(57)【要約】【課題】部分アーク用途のための蒸気タービンノズルセグメント、関連するアセンブリ、及び蒸気タービンを提供する。【解決手段】蒸気タービンダイヤフラムノズルセグメント、関連するアセンブリ、及び蒸気タービン。様々な実施形態は、蒸気タービンダイヤフラムノズルセグメントを含み、蒸気タービンダイヤフラムノズルセグメントは、一対の対向する側壁と、一対の対向する側壁の間に延在し、一対の側壁の各々と一体の翼形部であって、流路を通る作動流体の流れを導くための単一の接触面を有する翼形部と、翼形部及び一対の対向する側面と一体の充填領域であって、翼形部の全長に沿って一対の対向する側面の間に延在し、作動流体の流れを完全に閉塞する充填領域とを有する。【選択図】図１
2017015073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気タービンダイヤフラムノズルセグメントであって、
一対の対向する側壁と、
一対の対向する側壁の間に延在し、一対の対向する側壁の各々と一体の翼形部であって、流路を通る作動流体の流れを導くための単一の接触面を有する翼形部と、
翼形部及び一対の対向する側面と一体の充填領域であって、翼形部の全長に沿って一対の対向する側面の間に延在し、作動流体の流れを完全に閉塞する充填領域と
を含む、蒸気タービンダイヤフラムノズルセグメント。
【請求項２】
一対の対向する側壁は、側壁の各々の対向する側面に沿って測定される周方向寸法をそれぞれ有し、
充填領域は、周方向寸法に沿って翼形部から対向する側壁の各々の第１の外周縁部まで延在する、請求項１に記載の蒸気タービンダイヤフラムノズルセグメント。
【請求項３】
翼形部は、流路の一部を画定する正圧側面を有し、
流路は、周方向寸法に沿って翼形部の正圧側面から対向する側壁の各々の第２の外周縁部まで延在し、第２の外周縁部は、第１の外周縁部とは異なる、請求項２に記載の蒸気タービンダイヤフラムノズルセグメント。
【請求項４】
一対の対向する側壁の各々は、別個の蒸気タービンダイヤフラムノズルセグメントにおける隣接する側壁と嵌合するための一対の傾斜面を含む、請求項１に記載の蒸気タービンダイヤフラムノズルセグメント。
【請求項５】
翼形部、一対の対向する側壁、及び充填領域は、実質的に均質な材料から一体に鋳造又は鍛造された構成要素である、請求項１に記載の蒸気タービンダイヤフラムノズルセグメント。
【請求項６】
一対の対向する側壁は、蒸気タービンダイヤフラムの内側リングと蒸気タービンダイヤフラムの外側リングとを係合するようにサイズが決められている、請求項１に記載の蒸気タービンダイヤフラムノズルセグメント。
【請求項７】
蒸気タービンダイヤフラムセグメントであって、
外側リングと、
外側リングの内側にある内側リングと、
内側リング及び外側リングに結合された１以上のダイヤフラムノズルセグメントであって、蒸気タービンダイヤフラムセグメントに対して、軸方向高圧領域から軸方向低圧領域まで作動流体の流れを導くための、翼形部及び一体の側壁を有する１以上のダイヤフラムノズルセグメントと、
内側リング及び外側リングに沿って１以上のダイヤフラムノズルセグメントに結合された部分閉塞型ダイヤフラムノズルセグメントと
を含み、部分閉塞型ダイヤフラムノズルセグメントが、
一対の対向する側壁と、
一対の対向する側壁の間に延在し、一対の側壁の各々と一体の翼形部であって、軸方向高圧領域から軸方向低圧領域まで作動流体の流れを導くための単一の接触面を有する翼形部と、
翼形部及び一対の対向する側面と一体の充填領域であって、翼形部の全長に沿って一対の対向する側面の間に延在し、軸方向高圧領域から軸方向低圧領域まで流れる作動流体の流れを完全に閉塞する充填領域とを含む、蒸気タービンダイヤフラムセグメント。
【請求項８】
内側リング及び外側リングに沿って部分閉塞型ダイヤフラムノズルセグメントと結合された完全閉塞型ダイヤフラムノズルセグメントをさらに含み、完全閉塞型ダイヤフラムノズルセグメントは、部分閉塞型ダイヤフラムノズルセグメントの一対の対向する側壁と嵌合する一対の対向する側壁を含む、請求項７に記載の蒸気タービンダイヤフラムセグメント。
【請求項９】
完全閉塞型ダイヤフラムノズルセグメントの一対の対向する側壁は、部分閉塞型ダイヤフラムノズルセグメントの一対の対向する側壁と嵌合する、請求項８に記載の蒸気タービンダイヤフラムセグメント。
【請求項１０】
蒸気タービンであって、
ロータと、
ロータを少なくとも部分的に取り囲むタービンケーシングと、
タービンケーシングとロータとの間のダイヤフラムセグメントと
を含み、ダイヤフラムセグメントは、
外側リングと、
外側リングの内側にある内側リングと、
内側リング及び外側リングに結合された１以上のダイヤフラムノズルセグメントであって、軸方向高圧領域から軸方向低圧領域まで作動流体の流れを導くための、翼形部及び一体の側壁を有する１以上のダイヤフラムノズルセグメントと、
内側リング及び外側リングに沿って１以上のダイヤフラムノズルセグメントに結合された部分閉塞型ダイヤフラムノズルセグメントと
を含み、部分閉塞型ダイヤフラムノズルセグメントは、
一対の対向する側壁と、
一対の対向する側壁の間に延在し、一対の側壁の各々と一体の翼形部であって、軸方向高圧領域から軸方向低圧領域まで作動流体の流れを導くための単一の接触面を有する翼形部と、
翼形部及び一対の対向する側面と一体の充填領域であって、翼形部の全長に沿って一対の対向する側面の間に延在し、軸方向高圧領域から軸方向低圧領域まで流れる作動流体の流れを完全に閉塞する充填領域と
を含む、蒸気タービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部分アーク用途のための蒸気タービンノズルセグメント、関連アセンブリ、及び蒸気タービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
本明細書で開示される主題は、蒸気タービンに関する。具体的には、本明細書で開示される主題は、蒸気タービンのノズルセグメントに関する。
【０００３】
蒸気タービンは、回転するロータに連結されたタービンバケットの中に作動流体の流れを導く、静止したノズルアセンブリを含む。ノズル構成（複数のノズル、すなわち「翼形部」を含む）は、時には「ダイヤフラム」又は「ノズルアセンブリ段」と呼ばれる。蒸気タービンダイヤフラムは、ロータの周りに組み立てられた２つの半体を含み、これら２つの半体の間に水平ジョイントを形成する。各タービンダイヤフラム段は、それぞれの水平ジョイントにおいてダイヤフラムの各側面上の支持バー、支持ラグ、又は支持ネジによって垂直方向に支持される。ダイヤフラムの水平ジョイントはまた、タービンケーシングの水平ジョイントに対応し、タービンケーシングは蒸気タービンダイヤフラムを取り囲む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第８６９０５３３号明細書
【発明の概要】
【０００５】
蒸気タービンダイヤフラムノズルセグメント、関連するアセンブリ、及び蒸気タービンが開示される。様々な実施形態は、蒸気タービンダイヤフラムノズルセグメントを含み、蒸気タービンダイヤフラムノズルセグメントは、一対の対向する側壁と、一対の対向する側壁の間に延在し、一対の側壁の各々と一体の翼形部であって、流路を通る作動流体の流れを導くための単一の接触面を有する翼形部と、翼形部及び一対の対向する側面と一体の充填領域であって、翼形部の全長に沿って一対の対向する側面の間に延在し、作動流体の流れを完全に閉塞する充填領域とを有する。
【０００６】
本開示の第１の態様は、蒸気タービンダイヤフラムノズルセグメントを含み、蒸気タービンダイヤフラムノズルセグメントは、一対の対向する側壁と、一対の対向する側壁の間に延在し、一対の側壁の各々と一体の翼形部であって、流路を通る作動流体の流れを導くための単一の接触面を有する翼形部と、翼形部及び一対の対向する側面と一体の充填領域であって、翼形部の全長に沿って一対の対向する側面の間に延在し、作動流体の流れを完全に閉塞する充填領域とを有する。
【０００７】
本開示の第２の態様は、蒸気タービンダイヤフラムセグメントを含み、蒸気タービンダイヤフラムセグメントは、外側リングと、外側リングの内側にある内側リングと、内側リング及び外側リングに結合された１以上のダイヤフラムノズルセグメントであって、蒸気タービンダイヤフラムセグメントに対して、軸方向高圧領域から軸方向低圧領域まで作動流体の流れを導くための、翼形部及び一体の側壁を有する１以上のダイヤフラムノズルセグメントと、内側リング及び外側リングに沿って１以上のダイヤフラムノズルセグメントに結合された部分閉塞型ダイヤフラムノズルセグメントとを含み、部分閉塞型ダイヤフラムノズルセグメントは、一対の対向する側壁と、一対の対向する側壁の間に延在し、一対の側壁の各々と一体の翼形部であって、軸方向高圧領域から軸方向低圧領域まで作動流体の流れを導くための単一の接触面を有する翼形部と、翼形部及び一対の対向する側面と一体の充填領域であって、翼形部の全長に沿って一対の対向する側面の間に延在し、軸方向高圧領域から軸方向低圧領域まで流れる作動流体の流れを完全に閉塞する充填領域とを有する。
【０００８】
本開示の第３の態様は、蒸気タービンを含み、蒸気タービンは、ロータと、ロータを少なくとも部分的に取り囲むタービンケーシングと、タービンケーシングとロータとの間のダイヤフラムセグメントとを含み、ダイヤフラムセグメントは、外側リングと、外側リングの内側にある内側リングと、内側リング及び外側リングに結合された１以上のダイヤフラムノズルセグメントであって、蒸気タービンダイヤフラムセグメントに対して、軸方向高圧領域から軸方向低圧領域まで作動流体の流れを導くための、翼形部及び一体の側壁を有する１以上のダイヤフラムノズルセグメントと、内側リング及び外側リングに沿って１以上のダイヤフラムノズルセグメントに結合された部分閉塞型ダイヤフラムノズルセグメントとを含み、部分閉塞型ダイヤフラムノズルセグメントは、一対の対向する側壁と、一対の対向する側壁の間に延在し、一対の側壁の各々と一体の翼形部であって、軸方向高圧領域から軸方向低圧領域まで作動流体の流れを導くための単一の接触面を有する翼形部と、翼形部及び一対の対向する側面と一体の充填領域であって、翼形部の全長に沿って一対の対向する側面の間に延在し、軸方向高圧領域から軸方向低圧領域まで流れる作動流体の流れを完全に閉塞する充填領域とを有する。
【０００９】
本発明のこれらの及び他の特徴は、本開示の様々な実施形態を示す添付の図面と併せて、本発明の様々な態様の以下の詳細な説明から、より容易に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】様々な実施形態による蒸気タービンの部分的な断面概略図である。
【図２】シングレット、すなわち内側リング及び外側リングに直接溶接された側壁を有する単一の翼形部を用いる、ノズルアセンブリの一実施形態を示す図である。
【図３】様々な実施形態による、部分閉塞型蒸気タービンノズルセグメントの実施形態の概略的な３次元斜視図である。
【図４】様々な実施形態による、部分閉塞型蒸気タービンノズルセグメントの実施形態の概略的な３次元斜視図である。
【図５】様々な実施形態による、完全閉塞型蒸気タービンノズルセグメントの実施形態の概略的な３次元斜視図である。
【図６】様々な実施形態による、完全閉塞型蒸気タービンノズルセグメントの実施形態の概略的な３次元斜視図である。
【図７】様々な実施形態による、ダイヤフラムアセンブリの一部をクローズアップした３次元斜視図である。
【図８】様々な実施形態による、ダイヤフラムアセンブリの断面の概略的な端面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の図面は必ずしも一定の比率ではないことに留意されたい。図面は、本発明の典型的な態様だけを示すことを目的としており、したがって、本開示の範囲を限定するものとみなすべきではない。図面においては、図面間で類似する符号は類似する要素を示す。
【００１２】
本明細書で開示される主題は、蒸気タービンに関する。具体的には、本明細書で開示される主題は、蒸気タービンのノズルセグメントに関する。
【００１３】
本開示の様々な実施形態によれば、蒸気タービンノズルセグメントは、ノズル翼形部領域を通る蒸気の流れを閉塞するために、ノズル翼形部領域内に少なくとも部分的な閉塞的流動セクション（流路）を含む。場合によっては、複数のこのようなノズルセグメントは、回転バケットへの蒸気の流れを閉塞するような構成で配置される。様々な実施形態は、閉塞するノズルセグメント及び従来のノズルセグメント（蒸気の流れを回転バケットへ導くための翼形部を含む）の両方を含む蒸気タービンノズルアセンブリを含む。本明細書の様々な手法によれば、従来のノズルセグメントを変更する必要がないように（たとえば、改造又は修理／交換シナリオのために）、閉塞するノズルセグメントは、従来のノズルセグメントと一体に適合するようにサイズが設定された側壁を含むことができる。さらなる実施形態は、完全閉塞型ノズルセグメントと、完全閉塞型ノズルセグメントに接続された部分閉塞型ノズルセグメントと、部分閉塞型ノズルセグメントに接続された従来のノズルセグメント（たとえば、蒸気の流れを回転バケットへ導くための翼形部を含む）とを有するアセンブリを含む。
【００１４】
これらの図に示すように、「Ａ」軸は、軸方向（タービンロータの軸線に沿っているが、それは明確にするために省略している）を表す。本明細書で用いる「軸方向の」及び／又は「軸方向に」という用語は、軸線Ａに沿った対象物の相対的な位置／方向を指し、軸線Ａはターボ機械の回転軸（具体的には、ロータ部）と実質的に平行である。さらに本明細書で用いる「径方向の」及び／又は「径方向に」という用語は、軸線（ｒ）に沿った対象物の相対的な位置／方向を指し、軸線（ｒ）は軸線Ａと実質的に直交し、かつ一箇所のみで軸線Ａと交差する。さらに、「周方向の」及び／又は「周方向に」という用語は、周線（ｃ）に沿った対象物の相対的な位置／方向を指し、周線（ｃ）は軸線Ａを取り囲むが、いずれの位置でも軸線Ａと交差しない。
【００１５】
図１を参照すると、蒸気タービン２（たとえば、高圧／中圧蒸気タービン）の部分的な断面概略図が示されている。蒸気タービン２は、たとえば、中圧（ＩＰ）セクション４及び高圧（ＨＰ）セクション６を含むことができる。ＩＰセクション４及びＨＰセクション６は、ケーシング７に少なくとも部分的に収容される。蒸気は、ケーシング７内の１以上の入口８を通ってＨＰセクション６及びＩＰセクション４に流入し、入口８から軸方向下流側に流れることができる。いくつかの実施形態では、ＨＰセクション６及びＩＰセクション４は、共通シャフト１０で結合され、共通シャフト１０はベアリング１２に接触することができ、作動流体（蒸気）がＩＰセクション４及びＨＰセクション６の各々の中のブレードを回転させると、シャフト１０の回転を可能にする。ＩＰセクション４及びＨＰセクション６内のブレードで機械的仕事を行った後に、作動流体（たとえば、蒸気）はケーシング７内の出口１４から出ることができる。ＨＰセクション６及びＩＰセクション４の中心線（ＣＬ）１６を基準点として示す。ＩＰセクション４及びＨＰセクション６は、いずれもダイヤフラムアセンブリを含むことができ、ダイヤフラムアセンブリはケーシング７のセグメント内に収容されている。
【００１６】
図２は、シングレット、すなわち内側リング及び外側リングに、たとえば低入熱溶接により、直接溶接された側壁を有する単一の翼形部を用いる、ノズルアセンブリの一実施形態を示す。特に、図２のノズルアセンブリは、符号４０で示す、一体に形成されたシングレット部分アセンブリを含む。各部分アセンブリ４０は、内側側壁４４と外側側壁４６との間に単一の翼形部又はブレード４２をそれぞれ含み、ブレード４２及び側壁４４、４６は、ニアネット鍛造物又は材料のブロックから機械加工される。図示するように、内側側壁４４は、内側側壁４４の前縁及び後縁に沿って径方向内向きに突出する雄段部又はフランジ５０及び５２が両側に位置する、又は跨がる雌凹部４８を含む。あるいは、内側側壁４４は、内側側壁の前縁及び後縁に隣接する径方向外向きに延在する雌凹部が両側に位置する中央雄突起を設けるように構築されてもよい。同様に、外側側壁４６は、図示するように、外側側壁４６の前縁及び後縁に隣接する径方向外向きに延在する一対の雄段部又はフランジ５６、５８が両側に位置する、又は跨がる雌凹部５４を含む。あるいは、外側側壁４６は、外側側壁の前縁及び後縁に沿って径方向内向きに延在する雌凹部が両側に位置する中央雄突起を有してもよい。
【００１７】
それからノズルシングレット４０が、低入熱型溶接を用いて、内側リング６０と外側リング６２との間に組み立てられる。たとえば、低入熱型溶接は、突合せ溶接界面を使用し、好ましくは電子ビーム溶接、レーザ溶接、又は、浅いＭＩＧ（ＧＭＡＷ）溶接処理を用いる。これらの溶接処理及び溶接型式を用いることにより、界面における構成が図２に示したものから反転する場合に、側壁と側壁の段部に隣接したリングとの間の領域、あるいは内側リング及び外側リングの段部の領域に、溶接が制限される。したがって、短い軸方向距離に対してだけ、たとえば側壁の対向する軸方向端部に沿った段部の軸方向範囲を超えずに、かつ、充填溶接材を使用せずに溶接が行われる。具体的には、内側側壁及び外側側壁にわたる軸方向距離の１／２未満の距離を使用して、内側リングと外側リングとの間にシングレットノズルを溶接する。たとえば、側壁とリングとの界面の前側及び後側の両方から軸方向に電子ビーム溶接を用いることにより、側壁及びリングの材料が融合する溶接部の軸方向範囲は軸方向界面の範囲の１／２未満である。
【００１８】
図３及び図４は、第１の部分閉塞型蒸気タービンノズルセグメント（部分閉塞型ノズルセグメント）４００と、第２の部分閉塞型蒸気タービンノズルセグメント（部分閉塞型ノズルセグメント）５００と、の実施形態の概略的な３次元斜視図をそれぞれ示す。図面間で共通する符号を付した要素は、実質的に類似の特徴を表すことができ、したがって、これらの特徴の冗長な説明は、明確化のために省略する。部分閉塞型ノズルセグメント４００、５００は、ダイヤフラムアセンブリ（本明細書で述べる）の遷移ノズルセグメント（部分閉塞型）として機能するように構成することができ、そのようにして、部分閉塞型ノズルセグメント４００、５００は、従来のノズルセグメント（たとえば、翼形部及び翼形部の周方向両側面の開口部を含む）と、完全閉塞型ノズルセグメント（作動流体の周方向の流れを防止する）と、に接続することができる。
【００１９】
様々な実施形態によれば、部分閉塞型ノズルセグメント４００、５００は、一対の対向する側壁４０２を含むことができ、側壁４０２は、それぞれの内側及び外側ダイヤフラムリング６０、６２（図２）と結合するように構成される。様々な実施形態では、側壁４０２は、蒸気タービンダイヤフラムの内側リング６０と蒸気タービンダイヤフラムの外側リング６２（図２）とをそれぞれ係合するようにサイズが決められている。いくつかの構成では、一対の対向する側壁４０２は、ダイヤフラムアセンブリの隣接する従来のノズルセグメントの側壁を嵌合（たとえば、補足）するために、前縁４０４又は後縁４０６の少なくとも一方に輪郭が形成され得る。様々な実施形態では、輪郭４０８は、別個の蒸気タービンダイヤフラムノズルセグメントにおける隣接する側壁と嵌合するための一対の傾斜面４０８Ａを含む。側壁４０２の対向する縁部（たとえば、前縁４０４又は後縁４０６）は、実質的に平坦な表面４１０を含むことができ、表面４１０は、完全閉塞型ノズルセグメントの平坦な表面と嵌合（同時に接触）するように構成することができる。部分閉塞型ノズルセグメント４００、５００はまた、側壁４０２の間に延在し、各側壁４０２と一体の翼形部４１２を含むことができる。様々な実施形態では、翼形部４１２は、流路４１６（仮想線で示す）を通る作動流体（たとえば、蒸気）の流れを導くために、単一の接触面４１４（たとえば、翼形部４１２の正圧側面）を有する。部分閉塞型ノズルセグメント４００、５００はまた、翼形部４１２及び側壁４０２と一体の充填領域４１８を含むことができる。充填領域４１８、翼形部４１２、及び側壁４０２は、金属（たとえば、鋼、鉄など）などの一般的な（たとえば、実質的に均一な）材料から一体に鋳造又は鍛造することができる。充填領域４１８は、翼形部４１２の長さ（Ｌ）の全体に沿って側壁４０２の間に延在することができ、充填領域４１８は、作動流体（たとえば、蒸気）の流れを完全に閉塞するようにサイズが決められ、かつ位置決めされる。
【００２０】
より具体的には、側壁４０２は、各側壁４０２の対向する側面４２０に沿って測定される周方向寸法（ｄc）を各々有しており、充填領域４１８は、周方向寸法（ｄc）に沿って翼形部４１２から各側壁４０２の第１の外周縁部（前縁４０４、後縁４０６）まで延在する。本明細書で説明するように、翼形部４１２は、流路４１６の一部を画定する正圧側面４２２を有しており、流路４１６は、周方向寸法（ｄc）に沿って正圧側面４２２から側壁４０２の各々の第２の外周縁部（たとえば、前縁４０４又は後縁４０６の他方）まで延在し、第２の外周縁部（たとえば前縁４０４又は後縁４０６の他方）は、第１の外周縁部（たとえば、前縁４０４又は後縁４０６）とは異なる。
【００２１】
図５及び図６は、第１の完全閉塞型蒸気タービンノズルセグメント（完全閉塞型ノズルセグメント）６００と、第２の蒸気タービンノズルセグメント（完全閉塞型ノズルセグメント）７００と、の実施形態の概略的な３次元斜視図をそれぞれ示す。図面間で共通する符号を付した要素は、実質的に類似の特徴を表すことができ、したがって、これらの特徴の冗長な説明は、明確化のために省略する。図７は、遷移ノズルセグメント４００、５００と嵌合した完全閉塞型ノズルセグメント６００、７００を含むダイヤフラムアセンブリ８００の一部をクローズアップした３次元斜視図を示し、次に遷移ノズルセグメント４００、５００は、従来の側壁が傾斜したノズルセグメント（ダイヤフラムノズルセグメント）４０（図２）と嵌合する。本明細書で述べたように、完全閉塞型ノズルセグメント６００、７００は、外周縁部（たとえば、前縁又は後縁）の一方又は両方において、遷移ノズルセグメント４００、５００と嵌合するように構成することができる。様々な実施形態によれば、完全閉塞型ノズルセグメント６００、７００は、ダイヤフラムアセンブリ（図２）の内側リング６０及び外側リング６２に沿って部分閉塞型ノズルセグメント４００、５００とそれぞれ結合することができる。完全閉塞型ノズルセグメント６００、７００は、たとえば実質的に平坦な表面４１０において部分閉塞型ノズルセグメント４００、５００の一対の対向する側壁４０２と嵌合するようにサイズが決められている一対の対向する側壁６０２を含む。しかし、いくつかの実施形態では、部分閉塞型ノズルセグメント４００、５００は、側壁４０２の後縁及び前縁の両方に傾斜した界面を含むことができることが理解される。アセンブリ８００は、ノズルセグメントの特徴（たとえば、部分閉塞型ノズルセグメント４００、５００及び完全閉塞型ノズルセグメント６００、７００がノズルセグメント４０と相互作用する）をより明確に例示するために、内側リング６０及び外側リング６２の描写を除外した。図８は、ダイヤフラムアセンブリ９００の断面の概略的な端面図であり、ダイヤフラムノズルセグメント４０を有する部分閉塞型ノズルセグメント４００、５００及び完全閉塞型ノズルセグメント６００，７００を完全なリングに一体化して示す。
【００２２】
図７及び図８を参照して（及び図２〜図６を引き続き参照して）、本明細書で説明するように、完全閉塞型ノズルセグメント６００、７００は、一対の対向する側壁４０２の全周囲長（Ｌc）に沿った軸方向高圧領域８１０から軸方向低圧領域８１２（軸方向にわたるノズルセグメントに対する圧力差）までの軸方向（Ａ）の作動流体（たとえば、蒸気）の流れを完全に閉塞する。様々な実施形態では、図３、図４及び図７に示すように、部分閉塞型ダイヤフラムノズルセグメント４００、５００の翼形部４１２は、軸方向高圧領域８１０と軸方向低圧領域８１２との間の流路４１６の一部を画定する正圧側面４２２を有する。
【００２３】
様々な実施形態によれば、たとえば、図７に示すように、完全閉塞型ノズルセグメント６００、７００及び／又は部分閉塞型ダイヤフラムノズルセグメント４００、５００は、２以上の隣接するダイヤフラムノズルセグメント４０（たとえば、図７のアセンブリにいくつかを示す）に等しい、内側リング６０及び外側リング６２（図２）に沿った周方向距離（ｄc）を延長することができる。すなわち、完全閉塞型ノズルセグメント６００、７００及び／又は部分閉塞型ダイヤフラムノズルセグメント４００、５００は、２つ以上の従来のダイヤフラムノズルセグメント４０よりも大きい周囲長を有することができる。完全閉塞型ノズルセグメント６００、７００は、１以上（たとえば、３、４、５、又はそれ以上）の従来のダイヤフラムノズルセグメント４０の周囲長（ｃ軸に沿った）を有することができ、部分閉塞型ダイヤフラムノズルセグメント４００、５００と外周縁部（たとえば前縁又は後縁）において結合することができ、部分閉塞型ダイヤフラムノズルセグメント４００、５００は、次に一組（たとえば３、４、５、又はそれ以上）の隣接して整列する従来のダイヤフラムノズルセグメント４０に結合される。これらの様々な実施形態を例示するために、別個の構成を図７に示している。
【００２４】
本明細書で用いる用語は、特定の実施形態を説明することだけを目的とし、本開示を限定することを目的とするものではない。本明細書で用いられるように、文脈で別途明確に指示しない限り、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」及び「前記（ｔｈｅ）」は複数形も含むものとする。「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」及び／又は「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、本明細書で使用される場合に、記載した特徴、整数、ステップ、動作、要素、及び／又は構成要素の存在を示すが、１つもしくは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、及び／又はこれらのグループの存在もしくは追加を排除するものではないことがさらに理解されるであろう。
【００２５】
この明細書は、本発明を開示するために実施例を用いており、最良の形態を含んでいる。また、いかなる当業者も本発明を実施することができるように実施例を用いており、任意のデバイス又はシステムを製作し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含んでいる。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到するその他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、特許請求の範囲の文言との差が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の実質的な差がない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にある。
［実施態様１］
蒸気タービンダイヤフラムノズルセグメントであって、
一対の対向する側壁と、
一対の対向する側壁の間に延在し、一対の対向する側壁の各々と一体の翼形部であって、流路を通る作動流体の流れを導くための単一の接触面を有する翼形部と、
翼形部及び一対の対向する側面と一体の充填領域であって、翼形部の全長に沿って一対の対向する側面の間に延在し、作動流体の流れを完全に閉塞する充填領域とを含む、蒸気タービンダイヤフラムノズルセグメント。
［実施態様２］
一対の対向する側壁は、側壁の各々の対向する側面に沿って測定される周方向寸法をそれぞれ有し、
充填領域は、周方向寸法に沿って翼形部から対向する側壁の各々の第１の外周縁部まで延在する、実施態様１に記載の蒸気タービンダイヤフラムノズルセグメント。
［実施態様３］
翼形部は、流路の一部を画定する正圧側面を有し、
流路は、周方向寸法に沿って翼形部の正圧側面から対向する側壁の各々の第２の外周縁部まで延在し、第２の外周縁部は、第１の外周縁部とは異なる、実施態様２に記載の蒸気タービンダイヤフラムノズルセグメント。
［実施態様４］
一対の対向する側壁の各々は、別個の蒸気タービンダイヤフラムノズルセグメントにおける隣接する側壁と嵌合するための一対の傾斜面を含む、実施態様１に記載の蒸気タービンダイヤフラムノズルセグメント。
［実施態様５］
翼形部、一対の対向する側壁、及び充填領域は、実質的に均質な材料から一体に鋳造又は鍛造された構成要素である、実施態様１に記載の蒸気タービンダイヤフラムノズルセグメント。
［実施態様６］
一対の対向する側壁は、蒸気タービンダイヤフラムの内側リングと蒸気タービンダイヤフラムの外側リングとを係合するようにサイズが決められている、実施態様１に記載の蒸気タービンダイヤフラムノズルセグメント。
［実施態様７］
蒸気タービンダイヤフラムセグメントであって、
外側リングと、
外側リングの内側にある内側リングと、
内側リング及び外側リングに結合された１以上のダイヤフラムノズルセグメントであって、蒸気タービンダイヤフラムセグメントに対して、軸方向高圧領域から軸方向低圧領域まで作動流体の流れを導くための、翼形部及び一体の側壁を有する１以上のダイヤフラムノズルセグメントと、
内側リング及び外側リングに沿って１以上のダイヤフラムノズルセグメントに結合された部分閉塞型ダイヤフラムノズルセグメントとを含み、部分閉塞型ダイヤフラムノズルセグメントは、
一対の対向する側壁と、
一対の対向する側壁の間に延在し、一対の側壁の各々と一体の翼形部であって、軸方向高圧領域から軸方向低圧領域まで作動流体の流れを導くための単一の接触面を有する翼形部と、
翼形部及び一対の対向する側面と一体の充填領域であって、翼形部の全長に沿って一対の対向する側面の間に延在し、軸方向高圧領域から軸方向低圧領域まで流れる作動流体の流れを完全に閉塞する充填領域とを含む、蒸気タービンダイヤフラムセグメント。
［実施態様８］
内側リング及び外側リングに沿って部分閉塞型ダイヤフラムノズルセグメントと結合された完全閉塞型ダイヤフラムノズルセグメントをさらに含み、完全閉塞型ダイヤフラムノズルセグメントは、部分閉塞型ダイヤフラムノズルセグメントの一対の対向する側壁と嵌合する一対の対向する側壁を含む、実施態様７に記載の蒸気タービンダイヤフラムセグメント。
［実施態様９］
完全閉塞型ダイヤフラムノズルセグメントの一対の対向する側壁は、部分閉塞型ダイヤフラムノズルセグメントの一対の対向する側壁と嵌合する、実施態様８に記載の蒸気タービンダイヤフラムセグメント。
［実施態様１０］
完全閉塞型ダイヤフラムノズルセグメントは、一対の対向する側壁の全周囲長に沿って軸方向高圧領域から軸方向低圧領域まで流れる作動流体の流れを完全に閉塞する、実施態様８に記載の蒸気タービンダイヤフラムセグメント。
［実施態様１１］
完全閉塞型ダイヤフラムノズルセグメント又は部分閉塞型ダイヤフラムノズルセグメントの少なくとも一方は、２以上の隣接するダイヤフラムノズルセグメントに等しい、内側リング及び外側リングに沿った周方向距離を延長する、実施態様８に記載の蒸気タービンダイヤフラムセグメント。
［実施態様１２］
部分閉塞型ダイヤフラムノズルセグメントの一対の対向する側壁は、側壁の各々の対向する側面に沿って測定される周方向寸法をそれぞれ有し、
充填領域は、周方向寸法に沿って翼形部から対向する側壁の各々の第１の外周縁部まで延在する、実施態様７に記載の蒸気タービンダイヤフラムセグメント。
［実施態様１３］
部分閉塞型ダイヤフラムノズルセグメントの翼形部は、径方向外側領域と径方向内側領域との間の流路の一部を画定する正圧側面を有し、
流路は、周方向寸法に沿って翼形部の正圧側面から対向する側壁の各々の第２の外周縁部まで延在し、第２の外周縁部は、第１の外周縁部とは異なる、実施態様１２に記載の蒸気タービンダイヤフラムセグメント。
［実施態様１４］
部分閉塞型ダイヤフラムノズルセグメントの翼形部、一対の対向する側壁、及び充填領域は、実質的に均質な材料から一体に鋳造又は鍛造された構成要素である、実施態様７に記載の蒸気タービンダイヤフラムセグメント。
［実施態様１５］
蒸気タービンであって、
ロータと、
ロータを少なくとも部分的に取り囲むタービンケーシングと、
タービンケーシングとロータとの間のダイヤフラムセグメントとを含み、ダイヤフラムセグメントは、
外側リングと、
外側リングの内側にある内側リングと、
内側リング及び外側リングに結合された１以上のダイヤフラムノズルセグメントであって、軸方向高圧領域から軸方向低圧領域まで作動流体の流れを導くための、翼形部及び一体の側壁を有する１以上のダイヤフラムノズルセグメントと、
内側リング及び外側リングに沿って１以上のダイヤフラムノズルセグメントに結合された部分閉塞型ダイヤフラムノズルセグメントとを含み、部分閉塞型ダイヤフラムノズルセグメントは、
一対の対向する側壁と、
一対の対向する側壁の間に延在し、一対の側壁の各々と一体の翼形部であって、軸方向高圧領域から軸方向低圧領域まで作動流体の流れを導くための単一の接触面を有する翼形部と、
翼形部及び一対の対向する側面と一体の充填領域であって、翼形部の全長に沿って一対の対向する側面の間に延在し、軸方向高圧領域から軸方向低圧領域まで流れる作動流体の流れを完全に閉塞する充填領域とを含む、蒸気タービン。
［実施態様１６］
内側リング及び外側リングに沿って部分閉塞型ダイヤフラムノズルセグメントと結合された完全閉塞型ダイヤフラムノズルセグメントをさらに含み、完全閉塞型ダイヤフラムノズルセグメントは、部分閉塞型ダイヤフラムノズルセグメントの一対の対向する側壁と嵌合する一対の対向する側壁を含む、実施態様１５記載の蒸気タービン。
［実施態様１７］
完全閉塞型ダイヤフラムノズルセグメントの一対の対向する側壁は、部分閉塞型ダイヤフラムノズルセグメントの一対の対向する側壁と嵌合する、実施態様１６に記載の蒸気タービン。
［実施態様１８］
完全閉塞型ダイヤフラムノズルセグメントは、一対の対向する側壁の全周囲長に沿って軸方向高圧領域から軸方向低圧領域まで流れる作動流体の流れを完全に閉塞する、実施態様１６に記載の蒸気タービン。
［実施態様１９］
完全閉塞型ダイヤフラムノズルセグメント又は部分閉塞型ダイヤフラムノズルセグメントの少なくとも一方は、２以上の隣接するダイヤフラムノズルセグメントに等しい、内側リング及び外側リングに沿った周方向距離を延長する、実施態様１６に記載の蒸気タービン。
［実施態様２０］
部分閉塞型ダイヤフラムノズルセグメントの一対の対向する側壁は、側壁の各々の対向する側面に沿って測定される周方向寸法をそれぞれ有し、
充填領域は、周方向寸法に沿って翼形部から対向する側壁の各々の第１の外周縁部まで延在し、
部分閉塞型ダイヤフラムノズルセグメントの翼形部は、軸方向高圧領域と軸方向低圧領域との間の流路の一部を画定する正圧側面を有し、
流路は、周方向寸法に沿って翼形部の正圧側面から対向する側壁の各々の第２の外周縁部まで延在し、第２の外周縁部は、第１の外周縁部とは異なる、実施態様１５に記載の蒸気タービン。
【符号の説明】
【００２６】
２  蒸気タービン
４  中圧（ＩＰ）セクション
６  高圧（ＨＰ）セクション
７  ケーシング
８  入口
１０  共通シャフト
１２  ベアリング
１４  出口
１６  中心線（ＣＬ）
４０  ダイヤフラムノズルセグメント、ノズルシングレット、部分アセンブリ
４２  ブレード
４４  内側側壁
４６  外側側壁
４８  雌凹部
５０  フランジ
５２  フランジ
５４  雌凹部
５６  雄段部又はフランジ
５８  雄段部又はフランジ
６０  内側ダイヤフラムリング
６２  外側ダイヤフラムリング
４００  部分閉塞型ノズルセグメント、遷移ノズルセグメント
４０２  対向する側壁
４０４  前縁
４０６  後縁
４０８  輪郭
４０８Ａ  傾斜面
４１０  実質的に平坦な表面
４１２  翼形部
４１４  単一の接触面
４１６  流路
４１８  充填領域
４２０  対向する側面
４２２  正圧側面
５００  部分閉塞型ノズルセグメント、遷移ノズルセグメント
６００  完全閉塞型ノズルセグメント
６０２  対向する側壁
７００  完全閉塞型ノズルセグメント
８００  ダイヤフラムアセンブリ
８１０  軸方向高圧領域
８１２  軸方向低圧領域
９００  ダイヤフラムアセンブリ
【図１】
2017015073.tif 000003
【図２】
2017015073.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2017015073.tif 000007
【図６】
2017015073.tif 000008
【図７】
2017015073.tif 000009
【図８】
2017015073.tif 000010
【外国語明細書】
2017015073000001.pdf