JP2009041563A - ステータ結合ストリップ及び隣接するステータを連結する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】連結型ステータを有する圧縮機及び隣接するステータを連結する方法を提供する。
【解決手段】本圧縮機は、基部（６４）から突出した少なくとも１つの翼形部（４６）を各々が備えた複数のベーンユニット（２０）を有する。各基部は、溝（６０）を有し、それぞれのベーンユニットの溝は、ベーンユニットを円周方向に隣接させて配置した時に円周方向に整列するようになっている。複数の隣接するベーンユニットの溝内に金属ストリップ（６２）を配置してベーンユニットを連結し、例えばガスタービンの圧縮機内における圧力変動によって引き起こされるベーン運動を生じ難いより高い剛性のベーンリングを形成する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ステータ結合ストリップ及び隣接するステータを連結する方法に関する。

産業用ガスタービン内の圧縮機ステータベーンは、始動−停止サイクルの間に荷重を受けかつ荷重を解除される。加えて、ベーンは、作動時に小さな圧力変動を受ける。これらにより、ベーンとその中にベーンを組立てたケーシングとの間に相対的運動が生じる。この相対的運動は、ステータ基部及びケーシングの対応部分上のフック嵌合部を摩耗させ、最終的には破損を招くおそれがある。ステータフック嵌合部の一部に沿った損傷は、ステータリングのチッピング（転倒）を引き起こして、原設計における流路にはない流路を形成する。

この問題に対するこれまでの解決法には、ピニング法及びストラップ法が含まれる。ピニング法は、米国特許第６，９８４，１０８号に開示されており、その米国特許の開示内容全体は、引用文献として本明細書に組み入れている。ピニング法は、隣接するステータを連結してステータの剛性リングを形成するピン及び孔法を使用する。図１に概略的に示すストラップ法は、参照符号１２の位置において複数のステータ基部１４に対してボルト止めしたストラップ１０を設け、それによって剛性リングセグメント１６を形成する。この固定方法は、十年以上にわたって使用されてきた。
米国特許第６，９８４，１０８号明細書 米国特許第５，４２９，４７９号明細書 米国特許第５，０２２，８１８号明細書 米国特許第４，０１４，６２７号明細書 米国特許第３，３２６，５２３号明細書

本発明は、接線方向へのステータのチッピングに抗する連結部を複数のステータ間に設ける。

従って、本発明は、圧縮機として具体化することができ、本圧縮機は、１対の側端縁部を有する少なくとも１つのスロットを備えたケーシングと、スロット内に配置された複数のベーンユニットと、細長いストリップとを含み、ベーンユニットは、基部と基部から突出した少なくとも１つの翼形部とを有し、基部は、それぞれ互いに対向しかつ側端縁部に面した１対の取付け端縁部と、隣接するベーンユニットの隣接する基部に係合するようになった１対の係合端縁部とを有し、第１の溝が、基部の第１の取付け端縁部に沿って基部の頂面とほぼ平行に延びかつ隣接するベーンユニット基部の対応する第１の溝と整列し、細長いストリップは、第１の溝内に配置されかつ取付け端縁部の長さよりも大きい長さを有して、少なくとも２つの隣接するベーンユニットの第１の溝内に配置されかつ第１の溝に沿って延びる。

本発明は、隣接するステータを連結する方法として具体化することができ、本方法は、その各々が基部と基部から突出した少なくとも１つの翼形部とを有し、基部が、互いに対向した１対の取付け端縁部と隣接するベーンユニットの隣接する基部に係合するようになった１対の係合端縁部とを有し、第１の溝が、基部の第１の取付け端縁部に沿って基部の頂面とほぼ平行に延びかつ隣接するベーンユニット基部の対応する第１の溝と整列した、複数のベーンユニットを準備するステップと、取付け端縁部の長さよりも大きい長さを有して少なくとも２つの隣接するベーンユニットの第１の溝内に配置されかつ第１の溝に沿って延びるようになった細長いストリップを第１の溝内に配置するステップとを含む。

従って、本発明は、このロッキング（揺動）問題に対する解決法を提供しており、本方法は、ステータの底部にストラップのための空間を有しない段を設けることができる特別な利点を有する。

本発明のそれらの及びその他の目的及び利点は、添付図面に関連して行った、本発明の現時点での好ましい例示的な実施形態の以下のより詳細な説明を注意深く検討することによって、より完全に理解されかつ評価されるであろう。

本発明は、圧縮機ステータベーンユニット及び組立体を提供し、本ユニット及び組立体では、隣接するステータ基部間に連結部を設けて、ステータベーンが接線方向に揺動する可能性を減少させる。その抵抗力は、１つのステータ基部の半径方向外向きの力を隣接するステータ基部への半径方向内向きの力に転移させることによって生じさせる。この抵抗力は、ステータ基部の溝内に設置された金属ストリップの使用によって転移される。ステータ基部の溝は、溝の組の各端部においてかしめて、連結部が円周方向にシフトするのを防止する。

従って、その他の点では従来通りであるステータ基部６４は、本発明に従って変更されて、基部の頂面から間隔をおいて配置された溝が組み込まれる。複数の隣接するステータの溝内には、金属押出し部材が摺動挿入される。次に、上述したように、各端部ステータ基部は、金属押出し部材がシフトするのを防止するためにかしめられる。この図示した実施例の実施形態では、溝は、ステータ基部の一つの側面のみに設けられて、翼形部の反対側面上に抽出ポートを設けるのを可能にする。抽出孔がない場合には、隣接接合ストリップは、ステータ基部の組の各軸方向側面上に設けて、ステータセグメントにさらに剛性を与えることができる。従って、本発明の実施例の実施形態に従って設けた隣接接合ストリップは、隣接するステータユニットを連結するだけでなく、その段の円周部の周りにより剛性があるステータセグメントを形成する。本発明はまた、抽出孔を備えたステータ基部を使用した場合におけるステータ揺動に対する解決法を提供する。

図面を詳しく参照すると、その全体を参照符号２０で示した、本発明によるベーンユニットを含むベーンシステムを図示している。

図２で分かるように、圧縮機ベーンユニット２０は、そこから翼形部又はベーン４６が突出した基部６４を有する。基部６４は、互いに対向した１対の取付け端縁部６５と、ベーンユニット２０の隣接する基部と係合するための１対の係合端縁部６８とを有する。ベーンユニット２０の基部６４は、以下において述べるように、ケーシング４８に固定するための１対の突出部６６を有し、突出部６６は、取付け端縁部６５の各々から延びる。図示した実施例のベーンユニット２０は、空気を空気抽出空洞５６内に引き込むための孔５４を備えた基部６４を有する。空気抽出空洞が設けられていない段では、孔５４は省略される。従って各段は同様な構造に作られるが、個々の圧縮機ベーンユニット２０は、それぞれの段に適した寸法にされ、またそれらを設ける場合には、曲率、隙間長、幅及び空気抽出のような諸因子に適した寸法にされる。

図２は、実施例の段５２を示すケーシング４８の拡大側面図である。複数の圧縮機ベーンユニット２０は、ケーシング４８のスロット７０内に組立てられて、ステータベーン段を形成する。スロット７０は、1対の側端縁部７４を有し、側端縁部７４は、1対のダブテール溝７６を備える。方形の基部ダブテール６６は、ベーンユニット２０を所定の位置に保持する。各ベーンユニット２０は、基部６４がスロット７０内に受けられまた突出部６６が溝７６内に受けられた状態で所定の位置に摺動挿入せることが可能である。しかしながら、本発明によると、複数のベーンユニットは、さらに後述するように、スロット７０内に受けられるのに先立って組立体として結合される。

上述したように、図示する実施形態におけるケーシング４８は、図示した段５２の下方に位置しかつスロット７０及びベーンユニット２０によって形成された空気抽出空洞５６を有する。空気抽出空洞５６は、図２で分かるように、ベーンユニット２０の基部６４内の孔５４を通して空気を引き込む。

空気抽出空洞の上方に設置された先行技術によるベーンは、ケーシングに対する相対的接線方向運動をより受け易かった。この問題は、本発明では、図２〜図４に示すようにベーンユニット基部の少なくとも１つの側面に沿って溝６０を設けて、複数の隣接するステータベーンユニットを連結する金属押出し部材６２を受けることによって対処される。図４では、ベーンは、図解を明瞭にするために省略しているが、ベーンは、図２及び図３にその全体を示すように、基部上に設けられることを理解されたい。

加えて、図２及び図３は、単一の翼形部又はブレード４６を有するベーンユニット２０を示しているが、ユニットは、複数の翼形部を有することができることを理解されたい。ユニット内の翼形部の数は、翼形部の寸法及び形状、並びにケーシング４８の曲率に応じて決まる。

現時点で最も実用的かつ好ましい実施形態である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、開示した実施形態に限定されるものではなく、逆に、特許請求の範囲の技術思想及び技術的範囲内に含まれる様々な変更及び均等な構成を保護しようとするものであることを理解されたい。

隣接するステータベーンユニットを隣接接合させるための先行技術によるストラップ方法を示す、下方から見た概略斜視図。 本発明を具体化したステータ段を示す、ケーシングの端縁部の拡大図。 本発明を具体化した１対のベーンユニットの分解図。 図解を容易にするために翼形部を省略した状態における、本発明の実施形態により一体に組立てた複数のベーンユニットの側面前方斜視図。

符号の説明

１０ ストラップ
１２ ボルト
１４ ステータ基部
１６ 剛性リングセグメント
２０ ベーンユニット
４６ 翼形部又はベーン
４８ ケーシング
５２ 実施例の段
５４ 孔
５６ 空気抽出空洞
６０ 溝
６２ 金属押出し部材
６４ ステータ基部
６５ 取付け端縁部
６６ 突出部
６８ 係合端縁部
７０ スロット
７４ 側端縁部
７６ 溝又はダブテール

Claims (10)

1. １対の側端縁部（７４）を有する少なくとも１つのスロット（７０）を備えたケーシング（４８）と、
   スロット（７０）内に配置された複数のベーンユニット（２０）と、
   細長いストリップ（６２）と、を含み、
   各ベーンユニットが、基部（６４）と基部から突出した少なくとも１つの翼形部（４６）とを有し、
   基部が、それぞれ互いに対向しかつ側端縁部に面した１対の取付け端縁部（６５）と、隣接するベーンユニットの隣接する基部に係合するようになった１対の係合端縁部（６８）とを有し、第１の溝（６０）が、基部の第１の取付け端縁部に沿って基部（６４）の頂面とほぼ平行に延びかつ隣接するベーンユニット基部の対応する第１の溝と整列し、
   細長いストリップが、第１の溝（６０）内に配置されかつ取付け端縁部の長さよりも大きい長さを有して、少なくとも２つの隣接するベーンユニットの第１の溝内に配置されかつ第１の溝に沿って延びる、
   圧縮機。
2. 細長いストリップ（６２）が、第１の溝（６０）の端部に固定されて第１の溝内に保持される、請求項１記載の圧縮機。
3. 細長いストリップが、金属押出し部材（６２）である、請求項１記載の圧縮機。
4. スロットの各側端縁部が、その中に形成された保持溝（７６）を有し、保持突出部（６６）が、基部の各取付け端縁部から突出してそれぞれの保持溝と係合する、請求項１記載の圧縮機。
5. 各保持溝が、スロットの底面から間隔を置いて配置されて、ベーンユニットがスロット内の溝と係合した時に、ベーンユニットの底部とスロットの底面との間に空間が形成されて、それらの間に空気抽出空洞（５６）が形成され、空気抽出空洞内に空気を引き込むための孔（５４）が、基部（６４）に形成される、請求項４記載の圧縮機。
6. 第１の溝（６０）が、保持突出部と基部の頂面との間で取付け端縁部上に配置される、請求項４記載の圧縮機。
7. 隣接するステータを連結する方法であって、
   その各々が、基部（６４）と基部から突出した少なくとも１つの翼形部（４６）とを有し、基部が、互いに対向した１対の取付け端縁部（６５）と隣接するベーンユニットの隣接する基部に係合するようになった１対の係合端縁部（６８）とを有し、第１の溝（６０）が、基部の第１の取付け端縁部に沿って基部（６４）の頂面とほぼ平行に延びかつ隣接するベーンユニット基部の対応する第１の溝と整列した、複数のベーンユニット（２０）を準備するステップと、
   取付け端縁部の長さよりも大きい長さを有して少なくとも２つの隣接するベーンユニットの第１の溝（６０）内に配置されかつ第１の溝に沿って延びるようになった細長いストリップ（６２）を第１の溝内に配置するステップと
   を含む方法。
8. 第１の溝（６０）の端部をかしめて、第１の溝内に細長いストリップ（６２）を保持するステップをさらに含む、請求項７記載の方法。
9. １対の側端縁部（７４）を有する少なくとも１つのスロット（７０）を備えたケーシング（４８）を設けるステップと、
   スロット内に複数のベーンユニット（２０）を、取付け端縁部（６５）が側端縁部（７４）に面するように配置するステップと、
   をさらに含む、請求項７記載の方法。
10. スロット（７０）の各側端縁部（７４）が、その中に形成された保持溝（７６）を有し、保持突出部（６６）が、基部の各取付け端縁部（６５）から突出してそれぞれの保持溝と係合する、請求項９記載の方法。

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