JPS6093101A - 蒸気タ−ビンのロ−タの温度上昇防止装置 - Google Patents

蒸気タ−ビンのロ−タの温度上昇防止装置

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JPS6093101A
JPS6093101A JP20100383A JP20100383A JPS6093101A JP S6093101 A JPS6093101 A JP S6093101A JP 20100383 A JP20100383 A JP 20100383A JP 20100383 A JP20100383 A JP 20100383A JP S6093101 A JPS6093101 A JP S6093101A
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JP
Japan
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cylindrical member
axle
rotor
steam turbine
temperature rise
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JP20100383A
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Hitoshi Isa
伊佐 均
Hajime Toritani
初 鳥谷
Naoaki Shibashita
直昭 柴下
Ryoichi Kaneko
金子 了市
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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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
    • F01D11/001Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between stator blade and rotor
    • 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
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/08Heating, heat-insulating or cooling means

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

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〕 本発明は車軸と複数の車盤から構成される蒸気タービン
のロータに係り、特にロータの温度−F昇防止装置に関
する。
〔発明の背景〕
一般的に蒸気タービン例えば2段阿熱蒸気タービンは、
その構成を第1図に示すように、超高圧部1及び高圧部
2を有する高圧車室3、複流の中圧部4a、4bを有す
る中圧車室5、複流の低圧部6a、6bを有する第1低
圧車室7a、複流の低圧部6C,6dを有する第2低圧
車室7bの4車室構造となっている。
一方、ボイラ8で発生した主蒸気は、主蒸気ライン9を
通って高圧車室3内に流入し、超高圧部1で仕事をして
軸系に回転力を与えた蒸気は、次に低温第1再熱蒸気管
10を通ってボイラ第1再熱部11に流入する。ここで
再熱された蒸気は高温第1再熱蒸気管12を経て高圧部
2に流入する。
更に高圧部2tl−排出した蒸気は低温第2再熱蒸気管
13を通り、ボイラ第2再熱部14で再び再熱され、高
温第2再熱蒸気管15にて中圧室5内に流入する。中圧
部4a、4bにて仕事をした蒸気はクロスオーバ管16
内を通り、第1及び第2低圧車室7a及び7bに流入し
、低圧部5 a 、、 6 b a6c、5dにて仕事
をした蒸気はコンデンサ17a。
17b内に流入して復水される。
以上説明した蒸気タービンは、通常主蒸気温度538 
C,第1再熱蒸気温度5s2tr、第2再熱蒸気温度5
66Cにて運用されるが、特に温度の高い第2再熱蒸気
が流入する中圧車室5にはロータのクーリング(冷却)
を図る対策がなされている。
第2図は従来のクーリング方法の一例を示し、動翼21
を有する複数の車盤22と車軸23により構成される中
圧ロータ24は軸受25a、25bにより両側が回転自
在に支持されている。各車盤間には靜R26を有するダ
イアフラム27が設置され、ダイアフラム27は各内部
車室28a。
28b、28cに組み込まれ、更に内部車室28a。
28b、28Cは外部車室29に組み込まれている。
そして、クーリング蒸気30はクーリング蒸気管31を
通り中圧初段ダイアフラム32と車軸23間に流入する
と共に、中圧初段車盤33部及び中圧初段動翼34を冷
却する。この様に、従来は蒸気入口側の請1段のみしか
クーリングができなかった。
特に蒸気条件がさらに高温・高圧化する超々臨界圧火カ
プラントの開発に当っては、ロータのクーリングは最重
要テーマの1つである。このロータのクーリング構造が
有すべき点は、確実にクーリング効果がでること、性能
を低下させないこと、ロータ構造に信頼性を有すること
の3点でおる。
このようにロータの性能・信頼性を低下させずに蒸気入
口側から数段に亘って確実にクーリングを行なえるよう
にすることが要求される。よってかかる超々臨界圧プラ
ントにも使用できる、汎用性のある温度上昇防止装置が
望まれている。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、蒸気入口側から数段に亘って確実に温
度上昇防止をなし得る装置を提供することにある。
〔発明の概要〕
本願の第1発明に係る蒸気タービンのロータ温度上昇防
止装置は、車軸外方に該車軸と同心状の円筒状部材を用
いて、該円筒状部材と車軸と各隣接する車盤とにより仕
切られた環状空間をそれぞれ形成してなることを特徴と
する。このように構成すると、高温蒸気とロータとの間
に環状空間が介在することになって、直接ロータが高温
蒸気にさらされず、従ってロータの温度上昇を防止でき
る。
本願の第2発明に係る蒸気タービンのロータ温度上昇防
止装置は、更にその環状空間と連通しかつ車軸軸方向に
貫通する各車盤に形成された車盤孔を備えるとともに、
該車盤孔の一方から環状空間を通って他方の車盤孔へ冷
却流体を流通させる構成としたことを特徴とする。この
構成によれば、冷却流体による冷却作用によって、数段
に亘る口−夕の温度上昇を一層確実に防止できる。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第3図は本発明の一実施例である蒸気タービンのロータ
温度上昇防止装置mを示し、第4図、第5図は円筒状部
材40の素片61およびその組立を説明する図である。
本例においては、隣接する車盤22.22間に円筒状部
材40を、それぞれ各車盤22間に設ける。これにより
円筒状部材40と車盤22.22と車軸23に囲まれた
環状空間41を形成することができる。このように構成
すると、主蒸気50は円筒状部材40に妨げられて車軸
23に直接触れないようにすることができる。しかも環
状空間41は、断熱空間としての効果を果す。これによ
り蒸気タービンのロータすべてに温度上昇防止効果を持
たせることができる。また、車盤22の付根に湾曲形成
された付根部47の曲率を小さくすることが可能となり
、かつ車軸23の軸径も細くすることが可能となる。ま
fI−第6図で示すように靜R26の内周側に設けられ
たダイヤフラム70の厚さ・幅等の寸法についても小さ
くすることが可能となる。
さらに上記構成に次で述べる構成を付加した装置を用い
れば、上述の効果は一層顕著なものとすることができる
。つまり、各車盤22.22に車盤孔42,42t−車
軸23の軸方向に形成し、この各車盤孔42.42を環
状空間41と連通させ、クーリング蒸気43がこれら車
盤孔42.42、環状空間41を流通できる様に構成す
る。このような構成をとれば、クーリング蒸気を各環状
空間41.41に通すことができ、上述の温度上昇防止
効果は一層顕著なものとなり、蒸気入口側から数段に亘
って、より確実に顕著な温度上昇防止効果が得られる装
置を提供できる。
車盤孔42.42としては、例えばロータのバランスの
ために従来より開設されている孔を用いることができる
以下、本実施例の更に詳細な具体的構成について説明す
ると次の如くでろΣ。
本例のロータの温度上昇防止装置は、まず第2図で示さ
れるような、車軸23の外側に複数の車盤22,22・
・・・・・が車軸23と一体に形成され、各車盤22.
22の外周部にそれぞれ動R21゜21が形成されてい
る蒸気タービンに使用される。
隣接する動翼21.21の間には、静翼26があり、静
菌26の内側にはダイヤフラム70が配されている。こ
のダイヤスラム70の内側でしかも各車盤間に車軸23
と同心状に同筒状部材40を配設して、車軸23の外周
部を仕切り環状空間41を形成して主蒸気50が直接車
軸、車盤に流れないようにする。このような構成によれ
ば、主蒸気50ば円筒状部材40により妨げられ、直接
車盤、車軸に触れないので従来に比しロータの温度上昇
をおさえることができる。このため車盤22の付根部4
7の几の部分に生じる熱応力を減少させることができ、
湾曲形成された付根部47の曲率を小さくすることが可
能となりc[軸23の軸径も小さくでき、車軸23を細
くすることが可(9) 能となる。
また第6図で示すように、静翼26の内周側に設けられ
たダイヤフラム70の厚さ・幅等の寸法についても小さ
くすることが可能となる。これは、主蒸気50が円筒状
部材40 (40勺により車軸23に直接触れないため
、従来ダイヤフラム70が担っていた主蒸気50が各車
盤間に流入するのを妨げる役割をダイヤスラム70に持
たせる必要がないため、ダイヤフラム70の幅を考慮し
ないで良いこと、およびダイヤフラム70を小さくすれ
ば、ダイヤフラム70と円筒状部材40 (40’)間
の熱応力(熱応力は面績×圧力差であるため、ダイヤフ
ラム70ft小さくすれば熱応力も小さくなる)を小さ
くすることが可能であることによる。
このように本例によれば多段に亘り、ロータの温度上昇
を防止することができる。
次に円筒状部材40については、一体の環状のもの、上
下に二分割されたもの、あるいは次で説明する複数の素
片からなるもの等により形成される。
(10) 第4図は複数の素片から形成される円筒状部材40の一
実施例の一素片を示し、素片61は円筒を軸方向に数個
に分割したその一片から形成され、外表面にはラビリン
スくし歯62が周方向に数条突設されている。斯かるラ
ビリンスくし歯は、従来は静@26の内側部のダイヤフ
ラム70側に取り付けられていたのであるが、本実施例
の如く円筒状部材側に設けるとダイヤフラム7oの製作
工数の低減の点で大きな利点を有する。また本例ではラ
ビリンスくし歯は素片61の表面と一体となっているが
これに限らず別体として形成することもできる。
第5図は第4図に示す素片61を車盤22へ取付ける構
造の一実施例を示す説明図である。
第5図において、車盤22の側壁には車軸23と同心で
かつ素片61と同一曲率半径を有する環状溝63が刻設
されている。この環状溝63の溝幅は素片61の板厚t
とそのギャップを考慮して決定される。車盤22および
動翼根本部65の側壁の一部には、素片61の板幅Wよ
り若干大きい(11) 素片挿入溝64が、その溝の深さが環状溝63の溝の深
さと同一となるように削成されている。
素片60の長さは、〔車盤間距離+2×環状溝の深さ〕
より若干小さめに形成され、上述の素片挿入溝64より
素片61を環状溝63に挿入し、該環状溝63に沿って
素片61を移動させる。以下同様に素片61を順次挿入
して円筒状部材40を形成し、最後の素片61を挿入し
た後に止めボルト孔67を有する止め板66を素片挿入
溝64に設置し図示しないボルトにて車盤22に取り付
ける。
第6図はロータの温度上昇防止装置の他の実施例を示す
ものであり、本実施例では円筒状部材40’を二分割構
造として、動翼21の根本部65にそれぞれ円筒状部材
の1帰を取付けている。
本例によれば、動翼組立時に、−緒に円筒状部材も組立
てることが可能となり、本装置の製作が容易となる。
このように円筒状部材を取付けた本実施例では、動翼2
1と静塊26との間を流動する高温の主蒸(12) 気の軸方向への漏洩を考慮する必要がなく、また静翼2
6の内周側に設けられ、高温高圧に耐え得る特に高価な
部材で形成しなければならない静翼26のダイヤフラム
70の厚さ・幅等の寸法を小さくすることが可能となり
、コスト的に有利となる。
第7図及び第8図は蒸気タービンのロータの温度上昇防
止装置の別の一例を示すものである。
本例の装置は第3図で示される装置に、クーリング蒸気
をもって、ロータの温度上層防止効果をより顕著にした
装置に係るものである。
本例において、まず、第8図の如く上述の円筒状部材4
0を用いて環状空間41を形成するとともに、各車盤2
2.22に車盤孔42,42が穿設されている。この車
盤孔42.42は、車軸23の軸方向に貫通し、一方の
車盤孔42からクーリング蒸気51を流入させ環状空間
41ft通って他方の車盤孔42へ流入させる。つまり
第7図に示すように段落を流れる主蒸気50より低温で
高圧のクーリング蒸気43は、クーリング蒸気管°(1
3) 44によりダイヤフラム45と車軸23と−C形成され
る環状空間46に導入された後、1番目の車盤孔42を
介して次段の環状空間41に流出し、以下順次隣接する
各環状空間41を各車盤孔42を介して流動する。しか
して第8図に示すように空間41に流入したクーリング
蒸気43は車軸23と車盤22、とくに応力が高い車盤
22と車軸23との交差点である車盤付根部47をクー
リングし、段落を流れる主蒸気50からの影響による熱
応力を小さくできる。
また円筒状部材40には、第8図にも示すように、半径
方向に貫通する通路としての吹出孔52を穿設すること
もできる。このようにすると0、環状空間41に流入し
たクーリング蒸気51の一部は吹出孔52から主蒸気5
0側に吹き出して動翼21、静翼26を流れる主蒸気5
0に合流するとともに、主蒸気50の円筒状部材40へ
の廻り込みを防止し、動翼21の根本部のクーリングが
為される。
本例においても円筒状部材40の形成は、第4(14) 図、第5図で示されるような素片を用いることができ、
このように円筒状部材40を素片で形成する場合には、
第8図で示される吹出孔52を設けるかわりに、各素片
間に間隙を設け、該間隙に吹出孔52の役割をさせるこ
ともできる。
なおり−リング蒸気を用いた実施例は、本例に限られず
、第6図で示される装置にクーリング蒸気を用いること
もできる。
〔発明の効果〕
上述の如く、本発明の蒸気タービンのロータの温度上昇
防止装置は、円筒状部材を用いて環状空間を形成するこ
とにより主蒸気が車軸・車盤に直接触れない構成とし、
またはこのような構成に、車盤孔を形成し、クーリング
蒸気を各車盤孔を通じて各環状空間に流動する構成とし
たことを特徴とするものなので、主蒸気の影響を少なく
でき、あるいはクーリング蒸気による冷却効果を有する
ので、蒸気条件の高温、高圧化に対し、車’lql+、
車盤、動翼付根部を任意段数、確実に温度の上昇を防止
することができる。
(15) なお当然のことではあるが、本元明は図示の例にのみ限
定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
第1図は一般的な2段再熱蒸気タービンの構成図、第2
図は従来のクーリング装置を示す中圧車室部の部分断面
図である。第3図は、本発明に係る蒸気タービンのロー
タの温度上昇防止装置の一実施例を示す構成図、第4図
は円筒状部材の一実施例である素片の斜視図、第5図は
第4図の素片を車盤に取付ける説明図である。第6図は
本発明 −に係る蒸気タービンのロータの温度上昇防止
装置の他の実施例を示す構成図である。第7図は、クー
 IJソング気を用いた温度上昇防止装置の一実施例を
示す構成図、第8図は、第7図の要部拡大図である。 21・・・動翼、22・・・車盤、23・・・車軸、2
4・・・ロータ、26・・・静翼、40,4Q’・・・
円筒状部桐、41・・・環状空間、42・・・車盤孔、
43.51・・・冷却流体(クーリング蒸気)、52・
・・通路(吹出孔入61・・・素片、62・・・ラビリ
ンスくし歯。 代理人 弁理士 秋本正実 (16) 第 3 図 第 4 口 2 第 5 図 ?I

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、軸方向に複数の車盤を有する車軸を備えた蒸気ター
    ビンにおいて、車軸外方に該車軸と同心状の円筒状部材
    を用いて、該円筒状部材と車軸と各隣接する車盤とによ
    り仕切られた環状空間をそれぞれ形成してなることを特
    徴とする蒸気タービンのロータの温度上昇防止装置。 2、前記円筒状部材は外周の周方向にラビリンスくし歯
    を有することを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載
    の蒸気タービンのロータの温度上昇防止装置。 3、前記円筒状部材は軸方向に分割された複数の素片か
    ら構成されることを特徴とする特許請求の範囲第1項ま
    たは第2項に記載の蒸気タービンのロータの温度上昇防
    止装置。 4、軸方向に複数の車盤を有する車軸を備えた蒸気ター
    ビンにおいて、車軸外方を仕切る該車軸と同心状の円筒
    状部材と、該円筒状部材と前記車軸と各隣接する前記車
    盤とにより仕切られた環状空間と、尚該環状空間と車通
    し前記車軸軸方向に貫通する前記各車盤に形成された車
    盤孔とを備えるとともに、該車盤孔の一方から前記環状
    空間を通って他方の車盤孔へ冷却流体を流通させる構成
    としたことを特徴とする蒸気タービンのロータの温度上
    昇防止装置。 5、前記円筒状部材は外周の周方向にラビリンスくし歯
    を有することを特徴とする特許請求の範囲第4項に記載
    の蒸気タービンのロータの温度上昇防止装置。 6、前記円筒状部材は、半径方向に貫通する通路を形成
    して成ることを特徴とする特許請求の範囲に49項また
    は第5項に記載の蒸気タービンのロータの温度上昇防止
    装置。 7、前記円筒状部材は軸方向に分割された複数の素片か
    ら構成されることを特徴とする特許請求の範囲第4項な
    いし第6項のいずれかに記載の蒸気タービンのロータの
    温度上昇防止装置。
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Cited By (4)

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