(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気タービン（１０）を備えるシステムであって、
前記蒸気タービン（１０）が、
外側ケーシング（２２）と、
前記外側ケーシング（２２）内に配置され、水平方向に軸方向に上部内側ケーシング部（２４）と下部内側ケーシング（１２）に分割された内側ケーシング（１２）と、
前記内側ケーシング（１２）内に配置された衝動段（４０）であって、前記内側ケーシング（１２）が、前記衝動段（４０）に流体の全周噴射を提供するように構成されている、衝動段（４０）と、
複数の翼を含む少なくとも１つの反動段（４２）であって、前記内側ケーシング（１２）内に一体化されており、それによって前記外側ケーシング（２２）にかかる圧力が制限される、少なくとも１つの反動段（４２）と、
を備え、
前記内側ケーシング（１２）が、前記蒸気タービン（１０）の運転中に発生する軸力に応じた、前記外側ケーシング（２２）部に対する前記内側ケーシング（１２）の移動を阻止するために、前記外部ケーシング部の一部と境界面で接するリテーナ（５８）を備え、
前記リテーナ（５８）が、前記上部内側ケーシング（１２）の、第１外面の周りで、前記蒸気タービン（１０）の回転軸に対して円周方向に部分的にのみ延びる上部リテーナ部（６４）と、前記下部内側ケーシング部（２６）の、第２外面の周りで、前記回転軸に対して円周方向に部分的にのみ延びる下部リテーナ部（６６）とを備え、
前記上部リテーナ部（６４）と前記下部リテーナ部（６６）は、回転軸に対して同一軸方向位置に位置し、
前記上部リテーナ部（６４）と前記下部リテーナ部（６６）により、前記外部ケーシングと前記内側ケーシングとの間の同一軸方向位置に、回転軸に対して円周方向に延びるギャップが形成される、
システム。
【請求項２】
前記衝動段（４０）が、前記少なくとも１つの反動段（４２）の上流にある前記内側ケーシング（１２）内に配置されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記内側ケーシング（１２）が、上部内側ケーシング（１２）及び下部内側ケーシング部（２６）を通る流体流路（５０）を画成する複数の蒸気ダクト（４８）を備えており、流体流路（５０）が、流体流路（５０）を介して、流体の全周噴射を衝動段（４０）に提供するように構成されている、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記内側ケーシング（１２）が、水平方向に軸方向に分割されたフランジ（８８）を備え、前記上部内側ケーシング部（２４）が、上フランジ部（７６）を備え、前記下部内側ケーシング部（２６）が、下フランジ部（８２）を備え、前記上フランジ部（７６）及び前記下フランジ部（８２）が、前記フランジを形成している、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項５】
前記複数の蒸気ダクト（４８）のうち、少なくとも１つの蒸気ダクトが、前記上部内側ケーシング部（２４）内に配置された上部蒸気ダクト部（１１２，１１４）と、前記下部内側ケーシング部（２６）内に配置された下部蒸気ダクト部（１１６，１１８）とを含み、前記上部蒸気ダクト部（１１２，１１４）及び前記下部蒸気ダクト部（１１６，１１８）が、封止境界面（１２６）を通る流体の漏れを防止するために前記上フランジ部（７６）と前記下フランジ部（８２）との間に封止境界面（１２６）を形成し、前記封止境界面（１２６）が、前記上部蒸気ダクト部（１１２，１１４）と前記下部蒸気ダクト部（１１６，１１８）との間に配置された環状封止部（１２８）を備えている、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６】
蒸気タービン（１０）の外側ケーシング（２２）内に配置されるように構成された蒸気タービン用内側ケーシング（１２）を備えるシステムであって、前記蒸気タービン用内側ケーシング（１２）が、水平方向に軸方向に分割され、上フランジ部（７６）を有する上部内側ケーシング部（２４）と、下フランジ部（８２）を有する下部内側ケーシング部（２６）とに分割され、水平分割されたフランジを形成する前記上フランジ部（７６）及び下フランジ部（８２）が、衝動段（４０）の周りに配置され、かつ前記衝動段（４０）に流体の全周噴射を提供するように構成されており、前記蒸気タービン用内側ケーシング（１２）が、複数の翼を有する少なくとも１つの反動段（４２）と一体化され、前記複数の翼を有する少なくとも１つの反動段（４２）の周りに配置されるように構成され、それによって、前記外側ケーシング（２２）にかかる圧力が制限され、
前記内側ケーシング（１２）が、前記蒸気タービン（１０）の運転中に発生する軸力に応じた、前記外側ケーシング（２２）部に対する前記内側ケーシング（１２）の移動を阻止するために、前記外部ケーシング部の一部と境界面で接するリテーナ（５８）を備え、
前記リテーナ（５８）が、前記上部内側ケーシング（１２）の、第１外面の周りで、前記蒸気タービン（１０）の回転軸に対して円周方向に部分的にのみ延びる上部リテーナ部（６４）と、前記下部内側ケーシング部（２６）の、第２外面の周りで、前記回転軸に対して円周方向に部分的にのみ延びる下部リテーナ部（６６）とを備え、
前記上部リテーナ部（６４）と前記下部リテーナ部（６６）は、回転軸に対して同一軸方向位置に位置し、
前記上部リテーナ部（６４）と前記下部リテーナ部（６６）により、前記外部ケーシングと前記内側ケーシングとの間の同一軸方向位置に、回転軸に対して円周方向に延びるギャップが形成される、
システム。
【請求項７】
前記蒸気タービン用内側ケーシング（１２）が、前記少なくとも１つの反動段（４２）の位置の上流にある前記衝動段（４０）の周りに配置されるように構成されている、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記蒸気タービン用内側ケーシング（１２）が、前記上部内側ケーシング部（２４）及び前記下部内側ケーシング部（２６）を通る流体流路を画成する複数の蒸気ダクトを備え、前記流体流路が、該流体流路を介して前記衝動段（４０）に流体の全周噴射を提供するように構成されている、請求項６又は請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
蒸気タービン（１０）を備えるシステムであって、
前記蒸気タービン（１０）が、
外側ケーシング（２２）と、
前記外側ケーシング（２２）内に配置され、水平方向に分割された内側ケーシング（１２）とを備え、
前記水平方向に分割された内側ケーシング（１２）が、
上フランジ部（７６）を有する上部内側ケーシング部（２４）と、
下フランジ部（８２）を有する下部内側ケーシング部（２６）とを備え、
前記上フランジ部（７６）及び前記下フランジ部（８２）が、水平分割されたフランジを形成し、
前記水平方向に分割された内側ケーシング（１２）が、さらに、前記上部内側ケーシング部（２４）及び前記下部内側ケーシング部（２６）を通る流体流路を形成する複数の蒸気ダクトを備え、前記流体流路が、該流体流路を介して前記衝動段（４０）に流体の全周噴射を提供するように構成され、少なくとも１つの蒸気ダクトが、前記上部内側ケーシング部（２４）内に配置された上部蒸気ダクト部（１１２，１１４）と、下部内側ケーシング部（２６）内に配置された下部蒸気ダクト部（１１６，１１８）とを備え、前記上部蒸気ダクト部（１１２，１１４）及び前記下部蒸気ダクト部（１１６，１１８）は、封止境界面（１２６）を通る流体の漏れを防止するために、前記上フランジ部（７６）と前記下フランジ部（８２）との間に封止境界面（１２６）を形成し、前記封止境界面（１２６）が、前記上部蒸気ダクト部（１１２，１１４）及び前記下部蒸気ダクト部（１１６，１１８）の間に配置された環状封止部（１２８）と、前記上部蒸気ダクト部（１１２，１１４）及び前記下部蒸気ダクト部（１１６，１１８）に対する、環状封止部（１２８）の回転を防止するために、前記環状封止部（１２８）の一部を貫通して配置された回転防止機構（１３６）とを備え、
前記内側ケーシング（１２）が、前記蒸気タービン（１０）の運転中に発生する軸力に応じた、前記外側ケーシング（２２）部に対する前記内側ケーシング（１２）の移動を阻止するために、前記外部ケーシング部の一部と境界面で接するリテーナ（５８）を備え、
前記リテーナ（５８）が、前記上部内側ケーシング（１２）の、第１外面の周りで、前記蒸気タービン（１０）の回転軸に対して円周方向に部分的にのみ延びる上部リテーナ部（６４）と、前記下部内側ケーシング部（２６）の、第２外面の周りで、前記回転軸に対して円周方向に部分的にのみ延びる下部リテーナ部（６６）とを備え、
前記上部リテーナ部（６４）と前記下部リテーナ部（６６）は、回転軸に対して同一軸方向位置に位置し、
前記上部リテーナ部（６４）と前記下部リテーナ部（６６）により、前記外部ケーシングと前記内側ケーシングとの間の同一軸方向位置に、回転軸に対して円周方向に延びるギャップが形成される、
システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される主題は、蒸気タービンエンジンに関し、より具体的には、蒸気タービンエンジンの内側ケーシングに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特定の用途では、蒸気タービンは、設置中に組み立てられるよう設計された種々の部分を含む場合がある。例えば、各蒸気タービンは、外側ケーシングと、外側ケーシング内に配置された内側ケーシングとを含む場合がある。また、蒸気タービンは、複数の反動段を含む反動ドラムを含んでもよい。反動ドラムは、内側ケーシングと一体化されていてもよいし、分離されていてもよい。内側ケーシングは、衝動段に対する蒸気の部分周噴射ベルト又は全周噴射ベルトであってもよい。これら多数の部品の組み立てには、費用がかかる。さらに、これら多数の部品の組み立ては、蒸気タービン全体の封止効果を制限することとなり得る（例えば、バランスドラム封止部径及び蒸気回収ドラム封止部径が制限される）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】欧州特許出願公開第２０７８８２１号公報
【発明の概要】
【０００４】
出願当初の特許請求の範囲に記載された発明の範囲に相当する特定の実施形態を以下に要約する。これらの実施形態は、特許請求される発明の範囲を限定するものではなく、これらの実施形態は、本発明の可能な形態の簡単な概要を提供することのみを意図している。実際、本発明は、以下に記載した実施例と同様でもよいし、異なってもよい、様々な形態を包含することができる。
【０００５】
第１実施形態によれば、システムは、蒸気タービンを含む。蒸気タービンは、外側ケーシングと、外側ケーシング内に配置された内側ケーシングとを含む。内側ケーシングが、水平方向に軸方向に分割され、上部内側ケーシングと下部内側ケーシングとに分かれている。蒸気タービンは、また、内側ケーシング内に配置された衝動段を含み、内側ケーシングは、衝動段に流体の全周噴射を提供するように構成されている。この蒸気タービンは、さらに、複数の翼を有する少なくとも１つの反動段を含む。この少なくとも１つの反動段は、内側ケーシング内に一体化されている。
【０００６】
第２実施形態によれば、システムは、蒸気タービンの外側ケーシング内に配置されるように構成された蒸気タービン用内側ケーシングを備えている。蒸気タービン用内側ケーシングは、水平方向に軸方向に分割され、上フランジ部を有する上部内側ケーシングと、下フランジ部を有する下部内側ケーシングとに分けられている。上フランジ部及び下フランジ部は、水平分割されたフランジを形成している。蒸気タービン用内側ケーシングは、衝動段の周りに配置され、かつ衝動段に流体の全周噴射を提供するように構成されている。蒸気タービン用内側ケーシングは、また、複数の翼を有する少なくとも１つの反動段と一体化され、複数の翼を有する少なくとも１つの反動段の周りに配置されるように構成されている。
【０００７】
内側ケーシングは、より高い温度及び熱応力に耐える材料で実現することができる。一方、外側ケーシングは、内側ケーシングに対して、より安価な材料を用いて実現することができる。この解決策は、構造物全体の熱効率を最適化し、かつ製造コストを低減できる。
【０００８】
内側ケーシングと外側ケーシングとの間に、内側ケーシングの膨張を容易にするためのギャップを維持することができる。
【０００９】
内側ケーシング及び外側ケーシングは、接続手段、例えばリテーナ又は封止部リングによって相互接続することができる。内側ケーシングは、流動方向に対して上流に配置されている。
【００１０】
第３実施形態によれば、システムは、蒸気タービンを含む。蒸気タービンは、外側ケーシングと、外側ケーシング内に配置され、水平方向に分割された内側ケーシングを含む。水平方向に分割された内側ケーシングは、上フランジ部を有する上部内側ケーシングと、下フランジ部を有する下部内側ケーシングとを含む。上フランジ部及び下フランジ部は、水平分割されたフランジを形成している。水平方向に分割された内側ケーシングは、また、上部内側ケーシング及び下部内側ケーシングを通る流体流路を形成する複数の蒸気ダクトを備えている。流体流路は、この流体流路を介して衝動段に流体の全周噴射を提供するように構成されている。少なくとも１つの蒸気ダクトは、上部内側ケーシング部内に配置された上部蒸気ダクト部と、下部内側ケーシング部内に配置された下部蒸気ダクト部とを備えている。上部蒸気ダクト部及び下部蒸気ダクト部は、封止境界面を通る流体の漏れを防止するために、上フランジ部と下フランジ部との間に封止境界面を形成する。封止境界面は、上部蒸気ダクト部と下部蒸気ダクト部との間に配置された環状封止部と、上部蒸気ダクト部及び下部蒸気ダクト部に対する、環状封止部の回転を防止するために、環状封止部の一部を貫通して配置された回転防止機構とを備えている。
【００１１】
本発明の、これらの特徴及び他の特徴、態様、並びに利点は、以下の詳細な説明を、添付図面を参照して読めば、より良く理解できるであろう。添付の図面では、図面全体を通して、同様の符号は同様の部分を表している
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】水平方向に分割された内側ケーシングを有する蒸気タービンエンジンの一部の、一実施形態の断面側面図である。
【図２】図１の、水平方向に分割された内側ケーシングの実施形態の斜視図である。
【図３】図２の、水平方向に分割された内側ケーシングの実施形態の上面図である。
【図４】図２の、水平方向に分割された内側ケーシングの実施形態の底面図である。
【図５】内側ケーシング内に配置された蒸気ダクトを示す、図２の線５−５に沿った、水平方向に分割された内側ケーシングの実施形態の断面図である。
【図６】複数の蒸気ダクトのうち、１つの上部ダクト部と下部ダクト部との間の封止境界面を示す、図５の線６−６内の、水平方向に分割された内側ケーシングの実施形態の部分断面図である。
【図７】環状封止部と回転防止機構とを有する、水平方向に分割された内側ケーシングの、下部に配置された封止境界面の一実施形態の部分斜視上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の、１以上の特定の実施形態について、以下に説明する。これらの実施形態を簡潔に説明するために、実際の実施態様の、すべての特徴が本明細書で説明されない場合がある。いかなる工学又は設計プロジェクトにおける、いかなるそのような実際の実施態様の開発においても、開発者特有の目標を達成するために、多数の実施態様特有の決定がなされなければならないことを理解されたい。開発者特有の目標は、例えば、ある実施形態と他の実施形態とでは変わり得る、システム関連及びビジネス関連の制約の遵守である。さらに、こうした開発努力は、複雑で時間がかかる可能性があるが、それでも、本開示の利益を有する当業者の、設計、作製、及び製造という日常的な取り組みであろうことを理解されたい。
【００１４】
本発明の様々な実施形態の要素を紹介する際、単数の表現は、その要素が１以上あることを意味するものとする。「備える」、「含む」、及び「有する」という用語は包括的であり、列記した要素以外の追加の要素があり得ることを意味する。
【００１５】
本開示は、水平方向に分割された内側ケーシングを有する蒸気タービン（例えば、約１４０バールまでの生蒸気を用いた高圧蒸気タービン）に関する。蒸気タービンは、外側ケーシングと、外側ケーシング内に配置された内側ケーシングとを含む。内側ケーシングは、水平に、軸の方向（例えば、水平分割されたフランジに沿って）に分割され、上部内側ケーシング部（例えば、上フランジ部を有する）、及び下部内側ケーシング部（例えば、下フランジ部を有する）に分かれている。水平分割されたフランジは、より大きなバランスドラム封止部径及び蒸気回収ドラム封止部径を得ることを可能にしながら、蒸気タービンの組み立てに関連する費用を低減することができる。内側ケーシングは、内側ケーシング内に一体化された１以上の反動段を含む。
【００１６】
特に、１以上の反動段の翼は、内側ケーシング内に一体化された１以上の翼キャリアに接続されている。
【００１７】
一体化された反動段は、外側ケーシングに加えられる圧力を制限し得る。実際には、高圧流体が、内側ケーシング内で処理され、外側ケーシングを通過する際には圧力が低くなっている。
【００１８】
蒸気タービンは、１以上の反動段（例えば、静翼の交互の列）の上流の内側ケーシング内に配置された衝動段（例えば、ノズルの後ろに配置された動翼の組）を備えている。蒸気タービンはまた、流体（例えば、蒸気）の全周噴射（例えば、ロータの周り全体の流体噴射、すなわち約３６０度の流体噴射）を衝動段に提供するために、上部ケーシング部及び内側ケーシング部を通る流体流路（例えば、蒸気流路）を画成する複数の蒸気ダクトを備えている。衝動段への全周噴射によって、高蒸気質量流量を維持したまま、衝動段の回転翼に与える応力を最小限に抑えることができる。特定の実施形態において、複数の蒸気ダクト（例えば、蒸気通路）のうち、１以上は、上部内側ケーシング内に配置された、上部蒸気ダクト部（例えば、蒸気通路を有する構造）と、封止された境界面を通る流体の漏れを遮断する上下のフランジ部の間に、封止境界面を形成する下部内側ケーシング部内に配置された下部蒸気ダクト部（例えば、蒸気通路を備えた構造）とを含む。特定の実施形態において、封止境界面は、上部及び下部の蒸気ダクトに対する環状封止部と、上部及び下部蒸気ダクト部に対する環状封止部の回転を防止するための、環状封止部の一部を通って配置される回転防止機構とを含む。封止境界面は、流体（例えば、蒸気）を下部蒸気ダクト部に向けて駆動するのを助けることができる。いくつかの実施形態において、内側ケーシングは、外側ケーシングの一部（例えば、突出部）と境界面で接するリテーナ（例えば、軸方向スラストリテーナ）を備えている。特に、上部リテーナ部（例えば、溝を含む）は、部分的に、上部内側ケーシング部の外面の周りを、蒸気タービンの回転軸に対して円周方向に、延びていてもよい。また、下部リテーナ部（例えば、溝を含む）は、部分的に、下部内側ケーシング部の外面の周りを、蒸気タービンの回転軸に対して円周方向に、延びていてもよい。リテーナは、蒸気タービンの運転中に発生する軸力に応じた、外側ケーシングに対する内側ケーシングの動きを阻止することができる。また、リテーナは、蒸気タービンの複数のチャンバ間に流体通路（例えば、蒸気）を可能にし、これにより、蒸気封止の回復とタービン効率の増大を可能にする。
【００１９】
ここで図面を参照すると、図１は、水平方向に分割された内側ケーシング１２を有する蒸気タービンエンジン１０（例えば、高圧蒸気タービン）の一部の一実施形態の側断面図である。蒸気タービン１０は、様々な部品を含み得る。その一部は図示されておらず、かつ／又は簡略化のため説明されていない。以下の説明では、半径方向すなわち軸線１４、軸線方向すなわち軸線１６、及び円周方向すなわち軸線１８が、蒸気タービンシステム１０の長手方向軸線すなわち回転軸線２０に関して参照される。水平に分割された内側ケーシング１２及びそれに関連する特徴は、以下でより詳細に説明するように、流体（例えば、蒸気）漏れを防止するためにバランスドラム７４及び蒸気回収ドラム７２の封止を強化することによって蒸気タービン１０の効率を高める一方、蒸気タービン１０の組み立てコストを低減することができる。
【００２０】
蒸気タービン１０は、外側ケーシング２２及び外側ケーシング２２内に配置された内側ケーシング１２を含む。内側ケーシング１２は、概略的に、筒状、すなわち中空環状である。内側ケーシング１２は、軸線方向１６で水平に分割され、上部内側ケーシング部２４（例えば、半筒部）と、下部内側ケーシング部２６（例えば、半筒部、図２参照）とに分かれている。以下でより詳細に説明するように、上部内側ケーシング部２４は、上フランジ部７６を含み、下部内側ケーシング部２６は、下フランジ部８２を含む。上フランジ部７６と下フランジ部８２は、共に、軸線方向１６に水平分割されたフランジ８８を形成している。水平に分割された内側ケーシング１２とフランジは、バランスドラムの封止システムを高める一方、蒸気タービン１０の組み立てコストを低減することができる。上部内側ケーシング部２４及び下部内側ケーシング部２６は、それぞれ、上流部２８と下流部３０（例えば、胴部、図２参照）を含む。封止部３２（例えば、環状封止部）が、外側ケーシング２２の内面３４と、上部内側ケーシング部２４の外面３６との間に延びている。封止部３２は、流体（例えば、蒸気）が外側ケーシング２２から内側ケーシング１２内に流れるための通路３８を画成する。
【００２１】
内側ケーシング１２の上流部２８は、内側ケーシング１２の下流部３０（の一部）内に一体化された複数の反動段４２の上流に配置された衝動段４０（例えば、高圧衝動段）の周りに配置されている。衝動段４０は、１以上のノズル４４と、回転軸２０を中心に回転する回転部品４７（例えば、シャフト又はロータ）に結合された動翼、すなわち回転翼４６の１列以上とを備えている。内側ケーシング１２は、衝動段４０に流体（例えば、蒸気）の全周噴射（例えば、約３６０度）を提供するために、上部内側ケーシング部２４及び下部内側ケーシング部２６を通る流体流路５０（例えば、蒸気流路）を画成する複数の蒸気ダクト４８（例えば、内側ダクト）を備えている。衝動段４０への全周噴射によって、回転翼４６にかかる応力を最小にすることができる。ある実施形態では、１以上の蒸気ダクト４８は、上部内側ケーシング部２４内に配置された上部蒸気ダクト部１１２、１１４、及び下部内側ケーシング部２６内に配置された下部蒸気ダクト部１１６、１１８を備えている。上部蒸気ダクト部１１２、１１４及び下部蒸気ダクト部１１６、１１８は、封止境界面１２６を通る蒸気の漏れを防止するために、封止境界面１２６（例えば、フランジ８８が分割された場所）を形成してもよい。以下でより詳細に説明するように、封止境界面１２６は、環状封止部１２８と、上部蒸気ダクト部１１２、１１４及び下部蒸気ダクト部１１６、１１８に対する環状封止部１２８の回転を防止すための回転防止機構１３６とを含むことができる。水平分割されたフランジ８８上の封止システムは、下部蒸気ダクト部１１６、１１８上の流体（例えば、蒸気）を駆動することができる。
【００２２】
上述したように、複数の反動段４２は、内側ケーシング１２の下流部３０（の一部）内に一体化されている。反動段翼は、翼環キャリアによって内側ケーシングに接続されている。内側ケーシング１２の下流部３０は、複数の翼５２を含む複数の反動段４２の周りに、円周方向１８に（例えば約３６０度）配置されている。具体的には、動翼５４は、回転部品４７に取り付けられ、静翼５６は、内側ケーシング１２に取り付けられている。動翼５４及び静翼５６は、軸線方向１６に交互に配置されている。各行は、動翼５４又は静翼５６のいずれかを１以上含む。内側ケーシング１２内に複数の反動段４２を一体化することによって、外側ケーシング２２に加えられる圧力を制限することができる。
【００２３】
また、内側ケーシング１２は、内面３４から延びる外側ケーシング２２の一部分６０（例えば、突出部）と境界面で接するリテーナ５８を含む。リテーナ５８は、外側ケーシング２２の突出部６０を受ける溝６２（例えば、Ｕ字状の溝）を有している。溝６２は、蒸気タービン１０の運転時に発生する軸方向力に応答して、外側ケーシング２２に対する内側ケーシング１２の動きを防止するために、突出部６０と境界面で接する。具体的には、溝６２は、内側ケーシング１２が軸線方向１６に動くことを防止するために突出部６０を部分的に囲む。特定の実施形態において、リテーナ５８は、上部内側ケーシング部２４の、下流部３０の外面３６の周りで、蒸気タービン１０の回転軸２０に対して円周方向１８に部的に延びる上部リテーナ部６４（図２参照）を備えている。リテーナ５８は、部分的に、下部内側ケーシング部２６の下流部３０の外面の周りを、蒸気タービン１０の回転軸２０に対して円周方向１８に延びる下部リテーナ部６６（図２参照）を備えている。内側ケーシング１２及び外側ケーシング２２は、複数のチャンバ、例えば、上流チャンバ６８と下流チャンバ７０とを画成する。リテーナ５８内に配置された突出部６０は、チャンバ６８、７０を互いから離す。リテーナ５８（例えば上部リテーナ部６４及び下部リテーナ部６６）は、内側ケーシング１２の周りで円周方向１８に部分的にのみ延在するため、流体（例えば、蒸気）は、チャンバ６８、７０の間を通ることができる。これらのチャンバ６８、７０の間を流体が通過することにより、蒸気封止を回復し、タービン効率を増大させることができる。
【００２４】
内側ケーシングは、高圧力を受け、耐性がある材料で実現しなければならないが、外側ケーシングは、反動段の第２群によって構成可能であり、内側ケーシングに比べて低い圧力を受ける。
【００２５】
外側ケーシングが通常よりも薄いことで、一貫したコスト低減が得られ、有効である。あるいは、タービン入口圧力は、周知の蒸気タービンの、通常の入口圧力範囲より高くてもよい。
【００２６】
蒸気タービン１０の付加的な部品には、蒸気回収ドラム７２とバランスドラム７４が含まれる。内側ケーシング１２の上流部２８は、蒸気回収ドラム７２の周りに円周方向１８に配置されている。バランスドラム７４は、内側ケーシング１２の軸線方向１６上流側に配置されている。バランスドラム７４は、圧力（例えば、背圧）の調整によって蒸気タービン１０の回転部品４７のバランスを維持する。上述したように、水平方向に分割された内側ケーシング１２及びそれに関連する特徴は、流体（例えば、蒸気）漏れに対してバランスドラム７４及び蒸気回収ドラム７２の封止を強化することによって蒸気タービン１０の効率を高める一方、蒸気タービン１０の組み立てコストを低減することができる。
【００２７】
流体（例えば、高圧蒸気）は、外側ケーシング２２から内側ケーシング１２へ通路３８を介して流れ、内側ケーシング１２内の蒸気ダクト４８によって画成された流体流路５０に流入する。流体流路５０内の加圧流体は、衝動段４０への全周噴射によって提供される。全周噴射では、１以上のノズル４４が流体を動翼４６に向ける。流体がノズル４４を通って移動する際、流体は圧力を失うが、速度が増加する。ノズル４４からの流体の移動力は、動翼を回転部品４７及び回転軸２０を中心に回転させる。流体全体は、衝動段４０を出る際に正味速度が増大する。流体は、衝動段４０から複数の反動段４２に移動する。流体は反動段４２の動翼５４と静翼５６を交互に通って移動する。静翼５６は、流体の流れを動翼５４に向ける。向けられた流れからの動力は、動翼を、回転部品４７と回転軸２０を中心に、円周方向に１８に回転させる。流体は、複数の反動段４２を通過した後、蒸気タービン１０の内側ケーシング１２から出る。
【００２８】
図２〜４は、それぞれ、図１の水平方向に分割された内側ケーシング１２の一実施形態の、斜視図、平面図、及び側面図である。概略的には、内側ケーシング１２は、図１で説明した通りである。内側ケーシング１２は、概略的に、筒状、すなわち中空環状（特に、下流部３０）である。内側ケーシング１２は、水平方向に軸線方向１６で分割され、上部内側ケーシング部２４と下部内側ケーシング部２６に分かれている。上部内側ケーシング部２４は、上部内側ケーシング部２４の側部７８、８０から軸線方向１６に沿って半径方向１４に延びる上フランジ部７６を備えている。下部内側ケーシング部２６は、下部内側ケーシング部２６の側面８４、８６から軸線方向１６に沿って半径方向１４に延びる下フランジ部８２を備えている。上フランジ部７６及び下フランジ部８２は、一緒に、軸線方向１６に、水平分割されたフランジ８８を形成する。上述したように、水平方向に分割された内側ケーシング１２及びフランジ８８は、バランスドラムの封止システムを高める一方、蒸気タービン１０の組み立てコストを低減することができる。上フランジ部７６及び下フランジ部８２は、フランジ部７６、８２（及び上部内側ケーシング部２４及び下部内側ケーシング部２６）を一緒に固定するために使用される留め具（例えば、雄型留め具及び雌型留め具）のための、対応する開口部９０を有する。特定の実施形態では、留め具は、タイロッド及びスタッドボルトを含むことができる。
【００２９】
上部内側ケーシング部２４及び下部内側ケーシング部２６は、それぞれ上流部２８と下流部３０とを含む。各内側ケーシング部２４、２６の上流部２８は、各内側ケーシング部２４、２６の、それぞれの外面３６、９２から半径方向１４外側に延びる。上部内側ケーシング部２４及び下部内側ケーシング部２６の上流部２８は、流体の全周噴射を衝動段４０に提供する流体（例えば、蒸気）流路５０を画成する複数の蒸気ダクト４８（図５参照）を収容している。上部内側ケーシング部２４は、蒸気ダクト４８及び内側ケーシング１２に入る流体のための開口部９４を有している。開口部９４の数は１〜１０又はそれ以上の範囲であってもよい。図２及び図３に示されているように、上部内側ケーシング部２４は、５つの開口部９４を有している。下部内側ケーシング部２６は、蒸気ダクト４８及び内側ケーシング１２を出る流体のための開口部９６を有している。開口部９６の数は１〜１０、又はそれ以上の範囲であってもよい。図３及び図４に示されるように、下部内側ケーシング部２６は、２つの開口部９４を有している。
【００３０】
上述したように、内側ケーシング１２は、内面３４から延びる外側ケーシング２２の一部分６０（例えば、突出部）と境界面で接するリテーナ５８を含む。リテーナ５８は、外側ケーシング２２の突出部６０を受ける溝６２（例えば、Ｕ字状の溝）を有している。溝６２は、蒸気タービン１０の運転時に発生する軸方向力に応答して、外側ケーシング２２に対する内側ケーシング１２の動きを防止するために、突出部６０と境界面で接する。具体的には、溝６２は、内側ケーシング１２が軸線方向１６に動くことを防止するために突出部６０を部分的に囲む。図２及び図３に示すように、リテーナ５８は、部分的に、上部内側ケーシング部２４の下流部３０（例えば、バレル状部）の外面９２の周りを、蒸気タービン１０の回転軸２０（図１参照）を中心に円周方向に１８延びる上部リテーナ部６４を備えている。図２及び図４に示すように、リテーナ５８は、下部内側ケーシング部２６の下流部３０（例えば、鏡筒部）の外面９２の周りで蒸気タービン１０の回転軸２０（図１参照）に対して、円周方向１８に、部分的に延出する下部リテーナ部６６（図２参照）を備えている。内側ケーシング１２及び外側ケーシング２２は、上流チャンバ６８と下流チャンバ７０（図１参照）を画成している。リテーナ５８内に配置された突出部６０は、チャンバ６８、７０を互いから離す。リテーナ５８（例えば、上下のリテーナ部６４、６６）は、内側ケーシング１２の周りで円周方向１８に部分的にのみ延びているため、矢印９８によって示されるように、流体（例えば、蒸気）は、上下のリテーナ部６４、６６の周囲にチャンバ６８、７０の間を通過することができる（図３及び図４参照）。これらのチャンバ６８、７０の間を流体が通過することにより、蒸気封止を回復し、タービン効率を増大させることができる。
【００３１】
図５は、図２の線５−５に沿った、水平方向に分割された内側ケーシング１２の一実施形態の断面図であり、内側ケーシング１２内に配置された蒸気ダクト４８を示す。概略的に、内側ケーシング１２は、図１〜４において上述した通りである。内側ケーシング１２は、１〜１０、又はそれ以上の蒸気ダクトを含むことができる。示されているように、内側ケーシングは、５つの蒸気ダクト４８（例えば、蒸気ダクト１００、１０２、１０４、１０６、１０８）を含む。複数の蒸気ダクト４８は、流体（例えば、蒸気）の全周噴射（例えば、約３６０度）を衝動段４０（図１参照）に提供するために、上部内側ケーシング部２４及び下部内側ケーシング部２６を通る流体流路５０（例えば、蒸気流路）を画成する。衝動段４０への全周噴射によって、回転翼４６にかかる応力を最小にすることができる。蒸気ダクト１００、１０８は、内側ケーシング１２の周辺部１１０の周りに配置され、蒸気ダクト１０２、１０４、１０６は、蒸気ダクト１００、１０８の間に配置されている。蒸気ダクト１００、１０８は、内側ケーシング１２の上流部２８の、上部内側ケーシング部２４及び下部内側ケーシング部２６を通って延びる。蒸気ダクト１００、１０８は、上部内側ケーシング部２４及び下部内側ケーシング部２６の両方から衝動段４０へ流体の流れを提供する上部蒸気ダクト部１１２、１１４及び下部蒸気ダクト部１１６、１１８を、それぞれ含む。上部蒸気ダクト部１１２、１１４はまた、隣接する蒸気ダクト１０２、１０４、１０６と流体的に連通し、流体を、これらの蒸気ダクト１０２、１０４、１０６に提供し、続いて衝動段４０に提供する。蒸気ダクト１０２、１０４、１０６は、蒸気ダクト１００及び１０８に流体を提供することができる。蒸気ダクト１０２、１０４、１０６は、上部内側ケーシング部２４内に配置された、それぞれのダクト部１２０、１２２、１２４のみを含む。したがって、蒸気ダクト１０２、１０４、１０６は、上部内側ケーシング部２４を介して衝動段４０に流体を提供するだけである。
【００３２】
蒸気ダクト１００、１０８の、それぞれの上部蒸気ダクト部１１２、１１４及び下部蒸気ダクト部１１６、１１８は、各々封止境界面１２６（例えば、フランジ８８が分割されている場所）を形成して、封止境界面１２６（図５の線６−６で囲まれた詳細図を示す図６も参照）を通る流体の漏れを防止する。封止境界面１２６は、封止部１２８（例えば、環状封止部）を備えている。環状封止部１２８は、上部内側ケーシング部２４及び下部内側ケーシング部２６内の凹部、すなわち溝１３０、１３２（例えば、環状の凹部、すなわち溝）の間に配置されている。環状封止部１２８は、半楕円形（例えば半円形）の周縁１３４を含んでいる。蒸気ダクト１００、１０８の内部圧力と外部圧力との差によって、環状封止部１２８（例えば、周縁１３４）が凹部１３０、１３２の外側１３５（蒸気ダクト１００、１０８から離れる方向）に押される。環状封止部１２８は、カーボン、グラファイト、カーボングラファイト、又は高圧蒸気タービン１０の温度及び圧力に耐えることができる任意の他の材料を用いることができる。以下でより詳細に説明するように、封止境界面は、上部蒸気ダクト部１１２，１１４及び下部蒸気ダクト部１１６、１１８に対して環状封止部１２８の回転を防止する回転防止機構を備えている。水平分割されたフランジ８８上の封止部システム（例えば、封止境界面１２６）は、下部蒸気ダクト部１１６、１１８に流体（例えば、蒸気）を駆動することができる。
【００３３】
図７は環状封止部１２８と回転防止機構１３６とを有する、水平方向に分割された内側ケーシング１２の、下部内側ケーシング部２６に配置された封止境界面１２６の一実施形態の部分斜視上面図である。図示されているように、環状封止部１２８は、蒸気ダクト１００に関して示されている。具体的には、環状封止部１２８は、凹部、すなわち溝１３２内に配置されている（例えば、環状の凹部、すなわち溝）。同様に、環状封止部１２８は、また、上部内側ケーシング部２４の凹部、すなわち溝１３０に嵌合している。別の環状封止部１２８は、また、蒸気ダクト１００を画成する下部内側ケーシング部２６の凹部、すなわち溝１３０（例えば、環状の凹部、すなわち溝）に嵌合することができる。環状封止部１２８は、図５及び図６において上述した通りである。また、環状封止部１２８は、回転防止機構１３６を受けるための凹部１３８を有している。下部内側ケーシング部２６は、回転防止機構１３６を収納するための凹部１３８に隣接した、（かつ凹部１３８と整列した）凹部１４０を備えている。環状封止部１２８が、上部蒸気ダクト部１１２及び下部蒸気ダクト部１１６（図５及び図６参照）に対して、円周方向１８に移動することを防止するために、回転防止機構１３６が、環状封止部１２８の一部を貫通して配置されるように、回転防止機構１３６（例えば、ピン）は、凹部１３８、１４０内に挿入されている。特定の実施形態で、封止境界面１２６は、１以上の回転防止機構１３６と、各環状封止部１２８用の、対応する凹部１３８、１４０とを含むことができる。例えば、各封止境界面１２６は、１〜５、又はそれ以上の回転防止機構１３６と、対応する凹部１３８、１４０とを含むことができる。同様に、図７に示されるような環状リング１２８は、蒸気ダクト１０８（図５参照）を画成する上部内側ケーシング部２４及び下部内側ケーシング部２６の、同様の凹部、すなわち溝１３０、１３２に嵌合することができる。また、封止境界面１２６と回転防止機構１３６の残りは、蒸気ダクト１０８についても同様であってもよい。上述したように、水平分割されたフランジ８８上の封止システム（例えば、封止境界面１２６）は、流体（例えば、蒸気）を下部蒸気ダクト部１１６、１１８に駆動することができる。
【００３４】
開示された実施形態の技術的効果には、高圧蒸気タービン１０用の水平方向に分割された内側ケーシング１２を提供することが含まれる。内側ケーシング１２は、流体（例えば、蒸気）漏れに対してバランスドラム７４及び蒸気回収ドラム７２の封止を強化することによって蒸気タービン１０の効率を高める一方、蒸気タービン１０の組み立てコストを低減するための特徴を含んでいる。例えば、内側ケーシング１２は、衝動段４０への全周噴射を可能にして、回転翼４６にかかる応力を最小にする。内側ケーシング１２は、複数の反動段４２を内側ケーシング１２内に一体化することを可能にし、外側ケーシング２２にかかる圧力を制限する。また、内側ケーシング１２は、水平分割されたフランジ８８に封止システムを含み、蒸気ダクト４８の下方部に蒸気を駆動する。
【００３５】
本明細書は、最良の態様を含む、本発明を開示するため、及び当業者であれば、任意の装置又はシステムを使用すること、及び任意の組み込まれた方法を実行することを含む、本発明の実施ができるようにするために、例を使用する。本発明の、特許性のある範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者に想起される他の例を含み得る。このような他の例が、請求項の文字通りの文言と異ならない構造要素を有する場合、又は特許請求の範囲の文言と実質的な差異のない均等の構造要素を含む場合、そのような他の実施例は特許請求の範囲内にあることが意図されている。
【符号の説明】
【００３６】
５  内側ケーシング
１０  蒸気タービン
１２  内側ケーシング
１４  半径方向
１６  軸線方向
１８  円周方向
２０  回転軸線
２２  外側ケーシング
２４  上部内側ケーシング部
２６  下部内側ケーシング部
２８  上流部
３０  下流部
３２  封止部
３４  内面
３６  外面
３８  通路
４０  衝動段
４２  反動段
４４  ノズル
４６  回転翼
４７  回転部品
４８  蒸気ダクト
５０  流体流路
５２  翼
５４  動翼
５６  静翼
５８  リテーナ
６０  突出部
６２  溝
６４  上部リテーナ部
６６  下部リテーナ部
６８  上流チャンバ
７０  下流チャンバ
７２  蒸気回収ドラム
７４  バランスドラム
７６  上フランジ部
７８  側部
８０  側部
８２  下フランジ部
８４  側面
８６  側面
８８  フランジ
９０  開口部
９２  外面
９４  開口部
９６  開口部
９８  矢印
１００，１０２，１０４，１０６，１０８  蒸気ダクト
１１０  周辺部
１１２，１１４  上部蒸気ダクト部
１１６，１１８  下部蒸気ダクト部
１２０，１２２，１２４  ダクト部
１２６  封止境界面
１２８  環状リング
１３０  溝
１３２  溝
１３４  周縁
１３５  外側
１３６  回転防止機構
１３８  凹部
１４０  凹部
【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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