JP2020041452A - 動翼翼列 - Google Patents
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Abstract
【課題】全周一群綴り構造を確実に形成することによって、動翼の振動を抑制し、動翼の損傷を効果的に防止する。【解決手段】実施形態の動翼翼列は、カバーが一体的に設けられている動翼を複数有し、その複数の動翼がタービンロータの回転方向に並ぶように配置されており、回転方向において隣接して並ぶカバーは、お互い対向する対向面を有する。複数のカバーにおいて、その対向面は、回転方向に凹んだ凹部を有する。回転方向において隣接して並ぶカバーに設けられた凹部によって形成される空間に連結部材が収容されており、回転方向に並ぶ前記カバーのそれぞれが連結部材を介して連結される。【選択図】図2A
Description
本発明の実施形態は、動翼翼列に関する。
蒸気タービンにおいて、動翼は、タービンロータの回転方向(周方向)に複数が配置されており、動翼翼列を構成している。動翼は、蒸気タービンの高圧部または超高圧部において、高温かつ高圧な蒸気の環境下で回転による遠心力を受ける。このため、動翼は、そのような環境において、十分に高い強度を備えると共に優れた耐振性を備えることが求められており、従来より、有限な群綴り構造で構成されている。
関連技術に係る動翼翼列について図9を用いて説明する。図9では、動翼翼列を構成する複数の動翼のうち一部の動翼の先端部分を示している。
図9に示すように、たとえば、回転方向RTにおいて互いに隣接する複数の動翼31A,31Bを別体のカバー60J(シュラウドカバー)で連結する構造が知られている。この構造では、カバー60Jに設けた穴に、動翼31A,31Bの頂部に設けたテノン90を貫通させた後に、テノン90が穴から抜けることを防止するために、そのテノン90をカシメている。このため、動翼31A,31Bの頂部においてテノン90がカシメられた部分には、接触による損傷が発生することを防止するために、漏洩防止フィン(図示無し)を設置することができない。その結果、蒸気漏洩量を減少させることによって、蒸気タービンの性能を向上させることが容易でなかった。
他の関連技術に係る動翼翼列について図10を用いて説明する。図10では、図10と同様に、動翼翼列を構成する複数の動翼のうち一部の動翼の先端部分を示している。
上記の関連技術の課題を解決するために、近年においては、図10に示すように、動翼31A,31Bとカバー60A,60Bとを一体的に削り出しで形成することが行われている。この場合には、漏洩防止フィンをカバー60A,60Bの上部に設置することができるので、蒸気タービンの性能を向上させることができる。
更に、動翼31A,31Bとカバー60A,60Bとを一体的に形成した場合には、回転方向に隣接して並ぶカバー60A,60Bのそれぞれが回転中に接触して連結する全周一群綴り構造を構成する。一般に、全周一群綴り構造は、有限群綴り構造の場合よりも優れた減衰性を備える。
全周一群綴り構造として種々の構成が提案されている。たとえば、組立時にカバーを予め反時計回りに捻って接触させる構成が提案されている。また、径方向にオフセットされた動翼とオフセットされていない動翼とが回転方向において交互に並ぶように植え込まれた構成であって、回転による遠心力の作用によって、オフセットされた動翼が持ち上がることによって、回転方向に隣接して並ぶ動翼のカバーのそれぞれが接触する構成が提案されている。更に、遠心力の作用によって動翼に捻り戻りが生ずることを利用して、回転方向に隣接して並ぶ動翼のカバーのそれぞれが接触する構成が提案されている。
しかしながら、従来においては、回転方向に並ぶカバー同士が十分に接触せずに、全周一群綴り構造を確実に構成することができない場合がある。特に、蒸気タービンの高圧部(超高圧部を含む)を構成する複数のタービン段落のうち前段側に位置するタービン段落(初段のタービン段落など)では、上記の問題が生ずる可能性が高い。具体的には、動翼の長さが短く動翼の捻り戻りが小さいために、全周一群綴り構造が構成されない場合がある。また、前段側に位置するタービン段落では、不均一な蒸気流および高温高圧の影響等に起因して、動翼において径方向に大きな熱伸びが生じる場合があるために、全周一群綴り構造が構成されない場合がある。つまり、動翼がフリースタンディング状態(動翼が単体で運用される状態)になる場合がある。
上記のように、全周一群綴り構造が構成されない場合には、高い減衰性能を得ることができない。その結果、動翼の振動が増大し、動翼の損傷が生ずる可能性が高まり、信頼性が低下する場合がある。
したがって、本発明が解決しようとする課題は、全周一群綴り構造を確実に形成することによって、動翼の振動を抑制し、動翼の損傷を効果的に防止可能な動翼翼列を提供することである。
実施形態の動翼翼列は、カバーが一体的に設けられている動翼を複数有し、その複数の動翼がタービンロータの回転方向に並ぶように配置されており、回転方向において隣接して並ぶカバーは、お互い対向する対向面を有する。複数のカバーにおいて、その対向面は、回転方向に凹んだ凹部を有する。回転方向において隣接して並ぶカバーに設けられた凹部によって形成される空間に連結部材が収容されており、回転方向に並ぶ前記カバーのそれぞれが連結部材を介して連結される。
<第1実施形態>
本実施形態に係る蒸気タービンの全体構成に関して図1を用いて説明する。図1では、鉛直面(yz面)に沿った断面を模式的に示している。
本実施形態に係る蒸気タービンの全体構成に関して図1を用いて説明する。図1では、鉛直面(yz面)に沿った断面を模式的に示している。
本実施形態において、蒸気タービン1は、図1に示すように、ケーシング2とタービンロータ3とを備えており、ケーシング2の内部にタービンロータ3が設けられている。蒸気タービン1は、多段式の軸流タービンであって、複数のタービン段落が、ケーシング2の内部において、タービンロータ3の回転中心軸AXに沿った軸方向(水平方向x)に並ぶように設けられている。
蒸気タービン1は、たとえば、高中圧一体型であって、高圧タービン部1A(第1蒸気タービン部)と、高圧タービン部1Aに導入される蒸気よりも圧力が低い蒸気が作動媒体として導入される中圧タービン部1B(第2蒸気タービン部)とが軸方向に並んでいる。蒸気タービン1は、高圧タービン部1Aと中圧タービン部1Bとのそれぞれにおいて、蒸気が軸方向に沿って流れ動翼31にあたることによってタービンロータ3が回転する。
具体的には、蒸気タービン1においては、ボイラ(図示省略)で生じた蒸気が主蒸気管23Aを介して高圧タービン部1Aに作動流体として導入される。そして、高圧タービン部1Aを構成するケーシング2の内部において、蒸気が複数のタービン段落を順次流れる。つまり、蒸気は、高圧タービン部1Aにおいて、初段のタービン段落から最終段のタービン段落を順次流れ、それぞれのタービン段落において膨張して仕事を行う。その後、蒸気は、高圧排気室HEを介して、高圧タービン部1Aから排出される。高圧タービン部1Aから排出された蒸気は、再熱器(図示省略)で再度加熱される。そして、その再熱器(図示省略)で加熱された蒸気は、高圧タービン部1Aに作動流体として導入された蒸気よりも圧力が低い蒸気であって、再熱蒸気管23Bを介して中圧タービン部1Bに作動流体として導入される。そして、中圧タービン部1Bを構成するケーシング2の内部において、蒸気が複数のタービン段落を順次流れ、仕事を行う。その後、蒸気は、中圧排気室IEを介して、中圧タービン部1Bから排出される。図示を省略しているが、中圧タービン部1Bから排出された蒸気は、低圧タービン部(図示省略)に作動流体として導入されて仕事を行った後に、復水器(図示省略)に排出される。
蒸気タービン1を構成する各部について、順次、説明する。
蒸気タービン1のうち、ケーシング2は、図1に示すように、たとえば、内部ケーシング21と外部ケーシング22とを有する二重構造である。ケーシング2のうち、内部ケーシング21は、外部ケーシング22の内部に収容されている。そして、内部ケーシング21がタービンロータ3を内部に収容している。
ケーシング2のうち高圧タービン部1Aを構成する部分においては、内部ケーシング21の内部にノズルボックス24を収容している。ノズルボックス24は、環状体であって、タービンロータ3の外周面を囲うように内部ケーシング21に固定されている。また、ノズルダイアフラム4が内部ケーシング21の内部に収容されている。ノズルダイアフラム4は、タービンロータ3の周囲に配置されておいり、内部ケーシング21に固定されている。ノズルダイアフラム4は、ダイアフラム内輪41とダイアフラム外輪43との間に、複数の静翼42が設置されている。複数の静翼42は、ダイアフラム内輪41とダイアフラム外輪43との間に形成される環状の流路において、回転方向に沿って間を隔てて配列されており、静翼翼列を構成している。静翼翼列は、複数のタービン段落に対応して、複数段がケーシング2に設置されている。複数段の静翼翼列は、回転中心軸AXに沿った軸方向において間を隔てて並ぶように配置されている。
ケーシング2のうち中圧タービン部1Bを構成する部分においても、高圧タービン部1Aを構成する部分と同様に、複数段のノズルダイアフラム4が回転中心軸AXに沿った軸方向において間を隔てて並ぶように配置されている。
蒸気タービン1のうち、タービンロータ3は、たとえば、円柱形状の棒状体である。タービンロータ3は、回転中心軸AXが水平方向に延在しており、ケーシング2を貫通している。タービンロータ3は、ケーシング2の外部において、一端部と他端部とのそれぞれが軸受6に回転可能に支持されている。
タービンロータ3において、ケーシング2の内部に収容される部分の外周面には、ロータディスク30が形成されている。ロータディスク30は、リング形状であって、回転中心軸AXの径方向において外方に突き出ており、複数が回転中心軸AXに沿った軸方向において間を隔てて設けられている。そして、ロータディスク30の外周面には、動翼31が固定されている。図示を省略しているが、動翼31は、タービンロータ3の回転方向に沿って、複数が間を隔てて配列されており、動翼翼列を構成している。動翼翼列は、複数のタービン段落に対応して、複数の段落(列)が設置されている。複数段の動翼翼列は、回転中心軸AXに沿った軸方向において間を隔てて並ぶように配置されている。動翼翼列の詳細構成については後述する。
図示を省略しているが、タービンロータ3は、一端部に発電機(図示省略)が連結されており、タービンロータ3の回転により発電機が駆動して、発電が行われる。
上記の蒸気タービン1を構成する動翼翼列の詳細な構成について、図2A、図2B、および、図2Cを用いて説明する。
図2Aにおいて、縦方向は、回転方向RTであって、上側が前方側FWであり、下側が後方側BWである。図2Aにおいて、横方向は、蒸気の流れ方向F(タービンロータ22の回転中心軸AXに沿った軸方向(図1参照)と同じ)であって、左側が上流側USであり、右側が下流側DSである。そして、図2Aでは、図示を省略しているが、紙面に対して直交する方向が、タービンロータ22(図1参照)の径方向RDに相当する。
図2Bでは、図2AのB−B部分を示している。図2Bにおいて、縦方向は、回転方向RTに相当し、横方向は、径方向RDに相当し、右側が外側OUTであって左側が内側INである。また、図2Cでは、図2AのC−C部分を示している。図2Cにおいて、縦方向は、径方向RDに相当し、横方向は、蒸気の流れ方向Fに相当する。
図2A、図2B、および、図2Cでは、蒸気タービン1の高圧タービン部1Aのうち初段のタービン段落を構成する動翼翼列において、動翼31の先端部分を示している。ここでは、図1に示した動翼31として、タービンロータ22の回転方向RTにおいて隣接して並ぶ2枚の動翼31A,31Bを例示している。つまり、第1の動翼31Aと、回転方向RTの後方側BWにおいて第1の動翼31Aの隣りに設置されている第2の動翼31Bとを図示しているが、図示を省略した他の動翼31も同様に構成されている。
第1の動翼31Aおよび第2の動翼31Bは、たとえば、径方向RDにおいて内側INに位置する根本部分から外側OUTに位置する先端部分に渡って捻れた翼であって、タービンロータ22の回転によってアンツイスト(捻り戻り)が発生するように構成されている。
第1の動翼31Aと第2の動翼31Bとのそれぞれには、径方向RDにおいて外側OUTに位置する先端部分に、第1のカバー60Aと第2のカバー60Bとのそれぞれが設けられている。
第1のカバー60Aと第2のカバー60Bとのそれぞれは、シュラウドカバーであって、第1の動翼31Aと第2の動翼31Bとのそれぞれに一体的になるように、削り出しによって形成されている。
第1のカバー60Aと第2のカバー60Bとのそれぞれは、回転方向RTにおいて前方側FWに位置する面S61A,S61B(前方側の対向面)、および、回転方向RTにおいて後方側BW側に位置する面S62A,S62B(後方側の対向面)を含む。
ここでは、それぞれの面S61A,S61B,S62A,S62Bは、流れ方向Fにおいて中央に位置する部分が回転方向RTの前方側FWに突き出るように湾曲した湾曲面である。具体的には、それぞれの面S61A,S61B,S62A,S62Bにおいて、流れ方向Fの上流側USに位置する部分は、上流側USの一端が中央部分よりも回転方向RTの後方側BW側に位置するように傾斜している。そして、それぞれの面S61A,S61B,S62A,S62Bにおいて、流れ方向Fの下流側DSに位置する部分は、下流側DSの他端が中央部分よりも回転方向RTの後方側BW側に位置するように傾斜している。
第1のカバー60Aと第2のカバー60Bとのそれぞれにおいて、回転方向RTの前方側FWに位置する面S61A,S61Bには、回転方向RTに凹んだ凹部D61A,D61B(前方側凹部)が形成されている。凹部D61A,D61Bは、前方側FWに位置する面S61A,S61Bにおいて複数(図2Aでは2つ)が形成されている。
同様に、第1のカバー60Aと第2のカバー60Bとのそれぞれにおいて、回転方向RTの後方側BW側に位置する面S62A,S62Bには、回転方向RTに凹んだ凹部D62A,D62B(後方側凹部)が形成されている。凹部D62A,D62Bは、回転方向RTの後方側BW側に位置する面S62A,S62Bにおいて複数(図2Aでは2つ)が形成されている。
それぞれの凹部D61A,D61B,D62A,D62Bは、半球状の窪みであって、蒸気の流れ方向Fにおいて上流側USに位置する部分に設けられている。
図2Aに示すように、第1のカバー60Aにおいて回転方向RTの後方側BW側に位置する面S62Aと、第2のカバー60Bにおいて回転方向RTの前方側FW側に位置する面S61Bとは、回転方向RTで対向している対向面であって、互いに接触する部分を含む。
ここでは、第1のカバー60Aの面S62Aおよび第2のカバー60Bの面S61Bは、蒸気の流れ方向Fにおいて上流側USに位置する部分が接触状態である。蒸気タービン1の運転が停止したとき、および、運転が実行されているときのいずれにおいても、上記の接触状態が保持されるように、第1のカバー60Aと第2のカバー60Bとが構成されている。蒸気タービン1の運転が実行されているときには、第1の動翼31Aおよび第2の動翼31Bに生じたアンツイスト(図2Aでは、反時計回りに作用)によって、第1の動翼31Aおよび第2の動翼31Bは、接触圧力がより高くなった状態で接触する。これに対して、第1のカバー60Aの面S62Aと第2のカバー60Bの面S61Bとにおいて、下流側DSに位置する部分は、非接触状態であって、両者の間にギャップが介在している。このギャップの幅の最大値は、たとえば、0.1mm以上0.3mm以下である。
そして、第1のカバー60Aの凹部D62Aと第2のカバー60Bの凹部D61Bとによって形成される空間には、連結部材70が収容されている。ここでは、連結部材70は、球状体であって、半球状の凹部D62Aと半球状の凹部D61Bとが組み合されて構成される球状の空間の内部に収容されている。詳細については後述するが、連結部材70は、第1のカバー60Aと第2のカバー60Bとの間について連結を保持するために設けられている。
なお、図示を省略しているが、第1のカバー60Aにおいて回転方向RTの前方側FW側に位置する面S61Aは、回転方向RTにおいて第1のカバー60Aよりも前方側FWに位置する他のカバー(図示省略)の面に接触する部分を含むように構成されている。そして、第1のカバー60Aよりも前方側FWに位置する他のカバー(図示省略)は、回転方向RTの後方側BW側に位置する面に、凹部(図示省略)が形成されている。このため、第1のカバー60Aの凹部D61Aと、その第1のカバー60Aよりも前方側FWに位置する他のカバーの凹部とによって形成される空間にも、連結部材(図示省略)が収容されている。
また、同様に、第2のカバー60Bにおいて回転方向RTの後方側BW側に位置する面S62Bは、回転方向RTにおいて第2のカバー60Bよりも後方側BWに位置する他のカバー(図示省略)の面(図示省略)に接触する部分を含むように構成されている。そして、第2のカバー60Bよりも後方側BWに位置する他のカバー(図示省略)は、回転方向RTの前方側FWに位置する面に凹部(図示省略)が形成されている。このため、第2のカバー60Bの凹部D62Bと、第2のカバー60Bよりも後方側BWに位置する他のカバーの凹部とによって形成される空間においても、連結部材(図示省略)が収容されている。
以上のように、本実施形態の動翼翼列は、カバー60A,60Bが一体的に設けられている動翼(31A,31B)を複数有し、その複数の動翼(31A,31B)がタービンロータ22の回転方向RTに並ぶように配置されている。そして、回転方向RTにおいて隣接して並ぶカバー60A,60Bの面同士(S61B,S62A)が接触する。複数のカバー60A,60Bにおいて、その面(S61B,S62A)には、回転方向RTに凹んだ凹部(D61B,D62A)が形成されている。そして、回転方向RTにおいて隣接して並ぶカバー60A,60Bに設けられた凹部(D61B,D62A)によって形成される空間に連結部材70が収容されている。
上記の動翼翼列の作用について、図3を用いて説明する。図3では、図2Bに示した部分の一部について拡大して示している。ここでは、蒸気タービン1の運転が実行されているときの状態の一例を示している。
蒸気タービン1の高圧タービン部1Aのうち前段側に位置するタービン段落(初段のタービン段落など)を構成する動翼翼列においては、蒸気タービン1の運転が停止したとき、および、運転が実行されているときのいずれにおいても、通常、回転方向RTに隣接して並ぶカバー60A,60B同士が接触している(図2A,図2B参照)。つまり、全周一群綴り構造が構成されるので、動翼31A,31Bの振動が効果的に抑制される。
ただし、蒸気タービン1の高圧タービン部1Aのうち前段側に位置するタービン段落(初段のタービン段落など)を構成する動翼翼列においては、動翼31A,31Bの長さが短く、動翼31A,31Bの捻り戻りが小さいために、蒸気タービン1の運転の際に、全周一群綴り構造が構成されない場合がある。また、前段側に位置するタービン段落では、不均一な蒸気流および高温高圧の影響等に起因して、径方向に大きな熱伸びが生じ、全周一群綴り構造が構成されない場合がある。
具体的には、図3に示すように、蒸気タービン1の運転の際には、回転方向RTに並ぶカバー60A,60Bの間にギャップが介在する場合がある。その結果、全周一群綴り構造が構成されずに、動翼31A,31Bの振動が効果的に抑制されない場合がある。
しかしながら、本実施形態では、回転方向RTにおいて隣接して並ぶカバー60A,60Bは、回転方向RTにおいて対面する面(図3では、S61B,S62A)を含む。そして、その面(S61B,S62A)には、回転方向RTに凹んだ凹部(図3では、D61B,D62A)が形成されている。そして、回転方向RTにおいて隣接して並ぶカバー60A,60Bに設けられた凹部(D61B,D62A)によって形成される空間には、連結部材70が収容されている。
連結部材70は、図3に示すように、蒸気タービン1の運転の際にタービンロータ22が回転したときには、径方向RDの外側OUTへ向かう遠心力(図3中の太い矢印)が作用する。このため、連結部材70は、カバー60A,60Bに設けられた凹部(D61B,D62A)によって形成される空間の内部において、径方向RDの外側OUTへ押し付けられた状態になる。
その結果、本実施形態では、回転方向RTにおいて隣接して並ぶカバー60A,60Bの両者は、連結部材70が接触しているので、連結部材70を介して連結された状態になる。したがって、本実施形態では、動翼31A,31Bがフリースタンディング状態(動翼が単体で運用される状態)になることを防止可能であり、全周一群綴り構造が保持されるので、動翼31A,31Bの振動を効果的に抑制可能である。
本実施形態では、連結部材70は、球状体であって、凹部(D61B,D62A)は、半球状である。このため、本実施形態では、連結部材70の破損が生じにくい。
なお、図3等では、球状体である連結部材70の半径が、半球状である凹部(D61B,D62A)の半径よりも小さいが、これに限らない。球状体である連結部材70の半径は、半球状である凹部(D61B,D62A)の半径と同じである方が好ましい。これにより、蒸気タービン1の運転の際に回転方向RTに並ぶカバー60A,60Bの間にギャップが介在した場合であっても、全周一群綴り構造をより確実に保持可能であると共に、そのカバー60A,60Bの間にギャップから連結部材70が脱落することを効果的に防止することができる。
また、本実施形態では、連結部材70を含む動翼翼列を高圧タービン部1Aに適用する場合について説明したが、これに限らない。超高圧タービン部(図示省略)に同様な構成を適用してもよい。
<第2実施形態>
本実施形態の蒸気タービン1を構成する動翼翼列の詳細な構成について、図4A、図4B、および、図4Cを用いて説明する。図4Aは、図2Aと同じ面を示しており、図4Bは、図4AのB−B部分を示し、図4Cは、図4AのC−C部分を示している。
本実施形態の蒸気タービン1を構成する動翼翼列の詳細な構成について、図4A、図4B、および、図4Cを用いて説明する。図4Aは、図2Aと同じ面を示しており、図4Bは、図4AのB−B部分を示し、図4Cは、図4AのC−C部分を示している。
図4A、図4B、および、図4Cに示すように、本実施形態では、連結部材70、および、凹部D61A,D61B,D62A,D62Bの構成が、上記した第1実施形態の場合と異なっている。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、上記した第1実施形態の場合と同様であるため、重複する部分に関しては、適宜、説明を省略する。
本実施形態では、連結部材70は、第1実施形態の場合と異なり、丸棒体である。そして、凹部D61A,D61B,D62A,D62Bのそれぞれは、半円柱状の溝(半丸溝)である。各図に示すように、連結部材70である丸棒体は、半円柱状の凹部D62Aと半円柱状の凹部D61Bとが組み合されて構成される円柱状の空間の内部に収容されている。ここでは、連結部材70である丸棒体の軸が回転方向RTおよび流れ方向Fに対して傾斜し、径方向RDに対して直交するように、連結部材70である丸棒体が収容されている。図示を省略しているが、第1実施形態の場合と同様に、他の凹部D61A,D62Bに関しても、連結部材70の収容に用いられる。
本実施形態の連結部材70は、第1実施形態の場合と同様に、蒸気タービン1の運転の際にタービンロータ22が回転したときには、径方向RDの外側OUTへ向かう遠心力が作用する(図3と同様)。このため、連結部材70は、カバー60A,60Bに設けられた凹部D61B,D62Aによって形成される空間の内部において、径方向RDの外側OUTへ押し付けられた状態になる。
その結果、回転方向RTにおいて隣接して並ぶカバー60A,60Bの両者は、連結部材70が接触しているので、連結部材70を介して連結された状態になる。したがって、本実施形態では、第1実施形態の場合と同様に、動翼31A,31Bがフリースタンディング状態になることを防止可能であり、全周一群綴り構造が保持されるので、動翼31A,31Bの振動を効果的に抑制可能である。
また、本実施形態では、連結部材70が球状体でなく丸棒体である。このため、本実施形態では、隣接して並ぶカバー60A,60Bにおいて回転方向RTで対面する面S61A,S61B,S62A,S62Bに凹部D61A,D61B,D62A,D62Bを形成する数を、第1実施形態の場合よりも減少させた場合であっても、第1実施形態の場合と同様な効果を奏することができる。
<第3実施形態>
本実施形態の蒸気タービン1を構成する動翼翼列の詳細な構成について、図5A、図5B、および、図5Cを用いて説明する。図5Aは、図4Aと同じ面を示しており、図5Bは、図5AのB−B部分を示し、図5Cは、図5AのC−C部分を示している。
本実施形態の蒸気タービン1を構成する動翼翼列の詳細な構成について、図5A、図5B、および、図5Cを用いて説明する。図5Aは、図4Aと同じ面を示しており、図5Bは、図5AのB−B部分を示し、図5Cは、図5AのC−C部分を示している。
図5A、図5B、および、図5Cに示すように、本実施形態では、連結部材70、および、凹部D61A,D61B,D62A,D62Bの構成が、上記した第2実施形態の場合と異なっている。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、上記した第2実施形態の場合と同様であるため、重複する部分に関しては、適宜、説明を省略する。
本実施形態では、連結部材70は、第2実施形態の場合と異なり、板状体(角棒体)である。そして、凹部D61A,D61B,D62A,D62Bのそれぞれは、矩形状の溝(角溝)である。各図に示すように、板状体である連結部材70は、矩形状の凹部D62Aと矩形状の凹部D61Bとが組み合されて構成される矩形状の空間の内部に収容されている。図示を省略しているが、第2実施形態の場合と同様に、他の凹部D61A,D62Bに関しても、連結部材70の収容に用いられる。
本実施形態においても、連結部材70は、蒸気タービン1の運転の際にタービンロータ22が回転したときには、凹部D61B,D62Aによって形成される空間の内部において、径方向RDの外側OUTへ押し付けられた状態になる。したがって、本実施形態においても、動翼31A,31Bがフリースタンディング状態になることを防止可能であり、全周一群綴り構造が保持されるので、動翼31A,31Bの振動を効果的に抑制可能である。
また、本実施形態では、連結部材70が板状体であるので、各面S61A,S61B,S62A,S62Bに凹部D61A,D61B,D62A,D62Bを形成する数を減少させた場合であっても、第1実施形態の場合と同様な効果を奏することができる。
<第4実施形態>
本実施形態の蒸気タービン1を構成する動翼翼列の詳細な構成について、図6を用いて説明する。図6は、図5Aと同様な面のうち連結部材70が収容された部分を拡大して示す図である。
本実施形態の蒸気タービン1を構成する動翼翼列の詳細な構成について、図6を用いて説明する。図6は、図5Aと同様な面のうち連結部材70が収容された部分を拡大して示す図である。
図6に示すように、本実施形態では、連結部材70の構成が、上記した第3実施形態の場合と異なっている。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、上記した第3実施形態の場合と同様であるため、重複する部分に関しては、適宜、説明を省略する。
本実施形態では、連結部材70は、第3実施形態の場合と異なり、板状体が折り曲げられた板バネである。連結部材70は、凹部D62Aと凹部D61Bとが組み合されて構成される空間の内部に収容されており、凹部D62Aと凹部D61Bとが対面する方向において、連結部材70である板バネの付勢力が作用している。
このため、本実施形態においては、蒸気タービン1の運転の際に、回転方向RTに並ぶカバー60A,60Bの間にギャップが介在した状態になった場合であっても、連結部材70が板バネであるので、回転方向RTに並ぶカバー60A,60Bのそれぞれに連結部材70が接触した状態を保持する。つまり、回転方向RTに並ぶカバー60A,60Bが連結部材70を介して連結された状態を保持する。
したがって、本実施形態においては、動翼31A,31Bがフリースタンディング状態になることを防止可能であり、全周一群綴り構造が保持されるので、動翼31A,31Bの振動を更に効果的に抑制可能である。
<第5実施形態>
本実施形態の蒸気タービン1を構成する動翼翼列の詳細な構成について、図7を用いて説明する。図7は、図6と同様に、連結部材70が収容された部分を拡大して示す図である。
本実施形態の蒸気タービン1を構成する動翼翼列の詳細な構成について、図7を用いて説明する。図7は、図6と同様に、連結部材70が収容された部分を拡大して示す図である。
図7に示すように、本実施形態では、連結部材70の構成が、上記した第4実施形態の場合と異なっている。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、上記した第4実施形態の場合と同様であるため、重複する部分に関しては、適宜、説明を省略する。
本実施形態では、連結部材70は、第4実施形態の場合と異なり、環状体である(円筒体)。連結部材70は、凹部D62Aと凹部D61Bとが組み合されて構成される空間の内部に収容されている。ここでは、連結部材70である環状体の高さが、たとえば、凹部D62Aの深さと凹部D61Bの深さとの和に一致するように構成されている。
そして、凹部D62A,D61Bのそれぞれの内部には、連結部材70である環状体の内部に挿入される凸部C62A,C61Bのそれぞれが形成されている。ここでは、凸部C62Aは、凹部D62Aの内部において凹部D61Bに対面する底面に形成されている。同様に、凸部C61Bは、凹部D61Bの内部において凹部D62Aに対面する底面に形成されている。また、凸部C62A,C61Bのそれぞれの周面の径は、たとえば、連結部材70である環状体の内周面の径に一致するように構成されている。
このため、本実施形態においては、蒸気タービン1の運転の際に、回転方向RTに並ぶカバー60A,60Bの間にギャップが介在した状態になった場合であっても、連結部材70である環状体の内部に凸部C62A,C61Bのそれぞれが挿入されているので、回転方向RTに並ぶカバー60A,60Bのそれぞれに連結部材70が接触した状態を保持する。つまり、回転方向RTに並ぶカバー60A,60Bが連結部材70を介して連結された状態を保持する。
したがって、本実施形態においては、動翼31A,31Bがフリースタンディング状態になることを防止可能であり、全周一群綴り構造が保持されるので、動翼31A,31Bの振動を更に効果的に抑制可能である。
<第6実施形態>
本実施形態の蒸気タービン1を構成する動翼翼列の詳細な構成について、図8A、図8B、および、図8Cを用いて説明する。図8Aは、図2Aと同じ面を示しており、図8Bは、図8AのB−B部分を示しており、図8Cは、図8AのC−C部分を示している。
本実施形態の蒸気タービン1を構成する動翼翼列の詳細な構成について、図8A、図8B、および、図8Cを用いて説明する。図8Aは、図2Aと同じ面を示しており、図8Bは、図8AのB−B部分を示しており、図8Cは、図8AのC−C部分を示している。
図8A、図8B、および、図8Cに示すように、本実施形態では、連結部材70、および、凹部D61A,D61B,D62A,D62Bの位置が、上記した第1実施形態の場合と異なっている。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、上記した第1実施形態の場合と同様であるため、重複する部分に関しては、適宜、説明を省略する。
本実施形態では、連結部材70、および、凹部D61A,D61B,D62A,D62Bは、第1実施形態の場合と異なり、回転方向RTにて隣接して並ぶカバー60A,60Bの面S61A,S61B,S62A,S62Bのうち、流れ方向Fの下流側DSに位置する部分に形成されている。
本実施形態の連結部材70は、第1実施形態の場合と同様に、動作する。したがって、本実施形態では、第1実施形態の場合と同様に、動翼31A,31Bがフリースタンディング状態になることを防止可能であり、全周一群綴り構造が保持されるので、動翼31A,31Bの振動を効果的に抑制可能である。
なお、本実施形態では、第1実施形態で示した連結部材70および凹部D61A,D61B,D62A,D62Bが、流れ方向Fの下流側DSに位置する場合について説明したが、これに限らない。他の実施形態(第2実施形態など)に示した連結部材70等が流れ方向Fの下流側DSに位置するように構成してもよい。
<その他>
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
1…蒸気タービン、1A…高圧タービン部、1B…中圧タービン部、2…ケーシング、3…タービンロータ、4…ノズルダイアフラム、6…軸受、20…ケーシング、21…内部ケーシング、22…外部ケーシング、22…タービンロータ、23A…主蒸気管、23B…再熱蒸気管、24…ノズルボックス、30…ロータディスク、31,31A,31B…動翼、41…ダイアフラム内輪、42…静翼42、43…ダイアフラム外輪、60,60A,60B…カバー、70…連結部材、90…テノン、C61B,C62A…凸部、D61A,D61B,D62A,D62B…凹部、S61A,S61B,S62A,S62B…面(対向面)、HE…高圧排気室、IE…中圧排気室、AX…回転中心軸、F…流れ方向(軸方向)、US…上流側、DS…下流側、RD…径方向、IN…内側、OUT…外側、RT…回転方向、FW…前方側、BW…後方側
Claims (9)
- カバーが一体的に設けられている動翼を複数有し、前記複数の動翼がタービンロータの回転方向に並ぶように配置されており、前記回転方向において隣接して並ぶ前記カバーは、お互い対向する対向面を有する動翼翼列であって、
前記複数のカバーにおいて前記対向面は、前記回転方向に凹んだ凹部を有し、
前記回転方向において隣接して並ぶ前記カバーに設けられた前記凹部によって形成される空間に連結部材が収容されており、前記回転方向に並ぶ前記カバーのそれぞれが前記連結部材を介して連結される、
動翼翼列。 - 回転軸に沿った軸方向に流れる作動媒体が前記動翼にあたることによって前記タービンロータが回転するように構成されており、
前記カバーの前記対向面のうち前記作動媒体の上流側に位置する部分において前記複数のカバーのそれぞれが接触するように構成されており、
前記凹部は、前記対向面のうち前記軸方向において前記作動媒体の上流側に位置する部分に形成されている、
請求項1に記載の動翼翼列。 - 回転軸に沿った軸方向に流れる作動媒体が前記動翼にあたることによって前記タービンロータが回転するように構成されており、
前記カバーの前記対向面のうち前記作動媒体の上流側に位置する部分において前記複数のカバーのそれぞれが接触するように構成されており、
前記凹部は、前記対向面のうち前記軸方向において前記作動媒体の下流側に位置する部分に形成されている、
請求項1に記載の動翼翼列。 - 前記連結部材は、球状体であって、
前記凹部は、半球状である、
請求項1から3のいずれかに記載の動翼翼列。 - 前記連結部材は、丸棒体である、
前記凹部は、半円柱状である、
請求項1から3のいずれかに記載の動翼翼列。 - 前記連結部材は、板状体であり、
前記凹部は、矩形状である、
請求項1から3のいずれかに記載の動翼翼列。 - 前記連結部材は、板バネであり、
前記凹部は、矩形状である、
請求項1から3のいずれかに記載の動翼翼列。 - 前記連結部材は、環状体であり、
前記凹部の内部には、前記連結部材である環状体の内部に挿入される凸部が形成されている、
請求項1から3のいずれかに記載の動翼翼列。 - 第1蒸気タービン部と、前記第1蒸気タービン部に導入される蒸気よりも圧力が低い蒸気が作動媒体として導入される第2蒸気タービン部とを少なくとも含む蒸気タービンにおいて、前記第1蒸気タービン部に設けられている、
請求項1から8のいずれかに記載の動翼翼列。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2018167997A JP2020041452A (ja) | 2018-09-07 | 2018-09-07 | 動翼翼列 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2020041452A true JP2020041452A (ja) | 2020-03-19 |
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ID=69799258
Family Applications (1)
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JP2018167997A Pending JP2020041452A (ja) | 2018-09-07 | 2018-09-07 | 動翼翼列 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2020041452A (ja) |
-
2018
- 2018-09-07 JP JP2018167997A patent/JP2020041452A/ja active Pending
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