JP2012107615A - ロータ継手ガード - Google Patents

Abstract

【課題】ターボ機械（１００）のロータ継手（１３０）の周りの空気の流れ（２４０）を除去するのに使用するロータ継手ガード（１４０）を提供する。
【解決手段】本ロータ継手ガード（１４０）は、ロータ継手（１３０）を囲みかつ幾つかのアパーチャ（１７０）を備えた内側カバー（１５０）と、内側カバー（１５０）を囲む外側カバー（１６０）とを含むことができる。ロータ継手（１３０）の回転は、空気の流れ（２４０）を内側カバー（１５０）内のアパーチャ（１７０）を通してかつ該ロータ継手（１３０）から離れるように強制的に送る。
【選択図】 図２

Description

本出願は、総括的には蒸気タービンなどのターボ機械に関し、より具体的には、ターボ機械のロータ継手で使用するロータ継手ガードに関する。

一般的に説明すると、蒸気タービンなどのターボ機械は、回転出力を伝達する幾つかのロータを含むことができる。例えば、第１のロータは、タービンによって駆動することができ、一方、第２のロータは、発電機などの駆動装置と連結することができる。ロータは一般的に、ロータ継手において接合される。

ロータ継手は一般的に、ロータ継手ガード内に封入される。ロータ継手ガードは、安全性、ウィンデージ耐性、及びその他のタイプの作動利点をもたらす。しかしながら、ロータ継手ガード内部に捕捉された空気の質量移動又は熱伝達の不足は、ロータ継手ガード内部の空気温度を上昇させる可能性がある。具体的には、ロータ継手の回転表面及び捕捉空気間の連続的摩擦は、ロータ継手ガード内部の温度の上昇を引起こす可能性がある。さらに、騒音レベルもまた、ロータ継手及び捕捉空気間の摩擦により高くなる可能性がある。

ロータ継手ガード内のロータ継手及びその他の構成要素の温度を冷却低下させるために、オイル冷却及び／又は誘導ファン冷却が行なわれてきた。しかしながら、そのような冷却方法は一般的に、オイル及び／又は空気のような冷却媒体の連続的流れを供給するための余分のハードウェア及び制御装置を必要とする。さらに、その中のオイルの流れが、逸出すると共に燃焼し、また流れが非常に高温である場合にはスモークとなることが知られている。

米国特許第５２５７９０５号明細書

従って、ロータ継手などで使用するロータ継手ガードを改善する要望が存在する。そのような改善したロータ継手ガードは安全性を提供し続けると同時に、また複雑な冷却ハードウェア、媒体及び／又は制御なしにロータ継手及び該ロータ継手内のその他の構成要素を冷却するのを支援することができるのが好ましい。

従って、本出願は、ターボ機械のロータ継手の周りの空気の流れを除去するのに使用するロータ継手ガードを提供する。本ロータ継手ガードは、ロータ継手を囲みかつ幾つかのアパーチャを備えた内側カバーと、内側カバーを囲む外側カバーとを含むことができる。ロータ継手の回転は、空気の流れを内側カバー内のアパーチャを通してかつ該ロータ継手から離れるように強制的に送る。

本出願はさらに、ロータ継手ガード内に配置されたロータ継手を冷却する方法を提供する。本方法は、その中に幾つかのアパーチャを備えたロータ継手ガードの内側カバーをロータ継手及び該内側カバー間に内側空気空間を形成するように配置するステップと、ロータ継手ガードの外側カバーを内側カバー及び該外側カバー間に外側空気空間を形成するように配置するステップと、ロータ継手を回転させて、該ロータ継手の周りのかつ内側空気空間内の空気の流れを内側カバー内のアパーチャを通してかつ外側空気空間内に強制的に送るステップとを含むことができる。

本出願はさらに、ターボ機械を提供する。本ターボ機械は、ロータ継手と、その中に該ロータ継手を設けたロータ継手ガードとを含むことができる。ロータ継手ガードは、その中に幾つかのアパーチャを備えた内側カバーを含んでいて、ロータ継手の回転により空気の流れを内側カバー内のアパーチャを通してかつ該ロータ継手から離れるように強制的に送ることができる。

本出願のこれらの及びその他の特徴及び改良は、幾つかの図面及び特許請求の範囲と関連させてなした以下の詳細な説明を精査することにより、当業者には明らかになるであろう。

ロータ継手ガードを備えた公知のターボ機械の一部分の概略図。 本明細書に記載することができるようなロータ継手ガードを備えたターボ機械の側面断面図。 外側カバーを取外した図２のロータ継手ガードの上面図。

次に、幾つかの図全体にわたって同じ参照符号が同様な要素を表している図面を参照すると、図１は、蒸気タービンなどの公知のターボ機械１０の一部分を示している。第１のフランジ２０を備えた第１のロータ１５は、第２のフランジ３０を備えた第２のロータ２５にロータ継手３５において接合することができる。従って、上記したように、第１のロータ１５の回転出力は、ロータ継手３５を介して第２のロータ２５に伝達することができる。本明細書では、ロータ及びロータ継手のその他の構成も使用することができる。

ロータ継手３５は、継手ガード４０によって封入することができる。幾つかの異なるロータ継手ガード４０の構成が公知である。上述したように、ロータ継手ガード４０内の空気は、ロータ継手３５との間の摩擦により加熱される可能性がある。その結果、ロータ継手ガード４０の周りに外部冷却システム４５を配置して、冷却媒体の流れがロータ継手３５と連通するようにしてもよい。冷却媒体は、それらの間で延びるボルトなどの幾つかの流体継手５０を介してロータ継手３５と連通させることができる。冷却媒体は、オイル、空気及び同様のタイプの流体とすることができる。本明細書では、その他の構成及びその他の構成要素もまた使用することができる。

図２及び図３は、本明細書に記載することができるようなターボ機械１００の一部分を示している。上述したように、ターボ機械１００は、蒸気タービン及びその他のタイプの軸流装置とすることができる。上記したように、タービン機械１００は、第１のロータ１１０と、第２のロータ１２０と、それらの間のロータ継手１３０とを含むことができる。ロータ継手１３０は、それらを貫通して延びかつ冷却媒体と連通した流体ボルトのような幾つかの流体継手１３５を含むことができる。本明細書では、その他の構成及びその他の構成要素も使用することができる。

ロータ継手１３０は、ロータ継手ガード１４０によって封入することができる。ロータ継手ガード１４０は、内側カバー１５０及び外側カバー１６０を含むことができる。内側カバー１５０及び外側カバー１６０は、あらゆるタイプの実質的耐熱及び腐食性材料で製作することができる。内側カバー１５０、外側カバー１６０及びロータ継手ガード１４０の寸法、形状及び直径はまとめて、変更することができる。

内側カバー１５０は、ロータ継手１３０を囲むことができる。内側カバー１５０及びロータ継手１３０は、それらの間に内側空気空間１６５を形成することができる。内側空気空間１６５の寸法、形状及び直径は、変更することができる。内側カバー１５０は、その中に配置された１以上のアパーチャ１７０を含むことができる。１以上のアパーチャ１７０は、内側カバー１５０の頂部部分１８０に、内側カバー１５０の１以上の側部１９０に沿って、或いは内側カバー１５０の周辺部２００の周りのあらゆる位置に配置することができる。それに代えて、内側カバー１５０は、図３に示すように周辺部２００の周りに配置されたグリル２１０の形態を取ることができる。同様に、グリル２１０は、その中にあらゆる形状又は寸法のアパーチャ１７０を有することができる。あらゆる数のアパーチャ１７０を使用することができる。本明細書では、異なる寸法及び形状のアパーチャ１７０もまた共に使用することができる。

外側カバー１６０は、内側カバー１５０を封入してそれらの間に外側空気空間２２０を形成することができる。外側空気空間２２０の寸法、形状及び直径は、変更することができる。外側カバー１６０には、１以上の出口２３０を配置することができる。出口２３０は、オイル排出ポンプその他のタイプの排出口と連通させることができる。本明細書では、その他の構成及びその他のタイプの構成要素も使用することができる。

使用中に、ロータ継手１３０の周りの空気の流れ２４０は、該ロータ継手１３０との間の摩擦によって加熱される可能性がある。しかしながら、この空気の流れ２４０は、ロータ継手１３０の回転により内側空気空間１６５から、内側カバー１５０のアパーチャ１７０を通して外側空気空間２２０内に圧送することができる。空気流れ２４０は、内側カバー１５０及び外側カバー１６０間の外側空気空間２２０内を円周方向に流れかつ次に出口２３０を介して逸出することができる。空気の流れ２４０は、湿っておりまた流体ボルト１３５その他の冷却源に起因してその中にオイル及び／又はその他のタイプの冷却流体を含んでいる可能性がある。従って、外側カバー１６０の出口２３０は、オイル排出ポンプなどと連通させることができる。本明細書では、その他の構成も使用することができる。

従って、ロータ継手ガード１４０は、ロータ継手１３０に対して良好な換気をもたらすことができる。具体的には、ロータ継手ガード１４０は、内側カバー１５０のアパーチャ１７０及び外側カバー１６０の出口２３０を通る逸出径路を有する正常捕捉空気の流れ２４０を構成して、ロータ継手１３０の周りの空気温度を低下させる。ロータ継手ガード１４０は、ロータ継手１３０自体のポンプ作用を使用して空気の流れ２４０を外向きに強制的に送る。

ロータ継手ガード１４０は、外部冷却を必要とする可能性があるあらゆるタイプの継手で使用することができる。従って、既存のオイル冷却システムと関連する費用もまた低減させることができる。ロータ継手ガード１４０は、継手温度を標準設計限界値の範囲内に維持しかつ流体ボルト１３５などを適正に機能させるのを助ける。ロータ継手１３０の周りの騒音もまた、低下させることができる。

上記の説明は本出願の一部の実施形態のみに関するものであること並びに本明細書において当業者は特許請求の範囲及びその均等物によって定まる本発明の一般的技術思想及び技術的範囲から逸脱せずに多くの変更及び修正を加えることができることを理解されたい。

１０ ターボ機械
１５ 第１のロータ
２０ 第１のフランジ
２５ 第２のロータ
３０ 第２のフランジ
３５ ロータ継手
４０ ロータ継手ガード
４５ 冷却システム
５０ 流体継手
１００ ターボ機械
１１０ 第１のロータ
１２０ 第２のロータ
１３０ ロータ継手
１３５ 流体継手
１４０ ロータ継手ガード
１５０ 内側カバー
１６０ 外側カバー
１６５ 内側空気空間
１７０ アパーチャ
１８０ 頂部
１９０ 側部
２００ 周辺部
２１０ グリル
２２０ 外側空気空間
２３０ 出口
２４０ 空気の流れ

Claims (15)

1. ターボ機械（１００）のロータ継手（１３０）の周りの空気の流れ（２４０）を除去するのに使用するロータ継手ガード（１４０）であって、当該ロータ継手ガードが、
   前記ロータ継手（１３０）を囲みかつ複数のアパーチャ（１７０）を備えた内側カバー（１５０）と、
   前記内側カバー（１５０）を囲む外側カバー（１６０）と
   を備えており、当該ロータ継手（１３０）の回転が、前記空気の流れ（２４０）を前記内側カバー（１５０）内の前記複数のアパーチャ（１７０）を通してかつ該ロータ継手（１３０）から離れるように強制的に送る、ロータ継手ガード（１４０）。
2. 前記ロータ継手（１３０）及び内側カバー（１５０）が、それらの間に内側空気空間（１６５）を形成する、請求項１記載のロータ継手ガード（１４０）。
3. 前記内側カバー（１５０）及び外側カバー（１６０）が、それらの間に外側空気空間（２２０）を形成して、前記ロータ継手（１３０）の回転により前記空気の流れ（２４０）を前記内側空気空間（１６５）から該内側カバー（１５０）内の前記複数のアパーチャ（１７０）を通してかつ該外側空気空間（２２０）内に強制的に送る、請求項２記載のロータ継手ガード（１４０）。
4. 前記外側カバー（１６０）が出口（２３０）を含んでいて、前記ロータ継手（１３０）の回転により前記空気の流れ（２４０）を前記外側空気空間（２２０）からかつ該出口（２３０）を通して強制的に送る、請求項３記載のロータ継手ガード（１４０）。
5. 前記内側カバー（１５０）が、その周辺部（２００）の周りにグリル（２１０）を含み、前記グリル（２１０）が、前記複数のアパーチャ（１７０）を含む、請求項１記載のロータ継手ガード（１４０）。
6. 前記複数のアパーチャ（１７０）の１以上が、前記内側カバー（１５０）の頂部部分（１８０）の周りに配置される、請求項１記載のロータ継手ガード（１４０）。
7. 前記複数のアパーチャ（１７０）の１以上が、前記内側カバー（１５０）の１以上の側部（１９０）の周りに配置される、請求項１記載のロータ継手ガード（１４０）。
8. 前記複数のアパーチャ（１７０）の１以上が、前記内側カバー（１５０）の周辺部（２００）の周りに配置される、請求項１記載のロータ継手ガード（１４０）。
9. 前記複数のアパーチャ（１７０）が、異なる寸法及び形状を有する複数のアパーチャ（１７０）を含む、請求項１記載のロータ継手ガード（１４０）。
10. ロータ継手ガード（１４０）内に配置されたロータ継手（１３０）を冷却する方法であって、
    その中に複数のアパーチャ（１７０）を備えた前記ロータ継手ガード（１４０）の内側カバー（１５０）を前記ロータ継手（１３０）及び該内側カバー（１５０）間に内側空気空間（１６５）を形成するように配置するステップと、
    前記ロータ継手ガード（１４０）の外側カバー（１６０）を前記内側カバー（１５０）及び該外側カバー（１６０）間に外側空気空間（２２０）を形成するように配置するステップと、
    前記ロータ継手（１３０）を回転させて、該ロータ継手（１３０）の周りのかつ前記内側空気空間（１６５）内の空気の流れ（２４０）を前記内側カバー（１５０）内の前記複数のアパーチャ（１７０）を通してかつ前記外側空気空間（２２０）内に強制的に送るステップと
    を含む方法。
11. 前記外側カバー（１６０）が出口（２３０）を含み、当該方法が、前記空気の流れ（２４０）を前記外側空気空間（２２０）からかつ前記出口（２３０）を通して強制的に送るステップをさらに含む、請求項１０記載の方法。
12. 前記内側カバー（１５０）の周辺部（２００）を囲むグリル（２１０）の周りに前記複数のアパーチャ（１７０）を配置するステップをさらに含む、請求項１０記載の方法。
13. 前記内側カバー（１５０）の頂部部分（１８０）の周りに前記複数のアパーチャ（１７０）を配置するステップをさらに含む、請求項１０記載の方法。
14. 前記内側カバー（１５０）の１以上の側部（１９０）の周りに前記複数のアパーチャ（１７０）を配置するステップをさらに含む、請求項１０記載の方法。
15. 前記内側カバー（１５０）の周辺部（２００）の周りに前記複数のアパーチャ（１７０）を配置するステップをさらに含む、請求項１０記載の方法。