(57)【要約】      （修正有）【課題】軸方向嵌め込み式バケットを提供する。【解決手段】ロータホイール組立体は、複数のダブテールスロットを有するロータホイールを含み、さらに、前方補助バケット７３を有するバケット閉鎖組立体９４を含む。前方補助バケット７３は、ダブテールスロットに結合されたダブテールと、回転軸線２４に対して第１の角度Ａで配向された裏側縁部３２を有する一体形カバー６６とを含む。バケット閉鎖組立体９４は、ダブテールスロットに結合されたダブテールと、表側縁部３２及び裏側縁部９２を有する一体形カバー６６とを有する閉鎖バケット８６を含む。裏側縁部９２は第２の角度Ｂに配向され、表側縁部３２は前方補助バケット７３の裏側縁部３２に平行である。バケット閉鎖組立体９４は、ダブテールスロットに結合されたダブテールと、閉鎖バケット８６の裏側縁部９２に平行な表側縁部８４を有する一体形カバー６６とを備えた後方補助バケット７８を含む。【選択図】図３
2015129511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周部の周りに円周方向に離間した複数のダブテールスロット（５４）を有するロータホイール（５２）と、
バケット閉鎖組立体（９４）と
を備えるロータホイール組立体（５０）であって、
バケット閉鎖組立体（９４）が、
複数のダブテールスロット（５４）のうちのそれぞれのダブテールスロット（５４）に結合するよう構成されたダブテール（６０）と、ロータホイール（５２）の回転軸線（２４）に対して第１の角度（Ａ）で配向された第１の裏側円周方向縁部（３２）を有する一体形カバー（６６）とを含む、ロータホイール（５２）に結合された前方補助バケット（７３）と、
前方補助バケット（７３）に隣接してロータホイール（５２）に結合された閉鎖バケット（８６）であって、複数のダブテールスロット（５４）のうちのそれぞれのダブテールスロット（５４）に結合するよう構成されたダブテール（６０）と、第１の表側円周方向縁部（３２）及び第２の裏側円周方向縁部（９２）を有する一体形カバー（６６）とを含んでいて、第１の表側円周方向縁部（３２）が第１の裏側円周方向縁部（３２）に実質的に平行に配向され、第２の裏側円周方向縁部（９２）が、回転軸線（２４）に対して第２の角度（Ｂ）で配向され、第２の角度（Ｂ）が第１の角度（Ａ）と同じ方向で傾斜している、閉鎖バケット（８６）と、
閉鎖バケット（８６）に隣接してロータホイール（５２）に結合された後方補助バケット（７８）であって、複数のダブテールスロット（５４）のうちのそれぞれのダブテールスロット（５４）に結合するよう構成されたダブテール（６０）と、第２の裏側円周方向縁部（９２）に実質的に平行に配向された第２の表側円周方向縁部（８４）を有する一体形カバー（６６）とを含んでいて、第１の裏側円周方向縁部（３２）が第１の表側円周方向縁部（３２）に嵌合係合して結合され、第２の裏側円周方向縁部（９２）が、第２の表側円周方向縁部（８４）に嵌合係合して結合される、後方補助バケット（７８）と
を含んでいる、ロータホイール組立体（５０）。
【請求項２】
一体形カバー（６６）の各々の円周方向幅（１００）が、隣接する一体形カバー（６６）と干渉状態を生じて、一体形カバー（６６）の各々に対する捩り力を誘起するよう構成されている、請求項１記載のロータホイール組立体（５０）。
【請求項３】
閉鎖バケット（８６）が更に、キー溝（１１０）が内部に定められたプラットフォーム部分（６２）を含み、ロータホイール組立体（５０）が更に、キー溝（１１０）内に位置付けられた保持キー（１１４）を備える、請求項１記載のロータホイール組立体（５０）。
【請求項４】
閉鎖バケット（８６）が更に、貫通して定められ且つキー溝（１１０）を通って延びた開口（１１２）を含む、請求項３記載のロータホイール組立体（５０）。
【請求項５】
開口（１１２）に滑動可能に結合された保持ピン（１２４）を更に備え、保持ピン（１２４）が更に、保持キー（１１４）をキー溝（１１０）内に固定するよう構成されている、請求項４記載のロータホイール組立体（５０）。
【請求項６】
複数のダブテールスロット（５４）が、回転軸線（２４）に対して第３の角度（Ｃ）で配向される、請求項１記載のロータホイール組立体（５０）。
【請求項７】
第１の角度（Ａ）、第２の角度（Ｂ）、及び第３の角度（Ｃ）が、回転軸線（２４）に対して同じ方向で傾斜した鋭角である、請求項６記載のロータホイール組立体（５０）。
【請求項８】
第１の角度（Ａ）が第２の角度（Ｂ）よりも大きい、請求項７記載のロータホイール組立体（５０）。
【請求項９】
第２の角度（Ｂ）が第３の角度（Ｃ）よりも大きい、請求項８記載のロータホイール組立体（５０）。
【請求項１０】
複数のダブテールスロット（５４）が、第３の角度（Ｃ）が約０度であるように軸方向嵌め込み式ダブテールスロットを含む、請求項６記載のロータホイール組立体（５０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体的に、タービンエンジンに関し、より詳細には、軸方向嵌め込み式の一体的シュラウド付きバケット閉鎖組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービン及び蒸気タービンなどの少なくとも一部の公知のタービンエンジンにおいて、軸方向嵌め込み式のバケットすなわちロータブレードは、バケットをロータ軸線にほぼ平行に滑動してロータホイール上に形成されたダブテールと嵌合させることによって、ロータホイールに結合される。一部の公知のバケットは、ロータホイール上のダブテールに嵌合する半径方向内向きに突出するダブテールを含む。ロータホイールダブテールは、ロータホイールの外周部の周りに互いから円周方向に離間して配置される。
【０００３】
しかしながら、一部の公知のタービンは、バケット先端に沿って一体形カバー又はシュラウドを使用する。一般に、シュラウドは、隣接するバケットのシュラウドと入れ子式に重なり合う突出部を有する。一部の公知のシュラウドは、半径方向内向きに見たときにＺ形構成を有することができる。軸方向嵌め込み式ダブテールシステムを用いてダブテールがロータホイールの周りに組み立てられると、第１のバケット及び最後に組み付けられるバケットに隣接するバケットのシュラウドは、軸方向嵌め込み式最終バケットの組み付けを阻止する場合がある。シュラウドは、先端でのバケットの連続した円周方向結合を維持するために互いに接触して緊密に嵌合されるように設計されているので、シュラウドのブロック固定部分を取り外すことができない。結果として、閉鎖バケット位置に隣接するバケット上のシュラウド間のクリアランスは、閉鎖バケットを軸方向に挿入するのを許容するには不十分である。
【０００４】
最終の軸方向嵌め込み式バケットの挿入を可能にするために、少なくとも一部の公知のタービンは、ダブテール閉鎖インサートを用いて閉鎖バケットを固定している。
しかしながら、ダブテール閉鎖インサートを用いると、このような公知のタービンのコストが上昇し、ロータホイール組立体に対してバケットにおいて誘起される作動応力も増大する可能性がある。従って、シュラウドを有する最終又は閉鎖バケットを軸方向嵌め込み式組立方法によって完成したロータホイール組立体に固定する公知の方法は、困難で且つ時間を要する可能性があり、タービンに対する作動応力を増大させる場合がある。
【発明の概要】
【０００５】
１つの態様において、ロータホイール組立体が提供される。バケット閉鎖組立体は、ロータホイールの外周部の周りに円周方向に離間した複数のダブテールスロットを有するロータホイールを含む。ロータホイール組立体はまた、バケット閉鎖組立体を有する。バケット閉鎖組立体は、ロータホイールに結合された前方補助バケットを含む。前方補助バケットは、複数のダブテールスロットのうちのそれぞれのダブテールスロットに取り付けるよう構成されたダブテールを有する。更に、前方補助バケットは、ロータホイールの回転軸線に対して第１の角度で配向された第１の裏側円周方向縁部を含む一体形カバーを有する。加えて、バケット閉鎖組立体は、ロータホイールに結合された閉鎖バケットを含む。閉鎖バケットは、複数のダブテールスロットのうちのそれぞれのダブテールスロットに取り付けるよう構成されたダブテールと、第２の裏側円周方向縁部及び第１の表側円周方向縁部を備えた一体形カバーと、を有する。第１の表側円周方向縁部は、第１の裏側縁部に実質的に平行に配向され、第２の裏側円周方向縁部は、回転軸線に対して第２の角度で配向される。第２の角度は、第１の角度と同じ方向で傾斜する。更に、バケット閉鎖組立体は、ロータホイールに結合された後方補助バケットを含む。後方補助バケットは、複数のダブテールスロットのうちのそれぞれのダブテールスロットに取り付けるよう構成されたダブテールを有する。後方補助バケットはまた、第２の裏側円周方向縁部に実質的に平行に配向された第２の表側円周方向縁部を含む一体形カバーを有する。第１の裏側円周方向縁部が第１の表側円周方向縁部に嵌合係合して結合され、第２の裏側円周方向縁部が、第２の表側円周方向縁部に嵌合係合して結合される。
【０００６】
別の態様において、タービンエンジンが提供される。タービンエンジンは、回転軸線を有する回転可能シャフトを含む。タービンエンジンはまた、回転可能シャフトの周りで円周方向に延びるケーシングを含む。ケーシングは、回転可能シャフトの長さに沿って作動流体を送るよう構成された少なくとも１つの通路を定める。タービンエンジンはまた、共に回転するよう回転可能シャフトの一部に取り付けられたロータホイール組立体を含む。ロータホイール組立体は、作動流体を膨張させるよう構成される。ロータホイール組立体は、複数のダブテールスロットを有するロータホイールを含み、ダブテールスロットは、ロータホイールの外周部の周りで円周方向に離間している。更に、ロータホイール組立体は、回転軸線の周りに円周方向アレイで配列された複数のバケットを含む。バケットの各々は、複数のダブテールスロットのうちのそれぞれのダブテールスロットに取り付けるよう構成されたダブテールと、プラットフォーム部分と、翼形部と、バケットと一体的に形成された一体形カバーとを含む。ロータホイール組立体は、バケットの円周方向アレイを閉鎖及び固定するよう構成されたバケット閉鎖組立体を含む。バケット閉鎖組立体は、後方補助バケットを有し、後方補助バケットは、複数のダブテールスロットのうちのそれぞれのダブテールスロットに取り付けるよう構成されたダブテールと、プラットフォーム部分と、翼形部と、後方補助バケットと一体的に形成された一体形カバーとを含む。一体形カバーは、隣接する一体形カバーと干渉状態を生じるよう構成された第１の円周方向幅を含む。一体形カバーは、第１の表側円周方向縁部と第１の裏側円周方向縁部とを有し、第１の裏側円周方向縁部が、回転軸線に対して第１の角度で配向され、第１の表側円周方向縁部が、回転軸線に対して第２の角度で配向される。更に、閉鎖バケット組立体は、閉鎖バケットを含み、閉鎖バケットは、複数のダブテールスロットのうちのそれぞれのダブテールスロットに取り付けるよう構成されたダブテールと、プラットフォーム部分と、翼形部と、閉鎖バケットと一体的に形成された一体形カバーとを含む。一体形カバーは、隣接する一体形カバーと干渉状態を生じるよう構成された第２の円周方向幅を含む。一体形カバーはまた、第２の表側円周方向縁部と第２の裏側円周方向縁部とを有し、第２の裏側円周方向縁部が、第１の裏側円周方向縁部に実質的に平行に配向され、第２の裏側円周方向縁部が、第１の表側円周方向縁部に実質的に平行に配向される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】例示的な蒸気タービンエンジンの概略図。
【図２】図１に示す蒸気タービンエンジンと共に使用される例示的なロータホイール組立体の一部の斜視図。
【図３】蒸気タービンエンジンの中心軸線に向って半径方向内向きに見たときの図２に示すロータホイール組立体の一部の上面図。
【図４】閉鎖組立体部分の一体形カバーに作用することができる例示的な接触力を示した、半径方向内向きに見たときの図２に示すロータホイール組立体の一部の上面図。
【図５】閉鎖バケットを固定するための例示的な保持キーを示した、図２に示すロータホイール組立体の部分斜視図。
【図６】閉鎖バケットと共に使用される保持キーを固定するのに用いることができる例示的な保持ピンを含む、図２に示すロータホイール組立体の部分斜視図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本明細書で使用される用語「軸方向」及び「軸方向に」とは、タービンエンジンの長手方向軸線に実質的に平行に延びる方向及び向きを意味する。更に、用語「半径方向」及び「半径方向に」とは、タービンエンジンの長手方向軸線に対して実質的に垂直に延びる方向及び向きを意味する。加えて、本明細書で使用される用語「円周方向」及び「円周方向に」とは、タービンエンジンの長手方向軸線の周りで弓状に延びる方向及び向きを意味する。
【０００９】
図１は、例示的な蒸気タービンエンジンの概略図である。図１は、例示的な蒸気タービンエンジンを記載しているが、本明細書で記載されるバケット閉鎖システム及び方法は、ある特定のタイプのタービンエンジンに限定されない点に留意されたい。本明細書で記載される現行のバケット閉鎖システム及び方法は、このような装置、システム、及び方法が本明細書で更に記載されるように動作することを可能にするあらゆる好適な構成で、ガスタービンエンジンを含むあらゆる回転機械と共に用いることができる点は、当業者には理解されるであろう。
【００１０】
例示的な実施形態では、蒸気タービンエンジン１０は、単流の蒸気タービンエンジンである。或いは、蒸気タービンエンジン１０は、限定ではないが、低圧タービン、対向流高圧及び中圧蒸気タービンの組み合わせ、複流蒸気タービンエンジン、及び／又は他の蒸気タービンのタイプなど、あらゆるタイプの蒸気タービンとすることができる。その上、蒸気で検討したように、本発明は、蒸気タービンエンジンでの使用にのみ限定されず、ガスタービンエンジンなどの他のタービンシステムでも用いることができる。
【００１１】
図１に示す例示的な実施形態では、蒸気タービンエンジン１０は、回転可能シャフト１４に結合された複数のタービン段１２を含む。ケーシング１６は、軸方向で上側ハーフセクション１８と下側ハーフセクション（図示せず）とに分けられる。上側ハーフセクション１８は、高圧（ＨＰ）蒸気入口２０と、低圧（ＬＰ）蒸気出口２２とを含む。シャフト１４は、中心軸線２４に沿ってケーシング１６を貫通して延びる。シャフト１４は、各々がシャフト１４の対向する末端部分３０に回転可能に結合された軸受２６、２８それぞれによってケーシング１６内に支持される。複数のシール部材３１、３４及び３６が、回転可能シャフト末端部分３０とケーシング１６との間に結合されて、シャフト１４の周りでケーシング１６のシールを可能にする。
【００１２】
例示的な実施形態では、蒸気タービンエンジン１０はまた、ケーシング１６の内側シェル４４に結合されたステータ構成要素４２を含む。複数のシール部材３４がステータ構成要素４２に結合される。ケーシング１６、内側シェル４４、及びステータ構成要素４２は各々、シャフト１４及びシール部材３４の周りに円周方向に延びる。例示的な実施形態では、シール部材３４は、ステータ構成要素４２とシャフト１４との間に蛇行シール経路を形成する。シャフト１４は、複数のタービン段１２を含み、ここを通って高温高圧蒸気４０が１又はそれ以上の蒸気チャンネル４６を介して通過する。タービン段１２は、複数の入口ノズル４８を含む。蒸気タービンエンジン１０は、蒸気タービンエンジン１０が本明細書で記載されるように作動するのを可能にするあらゆる数の入口ノズル４８を含むことができる。例えば、蒸気タービンエンジン１０は、図１に示すよりも多い又は少ない入口ノズル４８を含むことができる。タービン段１２はまた、複数のタービンブレード又はバケット３８を含む。蒸気タービンエンジン１０は、蒸気タービンエンジン１０が本明細書で記載されるように作動するのを可能にするあらゆる数のバケット３８を含むことができる。例えば、蒸気タービンエンジン１０は、図１に示すよりも多い又は少ないバケット３８を含むことができる。蒸気チャンネル４６は通常、ケーシング１６を通過する。蒸気４０は、ＨＰ蒸気入口２０を通って蒸気チャンネル４６に流入し、シャフト１４の長さを下ってタービン段１２を通過する。
【００１３】
作動時には、高温高圧の蒸気４０は、ボイラー（図示せず）などの蒸気供給源からタービン段１２に送られ、ここで熱エネルギーがタービン段１２によって機械的回転エネルギーに変換される。より具体的には、蒸気４０は、ＨＰ蒸気入口２０からケーシング１６を通って送られ、ここで、シャフト１４に結合された複数のタービンブレード又はバケット（符号３８で全体的に示される）に衝突して、中心軸線２４の周りのシャフト１４の回転を誘起する。蒸気４０は、ＬＰ蒸気出口２２にてケーシング１６から流出する。次いで、蒸気４０は、ボイラー（図示せず）に送られ、ここで再加熱されるか、又はシステムの他の構成要素（例えば、凝縮器（図示せず））に送ることができる。
【００１４】
図２は、図１に示す蒸気タービンエンジン１０の例示的なロータホイール組立体５０の一部の斜視図である。例示的な実施形態では、ロータホイール組立体５０は、ロータホイール５２の外周部の周りに実質的に等間隔で配置された複数の軸方向嵌め込み式ダブテールスロット５４を内部に定めたロータホイール５２を含む。各ダブテールスロット５４は、中心線５５により全体的に示されるように、シャフト３０の中心軸線２４に実質的に平行である。中心軸線２４は、ロータホイール５２の回転軸に一致する。別の実施形態では、ダブテールスロット５４は、ロータホイール５２において、蒸気タービンエンジン１０が本明細書で更に記載されるように動作することを可能にする中心軸線２４に対する何れかの角度に配向することができる。各ダブテールスロット５４は、ほぼＶ形であり、一連の軸方向に延びる突出部５６及び溝５８を含む。
【００１５】
中心軸線２４は、図１に示す座標系のＺ軸に実質的に平行であり、ここでは蒸気４０の一次流れ方向がＺ軸にほぼ沿っている。図２に示すように、ロータホイール５２は、蒸気４０がロータホイール組立体５０を通って流れるときに矢印Ｒで示される方向に回転する。
【００１６】
例示的な実施形態では、各バケット３８は、ダブテール６０の根元部分、プラットフォーム６２、翼形部６４、及び一体形カバー６６を含む。座標系を基準として、ロータホイール組立体５０の回転方向に対する各バケット３８の最前方の円周方向側部は、表側部６５と呼ばれる。各バケット３８の対向する円周方向側部、すなわち、ロータホイール組立体５０の回転方向（すなわち、Ｙ軸の正方向）に対する最後方側部は、裏側部６３と呼ばれる。
【００１７】
例示的な実施形態では、ダブテール６０は、それぞれのダブテールスロット５４に実質的に相補的な形状で形成され、各々が、一連の軸方向に延びる突出部６８とそれぞれのダブテールスロット５４と相互連結するよう構成された溝７０とを有するテーパ付き側壁を含む。上記で説明したように、ダブテールスロット５４及びダブテール６０は、蒸気タービンエンジン１０の中心軸線２４に実質的に平行に整列され、それぞれのバケット３８のダブテール６０がそれぞれのダブテールスロット５４内に軸方向に挿入されたときに、バケット３８をロータホイール５２上に設置できる。組み立てられると、バケット３８は、ロータホイール５２の外周部の周りに延びるバケットのアレイを形成する。
【００１８】
図３は、一体形カバー６６において中心軸線２４に向って半径方向内向きに見たときのロータホイール組立体５０の一部の上面図である。より具体的には、図３は、ロータホイール組立体５０と共に使用される例示的なバケット閉鎖組立体部分９４の拡大上面図である。例示的な実施形態では、ロータホイール組立体５０は、複数の定形バケット７２とバケット閉鎖組立体部分９４とを含む。各一体形カバー６６は、一般に、平行四辺形の形状で形成される。定形バケット７２の各一体形カバー６６は、各一体形カバー６６がロータホイール組立体５０内の所定位置に結合されたときにロータホイール５２の中心軸線２４に実質的に垂直に向けられる外側縁部７４、７６を含む。加えて、定形バケット７２の各一体形カバー６６は、互いに実質的に平行に向けられた円周方向縁部３２のペアを含み、また、中心軸線２４に対して角度Ａで延びる。一般に、それぞれの円周方向縁部３２は、定形バケット７２の表側部６５及び裏側部６３上に位置する。例示的な実施形態では、角度Ａは、約０度よりも大きく約９０度よりも小さい。代替として、角度Ａは、複数のバケット３８が本明細書で記載されるように作動するのを可能にするあらゆる角度とすることができる。
【００１９】
例示的な実施形態では、バケット閉鎖組立体部分９４は、前方補助バケット７３を含む。前方補助バケット７３は、定形バケット７２と同様である。バケット閉鎖組立体部分９４はまた、後方補助バケット７８を含む。後方補助バケット７８の一体形カバー６６は一般に、台形形状で形成され、ロータホイール組立体５０が完全に組み立てられたときに、互いに実質的に平行で且つロータホイール５２の中心軸線２４に実質的に垂直に向けられる縁部８０を含む。後方補助バケット７８は、ロータホイール組立体５０が完全に組み立てられたときに定形バケット７２のそれぞれの縁部３２に実質的に平行に向けられた裏側円周方向縁部３２を含む。加えて、後方補助バケット７８の一体形カバー６６は、中心軸線２４に対して角度Ｂで向けられた表側円周方向縁部８４を含む。例示的な実施形態では、角度Ｂは、約１０度以下で約０度よりも大きい鋭角である。加えて、角度Ｂは角度Ａよりも小さく、０°＜｜Ｂ｜＜｜Ａ｜が成立する。或いは、角度Ｂは、後方補助バケット７８が本明細書で記載されるように作動するのを可能にするあらゆる角度とすることができる。
【００２０】
例示的な実施形態では、バケット３８はまた、閉鎖バケット８６を含む。閉鎖バケットの一体形カバー６６は、一般に、台形形状から形成され、ロータホイール組立体５０が完全に組み立てられたときに、互いに実質的に平行で且つロータホイール５２の中心軸線２４に実質的に垂直に向けられる縁部８８、９０を含む。閉鎖バケット８６は、ロータホイール組立体５０が完全に組み立てられたときに前方補助バケット７３のそれぞれの縁部３２に実質的に平行である表側円周方向縁部３２を含む。加えて、閉鎖バケットの一体形カバー６６は、Ｚ軸に対して角度Ｂで延び且つ後方補助バケット７８の表側円周方向縁部８４に実質的に平行である裏側円周方向縁部９２を含む。上述のように、角度Ｂは、中心軸線２４に対して正の角度で、角度Ａよりも小さく且つ約０度よりも大きい鋭角であり、０°＜｜Ｂ｜＜｜Ａ｜が成立する。
【００２１】
例示的な実施形態では、ダブテールスロット５４及びダブテール６０は各々、中心軸線２４に実質的に平行に整列される。或いは、ダブテールスロット５４及びダブテール６０は、角度Ｃで配向することができる。例示的な実施形態では、角度Ｃは０度である。しかしながら、角度Ｃは、｜Ｃ｜＜｜Ｂ｜＜｜Ａ｜を満たす何れかの鋭角とすることができる。別の実施形態では、角度Ｃは、バケット閉鎖組立体部分９４が本明細書で記載されるように作動するのを可能にするあらゆる角度とすることができる。
【００２２】
図４は、バケット閉鎖組立体部分９４の一体形カバー６６に作用する例示的な接触力を示した、半径方向内向きに見たときのロータホイール組立体５０の一部の上面図である。それぞれの一体形カバー６６の円周方向幅１００は、ロータホイール組立体５０における利用可能なスペースと比べてより大きな接線方向ピッチで製作され、すなわち、一体形カバー６６の円周方向幅１００の合計は、ロータホイール組立体５０の一体形カバー６６を通って延びる円の円周よりも大きい。結果として、円周方向幅１００は、一体形カバー６６の円周方向縁部３２で干渉状態をもたらす。干渉状態を緩和するために、一体形カバー６６は、湾曲矢印１０２により全体的に示されるようにより小さい円周方向幅１００まで回転される。この回転によりバケット翼形部６４のプレツイストが生じる。例示的な実施形態では、各それぞれの翼形部６４は、捩りバネとして機能し、一体形カバー６６の円周方向縁部３２に沿って摩擦接触力Ｆ１が発生する。摩擦接触力Ｆ１により、各それぞれのバケット３８及びバケット閉鎖組立体部分９４が互いに確実に結合される。同様に、閉鎖バケット８６が組み立てられたときには、円周方向縁部８４及び９２間に定められる接合部にて加わる干渉状態と翼形部６４のプレツイストによって列の周りに生じる接線方向の圧縮とに起因して、この接合部にて摩擦接触力Ｆ２が生じる。従って、閉鎖バケット８６は、隣接するバケット７３及び７８に結合される。円周方向縁部８４及び９２が角度Ｂで配向されるので、一体形カバー６６は、蒸気タービンエンジン１０の保守整備中に互いに対して全体として滑動しない。
【００２３】
図５は、ロータホイール組立体５０の部分斜視図である。例示的な実施形態では、閉鎖バケット８６は、プラットフォーム６２の裏側部９６内に定められたキー溝１１０を含む。キー溝１１０は、略矩形であり、プラットフォーム６２の裏側面１２０の下方で所定距離９８だけ延びる。或いは、キー溝１１０は、キー溝１１０が本明細書で記載されるように作動するのを可能にするあらゆる形状とすることができる。キー溝１１０は、軸方向でプラットフォーム６２内でほぼ中心に位置し、プラットフォーム６２の下面１０４を貫通して延びる。ロータホイール５２は、それぞれのダブテールスロット５４の間でロータホイール５２の周囲面１０６に定められた対応するノッチ１１８を含む。ノッチ１１８は、キー溝１１０と実質的に整列され、すなわち、キー溝１１０及びノッチ１１８は両方ともＺ軸方向で実質的に同様の寸法を有する。
【００２４】
例示的な実施形態では、保持キー１１４は、キー溝１１０及びノッチ１１８内に位置付けられ、閉鎖バケット８６の軸方向位置を固定する。キー１１４は、実質的に矩形形状であり、キー溝１１０の距離９８よりも小さい所定厚さ１０８を有し、キー１１４が後方補助バケット７８と干渉することなく、閉鎖バケット８６をロータホイール組立体５０上の最終バケットとして挿入できるようにする。或いは、キー１１４は、キー１１４が本明細書で記載されるように作動するのを可能にするあらゆる形状とすることができる。キー１１４は、キー溝１１０及びノッチ１１８内でキー１１４が垂直方向に移動できるようにしながら、キー溝１１０及びノッチ１１８の寸法とキー１１４が実質的に整合できるような幅１０９及び高さ１０７を有する。
【００２５】
例示的な実施形態では、プラットフォーム６２は、貫通して延びる開口１１２を含む。開口１１２は、プラットフォーム６２を通って略軸方向に延び、蒸気タービンエンジン１０（図１に示す）の中心軸線２４に実質的に平行である。開口１１２は、キー溝１１０を貫通して延びて、キー１１４を内部に固定できるようにする。プラットフォーム６２はまた、ロータホイール組立体５０に対して半径方向で垂直に延びた開口１２２を内部に定める。開口１２２により、ロッド１１６（例えば、限定ではないが、ボルト）が貫通して延びてノッチ１１８内にキー１１４を位置決めすることができる。
【００２６】
図６は、キー１１４を固定するのに用いることができる例示的な保持ピン１２４を含むロータホイール組立体５０の部分斜視図である。例示的な実施形態では、保持ピン１２４は、半径方向内向き位置にてキー１１４を固定するために開口１１２に挿入される。代替として、保持ピン１２４は、例えば、バネピン、ダウエルピン、及び／又はネジファスナーを含む、本明細書で記載されるようなキー１１４を固定する何らかのタイプの保持機構とすることができる。
【００２７】
作動時には、後方補助バケット７８は、ロータホイール５２のダブテールスロット５４内に挿入され、保持キー（図示せず）を用いて所定位置に固定される。代替として、補助バケット７８は、例えば限定ではないが、ツイストロックリテーナを用いて、ロータバケットを固定するのに使用されるあらゆる従来の手段により所定位置に固定することができる。定形バケット７２は、ロータホイール５２の隣接するダブテールスロット５４内に挿入され、同様にして所定位置に固定される。続いて、追加の定形バケット７２は、ロータホイール５２の隣接するダブテールスロット５４内に挿入されて所定位置に固定され、ロータホイール５２の周りで機能して２つのダブテールスロット５４が保持される。次に、前方補助バケット７３が最終ダブテールスロット５４に挿入され、所定位置で固定される。後方補助バケット７８及び前方補助バケット７３は、離間して広がり、閉鎖バケット８６の開口を形成する。閉鎖バケット８６は、最終ダブテールスロット５４に挿入される。後方補助バケット７８及び前方補助バケット７３を離間して広げるために、第１の実質的に接線方向の力が、前方補助バケット７３から離れる方向で後方補助バケット７８に加わり、第２の実質的に接線方向の力が、反対方向で前方補助バケット７３に加わる。角度Ａ、Ｂ及びＣの間の関係は、｜Ｃ｜＜｜Ｂ｜＜｜Ａ｜を満たすようなものであるので、後方補助バケット７８及び前方補助バケット７３を離間して広げることが必要となる。この関係並びに一体形カバー６６の円周方向幅１００によって、閉鎖バケット８６は、後方補助バケット７８及び前方補助バケット７３間に定められる開口を最初に広げることなくロータホイール５２内に挿入することはできず、従って、閉鎖バケット８６の最終組み立ての後にバケットの各々が所定位置にロックされる。
【００２８】
例示的な実施形態では、閉鎖バケット８６は、半径方向外向き位置でキー１１４と共に組み立てられ、キー溝１１０内に完全に取り込まれる。閉鎖バケット８６がロータホイール５２のダブテールスロット５４に挿入された後、ロッド１１６を用いてキー１１４を半径方向内向き位置に移動させる。キー１１４は、キー溝１１０及びノッチ１１８の両方を同時に係合するよう位置決めされる。ロッド１１６は、開口１２２から取り出され、保持ピン１２４が開口１１２に挿入されて、キー１１４を係合位置に固定する。
【００２９】
本明細書で記載されるシステム及び方法は、タービンに誘起される作動応力を実質的に低減する軸方向嵌め込み式バケットシステムを提供することにより、タービンエンジン性能を改善することができる。具体的には、固有の一体形カバー接合部を有する閉鎖バケット及び後方補助バケットが記載される。閉鎖バケットは、ダブテールインサート又は他の類似の保持機構を用いることなく、軸方向でロータホイールに組み付け、又はロータホイールから分解することができる。従って、軸方向嵌め込み式を用いる公知のタービンとは対照的に、本明細書で記載される装置、システム、及び方法は、一体形カバーを用いて軸方向嵌め込み式バケットを組み立てる際の時間及び困難さを低減することができ、ダブテール閉鎖インサートに伴う作動応力及びコストを低減することができる。
【００３０】
本明細書に説明した方法及びシステムは、本明細書に記載した特定の実施形態に限定されるものではない。例えば、各システムの構成要素及び／又は各方法のステップは、本明細書に記載した他の構成要素及び／又はステップとは独立して且つ別個に使用し及び／又は実施することができる。加えて、各構成要素及び／又はステップはまた、他の組立体及び方法と共に使用及び／又は実施することができる。
【００３１】
種々の特定の実施形態について本発明を説明してきたが、請求項の技術的思想及び範囲内にある修正により本発明を実施することができる点は、当業者であれば理解されるであろう。
【符号の説明】
【００３２】
１０  蒸気タービンエンジン
１２  タービン段
１４  シャフト
１６  ケーシング
１８  上側ハーフセクション
２０  ＨＰ蒸気入口
２２  ＬＰ蒸気出口
２４  中心軸線
２６  軸受
２８  軸受
３０  末端部分
３１  シール部材
３２  円周方向縁部
３４  シール部材
３６  シール部材
３８  バケット
４０  蒸気
Ｒ  回転方向矢印
４２  ステータ構成要素
４４  内側シェル
４６  蒸気チャンネル
４８  入口ノズル
５０  ロータホイール組立体
５２  ロータホイール
５４  ダブテールスロット
５５  中心線
５６  軸方向に延びる突出部
５８  溝
６０  ダブテール
６２  プラットフォーム
６３  裏側部
６４  翼形部
６５  表側部
６６  一体形カバー
６８  軸方向に延びる突出部
７０  溝
７２  定形バケット
７３  前方補助バケット
７４  外側縁部
７６  外側縁部
７８  後方補助バケット
８０  縁部
８２  縁部
８４  表側円周方向縁部
８６  閉鎖バケット
８８  縁部
９０  縁部
９２  裏側円周方向縁部
９４  バケット閉鎖組立体
９６  裏側部
９８  距離
１００  円周方向幅
１０２  湾曲矢印
１０４  下面
１０６  周囲面
１０７  高さ
１０８  厚さ
１０９  幅
１１０  キー溝
１１２  開口
１１４  キー
１１６  ロッド
１１８  ノッチ
１２０  裏側面
１２２  開口
１２４  保持ピン
【図１】
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【図２】
2015129511.tif 000004
【図３】
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【図４】
2015129511.tif 000006
【図５】
2015129511.tif 000007
【図６】
2015129511.tif 000008
【外国語明細書】
2015129511000001.pdf