WO2006003911A1

WO2006003911A1 - タービンノズル支持装置および蒸気タービン

Info

Publication number: WO2006003911A1
Application number: PCT/JP2005/011908
Authority: WO
Inventors: Hiroshi Kawakami
Original assignee: Kabushiki Kaisha Toshiba
Priority date: 2004-06-30
Filing date: 2005-06-29
Publication date: 2006-01-12
Also published as: US20080260529A1; CN101010488A; JP2006016976A; EP1793092A4; KR20070033012A; EP1793092A1

Abstract

　タービンケーシングと、タービンケーシング内に設けられ、タービンロータの周方向に植設されるタービン動翼と、この動翼と対をなしその上流側にタービンロータの周方向に沿って配設されるタービンノズルとからなるタービン段落を複数段備え、またタービンケーシングとほぼ同心に形成され、内部の軸方向に係合固定された複数のタービンノズルを有する筒体を備えた蒸気タービンのタービンノズル支持装置においては、このタービンケーシングにその外周部が固定されるとともにその内周部には筒体の外周部が固定される固定用隔離板を有しており、この固定用隔離板はこの隔離板を境にした上流側と下流側の雰囲気を遮断するとともに、その設置位置を筒体の軸方向中央よりも下流側に設けた。

Description

明細書

タービンノズル支持装置および蒸気タービン技術分野

[0001] 本発明は、蒸気タービンのタービンノズル (静翼)の支持装置及びその支持装置を備えた蒸気タービンに関し、特にタービンノズルを複数枚支持してタービンケーシングを固定するタービンノズル支持装置の構造に関する。

背景技術

[0002] 蒸気タービンは、タービンケーシング内に設けられたタービンロータ（回転軸）の周方向に植設されたタービン動翼と、この動翼と対をなしその上流側にタービンロータ州方向に沿って配設されるタービンノズル (静翼)からなるタービン段落を備え、このようなタービン段落を複数段備える構成となって、る。

[0003] このうち、タービンノズル (静翼）は、ノズルダイァフラム内輪とダイァフラム外輪との間に挟持され、このノズルダイアフラム外輪をタービンケーシングで支持することでケ一シングの内部に固定されて、る。

[0004] さらに、複数のタービン段落のタービンノズル (静翼）を 1つのタービンノズル支持装置と呼ばれる支持装置で支持し、このタービンノズル支持装置をタービンケーシングで支持する構造も採用されている。

[0005] 従来のタービンノズル支持装置の一例を図 11を用いて説明する。

図 11は、従来のタービンノズル支持装置の上半部断面を示したものであり、図 11 において、タービンノズル支持装置 57は、タービンロータ 52と略平行に軸方向に伸びる筒体 56と、この筒体 56をタービンケーシング 51に係合 Z支持させるための支持フランジ 58とから構成される。そして、筒体 56の内面にはノズルダイアフラム外輪（図示せず)と係合する溝が、支持するノズル板 53の数（図 11の例では 4箇所)だけ設けられている。さらに、筒体 56は、組立作業の関係から半円筒状の 2分割構造となっており、分割面に設けたフランジ等の継手によりボルト等により機械的に結合されている。

[0006] そして、このように構成されたタービンノズル支持装置 57は、支持フランジ 58とタービンケーシング 51との位置決め作業等の組立作業の容易性の関係から、タービンケ一シング 51の比較的上流側に係合 Z支持されて、た。

[0007] ところで、タービンノズル支持装置 57内の各段落 55を通過する高温高圧の蒸気は、動翼 54に回転力を付与するとともに、蒸気自体は圧力と温度を低下しつつ下流側に向う。一方、タービンケーシング 51とタービンノズル支持装置 57 (筒体 56外側）との間の空間は、蒸気タービンの上流側ではタービン段落に挿入される前の高圧の蒸気が、下流側では全ての段落を通過して圧力を失った低圧の蒸気でそれぞれ満たされる。そのため、互いに圧力の異なる蒸気の流通を防止するために前記支持フランジ 58は圧力隔壁としての役目を兼ねている。

[0008] このようなタービンノズル支持装置 57内外と支持フランジ 58前後の各々の圧力分布の関係を示したものが図 12である。ここで、点線 P1で示したカーブはタービンノズル支持装置 57の内周側の各段落を通過する蒸気の圧力分布であり、段落を通過する毎に圧力が順次低下してゆく様子を示している。一方、実線 P2a、 P2bで示したラインは圧力隔壁を兼ねる支持フランジ 58の上流側雰囲気 59の圧力、下流側雰囲気 60の圧力をそれぞれ示している。そして、斜線で示した部分 (面積)が、内外の圧力差によりタービンノズル支持装置 57 (筒体 56)が受ける力と言える。すなわち、斜線部面積 A1では、筒体 56の外周側圧力が内周側圧力より大きいため、筒体 56としては外側力力を受ける一方、斜線部面積 A2では、筒体 56の内周側圧力が外周側圧力より大きいため、筒体 56としては内側力も力を受けることとなる。そしてこの場合、斜線部面積は A2のほうが A1より圧倒的に大きいため、タービンノズル支持装置 57 は全体として内圧を支持しなければならないことが分かる。

[0009] ところで、このようなタービンノズル支持装置に生じる上流側と下流側の圧力差を用 V、てタービンノズル支持装置をケーシングに支持させる例として、タービンノズル支持装置外周に凹溝部を設けるとともに、タービンケーシング内面には凸状のリブを形成してこの凹溝と嵌合させることにより、タービンノズル支持装置を支持するとともに、このリブ前後に生じる圧力差によるスラスト力によりタービンノズル支持装置凹溝部側面をタービンケーシングの凸状リブ側面に押付けて固定するものがある（例えば、特開平 10— 103009号公報参照）。 [0010] ところで、図 11の参照において、タービンノズル支持装置 57のうち、筒体 56には幾つかの改善すべき点があった。その 1つに筒体内側、すなわち段落を通過する蒸気のリーク (漏洩）がある。

[0011] 上述したように、タービンノズル支持装置 57 (筒体 56)は常に内圧を支持しており、その支持は、通常、分割構造の筒体 56の接合面に設けた継手 (接続フランジ)部における複数の締付ボルトである。そして、蒸気タービン運転時にはこの締付ボルトの温度が、段落を通過する蒸気とほぼ同じ温度となる。最新の蒸気タービンでは、その蒸気温度 (入口温度）は 600°C前後に達している。そのため、長期間の運転に伴い締付ボルトにはいわゆるクリープ変形が徐々に生じ、運転初期の締付力が維持できなくなり、その結果、蒸気のリークが生じてしまう可能性があった。

[0012] さらに、 1つのタービンノズル支持装置 57に支持させるタービンノズル 53の数が多くなると、その軸方向の長さも長くなるため、前記の締付ボルトのクリープ変形に加え、タービンノズル支持装置 57自体の温度分布による熱膨張による変形、段落 55を通過する蒸気の圧力分布、締付ボルトの数、等が複雑に力みあい、筒体 56の接合面全体に亘つて均一な締付力を得ることは難しぐ微小な蒸気のリークは避けられなかつた o

[0013] 上記のようなリークを避けるための対策として、締付ボルトの径の増大や筒体 56の継手 (接続フランジ)部面積の増大等が考えられるが、 V、ずれもタービンノズル支持装置 57の大型化につながり、必然的にタービンケーシング 51の容積が大型化し、コスト高や蒸気タービンの設置面積確保等の問題につながる。

[0014] さらに、筒体 56は、継手 (接続フランジ)部のみを多数の締付けボルトにより強固に固定しているため、例えば、内圧や熱膨張による変形が強度的に弱い他の円筒部分に集中する可能性がある。しかし、このような不均一な変形は、タービンケーシング 5 1のグランド部に設けたシールフィン、タービンノズル 53とタービンロータ 52との間に設けたシールフィン、あるいはタービン動翼 54先端部とタービンノズル支持装置 57との間に設けたシールフィン等の隙間を変化させ、隙間が狭くなると、ラビング (接触）を発生させて運転停止を余儀なくさせ、逆に隙間が広くなると、蒸気リークが大きくなり、タービン内部効率の低下の要因になる。 [0015] このように、タービンノズル支持装置の変形に伴う蒸気リークは、タービン内部効率の低下につながり、逆に、蒸気リークの防止を強化すると、締付ボルトの大型化につながり、ひ、てはタービンノズル支持装置を係合させるタービンケーシングの大型化を招く等の問題があった。

[0016] 発明の開示

本発明は、上記の従来技術における課題の解決を図るために、継手 (接続フランジ )部の締付ボルトの締付力に頼ることなく継手 (接続フランジ)部を密に接続させ蒸気リークの低減ィ匕を図るとともに、周方向に均一な剛性を持つタービンノズル支持装置、及びそのような支持装置を備えた蒸気タービンを提供することを目的とする。

[0017] 上述の目的を達成するために提供される本発明によるタービンノズル支持装置は、タービンケーシングと、タービンケーシング内に設けられたタービンロータと、前記タ一ビンロータの周方向に植設されたタービン動翼と当該タービン動翼の上流側に対をなして配設されたタービンノズルとからなるタービン段落を複数段と、前記タービンケーシングとほぼ同心に形成されるとともに、複数の前記タービン段落に配設されたタービンノズルを内部の軸方向に係合固定して保持する筒体と、前記タービンケーシングにその外周部が固定されるとともにその内周部には前記筒体の外周部が固定される固定用隔離板と、を有する蒸気タービンのタービンノズル支持装置であって、前記固定用隔離板はこの隔離板を境にした上流側と下流側の雰囲気を遮断するとともに、その設置位置を前記筒体の軸方向中央よりも下流側に設けたことを特徴とする。

[0018] このような蒸気タービンのタービンノズル支持装置において、前記筒体は、その軸方向に沿って 2分割され、互いに対向する分割面には接続フランジがそれぞれ設けられるとともに、それらの接続フランジは互いに締付ボルトにより締結されている。

[0019] また、筒体には分割面に設けた接続フランジに加え、その外周部に凸状のダミーフランジを設けてもよい。

[0020] 前記凸状のダミーフランジはこの筒体に設けられた 2つの接続フランジ間に均等に配置されていることが望ましぐ特に、 2つの接続フランジ間の 45度位置、または 60 度位置に均等に配置されて、ることが望ま、。

[0021] また、前記ダミーフランジは前記接続フランジとほぼ同形状あることが望ましい。 [0022] 更に、前記筒体は、当該筒体の軸に対称な断面形状を有している事が望ましい。更にまた、上述の目的を達成するために提供される本発明の蒸気タービンは、タービンケーシングと、

タービンケーシング内に設けられたタービンロータと、

前記タービンロータの周方向に植設されるタービン動翼と当該タービン動翼の上流側に対を成して配設されたタービンノズル力なるタービン段落を複数段と、前記タ一ビンケーシングとほぼ同心に形成されるとともに、複数の前記タービン段落に配設されたタービンノズルを内部の軸方向に係合固定して保持する筒体と、

前記タービンケーシングにその外周部が固定されるとともにその内周部には前記筒体の外周部が固定される固定用隔離板を有し、

前記固定用隔離板はこの隔離板を境にした上流側と下流側の雰囲気を遮断するとともに、その設置位置を前記筒体の軸方向中央よりも下流側に設けたことを特徴とする。

[0023] 上述の特徴を有する本発明に係るタービンノズル支持装置および蒸気タービンでは、その分割面の接続用締付ボルトを小さく構成でき、あるいはその本数を削減できるとともに、タービンノズル支持装置内外の蒸気圧力差によりその分割面が強固に固定されるため、段落を通過する蒸気のリークが低減でき、タービン内部効率をより一層向上させることができる。

図面の簡単な説明

[0024] [図 1]本発明に係るタービンノズル支持装置および蒸気タービンの 1部を示す第 1実施形態の概略断面図。

[図 2]本発明の第 1実施例に係るタービンノズル支持装置の内外周側の圧力を示す圧力分布線図。

[図 3]従来のタービンノズル支持装置および蒸気タービンと本発明に係るタービンノズル支持装置および蒸気タービンとを対比させたもので、図 3Aは従来のタービンノズル支持装置および蒸気タービンの正面縦断面図、図 3Bは本発明に係るタービンノズルおよび蒸気タービンの正面縦断面図。

[図 4]本発明に係るタービンノズル支持装置の第 1実施形態の変形例を示す概略断面図。

[図 5]本発明に係るタービンノズル支持装置を示す第 2実施形態の概略断面図。

[図 6]図 5の VI-VI矢視方向から切断した切断断面図。

[図 7]タービンノズル支持装置にダミーフランジを備えてヽな、場合のタービンノズル支持装置および蒸気タービンを示す断面図。

[図 8]タービンノズル支持装置にダミーフランジを備えた場合のタービンノズル支持装置および蒸気タービンを示す断面図。

[図 9]本発明に係るタービンノズル支持装置および蒸気タービンの第 2実施形態の変形例を示す概略断面図。

[図 10]本発明に係るタービンノズル支持装置および蒸気タービンの第 2実施形態他の変形例を示す概略断面図。

[図 11]従来のタービンノズル支持装置および蒸気タービンの 1部を示す概略断面図。

[図 12]従来のタービンノズル支持装置および蒸気タービンのうち、タービンノズル支持装置の内外周側の圧力を示す圧力分布線図。

[図 13]本願発明が適応される蒸気タービンの軸方向概略断面であり、円形に囲まれた部分の拡大図が図 1に対応する。

発明を実施するための最良の形態

[0025] 以下、本発明の一実施例に係るタービンノズル支持装置および蒸気タービンの実施形態を図面および図面に付した符号を引用して説明する。

[0026] 図 13は、本実施の形態に係る蒸気タービンの長手方向概略断面図を示す。蒸気タービンは、一般に、高圧タービン、中圧タービン、及び低圧タービンの各圧力区分を有している。図 13はこれらのうち高圧タービン、中圧タービンを示したものである。図 13に示されるように、前述した蒸気タービンの各圧力区分のうち高圧タービン及び中圧タービンは一つのタービンケーシング 1内に一体として設けられている。高圧タ一ビン及び中圧タービンはそれぞれ、タービンロータ（回転軸） 2の周方向に植設されたタービン動翼 3と、この動翼 3と対をなしその上流側にタービンロータ周方向に沿つて配設されるタービンノズル (静翼) 4とからなるタービン段落 5を備え、このようなタ一ビン段落が複数段設けられた構成となって、る。 [0027] 尚、図 13において、 1 ' 一- 14'は高圧タービンの各段部を示し、主蒸気は一- 1 4'の順に流れて動翼を回転させた後排気される。一方、 15'—- 22'は中圧タービンの各段部であり、高圧タービン力排気された蒸気が図示しないボイラにて再熱されて再熱蒸気となり、この再熱蒸気が各段部 15'—- 22'の順に流れて動翼を回転させ、その後排気される。

中圧タービンの各タービン段落などのタービンノズル（静翼） 4は、ノズルダイアフラム内輪とダイァフラム外輪との間に挟持され、このノズルダイァフラム外輪をタービンケーシング 1で支持することでケーシング 1の内部に固定されている。

[0028] これに対し、高圧タービンの特に下流側のタービン段落にぉ、ては、複数のタービン段落のタービンノズル (静翼) 4を 1つのタービンノズル支持装置と呼ばれる支持装置で支持し、このタービンノズル支持装置をタービンケーシング 1で支持する構造が採用されている。

[0029] 図 1は、本発明に係るタービンノズル支持装置の第 1実施形態を示す概略図であり、図 13に示される蒸気タービンの円形で囲まれた部分の拡大図である。水平面で軸方向に沿って 2分割した上半部分と下半部分のうち、上半部分のタービンノズル支持装置および蒸気タービンを示して、る。

[0030] 尚、本願発明の実施例の説明において、上下、左右、等方向、位置等を示す用語は図示の状態、または、蒸気タービンの水平面軸方向に沿って設けられた状態を基本として用いて、る事を理解された、。

[0031] 図 13を参照して述べたように、蒸気タービンは、タービンケーシング 1内に設けられ、タービンロータ（回転軸） 2の周方向に植設されたタービン動翼 4と、この動翼 4と対をなしその上流側にタービンロータ周方向に沿って配設されるタービンノズル (静翼） 3とからなるタービン段落 5からなり、このようなタービン段落 5を複数段設けた各圧力区分 (一般に、高圧部、中圧部及び又は低圧部)により構成されている。

[0032] 一方、図 1に示されるように本実施例でのタービンノズル支持装置 7は、タービン口ータ 2と略平行に軸方向に伸びる筒体 6と、この筒体 6をタービンケーシング 1に係合 Z支持させるとともにタービンケーシング 1の内側と筒体 6の外側で形成される空間の雰囲気をその上流側 9と下流側 10に隔離遮断する固定用隔離板 8とから構成される。また、筒体 6の内面にはタービンノズル (静翼） 3と係合する溝（図示せず)が設けられ、この溝は支持するタービンノズル (静翼） 3の数（図 1の例では 4箇所)だけ設けられている。

[0033] そして、高温高圧の蒸気は、蒸気タービン軸方向に上流側から下流側（図面右手 I Nから左手 EXへ、即ち、図 13において、 1 'から 14'の方向に）向って段落 5内を次々に通過し、その都度、そのエネルギを動翼 5の回転エネルギに変換し、蒸気自体は圧力と温度を低下させて蒸気タービンから排出される。

[0034] このような構成のタービンノズル支持装置および蒸気タービンにおいて、本実施形態では、図 1に示すように、タービンノズル支持装置 7のタービンケーシング 1に係合し固定支持する固定用隔離板 8を、タービンノズル支持装置 7 (筒体 6)の軸方向中心位置 C (タービンノズル支持装置 7の全長を Lとすると、長さ LZ2の位置)よりも下流側に設定したものである。より具体的には、図 1に示すように固定用隔離板 8と筒体 6との接続部下流側の接続後端部点 11をタービンノズル支持装置 7 (筒体 6)の軸方向中心位置 Cよりも下流側に設定したものである。

[0035] 図 2は、固定用隔離板 8をこのような位置に設定した際の、タービンノズル支持装置 7の内外に負荷される蒸気圧力を示したものである。

[0036] ここで、点線 P1で示したカーブは、タービンノズル支持装置 7の内側の各段落を通過する蒸気の圧力分布であり、段落を通過する毎に圧力が順次低下してゆく様子を示している。一方、実線 P2a、 P2bで示したラインは、固定用隔離板 8 (接続後端部点 11)を境にしたタービンケーシング 1の内側と筒体 6の外側で形成される空間における上流側 9圧力と下流側 10圧力とを示している。そして、斜線で示した部分がタービンノズル支持装置 7が内外圧力差により受ける力を示している。

[0037] ここで、固定用隔離板 8、より詳細には、接続後端部点 11、より上流側の斜線部 A1 を見ると、外周側圧力（実線 P2a)が内周側圧力（点線)よりも大きい。すなわち、この部分ではタービンノズル支持装置 7は、外周側力の圧力を受けて、ることが分かる。一方、固定用隔離板 8 (接続後端部点 11)より下流側の斜線部 A2を見ると、内周側圧力（点線)が外周側圧力（実線 P2b)よりも大きい。すなわち、この部分ではタービンノズル支持装置 7は、内周側からの圧力を受けていることが分かる。そして、上流側の斜線部面積 Alと下流側の斜線部面積 A2を比較すると、上流側の斜線部面積 A1の方が広いことがわかる。このことは、タービンノズル支持装置 7全体としてみた場合には、外周側力もの力を受けることになる。

[0038] そして、このようにタービンノズル支持装置 7全体が外周側から力を受けて、るとヽうことは、分割構造のタービンノズル支持装置 7あっても、分割面さえ正確に位置決め出来てヽれば特にボルト等の固定具を必要としな、ことを意味する。

[0039] 図 3Bは、このことを適用した本実施の形態を具体的に示すもので、タービンノズル支持装置 7の筒体 6は水平面 HLで軸方向に沿って 2分割された構造をしているが、特にフランジ、締付ボルト等は設ける必要がなくなる。

[0040] 一方、図 3Aは本実施の形態と同一径の筒体 56を有する従来構造のタービンノズル支持装置 57である力水平分割面 HLには接合フランジ 63a、 63bや締付ボルト 6 4が設けられている。そして、これらを収容するためにタービンケーシング 51は、明らかに本実施の形態のタービンケーシング 1と比較して径が大きくなつている。

[0041] 即ち、図 3Aの例では、内周側圧力が高くなり、外周側圧力が低くなる、一方、図 3B の例では、内周側圧力が低くなり、外周側圧力が高くなる。

[0042] このように、本実施の形態では、固定用隔離板 8の接続後端部点 11をタービンノズル支持装置 7の軸方向中心の位置 Cよりも下流側に配置させ、タービンノズル支持装置 7の外周側に負荷される圧力をその内周側から負荷される圧力に較べて高くするように構成したので、分割構造であるタービンノズル支持装置にはフランジゃ締付ボルトを設ける必要が無くなるとともに、締付ボルトが無いためにタービンノズル支持装置 7が例え長期間高温に曝されても、ボルトのクリープ変形に伴う分割面力の蒸気のリークは無くなる。その結果、蒸気タービンは長期間に亘り常に内部効率を高く維持させることができる。

[0043] なお、本実施の形態のタービンノズル支持装置 7では、筒体 6が水平面 HLで軸方向に沿って 2分割された構造をしており、その分割面には特にフランジ、締付ボルト等は設けていないが、図 2に示すように、外周側力力を受ける領域 (接続後端部点 11からの上流側の筒体長さ）が必ずしも十分ではない。よって、蒸気条件によっては筒体 6の内周側力圧力を受ける接続後端部点 11から下流側の筒体 6の分割面からの蒸気のリークも考えられる。この場合には、補助的にリーク対策として従来のような接続フランジと締付ボルトの組合わせを併用しても良い。また、蒸気振動等による筒体 6の分割面の位置ずれを防止するために、常設の接続フランジを設けて締付ボルトで接続するようにしても良い。この場合には、従来の接続フランジゃ締付ボルトに比較してその大きさ、径および数を低減したものでも良、。

[0044] 図 4は、本発明に係るタービンノズル支持装置および蒸気タービンの第 1実施形態の別の変形例を示す概略断面図である。なお、第 1実施形態の構成要素と同一構成要素には、同一符号を付す。

[0045] 本変形例では、図 4に示すように、タービンノズル支持装置 7のタービンケーシング 1に係合し固定支持する固定用隔離板 8を、タービンノズル支持装置 7 (筒体 6)の軸方向中心位置 C (タービンノズル支持装置 7の全長を Lとすると、長さ LZ2の位置)よりも大きく下流側 (図示左側)に設定 (例えば、タービンノズル支持装置 7の全長をしとすると、長さ 3LZ4の位置）したものである。

[0046] このような位置に固定用隔離板 8を設定することにより、図 2に示した固定用隔離板 8 (接続後端部点 11)より上流側の斜線部面積 A1が大きく増力！]、下流側面積 A2が減少することによりタービンノズル支持装置 7全体としては外周側から受ける力が第 1 実施形態よりもさらに大きくなる。よって、第 1実施形態のようにリーク対策用の接続フランジゃ締付ボルトを設ける必要が無くなる。

[0047] このように、本変形例では、固定用隔離板 8の接続後端部点 11をタービンノズル支持装置 7の軸方向中心の位置 Cよりも大幅に下流側に配置させ、タービンノズル支持装置 7の外周側に負荷される圧力をその内周側から負荷される圧力に較べて高くするように構成したので、分割構造であるタービンノズル支持装置にはフランジゃ締付ボルトを設ける必要が無くなるとともに、締付ボルトが無いためにタービンノズル支持装置 7が例え長期間高温に曝されても、ボルトのクリープ変形に伴う分割面力の蒸気のリークは低減できる。その結果、蒸気タービンは長期間に亘り常に内部効率を高く維持させることができる。

[0048] なお、具体的な固定用隔離板 8のタービンノズル支持装置 7における位置については、適用する蒸気タービンの蒸気条件や運転条件、タービンノズル支持装置 7が支持するタービンノズルの数、等を考慮して決定される。

[0049] この場合においても、第 1実施形態のように蒸気振動等による分割面のずれを防止するために接続フランジおよび締付ボルトを設けても良、。

[0050] 図 5および図 6は、本発明に係るタービンノズル支持装置および蒸気タービンの第 2実施形態を示す概略図である。

[0051] この第 2実施形態に係るタービンノズル支持装置 7は、複数のタービンノズル 3が係合、支持される筒体 6の外周部に、この筒体の分割面に設けた接続フランジ 13a、 13 bとは別にダミーフランジ 15を設けたものである。

[0052] 図 7と図 8はダミーフランジ 15を設けた効果を説明する図であり、タービンノズル支持装置 7のうち同一径の筒体 6を有する蒸気タービン断面を示したものである。このうち、図 7は従来のダミーフランジの無い場合、図 8はダミーフランジを有する本実施形態の場合で、その変形量を図式的に示している。

[0053] 図 7に示す従来の場合、接続フランジ 13a、 13bは締付ボルト 14で強固に固定されているため、筒体 6が、例えば内圧で外側に膨張しょうとした場合、筒体 6全体としてはその径が均等に膨張する方向、すなわち、具体的には筒体 6の内周面の垂直方向に均等に力が働く。しかし、接続フランジ 13a、 13bのある接続面 (HL線)方向は、接続フランジの厚みや締付ボルトの締付力により、筒体 6の他の部分とは剛性高くなつているため、その変形は拘束される。よって、この部分と比較して剛性の弱い、例えば垂直方向に変形が大きくなる。よって、筒体 6全体としては楕円形に変形する可能 '性がある。

[0054] これに対して、図 8の本発明実施形態に示すように剛性が弱いと思われる部分に接続フランジ 13a、 13bと略同一形状のダミーフランジ 15を設けることにより、この部分の剛性が確保され、変形量がほぼ均等になる。

[0055] 即ち、図 7の例では、その両方向矢印で示されるように、垂直方向には、剛性が小さぐ変形量が大きくなり、一方、水平方向においては、剛性が大きく変形量は小さく保たれる。また、この点、図 8の例では、両方向共に、剛性が大きく変形量は小さく保たれる。

[0056] 本実施形態は、このような事象を踏まえてなされたものである。具体的には、図 6に示すように、筒体 6は軸方向水平面 HLで分割され、分割面には接続フランジ 13a, 1 3bと締付ボルト 14を設けるととも〖こ、接続フランジ 13a, 13bから最も遠く離れた位置にダミーフランジ 15を設け、タービンノズル支持装置 7 (筒体 6)の剛性をより一層高くしたものである。

[0057] そして、このようなダミーフランジ 15を有する筒体 6で構成されたタービンノズル支持装置 7を蒸気タービンに採用することにより、図 5に示すような動翼 4の先端部ゃタ一ビンノズル 4の内周側にはシールフィン 16、 17の間隙 16a、 17aを、蒸気タービンの運転状態 (タービンノズル支持装置の内外圧力差の変動の大小）に拘わらず一定に保つことが可能となる。

[0058] このように、本実施形態では、タービンノズル支持装置 7に接続フランジ 13a, 13b のほかに、ダミーフランジ 15を設け、タービンノズル支持装置 7の高い剛性の下、動翼先端部側のシールフィン 16の隙間 16aおよびタービンノズル内周面側シールフィン 17の隙間 17aの隙間距離をほぼ一定に維持させたので、タービンノズル 3および動翼 4の各シールフィン 16, 17からの蒸気リークを少なくさせることができ、タービン内部効率を向上させることができる。

[0059] なお、ダミーフランジ 15の形状は前記したように接続フランジ 13a、 13bとほぼ同一形状が望ましいが、タービンノズル支持装置 7 (筒体 6)の変形状態を解析して、筒体 6が均等に変形するような形状のダミーフランジ 15であれば特にその形状は問わない。また、タービンノズル支持装置 7 (筒体 6)軸方向全長に亘つてダミーフランジ 15 を設けなくても、長さ方向の変形量を考慮してその一部分に設けるだけでも良い。

[0060] 力!]えて、本実施形態は、軸方向水平面 HLでタービンノズル支持装置 7 (筒体 6)を分割し、分割した分割面に接続フランジ 13a, 13bを設けたが、タービンノズル支持装置 7 (筒体 6)の分割の位置を垂直面 (軸方向水平面に対して 90° 方向）で分割しても良い。

[0061] 図 9および図 10は、本発明に係るタービンノズル支持装置および蒸気タービンの第 2実施形態の別の変形例をそれぞれ示す概略図である。

[0062] 図 9の変形例に係るタービンノズル支持装置および蒸気タービンは、軸方向水平面 HLで分割した分割面に接続フランジ 13a, 13bと締付ボルト 14をタービンノズル支持装置 7に設けるとともに、水平面 HLから角度 45° 毎に等配分に振り分けてダミ一フランジ 15a, 15b, 15c,…を設けたものである。

[0063] このように、本変形例では、タービンノズル支持装置 7にフランジ 13a, 13bに加え、水平分割面 HLから角度 45° 毎に等配分に振り分けてダミーフランジ 15a, 15b, 15 c,…を設け、タービンノズル支持装置 7の内外周側の圧力差等に基づく変形量をより一層少なくさせる構成にしたので、タービンノズルおよび動翼の等に設けたシールフィン力もの蒸気リークを抑制してタービン内部効率を高く維持させることができる。

[0064] 一方、図 10はタービンノズル支持装置 7を軸方向垂直断面 VLで分割し、分割した面に接続フランジ 13a, 13bと締付ボルト 14を設けるとともに、垂直断面 VLから角度 60° 毎に等配分に振り分けてダミーフランジ 15a, 15b, 15c,…を設けたものである

[0065] このほか、本変形例においては、ダミーフランジ 15a, 15b, 15c, …〖こよって、タービンノズル支持装置 7 (筒体 6)の全体断面形状が筒体 6の軸に対して軸対称になる位置に適宜ダミーフランジ 15a, 15b, 15c,…を設ける構成とすることができる。

[0066] このような変形例に於いても、上記した実施態様と同等の効果を達成する事ができる。また、本発明は、上記の実施態様に限られる事なぐ本発明の精神を逸脱しない限り他の実施態様、また、その変形例も可能であることは言うまでも無い。

Claims

請求の範囲

[1] タービンケーシングと、

タービンケーシング内に設けられたタービンロータと、

前記タービンロータの周方向に植設されたタービン動翼と当該タービン動翼の上流側に対をなして配設されたタービンノズルとからなるタービン段落を複数段と、前記タービンケーシングとほぼ同心に形成されるとともに、複数の前記タービン段落に配設されたタービンノズルを内部の軸方向に係合固定して保持する筒体と、前記タービンケーシングにその外周部が固定されるとともにその内周部には前記筒体の外周部が固定される固定用隔離板と、を有する蒸気タービンのタービンノズル支持装置であって、

前記固定用隔離板はこの隔離板を境にした上流側と下流側の雰囲気を遮断するとともに、その設置位置を前記筒体の軸方向中央よりも下流側に設けたことを特徴とするタービンノズル支持装置。

[2] 前記筒体は、その軸方向に沿って 2分割されてヽることを特徴とする請求項 1記載のタービンノズル支持装置。

[3] 前記筒体は、その軸方向に沿って 2分割され、互いに対向する分割面には接続フランジがそれぞれ設けられるとともに、それらの接続フランジは互いに締付ボルトにより締結されていることを特徴とする請求項 1記載のタービンノズル支持装置。

[4] 前記筒体には分割面に設けた接続フランジに加え、その外周部に凸状のダミーフランジを設けたことを特徴とする請求項 3記載のタービンノズル支持装置。

[5] 前記凸状のダミーフランジはこの筒体に設けられた 2つの接続フランジ間に均等に配置されていることを特徴とする請求項 4記載のタービンノズル支持装置。

[6] 前記凸状のダミーフランジはこの筒体に設けられた 2つの接続フランジ間の 45度位置に均等に配置されていることを特徴とする請求項 5記載のタービンノズル支持装置

[7] 前記凸状のダミーフランジはこの筒体に設けられた 2つの接続フランジ間の 60度位置に均等に配置されていることを特徴とする請求項 5記載のタービンノズル支持装置

[8] 前記ダミーフランジは前記接続フランジとほぼ同形状あることを特徴とする請求項 4 記載のタービンノズル支持装置。

[9] 前記筒体は、当該筒体の軸に対称な断面形状を有することを特徴とする請求項 8 記載のタービンノズル支持装置。

[10] タービンケーシングと、

タービンケーシング内に設けられたタービンロータと、

前記固定用隔離板はこの隔離板を境にした上流側と下流側の雰囲気を遮断するとともに、その設置位置を前記筒体の軸方向中央よりも下流側に設けたことを特徴とする、蒸気タービン。