JPS631703A - Steam turbine diaphragm - Google Patents

Steam turbine diaphragm

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Publication number
JPS631703A
JPS631703A JP14306986A JP14306986A JPS631703A JP S631703 A JPS631703 A JP S631703A JP 14306986 A JP14306986 A JP 14306986A JP 14306986 A JP14306986 A JP 14306986A JP S631703 A JPS631703 A JP S631703A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diaphragm
tightening
screw
screw hole
steam turbine
Prior art date
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Pending
Application number
JP14306986A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Minoru Matsumoto
実 松本
Jiro Koike
小池 二郎
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS631703A publication Critical patent/JPS631703A/en
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  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent the damage of a screw hole for a bolt, which tightens respective divide diaphragms of upper and lower parts and to obtain sufficient tightening force by providing the screw hole on an insert screw which is screwed into one of the diaphragms. CONSTITUTION:A steam turbine diaphragm is divided into upper and lower part on the center line of a desk to enable the assembly and disassembly. In this case, an insert screw 13, on which a screw hole 7a for upper/lower tightening bolt 7 is provided on a lower half diaphragm 46. The upper half diaphragm 4a is tightened to the lower half diaphragm 46 by the upper/lower tightening bolt 7. Therefore, it is possible to reduce tightening stress due to the deformation of the upper/lower diaphragms 4a, 4b on the tightening of the upper/lower tightening bolt 7 so as to prevent the damage of the screw hole 7a. In a base material with a lower strength such as a cast iron, it is also possible to obtain the sufficient tightening force.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野〕 本発明は、上・下締付ボルトをもつ蒸気タービンダイヤ
フラムに係り、特に、下半ダイヤフラムのメネジに過大
な締付力が加わった場合にも、ダイヤフラム母材の損傷
を防止するのに好適なダイヤプラムの締結構造に関する
[Detailed Description of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a steam turbine diaphragm having upper and lower tightening bolts, and particularly when an excessive tightening force is applied to the female thread of the lower half diaphragm. The present invention also relates to a diaphragm fastening structure suitable for preventing damage to the diaphragm base material.

(従来の技術〕 蒸気タービンダイヤフラムは、組立・分解を可能にする
ため、円板の水平中心線上で、上・下に二分割された構
造となっているが、近年の蒸気タービンの高効率化策の
一つとして、特開昭51−46603号公報に記載のよ
うに、上・下に二分割されたダイヤプラムをボルトによ
って締結し、接合面を密着させて、接合面からの蒸気漏
洩を防止する構造が採用されてきている。しかし、この
様な構造に於いて、最近ダイヤフラ11のメネジが損傷
するという不具合が散見された。
(Prior art) Steam turbine diaphragms have a structure in which they are divided into upper and lower halves on the horizontal center line of the disc to enable assembly and disassembly, but in recent years steam turbines have become more efficient. As one measure, as described in Japanese Patent Application Laid-open No. 51-46603, a diaphragm divided into upper and lower halves is fastened with bolts, and the joint surfaces are brought into close contact to prevent steam leakage from the joint surfaces. Structures to prevent this have been adopted. However, in such structures, problems such as damage to the female thread of the diaphragm 11 have recently been observed here and there.

以下に従来技術に於ける不具合について図を用いて説明
する。
Below, problems in the prior art will be explained using figures.

第3図は、蒸気タービン縦断面の一例を示す。FIG. 3 shows an example of a longitudinal section of a steam turbine.

第4図は、第3図のtV−IV矢視断面図であり、第5
図は、下半ダイヤフラムの接合面部を示す碍視図である
。ダイヤフラム4は、蒸気タービンの中にあって車室3
とロータ1の間に位置し、蒸気の持つ熱エネルギを運動
エネルギに変換し、パケット2を介してロータ1を回転
させる役目をする。
FIG. 4 is a sectional view taken along arrow tV-IV in FIG.
The figure is a perspective view showing the joint surface of the lower half diaphragm. The diaphragm 4 is located inside the steam turbine and is located in the casing 3.
and the rotor 1, and has the role of converting the thermal energy of the steam into kinetic energy and rotating the rotor 1 via the packet 2.

従って、ダイヤフラ11は蒸気タービンの運転中、して
いる、さらに、上半ダイヤフラム4aが蒸気反力Fによ
って浮上り、上・下半接合面6が開口し、そこから蒸気
が漏洩してタービン効率が低下することを防止するため
、上・下半ダイヤフラム4a、4bはボルト7によって
締結、固定されている。この状態に於いて、蒸気タービ
ンの運転中に於けるダイヤフラムには、前述した蒸気反
力による回転力に加えて蒸気の熱影響による変形が発生
する。これは、ダイヤフラムの内輪4dと外輪4oの質
量差、及び内外輪自体の熱伝導差によるものである。上
・下に2分割されたダイヤフラ11の場合、この変形は
ダイヤプラムの中で一番剛性の弱い、上・下半接合面6
の開口現象となって表われるため、ボルト7は、通常の
締付力に加えて、開口変形による応力にも耐えられるよ
うに設計されている。しかし、最近は、タービンプラン
トの高効率化を目的とした運転法として、デイリースタ
ート・ストップ運転、ウィークリースタート・ストリッ
プ運転等を行なうタービンが多くなって来た。この様な
運転では、ダイヤフラムの昇温。
Therefore, the diaphragm 11 is activated during operation of the steam turbine.Furthermore, the upper half diaphragm 4a floats up due to the steam reaction force F, and the upper and lower half joint surfaces 6 open, and steam leaks from there, resulting in turbine efficiency. The upper and lower half diaphragms 4a and 4b are fastened and fixed with bolts 7 to prevent the diaphragms from lowering. In this state, during operation of the steam turbine, the diaphragm undergoes deformation due to the thermal influence of the steam in addition to the rotational force due to the steam reaction force described above. This is due to the difference in mass between the inner ring 4d and the outer ring 4o of the diaphragm, and the difference in heat conduction between the inner and outer rings themselves. In the case of the diaphragm 11 that is divided into upper and lower halves, this deformation occurs at the upper and lower half joint surfaces 6, which have the weakest rigidity in the diaphragm.
Therefore, the bolt 7 is designed to withstand not only the normal tightening force but also the stress caused by the opening deformation. However, recently, as an operating method aimed at increasing the efficiency of turbine plants, many turbines are performing daily start/stop operation, weekly start/strip operation, etc. In this type of operation, the temperature of the diaphragm increases.

降温が頻繁に繰返されるため、熱変形に伴う開口現象が
繰返して発生する。このため、ボルト7と下半ダイヤフ
ラム4bのメネジ8には、過大な引張応力が繰返し加わ
ることとなり、ついには、ボルト7に比べ材料強度の低
いダイヤフラムのメネジ8部に、第6図に示すような損
傷9aや9bが発生する。
Because the temperature is repeatedly lowered, the opening phenomenon due to thermal deformation occurs repeatedly. For this reason, excessive tensile stress is repeatedly applied to the bolt 7 and the female thread 8 of the lower half diaphragm 4b, and eventually the female thread 8 of the diaphragm, which has a lower material strength than the bolt 7, is damaged as shown in FIG. damage 9a and 9b occurs.

このメネジ損傷を防止するには、ボルト7を伸びの大き
い軟鋼で製作してメネジに加わる応力を低減する方法、
ボルトのシャンク径を細くしてボルトの伸びを確保する
方法が考えられるが、前述した蒸気反力や、ダイヤフラ
ムの熱変形に対して、充分な締付を得られない問題があ
る。又、ボルト径を大きくして、相対的にメネジの締付
応力を低減する方法は、第4図にも示すようにダイヤフ
ラムの上・下半接合面部には、吊揚用ネジ穴10゜サポ
ートバー取付用ネジ穴11、さらに、クラッシュビン用
ネジ穴12等が集中して穿孔されているため、最近のコ
ンパクト化されたダイヤフラムに適用することが困薙で
ある。
In order to prevent this damage to the female thread, there is a method of making the bolt 7 from mild steel with high elongation to reduce the stress applied to the female thread.
One possible method is to reduce the shank diameter of the bolt to ensure bolt elongation, but there is a problem in that sufficient tightening cannot be achieved against the aforementioned steam reaction force and thermal deformation of the diaphragm. In addition, a method of increasing the bolt diameter to relatively reduce the tightening stress of the female thread is to install a 10° support screw hole for lifting at the upper and lower half joint surfaces of the diaphragm, as shown in Figure 4. Since the bar attachment screw holes 11, the crush bin screw holes 12, etc. are drilled in a concentrated manner, it is difficult to apply the screw holes to recent compact diaphragms.

このように、従来の締結構造では、タービンプラントの
頻繁な起動停止による熱変形の繰返しに対する不具合が
懸念された。
As described above, with the conventional fastening structure, there was a concern that problems could occur due to repeated thermal deformation due to frequent startup and shutdown of the turbine plant.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上記従来技術は、最近の高効率タービンプラントを目的
としたデイリースタート・ストップ運転や、ウィークリ
ースタート・ストップ運転等の影響により、ダイヤフラ
ムが繰返し熱変形を受けることによって、上・下半締付
ボルト用メネジ部が損傷することが懸念された。
In the above conventional technology, the diaphragm is subjected to repeated thermal deformation due to the effects of daily start-stop operation and weekly start-stop operation aimed at recent high-efficiency turbine plants, and as a result, the upper and lower half tightening bolts are There was concern that the female thread part would be damaged.

本発明の目的は、本来の上・下半締結機能を充分にもち
ながら、ダイヤフラムのメネジを損傷させることのない
上・下半ダイヤフラムの締結構造を提供することにある
An object of the present invention is to provide a fastening structure for upper and lower half diaphragms that has sufficient original upper and lower half fastening functions and does not damage the female threads of the diaphragms.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的は、上・下半締付ボルト用メネジを。 For the above purpose, use female threads for upper and lower half-tightening bolts.

下半ダイヤフラムにネジ込んだインサートスクリューに
設けることにより達成される。
This is achieved by providing an insert screw screwed into the lower half diaphragm.

〔作用〕[Effect]

インサートスクリューは、上・下半締付ボルトと同等強
度材、もしくは、高張力材を用いて製作される。それに
よってインサートスクリューに設けられた上・上締付ボ
ルト用メネジ穴は、ボルトと同等、又は、それ以上の締
付に耐えることが出来る。さらにインサートスクリュー
を取付けるためのダイヤフラムのメネジ穴は、ボルト用
メネジ穴との径に反比例した締付応力となるため、充分
な強度をもたせることが出来る。
The insert screw is manufactured using a material with the same strength as the upper and lower half tightening bolts, or a high tensile strength material. As a result, the female screw holes for the upper and upper tightening bolts provided in the insert screw can withstand tightening equivalent to or more than the bolts. Furthermore, the female screw hole of the diaphragm for attaching the insert screw has a tightening stress that is inversely proportional to the diameter of the female screw hole for the bolt, so it can have sufficient strength.

〔実施例〕〔Example〕

以下1本発明の一実施例を第1図及び第2図により説明
する。第1図は本発明による上・下半ダイヤフラムの締
結状態の詳細図であり、第2図は本発明による下半ダイ
ヤフラム接合面部の斜面図である。下半ダイヤフラム4
bには、上・上締付ボルト7用ネジ穴7aをもつインサ
ートスクリュー13がネジ込まれており、上半ダイヤフ
ラム4aが、上・上締付ボルト7によって下半ダイヤフ
ラム4bに締結、固定されていることを示している。こ
の様に構成されたダイヤフラムでは、下半ダイヤフラム
4bのインサートスクリュー13取付用ネジ穴13aに
加わる上・上締付ボルト7の締付による応力Fbは、 Fb ”Fa XA/B ここで、Fb :インサートスクリュー外ネジの応力 Fa:インサートスクリュー内ネジ の応力 A :インサートスクリュー内ネジ のネジ面積 B :インサートスクリュー外ネジ のネジ面積 このことから、AとBとの比を必要に応じ変えることに
よって、下半ダイヤフラム4bのインサートスクリュー
取付用ネジ穴13aにかかる上・下半ダイヤフラムの変
形に伴う締付応力Fbが充分に低減されるため、ダイヤ
フラムのネジ穴の損傷が防止出来る。又、インサートス
クリューの上・下部付ボルト用ネジ穴7aの損傷は、イ
ンサートスクリュー材にボルト7と同等もしくは高強度
鋼を用いることによって防止することが出来る。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a detailed view of the fastened state of the upper and lower half diaphragms according to the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of the joint surface of the lower half diaphragm according to the present invention. Lower half diaphragm 4
An insert screw 13 having a threaded hole 7a for the upper/upper tightening bolt 7 is screwed into b, and the upper half diaphragm 4a is fastened and fixed to the lower half diaphragm 4b by the upper/upper tightening bolt 7. It shows that In the diaphragm configured in this way, the stress Fb due to the tightening of the upper and upper tightening bolts 7 applied to the screw hole 13a for attaching the insert screw 13 of the lower half diaphragm 4b is Fb "Fa XA/B where Fb: Stress Fa of the external thread of the insert screw: Stress A of the internal thread of the insert screw: Thread area of the internal thread of the insert screw B: Thread area of the external thread of the insert screw From this, by changing the ratio of A and B as necessary, Since the tightening stress Fb due to the deformation of the upper and lower half diaphragms applied to the insert screw mounting screw hole 13a of the lower half diaphragm 4b is sufficiently reduced, damage to the screw hole of the diaphragm can be prevented. Damage to the screw holes 7a for the upper and lower bolts can be prevented by using the same material as the bolt 7 or high-strength steel for the insert screw material.

さらに、本構造では、インサートスクリュー13を取外
した時のダイヤフラムのネジ穴13aは、そのまま吊揚
用ネジ穴として利用が可能であるから吊揚用ネジ穴を別
に設ける必要が無いため、最近のコンパクト化されたダ
イヤフラムでは非常に有利である。又、インサートスク
リューのそれのロック効果が得られろため、特別なロッ
ク作業が不要である等の効果がある。
Furthermore, with this structure, the screw hole 13a of the diaphragm when the insert screw 13 is removed can be used as a screw hole for lifting, so there is no need to provide a separate screw hole for lifting. This is very advantageous for standardized diaphragms. Further, since the locking effect of the insert screw can be obtained, special locking work is not required.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、母材の材料強度を期待出来ない製品、
例えば、鋳鉄等にも充分な締結力を与えることが出来ろ
According to the present invention, products for which the material strength of the base material cannot be expected,
For example, it should be possible to apply sufficient fastening force to cast iron, etc.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明の一実施例の上・下半ダイヤフラム締
結状態詳細図、第2図は本発明による下半ダイヤフラム
接合面部の斜視図、第3図は、従来の蒸気タービン縦断
面例、第4図は第3図の■−■矢視断面図、第5図は従
来の下半ダイヤフラム接合面部の斜視図、第6図は下半
ダイヤフラムメネジの損傷状態説明図である。 4a・・・上半ダイヤフラム。
FIG. 1 is a detailed view of the upper and lower half diaphragm fastening states according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of the joint surface of the lower half diaphragm according to the present invention, and FIG. 3 is an example of a longitudinal section of a conventional steam turbine. , FIG. 4 is a sectional view taken along the line ■-■ in FIG. 3, FIG. 5 is a perspective view of a conventional lower half diaphragm joint surface, and FIG. 6 is an explanatory diagram of a damaged state of the lower half diaphragm female screw. 4a... Upper half diaphragm.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、上・下締付ボルトをもつ蒸気タービンダイヤフラム
に於いて、 上・下締付ボルト用メネジをダイヤフラムにネジ込まれ
たインサートスクリューに設けたことを特徴とする蒸気
タービンダイヤフラム。 2、特許請求の範囲第1項に於いて、 前記インサートスクリューの着脱を自由とし、前記イン
サートスクリューの取付用ネジ穴を吊揚用ネジ穴と兼用
にすることを特徴とする蒸気タービンダイヤフラム。 3、特許請求の範囲第1項に於いて、 前記インサートスクリューの内・外ネジのピッチを変え
ることによつて、前記インサートスクリュー及び上・下
締付ボルトの緩み止め効果を得たことを特徴とする蒸気
タービンダイヤフラム。
[Claims] 1. A steam turbine characterized in that, in a steam turbine diaphragm having upper and lower tightening bolts, female threads for the upper and lower tightening bolts are provided in insert screws screwed into the diaphragm. diaphragm. 2. The steam turbine diaphragm according to claim 1, wherein the insert screw is freely attachable and detachable, and the mounting screw hole of the insert screw also serves as a lifting screw hole. 3. According to claim 1, the insert screw and the upper and lower tightening bolts are prevented from loosening by changing the pitch of the inner and outer threads of the insert screw. steam turbine diaphragm.
JP14306986A 1986-06-20 1986-06-20 Steam turbine diaphragm Pending JPS631703A (en)

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