JPS61142303A - 蒸気タ−ビンノズル - Google Patents
蒸気タ−ビンノズルInfo
- Publication number
- JPS61142303A JPS61142303A JP26278584A JP26278584A JPS61142303A JP S61142303 A JPS61142303 A JP S61142303A JP 26278584 A JP26278584 A JP 26278584A JP 26278584 A JP26278584 A JP 26278584A JP S61142303 A JPS61142303 A JP S61142303A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nozzle
- nozzle blade
- steam
- welding
- blade
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D9/00—Stators
- F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
- F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
- F01D9/047—Nozzle boxes
Landscapes
- 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。
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〕
本発明は高温中で１作動する蒸気タービンのノズルに係
り、特に、固体粒子によるエロージョンを防止するに好
適な蒸気タービンノズルに関する。
り、特に、固体粒子によるエロージョンを防止するに好
適な蒸気タービンノズルに関する。
一般ｔｉｃ、 Ｍ気タービンの高圧部及び中圧部初段の
ノズルは蒸気中に混入されている酸化スケール等の固体
粒子の衝突により、ノズル諷が授食される。
ノズルは蒸気中に混入されている酸化スケール等の固体
粒子の衝突により、ノズル諷が授食される。
以下、第２図から第６図で蒸気タービンの第一段ノズル
を例にとって説明する。
を例にとって説明する。
第２図は蒸気タービンのノズルボックス蒸気室。
ボイラからの蒸気は加減弁を通った鏝、リード管１より
ノズルボックス蒸気室２に入る。この蒸気は温度５６６
ｔｌｌ’、圧力２４６ ａｔｇの性状のものであ夛、円
周上に配置されたノズル典３を通過する場合、ノズル與
蒸気出口の蒸気速度は５００ｒｒＶｓ前屈［４する。
ノズルボックス蒸気室２に入る。この蒸気は温度５６６
ｔｌｌ’、圧力２４６ ａｔｇの性状のものであ夛、円
周上に配置されたノズル典３を通過する場合、ノズル與
蒸気出口の蒸気速度は５００ｒｒＶｓ前屈［４する。
第３図は、第２図に示したノズルボックスの円周方同直
角断面図を示す。ノズル呈内に流入した漸鋭蒸気４はノ
ズル室と一体に形成されたブリッジ５ ’ｘ ］ｒ＊す
、ノズル翼３により絞られ流速を増しテ後流・＼と流れ
る。このノズル翼３は蒸気流路側壁となる棚６が、これ
と一体成形されており、ノズル蚕２とは浴接７ａ、７ｂ
で連結されて一体化されている。
角断面図を示す。ノズル呈内に流入した漸鋭蒸気４はノ
ズル室と一体に形成されたブリッジ５ ’ｘ ］ｒ＊す
、ノズル翼３により絞られ流速を増しテ後流・＼と流れ
る。このノズル翼３は蒸気流路側壁となる棚６が、これ
と一体成形されており、ノズル蚕２とは浴接７ａ、７ｂ
で連結されて一体化されている。
第４図は、単体成形されたノズルＳを示す。
ノズル翼３の側ｍ［ｔｌｊ棚６が直角に成形されており
、この棚には、ノズルＸｔ一連結する溶接翻先８がある
。この浴接開先を溶接で一連にしたものが槁５図である
。、蹟６の１＠接開先部は、隣虞どうしケ俗依９で一体
欣形し、ノズル貢を半リング状にした後、第３図のよう
にノズル室２とｆｔ４接７ａ。
、この棚には、ノズルＸｔ一連結する溶接翻先８がある
。この浴接開先を溶接で一連にしたものが槁５図である
。、蹟６の１＠接開先部は、隣虞どうしケ俗依９で一体
欣形し、ノズル貢を半リング状にした後、第３図のよう
にノズル室２とｆｔ４接７ａ。
７ｂで一体化されている。
第６図はノズル職の半径方向直角断面図である。
ノズル倫３１わりの蒸気は実線のように、ノズル翼３の
形状にそって流ＩＬる。しかし、ボイラ過熱器等で発生
した細かい酸化スケールは固体粒子として、第６図に示
すように、ノズル翼３まわりの蒸気Ｌ／ｃ末って蒸気通
路を蒸気よりやや遅い速度で通過する。その際、ノズル
真蒸気出口端３８に衝突してこの部分を伴食する。
形状にそって流ＩＬる。しかし、ボイラ過熱器等で発生
した細かい酸化スケールは固体粒子として、第６図に示
すように、ノズル翼３まわりの蒸気Ｌ／ｃ末って蒸気通
路を蒸気よりやや遅い速度で通過する。その際、ノズル
真蒸気出口端３８に衝突してこの部分を伴食する。
この同体粒子によるエロージョンを防止するには、酸化
スケールの侵入を防止することが根本的な対策であるが
、この酸化スケールを完全ＶＣ捕穫。
スケールの侵入を防止することが根本的な対策であるが
、この酸化スケールを完全ＶＣ捕穫。
除去することは極めて困赫である。そこで以下に示すよ
うな表面硬化処理をノズルに施すことが考えられる。
うな表面硬化処理をノズルに施すことが考えられる。
第７図はノズル翼３の半径方向直角断面図を示す。ノズ
ル翼の蒸気出口端３ａ６Ｃは、固体粒子によるエロージ
ョンを防止するため表面硬化処理処理が施される。一般
Ｋ、ノズル翼の蒸気出口端３ａは出口側になるほど薄肉
化されており、蒸気出口端では０．５園程度の厚さとな
るため、表面硬化処理処理はノズル材の全面積を占める
ことになる。
ル翼の蒸気出口端３ａ６Ｃは、固体粒子によるエロージ
ョンを防止するため表面硬化処理処理が施される。一般
Ｋ、ノズル翼の蒸気出口端３ａは出口側になるほど薄肉
化されており、蒸気出口端では０．５園程度の厚さとな
るため、表面硬化処理処理はノズル材の全面積を占める
ことになる。
そして、表面硬化処理処理層の一般的な特徴は、硬度が
高くなる代りに、材力値としてもろくなり、材料の伸び
絞りが低下する傾向にある。
高くなる代りに、材力値としてもろくなり、材料の伸び
絞りが低下する傾向にある。
第８図は、各種表面硬化処理材の硬度と、エロージョン
減量の特性を示す。表面硬度が増す程−！Ｉｉπエロー
ジョンｆｉｎ−下ｆ、６゜一方、第９図はある一定材料
の表面硬化深さの割合と引張テストでの伸び絞りのテス
ト結果を示す。テストピースに対する表面硬化深さの割
合が増す程、テストピース全体がもろくなるため、伸び
、収り％性が悪くなる。
減量の特性を示す。表面硬度が増す程−！Ｉｉπエロー
ジョンｆｉｎ−下ｆ、６゜一方、第９図はある一定材料
の表面硬化深さの割合と引張テストでの伸び絞りのテス
ト結果を示す。テストピースに対する表面硬化深さの割
合が増す程、テストピース全体がもろくなるため、伸び
、収り％性が悪くなる。
表面硬化処理を施す上での問題点に、エロージョンに対
する表面硬変の同上と、表面からの硬化深ざと材料の伸
び軟シを土丹に考慮することである。
する表面硬変の同上と、表面からの硬化深ざと材料の伸
び軟シを土丹に考慮することである。
第８図、第９図で説明の％性は第７図のノズル翼ｒζも
通用される。性能的にノズル−〇形状はほぼ次ってあり
、ノズル翼魚市、出ロ端の厚みがＹ専い佳、！１′叱が
よくなるためノズル真出目端の表面硬化深さの割合はノ
ズル真出口厚み全体に比べて相Ｘ−Ｊ的に大きくなり、
伸び絞シの少ないもろい材料ｆなる。
通用される。性能的にノズル−〇形状はほぼ次ってあり
、ノズル翼魚市、出ロ端の厚みがＹ専い佳、！１′叱が
よくなるためノズル真出目端の表面硬化深さの割合はノ
ズル真出口厚み全体に比べて相Ｘ−Ｊ的に大きくなり、
伸び絞シの少ないもろい材料ｆなる。
特に、第５図のノズル＾間の溶接時や、第３図のノズル
室との構造溶接では、大きな溶接開先を景するため溶接
入熱が大となシ、浴着金属が凝固する際に、大きな残留
応力が発生し、その応力によシ表面硬化被覆部のノズル
翼後縁部が変形する。
室との構造溶接では、大きな溶接開先を景するため溶接
入熱が大となシ、浴着金属が凝固する際に、大きな残留
応力が発生し、その応力によシ表面硬化被覆部のノズル
翼後縁部が変形する。
そして、この変形により表面硬化ｍｆｆ１部に割れが発
生する。
生する。
一般に、高硬度の耐二ローション性の良好な被積材は、
製造過程で、溶接のような大きな熱ひずみを与える作業
に適さず、又、運転中での過渡的な熱地力も心配である
。
製造過程で、溶接のような大きな熱ひずみを与える作業
に適さず、又、運転中での過渡的な熱地力も心配である
。
本発明の目的は、構造溶接時に発生する熱変形や運転中
に発生する過渡的熱応力に対し、信頼性の高い蒸気ター
ビンノズルを提供することにある。
に発生する過渡的熱応力に対し、信頼性の高い蒸気ター
ビンノズルを提供することにある。
本発明は蒸気通路を形成し、蒸気ＡＷｔ ｓＶＣ表面硬
化被後処理が施されたノズル翼において、ノズル構造・
吻との連結をノズル入口部とし、ノズル出口部は遅粕し
な・い構造で拘束しない何選とすることによシ、材質的
に高像度で伸び絞シの低い材料から成るノズル蒸気出口
部の、構造浴接による変形や、割れを無くすようにした
ものである。
化被後処理が施されたノズル翼において、ノズル構造・
吻との連結をノズル入口部とし、ノズル出口部は遅粕し
な・い構造で拘束しない何選とすることによシ、材質的
に高像度で伸び絞シの低い材料から成るノズル蒸気出口
部の、構造浴接による変形や、割れを無くすようにした
ものである。
以下、本発明の一実施例を第１図で説明する。
本図において、ノズル１４３はノズル真側壁である棚６
を持つ、この棚と、外輪１１は溶接７ａでノズル翼の蒸
気入口側よりｆｉ接されて一体化される。
を持つ、この棚と、外輪１１は溶接７ａでノズル翼の蒸
気入口側よりｆｉ接されて一体化される。
又、内輪１２と棚とのｆｉ接も同様に蒸気入口側より溶
接さＩＬる。ここで溶接範囲はノズル翼出口端よりｔた
け艦れた範囲とし、ノズル典出口端は未浴着とする。状
に、一体化きれたノズＡ／舅３及び外輪１１及び内輪１
２とノズル室２とは＃４接１３ａ、１３ｂで一体化され
ている。 − このような構造とすることにより、表ｒＩ１１硬化被檀
処坤されたノズル蒸気出口部３ａは、材力値の伸び絞シ
が多少悪くても、溶接組立時に発生する溶接熱枢動を受
けないため、過大応力が発生よす、従って、ノズル翔出
口端の表面硬化層厚部の割れを防止できる。
接さＩＬる。ここで溶接範囲はノズル翼出口端よりｔた
け艦れた範囲とし、ノズル典出口端は未浴着とする。状
に、一体化きれたノズＡ／舅３及び外輪１１及び内輪１
２とノズル室２とは＃４接１３ａ、１３ｂで一体化され
ている。 − このような構造とすることにより、表ｒＩ１１硬化被檀
処坤されたノズル蒸気出口部３ａは、材力値の伸び絞シ
が多少悪くても、溶接組立時に発生する溶接熱枢動を受
けないため、過大応力が発生よす、従って、ノズル翔出
口端の表面硬化層厚部の割れを防止できる。
ここで、ノズル翼出口端からの距ｑＷＬｔｒｉ、ノズル
出口厚みと表面硬化層厚みの関係から材料の伸び絞り特
注より実験的に求められた値である。
出口厚みと表面硬化層厚みの関係から材料の伸び絞り特
注より実験的に求められた値である。
状に、第１図の実施例を更に改良した他の実施例を第１
Ｏ図に示す。本例は、ノズル翼３にある棚６と、外輪１
１及び内輪１２との浴接部７ａ。
Ｏ図に示す。本例は、ノズル翼３にある棚６と、外輪１
１及び内輪１２との浴接部７ａ。
７ｂの浴接開先部にコーナＲを設けたものである。
また、棚６と外＃１１１及び内輪１２との未浴着部ｒｒ
ｉある間隙を設け７ｃ溝１４ａ、１４ｂとしたものであ
る。組立は、溶接７ａ及び７ｂの前に、ある間隙をもつ
＃ＩＩｌ ４ ａ、 １４ ｂを浴接部境洋に設けたも
のを、前もって加工しておき、浴接７ａ、７ｂをした后
、溝１４ａ、１４ｂの先端をＦｔ、）Ｊ目工し。
ｉある間隙を設け７ｃ溝１４ａ、１４ｂとしたものであ
る。組立は、溶接７ａ及び７ｂの前に、ある間隙をもつ
＃ＩＩｌ ４ ａ、 １４ ｂを浴接部境洋に設けたも
のを、前もって加工しておき、浴接７ａ、７ｂをした后
、溝１４ａ、１４ｂの先端をＦｔ、）Ｊ目工し。
て製作する方法である。
これにより、浴接７ａ、７ｂの開先部にある欠陥やスラ
グ等を除去することができ、また、剤皮時や運転中に作
用する過大熱応力を低減できる。
グ等を除去することができ、また、剤皮時や運転中に作
用する過大熱応力を低減できる。
さらに、浴接未浴着部のき裂進展を防止できるため、ｉ
Ｋ信頼性の昼いノズル４を提供できる。
Ｋ信頼性の昼いノズル４を提供できる。
第１１図は、ノズルＪｌｌｉＩ間の浴接ｉｓＬ、ノズル
翼出口部を拘束しない構造とした案である。ノズル職３
ＶＣある棚６Ｆ′！、隣諷との棚６ａと連結されるが、
ノズル４田口端からの距離ｔを除き、ノズル翼入口部を
醪徽で連結する。
翼出口部を拘束しない構造とした案である。ノズル職３
ＶＣある棚６Ｆ′！、隣諷との棚６ａと連結されるが、
ノズル４田口端からの距離ｔを除き、ノズル翼入口部を
醪徽で連結する。
この未浴着部１５は、ノズル真棚６との［多少の間融を
もつため、溶接９を施行時に発生する熱変形を逃がす作
用をする。よって、ノズル出口部の過大熱応力を低減し
、溶接割れは発生しない。
もつため、溶接９を施行時に発生する熱変形を逃がす作
用をする。よって、ノズル出口部の過大熱応力を低減し
、溶接割れは発生しない。
又、ノズル翼は単体で製作せず、数枚一体で製作する構
造もあるが、この場合は、未溶着部１５の代シにスリッ
トを設ける構造とすればよい。
造もあるが、この場合は、未溶着部１５の代シにスリッ
トを設ける構造とすればよい。
これらの溶接方法は、一般のアーク溶接のみならず、電
子ビーム溶接で行なうと熱収縮が少ないため、更に、溶
接割れや熱変形の少ないノズル翼を提供できる。
子ビーム溶接で行なうと熱収縮が少ないため、更に、溶
接割れや熱変形の少ないノズル翼を提供できる。
以上の実？ＭｆｐＩＪＦｉ、ノズルボックスについて説
明し、だが、一般のタイヤフラムにも通用可能である。
明し、だが、一般のタイヤフラムにも通用可能である。
第１２図は、このダイヤフラムｖｃ１ｆｋ用した例を示
す。タイヤフラムに外＠１１、内輪１２、ノズル＾３を
構造浴接７ａ、７ｂで一体化したものである。
す。タイヤフラムに外＠１１、内輪１２、ノズル＾３を
構造浴接７ａ、７ｂで一体化したものである。
ノズル翼の蒸気出口部３ａは未浴着部１５とすることに
よりノズル翼出口部の熱応力や熱変形を拘束し、ない構
造にしたものである。
よりノズル翼出口部の熱応力や熱変形を拘束し、ない構
造にしたものである。
不発明によれば、ノズル虞出口端の割れや熱変形を無く
すことができる。
すことができる。
第１図は本発明のノズルホックス断面図、第２図はノズ
ルボックスの乱視は１、第３図は従来のノズルボックス
の断面図、第４図はノズル率興の斜視図、第５図はノズ
ル４Ｌ−癌帖部の斜視図、第６図はノズル槁の断面図、
第７図は表面硬化ノズル翼の断面図、第８図は表面硬度
とエローショア減へ・の関係図、第９図は硬化深さ割合
と材料の伸び絞りの関係図、第１０図は本発明の他の失
施沙りのノズルボックス断面図、第１１図は本発明のノ
スル渫粕栖祝図、第１２図は本発明のダイヤフラムの断
面図である。 １・・・リード管、２・・・ノズル管、３・・・ノズル
、３ａ・・・ノズル出口端、５・・・フ゛リッジ、６・
・・棚、７ａ。 ７ｂ・・・偽造浴接部、８・・・開先、９・・・シール
溶接部、１０・・・表面硬化板ａ層、１１・・・外輪、
１２・・・内輪、１３ ａ、 １３ ｂ・’＃Ｆ４接
部、１４ａ、１４ｋ）−スＩＪ跨 第 ８ 旧 第 ９ 口 碩化深フ＄１１合（勾 第１Ｏｆｆ１ ７３α
ルボックスの乱視は１、第３図は従来のノズルボックス
の断面図、第４図はノズル率興の斜視図、第５図はノズ
ル４Ｌ−癌帖部の斜視図、第６図はノズル槁の断面図、
第７図は表面硬化ノズル翼の断面図、第８図は表面硬度
とエローショア減へ・の関係図、第９図は硬化深さ割合
と材料の伸び絞りの関係図、第１０図は本発明の他の失
施沙りのノズルボックス断面図、第１１図は本発明のノ
スル渫粕栖祝図、第１２図は本発明のダイヤフラムの断
面図である。 １・・・リード管、２・・・ノズル管、３・・・ノズル
、３ａ・・・ノズル出口端、５・・・フ゛リッジ、６・
・・棚、７ａ。 ７ｂ・・・偽造浴接部、８・・・開先、９・・・シール
溶接部、１０・・・表面硬化板ａ層、１１・・・外輪、
１２・・・内輪、１３ ａ、 １３ ｂ・’＃Ｆ４接
部、１４ａ、１４ｋ）−スＩＪ跨 第 ８ 旧 第 ９ 口 碩化深フ＄１１合（勾 第１Ｏｆｆ１ ７３α
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、蒸気通路部に表面硬化被覆処理が施されたノズル翼
において、 ノズル構造物との連結は、前記ノズル翼の蒸気入口側よ
り蒸気入口部を溶接構造で一体化し、前記ノズル翼の蒸
気出口部は連結しない構造としたことを特徴とする蒸気
タービンノズル。 ２、特許請求の範囲第１項において、 前記ノズル翼はノズル側壁を形成する棚をもち、この棚
と前記ノズル構造物とは前記ノズル翼の蒸気入口側より
蒸気入口部を溶接構造で一体化し、前記ノズル翼の出口
部はノズルの前記棚と前記ノズル構造物との間又は前記
ノズル構造物側に溝を設けたことを特徴とする蒸気ター
ビンノズル。 ３、特許請求の範囲第１項において、 前記ノズル翼は前記ノズルの前記棚において、複数個を
連結してリング状に配置され、前記各ノズル翼の前記棚
の連結は前記蒸気入口部を連結して一体化し、ノズル蒸
気出口部の棚は連結しないようにしたことを特徴とする
蒸気タービンノズル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26278584A JPS61142303A (ja) | 1984-12-14 | 1984-12-14 | 蒸気タ−ビンノズル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26278584A JPS61142303A (ja) | 1984-12-14 | 1984-12-14 | 蒸気タ−ビンノズル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61142303A true JPS61142303A (ja) | 1986-06-30 |
Family
ID=17380563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26278584A Pending JPS61142303A (ja) | 1984-12-14 | 1984-12-14 | 蒸気タ−ビンノズル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61142303A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1777372A2 (en) * | 2005-10-18 | 2007-04-25 | General Electric Company | Optimized nozzle box steam path |
| EP3205828A1 (en) * | 2016-02-11 | 2017-08-16 | Doosan Heavy Industries & Construction Co., Ltd. | Nozzle box assembly |
-
1984
- 1984-12-14 JP JP26278584A patent/JPS61142303A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1777372A2 (en) * | 2005-10-18 | 2007-04-25 | General Electric Company | Optimized nozzle box steam path |
| EP1777372A3 (en) * | 2005-10-18 | 2014-01-22 | General Electric Company | Optimized nozzle box steam path |
| EP3205828A1 (en) * | 2016-02-11 | 2017-08-16 | Doosan Heavy Industries & Construction Co., Ltd. | Nozzle box assembly |
| US10590784B2 (en) | 2016-02-11 | 2020-03-17 | DOOSAN Heavy Industries Construction Co., LTD | Nozzle box assembly |
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