(57)【要約】      （修正有）【課題】ステータベーンユニット上にシムを保持する簡単な方法を提供する。【解決手段】本方法は、予め設定された厚さ寸法を有するステータベーンユニット２５のベース部４５又はセグメントリングアセンブリのセグメントリングの係合面に一致するような形状にされたシム２００を準備する段階と、シム２００の面に垂直なシム２００の厚さ寸法を貫通して完全に延びる少なくとも１つの孔を穿孔する段階と、ステータベーンユニットのベース部及びセグメントリングアセンブリのセグメントリングの少なくとも１つの係合面上にシム２００を位置決めする段階と、ステータベーンユニット２５のベース部４５及びステータリングアセンブリのリングセグメントの少なくとも１つの係合面にシム２００を溶接する段階とを含む。【選択図】図９
2008128251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービン圧縮機用のステータベーン２５ユニットであって、該ベーンユニットは、
前記ステータベーンユニットが前記圧縮機のケーシング内に据え付けられたときに、前記ケーシングに対して円周方向に位置付けられる係合面６０のペアと、前記ステータベーンユニット２５が前記ケーシング内に据え付けられたときに前記ガスタービン圧縮機のケーシングに対して軸方向に位置付けられる相対保持面５０のペアとを含むベース部４５と、
前記ベース部４５から突出する翼形ベーン４０と、
前記ベース部４５の少なくとも１つの係合面６０に溶接されたシム２００と、
を備え、
前記シム２００が、前記ガスタービンのケーシングの周辺近傍のスロット内に据え付けられたときに前記ステータベーンユニット２５の緊張を維持するような大きさにした厚さ２５０寸法を含み、且つ、前記シム２００の厚さ２５０の寸法を前記ベース部４５の係合面６０まで完全に突き通す孔を定め、該孔を通って前記シム２００を前記ベース部４５の係合面６０に溶接することができる、ことを特徴とするステータベーン２５ユニット。
【請求項２】
前記孔が、
前記ベース部４５の係合面６０に垂直な少なくとも直円筒キャビティ２１０及び長円形キャビティ３１０を含み、
前記長円は、各端部上の半球セクション３７０によって閉じられた矩形中心セクション３６０を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のステータベーンユニット２５。
【請求項３】
前記シム２００が、
前記ガスタービン圧縮機のケーシングのスロット内の対応する溝と嵌合する、前記ベース部４５の各保持面５０から突出する少なくとも１つのタブを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のステータベーンユニット２５。
【請求項４】
ガスタービン圧縮機用のリングセグメントアセンブリ８５であって、前記リングセグメントアセンブリが、
リングセグメント９０であって、該リングセグメントが前記ガスタービンのケーシング内に据え付けられたときに、前記ケーシングに対して円周方向に位置付けられる係合面６０のペアと、前記リングセグメント９０が前記ケーシング内に据え付けられたときに前記ガスタービン圧縮機のケーシングに対して軸方向に位置付けられる相対保持面５０のペアとを含む前記リングセグメント９０と、
複数のステータベーンユニット２５と、
前記リングセグメント９０の少なくとも１つの係合面６０に溶接されるシム３００と、
を備え、
前記シムが、前記ガスタービン圧縮機のケーシングの周辺近傍のスロット内に据え付けられたときに前記リングセグメントアセンブリ８５の緊張を維持するような大きさにした厚さ３５０寸法を含み、且つ前記シムの厚さの寸法を前記リングセグメント９０の係合面６０まで完全に突き通す孔３１０を定め、該孔を通って前記シム３００を前記リングセグメント９０の係合面６０に溶接することができる、
ことを特徴とするリングセグメントアセンブリ８５。
【請求項５】
前記孔３１０が、
前記リングセグメント９０の係合面６０に垂直な直円筒キャビティ２１０と前記リングセグメント９０の円周面に垂直な長円形キャビティ３１０のうちの少なくとも1つを含み、
前記長円形キャビティ３１０は、各端部上の半球セクション３７０によって閉じられた矩形中心セクション３６０を含む、
ことを特徴とする請求項４に記載のリングセグメントアセンブリ８５。
【請求項６】
前記シム３００が、前記ガスタービン圧縮機のケーシングのスロット内の対応する溝と嵌合するための、前記リングセグメント９０の各保持面（６０）から突出する少なくとも１つのタブ３３０を含む、
ことを特徴とする請求項４に記載のリングセグメントアセンブリ８５。
【請求項７】
ステータベーンユニット２５のベース部とリングセグメントアセンブリ８５のリングセグメント９０とのうちの少なくとも１つにシム２００、３００を取り付けるための方法であって、
予め設定された厚さ寸法２５０、３５０を含む、前記ステータベーンユニット２５のベース部４５と前記セグメントリングアセンブリ８５のセグメントリング９０との少なくとも１つの係合面６０に一致するような形状にされたシム２００、３００を準備する段階と、
前記シム２００、３００の厚さ寸法２５０、３５０を完全に貫通して延びる少なくとも１つの孔２１０、３１０を穿孔する段階と、
前記ステータベーンユニット２５のベース部４５と前記セグメントリングアセンブリ８５のセグメントリング９０との少なくとも１つの前記係合面６０上に前記シム２００、３００を位置決めする段階と、
前記前記ステータベーンユニット２５のベース部４５と前記セグメントリングアセンブリ８５のセグメントリング９０との少なくとも１つの前記係合面に前記シム２００、３００を溶接する段階と、
を含むシム２００、３００を取り付けるための方法。
【請求項８】
少なくとも１つの穿孔２１０、３１０を設ける段階が、
前記シム２００、３００の面に対して垂直で且つほぼ中心にある孔２１０、３１０を穿孔する段階を含む、
ことを特徴とする請求項７に記載のシム２００、３００を取り付けるための方法。
【請求項９】
前記シムの予め設定された厚さを準備する段階が、
予め設定された厚さのシムのセットから前記予め設定された厚さ２５０、３５０のシム２００、３００を選択する段階を含み、
前記予め設定された厚さ２５０、３５０は、前記ステータベーンユニット及び前記リングセグメントの設計番号が据え付けられたときに、残りの円周方向ギャップを閉鎖することを考慮して設定する、
ことを特徴とする請求項７に記載のシム２００、３００を取り付けるための方法。
【請求項１０】
少なくとも１つの孔を穿孔する段階は、
ほぼ円形孔２１０及びほぼ長円形孔３１０のうちの少なくとも１つを穿孔する段階を含み、
前記長円形は、矩形中心の各側部に半円形セクション３７０を有した矩形中心部分３６０からなる、
ことを特徴とする請求項７に記載のシム２００、３００を取り付けるための方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本発明は、ガスタービンエンジンの圧縮機内の段間に空気流を配向するのに用いられるステータベーンに関する。より詳細には、本発明は、シムをステータベーンのベース部に溶接することによってステータベーン構造体の信頼性を高める方法に関する。
【技術分野】
【０００２】
従来のガスタービンは、一般に、圧縮機内の空気を加圧し、次いで加圧空気を燃焼チャンバに供給して、そこで燃料が空気に付加されて点火される原理に基づいて動作する。その後、結果として得られる燃焼混合物は、エンジンのタービンセクションに供給され、ここで燃焼プロセスによって発生したエネルギーの一部は、タービンによって抽出されて、シャフトを介して圧縮機を駆動する。
【０００３】
多段圧縮機セクションでは、ステータは、空気流を各連続した圧縮機段に適切に配向する目的のために、圧縮機セクションの入口及び出口、並びに各圧縮機段間に配置される。結果として、ステータは、圧縮機セクション内の空気流及び圧力に適切に影響を及ぼすことによって、エンジン性能を高めることができる。
【０００４】
ステータは、一般に、翼形部又はベーンの環状配列からなる。ステータは、典型的には、ベース部によって支持された１つ又はそれ以上の翼形部からなるステータベーンユニットとしてセグメント内に形成される。次いで、これらのステータベーンユニットは、圧縮機ケーシングに個々に取り付けられて環状配列を形成し、翼形部が、隣接する段のペア間で半径方向に突出するようにされる。
【０００５】
産業用ガスタービン圧縮機内のステータベーンは、始動−停止サイクル中に装荷及び装荷解除される。加えて、ベーンは、動作中にわずかな圧力変動を受ける。これらは、結果として、ベーンが組み立てられるベーンベース部とケーシングとの間に相対運動を生じる。この相対運動は、ベーンベース部及びケーシングの両方の摩耗を生じる結果となり、これは、緩みベーンを生じる。緩みベーンは、相対運動の影響をより受けやすくなり、チャタリングが始まる。ベーン及びケーシングの高価な修理又は交換は、摩耗及びチャタリングの問題を解決することはなく、単に、再度このプロセスが始まるに過ぎない。ベーン及びケーシングの修理及び／又は交換は高価である。同様の問題は、圧縮機ケーシングのスロット内に取り付けられて、複数のステータベーンユニットを保持するステータリングセグメント間にある。
【０００６】
図１は、ステータベーンユニット２５の５つの例示的な段（列）２０ａ−２０ｅを示す、圧縮機の開放ケーシング１５の一部を示す圧縮機セクション１０を示す。図示の実施形態では、ケーシングセクション１５は半円である。ケーシング１５は、複数の孔３５を貫通して延びる締結具を用いて別のケーシングセクション上の対応する取り付け面に固定することができる取り付け面３０を有する。完全な圧縮機では、半円ケーシングセクションの２つは、ロータ（図示せず）の周りで互いに嵌合されることになる。
【０００７】
各ステータベーンユニット２５は、ベース部４５から上方に、且つ圧縮機ロータ（図示せず）のシャフトに向かって半径方向内方に延びる翼形ベーン４０を有する。翼形ベーン４０、すなわちステータベーンは、ロータブレード（図示せず）間に置かれる。圧縮機の特定のステータ段は、ステータベーンユニットを直接ケーシングのスロット内に取り付けることができる。他のステータ段は、ステータベーンユニットをリングセグメント内に取り付け、次いで、ケーシングのスロット内に取り付けられる。取り付けの両タイプをより詳細に説明する。
【０００８】
図２は、個々のステータベーンユニットを示す。翼形ベーン４０は、ベース部４５から垂直方向に延びる。ベース部４５は、２つの相対する保持面５０を有する。ベース部４５は、突出部５５のペアを保持面の各々の上に１つ有する。突出部５５は、ケーシングのスロット内に対応する形の溝によって受けられることになる。溝は、ケーシングのスロット内の所定位置にステータベーンユニット２５を保持する。ベース部４５の他の２つの相対面は、係合面６０である。ベース部４５の係合面６０は、ユニットがケーシングスロット内に据え付けられたときに、隣接ステータベーンユニットのベース部４５と当接する。
【０００９】
図３は、個々のステータベーンユニットが、圧縮機ケーシングのスロット内で組み立てられる段を示すケーシングの拡大側面図を示す。このタイプの据え付けでは、複数のステータベーンユニットは、ケーシング内で組み立てられて、ステータベーン段を形成する。ケーシング１５は、ステータベーンユニット２５を受けるための複数のスロット７０を有する。スロット７０は、側縁７５のペアを有し、各々は、溝又はダブテール形陥凹部８０を有する。正方形ベースのダブテール８０は、ベーンユニット２５を所定位置に保持する。各ベーンユニット２５は、ベース部４５がスロット７０で受けられ且つ突出部５５が溝８０で受けられる所定位置に摺動することが許容される。図示の特定の実施形態におけるケーシング１５は、段の基礎となり、且つスロット７０及びステータベーンユニット２５によって形成される空気抽出キャビティ８５を有する。ベーンユニット２５用の正方形ベース部４５が示されているが、翼形部の数、大きさ及び形状に応じて他の形状が望ましい場合がある点は認識される。例えば、ベース部４５は、矩形又は平行四辺形を有することができる。
【００１０】
個々の段のステータベーンユニット２５は、全円周方向続きのスロットが、指定数のステータベーンユニットで満たされるまで、ケーシング１５のスロット７０内に順次設置される。
【００１１】
ステータベーンの他の段は、リングセグメントアセンブリを用いてケーシングに加えることができる。リングセグメントアセンブリは、リングセグメント及びステータベーンユニットを含む。リングセグメントは、複数のステータベーンユニットを保持する。リングセグメントが、ステータベーンユニットを装荷した後、リングセグメントは、タービンケーシング内の円周スロット内に摺動され、順に円周スロットを満たすように互いに当接する。これらの上に配置されるより大きくより多くの力を有するブレードは、より剛性のあるベース部マウントを提供するためにこのベーン及びリングセグメントアセンブリを用いて組み立てることができる。
【００１２】
図４は、ケーシング１５から外に離れて摺動されるリングセグメントアセンブリ８５を示す。リングセグメント９０は、複数のステータベーンユニット２５を受ける。ステータベーンユニット２５のベース部４５は、リングセグメント９０内に摺動する（圧縮機に対してほぼ軸方向に）。ステータベーンユニット２５のベース部４５は、リングセグメント９０内の対応するダブテール形スロット１００に嵌合し且つこれにより保持されるダブテール９５を含む。
【００１３】
リングセグメント９０は、ケーシング１５の円周スロット７０内へ摺動する。リングセグメント９０の側壁１０５は、リングセグメント９０がスロット７０内にあるときに、スロット７０の側壁１１０によって軸方向に支持される。リングセグメント９０の正方形ベース部ダブテール１１５は、円周スロット７０の溝１２０に嵌合し、これによって円周スロット７０内にリングセグメント９０を保持する。リングセグメント９０は、スロット７０が、リングセグメントアセンブリの設計番号で満たされるまで、ケーシング１５のスロット７０内に順次配置される。
【００１４】
最後のベーンユニットがケーシングスロット内に据え付けられた後、又は最後のリングセグメントが挿入された後に残る空のスロットスペースのあらゆる円周ギャップは、シムによって満たされて、設計適合を維持することになる。シムは、ベーンユニット又はリングセグメントのベース部に間隔を開け、最後に据え付けたものの係合面が、ケーシングの縁部１４０と共に許容間隔内にあるようにする。設計を維持できなければ、構成部品の振動及び過度の摩耗を生じ、場合によっては動作中の故障につながることになる。少なくとも１つのシムは、ステータベーンユニット又はリングセグメント間の最後と最後から２番目の間隙との間に配置することができ、或いは複数のステータベーンユニット又は複数のリングセグメントの間に配置することができる。
【００１５】
図２は、２つのステータベーンユニット２５間に間隔を置いて配置されたシム１３０を更に示す。ステータベーンユニット２５の係合面６０の間に挿入されたシム１３０は、ステータベーンユニット２５のベース部４５の係合面の形状にほぼ一致するような形状にされる。シムは、ケーシング１５のスロット７０の溝８０を係合する（図３）タブ１３５を含み、これによってスロット７０内にシム１３０を保持するのを助ける。シムは、セグメントリングを使用してケーシングスロット（図示せず）内の所定位置にステータベーンユニットを保持する段において、セグメントリング間のギャップを閉じるためにも使用することができる。
【００１６】
従来技術では、ベーンユニット及びシムが翼形部に加わる空気力により移動する場合、タブ１３５は摩滅し、シム１５０は、図５に見られるように流路内へ突出する場合がある。図５は、シムがステータベーンユニット間に突出しているケーシングの断面図を示す。ここで、ステータベーンユニットのベース部４５の係合面６０は、ステータベーンユニット２５のベース部４５間のギャップ１４５内の１つ又はそれ以上のシムの挿入に起因して、ケーシング１５の縁部１４０まで完全に延びる。ベース部間のギャップ１４５の外に部分的に突出している突出シム１５０が図示されている。突出シムは、回転ブレード刺激及び流れ閉塞を引き起こす可能性がある。加えてシムは、ケーシング１５内のスロット７０から完全に抜け出して、空気流内に入り、下流側のブレード及びベーンに対しブレード異物損傷（ＦＯＤ）を引き起こす可能性がある。
【００１７】
図６は、２つのステータベーンユニット２５のベース部４５間のギャップ１４５からの２つのシム１５０の突出を示している。この問題を克服するために所定位置に様々な方法でシムを固定する試みがなされている。図７は、駆動ピンを用いてステータベーンユニット上の所定位置にシムを保持する既存の方法を示す。このプロセスでは、孔１２５は、シム１３０を通ってステータベーンユニット２５のベース部４５の係合面６０上の少なくとも１つの場所に開ける必要がある。各ステータベーンユニットタイプは、孔をあける必要がある様々な場所を有する。本方法はまた、駆動ピンのハードウェアの付加を必要とする。アンダーソン他（米国特許第６，９８４，１０８号）は、ガスタービン圧縮機内のステータベーン用のシムに対処している。アンダーソン他は、ステータベーン用の隣接ベース部間に位置付けられた、一連のダボ部品によってタービン流体流へのシムの再位置付け又は解放を防止するように試みている。ダボ部品は、ステータベーンの隣接ベースセクション内の陥凹部に嵌合する。ダボ部品は、バネ付勢され、シムの中心の孔を通り抜け、これによって所定位置にシムを維持する。しかしながら、バネ付勢されたダボ部品は、固有の故障の可能性を有する複雑さを伴う。
【００１８】
従って、ステータベーンユニット及びステータリングセグメント上にシムを保持する簡単な方法を提供する必要性がある。本方法は、優先的に付加的ハードウェアの要件を簡単且つ最小限にする必要がある。
【特許文献１】米国特許第６９８４１０８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明は、ガスタービン圧縮機内の所定位置にシムを保持する方法に関し、詳細には、隣接ステータベーンユニット間及び隣接ステータリングセグメント間の所定位置にシムを保持する方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
要約すると、本発明の１つの態様によれば、ガスタービン用のステータベーンユニットが提供される。各ステータベーンユニットはベース部を含む。ベース部は、ステータベーンユニットがケーシング内に据え付けられたときに、ガスタービンのケーシングに対して円周方向に位置付けられる係合面のペアと、ステータベーンユニットがケーシング内に据え付けられたときに、ガスタービンのケーシングに対して軸方向に位置付けられる相対保持面のペアとを組み込む。ステータベーンユニットはまた、ベース部から突出する翼形ベーン及びベース部の１つの係合面に溶接されたシムを含む。
【００２１】
シムは、圧縮機のケーシングの周辺近傍のスロット内に据え付けられたときに、ステータベーンユニットの緊張を維持するような大きさにした厚さ寸法を含む。シムは、シムの厚さ寸法をベース部の係合面まで完全に突き通す孔を定める。シムは、該孔を通ってベース部の係合面に溶接することができる。孔は、ベース部の係合面に垂直な直円筒キャビティとして構築することができる。或いは、孔は、ベース部の円周面に垂直な長円形キャビティとして構築することができ、ここで長円形は、各端部上の半球部によって閉じられた矩形中心セクションを含む。シムは、圧縮機のケーシングのスロット内の対応する溝と嵌合するために、各保持面から突出する少なくとも１つのタブを更に含むことができる。
【００２２】
本発明の第２の態様によれば、ガスタービン用のリングアセンブリが提供される。リングセグメントアセンブリは、リングセグメント、複数のステータベーンユニット、及びリングセグメントの少なくとも１つの係合面に溶接されたシムを含む。リングセグメントは、該リングセグメントがケーシング内に据え付けられたときに、ガスタービンのケーシングに対して円周方向に位置付けられる係合面のペアと、リングセグメントがケーシング内に据え付けられたときに、ガスタービンのケーシングに対して軸方向に位置付けられる相対保持面のペアとを含む。
【００２３】
シムは、圧縮機のケーシングの周辺近傍のスロット内に据え付けられたときに、リングセグメントの緊張を維持するような大きさにされた厚さの寸法を含む。シムは、シムの厚さ寸法をリングセグメントの係合面まで完全に突き通す孔を定める。シムは、孔を通ってリングセグメントの係合面に溶接することができる。孔は、ベース部の係合面に対し垂直な直円筒キャビティとして構築することができる。或いは、孔は、リングセグメントの係合面に対し垂直な長円形キャビティとして構築することができ、ここで長円形は、各端部上の半球部によって閉じられた矩形中心部を含む。シムは、ガスタービンのケーシングのスロット内の対応する溝と嵌合するための、各保持面から突出する少なくとも１つのタブを更に含むことができる。
【００２４】
本発明の別の態様によれば、方法は、ステータベーンユニットのベース部とリングセグメントアセンブリのリングセグメントとのうちの少なくとも１つにシムを取り付けるために提供される。本方法は、予め設定された厚さ寸法を含む、ステータベーンユニットのベース部とセグメントリングアセンブリのセグメントリングとの少なくとも１つの係合面に一致するような形状にされたシムを準備する段階と、シムの面に対し垂直でシムの厚さ寸法を完全に貫通して延びる少なくとも１つの孔を穿孔する段階と、ステータベーンユニットのベース部とセグメントリングアセンブリのセグメントリングとの少なくとも１つの係合面上にシムを位置決めする段階と、ステータベーンユニットのベース部とステータリングアセンブリのリングセグメントとの少なくとも１つの係合面上にシムを溶接する段階とを含む。
【００２５】
少なくとも１つの穿孔を提供する段階は、シムの面に垂直な孔を穿孔する段階を含む。予め設定された厚さのシムを準備する段階は、予め設定された厚さのシムのセットから予め設定された厚さのシムを選択する段階を含む。予め設定された厚さのシムを選択する段階は、ステータベーンユニットの設計番号又はリングセグメントの設計番号が据え付けられたときに残る円周方向ギャップを閉鎖することを考慮して予め設定された厚さを選ぶ段階を更に含む。
【００２６】
少なくとも１つの穿孔を提供する段階は、シムの面に対しほぼ中心にある孔を穿孔する段階を含み、且つほぼ円形孔を穿孔する段階を含むことができる。或いは穿孔段階は、ほぼ長円形孔を生成することができ、ここで長円形は、矩形中心の各側面に対して半円形部を有する矩形中心部分からなる。
【００２７】
シムを溶接する段階は、シム内に穿孔された孔を貫通して、ステータベーンユニット及びセグメントリングの少なくとも１つにシムを穴埋め溶接する段階を更に含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明のこれら及び他の特徴、態様、並びに利点は、以下の詳細な説明を図面全体を通して同じ符号が同じ要素を表す添付図面を参照しながら読むとより良く理解されるであろう。
【００２９】
本発明の以下の実施形態は、突出を備えた機器動作中のシムが変位してガス流体流又は異物損傷位を生じるのを排除するために、ステータベーンユニット及びリングセグメントの係合面に直接シムを取り付けることを含む多くの利点を有する。
【００３０】
従来技術の方法では、ステータベーンユニット又はセグメントリングの係合面にシムを固定する駆動ピンによって所定位置に保持することができるシムを備えていた。バネ付勢ダボは、隣接ステータベーンユニット又はセグメントリングの係合面内の孔に嵌合するように利用可能であり、該ダボは、隣接係合面間に置かれたシム内の孔を通って延びる。シムを保持するためのこれらの方法は、追加部品（駆動ピン又はバネ付勢ダボ）を必要とする。本方法はまた、詳細にはダボが、多くの或いは全ての隣接ステータベーンユニット又はセグメントリング間に据え付けられることになる場合、据え付けがより複雑になる。
【００３１】
ステータベーンユニットのベース部の隣接係合面の間、又はセグメントリングの係合面の間に置いたシムに確実な捕捉を提供する簡単だが極めて効果的な方法は、シムを係合面の１つに直接溶接することである。
【００３２】
図８Ａは、円形孔２１０を定める例示的シム２００を示す。シム２００は、タブ２３０を含む表面２２０の形状で製造され、ステータベーンユニット（図示せず）のベース部の係合面にほぼ一致する。円形孔２１０は、シム２００の係合面２２０上の中心２４０にある。円形孔は、シムの厚さ寸法２５０を貫通して完全に延びる。孔の直径は、約１／４インチから約１／２までの範囲とすることができる。
【００３３】
図８Ｂは、長円形孔３１０を定める例示的なシム３００を示す。シム３００は、ステータベーンユニット（図示せず）のベース部の係合面にほぼ一致するタブ３３０を含む、表面３２０の形状で製造される。長円形孔３１０は、シムの係合面３２０上の中心３４０に位置付けられる。長円形孔３１０は、シムの厚さ寸法３５０を貫通して完全に延びる。長円形は、矩形中心の各側部に半円形セクション３７０を有した矩形中心部３６０からなることができる。長円形孔は、約１／４インチから約１／２までの大きさとすることができる。
【００３４】
シムは、ステータベーンユニット又はこれが溶接されることになるリングセグメントの係合面上に位置付けられる。このプロセスにおいて、ステータベーンユニット又はリングセグメントをそれぞれのケーシングスロットから取り外すことが一般的である。通常は、シムの係合面を溶接されるベース部又はリングセグメントの係合面と正確に位置合わせするよう注意する必要がある。溶接される表面の係合面を越えるシムのあらゆる重なり合いは、ケーシング内のスロットを貫通して摺動する組み合わせ部品の能力を妨げる可能性がある。
【００３５】
図９は、円形孔２１０を貫通する本発明の方法による穴埋め溶接２８０でステータベーンユニット２５に溶接したシム２００を示す。図１０は、長円形孔３１０を貫通する本発明の方法による穴埋め溶接３８０でリングセグメント９０に溶接したシム３００を示す。しかしながら、いずれの成形キャビティもステータベーンユニット及びリングセグメントアセンブリの両方に付加するのに用いることができる。更に、円形及び長円形孔が記載されているが、本発明は、これらの形態に限定されず、他の成形キャビティを穴埋め溶接に用いてもよい。
【００３６】
用途によっては、隣接ステータベーンユニット又はセグメントリングの係合面は半径方向とすることができ、これによって隣接ユニット間にパイセグメント形のギャップが生じる。この場合には、シムの厚さは、タービンの軸に対して機内表面から機外表面まで拡大することができる。他の用途では、ステータベーンユニット又はセグメントリングの係合面は、既に先細にすることができる。この場合において、シムの厚さ寸法は、係合面全体にわたって一定とすることができる。シムは、一連の予め設定された厚さに作製することができ、又はシムは特定の厚さに切断することができる。
【００３７】
本方法によれば、シムが取付られることになるステータベーンユニット又はリングセグメントの係合面の形状にほぼ一致するシムが設けられる。シムの保持面は、取付られることになる保持面の表面、及び当接する隣接保持面に対して、同一の表面プロファイルを有することができる。シムは、適用可能な場合には、ケーシング又はリングセグメントのスロットを係合するためのタブを選択的に含むことができる。しかしながら、シムの係合面の形状はまた、溶接されるか又は当接される全面よりも小さな形状のものとすることができる。
【００３８】
本方法は、シムの係合面内に孔を生成する段階を含む。孔は、シムの係合面の表面に対し垂直に生成され、シムの相対する係合面を貫通して完全に延びる。孔の位置付けは、シムの係合面の表面区域上のほぼ中心に置かれる。シムは、孔が所定位置にある状態でベンダーから選択的に供給することができ、或いは、孔なしで供給された従来技術のシムに孔を生成することができる。孔を生成する段階は更に、当該技術分野で公知のドリル、穿孔、又は他のあらゆる好適な技術を含むことができる。孔を生成する段階はまた、円形孔又は長円形孔を生成する段階を含むことができる。円形孔は、公称約１／４インチから約１／２までの直径で生成することができる。長円形孔は、約１／４インチから約１／２までの大きさとすることができる。
【００３９】
次いで本方法は、シムの係合面及び位置合わせの係合面を位置決めする段階を含む。位置決め段階は、溶接準備でクランプ又は他の既知の固定手段によって、シム及び隣接ステータベーンユニット又はリングセグメントの位置合わせ係合面を固定する段階を更に含むことができる。
【００４０】
本方法は更に、シムをステータベーンユニット又はセグメントリングの係合面に溶接する段階を含む。溶接段階は、シムの係合面内の孔を貫通してシムにステータベーンユニット又はリングセグメントの係合面を穴埋め溶接する段階を選択的に含むことができる。段階は、溶接に続いて、必要に応じて孔の周りのシムの非溶接係合面を修復する段階を含む。これは、隣接ステータベーンユニット又はリングセグメントに当接するための平面性を維持するために、シムの非溶接係合面を研削及び研磨する段階を含む。溶接段階は、当該技術分野で公知のステータベーンユニット又はリングセグメントでシムの合金材料に使用する、標準穴埋め溶接手順又は他の好適な溶接手順に従って実施される。
【００４１】
本発明の特定の特徴だけを図示し本明細書で説明されてきたが、多くの修正及び変更が当業者には想起されるであろう。従って、添付の請求項は、本発明の真の精神の範囲内にある全てのこのような修正及び変更を保護するものと理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】ステータベーンユニットの５つの例示的な段を示す、開放圧縮機ケーシングの一部を含む圧縮機セクションを示す図である。
【図２】個々のステータベーンユニットを示す図である。
【図３】タービンケーシングのスロット内で組み立てたステータベーンユニットを示す図である。
【図４】タービンケーシングスロットから外へ摺動するリングセグメントアセンブリを示す図である。
【図５】シムがステータベーンユニット間に突出した状態の圧縮機ケーシングの断面図である。
【図６】圧縮機ケーシングスロット内のステータベーンユニットの間のシムの突起を示す図である。
【図７】駆動ピンを有するステータベーンユニット上の所定位置にシムを保持する既存の方法を示す図である。
【図８Ａ】円形孔を有する例示的なシムを示す図である。
【図８Ｂ】長円形孔を有する例示的なシムを示す図である。
【図９】ステータベーンユニットに溶接したシムを示す図である。
【図１０】リングセグメントアセンブリに溶接したシムを示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０  タービンセクション
１５  ケーシング
２０ａ−ｆ  段
２５  ステータベーンユニット
３０  取り付け面
３５  孔
４０  翼形ベーン
４５  ベース部
５０  保持面
５５  突出部
６０  係合面
６５  段
７０  スロット
７５  側面
８０  溝
８５  リングセグメントアセンブリ
９０  リングセグメント
９５  ステータベーンユニット内のダブテール
１００  リングセグメント内のスロット
１０５  リングセグメントの側壁
１１０  スロットの側壁
１１５  リングセグメントのダブテール
１２０  スロットの溝
１３０  シム
１３５  タブ
１４０  ケーシングの縁部
１４５  ギャップ
１５０  突出シム
１５５  場所
１６５  駆動ピン
２００  シム
２１０  円形孔
２２０  表面
２４０  中心
２５０  厚さ
２８０  穴埋め溶接
３１０  長円形孔
３２０  表面
３３０  タブ
３５０  厚さ
３６０  矩形
３７０  半円
３８０  穴埋め溶接
【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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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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