(57)【要約】【課題】  炉頂圧回収タービンの回転軸の応力腐食割れ発生の可能性を大幅に低下させる。【解決手段】  炉頂圧回収タービン発電設備に使用されて高炉から供給される高炉ガにより回転駆動される炉頂圧回収タービン（１）の回転軸構造であって、小径の軸部（１０ｂ）と大径のドラム部（１０ａ）とを有する回転軸（１０）と、回転軸のドラム部に取り付けられて高炉ガスにより回転軸を回転駆動させる動翼（１１，１２）と、回転軸のドラム部が動翼の取付位置よりも軸方向外側に延出されてなる延出部（１３，１４）とを備える。回転軸とは別体に形成されると共に回転軸のドラム部の延出部の外周部（１３ａ，１４ａ）に取り付けられてこの延出部の外周部を覆う保護部材（２０，３０）をさらに備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉頂圧回収タービン発電設備に使用されて高炉から供給される高炉ガスにより回転駆動される炉頂圧回収タービン（１）の回転軸構造であって、小径の軸部（１０ｂ）と大径のドラム部（１０ａ）とを有する回転軸（１０）と、前記回転軸の前記ドラム部に取り付けられて前記高炉ガスにより前記回転軸を回転駆動させる動翼（１１，１２）と、前記回転軸の前記ドラム部が前記動翼の取付位置よりも軸方向外側に延出されてなる延出部（１３，１４）とを備えたことを特徴とする炉頂圧回収タービンの回転軸構造。
【請求項２】
前記回転軸（１０）とは別体に形成されると共に前記回転軸の前記ドラム部（１０ａ）の前記延出部（１３，１４）の外周部（１３ａ，１４ａ）に取り付けられて前記延出部の前記外周部を覆う保護部材（２０，３０）をさらに備えたことを特徴とする、請求項１に記載の炉頂圧回収タービンの回転軸構造。
【請求項３】
前記保護部材（２０，３０）は、凸クリスマスツリ型の取付部（２２，３２）を有し、前記回転軸（１０）の前記ドラム部（１０ａ）の前記延出部（１３，１４）は、前記外周部（１３ａ，１４ａ）に前記保護部材の前記取付部を軸方向から外嵌可能に凹設された凹クリスマスツリ型の取付部（１５，１６）を有し、前記保護部材は、前記保護部材の凸クリスマスツリ型の前記取付部が前記回転軸の凹クリスマスツリ型の前記取付部に軸方向に挿入されて前記延出部の前記外周部に取り付けられることを特徴とする、請求項２に記載の炉頂圧回収タービンの回転軸構造。
【請求項４】
前記保護部材（２０，３０）は、周方向端部に周方向に凹設された係止孔（２３，３３）を有し、前記ドラム部（１０ａ）は、前記延出部（１３，１４）の前記外周部（１３ａ，１４ａ）に周方向に前記保護部材の前記係止孔と同方向に凹設された係止孔（１７，１８）を有し、前記保護部材は、前記保護部材の前記係止孔と前記ドラム部の前記延出部の前記係止孔とに周方向から嵌合する嵌合部材（４０）を介して前記ドラム部の前記延出部に軸方向に固定されることを特徴とする、請求項３に記載の炉頂圧回収タービンの回転軸構造。
【請求項５】
前記回転軸（１０）は、前記ドラム部（１０ａ）の前記延出部（１３，１４）の前記外周部（１３ａ，１４ａ）に周方向に凹設された係止孔（１７，１８）を有し、前記保護部材（２０，３０）は、軸方向断面形状がＺ字状に形成された係止部材（４１）の一端部が前記ドラム部の前記延出部の前記係止孔に軸方向に係止すると共に他端部が前記保護部材の軸方向外側の端部（２１ａ，３１ａ）に係止することにより前記ドラム部の前記延出部に軸方向に固定されることを特徴とする、請求項３に記載の炉頂圧回収タービンの回転軸構造。
【請求項６】
前記回転軸（１０）の前記ドラム部（１０ａ）の凹クリスマスツリ型の前記取付部（１５，１６）は、前記ドラム部の外周部（１３ａ，１４ａ，１０ｃ）に前記ドラム部の前部から後部まで貫通して連続形成されることを特徴とする、請求項３ないし５のいずれかに記載の炉頂圧回収タービンの回転軸構造。
【請求項７】
前記動翼（１１，１２）は、複数段からなり、前記回転軸（１０）の前記ドラム部（１０ａ）は、複数段の前記動翼の間の外周部（１０ｃ）に取り付けられて前記動翼の間の前記外周部を覆う保護部材（４３）を有することを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載の炉頂圧回収タービンの回転軸構造。
【請求項８】
前記保護部材（２０，３０，４３）は、周方向に分割形成された複数個の保護部材ピース（２１，３１，４４）からなることを特徴とする、請求項２ないし７のいずれかに記載
の炉頂圧回収タービンの回転軸構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉ガスにより回転駆動される炉頂圧回収タービンの回転軸の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉プラントの排ガス路にタービンを設置して発電等に利用する炉頂圧回収タービン発電設備は、製鉄所の高炉で発生する高炉ガスの持つ圧力エネルギをタービンによって電力として回収すると共に、高炉の炉頂圧制御を行なうものであり、近年、製鉄所の省エネルギ化を図り、環境保全に貢献するための極めて重要な設備となっている。
【０００３】
この炉頂圧回収タービン発電設備には湿式と乾式があり、湿式の炉頂圧回収タービン発電設備は、高炉から出た高炉ガスを湿式除塵装置で水洗浄した後に、発電機駆動用の炉頂圧回収タービンに導くものである。他方、乾式の炉頂圧回収タービン発電設備においては、高炉ガスが乾式除塵装置により水洗浄されることなく除塵されるため、高炉ガスの温度が低下せず、回収電力が湿式に比べて２５〜４５％高くなり、電力の回収を効率的に行なうことができる。
【０００４】
いずれの方式の炉頂圧回収タービン発電設備においても発電用タービンを回転駆動させるための燃料を必要としないため、ＣＯ2 削減と省エネルギ効果が極めて高く、現在、国内製鉄所のほとんどの高炉には、湿式又は乾式の炉頂圧回収タービン発電設備が設置されている。
【０００５】
しかしながら、上述の湿式の炉頂圧回収タービン発電設備においては、高炉ガスが湿式除塵装置で水洗浄される結果、高炉ガスが蒸気を飽和状態まで含むと共に、湿式除塵装置において除塵する過程で、例えばＣｌ、ＳＯ4 等の腐食成分がダスト洗浄後の除塵水に溶解し、この除塵水の一部はミストとして排ガスに同伴してタービン内に流入する。他方、乾式の炉頂圧回収タービン発電設備においては、排ガス中に含まれる腐食成分は除去されないまま、タービンで発生する凝縮ミスト中に高い濃度で溶融される。
【０００６】
したがって、湿式、乾式の炉頂圧回収タービンのいずれの発電設備においても、ミスト中に含まれるＣｌ、ＳＯ4 等の腐食成分により、回転軸、ダービン翼、ケーシング等に接触して、これらを著しく腐食させるという問題がある。
【０００７】
このミスト中に含まれるＣｌ、ＳＯ4 等の腐食成分により、回転軸、ダービン翼、ケーシング等が腐食するという問題に対しては、従来は、付着したダストや腐食成分を水洗浄等により除去する方法、回転軸については防食塗装を施す方法などにより対処してきた（例えば、特許文献１〜４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０７−０１１９７４号公報
【特許文献２】特開平０７−０１１９７３号公報
【特許文献３】特開２０１４−０８０８７２号公報
【特許文献４】特開２００７１−３１５３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、回転軸に関しては、上述の従来の防食塗装だけでは、防食塗装自体の剥離や劣化等から、回転軸が直接腐食成分を含むミストに曝される可能性がある。また、排ガス中のダストによる摩耗によってもこの防食塗装の被膜の寿命が短くなり、腐食成分を含むミストに曝される可能性が高まる。
【００１０】
このように、使用時間の経過とともに回転軸が直接腐食成分を含むミストに曝されるようになると、動翼が取り付けられている回転軸のドラム端部などが腐食する一方、回転軸には動翼によって常時大きな遠心応力が作用していることから、腐食している回転軸のドラム端部などに応力腐食割れが発生するという問題がある。
【００１１】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、炉頂圧回収タービンの回転軸のドラム端部に加わる動翼による遠心応力の応力値を低下させて、回転軸の応力腐食割れ発生の可能性を大幅に低下させるようにした、炉頂圧回収タービンの回転軸構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の課題を解決するために、本発明が採用する手段は、炉頂圧回収タービン発電設備に使用されて高炉から供給される高炉ガスにより回転駆動される炉頂圧回収タービンの回転軸構造であって、小径の軸部と大径のドラム部とを有する回転軸と、回転軸のドラム部に取り付けられて高炉ガスにより回転軸を回転駆動させる動翼と、回転軸のドラム部が動翼の取付位置よりも軸方向外側に延出されてなる延出部とを備えたことにある。
【００１３】
本発明の炉頂圧回収タービンの回転軸構造において、回転軸は、動翼が取り付けられる大径のドラム部が動翼の取付位置よりも軸方向外側に延出されてなる延出部を備えるから、ドラム部が動翼の取付位置よりも軸方向外側にこの延出部の分だけ長くなり、その結果、ドラム部の端部が動翼の取付位置よりも軸方向外側に配置されるようになる。
【００１４】
このため、特にドラム部の端部は高炉ガスとの接触によって腐食が発生しやすいにも拘わらず、この端部が動翼から受ける遠心応力の応力値は従来よりも低下するので、回転軸の応力腐食割れ発生の可能性を大幅に低下させることができる。
【００１５】
上記炉頂圧回収タービンの回転軸構造において、回転軸とは別体に形成されると共にドラム部の延出部の外周部に取り付けられてこの延出部の外周部を覆う保護部材をさらに備えることが望ましい。
【００１６】
このように、回転軸とは別体に形成されると共に、ドラム部の延出部の外周部に取り付けられてこの外周部を覆う保護部材をさらに備えることにより、延出部の外周部が腐食成分を含む高炉ガスのミストに直接曝されることが防止され、ドラム部の応力腐食割れ発生の可能性をさらに低下させることができる。
【００１７】
上記炉頂圧回収タービンの回転軸構造において、保護部材は、凸クリスマスツリ型の取付部を有し、回転軸のドラム部の延出部は、その外周部に保護部材の取付部を軸方向から外嵌可能に凹設された凹クリスマスツリ型の取付部を有し、保護部材は、保護部材の凸クリスマスツリ型の取付部が回転軸の凹クリスマスツリ型の取付部に軸方向に挿入されてドラム部の延出部の外周部に取り付けられることが望ましい。
【００１８】
このように、保護部材は、凸クリスマスツリ型の取付部を有し、回転軸のドラム部の延出部は、その外周部に保護部材の取付部を軸方向から外嵌可能に凹設された凹クリスマスツリ型の取付部を有し、保護部材は、その凸クリスマスツリ型の取付部が回転軸の凹クリスマスツリ型の取付部に軸方向に挿入されてドラム部の延出部の外周部に取り付けられる
から、保護部材のドラム部への半径方向の固定を確実に行なうことができる。
【００１９】
上記炉頂圧回収タービンの回転軸構造において、保護部材は、周方向端部に周方向に凹設された係止孔を有し、ドラム部は、延出部の外周部に周方向に保護部材の係止孔と同方向に凹設された係止孔を有し、保護部材は、保護部材の係止孔とドラム部の延出部の係止孔とに周方向から嵌合する嵌合部材を介してドラム部の延出部に軸方向に固定されることが望ましい。
【００２０】
このように、保護部材は、周方向端部に周方向に凹設された係止孔を有し、ドラム部は、延出部の外周部に周方向に保護部材の係止孔と同方向に凹設された係止孔を有し、保護部材は、その係止孔とドラム部の延出部の係止孔とに周方向から嵌合する嵌合部材を介して回転軸に軸方向に固定されるから、保護部材のドラム部の延出部への軸方向の固定を確実に行なうことができる。
【００２１】
これとは別の態様として、上記炉頂圧回収タービンの回転軸構造において、回転軸は、ドラム部の延出部の外周部に周方向に凹設された係止孔を有し、保護部材は、軸方向断面形状がＺ字状に形成された係止部材の一端部がこのドラム部の延出部の係止孔に軸方向に係止すると共に、他端部が保護部材の軸方向外側の端部に係止することによりドラム部の延出部に軸方向に固定されることが望ましい。
【００２２】
このように、回転軸は、ドラム部の延出部の外周部に周方向に凹設された係止孔を有し、保護部材は、軸方向断面形状がＺ字状に形成された係止部材の一端部がドラム部の延出部の係止孔に軸方向に係止すると共に、他端部が保護部材の軸方向外側の端面に係止することにより、ドラム部の延出部に軸方向に固定されるから、保護部材のドラム部の延出部への軸方向の固定を確実に行なうことができる。
【００２３】
上記炉頂圧回収タービンの回転軸構造において、回転軸のドラム部の凹クリスマスツリ型の取付部は、ドラム部の外周部にこのドラム部の前部から後部まで貫通して連続形成されることが望ましい。
【００２４】
このように、回転軸のドラム部の凹クリスマスツリ型の取付部は、ドラム部の外周部にこのドラム部の前部から後部まで貫通して連続形成されることにより、動翼に加えて保護部材を新たに取り付けることになったために回転軸の構造が複雑になったにも拘わらず、回転軸の加工は容易である。
【００２５】
上記炉頂圧回収タービンの回転軸構造において、動翼は、複数段からなり、回転軸のドラム部は、複数段の動翼の間の外周部に取り付けられて動翼の間の外周部を覆う保護部材を有することが望ましい。
【００２６】
このように、動翼は、複数段からなる一方、回転軸のドラム部は、その複数段の動翼の間の外周部に取り付けられて、この動翼の間の外周部を覆う保護部材を有するから、回転軸の動翼間の形状を凹凸のない形状にすることができる。
【００２７】
上記炉頂圧回収タービンの回転軸構造において、保護部材は、周方向に分割形成された複数個の保護部材ピースからなることが望ましい。
【００２８】
このように、保護部材は、周方向に分割形成された複数個の保護部材ピースから形成することにより、回転軸のドラム部に対する保護部材の着脱を容易にすると共に、保護部材が高炉ガスにより腐食などして交換等が必要になった場合にも、交換が必要になった保護部材ピースのみを廃棄等すればよいから，経済的にも有利になる。
【００２９】
上記炉頂圧回収タービンの回転軸構造において、保護部材は、回転軸と同質材から形成されることが望ましい。このように、保護部材を回転軸と同質材から形成することにより、高炉ガスに対する保護部材の耐久性を高めることができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の炉頂圧回収タービンの回転軸構造は、炉頂圧回収タービン発電設備に使用されて高炉から供給される高炉ガスにより回転駆動される炉頂圧回収タービンの回転軸構造であって、小径の軸部と大径のドラム部とを有する回転軸と、回転軸のドラム部に取り付けられて高炉ガスにより回転軸を回転駆動させる動翼と、回転軸のドラム部が動翼の取付位置よりも軸方向外側に延出されてなる延出部とを備える。
【００３１】
したがって、炉頂圧回収タービンの回転軸のドラム端部に加わる動翼による遠心応力の応力値が低下して、回転軸の応力腐食割れ発生の可能性を大幅に低下させることができる、という優れた効果を奏する。
【００３２】
また、回転軸とは別体に形成されると共にドラム部の延出部の外周部に取り付けられて、この延出部の外周部を覆う保護部材とをさらに備える。
【００３３】
したがって、ドラム部の延出部の外周部の高炉ガスによる腐食が防止されて、回転軸の応力腐食割れ発生の可能性をさらに低下させることができる、という優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る炉頂圧回収タービンの回転軸構造を示す展開図である。
【図２】図１の保護部材を示す斜視図である。
【図３】図２とは別の保護部材を示す斜視図である。
【図４】図２の保護部材の取付状態を示す半径方向断面図である。
【図５】図４の矢線Ａ−Ａにおける部分断面図である。
【図６】図３の保護部材の取付状態を示す半径方向端面図である。
【図７】図６の矢線Ｂ−Ｂにおける部分断面図である。
【図８】図１の回転軸のドラム部の外観を示す平面図である。
【図９】図１の回転軸のドラム部の動翼による遠心応力の分布を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明に係る炉頂圧回収タービンの回転軸構造を実施するための形態を、図１ないし図９を参照して詳細に説明する。
【００３６】
図１は、一例としての、炉頂圧回収タービン発電設備の高炉プラントの排ガス路に設置されて発電等を行なう、炉頂圧回収タービン１の主要部を示す展開図である。炉頂圧回収タービンの発電設備においては、高炉から供給された高炉ガスが、様々な機器を介してこ
の炉頂圧回収タービン１に導かれてこれを回転駆動させる。
【００３７】
炉頂圧回収タービン１によって発電機を回転駆動させることにより、発電が行なわれる。炉頂圧回収タービン１は、例えば、小径の軸部１０ｂと大径のドラム部１０ａとを有し、このドラム部１０ａにクリスマスツリ型の取付部を介して第１段動翼（初段動翼）１１及び第２段動翼（最終段動翼）１２が配設される。
【００３８】
つまり、この炉頂圧回収タービン１の回転軸１０には、２段（複数段）の動翼１１、１２が配設され、各段の動翼１１、１２は、周方向に複数枚がそれぞれ取り付けられて増速翼列を形成し、動翼１１、１２を通過して断熱膨張する高炉ガスの作用を受けて回転軸１０を回転駆動させる。
【００３９】
符号１３は、回転軸１０のドラム部１０ａに取り付けられた第１段動翼１１のプラットフォーム１１ａの前端部（動翼の取付位置）よりも前方（軸方向外側）に延出されて形成されたドラム部１０ａの前方延出部、符号１４は、回転軸１０のドラム部１０ａに取り付けられた第２段動翼１２のプラットフォーム１２ａの後端部（動翼の取付位置）よりも後方（軸方向外側）に延出されて形成されたドラム部１０ａの後方延出部を示す。
【００４０】
このように、炉頂圧回収タービン１の回転軸１０は、従来の炉頂圧回収タービンの回転軸のドラム部よりも、高炉ガスの流路に接する部分が、この前方延出部１３及び後方延出部１４の分だけ前後方向に延長されている。
【００４１】
また、前方延出部１３及び後方延出部１４は、動翼１１、１２の取付位置のドラム部１０ａと同径に形成される。すなわち、ドラム部１０ａは、前方延出部１３及び後方延出部１４を含む全体が同径に形成されている。なお、前方延出部１３及び後方延出部１４を含む全体が、必ずしも同径に形成されない場合もある。
【００４２】
この回転軸１０とは別体に形成されて、ドラム部１０ａの前方延出部１３の外周部に取り付けられてこの外周部を覆う保護部材２０と、保護部材２０と同様に回転軸１０とは別体に形成されて、ドラム部１０ａの後方延出部１４の外周部に取り付けられてこの外周部を覆う保護部材３０とが配設される。これらの保護部材２０，３０は、それぞれ周方向に分割形成された複数個の保護部材ピース２１，３１からなる。
【００４３】
図２及び図３に示すように、上述の各保護部材ピース２１，３１は、凸クリスマスツリ型の取付部２２，３２をそれぞれ有する一方、図４に示すように、回転軸１０のドラム部１０ａの前方及び後方延出部１３，１４は、保護部材ピース２１，３１の取付部２２，３２を軸方向から外嵌可能に凹設された凹クリスマスツリ型の取付部１５，１６を有する。
【００４４】
各保護部材ピース２１，３１は、その凸クリスマスツリ型の取付部２２，３２が前方及び後方延出部１３，１４の凹クリスマスツリ型の取付部１５，１６に軸方向に、つまり、保護部材ピース２１の取付部２２は前方延出部１３の取付部１５に前方から、また、保護部材ピース３１の取付部３２は後方延出部１３の取付部１６に後方からそれぞれ挿入されて、ドラム部１０ａの前方及び後方延出部１３，１４にそれぞれ取り付けられる。これにより、保護部材ピース２１，３１の回転軸１０への半径方向の固定が行なわれる。
【００４５】
図２、図４及び図５に示すように、保護部材ピース２１，３１の取付部２２，３２は、その周方向の一端部に、周方向に凹設された係止孔２３，３３をそれぞれ有する一方、図４、図５及び図８に示すように、ドラム部１０ａの前方及び後方延出部１３，１４は、隣接する２つの凹クリスマスツリ型の取付部１５，１６の間の外周部１３ａ，１４ａに、周方向に凹設された係止孔１７，１８をそれぞれ有する。
【００４６】
各保護部材ピース２１，３１は、その係止孔２３，３３と、ドラム部１０ａの前方及び後方延出部１３，１４の係止孔１７，１８とに周方向から嵌合する嵌合部材４０を介して、ドラム部１０ａの前方及び後方延出部１３，１４に軸方向にそれぞれ固定される。
【００４７】
嵌合部材４０は、図４の図示左側の保護部材ピース２１，３１がまだ取り付けられていない状態で、保護部材２１，３１の係止孔２３，３３と回転軸１０の係止孔１７，１８との間に、図４の図示左側から右方へ挿入されて、図４の図示右側の保護部材ピース２１，３１をドラム部１０ａの前方及び後方延出部１３，１４に軸方向に固定する。
【００４８】
図５に示すように、嵌合部材４０はヘッド部がＴ型に形成され、特にこのＴ型ヘッド部により、各保護部材ピース２１，３１の回転軸１０のドラム部１０ａへの軸方向の固定が確実に行われる。ただし、図３に示すように、保護部材ピース２１，３１の一つは、その下端部に軸方向に溝２４，３４が削成される。
【００４９】
図６及び図７に示すように、軸方向断面形状がＺ字状に形成された係止部材４１の一端部４１ａが、上述の回転軸１０のドラム部１０ａの前方及び後方延出部１３，１４の係止孔１７，１８に軸方向に係止すると共に、その腕部４１ｃが保護部材ピース２１，３１の溝２４，３４にはめ込まれ、他端部４１ｂが保護部材ピース２１，３１の軸方向外側の端部２１ａ，３１ａに係止することにより、保護部材ピース２１，３１が回転軸１０に軸方向に確実に固定される。
【００５０】
ここで、上述の係止部材４１がＺ字状とは、例えば棒部材からなる係止部材４１の両端部が、相互に反対方向に直角ないし直角に近い角度に折り曲げられてなるような形状をいう。ただし、係止部材４１は折曲以外の他の方法により、Ｚ字状に形成される場合もある。
【００５１】
すなわち、各保護部材２１，３１は、まず１つ目の保護部材２１，３１の取付部２２，３２をドラム部１０ａの前方及び後方延出部１３，１４の取付部１５，１６に軸方向に挿入して前方及び後方延出部１３，１４に取り付け、嵌合部材４０を保護部材ピース２１，３１の係止孔２３，３３と前方及び後方延出部１３，１４の係止孔１７，１８との間に嵌合して、１つ目の保護部材ピース２１，３１をドラム部１０ａの前方及び後方延出部１３，１４の取付部１５，１６に固定する。
【００５２】
次に、周方向に隣接する保護部材２１，３１をドラム部１０ａの前方及び後方延出部１３，１４の取付部１５，１６に軸方向に挿入して前方及び後方延出部１３，１４に取り付けると共に、嵌合部材４０を保護部材ピース２１，３１の係止孔２３，３３と回転軸１０の係止孔１７，１８との間に周方向に嵌合して、保護部材ピース２１，３１をドラム部１０ａの前方及び後方延出部１３，１４の取付部１５，１６に固定する。以下同様に、保護部材ピース２１，３１をドラム部１０ａの前方及び後方延出部１３，１４の取付部１５，１６に順次取り付けていく。
【００５３】
そして、最後の１つの保護部材ピース２１，３１については、周方向から上述のＴ型の嵌合部材４０を保護部材ピース２１，３１の係止孔２３，３３とドラム部１０ａの前方及び後方延出部１３，１４の係止孔１７，１８との間に嵌合することができないので、図６及び図７に示すように、Ｚ字状の係止部材４１を用いて、この係止部材４１の一端部４１ａをドラム部１０ａの前方及び後方延出部１３，１４の係止孔１７，１８に軸方向に係止させると共に、他端部４１ｂを折り曲げて保護部材ピース２１，３１の軸方向外側の端部２１ａ，３１ａに係止する。これにより、最後の１つの保護部材ピース２１，３１が、ドラム部１０ａの前方及び後方延出部１３，１４の取付部１５，１６に軸方向に固定される
。
【００５４】
図１に示すように、上述の保護部材２０，３０と同様の保護部材４３が、第１段動翼１１と第２段動翼１２の間のドラム部１０ａの外周部１０ｃにも取り付けられる。この保護部材４３も周方向に分割形成された複数個の保護部材ピース４４からなる。
【００５５】
各保護部材ピース４４は、上述の保護部材ピース２１，３１と同様に凸クリスマスツリ型の取付部を有する一方、図８に示すように、回転軸１０のドラム部１０ａは、保護部材ピース４４の取付部を軸方向に外嵌可能に凹設された凹クリスマスツリ型の取付部１９を有する。
【００５６】
各保護部材ピース４４は、その取付部がドラム部１０ａの取付部１９に軸方向に挿入されて、ドラム部１０ａの外周部１０ｃに取り付けられる。ドラム部１０ａへの固定は、上述の保護部材ピース２１，３１と同様であるから、説明を省略する。
【００５７】
図８に示すように、回転軸１０のドラム部１０ａの凹クリスマスツリ型の取付部１５，１６，１９は、ドラム部１０ａの前方及び後方延出部１３，１４と、第１段動翼１１と第２段動翼１２の取付位置と、第１段動翼１１と第２段動翼１２の間とをすべて貫通して、ドラム部１０ａの前部から後部にまで連続するように形成されている。
【００５８】
したがって、回転軸１０のドラム部１０ａには、その前部から後部にまで貫通する凹クリスマスツリ型の取付部１５，１６，１９が削成され、その取付部１５，１６，１９には、前方から前方の保護部材２０、第１段動翼１１、第１段動翼１１と第２段動翼１２の間の保護部材４３、第２段動翼１２、後方の保護部材３０の順に配置される。
【００５９】
図９は、上述のように組み立てられた炉頂圧回収タービン１の運転時に、主として第１段動翼１１と第２段動翼１２によって発生する遠心力により回転軸１０に作用する応力の分布図を示す。
【００６０】
炉頂圧回収タービン１においては、回転軸１０はドラム部１０ａに第１段動翼１１よりもさらに前方に延出された前方延出部１３、及び第２段動翼１２よりもさらに後方に延出された後方延出部１４をそれぞれ有するので、図８に示す延出部１３，１４の前端部１０ｅ及び後端部１０ｆ、すなわちドラム部１０ａの前端部１０ｅ及び後端部１０ｆが動翼１１，２１から離れた位置に配置される。
【００６１】
したがって、ドラム部１０ａの前端部１０ｅ及び後端部１０ｆにおいては、回転軸１０が第１段動翼１１と第２段動翼１２から受ける遠心応力の応力値が、前方延出部１３及び後方延出部１４を有しない従来の炉頂圧回収タービンの回転軸構造の場合と比べて大幅に低下する。
【００６２】
このため、たとえドラム部１０ａの前方延出部１３の前端部１０ｅや後方延出部１４の後端部１０ｆが高炉ガスにより腐食するようなことがあっても、応力腐食割れ発生の可能性が大幅に低下する。
【００６３】
また、回転軸１０のドラム部１０ａは、前方延出部１３及び後方延出部１４の外周部に取り付けられてこれらの外周部を覆う保護部材２０，３０を有するから、前方延出部１３及び後方延出部１４が腐食成分を含むミストに直接曝されることが防止され、回転軸１０の応力腐食割れ発生の可能性をさらに低下させる。
【００６４】
一方、保護部材２０，３０は、凸クリスマスツリ型の取付部２２，３２を有し、ドラム
部１０ａの前方延出部１３及び後方延出部１４は、保護部材２０，３０の取付部２２，３２を軸方向に外嵌可能に凹設された凹クリスマスツリ型の取付部１５，１６を有し、保護部材２０、３０は、これらの取付部２２，３２がドラム部１０ａの前方延出部１３及び後方延出部１４の取付部１５，１６に軸方向に挿入されて取り付けられるから、保護部材２０，３０の回転軸１０への半径方向の固定を確実に行なうことができる。
【００６５】
また、保護部材２０，３０の取付部２２，３２は、周方向端部に周方向に凹設された係止孔２３，３３を有する一方、回転軸１０のドラム部１０ａは、前方延出部１３及び後方延出部１４の外周部１３ａ，１４ａに周方向に凹設された係止孔１７，１８を有し、保護部材２０，３０は、その係止孔２３，３３とドラム部１０ａの前方延出部１３及び後方延出部１４の係止孔１７，１８とに周方向から嵌合する嵌合部材４０を介して、回転軸１０に軸方向に固定される。したがって、保護部材２０，３０のドラム部１０ａの前方延出部１３及び後方延出部１４への軸方向の固定を確実に行なうことができる。
【００６６】
さらに、保護部材２０，３０と同様の保護部材４３が、第１段動翼１１と第２段動翼１２の間のドラム部１０ａの外周部１０ｃにも取り付けられるから、回転軸１０の動翼１１，１２間の形状を凹凸のない形状にすることができる。
【００６７】
また、回転軸１０のドラム部１０ａの凹クリスマスツリ型の取付部１５，１６，１９を、ドラム部１０ａの前方及び後方延出部１３，１４と、第１段動翼１１から第２段動翼１２までの間と、第１段動翼１１と第２段動翼１２の間とをすべて貫通して、回転軸１０の前部から後部まで連続するように形成される。
【００６８】
すなわち、回転軸１０のドラム部１０ａの凹クリスマスツリ型の取付部１５，１６，１９は、ドラム部１０ａの外周部１３ａ，１４ａ，１０ｃに、このドラム部１０ａの前部から後部まで貫通して連続形成されるから、２段の動翼１１，１２に加えて３つの保護部材２０，３０，４３を取り付けるために回転軸１０のドラム部１０ａの構造が複雑であるにも拘わらず、回転軸１０の加工は容易である。
【００６９】
さらに、保護部材２０，３０，４３は、周方向に分割形成され並設された複数個の保護部材ピース２１，３１，４４からなるから、回転軸１０のドラム部１０ａに対する保護部材２０，３０，４３の着脱を容易にすると共に、これらの保護部材２０，３０，４３が高炉ガスにより腐食等して交換等が必要になった場合にも、交換が必要になった保護部材ピース２１，３１，４４だけを交換すればよいから，経済的にも有利になる。
【００７０】
また、これらの保護部材２０，３０，４３は、回転軸１０と同質材から形成される。これにより、高炉ガスに対する保護部材２０，３０，４３の耐久性を高めることができる。
【００７１】
なお、上述の炉頂圧回収タービンの回転軸構造は一例にすぎず、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。
【符号の説明】
【００７２】
１  炉頂圧回収タービン
１０  回転軸
１０ａ  ドラム部
１０ｂ  軸部
１０ｃ  外周部
１０ｅ  前端部
１０ｆ  後端部
１１  第１段動翼（初段動翼）
１１ａ  プラットフォーム
１２  第２段動翼（最終段動翼）
１２ａ  プラットフォーム
１３  前方延出部
１３ａ  外周部
１４  後方延出部
１４ａ  外周部
１５，１６  取付部
１７，１８  係止孔
１９  取付部
２０，３０  保護部材
２１，３１  保護部材ピース
２１ａ，３１ａ  端部
２２，３２  取付部
２３，３３  係止孔
２４，３４  溝
４０  嵌合部材
４１  係止部材
４１ａ  一端部
４１ｂ  他端部
４１ｃ  腕部
４３  保護部材
４４  保護部材ピース
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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