JPH06129206A - Rotary machine - Google Patents

Rotary machine

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Publication number
JPH06129206A
JPH06129206A JP27622792A JP27622792A JPH06129206A JP H06129206 A JPH06129206 A JP H06129206A JP 27622792 A JP27622792 A JP 27622792A JP 27622792 A JP27622792 A JP 27622792A JP H06129206 A JPH06129206 A JP H06129206A
Authority
JP
Japan
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bearing
rotor
steam
turbine
materials
Prior art date
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Pending
Application number
JP27622792A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Ashiba
高 芦葉
Toru Takahashi
亨 高橋
Hiroshi Yagisawa
宏 八木澤
Hirofumi Mesaki
廣文 目崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP27622792A priority Critical patent/JPH06129206A/en
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Pending legal-status Critical Current

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  • Control Of Turbines (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enhance the reliability of a rotary machine by increasing the strengths of a metal of a bearing, a key, a seal member, a blade, a valve rod or the like. CONSTITUTION:In a rotary machine such as a stem turbine, in which a rotary shaft 2 is supported by a metal 6 of a slide bearing 5, the surface of the bearing metal 6 on which the rotary shaft 2 bears is made of a material which is conformable with the rotary shaft 2, such as a porous oil-impregnated bearing material or a low friction coefficient material. Further, the bearing metal 6 is formed, on the side remote from the side on which the rotary shaft 2 bears on, of a material which has a strength enough to bear against a load transmitted from the rotary shaft 2. Further, the zone between the materials is made of an inclining function material in which the afore-mentioned materials are mixed together in such a ratio that gradually changes. Further, a casing fixing key, a seal member between a static part and a movable part, a turbine blade, a valve rod for a steam control valve and the like are also made of similar inclining function materials.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は蒸気タービンその他の回
転機械に係り、特に耐摩耗・耐熱部品の構成を改良した
回転機械に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotary machine such as a steam turbine, and more particularly to a rotary machine having an improved structure of wear resistant and heat resistant parts.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に蒸気タービン等の回転機械におい
ては、回転軸を支持するために滑り軸受が用いられる。
滑り軸受は、タービンケーシング等に固定される軸受本
体に、回転軸を直接受ける軸受メタルを内蔵した構成と
され、軸受メタルは例えば円周上で6分割され、各々回
り止めピンで支持される。軸受メタルには鋼や銅合金等
の十分な強度を有する母材が多用され、回転軸を受ける
表面側には、鉛・スズ合金等の軸馴染み性のよい軟質金
属、例えばホワイトメタル等が鋳込みにより形成され
る。
2. Description of the Related Art Generally, in rotary machines such as steam turbines, slide bearings are used to support a rotary shaft.
The plain bearing has a structure in which a bearing metal fixed directly to a turbine casing or the like has a built-in bearing metal that directly receives the rotating shaft. The bearing metal is divided into, for example, six portions on the circumference, and each bearing metal is supported by a detent pin. A base metal with sufficient strength such as steel or copper alloy is often used as the bearing metal, and a soft metal such as lead / tin alloy with good axial compatibility, such as white metal, is cast on the surface side that receives the rotating shaft. Is formed by.

【0003】蒸気タービン等の運転時には、高速かつ高
負荷の回転が行われるため、軸受メタル部に外部から潤
滑油が供給され、両者の直接接触は行われないようにな
っているが、何らかの原因で潤滑油が不足したような場
合、軸受メタルと回転軸とが接触して、回転軸が損傷す
ることがある。
During operation of a steam turbine or the like, high-speed and high-load rotation is performed, so that lubricating oil is supplied to the bearing metal portion from the outside and direct contact between the two is prevented. If the lubricating oil is insufficient, the bearing metal may come into contact with the rotary shaft, and the rotary shaft may be damaged.

【0004】また、蒸気タービン等と異なり、低速・低
負荷で潤滑油供給が困難な回転機械の場合には、軸受メ
タル自体に潤滑油が含まれ回転中に油が滲み出て潤滑す
る含油軸受が適用される。すなわち、含油軸受の軸受メ
タルには多数の微細孔が形成されており、その微細孔が
油溜りとなって運転時の回転による吸引力と回転軸の温
度上昇とで潤滑油が摺動面に滲み出る。運転を停止する
と吸引力が無くなるとともに、軸温度が低下して、通常
の軸受メタル状態に戻る。
Further, unlike a steam turbine or the like, in the case of a rotary machine in which it is difficult to supply a lubricating oil at a low speed and a low load, the bearing metal itself contains the lubricating oil, and the oil seeps out during rotation to lubricate the oil-impregnated bearing. Is applied. That is, a large number of fine holes are formed in the bearing metal of the oil-impregnated bearing, and these fine holes serve as an oil reservoir to attract the lubricating oil to the sliding surface due to the suction force due to the rotation during operation and the temperature rise of the rotating shaft. Exudes. When the operation is stopped, the suction force is lost and the shaft temperature is lowered to return to the normal bearing metal state.

【0005】その他、無給油の状態で使用される軸受と
して、摩擦係数が小さい材料を使用して回転軸を支える
ものがある。これは固体潤滑軸受と呼ばれ、例えば炭
素、黒鉛等が適用される。
[0005] In addition, as a bearing used without oil, there is a bearing that supports a rotating shaft by using a material having a small friction coefficient. This is called a solid lubrication bearing, and for example, carbon, graphite or the like is applied.

【0006】一方、大形タービンの高、中圧タービンケ
ーシングでは、軸受を載置する軸受台と、回転軸を覆う
ケーシングとをキー止めし、そのキーを軸受台にボルト
で締結固定する構成が多用される。
On the other hand, in the high and medium pressure turbine casing of a large turbine, a bearing base on which a bearing is mounted and a casing covering a rotary shaft are keyed, and the key is fastened and fixed to the bearing base by bolts. Used a lot.

【0007】また、蒸気タービンのロータの外周部を間
隙をあけて囲む静止部には、間隙閉塞用の複数のラジア
ルシールフィンをロータの軸方向に沿って間隔的に配設
する構成も採用される。
Further, a plurality of radial seal fins for closing the gap are arranged at intervals in the axial direction of the rotor in a stationary portion surrounding the outer periphery of the rotor of the steam turbine with a gap. It

【0008】さらに、蒸気タービンのロータの動翼外周
部を間隙をあけて囲む静止部には、その間隙調整用のフ
ィンセグメントを伸縮自在なベローズを介して装着し、
このベローズの内外に供給される作動流体の圧力差でフ
ィンセグメントをロータの半径方向に移動可能とする構
成も採用される。
Further, a fin segment for adjusting the clearance is attached to a stationary portion surrounding the outer peripheral portion of the rotor blade of the steam turbine with a clearance through an expandable bellows,
A configuration is also adopted in which the fin segment can be moved in the radial direction of the rotor by the pressure difference of the working fluid supplied to the inside and outside of the bellows.

【0009】また、湿り蒸気を作動流体として回転駆動
されるロータを有する低圧タービン等では、ロータの動
翼が水滴の衝突により浸食を生じる環境に配置されてい
る。
Further, in a low-pressure turbine or the like having a rotor that is rotationally driven by using wet steam as a working fluid, the rotor blades of the rotor are arranged in an environment where erosion is caused by collision of water droplets.

【0010】さらにまた、蒸気タービンにおいては、高
温高圧の流体の流れを制御する弁が設けられる。
Furthermore, in the steam turbine, a valve for controlling the flow of the high temperature and high pressure fluid is provided.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】前述した滑り軸受の軸
受メタルには種々の問題がある。すなわち、蒸気タービ
ンで用いられる外部から給油を行う滑り軸受に関して
は、軸馴染み性のよいホワイトメタル等を軸に接する側
に用いるが、それのみでは強度的に弱い。このため、鋼
や銅合金の十分な強度を有する母材に鋳込んで成形する
が、この鋳造条件の不適切などが原因で接着力が弱まる
と、ホワイトメタルが母材から剥がれ、滑らかな潤滑を
行えなくなって、軸受や回転軸が損傷を受ける可能性が
ある。また、外部からの給油を必要としない軸受のう
ち、含油軸受に関しては、メタル自体に多数の孔が開い
ているので強度的に弱く、あまり大きな荷重をかけるこ
とができない。さらに固体潤滑軸受は、回転軸に接する
部分に炭素、黒鉛を用いるため、機械的強度が低い。
The bearing metal of the above-mentioned plain bearing has various problems. That is, for a plain bearing used in a steam turbine for supplying oil from the outside, white metal or the like having a good shaft familiarity is used on the side in contact with the shaft, but it is weak in strength alone. For this reason, it is formed by casting into a base material with sufficient strength of steel or copper alloy, but if the adhesive strength weakens due to improper casting conditions, the white metal will peel off from the base material, and smooth lubrication will occur. Bearings and rotating shafts may be damaged. In addition, among the bearings that do not require oil supply from the outside, the oil-impregnated bearing is weak in strength because a large number of holes are opened in the metal itself, and a very large load cannot be applied. Further, the solid lubrication bearing has low mechanical strength because carbon and graphite are used in the portion in contact with the rotating shaft.

【0012】また、大形タービンの高、中圧タービンケ
ーシングの軸方向両端部(いわゆる猫足部)のキー接続
部についても、上記と略同様の問題がある。すなわち、
タービンケーシングの猫足部は、センターラインサポー
トを実現するために、ケーシング上半の水平面が軸受台
に対する支持面になっており、ケーシング下半は、運転
中には上半に吊下げ状態となっているから上下方向の伸
びの起点は水平面ということになり、常にケーシングの
中心が軸受台上の軸受のロータ中心に合っている。つま
り、タービンケーシングは、水平継手面を境としてケー
シング上半、ケーシング下半及び軸受台に分かれ、ケー
シング上半は、軸受台に嵌め込まれたランニングキーの
上を滑るようになっている。このランニングキーは、ケ
ーシング上半と軸受台の間に嵌込まれているだけなの
で、タービン起動・停止時等の熱膨張による摩擦力で移
動して飛出す可能性があるので、その抜止め防止用とし
てサポートプレートを締付ボルトにてケーシング上半と
固定している。また、タービン起動、停止時の熱膨張に
よって生じるケーシングの軸方向スラスト力は、ケーシ
ング下半と軸受台の間に嵌込まれた前後2枚のスラスト
キーによって軸受台へ伝達される。
Further, the key connection portions at both axial end portions (so-called cat foot portions) of the high and medium pressure turbine casings of the large turbine also have substantially the same problems as described above. That is,
The cat feet of the turbine casing have the horizontal surface of the upper half of the casing as the support surface for the bearing stand in order to achieve the centerline support, and the lower half of the casing is suspended in the upper half during operation. Therefore, the starting point of the vertical extension is the horizontal plane, and the center of the casing is always aligned with the center of the rotor of the bearing on the bearing stand. That is, the turbine casing is divided into a casing upper half, a casing lower half, and a bearing stand with the horizontal joint surface as a boundary, and the upper casing half slides on a running key fitted in the bearing stand. Since this running key is only fitted between the upper half of the casing and the bearing stand, it may move and fly out due to the frictional force due to thermal expansion when the turbine is started / stopped. For support, the support plate is fixed to the upper half of the casing with tightening bolts. Further, the axial thrust force of the casing generated by the thermal expansion at the time of starting and stopping the turbine is transmitted to the bearing stand by the two front and rear thrust keys fitted between the lower half of the casing and the bearing stand.

【0013】このスラストキーは、ケーシング下半と軸
受台の間に嵌込まれているだけなので、タービン起動、
停止時の熱膨張による摩擦力で移動し、飛び出す可能性
があり、その抜止め用としてサポートプレートを締付ボ
ルトにてケーシング下半と固定している。猫足部の近辺
では、ケーシング下半と軸受台との間をホールドダウン
ボルトで固定している。ホールドダウンボルトを設置し
ている理由は、ケーシング上半を開放した時にケーシン
グに接続してある配管の反力によってケーシングが突上
げられるのを防止するためである。このホールドダウン
ボルトは、ナットと球面ワッシャにてケーシング下半と
軸受台とを固定するが、タービン起動、停止時に熱膨張
した時にも移動できるようにナットを浮かしたり、球面
ワッシャにて前後左右に動けるようにしてある。
Since this thrust key is only fitted between the lower half of the casing and the bearing stand, the turbine start,
There is a possibility that it will move due to the frictional force due to thermal expansion when it is stopped and jump out, and to prevent it from moving out, the support plate is fixed to the lower half of the casing with tightening bolts. In the vicinity of the cat's foot, a hold-down bolt is used to fix the lower half of the casing to the bearing stand. The reason for installing the hold down bolt is to prevent the casing from being pushed up by the reaction force of the pipe connected to the casing when the upper half of the casing is opened. This hold down bolt fixes the lower half of the casing and the bearing stand with a nut and a spherical washer, but floats the nut so that it can move even when it thermally expands when the turbine is started and stopped, and with the spherical washer it can move to the front, rear, left and right. I am able to move.

【0014】しかしながら、この高、中圧タービンケー
シングのキーは、以下のような問題を有する。タービン
起動時には、高、中圧タービンケーシング温度が上昇
し、熱膨張により猫足部は外側へ移動する。一方、ラン
ニングキーを介して、ケーシング上半を支える軸受台
は、温度が低いため、ケーシング上半ほど膨張しない。
従って、ケーシング上半、ランニングキー、軸受台の間
で滑りが生じる。しかし、ランニングキーと軸受台との
間の摺動状態が良くない場合には、滑りはケーシング上
半とランニングキーとの間で起こり、その量が大きくな
ればランクニングキーの切欠部とサポートプレートとが
接触し、過大な力を発生する。起動・停止の繰返しによ
り切欠部のコーナー部にクラックを生じる場合もある。
However, the key of the high and medium pressure turbine casing has the following problems. When the turbine is started, the temperature of the high- and medium-pressure turbine casing rises, and the cat feet move outward due to thermal expansion. On the other hand, the bearing stand that supports the upper half of the casing via the running key does not expand as much as the upper half of the casing because the temperature is low.
Therefore, slippage occurs between the upper half of the casing, the running key, and the bearing base. However, if the sliding condition between the running key and the bearing base is not good, slippage occurs between the upper half of the casing and the running key, and if the amount is large, the notch of the ranking key and the support plate will increase. Contact with and generate excessive force. Cracks may occur at the corners of the notch due to repeated start and stop.

【0015】同様に、スラストキーについても、タービ
ン起動時には、高、中圧タービンケーシング温度が上昇
し、猫足部は軸直角方向に膨張する。一方、軸受台は、
ケーシング下半に比べて温度が上昇しないのでケーシン
グ下半ほど膨張しない。従って、ケーシング下半、スラ
ストキー、軸受台の間で滑りが生じる。また、タービン
冷却時には、熱膨張分だけ縮む。この時、サポートプレ
ートにスラストキーを押戻す力が作用し、スラストキー
の摺動状態が悪いと大きな摩擦力によりサポートプレー
トに過大な力が作用する。これにより、サポートプレー
トの変形や締付ボルトの損傷が生じ、起動・停止のくり
返しにより、スラストキーが抜出たりする。
Similarly, regarding the thrust key, when the turbine is started, the temperatures of the high and medium pressure turbine casings rise, and the cat feet expand in the direction perpendicular to the axis. On the other hand, the bearing stand
Since the temperature does not rise compared to the lower half of the casing, it does not expand as much as the lower half of the casing. Therefore, slippage occurs between the lower half of the casing, the thrust key, and the bearing base. Further, when the turbine is cooled, it shrinks by the amount of thermal expansion. At this time, a force that pushes back the thrust key acts on the support plate, and if the sliding state of the thrust key is bad, an excessive force acts on the support plate due to a large frictional force. As a result, the support plate is deformed and the tightening bolt is damaged, and the thrust key is pulled out due to repeated start and stop.

【0016】さらに、ランニングキーやスラストキー
は、摺動性の優れている材料として大部分、鋳鉄を使用
している。この材料は、引張強さが小さく、脆いので、
過大な力が発生するような箇所での使用は不向きであ
る。
Further, the running keys and thrust keys mostly use cast iron as a material having excellent slidability. This material has low tensile strength and is brittle, so
It is not suitable for use in places where excessive force is generated.

【0017】一方、蒸気タービンのロータと、静止部で
あるパッキンの円環の内径に設けられたラジアルシール
フィン(以下「シールフィン」と略称する)についても
問題がある。
On the other hand, there is also a problem with the radial seal fins (hereinafter abbreviated as "seal fins") provided on the inner diameter of the ring of the steam turbine rotor and the packing which is the stationary portion.

【0018】すなわち、従来の軸シール構造では、ロー
タとシールフィンとが接触すると、ラビングと呼ばれる
軸振動が発生する。板バネ機構として過大な接触力を緩
和させる構造となっているが、先端を鋭角に整削された
シールフィンは接触により先端が変形して曲がる場合が
多々あり、先端の曲がったシールフィンにより接触時の
摩擦熱が増大し、最悪の場合はロータの曲がりに至り、
過大な軸振動へと助長されて、タービン運転上大きな支
障となる。
That is, in the conventional shaft seal structure, when the rotor and the seal fin contact each other, a shaft vibration called rubbing occurs. As a leaf spring mechanism, it has a structure that absorbs excessive contact force.However, the seal fin with the tip sharpened is often deformed and bent due to contact, and the contact is caused by the bent seal fin. Frictional heat increases, and in the worst case, the rotor bends,
Excessive shaft vibration is a major obstacle to turbine operation.

【0019】ただし、ごく軽微な接触によるシールフィ
ン先端の摩耗は、ロータとシールフィンとの間の微小間
隙を最小かつ最適値としてタービンの性能上有利に働
く。しかし、近年ごく軽微な接触によるラビングも好ま
れない傾向にあり、ロータとシールフィンの間隙は接触
が極力発生しないように大きめに設定せざるを得ず、性
能向上に相反する場合が生じている。
However, the wear of the tips of the seal fins due to very slight contact has an advantageous effect on the performance of the turbine with the minimum gap between the rotor and the seal fins being the minimum and optimum value. However, in recent years, there is a tendency that rubbing due to very slight contact is not preferred, and the gap between the rotor and the seal fin has to be set to a large value so that contact does not occur as much as possible, which sometimes conflicts with performance improvement. .

【0020】ここで、シールフィンは高圧、高温の蒸気
に対しては高強度の高Cr合金鋼を使用する場合が多
く、先端を鋭角に整削していても接触によるロータへの
影響は免れない。したがって、ロータとシールフィンと
の接触があってもロータへの影響を極力小さくすること
が、性能劣化を伴なわずして蒸気タービンの信頼性を向
上させるための課題となる。
Here, the seal fin is often made of high-strength, high-Cr alloy steel for high-pressure, high-temperature steam, and even if the tip is sharpened, the influence of contact on the rotor is avoided. Absent. Therefore, even if the rotor and the seal fin are in contact with each other, minimizing the influence on the rotor is an issue for improving the reliability of the steam turbine without deteriorating the performance.

【0021】タービンのシール部間隙調整装置について
も、フィンセグメントとタービンの回転部が運転時に接
触した場合の損傷の程度、性能、信頼性等について問題
がある。
Also in the turbine seal clearance adjusting device, there are problems in the degree of damage, performance, reliability and the like when the fin segment and the turbine rotating part come into contact with each other during operation.

【0022】すなわち近年、燃料価格の高騰に対応して
タービン性能の向上がますます重要視されており、種々
の性能向上対策が提案されているが、この性能向上対策
として最も効果的なものは、タービンの各部に不可避的
に存在する静止部と回転部との間隙から漏洩する蒸気量
を減らすことにある。
In other words, in recent years, it has become increasingly important to improve turbine performance in response to soaring fuel prices, and various performance improvement measures have been proposed. The most effective performance improvement measures are The purpose is to reduce the amount of steam leaking from the gap between the stationary part and the rotating part, which inevitably exists in each part of the turbine.

【0023】この種の従来の蒸気タービンの組立におい
て、上半部ではタービン車軸に植え込まれた動翼とノズ
ル外輪との間、タービン車軸とケーシングとの間に、そ
れぞれチップフィン、ノズルパッキン、グランドパッキ
ン等の蒸気漏洩防止用のシール装置が設けられている。
In the assembly of a conventional steam turbine of this type, in the upper half, tip fins, nozzle packings, and nozzle fins are provided between the rotor vane and the nozzle outer ring implanted in the turbine axle, and between the turbine axle and the casing, respectively. A sealing device such as a gland packing for preventing vapor leakage is provided.

【0024】このようなシール装置として、静止部であ
るノズル外輪に、動翼の外周端と対向する部分に周方向
に延びる蟻溝状の取付溝を形成し、その取付溝に前記動
翼の外周面に向って突出した複数個の周方向に延びるシ
ールフィンを設けたセグメントを装着したものがある。
そして、シールフィンと回転体である動翼の先端部との
間に所定の微少間隙が形成され、この間隙から蒸気漏洩
を最少限に保持している。
As such a sealing device, a dovetail-shaped mounting groove extending in the circumferential direction is formed in a portion of the nozzle outer ring, which is a stationary portion, facing the outer peripheral end of the moving blade, and the mounting groove has the mounting groove of the moving blade. There is one in which a segment provided with a plurality of circumferentially extending seal fins protruding toward the outer peripheral surface is mounted.
Then, a predetermined minute gap is formed between the seal fin and the tip of the rotor blade that is the rotating body, and the vapor leakage is kept to a minimum through this gap.

【0025】ところで、この種の非接触型のシール装置
において蒸気の漏洩防止効果を決定する最大の要因は、
シールフィンの先端と回転部との間隙の大きさであり、
この間隙が小さいほど漏洩量は少なくなるが、この間隙
をあまり小さくすると運転中にシールフィンと回転部が
接触し、回転部やシールフィンが破損したり、接触によ
り軸振動が増加して運転の続行が不可能となったり、接
触による発熱で回転部に曲りを生じたりする等の問題が
あった。
By the way, the main factor that determines the steam leakage prevention effect in this type of non-contact type sealing device is
It is the size of the gap between the tip of the seal fin and the rotating part,
The smaller this gap, the smaller the amount of leakage, but if this gap is made too small, the seal fin and the rotating part will come into contact during operation, the rotating part and the seal fin will be damaged, and the shaft vibration will increase due to the contact, and There are problems that it is impossible to continue, and the rotating part is bent due to heat generated by contact.

【0026】このような接触は、タービンの運転状態に
より間隙が変化するためで、そのような変化は、ケーシ
ングの不均一な変形、圧力による変形、あるいは車軸を
支持する軸受の支持特性等の種々の要因により生じ、特
に、タービンの起動時や停止時、あるいは負荷変化時に
集中して発生する。
Such contact is because the gap changes depending on the operating state of the turbine, and such changes include various deformations such as uneven deformation of the casing, deformation due to pressure, and the support characteristics of the bearing that supports the axle. It is caused by the above factors, and is particularly generated when the turbine is started or stopped, or when the load changes.

【0027】定常運転時には変形量や変化量が時間と共
に一定値に落ち着くため、間隙の変化量は極めて小さ
く、起動停止、負荷変化時の間隙状態を考慮して設定し
た間隙で運転すると、長時間にわたる定常運転時には、
不必要に大きな間隙となり、蒸気の漏洩量が増大する。
During steady operation, the amount of deformation and variation settles down to a constant value over time, so the amount of change in the gap is extremely small, and if the gap is set in consideration of the state of the gap when starting and stopping or when the load changes, it will take a long time. During steady operation over
The gap becomes unnecessarily large and the amount of steam leakage increases.

【0028】このような不具合を解消するため、従来、
フィンセグメントと静止部との間に駆動機構を設け、運
転状態に応じて、またはシール部の間隙の実測値に応じ
て間隙を変化させる可動型のシール機構を設けたものが
提案されている。
In order to eliminate such a problem, conventionally,
It has been proposed that a drive mechanism is provided between the fin segment and the stationary portion, and a movable seal mechanism that changes the gap according to an operating state or an actually measured value of the gap of the seal portion is provided.

【0029】従来の可動型のシール部間隙調整装置とし
て、取付溝に装着されたセグメントを伸縮自在な内圧式
のベローズを介してフランジ体に連結し、このフランジ
体を、取付ボルトを介してノズル外輪に固定したものが
ある。ノズル外輪には、作動流体の導入孔が設置され、
この導入孔は取付ボルトに設けられた連通孔を介してベ
ローズの内部室と連通している。
As a conventional movable seal gap adjusting device, a segment mounted in a mounting groove is connected to a flange body through an expandable inner pressure type bellows, and this flange body is connected to a nozzle through a mounting bolt. Some are fixed to the outer ring. The nozzle outer ring has a working fluid inlet hole
The introduction hole communicates with the inner chamber of the bellows through a communication hole provided in the mounting bolt.

【0030】ベローズの外側に位置する外部室は、セグ
メントとノズル外輪との間隙から流入するタービンの作
動流体によって満たされ、この外部室内の作動流体の圧
力と前記内部室内の作動流体の圧力との差圧によってベ
ローズを半径方向に伸縮させるようになっている。前記
内部室内の圧力P1 が外部室内のタービンの作動流体に
よる圧力P2 より高いと、その差圧によってベローズが
伸長し、セグメントに設けられたシールフィンの先端と
動翼との間隙が狭められ、蒸気の漏洩が防止される。
The outer chamber located outside the bellows is filled with the working fluid of the turbine flowing in through the gap between the segment and the outer ring of the nozzle, and the pressure of the working fluid in the outer chamber and the pressure of the working fluid in the inner chamber are filled. The bellows are expanded and contracted in the radial direction by the differential pressure. When the pressure P 1 in the inner chamber is higher than the pressure P 2 generated by the working fluid of the turbine in the outer chamber, the pressure difference causes the bellows to expand, narrowing the gap between the tip of the seal fin provided in the segment and the moving blade. , Leakage of steam is prevented.

【0031】しかしながら、この内圧式のベローズを用
いたシール部間隙調整装置は、以下のような問題点を有
する。ベローズの先端にはステンレス系の材料からなる
底板が設けられている。内部室の作動流体の漏洩を防止
するためにベローズと底板とは電子ビーム溶接(EB
W)にて固定され、気密性を保持している。さらにベロ
ーズの伸縮に合せてセグメントが伸縮するために、底板
とセグメントは隅肉溶接部にて結合される。
However, this seal gap adjusting device using the internal pressure type bellows has the following problems. A bottom plate made of a stainless steel material is provided at the tip of the bellows. In order to prevent leakage of the working fluid in the inner chamber, the bellows and the bottom plate are electron beam welded (EB
It is fixed at W) and maintains airtightness. Further, since the segment expands and contracts in accordance with the expansion and contraction of the bellows, the bottom plate and the segment are joined at the fillet weld.

【0032】セグメントは、底板と溶接され、ステンレ
ス系の材料からなる底板との溶接性が良好な材料が選定
されるため、硬度の高い合金鋼を使用している。そのた
め、起動停止時や負荷停止時に内部室と外部室との差圧
ΔP=P1 −P2 が大きくなり、シールフィンが伸び、
動翼の外周端との間隙が小さくなって、万一接触する
と、セグメントは硬度の高い合金鋼からなるため動翼の
外周端やシールフィンが破損したり、接触によって軸振
動が増加したり、さらに動翼やシールフィンの破損によ
り間隙が広くなるため性能が低下する等の問題を生じ
る。
Since the segment is welded to the bottom plate and a material having good weldability with the bottom plate made of a stainless steel material is selected, an alloy steel having a high hardness is used. Therefore, the pressure difference ΔP = P 1 −P 2 between the inner chamber and the outer chamber becomes large at the time of starting / stopping or at the time of stopping the load, and the seal fin extends,
If the gap with the outer peripheral edge of the moving blade becomes smaller and should it come into contact, the segment will be made of alloy steel with high hardness, so the outer peripheral edge of the moving blade and the seal fins will be damaged, or the shaft vibration will increase due to contact. Further, damage to the rotor blades and seal fins widens the gap, resulting in problems such as deterioration in performance.

【0033】さらに蒸気タービンの羽根についても問題
がある。蒸気タービンは蒸気の熱エネルギを運動エネル
ギに換え、機械的出力を発生させる原動機で、機械的出
力を発生させる過程でその熱エネルギが失われて、水分
の凝縮が始まって水滴が発生する。タービン高圧部、タ
ービン低圧部からなる蒸気タービンのうち、タービン低
圧部ではかかる生成が顕著であり、特に低圧部最終段落
の羽根に水滴が衝突することによる浸食量が多い。
There is also a problem with the blades of the steam turbine. A steam turbine is a prime mover that converts the thermal energy of steam into kinetic energy to generate mechanical output. In the process of generating mechanical output, the thermal energy is lost, water condensation begins, and water droplets are generated. In the steam turbine including the turbine high-pressure portion and the turbine low-pressure portion, such generation is remarkable in the turbine low-pressure portion, and particularly, the amount of erosion caused by the water droplets colliding with the blade in the final stage of the low-pressure portion is large.

【0034】タービン低圧部最終段落の構成について考
察する。タービン羽根はタービンロータに植設されてい
る。タービン羽根の入口側にはタービンノズルが隣設さ
れていわゆるタービン羽根とタービンノズルとで段落部
を形成し、流動する作動蒸気の熱エネルギを機械的出力
に換えている。
Consider the construction of the last section of the turbine low pressure section. Turbine blades are planted in the turbine rotor. A turbine nozzle is adjacently provided on the inlet side of the turbine blade, and a so-called turbine blade and turbine nozzle form a paragraph, and the thermal energy of flowing working steam is converted into mechanical output.

【0035】ドレンの生成と最終段落の羽根の浸食の様
子を説明する。最終段落に至るまでの多くの段落を通過
する間に熱エネルギを失うので、凝縮されて飽和蒸気に
なる。はじめ飽和蒸気中の水滴は数μ以下と小さく慣性
力も小さいので、ほとんどが蒸気流にのって段落内を流
下する。しかし、タービン内の多数のノズルや羽根が存
在するので、それと衝突迂回する間に50μ以上の径の
大きさに生長する。
The state of drain generation and blade erosion in the final paragraph will be described. It loses heat energy as it passes through many paragraphs up to the final paragraph, and is condensed into saturated vapor. Initially, the water droplets in the saturated steam are as small as a few μ or less, and the inertial force is also small, so most of them fall on the steam flow in the paragraph. However, since there are many nozzles and blades in the turbine, they grow to a diameter of 50 μm or more while colliding with and detouring against them.

【0036】このような水滴を含む蒸気が最終段落のノ
ズルに流入すると、水滴はノズル前縁部や腹面部に衝突
して補集されて、ノズルの翼面上に水膜流を形成し、水
膜流は後縁部から蒸気中で再び噴出し、数百μ程度の粗
大水滴となり、最終段羽根に衝突する。このとき水滴は
径が大きいので蒸気流速度に比較して遅いので、相対的
に羽根の背面から高速で羽根に衝突する。これが最終段
羽根のドレン浸食が発生する理由である。
When the vapor containing such water droplets flows into the nozzle in the final paragraph, the water droplets collide with the nozzle leading edge portion and the ventral surface portion and are collected to form a water film flow on the blade surface of the nozzle. The water film flow is jetted again from the trailing edge in the steam to form coarse water droplets of about several hundred μ, which collide with the final stage blade. At this time, since the water droplet has a large diameter and is slower than the steam flow velocity, the water droplet collides with the blade at a relatively high speed from the back surface of the blade. This is the reason why drain erosion of the last stage blade occurs.

【0037】この浸食対策として、従来浸食を多く受け
る羽根入口部から背面にかけて銀ローや溶接によって、
浸食を受けにくいステライトや工具鋼製のエロージョン
シールド板を取り付けることが行われている。他方、別
の浸食対策には浸食を受ける部分を火炎焼入れし、耐浸
蝕性を持たせるために硬度を上げることが行われてい
る。
As a countermeasure against this erosion, silver brazing or welding is used from the blade entrance to the back surface, which is conventionally subject to a lot of erosion.
Erosion shield plates made of stellite and tool steel, which are not easily corroded, are attached. On the other hand, as another countermeasure against erosion, the portion to be eroded is flame-hardened to increase the hardness in order to have erosion resistance.

【0038】しかしながら、エロージョンシールド板を
銀ローおよび溶接により取り付ける従来の方法ではそれ
ぞれ以下の様な問題を有する。
However, the conventional methods of attaching the erosion shield plate by silver brazing and welding have the following problems, respectively.

【0039】銀ローによりエロージョンシールド板を取
り付けた場合、製造時にエロージョンシールド板が長い
ので羽根とエロージョンシールド板の間の銀ローに接着
むらが生じたり、終端部の付きが悪い事が原因で運転時
にエロージョンシールド板が剥離するなどの問題が生じ
る。また、銀ロー部が運転中に浸食を受けることによ
り、エロージョンシールド板が剥離する問題も生じるお
それがある。エロージョンの剥離は羽根のエロージョン
を促進させ、タービンの性能を低下させるとともに、飛
散して危険である。
When the erosion shield plate is attached by silver low, since the erosion shield plate is long at the time of manufacturing, uneven adhesion occurs on the silver low between the blade and the erosion shield plate, or the end part is badly attached to cause erosion during operation. Problems such as peeling of the shield plate occur. Further, there is a possibility that the erosion shield plate may be peeled off due to corrosion of the silver brazing part during operation. Separation of erosion accelerates blade erosion, deteriorates turbine performance, and is dangerous as it scatters.

【0040】一方、溶接によりエロージョンシールドを
取り付けた場合、溶接付近の母材は溶接の熱影響を受
け、疲労強度の低下が認められる。羽根は運転中に大き
な遠心力と共に蒸気力により複雑な振度応力が作用する
ので、疲労強度の低下した溶接の熱影響部にクラックが
発生する可能性がある。このクラックが進展して羽根が
飛散した場合、大事故となる危険性がある。
On the other hand, when the erosion shield is attached by welding, the base material in the vicinity of the welding is affected by the heat of welding, and the fatigue strength is reduced. During operation, the vane is subjected to a large centrifugal force and a complex vibration stress due to the steam force, and thus cracks may occur in the heat-affected zone of the weld with reduced fatigue strength. If this crack propagates and the blades scatter, there is a danger of a serious accident.

【0041】浸蝕部の火炎焼入れも溶接熱影響部と同様
に、母材が熱影響を受け疲労強度が低下するので、その
部分にクラックが発生しやすくなり、上記の場合と同様
の問題が生じる。
Like the welding heat affected zone, flame quenching of the eroded area is affected by the heat of the base material and the fatigue strength is lowered, so that cracks are likely to occur in that area, and the same problem as in the above case occurs. .

【0042】さらにまた、蒸気タービンへの蒸気流入量
を制御する蒸気弁は、蒸気タービンの入口に設けられて
いる。ボイラで発生した蒸気は、主蒸気管、主蒸気止め
弁、蒸気加減弁を通り、リード管を経て高圧タービンに
入り、膨張しながら仕事をして低温再熱管および再熱器
を経て再熱され高温となり、高温再熱管、再熱蒸気止め
弁、インターセプト弁を経て中圧タービンに入り、仕事
をしてクロスオーバー管を経て低圧タービンに導かれ、
仕事をして復水器に入り冷やされて水となる。
Furthermore, a steam valve for controlling the amount of steam flowing into the steam turbine is provided at the inlet of the steam turbine. The steam generated in the boiler passes through the main steam pipe, the main steam stop valve, and the steam control valve, enters the high pressure turbine through the reed pipe, works while expanding, and is reheated through the low temperature reheat pipe and reheater. It becomes a high temperature, enters the medium pressure turbine through the high temperature reheat pipe, reheat steam stop valve, intercept valve, does work and is guided to the low pressure turbine through the crossover pipe,
After working, he enters the condenser and is cooled to water.

【0043】この中の蒸気加減弁について説明すると、
流入蒸気は、蒸気加減弁本体の入口側より流入し、弁と
弁座の絞り部を通り、弁座の下流へ流れリード管へと流
れる。
Explaining the steam control valve in this,
The inflowing steam flows in from the inlet side of the steam control valve body, passes through the throttle portion of the valve and the valve seat, flows downstream of the valve seat, and flows to the reed pipe.

【0044】弁は弁棒によりクロスヘッドにねじで連結
される。弁棒はブッシュにより案内されると共に、本体
の内部と大気との外部をしゃ断する役目を果している。
クロスヘッドは、レバーにより駆動される。レバーの一
端は支点となり、他端は駆動機構(一般には油圧機器)
に接続されている。この弁棒は、弁との接続側は高温高
圧にさらされ、一方クロスヘッドと接続するねじ部は大
気中であり、熱伝導により温度が決まる。このため弁棒
の材料は、高温強度(主にクリープラプチャー強度)の
高い材料で、全体が均一なものが使用される。
The valve is screwed to the crosshead by the valve stem. The valve rod is guided by the bush and serves to block the inside of the main body from the outside.
The crosshead is driven by a lever. One end of the lever is a fulcrum and the other end is a drive mechanism (generally hydraulic equipment)
It is connected to the. The valve rod is exposed to high temperature and high pressure on the side connected to the valve, while the screw portion connected to the crosshead is in the atmosphere, and the temperature is determined by heat conduction. For this reason, the material of the valve rod is a material having high strength at high temperature (mainly creep rupture strength), and a material which is uniform throughout is used.

【0045】ところが、クロスヘッドとの接続部はねじ
にて結合されるため、高い応力下における繰返し疲労強
度が高いものが望ましい。しかしながら、高温のクリー
プラプチャー強度の高い材料は脆く低温における靭性が
低い。このため、ねじ部では切欠効果による応力集中と
脆い材料特性によりねじの谷底に割れが発生しやすくな
る。
However, since the connecting portion with the crosshead is connected by screws, it is desirable that the cyclic fatigue strength under high stress is high. However, a material having high creep rupture strength at high temperature is brittle and has low toughness at low temperature. Therefore, in the threaded portion, stress concentration due to the notch effect and brittle material characteristics tend to cause cracks in the root of the thread.

【0046】このため、従来では弁棒に応力集中の発生
しやすいねじ部のねじ切り始め部に大きなR溝を設け、
応力集中の軽減を図っている。しかしながら、この蒸気
加減弁の弁棒は要求される2つの機能を均一な材料で達
成することは非常に困難である。
Therefore, conventionally, a large R groove is provided at the thread cutting start portion of the thread portion where stress concentration is likely to occur on the valve rod.
We are trying to reduce stress concentration. However, it is very difficult for the steam control valve stem to achieve the required two functions with a uniform material.

【0047】a.蒸気に接触する高温部分 高温のクリープラプチャー強度及び疲労の強い材料 b.ねじ結合部分 通常200〜300℃で、弁棒のグランド部を洩れてく
る蒸気のため湿度も高くなる。このためねじによる切欠
疲労強度が高く、湿気雰囲気中での応力腐食に強い材料 これらを達成するため、従来の弁棒は全体を高温クリー
プ強度の高い材料で作り、ねじ部の応力集中を軽減する
ため、ねじの切り始めに大きなR溝を設け応力集中を軽
減し、その下の部分はクロスヘッドとのクリアランスを
極めて小さくし、弁棒に作用する曲げによる変形を小さ
くすると共に湿り蒸気の浸入を軽減する効果を意図した
ものである。この構造においても湿り蒸気侵入による弁
棒ねじ部表面の孔食を防止することができない。
A. High temperature part in contact with steam High temperature creep rupture strength and material with high fatigue b. Screw connection part Usually, at 200 to 300 ° C, the humidity increases due to the steam leaking through the gland part of the valve rod. For this reason, the material has high notch fatigue strength due to screws and is resistant to stress corrosion in a humid atmosphere.To achieve these materials, the conventional valve rod is made entirely of a material with high temperature creep strength to reduce stress concentration in the threaded portion. For this reason, a large R groove is provided at the beginning of thread cutting to reduce stress concentration, and the portion below it has a very small clearance with the crosshead to reduce deformation due to bending that acts on the valve rod and to prevent ingress of wet steam. It is intended to reduce the effect. Even with this structure, it is not possible to prevent pitting corrosion on the surface of the thread portion of the valve rod due to invasion of wet steam.

【0048】孔食が発生するとこの部分に応力集中が起
り割れの起点となる例がある。高温高圧の蒸気の流れを
制御する主弁と駆動機構とを連結する弁棒で高温強度及
び疲労強度を合せもち、折れにくくした蒸気タービンの
蒸気弁の弁棒についても同様である。
In some cases, when pitting corrosion occurs, stress concentration occurs in this portion and becomes a starting point of cracking. The same applies to the valve stem of the steam valve of the steam turbine, which has the high temperature strength and the fatigue strength matched by the valve stem connecting the main valve for controlling the flow of the high temperature and high pressure steam and the drive mechanism, and which is hard to break.

【0049】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、第1の目的は、回転機械において、軸受の軸受
メタルの強度を増加させ、信頼性の向上を図ることにあ
る。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a first object thereof is to increase the strength of the bearing metal of a bearing in a rotary machine to improve the reliability.

【0050】第2の目的は、回転機械において、起動・
停止時の熱膨張による摩擦力でキーが移動しないように
するとともに、キー損傷を防止し、信頼性を向上するこ
とにある。
The second purpose is to start up a rotary machine.
The key is to prevent the key from moving due to frictional force due to thermal expansion at the time of stop, to prevent damage to the key, and to improve reliability.

【0051】第3の目的は、回転機械において、ロータ
とシールフィンの接触があってもロータへの影響を極力
小さくして、それに起因する軸振動を軽微なものとで
き、ロータとシールフィンの間隙を組立時に小さく設定
し、ごく軽微な接触によるシールフィン先端の摩耗によ
り性能上最適な間隙となることができるようにすること
にある。
A third object is that in a rotating machine, even if the rotor and the seal fin come into contact with each other, the influence on the rotor can be made as small as possible, and the shaft vibration caused by the contact can be made small. The gap is set small at the time of assembly so that the gap is optimized for performance due to wear of the tip of the seal fin due to very slight contact.

【0052】第4の目的は、回転機械において、シール
部間隙調整装置のシールフィンと動翼外周端との間隙が
小さくなり、接触した場合にも動翼の外周端が損傷した
り、軸振動が増加しないようにして、信頼性ならびに安
全性の向上を図ることにある。
A fourth object of the present invention is to reduce the gap between the seal fins of the seal gap adjusting device and the outer peripheral end of the moving blade in a rotary machine, and even if they come into contact with each other, the outer peripheral end of the moving blade is damaged or the shaft vibration is generated. Is to improve reliability and safety by preventing the increase in

【0053】第5の目的は、回転機械において、タービ
ン羽根の母材自体が十分な疲労強度を有すると共に、水
滴の衝突する羽根背面について耐浸食性を持つようにし
て高性能化および安全性向上を図ることにある。
A fifth object of the present invention is to improve performance and improve safety in a rotary machine by making the base material of the turbine blade itself have sufficient fatigue strength and also having erosion resistance on the blade back surface against which water droplets collide. Is to try.

【0054】第6の目的は、回転機械において、弁体に
用いる高温高圧にさらされる弁棒を、高温クリープラプ
チャー強度及び疲労強度の向上および湿気雰囲気中での
対応力腐食性の向上等を図ることにある。
A sixth object is to improve the high temperature creep rupture strength and fatigue strength of a valve rod used for a valve body in a rotary machine, which is exposed to high temperature and high pressure, and the corresponding corrosion resistance in a humid atmosphere. Especially.

【0055】[0055]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、回転
軸を滑り軸受の軸受メタルで支持する回転機械におい
て、前記軸受メタルの前記回転軸を受ける面を、前記回
転軸と馴染み性のよい材料、多孔質含油軸受材料、また
は低摩擦係数材料のいずれかによって構成する一方、前
記回転軸を受ける側と反対の側を、前記回転軸からの荷
重を支持するに十分な強度を有する材料によって構成
し、かつ前記両材料間の領域を両材料割合が傾斜状に変
化する傾斜機能材料で構成したことを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, in a rotary machine in which a rotary shaft is supported by a bearing metal of a sliding bearing, a surface of the bearing metal that receives the rotary shaft is compatible with the rotary shaft. A material having good strength, a porous oil-impregnated bearing material, or a material having a low friction coefficient, and a material having a strength sufficient to support a load from the rotating shaft on the side opposite to the side receiving the rotating shaft. And a region between the two materials is made of a functionally graded material in which the ratio of the two materials changes in a graded manner.

【0056】請求項2の発明は、回転軸支持用の軸受を
載置する軸受台と、前記回転軸を覆うケーシングとをキ
ー止めし、そのキーを前記軸受台にボルトで締結固定し
た回転機械において、前記キーのケーシング対向面側を
摺動性に優れた材料で構成する一方、前記キーの軸受台
へのボルト締結側を高強度の合金鋼材料で構成し、かつ
前記両材料間の領域を両材料割合が傾斜状に変化する傾
斜機能材料で構成したことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, a bearing base on which a bearing for supporting a rotary shaft is mounted and a casing that covers the rotary shaft are keyed together, and the key is fastened and fixed to the bearing base by bolts. In the above, the casing facing surface side of the key is made of a material having excellent slidability, while the bolt fastening side of the key to the bearing base is made of a high-strength alloy steel material, and a region between the both materials. Is composed of a functionally graded material in which the ratio of both materials changes in a graded manner.

【0057】請求項3の発明は、ロータの外周部を間隙
をあけて囲む静止部に、前記間隙閉塞用の複数のラジア
ルシールフィンを前記ロータの軸方向に沿って間隔的に
配設した軸流流体式の回転機械において、前記ラジアル
シールフィンの先端側を、その基端側材料よりも低摩擦
係数となる傾斜機能材料で構成したことを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, a shaft in which a plurality of radial seal fins for closing the gaps are arranged at intervals in the axial direction of the rotor in a stationary portion that surrounds the outer peripheral portion of the rotor with a gap. In a fluid-flow rotary machine, the tip side of the radial seal fin is made of a functionally graded material having a friction coefficient lower than that of a material of the base end side.

【0058】請求項4の発明は、ロータの動翼外周部を
間隙をあけて囲む静止部に、前記間隙調整用のフィンセ
グメントを伸縮自在なベローズを介して装着し、このベ
ローズの内外に供給される作動流体の圧力差で前記フィ
ンセグメントを前記ロータの半径方向に移動可能とした
軸流流体式の回転機械において、前記フィンセグメント
の前記ロータと対向する側を非鉄材料または低硬度の材
料で構成する一方、前記フィンセグメントの前記ベロー
ズ取付け側を良溶接性材料で構成し、かつ前記両材料間
の領域を両材料割合が傾斜状に変化する傾斜機能材料で
構成したことを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, the fin segment for gap adjustment is mounted on a stationary portion surrounding the rotor blade outer peripheral portion of the rotor with a gap interposed therebetween, and the fin segment is supplied to the inside and outside of the bellows. In the axial flow fluid type rotary machine in which the fin segment is movable in the radial direction of the rotor by the pressure difference of the working fluid, the side of the fin segment facing the rotor is made of a non-ferrous material or a low hardness material. On the other hand, it is characterized in that the bellows mounting side of the fin segment is made of a good weldability material, and the region between the two materials is made of a functionally graded material in which the ratio of the two materials changes in an inclined manner.

【0059】請求項5の発明は、湿り蒸気を作動流体と
して回転駆動されるロータを有する回転機械であって、
前記ロータの動翼が水滴の衝突により浸食を生じる環境
に配置されているものにおいて、前記動翼の水滴により
浸食を受ける蒸気入口背面を耐浸食性の高い材料で構成
する一方、前記動翼の浸食を受けない部分を運転中に作
用する遠心力または蒸気力に対する強度の高い材料で構
成し、かつ前記両材料間の領域を両材料割合が傾斜状に
変化する傾斜機能材料で構成したことを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a rotary machine having a rotor rotatably driven by using moist steam as a working fluid,
In a rotor in which the rotor blades are arranged in an environment where erosion occurs due to collision of water droplets, the steam inlet rear surface that is eroded by water droplets in the rotor blade is made of a material having high erosion resistance, while The part that is not eroded is composed of a material having high strength against centrifugal force or steam force acting during operation, and the region between the both materials is composed of a functionally graded material in which the ratio of both materials changes in a sloping manner. Characterize.

【0060】請求項6の発明は、軸流流体式の回転機械
であって、高温高圧の流体の流れを制御する弁を有する
ものにおいて、前記弁とこれを駆動する駆動機構とを連
結する弁棒の、前記弁との連結側を高温クリープラプチ
ャー強度の高い材料で構成する一方、前記駆動機構と連
結される側を、応力振幅による疲労強度が高く、応力腐
食に強い材料で構成し、かつ前記両材料間の領域を両材
料割合が傾斜状に変化する傾斜機能材料で構成したこと
を特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an axial flow fluid type rotary machine having a valve for controlling a flow of a high temperature and high pressure fluid, wherein a valve connecting the valve and a drive mechanism for driving the valve. The rod, the connecting side with the valve is made of a material with high temperature creep rupture strength, while the side connected with the drive mechanism is made of a material with high fatigue strength due to stress amplitude and strong against stress corrosion, and It is characterized in that the region between the two materials is made of a functionally graded material in which the ratio of the two materials changes in an inclined manner.

【0061】[0061]

【作用】請求項1の発明によれば、軸受メタルの軸を受
ける側が潤滑特性の良い材料、潤滑油を含む多孔質材料
または摩擦係数の小さい材料とし、それと反対側は軸か
らの荷重を支持するのに十分な強度を有する材料とし、
その中間部分が傾斜機能材料としたことにより、良好な
潤滑特性と同時に十分な強度を持ち、剥離等を生じるこ
となく軸受の信頼性を高めることができる。
According to the first aspect of the invention, the side of the bearing metal that receives the shaft is made of a material having good lubricating characteristics, a porous material containing lubricating oil, or a material having a small friction coefficient, and the opposite side supports the load from the shaft. A material with sufficient strength to
By using the functionally graded material in the middle portion, it is possible to improve the reliability of the bearing without causing peeling or the like while having good lubricating properties and sufficient strength.

【0062】請求項2の発明によれば、高、中圧タービ
ンケーシング猫足部において、タービン起動・停止時の
熱膨張による摩擦力でのキーの損傷が防止でき、信頼性
ならびに安全性を大きく向上させることができる。
According to the invention of claim 2, in the cat foot of the high and medium pressure turbine casing, the key can be prevented from being damaged by the frictional force due to the thermal expansion at the time of starting and stopping the turbine, and the reliability and the safety are greatly improved. Can be made.

【0063】請求項3の発明によれば、蒸気タービン、
ガスタービン、軸流圧縮機等の軸流流体機械の軸シール
装置部のロータとラジアルシールフィンの接触があって
も、ロータに過大な軸振動を発生させることを防止でき
ると同時に、接触摩擦によりロータが曲がり、さらに軸
振動が助長されるという現象を防止できる。こうした効
果より軸流流体機械組立時にロータとラジアルシールフ
ィンの間隙を計画値よりも小さめに設定しておき、ごく
軽微な接触によるラジアルシールフィン先端の摩耗によ
って漏洩流体を少なくして性能上最適な間隙となること
ができ、性能向上に寄与できるようになる。
According to the invention of claim 3, a steam turbine,
Even if there is a contact between the rotor and the radial seal fin of the shaft seal device of an axial fluid machine such as a gas turbine or an axial compressor, it is possible to prevent excessive rotor vibration from occurring and at the same time to prevent contact friction. It is possible to prevent the phenomenon that the rotor bends and the shaft vibration is further promoted. Due to these effects, the gap between the rotor and the radial seal fin is set smaller than the planned value when assembling the axial fluid machine, and the leakage fluid is reduced due to wear of the tip of the radial seal fin due to extremely slight contact, which optimizes performance. It can be a gap and can contribute to performance improvement.

【0064】請求項4の発明によれば、静止部とロータ
との間隙で流体差圧が大きくなり、間隙が小さくなって
万一フィンセグメントの接触が生じても、動翼を破損す
ることなくタービン運転が可能であり、信頼性ならびに
安全性を大きく向上させることができる。
According to the fourth aspect of the present invention, even if the fluid pressure difference becomes large in the gap between the stationary portion and the rotor and the gap becomes small, and the fin segments come into contact with each other, the moving blades are not damaged. Turbine operation is possible, and reliability and safety can be greatly improved.

【0065】請求項5の発明によれば、羽根の水滴によ
る浸食を受けやすい入口背側の部分に耐浸食性をもつ材
料を用い、その他の浸食を受けない部分は運転中に作用
する遠心力や蒸気力に耐えられる材料を用い、その間は
傾斜機能材としたので、羽根材料自体に耐浸食性を有す
る。したがって、エロージョンシールド板の取付けや母
材を火炎焼入れして耐浸蝕性を増す必要が無く、それに
起因するエロージョンシールド板の剥離や熱による疲労
強度の低下を防止できるので、羽根の信頼性ならびに安
全性向上が図れる。
According to the fifth aspect of the present invention, a material having erosion resistance is used for the portion on the back side of the inlet where the blade is easily eroded by water droplets, and the other portions which are not eroded are subjected to centrifugal force acting during operation. The blade material itself has erosion resistance because a material capable of withstanding steam and steam power is used and a functionally graded material is used between them. Therefore, it is not necessary to attach the erosion shield plate or flame-harden the base material to increase the erosion resistance, and it is possible to prevent the flaking of the erosion shield plate and the decrease in fatigue strength due to it, which can reduce the reliability and safety of the blade. It is possible to improve the property.

【0066】請求項6の発明によれば、弁棒の高温高圧
蒸気にさらされる側は高応力に強く、中間のブッシュ内
の部分は耐蒸気酸化性により酸化被膜の成長が速く、弁
棒の摺動が確保され、一方ネジ部は腐食環境下での疲労
強度が確保されるので、弁棒の折損に至る要因が抑制さ
れ、弁棒寿命が延びることにより信頼性ならびに安全性
向上が図れる。また、傾斜機能材は明確な境界が無いた
め、高温部はオーステナイト系耐熱鋼、ネジ部はフェラ
イト系又はマルテンサイト系の耐食性のある材料とする
こと等で材料組合せ上の制限がなく、線膨張係数差によ
る伸び差により生ずる熱応力を軽減することが可能とな
る。
According to the sixth aspect of the present invention, the side of the valve rod exposed to the high-temperature and high-pressure steam is resistant to high stress, and the portion in the intermediate bush has a rapid oxide film growth due to the steam oxidation resistance. Since sliding is ensured and the threaded portion is ensured to have fatigue strength in a corrosive environment, factors that cause breakage of the valve stem are suppressed, and the life of the valve stem is extended to improve reliability and safety. In addition, since the functionally graded material does not have a clear boundary, there is no restriction on the material combination such as austenitic heat-resistant steel for the high temperature part and ferritic or martensitic corrosion resistant material for the screw part, and there is no restriction on the material combination, and the linear expansion It is possible to reduce the thermal stress caused by the difference in elongation due to the difference in coefficient.

【0067】[0067]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0068】(実施例1)図1〜図7 本実施例は軸受構造を改良した蒸気タービンについての
もので、図1はタービン全体の構成、図2および図3は
給油軸受、図4および図5は含油軸受、図6および図7
は固体潤滑軸受をそれぞれ示している。
(Embodiment 1) FIGS. 1 to 7 This embodiment relates to a steam turbine having an improved bearing structure. FIG. 1 shows the overall structure of the turbine, FIG. 2 and FIG. 3 show refueling bearings, and FIG. 4 and FIG. 5 is an oil-impregnated bearing, FIGS. 6 and 7.
Indicate solid lubrication bearings.

【0069】図1に示すように、本実施例の蒸気タービ
ンでは、動翼1を植込んだ回転軸2がケーシング3内に
配置され、ケーシング3内のノズルダイアフラム4に矢
印Aの如く導かれた高温・高圧の蒸気が高速の噴流とな
って動翼1に当り、回転軸2を回転させ駆動力を得るよ
うになっている。回転軸2の両端部はケーシング3の外
方で軸受5に支持されている。
As shown in FIG. 1, in the steam turbine of this embodiment, a rotary shaft 2 in which a moving blade 1 is implanted is arranged in a casing 3, and is guided to a nozzle diaphragm 4 in the casing 3 as shown by an arrow A. The high-temperature and high-pressure steam becomes a high-speed jet flow, hits the moving blade 1, and rotates the rotating shaft 2 to obtain a driving force. Both ends of the rotary shaft 2 are supported by bearings 5 outside the casing 3.

【0070】図2に示す軸受5は給油軸受で、回転軸2
を直接受ける軸受メタル6と、この軸受メタル6を内蔵
してケーシング3に固定される油路7a付きの軸受本体
7とからなる。軸受メタル6は円周方向に複数割、例え
ば6分割された構成で、それぞれ回り止めピン8によっ
て軸受本体7に支持されている。
The bearing 5 shown in FIG. 2 is a refueling bearing, and is a rotary shaft 2
And a bearing main body 7 with an oil passage 7a which is fixed in the casing 3 by incorporating the bearing metal 6 therein. The bearing metal 6 is divided into a plurality of parts in the circumferential direction, for example, divided into six parts, and each is supported by the bearing body 7 by a rotation stop pin 8.

【0071】蒸気タービン運転時には図2に矢印Bで示
すように、潤滑油が軸受本体7の油路7aに外方から供
給され、軸受メタル6内面を経て矢印Cで示すように外
方に排出される。
During operation of the steam turbine, as shown by the arrow B in FIG. 2, the lubricating oil is supplied from the outside to the oil passage 7a of the bearing main body 7, passes through the inner surface of the bearing metal 6 and is discharged to the outside as shown by the arrow C. To be done.

【0072】このものにおいて、軸受メタル6を構成す
る各分割エレメント6aは図3に示すように、回転軸2
を受ける内面側の領域Dが軸なじみ性の良い材料、例え
ば鉛やスズの軟質合金で構成され、肉厚方向中央部分か
ら外周側の反軸受面に亘る領域Fは回転軸2からの荷重
に対して十分な強度を有する鋼や銅合金の材料で構成さ
れ、これら両材料間の領域Eは、領域Dと領域Fとの両
材料の組成割合が次第に変化する傾斜機能材料で構成さ
れ、全体として一体構造をなしている。
In this structure, each split element 6a constituting the bearing metal 6 has a rotary shaft 2 as shown in FIG.
The region D on the inner surface side that receives the load is made of a material having a good axial compatibility, for example, a soft alloy of lead or tin, and the region F extending from the central portion in the thickness direction to the anti-bearing surface on the outer peripheral side is subjected to the load from the rotary shaft 2. On the other hand, it is made of steel or a copper alloy material having sufficient strength, and the region E between these materials is made of a functionally graded material in which the composition ratio of both materials of the region D and the region F gradually changes. As an integral structure.

【0073】このような構成の軸受5は、軸受メタルを
接合材で構成した従来の軸受構造と異なり、材料間の明
確な境界が無いため、製造上の欠陥等で運転中に剥離等
を生じることがない。つまり、回転軸2を受ける側の軸
なじみ性は良く、また強度の点では領域Fが軸荷重を支
えるので領域Dの材料の強度的な弱さを補うことができ
る。
Unlike the conventional bearing structure in which the bearing metal is made of a joining material, the bearing 5 having such a structure has no clear boundary between the materials, so that peeling or the like occurs during operation due to manufacturing defects or the like. Never. In other words, the conformability of the shaft on the side receiving the rotary shaft 2 is good, and in terms of strength, the region F bears the axial load, so that the weakness of the material in the region D can be compensated.

【0074】よって、潤滑油供給が正常に行われる通常
運転状態にあっては勿論、例えば回転軸2と軸受メタル
6とが潤滑油不足によって接触するような場合であって
も、回転軸2を受ける面の剥離による損傷を受けず十分
な強度を有するので、回転軸2の損傷防止が大幅に向上
できるようになり、信頼性が向上し、回転機械の安全性
が確保できるものである。
Therefore, not only in the normal operation state in which the lubricating oil is normally supplied, but also in the case where the rotating shaft 2 and the bearing metal 6 come into contact with each other due to insufficient lubricating oil, the rotating shaft 2 is Since it has sufficient strength without being damaged by the peeling of the receiving surface, the damage prevention of the rotary shaft 2 can be greatly improved, the reliability is improved, and the safety of the rotating machine can be secured.

【0075】図4に示す軸受5は含油軸受で、回転軸2
を直接受ける軸受メタル11が例えば周方向に2分割と
され、この軸受メタル11が軸受本体7に内蔵されてい
る。
The bearing 5 shown in FIG. 4 is an oil-impregnated bearing, and the rotary shaft 2
The bearing metal 11 that directly receives is divided into two in the circumferential direction, for example, and this bearing metal 11 is built in the bearing body 7.

【0076】そして図5に示すように、軸受メタル11
は、回転軸2を受ける側の領域Gが多孔質の材料、例え
ば銅、鉄やアルミニウム系の金属で多孔質状に構成さ
れ、厚さ方向中央部から反軸受面側の領域Iが回転軸2
からの荷重に対して十分な強度を有する鋼等の材料で構
成され、両材料間の領域Hは領域Gと領域Iの材料組成
が次第に変化する傾斜機能材料で構成され、全体として
一体構造をなしている。このような構成によると、回転
軸2に面する領域G側が多孔質なので、孔に油を含ませ
ることにより軸回転中には油が滲み出て潤滑が行われ、
また回転軸2からの大きな荷重は領域Iで支えられ、多
孔質の領域Gの強度が補われる。そして、このような含
油軸受構造においても、軸受メタルを接合材で構成した
従来構造と異なり、材料間の明確な境界が無いため強度
が高く、大きな荷重が作用しても破損しにくく、回転機
械の信頼が向上できる。
Then, as shown in FIG. 5, the bearing metal 11
The region G on the side receiving the rotating shaft 2 is made of a porous material, for example, a metal such as copper, iron or aluminum, and is made porous, and the region I on the side opposite to the bearing surface from the central portion in the thickness direction is the rotating shaft. Two
Is composed of a material such as steel having a sufficient strength against the load from, and the region H between the two materials is composed of a functionally graded material in which the material composition of the regions G and I gradually changes, forming an integrated structure as a whole. I am doing it. According to such a configuration, since the region G side facing the rotating shaft 2 is porous, the oil oozes out during the shaft rotation by including oil in the hole, and lubrication is performed,
A large load from the rotating shaft 2 is supported by the region I, and the strength of the porous region G is supplemented. Also, even in such an oil-impregnated bearing structure, unlike the conventional structure in which the bearing metal is made of a joining material, there is no clear boundary between the materials, so the strength is high, and it is less likely to be damaged even when a large load is applied. Can improve your trust.

【0077】図6に示す軸受5は固体潤滑軸受で、回転
軸2を直接受ける固体潤滑用軸受メタル12が例えば周
方向に2分割とされ、この軸受メタル12が軸受本体7
に内蔵されている。
The bearing 5 shown in FIG. 6 is a solid lubrication bearing, and the bearing metal 12 for solid lubrication that directly receives the rotary shaft 2 is divided into, for example, two in the circumferential direction, and this bearing metal 12 is the bearing main body 7.
Is built into.

【0078】そして図7に示すように、固体潤滑用の軸
受メタル12は、回転軸2にに接する領域Jが摩擦係数
の小さい材料、例えば炭素および黒鉛で構成され、厚さ
方向中央部から反軸受面側の領域Lは軸荷重に対して十
分な強度を有する鋼または銅合金等で構成され、これら
の間の領域Kは領域Jと領域Lの材料組成が次第に変化
する傾斜機能材料で構成され、全体として一体構造をな
している。
As shown in FIG. 7, in the bearing metal 12 for solid lubrication, the region J in contact with the rotating shaft 2 is made of a material having a small friction coefficient, for example, carbon and graphite. The region L on the bearing surface side is made of steel or copper alloy having sufficient strength against an axial load, and the region K between them is made of a functionally graded material in which the material composition of the regions J and L gradually changes. The entire structure is integrated.

【0079】このような構成の固体潤滑軸受によると、
回転軸2と接する領域J側は摩擦係数が小さいので回転
軸2の支持が滑らかに行え、その強度的に弱い分は領域
Lで支えることで補われる。
According to the solid lubrication bearing having such a structure,
Since the friction coefficient is small on the region J side in contact with the rotating shaft 2, the rotating shaft 2 can be smoothly supported, and the weak portion of the strength is supported by the region L.

【0080】このような固体潤滑軸受構造においても、
軸受メタルを接合材で構成した従来構造と異なり、材料
間の明確な境界が無いため強度が高く、大きな荷重が作
用しても破損しにくく、回転機械の信頼が向上できる。
Even in such a solid lubrication bearing structure,
Unlike the conventional structure in which the bearing metal is made of a joining material, there is no clear boundary between the materials, so the strength is high, it is less likely to be damaged even when a large load is applied, and the reliability of the rotating machine can be improved.

【0081】(実施例2)図8〜図13 本実施例は猫足部のキー構造を改良した蒸気タービンに
ついてのもので、図8はタービン全体の構成を示し、図
9は猫足部(図8の円部分)、図10および図11はス
ラストキー(図10は図9のX−X断面形状)、図12
および図13はランニングキー(図12は図9のXII
−XII断面形状)ををそれぞれ示している。
(Embodiment 2) FIGS. 8 to 13 This embodiment relates to a steam turbine in which the key structure of the cat's foot is improved. FIG. 8 shows the overall structure of the turbine, and FIG. 9 shows the cat's foot (see FIG. 8). Circle portion), FIGS. 10 and 11 show thrust keys (FIG. 10 shows a sectional view taken along line XX of FIG. 9), and FIG.
And FIG. 13 shows a running key (FIG. 12 shows XII in FIG. 9)
-XII sectional shape) is shown.

【0082】図8および図9に示すように、本実施例で
は、タービンケーシング21が水平継手面22を境とし
てケーシング上半21aとケーシング下半21bとに分
れており、ケーシング両端に軸受台23が設けられてい
る。
As shown in FIGS. 8 and 9, in this embodiment, the turbine casing 21 is divided into a casing upper half 21a and a casing lower half 21b with the horizontal joint surface 22 as a boundary, and the bearing pedestals are provided at both ends of the casing. 23 are provided.

【0083】ケーシング上半21aは、軸受台23に嵌
め込まれたランニングキー24の上を滑るようになって
いる。ランニングキー24はタービン起動、停止時の熱
膨張による摩擦力で移動しないように、締付ボルト25
にて軸受台23に固定されている。
The casing upper half 21a slides on the running key 24 fitted in the bearing stand 23. The running key 24 is tightened with a tightening bolt 25 so that the running key 24 does not move due to frictional force due to thermal expansion when the turbine is started and stopped.
Is fixed to the bearing stand 23.

【0084】また、起動・停止時の熱膨張によって生じ
るケーシング21の軸方向スラスト力は、ケーシング下
半21bと軸受台23との間に嵌め込まれた前後2枚の
スラストキー26により、軸受台23へ伝達される。こ
のスラストキー26は、タービン起動、停止時の熱膨張
による摩擦力で移動しないように、締付ボルト27にて
軸受台23と固定している。なお、図9中、28,2
9,30は、それぞれケーシング上半21aとケーシン
グ下半21bとを軸受台23に固定するためのナット、
球面ワッシャおよびホールドダウンボルトである。
The axial thrust force of the casing 21 caused by the thermal expansion at the time of starting / stopping is generated by the two thrust keys 26, which are fitted between the lower half 21b of the casing and the bearing stand 23, in the bearing stand 23. Transmitted to. The thrust key 26 is fixed to the bearing base 23 with a tightening bolt 27 so as not to move due to a frictional force due to thermal expansion when the turbine is started and stopped. 28 and 2 in FIG.
Reference numerals 9 and 30 denote nuts for fixing the casing upper half 21a and the casing lower half 21b to the bearing stand 23, respectively.
A spherical washer and a holddown bolt.

【0085】ケーシング21と各キー24,26との間
では、タービン起動・停止時の熱膨張による摩擦力で、
図10および図12に矢印a,bで示すような滑りを生
じる。
Between the casing 21 and each of the keys 24 and 26, frictional force due to thermal expansion at the time of starting and stopping the turbine causes
Sliding occurs as shown by arrows a and b in FIGS. 10 and 12.

【0086】そこで図12および図10に示すように、
スラストキー26およびランクニングキー24のそれぞ
れケーシング21と対向するL領域を摺動性に優れた材
料で構成する一方、締付ボルトで固定するM領域を合金
鋼で構成し、これらの間のN領域は、L領域およびM領
域の両材料組成が次第に変化する傾斜機能材料で構成し
ている。
Therefore, as shown in FIG. 12 and FIG.
The thrust key 26 and the ranking key 24 each have an L region facing the casing 21 made of a material having excellent slidability, while an M region fixed with a tightening bolt is made of alloy steel. The region is composed of a functionally graded material in which the material composition of both the L region and the M region gradually changes.

【0087】これにより、タービン起動・停止時のよう
な厳しい運転条件下で使用しても傾斜機能材料は、明確
な境目のない材料のため剥がれたり、鋳鉄のようにクラ
ックが生じたりすることがなくなるので、キー損傷を防
止し、タービンの信頼性を向上し、タービンの運転を安
全に行うことができる。
As a result, even when used under severe operating conditions such as when the turbine is started and stopped, the functionally graded material may peel off or crack like cast iron because it is a material without a clear boundary. Therefore, it is possible to prevent key damage, improve the reliability of the turbine, and safely operate the turbine.

【0088】(実施例3)図14〜図16 本実施例はラジアルシールフィン(以下「シールフィ
ン」と略称する)を改良した蒸気タービンについてのも
ので、図14はシールフィンの構成を示し、図15は図
14のXV−XV断面構成を示し、図16は要部の拡大構成
を示している。
(Embodiment 3) FIGS. 14 to 16 This embodiment relates to a steam turbine in which a radial seal fin (hereinafter abbreviated as “seal fin”) is improved, and FIG. 14 shows the structure of the seal fin. 15 shows an XV-XV sectional structure of FIG. 14, and FIG. 16 shows an enlarged structure of a main part.

【0089】本実施例では、ロータ31の外周部を間隙
をあけて囲む静止部としての円環状パッキン32に、漏
洩蒸気を最少限にするための隙間閉塞用のシールフィン
33が、ロータ31の軸方向に沿って間隔的に配設され
ている。すなわち、シールフィン33はロータ軸方向に
多段構造で、ロータ31とシールフィン33との間の微
小間隙δを矢印cで示す如く通過する蒸気が、軸方向に
隣接するシールフィン33との間の空間で次々に膨張さ
れることにより、シール効果を上げているものである。
なお、ロータ31には凹凸の加工が施され、高低のシー
ルフィン33の配置によりシール効果が一層高められて
いる。
In the present embodiment, the ring-shaped packing 32 as a stationary portion surrounding the outer peripheral portion of the rotor 31 with a gap is provided with the seal fin 33 for closing the gap so as to minimize the leaked steam. It is arranged at intervals along the axial direction. That is, the seal fin 33 has a multi-stage structure in the axial direction of the rotor, and steam passing through the minute gap δ between the rotor 31 and the seal fin 33 as indicated by an arrow c is generated between the seal fin 33 and the seal fin 33 adjacent in the axial direction. By expanding the space one after another, the sealing effect is enhanced.
It should be noted that the rotor 31 is processed to have irregularities, and the sealing effect is further enhanced by disposing the high and low seal fins 33.

【0090】このものにおいて、シールフィン33の先
端部分34が、その基端側材料(母材)よりも低摩擦係
数の材料で構成され、それらの間の部分は両材料が次第
に変化する傾斜機能材料で構成されている。低摩擦係数
材料材で構成する先端部分は、シールフィンの先端から
数mm以下の範囲で充分である。なお、図15中、35は
パッキン32を内周側に付勢する板ばねである。
In this structure, the tip portion 34 of the seal fin 33 is made of a material having a coefficient of friction lower than that of the base material (base material) of the seal fin 33, and the portion between them has an inclined function in which both materials gradually change. Composed of materials. It is sufficient that the tip portion made of a material having a low coefficient of friction is within a range of several mm or less from the tip of the seal fin. In FIG. 15, reference numeral 35 is a leaf spring that biases the packing 32 toward the inner peripheral side.

【0091】シールフィン33の母材と低摩擦係数材料
との境界では、低摩擦係数材料と母材とが傾斜機能材料
で強固に結合しているので、シールフィン33の強度に
は問題がない。なお、シールフィンの先端は必要によっ
ては鋭角に整削する場合もある。
At the boundary between the base material of the seal fin 33 and the low friction coefficient material, the low friction coefficient material and the base material are firmly bonded by the functionally graded material, so that there is no problem in the strength of the seal fin 33. . The tip of the seal fin may be sharpened at an acute angle if necessary.

【0092】パッキン32とシールフィン33とは一体
削出し型でも同様で、この場合はパッキン32の母材に
低摩擦係数材料を直接傾斜組成させる。低摩擦係数材料
としては、カーボン、テフロン、エンジニアリングプラ
スチック等が適用可能である。
The packing 32 and the seal fin 33 are the same as in the case of the integrally cut-out type. In this case, the base material of the packing 32 is made of a material having a low friction coefficient directly in a gradient composition. As the low friction coefficient material, carbon, Teflon, engineering plastic and the like can be applied.

【0093】従来のシールフィンではロータとの接触に
よるロータへの影響が大きい状況にあるが、本実施例に
よると、シールフィン33の先端部分34を低摩擦係数
とし、その間を傾斜機能材料で構成することによって、
シールフィン33がロータ31と接触してもロータ31
に過大な軸振動を発生させることがなくなると同時に、
接触摩擦によりロータ31が曲がりに至るようなことが
なくなる。
In the conventional seal fin, the rotor is greatly affected by the contact with the rotor, but according to the present embodiment, the tip portion 34 of the seal fin 33 has a low friction coefficient, and the space between them is made of a functionally graded material. By,
Even if the seal fin 33 contacts the rotor 31, the rotor 31
At the same time no longer generating excessive shaft vibration
The contact friction prevents the rotor 31 from bending.

【0094】(実施例4)図17〜図20 本実施例は動翼外周部のシール構造を改良した蒸気ター
ビンについてのもので、図17はシール部構成を示し、
図18〜図20は主要部品であるフィンセグメント構成
をそれぞれ示している。
(Embodiment 4) FIGS. 17 to 20 This embodiment relates to a steam turbine having an improved outer peripheral seal structure, and FIG. 17 shows the seal structure.
18 to 20 respectively show fin segment configurations which are main components.

【0095】本実施例の蒸気タービンでは、ロータ41
に植込まれた動翼42とノズル外輪43との間に蒸気漏
洩防止用のシール装置としてフィンセグメント44が設
けられている。すなわち、ケーシング45に支持された
静止部であるノズル外輪43の、動翼42外周端と対向
する部分に、周方向に延びる蟻溝状の取付溝46が形成
されており、その取付溝46にフィンセグメント44が
嵌挿され、このフィンセグメント44に動翼42の外周
面に向って突出する複数の周方向に延びるシールフィン
47が設けられている。このシールフィン47と動翼4
2の先端部との間には所定の微少間隙が形成され、この
間隙からの蒸気漏洩を最少限に保持している。
In the steam turbine of this embodiment, the rotor 41
A fin segment 44 is provided as a sealing device for preventing vapor leakage between the moving blade 42 and the nozzle outer ring 43 which are embedded in the nozzle. That is, a dovetail-shaped mounting groove 46 extending in the circumferential direction is formed in a portion of the nozzle outer ring 43, which is a stationary portion supported by the casing 45, that faces the outer peripheral end of the moving blade 42. The fin segment 44 is fitted and provided with a plurality of circumferentially extending seal fins 47 projecting toward the outer peripheral surface of the moving blade 42. This seal fin 47 and moving blade 4
A predetermined minute gap is formed between the tip and the second end, and vapor leakage from this gap is kept to a minimum.

【0096】このものにおいて、取付溝46に装着され
たフィンセグメント44は、その表面に溶接したステン
レス鋼製の底板44aを介し、伸縮自在な内圧式のベロ
ーズ48によってフランジ体49に連結されている。図
19の44bは溶接部を示す。フランジ体49は、取付
ボルト50を介してノズル外輪43に固定されている。
ノズル外輪43には、作動流体の導入孔51が形成さ
れ、この導入孔51は取付ボルト50に設けられた連通
孔52を介してベローズ48の内部室53と連通してい
る。
In this structure, the fin segment 44 mounted in the mounting groove 46 is connected to the flange body 49 by a stretchable internal pressure type bellows 48 via a stainless steel bottom plate 44a welded to the surface thereof. . Reference numeral 44b in FIG. 19 indicates a welded portion. The flange body 49 is fixed to the nozzle outer ring 43 via mounting bolts 50.
A working fluid introduction hole 51 is formed in the nozzle outer ring 43, and the introduction hole 51 communicates with an inner chamber 53 of the bellows 48 through a communication hole 52 provided in the mounting bolt 50.

【0097】ベローズ48の外側に位置する外部室54
は、セグメント44とノズル外輪43との間隙から流入
するタービンの作動流体によって満たされ、この外部室
54内の作動流体の圧力と内部室53内の作動流体の圧
力との差圧によってベローズ48を半径方向に伸縮させ
るようになっている。内部室53内の圧力P1 が外部室
54内のタービンの作動流体による圧力P2 より高い
と、その差圧によってベローズ48が伸長し、セグメン
ト44に設けられたシールフィン47の先端と動翼42
との間隙が狭められ、蒸気の漏洩が防止される。
The outer chamber 54 located outside the bellows 48
Is filled with the working fluid of the turbine that flows in from the gap between the segment 44 and the outer ring 43 of the nozzle, and the bellows 48 is caused by the pressure difference between the pressure of the working fluid in the outer chamber 54 and the pressure of the working fluid in the inner chamber 53. It is designed to expand and contract in the radial direction. When the pressure P 1 inside the inner chamber 53 is higher than the pressure P 2 due to the working fluid of the turbine inside the outer chamber 54, the bellows 48 expands due to the pressure difference, and the tips of the seal fins 47 provided on the segment 44 and the moving blades. 42
The gap between and is narrowed, and steam leakage is prevented.

【0098】しかして本実施例では、フィンセグメント
44のベローズ48と溶接固定される側の領域Oが、ス
テンレス系材料との溶接性が良好な材料で構成される一
方、ロータ41と対向する側の領域Pが非鉄材料または
低硬度の材料で構成され、これらの間の領域Qが両材料
割合が傾斜状に変化する傾斜機能材料で構成されてい
る。
In this embodiment, however, the region O of the fin segment 44 on the side where it is welded and fixed to the bellows 48 is made of a material having a good weldability with the stainless steel material, while the side facing the rotor 41. The region P is made of a non-ferrous material or a material having a low hardness, and the region Q between them is made of a functionally graded material in which the ratio of both materials changes in an inclined manner.

【0099】これより、厳しい運転条件下で使用しても
傾斜機能材は明確な境目のない材料のため剥がれたり、
キレツが入ったりすることがなく、したがってシールフ
ィン47と動翼42外周端との間隙が小さくなり、接触
しても大事故を起すことがなく、タービンの運転を安全
に行うことができるようになる。
As a result, even if used under severe operating conditions, the functionally graded material peels off because it is a material that has no clear boundaries,
Since no cracks will enter, the gap between the seal fin 47 and the outer peripheral edge of the moving blade 42 will be small, and a large accident will not occur even if they come into contact with each other, so that the turbine can be operated safely. Become.

【0100】(実施例5)図21〜図23 本実施例は動翼構造を改良した蒸気タービンについての
もので、図21は動翼全体構成、図22は作用、図23
はる動翼の要部をそれぞれ示している。
(Embodiment 5) FIGS. 21 to 23 This embodiment relates to a steam turbine having an improved moving blade structure. FIG. 21 shows the entire structure of the moving blade, FIG.
The main parts of Haru's moving blade are shown.

【0101】本実施例の蒸気タービンは図21に示すよ
うに、タービン低圧部最終段落に適用したものである。
タービン動翼61はタービンロータ62に植設されてい
る。タービン動翼61の入口側にはタービンノズル63
が隣設されて、いわゆるタービン動翼61とタービンノ
ズル63とで段落部が形成され、矢印dの方向に流れる
作動蒸気の熱エネルギを機械的出力に換えている。
As shown in FIG. 21, the steam turbine of this embodiment is applied to the last stage of the turbine low pressure section.
The turbine rotor blade 61 is embedded in the turbine rotor 62. A turbine nozzle 63 is provided on the inlet side of the turbine rotor blade 61.
Are adjacent to each other, and a so-called turbine moving blade 61 and a turbine nozzle 63 form a paragraph, and the thermal energy of the working steam flowing in the direction of the arrow d is converted into a mechanical output.

【0102】図21の動翼61外周付近を半方向より見
た状態を図22に示し、ドレンの生成と最終段落の動翼
61の浸食の様子を説明する。蒸気は最終段落に至るま
で多くの段落を通過する間に熱エネルギを失うので、凝
縮されて飽和蒸気になる。はじめ飽和蒸気中の水滴は数
μ以下と小さく慣性力も小さいので、ほとんどが蒸気流
にのって段落内を流下する。しかし、タービン内の多数
のノズルや動翼が存在するので、それと衝突迂回する間
に50μ以上の径の大きさに成長する。
FIG. 22 shows a state in which the vicinity of the outer periphery of the moving blade 61 of FIG. 21 is viewed from the half direction, and the generation of drain and the erosion of the moving blade 61 in the final paragraph will be described. As the steam loses heat energy as it passes through many paragraphs to the final paragraph, it is condensed to saturated vapor. Initially, the water droplets in the saturated steam are as small as a few μ or less, and the inertial force is also small, so most of them fall on the steam flow in the paragraph. However, since there are a large number of nozzles and moving blades in the turbine, they grow to a diameter of 50 μm or more while colliding with and detouring against them.

【0103】このような水滴を含む蒸気が最終段落のノ
ズル63に流入すると、水滴はノズル63前縁部や腹面
部に衝突して補集されて、ノズル63の翼面上に水膜流
64を形成し、水膜流64は後縁部から蒸気中で再び噴
出し、数百μ程度の粗大水滴65となり、最終段動翼6
1に衝突する。このとき水滴65は径が大きいので、蒸
気流速度に比較して遅く、相対的に動翼61の背面から
高速で動翼61に衝突する。これが最終段動翼61のド
レン浸食発生の理由である。
When the vapor containing such water droplets flows into the nozzle 63 in the final paragraph, the water droplets collide with the front edge portion and the abdominal surface portion of the nozzle 63 to be collected, and the water film flow 64 on the blade surface of the nozzle 63. And the water film flow 64 is jetted again in the steam from the trailing edge to form coarse water droplets 65 of about several hundred μ, and the final stage rotor blade 6
Clash with 1. At this time, since the water droplet 65 has a large diameter, it is slower than the steam flow velocity and relatively collides with the moving blade 61 from the back surface of the moving blade 61 at a high speed. This is the reason why the drain erosion of the final stage moving blade 61 occurs.

【0104】本実施例では図23に示すように、動翼6
1の水滴により浸蝕を受ける蒸気入口背側の領域RRが
耐浸蝕性の高い材料たとえばステライト、セラミック
ス、タングステン等の材料で構成される一方、動翼61
の中心部から出口部に亘る浸蝕を受けない領域Sが遠心
力または蒸気力に対して十分な強度を有する12Cr鋼
等の材料で構成され、かつ領域Rと領域Sとの間の領域
Tが前記両材料割合が傾斜状に変化する傾斜機能材料で
構成されている。
In this embodiment, as shown in FIG. 23, the moving blade 6
The region RR on the back side of the steam inlet that is corroded by the water droplet 1 is made of a material having high corrosion resistance, such as stellite, ceramics, or tungsten, while the rotor blade 61 is used.
The region S that does not undergo erosion from the central part to the outlet part is made of a material such as 12Cr steel having sufficient strength against centrifugal force or steam force, and the region T between the region R and the region S is It is composed of a functionally graded material in which the ratio of both materials changes in a slanted manner.

【0105】本実施例によれば、明確な境界の無い傾斜
機能材を有する構成としたことにより、運転中に剥離を
生じたりすること無く動翼材自体に耐浸蝕性を有するも
のとなり、また溶接や火炎焼入れ等を行う必要が無いの
で、熱による動翼材料の疲労強度の低下を起すこともな
く、運転上安全である等の効果が奏される。
According to the present embodiment, since the gradient functional material having no clear boundary is provided, the moving blade material itself has erosion resistance without peeling during operation. Since there is no need to perform welding, flame quenching, etc., the fatigue strength of the rotor blade material is not reduced by heat, and the effects such as safety in operation are exhibited.

【0106】(実施例6)図24〜図26 本実施例は、高温高圧の蒸気の流れを制御する主弁と駆
動機構とを連結する弁棒構造を改良した蒸気タービンに
ついてのもので、図24は蒸気タービン系統構成、図2
5は弁構成、図26は弁棒構成を示している。
(Embodiment 6) FIGS. 24 to 26 This embodiment relates to a steam turbine having an improved valve stem structure for connecting a main valve for controlling the flow of high-temperature and high-pressure steam with a drive mechanism. 24 is a steam turbine system configuration, FIG.
5 shows a valve structure, and FIG. 26 shows a valve stem structure.

【0107】まず蒸気タービンの系統構成を説明する
と、図24に示すように、ボイラ71で発生した蒸気
は、主蒸気管72、主蒸気止め弁73、蒸気加減弁74
を通り、リード管75を経て高圧タービン76に入り、
膨張しながら仕事をして低温再熱管77、再熱器78を
経て再熱されて高温となる。そして、高温再熱管79、
再熱蒸気止め弁80、インターセプト弁81を経て中圧
タービン82に入り、仕事をしてクロスオーバー管83
を経て低圧タービン84a,84bに導かれ、仕事をし
て復水器85に入り冷却されて復水となる。
First, the system configuration of the steam turbine will be described. As shown in FIG. 24, the steam generated in the boiler 71 is composed of a main steam pipe 72, a main steam stop valve 73, and a steam control valve 74.
Through the lead tube 75 and into the high pressure turbine 76,
It works while expanding, and is reheated through the low temperature reheat pipe 77 and the reheater 78 to reach a high temperature. And the high temperature reheat pipe 79,
After passing through the reheat steam stop valve 80 and the intercept valve 81, the medium pressure turbine 82 is entered, and the work is performed to cross the crossover pipe 83.
Through the low pressure turbines 84a and 84b, they work, enter the condenser 85, and are cooled to be condensed water.

【0108】この中の蒸気加減弁74の構造を図25に
示す。蒸気加減弁74は、蒸気タービンの入口に設けら
れている。流入蒸気は、蒸気加減弁本体90の入口側よ
り流入し、弁91と弁座92の絞り部を通り、弁座92
の下流へ流れリード管75へと流れる。
The structure of the steam control valve 74 therein is shown in FIG. The steam control valve 74 is provided at the inlet of the steam turbine. The inflowing steam flows in from the inlet side of the steam control valve main body 90, passes through the throttle portions of the valve 91 and the valve seat 92, and passes through the valve seat 92.
Flow to the reed tube 75.

【0109】弁91は弁棒93によりクロスヘッド94
にねじで連結されている。弁棒93はブッシュ95によ
り案内されるとともに、蒸気加減弁本体90の内部と大
気との外部を遮断する役目を果している。
The valve 91 is constituted by a valve rod 93 and a crosshead 94.
It is connected with a screw. The valve rod 93 is guided by the bush 95 and also serves to block the inside of the steam control valve body 90 from the outside.

【0110】クロスヘッド94はレバー96により駆動
される。レバー96の一端は支点97となり他端98は
駆動機構(一般には油圧機器)99に接続されている。
この弁棒93は、弁91との接続側が高温高圧に晒され
る一方、クロスヘッド94と接続するねじ部が大気中で
あり、熱伝導により温度が決まる。
The crosshead 94 is driven by the lever 96. One end of the lever 96 serves as a fulcrum 97, and the other end 98 is connected to a drive mechanism (generally a hydraulic device) 99.
The valve rod 93 is exposed to high temperature and high pressure on the side connected to the valve 91, while the screw portion connected to the crosshead 94 is in the atmosphere, and the temperature is determined by heat conduction.

【0111】本実施例では図26に弁棒のねじ結合部分
を詳細に示すように、弁棒下側の領域Vは高温のクリー
プラプチャー強度が高く、蒸気中の酸化や曲り(高温ク
リープ)に対しても強い材料、たとえば、12Cr鋼
(SUH616)、SUH660、Inconel 901、Ni
nonic 80A等によって構成されている。
In this embodiment, as shown in detail in FIG. 26 for the threaded connection portion of the valve rod, the region V below the valve rod has a high creep rupture strength at high temperature, and is resistant to oxidation and bending in steam (high temperature creep). Strong materials such as 12Cr steel (SUH616), SUH660, Inconel 901, Ni
It is composed of nonic 80A and the like.

【0112】また、ねじ部の領域Uは高応力下における
疲労強度と耐応力腐食性のある12Cr鋼、SUS43
0、NINONIC90等によって構成されている。
The area U of the threaded portion is 12Cr steel, SUS43, which has fatigue strength and stress corrosion resistance under high stress.
0, NINONIC 90 and the like.

【0113】そして、領域Uと領域Vとの間の領域W
は、前記両材料の組成割合が傾斜状に変化する傾斜機能
材料で構成されている。
Then, a region W between the region U and the region V
Is composed of a functionally graded material in which the composition ratio of both materials changes in a graded manner.

【0114】このような本実施例の構成によると、高温
の蒸気にさらされる側はクリープラプチャー強度が高く
耐蒸気酸化性や耐クリープ特性の良いもの、一方駆動機
構と接続されるねじ部側は、腐食環境下でも高い疲労強
度を有し、耐切欠特性のある材料を用い、さらに両部分
間は傾斜機能材料としたので、弁棒23自体が高温強度
と腐食環境下の高い疲労強度とを合せもつことになる。
According to the structure of this embodiment, the side exposed to high temperature steam has high creep rupture strength and good steam oxidation resistance and creep resistance, while the screw side connected to the drive mechanism is Since a material having a high fatigue strength even in a corrosive environment and having a notch resistance is used and a functionally graded material is used between both parts, the valve rod 23 itself has high temperature strength and high fatigue strength in a corrosive environment. You will have a match.

【0115】このため弁棒93の高温高圧蒸気にさらさ
れる部分93cは高応力に強く、中間のブッシュ内の部
分93bは耐蒸気酸化性により酸化被膜の成長が速く、
弁棒93の摺動が確保され、一方ねじ部93aは腐食環
境下での疲労強度が確保されるので弁棒93の折損に至
る要因が抑制され、弁棒寿命が延びることにより信頼性
ならびに安全性が向上する。
Therefore, the portion 93c of the valve rod 93 exposed to the high temperature and high pressure steam is strong against high stress, and the portion 93b in the intermediate bush has a fast oxidation film growth due to the steam oxidation resistance.
The sliding of the valve rod 93 is secured, and the fatigue strength of the threaded portion 93a is secured in a corrosive environment. Therefore, the factor that causes breakage of the valve rod 93 is suppressed, and the valve rod life is extended to improve reliability and safety. The property is improved.

【0116】また、明確な境界のない傾斜機能材を用い
て弁棒93を構成したことにより、高温となる部分93
cはオーステナイト系耐熱鋼、ねじ部93aはフェライ
ト系又はマルテンサイト系の耐食性のある材料とするこ
と等で材料組合せ上の制限がなく、線膨張係数差による
伸び差により生ずる熱応力を軽減することが可能であ
る。したがって、運転中に材料組成の境界から剥離した
り、割れたりすることが無く、弁棒自体に高温ラプチャ
ー強度が付与できるとともに、腐食環境においても高い
疲労強度を有するものとなる。これにより、腐食環境中
で発生する孔食による疲労強度低下や、ねじ部の焼付防
止剤中の硫化物や、弗化物等に対しても、応力腐食割れ
に対して充分な強度を有し、運転上安全なものとなる。
Further, since the valve rod 93 is formed by using the functionally graded material having no clear boundary, the portion 93 having a high temperature is formed.
c is an austenitic heat-resistant steel, and the screw portion 93a is a ferritic or martensitic corrosion-resistant material, so that there is no restriction on the material combination, and the thermal stress caused by the difference in elongation due to the difference in linear expansion coefficient is reduced. Is possible. Therefore, the valve rod itself can be provided with high-temperature rupture strength without peeling or cracking from the boundary of material composition during operation, and also has high fatigue strength in a corrosive environment. As a result, the fatigue strength is reduced due to pitting corrosion that occurs in a corrosive environment, and sulfides in the anti-seizure agent of the screw portion, fluoride, etc. have sufficient strength against stress corrosion cracking, It is safe to drive.

【0117】[0117]

【発明の効果】以上のように、請求項1の発明によれ
ば、軸受メタルの軸を受ける側が潤滑特性の良い材料、
潤滑油を含む多孔質材料または摩擦係数の小さい材料と
し、それと反対側は軸からの荷重を支持するのに十分な
強度を有する材料とし、その中間部分が傾斜機能材料と
したことにより、良好な潤滑特性と同時に十分な強度を
持ち、剥離等を生じることなく軸受の信頼性を高めるこ
とができる。
As described above, according to the first aspect of the invention, the material of the bearing metal on the side receiving the shaft has good lubricating characteristics,
A porous material containing lubricating oil or a material with a small coefficient of friction is used, and the opposite side is made of a material that has sufficient strength to support the load from the shaft, and the middle part is a functionally graded material. The bearing has sufficient strength at the same time as the lubrication characteristics, and the reliability of the bearing can be improved without causing peeling or the like.

【0118】請求項2の発明によれば、高、中圧タービ
ンケーシング猫足部において、タービン起動・停止時の
熱膨張による摩擦力でのキーの損傷が防止でき、信頼性
ならびに安全性を大きく向上させることができる。
According to the invention of claim 2, in the cat foot of the high and medium pressure turbine casing, the key can be prevented from being damaged by the frictional force due to the thermal expansion at the time of starting and stopping the turbine, and the reliability and safety are greatly improved. Can be made.

【0119】請求項3の発明によれば、蒸気タービン、
ガスタービン、軸流圧縮機等の軸流流体機械の軸シール
装置部のロータとラジアルシールフィンの接触があって
も、ロータに過大な軸振動を発生させることを防止でき
ると同時に、接触摩擦によりロータが曲がり、さらに軸
振動が助長されるという現象を防止できる。こうした効
果より軸流流体機械組立時にロータとラジアルシールフ
ィンの間隙を計画値よりも小さめに設定しておき、ごく
軽微な接触によるラジアルシールフィン先端の摩耗によ
って漏洩流体を少なくして性能上最適な間隙となること
ができ、性能向上に寄与するという優れた効果を奏す
る。
According to the invention of claim 3, a steam turbine,
Even if there is a contact between the rotor and the radial seal fin of the shaft seal device of an axial fluid machine such as a gas turbine or an axial compressor, it is possible to prevent excessive rotor vibration from occurring at the same time as well as contact friction. It is possible to prevent the phenomenon that the rotor bends and the shaft vibration is further promoted. Due to these effects, when assembling the axial fluid machine, the gap between the rotor and the radial seal fin is set to be smaller than the planned value, and the leakage fluid is reduced due to wear of the tip of the radial seal fin due to extremely slight contact, which is optimal for performance. It is possible to form a gap, which has an excellent effect of contributing to performance improvement.

【0120】請求項4の発明によれば、静止部とロータ
との間隙で流体差圧が大きくなり、間隙が小さくなって
万一フィンセグメントの接触が生じても、動翼を破損す
ることなくタービン運転が可能であり、信頼性ならびに
安全性を大きく向上させることができる。
According to the fourth aspect of the present invention, even if the fluid differential pressure becomes large in the gap between the stationary portion and the rotor and the gap becomes small, and the fin segments should come into contact with each other, the moving blades are not damaged. Turbine operation is possible, and reliability and safety can be greatly improved.

【0121】請求項5の発明によれば、羽根の水滴によ
る浸食を受けやすい入口背側の部分に耐浸食性をもつ材
料を用い、その他の浸食を受けない部分は運転中に作用
する遠心力や蒸気力に耐えられる材料を用い、その間は
傾斜機能材としたので、羽根材料自体に耐浸食性を有す
る。したがって、エロージョンシールド板の取付けや母
材を火炎焼入れして耐浸蝕性を増す必要が無く、それに
起因するエロージョンシールド板の剥離や熱による疲労
強度の低下を防止できるので、羽根の信頼性ならびに安
全性向上が図れる。
According to the fifth aspect of the present invention, a material having erosion resistance is used for the portion on the inlet dorsal side that is easily eroded by water droplets on the blades, and the other portions that are not eroded are subjected to centrifugal force acting during operation. The blade material itself has erosion resistance because a material capable of withstanding steam and steam power is used and a functionally graded material is used between them. Therefore, it is not necessary to attach the erosion shield plate or flame-harden the base material to increase the erosion resistance, and it is possible to prevent the flaking of the erosion shield plate and the decrease in fatigue strength due to it, which can reduce the reliability and safety of the blade. It is possible to improve the property.

【0122】請求項6の発明によれば、弁棒の高温高圧
蒸気にさらされる側は高応力に強く、中間のブッシュ内
の部分は耐蒸気酸化性により酸化被膜の成長が速く、弁
棒の摺動が確保され、一方ネジ部は腐食環境下での疲労
強度が確保されるので、弁棒の折損に至る要因が抑制さ
れ、弁棒寿命が延びることにより信頼性ならびに安全性
向上が図れる。また、傾斜機能材は明確な境界が無いた
め、高温部はオーステナイト系耐熱鋼、ネジ部はフェラ
イト系又はマルテンサイト系の耐食性のある材料とする
こと等で材料組合せ上の制限がなく、線膨張係数差によ
る伸び差により生ずる熱応力を軽減することが可能とな
る。
According to the sixth aspect of the present invention, the side of the valve rod exposed to the high temperature and high pressure steam is resistant to high stress, and the portion in the intermediate bush has a rapid oxidation film growth due to the steam oxidation resistance. Since sliding is ensured and the threaded portion is ensured to have fatigue strength in a corrosive environment, factors that cause breakage of the valve stem are suppressed, and the life of the valve stem is extended to improve reliability and safety. In addition, since the functionally graded material does not have a clear boundary, there is no restriction on the material combination such as austenitic heat-resistant steel for the high temperature part and ferritic or martensitic corrosion resistant material for the screw part, and there is no restriction on the material combination, and the linear expansion It is possible to reduce the thermal stress caused by the difference in elongation due to the difference in coefficient.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例1の構成を示す全体断面図。FIG. 1 is an overall sectional view showing a configuration of a first embodiment.

【図2】同実施例における軸受構造を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a bearing structure according to the embodiment.

【図3】図2に示す軸受メタルの拡大図。FIG. 3 is an enlarged view of the bearing metal shown in FIG.

【図4】同実施例における他の軸受構造を示す図。FIG. 4 is a diagram showing another bearing structure in the example.

【図5】図4に示す軸受メタルの拡大図。5 is an enlarged view of the bearing metal shown in FIG.

【図6】同実施例におけるさらに他の軸受構造を示す
図。
FIG. 6 is a view showing still another bearing structure according to the embodiment.

【図7】図6における軸受メタルの拡大図。FIG. 7 is an enlarged view of the bearing metal in FIG.

【図8】実施例2の構成を示す全体断面図。FIG. 8 is an overall sectional view showing a configuration of a second embodiment.

【図9】図2に示す蒸気タービンの猫足部を示す図。9 is a diagram showing a cat foot portion of the steam turbine shown in FIG. 2. FIG.

【図10】図9のX−X線断面図。10 is a cross-sectional view taken along line XX of FIG.

【図11】図10のキーを示す図。11 is a diagram showing the keys of FIG. 10. FIG.

【図12】図9のXII −XII 線断面図。12 is a sectional view taken along line XII-XII in FIG.

【図13】図12のキーを示す図。FIG. 13 is a diagram showing the keys of FIG. 12;

【図14】実施例3を示す断面図。FIG. 14 is a cross-sectional view showing a third embodiment.

【図15】図14のXV−XV線断面図。15 is a sectional view taken along line XV-XV in FIG.

【図16】図15の一部を拡大して示す図。16 is an enlarged view showing a part of FIG.

【図17】実施例4を示す断面図。FIG. 17 is a cross-sectional view showing a fourth embodiment.

【図18】図17の要部拡大図。FIG. 18 is an enlarged view of a main part of FIG.

【図19】図18のセグメントの平面図。FIG. 19 is a plan view of the segment of FIG.

【図20】同セグメントの断面図。FIG. 20 is a sectional view of the segment.

【図21】実施例5を示す断面図。FIG. 21 is a cross-sectional view showing Example 5.

【図22】同実施例の作用説明図。FIG. 22 is an explanatory view of the operation of the embodiment.

【図23】同実施例の羽根を示す図。FIG. 23 is a view showing the blade of the same embodiment.

【図24】実施例6を示す系統図。FIG. 24 is a system diagram showing Example 6.

【図25】同実施例の弁構造を示す図。FIG. 25 is a view showing the valve structure of the embodiment.

【図26】図25の弁棒を示す図。FIG. 26 is a diagram showing the valve stem of FIG. 25.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 回転軸 5 軸受 6,11,12 軸受メタル 23 軸受台 21 ケーシング 24,26 キー 25,27 ボルト 31 ロータ 33 ラジアルシールフィン 41 ロータ 42 動翼 43 ノズル外輪(静止部) 44 フィンセグメント 48 ベローズ 62 ロータ 61 動翼 74 蒸気加減弁 93 弁棒 2 rotating shaft 5 bearing 6, 11, 12 bearing metal 23 bearing stand 21 casing 24, 26 key 25, 27 bolt 31 rotor 33 radial seal fin 41 rotor 42 rotor blade 43 nozzle outer ring (stationary part) 44 fin segment 48 bellows 62 rotor 61 moving blade 74 steam control valve 93 valve rod

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F01D 25/16 A (72)発明者 目崎 廣文 神奈川県横浜市鶴見区末広町2の4 株式 会社東芝京浜事業所内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification number Reference number within the agency FI Technical display location F01D 25/16 A (72) Inventor Hirofumi Mezaki 4 stock companies 2 Suehiro-cho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Toshiba Keihin Office

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 回転軸を滑り軸受の軸受メタルで支持す
る回転機械において、前記軸受メタルの前記回転軸を受
ける面を、前記回転軸と馴染み性のよい材料、多孔質含
油軸受材料、または低摩擦係数材料のいずれかによって
構成する一方、前記回転軸を受ける側と反対の側を、前
記回転軸からの荷重を支持するに十分な強度を有する材
料によって構成し、かつ前記両材料間の領域を両材料割
合が傾斜状に変化する傾斜機能材料で構成したことを特
徴とする回転機械。
1. In a rotary machine in which a rotating shaft is supported by a bearing metal of a sliding bearing, a surface of the bearing metal that receives the rotating shaft is made of a material having good compatibility with the rotating shaft, a porous oil-impregnated bearing material, or a low-impregnated bearing material. One of the friction coefficient materials, while the other side of the rotating shaft receiving side is made of a material having sufficient strength to support a load from the rotating shaft, and a region between the two materials. The rotating machine is characterized by comprising a functionally graded material in which the ratio of both materials changes in an inclined manner.
【請求項2】 回転軸支持用の軸受を載置する軸受台
と、前記回転軸を覆うケーシングとをキー止めし、その
キーを前記軸受台にボルトで締結固定した回転機械にお
いて、前記キーのケーシング対向面側を摺動性に優れた
材料で構成する一方、前記キーの軸受台へのボルト締結
側を高強度の合金鋼材料で構成し、かつ前記両材料間の
領域を両材料割合が傾斜状に変化する傾斜機能材料で構
成したことを特徴とする回転機械。
2. A rotary machine in which a bearing base for mounting a bearing for supporting a rotary shaft and a casing for covering the rotary shaft are keyed together, and the key is fastened and fixed to the bearing base by bolts. The casing facing surface side is made of a material with excellent slidability, while the bolt fastening side of the key to the bearing stand is made of a high-strength alloy steel material, and the area between the two materials is made up of a ratio of both materials. A rotary machine characterized by being composed of a functionally graded material that changes in a slanted manner.
【請求項3】 ロータの外周部を間隙をあけて囲む静止
部に、前記間隙閉塞用の複数のラジアルシールフィンを
前記ロータの軸方向に沿って間隔的に配設した軸流流体
式の回転機械において、前記ラジアルシールフィンの先
端側を、その基端側材料よりも低摩擦係数となる傾斜機
能材料で構成したことを特徴とする回転機械。
3. An axial flow fluid type rotation in which a plurality of radial seal fins for closing the gap are arranged at intervals in the axial direction of the rotor in a stationary portion surrounding the outer peripheral portion of the rotor with a gap. In the machine, a rotary machine characterized in that a tip side of the radial seal fin is made of a functionally graded material having a lower friction coefficient than a material of a base side thereof.
【請求項4】 ロータの動翼外周部を間隙をあけて囲む
静止部に、前記間隙調整用のフィンセグメントを伸縮自
在なベローズを介して装着し、このベローズの内外に供
給される作動流体の圧力差で前記フィンセグメントを前
記ロータの半径方向に移動可能とした軸流流体式の回転
機械において、前記フィンセグメントの前記ロータと対
向する側を非鉄材料または低硬度の材料で構成する一
方、前記フィンセグメントの前記ベローズ取付け側を良
溶接性材料で構成し、かつ前記両材料間の領域を両材料
割合が傾斜状に変化する傾斜機能材料で構成したことを
特徴とする回転機械。
4. A fin segment for adjusting the clearance is mounted on a stationary part surrounding the outer peripheral part of the rotor blade with a clearance through an expandable bellows. In an axial flow fluid type rotary machine capable of moving the fin segment in the radial direction of the rotor by a pressure difference, the side of the fin segment facing the rotor is made of a non-ferrous material or a low hardness material, A rotary machine characterized in that the bellows mounting side of the fin segment is made of a material having good weldability, and the region between the two materials is made of a functionally graded material in which the ratio of the two materials changes in an inclined manner.
【請求項5】 湿り蒸気を作動流体として回転駆動され
るロータを有する回転機械であって、前記ロータの動翼
が水滴の衝突により浸食を生じる環境に配置されている
ものにおいて、前記動翼の水滴により浸食を受ける蒸気
入口背面を耐浸食性の高い材料で構成する一方、前記動
翼の浸食を受けない部分を運転中に作用する遠心力また
は蒸気力に対する強度の高い材料で構成し、かつ前記両
材料間の領域を両材料割合が傾斜状に変化する傾斜機能
材料で構成したことを特徴とする回転機械。
5. A rotary machine having a rotor rotatably driven by using moist steam as a working fluid, wherein the rotor blades of the rotor are arranged in an environment where erosion is caused by collision of water droplets. The steam inlet rear surface that is eroded by water droplets is made of a material having high erosion resistance, while the non-eroded portion of the moving blade is made of a material having high strength against centrifugal force or steam force acting during operation, and A rotary machine, characterized in that a region between the two materials is formed of a functionally graded material in which a ratio of the both materials changes in an inclined manner.
【請求項6】 軸流流体式の回転機械であって、高温高
圧の流体の流れを制御する弁を有するものにおいて、前
記弁とこれを駆動する駆動機構とを連結する弁棒の、前
記弁との連結側を高温クリープラプチャー強度の高い材
料で構成する一方、前記駆動機構と連結される側を、応
力振幅による疲労強度が高く、応力腐食に強い材料で構
成し、かつ前記両材料間の領域を両材料割合が傾斜状に
変化する傾斜機能材料で構成したことを特徴とする回転
機械。
6. A rotary machine of axial flow type having a valve for controlling the flow of a fluid of high temperature and high pressure, the valve of a valve rod connecting the valve and a drive mechanism for driving the valve. On the other hand, the connecting side with is made of a material having high temperature creep rupture strength, while the side connected to the drive mechanism is made of a material having high fatigue strength due to stress amplitude and strong against stress corrosion, and between the two materials. A rotary machine characterized in that the region is composed of a functionally graded material in which the ratio of both materials changes in a graded manner.
JP27622792A 1992-10-14 1992-10-14 Rotary machine Pending JPH06129206A (en)

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