(57)【要約】【課題】タービンエンジンで使用するためのロータ組立体（１６）を提供する。【解決手段】ロータ組立体は、ダブテール溝（９８）を画成する内表面を含む少なくとも１つのロータディスク（７６）と、ロータディスクに結合され、ダブテール溝内に少なくとも部分的に挿入されるダブテールから外向きに延在する翼形部（９４）を含む少なくとも１つのタービンバケット（７４）と、ロータディスクの内表面（１６６）及びダブテールのうちの１つから延在し、ロータディスクに対するタービンバケットの回転を最小限にするタング組立体（１００）とを含む。【選択図】      図３
2012067746.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンエンジンで使用するためのロータ組立体（１６）であって、
ダブテール溝（９８）を画成する内表面を含む少なくとも１つのロータディスク（７６）と、
前記ロータディスクに結合され、前記ダブテール溝内に少なくとも部分的に挿入されるダブテールから外向きに延在する翼形部（９４）を含む少なくとも１つのタービンバケット（７４）と、
前記ロータディスクの内表面（１６６）及び前記ダブテールのうちの１つから延在し、前記ロータディスクに対する前記タービンバケットの回転を最小限にするタング組立体（１００）と
を備えるロータ組立体（１６）
【請求項２】
前記タング組立体（１００）が更に、
前記内表面（１６６）から半径方向に延在する半径方向フランジ（１９４）と、
前記ダブテール（９６）内に画成され、前記半径方向フランジを内部に受けるよう構成された凹型溝（２１６）と
を更に備える、請求項１記載のロータ組立体（１６）。
【請求項３】
前記タービンバケット（７４）が更に、前記翼形部（９４）と前記ダブテール（９６）との間に延在したシャンク（１０８）を含み、前記翼形部が前記シャンクから半径方向外向きに延在しており、前記ダブテールが、前記シャンクの幅にほぼ等しい幅を有する、請求項２記載のロータ組立体（１６）。
【請求項４】
前記タービンバケット（７４）が、前記ダブテール（９６）から前記ロータディスク内表面に向かって外向きに延在する少なくとも１つの軸受フック（１７４、１７６）を含み、前記軸受フックが、前記ロータディスク（７６）を係合し、前記ダブテール溝（９８）内で前記タービンバケットの移動を阻止できるように構成される、請求項３記載のロータ組立体（１６）。
【請求項５】
前記ロータディスク（７６）が更に、前記内表面（１６６、１６８）から内向きに延在する少なくとも１つの軸受フランジ（１８４、１８６）を含み、前記軸受フランジが、前記軸受フック（１７４、１７６）に接触して、前記タービンバケット（７４）の移動を阻止できるように構成される、請求項４記載のロータ組立体（１６）。
【請求項６】
前記ダブテールを付勢して、前記軸受フック（１７４、１７６）が前記軸受フランジ（１８４、１８６）と接触するように、前記半径方向フランジ（１９４）と前記ダブテール（９６）との間に配置されたシム（２１２）を更に備える、請求項５記載のロータ組立体（１６）。
【請求項７】
前記タング組立体（１００）が更に、前記ダブテール（９６）から半径方向に延在する半径方向フランジ（１９４）と、前記ロータディスク（７６）内に画成され且つ前記半径方向フランジ（１９４）を内部に受けるように構成された凹型溝とを含む、請求項１記載のロータ組立体（１６）。
【請求項８】
前記タング組立体（１００）が更に、前記ダブテール（９６）から外向きに延在する少なくとも１つの 軸方向フランジ（２１４）と、前記ロータディスク（７６）内に画成され且つ前記軸方向フランジを内部に受けるように構成された凹型溝とを含む、請求項１記載のロータ組立体（１６）。
【請求項９】
前記タング組立体（１００）が更に、前記ロータディスク（７６）から前記ダブテール下側部分（１４８）に向かって内向きに延在する少なくとも１つの 軸方向フランジ（２１４）を含み、前記軸方向フランジが、前記下側部分の外表面（１８２）に接触するよう構成される、請求項１記載のロータ組立体（２１４）。
【請求項１０】
発電機（１４）と、
前記発電機に結合されたタービン（１２）と、
前記タービンを通って延在するロータ組立体（１６）と
を備えるタービンエンジン（１０）であって、前記ロータ組立体が、
ダブテール溝（９８）を画成する内表面（１６６、１６８）を含む少なくとも１つのロータディスク（７６）と、
前記ロータディスクに結合され、前記ダブテール溝（９８）内に少なくとも部分的に挿入されるダブテール（９６）から外向きに延在する翼形部（９４）を含む少なくとも１つのタービンバケット（７４）と、
前記ロータディスクの内表面及び前記ダブテールのうちの１つから延在し、前記ロータディスクに対する前記タービンバケットの回転を最小限にするタング組立体（１００）と
を備える、タービンエンジン（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で説明される主題は、全体的にタービンエンジンに関し、より詳細には、蒸気タービンエンジンで使用するためのロータ組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
少なくとも一部の公知の蒸気タービンは、直列流れ関係で、入口、タービン、及び出口を含む規定の蒸気通路を有する。公知の蒸気タービンはまた、蒸気の流れをロータ組立体に向かって配向する複数の固定ダイアフラムを含む。少なくとも一部の公知のロータ組立体は、ロータディスクの周りを円周方向に間隔を置いて配置されるタービンバケットの少なくとも１つの列を含む。ダイアフラム組立体からロータ組立体に送られる蒸気は、タービンバケットに衝突し、ロータ組立体の回転を誘起する。
【０００３】
少なくとも一部の公知のタービンバケットは、ダブテールから半径方向外向きに延在する翼形部を含む。ダブテールは、タービンバケットをロータディスク又はスプールに結合するのに使用される。公知のロータディスクは、ロータディスク内に画成され、ダブテールを内部に受けるサイズ及び形状にされたダブテール溝を含む。ロータ組立体の組み立てを容易にするために、少なくとも一部の公知のダブテール溝は、タービンバケットよりも大きなサイズにされる。運転中、蒸気がロータ組立体に向かって送られると、ダブテールは、望ましくないことに、ダブテール溝内で回転又はシフトすることができる。時間経過と共に、ダブテール溝内のダブテールの移動により、ダブテールとダブテール溝との間の摩耗量が増大する可能性があり、タービンバケット及び／又はロータディスクに対する損傷をもたらす可能性があり、及び／又はロータ組立体の一部の有効寿命が短くなる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７３９０１６０号明細書
【発明の概要】
【０００５】
１つの態様では、タービンエンジンで使用されるロータ組立体が提供される。ロータ組立体は、ダブテール溝を画成する内表面を有する少なくとも１つのロータディスクを含む。少なくとも１つのタービンバケットが、ロータディスクに結合される。タービンバケットは、ダブテールから外向きに延在する翼形部を含む。ダブテールは、ダブテール溝内に少なくとも部分的に挿入される。タング組立体は、ロータディスクの内表面及びダブテールのうちの１つから延在し、該タング組立体は、ロータディスクに対するタービンバケットの回転を最小限にする。
【０００６】
別の態様では、タービンエンジンが提供される。タービンエンジンは、発電機と、発電機に結合されたタービンと、タービンを通って軸方向に延在するロータ組立体とを含む。ロータ組立体は、ブテール溝を画成する内表面を有する少なくとも１つのロータディスクを含む。少なくとも１つのタービンバケットが、ロータディスクに結合される。タービンバケットは、ダブテールから外向きに延在する翼形部を含む。ダブテールは、ダブテール溝内に少なくとも部分的に挿入される。タング組立体は、ロータディスクの内表面及びダブテールのうちの１つから延在し、該タング組立体は、ロータディスクに対するタービンバケットの回転を最小限にする。
【０００７】
更に別の態様では、タービンエンジンで用いるためロータ組立体の組み立て方法が提供される。本方法は、第１の軸方向表面、及び第２の軸方向表面により画成されるダブテール溝を含む少なくとも１つのロータディスクを提供する段階を含む。内表面は、第１の軸方向表面と第２の軸方向表面との間にほぼ軸方向に延在する。タング組立体は、ダブテール溝内に画成される。タング組立体は、内表面、第１の軸方向表面、及び第２の軸方向表面のうちの１つから延在する。翼形部及びダブテールを含むタービンバケットが提供される。タービンバケットは、タング組立体がタービンバケットとロータディスクとの間にあるようにロータディスクに結合され、ロータディスクに対するタービンバケットの回転を最小限にする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】例示的な蒸気タービンエンジンの概略図。
【図２】領域２に沿って見た図１に示す蒸気タービンエンジンの一部の概略図。
【図３】図１に示すタービンエンジンで用いることができる例示的なロータ組立体の拡大断面図。
【図４】図３に示す例示的なタービンバケットの斜視図。
【図５】図３に示すロータ組立体の代替の実施形態の拡大断面図。
【図６】図３に示すロータ組立体の代替の実施形態の拡大断面図。
【図７】図３に示すロータ組立体の代替の実施形態の拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書で説明される例示的な装置及び方法は、一般に公知のタービンバケットを用いて利用可能であるよりもより堅固にロータシャフトに結合できるタービンバケットを提供することにより、公知のタービンバケット組立体の欠点を克服する。より具体的には、本明細書で説明されるタービンバケットの実施形態は各々、タービンバケットとロータディスクとの間に少なくとも部分的に延在して、ロータディスクに対するタービンバケットの回転を阻止できるようにするタング組立体を含む。
【００１０】
本明細書で使用される用語「タービンバケット」は、用語「バケット」と同義的に使用され、従って、プラットフォームを含むバケットとダブテールの組合せ、及び／又は、ロータディスクと一体的に形成されたバケットを含むことができ、これらの実施形態は、少なくとも１つの翼形部セグメントを含むことができる。
【００１１】
図１は、例示的なタービンエンジン１０の概略図である。例示的な実施形態では、タービンエンジン１０は、対向流高圧及び中圧蒸気タービンの組合せである。或いは、タービンエンジン１０は、蒸気タービンの何れかのタイプ、例えば、限定ではないが、低圧タービン、単流蒸気タービン、及び／又は複流蒸気タービンとすることができる。例示的な実施形態では、タービンエンジン１０は、ロータ組立体１６を介して発電機１４に結合されるタービン１２を含む。更に、例示的な実施形態では、タービン１２は、高圧（ＨＰ）セクション１８及び中圧（ＩＰ）セクション２０を含む。ＨＰケーシング２２は、軸方向で上側及び下側ハーフセクション２４、２６にそれぞれ分割される。同様に、ＩＰケーシング２８は、軸方向で上側及び下側ハーフセクション３０、３２にそれぞれ分割される。中央セクション３４は、ＨＰセクション１８とＩＰセクション２０との間に延在し、ＨＰ蒸気入口３６及びＩＰ蒸気入口３８を含む。ロータ組立体１６は、ＨＰセクション１８とＩＰセクション２０との間に延在し、ＨＰセクション１８とＩＰセクション２０との間で中央軸線４２に沿って延在したロータシャフト４０を含む。ロータシャフト４０は、それぞれジャーナル軸受４４、４６によりケーシング２２及び２８から支持され、該ジャーナル軸受４４、４６は各々、ロータシャフト４０の対向する末端部分４８に結合される。蒸気シールユニット５０及び５２は、ロータシャフト末端部分４８とケーシング２２、２８との間に結合されて、ＨＰセクション１８とＩＰセクション２０との間のシールを可能にする。
【００１２】
環状ディバイダ５４は、ＨＰセクション１８とＩＰセクション２０との間で中央セクション３４からロータ組立体１６に向かって半径方向外向きに延在する。より具体的には、ディバイダ５４は、ＨＰ蒸気入口３６とＩＰ蒸気入口３８との間でロータ組立体１６の周りに円周方向に延在する。
【００１３】
運転中、蒸気は、蒸気源、例えば発電ボイラー（図示せず）からタービン１２に送られ、ここで蒸気熱エネルギーが、タービン１２により機械回転エネルギーに変換され、続いて発電機１４により電気エネルギーに変換される。より具体的には、蒸気は、ＨＰ蒸気入口３６からＨＰセクション１８を通って送られて、ＨＰセクション１８内に配置されるロータ組立体１６に衝突し、軸線４２の周りのロータ組立体１６の回転を誘起する。蒸気は、ＨＰセクション１８から出てボイラー（図示せず）に送られ、該ボイラーは、蒸気の温度をＨＰセクション１８に流入する蒸気の温度とほぼ等しい温度まで上昇させる。次いで、蒸気は、ＨＰセクション１８に流入する蒸気の圧力より低い圧力でＩＰ蒸気入口３８及びＩＰセクション２０に送られる。蒸気は、ＩＰセクション２０内に位置付けられたロータ組立体１６に衝突し、ロータ組立体１６の回転を誘起する。
【００１４】
図２は、領域２に沿ったタービンエンジン１０の一部の概略図である。例示的な実施形態では、タービンエンジン１０は、ロータ組立体１６、複数の固定ダイアフラム組立体５６、並びにロータ組立体１６及びダイアフラム組立体５６の周りに円周方向に延在するケーシング５８を含む。ロータ組立体１６は、ダイアフラム組立体５６の各隣接するペア間に各々が実質的に軸方向に整列した複数のロータディスク組立体を含む。各ダイアフラム組立体５６は、ケーシング５８に堅固に結合される。より具体的には、ケーシング５８は、ケーシング５８からロータ組立体１６に向かって半径方向内向きに延在するノズルキャリア６２を含む。各ダイアフラム組立体５６は、ノズルキャリア６２に結合されて、ロータ組立体１６に対してダイアフラム組立体５６の回転を阻止することができるようにする。各ダイアフラム組立体５６は、半径方向外側部分６６と半径方向内側部分６８との間に延在する複数の円周方向に間隔を置いて配置されたノズル６４を含む。半径方向外側部分６６は、ノズルキャリア６２内に画成された凹型部分７０内に位置付けられ、ダイアフラム組立体５６をノズルキャリア６２に結合することができる。半径方向内側部分６８は、ロータディスク組立体６０に隣接して位置付けられる。１つの実施形態では、内側部分６８は、ラム組立体５６とロータディスク組立体６０との間に蛇行シール経路を形成する複数のシール組立体７２を含む。
【００１５】
例示的な実施形態では、各ロータディスク組立体６０は、各々がロータディスク７６に結合された複数のタービンバケット７４を含む。ロータディスク７６は、半径方向内側部分８０及び半径方向外側部分８２間に延在するディスク本体７８を含む。半径方向内側部分８０は、ロータディスク７６を通ってほぼ軸方向に延在する中央ボア８４を画成し、ディスク本体７８が中央ボア８４から半径方向外向きに延在するようにする。ディスク本体７８は、上流側部材８６から対向する下流側部材８８の間でほぼ軸方向に延在する。ロータディスク７６は、隣接するロータディスク７６に結合され、上流側部材８６が隣接する下流側部材８８に結合されるようにする。
【００１６】
隣接するロータディスク７６は、共に結合されて、ギャップ９０が円周方向に間隔を置いて配置されたタービンバケット７４の各隣接する列９１の間に画成されるようにする。ノズル６４は、タービンバケット７４の隣接する列９１間で各ロータディスク７６の周りを円周方向に間隔を置いて配置され、蒸気をタービンバケット７４に向けて送る。蒸気流路９２は、タービンケーシング５８と各ロータディスク７６との間に画成される。
【００１７】
例示的な実施形態では、各タービンバケット７４は、それぞれのロータディスク７６の外側部分８２に結合され、各タービンバケット７４が蒸気流路９２に延在する。より具体的には、各タービンバケット７４は、ダブテール９６から半径方向外向きに延在する翼形部９４を含む。ダブテール９６は、ロータディスク７６の外側部分内に画成されるダブテール溝９８内に挿入され、タービンバケット７４をロータディスク７６に結合することができる。タング組立体１００は、ダブテール９６とダブテール溝９８との間に延在して、タービンバケット７４をロータディスク７６に堅固に固定する。
【００１８】
タービンエンジン１０の運転中、蒸気は、蒸気入口１０２を通って蒸気流路９２内に入り、タービン１２に送られる。各入口ノズル１０４及びダイアフラム組立体５６は、蒸気をタービンバケット７４に向けて送る。蒸気が各タービンバケット７４に衝突すると、タービンバケット７４及びロータディスク７６は、軸線４２の周りで円周方向に回転される。タング組立体１００は、ロータディスク７６に対するタービンバケット７４の回転を最小限にし、蒸気の熱エネルギーがロータ組立体１６の回転に効率的に変換されるようにする。より具体的には、タング組立体１００はまた、ダブテール溝９８内でのタービンバケット７４の非円周方向回転を阻止することによって機械的回転エネルギーの損失を軽減することができる。
【００１９】
図３は、タービンエンジン１０（図１に示す）で使用できる例示的なロータ組立体１６の拡大断面図である。図４は、例示的なタービンバケット７４の斜視図である。図３及び図４に示す同じ構成要素は、図２で用いた同じ参照符号で表記されている。例示的な実施形態では、ロータ組立体１６は、少なくとも１つのロータディスク７６に結合された少なくとも１つのタービンバケット７４と、タービンバケット７４とロータディスク７６との間に延在するタング組立体１００とを含む。タング組立体１００は、タービンバケット７４により画成される半径方向軸線１０６の周りでロータディスク７６に対するタービンバケット７４の回転（矢印１０５で表示される）を阻止できるサイズ、形状、及び向きにされる。より具体的には、タング１００は、ダブテール溝９８内でのタービンバケット７４の回転を阻止する。
【００２０】
例示的な実施形態では、タービンバケット７４は、翼形部９４、プラットフォーム１０７、シャンク１０８、及びダブテール９６を含む。各翼形部９４は、第１の側壁１１０及び対向する第２の側壁１１２を含む。例示的な実施形態では、第１の側壁１１０は、凸面状で翼形部９４の負圧側面１１４を画成し、第２の側壁１１２は、凹面状で翼形部９４の正圧側面１１６を画成する。第１の側壁１１０は、前縁１１８及び軸方向に離間した後縁１２０に沿って第２の側壁１１２に結合される。より具体的には、翼形部後縁１２０は、弦方向で翼形部前縁１１８から下流側に間隔を置いて配置される。第１の側壁１１０及び第２の側壁１１２は各々、ブレード根元１２２から翼形部先端１２４に向かって半径方向外向きに延在する。ブレード根元１２２は、プラットフォーム１０７から延在する。例示的な実施形態では、先端カバー１２６は、ノズルキャリア６２に隣接する翼形部先端１２４に結合される。より具体的には、例示的な実施形態では、先端カバー１２６は、ノズルキャリア６２とタービンバケット７４との間の蛇行シール経路を形成する複数のシール組立体１２８を含む。
【００２１】
プラットフォーム１０７は、翼形部９４とシャンク１０８との間に延在して、各翼形部９４がプラットフォーム１０７から半径方向外向きに延在する。シャンク１０８は、プラットフォーム１０７からダブテール９６まで半径方向内向きに延在する。ダブテール９６は、タービンバケット７４をロータディスク７６に結合するのに用いるために、シャンク１０８からロータディスク７６に向かって半径方向内向きに延在する。
【００２２】
例示的な実施形態では、各シャンク１０８は、上流面１３４及び下流面１３６により共に結合される円周方向に離間した側部１３０及び１３２のペアを含む。例示的な実施形態では、側部１３０及び１３２は、同じであり、互いに対して実質的に平行な向きにされる。或いは、側部１３０及び１３２は、傾斜角度の向きにされる。例示的な実施形態では、側部１３０及び１３２は各々、軸方向１３８に延在する。上流面１３４及び下流面１３６は、互いに対して実質的に平行であり、各々が軸方向１３８と実質的に垂直な円周方向１４０に延在する。例示的な実施形態では、シャンク１０８は、上流面１３４から下流面１３６まで測定された軸方向幅１４２と、側部１３０及び１３２間で測定された円周方向長さとを有する。
【００２３】
ダブテール９６は、上側部分１４６及び下側部分１４８を含む。上側部分１４６は、シャンク１０８と下側部分１４８との間に延在する。上側部分１４６及び下側部分１４８は各々、第１の側壁１５０、第２の側壁１５２、上流側表面１５４、及び対向する下流側表面１５６を含む。第１の側壁１５０及び第２の側壁１５２は各々、軸方向１３８に延在する。上流側表面１５４及び下流側表面１５６は各々、円周方向１４０に延在する。第１の側壁１５０は、上流側表面１５４が下流側表面１５６と対向するように、上流側表面１５４と下流側表面１５６との間に結合される。第２の側壁１５２は、第１の側壁１５０から円周方向に間隔を置いて配置され、上流側表面１５４と下流側表面１５６との間に延在する。１つの実施形態では、第１の側壁１５０は、第２の側壁１５２に結合され、上流側表面１５４と下流側表面１５６との間に延在する単一部材を形成する。
【００２４】
上側部分１４６は、上流側表面１５４と下流側表面１５６との間で測定された軸方向幅１５８を含む。上側部分１４６はまた、第１の側壁１５０と第２の側壁１５２との間で測定される円周方向長さ１６０を含む。例示的な実施形態では、上側部分軸方向幅１５８は、シャンク軸方向幅１４２とほぼ同じサイズであり、上側部分円周方向長さ１６０は、シャンク円周方向長さ１４４とほぼ同じサイズである。或いは、軸方向幅１５８は、軸方向幅１４２とは異なることができ、及び／又は円周方向長さ１６０は、円周方向長さ１４４とは異なっていてもよい。
【００２５】
例示的な実施形態では、ダブテール溝９８は、第１の軸方向内表面１６６と第２の軸方向内表面１６８との間に軸方向に延在する内部表面１６２によって画成される。第１及び第２の軸方向の面１６６及び１６８は、ロータディスク７６の外表面１７０から内部表面１６２に半径方向内向きに延在する。
【００２６】
１つの実施形態では、ダブテール９６は、ギャップ１７２が上流側及び下流側表面１５４及び１５６間、並びに第１及び第２の軸方向内表面１６６、１６８間に画成されるように、ダブテール溝９８内に位置付けられる。ギャップ１７２は、タービンエンジン１０の運転中にタービンバケット７４の熱膨張を可能にする。
【００２７】
例示的な実施形態では、下側部分１４８は、第１の軸受フック１７４及び対向する第２の軸受フック１７６を含む。各軸受フック１７４及び１７６は、タービンバケット７４がロータディスク７６に対して半径方向外向きに延在するのを阻止することができる。より具体的には、第１の軸受フック１７４は、軸方向１３８で上流側表面１５４からロータディスク７６の第１の軸方向内表面１６６に向けて外向きに延在しており、第２の軸受フック１７６は、第１の軸受フック１７４と対向する軸方向１３８で下流側表面１５６から第２の軸方向内表面１６８に向かって外向きに延在する。軸受フック１７４及び１７６は各々、上流側表面１５４及び下流側表面１５６からそれぞれ外向きに延在しており、各々が下側部分１４８の半径方向外表面１７８に隣接している。軸受フック１７４及び１７６は各々、上側軸受表面１８０及び軸方向外表面１８２を含む。各上側軸受表面１８０は、ロータディスク７６に係合し、タービンバケット７４をロータディスク７６に固定できるように構成される。
【００２８】
ロータディスク７６は、各軸方向内表面１６６及び１６８からそれぞれ内向きに延在する軸受フランジ１８４及び１８６のペアを含む。例示的な実施形態では、軸受フック１７４及び１７６は各々、それぞれの軸受フランジ１８４及び１８６に係合し、タービンバケット７４をロータディスク７６に堅固に固定することができる。各軸受フランジ１８４及び１８６は、半径方向軸受表面１８８を有する。軸受フック１７４及び１７６は各々、それぞれの軸受フランジ１８４及び１８６に隣接して配置され、上側軸受表面１８０が半径方向軸受表面１８８に接触する。１つの実施形態では、ダブテール溝９８は、ギャップ１９０が、第１及び第２の軸方向内表面１６６及び１６８と、それぞれの軸受フック１７４及び１７６の外表面１８２との間に画成されるサイズ及び向きにされる。
【００２９】
例示的な実施形態では、タング組立体１００は、凹型溝１９２及び半径方向フランジ１９４と共に形成される。より具体的には、溝１９２は、下側部分１４８の半径方向外表面１７８に画成され、半径方向フランジ１９４を内部に受けるサイズ及び形状にされる。例示的な実施形態では、ダブテール９６は、ダブテール溝９８内に挿入され、半径方向フランジ１９４が溝１９２内で受けられるようにする。半径方向フランジ１９４は、ロータディスク７６に結合され、ロータディスク７６の内部表面１６２からダブテール９６に向かって半径方向外向きに延在する。溝１９２は、第１の軸方向表面１９８ と第２の軸方向表面２００との間に延在する内側半径方向表面１９６により画成される。第１及び第２の軸方向の面１９８及び２００は各々、外表面１７８から上側部分１４６に向かって半径方向外向きに延在する。第１の軸方向表面１９８は、第２の軸方向表面２００に実質的に平行な向きにされる。溝１９２は、第１の側壁１５０と第２の側壁１５２との間で円周方向に延在して、上流側表面１５４に実質的に平行な向きにされる。或いは、溝１９２は、上流側表面１５４と下流側表面１５６との間で軸方向に延在する。例示的な実施形態では、溝１９２はまた、半径方向フランジ１９４が溝１９２に挿入されたときに、ギャップ２０４が外表面１７８と内部表面１６２との間で画成される半径方向高さ２０２を有する。
【００３０】
例示的な実施形態では、半径方向フランジ１９４は、第１の軸方向側壁２０８と第２の軸方向側壁２１０との間に延在する半径方向外表面２０６を含む。より具体的には、半径方向フランジ１９４は、内部表面１６２に沿って、及びダブテール 円周方向長さ１６０の少なくとも一部に沿って円周方向に延在する。１つの実施形態では、半径方向フランジ１９４は、ロータディスク７６の周りで連続的に延在する。例示的な実施形態では、半径方向フランジ１９４は、溝１９２内に挿入され、第１及び第２の軸方向側壁２０８、２１０が、第１及び第２の軸方向の面１９８、２００とそれぞれと接触する。更に、第１及び第２の軸方向側壁２０８、２１０は、第１及び第２の軸方向の面１９８、２００と摩擦嵌めで接触する。
【００３１】
例示的な実施形態では、シム２１２は、半径方向フランジ１９４と溝１９２との間に挿入され、タービンバケット７４をロータディスク７６から蒸気流路９２に向けて半径方向外向きに付勢する。より具体的には、例示的な実施形態では、シム２１２は、内側半径方向表面１９６と半径方向外表面２０６との間に配置され、タービンバケット７４を付勢して、第１及び第２の軸受フック１７４及び１７６が軸受フランジ１８４及び１８６にそれぞれ係合できるようにする。
【００３２】
図５から図７は、タング組立体１００の代替の実施形態の拡大断面図である。図５から７に図示される同一の構成要素は、図４で用いた同じ参照符号で表記されている。図５を参照すると、図示の例示的な実施形態では、半径方向フランジ１９４は、ダブテール９６から延在し、より具体的には、下側部分１４８の外表面１７８からロータディスク７６に向かって内向きに延在する。ロータディスク７６は、内部表面１６２により画成された凹型溝１９２を含む。溝１９２は、半径方向フランジ１９４を受けて、タング組立体１００が溝１９２内のロータディスク７６に対してタービンバケット７４の回転を最小限にするサイズ、形状、及び向きにされる。
【００３３】
図６を参照すると、別の実施形態では、タング組立体１００は、第１の凹型溝２１６内に配置された第１の軸方向フランジ２１４と、第２の凹型溝２２０内に配置された第２の軸方向フランジ２１８とを含む。より具体的には、第１の軸方向フランジ２１４は、第１の軸受フック１７４の外表面１８２から第１の軸方向内表面１６６に向かって軸方向外向きに延在する。第１の軸方向内表面１６６は、第１の軸方向フランジ２１４を受けるサイズ、形状、及び向きにされる第１の凹型溝２１６を画成する。第２の軸方向フランジ２１８は、第２の軸受フック１７６の外表面１８２から第１の軸方向フランジ２１４に対向する第２の軸方向内表面１６８に向かって軸方向外向きに延在する。第２の軸方向内表面１６８は、第２の軸方向フランジ２１８を受けるサイズ、形状、及び向きにされた第２の凹型溝２２０を画成する。
【００３４】
図７を参照すると、更に別の実施形態では、タング組立体１００は、第１の軸方向フランジ２１４及び第２の軸方向フランジ２１８を含み、これら各々がロータディスク７６から下側部分１４８に向かって軸方向内向きに延在する。より具体的には、第１の軸方向フランジ２１４は、第１の軸方向内表面１６６から内向きに延在して、第１の軸受フック１７４の外表面１８２に接触する。第２の軸方向フランジ２１８は、第２の軸方向内表面１６８から内向きに延在し、第２の軸受フック１７６の外表面１８２に接触する。
【００３５】
上述のロータ組立体は、タービンエンジンの性能の効率を向上させるコスト効果があり且つ信頼性のある方法を提供する。更に、ロータ組立体は、タービンバケットの非円周方向回転を低減することにより、タービンエンジン全体の動作効率を向上させることができる。より具体的には、ロータ組立体は、タービンバケットの摩耗の増大をもたらす可能性がある、ロータディスクに対するタービンバケットの回転を最小限にするタング組立体を含む。結果として、タング組立体は、ロータ組立体の有効寿命を延ばし、蒸気タービンエンジンの動作効率を改善することができる。従って、蒸気タービンエンジンシステムの維持コストを低減することが可能となる。
【００３６】
ロータ組立体の方法及び装置についての例示的な実施形態を上記で詳細に説明した。本方法及び装置は、本明細書で説明される特定の実施形態に限定されるのもではなく、むしろ、システムの構成要素及び／又は本方法のステップは、本明細書で説明される他の構成要素及び／又はステップとは独立して別個に利用することができる。例えば、本方法及び装置はまた、他の回転エンジンシステム及び方法と組合せて用いることができ、本明細書で説明される蒸気タービンのみで実施することに限定されない。むしろ、例示的な実施形態は、他の多くの回転システム用途と併せて実施し利用することができる。
【００３７】
本発明の種々の実施形態の特定の特徴は一部の図面で示され、他の図面では示されない場合があるが、これは便宜上のことに過ぎない。更に、上記の説明における「１つの実施形態」への言及は、記載の特徴を同様に組み込んでいる追加の実施形態の存在を排除するものとして解釈することを意図するものではない。本発明の原理によれば、図面の何れかの特徴は、他の何れかの図面のあらゆる特徴と組合せて言及し及び／又は特許請求することができる。
【００３８】
本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、更に、あらゆる当業者があらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること並びにあらゆる包含の方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００３９】
１０  タービンエンジン
１２  タービン
１４  発電機
１６  ロータ組立体
１８  高圧（ＨＰ）セクション
２０  中圧（ＩＰ）セクション
２２  ケーシング
２４  下側ハーフセクション
２８  ＩＰケーシング
３０  下側ハーフセクション
３２  下側ハーフセクション
３４  中央セクション
３６  ＨＰ蒸気入口
３８  ＩＰ蒸気入口
４０  ロータシャフト
４２  中央軸線
４４  ジャーナル軸受
４６  ジャーナル軸受
４８  ロータシャフト末端部分
５０  蒸気シールユニット
５２  シールユニット
５４  ディバイダ
５６  ダイアフラム組立体
５８  タービンケーシング
６０  ロータディスク組立体
６２  ノズルキャリア
６４  ノズル
６６  半径方向外側部分
６８  半径方向内側部分
７０  凹型部分
７２  シール組立体
７４  タービンバケット
７６  ロータディスク
７８  ディスク本体
８０  半径方向内側部分
８２  外側部分
８４  中央ボア
８６  上流側部材
８８  対向する下流側部材
９０  ギャップ
９１  隣接列
９２  蒸気流路
９４  翼形部
９６  ダブテール
９８  ダブテール溝
１００  タング組立体
１０２  蒸気入口
１０４  入口ノズル
１０５  矢印
１０６  半径方向軸線
１０７  プラットフォーム
１０８  シャンク
１１０  第１の側壁
１１２  第２の側壁
１１４  負圧側面
１１６  正圧側面
１１８  前縁
１２０  翼形部後縁
１２２  ブレード根元
１２４  翼形部先端
１２６  先端カバー
１２８  複数のシール組立体
１３０  側部
１３２  側部
１３４  上流面
１３６  下流面
１３８  軸方向
１４０  円周方向
１４２  軸方向幅
１４４  円周方向長さ
１４６  上側部分
１４８  下側部分
１５０  第１の側壁
１５２  第２の側壁
１５４  上流側表面
１５６  下流側表面
１５８  軸方向幅
１６０  円周方向長さ
１６２  内部表面
１６６  第１の軸方向内表面
１６８  第２の軸方向内表面
１７０  外表面
１７２  ギャップ
１７４  第１の軸受フック
１７６  第２の軸受フック
１７８  外表面
１８０  上側軸受表面
１８２  外表面
１８４  軸受フランジ
１８６  軸受フランジ
１８８  半径方向軸受表面
１９０  ギャップ
１９２  溝
１９４  半径方向フランジ
１９６  内側半径方向表面
１９８  第１の軸方向の面
２００  第２の軸方向の面
２０２  半径方向高さ
２０４  ギャップ
２０６  半径方向外表面
２０８  第１の軸方向側壁
２１０  第２の軸方向側壁
２１２  シム
２１４  第１の軸方向フランジ
２１６  第１の凹型溝
２１８  第２の軸方向フランジ
２２０  第２の凹型溝
【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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