KR102413883B1 - 정익 세그먼트, 및 증기 터빈 - Google Patents

정익 세그먼트, 및 증기 터빈 Download PDF

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미츠비시 파워 가부시키가이샤
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Abstract

나사 본체(71), 나사 본체(71)의 외주에 형성된 수나사부(75), 및 나사 본체(71)의 중앙부를 나사 본체(71)의 연장 방향으로 관통하는 드레인 구멍(78)을 갖는 고정 나사(56)를 구비하고, 익근 링(53)은, 익근 링(53)의 내주면(53a)으로부터 직경 방향 외측으로 연장되는 구멍(63)과, 구멍(63)의 내주면(63a)에 형성된 암나사부(64)를 갖고, 고정 나사(56)는, 암나사부(64)에 나사 결합되어 있다.

Description

정익 세그먼트, 및 증기 터빈
본 발명은, 정익 세그먼트, 및 증기 터빈에 관한 것이다.
본원은, 2018년 7월 2일에, 일본에서 출원된 일본 특허 출원 제2018-126029호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
증기 터빈의 저압단 익렬에서는, 습증기 중에서 발생한 드레인에 기인하는 성능의 열화(습기 손실)나, 드레인이 하류측에 배치된 동익에 충돌함으로써 발생하는 동익의 에로전이 발생하기 쉽다.
이 때문에, 습증기 중의 드레인을 제거하는 기구를 구비한 증기 터빈이 개발되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
특허문헌 1에는, 익근 링의 내벽의 정익 익근 간에 배치되고, 상류측으로부터 하류측을 향함에 따라서 깊이가 깊어지는 드레인용 홈과, 드레인용 홈의 최하류의 꼬리부에 마련되고, 익근 링의 내벽으로부터 외벽을 향하는 방향으로 드레인을 배출하는 드레인 배출 구멍(드레인 구멍)이 형성된 익근 링이 개시되어 있다.
일본 실용신안 출원 공개 평4-129803호 공보
그런데, 드레인 배출 구멍으로부터의 증기의 유출을 억제한다는 관점에서, 드레인 배출 구멍의 직경을 작게 하는 것이 바람직하다.
그러나, 특허문헌 1에 개시된 드레인 배출 구멍은, 익근 링을 직접 드릴 등으로 가공하기 때문에, 드레인 배출 구멍의 직경을 작게 가공하는 것이 곤란하였다.
이 때문에, 특허문헌 1에 개시된 기술에서는, 드레인 배출 구멍으로부터의 증기의 유출을 억제하고, 또한 드레인을 효율적으로 배출하는 것이 가능한 작은 드레인 배출 구멍(드레인 구멍)을 형성하는 것이 곤란하였다.
그래서, 본 발명은, 드레인 구멍으로부터 증기의 유출을 억제하고, 또한 드레인을 효율적으로 배출하는 것이 가능한 정익 세그먼트, 및 증기 터빈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일 형태에 따른 정익 세그먼트는, 축선의 주위 방향으로 연장되는 익근 링과, 상기 익근 링의 내주면에, 상기 주위 방향에 대하여 서로 간격을 두고 배치되고, 상기 익근 링의 내주면으로부터 직경 방향 내측으로 연장되는 복수의 정익과, 나사 본체, 해당 나사 본체의 외주에 형성된 수나사부, 및 상기 나사 본체의 중앙부를 해당 나사 본체의 연장 방향으로 관통하는 드레인 구멍을 갖는 고정 나사를 구비하고, 상기 익근 링은, 해당 익근 링의 내주면으로부터 직경 방향 외측으로 연장되는 구멍과, 해당 구멍의 내주면에 형성된 암나사부를 갖고 있으며, 상기 고정 나사는, 상기 암나사부에 나사 결합되어 있다.
본 발명에 따르면, 익근 링의 내주면으로부터 직경 방향 외측으로 연장되는 구멍에 형성된 암나사부에 나사 결합되는 나사 본체와, 나사 본체의 외주에 형성된 수나사부와, 나사 본체의 연장 방향으로 관통하는 드레인 구멍을 갖는 고정 나사를 구비함으로써, 익근 링에 직접 드레인 구멍을 형성하는 경우와 비교하여, 직경이 작은 드레인 구멍을 나사 본체에 형성하는 것이 가능해진다.
이에 의해, 드레인 구멍으로부터의 증기의 유출을 억제하고, 또한 드레인 구멍을 통해 드레인을 효율적으로 배출할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태에 따른 정익 세그먼트에 있어서, 상기 익근 링은, 서로 인접하는 상기 정익 간에 위치하는 상기 익근 링의 내주면에 형성되고, 증기중에서 발생한 드레인을 저류하는 드레인용 오목부를 갖고, 상기 구멍은, 상기 드레인용 오목부의 저면으로부터 상기 직경 방향 외측으로 연장되어 있어도 된다.
이와 같이, 증기 중에서 발생한 드레인을 저류하는 드레인용 오목부를 마련함과 함께, 드레인용 오목부의 저면으로부터 직경 방향 외측으로 연장되는 구멍을 형성함으로써, 드레인용 오목부 내의 드레인을 드레인 구멍으로 유도하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 드레인 구멍을 통해 드레인을 효율적으로 배출할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태에 따른 정익 세그먼트에 있어서, 상기 드레인용 오목부는, 상기 익근 링의 주위 방향 또는 해당 주위 방향에 대하여 교차하는 방향으로 연장되는 드레인용 홈이어도 된다.
이와 같이, 드레인용 오목부로서, 익근 링의 주위 방향 또는 주위 방향에 대하여 교차하는 방향으로 연장되는 드레인용 홈을 사용함으로써 드레인용 오목부로서 홈이 아닌 오목부를 형성한 경우와 비교하여, 드레인을 효율적으로 저류할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태에 따른 정익 세그먼트에 있어서, 상기 익근 링은, 상기 구멍의 직경 방향 외측에 배치된 공간인 드레인 챔버를 갖고 있으며, 상기 구멍은, 상기 드레인 챔버에 연통하고 있어도 된다.
이와 같이, 구멍이 드레인 챔버에 연통함으로써, 고정 나사에 형성된 드레인 구멍도 드레인 챔버에 연통시키는 것이 가능해진다. 이에 의해, 드레인 구멍을 통해 드레인 챔버로 드레인을 유도할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태에 따른 정익 세그먼트에 있어서, 상기 암나사부는, 상기 구멍 중, 상기 익근 링의 내주면측에 형성되어 있고, 상기 구멍의 연장 방향에 있어서의 상기 암나사부의 길이는, 상기 구멍의 길이보다도 짧게 구성되어 있고, 상기 익근 링의 내주면측에 위치하는 상기 고정 나사의 단에는, 해당 고정 나사를 상기 암나사부에 나사 결합할 때 사용하는 공구의 선단이 삽입 가능하며, 또한 상기 드레인 구멍에 연통하는 오목부가 형성되어 있어도 된다.
이와 같이, 구멍의 드레인용 홈측에 암나사부를 형성하고, 구멍의 연장 방향에 있어서의 암나사부의 길이를 구멍의 길이보다도 짧게 하며, 또한, 익근 링의 내주면측에 위치하는 고정 나사의 단에, 고정 나사를 나사 결합할 때 사용하는 공구의 선단이 삽입 가능한 오목부를 형성함으로써, 익근 링의 내주면측으로부터 공구를 사용하여, 암나사부에 고정 나사를 나사 결합시킬 수 있다.
또한, 암나사부를 익근 링의 내주면측에 위치하는 구멍의 일부에 형성함으로써, 구멍 중, 암나사부가 형성되지 않은 측의 부분을 고정 나사의 직경 방향 외측의 단의 위치를 규제하는 스토퍼로서 기능시킬 수 있다.
또한, 드레인 구멍에 연통되도록 오목부를 형성함으로써, 오목부를 통해 드레인 구멍에 드레인을 유도할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태에 따른 정익 세그먼트에 있어서, 상기 고정 나사 및 상기 수나사부의 길이는, 상기 암나사부의 길이보다도 짧고, 상기 익근 링은, 상기 드레인용 오목부의 저면 중, 상기 구멍을 구획하는 부분이 상기 구멍의 중심축을 향하는 방향으로 소성 변형한 소성 변형부를 갖고, 상기 소성 변형부는, 상기 직경 방향 내측에 배치된 상기 고정 나사의 단부에 맞닿아 있어도 된다.
이와 같이, 고정 나사 및 수나사부의 길이를 암나사부의 길이보다도 짧게 함으로써, 직경이 작은 드레인 구멍의 길이를 짧게 하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 드레인이 드레인 구멍을 통과하기 쉽게 할 수 있다.
또한, 고정 나사 및 수나사부의 길이를 암나사부의 길이보다도 짧게 함으로써, 익근 링의 내주면측에 배치된 나사 본체의 단부면을 구멍의 내측에 배치할 수 있다.
또한, 드레인용 오목부의 저면 중, 구멍을 구획하는 부분이 구멍의 중심축을 향하는 방향으로 소성 변형한 소성 변형부를 마련하고, 소성 변형부를 직경 방향 내측에 배치된 고정 나사의 단부에 접촉시킴으로써, 구멍에 대한 고정 나사의 직경 방향 내측의 단의 위치를 규제할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태에 따른 증기 터빈은, 상기 정익 세그먼트와, 상기 정익 세그먼트의 중앙에 형성된 공간을 관통하도록 배치되고, 상기 축선을 중심축으로 하여 회전하는 회전축 및 해당 회전축의 주위 방향으로 서로 간격을 두고 해당 회전축에 마련되고, 상기 직경 방향 외측으로 연장되는 복수의 동익을 갖는 로터와, 상기 축선을 중심축으로 하여 통형상을 이루고, 내주면에 상기 정익 세그먼트가 마련된 케이싱을 구비한다.
본 발명에 따르면, 상기 정익 세그먼트를 증기 터빈이 구비함으로써, 드레인 구멍으로부터의 증기의 유출을 억제하고, 또한 드레인을 효율적으로 배출하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 증기 터빈의 구동 상태를 안정적으로 양호한 상태로 유지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 드레인 구멍으로부터의 증기의 유출을 억제하고, 또한 드레인을 효율적으로 배출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 증기 터빈의 개략 구성을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 정익 세그먼트 및 케이싱을 직경 방향 내측에서 본 도면이며, 복수의 정익의 날개 본체를 단면으로 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시한 정익 세그먼트 및 케이싱의 A1-A2선 방향의 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시한 정익 세그먼트 중, 영역 B로 둘러싸인 부분을 확대한 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시한 고정 나사가 나사 결합되기 전의 익근 링을 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 4에 도시한 고정 나사만을 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 6에 도시한 고정 나사를 C에서 본 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태의 제1 변형예에 따른 정익 세그먼트 및 케이싱을 직경 방향 내측에서 본 도면이며, 복수의 정익의 날개 본체를 단면으로 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 형태의 제2 변형예에 따른 정익 세그먼트 및 케이싱을 직경 방향 내측에서 본 도면이며, 복수의 정익의 날개 본체를 단면으로 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 형태의 제3 변형예에 따른 정익 세그먼트 및 케이싱을 직경 방향 내측에서 본 도면이며, 복수의 정익의 날개 본체를 단면으로 나타내는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 적용한 실시 형태에 대하여 상세히 설명한다.
(실시 형태)
도 1을 참조하여, 본 실시 형태의 증기 터빈(10)에 대하여 설명한다. 도 1에 있어서, O는 회전축(11)의 축선(이하, 「축선 O」라고 함), DA는 회전축(11)의 축선 O가 연장되는 방향(이하, 「축선 방향 DA」라고 함), Dc는 회전축(11)의 축선 O의 주위 방향(이하, 「주위 방향 Dc」라고 함), Dr은 회전축(11)의 직경 방향(이하, 「직경 방향 Dr」이라고 함), 화살표는 증기 S의 이동 방향을 각각 나타내고 있다.
증기 터빈(10)은, 회전축(11) 및 복수의 동익군(13)을 갖는 로터(14)와, 케이싱(16)과, 복수의 정익 세그먼트(19)와, 저널 베어링(23)과, 스러스트 베어링(25)을 갖는다.
회전축(11)은, 축선 방향 DA로 연장되어 있다. 회전축(11)은, 양단부가 케이싱(16)의 외측에 배치된 상태에서, 한쪽의 단부와 다른 쪽의 단부 사이에 위치하는 부분이 케이싱(16) 내에 수용되어 있다.
동익군(13)은, 회전축(11)의 외주 중, 케이싱(16) 내에 수용된 면에 고정되어 있다. 동익군(13)은, 회전축(11)의 주위 방향 Dc에 간격을 두고 배치된 복수의 동익(28)을 갖는다. 동익군(13)은, 축선 방향 DA에 간격을 두고 복수 배치되어 있다.
동익(28)은, 날개 본체(31)와, 동익 슈라우드(33)를 갖는다. 날개 본체(31)는, 회전축(11)의 외주로부터 직경 방향 외측(직경 방향 Dr 외측)을 향해서 연장되어 있다.
동익 슈라우드(33)는, 날개 본체(31)의 선단에 마련되어 있다. 동익 슈라우드(33)의 접촉면은, 주위 방향 Dc에 있어서, 서로 인접하는 위치에 배치된 다른 동익 슈라우드(33)의 접촉면에 대하여 맞닿아 있다.
케이싱(16)은, 케이싱 본체(41)와, 증기 공급관(42)과, 증기 배출관(43)을 갖는다.
케이싱 본체(41)는, 축선 방향 DA로 연장되는 통형상으로 이루어진 부재이다. 케이싱 본체(41)는, 복수의 동익군(13)과, 복수의 동익군(13)이 마련된 회전축(11)의 일부를 수용하고 있다.
증기 공급관(42)은, 케이싱 본체(41)의 축선 방향 DA의 한쪽 측에 마련되어 있다. 증기 공급관(42)은, 케이싱 본체(41) 내에 증기 S를 도입하기 위한 증기 도입구로서 기능한다.
증기 배출관(43)은, 케이싱 본체(41)의 축선 방향 DA의 다른 쪽 측에 마련되어 있다. 증기 배출관(43)은, 케이싱 본체(41)의 외측으로 증기 S를 배출하는 증기 배출구로서 기능한다.
복수의 정익 세그먼트(19)는, 케이싱 본체(41)의 내주면을 따라서 마련되어 있다. 복수의 정익 세그먼트(19)는, 축선 방향 DA로 간격을 두고 배치되어 있다. 축선 방향 DA에 있어서, 서로 인접하는 정익 세그먼트(19)의 사이에는, 각각 1개의 동익군(13)이 배치되어 있다.
여기서, 도 1 내지 도 7을 참조하여, 정익 세그먼트(19)의 구체적인 구성에 대하여 설명한다. 도 2에서는, 정익(48)의 내부 구조의 도시를 생략하였다. 또한, 도 2에 있어서, D는 도 1에 도시한 회전축(11)의 회전 방향, W1은 축선 방향 DA에 있어서의 드레인용 홈(62)의 폭(이하, 「폭 W1」이라고 함)을 각각 나타내고 있다.
도 3에 있어서, B는 영역을 나타내고 있다. 도 4에 있어서, R1은 구멍(63)의 직경(이하, 「직경 R1」이라고 함), R2는 드레인 구멍(78)의 직경(이하, 「직경 R2」라고 함), W2는 오목부(76)의 폭(이하, 「폭 W2」라고 함)을 각각 나타내고 있다.
도 5에 있어서, L1은 구멍(63)의 연장 방향에 있어서의 암나사부(64)의 길이, L2는 구멍(63)의 가장 짧은 부분의 길이(이하, 「길이 L2」라고 함)를 각각 나타내고 있다.
도 6에 있어서, L3은 구멍(63)의 연장 방향에 있어서의 수나사부(75)의 길이, L4는 고정 나사(56)의 길이(이하, 「길이 L4」라고 함)를 각각 나타내고 있다.
또한, 도 1 내지 도 7에 있어서, 동일 구성 부분에는, 동일 부호를 붙인다.
정익 세그먼트(19)는, 익근 링(53)과, 복수의 정익(55)과, 고정 나사(56)와, 복수의 정익 슈라우드(57)를 갖는다.
익근 링(53)은, 주위 방향 Dc로 연장되는 링 형상의 부재이다. 익근 링(53)은, 케이싱 본체(41)의 내주면(41A) 중, 케이싱 본체(41)에 형성된 드레인 배출용 유로(41A)에 대응하는 부분에 끼워 맞춰져 있다. 드레인 배출용 유로(41A)의 한쪽의 단은, 케이싱 본체(41)의 내주면(41A)으로부터 노출되어 있다.
익근 링(53)의 내주면에는, 주위 방향 Dc로 간격을 둔 상태에서 복수의 정익(55)을 끼워 맞추기 위한 홈이 형성되어 있다.
익근 링(53)은, 익근 링 본체(58)와, 드레인 챔버(59)와, 연통 구멍(61)과, 드레인용 오목부인 드레인용 홈(62)과, 구멍(63)과, 암나사부(64)와, 소성 변형부(65)를 갖는다.
익근 링 본체(58)는, 제1 링 형상 부재(58A)와, 제2 링 형상 부재(58B)가 접합된 구성으로 되어 있다.
제1 링 형상 부재(58A)는, 링 형상으로 이루어진 판재이며, 축선 방향 DA 및 직경 방향 Dr에 대하여 경사진 경사면인 내주면(58AA)을 갖는다. 내주면(58AA)은, 익근 링(53)의 내주면(53A)에 대응하는 면이다.
제2 링 형상 부재(58B)는, 제1 링 형상 부재(58A)의 외주면측에 접합되어 있다. 제2 링 형상 부재(58B)는, 케이싱 본체(41)의 내주면측에 끼워 맞춰져 있다.
제2 링 형상 부재(58B)는, 제1 링 형상 부재(58A)와 대향하는 측에 링 형상의 오목부(59A)를 갖는다. 오목부(59A)는, 제1 링 형상 부재(58A)와 제2 링 형상 부재(58B)가 접합됨으로써, 드레인 챔버(59)로 된다.
드레인 챔버(59)는, 링 형상으로 이루어진 공간이며, 제1 링 형상 부재(58A)와 제2 링 형상 부재(58B) 사이에 형성되어 있다.
연통 구멍(61)은, 드레인 배출용 유로(41A)의 한쪽의 단과 드레인 챔버(59) 사이에 위치하는 제2 링 형상 부재(58B)를 관통하도록 형성되어 있다.
이에 의해, 연통 구멍(61)은, 드레인 배출용 유로(41A)의 한쪽의 단과 드레인 챔버(59)를 연통시키고 있다.
드레인용 홈(62)은, 주위 방향 Dc에 있어서 서로 인접하는 정익(55)의 사이에 위치하는 제1 링 형상 부재(58A)의 내주면(58AA)에 형성되어 있다.
드레인용 홈(62)은, 서로 인접하는 정익(55)의 전방 테두리(55A) 측에 배치된 주위 방향 Dc로 연장되어 있다. 드레인용 홈(62)은, 제1 링 형상 부재(58A)의 내주면(58AA)으로부터 케이싱 본체(41)로 오목하게 된 홈이다.
축선 방향 DA에 있어서의 드레인용 홈(62)의 폭 W1은, 적절히 설정하는 것이 가능하지만, 예를 들어 10.5㎜로 할 수 있다.
이와 같은 구성으로 된 드레인용 홈(62)을 가짐으로써, 습증기 중에서 발생한 드레인을 드레인용 홈(62) 내에 저류할 수 있다.
구멍(63)은, 드레인용 홈(62)의 저면(62A)으로부터 직경 방향 외측으로 연장되어 있으며, 드레인 챔버(59)에 도달되어 있다. 구멍(63) 내에 고정 나사(56)가 배치되지 않은 상태(도 5에 도시한 상태)에 있어서, 구멍(63)은, 드레인용 홈(62)과 드레인 챔버(59)를 연통시키고 있다.
구멍(63)은, 제1 링 형상 부재(58A)의 내주면(58AA)측에 존재하며, 또한 드레인용 홈(62) 내로 유도된 드레인을 드레인 챔버(59) 내로 유도한다.
구멍(63)의 직경 R1은, 드레인용 홈(62)의 폭 W1보다도 작아지도록 구성되어 있다. 드레인용 홈(62)의 폭 W1이 10.5㎜인 경우, 구멍(63)의 직경 R1은, 예를 들어 8.5㎜로 하는 것이 가능하다.
암나사부(64)는, 고정 나사(56)가 나사 결합되는 부분이며, 구멍(63)의 내주면(63A)에 형성되어 있다. 암나사부(64)는, 구멍(63) 중, 제1 링 형상 부재(58A)의 내주면(58AA)측에 위치하는 부분에만 형성되어 있다. 즉, 암나사부(64)는, 구멍(63) 중, 드레인 챔버(59)측에 위치하는 부분에는 형성되어 있지 않다.
이에 의해, 구멍(63)의 연장 방향에 있어서의 암나사부(64)의 길이 L1은, 구멍(63)의 길이 L2보다도 짧게 되어 있다.
이와 같이, 구멍(63) 중, 제1 링 형상 부재(58A)의 내주면(58AA)측에 위치하는 부분에만 암나사부(64)를 형성함으로써, 암나사부(64)에 대하여, 익근 링(53)의 내주면측으로부터 고정 나사(56)를 나사 결합시키는 것이 가능해진다. 이에 의해, 암나사부(64)에 고정 나사(56)를 나사 결합하는 시공 시에 있어서, 드레인 챔버(59)가 해당 시행의 방해가 되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 구멍(63) 중, 제1 링 형상 부재(58A)의 내주면(58AA)측에 위치하는 부분에만 암나사부(64)를 형성함으로써, 구멍(63) 중, 드레인 챔버(59)측에 배치되고, 암나사부(64)가 형성되지 않은 부분을 고정 나사(56)의 직경 방향 외측에의 위치의 규제를 행하는 스토퍼로서 기능시킬 수 있다.
소성 변형부(65)는, 회전축(11)측에 위치하는 구멍(63)(암나사부(64))의 단의 주위에 마련되어 있다.
소성 변형부(65)는, 암나사부(64)에 고정 나사(56)를 나사 결합시킨 후, 드레인용 홈(62)의 저면(62A) 중, 구멍(63)(암나사부(64))을 구획하는 제1 링 형상 부재(58A)가 구멍(63)(암나사부(64))의 중심축을 향하는 방향으로 소성 변형시킴으로써 형성된다.
즉, 암나사부(64)에 고정 나사(56)를 나사 결합시키기 전의 단계에서는, 소성 변형부(65)는, 형성되어 있지 않다.
소성 변형부(65)는, 예를 들어 드레인용 홈(62)의 저면(62A) 중, 구멍(63)(암나사부(64))을 구획하는 제1 링 형상 부재(58A)를 코킹 처리함으로써 형성하는 것이 가능하다.
소성 변형부(65)는, 암나사부(64)에 고정 나사(56)가 나사 결합된 상태에 있어서, 직경 방향 내측에 배치된 고정 나사(56)의 모따기부(74)(고정 나사(56)의 단부)에 맞닿아 있다.
이와 같이, 드레인용 홈(62)의 저면(62A) 중, 구멍(63)(암나사부(64))을 구획하는 제1 링 형상 부재(58A)가 구멍(63)(암나사부(64))의 중심축을 향하는 방향으로 소성 변형한 소성 변형부(65)를 마련함과 함께, 소성 변형부(65)를 고정 나사(56)의 모따기부(74)에 닿게 함으로써, 구멍(63)에 대한 고정 나사(56)의 직경 방향 내측의 단의 위치를 규제할 수 있다.
복수의 정익(55)은, 주위 방향 Dc로 간격을 둔 상태에서 제1 링 형상 부재(58A)의 내주면(58AA)에 배치되어 있다. 복수의 정익(55)은, 제1 링 형상 부재(58A)의 내주면(58AA)으로부터 직경 방향 내측으로 연장되어 있다.
정익(55)은, 정압면(55A)과, 부압면(55b)과, 전방 테두리(55A)와, 후방 테두리(55B)를 갖는다.
부압면(55b)은, 정압면(55A)의 반대측에 배치되어 있다. 전방 테두리(55A)는, 증기 S의 흐름 방향의 상류측에 배치되어 있으며, 정압면(55A)과 부압면(55b)을 연결하고 있다.
후방 테두리(55B)는, 증기 S의 흐름 방향의 하류측에 배치되어 있으며, 정압면(55A)과 부압면(55b)을 연결하고 있다.
고정 나사(56)는, 나사 본체(71)와, 모따기부(73, 74)와, 수나사부(75)와, 오목부(76)와, 드레인 구멍(78)을 갖는다.
나사 본체(71)는, 원주형상으로 이루어진 부재이다. 나사 본체(71)는, 한쪽의 단에 배치된 평면인 단부면(71A)과, 다른 쪽의 단에 배치된 평면인 단부면(71b)을 갖는다.
모따기부(73)는, 한쪽의 단의 외주부에 형성되어 있다. 모따기부(73)는, 단부면(71A)에 대하여 경사진 링 형상의 경사면(73A)을 갖는다. 경사면(73A)은, 단부면(71A)을 둘러싸도록 배치되어 있다.
모따기부(74)는, 다른 쪽의 단의 외주부에 형성되어 있다. 모따기부(74)는, 단부면(71b)에 대하여 경사진 링 형상의 경사면(74A)을 갖는다. 경사면(74A)은, 단부면(71b)을 둘러싸도록 배치되어 있다.
수나사부(75)는, 모따기부(73)와 모따기부(74) 사이에 배치된 나사 본체(71)의 외주에 형성되어 있다. 이에 의해, 고정 나사(56)의 연장 방향에 있어서의 수나사부(75)의 길이 L3은, 고정 나사(56)의 길이 L4보다도 짧다.
또한, 수나사부(75)의 길이 L3 및 고정 나사(56)의 길이 L4는, 암나사부(64)의 길이 L1보다도 짧아지도록 구성되어 있다.
이와 같이, 수나사부(75)의 길이 L3, 및 고정 나사(56)의 길이 L4를 암나사부(64)의 길이 L1보다도 짧게 함으로써, 암나사부(64)에 고정 나사(56)를 나사 결합한 상태에서, 나사 본체(71)의 단부면(71b)을 구멍(63)의 내측에 배치하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 상술한 소성 변형부(65)가 배치되는 영역을 확보할 수 있다.
오목부(76)는, 단부면(71b)으로부터 단부면(71A) 측으로 오목하게 되도록, 나사 본체(71)의 단부면(71b) 측에 형성되어 있다. 오목부(76)는, 암나사부(64)에 고정 나사(56)를 나사 결합시킬 때 사용하는 공구의 선단(도시생략)이 삽입 가능한 형상(공구의 선단에 대응하는 형상)으로 이루어져 있다.
이와 같이, 익근 링(53)의 내주면(53A) 측에 위치하는 고정 나사(56)의 단에, 고정 나사(56)를 암나사부(64)에 나사 결합할 때 사용하는 공구의 선단이 삽입 가능한 오목부(76)를 형성함으로써, 익근 링(53)의 내주면(53A) 측으로부터 공구를 사용하여, 암나사부(64)에 고정 나사(56)를 나사 결합시킬 수 있다.
또한, 도 4, 도 6, 및 도 7에서는, 오목부(76)의 일례로서, 마이너스 드라이버(공구의 일례)의 선단을 삽입 가능한 마이너스 홈을 예로 들어 도시하였지만, 오목부(76)의 형상은, 사용하는 공구의 선단의 형상에 따라서 적절히 선택하는 것이 가능하다.
예를 들어, 공구로서, 플러스 드라이버를 사용하는 경우에는, 오목부(76)의 형상을 십자 홈으로 하는 것이 가능하다.
드레인 구멍(78)은, 오목부(76)가 형성된 나사 본체(71)의 중앙부를 나사 본체(71)의 연장 방향으로 관통하도록 형성되어 있다. 이에 의해, 드레인 구멍(78)은, 오목부(76)에 연통하고 있다.
드레인 구멍(78)은, 드레인용 홈(62)을 통해 오목부(76) 내로 유도된 드레인을 드레인 챔버(59)로 유도하기 위한 구멍이다.
드레인 구멍(78)의 직경 R2는, 오목부(76)의 폭 W2보다도 작아지도록 구성되어 있다. 드레인 구멍(78)의 직경 R2의 크기는, 적절히 설정하는 것이 가능하지만, 예를 들어 3㎜로 할 수 있다. 직경 R2가 3㎜로 이루어진 구멍은, 익근 링(53)에 직접 가공하는 것이 곤란한 작은 구멍이다.
이와 같이, 드레인 구멍(78)의 직경 R2를 작게 함으로써, 드레인 구멍(78)을 통해 드레인 챔버(59)측으로 증기가 유출되는 것을 억제할 수 있다.
상술한 바와 같이, 고정 나사(56)의 길이 L4는, 구멍(63)의 길이 L2보다도 짧아지도록 구성되어 있다. 이에 의해, 드레인 구멍(78)의 길이는, 구멍(63)의 길이 L2 및 고정 나사(56)의 길이 L4보다도 짧아진다.
이와 같이, 드레인 구멍(78)의 길이를, 구멍(63)의 길이 L2 및 고정 나사(56)의 길이 L4보다도 짧게 함으로써, 드레인 구멍(78)의 길이가 짧아지기 때문에, 드레인 구멍(78)을 통해 오목부(76)로부터 드레인 챔버(59)로 드레인을 이동시키기 쉽게 할 수 있다.
정익 슈라우드(57)는, 각 정익(55)의 선단에 마련되어 있다. 정익 슈라우드(57)의 접촉면은, 주위 방향 Dc에 있어서, 서로 인접하는 위치에 배치된 다른 정익 슈라우드(57)의 접촉면에 대하여 맞닿아 있다.
저널 베어링(23)은, 회전축(11)의 양단부를 각각 지지하고 있다. 저널 베어링(23)은, 직경 방향 Dr의 하중을 지지한다.
스러스트 베어링(25)은, 회전축(11)의 축선 방향 DA의 한쪽측에만 배치되어 있다. 스러스트 베어링(25)은, 축선 방향 DA로부터 회전축(11)을 지지하고 있다.
증기 S는, 증기 공급관(42)을 통해 케이싱 본체(41) 내에 공급된 후, 회전축(11)의 회전에 수반되어 복수의 정익 세그먼트(19)와 복수의 동익군(13)의 간극을 통과하고, 증기 배출관(43)을 통해 케이싱(16)의 외부로 배출된다.
본 실시 형태의 정익 세그먼트(19)에 의하면, 익근 링(53)의 내주면(53A)으로부터 직경 방향 외측으로 연장되는 구멍(63)에 형성된 암나사부(64)에 나사 결합되는 나사 본체(71)와, 나사 본체(71)의 외주에 형성된 수나사부(75)와, 나사 본체(71)의 연장 방향으로 관통하는 드레인 구멍(78)을 갖는 고정 나사(56)를 구비함으로써, 익근 링(53)에 직접 드레인 구멍(78)을 형성하는 경우와 비교하여, 직경이 작은 드레인 구멍(78)을 나사 본체(71)에 형성하는 것이 가능해진다.
이에 의해, 드레인 구멍(78)으로부터의 증기 S의 유출을 억제하고, 또한 드레인 구멍(78)을 통해 드레인을 효율적으로 배출할 수 있다.
또한, 상기 정익 세그먼트(19)를 구비한 증기 터빈(10)에 의하면, 드레인 구멍(78)으로부터의 증기 S의 유출을 억제하고, 또한 드레인 구멍(78)을 통해 드레인을 효율적으로 배출하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 증기 터빈(10)의 구동 상태를 안정적으로 양호한 상태로 유지할 수 있다.
다음으로, 도 8을 참조하여, 본 발명의 실시 형태의 제1 변형예에 따른 정익 세그먼트(85)에 대하여 설명한다. 도 8에 있어서, 도 2에 도시한 구조체와 동일 구성 부분에는, 동일 부호를 붙인다.
제1 변형예에 따른 정익 세그먼트(85)는, 앞에서 설명한 정익 세그먼트(19)를 구성하는 드레인용 홈(62)을 구성 요소로부터 제외한 것 이외에는, 정익 세그먼트(19)와 마찬가지로 구성되어 있다.
앞에서 설명한 도 4에 도시한 바와 같이, 고정 나사(56)에는, 드레인 구멍(78)과 연통하는 오목부(76)가 형성되어 있기 때문에, 오목부(76)에 드레인을 저류하는 것이 가능해진다.
따라서, 도 2에 도시한 드레인용 홈(62)이 형성되지 않은 경우에도, 드레인 구멍(78)으로부터의 증기 S의 유출을 억제하고, 또한 드레인 구멍(78)을 통해 드레인을 효율적으로 배출한다고 하는 효과를 실현할 수 있다.
또한, 도 8에 도시한 구멍(63) 및 고정 나사(56)의 수 및 배치는, 일례이며, 이것에 한정되지는 않는다. 구멍(63) 및 고정 나사(56)의 수 및 배치는, 적절히 설정하는 것이 가능하다.
다음으로, 도 9를 참조하여, 본 발명의 실시 형태의 제2 변형예에 따른 정익 세그먼트(90)에 대하여 설명한다. 도 9에 있어서, 도 2에 도시한 구조체와 동일 구성 부분에는, 동일 부호를 붙인다.
제2 변형예에 따른 정익 세그먼트(90)는, 앞에서 설명한 정익 세그먼트(19)를 구성하는 드레인용 홈(62) 대신에 드레인용 홈(91)을 가짐과 함께, 드레인용 홈(91)의 양단 중, 정익(55)의 후방 테두리(55B)측에 위치하는 단에 하나의 구멍(63)을 형성하고, 해당 구멍(63)의 암나사부(64)에 고정 나사(56)를 나사 결합시킨 것 이외에는, 정익 세그먼트(19)와 마찬가지로 구성되어 있다.
드레인용 홈(91)은, 주위 방향 Dc 및 축선 방향 DA에 대하여 경사진 방향으로 연장되는 홈이다. 드레인용 홈(91)의 양단 중, 정익(55)의 후방 테두리(55B)측에 위치하는 단에 하나의 구멍(63)을 형성하고, 해당 구멍(63) 내에 고정 나사(56)를 배치시킴으로써, 전방 테두리(55A)로부터 후방 테두리(55B)를 향하는 방향으로 드레인용 홈(91)을 따라 흐르는 드레인을 드레인 구멍(78)(도 6 참조)으로 효율적으로 유도할 수 있다.
또한, 드레인용 홈(91)이 연장되는 방향은, 주위 방향 Dc에 대하여 경사져 있으면 되며, 도 9에 도시한 드레인용 홈(91)의 연장 방향으로 한정되지는 않는다. 또한, 도 9에서는, 드레인용 홈(91)의 저면에, 하나의 구멍(63)을 형성하고, 이 구멍(63)에 고정 나사(56)를 배치시킨 경우를 예로 들어 설명하였지만, 구멍(63) 및 고정 나사(56)의 수는, 복수여도 된다.
다음으로, 도 10을 참조하여, 본 발명의 실시 형태의 제3 변형예에 따른 정익 세그먼트(95)에 대하여 설명한다. 도 10에 있어서, 도 8에 도시한 구조체와 동일 구성 부분에는, 동일 부호를 붙인다.
제3 변형예에 따른 정익 세그먼트(95)는, 앞에서 설명한 정익 세그먼트(85)의 구성에, 추가로, 드레인용 오목부(96)를 마련한 것 이외에는, 정익 세그먼트(85)와 마찬가지로 구성되어 있다.
드레인용 오목부(96)는, 케이싱 본체(41A) 측으로 오목하게 된 원주 형상으로 이루어진 오목부이다.
고정 나사(56)는, 드레인용 오목부(96)의 저면으로부터 케이싱 본체(41A)를 향하는 방향으로 배치되어 있다.
이와 같은 구성으로 이루어진 정익 세그먼트(95)는, 드레인용 오목부(96)에 드레인을 저류할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 상세히 설명하였지만, 본 발명은 이러한 특정한 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 청구범위 내에 기재된 본 발명의 요지 범위 내에 있어서, 다양한 변형·변경이 가능하다.
본 발명은, 정익 세그먼트, 및 증기 터빈에 적용 가능하다.
10: 증기 터빈
11: 회전축
13: 동익군
14: 로터
16: 케이싱
19, 85, 90, 95: 정익 세그먼트
23: 저널 베어링
25: 스러스트 베어링
28: 동익
31: 날개 본체
33: 동익 슈라우드
41: 케이싱 본체
41a, 53a, 58Aa, 63a: 내주면
41A: 드레인 배출용 유로
42: 증기 공급관
43: 증기 배출관
53: 익근 링
55: 정익
55a: 정압면
55A: 전방 테두리
55b: 부압면
55B: 후방 테두리
56: 고정 나사
57: 정익 슈라우드
58: 익근 링 본체
58A: 제1 링 형상 부재
58B: 제2 링 형상 부재
59: 드레인 챔버
59A, 76: 오목부
61: 연통 구멍
62, 91: 드레인용 홈
62a: 저면
63: 구멍
64: 암나사부
65: 소성 변형부
71: 나사 본체
71a, 71b: 단부면
73, 74: 모따기부
73a, 74a: 경사면
75: 수나사부
78: 드레인 구멍
96: 드레인용 오목부
B: 영역
D: 회전 방향
Da: 축선 방향
Dc: 주위 방향
Dr: 직경 방향
L1 내지 L4: 길이
R1, R2: 직경
S: 증기
W1, W2: 폭

Claims (7)

  1. 축선의 주위 방향으로 연장되는 익근 링과,
    상기 익근 링의 내주면에, 상기 주위 방향에 대하여 서로 간격을 두고 배치되고, 상기 익근 링의 내주면으로부터 직경 방향 내측으로 연장되는 복수의 정익과,
    나사 본체, 해당 나사 본체의 외주에 형성된 수나사부, 및 상기 나사 본체의 중앙부를 해당 나사 본체의 연장 방향으로 관통하는 드레인 구멍을 갖는 고정 나사
    를 구비하고,
    상기 익근 링은, 해당 익근 링의 내주면으로부터 직경 방향 외측으로 연장되는 구멍과, 해당 구멍의 내주면에 형성된 암나사부를 갖고 있으며,
    상기 고정 나사는, 상기 암나사부에 나사 결합되어 있고,
    상기 익근 링은, 서로 인접하는 상기 정익 간에 위치하는 상기 익근 링의 내주면에 형성되고, 증기 중에서 발생된 드레인을 저류하는 드레인용 오목부를 갖고,
    상기 구멍은, 상기 드레인용 오목부의 저면으로부터 상기 직경 방향 외측으로 연장되어 있으며,
    상기 드레인용 오목부측에 위치하는 나사 본체의 단면이 구멍의 내측에 배치되어 있는, 정익 세그먼트.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 드레인용 오목부는, 상기 익근 링의 주위 방향 또는 해당 주위 방향에 대하여 교차하는 방향으로 연장되는 드레인용 홈인, 정익 세그먼트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 익근 링은, 상기 구멍의 직경 방향 외측에 배치된 공간인 드레인 챔버를 갖고 있으며,
    상기 구멍은, 상기 드레인 챔버에 연통하고 있는, 정익 세그먼트.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 암나사부는, 상기 구멍 중, 상기 익근 링의 내주면측에 형성되어 있고,
    상기 구멍의 연장 방향에 있어서의 상기 암나사부의 길이는, 상기 구멍의 길이보다도 짧게 구성되어 있고,
    상기 익근 링의 내주면측에 위치하는 상기 고정 나사의 단에는, 해당 고정 나사를 상기 암나사부에 나사 결합할 때 사용하는 공구의 선단이 삽입 가능하며, 또한 상기 드레인 구멍에 연통하는 오목부가 형성되어 있는, 정익 세그먼트.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 고정 나사 및 상기 수나사부의 길이는, 상기 암나사부의 길이보다도 짧고,
    상기 익근 링은, 상기 드레인용 오목부의 저면 중, 상기 구멍을 구획하는 부분이 상기 구멍의 중심축을 향하는 방향으로 소성 변형한 소성 변형부를 갖고,
    상기 소성 변형부는, 상기 직경 방향 내측에 배치된 상기 고정 나사의 단부에 맞닿아 있는, 정익 세그먼트.
  7. 제1항에 기재된 정익 세그먼트와,
    상기 정익 세그먼트의 중앙에 형성된 공간을 관통하도록 배치되고, 상기 축선을 중심축으로 하여 회전하는 회전축, 및 해당 회전축의 주위 방향으로 서로 간격을 두고 해당 회전축에 마련되고, 상기 직경 방향 외측으로 연장되는 복수의 동익을 갖는 로터와,
    상기 축선을 중심축으로 하여 통형상을 이루고, 내주면에 상기 정익 세그먼트가 마련된 케이싱
    을 구비하는, 증기 터빈.
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