KR101445199B1

KR101445199B1 - 정익 익렬, 정익 익렬의 조립 방법, 및 증기 터빈

Info

Publication number: KR101445199B1
Application number: KR1020120142533A
Authority: KR
Inventors: 츠구히사 다시마; 이타루 무라카미; 모토키 요시카와
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 2011-12-12
Filing date: 2012-12-10
Publication date: 2014-09-29
Also published as: EP2604812A1; US9359907B2; CN103161511B; JP5665724B2; US20130149136A1; JP2013122221A; EP2604812B1; CN103161511A; KR20130066518A

Abstract

실시형태의 정익 익렬(29)은, 정익 구조체(50) 및 정익 구조체(50)를 지지하는 환상의 지지 구조체(40)를 구비한다. 정익 구조체(50)는, 증기를 통과시키는 정익부(51)과, 정익부(51)의 외주 측에 형성되고, 둘레 방향에 걸쳐서 관통하고, 하류 측의 단면(54)에 둘레 방향에 걸쳐서 개구(55)를 갖는 끼워 맞춤 홈(56)이 형성된 외주 측 구성부(52)를 각각 구비한다. 지지 구조체(40)는, 외주 측 구성부(52)의 끼워 맞춤 홈(56)에 끼워 맞추는 끼워 맞춤부(41)를 갖는 환상 지지부(42)를 구비한다. 환상 지지부(42)에 의해 둘레 방향에 걸쳐서 복수의 정익 구조체(50)가 지지되어 있다.

Description

정익 익렬, 정익 익렬의 조립 방법, 및 증기 터빈{STATIONARY BLADE CASCADE, ASSEMBLING METHOD OF STATIONARY BLADE CASCADE, AND STEAM TURBINE}

본 발명의 실시형태는 전체적으로 정익 익렬, 정익 익렬의 조립 방법 및 증기 터빈에 관한 것이다.

증기 터빈에 있어서, 정익 익렬과 동익 익렬(rotor blade cascade)로 각각 이루어지는 터빈 단락(turbine stage)을, 증기가 흐르는 터빈 로터 축 방향으로 복수단 배치하여 구성되는 축류(axial flow) 형식의 증기 터빈이 널리 사용되고 있다. 이러한 증기 터빈에 있어서, 스페이스 효율을 향상시키는 관점에서, 컴팩트화가 요구되고 있다.

증기 터빈에 있어서의 동익 익렬은, 터빈 로터의 둘레 방향으로 심은 복수의 동익을 각각 포함한다. 한편, 정익 익렬은, 다이어프램 외륜과 다이어프램 내륜 사이에 둘레 방향으로 복수의 정익을 배치하여 구성되는 것이나, 케이싱의 내주의 둘레 방향으로 복수의 정익을 배치하여 구성되는 것 등이 있다.

도 22는, 다이어프램 외륜(312)과 다이어프램 내륜(314) 사이에 정익 익렬(310)을 구비하는 종래의 증기 터빈의 중심축을 포함하는 자오(meridian) 단면을 나타내는 도면이다. 이 도 22에는, 정익 익렬(310)과 동익 익렬(320)로 이루어지는 일단의 터빈 단락을 나타내고 있다.

정익 익렬(310)은, 내경 측으로 개구하고 둘레 방향으로 연속한 홈(311)을 갖는 다이어프램 외륜(312)과, 외경 측으로 개구하고 둘레 방향으로 연속한 홈(313)을 갖는 다이어프램 내륜(314)과의 사이에 형성된다. 정익(315)은 외주 측에, 다이어프램 외륜용 끼움부(316)를 구비하고, 이 다이어프램 외륜용 끼움부(316)가 홈(311)에 끼워 맞춰진다.

정익(315)은 내주 측에, 다이어프램 내륜용 끼움부(317)를 구비하고, 이 다이어프램 내륜용 끼움부(317)가 홈(313)에 끼워 맞춰진다. 즉, 정익(315)은 다이어프램 외륜(312)이나 다이어프램 내륜(314)에, 용접되지 않고, 끼워 맞춤에 의해 지지되어 있다. 또한, 다이어프램 외륜(312)의 외주에는, 케이싱(330)이 구비되어, 고온, 고압의 증기가 외부로 누출되는 것을 방지하고 있다.

도 23은, 케이싱(350)의 내주의 둘레 방향으로 정익 익렬(355)을 구비하는 종래의 증기 터빈의 중심축을 포함하는 자오 단면을 나타내는 도면이다. 도 23에 나타내는 바와 같이, 케이싱(350)의 내주의 둘레 방향에 걸쳐서 끼워 맞춤 홈(351)이 형성되어 있다. 이 끼워 맞춤 홈(351)에, 정익(352)의 끼워 맞춤부(353)를 끼워 맞춰서, 정익(352)을 케이싱(350)에 고정하여, 정익 익렬(355)을 구성하고 있다. 또한, 정익(352)을 케이싱(350)에 견고하게 고정하기 위해, 가압 핀(354)에 의해 반경 방향 내측으로 가압하고 있다.

다이어프램 외륜(312)과 다이어프램 내륜(314) 사이에 정익 익렬(310)을 구비하는 종래의 증기 터빈에 있어서, 도 22에 나타내는 바와 같이, 케이싱(330)과 다이어프램 외륜(312)의 사이에는, 열팽창을 허용하기 위한 간극(δr)을 갖고 있다. 즉, 케이싱(330)의 내경은, 정익(315)의 외경, 다이어프램 외륜(312)의 반경 방향의 두께, 간극(δr) 등에 의해 결정된다.

여기서, 정익(315)의 외경은 증기 유량, 증기 조건에 의존하여 성능을 최적화하기 위해 설정되는 치수이며, 간극(δr)은 열팽창을 허용하기 위해 설정되는 것으로, 이들은 대폭으로 변경될 수 없다.

또한, 예를 들면 홈(311)과 다이어프램 외륜용 끼움부(316) 사이에는, 둘레 방향에 걸쳐서 약간의 극간이 형성된다. 따라서, 상반(upper half) 측 및 하반(lower half) 측의 2분할로 구성되는 다이어프램 외륜(312)의 수평 단면(수평 이음매면)에는, 증기의 누설을 방지하기 위해, 상반 측과 하반 측을 체결하는 체결 볼트, 위치 결정을 위한 핀이나 키 등을 설치할 필요가 있다. 그러나, 다이어프램 외륜(312)의 반경 방향의 두께를 얇게 하면, 체결 볼트, 핀, 키 등을 작게 해야만 한다. 결과적으로, 체결력이나 위치 결정이 불충분해져서, 수평 단면에 있어서 증기가 누설하기 쉬워지는 문제가 생긴다.

이와 같이, 다이어프램 외륜과 다이어프램 내륜 사이에 정익 익렬을 구비하는 종래의 증기 터빈에 있어서는, 소형화를 도모하는 것은 곤란했다.

케이싱(350)의 내주의 둘레 방향으로 정익 익렬(355)을 구비하는 종래의 증기 터빈에서는, 열팽창 시에 있어서, 도 23에 나타내는 화살표시와 같이, 정익 익렬(355)은 반경 방향 내측으로, 터빈 로터(356) 및 케이싱(350)은 반경 방향 외측으로 팽창한다. 이때, 케이싱(350)의 팽창은 작지만, 정익 익렬(355) 및 터빈 로터(356)의 팽창은 크다. 그 때문에, 정익 익렬(355)과 터빈 로터(356)의 극간이 작아져, 각각이 접촉하여 큰 사고를 야기할 위험성이 있다.

일 실시형태에서, 정익 익렬은, 둘레 방향으로 배치된 복수의 정익을 구비하고 환상(ring shape)으로 형성되는 증기 터빈의 정익 익렬이다. 정익 익렬은, 증기를 통과시키는 정익부와, 정익부의 외주 측에 형성되고, 둘레 방향에 걸쳐서 관통하고, 상류 측의 단면 또는 하류 측의 단면에 둘레 방향에 걸쳐서 개구를 갖는 끼워 맞춤 홈을 갖는 외주 측 구성부를 구비하는 정익 구조체를 구비한다. 정익 익렬은, 외주 측 구성부의 끼워 맞춤 홈에 끼워 맞추는 끼워 맞춤부를 갖는 환상 지지부를 구비하고, 환상 지지부에 둘레 방향에 걸쳐서 복수의 정익 구조체를 지지하는 환상의 지지 구조체를 더 구비한다.

도 1은 제1 실시형태의 정익 익렬을 구비하는 증기 터빈의, 터빈 로터의 중심축을 포함하는 자오 단면을 나타내는 도면.
도 2는 제1 실시형태의 정익 익렬의 자오 단면을 나타내는 도면.
도 3은 제1 실시형태의 정익 익렬을 구성하는 정익 구조체를 나타내는 사시도.
도 4는 제1 실시형태의 정익 익렬을 구성하는, 하반 측의 지지 구조체를 나타내는 사시도.
도 5는 제1 실시형태에 있어서, 지지 구조체에 증기 시일(seal) 구조를 구비한 정익 익렬의 자오 단면을 나타내는 도면.
도 6은 제1 실시형태의 하반 측의 정익 익렬을 나타내는 사시도.
도 7은 제1 실시형태의 정익 익렬을 나타내는 사시도.
도 8은 제1 실시형태의 하반 측의 정익 익렬이, 하반 측의 내부 케이싱에 설치되었을 때의, 수평 단부 측의, 터빈 로터 축 방향에 수직한 단면의 일부를 나타내는 도면.
도 9a는 제1 실시형태의 하반 측의 정익 익렬이, 하반 측의 내부 케이싱에 설치되었을 때의, 수평 단부 측의, 터빈 로터 축 방향에 수직한 단면의 일부를 나타내는 도면.
도 9b는 제1 실시형태의 하반 측의 정익 익렬이, 하반 측의 내부 케이싱에 설치되었을 때의, 수평 단부 측의, 터빈 로터 축 방향에 수직한 단면의 일부를 나타내는 도면.
도 10a는 제1 실시형태의 하반 측의 정익 익렬이, 하반 측의 내부 케이싱에 설치되었을 때의, 최하부의, 터빈 로터 축 방향에 수직한 단면의 일부를 나타내는 도면.
도 10b는 제1 실시형태의 하반 측의 정익 익렬이, 하반 측의 내부 케이싱에 설치되었을 때의, 최하부의, 터빈 로터 축 방향에 수직한 단면의 일부를 나타내는 도면.
도 11은 제1 실시형태의 하반 측의 정익 익렬이, 하반 측의 내부 케이싱에 설치되었을 때의, 최하부의, 터빈 로터 축 방향에 수직한 단면의 일부를 나타내는 도면.
도 12는 제1 실시형태의 정익 익렬의 조립 방법의 조립 공정의 개요를 나타내는 도면.
도 13은 제1 실시형태의 정익 익렬의 자오 단면을 나타내는 도면이며, 지지 구조체의 끼워 맞춤부와 외주 측 구성부의 끼워 맞춤 홈 사이의 끼워 맞춤 구조의 다른 구성을 나타내는 도면.
도 14는 제1 실시형태의 정익 익렬의 자오 단면을 나타내는 도면이며, 지지 구조체의 끼워 맞춤부와 외주 측 구성부의 끼워 맞춤 홈 사이의 끼워 맞춤 구조의 다른 구성을 나타내는 도면.
도 15는 제1 실시형태의 정익 익렬의 자오 단면을 나타내는 도면이며, 외주 측 구성부의 끼워 맞춤 홈 및 지지 구조체의 다른 형상을 나타내는 도면.
도 16은 제1 실시형태의 정익 익렬의 자오 단면을 나타내는 도면이며, 외주 측 구성부의 끼워 맞춤 홈 및 지지 구조체의 다른 형상을 나타내는 도면.
도 17은 제1 실시형태의 정익 익렬의 자오 단면을 나타내는 도면이며, 외주 측 구성부의 끼워 맞춤 홈 및 지지 구조체의 다른 형상을 나타내는 도면.
도 18은 제1 실시형태의 정익 익렬을 구성하는 다른 구성의 정익 구조체를 나타내는 사시도.
도 19는 제2 실시형태의 정익 익렬의 자오 단면을 나타내는 도면.
도 20은 제3 실시형태의 정익 익렬의 자오 단면을 나타내는 도면.
도 21은 제4 실시형태의 정익 익렬의 자오 단면을 나타내는 도면.
도 22는 다이어프램 외륜과 다이어프램 내륜 사이에 정익 익렬을 구비하는 종래의 증기 터빈의 중심축을 포함하는 자오 단면을 나타내는 도면.
도 23은 케이싱의 내주의 둘레 방향으로 배치된 정익 익렬을 구비하는 종래의 증기 터빈의 중심축을 포함하는 자오 단면을 나타내는 도면.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.

(제1 실시형태)

도 1은, 제1 실시형태의 정익 익렬(29)을 구비하는 증기 터빈(10)의, 터빈 로터의 중심축을 포함하는 자오 단면을 나타내는 도면이다. 이하에 있어서, 동일 구성 부분에는 동일 부호를 붙여서, 중복하는 설명을 생략 또는 간략화한다.

또한, 이하에 있어서, 증기 터빈(10)으로서, 고압 터빈을 예시하여 설명하지만, 저압 터빈, 중압 터빈, 또한 초고압 터빈에도 본 실시형태의 구성을 적용할 수 있다. 또한, 여기서는, 케이싱으로서 이중 구조의 케이싱을 구비하는 일례에 의거하여 설명하지만, 케이싱은 단일 구조의 케이싱이어도 된다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 증기 터빈(10)은, 내부 케이싱(20)과 그 외측에 설치된 외부 케이싱(21)으로 구성되는 이중 구조의 케이싱을 구비하고 있다. 내부 케이싱(20) 내에는, 터빈 로터(22)가 관설(貫設)되어 있다. 이 터빈 로터(22)에는, 터빈 로터 축 방향으로 복수단의 로터 디스크(23)가 배치되어 있다. 각 회전 디스크(23)에는, 복수의 동익(24)이 둘레 방향으로 심어서 설치되어, 동익 익렬(25)을 구성하고 있다.

내부 케이싱(20)의 내주 측에는, 지지 구조체(40)에 의해 복수의 정익 구조체(50)를 지지하는 정익 익렬(29)이 구비되어 있다. 이 정익 익렬(29)은, 터빈 로터 축 방향으로, 동익 익렬(25)과 교대로 복수단 구비되어 있다. 정익 익렬(20)과 이 직하류 측에 구비된 동익 익렬(25)은 일단의 터빈 단락을 구성하고 있다. 또, 정익 익렬(29)의 구성에 대해서는, 후에 상세하게 설명한다.

여기서, 하류 측이란, 주(主) 증기가 흐르는 방향에 대한 하류 측을 의미하고, 상류 측이란, 주 증기가 흐르는 방향에 대한 상류 측을 의미한다(이하에 있어서 동일).

정익 구조체(50)와 터빈 로터(22) 사이에는, 증기 시일 구조(30)를 구비하여, 정익 구조체(50)와 터빈 로터(22) 사이로부터 하류 측으로의 증기의 누설을 억제하고 있다.

또한, 증기 터빈(10)에는, 증기 입구관(31)이, 외부 케이싱(21) 및 내부 케이싱(20)을 관통하여 설치되고, 증기 입구관(31)의 단부가, 노즐 박스(32)에 연통하여 접속되어 있다. 또, 첫 단(제1 단)의 정익 익렬(29)은, 노즐 박스(32)의 출구의 둘레 방향으로 정익(28)를 장착하여 구성되고, 하류 측의 정익 익렬(29)의 구조와는 다른 구조로 되어 있다.

노즐 박스(32)가 구비되는 위치보다 외측(터빈 로터(22)를 따르는 방향의 외측이며, 도 1에서는 노즐 박스(32)보다 좌측)의 내부 케이싱(20) 및 외부 케이싱(21)의 내주에는, 터빈 로터 축 방향을 따라, 복수의 그랜드 라비린스(labyrinth) 시일(33)이 설치되어 있다. 이들 그랜드 라비린스 시일(33)에 의해 내부 케이싱(20) 및 외부 케이싱(21)과 터빈 로터(22) 사이에 있어서의, 증기의 외부로의 누설이 방지된다.

이러한 구성을 구비하는 증기 터빈(10)에서는, 증기 입구관(31)을 거쳐, 노즐 박스(32) 내에 유입한 증기는, 각 터빈 단락을 통과하면서, 팽창을 행해서, 터빈 로터(22)를 회전시킨다. 그리고, 팽창을 한 증기는, 배기 통로(도시 생략)를 통해, 증기 터빈(10)의 외부로 배기된다.

여기서, 제1 실시형태의 정익 익렬(29)의 구성에 대해서 상세하게 설명한다.

도 2는 제1 실시형태의 정익 익렬(29)의 자오 단면을 나타내는 도면이다. 도 3은 제1 실시형태의 정익 익렬(29)을 구성하는 정익 구조체(50)를 나타내는 사시도이다. 도 4는, 제1 실시형태의 정익 익렬(20)을 구성하는, 하반 측의 지지 구조체(40)를 나타내는 사시도이다. 도 5는, 제1 실시형태에 있어서, 지지 구조체(40)에 증기 시일 구조를 구비한 정익 익렬(29)의 자오 단면을 나타내는 도면이다. 도 6은 제1 실시형태의 하반 측의 정익 익렬(29)을 나타내는 사시도이다. 도 7은 제1 실시형태의 정익 익렬(29)을 나타내는 사시도이다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 정익 익렬(29)은 정익 구조체(50) 및 이 정익 구조체(50)를 지지하는 환상의 지지 구조체(40)를 구비하고 있다. 정익 구조체(50)는 정익부(51)와, 외주 측 구성부(52)와, 내주 측 구성부(53)를 구비하고 있다.

정익부(51)는, 도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 증기를 통과시키는 유로를 형성하는 것이며, 상류 측 단부가 전연(leading edge), 하류 측 단부가 후연(trailing edge)이 되는 날개 형상을 갖고 있다.

외주 측 구성부(52)는, 정익부(51)의 외주 측에 형성되며, 환상 블록 구조체로 구성되어 있다. 외주 측 구성부(52)에는, 둘레 방향에 걸쳐서 관통하고, 하류 측의 단면(54)에 둘레 방향에 걸쳐서 개구(55)를 갖는 끼워 맞춤 홈(56)이 형성되어 있다. 끼워 맞춤 홈(56)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 반경 방향의 소정의 홈 폭을 갖고, 상류 측(도 2에서는 좌측)에서는, 홈이 반경 방향 외측으로 넓어져, 홈 폭이 증가하도록 형성되어 있다. 즉, 도 2에 나타내는 단면에 있어서, 끼워 맞춤 홈(56)은 L자 형상으로 형성되어 있다.

외주 측 구성부(52)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 외주 측 구성부(52)의 반경 외측의 일부가, 내부 케이싱(20)의 내벽에 둘레 방향에 걸쳐서 형성된 홈(20c)에, 터빈 로터 축 방향 및 반경 방향 외측으로 이동 가능하게 끼워 맞춘다. 증기 터빈의 운전 시에는, 외주 측 구성부(52)의 하류 측의 단면(54)이, 홈(20c)의 하류 측의 단면과 맞닿아서, 정익 익렬(29)의 터빈 로터 축 방향으로의 이동이 억제된다.

내주 측 구성부(53)는, 정익부(51)의 내주 측에 형성되며, 환상 블록 구조체로 구성되어 있다. 내주 측 구성부(53)의 내주 측에는, 예를 들면, 증기 시일 구조가 구비되어 있다. 증기 시일 구조로서는, 예를 들면, 라비린스 패킹 등을 들 수 있다. 내주 측 구성부(53)의 내주 측에는, 예를 들면, 터빈 로터(22)의 표면에 설치된 시일 핀(60)(도 1 참조)에 대향하여 설치되는 요철 구조가 형성되어 있다.

여기서, 상기 구성을 구비하는 정익 구조체(50)는, 예를 들면, 정밀 주조나 기계 가공에 의해 형성되고, 정익부(51), 외주 측 구성부(52) 및 내주 측 구성부(53)는 일체로 형성된다. 이와 같이, 용접 등을 사용하지 않고 구성되기 때문에, 치수 오차를 기계 가공 공차의 집적의 범위로 할 수 있고, 또한 용접에 있어서의 비용 등을 삭감할 수 있다.

지지 구조체(40)는, 도 2 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 외주 측 구성부(52)의 끼워 맞춤 홈(56)에 끼워 맞추는 끼워 맞춤부(41)를 갖는 환상 지지부(42)를 구비하고 있다. 지지 구조체(40)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 예를 들면, 상반 측 및 하반 측의 2분할 구조로 구성되어 있다. 즉, 지지 구조체(40)는, 수평 이음매 위치에서 2분할된 2개의 반원환으로 구성되어 있다. 끼워 맞춤부(41)의 형상은, 외주 측 구성부(52)의 끼워 맞춤 홈(56)의 형상과 같은 형상을 갖고, 한쪽의 단연(상류 측의 단연)이 반경 방향 외측으로 돌출하는 돌출부(43)를 구비하고 있다. 즉, 도 2에 나타내는 단면에 있어서, 지지 구조체(40)는 L자 형상으로 형성되어 있다.

또, 여기서는, 지지 구조체(40)가 상반 측 및 하반 측의 2분할 구조로 구성된 일례를 나타내고 있지만, 지지 구조체(40)는, 이에 한정되지 않고, 더 많이 분할된 구조여도 된다. 이 경우, 복수로 분할된 지지 구조체(40)를 연결하여, 상반 측의 지지 구조체(40), 하반 측의 지지 구조체(40)가 각각 구성된다.

환상 지지부(42)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 터빈 로터 축 방향으로 연장되어 있고, 예를 들면, 정익 익렬(29)의 직하류에 배치되는 동익 익렬의 주위를 덮도록, 터빈 로터 축 방향으로 연장되어도 된다. 이 경우, 도 1 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 환상 지지부(42)의 동익 익렬(25)에 대향하는 내주 측에, 증기 시일 구조를 구비할 수 있다. 예를 들면, 도 5에 나타내는 바와 같이, 환상 지지부(42)의 동익 익렬(25)에 대향하는 내주 측에 둘레 방향에 걸쳐서 형성된 끼워 맞춤 홈(70)에, 라비린스 패킹(71)을 장착할 수 있다.

여기서, 도 2에 나타내는 바와 같이, 증기의 누설을 방지하기 위해, 운전 시에 있어서, 지지 구조체(40)의 돌출부(43)의 하류 측의 단면(43a)이 끼워 맞춤 홈(56)의 내벽면(56a)에 맞닿고, 환상 지지부(42)의 내주 측의 단면(42a)이 끼워 맞춤 홈(56)의 내벽면(56b)에 맞닿는다. 이때, 돌출부(43)(끼워 맞춤부(41))의 상류 측의 단면(43b)과 끼워 맞춤 홈(56)의 내벽면(56c) 사이의 극간, 및 환상 지지부(42)의 반경 방향 외측의 단면(42b)과 끼워 맞춤 홈(56) 내벽면(56d) 사이의 극간은, 0.03∼0.12㎜의 범위로 설정되는 것이 바람직하다. 극간을 0.03㎜보다 좁게 하면, 조립을 용이하게 행할 수 없다. 한편, 극간을 0.12㎜보다 넓게 하면, 운전 중에 덜걱거림이 발생한다. 또, 이들 극간 치수는, FEM(유한 요소법) 해석, 모크업(mockup) 시험 등에서도 가장 적정값인 것이 확인되어 있다.

상기한 정익 구조체(50)의 끼워 맞춤 홈(56)을 지지 구조체(40)의 끼워 맞춤부(41)에 끼워 맞춰, 둘레 방향으로 복수의 정익 구조체(50)를 장착함으로써, 도 6에 나타내는 바와 같은, 하반 측의 정익 익렬(29)을 구성할 수 있다. 또한, 이 하반 측의 정익 익렬(29) 상에, 하반 측의 정익 익렬(29)과 마찬가지로 조립된 상반 측의 정익 익렬(29)을 설치함으로써, 도 7에 나타내는 바와 같은 환상의 정익 익렬(29)을 구성할 수 있다.

여기서, 하반 측의 정익 익렬(29)을 하반 측의 내부 케이싱(20)에서 지지하는 구성에 대하여 설명한다.

도 8, 도 9a, 및 도 9b는, 제1 실시형태의 하반 측의 정익 익렬(29)이, 하반 측의 내부 케이싱(20)에 설치되었을 때의, 수평 단부 측의, 터빈 로터 축 방향에 수직한 단면의 일부를 각각 나타내는 도면이다. 도 10a, 도 10b, 및 도 11은, 제1 실시형태의 하반 측의 정익 익렬(29)이, 하반 측의 내부 케이싱(20)에 설치되었을 때의, 최하부의, 터빈 로터 축 방향에 수직한 단면의 일부를 나타내는 도면이다.

도 8, 도 9a, 및 도 9b에 나타내는 바와 같이, 하반 측의 환상 지지부(42)의 끼워 맞춤부(41)에 끼워 맞춰지는 정익 구조체(50) 중, 수평 단부 측에 위치하는 정익 구조체(50)의 외주 측 구성부(52) 또는 환상의 지지부(42)에는, 하반 측의 내부 케이싱(20)의 수평 단부 측에 형성된 단차부(20a)에 계지하는, 반경 방향 외측으로 돌출한 계지부(57)가 구비되어 있다. 이 계지부(57)를 단차부(20a)에 계지할 경우, 하반 측의 정익 익렬(29)의 연직 방향의 위치 결정이 이루어짐과 함께, 하반 측의 정익 익렬(29)이 하반 측의 내부 케이싱(20)에 지지된다.

여기서, 수평 단부란, 바꿔 말하면, 2분할된 상반 측 및 하반 측의 각각의 수평 이음매부(수평 이음매면)이다. 또한, 수평 단부 측에 위치하는 정익 구조체(50)란, 가장 수평 이음매면 측에 위치하는 정익 구조체(50)를 말한다.

예를 들면, 도 8에 나타내는 바와 같이, 수평 단부 측에 위치하는 정익 구조체(50)의 외주 측 구성부(52)를 반경 방향 외측으로 연장하여, 계지부(57)를 구성할 수 있다. 또한, 예를 들면, 도 9a에 나타내는 바와 같이, 수평 단부 측에 위치하는 정익 구조체(50)의 외주 측 구성부(52)의 외주에, 반경 방향 외측으로 돌출하는 계지 부재(58)를 접합하여, 계지부(57)를 구성할 수도 있다. 또한, 도 9b에 나타내는 바와 같이, 환상의 지지부(42)에, 반경 방향 외측으로 돌출하는 계지 부재(58)를 접합하여, 계지부(57)를 구성할 수도 있다. 계지 부재(58)의 접합은, 예를 들면, 볼트 체결이나 용접 등으로 행할 수 있다. 도 9a에는, 정익 익렬(29)의 수평 단부 측에 있어서, 반경 방향 외측으로부터, 계지 부재(58) 및 외주 측의 외주 측 구성부(52)에 볼트(85)를 체결한 일례를 나타내고 있다. 도 9b에는, 정익 익렬(29)의 수평 단부 측에 있어서, 반경 방향 외측으로부터, 계지 부재(58) 및 환상의 지지부(42)에 볼트(85)를 체결한 일례를 나타내고 있다.

또한, 도 10a에 나타내는 바와 같이, 하반 측의 환상 지지부(42)의 끼워 맞춤부(41)에 끼워 맞춰지는 정익 구조체(50) 중, 최하부에 위치하는 정익 구조체(50)의 외주 측 구성부(52)의 외주 단면에는, 예를 들면, 원통 형상의 오목형 홈으로 이루어지는 오목부(59)가 형성되어 있다. 여기에서, 도 10b에 나타내는 바와 같이, 원통 형상의 오목형 홈으로 이루어지는 오목부(59)는 외주 측에서 외주 측 구성부(52)를 관통할 수 있고, 환상의 지지부(42)의 외주 단면에 걸쳐 형성될 수 있다. 또한, 이 오목부(59)에 대향하는, 내부 케이싱(20)의 내주면에는, 오목부(59)와 같은 형상의 오목부(20b)가 형성되어 있다.

하반 측의 정익 익렬(29)을 하반 측의 내부 케이싱(20)에 지지기 위해서, 오목부(59)와 오목부(20b)에 끼워 맞추는 끼워 맞춤 부재(80)를 장착한다. 끼워 맞춤 부재(80)는, 예를 들면, 오목부(59)와 오목부(20b)에 끼워 맞추는 원 기둥 형상의 핀 부재 등으로 구성된다. 이와 같이, 오목부(59)와 오목부(20b)에 끼워 맞추는 끼워 맞춤 부재(80)를 장착함으로써, 둘레 방향, 및 터빈 로터 축 방향에 수직 또한 수평인 방향(도 10a 및 도 10b에서는 좌우 방향)의 위치 결정이 이루어진다.

이와 같이, 하반 측의 정익 익렬(29)은, 주로 계지부(57)를 통하여 하반 측의 내부 케이싱(20)에 지지되고, 수평 단부 측 이외의 정익 구조체(50)의 외주 측 구성부(52)와 내부 케이싱(20) 사이에는, 반경 방향으로 소정의 극간(δa)을 갖고 있다.

여기서, 최하부에 위치하는 정익 구조체(50)의 외주 측 구성부(52)의 구성은, 이것에 한정되는 것은 아니며, 도 11에 나타내는 구성으로 해도 된다. 즉, 최하부에 위치하는 정익 구조체(50)의 외주 측 구성부(52)의 외주 단면에, 소정의 두께를 갖는 평판 형상의 블록 부재(95)를 용접 또는 볼트 체결하고, 이 블록 부재(95)에, 상기한 원통 형상의 오목형 홈으로 이루어지는 오목부(59)를 형성해도 된다.

이 경우, 도 11에 나타내는 바와 같이, 블록 부재(95)에 대향하는 내부 케이싱(20)의 내주면에는, 반경 방향 외측을 향하는 홈부(96)가 형성된다. 그리고, 오목부(20b)는, 홈부(96)를 형성하는 내부 케이싱(20)의 내주면에 형성된다.

이와 같이 구성함으로써, 외주 측 구성부(52)에는 오목부(59)가 형성되지 않는다. 결과적으로, 외주 측 구성부(52)의 반경 방향의 두께가 국소적으로 얇아지고, 강도가 저하하는 것을 방지할 수 있다.

또, 오목부(59)를 갖는 블록 부재(95)는, 최하부에 위치하는 정익 구조체(50)의 외주 측 구성부(52)의 상류 측의 단면에 설치되어도 된다. 이 경우, 외주 측 구성부(52)의 외주 단면으로부터 반경 방향 외측으로 블록 부재(95)가 돌출하지 않도록 구성할 수 있다. 따라서, 내부 케이싱(20)의 내주면에 홈부(96)를 형성할 필요는 없다. 그 때문에, 정익 구조체(50)의 외경이나 내부 케이싱(20)의 외경을 증대하지 않고, 위치 결정 구조를 구비할 수 있다.

여기서, 외주 측 구성부(52)의 하류 측의 단면(54)에 블록 부재(95)를 구비하지 않는 것은, 후술하는 내부 케이싱(20)의 내벽에 형성된 홈(20c)의 하류 측의 단면과, 단면(54)의 접촉을 방해하지 않기 때문이다.

또한, 하반 측의 정익 익렬(29)이 하반 측의 내부 케이싱(20)에 지지되었을 때, 수평 단부 측의 정익 구조체(50)가, 환상 지지부(42)의 끼워 맞춤부(41)로부터 이탈하는 것을 방지하기 위해, 도 8, 도 9a 및 도 9b에 나타내는 바와 같이, 하반 측의 수평 단부 측에는, 이탈 방지 부재(90)가 구비되어 있다.

이탈 방지 부재(90)는, 예를 들면 다음과 같이 구성할 수 있다. 도 8, 도 9a 및 도 9b에 나타내는 바와 같이, 환상 지지부(42) 및 환상 지지부(42)보다 반경 방향 외측에 위치하는 외주 측 구성부(52)의 수평 단부에 걸쳐서 오목부(91)를 형성한다. 외주 측 구성부(52) 측의 오목부 저면 및 환상 지지부(42)의 오목부 저면의 어느 곳에도 접촉하는, 이탈 방지 부재(90)로서 기능하는 블록 형성 부재를, 예를 들면 볼트 등에 의해 환상 지지부(42)에 고정한다.

이와 같이 이탈 방지 부재(90)가 외주 측 구성부(52) 측의 오목부 저면 및 환상 지지부(42)의 오목부 저면 양쪽과 접촉함으로써, 수평 단부 측의 정익 구조체(50)가, 환상 지지부(42)의 끼워 맞춤부(41)로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있다.

상기한 이탈 방지 부재(90)는, 상반 측의 정익 익렬(29)에 있어서, 수평 단부 측의 정익 구조체(50)가, 환상 지지부(42)의 끼워 맞춤부(41)로부터 이탈하는 것을 방지하기 위해, 상반 측의 수평 단부 측에도 구비되어 있다.

또한, 도 6에 나타내는 바와 같이, 하반 측의 수평 단부 측에 위치하는 정익 구조체(50)의 외주 측 구성부(52)의 수평 단면(52a)에는, 상반 측의 정익 익렬(29)을 하반 측의 정익 익렬(29) 상에 설치할 때에 위치 결정을 하기 위한 위치 결정 홀(81)이 형성되어 있다. 또한, 도시하지 않지만, 상반 측의 수평 단부 측에 위치하는 정익 구조체(50)의 외주 측 구성부(52)의 수평 단면에는, 예를 들면, 위치 결정 홀(81)에 끼워 맞추는 위치 결정 핀이 구비되어 있다. 이러한 위치 결정 핀을 구비하는 부분을 확보하기 위해, 도 7에 나타내는 바와 같이, 상반 측의 수평 단부 측에 위치하는 정익 구조체(50)의 외주 측 구성부(52)는, 반경 방향 외측으로 돌출한 구조로 되어 있다.

또, 상반 측의 수평 단부 측에 위치하는 정익 구조체(50)의 외주 측 구성부(52)에도, 위치 결정 홀을 형성하고, 쌍방의 위치 결정 홀에 위치 결정 핀을 끼워 맞추는 구성으로 해도 된다. 또한, 상반 측의 수평 단부 측의 외주 측 구성부(52)와 하반 측의 수평 단부 측의 외주 측 구성부(52)를, 예를 들면 볼트에 의해 체결함으로써, 위치 결정 및 고정을 행해도 된다.

다음에, 정익 익렬(29)의 조립 방법에 대하여 설명한다.

도 12는, 제1 실시형태의 정익 익렬(29)의 조립 방법의 조립 공정의 개요를 나타내는 도면이다. 여기서는, 상기한 정익 익렬(29)을 구성하는 구성 부품을 조립하는 공정에 대하여 설명한다.

우선, 하반 측의 환상 지지부(42)의 끼워 맞춤부(41)에, 정익 구조체(50)의 끼워 맞춤 홈(56)을 끼워 맞춰, 둘레 방향으로 복수의 정익 구조체(50)를 설치한다(스텝 S1). 정익 구조체(50)는, 예를 들면, 하반 측의 환상 지지부(42)의 수평 단부로부터 끼워 맞춰지고, 슬라이딩시키면서 둘레 방향으로 이동되며, 둘레 방향에 밀접하게 구비된다.

이어서, 하반 측의 환상 지지부(42)의 수평 단부로부터의 정익 구조체(50)의 이탈을 방지하는 이탈 방지 부재(90)를 장착한다(스텝 S2). 또, 이탈 방지 부재(90)의 장착 방법에 대해서는, 상술한 바와 같다. 이에 따라, 하반 측의 내부 케이싱(20)에 장착 가능한 하반 측의 정익 익렬(29)이 완성된다.

이어서, 하반 측의 정익 익렬(29)을 내부 케이싱(20)에 장착한다(스텝 S3). 여기서, 상술한 바와 같이, 하반 측의 환상 지지부(42)에 끼워 맞춰진 정익 구조체(50) 중, 수평 단부 측에 위치하는 정익 구조체(50)의 외주 측 구성부(52)에 형성된 계지부(57)를 하반 측의 내부 케이싱(20)의 수평 단부 측에 형성된 단차부(20a)에 계지한다. 또한, 정익 익렬(29)을 단차부(20a)에 계지할 때, 하반 측의 환상 지지부(42)에 끼워 맞춰진 정익 구조체(50) 중, 최하부에 위치하는 정익 구조체(50)의 외주 측 구성부(52)의 외주 단면에 형성된 오목부(59)와 하반 측의 내부 케이싱(20)의 내주에 형성된 오목부(20b)와의 사이에 끼워 맞춤 부재(80)를 끼워 맞춘다.

상기한 공정과 같은 공정에서, 터빈 로터 축 방향으로 설치하도록 하반 측의 정익 익렬(29)을 복수단 설치한다.

이어서, 정익 익렬(29)에 대응하여 동익 익렬(25)이 형성된 터빈 로터(22)를, 터빈 로터 축 방향에 있어서, 동익 익렬(25)이 하반 측의 환상 지지부(42), 즉 하반 측의 정익 익렬(29)과 번갈아 배치되도록 형성한다(스텝 S4).

이어서, 상반 측의 환상 지지부(42)의 끼워 맞춤부(41)에, 정익 구조체(50)의 끼워 맞춤 홈(56)을 끼워 맞춰서, 둘레 방향으로 복수의 정익 구조체(50)를 설치한다(스텝 S5). 정익 구조체(50)는, 예를 들면, 상반 측의 환상 지지부(42)의 수평 단부로부터 끼워 맞춰지고, 슬라이딩시키면서 둘레 방향으로 이동되어, 둘레 방향으로 밀접하게 설치된다.

이어서, 상반 측의 환상 지지부(42)의 수평 단부로부터의 정익 구조체(50)의 이탈을 방지하는 이탈 방지 부재(90)를 장착한다(스텝 S6). 또, 이탈 방지 부재(90)의 장착 방법에 대해서는, 상술한 바와 같다. 이에 따라, 미리 설치된 하반 측의 정익 익렬(29)에 장착 가능한 상반 측의 정익 익렬(29)이 완성된다.

이 상반 측의 정익 익렬(29)을 조립하는 공정은, 여기서 행해지는 것으로만 한정되지 않고, 예를 들면, 정익 익렬(29)의 조립 공정의 당초에 행해도 된다. 즉, 하반 측의 정익 익렬(29)을 조립하는 공정과 함께, 상반 측의 정익 익렬(29)을 조립하는 공정을 행해도 된다.

이어서, 이탈 방지 부재(90)가 장착된 상반 측의 환상 지지부(42), 즉 상반 측의 정익 익렬(29)을 하반 측의 정익 익렬(29) 상에 설치하여, 환상의 정익 익렬(29)을 형성한다(스텝 S7). 환상의 정익 익렬(29)은, 예를 들면 도 7에 나타내는 구성이 된다. 도 7에서는, 하반 측의 내부 케이싱(20)이나, 동익 익렬(25)이 구비된 터빈 로터(22)의 기재는 생략되어 있다.

이때, 예를 들면, 상반 측의 수평 단부 측에 위치하는 정익 구조체(50)의 외주 측 구성부(52)의 수평 단면에 구비된 위치 결정 핀(도시 생략)을, 하반 측의 수평 단부 측에 위치하는 정익 구조체(50)의 외주 측 구성부(52)의 수평 단면에 형성된 위치 결정 홀(81)에 끼워 맞춰서, 위치 결정을 행한다.

상기한 상반 측의 정익 익렬(29)의 조립 공정과 같은 공정에서, 하반 측의 정익 익렬(29)에 대응하여 터빈 로터 축 방향으로 설치하도록 상반 측의 정익 익렬(29)을 복수단 설치한다.

이상의 공정을 거쳐, 터빈 로터 축 방향으로 복수단의 환상의 정익 익렬(29)을 형성할 수 있다. 또, 증기 터빈에 있어서, 본 실시형태의 정익 익렬(29)은, 적어도 일단(one stage) 구비되어 있으면 된다. 그 때문에, 노즐 박스(32)에 구비되는 첫 단의 정익 익렬(29) 이외의 정익 익렬(29)을 전부 본 실시형태의 정익 익렬(29)의 구성으로 해도 되며, 일부의 정익 익렬(29)만을 본 실시형태의 정익 익렬(29)의 구성으로 해도 된다.

상기한 제1 실시형태의 정익 익렬(29)에 의하면, 다이어프램 외륜을 갖지 않고, 케이싱의 내측에 구비된 지지 구조체(40)에 의해 정익 구조체(50)를 지지할 수 있다. 그 때문에, 정익 익렬(29) 및 내부 케이싱(20)의 외경을 작게 할 수 있어, 스페이스 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 지지 구조체(40)는, 하반 측의 내부 케이싱(20)에 의해 지지되고, 수평 단부 측 이외의 정익 구조체(50)의 외주 측 구성부(52)와 내부 케이싱(20) 사이에는 소정의 극간(δa)을 갖고 있다. 그 때문에, 열팽창 시에도 케이싱 등의 변형에 구속되지 않고 구조를 유지할 수 있다.

여기서, 제1 실시형태의 정익 익렬(29)의 구성은, 상기한 구성에 한정되는 것은 아니며, 이하에 나타내는 제1 실시형태의 다른 구성을 구비해도 된다. 또, 정익 익렬(29)이 이하에 나타내는 구성을 구비하는 경우에 있어서도, 상술한 작용 효과와 같은 작용 효과를 얻을 수 있다.

상기한 제1 실시형태에 있어서, 정익 구조체(50)와 터빈 로터(22) 사이의 증기 시일 구조, 및 환상 지지부(42)의 동익 익렬(25)에 대향하는 내주 측과 동익 익렬(25)의 외주면 사이의 증기 시일 구조는, 각각 도 1, 도 5에 나타낸 구조에 한정되는 것은 아니다. 증기 시일 구조는, 특별히 한정되는 것은 아니며, 이들의 간극으로부터의 증기 누설을 억제할 수 있는 구조이면 된다.

예를 들면, 한쪽의 면에 시일 핀을 설치하고, 이것에 대향하는 다른 쪽의 면을 요철 구조로 해도 된다. 이 경우, 다른 쪽의 면의 요철 구조의 표면에, 시일 핀이 접촉해도 절삭되는 어드레이더블층(abradable layer) 등의 연질층을 형성해도 된다. 연질층은, 연질재를 요철 구조의 표면에 용사(thermal spraying)함으로써 형성된다. 또한, 증기 시일 구조에, 예를 들면 브러시 시일을 더 구비하여, 증기 누설의 저감을 도모해도 된다.

도 13 및 도 14는, 제1 실시형태의 정익 익렬(29)의 자오 단면을 각각 나타내는 도면이며, 지지 구조체(40)의 끼워 맞춤부(41)와 외주 측 구성부(52)의 끼워 맞춤 홈(56) 사이의 끼워 맞춤 구조의 다른 구성을 나타내고 있다.

도 13에 나타내는 바와 같이, 돌출부(43)(끼워 맞춤부(41))의 상류 측의 단면(43b) 및 반경 방향 외측의 단면(43c)에, 둘레 방향에 걸쳐서 홈부(100, 101)를 형성한다. 이어서, 이것의 홈부(100, 101)에 둘레 방향에 걸쳐서 판 형상의 체결 부재(102)를 삽입해도 된다. 이에 따라, 돌출부(43)가 하류 측 및 반경 방향 내측으로 가압되어서, 돌출부(43)의 하류 측의 단면(43a)이 끼워 맞춤 홈(56)의 내벽면(56a)에 맞닿고, 환상 지지부(42)의 내주 측의 단면(42a)이 끼워 맞춤 홈(56)의 내벽면(56b)에 맞닿는다.

또, 홈부(100, 101) 및 체결 부재(102)로 이루어지는 구성은, 상기한 바와 같이 쌍방에 구성되는 것이 바람직하지만, 어느 한쪽에 구성되어도 된다.

도 14에 나타내는 바와 같이, 돌출부(43)의 하류 측의 단면(43a)이 끼워 맞춤 홈(56)의 내벽면(56a)에 맞닿도록, 나사 등의 가압 부재(110)에 의해 돌출부(43)를 하류 측으로 가압하는 구성으로 해도 된다.

이들 경우에는, 돌출부(43)의 상류 측의 단면(43b)과 끼워 맞춤 홈(56)의 내벽면(56c) 사이의 극간, 및 환상 지지부(42)의 반경 방향 외측의 단면(42b)과 끼워 맞춤 홈(56)의 내벽면(56d) 사이의 극간은, 0.03㎜∼0.12㎜의 범위로 설정되지 않아도, 운전 중의 덜걱거림 등을 방지할 수 있다. 또한, 이들 극간을 0.03㎜∼0.12㎜의 범위로 엄격하게 설정할 필요가 없기 때문에, 제조 비용을 삭감할 수 있다.

또한, 지지 구조체(40)의 형상은, 상기한 L자 형상으로 한정되지 않는다. 도 15∼도 17은, 제1 실시형태의 정익 익렬(29)의 자오 단면을 나타내는 도면이며, 외주 측 구성부(52)의 끼워 맞춤 홈(56) 및 지지 구조체(40)의 다른 형상을 나타내고 있다.

도 15에 나타내는 바와 같이, 지지 구조체(40)의 끼워 맞춤부(41)는, 한쪽의 단연(상류 측의 단연)이 반경 방향 내측으로 돌출하는 돌출부(43)를 구비하고 있다. 즉, 도 15에 나타내는 단면에 있어서, 끼워 맞춤부(41)는 L자 형상으로 형성되어 있다. 또한, 이 끼워 맞춤부(41)의 형상에 대응하도록 외주 측 구성부(52)의 끼워 맞춤 홈(56)이 형성되어 있다.

여기서, 도 15에 나타내는 바와 같이, 증기의 누설을 방지하기 위해, 운전 시에 있어서, 지지 구조체(40)의 돌출부(43)의 하류 측의 단면(43a)이 끼워 맞춤 홈(56)의 내벽면(56a)에 맞닿고, 환상 지지부(42)의 내주 측의 단면(42a)이 끼워 맞춤 홈(56)의 내벽면(56b)에 맞닿는다. 이때, 돌출부(43)(끼워 맞춤부(41))의 상류 측의 단면(43b)과 끼워 맞춤 홈(56)의 내벽면(56c) 사이의 극간, 및 환상 지지부(42)의 반경 방향 외측의 단면(42b)과 끼워 맞춤 홈(56)의 내벽면(56d) 사이의 극간은, 0.03㎜∼0.12㎜의 범위로 설정되는 것이 바람직하다. 극간을 0.03㎜보다 좁게 하면, 조립을 용이하게 행할 수 없다. 한편, 극간을 0.12㎜보다 넓게 하면, 운전 중에 덜걱거림이 발생한다. 또, 이들 극간 치수는, FEM(유한 요소법) 해석, 모크업 시험 등에서도 가장 적정값인 것이 확인되어 있다.

도 16에 나타내는 바와 같이, 지지 구조체(40)의 끼워 맞춤부(41)는, 한쪽의 단연(상류 측의 단연)이 반경 방향 외측 및 반경 방향 내측으로 돌출하는 돌출부(44, 45)를 구비하고 있다. 즉, 도 16에 나타내는 단면에 있어서, 끼워 맞춤부(41)는 T자 형상으로 형성되어 있다. 또한, 이 끼워 맞춤부(41)의 형상에 대응하도록 외주 측 구성부(52)의 끼워 맞춤 홈(56)이 형성되어 있다.

여기서, 도 16에 나타내는 바와 같이, 증기의 누설을 방지하기 위해, 운전 시에 있어서, 지지 구조체(40)의 돌출부(44)의 하류 측의 단면(44a)이 끼워 맞춤 홈(56)의 내벽면(56a)에 맞닿고, 지지 구조체(40)의 돌출부(45)의 내주 측의 단면(45a)이 끼워 맞춤 홈(56)의 내벽면(56b)에 맞닿는다. 이때, 끼워 맞춤부(41)의 상류 측의 단면(41a)과 끼워 맞춤 홈(56)의 내벽면(56c) 사이의 극간, 및 환상 지지부(42)의 반경 방향 외측의 단면(42b)과 끼워 맞춤 홈(56)의 내벽면(56d) 사이의 극간은, 0.03㎜∼0.12㎜의 범위로 설정되는 것이 바람직하다. 극간을 0.03㎜보다 좁게 하면, 조립을 용이하게 행할 수 없다. 한편, 극간을 0.12㎜보다 넓게 하면, 운전 중에 덜걱거림이 발생한다. 또, 이들 극간 치수는, FEM(유한 요소법) 해석, 모크업 시험 등에서도 가장 적정값인 것이 확인되어 있다.

도 17에 나타내는 바와 같이, 지지 구조체(40)의 끼워 맞춤부(41)는, 한쪽의 단연(상류 측의 단연)이 반경 방향 외측 또는 반경 방향 내측으로 돌출하지 않고, 터빈 로터 축 방향으로 연장되어 있다. 즉, 지지 구조체(40)는, 터빈 로터 축 방향에 걸쳐 외경 및 내경이 일정한 원환(circular ring)으로 구성되어 있다. 그 때문에, 도 17에 나타내는 단면에 있어서, 끼워 맞춤부(41)는 I자 형상으로 형성된다. 또한, 이 끼워 맞춤부(41)의 형상에 대응하도록 외주 측 구성부(52)의 끼워 맞춤 홈(56)이 형성되어 있다.

여기서, 도 17에 나타내는 바와 같이, 증기의 누설을 방지하기 위해, 운전 시에 있어서, 지지 구조체(40)의 끼워 맞춤부(41)의 내주 측의 단면(41b)이 끼워 맞춤 홈(56)의 내벽면(56b)에 맞닿는다. 이때, 지지 구조체(40)의 끼워 맞춤부(41)의 외주 측의 단면(41c)과 끼워 맞춤 홈(56)의 내벽면(56d) 사이의 극간은, 0.03㎜∼0.12㎜의 범위로 설정되는 것이 바람직하다. 극간을 0.03㎜보다 좁게 하면, 조립을 용이하게 행할 수 없다. 한편, 극간을 0.12㎜보다 넓게 하면, 운전 중에 덜걱거림이 발생한다. 또, 이들 극간 치수는, FEM(유한 요소법) 해석, 모크업 시험 등에서도 가장 적정값인 것이 확인되어 있다.

또한, 도 18은 제1 실시형태의 정익 익렬(29)을 구성하는 다른 구성의 정익 구조체(50)를 나타내는 사시도이다. 상기한 정익 구조체(50)는, 외주 측 구성부(52)와 내주 측 구성부(53) 사이에, 1개의 정익부(51)를 구비한 일례를 나타내지만, 이 구성에 한정되지 않는다. 도 18에 나타내는 바와 같이, 외주 측 구성부(52)와 내주 측 구성부(53) 사이에, 둘레 방향으로 복수(여기서는 3개)의 정익부(51)를 구비해도 된다.

(제2 실시형태)

도 19는 제2 실시형태의 정익 익렬(29)의 자오 단면을 나타내는 도면이다. 도 19에는, 내부 케이싱(20)의 일부도 나타나 있다.

여기서는, 지지 구조체(40)의 환상 지지부(42)가, 터빈 로터 축 방향으로 연장되지 않고, 끼워 맞춤부(41)로서 주로 기능하는 구성에 대하여 설명한다. 도 19에 나타내는 바와 같이, 지지 구조체(40)의 하류 측의 단면(40a)은, 외주 측 구성부(52)의 하류 측의 단면(54)에 형성된 개구(55)와 거의 같은 터빈 로터 축 방향 위치로 되어 있다.

그 때문에, 여기서는, 정익 익렬(29)의 직하류 측의 내부 케이싱(20)의 내주 측에, 둘레 방향에 걸쳐서 끼워 맞춤 홈(120)을 형성하고, 이 끼워 맞춤홈(120)에 라비린스 패킹(71)을 장착하고 있다. 이 라비린스 패킹(71)은, 정익 익렬(20)의 직하류 측에 배치되는 동익 익렬(25)의 외주를, 소정의 간격을 두고 덮도록 구비되어 있다. 이와 같이, 라비린스 패킹(71)을 구비함으로써, 동익 익렬(25)과 내부 케이싱(20) 사이로부터 누설하는 증기의 유량을 억제할 수 있다.

제2 실시형태의 정익 익렬(29)에 따르면, 다이어프램 외륜을 갖지 않고, 케이싱의 내측에 구비된 지지 구조체(40)에 의해 정익 구조체(50)를 지지할 수 있다. 그 때문에, 정익 익렬(29) 및 내부 케이싱(20)의 외경을 작게 할 수 있어, 스페이스 효율을 향상시킬 수 있다.

여기서는, 지지 구조체(40)의 하류 측의 단면(40a)을, 외주 측 구성부(52)의 하류 측의 단면(54)에 형성된 개구(55)와 거의 같은 터빈 로터 축 방향 위치로 한 일례를 나타내고 있다. 지지 구조체(40)의 하류 측의 단면(40a)의 터빈 로터 축 방향 위치, 즉 지지 구조체(40)의 하류 측으로의 길이를 조정함으로써, 지지 구조체(40)(환상 지지부(42))의 고유 진동수를 조정하여, 공진을 회피할 수 있다. 이에 따라, 신뢰성이 높은 터빈 단락을 제공하는 것이 가능해진다.

여기서, 지지 구조체(40)의 강도 유지의 관점에서, 지지 구조체(40)의 하류 측의 단면(40a)의 터빈 로터 축 방향 위치는, 외주 측 구성부(52)의 하류 측의 단면(54)에 형성된 개구(55)와 같거나, 또는 그것보다 하류 측에 있는 것이 바람직하다.

또, 외주 측 구성부(52)의 끼워 맞춤 홈(56) 및 지지 구조체(40)의 끼워 맞춤부(41)의 형상 등은, 제1 실시형태에 있어서의 이들의 형상과 같다. 또한, 동익 익렬(25)과 내부 케이싱(20) 사이의 증기 시일 구조는, 라비린스 패킹(71)으로 이루어지는 구조에 한정되지 않고, 제1 실시형태에서 나타낸 증기 시일 구조를 채용할 수 있다.

(제3 실시형태)

도 20은 제3 실시형태의 정익 익렬(29)의 자오 단면을 나타내는 도면이다. 도 20에는, 내부 케이싱(20)의 일부도 나타나 있다.

도 20에 나타내는 바와 같이, 외주 측 구성부(52)는, 정익부(51)의 외주 측에 형성되고, 환상 블록 구조체로 구성되어 있다. 외주 측 구성부(52)에는, 둘레 방향에 걸쳐서 관통하고, 상류 측의 단면(130)에 둘레 방향에 걸쳐서 개구(55)를 갖는 끼워 맞춤 홈(56)이 형성되어 있다. 끼워 맞춤 홈(56)은, 도 20에 나타내는 바와 같이, 반경 방향의 소정의 홈 폭을 갖고, 하류 측(도 20에서는 우측)에서는, 홈이 반경 방향 외측으로 넓어져, 홈 폭이 증가하도록 형성되어 있다. 즉, 도 20에 나타내는 단면에 있어서, 끼워 맞춤 홈(56)은 L자 형상으로 형성되어 있다.

외주 측 구성부(52)는, 도 20에 나타내는 바와 같이, 외주 측 구성부(52)의 외주의 일부가, 내부 케이싱(20)의 내벽에 둘레 방향에 걸쳐서 형성된 홈(20c)에, 터빈 로터 축 방향 및 반경 방향 외측으로 이동 가능하게 끼워 맞춰진다. 증기 터빈의 운전 시에는, 외주 측 구성부(52)의 하류 측의 단면(54)이, 홈(20c)의 하류 측의 단면(20d)과 맞닿고, 정익 익렬(29)의 터빈 로터 축 방향으로의 이동이 억제된다.

지지 구조체(40)는, 도 20에 나타내는 바와 같이, 외주 측 구성부(52)의 끼워 맞춤 홈(56)에 끼워 맞추는 끼워 맞춤부(41)를 갖는 환상 지지부(42)를 구비하고 있다. 끼워 맞춤부(41)의 형상은, 외주 측 구성부(52)의 끼워 맞춤 홈(56)의 형상과 같은 형상을 갖고, 한쪽의 단연(하류 측의 단연)이 반경 방향 외측으로 돌출하는 돌출부(43)를 구비하고 있다. 즉, 도 20에 나타내는 단면에 있어서, 지지 구조체(40)는 L자 형상으로 형성되어 있다.

지지 구조체(40)의 환상 지지부(42)는, 터빈 로터 축 방향으로 연장되지 않고, 끼워 맞춤부(41)로서 주로 기능하고 있다. 여기서는, 도 20에 나타내는 바와 같이, 지지 구조체(40)의 상류 측의 단면(40b)을, 외주 측 구성부(52)의 상류 측의 단면(130)에 형성된 개구(55)와 거의 같은 터빈 로터 축 방향 위치로 한 일례를 나타내고 있다.

지지 구조체(40)의 상류 측의 단면(40b)의 터빈 로터 축 방향 위치, 즉 지지 구조체(40)의 상류 측으로의 길이를 조정함으로써, 지지 구조체(40)(환상 지지부(42))의 고유 진동수를 조정하여, 공진을 회피할 수 있다. 이에 따라, 신뢰성이 높은 터빈 단락을 제공하는 것이 가능해진다.

여기서, 지지 구조체(40)의 강도 유지의 관점에서, 지지 구조체(40)의 상류 측의 단면(40b)의 터빈 로터 축 방향 위치는, 외주 측 구성부(52)의 상류 측의 단면(130)에 형성된 개구(55)와 같거나, 또는 그것보다 상류 측에 있는 것이 바람직하다.

또한, 정익 익렬(29)의 직하류 측의 내부 케이싱(20)의 내주 측에, 둘레 방향에 걸쳐서 끼워 맞춤 홈(120)을 형성하고, 이 끼워 맞춤 홈(120)에 라비린스 패킹(71)을 장착하고 있다. 이 라비린스 패킹(71)은, 정익 익렬(29)의 직하류 측에 배치되는 동익 익렬(25)의 외주를, 소정의 간격을 두고 덮도록 구비되어 있다. 이와 같이, 라비린스 패킹(71)을 구비함으로써, 동익 익렬(25)과 내부 케이싱(20) 사이로부터 누설하는 증기의 유량을 억제할 수 있다.

여기서, 도 20에 나타내는 바와 같이, 증기의 누설을 방지하기 위해, 운전 시에 있어서, 지지 구조체(40)의 끼워 맞춤부(41)의 하류 측의 단면(41d)이 끼워 맞춤 홈(56)의 내벽면(56e)에 맞닿고, 끼워 맞춤부(41)의 내주 측의 단면(41e)이 끼워 맞춤 홈(56)의 내벽면(56b)에 맞닿는다. 이때, 돌출부(43)의 상류 측의 단면(43b)과 끼워 맞춤 홈(56)의 내벽면(56c) 사이의 극간, 및 끼워 맞춤부(41)의 반경 방향 외측의 단면(41c)과 끼워 맞춤 홈(56)의 내벽면(56d) 사이의 극간은, 0.03㎜∼0.12㎜의 범위로 설정되는 것이 바람직하다. 극간을 0.03㎜보다 좁게 하면, 조립을 용이하게 행할 수 없다. 한편, 극간을 0.12㎜보다 넓게 하면, 운전 중에 덜걱거림이 발생한다. 또, 이들 극간 치수는, FEM(유한 요소법) 해석, 모크업 시험 등에서도 가장 적정값인 것이 확인되어 있다.

제3 실시형태의 정익 익렬(29)에 있어서는, 외주 측 구성부(52)의 상류 측의 단면(130)에 개구(55)가 형성되어 있기 때문에, 최하부에 위치하는 정익 구조체(50)의 외주 측 구성부(52)의 구성은, 도 11에 나타내는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 즉, 최하부에 위치하는 정익 구조체(50)의 외주 측 구성부(52)의 외주 단면에 블록 부재(95)를 구비하고, 이 블록 부재(95)에 오목부(59)를 형성하는 구성으로 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성함으로써, 블록 부재(95)와 환상 지지부(42)의 간섭을 방지할 수 있다. 또, 정익 구조체(50)의 외경의 증대를 가능한 한 억제하기 위해, 블록 부재(95)의 두께는, 강도를 유지할 수 있는 범위에서 가능한 한 얇게 하는 것이 바람직하다.

제3 실시형태의 정익 익렬(29)에 의하면, 다이어프램 외륜을 갖지 않고, 케이싱의 내측에 구비된 지지 구조체(40)에 의해 정익 구조체(50)를 지지할 수 있다. 그 때문에, 정익 익렬(29) 및 내부 케이싱(20)의 외경을 작게 할 수 있어, 스페이스 효율을 향상시킬 수 있다.

또, 외주 측 구성부(52)의 끼워 맞춤 홈(56) 및 지지 구조체(40)의 끼워 맞춤부(41)의 형상 등은, 제1 실시형태에 있어서의 이들의 형상과 같다. 또한, 동익 익렬(25)과 내부 케이싱(20)의 사이의 증기 시일 구조는, 라비린스 패킹(71)으로 이루어지는 구조에 한정되지 않고, 제1 실시형태에서 나타낸 증기 시일 구조를 채용할 수 있다.

(제4 실시형태)

도 21은 제4 실시형태의 정익 익렬(29)의 자오 단면을 나타내는 도면이다.

도 21에 나타낸 구성은, 제1 실시형태의 정익 익렬(29)의 내주 측에 다이어프램 내륜(140)을 구비한 구성이다. 즉, 도 21에는, 정익 구조체(50) 및 이 정익 구조체(50)를 지지하는 지지 구조체(40)를 구비한 제4 실시형태의 정익 익렬(29)과, 이 정익 익렬(29)의 내주 측에, 다이어프램 내륜(140)이 구비한 구성이 나타나 있다. 다이어프램 내륜(140)은, 환상 지지부(42)와 마찬가지로, 상반 측과 하반 측으로 2분할되어서 구성된 환상 부재로 구성되어 있다.

정익 익렬(29)의 내주 측 구성부(53)의 내주 측에는, 반경 방향 내측으로 돌출하는 돌출부(53a)가 둘레 방향으로 형성되어 있다. 한편, 다이어프램 내륜(140)의 외주 측에는, 내주 측 구성부(53)의 돌출부(53a)와 끼워 맞추는 오목부(140a)가 둘레 방향으로 형성되어 있다. 다이어프램 내륜(140)은, 예를 들면, 수평 단부에 있어서 볼트 체결 등에 의해 내주 측 구성부(53)에 고정되어 있다.

다이어프램 내륜(140)의 내주 측에는, 둘레 방향에 걸쳐서 끼워 맞춤 홈(141)이 형성된다. 이 끼워 맞춤 홈(141)에 라비린스 패킹(150)이 장착되어 있다. 이 라비린스 패킹(150)은, 이 라비린스 패킹(150)에 대향하는 터빈 로터(22)의 외주를, 소정의 간격을 두고 덮도록 구비되어 있다.

또, 도 21에는 나타내고 있지 않지만, 제1 실시형태에서 나타내는 바와 같이, 정익 익렬(29)의 직하류에 배치되는 동익 익렬(25)의 주위를 덮도록, 환상 지지부(42)가 터빈 로터 축 방향으로 연장된다. 따라서, 환상 지지부(42)의 동익 익렬(25)에 대향하는 내주 측에, 증기 시일 구조를 구비할 수 있다. 증기 시일 구조에 대해서는, 제1 실시형태에서 나타낸 바와 같다.

제4 실시형태의 정익 익렬(29)의 조립 방법에 대하여 설명한다.

상기한 제1 실시형태의 정익 익렬(29)의 조립 방법에 있어서의, 하반 측의 내부 케이싱(20)에 장착 가능한 하반 측의 정익 익렬(29)을 완성시키는 공정에, 하반 측의 다이어프램 내륜(140)을 내주 측 구성부(53)에 끼워 맞춰서, 고정하는 공정이 더해진다.

즉, 하반 측의 환상 지지부(42)의 끼워 맞춤부(41)에, 정익 구조체(50)의 끼워 맞춤 홈(56)을 끼워 맞춰서, 둘레 방향으로 복수의 정익 구조체(50)를 설치한다. 이어서, 내주 측 구성부(53)의 돌출부(53a)와 하반 측의 다이어프램 내륜(140)의 내주 측의 오목부(140a)를 끼워 맞춘다. 이어서, 하반 측의 환상 지지부(42)의 수평 단부로부터의 정익 구조체(50)의 이탈을 방지하는 이탈 방지 부재(90)를 장착함과 함께, 하반 측의 다이어프램 내륜(140)을, 예를 들면, 수평 단부에 있어서 볼트 체결 등에 의해 내주 측 구성부(53)에 고정한다.

또, 하반 측의 환상 지지부(42)에 정익 구조체(50)를 설치하는 공정과, 내주 측 구성부(53)의 돌출부(53a)와 하반 측의 다이어프램 내륜(140)의 오목부(140a)를 끼워 맞추는 공정을 동시에 행해도 된다.

또한, 상술한 제1 실시형태의 정익 익렬(29)의 조립 방법에 있어서의, 하반 측의 내부 케이싱(20)에 장착 가능한 상반 측의 정익 익렬(29)을 완성시키는 공정에, 상반 측의 다이어프램 내륜(140)을 내주 측 구성부(53)에 끼워 맞춰서, 고정하는 공정이 더해진다.

즉, 상반 측의 환상 지지부(42)의 끼워 맞춤부(41)에, 정익 구조체(50)의 끼워 맞춤 홈(56)을 끼워 맞춰서, 둘레 방향으로 복수의 정익 구조체(50)를 설치한다. 이어서, 내주 측 구성부(53)의 돌출부(53a)와 상반 측의 다이어프램 내륜(140)의 내주 측의 오목부(140a)를 끼워 맞춘다. 이어서, 상반 측의 환상 지지부(42)의 수평 단부로부터의 정익 구조체(50)의 이탈을 방지하는 이탈 방지 부재(90)를 장착함과 함께, 상반 측의 다이어프램 내륜(140)을, 예를 들면, 수평 단부에 있어서 볼트 체결 등에 의해 내주 측 구성부(53)에 고정한다.

또, 상반 측의 환상 지지부(42)에 정익 구조체(50)를 설치하는 공정과, 내주 측 구성부(53)의 돌출부(53a)와 상반 측의 다이어프램 내륜(140)의 오목부(140a)를 끼워 맞추는 공정을 동시에 행해도 된다.

상기한 공정 이외는, 상술한 제1 실시형태의 정익 익렬(29)의 조립 방법과 같은 공정이다.

제4 실시형태의 정익 익렬(29)에 따르면, 다이어프램 외륜을 갖지 않고, 케이싱의 내측에 구비된 지지 구조체(40)에 의해 정익 구조체(50)를 지지할 수 있다. 그 때문에, 정익 익렬(29) 및 내부 케이싱(20)의 외경을 작게 할 수 있어, 스페이스 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 지지 구조체(40)는, 하반 측의 내부 케이싱(20)에 지지되고, 수평 단부 측 이외의 정익 구조체(50)의 외주 측 구성부(52)와 내부 케이싱(20) 사이에는 소정의 극간(δa)을 갖고 있다. 그 때문에, 열팽창 시에도 케이싱 등의 변형에 구속되지 않고 구조를 유지할 수 있다.

다이어프램 내륜(140)을 구비함으로써, 정익 익렬(29)의 입구와 출구의 차압이 큰 터빈 단락에 있어서도 강성을 유지할 수 있어, 광범위한 증기 조건에 있어서의 운전이 가능해진다.

또, 외주 측 구성부(52)의 끼워 맞춤 홈(56) 및 지지 구조체(40)의 끼워 맞춤부(41)의 형상 등은, 제1 실시형태에 있어서의 이들의 형상과 같다. 또한, 제2 또는 제3 실시형태의 구성도 적용할 수 있다.

이상 설명한 실시형태에 따르면, 소형화를 도모함으로써 스페이스 효율을 향상시킴과 함께, 열팽창 시에도 케이싱 등의 변형에 구속되지 않고 구조를 유지하는 것이 가능해진다.

본 발명의 몇 가지 실시형태를 설명했지만, 이들의 실시형태는, 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 신규한 실시형태는, 다른 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 본 발명의 실시형태에서 각종 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함됨과 함께, 특허청구범위에 기재된 발명과 그 균등의 범위에 포함된다.

10…증기 터빈, 20…내부 케이싱, 20a…단차부, 20b, 59, 91, 140a…오목부, 20c…홈, 20d, 40a, 40b, 41a, 41b, 41c, 41d, 41e, 42a, 42b, 43a, 43b, 43c, 44a, 45a, 54, 130…단면, 21…외부 케이싱, 22…터빈 로터, 23…로터 디스크, 24…동익, 25…동익 익렬, 28…정익, 29…정익 익렬, 30…증기 시일 구조, 31…증기 입구관, 32…노즐 박스, 33…그랜드 라비린스 시일, 40…지지 구조체, 41…끼워 맞춤부, 42…환상 지지부, 43, 44, 45…돌출부, 50…정익 구조체, 51…정익부, 52…외주 측 구성부, 52a…수평 단면, 53…내주 측 구성부, 53a…돌출부, 55…개구, 56, 70, 120, 141…끼워 맞춤 홈, 56a, 56b, 56c, 56d, 56e…내벽면, 57…계지부, 58…계지 부재, 60…시일 핀, 71…라비린스 패킹, 80…끼워 맞춤 부재, 81…위치 결정 홀, 85…볼트, 90…이탈 방지 부재, 95…블록 부재, 96, 100, 101…홈부, 102…체결 부재, 110…가압 부재, 140…다이어프램 내륜, 150…라비린스 패킹

Claims

증기 터빈(10)의 케이싱(20)에 설치되어 둘레 방향으로 복수의 정익(stationary blade)을 구비하고 환상(ring shape)으로 형성되는 증기 터빈(10)의 정익 익렬(stationary blade cascade ; 29)로서,
상기 정익 익렬(29)이,
증기를 통과시키는 정익부(51)와, 상기 정익부(51)의 외주 측에 형성되고, 둘레 방향에 걸쳐서 관통하고, 상류 측의 단면 또는 하류 측의 단면에 둘레 방향에 걸쳐서 개구(55)를 갖는 끼워 맞춤 홈(56)을 갖고 상기 케이싱(20)의 홈에 끼워 맞추는 외주 측 구성부(52)를 각각 구비하는 정익 구조체(50); 및
상기 외주 측 구성부(52)의 끼워 맞춤 홈(56)에 끼워 맞춰지는 끼워 맞춤부(41)를 갖는 환상 지지부(42)를 구비하고, 상기 환상 지지부(42)에 둘레 방향에 걸쳐서 복수의 상기 정익 구조체(50)를 지지하는 환상의 지지 구조체(40)를 구비하고,
상기 외주 측 구성부(52)는 상기 끼워 맞춤부(41)를 포함하는 상기 환상 지지부(42)의 일부 영역을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 정익 익렬.
제1항에 있어서,
상기 정익 구조체(50)가 둘레 방향으로 적어도 1개의 정익부(51)를 구비하는 정익 익렬.
제1항에 있어서,
상기 외주 측 구성부(52)의 하류 측의 단면에 개구가 형성되고 또한 상기 환상 지지부(42)가 동익(rotor blade) 익렬(25)의 외주까지 연장되어 있을 경우, 상기 환상 지지부(42)의 동익 익렬(25)에 대향하는 내주 측에, 증기 시일 구조(30)가 구비되어 있는 정익 익렬.
제1항에 있어서,
터빈 로터(22)에 대향하는 상기 정익부(51)의 내주 측에 설치되고, 블록 구조체로 형성되는 내주 측 구성부(53)가 더 구비되어 있는 정익 익렬.
제4항에 있어서,
상기 내주 측 구성부(53)의 터빈 로터(22)에 대향하는 내주 측에, 증기 시일 구조(30)가 구비되어 있는 정익 익렬.
제1항에 있어서,
상기 환상 지지부(42)가 상반(upper half) 측 및 하반(lower half) 측의 2분할 구조를 갖는 정익 익렬.
제6항에 있어서,
하반 측의 상기 환상 지지부(42)에 끼워 맞춰지는 상기 정익 구조체(50) 중, 수평 단부 측에 위치되는 상기 정익 구조체(50)의 외주 측 구성부(52)에, 하반 측의 케이싱의 수평 단부 측에 형성된 단차부에 계지(engagement)하는 반경 방향 외측으로 돌출한 계지부(engagement stopper portion ; 57)가 구비되어 있는 정익 익렬.
제7항에 있어서,
상기 계지부(57)가, 수평 단부 측에 위치하는 상기 정익 구조체(50)의 외주 측 구성부(52)를 반경 방향 외측으로 연장하여 각각 형성되어 있는 정익 익렬.
제7항에 있어서,
상기 계지부(57)가, 수평 단부 측에 위치하는 상기 정익 구조체(50)의 외주 측 구성부(52)의 외주에 계지 부재(58)를 접합하여 각각 형성되어 있는 정익 익렬.
제6항에 있어서,
하반 측의 상기 환상 지지부(42)에 끼워 맞춰지는 상기 정익 구조체(50) 중, 최하부에 위치하는 상기 정익 구조체(50)의 외주 측 구성부(52)의 외주 단면에, 이 외주 단면과 대향하는 하반 측의 케이싱의 내주에 형성된 오목부(59)와 상기 외주 단면 사이에 끼워 맞춤 부재(80)를 구비하기 위한 오목부(20b)가 형성되어 있는 정익 익렬.
케이싱(20, 21)과,
상기 케이싱(20, 21)에 관설(貫設)된 터빈 로터(22)와,
상기 터빈 로터(22)의 둘레 방향으로 심은 복수의 동익을 각각 구비하며, 터빈 로터(22) 축 방향으로 복수단 구비된 동익 익렬(25)과,
둘레 방향으로 설치된 복수의 정익을 각각 구비하며, 터빈 로터(22) 축 방향으로, 상기 동익 익렬(25)과 번갈아 복수단 구비되는 정익 익렬(29)을 구비하는 증기 터빈(10)으로서,
상기 정익 익렬(29)의 적어도 일단이, 제1항에 기재된 정익 익렬(29)로 형성되어 있는 증기 터빈.
제11항에 있어서,
상기 외주 측 구성부(52) 각각의 적어도 일부가, 상기 케이싱(20, 21)의 내벽에 둘레 방향에 걸쳐서 형성된 홈에, 적어도 터빈 로터(22) 축 방향으로 이동 가능하게 끼워 맞춰져 있는 증기 터빈.
둘레 방향으로 복수의 정익을 구비하도록 구성되고 환상으로 형성되는 증기 터빈(10)의 정익 익렬(29)의 조립 방법으로서,
상기 정익 익렬(29)이,
증기를 통과시키는 정익부(51)와, 상기 정익부(51)의 외주 측에 형성되고, 둘레 방향에 걸쳐서 관통하고, 상류 측의 단면 또는 하류 측의 단면에 둘레 방향에 걸쳐서 개구를 갖는 끼워 맞춤 홈(56)을 갖는 외주 측 구성부(52)와, 터빈 로터(22)에 대향하는 상기 정익부(51)의 내주 측에 설치되고 블록 구조체로 형성되며 내주 측 구성부(53)를 각각 구비하는 정익 구조체(50); 및
상기 외주 측 구성부(52)의 끼워 맞춤 홈(56)에 끼워 맞춰지는 끼워 맞춤부(41)를 갖고, 상반 측 및 하반 측의 2분할 구조를 갖는 환상 지지부(42)를 구비하는 환상의 지지 구조체(40)를 구비하고,
상기 조립 방법은,
하반 측의 상기 환상 지지부(42)의 끼워 맞춤부(41)에, 상기 정익 구조체(50)의 끼워 맞춤 홈(56)을 끼워 맞춰, 둘레 방향으로 복수의 상기 정익 구조체(50)를 설치하는 공정과,
하반 측의 상기 환상 지지부(42)의 수평 단부로부터의 상기 정익 구조체(50)의 이탈을 방지하는 하반용 이탈 방지 부재(90)를 장착하는 공정과,
하반 측의 상기 환상 지지부(42)에 끼워 맞춰진 상기 정익 구조체(50) 중, 수평 단부 측에 위치하는 상기 정익 구조체(50)의 외주 측 구성부(52)에 형성되며 반경 방향 외측으로 돌출한 계지부(57)를 하반 측의 케이싱의 수평 단부 측에 형성된 단차부(20a)에 계지함과 함께, 하반 측의 상기 환상 지지부(42)에 끼워 맞춰진 상기 정익 구조체(50) 중, 최하부에 위치하는 상기 정익 구조체(50)의 외주 측 구성부(52)의 외주 단면에 형성된 오목부(59)와 하반 측의 케이싱의 내주에 형성된 오목부(20b) 사이에 끼워 맞춤 부재(80)를 끼워 맞추는 공정과,
동익 익렬(25)이 형성된 터빈 로터(22)를, 터빈 로터(22) 축 방향에서, 상기 동익 익렬(25)이 하반 측의 상기 환상 지지부(42)와 번갈아 배치되도록 설치하는 공정과,
상반 측의 상기 환상 지지부(42)의 끼워 맞춤부(41)에, 상기 정익 구조체(50)의 끼워 맞춤 홈(56)을 끼워 맞춰서, 둘레 방향으로 복수의 상기 정익 구조체(50)를 설치하는 공정과,
상반 측의 상기 환상 지지부(42)의 수평 단부로부터의 상기 정익 구조체(50)의 이탈을 방지하는 상반용 이탈 방지 부재(90)를 장착하는 공정과,
상반용 이탈 방지 부재(90)가 장착된 상반 측의 상기 환상 지지부(42)를 하반 측의 상기 환상 지지부(42) 상에 설치하여, 환상의 정익 익렬(29)을 형성하는 공정을 포함하는 정익 익렬의 조립 방법.
제13항에 있어서,
상기 정익 구조체(50)가 둘레 방향으로 적어도 1개의 정익부(51)를 각각 구비하는 정익 익렬의 조립 방법.