KR100818825B1

KR100818825B1 - 터빈용 노즐 보유 장치

Info

Publication number: KR100818825B1
Application number: KR1020030076160A
Authority: KR
Inventors: 코우처버나드아더; 피츠데이빗오루스; 코준로날드웨인; 슐제임스데이비드
Original assignee: 제너럴 일렉트릭 캄파니
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2003-10-30
Publication date: 2008-04-01
Also published as: CZ302360B6; US6722848B1; US20040086383A1; KR20040038816A; CZ20032963A3; RU2003132118A; DE10350946B4; CN1500970A; CN100343490C; JP2004150434A; DE10350946A1; JP4439239B2; RU2331775C2

Abstract

본 발명은 터빈의 캐리어 반부내의 대응하는 도브테일형 홈(27)내에 수납하기 위한 도브테일형 베이스(20)를 갖는 터빈용 노즐(12)을 제공한다. 각 캐리어 반부내의 각각의 수평 결합면에 있는 노즐은 접합면을 포함하는 그 베이스를 따라 형성된 노치(34)를 구비한다. 키 슬롯(38)은 수평 결합면내에 형성되는데, 접합면에 대항하여 지지되는 키(40)를 수납한다. 키는 수평 결합면에서 캐리어 반부내로 피닝 또는 나사체결된다. 반경방향 장전 핀(32)은 말단 노즐 베이스와 결합하여 홈내에 노즐을 보유하는 것을 방해하지 않고 말단 노즐을 반경방향 내측으로 편향시킨다.

Description

터빈용 노즐 보유 장치{TURBINE NOZZLE RETENTION APPARATUS AT THE CARRIER HORIZONTAL JOINT FACE}

도 1은 홈내에 적층된 노즐을 갖는 것으로 도시된, 터빈용의 축방향 이격된 캐리어 홈을 나타내는 캐리어의 분해 사시도,

도 2는 결합면의 말단 노즐 사이에 캐리어 홈내에 배치된 노즐을 나타내는 사시도,

도 3은 말단 노즐 및 캐리어 결합면의 노즐을 보유하기 위한 키의 사시도,

도 4는 도 3과 유사한 도면으로서, 반경반향 장전 핀이 삽입되어 있는 수평 결합면에서의 노즐을 나타내는 도면,

도 5는 캐리어 쉘에 피닝(peening)된 키 슬롯내에 키를 도시하는 결합면에서의 확대 분해도,

도 6은 도 5와 유사한 도면으로서, 나사에 의한 슬롯내의 키의 보유를 도시하는 도면.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 캐리어 12, 13 : 노즐

14, 15 : 캐리어 반부 16 : 결합면

17 : 에어포일 18 : 내부 밴드

20 : 베이스 22, 24 : 플랜지

27 : 캐리어 홈 32 : 핀

34 : 노치 38 : 키 슬롯

40 : 키

본 발명은 터빈의 캐리어의 홈내에 서로 적층된 노즐을 보유하기 위한 장치에 관한 것으로서, 특히 노즐을 반경방향으로 장착하는 것을 방해하지 않고 상부 및 하부 캐리어 반부 사이의 수평 결합면에서 캐리어 홈에 노즐을 보유하기 위한 터빈 노즐 보유 장치에 관한 것이다.

예컨대, 증기 터빈인 터빈에서 축방향으로 이격된 원주방향 노즐 열을 위해 캐리어가 제공된다. 캐리어는 아치 모양으로 180° 연장하고 수평 결합면에서 서로 결합되어 각각의 축방향 스테이지 위치에서 노즐의 360° 열을 형성하는 캐리어 반부를 포함하는 것이 일반적이다. 캐리어의 홈내에 노즐을 보유하기 위해 다양한 기술이 사용되었지만, 일반적으로 노즐은 캐리어내의 대체로 대응하는 도브테일형 홈내에 수납되기 위한 반경방향 외측 도브테일형 베이스를 갖는 에어포일을 포함한 다. 일반적으로, 노즐의 각 베이스의 양 측면은 베이스가 에어포일의 각도를 조정하도록 터빈의 축에 대해 각을 이루고 있다. 노즐이 각 캐리어 반부 홈내에 설치될 때, 노즐 베이스는 홈내에 서로 대항 적층되어 노즐의 반구형 열을 형성한다. 캐리어 반부를 서로 결합시키기 전에 각 수평 결합면에서 말단 노즐은 결합면의 외측으로 돌출한다. 반경방향 장전 핀 또한 각각의 노즐에 대해 제공된다. 각 핀은 노즐의 베이스와 홈의 베이스 사이에 배치되어 노즐을 반경방향 내측으로 편향시킨다. 캐리어 반부가 서로 고정될 때, 상부 및 하부 캐리어 반부의 수평 결합부를 횡단하는 인접한 말단 노즐 사이의 간극이 필요하다. 따라서, 수평 결합면에, 노즐의 반경방향 장전을 방해하지 않고 캐리어 반부 홈내에 노즐을 보유하기 위한 보유 장치가 필요하다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 예컨대 반경방향 장전 핀인 반경방향 장전 장치를 방해하지 않고 협력하여 작동하는 각 캐리어 반부의 결합면에서의 노즐 보유용 터빈 노즐 보유 장치가 제공된다. 예컨대, 각 캐리어 반부는 캐리어 반부를 중심으로 반원형의 축방향으로 이격된 다수의 홈을 갖는다. 각 홈은 도브테일 형상을 갖는다. 대응하는 도브테일형의 반경방향 외측 베이스를 갖는 노즐은 캐리어 홈내에 삽입되고, 서로 대항하여 적층되어 노즐의 아치방향 열을 형성한다. 각 결합면에서는 상부 및 하부 반부의 인접한 노즐 사이의 간극이 필요하며, 각 말단 노즐은 그 결합된 결합면을 지나 돌출한다.

반경방향 장전 핀을 조절하면서 수평방향 결합면내의 말단 노즐을 보유하기 위해서, 각 말단 노즐의 노즐 베이스는 그 반경방향 외측면을 따라 형성된 노치를 포함하며, 노치는 축방향으로 연장하는 접촉면을 포함한다. 키 슬롯은 각 캐리어 반부내의 각 결합면에 형성되고, 노치 및 접합면과 정렬되게 위치한다. 길다란 키는 노즐 베이스의 접촉면에 대항하여 결합되게 노치내에 배치된다. 반경방향 장전 핀은 캐리어 홈의 최외각 벽의 오목부내에 배치되고, 노치가 형성되지 않은 노즐 베이스의 일부와 결합하여 말단 노즐에 대해 반경방향 내측을 편향시킨다. 키는, 예컨대 결합면과 키 사이에 피닝함으로써 캐리어 반부 및 키 슬롯내의 결합면에 고정된다. 변형적으로, 키는 결합면 아래에 오목부 헤드를 갖는 하나 또는 그 이상의 나사에 의해 키 슬롯내에 보유될 수 있다. 따라서, 키는 반경방향 장전 핀이 노즐을 반경방향 내측으로 편향시키는 동안에, 노즐이 캐리어 홈으로부터 반경방향으로 이동하는 것을 방지한다. 본 발명의 말단 노즐 및 보유 키는 각 캐리어 반부의 각 홈에 대해 2개의 수평 결합면중 적어도 하나에 제공된다는 것이 이해될 것이다. 바람직하게, 캐리어의 각 혼형 홈을 형성하는 2개의 캐리어 반부의 수평 결합면 4개 모두에는 그 보유 장치가 제공된다.

본 발명에 따른 바람직한 실시예에서, 터빈용 노즐 보유 장치에 있어서, 상기 터빈의 축 둘레로 연장하고 각 결합면내의 양 단부에서 종료되는 아치형의 반경방향 내측으로 개방하는 형상의 홈을 갖는 대체로 원통형인 노즐 캐리어 반부와, 에어포일과, 홈의 형상에 대체로 대응하는 형상을 가져서 홈내에 수납되는 외부 베이스를 각각 포함하는 다수의 노즐과, 하나의 수평 결합면내의 홈의 일 단부에 있 는 키 슬롯을 포함하며, 상기 캐리어 반부의 홈내의 하나의 수평 결합면에 있는 노즐 중 하나는 결합면을 지나 원주방향으로 연장하고, 하나의 결합면의 반경방향 내측으로 연장하여 베이스내에 형성된 노치를 구비하며, 상기 키 슬롯내의 키는 캐리어 반부에 고정되고 하나의 노즐내의 노치내에 결합되어 캐리어 반부내에 노즐을 보유하는, 터빈용 노즐 보유 장치가 제공된다.

본 발명에 따른 바람직한 실시예에서, 터빈용 노즐 보유 장치에 있어서, 상기 터빈의 축 둘레로 연장하고 각 결합면내의 양 단부에서 종료되는 아치형의 반경방향 내측으로 개방하는 형상의 홈을 갖는 대체로 원통형인 노즐 캐리어 반부와, 에어포일과, 홈의 형상에 대체로 대응하는 형상을 가져서 홈내에 수납되는 외부 베이스를 각각 포함하는 다수의 노즐과, 하나의 수평 결합면내의 홈의 일 단부에 있는 키 슬롯을 포함하며, 상기 캐리어 반부의 홈내의 하나의 수평 결합면에 있는 노즐 중 하나는 결합면을 지나 원주방향으로 연장하고, 하나의 결합면의 반경방향 내측으로 연장하여 베이스내에 형성된 노치를 구비하며, 상기 키 슬롯내의 키는 캐리어 반부에 고정되고 하나의 노즐내의 노치내에 결합되어 캐리어 반부내에 노즐을 보유하며, 핀은 하나의 노즐을 반경방향 내측으로 편향시키도록 하나의 노즐과 결합하고, 키와 홈의 베이스를 따라 반경방향 내측으로 접하는 표면 사이에 연장하는, 터빈용 노즐 보유 장치가 제공된다.

이제 도면, 특히 도 1을 참조하면, 예컨대 스팀 터빈인 터빈의 노즐(12)용인 일반적으로 참조부호(10)로 도시된 캐리어가 있다. 캐리어(10)는 수평 결합면(16)을 따라 서로 결합된 상부 및 하부 캐리어 반부(14, 15)를 각각 포함한다. 도시된 바와 같이, 노즐(12)은 캐리어(10)를 따라 축방향으로 이격된 위치에서 그 환형 열내에 배열된다. 노즐의 각 열은 서로 대항 적층된 다수의 개별 노즐(12)을 포함한다. 도시되지 않은 회전자는 하부 캐리어 반부내에 배치되고, 캐리어 반부(14, 15)가 결합면(16)에서 서로 고정될 때, 노즐(12)은 로터상의 에어포일 또는 버킷과 함께 터빈의 다단을 형성한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 각 노즐은 내부 밴드(18) 및 도브테일형의 베이스(20)를 포함하는 에어 포일(17)을 포함한다. 각 베이스(20)는 서로 평행한 양 측면을 갖고, 캐리어 홈내에 배치될 때, 양 측면은 터빈의 회전축에 대해 각을 이룬다. 각 노즐의 도브테일형 베이스의 형태를 도시하는 도면에서, 상부 스트림 및 하부 스트림의 양 축방향으로 돌출하여 그 사이의 오목부(26)를 규정하는 1쌍의 플랜지(22, 24)가 제공된다. 상부 및 하부 캐리어 섹션(14, 15)에는 노즐(12)의 베이스로서 대체로 대응하는 형상의 홈(27)이 각각 제공된다. 또한, 각 홈의 반경방향 외측 베이스는 반경방향 외측 환형 오목부(30)를 구비한다(도 4).

일반적으로, 노즐(12)은 상부 및 하부 캐리어 반부(14, 15) 각각에서 서로 대항 적층된다. 하나의 수평 결합면에 첫번째 및 말단 노즐을 세팅함으로써, 캐리어 섹션의 나머지 노즐은, 홈(27)의 대향 단부에 연속적인 노즐의 도브테일형 베이스(20)를 위치시키고 이 노즐을 홈(27)이 완전히 채워질 때까지 활주시켜 서로 부착 시킴으로써 삽입될 수 있다. 노즐이 삽입됨에 따라서, 반경반향 편향 핀(32)은 홈(27)의 대향 단부로부터 캐리어 홈내로 삽입된다. 핀(32)은 홈(27)의 반경방향 외부 베이스와 노즐(12)의 베이스(20)의 반경방향 외측면 사이에서 결합되어 노즐(12)을 반경방향 내측으로 편향시킨다. 핀(32)은 노즐 베이스(20)를 결합시키기 위해서 편평한 일 측면을 갖고, 홈에 삽입되어 있는 노즐로부터 캐리어 홈(27)의 대향 단부에서 삽입된다. 일단 노즐이 홈내에 적층되면, 수평 결합면(16)에서 각 캐리어 섹션에 대한 최종 또는 말단 노즐(13)(도 3)은 수평 결합부에서의 고정뿐만 아니라 이 노즐(13)의 반경방향 내측으로의 반경방향 장전을 방해하지 않고 용이하게 하도록 특별히 구성된다.

바람직하게, 본 명세서에 설명된 바와 같이 말단 노즐(13)은 캐리어 반부의 각 홈(27)의 양 단부 각각에 제공된다. 그러나, 이러한 말단 노즐(13) 및 후술하는 보유 장치는 각 캐리어 반부의 홈 각각의 일 단부에만 제공될 수 있으며, 그 외에는 고정된다고 이해될 것이다. 전술한 내용을 수행하기 위해서, 도 3을 참조하면 각각의 캐리어 반부(14, 15)의 말단 노즐(13)에는 노즐(12)의 베이스(20)의 반경방향 외측 표면을 따라 노치(34)가 제공된다. 노치(34)는 터빈의 회전축에 대체로 평행하게 형성된 접합면(36)을 포함한다. 따라서, 노치(34)는 도시된 바와 같이 기본적으로 쐐기 형상(wedge-shaped)이다. 말단 노즐(13)이 결합면에서 홈(27)내에 배치될 때, 접합면(36)은 수평 결합면(16)의 아래에 위치하고, 각 노즐 베이스(20)의 일부는 대응하는 수평 결합면(16)의 위로 돌출한다. 그러나 각 캐리어 홈(27)의 대향 단부의 말단 노즐(13)은 말단 노즐의 대향 측면상에 형성되어 있는 노치 및 접합면과 바람직하게 동일한 배열을 갖는다. 즉, 좌우 말단 노즐(13)에는 이들의 베이스의 각각의 양 측면상에 형성된 노치(34) 및 접합면(36)이 제공된다.

노즐(12, 13)을 캐리어 쉘 홈(27)으로 조립시키기 전에, 키 슬롯(38)은 수평 결합면(16)에서 바람직하게 각 홈의 단부에 형성된다. 키 슬롯(38)은 노즐 베이스(20)의 전후 축방향으로 연장한다. 키 슬롯(38)은 말단 노즐(13)이 수평 결합면에 위치될 때, 결합면으로부터 접합면(36)의 깊이와 적어도 동일한 깊이를 갖는다. 도 4에 도시된 바와 같이, 키(40)는 키 슬롯(38)내에 배치된다. 키(40)는 키 슬롯(38)내에 안착하고 말단 노즐 베이스(20)의 접합면(36)에 대항하여 지지된 길다란 직선형 잠금 요소를 포함한다.

도 5에 도시된 바와 같이 키(40)는, 예컨대 키(40)의 양 단부에 인접한 피닝(41)에 의해 키 슬롯(38)에 고정된다. 즉, 키(40)의 금속 및 인접한 접합면(16)의 일부가 변형되어 서로 간섭함으로써, 키 슬롯내의 키가 접합면(36)을 접합시키는 키와 고정되어, 적층된 노즐(12, 13)을 홈에서 벗어나지 않게 캐리어 반부내에 보유한다. 또한, 키(40)는 피닝이 아닌 수단에 의해 키 슬롯(38)내에 그리고 캐리어 반부에 고정될 수 있다. 예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이 키(40)는 키 슬롯(38)의 베이스 및 캐리어 반부내에 나사체결식으로 나사(44)를 수납되기 위한 보어 구멍을 가질 수 있다.

각 말단 노즐(13)을 반경방향으로 장전시키기 위해서, 최종 반경방향 장전 핀(32)은 홈의 베이스 사이에 배치되고 말단 노즐(13)의 베이스에 대항하여 지지되어, 말단 노즐을 캐리어 홈내의 다른 적층된 노즐과 같이 반경방향 내측으로 편향시킨다. 따라서, 반경방향 장전 핀(32)은 단부 결합면에서 키(40) 및 키 슬롯(38) 배열과 간섭하지 않고 노즐을 캐리어 홈내에 고정시킨다.

키를 슬롯내에 고정하기 위한 그리고 노즐이 홈으로부터 반경방향으로 이격되는 것을 방지하기 위한 수단뿐만 아니라 키(40) 및 반경방향 핀(32)까지도 모두 동일한 높이거나 또는 결합면(16)보다 약간 오목한 것이 이해될 것이다. 이것은 상부 및 하부 캐리어 반부를 도시되지 않은 적합한 밀봉에 의해 그리고 각 결합면에서 접합 말단 노즐 사이에 적합한 간극을 두고 서로 결합시키기 위해 중요하다.

본 발명은 현재 가장 실용적이고 바람직한 실시예로 고려되는 것에 관해 설명하였지만, 개시된 실시예에 한정되지 않으며, 오히려 첨부된 청구 범위의 사상 및 범위내에 포함된 다양한 변경 및 동등한 배열을 포함하려 한다는 것은 이해되어야 한다.

본 발명에 의하면, 수평 결합면에, 노즐의 반경방향 장전을 방해하지 않고 캐리어 반부 홈내에 노즐을 보유하기 위한 보유 장치가 제공되는 효과가 있다.

Claims

터빈용 노즐 보유 장치에 있어서,

상기 터빈의 축 둘레로 연장하고 각 결합면내의 양 단부에서 종단되는 아치형의 반경방향 내측으로 개방하는 형상의 홈(27)을 갖는 대체로 반-원통형인 노즐 캐리어 반부(15)와,

에어포일(17)과, 상기 홈의 형상에 대체로 대응하는 형상을 가지며 상기 홈내에 수납되는 외부 베이스(20)를 각각 포함하는 다수의 노즐(12)과,

하나의 수평 결합면내의 상기 홈의 일 단부에 있는 키 슬롯(38)을 포함하며,

상기 캐리어 반부의 홈내의 상기 하나의 수평 결합면에 있는 상기 노즐 중 하나는 상기 결합면을 지나 원주방향으로 연장하고, 상기 하나의 결합면의 반경방향 내측으로 연장하여 상기 베이스내에 형성되는 노치(34)를 구비하며,

상기 키 슬롯내의 키(40)는 상기 캐리어 반부에 고정되고 상기 하나의 노즐의 노치내에 결합되어 상기 캐리어 반부내에 상기 노즐을 보유하는

터빈용 노즐 보유 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 하나의 노즐을 반경방향 내측으로 편향시키도록 상기 하나의 노즐과 결합하는 부재(32)를 포함하며,

상기 반경방향 편향 부재는 핀(32)을 포함하고, 상기 캐리어 반부 홈은 상기 핀을 수납하고 상기 하나의 노즐을 반경방향 내측으로 편향시키기 위한 상기 캐리어 반부 홈의 외부 표면을 따라 원주방향으로 연장하는 오목부(30)를 포함하는

터빈용 노즐 보유 장치.
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제 1 항에 있어서,

상기 하나의 노즐을 반경방향 내측으로 편향시키도록 상기 하나의 노즐과 결합하는 부재(32)로서, 상기 키(40)와 상기 홈의 베이스를 따라 반경방향 내측으로 접하는 표면 사이로 연장하는, 상기 부재(32)를 포함하며,

상기 부재는 핀(32)을 포함하고, 상기 캐리어 반부 홈은 상기 홈의 내측으로 접하는 표면을 따라 원주방향으로 연장하는 오목부(30)를 포함하는

터빈용 노즐 보유 장치.
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제 1 항에 있어서,

상기 캐리어 반부의 홈은 도브테일 형상을 갖고, 상기 노즐의 베이스(20)는 대체로 상보적인 도브테일 형상을 갖는

터빈용 노즐 보유 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 수평 결합면중 다른 하나내의 상기 홈의 대향 단부에 있는 제 2 키 슬롯(38)을 포함하며, 상기 캐리어 반부내의 홈의 대향 단부에 있는 상기 다수의 노즐중 제 2 노즐은 상기 다른 결합면을 통해 원주 방향으로 연장하고, 상기 대향 결합면의 내측으로 연장하여 상기 베이스내에 형성된 노치(34)를 구비하며, 상기 제 2 키 슬롯내의 제 2 키(38)는 상기 캐리어 반부에 고정되고 상기 제 2 노즐의 노치내에 결합함으로써 상기 캐리어 홈에 상기 노즐을 보유하는

터빈용 노즐 보유 장치.
제 10 항에 있어서,

상기 제 2 노즐을 반경방향 내측으로 편향시키기 위해 상기 제 2 노즐과 결합하는 제 2 부재(32)를 포함하며,

상기 제 2 반경방향 편향 부재는 제 2 핀(32)을 포함하고, 상기 캐리어 반부 홈은 상기 제 2 핀을 수납하고 상기 제 2 노즐을 반경방향 내측으로 편향시키기 위한 상기 캐리어 반부 홈의 외부 표면을 따라 원주방향으로 연장하는 오목부를 포함하는

터빈용 노즐 보유 장치.
삭제
터빈용 노즐 보유 장치에 있어서,

상기 터빈의 축 둘레로 연장하고 각 결합면내의 양 단부에서 종료되는 아치형의 반경방향 내측으로 개방하는 도브테일 형상의 홈(27)을 갖는 대체로 반-원통형인 노즐 캐리어 반부(15)와,

에어포일(17)과, 상기 홈의 도브테일 형상에 대체로 대응하는 형상을 가져서 상기 도브테일 형상의 홈내에 수납되는 외부 베이스(20)를 각각 포함하는 다수의 노즐과,

하나의 수평 결합면내의 상기 홈의 일 단부에 있는 키 슬롯(38)을 포함하며,

상기 캐리어 반부의 홈내의 상기 하나의 수평 결합면에 있는 상기 노즐 중 하나는 상기 하나의 결합면의 내측방향 상기 베이스 내에 형성되는 노치(34)를 구비하며,

상기 키 슬롯내의 키(40)는 상기 캐리어 반부에 고정되고 상기 하나의 노즐내의 노치내에 결합되어 상기 캐리어 반부내에 상기 노즐을 보유하며,

핀(32)은 상기 하나의 노즐을 반경방향 내측으로 편향시키도록 상기 하나의 노즐과 결합하고, 상기 키와 상기 홈의 베이스를 따라 반경방향 내측으로 접하는 표면 사이로 연장하는

터빈용 노즐 보유 장치.
제 1 항 또는 제 13 항에 있어서,

상기 키를 상기 결합면에서 상기 캐리어 반부에 고정하기 위한 수단(41)을 포함하는

터빈용 노즐 보유 장치.
제 1 항 또는 제 13 항에 있어서,

상기 키 및 상기 캐리어 반부는 상기 결합면에서 서로 피닝되거나, 또는 상기 키를 관통하여 상기 캐리어 반부내로 연장하는 나사(44)에 의해 서로 고정되는

터빈용 노즐 보유 장치.
삭제
제 13 항에 있어서,

상기 수평 결합면중 다른 하나에서 상기 홈의 대향 단부에 있는 제 2 키 슬롯(38)을 포함하며, 상기 캐리어 반부내의 홈의 대향 단부에 있는 상기 다수의 노즐중 제 2 노즐은 상기 다른 결합면을 통해 원주 방향으로 연장하고, 상기 대향 결합면의 내측으로 연장하여 상기 베이스내에 형성된 노치(34)를 구비하며, 상기 제 2 키 슬롯내의 제 2 키(38)는 상기 캐리어 반부에 고정되고 상기 제 2 노즐의 노치내에 결합함으로써 상기 캐리어 홈에 상기 노즐을 보유하며, 제 2 핀(32)은 상기 제 2 노즐을 반경방향 내측방향으로 편향시키도록 상기 제 2 노즐과 결합하고, 상기 제 2 키와 상기 홈의 반경방향 내측으로 연장하는 표면 사이로 연장하는

터빈용 노즐 보유 장치.