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

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)

【特許請求の範囲】
1. （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. （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. （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. （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. （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. （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. （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. （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. （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. （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. （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. （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. （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. （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. （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. （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. （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. （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。