(57)【要約】【課題】  水平継手からの漏れを減少させた原子炉用の低圧パッキンケーシング。【解決手段】  これは、ケーシングとは分離して形成されたパッキンリング支持体１２０、１２２を設けて、熱変形荷重が水平継手１２４、１２６に伝わらないようにすることにより達成される。本発明の実施形態では、パッキンリング支持体は、ケーシングに直接溶接されるのではなくケーシングの予め機械加工された溝１２８、１３２内に所定の位置において嵌められる。本発明の更に別の随意的な特徴によると、ベント又はシール用蒸気が、下部半体全体ではなくて下部四分円の１つのみにおいて流入２３６又は流出２３８するようにして、パッキンケース設計を簡素化し製作及び材料コストを低減することができる。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線の周りで回転可能な構成部品を有する回転機械用のパッキンケーシングであって、
上部ケーシング半体（１１６）と、
下部ケーシング半体（１１８）と、
複数のパッキン支持体（１２０、１２２）と、を含み、
前記パッキン支持体の各々が、内周面（１４４、１４６）と外周面（１４０、１４２）とを有する部分円周セグメントを含み、前記セグメントの各々が、該セグメントの内周面内に形成された、相補形状のパッキンリングを受けるためのダブテールスロット（１１０、１１２）を含み、前記パッキン支持体（１２０、１２２）が、前記ケーシング半体（１１６、１１８）の円周方向内周辺部の周りに配置され、かつ該ケーシング半体に対して実質的に固定取付けされていない、
ことを特徴とするパッキンケーシング。
【請求項２】
前記上部及び下部ケーシング半体（１１６、１１８）の各々が、該ケーシング半体の内周辺部に沿って形成された複数の溝（１２８、１３２）を有し、
半径方向フランジ（１３０、１３４）が、前記パッキン支持体の各々の外周面（１４０、１４２）から半径方向に突出し、かつ前記ケーシング半体のそれぞれの溝内に配置される寸法及び形状にされている、
ことを特徴とする、請求項１に記載のパッキンケーシング。
【請求項３】
前記パッキン支持体（１２０、１２２）の各々が、それぞれのケーシング半体（１１６、１１８）のそれぞれの内周に係合するようなほぼ半円の形状にされていることを特徴とする、請求項１に記載のパッキンケーシング。
【請求項４】
前記上部及び下部ケーシング半体が、水平継手（１２４、１２６、２２４、２２６）において互いにボルト止めされ、円周方向に当接する前記パッキン支持体が、ドエルにより前記水平継手において位置合わせされていることを特徴とする、請求項３に記載のパッキンケーシング。
【請求項５】
前記上部及び下部ケーシング半体が、水平継手において互いにボルト止めされており、該水平継手において該上部及び下部ケーシング半体間で延びるように配置された軸方向に延びるシールキー（１５０）を更に含むことを特徴とする、請求項１に記載のパッキンケーシング。
【請求項６】
前記下部ケーシング半体が、該ケーシングの内周面（１４６）に開口するベント兼シール用蒸気通路（１３６、１３８、２３６、２３８）を含み、前記ベント兼シール用蒸気通路（２３６、２３８）の各々は、該ベント兼シール用蒸気通路が実質的に重ならないように、前記下部ケーシングのそれぞれの四分円に限定されていることを特徴とする、請求項１に記載のパッキンケーシング。
【請求項７】
軸線の周りで回転可能な構成部品を有する回転機械用のパッキンケーシングであって、
各々がその円周方向内周辺部に沿って形成された複数の溝（１２８、１３２）を有する上部ケーシング半体（１１６）及び下部ケーシング半体（１１８）と、
各々が部分円周セグメントを含む複数のパッキン支持体（１２０、１２２）と、を含み、
前記部分円周セグメントが、内周面（１４４、１４６）と、該内周面内に形成された、相補形状のパッキンリングを受けるためのダブテールスロット（１１０、１１２）と、外周面（１４０、１４２）と、該外周面（１４０、１４２）から半径方向に突出し、かつ前記ケーシング半体のそれぞれの溝内に配置されるような寸法及び形状にされた半径方向フランジ（１３０、１３４）とを有する、
ことを特徴とするパッキンケーシング。
【請求項８】
軸線の周りで回転可能な構成部品を有する回転機械用のパッキンケーシングを製作する方法であって、
各々が、内周面（１４４、１４６）と、該内周面内に形成された、相補形状のパッキンリングを受けるためのダブテールスロット（１１０、１１２）と、外周面（１４０、１４２）と、該外周面（１４０、１４２）から半径方向に突出した半径方向フランジ（１３０、１３４）とを有する部分円周セグメントである複数のパッキン支持体（１２０、１２２）を、各々が仕上げ加工された部品として準備する段階と、
鋼板を切断し、成形し、溶接して、上部及び下部ケーシング製作体を製作する段階と、
その中に前記パッキンリング支持体を配置できる内径になるまで前記上部及び下部ケーシング製作体を機械加工して、それによって上部及び下部ケーシング半体を製作する段階と、
前記上部及び下部ケーシング半体の各々の円周方向内周辺部に沿って、前記パッキン支持体のそれぞれのフランジを受けるような寸法及び形状にされた複数の円周方向溝（１２８、１３２）の形成及び機械加工の少なくとも１つを行う段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
切断し、成形し、溶接する前記段階が、前記下部ケーシング半体内に、各々が実質的に重ならないように該下部ケーシングのそれぞれの四分円に限定されている、該半体の内周面に開口したベント兼シール用蒸気通路（２３６、２３８）を形成する段階を含むことを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
円周方向に隣接するパッキン支持体（１２０、１２２）をドエルにより位置合わせする段階と、前記上部及び下部ケーシング半体（１１６、１１８）を水平継手（１２４、１２６）において互いにボルト止めする段階とを更に含むことを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機械の回転構成部品と静止構成部品との間のシールに関する。より具体的には、本発明は、水平継手の変形を減少させることにより漏れの少ない原子炉用の低圧蒸気タービンパッキンケーシングの設計に関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンのような回転機械では、回転構成部品と静止構成部品との間にシールが設けられる。より具体的には、一般的に円弧形のパッキンリングセグメント（円弧形シールセグメント）が、機械の回転軸線と同心の、従って回転構成部品のシール面と同心の、静止構成部品の環状の溝内に配置される。各円弧形のパッキンリングセグメントは、回転構成部品のシール面に対向して面する円弧形のシール面を有する。
【０００３】
図２及び図３に示すような典型的な装置では、各環状の溝１０、１２は、軸方向に互いの方向に向いた位置決めフランジを有し、該位置決めフランジ間にスロットを形成するようなダブテール形状にされている。静止構成部品(ケーシング)は、一般的にほぼ水平方向に延びる中央線に沿って縦方向に分割されて、静止ハウジングの上部及び下部半体１６、１８を形成する。従って、半環状のダブテール溝１０、１２は、円弧形のパッキンリングセグメントの部分を受ける。パッキンリングセグメントは、軸方向に互いに離れる方向に向いた一対のフランジを有し、ダブテール溝の内部に配置されるような同様のダブテール形状にさており、セグメントのシール面とフランジとを結合するネックが、溝の位置決めフランジにより形成されたスロットを通過する。従来型のパッキンリングセグメントは、パッキン支持体を解り易くかつ図示を容易にするために図から省略されている。同様に、ロータ構造は、解り易くするために省略してはいるが、その回転軸線は、図１に示している。
【０００４】
従来型の原子炉用の低圧蒸気タービンパッキンケーシング１６、１８は、通常、切断及び成形し互いに溶接された鋼板から製作される。この製作体は、パッキンリング支持体２０、２２を配置する内径になるような組立体として機械加工される。その後、パッキンリング支持体は、パッキンケーシング製作体に溶接される。
【０００５】
このような原子炉用の低圧蒸気タービンパッキンケーシング１６、１８は、空気漏れを起こしやすく、この空気漏れが性能に悪影響を及ぼす。より具体的には、従来型のパッキンケーシングは、互い溶接された板材料から製作されるために、パッキンの全ての動きは、直接水平継手２４、２６中に伝わる。各パッキン段を横切って熱勾配が存在し、従ってこの一様でない熱変形が、水平継手中に直接移行する。時が経つにつれて、パッキンケーシングの水平継手は、各パッキンを横切る熱勾配のために変形することになる。いったん継手が開き始めると、蒸気が、漏れ出てその漏れ通路を侵食して、空気が漏れ込む可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、水平継手からの漏れを減少させた原子炉用の低圧パッキンケーシングを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このことは、ケーシングとは分離して形成されたパッキンリング支持体を設けて、熱変形荷重が水平継手に伝わらないようにすることにより達成される。本発明の実施形態では、パッキンリング支持体は、ケーシングに直接溶接されるのではなくケーシングの予め機械加工された溝内に所定の位置において嵌められる。
【０００８】
従って、本発明は、軸線の周りで回転可能な構成部品を有する回転機械用のパッキンケーシングにおいて実施することができ、該パッキンケーシングは、上部ケーシング半体と、下部ケーシング半体と、複数のパッキン支持体とを含み、パッキン支持体の各々が、内周面と外周面とを有する部分円周セグメントを含み、セグメントの各々が、該セグメントの内周面内に形成された、相補形状のパッキンリングを受けるためのダブテールスロットを含み、パッキン支持体が、ケーシング半体の円周方向内周辺部の周りに配置され、かつ該ケーシング半体に対して実質的に固定取付けされていない。
【０００９】
本発明はまた、軸線の周りで回転可能な構成部品を有する回転機械用のパッキンケーシングにおいて実施することができ、該パッキンケーシングは、各々がその円周方向内周辺部に沿って形成された複数の溝を有する上部ケーシング半体及び下部ケーシング半体と、各々が部分円周セグメントを含む複数のパッキン支持体とを含み、部分円周セグメントが、内周面と、該内周面内に形成された、相補形状のパッキンリングを受けるためのダブテールスロットと、外周面と、該外周面から半径方向に突出し、かつケーシング半体のそれぞれの溝内に配置されるような寸法及び形状にされた半径方向フランジとを有する。
【００１０】
更に、本発明を実施するパッキン支持体を製作する方法が提供される。従って、本発明は、軸線の周りで回転可能な構成部品を有する回転機械用のパッキンケーシングを製作する方法においてに更に実施され、該方法は、各々が、内周面と、該内周面内に形成された、相補形状のパッキンリングを受けるためのダブテールスロットと、外周面と、該外周面から半径方向に突出した半径方向フランジとを有する部分円周セグメントである複数のパッキン支持体を、各々が仕上げ加工された部品として準備する段階と、鋼板を切断し、成形し、溶接して、上部及び下部ケーシング製作体を製作する段階と、その中にパッキンリング支持体を配置できる内径になるまで上部及び下部ケーシング製作体を機械加工して、それによって上部及び下部ケーシング半体を製作する段階と、上部及び下部ケーシング半体の各々の円周方向内周辺部に沿って、パッキン支持体のそれぞれのフランジを受けるような寸法及び形状にされた複数の円周方向溝の形成及び機械加工の少なくとも１つを行う段階とを含む。
【００１１】
本発明の更に別の特徴によると、簡素化された構成のベント兼シール用蒸気通路を設けて、製作コストを低減する。この実施形態によると、ベント又はシール用蒸気が、下部半体全体ではなくて下部四分円の１つのみにおいて流入又は流出するようにして、パッキンケース設計を簡素化し製作及び材料コストを低減することができる。
【００１２】
簡素化した蒸気通路設計の利点は、パッキンケーシングの上部半体が基本的にパッキン支持体を保持するためのシェルであるために、製作するのが非常に簡単かつ安価になることである。
【００１３】
本発明のこれら及び他の目的及び利点は、添付の図面と共になされる本発明の現時点で好ましくかつ例示的な実施形態の以下のより詳細な説明を入念に検討することによって、より完全に理解されまた評価されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１〜図３は、従来型のパッキンケーシング設計を示す。先に述べたように、従来型のパッキンケーシングは、切断及び成形し互いに溶接された鋼板から製作される。次ぎにこの製作体は、支持体を配置する内径になるような組立体として機械加工される。パッキンリング支持体２０、２２は、図２及び図３に具体的に示すように、それぞれパッキンケーシング１６、１８に対して溶接される。
【００１５】
上述のように、従来型のパッキンケーシングは、互いに溶接された板材料として製作され、またパッキンリング支持体はそのパッキンケーシングに溶接されるために、パッキンの全ての動きが、水平継手中に伝わる。本発明は、ケーシングとは分離してパッキンリング支持体を設けて、熱変形荷重が水平継手に伝わらないようにすることにより、水平継手からの漏れを減少させようとするものである。
【００１６】
本発明の第１の実施形態として提供された原子炉用の低圧パッキンケーシングが、図４〜図７に実施例によって示されている。説明及び理解を容易にするために、上述した従来型のパッキンケーシングの構成部品にほぼ対応するこのパッキンケーシングの構成部品は、対応する参照符号が１００だけ増やされて表されているが、その説明は、本発明の構成と従来型の組立体との間の相違を引き出すことが必要な場合にのみ行う。
【００１７】
図５〜図７に示すように、パッキンリング支持体１２０、１２２は、ケーシング半体に直接溶接されるのではなく、それぞれケーシング半体１１６、１１８の予め機械加工された溝１３２、１２８内に所定の位置において嵌められる。従って、図５及び図６に示す実施形態では、下部ケーシング半体１１８は、機械加工されて、パッキン支持体１２２の外周面１４０から半径方向に突出する、対応する寸法及び形状にされたフランジ又はタング１３０を受けるための溝又はスロットが形成される。図５及び図７はまた、パッキン支持体１２０の外周面１４２から半径方向外向きに突出するフランジ又はタング１３４を受けるためのスロット又は溝１３２を有する上部半体パッキンケーシング１１６を示している。図４〜図７に示すように、パッキン支持体１２０、１２２の内周面１４４、１４６は、従来通りに構成されて、従来型のパッキンリング(図示せず)を受けるためのダブテール溝１１０、１１２を有する。
【００１８】
従って、パッキンリング支持体は、各々が仕上げ加工された部品を形成する別個のリング部分１２０、１２２として準備される。パッキン支持体は、それぞれの溝に嵌められたフランジ又はキー１２８、１３０を有するが、それらパッキン支持体は、ケーシング半体１１６、１１８の残部に固定状態では取付けられていない。従って、熱変形荷重は、水平継手には伝わらないことになり、時の経過とともに水平継手が変形する可能性は少なくなる。
【００１９】
パッキン支持体上部半体１２０は、上部半体パッキンケーシング内に取付けられ、次いで支持体を備えた上部半体全体が下部半体に取付けられる。パッキン支持体１２０は、各々が保持キー(図示せず)によりその所定の位置に保持される。パッキン支持体の各側面上のドエルが、上部及び下部半体間の嵌め合いを調整し、シールキー１４８が、個々の支持体を通り抜ける漏れを最小にする。更に、円周方向のシーリングが、支持体とケーシングとの間の面において、より具体的には、図７に示すように、タング１３４と溝１３２との接合面において行われる。これらの面は、パッキン支持体の両側における圧力差により押し付けられて互いに接触することになる。面の部分は、それらが接触するとシールを形成するように、支持体及びケーシングの両方について厳密な許容差に機械加工される。
【００２０】
図示した実施形態では、水平継手の幅を増大させて、シールキー１５０を設けて漏れを最小にすることできるようにする。更に、ねじの代わりに３つのボルトを使用することによりボルト止めを改善することができ、またドエルの代わりにフィットボルト（ｆｉｔｔｅｄ  ｂｏｌｔ）を用いて水平継手のそれぞれの半体を位置決めすることができる。シールキーを追加することが、滑らかな表面を中断させ流れの遮断を行うことにより、継手を通り抜ける漏れを減少させるのに役立つ。ねじの代わりにボルトを用いることにより、フランジ表面を互いにより良好な状態に保つことができるより大きい予荷重を得ることが可能になる。このこともまた、漏れの可能性を最小にする。更に、ドエルの代わりにフィットボルトを用いることで、付加的なボルト力を得ることができ、このこともまた、継手にわたるより大きい力を有することにより継手表面を互いに接合した状態に保つことになる。ドエル（又は、フィットボルト）は、上部及び下部半体を互いに位置合わせするのに役立つ。これらは、全て過去の常法に優る改善である。
【００２１】
評価しかつ理解されるように、本発明を実施するパッキンケーシングの上部及び下部半体は、鋼板を切断し、成形し、溶接することによりほぼ従来通りの方法で製作されて、上部及び下部ケーシング製作体を製作することができる。必要又は所望に応じて、上部及び下部ケーシング製作体は次ぎに、その中にパッキンリング支持体を配置できる内径になるまで機械加工されて、それにより上部及び下部ケーシング半体を製作する。
【００２２】
パッキン支持体のフランジに係合するための円周方向溝は、上部及び下部ケーシング半体の各々の円周方向内周辺部に沿って形成及び／又は機械加工される。製作プロセスを完成するために、各々が仕上げ加工された部品として準備された複数のパッキン支持体が、ケーシング半体の円周方向内周辺部の周りに配置される。上述のように、各パッキン支持体は、内周面と、該内周面に形成された、相補形状のパッキンリング(図示せず)を受けるためのダブテールスロットと、外周面と、該外周面から半径方向に突出する半径方向フランジとを有する部分円周セグメントである。
【００２３】
本発明の更に別の特徴によると、ベント兼蒸気シール用通路は、図１〜図３の従来技術の構成と比べると簡素化することができる。この点に関して、図４〜図５に示すように、第１の実施形態において、ケーシングは、図１〜図３の従来型の構成のベント兼シール用通路３６、３８に類似したベント兼シール用通路１３６、１３８を含む。図８に示すように、本発明の第２の実施形態として、ベント兼シール用通路２３６、２３８の蒸気は、下部半体全体ではなくて下部四分円の１つのみにおいて流入又は流出するように供給されることができ、パッキンケースをより容易にかつより安価に作ることができる。この設計の利点は、パッキンケーシングの上部半体が、基本的にパッキン支持体を保持するためのシェルであるので、該上部半体は、製作するのが非常に簡単かつ安価になることである。その上に、蒸気は１つの四分円内だけに流入するので、蒸気通路は元の構成におけるほど複雑ではないから、機械加工及び製作が簡素化されることになる。
【００２４】
本発明を、現在最も実用的かつ好ましい実施形態であると考えられるものに関して説明してきたが、本発明は、開示した実施形態に限定されるべきものではなく、逆に、特許請求の範囲の技術思想及び技術的範囲内に含まれる様々な変更及び等価の構成を保護しようとするものであることを理解されたい。従って、図５〜図７に示すパッキンケーシングは、３つのパッキン支持体１２０、１２２を有するが、パッキンケーシング設計及びシーリングシステム次第でそれより多くの支持体があってもよい。なお、特許請求の範囲に記載された符号は、理解容易のためであってなんら発明の技術的範囲を実施例に限縮するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来型のパッキンケーシングの概略斜視図。
【図２】図１に示すパッキンケーシングの概略断面図。
【図３】従来型の水平継手を示すパッキンケーシング下部半体の概略斜視図。
【図４】図１に類似しているが、本発明の第１の実施形態によるパッキンケーシングを示す概略斜視図。
【図５】図４に示すパッキンケーシング構成の概略断面図。
【図６】図４〜図５の実施形態によるパッキンケーシング下部半体の概略平面図。
【図７】本発明を実施するパッキンケーシング上部半体の概略拡大部分斜視図。
【図８】本発明の第２の実施形態によるパッキンケーシング下部半体の概略正面図。
【符号の説明】
【００２６】
１１６  上部ケーシング半体
１１８  下部ケーシング半体
１２０、１２２  パッキン支持体
１２４、１２６  水平継手
１３６、１３８  ベント兼シール用蒸気通路
【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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