專利名稱：汽輪機的制作方法
技術領域：
本發明的實施方式涉及一種汽輪機，具備被導入高溫、高壓的蒸汽的噴嘴箱。
背景技術：
在汽輪機中，從鍋爐供給的高溫、高壓的蒸汽，經過蒸汽入口管而被導入具有圓環狀蒸汽通路的噴嘴箱，并被引導到第一級噴嘴(第一級靜葉片)。在蒸汽被導入的噴嘴箱的出口，通常為了縮小對汽輪機的殼體作用的力，而具備第一級噴嘴。此外，為了進一步縮小對汽輪機的殼體作用的力，還存在具備第一級噴嘴及第二級噴嘴的噴嘴箱。圖4是表示具備第一級噴嘴110及第二級噴嘴111的現有噴嘴箱100的水平方向的子午線截面的局部的圖。如圖4所示，在具備第一級噴嘴及第二級噴嘴的現有噴嘴箱中， 為了對用于支持第二級噴嘴的噴嘴環114進行支持，外周側的壁部在渦輪轉子軸向上延伸設置。在上述那種具備第一級噴嘴及第二級噴嘴的現有噴嘴箱中，為了將焊條從第一級噴嘴的上游側向下游側引導而焊接第一級噴嘴110，外周側的焊接坡口部112的深度(焊接坡口部112的渦輪轉子軸向的長度)比內周側的焊接坡口部113的深度深。因此，焊接量變得巨大。此外，由于外周側的焊接坡口部112的深度較深，因此難以制造。此外，也可以考慮構成為，使噴嘴箱為分割為兩部分的構造、而使外周側的焊接坡口部112的深度變淺， 但是蒸汽從分割部的泄漏會成為問題。
發明內容
因此，本發明是為了解決上述問題而進行的，其目的在于提供一種具備噴嘴箱的汽輪機，該噴嘴箱具有分割構造，能夠減少用于焊接第一級噴嘴的焊接量，并且能夠防止蒸汽的泄漏。為了實現上述目的，本發明實施方式的汽輪機具備噴嘴箱，具有從蒸汽入口管導入蒸汽的圓環狀的蒸汽通路，在上述蒸汽流路的下游部具備第一級噴嘴；和第二級噴嘴側構造體，與上述噴嘴箱組合，并且至少具備第二級噴嘴。此外，在上述噴嘴箱及上述第二級噴嘴側構造體的各自上，具備與渦輪轉子軸不平行且相互抵接的至少一對密封抵接面。并且，在通過使上述噴嘴箱和上述第二級噴嘴側構造體組合而在兩者之間形成的間隙的一部分中，設置有密封部件。
圖1是表示本發明第一實施方式的汽輪機的從鉛垂方向傾斜45度的位置上的子午線截面的圖；圖2是表示本發明第一實施方式的汽輪機所具備的噴嘴箱組裝體的水平方向上的子午線截面的局部的圖；圖3是表示本發明第二實施方式的汽輪機所具備的噴嘴箱組裝體的水平方向上的子午線截面的局部的圖；圖4是表示具備第一級噴嘴及第二級噴嘴的現有噴嘴箱的水平方向的子午線截面的局部的圖。符號說明10 汽輪機；1 :內側空間；1 :外側空間；20 內部殼體；20a、31、42b、71 嵌合槽部；20b 隔壁；21 外部殼體；22a、22b、22c、22d、22e 動葉片；23 渦輪轉子；24a,24b, 24c,24d,24e 噴嘴；25 噴嘴箱組裝體；26 密封迷宮部；27 蒸汽通路；27b、27c、27d、27e 噴嘴環外圈噴嘴環內圈；29b、41、43、72 嵌合突部；30、60 噴嘴箱； 30a、70a 延伸設置部；31a、31b、41a、41b 側面；32,33 焊接坡口部；40,70 第二級噴嘴側構造體；50 密封部件；50a 密封鰭片；60a.70a.70b 端面；80 螺栓。
具體實施例方式以下，參照
本發明的實施方式。(第一實施方式)圖1是表示本發明第一實施方式的汽輪機10的從鉛垂方向傾斜45度的位置上的子午線截面的圖。如圖1所示，汽輪機10例如具備由內部殼體20和設置于其外側的外部殼體21構成的雙重構造的殼體。此外，在內部殼體20內貫穿設置有渦輪轉子23，該渦輪轉子23上植設了動葉片22a、22b、22C、22d、22e。該渦輪轉子23通過未圖示的轉子軸承支持為能夠旋轉。此外，在內部殼體20的內周，在渦輪轉子23的軸向上以與動葉片22a、22b、22c、 22d,22e成為交替的方式配設有噴嘴Ma、Mb、MC、Md、Me。通過噴嘴葉片列和動葉片葉片列構成一個渦輪級。在此，第一級噴嘴2 及第二級噴嘴24b設置于后述的噴嘴箱組裝體25。為了防止作為工作流體的蒸汽向外部的泄漏，在渦輪轉子23和各殼體之間設置有密封迷宮部沈。此外，在汽輪機10中，貫通外部殼體21及內部殼體20地設置有蒸汽入口管(未圖示)，蒸汽入口管的端部與構成噴嘴箱組裝體25 —部分的噴嘴箱30連通連接。該噴嘴箱 30具備使從蒸汽入口管導入的蒸汽在圓周方向上擴張的圓環狀蒸汽通路27。此外，噴嘴箱組裝體25經由在圓周方向上遍及整個圓周而突出的隔壁20b固定在內部殼體20的內周。通過設置該隔壁20b，將噴嘴箱組裝體25周圍的空間分割為內側空間 1 和外側空間15b，截斷它們之間的蒸汽流通。由此，能夠將從第一級噴嘴2 流出的蒸汽的大部分轉換為有效功。經過蒸汽入口管流入噴嘴箱30內的蒸汽，向蒸汽通路27內擴張，被導向該蒸汽通路27下游部所設置的第一級噴嘴Ma，并朝向第一級動葉片2 噴出。所噴出的蒸汽經過各級的噴嘴Mb、Mc、Md、2^和動葉片22b、22c、22d、2&之間的蒸汽通路，使渦輪轉子23 旋轉。此外，作了膨脹功的蒸汽的大部分被排氣，例如經過低溫再熱管(未圖示)流入鍋爐 (未圖示)。另外，汽輪機10的構成不限定于上述構成，只要是具備蒸汽經過蒸汽入口管流入噴嘴箱30內的構成的汽輪機即可。下面，對本發明的噴嘴箱組裝體25進行說明。圖2是表示本發明第一實施方式的汽輪機10所具備的噴嘴箱組裝體25的水平方向上的子午線截面的局部的圖。即，圖2表示由上下兩部分分割構造構成的噴嘴箱組裝體 25的下部側構造的上面側的截面。如圖2所示，噴嘴箱組裝體25通過使噴嘴箱30與分離構造體組合而構成，噴嘴箱 30具備蒸汽通路27及蒸汽通路27下游部所設置的第一級噴嘴Ma，分離構造體由具備第二級噴嘴Mb的第二級噴嘴側構造體40形成。在此，表示第二級噴嘴側構造體40具備一個噴嘴(第二級噴嘴Mb)的一例，但也可以構成為具備兩個以上噴嘴。在噴嘴箱30中，構成圓環狀蒸汽通路27的外周側的壁部，比第一級噴嘴2 更向下游側延伸設置。其延伸設置部30a的內周面的、從渦輪轉子中心軸向半徑方向的距離即半徑方向距離Ra，大于在噴嘴箱30的出口焊接第一級噴嘴2 時所形成的、外周側的焊接坡口部32的最外周的半徑方向距離Rb。S卩，延伸設置部30a的內周面的半徑方向距離Ra 構成為比外周側的焊接坡口部32的最外周的半徑方向距離Rb大，以便在將第一級噴嘴2 焊接到噴嘴箱30的出口時，不妨礙焊條等的移動。如圖2所示，外周側的焊接坡口部32的深度(焊接坡口部32的渦輪轉子軸向的長度)與內周側的焊接坡口部33的深度(焊接坡口部33的渦輪轉子軸向的長度)大致相
等。多個第一級噴嘴2 通過這種焊接坡口部32、33遍及圓周方向固定在噴嘴箱30的出□。此外，在延伸設置部30a的內周側，遍及圓周方向形成有槽狀的嵌合槽部31。為了防止蒸汽從該嵌合槽部31與嵌合于該嵌合槽部31的后述的第二級噴嘴側構造體40的嵌合突部41之間泄漏，在該嵌合槽部31的底部遍及圓周方向設置有密封部件50。該密封部件50具備與第二級噴嘴側構造體40的嵌合突部41接觸的密封鰭片50a。此外，如上所述，噴嘴箱30經由在圓周方向上遍及整個圓周突出的隔壁20b固定在內部殼體20內周。通過設置該隔壁20b，將噴嘴箱組裝體25周圍的空間分割為內側空間 15a和外側空間15b，截斷它們之間的蒸汽流通。第二級噴嘴側構造體40具有圓筒狀形狀，一端部由與噴嘴箱30的嵌合槽部31嵌合的嵌合突部41構成。此外，在第二級噴嘴側構造體40的內周側形成有嵌合槽部42b，該嵌合槽部42b與從外側支持第二級噴嘴24b的噴嘴環外圈27b的外周上所形成的嵌合突部 29b嵌合，用于進行噴嘴環外圈27b的定位及固定。另外，第二級噴嘴24b由噴嘴環內圈^b 從內側支持。此外，如圖1所示，比第二級噴嘴24b更靠下游側的噴嘴Mc、Md、Me，與以往同樣地被支持在噴嘴環外圈27c、27d、27e和噴嘴環內圈28c、28d、28e之間，并固定于內部殼體20。此外，第二級噴嘴側構造體40，通過使外側面上所形成的嵌合突部43嵌合于與其對應地在內部殼體20的內周側所形成的嵌合槽部20a來定位。另外，內部殼體20、外部殼體21、噴嘴箱組裝體25等，通過上下兩部分分割構造來構成，因此例如下部側的第二級噴嘴側構造體40被從上方插入配置有噴嘴箱30的內部殼體20內，并與噴嘴箱30組合。此外，第二級噴嘴側構造體40的嵌合突部41的下游側的側面41a構成為，與噴嘴箱30的嵌合槽部31的下游側的側面31a抵接。通過該一對側面31a、41a進行抵接，能夠
5防止蒸汽泄漏，該一對側面31a、41a分別作為密封抵接面起作用。另外，這種密封抵接面具備至少一對即可，也可以設置在多個部位。在此，噴嘴箱30與蒸汽入口管(未圖示)的端部連接，并固定在內部殼體20的隔壁20b上，因此被配設在規定位置。此外，如上所述，第二級噴嘴側構造體40通過使嵌合突部43與內部殼體20的嵌合槽部20a嵌合來定位，并能夠在渦輪轉子軸向上移動若干。噴嘴箱30出口的壓力(噴嘴箱30的嵌合槽部31的上游側的側面31b和第二級噴嘴側構造體40的嵌合突部41的上游側的側面41b之間的壓力(內側空間15a的壓力))，高于噴嘴箱組裝體25和內部殼體20之間的空間(外側空間15b)的壓力，因此使第二級噴嘴側構造體40向渦輪轉子軸向的下游側移動的力起作用。因此，第二級噴嘴側構造體40的嵌合突部41的下游側的側面41a與噴嘴箱30的嵌合槽部31的下游側的側面31a抵接。在此，表示的一個例子為作為密封抵接面起作用的、第二級噴嘴側構造體40的嵌合突部41的下游側的側面41a和噴嘴箱30的嵌合槽部31的下游側的側面31a，在相對于渦輪轉子軸向正交的方向上形成，但不限于此。側面41a及側面31a只要形成為相對于渦輪轉子軸的中心軸的圓筒面、即平行于渦輪轉子軸的面即可，例如側面41a及側面31a也可以構成為相對于與渦輪轉子軸向平行的方向在子午線截面中具有規定的角度的密封抵接面。如上所述，根據第一實施方式的汽輪機10，通過使噴嘴箱30和由第二級噴嘴側構造體40形成的分離構造體組合來構成噴嘴箱組裝體25，由此能夠使噴嘴箱30出口的第一級噴嘴2 的外周側的焊接部即焊接坡口部32的深度變淺為與內周側的焊接坡口部33的深度大致相等的程度。因此，能夠削減用于焊接第一級噴嘴的焊接量。此外，通過噴嘴箱30的一部分面和第二級噴嘴側構造體40的一部分面分別抵接， 能夠防止蒸汽泄漏。此外，通過設置密封部件50，能夠進一步可靠地防止蒸汽泄漏。另外，在上述實施方式中表示的一例為在通過使噴嘴箱30和第二級噴嘴側構造體40組合而在兩者之間形成的間隙的一部分、即嵌合槽部31的底部和嵌合突部41的突面之間設置了密封部件50，但設置密封部件50的位置不限于此。密封部件50只要設置在通過使噴嘴箱30和第二級噴嘴側構造體40組合而在兩者之間形成的間隙的一部分即可。密封部件50例如也可以設置于噴嘴箱30和第二級噴嘴側構造體40的外周面所對置的、噴嘴箱組裝體25和內部殼體20之間所形成的空間側。(第二實施方式)圖3是表示本發明第二實施方式的汽輪機10所具備的噴嘴箱組裝體25的水平方向上的子午線截面的局部的圖。即，圖3表示由上下兩部分分割構造構成的噴嘴箱組裝體 25的下部側構造的上面側的截面。另外，對于與第一實施方式的汽輪機10所具備的噴嘴箱組裝體25的構成部分相同的構成部分，賦予相同的符號而省略或簡略重復的說明。如圖3所示，噴嘴箱組裝體25通過使噴嘴箱60和分離構造體組合而構成，噴嘴箱 60具備蒸汽通路27及第一級噴嘴Ma，分離構造體由具備第二級噴嘴24b的第二級噴嘴側構造體70形成。在此，表示第二級噴嘴側構造體70具備一個噴嘴(第二級噴嘴Mb)的一例，但也可以構成為具備兩個以上的噴嘴。在噴嘴箱60中，構成圓環狀蒸汽通路27的外周側及內周側的壁部構成為，渦輪轉子軸向的長度大致相同。此外，如圖3所示，外周側的焊接坡口部32的深度(焊接坡口部32的渦輪轉子軸向的長度)與內周側的焊接坡口部33的長度(焊接坡口部33的渦輪轉子軸向的長度)大致相等。多個第一級噴嘴2 通過這種焊接坡口部32、33而遍及圓周方向地固定在噴嘴箱60的出口。此外，噴嘴箱60經由在圓周方向上遍及整個圓周地突出的隔壁20b固定于內部殼體20的內周。通過設置該隔壁20b，將噴嘴箱組裝體25周圍的空間分割為內側空間1 和外側空間15b，截斷它們之間的蒸汽流通。第二級噴嘴側構造體70具有圓筒狀形狀，在一端部具有延伸設置部70a，沿著噴嘴箱60的外周側的壁部的外周向渦輪轉子軸向延伸設置；以及端面70b，與噴嘴箱60的外周側的壁部的下游側的、與渦輪轉子軸向正交的端面60a抵接。通過這些端面60a、70b抵接，能夠防止蒸汽泄漏，這些端面60a、70b分別作為密封抵接面起作用。此外，第二級噴嘴側構造體70使端面70b與噴嘴箱60的端面60a抵接，通過螺栓80固定于噴嘴箱60。在此，表示的一例為作為密封抵接面起作用的、第二級噴嘴側構造體70的端面 70b和噴嘴箱60的端面60a，形成在相對于渦輪轉子軸向正交的方向上，但不限于此。端面 70b及端面60a只要形成為相對于渦輪轉子軸的中心軸的圓筒面、即平行于渦輪轉子軸的面即可，例如端面70b及端面60a也可以構成為相對于與渦輪轉子軸向平行的方向在子午線截面中具有規定的角度的密封抵接面。此外，在第二級噴嘴側構造體70上形成有嵌合槽部71，該嵌合槽部71與從外側支持第二級噴嘴Mb的噴嘴環外圈27b的外周上所形成的嵌合突部29b嵌合，用于進行噴嘴環外圈27b的定位及固定。另外，第二級噴嘴Mb由噴嘴環內圈28b從內側支持。此外，第二級噴嘴側構造體70，通過使外側面上所形成的嵌合突部72嵌合于與其對應地在內部殼體20的內周側所形成的嵌合槽部20a來定位。另外，在通過螺栓緊固將噴嘴箱60和第二級噴嘴側構造體70進行固定，由此能夠進行第二級噴嘴側構造體70的定位等的情況下，也可以不設置將第二級噴嘴側構造體70定位于內部殼體20的內周側的構成。此外，在第二級噴嘴側構造體70的延伸設置部70a的內周側，遍及圓周方向地設置有密封部件50。該密封部件50具備與噴嘴箱60的外周側的壁部的外周接觸的密封鰭片 50a。通過具備該密封部件50，能夠防止蒸汽從第二級噴嘴側構造體70的延伸設置部70a 和噴嘴箱60的外周側的壁部之間的間隙泄漏。如上所述，根據第二實施方式的汽輪機10，通過使噴嘴箱60與由第二級噴嘴側構造體70形成的分離構造體組合來構成噴嘴箱組裝體25，由此能夠使噴嘴箱60出口的第一級噴嘴2 的外周側的焊接部即焊接坡口部32的深度變淺為與內周側的焊接坡口部33的深度大致相等的程度。因此，能夠削減用于焊接第一級噴嘴的焊接量。此外，通過噴嘴箱60的一部分面和第二級噴嘴側構造體70的一部分面分別抵接， 由此能夠防止蒸汽泄漏。此外，通過設置密封部件50，由此能夠進一步可靠地防止蒸汽泄漏。對本發明的幾個實施方式進行了說明，但這些實施方式只是作為例子進行提出， 不意圖限定本發明的范圍。這些新實施方式能夠其它各種方式實施，在不脫離發明精神的范圍內，能夠進行各種省略、替換、變更。這些實施方式以及其變形包含于發明的范圍或精神，并且包含于與專利請求的范圍所記載的發明均等的范圍內。
權利要求
1.一種汽輪機，其特征在于，具備噴嘴箱，具有從蒸汽入口管導入蒸汽的圓環狀的蒸汽通路，在上述蒸汽流路的下游部具備第一級噴嘴；第二級噴嘴側構造體，與上述噴嘴箱組合，并且至少具備第二級噴嘴； 至少一對密封抵接面，設置在上述噴嘴箱及上述第二級噴嘴側構造體的各自上，與渦輪轉子軸不平行，且相互抵接；以及密封部件，設置在通過使上述噴嘴箱和上述第二級噴嘴側構造體組合而在兩者之間所形成的間隙的一部分中。
2.如權利要求1所述的汽輪機，其特征在于，上述噴嘴箱和上述第二級噴嘴側構造體通過嵌合構造來組合。
3.如權利要求1所述的汽輪機，其特征在于，上述噴嘴箱和上述第二級噴嘴側構造體通過螺栓緊固來組合。
4.如權利要求1 3任一項所述的汽輪機，其特征在于，上述第二級噴嘴側構造體所具備的噴嘴支持在噴嘴環外圈和與該噴嘴環外圈對應地設置的噴嘴環內圈之間。
全文摘要
一種汽輪機，具備噴嘴箱，該噴嘴箱具有分割構造，能夠削減用于焊接第一級噴嘴的焊接量，防止蒸汽泄漏。汽輪機(10)具備噴嘴箱(30)，具有從蒸汽入口管導入蒸汽的圓環狀蒸汽通路(27)，在蒸汽流路(27)的下游部具備第一級噴嘴(24a)；和第二級噴嘴側構造體(40)，與噴嘴箱(30)組合，并且至少具備第二級噴嘴(24b)。此外，在噴嘴箱(30)及第二級噴嘴側構造體(40)的各自上，具備與渦輪轉子軸不平行且相互抵接的至少一對密封抵接面。并且，在通過使噴嘴箱(30)和第二級噴嘴側構造體(40)組合而在兩者之間形成的間隙的一部分中，設置有密封部件(50)。
文檔編號F01D11/00GK102418566SQ20111033182
公開日2012年4月18日 申請日期2011年9月16日 優先權日2010年9月16日
發明者山崎正雄, 水谷吉宏 申請人:株式會社東芝