JPH03500322A - ガスタービンの排気システム用ファブリック膨張継手 - Google Patents
ガスタービンの排気システム用ファブリック膨張継手Info
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- JPH03500322A JPH03500322A JP63509302A JP50930288A JPH03500322A JP H03500322 A JPH03500322 A JP H03500322A JP 63509302 A JP63509302 A JP 63509302A JP 50930288 A JP50930288 A JP 50930288A JP H03500322 A JPH03500322 A JP H03500322A
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- 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
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L59/00—Thermal insulation in general
- F16L59/14—Arrangements for the insulation of pipes or pipe systems
- F16L59/16—Arrangements specially adapted to local requirements at flanges, junctions, valves or the like
- F16L59/21—Arrangements specially adapted to local requirements at flanges, junctions, valves or the like adapted for expansion-compensation devices
-
- 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
- F01D25/30—Exhaust heads, chambers, or the like
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Joints Allowing Movement (AREA)
- Thermal Insulation (AREA)
- Exhaust Silencers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の名称
ガスタービンの排気システム用
ファブリック膨張継手
発明の背景
ファブリック膨張継手(fabric expansion joints)は
種々のシステムに広く使用されているが、ガスタービンの排気システムは、本発
明以前の膨張継手では充分に解決されない問題を有する。
この問題は、タービンが始動されるやいなや熱衝撃を生じるように温度が上昇す
るという事実に基づく。その結果、フレームに割れが生じる場合もある。継手が
、ライナー(l 1ner)とフレーム間の高温の適当な拡散を保証しない限り
、フレーム及びライナーの割れとともに、曲がりや反りを生じることがある。さ
らに、システムにおける内外の断熱ダクト部分の間の温度差は、吸収されなけれ
ばならない。
継手の金属構造物の種々の温度及びこのような構造物における異なった接続方法
並びに設置方法により、膨張継手は軸方向の移動だけでなく、継手を通じる流路
に直角な方向の移動も吸収できなければならないという必要性がある。
ガスタービンの排気システム用のファブリック膨張継手の断熱は特に必要である
が、適当な長期に亘って適正な使用期間を得ようとすることに対して主たる問題
な提起するのは、継手の金属構造物である。
本発明の総括的な目的は、前述の開題点及び欠点が解決できるような、ガスター
ビンの排気システムの連結部分に使用されるファブリック膨張継手を提供するこ
とである。
外部的に断熱されるダクト部分は、内部的に断熱されるものより熱いことは明ら
かである。従って、実際には、3つのタイプのファブリック膨張継手が多くの設
置例において必要となる。1つのタイプのものでは、流入フレームは外部が断熱
された熱いダクトに連結され、その継手の流出フレームは内部が断熱されたダク
ト部分(以下、「冷たいダクト」と称する。)に連結される。このような継手は
、熱いフレーム−冷たいフレーム用継手と同一である。他のタイプの継手は、継
手を連結するダクト部分の両方が内部で断熱されたものに使用される。このよう
な継手は、冷たいフレーム−冷たいフレーム継手である。第3のタイプの継手は
、両方のダクト部分が外部で断熱されたものに使用される。以下、熱いフレーム
−熱いフレーム継手と称する。
、ト記すべての継手において、流入ライナー及び流出ライナーは、流入ライナー
が流出ライナーの下側に位置し、間隔をもって重なり合う端部部分を有する。重
なり合うライナ一部分は、排気システムに組み込まれたときに、継手を通じる流
路の軸に平行な方向への両者間の相対移動を許すように連結されている。
本発明の主たる目的は、フレーLに対するフランジの熱膨張と流路軸方向のフラ
ンジとライナーの移動とを許すような、冷たいフレームとライナーのフランジと
の間の連結手段を提供することである。
継手の断面が円形である場合、フレームにライナーフランジに固定される固だビ
ンが貫通する半径方向の複数のスロットを具えさせ、このフレームにライナーの
フランジを連結させ、ライナーの部分を流路方向には画定するが半径方向には熱
膨張を許すように配置することにより、この目的が達成される。
継手の断面が矩形である場合、フランジのライナーを4つの部分からなるように
形成し、各々の部分のフランジをフレームの対応する側に中心で固定することに
より、この目的が達成される。コーナークリップは、隣合うライナ一部分の隣接
する端部を慴動自在に収納及び保持する。さらに、固定ビンとこのようにして保
持された端部との間で、画定されるフレームの側部分の長手方向に熱膨張を許す
ガイドな構成する少なくとも1つのガイドにより、各々の部分のフランジがフレ
ームの側部分に摺動自在に連結される。
本発明の他の主たる目的は、熱応力に耐え得るような熱いフレームを提供するこ
とであり、この目的は、関連するライナーフランジから離間する壁を有し7、こ
のフランジと壁とで内側に開口するチャンネルを形成する構造を具えた各々の厚
いフレームにより達成される。内側に開口するチャルネルは、このチャンネルの
すべての表面に熱を均一に効果的に拡散させるように機能する。このような構造
は、また、外部断熱材を収納する反対側に開口するチャンネルにより達成される
場合もあり、また、このようにして達成することが望ましい。
添付図面に示された断熱材は、ステンレス鋼製のワイヤメツシュスリーブに包み
込まれたガラス繊維の織物(fabric)を特徴としている。織物の幅は、内
側の層である中心部分を提供し、外側の層を提供するように折り曲げられた接し
合う端部を具えた大きさである。織物は囲いを通じてライナーに固定されており
、外側の層が接し合う部分でワイヤメツシュを連結することにより一体化されて
いる。
他の目的及びその解決手段は、以下の本発明の好適実施例の説明、添付図面、及
び請求の範囲から明らかになるであろう。
図面の簡単な説明
添付図面は、本発明によるファブリック膨張継手の好適実施例を示し、
第1図は、熱いフレーム−冷たいフレームタイプのファブリック膨張継手を流出
側、すなわち下流側から見た図;
第2図は、流出フレーム及び流出ライナーの一部を拡大した図:
第3図は、第2図の略々3−3線から見た膨張継手の図;
第3A図は1第2図の略々3A−3A線から見た部分的な図;
第4図は、冷たいフレーム−冷たいフレームタイプのファブリック膨張継手を流
出側すなわち下流側から見た図;
第5図は、流出フレーム及び流出ライナーの一部を拡大した図;
第6図は、第5図の略々6−6線から見た継手の図;第7図は、熱いフレーム−
冷たいフレームタイプのファブリック膨張継手における第3図及び第5図と同様
の図である。
実、施 例
ファブリック膨張継手は、第1図乃至第3A図に示され、全体が符号1oで示さ
れている。このファブリック膨張継手は、外部断熱材12を具えたガスタービン
の排気システムのダクト部分11を内部断熱材14を有するダクト部分13に連
結する場合に使用される熱いフレーム−冷たいフレーム膨張継手である。
断面が円形として示される膨張継手10は、全体が符号15で示され、マウント
1Gを具えた流入フレームを有する。複合ファブリックベルト17の一方の縁は
、マウント16に対し、リテーナ19との間でグランブチヤンネル部材18を通
じてボルト締めされている。
継手10の流出フレームは、全体が符号20で示され、ベルト17の他の縁が同
様に固定されたマウント21を有している。固定された両縁間のベルト17の幅
は、継手が排気システムに備え付けられたときに、その長手方向の膨張を許すよ
うなものである。流入フレーム15は周方向に離間するグリップ22を具え、そ
の数は代表的なものでは3つである。流出フレーム20は対向するクリップ23
を有する。2つのフレームの対応するクリップは着脱可能なタイロッド24で互
いに連結されている。
タイロッドは、排気システムにおいて継手の備え付けに必要な間隔でフレームを
保持する。
流入フレーム15を上流側ダクト部分11に連結しつるように、外側に開口する
U字状のチャン・ネル材25が設けられている。その上流側の壁は、ダクト部分
11を連結しつるフランジとして機能し、他方の壁はマウント16に溶接されて
いる。チャンネル材25は継手10に外部断熱材を連結するように機能する。流
出フレーム20は、マウント21の下流側の縁に溶接された外側に配設されたフ
ランジ2Gを有し、ダクト部分13のフランジに着脱可能である。
流入ライナー28のフランジ27は、内側に開口するU字状チャンネル29を形
成するように、チャンネル材25の隣合う壁から離間した位置でマウント16に
溶接されている。チャンネル29は、その壁への熱拡散を確実にする重要な作用
を有する。
流出ライナー30は、間隔をおいた関係で流入ライナー28と重なり合い、その
フランジ31は、以下詳細に説明する方法で流出フレーム2oのマウント21に
連結されている。ライナー28.30の重なり合う端部は、周方向に離間する一
連のスタッド32によって互いに連結されている。スタッドは、ライナー28に
溶接され、ライナー30において同様に離間する一端に開口を有するスロット3
3をワッシャ34を介して貫通している。
そして、ライナー28.30は、このライナー間の長手方向の相対移動を許すよ
うにナツト35によって固定されている。スロット33の幅は、スタッド32の
直径よりかなり大きいことが注目されるであろう。
ライナー30のフランジ31はクリップ36に連結されている。このクリップは
、フランジ31の下流側の縁に隣接するマウント2ユの内周に溶接され、等間隔
に離間している。どのような継手においても、クリップ36の数はその大きさに
関係し、実際のものでは、クリップ36は2乃至3フイート(約61cm乃至約
91cm)の間隔を有している。しかし、このことは、単なる例にすぎず、これ
らに限定されるべきものではない。各々のクリップ36は、ライナーフランジ3
1に溶接されたスタッド38が貫通する半径方向のスロット37を有する。各々
のスタッド38は、ワッシャを介し、これに螺合するナツト39によって摺動自
在に固定されている。第1図から、このような連結されたライナーフランジ31
は、フレーム20に対する半径方向の熱拡張を許すが、継手10を通じる流路の
軸に対する移動を抗するように保持していることが明らかである。
ファブリック膨張継手10は、全体力τ符号40で示されるユニットと、フラン
ジ31に対して備え付けられライナー30とマウント21の間の空間の主たる長
手方向部分を充填する固体断熱材のブロック41とによって効果的に断熱されて
いる。また、ユニット40はブロックと流入ライナーフランジ27の間の空間を
充填している。
ユニット40は、断熱される継手の幅の略々2倍の幅を有するステンレス鋼製の
ワイヤメツシュスリーブ43に包み込まれたガラス繊維の織物から形成されてい
る。
ユニット40は、その中で、まず、ライナー28.30に織物の中心部分が接し
、外側に折り曲げられた端部を具えた第1層を形成するようにしてなる。そして
、織物は、囲いを貫通しリテーナ45を具えた固定ビン44によってその場所に
保持されている。継手の流入側の固定ビン44は流入側ライナーフランジ27に
溶接され、流出側の固定ビンは断熱ブロックに備え付けられるように示されてい
る。マウント21は後者のビンが貫通する囲いと重なり合っていることがわかる
。そして、織物の端部は、第2層を形成するように端部表面が接するまで第1層
から内側に折り曲げられている。ユニット40は、接し合う端部が隣合うように
なったワイヤメツシュスリーブを符号46で示されたワイヤにより連結すること
により完成させられる。
第4図乃至第6図に示されたファブリック膨張継手は、連結される両方のダクト
部分が内側で断熱された冷たいフレーム−冷たいフレームタイプのものである。
ファブリック膨張継手10について説明されたものと機能において対応する部品
は異なる構造であり、そのため説明を必要とするが、対応する部品を示すために
同じ符号が使用されており、付記記号Aによって区別されている。
このファブリック膨張継手10Aは断面が矩形であり、流入及び流出ダクト部分
13Aが同一形状のものである。
ここに説明される3つタイプのファブリック膨張継手のいずれについても、断面
は円形であっても矩形であっても構わない。
流入及び流出フレーム15A、2OAも同・−形状であり、各々がマウント16
A、21Aを具えている。マウント16A、2OAは、外壁48を具えたU字状
のチャンネル材47を有する。外壁48は、継手10Aによって連結されるダク
ト部分の端部フランジに着脱可能なフランジとして機能する。
ライナー28A、30Aは矩形で、同一形状である。
各々のライナー28及びそのフランジは、コーナークリップ49によって連結さ
れる4つの側部分からなり、隣合う部分の隣接する端部は摺動自在に保持される
ようになっている。クリップ49は、チャンネル材壁48と実質的に同一の面で
チャンネル材47の閉じた端部に溶接されている。また、各々のチャンネル材4
7の閉じた端部には、一連のクリップが溶接されている。一連のクリップは、各
々のフレームの各々の側の中心に位置するクリップ50と、このクリップ50と
各々のコーナークリップ49との間に位置する少なくとも1つのクリップ51か
らなる。実際のものでは、クリップは2乃至3フイート(約61cm乃至約91
crn)の間隔を有する。しかし、グリップの数は、フレーム及びライナーの大
きさに関係する。
ライナーフランジ27A、、31Aは、これらに溶接され・各々のグリップ1つ
に対して1つが対応するように離間及び位置するスタッド52を有する。各々の
中心クリップはスタッド52を支持し、スタッドがワッシャを介してナツト53
に螺合して固定されたとき、この固定手段はライナーフランジの中心をフレーム
の側部分の特定の1つにロックさせる。
クリップ51は、ライナ一部分の各々のフランジの側部分を長手方向に延びるス
ロット54を有する。スタッド52は、このスロットに拘束されずに貫通し、こ
れに螺合するナツト55によってワッシャを介して特定のクリップ51に固定さ
れており、従って、このようにして連結される各々のライナーのフレームの側部
分の長手方向への熱膨張を許すガイドが構成される。そして、継手10Aを通じ
る流れ方向に対するライナ一部分の関係を変化させることなく連結できるように
なっている。ライナー15A、2OAは前述の方法によって連結されるので、ラ
イナ一部分の長手方向の熱膨張が許され、ライナーと平行な方向の膨張も吸収さ
れる。
継手10Aの断熱は、ライナーの中心部分にユニット40Aをシートさせること
によってなされる。各々のチャンネル材とその下側のライナーとの間に挾まれ端
部フランジに接する固形断熱材の長手方向部分41Aにユニットの縁が接する。
固定ビン44は、すべてが固形断熱材によって包み込まれるように示されている
。
第7図において、両方のダクト部分は、必要とされるファブリック膨張継手が熱
いフレーム−熱いフレームのタイプのものであるように、外部で断熱されたもの
として示されている。流入ならびに流出フレーム及び流入ならびに流出ライナー
の両方は第1図乃至第3A図に示された流入フレーム及び流入ライナーと同一の
ものであり、又は同一のものとすることができるから、ここでは説明を省略する
。対応する部品は、同符号で示され、区別するために付記記号Bが付されている
。
継手10Bの構造及び作用はフレーム1o及び継手lOのライナー28の説明か
ら明らかであるが、継手10Bの作用は、チャンネル材25により、この継手1
0Bに外部断熱材12Bが連結されていることが注目されるであろう。ライナー
フランジ27B及びライナーフランジ31Bはマウント18B、21Bの特定の
一つに溶接され、継手10Bは新面が円形であっても矩形であってもよい。
前述のことから、本発明によるファブリック膨張継手は所期の目的によく合致し
ていることが明らかであろう。
国際調査報告
Claims (18)
- (1)ガスタービンの排気システムの流入部分と流出部分との間に組込まれる膨 張継手であって、少なくとも流入部分がフランジ端部を有する外部断熱材を具え ており、前記継手は、前記部分の端部に着脱可能な流入及び流出フレームと、前 記フレームの縁をシールし前記継手が前記流入部分及び流出部分を連結したとき に前記フレーム間の相対的な軸方向移動及び相対的な横方向移動を許す大きさの 可撓性ベルトと、各々が端部フランジを具えた流入ライナー及び流出ライナーと 、各々のフランジを対応するフレームに連結する手段とを有し、前記継手を通じ る流路に対して前記流入ライナーが流出ライナーの下側で間隔をおいた関係で重 なり合う端部部分を前記両ライナーが具え、前記継手は、前記ライナーの相対的 な軸方向移動と格対的な横方向移動を許すように前記端部部分を連結する手段と 、前記ライナーを覆い前記ライナーのフランジに接する断熱材とを有し、少なく とも流入フレームは、これに連結されるライナーのフランジから離間する壁を具 え、前記フランジとで内側に開口する熱拡散チャンネルを形成する構造を有し、 前記チャンネルが、その底端部を覆う断熱材を具え該断熱材のフランジ端部に接 するような形状であり大きさである、膨張継手。
- (2)前記流出部分もフランジ端部を有する外部断熱材を具えており、前記流出 フレームもこれに連結されるライナーのフランジから離間する壁を具え、前記フ ランジとで内側に開口する熱拡散チャンネルを形成する構造を有し、底端部を覆 う断熱材を具えた断熱材のフランジ端部に接するような形状であり大きさである 、請求項1記載の膨張継手。
- (3)前記流入フレーム構造は外側に開口する端部チャンネルを有し、その自由 端は前記流入フレームを前記流入部分に連結させるために使用される、請求項1 記載の膨張継手。
- (4)前記流出フレーム構造は外側に開口する端部チャンネルを有し、その自由 端は前記流出フレームを前記流出部分に連結させるために使用される、請求項2 記載の膨張継手。
- (5)前記流出部分は外部断熱材を有し、前記流出フレームヒ前記関連する端部 フランジとを連結する手段は前記流出フレームの軸が前記流路軸に対して移動す ることなしに前記継手を通じる流路と直角な平面で前記流出フレームに対する前 記端部フランジの熱膨張を許すタイプであり、前記端部フランジは、前記流出フ レームが備え付けられ前記流出フレームが前記流出フレームを前記流出部分に連 結する場合に前記流出端部フランジの面において外部フランジを有するときに前 記断熱材に接するように位置付けられている、請求項1記載の膨張継手。
- (6)前記重なり合う部分の一方がかなりの幅のスロットを有し、ワッシャがス ロットを覆っており、前記下側部分が前記スロットの幅及び長さより小さい直径 であって外側に貫通するスタッドを有し、前記スタッドに蝶合するナットがワッ シャを介して取付けられている、請求項1記載の膨張継手。
- (7)前記ライナーを覆う断熱材はステンレス鋼製のワイヤメッシュに包み込ま れたガラス繊維の織物からなるガラス繊維スリーブを有し、前記スリーブの幅は これによって断熱されるフランジ間の間隔より充分に大きく、前記ライナーに接 し両縁が折り曲げられた内側の層が提供され、前記両縁は外側の層を提供するよ うに接しており、さらに、前記スリーブの囲いを貫通して前記フランジに支持さ れる固定手段と、前記接し合う端部で前記ワイヤメッシユを連結する手段とを有 する、請求項1記載の膨張継手。
- (8)ガスタービンの排気システムの流入部分と流出部分との間に組込まれる膨 張継手であって、少なくとも流出部分が内部断熱材を具えており、前記継手は、 前記部分の端部に連結可能な装着部分を具えた流入及び流出フレームと、前記部 分の端部に連結可能な少なくとも装着部分とを有し、前記流出フレームの少なく とも装着部分は外側に延びる縁フランジを具え、前記継手は、前記フレームの縁 をシールし前記継手が前記流入部分及び流出部分を結連結したときに前記フレー ム間の相対的な軸方向移動及び相対的な横方向移動を許す大きさの可撓性ベルト と、各々が端部フランジを具えた流入ライナー及び流出ライナーと、各々のフラ ンジを特定のフレームに連結する手段とを有し、前記継手を通じる流路に対して 前記流入ライナーが流出ライナーの上側で間隔をおいた関係で重なり合う端部部 分を前記ライナーが具え、前記流出ライナーの少なくとも端部フランジを前記流 出フレームに連結する手段は前記継手の軸が前記流路に対して移動することなし に前記継手を通じる流路と直角な平面で前記フレームに対する前記フランジの熱 膨張を許すタイプであり、前記流出フランジが前記内部断熱材に接している、 膨張継手。
- (9)前記流入部分も内部断熱材を具えており、前記流入ライナーの前記フラン ジを前記流入フレームに連結する手段は前記流出ライナーの前記フランジを前記 流出フレームに連結する手段と同一であり、前記流入フランジは前記流入部分の 断熱材に接している、請求項8記載の膨張継手。
- (10)前記フレーム及び前記流出ライナーは円形であり、固定手段は前記流出 側の前記フランジに固定されており、前記流出フレームは半径方向のスロットを 具えた内側に配設されたクリップを有し、各々の固定手段の1つが対応する1つ の固定手段を貫通するようになっている、請求項8記載の膨張継手。
- (11)前記クリップは、前記流出フレームの前記フランジの平面において前記 装着されるライナーフランジを取付けるように前記流出フレームの下流側の縁に 対して離間するようになっている、請求項10記載の膨張継手。
- (12)前記流出フレーム及び前記流出ライナーは矩形であり、前記ライナーは 、フランジ部分とフレームに溶接され隣合う部分の特定の端部を摺動自在に支持 しかつ保持する直角のクリップからなり、1つの固定手段は各々の部分のフラン ジを前記流出フレームに連結して前記固定手段と隣合うクリップとの間を案内し 、各々のガイドは前記フランジの一方を前記フレームの一方の側に連結しかつ前 記一方のフレームの側の平行な方向への熱膨張を許すようになっている、請求項 8記載の膨張継手。
- (13)前記部分は前記流出ライナーの側部であり、前記クリップは前記フラン ジのコーナーであって、各々の固定手段は前記ライナーのフランジの各々の側部 の中心にある、請求項12記載の膨張継手。
- (14)前記クリップは、前記流出フレームの前記フランジの平面において前記 装着されるライナーフランジを取付けるように前記流出フレームの下流側の縁に 対して離間するようになっている、請求項12記載の膨張継手。
- (15)各固定手段とクリップの間には複数の案内手段があり、その間の距離が 約2乃至3フィートの範囲にある、請求項12記載の膨張継手。
- (16)前記断熱材の1つの縁における固定手段が1つのライナーのフランジに 連結されている、請求項1記載の膨張継手。
- (17)前記ベルトの縁をフレームにシールする手段が、各縁について、クラン プ用チャンネル部材、各フレームの緑の周りに延びる1対の平行なリテーナを含 み、前記ベルトの各線はチャンネル部材とフレームのリテーナの間にあり、さら に一連のスタッドがリテーナの間に間隔を置いて、対応する縁とチャンネル部材 の両端部の間を通って延びるように各フレームの周辺の周りにあり、ワッシャが 各スタッドにあってナットが該スタッドにねじ込まれるようになっており、かく して、前記チャンネル部材を下側の縁に、下側の縁をリテーナとフレームに固定 するようになっている、請求項1記載の膨張継手。
- (18)前記チャンネル部材の幅が、その縁が前記リテーナを覆いナットとワッ シャが前記チャンネルの壁によって拘束されるようなものである、請求項17記 載の膨張継手。
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