングに対する熱膨脹差を吸収す
る隙間を有してその中部の箇所で固定されるので、ター
ビン運転時、特に熱膨脹差の大きい起動時の運転におい
ても熱膨脹差による熱応力を受けることなく、また上半
部ケーシングと下半部ケーシングとの合わせ面には固定
片を設ける必要がないので、合わせ面部でも等ピッチで
ノズル翼を植込むことができ、したがって全負荷時蒸気
流入の断絶によるかき回し損失が大幅に低減し、効率を
向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による上半部と下半部ケーシン
グとを合わせたケーシング内の車室の側壁にセグメント
ノズルを植込んだ正面図

【図２】図１の上半部ケーシングに植込んだセグメント
ノズルの展開図

【図３】図１の下半部ケーシングに植込んだセグメント
ノズルの展開図

【図４】本発明の実施例によるセグメントノズルの斜視
図

【図５】ノズル翼の斜視図

【符号の説明】

４ ノズル翼 ５ セグメントノズル ５ａ セグメントノズル ５ｂ セグメントノズル ５ｃ セグメントノズル ５ｄ セグメントノズル ５ｅ セグメントノズル ５ｆ セグメントノズル ８ ケーシング ９ 上半部ケーシング １０ 下半部ケーシング １１ 合わせ面 ２０ 固定ピン ２１ ピン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上半部と下半部ケーシングを合わせてなる
   ケーシング内の動翼を備えたロータを囲む車室の側壁に
   ロータを囲んで設けられた環状のノズル溝に、動翼に吹
   き付ける蒸気を噴出するノズル翼を挿入，設置してなる
   蒸気タービンのノズルにおいて、複数のノズル翼を並べ
   て接合してなるセグメントノズルを前記環状のノズル溝
   に順次挿入し、タービン運転時の熱膨脹差を吸収する隙
   間を持たせて設置し、各セグメントノズルをその中部の
   箇所で固定手段によりケーシングに固定したことを特徴
   とする蒸気タービンのノズル。
2. 【請求項２】請求項１記載の蒸気タービンのノズルにお
   いて、セグメントノズルは隣接するノズル翼の翼の両端
   に設けられた上板と下板との側面とを溶接により接合し
   て形成したことを特徴とする蒸気タービンのノズル。
3. 【請求項３】請求項１記載の蒸気タービンのノズルにお
   いて、固定手段は、セグメントノズルをピンを介してケ
   ーシングに固定することを特徴とする蒸気タービンのノ
   ズル。