JPS6360207B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、高温ターボ機械のような装置におい
て、第１部材と、フランジ付ケーシングを有する
第２部材との間の熱膨張差を制御するための装置
に関する。

従来の技術及び発明が解決しようとする問題点 高温ターボ機械のような装置においては、装置
を組立てたときの周囲温度からその作動温度にま
で非常に大きな温度上昇がある。1000〓（540℃）
あるいはそれ以上にもなるこの温度上昇は、装置
の各部品の熱膨張を生じ、そのために、各部品間
の作動関係及び及び心合の問題を生じる。例えば
高温の動力回収用膨張装置においては、熱伸長に
よる部品の半径方向の膨張を制御するために、そ
して、入口ケーシング、第１段固定子リング及び
第２段の固定子リングの心合を維持するために３
組の高価なピンリングが用いられる。

本発明は、このような高価なピンリングの使用
を回避し、安価で、しかも確実に心合を維持する
ことを可能にする熱膨張差制御装置を提供するこ
とを企図したものである。

問題点を解決するための手段及び発明の作用 本発明においては、ターボ機械の固定子リング
（第１部材）及びフランジ付入口ケーシング（第
２部材）の、外側ケーシングに対する心合を維持
し、従つて固定子リングとと入口ケーシングの相
互の心合関係を維持する手段として、従来の高価
なピンリングの代りに、フランジ付ケーシングに
のこ引ばね部片を形成する。即ち、複数対の並置
した軸方向の第１のこ引スリツトと、追加の複数
対の並置した第２のこ引スリツトを入口ケーシン
グのフランジに切設して、入口ケーシング自体に
まで切込み、それによつてばね部片を画定する細
長部片を形成する。第１のこ引スリツトは、ケー
シング及びそのフランジに複数の第１ばね部片を
画定し、第２のこ引スリツトは、複数の追加の第
２ばね部片を画定する。第２ばね部片は、入口ケ
ーシングの半径方向の熱膨張を可能にし、それに
よつて外側ケーシングに対する入口ケーシングの
心合を可能にする。即ち、入口ケーシングは、そ
の第２ばね部片に圧接させた複数の調心手段（ね
じジヤツキ）によつて調心される。半径方向の膨
張が生じると、第２ばね部片が撓み、それによつ
てその膨張を制限することなく心合状態を維持す
る。固定子リングは、一般に、ターボ機械の他の
部品とは膨張係数の異なる素材で製造されている
ので、熱膨張差を吸収しなければならないが、本
発明によれば、固定子リングとフランジ付ケーシ
ングとの間に熱膨張差が生じた場合、前記第１ば
ね部片に撓みが生じるようにするために固定手段
によつて第１ばね部片のフランジ部分を固定子リ
ングに固定する。これによつて、第１ばね部片
は、固定子リングとフランジ付ケーシングとの間
の心合関係を失わせることなく、又、過度の応力
を生じることなく固定子リングの半径方向の熱膨
張を許容する。かくして、前記固定子リングフラ
ンジ付ケーシングとは、熱膨張差を受けた場合で
も、相互の間においても、外側ケーシングに対し
ても、心合状態に維持される。

基本的には、本発明によるばね部片は、ターボ
機械の入口ケーシングのフランジ部分及びそれに
連接する本体部分に形成する。ケーシング構成部
材（入口ケーシングと固定子リング）は、それら
の重量を支持するのに十分な数の蒸気第１ばね部
片の部位において固定手段（例えばボルト）によ
つて結合される。ばね部片は、熱膨張に最も敏感
な部材であるから、熱膨張差はばね部片の撓みに
よつて吸収され、ケーシング構成部材の相対的な
軸方向の位置はそのままに維持される。又、蒸気
第２ばね部片に調心部材（ねじジヤツキ）を係合
させて入口ケーシングを外側ケーシングに対して
心合状態に維持する。

実施例 第１図において、１０，１２，１４は、高温動
力回収膨張装置の装置の外側ケーシングの３つの
分区であり、それらはボルト（図示せず）などに
よつて適当に結合されている。分区１０，１２，
１４によつて形成された外側ケーシングの内部に
は、ボルトなどの固定手段によつて適当に結合さ
れた入口ケーシング３０と第１段の固定子リング
４０、及び第２段の固定子リング５０と円錐型排
出デイフユーザ６０が配設されている。入口ケー
シング３０と第１固定子リング４０、及び第２固
定子リング５０とデイフユーザ６０は、内側ケー
シング構成部材と称することができる。外側ケー
シングの分区１０と入口ケーシング３０とは半径
方向に離隔されており、両者の間に環状室１１が
形成されている。この環状室１１は、断熱材を充
填するか、あるいはケーシング分区１０を冷却す
るための蒸気の流路の一部として使用される。

入口ケーシング３０のフランジ３２には、複数
対の並置したのこ引スリツト３３，３３′が切設
されている。各のこ引スリツト３３，３３′は、
フランジ３２からケーシング３０に沿つて軸方向
に延長し、応力を軽減するドリル孔３４，３４′
に終端している。のこ引スリツト３３を第１スリ
ツトと称し、のこ引スリツト３３′を第２スリツ
トと称する。各対の並置した第１のこ引スリツト
３３と３３は、それらの間にのこ引ばね部片３６
を画定する細長い部片を形成する。又、各対の並
置した第２のこ引スリツト３３′と３３′は、それ
らの間にのこ引ばね部片３６′を画定する細長い
部片を形成する。ばね部片３６を第１ばね部片と
称し、ばね部片３６′を第２ばね部片と称する。

入口ケーシング３０のフランジ３２は、第３図
にみられるように各のこ引ばね部片３６に挿通し
た一連の円周方向に隔離されたボルト（固定手
段）３８によつて第１段の固定子リング４０に固
定されている。第１段固定子リング４０のフラン
ジ４１には環状シール４２が装着されており、シ
ール４２がケーシング分区１２のフランジ１３に
圧接してガスシールを形成するとともに、軸方向
のスラストを受止めるための負荷表面を形成す
る。

第２段固定子リング５０は、第１段固定子リン
グ４０から半径方向に離隔されて固定子クリアラ
ンスギヤツプ４３を画定しており、第２段固定子
リングのフランジ５１は、第３図に示されるよう
に複数の円周方向に間隔をおいて配置されたボル
ト（固定手段）５８によつて排出デイフユーザ６
０の一端のフランジ６１に固定されている。

円錐形排出デイフユーザ６０の他端のフランジ
６２には、複数対の並置した軸方向ののこ引スリ
ツト６３，６３′が切設されている。これらのの
こ引スリツト６３，６３′は、フランジ６２から
円錐形排出デイフユーザ６０に沿つて軸方向に延
長し、応力を軽減するドリル孔６４，６４′に終
端している。のこ引スリツト６３を第１スリツト
と称し、のこ引スリツト６３′を第２スリツトと
称する。各対の並置した第１のこ引スリツト６３
と６３は、それらの間にのこ引ばね部片６６を画
定する細長い部片を形成する。又、各対の並置し
た第２のこ引スリツト６３′と６３′は、それらの
間にのこ引ばね部片６６′を画定する細長い部片
を形成する。ばね部片６６を第１ばね部片と称
し、ばね部片６６′を第２ばね部片と称する。

デイフユーザ６０のフランジ６２は、第３図に
みられるように各のこ引ばね部片６６に挿通した
一連の円周方向に隔置されたボルト（固定手段）
６８によつてケーシング分区１４のフランジ１５
に固定されている。

第２図に示されるように、３つのねじジヤツキ
７０を入口ケーシング３０の周りに120゜の間隔を
おいて配置し、外側ケーシング１０を貫通してね
じ込み、入口ケーシング３０のそれぞれ対応する
のこ引ばね部片３６′に係合させてある。これら
のねじジヤツキ７０は、入口ケーシング３０を外
側ケーシング１０に対して心合状態に維持する調
心部材を構成する。

同様にして、３つのねじジヤツキ８０を排出デ
イフユーザ６０の周りに120゜の間隔をおいて配置
し、外側ケーシング１２を貫通してねじ込み、排
出デイフユーザ６０のそれぞれ対応するのこ引ば
ね部片６６′に係合させてある。これらのねじジ
ヤツキ８０は、排出デイフユーザ６０を外側ケー
シング１２に対して心合状態に維持する調心手段
を構成する。

入口ケーシング３０の各第２ばね部片３６′は、
そのフランジ３２において、隣接する固定子リン
グ４０のフランジ４１にボルト止めされておら
ず、固定子リングのフランジ４１に面接触し、摩
擦シールを形成するようになされている。

同様にデイフユーザ６０の各第２ばね部片６
６′は、そのフランジ６２において、隣接する外
側ケーシング分区１４のフランジ１５にボルト止
めされておらず、該１５に面接触し、摩擦シール
を形成するようになされている。

以上の説明から明らかなように、入口ケーシン
グ３０と第１固定子リング４０とは、ねじジヤツ
キ７０によつて外側ケーシング１０に対して心合
状態に保持されたユニツトを構成する。シール４
２は、ケーシング分区１２のフランジ１３に座着
してガスシールを形成し、更に、入口ケーシング
３０からの高温ガスは、第１段固定子リング４０
のブレード（静翼）４６，４６の間を通る際に第
１段固定子リング４０に軸方向のスラスト（推
力）を及ぼすので、ケーシング分区１２のフラン
ジ１３も、軸方向のスラストを受止める支承表面
の役割を果たす。高温ガスは、又、各部材の熱膨
張を惹起する。第１段固定子リング４０は、第２
段固定子リング５０からギヤツプ４３だけ離隔し
ているので軸方向に自由に膨張することができ
る。入口ケーシング３０の軸方向の伸長は、フラ
ンジ１３によつて拘束される。

入口ケーシング３０のフランジ３２と第１段固
定子リング４０のフランジ４１とは、円周方向に
間隔をおいて配置されたボルト３８によつて複数
対の第１ばね部片３６において結合されているか
ら、一体のユニツトとして熱膨張による半径方向
の変位を受ける。ケーシング３０とリング４０と
の間に半径方向の熱膨張の差が生じると、第１ば
ね部片３６が撓曲し、ケーシング３０とリング４
０の一体のユニツトとしての熱膨張を許すので、
外側ケーシング１０に対するケーシング３０及び
リング４０の心合、従つて、ケーシング３０とリ
ング４０の相互の心合を維持する。

第４図に示されるように、ねじジヤツキ７０に
よつて接触されている第２ばね部片３６′も、自
由に撓むことができるが、ばね部片の荷重支承点
は、ねじジヤツキ７０が位置する部位である。入
口ケーシング３０の第１ばね部片３６と３６の間
に画定される部分３７（第１図）は、のこ引スリ
ツト３３内へ熱膨張することができる。ばね部片
３６より撓み可能度合いが小さい。しかし、部分
３７は、第１固定子リング４０にボルトによつて
直接固定されている部分ではなく、第１固定子リ
ング４０との熱膨張差に順応する必要がないの
で、撓み度が小さくてもよい。第１段固定子リン
グ４０内を通過する高温ガスは、回転子９０のブ
レード（動翼）９１，９１の間を通り、それによ
つて回転子９０を回転させ、第２段固定子リング
５０内へ流れる。

第２段固定子リング５０と円錐形排出デイフユ
ーザ６０とは、それぞれのフランジ５１，６１に
おいて円周方向に隔置したボルト５８によつて結
合され、一体のユニツトを構成している。この第
２段固定子リング５０と円錐形排出デイフユーザ
６０のユニツトは、円周方向に隔置され、デイフ
ユーザ６０のフランジ６２の第１ばね部片６６に
挿通されたボルト６８によつて外側ケーシング分
区１４のフランジ１５に固定され、デイフユーザ
６０の第２ばね部片６６′に係合したねじジヤツ
キ８０によつて外側ケーシング分区１２に対して
心合位置に保持される。

高温ガスは、各部材の熱膨張を惹起する。第２
段固定子リング５０の上流端５７は、第１段固定
子リング４０からギヤツプ４３だけ離隔している
ので、第２段固定子リング５０は、デイフユーザ
６０と共に軸方向に伸長することができる。第２
段固定子リング５０のブレード（静翼）５６，５
６の間を通る高温ガスは、リング５０に軸方向の
スラストを及ぼし、そのスラストはデイフユーザ
６０を介してケーシング分区１４のフランジ１５
へ伝えられる。従つて、フランジ１５は、リング
５０に及ぼされる軸方向のスラストを受止めるた
めの荷重支承部材の役割を果たす。第２固定子リ
ング５０と排出デイフユーザ６０とは、それらの
フランジ５１，６１においてボルト５８によつて
結合されて一体となつているので、一体のユニツ
トとして半径方向の熱膨張を受ける。固定子リン
グ５０の端部５７は、先に述べたように自由に伸
長する。ケーシング分区１４とリング５０との間
に半径方向の熱膨張の差が生じると、第１ばね部
片６６が撓曲し、ケーシング分区１４とリング５
０の一体のユニツトとしての熱膨張を許すので、
外側ケーシング１２に対するケーシング分区１４
及びリング５０の心合、従つて、ケーシング分区
１４とリング５０の相互の心合を維持する。第１
ばね部片６６及び第２ばね部片６６′は、デイフ
ユーザ６０のフランジ６２が入口ケーシング３０
のフランジ３２の場合のように比較的変位し易い
ものではなく、比較的固定的な端部として保され
た状態で撓みが生じるという点では入口ケーシン
グのばね部片３６とはその動作態様が異なる。

ねじジヤツキ８０は、ねじジヤツキ７０と同様
に、固定子リング５０と、排出デイフユーザ６０
を心合状態に維持したままで対応する第２ばね部
片の撓み点即ち負荷点を変更させる。

第２段固定子リング５０内を通過する高温ガス
は、回転子９５のブレード（動翼）９６，９６の
間を通り、それによつて慣用の態様で回転子９５
を回転子９０と一体に回転させ、デイフユーザ６
０を通つて流出する。

第５〜６図は、本発明の別の実施例を示す。こ
の実施例では、先の実施例の各部品に対応する部
品は、同じ番号に100を加えた番号で示されてい
る。この実施例では、第１ばね部片１６６及び第
２ばね部片１６６′は、円錐形排出デイフユーザ
のフランジ１６２にではなく、他方のフランジ１
６１に形成されている。従つて、熱膨張は、第１
〜４図の場合のように部材６０と１４との間では
なく、部材１５０と１６０の間で吸収される。そ
の他の点では、両者は同じである。

叙上のように、本発明の構成においては、心合
位置に保持された部材は、その心合関係を失うこ
となく、自由に熱膨張差を受け入れることができ
る。これは、被支持部材が、熱膨張差が生じても
心合関係が失われないように支持点において自由
に撓むことができるような態様にのこ引ばね部片
を形成することによつて達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を組入れターボ機械の部分断
面図、第２図は、第１図の線―に沿つてみた
断面図、第３図は、熱膨張を吸収するのこ引ばね
部片の細部の部分図、第４図は、調心機能を果た
すのこ引ばね部片の部分図、第５図は熱膨張を吸
収する変型のこ引ばねの細部の部分図、第６図
は、調心機能を果たす変型ののこ引ばね部片の部
分図である。 図中、３０は入口ケーシング、３２はフラン
ジ、３３，３３′はのこ引スリツト、３６，３
６′はのこ引ばね部片、３８はボルト（固定手
段）、４０は第１段固定子リング、４１はフラン
ジ、５０は第２段固定子リング、５１はフラン
ジ、６０はデイフユーザ、６１，６２はフラン
ジ、６３，６３′はのこ引スリツト、６６，６
６′はのこ引ばね部片、７０，８０はねじジヤツ
キ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１部材と、フランジ付ケーシングを有する
   第２部材との間の熱膨張差を制御するための装置
   において、 前記第１部材及び第２部材を同心的に囲繞する
   外側ケーシングと、複数の第１ばね部片３６を画
   定するように前記第２部材のフランジに切設し、
   第２部材のケーシングに沿つて切込んだ複数対の
   並置したのこ引スリツト３３と、複数の追加の第
   ２ばね部片36′を画定するように前記フランジに
   切設し、前記ケーシングに沿つて切込んだ追加の
   複数対の並置したのこ引スリツト３３′と、前記
   第１部材と第２部材との間に熱膨張差が生じる
   と、前記第１ばね部片３６に撓みが生じるように
   するために該第１ばね部片３６のフランジ部分を
   該第１部材に固定するための固定手段３８と、前
   記第１部材と第２部材とが熱膨張差を受けても心
   合状態に維持されるように前記外側ケーシングを
   貫通してねじ込まれ前記追加の第２ばね部片３
   ６′にそのフランジ部分から軸方向に離れた部位
   で係合する複数の調心部材７０を設けたことを特
   徴とする装置。