JPH07324601A - 蒸気タービンの仕切板構造 - Google Patents

蒸気タービンの仕切板構造

Info

Publication number
JPH07324601A
JPH07324601A JP14082394A JP14082394A JPH07324601A JP H07324601 A JPH07324601 A JP H07324601A JP 14082394 A JP14082394 A JP 14082394A JP 14082394 A JP14082394 A JP 14082394A JP H07324601 A JPH07324601 A JP H07324601A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
partition plate
steam turbine
fan
steel
central angle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP14082394A
Other languages
English (en)
Inventor
Ryutaro Umagoe
龍太郎 馬越
Takatomo Kokubu
孝友 国分
Katsuhiko Takita
勝彦 田北
Kiyoshi Ando
清 安藤
Yoshihiro Taruya
佳洋 樽谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP14082394A priority Critical patent/JPH07324601A/ja
Publication of JPH07324601A publication Critical patent/JPH07324601A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 発生する応力及び変形を大幅に減少し、事故
の発生を防止する安全な蒸気タービンの仕切板構造を提
供する。 【構成】 蒸気タービンの翼段落の静翼3a,3bを車
室1の内周に同軸的に保持する仕切板において、適宜間
隔で軸方向に配設された複数段の前後1対の外輪4a,
4b同士をそれぞれ180°の中心角をなす半径方向に
短い扇形板又は半円筒をスペーサー10として間に挿入
して溶接にて一体構造としたこと。また、蒸気タービン
の翼段落の静翼を車室の内周に同軸的に保持する仕切板
において、180°の中心角をなす扇形板の車軸水平継
手面をなす左右1対の部分4−c,5−cをそれぞれ高
強度の材料Cr−Mo鋼,12Cr鋼等の組立構造で製
作し、この高強度の材料の組立構造を残部の組立構造4
−a,5−a(SB,SM400,SC鋼等)と溶接5
0で固着したこと。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、蒸気タービンの仕切板
構造に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、中型インパルス蒸気タービンで
は、図7部分縦断面図に示すように、前後方向に延びる
車室1の中に同軸的にローター2が軸支されており、高
温高圧の蒸気101が矢印に示すように、静翼3を通り
ながら、減圧することにより高速の蒸気流となって、ロ
ーターディスク8の外周に放射状に突設された動翼7に
当たることにより、ローター2に回転を与えたのち、出
口側の蒸気102として次の段落へ流入する。ここで、
静翼3は、図8斜視図に示すように、仕切板内輪5と、
仕切板外輪4とによりそれぞれ一体的な上下1対の二つ
割り構造の180°の中心角を有する扇形仕切板となっ
て車室1の内面に一体的に保持されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】仕切板4,5には図4
(A)に示すように、蒸気圧力Pが作用し、蒸気圧力は
高温であるので、各仕切板は長時間稼働中に変形した
り、クラックを発生したりする惧れがある。そこで、応
力を下げるべく、仕切板はその内外輪5,4の板厚を厚
くしたり、高強度の材料を使用して作られている。さら
に、それでも強度不足の場合は、段落を増やし圧力差を
小さく設計している。また、外内輪4,5は仕切板外輪
4,内輪5の前後の圧力差のために、永久変形あるいは
クラックを生ずる惧れもあり、特に、半円状扇形板とな
っているのでその切り口である左右1対の水平軸継手平
面付近がその変形は特に顕著であり、ひどい場合は変形
で仕切板がローター2に接触し、タービンが停止する大
事故になるケースも考えられる。
【0004】本発明はこのような事情に鑑みて提案され
たもので、発生する応力及び変形を大幅に減少し、事故
の発生を防止する安全な蒸気タービンの仕切板構造を提
供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】そのために請求項1の発
明は、蒸気タービンの翼段落の静翼を車室の内周に同軸
的に保持する仕切板において、適宜間隔で軸方向に配設
された複数段の前後1対の外輪同士をそれぞれ180°
の中心角をなす半径方向に短い扇形板又は半円筒をスペ
ーサーとして間に挿入して溶接にて一体構造としたこと
を特徴とする。
【0006】また、請求項2の発明は、蒸気タービンの
翼段落の静翼を車室の内周に同軸的に保持する仕切板に
おいて、180°の中心角をなす扇形板の車軸水平継手
面をなす左右1対の部分をそれぞれ高強度の材料の組立
構造で製作し、この高強度の材料の組立構造を残部の組
立構造と溶接で固着したことを特徴とする。
【0007】
【作用】まず請求項1の構成によれば、前後1対の仕切
板外輪は、図1,図3に示すように、スペーサーを介し
て溶接により2段連結し、一体構造とするので、仕切板
に作用する蒸気圧力分布は従来図4(A)であったもの
が、図4(B)に示すように作用することとなる。一般
的に、外周支持の円板に蒸気圧力が負荷される場合は、
図6に示すように、応力(σmax),変形(δma
x)はそれぞれ下記2式により表される。 σmax=β(PR2 /h2 ) δmax=α(PR4 /h3 ) ここで、 P:圧力差 R:円板外半径 h:円板板厚 α,β:内外径比による係数 である。設計上、外半径Rは変更し難いので考えられる
のは、板厚hの増加であるが、通常板厚hの増加はター
ビンの軸長を増加させるので好ましくない。しかしなが
ら、本発明構成のように前後の仕切板をスペーサーを介
して一体化することにより、見かけ上、板厚hを増加す
ることができる。しかも、さらに好都合なことには、板
厚hの剛性への効果は応力に対して2乗で効き、変形に
対しては3乗で効く。したがって、圧力差が2段分に増
加することよりも、板厚増の効果の方が断然大きく効い
てくるのである。
【0008】仕切板はローターの互いに隣り合う前後の
動翼の間に入るため半円板構造となり、外周が車室で支
持され蒸気圧力が作用するから、曲げ応力及び変形が厳
しく、特に半円板の切り口である水平軸平面付近は円板
とした場合の1.5〜2倍の応力,変形となることが知
られており、永久変形,クラック等の不具合もこの部分
で発生することが予想される。そこで、請求項2の構成
によれば、図5の太線に示す溶接部50により溶接構造
としてこの半円板の左右の切り口部分を残部よりも高強
度にすることにより、低コストでこの切り口部の永久変
形(塑性変形,クリープ変形)及びクラック発生等の応
力を大幅に向上できる。
【0009】
【実施例】本発明の実施例を図面について説明すると、
図1はその第1実施例の車室,仕切板及び動翼を示す部
分縦断面図、図2は図1の仕切板の溶接要領を示す説明
頭、図3は図1の仕切板の変形例の構造を示す同じく部
分縦断面図、図4は図1の仕切板に作用する蒸気圧力分
布を従来の仕切板に作用するそれと比較した圧力分布比
較図であり、同図(A)は図7の圧力分布図を示し、同
図(B)は図1のそれを示す。図5は本発明の第2実施
例を示す斜視図、図6は一般的に中心孔を有する仕切円
板の応力及び変形を示す断面モデル図である。
【0010】まず、第1実施例について説明すると、基
本構成,蒸気の流れは、図7に示した従来例のそれと同
様である 本第1実施例では、図1に示すように、仕切板2段分の
板厚が160mm=2段×80mmの仕切板外輪4−a
と4−bとの間に板厚が40mmの半円筒状の(仕切板
外輪)スペーサー10を挿入して電子ビーム溶接にて両
仕切板外輪を一体化構造としている。このような前後1
対の仕切板外輪の一体化構造は、図2に示すように、
(A),(B),(C)の手順によれば、比較的板厚の
厚い、例えば100mm以上の仕切板外輪に対しても電
子ビーム溶接を施して溶接組立が可能である。なお、外
輪の断面形状を適切に設定することにより、スペーサー
を介することなく隣接する前後の外輪を溶接することが
できることはいうまでもない。
【0011】ここで、図1の構造の代わりに、図3に示
すその変形例の構造を採用することもできる。この変形
例では、2段分の板厚160mmの仕切板外輪4−a,
4−bをh=40mmのスペーサーである筒厚15mm
の同軸的短半円筒スペーサー11−a,11−bの2個
を使って溶接で一体化している。このような構造によれ
ば、薄板の組立構造であるので、外周から順次溶接する
ことにより比較的簡単に組立加工ができる。
【0012】上記第1実施例,その変形例のいずれの構
造においても、差圧による撓み量を低減して仕切板の厚
さtを薄くすることができる。両外輪の連結手段は溶接
のほか、ボルト締めでもよく、また始めから一体的に成
形することもできる。このような仕切板によれば、ター
ビンのスパンを短くすることができ、これにより回転軸
の剛性を高め振動に対する信頼性を向上するとともに、
タービンの据付けに要するスペースを小さくできるの
で、その経済的効果は大きいものがある。
【0013】次に、図5は本発明の第2実施例を示すも
のであり、板厚hが100mmの仕切板外輪4,仕切板
内輪5と静翼3の組合せにおいて、4−a,5−a,3
−aは低コスト構造材料、例えばSM400Cの組合せ
とし、4−b,5−b,3−bはより高強度構造及び材
料で2(1/4)Cr−1Mo鋼の組合せとしている。
ここで、静翼3−bと3−a,仕切板外輪4−bと4−
a,仕切板外輪5−bと5−aは同図に太線で示すよう
に、溶接部50で接続され、全体的に半円弧円板(正し
くは中心角が180°の扇形板)の仕切板を形成する。
ここで、低コスト構造用材料としては一般構造用炭素鋼
(SB,SM,SC鋼)SM400Cでよく、また高強
度構造材料としては、低合金鋼(CrMo鋼,12Cr
鋼)と(1/4)Cr−1Moを使用することができ
る。
【0014】上記実施例及び変形例の構造によれば、図
6断面図に示すように、タービンの稼働中はほぼ外周支
持の円板に分布荷重として蒸気圧力が作用する。その際
の応力σと変形δはそれぞれ次式で表すことができる。 σmax=β(PR2 /h2 ) δmax=α(PR4 /h3 ) ここで、 P:圧力差 R:円板外半径 h:円板板厚 α,β:内外径比による係数 である。したがって、仕切板が強度上薄すぎる場合は、
仕切板の板厚hを増加するか又は高強度材料を採用する
ことができる。
【0015】さきに、図4に示したように静翼3よりも
仕切板内外輪5,4が肉厚であるのは主に前記した応
力,変形が厳しいためである。ここで、仕切板は半円板
構造である関係上、その両端切り口付近は応力,変形が
厳しくなり、通常円板の場合の1.5〜2.5倍とな
る。そこで、第2実施例では、この半円板の切り口部分
(水平継手面付近)のみ高強度の構造材料にすること
で、仕切板の全体強度のバランスが良くなり、耐力性を
向上することを可能とした。ここで、軸長の短縮化によ
る低コスト化、車室,ローターの短縮化及び回転振動上
の耐力向上、あるいは強度及び信頼性向上等蒸気タービ
ン全体への効果は大きい。
【0016】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、第1実施例に
より示したように、仕切板外輪を複数段一体化すること
により、前述の作用の項で述べたように、剛性が大幅に
向上し、応力,変形がそれぞれ従来の構造に比べて半減
する。したがって、高温における長時間の稼働において
も、永久変形やクラック発生を防止することができ信頼
性が大幅に向上する。
【0017】請求項2の発明によれば、第2実施例にて
示したように、高級材料を局部的に使用することで強度
を高めること、また、軸方向長さを短縮することができ
ること等により低コスト化にも大きな効果がある。特
に、材料増も小さくかつ溶接もやり易いのでコスト低減
信頼性向上に大きな効果が期待される。また、半円板の
切り口部分(水平継手面付近)のみを高強度な構造材料
にすることで、仕切板の全体強度のバランスが良くな
り、耐力の向上ができる。さらに、軸長の短縮化による
低コスト化、車室,ローターの短縮及び回転振動減少に
よる耐力向上、強度及び信頼性向上等蒸気タービン全体
への効果は大きい。請求項1,請求項2の発明はそれぞ
れ、蒸気タービンのみならず軸流コンプレッサーにも適
用することができる。
【0018】要するに、請求項1の発明によれば、蒸気
タービンの翼段落の静翼を車室の内周に同軸的に保持す
る仕切板において、適宜間隔で軸方向に配設された複数
段の前後1対の外輪同士をそれぞれ180°の中心角を
なす半径方向に短い扇形板又は平円筒をスペーサーとし
て間に挿入して溶接にて一体構造としたことにより、発
生する応力及び変形を大幅に減少し、事故の発生を防止
する安全かつ長寿命の蒸気タービンの仕切板構造を得る
から、本発明は産業上極めて有益なものである。
【0019】また、請求項2の発明によれば、蒸気ター
ビンの翼段落の静翼を車室の内周に同軸的に保持する仕
切板において、180°の中心角をなす扇形板の車軸水
平継手面をなす左右1対の部分をそれぞれ高強度の材料
の組立構造で製作し、この高強度の材料の組立構造を残
部の組立構造と溶接で固着したことにより、請求項1に
よる効果のほか、耐力が向上し、コストが低減できる等
の卓効を得るから、本発明は産業上極めて有益なもので
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の車室,仕切板及び動翼を
示す部分縦断面図である。
【図2】図1の仕切板の溶接要領を示す説明図である。
【図3】図1の仕切板構造の変形例を示す部分縦断面図
である。
【図4】図1の仕切板に作用する蒸気圧力分布を従来の
仕切板に作用するそれと比較した圧力分布比較であり、
同図(A)は図7の圧力分布図を示し、同図(B)は図
1のそれをを示す。
【図5】本発明の第2実施例の仕切板を示す斜視図であ
る。
【図6】中心孔を有する仕切円板の応力及び変形を示す
断面モデル図である。
【図7】従来の中型インパルスタービンの車室,仕切板
及び動翼を示す部分縦断面図である。
【図8】図7の仕切板構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 タービンの車室 2 ローター 3,3−a,3−b 静翼 4,4−a,4−b,4−c 仕切板外輪 5,5−a,5−b,5−c 仕切板内輪 6 シールリング 7 動翼 8 ローターディスク 10 半円筒(仕切板外輪)スペーサー 11a,11b 半円筒スペーサー 50 溶接部 101 入口側蒸気 102 出口側蒸気
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安藤 清 長崎県長崎市深堀町5丁目717番1号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 樽谷 佳洋 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂製作所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 蒸気タービンの翼段落の静翼を車室の内
    周に同軸的に保持する仕切板において、適宜間隔で軸方
    向に配設された複数段の前後1対の外輪同士をそれぞれ
    180°の中心角をなす半径方向に短い扇形板又は半円
    筒をスペーサーとして間に挿入して溶接にて一体構造と
    したことを特徴とする蒸気タービンの仕切板構造。
  2. 【請求項2】 蒸気タービンの翼段落の静翼を車室の内
    周に同軸的に保持する仕切板において、180°の中心
    角をなす扇形板の車軸水平継手面をなす左右1対の部分
    をそれぞれ高強度の材料の組立構造で製作し、この高強
    度の材料の組立構造を残部の組立構造と溶接で固着した
    ことを特徴とする蒸気タービンの仕切板構造。
JP14082394A 1994-05-31 1994-05-31 蒸気タービンの仕切板構造 Withdrawn JPH07324601A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14082394A JPH07324601A (ja) 1994-05-31 1994-05-31 蒸気タービンの仕切板構造

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14082394A JPH07324601A (ja) 1994-05-31 1994-05-31 蒸気タービンの仕切板構造

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07324601A true JPH07324601A (ja) 1995-12-12

Family

ID=15277556

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP14082394A Withdrawn JPH07324601A (ja) 1994-05-31 1994-05-31 蒸気タービンの仕切板構造

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH07324601A (ja)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4311675C2 (de) * 1993-04-08 1999-05-20 Abb Patent Gmbh Montagepaket für eine Turbine oder einen Turboverdichter
JP2006183486A (ja) * 2004-12-27 2006-07-13 Hitachi Ltd 蒸気タービン
GB2425155A (en) * 2005-04-13 2006-10-18 Rolls Royce Plc A mounting arrangement
EP1757772A2 (en) * 2005-08-24 2007-02-28 General Electric Company Stacked steampath for steam turbines
JP2007100168A (ja) * 2005-10-05 2007-04-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 高温用構造体
EP1785591A2 (en) * 2005-11-11 2007-05-16 General Electric Company Axial and circumferential seal for stacked rotor and/or stator assembly
JP2012507652A (ja) * 2008-11-05 2012-03-29 シーメンス アクティエンゲゼルシャフト ガスタービン用の軸方向に区分化されたガイドベーンマウント
CN106121738A (zh) * 2016-06-21 2016-11-16 中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所 一种涡轮发动机静子叶片调节机构

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4311675C2 (de) * 1993-04-08 1999-05-20 Abb Patent Gmbh Montagepaket für eine Turbine oder einen Turboverdichter
JP2006183486A (ja) * 2004-12-27 2006-07-13 Hitachi Ltd 蒸気タービン
JP4507877B2 (ja) * 2004-12-27 2010-07-21 株式会社日立製作所 蒸気タービン
GB2425155A (en) * 2005-04-13 2006-10-18 Rolls Royce Plc A mounting arrangement
GB2425155B (en) * 2005-04-13 2007-09-19 Rolls Royce Plc A mounting arrangement
EP1757772A2 (en) * 2005-08-24 2007-02-28 General Electric Company Stacked steampath for steam turbines
EP1757772A3 (en) * 2005-08-24 2010-12-29 General Electric Company Stacked steampath for steam turbines
JP2007100168A (ja) * 2005-10-05 2007-04-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 高温用構造体
EP1785591A2 (en) * 2005-11-11 2007-05-16 General Electric Company Axial and circumferential seal for stacked rotor and/or stator assembly
EP1785591A3 (en) * 2005-11-11 2014-03-26 General Electric Company Axial and circumferential seal for stacked rotor and/or stator assembly
JP2012507652A (ja) * 2008-11-05 2012-03-29 シーメンス アクティエンゲゼルシャフト ガスタービン用の軸方向に区分化されたガイドベーンマウント
CN106121738A (zh) * 2016-06-21 2016-11-16 中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所 一种涡轮发动机静子叶片调节机构

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101191423B (zh) 旋转组装部件及制造这种部件的方法
JP5946543B2 (ja) ガスタービンエンジンの支持構造物
US4273512A (en) Compressor rotor wheel and method of making same
JP4280744B2 (ja) タービンエンジン、タービンエンジンロータおよび連結システム
JP3356521B2 (ja) 中空羽根付モノブロックロータの製造方法及び中空羽根付モノブロックロータ
US8408446B1 (en) Methods and tooling assemblies for the manufacture of metallurgically-consolidated turbine engine components
JP3153764B2 (ja) ロータ
US5735046A (en) Method of manufacturing a multiproperty rotor disk
US3745629A (en) Method of determining optimal shapes for stator blades
JP5634715B2 (ja) コンプライアントプレートシール組立体の製造方法
EP2031182A2 (en) Turbine rotor apparatus and system
JP4059830B2 (ja) ドラム、特にターボ機関ロータ、コンプレッサを形成するドラム、およびそのようなドラムを含むターボシャフトエンジン
US2681788A (en) Gas turbine vane structure
US8414256B2 (en) One-piece bladed drum of an axial turbomachine compressor
JPH07324601A (ja) 蒸気タービンの仕切板構造
US3788767A (en) Two-piece bladed diaphragm for an axial flow machine
US20200102852A1 (en) Metallic compliant tip fan blade
US10920607B2 (en) Metallic compliant tip fan blade
CN104763479A (zh) 制造涡轮机隔板的方法
US9073155B2 (en) Method of fabricating a turbine engine drum
US6218026B1 (en) Lightweight high stiffness member and manufacturing method thereof
CN101131092B (zh) 制作用于蒸汽涡轮机的转子的方法及装置
US2840299A (en) Axial flow compressor rotor
EP1767745A2 (en) Integrated nozzle and bucket wheel for a reaction steam turbine and method of manufacture
KR20130122665A (ko) 회전 기계의 로터 및 회전 기계

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20010731