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JP2001082170A - タービンロータ冷却回路の継手管 - Google Patents

タービンロータ冷却回路の継手管

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JP2001082170A
JP2001082170A JP2000180656A JP2000180656A JP2001082170A JP 2001082170 A JP2001082170 A JP 2001082170A JP 2000180656 A JP2000180656 A JP 2000180656A JP 2000180656 A JP2000180656 A JP 2000180656A JP 2001082170 A JP2001082170 A JP 2001082170A
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tubular
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tube
radial
pipe
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General Electric Co
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスタービンロータの冷却回路内で軸方向に
伸張する冷却管を半径方向に接続するのに用いられる管
状継手。 【解決手段】 ２つの管状部品間に伸張するのに適合し
た管状継手において、内径を有する管状体と、前記２つ
の管状部品の第１の部品上の相補的な着座面と係合する
のに適合した先細の表面を有する環状の半径方向フラン
ジを含む第１の自由端と（前記管状体の内径は該第１の
自由端通って一定に保たれる）、および前記２つの管状
部品の第２の部品の円筒状端部の内部に着座するのに適
合した環状球形をした第２の自由端とを含む管状継手。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】この発明は一般に陸上ガスタービン発電
プラントに関し、詳細に述べるとガスタービンロータの
冷却回路内で軸方向に伸張する冷却管を半径方向に接続
するのに用いられる管状継手に関する。
【０００２】ガスタービンロータの蒸気冷却回路は出願
人の所有する米国特許第５，５９３，２７４号に開示さ
れている。簡単に言うと、冷却蒸気はロータと同心の管
を経由し次いで半径方向の通路を経由して軸方向に伸張
する管（ロータ軸線と平行だがこれより半径方向外側に
ある）に供給され、この軸方向に伸張する管が１段以上
のタービン段の動翼に冷却蒸気を供給する。この蒸気を
取り出すために同様の帰還経路が使用される。タービン
ロータ組立体の回転する環境およびロータ回転によって
発生する遠心力のため、また種々の部品の熱膨張のた
め、半径方向の管がその両端で軸方向管の継手と結合す
る箇所で半径方向に向けた冷却管は全て軸方向および半
径方向の相対的な移動の動きを吸収するように設計され
なければならない。
【０００３】
【発明の簡単な要約】この発明は回転している環境にお
いて管が半径方向に接合するという面で特に好都合な両
端の結合形状特性を有する管に関する。詳細には、接続
される各管はロータ軸線に対しおおむね平行であるがロ
ータ軸線に対して半径方向にずれている。しかしなが
ら、この発明の継手管と結合するはめ合わせ部分は半径
方向の管と軸方向に整列している。この発明の説明上、
特に断りが無ければ、半径方向と軸方向、または半径方
向「外側」か半径方向「内側」などの表現はタービンロ
ータ組立体内に設置される管の方向に基づいて表わして
いる。管の「上方」端または「下方」端の表現はロータ
軸線に関してその管の半径方向外側および内側の端部に
それぞれ対応する。しかしながら、管に関する「半径方
向フランジ」の表現はその管自体の縦方向中心軸線に関
して表されている。
【０００４】１つの例示的実施態様において、この管の
半径方向外側すなわち上端は先細の縁端が形成された拡
大された半径方向フランジ（ただし管内径は一定）を有
し、この先細形状は管の縦方向中心軸線に向かって内側
に向け、上方すなわち半径方向外側方向に伸張してい
る。この先細形状は部分的に球形でありその結果半径方
向外側の軸方向冷却管に取り付けたエルボ部品の軸方向
に整列された端部上に形成される平坦な円錐着座面とお
おむね接線で係合する。この結果、半径方向外側すなわ
ち上部の管端は座面内で事実上どのような方向にも「転
動する」ことができ、こうすることで半径方向に向いた
管と、この管が結合する軸方向の管の間の相対的な移動
の動きを吸収し、同時にまたさもなくばロータの回転で
発生する遠心力で生じうる半径方向外側に向かう移動を
すべて阻止する。
【０００５】この管の半径方向内側すなわち下端は部分
的球面で形成された、「ハーフ・スプーリー」、すなわ
ち、管の下方自由端が広げられてトロイド部分が形成さ
れる。言い換えると、環状溝が管端のまわりに形成さ
れ、そして管壁の厚みはおおむね一定に維持される。こ
の管端は半径方向内側の軸方向に伸張する管の内部に形
成された、半径方向に伸張する円筒状ブッシュ内に滑動
可能なように収容される。このような配置構成によって
管とブッシュの円筒部内径の界面は接線で接触すること
になる。しかしながら、この端部における管の半径方向
の移動に関してはどのような拘束もなく（例えば、摩擦
を除いて）、その結果たとえこの管の熱生長がこの管の
半径方向外側端で制約を受けるとしても、この管はロー
タ軸線に関して半径方向内側方向に熱膨張することがで
きる。
【０００６】したがって、より広い面から述べると、こ
の発明は２つの管状部品間に伸張するのに適合した管状
継手に関し、この管状継手は、内径を有する管状体と、
前記２つの管状部品の第１の部品上の相補的な着座面と
係合するのに適合した先細の表面を有する環状の半径方
向フランジを含む第１の自由端と（管状体の内径は第１
の自由端を通じて一定に保たれる）、および前記２つの
管状部品の第２の部品の円筒状端部の内部に着座するの
に適合した環状球形をした第２の自由端とを含む。
【０００７】
【発明の詳細な記述】図面について説明すると、概括し
て数字１０で示され、軸方向に積み重ねた部品類、例え
ば、ロータ羽根車１２、１４、１６および１８と、各羽
根車の間に交互にあるスペーサー２０、２２および２４
とで４段の典型的なタービンロータの一部を形成して構
成されるタービンロータ組立体を含むタービンの一部が
示してある。羽根車およびスペーサーの各部材は複数の
長く延長した、円周方向に伸張するボルトによってロー
タ上に一緒に固定され、そのうち１個のボルトだけを数
字２６で示した。羽根車１２、１４、１６および１８に
はそれぞれ円周方向に間隔を取って配置される複数のタ
ービン動翼１２ａ、１４ａ、１６ａおよび１８ａが取り
付けてある。各ノズル３０、３２、３４および３６と各
羽根車１２、１４、１６および１８の組み合わせがター
ビンの各段を構成している。後部軸の羽根車４２はロー
タ１０の一部を形成し積み重ねた羽根車とスペーサーに
ボルト止めされる。
【０００８】この発明の被譲渡人によって設計される先
進的なガスタービンおいては、後部軸４４は共に係属中
の米国特許出願第０９／２１６３６３に詳細に説明され
ているボアチューブアセンブリを収容している。簡単に
言うと、ボアチューブアセンブリは環状の冷却蒸気供給
通路５２および使用済み冷却蒸気帰還通路５４をそれぞ
れ形成する軸方向に伸張した外側および内側の管４８、
５０を含む。この各通路５２および５４は複数組の半径
方向に伸張する導管すなわち管５６および５８を介して
蒸気をロータの外側リムに出入りさせて流し、これらの
管はロータの外側リムのまわりで円周方向に間隔を取っ
て配置される対応する複数組の軸方向に伸張する管に通
じている。蒸気供給通路５２および半径方向の管５６を
通して供給される蒸気は、軸方向に伸張する管（図示し
ていない）を経由して、第１段の動翼１２ａおよび第２
段の動翼１４ａにそれぞれ冷却蒸気を供給し、一方軸方
向管（１つを数字５７で示す）と半径方向管５８および
帰還通路５４は使用済み冷却蒸気を動翼から受け取り固
定したすなわち静止した管（図示していない）に戻す。
ボアチューブ４８および５０並びに軸方向管５７はロー
タ組立体１０の一部をなしロータ組立体とともに回転す
ることが了解されよう。
【０００９】図２についても説明すると、この発明の例
示的実施態様による半径方向の継手管５６、５８は同一
なので管５８だけ詳細に説明する。継手管５８は半径方
向外側端に従来の「Ｂ−ナット」６０、反対の半径方向
内側端に「ハーフ・スプーリー」コネクター６２を備え
る管状体を含む。この半径方向外側端の「Ｂ−ナット」
６０は半径方向フランジ６４および球面形または先細の
面６６を含む。後者は、この場合は、エルボ７０の軸方
向に整列された端部の平坦な環状の先細面６８と係合す
るように設計され、エルボ７０の対向端は半径方向外側
の軸方向管５７に接続される。これは従来の隣接する管
状部材間のシールコネクションであるが、継手が遠心力
にさらされ、半径外側方向に継手管５８を移動する傾向
があるこの個所では特に有効である。言い換えると、こ
の管５８の球面の端は、エルボ７０のはめ合い面６８と
の封止的接触を維持し、これら部分の間で相対的にどの
ように動いても必要に応じて調整を行なう。Ｂ−ナツト
６０自体は管状部材５８のスプーリー部と反対側の端部
に溶接するか、または管状部材５８と一体的に形成する
ことができる。
【００１０】半径方向内側端、すなわち、スプーリー端
において、管５８は半曲拡大部のため拡大した端部を有
して、環状の部分的に球形な端部７２（パートまたはハ
ーフ・スプーリーとも呼ばれる）を形成し、この端部７
２が半径方向内側の軸方向管５４から半径方向に伸張す
る管状ブッシュ７４の真っ直ぐなすなわち円筒状の端部
の内側にぴったり合わさる。このようにして、管５８の
熱による生長は管の半径方向内側の端部で吸収され、一
方半径方向内側と外側の管の間の軸方向の相対的な移動
の動きはどのようなものでもこの管の半径方向外側端の
「Ｂ−ナット」による結合部で吸収される。
【００１１】例示的な実施態様において、スプーリーの
表面は耐磨耗性皮膜、例えば、トリバロイ（Ｔｒｉｂａ
ｌｏｙ）として知られる市販のコバルト基皮膜の合金で
外側を被覆される。
【００１２】現在もっとも実用的で好ましい実施態様と
考えられるものに関してこの発明の説明をしたが、この
発明は開示された実施態様に限定されるものではなく、
むしろ、特許請求の範囲の意図および範囲に含まれる数
多の変更態様および同等の構成を網羅するものであるこ
とが理解されねばならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の継手管を組み込んだガスタービンロ
ータ組立体の部分側断面である。
【図２】この発明の例示的実施態様による継手管の側断
面図である。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ２つの管状部品間に伸張するのに適合し
    た管状継手において、内径を有する管状体と、前記２つ
    の管状部品の第１の部品上の相補的な着座面と係合する
    のに適合した先細の表面を有する環状の半径方向フラン
    ジを含む第１の自由端と（前記管状体の内径は該第１の
    自由端を通じて一定に保たれる）、および前記２つの管
    状部品の第２の部品の円筒状端部の内部に着座するのに
    適合した環状球形をした第２の自由端とを含む管状継
    手。
  2. 【請求項２】 前記球形は部分的なトロイドの形で与え
    られる請求項１記載の管状継手。
  3. 【請求項３】 前記第２の自由端はその外部面が耐磨耗
    性素材で被覆される請求項１記載の管状継手。
  4. 【請求項４】 前記耐磨耗性素材はコバルト基合金を含
    む請求項３記載の管状継手。
  5. 【請求項５】 前記先細の表面は部分的に球形である請
    求項１記載の管状継手。
  6. 【請求項６】 ロータ組立体および各段が複数の動翼を
    支持する羽根車を含む複数の段と、軸方向に伸張しお互
    いに半径方向にずらせた少なくとも第１および第２の管
    を含む冷却回路と、前記第１および第２の軸方向に伸張
    する管を結合する半径方向に向いた管とを含む陸上ター
    ビンにおいて、前記半径方向に向いた管が、内径と、前
    記２つの管状部品の第１の部品上の相補的な着座面と係
    合するのに適合した先細の表面を有する環状の半径方向
    フランジを含む第１の自由端と（前記内径は該第１の自
    由端を通じて一定に保たれる）、および前記２つの管状
    部品の第２の部品の円筒状端部の内部に着座するのに適
    合した環状球形をした第２の自由端とを有する、陸上タ
    ービン。
  7. 【請求項７】 前記球形は部分的なトロイドの形で与え
    られる請求項６記載の陸上タービン。
  8. 【請求項８】 前記第２の自由端はその外部面が耐磨耗
    性素材で被覆される請求項６記載の陸上タービン。
  9. 【請求項９】 前記耐磨耗性素材はコバルト基合金を含
    む請求項８記載の陸上タービン。
  10. 【請求項１０】 前記先細の表面は部分的に球形である
    請求項６記載の陸上タービン。
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