JP2007332965A - 改良されたバケット振動減衰装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 バケットの振動を最小限に抑えるバケット減衰装置を提供する。
【解決手段】 タービンバケット（１０５）の改善された減衰装置（１００）。減衰装置（１００）は、ダンパポケット（２００）と、ダンパポケット（２３０）の内部に配置されオフセット重心（２３５）を有するダンパピン（２３０）とを含む。前記バケット（１０５）は凸側（１５０）を具備し、前記ダンパポケット（２００）は前記凸側（１５０）に配置されることができる。バケット（１０５）は凹側（１５５）を具備し、前記バケット（１０５）は前記凹側（１５５）にアンダーカット（１８０）を具備してもよい。
【選択図】 図２

Description

本発明は、一般にガスタービンに関し、特に、バケットの振動を最小限に抑えるバケット減衰装置を有するタービンバケットに関する。

ガスタービンは、一般に、複数の周囲方向に互いに離間して配置されたバケットを有する回転子を含む。一般に、バケットは、エーロフォイル、プラットフォーム、シャンク、ダブテール及び他の要素を含む。ダブテールは回転子の周囲に配置され、回転子に固着される。エーロフォイルはガス流路の中へ突出し、ガスの運動エネルギーを回転機械エネルギーに変換する。エンジンの動作中、タービンバケットにおいて振動が導入されることがあり、そのような振動が適切に消散されない場合、バケットの早期故障を引き起こす可能性がある。

数多くの異なる形態の振動減衰装置が知られている。その一例は、本出願と共通の所有者により所有される名称「VIBRATION DAMPER ASSEMBLY FOR THE BUCKETS OF A TURBINE」の米国特許第６，８５１，９３２号公報（特許文献１）の中に見られる。この特許において示される減衰装置は、ニューヨーク州スケネクタデイのGeneral Electric Companyにより提供されるような６Ｃ‐第２段バケットにおいて使用されてもよい。６Ｃ‐第２段バケットは、例えば、過渡動作中に、相対的に高い振動応力にさらされる場合がある。

これらの周知の減衰装置は、通常の動作中にはほぼ適切に動作するが、周知の構造は、予期される摩擦力より強い摩擦力によって、ロックアップ状態に陥る場合がある。また、周知の構造は、接触面における製造上のばらつきに関する機能不全が原因となり、バケットの鋭く尖った縁部で不作動状態になると考えられた。従って、減衰装置の総体的有効性を改善し、隣接するバケット接触面の半径方向整列ずれを許容し、摩擦によるロックアップの発生率を抑え、適切なバケット接触を確保し、始動中及び運転停止中の減衰装置の回転を抑止し、且つ減衰装置の適正な設置を保障することが望まれる。それらの目標は、システム全体の効率を損なうことなく対処され且つ実現されるのが好ましい。
米国特許第６，８５１，９３２号公報 米国特許第５，１５６，５２８号公報 米国特許第５，２８１，０９７号公報 米国特許第５，４７８，２０７号公報 米国特許第６，３５４，８０３号公報 米国特許第６，３９０，７７５号公報 米国特許第６，７７６，５８３号公報

従って、本出願は、タービンバケットの減衰装置を説明する。減衰装置は、ダンパポケットと、ダンパポケットの内部に配置されオフセット重心を有するダンパピンとを含む。

バケットは凸側を含み、ダンパポケットは凸側に配置される。バケットは、アンダーカットを有する凹側を更に含む。アンダーカットは傾斜面を含んでもよい。遠心力を受けたとき、ダンパピンは、ダンパポケット及びアンダーカットの双方と接触する。

ダンパピンは前ボス及び後ボスを含んでもよい。前ボスは接触プロング及び丸形クラウンを含んでもよい。後ボスはボス傾斜面及び突起部を含んでもよい。ダンパポケットは、ボス傾斜面の周囲に配置されたポケット傾斜面を含んでもよい。

本出願は、タービンバケットの減衰装置を更に説明する。減衰装置は、ダンパポケットと、ダンパポケットの内部に配置されたダンパピンとを含む。ダンパピンは、丸形クラウンを有する前ボスと、後ボスとを含む。

ダンパピンはオフセット重心を有してもよい。バケットは、ダンパポケットが配置される凸側を含む。バケットは、アンダーカットを有する凹側を更に含む。アンダーカットは傾斜面を含んでもよい。遠心力を受けたとき、ダンパピンは、ダンパポケット及びアンダーカットの双方と接触する。後ボスはボス傾斜面及び突起部を含んでもよい。ダンパポケットはボス傾斜面の周囲に配置されたポケット傾斜面を含んでもよい。ダンパピンは平坦な面及び丸形面を含んでもよい。

本出願の上記の特徴及びその他の特徴は、添付の図面及び特許請求の範囲と関連させて以下の詳細な説明を検討することにより、当業者には明らかになるであろう。

図面を参照して説明する。図中、同一の図中符号は、図面を通して同様の要素を示す。図１は、本明細書中において説明されるようなバケット減衰装置１００を示す。バケット減衰装置１００は複数のバケット１０５を含む。バケット１０５は、バケットエーロフォイル１１０、プラットフォーム１２０、シャンク１３０、ダブテール１４０及び他の要素を含んでもよい。図示されるバケット１０５は、タービンの回転子及びその周囲に固着される複数の周囲方向に互いに離間して配置されたバケット１０５のうち１つである。前述のように、タービンは、一般に、バケット１０５のダブテール１４０を受け入れるための軸方向ダブテール形開口部又はわずかに軸を外れたダブテール形開口部を有する複数の回転翼車を有する。同様に、エーロフォイル１１０はガス流れの中へ突出し、回転子の回転によって蒸気の運動エネルギーを機械エネルギーに変換可能である。

エーロフォイル１１０は凸側１５０及び凹側１５５を含む。同様に、エーロフォイルプラットフォーム１２０は、凸側１５０と凹側１５５との間に延出する前縁部１６０及び後縁部１６５を含む。バケット１０５の凸側１５０に、１対の互いにほぼ軸方向に離間した支持台部１７０が配置されてもよい。同様に、バケットプラットフォーム１２０の内部に他端部の凸側１５０に沿って前縁部１６０から後縁部１６５まで、アンダーカット１８０が配置されてもよい。アンダーカット１８０は、バケット１０５の軸方向長さ全体に沿って延在する傾斜面１９０を含む。

図１は、本明細書中において説明されるダンパポケット２００を更に示す。ダンパポケット２００は、凸側１５０の支持台部１７０のすぐ上方に配置されてもよい。ダンパポケット２００は、全体としてバケット１０５を収容するように任意の好都合な大きさ及び形状を有してよい。ポケット２００は、一端部に傾斜面２１０を更に有してもよい。傾斜面２１０は、以下に更に詳細に説明されるように、ダンパピンの適正な装着を保証する。図２は、バケット１０５が隣接するバケット２２０と共に使用されている状態を示し、この場合、隣接するバケット２２０のアンダーカット１８０はダンパポケット２００を完成する。ダンパポケット２００は、プラットフォーム１２０の内部に機械加工又は鋳造により形成されてもよい。他の種類の製造技術が使用されてもよい。

ダンパピン２３０がダンパポケット２００の内部に配置されてもよい。図２及び図３に示されるように、ダンパピン２３０は細長く、ほぼ三角形の要素であってもよい。図２に示されるように、ダンパピン２３０はオフセット重心２３５を有し、一方の側に丸形の面２３６を含み、他方の側に平坦な面２３７を含んでもよい。オフセット重心２３５は、一方の側で平坦な面２３７とアンダーカット１８０の傾斜面１９０との面接触を維持し、他方の側においては、丸形面２３６とダンパポケット２００の上面との線接触を維持するのを助ける。

ダンパピン２３０は、１対の軸方向に互いに離間して配置されたボス２４０、２５０を更に両端部に有する。前ボス２４０は接触プロング２６０を含んでもよい。接触プロング２６０は、その一方の側に丸形クラウン２７０を含む。他の形状が使用されてもよい。接触プロング２６０は、遠心力によってダンパピン２３０が前方へ滑るのを防止する。丸形クラウン２７０は、縁部が鋭く尖った突出部が形成されるのを防止し、半径方向への自在な摺動を可能にする。後端部ボス２５０は、短い突起部２９０を有する傾斜面２８０を含んでもよい。傾斜面２８０はダンパポケット２００の傾斜面２１０に適合し、ダンパピン２３０の適正な装着を保証する。

ダンパピン２３０は、ダンパポケット２００及びアンダーカット１８０の内部で幾分かの遊び又は空間を有してもよい。先に説明した通り、ダンパピン２３０は、遠心力によってダンパポケット２００の上面及びアンダーカット１８０と係合し、これによって、２つのバケット１０５，２２０が全速力になるとバケット１０５、２２０は係合する。この接触は、オフセット重心２３５により補助される。従って、ダンパピン２３０とバケット１０５、２２０との間の摩擦力は、振動エネルギーをバケット１０５、２２０から消散させる。ダンパピン２３０とバケット１０５、２２０との接触は、後縁部１６５から前縁部１６０まで傾斜しているため、ダンパピン２３０は前方へ滑る傾向がある。従って、前ボス２４０の接触プロング２６０は、ダンパピン２３０を適正な軸方向位置に拘束する。

このように、ダンパポケット２００は、ダンパピン２３０を半径方向及び軸方向に適正な位置に拘束する。同様に、バケット１０５が回転しておらず、遠心力を受けているときに、支持台部１７０はダンパピン２３０を支持する。ダンパポケット２００の傾斜面２１０も、ダンパピン２３０の傾斜面２８０と関連して、ダンパピン２３０の適正な装着を保証する。従って、バケット減衰装置１００は、減衰効果を向上し、摩擦力によるロックアップの発生確率を最小限に抑え、隣接するバケットとの間の衝突を回避し、始動中及び運転停止中のダンパピン２３０の回転を抑止する。

以上の説明は、本出願の好適な実施形態のみに関連しており、添付の特許請求の範囲及びそれと等価のものにより定義される本発明の全般的趣旨の範囲から逸脱せずに、当業者により数多くの変更及び変形を実施できることは容易に明らかである。

本明細書中において説明されるようなバケット振動減衰装置を示した斜視図である。 図１のバケット振動減衰装置において使用される減衰ピンを示した側横断面図である。 図１のバケット振動減衰装置と共に使用するためのダンパピンを示した平面図である。

符号の説明

１００…バケット振動減衰装置、１０５…バケット、１５０…凸側、１５５…凹側、１８０…アンダーカット、１９０…傾斜面、２００…ダンパポケット、２３０…ダンパピン、２３５…オフセット重心、２４０…前ボス、２５０…後ボス、２６０…接触プロング、２７０…丸形クラウン、２８０…傾斜面、２９０…突起部

Claims (9)

1. ダンパポケット（２００）と；
   前記ダンパポケット（２００）の内部に配置されたダンパピン（２３０）とを具備し、
   前記ダンパピン（２３０）はオフセット重心（２３５）を有するタービンバケットの減衰装置（１００）。
2. 前記バケット（１０５）は凸側（１５０）を具備し、前記ダンパポケット（２００）は前記凸側（１５０）に配置される請求項１記載の減衰装置（１００）。
3. 前記バケット（１０５）は凹側（１５５）を具備し、前記バケット（１０５）は前記凹側（１５５）にアンダーカット（１８０）を具備する請求項１記載の減衰装置（１００）。
4. 前記アンダーカット（１８０）は傾斜面（１９０）を具備する請求項３記載の減衰装置（１００）。
5. 遠心力を受けたとき、前記ダンパピン（２３０）は、前記ダンパポケット（２００）及び前記アンダーカット（１８０）の双方と接触する請求項３記載の減衰装置（１００）。
6. 前記ダンパピン（２３０）は前ボス（２４０）及び後ボス（２５０）を具備する請求項１記載の減衰装置（１００）。
7. 前記前ボス（２４０）は接触形状（２６０）を具備する請求項６記載の減衰装置（１００）。
8. 前記前ボス（２４０）は丸形クラウン（２７０）を具備する請求項６記載の減衰装置（１００）。
9. 前記後ボス（２５０）はボス傾斜面（２８０）及び突起部（２９０）を具備する請求項６記載の減衰装置（１００）。

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