JPS601304A - 蒸気タ−ビンにおける主蒸気管継手 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、タービンケーシングと、そのタービンケーシ
ング内にボイラーからの高温高圧蒸気を導入する主蒸気
管と、その主蒸気管をタービンケーシングに連結する継
手とを備えて成る蒸気タービンにおける、前記継手の構
造に関する。

〔発明の背景〕

周知の通ル、超高温、高圧蒸気タービンにおいては、一
般の蒸気タービンに比べ、蒸気温度を約１００Ｃ，蒸気
圧力を約１１００ａｔ高くし、結果として高効率化を狙
っている。

このため、この種の蒸気タービンでは二重ケーシング構
造としており、このうち低温蒸気に曝らされる外ケーシ
ングは、経済性の観点からＣｒＭ。

系の材料が使用されている。これに対し、内ケーシング
及び該内ケーシングの内部にボイラーからの高温高圧蒸
気を導入する主蒸気管は、高温に曝されるため高温強度
の優れたＳＵＳ系の材料が使用されている。

ところで、前述の蒸気タービンにおいては、主蒸気管の
外ケーシングへの導入部に蒸気の封止を行う必要がある
ため、継手によって主蒸気管を外ケーシングに連結させ
ている。

従来の継手構造としては、（１）外ケーシングと主蒸気
管との間に温度特性の中間的な異種材を介在させて溶接
にて外ケーシングと主蒸気管とを結合させた構造、（２
）外ケーシングと主蒸気管とをボルトにより結合させた
構造、がある。

しかし、前者の継手構造では、蒸気の封正に関しては問
題ないが、厚肉異種材の溶接による残留応力の発生、溶
接欠陥の発生の問題の他に、大きな熱応力の発生を伴な
う問題がある。

一方、後者の継手構造では、熱応力の発生をある程度抑
えられるが、高温下でのボルトの強度を十分に確保でき
ないと共に、蒸気の封止が前者に比べ劣る問題がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、タービンケーシング内に導入される高
温高圧蒸気の蒸気圧によりタービンケーシングと主蒸気
管との間が自封されるようにして、熱応力の発生を本質
的に回避し、かつ高圧蒸気に対して十分な封止効果を発
揮し得る蒸気タービンにおける主蒸気管継手を提供する
ことにある。

〔発明の概要〕

この目的を達成するために、本発明の主蒸気管継手は、
高温高圧蒸気のエネルギー変換により回転させられるロ
ータを内蔵するタービンケーシングと、そのタービンケ
ーシング内にボイラーからの高温高圧蒸気を導入する主
蒸気管と、その主蒸気管を前記タービンケーシングに連
結する継手とを備えて成る蒸気・タービンにおいて、ボ
イラーからの高温高圧蒸気がタービンケーシング内に導
入されることによって、当該蒸気の蒸気圧の作用により
前記主蒸気管がタービンケーシング方向に押圧されてタ
ービンケーシングと主蒸気管との間が自封されると共に
、両者が堅固に連結されることを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面により説明する。

第１図は本発明による主蒸気管継手の右側半分を示す縦
断面図、第２図ないし第４図は第１図のパツキン近傍の
動きを各動作段階毎に示したもので、第２図は起動待以
前の状態を、第３図は起動時直後の状態を、第４図は定
常稼動時の状態をそれぞれ示す縦断Ｅａｉ図である。第
１図において、タービンケーシング（以下単にケーシン
グと称す）１に主蒸気管２が差し込まれ、この主蒸気管
２を囲うように環状の締結具３がケーシングｌのねじ部
４に螺着されている。前記主蒸気管２の外周には環状突
起５が設けられており、該環状突起５はその外周面に形
成したテーパ部がケーシング１に設けたテーパ状の支持
座６に嵌合するように配置されている。また締結具３の
下端面には後述するパツキンの弁座８が形成されると共
に、筒部３ａが突設されている。前記ケーシング１、締
結具３及び環状突起５によって形成される環状空間には
耐熱性の高いパツキン７が配設され、環状突起５の先端
面９と締結具３の弁座８とはパツキン７を介して相対し
ている。前記パツキン７は環状となっていて、その上端
面が前記締結具３の弁座８に密着するように配置されて
いる。また筒部３ａの端面コーナ部Ａと環状突起５の先
端部近傍の内面Ｂとが互に近接するように、筒部３ａ及
び環状突起５は配置されている。

そして、ケーシングｌ内にボイラーからの高温高圧蒸気
が供給されていない状態、即ちタービンが起動される以
前の状態では、第２図に示すように環状突起５のテーパ
部がケーシングｌの支持座６に接触しており、締結具３
の弁座８とパツキン７、及びパツキン７と環状突起５の
先端面９の間には力の伝達は全くなく、ケーシングｌの
内部ａ１環状突起５とケーシングｌとの隙間ｂ１主蒸気
管２と環状突起５との間Ｃの圧力は全て大気圧状悲にあ
る。また、蒸気タービンの起動時、即ち主蒸気管２を通
してボイラー（図示せず）から高温高圧蒸気が供給され
てケーシングｌ内に前記蒸気が充満し始める状態になる
と、第３図に示すように蒸気圧力が主蒸気管２の環状突
起５の下面に作用して該主蒸気管２を締結具３側へ押上
げる。これによシ環状突起５の先端面９はパツキン７を
押上げ、該パツキン７の端面は締結具３下端の弁座８に
接触する。この時点で蒸気は環状突起５のテーパ部とケ
ーシング１の支持座６との間に生じた隙間すを流入しパ
ッキン７外周とケーシング１の間ｄまで達するが、環状
突起５、パツキン及び弁座８の互いの接触によりそれ以
上の流入を阻止されて前記のｄ部の圧力が上昇し、パツ
キン７の内径面を筒部３ａの外周面に密着させるよう作
用する。

また、蒸気タービンが定常に稼動された状態では、第４
図に示すようにパツキン７は蒸気圧により締結具３の弁
座８、環状突起５の先端面９及び筒部３ａの外周面に密
着状態で押し付けられ、その面圧は環状突起５の主蒸気
管２の軸方向断面積に比例して大きくなっているので、
ｄ部に作用している圧力に比べ十分大きく、ケーシング
１内の蒸気を完全にシールすることができる。

次に本発明による主蒸気管継手の全体としての作用を第
１図に基づいて説明する。主蒸気管２の変位によりパツ
キン７を弁座８に密着させ、接触面の面圧力によシケー
シング１内圧力を０部での大気圧と連断する。ボイラー
からケーシング１内に高温、高圧蒸気が流入するとａ部
での圧力ｐａは瞬時に大気圧から蒸気の圧力に上昇する
。これによって主蒸気管２は環状突起５のイ面に作用す
る圧力の主蒸気管方向の分力により、図の上方に押上げ
られる。この主蒸気管２の変位により環状突起５の先端
面９はパツキン７と接触シ、かつパツキン７は弁座８と
密着接触する。この時点で支持座６と環状突起５間に流
路が形成され、ｂ部にも蒸気が流入する。しかしこの流
入はパツキン７部で一時的に阻止されるので、環状突起
５全体に作用する蒸気圧力の主蒸気管方向の分力は増大
し、パツキン７部での弁座８と環状突起５による密着は
促進され、当該部分での接触面圧は増大する。

この接触面圧によシケーシング１内の高温、高圧蒸気の
外部への漏れは阻止される。また、主蒸気管２の環状突
起５とケーシング１及び締結具３は互いに直接接触して
おらず、したがって各部分間の熱変形企に差が生じても
、パツキン７の変形あるいは各接触面での滑りにより吸
収されるので、発生熱応力は極めて小さい。

尚、本実施例においては、締結具３を螺着しているねじ
部４より蒸気が洩れる懸念があるが、これに閣する対策
としては公知例が多々あり、第５図（ａ）、　（ｂ）　
、　（ｃ）、はその−例を示している。これらの対策を
採用することによりねじ部４からの蒸気洩れを防止でき
る。

一方、タービン起動前にコンデンサの真空度を上げター
ビン内部ｔＪ＜空にすることが一般に行われる。これは
ケーシング内部に設けられている機器の酸化防止などの
対策にもなっている。本発明ではケーシング１内部が真
空排気された場合、パツキン７を介した自封が確保でき
ないことになるが、これに対しては締結具３と環状突起
５をパツキン７を介してケーシング１に設けられた支持
座６に真空を保持出来る程度の面圧が得られるよう堅固
に締結することも可能である。また、第６図に示すよう
に締結具３と環状突起５とを、真空を保持できる程度に
ボルトｌＯにより予め締結することもできる。この場合
、ボルト孔による蒸気洩れについては、パツキン７によ
って抑制されることは明らかである。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明によれば、タービンケーシ
ングと主蒸気管との連結を、タービンケーシング内に導
入される高温高圧蒸気の蒸気圧を利用して自封作用によ
って行うようにしたから、材料間の温度特性の相違によ
り発生する熱変形差に伴う熱応力がほとんど発生せず、
強度信頼性を著しく向上させることができると共に、高
圧蒸気に対して十分な封止効果を発揮できる。また極め
て高温となる主蒸気管に対し、外ケーシングを十分離し
て構成することが可能であるので、主蒸気管からの輻射
熱などの影響が少なく外ケーシングに耐熱強度の高い高
価な材料を採用しなくても、また複雑な冷却構造を付与
しなくても、十分に強度を確保できるので、簡単で且つ
信頼性の高い継手構造を提供できる利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による主蒸気管継手の一実施例の右側半
分を示す縦断面図、第２図ないし第４図は第１図のパツ
キン近傍の動きを各動作段階毎に示したもので、第２図
は起動待以前の状態を、第３図は起動待直後の状態を、
第４図は定常稼動時れぞれ示した縦断面図である。 ｌ・・・タービンケーシング、２・・・主蒸気管、３・
・・締結具、３ａ・・・筒部、５・・・環状突起、６・
・・支持座、７・・・パツキン、８・・・弁座、９・・
・環状突起の先端面。 代理人　弁理士　秋本正実 も１国 第４−口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高温高圧蒸気のエネルギー変換により回転させられ
   るロータを内蔵するタービンケーシングと、そのタービ
   ンケーシング内にボイラーからの高温高圧蒸気を導入す
   る主蒸気管と、その主蒸気管を前記タービンケーシング
   に連結する継手とを備えて成る蒸気タービンにおいて、
   ボイラーからの高温高圧蒸気がタービンケーシング内に
   導入されることによって、当該蒸気の蒸気圧の作用によ
   〕前記主蒸気管がタービンケーシング方向に押圧されて
   タービンケーシングと主蒸気管との間が自封されると共
   に、両者が堅固に連結されることを特徴とする蒸気ター
   ビンにおける主蒸気管継手。 ２、特許請求の範囲第１項において、タービンケーシン
   グには主蒸気管を囲う締結具が螺着され、主蒸気管の外
   周には環状突起が設けられ、前記締結具の、前記環状突
   起の先端面と対向する面には弁座が形成され、該弁座と
   環状突起の先端面との間にパツキンが介在されているこ
   と？：特徴とする蒸気タービンにおける主蒸気管継手。