(57)【要約】【課題】蒸気タービン用の抽気ユニットを提供する。【解決手段】本蒸気タービン（１０、２００）用の抽気ユニット（１００）は、該蒸気タービン（１０、２００）の選択段の下流に取付けられかつ該選択段を外気からシールする端部プレート（１０２）と、端部プレート（１０２）を貫通して選択段から蒸気を抽気する抽気パイプとを含む。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気タービン（１０、２００）の選択段の下流に取付けられかつ該選択段を外気からシールする端部プレート（１０２）と、
前記端部プレート（１０２）を貫通して前記選択段から蒸気を抽気する抽気パイプと、
を含む装置。
【請求項２】
前記抽気パイプが、複数の抽気パイプ（１０４）を含む、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記端部プレート（１０２）が、前記蒸気タービン（１０、２００）のケーシング（１０６、１１２）のグルーブ（１１０）内に取付けられる、請求項１又は請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記抽気パイプが、その中に前記選択段が取付けられたケーシング（１０６、１１２）の下流におけるかつ該ケーシング（１０６、１１２）とは異なるケーシング（１０６、１１２）を貫通して延びる、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の装置。
【請求項５】
前記端部プレート（１０２）が、一対の合せ部分（１５０Ａ、１５０Ｂ）を含む、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
前記一対の合せ部分（１５０Ａ、１５０Ｂ）が各々、互いに結合する取付けブラケットを有するほぼ半円形プレートを含む、請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記端部プレート（１０２）が、前記蒸気タービン（１０、２００）の回転シャフト（１４）が該端部プレート（１０２）をシール状態で貫通するのを可能にする回転シャフト（１４）開口部を含む、請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の装置。
【請求項８】
前記端部プレート（１０２）が、前記回転シャフト（１４）との間のシール作用を可能にする一対の蒸気パッキンシール開口部（１５４）を備えた回転シャフト（１４）カラーをさらに含む、請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記端部プレート（１０２）の周辺部と前記蒸気タービン（１０、２００）のケーシング（１０６、１１２）とをシールするフレキシブルシール（１２０）をさらに含む、請求項１乃至請求項８のいずれか１項記載の装置。
【請求項１０】
前記フレキシブルシール（１２０）が、前記ケーシング（１０６、１１２）に結合されたその第１の脚部（１２４）と前記端部プレート（１０２）に結合されたその第２の脚部（１２６）とを有するＵ字形部材（１２２）を含む、請求項９記載の装置。
【請求項１１】
蒸気タービン（１０、２００）であって、
回転シャフト（１４）に結合された複数の回転ブレード（２０）を各々が備えた複数の段と、
選択段の下流に取付けられ、該選択段を外気からシールし、かつ前記回転シャフト（１４）がそれをシール状態で貫通するのを可能にする回転シャフト（１４）開口部を備えた端部プレート（１０２）と、
前記端部プレート（１０２）を貫通して前記選択段から蒸気を抽気する抽気パイプと、を含む、
蒸気タービン。
【請求項１２】
前記抽気パイプが、複数の抽気パイプ（１０４）を含む、請求項１１記載の蒸気タービン。
【請求項１３】
前記端部プレート（１０２）が、該蒸気タービン（１０、２００）のケーシング（１０６、１１２）のグルーブ（１１０）内に取付けられる、請求項１１又は請求項１２記載の蒸気タービン。
【請求項１４】
少なくとも１つの段を備えた蒸気タービン（１０、２００）を準備するステップと、
前記蒸気タービン（１０、２００）の選択段の下流にシール状態で端部プレート（１０２）をマウント（１６０）取付けしかつ該端部プレート（１０２）が該端部プレート（１０２）を貫通して前記選択段から蒸気を抽気する抽気パイプを備えることによって該蒸気タービン（１０、２００）に抽気出口を付加するステップと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、総括的にはタービン技術に関する。より具体的には、本発明は、タービンの作動形態を変化させるつまりタービンに抽気出口を付加するための抽気ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
産業界で使用される２つのタイプの蒸気タービンには、復水蒸気タービン及び抽気蒸気タービンがある。復水蒸気タービンは、部分的凝縮（復水）状態で蒸気を排出するが、抽気蒸気タービンでは、蒸気は、様々な位置から引出されかつウォータボイラなどを予熱するようなその他の産業プロセスに使用される。バルブにより、抽気蒸気タービンから抽出（抽気）する蒸気を制御する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明の第１の態様は、装置を提供し、本装置は、蒸気タービンの選択段の下流に取付けられかつ該選択段を外気からシールする端部プレートと、端部プレートを貫通して選択段から蒸気を抽気する抽気パイプとを含む。
【０００４】
本発明の第２の態様は、蒸気タービンを提供し、本蒸気タービンは、回転シャフトに結合された複数の回転ブレードを各々が備えた複数の段と、選択段の下流に取付けられ、該選択段を外気からシールし、かつ回転シャフトがそれをシール状態で貫通するのを可能にする回転シャフト開口部を備えた端部プレートと、端部プレートを貫通して選択段から蒸気を抽気する抽気パイプとを含む。
【０００５】
本発明の第３の態様は、方法を提供し、本方法は、少なくとも１つの段を備えた蒸気タービンを準備するステップと、蒸気タービンの選択段の下流にシール状態で端部プレートをマウント取付けしかつ該端部プレートが該端部プレートを貫通して該選択段から蒸気を抽気する抽気パイプを備えることによって該蒸気タービンに抽気出口を付加するステップとを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】蒸気タービンの一部切欠き斜視図。
【図２】図１の蒸気タービン用の抽気ユニットの端部プレートの斜視図。
【図３】蒸気タービン上に設置した、図２の抽気ユニットの概略断面図。
【図４】蒸気タービン上に設置した、図２の抽気ユニットの拡大断面図。
【図５】蒸気タービン上に設置した端部プレートの細部の拡大断面図。
【図６】蒸気タービン上に設置した、図３の抽気ユニットの別の実施形態の概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図面を参照すると、図１は、本発明の教示を適用することができるタイプの蒸気タービンのまさに１つの実施例である複流低圧蒸気タービン１０の一部切欠き斜視図を示している。蒸気タービン１０は、回転シャフト１４と複数の軸方向に間隔を置いて配置されたロータホイール１８とを備えたロータ１２を含む。複数の回転ブレード２０が、各ロータホイール１８に対して機械的に結合される。より具体的には、ブレード２０は、各ロータホイール１８の円周方向周りで延びる列の形態で配置される。複数の固定ベーン２２が、シャフト１４の円周方向周りで延びかつこれらベーンは、隣接ブレード２０列の軸方向間に配置される。固定ベーン２２は、ブレード２０と協働してタービン段を形成しかつタービン１０を通る蒸気流路の一部分を形成する。
【０００８】
作動中に、蒸気２４は、タービン１０の入口２６に流入しかつ固定タービン２２を通して送られる。しかしながら、蒸気入口構成は、変化させることができることに留意されたい。ベーン２２は、下流方向にブレード２０に対して蒸気２４を導く。蒸気２４は、残りの段を通って流れ、ブレード２０に力を与えてシャフト１４を回転させる。タービン１０の少なくとも一端部は、ロータ１２から離れるように軸方向に延びることができ、またそれに限定されないが、発電機及び／又は別のタービンのような負荷又は機械（図示せず）に取付けることができる。
【０００９】
図１に示すような本発明の１つの実施形態では、タービン１０は、５つの段を含む。５つの段は、Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３及びＬ４と呼ぶ。段Ｌ４は第１段でありかつ５つの段のうちで最小のもの（半径方向において）である。段Ｌ３は、第２段でありかつ軸方向における次の段である。段Ｌ２は、第３段でありかつ５つの段のうちの中央に位置したものとして示している。段Ｌ１は、第４段でありかつ最後から２番目の段である。段Ｌ０は、最終段でありかつ最大のもの（半径方向において）である。５つの段は、単に１つの実施例として示しておりまた各タービンは、５つよりも多い又は少ない段を有することができることを理解されたい。また、本明細書に説明するように、本発明の教示は、複数段タービンを必要とするものではない。
【００１０】
図２〜図５は、非抽気型蒸気タービン１０を抽気蒸気タービン２００（図３）に変化させる（転換する）つまり付加的抽気出口を付加して抽気蒸気タービンにするための抽気ユニット１００を示している。一般的に、抽気ユニット１００は、選択段にシールを設けまたそれを通して蒸気を抽気することができる抽気パイプを設けることによって、復水型蒸気タービン１０を抽気蒸気タービン２００に転換するつまり抽気型タービンへのための抽気出口を付加する。蒸気タービン１０が復水型システムである場合には、一般的に蒸気により全ての所望の仕事を行なった後にそのシステム内の蒸気を凝縮（復水）することが可能になる。蒸気タービンが既に抽気型蒸気タービンである（その他の出口は図示していない）場合には、抽気ユニット１００は、蒸気用の出口をさらに付加することができる。いずれにしても、本発明の実施形態によると、抽気した蒸気は、例えば脱塩プロセス、予熱ボイラなどのあらゆるその他の現在公知の又は今後開発される産業用途において用いることができる。
【００１１】
１つの実施形態では、抽気ユニット１００は、蒸気タービン１０の選択段（例えば、図１におけるＬ０）の下流に取付けた端部プレート１０２と、端部プレートを貫通して選択段から蒸気を抽気する１以上の抽気パイプ１０４とを含む。図２は、４つの抽気パイプ１０４を備えた実施形態を示し、図３は、その２つが端部プレート１０２の垂直方向中心線に整列した状態になった３つの抽気パイプ１０４を備えた実施形態を示しており、また図４〜図５では、分かり易くするために抽気パイプを省略している。抽気ユニット１００の下流段（図示せず）は、そのためにはおそらくケーシング１０６（図３〜図５）を残した状態で、除去するか又は該抽気ユニット１００のための間隙を設けるように調整することができる。ケーシング１０６は、大気（外気）条件とすることができる。図３〜図５に最も良く示しているように、端部プレート１０２は、選択段を外気からシールする。選択段は、実際には蒸気タービン１０内のあらゆる段を含むことができる。下流段は、除去するか又は抽気ユニット１００のための間隙を設けるように調整することが必要となる可能性がある。抽気ユニット１００は、選択段の蒸気条件に耐えることができるあらゆる好適な金属合金で作ることができる。
【００１２】
図４〜図５に最も良く示しているように、端部プレート１０２は、例えば該端部プレート１０２上のフランジ１１４によって蒸気タービン１０のケーシング１１２のグルーブ１１０内に取付けることができる。グルーブ１１０は、あらゆる公知の方法を使用してケーシング１１２内に機械加工することができ、或いはグルーブを備えた固定部品を付加することによって設けることができる。ケーシング１１２は、選択段を囲んだケーシングを含むことができ、或いは端部プレート１０２を取外し不能に固定することができるあらゆるその他の使い易い構造体を含むことができる。１つの実施形態では、端部プレート１０２は、該端部プレート１０２の周辺部とケーシング１１２とをシールするフレキシブルシール１２０を使用して、ケーシング１１２に対してシールすることができる。１つの実施形態では、フレキシブルシール１２０は、金属合金で、ケーシング１１２に結合されたその第１の脚部１２４と端部プレート１０２に結合されたその第２の脚部１２６とを有するＵ字形部材１２２に形成される。各脚部１２４、１２６は、例えばボルト止め又は溶接によってそのそれぞれの部分に結合することができる。図示していないが別の実施形態では、フレキシブルシール１２０は、Ｖ字形状を有することができる。フレキシブルシール１２０は、１つの一体形部品（図４）として形成することができ、或いは例えば互いにボルト止め又は溶接することができる２つの合せ半部分体（図５）を含むことができる。図５に仮想線で示している別の実施形態では、フレキシブルシール１２０の１つの脚部（例えば、脚部１２４）は、下流ケーシング１０６のようなケーシング１１２以外の構造体に結合することができる。いずれにしても、フレキシブルシール１２０は、端部プレート１０２とケーシング１１２との間からの蒸気漏洩を防止する。
【００１３】
図２〜図３を参照すると、端部プレート１０２はまた、蒸気タービン１０の回転シャフト１４が該端部プレート１０２をシール状態で貫通するのを可能にする回転シャフト開口部１５０を含むことができる。１つの実施形態では、端部プレート１０２に対して、回転シャフトカラー１５２を取付けることができる。図２に最も良く示しているように、公知の方法での回転シャフト１４との間のカラー１５２のシール作用を可能にする一対の蒸気パッキンシール開口部１５４を設けることができる。開口部１５４は、図２〜図３に示すように、蒸気の送給又は取出しのための適当な配管１５６を含むことができる。図６に示す別の実施形態では、端部プレート１０２は、回転シャフト１４の端部を支持するための端部軸受１９０を含むことができる。このケースでは、回転シャフト１４は、端部軸受１９０で終端する。
【００１４】
１以上の抽気パイプ１０４は、例えば端部プレート１０２内の適当寸法の開口部１３０に溶接又はボルト止めすることができる。図３に示すように、１以上の抽気パイプ１０４は、その中に選択段が取付けられたケーシング１１２の下流におけるかつ該ケーシング１１２とは異なるケーシング１０６を貫通して延びることができる。この構造は、例えば周囲の構造、コスト、安全性の観点などのため、蒸気タービン１０からケーシング１０６を除去するのが容易でない場合に必要となる可能性がある。
【００１５】
図２にも示すように、１つの実施形態では、端部プレート１０２は、一対の合せ部分１５０Ａ、１５０Ｂを含むことができる。図示するように、合せ部分１５０Ａ、１５０Ｂは各々、互いに結合するためのマウント１６０を有するほぼ半円形プレートを含む。合せ部分１５０Ａ、１５０Ｂは、例えば互いにボルト止め又は溶接することができる。図示した実施例では、合せ部分はほぼ半円形であるが、端部プレート１０２は、その設置及び製造を容易にするのを可能にするような多数の異なる方法でセグメント化することができる。例えば、２つよりも多い合せ部分を用いて、端部プレート１０２をより多くのモジュールにしてユーザが選択した数の抽気パイプと共に該端部プレート１０２を設置することができるようにすることができる。このケースでは、合せ部分は、より多くのパイ形状（回転シャフト開口部１５０を除いて）とすることができる。このケースでは、端部プレート１０２は、例えば６個のような設定数の合せ部分を含むことができ、またユーザは、合せ部分が抽気パイプ開口部１３０を含むか又は合せ部分には抽気パイプ開口部１３０がないかの何れかを選択することができる。各合せ部分は、適当なマウント１６０（図２）、蒸気パッキン開口部１５４（図２）及びフランジ１１４（図４〜図５）セクションを含むことになる。
【００１６】
別の実施形態は、転換させたものとして蒸気タービン２００（図３）を含む。この実施形態では、タービン２００は、回転シャフト１４に結合された複数の回転ブレード２０を各々が備えた複数の段Ｌ４〜Ｌ０を含む。端部プレート１０２は、選択段の下流に取付けられ、かつ端部プレートは、選択段を外気からシールする。回転シャフト開口部１５０は、回転シャフト１４が端部プレートをシール状態で貫通するのを可能にする。１以上の抽気パイプ１０４は、端部プレート１０２を貫通して選択段から蒸気を抽気するようになる。
【００１７】
別の実施形態では、方法は、少なくとも１つの段Ｌ４〜Ｌ０を備えた蒸気タービン１０を準備するステップと、選択段の下流にシール状態で端部プレート１０２をマウント取付けすることによって抽気出口を付加するステップとを含むことができる。端部プレート１０２は、該端部プレートを貫通して選択段から蒸気を抽気する抽気パイプを含む。このようにして、復水蒸気タービンは、抽気型蒸気タービン２００（図３）に転換することができる。
【００１８】
本明細書における「第１の」、「第２の」などの用語は、何らの順序、数量又は重要度を表すものではなく、むしろ１つの要素を別の要素から区別するために使用しており、また本明細書における数詞を付していない表現は、数量の限定を表すものではなく、むしろ記載した事項の少なくとも１つが存在することを表している。数量と関連して使用する「約」と言う修飾語は、記述した数値を包含しかつ文脈によって決まる意図的意味を有する（例えば、特定の数量の測定に関連する誤差の程度を含む）。本明細書で使用する場合における「１以上の」という前置表現は、この表現が前置する用語のものの単数及び複数の両方を含み、従ってその用語のものの１以上を含む（例えば、１以上の金属という表現は、１種以上の金属を含む）ことを意図している。本明細書に開示した範囲は、包括的でありかつ独立して組合せ可能である（例えば、「最大約２５重量％までの又はより具体的には約５重量％〜約２０重量％」の範囲というのは、「約５重量％〜約２５重量％」の範囲の端点及び全ての中間値などを含む）。
【００１９】
本明細書では様々な実施形態について説明してきたが、それら実施形態における要素の様々な組合せ、変更又は改良を当業者が行なうことができ、またそれらも本発明の技術的範囲内にあることは、本明細書から分かるであろう。さらに、本発明の本質的な技術的範囲から逸脱せずに特定の状況又は物的事項を本発明の教示に適合させるように、多くの変更を加えることができる。従って、本発明は、本発明を実施するために考えられる最良の形態として開示した特定の実施形態に限定されるものではなく、また本発明は、提出した特許請求の範囲の技術的範囲内に属する全ての実施形態を包含することになることを意図している。
【符号の説明】
【００２０】
１０、２００  蒸気タービン
１２  ロータ
１４  回転シャフト
１８  ロータホイール
２０  回転ブレード
２２  固定ベーン
２４  蒸気の流れ
２６  入口
１００  抽気ユニット
１０２  端部プレート
１０４  抽気パイプ
１０６、１１２  ケーシング
１１０  グルーブ
１１４  フランジ
１２０  フレキシブルシール
１２２  部材
１２４  第１の脚部
１２６  第２の脚部
１５０  シャフト開口部
１５２  シャフトカラー
１５４  シール開口部
１５６  配管
１９０  端部軸受
１３０  寸法の開口部
１５０Ａ、１５０Ｂ  合せ部分
１６０  マウント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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