(57)【要約】【課題】  本発明の課題は、テーパねじの先端側に過大な圧力が発生することに伴いテーパねじに発生するかじりを低減することにある。【解決手段】  本発明のテーパねじは、上記課題を解決するために、被締結部材に形成されたテーパ状のめねじに螺合されるテーパ状のおねじから成るテーパねじであって、前記おねじの底面にテーパねじ中心孔が形成され、該テーパねじ中心孔の深さは、前記おねじの軸方向長さの半分以下であることを特徴とする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被締結部材に形成されたテーパ状のめねじに螺合されるテーパ状のおねじから成るテーパねじであって、
前記おねじの底面にテーパねじ中心孔が形成され、該テーパねじ中心孔の深さは、前記おねじの軸方向長さの半分以下であることを特徴とするテーパねじ。
【請求項２】
大気から吸い込んだ空気を作動流体として断熱圧縮する圧縮機と、該圧縮機から供給された圧縮空気に燃料を混合し燃焼することで高温高圧のガスを生成する燃焼器と、動翼及び静翼が交互に配置され、前記燃焼器から導入された燃焼ガスの膨張の際に回転力を発生するタービンとを備え、
前記動翼の上部にはシュラウドセグメントが設けられていると共に、該シュラウドセグメントはタービンケーシングと軸方向及び径方向に固定され、周方向は、前記タービンケーシングに開けられたシュラウドロックピン穴からシュラウドロックピンが挿入されて固定され、かつ、前記シュラウドロックピン穴がテーパねじによって蓋が施されているガスタービンであって、
前記テーパねじは、請求項１に記載のテーパねじであることを特徴とするガスタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はテーパねじ及びガスタービンに係り、例えば、高温圧力容器であるタービンケーシングに用いるものに好適なテーパねじ及びガスタービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ガスタービンでは、シュラウドセグメントの周方向の動きを固定するため、シュラウドセグメントとタービンケーシングの周方向に何箇所か穴を開け、そこにピンを通すことにより、シュラウドセグメントをタービンケーシングに固定するような構造が良く用いられる。
【０００３】
このシュラウドセグメントとタービンケーシングを固定するピンをシュラウドロックピンと呼ぶ。このシュラウドロックピンは、タービンケーシングを貫通するシュラウドロックピン穴よりタービンケーシングの外側から挿入され、シュラウドセグメントとタービンケーシングの周方向の動きを固定する。
【０００４】
上述したシュラウドロックピンを挿入するタービンケーシングを貫通するシュラウドロックピン穴には、シュラウドロックピンが抜け出すのを防ぐため、或いはタービンケーシング内部のガスが、タービンケーシング内外の圧力差により、タービンケーシングの外部に漏洩するのを防ぐために、テーパねじによる蓋を設けることが行われている。このテーパねじを使用することにより、テーパねじの楔効果により、ねじの軸力はねじの径方向にも作用し、タービンケーシング内部のガスを外部へ漏洩することを防ぐことができる。
【０００５】
なお、テーパねじに関する先行技術文献としては、特許文献１及び２を挙げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２８１１２９号公報
【特許文献２】特開２００４−１１８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した従来技術では、タービンケーシング及びそのねじ部が高温下に長時間さらされること、更にはテーパねじのテーパ形状では、テーパねじの根元側に対し先端側にかかる圧力が大きくなることにより、タービンケーシングのテーパねじではかじりが多く発生する問題があった。
【０００８】
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、テーパねじに発生するかじりを低減することが可能なテーパねじ及びガスタービンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のテーパねじは、上記目的を達成するために、被締結部材に形成されたテーパ状のめねじに螺合されるテーパ状のおねじから成るテーパねじであって、前記おねじの底面にテーパねじ中心孔が形成され、該テーパねじ中心孔の深さは、前記おねじの軸方向長さの半分以下であることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のガスタービンは、上記目的を達成するために、大気から吸い込んだ空気を作動流体として断熱圧縮する圧縮機と、該圧縮機から供給された圧縮空気に燃料を混合し燃焼することで高温高圧のガスを生成する燃焼器と、動翼及び静翼が交互に配置され、前記燃焼器から導入された燃焼ガスの膨張の際に回転力を発生するタービンとを備え、前記動翼の上部にはシュラウドセグメントが設けられていると共に、該シュラウドセグメントはタービンケーシングと軸方向及び径方向に固定され、周方向は、前記タービンケーシングに開けられたシュラウドロックピン穴からシュラウドロックピンが挿入されて固定され、かつ、前記シュラウドロックピン穴がテーパねじによって蓋が施されているガスタービンであって、前記テーパねじは、上記構成のテーパねじであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、テーパねじに発生するかじりの大幅な低減が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１を示すガスタービン設備の断面図である。
【図２】本発明の実施例１を示すガスタービン設備の燃焼器ライナと尾筒の接続部付近の部分拡大図である。
【図３】本発明の実施例１におけるガスタービン設備のタービンケーシングに開けられたシュラウドロックピン穴にシュラウドロックピンを挿入し、テーパねじで蓋をした状態を示す断面図である。
【図４】従来のテーパねじとそのテーパねじの軸方向位置とねじ山面圧分布との関係を示す図である。
【図５】本発明のテーパねじとそのテーパねじの軸方向位置とねじ山面圧分布との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図示した実施例に基いて本発明のテーパねじ及びガスタービンを説明する。なお、符号は、各図において同一構成部品には同符号を使用する。
【実施例１】
【００１４】
本発明の実施例１として、本発明のテーパねじをガスタービンへ適用した例について説明する。
【００１５】
まず、本発明を適用するガスタービンの全体構造について、図１を用いて説明する。図１に示す如く、ガスタービンは大きく分けて圧縮機１と燃焼器２及びタービン３から概略構成されている。圧縮機１は大気から吸い込んだ空気を作動流体として断熱圧縮し、燃焼器２は圧縮機１から供給された圧縮空気に燃料を混合し燃焼することで高温高圧のガスを生成し、そして、タービン３は燃焼器２から導入した燃焼ガスの膨張の際に回転動力を発生するものである。なお、タービン３からの排気は、大気中に放出される。
【００１６】
図２に、タービン３の部分拡大を示す。該図に示す如く、タービン３では、タービン動翼４及びタービン静翼５が交互に配置され、燃焼ガスのエネルギーを効率良く回転エネルギーに変換できるよう工夫されている。この工夫の一つとして、タービン動翼４の上部には、シュラウドセグメント６が設けられる。このシュラウドセグメント６には、タービン動翼４の上部から燃焼ガスが漏洩するのをシールする構造が設けられている。
【００１７】
上述したシュラウドセグメント６は、キー構造７によりタービンケーシング８と軸方向及び径方向に固定されている。一方、シュラウドセグメント６の周方向は、タービンケーシング８に開けられたシュラウドロックピン穴９からシュラウドロックピン１０が挿入され、各シュラウドセグメント６を周方向に２箇所ずつタービンケーシング８と固定している。
【００１８】
また、シュラウドロックピン穴９は、シュラウドロックピン１０が抜け出すのを防ぐため、或いはタービンケーシング８の内部の燃焼ガスが、タービンケーシング８内外の圧力差により、シュラウドロックピン穴９よりタービンケーシング８の外部に漏洩するのを防ぐために、シュラウドロックピン穴９にはテーパねじ１１にて蓋が施されている。
【００１９】
シュラウドロックピン穴９にテーパねじ１１にて蓋を施すことにより、図３に示すように、テーパねじ１１の楔効果により、テーパねじ１１に加わるテーパねじ軸力１２は、ねじの径方向にも作用（テーパねじ軸力径方向成分１３）し、タービンケーシング８内部のガスを外部へ漏洩（燃焼ガスリークパス１４）することを防ぐことができる。
【００２０】
しかし、タービンケーシング８及びそのねじ部が高温下に長時間晒されたり、或いはテーパねじ１１のテーパ形状により、図４に示す従来の構成では、テーパねじ１１の先端側に過大な圧力が加わり、これにより、タービンケーシング８に使用されるテーパねじ１１ではかじりが多く発生する問題があった。
【００２１】
そのため、本実施例では、テーパねじ１１の先端に加わる圧力を低減させるために、図５に示すよう、ねじ先端部のおねじとめねじの接触面に発生する過大な接触面圧を低減することを目的に、テーパねじ１１のおねじの底面にテーパねじ中心孔１５を設けている。即ち、被締結部材であるタービンケーシング８に形成されたテーパ状のめねじ（シュラウドロックピン穴９）に螺合されるテーパ状のおねじから成るテーパねじ１１のおねじの底面に、テーパねじ中心孔１５が形成されているものである。
【００２２】
そして、上述のテーパねじ中心孔１５は、ねじの先端からねじの根元にかけて、接触面圧が均一となるように、おねじに設けたテーパねじ中心孔１５の径及び深さを設定している。
【００２３】
この接触面圧は、図５に示すように、おねじの軸方向長さ（Ｌ）の半分の位置から先端側にかけての増加が特に大きい。本実施例では、おねじの強度を損なわず、且つ接触面圧を効果的に低減させるために、テーパねじ中心孔１５の深さは、おねじの軸方向長さ（Ｌ）の半分以下にしている。
【００２４】
このように本実施例では、テーパねじ中心孔１５の形状を最適化し、図５に示すように、圧力の高くなるテーパねじ１１の先端側の圧力を低減し、テーパねじ１１の根元から先端までに加わる圧力がほぼ均一になるようにしている。これにより、テーパねじ１１に発生するかじりの大幅な低減が期待できる。
【００２５】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００２６】
１…圧縮機、２…燃焼器、３…タービン、４…タービン動翼、５…タービン静翼、６…シュラウドセグメント、７…キー構造、８…タービンケーシング、９…シュラウドロックピン穴、１０…シュラウドロックピン、１１…テーパねじ、１２…テーパねじ軸力、１３…テーパねじ軸力径方向成分、１４…燃焼ガスリークパス、１５…テーパねじ中心孔。
【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】
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