(57)【要約】      （修正有）【課題】ノズルの同じ側で機械加工及び溶接加工の両方を行うタービンシングレットノズルアセンブリ設計を提供する。【解決手段】タービン用のノズルアセンブリ１００を含み、ノズルアセンブリ１００は、翼形部１０２と、内側及び外側側壁１０４，１０６と、内側及び外側リング１０８、１１０とを含む。側壁及びリングの各々は、一方の端部上の機械相互接続部と他方の端部上の溶接接続部との組合せにより境界面１０１で互いに結合される。機械的相互接続部は、突出フック１３０を有する側壁又はリングの一方と、対応するフック凹部１３２を有する側壁及びリングの内の他方とを含む。相互接続部は軸方向及び半径方向停止部を含むことができる。この構成は更に、リングと側壁の間の境界面１０１で、境界面１０１から離れる方向に角度が付けられて狭幅溝を形成する１以上の表面を含むことができる。この構成は更に、消耗根元部分を備えたリングを含むことができる。【選択図】図２
2010209915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービン用ノズルアセンブリ（１０，１００）であって、
外側側壁（１６，１０６）を有する翼形部（１２，１０２）と、
境界面（８０）で外側側壁（１６，１０６）と機械的に結合する外側リング（２０，１１０）と、
外側側壁（１６，１０６）と外側リング（２０，１１０）の境界面（８０）で、翼形部（１２，１０２）を適正な軸方向位置に維持するように構成された機械的軸方向停止部（１７，１０７）と、
外側側壁（１６，１０６）と外側リング（２０，１１０）の境界面（８０）で、翼形部（１２，１０２）を適正な半径方向位置に維持するように構成された機械的半径方向停止部（１９，１０９）と
を備え、
外側側壁（１６，１０６）及び外側リング（２０，１１０）の一方が、外側側壁（１６，１０６）及び外側リング（２０，１１０）の他方における対応するフック凹部（１３２）に延びる突出フック（１３０）を含み、
境界面（８０）の第１の側部が、突出フック（１３０）及び対応するフック凹部（１３２）により互いに機械的に結合され、境界面（８０）の第２の側部が溶接接続部を含む、
ノズルアセンブリ（１０，１００）。
【請求項２】
機械的軸方向停止部（１７，１０７）が、（ａ）第１の雌段部（１１２）を有する外側リング（２０，１１０）且つ対応する第１の雄段部（１１４）を有する外側側壁（１６，１０６）と（ｂ）第１の雌段部（１１２）を有する外側側壁（１６，１０６）且つ対応する第１の雄段部（１１４）を有する外側リング（２０，１１０）との一方を含み、機械的軸方向停止部（１７，１０７）が、外側リング（２０，１１０）と外側側壁（１６，１０６）との間の相互連結係合を可能にする、請求項１記載のノズルアセンブリ。
【請求項３】
機械的半径方向停止部（１９，１０９）が、（ａ）第１の雌段部に隣接した第２の雌段部（１１６）を有する外側リング（２０，１１０）且つ第１の雄段部（１１４）に隣接した対応する第２の雄段部（１１８）を有する外側側壁（１６，１０６）と（ｂ）第１の雌段部（１１２）に隣接した第２の雌段部（１１６）を有する外側側壁（１６，１０６）且つ第１の雄段部（１１４）に隣接した対応する第２の雄段部（１１８）を有する外側リング（２０，１１０）との一方を含み、機械的半径方向停止部（１９，１０９）がまた、外側リング（２０，１１０）と外側側壁（１６，１０６）との間の相互連結係合を可能にする、請求項２記載のノズルアセンブリ。
【請求項４】
突出フック（１３０）及び対応するフック凹部（１３２）が、外側側壁（１６，１０６）及び外側リング（２０，１１０）に対して実質的に垂直である、請求項１記載のノズルアセンブリ。
【請求項５】
突出フック（１３０）の側部と対応するフック凹部（１３２）の側部には、約０°〜約９０°の範囲内の角度で境界面（８０）から離れる方向に角度が付けられている、請求項１記載のノズルアセンブリ。
【請求項６】
境界面（８０）の第２の側部における外側リング（２０，１１０）が、外側側壁（１６，１０６）と外側リング（２０，１１０）の境界面（８０）の第２の側部に向かって延びる突出する消耗根元部分（１２２）を更に含む、請求項１記載のノズルアセンブリ。
【請求項７】
（ａ）境界面（８０）の第２の側部にある外側リング（２０，１１０）の一部分（１０５，１１１）と（ｂ）境界面（８０）の第２の側部にある外側側壁（１６，１０６）の一部分（１０５，１１１）との一方が、約０°〜約１１°の範囲内の角度で境界面（８０）の第２の側部から離れる方向に角度が付けられている、請求項１記載のノズルアセンブリ。
【請求項８】
境界面（８０）の第２の側部にある外側リング（２０，１１０）の一部分（１０５，１１１）及び境界面（８０）の第２の側部にある外側側壁（１６，１０６）の一部分（１０５，１１１）の両方が、約０°〜約１１°の範囲内の角度で境界面（８０）の第２の側部から離れる方向に角度が付けられている、請求項１記載のノズルアセンブリ。
【請求項９】
翼形部（１２，１０２）が浸食環境に耐える保護コーティングを含む、請求項１記載のノズルアセンブリ。
【請求項１０】
境界面（８０）の第２の側部における溶接接続部が、通電フィラーワイヤを使用するガスタングステンアーク溶接（ＧＴＡＷ）、非通電フィラーワイヤを使用するＧＴＡＷ、ガス金属アーク溶接（ＧＭＡＷ）、又は電子ビーム溶接（ＥＢＷ）の溶接技術の内の１つを含む、請求項１記載のノズルアセンブリ。
【請求項１１】
溶接接続部における溶接部への応力集中が実質的に垂直方向である、請求項１０記載のノズルアセンブリ。
【請求項１２】
溶接部の溶接深さと溶接幅の比が、約３：１〜１０：１の範囲にある、請求項１０記載のノズルアセンブリ。
【請求項１３】
タービン用のノズルアセンブリ（１０，１００）であって、
内側側壁（１４，１０４）を有する翼形部（１２，１０２）と、
境界面（８０）で内側側壁（１４，１０４）と機械的に結合する内側リング（１８，１０８）と、
内側側壁（１４，１０４）及び内側リング（１８，１０８）の境界面（８０）で、翼形部（１２，１０２）を適正な軸方向位置に維持するように構成された機械的軸方向停止部（１７，１０７）と、
内側側壁（１４，１０４）及び内側リング（１８，１０８）の境界面（８０）で、翼形部（１２，１０２）を適正な半径方向位置に維持するように構成された機械的半径方向停止部（１９，１０９）と
を備えており、内側側壁（１４，１０４）及び内側リング（１８，１０８）の一方が、内側側壁（１４，１０４）と内側リング（１８，１０８）の他方における対応するフック凹部（１３２）に延びる突出フック（１３０）を含み、境界面（８０）の第１の側部が、突出フック（１３０）及び対応するフック凹部（１３２）により互いに機械的に結合され、境界面（８０）の第２の側部が溶接接続部を含む、ノズルアセンブリ（１０，１００）。
【請求項１４】
機械的軸方向停止部（１７，１０７）は、
（ａ）第１の雌段部（１１２）を有する内側リング（１８，１０８）且つ対応する第１の雄段部（１１４）を有する内側側壁（１４，１０４）と（ｂ）第１の雌段部（１１２）を有する内側側壁（１４，１０４）且つ対応する第１の雄段部（１１４）を有する内側リング（１８，１０８）の一方を含み、機械的軸方向停止部（１７，１０７）が、内側リング（１８，１０８）と内側側壁（１４，１０４）との間の相互連結係合を可能にする、請求項１３記載のノズルアセンブリ。
【請求項１５】
機械的半径方向停止部（１９，１０９）が、（ａ）第１の雌段部に隣接した第２の雌段部（１１６）を有する内側リング（１８，１０８）且つ第１の雄段部（１１４）に隣接した対応する第２の雄段部（１１８）を有する内側側壁（１４，１０４）と（ｂ）第１の雌段部（１１２）に隣接した第２の雌段部（１１６）を有する内側側壁（１４，１０４）且つ第１の雄段部（１１４）に隣接した対応する第２の雄段部（１１８）を有する内側リング（１８，１０８）の一方を含み、機械的半径方向停止部（１９，１０９）がまた、内側リング（１８，１０８）と内側側壁（１４，１０４）との間の相互連結係合を可能にする、請求項１４記載のノズルアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広義にはタービン技術に関する。具体的には、本発明は、ノズルの同じ側で機械加工及び溶接加工の両方を行うタービンシングレットノズルアセンブリ設計に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービン又は蒸気タービンを含むタービンは、蒸気又はガスの流れを回転ブレード又は翼形部に向けるノズルアセンブリを含み、回転ブレード又は翼形部は回転シャフトに結合され、該回転シャフトを回転させるようにする。ノズルアセンブリの１つの構成は、ブレード又は翼形部を含めた、内側及び外側側壁間のシングレット設計を含み、該側壁がそれぞれ内側及び外側リングに結合され、側壁とリングとの間の境界面に機械的な軸方向及び半径方向停止部を備える。
【０００３】
シングレットノズルアセンブリの製造には、ノズルの両側でノズルアセンブリの種々の部品を互いに溶接すること、すなわちノズルの内側端部を内側リングに溶接し、ノズルの外側端部を外側リングに溶接することが必要となる。典型的には、ノズル及びリング間の境界面の入口側及び出口側の両方が互いに溶接される。しかしながら、溶接は、多大な熱を導入する場合があり、溶接されるシングレットノズルの部品がこの熱によって変形する恐れがある。入口側及び出口側に溶接を使用する設計に関する１つの懸念点は、反対側の溶接を行うために部品を反転させる必要があることに伴ってコストがかかることである。別の問題点は、ノズルアセンブリの入口側及び出口側の両方に溶接が必要となることにより変形が加わることである。言い換えると、ノズルの第１の側部をリングに溶接するときに、溶接される側部での溶接収縮に起因してノズルの反対側の側部がリングから剥がれることになるので、剥離が起こる可能性がある。
【０００４】
翼形部及びリング間の境界面の入口側と出口側の両方を溶接することに関する更に別の問題点は、溶接後、翼形部につながる内側及び外側側壁を生成するために、ノズルアセンブリから相当な量の材料を除去する必要があることである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７４２７１８７号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態は、タービン用のノズルアセンブリを含み、該ノズルアセンブリは、翼形部と、内側及び外側側壁と、内側及び外側リングとを含む。これらの側壁及びリングの各々は、機械的相互接続部と溶接部の組合せにより境界面で互いに結合される。機械的相互接続部は、突出フックを有する側壁又はリングの一方と、対応するフック凹部を有する側壁又はリングの内の他方とを含む。相互接続部はまた、軸方向及び半径方向停止部を含むことができる。この構成は更に、リングと側壁の間の境界面で、境界面から離れる方向に角度が付けられて狭幅溝を形成する１以上の表面を含むことができる。この構成は更に、消耗根元部分を備えたリングを含むことができる。
【０００７】
本開示の第１の態様は、タービン用のノズルアセンブリを提供し、該ノズルアセンブリは、外側側壁を有する翼形部と、境界面で外側側壁と機械的に結合する外側リングと、外側側壁と外側リングの境界面で、翼形部を適正な軸方向位置に維持するように構成された機械的軸方向停止部と、外側側壁と外側リングの境界面で、翼形部を適正な半径方向位置に維持するように構成された機械的半径方向停止部とを備え、外側側壁と外側リングの一方が、外側側壁と外側リングの他方における対応するフック凹部に延びる突出フックを含み、境界面の第１の側部が突出フック及び対応するフック凹部により互いに機械的に結合され、境界面の第２の側部が溶接接続部を含む。
【０００８】
本開示の第２の態様は、タービン用のノズルアセンブリを提供し、該ノズルアセンブリは、内側側壁を有する翼形部と、境界面で内側側壁と機械的に結合する内側リングと、内側側壁及び内側リングの境界面で、翼形部を適正な軸方向位置に維持するように構成された機械的軸方向停止部と、内側側壁及び内側リングの境界面で、翼形部を適正な半径方向位置に維持するように構成された機械的半径方向停止部とを備え、内側側壁及び内側リングの一方が、内側側壁と内側リングの他方における対応するフック凹部に延びる突出フックを含み、境界面の第１の側部が、突出フック及び対応するフック凹部により互いに機械的に結合され、境界面の第２の側部が溶接接続部を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】タービン用のノズルアセンブリの概略図。
【図１Ｂ】タービン用のノズルアセンブリの３次元概略図。
【図２】本発明の実施形態に係るタービン用のノズルアセンブリの概略図。
【図３】本発明の実施形態に係るノズルアセンブリの側壁及びリング間の境界面の分解組み立て断面図。
【図４】本発明の実施形態に係るノズルアセンブリの側壁及びリング間の境界面の分解組み立て断面図。
【図５】本発明の実施形態に係るノズルアセンブリの側壁及びリング間の境界面の分解組み立て断面図。
【図６】本発明の実施形態に係るノズルアセンブリの側壁及びリング間の境界面の分解組み立て断面図。
【図７】本発明の実施形態に係るノズルアセンブリの側壁及びリング間の境界面の分解組み立て断面図。
【図８】本発明の実施形態に係るノズルアセンブリの側壁及びリング間の境界面の分解組み立て断面図。
【図９】本発明の実施形態に係るノズルアセンブリの側壁及びリング間の境界面の分解組み立て断面図。
【図１０】本発明の実施形態に係るノズルアセンブリの側壁及びリング間の境界面の分解組み立て断面図。
【図１１】本発明の実施形態に係るノズルアセンブリの側壁及びリング間の境界面の分解組み立て断面図。
【図１２】本発明の実施形態に係るノズルアセンブリの側壁及びリング間の境界面の分解組み立て断面図。
【図１３】本発明の実施形態に係るノズルアセンブリの側壁及びリング間の境界面の分解組み立て断面図。
【図１４】本発明の実施形態に係るノズルアセンブリの側壁及びリング間の境界面の分解組み立て断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図面を参照すると、図１Ａは、名称が「半径方向停止部及び狭幅溝を備えたタービンシングレットノズルアセンブリ」である関連出願の米国特許出願第１２／４０２，０６６号に開示されたガス又は蒸気タービン（図示せず）用のノズルアセンブリ１０を示している。図１Ｂは、ノズルアセンブリ１０の３次元概略図を示している。ノズルアセンブリ１０は、内側側壁１４と外側側壁１６とを有する１以上の翼形部１２を含む。ノズルアセンブリ１０は更に、内側リング１８と外側リング２０とを含む。本明細書で使用される内側及び外側とは、ロータ（図示せず）に対する半径方向位置を指し、該ロータには翼形部１２の内側端部が内側リング１８を介して結合される。内側リング１８及び内側側壁１４（同様に、外側リング２０及び外側側壁１６）は、境界面８０で互いに結合され、この境界面８０は、リング及び側壁が隣接し結合される区域全体を指すと理解される。内側リング１８及び内側側壁１４（同様に、外側リング２０及び外側側壁１６）は、境界面８０で幾つかの点で互いに溶接される。互いに溶接された翼形部１２の入口（前方）側及び出口（後方）側両方における境界面８０の複数の溶接区域は、図１Ａに全体的に区域９０として示されている。リング１８、２０及び側壁１４、１６間の境界面８０は各々、溶接作業中に翼形部１２を適正な半径方向位置に維持して溶接収縮を阻止する機械的半径方向停止部１９を含むことができる。境界面８０は各々、翼形部１２を適正な軸方向位置に維持して溶接長さ及び深さを制御する機械的軸方向停止部１７を更に含むことができる。これらの機械的停止部１７、１９は、本明細書でより詳細に述べるように、相補的部品の対応する雌段部に係合する一連の雄段部から成る相互接続部を含む。
【００１１】
図２を参照すると、本発明の実施形態に係るタービン用のノズルアセンブリ１００が示されている。図２に示すように、ノズルアセンブリ１００は、内側側壁１０４及び外側側壁１０６を有する１以上の翼形部１０２を含む。ノズルアセンブリ１００は、内側リング１０８及び外側リング１１０を更に含む。本明細書でより詳細に検討するように、内側リング１０８及び内側側壁１０４（同様に、外側リング１１０及び外側側壁１０６）は、機械的要素と溶接部との組合せにより境界面１０１で互いに結合される。境界面１０１は、リング及び側壁が隣接し結合される区域全体を指すものと理解される。互いに溶接される境界面１０１の部分は、図２に全体的に区域９０として示されている。
【００１２】
図２に示すように（また、図４と関連してより詳細に検討するように）、リング１０８、１１０と側壁１０４，１０６との間の境界面１０１は各々、機械的半径方向停止部１０９を含むことができ、この停止部は、溶接作業中に翼形部１０２を適正な半径方向位置に維持し溶接収縮を阻止する。境界面１０１は各々、機械的軸方向停止部１０７を更に含むことができ、この軸方向停止部は、翼形部１０２を適正な軸方向位置に維持し溶接長さ及び深さを制御する。これらの機械的停止部１０７，１０９は、本明細書で開示されるように、相補的部品の対応する雌段部に係合する一連の雄段部から成る相互接続部を含む。
【００１３】
図２、並びに境界面１０１（内側リング１０８と内側側壁１０４との間、及び外側リング１１０及び外側側壁１０６との間）を例示する図３の分解組み立て断面図で示すように、本発明の一実施形態は、突出フック１３０を更に含む外側側壁１０６及び／又は内側側壁１０４を含み、フック１３０は、外側リング１１０及び／又は内側リング１０８の対応するフック凹部１３２内に延びる。例えば、図３に示すように、外側側壁１０６と外側リング１１０間（並びに内側側壁１０４及び内側リング１０８間）の境界面１０１の前方(入口)側は、機械的フック１３０によって結合され、後方（出口）側は、溶接部（溶接部分が全体的に区域９０で表される）によって結合される。境界面１０１の一方の側部にフック１３０及びフック凹部１３２を使用することにより、境界面１０１の当該側部を溶接する必要性が排除される。
【００１４】
また、便宜上の目的で、本開示では、外側側壁１０６及び外側リング１１０に関する本発明の実施形態を検討するが、内側リング１０８及び内側リング１０８についても同様の実施形態が開示される点に留意されたい。内側側壁１０４及び内側リング１０８では、相補的部品の対応する雌段部に係合する雄段部の形状は、外側側壁１０６及び外側リング１１０に使用されるものと同一とすることができ、又はその形状の鏡像とすることができ、或いは他の何れかの公知の形状とすることができる。同様に、フック及びフック凹部の形状は、外側側壁１０６及び外側リング１１０に使用される形状と同一とすることができ、又は当該形状の鏡像とすることができ、或いは他の何れかの公知の形状とすることができる。
【００１５】
図４を参照すると、外側リング１１０及び外側側壁１０６は未だ接続されておらず、説明の目的で誇張された外側リング１１０及び外側側壁１０６の線図を示している。図示のように、半径方向停止部１０９及び軸方向停止部１０７は、互いに組み合わされたときに相補的部品の対応する雌段部に係合する一連の雄段部から成る相互接続によって形成される。例えば、機械的軸方向停止部１０７は、第１の雌段部１１２を含む外側リング１１０と、対応する第１の雄段部１１４を含む外側側壁１０６とによって形成することができる。機械的半径方向停止部１０９は、第１の雌段部１１２に隣接した第２の雌段部１１６を有する外側リング１１０と、第１の雄段部１１４に隣接した対応する第２の雄段部１１８を含む外側側壁１０６とによって形成することができる。雌及び雄段部は二次元断面で実質的に水平なものとして示されているが、これらの部分は、ノズルアセンブリの部品の適正な配置を助けるために角度を付けてもよい点に留意されたい。
【００１６】
図４〜図１１には、本発明の種々の実施形態に係るノズルアセンブリの外側側壁と外側リングとの間の境界面１０１の分解組み立て断面図が示されている。例えば、フック１３０、フック凹部１３２並びに軸方向停止部１０７及び半径方向停止部１０９を形成する雄及び雌段部の位置に関して種々の構成が可能である。例えば、フック１３０は、境界面１０１の異なる側部、例えば翼形部１０２の前方（入口）側又は後方（出口）側に設けることができる。また、フック１３０は、側壁１０４，１０６又はリング１０８、１１０から突出することができる。加えて、側壁１０４，１０６又はリング１０８、１１０が雄又は雌段部を含むことができるように、雄及び雌段部の形状を逆にしてもよい。
【００１７】
図４に示すように、一実施形態では、外側側壁１０６がフック１３０を含み、他方、外側リング１１０がフック凹部１３２を含むことができ、フック１３０は、外側側壁１０６の前方（入口）側に設けることができる。加えて、外側側壁１０６が雄段部を含んでもよく、他方、外側リング１１０が、半径方向停止部１０９及び軸方向停止部１０７を形成するよう雌段部を含むことができる。図５に示すように、代替としてフック１３０を外側側壁１０６の後方（出口）側に設けることができる点以外は、図４と同様の構成を提供することができる。
【００１８】
図６に示すように、別の実施形態では、外側側壁１０６がフック１３０を含むことができ、他方、外側リング１１０がフック凹部１３２を含み、フック１３０は、外側側壁１０６の前方（入口）側に設けることができる。しかしながら、図４に示す実施形態とは異なり、この実施形態では、外側側壁１０６が雌段部を含むことができ、他方、外側リング１１０が、半径方向停止部１０９及び軸方向停止部１０７を形成するよう雄段部を含むことができる。図７に示すように、代替としてフック１３０を外側側壁１０６の後方（出口）側に設けることができる点以外は、図６と同様の構成を提供することができる。
【００１９】
図８に示すように、別の実施形態では、外側リング１１０がフック１３０を含むことができ、他方、外側側壁１０６がフック凹部１３２を含み、フック１３０は、外側リング１１０の前方（入口）側に設けることができる。加えて、外側側壁１０６が雄段部を含むことができ、他方、外側リング１１０が、半径方向停止部１０９及び軸方向停止部１０７を形成するよう雌段部を含むことができる。図９に示すように、代替としてフック１３０を外側リング１１０の後方（出口）側に設けることができる点以外は、図８と同様の構成を提供することができる。
【００２０】
図１０に示すように、別の実施形態では、外側リング１１０がフック１３０を含むことができ、他方、外側側壁１０６がフック凹部１３２を含み、フック１３０は、外側リング１１０の前方（入口）側に設けることができる。しかしながら、図８に示す実施形態とは異なり、この実施形態では、外側側壁１０６が雌段部を含んでもよく、他方、外側リング１１０が、半径方向停止部１０９及び軸方向停止部１０７を形成するよう雄段部を含むことができる。図１１に示すように、代替としてフック１３０を外側リング１１０の後方（出口）側に設けることができる点以外は、図１０と同様の構成を提供することができる。
【００２１】
フック１３０が翼形部１０２の出口側にあるときには、フック１３０は更に、軸方向の位置決めを助ける。フック１３０が入口側にある場合には、フック１３０は、組み立て時に翼形部１０２を半径方向に位置付けた状態で更に保持し、溶接前にノズルがアセンブリにスタックされる間に圧力が加えられたときに翼形部１０２を収容するのに役立つ。反対側の溶接部が収縮すると、該溶接部が溶接収縮プロセス中に反対側から剥がれようとするので、フック１３０はまた、反対側が溶接される時にノズルアセンブリ１００を所定位置に保持する。加えて、フック１３０は、同じ境界面１０１で溶接する時に引き起こされる明確な不連続部と比べると、より決定的な応力集中係数（Ｋｔ）を許容する。ノズルアセンブリ１００に対するモーメントは通常は下流方向であり、これは溶接部に張力を引き起こす。この力は、既知の応力集中係数でフック１３０を介して伝達される。下流側の溶接部は通常、溶接Ｋｔに関する問題を低減することができる圧縮状態にある。ノズルアセンブリ１００はまた、拡散窒化チタニウム（ＴｉＮ）コーティング又は窒化アルミニウムチタニウム（ＡｌＴｉＮ）コーティングなど、浸食環境に耐える保護コーティングを含むことができる。全体的に溶接される先行技術構成とは対照的に、本開示の機械及び溶接構成は、溶接作業の前にコーティングを翼形部１０２上に容易に施工することを可能にする。
【００２２】
本開示の機械的フック及び溶接設計は更に、全体的に溶接される設計と比べたときに、部品コスト及び機械加工サイクルを低減可能にする。これは、図示のように翼形部入口の前方区域又は前方側部を以前の設計よりも軸方向に大きくすることができ、従って、全体的に溶接される設計では実施が必要となるような、機械加工により所望のサイズにまで翼形部を小さくすることは必要ではないことに起因する。
【００２３】
加えて、溶接により、構成要素の解析を行う際に決定的な境界条件がもたらされる。言い換えると、ノズルアセンブリ１００の有限要素解析又は他の計算を行う際、構造は決定要因であり、すなわち演算中に境界条件を変化させる可能性がある摺動面が存在しない。溶接されず溝内に摺動されるノズルは、緊密にパックされない場合、或いはリングにボルト又はピン固定されない場合には、振動又は移動する場合がある。
【００２４】
フック１３０は、図１〜図１１に示すように、該フックが突出する側壁又はリングに対して実質的に垂直に配向することができるが、フック１３０の１以上の側部は、該フックが突出する側壁又はリングに対して最大で垂直方向までの角度で配向することもできる。角度付き側部を有するフック１３０の一実施例が図１２に示される。フック凹部１３２の側部は、フック１３０と結合できるように同様に角度を付けることができる。角度付きフック１３０は、本明細書で説明するように、前方（入口）側に含まれるよう図１２に示されているが、後方（出口）側に設けることもできる。加えて、角度付きフック１３０が外側側壁１０６から突出するように示され、外側リングが角度付きフック凹部１３２を有するように示されるが、本明細書で検討するようにその逆もまた開示される。言い換えると、外側側壁１０６が角度付きフック凹部１３２を含むことができ、他方、外側リングが突出する角度付きフック１３０を有することができる。
【００２５】
外側リング１１０及び外側側壁１０６の互いに溶接される部分は、従来の低熱溶接法、並びに通電又は非通電フィラーワイヤを用いたガスタングステンアーク溶接（ＧＴＡＷ）法、ガス金属溶接（ＧＭＡＷ）法又は電子ビーム溶接（ＥＢＷ）法のような高熱溶接法を用いて溶接することができる。ＧＴＡＷ（ＴＩＧとしても知られる）溶接法を用いる場合、手動のＴＩＧ溶接法又は完全自動ＴＩＧ溶接法を用いることができる。
【００２６】
本発明の実施形態の構成を使用すると、外側側壁１０６と外側リング１１０間の溶接部の根元での応力集中は、実質的に垂直方向である。加えて、溶接深さと溶接部の幅との比は、好ましくは約３：１〜１０：１の範囲内である。
【００２７】
図１３及び１４を参照すると、本発明の別の実施形態では、外側リング１１０は、外側側壁１０６と外側リング１１０の間の境界面１０１に向かって延びた突出する消耗根元部分１２２を更に含むことができる。消耗根元部分１２２は、外側リング１１０と外側側壁１０６との間の境界面１０１における溶接を容易にするのに好適な何れかの形状及びサイズを有する材料を含むことができる。例えば、消耗根元部分１２２は、面取溝又は角底溝を含むことができる。消耗根元部分１２２は、ＴＩＧ溶接などの溶接用の消耗根元とし機能することができ、或いは電子ビーム溶接（ＥＢＷ）などの溶接用の固定停止部として機能し、部品が適正位置に確実に留まるようにすることができる。
【００２８】
加えて、外側リング１１０又は外側側壁１０６の一部分は、境界面１０１から離れる方向に角度を付けて、狭幅溝１２０を形成することができる。図１３に示すように、本発明の一実施形態は、部分１１１として示されるように、境界面１０１から離れる方向に角度を付けて狭幅溝１２０を形成するようにした外側リング１１０の一部分を更に含む。狭幅溝１２０は、外側リング１１０の部分１１１を約０°〜約１１°の範囲の角度を付けることにより形成することができる。図１４に示すように、外側リング１１０の一部分（部分１１１として示す）及び外側リング１１０に当接する外側側壁１０６の一部分（部分１０５として示す）は共に、境界面１０１から離れる方向に角度を付けることができる。リング／側壁の境界面１０１で１つの表面のみが境界面１０１から離れる方向に角度が付けられた図１３とは対照的に、図１４に示す実施形態は、両方に境界面１０１から離れる方向に角度が付けられて狭幅溝１２０を形成する表面１０５，１１１を含む。この場合もまた、部分１０５には、約０°〜約１１°の角度範囲で境界面１０１から離れる方向に角度を付けることができる。
【００２９】
本明細書における用語「第１の」、「第２の」などは、どのような順序、数量、又は重要度を意味するものではなく、むしろ、１つの要素を別の要素と区別するために用いており、本明細書で数詞のない表現は、数量の限定を意味するものではなく、むしろ参照する要素の少なくとも１つが存在することを意味する。数量に関して使用する「約」という修飾語は、記載の数値を包含しており、前後関係によって決まる意味を有する（例えば、特定の数量の測定値に付随するある程度の誤差を含む）本明細書で使用する場合における「１以上の」という表現は、この表現が前置する用語のものの単数及び複数の両方を含み、従ってその用語のものの１以上を含む（例えば、１以上の金属という表現は、１種以上の金属を含む）ことを意図している。本明細書に開示した範囲は、包括的でありかつ独立して組合せ可能である（例えば、「最大約２５重量％までの又はより具体的には約５重量％〜約２０重量％」の範囲というのは、「約５重量％〜約２５重量％」の範囲の端点及び全ての中間値などを含む）。
【００３０】
本明細書では様々な実施形態について説明してきたが、これらの実施形態における要素の様々な組合せ、変形又は改良を当業者が行なうことができ、これらもまた本発明の技術的範囲内にあることは、本明細書から理解されるであろう。加えて、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況又は物的事項を本発明の教示に適合するように多くの修正を行うことができる。従って、本発明は、本発明を実行するために企図される最良の形態として開示した特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は請求項の範囲に属する全ての実施形態を含むことになることを意図している。
【符号の説明】
【００３１】
１０，１００  ノズルアセンブリ
１２，１０２  翼形部
１４，１０４  内側側壁
１６，１０６  外側側壁
１７，１０７  軸方向停止部
１８，１０８  内側リング
１９，１０９  半径方向停止部
２０，１１０  外側リング
８０  境界面
１０１  境界面
１０６  外側側壁
１０５，１１１  部分
１１２  第１の雌段部
１１４  第１の雄段部
１１６  第２の雌段部
１１８  第２の雄段部
１３０  フック
１３２  フック凹部
１２０  狭幅溝
１２２  根元部分
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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