(57)【要約】      （修正有）【課題】タービンの内部ケーシングフランジ付近での蒸気の流れ抵抗を緩和することで、蒸気の流れをスムーズにする。【解決手段】本発明は、ケーシングフランジの流れガイド構造およびこれを含むケーシング、並びにターボマシンに関し、上部ケーシング２０および下部ケーシング３０を連結するフランジ部５０と、前記フランジ部に配置され、前記フランジ部に隣接して流れる流体の流れを案内するために提供される流れガイド手段１００とを含んで構成されてもよい。【選択図】図３
2018071540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボマシンのケーシングを構成する上部ケーシングおよび下部ケーシングを連結するフランジ部をシールして配置され、前記フランジ部に隣接して流れる流体の流れを案内するために提供される流れガイド手段を含む、ケーシングフランジの流れガイド構造。
【請求項２】
前記流れガイド手段は、
前記フランジ部に密接して配置されるフラット部と、
前記フラット部の上端に所定の角度で曲げられて連結され、前記上部ケーシングに固定され、上方向から下方向に流れる流体の流れを案内する傾斜部と、
前記フラット部の下端に折り曲げられて連結固定される折り曲げ部とを含む、請求項１に記載のケーシングフランジの流れガイド構造。
【請求項３】
前記流れガイド手段は、
前記フランジ部に密接して配置されるフラット部と、
前記フラット部の上端に所定の角度で曲げられて連結され、前記上部ケーシングに固定され、上方向から下方向に流れる流体の流れを案内する傾斜部と、
前記フラット部の下端に所定の角度で曲げられて連結され、前記下部ケーシングに固定され、前記傾斜部によって案内された流体の乱流発生を防止するために提供されるスロープ部とを含む、請求項１に記載のケーシングフランジの流れガイド構造。
【請求項４】
前記流れガイド手段は、
前記傾斜部に配置され、上方向から下方向に流れる流体の流れを前記フランジ部の外側に分散させるガイドウィング部をさらに含む、請求項３に記載のケーシングフランジの流れガイド構造。
【請求項５】
前記傾斜部の内側面に固定ピンで固定される緩衝バーを含み、
前記緩衝バーの一端部は前記傾斜部に密接し、前記緩衝バーの他端部は前記上部ケーシングに密接するように折り曲げられている、請求項３に記載のケーシングフランジの流れガイド構造。
【請求項６】
前記傾斜部を支持するために、前記傾斜部と前記上部ケーシングとの間に配置される支持手段をさらに含む、請求項３に記載のケーシングフランジの流れガイド構造。
【請求項７】
前記支持手段は、
前記傾斜部の内側面の上部と前記上部ケーシングとの間に配置される第１の支持部材を含み、
前記第１の支持部材は、
前記傾斜部の内側面に配置される第１の上側ブロックと、
前記上部ケーシングに固定され、前記第１の上側ブロックと接触して配置される第１の下側ブロックとを含む、請求項６に記載のケーシングフランジの流れガイド構造。
【請求項８】
前記第１の支持部材は、
前記第１の上側ブロックの内部に形成され、開放口側に第１のガイド突起が配置された第１の内部ハウジングと、
前記第１の内部ハウジングに配置され、前記第１の下側ブロックに接触する第１の弾性体と、
前記第１の下側ブロックの外側面に形成され、前記第１のガイド突起が載置される第１のガイド溝とをさらに含む、請求項７に記載のケーシングフランジの流れガイド構造。
【請求項９】
前記支持手段は、
前記傾斜部の内側面の下部と前記上部ケーシングとの間に配置される第２の支持部材を含み、
前記第２の支持部材は、
前記傾斜部の内側面に配置された第２の上板に固定された第２の上側ブロックと、
前記上部ケーシングに配置された第２の下板に固定され、前記第２の上側ブロックと接触して配置される第２の下側ブロックとを含む、請求項８に記載のケーシングフランジの流れガイド構造。
【請求項１０】
前記第２の支持部材は、
前記第２の上側ブロックの内部に形成され、開放口側に第２のガイド突起が配置された第２の内部ハウジングと、
前記第２の内部ハウジングに配置され、前記第２の下側ブロックに接触する第２の弾性体と、
前記第２の下側ブロックの外側面に形成され、前記第２のガイド突起が載置される第２のガイド溝とをさらに含む、請求項９に記載のケーシングフランジの流れガイド構造。
【請求項１１】
前記流れガイド手段は、
前記フランジ部に密接して配置されるフラット部と、
前記フラット部の上端および下端に所定の曲率で曲げられて連結され、前記上部ケーシングおよび下部ケーシングに固定され、上方向から下方向に流れる流体の流れを案内する曲面部とを含む、請求項１に記載のケーシングフランジの流れガイド構造。
【請求項１２】
前記フランジ部は、内部ケーシングの中央部を連結するセンターフランジと、前記内部ケーシングの両端部を連結するサイドフランジとを含み、
前記流れガイド手段は、センターフランジに配置される、請求項１に記載のケーシングフランジの流れガイド構造。
【請求項１３】
流体の流れを案内するために、前記流れガイド手段の外側には所定間隔置きにディレクション溝が形成されている、請求項１２に記載のケーシングフランジの流れガイド構造。
【請求項１４】
前記ディレクション溝は、
前記流れガイド手段の上側に形成され、流体が下方向に移動するために提供される垂直溝部と、
前記流れガイド手段の下側で前記垂直溝部と連結されて形成され、流体の下方向の移動流れを切り替えるために提供される曲げ溝部とを含む、請求項１３に記載のケーシングフランジの流れガイド構造。
【請求項１５】
前記ディレクション溝は、前記流れガイド手段の長手方向に沿って複数個が配置され、複数個で形成される前記曲げ溝部間の曲げ角度は、互いに異なる、請求項１４に記載のケーシングフランジの流れガイド構造。
【請求項１６】
流体の流れを案内するために、前記流れガイド手段の外側には所定間隔置きにディレクションホールが形成されている、請求項１２に記載のケーシングフランジの流れガイド構造。
【請求項１７】
前記ディレクションホールは、
前記流れガイド手段の上側に形成され、流体が下方向に移動するために提供される垂直ホール部と、
前記流れガイド手段の下側で前記垂直ホール部と連結されて形成され、流体の下方向の移動流れを切り替えるために提供される曲げホール部とを含む、請求項１６に記載のケーシングフランジの流れガイド構造。
【請求項１８】
前記ディレクションホールは、前記流れガイド手段の長手方向に沿って複数個が配置され、複数個で形成される前記曲げホール部間の曲げ角度は、互いに異なる、請求項１７に記載のケーシングフランジの流れガイド構造。
【請求項１９】
ターボマシンの上部を構成し、外側部には上部フランジが配置され、内周面上には複数のベーンが取り付けられたダイアフラムが複数の列に配置される上部ケーシングと、
ターボマシンの下部を構成し、外側部には下部フランジが配置され、内周面上には複数のベーンが取り付けられたダイアフラムが複数の列に配置される下部ケーシングと、
前記上部フランジおよび前記下部フランジを囲んで配置される請求項１から１８のいずれか１項に記載のケーシングフランジの流れガイド構造とを含む、ケーシング。
【請求項２０】
請求項１９に記載のケーシングと、
前記ケーシングの内部に配置され、前記複数のベーンと交互に配置される複数のバケットが取り付けられたロータとを含む、ターボマシン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーシングフランジの流れガイド構造およびこれを含むケーシング、並びにターボマシンに関し、より詳細には、ケーシングフランジ付近での蒸気の流れ抵抗を緩和することで蒸気の流れをスムーズにする構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ターボマシンは、ガス（ｇａｓ）、蒸気（ｓｔｅａｍ）などの流体の熱エネルギーを機械エネルギーである回転力に変換する動力発生装置であり、流体によって軸回転するように複数個の回転翼（ｂｕｃｋｅｔ）を含むロータ（ｒｏｔｏｒ）と、ロータの周縁を囲んで設置され、複数個の固定翼（ｄｉａｐｈｒａｍ）が備えられているケーシング（ｃａｓｉｎｇ）とを含む。
【０００３】
ここで、ガスタービンは、圧縮機セクションと燃焼器およびタービンセクションとを含んで構成され、圧縮機セクションの回転によって外部の空気が吸入、圧縮されてから燃焼器に送られ、燃焼器にて圧縮空気と燃料が混合されて燃焼が行われる。燃焼器で発生した高温・高圧のガスは、タービンセクションを通過しながらタービンのロータを回転させることで発電機を駆動させる。
【０００４】
蒸気タービンの場合、高圧タービンセクションと中圧タービンセクションおよび低圧タービンセクションを、直列または並列に連結してロータを回転させており、直列構造からなる場合には、高圧タービンセクションと中圧タービンセクションおよび低圧タービンセクションが一つのロータを共有する。
【０００５】
蒸気タービンにおいてそれぞれのタービンは、ケーシング内部のロータを中心として固定翼と回転翼とを備えており、蒸気が固定翼と回転翼を通過しながらロータを回転させることで発電機を駆動させることができる。
【０００６】
図１には、蒸気タービン内部における低圧タービンの内部ケーシングが図示されている。動力蒸気は、高圧タービン、中圧タービン、低圧タービンを順に通過し、最後に低圧タービンの下端部に配置される凝縮器に流れる。したがって、低圧タービンのダイアフラム２を介して排出される動力蒸気は、低圧タービンの下端方向に移動することになる。
【０００７】
この際、ダイアフラム２で配置される一部の蒸気は、内部ケーシングの外側周縁に沿って上方向から下方向に流れる。内部ケーシングは、上部ケーシング３と下部ケーシング４がそれぞれフランジ５ａ、５ｂにより結合し、ほとんどが外側方向に段差を有する形状に提供される。
【０００８】
つまり、低圧タービンの外側周縁に沿って流れる蒸気は、図面符号Ｘ付近のフランジ５ａ、５ｂにおいて、図２のように流動抵抗を受けることになる。上部ケーシングの外側周縁に沿って下方向に移動していた蒸気は、図面符号Ｙ付近のフランジ５ａで９０度の角度で曲げられる流動抵抗を受け、以降、流速が大幅に低下し、流動方向も急激に変化することになる。
【０００９】
一部は、フランジ５ｂの下端部で乱流を発生させることがある。これは、フランジ５ａ、５ｂの段差を有する形状に起因する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第６３５２０４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、前記のような従来技術の問題点を解決するために導き出されたものであり、本発明の目的は、ケーシングフランジ付近での蒸気の流れ抵抗を緩和することで蒸気の流れをスムーズにする構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記のような目的を達成するための本発明は、ケーシングフランジの流れガイド構造およびこれを含むケーシング、並びにターボマシンに関し、上部ケーシングおよび下部ケーシングを連結するフランジ部をシールして配置され、前記フランジ部に隣接して流れる流体の流れを案内するために提供される流れガイド手段を含んでもよい。
【００１３】
また、本発明の実施形態では、前記流れガイド手段は、前記フランジ部に密接して配置されるフラット部と、前記フラット部の上端に所定の角度で曲げられて連結され、前記上部ケーシングに固定され、上方向から下方向に流れる流体の流れを案内する傾斜部と、前記フラット部の下端に折り曲げられて連結固定される折り曲げ部とを含んでもよい。
【００１４】
また、本発明の実施形態では、前記流れガイド手段は、前記フランジ部に密接して配置されるフラット部と、前記フラット部の上端に所定の角度で曲げられて連結され、前記上部ケーシングに固定され、上方向から下方向に流れる流体の流れを案内する傾斜部と、前記フラット部の下端に所定の角度で曲げられて連結され、前記下部ケーシングに固定され、前記傾斜部によって案内された流体の乱流発生を防止するために提供されるスロープ部とを含んでもよい。
【００１５】
また、本発明の実施形態では、前記流れガイド手段は、前記傾斜部に配置され、上方向から下方向に流れる流体の流れを前記フランジ部の外側に分散させるガイドウィング部をさらに含んでもよい。
【００１６】
また、本発明の実施形態では、前記傾斜部の内側面に固定ピンで固定される緩衝バーを含み、前記緩衝バーの一端部は前記傾斜部に密接し、前記緩衝バーの他端部は前記上部ケーシングに密接するように折り曲げられてもよい。
【００１７】
また、本発明の実施形態では、前記傾斜部を支持するために、前記傾斜部と前記上部ケーシングとの間に配置される支持手段をさらに含んでもよい。
【００１８】
また、本発明の実施形態では、前記支持手段は、前記傾斜部の内側面の上部と前記上部ケーシングとの間に配置される第１の支持部材を含み、前記第１の支持部材は、前記傾斜部の内側面に配置される第１の上側ブロックと、前記上部ケーシングに固定され、前記第１の上側ブロックと接触して配置される第１の下側ブロックとを含んでもよい。
【００１９】
また、本発明の実施形態では、前記第１の支持部材は、前記第１の上側ブロックの内部に形成され、開放口側に第１のガイド突起が配置された第１の内部ハウジングと、前記第１の内部ハウジングに配置され、前記第１の下側ブロックに接触する第１の弾性体と、前記第１の下側ブロックの外側面に形成され、前記第１のガイド突起が載置される第１のガイド溝とをさらに含んでもよい。
【００２０】
また、本発明の実施形態では、前記支持手段は、前記傾斜部の内側面の下部と前記上部ケーシングとの間に配置される第２の支持部材を含み、前記第２の支持部材は、前記傾斜部の内側面に配置された第２の上板に固定された第２の上側ブロックと、前記上部ケーシングに配置された第２の下板に固定され、前記第２の上側ブロックと接触して配置される第２の下側ブロックとを含んでもよい。
【００２１】
また、本発明の実施形態では、前記第２の支持部材は、前記第２の上側ブロックの内部に形成され、開放口側に第２のガイド突起が配置された第２の内部ハウジングと、前記第２の内部ハウジングに配置され、前記第２の下側ブロックに接触する第２の弾性体と、前記第２の下側ブロックの外側面に形成され、前記第２のガイド突起が載置される第２のガイド溝とをさらに含んでもよい。
【００２２】
また、本発明の実施形態では、前記流れガイド手段は、前記フランジ部に密接して配置されるフラット部と、前記フラット部の上端および下端に所定の曲率で曲げられて連結され、前記上部ケーシングおよび下部ケーシングに固定され、上方向から下方向に流れる流体の流れを案内する曲面部とを含んでもよい。
【００２３】
また、本発明の実施形態では、前記フランジ部は、前記内部ケーシングの中央部を連結するセンターフランジと、前記内部ケーシングの両端部を連結するサイドフランジとを含み、前記流れガイド手段は、センターフランジに配置されてもよい。
【００２４】
また、本発明の実施形態では、流体の流れを案内するために、前記流れガイド手段の外側には所定間隔置きにディレクション溝が形成されていてもよい。
【００２５】
また、本発明の実施形態では、前記ディレクション溝は、前記流れガイド手段の上側に形成され、流体が下方向に移動するために提供される垂直溝部と、前記流れガイド手段の下側で前記垂直溝部と連結されて形成され、流体の下方向の移動流れを切り替えるために提供される曲げ溝部とを含んでもよい。
【００２６】
また、本発明の実施形態では、前記ディレクション溝は、前記流れガイド手段の長手方向に沿って複数個が配置され、複数個で形成される前記曲げ溝部間の曲げ角度は、互いに異なるように構成されてもよい。
【００２７】
また、本発明の実施形態では、流体の流れを案内するために、前記流れガイド手段の外側には所定間隔置きにディレクションホールが形成されていてもよい。
【００２８】
また、本発明の実施形態では、前記ディレクションホールは、前記流れガイド手段の上側に形成され、流体が下方向に移動するために提供される垂直ホール部と、前記流れガイド手段の下側で前記垂直ホール部と連結されて形成され、流体の下方向の移動流れを切り替えるために提供される曲げホール部とを含んでもよい。
【００２９】
また、本発明の実施形態では、前記ディレクションホールは、前記流れガイド手段の長手方向に沿って複数個が配置され、複数個で形成される前記曲げホール部間の曲げ角度は、互いに異なるように構成されてもよい。
【００３０】
また、本発明に係るケーシングは、ターボマシンの上部を構成し、外側部には上部フランジが配置され、内周面上には複数のベーンが取り付けられたダイアフラムが複数の列に配置される上部ケーシングと、ターボマシンの下部を構成し、外側部には下部フランジが配置され、内周面上には複数のベーンが取り付けられたダイアフラムが複数の列に配置される下部ケーシングと、前記上部フランジおよび前記下部フランジを囲んで配置される前記ケーシングフランジの流れガイド構造とを含んでもよい。
【００３１】
また、本発明に係るターボマシンは、前記ケーシングと、前記ケーシングの内部に配置され、前記複数のベーンと交互に配置される複数のバケットが取り付けられたロータとを含んでもよい。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によると、ケーシングフランジ付近での流体の流れを案内して流れ抵抗を緩和することで、流体の流れをスムーズにし、最後にはタービンの効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】従来ケーシングでの蒸気の流れを示す図である。
【図２】従来ケーシングフランジ付近での蒸気の流れを示す図である。
【図３】本発明に係る流れガイド手段の第１の実施形態を示す図である。
【図４】本発明に係る流れガイド手段の第２の実施形態を示す図である。
【図５】本発明に係る流れガイド手段の第３の実施形態を示す図である。
【図６】本発明に係る流れガイド手段の第４の実施形態を示す図である。
【図７】本発明に係る流れガイド手段の第５の実施形態を示す図である。
【図８】本発明に係る流れガイド手段の第６の実施形態を示す図である。
【図９】本発明に係る流れガイド手段の有無によるケーシングフランジ付近での蒸気の圧力状態を示す図である。
【図１０】本発明に係る流れガイド手段の有無によるケーシングフランジ付近での蒸気の圧力状態を示す図である。
【図１１】本発明に係る流れガイド手段の有無によるケーシングフランジ付近での蒸気の速度状態を示す図である。
【図１２】本発明に係る流れガイド手段の有無によるケーシングフランジ付近での蒸気の速度状態を示す図である。
【図１３】本発明に係る流れガイド手段の有無によるケーシングフランジ付近での蒸気の速度状態を他の地点で示す図である。
【図１４】本発明に係る流れガイド手段の有無によるケーシングフランジ付近での蒸気の速度状態を他の地点で示す図である。
【図１５】本発明におけるディレクション溝を示す図である。
【図１６ａ】図１５に示されているディレクション溝の詳細構造を示す図である。
【図１６ｂ】図１５に示されているディレクション溝の詳細構造を示す図である。
【図１７】本発明におけるディレクションホールを示す図である。
【図１８ａ】図１５に示されているディレクションホールの詳細構造を示す図である。
【図１８ｂ】図１５に示されているディレクションホールの詳細構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、添付の図面を参照して、本発明に係るケーシングフランジの流れガイド構造およびこれを含むケーシング、並びにターボマシンの好ましい実施形態について詳細に説明する。
【００３５】
図３は本発明に係る流れガイド手段１００の第１の実施形態を示す図である。
【００３６】
図３を参照すると、本発明に係るケーシングフランジの流れガイド構造は、上部ケーシング２０および下部ケーシング３０を連結するフランジ部５０をシールして配置され、前記フランジ部５０に隣接して流れる流体の流れを案内するために提供される流れガイド手段１００を含んで構成されてもよい。
【００３７】
かかる前記流れガイド手段１００は、フラット部１２０と、傾斜部１１０と、折り曲げ部１３０とを含んで構成されてもよい。
【００３８】
まず、前記フラット部１２０は、上部ケーシング２０のフランジ５１と下部ケーシング３０のフランジ５３の外側端部に密接して配置されてもよい。
【００３９】
前記フランジ部５０は、上部フランジ５１と下部フランジ５３を指す。上部フランジ５１と下部フランジ５３は、締結具４０によって結合してもよい。
【００４０】
また、前記傾斜部１１０は、前記フラット部１２０の上端に所定の角度で曲げられて連結され、前記上部ケーシング２０に固定され、上方向から下方向に流れる流体の流れを案内するために提供され得、図３のように、傾斜部１１０の上側に形成された締結ホールにボルト１１３で固定されてもよい。締結ホールは、蒸気の流れを妨げないように内側に陥没した形に加工されてもよい。
【００４１】
また、前記折り曲げ部１３０は、前記フラット部１２０の下端に折り曲げられて連結固定されてもよく、ボルト１３３によって下部ケーシング３０のフランジ５３の下端に固定されてもよい。
【００４２】
かかる構造により、図１のように、タービンの内部ケーシングから噴出し、迂回して流れる一部の蒸気は、前記傾斜部１１０に沿って移動することから、密閉されているフランジ部５０の上端で流れ抵抗を受けなくなる。すなわち、内部ケーシングのフランジ部５０での流れがスムーズになる。
【００４３】
一方、図４は本発明に係る流れガイド手段１００の第２の実施形態を示す図である。
【００４４】
図４を参照すると、本発明の第２の実施形態は、フラット部１２０、傾斜部１１０および折り曲げ部１３０を含む前記流れガイド手段１００と、前記傾斜部１１０の内側面に固定ピン１４３で固定される緩衝バー１４０とを含んで構成されてもよい。フラット部１２０、傾斜部１１０および折り曲げ部１３０に関する説明は、本発明の第１の実施形態と同様であるため、以下、説明を省略する。
【００４５】
前記緩衝バー１４０は、一端部は前記傾斜部１１０に密接し、他端部は前記上部ケーシング２０に密接するように、折り曲げられた形で提供されてもよい。かかる前記緩衝バー１４０は、板バネのような弾性を有する耐熱性金属材質で実現されてもよい。
【００４６】
前記緩衝バー１４０は、タービンの作動中に振動、衝撃などによって傾斜部１１０に発生し得る押圧による溝、損傷または熱膨張による傾斜部１１０の捻れ、ひずみなどを弾性による反作用で押し返して傾斜部１１０のひずみを緩和する働きをする。
【００４７】
かかる構造により、図１のように、タービンの内部ケーシングから噴出し、迂回して流れる一部の蒸気は、前記傾斜部１１０に沿って移動することから、密閉されているフランジ部５０の上端で流れ抵抗を受けなくなる。すなわち、内部ケーシングのフランジ部５０での流れがスムーズになる。
【００４８】
また、緩衝バー１４０により、タービンの作動中に傾斜部１１０に発生し得る押圧よる損傷、熱膨張によるひずみなどが緩和し、傾斜部１１０の傾斜形状が比較的一定に維持され、これにより蒸気の流れを安定してガイドすることができる。
【００４９】
一方、図５は本発明に係る流れガイド手段１００の第３の実施形態を示す図である。
【００５０】
図５を参照すると、本発明の第３の実施形態では、フラット部１２０、傾斜部１１０および折り曲げ部１３０を含む前記流れガイド手段１００と、前記傾斜部１１０を支持するために、前記傾斜部１１０と前記上部ケーシング２０との間に配置される支持手段１５０とをさらに含んで構成されてもよい。フラット部１２０、傾斜部１１０および折り曲げ部１３０に関する説明は、本発明の第１の実施形態と同様であるため、以下、説明を省略する。
【００５１】
前記支持手段１５０は、前記傾斜部１１０の内側面の上部と前記上部ケーシング２０との間に配置される第１の支持部材１５５と、前記傾斜部１１０の内側面の下部と前記上部ケーシング２０との間に配置される第２の支持部材１５９とを含んで構成されてもよい。
【００５２】
前記第１の支持部材１５５は、第１の上側ブロック１５１と、第１の下側ブロック１５４と、第１の内部ハウジング１５１ａと、第１のガイド突起１５１ｂと、第１の弾性体１５２と、第１のガイド溝１５４ａとを含んで構成されてもよい。
【００５３】
まず、前記第１の上側ブロック１５１は、前記傾斜部１１０の内側面の上端に配置されてもよく、内部には、第１の内部ハウジング１５１ａが形成されてもよく、第１の内部ハウジング１５１ａの開放口側には、第１のガイド突起１５１ｂが加工されてもよい。また、第１の内部ハウジング１５１ａの内部には、第１の弾性体１５２が配置されてもよい。
【００５４】
前記第１の下側ブロック１５４は、前記上部ケーシング２０に固定され、前記第１の上側ブロック１５１と接触して配置されてもよく、前記第１の上側ブロック１５１の外側面には前記第１のガイド突起１５１ｂが載置される第１のガイド溝１５４ａが加工されてもよい。
【００５５】
前記第１の弾性体１５２は、コイルバネの形に実現されてもよく、第１の弾性体１５２の弾性力によって第１のガイド突起１５１ｂが第１のガイド溝１５４ａに沿って移動することで、タービンの作動中に前記傾斜部１１０に発生し得る押圧による溝、損傷または熱膨張によるひずみなどを緩和することになる。
【００５６】
かかる機能は、前記第２の支持部材１５９によってもともに行われる。
【００５７】
前記第２の支持部材１５９は、第２の上側ブロック１５６と、第２の下側ブロック１５８と、第２の内部ハウジング１５６ａと、第２のガイド突起１５６ｂと、第２の弾性体１５７と、第２のガイド溝１５８ａとを含んで構成されてもよい。
【００５８】
まず、前記第２の上側ブロック１５６は、前記傾斜部１１０の内側面の下端に配置されてもよく、内部には、第２の内部ハウジング１５６ａが形成されてもよく、第２の内部ハウジング１５６ａの開放口側には、第２のガイド突起１５６ｂが加工されてもよい。また、第２の内部ハウジング１５６ａの内部には、第２の弾性体１５７が配置されてもよい。
【００５９】
前記第２の下側ブロック１５８は、前記上部ケーシング２０に固定され、前記第２の上側ブロック１５６と接触して配置されてもよく、前記第２の上側ブロック１５６の外側面には、前記第１のガイド突起１５１ｂが載置される第２のガイド溝１５８ａが加工されてもよい。
【００６０】
前記第２の弾性体１５７は、コイルバネの形に実現されてもよく、第２の弾性体１５７の弾性力によって第２のガイド突起１５６ｂが第２のガイド溝１５８ａに沿って移動することで、タービンの作動中に前記傾斜部１１０に発生し得る押圧による溝、損傷または熱膨張によるひずみなどを緩和することになる。
【００６１】
一方、図６は本発明に係る流れガイド手段１００の第４の実施形態を示す図である。
【００６２】
図６を参照すると、本発明の第４の実施形態では、前記流れガイド手段１００は、フラット部１２０と、傾斜部１１０と、スロープ部１６０とを含んで構成されてもよい。
【００６３】
まず、前記フラット部１２０は、上部ケーシング２０のフランジ５１と下部ケーシング３０のフランジ５３の外側端部に密接して配置されてもよい。
【００６４】
また、前記傾斜部１１０は、前記フラット部１２０の上端に所定の角度で曲げられて連結され、前記上部ケーシング２０に固定され、上方向から下方向に流れる流体の流れを案内するために提供され得る。
【００６５】
また、前記スロープ部１６０は、前記フラット部１２０の下端に所定の角度で曲げられて連結され、前記下部ケーシング３０に固定され、前記傾斜部１１０によって案内された流体の乱流発生を防止するために提供され得る。
【００６６】
かかる構造により、図１のように、タービンの内部ケーシングから噴出し、迂回して流れる一部の蒸気は、前記傾斜部１１０に沿って移動することから、密閉されているフランジ部５０の上端で流れ抵抗を受けなくなる。すなわち、内部ケーシングのフランジ部５０での流れがスムーズになる。
【００６７】
また、フランジ部５０の下端では、前記スロープ部１６０に沿って蒸気が移動することになり、下部フランジ５３の下端で一部の蒸気の乱流現象が発生しない。
【００６８】
一方、図７は本発明に係る流れガイド手段１００の第５の実施形態を示す図である。
【００６９】
図７を参照すると、本発明の第５の実施形態では、前記流れガイド手段１００は、フラット部１２０と、傾斜部１１０と、スロープ部１６０と、ガイドウィング部１７０とを含んで構成されてもよい。
【００７０】
まず、前記フラット部１２０は、上部ケーシング２０のフランジ５１と下部ケーシング３０のフランジ５３の外側端部に密接して配置されてもよい。
【００７１】
また、前記傾斜部１１０は、前記フラット部１２０の上端に所定の角度で曲げられて連結され、前記上部ケーシング２０に固定され、上方向から下方向に流れる流体の流れを案内するために提供され得る。
【００７２】
次に、前記スロープ部１６０は、前記フラット部１２０の下端に所定の角度で曲げられて連結され、前記下部ケーシング３０に固定され、前記傾斜部１１０によって案内された流体の乱流発生を防止するために提供され得る。
【００７３】
また、前記ガイドウィング部１７０は、前記傾斜部１１０に配置され、上方向から下方向に流れる流体の流れを前記フランジ部５０外側に分散させるために提供され得る。前記ガイドウィング部１７０が前記傾斜部１１０となす傾斜角度は、内部ケーシングと外部ケーシングとの間に配置された部品によって蒸気の流れが影響を受けない範囲内で決定され得る。
【００７４】
また、かかるガイドウィング部１７０は、傾斜部１１０上でフランジ部５０の長手方向全体に一体に配置されてもよく、または傾斜部１１０上でフランジ部５０の長手方向に沿って所定の間隔置きに短く分割して複数個が配置される構造からなってもよい。
【００７５】
かかる構造により、図１のように、タービンの内部ケーシングから噴出し、迂回して流れる一部の蒸気は、前記傾斜部１１０に沿って移動することから、密閉されているフランジ部５０の上端で流れ抵抗を受けなくなる。すなわち、内部ケーシングのフランジ部５０での流れがスムーズになる。
【００７６】
この際、ガイドウィング部１７０によって蒸気の流れが外側に分散することから、蒸気の流れ抵抗はさらに低くなり得る。
【００７７】
また、フランジ部５０の下端では、前記スロープ部１６０に沿って蒸気が移動することから、下部フランジ５３の下端で一部の蒸気の乱流現象が発生しない。
【００７８】
また、図８を参照すると、本発明に係る流れガイド手段１００の第６の実施形態が示されている。前記流れガイド手段１００は、前記フランジ部５０に密接して配置されるフラット部１２０と、前記フラット部１２０の上端および下端に所定の曲率で曲げられて連結され、前記上部ケーシング２０および下部ケーシング３０に固定され、上方向から下方向に流れる流体の流れを案内する曲面部１８０とを含んでもよい。
【００７９】
かかる形状により、上方向から下方向に流れる流体は、曲面に沿って滑らかに流れてフランジ部５０を越えることになり、ケーシング外側面での流れ抵抗を緩和することができる。
【００８０】
本発明の実施形態に関する説明は、前記のとおりであり、以下では、本発明の第１の実施形態に係る蒸気の流れに関する実験データを参照する。
【００８１】
図９および図１０は本発明に係る流れガイド手段の有無によるケーシングフランジ付近での蒸気の圧力状態を示す図であり、図１１および図１２は本発明に係る流れガイド手段の有無によるケーシングフランジ付近での蒸気の速度状態を示す図であり、図１３および図１４は本発明に係る流れガイド手段の有無によるケーシングフランジ付近での蒸気の速度状態を他の地点で示す図である。
【００８２】
以下、図面に示されている圧力値は、基本的に［Ｐａ］単位を使用し、速度は基本的に［ｍ／ｓ］単位であるが、数値は任意に設定されたものであって、必ずしもこれに限定されるものではなく、適用されるタービンに応じて異なる数値値を有してもよい。
【００８３】
先ず、図９および図１０を参照すると、図９では上部ケーシング３と下部ケーシング４が結合するフランジ部５が段差を有する状態で、そのまま蒸気の流れに露出している場合、フランジ部５の上側段差部で蒸気の流れが抵抗を多く受け、周辺部に比べて赤色またはオレンジ色指数が高く示されている。
【００８４】
これに対し、図１０を参照すると、フランジ部５０を覆っている流れガイド手段１００によって蒸気が滑らかに流れを維持しており、周辺部に比べて赤色またはオレンジ色指数が図９に比べて相対的に低いことを示している。
【００８５】
ただし、傾斜部１１０が始まる部分では、蒸気の流れが若干傾め方向に流れることになり、周辺に比べて薄いオレンジ色指数が示されることがある。しかし、実際に蒸気の流れに大きい影響を与えるものは、濃いオレンジ色指数または赤色であるため、結果として全体的な蒸気の流れが向上することになる。
【００８６】
本実験データ上では赤色指数が濃くなるほど圧力が高く形成される領域であり、青色指数が濃くなるほど圧力が低く形成される領域である。
【００８７】
次に、図１１および図１２を参照すると、図１１では上部ケーシング３と下部ケーシング４が結合するフランジ部５が段差を有する状態で、そのまま蒸気の流れに露出しており、フランジ部５の外側に蒸気の流れが非常に大きく曲げられて流動することを見ることができる。矢印は蒸気の流れの速度をベクトルで示す。これにより、フランジ部５の上端部を通過してからは、蒸気の流速が青緑色から緑色または黄色に急激に低下することを見ることができる。
【００８８】
これに対し、図１２では流れガイド手段１００がフランジ部５０を覆って配置されることで蒸気の流れが傾斜部１１０に沿って移動し、これにより速度ベクトルの流れもスムーズに続く。これにより、フランジ部５０に隣接しているフラット部１２０に至っても流速の急激な変化が起こらなくなる。すなわち、蒸気の流れ方向の急激な変化を防止することで、内部ケーシングの外周面での蒸気の流れをよりスムーズにすることができる。
【００８９】
本実験データ上では、黄色、赤色に濃くなるほど流速ベクトル流れ抵抗を多く受ける領域であり、緑色、青色に濃くなるほど流速ベクトル流れ抵抗を少なく受ける領域である。
【００９０】
次に、図１３および図１４を参照すると、図１３では上部ケーシング３と下部ケーシング４が結合するフランジ部５が段差を有する状態で、そのまま蒸気の流れに露出しており、フランジ部５の外側に蒸気の流れが非常に大きく曲げられて流動することになる。これにより、蒸気の流速がフランジ部５で急激に減少することになる。
【００９１】
これに対し、図１４を参照すると、流れガイド手段１００が配置されることで、図１３に比べて、フランジ部５０での蒸気の流れの流速が相対的に速く維持されていることが分かる。すなわち、流れガイド手段１００の周辺部で青色領域が図１３より広く形成されていることを把握することができる。
【００９２】
本実験データ上では赤色に濃くなるほど流速が低い領域であり、青色に濃くなるほど流速が速い領域である。
【００９３】
本発明は、前記実験データのように、流れガイド手段１００をフランジ部５０に配置することで、内部ケーシングの外側周縁に沿って流れる蒸気の流れがフランジ部５０で抵抗を受けず、蒸気の流れがスムーズに続くだけでなく、これにより、流れ方向の急激な変化を防止することができ、流速が低下する問題を緩和することができる。
【００９４】
次に、図１５および図１７を参照すると、前記フランジ部５０は、前記内部ケーシングの中央部を連結するセンターフランジ５７と、前記内部ケーシングの両端部を連結するサイドフランジと５５とを含み、前記流れガイド手段１００は、センターフランジ５７に配置されてもよい。
【００９５】
ここで、図１５、図１６ａおよび図１６ｂには本発明におけるディレクション溝２１０に対する構造が示され、図１７、図１８ａおよび図１８ｂには本発明におけるディレクションホール２２０に対する構造が示される。
【００９６】
先ず、図１５、図１６ａおよび図１６ｂを参照すると、流体の流れを案内するために、前記流れガイド手段１００の外側には、所定間隔置きにディレクション溝２１０が形成されてもよい。
【００９７】
かかるディレクション溝２１０は、前記流れガイド手段１００の上側に形成され、流体が下方向に移動するために提供される垂直溝部２１１と、前記流れガイド手段１００の下側で前記垂直溝部２１１と連結されて形成され、流体の下方向の移動流れを切り替えるために提供される曲げ溝部２１３とを含んで構成されてもよい。
【００９８】
前記曲げ溝部２１３は、流体がターボマシンから流出される方向を見るように形成されており、流体は、前記垂直溝部２１１に流入されて前記曲げ溝部２１３で方向を切り替え、流体が流出される方向に流れることになる。
【００９９】
この際、前記ディレクション溝２１０は、前記流れガイド手段１００の長手方向に沿って複数個が配置され、複数個で形成される前記曲げ溝部２１３の間の曲げ角度θ１、θ２、θ３、θ４は、互いに異なるように構成されてもよい。
【０１００】
かかる構造は、図１５のように、流体が矢印方向にケーシングの内部を貫通して流れ、以降、地面方向（蒸気タービンのうち低圧タービンでは凝縮器方向）に出る時に、図１６ａのように流体が抜け出すケーシング後段の地面方向に曲げ角度を形成することで、流出口方向に流体の流れをよりスムーズに誘導する。
【０１０１】
ここで、曲げ角度θ１、θ２、θ３、θ４は、ケーシングから流体が流出される方向に近いディレクションホール２２０であるほど小さくなり、遠く配置されたディレクションホール２２０であるほど大きくなる。これは、方向転換の効果を極大化するためである。
【０１０２】
図１６ｂには、前記ディレクション溝２１０が流れガイド手段１００のフラット部１２０に形成されることが示されている。
【０１０３】
次に、図１７、図１８ａおよび図１８ｂを参照すると、流体の流れを案内するために、前記流れガイド手段１００の外側には、所定間隔置きにディレクションホール２２０が形成されてもよい。
【０１０４】
かかるディレクションホール２２０は、前記流れガイド手段１００の上側に形成され、流体が下方向に移動するために提供される垂直ホール部２２１と、前記流れガイド手段１００の下側で前記垂直ホール部２２１と連結されて形成され、流体の下方向の移動流れを切り替えるために提供される曲げホール部２２３とを含んで構成されてもよい。
【０１０５】
前記曲げホール部２２３は、流体がターボマシンから流出される方向を見るように形成されており、流体は、前記垂直ホール部２２１に流入されて前記曲げホール部２２３で方向転換され、流体が流出される方向に流れることになる。
【０１０６】
この際、前記ディレクションホール２２０は、前記流れガイド手段１００の長手方向に沿って複数個が配置され、複数個で形成される前記曲げホール部２２３間の曲げ角度Φ１、Φ２、Φ３、Φ４は、互いに異なるように構成されてもよい。
【０１０７】
かかる構造は、図１７のように、流体が矢印方向にケーシングの内部を貫通して流れ、以降、地面方向（蒸気タービンのうち低圧タービンでは凝縮器方向）に出る時に、図１８ａのように流体が抜け出すケーシング後段の地面方向に曲げ角度を形成することで、流出口方向に流体の流れをよりスムーズに誘導する。
【０１０８】
ここで曲げ角度Φ１、Φ２、Φ３、Φ４は、ケーシングから流体が流出される方向に近いディレクションホール２２０であるほど小さくなり、遠く配置されたディレクションホール２２０であるほど大きくなる。これは、方向転換の効果を極大化するためである。
【０１０９】
図１８ｂには、前記ディレクションホール２２０が、多層構造により流れガイド手段１００のフラット部１２０に形成されることが示されている。
【０１１０】
一方、本発明に係るケーシングは、ターボマシンの上部を構成し、外側部には上部フランジ５１が配置され、内周面上には複数のベーン（ｖａｎｅ）が取り付けられたダイアフラムが複数の列に配置される上部ケーシング２０と、ターボマシンの下部を構成し、外側部には下部フランジ５３が配置され、内周面上には複数のベーンが取り付けられたダイアフラムが複数の列に配置される下部ケーシング３０と、前記上部フランジ５１および前記下部フランジ５３を囲んで配置される前記ケーシングフランジの流れガイド構造１０とを含んで構成されてもよい。
【０１１１】
また、本発明に係るターボマシンは、前記ケーシングと、前記ケーシングの内部に配置され、前記複数のベーンと交互に配置される複数のバケットが取り付けられたロータとを含んで構成されてもよい。
【０１１２】
以上の事項は、ケーシングフランジの流れガイド構造の特定の実施形態を示すものに過ぎない。
【０１１３】
したがって、以下の特許請求の範囲に記載の本発明の主旨から逸脱しない範囲内で本発明が様々な形態に置換、変形され得ることは、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば容易に把握することができることは明らかである。
【符号の説明】
【０１１４】
２０：上部ケーシング
３０：下部ケーシング
４０：締結具
５０：フランジ部
５１：上部フランジ
５３：下部フランジ
５５：サイドフランジ
５７：センターフランジ
１００：流れガイド手段
１１０：傾斜部
１２０：フラット部
１３０：折り曲げ部
１４０：緩衝バー
１４３：固定ピン
１５０：支持手段
１５１：第１の上側ブロック
１５１a：第１の内部ハウジング
１５１b：第１のガイド突起
１５２：第１の弾性体
１５４：第１の下側ブロック
１５４ａ：第１のガイド溝
１５５：第１の支持部材
１５６：第２の上側ブロック
１５６ａ：第２の内部ハウジング
１５６ｂ：第２のガイド突起
１５７：第２の弾性体
１５８：第２の下側ブロック
１５８ａ：第２のガイド溝
１５９：第２の支持部材
１６０：スロープ部
１７０：ガイドウィング部
１８０：曲面部
２１０：ディレクション溝
２１１：垂直溝部
２１３：曲げ溝部
２２０：ディレクションホール
２２１：垂直ホール部
２２３：曲げホール部
【図１】
2018071540.tif 000003
【図２】
2018071540.tif 000004
【図３】
2018071540.tif 000005
【図４】
2018071540.tif 000006
【図５】
2018071540.tif 000007
【図６】
2018071540.tif 000008
【図７】
2018071540.tif 000009
【図８】
2018071540.tif 000010
【図９】
2018071540.tif 000011
【図１０】
2018071540.tif 000012
【図１１】
2018071540.tif 000013
【図１２】
2018071540.tif 000014
【図１３】
2018071540.tif 000015
【図１４】
2018071540.tif 000016
【図１５】
2018071540.tif 000017
【図１６ａ】
2018071540.tif 000018
【図１６ｂ】
2018071540.tif 000019
【図１７】
2018071540.tif 000020
【図１８ａ】
2018071540.tif 000021
【図１８ｂ】
2018071540.tif 000022