JP2012154333A

JP2012154333A - ターボ機械サービス組立体

Info

Publication number: JP2012154333A
Application number: JP2012011603A
Authority: JP
Inventors: Rajesh Sarda; ラジェッシュ・サーダ
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2011-01-27
Filing date: 2012-01-24
Publication date: 2012-08-16
Also published as: US20120195746A1; DE102012100656A1; CN102619575A; FR2971021A1

Abstract

【課題】ターボ機械を実質的に分解することなく回転ブレードの検査及び補修を可能にするターボ機械サービス組立体を提供すること。
【解決手段】ターボ機械サービス組立体（１２）を含むシステム（１０）が提供される。ターボ機械サービス組立体（１２）は、ターボ機械（２２、２５）の一部（１６）と結合するように構成されたカバー（１４）を含む。加えて、ターボ機械（２２、２５）は、ターボ機械（２２、２５）における流体流経路（６４）に沿って流体流（６２）を案内するように構成されたベーン（３４）を含む。接続システム（５０）が、ベーン（３４）をカバー（１４）と接続し、ターボ機械（２２、２５）の回転軸（５８）に対して軸方向（５２）、半径方向（５４）及び円周方向（５６）でカバー（１４）に対するベーン（３４）の移動を阻止する。
【選択図】図４

Description

本明細書で開示される主題は、ターボ機械に関する。より具体的には、本開示の主題は、回転ブレードを検査及び保守整備するためのサービス組立体を備えたターボ機械に関する。

このような部品及びタービンのような様々なターボ機械は回転ブレードを含む。例えば、ガスタービン又は蒸気タービンなどのタービンは、ロータに結合された複数の回転ブレードを含むことができる。同様に、圧縮機は、ロータに結合された複数の回転ブレードを含むことができる。ガスタービンエンジンは通常、圧縮機セクション、燃焼器セクション及びタービンセクションを含む。ターボ機械の各タイプにおいて、回転ブレードは、高温、高圧及び化学的浸食に曝される可能性がある。結果として、回転ブレードは、ターボ機械の運転中に損耗、酸化、亀裂及び他の劣化を受ける可能性がある。これらの理由から、ターボ機械は、より大きな損傷を受ける可能性を低減するために検査及びサービスが必要となる場合が多い。

米国特許第７６７７８７０号明細書

本願出願当初の特許請求の範囲に記載された発明の幾つかの実施形態について要約する。これらの実施形態は、特許請求の範囲に記載された発明の技術的範囲を限定するものではなく、本発明の可能な形態を簡単にまとめたものである。実際、本発明は、以下に記載する実施形態と同様のものだけでなく、異なる様々な実施形態を包含する。

第１の実施形態では、システムは、ターボ機械の一部と結合するように構成されたカバーを有するターボ機械サービス組立体を含む。サービス組立体はまた、ターボ機械における流体流経路に沿って流体流を案内するように構成されたベーンを含む。加えて、サービス組立体は、ベーンをカバーと接続する接続システムを含む。接続システムは、ターボ機械の回転軸に対して軸方向、半径方向及び円周方向でカバーに対するベーンの移動を阻止する。

第２の実施形態では、システムは、ターボ機械の一部と結合するように構成されたカバーを有するターボ機械サービス組立体を含む。サービス組立体はまた、ターボ機械における流体流経路に沿って流体流を案内するように構成されたベーンを含む。加えて、サービス組立体は、ベーンをカバーと接続する接続システムを含む。接続システムは、回転システムを有し、ベーンは、該回転システムを介してカバーに対して回転する。

第３の実施形態では、システムは、ターボ機械の一部と結合するように構成されたカバーを有するターボ機械サービス組立体を含む。サービス組立体はまた、ターボ機械における流体流経路に沿って流体流を案内するように構成されたベーンを含む。カバーは、流体流路に面するように構成された流体流れ面を有する。流体流れ面は、ターボ機械における少なくとも１つの回転ブレードと重なり合うように構成されている。

本発明の上記その他の特徴、態様及び利点については、図面と併せて以下の詳細な説明を参照することによって理解を深めることができるであろう。図面を通して、同様の部材には同様の符号を付した。

アクセスポートを覆って配置される取り外し可能アクセスカバーを備えたサービス組立体を有するタービンシステムの一実施形態のブロック図。圧縮機段間及びタービン段間に配置されたサービス組立体を示す、図１のタービンシステムの一実施形態の部分側断面図。タービンシステムのケーシングに沿ってアクセスポートを覆って配置された取り外し可能アクセスカバーを備えたサービス組立体の一実施形態を示す、図２の線３−３で示された図２のタービンシステムの部分平面図。アクセスポートを覆って配置された取り外し可能アクセスカバーと、ベーンと、取り外し可能アクセスカバー及びベーン間の接続システムとを備えたサービス組立体の一実施形態を示す、図２の線４−４で囲まれた図２のタービンシステムの部分側断面図。取り外し可能アクセスカバーとベーンとの間の接続システムの一実施形態を示す、図４の線５−５で囲まれた図４のサービス組立体の部分側断面図。アクセスポートを覆って配置された取り外し可能アクセスカバーと、ベーンと、取り外し可能アクセスカバー及びベーン間の接続システムとを備えたサービス組立体の一実施形態を示す、図２の線４−４で囲まれた図２のタービンシステムの部分側断面図。接続システム及び取り外し可能アクセスカバーのシールシステムの一実施形態を示す、図４の線７−７に沿ったサービス組立体の断面図。接続システム及び取り外し可能アクセスカバーのシールシステムの一実施形態を示す、図４の線７−７に沿ったサービス組立体の断面図。接続システム及び取り外し可能アクセスカバーのシールシステムの一実施形態を示す、図４の線９−９に沿ったサービス組立体の断面図。取り外し可能アクセスカバーによって覆われたアクセスポートに隣接するブレード先端部に沿って損傷部（例えば、応力亀裂）を有する回転ブレードを示す、図４の線１０−１０で囲まれたサービス組立体の部分側断面図。取り外し可能アクセスカバーをアクセスポートから取り外した後、損傷部からの補修部（例えば、除去）を有する回転ブレードを示す、図４の線１０−１０で囲まれたサービス組立体の部分側断面図。アクセスポートにわたって配置される取り外し可能アクセスカバーと、回転ブレード３６の段間に配置されるベーン３４、並びに取り外し可能アクセスカバー１４に対してベーン３４の回転を可能にする接続システム５０とを備えたサービス組立体の一実施形態を示す、図２の線４−４で囲まれた図２のタービンシステムの部分側断面図。取り外し可能アクセスカバーとアクセスポートとの間のシールシステムの一実施形態を示す、図４の線１０−１０で囲まれたサービス組立体の部分断面図。

以下、本発明の１以上の特定の実施形態について説明する。これらの実施形態を簡潔に説明するため、現実の実施に際してのあらゆる特徴について本明細書に記載しないこともある。実施化に向けての開発に際して、あらゆるエンジニアリング又は設計プロジェクトの場合と同様に、実施毎に異なる開発者の特定の目標（システム及び業務に関連した制約に従うことなど）を達成すべく、実施に特有の多くの決定を行う必要があることは明らかであろう。さらに、かかる開発努力は複雑で時間を要することもあるが、本明細書の開示内容に接した当業者にとっては日常的な設計、組立及び製造にすぎないことも明らかである。

本発明の様々な実施形態の構成要素について紹介する際、単数形で記載したものは、その構成要素が１以上存在することを意味する。「含む」、「備える」及び「有する」という用語は内包的なものであり、記載した構成要素以外の追加の要素が存在していてもよいことを意味する。

以下で更に検討するように、本開示の実施形態は、圧縮機又はタービンのような、ターボ機械のアクセスポートを覆って配置される取り外し可能なアクセスカバーを備えたターボ機械サービス組立体を含む。例えば、アクセスポートは、１以上の回転ブレードへのアクセスを可能にし、これによりケーシング全体を開放することなく回転ブレードの検査及び保守整備を可能にすることができる。詳細には、アクセスポートは、１以上の回転ブレードのブレード先端と重なり合うことができる。ブレード先端が応力亀裂又は他の損傷を有する場合、アクセスポートにより、ツールが損傷部分を除去して、回転ブレードを融合又は曲線輪郭形成することが可能になる。特定の実施形態では、取り外し可能なアクセスカバーは、隣接する回転ブレード間にベーンを支持することができる。ベーンは、ターボ機械の回転軸に対して軸方向、半径方向及び円周方向の移動を阻止する接続システムを用いて取り外し可能なアクセスカバーに結合することができる。しかしながら、幾つかの実施形態では、接続システムは、取り外し可能なアクセスカバーに対してベーンの回転運動を可能にすることができる。従って、ベーンの角度を調整し、ターボ機械を通る流体流を制御することができる。ターボ機械のどのようなタイプにおいてもターボ機械サービス組立体を利用することができるが、本開示の実施形態は、タービンシステムの関連におけるターボ機械サービス組立体を提示している。

ここで各図面において、図１は、タービン部品の検査及び保守整備を可能にするように構成された複数のサービス組立体１２を有するタービンシステム１０の一実施形態のブロック図である。図示の実施形態では、各サービス組立体１２は、アクセスポート１６を覆って配置される取り外し可能アクセスカバー１４を含む。以下で検討するように、各カバー１４及びポート１６は、回転ブレードのような内部タービン部品と重なり合い、部品の検査及び保守整備を可能にすることができる。タービンシステム１０は、発電機のような負荷２０に結合されるガスタービンエンジン１８を含む。ガスタービンエンジン１８は、圧縮機２２（例えば、１以上の圧縮機段）、１以上の燃焼器２４及びタービン２６（例えば、１以上のタービン段）を含む。運転中、圧縮機２２は、吸気口２１から空気１９を受け取り、１以上の圧縮機段において空気を加圧し、加圧空気２３を各燃焼器２４及び関連する燃料ノズル２８に供給する。燃料ノズル２８は、燃料２５と加圧空気２３を混合して燃料／空気混合気２７を生成し、該燃料／空気混合気は燃焼器２４内に配向される。燃料／空気混合気２７は、燃焼器２４内で燃焼して高温の燃焼ガス２９が発生し、タービン２６内に配向される。高温燃焼ガス２９は、タービン２６を駆動してシャフト３０を回転させ、その結果、圧縮機２２及び負荷２０の回転を生じさせる。最終的に、ガス２９は、排気セクション３２を通ってタービン２６から流出する。

図２は、図１のタービンシステム１０の一実施形態の部分側断面図であり、圧縮機２２及びタービン２６の両方の隣接する回転ブレード間に配置されたサービス組立体１２の一実施形態を示す。図示の実施形態では、各サービス組立体１２は、カバー１４、ポート１６及びカバー１４に結合されたベーン３４を含む。しかしながら、サービス組立体１２の実施形態は、タービンシステム１０の特定の位置又は構成に応じてベーン３４を排除してもよい。図示のタービンシステム１０は、多段圧縮機２２、複数の燃焼器２４及び多段タービン２６を有するガスタービンエンジン１８を含む。例えば、多段圧縮機２２は、１〜２０個の圧縮機段を含むことでき、各圧縮機段は、環状配列で圧縮機ロータ３８に結合された複数の回転ブレード３６を有する。多段圧縮機２２はまた、圧縮機段間で圧縮機ケーシング４０（カバー１４に結合されたベーン３４を除く）に結合された複数の固定ベーン３４を含む。同様に、多段タービン２６は、１〜２０個のタービン段を含むことができ、各タービン段は、環状配列でタービンロータ４４に結合された複数の回転ブレード４２を有する。多段タービン２６はまた、タービン段間でタービンケーシング４８（カバー１４に結合されたベーン４６を除く）に結合された複数の固定ベーン又はノズル４６を含む。多段圧縮機２２及び多段タービン２６の両方において、サービス組立体１２は、回転ブレード３６又は４２のあらゆる数の連続する段の間に配置することができる。

図示のように、各サービス組立体１２は、圧縮機２２内の回転ブレード３６及びタービン２６内の回転ブレード４２のような内部部品の検査及び保守整備のためのアクセスを可能にする。例えば、カバー１４及びポート１６は、ポート１６を通じてブレード先端を検査及び補修することができるように、隣接する回転ブレードと少なくとも部分的に重なり合うことができる。サービス組立体１２はまた、隣接する回転ブレード（例えば、３４又は４６）間にベーン（例えば、３４又は４６）を支持する。図示の実施形態では、ベーン３４及び４６は、接続システム５０を用いてそれぞれのカバー１４に結合される。以下で検討するように、接続システム５０は、回転軸線５８に対して軸方向５２、半径方向５４及び円周方向５６でそれぞれのカバー１４に対するベーン３４及び４６の移動を阻止するように構成される。しかしながら、接続システム５０の特定の実施形態は、ベーン３４及び４６により提供される流れ制御を調整するためベーン３４及び４６の回転移動６０を可能にする。サービス組立体１２は、圧縮機２２、タービン２６及び他の何れかのターボ機械に結合することができるが、以下の検討では、圧縮機２２の関連におけるサービス組立体１２の実施形態を提示している。

図３は、図２の線３−３で示される、タービンシステム１０の部分平面図であり、圧縮機２２のケーシング４０に沿ってアクセスポート１６を覆って配置された取り外し可能アクセスカバー１４を備えたサービス組立体１２の一実施形態を示す。カバー１４は、取付システム７０を用いてポート１６を覆ってケーシング４０に結合され、これによりポート１６を通じた検査及び保守整備のためカバー１４の取り外しが可能になる。図示のように、取付システム７０は、カバー１４を通ってポート１６に隣接するケーシング４０内に延在するファスナー７２（例えば、ネジ付きボルト）を含む。例えば、各ファスナー７２は、ネジ付きシャフト７３に結合されたツール係合可能ヘッド７１（例えば、六角ヘッド）を含むことができ、該ネジ付きシャフト７３は、ヘッド７１がカバー１４の外面７４をケーシング４０に向かって内向きに押し付けるまでカバー１４を通ってケーシング４０内に螺入する。結果として、カバー１４は、ファスナー７２のネジを緩め、ポート１６からカバー１４を引き出すことによって容易に取り外すことができる。カバー１４とベーン３４との間の接続システム５０はまた、ベーン３４を所定位置にロックするように構成されたロックシステム７６を含み、これによりカバー１４に対するベーン３４の軸方向、半径方向及び円周方向の移動を阻止する。例えば、図示のロックシステム７６は、カバー１４を通ってベーン３４の一部に延在するファスナー７８（例えば、ネジ付きボルト）を含む。以下で検討するように、ファスナー７８は、ベーン３４のレセプタクル内に延在して、カバー１４に対するベーン３４の位置をロックすることができる。この場合も同様に、ファスナー７８は、ネジ付きシャフト７９に結合されたツール係合可能ヘッド７７（例えば、六角ヘッド）を含むことができ、該ネジ付きシャフト７９は、カバー１４を通ってベーン３４内に螺入する。

図４は、図２の線４−４で囲まれた図２のタービンシステム１０の部分側断面図であり、アクセスポート１６を覆って配置された取り外し可能アクセスカバー１４と、ベーン３４と、取り外し可能アクセスカバー１４及びベーン３４間の接続システム５０とを備えたサービス組立体１２の一実施形態を示す。図示の実施形態では、カバー１４は、取付システム７０を介してポート１６を覆うケーシング４０に結合され、取付システム７０は、ファスナー７２、階段状取付接合部８０及びシールシステム８１を含む。階段状取付接合部８０は、カバー１４の多段構造部８２と、ポート１６の多段開口８３とを含む。図示のように、カバー１４の多段構造８２は、半径方向外側部分（例えば、上側フランジ部８４）と、半径方向内側部分（例えば、中間リップ部８５及びプラグ部８６）とを含む。例えば、上側フランジ部８４は、中間リップ部８５よりも幅広であり、中間リップ部８５は、プラグ部８６よりも幅広である。同様に、ポート１６の多段開口８３は、上側凹部８７、中間凹部８８及び貫通孔部８９を含む。例えば、上側凹部８７は、中間凹部８８よりも幅広であり、中間凹部８８は、貫通孔部８９よりも幅広である。従って、サービス組立体１２は、ポート１６におけるカバー１４の階段状取り付けを可能にする。例えば、上側フランジ部８４が上側凹部８７内にあり、中間リップ部８５は中間凹部８８内にあり、プラグ部８６は、貫通孔部８９内に延在する。

図示の実施形態では、取付システム７０は、階段状取付接合部８０に沿ってカバー１４をケーシング４０に固定するためのファスナー７２を含み、シールシステム８１は、階段状取り付け接合部８０に沿ってカバー１４をケーシング４０にシールするように構成されたシール９０（例えば、階段形シール）を含む。例えば、各ファスナー７２のネジ付きシャフト７３は、カバー１４の上側フランジ部８４を通って上側凹部８７のケーシング４０内に螺入する。ファスナー７２がケーシング４０内に螺入すると、ファスナー７２は、カバー１４をケーシング４０に押し付け、シール９０を階段状取付接合部８０に沿って圧縮する。例えば、シール９０は、中間リップ部８５と中間凹部８８との間及びプラグ部８６と孔部８９との間で圧縮することができる。特定の実施形態では、シール９０は、金属、布、プラスチック又はこれらの何らかの組み合わせで作ることができる。

図示のように、カバー１４（例えば、流体流れ面）及びポート１６の孔部８９は、回転ブレード３６（例えば、異なる圧縮機段）に隣接して実質的に重なり合い、これにより、回転ブレード３６のブレード先端３７の検査及び保守整備が可能になる。例えば、孔部８９は、隣接する回転ブレード３６のブレード先端３７の約１０〜１００％と重なり合うことができる。特定の実施形態では、孔部８９は、ブレード先端３７の一方又は両方の少なくとも約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０又は９０％と重なり合うことができる。以下で更に詳細に検討するように、ブレード先端３７との孔部８９のこの重なり合いにより、現場での保守整備作業が、タービンシステム１０（例えば、圧縮機２２）を分解することなくブレード先端３７の損傷（例えば、応力亀裂）を補修できるようになる。例えば、現場での保守整備作業は、ブレード先端３７に沿った損傷材料の除去と、損傷材料の除去後のブレード先端３７の融合又は曲線輪郭形成とを含むことができる。このようにして、タービンシステム１０を分解することなく回転ブレード３６の性能を改善することができ、これにより、回転ブレード３６の段を通過する流体流経路６４に沿った流体流６２を改善することができる。

ベーン３４はまた、回転ブレード３６の段間の流体流６２を改善する。図示の実施形態では、接続システム５０は、ベーン３４をカバー１４に結合し、ベーン３４の位置を固定する。例えば、ベーン３４は、流体流６２に対して固定角度を有することができ、接続システム５０は、タービンシステム１０の回転軸５８に対して軸方向５２、半径方向５４及び円周方向５６の移動を阻止することができる。特定の実施形態では、接続システム５０は、カバー１４に対するベーン３４の回転を可能にし、回転ブレード３６間の調整可能な流れ制御を可能にすることができる。図示の接続システム５０は、ロックシステム７６及びレールシステム９１を含み、該レールシステム９１は、レール溝９４と嵌合するレールトラック９２を含む。図示の実施形態では、レールトラック９２はベーン３４上に配置され、レール溝９４はカバー１４上に配置される。別の実施形態では、レールトラック９２がカバー１４上に配置されてもよく、レール溝９４はベーン３４上に配置することができる。図示のレールシステム９１は、カバー１４とベーン３４との間にフック式接合部９６（例えば、Ｔ字形接合部）を設けている。例えば、フック式接合部９６は、レールトラック９２のＴ字形断面９８と、レール溝９４のＴ字形断面１００とを含む。図示の構成において、レールシステム９１は円周方向５６に延在しており、フック式接合部９６が、カバー１４に対するベーン３４の移動を軸方向５２及び半径方向５４で阻止するようにする。別の構成において、レールシステム９１は軸方向５２に延在しており、フック式接合部９６が、カバー１４に対するベーン３４の移動を半径方向５４及び円周方向５６で阻止するようにする。

何れかの構成において、ロックシステム７６は、軸方向５２、半径方向５４、円周方向５６又はこれらの組み合わせでのベーン３４の移動を阻止するように構成される。上述のように、ロックシステム７６は、カバー１４に対してベーン３４の位置をロックするためにファスナー７８を含む。例えば、ファスナー７８のネジ付きシャフト７９は、カバー１４を通って螺入してレールシステム９１を貫通し、ベーン３４と接触する。図示のように、ファスナー７８は、ネジ付きシャフト７９に結合されたツール係合ヘッド７７を含み、該ネジ付きシャフト７９は、半径方向５４でカバー１４を通って外面７４からレール溝９４の内面１０２に、更に表面１０４からロック・レセプタクル１０６へのレールトラック９２内に螺入する。例えば、ロック・レセプタクル１０６は、円筒形レセプタクル（例えば、ネジ付きレセプタクル）とすることができ、該レセプタクルは、ネジ付きシャフト７９の先端部を受け入れて、軸方向５２、半径方向５４及び円周方向５６のベーン３４の移動を阻止することができる。

図５は、図４の線５−５で囲まれた図４のサービス組立体１２の部分側断面図であり、取り外し可能アクセスカバー１４とベーン３４との間の接続システム５０の一実施形態を示す。図示のように、ロックシステム７６は、カバー１４を通って部分的にレール溝９４内のレールトラック９２に半径方向５４に延在したファスナー７８を含む。ファスナー７８のネジ付きシャフト７９は、カバー１４を通ってネジ付き孔１０８と嵌合する。レールシステム９１に入ると、ネジ付きシャフト７９は、レール溝９４の内面１０２（例えば、カバー１４）と、レールトラック９２の面１０４（例えば、ベーン３４）との間のギャップ１１０にわたって半径方向５４に延在する。一実施形態では、レールトラック９２のロック・レセプタクル１０６は、非ネジ付き円筒形凹部とすることができ、ネジ付きシャフト７９の先端部が回転軸５８に向けて半径方向５４にレールトラック９２を押し付けるようにする（例えば、表面１０２及び１０４を互いから離れるよう押し付けてギャップ１１０を維持又は増大させる）。別の実施形態では、レールトラック９２のロック・レセプタクル１０６は、ネジ付き円筒形凹部とすることができ、ネジ付きシャフト７９の先端部が回転軸５８から離れて半径方向５４にレールトラック９２を引き寄せるようにする（例えば、表面１０２及び１０４を互いに向けて押し付けてギャップ１１０を減少させる）。何れの場合においても、ネジ付きシャフト７９とロック・レセプタクル１０６との間の係合は、軸方向５２、半径方向５４及び円周方向５６のベーン３４の移動を阻止する。

図６は、図２の線４−４で囲まれた図２のタービンシステム１０の部分側断面図であり、アクセスポート１６を覆って配置された取り外し可能アクセスカバー１４と、ベーン３４と、取り外し可能アクセスカバー１４及びベーン３４間の接続システム５０とを備えたサービス組立体１２の一実施形態を示す。図示の実施形態では、ロックシステム７６及びシールシステム８１は、図４及び５の実施形態とは異なる構成を有する。例えば、図６のロックシステム７６は、半径方向５４ではなく軸方向５２に向けられたファスナー７８を有する。詳細には、ファスナー７８は、軸方向５２にレール溝９４の側壁１１１を通ってレールトラック９２の側面１１２でロック・レセプタクル１０６内に螺入する。従って、ファスナー７８は、レール溝９４内で軸方向５２にレールトラック９２を押し付ける。図４及び５の実施形態と同様に、ファスナー７８とロック・レセプタクル１０６との間の係合は、軸方向５２、半径方向５４及び円周方向５６のベーン３４の移動を阻止する。

図６のシールシステム８１は、カバー１４とケーシング４０との間の接合部１１４に沿って向けられたシール９０を有する。例えば、シール９０は、図４及び５のシール９０の階段状構成１０９ではなく、どのような段部も無い湾曲又は矩形シールとすることができる。詳細には、シール９０は、カバー１４内の凹部１１３及びケーシング４０内の凹部１１５に延在する。図示のように、凹部１１３は、カバー１４の中間リップ部８５に沿って配置され、凹部１１５は、ポート１６の中間凹部８８に沿って配置される。しかしながら、シール９０の１以上は、カバー１４とケーシング４０との間の階段状取付接合部８０に沿って種々の位置に配置することができる。

図７は、図４の線７−７に沿ったサービス組立体１２の断面図であり、接続システム５０と、取り外し可能アクセスカバー１４のシールシステム８１の一実施形態を示す。上記で検討したように、接続システム５０は、レールシステム９１及びロックシステム７６を含むことができる。図示の実施形態では、接続システム５０は、レールシステム９１の軸線１１６に沿ってベーン３４をカバー１４と接続するように構成される。例えば、ベーン３４のレールトラック９２は、軸線１１６に沿って円周方向５６でカバー１４のレール溝９４内に滑動することができ、レールシステム９１は一般に、軸方向５２及び半径方向５４でカバー１４に対してベーン３４の移動を阻止する。図示のように、レールトラック９２は、レール溝９４の長さ１２０よりも短い長さ１１８を有する。他の実施形態では、レールトラック９２及びレール溝９４の長さ１１８及び１２０は、実質的に等しくすることができる。しかしながら、図示のように、異なる長さ１１８及び１２０によりレール溝９４内のレールトラック９２の位置の調整機能を可能にすることができ、その結果、カバー１４に対するベーン３４の位置の調整機能が可能になる。例えば、レールトラック９２は、軸線１１６に沿った異なる位置で複数のロック・レセプタクル１０６を含み、これによりファスナー７８がレールトラック９２を複数の異なる位置で固定することができる。図示のように、レールトラック９２は、軸線１１６に沿った異なる位置で３つのロック・レセプタクル１０６を含むが、あらゆる数（例えば、１〜１００又はそれ以上）のロック・レセプタクル１０６をレールトラック９２に沿って配置することができる。このようにして、ファスナー７８は、カバー１４に対してベーン３４の位置を変化させる複数の位置においてレールトラック９２をレール溝９４内にロックすることができる。

図７に示すように、シールシステム８１は、カバー１４とポート１６との間のカバー１４の対向する側部１２２に沿って円周方向５６で、すなわちレールシステム９１の軸線１１６に平行にシール９０を延ばすことができる。加えて、シールシステム８１は、カバー１４とポート１６との間のカバー１４の対向する側部１２４に沿って軸方向５２で、すなわちレールシステム９１の軸線１１６に垂直にシール９０を延ばすことができる。しかしながら、対向する側部１２４に沿って延在するシール９０は、レールシステム９１を超えて（すなわち、レール溝９４から離れてカバー１４の一部に沿って）位置付けることができる。例えば、シール９０は、中間リップ部８５と中間凹部８８との間及び／又は上側フランジ部８４と上側凹部８７との間で対向する側部１２４に沿って延在することができる。

図８は、図４の線７−７に沿ったサービス組立体１２の断面図であり、接続システム５０及び取り外し可能アクセスカバー１４のシールシステム８１の一実施形態を示す。図示の実施形態では、接続システム５０は、レールシステム９１を介して複数のベーン３４をカバー１４に取り付ける。詳細には、レールシステム９１は、カバー１４に沿ってベーン３４のペアを支持する。しかしながら、接続システム５０の他の実施形態は、レールシステム９１を介してカバー１４ごとにあらゆる数（例えば、１〜１０又はそれ以上）のベーン３４を支持することができる。各ベーン３４は、カバー１４内のレール溝９４に沿って配置されたレールトラック９２を含む。例えば、図示のレールトラック９２は各々、レール溝９４の長さ１２０のほぼ半分の長さ１１８を有する。各レールトラック９２は、ロックシステム７６を介してレール溝９４に結合される。例えば、図示のロックシステム７６は、それぞれのレールトラック９２のロック・レセプタクル１０６内に配置されたファスナー７８を介してレール溝９４内に各レールトラック９２を固定する。図７の実施形態と同様に、シールシステム８１は、カバー１４の対向する側部１２２及び対向する側部１２４に沿ってシール９０を延在する。

図９は、図４の線９−９に沿ったサービス組立体１２の断面図であり、接続システム５０及び取り外し可能アクセスカバー１４のシールシステム８１の一実施形態を示す。図示のように、シールシステム８１は、カバー１４とポート１６との間でカバー１４の周りに完全に延在するシール９０を含む。例えば、図示のシール９０は、カバー１４の矩形部とポート１６の矩形部との間に配置された矩形形状（図４に示す階段状構成を備える）を有する。従って、シール９０は、カバー１４を完全にシールし、ケーシング４０内からのあらゆる漏洩を遮断することができる。

図１０は、図４の線１０−１０で囲まれたサービス組立体１２の部分側断面図であり、取り外し可能アクセスカバー１４によって覆われたアクセスポート１６に隣接するブレード先端部１６１に沿って損傷部１６０（例えば、応力亀裂）を有する回転ブレード３６を示している。図示のように、カバー１４及びアクセスポート１６は、重なり距離１６２及び１６４で示すように、軸方向５２でブレード３６（例えば、ブレード先端部１６１）と実質的に重なり合う。重なり距離１６２は、ブレード先端部１６１に沿って軸方向５２に延在するカバー１４の流体流れ面１６６の一部を占め、重なり距離１６４は、ブレード先端部１６１に沿って軸方向５２に延在するポート１６の一部を占める。特定の実施形態では、重なり距離１６２及び／又は１６４は、ブレード幅１６８の約１０〜１００％とすることができる。例えば、重なり距離１６２及び／又は１６４は、ブレード幅１６８の約１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０又は９０％よりも大きいとすることができる。更に、上記で検討したように、サービス組立体１２（例えば、カバー１４及びポート１６）は、回転ブレード３６の２つの段のような、回転ブレード３６の複数の段にアクセスできるようにすることができる。結果として、回転ブレード３６、特にブレード先端部１６１に沿った損傷部１６０は、カバー１４及びベーン３４を取り外したときに見ることができ、アクセスすることができる。例えば、上記で検討したように、カバー１４及びベーン３４は、取付システム７０（例えば、ファスナー７２）を取り外した後、矢印１７０で示すように半径方向５４でポート１６から取り出すことができる。

図１１は、図４の線１０−１０で囲まれたサービス組立体１２の部分側断面図であり、取り外し可能アクセスカバー１４及びベーン３４をアクセスポート１６から取り外した後、損傷部１６０からの補修部１８０（例えば、除去）を有する回転ブレード３６を示している。図示のように、カバー１４及びベーン３４を除去することにより、ポート１６を通じて回転ブレード３６及び詳細にはブレード先端部１６１の実質的に遮られていない視界が提供される。ポート１６を用いると、サービス技術員は、回転ブレード３６を視認し、図１０に示すようなブレード先端部１６１に沿った損傷部１６０のような何らかの損傷を識別し、次いで、図１１に示すように損傷部を補修することができる。図示のように、元の損傷部１６０は破線で示し、補修部１８０は実線で示している。特定の実施形態では、サービス技術員は、融合又は曲線輪郭形成手順を実施し、図示の補修部１８０が、回転ブレード３６の応力を低減し性能を向上させるように構成された融合又は曲線輪郭形成された表面１８２を有するようにすることができる。回転ブレード３６の検査及び補修後、サービス技術員は、ロータを円周方向５６に回転させて、後続の回転ブレード３６に進み、回転ブレード３６を検査及び補修（必要な場合）し、次いで、特定の段において全ての回転ブレードの検査及び補修（必要な場合）が終了するまで、引き続き回転ブレード３６を通過することができる。このようにして、回転ブレード３６は、タービンシステム１０を実質的に分解することなく、例えば、圧縮機２２又はタービン２４のケーシングを取り外すことなく、検査及び補修して性能を向上させることができる。

図１２は、図２の線４−４で囲まれた図２のタービンシステム１０の部分側断面図であり、アクセスポート１６にわたって配置される取り外し可能アクセスカバー１４と、回転ブレード３６の段間に配置されるベーン３４と、取り外し可能アクセスカバー１４に対してベーン３４の回転を可能にする接続システム５０とを備えたサービス組立体１２の一実施形態を示す。図示の実施形態では、接続システム５０は、ベーン３４とカバー１４との間の回転接続システム２００を含む。例えば、回転接続システム２００は、回転支持レセプタクル又はボア２０４内に配置された回転シャフト２０２を含み、該回転シャフト２０２がボア２０４内で回転できるようにする。接続システム２００はまた、回転シャフト２０２とボア２０４間に環状ブッシュ、シール及び／又は軸受２０６を含むことができる。例えば、ブッシュ２０６は、回転中の摩擦を低減すると共に、シャフト２０２とボア２０４との間のシールを維持するように構成することができる。図示のように、回転シャフト２０２は、ベーン３４を支持し、これにより対向する回転矢印２０８及び２１０により示されるように、回転方向６０でベーン３４の回転調整を可能にする。このようにして、サービス組立体１２は、保守整備のためにポート１６からカバー１４及びベーン３４の取り外しを可能にすると同時に、タービンシステム１０の性能を向上させるためベーン３４の回転調整を可能にする。

図１３は、図４の線１０−１０で囲まれたサービス組立体１２の部分断面図であり、取り外し可能アクセスカバー１４とアクセスポート１６との間のシールシステム８１の一実施形態を示す。図示のシールシステム８１は、図６の実施形態と同様であり、図４及び１２の実施形態を含む、上述の実施形態の何れかにおいて用いることができる。図示のように、シールシステム８１は、カバー１４とケーシング４０との間の接合部１１４に沿って向けられたシール９０を含む。例えば、図示のシール８０は、カバー１４内の凹部１１３と、ケーシング４０内の凹部１１５とに延在することができる。図示のように、凹部１１３は、カバー１４の中間リップ部８５に沿って配置され、凹部１１５は、ポート１６の中間凹部８８に沿って配置される。しかしながら、シール９０の１以上は、カバー１４とケーシング４０との間の階段状取付接合部８０に沿った種々の位置に配置することができる。このようにして、シールシステム８１は、ケーシング４０内からのアクセスポート１６を通じたあらゆる漏洩を阻止するように構成される。

本発明の技術的効果は、ターボ機械を実質的に分解することなく、例えば、ケーシングを取り外すことなく回転ブレードの検査及び補修を可能にするターボ機械サービス組立体を含む。例えば、サービス組立体は、回転ブレードの１以上の段のブレード先端と実質的に重なり合うアクセスポート内に配置されたカバーを含むことができる。カバーを取り外すと、アクセスポートは、回転ブレードの大部分（例えば、各ブレード先端の５０％よりも多い）の遮られていない視野を提供する。ブレード先端の遮られない視野によりブレード先端の検査が簡素化され、ブレード先端の損傷区域を除去する補修作業が可能になる。結果として、サービス技術員が、回転ブレードの検査及び補修をより迅速におこなうことができ、これによりターボ機械の運転性能を向上させ、より大きな損傷の可能性を低減することができる。

本明細書では、本発明を最良の形態を含めて開示するとともに、装置又はシステムの製造・使用及び方法の実施を始め、本発明を当業者が実施できるようにするため、例を用いて説明してきた。本発明の特許性を有する範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者に自明な他の例も包含する。かかる他の例は、特許請求の範囲の文言上の差のない構成要素を有しているか、或いは特許請求の範囲の文言と実質的な差のない均等な構成要素を有していれば、特許請求の範囲に記載された技術的範囲に属する。

１０タービンシステム
１２サービス組立体
１４取り外し可能アクセスカバー
１６アクセスポート
１８ガスタービンエンジン
１９空気
２０負荷
２１吸気口
２２圧縮機
２３加圧空気
２４燃焼器
２５燃料
２６タービン
２７燃料／空気混合気
２８燃料ノズル
２９高温燃焼ガス
３０シャフト
３２排気セクション
３４ベーン
３６回転ブレード
３７ブレード先端
３８圧縮機ロータ
４０圧縮機ケーシング
４２回転ブレード
４４タービンモータ
４６タービンロータ
４８タービンケーシング
５０接続システム
５２軸方向
５４半径方向
５６円周方向
５８回転軸線
６０回転移動
６２流体流
６４流体流路
７０取付システム
７１ツール係合可能ヘッド
７２ファスナー
７３ネジ付きシャフト
７４外面
７６ロックシステム
７７ツール係合可能ヘッド
７８ファスナー（ネジ付きボルト）
７９ネジ付きシャフト
８０階段状取付接合部
８１シールシステム
８２多段構造体
８３多段開口
８４上側フランジ部
８５中間リップ部
８６プラグ部
８７上側凹部
８８中間凹部
８９貫通孔部
９０シール
９１レールシステム
９２レールトラック
９４レール溝
９６フック式接合部
９８Ｔ字形断面
１００Ｔ字形断面
１０２内面
１０４表面
１０６ロックレセプタクル
１０８ネジ付き孔
１０９階段状構成
１１０ギャップ
１１１側壁
１１２側面
１１３カバーの凹部
１１４接合部（カバー１４とケーシング４０との間）
１１５ケーシングの凹部
１１６レールシステムの軸線
１１８レールトラック長
１２０レール溝長
１２２カバーの対向する側部
１２４カバーの対向する側部
１６０ブレード損傷部
１６１ブレード先端部
１６２重なり距離
１６４重なり距離
１６６流体流れ面
１６８ブレード幅
１７０半径方向矢印
１８０補修部
１８２曲線輪郭形成面
２００回転接続システム
２０２回転シャフト
２０４回転支持レセプタクル又はボア
２０６環状ブッシュ、シール、軸受
２０８回転矢印
２１０回転矢印

Claims

ターボ機械サービス組立体（１２）を備えたシステム（１０）であって、該サービス組立体（１２）が、
ターボ機械（２２、２５）の一部（１６）と結合するように構成されたカバー（１４）と、
前記ターボ機械（２２、２５）における流体流経路（６４）に沿って流体流（６２）を案内するように構成されたベーン（３４）と、
前記ベーン（３４）を前記カバー（１４）と接続する接続システム（５０）と
を備えており、前記接続システム（５０）が、ターボ機械（２２、２５）の回転軸（５８）に対して軸方向（５２）、半径方向（５４）及び円周方向（５６）で前記カバーに対する前記ベーン（３４）の移動を阻止する、システム（１０）。
前記接続システム（５０）が、レールシステム（９１）及びロックシステム（７６）を含み、前記ベーン（３４）が、前記レールシステム（９１）の軸線（１１６）に沿って前記カバー（１４）と接続され、前記ロックシステム（７６）が前記レールシステム（９１）の軸線（１１６）に沿った前記ベーンの移動を阻止する、請求項１記載のシステム（１０）。
前記レールシステム（９１）の軸線（１１６）が、前記円周方向（５６）に向けられている、請求項２記載のシステム（１０）。
前記レールシステム（９１）が、レール溝（９４）と嵌合するレールトラック（９２）を含み、前記レールトラック（９２）が前記ベーン（３４）上に配置され、前記レール溝（９４）が前記カバー（１４）上に配置される、請求項２記載のシステム（１０）。
前記レールトラック（９２）がＴ字形レールトラック（９８）を含み、前記レール溝（９４）がＴ字形レール溝（１００）を含む、請求項４記載のシステム（１０）。
前記ロックシステム（７６）が、半径方向（５４）で前記レールシステム（９１）に交差するファスナー（７８）を含む、請求項２記載のシステム（１０）。
前記ファスナー（７８）が、外面（７４）から内面（１０２）まで前記カバー（１４）を通って延在するネジ付きファスナーを含み、前記レールシステム（９１）が、前記内面（１０２）に沿って配置される、請求項６記載のシステム（１０）。
前記接続システム（５０）が回転システム（２００）を含み、前記ベーン（３４）が、該回転システム（２００）を介して前記カバー（１４）に対して回転する、請求項１記載のシステム（１０）。
前記回転システム（２００）が、前記カバー（１４）を通って延在する回転シャフト（２０２）を含み、前記ベーン（３４）が前記回転シャフト（２０２）に結合される、請求項８記載のシステム（１０）。
前記ターボ機械サービス組立体（１２）が、前記ターボ機械（２２、２６）のポート（１６）と前記カバー（１４）をシールするように構成されたシールシステム（８１）を含む、請求項１記載のシステム（１０）。
前記カバー（１４）が、半径方向外側部分（８４）及び半径方向内側部分（８５）を含み、前記半径方向外側部分（８４）が、前記ポート（１６）に前記カバー（１４）を結合するように構成された取付システム（７０）を支持し、前記半径方向内側部分（８５）が、前記流体流経路（６４）に面するように構成された流体流れ面（１６６）を含み、前記流体流れ面（１６６）が、前記ターボ機械（２２、２６）において少なくとも１つの回転ブレード（３６）と重なり合うように構成される、請求項１記載のシステム（１０）。
前記流体流れ面（１６６）が、前記ベーン（３４）の上流側の第１の回転ブレード（３６）及び前記ベーン（３４）の下流側の第２の回転ブレード（３６）に重なり合うように構成されている、請求項１１記載のシステム（１０）。
ターボ機械（２２、２６）を備える、請求項１記載のシステム（１０）。
前記ターボ機械（２２、２６）が、ターボ機械サービス組立体（１２）を有する圧縮機（２２）を含む、請求項１３記載のシステム（１０）。