(57)【要約】本発明は、外部車室（１）とその中に配置された内部車室（２）とを有する二重殻構造車室と、内部車室（２）に蒸気を供給するためおよび／又はそこから排出するために外部車室（１）を貫通して導かれた接続口（３）とを備え、この接続口（３）が、内部車室（２）の両側に対向して形成された一対の接続開口（４、５）で形成されている蒸気タービンに関する。本発明により、第１接続開口（４）に蒸気を供給するためおよび／又は排出するための配管（６）が接続でき、且つ、第２接続開口（５）がカバー（７）で閉鎖されている。
2008540895.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部車室（１）とその中に配置された内部車室（２）とを有する二重殻構造車室と、内部車室（２）に蒸気を供給するためおよび／又はそこから排出するために外部車室（１）を貫通して導かれた接続口（３）とを備え、該接続口（３）が内部車室（２）の両側に対向して形成された一対の接続開口（４、５）で形成されている蒸気タービンにおいて、
第１接続開口（４）に蒸気を供給するためおよび／又は排出するための配管（６）が接続でき、且つ、第２接続開口（５）がカバー（７）で閉鎖されていることを特徴とする蒸気タービン。
【請求項２】
カバー（７）による第２接続開口（５）の閉鎖部が、内部車室（２）における蒸気圧上昇時に内部車室（２）および／又は外部車室（１）における力作用に関して、カバー（７）が反対側に位置する第１接続開口（４）に接続された配管（６）と実質的に同じように振る舞うように形成され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。
【請求項３】
カバー（７）による第２接続開口（５）の閉鎖部が、蒸気タービンにおける熱的変形時に内部車室（２）および／又は外部車室（１）における力作用に関して、カバー（７）が反対側に位置する第１接続開口（４）に接続された配管（６）と実質的に同じように振る舞うように形成され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。
【請求項４】
カバー（７）が、外部車室（１）への定置的な固定部および内部車室（２）への熱的に移動可能な連結部を備えて形成され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。
【請求項５】
カバー（７）が実質的にカップ状に形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の蒸気タービン。
【請求項６】
実質的にカップ状のカバー（７）の開放周縁部位（８）が、外部車室（１）に固定され、特にフランジ結合されていることを特徴とする請求項５に記載の蒸気タービン。
【請求項７】
実質的にカップ状のカバー（７）の底部位（９）が、内部車室（２）に配置され、特に移動可能に漏れ止めされていることを特徴とする請求項５又は６に記載の蒸気タービン。
【請求項８】
カバー（７）に、内部車室（２）および／又は外部車室（１）から排水するための通路（１０）が形成されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の蒸気タービン。
【請求項９】
外部車室（１）とその中に配置された内部車室（２）とを有する二重殻構造車室と、内部車室に蒸気を供給するためおよび／又はそこから排出するために外部車室を貫通して導かれた接続口（３）とを備えた蒸気タービンの１つの接続開口を閉鎖するために形成されていることを特徴とする開口閉鎖用のカバー（７）。
【請求項１０】
外部車室（１）に連結するための第１連結部位（８）と、内部車室（２）に連結するための第２連結部位（９）とを有していることを特徴とする請求項９に記載のカバー（７）。
【請求項１１】
第１連結部位（８）がカバーを外部車室（１）に定置的に固定するために、第２連結部位（９）がカバーを蒸気タービンの内部車室（２）に熱的に移動可能に連結するために、それぞれ形成されていることを特徴とする請求項９又は１０に記載のカバー（７）。
【請求項１２】
実質的にカップ状形状が、特に第１連結部位としての開放周縁部位（８）と、第２連結部位としての底部位（９）とを備えていることを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか１つに記載のカバー。
【請求項１３】
開放周縁部位（８）が蒸気タービンの外部車室（１）に固定され、特にフランジ結合されることを特徴とする請求項１２に記載のカバー。
【請求項１４】
底部位（９）が蒸気タービンの内部車室（２）に配置するために形成され、特に内部車室について漏れ止めできることを特徴とする請求項１２又は１３に記載のカバー。
【請求項１５】
蒸気タービンの内部車室（２）および／又は外部車室（１）から排水するための通路（１０）を有していることを特徴とする請求項９ないし１４のいずれか１つに記載のカバー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部車室とその中に配置された内部車室とを有する二重殻構造車室と、内部車室に蒸気を供給するためおよび／又はそこから排出するために外部車室を貫通して導かれた接続口とを備え、この接続口が、内部車室の両側に対向して形成された一対の接続開口で形成されている蒸気タービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンにおける二重殻構造車室は、特に、蒸気タービンにおいて生蒸気あるいは再熱蒸気の膨張が行われるときに利用される。その膨張は、外部車室で取り囲まれた内部車室内で行われ、その外部車室は膨張済み蒸気（排気蒸気）を受ける。このようにして、内部車室は冷却され、同時に圧力の大部分を受ける。これは特に高圧蒸気の場合に価値がある。熱膨張により引き起こされる半径方向ないし横方向のせん断力は、特に内部車室の望ましくない変形ないし変位を生じさせ、従って、蒸気タービンの効率および用途範囲に不利に作用する。そのせん断力を相殺するために、公知の蒸気タービンの場合、内部車室の両側に対向して形成された一対の接続開口が設けられ、その各接続開口にそれぞれ配管が設けられている。かかる蒸気タービンの運転中、配管を通して両側の接続開口に同時に生蒸気が供給され、これにより、蒸気供給によって内部車室に生ずるせん断力が実質的に相殺される。
【０００３】
しかしこの公知の蒸気タービンの場合、両側接続口を介しての蒸気タービンへの蒸気供給は、体積流量が小さくボイラ接続口における不連続的流れの場合には不経済である、という問題が生ずる。その場合、唯一の接続開口を備えた蒸気タービンの利用が有意義であるが、これは既に上述したように、大きな半径方向ないし横方向のせん断力を生じさせ、蒸気タービンの効率および用途範囲に不利に作用する。単一接続口の場合、供給配管が内部車室に固く結合され、熱的に移動可能に車室を貫通するために外部車室に（例えば補償器を介して）可撓的に接続されることによって、確かにせん断力の低下が達成できる。しかしこの方式は、経費のかかる組立を必要とし、配管変形が内部車室に直接伝達され、それに伴って、半径方向遊びを乗り越えてしまう恐れがある。
【０００４】
独国特許出願公開第２７３９０７６号明細書に、下部と上部とから成るステータ内で回転する翼車付きのタービン機械が開示されている。
【０００５】
独国特許出願公開第１８１２４８８号明細書に、外部車室と、水平２分割構造の内部車室と、外部車室および内部車室を通して圧力段室まで蒸気密に且つ熱的に移動可能に貫通された生蒸気供給セットとを備えた多重殻構造の軸流タービンが開示されている。
【０００６】
本発明の課題は、従来における問題に鑑み、小さな蒸気体積流量でも経済的に作動し、それにもかかわらず、蒸気配管接続が単純な組立によって実現でき、蒸気流入時に大きなせん断力が生じない蒸気タービンを提供することにある。
【０００７】
この課題は、本発明により、冒頭に述べた形式の蒸気タービンにおいて、第１接続開口に蒸気を供給するためおよび／又は排出するための配管が接続でき、且つ、第２接続開口がカバーで閉鎖されていることによって解決される。配管を備え得る接続開口およびカバーで閉鎖された接続開口が、内部車室の両側に対向して位置されていることによって、両側の接続開口にそれぞれ蒸気供給配管を接続する場合に類似して、配管を通しての蒸気流入時に内部車室における力の相殺が生じる。これによって、半径方向ないし横方向のせん断力の発生が十分に防止される。従って、本発明による蒸気タービンの場合、蒸気供給配管を外部車室に固く接続することおよび内部車室との接続部を可撓的に形成することができる。これにより、蒸気タービン供給配管の単純な組立が可能である。
【０００８】
本発明に基づく有利な実施態様において、カバーによる第２接続開口の閉鎖部が、内部車室における蒸気圧上昇時に内部車室および／又は外部車室における力作用に関して、カバーが反対側に位置する第１接続開口に接続された配管と実質的に同じように振る舞うように形成されている。これにより、内部車室および／又は外部車室において最良の力のバランスが実現される。接続開口が両側に対向して配置され、従って、蒸気圧上昇によって内部車室に発生される力が実質的に対称に外部車室および内部車室に伝達されることによって、内部車室におけるせん断力の発生は十分に防止される。
【０００９】
本発明に基づく有利な実施態様において、カバーによる第２接続開口の閉鎖部が、蒸気タービンにおける熱的変形時に内部車室および／又は外部車室における力作用に関して、カバーが反対側に対向して位置する第１接続開口に接続された配管と実質的に同じように振る舞うように形成されている。接続開口が両側に配置されていることによって、熱的変形によって蒸気タービンに引き起こされる力は、外部車室および内部車室に対称に伝達され、これによって、内部車室に生ずるせん断力は十分に防止される。
【００１０】
また本発明により、カバーが、外部車室への定置的固定部および内部車室における熱的に移動可能な連結部を備えて形成されていることが有利である。内部車室へのかかる熱的に移動可能な連結は、接続開口の短管部にカバーを差込み方向に遊びをもって差し込むことによって行われる。この場合、接続開口が外部車室に向けて移動されるか外部車室から離れる方向に移動される内部車室の熱的変形時、その相対運動は、カバーと接続開口との間の遊びによって相殺される。これに対して、カバーは外部車室に定置的に固定されている。車室に作用する力をバランスするために、配管がカバーに類似して反対側の接続開口に固定されているので、蒸気供給配管の特に単純な組立が生ずる。即ち、配管は同様に、例えば短管部への差込みによって対応した接続開口に連結されるように熱的に移動可能に内部車室に固定され、且つ、外部車室に定置的に固定されている。また、この配置によって、全体として配管変形の理想的緩和が生ずる。
【００１１】
さらに本発明により、カバーが実質的にカップ状に形成されていることが目的に適っている。カップ形状は構造的に配管の管形に似ている。これにより、蒸気供給配管とカバーとの間の機械的関係が互いに一層良好に適合され、これにより、力の最良のバランス作用が生ずる。
【００１２】
目的に適った実施態様において、実質的にカップ状のカバーの開放周縁部位が、外部車室に固定され、特にフランジ結合されている。これにより、通常は対応した接続開口から同じ間隔を隔てて外部車室に固定されている蒸気供給配管とカバーの対称的固定が生ずる。フランジによる固定は、外部車室へのカバーの非常に確実な固定を可能にし、これにより、装置全体の安定性が向上される。
【００１３】
さらに本発明により、実質的にカップ状のカバーの底部位が、内部車室に配置され、特に移動可能に漏れ止めされていることが有利である。これにより、蒸気の漏れが防止され、これは蒸気タービンの効率低下をかなり低減する。それにもかかわらず、カバーは内部車室に対して相対的に移動でき、これにより、蒸気作用時における車室材料の熱膨張が許される。
【００１４】
本発明による目的に適った実施態様において、カバーに内部車室および／又は外部車室から排水するための通路が形成されている。これにより、内部車室ないし外部車室の中に生じた復水がタービンから排出できる。タービン内にとどまり静止した復水は、異なった熱伝達率のために、構造物ないし車室の非対称的変形を生じさせる。その結果として、極端の場合には隙間が埋められてしまう。蒸気タービンへの蒸気の流入時における蒸気の即座の膨張によって同時に多量の凝縮液が生ずるので、この領域における排出通路、即ち、配管に接続された供給開口の近くに敷設されたカバーにおける排出通路は、凝縮液の迅速な排出にとって有効である。従って、車室の非対称的変形が防止され、ロータと静止車室との機械的関係が改善される。このようにして、機械的設計において半径方向隙間が最小にされ、これは効率を高める。
【００１５】
上述した課題を解決するために、即ち、大きなせん断力を生ぜず、それにもかかわらず、蒸気流入が単純な組立によって実現できる蒸気タービンを形成するために、本発明により、１つの開口を閉鎖するためのカバーが用意されており、このカバーは外部車室とその中に配置された内部車室とを有する二重殻構造車室と、内部車室に蒸気を供給するためおよび／又はそこから排出するために外部車室を貫通して導かれた接続口とを備えた蒸気タービンの１つの接続開口を閉鎖するために形成されている。そのカバーの有利な実施態様は請求項１１〜１５に記載され、これに伴う利点は、本発明による蒸気タービンの有利な実施態様の上述の説明と同様である。
【００１６】
以下、本発明のすべての要点について明示された図を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明による蒸気タービンを横断面図で示している。その中心にタービン軸１１が存在し、このタービン軸１１は内部車室２で取り囲まれている。この内部車室２は軸方向対称に形成されるが、必ずしも対称である必要はない。内部車室２の周りに外部車室１が配置され、この外部車室１も同様に軸方向対称に形成することができる。配管６を介して、生蒸気あるいは再熱蒸気が内部車室２に大きな圧力で供給され、あるいは排気蒸気がそこから排出される。供給された蒸気のそれに続く膨張によって、タービン軸１１が駆動される。そして膨張済み蒸気は、外部車室１と内部車室２との間の中空室を通して導かれ、これにより、内部車室２の冷却が行われる。
【００１８】
蒸気タービンは、内部車室２に蒸気を供給するためおよび／又はそこから排出するために、図において左側並びに右側の両方に、それぞれ外部車室１を貫通して導入された接続口３を有している。この接続口３は内部車室２の両側に対向した接続開口４、５を有している。両接続開口４、５はそれぞれ短管部１３、１４で形成されている。第１接続開口４の第１短管部１３に、蒸気を供給するためおよび／又は排出するための配管６が設けられている。この配管６は外部車室１にフランジ結合され、これにより、そこに定置的に固定されている。例えば内部車室２の熱的変形によっておよび配管６の熱的変形によって引き起こされる内部車室２と外部車室１との半径方向並びに軸方向における相対運動は、配管６と第１短管部１３との間における熱的に移動可能な漏れ止め装置によって補償される。この場合、その漏れ止め装置は断面Ｌ形の第１シールリング１２によって形成されている。
【００１９】
第１接続開口４と反対側の第２接続開口５は、第１短管部１３に相応した第２短管部１４を備えている。この第２短管部１４にカップ状カバー７がはめ込まれている。このカップ状カバー７は、第２接続開口５を密封するための底部位９と開放周縁部位８とを有している。この開放周縁部位８は外部車室１にフランジ結合されている。これにより、カバー７は外部車室１に、配管６と同じように、つまり、定置的に固定されている。
【００２０】
底部位９の下側面に、即ち、カップ外側面に、突出環状部１５が形成されている。この突出環状部１５は第２接続開口５の第２短管部１４に取り付けられている。内部車室２における内圧の上昇によって引き起こされる内部車室２と外部車室１との半径方向並びに軸方向における相対運動あるいは熱的変形を補償するために、突出環状部１５と第２接続開口５との間に、熱的に移動可能な漏れ止め装置が設けられている。この漏れ止め装置はここでは断面Ｌ形の第２シールリング１２′によって形成されている。相対変位のために生ずる第２短管部１４とカバー７の突出環状部１５との間における軸方向変位中も、接続開口５の漏れ止め装置は無条件に保持される。
【００２１】
断面Ｌ形のシールリング１２、１２′は同時に、内部車室２の内室を外部車室１と内部車室２との間の中間室から気密に分離する。断面Ｌ形のシールリング１２、１２′の代わりに、あらゆる種類のピストンリングや波形管補償器、あるいは内部車室と外部車室との相対運動を許し且つ漏れ止め機能を負う他のあらゆる種類の漏れ止め装置も利用できる。
【００２２】
また、カバー７は内部車室から排水するための通路１０を有している。供給配管６を通して蒸気タービンの内部車室２に導入された蒸気の即座の膨張によって、かなりの量の凝縮液が生じ、この凝縮液が排水通路１０を通して蒸気タービンの内室から排出される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】接続開口にカバーが取り付けられた本発明に基づく蒸気タービンの横断面図。
【符号の説明】
【００２４】
１    外部車室
２    内部車室
４    接続開口
５    接続開口
６    配管
７    カバー
８    周縁部位
９    底部位
１０    通路
【図１】
2008540895.tif 000003
【国際調査報告】
2008540895.tif 000004
2008540895.tif 000005
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