(57)【要約】一体型のクロージャ動翼は、それ以外の動翼が予め、タービンロータホイールの軸線に平行な方向から挿入されている場合に、ロータホイール組立体の半径に一致する方向から挿入される。クロージャ動翼は、一体のシュラウドを有し、それ以外の動翼が予め、軸線方向から挿入されているタービンロータホイール組立体に連結される。クロージャ動翼に隣接する動翼は、接線方向及び軸線方向の両方向に互いに離れるように拡開され、一体型のクロージャ動翼の半径方向からの挿入のための十分な間隙を与える。クロージャ動翼と隣接する動翼との軸線方向の動きを防止するために、ツィスト・ロックが、ロータホイールの雌ダブテールの底部に配置されたチャネル内で、用いられる。
2004517245.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周回りに配置された複数の雌ダブテール（１２）を持ったロータホイール（１０）と、雄ダブテール（１４）及び一体のシュラウド（１８）を有する複数の動翼（１６）とを有するタービンにおいて、前記動翼（１６）を組み立てる方法であって、
先行側動翼（１６ａ）と後続側動翼（１６ｙ）との間に１つの雌ダブテール（１２ｚ）を空き状態で残したまま、隣接する複数の前記動翼（１６）上の前記一体のシュラウド（１０）が互いに接し合うように、前記雄ダブテール（１４）を前記ロータホイール（１０）上の前記雌ダブテール（１２）に滑り込ませることによって、前記ロータホイール（１０）に前記複数の動翼（１６）を順次取り付ける段階と、
第１及び第２のクランプ（４２及び４４）組立体及び拡開機構（４６、４８）を含む拡開固定具（４０）を準備する段階と、
前記第１のクランプ（４２）組立体を前記後続側動翼（１６ｙ）上の一体のシュラウド（１８ｙ）に取り付ける段階と、
前記第２のクランプ（４４）組立体を前記先行側動翼（１６ａ）上の一体のシュラウド（１８ａ）に取り付ける段階と、
前記第１及び第２のクランプ（４２、４４）組立体の間に、前記拡開機構（４６、４８）を配置する段階と、
前記第１及び第２のクランプ（４２、４４）組立体の間及び前記先行側動翼と後続側動翼（１６ａ、１６ｙ）との間における間隙を接線方向に拡大するように、前記拡開機構（４６、４８）を作動させる段階と、
一方の端部に一体のシュラウド（１８ｚ）を有し、反対側端部に雌ダブテール（２０）を有するクロージャ動翼（１６ｚ）を、前記先行側動翼と後続側動翼（１６ａ、１６ｙ）との間にある前記間隙に、半径方向から挿入する段階と、
ほぼ半径方向に対向する雄ダブテールを有するダブテールセグメント（２２）を、前記クロージャ動翼（１６ｚ）上の前記雌ダブテール（２０）及び前記先行側動翼（１６ａ）と後続側動翼（１６ｙ）との間にある前記空き状態の雌ダブテール（１２ｚ）に挿入することによって、前記ロータホイール（１０）に前記クロージャ動翼（１６ｚ）を固定する段階と、
を含むことを特徴とする組み立て方法。
【請求項２】
前記先行側動翼（１６ａ）に第１の軸線方向の力（ｆ２）を加える段階と、
前記クロージャ動翼（１６ｚ）を挿入することに先立ち前記間隙を軸線方向に拡大するように、前記後続側動翼（１６ｙ）に逆向きの第２の軸線方向の力（ｆ１）を加える段階と、
を更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の組み立て方法。
【請求項３】
前記先行側動翼（１６ａ）に第１の軸線方向の力を加える前記段階が、
前記後続側動翼（１６ｙ）に隣接して油圧ジャッキ（５２）を配置する段階と、
該油圧ジャッキ（５２）を作動させる段階と、
を含むことを特徴とする、請求項２に記載の組み立て方法。
【請求項４】
前記後続側動翼（１６ｙ）に逆向きの第２の軸線方向の力を加える前記段階が、
前記先行側動翼（１６ａ）に隣接して油圧ジャッキ（５８）を配置する段階と、
該油圧ジャッキ（５８）を作動させる段階と、
を含むことを特徴とする、請求項２に記載の組み立て方法。
【請求項５】
前記油圧ジャッキ（５２）が前記先行側動翼（１６ａ）上の前記雄ダブテール（１４）の側面に、前記力を加えることを特徴とする、請求項３に記載の組み立て方法。
【請求項６】
前記油圧ジャッキ（５８）が前記後続側動翼（１６ｙ）上の前記雄ダブテール（１４）の側面に、前記力を加えることを特徴とする、請求項４に記載の組み立て方法。
【請求項７】
前記ロータホイール（１０）に梃子作用プレート（５０）を取り付けて、前記油圧ジャッキ（５２）が押付け作用するベースを形成する段階を更に含むことを特徴とする、請求項３に記載の組み立て方法。
【請求項８】
前記ロータホイール（１０）に梃子作用プレート（５０）を取り付けて、前記油圧ジャッキ（５８）が押付け作用するベースを形成する段階を更に含むことを特徴とする、請求項４に記載の組み立て方法。
【請求項９】
前記先行側動翼（１６ａ）と前記後続側動翼（１６ｙ）との間にある前記空き状態の雌ダブテール（１２ｚ）の底部、及び、前記先行側動翼（１６ａ）と前記後続側動翼（１６ｙ）との間にある前記空き状態の雌ダブテール（１２ｚ）に隣接し、前記先行側及び後続側動翼（１６ａ、１６ｙ）が取り付けられる前記雌ダブテール（１２）の底部に、チャネル（２４）を形成し、
一方の端部に完全な頭部（３２）を、反対側端部に部分的な頭部（３４）を持つシャフト（３６）を各々が有するツィスト・ロック（３０）を、前記動翼（１６）上の前記雄ダブテール（１４）が前記部分的な頭部（３４）を越えて前記ロータホイール（１０）上の前記雌ダブテール（１２）に滑り込むことができるような状態で、前記チャネル（２４）の各々に挿入し、
前記クロージャ動翼（１６ｚ）を挿入する前記段階の後に前記ツィスト・ロック（３０）を回転させて、前記動翼（１６）上の前記雄ダブテール（１４）及び前記ダブテールセグメント（２２）が、前記ロータホイール（１０）上の前記雌ダブテールから外れて動くことを、前記部分的な頭部（３４）が阻止するようにする、
段階を更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の組み立て方法。
【請求項１０】
前記ツィスト・ロック（３０）の前記部分的な頭部（３４）が実質上半円形であることを特徴とする、請求項９に記載の組み立て方法。
【請求項１１】
前記先行側動翼（１６ａ）と前記後続側動翼（１６ｙ）との間にある前記空き状態の雌ダブテール（１２ｚ）の底部、及び、該空き状態の雌ダブテール（１２ｚ）に隣接し、前記先行側及び後続側動翼（１６ａ、１６ｙ）が取り付けられる前記雌ダブテール（１２）の底部に、チャネル（２４）を形成し、
一方の端部に完全な頭部（３２）を、反対側端部に部分的な頭部（３４）を持つシャフト（３６）を各々が有するツィスト・ロック（３０）を、前記動翼（１６）上の前記雄ダブテール（１４）が前記部分的な頭部（３４）を越えて前記ロータホイール（１０）上の前記雌ダブテール（１２）に滑り込むことができるような状態で、前記チャネル（２４）の各々に挿入し、
前記クロージャ動翼（１６ｚ）を挿入する前記段階の後に前記ツィスト・ロック（３０）を回転させて、前記動翼（１６）上の前記雄ダブテール（１２）及び前記ダブテールセグメント（２２）が、前記ロータホイール（１０）上の前記雌ダブテールから外れて動くことを、前記部分的な頭部（３４）が阻止するようにする、
段階を更に含むことを特徴とする、請求項２に記載の組み立て方法。
【請求項１２】
前記ツィスト・ロック（３０）の前記部分的な頭部（３４）が実質上半円形であることを特徴とする、請求項１１に記載の組み立て方法。
【請求項１３】
前記クロージャ動翼（１６ｚ）を挿入する前記段階の後に、前記拡開固定具を解除する段階を更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の組み立て方法。
【請求項１４】
前記クロージャ動翼（１６ｚ）を挿入する前記段階の後に、前記拡開固定具（４０）を解除する段階を更に含むことを特徴とする、請求項２に記載の組み立て方法。
【請求項１５】
前記先行側動翼（１６ａ）に対し前記第１の軸線方向（ｆ２）に、前記後続側動翼（１６ｙ）に対し前記逆向きの第２の軸線方向（ｆ１）に加えられた前記力を解放する段階を更に含むことを特徴とする、請求項２に記載の組み立て方法。
【請求項１６】
前記先行側動翼（１６ａ）に対し前記第１の軸線方向（ｆ２）に、前記後続側動翼（１６ｙ）に対し前記逆向きの第２の軸線方向（ｆ１）に加えられた前記力（ｆ１、ｆ２）を解放する段階を更に含むことを特徴とする、請求項１４に記載の組み立て方法。
【請求項１７】
前記拡開機構（４０）が、一対のねじ付きロッド（４６）と４個のナット（４８）とを備え、前記対のロッド（４６）が前記第１及び第２のクランプ（４２、４４）の各々にある穴を通して延び、前記ナット（４６）が前記ねじ付きロッド（４６）にねじ込まれ、前記対のねじ付きロッド（４６）の各々に一つづつねじ込まれた第１の対のナット（４８）が前記第１のクランプ（４２）に隣接して配置され、前記対のねじ付きロッド（４６）の各々に一つづつねじ込まれた第２の対のナット（４８）が前記第２のクランプ（４４）に隣接して配置され、
前記作動させる段階が、前記第１のクランプ（４２）に隣接する前記一対のナット（４８）と前記第２のクランプ（４４）に隣接する前記一対のナット（４８）との間の距離が増大し、前記間隙を前記接線方向に拡大するように、前記一対のねじ付きロッド（４６）上の前記ナット（４８）を回転させる段階を含む、
ことを特徴とする、請求項１に記載の組み立て方法。
【請求項１８】
周回りに配置された複数の雌ダブテール（１２）を持ったロータホイール（１０）と、雄ダブテール（１４）及び一体のシュラウド（１８）を有する複数の動翼（１６）とを有するタービンにおいて、前記動翼（１６）を組み立てる方法であって、
先行側動翼（１６ａ）と後続側動翼（１６ｙ）との間に１つの雌ダブテール（１２ｚ）を空き状態で残したまま、隣接する複数の前記動翼（１６）上の前記一体のシュラウド（１８）が互いに接し合うように、前記雄ダブテール（１４）を前記ロータホイール（１０）上の前記雌ダブテール（１４）に滑り込ませることによって、前記ロータホイール（１０）に前記複数の動翼（１６）を順次取り付ける段階と、
前記先行側動翼（１６ａ）に第１の軸線方向（ｆ２）の力を加える段階と、
前記先行側及び後続側動翼（１６ａ、１６ｙ）の間にある間隙を軸線方向に拡大するように、前記後続側動翼（１６ｙ）に逆向きの第２の軸線方向（ｆ１）の力を加える段階と、
一方の端部に一体のシュラウド（１８ｚ）を有し、反対側端部に雌ダブテール（２０）を有するクロージャ動翼（１６ｚ）を、前記先行側動翼と後続側動翼（１６ａ、１６ｙ）との間にある前記間隙に、半径方向から挿入する段階と、
ほぼ半径方向に対向する雄ダブテールを有するダブテールセグメント（２２）を、前記クロージャ動翼（１６ｚ）上の前記雌ダブテール（２０）と、前記先行側動翼（１６ａ）及び後続側動翼（１６ｙ）の間にある前記空き状態の雌ダブテール（１２ｚ）とに挿入することによって、前記ロータホイール（１０）に前記クロージャ動翼（１６ｚ）を固定する段階と、
を含むことを特徴とする組み立て方法。
【請求項１９】
前記後続側動翼（１６ｙ）に逆向きの第２の軸線方向の力（ｆ１）を加える前記段階が、
前記後続側動翼（１６ａ）に隣接して油圧ジャッキ（５２）を配置する段階と、
該油圧ジャッキ（５２）を作動させる段階と、
を含むことを特徴とする、請求項１８に記載の組み立て方法。
【請求項２０】
前記油圧ジャッキ（５２）が前記後続側動翼（１６ａ）にある前記雄ダブテール（１４）の側面に、前記力を加えることを特徴とする、請求項１９に記載の組み立て方法。
【請求項２１】
前記先行側動翼（１６ａ）に第１の軸線方向の力（ｆ２）を加える前記段階が、
前記先行側動翼（１６ａ）に隣接して油圧ジャッキ（５８）を配置する段階と、
該油圧ジャッキ（５８）を作動させる段階と、
を含むことを特徴とする、請求項１８に記載の組み立て方法。
【請求項２２】
前記油圧ジャッキ（５８）が前記先行側動翼（１６ａ）にある前記雄ダブテール（１４）の側面に、前記力を加えることを特徴とする請求項２１に記載の組み立て方法。
【請求項２３】
チャネル（２４）を形成する前記段階が、前記先行側動翼（１６ａ）と前記後続側動翼（１６ｙ）の間にある前記空き状態の雌ダブテール（１２ｚ）の底部、及び、少なくとも先行側２つの動翼（１６ａ、１６ｂ）と少なくとも後続側２つの動翼（１６ｘ、１６ｙ）の下側にある前記雌ダブテール（１２）の底部に、前記チャネル（２４）を形成する段階を含むことを特徴とする、請求項９に記載の組み立て方法。
【請求項２４】
チャネル（２４）を形成する前記段階が、前記先行側動翼（１６ａ）と前記後続側動翼（１６ｙ）の間にある前記空き状態の雌ダブテール（１２ｚ）の底部、及び、少なくとも先行側３つの動翼（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）と少なくとも後続側３つの動翼（１６ｗ、１６ｘ、１６ｙ）の下側にある前記雌ダブテール（１２）の底部に、前記チャネル（２４）を形成する段階を含むことを特徴とする、請求項９に記載の組み立て方法。
【請求項２５】
チャネル（２４）を形成する前記段階が、前記先行側動翼（１６ａ）と前記後続側動翼（１６ｙ）の間にある前記空き状態の雌ダブテール（１２ｚ）の底部、及び、少なくとも先行側２つの動翼（１６ａ、１６ｂ）と少なくとも後続側２つの動翼（１６ｘ、１６ｙ）の下側にある前記雌ダブテール（１２）の底部に、前記チャネル（２４）を形成する段階を含むことを特徴とする、請求項１１に記載の組み立て方法。
【請求項２６】
チャネル（２４）を形成する前記段階が、前記先行側動翼（１６ａ）と前記後続側動翼（１６ｙ）の間にある前記空き状態の雌ダブテール（１２ｚ）の底部、及び、少なくとも先行側３つの動翼（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）と少なくとも後続側３つの動翼（１６ｗ、１６ｘ、１６ｙ）の下側にある前記雌ダブテール（１２）の底部に、前記チャネル（２４）を形成する段階を含むことを特徴とする、請求項１１に記載の組み立て方法。
【請求項２７】
ロータホイール（１０）の周回りに配置された複数の雌ダブテール（１２）と、
雄ダブテール（１４）及び一体のシュラウド（１８）を有する複数の動翼（１６）と、
を備え、該複数の動翼（１６）は、
先行側動翼（１６ａ）と後続側動翼（１６ｙ）との間に１つの最後の雌ダブテール（１２ｚ）を空き状態で残したまま、隣接する複数の前記動翼（１６）上の前記一体のシュラウド（１８）が互いに接し合うように、前記雄ダブテール（１４）を、前記ロータホイール（１０）上の前記雌ダブテール（１２）に滑り込ませることによって、前記ロータホイール（１０）に順次取り付けられており、
一方の端部に完全な頭部（３２）を、反対側端部に部分的な頭部（３４）を有するシャフト（３６）を各々が備える複数のツィスト・ロック（３０）と、
前記先行側動翼（１６ａ）と前記後続側動翼（１６ｙ）との間にある前記空き状態の雌ダブテール（１２ｚ）の底部、及び、前記先行側動翼（１６ａ）と前記後続側動翼（１６ｙ）との間にある前記空き状態の雌ダブテール（１２ｚ）に隣接し、前記先行側及び後続側動翼（１６ａ、１６ｙ）が取り付けられる前記雌ダブテール（１２）の底部に配置された複数のチャネル（２４）と、
対向する雄ダブテールを有するダブテールセグメント（２２）と、
が設けられ、
クロージャ動翼（１６ｚ）が前記ダブテールセグメント（２２）によって取り付けられた後に、前記動翼（１６）上の前記雄ダブテール（１４）及び前記ダブテールセグメント（２２）が、前記部分的な頭部（３４）を越えて、前記ロータホイール（１０）上の前記雌ダブテール（１２）に滑り込み、
前記ツィスト・ロック（３０）の回転によって、前記部分的な頭部（３４）が、前記動翼（１６）上の前記雄ダブテール（１４）及び前記軸線方向挿入型ダブテールセグメント（２２）の一部を覆うようにして、前記動翼（１６）上の前記雄ダブテール（１４）及び前記ダブテールセグメント（２２）が、前記ロータホイール（１０）上の前記雌ダブテール（１２）から軸線方向に外れて動くことを阻止される、
ことを特徴とするロータホイール（１０）組立体を有するタービン。
【請求項２８】
前記ツィスト・ロック（３０）の前記部分的な頭部（３４）が実質上半円形であることを特徴とする、請求項２７に記載の前記動翼を固定するシステム。
【請求項２９】
前記ツィスト・ロック（３０）の前記完全な頭部（３２）が実質上円形であることを特徴とする、請求項２７に記載の前記動翼を固定するシステム。
【請求項３０】
前記チャネル（２４）が、前記先行側動翼（１６ａ）と前記後続側動翼（１６ｙ）との間にある前記空き状態の雌ダブテール（１２ｚ）の底部、及び、少なくとも先行側２つの動翼（１６ａ、１６ｂ）と少なくとも後続側２つの動翼（１６ｘ、１６ｙ）の下側にある前記雌ダブテール（１２）の底部に形成されることを特徴とする、請求項２７に記載の前記動翼を固定するシステム。
【請求項３１】
前記チャネル（２４）が、前記先行側動翼（１６ａ）と前記後続側動翼（１６ｙ）との間にある前記空き状態の雌ダブテール（１２ｚ）の底部、及び、少なくとも先行側３つの動翼（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）と少なくとも後続側３つの動翼（１６ｗ、１６ｘ、１６ｙ）の下側にある前記雌ダブテール（１２）の底部に形成されることを特徴とする、請求項２７に記載の前記動翼を固定するシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一体型のクロージャ動翼をロータホイール組立体に固定するためのシステム及び方法に関する。一体型のクロージャ動翼は、それ以外の動翼が予め、タービンロータホイールの軸線に平行な方向から挿入されている場合に、ロータホイール組立体の半径と一致する方向から挿入される。より具体的には、本発明は、一体のシュラウド即ち囲み板を有するクロージャ動翼を、残りの動翼は軸線方向から挿入することができるタービンロータホイール組立体に固定するためのシステム及び方法に関する。
【０００２】
クロージャ動翼に隣接する動翼は、接線方向及び軸線方向の両方向に互いに離れるように拡開され、一体型のクロージャ動翼の半径方向からの挿入のための十分な間隙を与えることができる。クロージャ動翼は半径方向から挿入されるため、クロージャ動翼及び隣接する動翼の両方は、通常の方法によりキーを用いて、該動翼の軸線方向の動きを防止するように互いに固定することができない。そのため、ツィスト・ロックが利用され、クロージャ動翼に隣接する動翼を組み立てた後に、軸線方向に動かないように維持することができる。
【０００３】
【従来の技術】
タービンロータホイールの組み立てにおいては、動翼としても知られているロータ・ブレードは、該動翼を軸線方向に動かし、動翼上の雄ダブテールを嵌合相手であるタービンロータホイール上の雌ダブテールに滑り込ませることによって、タービンロータホイールに取り付けることができる。雄及び雌ダブテールの両方は、タービンロータホイールの軸線に平行に方向付けされる。
【０００４】
引用文献としてここに組み入れられる、本出願の譲受人に譲渡されたＣａｒｕｓｏの米国特許第６，０３０，１７８号に示されるように、動翼の末端部に一体のカバー即ちシュラウドが形成された動翼を有するタービンホイールは、公知である。該シュラウドは、隣接する動翼のシュラウド同士が互いに接し合うように、ほぼＺ字形の構造を有する。そのため、動翼の全てがタービンロータホイール上に組み立てられると、該シュラウドは隣接するシュラウドに緊密に接し合って連続する周方向の継手を形成する。
【０００５】
動翼は作動中に、タービン効率を減少させ、動翼寿命を低下させる可能性がある振動応力を受ける。振動応力を減少させる方法の１つは、動翼の端部をシュラウドで連結することである。シュラウドが効果的であるためには、タービンロータホイールの全周にわたって、隣接するシュラウドの間に十分な接触を維持すべきである。タービンの作動中には、遠心力が働き、動翼に半径方向の伸び及び捩れを生じさせる。これらの影響を相殺するため、動翼及びそれらのカバーは、隣接する動翼との間に圧縮接触力をもって組み立てることができる。
【０００６】
半径方向挿入型の動翼を有するタービンロータホイールの構造は、ほぼＺ字形のシュラウドが互いに接し合うように、動翼をタービンロータの周囲に順次組み立てることによって、完成される。しかしながら、クロージャ動翼を除く動翼の全てが組み立てられると、最初と次の動翼にあるシュラウドがクロージャ動翼の軸線方向からの挿入を妨げる。したがって、クロージャ動翼は半径方向から挿入される必要がある。
【０００７】
Ｃａｒｕｓｏ他の特許が教示するところは、ほぼ軸線方向に延び半径方向に対向する雄ダブテールを有するダブテールセグメントを用いて、クロージャ動翼を固定することである。タービンロータホイールは、その周回りにある間隔を空けた位置に、動翼上の雄ダブテール又は軸線方向挿入型のダブテールセグメントを受ける通常の雌ダブテールを有する。クロージャ動翼は、雄ダブテールを有する代わりに、軸線方向挿入型のダブテールセグメントの雄ダブテールを受入れる雌ダブテールを有する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記の構造には欠点がある。具体的には、Ｚ字形のシュラウドは互いに非常に緊密に嵌るように設計される。そのため、クロージャ動翼の位置に隣接する動翼のシュラウド間の間隙は、クロージャ動翼の半径方向の挿入を許すには不十分である。この間隙は、軸線方向及び接線方向の両方向において不十分である。
【０００９】
更には、Ｃａｒｕｓｏ他が教示するタービンロータホイールの構成においては、タービンロータホイールの外周上にある溝及び動翼の側面にある凹みにキーを配置することによって、動翼がタービンロータホイール上の雌ダブテールから外れて、軸線方向に動くことを防止する。しかしながら、クロージャ動翼の半径方向の挿入のために、クロージャ動翼の凹部にキーを挿入することができない場合がある。さらに、こうしたキーを用いてタービンロータホイールの周回りにある動翼のほとんどを固定することができ、これらのキーの使用によって、動翼の軸線方向のあらゆる動きをも更に制限することができるが、これらはクロージャ動翼の半径方向からの挿入に関する課題を複雑にする。
【００１０】
上記及びその他の従来技術の欠陥は、本発明の一体型のクロージャ動翼をタービンロータホイール組立体に固定するためのシステム及び方法によって、対処される。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、タービンロータホイール組立体に半径方向から挿入された一体型のクロージャ動翼を固定するためのシステム及び方法に関する。この組み立て方法によれば、タービンロータホイールにあるクロージャ動翼の位置に隣接する動翼は、軸線方向及び接線方向の両方向に互いが離れるように拡開され、クロージャ動翼の半径方向からの挿入に十分な間隙を与えることができる。接線方向に、隣接する動翼間に必要な間隙を与えるためには、拡開固定具を採用することができる。拡開固定具は、隣接する動翼のそれぞれに取り付けられ、隣接する動翼のそれぞれに、隣接する動翼間にある接線方向の間隙がクロージャ動翼の挿入を可能にするのに十分大きくなるように接線方向の力を外向きに作用させるように調整することができる。同時に、油圧ジャッキを採用して、隣接する動翼を逆向きに軸線方向に動かすことができる。第１の油圧ジャッキは後続側動翼を第１の軸線方向に動かし、第２の油圧ジャッキは先行側動翼を逆向きに軸線方向に動かす。かくして、拡開固定具及び油圧ジャッキは、先行側及び後続側動翼間に、接線方向及び軸線方向の間隙を十分に空けて、クロージャ動翼の半径方向からの挿入を可能にする。クロージャ動翼が一旦適切に配置されると、拡開固定具及び油圧ジャッキは取り外すことができる。
【００１２】
先行側及び後続側動翼が、クロージャ動翼の挿入を可能にするのに十分な距離を動くことができるのを保証するためには、従来のロック用キーは用いられない。代わりに、チャネルを、タービンロータホイールの雌ダブテールの底部にミル加工することができる。ツィスト・ロックをこれらのチャネルに挿入することができる。クロージャ動翼の挿入に先立ち、ツィスト・ロックはロック解除状態にして、先行側及び後続側動翼を離れるように拡開することができる。クロージャ動翼が一旦適切に配置されると、ツィスト・ロックは１８０度回転され、先行側及び後続側動翼が軸線方向に動くことを防止できる。ツィスト・ロックはまた、クロージャ動翼を固定するためにも用いられる。先行側及び後続側動翼間に十分な遊びを与え、クロージャ動翼のための間隙を十分に持たせるためには、３つまでの先行側動翼及び３つまでの後続側動翼のミル加工されたチャネル内に、ツィスト・ロックを配置することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の現在のところ好ましい実施形態の構成、作用及び利点は、添付図面と共に以下の記載を考察することにより、明らかになるであろう。
【００１４】
図１を参照すると、雌ダブテール１２を有するタービンロータホイール１０の一部が示される。雌ダブテール１２は、ロータホイール１０の全周に等間隔をおいて配置できる。雌ダブテール１２は、軸線方向即ちロータホイール１０の軸線に平行に延びる。雌ダブテール１２は、これと嵌合する動翼１６の内側端部に形成された雄ダブテール１４を受ける。完全なタービンロータホイールの製造工程において、動翼１６の半径方向の内側端部にある雄ダブテール１４は、これと嵌合するロータホイール１０上の雌ダブテール１２に、軸線方向から滑り込む。
【００１５】
動翼１６は半径方向外側即ち末端部に、一体のシュラウド即ちカバー１８を有し、これらシュラウドは、組立工程の完了の際には互いに接して連続する周方向のシュラウド組立体を形成する。タービンの作動中には遠心力が働き、動翼１６に半径方向の伸び及び捩れを生じさせる。こうした力を相殺するためには、各シュラウド１８は、タービンロータホイール１０の全周にわたり隣接するシュラウド１８との接触を十分に維持すべきである。動翼１６及びそれらのシュラウド１８は、これらの影響を相殺するために、隣接する動翼１６との間に圧縮接触力を持たせて組み立てることができる。
【００１６】
シュラウド１８は、半径方向からみて、ほぼＺ字形、すなわち全体的にＺ字形の構造を有する。シュラウド１８は、隣接するシュラウド１８と連結し、即ち接し合う。これまでの設計は、動翼にピーニング取り付けされたカバーを用いた。そのため、カバーの厚さが制限されていた。カバーが厚すぎれば、それらはピーニング取り付けできない。一体型シュラウド１８の提供は、その厚さ制限を解消した。その結果、シュラウド１８は、外表面に形成された溝６０を有することができる。タービンロータホイールが完全に組み立てられると、シュラウド１８は連続したリングを形成し、溝６０は対応する連続した周溝を形成する。こうした連続した周溝は、周の外表面にシールの挿入を可能にする。
【００１７】
動翼１６は、ロータホイール１０の周りに順次組み立てられる。具体的には、動翼１６ａがロータホイール１０に取り付けられた最初の動翼であり、動翼１６ｂが次に続き、動翼１６ｙが取り付けられるまで続けられる。隣接するシュラウド１８ａ、１８ｂ等は、動翼１６ａ、１６ｂ等が軸線方向から挿入される際に、互いに接し合う。
【００１８】
図２は、ロータ１０に装着された動翼１６ｙ、１６ａ及び１６ｂを示す。それ以外の動翼１６ｃ〜１６ｘは、図示されていない。タービン上にある動翼の数は、２６個に限定されず、それより多くするか、又は少なくすることができ、ここでの参照番号付けは、単に例示目的のために用いたに過ぎない。図１に示されたクロージャ動翼１６ｚは、図２においては、まだ挿入されてはいない。シュラウド１８ｚが、隣接するシュラウド１８ａ及び１８ｙによって定められる開口部を通過できないために、クロージャ動翼１６ｚは、先行側動翼１６ａと後続側動翼１６ｙとの間の間隙に、いずれの軸線方向からも挿入できないことが、図２から明らかである。結局のところ、クロージャ動翼は半径方向から挿入される。
【００１９】
クロージャ動翼１６ｚは、その以外の動翼１６の内側端部にあるダブテール１４と同じ雄ダブテールを形成する代わりに、その半径方向の内側端部に沿って軸線方向に延びる雌ダブテール２０を形成することができる。クロージャ動翼１６ｚをロータ１０に接合するために、軸線方向挿入型のダブテールセグメント２２が設けられる。軸線方向挿入型のダブテールセグメント２２は、対向する半径方向の両側部に突出する雄ダブテールを有する。
【００２０】
組立工程において、クロージャ動翼１６ｚの底部が先行側動翼１６ａの底部と後続側動翼１６ｙの底部との間に位置するまで、クロージャ動翼１６ｚが、先行側動翼１６ａと後続側動翼１６ｙとの間に、半径方向から挿入される。シュラウド１８ｚも同様に、先行側及び後続側動翼１６ａ及び１６ｙそれぞれのシュラウド１８ａと１８ｙとの間に接し合うことになる。軸線方向挿入型のダブテールセグメントの雄ダブテールが雌ダブテール２０及び１２ｚに嵌合するように、軸線方向挿入型のダブテールセグメントを軸線方向から挿入して、クロージャ動翼を固定することができる。
【００２１】
上記の組立工程は、シュラウド１８が互いに緩く接し合っている場合には、十分である。実際にはそうではない。組立工程の完了の際には、シュラウド１８同士は寧ろ極めて緊密に嵌り合う。シュラウド１８は、隣接するシュラウドに対して、接線方向及び軸線方向の両方向に相当の圧力を作用させる。結局のところ、先行側動翼１６ａにあるシュラウド１８ａと後続側動翼１６ｙにあるシュラウド１８ｙとの間の間隙は、クロージャ動翼１６ｚの半径方向からの挿入を許容するには不十分になる。
【００２２】
この問題を解決するために、本発明の例示的な実施形態では、先行側動翼１６ａと後続側動翼１６ｙとを離すように、接線方向及び軸線方向の両方向に動かす。図２から図４までに示された拡開機構４０を設けて、先行側動翼１６ａと後続側動翼１６ｙとを離すように、接線方向に動かすことができる。拡開機構４０は、先行側動翼１６ａにあるシュラウド１８ａ及び後続側動翼１６ｙにあるシュラウド１８ｙにそれぞれ取り付けられる、一対のクランプ４２及び４４を有する。一対のねじ付きロッド４６及び該ねじ付きロッド４６にねじ込まれたナット４８を含む拡開固定具が、クランプ４２及び４４を連結する。
【００２３】
作動においては、クランプ４２及び４４は、先行側動翼１６ａ上のシュラウド１８ａ及び後続側動翼１６ｙ上のシュラウド１８ｙにそれぞれ取り付けることができ、ねじ付きロッド４６が各々のクランプ４２及び４４の対になった穴を貫通して延びる。ナット４８は、クランプ４２及び４４の穴へのねじ付きロッド４６の挿入に先立ち、ねじ付きロッド４６にねじ込むことができる。ナット４８はクランプ４２及び４４に接触するまで回される。ナット４８をねじ付きロッド４６の端部に向って外向きに動かすナット４８の各回転が、クランプ４２及び４４に対して、接線方向である矢印Ｓ１及びＳ２の方向に力を作用させる。その結果、シュラウド１８ａ及び１８ｙが接線方向に互いに離れるように動くために、シュラウド１８ａ及び１８ｙの間にある接線方向の空間を拡大する。
【００２４】
クロージャ動翼１６ｚが先行側動翼１６ａと後続側動翼１６ｙとの間に挿入された後に、拡開機構４０は、ナット４８を回すことによって、それらがねじ付きロッド４６の端部から遠ざかるように動き、緩ませることができる。
【００２５】
同様に、先行側動翼１６ａ上のシュラウド１８ａ及び後続側動翼１６ｙ上のシュラウド１８ｙは、図３及び図４に示される油圧ジャッキ５２及び５８を用いて、軸線方向に離れるように動かされる。油圧ジャッキ５２及び５８が押付けられるベースを提供するために、梃子プレート５０をロータ１０に取り付けることができる。同一軸線上に多数のロータホイールが装着されている場合には、油圧ジャッキが押付けられるベースを提供するものとして、隣接するロータホイール（図示せず）を用いることが可能である。
【００２６】
図３を参照すると、油圧ジャッキ５２は、先端部５４が後続側動翼１６ｙの雄ダブテール１４を押圧するように、位置決めすることができる。同様に、油圧ジャッキ５８は、図４に示される先端部５４を先行側動翼１６ａの雄ダブテール１４に対して配置されるように、位置決めすることができる。油圧ジャッキ５２及び５８を作動させると、それらは、図４の矢印ｆ１及びｆ２で示されるような、軸線方向に逆向きの力を作用させる。その結果、油圧ジャッキ５８及び５２のそれぞれがそれぞれの動翼１６ａ及び１６ｙを動かすにつれて、先行側動翼１６ａ上のシュラウド１８ａ及び後続側動翼１６ｙ上のシュラウド１８ｙは、軸線方向に離れるように動かされる。
【００２７】
先行側動翼１６ａ及び後続側動翼１６ｙが軸線方向に動き得ることを保証するためには、先行側動翼１６ａ及び後続側動翼１６ｙは、ロータ１０の外周に形成された溝及び動翼１６の底部側面にある凹部に配置される従来のキーを用いて固定することができない。クロージャ動翼１６ｚの挿入が半径方向であるために、こうしたキーは、後続側動翼１６ｙとクロージャ動翼１６ｚとの間に、又は先行側動翼１６ａとクロージャ動翼１６ｚとの間に、嵌め込むことができない。更には、こうしたキーは、先行側動翼１６ａと後続側動翼１６ｙとの間にある空間の軸線方向の拡開を可能にする軸線方向の十分な動きを許容する。
【００２８】
図１から図３までに示すように、本発明は、ツィスト・ロック３０を代わりに利用して、標準キーの幾つかを取り除く。少なくとも、クロージャ動翼１６ｚ、先行側動翼１６ａ及び後続側動翼１６ｙの下部にある雌ダブテール１２は、それらの各底部に形成され、軸線方向に向いたチャネル２４を有する。
【００２９】
ツィスト・ロック３０の各々は、シャフト３６を有し、該シャフト３６の一方の端部に完全な頭部３２及び反対側端部に部分的な頭部３４を有する。雄ダブテール１４又は軸線方向挿入型のセグメント２２が、雌ダブテール１２に軸線方向から滑り込まされる前に、ツィスト・ロック３０をチャネル２４に挿入することができる。部分的な頭部３４は、平坦な１つの側面３８をともなう実質上半円形にすることができる。ツィスト・ロック３０は、図２に示すように、最初は、部分的な頭部３４が平坦な側面３８をロータホイール１０の周方向の接線と平行な第１の向きを有するように、位置決めすることができる。このようにすると、動翼１６上の雄ダブテール１４は、部分的な頭部３４を越えてロータホイール１０上の雌ダブテール１２に滑り込ませることができる。クロージャ動翼１６ｚが所定位置につき、軸線方向挿入型のセグメント２２が挿入された後に、ツィスト・ロック３０を１８０度回転させることができ、そのことにより、先行側及び後続側動翼１６ａ及び１６ｙ上の雄ダブテール１４のそれぞれ、及び軸線方向挿入型のセグメント２２が、ロータホイール１０の雌ダブテール１２との係合から外れて軸線方向に動くことができないように、部分的な頭部３４が阻止する。
【００３０】
先行側動翼１６ａ及び後続側動翼１６ｙを動かし十分な間隔を空けてクロージャ動翼１６ｚの軸線方向挿入を可能にするために、先行側動翼１６ａ、後続側動翼１６ｙとクロージャ動翼１６ｚの下側にある雌ダブテール１２に、チャネル２４をミル加工し、該チャネル２４内にツィスト・ロック３０を配置して、クロージャ動翼１６ｚを挿入した後に、先行側動翼１６ａ、後続側動翼１６ｙ及びクロージャ動翼１６ｚをロックする。
【００３１】
先行側動翼１６ａ、後続側動翼１６ｙ及びクロージャ動翼１６ｚの下側にチャネル２４を設けることが、クロージャ動翼１６ｚの挿入を許すのに十分な距離だけ先行側動翼１６ａと後続側動翼１６ｙを離れる方向に動かす自由度を与えるのに十分でない場合がある。このような場合には、先行側２つの動翼１２ａ及び１２ｂ並びに後続側２つの動翼１２ｘ及び１２ｙは、雄ダブテール１４の下側にチャネル２４を有し、該チャネル内にツィスト・ロック３０を配置することができる。更には、先行側３つの動翼の下に３個、クロージャ動翼１２ｚの下に１個、及び後続側３つの動翼の下に３個、即ち７個までのツィスト・ロック３０が採用できるものと考えられる。
【００３２】
本発明による、軸線方向から挿入された動翼を有するタービンロータホイール組立体に、半径方向から挿入された一体型のクロージャ動翼を固定するためのシステム及び方法の実施形態の幾つかを記載してきたが、油圧ジャッキ以外のその他装置を用いて後続側及び先行側動翼に軸線方向の力を加えるような、その他の修正、変形及び変更は、当業者にとって、上述の記載の観点から示唆されることである。こうした装置は、カム機構、ねじ機構、又はその他の機械的装置を含むことができる。そのため、こうした変形、修正及び変更は全て、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的範囲に含まれると考えるものと理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】先行側、後続側、及びクロージャ動翼を固定するために用いられる本発明の例示的な実施形態による、動翼との間のタービンロータホイール、軸線方向挿入型のダブテールセグメント、及びツィスト・ロックの連結を示す部分斜視図。
【図２】本発明の例示的な実施形態による、拡開固定具がクロージャ動翼を取り外した状態で、後続側及び先行側動翼に取り付けられている、タービンロータホイールに連結された後続側動翼及び先行側２つの動翼を示す部分斜視図。
【図３】本発明の例示的な実施形態による、油圧ジャッキが後続側動翼に隣接して配置され状態での図２において示されたものと同様の部分斜視図。
【図４】本発明の例示的な実施形態による、タービンロータホイール、後続側動翼、拡開固定具、及び固定用プレートと先行側及び後続側動翼との間に配置された逆向きの油圧ジャッキを示す部分断面図。
【符号の説明】
１０  タービンロータホイール
１２  雌ダブテール
１４  雄ダブテール
１６  動翼
１６ａ、１６ｂ  先行側動翼
１６ｙ  後続側動翼
１６ｚ  クロージャ動翼
１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｙ、１８ｚ  シュラウド
２０  クロージャ動翼の雌ダブテール
２２  ダブテールセグメント
２４  チャネル
３０  ツィスト・ロック
３２  完全な頭部
３４  部分的な頭部
３６  シャフト
【国際公開パンフレット】
2004517245.tif 000003
2004517245.tif 000004
2004517245.tif 000005
2004517245.tif 000006
2004517245.tif 000007
2004517245.tif 000008
2004517245.tif 000009
2004517245.tif 000010
2004517245.tif 000011
2004517245.tif 000012
2004517245.tif 000013
2004517245.tif 000014
2004517245.tif 000015
2004517245.tif 000016
2004517245.tif 000017
2004517245.tif 000018
2004517245.tif 000019
2004517245.tif 000020
2004517245.tif 000021
2004517245.tif 000022
2004517245.tif 000023
2004517245.tif 000024
2004517245.tif 000025
2004517245.tif 000026
【国際調査報告】
2004517245.tif 000027
2004517245.tif 000028
2004517245.tif 000029