(57)【要約】【課題】タービンステータ構成部品用の統合型ノズルホイールを提供する。【解決手段】本統合型ノズルホイールは、単一片の素形材料から形成された３６０°ホイールを含み、ホイールの半径方向内側部分は、翼形部分と半径方向内側先端シュラウド部分とを各々が有する複数のノズルを含むように機械加工され、またホイールの半径方向外側部分は、１つ又はそれ以上の組立機構を含むように機械加工される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンステータ構成部品用の統合型ノズルホイールであって、
単一片の素形材料から形成された３６０°ホイールを含み、
前記ホイールの半径方向内側部分が、翼形部分と半径方向内側先端シュラウド部分とを各々が有する複数のノズルを含むように製作され、
前記ホイールの半径方向外側部分が、１つ以上の組立機構を含むように作製される、
統合型ノズルホイール。
【請求項２】
前記組立機構が、複数のタイロッド又はボルト孔を含む、請求項１記載の統合型ノズルホイール。
【請求項３】
前記タイロッド又はボルト孔が、前記半径方向外側部分の周りで円周方向に間隔を置いて配置される、請求項１記載の統合型ノズルホイール。
【請求項４】
前記ホイールが、２つ又はそれ以上の円弧状セグメントに分割される、請求項１記載の統合型ノズルホイール。
【請求項５】
前記素形材料が、鍛造素形材を含む、請求項１記載の統合型ノズルホイール。
【請求項６】
前記素形材料が、圧延リング素形材を含む、請求項１記載の統合型ノズルホイール。
【請求項７】
前記素形材料が、ほぼ平坦なプレート素形材を含む、請求項１記載の統合型ノズルホイール。
【請求項８】
タービンステータ構成部品用の統合型ノズルホイールであって、
単一片の素形材料から形成された３６０°ホイールを含み、
前記ホイールの半径方向内側部分が、翼形部分と半径方向内側先端シュラウド部分とを各々が有する複数のノズルを含むように機械加工され、
前記ホイールの外側部分が、該外側部分の周りで円周方向に間隔を置いて配置された複数のタイロッド又はボルト孔を含むように機械加工され、
前記ホイールが、１対の１８０°円弧状セグメントに分割されている、
統合型ノズルホイール。
【請求項９】
タービンノズルホイールを製造する方法であって、
素形材料を環状リングに成形する段階と、
前記環状リングの半径方向内側部分を、翼形部分を各々が有する複数のノズルを含むように機械加工し、かつ前記環状リングの半径方向外側部分を、組立機構を含むように機械加工する段階と、
を含む方法。
【請求項１０】
前記組立機構が、複数の円周方向に間隔を置いて配置されたタイロッド又はボルト孔を含む、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記ノズル／翼形部分の半径方向内側先端上にシュラウドカバーを機械加工する段階を含む、請求項９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、総括的には蒸気タービン構造に関し、より具体的には、反動蒸気タービン用の統合型ノズルホイール構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の一体形カバー反動ノズル段は、機械加工したステータ鋳造品又はノズルキャリヤ内に組立てられた多数の個別反動ノズルで構成される。より具体的には、個別ノズルは、ダブテール溝内に装荷され、個別の半径方向挿入ピンを用いてキャリヤ内に固定される。各ノズル先端は、タービンロータと相互作用して高温ガス通路に沿った漏洩を最少するようになった特殊な先端シ−ル構成として機械加工される。ステータ鋳造品の製造、ステータの機械加工、ノズルの素形材料、ノズルの機械加工及びステータの組立てに関係した時間及びコストは、反動蒸気通路の全コストを著しく高いものにする。
【特許文献１】米国特許第６，０９５，７５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、上記従来技術の課題を解決することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の例示的な実施形態によると、ノズル製作／組立工程が単純化されて、反動蒸気通路の全コストが、反動蒸気タービン設計全体の一体性に影響を与えずに低減される。
【０００５】
例示的な実施形態では、反動ノズルの全列は、平坦な素形材料の３６０°片に機械加工される。素形材料は、鍛造圧延リング又はプレート素形材とすることができることを理解されたい。３６０°リングは、マシニングセンタ内に配置され、そこで、内径（ＩＤ）、外径（ＯＤ）、入口ブレンド、翼形部、翼形部半径、カバーシュラウドシール構成、保持機構及び標準的ノズル形状部の残余部分が機械加工される。その後、統合型ノズルホイールは、最終蒸気通路組立工程の前段階として１つ又はそれ以上の円弧状セグメントに分割することができ、或いは分割しなくてもよい。
【０００６】
また、ノズル翼形部の前方及び／又は後方に位置しかつ複数のノズルホイールをロータ段ホイールとの交互配置の形態で軸方向に積み重ねるのを可能にするように利用されるステータ表面に隣接させて、統合型ノズルホイールを形成するように組み込むことも可能である。
【０００７】
従って、１つの態様では、本発明は、タービンステータ構成部品用の統合型ノズルホイールに関し、本統合型ノズルホイールは、単一片の素形材料から形成された３６０°ホイールを含み、ホイールの半径方向内側部分は、翼形部分と半径方向内側先端シュラウド部分とを各々が有する複数のノズルを含むように機械加工され、またホイールの半径方向外側部分は、１つ又はそれ以上の組立機構を含むように機械加工される。
【０００８】
別の態様では、本発明は、タービンステータ構成部品用の統合型ノズルホイールに関し、本統合型ノズルホイールは、単一片の素形材料から形成された３６０°ホイールを含み、ホイールの半径方向内側部分は、翼形部分と半径方向内側先端シュラウド部分とを各々が有する複数のノズルを含むように機械加工され、ホイールの外側部分は、１つ又はそれ以上の組立機構を含むように機械加工され、外側部分には複数のボルト孔が形成され、ボルト孔は、外側部分の周りで円周方向に間隔を置いて配置され、ホイールは、２つ又はそれ以上の円弧状セグメントに分割される。
【０００９】
さらに別の態様では、本発明は、タービンステータに関し、本タービンステータは、タービンケーシング内に組立てられた複数のノズルホイールを含み、ノズルホイール及びタービンケーシングは、それぞれ上部及び下部構成部品に分割され、各ノズルホイールは、単一片の素形材料から形成された３６０°ホイールを含み、各ノズルホイールの半径方向内側部分は、複数のノズルを含むように機械加工され、ホイールの半径方向外側部分は、１つ又はそれ以上の組立機構を含むように機械加工される。
【００１０】
さらに別の態様では、本発明は、タービンノズルホイールを製作する方法に関し、本方法は、平坦な素形材料を環状リングに成形する段階と、環状リングの半径方向内側部分を、翼形部分を各々が有する複数のノズルを含むように機械加工し、かつ環状リングの半径方向外側部分を、組立機構を含むように機械加工する段階とを含む。
【００１１】
次に、図面に関連させて、本発明を詳しく説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
初めに図１を参照すると、上部及び下部１８０°セグメント又は半部分１２、１４に分割された統合型ノズルホイール１０を示している。ホイールを分割することにより、ノズルホイールセグメントがロータを囲んだ状態での上部及び下部タービンケーシング構成部品又はセクション内への組立てが可能になることが分かるであろう。
【００１３】
この例示的な実施形態では、ホイール１０は、平坦な素形材料の単一の３６０°片から製作され、平坦な素形材料は、鍛造圧延リング又はプレート素形材とすることができる。その後、環状リングは、ホイールの半径方向内側部分における円周方向アレイの形態になった複数の翼形部１６を含むように機械加工される。翼形部１６の半径方向内端部もまた、ホイールのＩＤを定める一体形カバーシュラウドシール構成１８を含むように機械加工される。ホイールの残余部分、特に半径方向外側部分２０は、組立ボルト又はタイロッド孔２２と何らかのその他のリム又はラベット構成とを含むように形成されて、同様なホイールを使用した又はそれらの間の別個のスペーサリングを使用した、ロータ上の回転段に適応する軸方向の積み重ねを可能にする。
【００１４】
図２は、別の統合型ノズルホイール２４を示しており、この統合型ノズルホイール２４では、ホイールの一側面２６は、統合型ノズル３０の軸方向上流の延びるブレンド型トロイダル形状入口２８を含むように機械加工される。この場合もまた、半径方向外側領域３４内にボルト又はタイロッド孔３２を設けて、軸方向の積み重ねを可能にする。
【００１５】
図３は、複数のタイロッド又はボルト３８が、孔２２を貫通して延びかつナット４０又はこれに類したものによって固定されて、複数のノズルホイールの軸方向の積み重ねを可能にした状態で下部タービンケーシング構成部品３６内に設置された、図１のノズルホイール１０を示す。
【００１６】
図４は、図３の構成であるが、上部タービンケーシング構成部品４２が下部ケーシング構成部品３６を覆って組立てられた状態での構成を示す。上部及び下部ノズルホイールセグメント１２、１４並びに上部及び下部ケーシング構成部品３６、４２が、それぞれ従来型の保持／固定ハードウエア構成（図示せず）を用いて、互いに固定されることになることが分かるであろう。ノズルホイールセグメントの場合には、保持／固定機構は、本明細書に記載した本発明に合わせてセグメント内に機械加工されることになる。
【００１７】
現在最も実用的かつ好ましい実施形態であると考えられるもの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、むしろ特許請求の範囲の技術思想及び技術的範囲内に含まれる様々な変更及び均等な構成を保護することを意図していることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の例示的な実施形態による統合型ノズルホイールの斜視図。
【図２】本発明による別の統合型ノズルホイールの斜視図。
【図３】下部タービンケーシング構成部品内に組立てた状態での、図１のノズルホイールの斜視図。
【図４】図３と同様であるが、上部タービンケーシング構成部品が上部ノズルホイールセグメントを覆って設置された状態での斜視図。
【符号の説明】
【００１９】
１０  ノズルホイール
１２  上部ノズルホイールセグメント
１４  下部ノズルホイールセグメント
１６  翼形部
１８  カバーシュラウドシール構成
２０  ホイール半径方向外側部分
２２  組立ボルト又はタイロッド孔
３６  下部タービンケーシング構成部品
３８  タイロッド
４０  ナット
４２  上部タービンケーシング構成部品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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