(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体の流れを包囲するシリンダ（２）内に拘束されるターボ形機械用静翼組立体であって、
一方が他方の上流側に位置する第１及び第２の端部を有するシュラウド（６）が取り付けられた静翼（４）と、
シュラウド（６）とシリンダ（２）との間の円周方向における相対的運動を防止するための第１の係止ピン（２６）及び第２の係止ピン（１９）とより成り、
第１の係止ピン（２６）はシリンダ（２）の半径方向に延びるフランジ（４５）に形成された切欠き（３４）内に配置され、第１の係止ピン（２６）はシリンダ内に延びるボルト（３６）が貫通するスロット（４０）と、シュラウド（６）の第１の端部に形成された切欠き（３０）に受け入れられる突起（４２）とを有し、
第２の係止ピン（１９）はシリンダ（２）を半径方向に貫通してシュラウド（６）の第２の端部に形成された切欠き（３２）に係合し、
スロット（４０）の円周方向の寸法は、第１の係止ピン（２６）の円周方向位置を調節すると共に第１の係止ピン（２６）の突起（４２）を切欠き（３０）の側部に当接させて静翼（４）に対する作動流体の力に対抗させるよう予め荷重をかけることができるようにボルト（３６）の直径より大きめに設定されていることを特徴とする静翼組立体。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
本発明は、ターボ形機械、例えばガスタービンの静翼組立体に関する。特に、本発明は、静翼をターボ形機械のシリンダに固定又は係止する装置に関する。
ターボ形機械、例えばガスタービンは代表的には、数列の静翼を有し、各静翼列は、回転翼列から見て直ぐ上流側に配置されている。代表的には、多数の静翼、例えば３つの静翼が、共通の外側シュラウドによって組立体の状態に形成されている。外側シュラウドは、タービンシリンダ上に摺動自在に支持されている。静翼の翼幹部は作動流体の流れにさらされるため、作動流体が静翼を円周方向に押圧する力に抗して静翼を拘束する必要がある。
従来、シリンダに取り付けられたたった一本のピン又はボルトが、静翼組立体の外側シュラウドに係合して静翼組立体とシリンダとの円周方向における相対的な運動を阻止している。最初の静翼列の場合、かかる拘束は、外側シュラウドの前縁に形成された支持レールを貫通してシリンダのフランジ内に延びるボルトによって達成されていた。下流側の静翼列の場合、半径方向に延びるピンをシリンダに挿入して、これが外側シュラウドの後縁の近くに位置した支持レールに形成されたスロットに入るようになっている。
残念ながら、この手法は、静翼を拘束する上で必ずしも完全に適切であるというわけではなかった。これは、静翼がいくつかの組立体にグループ分けされていない場合に特にそうであり、この場合、各静翼はそれ自体のための短い外側シュラウドを有している。短い外側シュラウドを用いることにより、半径方向拘束ピンの回りにおける静翼の回転傾向が強まり、それにより、外側シュラウドにこれがシリンダに接触するところで摩耗を生じさせると共に作動流体の流れに対して静翼が不整列状態になる。加うるに、単一の拘束ピン回りにおける静翼の回転傾向により、トルク荷重が外側シュラウドに及ぼされる。時間の経過につれ、かかるトルク荷重により、結果的に望ましくないクリープ変形が生ずる場合がある。
したがって、静翼が外側シュラウドの前縁及び後縁の近くの２箇所でシリンダに対して拘束される静翼組立体を提供することは望ましい。
ドイツ国特許第１２８５２５５号（１９６４年１０月）は、他数本のボルトを用いた多数の翼から成るグループの取付け技術を開示している。この技術では、熱による伸びに対処するよう一つの細長いボルト孔を用いているが、翼グループの位置を調節する融通性を備えていない。
発明の概要
したがって、本発明の主目的は、静翼が外側シュラウドの前縁及び後縁の近くの２箇所でシリンダに対して拘束される静翼組立体を提供することにある。
本発明によると、作動流体の流れを包囲するシリンダ内に拘束されるターボ形機械用静翼組立体であって、一方が他方の上流側に位置する第１及び第２の端部を有するシュラウドが取り付けられた静翼と、シュラウドとシリンダとの間の円周方向における相対的運動を防止するための第１の係止ピン及び第２の係止ピンとより成り、第１の係止ピンはシリンダの半径方向に延びるフランジに形成された第１の切欠き内に配置され、第１の係止ピンはシリンダ内に延びるボルトが貫通するスロットと、シュラウドの第１の端部に形成された第２の切欠きに受け入れられる突起とを有し、第２の係止ピンはシリンダを半径方向に貫通してシュラウドの第２の端部に形成された第３の切欠きに係合し、スロットの円周方向の寸法は、第１の係止ピンの円周方向位置を調節すると共に第１の係止ピンの突起を第２の切欠きの側部に当接させて静翼に対する作動流体の力に対抗させるよう予め荷重をかけることができるようにボルトの直径より大きめに設定されていることを特徴とする静翼組立体が提供される。
【図面の簡単な説明】
図１は、ガスタービンのタービン区分の一部の横断面図であり、本発明の静翼を本発明の拘束装置の配置場所から円周方向にずれた位置で示す図である。
図２は、本発明の拘束装置の配置場所のところにおける図１と類似した図である。
図３は、図１及び図２に示す静翼の外側シュラウド部分の等角図である。
図４は、図２の４−４線矢視図である。
図５は、図２及び図４に示す前縁係止ピンの等角図である。
好ましい実施形態の説明
図面を参照すると、図１には、静翼列の付近に位置したガスタービンのタービン区分の縦断面図で示されている。シリンダ１，２は、半径方向に延びるフランジ４４，４５に沿って接合されていて、高温ガス７の流れを包囲している。高温ガス７は、回転翼列３及び下流側に位置した静翼列４へ流れる。セグメント状の支持リング２２が、シリンダ状の内側セグメント状リング２４を支持している。内側リング２４は、回転翼３の先端部を包囲している。
静翼４は、円周方向に延びる列の状態に配列されている。各静翼４は、翼幹部５及び翼幹部の一端に取り付けられている外側シュラウド６で構成されている。内側シュラウド（図示せず）は、翼幹部５の他端に取り付けられている。外側シュラウド６は、前縁９及び後縁１０を有している。上流側支持レール１２が、シリンダ２に形成された溝１６に摺動自在に係合する外側シュラウドの前縁９に形成されている。支持レール１２は、静翼４が下流側の方向に動くのを拘束している。
下流側支持レール１３が、外側シュラウド６にその後縁１０の近くで形成されている。支持レール１３は、シリンダ２に形成された溝１８内に固定されたセグメント状リング２０に摺動自在に係合している。下流側支持レール１３は、静翼４が上流側の方向に動くのを拘束している。
図２に示すように、下流側係止ピン２８が従前通りシリンダ２に形成された孔１９を半径方向に貫通して延びている。一対のネジ２５が、係止ピン２８をシリンダ２に固定している。また、係止ピン２８はリング２０に形成された整列孔２３を貫通し、図３で最もよく分かるように係止ピン２８の末端が下流側支持レール１３に形成された切欠き３２に入るようになっている。かくして、係止ピン２８が、静翼が円周方向に動くのを拘束している。
しかしながら、上述したように、翼幹部５にあたる高温ガス７の流れの結果として静翼４に及ぼされる力は、静翼４をその半径方向軸線の回りに回転させようとする。この回転により、翼幹部は高温ガス７の流れに対する整列状態が不適切になり、これは静翼の空気力学的性能にとって有害である。加うるに、外側シュラウド６は回転力に対して抵抗をもたらすが、かかる抵抗は外側シュラウドにトルク荷重を及ぼし、これによりシュラウド内部に望ましくないクリープ変形が経時的に生じる場合がある。
したがって、本発明の特徴によれば、静翼組立体は図５に示す上流側係止ピン２６を更に有している。図２及び図４に示すように、上流側係止ピン２６は、シリンダの半径方向フランジ４５の前面８に形成された切欠き３４内に位置している。係止ピン２６の末端部に形成された突起４２が、図３に示す上流側支持レール１２に形成された切欠き３０内に入っている。係止ピン２６は、係止ピンに設けられたスロット４０を通り、次にシリンダに形成されたネジ穴３８に捩じ込まれたボルト３６によってシリンダ２に取り付けられている。シリンダ２の構成材料は比較的弱い低合金鋼である場合があるので、硬質の螺旋形インサートを穴３８内に取り付けてボルト３６のトルク作用を増すことができるようにする。
本発明の重要な特徴によれば、上流側係止ピン２６のスロット４０は、円周方向において寸法が大きめであり、即ち、スロット４０の長さは、図４で最もよく分かるようにボルト３６の本体の直径よりも大きい。好ましくは、スロット長さは約３.２cm（１〜１.２５インチ）であり、これに対しボルト本体の直径は約１.９cm（３／４インチ）であるに過ぎない。これにより、係止ピン２６がシリンダ２に固定される円周方向位置を調節することができ、それにより、公差の蓄積を考慮して過度のクリアランスを設ける必要なく、上流側係止ピン２６と下流側係止ピン２８の両方が外側シュラウド６に正しく係合することができるようになる。
加うるに、上流側係止ピン２６の円周方向位置を調節できるので、翼幹部５が組立て時に正しい位置にあるときに上流側係止ピンの突起４２に予め荷重をかけてこれを外側シュラウドレール１２の切欠き３０の側部に押しつけることができる。これにより、係止ピン２６を、静翼の望ましくない動きが生ずる前に、図４に示すように高温ガス７により静翼に及ぼされる力の方向３５において静翼４の動作に対抗するよう位置決めできる。
本発明をガスタービンに関して説明したが、本発明は他のターボ形機械、例えば蒸気タービンにも適用できる。したがって、本発明を、本発明の精神及び均等範囲から逸脱することなく他の特定の形態で実施でき、したがって本発明の範囲を定めるにあたっては上述の説明ではなく特許請求の範囲が参照されるべきである。
【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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