JPH0953410A - ノズルダイアフラム - Google Patents
ノズルダイアフラムInfo
- Publication number
- JPH0953410A JPH0953410A JP20864095A JP20864095A JPH0953410A JP H0953410 A JPH0953410 A JP H0953410A JP 20864095 A JP20864095 A JP 20864095A JP 20864095 A JP20864095 A JP 20864095A JP H0953410 A JPH0953410 A JP H0953410A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diaphragm
- nozzle
- peripheral wall
- outer ring
- inner ring
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 製造時の溶接変形量が少なく、仕上がり形状
を得るための加工箇所が最少に維持でき、しかも精度が
極めて高いノズルダイアフラムを提供する。 【構成】 ノズル翼13は外輪内周壁11ａおよび内輪外周
壁12ａと共に翼列セグメントを構成している。この翼列
セグメントは精密鋳造法、放電加工法、電解加工法のい
ずれかを用いて製造する。また、外輪内周壁11ａとダイ
アフラム外輪11との間、さらに内輪外周壁12ａとダイア
フラム内輪12との間がそれぞれ電子ビーム溶接で一体に
接合され、翼列セグメントによる環状翼列を形成するよ
うに周方向に連ねて組み立てられる。
を得るための加工箇所が最少に維持でき、しかも精度が
極めて高いノズルダイアフラムを提供する。 【構成】 ノズル翼13は外輪内周壁11ａおよび内輪外周
壁12ａと共に翼列セグメントを構成している。この翼列
セグメントは精密鋳造法、放電加工法、電解加工法のい
ずれかを用いて製造する。また、外輪内周壁11ａとダイ
アフラム外輪11との間、さらに内輪外周壁12ａとダイア
フラム内輪12との間がそれぞれ電子ビーム溶接で一体に
接合され、翼列セグメントによる環状翼列を形成するよ
うに周方向に連ねて組み立てられる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は蒸気タービンのノズルダ
イアフラムに係り、特にダイアフラム外輪および内輪に
複数枚のノズル翼を備えた翼列セグメントを全周に配置
して構成されるノズルダイアフラムに関する。
イアフラムに係り、特にダイアフラム外輪および内輪に
複数枚のノズル翼を備えた翼列セグメントを全周に配置
して構成されるノズルダイアフラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】蒸気タービンのノズルダイアフラムは、
図４（ａ）（ｂ）に示すようにダイアフラム外輪および
内輪１，２の間に挟持された複数枚のノズル板３を主体
に構成されたもので、ここでノズル板３は互いの位置関
係を保って外輪および内輪当て板４ａ，４ｂに固定され
ている。この外輪当て板４ａをダイアフラム外輪１に、
また内輪当て板４ｂをダイアフラム内輪２にそれぞれ固
定するには多くの場合、溶接、特にサブマージアーク溶
接が用いられる。
図４（ａ）（ｂ）に示すようにダイアフラム外輪および
内輪１，２の間に挟持された複数枚のノズル板３を主体
に構成されたもので、ここでノズル板３は互いの位置関
係を保って外輪および内輪当て板４ａ，４ｂに固定され
ている。この外輪当て板４ａをダイアフラム外輪１に、
また内輪当て板４ｂをダイアフラム内輪２にそれぞれ固
定するには多くの場合、溶接、特にサブマージアーク溶
接が用いられる。
【０００３】こうしたノズルダイアフラムの製造工程を
図５（ａ）（ｂ）（ｃ）を参照してさらに詳しく説明す
る。図５（ａ）に示すように予め決められたピッチでノ
ズル板３の輪郭形状に倣う孔を穿設した外輪および内輪
当て板４ａ，４ｂを同心円状に組み合わせ、各孔にノズ
ル板３をそれぞれ挿入する。
図５（ａ）（ｂ）（ｃ）を参照してさらに詳しく説明す
る。図５（ａ）に示すように予め決められたピッチでノ
ズル板３の輪郭形状に倣う孔を穿設した外輪および内輪
当て板４ａ，４ｂを同心円状に組み合わせ、各孔にノズ
ル板３をそれぞれ挿入する。
【０００４】次に、図５（ｂ）に示すようにノズル板３
の端部を外輪当て板４ａおよび内輪当て板４ｂにシール
溶接で接合することによりノズルリング５を形成する。
なお、図中符号×で示す部分がシール溶接の際に溶接金
属で埋まる箇所である。
の端部を外輪当て板４ａおよび内輪当て板４ｂにシール
溶接で接合することによりノズルリング５を形成する。
なお、図中符号×で示す部分がシール溶接の際に溶接金
属で埋まる箇所である。
【０００５】このノズルリング５を図４（ａ）（ｂ）に
示されたダイアフラム外輪１の内周部と、ダイアフラム
内輪２の外周部との間に嵌合し、それぞれの開先部６
ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄをサブマージアーク溶接で接合す
ることによりノズルダイアフラムとして完成させられ
る。
示されたダイアフラム外輪１の内周部と、ダイアフラム
内輪２の外周部との間に嵌合し、それぞれの開先部６
ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄをサブマージアーク溶接で接合す
ることによりノズルダイアフラムとして完成させられ
る。
【０００６】ところで、このような方法で作られたノズ
ルダイアフラムは溶接時に与えられる多量の入熱で溶接
変形が起こりやすい。このため、ノズル板３のスロート
Ｓ、ピッチＰおよびノズル高さｈ（図４（ｂ）参照）を
正確に仕上げるのに多くの困難があることが知られてい
る。また、溶接変形を予想して10mm前後の仕上げ代を全
周に付加して意図する仕上がり形状７ａに仕上げるやり
方が用いられる。
ルダイアフラムは溶接時に与えられる多量の入熱で溶接
変形が起こりやすい。このため、ノズル板３のスロート
Ｓ、ピッチＰおよびノズル高さｈ（図４（ｂ）参照）を
正確に仕上げるのに多くの困難があることが知られてい
る。また、溶接変形を予想して10mm前後の仕上げ代を全
周に付加して意図する仕上がり形状７ａに仕上げるやり
方が用いられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記したノズルダイア
フラムは、溶接変形のために精度の維持が難しく、特に
蒸気タービンの性能を決める重要な因子であるノズル面
積、またはスロートＳとピッチＰの比がノズルダイアフ
ラム全周にわたって不均一となり、蒸気タービンの性能
が低下するのみならず、スロートＳとピッチＰの比が全
周にわたり不均一になることで動翼への励振力も増加
し、蒸気タービンの信頼性にも少なからず影響が生じ
る。
フラムは、溶接変形のために精度の維持が難しく、特に
蒸気タービンの性能を決める重要な因子であるノズル面
積、またはスロートＳとピッチＰの比がノズルダイアフ
ラム全周にわたって不均一となり、蒸気タービンの性能
が低下するのみならず、スロートＳとピッチＰの比が全
周にわたり不均一になることで動翼への励振力も増加
し、蒸気タービンの信頼性にも少なからず影響が生じ
る。
【０００８】このような問題に対処するには、ノズルダ
イアフラムを高精度に製造することが極めて重要であ
り、製造方法全般を見直し、新たな製造方法を採用する
ことを求められている。
イアフラムを高精度に製造することが極めて重要であ
り、製造方法全般を見直し、新たな製造方法を採用する
ことを求められている。
【０００９】そこで、本発明の目的は製造時の溶接変形
量が少なく、仕上がり形状を得るための加工箇所が最少
に維持でき、しかも精度が極めて高いノズルダイアフラ
ムを提供することにある。
量が少なく、仕上がり形状を得るための加工箇所が最少
に維持でき、しかも精度が極めて高いノズルダイアフラ
ムを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
複数枚のノズル翼を有する翼列セグメントを環状翼列を
形成するように周方向に連ね、かつダイアフラム外輪お
よび内輪の間に挟持して構成したことを特徴とするもの
である。
複数枚のノズル翼を有する翼列セグメントを環状翼列を
形成するように周方向に連ね、かつダイアフラム外輪お
よび内輪の間に挟持して構成したことを特徴とするもの
である。
【００１１】また、請求項２に係る発明は翼列セグメン
トを外側の外輪内周壁と、内側の内輪外周壁と一体構造
のノズル翼により構成し、ダイアフラム外輪と外輪内周
壁との間、さらにダイアフラム内輪と内輪外周壁との間
を電子ビーム溶接でそれぞれ一体に接合して環状に翼列
セグメントが連なるようにしたことを特徴とするもので
ある。
トを外側の外輪内周壁と、内側の内輪外周壁と一体構造
のノズル翼により構成し、ダイアフラム外輪と外輪内周
壁との間、さらにダイアフラム内輪と内輪外周壁との間
を電子ビーム溶接でそれぞれ一体に接合して環状に翼列
セグメントが連なるようにしたことを特徴とするもので
ある。
【００１２】
【作用】本発明においてはノズル翼の複数枚を１区分と
している翼列セグメントが構成される。この翼列セグメ
ントは加工精度の高いたとえば精密鋳造法により製造さ
れるが、これ以外には放電加工法、電解加工法を用いて
製造する。また、翼列セグメントはダイアフラム外輪お
よび内輪との一体化のためにそれぞれの接合面が電子ビ
ームに溶接で接合される。そして、翼列セグメントによ
る環状翼列の形成のために複数個の翼列セグメントが周
方向に連ねて組み立てられる。
している翼列セグメントが構成される。この翼列セグメ
ントは加工精度の高いたとえば精密鋳造法により製造さ
れるが、これ以外には放電加工法、電解加工法を用いて
製造する。また、翼列セグメントはダイアフラム外輪お
よび内輪との一体化のためにそれぞれの接合面が電子ビ
ームに溶接で接合される。そして、翼列セグメントによ
る環状翼列の形成のために複数個の翼列セグメントが周
方向に連ねて組み立てられる。
【００１３】このように構成されるダイアフラムは溶接
のための開先深さがノズル翼に合わせる必要がなく、溶
接変形量が従来のものと比べて格段に小さくなる。ま
た、溶接施工部が強度的に最も厳しい部分から大きく離
れるので、強度を損ねる懸念が全くない。そして、翼列
セグメントとして精密鋳造等により製造したノズル翼は
スロート、ピッチおよびノズル高さのいずれも設計寸法
を正確に維持することができる。
のための開先深さがノズル翼に合わせる必要がなく、溶
接変形量が従来のものと比べて格段に小さくなる。ま
た、溶接施工部が強度的に最も厳しい部分から大きく離
れるので、強度を損ねる懸念が全くない。そして、翼列
セグメントとして精密鋳造等により製造したノズル翼は
スロート、ピッチおよびノズル高さのいずれも設計寸法
を正確に維持することができる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１（ａ）（ｂ）において、ノズル翼１３は外側
の外輪内周壁11ａおよび内側の内輪外周壁12ａと共に翼
列セグメントを構成している。本実施例の翼列セグメン
トは３枚のノズル翼13で構成している。これは精度を維
持可能な範囲で枚数をこれより多い適当な枚数で構成す
ることができる。この翼列セグメントについては高い精
度を保持できるように、たとえば、精密鋳造法、放電加
工法、電解加工法などにより製造する。
する。図１（ａ）（ｂ）において、ノズル翼１３は外側
の外輪内周壁11ａおよび内側の内輪外周壁12ａと共に翼
列セグメントを構成している。本実施例の翼列セグメン
トは３枚のノズル翼13で構成している。これは精度を維
持可能な範囲で枚数をこれより多い適当な枚数で構成す
ることができる。この翼列セグメントについては高い精
度を保持できるように、たとえば、精密鋳造法、放電加
工法、電解加工法などにより製造する。
【００１５】また、図２（ａ）（ｂ）に示すように外輪
内周壁11ａとダイアフラム外輪11との間、さらに内輪外
周壁12ａとの間がダイアフラム内輪12との間がそれぞれ
電子ビーム溶接で一体に接合され、翼列セグメントによ
る環状翼列を形成するように周方向に連ねて組み立てら
れる。
内周壁11ａとダイアフラム外輪11との間、さらに内輪外
周壁12ａとの間がダイアフラム内輪12との間がそれぞれ
電子ビーム溶接で一体に接合され、翼列セグメントによ
る環状翼列を形成するように周方向に連ねて組み立てら
れる。
【００１６】上記構成からなるノズルダイアフラムにお
いては、溶接のための開先形状ならびに位置が従来技術
によるものと異なり、溶接変形量を少なくすることがで
きる。
いては、溶接のための開先形状ならびに位置が従来技術
によるものと異なり、溶接変形量を少なくすることがで
きる。
【００１７】ノズル板３と当て板４ａ，４ｂとは、シー
ル溶接が施工されているものの、強度部材とはなってお
らず、ダイアフラム外輪および内輪１，２との溶接開先
深さは、ノズルダイアフラムの強度を確保するために、
ノズル板３まで延ばす必要がある。この構造では蒸気タ
ービン運転中、ノズルダイアフラム前後に生じる差圧に
よって強度的に厳して部分は、ノズル板３とダイアフラ
ム外輪および内輪１，２との境界部である。この部分に
ノズルダイアフラム前後の差圧によって生じる曲げモー
メントが集中的に作用しており、ノズルダイアフラムの
損傷事例のほとんどが、この応力集中に起因する破断と
推察されている。
ル溶接が施工されているものの、強度部材とはなってお
らず、ダイアフラム外輪および内輪１，２との溶接開先
深さは、ノズルダイアフラムの強度を確保するために、
ノズル板３まで延ばす必要がある。この構造では蒸気タ
ービン運転中、ノズルダイアフラム前後に生じる差圧に
よって強度的に厳して部分は、ノズル板３とダイアフラ
ム外輪および内輪１，２との境界部である。この部分に
ノズルダイアフラム前後の差圧によって生じる曲げモー
メントが集中的に作用しており、ノズルダイアフラムの
損傷事例のほとんどが、この応力集中に起因する破断と
推察されている。
【００１８】これに対し、本実施例の翼列セグメントと
して構成される複数枚のノズル翼13を備えたノズルダイ
アフラムは、溶接のための開先深さもノズル翼13に合わ
せる必要はなく、溶接変形量を従来技術によるものと比
較して格段に減少させることができる。応力の最も厳し
いノズルダイアフラムの水平継手面近傍における応力分
布の一例を表１に示している。各計測点は図３（ａ）
（ｂ）に示す箇所である。
して構成される複数枚のノズル翼13を備えたノズルダイ
アフラムは、溶接のための開先深さもノズル翼13に合わ
せる必要はなく、溶接変形量を従来技術によるものと比
較して格段に減少させることができる。応力の最も厳し
いノズルダイアフラムの水平継手面近傍における応力分
布の一例を表１に示している。各計測点は図３（ａ）
（ｂ）に示す箇所である。
【００１９】
【表１】
【００２０】従来の方法ではノズル板３とダイアフラム
外輪および内輪１，２との境界部（Ｂで示す）近傍に最
大応力部を生じていたが、本実施例においてはダイアフ
ラム外輪11とダイアフラム外輪内周壁11ａとの溶接接合
部（Ｄで示す）およびノズル翼13のコーナ部（Ｅで示
す）に力の作用点が分散し、その結果応力レベルも下が
ることになる。すなわち、Ｂ部応力20Kg／mm2 がＥ部応
力12Kg／mm2 と、Ｆ部応力８Kg／mm2 とに分散される。
外輪および内輪１，２との境界部（Ｂで示す）近傍に最
大応力部を生じていたが、本実施例においてはダイアフ
ラム外輪11とダイアフラム外輪内周壁11ａとの溶接接合
部（Ｄで示す）およびノズル翼13のコーナ部（Ｅで示
す）に力の作用点が分散し、その結果応力レベルも下が
ることになる。すなわち、Ｂ部応力20Kg／mm2 がＥ部応
力12Kg／mm2 と、Ｆ部応力８Kg／mm2 とに分散される。
【００２１】さらに、従来の方法においては強度的に最
も厳しいノズル板３とダイアフラム外輪および内輪１，
２との境界部近傍が溶接施工部となり、ここに溶接によ
る入熱が集中するなど、製造時に強度を損ねる可能性の
ある箇所と、強度的に最も厳しい箇所とが一致している
が、本実施例はこうした溶接による入熱が集中する箇所
と、強度的に最も厳しい箇所とを分離させることがで
き、ノズルダイアフラムの信頼性を格段に向上させるこ
とができる。
も厳しいノズル板３とダイアフラム外輪および内輪１，
２との境界部近傍が溶接施工部となり、ここに溶接によ
る入熱が集中するなど、製造時に強度を損ねる可能性の
ある箇所と、強度的に最も厳しい箇所とが一致している
が、本実施例はこうした溶接による入熱が集中する箇所
と、強度的に最も厳しい箇所とを分離させることがで
き、ノズルダイアフラムの信頼性を格段に向上させるこ
とができる。
【００２２】また、本製造方法においては溶接変形を極
めて小さくすることが可能であり、溶接後の仕上げ加工
では図２に示す溶接施工部のみを加工すれば十分であ
る。すなわち、仕上がり形状７ｂとなるように僅かな部
分を仕上げれば良い。
めて小さくすることが可能であり、溶接後の仕上げ加工
では図２に示す溶接施工部のみを加工すれば十分であ
る。すなわち、仕上がり形状７ｂとなるように僅かな部
分を仕上げれば良い。
【００２３】そして、高精度を維持可能な枚数に限り翼
列セグメントとして構成されるノズル翼13は、たとえ
ば、精密鋳造法等により製作することによりスロート
Ｓ、ピッチＰおよびノズル高さｈ共に設計寸法を正確に
維持することができ、期待される蒸気タービンの性能を
発揮させるうえで多大に貢献することが可能である。
列セグメントとして構成されるノズル翼13は、たとえ
ば、精密鋳造法等により製作することによりスロート
Ｓ、ピッチＰおよびノズル高さｈ共に設計寸法を正確に
維持することができ、期待される蒸気タービンの性能を
発揮させるうえで多大に貢献することが可能である。
【００２４】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１および２に係る発明は環状翼列を形成するように複数
枚のノズル翼を有する翼列セグメントを周方向に連ね、
かつダイアフラム外輪および内輪の間に挟持して構成す
るようにしたので、製造時の溶接変形量を少なく保ち、
仕上げの加工箇所を最少に維持でき、しかも精度を極め
て高く保持できるという優れた効果を奏する。
１および２に係る発明は環状翼列を形成するように複数
枚のノズル翼を有する翼列セグメントを周方向に連ね、
かつダイアフラム外輪および内輪の間に挟持して構成す
るようにしたので、製造時の溶接変形量を少なく保ち、
仕上げの加工箇所を最少に維持でき、しかも精度を極め
て高く保持できるという優れた効果を奏する。
【図１】（ａ）および（ｂ）は本発明による翼列セグメ
ントを示す斜視図および平面図。
ントを示す斜視図および平面図。
【図２】（ａ）および（ｂ）は本発明によるノズルダイ
アフラムの断面図および斜視図。
アフラムの断面図および斜視図。
【図３】（ａ）（ｂ）はノズルダイアフラムの応力計測
点を示すための図。
点を示すための図。
【図４】（ａ）および（ｂ）は従来のノズルダイアフラ
ムを示す構成図および模式図。
ムを示す構成図および模式図。
【図５】（ａ）（ｂ）（ｃ）は従来の製造手順を示す工
程図。
程図。
【符号の説明】 １，11 ダイアフラム外輪 ２，12 ダイアフラム内輪 11ａ 外輪内周壁 12ａ 内輪外周壁 ３，13 ノズル翼
Claims (2)
- 【請求項１】 複数枚のノズル翼を有する翼列セグメン
トを環状翼列を形成するように周方向に連ね、かつダイ
アフラム外輪および内輪の間に挟持して構成したことを
特徴とするノズルダイアフラム。 - 【請求項２】 前記翼列セグメントを外側の外輪内周壁
と、内側の内輪外周壁と一体構造の該ノズル翼により構
成し、前記ダイアフラム外輪と該外輪内周壁との間、さ
らに前記ダイアフラム内輪と該内輪外周壁との間を電子
ビーム溶接でそれぞれ一体に接合して環状に該翼列セグ
メントが連なるようにしたことを特徴とする請求項１記
載のノズルダイアフラム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20864095A JPH0953410A (ja) | 1995-08-16 | 1995-08-16 | ノズルダイアフラム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20864095A JPH0953410A (ja) | 1995-08-16 | 1995-08-16 | ノズルダイアフラム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0953410A true JPH0953410A (ja) | 1997-02-25 |
Family
ID=16559594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20864095A Pending JPH0953410A (ja) | 1995-08-16 | 1995-08-16 | ノズルダイアフラム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0953410A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1953347A2 (en) | 2006-12-19 | 2008-08-06 | United Technologies Corporation | Non-stablug stator apparatus and assembly method |
| JP2010515856A (ja) * | 2007-01-12 | 2010-05-13 | アルストム テクノロジー リミテッド | ターボ機械のためのダイヤフラム及び製造の方法 |
| US8262359B2 (en) | 2007-01-12 | 2012-09-11 | Alstom Technology Ltd. | Diaphragm for turbomachines and method of manufacture |
| DE102011119003A1 (de) * | 2011-11-21 | 2013-05-23 | TKG Turbinen Komponenten Görlitz GmbH | Leitvorrichtung für Turbinen |
| EP2808491A1 (en) * | 2013-05-29 | 2014-12-03 | Alstom Technology Ltd | Stator vane and corresponding assembly |
| CN109070258A (zh) * | 2016-05-26 | 2018-12-21 | 赛峰飞机发动机公司 | 涡轮机排气壳体及其制造方法 |
| JP2020084768A (ja) * | 2018-11-15 | 2020-06-04 | 三菱重工コンプレッサ株式会社 | ノズルダイアフラムの製造方法、及びノズルダイアフラム |
-
1995
- 1995-08-16 JP JP20864095A patent/JPH0953410A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP1953347A3 (en) * | 2006-12-19 | 2009-03-11 | United Technologies Corporation | Non-stablug stator apparatus and assembly method |
| US7748956B2 (en) | 2006-12-19 | 2010-07-06 | United Technologies Corporation | Non-stablug stator apparatus and assembly method |
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| CN109070258A (zh) * | 2016-05-26 | 2018-12-21 | 赛峰飞机发动机公司 | 涡轮机排气壳体及其制造方法 |
| CN109070258B (zh) * | 2016-05-26 | 2021-01-15 | 赛峰飞机发动机公司 | 涡轮机排气壳体及其制造方法 |
| JP2020084768A (ja) * | 2018-11-15 | 2020-06-04 | 三菱重工コンプレッサ株式会社 | ノズルダイアフラムの製造方法、及びノズルダイアフラム |
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