JP2007292074A - 入れ子形密閉タービンバケット群 - Google Patents

Abstract

【課題】過度の応力の発生なしにエーロフォイルを支持出来る改良された密閉タービンバケットを提供する。
【解決手段】タービンホイール１５０のダブテール１４０に装着するための密閉バケット群１００。密閉バケット群１００は、先端バケット背面を有する先端バケット１１０と、密閉バケット前面及び密閉バケット背面を有する密閉バケット１２０と、後端バケット前面を有する後端バケット１３０とを含んでもよい。先端バケット背面及び密閉バケット前面は１対の第１の封鎖キー溝３９０を規定し、密閉バケット背面及び後端バケット前面は１対の第２の封鎖キー溝４００を規定する。第１の封鎖キー溝３９０及び第２の封鎖キー溝４００には、複数のキー４１０、４２０が配設されてもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般にタービンに関し、特に、密閉タービンバケット群に関する。

蒸気タービンのエーロフォイル又はバケットは、タービンホイールの周囲に一定の間隔で配置される。バケットは、ホイール面にある開口部にバケットを一度に１つずつ軸方向に差し込み、その後、ホイールに関して周囲方向にバケットを滑らせることにより組み立てられる。バケットは、相補形の雄ダブテール及び雌ダブテールにより装着される。しかし、構体を密閉するためには、最後のブレードをダブテール以外の手段によって拘束する必要がある。この最終バケットである密閉バケットは、一般に、ピンによりホイールに固着されるか又はキーにより隣接するバケットに固定される。

しかし、丸いスカート形であるバケットは湾曲しているため、密閉バケットを遠心力から保護するために、スカートの中実部分、すなわち、ダブテールにおいてキーを使用するのに適していない。キーを軸方向に配設した場合、隣接するバケットとの係合が非常に弱くなり剪断強さが制限されてしまうので、望ましくない。更に、機械軸に対して角度を成すようにキーを配置しても、丸いスカート部分が湾曲しているために、最大肉厚部でキーの中心と交差しない不規則な剪断面が形成され、望ましくない。その結果、必然的に、ピンを使用してホイールに固定される密閉ブロックが使用されることになる。一般に、密閉ブロックは、エーロフォイルを持たないバケットである。エーロフォイルを取り除くことにより質量及び遠心荷重は減少し、ホイールピンに加わる応力は許容レベルまで低下する。しかし、密閉ブロックはエーロフォイルを有していないため、蒸気流路に開口部が存在し、それが性能に悪影響を及ぼす。
米国特許出願公開第２００２／００８１１９６号 米国特許出願公開第２００２／００８５９１７号 米国特許出願公開第２００４／００８１５５８号 米国特許出願公開第２００４／０１１５０５２号 米国特許出願公開第２００４／０１２０８１７号 米国特許出願公開第２００４／０１６５９８９号

従って、過度の応力の発生なしにエーロフォイルを支持できる改良された密閉バケットが望まれる。そのようなバケットにより、システム全体の性能は一層向上する。

従って、本出願は、タービンホイールのダブテールに装着するための密閉バケット群を説明する。密閉バケット群は、先端バケット背面を有する先端バケットと、密閉バケット前面及び密閉バケット背面を有する密閉バケットと、後端バケット前面を有する後端バケットとを含んでもよい。先端バケット背面及び密閉バケット前面は第１の封鎖キー溝を規定し、密閉バケット背面及び後端バケット前面は第２の封鎖キー溝を規定する。密閉バケットを支持するように、第１の封鎖キー溝及び第２の封鎖キー溝の中に複数のキーが配設されてもよい。

先端バケット及び後端バケットは、ダブテールとかみ合う１対のフックを含んでもよい。先端バケットの背面は、平坦な先端バケット軸方向部分と、１対の外側平坦部分に沿ってホイール軸に対して角度を成して位置する１対の先端バケットキー溝とを含んでもよい。密閉バケットの前面は、平坦な密閉バケット前面軸方向部分と、１対の外側平坦部分に沿ってホイール軸に対して角度を成して位置する１対の密閉バケット前面キー溝とを含んでもよい。密閉バケットの背面は、平坦な密閉バケット背面軸方向部分と、１対の外側平坦部分に沿ってホイール軸に対して角度を成して位置する１対の密閉バケット背面キー溝とを含んでもよい。密閉バケットはエーロフォイルを含んでもよい。後端バケットの前面は、平坦な後端バケット軸方向部分と、１対の外側平坦部分に沿ってホイール軸に対して角度を成して位置する１対の後端バケットキー溝とを含んでもよい。第１の封鎖キー溝は１対の第１のキー溝を含んでもよく、第２の封鎖キー溝は１対の第２の封鎖キー溝を含んでもよい。

本出願は、タービンホイールのダブテールに装着するための密閉バケット群を更に説明する。密閉バケット群は、ダブテールとかみ合うように１対の先頭フックを有する先端バケットと、密閉バケットと、ダブテールとかみ合うように１対の後続フックを有する後端バケットとを含んでもよい。先端バケット及び密閉バケットは、１対の第１の封鎖キー溝を規定してもよく、密閉バケット及び後端バケットは、１対の第２の封鎖キー溝を規定してもよい。密閉バケットを支持するように、第１の封鎖キー溝及び第２の封鎖キー溝の中に複数のキーが配設されてもよい。

密閉バケットはエーロフォイルを含んでもよい。先端バケットは密閉バケットと嵌合し、後端バケットは密閉バケットと嵌合する。

本出願の上記の特徴及びその他の特徴は、添付の図面及び特許請求の範囲と関連させて以下の実施形態の詳細な説明を検討することにより、当業者には明らかになるであろう。

図面を参照して説明する。いくつかの図面中の同一の図中符号は同様の要素を示す。図１〜図３は、本明細書において説明されるような密閉バケット群１００を示す。図示されるように、密閉バケット群１００は、先端バケット１１０、密閉バケット１２０及び後端バケット１３０を含む。密閉バケット群１００のバケット１１０、１２０及び１３０は、タービンホイール１５０のダブテール１４０に配置される。

図４及び図５は、密閉バケット群１００の先端バケット１１０を示す。図示されるように、先端バケット１１０は、前面１６０及び背面１７０を有する。先端バケット１１０は、プラットホーム１９０から延出するエーロフォイル１８０を含む。プラットホーム１９０は延出して、１対のフック２００を形成する。フック２００の大きさは、タービンホイール１５０のダブテール１４０を受け入れるように規定される。プラットホーム１９０は、先端バケット１１０の前面１６０においては、従来の丸いスカートの形状を有する。背面１７０は、プラットホーム１９０の中央に形成された平坦な軸方向部分２１０を有し、平坦な軸方向部分２１０から背面１７０の縁部まで、２つのキー溝２２０が延出する。２つのキー溝２２０は、外側の平坦な部分２２５に沿って、ホイール軸に対して角度を成して位置している。

図６及び図７は、密閉バケット群１００の密閉バケット１２０を示す。先端バケット１１０の場合と同様に、密閉バケット１２０は前面２３０及び背面２４０を含む。密閉バケット１２０は、エーロフォイル２５０及びプラットホーム２６０を更に含む。先端バケット１１０とは異なり、密閉バケット１２０は、フック２００ではなく、１対の脚部２７０を有する。脚部２７０は、タービンホイールのダブテール１４０に沿って、その上に跨設される。前述のように、先端バケット１１０のプラットホーム１９０は丸いスカートの形状であったが、密閉バケット１２０の前面２３０は平坦な軸方向部分２８０を含み、平坦な軸方向部分２８０から前面２３０の縁部まで、１対のキー溝２９０が延出する。２つのキー溝２９０は、外側の平坦な部分２９５に沿って、ホイール軸に対して角度を成して位置している。密閉バケット１２０の前面２３０の平坦な部分２８０、２９５及びキー溝２９０は、先端バケット１１０の背面１７０の平坦な部分２１０、２２５及びキー溝２２０と嵌合できる。密閉バケット１２０の背面２４０は、平坦な軸方向部分３００と、平坦な軸方向部分３００から背面２４０の縁部まで延出する１対のキー溝３１０とを含むという点で、先端バケット１１０の背面１７０に類似している。２つのキー溝３１０は、外側の平坦な部分３１５に沿って、ホイール軸に対して角度を成して位置している。

図８及び図９は、密閉バケット群１００の後端バケット１３０を示す。後端バケット１３０は前面３２０及び背面３３０を含む。後端バケット１３０は、エーロフォイル３４０、プラットホーム３５０及び１対のフック３６０を含む。後端バケット１３０の前面３２０は、プラットホーム３５０の中央に平坦な軸方向部分３７０を含み、平坦な軸方向部分３７０から前面３２０の縁部まで、１対のキー溝３８０が延出する。２つのキー溝３８０は、外側の平坦な部分３８５に沿って、ホイール軸に対して角度を成して位置している。後端バケット１３０の前面３２０の平坦な部分３７０、３８５及びキー溝３８０は、密閉バケット１２０の背面２４０の平坦な部分３００、３１５及びキー溝３１０と嵌合できる。後端バケット１３０の背面３３０は、従来のバケットの丸いスカートの形状を有するプラットホーム３５０を含む。

再び図１〜図３に戻って説明する。密閉バケット群１００のバケット１１０、１２０、１３０がタービンホイール１５０のダブテール１４０に配設されたとき、先端バケット１１０の背面１７０は、密閉バケット１２０の前面２３０と嵌合する。その結果、先端バケット１１０のキー溝２２０と密閉バケット１２０のキー溝２９０とは、第１の封鎖キー溝３９０を形成する。同様に、後端バケット１３０の前面３２０は、密閉バケット１２０の背面２４０と嵌合する。その結果、後端バケット１３０のキー溝３８０は、密閉バケット１２０のキー溝３１０と整列されて、第２の封鎖キー溝４００を形成する。キー溝３９０、４００は、密閉バケット群１００の両側に延出する。第１の封鎖キー溝１９０の中に第１のキー４１０が配設されてもよく、第２の封鎖キー溝４００の中に第２のキー４２０が配設されてもよい。密閉バケット群１００の他方の側に、第１のキー４１０及び第２のキー４２０を逆にした構造の第３のキー４３０及び第４のキー４４０が配設される。

封鎖キー溝３９０、４００は、キー４１０、４２０、４３０、４４０の全長に沿ってまっすぐな剪断面を形成する。これにより、密閉バケット１２０は、キー４１０、４２０、４３０、４４０を介して固着及び支持される。従って、密閉バケット１２０の遠心荷重の大部分は、フック２００、３６０を経て先端バケット１１０及び後端バケット１３０へ伝達される。

以上の説明は、本出願の好適な実施形態にのみ関連し、添付の特許請求の範囲及びその等価物により定義される本発明の一般的趣旨の範囲から逸脱することなく、当業者により数多くの変更及び変形を実施できることは明らかであろう。

本明細書において説明されるような密閉バケット群を示した斜視図である。 図１の密閉バケット群を示した平面図である。 図１の密閉バケット群を示した横断面図である。 図１の密閉バケット群の先端バケットを示した正面斜視図である。 図１の密閉バケット群の先端バケットを示した背面斜視図である。 図１の密閉バケット群の密閉バケットを示した正面斜視図である。 図１の密閉バケット群の密閉バケットを示した背面斜視図である。 図１の密閉バケット群の後端バケットを示した正面斜視図である。 図１の密閉バケット群の後端バケットを示した背面斜視図である。

符号の説明

１００…密閉バケット群、１１０…先端バケット、１２０…密閉バケット、１３０…後端バケット、１４０…ダブテール、１５０…タービンホイール、１６０…先端バケットの前面、１７０…先端バケットの背面、２１０…平坦な軸方向部分、２２０…キー溝、２３０…密閉バケットの前面、２４０…密閉バケットの背面、２８０…平坦な軸方向部分、２９０…キー溝、３００…平坦な軸方向部分、３１０…キー溝、３２０…後端バケットの前面、３３０…後端バケットの背面、３７０…平坦な軸方向部分、３８０…キー溝、３９０…第１の封鎖キー溝、４００…第２の封鎖キー溝、４１０…第１のキー、４２０…第２のキー、４３０…第３のキー、４４０…第４のキー

Claims (9)

1. タービンホイール（１５０）のダブテール（１４０）に装着するための密閉バケット群（１００）において、
   先端バケット背面（１７０）を有する先端バケット（１１０）と；
   密閉バケット前面（２３０）及び密閉バケット背面（２４０）を有する密閉バケット（１２０）と；
   後端バケット前面（３２０）を有する後端バケット（１３０）とを具備し、
   前記先端バケット背面（１７０）及び前記密閉バケット前面（２３０）は第１の封鎖キー溝（３９０）を規定し、前記密閉バケット背面（２４０）及び前記後端バケット前面（３２０）は第２の封鎖キー溝（４００）を規定し、
   前記第１の封鎖キー溝（３９０）及び前記第２の封鎖キー溝（４００）の中に配設され複数のキー（４１０、４２０、４３０、４４０）を更に具備する密閉バケット群（１００）。
2. 前記先端バケット（１１０）の前記背面（１７０）は、平坦な先端バケット軸方向部分（２１０）を具備する請求項１記載の密閉バケット群（１００）。
3. 前記先端バケット（１１０）の前記背面（１７０）は、１対の先端バケットキー溝（２２０）を具備する請求項１記載の密閉バケット群（１００）。
4. 前記密閉バケット（１２０）の前記前面（２３０）は、平坦な密閉バケット前面軸方向部分（２８０）を具備する請求項１記載の密閉バケット群（１００）。
5. 前記密閉バケット（１２０）の前記前面（２３０）は、１対の密閉バケット前面キー溝（２９０）を具備する請求項１記載の密閉バケット群（１００）。
6. 前記密閉バケット（１２０）の前記背面（２４０）は、平坦な密閉バケット背面軸方向部分（３００）を具備する請求項１記載の密閉バケット群（１００）。
7. 前記密閉バケット（１２０）の前記背面（２４０）は、１対の密閉バケット背面キー溝（３１０）を具備する請求項１記載の密閉バケット群（１００）。
8. 前記後端バケット（１３０）の前記前面（３２０）は、平坦な後端バケット軸方向部分（３７０）を具備する請求項１記載の密閉バケット群（１００）。
9. 前記後端バケット（１３０）の前記前面（３２０）は、１対の後端バケットキー溝（３８０）を具備する請求項１記載の密閉バケット群（１００）。

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