(57)【要約】本発明は、スラストつりあいピストン（４）を有するタービン軸（５）が車室（２、３）の内部に回転可能に支持して配置され、回転軸線（６）に沿って延び、車室（２、３）とタービン軸（５）との間に流路（９）が形成され、タービン軸（５）がその内部に冷却蒸気を回転軸線（６）の方向に沿って案内するための冷却通路（１７）を有し、この冷却通路（１７）が、一方では、流路（９）からの蒸気を冷却通路（１７）に供給するための少なくとも１個の供給通路（１６）に接続され、他方では、冷却蒸気をスラストつりあいピストン表面（１９）に案内するための少なくとも１個の排出通路（１８）に接続されている、車室（２、３）を備えた蒸気タービン（１）に関する。本発明の要点は、スラストつりあいピストン表面（１９）に流れる冷却蒸気が生蒸気の一部と混合され、車室（２、３）に配置された帰還路（２１）を介して流路（９）に導かれることにある。これによって、蒸気タービン（１）の熱的に大きく負荷される部位が効果的に冷却される。
2009513866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラストつりあいピストン（４）を有するタービン軸（５）が車室（２、３）の内部に回転可能に支持して配置され、回転軸線（６）に沿って延び、車室（２、３）とタービン軸（５）との間に流路（９）が形成され、タービン軸（５）がその内部に冷却蒸気を回転軸線（６）の方向に沿って案内するための冷却通路（１７）を有し、該冷却通路（１７）が、一方では、流路（９）からの冷却蒸気を冷却通路（１７）に供給するための少なくとも１個の供給通路（１６）に接続され、他方では、冷却蒸気をスラストつりあいピストン表面（１９）に案内するための少なくとも１個の排出通路（１８）に接続されている車室（２、３）を備えた蒸気タービン（１）において、
冷却蒸気とつりあいピストン漏れ蒸気とから成る混合蒸気を還流するための帰還路（２１）が設けられ、該帰還路（２１）が流路（９）に開口していることを特徴とする蒸気タービン（１）。
【請求項２】
車室（２、３）が内部車室（３）と外部車室（２）とを有していることを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービン（１）。
【請求項３】
タービン軸（５）が軸方向（３４）において異なった材料から成る少なくとも２つの領域を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の蒸気タービン（１）。
【請求項４】
タービン軸（５）が軸方向（３４）において異なった材料から成る３つの領域（２２、２３、２４）を有していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の蒸気タービン（１）。
【請求項５】
両外側領域（２３、２４）が同じ材料から成っていることを特徴とする請求項４に記載の蒸気タービン（１）。
【請求項６】
異なった材料を含む領域（２２、２３、２４）が互いに溶接結合されていることを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１つに記載の蒸気タービン（１）。
【請求項７】
外側領域（２３、２４）が中実軸として形成され、中央領域（２２）が中空軸として形成されていることを特徴とする請求項３ないし６のいずれか１つに記載の蒸気タービン（１）。
【請求項８】
異なった材料から成る領域（２２、２３、２４）が、ハース（H iｒｔｈ）形歯列リングギヤ（３０、３１）によって互いに結合されていることを特徴とする請求項３、４、５、７のいずれか１つに記載の蒸気タービン（１）。
【請求項９】
異なった材料から成る領域（２２、２３、２４）が、フランジ継手（４０）によって互いに結合されていることを特徴とする請求項３、４、５、７のいずれか１つに記載の蒸気タービン（１）。
【請求項１０】
供給通路（１６）および排出通路（１８）がハース形歯列リングギヤ（３０、３１）に形成されていることを特徴とする請求項８に記載の蒸気タービン（１）。
【請求項１１】
供給通路（１６）および排出通路（１８）がフランジ継手（４０）に形成されていることを特徴とする請求項９に記載の蒸気タービン（１）。
【請求項１２】
ハース形歯列リングギヤ（３０、３１）が、供給通路（１６）および／又は排出通路（１８）として形成された切欠き（３２）を備えた台形歯、矩形歯あるいは三角形歯を有していることを特徴とする請求項８に記載の蒸気タービン（１）。
【請求項１３】
帰還路（２１）が外部車室（２）の内部に配置されていることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１つに記載の蒸気タービン（１）。
【請求項１４】
帰還路（２１）が内部車室（３）に孔として形成されていることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の蒸気タービン（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スラストつりあいピストンを有するタービン軸が車室の内部に回転可能に支持して配置され、回転軸線に沿って延び、車室とタービン軸との間に流路が形成され、タービン軸がその内部に冷却蒸気を回転軸線の方向に沿って案内するための冷却通路を有し、この冷却通路が、流路からの冷却蒸気を冷却通路に供給するための少なくとも１個の供給通路に接続されている、車室を備えた蒸気タービンに関する。
【０００２】
蒸気タービンの効率向上には、高温高圧の蒸気の利用が貢献する。かかる蒸気状態の蒸気の利用は、蒸気タービンにそれに応じて厳しさを増した要件を課する。
【０００３】
ここで蒸気タービンとは、蒸気の形態の作動媒体で貫流されるあらゆるタービンあるいは部分タービンを意味する。これと異なって、ガスタービンは作動媒体としてガスあるいは空気で貫流され、その作動媒体は、蒸気タービンにおける蒸気とは全く異なった温度・圧力条件を基礎としている。蒸気タービンの場合、ガスタービンと異なり、例えば部分タービンを貫流する極めて高温の作動媒体は同時に極めて高い圧力を有する。即ち、ガスタービンの場合のような開放冷却系は、外部供給無しには実現できない。
【０００４】
蒸気タービンは、通常、車室の内部に回転可能に配置され多数の翼が取り付けられたロータを有している。そのロータは、車室で形成された流れ空間を加圧過熱蒸気が貫流する際、蒸気により翼を介して回転させられる。ロータに取り付けられた翼は動翼とも呼ばれる。また通常、車室に多数の静翼（案内羽根）が取り付けられ、これらの静翼は動翼の中間域の中に在る。静翼は、通常何はさておき、蒸気タービン車室の内周面に沿って保持されている。その静翼は、通常、蒸気タービン車室の内側における内周面に沿って配置された複数の静翼から成る静翼輪の１部分である。各静翼はその翼形部（羽根部）が半径方向内側に向いている。軸方向に沿った１つの箇所における静翼輪は静翼列とも呼ばれる。通常、複数の静翼列が連続して配置されている。
【０００５】
効率を向上する際に冷却が大きな問題となる。蒸気タービン車室を冷却する従来公知の冷却方式においては、能動式冷却と受動式冷却がある。能動式冷却の場合、蒸気タービン車室に別個に供給される冷却媒体、即ち、作動媒体に対して追加的に供給される冷却媒体によって冷却が行われる。これに対して、受動式冷却は作動媒体の適切な案内あるいは利用だけで行われる。蒸気タービン車室の通常の冷却は受動式冷却に限られている。即ち、例えば蒸気タービンの内部車室が既に膨張して冷えた蒸気で貫流されることが知られている。しかしこの方式は、内部車室壁にわたる温度差が大き過ぎる場合には内部車室が熱応力で大きく変形してしまうので、その温度差が制限されねばならないという欠点がある。内部車室が冷却蒸気で洗流される場合に確かに放熱が行われるが、その放熱は入熱箇所からかなり離れた箇所で行われる。入熱箇所の直ぐ近くにおける放熱は、従来では十分に実施されなかった。異なった受動式冷却は、いわゆる斜流段における作動媒体の適切な膨張形成によって達成される。もっともこの場合、車室について極めて限定された冷却作用しか得られない。
【０００６】
蒸気タービン車室の内部に回転可能に支持された蒸気タービン軸は、運転中に熱的に大きく負荷される。蒸気タービンの開発および製造は高い経費がかかり且つ時間もかかる。蒸気タービン軸は蒸気タービンにおける最も大きく負荷される最も高価な構成要素であると認められる。これは高い蒸気温度においてますます当てはまる。
【０００７】
蒸気タービン軸の大きな質量のために、蒸気タービン軸は熱的に鈍感であり、これはタービン設備の熱的負荷切換時に不利に作用する。これは、蒸気タービン全体の負荷切換への反作用が、熱的に変化した条件に蒸気タービン軸が反応する速さに大きく左右されることを意味する。蒸気タービン軸を監視するために、標準的に温度が監視され、これは複雑で経費がかかる。
【０００８】
蒸気タービン軸はこれが冷熱源を自由に使えないという特色を有する。従って、蒸気タービン軸に配置された動翼の冷却が困難である。
【０００９】
蒸気タービン軸を熱応力によりよく適合させるために、蒸気タービン軸を入口室の部位においてくり抜くことすなわち中空軸として形成することが知られている。その空洞は一般に密閉され、空気が封入されている。
【００１０】
もっとも、大部分が遠心力による接線応力から成る運転中に生ずる大きな応力は、上述の蒸気タービン中空軸に不利に作用する。その応力は、相応した中実軸において生ずる応力の約２倍の大きさをしている。これは中空軸の材料選択に大きな影響を与え、このことは、中空軸が高い蒸気状態において適用されないか、あるいは実現できないようにさせる。
【００１１】
ガスタービン構造において、空冷中空軸を薄肉溶接構造物として形成することが知られている。特に、ガスタービン軸をいわゆるハース（Hirth）形歯列リングギヤを介して形成することが知られている。そのために、ガスタービン軸は中央タイロッドを有している。
【００１２】
もっとも、蒸気タービンはガスタービンと異なり密閉系として運転されるため、ガスタービンにおける冷却原理の蒸気タービンへの直接的転用は一般にできない。その密閉系とは、作動媒体が循環回路内に存在し、大気に排出されないことを意味する。ガスタービンで採用される基本的に空気と排気ガスとから成る作動媒体は、ガスタービンのタービン装置の貫流後に大気に排出される。
【００１３】
また、蒸気タービンはガスタービンと異なり圧縮機装置を持たず、さらに、蒸気タービンの軸は一般に半径方向にしか近寄れない。
【００１４】
蒸気入口温度が約６００℃の蒸気タービンは１９５０年代に開発され建造された。その蒸気タービンはラジアル翼を有していた。現代の蒸気タービン構造における技術は、斜流段あるいは制御段の形態の第１静翼列のラジアル配置による軸冷却装置を有している。しかし、その実施態様の場合、斜流段あるいは制御段の冷却作用が小さいという欠点がある。
【００１５】
蒸気タービン軸においてピストン部位および入口室部位が特に熱的に大きく負荷される。そのピストン部位とは、スラストつりあいピストンの部位を意味する。スラストつりあいピストンは蒸気タービンにおいて、作動媒体によって引き起こされる力に対抗して逆方向に反力が発生されるように作用する。
【００１６】
蒸気タービン軸の冷却は、特に、欧州特許出願公告第０９９１８５０号明細書に記載されている。その場合、コンパクト部分タービンないし高圧・中圧部分タービンは、冷却材が貫流する軸における結合によって形成されている。その場合、異なった２つの膨張区域間に制御可能なバイパスが形成されないという欠点がある。また、不安定運転における問題が起こり得る。
【００１７】
高温に適用される蒸気タービンを形成することが望まれる。
【００１８】
本発明の課題は、高い蒸気温度で運転できる蒸気タービンを提供することにある。
【００１９】
この課題は、本発明に基づいて、スラストつりあいピストンを有するタービン軸が車室の内部に回転可能に支持して配置され、回転軸線に沿って延び、車室とタービン軸との間に流路が形成され、タービン軸がその内部に冷却蒸気を回転軸線の方向に沿って案内するための冷却通路を有し、この冷却通路が、一方では、流路からの蒸気を冷却通路に供給するための少なくとも１個の供給通路に接続され、他方では、冷却蒸気をスラストつりあいピストン表面に案内するための少なくとも１個の排出通路に接続されている、車室を備えた蒸気タービンによって解決される。
【００２０】
有利な実施態様において、蒸気タービンに、冷却蒸気とつりあいピストン漏れ蒸気とで形成された混合蒸気を帰還するための帰還路が形成され、この帰還路が流路に開口している。
【００２１】
これによって、運転中に高温になる部位が中空にされ内部冷却される蒸気タービン軸を備えた蒸気タービンを提案する。本発明は、運転中に膨張した蒸気が軸内部を通ってつりあいピストンに導かれ、そこで熱的に大きく負荷されるつりあいピストンを冷却する、という考えから出発している。この本発明の冷却方式によって特に、つりあいピストンを有する蒸気タービン軸が冷却できる。ここでのタービンは例えば高圧部分タービン、中圧部分タービン並びにＫ−部分タービンである。ここでＫ−部分タービンとは、蒸気タービン軸上に存在する高圧部位と中圧部位とを有するコンパクト部分タービンを意味する。本発明の利点は特に、蒸気タービン軸が、一方では、クリープ安定に形成でき、他方では、熱応力に柔軟に反応することにある。例えばより大きな熱応力が生ずる負荷切換の際、その冷却は軸の熱応力を最終的に減少させる。これは特に、例えば入口室およびつりあいピストンのような熱的に大きく負荷される部位に当てはまる。
【００２２】
本発明は、冷却蒸気がつりあいピストン漏れ蒸気と混合され、その混合蒸気が流路に戻され、そこで仕事をする、という考えから出発している。これにより、蒸気タービンの効率が向上される。
【００２３】
これにより、蒸気タービンの急速始動が可能となり、これは今日においてエネルギを迅速に利用することに関する特別な特長となる。さらに本発明に基づく蒸気タービンによって、軸監視費用が安価となるという利点が生ずる。中空蒸気タービン軸は中実軸に比べて小さな質量を有し、これにより、中実軸に比べて小さな熱容量並びに大きな洗流表面積を有する。これにより、蒸気タービン軸の迅速な加熱が可能となる。
【００２４】
本発明の他の特長は、蒸気タービン軸に対して採用される材料のクリープ強度が、向上された冷却によって高められることにある。この場合、クリープ強度は中実軸に比べて２倍以上に高められ、これにより、上述の応力上昇が過補償される。これは蒸気タービン軸の利用範囲を拡大させる。
【００２５】
本発明の他の特長は、中空軸の直径が半径方向遠心力によって増大されることにより、半径方向隙間が小さくされる、ことにある。半径方向遠心力は回転数の二乗に比例する。従って、回転数の増大は半径方向隙間を縮小させ、これは蒸気タービンの総合効率を増大させる。
【００２６】
本発明の他の特長は、中空軸が安価に製造できることにある。
【００２７】
有利な実施態様において、車室は内部車室と外部車室とを有している。高圧部分タービン並びに中圧部分タービンおよびコンパクト部分タービンは、熱的に大きく負荷される蒸気タービンである。一般に、高圧部分タービン、中圧部分タービンおよびコンパクト部分タービンは、静翼が配置されている内部車室と、内部車室の周りに配置された外部車室とを備えて形成されている。
【００２８】
有利な実施態様において、タービン軸は軸方向において異なった材料から成る少なくとも２つの領域を有している。
【００２９】
これによって、コストが節約される。熱的に大きく負荷される領域には、一般に高級材料が採用される。例えば熱的に大きく負荷される領域に、１０％クロム鋼が利用される。これに対して、熱的低負荷領域には１％クロム鋼が利用される。
【００３０】
目的に適って、タービン軸は軸方向において異なった材料から成る３つの領域を有している。特に、その両外側領域が同じ材料で形成されている。これによって、蒸気タービン軸における異なった熱的負荷の領域に対して、目的に適った適切な材料が選定される。
【００３１】
異なった材料を含む領域が互いに溶接結合されていることが有利である。その溶接によって安定したタービン軸が形成される。
【００３２】
他の異なった実施態様において、異なった材料から成る領域がハース形歯列リングギヤによって互いに結合されている。ハース形歯列リングギヤの大きな利点は、タービン軸の特に高い熱的柔軟性にある。他の利点は、これが一般にタービン軸を迅速に製造できるようにさせる点にある。また、タービン軸は安価に形成できる。
【００３３】
他の有利な実施態様において、両外側領域が中実軸として形成され、その両者間に位置する中央領域が中空軸として形成されている。異なった材料から成る領域がフランジ継手によって互いに結合されていることも有利である。これは、異なった領域が互いに容易に分離できるので、点検作業の際に役立つ。
【００３４】
供給通路および排出通路がフランジ継手に形成されていることが有利である。
【００３５】
目的に適って、異なった材料から成る領域が少なくとも１つの溶接継ぎ目によって互いに結合されている。
【００３６】
供給通路および排出通路がハース形歯列リングギヤに形成されていることが非常に有利である。そのハース形歯列リングギヤは、供給通路および／又は排出通路として形成された切欠きを備えた台形歯、矩形歯あるいは三角形歯を有する。これによって、供給通路および／又は排出通路の非常に単純な形成方式が得られる。例えば台形歯、矩形歯あるいは三角形歯の切欠きは冷却蒸気の計算された貫流体積に適合して形成することができる。ハース形歯列リングギヤにおけるかかる切欠きの形成は非常に簡単であり、また、迅速に実施できる。これによって、コスト上の利点が生ずる。
【００３７】
帰還路が外部車室の内部に配置されていることが有利である。帰還路は内部車室に孔として形成することもできる。
【００３８】
以下図を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。なお同一符号が付された構成要素は同一機能を有する。
【００３９】
図１に従来における高圧部分タービン１が断面図で示されている。蒸気タービンの形態としての高圧部分タービン１は、外部車室２とその中に配置された内部車室３とを有している。内部車室３内にタービン軸５が回転軸線６を中心として回転可能に支持されている。タービン軸５はその外周面における溝に配置された複数の動翼７を有している。内部車室３はその内周面における溝に配置された複数の静翼８を有している。静翼８および動翼７は、流れ方向１３に流路９が形成されるように配置されている。高圧部分タービン１は入口室１０を有し、運転中にこの入口室１０を通して生蒸気（主蒸気）が高圧部分タービン１に流入する。その生蒸気は圧力３００バール以上、温度６２０°以上の蒸気パラメータを有する。流れ方向１３に膨張する生蒸気は、静翼８と静翼７を互い違いに通過して流れ、膨張し、冷える。この場合、蒸気はその内部エネルギをタービン軸５の回転エネルギに転換して失う。タービン軸５の回転は最終的に給電するための発電機（図示せず）を駆動する。高圧部分タービン１は勿論、発電機以外の他の設備構成要素、例えば圧縮機や船舶スクリューなども駆動できる。その蒸気は流路９を貫流し、高圧部分タービン１から排気室３３を通って流出する。この場合、蒸気はタービン軸５に流れ方向１３にスラスト１１を与える。その結果、タービン軸５は流れ方向１３に変位される。タービン軸５の実際の変位はつりあいピストン４の形成によって防止される。これは、つりあいピストン前室１２に蒸気が相応した圧力で流入されることにより行われ、その蒸気は、つりあいピストン前室１２内に形成される圧力により、流れ方向１３と逆向きの力を生じさせる。その力は理想的にはスラスト１１と丁度同じ大きさにされる。つりあいピストン前室１２に流入される蒸気は、通常、極めて高い蒸気パラメータを有する抽気主蒸気である。従って、入口室１０およびタービン軸のつりあいピストン４は熱的に大きく負荷される。
【００４０】
図２に蒸気タービン１の一部が示されている。この蒸気タービンは外部車室２と、内部車室３と、タービン軸５を有している。蒸気タービン１は動翼７および静翼８を有している。生蒸気は入口室１０を介して斜流段１５を介して流路９に到達する。蒸気は膨張し、その際に冷える。蒸気の内部エネルギはタービン軸５の回転運動に変換される。
【００４１】
蒸気は、静翼列（８）と動翼列（７）とから成る所定数の圧力段を貫流後、供給通路１６を介して冷却通路１７に流入する。その冷却通路１７はタービン軸５の内部における空洞として形成されている。なお異なった形態も考えられる。即ち、例えば空洞１７の代わりに、タービン軸５の内部に図示されていない通路を形成することもできる。
【００４２】
タービン軸５は車室２、３の内部に回転可能に配置され、回転軸線６の方向に延びている。車室２、３とタービン軸５との間に流路９が形成されている。この場合、回転軸線６の方向に沿って冷却蒸気を案内するために冷却通路１７が形成されている。この冷却通路１７は、一方では、少なくとも１個の供給通路１６に流れ技術的に接続されている。この供給通路１６は流路９からの冷却蒸気を冷却通路１７に流入するために形成されている。
【００４３】
その供給通路１６は回転軸線６に対して半径方向に向けられる。供給通路１６の異なった形態も考えられる。即ち、例えば供給通路１６は回転軸線６に対する垂線に対して傾斜して形成することもできる。供給通路１６は流路９からスパイラル状に冷却通路１７に導くこともできる。供給通路１６の横断面積は流路９から冷却通路１７に向けて変化させることができる。
【００４４】
冷却通路１７は、他方では、スラストつりあいピストン表面１９に冷却蒸気を案内するために少なくとも１個の排出通路１８に接続されている。排出通路１８から流出する冷却蒸気は、スラストつりあいピストン表面１９に分配されて、これを冷却する。
【００４５】
車室２、３は内部車室３と外部車室２とを有している。排出通路１８から流出する冷却蒸気は２つの方向に流れる。その一方の方向は主流れ方向１３であり、他方の方向は主流れ方向１３と反対方向である。生蒸気の一部は、入口室１０から内部車室３とタービン軸５との間を通ってスラストつりあいピストン４に向けて流れる。そのようないわゆるピストン漏れ蒸気２０は、排出通路から流出する冷却蒸気と混合し、帰還路２１によって流路９に戻される。その帰還路２１は有意義に入口室１０と排出通路１８の出口との間で始まっている。これにより、冷却蒸気の一部は主流れ方向１３に導かれ、ピストン漏れ蒸気２０を封じる。このようにして、上述したピストン表面１９の冷却が保証される。冷却蒸気とつりあいピストン漏れ蒸気とで形成された混合蒸気は、適切な箇所で流路９に流入し、そこで仕事をする。
【００４６】
帰還路２１は外部車室２の内部における外部通路として形成できる。帰還路２１は内部車室３の内部に孔としても形成できる。
【００４７】
図３にタービン軸５が示されている。このタービン軸５は熱応力を考慮に入れた一種類の材料で作られている。もっともこの場合、熱応力がタービン軸５に一様に分布されず、既に述べたように、入口室１０およびつりあいピストン４の部位において特に大きいという欠点がある。分かり易くする理由から、動翼７は示されていない。タービン軸５が一種類の材料で形成されていることは、図３におけるハッチングで明らかにされている。
【００４８】
図４に、タービン軸５が流れ方向１３においてそれぞれ異なった材料から成る少なくとも２つの領域を有するタービン軸５の実施例が示されている。この実施例において、タービン軸５は軸流方向１３においてそれぞれ異なった材料から成る３つの領域２４、２３、２２を有している。中央領域２２は例えば耐熱１０％クロム鋼であり、その両外側領域２３、２４は例えば１％クロム鋼のような同一材料から成っている。図４に示された実施例において、タービン軸５は溶接接続２５、２６によって互いに結合されている。
【００４９】
タービン軸５は中央領域２２が中空軸として形成され、その両外側領域２３、２４が中実軸として形成されている。
【００５０】
それらの領域２２、２３、２４が互いに溶接結合されている場合には、少なくとも１つの溶接継ぎ目が利用されている。
【００５１】
タービン軸５は異なった材料領域２２、２３、２４からフランジ継手４０で結合して形成することができ、その場合、供給通路１６および排出通路１８はフランジ継手に形成される。
【００５２】
図５にタービン軸５の異なった実施例が示されている。図４に示されたタービン軸との相違点は、図５に示されたタービン軸５がハース（Hirth）形歯列リングギヤ２７、２８によって結合されていることにある。その場合、両外側領域２３、２４が中央領域２２に向けて圧縮されるように配置されるタイロッド２９が形成されねばならない。中央領域２２は、管状あるいは円板状に形成されそれぞれ１個あるいは複数個の動翼列を有する１個あるいは複数個の区域を有している。
【００５３】
図６に示されているような異なった実施例において、タービン軸５はハース形歯列リングギヤ３０、３１によって互いに結合され、その場合、供給通路１６および排出通路１８はハース形歯列リングギヤ３０、３１に形成されている。
【００５４】
図７にタービン軸５のさらに異なった実施例が示されている。このタービン軸５はそれぞれ異なった材料で形成された少なくとも２つの領域２２′、２３′を有している。その一方の領域２３′は他方の領域２２′にフランジ結合されている。ねじ結合は適切な伸び特性のボルト３５によって行われる。フランジ継手４０は従来技術に応じて心合わせされている。目的に適って、領域２２′にボルト３５を受けるための雌ねじ４１が形成されている。また、領域２３′と領域２２′のボルト結合は、好適には、低温側から行われる。
【００５５】
図８には図７におけるねじ継手の部分が断面図で詳細に示されている。この図から、排出通路１８が継手に切欠きにより形成されていることも理解できる。これは図９におけるタービン軸５の一部の斜視図に示されている。排出通路１８とボルト貫通孔４３とを環状空間４２により接続することにより、ボルトの冷却が実現され、且つ、フランジ（つりあいピストン）とボルトとの温度平衡が実現される。
【００５６】
図１０にハース形歯列リングギヤ３０、３１が斜視図で示されている。この場合、中央領域２２が図１０に示されたハース形歯列リングギヤ３０、３１を有している。異なった材料から成る両外側領域２４、２３も全く同様のハース形歯列リングギヤ３０、３１を有している。
【００５７】
図１１にハース形歯列リングギヤ３０、３１が断面図で示されている。その左側部分は例えば左側外側領域２４であり、右側部分はハース形歯列リングギヤ３０を介して互いに結合された中央領域２２である。供給通路１６はハース形歯列リングギヤ３０に形成されている。図１１に示された断面図は排出通路１８を示すこともできる。この場合、左側部分は中央領域２２であり、右側部分はハース形歯列リングギヤ３１を介して結合された右側外側領域２３である。排出通路１８はハース形歯列リングギヤ３０、３１に形成されている。図１１に示された実施例は三角形歯を有している。
【００５８】
供給通路１６ないし排出通路１８はハース形歯列リングギヤ３０、３１の切欠き３２により形成されている。
【００５９】
図１２に示されたハース形歯３０、３１の形態において、このハース形歯３０、３１は台形歯を有している。ハース形歯の考え得る形態は台形歯、矩形歯あるいは三角形歯である。また、ほかの形状にもできる。
【００６０】
図１３に、蒸気タービン軸における１％クロム鋼と１０％クロム鋼に対する重要な強度値が対比して線図で示されている。
【００６１】
その座標ｘ軸３５に、４００〜６００℃の温度が線形尺度で記されている。座標ｙ軸３６に、３０〜５３０Ｎ／ｍｍ2のクリープ限度Ｒm、2000000hが線形尺度で記されている。上側曲線３７は材料３０ＣｒＭｏＮｉＶ５−１１における温度特性を示し、下側曲線３８は材料Ｘ１２ＣｒＭｏＷＶＮｂＮ１０−１−１における温度特性を示している。
【００６２】
冷却蒸気の本発明に基づく案内に加えて、熱的に大きく負荷される構造部品の表面における断熱層の被覆が有効冷却作用の効果を高めることが確認されている。
【００６３】
タイロッド２９の採用によって、スラストの一部が受けられる。これにより、タービン軸５は薄肉に形成することができ、これは熱的柔軟性および半径方向隙間の形成に効果的に作用する。
【００６４】
本発明は、蒸気タービン１の形態としての高圧部分タービンの形成に限定されず、本発明に基づくタービン軸５は、中圧部分タービンあるいはコンパクト部分タービン（車室内部における高圧および中圧）にも採用できる。このタービン軸５は他の形式の蒸気タービンにも採用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】従来における高圧部分タービンの断面図。
【図２】部分タービンの一部断面図。
【図３】タービン軸の一部断面図。
【図４】タービン軸の異なった実施例の一部断面図。
【図５】タービン軸のさらに異なった実施例の一部断面図。
【図６】タービン軸のさらに異なった実施例の一部断面図。
【図７】タービン軸のさらに異なった実施例の一部断面図。
【図８】フランジ継手の拡大図。
【図９】フランジ継手の一部斜視図。
【図１０】ハース形歯列リングギヤの原理的斜視図。
【図１１】貫通路を備えた三角歯形のハース形歯列リングギヤの断面図。
【図１２】貫通路を備えた台形歯形のハース形歯列リングギヤの断面図。
【図１３】クリープ限度と温度との相対関係の線図。
【符号の説明】
【００６６】
１    蒸気タービン
２    外部車室
３    内部車室
５    タービン軸
６    回転軸線
９    流路
１６    供給通路
１７    冷却通路
１８    排出通路
１９    スラストつりあいピストン表面
２１    帰還路
２２    タービン軸中央領域
２３    タービン軸外側領域
２４    タービン軸外側領域
３０    ハース形歯列リングギヤ
３１    ハース形歯列リングギヤ
３２    切欠き
４０    フランジ継手
【図１】
2009513866.tif 000003
【図２】
2009513866.tif 000004
【図３】
2009513866.tif 000005
【図４】
2009513866.tif 000006
【図５】
2009513866.tif 000007
【図６】
2009513866.tif 000008
【図７】
2009513866.tif 000009
【図８】
2009513866.tif 000010
【図９】
2009513866.tif 000011
【図１０】
2009513866.tif 000012
【図１１】
2009513866.tif 000013
【図１２】
2009513866.tif 000014
【図１３】
2009513866.tif 000015
【国際調査報告】
2009513866.tif 000016
2009513866.tif 000017
2009513866.tif 000018
2009513866.tif 000019
2009513866.tif 000020
2009513866.tif 000021