(57)【要約】  機械構成要素の長手軸が機械の回転可能部材（４０４）の長手軸に対して調節可能となるように、機械構成要素を支持するために構成された機械ケーシング構成要素キャリア（２１０）のための装置および方法を提供する。キャリアは、固定した状態で機械構成要素と係合するように構成された支持部材と、キャリアの重量が受け口によって少なくとも部分的に支持されるように、タービンケーシング（２２）に掲載された相補受け口と係合して構成された、半径方向外側に伸長するフランジ（５０６）と、回転可能部材の長手軸に対する機械構成要素の長手軸の位置合わせを調整できるように、受け口内に配置可能に構成された、選択的に調整可能なシム部材（３２６）とを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械構成要素を支持して、該機械構成要素の長手軸が機械の回転可能部材（４０４）の長手軸に対して調整可能となるように構成された機械構成要素キャリアアセンブリ（２１０）であって、
固定した状態で前記機械構成要素と係合するように構成された支持部材と、
前記タービンケーシングに形成された相補受け口と係合して、キャリアの重量が前記受け口によって少なくとも部分的に支持されるように構成された、半径方向外側に伸長するフランジ（５０６）と、
前記回転可能部材の長手軸に対する前記機械構成要素の長手軸の位置合わせを調整できるように、前記受け口内に配置可能に構成された、選択的に調整可能なシム部材（３２６）とを有するアセンブリ（２１０）。
【請求項２】
さらに、相補ケーシング溝（４０８）と係合するように構成された、半径方向外側に伸長する突起（４０６）と、前記構成要素キャリアの垂直方向の移動を実質的に防止するように前記突起と前記溝との間に置くことができるシム（４１０）とを有する請求項１に記載のアセンブリ（２１０）。
【請求項３】
前記シム（４１０）の厚さは選択することができる請求項２に記載のアセンブリ（２１０）。
【請求項４】
前記選択的に調整可能なシム部材（３２６）は、前記支持部材を貫通して前記機械構成要素に結合された調整ねじ（５２２）を有し、前記調整ねじは、ケーシング（２２）に対する機械構成要素の位置合わせを調整できるように構成される請求項１に記載のアセンブリ（２１０）。
【請求項５】
前記支持部材は、支持部材の内周部に沿って固定した状態で機械構成要素と係合するように構成される請求項１に記載のアセンブリ（２１０）。
【請求項６】
前記シム部材（３２６）は複数のシム（４１０）を有する請求項１に記載のアセンブリ（２１０）。
【請求項７】
前記タービンケーシング（２２）は上側半体（３２０）および下側半体（３２２）を有し、前記シム部材は、前記フランジ（５０６）と前記下側半体との間に置かれた第１のシムと、前記フランジと前記上側半体との間に置かれた第２のシムとを有する請求項１に記載のアセンブリ（２１０）。
【請求項８】
前記円形支持部材は複数の弓形セグメントを有し、各セグメントは、隣接するセグメントとケーシング受け口のうちの少なくとも１つに結合するように構成された、半径方向外側に伸長するフランジ（５０６）を有する請求項１に記載のアセンブリ（２１０）。
【請求項９】
合わせ接合部（３１８）に沿って互いに結合するように構成された上側半体シェル（３２０）および下側半体シェル（３２２）を有するケーシング（２２）と、
タービン構成要素の長手軸が前記タービンの回転可能部材（４０４）の長手軸と実質的に一直線になるように、前記タービン構成要素を支持して、構成された構成要素キャリアとを有するタービン（１０）であって、前記キャリアは、
固定した状態でタービン構成要素と係合するように構成された支持部材と、
前記タービンケーシングに形成された相補受け口と係合して、キャリアの重量が前記受け口によって少なくとも部分的に支持されるように構成された、半径方向外側に伸長するフランジ（５０６）と、
前記回転可能部材の長手軸に対する前記タービン構成要素の長手軸の位置合わせを調整することができるように、前記受け口内に配置可能に構成された、選択的に調整可能なシム部材（３２６）とを有するタービン（１０）。
【請求項１０】
さらに、相補ケーシング溝（４０８）と係合するように構成された、半径方向外側に伸長する突起と、前記構成要素キャリアの垂直方向の移動を実質的に防止するように前記突起と前記溝との間に置くことができるシム（４１０）とを有する請求項９に記載のタービン（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概略的には回転可能な機械の組み立てに関する。より具体的には、本発明は、固定ケーシング内にある構成要素の位置合わせを対象とする。
【背景技術】
【０００２】
公知の蒸気タービン設計には、回転可能な部材に結合された回転バケットに蒸気の流れを向ける静止ノズルセグメントを含むものが少なくとも幾つかある。ノズル翼構造体は一般的にダイヤフラムステージと呼ばれる。１つを超えるノズルが外側構造体もしくは外側リングによって支持される場合、その構造体は一般的に「ドラム構造型」流路用のノズルキャリアと呼ばれる。ノズルキャリアは、数種の方法によって上側半キャリアと下側半キャリアとの間の水平接合部で垂直方向に支持される。通常、垂直支持体には、支持バー、ピン、またはタービンケーシングに溶接されたフランジが含まれる。ノズルキャリア用に鋳造構造体を使用する場合、フランジもタービンケーシングの一部として鋳造することができる。組立時にタービン構成要素の位置合わせをするには、調整を行うためにキャリアとロータとを両方とも取り外さなければならないので、調整のために交代勤務を何度かしたり、調整のために数日を要したりすることがある。
【０００３】
公知のケーシングには、キャリア用水平支持体の下のブロックを使用してノズルキャリアを支持するものが少なくとも幾つかある。ロータおよび／またはノズルキャリアは、キャリアの垂直位置を修正するために取り外さなければならない。通常、支持ブロックはケーシングまたはキャリアにボルト留めされる。調整ブロックは、機械加工（研削）をして、ケーシングをタービンの中心線に対して適切な垂直位置に置くために取り外さなければならない。次いで、適切な位置合わせが達成されると、ブロックは再取り付けされ、キャリアおよびロータがチェックのために戻される。次いで、この一連の手順は位置を検証するために繰り返され、さらに必要に応じて繰り返される。この工程は時間がかかるし、費用もかかる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一の実施形態において、機械ケーシング構成要素キャリアは、固定した状態で機械構成要素と係合するように構成された支持部材と、キャリアの重量が受け口によって少なくとも部分的に支持されるように、タービンケーシングに形成された相補受け口と係合して構成された、半径方向外側に伸長するフランジと、回転可能部材の長手軸に対する機械構成要素の長手軸の位置合わせを調整できるように、受け口内に配置可能に構成された、選択的に調整可能なシム部材とを含む。キャリアは、機械構成要素を支持して機械構成要素の長手軸を機械の回転部材の長手軸に対して調整可能にするように構成されて設けられる。
【０００５】
別の実施形態では、回転可能な機械を組み立てる方法は、半径方向外側に伸長するフランジを有する弓形キャリアに複数のノズル翼を結合し、ケーシング受け口内のフランジによってキャリアを支持し、フランジと受け口との間に配置されたシムを使用してケーシングの長手軸に対するキャリアの垂直位置を調整することを含む。
【０００６】
他の実施形態では、タービンは、合わせ接合部に沿って互いに結合するように構成された上側半体シェルおよび下側半体シェルを含むケーシングと、タービン構成要素の長手軸がタービンの回転可能部材の長手軸と実質的に一直線になるように、タービン構成要素を支持して、構成された構成要素キャリアとを含み、キャリアは、固定した状態でタービン構成要素と係合するように構成された支持部材と、タービンケーシングに形成された相補受け口と係合して、キャリアの重量が受け口によって少なくとも部分的に支持されるように構成された、半径方向外側に伸長するフランジと、回転可能部材の長手軸に対するタービン構成要素の長手軸の位置合わせを調整することができるように、受け口内に配置可能に構成された、選択的に調整可能なシム部材とを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、典型的な対向流式蒸気タービン１０の概略図である。タービン１０は、第１および第２の低圧力（ＬＰ）部分１２および１４を有する。当技術分野で公知のように、各タービン部分１２および１４は、複数のダイヤフラムステージを有する（図１には示していない）。ロータシャフト１６は、部分１２および１４を貫通している。各ＬＰ部分１２および１４は、ノズル１８および２０を有する。単一の外側シェルまたはケーシング２２は、水平面に沿って軸方向に上側および下側半体部分２４および２６に分割され、それぞれ、ＬＰ部分１２および１４両方にまたがっている。シェル２２の中央部分２８は、低圧蒸気注入口３０を有する。ＬＰ部分１２および１４は、ジャーナルベアリング３２および３４によって支持された１つのベアリングスパンで外側シェルまたはケーシング２２内に配置されている。分流器４０は、第１のタービン部分１２と第２のタービン部分１４との間に延在する。
【０００８】
なお、図１は、当業者には分かるように、複流低圧タービンを示しているが、本発明は低圧タービンでの使用に限定されるものではなく、中圧（ＩＰ）タービンや高圧（ＨＰ）タービンを含むがそれらに限定されない任意の複流タービンで使用することができる。さらに、本発明は複流タービンでの使用に限定されず、例えば、単流蒸気タービンでも同様に使用することができる。
【０００９】
動作中、低圧蒸気注入口３０は、例えば、交差パイプ（図示せず）を経由したＨＰタービンまたはＩＰタービンなどのソースからの低圧／中間温度蒸気５０を受け入れる。蒸気５０は、分流器４０が蒸気流を２つの反対方向の流路５２および５４に分流する位置にある注入口３０を通って向けられる。より具体的には、蒸気５０は、ロータシャフト１６を回転させるために、蒸気から仕事が取り出されるＬＰ部分１２および１４を経由する。蒸気はＬＰ部分１２及び１４を出て、例えば、凝縮器に送られる。
【００１０】
図２は、タービン、例えば、蒸気タービンの複数のノズル２１２を保持するように構成されたノズルキャリアアセンブリ２１０の斜視図である。キャリア２１０は、水平接合面２１６に沿って互いに接合され、それぞれ接合境界面２１６に沿ったその他を有する接合された上側および下側半キャリア２１４および２１５を有する。ノズル２１２はキャリア２１０に沿って軸方向に離間した位置に環状アレイで配置されている。ノズル２１２の各アレイは、互いに重ねた複数の個別ノズル２１２を有する。ロータ（図示せず）が下側半体２１５内に配置され、半キャリア２１４および２１５が接合境界面２１６で互いに固定されると、ノズル２１２は、ロータの翼またはバケットとともに、複数のタービン段を形成する。
【００１１】
図３は、（図１に示した）タービン１０で使用できるノズルキャリア３００の部分概略図である。ノズルキャリア３００は、上側半体３０２とおよび下側半体３０４を有する。上側半体３０２は、半径方向外側に伸長する第１のフランジ３０６を有し、下側半体３０４は、半径方向外側に伸長する第２のフランジ３０８を有する。各フランジ３０６および３０８は、合わせ接合部３１０に沿って合わさるように構成されている。実施形態によっては、例えば、上側半体３０２の重量を踏まえて、フランジ３０６が使用されないものも多数ある。複数のノズル翼３１２は、円周方向に離間した配置でノズルキャリア３００と結合するように構成されている。空洞３１４は、タービンケーシングまたはタービンシェル構造体３１６内で上側シェル３２０と下側シェル３２２との間の接合部３１８に形成されている。伸長フランジ３０６および３０８は、空洞３１４内に受け入れられて、下側半体３０４がシェル構造体３１６によって垂直方向に支持されるように構成されている。典型的な実施形態では、空洞３１４は、シム３２６を受け入れるように構成された凹部３２４を有し、シムは凹部３２４の固定位置に「捕捉」されている。その結果、シム３２６は、シェル構造体３１６からノズルキャリア３００またはタービンロータを取り外すことなく、凹部３２４から除去することができる。それどころか、キャリア３００は関連する側に若干持ち上げられるだけで「捕捉された」シムが空洞３１４から解放されるのを可能にする。代替の実施形態では、シム３２６は「シムの束」として製造されており、シム３２６の厚さを調整するためにシム層を薄い厚さ分だけ除去できるので、シム３２６の機械加工が減るか、またはなくなる。第２のシムは、上側シェル３２０と伸長フランジ３０６との間にシム３２６に対向して配置され、キャリア３００に加わるトルクが、関連する側にかかるキャリア３００の組み立て重量より大きい場合に、ケーシング３１６の持ち上がりを制限する。
【００１２】
図４は、（図１に示した）タービンエンジン１０の概略部分側面図である。タービンエンジン１０は、タービンエンジン１０が完全に組み立てられたときに下側半体ケーシング（図示せず）にボルト留めされる上側半体ケーシング４００を有する。ノズルキャリア４０２は、ケーシング４００の半径方向内側面に接合している。そうした接合により、ノズルキャリア４０２をタービンロータなどの回転可能部材４０４に対して相対固定位置に維持するのが容易になる。ノズルキャリア４０２は、ケーシング４００の相補溝４０８と嵌合するように構成された半径方向突起４０６を有する。シム４１０は、突起４０６と溝４０８との間に挿入できて、ケーシングの垂直方向の移動を制限する。ノズルにかかる空気力のためにキャリアに円周方向の力が作用し、そのため、下側ケーシングの片側にある棚部が持ち上がる。典型的な実施形態では、シム４１０は突起４０６にわずかに埋め込まれた円形のシムである。下側半体ケーシングおよび下側ノズルキャリアセグメントでも同様の構成を使用することができる。
【００１３】
図５は、（図１に示した）タービン１０で使用できるノズルキャリア５００の部分概略図である。図６は、（図５に示した）Ａ−Ａ線に沿って切ったノズルキャリア５００の平面図である。図７は、ノズルキャリア５００の部分斜視図である。典型的な実施形態では、タービンケーシング５０２は、キャリア支持部材５０８の半径方向外側に伸長するフランジ５０６を受け入れるように構成された空洞５０４を含む。キャリア支持部材５０８は、第１の端部５１０でフランジ５０８につながる垂直方向に伸長した胴体５０９と、第２の反対側端部５１４につながる半径方向内側に伸長したフランジ５１２とを有する。フランジ５１２はノズルキャリア５００と係合して、ノズルキャリア５００の重量がキャリア支持部材５０８を通じてケーシング５０２に伝わるように構成されている。典型的な実施形態では、内側に伸長するフランジ５１２は、ノズルキャリア５００の半径方向外周部に形成された凹部５１６に受け入れられている。
【００１４】
半径方向外側に伸長するフランジ５０６は、調整ねじ５２２などの選択的に調整できるシム部材を受け入れるように構成された垂直配向穴５２０を有する。典型的な実施形態では、調整ねじ５２２のねじ５２４が穴５２０に切られた相補ねじ５２６と係合する。代替の実施形態では、調整ねじ５２２のねじ５２４は、ロックナット５２８と係合する。調整ねじ５２２はさらに、キャリア５００の重量を摩耗パッド５３０に伝えるように構成される。調整ねじ５２２は、ケーシング５０２に対してキャリア５００の位置を調整するのに利用される。摩耗パッド５３０は犠牲材料から製造され、調整作業時にケーシング５０２と調整ねじ５２２が相互摩耗するのを防止する。ロックプレート５３２は、調整作業が完了した際に調整ねじ５２２を固定位置に固定するために使用される。
【００１５】
上記の捕捉シムキャリアシステムは、機械を完全に分解する必要なく、回転可能な機械構成要素の垂直位置を調整するための、コスト効率がよく、信頼性が高い方法となる。
【００１６】
本発明が様々な具体的実施形態によって説明されたが、本発明は、請求項の精神および範囲内で修正を行えることが当業者には分かるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】典型的な対向流式蒸気タービンの概略図である。
【図２】複数のタービンノズルを保持するように構成されたノズルキャリアアセンブリの斜視図である。
【図３】図１に示したタービンで使用することができるノズルキャリアの部分斜視図である。
【図４】図１に示したタービンエンジンの概略部分側面図である。
【図５】図１に示したタービンで使用できるノズルキャリアの部分概略図である。
【図６】図５に示したＡ−Ａ線に沿って切ったノズルキャリアの平面図である。
【図７】ノズルキャリアの部分斜視図である。
【符号の説明】
【００１８】
10 タービンエンジン
12  タービン部分
14  タービン部分
16  ロータシャフト
18  ノズル
20  ノズル
22  外側シェルまたはケーシング
24  下側半体部分
26  半体部分
28  中央部分
30  低圧蒸気注入口
32  ジャーナルベアリング
34  ジャーナルベアリング
40  分流器
50  蒸気
52  流路
54  流路
210  ノズルキャリアアセンブリ
212  ノズル
214  半キャリア
215  半キャリア
216  接合境界面
300  キャリア
302  上側半体
304  下側半体
306  フランジ
308  フランジ
310  接合部
312  ノズル翼
314  空洞
316  シェル構造体
318  接合部
320  上側シェル
322  下側シェル
324  凹部
326  シム
400  上側半体ケーシング
402  ノズルキャリア
404  回転可能部材
406  突起
408   溝
410   シム
500  ノズルキャリア
502  タービンケーシング
504  空洞
506  フランジ
506  半径方向外側に伸長するフランジ
508  キャリア支持部材
509  胴体
510  第１の端部
512  内側に伸長するフランジ
514  第２の反対側端部
516  凹部
520  穴
522  調整ねじ
524  ねじ
528  ロックナット
【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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