JP2006291958A

JP2006291958A - タービンノズル保持キーおよびタービンキャリヤ

Info

Publication number: JP2006291958A
Application number: JP2006108844A
Authority: JP
Inventors: Robert J Bracken; ロバート・ジェイムズ・ブラッケン
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2005-04-11
Filing date: 2006-04-11
Publication date: 2006-10-26
Also published as: CN1854466A; US7410345B2; EP1712741A3; EP1712741A2; US20060228213A1

Abstract

【課題】生産性の高いタービンノズル用の保持キーを提供する。
【解決手段】タービンノズル用の保持キー１０は、上面および下面１２、１４と、一対の側面１６、１８と、一対の端２０、２２とを有するキー体を含み、前記一対の端は、センターリブ２８の両側に一対の水平な肩２４、２６を有する前端２０を含み、前記肩は上面と下面の実質的に中間に位置し、そのため前記前端は実質的に逆Ｔ字形の輪郭を有し、前記一対の端はさらに、上面から延び、上面に実質的に垂直な第１の表面部分と、前端２０に向かって鋭角に下向きに延び、下面１４と交わる第２の表面部分３４とを有する後端２２を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、タービンのキャリヤの溝の中の互いに積み重ねられた複数のノズルを保持するための装置に関する。具体的には本発明は、キャリヤ溝の中のこれらのノズルを、上下のキャリヤハーフ（ｃａｒｒｉｅｒｈａｌｆ）間の水平接合面のところで保持するための新規のノズル保持キーであって、キーをキャリヤに機械的に固定する必要のないノズル保持キーに関する。

蒸気タービンには一般に、軸方向に間隔を置いて配置された固定ノズルの円周アレイを支持するための環状キャリヤがある。この環状キャリヤは通常、それぞれが１８０°の円弧状に延びる一対のキャリヤセグメントまたはキャリヤハーフに分割されている。これらのキャリヤハーフは、対向する水平接合面のところで互いに固定されて、軸方向に間隔を置いて配置されたそれぞれのタービン段位置に３６０°のノズルアレイを形成する。一般にノズルは、半径方向外側のダブテール（ｄｏｖｅｔａｉｌ）形の基部を有するエーロフォイルを含み、この基部は、キャリヤの概ね同じ形状のダブテール形溝の中に受け取られる。それぞれのノズルの基部の両側面は一般に、タービンの軸に対して傾けられており、基部がエーロフォイルの角度を収容することを可能にする。それぞれのキャリヤハーフの溝の中にノズルが取り付けられると、ノズルの基部が溝の中で互いに積み重ねられて、半円形のノズルアレイを形成する。

キャリヤ、特に上キャリヤハーフの中へ装填された最初のノズル群は、これらの最初のノズル群および続いて追加されたノズル群が組立中にダブテールから抜け落ちることを防ぐための保持キーを必要とする。この同じ問題は、キャリヤセグメントの分解または輸送中の上下両方のキャリヤハーフについても表面化しうる。

現行の１つのキー設計は、キャリヤの水平接合面に機械加工されたポケットと、この機械加工されたポケットの中の雌ねじが切られた穴と、このポケットの中にキーを保持するためのねじとを必要とする。

ねじおよびキャリヤに雌ねじを切る必要性を排除し、それによってさらに、キャリヤの中でタップまたはねじを破壊する可能性を排除する新規のキー設計が求められている。

本発明の例示的な一実施形態によれば、それぞれのキャリヤハーフの接合境界面のところでノズルを保持するためのタービンノズル保持キーであって、キャリヤに雌ねじを切る必要性を排除し、ノズルの列が手入れされる場合／ときにキャリヤの中のタップを大きくする必要性を排除し、１ノズル段につき２つのねじを排除し、機械加工されたフィーチャから雌ねじが切られた穴を除去することによってキャリヤの機械加工時間を潜在的に短縮し、保持ねじまたは他の固定具のために必要な貫通穴および皿穴を除去することによってラグキー（ｌｕｇｋｅｙ）のコストを潜在的に低減させるタービンノズル保持キーが提供される。

この例示的な実施形態では、ダブテール溝の一方または両方の端に隣接したキャリヤの水平接合面の一方または両方の側面にスロットが機械加工される。具体的にはこのスロットは、平らな側面と丸くなった端壁とを含む、接合面に対して開いた幅の狭いスロット上部を有する。このスロットはさらに、この上部の両側を越えて横方向に延び、この上部の端壁を超えて縦方向に延びるアンダーカットされた下部を含む。下部の側壁も平らであり、スロット上部の丸くなった端壁よりも大きな半径の丸くなった端壁で終わっている。

このキーは、全体に長方形の固体ブロックから形成され、このブロックは、このブロックの２つの側面に沿って材料を除去し、それによって完全な高さのセンターリブの両側に段または肩を形成するように機械加工される。これらの肩はブロックの全長にわたっては延びず、肩のない、センターリブと同じ高さの後方部分を残す。このリブは、リブの両側の前向き面で終わっている。しかし、後端壁も機械加工されて、隣接ノズルのダブテール上の同じように傾斜した表面が係合するように適合された、キーの下面まで延びる傾斜した座面を形成する。

この構成では、隣接ノズルの前にまずキーをキャリヤスロットに挿入する必要がある。所定の位置まで押し込まれると隣接ノズルはこの傾斜した座面と係合し、キーがスロットから抜けることが防止され、ねじなどの別個の固定具によってキーをキャリヤに固定する必要なしにノズルはキャリヤダブテール溝の中に保持される。

したがって一態様では本発明が、タービンノズル用の保持キーであって、上面および下面と、一対の側面と、一対の端とを有するキー体を含み、前記一対の端が、センターリブの両側に一対の水平な肩を有する前端を含み、前記肩が上面と下面の実質的に中間に位置し、そのため前記前端が実質的に逆Ｔ字形の輪郭を有し、前記一対の端がさらに、上面から延び、上面に実質的に垂直な第１の表面部分と、前端に向かって鋭角に下向きに延び、下面と交わる第２の表面部分とを有する後端を含む保持キーに関する。

他の態様では本発明が、蒸気タービン用のタービンキャリヤであって、複数のノズルを横並びに受け取るための半環形の溝をそれぞれが有する一対の１８０°の円弧形セグメントを含み、円弧形セグメントがそれぞれ、水平方向に向けられた一対の接合面を有し、少なくとも一方の接合面が、その中に形成されたキースロットを有し、それぞれのキースロットが、それぞれの接合面および半環形溝に対して開いた幅の狭い上部と、半環形溝に対してだけ開いた、前記幅の狭い上部の下のより幅の広いアンダーカットされた部分とによって形成されたタービンキャリヤに関する。

他の態様では本発明が、蒸気タービン用のタービンキャリヤであって、複数のノズルを横並びに受け取るための半環形の溝をそれぞれが有する一対の１８０°の円弧形セグメントを含み、円弧形セグメントがそれぞれ、水平方向に向けられた一対の接合面を有し、少なくとも一方の接合面が、その中に形成されたキースロットを有し、それぞれのキースロットが、それぞれの接合面および半環形溝に対して開いた幅の狭い上部と、半環形溝に対してだけ開いた、前記幅の狭い上部の下のより幅の広いアンダーカットされた部分とによって形成され、半環形溝がそれぞれ雌型ダブテール溝を含み、前記少なくとも１つのキースロットに挿入するように適合されたノズル保持キーをさらに含み、前記保持キーが、上面および下面と、一対の側面と、一対の端とを有するキー体を含み、前記一対の端が、センターリブの両側に一対の水平な肩を有する前端を含み、前記肩が上面と下面の実質的に中間に位置し、そのため前記前端が実質的に逆Ｔ字形の輪郭を有し、前記一対の端がさらに、上面から延び、上面に実質的に垂直な第１の表面部分と、前端に向かって鋭角に下向きに延び、下面と交わる第２の表面部分とを有する後端を含み、前記上面が、後端およびセンターリブを横切って均一に延び、さらに、後方に向かって前記肩が、センターリブの両側にあって上面および下面に対して実質的に垂直に延びる前向き垂直面のところで終わっているタービンキャリヤに関する。

次に、図面に関して本発明を詳細に説明する。

本発明の例示的な一実施形態に基づくノズル保持キー１０を図１〜５に示す。キー１０は、（ステンレス鋼合金などの）適当な金属材料のブロックから機械加工または他の方法によって形成され、参照を容易にするために上面１２、下面１４、側壁１６、１８、前端ないし前壁２０および後端ないし後壁２２を有する。この命名は、図１〜５に示されたようにキーの方向が与えられた場合に使用され、この命名は限定を意図したものではない。ブロックを機械加工または他の方法で成形して、前端ないし前壁２０から側面１６、１８に沿って後端ないし後壁２２に向かって延び、後端ないし後壁２２に達しないで終わる段または肩２４、２６を生み出す。この配置は、上面１２と同じ高さの前センターリブ２８を残し、リブ２８は、キーの長さの約半分まで延び、またはキーの長さの半分を少しだけ超えた位置まで延びる。センターリブ２４は、面取りされた一対の前向き垂直縁ないし面３０、３２で終わる。この配置は、キーの前端に実質的に逆Ｔ字形の輪郭を生み出す。後端ないし後壁２２は、下面１４に対して約２５°の角度で後壁２２から下面１４まで延びる、図１および２に最もよく示された、傾斜した座面３４によって切り詰められている。

次に図６を参照すると、前述のキーが、キャリヤ３８に形成されたスロット３６の中にスライドするように設計されている。具体的にはスロット３６は、水平接合面ないし表面４０に形成され、後に詳細に説明するように複数のノズルを受け取る従来のダブテール取付け溝４２まで横に延びる。

スロット３６は、ダブテール取付け溝４２に対して横に開いており、具体的にはこの溝の基部の側壁４４に開いている。スロット３６は、一対の側面壁４８、５０と丸くなった端壁ないし鼻５２とを含む、接合面４０に対して開いた幅の狭い上部４６を有する。スロット上部４６も溝４２の側壁４４に対して開いている。スロット３６はさらに、スロット上部４６を越えて横方向に延び、端壁ないし鼻５２を越えて縦方向に延びるアンダーカットされた下部５４を含む。スロットの下面５６は平らであり、合体して丸くなった前壁６２を形成する下部の側壁部分５８、６０も平らである（図１０参照）。

次に図７および８を詳細に参照する。保持キー１０は、前向き面３０、３２がダブテール溝の側壁４４と係合するまでスロット３６にスライド自在に挿入される。キー１０の前端ないし前壁２０とスロットの前壁５２、６２との間のクリアランスを保証するため、スロット３６は大きめに作られていることに留意されたい。さらにキーの下面壁１４がスロットの下面５６に着座し、挿入後、キーがスロットの中にとどまることを保証する。次に図９を参照する。次いでダブテールスロット４２に沿ってノズル６４を、傾斜したノズルダブテール面６６が同様の形状のキー１０の表面３４に着座する位置まで、スライド自在に移動させることができる。したがってキー１０は、接合面４０の方向とは無関係にノズル６４がスロット４２から抜けないことを保証し、さらに、反対側のキャリヤ接合面から追加のノズルをスロット４２に装填することを許す。同時に、対向する表面３４と６６でのキーとノズルの相互作用は、別個の固定具なしでキーがスロット３６の中にとどまることを保証する。しかし所望ならば、定位置までキーをハンマでたたいて、取付け後にキーが動かないことをさらに保証することもできる。

現時点で最も実用的な最も好ましい実施形態と考えられるものに関して本発明を説明してきたが、本発明は開示の実施形態に限定されるものではなく、それとは反対に、添付の請求項の趣旨および範囲に含まれるさまざまな変更および等価の配置をカバーするものであることを理解されたい。

本発明に基づく保持キーの斜視図である。本発明に基づく保持キーの左側面図である。図１および２に示した保持キーの平面図である。図２に示した保持キーの正面図である。図２に示した保持キーの背面図である。本発明に基づく保持キー溝を備えたタービンノズルキャリヤの水平接合面の部分平面図である。図１〜５に示した保持キーが保持キースロットに挿入されたキャリヤの部分斜視図である。図７に示したアセンブリの平面図である。保持キーおよび隣接ノズルが所定の位置に装填されたキャリヤ接合面の部分斜視図である。タービンノズルキャリヤのダブテール取付け溝の中に形成された保持キー溝の側面図である。

符号の説明

１０ノズル保持キー
１２上面
１４下面
１６側壁
１８側壁
２０前端ないし前壁
２２後端ないし後壁
２４肩
２６肩
２８センターリブ
３０面取りされた前向き垂直縁ないし面
３２面取りされた前向き垂直縁ないし面
３４傾斜した座面
３６スロット
３８キャリヤ
４０水平接合面ないし表面
４２ダブテール取付け溝
４４ダブテール取付け溝の基部の側壁
４６スロット上部
４８スロット上部の側壁
５０スロット上部の側壁
５２スロット上部の丸くなった端壁ないし鼻
５４スロット下部
５６スロットの下面
５８スロット下部の側壁
６０スロット下部の側壁
６２スロット下部の丸くなった前壁
６４ノズル
６６傾斜したノズルダブテール面

Claims

タービンノズル用の保持キー（１０）であって、上面および下面（１２、１４）と、一対の側面（１６、１８）と、一対の端（２０、２２）とを有するキー体を含み、前記一対の端が、センターリブ（２８）の両側に一対の水平な肩（２４、２６）を有する前端（２０）を含み、前記肩が前記上面と下面の実質的に中間に位置し、そのため前記前端が実質的に逆Ｔ字形の輪郭を有し、前記一対の端がさらに、前記上面から延び、前記上面に実質的に垂直な第１の表面部分と、前記前端（２０）に向かって鋭角に下向きに延び、前記下面（１４）と交わる第２の表面部分（３４）とを有する後端（２２）を含む保持キー。
前記上面（１２）が、前記後端および前記センターリブ（２８）を横切って均一に延びる、請求項１記載の保持キー。
後方に向かって前記肩（２４、２６）が、前記センターリブ（２８）の両側にあって前記上面および下面に対して実質的に垂直に延びる前向き垂直面（３０、３２）のところで終わっている、請求項１記載の保持キー。
前記前向き垂直面（３０、３２）の前記一対の側面と接合するところが面取りされている、請求項３記載の保持キー。
前記鋭角が前記下面に対して約２５°である、請求項１記載の保持キー。
前記キー（１０）がステンレス鋼合金からなる、請求項１記載の保持キー。
蒸気タービン用のタービンキャリヤ（３８）であって、複数のノズル（６４）を横並びに受け取るための半環形の溝（４２）をそれぞれが有する一対の１８０°の円弧形セグメントを含み、円弧形セグメントがそれぞれ、水平方向に向けられた一対の接合面（４０）を有し、少なくとも一方の前記接合面が、その中に形成された１つのキースロット（３６）を有し、それぞれのキースロットが、それぞれの前記接合面および前記半環形溝に対して開いた幅の狭い上部（４６）と、前記半環形溝に対してだけ開いた、前記幅の狭い上部の下のより幅の広いアンダーカットされた部分（５４）とによって形成されたタービンキャリヤ。
前記半環形溝（４２）がそれぞれ雌型ダブテール溝を含む、請求項７記載のタービンキャリヤ。
前記少なくとも一方の前記接合面（４０）が全ての前記接合面を含む、請求項７記載のタービンキャリヤ。
前記少なくとも１つのキースロット（３６）に挿入するように適合されたノズル保持キー（１０）をさらに含み、前記保持キーが、上面および下面（１２、１４）と、一対の側面（１６、１８）と、一対の端（２０、２２）とを有するキー体を含み、前記一対の端が、センターリブ（２８）の両側に一対の水平な肩（２４、２６）を有する前端（２０）を含み、前記肩が前記上面と下面の実質的に中間に位置し、そのため前記前端が実質的に逆Ｔ字形の輪郭を有し、前記一対の端がさらに、前記上面から延び、前記上面に実質的に垂直な第１の表面部分と、前記前端（２０）に向かって鋭角に下向きに延び、前記下面（１４）と交わる第２の表面部分（３４）とを有する後端（２２）を含む、請求項７記載のタービンキャリヤ。