JPS62129506A - 蒸気タ−ビンの車室構造 - 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】 【発明の属する技術分野】

この発明は、蒸気タービンの車室構造に関する。

【従来技術とその問題点】

蒸気タービンは、高圧の蒸気をノズルから噴出させて高
速の蒸気噴流として、車軸の羽根車にあてて動力を得る
熱機関の１種であって、蒸気エネルギを動力に変換する
仕事はいわゆる車室といわれる構造物の中でおこなわれ
る。そのため車室構造としては、基本的に流入した圧力
の高い蒸気を閉じ込めておく室と、蒸気が仕事をする翼
室と、仕事を終えて膨張し低圧となった蒸気が入る室と
の３つの圧力側に仕切られた室を持たねばならない、そ
のため蒸気タービンの車室構造としては、この基本的な
３室の配置を如何にするかということで種々のタイプの
ものが提供されている。 以下添付の従来例の図面に基づいて説明する。 第７図は従来の蒸気タービンの車室構造の概要を示す部
分断面図である。同図において符号１はタービン車軸で
あって、複数の段部を備えている長軸であって、長手中
央部にある段部外周面上に動ｊ［２が植設されており、
その左方にバランスリンクピストン１７の段部が備えら
れている。そしてその両端部は、後述する外部ケーシン
グ５の両端面を貫通し左方へ突出されており、−左端に
は発電機１９の回転軸と連結するためのカップリング１
８を備えかつ前方軸受部２０（右側）に軸支され、他方
端は後方軸受部２１（左側）に軸支されている。 タービン車軸ｌの動翼２を外側から囲むように配設され
ている内部ケーシング３は、中空円筒体であって、その
内周面には静翼４が植設されていて、該静翼４と前記タ
ービン車軸ｌの動翼２とが交互に組合わされて翼室８が
形成されている。タービン車軸ｌと内部ケーシング３と
がこのように組合わされたものは、さらに両端面が閉塞
されている円筒状体で外部ケーシング５の内部に同心的
に配され、かつ包み込まれるようにして収容されている
。 外部ケーシング５の内部には、その長手方向中央付近と
左側端面近辺の２個所で、その内周面から中心方向へ突
出している環状体の突出リング２２及び２３が配設され
ている。そして突出リング２２の内周端を内部ケーシン
グ３外周面に配設されている環状溝２４に嵌入させるこ
とによって、内部ケーシング３を外部ケーシング５内の
所定位置に保持している。従って内部ケーシング３内の
外周面と外部ケーシング５の内周面、右端内面及び突出
リング２３の右側面とによって画成して形成される中空
円環状の空間部分が存在し、さらにその空間部分が突出
リング２２によって左右に２分されて右側空間部分が蒸
気排気室９となり、左側空間部分は蒸気流入室１０とな
る。外部ケーシング５にはさらに右端面側の外周面上に
あってその軸心がタービン車軸ｌの軸心と直角に上方を
むいて突出し、かつ蒸気排気室９に連通している蒸気排
出路１１と、左側端面倒の外周面上にあってその軸心が
タービン車軸１と直角の側方向へ突出し、勝つ蒸気流入
室ｌＯに連通している蒸気流入路１２とが接続されてお
り、蒸気流入路１２ならびに蒸気排出路１１の先端は、
それぞれ図示していない蒸気供給管路ならびに蒸気排出
管路に接続されている。なお外部ケーシング５の両端面
には、タービン車軸ｌの両端部が貫通する孔部分が備え
ており、この貫通孔の内周面と外部ケーシング５内部に
配設されている突出リング２３の内周面とには、それぞ
れパフキングランド１５ならびにラビリンスリング１６
が配設されており、その対向面にはタービン車軸側とも
どもラビリンスフィンが植設されていて軸方向への蒸気
洩れを防止するようになっている。 従来の蒸気タービンは、このように構成されているので
、蒸気供給源から送られた高温高圧の蒸気は蒸気流入路
１２を通って蒸気流入室ｌＯから翼室８に入り、そこの
翼室８で膨張して仕事をしタービン車軸ｌを回転させる
とともに、自らは低圧。 低温の蒸気となって蒸気排気室９を通り蒸気排出路１１
ならびに排気管路（図示せず）を介して復水器（図示せ
ず）へと導かれる。なおバランスピストン１７の右側面
には高圧の蒸気圧力が左側面には蒸気排気室９から導か
れる低圧の蒸気圧力が作用し、タービン車軸ｌにかかる
推力をバランスさせている。 しかしこのような構成の蒸気タービンでは、外部ケーシ
ング内周面に内部ケーシング３を固定させるための突出
リング２２やタービン車軸１のバランスピストン１７と
対向する突出リング２３を配設したり、さらにタービン
車軸１の推力をバランスさせるため外部ケーシング５の
左端内面と、突出リング２３の左側面、及びバランスリ
ング１７の左側面とで形成される空隙部へ低圧蒸気を流
すための蒸気流路２４を設ける等、車室の構造は複雑と
ならざるを得ないという問題があった。また蒸気流入室
ＩＯと蒸気排気室９とが外部ケーシング５内を左右に２
分して設けられる関係から蒸気流入路１２と蒸気排出路
１１とはそれぞれ一方は外部ケーシング５の左側に、他
方は右側にと配設せざるを得ない点が、これらに接続さ
れる蒸気供給管路及び蒸気排気管路（いずれも図示せず
）に、蒸気タービン運転時に車室や配管の熱膨張に起因
する曲げ応力が作用することを避は得ない。そのためタ
ービン車室を頑丈な裾付架台上に据付けるとともに、配
管路には熱膨張を吸収するためエキスバンションベロー
ズを設置したり、大きな曲り管を設けたりする必要があ
る。従ってこのように複雑な車室構造をもつ蒸気タービ
ンはどうしても製作コストが嵩みかつ大きな据付はスペ
ースを必要とするといった問題があった。

【発明の目的】

この発明は、上記のことに鑑み車室構造を簡素化し製作
コストを低減するとともに、据付スペースが少なくてす
む車室構造を備えた蒸気タービンを提供することを目的
とする。

【発明の要点】

上記の目的は、本発明によれば両端が閉じられた円筒状
の外部ケーシングと、その内側に同心的に配され、かつ
タービン車軸の外周を覆う内部ケーシングと、動翼を備
えたタービン車軸とからなり、前記外部ケーシングが前
記内部ケーシングを介して上、下２つの隔室に分けられ
、かつ前記内部ケーシングにはその一端で前記外部ケー
シングの下部隔室に連通ずる蒸気通路と、他端側で前記
外部ケーシングの上部隔室へ連通ずる蒸気通路とがそれ
ぞれ配備されるとともに、前記外部ケーシングには下側
に前記下部隔室に連通ずる蒸気流入路を、上側に前記上
部隔室に連通ずる蒸気排気路とをそれぞれ配し、両蒸気
路の軸心がほぼ一軸となるようにすることによって構成
される。

【発明の実施例】

以下本発明の実施例の図面に基づいて説明する。 第１図は実施例の蒸気タービンの車室構造の概要を示す
横断面図（第２図のＡ−Ａ断面図）で、第２図は実施例
の蒸気タービンの車室構造概要を示す部分縦断面図であ
る。なお第１図、第２図及び後述する第３図ないし第６
図において、従来例の車室構造の概要部分断面図である
第７図と同一部品には同じ符号を付している。 第１図及び第２図において、符号１はタービン車軸であ
って、複数の段部を備えている長軸で、長手中心付近に
ある段部外周面上に動１ｉ１２が植設されておりその右
方にバランスピストン１７の段部がある。そして右端部
は据付架台に保持されている軸受は箱２０に内蔵されて
いる軸受に軸支され、左端側はカップリング１８を介し
て発電機１９の回転軸２２に結合されかつ回転軸２２を
介して軸受箱２１に内蔵されてる軸受で軸支されている
。 内部ケーシング３は、内周面がテーパ仕上げされている
中空円筒状体を、軸心を含む面で長手方向に２つ割りさ
れたものに、その分割面を接触面とし外側へむけて延伸
配設されている内部上側部フランジ３ｃ及び内部下側部
フランジ３ｄをそれぞれ備えている内部上側部３ａと内
部下側部３ｂとからなり、内部下側部フランジ３ｄに内
部上側部フランジ３ｃを締付ボルト３１によって締結す
ることによって内部ケーシング３として一体化される。 その際内部上側部３ａの長手方向寸法は、内部下側部３
ｂの長手方向寸法に比しやや短めに作られ、後述する外
部ケーシング５の左端内面との間に隙間が形成されるよ
うにするとともに、内部下側部３ｂの右端側（高圧側）
に後述する蒸気流入室１０に連通ずる複数個の蒸気人口
孔６が配されている。そして内部上側部３ａ及び内部上
側部３ｂの内周面に静翼４を配設するとともに、蒸気人
口孔６の配設位置の内周面には蒸気入口室７が環状溝と
して形成されている。従って前記タービン車軸１の動翼
２の植設部分を外側から内部ケーシング３で囲み静翼４
と動翼２とが組合わされるようにして、内部ケーシング
３が結合されることにより翼室８が形成される。 つぎに外部ケーシング５であるがこれは、長手方向寸法
が内部ケーシング３の内部下側部３ｂそれより短（、内
部植え側部３ａのそれよりやや長く形成され、直径寸法
が内部ケーシング３のそれより大きい寸法で、両端面が
閉塞されている中空円筒体が内部ケーシング３　（厳密
にいえば内部下側部フランジ３ｄ）を介して２つ割りさ
れ、一方の外部下側部５ｂはその分割面を内部下側部フ
ランジ３ｄの下面に接合されるとともに、他方の外部上
側部５ａはその分割面から外側にむけて延伸配設されて
いる外部上側部フランジ５ｃの下面と内部ケーシング３
の内部下側部フランジ３ｄの上面とを接し締付ポルト３
２によって、内部上側部３ａと外部上側部５ａとが一体
に結合される。このようにして内部ケーシング３と外部
ケーシング５とが一体化されることにより、内部ケーシ
ング３と外部ケーシング５との間には、内部ケーシング
３の外周面と外部ケーシング５の内周面及び両端内面と
で画成された空間部分が作られ、それが内部下側部３ｄ
によりて上下２つに分けられて、２つの隔室部分となり
上側の隔室部分は蒸気排気室９に、下側の隔室部分は蒸
気流入室１０となる。そして外部ケーシング５の外部上
側部５ａの上部及び外部下側部５ｂの下部にそれぞれ円
筒状の蒸気通路を設け、前者の通路を蒸気排気室９に、
後者の通路を蒸気流入室１０にそれぞれ連通させるとと
もに、２つの蒸気通路の軸中心線がほぼ一軸になるよう
配設される。したがって前者の蒸気通路は蒸気排出路１
１に、後者蒸気通路は蒸気流入路１２として機能させる
ことができる。 また外部ケーシング５の両端面部には、タービン車軸１
の両端部の貫通孔１３及び１４が配設され、一方の右側
端面の貫通孔１３はバフキングランド１５を介してター
ビン車軸ｌに対向しており、その対向面にそれぞれラビ
リンスフィンを配設して軸封するようにされ、他方の左
側端面の貫通孔１４はパツキングランド１５及びパツキ
ンリング２６を介してタービン車軸ｌと対向しており、
パツキングランド１５とタービン車軸ｌとの対向面にそ
れぞれラビリンスフィンを植設して高圧蒸気を軸封する
とともに、内部ケーシング３の右端面及びバランスピス
トン１７の右端面と外部ケーシング５の左端内面とで形
成される隙間空間に蒸気排気室９を介して低圧の排気蒸
気を流すことによりタービン車軸１にかかる推力をバラ
ンスさせるようにしている。 なお今迄述べてきた蒸気タービンの構成を倒置又は横置
にすることにより、２つの蒸気通路（排出及び流入）の
蒸気タービンに対する取付けを、上下逆に又は左右（又
は前後）とすることも可能で、この場合は特に軸受部へ
の潤滑油の給排について正常に行なわれるよう配慮する
必要がある。 以上の説明で明らかなように、この発明にががる蒸気タ
ービンの車室構造は、タービン車軸１と、内部ケーシン
グ３との組合わせで翼室８が形成され、内部ケーシング
３と外部ケーシング５との間に形成される空間部分を内
部下側部フランジ３ｄによって上下２つの隔室に画成し
、下方の隔室を高温高圧の蒸気が閉じ込められる蒸気流
入室ｌＯに、上方の隔室を膨張し仕事を終えた低圧とな
った蒸気が入る蒸気排気室９として使用するように構成
されている。従って蒸気供給路（図示せず）から蒸気加
減弁（図示せず）及び蒸気流入路１２を経て、車室の下
方に配されている蒸気流入室１０に供給された高温高圧
の蒸気は、内部ケーシング３の蒸気流入孔６を介して翼
室８内を右から左へ流れる間に膨張してタービン車軸１
を回転させる仕事をした後、翼室８と外部ケーシング５
の左端内面とで画成する通路を通って、車室上方の蒸気
排気室９へ入り、一部をグランド部へ供給するが大部分
は、蒸気排出路１１及び蒸気排気管路（図示せず）を介
して復水器（図示せず）又は外部へ導かれ一連の仕事を
終えるようになっている。 つぎに、この発明にかかる車室構造を備えた蒸気タービ
ンと蒸気配管経路との関係について説明する。第３図は
蒸気供給管路と排気蒸気管路とが上下に配置されその間
を直角に曲がる曲管路を介して連絡されるような場合に
この発明に係る蒸気タービンを配したときの配管図で、
第４図は第３図のＢ矢視図である。また第５図は蒸気供
給管路と排気蒸気管路とが一直線に配置されている場合
に本発明の蒸気タービンを配したときの配管図で、第６
図は第５図のＣ矢視図である。 第３図及び第４図において、符号５０は直角に下方へ曲
がる曲管部分と途中に備えている蒸気供給管路であって
、蒸気加減弁５１及び止め弁５２を介して図示されてい
ない蒸気供給源に連通している管路５３に接続されてい
る。また排気蒸気管路５４は直角に上方へ曲がる曲管部
分を途中に備えていて、止め弁５５を介して復水器（図
示せず）又は大気に通じている管路５６に接続されてい
る。このように蒸気供給管路と排気管路とが上下に隔た
って配置されている場合、後述の車室構造を備えている
蒸気タービンを倒置し、配設されている蒸気流入路１２
を上方にむけ、蒸気排出路１１を下方にむけて、蒸気供
給管路５０と排気蒸気管路５４との間に配置し、それぞ
れを接続することにより、蒸気タービン３゜の上下２つ
の蒸気流路の軸中心線と蒸気供給管路５０と排気蒸気管
路５４との下及び上をむいている部分の軸中心線を一致
させかつ両管路５０及び５４の途中に蒸気タービン３０
を容易に配置することが可能になる。なおこの場合、蒸
気タービン３０に結合されている発を機１９の下向きの
荷重を支持する必要があるため、例えば強固な固定梁６
１を設け、それにコンスタントハンガ６０とターンバッ
クル６４とを介し支持棒６３によって発電機３１を懸吊
し、支持してお（必要がある。 また第５図及び第６図に提示しであるのは、直管である
蒸気供給管路５０が蒸気加減弁５１及び止め弁５２を介
して図示されていない蒸気供給源に連通している管路５
３に接続されてなる供給系の配管路と、直管である排気
蒸気管路５４が止め弁５５を介して腹水器（図示せず）
又は大気に通じている管路５６とからなる排気系の配管
路とが、水平かつ一直線に配置されている場合の適用例
であって、前述の蒸気タービン３０の蒸気流入管側を右
側に、蒸気排気管側を右側に向けて、蒸気タービン３０
を水平に横置し、それぞれ蒸気供給管路５０及び排気蒸
気管路５４と接続することによって両配管系の軸中心と
蒸気タービン３０の左右に開口しているこの蒸気通路の
軸中心線とを一致させて両管路５０及び５４の途中に蒸
気タービン３０が配設される。なおこの場合の発電機３
１の下向き荷重の支持方法は、前述の垂直配置の場合と
同様の方法で行う。 なおバイパス弁５７を介装された管路５８は、管路５３
から分岐し管路５６の途中に合流するように両端部が接
続されているバイパス管路である。

【発明の効果】

以上説明してきたように、この発明によればタービン車
軸と内部ケーシングとの組合わせで翼室を形成し、さら
に内部ケーシングと外部ケーシングとの間に空間部分を
形成させ、その空間部分を内部ケーシングに配設されて
るフランジを介して、蒸気排気室と蒸気排気室との上下
２つの隔室に分けるとともに、上下２つの隔室にそれぞ
れ連通する２つの蒸気管路とその軸中心線がほぼ一軸と
なるように外部ケーシングの上下に配設して、蒸気ター
ビンの車室を構成したことにより、車室構造の単純化を
可能とし、その製造コストを大幅に低減させるとともに
、蒸気流入路と蒸気排出路の軸中心線が一軸となってい
るため蒸気供給路と蒸気排気路とが一直線になっている
ような蒸気配管系であっても、容易にその途中に蒸気タ
ービンを介装配置することとその支持構造の簡素化を可
能とする配置上の利便さを生むという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の蒸気タービンの車室構造の概
要を横断面図で、第２図は部分縦断面図である。第３図
は蒸気供給路と排気蒸気路とが垂直に配設されている場
合の配管図で、第４図は第３図のＢ矢視図であり、第５
図は蒸気供給路と排気蒸気路とが水平かつ一直線に配設
されている場合の配管図、第６図は第５図のＣ矢視図で
ある。 第７図は従来の蒸気タービンの車室構造の概要を示す部
分縦断面図である。 ｌ：タービン車軸、２：動翼、３：内部ケーシング、３
ａ：内部上側部、３ｂ：内部下側部、３ｄ：内部下側フ
ランジ、４：静翼、５：外部ケーシング、６：蒸気入口
孔、８：翼室、９：蒸気排気室、１０：蒸気流入室、Ｊ
ｌ：蒸気排出路、１２：蒸気流入路、１９：発電機、３
０：蒸気タービン、５０：蒸気供給管、５４：排気蒸気
管、６０：コンスタントハンガ、６１：固定梁、６３：
支持棒、６４：ターンバックル。 第３図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）両端が閉じられた円筒状の外部ケーシングと、その
   内側に同心的に配され、かつタービン車軸の外周を覆う
   内部ケーシングと、動翼を備えたタービン車軸とからな
   る蒸気タービンの車室構造であって、前記外部ケーシン
   グが前記内部ケーシングを介して上、下２つの隔室にわ
   けられ、かつ前記内部ケーシングにはその一端側で前記
   外部ケーシングの下部隔室へ連通する蒸気通路と、他端
   側で前記外部ケーシングの上部隔室へ連通する蒸気通路
   とがそれぞれ配備されるとともに、前記外部ケーシング
   には下側に前記下部隔室へ連通する蒸気流入路を、上側
   に前記上部隔室へ連通する蒸気排出路とをそれぞれ配し
   、両蒸気路の軸心がほぼ一軸になるようにすることによ
   り、蒸気タービンを直線状の蒸気配管経路の途中に設置
   できるようにしたことを特徴とする特蒸気タービンの車
   室構造。