JPS6259207B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6259207B2 JPS6259207B2 JP57150241A JP15024182A JPS6259207B2 JP S6259207 B2 JPS6259207 B2 JP S6259207B2 JP 57150241 A JP57150241 A JP 57150241A JP 15024182 A JP15024182 A JP 15024182A JP S6259207 B2 JPS6259207 B2 JP S6259207B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diaphragm
- nozzle
- plate
- nozzle plate
- residual stress
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D9/00—Stators
- F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
- F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
- F01D9/042—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector fixing blades to stators
- F01D9/044—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector fixing blades to stators permanently, e.g. by welding, brazing, casting or the like
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の技術分野］
本発明は、例えば蒸気タービンのノズルダイア
フラムに関する。
フラムに関する。
［発明の技術的背景］
第１図は、従来の蒸気タービンのノズルダイア
フラムを示すもので、図において符号１は円環状
の内側支持当板２および外側支持当板３により挟
持されるノズル板を示しており、内側支持当板２
および外側支持当板３は、それぞれダイアフラム
内輪４およびダイアフラム外輪５に例えばアーク
溶接により溶接接合されている。
フラムを示すもので、図において符号１は円環状
の内側支持当板２および外側支持当板３により挟
持されるノズル板を示しており、内側支持当板２
および外側支持当板３は、それぞれダイアフラム
内輪４およびダイアフラム外輪５に例えばアーク
溶接により溶接接合されている。
すなわち、一般に、ノズルダイアフラムは、第
２図に示すように、内側支持当板２と外側支持当
板３とを同心状に配設した後、内側支持当板２お
よび外側支持当板３の径方向にそれぞれ打抜かれ
た多数の支持穴６にそれぞれノズル板１の両端を
挿入した後、第３図および第４図に示すように、
ノズル板１の端部と内側支持当板２および外側支
持当板３の支持穴６の周囲とを、例えばアーク溶
接７により溶接固定しノズル板輪８を形成し、す
でに述べた第１図に示すように、このノズル板輪
８の内側支持当板２をダイアフラム内輪４の外周
部に、外側支持当板３をダイアフラム外輪５の内
周部に嵌合し、これらの当接部を例えばアーク溶
接９することにより行われている。
２図に示すように、内側支持当板２と外側支持当
板３とを同心状に配設した後、内側支持当板２お
よび外側支持当板３の径方向にそれぞれ打抜かれ
た多数の支持穴６にそれぞれノズル板１の両端を
挿入した後、第３図および第４図に示すように、
ノズル板１の端部と内側支持当板２および外側支
持当板３の支持穴６の周囲とを、例えばアーク溶
接７により溶接固定しノズル板輪８を形成し、す
でに述べた第１図に示すように、このノズル板輪
８の内側支持当板２をダイアフラム内輪４の外周
部に、外側支持当板３をダイアフラム外輪５の内
周部に嵌合し、これらの当接部を例えばアーク溶
接９することにより行われている。
［背景技術の問題点］
しかしながら、このような従来のノズルダイア
フラムでは、ノズルダイアフラムの強度要素とし
ての溶接部の強度が十分に把握されていないた
め、溶接部の寸法が必要以上に大きくされ、溶接
後の応力除去焼鈍によつても溶接による残留応力
が十分に開放されず、そのまま残つてしまうおそ
れがあつた。
フラムでは、ノズルダイアフラムの強度要素とし
ての溶接部の強度が十分に把握されていないた
め、溶接部の寸法が必要以上に大きくされ、溶接
後の応力除去焼鈍によつても溶接による残留応力
が十分に開放されず、そのまま残つてしまうおそ
れがあつた。
このように応力除去焼鈍によつて開放されなか
つた残留応力は、例えば蒸気タービンの運転中に
開放されノズルダイヤフラムに変形を生じさせ、
ノズルダイヤフラムを回転部と接触させることに
なり蒸気タービンの振動、接触熱によるロータの
曲がり等を引き起こすおそれがある。
つた残留応力は、例えば蒸気タービンの運転中に
開放されノズルダイヤフラムに変形を生じさせ、
ノズルダイヤフラムを回転部と接触させることに
なり蒸気タービンの振動、接触熱によるロータの
曲がり等を引き起こすおそれがある。
［発明の目的］
本発明はかかる従来の事情に対処してなされた
もので、溶接量の適性化を図ることにより、応力
除去焼鈍により残留応力を完全に開放することが
できるとともに、十分な強度をもつた信頼性の高
いノズルダイアフラムを提供しようとするもので
ある。
もので、溶接量の適性化を図ることにより、応力
除去焼鈍により残留応力を完全に開放することが
できるとともに、十分な強度をもつた信頼性の高
いノズルダイアフラムを提供しようとするもので
ある。
［発明の概要］
すなわち本発明は、ノズル板を挟持する当板の
一方をダイアフラム外輪に、他方をダイアフラム
内輪に溶接接合してなるノズルダイアフラムにお
いて、前記ノズル板の前記ダイアフラム外輪また
は内輪の軸方向への幅の中間部に溶接の未溶着部
を形成したことを特徴とするノズルダイアフラム
である。
一方をダイアフラム外輪に、他方をダイアフラム
内輪に溶接接合してなるノズルダイアフラムにお
いて、前記ノズル板の前記ダイアフラム外輪また
は内輪の軸方向への幅の中間部に溶接の未溶着部
を形成したことを特徴とするノズルダイアフラム
である。
［発明の実施例］
以下本発明の詳細を図面に示す一実施例につい
て説明する。
て説明する。
第５図は本発明の一実施例のノズルダイアフラ
ムを示すもので、図において符号１０はノズル板
を示している。このノズル板１０は内側支持当板
１１および外側支持当板１２に挟持されており、
ノズル板１０の両端はそれぞれ内側支持当板１１
および外側支持当板１２に形成された支持穴１３
に挿入され、溶接接合１４されている。そして内
側支持当板１１および外側支持当板１２は、それ
ぞれダイアフラム内輪１５の外周面およびダイア
フラム外輪１６の内周面に溶接接合１７されてい
る。
ムを示すもので、図において符号１０はノズル板
を示している。このノズル板１０は内側支持当板
１１および外側支持当板１２に挟持されており、
ノズル板１０の両端はそれぞれ内側支持当板１１
および外側支持当板１２に形成された支持穴１３
に挿入され、溶接接合１４されている。そして内
側支持当板１１および外側支持当板１２は、それ
ぞれダイアフラム内輪１５の外周面およびダイア
フラム外輪１６の内周面に溶接接合１７されてい
る。
然して、ノズル板１０のダイアフラム外輪１６
またはダイアフラム内輪１５の軸方向への幅Ｌの
両側には長さl1およびl2の接着部が、中間部には
幅l3の長さの溶接の未溶着部１８が形成されてい
る。そして、この溶接の未溶着部１８の幅l3はノ
ズル板１０の全幅Ｌの0.3〜0.7倍とされている。
ここでノズル板１０の未溶着部１８の幅l3をノズ
ル板１０の全幅Ｌの0.7倍以下としたのは、0.7倍
を越えると破壊の難易度を示す応力拡大係数が急
増加し、非常に破壊し易くなることによる。
またはダイアフラム内輪１５の軸方向への幅Ｌの
両側には長さl1およびl2の接着部が、中間部には
幅l3の長さの溶接の未溶着部１８が形成されてい
る。そして、この溶接の未溶着部１８の幅l3はノ
ズル板１０の全幅Ｌの0.3〜0.7倍とされている。
ここでノズル板１０の未溶着部１８の幅l3をノズ
ル板１０の全幅Ｌの0.7倍以下としたのは、0.7倍
を越えると破壊の難易度を示す応力拡大係数が急
増加し、非常に破壊し易くなることによる。
すなわちノズルダイアフラムの溶接部の強度は
溶接部の溶接深さ、すなわち溶接量により決定さ
れるため、ノズル板１０の未溶着部１８の寸法l3
はノズルダイアフラムの溶接部の強度に重要な意
味を有している。また、ノズル板１０は内側支持
当板１１および外側支持当板１２にそれぞれ穿設
された支持穴１３に挿入されているため、この支
持穴１３とノズル板１０との間に間隙が存在し、
この間隙と長さl3の未溶着部１８に形成される間
隙との相互干渉も溶接部の強度に対して重要な意
味をもつている。
溶接部の溶接深さ、すなわち溶接量により決定さ
れるため、ノズル板１０の未溶着部１８の寸法l3
はノズルダイアフラムの溶接部の強度に重要な意
味を有している。また、ノズル板１０は内側支持
当板１１および外側支持当板１２にそれぞれ穿設
された支持穴１３に挿入されているため、この支
持穴１３とノズル板１０との間に間隙が存在し、
この間隙と長さl3の未溶着部１８に形成される間
隙との相互干渉も溶接部の強度に対して重要な意
味をもつている。
本発明者は、かかるノズル板１０の未溶着部１
８の寸法l3と溶接部の強度との関係を試験および
有限要素法による解析により鋭意研究を行なつた
結果、第６図に示す曲線ａに示すように、ノズル
板１０の未溶着部１８の長さl3とノズル板１０の
全幅Ｌの比l3／Ｌが0.7以上になると、外側支持当
板１２および内側支持当板１１の支持穴１３とノ
ズル板１０との間に形成される間隙のため、ノズ
ル板１０の溶接部先端における破壊の難易度を示
す応力拡大係数が急増加し、ノズルダイアフラム
の溶接部が非常に破壊し易くなることを見出し
た。
８の寸法l3と溶接部の強度との関係を試験および
有限要素法による解析により鋭意研究を行なつた
結果、第６図に示す曲線ａに示すように、ノズル
板１０の未溶着部１８の長さl3とノズル板１０の
全幅Ｌの比l3／Ｌが0.7以上になると、外側支持当
板１２および内側支持当板１１の支持穴１３とノ
ズル板１０との間に形成される間隙のため、ノズ
ル板１０の溶接部先端における破壊の難易度を示
す応力拡大係数が急増加し、ノズルダイアフラム
の溶接部が非常に破壊し易くなることを見出し
た。
なお、第６図において横軸にはl3／Ｌの値が、
縦軸には切欠先端部の応力拡大係数Ｋがとられて
いる。
縦軸には切欠先端部の応力拡大係数Ｋがとられて
いる。
また、一般に、前述した溶接量の決定にはノズ
ルダイアフラムの剛性の低下も重要であり、これ
をもとにl1／Ｌ、l2／Ｌの適正溶接量、すなわち
l3／Ｌの値を求めることができる。
ルダイアフラムの剛性の低下も重要であり、これ
をもとにl1／Ｌ、l2／Ｌの適正溶接量、すなわち
l3／Ｌの値を求めることができる。
すなわち、第７図に示す曲線ｂは、l3／Ｌとダ
イアフラム内輪１５の変形量の関係を示すグラフ
であり、横軸にはl3／Ｌの値が、縦軸にはノズル
板１０の未溶着部１８の長さl3が零の場合の変形
量を1.0とした時の変形量の増加割合がとられて
いる。
イアフラム内輪１５の変形量の関係を示すグラフ
であり、横軸にはl3／Ｌの値が、縦軸にはノズル
板１０の未溶着部１８の長さl3が零の場合の変形
量を1.0とした時の変形量の増加割合がとられて
いる。
この図から明らかなように、l3／Ｌの値が0.7以
上、すなわちl1／Ｌとl2／Ｌの値が0.15以下にな
ると変形量が1.5倍以上となり、静止部であるノ
ズルダイアフラムと回転部であるロータとの接触
が生ずる確率が高くなり好ましくない。従つて、
このことからもl3／Ｌの値を0.7以下に保つことが
必要である。
上、すなわちl1／Ｌとl2／Ｌの値が0.15以下にな
ると変形量が1.5倍以上となり、静止部であるノ
ズルダイアフラムと回転部であるロータとの接触
が生ずる確率が高くなり好ましくない。従つて、
このことからもl3／Ｌの値を0.7以下に保つことが
必要である。
一方、ノズル板１０の未溶着部１８の長さl3と
ノズル板１０の全幅Ｌとの比を0.3以上としたの
は、残留応力による一次クリープ変形を考慮した
ためである。
ノズル板１０の全幅Ｌとの比を0.3以上としたの
は、残留応力による一次クリープ変形を考慮した
ためである。
すなわち、一般に、応力除去焼鈍は、焼き戻し
温度より10〜20℃低い温度で溶接深さ25.4mm当た
り１時間の割合で実施されるが、溶接部に残留応
力が残つてしまう場合には、この残留応力が蒸気
タービンの運転中に開放されノズルダイアフラム
の変形となつて現れ、静止部であるノズルダイヤ
フラムと回転部であるロータとの接触を生ずるこ
とになる。
温度より10〜20℃低い温度で溶接深さ25.4mm当た
り１時間の割合で実施されるが、溶接部に残留応
力が残つてしまう場合には、この残留応力が蒸気
タービンの運転中に開放されノズルダイアフラム
の変形となつて現れ、静止部であるノズルダイヤ
フラムと回転部であるロータとの接触を生ずるこ
とになる。
すなわち、ノズルダイアフラムの変形量は、残
留応力の開放による変形量と一次クリープ域にお
けるクリープ変形助長による変形量との二つの要
因から決定されるため、回転部と静止部との間隙
を考慮すると残留応力値を５Kg／mm2以下にする必
要がある。
留応力の開放による変形量と一次クリープ域にお
けるクリープ変形助長による変形量との二つの要
因から決定されるため、回転部と静止部との間隙
を考慮すると残留応力値を５Kg／mm2以下にする必
要がある。
また、一般に、溶接深さ25.4mmにつき応力除去
焼鈍保持時間は１時間という目安はあるものの、
ノズルダイアフラムのように複雑な構造物である
場合には、これ以上の長時間にわたり加熱保持す
る必要がある。しかしながら、このような長時間
加熱はノズルダイアフラム使用材料の材料強度低
下を招くため材料強度の低下を考慮し、ある程度
溶接による残留応力を残留させたまま使用される
ことが多く、この場合には、運転時におけるノズ
ルダイヤフラムの変形がさらに増加する。
焼鈍保持時間は１時間という目安はあるものの、
ノズルダイアフラムのように複雑な構造物である
場合には、これ以上の長時間にわたり加熱保持す
る必要がある。しかしながら、このような長時間
加熱はノズルダイアフラム使用材料の材料強度低
下を招くため材料強度の低下を考慮し、ある程度
溶接による残留応力を残留させたまま使用される
ことが多く、この場合には、運転時におけるノズ
ルダイヤフラムの変形がさらに増加する。
第８図に示す曲線ｃは本発明者が実験解析によ
り求めた残留応力値と一次クリープ変形量との関
係を示すもので、横軸には残留応力値が、縦軸に
は500℃における500時間後の一次クリープ変形量
がとられている。
り求めた残留応力値と一次クリープ変形量との関
係を示すもので、横軸には残留応力値が、縦軸に
は500℃における500時間後の一次クリープ変形量
がとられている。
この図から明らかなように、約５Kg／mm2の残留
応力が残存している場合には急激にクリープ変形
が増加している。
応力が残存している場合には急激にクリープ変形
が増加している。
第９図に示す曲線ｄは、本発明者が実験により
求めたl1／Ｌまたはl2／Ｌの値と残留応力値との
関係を示すもので、横軸にはl1／Ｌまたはl2／Ｌ
の値が、縦軸には残留応力値がとられている。
求めたl1／Ｌまたはl2／Ｌの値と残留応力値との
関係を示すもので、横軸にはl1／Ｌまたはl2／Ｌ
の値が、縦軸には残留応力値がとられている。
この図から明らかなように、l1／Ｌまたはl2／
Ｌの値が約0.4以上になると残留応力値が５Kg／
mm2以上となる可能性が非常に大きくなつている。
Ｌの値が約0.4以上になると残留応力値が５Kg／
mm2以上となる可能性が非常に大きくなつている。
すなわち、前述した複雑構造物としてのノズル
ダイアフラムを考えた場合に、l1／Ｌおよびl2／
Ｌの上限値は0.35以下、従つてノズル板１０の未
溶着部１８の寸法l3をl3／Ｌの値が0.30以上とな
るようにしておく必要がある。
ダイアフラムを考えた場合に、l1／Ｌおよびl2／
Ｌの上限値は0.35以下、従つてノズル板１０の未
溶着部１８の寸法l3をl3／Ｌの値が0.30以上とな
るようにしておく必要がある。
［発明の効果］
以上述べたように本発明のノズルダイアフラム
では、ノズル板の中間部に未溶着部を形成し溶接
量を強度上許容できる値の溶接量まで減少したの
で、応力除去焼鈍により溶接部に生ずる残留応力
をほぼ完全に開放することができ、溶接部の信頼
性の大幅に向上されたノズルダイアフラムを提供
することができる。
では、ノズル板の中間部に未溶着部を形成し溶接
量を強度上許容できる値の溶接量まで減少したの
で、応力除去焼鈍により溶接部に生ずる残留応力
をほぼ完全に開放することができ、溶接部の信頼
性の大幅に向上されたノズルダイアフラムを提供
することができる。
また、静止部であるノズルダイアフラムと回転
部である羽根ロータとの摺損を生ずる危険性を低
下することができ、タービンの運転信頼性を大幅
に高めることができる。
部である羽根ロータとの摺損を生ずる危険性を低
下することができ、タービンの運転信頼性を大幅
に高めることができる。
第１図は従来のノズルダイアフラムを示す外観
図、第２図は第１図のノズル板の取付け状態を示
す外観図、第３図は第２図の―線に沿う縦断
面図、第４図は第３図の側面図、第５図は本発明
の一実施例のノズルダイアフラムを示す縦断面
図、第６図は溶接部先端の応力拡大係数の変化を
示すグラフ、第７図は溶接量と変形量との関係を
示すグラフ、第８図は残留応力と一次クリープ変
形量の関係を示すグラフ、第９図は溶接量と残留
応力の関係を示すグラフである。 １０……ノズル板、１１……内側支持当板、１
２……外側支持当板、１５……ダイアフラム内
輪、１６……ダイアフラム外輪。
図、第２図は第１図のノズル板の取付け状態を示
す外観図、第３図は第２図の―線に沿う縦断
面図、第４図は第３図の側面図、第５図は本発明
の一実施例のノズルダイアフラムを示す縦断面
図、第６図は溶接部先端の応力拡大係数の変化を
示すグラフ、第７図は溶接量と変形量との関係を
示すグラフ、第８図は残留応力と一次クリープ変
形量の関係を示すグラフ、第９図は溶接量と残留
応力の関係を示すグラフである。 １０……ノズル板、１１……内側支持当板、１
２……外側支持当板、１５……ダイアフラム内
輪、１６……ダイアフラム外輪。
Claims (1)
- １ ノズル板を挟持する当板の一方をダイアフラ
ム外輪に、他方をダイアフラム内輪に溶接接合し
てなるノズルダイアフラムにおいて、前記ノズル
板の前記ダイアフラム外輪または内輪の軸方向へ
の幅の中間部に、軸方向への全幅の0.3〜0.7倍の
溶接の未溶着部を形成し、この未溶着部を挟む軸
方向への外側部分を溶着させたことを特徴とする
ノズルダイアフラム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15024182A JPS5939906A (ja) | 1982-08-30 | 1982-08-30 | ノズルダイアフラム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15024182A JPS5939906A (ja) | 1982-08-30 | 1982-08-30 | ノズルダイアフラム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5939906A JPS5939906A (ja) | 1984-03-05 |
| JPS6259207B2 true JPS6259207B2 (ja) | 1987-12-10 |
Family
ID=15492643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15024182A Granted JPS5939906A (ja) | 1982-08-30 | 1982-08-30 | ノズルダイアフラム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5939906A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60159602U (ja) * | 1984-03-31 | 1985-10-23 | 庄田 功 | 木工機におけるヘッド支持装置の傾動機構 |
| US7748956B2 (en) * | 2006-12-19 | 2010-07-06 | United Technologies Corporation | Non-stablug stator apparatus and assembly method |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS493002A (ja) * | 1972-05-02 | 1974-01-11 |
-
1982
- 1982-08-30 JP JP15024182A patent/JPS5939906A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5939906A (ja) | 1984-03-05 |
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