JPS60159304A

JPS60159304A - 蒸気タ−ビンのデイスク冷却装置

Info

Publication number: JPS60159304A
Application number: JP1210184A
Authority: JP
Inventors: Minoru Matsuda; 実松田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-01-27
Filing date: 1984-01-27
Publication date: 1985-08-20

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】〔発明の技術分野〕本発明は蒸気タービン、特に軸流タービンのディスク冷
却装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来の一般的な蒸気タービンの段落構造では、例えば第
１図に示すように、内部ケーシングＩＫ固定されたノズ
ルダイアフラム２のノズル３と、この内部ケーシングの
軸心に設けたロータ４のディスク５に羽根植込部６を介
して取付けた羽根７とによって、蒸気通路を形成してい
る。羽根７の先ａｃｎシュラウド８を固定している。ノ
ズルダイアフラム２の内輪２ａとロータ４との隙間は、
ラビリンスフィン９でシールすると共に、蒸気通路の内
外周はノズルダイアフラム２の内輪２ａに取付けたシー
ルフィン［０および外輪２ｂに取付けたチップフィン１
１によってシールしている。なお、ディスク５にはター
ビン前後段側を貫通する導孔１２を穿設している。

蒸気は図示しないボイラがら各制御弁等を介して蒸気タ
ービンのタービン段落内へ矢印Ａの如く流入させ、ノズ
ル３で絞って膨張させることにより、熱エネルギを速度
エネルギに変換する。その速度エネルギによって羽根７
を回転させ、その回転エネルギを動力として取り出すよ
うにしている。

ところで、ノズル３の上流におる高温蒸気は、ラビリン
スフィン９とロータ４との間を介してディスク５側へ矢
印ａの如く漏洩する。一方、ノズル３の出口主流の一部
はシールフィン［０を介して内周側へ矢印すの如く漏洩
する。そして、これらの漏洩蒸気が合流して導孔［２へ
導かれる。

一方、近時、蒸気タービンでは蒸気条件を高温、高圧化
することにより、タービン性能の飛躍的な向上を図り、
かつエネルギーの節約を図ることが考えられている。し
かし、前記従来の段落構造のものでは、漏洩蒸気が高温
のままノズルダイアフラム２の内輪２ａとディスク５と
の隙間および導孔１２を通過する結果、回転部分である
ディスク５及び羽根植込部６の温度が非常に高くなり、
応力条件がきわめて厳しいものとなる。このように、蒸
気条件が高くなると、タービンを構成する部材に格別の
高温強度等を要求されることになるが、これまでの材料
では十分な信頼性を得るのが困難である。そこで、従来
では比較的低圧、低温となった蒸気を利用してタービン
構成部材を冷却する手段が考えられた。。

即ち、第２図に示すように、タービン段落内で膨張した
羽根７出口の蒸気温度が低くなることから、この低温蒸
気をディスク５内や羽根７の根元部に導くものである。

この場合、羽根７の根元部の反動度を負とすることによ
り、羽根７出口の根元部圧力をノズル３出口の根元部圧
力よりも高くし、これによって矢印Ｃの如く羽根７から
出た低温蒸気の一部を導孔１２を介してノズルダイアフ
ラム２の内輪２ａとディスク５の空間に矢印ｄの如く導
くようにし、ノズル３出口の根元部に矢印ｅの如く流出
させるものである。そして、冷却蒸気の循環によってデ
ィスク５および羽根植込部６を冷却し、許容応力の低下
防止、熱応力の低減を図るものである。しかしながら、
この従来の冷却手段では、導孔［２を通った冷却蒸気（
矢印ｄ）が、ラビリンスフィン２９から漏洩した高温の
蒸気（矢印ａ）と混流して温度上昇するため、冷却効果
が急減し、高温、高圧という蒸気条件のもとでは回転部
における応力の厳しい部分の局所冷却対策として必ずし
も十分といえないものでちった。

〔発明の目的〕

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、高温
、高圧という蒸気条件のもとでも確実にディスク及び羽
根植込部等の局所冷却を行なえ、タービンの信頼性を十
分確保することができる蒸気タービンのディスク冷却装
置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明に係る蒸気タービンのディスク冷却装置は、ノズ
ルダイアフラム内輪とディスクとの間に２ビリンスフイ
ンからの漏洩蒸気を羽根側に流通させる防熱板を設け、
これによって高温蒸気がディスクに直接さらされること
がなく、またディスク冷却用蒸気と混流しないように構
成したことを特徴とするものである。

〔発明の実砲例〕

以下、本発明の一実捲例を第３図〜第５図を参照して説
明する。

なお、前述した従来の装置と共通する構成部分には第１
図および第・２図と同一符号を用いて説明する。

この実砲例に係る蒸気タービンのディスク冷却装置にお
いても、内部ケーシング１に固定した蒸気通路形成用の
ノズルダイアフラム２と、このノズルダイアフラム２の
下流側に羽根７を有して内部ケーシング１内に回転可能
に設けたロータ４との隙間を、ラビリンスフィン９でシ
ールすると共に、ロータ４の羽根支持用ディスク５に蒸
気タービンの前後段側を貫通する蒸気流通用の導孔１２
を穿設している。このものにおいて、ノズルダイアフラ
ム２の内輪２ａとディスク５との空間に位置して、ラビ
リンフイン９からの漏洩蒸気を羽根７側に流通させる防
熱板Ｅ３としての固定円板をノズルダイアフラム２の内
輪２ａに取付金具Ｌ４によって取付けている。この防熱
板［３の内周縁にはシールフィンＥ５を設け、ロータ４
との間隙を漏洩する蒸気の量を低減させるようにしてい
る。また、防熱板Ｅ３の外周側にも異なるシールフィン
【６を設け、このシールフィン」６によって防熱板［３
と羽根７との間を漏洩す−る蒸気量も低減させるように
している。さらに、）ディスク５への羽根７の植込基部
７ａには、防熱板【３の下流側にてディスク５の前後段
側を貫通する導孔１７を周方向に複数穿設している。な
お、この導孔【７は、第４図に示すように、互いに隣設
する羽根ユニットの各植込基部７ｍの周方向の端面に刻
設した上流と下流を貫く溝［８を、組立てにより接合し
て形成したものである。また、ディスク５と、その後段
側のノズルダイアフラム２１＆の内輪２’　ａとの間に
位置して、ディスク５の導孔１２と、羽根植込基部７ａ
の導孔１７との間の蒸気流通を阻止する別のシールフィ
ン［９を設けている。

このような構成であると、ラビリンスフィン９を矢印ｅ
の如く漏洩した高温蒸気は、防熱板【３によって流れを
規制され、矢印ｆで示す如く、ノズルダイアフラム２の
内輪２ａと防熱板１３との間を介して羽根７側に、即ち
主蒸気の通路へと導かれる。つまり、漏洩蒸気がディス
ク５に直接衝突する事態が回避される。一方、羽根７の
出口側で膨張した低温蒸気は、羽根７の下流側と後段の
ノズルダイアフラム２１との間のシールフィン［９によ
って後段側への漏洩を阻止されて、矢印ｇで示す如く、
羽根７の植込基部７ａに設けた導孔１７を流通して防熱
板【３とディスク５との空間隙に矢印りの如く流れ込み
、その後ディスク５の導孔［２を矢印ｌの如く流通して
、次段のラビリンスフィン部９１へ流れ込む。

したがって、ラビリンスフィン９から漏洩した高温蒸気
が、導孔１７を介してディスク５の上流側に流れ込む低
温の冷却蒸気と混流することもなく、冷却蒸気の温度上
昇によって冷却効果が減少するおそれもない。ディスク
内部の温度分布を従来のディスク冷却装置と実砲例によ
るディスク冷却装置とについて比較したところ、第５図
に破線Ａで示すように、従来では、ラビリンス漏洩蒸気
の影響によってディスク５の上流側で温度が高くなって
いたのに対し、実線Ｂで示すように、実砲例のディスク
装置では防熱板１３の設置によってディスク５の上流部
分の温度が低下し、冷却効果が向上することが確認され
た。このように防熱板の設置によって、ラビリンスフィ
ン９を漏洩した高温蒸気とディスク５内を冷却する低温
蒸気とを完全に遮断させることにより、回転体の応力を
低減することが可能となシ、蒸気条件を高温、高圧化し
た場合でも、強度面での高信頼性が確保できる。

なお、前記実晦例では、防熱板【３をノズルダイアフラ
ム２の内輪に取付けた環状の固定円板としたが、これは
防熱板【３を非回転体とすることによって取付溝造の簡
便化を図ったものであって、高温の漏洩蒸気のディスク
５への接触防止を図るという機能を発揮するためには必
ずしもそのような構成に限らず、例えば第６図に示すよ
うに、防熱板１３は、ディスク５に取付けら九ロータ４
と一体回転する回転円板としてもよい。この場合は例え
ばロータ４の外周面に防熱板植込溝【９を設け、この溝
［９に防熱板【３としての回転円板を固定すると共に、
この回転円板の周縁部を羽根７の植込基部７ａの導孔１
７外周側位置に密接すればよい。

このような構成によっても防熱板【３による高温漏洩蒸
気のディスク５への衝突及び冷却蒸気との混流が防止で
き、前記実施例と同様の効果が奏せるものでおる。特に
このような回転円板による構成とした場合には、ディス
ク５の上流側を完全に遮蔽することができるので、回転
円板とする場合に比べて冷却効果がより向上できるとい
う利点がある。

なお、以上の実施例の如く、ディスク５への羽根７の植
込基部６に、防熱板１３の下流側にてディスク５の前後
段側を貫通する導孔【７を穿設すれば、ディスク５に設
けた導孔【２の外周側にて、羽根７出口からの低温蒸気
を防熱板」３とディスク５との空間に円滑に導くうえで
効果的である。

また、前記実施例の如く、導孔１２．１７間に位置して
、ディスク５とその後段側のノズルダイアフラム２′の
内輪２１＆との間にシールフィン１９ヲｆｆｆｆておけ
ば、各導孔【２、［７を介しての冷却蒸気の流通規制を
確実に行なえるという効果がおる。

〔発明の効果〕

以上で詳述したように、本発明に係る蒸気タービンのデ
ィスク冷却装置によれば、ノズルダイアフラム内輪とデ
ィスクとの間に防熱板を設け、ラビリンスフィンから漏
洩した高温の蒸気がディスクに直接、衝突するのを防止
すると共に、ディスク内の冷却用低温蒸気を漏洩高温蒸
気と混流することも防止し得るようにしたので、蒸気条
件を高温、高圧化する場合でも回転体における強度的に
厳しいディスクおよび羽根植込部の冷却効果が高められ
、応力低減等による蒸気タービンの信頼性の向上を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は蒸気タービンの段落構造を示す断面図、第２図
は従来の蒸気タービンのディスク冷却装置を示す断面図
、第３図〜第５図は本発明の一実施例を示すもので、第
３図は蒸気タービンのディスク冷却装置を示す断面図、
第４図は、羽根端面部の溝詳酵成を示す斜視図、第５図
はディスク内の冷却状態を疲来との比較において示す特
性図、第６図は、本発明の他の実施例を示す断面図であ
る。１・・・ケーシング、２・・・ノズルダイアフラム。２ａ・・・内輪、２ｂ・・・外輪、３・・ノズル、４・
・・ロータ、５・・・ディスク、６・・・羽根植込部、
７・・・羽根、８・・シュラウド％　９・・・ラビリン
スフィン、　ｔｏ、　ｔｓ、１６、１９・・・シールフ
ィン、Ｌｌ・・・チップフィン、［２，１７・・・導孔
、［３・・・防熱板、［４・・・取付金具、［８・・・
馬。出願人代理人　波　多　野　入箱１図／／／／／第２図第３図ｆ第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】１、ケーシングに固定した蒸気通路形成用のノズルダイ
アフラムと、このノズルダイアフラムの下流側に羽根を
有し、前記ケーシング内に回転可能に設けたロータとの
隙間を、ラビリンスフィンでシールすると共に、前記ロ
ータの羽根支持用ディスクに前後段側を貫通する蒸気流
通用の導孔を穿設し、前記羽根から出た蒸気を冷却用蒸
気として前記導孔に流通させるようにした蒸気タービン
のディスク冷却装置において、前記ノズルダイアフラム
の内輪と前記ディスクとの間にラビリンスフィンからの
漏洩蒸気を羽根側に流通させ、前記漏洩蒸気のディスク
への接触を防止する防熱板を設けたことを特徴とする蒸
気タービンのディスクの冷却装置。２、防熱板はノズルダイアフラムの内輪に取付けた固定
円板であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の蒸気タービンのディスク冷却装置。３、防熱板はディスクに取付けられロータと一体回転す
る回転円板であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の蒸気タービンのディスク冷却装置。４、ディスクへの羽根の植込基部に、防熱板の下流側に
て前記ディスクの前後段側を貫通する導孔を穿設したこ
とを特徴とする特許請求の範囲８１項記載の蒸気タービ
ンのディスク冷却装置。５、ディスクと、このディスクの後段側ノズルダイアフ
ラムの内輪との間に、前記ディスクの導孔と羽根植込基
部の導孔との間の蒸気流通を阻止するシールフィンを設
けたことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の蒸気
タービンのディスク冷却装置。