WO2020008771A1 - 静翼セグメント、及び蒸気タービン - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a vane segment and a steam turbine.
- Priority is claimed on Japanese Patent Application No. 2018-126029 filed on July 2, 2018, the content of which is incorporated herein by reference.
- Patent Literature 1 discloses a drain groove that is disposed between the stator blade roots on the inner wall of the blade root ring and that has a depth that increases from the upstream side to the downstream side, and that is provided at the most downstream tail of the drain groove.
- a blade root ring having a drain discharge hole (drain hole) for discharging drain in a direction from the inner wall to the outer wall of the root ring is disclosed.
- a vane segment includes a blade root ring extending in a circumferential direction of an axis and an inner circumferential surface of the blade root ring, which are spaced from each other in the circumferential direction.
- a plurality of vanes radially inwardly extending from an inner peripheral surface of the blade root ring, a screw body, a male thread portion formed on an outer periphery of the screw body, and a central portion of the screw body.
- a set screw having a drain hole penetrating in the extending direction of the main body, wherein the blade root ring has a hole extending radially outward from an inner peripheral surface of the blade root ring and an inner peripheral surface of the hole.
- a set screw, and the set screw is screwed to the female screw.
- a screw body formed in a hole extending radially outward from an inner peripheral surface of a blade root ring and screwed to a screw portion, a male screw portion formed on an outer periphery of the screw body, and a screw body
- a drain hole having a smaller diameter can be formed in the screw body as compared with a case where the drain hole is formed directly in the blade root ring. It becomes. This makes it possible to efficiently discharge the drain through the drain hole while suppressing the outflow of steam from the drain hole.
- the vane root ring is formed on an inner peripheral surface of the vane root ring located between the neighboring vanes, and stores drain generated in steam.
- a drain recess may be provided, and the hole may extend radially outward from a bottom surface of the drain recess.
- the drain recess for storing the drain generated in the steam and forming the hole extending radially outward from the bottom surface of the drain recess, the drain in the drain recess can be guided to the drain hole. It becomes possible. Thereby, drain can be efficiently discharged through the drain hole.
- the drain recess may be a drain groove extending in a circumferential direction of the blade root ring or in a direction intersecting the circumferential direction.
- drain groove extending in the circumferential direction of the blade root ring or in a direction intersecting the circumferential direction as the drain concave portion, compared with the case where a concave portion which is not a groove is formed as the drain concave portion. And drain can be efficiently collected.
- the blade root ring has a drain chamber that is a space disposed radially outside the hole, and the hole communicates with the drain chamber. It may be.
- the drain hole formed in the set screw can also communicate with the drain chamber. Thereby, the drain can be guided to the drain chamber through the drain hole.
- the female screw portion is formed on the inner peripheral surface side of the blade root ring in the hole, and the female screw in a direction in which the hole extends.
- the length of the portion is configured to be shorter than the length of the hole, and at the end of the set screw located on the inner peripheral surface side of the blade root ring, the set screw is screwed to the internal thread portion.
- a recessed part into which the tip of a tool used at this time can be inserted and which communicates with the drain hole may be formed.
- the female thread is formed on the drain groove side of the hole, the length of the female thread in the extending direction of the hole is made shorter than the length of the hole, and further, on the inner peripheral surface side of the blade root ring.
- the set screw can be screwed.
- the internal thread portion in a part of the hole located on the inner peripheral surface side of the blade root ring, the portion of the hole on which the internal thread portion is not formed is located on the radially outer side of the set screw. It can function as a stopper that regulates the position of the end.
- the concave portion so as to communicate with the drain hole, the drain can be guided to the drain hole via the concave portion.
- the lengths of the set screw and the male screw portion are shorter than the length of the female screw portion, and the blade root ring is formed on a bottom surface of the drain recess.
- the portion defining the hole has a plastically deformed portion plastically deformed in a direction toward the center axis of the hole, and the plastically deformed portion abuts on an end of the set screw disposed radially inward. It may be touched.
- the lengths of the set screw and the male screw portion As described above, by making the lengths of the set screw and the male screw portion shorter than the length of the female screw portion, it becomes possible to shorten the length of the drain hole having a small diameter. This makes it easier for the drain to pass through the drain hole. Further, by making the lengths of the set screw and the male screw portion shorter than the length of the female screw portion, the end surface of the screw main body arranged on the inner peripheral surface side of the blade root ring can be arranged inside the hole. .
- the rotating shaft 11 extends in the axial direction DA.
- the rotating shaft 11 has both ends arranged outside the casing 16, and a portion located between one end and the other end is housed in the casing 16.
- L 1 is the length of the internal thread portion 64 in the extending direction of the holes 63
- L 2 is the length of the shortest part of the hole 63 (hereinafter, “the length L 2" hereinafter) respectively show
- L 3 is the male screw portion 75 length in the extending direction of the holes 63
- L 4 represents a length of the set screw 56 (hereinafter, “the length L 4" hereinafter), respectively. 1 to 7, the same components are denoted by the same reference numerals.
- the blade root ring 53 On the inner peripheral surface of the blade root ring 53, a groove is formed for fitting a plurality of stationary blades 55 at intervals in the circumferential direction Dc.
- the blade root ring 53 includes a blade root ring main body 58, a drain chamber 59, a communication hole 61, a drain groove 62 which is a drain recess, a hole 63, a female screw portion 64, a plastic deformation portion 65, Having.
- the drain groove 62 is formed on the inner peripheral surface 58AA of the first ring-shaped member 58A located between the stationary blades 55 adjacent to each other in the circumferential direction Dc.
- the drain groove 62 extends in the circumferential direction Dc disposed on the front edge 55A side of the adjacent stationary blade 55.
- the drain groove 62 is a groove recessed from the inner peripheral surface 58AA of the first ring-shaped member 58A into the casing main body 41.
- the width W 1 of the drain groove 62 in the axial direction DA is a can be set appropriately, for example, can be set to 10.5 mm.
- the drain generated in the wet steam can be stored in the drain groove 62.
- the hole 63 exists on the inner peripheral surface 58AA side of the first ring-shaped member 58A, and guides the drain guided into the drain groove 62 into the drain chamber 59.
- the diameter R 1 of the hole 63 is configured to be smaller than the width W 1 of the drain groove 62. If the width W 1 of the drain groove 62 is 10.5 mm, the diameter R 1 of the hole 63 is, for example, it may be a 8.5 mm.
- the female screw portion 64 is disposed on the drain chamber 59 side of the hole 63, and The portion where the screw portion 64 is not formed can function as a stopper for restricting the position of the set screw 56 to the outside in the radial direction.
- the plastic deformation portion 65 is provided around the end of the hole 63 (female screw portion 64) located on the rotating shaft 11 side. After the set screw 56 is screwed into the female screw portion 64, the plastic deformation portion 65 has a first ring-shaped member 58 ⁇ / b> A that defines the hole 63 (female screw portion 64) of the bottom surface 62 ⁇ / b> A of the drain groove 62. It is formed by plastically deforming in the direction toward the center axis of the hole 63 (female thread portion 64). That is, at the stage before the set screw 56 is screwed into the female screw portion 64, the plastic deformation portion 65 is not formed.
- the plastic deformation portion 65 can be formed, for example, by caulking the first ring-shaped member 58A that defines the hole 63 (female thread portion 64) in the bottom surface 62A of the drain groove 62.
- the plastically deformed portion 65 is in contact with the chamfered portion 74 (the end of the set screw 56) of the set screw 56 arranged radially in the state where the set screw 56 is screwed into the female screw portion 64. .
- the recess 76 is formed on the end surface 71b of the screw main body 71 so as to be recessed from the end surface 71b toward the end surface 71A.
- the recess 76 has a shape (a shape corresponding to the tip of the tool) into which a tip (not shown) of a tool used for screwing the set screw 56 into the female screw portion 64 can be inserted.
- the end of the set screw 56 located on the inner peripheral surface 53A side of the blade root ring 53 is provided with the concave portion 76 into which the tip of a tool used for screwing the set screw 56 into the female screw portion 64 can be inserted.
- the set screw 56 can be screwed into the female screw portion 64 using a tool from the inner peripheral surface 53A side of the blade root ring 53.
- the stationary blade segment 95 has the same configuration as the stationary blade segment 85 except that a drain recess 96 is further provided in the configuration of the stationary blade segment 85 described above.
- the drain recess 96 is a column-shaped recess recessed toward the casing body 41A.
- the set screw 56 is arranged in a direction from the bottom surface of the drain recess 96 toward the casing main body 41A.
- the stationary blade segment 95 configured as described above can store the drain in the drain recess 96.
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Abstract
ねじ本体(71)、ねじ本体(71)の外周に形成されたおねじ部(75)、及びねじ本体(71)の中央部をねじ本体(71)の延在方向に貫通するドレン孔(78)を有する止めねじ(56)と、を備え、翼根リング(53)は、翼根リング(53)の内周面(53a)から径方向外側に延びる穴(63)と、穴(63)の内周面(63a)に形成されためねじ部(64)と、を有し、止めねじ(56)は、めねじ部(64)に螺合されている。
Description
本発明は、静翼セグメント、及び蒸気タービンに関する。
本願は、2018年7月2日に、日本に出願された特願2018-126029号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、2018年7月2日に、日本に出願された特願2018-126029号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
蒸気タービンの低圧段翼列では、湿り蒸気中で発生したドレンに起因する性能の劣化(湿り損失)や、ドレンが下流側に配置された動翼に衝突することで発生する動翼のエロージョンが発生しやすい。
このため、湿り蒸気中のドレンを除去する機構を備えた蒸気タービンが開発されている(例えば、特許文献1参照)。
このため、湿り蒸気中のドレンを除去する機構を備えた蒸気タービンが開発されている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1には、翼根リングの内壁の静翼翼根間に配置され、上流側から下流側に向かうにつれて深さが深くなるドレン用溝と、ドレン用溝の最下流の尾部に設けられ、翼根リングの内壁から外壁に向かう方向にドレンを排出するドレン排出穴(ドレン孔)と、が形成された翼根リングが開示されている。
ところで、ドレン排出穴からの蒸気の流出を抑制する観点から、ドレン排出穴の径を小さくすることが好ましい。
しかしながら、特許文献1に開示されたドレン排出穴は、翼根リングを直接ドリル等で加工するため、ドレン排出穴の径を小さく加工することが困難であった。
このため、特許文献1に開示された技術では、ドレン排出穴からの蒸気の流出を抑制した上で、ドレンを効率良く排出することの可能な小さいドレン排出穴(ドレン孔)を形成することが困難であった。
しかしながら、特許文献1に開示されたドレン排出穴は、翼根リングを直接ドリル等で加工するため、ドレン排出穴の径を小さく加工することが困難であった。
このため、特許文献1に開示された技術では、ドレン排出穴からの蒸気の流出を抑制した上で、ドレンを効率良く排出することの可能な小さいドレン排出穴(ドレン孔)を形成することが困難であった。
そこで、本発明は、ドレン孔から蒸気の流出を抑制した上で、ドレンを効率良く排出することの可能な静翼セグメント、及び蒸気タービンを提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る静翼セグメントは、軸線の周方向に延びる翼根リングと、前記翼根リングの内周面に、前記周方向に対して互いに間隔を空けて配置され、前記翼根リングの内周面から径方向内側に延びる複数の静翼と、ねじ本体、該ねじ本体の外周に形成されたおねじ部、及び前記ねじ本体の中央部を該ねじ本体の延在方向に貫通するドレン孔を有する止めねじと、を備え、前記翼根リングは、該翼根リングの内周面から径方向外側に延びる穴と、該穴の内周面に形成されためねじ部と、を有しており、前記止めねじは、前記めねじ部に螺合されている。
本発明によれば、翼根リングの内周面から径方向外側に延びる穴に形成されためねじ部に螺合されるねじ本体と、ねじ本体の外周に形成されたおねじ部と、ねじ本体の延在方向に貫通するドレン孔と、を有する止めねじを備えることで、翼根リングに直接ドレン孔を形成する場合と比較して、直径の小さいドレン孔をねじ本体に形成することが可能となる。
これにより、ドレン孔からの蒸気の流出を抑制した上で、ドレン孔を介して、ドレンを効率良く排出することができる。
これにより、ドレン孔からの蒸気の流出を抑制した上で、ドレン孔を介して、ドレンを効率良く排出することができる。
また、本発明の一態様に係る静翼セグメントにおいて、前記翼根リングは、互いに隣り合う前記静翼間に位置する前記翼根リングの内周面に形成され、蒸気中で発生したドレンを溜めるドレン用凹部を有し、前記穴は、前記ドレン用凹部の底面から前記径方向外側に延びていてもよい。
このように、蒸気中で発生したドレンを溜めるドレン用凹部を設けるとともに、ドレン用凹部の底面から径方向外側に延びる穴を形成することで、ドレン用凹部内のドレンをドレン孔に導くことが可能となる。これにより、ドレン孔を介して、ドレンを効率良く排出することができる。
また、本発明の一態様に係る静翼セグメントにおいて、前記ドレン用凹部は、前記翼根リングの周方向または該周方向に対して交差する方向に延びるドレン用溝であってもよい。
このように、ドレン用凹部として、翼根リングの周方向または周方向に対して交差する方向に延びるドレン用溝を用いることで、ドレン用凹部として溝ではない凹部を形成した場合と比較して、ドレンを効率良く溜めることができる。
また、本発明の一態様に係る静翼セグメントにおいて、前記翼根リングは、前記穴の径方向外側に配置された空間であるドレンチャンバーを有しており、前記穴は、前記ドレンチャンバーに連通していてもよい。
このように、穴がドレンチャンバーに連通することで、止めねじに形成されたドレン孔もドレンチャンバーに連通させることが可能となる。これにより、ドレン孔を介して、ドレンチャンバーにドレンを導くことができる。
また、本発明の一態様に係る静翼セグメントにおいて、前記めねじ部は、前記穴のうち、前記翼根リングの内周面側に形成されており、前記穴の延在方向における前記めねじ部の長さは、前記穴の長さよりも短く構成されており、前記翼根リングの内周面側に位置する前記止めねじの端には、該止めねじを前記めねじ部に螺合する際に使用する工具の先端が挿入可能で、かつ前記ドレン孔に連通する凹部が形成されていてもよい。
このように、穴のドレン用溝側にめねじ部を形成し、穴の延在方向におけるめねじ部の長さを穴の長さよりも短くし、さらに、翼根リングの内周面側に位置する止めねじの端に、止めねじを螺合する際に使用する工具の先端が挿入可能な凹部を形成することで、翼根リングの内周面側から工具を用いて、めねじ部に止めねじを螺合させることができる。
また、めねじ部を翼根リングの内周面側に位置する穴の一部に形成することで、穴のうち、めねじ部が形成されていない側の部分を止めねじの径方向外側の端の位置を規制するストッパーとして機能させることができる。
さらに、ドレン孔に連通するように凹部を形成することで、凹部を介してドレン孔にドレンを導くことができる。
また、めねじ部を翼根リングの内周面側に位置する穴の一部に形成することで、穴のうち、めねじ部が形成されていない側の部分を止めねじの径方向外側の端の位置を規制するストッパーとして機能させることができる。
さらに、ドレン孔に連通するように凹部を形成することで、凹部を介してドレン孔にドレンを導くことができる。
また、本発明の一態様に係る静翼セグメントにおいて、前記止めねじ及び前記おねじ部の長さは、前記めねじ部の長さよりも短く、前記翼根リングは、前記ドレン用凹部の底面のうち、前記穴を区画する部分が前記穴の中心軸に向かう方向に塑性変形した塑性変形部を有し、前記塑性変形部は、前記径方向内側に配置された前記止めねじの端部に当接されていてもよい。
このように、止めねじ及びおねじ部の長さをめねじ部の長さよりも短くすることで、直径の小さいドレン孔の長さを短くすることが可能となる。これにより、ドレンがドレン孔を通過しやすくすることができる。
また、止めねじ及びおねじ部の長さをめねじ部の長さよりも短くすることで、翼根リングの内周面側に配置されたねじ本体の端面を穴の内側に配置することができる。
また、止めねじ及びおねじ部の長さをめねじ部の長さよりも短くすることで、翼根リングの内周面側に配置されたねじ本体の端面を穴の内側に配置することができる。
さらに、ドレン用凹部の底面のうち、穴を区画する部分が穴の中心軸に向かう方向に塑性変形した塑性変形部を設け、塑性変形部を径方向内側に配置された止めねじの端部に当接させることで、穴に対する止めねじの径方向内側の端の位置を規制することができる。
また、本発明の一態様に係る蒸気タービンは、上記静翼セグメントと、前記静翼セグメントの中央に形成された空間を貫通するように配置され、前記軸線を中心軸として回転する回転軸、及び該回転軸の周方向に互いに間隔を空けて該回転軸に設けられ、前記径方向外側に延びる複数の動翼を有するロータと、前記軸線を中心軸として筒状をなし、内周面に前記静翼セグメントが設けられたケーシングと、を備える。
本発明によれば、上記静翼セグメントを蒸気タービンが備えることで、ドレン孔からの蒸気の流出を抑制した上で、ドレンを効率良く排出することが可能となる。これにより、蒸気タービンの駆動状態を安定して良好な状態に保つことができる。
本発明によれば、ドレン孔からの蒸気の流出を抑制した上で、ドレンを効率良く排出することができる。
以下、図面を参照して本発明を適用した実施形態について詳細に説明する。
(実施形態)
図1を参照して、本実施形態の蒸気タービン10について説明する。図1において、Oは回転軸11の軸線(以下、「軸線O」という)、DAは回転軸11の軸線Oが延びる方向(以下、「軸線方向DA」という)、Dcは回転軸11の軸線Oの周方向(以下、「周方向Dc」という)、Drは回転軸11の径方向(以下、「径方向Dr」という)、矢印は蒸気Sの移動方向をそれぞれ示している。
図1を参照して、本実施形態の蒸気タービン10について説明する。図1において、Oは回転軸11の軸線(以下、「軸線O」という)、DAは回転軸11の軸線Oが延びる方向(以下、「軸線方向DA」という)、Dcは回転軸11の軸線Oの周方向(以下、「周方向Dc」という)、Drは回転軸11の径方向(以下、「径方向Dr」という)、矢印は蒸気Sの移動方向をそれぞれ示している。
蒸気タービン10は、回転軸11及び複数の動翼群13を有するロータ14と、ケーシング16と、複数の静翼セグメント19と、ジャーナル軸受23と、スラスト軸受25と、を有する。
回転軸11は、軸線方向DAに延びている。回転軸11は、両端部がケーシング16の外側に配置された状態で、一方の端部と他方の端部との間に位置する部分がケーシング16内に収容されている。
動翼群13は、回転軸11の外周のうち、ケーシング16内に収容された面に固定されている。動翼群13は、回転軸11の周方向Dcに間隔をあけて配置された複数の動翼28を有する。動翼群13は、軸線方向DAに間隔をあけて複数配置されている。
動翼28は、翼本体31と、動翼シュラウド33と、を有する。翼本体31は、回転軸11の外周から径方向外側(径方向Dr外側)に向かって延びている。
動翼シュラウド33は、翼本体31の先端に設けられている。動翼シュラウド33のコンタクト面は、周方向Dcにおいて、互いに隣り合う位置に配置された別の動翼シュラウド33のコンタクト面に対して当接されている。
ケーシング16は、ケーシング本体41と、蒸気供給管42と、蒸気排出管43とを有する。
ケーシング本体41は、軸線方向DAに延びる筒状とされた部材である。ケーシング本体41は、複数の動翼群13と、複数の動翼群13が設けられた回転軸11の一部を収容している。
蒸気供給管42は、ケーシング本体41の軸線方向DAの一方の側に設けられている。蒸気供給管42は、ケーシング本体41内に蒸気Sを取り込むための蒸気導入口として機能する。
蒸気排出管43は、ケーシング本体41の軸線方向DAの他方の側に設けられている。蒸気排出管43は、ケーシング本体41の外側に蒸気Sを排出する蒸気排出口として機能する。
ケーシング本体41は、軸線方向DAに延びる筒状とされた部材である。ケーシング本体41は、複数の動翼群13と、複数の動翼群13が設けられた回転軸11の一部を収容している。
蒸気供給管42は、ケーシング本体41の軸線方向DAの一方の側に設けられている。蒸気供給管42は、ケーシング本体41内に蒸気Sを取り込むための蒸気導入口として機能する。
蒸気排出管43は、ケーシング本体41の軸線方向DAの他方の側に設けられている。蒸気排出管43は、ケーシング本体41の外側に蒸気Sを排出する蒸気排出口として機能する。
複数の静翼セグメント19は、ケーシング本体41の内周面に沿って設けられている。複数の静翼セグメント19は、軸線方向DAに間隔をあけて配置されている。軸線方向DAにおいて、互いに隣り合う静翼セグメント19の間には、それぞれ1つの動翼群13が配置されている。
ここで、図1~図7を参照して、静翼セグメント19の具体的な構成について説明する。図2では、静翼48の内部構造の図示を省略する。また、図2において、Dは図1に示す回転軸11の回転方向、W1は軸線方向DAにおけるドレン用溝62の幅(以下、「幅W1」という)をそれぞれ示している。
図3において、Bは領域を示している。図4において、R1は穴63の直径(以下、「直径R1」という)、R2はドレン孔78の直径(以下、「直径R2」という)、W2は凹部76の幅(以下、「幅W2」という)をそれぞれ示している。
図3において、Bは領域を示している。図4において、R1は穴63の直径(以下、「直径R1」という)、R2はドレン孔78の直径(以下、「直径R2」という)、W2は凹部76の幅(以下、「幅W2」という)をそれぞれ示している。
図5において、L1は穴63の延在方向におけるめねじ部64の長さ、L2は穴63の最も短い部分の長さ(以下、「長さL2」という)をそれぞれ示している。
図6において、L3は穴63の延在方向におけるおねじ部75の長さ、L4は止めねじ56の長さ(以下、「長さL4」という)をそれぞれ示している。
なお、図1~図7において、同一構成部分には、同一符号を付す。
図6において、L3は穴63の延在方向におけるおねじ部75の長さ、L4は止めねじ56の長さ(以下、「長さL4」という)をそれぞれ示している。
なお、図1~図7において、同一構成部分には、同一符号を付す。
静翼セグメント19は、翼根リング53と、複数の静翼55と、止めねじ56と、複数の静翼シュラウド57と、を有する。
翼根リング53は、周方向Dcに延びるリング状の部材である。翼根リング53は、ケーシング本体41の内周面41Aのうち、ケーシング本体41に形成されたドレン排出用流路41Aに対応する部分に嵌合されている。ドレン排出用流路41Aの一方の端は、ケーシング本体41の内周面41Aから露出されている。
翼根リング53の内周面には、周方向Dcに間隔を空けた状態で複数の静翼55が嵌合するための溝が形成されている。
翼根リング53は、翼根リング本体58と、ドレンチャンバー59と、連通穴61と、ドレン用凹部であるドレン用溝62と、穴63と、めねじ部64と、塑性変形部65と、を有する。
翼根リング53は、翼根リング本体58と、ドレンチャンバー59と、連通穴61と、ドレン用凹部であるドレン用溝62と、穴63と、めねじ部64と、塑性変形部65と、を有する。
翼根リング本体58は、第1のリング状部材58Aと、第2のリング状部材58Bと、が接合された構成とされている。
第1のリング状部材58Aは、リング形状とされた板材であり、軸線方向DA及び径方向Drに対して傾斜する傾斜面である内周面58AAを有する。内周面58AAは、翼根リング53の内周面53Aに対応する面である。
第2のリング状部材58Bは、第1のリング状部材58Aの外周面側に接合されている。第2のリング状部材58Bは、ケーシング本体41の内周面側に嵌合されている。
第2のリング状部材58Bは、第1のリング状部材58Aと対向する側にリング状の凹部59Aを有する。凹部59Aは、第1のリング状部材58Aと第2のリング状部材58Bとが接合されることで、ドレンチャンバー59となる。
第2のリング状部材58Bは、第1のリング状部材58Aと対向する側にリング状の凹部59Aを有する。凹部59Aは、第1のリング状部材58Aと第2のリング状部材58Bとが接合されることで、ドレンチャンバー59となる。
ドレンチャンバー59は、リング状とされた空間であり、第1のリング状部材58Aと第2のリング状部材58Bとの間に形成されている。
連通穴61は、ドレン排出用流路41Aの一方の端とドレンチャンバー59との間に位置する第2のリング状部材58Bを貫通するように形成されている。
これにより、連通穴61は、ドレン排出用流路41Aの一方の端とドレンチャンバー59とを連通させている。
連通穴61は、ドレン排出用流路41Aの一方の端とドレンチャンバー59との間に位置する第2のリング状部材58Bを貫通するように形成されている。
これにより、連通穴61は、ドレン排出用流路41Aの一方の端とドレンチャンバー59とを連通させている。
ドレン用溝62は、周方向Dcにおいて互いに隣り合う静翼55間に位置する第1のリング状部材58Aの内周面58AAに形成されている。
ドレン用溝62は、互いに隣り合う静翼55の前縁55A側に配置された周方向Dcに延びている。ドレン用溝62は、第1のリング状部材58Aの内周面58AAからケーシング本体41に凹んだ溝である。
軸線方向DAにおけるドレン用溝62の幅W1は、適宜設定することが可能であるが、例えば、10.5mmとすることができる。
ドレン用溝62は、互いに隣り合う静翼55の前縁55A側に配置された周方向Dcに延びている。ドレン用溝62は、第1のリング状部材58Aの内周面58AAからケーシング本体41に凹んだ溝である。
軸線方向DAにおけるドレン用溝62の幅W1は、適宜設定することが可能であるが、例えば、10.5mmとすることができる。
このような構成とされたドレン用溝62を有することで、湿り蒸気中で発生したドレンをドレン用溝62内に溜めることができる。
穴63は、ドレン用溝62の底面62Aから径方向外側に延びており、ドレンチャンバー59に到達している。穴63内に止めねじ56が配置されていない状態(図5に示す状態)において、穴63は、ドレン用溝62とドレンチャンバー59とを連通させている。
穴63は、第1のリング状部材58Aの内周面58AA側に存在し、かつドレン用溝62内に導かれたドレンをドレンチャンバー59内に導く。
穴63の直径R1は、ドレン用溝62の幅W1よりも小さくなるように構成されている。ドレン用溝62の幅W1が10.5mmの場合、穴63の直径R1は、例えば、8.5mmとすることが可能である。
穴63の直径R1は、ドレン用溝62の幅W1よりも小さくなるように構成されている。ドレン用溝62の幅W1が10.5mmの場合、穴63の直径R1は、例えば、8.5mmとすることが可能である。
めねじ部64は、止めねじ56が螺合される部分であり、穴63の内周面63Aに形成されている。めねじ部64は、穴63のうち、第1のリング状部材58Aの内周面58AA側に位置する部分のみに形成されている。つまり、めねじ部64は、穴63のうち、ドレンチャンバー59側に位置する部分には形成されていない。
これにより、穴63の延在方向におけるめねじ部64の長さL1は、穴63の長さL2よりも短くなっている。
これにより、穴63の延在方向におけるめねじ部64の長さL1は、穴63の長さL2よりも短くなっている。
このように、穴63のうち、第1のリング状部材58Aの内周面58AA側に位置する部分のみにめねじ部64を形成することで、めねじ部64に対して、翼根リング53の内周面側から止めねじ56を螺合させることが可能となる。これにより、めねじ部64に止めねじ56を螺合する施工時において、ドレンチャンバー59が該施行の邪魔になることを抑制できる。
また、穴63のうち、第1のリング状部材58Aの内周面58AA側に位置する部分のみにめねじ部64を形成することで、穴63のうち、ドレンチャンバー59側に配置され、めねじ部64が形成されていない部分を止めねじ56の径方向外側への位置の規制を行うストッパーとして機能させることができる。
塑性変形部65は、回転軸11側に位置する穴63(めねじ部64)の端の周囲に設けられている。
塑性変形部65は、めねじ部64に止めねじ56を螺合させた後、ドレン用溝62の底面62Aのうち、穴63(めねじ部64)を区画する第1のリング状部材58Aが穴63(めねじ部64)の中心軸に向かう方向に塑性変形させることで形成する。
つまり、めねじ部64に止めねじ56を螺合させる前の段階では、塑性変形部65は、形成されていない。
塑性変形部65は、めねじ部64に止めねじ56を螺合させた後、ドレン用溝62の底面62Aのうち、穴63(めねじ部64)を区画する第1のリング状部材58Aが穴63(めねじ部64)の中心軸に向かう方向に塑性変形させることで形成する。
つまり、めねじ部64に止めねじ56を螺合させる前の段階では、塑性変形部65は、形成されていない。
塑性変形部65は、例えば、ドレン用溝62の底面62Aのうち、穴63(めねじ部64)を区画する第1のリング状部材58Aをコーキング処理することで形成することが可能である。
塑性変形部65は、めねじ部64に止めねじ56が螺合された状態において、径方向内側に配置された止めねじ56の面取り部74(止めねじ56の端部)に当接されている。
塑性変形部65は、めねじ部64に止めねじ56が螺合された状態において、径方向内側に配置された止めねじ56の面取り部74(止めねじ56の端部)に当接されている。
このように、ドレン用溝62の底面62Aのうち、穴63(めねじ部64)を区画する第1のリング状部材58Aが穴63(めねじ部64)の中心軸に向かう方向に塑性変形した塑性変形部65を設けるとともに、塑性変形部65を止めねじ56の面取り部74に当接させることで、穴63に対する止めねじ56の径方向内側の端の位置を規制することができる。
複数の静翼55は、周方向Dcに間隔を空けた状態で第1のリング状部材58Aの内周面58AAに配置されている。複数の静翼55は、第1のリング状部材58Aの内周面58AAから径方向内側に延びている。
静翼55は、正圧面55Aと、負圧面55bと、前縁55Aと、後縁55Bと、を有する。
負圧面55bは、正圧面55Aの反対側に配置されている。前縁55Aは、蒸気Sの流れ方向の上流側に配置されており、正圧面55Aと負圧面55bとを結んでいる。
後縁55Bは、蒸気Sの流れ方向の下流側に配置されており、正圧面55Aと負圧面55bとを結んでいる。
静翼55は、正圧面55Aと、負圧面55bと、前縁55Aと、後縁55Bと、を有する。
負圧面55bは、正圧面55Aの反対側に配置されている。前縁55Aは、蒸気Sの流れ方向の上流側に配置されており、正圧面55Aと負圧面55bとを結んでいる。
後縁55Bは、蒸気Sの流れ方向の下流側に配置されており、正圧面55Aと負圧面55bとを結んでいる。
止めねじ56は、ねじ本体71と、面取り部73,74と、おねじ部75と、凹部76と、ドレン孔78と、を有する。
ねじ本体71は、円柱状とされた部材である。ねじ本体71は、一方の端に配置された平面である端面71Aと、他方の端に配置された平面である端面71bと、を有する。
面取り部73は、一方の端の外周部に形成されている。面取り部73は、端面71Aに対して傾斜するリング状の傾斜面73Aを有する。傾斜面73Aは、端面71Aを囲むように配置されている。
面取り部73は、一方の端の外周部に形成されている。面取り部73は、端面71Aに対して傾斜するリング状の傾斜面73Aを有する。傾斜面73Aは、端面71Aを囲むように配置されている。
面取り部74は、他方の端の外周部に形成されている。面取り部74は、端面71bに対して傾斜するリング状の傾斜面74Aを有する。傾斜面74Aは、端面71bを囲むように配置されている。
おねじ部75は、面取り部73と面取り部74との間に配置されたねじ本体71の外周に形成されている。これにより、止めねじ56の延在方向におけるおねじ部75の長さL3は、止めねじ56の長さL4よりも短い。
また、おねじ部75の長さL3、及び止めねじ56の長さL4は、めねじ部64の長さL1よりも短くなるように構成されている。
また、おねじ部75の長さL3、及び止めねじ56の長さL4は、めねじ部64の長さL1よりも短くなるように構成されている。
このように、おねじ部75の長さL3、及び止めねじ56の長さL4をめねじ部64の長さL1よりも短くすることで、めねじ部64に止めねじ56を螺合した状態で、ねじ本体71の端面71bを穴63の内側に配置することが可能となる。これにより、上述した塑性変形部65が配置される領域を確保することができる。
凹部76は、端面71bから端面71A側に凹むように、ねじ本体71の端面71b側に形成されている。凹部76は、めねじ部64に止めねじ56を螺合させる際に使用する工具の先端(図示せず)が挿入可能な形状(工具の先端に対応する形状)とされている。
このように、翼根リング53の内周面53A側に位置する止めねじ56の端に、止めねじ56をめねじ部64に螺合する際に使用する工具の先端が挿入可能な凹部76を形成することで、翼根リング53の内周面53A側から工具を用いて、めねじ部64に止めねじ56を螺合させることができる。
なお、図4、図6、及び図7では、凹部76の一例として、マイナスドライバー(工具の一例)の先端を挿入可能なマイナス溝を例に挙げて図示したが、凹部76の形状は、使用する工具の先端の形状に応じて適宜選択することが可能である。
例えば、工具として、プラスドライバーを用いる場合には、凹部76の形状を十字溝にすることが可能である。
例えば、工具として、プラスドライバーを用いる場合には、凹部76の形状を十字溝にすることが可能である。
ドレン孔78は、凹部76が形成されたねじ本体71の中央部をねじ本体71の延在方向に貫通するように形成されている。これにより、ドレン孔78は、凹部76に連通している。
ドレン孔78は、ドレン用溝62を介して、凹部76内に導かれたドレンをドレンチャンバー59に導くための孔である。
ドレン孔78の直径R2は、凹部76の幅W2よりも小さくなるように構成されている。ドレン孔78の直径R2の大きさは、適宜設定することが可能であるが、例えば、3mmとすることができる。直径R2が3mmとされた孔は、翼根リング53に直接加工することが困難な小さい孔である。
このように、ドレン孔78の直径R2を小さくすることで、ドレン孔78を介して、ドレンチャンバー59側に蒸気が流出することを抑制できる。
ドレン孔78は、ドレン用溝62を介して、凹部76内に導かれたドレンをドレンチャンバー59に導くための孔である。
ドレン孔78の直径R2は、凹部76の幅W2よりも小さくなるように構成されている。ドレン孔78の直径R2の大きさは、適宜設定することが可能であるが、例えば、3mmとすることができる。直径R2が3mmとされた孔は、翼根リング53に直接加工することが困難な小さい孔である。
このように、ドレン孔78の直径R2を小さくすることで、ドレン孔78を介して、ドレンチャンバー59側に蒸気が流出することを抑制できる。
上述したように、止めねじ56の長さL4は、穴63の長さL2よりも短くなるように構成されている。これにより、ドレン孔78の長さは、穴63の長さL2及び止めねじ56の長さL4よりも短くなる。
このように、ドレン孔78の長さを、穴63の長さL2及び止めねじ56の長さL4よりも短くすることで、ドレン孔78の長さが短くなるため、ドレン孔78を介して、凹部76からドレンチャンバー59にドレンを移動させやすくすることができる。
このように、ドレン孔78の長さを、穴63の長さL2及び止めねじ56の長さL4よりも短くすることで、ドレン孔78の長さが短くなるため、ドレン孔78を介して、凹部76からドレンチャンバー59にドレンを移動させやすくすることができる。
静翼シュラウド57は、各静翼55の先端に設けられている。静翼シュラウド57のコンタクト面は、周方向Dcにおいて、互いに隣り合う位置に配置された別の静翼シュラウド57のコンタクト面に対して当接されている。
ジャーナル軸受23は、回転軸11の両端部をそれぞれ支持している。ジャーナル軸受23は、径方向Drの荷重を支持する。
スラスト軸受25は、回転軸11の軸線方向DAの一方側のみに配置されている。スラスト軸受25は、軸線方向DAから回転軸11を支持している。
スラスト軸受25は、回転軸11の軸線方向DAの一方側のみに配置されている。スラスト軸受25は、軸線方向DAから回転軸11を支持している。
蒸気Sは、蒸気供給管42を介して、ケーシング本体41内に供給された後、回転軸11の回転に伴って複数の静翼セグメント19と複数の動翼群13との隙間を通過し、蒸気排出管43を介して、ケーシング16の外部に排出される。
本実施形態の静翼セグメント19によれば、翼根リング53の内周面53Aから径方向外側に延びる穴63に形成されためねじ部64に螺合されるねじ本体71と、ねじ本体71の外周に形成されたおねじ部75と、ねじ本体71の延在方向に貫通するドレン孔78と、を有する止めねじ56を備えることで、翼根リング53に直接ドレン孔78を形成する場合と比較して、直径の小さいドレン孔78をねじ本体71に形成することが可能となる。
これにより、ドレン孔78からの蒸気Sの流出を抑制した上で、ドレン孔78を介して、ドレンを効率良く排出することができる。
これにより、ドレン孔78からの蒸気Sの流出を抑制した上で、ドレン孔78を介して、ドレンを効率良く排出することができる。
また、上記静翼セグメント19を備えた蒸気タービン10によれば、ドレン孔78からの蒸気Sの流出を抑制した上で、ドレン孔78を介して、ドレンを効率良く排出することが可能となる。これにより、蒸気タービン10の駆動状態を安定して良好な状態に保つことができる。
次に、図8を参照して、本発明の実施形態の第1変形例に係る静翼セグメント85について説明する。図8において、図2に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
第1変形例に係る静翼セグメント85は、先に説明した静翼セグメント19を構成するドレン用溝62を構成要素から除いたこと以外は、静翼セグメント19と同様に構成されている。
先に説明した図4に示すように、止めねじ56には、ドレン孔78と連通する凹部76が形成されているため、凹部76にドレンを溜めることが可能となる。
したがって、図2に示すドレン用溝62が形成されていない場合でも、ドレン孔78からの蒸気Sの流出を抑制した上で、ドレン孔78を介して、ドレンを効率良く排出するという効果を実現できる。
先に説明した図4に示すように、止めねじ56には、ドレン孔78と連通する凹部76が形成されているため、凹部76にドレンを溜めることが可能となる。
したがって、図2に示すドレン用溝62が形成されていない場合でも、ドレン孔78からの蒸気Sの流出を抑制した上で、ドレン孔78を介して、ドレンを効率良く排出するという効果を実現できる。
なお、図8に示す穴63及び止めねじ56の数及び配置は、一例であって、これに限定されない。穴63及び止めねじ56の数及び配置は、適宜設定することが可能である。
次に、図9を参照して、本発明の実施形態の第2変形例に係る静翼セグメント90について説明する。図9において、図2に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
第2変形例に係る静翼セグメント90は、先に説明した静翼セグメント19を構成するドレン用溝62に替えてドレン用溝91を有するとともに、ドレン用溝91の両端のうち、静翼55の後縁55B側に位置する端に1つの穴63を形成し、該穴63のめねじ部64に止めねじ56を螺合させたこと以外は、静翼セグメント19と同様に構成されている。
ドレン用溝91は、周方向Dc及び軸線方向DAに対して傾斜した方向に延びる溝である。ドレン用溝91の両端のうち、静翼55の後縁55B側に位置する端に1つの穴63を形成し、該穴63内に止めねじ56を配置させることで、前縁55Aから後縁55Bに向かう方向にドレン用溝91に沿って流れるドレンをドレン孔78(図6参照)に効率良く導くことができる。
なお、ドレン用溝91が延びる方向は、周方向Dcに対して傾斜していればよく、図9に示すドレン用溝91の延在方向に限定されない。また、図9では、ドレン用溝91の底面に、1つの穴63を形成し、この穴63に止めねじ56を配置させた場合を例に挙げて説明したが、穴63及び止めねじ56の数は、複数であってもよい。
次に、図10を参照して、本発明の実施形態の第3変形例に係る静翼セグメント95について説明する。図10において、図8に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
第3変形例に係る静翼セグメント95は、先に説明した静翼セグメント85の構成に、さらに、ドレン用凹部96を設けたこと以外は、静翼セグメント85と同様に構成されている。
ドレン用凹部96は、ケーシング本体41A側に窪んだ円柱形状とされた凹部である。
止めねじ56は、ドレン用凹部96の底面からケーシング本体41Aに向かう方向に配置されている。
このような構成とされた静翼セグメント95は、ドレン用凹部96にドレンを溜めることができる。
ドレン用凹部96は、ケーシング本体41A側に窪んだ円柱形状とされた凹部である。
止めねじ56は、ドレン用凹部96の底面からケーシング本体41Aに向かう方向に配置されている。
このような構成とされた静翼セグメント95は、ドレン用凹部96にドレンを溜めることができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
本発明は、静翼セグメント、及び蒸気タービンに適用可能である。
10 蒸気タービン
11 回転軸
13 動翼群
14 ロータ
16 ケーシング
19,85,90,95 静翼セグメント
23 ジャーナル軸受
25 スラスト軸受
28 動翼
31 翼本体
33 動翼シュラウド
41 ケーシング本体
41a,53a,58Aa,63a 内周面
41A ドレン排出用流路
42 蒸気供給管
43 蒸気排出管
53 翼根リング
55 静翼
55a 正圧面
55A 前縁
55b 負圧面
55B 後縁
56 止めねじ
57 静翼シュラウド
58 翼根リング本体
58A 第1のリング状部材
58B 第2のリング状部材
59 ドレンチャンバー
59A,76 凹部
61 連通穴
62,91 ドレン用溝
62a 底面
63 穴
64 めねじ部
65 塑性変形部
71 ねじ本体
71a,71b 端面
73,74 面取り部
73a,74a 傾斜面
75 おねじ部
78 ドレン孔
96 ドレン用凹部
B 領域
D 回転方向
Da 軸線方向
Dc 周方向
Dr 径方向
L1~L4 長さ
R1,R2 直径
S 蒸気
W1,W2 幅
11 回転軸
13 動翼群
14 ロータ
16 ケーシング
19,85,90,95 静翼セグメント
23 ジャーナル軸受
25 スラスト軸受
28 動翼
31 翼本体
33 動翼シュラウド
41 ケーシング本体
41a,53a,58Aa,63a 内周面
41A ドレン排出用流路
42 蒸気供給管
43 蒸気排出管
53 翼根リング
55 静翼
55a 正圧面
55A 前縁
55b 負圧面
55B 後縁
56 止めねじ
57 静翼シュラウド
58 翼根リング本体
58A 第1のリング状部材
58B 第2のリング状部材
59 ドレンチャンバー
59A,76 凹部
61 連通穴
62,91 ドレン用溝
62a 底面
63 穴
64 めねじ部
65 塑性変形部
71 ねじ本体
71a,71b 端面
73,74 面取り部
73a,74a 傾斜面
75 おねじ部
78 ドレン孔
96 ドレン用凹部
B 領域
D 回転方向
Da 軸線方向
Dc 周方向
Dr 径方向
L1~L4 長さ
R1,R2 直径
S 蒸気
W1,W2 幅
Claims (7)
- 軸線の周方向に延びる翼根リングと、
前記翼根リングの内周面に、前記周方向に対して互いに間隔を空けて配置され、前記翼根リングの内周面から径方向内側に延びる複数の静翼と、
ねじ本体、該ねじ本体の外周に形成されたおねじ部、及び前記ねじ本体の中央部を該ねじ本体の延在方向に貫通するドレン孔を有する止めねじと、
を備え、
前記翼根リングは、該翼根リングの内周面から径方向外側に延びる穴と、該穴の内周面に形成されためねじ部と、を有しており、
前記止めねじは、前記めねじ部に螺合されている静翼セグメント。 - 前記翼根リングは、互いに隣り合う前記静翼間に位置する前記翼根リングの内周面に形成され、蒸気中で発生したドレンを溜めるドレン用凹部を有し、
前記穴は、前記ドレン用凹部の底面から前記径方向外側に延びている請求項1記載の静翼セグメント。 - 前記ドレン用凹部は、前記翼根リングの周方向または該周方向に対して交差する方向に延びるドレン用溝である請求項2記載の静翼セグメント。
- 前記翼根リングは、前記穴の径方向外側に配置された空間であるドレンチャンバーを有しており、
前記穴は、前記ドレンチャンバーに連通している請求項1から3のうち、いずれか一項記載の静翼セグメント。 - 前記めねじ部は、前記穴のうち、前記翼根リングの内周面側に形成されており、
前記穴の延在方向における前記めねじ部の長さは、前記穴の長さよりも短く構成されており、
前記翼根リングの内周面側に位置する前記止めねじの端には、該止めねじを前記めねじ部に螺合する際に使用する工具の先端が挿入可能で、かつ前記ドレン孔に連通する凹部が形成されている請求項1から4のうち、いずれか一項記載の静翼セグメント。 - 前記止めねじ及び前記おねじ部の長さは、前記めねじ部の長さよりも短く、
前記翼根リングは、前記ドレン用凹部の底面のうち、前記穴を区画する部分が前記穴の中心軸に向かう方向に塑性変形した塑性変形部を有し、
前記塑性変形部は、前記径方向内側に配置された前記止めねじの端部に当接されている請求項2または3記載の静翼セグメント。 - 請求項1から6のうち、いずれか一項記載の静翼セグメントと、
前記静翼セグメントの中央に形成された空間を貫通するように配置され、前記軸線を中心軸として回転する回転軸、及び該回転軸の周方向に互いに間隔を空けて該回転軸に設けられ、前記径方向外側に延びる複数の動翼を有するロータと、
前記軸線を中心軸として筒状をなし、内周面に前記静翼セグメントが設けられたケーシングと、
を備える蒸気タービン。
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