JPS5990705A - タービン羽根および仕切板組立体 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱力学的機械に関し、さらに詳しくは、シャフ
トと共に回転する複数列のタービン羽根または動翼、ａ
３よび隣接する羽根列間に位置し、蒸気の次の羽根列へ
の衝突前に蒸気を方向イ」けるとともにその速度を増加
する複数組の環状に並ｌυだ静止ノズルを含むタイプの
蒸気タービンに関する。

多段蒸気タービンの効率は車室を通る蒸気の効率よい空
気力学的流れに臨界的に依存づる。初期の段目では、各
段の流量と効率を、単位燃料当りの動力出力が最大にな
るように設定（〕ている。

熱気を方向（＝Ｊけく旋回させ）ると共に加速する静止
ノズルは、内側リングと外側リンクとで構成された仕切
板（ｄｉａｐｈｒａｇｍ　）どして知られている組立体
中に形成され、複数のノズル板（ｐａｒｔｉｏｎ　）が
内側及び外側リング間に延、在−りる。ノズル板は僅か
に間隔をあけて並べられまた空気力学的に成形されてノ
ズルの外周を限定Ｊる。代表的には、各ノズル板の下流
縁は非常に薄く作られて、伴流の乱れが下流部材に及ぼ
り影響を減らしている。

このようにノズル板の下流縁は博くされると、異物によ
る損傷や固体粒子による侵食からの損傷を受りやりい。

ノズル板の下流縁が侵食または損傷を受けると、蒸気流
量ならびに流れの方向および速度が設計値からはずれ、
装置全体の効率が悪化する。

現在仕切板を組み立てるには、後で仕切板のリングに溶
接される内側および外側帯金（ｂａｎｄ　）に、通゛常
の方法、例えばパンチングおよび放電加工にＪ、す、仕
切機のノズルの端部を受入れる穴をあける。ノズルを穴
に差込み、帯金に仮イ」け溶接する。

次に例えば表面溶接または電子ビーム溶接を用いて帯金
を内側および外側リングに溶接づる。溶接に続い（熱処
理を行う。帯金をリングに溶接するど仕切板を歪ませる
傾向があり、従って新品のときでも設削上の機械効率よ
り低い効率しか達成できないことを見出した。その上、
各ノズル板の各端部Ｃの溶接とそれに続く熱処理は多大
の労力を要し高価となる。

さらに、ある１ＩＩＪ間使用した結果固体粒子による侵
食が生じた後には、個々のノズル板または仕切板全体を
取換えて機械効率を回復しなければならない。取換えに
はタービンを停止し分解する必要がある。クービン動力
プラントの投資額が大ぎく、運転停止中に収入がなくな
るので、このような停止をできるだけ短くするのが望ま
しい。

発明の目的Ｌ１３よび概要 従って本発明の目的は、従来技術の問題を解消した仕切
板組立体を提供することにある。

本発明の仙の１」的は、着１１１１自在なノス′ル板を
使用した仕切板組立体を提供りることにある。

本発明のさらに他の目的は、仕切機中の各ノズル板の各
端部を境界限定用リングに溶接する必要をなくし、他の
点でも簡略にした仕切板組立体を１１を供することにあ
る。

本発明の蒸気タービン用仕切板は、内側リング：前記内
側リングと同心の外側リング：前記内側ａ５よび外側リ
ング間に延在し、蒸気を方向イ］りて加速するためのノ
ズルを相互間に形成する多数の空気力学的に成形された
ノズル板：各ノズル様の外端に固定された外側ノズル板
シュー；各ノズル板の内端に固定された内側ノズル板シ
ュー；前記外側リングの内面に形成された、前記外側ノ
ズル扱シコーの少くとも１つとキー係合（ｋｅｙｉｎｇ
）する第１成形部；前記内側リングの外面に形成された
、前記内側ノズル板シューの少くとも１つとキー係合り
る第２成形部；ｊ３よび前記外側および内側リングどキ
ー係合した前記外側および内側ノズル板シューを保持す
る手段を具える。

上記おＪ：び他の目的、特徴ａ３Ｊ：び利点をは添付図
面に関連づる以下の説明から明らかになるであろう。図
面中の同一参照符号は同一部月を示す。

好適実施例の説明 第１図に、本発明を説明Ｊる上で参照リ−ると好都合な
、再熱器イ」さの３段タンデム（＜シ形）蒸気タービン
の概略を示゛す。１０で総称されるタービン原動機はボ
イラ１２、高圧タービン１４、中Ｌ「タービン１５ｄ３
よび衝動型の複流低圧タービン１６を含む。

復水器１ε３からの給水を給水予熱器１９でタービン段
から抽出した蒸気を用いて予熱する。給水を１組のボイ
ラ管２０でざらに加熱、好ましくは過熱し°ＣＣ高圧高
調気気生成し、これをライン２２を経Ｃ高圧タービン１
４に供給し、ここで高圧高温蒸気を複数のタービン翼車
でｆｌｕ；服さＵて段間連結シャフト２４に１ヘルクを
発生させる。シャフト２４は中圧タービン１５に連結さ
れ−Ｃいる。ライン２６により高圧タービン１４からの
使用済み蒸気をボイラ１２内の１絹の再熱管２Ｂに）入
る。

再熱蒸気をライン３０を経て中圧タービン１５の人口に
送り、そして再熱蒸気を再び膨圧させ、その温度と圧力
を減じて追加の動力出力を発生づる。

中圧タービン１５からの膨圧した蒸気をライン３１を経
て複流低圧タービン１６に送り、ここで蒸気をざらにｌ
１ｉｊ服さけ、復命タービンシレフトにさらにトルクを
追加し、こうして増大した出力（動力）を得る。高圧タ
ービン１４、中圧タービン１５［ｌｊよび低圧タービン
１６の合成動ツノ出力を負荷３２に与える。低圧タービ
ン１６からの使用済み蒸気をライン３４を経て復水器１
８に送る。周知の人うに復水器１８は使用済み蒸気を凝
縮してボイラ１２への給水を作る。各段から蒸気の一部
を抽出し、ライン２６ａ　、３０ａ　、３０ｂおよび３
／Ｉ２１を経（給水余熱器１９に供給して余熱器１９に
人つＣくる給水を加熱する。

固体粒子による侵食は、高圧タービン１４および中圧タ
ービン１５の最初の数段のノズル板に特イｊの問題であ
る。固体粒子にＪ：る侵食は、平常運転中に金ｈｊＸ酸
化物や恐らくは他のスケールがボイラ管２０やｌ＋１ｊ
熱管２８にＪ（を積づることから起るものど省えられる
。このにうなスケールが温度変化＋ｔ′ｉに最８）品度
管から剥落し、高圧タービン１４および中Ｉエターヒン
１５への高速蒸気流に入り、これらタービン内でノズル
板により形成されるノズル通路の周囲およびタービンロ
ータの羽根にぶつかりそこを摩耗りる。

次に第２図に、高圧タービン１４の一部の長さ方向断面
を示しＣある。シ１アフｈ３４（段間連結シト）１−２
４と一体とづることかできる）は複数のタービン翼車３
６を有し、図面にはそのうち１つだ（プを示し−（ある
。１列の半径方向に延在するタービン羽根または肋間３
８（１つだけ図示）がタービン翼車３６に、通常のダブ
テイル（ｄｏｖｅｔａ；＋２０によって連結されている
。タービン翼車３６は通常タービンロータまたはシャフ
ト３４と一体の部分であるが、シャツ１〜に焼ばめして
所定位置にキー止めしてもよい。

内側リング４２と外側リング４４との間に、複数のノズ
ル板４６が大体半径方向に延在するように支持されてい
る。内側リング４２の内周面とシャフト３４の表面どの
間に普通のラビリンスシール４８が設けられて、（動力
を発生づる主蒸気流路をバイパスする）両面間の通路を
通る漏洩蒸気流を減らず。ラビリンスシールは蒸気ター
ビンの分野にＪｊいて周知であるので、ラビリンスシー
ル４８の細部については説明しない。

外側ノズル板シュー５０がノズル板４６と一体に形成さ
れるか、またはノズル板／１６に固着されている。外側
ノス゛ル板シコー５０の二１−状の外側成形部５２が外
側リング４４の相対−りる成形部５４にキー・係合−り
る。同様に、内側ノズル根シュ−ｊ〕６がノズル板７′
１６の内端に固着され、そのキー状の内側成形部５８が
内側リング４２の相夕・１づる成形部６０にキー係合Ｊ
る。内側ノズル板シュー［つ（つの下流端に設けられた
環状シール６２は羽根３ε３に設（プられた相対り゛る
環状リング６４と具に、蒸気が主熱気流路をバイパスす
るのを防止する。

同様に、環状シール６６が羽根３８の先端６８に近接し
Ｃ配置されＣ１蒸気流路を封じする一助となっている。

第３図に、１対の隣接Ｊるノズ゛ル板４６と３個の羽根
３３８との関係が第２図の［１−ＩＩＩ線で見た断面図
どして小されている。ノズル板４６の下流縁７０が、下
流の乱流に起因づる動力１０失を小さくりるために、非
常に精巧に先組１１にしであることがわかる。両ノズル
板４６の対向面同士により限定されたノズルに流れ１！
Ｊる然気の吊は、矢印で示されるのど領域りの面積によ
って決まる。もしも下流縁７０が侵食されると、のど領
域りが変化し、通−引入きくなる。この結果、この段の
蒸気流が増加し、羽根３８の領域の圧力が高くなる。そ
の上、ノズルの空気力学的輪郭が変化し、かくし−Ｃノ
ズルのまわりの圧力分布を変え、効率をざらに低下させ
る。しかし、タービンの全ての段は総対的に設計されて
いるので、ある１段での侵食による熱気流および圧力の
増加は、タービン全体の効率に有害な作用をなす。異物
による損傷の場合、ト“流線７０が曲げられるか変形さ
れＣ１のと領域１つを増加または減少ざじる。いずれの
場合にも総合効率の低下を招く。

次に第４図に、内側リング４２ｄ３よび外側リング４４
の各々がそれぞれノズル板４６を装着した１対の半円筒
どして形成されていることがわかる。

このような構成とすることは、組立時に装着にタービン
翼車ｄ３よび羽根（第４図に図示しず）を備えたタービ
ンシャツ］〜３４を取付けるために必要である。

ノズル板４６を外側リング４４ｄ３よび内側リング４２
の対応する成形部５４ｄ５よび６０に着脱自在に装着す
るのに、人さくわ（プＣ少くども２つの方法がある。そ
の第１実施例としＣは第５図に示すものて゛、リングの
係合面５４および６０に円周方向溝を設り、これらの溝
に外側ノズル板シュー５０および内側ノズル板シュー５
６を夫々１つづつ次々と差込んで、外側リング４４ａ５
よび内側リング４２の半円筒形の１む囲のはド全部にノ
スル板４６を取りイ］りる。ノズル板４６の差込みは、
勿論、内側リング４２および外側リング４４を冶具で支
１肖し−（行うのが好ましい。必要な数のノズル板４Ｇ
を所定位置に差込んだら、円周方向の係合面ｂ４おにび
６０の両端を閉じることができる。

例えば、係合面５４および６０の溝の各端に金属ス１〜
ツバ片６１を配置ｄシて仮イ４（プ溶接１゛る。こうり
れ（Ｊ、ずべてのノズル板４６を端部ストッパ片６１に
にすｊ］ｉ定位置に保持覆ることができる。ノズル板４
６かイ晶度Ｊ５よび力の変化を受けるとき、半円筒形相
立体内の隣り合うシュー同士がこＪり合つＣフレツチン
グ（Ｎ′ｅＬｔｉｎ（１）が起る。この問題を軒：賎り
る手段の１つとし−Ｃ１ノスル根４６を１１ｉＹ１例え
ば４または６枚またはそれ以上として’、Ｑ　ｌ！Ｙに
分り、これら数群のノズル板４６を各群毎に固定する点
溶接スｌ−ツバ片６１を用いることが考えられる。いず
れの装着方法にａ５いＣも、点溶接されたストッパ片６
１く単数Ｊ：たは複数）を取外し、ノズル板４６を抜は
出るまで円周方向にづべらゼることによって、ノズル板
４６を修理または交換の目的で取外リ−ことができる。

第６図に、ノズル板４６をは誓１ＩＩＩＩＩ線方向に装
着覆る方法が示されている。この実施例では、第５図に
示り゛」、うな円周方向の係合面の代りに、リング４２
Ｊ５よび４４にはイ゛輔線プラ向のまたは斜行する係合
面を設ける。この（１４成とすれば、必要に応じてノズ
ル板４６を１つづつ隣りのノズル板を邪魔づることなく
　４１１ｉ２′？Ｊることができ゛る。本例ぐは、ノズ
ル板シュー５０ｄ３よび５Ｇそれぞれの少くとも片側に
ストッパ片まｔ＝　１，１点溶接または仮付（〕溶接７
２が必要である。係合面５４Ｊ３よび６０の両端にそれ
ぞれス１〜ツバ片（図示せず）または１個以上の点溶接
７２を設けるのが好ましい。係合面５４および６０を形
成Ｊる満を傾斜させ−にれら溝をノズル板／！６の軸線
と人体心合わせＪるにうにリ−れば、イ］切板仝体を分
解ツる必要なしに、個々のノズル（ｋを引抜くことがで
きる。さらに、必要なら、ノズル板シュー５０および５
６係台而５４　ｄ３　Ｊ、ひ６０を湾曲さけてノズル板
４６の曲率に（Ｊマ追随さければ、仕切板全体を完全分
解づる必′）、夕なしにノズル板４６を個々に取り替え
るのがさらに容易なる。

図１１１１に関連した特定のＱｆ適実加例について、ｉ
５）明しＣきｌζが、本発明はこれらの実施例に厳密に
限定されるしのではなく、当業者であればホット明の要
旨を逸ｎ；（せぬ範囲内で種々の変更や改変を加え１１
１ることを理解づべきである。従つ−Ｃ１本発明をＩＩ
Ｊ熱器を備えた門流くし形複合ターじン装置の１−１１
）（高圧）Ｊ３よびＩ　１−）（中圧）段に関して説明
したが、本発明は固体粒子にＪ：る侵食や異物による損
傷が問題どなる任意の構成の蒸気タービンに適用で゛き
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を説明づる上で参照り−ると好都合な３
３段くし形蒸気タービンの簡略な系統図、第２図は第１
図中の１つのタービンの１段の一部分を示り一１本発明
の実施例の断面図、第３図は第２図の■−■線方向に児
た■［面図、第４図は第２図のＩＶ　−ＩＶ線り向に児
た断面図、第５図は本発明の好適実施例を示づ内側およ
び外側リングの斜視図、そして 第６図は本発明の第２の好適実施例を示づ一仕切机の部
分端面図である。 上な符号の説明 １４・・・？＋Ｓ　ｌ１ｌ−タービン、３４・・・シＡ
！）１〜．４２・・・内側リング、４４・・・外側リン
グ、／１６・・・ノズル板、５０・・・外側ノズル板シ
コー、５２．５４・・・キー状成形部、 ｂ６・・・内側ノズル板シコ−−１ ｂ８．６０・・・係合用成形部、 ６１・・・ス１〜ツバ片。 特許出願人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内側リング 前記内側リングと同心の外側リング、 前記内側ａ５よび外側リング間に延在し、蒸気を方向（
   Ｊ　ｌ：ｉ加速りるためのノズルを相互間に形成Ｊる多
   数の？気ツノ学的に成形され／ζノズル板、各ノズル板
   の外端に１−１１定された外側ノズル板シコー、 各ノズル仮の内端に固定された内側ノズル根シ」　−、 前記外側リングの内面に形成された、前記外側ノズル板
   シ」−の少くとも１つとキー係合する第１成形部、 ｎＩｌ記内側内側リング面に形成された、前記内側ノズ
   ル仮シコーの少くとも１つとキー係合する第２成形部、
   および 前記外側おにび内側リングとキー係合した前記外側およ
   び内側ノズル板シコーを保持づる手段を具える蒸気ター
   ビン用仕切板。 ２、前記第１および第２成形部が前記外側および内側リ
   ングにそれぞれ接線方向にＦＪ　４プられている特許請
   求の範囲第１１１４記載の仕切板。 ３、前記ノズル板それぞれが前記第１・および第２成形
   部に接線方向に善し込まれ、少くとも１群のノズル板が
   該群の最外側のノズル板に隣接する端部ストッパにより
   所定位置に固定され−Ｃいるνｆ許請求の範囲第２項記
   載の仕切板。 ４、前記内側ｉＪ３よび外側リングそれぞれが１対の互
   に連接可能な半円筒形アーク部分として形成されてＪ５
   す、前記ノズル板それぞれが前記内側ｄ３にび外側リン
   グの相対する半円筒形アーク部分間に接線方向に鈴し込
   まれて前記仕切板の半円筒形部分のはＳ゛全体わたって
   配置されており、前記半円筒形アーク部分それぞれの第
   １おにび第２成形部の各両端部には少くども第１および
   第２端部ス１〜ツバが固着されてｄ３す、前ム１）第１
   および第２端部ストッパが前記ノズル板を前記半円筒形
   アーク部分に固定する特許請求の範囲第２項記載の仕切
   板。 ５、前記第１および第２成形部が前記外側おＪ：び内側
   リングそれぞれにはＳ゛軸線方向に設けられた複数の成
   形部であり、６対の前記第１および第２成形部が心合わ
   ｌされていて、各ノズル板の外側および内側ノズル板シ
   ューとキー係合１−る特許請求の範囲第１項記載の仕切
   板。 （３，前記第１および第２成形部かは嘴軸線方向に設り
   られた複数の成形部であり、各成形部が１つのノズル板
   シューとそれぞれキー係合する特許′［請求の範囲第１
   項記載の仕切板。 ７、前記保持りる手段が、それぞれの対応１−る成形部
   とキー係合された前記ノズル板シューを保持づる作用を
   なず少くとも１個の端部ストッパを各成形部に含む特許
   請求の範囲第、６項記載の仕切１＆　。