WO2019167336A1

WO2019167336A1 - 静翼セグメント、及びこれを備えている蒸気タービン

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Publication number: WO2019167336A1
Application number: PCT/JP2018/039330
Authority: WO
Inventors: 脇　勇一朗; 将平檀野; 勇輝山本
Original assignee: 三菱日立パワーシステムズ株式会社
Priority date: 2018-03-01
Filing date: 2018-10-23
Publication date: 2019-09-06
Also published as: JP7011952B2; KR102214736B1; US20200095878A1; CN110446828A; US11492919B2; CN110446828B; KR20190111114A; DE112018000898T5; JP2019152119A

Abstract

静翼セグメント（３０）は、翼環（７０）と、複数の静翼（３３）と、コーキング部材（９０）と、を備える。翼環（７０）は、翼環溝（７３）と収納空間形成部（８１）とを有する。翼環溝（７３）は、翼環溝（７３）の第二溝側面（７４ｄ）から第一側（Ｄａｕ）に突出する凸部（７６）を有する。収納空間形成部（８１）は、外側シュラウド（５０）と共同して、コーキング部材（９０）が入り込む収納空間（８７）を形成する。コーキング部材（９０）は、収納空間（８７）内に収まり、翼環溝（７３）及び外側シュラウド（５０）に接して、収納空間（８７）の内側開口（８８ｉ）から露出している。

Description

静翼セグメント、及びこれを備えている蒸気タービン

　本発明は、複数の静翼を有する静翼セグメント、及びこれを備えている蒸気タービンに関する。
　本願は、２０１８年３月１日に、日本国に出願された特願２０１８－０３６４９６号に基づき優先権を主張し、この内容をここに援用する。

　蒸気タービンは、回転軸線を中心として回転するロータと、このロータを覆うケーシングと、複数の静翼セグメントと、を備えている。ロータは、回転軸線と平行な軸線方向に延びるロータ軸と、このロータ軸の外周に固定され軸線方向に並んでいる複数の動翼列と、を有している。各動翼列は、回転軸線に対する周方向に並ぶ複数の動翼を有する。各動翼例の上流側の位置には、静翼列が配置されている。各静翼列は、周方向に並ぶ複数の静翼を有する。静翼セグメントは、周方向に延びる翼環と、翼環の径方向内側に配置されている複数の静翼と、を有する。翼環には、径方向内側から径方向外側に向かって凹み、周方向の延びる翼環溝が形成されている。複数の静翼の外側シュラウドは、この翼環の翼環溝に嵌り込んでいる。この翼環は、ケーシングの径方向内側の部分に固定されている。

　この静翼セグメントの具体的な構造に関しては、例えば、以下の特許文献１に開示されている。この静翼セグメントの翼環溝は、軸線方向で互い対向する一対の溝側面と、一対の溝側面の径方向外側の端相互を接続する溝底面と、一対の溝側面のそれぞれから突出している凸部と、を有する。静翼の外側シュラウドには、翼環溝の凸部に入り込む係合溝が形成されている。翼環溝の溝底面と、静翼における外側シュラウドの外周面との間には、板バネが配置されている。

　この静翼セグメントでは、翼環溝内の板バネより、翼環溝内の外側シュラウドを径方向内側に押すことで、翼環溝の凸部と外側シュラウドの係合溝との接触性を高めている。

特開２００７－１０７４６７号公報

　上記特許文献１に記載の静翼セグメントでは、翼環の翼環溝に、一つの静翼の外側シュラウドを入れる毎に、治具等を用いて板バネをつぶす必要ある。このため、この静翼セグメントでは、組立工数がかさむという問題点がある。また、この静翼セグメントでは、静翼を板バネで径方向内側に押している関係で、翼環に対して静翼がガタついてしまうという問題点もある。特に、板バネが劣化してくると、この傾向が強くなる。

　そこで、本発明は、翼環に静翼をしっかりと取り付けることができる上に、組立工数の削減を図ることができる静翼セグメント、及びこれを備えている蒸気タービンを提供することを目的とする。

　上記問題点を解決するための発明の一態様としての静翼セグメントは、
　軸線に対する周方向に延びる翼環と、前記翼環の前記軸線に対する径方向内側に、前記周方向に並んで取り付けられている複数の静翼と、前記翼環に対する複数の前記静翼の相対移動を拘束するコーキング部材と、を備える。複数の前記静翼は、翼形を成し、前記軸線に対する径方向に延びる翼体と、前記翼体の前記軸線に対する径方向外側に形成されている外側シュラウドと、を有する。前記外側シュラウドは、第一端面と、第二端面と、外周面と、係合溝と、を有する。前記第一端面は、前記軸線が延びる軸線方向の第一側を向く。前記第二端面は、前記軸線方向の前記第一側とは反対側の第二側を向く。前記外周面は、前記径方向外側を向き、前記第一端面の前記径方向外側の端と前記第二端面の前記径方向外側の端と接続する。前記係合溝は、前記第二端面から前記第一側に凹み、前記周方向に延びる。前記翼環は、ガスパス面と、翼環溝と、収納空間形成部と、を有する。前記ガスパス面は、前記径方向内側を向き、前記周方向に延びる。前記翼環溝は、前記ガスパス面から前記径方向外側に向かって凹み、前記周方向に延びて、複数の前記静翼の前記外側シュラウドのそれぞれが入り込む。前記収納空間形成部は、複数の前記静翼における前記外側シュラウドと共同して、前記コーキング部材が入り込み、前記径方向内側が開口している収納空間を形成する面を有する。前記翼環溝は、第一溝側面と、第二溝側面と、溝底面と、凸部と、を有する。前記第一溝側面は、前記第二側を向き、前記周方向に延びて、複数の前記静翼における前記外側シュラウドの前記第一端面のそれぞれと対向する。前記第二溝側面は、前記第一側を向き、前記周方向に延びて、複数の前記静翼における前記外側シュラウドの前記第二端面のそれぞれと対向する。前記溝底面は、前記径方向内側を向き、前記周方向に延びて、前記第一溝側面と前記第二溝側面とを接続し、複数の前記静翼における前記外側シュラウドの前記外周面のそれぞれと対向する。前記凸部は、前記第二溝側面から前記第一側に突出し、前記周方向に延びて、複数の前記静翼における前記外側シュラウドの前記係合溝のそれぞれに嵌り込む。前記収納空間形成部は、前記第一溝側面の前記径方向内側の端に接続されている。前記コーキング部材は、前記周方向に延び、前記収納空間に収まり、前記収納空間形成部が有する前記面に接すると共に、複数の前記静翼における前記外側シュラウドのそれぞれに接し、前記収納空間の前記開口から露出している。

　本態様において、外側シュラウド中の第二側の部分では、外側シュラウドの係合溝に翼環溝の凸部が嵌り込み、外側シュラウドの翼環に対する径方向の相対移動が拘束される。また、外側シュラウド中の第一側の部分では、収納空間に収まっているコーキング部材が収納空間を形成する外側シュラウドの面及び翼環の面に接して、外側シュラウドの翼環に対する径方向の相対移動が拘束される。よって、本態様では、翼環に静翼をしっかりと取り付けることができる。

　本態様の静翼セグメントの組立では、まず、複数の外側シュラウドを翼環溝に収め、一つのコーキング部材を収納空間に収める。次に、収納空間の開口から露出しているコーキング部材の部分であって、周方向に並んでいる複数の静翼の外側シュラウドに隣接する部分をハンマー等の工具で叩く。このため、本態様では、一つの静翼の外側シュラウドを翼環溝に入れる毎に、コーキング部材を差し込んで、このコーキング部材を叩く作業や、前述の特許文献１に記載の技術のように、治具等を用いて板バネをつぶす作業を省くことができる。よって、本態様では、静翼セグメントの組立工数を少なくすることができる。

　前記静翼セグメントにおいて、前記外側シュラウドは、前記径方向内側を向き、前記第一端面の前記径方向内側の端から前記第二側に延びる接触内周面を有し、前記収納空間形成部は、空間底面と、空間側面と、を有してもよい。前記空間底面は、前記径方向内側を向き、前記周方向に延び、且つ前記第一溝側面の前記径方向内側の端から前記第一側に延びている。前記空間側面は、前記空間底面よりも前記径方向内側に位置し、前記第二側を向き、前記径方向及び前記周方向に延びている。前記空間側面の前記径方向内側の端は、前記収納空間の前記開口の縁の一部を形成する。前記コーキング部材は、前記空間底面及び前記空間側面に接すると共に、複数の前記静翼における前記外側シュラウドの前記接触内周面のそれぞれに接していている。

　本態様において、外側シュラウド中の第一側の部分では、収納空間に収まっているコーキング部材が、翼環の空間底面及び空間側面に接すると共に、複数の静翼における外側シュラウドの接触内周面に接する。このため、本態様において、外側シュラウド中の第一側の部分では、外側シュラウドが翼環に対して径方向に相対移動不能になる。

　前記収納空間形成部が前記空間底面を有する前記静翼セグメントにおいて、前記収納空間形成部は、空間奥面と、空間底対向面と、を有してもよい。前記空間奥面は、前記第二側を向き、前記周方向に延び、且つ前記空間底面の前記第一側の端から前記径方向内側に延びている。前記空間底対向面は、前記径方向外側を向き、前記周方向に延び、且つ前記空間奥面の前記径方向内側の端から前記第二側に延び、前記径方向で前記空間底面と対向している。前記空間側面は、前記空間底対向面の前記第二側の端から前記径方向内側に延び、前記収納空間の前記周方向に垂直な面での断面形状は、Ｌ型を成す。前記コーキング部材の前記周方向に垂直な面での断面形状は、前記収納空間内に収まるよう、Ｌ型を成す。

　本態様では、収納空間の断面形状がＬ型で、この収納空間に収まるコーキング部材の断面形状もＬ型であるため、コーキング部材の緩みや収納空間からのコーキング部材の抜けを防ぐことができる。

　以上のいずれかの前記静翼セグメントにおいて、前記翼体は、前記軸線方向の両端のうち、一方の端が前縁を成し、他方の端が後縁を成し、前記第一側は、前記軸線方向で、前記後縁に対して前記前縁が存在する軸線上流側であり、前記第二側は、前記軸線方向で、前記前縁に対して前記後縁が存在する軸線下流側であってもよい。

　静翼の翼体には、蒸気により、軸線下流側に向う力が作用する。本態様では、コーキング部材が、静翼の外側シュラウドよりも軸線上流側に配置されている。このため、本態様では、コーキング部材が、軸線下流側に向う力が作用する静翼により、変形することを最小限に抑えることができる。

　また、前記収納空間形成部が前記空間底面を有する、以上のいずれかの前記静翼セグメントにおいて、前記翼体は、前記軸線方向の両端のうち、一方の端が前縁を成し、他方の端が後縁を成し、前記第一側は、前記軸線方向で、前記後縁に対して前記前縁が存在する軸線上流側であり、前記第二側は、前記軸線方向で、前記前縁に対して前記後縁が存在する軸線下流側であり、前記翼環の前記空間底面は、前記翼環の前記凸部より、前記径方向内側に位置していてもよい。

　静翼は、径方向外側の部分が翼環に支持され、径方向内側の部分は自由端である。このため、蒸気により、静翼の翼体に軸線下流側に向う力が作用すると、静翼には、静翼の径方向外側の部分を基点として、静翼の径方向内側の部分が回ろうとするモーメントが作用する。言い換えると、静翼には、外側シュラウドの軸線上流側の部分が径方向内側に移動し、外側シュラウドの軸線下流側の部分が径方向外側に移動しようとするモーメントが作用する。本態様では、外側シュラウドの軸線上流側の部分の径方向への移動を規制するコーキング部材が、外側シュラウドの軸線下流側の部分の径方向への移動を規制する翼環溝の凸部より、径方向内側に配置されている。このため、本態様では、静翼に作用するモーメントに対して、効果的に対抗することができる。

　前記収納空間形成部が前記空間底面を有する、以上のいずれかの前記静翼セグメントにおいて、前記翼環の前記溝底面から前記空間底面までの前記径方向の距離は、前記外側シュラウドの前記外周面から前記外側シュラウドの前記接触内周面までの前記径方向の距離に一致してもよい。

　本態様では、外側シュラウドが翼環溝に収まっている状態では、翼環の空間底面と外側シュラウドの接触内周面とが実質的に面一になる。このため、翼環の空間底面と外側シュラウドの接触内周面とに接するコーキング部材の面を一つにすることができ、コーキング部材の形状を単純化することができる。

　以上のいずれかの前記静翼セグメントにおいて、前記周方向に並んでいる複数の前記静翼のうち、最も前記周方向の一方側に位置する静翼の前記外側シュラウドの前記翼環に対する前記周方向への相対移動を拘束する第一拘束部材と、前記周方向に並んでいる複数の前記静翼のうち、最も前記周方向の他方側に位置する静翼の前記外側シュラウドの前記翼環に対する前記周方向への相対移動を拘束する第二拘束部材と、を備えてもよい。

　上記問題点を解決するための発明の一態様としての蒸気タービンは、
　以上のいずれかの静翼セグメントと、前記軸線を中心として回転するロータと、前記静翼セグメント及び前記ロータを覆うケーシングと、を備える。

　本発明の一態様としての静翼セグメントでは、翼環に静翼をしっかりと取り付けることができる上に、組立工数の削減を図ることができる。

本発明に係る実施形態における蒸気タービンの模式的断面図である。本発明に係る実施形態における静翼セグメントの斜視図である。図２におけるIII矢視図である。図２におけるIＶ－IＶ線断面図である。本発明に係る実施形態における止めネジ周りの静翼セグメントの断面図である。本発明に係る実施形態における静翼セグメントの分解斜視図である。本発明に係る実施形態におけるコーキング部材が塑性変形する前の静翼セグメントの要部断面図である。本発明に係る実施形態におけるコーキング部材が塑性変形した後の静翼セグメントの要部断面図である。

　以下、本発明に係る蒸気タービンの実施形態について、図１～図８を参照して詳細に説明する。

　本実施形態の蒸気タービンは、図１に示すように、軸線Ａｒを中心として回転するロータ１０と、ロータ１０の外周側を覆うケーシング２０と、静翼アッセンブリＢＡと、軸シール装置２５と、軸受２６と、を備える。なお、以下では、軸線Ａｒが延びている方向を軸線方向Ｄａとし、この軸線Ａｒを中心とした周方向を単に周方向Ｄｃとし、軸線Ａｒに対して垂直な方向を径方向Ｄｒとする。さらに、軸線方向Ｄａの一方側を軸線上流側（第一側）Ｄａｕとし、軸線方向Ｄａの他方側を軸線下流側（第二側）Ｄａｄとする。また、この径方向Ｄｒで軸線Ａｒに近づく側を径方向内側Ｄｒｉ、その反対側を径方向外側Ｄｒｏとする。

　ロータ１０は、軸線Ａｒを中心として軸線方向Ｄａに延びるロータ軸１１と、このロータ軸１１に取り付けられている複数の動翼列１２と、を有する。複数の動翼列１２は、軸線方向Ｄａに並んでいる。各動翼列１２は、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数の動翼１３を有する。

　静翼アッセンブリＢＡは、軸線Ａｒを中心として環状である。この静翼アッセンブリＢＡは、複数の静翼列３２を備える。複数の静翼列３２のそれぞれは、複数の動翼列１２のうちのいずれか一の動翼列１２の軸線上流側Ｄａｕに配置されている。各静翼列３２は、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数の静翼３３を有する。環状の静翼アッセンブリＢＡは、複数の静翼セグメント３０が周方向Ｄｃに並ぶことで構成される。言い換えると、環状の静翼アッセンブリＢＡは、組立等の都合上、複数の静翼セグメント３０に分割することができる。

　静翼セグメント３０は、周方向Ｄｃに延びる翼環７０と、翼環７０の径方向内側Ｄｒｉに周方向Ｄｃに並んで取り付けられている複数の静翼３３と、複数の静翼３３の径方向内側Ｄｒｉに配置されるシールリング６０と、を有する。翼環７０の径方向内側Ｄｒｉとロータ軸１１の径方向外側Ｄｒｏとの間の環状の空間は、蒸気Ｓが流れる蒸気流路１９を形成する。

　ケーシング２０は、ロータ１０及び静翼セグメント３０を覆う。このケーシング２０には、内部に蒸気Ｓを導く入口２１と、蒸気Ｓを外部に排気する出口２２とが形成されている。入口２１は、出口２２よりも軸線上流側Ｄａｕに位置している。ロータ軸１１の一部は、このケーシング２０を貫通している。軸シール装置２５は、ケーシング２０中でロータ軸１１が貫通している部分に配置されている。軸受２６は、ロータ軸１１の両端を回転可能に支持する。静翼セグメント３０の翼環７０は、ケーシング２０の径方向内側Ｄｒｉの部分に取り付けられている。

　静翼セグメント３０は、図２及び図３に示すように、さらに、翼環７０に対する複数の静翼３３の移動を拘束するコーキング部材９０と、二つの止めネジ９５ａ，９５ｂと、を備える。

　静翼セグメント３０の一部を構成する静翼３３は、例えば、Ｃｒ基合金やＮｉ基合金で形成されている。この静翼３３は、翼体３５と、内側シュラウド４０と、外側シュラウド５０と、を有する。翼体３５は、翼形を成し、径方向Ｄｒに延びる。翼体３５中で軸線上流側Ｄａｕの縁は、前縁３６である。また、この翼体３５中で軸線下流側Ｄａｄの縁は、後縁３７である。内側シュラウド４０は、翼体３５の径方向内側Ｄｒｉに形成されている。外側シュラウド５０は、翼体３５の径方向外側Ｄｒｏに形成されている。

　内側シュラウド４０は、上流端面４１ｕと、下流端面４１ｄと、一対の周方向端面４２と、ガスパス面４３と、内周面４４と、リング係合溝４５と、を有する。上流端面４１ｕは、軸線上流側Ｄａｕを向く。下流端面４１ｄは、軸線下流側Ｄａｄを向く。この下流端面４１ｄは、上流端面４１ｕと背合わせの関係である。一対の周方向端面４２のうち、一方の周方向端面４２は、周方向Ｄｃの一方側Ｄｃ１を向き、他方の周方向端面４２は、周方向Ｄｃの他方側Ｄｃ２を向く。ガスパス面４３は、径方向外側Ｄｒｏを向き、上流端面４１ｕの径方向外側Ｄｒｏの端と下流端面４１ｄの径方向外側Ｄｒｏの端とを接続する。
翼体３５は、このガスパス面４３から径方向外側Ｄｒｏに向って延びている。内周面４４は、径方向内側Ｄｒｉを向き、ガスパス面４３と背合わせの関係である。リング係合溝４５は、内周面４４から径方向外側Ｄｒｏに凹み、周方向Ｄｃに延びている。

　外側シュラウド５０は、上流端面５１ｕと、下流端面５１ｄと、一対の周方向端面５２と、外周面５３と、ガスパス面５４と、接触内周面５５と、係合溝５６と、を有する。上流端面５１ｕは、軸線上流側（第一側）Ｄａｕを向く。この上流端面５１ｕは、上流外側端面（第一端面）５１ｕｏと上流内側端面５１ｕｉとを有する。上流外側端面５１ｕｏは、上流端面５１ｕ中の径方向外側Ｄｒｏの部分を形成する。上流内側端面５１ｕｉは、上流端面５１ｕ中の径方向内側Ｄｒｉの部分を形成する。上流内側端面５１ｕｉは、上流外側端面５１ｕｏよりも軸線下流側Ｄａｄに位置している。下流端面（第二端面）５１ｄは、軸線下流側（第二側）Ｄａｄを向く。この下流端面５１ｄは、上流端面５１ｕと背合わせの関係である。一対の周方向端面５２のうち、一方の周方向端面５２は、周方向Ｄｃの一方側Ｄｃ１を向き、他方の周方向端面５２は、周方向Ｄｃの他方側Ｄｃ２を向く。外周面５３は、径方向外側Ｄｒｏを向き、上流端面５１ｕの径方向外側Ｄｒｏの端と下流端面５１ｄの径方向外側Ｄｒｏの端とを接続する。ガスパス面５４は、径方向内側Ｄｒｉを向き、上流内側端面５１ｕｉの径方向内側Ｄｒｉの端と下流端面５１ｄの径方向内側Ｄｒｉの端とを接続する。このガスパス面５４は、外周面５３と背合わせの関係である。翼体３５は、このガスパス面５４から径方向内側Ｄｒｉに向って延びている。接触内周面５５は、径方向内側Ｄｒｉを向き、上流外側端面（第一端面）５１ｕｏの径方向内側Ｄｒｉの端から軸線下流側（第二側）Ｄａｄに延びて、上流内側端面５１ｕｉの径方向外側Ｄｒｏの端につながる。係合溝５６は、下流端面５１ｄから軸線上流側Ｄａｕに凹み、周方向Ｄｃに延びている。この係合溝５６は、接触内周面５５よりも径方向外側Ｄｒｏに位置している。

　外側シュラウド５０のガスパス面５４は、蒸気流路１９の径方向外側Ｄｒｏの縁の一部を画定する。また、外側シュラウド５０のガスパス面５４に対して径方向Ｄｒで対向する内側シュラウド４０のガスパス面４３は、蒸気流路１９の径方向内側Ｄｒｉの縁の一部を画定する。

　静翼セグメント３０の一部を構成するシールリング６０は、リング本体６１と、係合凸部６２と、複数のシールフィン６３と、を有する。リング本体６１は、周方向Ｄｃに延びている。係合凸部６２は、リング本体６１の径方向外側Ｄｒｏから径方向外側Ｄｒｏに向かって突出し、周方向Ｄｃに延びている。この係合凸部６２は、複数の静翼３３の内側シュラウド４０におけるリング係合溝４５のそれぞれに嵌り込む。複数のシールフィン６３は、リング本体６１の径方向内側Ｄｒｉから径方向内側Ｄｒｉに向って突出している。シールフィン６３は、径方向Ｄｒにおける静翼３３とロータ軸１１との間の隙間をシールする。

　静翼セグメント３０の一部を構成する翼環７０は、一対の周方向端面７１と、ガスパス面７２と、翼環溝７３と、収納空間形成部８１と、を有する。一対の周方向端面７１のうち、一方の周方向端面７１は、周方向Ｄｃの一方側Ｄｃ１を向き、他方の周方向端面７１は、周方向Ｄｃの他方側Ｄｃ２を向く。ガスパス面７２は、径方向内側Ｄｒｉを向き、周方向Ｄｃに延びて、一方の周方向端面７１と他方の周方向端面７１とを接続する。翼環溝７３は、ガスパス面７２から径方向外側Ｄｒｏ向かって凹み、周方向Ｄｃに延びている。この翼環溝７３は、一対の周方向端面７１のそれぞれで開口している。この翼環溝７３には、複数の静翼３３の外側シュラウド５０のそれぞれが入り込む。収納空間形成部８１は、複数の静翼３３における外側シュラウド５０と共同して、コーキング部材９０が入り込み、径方向内側Ｄｒｉが開口している収納空間８７を形成する。この収納空間８７は、一対の周方向端面７１のそれぞれでも開口している。なお、以下では、収納空間８７の径方向内側Ｄｒｉの開口を内側開口８８ｉとし、収納空間８７の周方向端面７１の開口を周方向開口８８ｃとする。

　翼環溝７３は、上流溝側面（第一溝側面）７４ｕと、下流溝側面（第二溝側面）７４ｄと、溝底面７５と、凸部７６と、を有する。上流溝側面７４ｕは、軸線下流側（第二側）Ｄａｄを向き、周方向Ｄｃに延びている。この上流溝側面７４ｕは、複数の静翼３３の外側シュラウド５０における上流外側端面（第一端面）５１ｕｏのそれぞれと対向する。下流溝側面７４ｄは、軸線上流側（第一側）Ｄａｕを向き、周方向Ｄｃに延びている。この下流溝側面７４ｄは、複数の静翼３３の外側シュラウド５０における下流端面（第二端面）５１ｄのそれぞれと対向する。溝底面７５は、径方向内側Ｄｒｉを向き、周方向Ｄｃに延びて、上流溝側面（第一溝側面）７４ｕと下流溝側面（第二溝側面）７４ｄとを接続する。この溝底面７５は、複数の静翼３３の外側シュラウド５０における外周面５３のそれぞれと対向する。凸部７６は、下流溝側面（第二溝側面）７４ｄから軸線上流側（第一側）Ｄａｕに突出し、周方向Ｄｃに延びている。この凸部７６は、複数の静翼３３の外側シュラウド５０における係合溝５６のそれぞれに嵌り込む。

　収納空間形成部８１は、空間底面８２と、空間奥面８３と、空間底対向面８４と、空間側面８５と、を有する。空間底面８２は、径方向内側Ｄｒｉを向き、周方向Ｄｃに延び、且つ上流溝側面（第一溝側面）７４ｕの径方向外側Ｄｒｏの端から軸線上流側（第一側）Ｄａｕに延びている。溝底面７５から空間底面８２までの径方向Ｄｒの距離は、外側シュラウド５０の外周面５３から接触内周面５５までの径方向Ｄｒの距離と実質的に等しい。空間奥面８３は、軸線下流側Ｄａｄを向き、周方向Ｄｃに延び、且つ空間底面８２の軸線上流側Ｄａｕの端から径方向内側Ｄｒｉに延びている。空間底対向面８４は、径方向外側Ｄｒｏを向き、周方向Ｄｃに延び、且つ空間奥面８３の径方向内側Ｄｒｉの端から軸線下流側Ｄａｄに延びている。この空間底対向面８４は、径方向Ｄｒで空間底面８２と対向している。空間側面８５は、軸線下流側Ｄａｄを向き、周方向Ｄｃに延び、且つ空間底対向面８４の軸線下流側Ｄａｄの端から径方向内側Ｄｒｉに延びている。この空間側面８５の径方向内側Ｄｒｉの端は、収納空間８７の内側開口８８ｉの縁の一部を形成する。

　コーキング部材９０が入り込む収納空間８７は、収納空間形成部８１の各面８２～８５と、翼環溝７３に入り込んだ外側シュラウド５０の接触内周面５５と、この外側シュラウド５０の上流内側端面５１ｕｉとで画定される。この収納空間８７の周方向Ｄｃに垂直な断面形状は、Ｌ型を成す。

　静翼セグメント３０の一部を構成するコーキング部材９０は、静翼３３より柔らかい金属、例えば、ステンレスで形成されている。このコーキング部材９０は、第一片部９１と、第二片部９２と、を有する。第一片部９１は、軸線方向Ｄａに延び、且つ周方向Ｄｃに延びている。第二片部９２は、第一片部９１の軸線下流側Ｄａｄの端から径方向内側Ｄｒｉに延び、且つ周方向Ｄｃに延びている。すなわち、コーキング部材９０の周方向Ｄｃに垂直な断面形状は、Ｌ型の収納空間８７に収まるよう、Ｌ型を成している。

　図２～図４に示すように、複数の静翼３３のうち、周方向Ｄｃで最も一方側Ｄｃ１の静翼３３における外側シュラウド５０である第一外側シュラウド５０ａと翼環７０とには、この第一外側シュラウド５０ａと翼環７０とに跨る第一ネジ穴９６ａが形成されている。第一ネジ穴９６ａは、図５に示すように、翼環７０における一対の周方向端面７１のうちの一方側Ｄｃ１の周方向端面７１、及び第一外側シュラウド５０ａにおける一対の周方向端面５２のうちの一方側Ｄｃ１の周方向端面５２から、周方向Ｄｃの他方側Ｄｃ２に向かって凹んでいる。この第一ネジ穴９６ａで、翼環７０により形成される部分には、雌ネジが形成されている。一方、この第一ネジ穴９６ａで、第一外側シュラウド５０ａで形成される部分には、雌ネジが形成されていない。

　また、複数の静翼３３のうち、周方向Ｄｃで最も他方側Ｄｃ２の静翼３３における外側シュラウド５０である第二外側シュラウド５０ｂと翼環７０とには、この第二外側シュラウド５０ｂと翼環７０とに跨る第二ネジ穴９６ｂが形成されている。この第二ネジ穴９６ｂは、翼環７０における一対の周方向端面７１のうちの他方側Ｄｃ２の周方向端面７１及び第二外側シュラウド５０ｂにおける一対の周方向端面５２のうちの他方側Ｄｃ２の周方向端面５２から、周方向Ｄｃの一方側Ｄｃ１に向かって凹んでいる。この第二ネジ穴９６ｂで、翼環７０により形成される部分には、雌ネジが形成されている。一方、この第二ネジ穴９６ｂで、第二外側シュラウド５０ｂで形成される部分には、雌ネジが形成されていない。

　静翼セグメント３０の一部を構成する二つの止めネジ９５ａ，９５ｂのうちの第一止めネジ（第一拘束部材）９５ａは、第一ネジ穴９６ａに捩じ込み可能である。また、二つの止めネジ９５ａ，９５ｂのうちの第二止めネジ（第二拘束部材）９５ｂは、第二ネジ穴９６ｂに捩じ込み可能である。なお、第一ネジ穴９６ａと第二ネジ穴９６ｂとは、同一形状で且つ同一サイズである。また、第一止めネジ９５ａと第二止めネジ９５ｂとも、同一形状で且つ同一サイズである。

　次に、以上で説明した静翼セグメント３０の組み立て方について説明する。

　静翼セグメント３０の組立では、複数の静翼３３の内側シュラウド４０のそれぞれをシールリング６０に取り付ける工程と、複数の静翼３３の外側シュラウド５０のそれぞれを翼環７０に取り付ける工程と、を実行する。

　複数の静翼３３の外側シュラウド５０のそれぞれを翼環７０に取り付ける工程では、まず、図６に示すように、翼環７０の翼環溝７３に、複数の静翼３３の外側シュラウド５０を順次入れる。この際、翼環溝７３の周方向端面７１の開口から、外側シュラウド５０を翼環溝７３内に入れる。外側シュラウド５０が翼環溝７３内に入ると、翼環溝７３の凸部７６が外側シュラウド５０の係合溝５６に嵌り込む。

　次に、翼環７０の収納空間形成部８１と複数の静翼３３の外側シュラウド５０との間の隙間である収納空間８７に、コーキング部材９０を入れる。この際、コーキング部材９０を周方向Ｄｃに移動させて、このコーキング部材９０を収納空間８７の周方向開口８８ｃからこの収納空間８７に差し込む。

　コーキング部材９０は、図７に示すように、収納空間８７に収まった時点でも、コーキング部材９０における第二片部９２の径方向内側Ｄｒｉの端は、収納空間８７の内側開口８８ｉから露出している。本実施形態では、この内側開口８８ｉから露出しているコーキング部材９０の部分を径方向内側Ｄｒｉから径方向外側Ｄｒｏに向かって、ハンマー等の工具を用いて叩く。この際、コーキング部材９０中で、周方向Ｄｃに並んでいる複数の静翼３３の外側シュラウド５０に隣接する部分のほとんどを工具で叩く。この結果、コーキング部材９０が塑性変形して、コーキング部材９０の第一片部９１が、複数の外側シュラウド５０の接触内周面５５、翼環７０の空間底面８２、翼環７０の空間底対向面８４に密着する。さらに、コーキング部材９０の第二片部９２が、複数の外側シュラウド５０の上流内側端面５１ｕｉ、翼環７０の空間側面８５に密着する。言い換えると、複数の外側シュラウド５０は、コーキング部材９０により、翼環７０に対してかしめられる。このため、複数の静翼３３の外側シュラウド５０は、翼環７０に対して、径方向Ｄｒ及び軸線方向Ｄａに相対移動不能に拘束される。

　次に、図４～図６に示すように、第一止めネジ９５ａを第一ネジ穴９６ａに捩じ込み、第二止めネジ９５ｂを第二ネジ穴９６ｂに捩じ込む。第一止めネジ９５ａが第一ネジ穴９６ａに捩じ込まれると、周方向Ｄｃに並ぶ複数の外側シュラウド５０のうち、周方向Ｄｃで最も一方側Ｄｃ１の第一外側シュラウド５０ａは、翼環７０に対して周方向Ｄｃの一方側Ｄｃ１に移動できなくなる。また、第二止めネジ９５ｂが第二ネジ穴９６ｂに捩じ込まれると、周方向Ｄｃに並ぶ複数の外側シュラウド５０のうち、周方向Ｄｃで最も他方側Ｄｃ２の第二外側シュラウド５０ｂは、翼環７０に対して周方向Ｄｃの他方側Ｄｃ２に移動できなくなる。このため、翼環溝７３内に収まっている複数の静翼３３の外側シュラウド５０は、翼環７０に対して周方向Ｄｃに相対移動不能に拘束される。

　ここでは、複数の外側シュラウド５０が、コーキング部材９０により、翼環７０に対してかしめられた後に、二つの止めネジ９５ａ，９５ｂをネジ穴９６ａ，９６ｂに捩じ込んでいる。しかしながら、複数の外側シュラウド５０が翼環溝７３に入れられた後であって、複数の外側シュラウド５０が、コーキング部材９０により翼環７０に対してかしめられる前に、二つの止めネジ９５ａ，９５ｂをネジ穴９６ａ，９６ｂに捩じ込んでもよい。

　以上で静翼セグメント３０の組立が完了する。

　本実施形態において、外側シュラウド５０中の軸線下流側Ｄａｄの部分では、外側シュラウド５０の係合溝５６に翼環溝７３の凸部７６が嵌り込み、外側シュラウド５０の翼環７０に対する径方向Ｄｒの相対移動が拘束される。また、外側シュラウド５０中の軸線上流側Ｄａｕの部分では、収納空間８７に収まっているコーキング部材９０が収納空間８７を形成する外側シュラウド５０の面及び翼環７０の面に接して、外側シュラウド５０の翼環７０に対する径方向Ｄｒの相対移動が拘束される。より具体的には、外側シュラウド５０中の軸線上流側Ｄａｕの部分では、コーキング部材９０の第一片部９１が、複数の外側シュラウド５０の接触内周面５５、翼環７０の空間底面８２、翼環７０の空間底対向面８４に密着し、外側シュラウド５０が翼環７０に対して径方向Ｄｒに相対移動不能になる。さらに、外側シュラウド５０中の軸線上流側Ｄａｕの部分では、コーキング部材９０の第二片部９２が、複数の外側シュラウド５０の上流内側端面５１ｕｉ、翼環７０の空間側面８５に密着し、外側シュラウド５０が翼環７０に対して軸線方向Ｄａに相対移動不能になる。よって、本実施形態では、翼環７０に静翼３３をしっかりと取り付けることができる。

　また、本実施形態では、収納空間８７の断面形状がＬ型で、この収納空間８７に収まるコーキング部材９０の断面形状もＬ型であるため、コーキング部材９０の緩みや収納空間８７からのコーキング部材９０の抜けを防ぐことができる。

　静翼３３の翼体３５には、蒸気Ｓにより、軸線下流側Ｄａｄに向う力が作用する。本実施形態では、コーキング部材９０が、静翼３３の外側シュラウド５０よりも軸線上流側Ｄａｕに配置されている。このため、本実施形態では、静翼３３より柔らかい材料で形成されたコーキング部材９０が、軸線下流側Ｄａｄに向う力が作用する静翼３３により、変形することを最小限に抑えることができる。

　静翼３３は、径方向外側Ｄｒｏの部分が翼環７０で支持され、径方向内側Ｄｒｉの部分が自由端である。このため、静翼３３の翼体３５に軸線下流側Ｄａｄに向う力が作用すると、静翼３３には、静翼３３の径方向外側Ｄｒｏの部分を基点として、静翼３３の径方向内側Ｄｒｉの部分が回ろうとするモーメントが作用する。言い換えると、静翼３３には、外側シュラウド５０の軸線上流側Ｄａｕの部分が径方向内側Ｄｒｉに移動し、外側シュラウド５０の軸線下流側Ｄａｄの部分が径方向外側Ｄｒｏに移動しようとするモーメントが作用する。本実施形態では、外側シュラウド５０の軸線上流側Ｄａｕの部分の径方向Ｄｒへの移動を規制するコーキング部材９０が、外側シュラウド５０の軸線下流側Ｄａｄの部分の径方向Ｄｒへの移動を規制する翼環溝７３の凸部７６より、径方向内側Ｄｒｉに配置されている。このため、本実施形態では、静翼３３に作用するモーメントに対して、効果的に対抗することができる。

　本実施形態では、複数の外側シュラウド５０が翼環溝７３に収まり且つ一つのコーキング部材９０が収納空間８７に収まった後、前述したように、コーキング部材９０中で、周方向Ｄｃに並んでいる複数の静翼３３の外側シュラウド５０に隣接する部分をハンマー等の工具で叩く。このため、本実施形態では、一つの静翼３３の外側シュラウド５０を翼環溝７３に入れる毎に、例えば、コーキング部材を差し込んで、このコーキング部材を叩く作業や、前述の特許文献１に記載の技術のように、治具等を用いて板バネをつぶす作業を省くことができる。よって、本実施形態では、静翼セグメント３０の組立工数を少なくすることができる。

　本実施形態では、外側シュラウド５０の軸線下流側Ｄａｄに翼環溝７３の凸部７６が配置され、外側シュラウド５０の軸線上流側Ｄａｕにコーキング部材９０が配置されている。しかしながら、外側シュラウド５０の軸線下流側Ｄａｄにコーキング部材９０が配置され、外側シュラウド５０の軸線上流側Ｄａｕに翼環溝７３の凸部７６が配置されてもよい。但し、この場合、軸線下流側Ｄａｄに向う力が作用する静翼３３により、コーキング部材９０が変形する量は、本実施形態よりも大きくなる。

　また、本実施形態では、収納空間８７の断面形状がＬ型で、この収納空間８７に収まるコーキング部材９０の断面形状もＬ型である。しかしながら、収納空間８７の断面形状やコーキング部材９０の断面形状は、Ｌ型に限定されない。例えば、収納空間の断面形状やコーキング部材の断面形状がＬ型よりも複雑な形状であってもよい。また、収納空間の断面形状が棒状で、コーキング部材の断面形状も棒状であってもよい。但し、収納空間の断面形状及びコーキング部材の断面形状がともに棒状である場合、コーキング部材の緩みや翼環からのコーキング部材の抜けが発生するおそれがある。

　本発明の一態様によれば、翼環に静翼をしっかりと取り付けることができる上に、組立工数の削減を図ることができる。

１０：ロータ
１１：ロータ軸
１２：動翼列
１３：動翼
１９：蒸気流路
２０：ケーシング
２１：入口
２２：出口
２５：軸シール装置
２６：軸受
３０：静翼セグメント
３２：静翼列
３３：静翼
３５：翼体
３６：前縁
３７：後縁
４０：内側シュラウド
４１ｕ：上流端面
４１ｄ：下流端面
４２：周方向端面
４３：ガスパス面
４４：内周面
４５：リング係合溝
５０：外側シュラウド
５０ａ：第一外側シュラウド
５０ｂ：第二外側シュラウド
５１ｕ：上流端面
５１ｕｏ：上流外側端面（第一端面）
５１ｕｉ：上流内側端面
５１ｄ：下流端面（第二端面）
５２：周方向端面
５３：外周面
５４：ガスパス面
５５：接触内周面
５６：係合溝
６０：シールリング
６１：リング本体
６２：係合凸部
６３：シールフィン
７０：翼環
７１：周方向端面
７２：ガスパス面
７３：翼環溝
７４ｕ：上流溝側面（第一溝側面）
７４ｄ：下流溝側面（第二溝側面）
７５：溝底面
７６：凸部
８１：収納空間形成部
８２：空間底面
８３：空間奥面
８４：空間底対向面
８５：空間側面
８７：収納空間
８８ｃ：周方向開口
８８ｉ：内側開口
９０：コーキング部材
９１：第一片部
９２：第二片部
９５ａ：第一止めネジ（第一拘束部材）
９５ｂ：第二止めネジ（第二拘束部材）
９６ａ：第一ネジ穴
９６ｂ：第二ネジ穴
Ａｒ：軸線
ＢＡ：静翼アッセンブリ
Ｓ：蒸気
Ｄａ：軸線方向
Ｄａｕ：軸線上流側（第一側）
Ｄａｄ：軸線下流側（第二側）
Ｄｃ：周方向
Ｄｃ１：周方向の一方側
Ｄｃ２：周方向の他方側
Ｄｒ：径方向
Ｄｒｉ：径方向内側
Ｄｒｏ：径方向外側

Claims

　軸線に対する周方向に延びる翼環と、
　前記翼環の前記軸線に対する径方向内側に、前記周方向に並んで取り付けられている複数の静翼と、
　前記翼環に対する複数の前記静翼の相対移動を拘束するコーキング部材と、
　を備え、
　複数の前記静翼は、翼形を成し、前記軸線に対する径方向に延びる翼体と、前記翼体の前記軸線に対する径方向外側に形成されている外側シュラウドと、を有し、
　前記外側シュラウドは、第一端面と、第二端面と、外周面と、係合溝と、を有し、
　前記第一端面は、前記軸線が延びる軸線方向の第一側を向き、
　前記第二端面は、前記軸線方向の前記第一側とは反対側の第二側を向き、
　前記外周面は、前記径方向外側を向き、前記第一端面の前記径方向外側の端と前記第二端面の前記径方向外側の端と接続し、
　前記係合溝は、前記第二端面から前記第一側に凹み、前記周方向に延び、
　前記翼環は、ガスパス面と、翼環溝と、収納空間形成部と、を有し、
　前記ガスパス面は、前記径方向内側を向き、前記周方向に延び、
　前記翼環溝は、前記ガスパス面から前記径方向外側に向かって凹み、前記周方向に延びて、複数の前記静翼の前記外側シュラウドのそれぞれが入り込み、
　前記収納空間形成部は、複数の前記静翼における前記外側シュラウドと共同して、前記コーキング部材が入り込み、前記径方向内側が開口している収納空間を形成する面を有し、
　前記翼環溝は、第一溝側面と、第二溝側面と、溝底面と、凸部と、を有し、
　前記第一溝側面は、前記第二側を向き、前記周方向に延びて、複数の前記静翼における前記外側シュラウドの前記第一端面のそれぞれと対向し、
　前記第二溝側面は、前記第一側を向き、前記周方向に延びて、複数の前記静翼における前記外側シュラウドの前記第二端面のそれぞれと対向し、
　前記溝底面は、前記径方向内側を向き、前記周方向に延びて、前記第一溝側面と前記第二溝側面とを接続し、複数の前記静翼における前記外側シュラウドの前記外周面のそれぞれと対向し、
　前記凸部は、前記第二溝側面から前記第一側に突出し、前記周方向に延びて、複数の前記静翼における前記外側シュラウドの前記係合溝のそれぞれに嵌り込み、
　前記収納空間形成部は、前記第一溝側面の前記径方向内側の端に接続され、
　前記コーキング部材は、前記周方向に延び、前記収納空間に収まり、前記収納空間形成部が有する前記面に接すると共に、複数の前記静翼における前記外側シュラウドのそれぞれに接し、前記収納空間の前記開口から露出している、
　蒸気タービンの静翼セグメント。
　請求項１に記載の蒸気タービンの静翼セグメントにおいて、
　前記外側シュラウドは、前記径方向内側を向き、前記第一端面の前記径方向内側の端から前記第二側に延びる接触内周面を有し、
　前記収納空間形成部は、空間底面と、空間側面と、を有し、
　前記空間底面は、前記径方向内側を向き、前記周方向に延び、且つ前記第一溝側面の前記径方向内側の端から前記第一側に延び、
　前記空間側面は、前記空間底面よりも前記径方向内側に位置し、前記第二側を向き、前記径方向及び前記周方向に延び、
　前記空間側面の前記径方向内側の端は、前記収納空間の前記開口の縁の一部を形成し、
　前記コーキング部材は、前記空間底面及び前記空間側面に接すると共に、複数の前記静翼における前記外側シュラウドの前記接触内周面のそれぞれに接している、
　蒸気タービンの静翼セグメント。
　請求項２に記載の蒸気タービンの静翼セグメントにおいて、
　前記収納空間形成部は、空間奥面と、空間底対向面と、を有し、
　前記空間奥面は、前記第二側を向き、前記周方向に延び、且つ前記空間底面の前記第一側の端から前記径方向内側に延び、
　前記空間底対向面は、前記径方向外側を向き、前記周方向に延び、且つ前記空間奥面の前記径方向内側の端から前記第二側に延び、前記径方向で前記空間底面と対向し、
　前記空間側面は、前記空間底対向面の前記第二側の端から前記径方向内側に延び、
　前記収納空間の前記周方向に垂直な面での断面形状は、Ｌ型を成し、
　前記コーキング部材の前記周方向に垂直な面での断面形状は、前記収納空間内に収まるよう、Ｌ型を成す、
　蒸気タービンの静翼セグメント。
　請求項１から３のいずれか一項に記載の蒸気タービンの静翼セグメントにおいて、
　前記翼体は、前記軸線方向の両端のうち、一方の端が前縁を成し、他方の端が後縁を成し、
　前記第一側は、前記軸線方向で、前記後縁に対して前記前縁が存在する軸線上流側であり、
　前記第二側は、前記軸線方向で、前記前縁に対して前記後縁が存在する軸線下流側である、
　蒸気タービンの静翼セグメント。
　請求項２又は３に記載の蒸気タービンの静翼セグメントにおいて、
　前記翼体は、前記軸線方向の両端のうち、一方の端が前縁を成し、他方の端が後縁を成し、
　前記第一側は、前記軸線方向で、前記後縁に対して前記前縁が存在する軸線上流側であり、
　前記第二側は、前記軸線方向で、前記前縁に対して前記後縁が存在する軸線下流側であり、
　前記翼環の前記空間底面は、前記翼環の前記凸部より、前記径方向内側に位置している、
　蒸気タービンの静翼セグメント。
　請求項２、３、５のいずれか一項に記載の蒸気タービンの静翼セグメントにおいて、
　前記翼環の前記溝底面から前記空間底面までの前記径方向の距離は、前記外側シュラウドの前記外周面から前記外側シュラウドの前記接触内周面までの前記径方向の距離に一致する、
　蒸気タービンの静翼セグメント。
　請求項１から６のいずれか一項に記載の蒸気タービンの静翼セグメントにおいて、
　前記周方向に並んでいる複数の前記静翼のうち、最も前記周方向の一方側に位置する静翼の前記外側シュラウドの前記翼環に対する前記周方向への相対移動を拘束する第一拘束部材と、
　前記周方向に並んでいる複数の前記静翼のうち、最も前記周方向の他方側に位置する静翼の前記外側シュラウドの前記翼環に対する前記周方向への相対移動を拘束する第二拘束部材と、
　を備える、
　蒸気タービンの静翼セグメント。
　請求項１から７のいずれか一項に記載の蒸気タービンの静翼セグメントと、
　前記軸線を中心として回転するロータと、
　前記静翼セグメント及び前記ロータを覆うケーシングと、
　を備える蒸気タービン。