(57)【要約】【課題】本発明は、蒸気タービンのノズルボックス用の水平接合された連続するノズルリングに関する。【解決手段】ノズルボックスは、互いにボルト止めされた第１及び第２のノズルボックス半体を含む。各ノズルボックス半体は、その１８０°円弧全体に沿ってノズルを支持するノズルリングセグメント（１２）を含み、ノズルボックス半体が互いに接合されたとき、その３６０°の円周の周りにノズルの不連続部分が全くない状態でノズルボックスが形成されるようになっている。各ノズルリングセグメント（１２）上に支持されたノズルは、入口と連通し、またノズルボックス出口平面に垂直である関連する通路と連通している。【選択図】　　　図１
2004003481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気タービン内で用いられるノズルボックスであって、
ノズルボックス出口平面内において１８０°円弧に配列された複数のノズルを有するノズルリングセグメント（１２）と、該ノズルリングセグメント（１２）に溶接された遷移ブリッジセグメント（１６）と、該遷移ブリッジセグメント（１６）に溶接された入口ノズルボックスセグメント（１４）とを含む第１のノズルボックス半体と、
ノズルボックス出口平面内において１８０°円弧に配列された複数のノズルを有するノズルリングセグメント（１２）と、該ノズルリングセグメント（１２）に溶接された遷移ブリッジセグメント（１６）と、該遷移ブリッジセグメント（１６）に溶接された入口ノズルボックスセグメント（１４）とを含む第２のノズルボックス半体と、
を含み、
前記第１及び第２のノズルボックス半体は、それらの端部に対をなす水平接合部を有し、互いに取り付けられたとき前記ノズルボックス出口平面内においてノズルの連続する３６０°リングが形成されるようになっている、
ことを特徴とするノズルボックス。
【請求項２】
前記第１及び第２のノズルボックス半体の各々が、前記第１及び第２の入口ノズルボックスセグメント（１４）の各々に形成された少なくとも１つの入口を含むことを特徴とする、請求項１に記載のノズルボックス。
【請求項３】
前記第１及び第２の入口ボックスセグメント（１４）の各々が、前記少なくとも１つの入口からの空気流を９０°だけ向け直すことを特徴とする、請求項１に記載のノズルボックス。
【請求項４】
前記第１及び第２のノズルボックス半体が、互いにボルト止めされていることを特徴とする、請求項１ないし請求項３に記載のノズルボックス。
【請求項５】
蒸気タービン内で用いられるノズルボックスを形成する方法であって、
ノズルボックス出口平面内において１８０°円弧に配列された複数のノズルを有するノズルリングセグメント（１２）と、該ノズルリングセグメント（１２）に溶接された遷移ブリッジセグメント（１６）（２４）と、該遷移ブリッジセグメント（１６）（２４）に溶接された入口ノズルボックスセグメント（１４）とを含む第１のノズルボックス半体を形成する段階と、
ノズルボックス出口平面内において１８０°円弧に配列された複数のノズルを有するノズルリングセグメント（１２）と、該ノズルリングセグメント（１２）に溶接された遷移ブリッジセグメント（１６）（２４）と、該遷移ブリッジセグメント（１６）（２４）に溶接された入口ノズルボックスセグメント（２２）とを含む第２のノズルボックス半体を形成する段階と、
それらの端部に対をなす水平接合部を有する前記第１及び第２のノズルボックス半体を、互いに取り付けられたとき前記ノズルボックス出口平面内においてノズルの連続する３６０°リングが形成されるように接合する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
前記第１及び第２のノズルボックス半体の各々が、少なくとも１つの入口を含むように形成されていることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第１及び第２の入口ボックスセグメントの各々が、前記少なくとも１つの入口からの空気流を９０°だけ向け直すように形成されていることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第１及び第２のノズルボックス半体が、互いにボルト止めされることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気タービンのノズルボックス用の水平接合された連続するノズルリングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ノズルボックスは、一般的に４つの別個の入口ポートにおいて蒸気を受け入れる。一般的には、ノズルボックスは、互いにボルト止めされて完全なノズルボックスを形成する２つ又はそれ以上の部分から形成される。蒸気は、各ノズルボックス部分内で、最初に軸方向に流れるように向け直され、次いでノズルボックス出口平面内に設置されたノズルによってロータ回転軸の周りで加速される。ノズルは、各ノズルボックス部分と組み合わされた円弧形状のノズルリングセグメントにより支持される。２つのノズルボックス部分は、作動中に剛性のある安定した構造体が形成されるようにそれらの共通の水平接合部に沿ってボルト止めされる。
【０００３】
従来技術のノズルボックスでは、ノズルボックスの水平接合部の構造上の厚さが、ボックスに沿って軸方向に各ノズルリングセグメントの中まで延びていた。この結果として生じる、水平接合部付近におけるノズルリング内の不連続部分（切れ目）が、図４に、水平接合部付近におけるノズルリングのトロイダル部分（図４に示すノズルリングのトロイダル部分は、従来技術のこの特徴を明確に図示するために展開して直線状に表してある）を示す「Ａ」で図示されている。水平接合部付近におけるノズル空気流のこの不連続部分は、機械全体の効率に対して有害であることが判った。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来技術のノズルボックスによくあるノズルリングの水平接合部における途切れ（流れの閉塞）を排除することである。本発明は、それらのそれぞれの水平接合部においてさえ、ノズルを連続的に持ち、それによってノズルの連続する３６０°リングを形成するノズルリングセグメントを用いることによって蒸気タービンの全負荷効率を増大させるノズルボックスを提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
各ノズルボックス半体は、入口ノズルとトロイダル部分とから成っている。トロイダル部分は、３つのセグメント、即ち入口ノズルボックスセグメントと遷移ブリッジセグメントとノズルリングセグメントとを含む。各ノズルボックス半体は、互いに組み立てられたとき水平接合部における途切れなしにノズルの３６０°リングが得られるように、別のノズルボックス半体と互換性がある。各ノズルボックス半体において、ノズルリングセグメントは遷移ブリッジセグメントに溶接され、該遷移ブリッジセグメントは次に入口ノズルボックスセグメントに溶接される。
【０００６】
次いで、２つのノズルボックス半体は、互いにボルト止めされて、ノズルの完全な３６０°リングを有する完成したノズルボックスを形成する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は、入口１０とトロイダル部分１８とを含むノズルボックスの１つの半体を示す。トロイダル部分１８は、入口ノズルボックスセグメント１４と、遷移ブリッジセグメント１６と、ノズルリングセグメント１２とを含む。入口１０は、トロイダル部分１８と連通しているので、入口１０に流れ込む空気は、９０°向きを変えられて、順次に、入口ノズルボックスセグメント１４、遷移ブリッジセグメント１６、及びノズルリングセグメント１２を通って流れる。２つのノズルボックス半体は、水平接合部Ｂで接合されて完成されたノズルボックスを形成する。
【０００８】
上述の構造部分を有するノズルボックスが、Ｍａｒｋ　Ｅｄｗａｒｄ　Ｂｒａａｔｅｎに付与されＧｅｎｅｒａｌ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｃｏｍｐａｎｙに譲渡された米国特許第６，１９６，７９３号に開示されている。米国特許６，１９６，７９３号の教示は、参考文献として本明細書に組み込まれる。
【０００９】
本発明は、図１乃至図３に示すように、端ブロックを、各それぞれの１８０°円弧全体に沿って溶接され水平接合部においてさえノズルを有するノズルリングセグメントと置き換えることによって、ノズルボックスの水平接合部の端部から従来のデッドスペースを排除する。最終的な結果として、制御段階及び全体の蒸気タービン効率が増大すると同時に、部分円弧及び完全円弧での流入の両方において制御段階のバケットに掛かる動的曲げ応力が減少する。その結果、流入角度は、３４１°（標準的な）から３６０°まで増大する。
【００１０】
従来技術のリング構成及び設計による分割部分における切れ目により生じる水平接合部での蒸気流の途切れは、排除される。図４に示すように、このような従来技術の設計では、水平接合部付近にはノズルが全くなかったので、リングの周りにはノズルの切れ目（約１８０°離れて）が２つあった。
【００１１】
新型の水平接合されたノズルボックスでは、図１及び図２に示すように、水平接合部におけるノズルの切れ目が全くない連続するリングとなっている。図２は、直線状に展開された３６０°ノズルリングのトロイダル部分を示し、ノズル２０は展開されたリングに沿って連続して配置されている。図２には、遷移ブリッジセグメントが参照符号２４で示され、また入口ノズルボックスセグメントは参照符号２２により示される。
【００１２】
図３は、図２に示す水平接合部付近の拡大図を示す。ノズルボックス半体は、一般的に水平接合部２６で互いにボルト止め（図示せず）される。図３に示すように、ノズルリングセグメントは、水平接合部におけるノズル２０の切れ目が全くない。
【００１３】
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てい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ではなく、逆に、添付した特許請求の範囲の技術思想及び技術的範囲に含まれる様々な変更及び均等な構成を保護しようと意図していることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】ノズルボックス半体の例示的な実施形態を示す図。
【図２】その特徴を容易に参照するために直線状に展開した、組み立てられたノズルボックスのトロイダル部分の概略図。
【図３】図２に示す水平接合部の拡大図。
【図４】従来技術のノズルボックスの水平接合部付近における展開されたトロイダル部分の概略図。
【符号の説明】
１０　入口
１２　ノズルリングセグメント
１４　入口ノズルボックスセグメント
１６　遷移ブリッジセグメント
１８　ノズルボックスのトロイダル部分
Ｂ　　水平接合部
【図１】
2004003481.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004003481.tif 000005
【図４】
2004003481.tif 000006