(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１列の接線方向挿入型バケットのローターホイール上での組み付け完了するよう構成されたタービン閉鎖バケット（５６）であって、翼形部（５８）と、前記バケットを前記タービンホイールに取り付けるための取り付け部（６０）とを備え、前記取り付け部は、前面（６２）及び後面（６４）を有しており、前記取り付け部の前記前面及び前記後面の裏側には、重量低減用の空洞（６８、７０、７４）が内部に形成され、前記閉鎖バケットの前記前面及び前記後面は、前記バケット列内の隣接バケットの前面及び後面と実質的に同一であることを特徴とするタービン閉鎖バケット。
【請求項２】
前記１対の空洞（６８、７０、７４）が、前記前面及び前記後面の内部に設けられることを特徴とする請求項１に記載のタービン閉鎖バケット。
【請求項３】
前記空洞の各々の組が、半径方向に向かうリブ（７２、７６）によって切り離されていることを特徴とする請求項２に記載のタービン閉鎖バケット。
【請求項４】
隣接するダイヤフラム密閉部と係合するよう構成される密閉プラットフォーム（６６）を含むことを特徴とする請求項１に記載のタービン閉鎖バケット。
【請求項５】
前記取り付け部が、内部にダブテールフック要素（２４、２６）を全く備えていないことを特徴とする請求項１に記載のタービン閉鎖バケット。
【請求項６】
１列の接線方向挿入型バケットのローターホイール（１２）上での組み付けを完了するよう構成されたタービン閉鎖バケット（５６）であって、前記バケット（５６）が１対の側面と、前面（６２）及び後面（６４）とを有し、前記前面及び前記後面の各々の裏側には、実質的に半径方向に延びるリブ（７２、７６）によって切り離される１対の内部空洞（６８、７０、７４）が形成され、前記閉鎖バケットの前記前面及び前記後面は、前記バケット列内の隣接バケットの前面及び後面と実質的に同一であることを特徴とするタービン閉鎖バケット。
【請求項７】
軸方向の開口を備える円周上に形成されたダブテール（１４）を有するタービンローターホイール（１２）であって、前記タービンローターホイール（１２）は、ダブテールに受容され各々が前面及び後面を有する複数のタービンバケット（１６）と、前記開口部に受容され前記複数のバケット（１６）の対応する前記前面及び前記後面と実質的に同一の、外側の前面（６２）及び後面（６４）を有する閉鎖バケット（５６）とを有し、前記閉鎖バケットの前面（６２）及び後面（６４）の両方の裏側の内部に一対の空洞（６８、７０、７４）が、設けられることを特徴とするタービンローターホイール。
【請求項８】
前記複数のバケット（１６）及び前記閉鎖バケット（５６）が、実質的に同一の密閉プラットフォーム（６６）を有することを特徴とする請求項７に記載のタービンローターホイール。
【請求項９】
前記一対の空洞（６８、７０、７４）の各々が、実質的に半径方向に延びるリブ（７２、７６）によって切り離されていることを特徴とする請求項７に記載のタービンローターホイール。
【請求項１０】
軸方向の開口を備える円周上に形成されたダブテール（１４）を有するタービンローターホイール（１２）であって、前記タービンローターホイール（１２）は、ダブテールに受容され各々が前面及び後面を有する複数のタービンバケット（１６）と、前記開口部に受容され前記複数のバケット（１６）の対応する前記前面及び前記後面と実質的に同一の、外側の前面（６２）及び後面（６４）を有する閉鎖バケット（５６）とを有し、一対の空洞（６８、７０、７４）が、前記閉鎖バケットの前面及び後面の両方の裏側の内部に設けられ、前記各々の空洞（６８、７０、７４）の対が、半径方向に向かうリブ（７２、７６）によって切り離されていることを特徴とするタービンローターホイール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タービンローターに関し、更に詳細には、タービンローターホイール上の１列の接線方向挿入型バケットに組み付けられる最後の又は「閉鎖」バケットのための新規なバケット設計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、タービンバケット又はブレードは、ローターホイール上に、軸方向に個別に組み付けられるか、又は円周方向のダブテールへの開口を経由して接線方向に組み付けられる。更に詳細には、接線方向に挿入される各々のバケットは、その基部に形成されたダブテールフックを有する。バケットは、１つを除いて全てのバケットの組み付けが完了するまで、ダブテールフックがホイール上のダブテールと揃うように、１つずつ軸方向に、ホイール表面に対する接平面の開口に挿入し、次に、ダブテールに沿ってホイールのまわりを円周方向にスライドさせることによって組み付けられる。次に、最後のバケットすなわち閉鎖バケットは、軸方向に開口に挿入されて、すでに所定位置にあるバケットに隣接して固定される。
【０００３】
一般的に、閉鎖バケットの目的とするところは、１列の接線方向挿入型バケットのローターホイール上への組み付けを完全にすることであり、従って、閉鎖バケットは、ホイール上に取り付ける最後のバケットである。閉鎖バケットは、他のバケットのようにローターホイールのダブテールに直接取り付けることができないので、列内の他の全てのバケットに見られるダブテールフックを必要としない。
【特許文献１】
米国特許５，５０９，７８４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
バケット／ホイールダブテールに関する遠心応力は、閉鎖バケット付近で最大になるので、閉鎖バケットの重量を最小限にするのが望ましい。現行の蒸気タービン閉鎖バケットは、不要な内部フック要素は除去されているが、補強用の材料を付加した設計になっている。一方で、１）外部的に、ダブテールフックの複数の側面から材料を除去すること、２）閉鎖バケットの密閉プラットフォームから材料を除去すること、３）ダブテールフックの前面及び後面に切り欠きを形成することによって全体の重量が低減されている。しかし、これらの区域から材料を除去すると性能ロスが大きくなる。特に、このアプローチは、ローターホイール上にバケット列の全てを組み付けた際に、円周方向に連続している筈のダブテールフック外側面が不連続になるという結果をもたらす。この表面の不連続性は、第１にバケットダブテール付近を流れる蒸気の風損加熱によって、第２に静止密閉部を通る蒸気漏れの増大を許すことによって、性能ロスの原因となる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、隣接するバケットの外形を維持して風損を最小限にしつつ、バケットダブテール上の密閉面を維持する蒸気タービン閉鎖バケットを提供する。本発明の例示的な実施形態によれば、閉鎖バケットの重量は、ダブテールフックの前面及び後面から内部の材料部分を除去することにより低減される。この材料の除去は、バケットの外形を変えることなく内部空洞を作り出す。この空洞の幾何学的形状は、組立て及び運転のための十分な強度を維持しながら、最大量の材料を除去するよう設計される。
【０００６】
従って、広義の態様において、本発明は、ローターホイール上の接線方向挿入型バケット列の組み付けを完了する構成されたタービンの閉鎖バケットであって、閉鎖バケットは、翼形部と、バケットをタービンホイール上に取り付けるための取り付け部とを備え、取り付け部は、前面及び後面を有しており、取り付け部の前面及び後面の内部には、重量低減用の空洞が形成されるが、閉鎖バケットの前面及び後面は、バケット列内の隣接バケットの前面及び後面と実質的に同一であることを特徴とする。
【０００７】
別の態様において、本発明は、ローターホイール上の接線方向挿入型バケット列の組み付けを完了するよう構成されたタービンの閉鎖バケットであって、閉鎖バケットは、ブレード部と、バケットをタービンホイールに取り付けるためのダブテール部とを備え、ダブテール部は、前面と後面、及び密閉プラットフォームを有し、ダブテール部の前面及び後面の内部には、重量低減用の空洞が形成されるが、バケットタービン閉鎖バケットの前面及び後面は、バケット列内の隣接バケットの前面及び後面と実質的に同一であることを特徴とする。
【０００８】
更に別の態様において、本発明は、軸方向の開口部を備える円周上に形成されたダブテールを有するタービンローターホイールであって、タービンローターホイールは、ダブテールに受容され各々のバケットが前面及び後面を有する複数のタービンバケットと、開口部に受容され複数のバケットの対応する前面及び後面と実質的に同一の外側の前面及び後面を有する閉鎖バケットとを有することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１から図３、特に図１を参照すると、雄ダブテール１４に設けられたローターホイール１２を有するローター１０の一部が示されており、雄ダブテールは、一部が１６で示される複数のバケットの組み付け可能にする単一の軸方向の開口部又は雄ダブテールの途切れ部を除いて、実質的にホイール外周の全体にわたり円周方向に延びている。
【００１０】
各々のバケットは、ブレード又は翼形部１８と、１組の対になるダブテールフック２０、２２とを含み、ダブテールフックは、ダブテール１４の円周のまわりの単一開口部からホイール１２上へバケット１６を組み付けるのを可能にする、内部フック要素２４、２６、２８の組を含んでいる。
【００１１】
ダブテールフック２０、２２の外側面は、流れ方向に関してそれぞれ上流側及び下流側にある、前面３０及び後面３２を有する。１列の固定羽根３６を含む固定ダイヤフラム３４は、バケット１６の列に隣接して配置され、従来型のプラットフォーム３８と、ローターとダイヤフラムとの間のラビリンスシール４０とを備えている。組み付け時に、バケット１６は、ダブテール１４の円周方向の開口部へ軸方向に挿入され、次いでダブテール１４に沿ってその周りにスライドされ、この組み付け作業は、唯一開口部に閉鎖バケットを挿入する空間が残るまで全てのバケット１６に対して行なわれる。
【００１２】
図２及び図３は、従来型の閉鎖バケットを示し、閉鎖バケットの重量を低減するための従来の方法を示している。最初に、内部フック要素は除去されているが、例えば、区域４２、４４には補強用の材料が付加されている点に留意されたい。しかし、３つの区域で材料を除去することによって重量低減が達成される。第１に、材料は、前面４６及び後面４８から外部的に除去される。第２に、図３に最も良く示されているように、ダブテールフック領域の両側に切り欠き５０、５２が形成されている。第３に、密閉プラットフォーム５４は、図１のプラットフォーム２９に比べて軸方向に短縮されている。
【００１３】
図４から図６を参照すると、本発明は、翼形部５８と取り付け部６０とを含むが、内部ダブテールフック要素を含まない閉鎖バケット５６を提供する。しかし、同時に、閉鎖バケットの外形は、列内の隣接するバケットと実質的に同一である。つまり、前面６２と後面６４、及び密閉プラットフォーム６６は、図１に示す典型的な接線方向挿入型のバケット１６の前面３０と後面３２、及び密閉プラットフォームと実質的に同一である。外側面のかかる同一性は、従来の設計において経験される風損を生じることなく、バケットダブテール近傍に一様な流れをもたらす。ここで、材料は、前面６２及び後面６４の裏側、つまり内部において除去される。１つの面の裏側で材料を除去することにより、半径方向に向かうリブ７２の両側に空洞６８、７０が形成され、反対側の面から材料を除去することにより、対向するリブの両側にも同様の空洞（１つを７４で示す）が形成される。この構成は、組み付け時及び運転時に閉鎖バケットを駆動するのに十分な強度を維持しながら、最大量の材料を除去するものである。
【００１４】
また、この新規な構成は、完全な密閉プラットフォーム６６を維持することによって、閉鎖バケットにおける静止密閉部を通る流れに対する洩れ通路の寸法を低減する。
【００１５】
このアプローチは、殆どのダブテール構造に対して利用可能であり、空洞の幾何学的形状は、内部及び外部ダブテールの形状、列内のバケット数といった変数に応じて、各々の用途に対して変更できることを理解されたい。また、本発明による重量低減技術によれば、現行の閉鎖バケットの５％以下の重量の閉鎖バケットが実現できることも分かっている。
【００１６】
本発明を現在のところ最も実用的で好適な実施形態に関連して説明したが、本発明は、本明細書に開示した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の精神と範疇に含まれる種々の変更及び均等物を含むことが意図されていることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来のタービンローターを、一部を断面で示す部分立面図であって、ローターホイール上に取り付けたバケットと、隣接するダイヤフラムとを示す。
【図２】  従来の閉鎖バケットの部分立面図。
【図３】  図２に示す閉鎖バケットの端面図。
【図４】  本発明による閉鎖バケットのダブテールフック領域の部分立面図。
【図５】  図４の線５−５に沿って切った断面図。
【図６】  本発明による閉鎖バケットのダブテールフック領域の斜視図。
【符号の説明】
１０  ローター
１２  ローターホイール
１４  雄ダブテール
１６  バケット
１８  翼形部
２０  ダブテールフック
２２  ダブテールフック
２４、２６、２８  フック要素
３０  前面
３２  後面
３８  プラットフォーム
４２、４４  区域
５６  閉鎖バケット
５８  翼形部
６０  取り付け部
６２  前面
６４  後面
６６  密閉プラットフォーム
６８、７０，７４  空洞
７２、７６  リブ
【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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