JP6301633B2 - テーパねじ及びガスタービン - Google Patents
テーパねじ及びガスタービン Download PDFInfo
- Publication number
- JP6301633B2 JP6301633B2 JP2013231901A JP2013231901A JP6301633B2 JP 6301633 B2 JP6301633 B2 JP 6301633B2 JP 2013231901 A JP2013231901 A JP 2013231901A JP 2013231901 A JP2013231901 A JP 2013231901A JP 6301633 B2 JP6301633 B2 JP 6301633B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- screw
- taper screw
- taper
- turbine
- shroud
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 20
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 claims description 8
- 230000004323 axial length Effects 0.000 claims description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
- F01D25/246—Fastening of diaphragms or stator-rings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
- F02C3/04—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
- F02C7/20—Mounting or supporting of plant; Accommodating heat expansion or creep
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
- F16B35/00—Screw-bolts; Stay-bolts; Screw-threaded studs; Screws; Set screws
- F16B35/04—Screw-bolts; Stay-bolts; Screw-threaded studs; Screws; Set screws with specially-shaped head or shaft in order to fix the bolt on or in an object
- F16B35/041—Specially-shaped shafts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J13/00—Covers or similar closure members for pressure vessels in general
- F16J13/02—Detachable closure members; Means for tightening closures
- F16J13/12—Detachable closure members; Means for tightening closures attached by wedging action by means of screw-thread, interrupted screw-thread, bayonet closure, or the like
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2230/00—Manufacture
- F05D2230/60—Assembly methods
- F05D2230/64—Assembly methods using positioning or alignment devices for aligning or centring, e.g. pins
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2240/00—Components
- F05D2240/10—Stators
- F05D2240/11—Shroud seal segments
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/94—Functionality given by mechanical stress related aspects such as low cycle fatigue [LCF] of high cycle fatigue [HCF]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Pressure Vessels And Lids Thereof (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Description
本発明はテーパねじ及びガスタービンに係り、例えば、高温圧力容器であるタービンケーシングに用いるものに好適なテーパねじ及びガスタービンに関する。
一般に、ガスタービンでは、シュラウドセグメントの周方向の動きを固定するため、シュラウドセグメントとタービンケーシングの周方向に何箇所か穴を開け、そこにピンを通すことにより、シュラウドセグメントをタービンケーシングに固定するような構造が良く用いられる。
このシュラウドセグメントとタービンケーシングを固定するピンをシュラウドロックピンと呼ぶ。このシュラウドロックピンは、タービンケーシングを貫通するシュラウドロックピン穴よりタービンケーシングの外側から挿入され、シュラウドセグメントとタービンケーシングの周方向の動きを固定する。
上述したシュラウドロックピンを挿入するタービンケーシングを貫通するシュラウドロックピン穴には、シュラウドロックピンが抜け出すのを防ぐため、或いはタービンケーシング内部のガスが、タービンケーシング内外の圧力差により、タービンケーシングの外部に漏洩するのを防ぐために、テーパねじによる蓋を設けることが行われている。このテーパねじを使用することにより、テーパねじの楔効果により、ねじの軸力はねじの径方向にも作用し、タービンケーシング内部のガスを外部へ漏洩することを防ぐことができる。
なお、テーパねじに関する先行技術文献としては、特許文献１及び２を挙げることができる。
しかしながら、上述した従来技術では、タービンケーシング及びそのねじ部が高温下に長時間さらされること、更にはテーパねじのテーパ形状では、テーパねじの根元側に対し先端側にかかる圧力が大きくなることにより、タービンケーシングのテーパねじではかじりが多く発生する問題があった。
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、テーパねじに発生するかじりを低減することが可能なテーパねじ及びガスタービンを提供することにある。
本発明のテーパねじは、上記目的を達成するために、被締結部材に形成されたテーパ状のめねじに螺合されるテーパ状のおねじから成るテーパねじであって、前記おねじの底面にテーパねじ中心孔が形成され、該テーパねじ中心孔の深さは、前記おねじの軸方向長さの半分以下であり、前記テーパねじの先端からねじの根元にかけて、接触面圧が均一となるように、前記テーパねじ中心孔の径及び深さを設定していることを特徴とする。
また、本発明のガスタービンは、上記目的を達成するために、大気から吸い込んだ空気を作動流体として断熱圧縮する圧縮機と、該圧縮機から供給された圧縮空気に燃料を混合し燃焼することで高温高圧のガスを生成する燃焼器と、動翼及び静翼が交互に配置され、前記燃焼器から導入された燃焼ガスの膨張の際に回転力を発生するタービンとを備え、前記動翼の上部にはシュラウドセグメントが設けられていると共に、該シュラウドセグメントはタービンケーシングと軸方向及び径方向に固定され、周方向は、前記タービンケーシングに開けられたシュラウドロックピン穴からシュラウドロックピンが挿入されて固定され、かつ、前記シュラウドロックピン穴がテーパねじによって蓋が施されているガスタービンであって、前記テーパねじは、上記構成のテーパねじであることを特徴とする。
本発明によれば、テーパねじに発生するかじりの大幅な低減が期待できる。
以下、図示した実施例に基いて本発明のテーパねじ及びガスタービンを説明する。なお、符号は、各図において同一構成部品には同符号を使用する。
本発明の実施例１として、本発明のテーパねじをガスタービンへ適用した例について説明する。
まず、本発明を適用するガスタービンの全体構造について、図１を用いて説明する。図１に示す如く、ガスタービンは大きく分けて圧縮機１と燃焼器２及びタービン３から概略構成されている。圧縮機１は大気から吸い込んだ空気を作動流体として断熱圧縮し、燃焼器２は圧縮機１から供給された圧縮空気に燃料を混合し燃焼することで高温高圧のガスを生成し、そして、タービン３は燃焼器２から導入した燃焼ガスの膨張の際に回転動力を発生するものである。なお、タービン３からの排気は、大気中に放出される。
図２に、タービン３の部分拡大を示す。該図に示す如く、タービン３では、タービン動翼４及びタービン静翼５が交互に配置され、燃焼ガスのエネルギーを効率良く回転エネルギーに変換できるよう工夫されている。この工夫の一つとして、タービン動翼４の上部には、シュラウドセグメント６が設けられる。このシュラウドセグメント６には、タービン動翼４の上部から燃焼ガスが漏洩するのをシールする構造が設けられている。
上述したシュラウドセグメント６は、キー構造７によりタービンケーシング８と軸方向及び径方向に固定されている。一方、シュラウドセグメント６の周方向は、タービンケーシング８に開けられたシュラウドロックピン穴９からシュラウドロックピン１０が挿入され、各シュラウドセグメント６を周方向に２箇所ずつタービンケーシング８と固定している。
また、シュラウドロックピン穴９は、シュラウドロックピン１０が抜け出すのを防ぐため、或いはタービンケーシング８の内部の燃焼ガスが、タービンケーシング８内外の圧力差により、シュラウドロックピン穴９よりタービンケーシング８の外部に漏洩するのを防ぐために、シュラウドロックピン穴９にはテーパねじ１１にて蓋が施されている。
シュラウドロックピン穴９にテーパねじ１１にて蓋を施すことにより、図３に示すように、テーパねじ１１の楔効果により、テーパねじ１１に加わるテーパねじ軸力１２は、ねじの径方向にも作用（テーパねじ軸力径方向成分１３）し、タービンケーシング８内部のガスを外部へ漏洩（燃焼ガスリークパス１４）することを防ぐことができる。
しかし、タービンケーシング８及びそのねじ部が高温下に長時間晒されたり、或いはテーパねじ１１のテーパ形状により、図４に示す従来の構成では、テーパねじ１１の先端側に過大な圧力が加わり、これにより、タービンケーシング８に使用されるテーパねじ１１ではかじりが多く発生する問題があった。
そのため、本実施例では、テーパねじ１１の先端に加わる圧力を低減させるために、図５に示すよう、ねじ先端部のおねじとめねじの接触面に発生する過大な接触面圧を低減することを目的に、テーパねじ１１のおねじの底面にテーパねじ中心孔１５を設けている。即ち、被締結部材であるタービンケーシング８に形成されたテーパ状のめねじ（シュラウドロックピン穴９）に螺合されるテーパ状のおねじから成るテーパねじ１１のおねじの底面に、テーパねじ中心孔１５が形成されているものである。
そして、上述のテーパねじ中心孔１５は、ねじの先端からねじの根元にかけて、接触面圧が均一となるように、おねじに設けたテーパねじ中心孔１５の径及び深さを設定している。
この接触面圧は、図４に示すように、おねじの軸方向長さ（Ｌ）の半分の位置から先端側にかけての増加が特に大きい。本実施例では、おねじの強度を損なわず、且つ接触面圧を効果的に低減させるために、テーパねじ中心孔１５の深さは、おねじの軸方向長さ（Ｌ）の半分以下にしている。
このように本実施例では、テーパねじ中心孔１５の形状を最適化し、図５に示すように、圧力の高くなるテーパねじ１１の先端側の圧力を低減し、テーパねじ１１の根元から先端までに加わる圧力がほぼ均一になるようにしている。これにより、テーパねじ１１に発生するかじりの大幅な低減が期待できる。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
１…圧縮機、２…燃焼器、３…タービン、４…タービン動翼、５…タービン静翼、６…シュラウドセグメント、７…キー構造、８…タービンケーシング、９…シュラウドロックピン穴、１０…シュラウドロックピン、１１…テーパねじ、１２…テーパねじ軸力、１３…テーパねじ軸力径方向成分、１４…燃焼ガスリークパス、１５…テーパねじ中心孔。
Claims (2)
- 被締結部材に形成されたテーパ状のめねじに螺合されるテーパ状のおねじから成るテーパねじであって、
前記おねじの底面にテーパねじ中心孔が形成され、該テーパねじ中心孔の深さは、前記おねじの軸方向長さの半分以下であり、
前記テーパねじの先端からねじの根元にかけて、接触面圧が均一となるように、前記テーパねじ中心孔の径及び深さを設定していることを特徴とするテーパねじ。 - 大気から吸い込んだ空気を作動流体として断熱圧縮する圧縮機と、該圧縮機から供給された圧縮空気に燃料を混合し燃焼することで高温高圧のガスを生成する燃焼器と、動翼及び静翼が交互に配置され、前記燃焼器から導入された燃焼ガスの膨張の際に回転力を発生するタービンとを備え、
前記動翼の上部にはシュラウドセグメントが設けられていると共に、該シュラウドセグメントはタービンケーシングと軸方向及び径方向に固定され、周方向は、前記タービンケーシングに開けられたシュラウドロックピン穴からシュラウドロックピンが挿入されて固定され、かつ、前記シュラウドロックピン穴がテーパねじによって蓋が施されているガスタービンであって、
前記テーパねじは、請求項１に記載のテーパねじであることを特徴とするガスタービン。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013231901A JP6301633B2 (ja) | 2013-11-08 | 2013-11-08 | テーパねじ及びガスタービン |
| CN201410618178.2A CN104632830B (zh) | 2013-11-08 | 2014-11-05 | 锥形螺钉及燃气轮机 |
| US14/534,463 US9945293B2 (en) | 2013-11-08 | 2014-11-06 | Tapered thread for gas turbine shroud |
| EP14192191.6A EP2871332B1 (en) | 2013-11-08 | 2014-11-07 | Tapered thread for use in a gas turbine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013231901A JP6301633B2 (ja) | 2013-11-08 | 2013-11-08 | テーパねじ及びガスタービン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2015094367A JP2015094367A (ja) | 2015-05-18 |
| JP6301633B2 true JP6301633B2 (ja) | 2018-03-28 |
Family
ID=51868855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2013231901A Active JP6301633B2 (ja) | 2013-11-08 | 2013-11-08 | テーパねじ及びガスタービン |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9945293B2 (ja) |
| EP (1) | EP2871332B1 (ja) |
| JP (1) | JP6301633B2 (ja) |
| CN (1) | CN104632830B (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB201417415D0 (en) * | 2014-10-02 | 2014-11-19 | Rolls Royce Plc | Fan track liner assembly |
| CN108050101A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-05-18 | 哈尔滨广瀚燃气轮机有限公司 | 一种舰船燃气轮机高压比压气机叶片连接外环 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2396469A (en) * | 1944-03-16 | 1946-03-12 | American Instr Company | Closure for high-pressure vessels |
| JPH0666372A (ja) * | 1992-08-21 | 1994-03-08 | Toyota Autom Loom Works Ltd | ドレンプラグ |
| JP3495551B2 (ja) * | 1997-04-03 | 2004-02-09 | 三菱重工業株式会社 | テーパーねじ付きボルト |
| JP4064555B2 (ja) * | 1998-12-22 | 2008-03-19 | 三菱重工業株式会社 | 検査穴封止構造 |
| JP2004011853A (ja) * | 2002-06-10 | 2004-01-15 | Ebara Corp | 閉塞具 |
| JP2005199294A (ja) * | 2004-01-14 | 2005-07-28 | Matsumoto Jukogyo Kk | 巻き先ボルトの製造方法 |
| JP5007200B2 (ja) * | 2007-10-31 | 2012-08-22 | 範八 松井 | テストプラグ |
| JP5364045B2 (ja) * | 2010-06-11 | 2013-12-11 | 川崎重工業株式会社 | 油圧機器用埋め栓 |
| US8870171B2 (en) * | 2011-02-14 | 2014-10-28 | General Electric Company | Shroud retaining pin extraction systems and methods |
-
2013
- 2013-11-08 JP JP2013231901A patent/JP6301633B2/ja active Active
-
2014
- 2014-11-05 CN CN201410618178.2A patent/CN104632830B/zh active Active
- 2014-11-06 US US14/534,463 patent/US9945293B2/en active Active
- 2014-11-07 EP EP14192191.6A patent/EP2871332B1/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20150128613A1 (en) | 2015-05-14 |
| EP2871332A1 (en) | 2015-05-13 |
| US9945293B2 (en) | 2018-04-17 |
| CN104632830A (zh) | 2015-05-20 |
| JP2015094367A (ja) | 2015-05-18 |
| CN104632830B (zh) | 2017-03-15 |
| EP2871332B1 (en) | 2021-03-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20110085892A1 (en) | Vortex chambers for clearance flow control | |
| JP6746322B2 (ja) | テーパ付きガスタービンセグメントシール | |
| JP2015078690A (ja) | ロック用スペーサアセンブリ | |
| JP2013139770A (ja) | タービンシュラウドのための前方ステップハニカムシール | |
| US20140227103A1 (en) | Turbine blade with contoured chamfered squealer tip | |
| US9784123B2 (en) | Turbine components with bi-material adaptive cooling pathways | |
| JP6301633B2 (ja) | テーパねじ及びガスタービン | |
| JP2015129514A (ja) | ガスタービンエンジンの燃焼器とタービンとの間を密封するためのシステム | |
| US10240473B2 (en) | Bifurcated sliding seal | |
| US20180347366A1 (en) | Belly band seals | |
| JP2017180351A (ja) | 燃焼器およびガスタービン | |
| JP2015034547A (ja) | 高温ガス流路とタービンのホイールスペース間の一つまたは複数の流れを低減または抑制するシステムおよび方法 | |
| JP2011080465A (ja) | 半径方向シールピン | |
| JP5916060B2 (ja) | 先端間隙制御システムで使用するタービンブレード先端シュラウド | |
| JP2011140950A (ja) | ロック用スペーサ組立体 | |
| JP2013253597A (ja) | 止まり孔を備えるタービンロータ・ブレード組立体 | |
| JP6845664B2 (ja) | ガスタービンエンジン用の翼形部に１つ以上の冷却孔を製作するためのシステムおよび方法 | |
| JP2015059570A (ja) | タービンバケットのスラッシュ面に１つ以上の冷却孔を提供するシステムおよび方法 | |
| JP6671895B2 (ja) | ガスタービンノズル | |
| US10890085B2 (en) | Anti-rotation feature | |
| US10731493B2 (en) | Gas turbine engine seal | |
| US8388313B2 (en) | Extraction cavity wing seal | |
| US20130255266A1 (en) | Transition Nozzle Combustion System | |
| WO2018131142A1 (ja) | トランジションピース | |
| US9080456B2 (en) | Near flow path seal with axially flexible arms |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20161004 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170529 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170606 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170804 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180206 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180301 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6301633 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |