(57)【要約】【課題】  本発明は、ロータとその近傍のロータ温度を低下させたオイルデフレクタとを有するタービンを提供する。【解決手段】  本タービンは、少なくとも１つのシールリング（３１、３２、６１、６２）の組を備えたオイルデフレクタ（３０、６０）と、環状の段部（２１、５１）を備えたシャフト（１０）とを含む。段部（２１、５１）は、オイルデフレクタ（３０、６０）のシールリング（３１、３２、６１、６２）に近接した外周面（２２、５２）と、シャフト（１０）の中心部分（２８、５８）から半径方向に延びかつ外周面（２２、５２）の半径方向下方に位置するグルーブ（２４、５４）を形成した側面（２３、５３）とを含む。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのシールリング（３１、３２、６１、６２）の組を含むオイルデフレクタ（３０、６０）と、
環状の段部（２１、５１）を含むシャフト（１０）と、を含み、
前記段部（２１、５１）が、前記シールリング（３１、３２、６１、６２）に近接した外周面（２２、５２）と、前記シャフトの中心部分から半径方向に延びかつ前記外周面（２２、５２）の半径方向下方に位置するグルーブ（２４、５４）を形成した側面（２３、５３）とを有する、
タービン。
【請求項２】
前記段部（２１）が、前記シャフト（１０）の中心部分（２８）から半径方向に延びる別の側面（２５）をさらに含み、前記グルーブ（２４）が、前記別の側面（２５）に向かって軸方向に延びる、請求項１記載のタービン。
【請求項３】
前記シャフト（１０）が中圧回転シャフト（２０）を含む、請求項２記載のタービン。
【請求項４】
前記シャフト（１０）が、該シャフト（１０）の中心部分（５８）から半径方向に延びるスラスト軸受エンクロージャ（５５）をさらに含み、前記段部（５１）が、前記スラスト軸受エンクロージャ（５５）から離れる方向に軸方向に突出する、請求項１記載のタービン。
【請求項５】
前記シャフト（１０）が高圧回転シャフト（５０）を含む、請求項４記載のタービン。
【請求項６】
軸方向に延びる中心部分（２８、５８）と、
前記中心部分（２８、５８）から半径方向に突出した環状の段部と、を含み、
前記段部（２１、５１）が、外周面（２２、５２）と半径方向に延びる側面（２３、２５）とを有し、前記側面（２３、２５）が、前記外周面（２２、５２）の半径方向下方に位置するグルーブ（２４、５４）を形成する、
タービンの回転シャフト（１０）。
【請求項７】
前記段部（２１、５１）が、前記シャフト（１０）の中心部分（２８、５８）から半径方向に延びる別の側面（２３、２５）をさらに含み、前記グルーブ（２４、５４）が、前記別の側面（２３、２５）に向かって軸方向に延びる、請求項６記載の回転シャフト（１０）。
【請求項８】
前記シャフト（１０）が中圧回転シャフト（２０）を含む、請求項７記載の回転シャフト（１０）。
【請求項９】
少なくとも１つのシールリング（３１、３２）の組を含む第１のオイルデフレクタ（３０）と、
少なくとも１つのシールリング（６１、６２）の組を含む第２のオイルデフレクタ（６０）と、
シャフト（１０）と、
を含み、前記シャフトが、
前記第１のオイルデフレクタ（３０）のシールリング（３１、３２）に近接した外周面（２２）を有する第１の環状の段部（２１）と、
前記第２のオイルデフレクタ（６０）のシールリング（６１、６２）に近接した外周面（５２）を有する第２の環状の段部（５１）と、を含む、
タービン。
【請求項１０】
前記第１の環状の段部（２１）が、該第１の環状の段部（２１）の外周面（２２）の半径方向下方に位置するグルーブ（２４）を形成した半径方向に延びる側面（２３）を含み、前記第２の環状の段部（５１）が、該第２の環状の段部（５１）の外周面（５２）の半径方向下方に位置するグルーブ（５４）を形成した半径方向に延びる側面（５３）を含む、請求項９記載のタービン。
【請求項１１】
前記第１の環状の段部（２１）が、別の半径方向に延びる側面（２５）をさらに含み、前記第１の環状の段部（２１）の外周面（２２）の下方に位置するグルーブ（２４）が、前記別の側面（２５）に向かって軸方向に延びる、請求項１０記載のタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービンのような機械に関し、より具体的にはロータとその近傍のロータ温度を低下させたオイルデフレクタとを有するタービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１〜図３は、公知の蒸気タービンのセクションを示す。蒸気タービンは、回転シャフトとオイルデフレクタとを含む。蒸気タービンの軸受は、潤滑オイルを供給される。軸受ハウジングは多量の潤滑オイルを閉じ込めるが、オイルの一部は、漏洩しかつシャフトに沿って軸方向に移動する。オイルデフレクタは、複数のシールリング又は「歯状突起」によってオイルを閉じこめ、オイルを排出するのを可能にする。
【０００３】
蒸気タービンの比較的高い作動温度により、オイルデフレクタの近傍のオイルは炭化するおそれがある。具体的には、シールリング内のオイルは、高い温度を受けたとき炭化する傾向がある。オイルの炭化の度合は温度とともに増大する。炭化したオイルは、多くの場合、回転シャフトに損傷を与えるのに充分なほど硬質である。例えば、炭化したオイルは、多くの場合、回転シャフト内に溝を切込むのに充分なほど硬質である。熱シールドと冷却媒体としての潤滑オイルの使用とは、ある程度まで温度を制御するのに役立つが、それらは、オイルデフレクタにおけるオイルの炭化を防止するのに完全に成功しているとは言えない。
【特許文献１】特開２００１−０２７１０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、オイルデフレクタの近傍のロータ温度を低下させ、それによってオイルの炭化を防止することは、有益であると思われる。その結果、オイルの炭化によるロータの損傷を最少にすることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
タービンを提供し、本タービンは、少なくとも１つのシールリングの組を備えたオイルデフレクタと環状の段部を備えたシャフトとを含む。段部は、シールリングに近接した外周面と、シャフトの中心部分から半径方向に延びかつ外周面の半径方向下方に位置するグルーブを形成した側面とを有する。段部はさらに、シャフトの中心部分から半径方向に延びる別の側面を含み、グルーブは、別の側面に向かって軸方向に延びることができる。シャフトは、中圧ロータシャフトを含むことができる。それに代えて、シャフトはさらに、該シャフトの中心部分から半径方向に延びるスラスト軸受エンクロージャを含み、段部は、スラスト軸受エンクロージャから離れる方向に軸方向に突出することができる。シャフトは、高圧ロータシャフトを含むことができる。段部の外周面には、オイルスリンガポケットを形成することができる。
【０００６】
別の例示的な実施形態では、タービンの回転シャフトは、軸方向に延びる中心部分と、中心部分から半径方向に突出した環状の段部とを含む。段部は、外周面と、外周面の半径方向下方に位置するグルーブを形成した半径方向に延びる側面とを有する。回転シャフトは、高圧回転シャフト又は中圧回転シャフトとすることができる。段部はさらに、シャフトの中心部分から半径方向に延びる別の側面を含み、グルーブは、別の側面に向かって軸方向に延びることができる。それに代えて、シャフトはさらに、該シャフトの中心部分から半径方向に延びるスラスト軸受エンクロージャを含み、段部は、スラスト軸受エンクロージャから離れる方向に軸方向に突出することができる。段部の外周面には、オイルスリンガポケットを形成することができる。
【０００７】
さらに別の例示的な実施形態では、タービンは、少なくとも１つのシールリングの組を含む第１のオイルデフレクタと、少なくとも１つのシールリングの組を含む第２のオイルデフレクタと、第１の環状の段部及び第２の環状の段部を含むシャフトとを含む。第１の環状の段部は、第１のオイルデフレクタのシールリングに近接した外周面を有し、第２の環状の段部は、第２のオイルデフレクタのシールリングに近接した外周面を有する。環状の段部の少なくとも１つはさらに、該環状の段部の外周面の半径方向下方に位置するグルーブを形成した半径方向に延びる側面を含むことができる。例えば、第１の環状の段部は、該第１の環状の段部の外周面の半径方向下方に位置するグルーブを形成した半径方向に延びる側面を含むことができ、また第２の環状の段部は、該第２の環状の段部の外周面の半径方向下方に位置するグルーブを形成した半径方向に延びる側面を含むことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図４〜図７は、例示的な実施形態による蒸気タービンを示す。蒸気タービンは、例えば回転シャフト１０、オイルデフレクタ３０、エンドパッキン４０、軸受４２及びオイルデフレクタ６０を含む。
【０００９】
図４を参照すると、シャフト１０は、中圧（ＩＰ）ロータシャフト部分２０及び高圧（ＨＰ）ロータシャフト部分５０を含む。ＩＰロータシャフト部分２０は、その上に中圧蒸気を吹付けられてシャフト１０を回転させるバケット（明瞭には図示せず）を保持する段２７を含む。ＨＰロータシャフト部分５０は、その上に高圧蒸気を吹付けられてシャフト１０を回転させる別のバケット（明瞭には図示せず）の組を保持する段５７を含む。ＩＰロータシャフト部分２０及びＨＰロータシャフト部分５０は、継手４３において互いに結合される。
【００１０】
次ぎに図５を参照すると、ＩＰロータシャフト部分２０は、シャフト１０の中心部分２８から半径方向に突出した環状の段部２１を含む。段部２１は、該段部２１の半径方向最外側縁部を形成する外周面２２を含む。外周面２２には、オイルスリンガポケット２６が形成される。オイルスリンガポケット２６は、排出するためにオイルを捕捉しかつ回収するのを可能にする環状の溝を形成する。段部２１はまた、中心部分２８から離れる方向に半径方向に延びる２つの側面２３及び２５を含む。面２３は、外周面２２の一部分の半径方向下方に位置する環状のグルーブ２４を形成する。段部２１の例示的な（決して限定するものではないが）寸法は次の通り、すなわち、ｗ＝３．５インチ、ｈ＝１．６２５インチ及びｇ＝１．０６インチである。
【００１１】
次ぎに図６を参照すると、オイルデフレクタ３０は、熱シールド３３、シールリング３１の組及び別のシールリング３２の組を含む。熱シールド３３は、エンドパッキン４０から伝達される放射熱からシールリング３１及び３２を保護する。エンドパッキン４０は、蒸気がオイルデフレクタ３０などの他のタービン構成部品に向かって漏洩するのを防止するように設計される。
【００１２】
シールリング３１及び３２は各々、シャフト１０の段部２１の一部分を取り囲む。シールリング３１及び３２の各々は、段部２１の外周面２２に緊密に近接している半径方向最内側縁部を有する。シールリング３１及び３２の各々の半径方向最内側縁部と段部２１の半径方向最外側縁部を形成した外周面２２との間に、小さな作動間隙が形成される。
【００１３】
オイルデフレクタ３０のシールリング３１及び３２は、シャフト１０に沿って軸方向に移動するオイル漏洩に対するシールを形成する。オイルは、例えば軸受４２から漏洩し始めて、シャフト１０に沿って移動する。環状のチャンバ３４が、シールリング３１及び３２の組間に形成されかつオイルスリンガポケット２６と対向して、オイルを回収しかつ排出することができるようにする。
【００１４】
段部２１により、オイルデフレクタ３０の領域におけるオイルの過熱を防止するロータの幾何学形状が得られる。具体的には、環状のグルーブ２４は、そうでなければ段部２１を形成することになっていた熱伝導性材料の量を減少させ、従ってシャフト１０を形成する熱伝導性材料を通してシールリング３１及び３２近傍のロータの領域に伝達される熱を減少させる。さらに、グルーブ２４内に流入する空気は、シャフト１０が高速で回転すると、段部２１とグルーブ２４に近接した中心部分の一部とを冷却することになる。ロータ１０、従ってロータ１０及びオイルデフレクタ３０近くのオイルは、こうして過熱されなくなる。具体的には、オイルデフレクタ３０の近傍のオイルの温度は、３００°Ｆ以下になるように制御される。従って、オイルデフレクタ３０の近傍でのオイルの炭化を防止し、それによってシャフト１０及びオイルデフレクタ３０への損傷を最少にすることができる。
【００１５】
次ぎに図７を参照すると、シャフト１０のＨＰロータシャフト部分５０は、スラスト軸受エンクロージャ５５と該スラスト軸受エンクロージャ５５から離れる方向に軸方向に突出した環状の段部５１（段部５１はスラスト軸受エンクロージャ５５から反対方向の軸方向に突出する。）とを含む。段部５１はまた、ロータシャフト部分５０の中心部分５８から離れる方向に半径方向に延びる。
【００１６】
段部５１は、該段部５１の半径方向最外側縁部を形成した外周面５２を含む。外周面５２には、オイルスリンガポケット５６が形成される。オイルスリンガポケット５６は、排出するためにオイルを捕捉しかつ回収するのを可能にする環状の溝５６を形成する。段部５１はまた、中心部分５８から離れる方向に半径方向に延びる側面５３を含む。側面５３は、外周面５２の一部分の半径方向下方に位置する環状のグルーブ５４を形成する。段部５１の例示的な（決して限定するものではないが）寸法は次の通り、すなわち、ｈ＝２．６２５インチ及びｇ＝２．４インチである。
【００１７】
オイルデフレクタ６０は、熱シールド６３、シールリング６１の組及び別のシールリング６２の組を含む。熱シールド６３は、放射熱からシールリング６１及び６２並びに他のタービン構成部品を保護する。シールリング６１及び６２は各々、段部５１の一部分を取り囲む。シールリング６１及び６２の各々は、外周面５２に緊密に近接している半径方向最内側縁部を有する。シールリング６１及び６２の各々の半径方向最内側縁部と段部５１の半径方向最外側縁部を形成した外周面５２との間に、小さな作動間隙が形成される。オイルデフレクタ６０のシールリング６１及び６２は、シャフト１０に沿って軸方向に移動するオイル漏洩に対するシールを形成する。シールリング６１及び６２の組間に形成されかつオイルスリンガポケット５６と対向した環状のチャンバ６４は、オイルを回収して、オイルを排出することができるようにする。
【００１８】
段部５１により、オイルデフレクタ６０近傍のロータ１０の領域におけるオイルの過熱を防止するロータの幾何学形状が得られる。従って、オイルデフレクタ６０の領域でのオイルの炭化を防止することができる。具体的には、環状のグルーブ５４は、段部５１を形成する熱伝導性材料の量を最少にし、従ってＨＰシャフト部分５０を形成する熱伝導性材料を通してシールリング６１及び６２近傍の領域に伝達される熱を減少させる。従って、環状のグルーブ５４を形成するために段部５１から「欠落した」熱伝導性材料は、熱を伝達するのに利用できない。さらに、グルーブ５４内に流入した空気は、特にシャフト１０が高速で回転すると、段部５１とグルーブ５４に近接した中心部分５８の一部とを冷却することになる。ロータ部分５０、従ってオイルデフレクタ６０近くのオイルはこうして過熱されなくなる。オイルの温度は、該オイルが炭化するのに必要な温度である３００°Ｆよりも低く維持されることになる。このようにして、オイルデフレクタ６０の近傍のオイルの炭化が、防止される。従って、シャフト１０及びオイルデフレクタ６０への損傷が、最少になる。
【００１９】
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本発明を説明してきたが、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改良及び均等な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。例えば、シャフト１０は段部２１及び５１の両方を含むが、シャフト１０は、段部２１及び５１の１つのみを含むものでもよい。つまり、シャフト１０は、段部５１を含まないＨＰロータシャフト部分５０に結合された、段部２１を含むＩＰロータシャフト部分２０を含むことができる。それに代えて、シャフト１０は、段部５１を含むＨＰロータシャフト部分５０と、段部２１を含まないＩＰロータシャフト部分２０とを含むことができる。
【００２０】
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】
【００２１】
【図１】公知のタービンセクションの断面図。
【図２】図１に示した公知のタービンセクションの一部の詳細断面図。
【図３】図１に示した公知のタービンセクションの別の部分の詳細断面図。
【図４】本発明の例示的な実施形態によるタービンセクションの断面図。
【図５】図４に示したタービンセクションの一部の一層の詳細図。
【図６】図４に示したタービンセクションの一部のとりわけ一層の詳細図を示す断面図。
【図７】図４に示したタービンセクションの別の部分のとりわけ一層の詳細図を示す断面図。
【符号の説明】
【００２２】
１０  回転シャフト
２０  中圧回転シャフト
５０  高圧回転シャフト
２１、５１  環状の段部
２２、５２  段部の外周面
２３、５３  段部の側面
２４、５４  側面のグルーブ
２６、５６  オイルスリンガポケット
２８、５８  シャフトの中心部分
３０、６０  オイルデフレクタ
３１、３２、６１、６２  シールリング
３４、６４  環状のチャンバ
５５  スラスト軸受エンクロージャ
６３  熱シールド
【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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