JP2013209896A

JP2013209896A - 静翼セグメント、及びこれを備えている軸流流体機械

Info

Publication number: JP2013209896A
Application number: JP2012079253A
Authority: JP
Inventors: Kunihiko Waki; 邦彦脇; Kenichi Arase; 謙一荒瀬
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2013-10-10
Anticipated expiration: 2032-03-30
Also published as: KR20140129257A; US20130259673A1; US9523286B2; KR101671603B1; DE112013001838B8; WO2013146590A1; CN104145119B; JP6012222B2; DE112013001838T5; CN104145119A; DE112013001838B4

Abstract

【課題】静翼セグメントを構成する複数の静翼相互間のガタを小さくしつつ、静翼の変形や割れを抑える。
【解決手段】静翼セグメント１１は、周方向Ｄｃに延びて複数の静翼２０を連結する連結バンド５０と、連結バンド５０に対して、複数の静翼２０のうちで周方向Ｄｃの両端に位置する端静翼２０ａ，２０ｂを位置決めするための位置決め具６１，６２と、を備えている。複数の静翼２０の外側シュラウド３２には、径方向外側から径方向内側に向かって凹み且つ周方向に延びて、連結バンド５０が入り込むバンド溝３１が形成されている。２つの位置決め具６１，６２は、いずれも、連結バンド５０の位置決め具孔５１，５２に挿通されて、各端静翼２０ａ，２０ｂの穴３１ｈ，３１ｈに挿入されている。２つの位置決め具６１，６２のうち、一方の位置決め具６２は偏芯ピンである。
【選択図】図７

Description

本発明は、静翼環の一部を成す静翼セグメント、及びこれを備えている軸流流体機械に関する。

ガスタービンは、外気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機と、燃料を圧縮空気に混合して燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、燃焼ガスにより駆動するタービンと、を備えている。

圧縮機及びロータは、いずれも軸流流体機械で、回転軸線を中心として回転するロータと、このロータを覆うケーシングとを備えている。ロータは、回転軸線と平行な軸方向に延びるロータ本体と、このロータ本体の外周に固定され軸方向に並んでいる複数の動翼段と、を有している。ケーシングの内周側には、各動翼段の上流側の位置に静翼段が固定されている。１つの静翼段は、複数の静翼が周方向に並んで相互に連結された静翼環を形成している。この静翼環は、組立の都合上、周方向に分割されている。この周方向に分割された各部分が一般的に静翼セグメントと呼ばれている。この静翼セグメントは、複数の静翼が周方向に連結されて構成されている。

例えば、以下の特許文献１に記載の静翼セグメントは、複数の静翼と、複数の静翼相互を連結するための結合部材と、を有している。複数の静翼の外側シュラウドには、径方向外側から径方向内側に向かって凹み周方向に延びる溝が形成されている。結合部材は、各静翼の溝に入れられ、各静翼と溶接されている。

特開２００９−９７３７０号公報

上記特許文献１に記載の静翼セグメントでは、複数の静翼がそれぞれ結合部材に溶接されているため、複数の静翼相互間でのガタが極めて少ないものの、静翼に溶接熱が加えられるため、熱応力による静翼の変形や溶接部の割れが生じるおそれがある、という問題点がある。さらに、上記特許文献１に記載の静翼セグメントでは、結合部材に複数の静翼をそれぞれ溶接する必要があるため、静翼セグメントの組立工数がかさむ、という問題点もある。

そこで、本発明は、上記問題点に着目し、複数の静翼相互間のガタを小さくしつつ、静翼の変形や割れを抑え、且つ組立工数を少なくすることができる静翼セグメント、及びこれを備えている軸流流体機械を提供することを目的とする。

上記問題点を解決するための発明に係る静翼セグメントは、
静翼環の一部を成し、複数の静翼が周方向に連結されている静翼セグメントにおいて、前記周方向に延びて複数の静翼を連結する外側連結部材と、前記外側連結部材に対して、複数の静翼のうちで前記周方向の両端に位置する端静翼を位置決めするための位置決め具と、複数の前記静翼のうちの少なくとも一の静翼に対して、前記外側連結部材を前記静翼環の径方向外側へ相対移動不能に拘束する径方向拘束部と、を備え、複数の前記静翼は、いずれも、前記径方向に延びる静翼本体と、該静翼本体の径方向外側に設けられている外側シュラウドと、を有し、前記外側シュラウドには、径方向外側から径方向内側に向かって凹み且つ前記周方向に延び、複数の前記静翼が前記周方向に並んでいる状態で互いに連なって、前記外側連結部材が入り込む溝が形成され、前記外側連結部材中であって、２つの前記端静翼の前記溝に入り込む部分には、それぞれ、前記径方向に貫通し前記位置決め具が挿通される孔が形成され、２つの前記端静翼の前記溝の底には径方向内側に向かって凹み、前記外側連結部材の前記孔に挿通された前記位置決め具が挿入される穴が形成され、２つの前記端静翼を位置決めする前記位置決め具のうち、少なくとも一方の該位置決め具は、第一円柱部と、該第一円柱部の中心軸線に対して偏芯している第二円柱部と、を有する偏芯位置決め具であることを特徴とする。

当該静翼セグメントでは、外側連結部材により、複数の静翼を径方向外側へ相対移動不能に拘束することができる。また、当該静翼セグメントでは、２つの位置決め具により、複数の静翼の外側シュラウドが周方向で密着した状態で、外側連結部材に対する複数の外側シュラウドの周方向の位置を拘束することができる。従って、当該静翼セグメントでは、複数の静翼相互間のガタを極めて小さくすることができる。

さらに、当該静翼セグメントでは、複数の静翼それぞれに溶接を施す必要がないため、溶接に起因する静翼の変形や割れを無くすことができると共に、組立工数を削減することができる。

ここで、前記静翼セグメントにおいて、２つの前記端静翼の前記穴のうち、少なくとも一方の該穴の内径は、前記偏芯位置決め具の前記第一円柱部の外径に対応し、該第一円柱部が挿入可能な内径であり、前記外側連結部材の２つの前記孔のうち、少なくとも一方の該孔の内径は、前記偏芯位置決め具の前記第二円柱部の外径に対応し、該第二円柱部が挿通可能な内径であってもよい。

また、前記静翼セグメントにおいて、２つの前記端静翼には、それぞれ、前記径方向拘束部として、前記溝内に入り込んだ前記外側連結部材の径方向外側面に対向する鍔部が形成されていてもよい。

当該静翼セグメントでは、複数の外側シュラウドに対して、外側連結部材を径方向外側に相対移動不能に支持する箇所が、外側連結部材の周方向の両端部の２箇所になるため、外側連結部材を安定支持することができる。

また、前記静翼セグメントにおいて、２つの前記位置決め具と前記外側連結部材とは溶接されていてもよい。

外側連結部材からの２つの位置決め具の抜けを防ぐ方法としては、各種方法が考えられるが、位置決め具を外側連結部材に溶接することで、部品点数を増加さることなく、位置決め具抜けを防ぐことができる。しかも、この溶接は、静翼に対する溶接処理ではないため、静翼に対する溶接熱の悪影響を回避することができる。

また、前記静翼セグメントにおいて、複数の前記静翼は、いずれも、前記静翼本体の径方向内側に設けられている内側シュラウドを有し、複数の前記静翼の前記内側シュラウドがそれぞれ係合して、各内側シュラウドを前記径方向へ相対移動不能に拘束する内側連結部材を備えていてもよい。

また、上記問題点を解決するための発明に係る軸流流体機械は、
複数の前記静翼セグメントで構成された静翼環を備えていることを特徴とする。

本発明では、複数の静翼相互間のガタを小さくしつつ、静翼の変形や割れを抑え、且つ組立工数を少なくすることができる。

本発明に係る一実施形態におけるガスタービンの要部切欠側面図である。本発明に係る一実施形態における静翼段（静翼環）の正面図である。本発明に係る一実施形態における静翼セグメントの斜視図である。図３におけるIＶ矢視図である。図３におけるＶ−Ｖ線断面図である。図３におけるＶI−ＶI線断面図である。本発明に係る一実施形態における静翼セグメントの展開斜視図である。本発明に係る一実施形態における位置決め具の効果を説明するための説明図であり、同図（ａ）は位置決め具の操作前の状態を示し、同図（ｂ）は位置決め具の操作後の状態を示す。

以下、本発明に係る軸流流体機械の一実施形態について、図１〜図８を参照して詳細に説明する。

ガスタービンは、図１に示すように、外気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機１と、燃料供給源からの燃料を圧縮空気に混合して燃焼させて燃焼ガスを生成する複数の燃焼器６と、燃焼ガスにより駆動するタービン７と、を備えている。

圧縮機１及びタービン７は、いずれも軸流流体機械で、回転軸線Ａｒを中心として回転するロータ２，８と、このロータ２，８を覆うケーシング５，９とを有している。圧縮機ロータ２及びタービンロータ８は、同一の回転軸線Ａｒを中心として回転するもので、相互に連結されている。複数の燃焼器６は、回転軸線Ａｒを中心として、周方向Ｄｃに互いに等間隔でタービンケーシング９に固定されている。なお、以下では、回転軸線Ａｒが延びている方向を軸方向Ｄａとし、回転軸線Ａｒに対する径方向を単に径方向Ｄｒという。また、軸方向Ｄａであって、タービン７を基準にして圧縮機１側を上流側、圧縮機１を基準にしてタービン７側を下流側という。

圧縮機ロータ２は、軸方向Ｄａに延びているロータ本体３と、このロータ本体３の外周に固定され軸方向Ｄａに並んでいる複数の動翼段４と、を有している。圧縮機ケーシング５の内周側には、各動翼段４の上流側の位置に静翼段１０が固定されている。

１つの静翼段１０は、図２に示すように、複数の静翼２０が環状に並んで相互に連結された静翼環として形成されている。この静翼環は、組立の都合上、周方向に分割されている。この周方向に分割された各部分が静翼セグメント１１を構成する。この静翼セグメント１１は、静翼環を構成する複数の静翼２０のうちの一部の複数の静翼２０が周方向Ｄｃに並んで相互に連結されたものである。

静翼セグメント１１は、図３に示すように、周方向Ｄｃに並んでいる複数の静翼２０と、複数の静翼２０の径方向内側の部分が装着される連結ホルダ（内側連結部材）４０と、複数の静翼２０の径方向外側の部分相互を周方向Ｄｃに連結する連結バンド（外側連結部材）５０と、を有している。

静翼２０は、図５及び図６に示すように、径方向Ｄｒに延びる静翼本体２１と、静翼本体２１の径方向内側に設けられている内側シュラウド２２と、静翼本体２１の径方向外側に設けられている外側シュラウド３２と、を有している。

内側シュラウド２２は、静翼本体２１の径方向内側に設けられ、周方向Ｄｃの広がっている板状のシュラウド本体２３と、シュラウド本体２３の上流側部分から径方向内側に延びる上流側脚部２４と、この上流側脚部２４の径方向内側端から上流側に延びる上流側リップ部２５と、シュラウド本体２３の下流側部分から径方向内側に延びる下流側脚部２６と、この下流側脚部２６の径方向内側端から下流側に延びる下流側リップ部２７と、を有している。シュラウド本体２３と上流側リップ部２５との間は、下流側に凹む上流側係合溝２８を形成している。また、シュラウド本体２３と下流側リップ部２７との間は、上流側に凹む下流側係合溝２９を形成している。これら係合溝２８，２９の溝底部は、いずれも、脚部２４，２６により形成されている。

外側シュラウド３２は、静翼本体２１の径方向外側に設けられ、周方向Ｄｃに広がっている板状のシュラウド本体３３と、シュラウド本体３３の上流側部分から径方向外側に延びる上流側脚部３４と、この上流側脚部３４の径方向外側端から上流側に延びる上流側リップ部３５と、シュラウド本体３３の下流側部分から径方向外側に延びる下流側脚部３６と、この下流側脚部３６の径方向外側端から下流側に延びる下流側リップ部３７と、を有している。上流側脚部３４と下流側脚部３６との間は、径方向外側から径方向内側に凹み周方向Ｄｃに延びるバンド溝３１を形成している。このバンド溝３１の溝底部は、シュラウド本体３３により形成されている。このバンド溝３１には、連結バンド５０の周方向Ｄｃの一部が入り込む。

静翼セグメント１１を構成する複数の静翼２０のうち、周方向Ｄｃの両端に位置する端静翼２０ａ，２０ｂの外側シュラウド３２ａは、図５に示すように、さらに、上流側脚部３４の径方向外側端から下流側に延びる上流側フランジ部（鍔部、径方向拘束部）３８と、下流側脚部３６の径方向外側端から上流側に延びる下流側フランジ部（鍔部、径方向拘束部）３９と、を有している。上流側フランジ部３８及び下流側フランジ部３９は、いずれも、バンド溝３１内に入り込んだ連結バンド５０の径方向外側面と対向し、端静翼２０ａ，２０ｂに対してバンド溝３１内に入り込んだ連結バンド５０を径方向外側へ相対移動不能に拘束する役目を担っている。

また、端静翼２０ａ，２０ｂの外側シュラウド３２ａにおけるバンド溝３１には、径方向外側から径方向内側に凹む円柱状の穴３１ｈが形成されている。なお、本実施形態において、端静翼２０ａ，２０ｂを除く他の静翼２０ｃには、図６に示すように、端静翼２０ａ，２０ｂにおける上流側フランジ部３８、下流側フランジ部３９、及び穴３１ｈは形成されていない。

連結ホルダ４０は、周方向Ｄｃに延びるシール保持部４３と、シール保持部４３の上流側縁に沿って形成され径方向外側に延びる上流側脚部４４と、上流側脚部４４の径方向外側端から下流側に延びて内側シュラウド２２の上流側係合溝２８に入り込む上流側フランジ部４５と、シール保持部４３の下流側縁に沿って形成され径方向外側に延びる下流側脚部４６と、下流側脚部４６の径方向外側端から上流側に延びて内側シュラウド２２の下流側係合溝２９に入り込む下流側フランジ部４７と、を有している。シール保持部４３の径方向内側には、圧縮機ロータ２のロータ本体３（図１）との間をシールするシール装置４８が設けられている。上流側脚部４４と下流側脚部４６との間は、径方向内側に凹み、周方向Ｄｃに延びるシュラウド収納溝４１を形成している。このシュラウド収納溝４１の溝底部は、シール保持部４３により形成されている。このシュラウド収納溝４１には、静翼セグメント１１を構成する複数の静翼２０が周方向Ｄｃに並んでいる状態で、各静翼２０の内側シュラウド２２の上流側脚部２４、上流側リップ部２５、下流側脚部２６、及び下流側リップ部２７が入り込む。

周方向Ｄｃに延びる連結バンド５０は、図７に示すように、外側シュラウド３２のバンド溝３１に入り込めるよう、その軸方向Ｄａの幅がバンド溝３１の軸方向Ｄａの幅に対応している。また、この連結バンド５０の周方向Ｄｃの長さは、静翼セグメント１１を構成する複数の静翼２０が周方向Ｄｃに並んでいる状態で、各静翼２０の内側シュラウド２２のバンド溝３１における周方向Ｄｃの合計長さに対応している。なお、図７では、静翼セグメント１１を構成する複数の静翼２０の形状を理解し易く図示するために、周方向Ｄｃを直線の矢印で示す方向で描いている。

この連結バンド５０には、径方向Ｄｒに貫通した円柱状の第一孔５１及び第二孔５２が形成されている。各孔５１，５２の周方向Ｄｃ及び軸方向Ｄａの位置は、静翼セグメント１１を構成する複数の静翼２０が周方向Ｄｃに並び、連結バンド５０が各静翼２０のバンド溝３１に入り込んでいる状態で、この連結バンド５０中で、各端静翼２０ａ，２０ｂの穴３１ｈ，３１ｈに対応する位置である。

本実施形態の静翼セグメント１１は、さらに、図７に示すように、連結バンド５０の第一孔５１に挿通され、且つ一方の端静翼２０ａの穴３１ｈに挿入される第一位置決め具６１と、連結バンド５０の第二孔５２に挿通され、且つ他方の端静翼２０ｂの穴３１ｈに挿入される第二位置決め具６２と、を有している。第一位置決め具６１は、図８に示すように、通常の円柱状のピンである。一方、第二位置決め具６２は、偏芯ピンで、第一中心軸線Ｃ１を中心として円柱状の第一円柱部６３と、第一円柱部６３の端部に設けられ、第一中心軸線Ｃ１に対して間隔をあけて平行な第二中心軸線Ｃ２を中心として円柱状の第二円柱部６４と、を有している。第二位置決め具６２の第一円柱部６３は、端静翼２０ｂの穴３１ｈに挿入される部分であり、第二位置決め具６２の第二円柱部６４は、連結バンド５０の第二孔５２に挿通される部分である。

第二位置決め具６２における第二円柱部６４の端部であって第一円柱部６３と反対側の端部には、この第二位置決め具６２を第二中心軸線Ｃ２回りに回転させる工具が係合する工具係合部６５が形成されている。この工具係合部６５は、例えば、六角レンチが入り込む六角柱状の工具穴であってもよいし、六角ソケットが装着可能な六角柱状のボルト頭であってもよい。

２つの端静翼２０ａ，２０ｂの穴３１ｈ，３１ｈのうち、一方の端静翼２０ａの穴３１ｈの内径Ｄは、第一位置決め具６１の外径ｄに対応し、第一位置決め具６１が実質的にガタ無く入り込める内径である。また、他方の端静翼２０ｂの穴３１ｈの内径Ｄ１は、第二位置決め具６２の第一円柱部６３の外径ｄ１に対応し、この第一円柱部６３が実質的にガタ無く入り込める内径である。なお、本実施形態では、円柱状の第一位置決め具６１の外径ｄと第二位置決め具６２の第一円柱部６３の外径ｄ１とは等しい。このため、一方の穴３１ｈの内径Ｄと他方の穴３１ｈの内径Ｄ１とは等しい。したがって、本実施形態では、２つの端静翼２０ａ，２０ｂは、同一形状である。

連結バンド５０の第一孔５１の内径Ｄは、第一位置決め具６１の外径ｄに対応し、第一位置決め具６１が実質的にガタ無く挿通できる内径であって、一方の端静翼２０ａの穴３１ｈの内径Ｄと同じである。すなわち、本実施形態では、２つの端静翼２０ａ，２０ｂの各穴３１ｈ，３１ｈの内径Ｄ，Ｄ１と連結バンド５０の第一孔５１の内径Ｄは、同一である。

また、連結バンド５０の第二孔５２の内径Ｄ２は、第二位置決め具６２の第二円柱部６４の外径ｄ２に対応し、この第二円柱部６４が実質的にガタ無く挿通できる内径である。ところで、第二位置決め具６２の第二円柱部６４は、その第二中心軸線Ｃ２が第一円柱部６３の第一中心軸線Ｃ１に対して偏芯していれば、基本的にその外径を問題にしない。但し、本実施形態では、第二円柱部６４の外径ｄ２は第一円柱部６３の外径ｄ１よりも大きい。このため、本実施形態における連結バンド５０の第二孔５２の内径Ｄ２は、２つの端静翼２０ａ，２０ｂの各穴３１ｈ，３１ｈの内径Ｄ，Ｄ１及び連結バンド５０の第一孔５１の内径Ｄよりも大きい。

次に、以上で説明した静翼セグメント１１の製造手順について説明する。

まず、図７に示すように、以上で説明した複数の静翼２０、連結ホルダ４０、連結バンド５０、第一位置決め具６１及び第二位置決め具６２を準備する。

次に、複数の静翼２０の内側シュラウド２２を連結ホルダ４０に装着する。この際、まず、２つの端静翼２０ａ，２０ｂのうち、一方の端静翼２０ａの内側シュラウド２２を連結ホルダ４０に装着し、次に、この端静翼２０ａに周方向Ｄｃで隣接する他の静翼２０ｃの内側シュラウド２２を連結ホルダ４０に装着する。その後、順次、周方向Ｄｃで隣接する他の静翼２０の内側シュラウド２２を連結ホルダ４０に装着する。

静翼２０の内側シュラウド２２を連結ホルダ４０に装着する際には、連結ホルダ４０に対して内側シュラウド２２を周方向Ｄｃに相対移動させて、連結ホルダ４０のシュラウド収納溝４１内に内側シュラウド２２の上流側脚部２４、上流側リップ部２５、下流側脚部２６、及び下流側リップ部２７を入れる。図５及び図６に示すように、連結ホルダ４０のシュラウド収納溝４１内に内側シュラウド２２の上流側脚部２４、上流側リップ部２５、下流側脚部２６、及び下流側リップ部２７が入ると、内側シュラウド２２の上流側係合溝２８に連結ホルダ４０の上流側フランジ部４５が入り込み、内側シュラウド２２の下流側係合溝２９に連結ホルダ４０の下流側フランジ部４７が入り込む。

この結果、内側シュラウド２２のシュラウド本体２３における径方向内側の面が連結ホルダ４０の上流側フランジ部４５及び下流側フランジ部４７における径方向外側の面と対向する。また、内側シュラウド２２の上流側リップ部２５における径方向外側の面が連結ホルダ４０の上流側フランジ部４５における径方向内側の面と対向し、内側シュラウド２２の下流側リップ部２７における径方向外側の面が連結ホルダ４０の下流側フランジ部４７における径方向内側の面と対向する。このため、内側シュラウド２２は、連結ホルダ４０に対して径方向Ｄｒに相対移動不能になる。また、内側シュラウド２２の上流側係合溝２８における溝底面が連結ホルダ４０の上流側フランジ部４５における下流側端面と対向し、内側シュラウド２２の下流側係合溝２９における溝底面が連結ホルダ４０の下流側フランジ部４７における上流側端面と対向する。このため、内側シュラウド２２は、連結ホルダ４０に対して軸方向Ｄａに相対移動不能になる。

すなわち、静翼２０の内側シュラウド２２が連結ホルダ４０に装着されると、この静翼２０は、連結ホルダ４０に対して径方向Ｄｒ及び軸方向Ｄａに相対移動不能になる。また、複数の静翼２０の内側シュラウド２２が連結ホルダ４０に装着されると、複数の静翼２０は、径方向Ｄｒ及び軸方向Ｄａの相互の位置が一致して、周方向Ｄｃに並ぶことになる。複数の静翼２０が周方向Ｄｃに並ぶと、各静翼２０のバンド溝３１が周方向Ｄｃに連なった一つの溝３０（図７）が形成される。

次に、図４及び図７に示すように、各静翼２０のバンド溝３１が周方向Ｄｃに連なった一つの溝３０に、連結バンド５０を入れる。この際、各静翼２０のバンド溝３１に対して、連結バンド５０を周方向Ｄｃに相対移動させて、この各バンド溝３１に連結バンド５０を入れていく。そして、２つの端静翼２０ａ，２０ｂのうちの一方の端静翼２０ａの穴３１ｈと連結バンド５０の第一孔５１の位置とが一致し、他方の端静翼２０ｂの穴３１ｈが連結バンド５０の第二孔５２から臨める位置に至った時点で、連結バンド５０がこの溝３０に完全に収まったことになる。

連結バンド５０が溝３０に完全に収まると、図５及び図６に示すように、連結バンド５０の上流側端面が各静翼２０の外側シュラウド３２の上流側脚部３４における下流側の面に対向し、連結バンド５０の下流側端面が各静翼２０の外側シュラウド３２の下流側脚部３６における上流側の面に対向する。このため、各静翼２０の外側シュラウド３２は、連結バンド５０に対して軸方向Ｄａに実質的に相対移動不能になる。また、連結バンド５０の径方向外側の面が各端静翼２０ａ，２０ｂの上流側フランジ部３８及び下流側フランジ部３９における径方向内側面に対向する。このため、複数の静翼２０の外側シュラウド３２に対して、連結バンド５０は径方向Ｄｒに離れる側（径方向外側）に実質的に相対移動不能になる。このため、複数の静翼２０の外側シュラウド３２に対して、連結バンド５０は径方向Ｄｒに近づく側（径方向内側）に実質的に相対移動不能になる。

次に、図８（ａ）に示すように、第一位置決め具６１を連結バンド５０の第一孔５１に挿通させ、さらに一方の端静翼２０ａの穴３１ｈに挿入する。この結果、連結バンド５０に対して、一方の端静翼２０ａの外側シュラウド３２ａの周方向Ｄｃにおける相対位置が定まる。続いて、第二位置決め具６２の第一中心軸線Ｃ１の位置と他方の端静翼２０ｂの穴３１ｈの中心軸の位置とを一致させてから、第二位置決め具６２を連結バンド５０の第二孔５２に挿通させ、さらに第二位置決め具６２の第一円柱部６３を他方の端静翼２０ｂの穴３１ｈに挿入する。この過程で、第二位置決め具６２の第二円柱部６４は、連結バンド５０の第二孔５２に挿通される。

次に、第二位置決め具６２の工具係合部６５に工具を係合させて、第二位置決め具６２を第二円柱部６４の第二中心軸線Ｃ２回りに回転させる。この第二位置決め具６２を第二中心軸線Ｃ２回りに回転させると、第二位置決め具６２の第二円柱部６４に対して偏芯している第一円柱部６３が第二中心軸線Ｃ２回りに回転して、第二中心軸線Ｃ２に対して垂直な方向に移動する。この結果、第二位置決め具６２の第一円柱部６３が挿入されている他方の端静翼２０ｂの外側シュラウド３２ａが第二中心軸線Ｃ２に対して垂直な方向に移動する。ここで、第二位置決め具６２の第一円柱部６３が挿入される他方の端静翼２０ｂの穴３１ｈは径方向Ｄｒに凹んだ穴であり、第二位置決め具６２の第二円柱部６４が挿通される連結バンド５０の第二孔５２は径方向Ｄｒに貫通した孔である。したがって、第二位置決め具６２の第一円柱部６３が他方の端静翼２０ｂの穴３１ｈに挿入されている際の第二位置決め具６２の第二中心軸線Ｃ２は、径方向Ｄｒに延びていることになる。このため、第二位置決め具６２の回転により、他方の端静翼２０ｂの外側シュラウド３２は径方向Ｄｒに対して垂直な方向に移動する。

仮に、図８（ａ）に示すように、複数の静翼２０の各外側シュラウド３２が周方向Ｄｃで互いに密着していない場合、第二位置決め具６２を回転させることで、同図（ｂ）に示すように、他方の端静翼２０ｂの外側シュラウド３２が周方向Ｄｃにおける一方の端静翼２０ａ側に移動して、複数の静翼２０の各外側シュラウド３２が周方向Ｄｃで互いに密着させることができる。複数の静翼２０の各外側シュラウド３２が周方向Ｄｃで互いに密着した時点で、複数の静翼２０における外側シュラウド３２の周方向Ｄｃの位置が定まる。すなわち、第一位置決め具６１及び第二位置決め具６２により、複数の静翼２０における外側シュラウド３２の周方向Ｄｃの位置が位置決めされる。

次に、第一位置決め具６１及び第二位置決め具６２を連結バンド５０に溶接して、連結バンド５０に接合する。

以上で、静翼セグメント１１を構成する各部材が一体化し、静翼セグメント１１が完成する。

以上のように、本実施形態では、第二位置決め具６２の操作で、複数の静翼２０の外側シュラウド３２を周方向Ｄｃで互いに密着させることができるので、複数の静翼２０相互でのガタを極めて小さくすることができる。

また、本実施形態では、溶接箇所が連結バンド５０に対する第一位置決め具６１及び第二位置決め具６２のみで、溶接箇所が極めて少ない上に、１箇所における溶接量も少ないので、組立工数を削減することができる。

さらに、本実施形態では、静翼２０に対しては溶接を施していないため、溶接に起因する静翼２０の変形や割れを無くすことができる。

また、本実施形態では、第一位置決め具６１及び第二位置決め具６２中で連結バンド５０から突出している部分を切断すれば、静翼セグメント１１を部品毎に容易に分解することができる。このため、例えば、静翼セグメント１１を構成する複数の静翼２０のうち、一の静翼２０が損傷しても、この一の静翼２０のみを補修することができる、又は他の静翼２０に容易に取りかえることができる。

なお、本実施形態では、端静翼２０ａ，２０ｂの外側シュラウド３２ａ，３２ａのみに上流側フランジ部３８及び下流側フランジ部３９を形成しているが、複数の静翼２０のうち端静翼２０ａ，２０ｂを含む３以上の静翼２０の外側シュラウド３２に上流側フランジ部３８及び下流側フランジ部３９を形成してもよい。但し、この場合、本実施形態の静翼セグメント１１に比べて製造コストがかさんでしまう。また、端静翼２０ａ，２０ｂを除く他の一の静翼２０ｃの外側シュラウド３２のみに上流側フランジ部３８及び下流側フランジ部３９を形成してもよい。但し、この場合には、複数の静翼２０の外側シュラウド３２に対して、連結バンド５０を径方向外側に相対移動不能に支持する箇所が、連結バンド５０の周方向Ｄｃにおける中ほどの１箇所のみとなり、本実施形態に比べて連結バンド５０の支持が不安定になる。また、上流側フランジ部３８と下流側フランジ部３９とのうち、一方のフランジ部のみを形成するようにしてもよい。但し、この場合も、本実施形態に比べて、連結バンド５０の支持が不安定になる。

したがって、複数の静翼２０の外側シュラウド３２に対して、連結バンド５０を径方向外側に相対移動不能に拘束する径方向拘束部としては、本実施形態で示す例が好ましい。

また、本実施形態では、連結バンド５０に対して各位置決め具６１，６２を溶接することで、連結バンド５０に対して各位置決め具６１，６２を径方向Ｄｒに相対移動不能にしているが、他の方法で、連結バンド５０に対して各位置決め具６１，６２を径方向Ｄｒに相対移動不能にしてもよい。例えば、位置決め具６１，６２の径方向外側端面に接するピンキャップやピン押え板等を設け、これらピンキャンプやピン押え板等を連結具で連結バンド５０に連結するようにしてもよい。

また、本実施形態では、２つの位置決め具６１，６２のうち、一方の位置決め具６２のみが偏芯ピンであるが、両方の位置決め具６１，６２が偏芯ピンであってもよい。さらに、本実施形態では、第一位置決め具６１としてピンを用いているが、この替わりに、例えば、ボルトを用いてもよい。つまり、本発明において、一方の位置決め具は、ピンに限定されない。

また、以上では、圧縮機１の静翼セグメント１１の例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、タービン等、他の軸流流体機械の静翼セグメントに本発明を適用してもよい。

１：圧縮機、２：圧縮機ロータ、４：動翼段、５：圧縮機ケーシング、６：燃焼器、７：タービン、１０：静翼段、１１：静翼セグメント、２０：静翼、２０ａ，２０ｂ：端静翼、２１：静翼本体、２２：内側シュラウド、３０：溝、３１：バンド溝、３１ｈ：穴、３２，３２ａ：外側シュラウド、３８：上流側フランジ部（鍔部、径方向拘束部）、３９：下流側フランジ部（鍔部、径方向拘束部）、４０：連結ホルダ（内側連結部材）、５０：連結バンド（外側連結部材）、５１：第一孔、５２：第二孔、６１：第一位置決め具、６２：第二位置決め具、６３：第一円筒部、６４：第二円筒部

Claims

静翼環の一部を成し、複数の静翼が周方向に連結されている静翼セグメントにおいて、
前記周方向に延びて複数の静翼を連結する外側連結部材と、
前記外側連結部材に対して、複数の静翼のうちで前記周方向の両端に位置する端静翼を位置決めするための位置決め具と、
複数の前記静翼のうちの少なくとも一の静翼に対して、前記外側連結部材を前記静翼環の径方向外側へ相対移動不能に拘束する径方向拘束部と、
を備え、
複数の前記静翼は、いずれも、前記径方向に延びる静翼本体と、該静翼本体の径方向外側に設けられている外側シュラウドと、を有し、
前記外側シュラウドには、径方向外側から径方向内側に向かって凹み且つ前記周方向に延び、複数の前記静翼が前記周方向に並んでいる状態で互いに連なって、前記外側連結部材が入り込む溝が形成され、
前記外側連結部材中であって、２つの前記端静翼の前記溝に入り込む部分には、それぞれ、前記径方向に貫通し前記位置決め具が挿通される孔が形成され、
２つの前記端静翼の前記溝の底には径方向内側に向かって凹み、前記外側連結部材の前記孔に挿通された前記位置決め具が挿入される穴が形成され、
２つの前記端静翼を位置決めする前記位置決め具のうち、少なくとも一方の該位置決め具は、第一円柱部と、該第一円柱部の中心軸線に対して偏芯している第二円柱部と、を有する偏芯位置決め具である、
ことを特徴とする静翼セグメント。
請求項１に記載の静翼セグメントにおいて、
２つの前記端静翼の前記穴のうち、少なくとも一方の該穴の内径は、前記偏芯位置決め具の前記第一円柱部の外径に対応し、該第一円柱部が挿入可能な内径であり、
前記外側連結部材の２つの前記孔のうち、少なくとも一方の該孔の内径は、前記偏芯位置決め具の前記第二円柱部の外径に対応し、該第二円柱部が挿通可能な内径である、
ことを特徴とする静翼セグメント。
請求項１又は２に記載の静翼セグメントにおいて、
２つの前記端静翼には、それぞれ、前記径方向拘束部として、前記溝内に入り込んだ前記外側連結部材の径方向外側面に対向する鍔部が形成されている、
ことを特徴とする静翼セグメント。
請求項１から３のいずれか一項に記載の静翼セグメントにおいて、
２つの前記位置決め具と前記外側連結部材とは、溶接されている、
ことを特徴とする静翼セグメント。
請求項１から４のいずれか一項に記載の静翼セグメントにおいて、
複数の前記静翼は、いずれも、前記静翼本体の径方向内側に設けられている内側シュラウドを有し、
複数の前記静翼の前記内側シュラウドがそれぞれ係合して、各内側シュラウドを前記径方向へ相対移動不能に拘束する内側連結部材を備えている、
ことを特徴とする静翼セグメント。
請求項１から５のいずれか一項に記載の複数の静翼セグメントで構成された前記静翼環を備えている、
ことを特徴とする軸流流体機械。