WO2020067496A1 - タービンステータ、蒸気タービン、及び仕切板 - Google Patents

タービンステータ、蒸気タービン、及び仕切板 Download PDF

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WO2020067496A1
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partition plate
radial direction
outer ring
peripheral surface
annular
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寺田　勝美
有三 津留▲崎▼
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三菱重工コンプレッサ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a turbine stator, a steam turbine, and a partition plate.
  • the steam turbine includes a rotor that rotates around an axis, and a casing that covers the rotor.
  • the rotor has a rotor shaft extending in the axial direction about the axis, and a plurality of rotor blades arranged around the rotor shaft.
  • a partition plate having a plurality of nozzles (stationary vanes) arranged around the rotor is fixed to the casing on the upstream side of each rotor blade.
  • Patent Literature 1 describes a nozzle diaphragm (partition plate) in which a nozzle diaphragm outer ring (outer ring) is provided outside the nozzle in the radial direction, and a nozzle diaphragm inner ring (inner ring) is provided radially inside the nozzle.
  • This nozzle diagram is formed in an annular shape by combining semi-annular members up and down.
  • Such a nozzle diaphragm houses a turbine rotor in a rotatable state.
  • the plurality of nozzle diaphragms are provided side by side in the casing.
  • the present invention provides a turbine stator, a steam turbine, and a partition plate capable of suppressing deformation while reducing the thickness in the axial direction.
  • a turbine stator in a first aspect of the present invention, includes an inner ring extending in a circumferential direction about an axis, and an outer ring provided radially outside of the inner ring with respect to the axis and extending in the circumferential direction with respect to the inner ring.
  • a plurality of nozzles provided in the circumferential direction between the inner ring and the outer ring, the nozzles being capable of guiding fluid from the upstream side to the downstream side in the axial direction in which the axis extends, and the downstream in the axial direction from the outer ring.
  • a partition plate protruding to the side and having an annular protrusion extending in the circumferential direction along the outer ring, and surrounding the partition plate from the radial outside, and a downstream side in the axial direction with respect to the annular protrusion. And a casing having a contact support surface that comes into contact with the casing.
  • the partition plate is formed into an arch shape when viewed from the radial direction by the annular protrusion protruding from the outer ring, such that the radially outer region protrudes downstream.
  • the partition plate is supported by the casing in a state where the annular protrusion contacts the contact support surface.
  • a compressive force acts on a region inside the partition plate in the radial direction. Even if a load is generated due to the pressure difference between the upstream side and the downstream side with respect to the partition plate, the compressive force resists the load. Deformation such as heading toward is suppressed.
  • the rigidity of the partition plate against differential pressure can be ensured without increasing the thickness of the radially inner region.
  • the annular protrusion may protrude outward in the radial direction from an outer peripheral surface of the outer race facing outward in the radial direction.
  • the annular projection in the partition plate contacts the casing before the outer ring, and serves as a guide for the casing.
  • the position of the annular projection with respect to the casing can be determined with high accuracy.
  • the annular protrusion can be reliably brought into contact with the contact support surface, and the deformation of the partition plate can be suppressed with higher accuracy.
  • the annular protrusion is formed by the protrusion outer peripheral surface facing outward in the radial direction and the protrusion upstream surface facing the axial upstream side.
  • a tapered surface may be formed at the corner.
  • the partition plate has a semi-annular shape, and upper half partitions having upper horizontal partition plate dividing surfaces that are horizontal planes facing downward in the vertical direction at both ends in the circumferential direction.
  • a lower half-partition plate having a semi-annular shape and having a lower half-partition plate dividing surface at both ends in the circumferential direction capable of abutting on the upper half-partitioning surface, and an outer peripheral surface of the outer ring in the radial direction.
  • a fixing portion for immovably fixing the upper half partition plate and the lower half partition plate at a position closer to the nozzle than at least one of the outer peripheral surfaces of the annular projecting portion.
  • the partitioning plate has a vertically divided structure, so that the partition plate can be easily assembled.
  • the upper half partition plate and the lower half partition plate are fixed at a position closer to the nozzle in the radial direction than at least one of the outer peripheral surface of the outer race and the outer peripheral surface of the annular projection.
  • a fin may be provided on a surface of the annular protrusion that faces inward in the radial direction.
  • the annular protrusion itself can serve as a flow guide.
  • a steam turbine according to a sixth aspect of the present invention includes the turbine stator and a rotor rotatable about the axis in the turbine stator.
  • the thickness of the partition plate is reduced, so that the size of the partition plate can be reduced. Further, even if the number of stages is increased in order to improve efficiency, an increase in size can be suppressed.
  • the partition plate according to the seventh aspect of the present invention is provided with an inner ring extending in the circumferential direction about the axis, and provided radially outside the axis with respect to the inner ring and extending in the circumferential direction with respect to the inner ring.
  • annular projection extending in the circumferential direction along the outer ring and projecting downstream in the direction, wherein the annular projection is more radially outward than an outer peripheral surface of the outer ring that faces outward in the radial direction. It is overhanging.
  • deformation can be suppressed while reducing the thickness in the axial direction.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a cross section of a main part inside the steam turbine according to the embodiment. It is sectional drawing which shows the principal part cross section of the partition plate which concerns on this embodiment. It is the schematic diagram which looked at the partition plate concerning this embodiment from the axial direction.
  • the steam turbine 1 includes a rotor 2 and a turbine stator 10 as shown in FIG.
  • the rotor 2 is rotatable about the axis Ar.
  • the rotor 2 has a rotor shaft 21 extending in the axial direction Da about the axis Ar, and a plurality of moving blades 22 fixed to the rotor shaft 21 in a circumferential direction Dc with respect to the rotor shaft 21. I have.
  • the direction in which the axis Ar extends is referred to as the axial direction Da.
  • the radial direction based on the axis Ar is simply referred to as the radial direction Dr.
  • the vertical direction in FIG. 1 among the radial directions Dr is the vertical direction Dv.
  • the horizontal direction in FIG. 1 and the horizontal direction in FIG. 4 are defined as a horizontal direction Dh orthogonal to the vertical direction Dv.
  • the direction around the rotor 2 around the axis Ar is defined as the circumferential direction Dc.
  • the turbine stator 10 houses the rotor 2 therein so as to be rotatable about the axis Ar.
  • the turbine stator 10 has a partition plate 3 and a casing 4.
  • the partition plate 3 is arranged on the outer peripheral side of the rotor 2.
  • the partition plate 3 has an annular shape around the axis Ar.
  • the annular partition plate 3 includes a plurality of nozzles (static) arranged in the circumferential direction Dc at a position near the middle of the partition plate 3 in the radial direction Dr and on the upstream side in the axial direction Da with respect to the rotor blades 22 of the rotor 2. Wings) 8 are provided.
  • the cylindrical space near the outer periphery of the rotor shaft 21 and the middle of the annular partition plate 3, in other words, the space in which the moving blades 22 and the nozzles 8 are arranged, is a steam in which steam as a working fluid flows. It becomes a flow path. Details of the shape of the partition plate 3 will be described later.
  • the casing 4 is arranged on the outer peripheral side of the partition plate 3.
  • the casing 4 has a cylindrical shape around the axis Ar.
  • the casing 4 surrounds the partition plate 3 from the outside in the radial direction Dr.
  • the cylindrical casing 4 has an upper half casing 41 above and a lower half casing 42 below with reference to the axis Ar of the rotor 2.
  • the upper half casing 41 extends in the circumferential direction Dc.
  • the cross section orthogonal to the axis Ar of the upper half casing 41 has a semi-annular shape about the axis Ar.
  • the upper half casing 41 is opened downward in the vertical direction Dv so that the rotor 2 and the partition plate 3 can be accommodated.
  • the lower half casing 42 extends in the circumferential direction Dc.
  • the cross section orthogonal to the axis Ar of the lower half casing 42 has a semi-annular shape centered on the axis Ar.
  • the inner diameter of the lower casing 42 is formed to be the same size as the inner diameter of the upper casing 41.
  • the lower half casing 42 is open upward in the vertical direction Dv so that the rotor 2 and the partition plate 3 can be accommodated.
  • the upper half casing 41 is placed above the lower half casing 42 in the vertical direction Dv, and is fixed with a fastening member such as a bolt 331 (not shown) in a state where the divided surfaces are in contact with each other. Thereby, the casing 4 is formed.
  • the partition plate 3 has an inner ring 6, an outer ring 7, a nozzle 8, and an annular projection 9.
  • the inner race 6, the outer race 7, the nozzle 8, and the annular projection 9 are integrally formed or welded and joined to form one member.
  • the inner ring 6 extends in the circumferential direction Dc around the axis Ar.
  • the nozzle 8 is fixed to an inner ring outer peripheral surface 61 which is a surface (outer peripheral surface) of the inner ring 6 that faces outward in the radial direction Dr.
  • an inner ring nozzle fixing groove 62 into which a part of the nozzle 8 is fitted is formed on the inner ring outer peripheral surface 61.
  • the inner ring nozzle fixing groove 62 is a groove formed so as to be recessed from the inner ring outer peripheral surface 61 toward the inside in the radial direction Dr.
  • a seal support groove 64 for supporting the labyrinth seal 65 is formed on the inner ring inner peripheral surface 63 which is a surface (inner peripheral surface) of the inner ring 6 which faces inward in the radial direction Dr.
  • the seal support groove 64 is a groove formed so as to be recessed from the inner peripheral surface 63 toward the outside in the radial direction Dr. That is, the seal support groove 64 opens toward the inside in the radial direction Dr.
  • the labyrinth seal 65 is a seal member formed of, for example, an alloy containing copper or the like. The labyrinth seal 65 seals between the labyrinth seal 65 and the outer peripheral surface of the rotor shaft 21.
  • the outer ring 7 is provided outside the inner ring 6 in the radial direction Dr so as to sandwich the nozzle 8.
  • the outer ring 7 extends in the circumferential direction Dc around the axis Ar.
  • the nozzle 8 is fixed to an inner peripheral surface 71 of the outer ring 7 which is a surface (inner peripheral surface) facing inward in the radial direction Dr.
  • an outer ring nozzle fixing groove 72 into which a part of the nozzle 8 is fitted is formed on the outer ring inner peripheral surface 71.
  • the outer ring nozzle fixing groove 72 is a groove formed so as to be recessed from the outer ring inner peripheral surface 71 toward the outside in the radial direction Dr.
  • the nozzle 8 is capable of guiding the fluid toward the bucket 22 from the upstream side to the downstream side in the axial direction Da.
  • the plurality of nozzles 8 are provided in the circumferential direction Dc in a state sandwiched between the inner ring 6 and the outer ring 7 in the radial direction Dr.
  • the nozzle 8 of the present embodiment has an inner shroud ring 81, a wing portion 82, and an outer shroud ring 83.
  • the inner shroud ring 81 fixes the wing portion 82 to the inner ring 6 as shown in FIG.
  • welding is performed between the inner shroud ring 81 and the inner ring 6 in a state where the inner convex portion 811 is fitted in the inner ring nozzle fixing groove 62, thereby forming the welded portion 50. They are joined together.
  • the outer shroud ring 83 fixes the wing portion 82 to the outer ring 7 as shown in FIG.
  • the surface (inner peripheral surface) facing the inside of the outer shroud ring 83 in the radial direction Dr is integrated with the outer end of the wing portion 82 in the radial direction Dr.
  • On a surface (outer peripheral surface) facing the outside of the outer shroud ring 83 in the radial direction Dr an outer convex portion 831 that fits into the outer ring nozzle fixing groove 72 is formed.
  • welding is performed between the outer shroud ring 83 and the outer ring 7 in a state where the outer convex portion 831 is fitted in the outer ring nozzle fixing groove 72, thereby forming a welded portion 50. They are joined together.
  • the wing portion 82 extends in the radial direction Dr between the inner shroud ring 81 and the outer shroud ring 83, as shown in FIG.
  • the wing portion 82 is a member having a wing-shaped cross section when viewed from the radial direction Dr.
  • the wing portion 82 and the above-described moving blade 22 are arranged at positions overlapping each other when viewed from the axial direction Da.
  • the plurality of wings 82 are arranged at intervals in the circumferential direction Dc, as shown in FIG.
  • the annular projection 9 extends in the circumferential direction Dc along the outer ring 7.
  • the annular projecting portion 9 is configured such that the partition plate 3 is accommodated in the casing 4 and the outer ring is arranged so that the position in the axial direction Da overlaps with the moving blade 22 arranged downstream of the nozzle 8. 7 protrudes downstream in the axial direction Da.
  • the annular projection 9 is formed as a part integral with the outer ring 7.
  • the annular protruding portion 9 of the present embodiment projects not only on the downstream side in the axial direction Da but also on the outer side of the outer ring outer peripheral surface 73 of the outer ring 7 in the radial direction Dr.
  • the outer ring outer peripheral surface 73 is a surface (outer peripheral surface) of the outer ring 7 that faces outward in the radial direction Dr. Further, the annular projecting portion 9 also protrudes inward in the radial direction Dr from the inner peripheral surface 71 of the outer ring. When viewed from the axial direction Da, the annular projecting portion 9 projects to a position where the inner position in the radial direction Dr overlaps the outer shroud ring 83 but does not overlap the wing portion 82. Therefore, the annular protrusion 9 is formed in such a size as to cover the outer ring 7 when viewed from the downstream side in the axial direction Da.
  • the annular protrusion 9 has a protrusion outer peripheral surface 91, a protrusion upstream surface 92, a protrusion downstream surface 93, and a protrusion inner peripheral surface 94.
  • the outer peripheral surface 91 of the projecting portion is a curved surface of the annular projecting portion 9 that faces outward in the radial direction Dr.
  • the projecting portion outer peripheral surface 91 is formed outside the outer ring outer peripheral surface 73 in the radial direction Dr.
  • the protruding portion upstream surface 92 is a flat surface facing the upstream side in the axial direction Da outside the outer ring outer peripheral surface 73 in the radial direction Dr.
  • the protruding portion upstream surface 92 is formed on the upstream side in the axial direction Da with respect to the protruding portion outer peripheral surface 91.
  • a tapered surface 921 is formed at a corner formed by the projecting portion outer peripheral surface 91 and the projecting portion upstream surface 92.
  • the tapered surface 921 is inclined so as to face the upstream side in the axial direction Da and the outside in the radial direction Dr.
  • the protruding portion downstream surface 93 is a plane that faces the downstream side in the axial direction Da in the annular protruding portion 9.
  • the projecting portion downstream surface 93 is connected to the downstream end of the projecting portion outer peripheral surface 91 in the axial direction Da.
  • the protruding portion downstream surface 93 is a surface parallel to the protruding portion upstream surface 92 and faces the opposite side of the protruding portion upstream surface 92 in the axial direction Da.
  • the protruding portion inner peripheral surface 94 is a curved surface of the annular protruding portion 9 that faces inward in the radial direction Dr.
  • the downstream end of the projecting portion inner peripheral surface 94 in the axial direction Da is connected to the inside of the projecting portion downstream surface 93 in the radial direction Dr.
  • the protruding portion inner peripheral surface 94 is formed at a position spaced apart from an end surface formed at the tip of the bucket 22.
  • a plurality of fins 941 are provided on the inner peripheral surface 94 of the protrusion. Therefore, the protruding portion inner peripheral surface 94 faces the outer end surface of the rotor blade 22 in the radial direction Dr via the fins 941 with a slight gap therebetween.
  • the annular protrusion 9 also serves as a flow guide for guiding the direction in which the steam flows.
  • the annular partition plate 3 includes an upper upper partition plate 31, a lower lower partition plate 32, and an upper half partition plate 32 in the vertical direction Dv with respect to the axis Ar of the rotor 2. It has a fixing portion 33 for fixing the lower half 31 and the lower half partition plate 32.
  • the upper half partition plate 31 and the lower half partition plate 32 have an inner ring 6, an outer ring 7, a nozzle 8, and an annular projection 9, respectively.
  • the upper half partition plate 31 has a cross section orthogonal to the axis Ar in a semi-annular shape centered on the axis Ar.
  • the upper half partition plate 31 is opened downward in the vertical direction Dv so that the rotor 2 is fitted therein.
  • the upper half partition plate 31 has upper half partition plate division surfaces 311 at both ends in the circumferential direction Dc.
  • the upper half partition plate dividing surface 311 is a horizontal plane that faces downward in the vertical direction Dv.
  • the lower half partition plate 32 extends in the circumferential direction Dc.
  • the lower half partition plate 32 is fixed to the lower half casing 42 while being housed inside the lower half casing 42.
  • the cross section orthogonal to the axis Ar of the lower half partition plate 32 has a semi-annular shape about the axis Ar.
  • the lower half partition plate 32 is open upward in the vertical direction Dv so that the rotor 2 is fitted therein.
  • the lower half partition plate 32 has lower half partition plate division surfaces 321 at both ends in the circumferential direction Dc.
  • the lower half partition plate dividing surface 321 is a horizontal plane that faces upward in the vertical direction Dv.
  • the upper half partition plate 31 is fixed to the lower half partition plate 32 by the fixing portion 33 in a state of being placed above the vertical direction Dv. Thereby, the partition plate 3 is formed.
  • the fixing portions 33 are provided at two locations separated in the horizontal direction Dh.
  • the fixing portion 33 provided on one side in the horizontal direction Dh on the right side of the paper surface in FIG. 4 will be described as an example.
  • the fixed portion 33 on the other side in the horizontal direction Dh, the description of which is omitted, has the same configuration.
  • the fixing part 33 fixes the upper half partition plate 31 and the lower half partition plate 32 in a state where the upper half partition plate division surface 311 and the lower half partition plate division surface 321 are in contact with each other. Specifically, in the radial direction Dr, the annular projection 9 of the upper half partition plate 31 and the annular projection of the lower half partition plate 32 are located closer to the nozzle 8 than the outer peripheral surface 91 of the projection in the radial direction Dr. 9 is immovably fixed.
  • the fixing portion 33 of the present embodiment includes a bolt 331, a bolt insertion recess 332 formed in the upper half partition plate 31, and a bolt fixing portion 333 formed in the lower half partition plate 32.
  • the bolt insertion recess 332 is recessed in the vertical direction Dv from the outer peripheral surface (outer ring outer peripheral surface 73) of the upper half partition plate 31 toward the upper half partition plate dividing surface 311.
  • the bolt insertion recess 332 forms a bolt contact surface 332a that contacts the head of the bolt 331.
  • the bolt contact surface 332a is formed at a position separated from the upper half partition plate dividing surface 311 in the vertical direction Dv.
  • the bolt contact surface 332a is a plane parallel to the upper half partition plate dividing surface 311.
  • a bolt insertion hole 332b through which the screw portion of the bolt 331 can be inserted is formed in the bolt contact surface 332a.
  • the bolt insertion hole 332b penetrates the upper half partition plate 31 from the bolt contact surface 332a to the upper half partition plate dividing surface 311.
  • the bolt fixing portion 333 is a screw hole that is depressed from the lower half partition plate dividing surface 321.
  • the bolt fixing portion 333 can fix the bolt 331 by inserting a screw portion of the bolt 331.
  • the bolt fixing portion 333 is provided at a position closer to the outer peripheral surface of the outer shroud ring 83 than the outer peripheral surface 91 of the projecting portion in the radial direction Dr.
  • the bolt fixing portion 333 is formed such that the positions in the radial direction Dr and the axial direction Da coincide with the bolt insertion holes 332b.
  • a plurality of casing positioning recesses 45 that are depressed over the entire circumference are formed on the inner peripheral surface of the casing 4.
  • the annular protrusion 9 can be inserted into the casing positioning recess 45.
  • the casing positioning concave portion 45 defines the position of the partition plate 3 in the axial direction Da with respect to the casing 4.
  • the casing positioning recess 45 has a recess separation surface 451, a recess bottom surface 452, and a contact support surface 453.
  • the recess separation surface 451 extends perpendicularly from the inner peripheral surface of the casing 4.
  • the recess separation surface 451 is a flat surface facing the protrusion upstream surface 92.
  • the recess separation surface 451 is formed at a position spaced apart from the protruding portion upstream surface 92 in a state where the partition plate 3 is accommodated in the casing 4.
  • the bottom surface 452 of the concave portion is a surface that forms the bottom portion of the concave portion.
  • the concave bottom surface 452 faces the inside in the radial direction Dr.
  • the concave bottom surface 452 is a surface parallel to the inner peripheral surface of the casing 4.
  • the concave bottom surface 452 vertically extends from the outer end of the concave separation surface 451 in the radial direction Dr.
  • the concave bottom surface 452 is a surface facing the protrusion outer peripheral surface 91.
  • the concave bottom surface 452 is formed at a position spaced from the projecting portion outer peripheral surface 91 in a state where the partition plate 3 is accommodated in the casing 4.
  • the contact support surface 453 extends vertically from the inner peripheral surface of the casing 4.
  • the contact support surface 453 connects the inner peripheral surface of the casing 4 and the downstream end of the concave bottom surface 452 in the axial direction Da.
  • the contact support surface 453 faces the recess separation surface 451 in the casing positioning recess 45.
  • the contact support surface 453 is a plane parallel to the recess separation surface 451.
  • the contact support surface 453 faces the protruding portion downstream surface 93.
  • the contact support surface 453 is formed at a position where it comes into contact with the protruding portion downstream surface 93 in a state where the partition plate 3 is accommodated in the casing 4. That is, the contact support surface 453 is in contact with the annular protrusion 9 from the downstream side in the axial direction Da.
  • the annular protrusion 9 is formed integrally with the outer race 7 and protrudes from the outer race 7 toward the downstream side in the axial direction Da.
  • the partition plate 3 is configured such that the region outside the radial direction Dr is larger than the region inside the radial direction Dr where the nozzles 8 and the inner ring 6 are arranged so that the partition plate 3 has an arch shape when viewed from the radial direction Dr. Also has a shape protruding toward the downstream side in the axial direction Da.
  • the pressure on the downstream side in the axial direction Da with respect to the partition plate 3 becomes lower than the pressure on the upstream side due to the influence of the steam flowing inside.
  • a load is generated on the partition plate 3 so that the area inside the radial direction Dr curves toward the downstream side in the axial direction Da.
  • a region outside the radial direction Dr protrudes downstream in the axial direction Da.
  • the partition plate 3 is supported by the casing 4 in a state where the protruding portion downstream surface 93 is in contact with the contact support surface 453.
  • a compressive force acts on a region inside the partition plate 3 in the radial direction Dr. Even if a load is generated due to the pressure difference between the upstream side and the downstream side with respect to the partition plate 3, the compressive force resists the load.
  • the annular protrusion 9 protrudes from the outer ring 7 not only in the axial direction Da but also in the radial direction Dr. Therefore, when assembling the upper half casing 41 to the partition plate 3 accommodated in the lower half casing 42, the annular projection 9 contacts the upper half casing 41 first in the partition plate 3, and the upper half casing 41. Guide to As a result, the position of the annular projection 9 with respect to the casing 4 can be determined with high accuracy. Thereby, the annular projection 9 is reliably brought into contact with the contact support surface 453, and the deformation of the partition plate 3 can be suppressed with higher accuracy.
  • a tapered surface 921 is formed at a corner formed between the projecting portion upstream surface 92 and the projecting portion outer peripheral surface 91.
  • annular projecting portion 9 also projects from the outer ring 7 inward in the radial direction Dr. Further, fins 941 are provided on the inner peripheral surface 94 of the protruding portion so as to be in sliding contact with the tip of the bucket 22. Therefore, the annular protrusion 9 itself can serve as a flow guide.
  • the partition plate 3 since the partition plate 3 has a vertically divided structure, the assemblability of the partition plate 3 can be improved.
  • the upper partition plate 311 and the lower half partition plate split surface 321 are opened so that the upper partition plate 311 and the lower half partition plate partition surface 321 are opened.
  • the semi-partition plate 31 and the lower half-partition plate 32 are easily deformed.
  • the bolt fixing portion 333 is formed at a position closer to the outer peripheral surface of the outer shroud ring 83 than the outer peripheral surface 91 of the projecting portion in the radial direction Dr. Therefore, the upper half partition plate 31 and the lower half partition plate 32 are fixed at a position near the nozzle 8.
  • the thickness of the partition plate 3 is reduced. Therefore, the size of the casing 4 can be reduced as compared with the case where the partition plate 3 having no annular protrusion 9 is used.
  • the position of the annular protrusion 9 in the axial direction Da overlaps with the position of the bucket 22. Therefore, the annular protrusion 9 is formed by utilizing a space located outside the rotor blade 22 in the radial direction Dr.
  • the thickness of the region inside the radial direction Dr the region adjacent to the moving blade 22 in the axial direction Da
  • the nozzle 8 and the inner ring 6 are formed increases. Is suppressed.
  • the entire steam turbine 1 can be made compact. Even if the number of stages is increased to improve the efficiency of the steam turbine 1, an increase in the size of the steam turbine 1 as a whole can be suppressed.
  • the annular projection 9 is not limited to being formed integrally with the outer ring 7.
  • the annular projecting portion 9 may have a structure in which the projecting portion downstream surface 93 contacts the casing 4 while projecting downstream of the outer ring 7 in the axial direction Da. Therefore, the annular protrusion 9 may be formed by a member different from the outer ring 7 and then joined to the outer ring 7 by welding or the like.
  • the annular protrusion 9 is not limited to a structure in which the fin 941 is provided on the inner peripheral surface 94 of the protrusion.
  • the annular projection 9 is configured so as not to project inward of the radial direction Dr from the outer ring 7, and a flow guide provided with fins separately from the annular projection 9 is provided with the annular projection 9 and the rotor blade 22 in the radial direction Dr. And may be arranged between them.
  • the fixing portion 33 fixes the annular projection 9 of the upper half partition plate 31 and the annular projection 9 of the lower half partition plate 32 at a position closer to the nozzle 8 than the outer peripheral surface 91 of the projection in the radial direction Dr.
  • the present invention is not limited to such a structure.
  • the fixing portion 33 moves in the upper half at a position closer to the nozzle 8 than the outer peripheral surface of the outer ring 7 in the radial direction Dr.
  • the partition plate 31 and the lower half partition plate 32 may be fixed.
  • the fixing portion 33 is not limited to a structure in which the annular projection 9 of the upper half partition plate 31 and the annular projection 9 of the lower half partition plate 32 are fixed.
  • the fixing portion 33 may fix the outer ring 7 of the upper half partition plate 31 and the outer ring 7 of the lower half partition plate 32.
  • deformation can be suppressed while reducing the thickness in the axial direction.

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Abstract

タービンステータ（１０）は、周方向（Ｄｃ）に延びる内輪（６）と、内輪（６）に対して径方向（Ｄｒ）の外側に設けられ、周方向（Ｄｃ）に延びる外輪（７）と、内輪（６）と外輪（７）との間において周方向（Ｄｃ）に複数設けられ、軸方向（Ｄａ）の上流側から下流側に向かって流体を案内可能とされたノズル（８）と、外輪（７）から軸方向（Ｄａ）の下流側に突出し、外輪（７）に沿って周方向（Ｄｃ）に延びる環状突出部（９）とを有する仕切板（３）と、仕切板（３）を径方向（Ｄｒ）の外側から囲うとともに、環状突出部（９）に対して軸方向（Ｄａ）の下流側から接触する当接支持面（４５３）を有するケーシング（４）とを備える。

Description

タービンステータ、蒸気タービン、及び仕切板
　本発明は、タービンステータ、蒸気タービン、及び仕切板に関する。
　本願は、２０１８年９月２８日に日本に出願された特願２０１８－１８３１３８号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　蒸気タービンは、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を備えている。ロータは、軸線を中心として軸方向に延びるロータ軸と、ロータ軸の周りに複数配置された動翼とを有する。ケーシングには、ロータ周りに複数配置されたノズル（静翼）を有する仕切板が各動翼の上流側に固定されている。
　特許文献１には、ノズルの径方向の外側にノズルダイアフラム外輪（外輪）が設けられ、ノズルに対して径方向の内側にノズルダイアフラム内輪（内輪）が設けられたノズルダイアフラム（仕切板）が記載されている。このノズルダイアグラムは、半環状の部材が上下に組み合わされることで環状に形成されている。このようなノズルダイアフラムは、タービンロータを回転可能な状態で内部に収容している。複数のノズルダイアフラムは、ケーシング内に複数並んで設けられている。
特開２０１７－１５０３８６号公報
　ところで、蒸気タービンでは、内部を流れる蒸気によって、軸方向における仕切板の上流側と下流側とでの圧力差が生じる。この圧力差により、仕切板には、径方向の内側が軸方向の下流側に向かって撓むような負荷が生じる。このような負荷による仕切板の変形を抑えるために、仕切板では、軸方向に一定の厚みを確保することで強度を維持している。一方、仕切板が厚くなると、段数の増加に伴って、蒸気タービンのサイズも大きく増加してしまう懸念がある。そのため、仕切板では、軸方向の厚みを低減させつつ、変形を抑えることが望まれている。
　本発明は、軸方向の厚みを低減させつつ、変形を抑えることが可能なタービンステータ、蒸気タービン、及び仕切板を提供する。
　本発明の第一態様にタービンステータは、軸線を中心とする周方向に延びる内輪と、前記内輪に対して前記軸線を基準とする径方向の外側に設けられ、前記周方向に延びる外輪と、前記内輪と前記外輪との間において前記周方向に複数設けられ、前記軸線の延びる軸方向の上流側から下流側に向かって流体を案内可能とされたノズルと、前記外輪から前記軸方向の下流側に突出し、前記外輪に沿って前記周方向に延びる環状突出部とを有する仕切板と、前記仕切板を前記径方向の外側から囲うとともに、前記環状突出部に対して前記軸方向の下流側から接触する当接支持面を有するケーシングとを備える。
　このような構成によれば、外輪から突出した環状突出部によって、仕切板は、径方向から見た際にアーチ型となるように、径方向の外側の領域が下流側に突出したような形状となる。さらに、環状突出部が当接支持面に接触した状態で、仕切板はケーシングに支持されている。その結果、径方向における仕切板の内側の領域には圧縮力が作用する。仕切板に対して上流側と下流側との間の差圧によって負荷が生じても、この圧縮力が負荷に抗することで、仕切板では、径方向の内側の領域が軸方向の下流側に向かうような変形が抑えられる。このように、径方向の内側の領域の厚みを増加させることなく、差圧に対する仕切板の剛性を確保することができる。
　また、本発明の第二態様に係るタービンステータでは、前記環状突出部は、前記外輪において前記径方向の外側を向く外周面よりも前記径方向の外側に張り出していてもよい。
　このような構成によれば、仕切板の中で環状突出部が外輪よりも先にケーシングと当たり、ケーシングに対するガイドとなる。その結果、ケーシングに対する環状突出部の位置を高い精度で定めることができる。これにより、環状突出部を当接支持面に確実に接触させ、仕切板の変形をより高い精度で抑えることができる。
　また、本発明の第三態様に係るタービンステータでは、前記環状突出部は、前記径方向の外側を向く突出部外周面と、前記軸方向の上流側を向く突出部上流面とで形成される角部にテーパ面が形成されていてもよい。
　このような構成によれば、仕切板に対して上半ケーシングが組み付けられる際に、角部にケーシングの内周面に載ってしまい、環状突出部が嵌りづらくなってしまうことを防ぐことができる。これにより、仕切板とケーシングとが嵌らないといったように組立性が悪化してしまうことを抑えられる。
　また、本発明の第四態様に係るタービンステータでは、前記仕切板は、半環状をなし、鉛直方向の下方を向く水平面である上半仕切板分割面を前記周方向の両端に有する上半仕切板と、半環状をなし、前記上半仕切板分割面に当接可能な下半仕切板分割面を前記周方向の両端に有する下半仕切板と、前記径方向において、前記外輪の外周面及び前記環状突出部の外周面の少なくとも一方よりも前記ノズルに近い位置で、前記上半仕切板と前記下半仕切板とを移動不能に固定する固定部とを有していてもよい。
　このような構成によれば、上下分割構造を有することで仕切板の組立性を向上させることができる。また、上半仕切板と下半仕切板とは、径方向において、外輪の外周面及び環状突出部の外周面の少なくとも一方よりもノズルに近い位置で固定されている。その結果、仕切板に負荷が生じた際に、上半仕切板分割面と下半仕切板分割面との間の中でも、特に開口しやすい径方向の内側の領域を開きづらくすることができる。これにより、仕切板の変形量を抑えることができる。
　また、本発明の第五態様に係るタービンステータでは、前記環状突出部における前記径方向の内側を向く面には、フィンが設けられていてもよい。
　このような構成によれば、環状突出部自体にフローガイドの役目を果たさせることができる。
　また、本発明の第六態様に係る蒸気タービンは、前記タービンステータと、前記タービンステータ内で前記軸線を中心に回転可能とされたロータとを備える。
　このような構成によれば、仕切板の厚さが薄くなることで、コンパクト化を図ることができる。また、効率を向上させるために段数を増加させても、サイズの増加を抑えることができる。
　また、本発明の第七態様に係る仕切板は、軸線を中心とする周方向に延びる内輪と、前記内輪に対して前記軸線を中心とする径方向の外側に設けられ、前記周方向に延びる外輪と、前記内輪と前記外輪との間において前記周方向に複数設けられ、前記軸線の延びる軸方向の上流側から下流側に向かって流体を案内可能とされたノズルと、前記外輪から前記軸方向の下流側に突出し、前記外輪に沿って前記周方向に延びる環状突出部と有し、前記環状突出部は、前記外輪において前記径方向の外側を向く外周面よりも前記径方向の外側に張り出している。
　本発明によれば、軸方向の厚みを低減させつつ、変形を抑えることができる。
本発明の実施形態の蒸気タービンの断面図である。 本実施形態に係る蒸気タービン内部の要部断面を示す断面図である。 本実施形態に係る仕切板の要部断面を示す断面図である。 本実施形態に係る仕切板を軸方向から見た模式図である。
　以下、本発明の実施形態の蒸気タービン１について、図面を参照して詳細に説明する。
　蒸気タービン１は、図１に示すように、ロータ２と、タービンステータ１０とを備えている。
　ロータ２は、軸線Ａｒを中心として回転可能とされている。ロータ２は、軸線Ａｒを中心として軸方向Ｄａに延びているロータ軸２１と、このロータ軸２１に対する周方向Ｄｃに並んでロータ軸２１に固定されている複数の動翼２２とを有している。
　なお、以下では、軸線Ａｒが延びている方向が軸方向Ｄａとされる。軸線Ａｒを基準にした径方向が単に径方向Ｄｒとされる。径方向Ｄｒのうち、図１の紙面上下方向が鉛直方向Ｄｖとされる。また、図１の左右方向及び図４の左右方向が、鉛直方向Ｄｖと直交する水平方向Ｄｈとされる。また、軸線Ａｒを中心とするロータ２周りの方向が周方向Ｄｃとされる。
　タービンステータ１０は、軸線Ａｒを中心に回転可能な状態でロータ２を内部に収容している。タービンステータ１０は、仕切板３と、ケーシング４と、を有している。
　仕切板３は、ロータ２の外周側に配置されている。仕切板３は、軸線Ａｒを中心として環状をなしている。環状の仕切板３には、径方向Ｄｒにおける仕切板３の中間付近であって、ロータ２の動翼２２よりも軸方向Ｄａにおける上流側の位置に、周方向Ｄｃに並ぶ複数のノズル（静翼）８が設けられている。蒸気タービン１では、ロータ軸２１の外周側及び環状の仕切板３の中間付近の筒状の空間、言い換えると、動翼２２及びノズル８が配置されている空間が作動流体である蒸気が流れる蒸気流路となる。仕切板３の形状詳細の説明は後述する。
　ケーシング４は、仕切板３の外周側に配置されている。ケーシング４は、軸線Ａｒを中心として筒状をなしている。ケーシング４は、仕切板３を径方向Ｄｒの外側から囲っている。筒状のケーシング４は、ロータ２の軸線Ａｒを基準に上方の上半ケーシング４１と、下方の下半ケーシング４２とを有している。
　上半ケーシング４１は、周方向Ｄｃに延びている。上半ケーシング４１は、軸線Ａｒと直交する断面が、軸線Ａｒを中心とする半円環状をなしている。上半ケーシング４１は、ロータ２及び仕切板３が収容可能なように、鉛直方向Ｄｖの下方を向いて開口している。
　下半ケーシング４２は、周方向Ｄｃに延びている。下半ケーシング４２は、軸線Ａｒと直交する断面が、軸線Ａｒを中心とする半円環状をなしている。下半ケーシング４２の内径は、上半ケーシング４１の内径と同じ大きさで形成されている。下半ケーシング４２は、ロータ２及び仕切板３が収容可能なように、鉛直方向Ｄｖの上方を向いて開口している。下半ケーシング４２に対して上半ケーシング４１が鉛直方向Ｄｖの上方に載置され、分割面が互いに接触した状態で不図示のボルト３３１等の締結部材で固定される。これにより、ケーシング４が形成されている。
　図２から図４に示すように、仕切板３は、内輪６と、外輪７と、ノズル８と、環状突出部９とを有している。内輪６と、外輪７と、ノズル８と、環状突出部９とは、一体に成形されたり、溶接されて接合されていることで、一つの部材とされている。
　内輪６は、軸線Ａｒを中心として、周方向Ｄｃに延びている。内輪６において径方向Ｄｒの外側を向く面（外周面）である内輪外周面６１には、ノズル８が固定される。具体的には、内輪外周面６１には、ノズル８の一部が嵌り込む内輪ノズル固定溝６２が形成されている。内輪ノズル固定溝６２は、内輪外周面６１から径方向Ｄｒの内側に向かって凹むように形成された溝である。一方で、内輪６において径方向Ｄｒの内側を向く面（内周面）である内輪内周面６３には、ラビリンスシール６５を支持するためのシール支持溝６４が形成されている。シール支持溝６４は、内輪内周面６３から径方向Ｄｒの外側に向かって凹むように形成された溝である。即ち、シール支持溝６４は、径方向Ｄｒの内側に向かって開口している。ラビリンスシール６５は、例えば銅を含む合金等で形成されたシール部材である。ラビリンスシール６５は、ロータ軸２１の外周面との間をシールしている。
　外輪７は、ノズル８を挟み込むように、内輪６に対して径方向Ｄｒの外側に設けられている。外輪７は、軸線Ａｒを中心として、周方向Ｄｃに延びている。外輪７において径方向Ｄｒの内側を向く面（内周面）である外輪内周面７１には、ノズル８が固定される。具体的には、外輪内周面７１には、ノズル８の一部が嵌り込む外輪ノズル固定溝７２が形成されている。外輪ノズル固定溝７２は、外輪内周面７１から径方向Ｄｒの外側に向かって凹むように形成された溝である。
　ノズル８は、軸方向Ｄａの上流側から下流側に向かって動翼２２に向かって流体を案内可能とされている。ノズル８は、径方向Ｄｒにおいて、内輪６と外輪７との間に挟まれた状態で周方向Ｄｃに複数設けられている。本実施形態のノズル８は、内側シュラウドリング８１と、翼部８２と、外側シュラウドリング８３とを有している。
　内側シュラウドリング８１は、図２に示すように、翼部８２を内輪６に固定している。径方向Ｄｒにおける内側シュラウドリング８１の内側を向く面（内周面）には、内輪ノズル固定溝６２に嵌り込む内側凸部８１１が形成されている。図３に示すように、内側凸部８１１が内輪ノズル固定溝６２に嵌り込んだ状態で、内側シュラウドリング８１と内輪６との間に、溶接が施されることで溶接部５０が形成され、一体に接合されている。
　外側シュラウドリング８３は、図２に示すように、翼部８２を外輪７に固定している。径方向Ｄｒにおける外側シュラウドリング８３の内側を向く面（内周面）は、径方向Ｄｒにおける翼部８２の外側の端部と一体とされている。径方向Ｄｒにおける外側シュラウドリング８３の外側を向く面（外周面）には、外輪ノズル固定溝７２に嵌り込む外側凸部８３１が形成されている。図３に示すように、外側凸部８３１が外輪ノズル固定溝７２に嵌り込んだ状態で、外側シュラウドリング８３と外輪７との間に、溶接が施されることで溶接部５０が形成され、一体に接合されている。
　翼部８２は、図２に示すように、内側シュラウドリング８１と外側シュラウドリング８３との間を径方向Ｄｒに延びている。翼部８２は、径方向Ｄｒから見た際の断面形状が翼形をなす部材である。翼部８２と、上述の動翼２２とは、軸方向Ｄａから見て互いに重なる位置に配置されている。複数の翼部８２は、図４に示すように、周方向Ｄｃに間隔をあけて配置されている。
　環状突出部９は、外輪７に沿って周方向Ｄｃに延びている。環状突出部９は、図２に示すように、仕切板３がケーシング４に収容された状態で、軸方向Ｄａの位置がノズル８の下流側に配置された動翼２２と重なるように、外輪７から軸方向Ｄａの下流側に突出している。環状突出部９は、外輪７と一体の部品として成形されている。本実施形態の環状突出部９は、軸方向Ｄａの下流側だけでなく、外輪７における外輪外周面７３よりも径方向Ｄｒの外側に張り出している。外輪外周面７３は、外輪７において径方向Ｄｒの外側を向く面（外周面）である。さらに、環状突出部９は、外輪内周面７１よりも径方向Ｄｒの内側にも張り出している。環状突出部９は、軸方向Ｄａから見た際に、径方向Ｄｒの内側の位置が外側シュラウドリング８３と重なりつつ、翼部８２とは重ならない位置まで張り出している。したがって、環状突出部９は、軸方向Ｄａの下流側から見た際に外輪７を覆い隠すような大きさで形成されている。環状突出部９は、突出部外周面９１と、突出部上流面９２と、突出部下流面９３と、突出部内周面９４と、を有している。
　突出部外周面９１は、環状突出部９において、径方向Ｄｒの外側を向く湾曲面である。突出部外周面９１は、外輪外周面７３よりも径方向Ｄｒの外側に形成されている。
　突出部上流面９２は、外輪外周面７３よりも径方向Ｄｒの外側で、軸方向Ｄａの上流側を向く平面である。突出部上流面９２は、突出部外周面９１に対して軸方向Ｄａの上流側に形成されている。本実施形態では、突出部外周面９１と突出部上流面９２とによって形成される角部にテーパ面９２１が形成されている。テーパ面９２１は、軸方向Ｄａの上流側及び径方向Ｄｒの外側を向くように傾斜している。
　突出部下流面９３は、環状突出部９において、軸方向Ｄａの下流側を向く平面である。突出部下流面９３は、軸方向Ｄａにおける突出部外周面９１の下流側の端部と繋がっている。突出部下流面９３は、突出部上流面９２に対して平行な面であって、突出部上流面９２とは軸方向Ｄａの反対側を向く面である。
　突出部内周面９４は、環状突出部９において、径方向Ｄｒの内側を向く湾曲面である。軸方向Ｄａにおける突出部内周面９４の下流側の端部は、径方向Ｄｒにおける突出部下流面９３の内側と繋がっている。突出部内周面９４は、動翼２２の先端に形成された端面に対して、間隔が空く位置に形成されている。突出部内周面９４には、複数のフィン９４１が設けられている。したがって、突出部内周面９４は、径方向Ｄｒにおける動翼２２の外側の端面に対して、フィン９４１を介して、わずかな隙間を開けた状態で対向している。これにより、環状突出部９は、蒸気の流れる方向を案内するフローガイドの役割も果たしている。
　また、環状の仕切板３は、図４に示すように、ロータ２の軸線Ａｒを基準に鉛直方向Ｄｖの上方の上半仕切板３１と、下方の下半仕切板３２と、上半仕切板３１と下半仕切板３２とを固定する固定部３３とを有している。上半仕切板３１及び下半仕切板３２は、それぞれ内輪６、外輪７、ノズル８、及び環状突出部９を有している。
　上半仕切板３１は、軸線Ａｒと直交する断面が、軸線Ａｒを中心とする半円環状をなしている。上半仕切板３１は、ロータ２が嵌まり込むように、鉛直方向Ｄｖの下方を向いて開口している。上半仕切板３１は、周方向Ｄｃの両端に上半仕切板分割面３１１を有する。上半仕切板分割面３１１は、鉛直方向Ｄｖの下方を向く水平面である。
　下半仕切板３２は、周方向Ｄｃに延びている。下半仕切板３２は、下半ケーシング４２の内側に収容された状態で、下半ケーシング４２に固定されている。下半仕切板３２は、軸線Ａｒと直交する断面が、軸線Ａｒを中心とする半円環状をなしている。下半仕切板３２は、ロータ２が嵌まり込むように、鉛直方向Ｄｖの上方を向いて開口している。下半仕切板３２は、周方向Ｄｃの両端に下半仕切板分割面３２１を有する。下半仕切板分割面３２１は、鉛直方向Ｄｖの上方を向く水平面である。下半仕切板３２に対して上半仕切板３１が鉛直方向Ｄｖの上方に載置された状態で固定部３３によって固定される。これにより、仕切板３が形成されている。
　固定部３３は、水平方向Ｄｈに離れた二カ所にそれぞれ設けられている。ここでは、図４における紙面右側である水平方向Ｄｈの一方側に設けられた固定部３３を例に挙げて説明する。なお、説明を省略する水平方向Ｄｈの他方側の固定部３３も同様の構成を有している。
　固定部３３は、上半仕切板分割面３１１及び下半仕切板分割面３２１が互いに接触した状態で、上半仕切板３１及び下半仕切板３２を固定している。具体的には、固定部３３は、径方向Ｄｒにおいて、突出部外周面９１よりもノズル８に近い位置で、上半仕切板３１の環状突出部９と、下半仕切板３２の環状突出部９とを移動不能に固定している。本実施形態の固定部３３は、ボルト３３１と、上半仕切板３１に形成されたボルト挿入凹部３３２と、下半仕切板３２に形成されたボルト固定部３３３とを有する。
　ボルト挿入凹部３３２は、上半仕切板３１の外周面（外輪外周面７３）から上半仕切板分割面３１１に向かうように、鉛直方向Ｄｖに窪んでいる。ボルト挿入凹部３３２は、ボルト３３１の頭部と接触するボルト当接面３３２ａを形成している。ボルト当接面３３２ａは、上半仕切板分割面３１１から鉛直方向Ｄｖに離れた位置に形成されている。ボルト当接面３３２ａは、上半仕切板分割面３１１と平行な平面である。ボルト当接面３３２ａには、ボルト３３１のネジ部が挿通可能なボルト挿通孔３３２ｂが形成されている。ボルト挿通孔３３２ｂは、ボルト当接面３３２ａから上半仕切板分割面３１１まで上半仕切板３１を貫通している。
　ボルト固定部３３３は、下半仕切板分割面３２１から窪むネジ穴である。ボルト固定部３３３は、ボルト３３１のネジ部が挿入されることで、ボルト３３１を固定可能とされている。ボルト固定部３３３は、径方向Ｄｒにおいて、突出部外周面９１よりも外側シュラウドリング８３の外周面に近い位置に設けられている。ボルト固定部３３３は、径方向Ｄｒ及び軸方向Ｄａの位置が、ボルト挿通孔３３２ｂと一致するように形成されている。
　また、図２に示すように、ケーシング４の内周面には、全周にわたって窪むケーシング位置決め凹部４５が複数形成されている。ケーシング位置決め凹部４５は、環状突出部９が挿入可能とされている。これにより、ケーシング位置決め凹部４５は、ケーシング４に対する仕切板３の軸方向Ｄａの位置を定めている。ケーシング位置決め凹部４５は、凹部離間面４５１と、凹部底面４５２と、当接支持面４５３とを有している。
　凹部離間面４５１は、ケーシング４の内周面から垂直に延びている。凹部離間面４５１は、突出部上流面９２と対向する平面である。凹部離間面４５１は、ケーシング４内に仕切板３が収容された状態で、突出部上流面９２に対して間隔が空く位置に形成されている。
　凹部底面４５２は、凹部の底部分を形成する面である。凹部底面４５２は、径方向Ｄｒの内側を向いている。凹部底面４５２は、ケーシング４の内周面と平行な面である。凹部底面４５２は、径方向Ｄｒにおける凹部離間面４５１の外側の端部から垂直に延びている。凹部底面４５２は、突出部外周面９１と対向する面である。凹部底面４５２は、ケーシング４内に仕切板３が収容された状態で、突出部外周面９１に対して間隔が空く位置に形成されている。
　当接支持面４５３は、ケーシング４の内周面から垂直に延びている。当接支持面４５３は、ケーシング４の内周面と、軸方向Ｄａにおける凹部底面４５２の下流側の端部とを繋いでいる。当接支持面４５３は、ケーシング位置決め凹部４５において、凹部離間面４５１と対向している。当接支持面４５３は、凹部離間面４５１と平行な平面である。当接支持面４５３は、突出部下流面９３と対向している。当接支持面４５３は、ケーシング４内に仕切板３が収容された状態で、突出部下流面９３と接触する位置に形成されている。即ち、当接支持面４５３は、環状突出部９に対して軸方向Ｄａの下流側から接触している。
　上述したようなタービンステータ１０によれば、環状突出部９が外輪７と一体に形成されつつ、外輪７から軸方向Ｄａの下流側に向かって突出している。これにより、仕切板３は、径方向Ｄｒから見た際にアーチ型となるように、径方向Ｄｒの外側の領域が、ノズル８や内輪６が配置されている径方向Ｄｒの内側の領域よりも軸方向Ｄａの下流側に向かって突出した形状となる。ここで、蒸気タービン１では、内部を流れる蒸気の影響により、仕切板３に対して軸方向Ｄａの下流側の圧力が上流側の圧力よりも低くなる。仕切板３に対する上流側と下流側との間の差圧によって、径方向Ｄｒの内側の領域が軸方向Ｄａの下流側に向かって湾曲するように仕切板３には負荷が生じる。ところが、本実施形態の仕切板３では、径方向Ｄｒの外側の領域が軸方向Ｄａの下流側に突出している。さらに、突出部下流面９３が当接支持面４５３に接触した状態で、仕切板３はケーシング４に支持されている。その結果、径方向Ｄｒにおける仕切板３の内側の領域には圧縮力が作用する。仕切板３に対して上流側と下流側との間の差圧によって負荷が生じても、この圧縮力が負荷に抗することで、仕切板３では、径方向Ｄｒの内側の領域が軸方向Ｄａの下流側に向かうような変形が抑えられる。これにより、径方向Ｄｒの内側の領域の厚みを増加させることなく、差圧に対する仕切板３の剛性を確保することができる。したがって、仕切板３の軸方向Ｄａにおける厚みを低減しつつ、仕切板３の変形を抑えることができる。
　また、環状突出部９は、外輪７に対して軸方向Ｄａだけでなく径方向Ｄｒの外側にも突出している。そのため、下半ケーシング４２に収容された仕切板３に対して上半ケーシング４１を組み付ける際に、仕切板３の中で環状突出部９が最も先に上半ケーシング４１と当たり、上半ケーシング４１に対するガイドとなる。その結果、ケーシング４に対する環状突出部９の位置を高い精度で定めることができる。これにより、環状突出部９を当接支持面４５３に確実に接触させ、仕切板３の変形をより高い精度で抑えることができる。
　また、突出部上流面９２と突出部外周面９１との間に形成される角部にテーパ面９２１が形成されている。そのため、仕切板３に対して上半ケーシング４１が組み付けられる際に、この角部にケーシング４の内周面に載ってしまい、ケーシング位置決め凹部４５に環状突出部９が挿入されにくくなってしまうことを防ぐことができる。したがって、ケーシング位置決め凹部４５に環状突出部９が滑らかに挿入させることができる。これにより、仕切板３とケーシング４とが嵌らないといったように組立性が悪化してしまうことを抑えられる。
　さらに、環状突出部９は、外輪７に対して径方向Ｄｒの内側にも突出している。さらに、突出部内周面９４には、動翼２２の先端と摺接するフィン９４１が設けられている。そのため、環状突出部９自体にフローガイドの役目を果たさせることができる。
　また、仕切板３が上下分割構造とされていることで、仕切板３の組立性を向上させることができる。一方で、上下分割構造とされていることで、仕切板３に負荷が生じた場合には、上半仕切板分割面３１１と下半仕切板分割面３２１との間で開口するように、上半仕切板３１と下半仕切板３２とが変形しやすくなっている。ところが、ボルト固定部３３３は、径方向Ｄｒにおいて、突出部外周面９１よりも外側シュラウドリング８３の外周面に近い位置に形成されている。そのため、上半仕切板３１と下半仕切板３２とは、ノズル８に近い位置で固定される。これにより、仕切板３に負荷が生じた際に、上半仕切板分割面３１１と下半仕切板分割面３２１との間の中でも、特に開口しやすい径方向Ｄｒの内側の領域を開きづらくすることができる。その結果、仕切板３の変形量を抑えることができる。
　また、環状突出部９を有する仕切板３を用いることで、仕切板３の厚さが薄くなる。そのため、環状突出部９を有していない仕切板３を用いた場合に比べて、ケーシング４を小さくすることができる。特に、本実施形態では、軸方向Ｄａにおける環状突出部９の位置が動翼２２の位置と重なっている。したがって、動翼２２に対して径方向Ｄｒの外側に位置するスペースを利用して環状突出部９が形成されている。これにより、仕切板３の中でも、ノズル８や内輪６が形成されているような径方向Ｄｒの内側の領域（動翼２２に対して軸方向Ｄａに隣り合う領域）の厚みが増加してしまうことが抑えられる。その結果、蒸気タービン１全体としてコンパクト化を図ることができる。また、仮に、蒸気タービン１の効率を向上させるために段数を増加させても、蒸気タービン１全体としてのサイズの増加を抑えることができる。
（実施形態の他の変形例）
　以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。
　例えば、環状突出部９は、外輪７と一体に成形されていることに限定されるものではない。環状突出部９は、外輪７よりも軸方向Ｄａの下流側に突出しつつ、突出部下流面９３がケーシング４に対して接触する構造であればよい。したがって、環状突出部９は、外輪７とは別部材で成形された後に溶接等によって、外輪７に接合されてもよい。
　また、環状突出部９は、突出部内周面９４にフィン９４１が設けられる構造に限定されるものではない。例えば、環状突出部９を外輪７よりも径方向Ｄｒの内側に突出しない構造とし、環状突出部９とは別にフィンが設けられたフローガイドを、径方向Ｄｒにおける環状突出部９と動翼２２との間に配置してもよい。
　また、固定部３３は、径方向Ｄｒにおいて、突出部外周面９１よりもノズル８に近い位置で上半仕切板３１の環状突出部９と、下半仕切板３２の環状突出部９とを固定する構造に限定されるものではない。例えば、環状突出部９が外輪７に対して径方向Ｄｒの外側に突出していない構造の場合、固定部３３は、径方向Ｄｒにおいて、外輪７の外周面よりもノズル８に近い位置で上半仕切板３１と下半仕切板３２とを固定してもよい。また、固定部３３は、上半仕切板３１の環状突出部９と、下半仕切板３２の環状突出部９とを固定する構造に限定されるものではない。固定部３３は、上半仕切板３１の外輪７と、下半仕切板３２の外輪７とを固定してもよい。
　本発明によれば、軸方向の厚みを低減させつつ、変形を抑えることができる。
１     蒸気タービン
２     ロータ
２１   ロータ軸
２２   動翼
Ａｒ   軸線
Ｄａ   軸方向
Ｄｒ   径方向
Ｄｖ   鉛直方向
Ｄｈ   水平方向
Ｄｃ   周方向
１０   タービンステータ
３     仕切板
６     内輪
６１   内輪外周面
６２   内輪ノズル固定溝
６３   内輪内周面
６４   シール支持溝
６５   ラビリンスシール
７     外輪
７１   外輪内周面
７２   外輪ノズル固定溝
７３   外輪外周面
８     ノズル
８１   内側シュラウドリング
８１１ 内側凸部
８２   翼部
８３   外側シュラウドリング
８３１ 外側凸部
５０   溶接部
９     環状突出部
９１   突出部外周面
９２   突出部上流面
９２１ テーパ面
９３   突出部下流面
９４   突出部内周面
９４１ フィン
３１   上半仕切板
３１１ 上半仕切板分割面
３２   下半仕切板
３２１ 下半仕切板分割面
３３   固定部
３３１ ボルト
３３２ ボルト挿入凹部
３３２ａ      ボルト当接面
３３２ｂ      ボルト挿通孔
３３３ ボルト固定部
４     ケーシング
４１   上半ケーシング
４２   下半ケーシング
４５   ケーシング位置決め凹部
４５１ 凹部離間面
４５２ 凹部底面
４５３ 当接支持面

Claims (7)

  1. 　軸線を中心とする周方向に延びる内輪と、前記内輪に対して前記軸線を基準とする径方向の外側に設けられ、前記周方向に延びる外輪と、前記内輪と前記外輪との間において前記周方向に複数設けられ、前記軸線の延びる軸方向の上流側から下流側に向かって流体を案内可能とされたノズルと、前記外輪から前記軸方向の下流側に突出し、前記外輪に沿って前記周方向に延びる環状突出部とを有する仕切板と、
    　前記仕切板を前記径方向の外側から囲うとともに、前記環状突出部に対して前記軸方向の下流側から接触する当接支持面を有するケーシングとを備えるタービンステータ。
  2. 　前記環状突出部は、前記外輪において前記径方向の外側を向く外周面よりも前記径方向の外側に張り出している請求項１に記載のタービンステータ。
  3. 　前記環状突出部は、前記径方向の外側を向く突出部外周面と、前記軸方向の上流側を向く突出部上流面とで形成される角部にテーパ面が形成されている請求項２に記載のタービンステータ。
  4. 　前記仕切板は、
    　半環状をなし、鉛直方向の下方を向く水平面である上半仕切板分割面を前記周方向の両端に有する上半仕切板と、
    　半環状をなし、前記上半仕切板分割面に当接可能な下半仕切板分割面を前記周方向の両端に有する下半仕切板と、
    　前記径方向において、前記外輪の外周面及び前記環状突出部の外周面の少なくとも一方よりも前記ノズルに近い位置で、前記上半仕切板と前記下半仕切板とを移動不能に固定する固定部とを有する請求項１から請求項３の何れか一項に記載のタービンステータ。
  5. 　前記環状突出部における前記径方向の内側を向く面には、フィンが設けられている請求項１から請求項４の何れか一項に記載のタービンステータ。
  6. 　請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のタービンステータと、
    　前記タービンステータ内で前記軸線を中心に回転可能とされたロータとを備える蒸気タービン。
  7. 　軸線を中心とする周方向に延びる内輪と、
    　前記内輪に対して前記軸線を中心とする径方向の外側に設けられ、前記周方向に延びる外輪と、
    　前記内輪と前記外輪との間において前記周方向に複数設けられ、前記軸線の延びる軸方向の上流側から下流側に向かって流体を案内可能とされたノズルと、
    　前記外輪から前記軸方向の下流側に突出し、前記外輪に沿って前記周方向に延びる環状突出部と有し、
    　前記環状突出部は、前記外輪において前記径方向の外側を向く外周面よりも前記径方向の外側に張り出している仕切板。
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