DE112022003086T5

DE112022003086T5 - Drehmaschinen-gehäuseträgerstruktur und drehmaschine

Info

Publication number: DE112022003086T5
Application number: DE112022003086.0T
Authority: DE
Inventors: Makoto Kondo; Katsuhisa HAMADA
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2022-02-22
Filing date: 2022-12-13
Publication date: 2024-03-28
Also published as: KR20240026306A; JPWO2023162412A1; CN117795178A; WO2023162412A1

Abstract

Gemäß einer Ausführungsform sieht die vorliegende Erfindung eine Drehmaschinen-Gehäuseträgerstruktur vor, die umfasst: ein Gehäuse; eine eingebaute Komponente, die innerhalb eines Innenraums des Gehäuses an einer Seitenfläche eines Rotors angeordnet ist und die von dem Gehäuse getragen wird; einen Vorsprungsabschnitt, der so vorgesehen ist, dass er seitlich außerhalb des Gehäuses von einer Seite des Gehäuses vorsteht; und einen Trägerabschnitt, der den Vorsprungsabschnitt seitlich außerhalb des Gehäuses trägt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Drehmaschinen-Gehäuseträgerstruktur und eine Drehmaschine.
Diese vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität basierend auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2022-025876 , die am 22. Februar 2022 in Japan eingereicht wurde und deren Inhalt hier durch Verweis aufgenommen wird.
Stand der Technik
Bei einer Drehmaschine wie beispielsweise einer Dampfturbine oder einer Gasturbine ist in einem Gehäuse, in dem ein Drehelement (Rotor oder Drehschaufel) und ein stationäres Element (Schaufelring oder Statorschaufel) aufgenommen sind, ein als ein Katzenfuß bezeichneter Vorsprungsabschnitt vorgesehen, und es ist bekannt, dass das Gehäuse via den Vorsprungsabschnitt (Katzenfuß) getragen wird. Insbesondere wird ein Trägerelement, das als ein Gehäuseträger bezeichnet wird, auf dem Boden aufgerichtet, und das Gehäuse wird getragen, indem ein Vorsprungsabschnitt auf einer Trägerschnittstellenfläche des Gehäuseträgers platziert wird (siehe zum Beispiel PTL 1).
Zitatliste
Patentliteratur
[PTL 1] Japanisches Patent Nr. 4410651
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Bei einer Drehmaschine, die unter einer hohen Temperatur betrieben wird, wie beispielsweise einer Dampfturbine oder einer Gasturbine, treten während Betrieb der Turbine verschiedene thermische Verformungen auf. Wenn beispielsweise ein Gehäuse so verformt wird, dass es sich aufgrund von thermischer Verformung während Betrieb der Dampfturbine in einer vertikalen Richtung verzieht, bewegt sich auch eine eingebaute Komponente wie beispielsweise ein Schaufelring, der von dem Gehäuse getragen wird, innerhalb des Gehäuses auf und ab. Infolgedessen kommt das Gehäuse aufgrund einer vertikalen Verschiebungsdifferenz mit einem Rotor in Kontakt mit Dichtungsrippen, oder umgekehrt wird ein Spiel zu groß, so dass Wellenschwingung oder Leistungsverschlechterung auftreten kann. Daher ist es bevorzugt, eine vertikale Verschiebungsdifferenz zwischen der eingebauten Komponente und dem Rotor zu reduzieren.
In Hinblick auf die obigen Umstände besteht eine Aufgabe mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darin, eine vertikale Verschiebungsdifferenz zwischen einer eingebauten Komponente und einem Rotor in einer Drehmaschine zu reduzieren.
Lösung für das Problem

(1) Eine Drehmaschinen-Gehäuseträgerstruktur gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Gehäuse, eine eingebaute Komponente, die innerhalb eines Innenraums des Gehäuses an einer Seitenfläche eines Rotors angeordnet ist und die von dem Gehäuse getragen wird, einen Vorsprungsabschnitt, der vorgesehen ist, um seitlich außerhalb des Gehäuses von einem seitlichen Seitenabschnitt des Gehäuses vorzustehen, und einen Trägerabschnitt, der den Vorsprungsabschnitt seitlich außerhalb des Gehäuses trägt.
(2) Eine Drehmaschine gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst die Drehmaschinen-Gehäuseträgerstruktur gemäß der obigen Konfiguration in (1); und den Rotor.

Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann eine vertikale Verschiebungsdifferenz zwischen einer eingebauten Komponente und einem Rotor in einer Drehmaschine reduziert werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen

1 ist ein schematisches Diagramm, das eine Dampfturbine als ein Beispiel einer Drehmaschine zeigt.
2 ist ein schematisches Diagramm, das ein Aussehen einer Dampfturbine gemäß einigen Ausführungsformen bei Betrachtung von einer Seitenfläche zeigt.
3A ist ein schematisches Diagramm, das einen Querschnitt einer Hochdruckturbine bei Betrachtung von oben als ein Beispiel einer Dampfturbine gemäß einigen Ausführungsformen zeigt.
3B ist ein schematisches Diagramm, das einen Querschnitt einer Hoch- und Mitteldruckturbine bei Betrachtung von oben als ein weiteres Beispiel der Dampfturbine gemäß einigen Ausführungsformen zeigt.
4 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie IV-IV von 3A.
5 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie V-V von 3A.
6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Trägerstruktur für eine Drehmaschinen-Gehäuseträgerstruktur in dem Stand der Technik zeigt. Beschreibung von Ausführungsformen

Nachstehend werden einige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Als Ausführungsformen beschriebene oder in den Zeichnungen dargestellte Abmessungen, Materialien, Formen, relative Anordnungen und dergleichen von Komponenten sind nicht dazu bestimmt, den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken, sondern sind lediglich erläuternde Beispiele.
Zum Beispiel stellt ein Ausdruck, der eine relative oder absolute Anordnung darstellt, wie beispielsweise „in einer bestimmten Richtung“, „entlang einer bestimmten Richtung“, „parallel“, „senkrecht“, „Mitte“, „konzentrisch“ oder „koaxial“, nicht streng nur eine solche Anordnung dar, sondern auch eine Toleranz oder einen um einen Winkel oder eine Distanz relativ verschobenen Zustand, soweit die gleiche Funktion erhalten werden kann.
Zum Beispiel stellen Ausdrücke, wie beispielsweise „identisch“, „gleich“ und „homogen“, die angeben, dass sich Dinge in einem gleichen Zustand befinden, nicht streng nur den gleichen Zustand dar, sondern auch eine Toleranz oder einen Zustand, in dem es einen Unterschied gibt, soweit die gleiche Funktion erhalten werden kann.
Zum Beispiel stellt ein Ausdruck, der eine Form, wie beispielsweise eine viereckige Form oder eine zylindrische Form, darstellt, nicht nur eine Form, wie beispielsweise eine viereckige Form oder eine zylindrische Form, in einem geometrisch strengen Sinne dar, sondern auch eine Form einschließlich eines ungleichmäßigen Abschnitts, eines Abschrägungsabschnitts und dergleichen innerhalb eines Bereichs, in dem der gleiche Effekt erhalten werden kann.
Indessen sind die Ausdrücke „versehen mit“, „vorbereitet mit“ „umfassen“, „enthalten“ oder „aufweisen“ einer Komponente keine ausschließenden Ausdrücke, die das Vorhandensein anderer Komponenten ausschließen.
(Dampfturbine 100)
1 ist ein schematisches Diagramm, das eine Dampfturbine als ein Beispiel einer Drehmaschine zeigt. Eine Dampfturbine 100 als ein Beispiel der Drehmaschine ist mit einem Rotor 3, der sich entlang einer Richtung einer Achse AX erstreckt, einem Gehäuse 2, das den Rotor 3 von einer Außenumfangsseite abdeckt, einem Gleitlager 4A, das ein Wellenende 11 des Rotors 3 um die Achse AX drehbar lagert, und einem Drucklager 4B versehen.
Der Rotor 3 enthält eine Drehwelle 1, die sich entlang der Achse AX erstreckt, und mehrere Drehschaufeln 30, die an einer Außenumfangsfläche der Drehwelle 1 vorgesehen sind. Die mehreren Drehschaufeln 30 sind in einem regelmäßigen Abstand in einer Umfangsrichtung der Drehwelle 1 angeordnet. Reihen der mehreren Drehschaufeln 30 sind ebenfalls in einem regelmäßigen Abstand in der Richtung der Achse AX angeordnet. Die Drehschaufel 30 enthält einen Drehschaufelhauptkörper 31 und eine Drehschaufelabdeckung 34. Der Drehschaufelhauptkörper 31 steht zu einer Radialaußenseite hin von einer Außenumfangsfläche des Rotors 3 vor. Der Drehschaufelhauptkörper 31 weist einen tragflächenförmigen Querschnitt bei Betrachtung aus einer Radialrichtung auf. Die Drehschaufelabdeckung 34 ist an einem Spitzenabschnitt (Endabschnitt von Radialaußenseite) des Drehschaufelhauptkörpers 31 vorgesehen.
Ein Gehäuse 2 weist eine im Wesentlichen rohrförmige Form auf, die den Rotor 3 von der Außenumfangsseite abdeckt. Auf einer Seite des Gehäuses 2 ist in der Richtung der Achse AX ein Dampfzufuhrrohr 12 zum Ansaugen von Dampf S vorgesehen. Auf der anderen Seite des Gehäuses 2 ist in der Richtung der Achse AX ein Dampfabgaberohr 13 zum Abgeben des Dampfes S vorgesehen. Der Dampf strömt von der einen Seite zu der anderen Seite in der Richtung der Achse AX innerhalb des Gehäuses 2. Bei der folgenden Beschreibung wird eine Richtung, in der Dampf strömt, einfach als eine „Strömungsrichtung“ bezeichnet. Des Weiteren wird eine Seite, an der sich das Dampfzufuhrrohr 12 bei Betrachtung von dem Dampfabgaberohr 13 befindet, als eine Stromaufwärtsseite in der Strömungsrichtung bezeichnet, und eine Seite, an der sich das Dampfabgaberohr 13 bei Betrachtung von dem Dampfzufuhrrohr 12 befindet, wird als eine Stromabwärtsseite in der Strömungsrichtung bezeichnet.
Reihen mehrerer Statorschaufeln 20 sind an einer Innenumfangsfläche des Gehäuses 2 vorgesehen. Die Statorschaufel 20 enthält einen Statorschaufel-Hauptkörper 21 und eine Statorschaufelabdeckung 22. Der Statorschaufel-Hauptkörper 21 ist ein schaufelförmiges Element, das an einem Schaufelring (Schaufelring 212, einem Hochdruckturbinen-Schaufelring 222 und einem Mitteldruckturbinen-Schaufelring 232) angebracht ist, der später beschrieben wird. Ferner ist die Statorschaufelabdeckung 22 an einem Spitzenabschnitt (Endabschnitt von Radialinnenseite) des Statorschaufel-Hauptkörpers 21 vorgesehen. Wie bei der Drehschaufel 30 sind die mehreren Statorschaufeln 20 entlang der Umfangsrichtung und der Richtung der Achse AX auf der Innenumfangsfläche angeordnet. Die Drehschaufeln 30 sind so angeordnet, dass sie in Bereiche zwischen den mehreren benachbarten Statorschaufeln 20 eintreten. Das heißt, die Statorschaufel 20 und die Drehschaufel 30 erstrecken sich in einer Richtung, die sich mit der Strömungsrichtung des Dampfes schneidet (Radialrichtung in Bezug auf die Achse AX) .
In der folgenden Beschreibung wird die Erstreckungsrichtung des Rotors 3, das heißt, die Richtung der Achse AX, einfach als eine Axialrichtung bezeichnet. Darüber hinaus wird in der folgenden Beschreibung die Radialrichtung in Bezug auf die Achse AX auch einfach als eine Radialrichtung bezeichnet, und die Umfangsrichtung in Bezug auf die Achse AX wird auch einfach als eine Umfangsrichtung bezeichnet.
2 ist ein schematisches Diagramm, das ein Aussehen der Dampfturbine 100 gemäß einigen Ausführungsformen, bei Betrachtung von einer Seitenfläche zeigt. In 2 sind der Rotor 3 und das Gleitlager 4A nicht gezeigt. Wie in 2 gezeigt, ist bei der Dampfturbine 100 gemäß einigen Ausführungsformen das Gehäuse 2 in einen oberen und einen unteren Teil unterteilt, wobei die obere Hälfte ein oberer Gehäusehalbabschnitt 2U ist und die untere Hälfte ein unterer Gehäusehalbabschnitt 2L ist. Der obere Gehäusehalbabschnitt 2U und der untere Gehäusehalbabschnitt 2L sind eben-symmetrisch in Bezug auf eine horizontale Unterteilungsfläche Sd, die sich in einer horizontalen Ebene ausbreitet (ein Rohrabschnitt ist jedoch ausgeschlossen). Der obere Gehäusehalbabschnitt 2U weist einen halbzylindrischen oberen Gehäusehälftenhauptkörper 21U und einen oberen Flanschhalbabschnitt 23U, der von einer Endkante des oberen Gehäusehälftenhauptkörpers 21U nach außen vorsteht, auf. Ähnlich enthält der untere Gehäusehalbabschnitt 2U einen halbzylindrischen unteren Gehäusehälftenhauptkörper 21L und einen unteren Flanschhalbabschnitt 23L, der von einer Endkante des unteren Gehäusehälftenhauptkörpers 21L nach außen vorsteht. Der obere Gehäusehalbabschnitt 2U und der untere Gehäusehalbabschnitt 2L werden durch Schrauben, Muttern und dergleichen, die nicht dargestellt sind, in einem Zustand festgemacht und fixiert, in dem eine untere Fläche des oberen Flanschhalbabschnitts 23U und eine obere Fläche des unteren Flanschhalbabschnitts 23L innerhalb der horizontalen Unterteilungsfläche Sd miteinander in Kontakt gebracht werden.
Bei der Dampfturbine 100 gemäß einigen Ausführungsformen ist in dem Gehäuse 2 ein Vorsprungsabschnitt 24 so gebildet, dass er seitlich außerhalb (radial außerhalb) des Gehäuses 2 von einem seitlichen Seitenabschnitt des Gehäuses 2 vorsteht. Bei dem in 2 gezeigten Beispiel sind beispielsweise zwei Vorsprungsabschnitte 24, die in der Richtung der Erstreckungsachse AX voneinander beabstandet sind, jeweils an einer seitlichen Außenseite einer Seite und an einer seitlichen Außenseite der anderen Seite des oberen Gehäusehalbabschnitts 2U vorgesehen.
Bei der Dampfturbine 100 gemäß einigen Ausführungsformen wird jeder der vier Vorsprungsabschnitte 24 via einen äußeren Trägerabschnitt 27 von einem Turbinensockel 29 getragen, so dass das Gehäuse 2 von dem Turbinensockel 29 getragen wird.
Der Dampf S wird via das Dampfzufuhrrohr 12 auf der Stromaufwärtsseite in das wie oben beschrieben konfigurierte Gehäuse 2 zugeführt. Während er den Innenraum des Gehäuses 2 passiert, passiert der Dampf S abwechselnd einen Strömungsweg, der aus der Statorschaufel 20 und der Drehschaufel 30 besteht. Die Statorschaufel 20 richtet einen Strom des Dampfes S gerade, und der gerade gerichtete Dampf S drückt auf die Drehschaufel 30, um eine Drehkraft auf den Rotor 3 auszuüben. Die Drehkraft des Rotors 3 wird von dem Wellenende 11 abgegriffen und dazu verwendet, eine externe Vorrichtung (Generator oder dergleichen) anzutreiben. Wenn sich der Rotor 3 dreht, wird der Dampf S zu einer nachfolgenden Vorrichtung (Kondensator oder dergleichen) hin durch das Dampfabgaberohr 13 auf der Stromabwärtsseite abgegeben.
Das Gleitlager 4A trägt eine Last, die in der Radialrichtung in Bezug auf die Achse AX wirkt. Die Gleitlager 4A sind nacheinander an beiden Enden des Rotors 3 vorgesehen. Das Drucklager 4B trägt eine Last, die in der Richtung der Achse AX wirkt. Das Drucklager 4B ist nur in einem Endabschnitt auf der Stromaufwärtsseite des Rotors 3 vorgesehen.
3A ist ein Diagramm, das einen schematischen Querschnitt einer Hochdruckturbine 100HP, bei Betrachtung von oben als ein Beispiel der Dampfturbine 100 gemäß einigen Ausführungsformen zeigt, und ist ein Diagramm, das einer Querschnittsansicht entlang Linie III-III in 2 entspricht.
3B ist ein Diagramm, das einen schematischen Querschnitt einer Hoch- und Mitteldruckturbine 100HIP, bei Betrachtung von oben als ein weiteres Beispiel der Dampfturbine 100 gemäß einigen Ausführungsformen zeigt, und ist ein Diagramm, das einer Querschnittsansicht entlang Linie III-III in 2 entspricht.
4 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie IV-IV von 3A.
5 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie V-V von 3A.
Darüber hinaus ist in 3A bis 5 die Beschreibung des Rotors 3 und der an dem Rotor 3 angebrachten Drehschaufel 30 nicht gezeigt.
In der folgenden Beschreibung wird eine Turbine in einem Fall, in dem die in 3A gezeigte Hochdruckturbine 100HP und die in 3B gezeigte Hoch- und Mitteldruckturbine 100HIP nicht besonders unterschieden werden, oder in einem Fall, in dem die in 3B gezeigte Hochdruckturbine 100HP und die Hoch- und Mitteldruckturbine 100HIP gemeinsam bezeichnet werden, einfach als eine Dampfturbine 100 bezeichnet.
Wie in 3A bis 5 gezeigt, ist die Dampfturbine 100 gemäß einigen Ausführungsformen in einem Innenraum 203 des Gehäuses 2 an einer Seitenfläche des Rotors 3 angeordnet und mit einer eingebauten Komponente 200 versehen, die von dem Gehäuse 2 getragen wird.
Bei der Dampfturbine 100 gemäß einigen in 3A bis 5 gezeigten Ausführungsformen ist das Gehäuse 2 ein Außengehäuse 201.
(Hochdruckturbine 100HP)
Bei der in 3A gezeigten Hochdruckturbine 100HP sind ein Innengehäuse 211, der Schaufelring 212 und ein Dummy-Ring 213 als die eingebaute Komponente 200 vorgesehen, die in dem Innenraum 203 des Gehäuses 2 (Außengehäuse 201) angeordnet ist.
Die in 3A gezeigte Hochdruckturbine 100HP ist mit einer einlassseitigen Innenstopfbuchse 214 und einer auslassseitigen Innenstopfbuchse 215 versehen. Bei der in 3A gezeigten Hochdruckturbine 100HP sind die einlassseitige Innenstopfbuchse 214 und die auslassseitige Innenstopfbuchse 215 jeweils an einer Öffnung eines stromaufwärtigen Endabschnitts und eines stromabwärtigen Endabschnitts des Gehäuses 2 (Außengehäuse 201) befestigt.
Im Allgemeinen sind die einlassseitige Innenstopfbuchse 214 und die auslassseitige Innenstopfbuchse 215, die in der in 3A gezeigten Hochdruckturbine 100HP enthalten sind, auch in der eingebauten Komponente des Gehäuses 2 enthalten, aber in der vorliegenden Spezifikation wird die in dem Innenraum 203 des Außengehäuses 201 angeordnete eingebaute Komponente einfach als eine eingebaute Komponente 200 bezeichnet. In der vorliegenden Spezifikation enthält die eingebaute Komponente 200 nicht die einlassseitige Innenstopfbuchse 214 und die auslassseitige Innenstopfbuchse 215.
Darüber hinaus weist die in 3A gezeigte Hochdruckturbine 100HP eine einlassseitige Außenstopfbuchse 216 auf, die an dem stromaufwärtigen Endabschnitt des Gehäuses 2 angebracht ist, und eine auslassseitige Außenstopfbuchse 217, die an dem stromabwärtigen Endabschnitt des Gehäuses 2 angebracht ist.
In der in 3A gezeigten Hochdruckturbine 100HP enthält das Innengehäuse 211 einen oberen Innengehäuse-Halbabschnitt 211U und einen unteren Innengehäuse-Halbabschnitt 211L, wie in 4 gezeigt. Der oberen Innengehäuse-Halbabschnitt 211U und der unteren Innengehäuse-Halbabschnitt 211L sind durch ein Befestigungselement (nicht gezeigt), wie beispielsweise eine Schraube, verbunden.
Der in 4 gezeigte obere Innengehäuse-Halbabschnitt 211U weist einen Innengehäuse-Vorsprungsabschnitt 211P auf, der horizontal in Richtung der Radialaußenseite um die Achse AX vorsteht.
Bei der in 3A gezeigten Hochdruckturbine 100HP hält das Innengehäuse 211 den Schaufelring 212 und den Dummy-Ring 213 an einer Radialinnenseite.
Bei der in 3A gezeigten Hochdruckturbine 100HP enthält der Schaufelring 212 einen oberen Schaufelring-Halbabschnitt 212U und einen unteren Schaufelring-Halbabschnitt 212L, wie in 4 gezeigt. Der obere Schaufelring-Halbabschnitt 212U und der untere Schildring-Halbabschnitt 212L sind durch ein Befestigungselement (nicht gezeigt), wie beispielsweise eine Schraube, miteinander verbunden.
Der in 4 gezeigte obere Schaufelring-Halbabschnitt 212U weist einen Schaufelring-Vorsprungsabschnitt 212P auf, der horizontal in Richtung der Radialaußenseite um die Achse AX vorsteht.
Bei der in 3A gezeigten Hochdruckturbine 100HP ist in dem unteren Gehäusehalbabschnitt 2L des Außengehäuses 201 ein Innenträgerabschnitt 25 zum Tragen der eingebauten Komponente 200 gebildet, der in der Nähe der horizontalen Unterteilungsfläche Sd radial nach innen vorsteht.
In dem in 3A gezeigten Beispiel sind beispielsweise zwei Innenträgerabschnitte 25, die in der Richtung der Erstreckungsachse AX voneinander beabstandet sind, an einer seitlichen Innenseite (Radialinnenseite) einer Seite beziehungsweise an einer seitlichen Innenseite der anderen Seite des unteren Gehäusehalbabschnitts 2L vorgesehen.
Der Innenträgerabschnitt 25 trägt den Innengehäuse-Vorsprungsabschnitt 211P oder den Schaufelring-Vorsprungsabschnitt 212P von unten, während eine obere Fläche 25a des Innenträgerabschnitts 25 mit einer unteren Fläche des Innengehäuse-Vorsprungsabschnitts 211P oder des Schaufelring-Vorsprungsabschnitts 212P in Kontakt kommt.
(Hoch- und Mitteldruckturbine 100HIP)
Bei der in 3B gezeigten Hoch- und Mitteldruckturbine 100HIP sind ein Hochdruckturbinen-Innengehäuse 221, der Hochdruckturbinen-Schaufelring 222, ein erster Dummy-Ring 223 und der Mitteldruckturbinen-Schaufelring 232, die in dem Innenraum 203 des Gehäuses 2 (Außengehäuse 201) angeordnet sind, als die eingebaute Komponente 200 vorgesehen.
Die in 3B gezeigte Hoch- und Mitteldruckturbine 100HIP enthält einen zweiten Dummy-Ring 228, eine hochdruckseitige Innenstopfbuchse 224 und eine mitteldruckseitige Innenstopfbuchse 235. Bei der in 3B gezeigten Hoch- und Mitteldruckturbine 100HIP sind der zweite Dummy-Ring 228, die hochdruckseitige Innenstopfbuchse 224 und die mitteldruckseitige Innenstopfbuchse 235 an der Öffnung des stromaufwärtigen Endabschnitts und des stromabwärtigen Endabschnitts des Gehäuses 2 (Außengehäuse 201) befestigt.
Im Allgemeinen sind der zweite Dummy-Ring 228, die hochdruckseitige Innenstopfbuchse 224 und die mitteldruckseitige Innenstopfbuchse 235, die in der in 3B gezeigten Hoch- und Mitteldruckturbine 100HIP enthalten sind, auch in der eingebauten Komponente des Gehäuses 2 enthalten, aber in der vorliegenden Spezifikation, wie oben beschrieben, wird die in dem Innenraum 203 des Außengehäuses 201 angeordnete eingebaute Komponente einfach als die eingebaute Komponente 200 bezeichnet. In der vorliegenden Spezifikation wird angenommen, dass die eingebaute Komponente 200 nicht den zweiten Dummy-Ring 228, die hochdruckseitige Innenstopfbuchse 224 und die mitteldruckseitige Innenstopfbuchse 235 enthält.
Ferner sind in der in 3B gezeigten Hoch- und Mitteldruckturbine 100HIP eine hochdruckseitige Außenstopfbuchse 226, die an einem Endabschnitt des mit einem Hochdruckturbinenabschnitt versehenen Gehäuses 2 befestigt ist, und eine mitteldruckseitige Außenstopfbuchse 237, die an dem anderen Endabschnitt des mit einem Mitteldruckturbinenabschnitt versehenen Gehäuses 2 befestigt ist, enthalten.
Bei der in 3B gezeigten Hoch- und Mitteldruckturbine 100HIP enthält das Hochdruckturbinen-Innengehäuse 221 einen oberen Innengehäuse-Halbabschnitt 221U und einen unteren Innengehäuse-Halbabschnitt 221L, ähnlich wie das Innengehäuse 211 der in 4 gezeigten Hochdruckturbine 100HP. Der oberen Innengehäuse-Halbabschnitt 221U und der unteren Innengehäuse-Halbabschnitt 221L sind durch ein Befestigungselement (nicht gezeigt), wie beispielsweise eine Schraube, verbunden.
Der obere Innengehäuse-Halbabschnitt 221U weist einen Innengehäuse-Vorsprungsabschnitt 221P auf, der horizontal in Richtung der Radialaußenseite um die Achse AX vorsteht.
Bei der in 3B gezeigten Hoch- und Mitteldruckturbine 100HIP sind zwei Innengehäuse-Vorsprungsabschnitte 221P, die in der Richtung der Erstreckungsachse AX voneinander beabstandet sind, an einer seitlichen Außenseite einer Seite (Radialaußenseite) beziehungsweise an einer seitlichen Außenseite der anderen Seite des oberen Innengehäuse-Halbabschnitts 221U vorgesehen.
Bei der in 3B gezeigten Hoch- und Mitteldruckturbine 100HIP hält das Hochdruckturbinen-Innengehäuse 221 den Hochdruckturbinen-Schaufelring 222 und den ersten Dummy-Ring 223 auf der Radialinnenseite.
Bei der in 3B gezeigten Hoch- und Mitteldruckturbine 100HIP enthält der Hochdruckturbinen-Schaufelring 222 einen oberen Schaufelring-Halbabschnitt 222U und einen unteren Schaufelring-Halbabschnitt 222L, ähnlich wie der Schaufelring 212 der in 4 gezeigten Hochdruckturbine 100HP. Der obere Schaufelring-Halbabschnitt 222U und der untere Schildring-Halbabschnitt 222L sind durch ein Befestigungselement (nicht gezeigt), wie beispielsweise eine Schraube, miteinander verbunden.
Der obere Schaufelring-Halbabschnitt 222U weist einen Schaufelring-Vorsprungsabschnitt 222P auf, der horizontal in Richtung der Radialaußenseite um die Achse AX vorsteht.
Bei der in 3B gezeigten Hoch- und Mitteldruckturbine 100HIP enthält der Mitteldruckturbinen-Schaufelring 232 einen oberen Schaufelring-Halbabschnitt 232U und einen unteren Schaufelring-Halbabschnitt 232L, ähnlich wie der Schaufelring 212 der in 4 gezeigten Hochdruckturbine 100HP. Der obere Schaufelring-Halbabschnitt 232U und der untere Schildring-Halbabschnitt 232L sind durch ein Befestigungselement (nicht gezeigt), wie beispielsweise eine Schraube, miteinander verbunden.
Der obere Schaufelring-Halbabschnitt 232U weist einen Schaufelring-Vorsprungsabschnitt 232P auf, der horizontal in Richtung der Radialaußenseite um die Achse AX vorsteht.
Bei der in 3B gezeigten Hoch- und Mitteldruckturbine 100HIP ist in dem unteren Gehäusehalbabschnitt 2L des Außengehäuses 201 ein Innenträgerabschnitt 25 zum Tragen der eingebauten Komponente 200 gebildet, der in der Nähe der horizontalen Unterteilungsfläche Sd radial nach innen vorsteht.
In dem in 3B gezeigten Beispiel sind beispielsweise vier Innenträgerabschnitte 25, die in der Richtung der Erstreckungsachse AX voneinander beabstandet sind, an einer seitlichen Innenseite (Radialinnenseite) einer Seite beziehungsweise an einer seitlichen Innenseite der anderen Seite des unteren Gehäusehalbabschnitts 2L vorgesehen.
Der Innenträgerabschnitt 25 trägt entweder den Innengehäuse-Vorsprungsabschnitt 221P, den Schaufelring-Vorsprungsabschnitt 222P des Hochdruckturbinen-Schaufelrings 222 oder den Schaufelring-Vorsprungsabschnitt 232P des Mitteldruckturbinen-Schaufelrings 232, während die obere Fläche 25a des Innenträgerabschnitts 25 in Kontakt mit den unteren Flächen des Innengehäuse-Vorsprungsabschnitts 221P, des Schaufelring-Vorsprungsabschnitts 222P des Hochdruckturbinen-Schaufelrings 222 oder des Schaufelring-Vorsprungsabschnitts 232P des Mitteldruckturbinen-Schaufelrings 232 kommt.
Bei einer Drehmaschine, die unter einer hohen Temperatur betrieben wird, wie beispielsweise einer Dampfturbine oder einer Gasturbine, treten während Betrieb der Turbine verschiedene thermische Verformungen auf. Wenn ein Gehäuse 2 beispielsweise durch die thermische Verformung während Betriebs der Dampfturbine 100 in der vertikalen Richtung verformt wird, bewegt sich auch eine eingebaute Komponente wie beispielsweise ein Schaufelring, der von dem Gehäuse getragen wird, innerhalb des Gehäuses 2 auf und ab. Infolgedessen kommt das Gehäuse 2 aufgrund einer vertikalen Verschiebungsdifferenz mit einem Rotor 3 in Kontakt mit Dichtungsrippen (nicht gezeigt), die in der Drehschaufelabdeckung 34 vorgesehen sind, oder umgekehrt wird ein Spiel zu groß, so dass Wellenschwingung oder Leistungsverschlechterung auftreten kann. Daher ist es bevorzugt, eine vertikale Verschiebungsdifferenz zwischen der eingebauten Komponente und dem Rotor 3 zu reduzieren.
Daher wird in der Drehmaschinen-Gehäuseträgerstruktur gemäß einigen Ausführungsformen eine vertikale Verschiebungsdifferenz zwischen der eingebauten Komponente und dem Rotor 3 wie unten beschrieben reduziert.
Das heißt, wie in 2 bis 5 gezeigt, ist eine Gehäuseträgerstruktur 10 der Dampfturbine 100 gemäß einigen Ausführungsformen an dem Gehäuse 2 (Außengehäuse 201) und dem Innenraum 203 des Gehäuses 2 (Außengehäuse 201) an einer Seitenfläche des Rotors 3 angeordnet und enthält die von dem Gehäuse 2 (Außengehäuse 201) getragene eingebaute Komponente 200, den Vorsprungsabschnitt 24, der vorgesehen ist, um in Richtung einer seitlichen Außenseite (Radialaußenseite) des Gehäuses 2 (Außengehäuse 201) von einem seitlichen Seitenabschnitt des Gehäuses 2 (Außengehäuse 201) vorzustehen, und den Trägerabschnitt (äußerer Trägerabschnitt 27), der den Vorsprungsabschnitt 24 an der seitlichen Außenseite des Gehäuses 2 (Außengehäuse 201) trägt.
6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Drehmaschinen-Gehäuseträgerstruktur in dem verwandten Stand der Technik zeigt. Eine Dampfturbine 100X als ein Beispiel der Drehmaschine in dem Stand der Technik, die in 6 gezeigt ist, enthält ein Gehäuse 2X, das in obere und untere Abschnitte unterteilt ist und einen oberen Gehäusehalbabschnitt 2XU, der eine obere Hälfte ist, und einen unteren Gehäusehalbabschnitt 2XL, der eine untere Hälfte ist, enthält.
In dem in 6 gezeigten Beispiel steht jeder Vorsprungsabschnitt 24X von beiden Enden des unteren Gehäusehalbabschnitts 2XL in der Richtung der Achse AX vor. Der Vorsprungsabschnitt 24X ist jeweils an einer seitlichen Außenseite (Radialaußenseite) auf einer Seite und einer seitlichen Außenseite auf der anderen Seite des Gehäuses 2X vorgesehen.
In dem in 6 gezeigten Beispiel wird jeder der vier Vorsprungsabschnitte 24X von einem Turbinensockel 29 via Tragsäulen 27X getragen, so dass das Gehäuse 2X von dem Turbinensockel 29 getragen wird.
In einer Drehmaschinen-Gehäuseträgerstruktur in dem Stand der Technik wird ein Vorsprungsabschnitt 24X, der sich bis zu einer von dem Gehäuse 2X in der Richtung der Achse AX entfernten Position erstreckt, von der Tragsäule 27X an der von dem Gehäuse 2X in der Richtung der Achse AX entfernten Position getragen. Wenn sich das Gehäuse 2X aufgrund der thermischen Verformung in der vertikalen Richtung verformt, bewegt sich das Gehäuse 2X in Bezug auf den Turbinensockel 29 oder dergleichen, der das Gehäuse 2X trägt, auf und ab. Infolgedessen bewegt sich eine eingebaute Komponente, die in dem Innenraum des Gehäuses 2X angeordnet ist, wie beispielsweise ein Schaufelring, und die von dem Gehäuse 2X getragen wird, auch auf und ab in Bezug auf den Turbinensockel 29 oder dergleichen, der das Gehäuse 2X trägt. Daher tritt eine vertikale Verschiebungsdifferenz mit dem Rotor auf, der in Bezug auf den Turbinensockel 29 oder dergleichen, der das Gehäuse 2X trägt, separat getragen wird, und das Gehäuse 2X kommt in Kontakt mit den Dichtungsrippen, oder umgekehrt wird ein Spiel zu groß, so dass Wellenschwingung oder Leistungsverschlechterung auftreten kann.
Wenn das Gehäuse 2 so verformt wird, dass es sich in der vertikalen Richtung verzieht, erhöht sich die vertikale Verschiebungsdifferenz zwischen der eingebauten Komponente 200 und dem Rotor 3, wenn eine Trägerposition des Vorsprungsabschnitts 24 durch den Trägerabschnitt (äußerer Trägerabschnitt 27) in der Richtung der Achse AX weiter von dem Gehäuse 2 entfernt wird.
Gemäß der Gehäuseträgerstruktur 10 gemäß einigen Ausführungsformen nähern sich der Vorsprungsabschnitt 24 und der Trägerabschnitt (äußerer Trägerabschnitt 27) dem Gehäuse 2 in der Richtung der Achse AX, verglichen mit der Drehmaschinen-Gehäuseträgerstruktur in dem Stand der Technik. Dementsprechend kann die vertikale Verschiebungsdifferenz zwischen der eingebauten Komponente 200 und dem Rotor 3 im Vergleich zu der Drehmaschinen-Gehäuseträgerstruktur in dem Stand der Technik reduziert werden. Daher ist es weniger wahrscheinlich, dass Wellenschwingung aufgrund von Kontakt mit den Dichtungsrippen auftreten, und Leistung kann durch Reduzierung eines Spiels zwischen einem Drehelement (Rotor 3 und Drehschaufel 30) und einem stationären Element (Schaufelring 212, Hochdruckturbinen-Schaufelring 222, Mitteldruckturbinen-Schaufelring 232, und Statorschaufel 20) verbessert werden.
Beispielsweise wird angenommen, dass Verformung aufgrund Wärmeausdehnung des Gehäuses 2 dazu führt, dass sich das Gehäuse 2 in einem Entwurfsstadium verzieht und nach oben vorsteht. Es kann jedoch auch berücksichtigt werden, dass das Gehäuse 2 dazu neigen kann, sich tatsächlich zu verformen und nach unten vorzustehen, was von der Annahme in dem Entwurfsstadium abweicht.
Selbst in einem solchen Fall kann gemäß der Gehäuseträgerstruktur 10 gemäß einigen Ausführungsformen, da die vertikale Verschiebungsdifferenz zwischen der eingebauten Komponente 200 und dem Rotor 3 reduziert werden kann, die Wellenschwingung durch den Kontakt mit den Dichtungsrippen weniger wahrscheinlich auftreten, und die Leistung kann durch Reduzieren des Spiels zwischen dem Drehelement und dem stationären Element verbessert werden, selbst wenn die Verformung aufgrund der Wärmeausdehnung des Gehäuses 2 dazu neigt, sich von der Annahme in dem Entwurfsstadium abzuweichen.
Die Dampfturbine 100 gemäß einigen Ausführungsformen enthält die Gehäuseträgerstruktur 10 und den Rotor 3 gemäß einigen Ausführungsformen.
Dementsprechend kann die vertikale Verschiebungsdifferenz zwischen der eingebauten Komponente 200 und dem Rotor 3 im Vergleich zu der Drehmaschine, -die im Stand der Technik mit einer Drehmaschinen-Gehäuseträgerstruktur versehen ist, reduziert werden. Daher ist es bei der Dampfturbine 100 gemäß einigen Ausführungsformen weniger wahrscheinlich, dass die Wellenschwingung aufgrund des Kontakts mit den Dichtungsrippen auftritt, und die Leistung kann durch Reduzieren des Spiels zwischen dem Drehelement und dem stationären Element verbessert werden.
In der Gehäuseträgerstruktur 10 gemäß einigen Ausführungsformen können der Vorsprungsabschnitt 24 und der äußere Trägerabschnitt 27 an einer Position vorgesehen sein, die die eingebaute Komponente 200 in der Richtung der Achse AX überlappt.
Dementsprechend kann die vertikale Verschiebungsdifferenz zwischen der eingebauten Komponente 200 und dem Rotor 3 im Vergleich zu der Drehmaschinen-Gehäuseträgerstruktur in dem Stand der Technik reduziert werden.
In der Gehäuseträgerstruktur 10 gemäß einigen Ausführungsformen kann die eingebaute Komponente 200 durch das Gehäuse 2 an zwei oder mehr Trägerpositionen getragen werden, die in der Richtung der Achse AX unterschiedlich positioniert sind. Die mindestens zwei Trägerpositionen können eine erste Trägerposition P1, die auf der in der Richtung der Achse AX am weitesten entfernten Seite positioniert ist, und eine zweite Trägerposition P2, die auf der gegenüberliegenden, am weitesten entfernten Seite positioniert ist, enthalten. Der Vorsprungsabschnitt 24 und der äußere Trägerabschnitt 27 können zwischen der ersten Trägerposition P1 und der zweiten Trägerposition P2 in der Richtung der Achse AX positioniert sein.
Bei der in 3A gezeigten Hochdruckturbine 100HP ist die erste Trägerposition P1 beispielsweise eine Position in der Richtung der Achse AX des Innenträgerabschnitts 25, der den Innengehäuse-Vorsprungsabschnitt 211P trägt, und die zweite Trägerposition P2 ist beispielsweise eine Position in der Richtung der Achse AX des Innenträgerabschnitts 25, der den Schaufelring-Vorsprungsabschnitt 212P trägt.
Bei der in 3B gezeigten Hoch- und Mitteldruckturbine 100HIP ist die erste Trägerposition P1 beispielsweise eine Position in der Richtung der Achse AX des Innenträgerabschnitts 25, der den Schaufelring-Vorsprungsabschnitt 222P des Hochdruckturbinen-Schaufelrings 222 trägt, und die zweite Trägerposition P2 ist beispielsweise eine Position in der Richtung der Achse AX des Innenträgerabschnitts 25, der den Schaufelring-Vorsprungsabschnitt 232P des Mitteldruckturbinen-Schaufelrings 232 trägt.
In einem Fall, in dem das Gehäuse 2 so verformt wird, dass es sich in der vertikalen Richtung verzieht, wird das Gehäuse 2 im Allgemeinen so verformt, dass es in der Nähe der Mitte in der Richtung der Achse AX in der vertikalen Richtung am meisten vorsteht. Wenn sich die Trägerposition des Vorsprungsabschnitts 24 durch den äußeren Trägerabschnitt 27 der Mitte des Gehäuses 2 in der Richtung der Achse AX nähert, wird daher die vertikale Verschiebungsdifferenz zwischen der Mitte des Gehäuses 2 und der Trägerfläche 27a, an der der äußere Trägerabschnitt 27 den Vorsprungsabschnitt 24 von unten trägt, reduziert.
Wenn sich die Trägerposition, an der das Gehäuse 2 die eingebaute Komponente 200 trägt, und die Trägerposition des Vorsprungsabschnitts 24 durch den äußeren Trägerabschnitt 27 in der Richtung der Achse AX einander nähern, wird die vertikale Verschiebungsdifferenz zwischen der eingebauten Komponente 200 in der Trägerposition, an der das Gehäuse 2 die eingebaute Komponente 200 trägt, und einer Trägerfläche 27a, an der der äußere Trägerabschnitt 27 den Vorsprungsabschnitt von unten trägt, reduziert, selbst wenn das Gehäuse 2 verformt wird, um sich in der vertikalen Richtung zu verziehen.
Gemäß der Gehäuseträgerstruktur 10 gemäß einigen Ausführungsformen kann die vertikale Verschiebungsdifferenz zwischen der eingebauten Komponente 200 und dem Rotor 3 reduziert werden.
In der Gehäuseträgerstruktur 10 gemäß einigen Ausführungsformen kann der Vorsprungsabschnitt 24 einen ersten Vorsprungsabschnitt 241 und einen zweiten Vorsprungsabschnitt 242 enthalten, der von dem ersten Vorsprungsabschnitt 241 in der Richtung der Achse AX beabstandet ist. Mindestens einer von dem ersten Vorsprungsabschnitt 241 und dem zweiten Vorsprungsabschnitt 242 kann sich mit einer Trägerposition überlappen, an der das Gehäuse 2 die eingebaute Komponente 200 in der Richtung der Achse AX trägt.
Bei der in 3A gezeigten Hochdruckturbine 100HP ist der erste Vorsprungsabschnitt 241 beispielsweise ein Vorsprungsabschnitt 24, der sich mit dem Innenträgerabschnitt 25 überlappt, der den Innengehäuse-Vorsprungsabschnitt 211P in der Richtung der Achse AX trägt, und der zweite Vorsprungsabschnitt 242 ist beispielsweise ein Vorsprungsabschnitt 24, der sich mit dem Innenträgerabschnitt 25 überlappt, der den Schaufelring-Vorsprungsabschnitt 212P in der Richtung der Achse AX trägt. In der in 3A gezeigten Hochdruckturbine 100HP kann in einem Fall, in dem einer von dem ersten Vorsprungsabschnitt 241 und dem zweiten Vorsprungsabschnitt 242 mit dem Innenträgerabschnitt 25 in der Richtung der Achse AX überlappt, kann es sein, dass sich der andere nicht mit dem Innenträgerabschnitt 25 in der Richtung der Achse AX überlappt.
Bei der in 3B gezeigten Hoch- und Mitteldruckturbine 100HIP ist der erste Vorsprungsabschnitt 241 beispielsweise der Vorsprungsabschnitt 24, der sich mit dem Innenträgerabschnitt 25, der den Innengehäuse-Vorsprungsabschnitt 221P in der Richtung der Achse AX trägt, und mit dem Innenträgerabschnitt 25, der den Schaufelring-Vorsprungsabschnitt 222P des Hochdruckturbinen-Schaufelrings 222 in der Richtung der Achse AX trägt, überlappt.
Bei der in 3B gezeigten Hoch- und Mitteldruckturbine 100HIP ist der zweite Vorsprungsabschnitt 242 beispielsweise der Vorsprungsabschnitt 24, der in der Nähe des Innenträgerabschnitts 25 positioniert ist, der den Schaufelring-Vorsprungsabschnitt 232P des Mitteldruckturbinen-Schaufelrings 232 trägt.
Bei der in 3B gezeigten Hoch- und Mitteldruckturbine 100HIP kann sich der erste Vorsprungsabschnitt 241 beispielsweise nur mit einem von dem Innenträgerabschnitt 25, der den Schaufelring-Vorsprungsabschnitt 222P des Hochdruckturbinen-Schaufelrings 222 trägt, oder dem Innenträgerabschnitt 25, der den Innengehäuse-Vorsprungsabschnitt 221P trägt, in der Richtung der Achse AX überlappen.
Gemäß der Gehäuseträgerstruktur 10 gemäß einigen Ausführungsformen kann die vertikale Verschiebungsdifferenz zwischen der eingebauten Komponente 200 und dem Rotor 3 reduziert werden.
Bei der in 3B gezeigten Hoch- und Mitteldruckturbine 100HIP überlappt der zweite Vorsprungsabschnitt 242 nicht mit dem Innenträgerabschnitt 25, der den Schaufelring-Vorsprungsabschnitt 232P des Mitteldruckturbinen-Schaufelrings 232 in der Richtung der Achse AX trägt, kann aber mit dem Innenträgerabschnitt 25 überlappen.
Das heißt, in der Gehäuseträgerstruktur 10 gemäß einigen Ausführungsformen kann die eingebaute Komponente 200 durch das Außengehäuse 201 an zwei oder mehr Trägerpositionen getragen werden, die in der Richtung der Achse AX unterschiedlich positioniert sind. Der erste Vorsprungsabschnitt 241 und der zweite Vorsprungsabschnitt 242 können sich mit den mindestens zwei Trägerpositionen in der Richtung der Achse AX überlappen.
Dadurch kann die vertikale Verschiebungsdifferenz zwischen der eingebauten Komponente 200 und dem Rotor 3 reduziert werden.
In der Gehäuseträgerstruktur 10 gemäß einigen Ausführungsformen kann das Außengehäuse 201 auf der horizontalen Unterteilungsfläche Sd in einen unteren Gehäusehalbabschnitt 2L und einen oberen Gehäusehalbabschnitt 2U unterteilt werden. Der Vorsprungsabschnitt 24 kann an dem oberen Gehäusehalbabschnitt 2U vorgesehen sein.
Im Allgemeinen wird die eingebaute Komponente von dem Gehäuse in einer Höhenposition nahe der horizontalen Unterteilungsfläche des Gehäuses getragen. Wenn daher die Trägerfläche 27a, auf der der äußere Trägerabschnitt 27 den Vorsprungsabschnitt 24 von unten trägt, von der Höhenposition der horizontalen Unterteilungsfläche Sd des Gehäuses 2 (Außengehäuse 201) beabstandet ist, wird es für die Trägerfläche 27a leichter, durch Wärmeausdehnung des Elements, das zwischen dem Gehäuse 2 (Außengehäuse 201) und der Trägerfläche 27a in der Höhenrichtung eingefügt ist, beeinflusst zu werden, und die vertikale Verschiebungsdifferenz zwischen der Trägerfläche 27a und der horizontalen Unterteilungsfläche Sd neigt dazu, sich zu erhöhen.
Um den Einfluss einer solchen Wärmeausdehnung zu unterdrücken, ist es daher bevorzugt, dass die Höhenpositionen der Trägerfläche 27a und der horizontalen Unterteilungsfläche Sd nahe beieinander liegen.
Darüber hinaus kommt die Trägerfläche 27a, auf der der äußere Trägerabschnitt 27 den Vorsprungsabschnitt 24 von unten trägt, mit einer unteren Fläche des Vorsprungsabschnitts 24 in Kontakt. Daher kann in einem Fall, in dem der Vorsprungsabschnitt 24 in dem oberen Gehäusehalbabschnitt 2U vorgesehen ist, die Trägerfläche 27a leicht in die Nähe der Höhenposition der horizontalen Unterteilungsfläche Sd gebracht werden.
Gemäß der Gehäuseträgerstruktur 10 gemäß einigen Ausführungsformen wird es, da der Vorsprungsabschnitt 24 auf dem oberen Gehäusehalbabschnitt 2U vorgesehen ist, leichter, die Trägerfläche 27a nahe an die Höhenposition der horizontalen Unterteilungsfläche Sd zu bringen, und es wird leichter, eine vertikale Verschiebungsdifferenz zwischen der Trägerfläche 27a und der horizontalen Unterteilungsfläche Sd zu reduzieren.
Bei der Gehäuseträgerstruktur 10 gemäß einigen Ausführungsformen kann die Höhenposition der Trägerfläche 27a in der vertikalen Richtung im Wesentlichen die gleiche wie die Höhenposition der horizontalen Unterteilungsfläche Sd sein.
Die Tatsache ist anzumerken, dass die Höhenposition der Trägerfläche 27a in der vertikalen Richtung im Wesentlichen die gleiche wie die Höhenposition der horizontalen Unterteilungsfläche Sd ist, zusätzlich zu einem Fall, in dem die Höhenposition der Trägerfläche 27a in der vertikalen Richtung die Höhenposition der horizontalen Unterteilungsfläche Sd ist, einen Fall enthält, in dem die Höhenposition der Trägerfläche 27a in der vertikalen Richtung von der Höhenposition der horizontalen Unterteilungsfläche Sd in einem solchen Ausmaß abweicht, dass die vertikale Verschiebungsdifferenz zwischen der eingebauten Komponente 200 und dem Rotor 3, die durch eine Toleranz verursacht wird, oder der Effekt der Wärmeausdehnung der Höhenrichtung des Elements, das zwischen dem Gehäuse 2 (Außengehäuse 201) und der Trägerfläche 27a eingefügt ist, vernachlässigbar ist.
Dadurch kann eine vertikale Verschiebungsdifferenz zwischen der Trägerfläche 27a und der horizontalen Unterteilungsfläche Sd weiter reduziert werden.
In der Gehäuseträgerstruktur 10 gemäß einigen Ausführungsformen kann die vertikale Verschiebungsdifferenz zwischen der eingebauten Komponente 200 und dem Rotor 3 angemessen angepasst werden, indem eine Temperatursteuervorrichtung, wie beispielsweise eine Heizung, in dem äußeren Trägerabschnitt 27 vorgesehen ist und die Höhenposition der Trägerfläche 27a des äußeren Trägerabschnitts 27 in der vertikalen Richtung gesteuert wird.
Wie in 2 gezeigt, ist es beispielsweise bevorzugt, dass die Gehäuseträgerstruktur 10 gemäß einigen Ausführungsformen eine Heizung 51 zum Erwärmen des äußeren Trägerabschnitts 27 und eine Heizungssteuervorrichtung 53 zum Steuern der Heizung 51 enthält. Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass die Gehäuseträgerstruktur 10 gemäß einigen Ausführungsformen einen Temperatursensor 55 zum Messen der Temperatur des äußeren Trägerabschnitts 27 enthält.
Die Heizungssteuervorrichtung 53 ist eine Steuervorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie in der Lage ist, elektrische Leistung, die der Heizung 51 zugeführt wird, auf der Grundlage der von dem Temperatursensor 55 gemessenen Temperatur des äußeren Trägerabschnitts 27 zu steuern.
In der Gehäuseträgerstruktur 10 gemäß einigen Ausführungsformen wird die Temperatur des äußeren Trägerabschnitts 27 angemessen durch die Heizung 51 gesteuert, um die Wärmeausdehnung des äußeren Trägerabschnitts 27 anzupassen, so dass die Höhenposition der Trägerfläche 27a des äußeren Trägerabschnitts 27 angepasst werden kann. Dadurch kann die Höhenposition der eingebauten Komponente 200 durch Steuern der Temperatur des äußeren Trägerabschnitts 27 via die Heizung 51 gesteuert werden. Dadurch kann die vertikale Verschiebungsdifferenz zwischen der eingebauten Komponente 200 und dem Rotor 3 reduziert werden.
In der Gehäuseträgerstruktur 10 gemäß einigen Ausführungsformen kann das Gehäuse 2 das Außengehäuse 201 sein, und die eingebaute Komponente 200 kann ein Innengehäuse (Innengehäuse 211, Hochdruckturbinen-Innengehäuse 221) enthalten.
Infolgedessen kann in der Dampfturbine 100, die das Außengehäuse 201 und das Innengehäuse (Innengehäuse 211, Hochdruckturbinen-Innengehäuse 221) enthält, die vertikale Verschiebungsdifferenz zwischen der eingebauten Komponente 200 und dem Rotor 3 im Vergleich zu der Drehmaschinen-Gehäuseträgerstruktur in dem Stand der Technik reduziert werden.
In der Dampfturbine 100 gemäß einigen Ausführungsformen ist das Gehäuse 2 ebenfalls in der Axialrichtung thermisch ausgedehnt. Daher ist es bevorzugt, eine Begrenzungsposition zum Begrenzen einer Bewegung des Gehäuses 2 in der Axialrichtung des Gehäuses 2 auf dem Endabschnitt auf einer Seite in der Axialrichtung des Gehäuses 2 einzustellen. Zum Beispiel ist es bevorzugt, dass die Begrenzungsposition zum Begrenzen der Bewegung des Gehäuses 2 in der Axialrichtung auf dem Endabschnitt, auf dem das Drucklager 4B (siehe 1) zum Begrenzen einer Bewegung des Rotors 3 in der Axialrichtung vorgesehen ist, unter beiden Endabschnitten in der Axialrichtung des Gehäuses 2 eingestellt ist.
Insbesondere ist es, wie in 2 gezeigt, bevorzugt, dass ein Zentrierbalken 61 an dem Endabschnitt, an dem das Drucklager 4B (siehe 1) zum Begrenzen der Bewegung des Rotors 3 in der Axialrichtung vorgesehen ist, unter beiden Endabschnitten in der Axialrichtung des Gehäuses 2 vorgesehen ist. In dem Zentrierbalken 61 ist ein Endabschnitt auf einer Seite in der Axialrichtung mit dem Gehäuse 2 verbunden, und ein Endabschnitt auf der anderen Seite ist zum Beispiel mit dem Drucklager 4B verbunden. Das Drucklager 4B kann in der Axialrichtung in Bezug auf den Turbinensockel 29 beweglich sein, oder es kann in der Axialrichtung in Bezug auf den Turbinensockel 29 unbeweglich sein.
Daher bewegen sich in einem Fall, in dem das Gehäuse 2 in der Axialrichtung thermisch ausgedehnt ist, das Gehäuse 2 und der Rotor 3 in der gleichen Richtung in Bezug auf das Drucklager 4B. Dadurch ist es möglich, die Wahrscheinlichkeit zu reduzieren, dass das Drehelement (Rotor oder Drehschaufel) und das stationäre Element (ein Schaufelring oder eine Statorschaufel) in der Axialrichtung miteinander in Kontakt kommen.
In der Gehäuseträgerstruktur 10 gemäß einigen Ausführungsformen ist der äußere Trägerabschnitt 27 so konfiguriert, dass er eine Bewegung des Vorsprungsabschnitts 24 in der Axialrichtung nicht begrenzt.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und enthält eine Modifikation der oben beschriebenen Ausführungsformen und eine geeignete Kombination der Ausführungsformen.
Zum Beispiel ist in der Dampfturbine 100 gemäß einigen der oben beschriebenen Ausführungsformen die Außenseite des Gehäuses 2 von einem wärmeisolierenden Element (nicht gezeigt) umgeben. Daher kann in der Gehäuseträgerstruktur 10 gemäß einigen Ausführungsformen der äußere Trägerabschnitt 27 zusammen mit dem Gehäuse 2 von dem wärmeisolierenden Element (nicht gezeigt) umgeben sein, und der äußere Trägerabschnitt 27 kann außerhalb des wärmeisolierenden Elements angeordnet sein, das das Gehäuse 2 umgibt.
Die Dampfturbine 100 gemäß einigen Ausführungsformen kann eine Mitteldruckturbine sein. Darüber hinaus kann die Dampfturbine 100 gemäß einigen Ausführungsformen eine Niederdruckturbine oder eine Mittel- und Niederdruckturbine sein.
Darüber hinaus ist die Drehmaschine gemäß einigen Ausführungsformen nicht auf die Dampfturbine 100 beschränkt, sondern kann auch eine Drehmaschine sein, die unter einer hohen Temperatur, wie beispielsweise eine Gasturbine, betrieben wird.
Die bei jeder Ausführungsform beschriebenen Inhalte werden beispielsweise wie folgt verstanden.

(1) Eine Drehmaschinen-Gehäuseträgerstruktur gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthält ein Gehäuse 2 (Außengehäuse 201), eine eingebaute Komponente 200, die innerhalb eines Innenraums 203 des Gehäuses 2 (Außengehäuse 201) an einer Seitenfläche eines Rotors 3 angeordnet ist und die von dem Gehäuse 2 (Außengehäuse 201) getragen wird, einen Vorsprungsabschnitt 24, der vorgesehen ist, um seitlich außerhalb (Radialaußenseite) des Gehäuses 2 (Außengehäuse 201) von einem seitlichen Seitenabschnitt des Gehäuses 2 (Außengehäuse 201) vorzustehen, und einen Trägerabschnitt (äußerer Trägerabschnitt 27), der den Vorsprungsabschnitt 24 seitlich außerhalb des Gehäuses 2 (Außengehäuse 201) trägt.

Gemäß der obigen Konfiguration von (1) nähern sich der Vorsprungsabschnitt und der Trägerabschnitt dem Gehäuse in der Erstreckungsrichtung des Rotors, verglichen mit der Drehmaschinen-Gehäuseträgerstruktur in dem Stand der Technik. Infolgedessen kann eine vertikale Verschiebungsdifferenz zwischen der eingebauten Komponente und dem Rotor im Vergleich zu einer Drehmaschinen-Gehäuseträgerstruktur in dem Stand der Technik reduziert werden. Daher ist es weniger wahrscheinlich, dass Wellenschwingung aufgrund von Kontakt mit den Dichtungsrippen auftreten, und Leistung kann durch Reduzieren eines Spiels zwischen einem Drehelement (Rotor oder Drehschaufel) und einem stationären Element (Schaufelring oder Statorschaufel) verbessert werden.
(2) In einigen Ausführungsformen können in der obigen Konfiguration von (1) der Vorsprungsabschnitt 24 und der Trägerabschnitt (äußerer Trägerabschnitt 27) an Positionen vorgesehen sein, die sich mit der eingebauten Komponente 200 und in einer Erstreckungsrichtung (Richtung der Achse AX) des Rotors 3 überlappen.
Gemäß der obigen Konfiguration von (2) kann eine vertikale Verschiebungsdifferenz zwischen der eingebauten Komponente 200 und dem Rotor 3 im Vergleich zu einer Drehmaschinen-Gehäuseträgerstruktur in dem Stand der Technik reduziert werden.
(3) In einigen Ausführungsformen kann in der obigen Konfiguration von (1) oder (2) die eingebaute Komponente 200 von dem Gehäuse 2 (Außengehäuse 201) an zwei oder mehr Trägerpositionen getragen werden, die in einer Erstreckungsrichtung (Richtung der Achse AX) des Rotors 3 unterschiedlich positioniert sind. Die mindestens zwei Trägerpositionen können eine erste Trägerposition P1 enthalten, die auf einer am weitesten entfernten Seite in der Erstreckungsrichtung (Außengehäuse 201) des Rotors positioniert ist, und eine zweite Trägerposition P2, die auf einer gegenüberliegenden am weitesten entfernten Seite positioniert ist. Der Vorsprungsabschnitt 24 und der Trägerabschnitt (äußerer Trägerabschnitt 27) können zwischen der ersten Trägerposition P1 und der zweiten Trägerposition P2 in der Erstreckungsrichtung (Richtung der Achse AX) des Rotors positioniert sein.
Gemäß der obigen Konfiguration von (3) kann die vertikale Verschiebungsdifferenz zwischen der eingebauten Komponente und dem Rotor reduziert werden.
(4) In einigen Ausführungsformen kann der Vorsprungsabschnitt 24 in einer beliebigen der obigen Konfigurationen von (1) bis (3) einen ersten Vorsprungsabschnitt 241 und einen zweiten Vorsprungsabschnitt 242 enthalten, der von dem ersten Vorsprungsabschnitt 241 in einer Erstreckungsrichtung (Richtung der Achse AX) des Rotors 3 beabstandet ist. Mindestens einer des ersten Vorsprungsabschnitts 241 oder des zweiten Vorsprungsabschnitts 242 kann sich in der Erstreckungsrichtung (Richtung der Achse AX) des Rotors 3 mit einer Trägerposition überlappen, an der das Gehäuse 2 (Außengehäuse 201) die eingebaute Komponente 200 trägt.
Gemäß der obigen Konfiguration von (4) kann die vertikale Verschiebungsdifferenz zwischen der eingebauten Komponente 200 und dem Rotor 3 reduziert werden.
(5) In einigen Ausführungsformen kann in der obigen Konfiguration von (4) oder die eingebaute Komponente 200 von dem Gehäuse 2 (Außengehäuse 201) an zwei oder mehr Trägerpositionen getragen werden, die in einer Erstreckungsrichtung (Richtung der Achse AX) des Rotors 3 unterschiedlich positioniert sind. Der erste Vorsprungsabschnitt 241 und der zweite Vorsprungsabschnitt 242 können sich mit den mindestens zwei Trägerpositionen in der Erstreckungsrichtung (Richtung der Achse AX) überlappen.
Gemäß der obigen Konfiguration von (5) kann die vertikale Verschiebungsdifferenz zwischen der eingebauten Komponente 200 und dem Rotor 3 reduziert werden.
(6) In einigen Ausführungsformen kann das Gehäuse 2 (Außengehäuse 201) in einer beliebigen der obigen Konfigurationen von (1) bis (5) auf einer horizontalen Unterteilungsfläche Sd in einen unteren Gehäusehalbabschnitt 2L und einen oberen Gehäusehalbabschnitt 2U unterteilt werden. Der Vorsprungsabschnitt 24 kann an dem oberen Gehäusehalbabschnitt 2U vorgesehen sein.
Gemäß der obigen Konfiguration von (6), da die Trägerfläche 27a leicht nahe an die Höhenposition der horizontalen Unterteilungsfläche Sd gebracht wird, ist es leichter, eine vertikale Verschiebungsdifferenz zwischen der Trägerfläche 27a und der horizontalen Unterteilungsfläche Sd zu reduzieren.
(7) In einigen Ausführungsformen kann der Trägerabschnitt (äußerer Trägerabschnitt 27) in der obigen Konfiguration von (6) eine Trägerfläche 27a aufweisen, die den Vorsprungsabschnitt 24 von unten trägt. Die Höhenposition der Trägerfläche 27a in einer vertikalen Richtung kann im Wesentlichen die gleiche wie eine Höhenposition der horizontalen Unterteilungsfläche Sd sein.
Gemäß der obigen Konfiguration von (7) kann die vertikale Verschiebungsdifferenz zwischen der Trägerfläche 27a und der horizontalen Unterteilungsfläche Sd leicht reduziert werden.
(8) In einigen Ausführungsformen kann eine beliebige der obigen Konfigurationen von (1) bis (7) mit einer Heizung 51 zum Erwärmen des Trägerabschnitts (äußerer Trägerabschnitt 27) und einer Heizungssteuervorrichtung 53 versehen sein, die die Heizung 51 steuert.
Gemäß der obigen Konfiguration von (8) wird die Temperatur des Trägerabschnitts (äußerer Trägerabschnitt 27) durch die Heizung 51 gesteuert, so dass die Höhenposition der Trägerfläche 27a, die den Vorsprungsabschnitt 24 von unten trägt, in dem Trägerabschnitt (äußerer Trägerabschnitt 27) angepasst werden kann. Dadurch kann die Höhenposition der eingebauten Komponente 200 durch Steuern der Temperatur des Trägerabschnitts (äußerer Trägerabschnitt 27) via die Heizung 51 gesteuert werden. Dadurch kann die vertikale Verschiebungsdifferenz zwischen der eingebauten Komponente 200 und dem Rotor 3 reduziert werden.
(9) In einigen Ausführungsformen kann in einer beliebigen der obigen Konfigurationen von (1) bis (8) das Gehäuse 2 ein Außengehäuse 201 sein, und die eingebaute Komponente 200 kann ein Innengehäuse (Innengehäuse 211, Hochdruckturbinen-Innengehäuse 221) enthalten.
Gemäß der obigen Konfiguration von (9) kann in der Drehmaschine (Dampfturbine 100), die das Außengehäuse 201 und das Innengehäuse (Innengehäuse 211, Hochdruckturbinen-Innengehäuse 221) enthält, die vertikale Verschiebungsdifferenz zwischen der eingebauten Komponente 200 und dem Rotor 3 im Vergleich zu der Drehmaschinen-Gehäuseträgerstruktur in dem Stand der Technik reduziert werden.
(10) Die Drehmaschine gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthält die Drehmaschinen-Gehäuseträgerstruktur 10 einer beliebigen der obigen Konfigurationen von (1) bis (9) und den Rotor 3.
Gemäß der obigen Konfiguration von (10) kann eine vertikale Verschiebungsdifferenz zwischen der eingebauten Komponente 200 und dem Rotor 3 im Vergleich zu einer Drehmaschine, die in dem Stand der Technik mit einer Drehmaschinen-Gehäuseträgerstruktur versehen ist, reduziert werden. Daher ist es weniger wahrscheinlich, dass Wellenschwingung aufgrund von Kontakt mit den Dichtungsrippen auftreten, und Leistung kann durch Reduzieren eines Spiels zwischen dem Drehelement und dem stationären Element verbessert werden.
Bezugszeichenliste

1: Drehwelle
2: Gehäuse
2U: oberer Gehäusehalbabschnitt
2L: unterer Gehäusehalbabschnitt
3: Rotor
10: Gehäuseträgerstruktur
24: Vorsprungsabschnitt
25: Innenträgerabschnitt
27: äußerer Trägerabschnitt (Trägerabschnitt)
27a: Trägerfläche
29: Turbinensockel
100: Dampfturbine
100PS: Hochdruckturbine
100HIP: Hoch- und Mitteldruckturbine
200: eingebaute Komponente
201: Außengehäuse
203: Innenraum
211: Innengehäuse
212: Schaufelring
213: Dummy-Ring
221: Hochdruckturbinen-Innengehäuse
222: Hochdruckturbinen-Schaufelring
223: erster Dummy-Ring
232: Mitteldruckturbinen-Schaufelring
241: erster Vorsprungsabschnitt
242: zweiter Vorsprungsabschnitt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2022025876 [0002]
JP 4410651 [0004]

Claims

Drehmaschinen-Gehäuseträgerstruktur, umfassend: ein Gehäuse; eine eingebaute Komponente, die innerhalb eines Innenraums des Gehäuses an einer Seitenfläche eines Rotors angeordnet ist und die von dem Gehäuse getragen wird; einen Vorsprungsabschnitt, der vorgesehen ist, um seitlich außerhalb des Gehäuses von einem seitlichen Seitenabschnitt des Gehäuses vorzustehen; und einen Trägerabschnitt, der den Vorsprungsabschnitt seitlich außerhalb des Gehäuses trägt.
Drehmaschinen-Gehäuseträgerstruktur nach Anspruch 1, wobei der Vorsprungsabschnitt und der Trägerabschnitt an Positionen vorgesehen sind, die sich mit der eingebauten Komponente in einer Erstreckungsrichtung des Rotors überlappen.
Drehmaschinen-Gehäuseträgerstruktur nach Anspruch 2, wobei die eingebaute Komponente an zwei oder mehr Trägerpositionen, die in der Erstreckungsrichtung des Rotors unterschiedlich positioniert sind, von dem Gehäuse getragen wird, die mindestens zwei Trägerpositionen eine erste Trägerposition, die auf einer in der Erstreckungsrichtung des Rotors am weitesten entfernten Seite positioniert ist, und eine zweite Trägerposition, die auf einer gegenüberliegenden am weitesten entfernten Seite positioniert ist, enthalten, und der Vorsprungsabschnitt und der Trägerabschnitt zwischen der ersten Trägerposition und der zweiten Trägerposition in der Erstreckungsrichtung des Rotors positioniert sind.
Drehmaschinen-Gehäuseträgerstruktur nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Vorsprungsabschnitt enthält: einen ersten Vorsprungsabschnitt, und einen zweiten Vorsprungsabschnitt, der von dem ersten Vorsprungsabschnitt in einer Erstreckungsrichtung des Rotors beabstandet ist, und mindestens einer von dem ersten Vorsprungsabschnitt und dem zweiten Vorsprungsabschnitt in der Erstreckungsrichtung des Rotors mit einer Trägerposition überlappt, an der das Gehäuse die eingebaute Komponente trägt.
Drehmaschinen-Gehäuseträgerstruktur nach Anspruch 4, wobei die eingebaute Komponente durch das Gehäuse an zwei oder mehr Trägerpositionen getragen wird, die in einer Erstreckungsrichtung des Rotors unterschiedlich positioniert sind, und der erste Vorsprungsabschnitt und der zweite Vorsprungsabschnitt mit den mindestens zwei Trägerpositionen in der Erstreckungsrichtung des Rotors überlappen.
Drehmaschinen-Gehäuseträgerstruktur nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Gehäuse auf einer horizontalen Unterteilungsfläche in einen oberen Gehäusehalbabschnitt und einen unteren Gehäusehalbabschnitt unterteilbar ist, und der Vorsprungsabschnitt in dem oberen Gehäusehalbabschnitt vorgesehen ist.
Drehmaschinen-Gehäuseträgerstruktur nach Anspruch 6, wobei der Trägerabschnitt eine Trägerfläche aufweist, die den Vorsprungsabschnitt von unten trägt, und eine Höhenposition der Trägerfläche in einer vertikalen Richtung im Wesentlichen die gleiche wie eine Höhenposition der horizontalen Unterteilungsfläche ist.
Drehmaschinen-Gehäuseträgerstruktur nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend: eine Heizung zum Erwärmen des Trägerabschnitts; und eine Heizungssteuervorrichtung, die die Heizung steuert.
Drehmaschinen-Gehäuseträgerstruktur nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Gehäuse ein Außengehäuse ist, und die eingebaute Komponente ein Innengehäuse enthält.
Drehmaschine, umfassend: die Drehmaschinen-Gehäuseträgerstruktur nach Anspruch 1 oder 2, und den Rotor.