JP2879795B2 - 弾性流体用軸流タービン - Google Patents

弾性流体用軸流タービン

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JP2879795B2
JP2879795B2 JP1023607A JP2360789A JP2879795B2 JP 2879795 B2 JP2879795 B2 JP 2879795B2 JP 1023607 A JP1023607 A JP 1023607A JP 2360789 A JP2360789 A JP 2360789A JP 2879795 B2 JP2879795 B2 JP 2879795B2
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00Stators
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/24Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • F01D25/26Double casings; Measures against temperature strain in casings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高圧蒸気タービンのような軸流タービンに
関し、特に、タービンの入口スリーブのための防振装置
を有するタービンに関する。
軸流タービンは通常、同心状に配置された内側と外側
の円筒形ケーシング又はシリンダで形成され、蒸気のよ
うな弾性流体の主導管が、内側及び外側円筒形ケーシン
グの両方を貫通した導管を介して、蒸気をタービンの内
部に設けられたノズル室内に導入する。本発明の出願人
に譲渡された米国特許第3,907,308号に記載されている
ような上記貫通導管は好ましくは、内部円筒形ノズル室
から外方へ延びるくびれ部分と、外側円筒形ケーシング
に一体的に形成された入口導管又はスリーブとで構成さ
れ、くびれ部分とスリーブとの間には密封装置が用いら
れている。(なお、上記米国特許に係る明細書全体を本
明細書の一部をなすものとして引用する。)かかる構成
により、外側円筒形ケーシングの外部から内部ノズル室
に直接至る蒸気の通路が得られると共に内側と外側のシ
リンダの間の熱膨張度の差が補償される。入口スリーブ
は、外側シリンダから半径方向内方へ延び、外側シリン
ダと内側シリンダとの間の空隙を横切って内側シリンダ
のノズル室のくびれ部分まで達している。内側シリンダ
と外側シリンダとの間の空隙は蒸気の流れ領域にもなる
が、蒸気は当初、入口スリーブ及びノズル室を介してノ
ズルブロックに送入され、ノズルブロック中で最初に膨
張し、一連のノズル静翼及びタービン回転翼(動翼)を
通って動翼に回転トルクを与えるが、その過程で膨張し
た後、空隙である流れ領域を通り、該領域を横切って延
びる入口スリーブを通り越し、その後、次の一連の静翼
及び動翼を通って膨張し、それから他のタービン膨張段
又は所望の流路に差し向けられる。
このように入口スリーブは、高圧タービンを通過する
蒸気の流れ領域を貫通しているので、高サイクル疲労で
破損する場合がある。時には、かかる入口スリーブは亀
裂を生じたり完全に破断することが判明している。完全
に破損すると蒸気漏れが生じて効率が低下することにな
る。加えて、このような事態が起こると、入口スリーブ
とノズルのくびれ部との間に設けられた好ましい密封装
置であるベル形シールの摩耗又は亀裂発生等の他の損傷
が生じる場合がある。かかる亀裂は、スリーブの上流側
に位置した弁の動作、スリーブ内部の流れ又はスリーブ
を横切って流れるスリーブ外部の流れが原因となって生
じる流動励起振動によって引き起こされると考えられ
る。
本発明の目的は、弾性流体用軸流タービンにおいて剛
性の高い入口スリーブ構造を形成する防振装置を提供す
ることにある。
この目的に鑑みて、本発明の要旨は、外側シリンダ
と、外側シリンダとの間に作動流体の流れ領域を形成す
るよう外側シリンダから半径方向に間隔を置いて配置さ
れた内側シリンダと、内側シリンダに設けられた複数の
ノズル室と、ノズル室のそれぞれに対応して設けられる
と共に外側シリンダから流れ領域を貫通して半径方向内
方に延びていて、弾性流体をノズル室のそれぞれに導入
する複数の入口スリーブと、複数の入口スリーブのうち
少なくとも一対の入口スリーブの間に延びた状態でこれ
らに固着されていて、入口スリーブに対し可撓性の支持
体となる手段とを有し、該支持体手段は、外側シリンダ
と内側シリンダとの間に形成された流れ領域の中に位置
していることを特徴とする弾性流体用軸流タービンにあ
る。
可撓性支持体を好ましくは、一端がスリーブの外面
に、他端が前記スリーブに隣接したスリーブの外面に固
着され、少なくとも一つの屈曲部が両端間に形成されて
いる金属板で構成し、好ましくは2つの屈曲部をそれぞ
れ金属板の各端に隣接して設ける。
本発明は、流動励起振動に起因する亀裂が入口スリー
ブに発生しないようにする改良型防護手段を有する軸流
タービンを提供するが、新しく製造されるタービンで有
用であるばかりか、既存のタービンにも最小限のユニッ
ト・オフライン運転停止時間で容易にレトロフィットで
きる。
本発明は、添付の図面に例示的に示すに過ぎない好ま
しい実施例についての以下の説明を読むと一層容易に理
解できよう。
今、第1図及び第2図を参照すると、高圧タービンで
あって、入口スリーブの防振手段である可撓性支持体を
有する弾性流体用軸流タービン1の一部の縦断面図が示
されている。タービン1は、内側シリンダ7のまわりに
配置された外側シリンダ5を有する。外側シリンダ5及
び内側シリンダ7は、複数本の回転ブレード即ち動翼11
が取付けられたロータ9を包囲している。ブレードリン
グ13が拘束手段15により拘束された状態で内側シリンダ
7に取付けられ、またこのブレードリング13には複数本
のノズル静翼17が取付けられている。外側シリンダ5と
一体に形成された高圧排気部19が、タービン段を通過し
た作動流体を関連のタービン中圧部又は低圧部に導く。
封止部21により、外側シリンダ5の内部からの作動流体
の漏れが防止される。
図示の弾性流体用軸流タービンの例では、複数本の蒸
気入口導管又はスリーブ23が、外側シリンダ5に一体形
成され又は取付けられた状態で、外側シリンダ5の内面
25から垂直に回転シャフト又はロータ9に向かって内方
へ所定距離延びている。内側シリンダ7と一体のノズル
室27が垂直方向外方へ延びるくびれ部分29を有し、この
くびれ部分29は入口スリーブ23の最も内側の部分31と非
接触状態でオーバラップしている。入口スリーブ23の最
も内側の部分31とノズル室のくびれ部分29の内面との間
の配置された密封装置33、例えばベル形シールが、外側
シリンダ5と一体の入口スリーブ23と内側シリンダ7と
一体のノズル室くびれ部分29の隣接部分間の可撓性可動
式密封構造を構成している。作動流体、例えば蒸気の流
れが、第1図に矢印で示すように、入口スリーブ23を半
径方向内方へ通過し、段(第1図の左側には示していな
い)を軸方向に通過してロータを回転させ有益な仕事に
供せしめる。この領域を出た後、流体は、外側シリンダ
5の内面25と内側シリンダ7の外面37との間の流れ領域
35を通って入口スリーブ23を通り越し、その後、動翼11
と静翼17を交互に並べて構成した環状の列を通ってさら
に膨張する。動翼11及び静翼17を通ってさらに膨張した
後、流体は通常、他のタービン段、熱回収装置もしくは
廃熱装置、又はその他任意所望の流路に差し向けられ
る。
入口スリーブ防振手段3の位置が第2図及び第3図に
示されているが、これらの図では、4つの入口スリーブ
23を備えたタービンが、4つの入口スリーブのうち隣合
った2つのスリーブ対の間に位置した可撓性支持体3を
有している。第4図及び第5図に示すように、入口スリ
ーブ防振手段である可撓性支持体3は、一対の隣合う入
口スリーブ23,23′の間に延びる可撓性金属板39から成
り、金属板39の一端41は例えば溶接部45によりスリーブ
23の外面43に、他端47は例えば溶接部49によって他方の
スリーブ23′の外面43に固着されている。第5図に示す
ように、可撓性金属板39は好ましくは、その長さに沿っ
て少なくとも一つの屈曲部51を有するが、この屈曲部51
により金属板に半径方向の可撓性が与えられる。好まし
くは屈曲部51を金属板の端41,47のそれぞれに隣接して
設ける。金属板の屈曲部は内側及び外側の円筒形ケーシ
ングの半径の方向に位置し、それによりスリーブはその
半径方向に撓むことができる。
入口スリーブは通例、例えば2.25重量%クロム、1重
量%モリブデン、残部鉄の合金のような合金鋼で形成さ
れている。可撓性が得られると共に配置されるべき蒸気
環境に耐えられるよう可撓性支持体を同一又は類似の合
金で形成することが望まれる。支持体である金属板に必
要な可撓性は、部分的な蒸気送入(portional steam ad
mission)及び金属板がスリーブ内部の流体よりも温度
が著しく低い蒸気環境中に位置していることに起因して
スリーブの温度が異なってくる事態があってもこれに対
応するに足るものでなければならない。一般的には約0.
051〜0.076cm(0.020〜0.030インチ)の半径方向の撓み
が許容できなければならない。
第6図に示す実施例は、作動流体に対応して設けられ
る入口スリーブがたった2つであるような弾性流体用軸
流タービンのこれら2つの入口スリーブの間に配置され
た可撓性支持体3を示している。
本発明は、高圧蒸気タービンの入口スリーブの流動励
起振動を防振する安定性が一層高い構造を提供する。金
属板で構成される可撓性支持体は、かかる入口スリーブ
の間で生じる場合のある定常状態及び移行状態における
温度差に対応できるほど十分に可撓性を発揮するので、
流動励起振動が複数の入口スリーブのうち一つだけを励
振する傾向があるような場合に特に役立つ。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の入口スリーブ防振手段として可撓性
支持体が用いられた高圧タービンの一部の縦断面図であ
る。 第2図は、第1図のII−II線における断面図である。 第3図は、第2図に示す防振手段の部分断面図である。 第4図は、対をなす隣合った入口スリーブに取付けられ
た可撓性支持体の平面図である。 第5図は、第4図に示す可撓性支持体の縦断面図であ
る。 第6図は、隣合う入口スリーブを2つしか持たないター
ビンの入口スリーブ間に配置された防振手段の断面図で
ある。 〔主要な参照番号の説明〕 1……弾性流体用軸流タービン、3……入口スリーブ防
振手段、5……外側シリンダ、7……内側シリンダ、23
……入口スリーブ、27……ノズル室、39……金属板、51
……屈曲部。

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】外側シリンダと、外側シリンダとの間に作
    動流体の流れ領域を形成するよう外側シリンダから半径
    方向に間隔を置いて配置された内側シリンダと、内側シ
    リンダに設けられた複数のノズル室と、外側シリンダか
    ら流れ領域を貫通して半径方向内方に延びていて、弾性
    流体をノズル室のそれぞれに導入する複数のノズル室用
    入口スリーブとを有する弾性流体用軸流タービンにおい
    て、複数の入口スリーブのうち少なくとも一対の入口ス
    リーブの間に延びた状態でこれらに固着されていて、入
    口スリーブに対し可撓性の支持体となる入口スリーブ防
    振手段が設けられ、該入口スリーブ防振手段は、外側シ
    リンダと内側シリンダとの間に形成された流れ領域の中
    に位置していることを特徴とする弾性流体用軸流タービ
    ン。
  2. 【請求項2】入口スリーブ防振手段は、一端が入口スリ
    ーブの外面に、他端が前記スリーブに隣接した入口スリ
    ーブの外面に固着された金属板で構成されていることを
    特徴とする請求項第(1)項記載の弾性流体用軸流ター
    ビン。
  3. 【請求項3】金属板の両端は、隣合った前記スリーブに
    溶接部によって固着されていることを特徴とする請求項
    第(1)項又は第(2)項記載の弾性流体用軸流タービ
    ン。
  4. 【請求項4】金属板は、その前記一端と前記他端との間
    に少なくとも一つの屈曲部を有することを特徴とする請
    求項第(1)項、第(2)項又は第(3)項記載の弾性
    流体用軸流タービン。
  5. 【請求項5】2つの屈曲部がそれぞれ金属板の各端に隣
    接して設けられていることを特徴とする請求項第(1)
    項、第(2)項又は第(3)項記載の弾性流体用軸流タ
    ービン。
JP1023607A 1988-02-04 1989-02-01 弾性流体用軸流タービン Expired - Lifetime JP2879795B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/152,287 US4832566A (en) 1988-02-04 1988-02-04 Axial flow elastic fluid turbine with inlet sleeve vibration inhibitor
US152,287 1988-02-04

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JPH01224403A JPH01224403A (ja) 1989-09-07
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CN (1) CN1014341B (ja)
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ES (1) ES2012973A6 (ja)
IT (1) IT1232620B (ja)

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