JP2000345810A - 内側シェル半径方向ピン形状および装着構造 - Google Patents
内側シェル半径方向ピン形状および装着構造Info
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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
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/28—Supporting or mounting arrangements, e.g. for turbine casing
-
- 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
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
- F01D25/26—Double casings; Measures against temperature strain in casings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 最新のガスタービン設計においてさらに改良
された内側および外側シェルの装着構造が必要とされて
いる。 【解決手段】 複数列の円周方向に離間した支持ピンが
外側タービンシェルのアクセス開口に貫通配置され、支
持ピンの突出部が外側シェルから支持された内側タービ
ンシェルの前方および後方セクションの凹所に収容され
る。突出部は、円周方向に円弧状側面を有して凹所の側
壁と線接触し、凹所の端面から離間しており、外側シェ
ルに対する内側シェルの半径方向および軸線方向の膨張
・収縮を可能にする。すべての荷重を接線方向において
外側シェルが支え、支持ピンは半径方向荷重を支えな
い。
された内側および外側シェルの装着構造が必要とされて
いる。 【解決手段】 複数列の円周方向に離間した支持ピンが
外側タービンシェルのアクセス開口に貫通配置され、支
持ピンの突出部が外側シェルから支持された内側タービ
ンシェルの前方および後方セクションの凹所に収容され
る。突出部は、円周方向に円弧状側面を有して凹所の側
壁と線接触し、凹所の端面から離間しており、外側シェ
ルに対する内側シェルの半径方向および軸線方向の膨張
・収縮を可能にする。すべての荷重を接線方向において
外側シェルが支え、支持ピンは半径方向荷重を支えな
い。
Description
【０００１】
【技術分野】この発明は、タービン、特に発電用の据え
置き型工業用タービンに関する。さらに詳しくは、この
発明は、内側および外側タービンシェル間に支持ピンが
配置され、これらの支持ピンがシェルの半径方向および
軸線方向の熱膨張・収縮を可能にしながらこれらシェル
を互いに固定する構成のガスタービンに関する。
置き型工業用タービンに関する。さらに詳しくは、この
発明は、内側および外側タービンシェル間に支持ピンが
配置され、これらの支持ピンがシェルの半径方向および
軸線方向の熱膨張・収縮を可能にしながらこれらシェル
を互いに固定する構成のガスタービンに関する。
【０００２】
【発明の背景】本出願人に譲渡された米国特許第５，６
８５，６９３号に記載された工業用ガスタービンは内側
シェルと外側シェルを有する。内側シェルは、軸線方向
に離間した、半径方向外向きに突出するピンの円周方向
配列を一対有し、これらの突出ピンは円周方向対向側面
に平坦部を有する縮小断面で終端する。ほぼ円筒状のス
リーブは、内向きにかつ外側シェルのアクセス開口のま
わりに突出し、円周方向に延在するねじ切りボルト穴を
有する。ボルトがボルト穴に貫通しピンの側面の平坦部
に係合する。ボルトを調節することにより、内側シェル
をロータ軸線のまわりに配置するよう内側シェルを外側
シェルの外側から調節することができる。内側シェルお
よび外側シェル装着構造についての詳しい説明は、前記
特許を参照されたい。しかし、本出願人の最新のガスタ
ービン設計においてさらに改良された内側および外側シ
ェルの装着構造が必要とされている。
８５，６９３号に記載された工業用ガスタービンは内側
シェルと外側シェルを有する。内側シェルは、軸線方向
に離間した、半径方向外向きに突出するピンの円周方向
配列を一対有し、これらの突出ピンは円周方向対向側面
に平坦部を有する縮小断面で終端する。ほぼ円筒状のス
リーブは、内向きにかつ外側シェルのアクセス開口のま
わりに突出し、円周方向に延在するねじ切りボルト穴を
有する。ボルトがボルト穴に貫通しピンの側面の平坦部
に係合する。ボルトを調節することにより、内側シェル
をロータ軸線のまわりに配置するよう内側シェルを外側
シェルの外側から調節することができる。内側シェルお
よび外側シェル装着構造についての詳しい説明は、前記
特許を参照されたい。しかし、本出願人の最新のガスタ
ービン設計においてさらに改良された内側および外側シ
ェルの装着構造が必要とされている。
【０００３】
【発明の概要】本発明の好適な実施態様によれば、円周
方向に離間された支持（サポート）ピンの軸線方向に離
間された前方および後方配列体がタービンの内側シェル
を外側シェルに固定し、この固定は、内側シェルを外側
シェルに対して半径方向および円周方向移動しないよう
に支持し、かつ外側シェルに対する内側シェルの半径方
向および軸線方向における熱膨張・収縮を可能にする態
様で行われる。支持ピンは円周方向または接線方向のみ
に荷重を受け、半径方向または軸線方向の荷重を支えな
い。さらに、内側シェルの重量は同様に円周方向に支持
される。上述したおよびその他の効果や利点を実現する
ために、この発明の好適な実施態様では、それぞれボル
ト円部を含む円筒形ヘッド、ほぼ円筒形のシャンクおよ
び内側シェルに係合する半径方向内向きに延在する縮小
突出部からなる支持ピンを設ける。内側シェルの前方お
よび後方部分用の支持ピンは互いにほぼ類似の形状であ
る。各支持ピンの突出部は、円周方向対向方向に面する
対向側面を有する。これらの側面はロータ軸線にほぼ平
行に延在する軸線のまわりに円弧状である。突出部も半
径方向断面が直線状で、前方および後方方向に互いに反
対向きの平坦な端面を有する。
方向に離間された支持（サポート）ピンの軸線方向に離
間された前方および後方配列体がタービンの内側シェル
を外側シェルに固定し、この固定は、内側シェルを外側
シェルに対して半径方向および円周方向移動しないよう
に支持し、かつ外側シェルに対する内側シェルの半径方
向および軸線方向における熱膨張・収縮を可能にする態
様で行われる。支持ピンは円周方向または接線方向のみ
に荷重を受け、半径方向または軸線方向の荷重を支えな
い。さらに、内側シェルの重量は同様に円周方向に支持
される。上述したおよびその他の効果や利点を実現する
ために、この発明の好適な実施態様では、それぞれボル
ト円部を含む円筒形ヘッド、ほぼ円筒形のシャンクおよ
び内側シェルに係合する半径方向内向きに延在する縮小
突出部からなる支持ピンを設ける。内側シェルの前方お
よび後方部分用の支持ピンは互いにほぼ類似の形状であ
る。各支持ピンの突出部は、円周方向対向方向に面する
対向側面を有する。これらの側面はロータ軸線にほぼ平
行に延在する軸線のまわりに円弧状である。突出部も半
径方向断面が直線状で、前方および後方方向に互いに反
対向きの平坦な端面を有する。
【０００４】好ましくは、円周方向に離間した凹所の１
対の軸線方向に離間した配列が、内側シェルの前方およ
び後方部分のまわりに設けられている。凹所は直線状
で、シェルの半径方向外向きに開口している。支持ピン
は外側シェルにボルト止めされ、外側シェルのアクセス
開口に収容される。内側突出部は凹所内に受け入れられ
る。各突出部の円弧状側面が凹所の円周方向に向いた側
壁と線接触する。しかし、突出部の軸線方向両端面は凹
所の端壁から離間されており、内側シェルの軸線方向移
動を可能にし、熱膨張・収縮を吸収する。
対の軸線方向に離間した配列が、内側シェルの前方およ
び後方部分のまわりに設けられている。凹所は直線状
で、シェルの半径方向外向きに開口している。支持ピン
は外側シェルにボルト止めされ、外側シェルのアクセス
開口に収容される。内側突出部は凹所内に受け入れられ
る。各突出部の円弧状側面が凹所の円周方向に向いた側
壁と線接触する。しかし、突出部の軸線方向両端面は凹
所の端壁から離間されており、内側シェルの軸線方向移
動を可能にし、熱膨張・収縮を吸収する。
【０００５】内側シェルのリムに設けた凹所は、ブッシ
ングに形成した直線状の貫通開口からなる。ブッシング
は円形であり、内側シェルに形成された円形開口にはま
る。これらの直線状凹所はブッシングに放電加工（ＥＤ
Ｍ）法により形成するのが好ましい。これにより内側シ
ェルの製造が容易になる。
ングに形成した直線状の貫通開口からなる。ブッシング
は円形であり、内側シェルに形成された円形開口にはま
る。これらの直線状凹所はブッシングに放電加工（ＥＤ
Ｍ）法により形成するのが好ましい。これにより内側シ
ェルの製造が容易になる。
【０００６】本発明の好適な実施態様によるタービン
は、ほぼ同心な関係の外側構造シェルと内側シェルとを
備える。前記内側シェルが前記外側シェルに連結され、
外側シェルにより包囲されており、内側シェルが１ター
ビン段のノズルおよびシュラウドを保持し、前記シュラ
ウドが前記内側シェル内でタービンロータにより保持さ
れたバケットの先端を包囲する。複数の連結部材が前記
内側シェルおよび外側シェル間に係合し、内側シェルを
ロータのまわりに心合わせし、前記連結部材は内側シェ
ルにロータの軸線方向におけるクリアランスを与えるよ
うに係合し、このクリアランスは、前記内側シェルの前
記ロータのまわりでの同心性を維持しながら、外側シェ
ルに対する内側シェルの軸線方向の成長差を許容する。
は、ほぼ同心な関係の外側構造シェルと内側シェルとを
備える。前記内側シェルが前記外側シェルに連結され、
外側シェルにより包囲されており、内側シェルが１ター
ビン段のノズルおよびシュラウドを保持し、前記シュラ
ウドが前記内側シェル内でタービンロータにより保持さ
れたバケットの先端を包囲する。複数の連結部材が前記
内側シェルおよび外側シェル間に係合し、内側シェルを
ロータのまわりに心合わせし、前記連結部材は内側シェ
ルにロータの軸線方向におけるクリアランスを与えるよ
うに係合し、このクリアランスは、前記内側シェルの前
記ロータのまわりでの同心性を維持しながら、外側シェ
ルに対する内側シェルの軸線方向の成長差を許容する。
【０００７】本発明の別の好適な実施態様によるタービ
ンは、ほぼ同心な関係の外側構造シェルと内側シェルと
を備える。前記内側シェルが前記外側シェルに連結さ
れ、外側シェルにより包囲されており、内側シェルが１
タービン段のノズルおよびシュラウドを保持し、前記シ
ュラウドが前記内側シェル内で軸線方向に延びるタービ
ンロータにより保持されたバケットの先端を包囲する。
複数の連結部材が前記内側シェルおよび外側シェル間に
係合し、内側シェルをロータのまわりに心合わせし、前
記各連結部材が半径方向内向き突出部を含み、前記内側
シェルがそのまわりに円周方向に離間された、前記連結
部材の突出部を受け入れる複数個の凹所を有する。
ンは、ほぼ同心な関係の外側構造シェルと内側シェルと
を備える。前記内側シェルが前記外側シェルに連結さ
れ、外側シェルにより包囲されており、内側シェルが１
タービン段のノズルおよびシュラウドを保持し、前記シ
ュラウドが前記内側シェル内で軸線方向に延びるタービ
ンロータにより保持されたバケットの先端を包囲する。
複数の連結部材が前記内側シェルおよび外側シェル間に
係合し、内側シェルをロータのまわりに心合わせし、前
記各連結部材が半径方向内向き突出部を含み、前記内側
シェルがそのまわりに円周方向に離間された、前記連結
部材の突出部を受け入れる複数個の凹所を有する。
【０００８】
【好適な実施態様】図１に、タービンの１セクションを
１０で総称して示す。タービンセクション１０は外側構
造シェル１２および外側シェル１２により支持された内
側シェル１４を有する。内側シェル１４は、タービンの
第１段および第２段の一部を形成するノズル１６および
１８の配列を保持している。内側シェル１４はまた、軸
線２２のまわりを回転可能なロータ（２０で総称する）
を包囲している。ロータ２０は、スペーサと交互に配置
されたホイール上に取り付けられたバケットの円周方向
配列体を複数含み、ホイールとスペーサとがロータの本
体を形成している。たとえば、両者間にスペーサ２８が
介在する第１段ホイール２４および第２段ホイール２６
が図示されている。ホイール２４および２６にはそれぞ
れバケット２８および３０が装着されている。種々の段
のバケットおよびノズルが、タービンを貫通する環状高
熱ガス流路を部分的に画定することが明らかである。ロ
ータのホイールおよびスペーサは、ロータのまわりに円
周方向に間隔をあけて配置された複数のボルト３２によ
り互いに固定されている。
１０で総称して示す。タービンセクション１０は外側構
造シェル１２および外側シェル１２により支持された内
側シェル１４を有する。内側シェル１４は、タービンの
第１段および第２段の一部を形成するノズル１６および
１８の配列を保持している。内側シェル１４はまた、軸
線２２のまわりを回転可能なロータ（２０で総称する）
を包囲している。ロータ２０は、スペーサと交互に配置
されたホイール上に取り付けられたバケットの円周方向
配列体を複数含み、ホイールとスペーサとがロータの本
体を形成している。たとえば、両者間にスペーサ２８が
介在する第１段ホイール２４および第２段ホイール２６
が図示されている。ホイール２４および２６にはそれぞ
れバケット２８および３０が装着されている。種々の段
のバケットおよびノズルが、タービンを貫通する環状高
熱ガス流路を部分的に画定することが明らかである。ロ
ータのホイールおよびスペーサは、ロータのまわりに円
周方向に間隔をあけて配置された複数のボルト３２によ
り互いに固定されている。
【０００９】図１および図２を参照すると、内側シェル
１４は、前方セクション３６と後方セクション３８とを
軸線方向に延在する環状リブ４０で相互連結した構成で
ある。前方セクション３６と後方セクション３８は環状
で、それぞれ、シュラウド４６および４８を保持するた
めの半径方向内向きのダブテール４２および４４を有す
る。シュラウドはバケットの先端と最小のクリアランス
を与える。内側シェル１４は外側シェル１２に、ロータ
の軸線に垂直な半径方向平面に沿って、好ましくは第１
段および第２段のバケットおよびシュラウドと整列関係
にある複数の軸線方向位置で、固定されている。
１４は、前方セクション３６と後方セクション３８とを
軸線方向に延在する環状リブ４０で相互連結した構成で
ある。前方セクション３６と後方セクション３８は環状
で、それぞれ、シュラウド４６および４８を保持するた
めの半径方向内向きのダブテール４２および４４を有す
る。シュラウドはバケットの先端と最小のクリアランス
を与える。内側シェル１４は外側シェル１２に、ロータ
の軸線に垂直な半径方向平面に沿って、好ましくは第１
段および第２段のバケットおよびシュラウドと整列関係
にある複数の軸線方向位置で、固定されている。
【００１０】内側シェルと外側シェルとを互いに連結す
るために、内側シェル１４の前方セクション３６および
後方セクション３８それぞれに凹所５０および５２が円
周方向に間隔をあけて設けられている。図３に示すよう
に、連結部材、たとえば支持ピン５４が外側シェル１２
のアクセス開口５６を貫通し、内側シェル１４の前方セ
クション３６との連結を達成する。同様のピンが外側シ
ェル１２を内側シェル１４の後方セクション３８と相互
連結する。これらのピン５４を、各半径方向平面内の８
個のピン位置に配置し、ロータ軸線のまわりに互いに約
４５°離すのが好ましい。また支持ピン５４は内側シェ
ルの水平方向分割線から離れている。
るために、内側シェル１４の前方セクション３６および
後方セクション３８それぞれに凹所５０および５２が円
周方向に間隔をあけて設けられている。図３に示すよう
に、連結部材、たとえば支持ピン５４が外側シェル１２
のアクセス開口５６を貫通し、内側シェル１４の前方セ
クション３６との連結を達成する。同様のピンが外側シ
ェル１２を内側シェル１４の後方セクション３８と相互
連結する。これらのピン５４を、各半径方向平面内の８
個のピン位置に配置し、ロータ軸線のまわりに互いに約
４５°離すのが好ましい。また支持ピン５４は内側シェ
ルの水平方向分割線から離れている。
【００１１】図５〜８を参照すると、支持（サポート）
ピン５４は、複数のボルト開口６３を設けたボルト円部
６２（図５）を有する拡大ヘッド６０と、ほぼ円筒形の
シャンク６４と、支持ピンの半径方向最内端上の縮小突
出部６６とを含む。突出部６６の互いに反対側の円周方
向に面する側面６８はそれぞれ円弧状表面を有する。各
側面６８の円弧状表面は、ロータの軸線にほぼ平行に延
在する軸線のまわりの円筒表面の一部である。したがっ
て、側面６８は接線方向に面する。突出部６６の前端面
および後端面７０は軸線方向反対方向に面し、かつ平坦
である。
ピン５４は、複数のボルト開口６３を設けたボルト円部
６２（図５）を有する拡大ヘッド６０と、ほぼ円筒形の
シャンク６４と、支持ピンの半径方向最内端上の縮小突
出部６６とを含む。突出部６６の互いに反対側の円周方
向に面する側面６８はそれぞれ円弧状表面を有する。各
側面６８の円弧状表面は、ロータの軸線にほぼ平行に延
在する軸線のまわりの円筒表面の一部である。したがっ
て、側面６８は接線方向に面する。突出部６６の前端面
および後端面７０は軸線方向反対方向に面し、かつ平坦
である。
【００１２】内側シェル１４に凹所５０および５２を形
成するために、図１１に示す本発明の好適な実施例にお
いては、円形アパーチャが、内側シェルの前方セクショ
ンおよび後方セクションそれぞれのまわりの円周方向に
離間した位置に、かつ凹所５０および５２の中心線と合
致する中心線上に配置されている。内側シェルの前方セ
クションおよび後方セクションの一方、たとえば前方セ
クション３６のみを図示し、そのリムにアパーチャ７２
が切り込まれている。円形の鋳造ブッシング７６（図９
および図１０）が円形アパーチャ７２に挿入されてい
る。（図１２）。各鋳造ブッシング７６には直線状開口
７８が貫通しており、凹所５０の大部分を形成し、ここ
に支持ピンの突出部６６がはまる。ブッシング７６の直
線状開口７８は放電加工（ＥＤＭ）法により形成するの
が好ましいが、他の加工方法を使用してもよい。ブッシ
ングの直線状開口の長辺は軸線方向に面し、短辺は接線
方向に面する。この配向を可能にしかつ確実にするため
に、たとえばブッシング７６の円弧状表面に形成された
凹所８０（図１０）とアパーチャ７２の内面に形成され
た相補形状の突起８２（図１２）とにより、ブッシング
７６はアパーチャ７２にキー係合されている。前記ブッ
シングの開口に対応する直線状開口を有するカバープレ
ート８４（図１３）を各ブッシング７６およびアパーチ
ャ７２にかぶせて各凹所を完成する。
成するために、図１１に示す本発明の好適な実施例にお
いては、円形アパーチャが、内側シェルの前方セクショ
ンおよび後方セクションそれぞれのまわりの円周方向に
離間した位置に、かつ凹所５０および５２の中心線と合
致する中心線上に配置されている。内側シェルの前方セ
クションおよび後方セクションの一方、たとえば前方セ
クション３６のみを図示し、そのリムにアパーチャ７２
が切り込まれている。円形の鋳造ブッシング７６（図９
および図１０）が円形アパーチャ７２に挿入されてい
る。（図１２）。各鋳造ブッシング７６には直線状開口
７８が貫通しており、凹所５０の大部分を形成し、ここ
に支持ピンの突出部６６がはまる。ブッシング７６の直
線状開口７８は放電加工（ＥＤＭ）法により形成するの
が好ましいが、他の加工方法を使用してもよい。ブッシ
ングの直線状開口の長辺は軸線方向に面し、短辺は接線
方向に面する。この配向を可能にしかつ確実にするため
に、たとえばブッシング７６の円弧状表面に形成された
凹所８０（図１０）とアパーチャ７２の内面に形成され
た相補形状の突起８２（図１２）とにより、ブッシング
７６はアパーチャ７２にキー係合されている。前記ブッ
シングの開口に対応する直線状開口を有するカバープレ
ート８４（図１３）を各ブッシング７６およびアパーチ
ャ７２にかぶせて各凹所を完成する。
【００１３】図４から明らかなように、支持ピン５４は
外側シェルのアクセス開口に挿入され、凹所５０および
５２のうち関連する方に収容されている。ここでは前方
セクション３６および１つの凹所５０が図示されてい
る。支持ピン５４の半径方向内端に位置する突出部６６
の円弧状側面６８が、ブッシング７６に設けた直線状開
口７８の短辺に線接触関係で当接する。この線接触は軸
線方向に延在する。したがって、突出部６６の円弧状側
面６８とブッシング７６の直線状開口の側壁との間に公
差の僅かなはめ合いが形成されることが分かる。各突出
部６６の端面７０はブッシング７６の直線状開口７８の
軸線方向に整合する長辺面から軸線方向に離間してい
る。したがって、支持ピンの突出部とブッシングの直線
状開口の端面との間には軸線方向対向方向にかなりのク
リアランスが生じる。後方支持ピンの突出部６６と内側
シェルの後方セクションにおけるブッシングの直線状開
口の端面との間のクリアランスは、内側シェルの前方セ
クションにおける突出部と開口との間の対応するクリア
ランスより小さくできる。軸線方向にクリアランスをと
って、外側シェルに対する内側シェルの軸線方向の膨張
・収縮を吸収する。その結果、内側シェルの後面が第３
段ノズルハンガの前面に当接する状態では、突出部とブ
ッシング開口の壁との間に軸線方向のクリアランスを設
けることにより、軸線方向膨張または収縮の大きさが大
きくなり、内側シェルが第３段ノズルハンガの平坦表面
の軸線方向面との当接状態から前方に更に遠ざかって位
置することになる。
外側シェルのアクセス開口に挿入され、凹所５０および
５２のうち関連する方に収容されている。ここでは前方
セクション３６および１つの凹所５０が図示されてい
る。支持ピン５４の半径方向内端に位置する突出部６６
の円弧状側面６８が、ブッシング７６に設けた直線状開
口７８の短辺に線接触関係で当接する。この線接触は軸
線方向に延在する。したがって、突出部６６の円弧状側
面６８とブッシング７６の直線状開口の側壁との間に公
差の僅かなはめ合いが形成されることが分かる。各突出
部６６の端面７０はブッシング７６の直線状開口７８の
軸線方向に整合する長辺面から軸線方向に離間してい
る。したがって、支持ピンの突出部とブッシングの直線
状開口の端面との間には軸線方向対向方向にかなりのク
リアランスが生じる。後方支持ピンの突出部６６と内側
シェルの後方セクションにおけるブッシングの直線状開
口の端面との間のクリアランスは、内側シェルの前方セ
クションにおける突出部と開口との間の対応するクリア
ランスより小さくできる。軸線方向にクリアランスをと
って、外側シェルに対する内側シェルの軸線方向の膨張
・収縮を吸収する。その結果、内側シェルの後面が第３
段ノズルハンガの前面に当接する状態では、突出部とブ
ッシング開口の壁との間に軸線方向のクリアランスを設
けることにより、軸線方向膨張または収縮の大きさが大
きくなり、内側シェルが第３段ノズルハンガの平坦表面
の軸線方向面との当接状態から前方に更に遠ざかって位
置することになる。
【００１４】上述した支持ピンの配置とすれば、ロータ
軸線のまわりでの同心配置を維持しながら、内側シェル
が半径方向および軸線方向の両方に熱膨張・収縮するの
が可能になることが分かる。すなわち、定常運転時に内
側シェル１４が所定温度まで昇温するにつれて、内側シ
ェル１４は外側シェル１２に対して半径方向外向きに膨
張することができる。同様に、タービンの停止時には、
内側シェルが冷却し、外側シェルに対して収縮する。重
要なことに、上述したピンの配置およびピンの形状で
は、ピンは半径方向荷重も軸線方向荷重も分担しない。
ピンが分担するのは空気力学的荷重を含む接線方向荷重
だけである。また、上述したピンの配置は内側シェルの
外側シェルに対するまたロータの軸線に対する同心性を
維持する。さらに、凹所５０および５２はその軸線方向
寸法が突出部６６の軸線方向寸法より大きく、突出部６
６は凹所５０および５２内の中間に位置するので、支持
ピンは、タービンの作動に熱的に応答した、軸線方向に
おける内側シェルの成長差を分担しない。内側シェルが
第３段ノズルハンガにその後端で当接する状態では、内
側シェルは軸線方向前方への熱膨張が自由である。突出
部の円周方向側面と凹所の壁との接触が線接触であるの
で、外側シェルに対する内側シェルの半径方向移動が可
能になり、また凹所の端壁から前方および後方へ間隔が
あいているので、軸線方向の熱成長が可能になる。内側
シェルの前方セクションに沿っての成長差の方が大きい
ので、ピンと内側シェルの前方セクションにおける凹所
の端面との間の軸線方向の間隔を内側シェルの後方セク
ションにおけるピンと凹所端面間の軸線方向間隔より大
きくする。
軸線のまわりでの同心配置を維持しながら、内側シェル
が半径方向および軸線方向の両方に熱膨張・収縮するの
が可能になることが分かる。すなわち、定常運転時に内
側シェル１４が所定温度まで昇温するにつれて、内側シ
ェル１４は外側シェル１２に対して半径方向外向きに膨
張することができる。同様に、タービンの停止時には、
内側シェルが冷却し、外側シェルに対して収縮する。重
要なことに、上述したピンの配置およびピンの形状で
は、ピンは半径方向荷重も軸線方向荷重も分担しない。
ピンが分担するのは空気力学的荷重を含む接線方向荷重
だけである。また、上述したピンの配置は内側シェルの
外側シェルに対するまたロータの軸線に対する同心性を
維持する。さらに、凹所５０および５２はその軸線方向
寸法が突出部６６の軸線方向寸法より大きく、突出部６
６は凹所５０および５２内の中間に位置するので、支持
ピンは、タービンの作動に熱的に応答した、軸線方向に
おける内側シェルの成長差を分担しない。内側シェルが
第３段ノズルハンガにその後端で当接する状態では、内
側シェルは軸線方向前方への熱膨張が自由である。突出
部の円周方向側面と凹所の壁との接触が線接触であるの
で、外側シェルに対する内側シェルの半径方向移動が可
能になり、また凹所の端壁から前方および後方へ間隔が
あいているので、軸線方向の熱成長が可能になる。内側
シェルの前方セクションに沿っての成長差の方が大きい
ので、ピンと内側シェルの前方セクションにおける凹所
の端面との間の軸線方向の間隔を内側シェルの後方セク
ションにおけるピンと凹所端面間の軸線方向間隔より大
きくする。
【００１５】さらに、図１４、図１５および図４を参照
すると、支持ピンのシャンクは直径がボルト穴開口より
小さく、これにより内側シェルと外側シェルとのわずか
な不整合を吸収する。したがって、支持ピンのヘッドと
その下側の、外側シェル開口を取り囲む外側シェルのフ
ランジ（ボルト円部のボルトを受け入れる）との間から
クランプ作用が除外される。支持ピンヘッド６０が外側
シェルに対して移動するのを防止する助けとし、支持ピ
ンおよび外側シェル間の摩擦力に全面的に依存しないた
めに、ボルト円部を貫通するボルトの２本以上のまわり
に、シヤダウエルの如く作用する割りスリーブ８１を設
ける。図１４および図１５に８１で示す割りスリーブ
は、ボルト円部開口６３内のボルト８３（図４）のシャ
ンクを取り囲み、大きな剪断吸収能力を与える。さら
に、硬質表面材料をステライト製ブッシングに当接する
ピンヘッドの円筒側面に、好ましくはＴＩＧ溶接法によ
り溶接し、支持ピンと外側シェルの接合部における材料
を十分硬質にする。
すると、支持ピンのシャンクは直径がボルト穴開口より
小さく、これにより内側シェルと外側シェルとのわずか
な不整合を吸収する。したがって、支持ピンのヘッドと
その下側の、外側シェル開口を取り囲む外側シェルのフ
ランジ（ボルト円部のボルトを受け入れる）との間から
クランプ作用が除外される。支持ピンヘッド６０が外側
シェルに対して移動するのを防止する助けとし、支持ピ
ンおよび外側シェル間の摩擦力に全面的に依存しないた
めに、ボルト円部を貫通するボルトの２本以上のまわり
に、シヤダウエルの如く作用する割りスリーブ８１を設
ける。図１４および図１５に８１で示す割りスリーブ
は、ボルト円部開口６３内のボルト８３（図４）のシャ
ンクを取り囲み、大きな剪断吸収能力を与える。さら
に、硬質表面材料をステライト製ブッシングに当接する
ピンヘッドの円筒側面に、好ましくはＴＩＧ溶接法によ
り溶接し、支持ピンと外側シェルの接合部における材料
を十分硬質にする。
【００１６】さらに、図５および図６から明らかなよう
に、ボルトヘッドに、取り付け時のピンの配向を示す一
連のオフセット穴を設ける。すなわち、ピン突出部の円
弧状側面が半径方向平面にあるようにピンを配向するの
が重要である。
に、ボルトヘッドに、取り付け時のピンの配向を示す一
連のオフセット穴を設ける。すなわち、ピン突出部の円
弧状側面が半径方向平面にあるようにピンを配向するの
が重要である。
【００１７】以上、本発明を現在のところもっとも実用
的かつ好適な実施例と考えられるものについて説明した
が、本発明は例示の実施例に限定されない。本発明は、
その要旨の範囲内に含まれる種々の変更例や等価な配置
を包含するものである。
的かつ好適な実施例と考えられるものについて説明した
が、本発明は例示の実施例に限定されない。本発明は、
その要旨の範囲内に含まれる種々の変更例や等価な配置
を包含するものである。
【図１】本発明による半径方向ピン形状を組み込んだタ
ービンのセクションの一部を示す断面図である。
ービンのセクションの一部を示す断面図である。
【図２】図示の便宜上ノズルおよびシュラウドを除い
た、内側シェルの斜視図である。
た、内側シェルの斜視図である。
【図３】内側シェルと外側シェルとの連結状態を示す軸
線方向端面図である。
線方向端面図である。
【図４】外側シェルと内側シェルとを連結する前方支持
ピンの１つを示す拡大断面図である。
ピンの１つを示す拡大断面図である。
【図５】支持ピンの端面図である。
【図６】反対側からの支持ピンの端面図である。
【図７】支持ピンの軸線方向側面図である。
【図８】支持ピンの接線方向側面図である。
【図９】内側シェルの凹所に用いるブッシングの断面図
である。
である。
【図１０】ブッシングの正面図である。
【図１１】内側シェルの開口を半径方向内向きに見た図
である。
である。
【図１２】開口内のブッシングを示す図１１と同様の図
である。
である。
【図１３】内側シェルの開口内のブッシングにかぶさる
閉止プレートを示す図１１と同様の図である。
閉止プレートを示す図１１と同様の図である。
【図１４】支持ピンを外側シェルに固定するボルト用の
割りスリーブの側面図である。
割りスリーブの側面図である。
【図１５】割りスリーブの端面図である。
１０ タービンセクション １２ 外側シェル １４ 内側シェル ５０，５２ 凹所 ５４ 支持ピン ５６ アクセス開口 ６０ ヘッド ６４ シャンク ６６ 突出部 ７２ アパーチャ ７６ ブッシング
Claims (19)
- 【請求項１】 ほぼ同心な関係の外側構造シェルと内側
シェルとを備え、 前記内側シェルが前記外側シェルに連結され、外側シェ
ルにより包囲されており、内側シェルが１タービン段の
ノズルおよびシュラウドを保持し、前記シュラウドが前
記内側シェル内でタービンロータにより保持されたバケ
ットの先端を包囲し、 複数の連結部材が前記内側シェルおよび外側シェル間に
係合し、内側シェルをロータのまわりに心合わせし、前
記連結部材は内側シェルにロータの軸線方向でクリアラ
ンスを与えるように係合し、このクリアランスは、前記
内側シェルの前記ロータのまわりでの同心性を維持しな
がら、外側シェルに対する内側シェルの軸線方向の成長
差を許容する、ことを特徴とするタービン。 - 【請求項２】 前記内側シェルが、そのまわりに円周方
向に離間した、前記連結部材の一部分を収容する複数の
凹所を有する、請求項１に記載のタービン。 - 【請求項３】 前記連結部材が、前記内側シェルに係合
しかつ内側シェルと線接触をなす円周方向に面する円弧
状側面を有する、請求項１に記載のタービン。 - 【請求項４】 前記連結部材が、前記ロータの軸線方向
に平行な軸線のまわりの曲線により形成された円周方向
に面する側面を有する、請求項１に記載のタービン。 - 【請求項５】 前記連結部材が、前記ロータの軸線方向
に平行な軸線を有する円筒の表面部分により形成された
円周方向に面する側面を有する、請求項１に記載のター
ビン。 - 【請求項６】 前記連結部材が、前記内側シェルに係合
し、実質的に半径方向または軸線方向荷重を分担するこ
となく、接線方向荷重を分担する、請求項１に記載のタ
ービン。 - 【請求項７】 前記連結部材が、実質的に半径方向また
は軸線方向荷重を分担することなく、前記内側シェルの
重量および前記ノズルへの空気力学的荷重に応答するト
ルクをほぼ接線方向の荷重として分担する、請求項１に
記載のタービン。 - 【請求項８】 前記内側シェルが前方シェルセクション
および後方シェルセクションを含み、前記複数の円周方
向に離間した連結部材が前方シェルセクションおよび後
方シェルセクションそれぞれに係合し、内側シェルをロ
ータのまわりに心合わせする、請求項１に記載のタービ
ン。 - 【請求項９】 前記外側シェルと前方シェルセクション
とを連結する前記連結部材が内側シェルとなす軸線方向
のクリアランスが、連結部材および内側シェル後方セク
ションの間の軸線方向のクリアランスより大きい、請求
項８に記載のタービン。 - 【請求項１０】 前記内側シェルがそのまわりに円周方
向に離間された、半径方向外向きに開口する複数個のほ
ぼ直線状の凹所を有し、前記連結部材は、前記凹所には
まるほぼ直線状断面を有する半径方向内向き突出部を含
み、前記凹所の長辺の少なくとも一つおよび前記突出部
の隣接する長辺がロータの軸線の方向において互いに離
間している、請求項１に記載のタービン。 - 【請求項１１】 前記突出部が、前記内側シェルに係合
しかつ内側シェルと線接触をなす円周方向に面する円弧
状側面を有する、請求項１０に記載のタービン。 - 【請求項１２】 前記各連結部材が、前記連結部材を前
記外側シェルに固定するためのボルトを受け入れる複数
のボルト穴を有するボルト円部を含み、前記ボルトの少
なくとも１本のまわりにかつ前記ボルト円部内の対応す
るボルト穴内に割りスリーブが配置された、請求項１に
記載のタービン。 - 【請求項１３】 前記内側シェルがそのまわりに円周方
向に離間された、半径方向外向きに開口する複数個のほ
ぼ円形のアパーチャを有し、これらの円形アパーチャ内
にほぼ円形のブッシングが配置され、各ブッシングが連
結部材を受け入れる前記凹所を形成するほぼ直線状の開
口を有する、請求項１に記載のタービン。 - 【請求項１４】 ほぼ同心な関係の外側構造シェルと内
側シェルとを備え、 前記内側シェルが前記外側シェルに連結され、外側シェ
ルにより包囲されており、内側シェルが１タービン段の
ノズルおよびシュラウドを保持し、前記シュラウドが前
記内側シェル内で軸線方向に延びるタービンロータによ
り保持されたバケットの先端を包囲し、 複数の連結部材が前記内側シェルおよび外側シェル間に
係合し、内側シェルをロータのまわりに心合わせし、前
記各連結部材が半径方向内向き突出部を含み、前記内側
シェルがそのまわりに円周方向に離間された、前記連結
部材の突出部を受け入れる複数個の凹所を有する、こと
を特徴とするタービン。 - 【請求項１５】 前記内側シェルがそのまわりに円周方
向に離間された、半径方向外向きに開口する複数個のほ
ぼ円形のアパーチャを有し、これらの円形アパーチャ内
にほぼ円形のブッシングが配置され、各ブッシングが連
結部材を受け入れる前記凹所を形成するほぼ直線状の開
口を有する、請求項１４に記載のタービン。 - 【請求項１６】 前記突出部が、前記ロータの軸線にほ
ぼ平行な軸線のまわりの曲線により形成された円周方向
に面する側面を有する、請求項１４に記載のタービン。 - 【請求項１７】 前記突出部が、前記内側シェルに係合
し、実質的に半径方向または軸線方向荷重を分担するこ
となく、接線方向荷重を分担する、請求項１４に記載の
タービン。 - 【請求項１８】 前記連結部材が、前記内側シェルを前
記外側シェルに対して半径方向および円周方向に移動し
ないように支持し、前記外側シェルに対する前記内側シ
ェルの半径方向における熱膨張・収縮を許容する、請求
項１４に記載のタービン。 - 【請求項１９】 前記連結部材が支持ピンからなり、前
記内側シェルを前記外側シェルに対して半径方向および
円周方向に移動しないように支持し、前記外側シェルに
対する前記内側シェルの半径方向および軸線方向におけ
る熱膨張・収縮を許容する、請求項１８に記載のタービ
ン。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US31336299A | 1999-05-18 | 1999-05-18 | |
| US09/313362 | 1999-05-18 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000345810A true JP2000345810A (ja) | 2000-12-12 |
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ID=23215417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000144210A Expired - Fee Related JP4572395B2 (ja) | 1999-05-18 | 2000-05-17 | 内側シェル半径方向ピン形状および装着構造 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6457936B1 (ja) |
| EP (1) | EP1054137B1 (ja) |
| JP (1) | JP4572395B2 (ja) |
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| DE (1) | DE60039552D1 (ja) |
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- 2000-05-17 EP EP00304145A patent/EP1054137B1/en not_active Expired - Lifetime
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