(57)【要約】【課題】  ロータ、ロータを有する蒸気タービン、並びにロータの製造方法を提供する。【解決手段】  ロータはシャフト高圧セクションを含む。高圧セクションは、第１の高圧セクションと、第１の高圧セクションに結合した第２の高圧セクションと、第２の高圧セクションに結合した第３の高圧セクションとを含む。第２の高圧セクションの少なくとも一部分は、０．１〜１．２重量％のＭｎ、１．５重量％以下のＮｉ、８．０〜１５．０重量％のＣｒ、４．０重量％以下のＣｏ、０．５〜３．０重量％のＭｏ、０．０５〜１．０重量％のＶ、０．０２〜０．５重量％のＣｂ、０．００５〜０．１５重量％のＮ、０．０４重量％以下のＢ、３．０重量％以下のＷ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる高クロム合金鋼で形成される。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の端部及び第２の端部を有するシャフト高圧セクションと、
シャフト高圧セクションの第２の端部に結合したシャフト中圧セクションと
を含むセクション型ロータであって、
シャフト高圧セクションが、第１の高圧セクションと、第１の高圧セクションに結合した第２の高圧セクションと、第２の高圧セクションに結合した第３の高圧セクションとを含んでいて、
シャフト中圧セクションが、第１の中圧セクションと、第１の中圧セクションに結合した第２の中圧セクションとを含んでおり、
第２の高圧セクションの少なくとも一部分が、０．１〜１．２重量％のＭｎ、１．５重量％以下のＮｉ、８．０〜１５．０重量％のＣｒ、４．０重量％以下のＣｏ、０．５〜３．０重量％のＭｏ、０．０５〜１．０重量％のＶ、０．０２〜０．５重量％のＣｂ、０．００５〜０．１５重量％のＮ、０．０４重量％以下のＢ、３．０重量％以下のＷ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる高クロム合金鋼で形成されている、ロータ。
【請求項２】
シャフト中圧セクションがボルト締めによってシャフト高圧セクションに結合している、請求項１記載のロータ。
【請求項３】
高クロム合金鋼が、０．１〜１．２重量％のＭｎ、０．０５〜１．００重量％のＮｉ、７．０〜１１．０重量％のＣｒ、０．５〜４．０重量％のＣｏ、０．５〜３．０重量％のＭｏ、０．１〜１．０重量％のＶ、０．０２〜０．５重量％のＣｂ、０．００５〜０．０６重量％のＮ、０．００２〜０．０４重量％のＢ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる、請求項１記載のロータ。
【請求項４】
高クロム合金鋼が、０．２〜１．２重量％のＭｎ、０．２〜１．５重量％のＮｉ、８．０〜１５．０重量％のＣｒ、０．５〜３．０重量％のＭｏ、０．０５〜１．０重量％のＶ、０．０２〜０．５重量％のＣｂ、０．０２〜０．１５重量％のＮ、０．２〜３．０重量％のＷ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる、請求項１記載のロータ。
【請求項５】
第１及び第３の高圧セクションが、０．０５〜１．５重量％のＭｎ、０．１〜３．０重量％のＮｉ、０．０５〜５．０重量％のＣｒ、０．２〜４．０重量％のＭｏ、０．０５〜１．０重量％のＶ、３．０重量％以下のＷ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる低合金鋼で形成されている、請求項１記載のロータ。
【請求項６】
第１及び第３の高圧セクションが、０．３〜１．２重量％のＭｎ、０．１〜１．５重量％のＮｉ、０．５〜３．０重量％のＣｒ、０．４〜３．０重量％のＭｏ、０．０５〜１．０重量％のＶ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる低合金鋼で形成されている、請求項１記載のロータ。
【請求項７】
第１及び第３の高圧セクションが、０．２〜１．５重量％のＭｎ、０．２〜１．６重量％のＮｉ、１．０〜３．０重量％のＣｒ、０．２〜２．０重量％のＭｏ、０．０５〜１．０重量％のＶ、０．２〜３．０重量％のＷ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる低合金鋼で形成されている、請求項１記載のロータ。
【請求項８】
第１の中圧セクションが、０．１〜１．２重量％のＭｎ、１．５重量％以下のＮｉ、８．０〜１５．０重量％のＣｒ、４．０重量％以下のＣｏ、０．５〜３．０重量％のＭｏ、０．０５〜１．０重量％のＶ、０．０２〜０．５重量％のＣｂ、０．００５〜０．１５重量％のＮ、０．０４重量％以下のＢ、３．０重量％以下のＷ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる高クロム合金鋼で形成されている、請求項１記載の超臨界ロータ。
【請求項９】
第１の端部及び第２の端部を有するシャフト高圧セクションと、
シャフト高圧セクションの第２の端部に結合したシャフト中圧セクションと
を含むロータを備える蒸気タービンであって、
シャフト高圧セクションが、第１の高圧セクションと、第１の高圧セクションに結合した第２の高圧セクションと、第２の高圧セクションに結合した第３の高圧セクションとを含んでいて、
シャフト中圧セクションが、第１の中圧セクションと、第１の中圧セクションに結合した第２の中圧セクションとを含んでおり、
第２の高圧セクションの少なくとも一部分が、０．１〜１．２重量％のＭｎ、１．５重量％以下のＮｉ、８．０〜１５．０重量％のＣｒ、４．０重量％以下のＣｏ、０．５〜３．０重量％のＭｏ、０．０５〜１．０重量％のＶ、０．０２〜０．５重量％のＣｂ、０．００５〜０．１５重量％のＮ、０．０４重量％以下のＢ、３．０重量％の以下のＷ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる高クロム合金鋼で形成されている、蒸気タービン。
【請求項１０】
シャフト中圧セクションがボルト締めによってシャフト高圧セクションに結合している、請求項９記載の蒸気タービン。
【請求項１１】
高クロム合金鋼が０．１〜１．２重量％のＭｎ、０．０５〜１．００重量％のＮｉ、７．０〜１１．０重量％のＣｒ、０．５〜４．０重量％のＣｏ、０．５〜３．０重量％のＭｏ、０．１〜１．０重量％のＶ、０．０２〜０．５重量％のＣｂ、０．００５〜０．０６重量％のＮ、０．００２〜０．０４重量％のＢ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる、請求項９記載の蒸気タービン。
【請求項１２】
高クロム合金鋼が０．２〜１．２重量％のＭｎ、０．２〜１．５重量％のＮｉ、８．０〜１５．０重量％のＣｒ、０．５〜３．０重量％のＭｏ、０．０５〜１．０重量％のＶ、０．０２〜０．５重量％のＣｂ、０．０２〜０．１５重量％のＮ、０．２〜３．０重量％のＷ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる、請求項９記載の蒸気タービン。
【請求項１３】
第１及び第３の高圧セクションが、０．０５〜１．５重量％のＭｎ、０．１〜３．０重量％のＮｉ、０．０５〜５．０重量％のＣｒ、０．２〜４．０重量％のＭｏ、０．０５〜１．０重量％のＶ、３．０重量％以下のＷ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる低合金鋼で形成されている、請求項９記載の蒸気タービン。
【請求項１４】
第１及び第３の高圧セクションが、０．３〜１．２重量％のＭｎ、０．１〜１．５重量％のＮｉ、０．５〜３．０重量％のＣｒ、０．４〜３．０重量％のＭｏ、０．０５〜１．０重量％のＶ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる低合金鋼で形成されている、請求項９記載の蒸気タービン。
【請求項１５】
第１及び第３の高圧セクションが、０．２〜１．５重量％のＭｎ、０．２〜１．６重量％のＮｉ、１．０〜３．０重量％のＣｒ、０．２〜２．０重量％のＭｏ、０．０５〜１．０重量％のＶ、０．２〜３．０重量％のＷ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる低合金鋼で形成されている、請求項９記載の蒸気タービン。
【請求項１６】
第１の中圧セクションが、０．１〜１．２重量％のＭｎ、１．５重量％以下のＮｉ、８．０〜１５．０重量％のＣｒ、４．０重量％以下のＣｏ、０．５〜３．０重量％のＭｏ、０．０５〜１．０重量％のＶ、０．０２〜０．５重量％のＣｂ、０．００５〜０．１５重量％のＮ、０．０４重量％以下のＢ、３．０重量％以下のＷ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる高クロム合金鋼で形成されている、請求項９記載の蒸気タービン。
【請求項１７】
さらに、ロータ高圧セクションを囲繞する高圧ケーシングとロータ中圧セクションを囲繞する中圧ケーシングとを含んでいて、高圧ケーシングと中圧ケーシングとが一体型ではない、請求項９記載の蒸気タービン。
【請求項１８】
中圧セクションが二重壁ケーシングを含む、請求項９記載の蒸気タービン。
【請求項１９】
中圧セクションが一重壁ケーシングを含む、請求項９記載の蒸気タービン。
【請求項２０】
ロータの製造方法であって、
第１、第２及び第３の高圧セクションを準備し、
第１、第２及び第３の高圧セクションを接合してシャフト高圧セクションを形成し、
第１及び第２の中圧セクションを準備し、
第１及び第２の中圧セクションを接合してシャフト中圧セクションを形成し、
シャフト高圧ロータセクション及びシャフト中圧セクションを接合してロータを形成する
ことを含んでおり、
第２の高圧セクションの少なくとも一部分が、０．１〜１．２重量％のＭｎ、１．５重量％以下のＮｉ、８．０〜１５．０重量％のＣｒ、４．０重量％以下のＣｏ、０．５〜３．０重量％のＭｏ、０．０５〜１．０重量％のＶ、０．０２〜０．５重量％のＣｂ、０．００５〜０．１５重量％のＮ、０．０４重量％以下のＢ、３．０重量％以下のＷ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる高クロム合金鋼で形成される、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に蒸気タービンに関し、具体的には溶接ロータシャフトを有する超臨界蒸気タービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的な蒸気タービンプラントは高圧蒸気タービン、中圧蒸気タービン及び低圧蒸気タービンを備える。各々の蒸気タービンは、具体的なタービンの作動条件、圧力、温度、流量などに耐える適当な材料で形成される。
【０００３】
最近、ある範囲の圧力及び温度で作動する蒸気タービンを含む、大容量化及び高効率化に向けた蒸気タービンプラントが設計されている。これらの設計には、一体に統合され、各蒸気タービンに同じ金属材料を用いた高圧−低圧一体型、高圧−中圧−低圧一体型及び中圧−低圧一体型の蒸気タービンロータが含まれる。多くの場合、用いられる金属はそのタービンの最も高い作動条件で動作することのできるものであり、そのためタービンの全体的コストが増す。
【０００４】
蒸気タービンは通常ロータとケーシングジャケットを含んでいる。ロータは、動翼を含む回転可能に装着されたタービンシャフトを含んでいる。加熱加圧された蒸気がケーシングジャケットとロータの間の流れ空間を流れる際に、蒸気からエネルギーがロータに移動してタービンシャフトが回転する。ロータ、特にロータシャフトは、タービンの金属の大部分をなすことが多い。従って、ロータを形成する金属はタービンのコストを大きく左右する。ロータが高価な耐熱金属から形成される場合、コストはさらに増大する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、蒸気タービンロータの構築に関して当技術分野で公知のものよりも少ない耐熱材料で形成される蒸気タービンロータを提供できれば望ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の代表的な実施形態では、第１の端部と第２の端部を有するシャフト高圧セクションと、シャフト高圧セクションの第２の端部に結合したシャフト中圧セクションとを有するロータを含むロータについて開示する。高圧セクションは、第１の高圧セクションと、第１の高圧セクションに結合した第２の高圧セクションと、第２の高圧セクションに結合した第３の高圧セクションとを含む。シャフト中圧セクションは、第１の中圧セクションと、第１の中圧セクションに結合した第２の中圧セクションとを含む。第２の高圧セクションの少なくとも一部分は、０．１〜１．２重量％のＭｎ、１．５重量％以下のＮｉ、８．０〜１５．０重量％のＣｒ、４．０重量％以下のＣｏ、０．５〜３．０重量％のＭｏ、０．０５〜１．０重量％のＶ、０．０２〜０．５重量％のＣｂ、０．００５〜０．１５重量％のＮ、０．０４重量％以下のＢ、３．０重量％以下のＷ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる高クロム合金鋼で形成される。
【０００７】
本開示の別の代表的な実施形態では、ロータを含む超臨界蒸気タービンについて開示する。本ロータは、第１の端部と第２の端部を有するシャフト高圧セクションと、シャフト高圧セクションの第２の端部に結合したシャフト中圧セクションとを含む。高圧セクションは、第１の高圧セクションと、第１の高圧セクションに結合した第２の高圧セクションと、第２の高圧セクションに結合した第３の高圧セクションとを含む。シャフト中圧セクションは、第１の中圧セクションと、第１の中圧セクションに結合した第２の中圧セクションとを含む。第２の高圧セクションの少なくとも一部分は、０．１〜１．２重量％のＭｎ、１．５重量％以下のＮｉ、８．０〜１５．０重量％のＣｒ、４．０重量％以下のＣｏ、０．５〜３．０重量％のＭｏ、０．０５〜１．０重量％のＶ、０．０２〜０．５重量％のＣｂ、０．００５〜０．１５重量％のＮ、０．０４重量％以下のＢ、３．０重量％以下のＷ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる高クロム合金鋼で形成される。
【０００８】
本開示のさらに別の代表的な実施形態では、ロータの製造方法について開示する。本方法は、第１、第２及び第３の高圧セクションを準備し、これら第１、第２及び第３の高圧セクションを接合してシャフト高圧ロータセクションを形成することを含む。この方法は、さらに、第１及び第２の中圧セクションを準備し、これら第１及び第２の中圧セクションを接合してシャフト中圧セクションを形成することを含む。これらのシャフト高圧セクションとシャフト中圧セクションを接合してロータを形成する。第２の高圧セクションの少なくとも一部分は、０．１〜１．２重量％のＭｎ、１．５重量％以下のＮｉ、８．０〜１５．０重量％のＣｒ、４．０重量％以下のＣｏ、０．５〜３．０重量％のＭｏ、０．０５〜１．０重量％のＶ、０．０２〜０．５重量％のＣｂ、０．００５〜０．１５重量％のＮ、０．０４重量％以下のＢ、３．０重量％以下のＷ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる高クロム合金鋼で形成される。
【０００９】
本発明のその他の特徴及び利点については、本発明の原理を例示する図面と併せて好ましい実施形態に関する以下の詳細な説明を参照することによって明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本開示による蒸気タービンの断面図である。
【図２】図２は、図１の一部分の断面図である。
【図３】図３は、図１の別の一部分の断面図である。
【図４】図４は、本開示による蒸気タービンの別の実施形態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図面を通して、同じ部材にはできるだけ同じ符号を用いた。
【００１２】
以下、本開示の代表的な実施形態を示す添付の図面と関連して本開示をより詳しく記載する。しかし、本開示は多くの異なる形態で具体化し得、以下に記載する実施形態に限定されることはない。
【００１３】
本開示の様々な実施形態では、そのシステム構成によって、より低いコストの蒸気タービンロータが得られる。本開示の一実施形態の別の利点として、複数部分からなるロータを調達するためのリードタイムは単一の鍛造品から鍛造されるロータよりも短いので、製造時間が短縮される。本開示の様々な実施形態では、ａ）単位ポンド基準で単一の鍛造品より高価でないか、又はｂ）単一のより大きいワンピース鍛造品と比べて調達サイクルの点で時間の節約になる、同じ材料から作成された一連のより小さい鍛造品から高圧／中圧ロータを製作することができる。かかる構成によって、製造がより廉価になる。加えて、本開示の構成はマルチケーシングの中圧（ＩＰ）タービンセクションに適している。
【００１４】
図１、２及び３は、本開示の一実施形態による蒸気タービン１０の断面図を示す。図２及び３は、図１の断面図に示されている部分の拡大図である。蒸気タービン１０は、タービンロータ１３が回転軸１４の回りに回転自在に取り付けられているケーシング１２を含む。蒸気タービン１０は高圧（ＨＰ）セクション１６と中圧（ＩＰ）セクション１８を含む。
【００１５】
蒸気タービン１０は超臨界作動条件で作動する。一実施形態では、蒸気タービン１０の高圧セクション１６は約２２０バールを超える圧力の蒸気を受け入れる。別の実施形態では、高圧セクション１６は約２２０バール〜約３４０バールの圧力の蒸気を受け入れる。さらに別の実施形態では、高圧セクション１６は約２２０バール〜約２４０バールの圧力の蒸気を受け入れる。さらに、高圧セクション１６は約５９０℃〜約６５０℃の温度の蒸気を受け入れる。別の実施形態では、高圧セクション１６は約５９０℃〜約６２５℃の温度の蒸気を受け入れる。
【００１６】
ケーシング１２はＨＰケーシング１２ａとＩＰケーシング１２ｂを含む。ＨＰケーシング１２ａとＩＰケーシング１２ｂは別個の部品であり、言い換えると、一体型ではない。図１に示した代表的な実施形態では、ＨＰケーシング１２ａは二重壁ケーシングであり、ＩＰケーシング１２ｂは一重壁ケーシングである。別の実施形態では、ＩＰケーシング１２ｂは、図４に図解した別の代表的な実施形態に示されているように二重壁ケーシング１２ｂであってもよい。図４に示した実施形態は、図１に関連して示し記載した部品の全てを含むが、ＩＰセクション１８には二重壁ケーシング１２ｂがある。ケーシング１２は、内部ケーシング２０、及び内部ケーシング２０に取り付けられた複数のガイドベーン２２を含む。ロータ１３は、シャフト２４、及びシャフト２４に固定された複数のブレード２５を含む。シャフト２４は、第１のベアリング２３６、第２のベアリング２３８、及び第３のベアリング２６４により回転自在に支持されている。
【００１７】
主蒸気流路２６がケーシング１２とロータ１３の間の蒸気流の経路として画定される。主蒸気流路２６は、タービンＨＰセクション１６に位置するＨＰ主蒸気流路セクション３０と、タービンＩＰセクション１８に位置するＩＰ主蒸気流路セクション３６とを含む。本明細書で使用する場合、用語「主蒸気流路」は、出力を生み出す蒸気の主要な流路を意味する。
【００１８】
蒸気は主蒸気流路２６のＨＰ流入領域２８に供給される。蒸気は、ベーン２２とブレード２５との間の主蒸気流路２６のＨＰ主蒸気流路セクション３０を通って流れ、その間に蒸気は膨張し冷却される。蒸気の熱エネルギーは、蒸気がロータ１３を軸１４の回りに回転させるときに機械的回転エネルギーに変換される。ＨＰ主蒸気流路セクション３０を通って流れた後、蒸気はＨＰ蒸気流出領域３２から中間の過熱器（図示せず）に流れ、そこで蒸気はより高い温度に加熱される。蒸気はライン（図示せず）を介してＩＰ主蒸気流入領域３４に導入される。蒸気はベーン２２とブレード２５との間の主蒸気流路２６のＩＰ主蒸気流路セクション３６を通って流れ、その間に蒸気は膨張し冷却される。蒸気の追加の熱エネルギーは、蒸気がロータ１３を軸１４の回りで回転させるときに機械的回転エネルギーに変換される。ＩＰ主蒸気流路セクション３６を通って流れた後、蒸気はＩＰ蒸気流出領域３８から蒸気タービン１０の外に流れる。蒸気は、さらに詳細には説明しない他の作動に使用されてもよい。
【００１９】
さらに図１〜図４から分かるように、ロータ１３は、タービンＨＰセクション１６に位置するロータＨＰセクション２１０と、タービンＩＰセクション１８に位置するロータＩＰセクション２１２とを含む。ロータ１３はシャフト２４を含む。対応して、シャフト２４は、タービンＨＰセクション１６に位置するシャフトＨＰセクション２２０と、タービンＩＰセクション１８に位置するシャフトＩＰセクション２２２とを含む。シャフトＨＰ及びＩＰセクション２２０及び２２２はボルト継ぎ手２３０で接合されている。別の実施形態では、シャフトＨＰ及びＩＰセクション２２０及び２２２は溶接、ボルト締め、又はその他の接合技術によって接合される。
【００２０】
シャフトＨＰセクション２２０はシャフト２４の第１の端部２３２でボルト継ぎ手、溶接、又はその他の接合技術により別の部品（図示せず）に接合し得る。別の実施形態では、シャフトＨＰセクション２２０はシャフト２４の第１の端部２３２で発電機にボルトで固定し得る。シャフトＩＰセクション２２２はシャフト２４の第２の端部２３４でボルト継ぎ手、溶接、又はその他の接合技術により別の部品（図示せず）に接合し得る。さらに別の実施形態では、シャフトＩＰセクション２２２はシャフト２４の第２の端部２３４で低圧セクションに接合し得る。さらに別の実施形態では、低圧セクションは低圧タービンを含み得る。
【００２１】
シャフトＨＰセクション２２０はＨＰ流入領域２８を介して２２０バールを超える圧力で蒸気を受け入れる。別の実施形態では、シャフトＨＰセクション２２０は約２２０バール〜約３４０バールの圧力で蒸気を受け入れ得る。さらに別の実施形態では、シャフトＨＰセクション２２０は約２２０バール〜約２４０バールの圧力で蒸気を受け入れ得る。シャフトＨＰセクション２２０は約５９０℃〜約６５０℃の温度で蒸気を受け入れる。別の実施形態では、シャフトＨＰセクション２２０は約５９０℃〜約６２５℃の温度で蒸気を受け入れ得る。
【００２２】
シャフトＨＰセクション２２０は第１のＨＰセクション２４０、第２のＨＰセクション２４２、及び第３のＨＰセクション２４４を含む。別の実施形態では、シャフトＨＰセクション２２０は１以上のＨＰセクションを含み得る。シャフトＨＰセクション２２０は第１のベアリング２３６（図１）及び第２のベアリング２３８（図１）により回転自在に支持されている。一実施形態では、例えば、第１のベアリング２３６はジャーナルベアリングである。別の実施形態では、第２のベアリング２３８はスラスト／ジャーナルベアリングである。さらに別の実施形態では、いろいろな支持ベアリング構成を使用し得る。第１のベアリング２３６は第１のＨＰセクション２４０を支持し、第２のベアリング２３８は第３のＨＰセクション２４４を支持する。ＨＰセクション２４２がボルト継ぎ手２３０まで延在する実施形態では、第２のベアリング２３８はＨＰセクション２４２を支持する。別の実施形態では、異なる支持ベアリング構成を使用し得る。
【００２３】
第１及び第３のＨＰセクション２４０及び２４４は、それぞれ第１及び第２の溶接部２５０及び２５２により第２のＨＰセクション２４２に接合される。この代表的な実施形態では、第１の溶接部２５０はＨＰ主蒸気流路セクション３０（図１）に沿って位置し、第２の溶接部２５２はＨＰ主蒸気流路セクション３０の外側に、又は接触しないで位置する。別の実施形態では、第１の溶接部２５０はＨＰ主蒸気流路セクション３０の外側に、又は接触しないで位置し得る。１つの代わりの実施形態では、第１の溶接部２５０はＨＰ主蒸気流路セクション３０の外側の接触しない位置「Ａ」（図１）に位置し得るが、シール蒸気漏れと接触し得る。
【００２４】
高圧蒸気は、ＨＰ流入領域２８で蒸気タービン１０に供給され、最初に第２のＨＰセクション２４２でシャフトＨＰセクション２２０と接触し、又は言い換えると、高圧蒸気は第２のＨＰセクション２４２と隣接して導入される。ＨＰセクション２４２はＨＰ流入領域２８及びＨＰ主蒸気流路セクション３０（図３）を少なくとも部分的に画定する。第１のＨＰセクション２４０はさらにＨＰ主蒸気流路セクション３０を少なくとも部分的に画定する。既に述べたように、別の実施形態では、第１の溶接部２５０は、第１のＨＰセクション２４２がＨＰ主蒸気流路セクション３０少なくとも部分的に画定しないように、例えば位置「Ａ」まで移動し得る。第３のＨＰセクション２４４は主蒸気流路２６を少なくとも部分的に画定しない、又は言い換えると、第３のＨＰセクション２４４はＨＰ主蒸気流路セクション３０の外側にあり、主蒸気流路２６と接触しない。
【００２５】
一実施形態では、第１、第２及び第３のＨＰセクション２４０、２４２及び２４４は高温耐性材料の複数の個々の単位セクション又はブロックで形成される。高温耐性材料は耐熱材料（ＨＴＭ）といってもよい。別の実施形態では、ＨＰセクションは、限定されることはないが溶接及びボルト締めのような材料接合技術によって一緒に接合される耐熱材料の１以上のＨＰセクション又はブロックで形成し得る。第１、第２及び第３のＨＰセクション２４０、２４２及び２４４は同じＨＴＭで形成し得る。別の実施形態では、第１、第２及び第３のＨＰセクションは異なるＨＴＭで形成されてもよい。
【００２６】
耐熱材料は高クロム合金鋼である。別の実施形態では、耐熱材料はある量のクロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、マンガン（Ｍｎ）、及びコバルト（Ｃｏ）を含む鋼である。一実施形態では、耐熱材料は０．１〜１．２重量％のＭｎ、１．５重量％以下のＮｉ、８．０〜１５．０重量％のＣｒ、４．０重量％以下のＣｏ、０．５〜３．０重量％のＭｏ、０．０５〜１．０重量％のＶ、０．０２〜０．５重量％のＣｂ、０．００５〜０．１５重量％のＮ、０．０４重量％以下のＢ、３．０重量％以下のＷ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる高クロム合金鋼である。
【００２７】
さらに別の実施形態では、耐熱材料は０．２〜１．２重量％のＭｎ、９．０〜１３．０重量％のＣｒ、０．５〜３．０重量％のＭｏ、０．０５〜１．０重量％のＶ、０．０２〜０．５重量％のＣｂ、０．０２〜０．１５重量％のＮ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる高クロム合金鋼である。さらに別の実施形態では、高クロム合金は０．３〜１．０重量％のＭｎ、１０．０〜１１．５重量％のＣｒ、０．７〜２．０重量％のＭｏ、０．０５〜０．５重量％のＶ、０．０２〜０．３重量％のＣｂ、０．０２〜０．１０重量％のＮ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる。さらにさらに別の実施形態では、高クロム合金は０．４〜０．９重量％のＭｎ、１０．４〜１１．３重量％のＣｒ、０．８〜１．２重量％のＭｏ、０．１〜０．３重量％のＶ、０．０４〜０．１５重量％のＣｂ、０．０３〜０．０９重量％のＮ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる。
【００２８】
別の実施形態では、耐熱材料は０．２〜１．２重量％のＭｎ、０．２〜１．５重量％のＮｉ、８．０〜１５．０重量％のＣｒ、０．５〜３．０重量％のＭｏ、０．０５〜１．０重量％のＶ、０．０２〜０．５重量％のＣｂ、０．０２〜０．１５重量％のＮ、０．２〜３．０重量％のＷ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる高クロム合金鋼である。さらに別の実施形態では、高クロム合金は０．２〜０．８重量％のＭｎ、０．４〜１．０重量％のＮｉ、９．０〜１２．０重量％のＣｒ、０．７〜１．５重量％のＭｏ、０．０５〜０．５重量％のＶ、０．０２〜０．３重量％のＣｂ、０．０２〜０．１０重量％のＮ、０．５〜２．０重量％のＷ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる。さらに別の実施形態では、高クロム合金は０．３〜０．７重量％のＭｎ、０．５〜０．９重量％のＮｉ、９．９〜１０．７重量％のＣｒ、０．９〜１．３重量％のＭｏ、０．１〜０．３重量％のＶ、０．０３〜０．０８重量％のＣｂ、０．０３〜０．０９重量％のＮ、０．９〜１．２重量％のＷ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる。
【００２９】
さらに別の実施形態では、耐熱材料は０．１〜１．２重量％のＭｎ、０．０５〜１．００重量％のＮｉ、７．０〜１１．０重量％のＣｒ、０．５〜４．０重量％のＣｏ、０．５〜３．０重量％のＭｏ、０．１〜１．０重量％のＶ、０．０２〜０．５重量％のＣｂ、０．００５〜０．０６重量％のＮ、０．００２〜０．０４重量％のＢ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる高クロム合金鋼である。さらにさらに別の実施形態では、高クロム合金は０．１〜０．８重量％のＭｎ、０．０８〜０．４重量％のＮｉ、８．０〜１０．０重量％のＣｒ、０．８〜２．０重量％のＣｏ、１．０〜２．０重量％のＭｏ、０．１〜０．５重量％のＶ、０．０２〜０．３重量％のＣｂ、０．０１〜０．０４重量％のＮ、０．００５〜０．０２重量％のＢ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる。さらに別の実施形態では、高クロム合金は０．２〜０．５重量％のＭｎ、０．０８〜０．２５重量％のＮｉ、８．９〜９３７重量％のＣｒ、１．１〜１．５重量％のＣｏ、１．３〜１．７重量％のＭｏ、０．１５〜０．３重量％のＶ、０．０４〜０．０７重量％のＣｂ、０．０１４〜０．０３２重量％のＮ、０．００７〜０．０１４重量％のＢ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる。
【００３０】
別の実施形態では、第１及び第３のＨＰセクション２４０及び２４４の一方又は両方は、第２のＨＰセクション２４２を形成する耐熱材料より耐熱性の低い材料で形成し得る。この耐熱性がより低い材料は低温材料ということができる。低温材料は低合金鋼である。一実施形態では、低温材料は０．０５〜１．５重量％のＭｎ、０．１〜３．０重量％のＮｉ、０．０５〜５．０重量％のＣｒ、０．２〜４．０重量％のＭｏ、０．０５〜１．０重量％のＶ、３．０重量％以下のＷ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる低合金鋼である。
【００３１】
別の実施形態では、低温材料は０．３〜１．２重量％のＭｎ、０．１〜１．５重量％のＮｉ、０．５〜３．０重量％のＣｒ、０．４〜３．０重量％のＭｏ、０．０５〜１．０重量％のＶ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる低合金鋼である。さらに別の実施形態では、低合金鋼は０．５〜１．０重量％のＭｎ、０．２〜１．０重量％のＮｉ、０．６〜１．８重量％のＣｒ、０．７〜２．０重量％のＭｏ、０．１〜０．５重量％のＶ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる。さらに別の実施形態では、低合金鋼は０．６〜０．９重量％のＭｎ、０．２〜０．７重量％のＮｉ、０．８〜１．４重量％のＣｒ、０．９〜１．６重量％のＭｏ、０．１５〜０．３５重量％のＶ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる。
【００３２】
さらに別の実施形態では、低温材料は０．２〜１．５重量％のＭｎ、０．２〜１．６重量％のＮｉ、１．０〜３．０重量％のＣｒ、０．２〜２．０重量％のＭｏ、０．０５〜１．０重量％のＶ、０．２〜３．０重量％のＷ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる低合金鋼である。別の実施形態では、低合金鋼は０．４〜１．０重量％のＭｎ、０．４〜１．０重量％のＮｉ、１．５〜２．７重量％のＣｒ、０．５〜１．２重量％のＭｏ、０．１〜０．５重量％のＶ、０．４〜１．０重量％のＷ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる。さらに別の実施形態では、低合金鋼は０．５〜０．９重量％のＭｎ、０．６〜０．９重量％のＮｉ、１．８〜２．４重量％のＣｒ、０．７〜１．０重量％のＭｏ、０．２〜０．４重量％のＶ、０．５〜０．８重量％のＷ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる。
【００３３】
別の実施形態では、低温材料は０．０５〜１．２重量％のＭｎ、０．５〜３．０重量％のＮｉ、０．０５〜５．０重量％のＣｒ、０．５〜４．０重量％のＭｏ、０．０５〜１．０重量％のＶ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる低合金鋼である。さらに別の実施形態では、低合金鋼は０．０５〜０．７重量％のＭｎ、１．０〜２．０重量％のＮｉ、１．５〜２．５重量％のＣｒ、１．０〜２．５重量％のＭｏ、０．１〜０．５重量％のＶ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる。さらにさらに別の実施形態では、低合金鋼は０．１〜０．３重量％のＭｎ、１．３〜１．７重量％のＮｉ、１．８〜２．２重量％のＣｒ、１．５〜２．０重量％のＭｏ、０．１５〜０．３５重量％のＶ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる。
【００３４】
一実施形態では、第１及び第３のＨＰセクション２４０及び２４４は同じ低温材料で形成される。別の実施形態では、第１及び第２のＨＰセクション２４０及び２４４は異なる低温材料で形成される。
【００３５】
シャフトＩＰセクション２２２はＩＰセクションベアリング２６４により回転自在に支持される。一実施形態では、ベアリング２６４はジャーナルベアリングである。別の実施形態では、シャフトＩＰセクション２２２は１以上のベアリングにより回転自在に支持し得る。シャフトＩＰセクション２２２は約７０バールより低い圧力で蒸気を受け入れる。別の実施形態では、シャフトＩＰセクション２２２は約２０バール〜７０バールの圧力で蒸気を受け入れ得る。さらに別の実施形態では、シャフトＩＰセクション２２２は約２０バール〜約４０バールの圧力で蒸気を受け入れ得る。さらに、シャフトＩＰセクション２２２は約５６５℃〜約６５０℃の温度で蒸気を受け入れる。さらに別の実施形態では、シャフトＩＰセクション２２２は約５９０℃〜約６２５℃の温度で蒸気を受け入れ得る。
【００３６】
シャフトＩＰセクション２２２は第１のＩＰセクション２６０と第２のＩＰセクション２６２を含む。第１及び第２のＩＰセクション２６０及び２６２は第３の溶接部２６６により接合される。第３の溶接部２６６はＩＰ主蒸気流路セクション３６に沿って位置する。別の実施形態では、第３の溶接部２６６はＩＰ主蒸気流路セクション３６の外側に、又は接触しないで位置し得る。例えば、第３の溶接部２６６は、ＩＰ主蒸気流路セクション３６の外側に接触しないで位置する位置「Ｂ」（図１）に位置し得る。さらに別の実施形態では、シャフトＩＰセクション２２２は１以上のＩＰセクションで形成し得る。別の実施形態では、ＩＰセクション２２２は単一の単位ブロック又はセクションの耐熱材料で形成し得る。
【００３７】
再び図１を参照して、第１のＩＰセクション２６０はＩＰ主蒸気流入領域３４及びＩＰ主蒸気流路セクション３６を少なくとも部分的に画定する。さらに、第２のＩＰセクション２６２がＩＰ主蒸気流路セクション３６を少なくとも部分的に画定する。別の実施形態では、第３の溶接部２６６は、例えば位置「Ｂ」まで移動し得て、その結果第２のＩＰセクション２６２はＩＰ主蒸気流路セクション３６を少なくとも部分的に画定しない。言い換えると、第２のＩＰセクション２６２はＩＰ主蒸気流路セクション３６の外側にあり、蒸気の主流路と接触しない。
【００３８】
一実施形態では、第１及び第２のＩＰセクション２６０及び２６２は耐熱材料で形成される。一実施形態では、第１及び第２のＩＰセクション２６０及び２６２の一方又は両方が耐熱材料で形成し得る。耐熱材料はＨＰセクション２４０、２４２及び２４４に関連して既に述べた耐熱材料である。
【００３９】
第２のＩＰセクション２６２は耐熱材料より耐熱性が低い低温材料のような材料で形成し得る。低温材料はＨＰセクション２４０及び２４４に関連して既に述べた低温材料である。
【００４０】
一実施形態では、第１及び第２のＩＰセクション２６０及び２６２は各々が単一の単位耐熱材料セクション又はブロックで形成される。別の実施形態では、第１及び第２のＩＰセクション２６０及び２６２は各々が、互いに溶接された２以上のＩＰセクションで形成し得る。第２のＩＰセクション２６２は、第１のＩＰセクション２６０及び第２のＨＰセクション２４２に利用される耐熱材料より耐熱性が低い材料で形成し得る。
【００４１】
シャフト２４は、以下に記載する製造方法の一実施形態によって製造し得る。シャフトＨＰセクション２２０は、ＨＴＭのブロック又はセクションを溶接して第１、第２及び第３のＨＰセクション２４０、２４２及び２４４を形成することによって製造し得る。別の実施形態では、シャフトＨＰセクション２２０は、互いに接合されてシャフトＨＰセクション２２０を形成する耐熱材料の１以上のブロック又はセクションを提供することによって製造し得る。
【００４２】
シャフトＩＰセクション２２２は、ＨＴＭのブロック又はセクションを溶接して第１及び第２のＩＰセクション２６０及び２６２を形成することによって製造し得る。別の実施形態では、シャフトＩＰセクション２２２は、互いに接合されてシャフトＩＰセクション２２２を形成する耐熱材料の１以上のブロック又はセクションを提供することによって製造し得る。
【００４３】
シャフト２４は、シャフトＨＰセクション２２０とシャフトＩＰセクション２２２を接合することによって製造される。シャフトＨＰセクション２２０は、第１のＩＰセクション２６０の第３のＨＰセクション２４４をボルト締めすることによってシャフトＩＰセクション２２２に接合される。別の実施形態では、シャフトＨＰセクション２２０は、ボルト締め、溶接又はその他の金属接合技術によりシャフトＩＰセクション２２２に接合し得る。
【００４４】
本発明の幾つかの特徴及び実施形態のみを示し説明して来たが、当業者には、特許請求の範囲に記載の主題の新規な教示及び利点から実質的に逸脱することなく、多くの修正及び変更（例えば、大きさ、寸法、構造、形状及び様々な要素の割合、パラメーター（例えば、温度、圧力など）の値、装着装置、材料の使用、配向などの変形）をなし得ることが明らかであろう。プロセス又は方法工程の順序及び配列は代わりの実施形態に従って変更又は改変し得る。従って、後続の特許請求の範囲は、かかる修正及び変更の全てを本発明の真の思想の範囲内に入るものとして包含することと理解されたい。さらに、代表的な実施形態の簡潔な説明を提供するために、実際の実施の全ての特徴（すなわち、本発明を実施する上での現在考えられる最良の態様に関係のないもの、又は特許請求の範囲に記載の発明を実施可能にするために関係しないもの）を記載してはいないことがある。あらゆる工学又は設計プロジェクトと同様に、かかる実際の実施の開発においては、数多くの実施に伴う特別な決定をなし得ることと了解されたい。かかる開発努力は複雑で時間がかかるかもしれないが、本開示に接した当業者にとっては、過度の実験を要することなく日常とり得る設計、製作、及び製造の範囲内であろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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