(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ（２４）に固定された複数のバケット（１８）を含み、前記ロータが入口通路から前記複数のバケットを通過して流れる第１の流体ボリュームに対応して回転するように構成された段を有する蒸気タービン（１０）内で流体を転送するための装置であって、
それを貫通して延びる流体通路（２１２）を有する部材（２１０）を含み、前記流体通路の第１の端部が、前記蒸気タービンの段の吐出側と流体連通しており、前記第１の流体ボリュームの一部分を含む第２の流体ボリュームが、前記段の吐出側において前記流体通路内に受けられかつ該流体通路の出口（２２６）から吐出され、前記出口が、前記段の上流側と前記ロータに当接させて配置されたシール部材（４８）との間の領域（４４）と流体連通しており、前記領域が、前記段の上流側から第３の漏洩流体ボリュームを受け、
前記出口から吐出された前記第２の流体ボリュームが、前記領域に流入する前記第３の漏洩流体ボリュームを減少させること及び前記複数のバケットを通過して流れる前記第１の流体ボリュームを増加させることの両方を行って、前記ロータのトルク量を増大させる、
装置。
【請求項２】
前記出口が、前記ロータの周辺部に向わない方向に前記第２の流体ボリュームを配向するように構成され、前記第２の流体ボリュームが蒸気である、請求項１記載の装置。
【請求項３】
ロータ（２４）に固定された複数のバケット（１８）を含み、前記ロータが入口通路から前記複数のバケットを通過して流れる第１の流体ボリュームに対応して回転するように構成された段を有する蒸気タービン（１０）内で流体を転送するための装置であって、
それを貫通して延びる第1の流体通路（６２）を有する第１の部材（６０）を含み、前記第１の流体通路が、前記蒸気タービンの段の吐出側と流体連通しており、前記第１の流体ボリュームの一部分を含む第２の流体ボリュームが、前記段の吐出側から前記第１の流体通路内に受けられ、
該装置がさらに、それを貫通して延びかつ前記第1の流体通路（６２）と流体連通した第２の流体通路（６６）を有する第２の部材（６４）を含み、前記第２の流体ボリュームが、前記第１の流体通路から前記第２の流体通路内に受けられかつ該第２の流体通路の出口から吐出され、前記出口（６７）が、前記段の上流側と前記ロータに当接させて配置されたシール部材（４８）との間の領域（４４）と流体連通しており、前記領域が、前記段の上流側から第３の漏洩流体ボリュームを受け、
前記出口から吐出された前記第２の流体ボリュームが、前記領域に流入する前記第３の漏洩流体ボリュームを減少させること及び前記複数のバケットを通過して流れる前記第１の流体ボリュームを増加させることの両方を行って、前記ロータのトルク量を増大させる、
装置。
【請求項４】
前記出口が、前記ロータの周辺部に向わない方向に前記第２の流体ボリュームを配向するように構成され、前記第２の流体ボリュームが蒸気である、請求項３記載の装置。
【請求項５】
移行導管（１００）をさらに含み、前記移行導管が、前記第１の流体通路（６２）から前記第２の流体通路（６６）内に前記第２の流体ボリュームを転送するように構成され、前記移行導管が、第１及び第２の端部部分（１０８、１１０）を有し、前記第１の端部部分が、前記第１の流体通路内に配置され、前記第２の端部部分が、前記第２の流体通路内に配置され、前記第１の端部部分が、該第１の端部部分の外表面と前記第１の流体通路の内表面との間の流体流を防止するように構成されたシール部分（１０４、１１２）を有し、前記第２の端部部分が、該第２の端部部分の外表面と前記第２の流体通路の内表面との間の流体流を防止するように構成されたシール部分（１１６）を有する、請求項３記載の装置。
【請求項６】
前記シール部分の少なくとも１つが、蒸気タービンの運転状態時に、前記第１の端部部分の外表面と前記第１の流体通路の内表面との間又は前記第２の端部部分の外表面と前記第２の流体通路の内表面との間にゼロ間隙嵌合を形成するようにさらに構成される、請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記シール部分の少なくとも１つが、前記第１の端部部分の外表面と前記第１の流体通路の内表面との間又は前記第２の端部部分の外表面と前記第２の流体通路の内表面との間のかじりが少ない状態で、前記移行導管を前記第１及び第２の流体通路内に配置しかつ該第１及び第２の流体通路から取り外すことができるように構成された表面処理をさらに含む、請求項５記載の装置。
【請求項８】
前記第１の流体通路が、第１の通路部分（１２６）と、第２の通路部分（１３０）と、第３の通路部分（１２８）とを含み、前記第１の通路部分が、前記第１の部材を貫通して延び、前記第１の通路部分の第１の端部が、前記段の吐出側と流体連通しかつ前記第１の通路部分の第２の端部が、前記第１の部材の外部表面（１３６）に配置され、前記第２の通路部分が、前記第１の通路部分と前記第３の通路部分との間に流体連通をもたらすように構成された外部導管によって形成され、前記第３の通路部分が、前記外部表面から前記第１の部材を貫通して延びかつ前記第２の流体通路と流体連通する、請求項３記載の装置。
【請求項９】
蒸気タービン（１０）であって、
該蒸気タービン内に回転可能に受けられたロータ（２４）を含み、
該蒸気タービンがさらに、互いに対面して間隔を置いた関係で配置されている複数の段を含み、前記複数の段の各段が、前記ロータに固定された複数のバケット（１８）を含み、前記複数のバケットの各バケットが、該バケットに固定されかつ隣接するブレードから間隔を置いて配置された少なくとも１つのブレード（２６）を有し、前記ロータが、入口通路からの第１の流体ボリュームが前記複数の間隔を置いて配置されたブレードに接触しかつ前記第１の流体ボリュームが第１段の複数のバケットを通って第２段の複数のバケットに向って流れる時に該第１段の複数のバケットの複数の間隔を置いて配置されたブレード間を前記第１段の吐出側に向かって下流方向に通過することによって回転し、前記第１段の吐出側が、前記第１段の複数のバケットと前記第２段の複数のバケットとの間の区域を形成し、
該蒸気タービンがさらに、それを貫通して延びる第1の流体通路（６２）を有する第１の部材（６０）を含み、前記第１の流体通路が、該蒸気タービンの第１段の吐出側と流体連通しており、前記第１の流体ボリュームの一部分を含む第２の流体ボリュームが、前記第１段の吐出側から前記第１の流体通路内に受けられ、
該蒸気タービンがさらに、前記ロータの一部分の周りに配置された第２の部材（６４）を含み、前記第２の部材が、それを貫通して延びかつ前記第1の流体通路（６２）と流体連通した第２の流体通路（６６）を含み、前記第２の流体ボリュームが、前記第１の流体通路から前記第２の流体通路内に転送されかつ該第２の流体通路の出口（６７）から吐出され、前記出口が、前記第１段の上流側と前記ロータに当接させて配置されたシール部材（４８）との間の領域と流体連通しており、前記領域が、前記第１段の上流側から第３の漏洩流体ボリュームを受け、
前記出口から吐出された前記第２の流体ボリュームが、前記領域に流入する前記第３の漏洩流体ボリュームを減少させること及び前記第１段の複数のバケットを通過して流れる前記第１の流体ボリュームを増加させることの両方を行って、前記ロータのトルク量を増大させる、
蒸気タービン。
【請求項１０】
前記第１の流体通路が、第１の通路部分（１２６）と、第２の通路部分（１３０）と、第３の通路部分（１２８）とを含み、前記第１の通路部分が、前記第１の部材を貫通して延び、前記第１の通路部分の第１の端部が、前記段の吐出側と流体連通しかつ前記第１の通路部分の第２の端部が、前記第１の部材の外部表面（１３６）に配置され、前記第２の通路部分が、前記第１の通路部分と前記第３の通路部分との間に流体連通をもたらすように構成された外部導管によって形成され、前記第３の通路部分が、前記外部表面から前記第１の部材を貫通して延びかつ前記第２の流体通路と流体連通する、請求項９記載の蒸気タービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービン内の漏洩を制御するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンは、発電機、圧縮機及びポンプのような設備を駆動するために熱エネルギーを機械エネルギーに変換する。蒸気タービンに供給される熱エネルギーは、蒸気タービン内に送られる高温蒸気の形態になっている。蒸気タービンは、ハウジング又はシェルと、少なくとも１つの加圧セクションとを含み、各加圧セクションは、複数の回転部と複数の固定部とを有する複数の段を含む。
【０００３】
回転構成要素は、ロータ及び複数のバケットを含む。ロータは、加圧セクションを貫通して延び、加圧セクションのシェル部材に隣接して回転可能に支持される。ロータの一部分は、機械にエネルギーを伝達するために該機械に作動可能に連結可能である。複数のバケットは、ロータに固定され、該ロータと共に回転する。
【０００４】
高温蒸気は、少なくとも１つの流体入口通路を通して加圧セクションに流入する。蒸気は、高速度で第１段の複数のブレードに送られる。高速度蒸気が複数のブレードに接触すると、ロータが回転し始めるか又は回転を継続する。蒸気タービンの各連続する段において、同一のタイプの回転が引き起こされるか又は継続される。蒸気タービン内の複数の段を通過し終えた蒸気は、加圧セクションから流出し、蒸気タービンの別の加圧セクションに再び送ることができる。
【０００５】
蒸気の大部分は、上記のように複数の段を通って流れてロータを回転させることによって蒸気タービン内で仕事を行うが、仕事生成プロセスに対する損失となる蒸気の一部分すなわち漏洩蒸気が存在する。漏洩蒸気は、該漏洩蒸気がロータを回転させないので、蒸気タービン内で仕事を行わない。蒸気タービン内でロータを回転させない漏洩蒸気は、ロータトルクの損失を意味する。
【０００６】
漏洩蒸気の流量を減少させるために、シール部材がタービン内で使用される。蒸気タービンのロータトルクは、漏洩蒸気の量を減少させることによって増大させることができる。シール部材の実例は、エンドパッキンヘッドである。１つのエンドパッキンヘッドは一般的に、蒸気タービンの加圧セクションの端部部分近くに配置される。例えば、１つのエンドパッキンヘッドは、第１段の複数のバケットの上流側においてロータの一部分を覆って配置される。
【０００７】
エンドパッキンヘッドは、該エンドパッキンヘッドとロータとの間を第１段の複数のバケットから離れる方向に流れる蒸気量を減少させるように構成される。しかしながら、望ましくないことには無視できないほどの漏洩蒸気量が、ロータとエンドパッキンヘッドとの間を依然として通過する。
【特許文献１】米国特許第６，３６４，６１３号公報
【特許文献２】米国特許第５，３２８，３２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、タービン内で既に仕事を行った蒸気を使用してシール部材とロータとの間を流れる可能性がある蒸気量を減少させて、ロータを回転させるのにより多くの蒸気を使用可能にし、それによって蒸気タービンのロータトルクを増大させることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の例示的な実施形態による、蒸気タービン内で流体を転送するための装置を提供する。蒸気タービンは、ロータに固定された複数のバケットを含む段を有する。ロータは、入口通路から複数のバケットを通過して流れる第１の流体ボリュームに対応して回転するように構成される。本装置は、それを貫通して延びる流体通路を有する部材を含む。流体通路は、蒸気タービンの段の吐出側と流体連通している第１の端部を含む。第１の流体ボリュームの一部分を含む第２の流体ボリュームが、段の吐出側において流体通路内に受けられかつ該流体通路の出口から吐出される。出口は、段の上流側とロータに当接させて配置されたシール部材との間の領域と流体連通している。領域は、段の上流側から第３の漏洩流体ボリュームを受ける。出口から吐出された第２の流体ボリュームは、領域に流入する第３の漏洩流体ボリュームを減少させること及び複数のバケットを通過して流れる第１の流体ボリュームを増加させることの両方を行って、ロータのトルク量を増大させる。
【００１０】
本発明の別の例示的な実施形態による、蒸気タービン内で流体を転送するための装置を提供する。蒸気タービンは、ロータに固定された複数のバケットを含む段を有する。ロータは、入口通路から複数のバケットを通過して流れる第１の流体ボリュームに対応して回転するように構成される。本装置は、第１の部材と第２の部材とを含む。第１の部材は、それを通過して延びる第１の流体通路を含む。第１の流体通路は、蒸気タービンの段の吐出側と流体連通している。第１の流体ボリュームの一部分を含む第２の流体ボリュームが、段の吐出側から第１の流体通路内に受けられる。第２の部材は、それを貫通して延びかつ第1の流体通路と流体連通した第２の流体通路を含む。第２の流体ボリュームは、第１の流体通路から第２の流体通路内に受けられかつ該第２の流体通路の出口から吐出される。出口は、段の上流側とロータに当接させて配置されたシール部材との間の領域と流体連通している。領域は、段の上流側から第３の漏洩流体ボリュームを受ける。出口から吐出された第２の流体ボリュームは、領域に流入する第３の漏洩流体ボリュームを減少させること及び複数のバケットを通過して流れる第１の流体ボリュームを増加させることの両方を行って、ロータのトルク量を増大させる。
【００１１】
本発明の別の例示的な実施形態による蒸気タービンを提供する。本蒸気タービンは、ロータと、複数の段と、第１の部材と、第２の部材とを含む。ロータは、蒸気タービン内に回転可能に受けられる。複数の段は、互いに対面して間隔を置いた関係で配置される。複数の段の各段は、ロータに固定された複数のバケットを含む。複数のバケットの各バケットは、該バケットに固定されかつ隣接するブレードから間隔を置いて配置された少なくとも１つのブレードを含む。ロータは、入口通路からの第１の流体ボリュームが複数の間隔を置いて配置されたブレードに接触しかつ第１の流体ボリュームが第１段の複数のバケットを通って第２段の複数のバケットに向って流れる時に該第１段の複数のバケットの複数の間隔を置いて配置されたブレード間を第１段の吐出側に向かって下流方向に通過することによって回転する。第１段の吐出側は、第１段の複数のバケットと第２段の複数のバケットとの間の区域を形成する。第１の部材は、それを貫通して延びる第1の流体通路を含む。第１の流体通路は、蒸気タービンの第１段の吐出側と流体連通している。第１の流体ボリュームの一部分を含む第２の流体ボリュームが、第１段の吐出側から第１の流体通路内に受けられる。第２の部材は、ロータの一部分の周りに配置される。第２の部材はさらに、それを貫通して延びかつ第1の流体通路と流体連通した第２の流体通路を含む。第２の流体ボリュームは、第１の流体通路から第２の流体通路内に転送されかつ該第２の流体通路の出口から吐出される。出口は、第１段の上流側とロータに当接させて配置されたシール部材との間の領域と流体連通している。領域は、第１段の上流側から第３の漏洩流体ボリュームを受ける。出口から吐出された第２の流体ボリュームは、領域に流入する第３の漏洩流体ボリュームを減少させること及び第１段の複数のバケットを通過して流れる第１の流体ボリュームを増加させることの両方を行って、ロータのトルク量を増大させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本開示は、蒸気タービンのロータトルクを増大させるために蒸気タービンの一部分を通して流体を転送することに関する。より具体的には、本発明の例示的な実施形態は、蒸気タービン内で仕事を行い終えた蒸気の一部分を転送して、蒸気タービン内で仕事を行わなかった漏洩蒸気を減少させてより多くの蒸気が蒸気タービン内で仕事を行うのに使用可能になるようにし、それによって蒸気タービンのロータトルクを増大させることを目的とする。
【００１３】
本明細書で説明する例示的な実施形態では、ある量の蒸気（蒸気ボリューム）が、蒸気タービンの第１段の吐出側から第１段の上流の位置に転送される。蒸気ボリュームは、転送される前に第１段において既に仕事を行っている。転送された蒸気ボリュームは、上流位置に吐出されて上流位置近傍におけるある量の漏洩蒸気（蒸気漏洩ボリューム）を減少させ、この場合、漏洩蒸気は、蒸気タービン内で仕事をしなかったものである。この転送することの利点は、蒸気タービン内で仕事を行い、それによってロータトルクに貢献した蒸気ボリュームが、漏洩蒸気ボリュームを減少させるのに使用される点である。漏洩蒸気ボリュームを減少させることにより、ロータを回転させることによって蒸気タービン内で仕事を行う蒸気ボリュームが増加し、それによって蒸気タービンのロータトルクが増大することになる。
【００１４】
蒸気タービンは、複数の加圧セクションを含む。例えば１つの構成では、蒸気タービンは、高圧（ＨＰ）セクションと、中圧（ＩＰ）又は再熱（ＲＨ）セクションと、低圧（ＬＰ）セクションとを含むことができる。別の構成では、蒸気タービンは、ＨＰセクションと、ＲＨセクションと、ＬＰセクションとを含むことができる。蒸気タービンの構成及び蒸気タービンが機械エネルギーを供給する設備に応じて、蒸気タービンは、加圧セクションの組合せを含むことができる。
【００１５】
蒸気タービンの各加圧セクションは、複数の回転構成要素と、複数の固定構成要素とを含む。各加圧セクションはさらに、互いに対面して間隔を置いた関係になった複数の段を含む。衝動式構成を有する蒸気タービンの場合には、回転構成要素は、ロータと、複数のホイール部材と、複数のバケットとを含む。ロータは、加圧セクションを貫通して延び、少なくとも１つの固定ハウジング又はシェル部材に隣接して回転可能に支持される。加圧セクションの複数の段の各々は、ロータに固定された１つのホイール部材と、ホイール部材に固定された複数のバケットとを含む。ロータに取り付けられたホイール部材及び複数のバケットは一般的に、ロータの一部分の周りに配置された時に、実質的にリング形状の構造を有する。反動（ドラム−ロータ）式構成を有する蒸気タービンでは、複数のバケットは、ホイール部材に固定されずにロータに固定される。バケット及びロータは、シェル部材の内部で回転するように構成される。各段における複数のバケットは、該バケットに固定された複数の間隔を置いて配置されたブレードを含む。
【００１６】
例示的な実施形態では、入口通路からの高温の蒸気又は流体は、第１段の複数のバケットの複数のブレードに接触するように配向される。流体が第１段の複数のバケットの複数のブレードに接触すると、流体は、複数のバケット、ホイール部材及びロータを回転させるか又は回転を継続させる。次に、流体は、第１段の複数のバケットを通って下流方向に第２段に流れる。流体は、連続する複数段を実質的に同様な方式で下流方向に流れ、それによって各段において付加的な量だけロータを回転させる。上流方向は、実質的に下流方向の反対方向である。第１段の吐出区域は、流体が第１段の複数のバケットの複数のブレードと接触することによってロータを回転させた後に、流体が流れ込む第１及び第２段間の区域である。ロータを回転させることによって、流体は蒸気タービン内で仕事を行う。
【００１７】
固定構成要素は、少なくとも１つのハウジング又はシェル部材と、複数のシール部材とを含む。シェル部材は、その中にロータ、ホイール部材、バケット及びシール部材を囲い込むように構成される。シェル部材はまた、それを通して高圧かつ高温で流体を送るように構成される。シェル部材は、互いに結合されて全体として加圧シェル部材を形成する部材片に分割することができる。例えば、シェル部材は、下半分に固定される上半分を含むことができる。上半分及び下半分シェル部材は、互いに固定されて、その内部に他の構成要素が配置される加圧シェル部材を形成する。別の構成では、蒸気タービンは、外側シェル部材内部に配置された内側シェル部材を含むことができる。本明細書では、シェル部材の内部の構成要素を示すために図にはシェル部材の一部分のみを示している。
【００１８】
加圧セクションは、流体を配向して所定の速度及び方向で複数のバケットの複数のブレードに接触させるように構成された固定ガイド部材を含むことができる。衝動式構成を有する蒸気タービンでは、固定ガイド部材は、複数のブレード部材（パーティション）を有するダイアフラム部材であり、この場合には、ブレード部材は、流体を配向して複数のブレードに接触させるように構成される。ダイアフラム部材は一般的に、複数のバケットの上流側において該複数のバケットに近接してロータの一部分を覆って配置された実質的にリング形状の部材である。反動（ドラム−ロータ）式構成を有する蒸気タービンでは、固定ガイド部材は、ブレードキャリヤ内に配置された複数のブレード部材を有するブレードリングとすることができ、この場合には、ブレード部材は、流体を配向して複数のブレードに接触させるように構成される。
【００１９】
シール部材は一般的に、流体が蒸気タービン内で仕事を行うような複数の段を通る方向以外の方向に流体が流れるのを実質的に減少させるために設けられた固定部材である。エンドパッキンヘッドは、シール部材の実施例である。エンドパッキンヘッドは、第１段の上流の位置においてロータの一部分を覆って配置される。エンドパッキンヘッドは、シール部材とロータの周辺部との間の流体の流量を実質的に減少させるように構成された少なくとも１つのシール部材を含む。複数のバケットを通って流れかつロータを回転させることによる仕事を行わない流体は、漏洩流体と考えられる。蒸気タービン内で仕事を行わない漏洩流体は、ロータトルクの損失である。従って、漏洩流体ボリュームを最小化して、より多くの流体が蒸気タービン内でロータを回転させることによって仕事を行うようにすることが望ましい。
【００２０】
さらに、漏洩流体の量を減少させるために、様々なシール部材が、第１段の上流の位置で使用される。蒸気タービンの１つの構成では、漏洩流体は、根元区域を通って流れる可能性がある。根元区域は、第１段の複数のバケットの一部分とダイアフラム部材の一部分との間に位置する。漏洩流体は、ダイアフラム部材の一部分とエンドパッキンヘッドの一部分との間に位置するボウルスロット区域を通って流れる可能性がある。漏洩流体は、第１段とエンドパッキンヘッドとの間でロータに沿った中間スペースを通って流れる可能性がある。シール部材は、漏洩流体の流量を減少させるための１つ又はそれ以上のシール構造形式を含むことができる。
【００２１】
従って、蒸気タービン内で既に仕事を行った流体ボリューム、すなわちリサイクル流体ボリュームを段の吐出側から段の上流の位置に転送して、リサイクル流体ボリュームにより上流位置における漏洩流体ボリュームの流量を減少させることが望ましい。この配置の結果は、より多くの流体が、蒸気タービン内でロータを回転させることによる仕事を行うのに使用可能となり、それによって蒸気タービンのロータトルクが増大することになる。以下の転送経路の例示的な実施形態は第１段において適用しているが、同様な転送経路の構成は、蒸気タービンのあらゆる段において適用することができることを意図している。
【００２２】
次に図１を参照すると、蒸気タービンの加圧セクションの一部分の構成の実施例を示している。蒸気タービン１０は、外側シェル部材１２と、内側シェル部材１４と、ホイール部材１６と、第１段の複数のバケット１８と、ダイアフラム部材２０又はガイド部材と、エンドパッキンヘッド２２と、ロータ２４とを含む。第１段の複数のバケット１８は、該複数バケット１８を通して第２段に向けて流体を配向するように構成された複数の間隔を置いて配置されたブレード２６を含む。図１は断面図であり、従って１つのバッケットの一部分及びバケットに固定されたブレードのみを示している。内側シェル部材１４は、外側シェル部材１２内部に配置される。流体は、少なくとも１つの流体入口通路を通って外側シェル部材１２に流入する。流体は次に、外側シェル部材１２から移行導管２８を通って内側シェル部材１４内に流入し、流路３０に沿って第１段の複数のバケット１８に向って流れる。流体は、流路３０に沿って内側シェル部材１４の一部分とエンドパッキンヘッド２２との間にも流れる。第１段の区域３２は、第１段の複数のバケット１８の直前の区域から該第１段の複数のバケット１８の直後の区域まで延びる。
【００２３】
ダイアフラム部材２０又はガイド部材は、第１段の複数のバケット１８の上流側に配置された固定部材である。ダイアフラム部材２０は、流路３０に沿って第１段の複数のバケット１８の複数の間隔を置いて配置されたブレード２６に向けて流体を送るように構成される。ダイアフラム部材２０は、外側リング３４と、内側リングウェブ３６と、外側リング３４及び内側リングウェブ３６間でダイアフラム部材２０の円周の周りに配置された複数の間隔を置いて配置されたパーティション３８又はブレードとを含む。図１は断面図であり、従って複数のパーティションの１つのパーティションのみを示している。複数のパーティション３８は、それを通って流れる流体を配向して第１段の複数のバケット１８の複数のブレード２６において所定の速度及び方向にするように構成される。
【００２４】
次に図２を参照すると、流体の一部分すなわち漏洩流体は、流路３０から離れる方向に根元シール４０を通り抜けて流路５０に沿って中間スペース４４に向って流れる。根元シール４０は、第１段の複数のバケット１８の一部分とダイアフラム部材２０の一部分との間に配置される。根元シール４０は、流路３０から中間スペース４４内への漏洩流体の流量を実質的に減少させるように構成される。流路３０からの漏洩流体の別の部分は、流路５２に沿ってボウルスロットシール４２を通り抜けて流れる。ボウルスロットシール４２は、ダイアフラム部材２０の一部分とエンドパッキンヘッド２２の一部分との間に配置される。ボウルスロットシール４２は、流路３０から中間スペース４４内への漏洩流体の流量を実質的に減少させるように構成される。さらに、流路５４に沿って中間スペース４４を通って流れる流体を減少させるために、シール部材４６が、ダイアフラム部材２０とロータ２４の一部分との間に配置される。エンドパッキンヘッド２２は、流路５６に沿ったエンドパッキンヘッド２２とロータ２４との間の流体流量を実質的に減少させるように構成された複数のシール部材４８を含む。根元シール４０、ボウルスロットシール４２並びにシール部材４６及び４８は、それを通り抜ける漏洩流体の流量を減少させるための１つ又はそれ以上のシール構造形式を含むことができる。漏洩流体は、流路３０から離れる方向に上記のシール位置を通り抜けて流れる流体の一部分であり、この場合、流体は蒸気タービン内で仕事を行わなかったことになる。
【００２５】
次に図３を参照すると、リサイクル流体をここではシェル部材及びエンドパッキンヘッドである部材を貫通して転送することによって、リサイクル流体ボリュームを第１段の吐出側から第１段の上流の位置に配向する例示的な実施形態を示している。第１段の吐出側からのリサイクル流体ボリュームは、該リサイクル流体が第１段の複数のバケット１８のブレード２６に接触し、それによってロータ２４を回転させたので、蒸気タービン内で既に仕事を行っている。転送経路は、上流位置に吐出されたリサイクル流体ボリュームによって、流路５０及び５２に沿った漏洩流体ボリュームが流路５６に沿ってエンドパッキンヘッド６４とロータ２４との間を流れるのを減少させるように構成される。例示的な実施形態では、転送経路は、リサイクル流体ボリュームが上流位置において漏洩流体ボリュームよりも多量に存在し、それによってエンドパッキンヘッドを通り抜ける漏洩流量を減少させるように構成される。その結果、流路３０から流路５０及び５２に沿って流れる流体がより少なくなると、流路３０内に存在して第１の及び後続段において仕事を行う流体がより多くなり、それによって蒸気タービンのロータトルクが増大する。この例示的な実施形態及び本明細書で説明したリサイクル流体を転送して漏洩流体を減少させる原理は、あらゆる数の漏洩流路を有する別の構成の蒸気タービンにも適用することができる。
【００２６】
例示的な実施形態では、内側シェル部材６０は、第１の流体通路６２を含み、エンドパッキンヘッド６４は、第２の流体通路６６を含む。リサイクル流体は、第１の流体通路６２を通って流れることによって内側シェル部材６０を貫通して流れる。リサイクル流体は、第２の流体通路６６を通って流れることによってエンドパッキンヘッド６４を貫通して流れる。流体通路６２及び６６は、リサイクル流体が第１段の吐出側から第１の流体通路６２を通って第２の流体通路６６内に流入するように構成さる。例示的な実施形態では、第２の流体通路６６は吐出口を含み、リサイクル流体は、この吐出口を通してエンドパッキンヘッドから流出する。吐出口は、第１段の上流側とロータに当接させて配置されたシール部材との間の領域に配置され、この領域は、流体入口通路内には位置していない。非限定的な実施形態では、吐出口は、ロータ２４の周辺部に沿って指向するようにエンドパッキンヘッドからのリサイクル流体を吐出するように構成される。さらに別の例示的な実施形態では、吐出口は、ロータ２４の周辺部に向かわない方向にエンドパッキンヘッドからのリサイクル流体を配向するように構成される。
【００２７】
例示的な実施形態では、第１及び第２の流体通路６２、６６は、それぞれ内側シェル部材６０及びエンドパッキンヘッド６４を貫通する開口とすることができる。別の例示的な実施形態では、第１の流体通路６２は、それを通して流体を転送するために内側シェル部材６０内に配置されたパイプ、スリーブ等のような導管部分を含むことができる。さらに別の例示的な実施形態では、第２の流体通路６６は、それを通してリサイクル流体を転送するためにエンドパッキンヘッド６４内に配置されたパイプ、スリーブ等のような導管部分を含むことができる。さらに別の例示的な実施形態では、第１及び第２の流体通路６２、６６は各々、リサイクル流体を第１の流体通路６２から第２の流体通路６６内に転送するための例えばパイプ、スリーブ等のような移行導管の一部分を含むことができる。他の例示的な実施形態では、第１及び第２の流体通路６２、６６によってリサイクル流体を第１段の吐出側から第１段の上流の位置に転送するために、開口、導管部分及び移行導管の組合せを使用することができる。別の例示的な実施形態では、蒸気タービン加圧セクションは、内側シェル部材をなくして単一のシェル部材を含み、この単一のシェル部材が、第２の流体通路と流体連通した第１の流体通路を含むようにすることができる。
【００２８】
例示的な実施形態では、第１の流体通路６２は、内側シェル部材６０を貫通して延び、開口７０、７２及び７４によって形成される。開口７０は、内側シェル部材６０の表面７６から内側シェル部材６０内に延びる。表面７６は、開口７０が第１段の吐出側からリサイクル流体を受けるように位置決めされる。開口７２は、第１段の上流に配置された表面７８から内側シェル部材６０内に延びる。プラグ部材８０が、表面７８においてリサイクル流体が開口７２から流出するのを防止するために、表面７８に近接して開口７２内部に配置される。開口７４は、表面８２から内側シェル部材６０内に延びる。表面８２は、リサイクル流体が第１段の上流の位置において第１の流体通路６２から吐出されるように位置決めされる。リサイクル流体は、開口７０、７２及び７４を通って流れ、それによって内側シェル部材６０を貫通してリサイクル流体を第１段の吐出側から第１段の上流の位置に転送する。
【００２９】
例示的な実施形態では、第２の流体通路６６は、エンドパッキンヘッド６４を貫通して延び、開口９０及び９２によって形成される。開口９０は、表面９４からエンドパッキンヘッド６４内に延びる。開口９２は、表面９６からエンドパッキンヘッド６４内に延びる。表面９６は、エンドパッキンヘッド６４のシール部材４８の上流側において流路５６に対してリサイクル流体を第２の流体通路６６から吐出するように位置決めされる。リサイクル流体は、内側シェル部材６０の開口７４からエンドパッキンヘッド６４の開口９０内に流入する。リサイクル流体は、第２の流体通路６６の吐出口６７から流出することによってエンドパッキンヘッド６４から流出する。従って、上記の第１の流体通路６２及び第２の流体通路６６は、内側シェル部材６０を貫通してまたエンドパッキンヘッド６４を貫通してリサイクル流体を第１段の吐出側から第１段の上流の位置に転送するように構成される。第１及び第２の流体通路６２、６６は、吐出口６７から吐出されたリサイクル流体ボリュームが流路５０及び５２に沿った漏洩流体の流量を減少させかつロータを回転させる流体ボリュームを増加させ、それによって蒸気タービンのロータトルクを増大させるように構成される。
【００３０】
当然のことながら、第１及び第２の流体通路６２、６６の別の例示的な実施形態は、リサイクル流体ボリュームを上流位置に転送するためのその他の構成を含む。例えば、第１及び第２の流体通路６２、６６は、図示した開口７０、７２、７４、９０及び９２とは異なる角度で配向した開口で形成することができる。さらに別の実施形態では、第１及び第２の流体通路６２、６６は、リサイクル流体ボリュームを上流位置に転送するための異なる数の開口を含むことができる。
【００３１】
例示的な実施形態では、また図３及び図４を参照すると、第１の流体通路６２の一部分内及び第２の流体通路６６の一部分内に、移行導管１００が配置される。移行導管１００は、リサイクル流体を第１の流体通路６２から第２の流体通路６６内に転送するために設けられる。移行導管１００は、流路３０からの流体が第１及び第２の流体通路６２、６６内に流入するのを防止するように構成されたシール部分を含む。例えば、例示的な実施形態では、シール部分の少なくとも１つは、蒸気タービンの運転状態時において第１又は第２の流体通路６２、６６の合せ面との間でゼロ間隙嵌合を有するように構成される。別の例示的な実施形態では、移行導管１００のシール部分の少なくとも１つは、移行導管１００と第１又は第２の流体通路６２、６６との合せ面のかじりが少ない状態で、移行導管を第１及び第２の流体通路６２、６６内に配置しかつ該第１及び第２の流体通路６２、６６から取り外すことができるように構成された表面処理を含む。
【００３２】
例えば、例示的な実施形態では、移行導管１００は、連結部材１０２と、複数のシール部材１０４、１１２と、保持部材１０６とを含む。連結部材１０２は、端部部分１０８及び１１０と、それを貫通して延びる開口１１４とを含む。端部部分１０８は、内側シェル部材６０の開口７４内に受けられるように構成される。端部部分１１０は、エンドパッキンヘッド６４の開口９０内に受けられるように構成される。リサイクル流体は、連結部材１０２の開口１１４を通って流れることによって、開口７４から開口内９０内に流入する。複数のシール部材１０４、１１２は、連結部材１０２の端部部分１０８に近接して配置される。シール部材１０４、１１２は、流路３０からの流体が第１の通路６２内に流入するのを防止するために設けられる。例示的な実施形態では、シール部材１１２の各々の内表面は、連結部材１０２の外表面に当接してシールを形成し、一方、シール部材１０４の各々の外表面は、開口７４の内表面に当接してシールを形成し、またシール部材１０４、１１２は、互いに当接してシールを形成する。保持リング１０６は、開口７４内の実質的固定位置に複数のシール部材１０４、１１２を保持するように構成される。例示的な実施形態では、シール部材１０４、１１２は、蒸気タービンの運転状態時において開口７４の表面及び連結部材１０２の表面との間でゼロ間隙嵌合を有するように構成される。
【００３３】
例示的な実施形態では、端部部分１１０は、エンドパッキンヘッド６４の開口９０の一部分内に受けられるように構成されたシール部分１１６を含む。シール部分１１６は、蒸気タービン運転状態時において、流路３０からの流体が第２の流体通路６６内に流入するのを防止するために、開口９０の内表面との間でゼロ間隙嵌合を有する端部部分１１０の湾曲面である。例示的な実施形態では、シール部分１１６は、該シール部分１１６が第２の流体通路６６内に配置されかつ該第２の通路６６から取り外される時に連結部材１０２と開口９０の内表面との合せ面のかじりを少なくするように、例えばステライト被覆のような表面処理を含む。当然のことながら、別の例示的な実施形態では、端部部分１０８は、表面処理を含むことができ、一方、端部部分１１０は、シール部材を含むことができる。
【００３４】
図５及び図６に示すような別の例示的な実施形態では、シェル部材は、該シェル部材の外部区域に配置されてリサイクル流体を第１段の吐出側から第１段の上流の位置に転送するようになった外部導管を含む。例えば、例示的な実施形態では、シェル部材の第１の通路は、第１の通路部分と、第２の通路部分と、第３の通路部分とを含み、第２の通路部分は、リサイクル流体を第１の通路部分から第３の通路部分内に転送するためのパイプ、スリーブ等のような外部導管によって形成される。当然のことながら、別の実施形態では、シェル部材内には、該シェル部材の外部区域に配置された外部導管と流体連通した状態であらゆる数の開口を配置することができる。
【００３５】
例えば、例示的な実施形態では、内側シェル部材１２４は、その各々が該内側シェル部材１２４を貫通して延びる開口１２６及び１２８を含む。外部導管１３０は、内側シェル部材１２４の外部区域に配置される。開口１２６、１２８及び外部導管１３０は、内側シェル部材１２４を貫通する第１の流体通路１３２を形成する。第１の流体通路１３２は、エンドパッキンヘッド１２５内に配置された第２の流体通路１３３と流体連通するように構成される。外部導管１３０は、リサイクル流体を開口１２６から開口１２８内に転送するように構成される。例えば、例示的な実施形態では、外部導管１３０は、リサイクル流体が開口１２６から開口１２８内に流入するように内側シェル部材１２４に固定されたパイプである。
【００３６】
例示的な実施形態では、開口１２６は、内側シェル部材１２４を貫通して内部表面１３４から外部表面１３６まで延びる。表面１３４は、開口１２６が第１段の吐出側からリサイクル流体を受けるように位置決めされる。開口１２８は、内側シェル部材１２４を貫通して内部表面１３８から外部表面１４０まで延びる。
【００３７】
例示的な実施形態では、外部導管１３０は、リサイクル流体が第１の通路１３２から又は開口１２８から内側シェル部材１２４の外部区域に漏れ出ることがないように、表面１３６、１４０において内側シェル部材１２４に固定される。１つの例示的な実施形態では、外部導管１３０の一部分を内側シェル部材１２４に固定するために、フランジ部材１４２及び１４４が使用される。別の例示的な実施形態では、外部導管１３０の一部分は、内側シェル部材１２４にボルト止め又は溶接することができる。さらに別の例示的な実施形態では、外部導管１３０は、第１又は第２の流体通路１３２、１３３の少なくとも一部分内に配置された移行導管に固定することができる。例示的な実施形態では、外部導管１３０は、リサイクル流体が第１の流体通路１３２から内側シェル部材１２４の外部区域に漏れ出るのを防止するためのガスケット又はＯ−リングのようなシール部材を含む方式で内側シェル部材１２４に対して固定することができる。
【００３８】
例示的な実施形態では、また図５及び図６に示すように、外部導管１３０は、端部部分１４６及び１４８を含む。外部導管１３０の端部部分１４６は、フランジ部材１４２に固定される。外部導管１３０の端部部分１４８は、移行導管１６０に溶接される。例示的な実施形態では、フランジ部材１４２、１４４は、ボルト１５０を用いて内側シェル部材１２４に固定される。別の例示的な実施形態では、フランジ部材１４２、１４４は、ネジによって内側シェル部材１２４又は外部導管１３０に固定することができる。さらに別の例示的な実施形態では、フランジ部材１４２、１４４は、内側シェル部材１２４又は外部導管１３０に溶接することができる。上記のような第１の流体通路１３２及び第２の流体通路１３３は、リサイクル流体を第１段の吐出側から第１段の上流の位置に内側シェル部材１２４及びエンドパッキンヘッド１２５を貫通して転送するように構成される。第１及び第２の流体通路１３２、１３３は、吐出口６７から吐出されたリサイクル流体ボリュームが流路５０及び５２に沿った漏洩流体の流量を減少させかつロータを回転させる流体ボリュームを増加させ、それによって蒸気タービンのロータトルクを増大させるように構成される。
【００３９】
別の例示的な実施形態では、第１及び第２の流体通路１３２、１３３は、内側シェル部材１２４及び／又はエンドパッキンヘッド１２５の一部分内に配置されてリサイクル流体を第１段の吐出側から第１段の上流の位置に転送するようになったパイプ、スリーブ等のようなあらゆる数の開口及び導管部分を含むことができる。当然のことながら、別の例示的な実施形態では、外部導管１３０は、リサイクル流体を内側シェル部材の１つの部分から内側シェル部材の別の部分に転送するための異なる構成を有することができる。
【００４０】
図６に示すような例示的な実施形態では、移行導管１６０は、リサイクル流体を外部導管１３０から内側シェル部材１２４の開口１２８を通してエンドパッキンヘッド１２５内の第２の流体通路１３３内に転送するために設けられる。移行導管１６０は、リサイクル流体が第１の流体通路１３２から内側シェル部材１２４の外部区域に漏れ出るのを防止するように構成されたシール部分を含む。移行導管１６０はさらに、流路３０からの流体が第１又は第２の流体通路１３２、１３３内に流入するのを防止するように構成されたシール部分を含む。例えば、例示的な実施形態では、移行導管１６０のシール部分は、蒸気タービンの運転状態時において第１又は第２の流体通路１３２、１３３の合せ面との間でゼロ間隙嵌合を有するように構成される。別の実施形態では、移行導管１６０のシール部分は、該移行導管１６０と第１又は第２の流体通路１３２、１３３との合せ面のかじりが少ない状態で、移行導管を第１及び第２の流体通路１３２、１３３内に配置しかつ該第１及び第２の流体通路１３２、１３３から取り外すことができるように構成された表面処理を含む。
【００４１】
例えば、例示的な実施形態では、移行導管１６０は、端部部分１６６及び１６８を有する管状部分１６４を含む。管状部分１６４は、外部導管１３０の端部部分１４８から開口１２８を貫通して第２の流体通路１３３の開口１６２内に延びる。リサイクル流体は、管状部分１６４のボアを通って流れることによって、外部導管１３０から開口１６２内に流れる。端部部分１６６の一部分は、フランジ部材１４４の陥凹部分１７０と内側シェル部材１２４の表面１４０との間に固定され、端部部分１６６の別の部分は、外部導管１３０に溶接される。別の例示的な実施形態では、端部部分１６６のような移行導管１６０の一部分は、フランジ部材１４４に対して溶接するか又はネジ結合することができる。さらに、リサイクル流体が第１の流体通路１３２から内側シェル部材１２４の外部区域に漏れ出るのを防止するために、外部導管１３０の一部分、移行導管１６０及び内側シェル部材１２４間でガスケット又はＯ−リングのようなシール部材を使用することができる。
【００４２】
例示的な実施形態では、端部部分１６８は、エンドパッキンヘッド１２５の開口１６２の一部分内に受けられるように構成されたシール部分１６９を含む。シール部分１６９は、蒸気タービンの運転状態時において開口１６２の内表面との間でゼロ間隙嵌合を有する湾曲面である。別の例示的な実施形態では、シール部分１６９は、移行導管１６０が第２の流体通路１３３内に配置され又は該第２の流体通路１３３から取り外される時に移行導管１６０と開口１６２の内表面との合せ面のかじりを少なくするような例えばステライト被覆のような表面処理を含む。当然のことながら、別の例示的な実施形態では、移行導管１６０は、端部部分１６８がシール部材を含み、また端部部分１６６が表面処理を含むように構成することができる。さらに別の例示的な実施形態では、１つの移行導管は、外部導管の一部分から第１の流体通路の第３の通路部分内に延びることができ、一方、別の移行導管は、第１の流体通路の第３の通路部分から第２の流体通路内に延びることができる。
【００４３】
次に図７を参照すると、吐出口１８２を含むエンドパッキンヘッド１８０の例示的な実施形態を示している。吐出口１８２は、エンドパッキンヘッド１８０から出るリサイクル流体をロータ２４の周辺部に直接的に指向しない方向に転送するために設けられる。別の例示的な実施形態では、吐出口１８２は、図３及び図５に示した吐出口６７の代わりに使用される。エンドパッキンヘッドから出るリサイクル流体を、該リサイクル流体がロータの周辺部に指向しないように転送することは、リサイクル流体によって引き起こされる可能性があるロータの劣化を最小化するのに望ましいものとなる。例えば、また幾つかの条件下では、ロータを指向するリサイクル流体は、ロータの非対称な加熱又は冷却、変形、振動等の原因となる可能性がある。
【００４４】
例えば、例示的な実施形態では、エンドパッキンヘッド１８０は、開口１８６、１８８及び１９０によって形成された第２の流体通路１８４を含む。この実施形態では、開口１８６及び１８８は、図５における第２の流体通路１３３の開口１６２及び９２と実質的に同様に位置決めしかつ構成することができる。例示的な実施形態では、吐出口１８２は、少なくとも１つの開口１９０とプラグ部材１９２とを含む。開口１９０は、表面１９４からエンドパッキンヘッド１８０内に延びる。開口１９０は、リサイクル流体が開口１８６、１８８及び１９０を通って流れることによってエンドパッキンヘッド１８０を貫通して流れるように、開口１８８と交差した状態でエンドパッキンヘッド１８０内に延びる。別の例示的な実施形態では、開口１９０は、表面１９４と出会う時には表面１９４からエンドパッキンヘッド１８０内に延びた円周溝になっている。
【００４５】
プラグ部材１９６は、エンドパッキンヘッド１８０の表面１９８に近接して開口１８８内部に配置される。プラグ部材１９６は、リサイクル流体の流れが表面１９８における開口１８８を通ってエンドパッキンヘッド１８０から流出するのを防止し、従って流体が開口１８８から開口１９０内に流入するように構成される。プラグ部材１９２は、表面１９４に近接して開口１９０内部に配置される。例示的な実施形態では、プラグ部材１９２は、それを貫通して延びる少なくとも１つの開口２００を含み、リサイクル流体は、開口２００を通って開口１９０から流れることによってエンドパッキンヘッド１８０から吐出されるようになる。開口２００は、該開口２００を通してエンドパッキンヘッド１８０から吐出されたリサイクル流体がロータ２４の周辺部に直接流れないように位置決めされかつ構成される。
【００４６】
別の例示的な実施形態では、円形溝状の開口１９０内部に配置されたリング形状のプラグ部材１９２を貫通して延びる複数の開口２００は、該リング形状プラグ部材１９２の円周の周りに間隔を置いて配置される。複数の間隔を置いて配置された開口２００は、ロータ２４の周辺部の周りにより均一な分布のリサイクル流体を供給するのに望ましいものとなり、また例えばリサイクル流体がロータ２４を劣化させる可能性がある場合に使用することができる。別の例示的な実施形態では、図３のエンドパッキンヘッド６４及び図５のエンドパッキンヘッド１２５は、吐出口６７に代えて図７の吐出口１８２と実質的に同様な吐出口を使用するように変更することができる。
【００４７】
リサイクル流体ボリュームを第１段の吐出側から第１段の上流の位置に転送する上記の例示的な実施形態を採用することによって、漏洩流体ボリュームが減少しかつより多くの流体がロータの回転に使用可能になり、それによって蒸気タービンのロータトルクが増大する。リサイクル流体を使用することは、該リサイクル流体がロータを回転させる形態で仕事を行うことによって蒸気タービンの出力に既に貢献し終わっているので有利である。
【００４８】
上記の例示的な実施形態は、リサイクル流体を第１段の吐出側から第１段の上流の位置に転送するために、シェル部材が１つの流体通路を有しまたエンドパッキンヘッドが１つの流体通路を有するものについて説明した。別の例示的な実施形態は、シェル部材及びエンドパッキンヘッドが各々、リサイクル流体を第１段の吐出側から第１段の上流の位置に転送するための複数の円周方向に間隔を置いて配置された流体通路を有するような構成を含むことに留意されたい。シェル部材及びエンドパッキンヘッドにおける複数の間隔を置いて配置された流体通路は、より多量のリサイクル流体ボリュームを第１段の上流の位置に供給することができる。さらに、シェル部材及びエンドパッキンヘッドにおける複数の間隔を置いて配置された流体通路は、シェル部材及びエンドパッキンヘッドを貫通してより均一な分布のリサイクル流体を供給することができる。
【００４９】
部材内の複数の間隔を置いて配置された流体通路は、単一の流体通路によって部材を貫通してリサイクル流体を転送する場合にリサイクル流体が部材に与える可能性がある劣化を最小化するのに望ましいものとなる。例えば、高温、高圧及び／又は高流量を有するリサイクル流体は、それを通してリサイクル流体を転送する部材に対して非対称な加熱又は冷却、変形、振動等のような望ましくない影響を与える可能性がある。従って、例えば、非限定的な実施形態では、２つの組の流体通路が、シェル部材及びエンドパッキンヘッドの各々内に円周方向に１８０°の間隔を置いて配置される。さらに別の実施形態では、４つの組の流体通路が、シェル部材及びエンドパッキンヘッドの各々内に円周方向に９０°の間隔を置いて配置される。
【００５０】
加えて、蒸気タービン内の特定の位置からのリサイクル流体は、リサイクル流体が蒸気タービン内で行った仕事量に対応する該リサイクル流体の状態に基づいて転送するように選択することができる。例えば、リサイクル流体が行った仕事量は、蒸気タービン内の特定の段におけるリサイクル流体の状態から決定することができる。リサイクル流体の状態は、そのエネルギーレベル、エンタルピー（ＢＴＵ／ｌｂｍ）、温度（Ｆ°）及び圧力（ＰＳＩ）に関して定義することができる。流路３０において第１段の直前で蒸気タービンに供給された流体は、リサイクル流体よりも高い圧力及び温度を有し、従って流路３０内の流体は、リサイクル流体に比較してより高いエネルギーレベルにある点に留意されたい。第１段を通って流れかつ仕事を行ったリサイクル流体は、より低い圧力及び温度まで膨張し終わっており、従ってより低いエネルギーレベルにある。いずれかの特定の段の吐出側からのリサイクル流体は、リサイクル流体の状態に基づいて選択し、蒸気タービン内での漏洩流体の量を最小化しかつ蒸気タービン内で仕事を行う流体ボリュームを増加させ、それによって蒸気タービンのロータトルクを増大させるように、段の上流の位置に転送することができる。
【００５１】
次に図８を参照すると、別の例示的な実施形態では、固定ガイド部材又は部材は、リサイクル流体を第１段の吐出側から第１段の上流の位置に転送するように構成することができる。例示的な実施形態では、固定部材は、それを貫通して延びてリサイクル流体を第１段の吐出側から第１段の上流の位置に転送するようになった流体通路２１２を含むダイアフラム部材２１０である。例示的な実施形態では、ダイアフラム部材２１０は、外側リング２１４と、内側リングウェブ２１６と、複数のパーティション２１８又はブレード部材とを含む。図８はダイアフラム部材２１０の断面図であるので、１つのパーティションのみを示している。
【００５２】
例示的な実施形態では、流体通路２１２は、開口２２０、２２２、２２４及び２２６によって形成される。開口２２０は、外側リング２１４を貫通して表面２２８から表面２３０まで延びる。表面２２８は、開口２２０が第１段の吐出側からリサイクル流体を受けることができるように、ダイアフラム部材２１０の外側リング２１４の一部分上に位置決めされる。開口２２２は、表面２３２から内側リングウェブ２１６内に延び、複数のパーティション２１８の１つを貫通して延び、かつ次に外側リング２１４内で開口２２０と交差する。別の実施形態では、流体通路２１２は、複数のパーティションの１つよりも多くを貫通して延びることができる。開口２２４は、表面２３４から内側リングウェブ２１６内に延び、開口２２２と交差する。開口２２６は、表面２３６において内側リングウェブ２１６内に延び、開口２２４と交差する。表面２３６は、リサイクル流体が第１段の上流の位置において開口２２６の吐出口を通ってダイアフラム部材２１０から流出するように位置決めされる。通路２１２は、吐出口から吐出されたリサイクル流体ボリュームが流路５０及び５２に沿った漏洩流体の流量を減少させかつロータを回転させる流体ボリュームを増加させ、それによって蒸気タービンのロータトルクを増大させるように構成される。
【００５３】
プラグ部材２３８は、流路３０からの流体が表面２３０における開口２２０内に流入するのを防止するために、表面２３０に近接して開口２２０内部に配置される。プラグ部材２４０は、流路５０からの流体が表面２３２における開口２２２内に流入するのを防止するために、表面２３２に近接して開口２２２内部に配置される。プラグ部材２４２は、流路３０からの流体が表面２３４における開口２２４内に流入するのを防止するために、表面２３４に近接して開口２２４内部に配置される。リサイクル流体は、開口２２０、２２２、２２４及び２２６を通って流れることによって、ダイアフラム部材２１０を貫通して流れる。
【００５４】
別の例示的な実施形態では、流体通路２１２は、ダイアフラム部材２１０を貫通してリサイクル流体を転送するためのパイプのような導管部分を含むことができる。さらに別の実施形態では、流体通路２１２は、リサイクル流体を第１段の吐出側から第１段の上流の位置に転送するための開口、パイプ、スリーブ又はその組合せを含むことができる。別の例示的な実施形態では、吐出口は、図７におけるエンドパッキンヘッド１８０の吐出口１８２と同様に、リサイクル流体がロータの周辺部を直接的に指向しない方向に流体通路から吐出されるように構成される。また、さらに別の例示的な実施形態は、固定ガイド部材は、リサイクル流体を上流位置に転送するために、別の部材内に配置された第２の流体通路と流体連通した第１の流体通路を含むことができる。当然のことながら、反動式（ドラム−ロータ）構成を有する蒸気タービンでは、固定ガイド部材は、複数のブレード部材を有するブレードキャリヤとし、ガイド部材が、リサイクル流体を第１段の吐出側から第１段の上流の位置に転送するための流体通路を含むようにすることができる。
【００５５】
別の例示的な実施形態では、複数の間隔を置いて配置された流体通路が、リサイクル流体を第１段の吐出側から第１段の上流の位置に転送するために、例えばダイアフラム部材のような固定ガイド部材内で該ガイド部材の円周方向の周りに配置される。ガイド部材内に配置された複数の間隔を置いて配置された流体通路を有することは、ガイド部材を貫通して流れるリサイクル流体のより均一な分布にとって望ましいものとなる。ガイド部材内の複数の間隔を置いて配置された流体通路は、単一の通路によってガイド部材を貫通して流れる場合にリサイクル流体が該ガイド部材に対して与える可能性がある望ましくない影響を最小化するのに望ましいものとなる。
【００５６】
さらに別の例示的な実施形態では、エンドパッキンヘッド又はシール部材は、固定ガイド部材と一体形であり、エンドパッキンヘッドは、ロータの一部分の周りに配置される。ガイド部材は、それを貫通してリサイクル流体を第１段の吐出側から第１段の上流の位置に転送するための流体通路を含む。リサイクル流体は、上流位置において流体通路の吐出口を通してガイド部材から流出する。別の例示的な実施形態では、吐出口は、リサイクル流体が図７におけるエンドパッキンヘッド１８０の吐出口１８２と同様に、ロータの周辺部を直接的に指向しない方向に流体通路から吐出されるように構成される。
【００５７】
さらに別の例示的な実施形態では、シェル部材は、ガイド部材を貫通してリサイクル流体を転送するのに代えて、リサイクル流体を第１段の吐出側から第１段の上流の位置に転送するように構成することができる。シェル部材は、それを貫通してリサイクル流体を第１段の吐出側から第１段の上流の位置に転送するための流体通路を含む。リサイクル流体は、上流位置において流体通路の吐出口を通ってシェル部材から流出する。さらに別の例示的な実施形態では、流体通路は、シェル部材の外部区域に配置された通路部分を含むことができる。別の例示的な実施形態では、吐出口は、リサイクル流体が図７におけるエンドパッキンヘッド１８０の吐出口１８２と同様に、ロータの周辺部を直接的に指向しない方向に流体通路から吐出されるように構成される。
【００５８】
さらに別の例示的な実施形態では、エンドパッキンヘッド又はシール部材は、シェル部材と一体形であり、エンドパッキンヘッドは、ロータの一部分の周りに配置される。シェル部材は、それを貫通してリサイクル流体を第１段の吐出側から第１段の上流の位置に転送するための流体通路を含む。リサイクル流体は、上流位置において流体通路の吐出口を通ってシェル部材から流出する。別の例示的な実施形態では、吐出口は、リサイクル流体が図７におけるエンドパッキンヘッド１８０の吐出口１８２と同様に、ロータの周辺部を直接的に指向しない方向に流体通路から吐出されるように構成される。
【００５９】
本明細書で開示した、リサイクル蒸気ボリュームを転送して漏洩蒸気ボリュームを減少させること及びロータを回転させるのに使用可能な蒸気ボリュームを増加させることの両方を行う例示的な実施形態は、蒸気タービンのロータトルクを増大させる他の方法に優る大きな利点をもたらす。リサイクル蒸気ボリュームを使用してロータトルクを増加させることは、リサイクル蒸気が蒸気タービン内でロータを回転させることによって既に仕事を行い終えているので、蒸気タービン内で仕事を行っていない漏洩蒸気のような蒸気と比較して有利である。
【００６０】
例示的な実施形態に関して本発明を説明したが、様々な変更は本発明の技術的範囲から逸脱することなく本発明の要素と置き換えることができる均等物となることになることは、当業者には分かるであろう。さらに、特定の状況に適合させるために本発明の技術的範囲から逸脱することなく本発明の教示に対して多くの変更を加えることができる。従って、本発明は、本発明を実施するために開示した実施形態に限定されるものではなく、本発明は、意図した特許請求の範囲の技術的範囲に属するとして全ての実施形態を包含することを意図している。さらに、第１の、第２の等の用語の使用は、何らかの重要度の順位を示すものではなく、むしろ第１の、第２の等の用語は、１つの要素を他の要素から区別するために使用する。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】蒸気タービンの加圧セクションの一部分の断面図。
【図２】加圧セクション内部の流体流路を示す、図１の加圧セクションの一部分の拡大断面図。
【図３】本発明の例示的な実施形態による、図１の加圧セクション内で流体の一部分を転送するための第１の流体通路及び第２の流体通路を示す断面図。
【図４】図３の蒸気タービン内で使用した移行導管の拡大図。
【図５】本発明の別の例示的な実施形態による、図１の加圧セクション内で流体の一部分を転送するためにシェル部材の外部部分に配置された流体通路を示す断面図。
【図６】図５の蒸気タービン内で使用した移行導管の拡大図。
【図７】本発明の別の例示的な実施形態による吐出口を有するエンドパッキンヘッドの拡大図。
【図８】本発明の別の例示的な実施形態による、図１の加圧セクション内で流体の一部分を転送するために固定ガイド部材内に配置された流体通路を示す断面図。
【符号の説明】
【００６２】
１０  蒸気タービン
１２  外側シェル部材
１４  内側シェル部材
１６  ホイール部材
１８  第１段の複数のバケット
２０  ダイアフラム部材
２２  エンドパッキンヘッド
２４  ロータ
２６  複数の間隔を置いて配置されたブレード
２８  移行導管
３０  流路
３２  第１段の区域
３４  外側リング
３６  内側リングウェブ
３８  複数の間隔を置いて配置されたパーティション
４０  根元シール
４２  ボウルスロットシール
４４  中間スペース
４６  シール部材
４８  複数のシール部材
５０  流路
５２  流路
５４  流路
５６  流路
６０  内側シェル部材
６２  第１の流体通路
６４  エンドパッキンヘッド
６６  第２の流体通路
６７  吐出口
７０、７２、７４  開口
７６  表面
７８  表面
８０  プラグ部材
８２  表面
９０、９２  開口
９４  表面
９６  表面
１００  移行導管
１０２  連結部材
１０４、１１２  複数のシール部材
１０６  保持部材
１０８、１１０  端部部分
１１４  開口
１１６  シール部分
１２４  内側シェル部材
１２５  エンドパッキンヘッド
１２６、１２８  開口
１３０  外部導管
１３２  第１の流体通路
１３３  第２の流体通路
１３４  内部表面
１３６  外部表面
１３８  内部表面
１４０  外部表面
１４２、１４４  フランジ部材
１４６、１４８  端部部分
１５０  ボルト
１６０  移行導管
１６２  開口
１６４  管状部分
１６６、１６８  端部部分
１６６  端部部分の一部分
１６９  シール部分
１７０  陥凹部分
１８０  エンドパッキンヘッド
１８２  吐出口
１８４  第２の流体通路
１８６、１８８、１９０  開口１８６、１８８及び１９０によって形成された第2の流体通路
１９２  プラグ部材
１９４  表面
１９６  プラグ部材
１９８  表面
２００  開口
２１０  ダイアフラム部材
２１２  流体通路
２１４  外側リング
２１６  内側リングウェブ
２１８  複数のパーティション
２２０、２２２、２２４、２２６  開口
２２８  表面
２３０  表面
２３２  表面
２３４  表面
２３６  表面
２３８  プラグ部材
２４０  プラグ部材
２４２  プラグ部材
【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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