WO2020013109A1

WO2020013109A1 - フローガイド、蒸気タービン、内側部材及びフローガイドの製造方法

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Publication number: WO2020013109A1
Application number: PCT/JP2019/026939
Authority: WO
Inventors: 武城中山; 康之巽; 壮男 ▲徳▼本; 啓鷺森
Original assignee: 三菱日立パワーシステムズ株式会社
Priority date: 2018-07-13
Filing date: 2019-07-08
Publication date: 2020-01-16
Also published as: KR102485641B1; CN112352090B; JPWO2020013109A1; US20210239014A1; US11459912B2; CN112352090A; DE112019003577T5; JP7048742B2; KR20210006458A

Abstract

フローガイド（２７）は、フランジ（４１）と、ガイド板（４２）と、内側部材（４３）と、を備える。フランジ（４１）には、内周面（４５）から径方向外側に凹み、軸線を基準にした周方向に延びるリング溝（４４）が形成されている。内側部材（４３）は、リング溝（４４）内に入り込む嵌り込み部（６１）と、フランジ（４１）の内周面（４５）と径方向で対向するカバー部（６２）と、を有する。カバー部は（６２）、フランジ（４１）の内周面（４５）とガイド板（４２）の内周面（４２ａ）とのうち、少なくとも径方向で動翼先端と対向する部分を覆う。カバー部（６２）は、フランジ（４１）よりも蒸気及び蒸気のドレンに対する耐エロ―ジョン性が高い材料で形成されている。

Description

フローガイド、蒸気タービン、内側部材及びフローガイドの製造方法

　この発明は、フローガイド、蒸気タービン、内側部材及びフローガイドの製造方法に関する。
　本願は、２０１８年７月１３日に日本に出願された特願２０１８－１３３１１９号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　蒸気タービンの最終段動翼の先端部は、蒸気ドレンによって浸食を受け易い。
　特許文献１には、蒸気ドレンの排出を十分に行ってエロージョン防止が確実に図れるように、最終段の動翼の前縁よりも軸線下流側にドレン排出孔を形成する技術が開示されている。この特許文献１の最終段の動翼は、背側前縁部や先端部に浸食防止のために、溶接肉盛りやシール板を取り付ける等している。

特開昭６０－１８４９０４号公報

　特許文献１に記載の蒸気タービンにおいて、セグメントホルダ（以下、フランジと称する）の軸線下流側の部分は、蒸気ドレンによりエロージョンが進展することがある。フランジのエロージョンが進展してラジアルストリップ（以下、シールリングと称する）の取り付け部分に至ると、シールリングがフランジから脱落する可能性がある。そのため、特許文献１に記載されている蒸気タービンでは、フランジの補修間隔を短くする必要がある。

　この発明は、製造コスト及び補修コストを抑えつつも、補修間隔を長くすることができるフローガイド、蒸気タービン、内側部材及びフローガイドの製造方法を提供することを目的とする。

　この発明の第一態様によれば、フローガイドは、フランジと、ガイド板と、内側部材と、を備える。フランジは、軸線を中心として回転する蒸気タービンロータの最終段動翼列に対して、前記軸線を基準にした径方向外側に配置されている。ガイド板は、前記軸線を基準にして環状を成し、前記軸線が延びる軸線方向の第一側である軸線下流側に向かうに連れて次第に前記径方向外側に広がる。ガイド板は、前記フランジに対して、前記軸線が延びる軸線方向の第一側である軸線下流側に配置されている。内側部材は、前記フランジの内周面を覆うように取り付けられている。前記フランジには、前記フランジの内周面から前記径方向外側に凹み、前記軸線を基準にした周方向に延びるリング溝が形成されている。前記内側部材は、嵌りこみ部と、カバー部と、フィンと、を備える。嵌り込み部は、前記リング溝内に入り込む。カバー部は、前記フランジの前記内周面と前記径方向で対向する。フィンは、前記カバー部から前記軸線を基準にした径方向内側に向かって延びる。前記カバー部は、前記フランジの内周面と前記ガイド板の内周面とのうち、少なくとも前記径方向で前記最終段動翼列の動翼先端と対向する部分を覆う。前記カバー部は、前記フランジよりも蒸気及び前記蒸気のドレンに対する耐エロ―ジョン性が高い材料で形成されている。

　この第一態様では、内側部材のカバー部が、フランジの内周面と径方向で対向するように配置され、フランジの内周面とガイド板の内周面とのうち、少なくとも径方向で最終段動翼列の動翼先端と対向する部分を覆っている。このカバー部は、更に、フランジよりも耐エロージョン性が高い材料で形成されている。そのため、内側部材のフィンによってフランジと動翼の先端との間を流れる漏れ流れを低減しつつ、内側部材のカバー部によってフランジに蒸気ドレンが接触することを抑制できる。したがって、フランジ自体を耐エロージョン性の高い材料で形成する場合と比較して、フローガイドの製造コスト及び補修コストを抑えつつも、フランジのエロージョンを抑制して補修間隔を長くすることができる。

　この発明の第二態様によれば、第一態様に係るカバー部は、前記ガイド板の内周面の前記軸線上流側の部分である内周面上流側部と前記径方向で対向し、前記内周面上流側部を覆うようにしても良い。
　このように構成することで、フランジの内周面とガイド板の内周面とに渡るようにカバー部を設置できるため、フランジとガイド板との接続部分と、ガイド板の内周面上流側部とのエロージョンをそれぞれ抑制することができる。

　この発明の第三態様によれば、第二態様に係るフローガイドは、前記フランジと前記ガイド板とを接合する溶接部を有していてもよい。
　このように構成することで、溶接部をカバー部によって径方向内側から覆うことができる。そのため、溶接部のエロージョンを抑制できる。

　この発明の第四態様によれば、第二又は第三態様のガイド板は、拡径部を有していても良い。拡径部は、前記内周面上流側部よりも前記軸線下流側に形成され、前記軸線下流側に向かうに連れて次第に内径が大きくなる。前記ガイド板の前記内周面下流側部は、前記軸線方向のいずれの位置でも内径が一定であってもよい。前記カバー部は、前記軸線下流側に向かうに連れて次第に径方向外側に向かう傾斜面を有していてもよい。前記傾斜面は、前記カバー部の前記軸線下流側の端面である下流側端面まで延びていてもよい。前記傾斜面は、前記拡径部の内周面中で最も前記軸線上流側の位置における前記軸線を含む仮想平面内での接線の延長線を含むようにしても良い。
　上記のように傾斜面が、拡径部の最も軸線上流側の位置における軸線を含む仮想平面内の接線の延長線を含むことで、最終段の動翼の軸線下流側において、剥離が生じることを抑制し、傾斜面の軸線上流側の縁から軸線下流側に向かって主流を円滑に圧力回復させることができる。

　この発明の第五態様によれば、第四態様に係るフローガイドは、前記リング溝内に配置され、前記内側部材を前記径方向内側に押す弾性体を備えていてもよい。前記嵌まり込み部は、前記径方向内側を向く径方向位置決め面を有していてもよい。前記リング溝は、前記径方向外側を向き前記径方向位置決め面に接するストッパ面を有していてもよい。前記径方向位置決め面と前記ストッパ面とが接しているときに、前記傾斜面は、前記接線の延長線を含むようにしても良い。
　内側部材を径方向内側に押す弾性体を備えていることで、例えば、動翼の先端がフィンに接触して、弾性体の内側部材を径方向内側に押す力を上回った場合に、内側部材を径方向外側に変位させることができる。内側部材の嵌り込み部が径方向内側を向く径方向位置決め面を備え、リング溝が径方向外側を向き径方向位置決め面に接するストッパ面を備えていることで、内側部材を径方向外側に変位可能としつつ、内側部材を位置決めすることができる。さらに、径方向位置決め面と前記ストッパ面とが接しているときに、傾斜面がガイド板の軸線上流側の接線の延長線を含むことで、蒸気タービンが定常運転時には、傾斜面の軸線上流側の縁から軸線下流側に向かって主流を円滑に圧力回復させることができる。

　この発明の第六態様によれば、第一から第五態様のいずれか一つの態様に係る内側部材は、前記動翼先端と対向する前記カバー部の内周面から前記径方向内側に向かって延びるフィンを備えていてもよい。
　上記フィンを備えていることで、フランジと最終段動翼列との間から蒸気が漏れることを抑制できる。

　この発明の第七態様によれば、蒸気タービンは、第一から第六態様のいずれか一つの態様に係るフローガイドと、前記蒸気タービンロータと、車室と、を備えている。車室は、前記軸線を中心として筒状を成し、前記径方向内側に前記蒸気タービンロータが配置されている。車室は、前記フローガイドが取り付けられている。
　このように構成することで、フローガイドを補修する間隔を長くすることができるため、蒸気タービンの補修を行う作業者の負担を軽減できる。

　この発明の第八態様によれば、フローガイドの製造方法は、準備工程と、組み付け工程とを含む。準備工程では、前記フランジ、前記ガイド板、及び前記内側部材を準備する。組み付け工程では、前記内側部材の嵌まり込み部を前記フランジの前記リング溝に入れる。
　このようにすることで、準備工程によって、フランジと内側部材とを別々の材料によって容易に成形することができる。さらに、準備工程で準備したフランジの溝に対して、組み付け工程で、内側部材の嵌り込み部を入れることができる。そのため、容易にフローガイドを製造することができる。内側部材のエロージョンが進展して内側部材を交換する際にも、内側部材を準備して嵌り込み部をフランジの溝に入れるだけで内側部材をフランジに取り付けることができる。

　この発明の第九態様によれば、第六態様に係るフィンは、前記カバー部の軸線上流側の端面と、前記カバー部の軸線下流側の端面と、の軸線方向中央位置よりも軸線上流側に配置されていてもよい。

　この発明の第十態様によれば、第六又は第九態様に係るフィンは、前記カバー部から径方向内側に向かって延びており、前記カバー部と一体に形成されているようにしてもよい。

　この発明の第十一態様によれば、第一から第五、第九及び第十態様の何れか一つの態様に係る嵌り込み部は、第一嵌り込み部と、第二嵌り込み部とを備えていてもよい。第二嵌り込み部は、第一嵌り込み部の径方向外側に位置して前記第一嵌り込み部よりも大きい幅寸法を有している。前記第一嵌り込み部と前記リング溝との間に形成される隙間のうち、軸線下流側に形成される隙間は、軸線上流側に形成される隙間よりも狭いようにしてもよい。

　この発明の第十二態様によれば、内側部材は、軸線を中心として回転する蒸気タービンロータの最終段動翼列に対して、前記軸線を基準にした径方向外側に配置されているフランジの内周面を覆うように取り付けられる。内側部材は、嵌り込み部と、カバー部と、フィンとを備える。嵌り込み部は、フランジのリング溝内に入り込む。カバー部は、前記フランジの内周面に前記径方向で対向する。フィンは、前記カバー部の内周面のうち、前記最終段動翼列の動翼先端と対向する前記カバー部の内周面から前記径方向の内側に向かって延びる。カバー部は、前記フランジの内周面と、前記フランジに対して軸線下流側に配置されたガイド板の内周面とのうち、少なくとも前記径方向で前記最終段動翼列の動翼先端と対向する部分を覆うように形成されている。フィンは、カバー部の軸線上流側の端面と、前記カバー部の軸線下流側の端面との軸線方向中央位置よりも上流側に配置されている。

　この発明の第十三態様によれば、第十二態様に係るカバー部は、軸線下流側に向かうに連れて次第に径方向外側に向かう傾斜面を有していてもよい。

　この発明の第十四態様によれば、第十二又は第十三態様に係るフィンは、前記カバー部から径方向内側に向かって延び、前記カバー部と一体に成形されていてもよい。

　この発明の第十五態様によれば、第十二から第十四態様の何れか一つの態様に係る内側部材は、前記カバー部の内周面と、前記軸線上流側の端面との間に、外側に向かって凸の曲面を有するようにしてもよい。

　この発明の第十六態様によれば、第十二から第十五態様の何れか一つの態様に係るカバー部は、前記フランジよりも蒸気及び前記蒸気のドレンに対する耐エロ―ジョン性の高い材料で形成されていてもよい。

　上記フローガイド、蒸気タービン、内側部材及びフローガイドの製造方法によれば、製造コスト及び補修コストを抑えつつも、補修間隔を長くすることができる。

この発明の第一実施形態における蒸気タービンの概略構成を示す断面図である。この発明の第一実施形態におけるフローガイドを拡大した断面図である。この発明の第一実施形態におけるシールリングを拡大した断面図である。この発明の第一実施形態におけるフローガイドの製造方法のフローチャートである。この発明の第二実施形態における図３に相当する断面図である。

　以下、この発明の実施形態におけるフローガイド、蒸気タービン及びフローガイドの製造方法を図面に基づき説明する。

（第一実施形態）
　図１は、この発明の第一実施形態における蒸気タービンの概略構成を示す断面図である。
　図１に示すように、この第一実施形態の蒸気タービンＳＴは、二分流排気型の蒸気タービンである。この蒸気タービンＳＴは、第一蒸気タービン部１０ａと第二蒸気タービン部１０ｂとを備えている。第一蒸気タービン部１０ａ及び第二蒸気タービン部１０ｂは、いずれも、軸線Ａｒを中心として回転するタービンロータ（蒸気タービンロータ）１１と、タービンロータ１１を覆うケーシング２０と、ケーシング２０に固定されている複数の静翼列１７と、蒸気流入管１９と、を備えている。以下の説明において、軸線Ａｒを中心とした周方向を単に周方向Ｄｃとし、軸線Ａｒに対して垂直な方向を径方向Ｄｒとする。さらに、径方向Ｄｒで軸線Ａｒの側を径方向内側Ｄｒｉ、その反対側を径方向外側Ｄｒｏとする。

　第一蒸気タービン部１０ａと第二蒸気タービン部１０ｂとは、蒸気流入管１９を共有する。第一蒸気タービン部１０ａは、この蒸気流入管１９を除き、この蒸気流入管１９を基準にして軸線方向Ｄａの一方側に配置されている。第二蒸気タービン部１０ｂは、この蒸気流入管１９を除き、この蒸気流入管１９を基準にして軸線方向Ｄａの他方側に配置されている。ここで、第一蒸気タービン部１０ａの構成と第二蒸気タービン部１０ｂの構成とは、基本的に同一である。そのため、以下の説明では、主に第一蒸気タービン部１０ａについて説明し、第二蒸気タービン部１０ｂの説明を省略する。第一蒸気タービン部１０ａにおいて、軸線方向Ｄａの蒸気流入管１９の側を軸線上流側Ｄａｕ、その反対側を軸線下流側Ｄａｄとする。

　タービンロータ１１は、軸線Ａｒを中心として軸線方向Ｄａに延びるロータ軸１２と、このロータ軸１２に取り付けられている複数の動翼列１３と、を有する。タービンロータ１１は、軸線Ａｒを中心として回転可能に軸受１８で支持されている。複数の動翼列１３は、軸線方向Ｄａに並んでいる。複数の動翼列１３は、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数の動翼で構成される。第一蒸気タービン部１０ａのタービンロータ１１と、第二蒸気タービン部１０ｂのタービンロータ１１とは、同一の軸線Ａｒ上に位置して互いに連結されて、軸線Ａｒを中心として一体回転する。

　ケーシング２０は、内側ケーシング２１と、排気ケーシング２５とを有する。
　内側ケーシング２１は、ロータ軸１２との間に、軸線Ａｒを中心とした環状をなす第一空間２１ｓを形成する。蒸気流入管１９から流入した蒸気（流体）は、この第一空間２１ｓを軸線方向Ｄａに（より具体的には軸線下流側Ｄａｄに向かって）流れる。タービンロータ１１の複数の動翼列１３は、この第一空間２１ｓ内に配置されている。複数の静翼列１７は、軸線方向Ｄａに並んで、この第一空間２１ｓ内に配置されている。複数の静翼列１７のそれぞれは、複数の動翼列１３のうちいずれか一つの動翼列１３の軸線上流側Ｄａｕに配置されている。複数の静翼列１７は、内側ケーシング２１に固定されている。

　排気ケーシング２５は、ディフューザ２６と、外側ケーシング３０とを有する。
　外側ケーシング３０は、タービンロータ１１及び内側ケーシング２１を囲うとともに、第一空間２１ｓを流れた蒸気が排出される第二空間３０ｓを内側ケーシング２１との間に形成する。この第二空間３０ｓは、ディフューザ２６に連通し、ディフューザ２６の外周側で周方向Ｄｃに広がっている。この外側ケーシング３０は、ディフューザ空間２６ｓから第二空間３０ｓに流入した蒸気を排気口３１に導く。

　外側ケーシング３０は、軸線Ａｒに直交する方向の第一側（図１において下側）に排気口３１を有する。この実施形態で例示する外側ケーシング３０は、鉛直下方向に向かって開口している。この実施形態の蒸気タービンＳＴは、いわゆる下方排気型の復水蒸気タービンであり、排気口３１には、蒸気を水に戻す復水器（図示せず）が接続されている。この実施形態における外側ケーシング３０は、下流側端板３２と、上流側端板３４と、側周板３６と、をそれぞれ備えている。

　下流側端板３２は、ベアリングコーン２９の径方向外側Ｄｒｏの縁から径方向外側Ｄｒｏに広がって、第二空間３０ｓの軸線下流側Ｄａｄの縁を画定する。
　上流側端板３４は、ディフューザ２６よりも軸線上流側Ｄａｕに配置されている。この上流側端板３４は、内側ケーシング２１の外周面２１ｏから径方向外側Ｄｒｏに広がって、第二空間３０ｓの軸線上流側Ｄａｕの縁を画定する。
　側周板３６は、下流側端板３２及び上流側端板３４に接続され、軸線方向Ｄａに広がり且つ軸線Ａｒを中心として周方向Ｄｃに広がって、第二空間３０ｓの径方向外側Ｄｒｏの縁を画定する。

　ディフューザ２６は、内側ケーシング２１の軸線下流側Ｄａｄに配置されて、第一空間２１ｓと第二空間３０ｓとを連通させる。このディフューザ２６は、軸線下流側Ｄａｄに向うに連れて次第に径方向外側に向かう環状のディフューザ空間２６ｓを形成する。ディフューザ空間２６ｓ内には、タービンロータ１１の最終段動翼列１３ａから軸線下流側Ｄａｄに向かって流出した蒸気が流入する。ここで、最終段動翼列１３ａとは、第一蒸気タービン部１０ａが備える複数の動翼列１３のうち、最も軸線下流側Ｄａｄに配置されている動翼列１３である。

　ディフューザ２６は、ディフューザ空間２６ｓの径方向外側Ｄｒｏの縁を画定するフローガイド（又は、スチームガイド、外側ディフューザともいう）２７と、ディフューザ空間２６ｓの径方向内側Ｄｒｉの縁を画定するベアリングコーン（又は、内側ディフューザともいう）２９と、を有する。

　ベアリングコーン２９は、第一空間２１ｓを形成するロータ軸１２の外周面１２ａと連続するように軸線下流側Ｄａｄに延びる筒状に形成されている。ベアリングコーン２９は、軸線Ａｒに対して垂直な断面が環状を成し、軸線下流側Ｄａｄに向うにしたがって径方向外側Ｄｒｏに向かって漸次拡径している。ベアリングコーン２９の端縁２９ａは、外側ケーシング３０の下流側端板３２に接続されている。

　フローガイド２７は、内側ケーシング２１の軸線下流側Ｄａｄの端縁から軸線下流側Ｄａｄに向かって延びる筒状をなしている。フローガイド２７は、軸線Ａｒに対して垂直な断面が環状を成し、軸線下流側Ｄａｄに向かうにしたがって漸次拡径している。この実施形態におけるフローガイド２７は、内側ケーシング２１に接続されている。

　図２は、この発明の第一実施形態におけるフローガイドを拡大した断面図である。図３は、この発明の第一実施形態におけるシールリングを拡大した断面図である。
　図２に示すように、フローガイド２７は、フランジ４１と、ガイド板４２と、内側部材４３と、を備えている。
　フランジ４１は、軸線Ａｒを中心として回転するタービンロータ１１の最終段動翼列１３ａに対して、径方向外側Ｄｒｏに配置されている。フランジ４１は、軸線Ａｒを中心とした周方向に複数配列されることで環状を成している。フランジ４１は、軸線方向Ｄａよりも径方向Ｄｒの寸法が長く形成されている。フランジ４１は、軸線方向Ｄａに貫通する貫通孔４１ｈを周方向Ｄｃに間隔をあけて複数備えている。フランジ４１は、これら貫通孔４１ｈにボルト等の留め具Ｂ（図１参照）を挿通して内側ケーシング２１の軸線下流側Ｄａｄの端部に固定される。

　フランジ４１は、炭素鋼等の金属材料で形成されている。このフランジ４１には、リング溝４４が形成されている。リング溝４４は、フランジ４１の内周面４５から径方向外側Ｄｒｏに凹むとともに、周方向Ｄｃに延びている。

　リング溝４４は、径方向内側Ｄｒｉに形成されて径方向内側Ｄｒｉに向けて開口する第一溝部４７と、この第一溝部４７の径方向外側Ｄｒｏに形成された第二溝部４８と、ストッパ面４６と、を備えている。第二溝部４８は、第一溝部４７よりも軸線方向Ｄａの幅寸法が大きい。

　図３に示すように、ストッパ面４６は、リング溝４４の内部に形成され、径方向内側Ｄｒｉを向く面である。ストッパ面４６は、後述する内側部材４３の径方向位置決め面に接することで、内側部材４３の径方向内側Ｄｒｉへの変位を規制する。ストッパ面４６は、軸線上流側Ｄａｕと軸線下流側Ｄａｄとにそれぞれ形成されている。これらストッパ面４６は、第一溝部４７と第二溝部４８との間に形成されている。この実施形態で例示するストッパ面４６は、第一溝部４７から第二溝部４８に近づくほど径方向外側Ｄｒｏに配置されるように傾斜しているが、ストッパ面４６は、この構成に限られない。

　ガイド板４２は、フランジ４１に対して、軸線下流側Ｄａｄに配置されている。ガイド板４２は、軸線Ａｒを基準にした環状を成している。ガイド板４２は、内周面上流側部５１と、拡径部５２と、リブ５３と、を備えている。ガイド板４２は、例えば、ステンレス（ＳＵＳ）鋼によって形成することができる。
　内周面上流側部５１は、ガイド板４２の内周面４２ａのうち軸線上流側Ｄａｕに配置される部分である。この内周面上流側部５１は、フランジ４１に対して溶接部５４（図３参照）を介して固定されている。なお、溶接部５４は、開先溶接と隅肉溶接との組み合わせによって形成してもよい。

　この内周面上流側部５１は、軸線方向Ｄａのいずれの位置でも内径が一定となっている。つまり、内周面上流側部５１の内周面５１ａは、軸線Ａｒと平行な円筒状に形成されている。この実施形態において、内周面上流側部５１の軸線方向Ｄａの長さは、フランジ４１の軸線方向Ｄａの厚さよりも小さい。ガイド板４２の内周面５１ａと、フランジ４１の内周面４５とは、径方向Ｄｒで同一位置に配置されている。言い換えれば、ガイド板４２の内周面５１ａと、フランジ４１の内周面４５とは、面一に配置され、軸線Ａｒに沿って連続するように配置されている。

　拡径部５２は、内周面上流側部５１よりも軸線下流側Ｄａｄに形成されている。拡径部５２は、軸線下流側Ｄａｄに向かうに連れて次第に軸線Ａｒを中心とした内径が大きくなる。ガイド板４２の軸線Ａｒを含む仮想平面による断面の形状は、軸線Ａｒ側に向かって凸となる曲線状に形成されている。

　リブ５３は、内周面上流側部５１と拡径部５２との外周面から径方向外側Ｄｒｏに延びている。リブ５３は、周方向Ｄｃに間隔をあけて複数設けられている。リブ５３は、例えば、内周面上流側部５１及び拡径部５２の剛性や強度を向上させるために設けられている。

　内側部材４３は、フランジ４１の内周面４５を覆うように取り付けられている。この実施形態で例示する内側部材４３は、径方向Ｄｒでフランジ４１と最終段動翼列１３ａとの間の蒸気漏れを抑える機能を有している。図３に示すように、内側部材４３は、嵌り込み部６１と、カバー部６２とフィン６３と、弾性体６４と、を備えている。

　嵌り込み部６１は、フランジ４１のリング溝４４内に入り込む。嵌り込み部６１は、カバー部６２から径方向外側Ｄｒｏに突出するように形成されている。嵌り込み部６１は、第一嵌り込み部６６と、第二嵌り込み部６５と、径方向位置決め面６７と、を備えている。

　第一嵌り込み部６６は、径方向Ｄｒにおいて第一溝部４７と同じ位置に配置される。第一嵌り込み部６６の径方向Ｄｒの長さは、第一溝部４７の径方向Ｄｒの長さよりも僅かに大きい。第一嵌り込み部６６の軸線方向Ｄａの幅寸法は、第一溝部４７の軸線方向Ｄａの幅寸法よりも僅かに小さい。

　第二嵌り込み部６５は、第一嵌り込み部６６の径方向外側Ｄｒｏに位置する。第二嵌り込み部６５は、径方向Ｄｒにおいて第二溝部４８と同じ位置に配置される。第二嵌り込み部６５の径方向Ｄｒの長さは、第二溝部４８の径方向Ｄｒの長さよりも僅かに小さい。第二嵌り込み部６５の軸線方向Ｄａの幅寸法は、第二溝部４８の軸線方向Ｄａの幅寸法よりも僅かに小さい。第二嵌り込み部６５の幅寸法は、第一嵌り込み部６６の幅寸法よりも大きい。第二嵌り込み部６５は、径方向外側Ｄｒｏを向く面に、弾性体６４を収容して位置決めする収容凹部６８が形成されている。

　径方向位置決め面６７は、第一嵌り込み部６６と第二嵌り込み部６５との間に形成され、径方向内側を向いている。径方向位置決め面６７は、上述したリング溝４４のストッパ面４６と対向する傾斜面とされている。

　カバー部６２は、フランジ４１の内周面４５と径方向Ｄｒで対向する。カバー部６２は、フランジ４１の内周面４５とガイド板４２の内周面４２ａとのうち、少なくとも径方向Ｄｒで最終段動翼列１３ａの先端部（動翼先端）１３ａｔと対向する部分を覆う。この実施形態におけるカバー部６２は、ガイド板４２の内周面上流側部５１の内周面５１ａの軸線上流側Ｄａｕの一部と径方向Ｄｒで対向している。すなわち、カバー部６２は、内周面上流側部５１の軸線上流側Ｄａｕの一部を径方向内側Ｄｒｉから覆っている。これにより、上述した溶接部５４もカバー部６２によって径方向内側Ｄｒｉから覆われる。

　カバー部６２は、その径方向内側Ｄｒｉを向く内周面のうち、軸線下流側Ｄａｄの端部に、傾斜面６９を有している。傾斜面６９は、軸線下流側Ｄａｄに向かうに連れて次第に径方向外側Ｄｒｏに向かうように傾斜している。この傾斜面６９は、カバー部６２の軸線下流側Ｄａｄの端面である下流側端面７０に至っている。傾斜面６９は、図３に示す軸線Ａｒを含む仮想平面内（言い換えれば、軸線Ａｒを含む仮想平面による断面）において、拡径部５２の内周面５２ａのうち最も軸線上流側Ｄａｕの位置の接線ＴＬの延長線ＴＬＥを含んでいる。より具体的には、内側部材４３の径方向位置決め面３７とストッパ面４６とが接しているときに、傾斜面６９は、接線ＴＬの延長線ＴＬＥを含む。

　カバー部６２は、フランジ４１よりも蒸気及び蒸気ドレンに対する耐エロージョン性の高い材料で形成されている。この実施形態においては、内側部材４３の全体が、カバー部６２と同一材料で形成されている。フランジ４１よりも蒸気及び蒸気ドレンに対する耐エロージョン性の高い材料としては、例えば、１２クロム（Ｃｒ）鋼を用いることができる。

　フィン６３は、カバー部６２から径方向内側Ｄｒｉに向かって延びている。フィン６３は、例えば、切削加工等により、カバー部６２と一体に成形されている。フィン６３の先端部は、最終段動翼列１３ａの径方向外側Ｄｒｏの先端部１３ａｔとの間のクリアランス流れを抑制しつつ、フィン６３と最終段動翼列１３ａとが接触しないように、僅かな隙間をあけて配置されている。ここで、フィン６３を有した内側部材４３は、「シールリング」と称する場合がある。このフィン６３は、必要に応じて設ければよい。例えば、内側部材４３に対して径方向Ｄｒでフランジ４１と最終段動翼列１３ａとの間の蒸気漏れを抑える機能を持たせない場合にはフィン６３を省略するようにしてもよい。

　弾性体６４は、軸線方向Ｄａに間隔をあけて二個所に設けられている。これら弾性体６４は、嵌り込み部６１を径方向内側Ｄｒｉに常時押している。図３に示す弾性体６４は、コイルばねを例示しているが、嵌り込み部６１を径方向内側Ｄｒｉに押圧可能であればよく、例えば、板バネ等の他の弾性体を用いても良い。

　図４は、この発明の第一実施形態におけるフローガイドの製造方法のフローチャートである。
　図４に示すように、上述したフローガイド２７を製造する場合、準備工程（ステップＳ０１）と、組み付け工程（ステップＳ０２）とを実施する。
　準備工程においては、フランジ４１、ガイド板４２、及び内側部材４３をそれぞれ準備する。この実施形態においては、例えば、フランジ４１を炭素鋼によって形成し、ガイド板４２を１２クロム鋼により形成し、内側部材４３をステンレス鋼により形成する。さらに、準備工程においては、フランジ４１とガイド板４２とを溶接部５４により固定する。この時点で、フランジ４１、ガイド板４２、及び、内側部材４３は、それぞれ軸線Ａｒを中心とした環状に形成されていない。

　組み付け工程においては、内側部材４３の嵌り込み部６１をフランジ４１のリング溝４４に入れる。具体的には、フランジ４１のリング溝４４に対して、内側部材４３の嵌り込み部６１を弾性体６４と共に周方向Ｄｃから挿入する。その後、リング溝４４に嵌り込み部６１が挿入された組立体を、周方向Ｄｃに並べて環状を成すように、内側ケーシング２１に対してボルト等の留め具Ｂによって固定する。

　上述した第一実施形態では、内側部材４３のカバー部６２が、フランジ４１の内周面４５と径方向Ｄｒで対向するように配置され、フランジ４１の内周面４５における軸線上流側Ｄａｕの縁４５ａから軸線下流側Ｄａｄの縁４５ｂまでの間を少なくとも覆っている。そして、カバー部６２は、フランジ４１よりも耐エロージョン性が高い材料で形成されている。そのため、内側部材４３のフィン６３によってフランジ４１と最終段動翼列１３ａの先端部１３ａｔとの間を流れる漏れ流れを低減しつつ、内側部材４３のカバー部６２によってフランジ４１に蒸気ドレンが接触することを抑制できる。
　その結果、フランジ４１自体を耐エロージョン性の高い材料で形成する場合と比較して、フローガイド２７の製造コスト及び補修コストを抑えつつも、フランジ４１のエロージョンを抑制して補修間隔を長くすることができる。

　さらに、フランジ４１の内周面４５とガイド板４２の内周面４２ａとに渡るようにカバー部６２を設置できる。そのため、フランジ４１とガイド板４２との接続部分と、ガイド板４２の内周面上流側部５１とのエロージョンをそれぞれ抑制することができる。
　また、溶接部５４をカバー部６２によって径方向内側から覆うことができる。そのため、溶接部５４のエロージョンを抑制できる。

　さらに、傾斜面６９が、拡径部５２の最も軸線上流側Ｄａｕの位置における軸線Ａｒを含む仮想平面内の接線ＴＬの延長線ＴＬＥを含む。そのため、最終段動翼列１３ａの軸線下流側Ｄａｄにおいて、剥離が生じることを抑制し、傾斜面６９の軸線上流側Ｄａｕの縁６９ａから軸線下流側Ｄａｄに向かって蒸気の主流を円滑に圧力回復させることができる。

　上述した第一実施形態では、内側部材４３を径方向内側Ｄｒｉに押す弾性体６４を備えている。そのため、最終段動翼列１３ａの先端部１３ａｔがフィン６３に接触して、弾性体６４が内側部材４３を押す力よりも、最終段動翼列１３ａがフィン６３を押す力が大きくなった場合に、内側部材４３を径方向外側Ｄｒｏに変位させることができる。

　さらに、内側部材４３の嵌り込み部６１が径方向内側Ｄｒｉを向く径方向位置決め面６７を備え、リング溝４４が径方向外側Ｄｒｏを向き径方向位置決め面６７に接するストッパ面４６を備えていることで、内側部材４３を径方向外側Ｄｒｏに変位可能としつつ、内側部材４３を位置決めすることができる。さらに、径方向位置決め面６７とストッパ面４６とが接しているときに、傾斜面６９がガイド板４２の軸線上流側Ｄａｕの接線ＴＬの延長線ＴＬＥを含むことで、蒸気タービンＳＴが定常運転時には、傾斜面６９の軸線上流側Ｄａｕの縁６９ａから軸線下流側Ｄａｄに向かって蒸気の主流を円滑に圧力回復させることができる。

　また、蒸気タービンＳＴが上述した第一実施形態のフローガイド２７を備えることで、フローガイド２７を補修する間隔を長くすることができるため、蒸気タービンＳＴの補修を行う作業者の負担を軽減できる。
　さらに、フローガイド２７を製造する場合には、内側部材４３の嵌り込み部６１をフランジ４１のリング溝４４に入れるだけでよいので、容易にフローガイド２７を製造できる。また、内側部材４３のエロージョンが進展して内側部材４３を交換する際にも、内側部材４３を準備して嵌り込み部６１をフランジ４１のリング溝４４に入れるだけで内側部材４３をフランジ４１に取り付けることができる。

（第二実施形態）
　次に、この発明の第二実施形態を図面に基づき説明する。この第二実施形態は、上述した第一実施形態と内側部材のみ相違する。そのため、第一実施形態と同一部分に同一符号を付して、重複説明を省略する。

　図５は、この発明の第二実施形態における、図３に相当する断面図である。
　図５に示すように、この第二実施形態のフローガイド２７Ｂは、フランジ４１と、ガイド板４２と、内側部材４３Ｂと、を備えている。
　フランジ４１には、リング溝４４が形成されている。

　リング溝４４は、第一溝部４７と、第二溝部４８と、ストッパ面４６Ｂとを備えている。
　ストッパ面４６Ｂは、リング溝４４の内部に形成され、径方向内側Ｄｒｉを向く面である。ストッパ面４６Ｂは、内側部材４３Ｂの径方向位置決め面６７Ｂに接することで、内側部材４３Ｂの径方向内側Ｄｒｉへの変位を規制する。ストッパ面４６Ｂは、軸線上流側Ｄａｕと軸線下流側Ｄａｄとにそれぞれ形成されている。これらストッパ面４６Ｂは、第一溝部４７と第二溝部４８との間に形成されている。この第二実施形態で例示するストッパ面４６Ｂは、軸線方向Ｄａに延びている。

　内側部材４３Ｂは、フランジ４１の内周面４５を覆うように取り付けられている。内側部材４３Ｂは、第一実施形態の内側部材４３と同様に、径方向Ｄｒでフランジ４１と最終段動翼列１３ａとの間の蒸気漏れを抑える機能を有している。

　内側部材４３Ｂは、嵌り込み部６１と、カバー部６２Ｂと、フィン６３Ｂと、弾性体６４と、を備えている。

　嵌り込み部６１は、第一実施形態と同様の構成であり、フランジ４１のリング溝４４内に入り込む。嵌り込み部６１は、カバー部６２Ｂから径方向外側Ｄｒｏに突出するように形成されている。嵌り込み部６１は、第一嵌り込み部６６と、第二嵌り込み部６５と、径方向位置決め面６７Ｂと、を備えている。

　前記第一嵌り込み部６６とリング溝４４との間に形成される隙間のうち、軸線下流側Ｄａｄに形成される隙間Ｇ２の大きさは、軸線上流側Ｄａｕに形成される隙間Ｇ１の大きさよりも狭くなっている。この第二実施形態では、軸線下流側Ｄａｄに形成される隙間Ｇ２の大きさがゼロである場合を例示している。

　カバー部６２Ｂは、フランジ４１の内周面４５と径方向Ｄｒで対向する。カバー部６２Ｂは、フランジ４１の内周面４５とガイド板４２の内周面４２ａとのうち、少なくとも径方向Ｄｒで最終段動翼列１３ａの先端部（動翼先端）１３ａｔと対向する部分を覆う。

　この第二実施形態におけるカバー部６２Ｂは、ガイド板４２の内周面５１ａのうち内周面上流側部５１の軸線上流側Ｄａｕの一部に対して、径方向Ｄｒで対向している。すなわち、カバー部６２Ｂは、内周面上流側部５１の軸線上流側Ｄａｕの一部を径方向内側Ｄｒｉから覆っている。これにより、上述した溶接部５４もカバー部６２Ｂによって径方向内側Ｄｒｉから覆われる。

　カバー部６２Ｂは、その径方向内側Ｄｒｉを向く内周面６２ａのうち、軸線下流側Ｄａｄの端部に、傾斜面６９を有している。傾斜面６９は、軸線下流側Ｄａｄに向かうに連れて次第に径方向外側Ｄｒｏに向かうように傾斜している。この傾斜面６９は、カバー部６２Ｂの軸線下流側Ｄａｄの端面である下流側端面７０に至っている。傾斜面６９は、図５に示す軸線Ａｒを含む仮想平面内（言い換えれば、軸線Ａｒを含む仮想平面による断面）において、拡径部５２の内周面５２ａのうち最も軸線上流側Ｄａｕの位置の接線ＴＬの延長線ＴＬＥを含んでいる。

　カバー部６２Ｂは、内周面６２ａと、軸線方向Ｄａにおけるカバー部６２Ｂの軸線上流側Ｄａｕの端面７１との間に、曲面７２を有している。より具体的には、内周面６２ａのうち、傾斜面６９よりも軸線上流側Ｄａｕで軸線方向Ｄａに延びる部分と、端面７１との間に、外側に向かって凸状に形成された曲面７２を有している。曲面７２は、一定の曲率半径であってもよいし、曲率半径の異なる複数の曲面を組み合わせて形成してもよい。

　カバー部６２Ｂは、フランジ４１よりも蒸気及び蒸気ドレンに対する耐エロージョン性の高い材料で形成されている。第一実施形態と同様に、フランジ４１が炭素鋼等の金属材料の場合、フランジ４１よりも蒸気及び蒸気ドレンに対する耐エロージョン性の高い材料としては、例えば、１２クロム（Ｃｒ）鋼を用いることができる。

　フィン６３Ｂは、カバー部６２Ｂから径方向内側Ｄｒｉに向かって延びている。フィン６３Ｂは、切削加工等により、カバー部６２Ｂと一体に成形されている。言い換えれば、フィン６３Ｂとカバー部６２Ｂとは、同一の金属材料で形成されて接合面を有さずに連続している。
　フィン６３Ｂの先端部は、最終段動翼列１３ａの径方向外側Ｄｒｏの先端部１３ａｔとの間のクリアランス流れを抑制しつつ、フィン６３Ｂと最終段動翼列１３ａとが接触しないように、僅かな隙間をあけて配置されている。

　フィン６３Ｂは、軸線方向Ｄａにおけるカバー部６２Ｂの軸線上流側Ｄａｕの端面７１とカバー部６２Ｂの軸線下流側Ｄａｄの端面７０との中央位置Ｃよりも軸線上流側Ｄａｕに配置されている。この第二実施形態のフィン６３Ｂでは、さらに、最終段動翼列１３ａの先端部１３ａｔの軸線方向Ｄａにおける中央位置１３ｃよりも軸線上流側Ｄａｕに配置されている場合を例示している。

　この発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な形状や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。
　上述した実施形態の蒸気タービンは、いずれも下方排気型であるが、側方排気型であってもよい。

　上述した実施形態の蒸気タービンは、いずれも二分流排気型であるが、排気を分流しない蒸気タービンに、本発明を適用してもよい。

１０ａ　第一蒸気タービン部
１０ｂ　第二蒸気タービン部
１１　タービンロータ（蒸気タービンロータ）
１２　ロータ軸
１２ａ　外周面
１３　動翼列
１３ａ　最終段動翼列
１３ａｔ　先端部（動翼先端）
１７　静翼列
１８　軸受
１９　蒸気流入管
２０　ケーシング
２１　内側ケーシング
２１ｏ　外周面
２１ｓ　第一空間
２５　排気ケーシング
２６　ディフューザ
２６ｓ　ディフューザ空間
２７　フローガイド
２９　ベアリングコーン
２９ａ　端縁
３０　外側ケーシング
３０ｓ　第二空間
３１　排気口
３２　下流側端板
３４　上流側端板
３６　側周板
３７　面
４１　フランジ
４１ｈ　貫通孔
４２　ガイド板
４２ａ　内周面
４３，４３Ｂ　内側部材
４４　リング溝
４５　内周面
４５ａ　縁
４５ｂ　縁
４６，４６Ｂ　ストッパ面
４７　第一溝部
４８　第二溝部
５１　内周面上流側部
５１ａ　内周面
５２　拡径部
５２ａ　内周面
５３　リブ
５４　溶接部
６１　嵌り込み部
６２，６２Ｂ　カバー部
６３，６３B　フィン
６４　弾性体
６５　第二嵌り込み部
６６　第一嵌り込み部
６７，６７Ｂ　径方向位置決め面
６８　収容凹部
６９　傾斜面
６９ａ　縁
７０　下流側端面

Claims

　軸線を中心として回転する蒸気タービンロータの最終段動翼列に対して、前記軸線を基準にした径方向外側に配置されているフランジと、
　前記軸線を基準にして環状を成し、前記軸線が延びる軸線方向の第一側である軸線下流側に向かうに連れて次第に前記径方向外側に広がり、前記フランジに対して、前記軸線が延びる軸線方向の第一側である軸線下流側に配置されているガイド板と、
　前記フランジの内周面を覆うように取り付けられた内側部材と、
　を備え、
　前記フランジには、前記フランジの内周面から前記径方向外側に凹み、前記軸線を基準にした周方向に延びるリング溝が形成され、
　前記内側部材は、前記リング溝内に入り込む嵌り込み部と、前記フランジの前記内周面と前記径方向で対向するカバー部と、を有し、
　前記カバー部は、前記フランジの内周面と前記ガイド板の内周面とのうち、少なくとも前記径方向で前記最終段動翼列の動翼先端と対向する部分を覆うとともに、前記フランジよりも蒸気及び前記蒸気のドレンに対する耐エロ―ジョン性が高い材料で形成されているフローガイド。
　前記カバー部は、前記ガイド板における内周面の前記軸線上流側の部分である内周面上流側部と前記径方向で対向して前記内周面上流側部も覆う請求項１に記載のフローガイド。
　前記フランジと前記ガイド板とを接合する溶接部を有する、請求項２に記載のフローガイド。
　前記ガイド板は、前記内周面上流側部よりも前記軸線下流側に、前記軸線下流側に向かうに連れて次第に内径が大きくなる拡径部を有し、
　前記ガイド板の前記内周面上流側部は、前記軸線方向のいずれの位置でも内径が一定であり、
　前記カバー部は、前記軸線下流側に向かうに連れて次第に径方向外側に向かう傾斜面を有し、
　前記傾斜面は、前記カバー部の前記軸線下流側の端面である下流側端面まで延びて、前記拡径部の内周面中で最も前記軸線上流側の位置における、前記軸線を含む仮想平面内での接線の延長線を含んでいる請求項２又は３に記載のフローガイド。
　前記リング溝内に配置され、前記内側部材を前記径方向外側に押す弾性体を備え、
　前記嵌まり込み部は、前記径方向内側を向く径方向位置決め面を有し、
　前記リング溝は、前記径方向外側を向き前記径方向位置決め面に接するストッパ面を有し、
　前記径方向位置決め面と前記ストッパ面とが接しているときに、前記傾斜面は、前記接線の延長線を含む、請求項４に記載のフローガイド。
　前記内側部材は、
　前記動翼先端と対向する前記カバー部の内周面から前記径方向内側に向かって延びるフィンを備える請求項１から５の何れか一項に記載のフローガイド。
　請求項１から６のいずれか一項に記載のフローガイドと、
　前記蒸気タービンロータと、
　前記軸線を中心として筒状を成し、前記径方向内側に前記蒸気タービンロータが配置され、前記フローガイドが取り付けられている車室と、
を備える蒸気タービン。
　請求項１から６のいずれか一項に記載のフローガイドの製造方法であって、
　前記フランジ、前記ガイド板、及び前記内側部材を準備する準備工程と、
　前記内側部材の嵌まり込み部を前記フランジの前記リング溝に入れる組み付け工程と、を含むフローガイドの製造方法。
　前記フィンは、
　前記カバー部の軸線上流側の端面と、前記カバー部の軸線下流側の端面と、の軸線方向中央位置よりも軸線上流側に配置されている、
請求項６に記載のフローガイド。
　前記フィンは、
　前記カバー部から径方向内側に向かって延びており、前記カバー部と一体に形成されている、
請求項６又は９に記載のフローガイド。
　前記嵌りこみ部は、
　第一嵌り込み部と、
　前記第一嵌り込み部の径方向外側に位置して前記第一嵌り込み部よりも大きい幅寸法を有した第二嵌りこみ部と、を備え、
　前記第一嵌り込み部と前記リング溝との間に形成される隙間のうち、軸線下流側に形成される隙間は、軸線上流側に形成される隙間よりも狭い、
請求項１から５，９，１０の何れか一項に記載のフローガイド。
　軸線を中心として回転する蒸気タービンロータの最終段動翼列に対して、前記軸線を基準にした径方向外側に配置されているフランジの内周面を覆うように取り付けられる内側部材であって、
　前記フランジのリング溝内に入り込む嵌まり込み部と、
　前記フランジの内周面に前記径方向で対向するカバー部と、
　前記カバー部の内周面のうち、前記最終段動翼列の動翼先端と対向する前記カバー部の内周面から前記径方向の内側に向かって延びるフィンと、を備え、
　前記カバー部は、
　前記フランジの内周面と、前記フランジに対して軸線下流側に配置されたガイド板の内周面とのうち、少なくとも前記径方向で前記最終段動翼列の動翼先端と対向する部分を覆うように形成され、
　前記フィンは、
　前記カバー部の軸線上流側の端面と、前記カバー部の軸線下流側の端面との軸線方向中央位置よりも上流側に配置されている内側部材。
　前記カバー部は、
　前記軸線下流側に向かうに連れて次第に径方向外側に向かう傾斜面を有する
請求項１２に記載の内側部材。
　前記フィンは、前記カバー部から径方向内側に向かって延び、前記カバー部と一体に成形されている
請求項１２又は１３に記載の内側部材。
　前記カバー部の内周面と、前記軸線上流側の端面との間に、外側に向かって凸の曲面を有する
請求項１２から１４の何れか一項に記載の内側部材。
　前記カバー部は、前記フランジよりも蒸気及び前記蒸気のドレンに対する耐エロ―ジョン性の高い材料で形成されている
請求項１２から１５の何れか一項に記載の内側部材。