(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内径側に開口し、その周方向に連続した溝を有するダイアフラム外輪と、外径側に開口し、その周方向に連続した溝を有するダイアフラム内輪と、それぞれその一端に前記ダイアフラム外輪用植込み部を備えるとともに他端に前記ダイアフラム内輪用植込み部を備える複数のノズル翼とを備え、前記ダイアフラム外輪と前記ダイアフラム内輪との間に前記複数のノズル翼を周方向に挟持させてなる組立式ノズルダイアフラムにおいて、
前記ダイアフラム外輪は、蒸気の流れに向う上流側の入口のみに突き出し状のフック部を備える袋状の溝を周方向に向って形成し、
前記ダイアフラム外輪用植込み部は、蒸気の流れに向う上流側面のみに設けられた突き出し状のフック部とこの突き出し状のフック部に連続して設けられる段状のブロック部とを組み合わせて周方向に延伸して形成され、前記ノズル翼のそれぞれのダイアフラム外輪用植込み部は前記ダイアフラム外輪の袋状の溝に対して、その周方向にのみ摺動可能に嵌合するとともに、
前記ダイアフラム内輪は、凹陥状の溝を周方向に向って形成し、
前記ダイアフラム内輪用植込み部は、軸方向の中間位置に周方向に延伸する凸状の柱片を形成して設けられ、前記ノズル翼のそれぞれのダイアフラム内輪用植込み部は前記ダイアフラム内輪の凹陥状の溝に対して、その周方向および径方向に摺動可能に嵌合する形状を有することを特徴とする組立式ノズルダイアフラム。
【請求項２】
請求項１に記載の組立式ノズルダイアフラムにおいて、前記ダイアフラム外輪用植込み部と前記ダイアフラム外輪との嵌合隙間を０．０３〜０．１２ｍｍの範囲に設定することを特徴とする組立式ノズルダイアフラム。
【請求項３】
０．０３〜０．１２ｍｍの範囲に設定するダイアフラム外輪用植込み部とダイアフラム外輪との嵌合隙間は、前記ダイアフラム外輪用植込み部の頭部側の蒸気の流れに平行な面の間および前記ダイアフラム外輪用植込み部の上流側面の径方向の面の間のうち、いずれか少なくとも一方であることを特徴とする請求項２記載の組立式ノズルダイアフラム。
【請求項４】
前記ダイアフラム内輪用植込み部と前記ダイアフラム内輪との嵌合隙間を０．０３〜０．１２ｍｍの範囲に設定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の組立式ノズルダイアフラム。
【請求項５】
０．０３〜０．１２ｍｍの範囲に設定するダイアフラム内輪用植込み部とダイアフラム内輪との嵌合隙間は、前記ダイアフラム内輪用植込み部の柱片の径方向の面の間であることを特徴とする請求項４記載の組立式ノズルダイアフラム。
【請求項６】
前記ダイアフラム外輪用植込み部は、前記段状のブロック部に連続して設けられる突き出し状の基底部を更に備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の組立式ノズルダイアフラム。
【請求項７】
前記ダイアフラム外輪に固定手段を設け、当該固定手段で前記ダイアフラム外輪用植込み部に押圧力を与えるリング片を前記ブロック部に装着したことを特徴とする請求項６に記載の組立式ノズルダイアフラム。
【請求項８】
前記ダイアフラム外輪用植込み部と前記ダイアフラム外輪との嵌合面にがたつき防止片を備えることを特徴とする請求項６に記載の組立式ノズルダイアフラム。
【請求項９】
がたつき防止片は、ダイアフラム外輪用植込み部の頭部側の蒸気の流れに平行な面の間および前記ダイアフラム外輪用植込み部の上流側面の径方向の面の間のうち、いずれか少なくとも一方に設置することを特徴とする請求項８記載の組立式ノズルダイアフラム。
【請求項１０】
がたつき防止片は、ダイアフラム外輪用植込み部の頭部側の上流側面の角部に設置することを特徴とする請求項８記載の組立式ノズルダイアフラム。
【請求項１１】
内径側に開口し、その周方向に連続した溝を有するダイアフラム外輪と、それぞれその一端に前記ダイアフラム外輪用植込み部を備える複数のノズル翼と、前記ノズル翼の内周側に配置されるダイアフラム内輪を備える組立式ノズルダイアフラムにおいて、
前記ダイアフラム外輪は、蒸気の流れに向う上流側の入口のみに突き出し状のフック部を備える袋状の溝を周方向に向って形成し、
前記ダイアフラム外輪用植込み部は、蒸気の流れに向う上流側面のみに設けられた突き出し状のフック部とこの突き出し状のフック部に連続して設けられる段状のブロック部とを組み合わせて周方向に延伸して形成され、前記ノズル翼のそれぞれのダイアフラム外輪用植込み部は前記ダイアフラム外輪の袋状の溝に対してその周方向にのみ摺動可能に嵌合するとともに、
前記ダイアフラム内輪は、前記ノズル翼の内周側に一体的に形成したノズル翼内周側部材から構成されることを特徴とする組立式ノズルダイアフラム。
【請求項１２】
ダイアフラム外輪は、ダイアフラム外輪用植込み部との嵌合面にがたつき防止片を備えたことを特徴とする請求項１１記載の組立式ノズルダイアフラム。
【請求項１３】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載された組立式ノズルダイアフラムにおいて、前記ダイアフラム内輪は、当該ダイアフラム内輪に嵌合されたノズル翼と対向する位置に配置され、当該ノズル翼に流入する流体が分流して流入する別の組立式ノズルダイアフラムのダイアフラム内輪を兼ねること特徴とする組立式ノズルダイアフラム。
【請求項１４】
請求項１乃至１２のいずれか１項記載の組立式ノズルダイアフラムにおいて、前記ダイアフラム外輪は、別のタービン段落に配置される前記ノズル翼のダイアフラム外輪用植込み部を更に備えることを特徴とする組立式ノズルダイアフラム。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の組立式ノズルダイアフラムにおいて、前記ダイアフラム内輪にプレートを挿着したことを特徴とする組立式ノズルダイアフラム。
【請求項１６】
内径側に開口し、その周方向に連続した溝を有するダイアフラム外輪と、外径側に開口しその周方向に連続した溝を有するダイアフラム内輪と、それぞれその一端に前記ダイアフラム外輪の溝と嵌合するダイアフラム外輪用植込み部を備えるとともに他端に前記ダイアフラム内輪の溝と嵌合するダイアフラム内輪用植込み部を備え、前記ダイアフラム外輪と前記ダイアフラム内輪との間に前記複数のノズル翼を周方向に挟持させてなる組立式ノズルダイアフラムの組立方法において、
環状体の前記ダイアフラム外輪を構成するようにほぼ１８０度の水平継手面位置で二分割にしたダイアフラム外輪上半部およびダイアフラム外輪下半部に、それぞれ蒸気の流れに向う上流側の入口のみに突き出し状のフック部を備える袋状の溝を周方向に向って形成加工する工程と、
環状体の前記ダイアフラム内輪を構成するようにほぼ１８０度の水平継手面位置で二分割にしたダイアフラム内輪上半部およびダイアフラム内輪下半部に、それぞれ凹陥状の溝を周方向に向って形成加工する工程と、
蒸気の流れに向う上流側面のみに設けられた突き出し状のフック部とこの突き出し状のフック部に連続して設けられる段状のブロック部とを組み合わせて周方向に延伸して形成した前記ダイアフラム外輪用植込み部を前記ノズル翼のそれぞれの一端に加工する工程と、
軸方向の中間位置に周方向に延伸する凸状の柱片を形成した前記ダイアフラム内輪用植込み部を前記ノズル翼のそれぞれの他端に加工する工程と、
前記ダイアフラム外輪上半部および前記ダイアフラム外輪下半部のうち、一方の水平継手面からの他方の水平継手面に向って前記ノズル翼のダイアフラム外輪用植込み部を嵌合させ１本ずつ予め定められた本数を順次周方向に挿入する工程と、
前記一方の水平継手面および他方の水平継手面のそれぞれで止め片により前記挿入された複数のノズル翼を固定する工程と、前記ダイアフラム内輪上半部および前記ダイアフラム内輪下半部を前記ノズル翼の内輪用植込み部にその内径方向から挿入する工程と、
前記挿入したダイアフラム内輪およびダイアフラム内輪下半部の両水平継手面のそれぞれで止め片により前記挿入された複数のノズル翼を固定する工程と、
予め決められた本数のノズル翼と一体化された前記ダイアフラム内輪上半部と前記ダイアフラム外輪上半部と、予め決められた本数のノズル翼と一体化された前記ダイアフラム内輪下半部と前記ダイアフラム外輪下半部とを各水平継手面で固定する工程とからなることを特徴とする組立式ノズルダイアフラムの組立方法。
【請求項１７】
ダイアフラム外輪用植込み部とダイアフラム外輪との嵌合隙間を０．０３〜０．１２ｍｍの範囲に設定することを特徴とする請求項１６記載の組立式ノズルダイアフラムの組立方法。
【請求項１８】
０．０３〜０．１２ｍｍの範囲に設定するダイアフラム外輪用植込み部とダイアフラム外輪との嵌合隙間は、前記ダイアフラム外輪用植込み部の頭部側の蒸気の流れに平行な面の間および前記ダイアフラム外輪用植込み部の上流側面の径方向の面の間のうち、いずれか少なくとも一方であることを特徴とする請求項１７記載の組立式ノズルダイアフラムの組立方法。
【請求項１９】
ダイアフラム内輪用植込み部と前記ダイアフラム内輪との嵌合隙間を０．０３〜０．１２ｍｍの範囲に設定することを特徴とする請求項１６記載の組立式ノズルダイアフラムの組立方法。
【請求項２０】
０．０３〜０．１２ｍｍの範囲に設定するダイアフラム内輪用植込み部とダイアフラム内輪との嵌合隙間は、前記ダイアフラム内輪用植込み部の柱片の径方向であることを特徴とする請求項１９記載の組立式ノズルダイアフラムの組立方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気タービンに適用する組立式ノズルダイアフラムおよびその組立方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、大容量の蒸気タービンでは、タービンノズル（タービン静翼）とタービン動翼とを組み合わせて段落を構成し、この段落を蒸気の流れ方向に沿って複数配置する、いわゆる軸流形式のものが多い。
【０００３】
この軸流形式の蒸気タービンには、大別して反動タイプと衝動タイプとの二つのタイプがある。
【０００４】
この衝動タイプは、蒸気の持つ熱エネルギを上述のタービンノズルでより多くの膨張仕事をさせ、膨張仕事後の蒸気を上述のタービン動翼で転向流にして次の段落に案内するようになっている。
【０００５】
このように、蒸気の持つ熱エネルギの大部分を運動エネルギに変換するタービンノズルは、その蒸気入口側とその蒸気出口側とで大きな圧力差が発生するため、この圧力差に対処してダイアフラム構造を採用しており、その構成として図２４に示すものがある。
【０００６】
図２４に示すダイアフラム構造のタービンノズルは、環状体１を水平継手面２で二つ割りにし、環状列に配置するノズル翼（ノズル板）３の両端をダイアフラム外輪４とダイアフラム内輪５とで支持するとともに、タービン軸（図示せず）に対峙するダイアフラム内輪５の内周側にラビリンスパッキン取付け用溝６を備える構成になっている。
【０００７】
また、タービンノズルは、ノズル翼３をダイアフラム外輪４およびダイアフラム内輪５に接続させる際、図２５に示すように、当て板７ａ，７ｂを介装させて溶接部８ａ，８ｂで固設する、いわゆる溶接タイプになっている。
【０００８】
一方、図３０に示すような蒸気の流れをその入口部で左右に分流する、いわゆる対向流（複流）形式の蒸気タービンにおいては、第１分流用ノズル翼４９および第２分流用ノズル翼５０のそれぞれの頂部側を第１分流用ダイアフラム外輪５２、第２分流用ダイアフラム外輪５３のそれぞれで支持させる際、溶接部５４ａ，５４ｂを用いて固設し、さらに第１分流用ノズル翼４９および第２分流用ノズル翼５０のそれぞれの底部側を共用する共用ダイアフラム内輪５１を用い、溶接部５４ｃ，５４ｄで固設していた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図２５に示す溶接タイプのタービンノズルは、長年に亘って使用されてきた実績のあるものではあるが、近年益々激しくなる国際競争の中で、市場からの高性能化と低コスト化への要求が一段と厳しくなってきている。このため、このような要望に照らして考察してみると、従来、あまり大きな問題になっていなかった幾つかの点が解決すべき重要な事項になってきている。
【００１０】
（１）溶接タイプのタービンノズルの場合、溶接歪に起因する製作誤差が引き起こす性能低下
溶接歪がもたらす最も深刻な影響は、蒸気通路の内外径寸法が設計値からずれることにある。例えば、設計値では、図２６に示すように、蒸気通路９の翼ルート部（根元部）１０および翼チップ部（頂部）１１をともに一直線上に形成する、いわゆるラップ（段差）なし状態に計画していても、溶接歪の影響を受けると、現実的には、図２７に示すように、設計値を基準位置にすると翼ルート部１０と翼チップ部１１ともに正（＋）または負（−）のラップが出ている。
【００１１】
このラップの正負を基にタービン段落効率を実験により確認してみると、図２８に示すように、ラップの正負が大きくなるにつれてタービン段落効率が低下することがわかった。このため、溶接歪を最小に抑える手法を試行錯誤で見出しても自ずと限界があり、長年の使用の結果、再び大きな正負のラップが出ることがあった。
【００１２】
また、負のラップが出ることを想定し、設計時点から図示の矢印ＡＲの正の位置に設定する、いわゆるオフセットデザインの考えを導入し、運転時、タービン段落効率を最高値Ｍｍａｘに維持する試みもなされているが、自ずと限界があった。
【００１３】
（２）溶接施工工数が多いためコスト低減化が困難
図２９は、溶接タイプのタービンノズルにおける製作コストの構成比を円グラフで表わした一例である。この例では、溶接費が全製作費のうち、約３８％に達している。このため、素材費や加工費を低コストにする工夫を行っても限界がある。また、溶接の１００％機械化、自動化が難しいため、溶接費そのものを低減化することも難しい。
【００１４】
本発明は、このような事情に基づいてなされたもので、タービンノズルの構造に改良を加えて簡素化し、溶接施工を行わなくとも容易に組立てができる組立式ノズルダイアフラムおよびその組立方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る組立式ノズルダイアフラムは、上述の目的を達成するために、請求項１に記載したように、内径側に開口し、その周方向に連続した溝を有するダイアフラム外輪と、外径側に開口し、その周方向に連続した溝を有するダイアフラム内輪と、それぞれその一端に前記ダイアフラム外輪用植込み部を備えるとともに他端に前記ダイアフラム内輪用植込み部を備える複数のノズル翼とを備え、前記ダイアフラム外輪と前記ダイアフラム内輪との間に前記複数のノズル翼を周方向に挟持させてなる組立式ノズルダイアフラムにおいて、前記ダイアフラム外輪は、蒸気の流れに向う上流側の入口のみに突き出し状のフック部を備える袋状の溝を周方向に向って形成し、前記ダイアフラム外輪用植込み部は、蒸気の流れに向う上流側面のみに設けられた突き出し状のフック部とこの突き出し状のフック部に連続して設けられる段状のブロック部とを組み合わせて周方向に延伸して形成され、前記ノズル翼のそれぞれのダイアフラム外輪用植込み部は前記ダイアフラム外輪の袋状の溝に対して、その周方向にのみ摺動可能に嵌合するとともに、前記ダイアフラム内輪は、凹陥状の溝を周方向に向って形成し、前記ダイアフラム内輪用植込み部は、軸方向の中間位置に周方向に延伸する凸状の柱片を形成して設けられ、前記ノズル翼のそれぞれのダイアフラム内輪用植込み部は前記ダイアフラム内輪の凹陥状の溝に対して、その周方向および径方向に摺動可能に嵌合する形状を有することを特徴とするものである。
【００２０】
また、本発明に係る組立式ノズルダイアフラムは、上述の目的を達成するために、請求項２に記載したように、請求項１に記載の組立式ノズルダイアフラムにおいて、前記ダイアフラム外輪用植込み部と前記ダイアフラム外輪との嵌合隙間を０．０３〜０．１２ｍｍの範囲に設定することを特徴とするものである。
【００２１】
また、本発明に係る組立式ノズルダイアフラムは、上述の目的を達成するために、請求項３に記載したように、０．０３〜０．１２ｍｍの範囲に設定するダイアフラム外輪用植込み部とダイアフラム外輪との嵌合隙間は、前記ダイアフラム外輪用植込み部の頭部側の蒸気の流れに平行な面の間および前記ダイアフラム外輪用植込み部の上流側面の径方向の面の間のうち、いずれか少なくとも一方であることを特徴とするものである。
【００２２】
また、本発明に係る組立式ノズルダイアフラムは、上述の目的を達成するために、請求項４に記載したように、前記ダイアフラム内輪用植込み部と前記ダイアフラム内輪との嵌合隙間を０．０３〜０．１２ｍｍの範囲に設定することを特徴とすものである。
【００２３】
また、本発明に係る組立式ノズルダイアフラムは、上述の目的を達成するために、請求項５に記載したように、ものである。
【００２５】
また、本発明に係る組立式ノズルダイアフラムは、上述の目的を達成するために、請求項６に記載したように、前記ダイアフラム外輪用植込み部は、前記段状のブロック部に連続して設けられる突き出し状の基底部を更に備えることを特徴とするものである。
【００２６】
また、本発明に係る組立式ノズルダイアフラムは、上述の目的を達成するために、請求項７に記載したように、前記ダイアフラム外輪に固定手段を設け、当該固定手段で前記ダイアフラム外輪用植込み部に押圧力を与えるリング片を前記ブロック部に装着したことを特徴とするものである。
【００２７】
また、本発明に係る組立式ノズルダイアフラムは、上述の目的を達成するために、請求項８に記載したように、前記ダイアフラム外輪用植込み部と前記ダイアフラム外輪との嵌合面にがたつき防止片を備えることを特徴とするものである。
【００２８】
また、本発明に係る組立式ノズルダイアフラムは、上述の目的を達成するために、請求項９に記載したように、がたつき防止片は、ダイアフラム外輪用植込み部の頭部側の蒸気の流れに平行な面の間および前記ダイアフラム外輪用植込み部の上流側面の径方向の面の間のうち、いずれか少なくとも一方に設置することを特徴とするものである。
【００２９】
また、本発明に係る組立式ノズルダイアフラムは、上述の目的を達成するために、請求項１０に記載したように、がたつき防止片は、ダイアフラム外輪用植込み部の頭部側の上流側面の角部に設置することを特徴とするものである。
【００３０】
また、本発明に係る組立式ノズルダイアフラムは、上述の目的を達成するために、請求項１１に記載したように、内径側に開口し、その周方向に連続した溝を有するダイアフラム外輪と、それぞれその一端に前記ダイアフラム外輪用植込み部を備える複数のノズル翼と、前記ノズル翼の内周側に配置されるダイアフラム内輪を備える組立式ノズルダイアフラムにおいて、前記ダイアフラム外輪は、蒸気の流れに向う上流側の入口のみに突き出し状のフック部を備える袋状の溝を周方向に向って形成し、前記ダイアフラム外輪用植込み部は、蒸気の流れに向う上流側面のみに設けられた突き出し状のフック部とこの突き出し状のフック部に連続して設けられる段状のブロック部とを組み合わせて周方向に延伸して形成され、前記ノズル翼のそれぞれのダイアフラム外輪用植込み部は前記ダイアフラム外輪の袋状の溝に対してその周方向にのみ摺動可能に嵌合するとともに、前記ダイアフラム内輪は、前記ノズル翼の内周側に一体的に形成したノズル翼内周側部材から構成されることを特徴とするものである。
【００３１】
また、本発明に係る組立式ノズルダイアフラムは、上述の目的を達成するために、請求項１２に記載したように、ダイアフラム外輪は、ダイアフラム外輪用植込み部との嵌合面にがたつき防止片を備えたことを特徴とするものである。
【００３２】
また、本発明に係る組立式ノズルダイアフラムは、上述の目的を達成するために、請求項１３に記載したように、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載された組立式ノズルダイアフラムにおいて、前記ダイアフラム内輪は、当該ダイアフラム内輪に嵌合されたノズル翼と対向する位置に配置され、当該ノズル翼に流入する流体が分流して流入する別の組立式ノズルダイアフラムのダイアフラム内輪を兼ねること特徴とするものである。
【００３３】
また、本発明に係る組立式ノズルダイアフラムは、上述の目的を達成するために、請求項１４に記載したように、請求項１乃至１２のいずれか１項記載の組立式ノズルダイアフラムにおいて、前記ダイアフラム外輪は、別のタービン段落に配置される前記ノズル翼のダイアフラム外輪用植込み部を更に備えることを特徴とするものである。
【００３４】
また、本発明に係る組立式ノズルダイアフラムは、上述の目的を達成するために、請求項１５に記載したように、請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の組立式ノズルダイアフラムにおいて、前記ダイアフラム内輪にプレートを挿着したことを特徴とするものである。
【００３５】
また、本発明に係る組立式ノズルダイアフラムの組立方法は、上述の目的を達成するために、請求項１６に記載したように、内径側に開口し、その周方向に連続した溝を有するダイアフラム外輪と、外径側に開口しその周方向に連続した溝を有するダイアフラム内輪と、それぞれその一端に前記ダイアフラム外輪の溝と嵌合するダイアフラム外輪用植込み部を備えるとともに他端に前記ダイアフラム内輪の溝と嵌合するダイアフラム内輪用植込み部を備え、前記ダイアフラム外輪と前記ダイアフラム内輪との間に前記複数のノズル翼を周方向に挟持させてなる組立式ノズルダイアフラムの組立方法において、環状体の前記ダイアフラム外輪を構成するようにほぼ１８０度の水平継手面位置で二分割にしたダイアフラム外輪上半部およびダイアフラム外輪下半部に、それぞれ蒸気の流れに向う上流側の入口のみに突き出し状のフック部を備える袋状の溝を周方向に向って形成加工する工程と、環状体の前記ダイアフラム内輪を構成するようにほぼ１８０度の水平継手面位置で二分割にしたダイアフラム内輪上半部およびダイアフラム内輪下半部に、それぞれ凹陥状の溝を周方向に向って形成加工する工程と、蒸気の流れに向う上流側面のみに設けられた突き出し状のフック部とこの突き出し状のフック部に連続して設けられる段状のブロック部とを組み合わせて周方向に延伸して形成した前記ダイアフラム外輪用植込み部を前記ノズル翼のそれぞれの一端に加工する工程と、軸方向の中間位置に周方向に延伸する凸状の柱片を形成した前記ダイアフラム内輪用植込み部を前記ノズル翼のそれぞれの他端に加工する工程と、前記ダイアフラム外輪上半部および前記ダイアフラム外輪下半部のうち、一方の水平継手面からの他方の水平継手面に向って前記ノズル翼のダイアフラム外輪用植込み部を嵌合させ１本ずつ予め定められた本数を順次周方向に挿入する工程と、前記一方の水平継手面および他方の水平継手面のそれぞれで止め片により前記挿入された複数のノズル翼を固定する工程と、前記ダイアフラム内輪上半部および前記ダイアフラム内輪下半部を前記ノズル翼の内輪用植込み部にその内径方向から挿入する工程と、前記挿入したダイアフラム内輪およびダイアフラム内輪下半部の両水平継手面のそれぞれで止め片により前記挿入された複数のノズル翼を固定する工程と、予め決められた本数のノズル翼と一体化された前記ダイアフラム内輪上半部と前記ダイアフラム外輪上半部と、予め決められた本数のノズル翼と一体化された前記ダイアフラム内輪下半部と前記ダイアフラム外輪下半部とを各水平継手面で固定する工程とからなることを特徴とする方法である。
【００３６】
また、本発明に係る組立式ノズルダイアフラムの組立方法は、上述の目的を達成するために、請求項１７に記載したように、ダイアフラム外輪用植込み部とダイアフラム外輪との嵌合隙間を０．０３〜０．１２ｍｍの範囲に設定することを特徴とする方法である。
【００３７】
また、本発明に係る組立式ノズルダイアフラムの組立方法は、上述の目的を達成するために、請求項１８に記載したように、０．０３〜０．１２ｍｍの範囲に設定するダイアフラム外輪用植込み部とダイアフラム外輪との嵌合隙間は、前記ダイアフラム外輪用植込み部の頭部側の蒸気の流れに平行な面の間および前記ダイアフラム外輪用植込み部の上流側面の径方向の面の間のうち、いずれか少なくとも一方であることを特徴とする方法である。
【００３８】
また、本発明に係る組立式ノズルダイアフラムの組立方法は、上述の目的を達成するために、請求項１９に記載したように、ダイアフラム内輪用植込み部と前記ダイアフラム内輪との嵌合隙間を０．０３〜０．１２ｍｍの範囲に設定することを特徴とする方法である。
【００３９】
また、本発明に係る組立式ノズルダイアフラムの組立方法は、上述の目的を達成するために、請求項２０に記載したように、０．０３〜０．１２ｍｍの範囲に設定するダイアフラム内輪用植込み部とダイアフラム内輪との嵌合隙間は、前記ダイアフラム内輪用植込み部の柱片の径方向であることを特徴とする方法である。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る組立式ノズルダイアフラムおよびその組立方法の実施形態を図面および図面に付した符号を引用して説明する。
【００４１】
図３１は組立式ノズルダイアフラムを具備した軸流蒸気タービン１００の段落部を示すものであり、タービンケーシング１０１に取り付けられたダイアフラム外輪１０２とダイアフラム内輪１０３とにノズル翼１０４が固定され、ノズル翼流路が形成されている。このノズル翼流路の下流側には複数枚の動翼１０６が配設されている。動翼１０６はロータホイール１０５の外周に周方向に所定間隔で列状に植設されており、動翼１０６の外周端には動翼内の作動流体の漏洩を防止するカバー１０７が装着されている。
【００４２】
なお、図３１において蒸気ＳＴは図中右方向（上流側）より左方向（下流側）へと流れる。また、以下に記載の各実施形態においては、特に記載してなくとも、本発明の組立式ノズルダイアフラムを蒸気タービンに適用した場合には、図３１の位置に設けるものとして説明する。
【００４３】
図１は、本発明に係る組立式ノズルダイアフラムの第１実施形態を示す縦断面図である。
【００４４】
本実施形態に係る組立式ノズルダイアフラムは、両端にダイアフラム外輪用植込み部１２とダイアフラム内輪用植込み部１３とを備えるノズル翼（ノズル板）１４と、ダイアフラム外輪用植込み部１２を嵌装させ、ノズル翼（ノズル板）１４の頭部側を支持するダイアフラム外輪１５と、ダイアフラム内輪用植込み部１３を嵌装させ、ノズル翼（ノズル板）１４の底部側を支持するダイアフラム内輪１６とを備えて構成されている。
【００４５】
ダイアフラム外輪用植込み部１２は、図２および図３に示すように、ノズル翼１４と精密鋳造で作製するか、あるいはノズル翼素体から機械加工により一体削り出しにして成形加工する。そして、蒸気ＳＴの流れに向かう上流側面１９は、その全体を突き出し状に形成するとともに、フック部１７と段状に形成するブロック部１８とを備え、このような上流側面１９が周方向（蒸気の流れに対して垂直面上の動翼回転方向）に延伸した環状ブロック体に形成されている。
【００４６】
また、ダイアフラム内輪用植込み部１３は、図２および図３に示すダイアフラム外輪用植込み部１２と同様に、ノズル翼１４と精密鋳造するか、あるいはノズル翼素体から機械加工により一体削り出しにして成形加工する。そして、その中間部分には凸状の柱片２０を備え、この柱片２０が周方向に延伸した環状ブロック体に形成されている。
【００４７】
一方、ダイアフラム外輪用植込み部１２を嵌装させるダイアフラム外輪１５は、図４に示すように、環状体として成形加工し、水平継手面ＨＪＳ１で外輪上半部２１と外輪下半部２２とに区分けする半割れの二分割になっている。この半割れの二分割のダイアフラム外輪１５は、図５に示すように、袋状の溝２３の入口に突き出し状のフック部２４を備え、このフック部２４でダイアフラム外輪用植込み部１２における段状のブロック部１８に押圧力を与えるとともに、そのフック部１７を係合支持するようになっている。
【００４８】
すなわち、ダイアフラム外輪１５の袋状の溝２３およびフック部２４が存在することにより、ノズル翼１４のダイアフラム外輪用植込み部１２は、水平継手面ＨＪＳ１でのみ互いに嵌合、挿入することが可能となり、その他の領域ではダイアフラム外輪１５にノズル翼１４を挿入することはできない。
【００４９】
そして、ダイアフラム外輪１５に形成する袋状の溝２３にダイアフラム外輪用植込み部１２を次々に嵌入させ、全周にダイアフラム外輪用植込み部１２が配置されると、ダイアフラム外輪１５は、図４に示すように、外輪上半部２１と外輪下半部２２とをボルト２５ａ，２５ｂで固設する。なお、ダイアフラム外輪１５は、蒸気タービンのケーシング（図示せず）に係合して支持される。
【００５０】
他方、ダイアフラム内輪用植込み部１３を嵌装させるダイアフラム内輪１６は、ダイアフラム外輪１５と同様に、図６に示すように、環状体として成形加工し、水平継手面ＨＪＳ２で内輪上半部２６と内輪下半部２７とに区分けする半割れの二分割になっている。この半割れの二分割のダイアフラム内輪１６は、図７に示すように、頭部側（外径側）に凹陥状の溝２８を備えるとともに、底部側（内径側）にラビリンスパッキン用溝２９を備え、頭部側の凹陥状の溝２８にダイアフラム内輪用植込み部１３を嵌入させ、さらに底部側のラビリンスパッキン用溝２９にラビリンスパッキン３０を嵌装させた後、図６に示すように、内輪上半部２６と内輪下半部２７とをキー（図示せず）で継ぐようになっている。
【００５１】
すなわち、ダイアフラム内輪１６とノズル翼１４のダイアフラム内輪用植込み部１３とは単純な凹陥状の溝２８と凸状の柱片２０により嵌合する構造のため、ダイアフラム内輪１６を、水平継手面ＨＪＳ２から周方向に移動させてノズル翼１４のダイアフラム内輪用植込み部１３を順次挿入する必要は無く、単に内径方向（図７の下方向から上方向）から挿入することが可能である。
【００５２】
また、半割れ二分割のダイアフラム外輪１５およびダイアフラム内輪１６のうち、外内輪上半部２１，２６および外内輪下半部２２，２７のそれぞれは、ダイアフラム外輪用植込み部１２およびダイアフラム内輪用植込み部１３のそれぞれをダイアフラム外輪１５およびダイアフラム内輪１６のそれぞれに嵌装させた後、図９に示す水平継手面ＨＪＳ１，ＨＪＳ２で、止め片３１ａ，３１ｂのそれぞれをダイアフラム外輪１５とダイアフラム外輪用植込み部１２およびダイアフラム内輪１６とダイアフラム内輪用植込み部１３とのそれぞれに跨って装着し、固設させるようになっている。なお、ダイアフラム外輪用植込み部１２のダイアフラム外輪１５への固設、さらに、ダイアフラム内輪用植込み部１３のダイアフラム内輪１６への固設は、例えば、図１０に示すように、ピン等の固定部材３２ａ，３２ｂを用いてもよい。
【００５３】
また、本実施形態は、ダイアフラム外輪用植込み部１２のダイアフラム外輪１５への嵌入、さらに、ダイアフラム内輪用植込み部１３のダイアフラム内輪１６への嵌入は、ノズルの翼１４の１本ずつを行っているが、この例に限らず、例えば、図８に示すように、３枚等、複数枚のノズル翼１４を綴ってダイヤフラム外輪１５とダイアフラム内輪１６とで支持させるノズルダイアフラムブロック体３３にしてもよい。
【００５４】
一方、ダイアフラム外輪１５にダイアフラム外輪用植込み部１２を嵌装させる場合、ダイアフラム外輪１５とダイアフラム外輪用植込み部１２との嵌合寸法は、図１に示すように、ダイアフラム外輪用植込み部１２の頭部側の蒸気ＳＴの流れ方向の面に沿って０．０３〜０．１２ｍｍの隙間を形成する一方、段状のブロック部１８の径方向側（蒸気ＳＴの流れ方向と直交する側）の面の間を０．０３〜０．１２ｍｍの隙間を形成するのが最も好ましい範囲である。
【００５５】
また、ダイアフラム内輪１６にダイアフラム内輪用植込み部１３を嵌装させる場合、ダイアフラム内輪１６とダイアフラム内輪用植込み部１３との嵌合寸法は、図１に示すように、ダイアフラム内輪用植込み部１３の柱片２０の径方向側（蒸気ＳＴの流れ方向と直交する側）を０．０３〜０．１２ｍｍの隙間が最も好ましい範囲である。
【００５６】
ダイアフラム外輪用植込み部１２のダイアフラム外輪１５への嵌合寸法およびダイアフラム内輪用植込み部１３のダイアフラム内輪１６への嵌合寸法のそれぞれをともに、０．０３〜０．１２ｍｍの範囲に設定するのは、０．０３ｍｍ以下にすると、手作業で組立てができなくなり、また０．１２ｍｍを超えると、遊びができ、運転中にガタツキが発生することに基づく。また、これら嵌合寸法は、ＦＥＭ（有限要素法）解析、モックアップ試験等でも最も適正値であることが確認された。
【００５７】
このように、本実施形態は、ノズル翼（ノズル板）１４の一端にダイアフラム外輪用植込み部１２を備えるとともに、その他端にダイアフラム内輪用植込み部１３を備え、ダイアフラム外輪用植込み部１２を嵌装させる溝２３をダイアフラム外輪１５に設ける一方、ダイアフラム内輪用植込み部１３を嵌装させる溝２８をダイアフラム内輪１６に設け、各溝２３，２８にダイアフラム外輪用植込み部１２およびダイアフラム内輪用植込み部１３の溶接施工作業を必要としない簡易な組立構造にしているので、タービンノズル組立ての際、蒸気通路３４を設計値寸法に維持させ、より一層高いタービン段落効率でタービンノズルを運転させることができ、かつ溶接施工費を伴わない低コストでタービンノズルを運転させることができる。
【００５８】
次に本発明に係る組立式ノズルダイアフラムの組立方法について説明する。
【００５９】
図２１は、本発明に係る組立式ノズルダイアフラムの組立方法の組立手順を示す概略ブロック図である。
【００６０】
完成時、環状体となるダイアフラム外輪１５およびダイアフラム内輪１６は、製作時、それぞれほぼ１８０度位置にて二分割されたダイアフラム外輪上半部２１とダイアフラム外輪下半部２２、ダイアフラム内輪上半部２６とダイアフラム内輪下半部２７としてそれぞれ別々に製作される。そしてこれらの上半部２１，２６および下半部２２，２７には、ノズル翼１４が嵌合する溝が予め加工される。すなわち、ダイアフラム外輪上半部２１とダイアフラム外輪下半部２２には袋状の溝２３やフック部２４が、ダイアフラム内輪上半部２６とダイアフラム内輪下半部２７には凹陥状の溝２８がそれぞれ加工される。なお、これらの溝は予めノズル翼１４のダイアフラム外輪用植込み部１２およびダイアフラム内輪用植込み部１３と嵌合するよう形状が決められる。
【００６１】
次に、この加工された溝２３およびフック部２４に、水平継手面ＨＪＳ１のいずれか一方から順次ノズル翼１４を挿入する。挿入されるノズル翼１４の本数は、このダイアフラムの中心径（ＰＣＤ）とノズル翼１４の翼間ピッチとから予め決められる。
【００６２】
次に、挿入されたノズル翼１４のうち、最初と最後に挿入されたノズル翼１４、すなわちダイアフラム外輪１５の水平継手面ＨＪＳ１に面した２個のノズル翼１４は、ダイアフラム外輪１５に固定される止め片３１ａにより外輪の溝からノズル翼１４が脱落しないように周方向に対して固定される。よって、挿入されたノズル翼１４は、これらのノズル翼１４に設けられたダイアフラム外輪用植込み部１２のフック部１７とダイアフラム外輪１５の袋状の溝２３が、ノズル翼１４に設けられたダイアフラム外輪用植込み部１２のブロック部１８とダイアフラム外輪１５のフック部２４が、それぞれ嵌合することにより蒸気の流れ方向およびノズル翼長手方向に対して固定されており、特にダイアフラム外輪１５とノズル翼１４のダイアフラム外輪用植込み部１２とはボルト、ピン等の機械的手段や溶接等の固定手段は用いる必要はない。一方、周方向は水平継手面ＨＪＳ１に設けられた止め片３１ａにて溝からの抜け防止がされているのみであり、周方向に隣接する互いの翼同士の接触により固定される。そして、このノズル翼１４に設けられたダイアフラム外輪用植込み部１２とダイアフラム外輪１５の嵌合する部分の隙間は０．０３〜０．１２ｍｍの範囲が組立易さや組立後の蒸気による振動等の関係から最適であることが、実験やＦＥＭ解析から確認されている。
【００６３】
次に、ノズル翼１４が挿入されたダイアフラム外輪１５に、ダイアフラム内輪１６をノズル翼１４のダイアフラム内輪用植込み部１３側から嵌合させる。そして、この嵌合部は、ダイアフラム内輪１６に設けられた凹陥状の溝２８とノズル翼１４のダイアフラム内輪用植込み部１３に設けられた凸状の柱片２０とで構成された単純な形状のため、上述のダイアフラム外輪１５にノズル翼１４を水平継手面ＨＪＳ１から順次挿入する手順をとる必要は無く、単にノズル翼１４のダイアフラム内輪用植込み部１３側から嵌合すれば良い。なお、このノズル翼１４に設けられたダイアフラム内輪用植込み部１３とダイアフラム内輪１６の嵌合する部分の隙間は０．０３〜０．１２ｍｍの範囲が組立易さや組立後の蒸気による振動等の関係から最適であることが、実験やＦＥＭ解析から確認されている。
【００６４】
次に、このダイアフラム内輪１６とノズル翼１４を止め片３１ｂを用いて固定する。この止め片３１ｂは、ノズル翼１４を周方向に対して固定するとともに、ノズル翼１４のダイアフラム内輪用植込み部１３とダイアフラム内輪１６とを固定し、ダイアフラム内輪１６の脱落を防止するものである。
【００６５】
最後に、ダイアフラム外輪１５、ノズル翼１４およびダイアフラム内輪１６が一体に形成されたダイアフラム上半部（もしくはダイアフラム下半部）と同様に形成されたダイアフラム下半部（もしくはダイアフラム上半部）とを、その水平継手面同士を合わせ、予め一方のダイアフラム外輪１５に設けたボルト穴と他方に設けたネジ部を用いてボルトにて結合することによりノズルダイアフラムが完成する。
【００６６】
このような方法を用いることにより、ノズル翼１４がダイアフラム内輪１６およびダイアフラム外輪１５に対して固定されていないため、運転中にノズル翼に不具合が起こっても、不具合が生じたノズル翼のみ交換することが可能となり、従来のようにダイアフラム全体を交換する必要は無くなる。
【００６７】
また、ノズル翼１４とダイアフラム内輪１６およびダイアフラム外輪１５との嵌合隙間を０．０３〜０．１２ｍｍに設定しているため、ノズル翼の挿入作業についても問題なく、運転時の蒸気による振動も機械的な固定を行わなくてもがたつき無く運転可能となる。
【００６８】
図１１は、本発明に係る組立式ノズルダイアフラムの第２実施形態を示す縦断面図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一構成部分には同一符号を付す。
【００６９】
本実施形態に係る組立式ノズルダイアフラムは、ダイアフラム外輪１５に袋Ｔ字状の溝３５を形成する一方、この溝３５に嵌合させるダイアフラム外輪用植込み部１２のうち、蒸気ＳＴの流れに向う上流側面３６と蒸気ＳＴの流れに沿う下流側面３７とのそれぞれに突き出し状のフック部３８ａ，３８ｂと、このフック部に連続する段状のブロック部３９ａ，３９ｂと、このブロック部に連続する突き出し状の基底部４０とを備えている。
【００７０】
これら連続したフック部３８ａ，３８ｂ、ブロック部３９ａ，３９ｂおよび基底部４０は、ともに、ノズル翼１４と精密鋳造で作製するか、あるいはノズル翼素体から機械加工により一体削り出しにして成形加工するもので、周方向（蒸気ＳＴの流れに対して垂直面、動翼回転方向）に延伸形成されている。なお、他の構成部分は、第１実施形態の構成部分と同一なので、その説明を省略する。
【００７１】
このように、本実施形態は、ダイアフラム外輪１５に袋Ｔ字状の溝３５を形成するとともに、ダイアフラム外輪用植込み部１２のうち、上流側面３６と下流側面３７とのそれぞれを、連続するフック部３８ａ，３８ｂ、ブロック部３９ａ，３９ｂおよび基底部４０で形成し、ダイアフラム外輪１５の溝３５にダイアフラム外輪用植込み部１２のフック部３８ａ，３８ｂおよびブロック部３９ａ，３９ｂを嵌装させ、溶接施工作業を必要としない簡易な組立構造にしているので、タービンノズルの組立の際、蒸気通路４３を設計値寸法に維持させ、より一層高いタービン段落効率でタービンノズルを運転させることができ、かつ溶接施工費を伴わない低コストでタービンノズルを運転させることができる。
【００７２】
なお、本実施形態は、ダイアフラム外輪１５に形成する袋Ｔ字状の溝３５に、上流側面３６および下流側面３７のそれぞれに突き出し状のフック部３８ａ，３８ｂ、段状のブロック部３９ａ，３９ｂおよび突き出し状の基底部４０で形成する、いわゆるＩ形状のダイアフラム外輪用植込み部１２を嵌装しているが、この例に限らず、例えば、図１２（第３実施形態）に示すように、ダイアフラム外輪１５に形成する径方向（蒸気ＳＴ流れに直交する方向）に向う凹陥状の溝４１に、径方向に向う柱片４２と突き出し状の基底部４０とで形成するダイアフラム外輪用植込み部１２を嵌装させてもよい。
【００７３】
なお、第２実施形態の組立式ノズルダイアフラムの組立方法の組立手順は、第１実施形態の組立手順と同一手順で組立可能なので、その説明を省略する。
【００７４】
図１３は、本発明に係る組立式ノズルダイアフラムの第４実施形態を示す縦断面図である。なお、第２実施形態の構成部分と同一構成部分には同一符号を付す。
【００７５】
本実施形態に係る組立式ノズルダイアフラムは、ダイアフラム外輪１５に、入口側に突き出し状のフック部２４を備える袋状の溝３５を形成する一方、この溝３５に嵌合させるダイアフラム外輪用植込み部１２のうち、蒸気ＳＴの流れに向う上流側面３６を、突き出し状のフック部３８ａと段状のブロック部３９ａと突き出し状の基底部４０とを組み合わせて形成するとともに、ブロック部３９ａに分割するリング片４４を装着し、ダイアフラム外輪１５に設けるボルト４５でリング片４４を介してダイアフラム外輪用植込み部１２に押圧力を与え、ダイアフラム外輪用植込み部１２とダイアフラム外輪１５との合わせ面４６をシールするものである。なお、他の構成部分は、第１実施形態の構成部分と同一なので、その説明を省略する。また、連続するフック部３８ａ、ブロック部３９ａおよび基底部４０は、ともに、ノズル翼１４と精密鋳造で作製するか、あるいはノズル翼素体から機械加工により一体削り出しにして成形加工されている。
【００７６】
このように、本実施形態は、ダイアフラム外輪１５にダイアフラム外輪用植込み部１２を嵌合および固定する際、リング片４４を介装し、ダイアフラム外輪１５に設けるボルト４５の押圧力を利用してダイアフラム外輪用植込み部１２とダイアフラム外輪１５との合わせ面４６をシールするので、運転中、タービンノズルのがたつきを確実に防止することができ、タービンノズルに安定運転を行なわせることができる。
【００７７】
また、本実施形態は、ボルト４５の押圧力を利用してダイアフラム外輪用植込み部１２とダイアフラム外輪１５との合わせ面４６をシールするので、ダイアフラム外輪用植込み部１２とダイアフラム外輪１５との嵌合隙間の精度を高くする必要がなく、加工コストの低減化を図ることができる。
【００７８】
なお、第４実施形態の組立式ノズルダイアフラムの組立方法の組立手順を図２２の概略ブロック図に示す。第１実施形態の組立式ノズルダイアフラムの組立方法と異なる点は、ダイアフラム外輪にノズル翼を挿入して行く際に、ノズル翼を加えてがたつき防止片も一緒に挿入して行く点と、このがたつき防止片をダイアフラム外輪のフック部に設けたボルトにより締め付けることにより各ノズル翼を固定して行く点である。その他の手順は、図２１に示した第１実施形態の組立手順と同一であるので、その説明を省略する。
【００７９】
図１４は、本発明に係る組立式ノズルダイアフラムの第５実施形態を示す縦断面図である。なお、第２実施形態の構成部分と同一構成部分には同一符号を付す。
【００８０】
本実施形態に係る組立式ノズルダイアフラムは、ダイアフラム外輪１５に、入口側に突き出し状のフック部２４を備える袋状の溝３５を形成する一方、この溝３５に嵌合させるダイアフラム外輪用植込み部１２のうち、蒸気ＳＴの流れに向う上流側面３６を突き出し状フック部３８ａと段状のブロック部３９ａと突き出し状の基底部４０とを組み合わせて形成するとともに、突き出し状フック部３８ａの頭部側の蒸気ＳＴの流れに沿って平行な側のダイアフラム外輪１５との合わせ面４６ａおよびダイアフラム外輪用植込み部１２の上流側面のフック部３８ａの径方向側の合わせ面４６ｂのそれぞれにがたつき防止片４７ａ，４７ｂを備えたものである。この場合、がたつき防止片４７ａは、ダイアフラム外輪用植込み部１２の蒸気ＳＴの流れ方向（蒸気タービン軸方向）のがたつきを防止するものであり、また、がたつき防止片４７ｂは、ダイアフラム外輪用植込み部１２の径方向（蒸気ＳＴの流れに直交する方向）のがたつきを防止するものである。なお、他の構成部分は、第１実施形態の構成部分と同一なので、その説明を省略する。また、連続するフック部３８ａ、ブロック部３９ａおよび基底部４０は、ともに、ノズル翼１４と精密鋳造で作製するか、あるいはノズル翼素体から機械加工により一体削り出しにして成形加工されている。
【００８１】
このように、本実施形態は、ダイアフラム外輪１５にダイアフラム外輪用植込み部１２を嵌合および固定する際、ダイアフラム外輪用植込み部１２のうち、突き出し状のフック部３８ａの頭部側の蒸気ＳＴの流れに沿って平行なダイアフラム外輪１５との合わせ面４６ａおよびフック部３８ａの径方向側のダイアフラム外輪１５との合わせ面４６ｂのそれぞれにがたつき防止片４７ａ，４７ｂを備えているので、運転中のがたつきを確実に防止することができ、タービンノズルに安定運転を行わせることができる。
【００８２】
また、本実施形態は、各合わせ面４６ａ，４６ｂにがたつき防止片４７ａ，４７ｂを備えているので、ダイアフラム外輪用植込み部１２とダイアフラム外輪１５との嵌合隙間の精度を高くする必要がなく、加工コストの低減化を図ることができる。
【００８３】
なお、本実施形態は、ダイアフラム外輪用植込み部１２のうち、突き出し状のフック部３８ａの頭部側の蒸気ＳＴの流れに沿って平行なダイアフラム外輪１５との合わせ面４６ａおよびフック状部３８ａの径方向側のダイアフラム外輪１５との合わせ面４６ｂのそれぞれにがたつき防止片４７ａ，４７ｂを備えたが、この例に限らず、例えば、図１５の第６実施形態に示すように、ダイアフラム外輪用植込み部１２のうち、突き出し状のフック部３８ａの頭部側の上流側面３６の角部（肩部）にがたつき防止片４７ｃを備えてもよい。特に、突き出し状のフック部３８ａの角部にがたつき防止片４７ｃを備えると、ダイアフラム外輪用植込み部１２の蒸気ＳＴの流れ方向および蒸気ＳＴの流れに直交する方向の両方向のがたつきを防止できる点で有効である。
【００８４】
図１６は、本発明に係る組立式ノズルダイアフラムの第７実施形態を示す縦断面図である。なお、第２実施形態の構成部分と同一構成部分には同一符号を付す。
【００８５】
本実施形態に係る組立式ノズルダイアフラムは、ノズル翼（ノズル板）１４の一端に設けるダイアフラム外輪用植込み部１２と、このダイアフラム外輪用植込み部１２を嵌装させるダイアフラム外輪１５とを、図１４に示す第４実施形態と同一構成にするとともに、ノズル翼１４の他端に一体形成したノズル翼内周側部材４８を設けたものである。つまり、本実施形態は、図１４に示すダイアフラム内輪用植込み部１３およびダイアフラム内輪に代えてノズル翼内周側部材４８をノズル翼１４に一体形成したものである。ノズル翼１４とタービン軸（図示せず）との距離が短い場合に有効な適用例である。
【００８６】
なお、第５実施形態から第７実施形態の組立式ノズルダイアフラムの組立方法の組立手順を図２３の概略ブロック図に示す。第１実施形態の組立式ノズルダイアフラムの組立方法と異なる点は、ダイアフラム外輪にノズル翼を挿入して行く際に、ノズル翼に加えてがたつき防止片も一緒に挿入して行く点であり、その他の手順は、図２１に示した第１実施形態の組立手順と同一であるので、その説明を省略する。
【００８７】
図１７は、本発明に係る組立式ノズルダイアフラムの第８実施形態を示す縦断面図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一構成部分には同一符号を付す。
【００８８】
本実施形態に係る組立式ノズルダイアフラムは、蒸気ＳＴの流れを左右に分流する、いわゆる対向流（複流）形式の蒸気タービンに適用するもので、第１分流用ノズル翼４９および第２分流用ノズル翼５０の底部側のそれぞれの第１分流用ダイアフラム内輪植込み部５５、第２分流用ダイアフラム内輪植込み部５６のそれぞれに凸状の柱片５７，５８を備え、柱片５７，５８を共用する共用ダイアフラム内輪５１に嵌装させたものである。
【００８９】
なお、第１分流用ノズル翼４９の第１分流用ダイアフラム外輪植込み部５５および第２分流用ノズル翼５０の第２分流用ダイアフラム外輪植込み部５６のそれぞれに嵌装する第１分流用ダイアフラム外輪５２および第２分流用ダイアフラム外輪５３のそれぞれは、第１実施形態の構成と同一なので、ここでは説明を省略する。
【００９０】
このように、本実施形態は、第１分流用ノズル翼４９の第１分流用ダイアフラム内輪植込み部５５、第２分流用ノズル翼５０の第２分流用ダイアフラム内輪植込み部５６のそれぞれを共用する共用ダイアフラム内輪５１に嵌装させたので、製造コストおよび製造工数をより一層低減することができ、従来のように溶接に基づくひずみの問題もなく蒸気タービンに適用した場合より長く安定した運転を継続して行わせることができる。
【００９１】
なお、本第８実施形態は、対向流形式の蒸気タービンの適用例について説明したが、この対向流形式の蒸気タービンに限らず、例えば図２０に示すように、第１段落用ノズル翼５９と第２段落用ノズル翼６０とのそれぞれを溶接部６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄを介して固設する第１段落用ダイアフラム外輪６２と、この第１段落用ダイアフラム内輪６２と第２段落ノズルダイアフラム外輪６４とをボルト６６で接続する、いわゆる抱き合わせタービン段落に嵌合構造の組立式を適用してもよい。
【００９２】
この場合、第１段落用ノズルダイアフラム外輪６２および第２段落用ノズルダイアフラム外輪６４のみに組立式を適用してもよく、第１段落用ノズルダイアフラム内輪６３および第２段落用ノズルダイアフラム内輪６５までも範囲を広げて適用してもよい。
【００９３】
図１８は、本発明に係る組立式ノズルダイアフラムの第９実施形態を示す縦断面図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一構成部分には同一符号を付す。
【００９４】
本実施形態に係る組立式ノズルダイアフラムは、蒸気通路３４を通る蒸気ＳＴの流れに沿って配置する、例えば第１段落用ノズル翼５９の第１段落用ノズルダイアフラム外輪植込み部６７、第２段落用ノズル翼６０の第２段落用ダイアフラム外輪植込み部６８等の多段落用ダイアフラム外輪植込み部６９を一つにまとめた多段落用ダイアフラム外輪７０に嵌装させたものである。
【００９５】
なお、他の構成部分は、上述第１実施形態の構成部分と同一なので、ここでは説明を省略する。
【００９６】
このように、本実施形態は、例えば一つ一つの第１段落用ノズル翼５９の第１段落用ダイアフラム外輪植込み部６７、第２段落用ノズル翼６０の第２段落用ダイアフラム外輪植込み部６８等の多段落用ダイアフラム外輪植込み部６９を多段落用ダイアフラム外輪７０に嵌装させたので、組立て作業にあたり、組立工数および作業者の労力をより一層低減させることができる。
【００９７】
図１９は、本発明に係る組立式ノズルダイアフラムの第１０実施形態を示す縦断面図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一構成部分には同一符号を付す。
【００９８】
本実施形態に係る組立式ノズルダイアフラムは、ダイアフラム内輪１６に周方向に沿って、例えば固定式のプレート７１を挿着したものである。
【００９９】
なお、他の構成部分には、第１実施形態の構成部分と同一なので、ここでは説明を省略する。
【０１００】
このように、本実施形態は、ダイアフラム内輪１６に固定式のプレート７１を挿着して剛性を高めたので、蒸気流れの間断的な変動や圧力変動に起因して発生する不測の振動に基づく亀裂等に対して対処することができる。本実施形態は、特にダイアフラム内輪の剛性が低い場合、有効である。
【０１０１】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明に係る組立式ノズルダイアフラムは、例えば蒸気タービンに適用した場合、ノズル翼の一端に備えるダイアフラム外輪用植込み部をダイアフラム外輪に嵌装させるとともに、ノズル翼の他端に備えるダイアフラム内輪用植込み部をダイアフラム内輪に嵌装させる簡易な組立構造方式を用いているので、蒸気通路の通路幅を設計値寸法のとおりに維持させることができ、タービンノズルにタービン段落効率のより一層高い運転を行わせることができる。
【０１０２】
また、本発明に係る組立式ノズルダイアフラムの組立方法は、ノズル翼がダイアフラム内外輪に対して、自在に移動できるようになっているので、運転中、ノズル翼に亀裂等の損傷が発生しても、損傷等のノズル翼のみを交換すれば足り、従来のようにダイアフラム全体を交換する必要がなく、交換作業をより一層短縮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る組立式ノズルダイアフラムの第１実施形態を示す縦断面図。
【図２】図１に示すダイアフラム外輪およびダイアフラム内輪から抜き出したノズル翼を示す図。
【図３】図２のノズル翼の前縁の斜め方向から見た斜視図。
【図４】図１に示すノズル翼から抜き出したダイアフラム外輪を示す図。
【図５】図４に示すＶ−Ｖ矢視方向切断断面図。
【図６】図１に示すノズル翼から抜き出したダイアフラム内輪を示す図。
【図７】図６に示すＶＩＩ−ＶＩＩ矢視方向切断断面図。
【図８】ノズル翼を複数枚綴りにすることを示す斜視図。
【図９】ダイアフラム外輪およびダイアフラム内輪の水平継手面を示す図。
【図１０】ダイアフラム外輪およびダイアフラム内輪の水平継手面の変形例を示す図。
【図１１】本発明に係る組立式ノズルダイアフラムの第２実施形態を示す縦断面図。
【図１２】本発明に係る組立式ノズルダイアフラムの第３実施形態を示す縦断面図。
【図１３】本発明に係る組立式ノズルダイアフラムの第４実施形態を示す縦断面図。
【図１４】本発明に係る組立式ノズルダイアフラムの第５実施形態を示す縦断面図。
【図１５】本発明に係る組立式ノズルダイアフラムの第６実施形態を示す縦断面図。
【図１６】本発明に係る組立式ノズルダイアフラムの第７実施形態を示す縦断面図。
【図１７】本発明に係る組立式ノズルダイアフラムの第８実施形態を示す縦断面図。
【図１８】本発明に係る組立式ノズルダイアフラムの第９実施形態を示す縦断面図。
【図１９】本発明に係る組立式ノズルダイアフラムの第１０実施形態を示す縦断面図。
【図２０】本発明に係る組立式ノズルダイアフラムの第１１実施形態を示す縦断面図。
【図２１】本発明に係る組立式ノズルダイアフラムの第１実施形態から第２実施形態の組立方法の手順を示すフロー図。
【図２２】本発明に係る組立式ノズルダイアフラムの第４実施形態の組立手順を示すフロー図。
【図２３】本発明に係る組立式ノズルダイアフラムの第５実施形態から第７実施形態の組立手順を示すフロー図。
【図２４】従来の半割れ状態のノズルダイアフラムを示す斜視図。
【図２５】従来の溶接タイプのノズルダイアフラムを示す図。
【図２６】設計上の蒸気通路の通路幅を説明するために用いた図。
【図２７】従来の実際上の蒸気通路の通路幅を説明するために用いた図。
【図２８】蒸気通路幅のラップ変動がタービン段落効率に与える変動を示す線図。
【図２９】従来のタービンノズルの製作費の内訳を示す円グラフ。
【図３０】従来の溶接タイプで、かつ対向流（複流）形式のノズルダイアフラムを示す図。
【図３１】組立式ノズルダイアフラムを具備した軸流蒸気タービンの概略縦断面図。
【符号の説明】
１  環状体
２  水平継手面
３  ノズル翼
４  ダイアフラム外輪
５  ダイアフラム内輪
６  ラビリンスパッキン取付け用溝
７ａ，７ｂ  当て板
８ａ，８ｂ  溶接部
９  蒸気通路
１０  翼ルート部
１１  翼チップ部
１２  ダイアフラム外輪用植込み部
１３  ダイアフラム内輪用植込み部
１４  ノズル翼
１５  ダイアフラム外輪
１６  ダイアフラム内輪
１７  フック部
１８  ブロック部
１９  上流側面
２０  柱片
２１  外輪上半部
２２  外輪下半部
２３  溝
２４  フック部
２５ａ，２５ｂ  ボルト
２６  内輪上半部
２７  内輪下半部
２８  溝
２９  ラビリンスパッキン溝
３０  ラビリンスパッキン
３１ａ，３１ｂ  止め片
３２ａ，３２ｂ  固定部材
３３  ノズルダイアフラムブロック体
３４  蒸気通路
３５  溝
３６  上流側面
３７  下流側面
３８ａ，３８ｂ  フック部
３９ａ，３９ｂ  ブロック部
４０  基底部
４１  溝
４２  柱片
４３  蒸気通路
４４  リング片
４５  ボルト
４６ａ，４６ｂ  合わせ面
４７ａ，４７ｂ，４７ｃ  がたつき防止片
４８  ノズル翼内周側部材
４９  第１分流用ノズル翼
５０  第２分流用ノズル翼
５１  共用ダイアフラム内輪
５２  第１分流用ダイアフラム外輪
５３  第２分流用ダイアフラム外輪
５４ａ，５４ｂ
５４ｃ，５４ｄ
５５  第１分流用ダイアフラム内輪植込み部
５６  第２分流用ダイアフラム内輪植込み部
５７，５８  柱片
５９  第１段落用ノズル翼
６０  第２段落用ノズル翼
６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄ  溶接部
６２  第１段落用ダイアフラム外輪
６３  第１段落用ダイアフラム内輪
６４  第２段落用ダイアフラム外輪
６５  第２段落用ダイアフラム内輪
６６  ボルト
６７  第１段落用ダイアフラム外輪植込み部
６８  第２段落用ダイアフラム外輪植込み部
６９  多段落用ダイアフラム外輪植込み部
７０  多段落用ダイアフラム外輪
７１  プレート
１００  蒸気タービン
１０１  タービンケーシング
１０２  ダイアフラム外輪
１０３  ダイアフラム内輪
１０４  ノズル翼
１０５  ロータホイール
１０６  動翼
１０７  カバー
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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