(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンの段落を軸方向に複数個に区切って構成されたタービンのモジュール構造において、
静翼と該静翼の内周側及び外周側にそれぞれ装着されたインナフローガイドとアウタフローガイドを有する静翼モジュールと、
タービンロータの外周に動翼を備えた動翼・ロータモジュールと前記静翼モジュールの内周側に設けられる静翼下ロータモジュールとを段落順に複数段落設けて各段落毎に結合手段で結合した軸方向モジュールとを備え、
前記軸方向モジュールが、位置合わせ手段により取付け位置が合わせられ、着脱自在に締結されて構成されたことを特徴とするタービンのモジュール構造。
【請求項２】
前記静翼モジュールは、複数個の前記静翼の内周端部を円周方向に一体に固定した静翼固定部を備え、
前記静翼固定部は、前記インナフローガイドに着脱自在に嵌合されていることを特徴とする請求項１記載のタービンのモジュール構造。
【請求項３】
前記動翼・ロータモジュールは、前記タービンロータの外周に前記動翼が一体形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のタービンのモジュール構造。
【請求項４】
前記軸方向モジュールは、前記静翼下ロータモジュールの外周と前記静翼モジュールの内周との間に形成されたシール部を、シールモジュールとして着脱可能に設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のタービンのモジュール構造。
【請求項５】
出力仕様に応じて動翼のサイズを変更した軸方向モジュールを複数個並べて形成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のタービンのモジュール構造。
【請求項６】
前記静翼モジュールは、作動流体の流動方向及び流量に応じてガイドの向きの異なる前記インナフローガイド及び前記アウタフローガイドを交換可能に設けたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のタービンのモジュール構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービン及びガスタービンに適用され、タービンの段落を軸方向に複数個に区切って構成されたタービンのモジュール構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンの主構成要素である翼列部については、従来は納入先の仕様条件毎に、翼高さ、翼型、翼枚数等をその都度設計を実施している。かかる製品思想は全ての納入先の要求に的確に応えることを可能とする反面、設計サイクルの長期化、図面流用性の低下、関連部品の多品種少量購買によるコスト高を引き起こす主要因となっている。
また、主構成要素である翼列部に不適合やトラブルが発生したときの対応についても、翼列部をロータに一体化していることで、対応時期や改修費用など対応策にも制限が加わる。
【０００３】
尚、特許文献１（実開平５−７５４０１号公報）には、蒸気タービンにおいて、静翼の外周側に装着されたフローガイドを静翼に脱着可能として、仕様条件に合致したフローガイドを適用可能とした技術が示されている。
【０００４】
【特許文献１】実開平５−７５４０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来は、前記のように、蒸気タービンの主構成要素である翼列部については、納入先の仕様条件毎に、翼高さ、翼型、翼枚数等をその都度設計を実施している。
このため、前記のような、設計サイクルの長期化、図面流用性の低下、関連部品の多品種少量購買によるコスト高を引き起こす場合がある。
本発明は、かかる納入先の仕様条件毎に翼列部を設定する不具合を解消し、翼列部をタービンロータの外周に動翼を備えたモジュールと、静翼と該静翼の内周側及び外周側に装着されたフローガイドとを有する静翼モジュールとを組み合わせたタービンのモジュール構造を提供するものである。
【０００６】
即ち本発明は、前記従来技術の課題に鑑みてなされたもので、タービンロータの外周に動翼を備えた軸方向モジュールと、静翼と該静翼の内周側及び外周側に装着されたフローガイドとを有する静翼モジュールとを組み合わせることにより、タービンロータの段落間を跨ぐ主要製品の流用性及び不具合発生時の対応性を高め、且つ製品の互換性を向上し、低コストのタービンのモジュール構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明はかかる目的を達成するもので、タービンの段落を軸方向に複数個に区切って構成されたタービンのモジュール構造は、
静翼と該静翼の内周側及び外周側にそれぞれ装着されたインナフローガイドとアウタフローガイドを有する静翼モジュールと、
タービンロータの外周に動翼を備えた動翼・ロータモジュールと前記静翼モジュールの内周側に設けられる静翼下ロータモジュールとを段落順に複数段落設けて各段落毎に結合手段で結合した軸方向モジュールとを備え、
前記軸方向モジュールが、位置合わせ手段により取付け位置が合わせられ、着脱自在に締結されて構成されたことを特徴とする。
【０００８】
かかる発明において、好ましくは次のように構成する。
（１）出力仕様に応じて動翼のサイズを変更した軸方向モジュールと静翼モジュールを複数個並べて形成する。
（２）前記静翼モジュールは、作動流体の流動方向及び流量に応じてガイドの向きの異なる前記フローガイドを交換可能に設ける。
（３）前記軸方向モジュールは、前記静翼下ロータモジュールの外周と前記静翼モジュールの内周との間に形成されたシール部を、シールモジュールとして該軸方向モジュールに着脱可能に設ける。
（４）前記動翼・ロータモジュールは、前記タービンロータの外周に前記動翼が一体形成されている。
【０００９】
また、本発明において、前記静翼モジュールは、複数個の前記静翼の内周端部を円周方向に一体に固定した静翼固定部を備え、前記静翼固定部は、前記インナフローガイドに着脱自在に嵌合されていてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るタービンのモジュール構造は、静翼モジュールと、タービンロータの外周に動翼を備えた動翼・ロータモジュールと、静翼モジュールの内周側に設けられる静翼下ロータモジュールとを段落順に複数段落設けて各段落毎に結合手段で結合した軸方向モジュールを、位置合わせ手段により取付け位置を合せて、着脱自在に締結して構成している。
また、前記軸方向モジュールは、出力仕様に応じて動翼のサイズが変更されていてもよく、前記静翼モジュールは、作動流体の流動方向及び流量に応じてガイドの向きの異なる前記フローガイドが交換可能に設けられていてもよく、前記静翼下ロータモジュールの外周と前記静翼モジュールの内周との間に形成されたシール部が、シールモジュールとして着脱可能に設けられていてもよい。
【００１１】
上述のような構成のタービンのモジュール構造によれば、次のような効果が得られる。即ち、タービンの段落を軸方向に複数個に区切って構成された軸方向モジュールを、位置合わせ手段により取付け位置を合わせ、複数個のボルト締結構造により着脱自在に締結して構成したので、この軸方向モジュールを予め常備図（標準化された図面）化し、タービンの仕様毎に組み替えて連結させることで、該軸方向モジュールの動翼のサイズを変更した出力仕様の軸方向モジュール、あるいは作動流体の流動方向及び流量に応じてガイドの向きの異なる前記フローガイドを設けた静翼モジュール、あるいは静翼下ロータモジュールの外周と静翼モジュールの内周との間に形成されたシール部をシールモジュールとしてそれぞれ設けることができる。
【００１２】
また、静翼モジュールおよび軸方向モジュールを着脱自在に締結してタービンのモジュール構造を構成するとともに、作動流体の流動方向及び流量に応じてガイドの向きの異なる前記インナフローガイド及び前記アウタフローガイドを静翼モジュールに交換可能に設けたり、前記静翼下ロータモジュールの外周と前記静翼モジュールの内周との間に形成されたシール部をシールモジュールとして着脱可能に設けたりすれば、段落間を跨ぐ主要部品及びその図面の流用性を高めるとともに、不具合発生時の部品交換など迅速な対応を可能とすることができる。
また、軸方向モジュール毎に組み立てるので、装置コストが安くなる。さらに、新世代の上下シール部材の交換が、別体のシールモジュールを用いているので簡単にできる。
【００１３】
また、複数個の静翼の内周端部を円周方向に一体に固定した静翼固定部を静翼モジュールに設け、前記静翼固定部をインナフローガイドに着脱自在に嵌合させて、前記静翼固定部とインナフローガイドを別個に配置可能に構成すれば、フローガイドによる前後段の動翼の流れの最適な流動方向及び流動角を選定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【実施例１】
【００１５】
図１は本発明の第１実施例を示し、（Ａ）はタービンのタービンロータの軸線方向部分断面図、（Ｂ）は（Ａ）をモジュール構造にした軸線方向部分断面図である。
図１（Ａ）において、１はタービンロータで、該タービンロータ１には外周に円周方向に複数個の動翼１ｂを備えている。２は静翼で車室１０の内周に円周方向に複数個植設されている。前記各静翼２の下部にはシール部材３が設けられ、各段落間のガスシールを行っている。６はタービンロータ中心である。
【００１６】
図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示すタービンを軸方向モジュール化したものである。
即ち、図１（Ｂ）のように示されたモジュールを、納入先仕様に合わせて製作するものである。
図１（Ｂ）において、軸方向モジュール１００は、タービンロータ部の外周に動翼１ｂ１を一体形成した（植設せずに一体に作る）動翼・ロータモジュール１ｂをタービンロータの段落ごとに備えている。各動翼・ロータモジュール１ｂの間には、静翼下ロータモジュール１ａが設けられており、該動翼・ロータモジュール１ｂと静翼下ロータモジュール１ａとの間は溶接５にて結合されている。
【００１７】
２は静翼モジュールで、各段の静翼２ｉと、該静翼２ｉの内周側にインナフローガイド２ａ及び外周側にアウタフローガイド２ｂ、２ｃがそれぞれ固定され、前記各動翼・ロータモジュール１ｂの間に設置されている。
３はシールモジュールで、前記各インナフローガイド２ａのシール部材２ｄの内周側に対応して設けられており、該シールモジュール３は軸方向モジュール１００の静翼下ロータモジュール１ａの外周に着脱可能に設けられている。
【００１８】
図２（Ａ）、（Ｂ）は、静翼モジュールのフローガイド部の結合状態を示す図である。
図２（Ａ）において、前記アウタフローガイド２ｂ、２ｃは、作動蒸気の流動方向及び流量に応じてガイドの向き２ｂ１及び２ｃ１が異なり、またインナフローガイド２ａは前記作動蒸気の流動方向及び流量に応じてガイドの向き２ｓが異なるように設計されている。
【００１９】
そして、図２（Ｂ）のように、前記静翼モジュール２には、静翼２ｉの内周端部を円周方向に複数個の静翼２ｉを一体にして固定した静翼固定部２ｙが設けられており、前記静翼固定部２ｙを該インナフローガイド２ａに嵌めこんでいる。
そして、該静翼固定部２ｙとインナフローガイド２ａとは前記嵌め込み部で嵌合し、該嵌め込み部の円周方向複数個所でピン９により固定している。
従って前記ピン９を外せば、前記静翼固定部２ｙとインナフローガイド２ａとは、簡単に分離でき、該ピン９を取り外すことにより、前記静翼固定部２ｙとインナフローガイド２ａを別個に配置可能に構成したので、インナフローガイド２ａのガイドの向き２ｓを変えることにより、前後段の動翼１ｂ１の流れの最適な流動方向及び流動角を、簡単に選定できる。
【００２０】
図１において、前記のようにして構成された軸方向モジュール１００を、段落順に複数段落設けている（長さＬ）。各軸方向モジュール１００の両端部には、スプライン等の位置合わせ手段４ａが設けられ、該位置合わせ手段４ａにより前記各軸方向モジュール１００の取付位置を合わせ、該軸方向モジュール１００の両端部に設置されたボルト締結構造４で結合している。
【実施例２】
【００２１】
図３は本発明の第２実施例を示し、（Ａ）はタービン出力が小さいとき、（Ｂ）はタービン出力を大きくしたときを示す。
この第２実施例では、タービン出力を大型化する場合についてのモジュール構造の変化について示す。
図３（Ａ）に示すタービン出力の小さいときは、前記第１実施例におけるシールモジュール３を、別個に設けずに前記静翼下ロータモジュール１ａと一体化している。その他の構成は第１実施例と同様で、これと同一の部材は同一の符号で示す。
【００２２】
この図３（Ａ）に示すタービン出力の小さいときを、（Ｂ）のようにタービン出力を大きくする場合は次のようにする。
先ず、蒸気量の増加に伴い、動翼の高さを動翼１１ｂと高くして高性能の翼型を使用し、それに伴い、タービンロータ部の外周に動翼１ｂ１を一体形成した動翼・ロータモジュール１ｂを、外径を大きくして動翼・ロータモジュール１ｂ´とし、また静翼下ロータモジュール１を外径を大きくして静翼下ロータモジュール１ａ´として、該動翼・ロータモジュール１ｂ´と静翼下ロータモジュール１ａ´との間は溶接５´（タービン出力の小さいときの溶接は符号５で示す）にて結合されている。
【００２３】
また、この場合は、静翼モジュール２´の静翼２ｉの外形は変化しない。
そして前記静翼２ｉの内周側にインナフローガイド２ａ´及び外周側にアウタフローガイド２ｂ´、２ｃ´がそれぞれ固定され、前記各動翼・ロータモジュール１ｂ´の間に設置されて、それぞれ前記動翼１１ｂの高さ増加に従い増加している。
３は新世代のシールモジュールで、前記各インナフローガイド２ａ´のシール部材２ｄの内周側に対応して設けられており、該シールモジュール３は軸方向モジュール１００の静翼下ロータモジュール１ａ´の外周に着脱可能に設けられている。
その他の構成は第１実施例と同様で、これと同一の部材は同一の符号で示す。
【００２４】
かかる第１実施例及び第２実施例によれば、タービンの段落を軸方向に複数個に区切って構成された軸方向モジュール１００を位置合わせ手段４ａにより位置を合わせて着脱自在に締結して、タービンのモジュール構造を構成したので、軸方向モジュール１００を予め常備図化し、タービンの仕様毎に組み替えて連結することができる。
【００２５】
これにより、前記軸方向モジュール１００および静翼モジュール２を着脱自在に締結してタービンのモジュール構造を構成するとともに、作動流体の流動方向及び流量に応じてガイドの向きの異なる前記フローガイド２ｃ，２ｃ´を静翼モジュール２，２´に交換可能に設けたり、前記静翼下ロータモジュール１ａの外周と前記静翼モジュール２の内周との間に形成されたシール部をシールモジュール３として着脱可能に設けたりすれば、段落間を跨ぐ主要部品及びその図面の流用性を高めるとともに、具合発生時の部品交換など迅速な対応を可能とすることができる。
また、軸方向モジュール１００および静翼モジュール毎に組み立てるので、装置コストが安くなる。
【００２６】
また、段落毎にタービンロータの動翼１ｂ１を一体化した鋳造を可能とする素材面の有利さを備え、またフローガイド２ｃ´による前後段の動翼１ｂ１の流れをコントロールできる等のメリットを備えることができ、これらにより、タービンの納入先の要求に綿密に応えることが可能となる。
また、新世代の上下シール部材の交換が、別体のシールモジュール３を用いているので簡単にできる。
【００２７】
尚、本発明は、蒸気タービンのみならず、ガスタービンにも広く適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明によれば、静翼及び該静翼の内周側及び外周側に装着されたフローガイドを有する静翼モジュールと、タービンロータの外周に動翼を備えた動翼・ロータモジュール及び前記静翼モジュールの内周側に設けられる静翼下ロータモジュールとを有する軸方向モジュールとを組み合わせることにより、タービンロータの段落間を跨ぐ主要製品の流用性及び不具合発生時の対応性を高め、且つ製品の互換性を向上し、低コストのタービンのモジュール構造を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施例を示し、（Ａ）はタービン実機のタービンロータの軸線方向部分断面図、（Ｂ）は（Ａ）をモジュール構造にした軸線方向部分断面図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）は、静翼モジュールのフローガイド部の結合状態を示す図である。
【図３】本発明の第２実施例を示し、（Ａ）はタービン出力が小さいとき、（Ｂ）はタービン出力を大きくしたときを示す。
【符号の説明】
【００３０】
１                          タービンロータ
１ａ、１ａ´                静翼下ロータモジュール
１ｂ、１ｂ´                動翼・ロータモジュール
１ｂ１、１１ｂ              動翼
２                          静翼モジュール
２ａ  ２ａ´                インナフローガイド
２ｂ、２ｃ、２ｂ´、２ｃ´  アウタフローガイド
２ｄ                        シール部材
２ｉ                        静翼
２ｓ                        ガイドの向き
２ｙ                        静翼固定部
３                          シールモジュール
４ａ 位置合わせ手段
５、５´                    溶接
９                          ピン
１００                      軸方向モジュール
【図１】
0005173574.tif 000002
【図２】
0005173574.tif 000003
【図３】
0005173574.tif 000004