JP2014114807A - タービンシュラウド係合機構及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タービンシュラウドを互いに対して取り付ける。
【解決手段】タービンシュラウド係合機構は、外側シュラウドと、外側シュラウドと動作可能に接続可能な内側シュラウドと、を含む。この外側シュラウドは、その内側ラジアル表面内に形成されたチャンネルとその内側ラジアル表面から延び出る突出部材とのうちの少なくとも一方を有する。内側シュラウドは、その外側ラジアル表面から延び出ている外側シュラウドの少なくとも１つのチャンネルに対して相補性である突出部材と外側ラジアル表面内に形成されている外側シュラウドの少なくとも１つの突出部材に対して相補性であるチャンネルとのうちの少なくとも一方を有する。タービンシュラウド係合機構は、主にアキシャル方向摺動可能に係合可能であると共に、外側シュラウドを基準として内側シュラウドをラジアル方向支持するように構成されている。
【選択図】図１

Description

本明細書に開示した主題はタービンシュラウドに関し、またより具体的にはこうしたシュラウドを互いに対して取り付けるためのシステム及び方法に関する。

本明細書に開示した主題はタービンシュラウドに関し、またより具体的にはこうしたシュラウドを互いに対して取り付けるためのシステム及び方法に関する。

米国特許第７３７７７４２号

タービンシュラウドを互いに対して取り付けるためのシステム及び方法を提供する。

本発明の一態様によるタービンシュラウド係合機構は、その内側ラジアル表面内に形成されたチャンネル及びその内側ラジアル表面から延び出る突出部材のうちの少なくとも一方を有する外側シュラウドと、その外側ラジアル表面から延び出ている外側シュラウドの少なくとも１つのチャンネルに対して相補性である突出部材あるいは外側ラジアル表面内に形成されている外側シュラウドの少なくとも１つの突出部材に対して相補性であるチャンネルのうちの少なくとも一方を有する外側シュラウドと動作可能に接続可能な内側シュラウドと、を含む。本タービンシュラウド係合機構は主にアキシャル方向摺動可能に係合可能であると共に、外側シュラウドを基準として内側シュラウドをラジアル方向支持するように構成されている。

本発明の別の態様によるタービンの内側シュラウドを外側シュラウドに取り付ける方法は、内側シュラウドまたは外側シュラウドの少なくとも１つの突出部材を、内側シュラウドと外側シュラウドのもう一方にあるチャンネル内に主にアキシャル方向摺動可能に係合する工程を含む。

これらの利点及び特徴並びにその他の利点及び特徴については、添付の図面と関連して取り上げた以下の説明から明らかとなろう。

本発明と見なせる本主題は特に、本明細書の結論部にある特許請求の範囲で指摘し明瞭に特許請求している。本発明に関する上述の特徴及び利点並びにその他の特徴及び利点は、添付の図面と関連して取り上げた以下の詳細な説明から明らかとなろう。

本明細書に開示したタービンシュラウド係合機構の一実施形態について内側シュラウドの一部分を除去して示した斜視図である。 図１のタービンシュラウド係合機構に関する別の斜視図である。 図１及び２の実施形態に利用される紆曲封止の断面図である。 本明細書に開示した別の紆曲封止の断面図である。 本明細書に開示したタービンシュラウド係合機構の別の実施形態の端部像を表した図である。 本明細書に開示したタービンシュラウド係合機構の別の実施形態の概略図である。 図６の実施形態について内側シュラウドの一部分を除去して示した斜視図である。

この詳細な説明では本発明の実施形態について、一例として図面を参照しながらその利点及び特徴と一緒に説明している。

図１及び２を参照すると、タービンシュラウド係合機構の一実施形態を参照番号１０で表している。シュラウド係合機構１０は、外側シュラウド１４と、これと係合可能な内側シュラウド１８と、を含む。外側シュラウド１４はその内側ラジアル表面２６上に形成させたチャンネル２２を有しており、一方内側シュラウド１８はその外側ラジアル表面３８からラジアル方向で外方に延びる突出部材３４を備えた体部３０を有する。突出部材３４は、遠位部分４６の周囲性寸法４２が近位部分５６の周囲性寸法５２より大きくなるように構成されている。この実施形態では、その突出部材３４はＴ字形であると共に、突出部材３４の形状に対して相補性である断面形状を有する（したがって、この実施形態では同じくＴ字形である）チャンネル２２内に摺動可能に係合可能である。したがって内側シュラウド１８は、チャンネル２２内部での突出部材３４の係合によって外側シュラウド１４によりラジアル方向に保持されている。具体的には図示していないが、突出部材３４及びチャンネル２２について別の構成（例えば、あり継ぎ（ｄｏｖｅ ｔａｉｌ）構成など）も企図される。さらに、突出部材３４及びチャンネル２２をその上に形成させる部品は入れ替えることが可能である。すなわち、本明細書に開示した発明から逸脱することなく、突出部材３４が外側シュラウド１４の内側ラジアル表面２６から延び出ることがありかつチャンネル２２が内側シュラウド１８の外側ラジアル表面３８内に形成されることがあり得る。さらに、体部３０を内側シュラウド１８の一部分とせずに外側シュラウド１４の一部分とすることもあり得る。

チャンネル２２内への突出部材３４の摺動可能な係合は、タービンの軸と平行な方向と規定される主にアキシャル方向である。このように、本明細書における「主にアキシャル方向」とはその摺動可能係合が非アキシャル成分よりもより多くのアキシャル成分を有することを意味している。実際には、この実施形態のシュラウド係合機構１０は、アキシャル成分のみを有する。これと異なり図６及び７の実施形態は、非アキシャル成分を含む（これについては以下で詳述することにする）。さらにこの実施形態はチャンネル２２の一方の端部に、外側シュラウド１４を基準とした体部３０のさらなるアキシャル方向の動きを防止するためのストッパの役割をする肩部６０を有する。

図示した外側シュラウド１４は単一片構造である一方、内側シュラウド１８は複数の体部３０から形成させている。体部３０の各々はチャンネル２２のうちの１つと摺動可能に係合可能な突出部材３４の１つを有している。この構成によれば体部３０の各々をそれ以外の体部３０と無関係に外側シュラウド１４から取外し可能とすることができ、これにより（例えば、現地での）取り外し及び修理が簡略化される。

体部３０の各々の中にあるディテール６４（ここでは、ねじ山付き穴として図示）によって、ねじ山付きロッド（図示せず）などのツールがこれとねじ係合でき、外側シュラウド１４からの体部３０の摺動可能な取り外しが支援される。例えば窪み内にあるクロスピン（図示せず）など外側シュラウド１４に対して体部３０をアキシャル方向に引き付けるためのツールの取り付けを提供するディテール６４について別の構成も企図される。シュラウド１４及び１８はさらにこれらをアキシャル方向で一体にロックするための仕組み６６を含むことができ、またこれにより不注意による一方の他方に対するアキシャル方向移動に抵抗することが可能となる。本明細書に例示した仕組み６６は、外側シュラウド１４内に半分をかつ内側シュラウド１８内に半分を形成させて、これと係合可能なねじ山付きロッドを受容するようにしたねじ山付き穴である。

この実施形態における体部３０の各々はさらに、これに対して周囲性に隣接して配置されたこれ以外の体部３０の各々と封止性に係合するように構成されている。こうした封止性係合は、体部３０の各周囲性側面上の相補的な形状によって形成された紆曲した（ｔｏｒｔｕｏｕｓ）経路を介することがある。例えば、体部３０の各々は一方の側にはスクエア形舌部６８をかつもう一方の側にはスクエア形溝７２（図１、２及び３参照）を有させ、外側シュラウド１４内に据え付けたときに舌部６８が溝７２と摺動可能に係合するようにすることがある。

図４を参照すると、別の紆曲経路構成を７６に示している。この実施形態の紆曲経路７６は、突出部８２を有する舌部８０を相補性の溝８４と摺動可能に係合するようにして利用している。舌部６８、８０及び溝７２、８４並びにこれらの組み合わせのうちからその複数を利用するような封止を含んだ封止機構の別の構成も企図されることに留意すべきである。

図５を見ると封止性係合は代替として、隣接する体部３０同士の間に位置決めされると共に隣接体部３０と封止性に係合されるように構成された単独の封止要素９４を含むこともあり得る。図示したこの実施形態では各体部３０は、その各周囲性側面に封止要素９４を受容する溝９８を有する。封止要素９４及び溝９８を矩形の断面で図示しているが、別の実施形態では実用的な任意の断面形状を有するような要素や溝を利用することがあり得る。

図６及び７を見ると、本明細書に開示したタービンシュラウド係合機構の別の実施形態を１１０に示している。係合機構１１０は、チャンネル１２２内への突出部材１３４の主にアキシャル方向摺動の係合が非アキシャル成分を含むという点で機構１０と異なる。すなわち、突出部材１３４がチャンネル１２２に入る際の体部１３０の摺動性係合では、主にアキシャル方向の移動に加えて非アキシャル方向にも移動する。この実施形態では体部１３０は、完全に据え付けられたときに突出部材１３４の先端１４０が終端１４４のラジアル方向内方に位置決めされるように破線１３６に沿ってラジアル方向内方に移動する。さらにまた別の実施形態は、体部が係合される際に、ラジアル成分の移動に代えてあるいはこれに加えて周囲性の移動成分も含むように構成させることもあり得る。

本発明について限られた数の実施形態のみに関連して詳細に説明してきたが、本発明が開示したこうした実施形態に限定されないことは容易に理解できよう。それどころか本発明は、ここまでに記載していないが本発明の精神及び趣旨に相応するような任意の数の変形形態、修正形態、置換形態、等価形態の機構を組み込むように修正することが可能である。さらに、本発明に関して様々な実施形態を記載しているが、本発明の態様は記載した実施形態のうちの一部のみを含むこともあり得ることを理解すべきである。したがって本発明は、上述の記述によって限定されるものと理解すべきではなく、添付の特許請求の範囲の趣旨によってのみ限定されるものである。

１０ タービンシュラウド係合機構
１４ 外側シュラウド
１８ 内側シュラウド
２２ チャンネル
２６ 内側ラジアル表面
３０ 体部
３４ 突出部材
３８ 外側ラジアル表面
４２ 周囲性寸法
４６ 遠位部分
５２ 周囲性寸法
５６ 近位部分
６０ 肩部
６４ ディテール
６６ 仕組み
６８ スクエア形舌部
７２ スクエア形溝
７６ 紆曲経路
８０ アール舌部
８２ 湾曲表面
８４ アール溝
８６ 湾曲表面
９４ 封止要素
９８ 溝
１１０ タービンシュラウド係合機構
１２２ チャンネル
１３０ 体部
１３４ 突出部材
１３６ 破線
１４０ 先端
１４４ 終端

Claims (20)

1. その内側ラジアル表面内に形成されたチャンネル及びその内側ラジアル表面から延び出る突出部材のうちの少なくとも一方を有する外側シュラウドと、
   その外側ラジアル表面から延び出ている外側シュラウドのチャンネルに対して相補性である突出部材あるいは外側ラジアル表面内に形成されている外側シュラウドの突出部材に対して相補性であるチャンネルのうちの少なくとも一方を有して外側シュラウドと動作可能に接続可能な内側シュラウドと、
   を備えるタービンシュラウド係合機構であって、主にアキシャル方向摺動可能に係合可能であると共に外側シュラウドを基準として内側シュラウドをラジアル方向支持するように構成されているタービンシュラウド係合機構。
2. 前記外側シュラウドと内側シュラウドのうちの少なくとも一方は、内側ラジアル表面または外側ラジアル表面を画定する少なくとも１つの体部を含む、請求項１に記載のタービンシュラウド係合機構。
3. 前記少なくとも１つの体部は複数の体部である、請求項２に記載のタービンシュラウド係合機構。
4. 前記複数の体部の各々は、これと周囲性に隣接して位置決めされた該複数の体部のうちの２つと封止性に係合している、請求項３に記載のタービンシュラウド係合機構。
5. 前記複数の体部のアキシャル長にわたって封止性係合が延びている、請求項４に記載のタービンシュラウド係合機構。
6. 前記封止性係合は複数の体部内に形成させた溝の内部に位置決めされた単独の要素を含む、請求項５に記載のタービンシュラウド係合機構。
7. 前記複数の体部の各々は一方の側に舌部をかつもう一方の側に溝を有し、これにより複数の体部のうちの１つの舌部が複数の体部のうちの隣接する１つの上にある溝と係合するようにしている、請求項４に記載のタービンシュラウド係合機構。
8. 前記舌部及び溝によって紆曲経路が形成されている、請求項７に記載のタービンシュラウド係合機構。
9. 前記少なくとも１つの体部のうちの少なくとも１つは、ツールをこれと係合させアキシャル方向の荷重を加えて該少なくとも１つの体部をアキシャル方向に引き出せるように構成したディテールを有する、請求項２に記載のタービンシュラウド係合機構。
10. 前記ディテールはねじ山付き穴である、請求項９に記載のタービンシュラウド係合機構。
11. 前記突出部材は、少なくとも１つの体部の近位よりも少なくとも１つの体部の遠位により大きな周囲性寸法を配置させて有する、請求項２に記載のタービンシュラウド係合機構。
12. 前記突出部材はＴ字形断面を有する、請求項１に記載のタービンシュラウド係合機構。
13. 前記チャンネルは、内側シュラウドと外側シュラウドの間でのそのアキシャル方向移動を制限するために突出部材が接触する相手方となる肩部を有する、請求項１に記載のタービンシュラウド係合機構。
14. 前記外側シュラウド及び内側シュラウドはこれらを互いにアキシャル方向にロックするための仕組みを有する、請求項１に記載のタービンシュラウド係合機構。
15. 前記仕組みはねじ山付き穴の半分とし、これにより外側シュラウドのねじ山付き半穴及び内側シュラウドのねじ山付き半穴内に係合させたねじ山付き部材によって外側シュラウドと内側シュラウドの間のアキシャル方向移動が防止されるようにしている、請求項１４に記載のタービンシュラウド係合機構。
16. 前記主にアキシャル方向がアキシャル方向のみである、請求項１４に記載のタービンシュラウド係合機構。
17. タービンの内側シュラウドを外側シュラウドに取り付ける方法であって、内側シュラウドと外側シュラウドの少なくとも一方の突出部材を内側シュラウドと外側シュラウドのもう一方内のチャンネル内に主にアキシャル方向摺動可能に係合させる工程を含む方法。
18. 前記チャンネルによって画定されるＴ字形キャビティ内の突出部材のＴ字形を係合することによって外側シュラウドに対して内側シュラウドをラジアル方向に保持する工程をさらに含む請求項１７に記載のタービンの内側シュラウドを外側シュラウドに取り付ける方法。
19. 外側シュラウドに対して内側シュラウドをアキシャル方向に固定する工程をさらに含む請求項１７に記載のタービンの内側シュラウドを外側シュラウドに取り付ける方法。
20. 前記外側シュラウドと内側シュラウドのうちの一方の少なくとも１つの体部の周囲性側面をこれに隣接して位置決めされた別の少なくとも１つの体部の周囲性側面に対して封止する工程をさらに含む請求項１７に記載のタービンの内側シュラウドを外側シュラウドに取り付ける方法。