(57)【要約】【課題】  ドレンの回収効率を向上させた蒸気タービンを提供する。【解決手段】  蒸気タービンのダイヤフラム内壁面５上に湿分分離ダクト７およびカバー８を設け、その形状を凹形状にする。また、湿分分離ダクト７の入口形状を傾斜させ、その反対側のダクト側には返し１３を設ける。また、ダイヤフラム下半のダクトの一部は復水器などの低圧部に接続する。以上の構成により、外輪内壁面５を伝わっている液膜などの湿分９を分離，排出することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静翼の半径方向端部がダイヤフラム外輪に固定された蒸気タービンにおいて、前記ダイヤフラム外輪の内壁面にドレンを回収する開口部を設け、該開口部の開口面を蒸気上流側に向かって開口させたことを特徴とする蒸気タービン。
【請求項２】
静翼の半径方向端部がダイヤフラム外輪に固定された蒸気タービンにおいて、前記ダイヤフラム外輪の内壁面にドレンを回収する開口部を環状に形成し、該環状の開口部の蒸気流れ方向から見て下流側の入口部の内径を、上流側入口部の内径より小に形成したことを特徴とする蒸気タービン。
【請求項３】
前記ダイヤフラム外輪は、ドレンを回収する開口部と連通する環状の湿分分離ダクトを有し、該湿分分離ダクトに回収されたドレンを排出するドレン排出孔を、前記ダイヤフラム外輪の下半部にのみ形成したことを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービン。
【請求項４】
前記開口部に該開口部から回収されたドレンが蒸気流路に流下することを阻止する部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービン。
【請求項５】
前記開口部に該開口部から回収されたドレンの返し部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービン。
【請求項６】
前記湿分分離ダクトは、前記ダイヤフラム外輪の下半部における、ドレン排出孔が設けられた部分を含む湿分分離ダクトの少なくとも一部の容積を上半部よりも大に形成したことを特徴とする請求項３に記載の蒸気タービン。
【請求項７】
前記開口部と湿分分離ダクトとを連通する連通部をタービン軸方向に傾斜させたことを特徴とする請求項３に記載の蒸気タービン。
【請求項８】
前記ドレン排出孔は低圧部に接続されたものであって、このドレン排出孔と低圧部の間にドレントラップを設置したことを特徴とする請求項３に記載の蒸気タービン。
【請求項９】
静翼を保持するダイヤフラム外輪の上流側または下流側の内壁面に湿分分離ダクトを形成し、該湿分分離ダクトを覆うようにカバーを設け、該カバーは前記湿分分離ダクトにドレンを回収する開口部の開口面が蒸気上流側に向かって開口するように形成されていることを特徴とする蒸気タービン。
【請求項１０】
静翼の半径方向端部がダイヤフラム外輪に固定された蒸気タービンにおいて、前記ダイヤフラム外輪の内壁面に開口部を有する湿分分離ダクトと、該湿分分離ダクトの開口部を覆い回収したドレンの流路を形成するカバーと、前記湿分分離ダクトにドレンを誘導するドレン誘導部を有し、該ドレン誘導部の蒸気流路側の開口面を蒸気上流側に向かって開口させたことを特徴とする蒸気タービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービン内部に発生する湿分を分離する湿分分離構造を備えた蒸気タービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンの湿分分離構造に関する従来技術としては、特開平３−３７３０３号公報に記載の技術がある。
【０００３】
前述した、特開昭６１−２６５３０５号公報には、ノズルダイヤフラム外輪の内周面にドレン導入用の環状溝を設けると共に、その環状溝の底部からノズルダイヤフラム外輪の外周面側にドレン排出孔を穿設した蒸気タービンにおいて、環状溝の内周面部に断面鉤状のドレン戻り防止部を形成したことが記載されている。
【０００４】
また、特開平３−３７３０３号公報には、ドレン排出孔を有するノズル翼環状溝とは別に、ノズルダイヤフラム外輪の上流端に、下流側に向かって開口を有し、ノズルダイヤフラム外輪の内周面に沿って前記上流側端部に流れてくるドレンを回収するドレン回収部を設けた蒸気タービンが記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−２６５３０５号公報（第２頁〜第４頁，第１図）
【特許文献２】特開平３−３７３０３号公報（第３頁〜第６頁，第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
原子力タービンや蒸気タービンの低圧段などでは、蒸気が仕事を行うに連れ、膨張して凝縮した湿分が静翼やダイヤフラム外輪の内壁面に付着し、水膜となって流動後、静翼後縁などから引きちぎられて飛散し、動翼のエロージョン発生や湿分による湿り損失などを引き起こす要因となる。
【０００７】
しかしながら、前述した特開昭６１−２６５３０５号公報及び特開平３−３７３０３号公報に記載の技術では、ダイヤフラム外輪に形成されているドレンを回収するための開口部は、蒸気タービンの半径方向或いは下流側に向かって開口しているため、蒸気流の影響によりドレンが開口部に入らずに流下する可能性が有った。
【０００８】
本発明の目的は、ドレンの回収効率を向上させた蒸気タービンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明ではダイヤフラム外輪のドレン回収孔を蒸気上流側に向かって開口するように形成することにより回収効率を向上させる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ダイヤフラム外輪内面を伝わっている液膜などの湿分を効果的に分離，排出することができ、ドレンの回収効率を向上させた蒸気タービンを提供できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。図１には蒸気タービンに採用されている静翼部ダイヤフラムの断面図、図２は湿分分離ダクト部の拡大図、図３はダイヤフラムの上半部と下半部を示す断面図、図４はダイヤフラムの斜視図を示す。
【００１２】
図１に示すように、ダイヤフラム４は静翼１を保持する外輪２と、静翼１の根元側に設けられる内輪３により構成されている。蒸気流路は、複数の静翼の半径方向端部がそれぞれ外輪２及び内輪３により固定されたダイヤフラム上半部およびダイヤフラム下半部により形成されている。そして本実施例では、静翼１よりも上流側において、外輪２の内壁面５上から外輪内部へ通じる湿分誘導部６の先に湿分分離ダクト７を設け、その湿分分離ダクト７を覆うようにカバー８が設置されている。
【００１３】
また、図２に示しているようにカバー８の入口先端部の半径方向高さｈ１は、軸方向同一断面位置での外輪内面の高さｈ２よりも小さくししているため、外輪内壁面５上を流動する液膜などの湿分９をタービン駆動用の蒸気流１０と分離することが可能である。また、前記の湿分誘導部６，湿分分離ダクト７およびカバー８はダイヤフラム４の全周にわたって設置されており、ロータ１１中心の水平面位置でダイヤフラム上半部４ａと下半部
４ｂとが接続されているため、ダイヤフラム上半部４ａで湿分分離ダクト７へ流入した湿分はダクトを伝わってダイヤフラム下半部４ｂへと流下する。
【００１４】
次に、図５により湿分分離状況について更に詳細に説明する。図５（ａ）はダイヤフラム上半部４ａの湿分分離ダクト詳細図、図５（ｂ）はダイヤフラム下半部４ｂの湿分分離ダクト詳細図を示す。
【００１５】
ダイヤフラム上半部４ａの湿分分離ダクト７にて捕捉した湿分９は主にダクトカバー８を伝わってダイヤフラム下半部４ｂに流下する。ダイヤフラム下半部４ｂには最下部あるいはその近辺に湿分９を排出するための湿分排出孔１２が設けられており、ダイヤフラム上半から下半の湿分分離ダクトへ流下した湿分および、ダイヤフラム下半の湿分分離ダクトで捕捉した湿分は主にダクト部を伝わって排出孔１２より図示しない復水器などの低圧部へと排出される。
【００１６】
このような本実施例の構成によると、外輪内壁面５を伝わっている液膜などの湿分９をダイヤフラム全周において分離，排出することができるので、ダイヤフラム下流への湿分の飛散がなく、動翼へのエロージョンの発生を防止できる。
【００１７】
また、ダイヤフラム下半部４ｂに形成する湿分排出孔１２は、従来構造の静翼翼間に多数設置されていた状況と比べて、ダイヤフラム下半部の最下部周辺近傍に１から２孔設置しているだけであり、極めて絶対数が少なく、湿分とともに漏洩するタービン駆動用の蒸気流を低減することが可能となり、タービン効率向上に寄与できる。さらに、湿分排出孔１２と低圧部の間にドレントラップを設置すれば、タービン駆動用の蒸気流の流出を完全に防止することができるので、湿分分離による効率向上はより顕著となる。
【００１８】
図６は図３のＡ−Ａ断面をタービン入口側から見た断面図である。図示するように、ダイヤフラム下半部４ｂの底部に位置する湿分排出孔１２周辺のダクト７１の流路の径を、他の湿分分離ダクト７の径よりも大きく形成している。このように、ダイヤフラム下半部４ｂの最下部周辺の湿分分離ダクト７１の容積を大きくすることにより、多量の湿分が流下してもこの部分で余剰湿分を吸収することができ、タービン流路内に湿分が溢れ出ることは無い。
【００１９】
また、湿分排出孔１２の下流に図示しない前述したドレントラップを設置することにより、容積を多くとった最下部周辺のダクト７１に湿分９が所定の量になると排出されることになるため、常に一定のレベルで湿分９が貯水されることになり、漏洩するタービン駆動用の蒸気流を完全になくすことができる。これにより、更なるタービン効率向上が可能となる（注：ドレントラップは排出孔１２と低圧部の間に設ける）。
【００２０】
次に湿分分離ダクトの形状について説明する。図７〜図９に示すように、湿分分離ダクト７にドレンを回収する蒸気流路側の開口面は、蒸気上流側に向かって開口している。湿分分離ダクトの形状は図７のように外輪内壁面５上を伝わって流れてきた水滴や液膜などの湿分が流入し易く、且つ、捕捉した湿分が溢れない構造でなければならない。そのため、図８のように湿分分離ダクト７は外輪外側に向かって凹形の形状とすることにより捕捉容量を増やすようにすることが望ましい。更に、ドレン流出阻止部材として、図９のようにカバー入口部に返し１３を付けた形状とすることにより、ダクト内に入った湿分がダクト外へ流出することを防止できる。図８および図９の形状はダイヤフラムの上半，下半どちらに適用しても容量確保およびダクト外への湿分流出防止の効果を有する。
【００２１】
次に、図１０，図１１，図１２のダクト構造について説明する。図示する例は、湿分誘導部６を介して湿分を湿分分離ダクト７に回収するように構成している。そして、湿分分離ダクト７にドレンを誘導する湿分誘導部６を有し、湿分誘導部の蒸気流路側の開口面を蒸気上流側に向かって開口させている。また、湿分分離ダクト７およびカバー８の入口部で挟まれる湿分誘導部６を、外輪内壁面を伝わって流れる湿分が流入し易いように上流側から下流側へ、外輪外壁面方向に向かって傾斜させた形状としている。これにより、外輪内壁面５を伝わる湿分を、的確に湿分誘導部６を経由して湿分分離ダクト７へ導くことができる。なお、図１１は図１０の構成に加えて、湿分分離ダクト７を外輪外側に向かって凹形の形状として捕捉容量を増やしたもの、図１２は図１１の構成に加えて、湿分分離ダクト７の入口部（湿分誘導部６の出口部）に返し１３を設けた構造である。
【００２２】
更に、これら図１０から図１２の形状に加え、図１３，図１４，図１５においては、湿分分離ダクトを形成するカバー外面の入口形状８１を、蒸気流を堰き止めないように上流側から下流側へ向かって傾斜を付けた形状としている。これにより、湿分を湿分分離ダクトへ導くと共に、タービン駆動用の蒸気流の乱れを抑えて静翼へと導くことができる。
【００２３】
以上のような湿分分離ダクトおよびカバー形状はダイヤフラム外輪の静翼よりも上流側に設置するのみではなく、図１６に示すように、静翼よりも下流側に設置することにより、静翼面上を伝わって外輪内壁面へと流動する湿分をも分離することができる。
【００２４】
次に、湿分分離ダクト７を形成するカバーの取り付け方法について、図１７を用いて説明する。カバー８が取り付けられるダイヤフラムの外輪２には、外輪の外側に向かって幅広となるような傾斜のついた凹状の溝１４を設ける。一方、外輪に取り付けるカバー８には、それと正反対に凹状の溝１４に嵌め合わせ可能な凸状の形状を有した突起１５を設けた構成となっている。以上のように形成されたカバー８は、ダイヤフラムの端面から挿入して固定するようにして取り付ける。外輪２に取り付けることによって湿分分離ダクト７を形成するカバー８は、湿分分離ダクト７内に回収したドレンの受け部として機能する。
【００２５】
図１８は、カバー８を溶接１６により外輪２と接合するようにした構造例を示したものである。図１９は、外輪外側からネジ１７によりカバー８を固定する構造である。いずれの取り付け方法も、湿分分離ダクト７を形成するカバー外面は湿分分離ダクトよりも下流側の外輪内壁面と同一面となるようにする。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施例である蒸気タービンの湿分分離構造を示す断面図。
【図２】湿分分離ダクト部の拡大図。
【図３】本発明の全体構造を示す断面図。
【図４】本発明の全体構造を示す斜視図。
【図５】ダイヤフラム上半部，下半部における湿分分離構造の詳細図。
【図６】タービン入口側から見たダクト部の断面図
【図７】ダクト形状を示す部分断面図。
【図８】ダクト形状を示す部分断面図。
【図９】ダクト形状を示す部分断面図。
【図１０】ダクト入口形状を示す部分断面図。
【図１１】ダクト入口形状を示す部分断面図。
【図１２】ダクト入口形状を示す部分断面図。
【図１３】カバー形状を示す部分断面図。
【図１４】カバー形状を示す部分断面図。
【図１５】カバー形状を示す部分断面図。
【図１６】静翼の下流側に湿分分離ダクトを設置した断面図。
【図１７】はめ合いによるカバー取り付け構造の説明図。
【図１８】溶接によるカバー取り付け構造の説明図。
【図１９】ネジ止めによるカバー取り付け構造の説明図。
【符号の説明】
【００２７】
１…静翼、２…外輪、３…内輪、４…ダイヤフラム、５…外輪内壁面、６…湿分誘導部、７…湿分分離ダクト、８…カバー、９…湿分、１０…蒸気流、１１…ロータ、１２…湿分排出孔、１３…返し、１４…溝、１５…突起、１６…溶接、１７…ネジ。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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