JP2020139443A - ダイヤフラム、蒸気タービン及びダイヤフラムの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シールフィンの固定構造の信頼性を高めると共に工期の大幅な短縮を図る。【解決手段】ダイヤフラム内輪と外輪が一体に形成された蒸気タービン用のダイヤフラムにおいて、ラジアルスピルストリップ構造のシールフィン２２を保持するコレクタリング２１、前記ダイヤフラム外輪１８及び前記コレクタリング２１の間に介在するアダプタリング２３を備え、前記コレクタリング２１及び前記アダプタリング２３は前記ダイヤフラム外輪１８よりも外径が大きく、前記ダイヤフラム外輪１８及び前記アダプタリング２３が複数の第１ボルト３１で連結され、前記ダイヤフラム外輪１８及び前記アダプタリング２３の対向面が互いに密着してシールされており、前記コレクタリング２１び前記アダプタリング２３が前記シールフィン２２よりも外周側の位置で複数の第２ボルト３２で連結されている。【選択図】図３

Description

本発明は、ダイヤフラム、蒸気タービン及びダイヤフラムの製造方法に関する。

蒸気タービンでは、ダイヤフラム外輪と動翼先端との間隙をシールするシールフィンをダイヤフラム外輪に植え込んだ構造が採用されることがある（特許文献１等を参照）。

特開２０１６−１９４３０６号公報

蒸気タービンでは、ダイヤフラムで熱落差を持たせており、特に蒸気タービンの下流側において蒸気が凝縮されて多くのドレンが発生する。発生したドレンがダイヤフラムの下流側の動翼に衝突すると、動翼にエロージョンが発生するおそれがある。ドレンは、ダイヤフラム外輪側面及び周方向に沿って運ばれるため、動翼の先端にドレンを当てることなく収集することを目的としてコレクタリングを設置している。しかしながら、流線に沿って運ばれたドレンの一部が動翼に衝突して付着し、更に動翼に付着したドレンが遠心力により径方向外側に飛散するため、特に動翼に対向するシールフィン付近でコレクタリング内面のエロージョンの発生が懸念される。

運転中、蒸気タービンの湿り段落においては、動翼表面に付着したドレンが遠心力で径方向外側に飛散するため、特に動翼に対向するシールフィンの付近でダイヤフラム外輪にエロージョンが発生することがある。そこでシールフィンを保持する部位をコレクタリングとして別部材化し、これをダイヤフラム外輪にボルトで連結する場合がある。この構成の場合、動翼の対向部のエロージョンが進行した場合、ダイヤフラム全体を新製品と交換しなくても、エロージョンの進行したコレクタリングのみを交換すれば済む。

ここで、従来構造の既存の蒸気タービンにはコレクタリングに対してシールフィンを内径側から植え込んでかしめたものがあるが、コレクタリングとシールフィンとが係合するかしめ部分が、動翼から飛散してくるドレンに直接晒されることになる。こうしたシールフィンとコレクタリングとの係合部の信頼性向上の一つとして、シールフィンのラジアルスピルストリップ（ＲＳＳ）構造化が挙げられる。

しかし、ＲＳＳ構造のシールフィンは、同クラスの植え込み型のシールフィンに比べてコレクタリングに挿入される根部が大きい。シールフィンをＲＳＳ構造化する場合、大型化したシールフィンの根部との干渉を避けるためにコレクタリングとダイヤフラム外輪とを連結するボルトのピッチ円直径（Ｐ．Ｃ．Ｄ．）を拡大する必要がある。但し、既存のダイヤフラム外輪の外径にボルトのＰ．Ｃ．Ｄの拡大を許容するだけの肉厚が確保されていない、若しくはスリットと干渉する場合がある。この場合、拡大したボルトのＰ．Ｃ．Ｄ．を許容するダイヤフラム外輪を新製する必要があるが、ダイヤフラム外輪は一体構成のダイヤフラムの一部である。そのため、ダイヤフラム外輪の外径を拡大するに当たって、現状では長期間の工期を費やして翼部やダイヤフラム内輪を含めたダイヤフラム全体を新製しているのが実情である。

本発明の目的は、シールフィンの固定構造の信頼性を高めると共に工期の大幅な短縮が望める構造のダイヤフラム、蒸気タービン及びダイヤフラムの製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、ダイヤフラム内輪、ダイヤフラム外輪、及び翼部が一体に形成された蒸気タービン用のダイヤフラムにおいて、前記ダイヤフラム外輪の下流側に配置されたコレクタリング、前記コレクタリングに嵌め込まれたラジアルスピルストリップ構造のシールフィン、及び前記ダイヤフラム外輪及び前記コレクタリングの間に介在するアダプタリングを更に備え、前記ダイヤフラム外輪及び前記アダプタリングは下流側から軸方向に挿し込まれた複数の第１ボルトで連結され、前記ダイヤフラム外輪及び前記アダプタリングの対向面が互いに密着してシールされており、前記コレクタリング及び前記アダプタリングは前記ダイヤフラム外輪よりも外径が大きく、前記シールフィンよりも外周側の位置で下流側から軸方向に挿し込まれた複数の第２ボルトで連結されている。

本発明によれば、シールフィンの固定構造の信頼性を高めると共に工期の大幅な短縮が望める。

本発明の一実施形態に係る蒸気タービン設備の模式図 本発明の一実施形態に係る蒸気タービンの断面図 図２中のIII部の拡大図であって本発明の一実施形態に係るダイヤフラムの要部構造を表す図 本発明のダイヤフラムの製造方法の適用の判断手順を表すフローチャート 本発明の一実施形態に係るダイヤフラムの製造方法の説明図であって改造前のダイヤフラムを表す図 比較例に係る製造方法により図３のダイヤフラムを改造して製作したダイヤフラムの構造を表す図

以下に図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。

−蒸気タービン発電設備−
図１は本発明の一実施形態に係る蒸気タービン設備の模式図である。同図に示した蒸気タービン発電設備１００は、蒸気発生源１、高圧タービン３、中圧タービン６、低圧タービン９、復水器１１及び負荷機器１３を備えている。以下、各タービンにおいて作動流体である蒸気の流れ方向を基準とする。低圧タービン９（図２）で言えば、作動流体流路Ｆを流れる蒸気Ｓの主流の流れ方向が基準である。

蒸気発生源１はボイラであり、復水器１１から供給された水を加熱し、高温高圧の蒸気を発生させる。蒸気発生源１で発生した蒸気は、主蒸気管２を介して高圧タービン３に導かれ、高圧タービン３を駆動する。高圧タービン３を駆動して減圧した蒸気は、高圧タービン排気管４を介して蒸気発生源１に導かれ、再度加熱されて再熱蒸気となる。

蒸気発生源１で生成された再熱蒸気は、再熱蒸気管５を介して中圧タービン６に導かれ、中圧タービン６を駆動する。中圧タービン６を駆動して減圧した蒸気は、中圧タービン排気管７を介して低圧タービン９に導かれ、低圧タービン９を駆動する。低圧タービン９を駆動して減圧した蒸気は、ディフューザーを介して復水器１１に導かれる。復水器１１は冷却水配管（不図示）を備えており、復水器１１に導かれた蒸気と冷却水配管内を流れる冷却水とを熱交換させて蒸気を凝縮する。復水器１１で凝縮された水は給水ポンプＰにより再び蒸気発生源１に送られる。

高圧タービン３、中圧タービン６及び低圧タービン９のタービンロータ１２は同軸に連結されている。負荷機器（代表的には発電機）１３はタービンロータ１２に連結されており、高圧タービン３、中圧タービン６及び低圧タービン９の回転出力により駆動される。

なお、負荷機器１３には、発電機に代えてポンプが採用される場合もある。また、高圧タービン３、中圧タービン６及び低圧タービン９を備えた構成を例示したが、例えば中圧タービン６を省略した構成としても良い。高圧タービン３、中圧タービン６及び低圧タービン９で同一の負荷機器１３を駆動する構成を例示したが、高圧タービン３、中圧タービン６及び低圧タービン９でそれぞれ異なる負荷機器を駆動する構成であっても良い。高圧タービン３、中圧タービン６及び低圧タービン９を２つのグループ（つまり２つのタービンと１つのタービン）に分け、グループ毎に各１つの負荷機器を駆動する構成としても良い。更に、蒸気発生源１としてボイラを備える構成を例示したが、ガスタービンの排熱を利用する廃熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）を蒸気発生源１として採用する構成としても良い。つまりコンバインドサイクル発電設備である。原子炉も蒸気発生源１の一例に挙げられる。

−蒸気タービン−
図２は低圧タービン９の断面図である。同図に示したように、低圧タービン９は、上記タービンロータ１２及びこれを覆う静止体１５を備えている。静止体１５の出口にはディフューザーが配置されている。なお、本願明細書では、タービンロータ１２の回転方向を「周方向」、タービンロータ１２の回転中心線Ｃの伸びる方向を「軸方向」、タービンロータ１２の半径方向を「径方向」と定義する。

タービンロータ１２は、ロータディスク１３ａ−１３ｄ及び動翼１４ａ−１４ｄを含んで構成されている。ロータディスク１３ａ−１３ｄは、軸方向に重ねて配置した円盤状の部材である。ロータディスク１３ａ−１３ｄはスペーサ（不図示）と交互に重畳される場合もある。動翼１４ａ−１４ｄはそれぞれロータディスク１３ａ−１３ｄの外周面の周方向に等間隔に複数設けられている。動翼１４ａ−１４ｄはロータディスク１３ａ−１３ｄの外周面から径方向外側に伸び、環状の作動流体流路Ｆに臨んでいる。作動流体流路Ｆを流れる蒸気Ｓの流体エネルギーが動翼１４ａ−１４ｄにより回転エネルギーに変換され、回転中心線Ｃ周りにタービンロータ１２が一体に回転する。

静止体１５は、ケーシング１６及びダイヤフラム１７ａ−１７ｄを含んで構成されている。ケーシング１６は低圧タービン９の外周壁を形成する筒状の部材である。このケーシング１６の内周部にダイヤフラム１７ａ−１７ｄが取り付けられている。ダイヤフラム１７ａ−１７ｄはセグメントであり、それぞれダイヤフラム外輪１８、ダイヤフラム内輪１９及び複数の翼部２０を含んで一体に形成されている。ダイヤフラム１７ａ−１７ｄがそれぞれ周方向に複数並んで環状を構成する。

ダイヤフラム外輪１８はその内周面で作動流体流路Ｆの外周を画定する部材であり、ケーシング１６の内周面に支持されている。ダイヤフラム外輪１８は環状をなす。本実施形態において、ダイヤフラム外輪１８の内周面は下流側（図２中の右方）に向かって径方向外側に傾斜している。ダイヤフラム内輪１９はその外周面で作動流体流路Ｆの内周を画定する部材であり、ダイヤフラム外輪１８に対して径方向内側に配置されている。ダイヤフラム内輪１９は環状（本例では円筒状）をなす。翼部２０は、周方向に複数並べて配置され、径方向に延びてダイヤフラム内輪１９及びダイヤフラム外輪１８を連結している。

なお、ダイヤフラムとその下流側に隣接する動翼とで１つの段落を構成する。本実施形態では、ダイヤフラム１７ａと動翼１４ａが第１段落（初段）、ダイヤフラム１７ｂと動翼１４ｂが第２段落、ダイヤフラム１７ｃと動翼１４ｃが第３段落、ダイヤフラム１７ｄと動翼１４ｄが第４段落（最終段）である。

−ダイヤフラム外輪−
図３は図２中のIII部の拡大図であって本発明の一実施形態に係るダイヤフラムの要部構造を表す断面図である。以下に説明する構造は、少なくとも１つの段落（例えば動翼表面にドレンが付着し易い湿り段落、代表的には低圧タービン９の最終段）のダイヤフラム１７ｄに適用される。低圧タービン９において第４段落以外の段落のダイヤフラムへの適用可能性は下流側の段落ほど高く、すなわちダイヤフラム１７ｃ，１７ｂ，１７ａの順に適用可能性が高い。図３を用いて低圧タービン９の第４段落のダイヤフラム１７ｄを適用対象にした場合を例示して説明するが、他の段落のダイヤフラムに適用する場合も同様の構造である。必要な場合には、高圧タービン３や中圧タービン６のダイヤフラムにも適用可能である。

図３に示したように、ダイヤフラム１７ｄには、ダイヤフラム外輪１８、ダイヤフラム内輪１９（図２）、翼部２０に加え、コレクタリング２１、シールフィン２２及びアダプタリング２３が備わっている。

コレクタリング２１は、ダイヤフラム外輪１８の下流側に配置されてシールフィン２２を保持する環状の部材であり、周方向に複数分割されている（例えば上半部と下半部に２分割、或いは４−６個に分割されている）。コレクタリング２１の外径Ｒ１はダイヤフラム外輪１８の下流側端部の外径Ｒ０よりも大きい。コレクタリング２１の内径については、ダイヤフラム外輪１８の下流側端部の内径と同程度である。またコレクタリング２１の上流側端面２１ａと下流側端面２１ｂはタービンロータ１２の回転中心線Ｃ（図２）との直交面に平行な平坦面である。

コレクタリング２１の内周面には、周方向に延びるスリット２４が設けられている。スリット２４は径方向に延びるラジアル溝２４ａと軸方向に延びるアキシャル溝２４ｂとで断面がＴ字型に形成されている。ラジアル溝２４ａには、シールフィン２２の軸方向への動き拘束する役割がある。アキシャル溝２４ｂには、シールフィン２２の径方向への動きを拘束する役割がある。アキシャル溝２４ｂはコレクタリング２１の内周面よりも径方向外側に位置しており、作動流体流路Ｆに対してコレクタリング２１の構造材で隔てられ、作動流体流路Ｆには臨んでいない。

コレクタリング２１には、軸方向に貫通する貫通孔２５が周方向に間隔を空けて設けられている。貫通孔２５には、コレクタリング２１の下流側端面側に座繰り２５ａが設けられている。座繰り２５ａを含めて貫通孔２５は、スリット２４に干渉しない若しくは肉厚不足にならないように、全部がスリット２４よりも径方向外側に位置している。また貫通孔２５の少なくとも一部は、ダイヤフラム外輪１８の下流側端部の外径よりも外側に位置している。回転中心線Ｃ（図２）を中心とする貫通孔２５のピッチ円直径（Ｐ．Ｃ．Ｄ．）Ｄ１は、後述する貫通孔２６のピッチ円直径Ｄ２よりも大きく設定されている（貫通孔２５のピッチ円は貫通孔２６のピッチ円よりも径方向外側に位置している）。

シールフィン２２は、コレクタリング２１の内周面から径方向内側に突出し動翼１４ｄの先端面とコレクタリング２１の内周面との間隙をシールする。このシールフィン２２は環状の部材であるが、周方向に複数分割されている（例えば上半部と下半部に２分割、或いは４−６個に分割されている）。シールフィン２２にはコレクタリング２１のスリット２４に合わせて断面がＴ字型に形成されたラジアルスピルストリップ（ＲＳＳ）構造の根部２２ａが備わっている。上記のスリット２４に周方向から根部２２ａを嵌め入れることでコレクタリング２１の内周部にシールフィン２２が固定されている。

なお、図３では運転停止時の状態を表しており、シールフィン２２が動翼１４ｄよりも下流側に位置しているが、運転中にはタービンロータ１２が熱伸びすることでシールフィン２２と動翼１４ｄとの軸方向位置が重なる。また図３ではフィンが１列のシールフィン２２を例示しているが、軸方向にフィンを複数列設置する場合には、シールフィン２２の構造を軸方向に複数列のフィンを備えた構造に代えることで対応できる。

アダプタリング２３は、ダイヤフラム外輪１８及びコレクタリング２１の間に介在し、コレクタリング２１に対して小径のダイヤフラム外輪１８にコレクタリング２１を取り付けるためのリングである。このアダプタリング２３は継ぎ目のない一体のリングであることが望ましいが、コレクタリング２１と同様に周方向に複数分割された構造（例えば上半部と下半部に２分割、或いは４−６個に分割された構造）であっても良い。またアダプタリング２３はコレクタリング２１と同程度の外径であり、ダイヤフラム外輪１８の下流側端部よりも外径が大きい。アダプタリング２３の内径については、ダイヤフラム外輪１８の下流側端部の内径と同程度である。アダプタリング２３の上流側端面２３ａと下流側端面２３ｂはタービンロータ１２の回転中心線Ｃ（図２）との直交面に平行な平坦面である。

アダプタリング２３の下流側端面２３ｂには、コレクタリング２１の貫通孔２５に対応して周方向に間隔を空けてボルト穴（ネジ穴）２７が設けられている。また、アダプタリング２３には、軸方向に貫通する貫通孔２６が周方向に間隔を空けて設けられている。これら貫通孔２６の位置は、ダイヤフラム外輪１８の下流側端面１８ａに周方向に間隔を空けて設けたボルト穴（ネジ穴）２８に対応している。ダイヤフラム外輪１８の下流側端面１８ａも回転中心線Ｃとの直交面に平行な平坦面である。各貫通孔２６には、アダプタリング２３の下流側端面側に座繰り２６ａが設けられている。前述した通り回転中心線Ｃ（図２）を中心とする貫通孔２６のピッチ円直径Ｄ２はコレクタリング２１の貫通孔２５のピッチ円直径Ｄ１（つまりボルト穴２７のピッチ円直径）よりも小さい。本実施形態において、アダプタリング２３の貫通孔２６又は座繰り２６ａは、少なくとも部分的にシールフィン２２の根部２２ａと径方向の位置が重なっている。つまり、アダプタリング２３の貫通孔２６又は座繰り２６ａの少なくとも一部が、軸方向から見てシールフィン２２の根部２２ａに重なっている。

ダイヤフラム外輪１８及びアダプタリング２３は、下流側から軸方向に挿し込まれた複数の第１ボルト３１で連結されている。第１ボルト３１は例えば六角穴付きボルトであり、アダプタリング２３の貫通孔２６を介してダイヤフラム外輪１８のボルト穴２８にねじ込まれている。第１ボルト３１の頭部はアダプタリング２３の座繰り２６ａに納まり、アダプタリング２３の下流側端面２３ｂからコレクタリング２１側に突き出さないようになっている。各第１ボルト３１を締め込むことで、ダイヤフラム外輪１８及びアダプタリング２３の対向面（つまり下流側端面１８ａ及び上流側端面２３ａ）が互いに密着して周方向に連続するシール面を形成している。第１ボルト３１はダイヤフラム外輪１８及びアダプタリング２３のシール面に直交しており、第１ボルト３１の締め付け力がシール面の接触圧力に効率的に変換される。

アダプタリング２３及びコレクタリング２１は、シールフィン２２の根部２２ａよりも外周側の位置で下流側から軸方向に挿し込まれた複数の第２ボルト３２で連結されている。第２ボルト３２は例えば六角穴付きボルトであり、コレクタリング２１の貫通孔２５を介してアダプタリング２３のボルト穴２７にねじ込まれている。本実施形態では、第２ボルト３２は第１ボルト３１よりも外周側に位置している。第２ボルト３２の頭部はコレクタリング２１の座繰り２５ａに納まり、コレクタリング２１の下流側端面２１ｂから突き出さないようになっている。各第２ボルト３２を締め込むことで、アダプタリング２３及びコレクタリング２１の対向面（つまり下流側端面２３ｂ及び上流側端面２１ａ）で締結されている。第２ボルト３２はアダプタリング２３及びコレクタリング２１の対向面に直交している。

以上のようにダイヤフラム外輪１８の下流側に、シールフィン２２を保持するコレクタリング２１がアダプタリング２３を介して装着される。シールフィン２２が装着されることで、動翼１４ｄの外周側の間隙流路を介する蒸気Ｓのリークが抑制されてタービン効率の低下が抑制される。更にアダプタリング２３の上記シール面は作動流体流路Ｆの周囲を切れ目なく取り囲み、ダイヤフラム外輪１８とアダプタリング２３との対向面間を介する蒸気Ｓのリークも抑制される。

−製造方法−
図４は本発明のダイヤフラムの製造方法の適用の判断手順を表すフローチャート、図５は本発明の一実施形態に係るダイヤフラムの製造方法の説明図であって改造前のダイヤフラムを表す図である。図５に示したダイヤフラムは既存の蒸気タービン設備で用いられているものであり、同図に示したダイヤフラムをベースにしてシールフィンをＲＳＳ構造化する例を説明する。

図５に示したダイヤフラムは蒸気タービン用であり、ダイヤフラム内輪（不図示）、ダイヤフラム外輪ａ及び翼部ｆが一体に形成されている。ダイヤフラム外輪ａの下流側にはコレクタリングｂがボルトｃで連結されている。ボルトｃはコレクタリングｂ側から軸方向に挿し込まれてダイヤフラム外輪ａにねじ込まれている。コレクタリングｂの内周面にはシールフィンｄが植え込まれている。シールフィンｄはコレクタリングｂに対してかしめにより固定されている。このような既存のダイヤフラムをベースにしてＲＳＳ構造のシールフィンを備えた新たなダイヤフラムを製造するに当たり、本発明を適用するか否かをまず図４の手順で検討する。

・ステップＳ１
まず図５のダイヤフラムが湿り段落に属するか、つまりシールフィンｄのＲＳＳ構造化を要するものであるかを判断する。そもそもシールフィンｄに既にＲＳＳ構造が適用されていれば発明を適用する必要はなく、ステップＳ５に手順を移して発明を適用することなく検討を終了する。

・ステップＳ２
図５のダイヤフラムのシールフィンｄをＲＳＳ構造化する場合、ステップＳ２に手順を移し、ＲＳＳ構造のシールフィン（図３のシールフィン２２）とこれを保持するスリット付きの新たなコレクタリング（図３のコレクタリング２１）を設計する。

・ステップＳ３
次にダイヤフラム外輪ａの締結用穴ｅに新たなコレクタリングのスリット（図３のスリット２４）が干渉するか、つまり軸方向から見てスリットと締結用穴ｅが重なるかを判断する。スリットが締結用穴ｅに重ならなければ、締結用穴ｅを利用して新たなコレクタリングが装着可能であるため、アダプタリング（図３のアダプタリング２３）を別途用意する必要がない。この場合はステップＳ５に手順を移して検討を終了する。

・ステップＳ４
ダイヤフラム外輪ａの締結用穴ｅに新たなコレクタリングのスリットが干渉もしくは肉厚不足が発生する場合、ピッチ円直径を拡大してダイヤフラム外輪ａの下流側端面に新たなボルト穴が加工可能であるかを判断する。ダイヤフラム外輪ａの外径（つまり肉厚）に余裕があって新たなボルト穴が加工可能であれば、この場合もアダプタリングを別途用意する必要がない。新たなボルト穴をダイヤフラム外輪ａに加工すると共に、それらボルト穴に対応する貫通孔を新たなコレクタリングに設け、ダイヤフラム外輪ａに新たなコレクタリングを直接装着することができる。この場合もステップＳ５に手順を移して検討を終了する。

・ステップＳ６
ダイヤフラム外輪ａの下流側端面に新たなボルト穴を設けることができない場合、ステップＳ６に手順を移して発明を適用することとして検討を終了する。

発明を適用することとした場合、図５のダイヤフラムを改造して図３のダイヤフラム１７ｄを製造する手順は、大きくは、ダイヤフラム外輪の加工工程、部品の製作工程、及び組立工程からなる。

ダイヤフラム外輪の加工工程では、アダプタリング２３を介してコレクタリング２１を取り付けた際にシールフィン２２が所望の位置に来るように、ダイヤフラム外輪ａの下流側端部を除去して図３のダイヤフラム外輪１８を形成する。本例においては、図５のダイヤフラム外輪ａの二点鎖線から右側の部分を除去する。但しダイヤフラム外輪ａの下流側端部の除去量は翼部ｆに干渉しない範囲で任意に設定することができる。ダイヤフラム外輪ａの下流側端部を除去する場合、例えばダイヤフラム外輪ａの下流側端部を機械加工により切削して下流側端面１８ａを仕上げる方法を採用することができる。大まかにダイヤフラム外輪ａの下流側端部をガス切断した上で機械加工により下流側端面１８ａを仕上げることもできるが、機械加工のみで仕上げることで入熱によるダイヤフラム外輪１８の熱変形が抑えられる。また、ダイヤフラム外輪１８の下流側端面１８ａにボルト穴２８を加工する。

部品の製作工程では、図３に示したコレクタリング２１、シールフィン２２及びアダプタリング２３を製作する。この部品の製作工程は、ダイヤフラム外輪の加工工程の前に実施しても後に実施しても良く、また同時並行的に実施することもできる。コレクタリング２１、シールフィン２２及びアダプタリング２３の製作順序も順不同であり、どの順で製作しても良いし、複数を同時に製作しても勿論構わない。

組立工程では、コレクタリング２１のスリット２４にＲＳＳ構造のシールフィン２２を周方向から嵌め込む。また、ダイヤフラム外輪１８の下流側にアダプタリング２３を配置し、下流側から軸方向に複数の第１ボルト３１を挿し込んでダイヤフラム外輪１８に対してアダプタリング２３を連結する。そして、アダプタリング２３の下流側にコレクタリング２１を配置し、下流側から軸方向に複数の第２ボルト３２を差し込んでアダプタリング２３に対してコレクタリング２１を連結する。

−比較例−
図６は比較例に係る製造方法により図３のダイヤフラムを改造して製作したダイヤフラムの構造を表す図である。比較のために図６のコレクタリングｂ’は図３のコレクタリング２１と大きさ及び形状を同一としてある。

図４では既存のダイヤフラムのシールフィンをＲＳＳ構造化するに当たってダイヤフラム外輪ａの締結用穴ｅのピッチ円直径が拡大不可である場合、発明を適用して図３の構造に改造した。しかし、従来は図６のようにダイヤフラム外輪ａの外径が不足していてＲＳＳ構造のシールフィンを保持する新たなコレクタリングｂ’が取り付けられない場合、ダイヤフラム外輪の設計を外径の大きなものに変更していた。図６においてハッチング部分を除いたダイヤフラム外輪ａが既存のものであり、ハッチング部分を含んで大径化されたダイヤフラム外輪ａ’が設計変更後のものである。この場合、問題なくコレクタリングｂ’が取り付けられるが、ダイヤフラム外輪は一体構成のダイヤフラムの一部であるため、ダイヤフラム外輪の設計変更に伴って翼部やダイヤフラム内輪を含めてダイヤフラム全体を新製しなければならない。仕様を改めたダイヤフラムの製造には長期間を要する。また既存のダイヤフラム外輪ａの外周部を肉盛り溶接することも考えられるが、入熱が大きく熱変形が懸念されるため望ましくない。

−効果−
（１）本実施形態ではシールフィン２２をＲＳＳ構造とすることによってコレクタリング２１に挿入される根部が大きくなり、シールフィン２２の固定構造のエロージョンに対する信頼性を高めることができる。また、ダイヤフラム外輪の下流側端部を除去して既存のダイヤフラムを大部分利用できるので、ダイヤフラムにおけるシールフィンのＲＳＳ構造化の工期の大幅な短縮が望める。

また、ダイヤフラム外輪１８、アダプタリング２３及びコレクタリング２１はボルトで締結するので、溶接の場合と異なり熱変形が抑えられてダイヤフラムの形状を高精度に仕上げることができる。

（２）第１ボルト３１は軸方向から見てシールフィン２２に少なくとも一部が重なっており、アダプタリング２３に設けた座繰り２６ａに頭部が納まっている。このように第１ボルト３１とシールフィン２２とで径方向のスペースを共用することで、アダプタリング２３にコレクタリング２１を装着するためのボルト穴２７を設けるスペースの余裕を確保することができる。また、アダプタリング２３に座繰り２６ａを設けて第１ボルト３１の頭部を収容することで、アダプタリング２３とコレクタリング２１との対向面に対する第１ボルト３１の頭部の干渉を回避できる。また座繰り２６ａがコレクタリング２１で塞がれて第１ボルト３１が完全に閉じ込められた構成となり、第１ボルト３１がコレクタリング２１で拘束されるため第１ボルト３１の緩みも抑制できる。

（３）ダイヤフラム外輪１８及びアダプタリング２３のシール面が第１ボルト３１に直交する平坦面であるため、第１ボルト３１の締め付け力がダイヤフラム外輪１８及びアダプタリング２３のシール面の接触圧力に無駄なく変換できる。これによりダイヤフラム外輪１８及びアダプタリング２３のシール面の良好なシール性能が確保できる。

１７ａ−１７ｄ…ダイヤフラム、１８…ダイヤフラム外輪、１８ａ…下流側端面（ダイヤフラム外輪及びアダプタリングの対向面、シール面）、１９…ダイヤフラム内輪、２０…翼部、２１…コレクタリング、２１ａ…上流側端面（アダプタリング及びコレクタリングの対向面）、２２…シールフィン、２３…アダプタリング、２３ａ…上流側端面（ダイヤフラム外輪及びアダプタリングの対向面、シール面）、２３ｂ…下流側端面（アダプタリング及びコレクタリングの対向面）、２６ａ…座繰り、３１…第１ボルト、３２…第２ボルト、Ｒ１…コレクタリングの外径、Ｒ２…ダイヤフラム外輪の外径

Claims (5)

1. ダイヤフラム内輪、ダイヤフラム外輪、及び翼部が一体に形成された蒸気タービン用のダイヤフラムにおいて、
   前記ダイヤフラム外輪の下流側に配置されたコレクタリング、
   前記コレクタリングに嵌め込まれたラジアルスピルストリップ構造のシールフィン、及び
   前記ダイヤフラム外輪及び前記コレクタリングの間に介在するアダプタリングを更に備え、
   前記ダイヤフラム外輪及び前記アダプタリングは下流側から軸方向に挿し込まれた複数の第１ボルトで連結され、前記ダイヤフラム外輪及び前記アダプタリングの対向面が互いに密着してシールされており、
   前記コレクタリング及び前記アダプタリングは前記ダイヤフラム外輪よりも外径が大きく、前記シールフィンよりも外周側の位置で下流側から軸方向に挿し込まれた複数の第２ボルトで連結されているダイヤフラム。
2. 請求項１のダイヤフラムにおいて、前記第１ボルトは軸方向から見て前記シールフィンに少なくとも一部が重なっており、前記アダプタリングには前記第１ボルトの頭部を納める座繰りが設けられているダイヤフラム。
3. 請求項１のダイヤフラムにおいて、前記ダイヤフラム外輪及び前記アダプタリングのシール面が前記第１ボルトに直交する平坦面であるダイヤフラム。
4. 請求項１のダイヤフラムを少なくとも１段落に適用した蒸気タービン。
5. ダイヤフラム内輪、ダイヤフラム外輪、及び翼部が一体に形成された蒸気タービン用のダイヤフラムをベースにしてラジアルスピルストリップ構造のシールフィンを備えた新たなダイヤフラムを製造するダイヤフラムの製造方法であって、
   前記ダイヤフラム外輪よりも外径が大きなコレクタリング及びアダプタリングを製作し、
   前記コレクタリングに前記シールフィンを嵌め込み、
   前記ダイヤフラム外輪の下流側端部を除去し、
   前記ダイヤフラム外輪の下流側に前記アダプタリングを配置し、下流側から軸方向に複数の第１ボルトを挿し込んで前記ダイヤフラム外輪に対して前記アダプタリングを連結し、
   前記アダプタリングの下流側に前記コレクタリングを配置し、前記シールフィンよりも外周側の位置で下流側から軸方向に複数の第２ボルトを差し込んで前記アダプタリングに対して前記コレクタリングを連結するダイヤフラムの製造方法。

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