JP2003176701A - ガスタービンの軸流圧縮機と高圧側ロータディスク装置との間を接続するための改良フランジ - Google Patents
ガスタービンの軸流圧縮機と高圧側ロータディスク装置との間を接続するための改良フランジInfo
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- 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
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
- F01D5/06—Rotors for more than one axial stage, e.g. of drum or multiple disc type; Details thereof, e.g. shafts, shaft connections
-
- 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
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D1/00—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
- F16D1/06—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end
- F16D1/076—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end by clamping together two faces perpendicular to the axis of rotation, e.g. with bolted flanges
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガスタービン１０の軸流圧縮機と高圧側ロー
タディスク装置１４との間を接続するためのフランジ２
０。 【解決手段】 該フランジ２０は、截頭円錐形の形状を
した本体２２を有し、該本体２２は、円筒形の形状を有
するハブ２４によって、軸流圧縮機のシャフト１２に結
合され、また、本体２２の截頭円錐の大きい方の基部に
おいて、ハブの円形リング形状の延長部２６によってロ
ータディスク装置１４に接続されており、ロータディス
ク装置１４に面する延長部２６の表面２９に設けられた
円周方向の凹み２８が、ロータディスク装置１４に設け
られかつ凹みに対して相補形である突起と締まり嵌めで
接続される。本体２２は、軸線Ｘに直角な方向に対し
て、２５°から３５°の間の角度α1だけ傾斜している
外側母線と、１２°から１８°の間の角度α2だけ傾斜
している内側母線とを含む。
タディスク装置１４との間を接続するためのフランジ２
０。 【解決手段】 該フランジ２０は、截頭円錐形の形状を
した本体２２を有し、該本体２２は、円筒形の形状を有
するハブ２４によって、軸流圧縮機のシャフト１２に結
合され、また、本体２２の截頭円錐の大きい方の基部に
おいて、ハブの円形リング形状の延長部２６によってロ
ータディスク装置１４に接続されており、ロータディス
ク装置１４に面する延長部２６の表面２９に設けられた
円周方向の凹み２８が、ロータディスク装置１４に設け
られかつ凹みに対して相補形である突起と締まり嵌めで
接続される。本体２２は、軸線Ｘに直角な方向に対し
て、２５°から３５°の間の角度α1だけ傾斜している
外側母線と、１２°から１８°の間の角度α2だけ傾斜
している内側母線とを含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンの軸
流圧縮機と高圧側ロータディスク装置との間を接続する
ための改良フランジに関する。
流圧縮機と高圧側ロータディスク装置との間を接続する
ための改良フランジに関する。
【０００２】
【従来の技術】公知のように、ガスタービンは、軸流圧
縮機及び１つ又はそれ以上の段を備えるタービンから成
る機械であり、これらの構成部品は回転シャフトにより
互いに接続されて、燃焼チャンバが圧縮機とタービンの
間に設けられる。
縮機及び１つ又はそれ以上の段を備えるタービンから成
る機械であり、これらの構成部品は回転シャフトにより
互いに接続されて、燃焼チャンバが圧縮機とタービンの
間に設けられる。
【０００３】高温及び高圧を有する燃焼チャンバからの
ガス出力は、対応する管を通してタービンの異なる段に
到達し、該タービンの異なる段が、ガスのエンタルピー
をユーザが利用できる機械的エネルギーに変換する。
ガス出力は、対応する管を通してタービンの異なる段に
到達し、該タービンの異なる段が、ガスのエンタルピー
をユーザが利用できる機械的エネルギーに変換する。
【０００４】２段を備えるタービンにおいては、ガス
は、極めて高い温度及び圧力状態でタービンの第１の段
で処理されて、第１の膨張を行う。
は、極めて高い温度及び圧力状態でタービンの第１の段
で処理されて、第１の膨張を行う。
【０００５】次に、タービンの第２の段において前の段
で用いられたものより低い温度及び圧力状態で第２の膨
張を行う。
で用いられたものより低い温度及び圧力状態で第２の膨
張を行う。
【０００６】また、特定のガスタービンから最大性能を
得るためには、できるだけ高いガス温度が必要であると
いうことも知られている。
得るためには、できるだけ高いガス温度が必要であると
いうことも知られている。
【０００７】しかしながら、タービンが使用されている
際に得ることが可能な最高温度値は、現在用いられてい
る材料の耐性により制限される。
際に得ることが可能な最高温度値は、現在用いられてい
る材料の耐性により制限される。
【０００８】また、ガスタービンにおいては、タービン
の軸流圧縮機と高圧側ロータディスク装置との間を接続
するためのフランジが存在するということも知られてい
る。
の軸流圧縮機と高圧側ロータディスク装置との間を接続
するためのフランジが存在するということも知られてい
る。
【０００９】具体的には、現在この接続フランジは、接
続がニッケルベースの合金で作られた高圧側ロータディ
スクとの間でなされる場合でも、通常は高温用の合金鋼
で作られる。
続がニッケルベースの合金で作られた高圧側ロータディ
スクとの間でなされる場合でも、通常は高温用の合金鋼
で作られる。
【００１０】このように高温用の合金鋼で作られる理由
は、フランジがタービンの軸流圧縮機のシャフトと一体
に製作されるのが好都合であるということによる。
は、フランジがタービンの軸流圧縮機のシャフトと一体
に製作されるのが好都合であるということによる。
【００１１】従って、現在の技術において特に重要な課
題は、機械の全ての作動条件において、軸流圧縮機シャ
フトと高圧側ロータディスク装置との間の最適な接続を
保証するという課題である。
題は、機械の全ての作動条件において、軸流圧縮機シャ
フトと高圧側ロータディスク装置との間の最適な接続を
保証するという課題である。
【００１２】要するに、接続フランジが損傷も他の同様
な問題をも生じることなく、受ける応力に十分にかつ確
実に耐えなければならないという事実を考慮に入れる
と、タービンの軸流圧縮機シャフトと高圧側ロータディ
スク装置との間の接続方法は、あらゆるタービンの設計
において重要な側面を持つということに注目されたい。
な問題をも生じることなく、受ける応力に十分にかつ確
実に耐えなければならないという事実を考慮に入れる
と、タービンの軸流圧縮機シャフトと高圧側ロータディ
スク装置との間の接続方法は、あらゆるタービンの設計
において重要な側面を持つということに注目されたい。
【００１３】事実、先ずこの接続フランジは、機械の通
常サイクルの間に該接続フランジが接続されるタービン
の高圧側ロータディスク装置と正確な締まり嵌めを維持
することが可能になるように、十分な弾性を有する必要
がある機械的連結要素であるということ、その上同時
に、フランジは、仕様書に示される有効寿命に対する機
械の安定性を保証するために、機械的抵抗力がなければ
ならないということが知られている。
常サイクルの間に該接続フランジが接続されるタービン
の高圧側ロータディスク装置と正確な締まり嵌めを維持
することが可能になるように、十分な弾性を有する必要
がある機械的連結要素であるということ、その上同時
に、フランジは、仕様書に示される有効寿命に対する機
械の安定性を保証するために、機械的抵抗力がなければ
ならないということが知られている。
【００１４】更に、今日では、ガスタービンは、ますま
す高い性能レベルを備えるようになる傾向がある。
す高い性能レベルを備えるようになる傾向がある。
【００１５】このことは、回転速度及び圧縮比だけでな
く燃焼温度も増大させなければならないということを必
要とする。
く燃焼温度も増大させなければならないということを必
要とする。
【００１６】その結果、タービンの段において膨張する
ガスの温度も上昇することになる。
ガスの温度も上昇することになる。
【００１７】従って、このことは、ガスタービン内の軸
流圧縮機と高圧側ロータディスク装置との間を接続する
ためのフランジに掛かる応力の増大を生じさせるので、
フランジは、適当な、かつ特にクリープ又は粘性クリー
プ現象に関連する要件に合う有効寿命を保証するのにま
すます大きな困難性を伴う、特に重要な構成部品になっ
てくる。
流圧縮機と高圧側ロータディスク装置との間を接続する
ためのフランジに掛かる応力の増大を生じさせるので、
フランジは、適当な、かつ特にクリープ又は粘性クリー
プ現象に関連する要件に合う有効寿命を保証するのにま
すます大きな困難性を伴う、特に重要な構成部品になっ
てくる。
【００１８】現在、これらの接続フランジは、それらに
接続されるロータディスク装置と常に良く適合すること
を保証するように、極めて小さい厚さをもつ截頭（切
頭）円錐形の形状に製作される。
接続されるロータディスク装置と常に良く適合すること
を保証するように、極めて小さい厚さをもつ截頭（切
頭）円錐形の形状に製作される。
【００１９】しかしながら、回転速度及び温度が高くな
ると、現在の接続フランジは、特に応力が集中する一部
の領域において、より具体的には、中心軸線に近接する
領域及び接続フランジの円錐部分と外側リングとの間の
結合区域の領域において、特に困難な作動条件に曝され
る。
ると、現在の接続フランジは、特に応力が集中する一部
の領域において、より具体的には、中心軸線に近接する
領域及び接続フランジの円錐部分と外側リングとの間の
結合区域の領域において、特に困難な作動条件に曝され
る。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、前述の不利な点を解消し、特に応力集中を減少させ
ることを可能にする、ガスタービンの軸流圧縮機と高圧
側ロータディスク装置との間を接続するための改良フラ
ンジを提供することであり、従ってそれによって、機械
の回転速度及び圧縮比を増大させるか、流体の温度を上
昇させるか、又はこの２つの点の適当な組合せを決める
ことが可能になる。
は、前述の不利な点を解消し、特に応力集中を減少させ
ることを可能にする、ガスタービンの軸流圧縮機と高圧
側ロータディスク装置との間を接続するための改良フラ
ンジを提供することであり、従ってそれによって、機械
の回転速度及び圧縮比を増大させるか、流体の温度を上
昇させるか、又はこの２つの点の適当な組合せを決める
ことが可能になる。
【００２１】本発明の別の目的は、必要に応じてフラン
ジを容易に取り付けたり取り外したりすることが可能に
なる、ガスタービンの軸流圧縮機と高圧側ロータディス
ク装置との間を接続するための改良フランジを提供する
ことである。
ジを容易に取り付けたり取り外したりすることが可能に
なる、ガスタービンの軸流圧縮機と高圧側ロータディス
ク装置との間を接続するための改良フランジを提供する
ことである。
【００２２】本発明の更に別の目的はまた、高い信頼性
がある、ガスタービンの軸流圧縮機と高圧側ロータディ
スク装置との間を接続するための改良フランジを提供す
ることである。
がある、ガスタービンの軸流圧縮機と高圧側ロータディ
スク装置との間を接続するための改良フランジを提供す
ることである。
【００２３】本発明の別の目的は、現在用いられている
接続フランジで達成できる有効寿命よりも更に長い有効
寿命を得ることである。
接続フランジで達成できる有効寿命よりも更に長い有効
寿命を得ることである。
【００２４】本発明の別の目的は、特に簡単でかつ機能
的であり、しかも比較的低コストであり、また従来の加
工作業によって製作することができる、ガスタービンの
軸流圧縮機と高圧側ロータディスク装置との間を接続す
るための改良フランジを提供することである。
的であり、しかも比較的低コストであり、また従来の加
工作業によって製作することができる、ガスタービンの
軸流圧縮機と高圧側ロータディスク装置との間を接続す
るための改良フランジを提供することである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】本発明によるこれらの目
的及び他の事項は、独立請求項１に記載したような、ガ
スタービンの軸流圧縮機と高圧側ロータディスク装置と
の間を接続するための改良フランジを製作することによ
り達成される。
的及び他の事項は、独立請求項１に記載したような、ガ
スタービンの軸流圧縮機と高圧側ロータディスク装置と
の間を接続するための改良フランジを製作することによ
り達成される。
【００２６】ガスタービンの軸流圧縮機と高圧側ロータ
ディスク装置との間を接続するための改良フランジの別
の特徴は、後続の従属請求項に示される。
ディスク装置との間を接続するための改良フランジの別
の特徴は、後続の従属請求項に示される。
【００２７】本発明によると、力が集中する領域におけ
る最大応力値を低下させることで、フランジの有効寿命
を著しく増大させるように定めることも可能になった。
る最大応力値を低下させることで、フランジの有効寿命
を著しく増大させるように定めることも可能になった。
【００２８】その上、本発明による接続フランジは、公
知技術によるフランジと同様に、依然として合金鋼で作
ることができるので、ガスタービンの軸流圧縮機のシャ
フトと一体に製作することもできる。
知技術によるフランジと同様に、依然として合金鋼で作
ることができるので、ガスタービンの軸流圧縮機のシャ
フトと一体に製作することもできる。
【００２９】ガスタービンの軸流圧縮機と高圧側ロータ
ディスク装置との間を接続するための、本発明による改
良フランジの特徴と利点は、添付の一組の概略図を参照
して非限定的実施例によりなされる以下の記述からより
明確になり、一層明らかになるであろう。
ディスク装置との間を接続するための、本発明による改
良フランジの特徴と利点は、添付の一組の概略図を参照
して非限定的実施例によりなされる以下の記述からより
明確になり、一層明らかになるであろう。
【００３０】
【発明の実施の形態】図１は、全体を符号１０で表すガ
スタービンを示し、該ガスタービン中では、機械軸線Ｘ
の周りを回転する軸流圧縮機の回転シャフト１２が、公
知技術によって製作された接続フランジ２０により高圧
側ロータディスク装置１４に接続されている。
スタービンを示し、該ガスタービン中では、機械軸線Ｘ
の周りを回転する軸流圧縮機の回転シャフト１２が、公
知技術によって製作された接続フランジ２０により高圧
側ロータディスク装置１４に接続されている。
【００３１】図２は、截頭（切頭）円錐形の形状をした
本体２２を有するフランジ２０を示す。
本体２２を有するフランジ２０を示す。
【００３２】本体２２の截頭円錐は、その小さい方の基
部において、円筒形のハブ２４により軸流圧縮機のシャ
フト１２に接合される。
部において、円筒形のハブ２４により軸流圧縮機のシャ
フト１２に接合される。
【００３３】この接合は、固定要素により又はフランジ
２０を軸流圧縮機のシャフト１２と一体に製作すること
により行われる。
２０を軸流圧縮機のシャフト１２と一体に製作すること
により行われる。
【００３４】本体２２の截頭円錐は、その大きい方の基
部において、軸線Ｘに直角な方向に外部に向かって半径
方向に延びる円形リングの形状をした本体２２の延長部
２６により高圧側ロータディスク装置１４に接合され
る。
部において、軸線Ｘに直角な方向に外部に向かって半径
方向に延びる円形リングの形状をした本体２２の延長部
２６により高圧側ロータディスク装置１４に接合され
る。
【００３５】この接合は、ロータディスク装置１４に面
する延長部２６の表面２９に設けられた円周方向の凹み
２８により行われる。この凹み２８は、ロータディスク
１４に設けられた該凹みに対して相補形の突起と締まり
嵌めで接続される。
する延長部２６の表面２９に設けられた円周方向の凹み
２８により行われる。この凹み２８は、ロータディスク
１４に設けられた該凹みに対して相補形の突起と締まり
嵌めで接続される。
【００３６】この接合は、機械の軸線Ｘに平行な方向
に、表面２９と軸流圧縮機に面する延長部２６の表面３
１との間で延長部２６に沿って設けられた貫通孔３０を
用いてタイロッドにより完成される。
に、表面２９と軸流圧縮機に面する延長部２６の表面３
１との間で延長部２６に沿って設けられた貫通孔３０を
用いてタイロッドにより完成される。
【００３７】図３は、本発明に従って製作された接続フ
ランジ２０を示す。ここでフランジ２０の輪郭を特徴づ
ける幾何学的変数の詳細を示すことにする。
ランジ２０を示す。ここでフランジ２０の輪郭を特徴づ
ける幾何学的変数の詳細を示すことにする。
【００３８】ハブ２４は、内径Ｄ2を備える円筒形の形
状を有する。
状を有する。
【００３９】截頭（切頭）円錐形の本体２２は、軸線Ｘ
に直角な方向に対して角度α1だけ傾斜したその外側母
線を有しているが、一方、内側母線は、軸線Ｘに直角な
方向に対して具体的には角度α2の異なる傾斜を有す
る。
に直角な方向に対して角度α1だけ傾斜したその外側母
線を有しているが、一方、内側母線は、軸線Ｘに直角な
方向に対して具体的には角度α2の異なる傾斜を有す
る。
【００４０】延長部２６は、直径Ｄ5で終り、また直径
Ｄ4において軸線Ｘに対して直角な表面２９上に円周方
向の凹み２８を有する。
Ｄ4において軸線Ｘに対して直角な表面２９上に円周方
向の凹み２８を有する。
【００４１】外側母線は、直径Ｄ3に近接する領域にお
いて、半径Ｒ3を有する円弧によりハブ２４に接続され
る。
いて、半径Ｒ3を有する円弧によりハブ２４に接続され
る。
【００４２】一方、この外側母線は、直径Ｄ1に近接す
る領域において、半径Ｒ1を有する円弧により軸線Ｘに
対して直角な延長部２６の表面３１に接続される。
る領域において、半径Ｒ1を有する円弧により軸線Ｘに
対して直角な延長部２６の表面３１に接続される。
【００４３】内側母線は、軸線Ｘに対する角度α3で方
向Ｙに傾斜された斜面によりハブ２４に結合される。
向Ｙに傾斜された斜面によりハブ２４に結合される。
【００４４】一方、この内側母線は、半径Ｒ2を有する
円弧により軸線Ｘに対して直角な延長部２６の表面２９
に接続される。
円弧により軸線Ｘに対して直角な延長部２６の表面２９
に接続される。
【００４５】延長部２６の開始点において、本体２２は
また、該本体２２自体の截頭円錐の外側母線により定ま
る方向に対して直角に測定した厚さＳ1を有する。
また、該本体２２自体の截頭円錐の外側母線により定ま
る方向に対して直角に測定した厚さＳ1を有する。
【００４６】最後に、その終端において、延長部２６
は、軸線Ｘの方向に測定した厚さＳ2を有する。
は、軸線Ｘの方向に測定した厚さＳ2を有する。
【００４７】本発明による接続フランジ２０に関する応
力の分析により、ハブ２４に近接する領域及び本体２２
と延長部２６との間の結合区域の領域である、フランジ
２０の本体２２の最も臨界的な領域における応力集中を
低下させることを可能にした適当な幾何学的形状寸法を
示すことができるようになった。
力の分析により、ハブ２４に近接する領域及び本体２２
と延長部２６との間の結合区域の領域である、フランジ
２０の本体２２の最も臨界的な領域における応力集中を
低下させることを可能にした適当な幾何学的形状寸法を
示すことができるようになった。
【００４８】本発明によると、接続フランジ２０の最適
な形状寸法は、前述の特徴的な幾何学的変数の一部の間
の一連の特定比率により得られる。
な形状寸法は、前述の特徴的な幾何学的変数の一部の間
の一連の特定比率により得られる。
【００４９】直径Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3、Ｄ4、及びＤ5と、厚
さＳ1及びＳ2と、角度α1、α2及びα3と共に半径Ｒ1、
Ｒ2及びＲ3の間の比率が、基本的であると考えなければ
ならない。
さＳ1及びＳ2と、角度α1、α2及びα3と共に半径Ｒ1、
Ｒ2及びＲ3の間の比率が、基本的であると考えなければ
ならない。
【００５０】事実、これらの比率が、本発明によるハブ
２４から延長部２６までの接続フランジの改良した幾何
学的形状寸法を決定する。
２４から延長部２６までの接続フランジの改良した幾何
学的形状寸法を決定する。
【００５１】従って、本発明によると、下記の比率が存
在する場合に、接続フランジ２０は最適化されていると
判断された。
在する場合に、接続フランジ２０は最適化されていると
判断された。
【００５２】Ｒ2とＲ1の間の比率は、極値を含む０．８
から１の間にある。Ｒ2とＲ3の間の比率は、極値を含む
３．５から４．５の間にある。D4とD5の間の比率は、極
値を含む０．７から０．８５の間にある。Ｄ4とＤ3の間
の比率は、極値を含む１．５５から１．７の間にある。
D4とD2の間の比率は、極値を含む５．２から６．５の間
にある。D4とD1の間の比率は、極値を含む０．９５から
１．０５の間にある。Ｓ1とＤ4の間の比率は、極値を含
む０．１３から０．１８の間にある。Ｓ2とＤ4の間の比
率は、極値を含む１．３から１．７の間にある。
から１の間にある。Ｒ2とＲ3の間の比率は、極値を含む
３．５から４．５の間にある。D4とD5の間の比率は、極
値を含む０．７から０．８５の間にある。Ｄ4とＤ3の間
の比率は、極値を含む１．５５から１．７の間にある。
D4とD2の間の比率は、極値を含む５．２から６．５の間
にある。D4とD1の間の比率は、極値を含む０．９５から
１．０５の間にある。Ｓ1とＤ4の間の比率は、極値を含
む０．１３から０．１８の間にある。Ｓ2とＤ4の間の比
率は、極値を含む１．３から１．７の間にある。
【００５３】以上から分かるのように、終りの６つの比
率は直径Ｄ4を基準としてなされている。
率は直径Ｄ4を基準としてなされている。
【００５４】同時に、角度については、以下の比率が存
在しなければならない。角度α1は、極値を含む２５°
から３５°の間にある。角度α2は、極値を含む１２°
から１８°の間にある。角度α3は、極値を含む２６°
から３４°の間にある。
在しなければならない。角度α1は、極値を含む２５°
から３５°の間にある。角度α2は、極値を含む１２°
から１８°の間にある。角度α3は、極値を含む２６°
から３４°の間にある。
【００５５】要約すると、本発明による改良接続フラン
ジの基本となる特徴は、截頭円錐形の本体の２つの母線
の角度と、接続部の円弧の半径の間の前記組合せとであ
る。
ジの基本となる特徴は、截頭円錐形の本体の２つの母線
の角度と、接続部の円弧の半径の間の前記組合せとであ
る。
【００５６】以上の説明により、本発明の主題であるガ
スタービンの軸流圧縮機と高圧側ロータディスク装置と
の間を接続するための改良フランジの特徴と共にその対
応する利点を明らかにしたが、それら利点には以下のこ
とが含まれることに注目されたい。すなわち、 −力が集中する領域における応力の最大値が低下したの
で、接続フランジの有効寿命が著しく増大すること、 −機械の回転速度及び圧縮比の増大、流体の温度の上
昇、又はそれら２つの点の適当な組合せの決定を行える
こと、 −メンテナンス作業における取り付け及び分解が容易な
こと、 −高いレベルの信頼性があること、及び、 −本発明による接続フランジを得るために、現在実施さ
れている加工とは異なる加工は全く必要とされないの
で、具体的には、公知技術によるフランジの場合に既に
そうであるように、フランジは依然として合金鋼で作る
ことができ、ガスタービンの軸流圧縮機シャフトと一体
に製作することも可能であるので、公知技術と比較して
低コストであること、が含まれる。
スタービンの軸流圧縮機と高圧側ロータディスク装置と
の間を接続するための改良フランジの特徴と共にその対
応する利点を明らかにしたが、それら利点には以下のこ
とが含まれることに注目されたい。すなわち、 −力が集中する領域における応力の最大値が低下したの
で、接続フランジの有効寿命が著しく増大すること、 −機械の回転速度及び圧縮比の増大、流体の温度の上
昇、又はそれら２つの点の適当な組合せの決定を行える
こと、 −メンテナンス作業における取り付け及び分解が容易な
こと、 −高いレベルの信頼性があること、及び、 −本発明による接続フランジを得るために、現在実施さ
れている加工とは異なる加工は全く必要とされないの
で、具体的には、公知技術によるフランジの場合に既に
そうであるように、フランジは依然として合金鋼で作る
ことができ、ガスタービンの軸流圧縮機シャフトと一体
に製作することも可能であるので、公知技術と比較して
低コストであること、が含まれる。
【００５７】終りに当たって、その全てが本発明の技術
的範囲に含まれることになる多くの修正及び変更が、ガ
スタービンの軸流圧縮機と高圧側ロータディスク装置と
の間の接続のための、このように設計された改良フラン
ジに対してなされ得るということは明らかである。
的範囲に含まれることになる多くの修正及び変更が、ガ
スタービンの軸流圧縮機と高圧側ロータディスク装置と
の間の接続のための、このように設計された改良フラン
ジに対してなされ得るということは明らかである。
【００５８】更に、本発明による接続フランジの全ての
細部は、技術的に均等の要素と置き換えることができ
る。
細部は、技術的に均等の要素と置き換えることができ
る。
【００５９】実施においては、何れもの材料、形態、及
び寸法が、技術上の要求に従って使用されることができ
る。
び寸法が、技術上の要求に従って使用されることができ
る。
【００６０】従って、本発明の保護の範囲は、添付の特
許請求の範囲によって定められる。
許請求の範囲によって定められる。
【００６１】特許請求の範囲において記載する参照番号
は、本発明の範囲を限定するためではなく、理解を容易
にすることを意図するものである。
は、本発明の範囲を限定するためではなく、理解を容易
にすることを意図するものである。
【図１】 ガスタービンの軸流圧縮機と高圧側ロータデ
ィスク装置との間を接続するための公知技術によるフラ
ンジを見ることができる、ガスタービンの断面図。
ィスク装置との間を接続するための公知技術によるフラ
ンジを見ることができる、ガスタービンの断面図。
【図２】 公知技術による接続フランジを示す、図１の
細部の拡大断面図。
細部の拡大断面図。
【図３】 本発明の説明に従って製作された接続フラン
ジを示す断面図。
ジを示す断面図。
１０ ガスタービン
１２ シャフト
１４ 高圧側ロータディスク装置
２０ 改良フランジ
Ｘ 機械軸線
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 カルロ・バッチオッティニ
イタリア、シエナ、イー−53036・ポッジ
ボンシ、ピー・１エー・インドゥストゥリ
ア、２番
Ｆターム(参考） 3G002 AA04 AA08 AB08
Claims (10)
- 【請求項１】 截頭円錐形の形状をした本体（２２）を
有し、該本体（２２）が、第１に、円筒形の形状を有す
るハブ（２４）によって、軸流圧縮機の機械軸線（Ｘ）
の周りを回転するシャフト（１２）に接続され、第２
に、該本体（２２）の截頭円錐の大きい方の基部におい
て、ロータディスク装置（１４）に面する延長部（２
６）の表面（２９）に設けられた円周方向の凹み（２
８）が、前記ロータディスク装置（１４）に設けられか
つ前記凹みに対して相補形である突起と締まり嵌めで接
続されるようにハブの円形リング形状の延長部（２６）
によって、前記ロータディスク装置（１４）に接続され
ている形式の、ガスタービン（１０）の軸流圧縮機と高
圧側ロータディスク装置（１４）との間を接続するため
の改良フランジ（２０）であって、前記截頭円錐形の本
体（２２）は、前記機械軸線（Ｘ）に直角な方向に対し
て、極値を含む２５°から３５°の間の角度α1だけ傾
斜している外側母線を有し、また、内側母線が、前記機
械軸線（Ｘ）に直角な方向に対して、極値を含む１２°
から１８°の間の角度α2だけ傾斜していることを特徴
とする改良フランジ（２０）。 - 【請求項２】 前記延長部（２６）は、前記機械軸線
（Ｘ）に直角な方向に外部に向かって半径方向に延びて
直径Ｄ5で終り、また直径Ｄ4において前記軸線（Ｘ）に
直角な該延長部の表面（２９）に前記円周方向の凹み
（２８）を有しており、Ｄ4とＤ5の間の比率は、極値を
含む０．７から０．８５の間にあることを特徴とする、
請求項１に記載の改良接続フランジ（２０）。 - 【請求項３】 前記延長部（２６）は、それぞれ半径Ｒ
2とＲ1の円弧によって前記截頭円錐形の本体（２２）の
２つの内側及び外側母線に接続されており、該外側母線
との接続部は前記機械軸線（Ｘ）に対する直径Ｄ1に近
接する領域内に形成され、Ｒ2とＲ1の間の比率は、極値
を含む０．８から1の間にあり、かつＤ4とＤ1の間の比
率は、極値を含む０．９５から１．０５の間にあること
を特徴とする、請求項２に記載の改良接続フランジ（２
０）。 - 【請求項４】 前記ハブ（２６）は、半径Ｒ3の円弧に
よって前記截頭円錐形の本体（２２）の外側母線に接続
されており、該外側母線との接続部は前記機械軸線
（Ｘ）に対する直径Ｄ1に近接する領域内に形成され、
Ｒ2とＲ3の間の比率は、極値を含む３．５から４．５の
間にあり、かつＤ4とＤ3の間の比率は、極値を含む１．
５５から1．7の間にあることを特徴とする、請求項３に
記載の改良接続フランジ（２０）。 - 【請求項５】 前記延長部（２６）の開始点において、
前記本体（２２）は該本体（２２）自体の截頭円錐の外
側母線により定まる方向に対して直角に測定した厚さＳ
1を有しており、また前記延長部（２６）の末端におい
て前記フランジ（２０）は前記機械軸線（Ｘ）の方向に
測定した厚さＳ2を有しており、Ｓ1とＤ4の間の比率
は、極値を含む０．１３から０．１８の間にあり、かつ
Ｓ2とＤ4の間の比率は、極値を含む１．３から１．７の
間にあることを特徴とする、請求項２又は請求項４に記
載の改良接続フランジ（２０）。 - 【請求項６】 前記本体（２２）の截頭円錐の内側母線
は、前記機械軸線（Ｘ）に対して極値を含む２６°から
３４°の間の角度α3を形成する方向（Ｙ）でハブ（２
４）に結合されていることを特徴とする、請求項１又は
請求項５に記載の改良接続フランジ（２０）。 - 【請求項７】 前記ハブ（２４）は、内径Ｄ2の円筒形
の形状を有しており、Ｄ4とＤ2の間の比率は、極値を含
む５．２から６．５の間にあることを特徴とする、請求
項２に記載の改良接続フランジ（２０）。 - 【請求項８】 前記延長部（２６）は、該延長部（２
６）の表面（２９）と前記軸流圧縮機に面する表面（３
１）との間で前記機械軸線（Ｘ）に平行な方向に設けら
れ、前記フランジ（２０）と前記ロータディスク装置
（１４）との間を更に固定するための要素を受け入れる
ように設計された一連の円周上の貫通孔（３０）を有す
ることを特徴とする、請求項１に記載の改良接続フラン
ジ（２０）。 - 【請求項９】 前記フランジ（２０）と前記ロータディ
スク装置（１４）との間を更に固定するための前記要素
は、タイロッドを含むことを特徴とする、請求項８に記
載の改良接続フランジ（２０）。 - 【請求項１０】 実質的に説明し図示したような又特定
した目的のための、ガスタービンの軸流圧縮機と高圧側
ロータディスク装置との間を接続するための改良フラン
ジ。
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|---|---|---|---|
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| IT2001A001961 | 2001-09-20 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003176701A true JP2003176701A (ja) | 2003-06-27 |
| JP2003176701A5 JP2003176701A5 (ja) | 2005-10-27 |
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|---|---|
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| EP (1) | EP1296021B1 (ja) |
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| DE (1) | DE60217038T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US9279325B2 (en) * | 2012-11-08 | 2016-03-08 | General Electric Company | Turbomachine wheel assembly having slotted flanges |
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| CN107654768A (zh) * | 2017-11-02 | 2018-02-02 | 张家港市三林金泰新能源有限公司 | 新型能源内燃机法兰 |
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