JPS608402A - 蒸気タ−ビンの動翼先端部冷却装置 - Google Patents

蒸気タ−ビンの動翼先端部冷却装置

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JPS608402A
JPS608402A JP11597583A JP11597583A JPS608402A JP S608402 A JPS608402 A JP S608402A JP 11597583 A JP11597583 A JP 11597583A JP 11597583 A JP11597583 A JP 11597583A JP S608402 A JPS608402 A JP S608402A
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JP
Japan
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tip
rotor blade
steam
steam turbine
outer ring
Prior art date
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Pending
Application number
JP11597583A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenji Furuya
古谷 堅治
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
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Publication of JPS608402A publication Critical patent/JPS608402A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
    • F01D11/10Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator using sealing fluid, e.g. steam

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】 「発明の技術分野」 本発明は軸流蒸気タービンにおいて、動翼先端に設けら
れたシュラウドリンクとテノン部どを外部から導入した
冷却蒸気によつC冷却するようにした蒸気タービンの動
翼先端部冷却装置に関する。
[発明の技術的背景とその問題点] 一般に、蒸気々−ビ、ンの動翼先端部は動翼先端に突設
したテノンにシュラウドリングのテノン孔部を挿入し、
テノンの先端をかしめることによつ−Cシュラウドリン
グを固定し、これに加わる遠心力をテノンの剪断式で支
えるようにしている。
第1図は従来の蒸気タービンの内部MA造の一例を示す
もので、各段落はロータ1から突出するロータディスク
2に固定された!11113を、内輪ダイヤフラム4お
、よび外輪ダイヤフラム5によって両端を支持された静
翼6とから構成されており、外輪ダイヤフラム5は内部
ケーシング7に固定され、また、動翼3の外端は円周方
向に配置したシュラウドリング8aによって相互に連結
されている。
外輪ダイヤフラム5の内面には、シュラウドリング8a
に対向する位置にラジアルチップフィン9が設けられ、
シュラウドリンク8の外側を漏洩する蒸気流を抑制して
いる。なお、符号10は内輪ダイヤフラム4とロータ1
との間をシールするラビリンスパツキンを示す。
上記において、シュラウドリンク8を動翼3に固定する
テノン11aとしては、そのかしめ部がシュラウドリン
ク8aの外周から突出する構造の普通テノンが従来多用
されていた。
しかしながら、このような構造の蒸気タービンではター
ビン軸の方向に伸び差が生じてもラジアルデツプフィン
9とテノン11aが接触することがないようにするため
、フィン9は各段落毎に1〜2枚程度しか使用すること
ができない。
そのため、動翼先端部から蒸気が漏洩し、漏洩損失を生
じていた。即ち、動翼先端部の漏洩流は、静翼6の出口
先端部を流下する作動流体の主流から分離し、シュラウ
ドリング8aとラジアルチップフィン9の間隙を通り、
外輪ダイヤフラム5、シュラウドリング8aおよびラジ
アルチップフィン9に囲まれる空間に入って膨張し、縮
流となってラジアルチップフィン9とシュラウドリング
8aとの間隙を通って次段落に流れる。このように漏洩
流はタービン動翼3をバイパスして流れるため、その分
だけタービン軸出力が減少し効率が低下する原因となる
。通常、この動翼先端部の損失は全漏洩損失の4〜50
%と推定されている。
このように動翼先端部からの漏洩蒸気を少しでも減少さ
せるため、第2図に示す完全沈込みテノンが使用される
ようになってきた。
これは外輪ダイヤフラム5に配設するラジアルチップフ
ィン9の設回数を多くし漏洩流による抵抗個所を増加さ
せることによって漏洩量を減少させようとするもので、
多数本のラジアルチップフィン9を配列できるよう、完
全沈込みテノン11bを使用し、そのかしめ部上面をシ
ュラウドリンク8bの外面と同−而とするものである。
しかしながら、完全沈込みテノン11bを使用する場合
にはシュラウドリング8bのテノン孔周囲に座ぐりを設
ける必要があるので、普通テノン11aを使用する場合
に比較してシュラウドリンク8bの厚さが厚くなり、シ
ュラウドリング8bおよびテノン11bに使用する遠心
力が増加するという欠点がある。
特に、近年では蒸気タービンの大容量化、高効率化に伴
ない、動翼3の翼長が長くなると同時に、タービンの入
口蒸気温度も高温化し、再熱蒸気温度として538℃〜
566℃を採用するケースが多くなってきているが、そ
の場合には中圧初段動翼の蒸気温度は530〜540℃
となり、シュラウドリング8bやテノン111)の使用
材料の許容応力が20%前後も低下する上、蒸気温度の
上昇でクリープ変形量も著しく増大する。
[発明の目的] 本発明は上述の事情に鑑みてなされたもので、外部より
冷却蒸気を動翼先端部に導入することにより、内部効率
を低下させることなく動翼先端部のシュラウドリングお
よびテノンを冷却し、材料の許容応力を増大させるよう
にした蒸気タービンの動翼先端部冷却装置を提供するこ
とを目的とするものである。
[発明の概要] 本発明の蒸気タービンの動翼先端部冷却装置は、動翼先
端部にシュラウドリングをテノンにより固定し、このシ
ュラウドリングと外輪ダイヤフラムとの間にラジアルチ
ップフィンを設けた蒸気タービンの前記動翼先端部を冷
却する蒸気タービンの動翼先端部冷fiII装置におい
て、外部ケーシングと内部ケーシングとの間に設けた冷
却蒸気導入用のパイプスリーブの先端を前記外輪ダイヤ
フラムの外周に設けた環状溝に連通させ、この環状溝と
前記外輪ダイヤフラムとの間を連通ずる連通孔を通して
冷却蒸気を前記外輪ダイヤフラムの内面に導入するよう
構成されている。
[発明の実施例] 以下第3図ないし第5図を参照して本発明の詳細な説明
する。なお、これらの図では第1図または第2図におけ
ると同一部材にはそれらと同じ符号を付し、詳細な説明
は省略する。
第3図は本発明を中圧タービンに適用した例を示すもの
で、外部ケーシング12の内側に内部ケーシング7を保
持し、タービン段落が静翼6、動翼3、外輪ダイヤフラ
ム51.内輪ダイヤフラム4、ロータディスク2、シュ
ラウドリンク8b、完全沈み込みテノン11bおよび多
数のラジアルチップフィン9から構成されている点は第
2図におけると同様である。
外部ケーシング12と内部ケーシング7との間には冷却
蒸気導入用のパイプスリーブ13が設(プられており、
このバイアスリーブ13の内端は外輪ダイヤフラム5の
外周面に設けた環状溝14に連通している。この環状溝
の外周はパイプスリーブの開口部以外の部分をカバー(
図示せず)で覆われている。符号15はパイプスリーブ
13と内・外ケーシング7.12間をシールするシール
リングを示す。
環状溝14は、その円周方向に適当な間隔をおいて傾斜
状に透設した複数本の連通孔16を通してシュラウドリ
ング8bと外輪ダイヤフラム5どの間のラジアルチップ
フィン9の間隙に連通している。符号17は外輪ダイヤ
フラム5と内部クーシングアとの間をシールするラジア
ルフィンを示す。
パイプスリーブ13の外端位置に合致させて外部ケーシ
ング12に固着したフランジ18は冷却蒸気ライン19
を介して高圧タービン20の適当段落の抽気口21に接
、続されている。
上述のように構成した本発明の蒸気タービンの動翼先端
部冷却装置において、図示を省略した蒸気流入管を通し
て内部ケーシング7のノズルボックス内に導入された高
温の再熱蒸気は各段落毎に静翼6から動翼3に向けて噴
出し、ロータ1を回転させる。
一方、高圧タービン20で仕事をして圧力、温度がある
程度低下した蒸気は適当段落から抽気され、冷却蒸気ラ
イン19を通って中圧タービンのパイプスリーブ13に
導入され、一時蒸気溜りとなる環状溝14を経て、連通
孔16から外輪ダイヤフラム5外周面と内部ケーシング
7との空間部に噴出する。
この場合、高圧タービン20の途中段落から抽気された
エンタルピーの低下した高圧蒸気は、周囲の蒸気圧力(
中圧初段の蒸気は高エンタルピー低圧蒸気)より高いの
で、蒸気はラジアルチップフィン9とシュラウドとの間
隙より、一方は下流側へ流れ、他方は上流側へ吹出した
後、中圧初段蒸気と混合し、再度動翼チップ部を通過し
て次段階へ流入する。このような冷却蒸気の作用により
、タービン動翼先端の完全沈込みテノン11bとシュラ
ウドリング8bは確実に冷却される。
次に、本発明の他の実施例について説明する。
M4図は外輪ダイヤフラム5外周面の環状溝14に連通
する連通孔16aの先端をラジアルチップフィン9の前
端部位置に開口させたものである。
この場合、冷却蒸気はシュラウドリング8bとラジアル
チップフィン9との間隙に流れると共に、より多くの冷
WM気は外輪ダイヤフラム5とシュラウドリンク8b先
端面との間隙を通して流入し、高温蒸気と混合されてシ
ュラウドリンク8bの内面を流れる。
第5図は環状溝14に連通する連通孔16bの先端を外
輪ダイヤフラム5の1lli+チップ部側に開口させ、
冷却蒸気を静翼ピッチ間の主流に吹出し、主流蒸気と混
合して動翼先端部に流入させるものである。
[発明の効果] 以上述べたように本発明によれば、簡単な構造でタービ
ン性能に余り影響を与えることなく、冷却蒸気の作用に
にリタービン動翼先端のテノンおよびシュラウドリング
を確実に冷却できる。従って、使用材料の許容応力レベ
ルを向上させ、材料の寿命が伸びると共に、テノンやシ
ュラウドリングのクリープ変形ωの増大を抑制できるの
で、回転部と静止部との接触事故の危険性を低下させる
効果があり、また蒸気タービンの大容量化による#jJ
翼の長翼化およびタービン入口蒸気温度の高温化に対し
ても十分効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の蒸気タービンの内部構造を示す縦断面図
、第2図は従来の蒸気タービンの動翼部近傍の詳細を示
す縦断面図、第3図は本発明の蒸気タービンの内部構造
を例示する縦断面図、第4図と第5図はそれぞれ本発明
の他の実施例を示す蒸気タービンの内部構造の縦断面図
である。 1・・・・・・・・・・・・ロータ 2・・・・・・・・・・・・ロータディスク3・・・・
・・・・・・・・動 翼 4・・・・・・・・・・・・内輪ダイヤフラム5・・・
・・・・・・・・・外輪ダイヤフラム6・・・・・・・
・・・・・静 翼 7・・・・・・・・・・・・内部ケーシング8a 、8
b・・・シュラウドリング 9・・・・・・・・・・;・ラジアルチップフィン10
・・・・・・・・・・・・ラビリンスバッキング11a
・・・・・・・・・普通テノン 11b・・・・・・・・・完全沈込みテノン12・・・
・・・・・・・・・外部ケーシング13・・・・・・・
・・・・・パイプスリーブ14・・・・・・・・・・・
・環状溝 15・・・・・・・・・・・・シールリング16.16
b・・・連通孔 17・・・・・・・・・・・・ラジアルフィン18・・
・・・・・・・・・・フランジ19・・・・・・・・・
用冷却蒸気ライン20・・・・・・・・・・・・高圧タ
ービン21・・・・・・・・・・・・抽気口 代理人弁理士 則 近 憲 佑 (ほか1名) 第1図 11占 0 第2図 第3図 第4図 第5図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)動翼先端部にシュラウドリングをテノンにより固
    定し、このシュラウドリングと外輪ダイヤフラムとの間
    にラジアルチップフィンを設けた蒸気タービンの前記動
    翼先端部を冷却する蒸気タービンの動翼先端部冷却装置
    において、外部ケーシングと内部ケーシングとの間に設
    けた冷却蒸気導入用のパイプスリーブの先端を前記外輪
    ダイヤフラムの外周に設けた環状溝に連通させ、この環
    状溝と前記外輪ダイヤフラムとの間を連通する連通孔を
    通して冷却蒸気を前記外輪ダイヤフラムの内面に導入す
    るよう構成したことを特徴とする蒸気タービンの動翼先
    端部冷却装置。
  2. (2)テノンが完全沈込みテノンで構成され、シュラウ
    ドリンクと外輪ダイヤフラムとの間に多数本のラジアル
    チップフィンが配置され−Cいることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の蒸気タービンの動翼先端部冷却
    装置。
  3. (3)連通孔の一端が複数本のラジアルチップフィンに
    挾まれたシュラウドリングと外輪ダイヤフラムとの間の
    間隙内に開口していることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項または第2項記載の蒸気タービンの動翼先端部冷
    却装置。
  4. (4)連通孔の一端がラジアルチップフィンの前端部位
    置に開口していることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項または第2項記載の蒸気タービンの動翼先端部冷却装
    置。 〈5)連通孔の一端が外輪ダイヤフラムの静翼チップ部
    側に開口していることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項または第2項記載の蒸気タービンの動翼先端部冷却装
    置。
JP11597583A 1983-06-29 1983-06-29 蒸気タ−ビンの動翼先端部冷却装置 Pending JPS608402A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008075655A (ja) * 2006-09-21 2008-04-03 General Electric Co <Ge> 蒸気タービンの動作を制御する装置及び蒸気タービン
JPWO2016103340A1 (ja) * 2014-12-24 2017-11-02 三菱重工コンプレッサ株式会社 ノズル構造、及び回転機械

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