JPH0270905A - 輻流‐軸流式第１段を備えた軸流タービン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は軸流タービンであって、はぼ外ケーシング、有
利には組込み形の案内羽根支持体を備えた内ケーシング
、案内羽根を装着したロータとから成っていて、第１段
が輻流−軸流段として構成されており、その際輻流案内
翼列が円環形又は渦巻形の流入ケーシング内に装着され
ている形式のものに関する。

従来の技術 蒸気タービンの特に低圧部の軸方向の翼列に対する蒸気
の供給は、円環状のリング室を介して行われる。この場
合の課題は、１つ又は複数の管部材を通ってこのリング
室内に入り込んだ蒸気が、可能な限り均一にかつより大
きな損失を回避し乍ら、第１段の羽根リング部に供給さ
れるようにすることである。供給用の管部材は、その数
が制限されて屡々非対称に配置されているため、上記課
題は充分には達成されていない。

輻流の羽根通路が達成されるようになるまで必要な流れ
の変向を何回も行うと、管部材内の流入運動エネルギが
何倍にもなるような損示を招くことになる。このような
理由から、リング室内の平均速度を極力小さくするよう
な努力が払われてきたが、このことはリング室の寸法を
大きくすることを意味している。軸方向の翼配列に対し
予期されるような不均一な流入であるため、半径方向の
流入部分内には輻流の案内格子が配置されている。この
案内格子が出力発生のため、第１段羽根車内で必要な旋
回運動を発生せしめている。この種のタービンは、例へ
ばＤＥ−Ａ第２３５８１６０号明細書に公開されている
。

水力タービンの場合に古くから公開されている渦巻状の
流入ケーシングの形状の場合には、大きな損失を伴うこ
となしに、円環状の流入通路の場合に一般的な値の数倍
だけ、平均流入速度を高めることができる。このことが
可能になるのは、流入方向が入口接続部及び渦巻部にお
いて主に接線方向でタービン回転方向と同一方向にあり
、該流入方向が仕事発生に直接利用される場合である。

１方高い速度によって増大した摩擦損失は、その重要性
が減少する。その理由は、渦巻部の横断面を適合した形
状にすることにより、輻流羽根通路に対し均一な流入が
達成されるようになシ、そこに配置された輻流案内格子
が流れを弱くするために、損失の少ない変向が可能にな
るからである。この種のタービンは、例へばＤＢ−Ａ第
２５０３４９３号明細書に公開されている。

運転の際異なった膨張に基づく力を受容するため、流入
ケーシングには一般的に補強リブ部が設けられているか
、又は輻流案内翼列の流れの上方の半径方向通路内に、
外周部に亘って分配されたロッドが設けられている。こ
のことは既に言及したＤＥ−Ａ第２３５８１６０号明細
書に公開されている。このような構成にあっては、流れ
の抵抗が無視できないことが解るてあらう。

発明が解決しようとする課題 本発明の課題は冒頭で述べた形式のタービンを改良して
、補強リブ部又は補強ピン部のような力受客用の別個の
補助構造物を省くことができるようなタービンを提供す
ることにある。

課題を解決するだめの手段 本発明では、輻流案内羽根がその両端部に脚部プレート
を有しており、案内羽根は、該脚部プレートが案内羽根
支持体内のリング状の旋削凹部内に挿入されており、か
つ脚部プレートの自由端側部が球形状に形成されている
ような軸流タービンによって、上記課題を解決すること
ができた。

発明の効果 しかしＵＳ−Ａ第５，３１３，５１７号明細書には、ダ
ブルフロータ−ビンの場合、附加的な固定部材なしに輻
流の翼列を２つの１８０°流入渦巻部に配置することが
公開されている。しかしこの構成はガスタービンの突出
しだケーシングの場合であって、この場合該ケーシング
内は１方では低圧が支配しており、他方では貫流渦巻部
内の開口部を介して外ケーシングに対する圧力平衡が行
われている。しかしこの案内羽根は、力の受容機能は持
ち合わせていない。それはこの案内羽根が調節可能に形
成されていて、制限されたフランジに対しイヤツゾを備
えて掛止されているからである。

本発明に基く輻流案内羽根は、その変向機能の外に尚、
静力学上の機能も果しているという事実から、次のよう
な利点が導かれる。即ち一１方では輻流方向における空
間構成は、案内羽根支持体の輻流貫流部分の長さがより
短かく形成されることによって達成されており、−他方
では３６０°の流入渦巻部を備へたケシングにあっては
、通常のピンを省略することにより完全に１体型の内ケ
ーシングを設計することができる。

案内羽根が、流入ケーシングの膨張によって発生する圧
力負荷を受けて５座屈しないようにするだめに、輻流案
内羽根の脚プレートの円弧状の外周面が、羽根支持体の
リング状旋削凹部に対し遊びを有するように割り当てら
れていると有利である。この円弧状の外周面を旋削凹部
内で規定されたように当て付けるため、脚部プレートは
互いに回転させられている。この対策は脚部プレートの
球状の端面部との協働作業で、場所的に規定された力線
を発生しており、核力線は常に羽根輪郭の内部を延びて
いる。

両脚部プレートがその円弧状の外周面にリング溝を有し
ている場合は特に有利であり、この場合該リング溝は旋
削凹部の歯と係合している。

従ってこの場合は、案内羽根を明瞭に案内していること
は勿論のこと引張力も亦、案内羽根を介して案内羽根支
持体内に案内されている。

実施例 本発明の種々の実施例を図面に示し、次にこれを詳しく
説明する。図面では同一部材は同一符号で表わされてお
り、流れ方向は矢印で示されている。

第１図に図示の蒸気タービンは、作動形式を理解するの
に重要な部材のみを符号で表わしている。主要構成部材
は外ケーシング１、内ケーシング２及びロータ３である
。外ケーシング１は詳細には図示してない多数の部材か
ら成り、該部材は一般的に、設置場所に於て互いに螺着
されるか又は溶接される。鋳造品の内ケーシング２は、
６６０°の渦巻の形をした流入ケーシング４とそれに接
続する案内羽根支持体５とから成り、該支持体５には案
内羽根６が装着されている。図示の場合案内羽根支持体
５は、渦巻ケーシングとねじによって結合されている。

しかも本発明は既に述べたように、内ケーシング２を１
体形に製作する可能性を有している。しかし此処で言う
１体形とは、勿論渦巻ケーシングと羽根支持体とが水平
に分割され、かつ図示なしの分割フランジで互いに螺着
されるものと理解して頂き度い。この分割フランジの平
面内で内ケーシング２は、支持腕により外ケーシング内
で支持されている。

回転羽根７が装着されているロータ３は、軸ディスク部
と、組み込まれたカップリングフランジ付の軸端部とか
ら溶接されている。ロータ３は軸受ケーシング８内の滑
り軸受によって支持されている。

蒸気の通路は蒸気流入導管９から、外ケーシング１内の
蒸気貫流部を介して内ケーシング２内に案内されている
。渦巻部は、蒸気が旨く導かれて翼列の両通路に到達で
きるように形成されている。最適の効率は半径方向に配
置されだ第１段の翼列１０によって達成される。蒸気は
ロータ３にエネルギを伝達した後、リング状のデイツユ
−ｆ１１を介して外ケーシング１の蒸気室１２内に到達
し、その後（図面上で）下方に向って復水器に流出する
。軸方向を貫いてい第２図はダブルフロータ−ビンであ
って、輻流案内羽根１０が流入通路４の輻流部材内に掛
止されている状況を示している。羽根は両端部に、夫々
脚部プレートを有している。左側の脚部プレート１４ａ
は、タービンの軸方向においてつまり軸流羽根の長手方
向において、その長さが右側の脚部プレート１４ｂのそ
れよりも短かく割り当てられている。脚部プレートは夫
々、リング状の旋削凹部１５ａ及び１５ｂ内に位置して
いる。規定された案内ができるようにするために、右側
の脚部プレート１４ｂには溝１６が設けられており、該
溝１６と、旋削凹部１５ｂ内に起立するリング形の歯１
７とが係合している。外周面１８ａ乃至は１８ｂは菱形
脚部プレートの内側及び外側で円弧状に面取りされてお
り（第４ａ図、第５ａ図）、その除去々の円弧半径は附
属の旋削凹部の半径に一致している。

両脚部プレートの自由端側部１９は、旋削凹部の半径方
向部材に当て付けられるように、球状に設計されている
。その際曲率は当付は点が常に羽根輪郭°の内部に位置
する直線上にくるように選択される。このことが総ての
運転状態において保証されるようにするため、円弧状の
外周面１８と旋削凹部１５の対応する壁部との間には、
規定された遊び２０が設けられている。

従って流入ケーシングとこれに固定された羽根支持体５
とが温度によって膨脹する際、旋削凹部の半径方向部材
は脚部プレートの球状の端部を介して転動することがで
きる。発生した圧力負荷は、羽根を座屈することなしに
羽根によって受容される。このことは第１図の５６０°
の渦巻部の場合に特に重要である。それはこの種の渦巻
部は、膨脹が外周部に亘って一様に行われないからであ
る。若しこの種の自由な膨脹が許容されないならば、例
へば旋削凹部内の、余りにも強固なかつ遊びのない脚部
プレートの締付力により、輻流翼列が過負荷状態になる
可能性がある。それは圧力負荷に加えて曲げ応力をも受
容せざるを得ないようになるからである。

旋削凹部内の遊びのだめに羽根がルーズに挿着されるの
を防止するため、両脚部プレート１４ａ及び１４ｂは、
例へば０．５°のような所定の角度だけ互いに旋回せし
められる。このことによ多羽根取付けの際、外周面を旋
削凹部内で明確に当て付けることができるようになり、
その状況は第４ａ図及び第５ａ図に明瞭に示されている
通シである。

第６図は案内羽根固定の変化態様を示すもので、この形
式は、引張力のみならず圧縮力の受容用にも適合してい
る。この場合羽根の両側には夫々同一の脚部プレート１
４ｃが設けられており、該脚部プレート１４ｃは、それ
自体は公知の形式でハンマヘッド状に取り付けられてい
る。その際円弧状の外周面１８Ｃには溝１６が、内方の
みならず外方のプレート側にも設けられており、該溝１
６と、対応して割り当てられた旋削凹部１５ｃの歯１７
とが係合している。

第４図には、リング状乃至は円環状に組み込まれた輻流
翼列の配置が概略的に図示されている。ここでは支配的
な流れ関係に基づいて、第４ａ図のような案内羽根用の
羽根輪郭が、外周部を介して強く変化する流れ方向の影
響を、比較的受けにくいように選択されている。

最後に第５図には、２個の１８０°渦巻部から成る流入
ケーシングを備えた場合の、流入関係が図示されている
。この場合は第５ａ図のように、格子は僅かの変向を行
うだけであり、従って変向に対しては極く小量の損失が
発生するに過ぎない。

本発明は勿論、此処に図示して説明した実施例に限定さ
れるものではない。第１図から第６図までに図示のダブ
ルフロータ−ビンと異なって、本発明をシングルフロー
タ−ビンの流入ケーシングに利用しても、これが輻流第
１段翼列を有している限りは成果を収めることができる
。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は６６０°
の渦巻部を備えたダブルフロー低圧タービン部の軸方向
断面図、第２図は圧力負荷用に輻流羽根に形成された第
１段の部分断面図、第６図は圧力負荷用及び引張力負荷
用に輻流羽根に形成された第１段の部分断面図、第４図
及び第４ａ図は円環状の流入通路の正面概略図及び輻流
案内翼列の部分図、第５図及び第５ａ図は２個の１８０
°の渦巻部を備えた流入ケーシングの正面概略図及び輻
流案内翼列の部分図である。 １・・・外ケーシング、２・・・内ケーシング、３・・
・ロータ、４・・・流入ケーシング、５・・・案内羽根
支持体、６・・・案内羽根、７・・・固定羽根、８・・
・軸受ケーシング、９・・・蒸気流入導管、１０・・・
輻流案内翼列、１１・・・デイフユーザ、１２排気室、
１３・・・軸封止部、１　（ａ、ｂ、　　Ｃ・・・脚プ
レート、１５　ａ、　　１）＋　　ｃ−・・旋削凹部、
１６　＝−溝、１７・・歯、１８ａ、　　ｂ、　　Ｃ・
・・外周面、１９・・・端側部、・・遊び ５・・・案内羽根支持体 １０・輻流案内翼列 １４ａ、ｂ、ｃ・・・脚部プレート １５ａ、ｂ、ｃ・・・旋削凹部 Ｆｉｇ、　３ Ｆｉｇ Ｆｉ　ｇ、　５ａ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、軸流タービンであつて、主として外ケーシング（１
   ）、案内羽根支持体（５）を備えた内ケーシング（２）
   、案内羽根（６）を装着したロータ（３）とから成つて
   いて、第１段が輻流−軸流段として構成されており、そ
   の際輻流案内翼列（１０）が円環形又は渦巻形の流入ケ
   ーシング（４）内に装着されている形式のものにおいて
   、輻流案内羽根（１０）がその両端部に脚部プレート（
   １４）を有しており、案内羽根（１０）は、該脚部プレ
   ート（１４）が案内羽根支持体（５）内のリング状の旋
   削凹部（１５）内に挿入されており、かつ脚部プレート
   （１４）の自由端側部（１９）が球形状に形成されてい
   ることを特徴とする輻流−軸流式第１段を備えた軸流タ
   ービン。 ２、輻流案内羽根（１０）の脚部プレート（１４）の円
   弧状の外周面（１８）が、案内羽根支持体（５）内のリ
   ング状旋削凹部（１５）に対し遊び（２０）を有してお
   り、この円弧状の外周面の規定された当付けのために、
   脚部プレートが旋削凹部内で互いに回転できるように割
   り当てられていることを特徴とする、請求項１記載のタ
   ービン。 ３、案内羽根（１０）の両脚部プレート（１４）が、そ
   の円弧状の外周面（１８）に溝（１６）を有しており、
   該溝（１６）と、旋削凹部 （１５）の歯（１７）とが係合していることを特徴とす
   る、請求項１記載のタービン。