JPH05195718A - つぼ型タービンケーシングの上下温度差防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】つぼ型タービンケーシングの上下温度差により
ケーシングの熱変形が生じるのを防止する。 【構成】内部ケーシング２と外部ケーシング３との間に
形成される均圧室５を備え、内部ケーシング２を貫通す
る均圧孔４を通して内部ケーシング２内の蒸気を均圧室
５に導くつぼ型タービンにおいて、ロータ１の回転方向
に沿って渦巻状に内部ケーシング２を貫通する複数の均
圧孔４を設け、蒸気を均圧孔４を通して強制的に均圧室
５に送り込み、蒸気は均圧室５内を循環するので、均圧
室５で蒸気が澱むことはなくなり、ケーシングの上下温
度差の発生を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、つぼ型タービンのケ
ーシング上下温度差により生じるケーシングの熱変形を
防止するつぼ型タービンケーシングの上下温度差防止装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高圧高温の蒸気により駆動される蒸気タ
ービンでは、ロータの動翼部を囲んで動翼と翼段落を形
成する静翼を備えた内部ケーシングと、この内部ケーシ
ングを囲む外部ケーシングとを有するものが知られてい
る。この場合内部ケーシングと外部ケーシングとの間の
均圧室は、内部ケーシングの段落の途中の段に均圧孔を
設けて均圧室の蒸気圧力が内部ケーシング内の均圧孔部
と均圧になるようにして、蒸気により内部ケーシングに
かかる内外圧力差を調整して内部，外部ケーシングの耐
圧強度を容易にしている。以下図面に基づいて従来の技
術について説明する。

【０００３】図７は内部ケーシングと外部ケーシングと
を備えたつぼ型タービンの断面図である。図において、
１は翼列部１ａを有するロータ、２は内壁に静翼を備え
翼列部１ａと組合わされて翼段落を形成してロータ１を
囲む内部ケーシング、３は内部ケーシング２を収納する
つぼ型状の外部ケーシングである。内部ケーシング２は
ねじリング１０により外部ケーシング３に固定され、外
部ケーシング３にはその開口部を閉鎖するグランドパッ
キン蓋１１が取り付けられている。内部ケーシング２と
外部ケーシング３との間に形成される均圧室５は、内部
ケーシング２と外部ケーシング３とに設けられた溝にそ
の両端部が挿入される気密リング６により密閉された空
間となっていて、気密リング６は均圧室５と排気室８と
を遮断している。均圧孔４は翼段落の途中の段１２から
内部ケーシング２を貫通して設けられ、この均圧孔４に
より内部ケーシング２内の蒸気を均圧室５に導き、均圧
室５と内部ケーシング２の段１２の箇所との蒸気圧力を
均圧にして内部ケーシング２の内外圧力差を調整するよ
うにしている。なお、ロータ１が内部ケーシング２を貫
通する部分には、ロータ１と内部ケーシング２との間の
隙間から漏洩する蒸気量を少なくするために、ラビリン
ス部１ｂが設けられている。このような構造により高圧
高温の蒸気が所定流量に制御されて外部ケーシング３を
経て内部ケーシング２に流入し、翼入口室１３から翼段
落に流れて膨張仕事をしてロータ１に回転力を与えた
後、低圧低温の蒸気となって排気室８から排気口１４を
経て外部へ排出される。この際内部ケーシング２内を流
れる蒸気の一部は、均圧室５に流入し、前述のような内
部ケーシング２の内外圧力差を調整している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図８はつぼ型タービン
に生じる自然対流の状態を示す図、図９は図８の外部ケ
ーシングの軸方向温度分布と自然対流による内部，外部
ケーシング及び対流蒸気の温度測定点を示す図である。
タービン運転時、内部ケーシング２、外部ケーシング
３、均圧室５等には蒸気が澱んで閉じ込められているの
で、自然対流が図８に示すように内部ケーシング２を廻
る循環流１５を生じる。なお、この自然対流が図のよう
に傾いた循環流となるのは、軸方向の温度分布が図９の
１６で示す外部ケーシング３の温度分布のように蒸気入
口側で高く、蒸気出口側で低いためである。

【０００５】図１０は上記のような自然対流による内部
ケーシング２、外部ケーシング３および自然対流の蒸気
温度を図９に示す上部の測温点、中部の測温点
、下部の測温点にて測定した結果を示す温度分布
図である。図においてＴ₁ は内部ケーシング、Ｔ₂ は外
部ケーシング、Ｔ₃ は自然対流による蒸気の温度分布で
ある。図から内部ケーシング２および外部ケーシング３
の温度は上部が高く、下部が低いことが理解される。こ
の結果、内部ケーシング２および外部ケーシング３は上
下の温度差によりねこ反り形の熱変形をする。この熱変
形のためタービン運転時、静止部と回転部との間でラビ
ングが生じ、運転に支障を来すという問題がある。

【０００６】この問題を解決するために、外部ケーシン
グ３の一部に貫通孔をあけ均圧室と排気室とを連通する
蒸気通路を設ける方法、またはドレン配管の弁１５を開
にしてドレン孔９から相当量の蒸気を均圧室５から復水
器に逃がす方法により、均圧室内に自然対流が生じるの
を防止し、内部ケーシング２，外部ケーシング３に上下
の温度差が生じないようにしていた。その際、従来の均
圧孔４は放射状にあけられていた。図１１は従来のつぼ
型タービンの断面図である。図１１において、内部ケー
シング２の周囲を貫通する均圧孔４は放射状にあけら
れ、内部ケーシング２の外部と内部との圧力差を低減す
ることが行われていた。しかし、均圧孔４が放射状のた
め、中間段落から均圧孔４を通して均圧室５に導入され
た蒸気は、均圧室内で澱んで自然対流を生じることがあ
った。

【０００７】この発明は、つぼ型タービンのケーシング
の上下温度差によりケーシングの熱変形が生じるのを防
止できるケーシングの上下温度差防止装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】動翼を備えるロータと、
このロータを囲み動翼と翼段落を形成する静翼を有する
内部ケーシングと、この内部ケーシングを囲む外部ケー
シングと、前記内部ケーシングと前記外部ケーシングと
の間に形成する均圧室とを備え、翼段落の途中の段から
前記内部ケーシングを貫通する均圧孔を通して前記内部
ケーシング内の蒸気を前記均圧室に導くつぼ型タービン
において、前記ロータの回転方向に沿って渦巻状に前記
内部ケーシングを貫通する複数の均圧孔を設けたことに
よって、上記目的を達成する。

【０００９】また、動翼を備えるロータと、このロータ
を囲み動翼と翼段落を形成する静翼を有する内部ケーシ
ングと、この内部ケーシングを囲む外部ケーシングと、
前記内部ケーシングと前記外部ケーシングとの間に形成
する均圧室とを備え、翼段落の途中の段から前記内部ケ
ーシングを貫通する均圧孔を通して前記内部ケーシング
内の蒸気を前記均圧室に導くつぼ型タービンにおいて、
前記内部ケーシングを貫通し前記均圧室の蒸気入口側の
端部に開口する均圧孔を設けたことによって、上記目的
を達成する。

【００１０】さらに、動翼を備えるロータと、このロー
タを囲み動翼と翼段落を形成する静翼を有する内部ケー
シングと、この内部ケーシングを囲む外部ケーシング
と、前記内部ケーシングと前記外部ケーシングとの間に
形成する均圧室とを備え、翼段落の途中の段から前記内
部ケーシングを貫通する均圧孔を通して前記内部ケーシ
ング内の蒸気を前記均圧室に導くつぼ型タービンにおい
て、翼段落から蒸気が排出される排気室と前記均圧室と
を遮断する気密リングに貫通孔を設け、この貫通孔を介
して前記排気室と前記均圧室とを連通させることによっ
て、上記目的を達成する。

【００１１】

【作用】均圧室は均圧孔を介して中間段落と連通してい
るため均圧室の内部の圧力は排気室より高くなる。従っ
て、外部ケーシングにあけられた貫通孔または気密リン
グの周囲の気密面に設けられた切欠きまたは排気室に連
通したドレン管を通じて蒸気が排気室へ流出する。その
結果均圧室の圧力は僅かに低下し、均圧室と連通する中
間段落との間に圧力差が生じるので、均圧孔を介して中
間段落から蒸気が流入する。発明（１）においては、ロ
ータの回転方向に沿って渦巻状に前記内部ケーシングを
貫通する複数の均圧孔を設けたので、中間段落からの蒸
気は、渦巻状の均圧孔を通って強制的に蒸気が均圧室へ
送り込まれ、均圧室の蒸気は均圧室内を循環するように
したので、均圧室の蒸気が澱むことはなく、ケーシング
の上下温度差を生じることはない。

【００１２】発明（２）においては、内部ケーシングを
貫通し前記均圧室の蒸気入口側の端部に開口する均圧孔
を設けたので、均圧孔を通って均圧室に流入する蒸気は
均圧室を通して流入側から排気室へ流れるので、均圧室
の蒸気が澱むことはなく、ケーシングの上下温度差を生
じることはない。

【００１３】発明（３）においては、翼段落から蒸気が
排出される排気室と前記均圧室とを遮断する気密リング
に貫通孔を設けたので、中間段落から均圧室を経て、排
気室へ至る蒸気の流れが形成され、均圧室の内部は中間
段落から常に蒸気が補給されるので、均圧室の内部で蒸
気が澱むことはなく、ケーシングの上下温度差を生じる
ことはない。

【００１４】

【実施例】実施例１ 図１は発明（１）の実施例による上下温度差防止装置を
備えたつぼ型タービンの断面図である。図１において、
図１０と同じ部位は同じ符号を付してある。内部ケーシ
ング２と外部ケーシング３との間に均圧室５が形成さ
れ、内部ケーシング２の内側にロータ１を内蔵してい
る。発明（１）の実施例は、ロータ１の回転方向に沿っ
て渦巻状に内部ケーシング２を貫通する複数の均圧孔４
を設けた。４ａは均圧孔４の開口である。この様な構造
により、タービン運転時に内部ケーシング２を流れる蒸
気の一部は、均圧孔４を経て均圧室５に流入し、さらに
均圧室５から外部ケーシング３にあけられた貫通孔また
は気密リングの周囲の気密面に設けられた切欠きまたは
排気室に連通したドレン管を通って排気室へ流出し、翼
段落から排出される排気蒸気とともに排気口から外部へ
送出される。その際、均圧室５の蒸気圧力は翼段落の段
１２の圧力より僅かに低い圧力に保持される。この実施
例によれば、ロータ側の蒸気は、渦巻状の均圧孔４を通
して強制的に均圧室へ送り込まれ、均圧室内の蒸気は循
環するので、均圧室で蒸気が澱むことはなく、内部ケー
シングおよび外部ケーシングの上下温度差を生じること
はない。

【００１５】図２は発明（１）の他の実施例による上下
温度差防止装置を備えたつぼ型タービンの断面図であ
る。図２において、図１と同じ部位は同じ符号を付して
ある。図２の例は均圧孔４を途中で屈折させて開口４ａ
を内部ケーシング２の周方向へ接近させたものである。
この実施例によれば、ロータ側の蒸気は、渦巻状の均圧
孔４を通して強制的に均圧室へ送り込まれ、均圧室内の
蒸気は循環するので、均圧室で蒸気が澱むことはない。
図３は発明（１）の他の実施例による上下温度差防止装
置を備えたつぼ型タービンの断面図である。図３におい
て、図１と同じ部位は同じ符号を付してある。図３の例
は均圧孔４を渦巻状に直線的に穿ったものである。この
実施例によれば、ロータ側の蒸気は、渦巻状の均圧孔４
を通って強制的に均圧室へ送り込まれ、蒸気は均圧室内
を循環するので、均圧室で蒸気が澱むことはない。

【００１６】実施例２ 図４は発明（２）の実施例による上下温度差防止装置を
備えたつぼ型タービンの断面図である。図４において図
６と同じ部位は同じ符号を付してある。図４において、
内部ケーシング２と外部ケーシング３との間の間は気密
リング６によって遮断されており均圧室５を形成してい
る。ロータ１には翼列部１ａとラビリンス部１ｂとを備
え、タービンの翼列部１ａに噴射された蒸気は排気室７
を通して復水器へ導かれる。発明（２）の実施例は、内
部ケーシング２を貫通し均圧室５の蒸気入口側の端部に
開口する均圧孔４を設けた。均圧孔４を通して均圧室５
へ流入する蒸気は均圧室５を軸方向に流れて流入部から
排気部へ流れるので、均圧室の蒸気は澱むことはなく、
内部ケーシングおよび外部ケーシングの上下温度差を生
じることはない。

【００１７】実施例３ 図５は発明（３）の実施例による上下温度差防止装置を
備えたつぼ型タービンの断面図である。図５において、
図７と同じ部位は同じ符号を付してある。発明（３）の
実施例は、翼段落から蒸気が排出される排気室８と均圧
室５とを遮断する気密リング６に貫通孔７を設け、この
貫通孔７を介して排気室８と均圧室５とを連通させるよ
うにした。従って、均圧室５の内部は中間段落から常に
蒸気が補給されるので、均圧室５の内部で蒸気が澱むこ
とはなく、内部ケーシングおよび外部ケーシングの上下
温度差を生じることはない。図６は図５の気密リングの
拡大断面図である。気密リング６に貫通孔７を設けてい
るが、この貫通孔７の断面積は、中間段落と連通する均
圧孔４の断面積に比べて、十分小さく選定する必要があ
る。

【００１８】

【発明の効果】発明（１）によれば、中間段落からの蒸
気は渦巻状の貫通孔を通して強制的に均圧室に送り込ま
れ、蒸気は均圧室内を循環するようにしたので、均圧室
内の蒸気が澱むことはなくなり、均圧室内の蒸気の自然
対流によって、内部ケーシングおよび外部ケーシングの
上下温度差を生じることはなくなり、ケーシングの熱変
形を防止できる。

【００１９】また、発明（２）によれば、内部ケーシン
グを貫通し均圧室の蒸気入口側の端部に開口する均圧孔
を設け、蒸気は均圧室を通って流入部から排気室へ流れ
るので、均圧室内の蒸気が澱むことはなくなり、均圧室
内の蒸気の自然対流によって、内部ケーシングおよび外
部ケーシングの上下温度差を生じることはなくなり、ケ
ーシングの変形を防止できる。

【００２０】さらに、発明（３）によれば、排気室と均
圧室とを遮断する気密リングに貫通孔を設け、この貫通
孔を介して排気室と均圧室とを連通させるようにし、中
間段落から均圧室を経て排気室に至る蒸気の流れが形成
され、均圧室内で蒸気が澱むことはなくなり、均圧室内
の蒸気の自然対流によって、内部ケーシングおよび外部
ケーシングの上下温度差を生じることはなくなり、ケー
シングの変形を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明（１）の実施例による上下温度差防止装置
を備えたつぼ型タービンの断面図である。

【図２】発明（１）の他の実施例による上下温度差防止
装置を備えたつぼ型タービンの断面図である。

【図３】発明（１）の他の実施例による上下温度差防止
装置を備えたつぼ型タービンの断面図である。

【図４】発明（２）の実施例による上下温度差防止装置
を備えたつぼ型タービンの断面図である。

【図５】発明（３）の実施例による上下温度差防止装置
を備えたつぼ型タービンの断面図である。

【図６】図５の気密リングの拡大断面図である。

【図７】従来のつぼ型タービンの縦断面図である。

【図８】つぼ型タービンに生じる自然対流の状態を示す
図である。

【図９】図８の外部ケーシングの軸方向の温度分布と自
然対流による内部，外部ケーシングおよび対流蒸気の温
度測定点を示す図である。

【図１０】自然対流による内部，外部ケーシングおよび
対流蒸気の温度分布を示す図である。

【図１１】従来のつぼ型タービンの断面図である。

【符号の説明】

１ ロータ ２ 内部ケーシング ３ 外部ケーシング ４ 均圧孔 ５ 均圧室 ６ 気密リング ７ 貫通孔 ８ 排気室

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】動翼を備えるロータと、このロータを囲み
   動翼と翼段落を形成する静翼を有する内部ケーシング
   と、この内部ケーシングを囲む外部ケーシングと、前記
   内部ケーシングと前記外部ケーシングとの間に形成する
   均圧室とを備え、翼段落の途中の段から前記内部ケーシ
   ングを貫通する均圧孔を通して前記内部ケーシング内の
   蒸気を前記均圧室に導くつぼ型タービンにおいて、前記
   ロータの回転方向に沿って渦巻状に前記内部ケーシング
   を貫通する複数の均圧孔を設けたことを特徴とするつぼ
   型タービンケーシングの上下温度差防止装置。
2. 【請求項２】動翼を備えるロータと、このロータを囲み
   動翼と翼段落を形成する静翼を有する内部ケーシング
   と、この内部ケーシングを囲む外部ケーシングと、前記
   内部ケーシングと前記外部ケーシングとの間に形成する
   均圧室とを備え、翼段落の途中の段から前記内部ケーシ
   ングを貫通する均圧孔を通して前記内部ケーシング内の
   蒸気を前記均圧室に導くつぼ型タービンにおいて、前記
   内部ケーシングを貫通し前記均圧室の蒸気入口側の端部
   に開口する均圧孔を設けたことを特徴とするつぼ型ター
   ビンケーシングの上下温度差防止装置。
3. 【請求項３】動翼を備えるロータと、このロータを囲み
   動翼と翼段落を形成する静翼を有する内部ケーシング
   と、この内部ケーシングを囲む外部ケーシングと、前記
   内部ケーシングと前記外部ケーシングとの間に形成する
   均圧室とを備え、翼段落の途中の段から前記内部ケーシ
   ングを貫通する均圧孔を通して前記内部ケーシング内の
   蒸気を前記均圧室に導くつぼ型タービンにおいて、翼段
   落から蒸気が排出される排気室と前記均圧室とを遮断す
   る気密リングに貫通孔を設け、この貫通孔を介して前記
   排気室と前記均圧室とを連通させることを特徴とするつ
   ぼ型タービンケーシングの上下温度差防止装置。