JP4572399B2 - Axial plug-in dovetail segment for securing a closure bucket to a turbine wheel and its mounting method - Google Patents
Axial plug-in dovetail segment for securing a closure bucket to a turbine wheel and its mounting method Download PDFInfo
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バケットとタービンロータホイールとの間の軸方向差込式ダブテール取付けに関し、具体的には、タービンロータホイール上に一連の軸方向に挿入されるバケットのうちの最終即ちクロージャバケットを固定するための、軸方向に挿入されるダブテールセグメントに関する。
【0002】
【従来の技術】
軸方向差込式バケット、即ちロータブレードは、バケットをロータ軸に沿ってタービンホイールの噛合せダブテール中へ摺動させることによってタービンホイール上に組立てられる。従来の組立体にあっては、タービンバケットは、タービンホイールの半径方向内方に向いた雌ダブテールに対して噛合い係合するための、半径方向内方に突出する雄ダブテールを有する。このホイールダブテールは、ホイールの周りに円周方向に互いに間隔をおいて配置される。タービンホイールの軸方向差込式バケットは、組立て及び使用において極めて満足すべきものであることが分かっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ある種のタービン設計では、バケット先端において一体的なカバー即ちシュラウドを必要とする。一般的に、シュラウドは、隣接するバケットのシュラウドと入れ子式になる部分的に重なり合う突起を有する。例えば、シュラウドのあるものは、半径方向内側方向に見た場合、ほぼZ型形状を有する場合がある。このバケットが、軸方向差込式ダブテール方式を使用してホイールの周りに連続的に組立てられる場合、隣接するシュラウド、一般的に言って最初に組立てられたバケットと最後から1つ前に組立てられたバケットとであるが、にある突起が、ホイールの上流もしくは下流側からの、最後の軸方向差込式バケットの組立てを妨げる。この阻止をおこなうシュラウド突起は、使用中それらの先端において、バケットの連続的な円周方向の結合を維持するために、シュラウドが互いに接触しあっていなければならないことから、取り除くことはできない。従って、シュラウドを有する最終即ちクロージャバケットを、軸方向差込式組立て法によって、それさえなければ完成された筈のホイール組立体に対して固定することには、問題がある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、最終クロージャバケットを除く全てのバケットが軸方向差込方法によってロータホイールに対して固定された後に、ロータホイールに対して最終即ちクロージャバケットを容易く固定できるようにする軸方向差込式ダブテールセグメントが提供される。本発明は、特に、バケット先端のシュラウドが最終バケットの軸方向の差込み及び固定を妨げる軸方向差込方式において、最終バケットをロータホイールに対して固定するのに役立つ。前述したことを達成するため、全体として軸方向に延びるほぼ半径方向に相対向する雄ダブテールを有する軸方向差込式ダブテールセグメントが提供される。ロータホイールは、最終バケットを受け入れる円周方向の位置を含む、ホイールの周りに円周方向に間隔を置いた位置に通常の雌ダブテールを備えている。しかしながら、最終バケットは、ホイール周囲の最終バケット位置においてロータホイールの雌ダブテールと相補的関係で係合するための突出した雄ダブテールを有する代わりに、雌ダブテールを備える。このダブテールセグメントにおける半径方向内側の雄ダブテールは、最終バケットを除くバケットにおける雄ダブテールの形状寸法と同一である。セグメントの反対側即ち半径方向外側の雄ダブテールは、最終バケットの雌ダブテールと全体として相補的関係の形状を有する。
【0005】
バケットをロータホイールに対して組立てるために、従来の雄ダブテールを備えるバケットが、ロータホイールの雌ダブテール中へ軸方向に挿入される。この挿入は、ロータホイールの周りに連続して行われる。最後のバケットを除いて全てのバケットがロータホイールに対して固定されたら、次ぎに最終バケットが、隣接するバケット間に半径方向に挿入され、最初に組立てられたバケットと最終バケットの一つ前に組立てられたバケットとの間でホイール上へ基本的に配置されることができる。最終バケットが適切に配置されたら、軸方向差込式ダブテールセグメントが、最終バケット及びロータホイールの雌ダブテールにそれぞれ係合するように軸方向に挿入される。最終バケットを半径方向に挿入できるようにすることによって、最終バケットのシュラウドは、隣接するバケットのカバーと半径方向に入れ子式になることができ、カバーの連続的な円周方向の結合を形成し、一体型カバー設計の完全性を維持する。
【0006】
本発明による好ましい実施形態において、少なくとも1つの軸方向差込式雌ホイールダブテールを備えるロータホイールと、その半径方向内側端部に隣接して雌バケットダブテールを備えるバケットと、バケットを1つのホイールダブテールに対して固定するための軸方向差込式ダブテールセグメントとを有するタービンであって、ほぼ軸方向に延び、バケットダブテールとホイールダブテールとの中にそれぞれ軸方向に受け入れられるための、全体として軸方向に延びるほぼ半径方向に相対向する雄ダブテールを有するセグメント本体を含むタービンが提供される。
【0007】
本発明による別の好ましい実施形態においては、その周りに円周方向に互いに間隔をおいて配置された軸方向差込式雌ホイールダブテールを備えるロータホイールと、ホイールダブテールの各円周方向位置におけるホイールに対する複数のバケットとを有するタービンにおいて、バケットの1つをホイール上に取付ける方法であって、1つのバケットの半径方向内側端部に雌ダブテールを設ける段階と、1つのバケットとホイールとを互いに固定するために、ほぼ半径方向に相対向する雄ダブテールを有するセグメントを、軸方向に、かつバケットダブテールとホイールダブテールの1つとの中へ挿入する段階とを含む方法が提供される。
【0008】
本発明による更に別の好ましい実施形態においては、その周りに円周方向に互いに間隔をおいて配置された軸方向差込式雌ホイールダブテールを備えるロータホイールと、ホイールに対して固定されるための所定数のバケットとを有するタービンにおいて、バケットを取付ける方法であって、複数のバケットをホイールに対して固定するために、所定数のバケットより少なくとも1つ少ない数の複数のバケットに設けられた雄ダブテールを、対応する数の雌ホイールダブテール中へ軸方向に挿入する段階と、1つのバケットをホイールに対して固定するために、ダブテールセグメントのほぼ半径方向に相対向する雄ダブテールを、ホイールの雌ダブテールと1つのバケットの雌ダブテールとの中へそれぞれ挿入する段階と
を含む方法が提供される。
【0009】
従って、本発明の主要目的は、軸方向差込式ダブテールをシュラウドの一体性が維持され得るように用いながら、同時にカバーを備える最終バケットを半径方向に組立てることを可能にし、ロータホイールの周りに円周方向に延びるカバーを完成させながら、一体型のシュラウドで覆われるバケットのためのホイールダブテール設計に対するバケットを提供することである。
【0010】
【発明の実施の形態】
図面、特に図1を参照すると、ロータホイール10の一部が示され、ロータホイール10はタービンの一部を形成する。ロータホイール10は、軸の周りに回転可能であり、ホイールの外周まわりに円周方向に互いに間隔をおいて配置された一連の雌ダブテール12を有する。雌ダブテール12は、軸方向に、即ちロータホイールの軸と並行に延び、バケット16の内側端部に形成された噛合せ雄ダブテール14を受け入れる。バケット16は、一連のブレードもしくはベーンを構成し、タービン流路中の高温ガスによる作用を受け、ロータホイールを回転させる。バケット16の半径方向内側端部にはそれぞれ、ロータホイール上へバケットを組立てる際に、雌ダブテールに対してバケットの軸方向の差込みを可能にする、雄ダブテール14が設けられる。
【0011】
バケット16はまた、それらの半径方向外側端部に、最終組立体において互いに接触し、バケット先端の周囲に連続的な円周のシュラウド組立体を構成するシュラウド即ちカバー18を含む。カバー18は、勿論バケット16及びロータホイール10と共に回転する。図示するように、カバー18は、半径方向に見た時にほぼZ型形状をしており、従って、隣接するカバーとかみ合う、即ち入れ子式になる。Z型のカバー形状は好ましいが、Z型以外のカバー形状でもよい。例えば、カバーは、直線状の斜めになった端縁を有することができる。カバーの特定形状は、バケットの前縁と後縁とに円周方向のずれを生じさせるバケット16のねじりと湾曲によって、大部分が決まる。
【0012】
前に示したように、バケット16の雄ダブテール14は、ロータホイールに対してバケットを組立てるとき、雌ダブテール12中へ軸方向に挿入される。従って、バケット16は、ホイールの周りに連続して組立てられる。例えば、第1バケット16aは、雄ダブテール14aを雌ダブテール12a中へ軸方向に移動させることによって、ロータホイール10に対して組立てられる。次のバケット16bは、雄ダブテール14bをロータホイールの雌ダブテール12b中へ軸方向に移動させることによって、ロータホイール10に対して同様に組立てられる。バケット16a及び16bにおけるカバー18a及び18bは、このような軸方向の差込みに際して、それぞれ互いに入れ子式になることが分かるであろう。その他のバケットは、同じやり方で、ホイール10の周りに連続してロータホイールに対して固定され、最終的には、最後から1つ前のバケット16xが、雄ダブテール14xを雌ダブテール12x中へ挿入することによって、ロータホイール10上に取付けられる。従って、バケットは、1つの最終バケットを除いて、カバー18が互いに対して入れ子式になる状態で、ロータホイール中へ軸方向に挿入され、ロータホイールの周りに完全に取付けられることが分かるであろう。しかしながら、図1の検討から、最終即ちクロージャバケット16yは、隣接するカバー18a及び18xによって定められる開口部をカバー18yが通過できないので、ロータホイールに対して、何れの軸方向からも挿入できないことが分かるであろう。従って、最終バケット16yをロータホイール10上へ取付けるには、別のタイプの接続及び組立て手順が必要とされる。
【0013】
これを成し遂げるために、その他のバケット16の半径方向内側端部における雄ダブテール14と類似する雄ダブテールを最終バケット16yに設けるのに代えて、最終バケット16yには、その半径方向内側端部に沿って軸方向に延びる雌ダブテール20を設ける。更に、図2に最もよく示されるように、軸方向差込式ダブテールセグメント22が、雌ダブテール接続12yで最終バケット16yをロータホイール10に対して結合するように設けられる。言うまでもなく、このダブテール接続12yは、ロータホイール10の周りに円周方向に間隔をおいて配置されるダブテール接続14と同一である。軸方向差込式ダブテールセグメント22は、セグメントの半径方向両側に沿って、突出している雄ダブテール24及び26を含み、またセグメントは、バケット16の雄ダブテールの軸方向長さに相当する距離だけ軸方向に延びている。セグメント22の半径方向内方側の雄ダブテール24は、雌ダブテール14yと全体として相補的関係の形状を有し、一方、セグメント22の半径方向外方側のダブテール26は、最終バケット16yの雌ダブテール20と全体として相補的関係の形状になっている。軸方向差込式ダブテールセグメント22を使用することによって、最終バケット16yは、半径方向から組立て、ロータホイール10に対して組立てられた第1バケット16aとロータホイール10に対して組立てられた最後から1つ前のバケット16xとの間に配置できる。バケット16yを半径方向に挿入することによって、バケットの半径方向内側基部は、隣接するバケット16aと16xとの半径方向内側基部の間に容易に配置できることが分かる。更に、最終バケット16yのカバー18yは、隣接するバケットのカバー18aと18xとの間に、入れ子式に入る。最終即ちクロージャバケット16yをロータホイール10に対して固定するために、軸方向差込式ダブテールセグメント22が、セグメントの雄ダブテールが最終バケット16y及びロータホイール10の雌ダブテールにそれぞれ係合するように、軸方向に押し込まれる。
【0014】
図2を参照すると、セグメント22の半径方向内方側の雄ダブテール24の形状寸法は、ロータホイールの雌ダブテール12と同じである。つまり、このダブテールのフック25は、互いに実質的に相補形状になっている。同様に、セグメント22の半径方向外方側の雄ダブテール26は、最終即ちクロージャバケット16yの雌ダブテールに対して相補的関係の形状になっている。即ち、雄ダブテールのフック27は、雌ダブテールのフックに対して実質的に相補形状になっている。セグメント22における突起即ち舌部28にも注目されたい。これらの舌部28は、噛合っている最終即ちクロージャバケットの雌ダブテールにおいて接線方向の拘束をもたらす。勿論、フック25及び27は、最終組立体において、対応するフックをホイールダブテールと最終バケットの雌ダブテールとに係合させる。
【0015】
本発明を、現在最も実用的な好ましい実施形態であると考えられるものに関連して説明してきたが、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、添付の特許請求の範囲の技術思想と技術的範囲に含まれる、様々な変更形態び等価な構成を保護することを意図していることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 最終バケットを固定するために使用される本発明の軸方向差込式ダブテールセグメントに加えて、バケットとロータホイールとの間の接続を示す部分斜視図。
【図2】 軸方向差込式ダブテールセグメントの端面図。
【図3】 軸方向差込式ダブテールセグメントの斜視図。
【符号の説明】
10 ロータホイール
12 雌ダブテール
14 雄ダブテール
16 バケット
18 カバー
20 バケットの雌ダブテール
22 セグメント
24 半径方向内方側の雄ダブテール
25、27 フック
26 半径方向外方側の雄ダブテール[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an axial plug-in dovetail attachment between a bucket and a turbine rotor wheel, in particular fixing a final or closure bucket of a series of axially inserted buckets on a turbine rotor wheel. To dovetail segments inserted axially.
[0002]
[Prior art]
An axial plug bucket, or rotor blade, is assembled on the turbine wheel by sliding the bucket along the rotor axis and into the meshing dovetail of the turbine wheel. In conventional assemblies, the turbine bucket has a radially inward projecting male dovetail for mating engagement with a radially inward facing female dovetail of the turbine wheel. The wheel dovetails are spaced circumferentially around the wheel. Turbine wheel axial plug buckets have been found to be very satisfactory in assembly and use.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, certain turbine designs require an integral cover or shroud at the bucket tip. Generally, shrouds have partially overlapping protrusions that are nested with the shrouds of adjacent buckets. For example, some shrouds may have a generally Z shape when viewed radially inward. When this bucket is assembled continuously around the wheel using an axial plug-in dovetail system, it is assembled one adjacent previous shroud, generally the first assembled bucket and one last. However, the protrusions on the bucket prevent the assembly of the last axial plug-in bucket from the upstream or downstream side of the wheel. The shroud protrusions that prevent this cannot be removed because the shrouds must be in contact with each other in order to maintain a continuous circumferential coupling of the buckets at their tips during use. Thus, there is a problem in securing the final or closure bucket with the shroud to an otherwise completed wheel assembly by an axial plug-in assembly method.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In accordance with the present invention, the axial difference that allows the final or closure bucket to be easily secured to the rotor wheel after all buckets except the final closure bucket are secured to the rotor wheel by the axial insertion method. A built-in dovetail segment is provided. The present invention is particularly useful for securing the final bucket to the rotor wheel in an axial insertion scheme where the shroud at the bucket tip prevents axial insertion and fixation of the final bucket. In order to achieve the foregoing, an axial plug-in dovetail segment is provided having generally radially opposed male dovetails extending generally axially. The rotor wheel includes a normal female dovetail at circumferentially spaced positions around the wheel, including a circumferential position that receives the final bucket. However, instead of having a protruding male dovetail for engaging in a complementary relationship with the female dovetail of the rotor wheel at the final bucket position around the wheel, the final bucket includes a female dovetail. The radially inner male dovetail in this dovetail segment is the same as the male dovetail geometry in the bucket except the final bucket. The male dovetail on the opposite or radially outer side of the segment has a generally complementary shape with the female dovetail of the final bucket.
[0005]
To assemble the bucket against the rotor wheel, a bucket with a conventional male dovetail is inserted axially into the female dovetail of the rotor wheel. This insertion takes place continuously around the rotor wheel. Once all buckets are fixed to the rotor wheel except the last bucket, the final bucket is then inserted radially between adjacent buckets, one before the first assembled bucket and the last bucket. It can basically be placed on the wheel between the assembled buckets. Once the final bucket is properly positioned, the axial plug-in dovetail segment is inserted axially to engage the final bucket and the female dovetail of the rotor wheel, respectively. By allowing the final bucket to be inserted radially, the shroud of the final bucket can be nested radially with the cover of the adjacent bucket to form a continuous circumferential connection of the cover. Maintain the integrity of the integrated cover design.
[0006]
In a preferred embodiment according to the present invention, a rotor wheel with at least one axially plugged female wheel dovetail, a bucket with a female bucket dovetail adjacent to its radially inner end, and a bucket into one wheel dovetail. A turbine having an axial plug-in dovetail segment for securing to the shaft, generally extending axially and being axially received in a bucket dovetail and a wheel dovetail, respectively, generally axially A turbine is provided that includes a segment body having elongated, generally radially opposed, male dovetails.
[0007]
In another preferred embodiment according to the present invention, a rotor wheel comprising axially inserted female wheel dovetails circumferentially spaced from each other, and a wheel at each circumferential position of the wheel dovetails In a turbine having a plurality of buckets, a method of mounting one of the buckets on a wheel, the step of providing a female dovetail at the radially inner end of one bucket and fixing the one bucket and the wheel together To do so, a method is provided that includes inserting a segment having male dovetails that are generally radially opposed to each other axially and into one of the bucket dovetail and the wheel dovetail.
[0008]
In yet another preferred embodiment according to the present invention, a rotor wheel comprising an axially inserted female wheel dovetail circumferentially spaced from each other, and fixed to the wheel In a turbine having a predetermined number of buckets, a method of mounting the buckets, wherein the plurality of buckets are provided in a plurality of buckets at least one smaller than the predetermined number of buckets in order to fix the plurality of buckets to the wheel. Inserting the dovetails axially into a corresponding number of female wheel dovetails, and fixing the one dovetail segment substantially radially opposite male dovetails to the female A method comprising: inserting a dovetail and a female dovetail of one bucket respectively. That.
[0009]
The main object of the present invention is therefore to allow the final bucket with the cover to be assembled radially, while using the axial plug-in dovetail so that the shroud integrity can be maintained, around the rotor wheel. To provide a bucket for a wheel dovetail design for an integral shroud covered bucket while completing a circumferentially extending cover.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
With reference to the drawings, and in particular with reference to FIG. 1, a portion of a rotor wheel 10 is shown, which forms part of a turbine. The rotor wheel 10 is rotatable about an axis and has a series of
[0011]
The
[0012]
As previously indicated, the male dovetail 14 of the
[0013]
In order to accomplish this, instead of providing the
[0014]
Referring to FIG. 2, the geometry of the
[0015]
Although the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiments, the invention is not limited to the disclosed embodiments, but conversely, the appended claims It should be understood that various modifications and equivalent arrangements included in the technical scope and technical scope of the present invention are intended to be protected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial perspective view showing the connection between a bucket and a rotor wheel in addition to the axial plug-in dovetail segment of the present invention used to secure a final bucket.
FIG. 2 is an end view of an axial plug-in dovetail segment.
FIG. 3 is a perspective view of an axial plug-in dovetail segment.
[Explanation of symbols]
10
Claims (6)
前記複数のバケットのうちの最後のバケット(16y)の半径方向内側端部に第2の雌ダブテール(20)を設ける段階と、
前記複数のバケットの残りのバケット(16a,16b,…16x)の半径方向内側端部に、残りのバケット(16a,16b,…16x)の各々をロータホイール(10)に取り付けるための第1の雄ダブテール(14)を設ける段階と、
第1の雄ダブテール(14)の各々を第1の雌ダブテール(12)内に軸方向に挿入して、前記複数のバケットの残りのバケット(16a,16b,…16x)をロータホイール(10)に取り付ける段階と、
前記複数のバケットのうちの最後のバケット(16y)を、その付属シュラウドが隣接する軸方向差込式バケットのシュラウドと入れ子式にかみ合うように半径方向からロータホイールに向かって差し込む段階と、
第2の雄ダブテール(22)を、第1の雌ダブテール(12)及び前記複数のバケットのうちの最後のバケット(16y)の第2の雌ダブテール(20)内に軸方向に挿入して、前記複数のバケットのうちの最後のバケット(16y)とロータホイール(10)とを互いに固定する段階と
を含むことを特徴とする方法。 The rotor wheel (10) comprising a first Mesuda Buteru axial plugin which are spaced apart from one another circumferentially around the rotor wheel (12), a method of mounting a turbine bucket, Each of the first female dovetails (12) is configured to receive a plurality of buckets (16a, 16b,... 16x, 16y) one by one and attach to the rotor wheel (10), each bucket comprising: A shroud (18) configured to telescopically engage a shroud (18) of an adjacent bucket to form a continuous circumferential shroud assembly, the method comprising:
Providing a second female dovetail (20) at a radially inner end of a last bucket (16y) of the plurality of buckets ;
A first bucket for attaching each of the remaining buckets (16a, 16b, ... 16x) to the rotor wheel (10) at the radially inner end of the remaining buckets (16a, 16b, ... 16x) of the plurality of buckets. Providing a male dovetail (14);
Each of the first male dovetails (14) is inserted axially into the first female dovetail (12) and the remaining buckets (16a, 16b,... 16x) of the plurality of buckets are inserted into the rotor wheel (10). Attach to the stage
Plugging the last bucket (16y) of the plurality of buckets from the radial direction toward the rotor wheel such that its associated shroud telescopes with the shroud of an adjacent axial plug-in bucket;
A second male dovetail (22) is inserted axially into the first female dovetail (12) and the second female dovetail (20) of the last bucket (16y) of the plurality of buckets; Fixing the last bucket (16y) and the rotor wheel (10) of the plurality of buckets to each other .
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