JP2001090504A - 閉回路熱媒体冷却式ガスタービン用高温計取付具 - Google Patents
閉回路熱媒体冷却式ガスタービン用高温計取付具Info
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Abstract
ズルを貫通して見通せる高温計の照準ライン。 【解決手段】 蒸気冷却第2段ノズルセグメントは、ノ
ズルを介して内側バンドおよび内カバーに流入しノズル
を介して還流する冷却蒸気を受入れるためのプレナム
を、それらの間に画定する外側バンドおよび外カバー備
えている。このノズル段の前の段のバケット温度を測定
するために、高温計ボスは、外側バンドを貫通する開口
に電子ビーム溶接され、外カバー板にティグ溶接されて
いる。ボスに孔を機械加工し、また直線状に延びるチュ
ーブをボスに着座させることにより、タービンフレーム
に取付けられた高温計とバケット間の照準ラインが得ら
れ、それによってバケットの温度が確認される。外側バ
ンドおよび外カバーに対するボスの溶接は、プレナムを
通る蒸気の流れを漏れなく可能にし、同時にバケット温
度を測定するために外カバーおよび外側バンドを貫通す
る照準ラインを提供する。
Description
路熱媒体冷却システムを有するガスタービンに関し、よ
り詳しくは、高温ガス通路にあるガスタービン部品の表
面温度を測定するための閉回路蒸気冷却ガスタービン用
高温計取付具に関する。
は、ノズル段は熱媒体、好ましくは冷却蒸気によって冷
却されている。蒸気は、外側バンドを衝突冷却するため
に、ノズル段の外側バンドのプレナムに流入する。その
後、蒸気はベーンを衝突冷却するためにノズル段のベー
ンを通って流れ、内側バンドを冷却するために内側バン
ドのプレナムに流入する。用を終えた冷却蒸気は、ベー
ン中の空洞及び外側バンドを通って内側バンドから還流
する。ノズル段は、タービンの高温ガス通路内に位置し
ていることを認識しなければならない。作動中、ガスタ
ービン部品の表面温度を監視すること、特に、当然高温
ガス通路内で回転している第1段バケットの作動温度を
監視することが必要であることが解った。
えば作動温度を測定されようとしているバケット、例え
ば第1段バケットの下流に位置する第2段の、蒸気冷却
される外側バンドを貫通した照準ラインを有する高温計
が用いられる。お解りのように、外側バンド及びカバー
は冷却蒸気を内包しており、一般的に蒸気は、ノズル段
を貫通する如何なる照準ラインも遮る。換言すれば、蒸
気がガスタービンの部品内に或いは高温ガス通路内に漏
れることなく、高温計は、照準ラインに沿ってカバーや
ノズルバンドを貫通して見通すことができなければなら
ない。従って、本発明は、蒸気漏れを生ずることなく、
蒸気冷却されるノズルを貫通して見通せる高温計の照準
ラインに対する要求を満たさんとするものである。
によると、高温計取付具はノズルの外カバー及び外側バ
ンドを貫通して見通せる高温計の照準ラインを可能と
し、同時に蒸気漏れを生ずることのない取付具とノズル
段の接合を提供するように配設されている。ノズル段
は、ロータ軸線のまわりに円周状に配置された多数の配
列されたノズルセグメントで構成されている。本発明に
おいては、所定のノズルセグメントの外カバー及び外側
バンドに、互いに整合され、また前方および円周方向に
傾いた一対の開口が設けられている。高温計ボスは、こ
の開口内に配置され、外カバー及び外側バンド間で高温
ガス通路の外側バンドの半径方向内面まで延びている。
高温計ボスの半径方向内側部は、外側バンドに電子ビー
ム溶接されている。特に、孔の軸線の円周方向の傾き及
び開口内に配置されるボスは、ノズルセグメントの一方
向側からボス及び外側バンドの縁部まわりを電子ビーム
溶接することを可能としている。電子ビーム溶接を用い
ることにより、歪の減少と溶接個所のより良い品質が得
られる。高温計ボスの半径方向外側端は、外カバーにテ
ィグ溶接されるのが望ましい。ボスの半径方向内側端お
よび外側端まわりをそれぞれ溶接することにより、ボス
と外側バンド及びカバーとの間に漏れのない接合が得ら
れる。
後、外側バンド及び外カバーの整合された穴の軸線にほ
ぼ一致した軸線を有する貫通孔を設けるために、ボスが
機械加工される。また、ボスをタービンフレームに取付
けられた高温計に連結するチューブを受止めるように、
ボスの孔にシート部が設けられる。上記のように構成し
たので、蒸気冷却されるノズル段の外側バンド及び外カ
バーを貫通して、第1段バケットの温度の読取りを容易
に行える照準ラインが得られる。
らの間に延在する少なくとも1つのノズルベーンを備え
た内側バンド及び外側バンドを有し、内外バンドおよび
ベーンがタービンの高温ガス通路内に位置するようにな
っているノズル段セグメント、および外側バンドから間
隔をおいて外側バンドのベーンから離れる側に横たわ
り、外側バンドと共に熱媒体を受入れるプレナムを画定
しているカバーを、含み、外側バンドおよびカバーは、
それらを貫通し互いに整合した開口を有しており、さら
に、整合した開口内に配設され、貫通孔を有する高温計
ボスを含んでおり、ボスは、ボスのまわりの冷却媒体の
漏れを生じることなく、プレナム内の冷却媒体をシール
するために、外側バンド及びカバーの両方に溶接されて
いることを特徴とする、閉回路熱媒体冷却式ガスタービ
ン用の高温計取付具およびノズル段組立体が提供され
る。
は、包括的に10で示されたノズルベーンセグメントが
図示されている。セグメント10は、包括的に12で示
す高温ガス通路内でタービン軸のまわりに位置するよう
に互いに接合された複数のセグメントの円周配列の1部
を構成している。図示したノズルセグメントは、複数の
円周状の第1段バケット15の後方に配置された複数の
第2段ノズルセグメントの1つを構成している。図示し
たノズルセグメント10において、セグメントは、それ
ぞれ半径方向内方及び外方のバンド16および18間に
延びている1対のベーンを持つダブレットを備えてい
る。ノズルセグメント10は、内外バンド間に1つのベ
ーンを備えるようにしてもよいことを認識する必要があ
る。
18は、ノズルセグメントをタービンの外フレームに固
定する1対の半径方向外方に突出した前方フック20を
備えている。さらに、図1は、外側バンド上に横たわ
り、これと共にプレナム24を画定する前部外カバー2
2を備えた外側バンドを示している。後部カバー(図示
せず)は、外側バンド18の後部上に横たわり、外側バ
ンド18と共にプレナム24を画定する。図1に示すよ
うに、ベーン14は、外側バンドを貫いて延びるベーン
延長部26を有する。延長部26は、ベーン14中を概
して半径方向に貫いている一連の複数の空洞、例えば空
洞28、30、32および34を形成している。これら
の空洞は、熱冷却媒体、例えば蒸気をベーン14を通っ
て内側バンド16に流し、用を終えた冷却蒸気を内側バ
ンド16およびベーン14から還流させる通路となる。
また、前部カバー22は、熱媒体、例えば蒸気をプレナ
ム24に供給するための熱冷却媒体流入口36を備えて
いる。プレナム24内には、外側バンド18を衝突冷却
するために受入れた冷却蒸気を方向付ける衝突プレート
40(図2)がある。開口(図示せず)は、冷却蒸気
を、外側バンドへの衝突の後ベーンを介して内側バンド
16と内カバー(図示せず)との間の内側プレナムに供
給するために、ベーン延長部26に設けられている。冷
却蒸気は、内側バンドの衝突冷却にも向けられ、ベーン
の空洞の1つを介して還流し冷却システムから排出され
る。以上の説明から、蒸気は、第2段のノズルベーンセ
グメント10の外カバー22および外側バンド18によ
り画定されるプレナム24を介して、ベーンおよび内側
プレナムに流入し、高温ガス通路または他のタービン部
品に対して漏れ出すことなく還流することが理解されよ
う。
ケット15の表面温度を監視するために、高温計Pは、
タービンフレームまわりに外側で取付けられ、バケット
の表面温度を測定するために、高温ガス通路内を直接
に、かつ前方に向かって第1段バケットを注視する照準
ライン56を利用している。もし第1段バケットを観察
しようとするのであれば、照準ライン56は、次の段、
即ち第2段の外カバーおよび外側バンドを貫通しなけれ
ばならない。それ故、高温計は、蒸気がプレナム24か
ら高温ガス通路または他のタービン部品に対して漏れ出
すことなく、外カバーおよび外側バンドを貫通して見通
すことができなければならない。このことを達成するた
めに、お互いに整合して位置する開口が、外側バンド1
8および前部外カバー22を貫通して形成される。例え
ば、図2において、開口42が外側バンド18を貫通し
て配置され、同時に開口44が前部外カバー22を貫通
して形成される。開口42および44は、互いに整合し
ており、図5に示すように概括的に楕円またはレースト
ラック形状をしている。また、図2および図6を改めて
見ると、整合した開口42および44を通る中心軸線
が、前方にかつ円周方向に傾いて延びていることが解
り、その理由は後に明らかになるであろう。また、開口
45が、開口42および44の各々と整合して衝突プレ
ート40に設けられている。
た開口42、44および45に配置されている。ボス4
6は、細長い形状で、開口42、44および45の各々
との接合個所で類似の楕円またはレーストラック形状を
している。ボスは、50で示す段付き胴部を有してお
り、その半径方向内端は、取付けられた時、外側バンド
18の半径方向内面と同一面になるような面で終端して
いる。第3図は貫通して直線状に延びる孔52を有する
ボス46を示しているが、ボス46は、ボスを貫通する
ように後で機械加工される、孔52が無い状態で外側バ
ンドに取付けられることが、次の説明から理解されるで
あろう。また、ボス46は、外側バンド18および外カ
バー122を貫通した開口42および44に小さい誤差
で取付けられる。小さい誤差とすることは、ボス46と
衝突プレート40の開口45の間では必要ない。
防止するように、ボスを外側バンドおよび外カバーに取
付けるために、ボスは外カバーを貫通して外側バンドに
挿入される。ボスと外側バンド18との接合は43で電
子ビーム溶接で行われる。図6に示すように、開口42
および44を円周方向に傾け、また開口をセグメントの
一方の側に位置させることにより、ボスを外側バンド1
8に溶接するために、溶接装置の電子ビームを外側バン
ドの内側方向にまたセグメントの一方の側に当てること
が可能になる。電子ビーム溶接技術を用いることで歪が
減少し、高温ガス通路の高温に曝されるボスと外側バン
ドとの接合部において高品質の溶接43とすることがで
きる。その後、衝突プレートをボスのまわりに位置させ
るのであるが、ボスに固定する必要もないし、あるいは
溶接する必要もない。
工される。孔52の軸線は、整合した開口42および4
4の軸線と概して同軸である。ボスを貫通して孔52を
設けた後,外カバー22を半径方向においてセグメント
上に載置し、その後位置を後ろにずらしてボスに合わせ
る。これで前部外カバーの開口44とボス46のおおま
かな位置合わせが得られる。次に、外カバーから蒸気が
漏れるのを防止するために、開口44とボス46との間
隙を充填すると同時にボスを外カバーに固着するために
ティグ溶接51が施される。ボスを貫通する孔52はま
た、ボスを貫通する孔52の軸線と同軸になっている高
温計チューブ58の半径方向内端を受止めるシート部5
7を備えている。このようにして、タービンフレームま
わりに取付られた高温計は、ボスが取り付けられている
ノズル段の前の段のバケット、本例では第1段バケット
に対する鮮明で直線的に延びた照準ラインを持ってい
る。従って、高温計によって第1段バケットの表面温度
を容易に測定することができる。
よび円周方向に傾いている。ボスを貫通する孔52は、
同じ傾き方向に向いている。特に、照準ラインの軸線5
6(図6)は、ロータ軸線と垂直な平面に対して鋭角
に、また孔の軸線と交わる軸方向平面に対して鋭角に前
方向に延びている。この照準ラインの傾きが、外側バン
ドに対するボスの電子ビーム溶接を容易にする。
実施形態と思われるものに基づいて説明したが、本発明
は、開示した実施形態に限定されるべきものではなく、
請求項の真意および範囲に含まれる種々の変形実施形態
および均等装置を含むように意図されていることを理解
すべきである。
を示す、1部を断面としたノズル段セグメントの破断斜
視図である。
す、1部を除去し、また1部を断面とした拡大破断斜視
図である。
メントの外カバーの平面図である。
グメントの正面図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 それらの間に延在する少なくとも1つの
ノズルベーンを備えた内側バンド及び外側バンドを有
し、前記内外バンドおよび前記ベーンがタービンの高温
ガス通路内に位置するようになっているノズル段セグメ
ント、および前記外側バンドから間隔をおいて前記外側
バンドの前記ベーンから離れる側に横たわり、前記外側
バンドと共に熱媒体を受入れるプレナムを画定している
カバー、を含み前記外側バンドおよび前記カバーは、そ
れらを貫通し互いに整合した開口を有しており、さらに
前記整合した開口内に配設され、貫通孔を有する高温計
ボスを含んでおり、前記ボスは、該ボスのまわりの冷却
媒体の漏れを生じることなく、前記プレナム内の冷却媒
体をシールするために、前記外側バンド及び前記カバー
の両方に溶接されていることを特徴とする、閉回路熱媒
体冷却式ガスタービン用の高温計取付具およびノズル段
組立体。 - 【請求項2】 前記ボスが、前記外側バンドに電子ビー
ム溶接されていることを特徴とする請求項1に記載の組
立体。 - 【請求項3】 前記ボスが、前記カバーにティグ溶接さ
れていることを特徴とする請求項1に記載の組立体。 - 【請求項4】 前記ボスが、前記外側バンドに電子ビー
ム溶接され、前記カバーにティグ溶接されていることを
特徴とする請求項1に記載の組立体。 - 【請求項5】 前記ボスを貫通する孔は、その両端間に
おいて、またタービンの回転軸線に対し斜いた軸線に沿
って直線状に延びていることを特徴とする請求項1に記
載の組立体。 - 【請求項6】 前記孔は、直線的に延びている軸線、お
よび前記孔内で前記ボス内に同軸に配設された直線状チ
ューブの端部を受止めるシート部を有することを特徴と
する請求項1に記載の組立体。 - 【請求項7】 前記プレナム内において、前記外側バン
ドおよび前記カバーとの間に間隔をあけて設けられた衝
突プレート、および前記ボスを受入れるための、前記外
側バンド及び前記カバーの開口と整合して前記衝突プレ
ートに設けられた開口を含んでいることを特徴とする請
求項1に記載の組立体。 - 【請求項8】 前記ノズル段は、多段タービンの第2段
であり、前記孔は直線的に延びている軸線を有してお
り、前記ボスは、前記孔の直線的に延びている軸線が、
前記多段タービンの第1段により画定されるガス通路中
に延びるように配置されていることを特徴とする請求項
1に記載の組立体。 - 【請求項9】 前記孔が、(i)前方向に延びて、前記
タービンの回転軸線と垂直な平面と鋭角をなし、また
(ii)円周方向に延びて、前記孔の軸線と交わる軸方向
平面と鋭角をなす、直線的な軸線を有することを特徴と
する請求項1に記載の組立体。
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