(57)【要約】      （修正有）【課題】ダブレットベーン型タービンノズルの亀裂の発生を低減して供用寿命を延ばす。【解決手段】タービンノズル用のダブレットベーン１０を開示する。ダブレットベーン１０は、半径方向内側バンド１２と、半径方向外側バンド１４と、内側バンドと外側バンドの間に延在する１対の翼形部１６，１８とを有する。内側バンド及び外側バンドの一方が上記翼形部対の間を通る分割線３２に沿って略軸方向に分割されており、分割線の対向する縁部の間又はその近傍にシール３６が固定される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンノズル用のダブレットベーン（１０）であって、
半径方向内側バンド（１２）と、
半径方向外側バンド（１４）と、
内側バンドと外側バンドの間に延在する１対の翼形部（１６，１８）とを有し、
内側バンド及び外側バンドの一方が上記翼形部対の間を通る分割線（３２）に沿って略軸方向に分割されており、上記分割線の対向する縁部の間又はその近傍にシール（３６）が固定されている、ダブレットベーン。
【請求項２】
前記分割線（３２）が半径方向内側バンドに形成されている、請求項１記載のダブレットベーン。
【請求項３】
前記シール（３６）が半径方向内側バンド又は外側バンドの前端（２８）から後端（３０）まで延在する、請求項１記載のダブレットベーン。
【請求項４】
前記シール（３６）が半径方向内側バンドの前端（２８）から後端（３０）まで延在する、請求項２記載のダブレットベーン。
【請求項５】
前記シール（３６）が、分割線（３２）に沿って取り付けられた可撓性金属製織布シール又はシートメタルシールを含む、請求項１記載のダブレットベーン。
【請求項６】
前記翼形部（１６，１８）の一方の正圧面（３８）が遮熱コーティングで被覆されている、請求項１記載のダブレットベーン。
【請求項７】
前記翼形部（１６，１８）の一方の正圧面（３８）が遮熱コーティングで被覆されている、請求項４記載のダブレットベーン。
【請求項８】
前記翼形部対のうち前から後に向かって右側の翼形部（１８）の正圧面（３８）が遮熱コーティングで被覆されている、請求項６記載のダブレットベーン。
【請求項９】
前記分割線（１３２）が半径方向外側バンドに形成されている、請求項１記載のダブレットベーン。
【請求項１０】
亀裂の発生を低減して供用寿命を延ばすため、半径方向内側バンド（１２）と半径方向外側バンド（１４）とそれらの間に延在する１対の翼形部（１６，１８）とを備えるタービンノズルダブレットベーン（１０）を修理する方法であって、
ａ）タービンノズルアセンブリからダブレットベーン（１０）を取り外す段階と、
ｂ）内側バンド（１２）及び外側バンド（１４）の一方を上記翼形部対の間で前端（２８）から後端（３０）まで分割する段階と
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般にガスタービン技術に関し、特にタービンノズルの製造又は修理に関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンノズルは、鋳造コストを下げるため、一般にダブレットベーン（すなわち、セグメント当たり２枚のベーン又は翼形部を有する弓形セグメント）として鋳造される。しかし、ダブレット構造は、その幾つかの領域に高い応力／歪みを招き、割れとなって顕在化しかねない。亀裂が臨界サイズに達すると、タービンの突発故障を防ぐために、その構成部品を取り外して修理しなければならない。
【０００３】
最近のガスタービンノズルの設計では、ダブレット構造ではなく、シングレット構造（つまりセグメント当たり１枚の翼形部）を用いるのが一般的である。シングレット構造の使用によって、ダブレット構造での亀裂の原因となる応力／歪みのほとんどは解消されるが、シングレット構造は製造コストが格段に高いのが通例である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の例示的で非限定的な実施形態では、従来のダブレットベーンタービンノズルを、ダブレットの内側及び外側バンド（すなわち側壁）のいずれか一方を分割することによって、シングレットノズルに近い挙動をするように改変する。
【０００５】
そこで、一態様では、本発明は、半径方向内側バンドと、半径方向外側バンドと、内側バンドと外側バンドの間に延在する１対の翼形部とを備えるタービンノズル用ダブレットベーンであって、内側バンド及び外側バンドの一方が、翼形部対の間を通る分割線に沿って略軸方向に分割されており、分割線の対向する縁部の間又はその近傍にシールが固定されているダブレットベーンに関する。
【０００６】
別の態様では、本発明は、亀裂の発生を低減して供用寿命を延ばすため、半径方向内側バンドと半径方向外側バンドとそれらの間に延在する１対の翼形部とを備えるタービンノズルダブレットベーンを修理する方法であって、ａ）タービンノズルアセンブリからダブレットベーンを取り外す段階と、ｂ）内側バンド及び外側バンドの一方を翼形部対の間で前端から後端まで分割して、分割線の対向する縁部の間又はその近傍にシールを固定する段階とを含む方法に関する。
【０００７】
以下、図面を参照して本発明を説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の例示的で非限定的な実施形態に係るタービンノズルダブレットの斜視図。
【図２】図１に示すダブレットの概略底面図。
【図３】図２に示すダブレットの変形例の概略底面図。
【図４】本発明の別の例示的で非限定的な実施形態に係るタービンノズルダブレットの斜視図。
【図５】図４に示すダブレットの概略平面図。
【図６】図５に示すダブレットの変形例の概略平面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
まず図１及び図２を参照すると、ガスタービンノズル用のダブレットノズルセグメント（単にダブレットベーンともいう）１０は、半径方向内側バンド又は側壁１２と、半径方向外側バンド又は側壁１４とを備える。ダブレットノズルは、基本的に、環状ダイアフラム内に固定された複数のダブレットノズルセグメントのうちの１つの弓形セグメントをなし、ベーンがタービンロータ（図示せず）を取り囲んで、従来通り静止ノズルの両側にロータのブレード又は翼形部の列が配置される。
【００１０】
この例示的な実施形態では、内側バンド１２と外側バンド１４の間に１対のベーン又は翼形部１６，１８が半径方向に延在している。これらの翼形部は各々前縁２０，２２及び後縁２４，２６を有する。図１に示す向きでは、ダブレットノズル内側バンド１２は前端２８と後端３０を有しており、空気が端２８から端３０の方向に流れるとみなすことができる。このように向きを解すると、翼形部１８を右側翼形部、翼形部２０を左側翼形部とみなすことができる。
【００１１】
上述のダブレット構造は基本的に４節リンク機構であり、ガスタービンノズルの環境では、上述のように不都合な大きさの応力が、特にダブレットの右側の翼形部１８に生じる。半径方向に熱成長する傾向のある翼形部１８の応力を軽減するため、翼形部の応力を除去することによって亀裂の問題を軽減できることが判明した。例示的な実施例では、これは内側バンド１２を分割して４節リンク機構を分断することによって達成される。具体的には、翼形部１６と１８の間で前端２８から後端３０へと至る分割線３２を形成する。図１に例示するように外側バンドが保持リングに固定されて外側バンドの半径方向の膨張が阻止される構成では、かかる分割によって、翼形部が熱成長で膨張したときに、翼形部１８が内側バンドを半径方向内側に押すようにすることができる。その移動は数千分の１インチ程度にすぎないが、熱誘起応力を軽減するのに十分である。好ましい構成では、分割線３２は、切断プロセスを容易にするため翼形部２０の負圧面３７又は翼形部１８の正圧面３８の曲線に実質的に沿うようにする。
【００１２】
内側バンド１２の分割は、ワイヤ放電加工（ＥＤＭ）又は炭素アーク切断法などの適当な任意の方法で達成し得る。角度を付けて分割線３２を切断する場合及び／又は分割線３２の幅が十分に狭い場合、内側バンド１２を通しての半径方向の流れの漏れはわずかであろう。しかし、好ましくは、漏れを実質的に封止するため、分割線を画成する内側バンドの対面縁部に側部ノッチ又は溝３４を切り込み、整合する溝３４に可撓性金属製織布のような可撓性シール３６を挿入してもよい。シートメタルシールのような他のシールを用いてもよく、シールを所定位置に仮付け溶接して、分割線に沿って接合しなくても、エンジン内の圧力で十分に封止できるようにしてもよい。
【００１３】
図３に、内側バンド分割線の代替的な経路又は形状を示す。本例では、分割線４０は、２つの真っ直ぐな線分４２，４４からなり、線分４２は内側バンド又は側壁１２の側端４６，４８に略平行であり、線分４４は内側バンド１２の傾斜側端５０の１つに略平行である。その他の点では、図３に示すダブレットノズルは、図１及び図２に示すものと実質的に同一である。なお、この分割線配置では、シール３６は２枚の別々のシール片からなるものでもよく、分割線の両端から挿入してよい。するとシール片は線分４２，４４の交点で接触する。
【００１４】
図４及び図５に、ダブレットの外側バンドが分割された代替的なノズルダブレットベーンの構成を示す。本願では、ダブレットは、外側バンドが分割されている点を除けばダブレット１０と同一とみなすことができ、便宜上、対応する構成要素、表面などを示すのに、先頭に「１」を加えた同じ符号を付す。そこで、ダブレットベーン１１０は、半径方向内側バンド又は側壁１１２と、半径方向外側バンド又は側壁１１４とを有する。
【００１５】
この例示的な実施形態では、、内側バンド１１２と外側バンド１１４の間に１対の翼形部１１６，１１８が半径方向に延在している。各翼形部は前縁１２０，１２２及び後縁１２４，１２６を有する（図５）。図４の向きでは、ダブレットノズル内側バンド１１２は前端１２８と後端１３０とを有していて、この場合も同様に、空気が端１２８から端１３０の方向に流れるとみなすことができる。この例示的な実施形態では、分割線１３２は外側バンド１１４に形成され、翼形部１１６と１１８の間で前端１２８から後端１３０に至る。好ましい構成では、分割線１３２は、図１及び図２の分割線の曲線に実質的に沿う。
【００１６】
前述の実施形態と同様にシール３６を収容するため、分割線１３２の側端にもノッチ又は溝１３４を切り込む。
【００１７】
図６は、分割線１３８が２つの真っ直ぐな線分１４０，１４２からなる変形例を示すが、この場合も、シール（図６では図示せず）は、線分１４０，１４２の交点で係合する別々のシール片からなるものでよい。
【００１８】
翼形部での熱誘起応力をさらに低減させるため、翼形部の正圧面に従来の遮熱コーティングを施工してもよい。応力は各ダブレットの右側の方が大きいので、遮熱コーティングは右側翼形部１８（又は１１８）で特に有用である。翼形部の高温面をコーティングすると、温度が下がって熱成長傾向が低減する。また、例えば、一方又は両方の翼形部の後縁に冷却孔５２を追加するとともに、後縁孔の上流にフィルム冷却孔５４（図１のみに示す）を追加することによって、翼形部１６，１８，１１６又は１１８をさらに効率的に冷却することも有益である。自明であろうが、最前の結果を得るため、必要に応じて開口及び孔の位置を変更してもよい。このような冷却によって、翼形部と内側及び外側バンド又は側壁との温度差が低減する。無論、さらに応力を低減して亀裂の発生を減少又は少なくとも亀裂発生を遅らせるため、分割線に沿ってコーティングと冷却開口との組合せを用いてもよい。
【００１９】
以上、現時点で最も実用的で好ましいと思料される実施形態を参照して本発明を説明してきたが、本発明は本明細書に開示した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された要旨及び技術的範囲に属する様々な変更及び均等な構成を包含する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2010038161.tif 000007
【図６】
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