タービンエンジン用の圧縮性支持体
【課題】タービンの部品間の摩擦又は干渉を避けること。
【解決手段】タービンエンジン用の第１のタービン整列部品８８と、金属発泡体を含むシム９０とを備えるシステムが提供される。シム９０は、第１のタービン整列部品８８の第１の表面と、第２のタービン整列部品８８の第２の表面との間に取り付けられる。
【解決手段】タービンエンジン用の第１のタービン整列部品８８と、金属発泡体を含むシム９０とを備えるシステムが提供される。シム９０は、第１のタービン整列部品８８の第１の表面と、第２のタービン整列部品８８の第２の表面との間に取り付けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される主題は、タービンエンジンに関し、より具体的には、タービンエンジンの部品の組立て、支持、及び整列に関する。
【背景技術】
【０００２】
特定の応用において、タービンは、設置中に組み付けられるように設計された種々のセクションを含むことができる。各タービンは、「台座部」（「受台」とも呼ばれる）又は排気フレームにより支持されるタービンシェル及びその軸受によって包むことができる。タービンシェルは、アーム又は他の延長部を含むことができ、これらは台座部自体の上に垂直支持体によるなど、支持体によって支持することができる。タービンシェルはまた、地上に取り付けられる脚部により垂直方向に支持することができる。
【０００３】
軸受ハウジングは一般に、タービンの軸受を覆って保護する。設置中、軸受ハウジングは、ロータがタービンシェルと同心状にあり、他の部品との干渉を避けるように位置付けられる。排気フレーム上の支持体は、軸受ハウジング上に支持部分を係合し、該軸受ハウジングを垂直方向及び／又は水平方向に整列し支持することができる。排気フレーム及び軸受ハウジング支持部分の支持に応じて、作動中のクリアランスが増大又は減少する場合がある。クリアランスのこれらの変化は、静止部品に対する軸受の位置の不確定性をもたらす可能性があり、こうした部品間の摩擦又は干渉を生じる結果となる場合がある。
【０００４】
タービンシェルは一般に、タービンの回転部品を覆い保護する。設置中、タービンシェルは、一般に、部品との干渉を避けるために回転部品と整列される。地上に対する支持体は、タービンシェル上の支持部分と係合し、該タービンシェルを垂直方向及び／又は水平方向に整列し支持することができる。支持部分及び／又は台座部の支持体の熱膨張に起因して、所望のクリアランスを得ることが困難な場合がある。例えば、台座部の支持体及び支持部分の構成に応じて、作動中にクリアランスが増大又は減少する可能性がある。これら変化するクリアランスは、回転部品に対するタービンシェルの位置の不確定性をもたらす可能性があり、最終的にはこうした部品間の摩擦又は干渉を生じる結果となる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７４１４４１３号明細書
【発明の概要】
【０００６】
本願出願当初の特許請求の範囲に記載された発明の幾つかの実施形態について要約する。これらの実施形態は、特許請求の範囲に記載された発明の技術的範囲を限定するものではなく、本発明の可能な形態を簡単にまとめたものである。実際、本発明は、以下に記載する実施形態と同様のものだけでなく、異なる様々な実施形態を包含する。
【０００７】
第１の実施形態では、システムは、タービンシェルを含むタービンエンジンと、タービンエンジンを支持するよう構成され、少なくとも第１及び第２の突出部によって画成されるキー溝を含む支持組立体と、タービンシェルから延在して、キー溝と嵌合するよう構成されたジブと、ジブと第１の突出部との間に配置され、金属発泡体を含む第１のシムとを含む。
【０００８】
第２の実施形態では、システムは、タービンエンジン用の第１のタービン整列部品と、金属発泡体を含むシムとを備え、シムは、第１のタービン整列部品の第１の表面と、第２のタービン整列部品の第２の表面との間に取り付けられる。
【０００９】
第３の実施形態では、システムは、底部、第１の側部、及び該第１の側部と反対側の第２の側部を有するキー溝と、該キー溝に挿入されて、タービンエンジンのタービンシェルの横方向整列を提供するよう構成されたキーとを含む、タービンエンジン用の支持特徴部と、キーと第１の側部との間でキー溝内に配置された第１のシムと、キーと第２の側部との間でキー溝内に配置された第２のシムと、を備え、第１のシム及び第２のシムが金属発泡体を含む。
【００１０】
本発明の上記その他の特徴、態様及び利点については、図面と併せて以下の詳細な説明を参照することによって理解を深めることができるであろう。図面を通して、同様の部材には同様の符号を付した。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ガスタービン、蒸気タービン、及び排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）システムを有する複合サイクル発電システムの一実施形態の概略流れ図。
【図２】本発明の一実施形態に係るタービン台座部とタービンシェルの斜視図。
【図３】本発明の一実施形態に係るタービン支持特徴部の概略正面図。
【図４】本発明の一実施形態に係る金属発泡体の応力／歪み曲線のグラフ。
【図５】本発明の一実施形態に係る図３のタービン支持特徴部のキー溝突出部の斜視図。
【図６】本発明の一実施形態に係る図３のタービン支持特徴部のキー溝突出部の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の１以上の特定の実施形態について説明する。これらの実施形態を簡潔に説明するため、現実の実施に際してのあらゆる特徴について本明細書に記載しないこともある。実施化に向けての開発に際して、あらゆるエンジニアリング又は設計プロジェクトの場合と同様に、実施毎に異なる開発者の特定の目標（システム及び業務に関連した制約に従うことなど）を達成すべく、実施に特有の多くの決定を行う必要があることは明らかであろう。さらに、かかる開発努力は複雑で時間を要することもあるが、本明細書の開示内容に接した当業者にとっては日常的な設計、組立及び製造にすぎないことも明らかである。
【００１３】
本発明の様々な実施形態の構成要素について紹介する際、単数形で記載したものは、その構成要素が１以上存在することを意味する。「含む」、「備える」及び「有する」という用語は内包的なものであり、記載した構成要素以外の追加の要素が存在していてもよいことを意味する。
【００１４】
本発明の実施形態は、タービン支持体（例えば、台座部）上に支持される蒸気又はガスタービンのタービン部品（例えば、タービンシェル）を整列させるためのコンプライアントシム（例えば、金属発泡シム）を含む。金属発泡シムは、タービン部品のキー溝とタービン支持体のジブとの間のシムとして設置することができる。作動中、金属発泡シムは、高温のタービン部品の熱膨張に応答して圧縮し、キー溝とジブとの間に所望のクリアランスが残存するのを確保することができる。一部の実施形態では、摩耗パッド（例えば、ステライト摩耗パッド）を金属発泡シムとキー溝との間に設け、ジブ及び／又はキー溝により作用される何らかの剪断荷重を支持することができる。幾つかの実施形態では、金属発泡シムの厚み、相対密度、及び材料は、金属発泡シムが望ましい線形弾性及び長寿命を確実にもたらすよう選ぶことができる。
【００１５】
図１は、ガスタービン１２、蒸気タービン２２、及び排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）システム３２を有する複合サイクル発電システム１０の一実施形態の概略流れ図である。システム１０は、１以上の支持特徴部を利用して、ガスタービン１２、蒸気タービン２２、及び排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）システム３２における種々の部品を整列させることができる。以下で検討するように、支持特徴部は、高温のタービン部品の熱膨張にもかかわらず好適なクリアランスを維持するために１以上のコンプライアントシム（例えば、金属発泡シム）を含む。
【００１６】
システム１０は、第１の負荷１４を駆動するガスタービン１２を含むことができる。第１の負荷１４は、例えば、電力を生成するための発電機とすることができる。ガスタービン１２は、タービン１６、燃焼器又は燃焼室１８、及び圧縮機２０を含むことができる。システム１０はまた、第２の負荷２４を駆動するための蒸気タービン２２を含むことができる。第２の負荷２４はまた、電力を生成するための発電機とすることができる。しかしながら、第１及び第２の負荷１４、２４は共に、ガスタービン１２及び蒸気タービン２２により駆動できる他のタイプの負荷であってもよい。加えて、ガスタービン１２及び蒸気タービン２２は、図示の実施形態で示すように、別個の負荷１４及び１６を駆動できるが、縦一列の形態で利用して単一のシャフトを介して単一負荷を駆動してもよい。図示の実施形態では、蒸気タービン２２は、１つの低圧セクション２６（ＬＰ ＳＴ）、１つの中圧セクション２８（ＩＰ ＳＴ）、及び１つの高圧セクション３０（ＨＰ ＳＴ）を含むことができる。しかしながら、蒸気タービン２２並びにガスタービン１２の特定の構成は、実装時固有とすることができ、セクションのあらゆる組み合わせを含むことができる。
【００１７】
蒸気タービン２２の各セクション、例えば低圧セクション２６、中圧セクション２８、及び高圧セクション３０は、一般に、中間台座部２９（例えば、受台）により支持され分離することができる。同様に、末端台座部３１（例えば、受台）は、一般に、高圧セクション３０及び低圧セクション２６の端部を支持することができる。台座部２９、３１は、タービン２２の軸線に沿って配置することができ、支持体、ピックアップ、及びタービンセクション２６、２８、３０間の配管のような種々の部品を含むことができる。以下で詳細に説明するように、台座部２９、３１はまた、ジブ及びキー溝の係合を介してセクション２６、２８、３０のタービンシェルの横方向（すなわち、水平方向）の整列を提供することができる。ジブ及びキー溝間の係合は、本明細書で説明される金属発泡シムの使用により調整することができる。ガスタービン１２はまた、１以上のセクション及び台座部の同様の配置を含むことができ、更に、以下で検討するように横方向の整列のためにジブ、キー溝、及び金属発泡シムを利用することができる点は理解されたい。
【００１８】
システム１０はまた、多段ＨＲＳＧ３２を含むことができる。図示の実施形態におけるＨＲＳＧ３２の部品は、ＨＲＳＧ３２の簡易的表現であり、限定を意図するものではない。むしろ、図示のＨＲＳＧ３２は、このようなＨＲＳＧシステムの一般的動作を伝達するために示されている。ガスタービン１２からの加熱された排出ガス３４は、ＨＲＳＧ３２に移送され、これを用いて蒸気タービン２２に動力を伝達するのに使用される蒸気を加熱することができる。蒸気タービン２２の低圧セクション２６からの排出ガスは、復水器３６に送ることができる。復水器３６からの凝縮物は、凝縮ポンプ３８を用いてＨＲＳＧ３２の低圧セクションに送ることができる。
【００１９】
次いで、凝縮物は、低圧エコノマイザ４０（ＬＰＥＣＯＮ）を通って流れることができ、エコノマイザは、凝縮物を加熱するのに用いることができるガスを用いて給水を加熱するよう構成された装置である。低圧エコノマイザ４０からの凝縮物の一部は、低圧蒸発器４２（ＬＰＥＶＡＰ）に送ることができ、凝縮物の残りは、中圧エコノマイザ４４（ＩＰＥＣＯＮ）に向けてポンプ送給することができる。低圧蒸発器４２からの蒸気は、蒸気タービン２２の低圧セクション２６に戻すことができる。同様に、中圧エコノマイザ４４からの凝縮物の一部は、中圧蒸発器４６（ＩＰＥＶＡＰ）に送ることができ、凝縮物の残りは、高圧エコノマイザ４８（ＨＰＥＣＯＮ）に向けてポンプ送給することができる。中圧蒸発器４６からの蒸気は、蒸気タービン２２の中圧セクション２８に送ることができる。この場合も同様に、図示の実施形態は単に、本発明の実施形態の固有の態様を利用できるＨＲＳＧシステムの一般的動作の例証に過ぎないので、エコノマイザ、蒸発器、及び蒸気タービン２２間の接続は、実装毎に異なる可能性がある。
【００２０】
最後に、高圧エコノマイザ４８からの凝縮物は、高圧エバポレータ５０（ＨＰＥＶＡＰ）に送ることができる。高圧エバポレータ５０から流出する蒸気は、１次高圧過熱器５２及び最終高圧過熱器５４に送ることができ、ここで蒸気が過熱され、最終的には蒸気タービン２２の高圧セクション３０に送られる。蒸気タービン２２の高圧セクション３０からの排出ガスは、蒸気タービン２２の中圧セクション２８に送ることができる。中圧セクション２８からの排出ガスは、蒸気タービン２２の低圧セクション２６に送ることができる。
【００２１】
段間アテンポレータ５６は、１次高圧過熱器５２と最終高圧過熱器５４との間に配置することができる。段間アテンポレータ５６は、最終高圧過熱器５４からの蒸気の排出温度のより堅牢な制御を可能にすることができる。具体的には、段間アテンポレータ５６は、最終高圧過熱器５４から流出する蒸気の排出温度が所定値を超えるときは常に、最終高圧過熱器５４の上流側の過熱蒸気に低温給水スプレーを注入することにより、最終高圧過熱器５４から流出する蒸気の温度を制御するよう構成することができる。
【００２２】
加えて、蒸気タービン２２の高圧セクション３０からの排出ガスは、１次再熱器５８及び２次再熱器６０に送ることができ、ここで排出ガスを再熱した後、蒸気タービン２２の中圧セクション２８に送ることができる。１次再熱器５８及び２次再熱器６０はまた、再熱器からの排出蒸気温度を制御するための段間アテンポレータ６２と関連付けることができる。具体的には、段間アテンポレータ６２は、２次再熱器６０から出る蒸気の排出温度が所定値を超えるときは常に、２次再熱器６０の上流側の過熱蒸気に低温の給水スプレーを注入することにより、２次再熱器６０から出る蒸気の温度を制御するよう構成することができる。
【００２３】
システム１０のような複合サイクルシステムにおいて、高温ガス３４は、ガスタービン１２からＨＲＳＧ３２を通って流れることができ、これを用いて高圧高温蒸気を生成することができる。次いで、ＨＲＳＧ３２により生成される蒸気は、発電のため蒸気タービンを通過することができる。加えて、生成された蒸気はまた、過熱蒸気を用いることができる他の何れかのプロセスに供給することができる。ガスタービン１２サイクルは、「トッピングサイクル」と呼ばれることが多く、蒸気タービン２２発生サイクルは、「ボトミングサイクル」と呼ばれることが多い。図１に示すようにこれら２つのサイクルを組み合わせることによって、複合サイクル発電システム１０は両方のサイクルにおいてより高い効率をもたらすことができる。詳細には、トッピングサイクルからの排熱を取り込み、これを用いてボトミングサイクルで使用するための蒸気を発生させることができる。
【００２４】
図２は、例えば、低圧セクション２６、中圧セクション２８、及び高圧セクション３０のシェルなど、タービンシェル７２を支持するタービン台座部７０（例えば、中間台座部２９及び末端台座部３１）の斜視図である。台座部７０は、上側半部分７４と下側半部分７６とを含むことができ、タービンシェル７２は、上側半部分タービンシェル７８又は下側半部分タービンシェル８０を含むことができる。タービンシェル７２は、一般に、矢印７９で示された領域におけるなど、台座部７０上に配置された支持フレームにより支持され整列することができる。支持特徴部は、ジブとキー溝との係合及び１以上の金属発泡シムの調整を通じて、矢印８１で示される方向など、ｘ軸に沿ってタービンシェル７２を横方向に整列させて支持することができる。上述のように、ガスタービン１２はまた、支持特徴部を用いて、同様にして台座部とガスタービンの１つ又は複数のシェルを横方向に整列させることができる。
【００２５】
図３は、本発明の一実施形態に係るタービン支持特徴部８２の概略図である。図３に示すように、タービン支持特徴部８２は、台座部７０上にキー溝８４と、タービンシェル下側半部分８０から延在する突出部（例えば、ジブ（「キー」とも呼ばれる））とを含むことができる。キー溝８４は、台座部７０から延在する突出部８８によって画成することができる。突出部８８間のスペース８３は、キー溝８４を画成することができる。一部の実施形態では、突出部は、台座部７０から機械加工され、又は台座部７０上に溶接され、或いは、何らかの好適な技法により製造することができる。ジブ８６は、キー溝８４と嵌合し、ｘ軸に沿ってタービンシェル７２の整列及び支持を提供するよう構成される。
【００２６】
キー溝８４とジブ８６との間のクリアランスは、例えば、タービンセクションが作動状態ではなく且つ作動温度未満であるときなど、「低温」条件中に設定することができる。例えば、キー溝８４及びジブ８６の突出部間に幾らかのクリアランスを設けて、ジブ８６に対する損傷を防ぐことができる。作動中、タービンセクション及びタービンシェル７２が加熱すると、ジブ８６はキー溝８４内部で熱的に膨張することができる。ジブ８６とキー溝８４との間の所望の取り付けを確保するために、ジブ８６と、キー溝８４を画成する各突出部との間に１以上のコンプライアントシム（例えば、金属発泡シム９０）を配置することができる。例えば、図３に示すように、第１の金属発泡シム９０Ａは、ジブ８６の一方側と突出部８８との間に挿入することができ、第２の金属発泡シム９０Ｂは、ジブ８６の他方側と突出部８８との間に挿入することができる。タービンシェル７２が加熱し、ジブ８６がキー溝８４内で大きくなると、金属発泡シム９０は加圧され、ジブ８６とキー溝８４の側部との間のクリアランスを維持することができる。
【００２７】
以下で更に説明するように、金属発泡シム９０は、ＦｅＣｒＡｌＹ発泡体、ステンレス発泡体、銅発泡体、インコネル発泡体、ニッケル発泡体、アルミニウム発泡体、又は何らかの好適な発泡体を含むことができ、金属発泡体の厚み、相対密度、及び材料は、膨張するジブ８６により作用される力に応答して、金属発泡体が線形弾性を確実に維持するよう選択することができる。更に、金属発泡シム９０は、ジブ８６の熱膨張中にジブ８６及び／又はキー溝に対する損傷を阻止するのに十分にコンプライアントであり、更に、ジブ８６とキー溝８４との間の所望の横方向整列を維持し、すなわちタービンシェル７２の整列を維持するのに十分な剛性を保持することができる。有利には、金属発泡体により、低温時の支持特徴部の調整を可能にし、組立をより容易にすることができる。加えて、支持特徴部における金属発泡シム９０は、何れかの低温又は高温の横方向位置の不確実性を排除又は最小限にし、タービンの静止及び回転部品間のより緊密なクリアランスを得ることができる。
【００２８】
上述のように、金属発泡体は、所望の降伏強さ又はヤング係数を有する金属発泡体を選択することなどにより、所望の線形弾性を提供するよう選択することができる。理解されるように、降伏強さ又はヤング係数の両方は、相対密度の関数とすることができる。図４は、例えば、１５％相対密度を有するＦｅＣｒＡｌＹ金属発泡体など、例示的な金属発泡体についての強度／歪み曲線９４を描いている。図４に示すように、ｙ軸は、ｘ軸上の所与の歪み（ｉｎ／ｉｎ）に対する金属発泡体の応力（ｌｂｆ／ｉｎ2）に相当する。線形領域９６は、線形弾性を示すＦｅＣｒＡｌＹ金属発泡体の応力／歪み曲線の該当部分に相当する。例えば、図４に描く線形領域では、ＦｅＣｒＡｌＹ金属発泡体のヤング係数は約６１２５９ｐｓｉとすることができる。他の領域は、歪みに対して金属発泡体の応力が変化しない安定領域９８と、歪みに対して金属発泡体の密度が増大し、応力が急激に増大する高密度領域９９とを含むことができる。
【００２９】
従って、上述の方法でシムとして使用するために金属発泡体を選択する場合、金属発泡体は、タービンの作動中又はタービンシェル７０の膨張中に金属発泡体シムに誘起されると予想される歪みまでの線形弾性を確実に提供するよう選択することができる。上述のように、金属発泡体は、ＦｅＣｒＡｌＹ発泡体、ステンレス発泡体、銅発泡体、インコネル発泡体、ニッケル発泡体、アルミニウム発泡体、又は何らかの好適な発泡体を含むことができる。更に、金属発泡体は、連続気泡金属発泡体又は独立気泡金属発泡体を含むことができる。加えて、使用される金属発泡体は、少なくとも約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、又はそれ以上など、約５％よりも大きな相対密度を有することができる。
【００３０】
例えば、図３において上述したジブ８６及びキー溝８４を参照すると、幅が約６インチ、高さが約８インチ、長さが約２０インチのジブ８６において、６００°Ｆ及び３００°Ｆの定常状態ジブ温度では、１５％相対密度ＦｅＣｒＡｌＹ金属発泡体で発生する応力は約８６０ｐｓｉであり、図４に描いた線形弾性領域９６内にある。加えて、このような実施形態では、金属発泡体上に発生する全横力は１３７，６００ｌｂｆである。
【００３１】
一部の実施形態では、金属発泡シム９０は、追加の部品と共に用いることができる。図５は、摩耗パッド１００及び留めプレート１０２を有するキー溝突出部８８の一実施形態の斜視図を描いており、図６は、留めプレート１０２無しのキー溝突出部８８の斜視図を描いている。図５に示すように、摩耗パッド１００は、矢印１０４で示され、キー溝突出部８８上のジブ８６により作用される剪断荷重の一部又は全てを吸収することができる。図６に示すように、摩耗パッド１００は、金属発泡シム９０とジブ８６との間に配置することができる。一部の実施形態では、摩耗パッド１００は、ステライト、スチール、又は他の何れかの好適な材料、或いはこれらの組み合わせとすることができる。留めプレート１０２を用いて、キー溝突出部８８と整列した状態で金属発泡シム９０及び摩耗パッド１００を保持することができる。例えば、留めプレート１０２は、矢印１０４で示される方向でパッド上に作用する何らかの剪断荷重に抗して摩耗パッド１００を保持することができる。同様に図５及び６に示されるように、摩耗パッド１００は、釘、スクリュー、ボルト、リベット、又は他の何れかの好適なファスナーなど、１以上のファスナー１０６により金属発泡シム９０に機械的に固定することができる。他の実施形態では、摩耗パッド１００は、ろう付け、溶接、接着、又は他の何れかの好適なプロセスにより金属発泡シム９０に接合することができる。従って、一部の実施形態では、摩耗パッド１００及び金属発泡シム９０は、共に接合されて単一の部品を形成することができ、他の実施形態では、摩耗パッド１００は金属発泡シム９０とは別個の部品であってもよい。他の実施形態では、摩耗パッド１００を省くことができ、金属発泡シム９０は、ジブ８６とキー溝突出部８８との間に配置される唯一の部品であってもよい。同様に、留めプレート１０２は、釘、スクリュー、又は他の何れかの好適なファスナーなど、１以上のファスナー１０８によりキー溝突出部８８に機械的に固定することができる。図６に同様に示すように、突出部８８は、該突出部８８の特別な区域にシム９０を位置付け／受け入れるよう構成された凹部１１０を含むことができる。この凹部１１０は、突出部８８の内側表面の１以上の窪み或いは延長部によって画成することができる。一部の実施形態では、キー溝８４を画成する１以上の突出部８８は、凹部を含むことができる。
【００３２】
他の実施形態では、キー溝はタービンシェル７２上に位置付けることができ、ジブ８６はタービン台座部上に位置付けることができる点は理解されたい。このような実施形態では、金属発泡シム９０を用いて、上述のようにしてジブとキー溝との間に所望のクリアランスを提供することができる。更に、上述のようなコンプライアントシム（例えば、金属発泡シム）は、例えば、第１及び第２の整列特徴部、雄及び雌整列特徴部、その他を有する他の支持特徴部において用いることができる点は理解されたい。
【００３３】
本明細書では、本発明を最良の形態を含めて開示するとともに、装置又はシステムの製造・使用及び方法の実施を始め、本発明を当業者が実施できるようにするため、例を用いて説明してきた。本発明の特許性を有する範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者に自明な他の例も包含する。かかる他の例は、特許請求の範囲の文言上の差のない構成要素を有しているか、或いは特許請求の範囲の文言と実質的な差のない均等な構成要素を有していれば、特許請求の範囲に記載された技術的範囲に属する。
【符号の説明】
【００３４】
１０ 発電システム
１２ ガスタービン
２２ 蒸気タービン
３２ ＨＲＳＧシステム
１４ 第１の負荷
１６ タービン
１８ 燃焼室
２０ 圧縮機
２４ 第２の負荷
２６ 低圧セクション
２８ 中圧セクション
３０ 高圧セクション
２９ 中間台座部
３１ 末端台座部
３４ 加熱排出ガス
３６ 復水器
３８ 凝縮ポンプ
４０ 低圧エコノマイザ
４２ 低圧蒸発器
４４ 中圧エコノマイザ
４６ 中圧蒸発器
４８ 高圧エコノマイザ
５０ 高圧蒸発器
５２ 高圧過熱器
５４ 高圧過熱器
５６ 段間アテンポレータ
５８ １次再熱器
６０ ２次再熱器
６２ 段間アテンポレータ
７０ タービン台座部
７２ タービンシェル
７４ 上側半部分
７６ 下側半部分
７８ 上側半部分タービンシェル
８０ 下側半部分タービンシェル
７９ 矢印
８１ 矢印
８２ タービン支持特徴部
８３ スペース
８４ キー溝
８６ ジブ
８８ 突出部
９０ 金属発泡体シム
９４ 応力／歪み曲線
９６ 線形領域
９８ 安定領域
９９ 高密度領域
１００ 摩耗パッド
１０２ 留めプレート
１０４ 矢印
１０６ ファスナー
１０８ ファスナー
１１０ 凹部
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される主題は、タービンエンジンに関し、より具体的には、タービンエンジンの部品の組立て、支持、及び整列に関する。
【背景技術】
【０００２】
特定の応用において、タービンは、設置中に組み付けられるように設計された種々のセクションを含むことができる。各タービンは、「台座部」（「受台」とも呼ばれる）又は排気フレームにより支持されるタービンシェル及びその軸受によって包むことができる。タービンシェルは、アーム又は他の延長部を含むことができ、これらは台座部自体の上に垂直支持体によるなど、支持体によって支持することができる。タービンシェルはまた、地上に取り付けられる脚部により垂直方向に支持することができる。
【０００３】
軸受ハウジングは一般に、タービンの軸受を覆って保護する。設置中、軸受ハウジングは、ロータがタービンシェルと同心状にあり、他の部品との干渉を避けるように位置付けられる。排気フレーム上の支持体は、軸受ハウジング上に支持部分を係合し、該軸受ハウジングを垂直方向及び／又は水平方向に整列し支持することができる。排気フレーム及び軸受ハウジング支持部分の支持に応じて、作動中のクリアランスが増大又は減少する場合がある。クリアランスのこれらの変化は、静止部品に対する軸受の位置の不確定性をもたらす可能性があり、こうした部品間の摩擦又は干渉を生じる結果となる場合がある。
【０００４】
タービンシェルは一般に、タービンの回転部品を覆い保護する。設置中、タービンシェルは、一般に、部品との干渉を避けるために回転部品と整列される。地上に対する支持体は、タービンシェル上の支持部分と係合し、該タービンシェルを垂直方向及び／又は水平方向に整列し支持することができる。支持部分及び／又は台座部の支持体の熱膨張に起因して、所望のクリアランスを得ることが困難な場合がある。例えば、台座部の支持体及び支持部分の構成に応じて、作動中にクリアランスが増大又は減少する可能性がある。これら変化するクリアランスは、回転部品に対するタービンシェルの位置の不確定性をもたらす可能性があり、最終的にはこうした部品間の摩擦又は干渉を生じる結果となる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７４１４４１３号明細書
【発明の概要】
【０００６】
本願出願当初の特許請求の範囲に記載された発明の幾つかの実施形態について要約する。これらの実施形態は、特許請求の範囲に記載された発明の技術的範囲を限定するものではなく、本発明の可能な形態を簡単にまとめたものである。実際、本発明は、以下に記載する実施形態と同様のものだけでなく、異なる様々な実施形態を包含する。
【０００７】
第１の実施形態では、システムは、タービンシェルを含むタービンエンジンと、タービンエンジンを支持するよう構成され、少なくとも第１及び第２の突出部によって画成されるキー溝を含む支持組立体と、タービンシェルから延在して、キー溝と嵌合するよう構成されたジブと、ジブと第１の突出部との間に配置され、金属発泡体を含む第１のシムとを含む。
【０００８】
第２の実施形態では、システムは、タービンエンジン用の第１のタービン整列部品と、金属発泡体を含むシムとを備え、シムは、第１のタービン整列部品の第１の表面と、第２のタービン整列部品の第２の表面との間に取り付けられる。
【０００９】
第３の実施形態では、システムは、底部、第１の側部、及び該第１の側部と反対側の第２の側部を有するキー溝と、該キー溝に挿入されて、タービンエンジンのタービンシェルの横方向整列を提供するよう構成されたキーとを含む、タービンエンジン用の支持特徴部と、キーと第１の側部との間でキー溝内に配置された第１のシムと、キーと第２の側部との間でキー溝内に配置された第２のシムと、を備え、第１のシム及び第２のシムが金属発泡体を含む。
【００１０】
本発明の上記その他の特徴、態様及び利点については、図面と併せて以下の詳細な説明を参照することによって理解を深めることができるであろう。図面を通して、同様の部材には同様の符号を付した。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ガスタービン、蒸気タービン、及び排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）システムを有する複合サイクル発電システムの一実施形態の概略流れ図。
【図２】本発明の一実施形態に係るタービン台座部とタービンシェルの斜視図。
【図３】本発明の一実施形態に係るタービン支持特徴部の概略正面図。
【図４】本発明の一実施形態に係る金属発泡体の応力／歪み曲線のグラフ。
【図５】本発明の一実施形態に係る図３のタービン支持特徴部のキー溝突出部の斜視図。
【図６】本発明の一実施形態に係る図３のタービン支持特徴部のキー溝突出部の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の１以上の特定の実施形態について説明する。これらの実施形態を簡潔に説明するため、現実の実施に際してのあらゆる特徴について本明細書に記載しないこともある。実施化に向けての開発に際して、あらゆるエンジニアリング又は設計プロジェクトの場合と同様に、実施毎に異なる開発者の特定の目標（システム及び業務に関連した制約に従うことなど）を達成すべく、実施に特有の多くの決定を行う必要があることは明らかであろう。さらに、かかる開発努力は複雑で時間を要することもあるが、本明細書の開示内容に接した当業者にとっては日常的な設計、組立及び製造にすぎないことも明らかである。
【００１３】
本発明の様々な実施形態の構成要素について紹介する際、単数形で記載したものは、その構成要素が１以上存在することを意味する。「含む」、「備える」及び「有する」という用語は内包的なものであり、記載した構成要素以外の追加の要素が存在していてもよいことを意味する。
【００１４】
本発明の実施形態は、タービン支持体（例えば、台座部）上に支持される蒸気又はガスタービンのタービン部品（例えば、タービンシェル）を整列させるためのコンプライアントシム（例えば、金属発泡シム）を含む。金属発泡シムは、タービン部品のキー溝とタービン支持体のジブとの間のシムとして設置することができる。作動中、金属発泡シムは、高温のタービン部品の熱膨張に応答して圧縮し、キー溝とジブとの間に所望のクリアランスが残存するのを確保することができる。一部の実施形態では、摩耗パッド（例えば、ステライト摩耗パッド）を金属発泡シムとキー溝との間に設け、ジブ及び／又はキー溝により作用される何らかの剪断荷重を支持することができる。幾つかの実施形態では、金属発泡シムの厚み、相対密度、及び材料は、金属発泡シムが望ましい線形弾性及び長寿命を確実にもたらすよう選ぶことができる。
【００１５】
図１は、ガスタービン１２、蒸気タービン２２、及び排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）システム３２を有する複合サイクル発電システム１０の一実施形態の概略流れ図である。システム１０は、１以上の支持特徴部を利用して、ガスタービン１２、蒸気タービン２２、及び排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）システム３２における種々の部品を整列させることができる。以下で検討するように、支持特徴部は、高温のタービン部品の熱膨張にもかかわらず好適なクリアランスを維持するために１以上のコンプライアントシム（例えば、金属発泡シム）を含む。
【００１６】
システム１０は、第１の負荷１４を駆動するガスタービン１２を含むことができる。第１の負荷１４は、例えば、電力を生成するための発電機とすることができる。ガスタービン１２は、タービン１６、燃焼器又は燃焼室１８、及び圧縮機２０を含むことができる。システム１０はまた、第２の負荷２４を駆動するための蒸気タービン２２を含むことができる。第２の負荷２４はまた、電力を生成するための発電機とすることができる。しかしながら、第１及び第２の負荷１４、２４は共に、ガスタービン１２及び蒸気タービン２２により駆動できる他のタイプの負荷であってもよい。加えて、ガスタービン１２及び蒸気タービン２２は、図示の実施形態で示すように、別個の負荷１４及び１６を駆動できるが、縦一列の形態で利用して単一のシャフトを介して単一負荷を駆動してもよい。図示の実施形態では、蒸気タービン２２は、１つの低圧セクション２６（ＬＰ ＳＴ）、１つの中圧セクション２８（ＩＰ ＳＴ）、及び１つの高圧セクション３０（ＨＰ ＳＴ）を含むことができる。しかしながら、蒸気タービン２２並びにガスタービン１２の特定の構成は、実装時固有とすることができ、セクションのあらゆる組み合わせを含むことができる。
【００１７】
蒸気タービン２２の各セクション、例えば低圧セクション２６、中圧セクション２８、及び高圧セクション３０は、一般に、中間台座部２９（例えば、受台）により支持され分離することができる。同様に、末端台座部３１（例えば、受台）は、一般に、高圧セクション３０及び低圧セクション２６の端部を支持することができる。台座部２９、３１は、タービン２２の軸線に沿って配置することができ、支持体、ピックアップ、及びタービンセクション２６、２８、３０間の配管のような種々の部品を含むことができる。以下で詳細に説明するように、台座部２９、３１はまた、ジブ及びキー溝の係合を介してセクション２６、２８、３０のタービンシェルの横方向（すなわち、水平方向）の整列を提供することができる。ジブ及びキー溝間の係合は、本明細書で説明される金属発泡シムの使用により調整することができる。ガスタービン１２はまた、１以上のセクション及び台座部の同様の配置を含むことができ、更に、以下で検討するように横方向の整列のためにジブ、キー溝、及び金属発泡シムを利用することができる点は理解されたい。
【００１８】
システム１０はまた、多段ＨＲＳＧ３２を含むことができる。図示の実施形態におけるＨＲＳＧ３２の部品は、ＨＲＳＧ３２の簡易的表現であり、限定を意図するものではない。むしろ、図示のＨＲＳＧ３２は、このようなＨＲＳＧシステムの一般的動作を伝達するために示されている。ガスタービン１２からの加熱された排出ガス３４は、ＨＲＳＧ３２に移送され、これを用いて蒸気タービン２２に動力を伝達するのに使用される蒸気を加熱することができる。蒸気タービン２２の低圧セクション２６からの排出ガスは、復水器３６に送ることができる。復水器３６からの凝縮物は、凝縮ポンプ３８を用いてＨＲＳＧ３２の低圧セクションに送ることができる。
【００１９】
次いで、凝縮物は、低圧エコノマイザ４０（ＬＰＥＣＯＮ）を通って流れることができ、エコノマイザは、凝縮物を加熱するのに用いることができるガスを用いて給水を加熱するよう構成された装置である。低圧エコノマイザ４０からの凝縮物の一部は、低圧蒸発器４２（ＬＰＥＶＡＰ）に送ることができ、凝縮物の残りは、中圧エコノマイザ４４（ＩＰＥＣＯＮ）に向けてポンプ送給することができる。低圧蒸発器４２からの蒸気は、蒸気タービン２２の低圧セクション２６に戻すことができる。同様に、中圧エコノマイザ４４からの凝縮物の一部は、中圧蒸発器４６（ＩＰＥＶＡＰ）に送ることができ、凝縮物の残りは、高圧エコノマイザ４８（ＨＰＥＣＯＮ）に向けてポンプ送給することができる。中圧蒸発器４６からの蒸気は、蒸気タービン２２の中圧セクション２８に送ることができる。この場合も同様に、図示の実施形態は単に、本発明の実施形態の固有の態様を利用できるＨＲＳＧシステムの一般的動作の例証に過ぎないので、エコノマイザ、蒸発器、及び蒸気タービン２２間の接続は、実装毎に異なる可能性がある。
【００２０】
最後に、高圧エコノマイザ４８からの凝縮物は、高圧エバポレータ５０（ＨＰＥＶＡＰ）に送ることができる。高圧エバポレータ５０から流出する蒸気は、１次高圧過熱器５２及び最終高圧過熱器５４に送ることができ、ここで蒸気が過熱され、最終的には蒸気タービン２２の高圧セクション３０に送られる。蒸気タービン２２の高圧セクション３０からの排出ガスは、蒸気タービン２２の中圧セクション２８に送ることができる。中圧セクション２８からの排出ガスは、蒸気タービン２２の低圧セクション２６に送ることができる。
【００２１】
段間アテンポレータ５６は、１次高圧過熱器５２と最終高圧過熱器５４との間に配置することができる。段間アテンポレータ５６は、最終高圧過熱器５４からの蒸気の排出温度のより堅牢な制御を可能にすることができる。具体的には、段間アテンポレータ５６は、最終高圧過熱器５４から流出する蒸気の排出温度が所定値を超えるときは常に、最終高圧過熱器５４の上流側の過熱蒸気に低温給水スプレーを注入することにより、最終高圧過熱器５４から流出する蒸気の温度を制御するよう構成することができる。
【００２２】
加えて、蒸気タービン２２の高圧セクション３０からの排出ガスは、１次再熱器５８及び２次再熱器６０に送ることができ、ここで排出ガスを再熱した後、蒸気タービン２２の中圧セクション２８に送ることができる。１次再熱器５８及び２次再熱器６０はまた、再熱器からの排出蒸気温度を制御するための段間アテンポレータ６２と関連付けることができる。具体的には、段間アテンポレータ６２は、２次再熱器６０から出る蒸気の排出温度が所定値を超えるときは常に、２次再熱器６０の上流側の過熱蒸気に低温の給水スプレーを注入することにより、２次再熱器６０から出る蒸気の温度を制御するよう構成することができる。
【００２３】
システム１０のような複合サイクルシステムにおいて、高温ガス３４は、ガスタービン１２からＨＲＳＧ３２を通って流れることができ、これを用いて高圧高温蒸気を生成することができる。次いで、ＨＲＳＧ３２により生成される蒸気は、発電のため蒸気タービンを通過することができる。加えて、生成された蒸気はまた、過熱蒸気を用いることができる他の何れかのプロセスに供給することができる。ガスタービン１２サイクルは、「トッピングサイクル」と呼ばれることが多く、蒸気タービン２２発生サイクルは、「ボトミングサイクル」と呼ばれることが多い。図１に示すようにこれら２つのサイクルを組み合わせることによって、複合サイクル発電システム１０は両方のサイクルにおいてより高い効率をもたらすことができる。詳細には、トッピングサイクルからの排熱を取り込み、これを用いてボトミングサイクルで使用するための蒸気を発生させることができる。
【００２４】
図２は、例えば、低圧セクション２６、中圧セクション２８、及び高圧セクション３０のシェルなど、タービンシェル７２を支持するタービン台座部７０（例えば、中間台座部２９及び末端台座部３１）の斜視図である。台座部７０は、上側半部分７４と下側半部分７６とを含むことができ、タービンシェル７２は、上側半部分タービンシェル７８又は下側半部分タービンシェル８０を含むことができる。タービンシェル７２は、一般に、矢印７９で示された領域におけるなど、台座部７０上に配置された支持フレームにより支持され整列することができる。支持特徴部は、ジブとキー溝との係合及び１以上の金属発泡シムの調整を通じて、矢印８１で示される方向など、ｘ軸に沿ってタービンシェル７２を横方向に整列させて支持することができる。上述のように、ガスタービン１２はまた、支持特徴部を用いて、同様にして台座部とガスタービンの１つ又は複数のシェルを横方向に整列させることができる。
【００２５】
図３は、本発明の一実施形態に係るタービン支持特徴部８２の概略図である。図３に示すように、タービン支持特徴部８２は、台座部７０上にキー溝８４と、タービンシェル下側半部分８０から延在する突出部（例えば、ジブ（「キー」とも呼ばれる））とを含むことができる。キー溝８４は、台座部７０から延在する突出部８８によって画成することができる。突出部８８間のスペース８３は、キー溝８４を画成することができる。一部の実施形態では、突出部は、台座部７０から機械加工され、又は台座部７０上に溶接され、或いは、何らかの好適な技法により製造することができる。ジブ８６は、キー溝８４と嵌合し、ｘ軸に沿ってタービンシェル７２の整列及び支持を提供するよう構成される。
【００２６】
キー溝８４とジブ８６との間のクリアランスは、例えば、タービンセクションが作動状態ではなく且つ作動温度未満であるときなど、「低温」条件中に設定することができる。例えば、キー溝８４及びジブ８６の突出部間に幾らかのクリアランスを設けて、ジブ８６に対する損傷を防ぐことができる。作動中、タービンセクション及びタービンシェル７２が加熱すると、ジブ８６はキー溝８４内部で熱的に膨張することができる。ジブ８６とキー溝８４との間の所望の取り付けを確保するために、ジブ８６と、キー溝８４を画成する各突出部との間に１以上のコンプライアントシム（例えば、金属発泡シム９０）を配置することができる。例えば、図３に示すように、第１の金属発泡シム９０Ａは、ジブ８６の一方側と突出部８８との間に挿入することができ、第２の金属発泡シム９０Ｂは、ジブ８６の他方側と突出部８８との間に挿入することができる。タービンシェル７２が加熱し、ジブ８６がキー溝８４内で大きくなると、金属発泡シム９０は加圧され、ジブ８６とキー溝８４の側部との間のクリアランスを維持することができる。
【００２７】
以下で更に説明するように、金属発泡シム９０は、ＦｅＣｒＡｌＹ発泡体、ステンレス発泡体、銅発泡体、インコネル発泡体、ニッケル発泡体、アルミニウム発泡体、又は何らかの好適な発泡体を含むことができ、金属発泡体の厚み、相対密度、及び材料は、膨張するジブ８６により作用される力に応答して、金属発泡体が線形弾性を確実に維持するよう選択することができる。更に、金属発泡シム９０は、ジブ８６の熱膨張中にジブ８６及び／又はキー溝に対する損傷を阻止するのに十分にコンプライアントであり、更に、ジブ８６とキー溝８４との間の所望の横方向整列を維持し、すなわちタービンシェル７２の整列を維持するのに十分な剛性を保持することができる。有利には、金属発泡体により、低温時の支持特徴部の調整を可能にし、組立をより容易にすることができる。加えて、支持特徴部における金属発泡シム９０は、何れかの低温又は高温の横方向位置の不確実性を排除又は最小限にし、タービンの静止及び回転部品間のより緊密なクリアランスを得ることができる。
【００２８】
上述のように、金属発泡体は、所望の降伏強さ又はヤング係数を有する金属発泡体を選択することなどにより、所望の線形弾性を提供するよう選択することができる。理解されるように、降伏強さ又はヤング係数の両方は、相対密度の関数とすることができる。図４は、例えば、１５％相対密度を有するＦｅＣｒＡｌＹ金属発泡体など、例示的な金属発泡体についての強度／歪み曲線９４を描いている。図４に示すように、ｙ軸は、ｘ軸上の所与の歪み（ｉｎ／ｉｎ）に対する金属発泡体の応力（ｌｂｆ／ｉｎ2）に相当する。線形領域９６は、線形弾性を示すＦｅＣｒＡｌＹ金属発泡体の応力／歪み曲線の該当部分に相当する。例えば、図４に描く線形領域では、ＦｅＣｒＡｌＹ金属発泡体のヤング係数は約６１２５９ｐｓｉとすることができる。他の領域は、歪みに対して金属発泡体の応力が変化しない安定領域９８と、歪みに対して金属発泡体の密度が増大し、応力が急激に増大する高密度領域９９とを含むことができる。
【００２９】
従って、上述の方法でシムとして使用するために金属発泡体を選択する場合、金属発泡体は、タービンの作動中又はタービンシェル７０の膨張中に金属発泡体シムに誘起されると予想される歪みまでの線形弾性を確実に提供するよう選択することができる。上述のように、金属発泡体は、ＦｅＣｒＡｌＹ発泡体、ステンレス発泡体、銅発泡体、インコネル発泡体、ニッケル発泡体、アルミニウム発泡体、又は何らかの好適な発泡体を含むことができる。更に、金属発泡体は、連続気泡金属発泡体又は独立気泡金属発泡体を含むことができる。加えて、使用される金属発泡体は、少なくとも約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、又はそれ以上など、約５％よりも大きな相対密度を有することができる。
【００３０】
例えば、図３において上述したジブ８６及びキー溝８４を参照すると、幅が約６インチ、高さが約８インチ、長さが約２０インチのジブ８６において、６００°Ｆ及び３００°Ｆの定常状態ジブ温度では、１５％相対密度ＦｅＣｒＡｌＹ金属発泡体で発生する応力は約８６０ｐｓｉであり、図４に描いた線形弾性領域９６内にある。加えて、このような実施形態では、金属発泡体上に発生する全横力は１３７，６００ｌｂｆである。
【００３１】
一部の実施形態では、金属発泡シム９０は、追加の部品と共に用いることができる。図５は、摩耗パッド１００及び留めプレート１０２を有するキー溝突出部８８の一実施形態の斜視図を描いており、図６は、留めプレート１０２無しのキー溝突出部８８の斜視図を描いている。図５に示すように、摩耗パッド１００は、矢印１０４で示され、キー溝突出部８８上のジブ８６により作用される剪断荷重の一部又は全てを吸収することができる。図６に示すように、摩耗パッド１００は、金属発泡シム９０とジブ８６との間に配置することができる。一部の実施形態では、摩耗パッド１００は、ステライト、スチール、又は他の何れかの好適な材料、或いはこれらの組み合わせとすることができる。留めプレート１０２を用いて、キー溝突出部８８と整列した状態で金属発泡シム９０及び摩耗パッド１００を保持することができる。例えば、留めプレート１０２は、矢印１０４で示される方向でパッド上に作用する何らかの剪断荷重に抗して摩耗パッド１００を保持することができる。同様に図５及び６に示されるように、摩耗パッド１００は、釘、スクリュー、ボルト、リベット、又は他の何れかの好適なファスナーなど、１以上のファスナー１０６により金属発泡シム９０に機械的に固定することができる。他の実施形態では、摩耗パッド１００は、ろう付け、溶接、接着、又は他の何れかの好適なプロセスにより金属発泡シム９０に接合することができる。従って、一部の実施形態では、摩耗パッド１００及び金属発泡シム９０は、共に接合されて単一の部品を形成することができ、他の実施形態では、摩耗パッド１００は金属発泡シム９０とは別個の部品であってもよい。他の実施形態では、摩耗パッド１００を省くことができ、金属発泡シム９０は、ジブ８６とキー溝突出部８８との間に配置される唯一の部品であってもよい。同様に、留めプレート１０２は、釘、スクリュー、又は他の何れかの好適なファスナーなど、１以上のファスナー１０８によりキー溝突出部８８に機械的に固定することができる。図６に同様に示すように、突出部８８は、該突出部８８の特別な区域にシム９０を位置付け／受け入れるよう構成された凹部１１０を含むことができる。この凹部１１０は、突出部８８の内側表面の１以上の窪み或いは延長部によって画成することができる。一部の実施形態では、キー溝８４を画成する１以上の突出部８８は、凹部を含むことができる。
【００３２】
他の実施形態では、キー溝はタービンシェル７２上に位置付けることができ、ジブ８６はタービン台座部上に位置付けることができる点は理解されたい。このような実施形態では、金属発泡シム９０を用いて、上述のようにしてジブとキー溝との間に所望のクリアランスを提供することができる。更に、上述のようなコンプライアントシム（例えば、金属発泡シム）は、例えば、第１及び第２の整列特徴部、雄及び雌整列特徴部、その他を有する他の支持特徴部において用いることができる点は理解されたい。
【００３３】
本明細書では、本発明を最良の形態を含めて開示するとともに、装置又はシステムの製造・使用及び方法の実施を始め、本発明を当業者が実施できるようにするため、例を用いて説明してきた。本発明の特許性を有する範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者に自明な他の例も包含する。かかる他の例は、特許請求の範囲の文言上の差のない構成要素を有しているか、或いは特許請求の範囲の文言と実質的な差のない均等な構成要素を有していれば、特許請求の範囲に記載された技術的範囲に属する。
【符号の説明】
【００３４】
１０ 発電システム
１２ ガスタービン
２２ 蒸気タービン
３２ ＨＲＳＧシステム
１４ 第１の負荷
１６ タービン
１８ 燃焼室
２０ 圧縮機
２４ 第２の負荷
２６ 低圧セクション
２８ 中圧セクション
３０ 高圧セクション
２９ 中間台座部
３１ 末端台座部
３４ 加熱排出ガス
３６ 復水器
３８ 凝縮ポンプ
４０ 低圧エコノマイザ
４２ 低圧蒸発器
４４ 中圧エコノマイザ
４６ 中圧蒸発器
４８ 高圧エコノマイザ
５０ 高圧蒸発器
５２ 高圧過熱器
５４ 高圧過熱器
５６ 段間アテンポレータ
５８ １次再熱器
６０ ２次再熱器
６２ 段間アテンポレータ
７０ タービン台座部
７２ タービンシェル
７４ 上側半部分
７６ 下側半部分
７８ 上側半部分タービンシェル
８０ 下側半部分タービンシェル
７９ 矢印
８１ 矢印
８２ タービン支持特徴部
８３ スペース
８４ キー溝
８６ ジブ
８８ 突出部
９０ 金属発泡体シム
９４ 応力／歪み曲線
９６ 線形領域
９８ 安定領域
９９ 高密度領域
１００ 摩耗パッド
１０２ 留めプレート
１０４ 矢印
１０６ ファスナー
１０８ ファスナー
１１０ 凹部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンシェル（７２）を含むタービンエンジン（１２）と、
前記タービンエンジン（１２）を支持するよう構成され、少なくとも第１及び第２の突出部（８８）によって画成されるキー溝（８４）を含む支持組立体（７０）と、
前記タービンシェル（７２）から延在して、前記キー溝（８４）と嵌合するよう構成されたジブ（８６）と、
前記ジブ（８６）と第１の突出部（８８）との間に配置され、金属発泡体を含む第１のシム（９０Ａ）と
を備えるシステム（１０）。
【請求項２】
前記金属発泡体が、ＦｅＣｒＡｌＹ、ステンレス鋼、銅、インコネル、ニッケル、又はアルミニウムのうちの少なくとも１つを含む、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記金属発泡体が、少なくとも約５％以上の相対密度を有する、請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記支持組立体（７０）が、前記タービンシェル（７２）の横方向移動を低減又は阻止する、請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記ジブ（８６）と第２の突出部（８８）との間に配置され、金属発泡体を含む第２のシム（９０Ｂ）を備える、請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記支持組立体（７０）が、前記タービンエンジン（１２）のタービン段（２６、２８、３０）の末端部分にて軸受、潤滑システム、及びロータのうちの少なくとも１つを含む、請求項１記載のシステム。
【請求項７】
底部、第１の側部、及び該第１の側部と反対側の第２の側部を有するキー溝（８４）と、該キー溝（８４）に挿入されて、タービンエンジン（１２）のタービンシェル（７２）の横方向整列を提供するよう構成されたキー（８６）とを含む、前記タービンエンジン（１２）用の支持特徴部（８２）と、
前記キー（８６）と第１の側部との間で前記キー溝（８４）内に配置された第１のシム（９０Ａ）と、
前記キー（８６）と第２の側部との間で前記キー溝（８４）内に配置された第２のシム（９０Ｂ）と
を備えるシステム（１０）であって、第１のシム（９０Ａ）及び第２のシム（９０Ｂ）が金属発泡体を含む、システム（１０）。
【請求項８】
第１の側部が、第１のシム（９０Ａ）を受けるように構成された第１の凹部（１１０）を含み、第２の側部が、第２のシム（９０Ｂ）を受けるように構成された第２の凹部（１１０）を含む、請求項７記載のシステム。
【請求項９】
第１の凹部（１１０）に第１のシム（９０Ａ）を保持するよう構成された第１の留めプレート（１０２）と、第２の凹部（１１０）に第２のシム（９０Ｂ）を保持するよう構成された第２の留めプレート（１０２）とを備える、請求項８記載のシステム。
【請求項１０】
第１のシム（９０Ａ）と前記キー（８６）との間に配置された第１の摩耗パッド（１００）と、第２のシム（９０Ｂ）と前記キー（８６）との間に配置された第２の摩耗パッド（１００）とを備える、請求項８記載のシステム。
【請求項１１】
第１の摩耗パッド（１００）及び第２の摩耗パッド（１００）が、前記キー溝（８４）において前記キー（８６）により作用される剪断力を受けるよう構成される、請求項８記載のシステム。
【請求項１２】
第１の摩耗パッド（１００）が第１のシム（９０Ａ）に結合され、第２の摩耗パッド（１００）が第２のシム（９０Ｂ）に結合される、請求項８記載のシステム。
【請求項１３】
前記金属発泡体が、ＦｅＣｒＡｌＹ、ステンレス鋼、銅、インコネル、ニッケル、又はアルミニウムを含む、請求項８記載のシステム。
【請求項１】
タービンシェル（７２）を含むタービンエンジン（１２）と、
前記タービンエンジン（１２）を支持するよう構成され、少なくとも第１及び第２の突出部（８８）によって画成されるキー溝（８４）を含む支持組立体（７０）と、
前記タービンシェル（７２）から延在して、前記キー溝（８４）と嵌合するよう構成されたジブ（８６）と、
前記ジブ（８６）と第１の突出部（８８）との間に配置され、金属発泡体を含む第１のシム（９０Ａ）と
を備えるシステム（１０）。
【請求項２】
前記金属発泡体が、ＦｅＣｒＡｌＹ、ステンレス鋼、銅、インコネル、ニッケル、又はアルミニウムのうちの少なくとも１つを含む、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記金属発泡体が、少なくとも約５％以上の相対密度を有する、請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記支持組立体（７０）が、前記タービンシェル（７２）の横方向移動を低減又は阻止する、請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記ジブ（８６）と第２の突出部（８８）との間に配置され、金属発泡体を含む第２のシム（９０Ｂ）を備える、請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記支持組立体（７０）が、前記タービンエンジン（１２）のタービン段（２６、２８、３０）の末端部分にて軸受、潤滑システム、及びロータのうちの少なくとも１つを含む、請求項１記載のシステム。
【請求項７】
底部、第１の側部、及び該第１の側部と反対側の第２の側部を有するキー溝（８４）と、該キー溝（８４）に挿入されて、タービンエンジン（１２）のタービンシェル（７２）の横方向整列を提供するよう構成されたキー（８６）とを含む、前記タービンエンジン（１２）用の支持特徴部（８２）と、
前記キー（８６）と第１の側部との間で前記キー溝（８４）内に配置された第１のシム（９０Ａ）と、
前記キー（８６）と第２の側部との間で前記キー溝（８４）内に配置された第２のシム（９０Ｂ）と
を備えるシステム（１０）であって、第１のシム（９０Ａ）及び第２のシム（９０Ｂ）が金属発泡体を含む、システム（１０）。
【請求項８】
第１の側部が、第１のシム（９０Ａ）を受けるように構成された第１の凹部（１１０）を含み、第２の側部が、第２のシム（９０Ｂ）を受けるように構成された第２の凹部（１１０）を含む、請求項７記載のシステム。
【請求項９】
第１の凹部（１１０）に第１のシム（９０Ａ）を保持するよう構成された第１の留めプレート（１０２）と、第２の凹部（１１０）に第２のシム（９０Ｂ）を保持するよう構成された第２の留めプレート（１０２）とを備える、請求項８記載のシステム。
【請求項１０】
第１のシム（９０Ａ）と前記キー（８６）との間に配置された第１の摩耗パッド（１００）と、第２のシム（９０Ｂ）と前記キー（８６）との間に配置された第２の摩耗パッド（１００）とを備える、請求項８記載のシステム。
【請求項１１】
第１の摩耗パッド（１００）及び第２の摩耗パッド（１００）が、前記キー溝（８４）において前記キー（８６）により作用される剪断力を受けるよう構成される、請求項８記載のシステム。
【請求項１２】
第１の摩耗パッド（１００）が第１のシム（９０Ａ）に結合され、第２の摩耗パッド（１００）が第２のシム（９０Ｂ）に結合される、請求項８記載のシステム。
【請求項１３】
前記金属発泡体が、ＦｅＣｒＡｌＹ、ステンレス鋼、銅、インコネル、ニッケル、又はアルミニウムを含む、請求項８記載のシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１７７３９（Ｐ２０１２−１７７３９Ａ）
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４８８４３（Ｐ２０１１−１４８８４３）
【出願日】平成２３年７月５日（２０１１．７．５）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月５日（２０１１．７．５）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
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