(57)【要約】【課題】  本発明は、半径方向へのノズルの装荷を妨げない、支持体の上半部分と下半部分との水平接合面においてノズルを保持するためのタービンノズル保持装置に関する。【解決手段】  タービンのノズル（１２）は、タービンの支持体半部分内の対応するダブテール形状溝（２７）内に受けるためのダブテール形状基部（２０）を有する。各支持体半部分の各々の水平接合面にあるノズルは、当接面を含むノズル基部に沿って形成された切欠部（３４）を有する。キー溝（３８）が、水平接合面内に形成され、当接面を支持するキー（４０）を受ける。キーは、水平接合面において支持体半部分にピーニングもしくは螺入される。半径方向装荷ピン（３２）は、キーが溝内にノズルを保持するのを妨げることなく、末端ノズルと係合してこれを半径方向内側に付勢する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンのノズル保持装置であって、
半径方向内側に開いてそれぞれの接合面内の対向する端部で終端する円弧状の溝（２７）を有する、前記タービンの軸線周りに延びたほぼ半円筒形のノズル支持体半部分（１５）と、
各々が翼形部（１７）と、前記溝の形状にほぼ対応する形状を有し且つ前記溝内に受けられる外側基部（２０）とを含むタービンの複数のノズル（１２）と、
前記溝の一端部において前記水平接合面の１つの接合面内にあるキー溝（３８）と、
を備え、
前記１つの水平接合面において前記支持体半部分の溝内にある前記ノズルの１つが、前記接合面を超えて円周方向へ延び、且つ前記ノズル基部内に形成されて前記１つの接合面の内側へ延びる切欠部（３４）を有し、
前記キー溝内で前記支持体半部分に固定され、前記１つのノズルの切欠部と係合して該ノズルを前記支持体半部分の溝内に保持するキー（４０）が設けられているノズル保持装置。
【請求項２】
前記１つのノズルに係合して該１つのノズルを半径方向内側に付勢する部材（３２）を含む請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記半径方向付勢部材が、ピン（３２）を含み、前記支持体半部分溝がピンを受けて、前記支持体半部分溝の外表面に沿って円周方向に延びて前記１つのノズルを半径方向内側に付勢する凹部（３０）を含む請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記ノズルに係合して該ノズルを半径方向内側に付勢する部材（３２）を含み、前記部材が、前記キー（４０）と前記溝の基部に沿って半径方向内側に面する表面との間に延びることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記部材がピン（３２）を含み、前記支持体半部分溝が、前記溝の内側に面する表面に沿って円周方向へ延びる凹部（３０）を含む請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記支持体半部分溝がダブテール形状を有し、前記ノズルの基部（２０）が、ほぼ相補的なダブテール形状を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記溝の対向する端部において前記水平接合面の内の他方にある第２のキー（３８）と、
前記他方の水平接合面を通って円周方向へ延び、且つ基部に形成されて前記対向する接合面の内側に延びる切欠部（３４）を有する、前記溝の前記対向する端部の前記支持体半部分内にある前記複数のノズルの内の第２のノズルと、
前記第２のキー溝内で前記支持体半部分に固定される、前記第２のノズルの前記切欠部と係合して該ノズルを支持体溝内で保持する第２のキー（３８）と、
を含む請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記第２のノズルに係合して該第２のノズルを半径方向内側方向へ付勢する第２の部材（３２）を含む請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記第２の付勢部材が第２のピン（３２）を含み、前記支持体半部分溝が、第２のピンを受けて第２のノズルを半径方向内側に付勢するために、前記支持体半部分溝の外表面に沿って円周方向へ延びる凹部を含むことを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
タービンのノズル保持装置であって、
半径方向内側に開いてそれぞれの接合面内の対向する端部で終端する円弧状のダブテール形溝（２７）を有する、前記タービンの軸線周りに延びたほぼ半円筒形のノズル支持体半部分（１５）と、
各々が翼形部（１７）と、前記溝のダブテール形状にほぼ対応するダブテール形状を有し且つ前記ダブテール形溝内に受けられる外側基部（２０）とを含むタービンの複数のノズル（１２）と、
前記溝の一端部において前記水平接合面の１つの接合面内にあるキー溝（３８）と、
を備え、
前記１つの水平接合面において前記支持体半部分の溝内にある前記ノズルの１つが、前記１つの接合面の内側で前記基部内に形成された切欠部（３４）を有し、
前記キー溝内で前記支持体半部分に固定され、前記１つのノズルの切欠部と係合して該ノズルを前記支持体半部分の溝内に保持するキー（４０）と、
前記１つのノズルと係合して該１つのノズルを付勢する、前記キーと前記溝の基部に沿った半径方向内側に面する表面との間に延びるピン（３２）と、
が設けられたノズル保持装置。
【請求項１１】
前記キーを前記接合面で前記支持体半部分に固定する手段（４１）を含む請求項１又は請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記キー及び前記支持体半部分が、前記接合面で互いにピーニングされることを特徴とする請求項１又は請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記キー及び前記支持体半部分が、前記キーを貫通して前記支持体半部分へ延びるネジ（４４）により互いに固定されることを特徴とする請求項１又は請求項１０に記載の装置。
【請求項１４】
前記溝の対向する端部において前記水平接合面の内の他方にある第２のキー（３８）と、
前記他方の水平接合面を通って円周方向へ延び、且つ基部に形成されて前記対向する接合面の内側に延びる切欠部（３４）を有する、前記溝の前記対向する端部の前記支持体半部分内にある前記複数のノズルの内の第２のノズルと、
前記第２のキー溝内で前記支持体半部分に固定される、前記第２のノズルの前記切欠部（３４）と係合して該ノズルを支持体溝内で保持する第２のキーと、
前記第２のノズルに係合して前記第２のノズルを半径方向内側方向へ付勢して、前記第２のキーと前記溝の半径方向内側に延びる表面との間に延びるピン（３２）と、
を含む請求項１０に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービン支持体の溝内に順次積み重ねられるノズルを保持するための装置に関し、具体的には、半径方向へのノズルの装荷を妨げない、支持体の上半部分と下半部分との水平接合面において支持体溝内でノズルを保持するためのタービンノズル保持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば蒸気タービン等のタービン内には、軸方向に間隔を置いたノズルの円周方向列の支持体が設けられる。支持体は、典型的には円弧状に１８０°に延びる２つの支持体半部分を含み、該支持体半部分は、水平接合面において互いに固定されて、各軸方向段位置において３６０°のノズル列を形成する。支持体溝内にノズルを保持するために、様々な技術が使用されてきたが、典型的にはノズルは、支持体内のほぼ対応するダブテール型溝内に受けるための半径方向外側のダブテール型基部を有する翼形部を含む。各ノズル基部の対向する側面は、一般にタービンの軸線に対して或る角度を有し、これにより基部を翼形部の角度に適応させることができる。各支持体の半部分溝内にノズルが装着されると、ノズル基部は、溝内で順次積み重ねられてノズルの半円形配列を形成する。２つの支持体半部分が互いに固定される前には、各水平接合面の末端ノズルは、この接合面から外へ突出している。また、各ノズルに対して、半径方向装荷ピンが設けられる。各ピンは、ノズル基部と溝の基部との間に配置され、ノズルを半径方向内側に付勢する。支持体の上半部分と下半部分との水平接合面にわたる隣接する末端ノズル間の間隙は、支持体半部分が互いに固定される時に必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って、水平接合面においてノズルを支持体半部分溝内に保持し、ノズルの半径方向装荷を妨げない保持装置に対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の好ましい実施形態によれば、各支持体半部分の接合境界においてノズルを保持し、例えば半径方向装荷ピン等の半径方向装荷装置を妨げずこれと協働するタービンノズル保持装置が提供される。例えば、各支持体半部分は、該支持体半部分周囲の半円形状の構造を有する軸方向に間隔を置いた複数の溝を有する。各溝はダブテール構造を有する。これと対応するダブテール形状の半径方向外側基部を有するノズルが、支持体溝に挿入されて順次積み重ねられてノズルの円弧状配列を形成する。支持体の上半部分及び下半部分の隣接するノズル間に間隙が必要とされる各接合境界において、各末端ノズルは該ノズルに関係する接合面から突出する。
【０００５】
半径方向装荷ピンを収容した状態で末端ノズルを水平接合面内に保持するために、各末端ノズルのノズル基部は、該ノズルの半径方向外側面に沿って形成された切欠部を含み、該切欠部は、軸方向に延びる当接面を含む。各接合面の各支持体半部分にキー溝が形成され、切欠部と当接面とを整列させる状態にする。ノズル基部の当接面に係合させて、細長いキーが切欠部内に配置される。半径方向装荷ピンが支持体溝の最外壁の凹部内に配置され、切欠部のないノズル基部の部分と係合して、末端ノズルに半径方向内側の付勢力を与える。キーは、例えば接合面とキーとをピーニングすることにより、支持体半部分及び接合面のキー溝内で固定される。或いは、接合面よりも低く凹んだ頭部を有する１つ又はそれ以上のネジにより、キーをキー溝内で保持してもよい。これによりキーはノズルの支持体溝における円周方向運動を防止すると同時に、半径方向装荷ピンがノズルを半径方向内側に付勢する。本発明の末端ノズル及び保持キーは、各支持体半部分の各溝における２つの水平接合面の内の少なくとも一方に設けられることが理解されるであろう。好ましくは、支持体の各環状溝を形成する２つの支持体半部分の４つの水平接合面の全てに、本発明のノズル保持装置を備える。
【０００６】
本発明の好ましい実施形態においては、タービンのノズル保持装置であって、半径方向内側に開いてそれぞれの接合面内の対向する端部で終端する円弧状の溝を有する、タービンの軸線周りに延びたほぼ半円筒形のノズル支持体半部分と、各々が翼形部と、溝の形状にほぼ対応する形状を有し且つ溝内に受けられる外側基部とを含むタービンの複数のノズルと、溝の一端部において水平接合面の１つの接合面内にあるキー溝と、を備え、１つの水平接合面において支持体半部分の溝内にあるノズルの１つが、接合面を超えて円周方向へ延び、且つノズル基部内に形成されて１つの接合面の内側へ延びる切欠部を有し、キー溝内で支持体半部分に固定され、１つのノズルの切欠部と係合して該ノズルを支持体半部分の溝内に保持するキーが設けられたノズル保持装置が提供される。
【０００７】
本発明の別の実施形態において、タービンのノズル保持装置であって、半径方向内側に開いてそれぞれの接合面内の対向する端部で終端する円弧状のダブテール形溝を有する、タービンの軸線周りに延びたほぼ半円筒形のノズル支持体半部分と、各々が翼形部と、溝のダブテール形状にほぼ対応するダブテール形状を有し且つダブテール形溝内に受けられる外側基部とを含むタービンの複数のノズルと、溝の一端部において水平接合面の１つの接合面内にあるキー溝と、を備え、１つの水平接合面において支持体半部分の溝内にあるノズルの１つが、１つの接合面の内側で基部内に形成された切欠部を有し、キー溝内で支持体半部分に固定され、１つのノズルの切欠部と係合して該ノズルを支持体半部分の溝内に保持するキーと、１つのノズルと係合して該１つのノズルを付勢する、キーと溝の基部に沿った半径方向内側に面する表面との間に延びるピンと、が設けられたノズル保持装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に添付図面、特に図１を参照すると、例えば蒸気タービンのようなタービンのノズル１２の支持体が全体を参照符号１０で示されている。支持体１０は、水平接合面１６に沿ってそれぞれ互いに接合される支持体上半部分１４と支持体下半部分１５とを含む。図に示すように、ノズル１２は、支持体１０の軸方向に沿って間隔を置いた位置に環状配列を成して配置される。ノズル１２の各列は、順次積み重ねられた複数の個別ノズル１２を含む。ロータ（図示せず）が支持体下半部分内に配置され、次いで支持体の上半部分１４と下半部分１５とが接合面１６において互いに固定されると、ノズル１２はロータ上の翼形部又は動翼と共に、タービンの多段を形成する。
【０００９】
図２に示すように、各ノズルは１つの翼形部１７を含み、該翼形部は、内側バンド１８とダブテール構造を有する基部２０とを含む。各々の基部２０は、互いに平行な対向する側部を有し、該基部が支持体溝内に配置されたとき、該側部は、タービンの回転軸に対して或る角度を成す。図に示す各ノズルの形状のダブテール型基部には、軸方向の上流側及び下流側方向へ突出する１対のフランジ２２及び２４が設けられ、該フランジ間に凹部２６が形成される。支持体の上半部分１４及び下半部分１５には、それぞれノズル１２の基部としてほぼ対応する形状の溝２７を備える。各溝の半径方向外側の基部はまた、半径方向外側の環状凹部３０を有する（図４）。
【００１０】
ノズル１２は、通常、支持体上半部分１４及び支持体下半部分１５のそれぞれの溝内に順次積み重ねられる。第１のノズル又は末端ノズルを水平接合面の１つにおいて固定することにより、支持体部分の残りのノズルを、溝２７の対向する端部に次のノズルのダブテール型基部２０を置いて、該ノズルを互いに当接するように摺動させて挿入することができ、溝２７を完全に満たすまでこれを行う。ノズルが挿入されると、半径方向付勢ピン３２が、該溝２７の対向する端部から支持体溝に挿入される。該ピン３２は、溝２７の半径方向外側基部とノズル１２の基部２０の半径方向外側面との間に係合して、ノズル１２を半径方向内側に付勢する。ピン３２は、その一方の側部にノズル基部２０に係合する平坦面を有し、また該ピンは、支持体溝２７にノズルを挿入する対向する端部から挿入される。ノズルが溝内に積み重ねられると、各支持体部分における水平接合面１６の最後のノズル又は末端ノズル１３（図３）は、水平接合面で固定すると共に、末端ノズル１３との干渉を回避して半径方向内側への装荷を容易にするような特別な構成にされる。
【００１１】
好ましくは末端ノズル１３は、上述のように支持体半部分の各溝２７の対向する端部の各々に設ける。しかしながら、このような末端ノズル１３と以下に説明する保持装置とを、各支持体半部分の各溝の一方の端部にのみ設け、対向する端部は別の方法で固定することも可能であることが理解されるであろう。これを達成するために、図３を参照すると、支持体半部分１４及び１５の各々の末端ノズル１３に、ノズル１２の基部２０の半径方向外側面に沿った切欠部３４が設けられる。切欠部３４は、タービンの回転軸とほぼ平行に形成された当接面３６を含む。従って図に示すように、切欠部３４は本質的に楔形状である。末端ノズル１３が接合面にて溝２７内に配置された時、当接面３６は、水平接合面１６の下方に位置し、各ノズル基部２０の一部分は対応する水平接合面１６の上方に突出する。各支持体溝２７の対向する端部の末端ノズル１３は好ましくは同様の構成を有するが、しかしながら、切欠部及び当接面は、末端ノズルの対向する側部に形成される。すなわち、左側と右側の末端ノズル１３には、該ノズルの基部の対向する側部上に形成された切欠部３４と当接面３６とを備える。
【００１２】
支持体殻溝２７内へノズル１２及び１３を組込む前に、好ましくは各溝の端部において、水平接合面１６内にキー溝３８が形成される。このキー溝３８は、軸方向にノズル基部２０の範囲の前方側及び後方側に延びる。キー溝３８は、末端ノズル１３が水平接合面１６に配置された時に、接合面から当接面３６までの深さと少なくとも等しい水平接合面１６からの深さを有する。図４に示すように、キー溝３８内にキー４０が配置される。キー４０は、キー溝３８内に着座して末端ノズル基部２０の当接面３６を支持する細長い直線状固定要素を含む。
【００１３】
図５に示すように、キー４０は、例えば該キーの隣接する両端部４１をピーニングすることによりキー溝３８内に固定される。すなわち、キー４０とこれに近接する接合面１６の部分の金属が変形されて互いに干渉し、これによりキーが当接面３６に当接した状態で該キーをキー溝内に固定し、支持体半部分内で積み重ねられたノズル１２及び１３を溝から脱落しないように保持する。また、キー４０は、ピーニング以外の手段によりキー溝３８内で支持体半部分に固定しても良い。例えば図６に示すように、キー４０にネジ４４を受ける貫通孔を設け、このネジをキー溝３８の基部及び支持体半部分内に螺入するようにしても良い。
【００１４】
各末端ノズル１３を半径方向へ装荷するために、最後の半径方向装荷ピン３２が溝の基部と末端ノズル１３の基部との間に配置されて該末端ノズルの基部を支持し、支持体溝内に積み重ねられた他のノズルと同様に、末端ノズルを半径方向内側に付勢する。このようにして、半径方向装荷ピン３２が末端接合境界部において、支持体溝内にノズルを固定するキー４０及びキー溝３８と干渉することはない。
【００１５】
キー４０と半径方向ピン３２、及びキーを溝内に固定してノズルが溝内で円周方向へ移動するのを防止する手段は、全て接合面１６と同一平面内にあるか、僅かに低い位置にあることが理解されるであろう。このことは、適切な密閉手段（図示せず）を備え、各接合面の隣接する末端ノズル間に適当な間隙をもたせて、支持体の上半部分及び下半部分の接合面を互いに固定するために重要である。
【００１６】
現在最も実用的で好ましい実施形態に関して本発明を説明してきたが、本発明は開示した実施形態に限定されるものではなく、また、特許請求の範囲に記載された符号は、理解容易のためであってなんら発明の技術的範囲を実施例に限縮するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】タービンにおける軸方向に間隔を置いた支持体溝を示し、該溝内にタービンノズルを積み重ねた状態で示した支持体の部分斜視図。
【図２】接合境界面の末端ノズル間の支持体溝内に配置される代表的なノズルの斜視図。
【図３】末端ノズルと該ノズルを支持体接合面で保持するキーの斜視図。
【図４】半径方向装荷ピンが挿入された状態の水平接合面におけるノズルを示す図３と同様の図。
【図５】支持体殻にピーニングされたキー溝内のキーを示す接合面の部分拡大図。
【図６】ネジによるキー溝内でのキーの保持を示す図５と同様の図。
【符号の説明】
【００１８】
１０  ノズル支持体
１２  ノズル
１３  末端ノズル
１４  支持体上半部分
１５  支持体下半部分
１７  翼形部
２０  ノズル基部
２７  溝
３４  切欠部
３８  キー溝
４０  キー
【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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