(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンバケットを装着した複数のタービンホイールを含み、ロータ軸の回りで回転可能なロータを有するタービンにおいて、
冷却用媒体を前記タービンホイールのうちの少なくとも１つのバケットに向けて搬送し、使用後の冷却用媒体をリターンに向けて搬送するためのボアチューブアセンブリを備え、
前記ボアチューブアセンブリは、
互いに離隔され前記軸に関して同心であり、冷却用媒体を１つの軸方向に搬送する第一の流路および使用後の冷却用媒体を前記１つの方向とは反対の軸方向に搬送する第二の流  路を規定している細長い外側チューブおよび内側チューブと、
第一および第二の流路とそれぞれ連通している円周方向に離隔された第一の組および第二の組のそれぞれ複数の開口を有する、前記チューブアセンブリの１つの端に隣接するエンドキャップと、
前記エンドキャップ内の前記第一の組および第二の組の複数の開口とそれぞれ連通しており、冷却用媒体を前記１つのタービンホイールのバケットに分配し、使用後の冷却用媒体をエンドキャップおよびボアチューブアセンブリを経てリターンに搬送する、前記ロータによって担持され円周方向に離隔されて半径方向に延びる第一の組および第二の組のそれぞれ複数の通路と
を含む、タービン。
【請求項２】
前記第一の流路が前記内側チューブと外側チューブの間にあり、前記第二の流路が前記内側チューブ内にあり、前記エンドキャップ内の第一の組と第二の組の開口が互いに軸方向で離隔しており、前記第一の組と第二の組の通路が互いに軸方向で離隔している、請求項１記載のタービン。
【請求項３】
エンドキャップ内に配置されており、前記エンドキャップ中に半径方向に流れる使用後の冷却用媒体を、前記半径方向に向いた第二の組の通路から第二の流路内の使用後の冷却用媒体の軸方向を向いた流れに変換するための内部コアを含む、請求項１又は２に記載のタービン。
【請求項４】
前記内部コアが、使用後の冷却用媒体が前記通路内の半径方向の流れから前記第二の流路内の軸方向の流れに変換される際の使用後の冷却用媒体の流れの渦流成分を除去することにより、前記第二の流路内に渦流成分の流れのない軸方向の流れを提供するための円周方向に離隔した複数のベーンを有する、請求項３記載のタービン。
【請求項５】
前記外側チューブを少なくとも部分的に包囲する軸受ジャーナルを含んでおり、前記流路を通って流れる冷却用媒体からの輻射による熱伝達に対して前記軸受ジャーナルを熱的に絶縁するように前記外側チューブに担持された輻射シールドを含む、請求項１記載のタービン。
【請求項６】
ジャーナル軸受が後部シャフトを含んでおり、該シャフトが前記輻射シールドと共にその間に断熱エアーギャップを規定している、請求項５記載のタービン。
【請求項７】
前記輻射シールドが一端で外側チューブに固定されており、前記シールドの反対側の端が前記外側チューブに対する軸方向の動きに対して自由であって、前記外側チューブに対する前記輻射シールドの軸方向の熱的な膨張と収縮が可能である、請求項５又は６に記載のタービン。
【請求項８】
前記内側チューブと前記外側チューブとの間に配置されていて、円周方向に離隔した複数のストラットにより互いに相互接続された外側リングと内側リングとを有するストラットリングを含んでおり、前記内側リングと前記外側リングの一方が前記内側チューブと前記外側チューブの一方に固定されており、前記内側リングと前記外側リングの別の一方および前記内側チューブと前記外側チューブの別の一方が互いに摺動可能である、請求項１記載のタービン。
【請求項９】
前記外側リングが前記外側チューブに固定されており、前記内側リングと前記内側チューブが互いに摺動可能であって、前記外側チューブに対する前記内側チューブの軸方向の熱膨張が可能である、請求項８記載のタービン。
【請求項１０】
前記ストラットが前記内側リングと前記外側リングとの間でその半径から傾いた角度で延びており、前記外側チューブに対する前記内側チューブの半径方向外側への熱膨張が可能である、請求項９記載のボアチューブアセンブリ。
【請求項１１】
ストラットが前記第一の流路内の冷却用媒体流の上流方向と下流方向にそれぞれ向いた前方縁と後方縁とをもっており、前記後方縁が前記リングの１つから半径方向および軸方向下流方向に向かって延びている、請求項８乃至１０のいずれか１項に記載のタービン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般にタービンに係り、特に、高温ガス部品を冷却するために閉鎖回路の蒸気冷却路を用いる発電用の陸上ガスタービンに係る。特定的にいうと、本発明は、高温ガス部品への冷却用蒸気の供給と使用後の冷却用蒸気の帰還を容易にするボアチューブアセンブリに係る。
【０００２】
【従来の技術】
従来より高温ガス路部品、たとえばガスタービンのバケット（動翼）の蒸気冷却が提案されており、陸上発電プラントでは特に有効であることが判明している。ガスタービンは通常空気冷却されており、たとえばジェットエンジンは高温ガス部品を冷却するのに圧縮機の排出空気を用いているが、冷却剤として蒸気を使用した場合の損失が冷却のために圧縮機のブリード空気を抜き出すことによって生じる損失ほどには大きくないので、蒸気冷却の方が効率的である。また、複合サイクル運転では、ガスタービン部品を冷却する際に蒸気が受け取る熱エネルギーが複合サイクル運転時の蒸気タービンを駆動するのに有用な仕事として回収されるので、蒸気冷却が特に有利である。
【０００３】
本出願の譲受人に譲渡されている米国特許第５，５９３，２７４号には、冷却用の蒸気をロータの高温ガス部品、たとえばバケットに供給し、使用後の冷却用蒸気をリターン（帰還）に戻すための同軸の蒸気流路を有するガスタービンが開示されている。しかし、冷却のための蒸気の供給と帰還に関してさまざまな改善・改良が本発明によって提供される。
【０００４】
【発明の簡単な要約】
本発明は、閉鎖回路の蒸気路の効率を高めるように、冷却用の蒸気をロータの高温ガス部品に供給し、使用後の冷却用蒸気を戻すボアチューブアセンブリを提供する。このボアチューブアセンブリのさまざまな局面がその改良された効率に寄与する。たとえば、本発明によるボアチューブアセンブリは一対の同心チューブを含んでいて、外側と内側の同心チューブの間に冷却剤蒸気供給流路を、そして内側チューブ内に使用後の冷却用蒸気帰還流路を定めている。これらボアチューブはロータの回転構造体の一部を形成している。蒸気は、外側チューブへの入口の両側にラビリンスシールを有する蒸気グランドによって供給流路に供給される。内側チューブと外側チューブの前方端は、軸方向に供給された冷却用蒸気の環状流を蒸気冷却されるバケットに送るべく半径方向外側の方向に向きを変え、かつそれらのバゲットから半径方向内側に流れる使用後の冷却用蒸気を内側チューブを通ってリターンに流れるように軸方向に向きを変える、エンドキャップに結合されている。このエンドキャップは、蒸気供給流路と使用後の冷却用蒸気帰還流路とにそれぞれ連通している円周方向に離隔した各々複数の開口からなる軸方向に離隔した第一と第二の組を含んでいる。エンドキャップの第一と第二の組の開口は、ロータによって担持された円周方向に離隔され半径方向に延びる各々複数のチューブからなる軸方向に離隔した第一と第二の組に連通しており、これらチューブはそれぞれ、冷却用蒸気を蒸気冷却されるバケットに分配し、使用後の冷却用蒸気をバケットからエンドキャップおよびボアチューブアセンブリを経てリターンに搬送する。このエンドキャップは、ロータの半径方向外側部分とボアチューブアセンブリとの間の独特な蒸気流変換を可能にする。
【０００５】
エンドキャップ自体とは別に、本発明の別の局面はエンドキャップ内に内部コアを含んでいる。この内部コアは、蒸気冷却されたバケットからチューブを通って半径方向内側に戻る使用後の冷却用蒸気を、ボアチューブアセンブリの内側チューブの軸方向に向いた帰還流路に向けるように成形されたヘッドまたはボディをもっている。また内部コアは、帰還する冷却用蒸気が内側チューブ内の軸方向帰還流れ流路で渦を巻く傾向を取り除くための複数のベーンも担持している。すなわち、これらベーンは蒸気の流れの渦流成分を除去し、蒸気を実質的に軸方向に向ける。
【０００６】
本発明の別の局面では、蒸気供給流路から後部主軸受への熱伝達を最小にするために外側チューブと後部シャフトとの間で外側チューブの少なくとも一部分の上に輻射シールドを設ける。この輻射シールド自体が後部主軸受への熱輻射を防ぐが、これがないと、軸受は軸受の軸受パッドとオイルフィルムにとって許容できる限界を超えた温度になりうる。また、ボアチューブと輻射シールドとの間にエアーギャップを設けて、シールドが伝導による熱伝達に熱的に耐えられるようにする。この輻射シールドは一端で外側ボアチューブに固定され、他端は軸方向の熱膨張に対して自由にしておく。
【０００７】
本発明の別の局面では、外側チューブに対する内側チューブの熱的な膨張と収縮を可能にするストラットリングをボアチューブアセンブリの内側と外側のチューブの間に設ける。このストラットリングは内側と外側のリングを含んでおり、外側リングはボアチューブアセンブリの外側チューブの内面に溶接により固定するのが好ましい。内側チューブはストラットリングの内側リングに対して摺動可能であり、ストラットリングに対する内側チューブの軸方向の熱膨張が可能である。ストラットリングは外側チューブに対する内側チューブの配向、すなわち同心性を維持する。また、このストラットリングは内側と外側のリングの間に延びる複数のストラットを含んでおり、ストラットはストラットリングの半径からづれて傾斜されている。このストラットの傾きにより、外側チューブに対する内側チューブの半径方向の限定された熱膨張が可能になり、一方内側と外側のチューブの同心性が維持される。さらに、ストラットの後方縁は渦を排除するように軸方向下流方向の角度に傾いている。本発明のその他の局面は本明細書の記載から明らかとなろう。
【０００８】
本発明の好ましい態様においては、タービンバケットを装着した複数のタービンホイールを含み、ある軸の回りで回転可能なロータを有するタービンにおいて、冷却用媒体を少なくとも１つのタービンホイールのバケットに向けて搬送し、使用後の冷却用媒体をリターンに向けて搬送するためのボアチューブアセンブリであって、互いに離隔され前記軸に関して同心であり、冷却用媒体を１つの軸方向に搬送する第一の流路および使用後の冷却用媒体を前記１つの方向とは反対の軸方向に搬送する第二の流路を定めている細長い外側チューブおよび内側チューブと、第一および第二の流路とそれぞれ連通している円周方向に離隔された第一の組および第二の組のそれぞれ複数の開口を有する、チューブアセンブリの１つの端に隣接するエンドキャップと、このエンドキャップ内の第一の組および第二の組の開口とそれぞれ連通しており、冷却用媒体を前記１つのタービンホイールのバケットに分配し、使用後の冷却用媒体をエンドキャップおよびボアチューブアセンブリを経てリターンに搬送する、ロータによって担持され円周方向に離隔されて半径方向に延びる第一の組および第二の組のそれぞれ複数の通路とを含むボアチューブアセンブリが提供される。
【０００９】
本発明の別の好ましい態様においては、タービンバケットを装着した複数のタービンホイールを含み、ある軸の回りで回転可能なロータを有するタービンにおいて、冷却用媒体を少なくとも１つのタービンホイールのバケットに向けて搬送し、使用後の冷却用媒体をリターンに向けて搬送するためのボアチューブアセンブリであって、互いに離隔され前記軸に関して同心であり、冷却用媒体を１つの軸方向に搬送する第一の流路および使用後の冷却用媒体を前記１つの方向とは反対の軸方向に搬送する第二の流路を定めている細長い外側チューブおよび内側チューブと、第一の流路および第二の流路とそれぞれ連通しており、冷却用媒体を前記１つのタービンホイールのバケットに分配し、使用後の冷却用媒体をエンドキャップおよびボアチューブアセンブリを経てリターンに搬送する、ロータによって担持され円周方向に離隔されてほぼ半径方向に延びる第一の組および第二の組のそれぞれ複数の通路と、外側チューブを少なくとも部分的に包囲する軸受ジャーナルと、前記流路を通って流れる冷却用媒体からの輻射による熱伝達に対して軸受ジャーナルを熱的に絶縁するように外側チューブに担持された輻射シールドとを含むボアチューブアセンブリが提供される。
【００１０】
本発明のさらに別の好ましい態様においては、タービンバケットを装着した複数のタービンホイールを含み、ある軸の回りで回転可能なロータを有するタービンにおいて、冷却用媒体を少なくとも１つのタービンホイールのバケットに向けて搬送し、使用後の冷却用媒体をリターンに向けて搬送するためのボアチューブアセンブリであって、互いに離隔され前記軸に関して同心であり、冷却用媒体を１つの軸方向に搬送する第一の流路および使用後の冷却用媒体を前記１つの方向とは反対の軸方向に搬送する第二の流路を定めている細長い外側チューブおよび内側チューブと、内側チューブと外側チューブとの間に配置されており、円周方向に離隔した複数のストラットにより互いに相互接続された外側リングと内側リングとを有しており、内側リングと外側リングの一方が内側チューブと外側チューブの一方にそれぞれ固定されており、内側リングと外側リングの別の一方および内側チューブと外側チューブの別の一方が互いに摺動可能であるストラットリングとを含む前記ボアチューブアセンブリが提供される。
【００１１】
したがって、本発明の主たる目的は、タービンロータのボアチューブアセンブリにおいて、選択された高温ガス部品への冷却用媒体の効率的な供給と、使用後の冷却用蒸気の戻りとを可能にする新規で改良された冷却回路を提供することである。
【００１２】
【発明の詳細な記述】
図１は、本発明を具体化した単純サイクル一軸型強力ガスタービン１０の概略図である。このガスタービンは、ロータシャフト１４を有する多段軸流圧縮機１２を含むものと考えることができる。空気は１６で圧縮機の入口に入り、軸流圧縮機１２で圧縮された後、燃焼器１８に排出される。この燃焼器では、天然ガスのような燃料が燃焼してタービン２０を駆動する高エネルギーの燃焼ガスが得られる。タービン２０では高温ガスのエネルギーが仕事に変換され、そのうちのいくらかはシャフト１４を介して圧縮機１２を駆動するのに使われ、残りは電気を産み出すためにロータシャフト２４によって発電機２２のような負荷を駆動するのに有用な仕事に利用可能である。典型的な単純サイクルガスタービンは、投入燃料の３０〜３５％をシャフト出力に変換する。残りの１〜２％以外はすべて廃熱の形態で２６でタービン２０を出ていく。タービン排気流中のエネルギーを追加の有用な仕事に変換する複合サイクル形式のガスタービン１０を利用することによって、より高い効率を得ることができる。
【００１３】
図２に、最も簡単な形態の複合サイクルを示す。この場合、２６でタービン２０を出た排気ガスは、ボイラーのようにして水を蒸気に変換する熱回収蒸気発生器２８に入る。こうして得られた蒸気は１個以上の蒸気タービン３０を駆動し、このタービンで付加的な仕事が引き出され、シャフト３２を介して第二の発電機３４のような追加の負荷を駆動し、この発電機で付加的な電力が生成する。いくつかの構成ではタービン２０と３０が共通の発電機を駆動する。電力のみを生成する複合サイクルは通常熱効率が５０〜６０％の範囲であり、本発明のチューブアセンブリが一部を構成するさらに進歩したガスタービンを用いると効率は６０％を越えることが可能である。
【００１４】
図３に、ロータシャフト２４のタービンセクション（全体を３６で示す）の一部を示す。このタービンセクション３６は複数の段を含み、たとえば、回転するロータシャフトに装着されその一部を形成しているタービンホイール３８、４０、４２、４４を含む４つの連続した段を含み、各タービンホイールは一列のバケットを担持している。２つのバケットＢがそれぞれホイール３８および４０に関して図示されている。これらバケットはホイールから半径方向外側に突き出ている。もちろん、これらバケットは固定ノズル（図示してない）間で交互に配列されている。ホイール３８、４０、４２、４４の間にはスペーサディスク３９、４１、４３が設けられている。後部シャフト７６と一体部を形成している冷却材供給・帰還後部ディスク４５が最終段タービンホイール４４の後ろ側に設けられている。通常のガスタービンの構造と同様に、ホイールとディスクは、円周方向に離隔され軸方向に延びる複数のボルト（図示してない）によって互いに固定されているものと理解されたい。
【００１５】
本発明のボアチューブアセンブリの全体を４８で示す。アセンブリ４８は、ロータの一部を形成しており、ロータ軸Ａの回りで回転するように装着されており、冷却供給・帰還後部ディスク４５に接続されている。このボアチューブアセンブリと後部ディスク４５が共働することにより、少なくとも１つのタービン段のタービンバケット、好ましくはタービンの最初の２つの段への冷却用媒体、たとえば蒸気の流れと、使用後の冷却用媒体、たとえば蒸気のリターンへの流れのための流路とが与えられる。この冷却系は複合サイクルシステムにおける閉鎖回路蒸気冷却供給・帰還システムの一部として提供することができる。すなわち、この冷却系は、高圧の蒸気タービン排気から分割してもよいし、または、現存のプラント内供給源から供給してもよい。
【００１６】
ボアチューブアセンブリ４８は、外側チューブ５０と、ロータシャフト２４の回転軸に関して外側チューブ５０と同心の内側チューブ５２とを含んでいる。この外側チューブ５０と内側チューブ５２は環状の冷却用蒸気供給流路５４を定め、一方内側チューブ５２により使用後の冷却用蒸気の流路５６が提供される。図５と図６に示されているように、ボアチューブアセンブリの回りには蒸気グランド５８が配置されている。この蒸気グランド５８は固定されており、ボアチューブアセンブリはロータシャフト軸Ａの回りで回転するものと理解されたい。適切な供給源（図示してない）からの蒸気供給源に接続された蒸気プレナム６０は、外側チューブ５０と内側チューブ５２との間の流路５４に冷却用蒸気を供給するために外側チューブ５０を貫通して形成された蒸気入口６２と連通している。外側チューブ５０の回りをシールするために蒸気グランド５８の両側にラビリンスタイプのシール６４および６６、好ましくはねじ偏位式のものが設けられている。この設計の変形として、ラビリンスシールの代わりにブラシシールを使用することができよう。この蒸気グランド５８の後部端は、リターンＲで概略的に示されている使用後の冷却用蒸気の流れのための静止蒸気パイプと接続されている。蒸気グランドはまた、ラビリンスシールを通り越して漏れる蒸気が後部主軸受７４に向かって前方に流れていかないようにそのような蒸気を収集するための漏出蒸気プレナム７０、７２も含んでいる。
【００１７】
図４と５に示されている軸受７４は通常の軸受である。軸受７４はディスク４８と一体となった後部シャフト７６を含んでおり、シャフト７６はボアチューブアセンブリ４８と共に回転可能である。後部主軸受の両端にはこの主軸受をシールするために後部シャフトと共働する各種シールが配置されている。
【００１８】
図４と７に示されているように、ボアチューブアセンブリの前方端は全体を８０で示したエンドキャップを含んでいる。エンドキャップ８０は後部ディスク４５に固定されたほぼ円筒状の外側部材を含んでおり、この外側部材は閉鎖端８２と、ボアチューブアセンブリの外側チューブ５０にたとえば溶接により固定された反対側の開放端とを有する。円筒状の外側スリーブ８３と内側スリーブ８４とがエンドキャップ８０の一体部を形成している。内側スリーブ８４の後部端８６は内側チューブ５２の前方端に固定されている。外側スリーブ８３の後部端はたとえば溶接により外側チューブ５０の前方端に固定されている。したがって、エンドキャップの円筒状開放端は冷却材供給流路５４および使用後冷却材帰還流路５６と連続している。
【００１９】
軸Ａの回りの直径面内にある円周方向に離隔した第一の組の複数の開口８８がエンドキャップ８０の外側スリーブ８３の回りに設けられている。これらの開口８８は、ボアチューブアセンブリの第一の流路５４と連通しており、エンドキャップの同心の内側および外側のスリーブを貫通して連続している。同様に第二の直径面内にあり、円周方向に離隔され、好ましくは第一の組の開口８８とは軸方向に離隔している第二の組の開口９０がエンドキャップ８０の前方端に隣接して設けられている。これら第二の組の開口９０は内側スリーブ８４を通して使用後冷却材帰還流路５６と連通している。
【００２０】
図３と４に示されているように、円周方向に離隔した半径方向に延びる複数のチューブ９２が後部ディスク４５内に配置されており、それぞれエンドキャップ８０の第一の組の開口８８と連通している。第一の組のチューブ９２の反対側の端は、少なくとも第一段のタービンホイール、好ましくは第一段と第二段の両方のタービンホイールのバケットに蒸気を供給してそのバケットを冷却するべくロータ内で軸方向に延びる供給チューブ９４（図３）と連通している。円周方向に離隔した第二の組の複数のチューブ９４が、後部ディスク４５内で半径方向に延びており、その半径方向内側端でそれぞれエンドキャップ８０の開口９０と連通している。この第二の組のチューブ９４は、同様にロータ内で軸方向に延びていて使用後の冷却用蒸気を冷却されたバケットからチューブ９４へ、そして開口９０によってエンドキャップ８０中に戻すための帰還チューブ９６と連通している。こうして、チューブ９２と９４は、各々複数の円周方向に離隔して延びる通路９３、９５からなる軸方向の離隔した第一と第二の組の通路を構成しており、これら通路はエンドキャップ内の第一組および第二組の開口８８、９０とそれぞれ連通していて、それぞれ、冷却用媒体を流路５４からエンドキャップ８０を通ってバケットに搬送し、使用後の冷却用媒体をバケットからエンドキャップ８０と内側チューブ５２を含むボアチューブアセンブリを通り流路５６に沿って戻すことが分かる。
【００２１】
エンドキャップアセンブリ内には、内部コア１００が設けられている。図１０に最もよく示されているように、内部コア１００は、ボルト結合によりエンドキャップ８０の内側の端面に固定するための平坦なベース１０４を有する中央ボディ１０２を含んでいる。５個のボルト穴１０３が図８と９に示されている（それに対するボルト１０１が１個だけ図４と７に示されている）。この内部コア１００は鍛造部品であり、好ましくはインコネル(Inconel)７１８で形成される。別の方法では内部コアを鋳造する。また、２個のダウエルピン（１つを図４と７に１０６として示す）を用いて内部コア１００とエンドキャップ８０との間の剪断負荷を担い、一方ボルト１０１が引張負荷を担う。
【００２２】
特に図１０を参照すると、内部コア１００のボディ１０２はほぼアーチ形で頂点１１０で終止する円錐形状であり、円錐ボディ１０２の軸はロータ軸Ａの上にある。また、図９と１０に示されているように、円錐曲面のボディ１０２から内部コア１００の縁まで延びる複数のベーン１１２（羽根）が設けられている。図４と７に示されているように、そして内部コア１００はエンドキャップ８０の内面に固定されていることから、この内部コア１００は全体が内側スリーブ８４の内部にあることが分かる。また、ベーン１１２は互いに離隔しているのでチューブ９４を通る帰還流はベーン間を流れる。この配列により、使用後の冷却材蒸気の帰還流は開口９０を通って内側スリーブ８４に入り、内部コアボディ１０２の円錐曲面に衝突し、これにより使用後の冷却用蒸気の流れはほぼ半径方向を内側に向かう流れから内側チューブ５２内で軸方向に延びる流れに変換される。ベーン１１２は、使用後の冷却用蒸気の半径方向内側に向かう流れが渦流成分をもつ傾向を除くのに役立つ。すなわち、ベーンは流れをまっすぐにして実質的に軸方向の流れとし、内側スリーブ８４および通路５６の内部の半径方向の流れを最小にするかまたは排除する。
【００２３】
本発明の他の面に関して、後部シャフトは一対の前方と後方のしまりばめによってボアチューブアセンブリに固定されている。たとえば、前方のしまりばめが図４に１２０として示されており、後方のしまりばめが図５に１２２として示されている。ボアチューブアセンブリは、タービンのすべての運転条件で中央に保たれ後部シャフトに取り付けられていなければならない。そうでないと、破壊的な不釣り合いが起こり、次いで振動が生じうる。後部シャフトの両端における後部シャフトとボアチューブアセンブリとの間の一対のしまりばめによってそのような不釣り合いと振動が防止される。
【００２４】
本発明の別の曲面では、ボアチューブアセンブリは後部シャフト内で捻れないようにしなければならない。これを達成するには、後部シャフトを通してボアチューブアセンブリの前方端と係合する半径方向のピンを使用する。たとえば、図１２に示されいるように、後部シャフト７６は円周方向に離隔した位置にピン１２８を受容する複数の開口１２６をもっている。これらのピン１２８の内側端は、エンドキャップ８０の外側スリーブ８３の外側周辺面に形成された円周方向に離隔した凹み１３０に係合する。この凹みに係合するこれらのピンは、ボアチューブアセンブリに対する後部シャフトの円周方向と軸方向の動きを共に防止することが分かる。
【００２５】
図５、１４、１５を参照すると、外側の同心流路５４は冷却用蒸気を供給するのに対して流路５６ではずっと高い温度の使用後の帰還蒸気が流れるので、ボアチューブアセンブリを形成している内側と外側のチューブの温度は運転中互いに異なることが分かる。その結果、内側チューブ５２は軸方向と半径方向の両方に熱膨張する傾向がある。この軸方向と半径方向の両方の熱膨張に適応するために、外側チューブ５０と内側チューブ５２との間にストラットリング（全体を１３０で示す）を配置する。図１４を参照して、ストラットリングは円周方向に離隔した複数のストラット１３６によって互いに結合した外側リング１３２と内側リング１３４を含んでいる。外側リング１３２は、たとえば溶接により外側チューブ５０に固定されているのが好ましい。しかし、内側リング１３４は内側チューブ５２と摺動自在に接続される。逆の配置もまた可能である。すなわち、内側リングを内側チューブに固定し、外側リングを外側チューブに対して摺動自在にする、しかし、これは好ましくはない。この配置により、内側チューブは外側チューブ５０と同心に維持され、同時に内側チューブの軸方向の熱膨張がチューブ５２と内側リング１３４との間の相対摺動によって適応され許容される。内側と外側のチューブはそれらの前方端でロータに固定され、したがって内側チューブは外側チューブに対して軸方向を後方に膨張することができることが分かる。内側リング１３４と内側チューブ５２との間のはめあいは非常に厳密な交差に磨き仕上げた硬質の表面コーティングを含む。
【００２６】
内側チューブ５２の半径方向の熱膨張を可能にするために、ストラット１３６は、図２に示されているように、内側リング１３４と外側リング１３２との間を半径に対して傾けた角度で延びている。すなわち、ストラットリングの半径とストラット１３６は鋭角を形成している。そうでないと内側チューブ５２の半径方向外側への熱膨張によって半径方向に延びるストラット１３６に通常加えられるほぼ半径方向の力は、このように半径に対してストラットを角度をつけて傾けることによって軽減される。こうして、熱負荷のかかった状態で、内側チューブ５２が半径方向に膨張すると、内側リング１３４は少し回転し、ストラットはたわむ傾向がある。
【００２７】
本発明の別の曲面はストラット１３６の形状にある。図１５に示されているように、ストラット１３６の上流端または前方端は通常流れ流路５４の軸に対して垂直な平面内にある。しかし、ストラット１３６の後方端は前記軸に対して角度をなして傾いている。すなわち、内側チューブからほぼ半径方向外側の方向に、そして下流方向に傾いている。つまり、前方端が軸に対して垂直に延び、後方端が傾いているので各ストラットの外径はその内径より軸方向の長さが長くなっている。このストラットの特定の形状は、この形状と配向のストラットは冷却用蒸気が流路５４に沿って流れる際の渦流の発生と振動を低減する傾向があるので重要である。
【００２８】
図５に示されているように、後部シャフト７６を通る複数の空気入口通路１４０もある。外側チューブ５０の回りには熱輻射シールド１４２が配置されていて、後部シャフト７６から離隔されており、空気通路１４０からの空気流を受容するための軸方向に延びる同心のギャップを提供している。この環状の空気通路を通る空気はボアチューブアセンブリの前方端のピン１２８と同じ軸方向の平面内の複数の穴を通ってロータを出る。熱輻射シールド１４２と外側ボアチューブ５０との間には環状のエアーギャップがある。したがって、このシールド１４２は、通路５４内の冷却用蒸気から後部主軸受への輻射による熱伝達を防止する。また、エアーギャップと空気流路は通路５４内の冷却用蒸気と主軸受との間の断熱体を形成する。
【００２９】
現在の時点で最も実際的で好ましい態様と考えられるものに関して本発明を説明してきたが、本発明は開示した具体例に限定されるものではなく、逆に特許請求の範囲の思想と範囲内に含まれるさまざまな修正および均等な構成を包含するものと了解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明のボアチューブアセンブリをもつガスタービンを導入した発電システムの概略図である。
【図２】図２は、本発明に含まれ、より効率を高くするためガスタービンと熱回収蒸気発生器を使用する複合サイクルシステムの概略図である。
【図３】図３は、本発明に従って構築したボアチューブアセンブリと主ロータの一部分の一部を切り欠いた断面透視図である。
【図４】図４は、ボアチューブアセンブリの部分拡大断面図であり、図４〜６は示した分離線に沿って互いに連続する図を構成する。
【図５】図５は、ボアチューブアセンブリの部分拡大断面図であり、図４〜６は示した分離線に沿って互いに連続する図を構成する。
【図６】図６は、ボアチューブアセンブリの部分拡大断面図であり、図４〜６は示した分離線に沿って互いに連続する図を構成する。
【図７】図７は、ボアチューブアセンブリの前方端の一部を切り欠いた部分拡大断面図であり、特にエンドキャップと内部コアを示している。
【図８】図８は、図７の８−８線にほぼ沿った断面図である。
【図９】図９は、図７に示した内部コアの端面立面図である。
【図１０】図１０は、図９の１０−１０線に沿った断面図である。
【図１１】図１１は、内部コアの前面の立面図である。
【図１２】図１２は、ボアチューブアセンブリのエンドキャップと帰還ディスクとの間のピン結合を示す拡大断面図である。
【図１３】図１３は、後部シャフトとのピン結合のための凹みとエンドキャップの外側スリーブの端の拡大断面図である。
【図１４】図１４は、ボアチューブアセンブリに用いたストラットリングの軸方向拡大図である。
【図１５】図１５は、図１４の１５−１５線にほぼ沿った断面図である。
【符号の説明】
３８、４０、４２、４４  タービンホイール
４８  ボアチューブアセンブリ
５０  外側チューブ
５２  内側チューブ
５４  冷却用蒸気供給流路
５６  使用後冷却用蒸気帰還流路
８０  エンドキャップ
８８、９０  開口
９３、９５  半径方向通路
Ａ  ロータ軸
Ｂ  タービンバケット
Ｒ  リターン
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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