特許 7604198 改良されたパッチリングおよび使用方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-13

(45)【発行日】2024-12-23

(54)【発明の名称】改良されたパッチリングおよび使用方法

(51)【国際特許分類】

   F01D 5/06 20060101AFI20241216BHJP

   F01D 25/00 20060101ALI20241216BHJP

   F02C 7/00 20060101ALI20241216BHJP

   F16D 1/00 20060101ALI20241216BHJP

【ＦＩ】

F01D5/06

F01D25/00 F

F01D25/00 X

F02C7/00 D

F16D1/00 210

【請求項の数】 12

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2020199912

(22)【出願日】2020-12-01

(65)【公開番号】P2021099097

(43)【公開日】2021-07-01

【審査請求日】2023-11-21

(31)【優先権主張番号】16/724,852

(32)【優先日】2019-12-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】515322297

【氏名又は名称】ゼネラル エレクトリック テクノロジー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＧｍｂＨ

【住所又は居所原語表記】Ｂｒｏｗｎ Ｂｏｖｅｒｉ Ｓｔｒａｓｓｅ ８， ５４００ Ｂａｄｅｎ， Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ

(74)【代理人】

【識別番号】100105588

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 博

(74)【代理人】

【識別番号】100129779

【弁理士】

【氏名又は名称】黒川 俊久

(74)【代理人】

【識別番号】100151286

【弁理士】

【氏名又は名称】澤木 亮一

(72)【発明者】

【氏名】マシュー・リヤン・ファースリュー

(72)【発明者】

【氏名】キャサリン・コートリン・マクマニューズ

(72)【発明者】

【氏名】スリニヴァス・ラヴィ

(72)【発明者】

【氏名】ジョン・ハーバート・ディミック

(72)【発明者】

【氏名】ジョナサン・マイケル・ウェブスター

(72)【発明者】

【氏名】カン・リウ

【審査官】津田 真吾

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－３１９７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０３２３３５３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｄ ５／０６

Ｆ０１Ｄ ２５／００

Ｆ０２Ｃ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ターボ機械（１０）であって、当該ターボ機械（１０）が、
圧縮機セクション（１４）と、
燃焼器セクション（１６）と、
タービンセクション（１８）と、
前記圧縮機セクション（１４）に少なくとも部分的に配置された圧縮機シャフト（５０）であって、前記圧縮機シャフト（５０）が、内部に環状に画定された第１のラベット（６２）を有し、前記第１のラベット（６２）が、第１の軸方向に延びる面（６６）及び第１の半径方向に延びる面（６８）を含む、圧縮機シャフト（５０）と、
前記タービンセクション（１８）に少なくとも部分的に配置され、前記圧縮機シャフト（５０）に結合されたタービンシャフト（５２）であって、前記タービンシャフト（５２）が、内部に環状に画定され、前記第１のラベット（６２）の反対側に位置決めされた第２のラベット（６４）を有し、前記第２のラベット（６４）が、第２の軸方向に延びる面（７０）及び第２の半径方向に延びる面（７２）を含む、タービンシャフト（５２）と、
前記第１のラベット（６２）と前記第２のラベット（６４）との間に装着されたパッチリング（１００）と
を備えており、前記パッチリング（１００）が、本体（１０２）と、前記本体（１０２）から半径方向外側に延びる第１のアーム（１０４）と、前記本体（１０２）から半径方向内側に延びる第２のアーム（１０６）とをさらに含む、ターボ機械（１０）。

【請求項2】

前記パッチリング（１００）の前記第１のアーム（１０４）及び前記第２のアーム（１０６）が、互いに軸方向に隔置される、請求項１に記載のターボ機械（１０）。

【請求項3】

前記パッチリング（１００）の前記第１のアーム（１０４）及び前記第２のアーム（１０６）が、互いに同軸に整列される、請求項１に記載のターボ機械（１０）。

【請求項4】

前記パッチリング（１００）の前記本体（１０２）が、前記圧縮機シャフト（５０）の前記第１の軸方向に延びる面（６６）及び前記タービンシャフト（５２）の前記第２の軸方向に延びる面（７０）と接触する、請求項１に記載のターボ機械（１０）。

【請求項5】

前記パッチリング（１００）の前記本体（１０２）が、前記第１の軸方向に延びる面（６６）と前記第２の軸方向に延びる面（７０）との間に半径方向に位置決めされる、請求項１に記載のターボ機械（１０）。

【請求項6】

前記圧縮機シャフト（５０）の前記第１のラベット（６２）及び前記タービンシャフト（５２）の前記第２のラベット（６４）が各々、外側面（１１６、１１８）を備え、前記第１のラベット（６２）の前記外側面（１１６）が、前記第２のラベット（６４）の前記第２の半径方向に延びる面（７２）の軸方向内側に配置され、前記第２のラベット（６４）の前記外側面（１１８）が、前記第１のラベット（６２）の前記第１の半径方向に延びる面（６８）の軸方向外側に配置される、請求項２に記載のターボ機械（１０）。

【請求項7】

前記パッチリング（１００）の前記第１のアーム（１０４）が、前記第２のラベット（６４）の前記第２の半径方向に延びる面（７２）と接触し、前記パッチリング（１００）の前記第２のアーム（１０６）が、前記第１のラベット（６２）の前記第１の半径方向に延びる面（６８）と接触する、請求項２に記載のターボ機械（１０）。

【請求項8】

第１のギャップ（１２０）が、前記パッチリング（１００）の前記第１のアーム（１０４）と前記第１のラベット（６２）の前記外側面（１１６）との間に軸方向に画定され、第２のギャップ（１２２）が、前記パッチリング（１００）の前記第２のアーム（１０６）と前記第２のラベット（６４）の前記外側面（１１８）との間に軸方向に画定される、請求項６に記載のターボ機械（１０）。

【請求項9】

ターボ機械（１０）を整備する方法（３００）であって、当該方法が、
圧縮機シャフト（５０）の後端（５１）内で第１のラベット（６２）を機械加工するステップ（３０２）であって、前記第１のラベット（６２）が、第１の軸方向に延びる面（６６）及び第１の半径方向に延びる面（６８）を含み、前記第１のラベット（６２）が、前記圧縮機シャフト（５０）の前記後端（５１）内に環状に画定される、ステップと、
タービンシャフト（５２）の前端（５３）内で第２のラベット（６４）を機械加工するステップ（３０４）であって、前記第２のラベット（６４）が、第２の軸方向に延びる面（７０）及び第２の半径方向に延びる面（７２）を含み、前記第２のラベット（６４）が、前記タービンシャフト（５２）の前記前端（５３）内に環状に画定され、前記第１のラベット（６２）の反対側に位置決めされる、ステップと、
前記第１のラベット（６２）と前記第２のラベット（６４）との間にパッチリング（１００）を設置するステップ（３０６）と
を含んでおり、前記パッチリング（１００）が、本体（１０２）と、前記本体（１０２）から半径方向外側に延びる第１のアーム（１０４）と、前記本体（１０２）から半径方向内側に延びる第２のアーム（１０６）とをさらに含む、方法（３００）。

【請求項10】

前記パッチリング（１００）の前記第１のアーム（１０４）及び前記第２のアーム（１０６）が、互いに軸方向に隔置される、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記パッチリング（１００）の前記本体（１０２）が、前記圧縮機シャフト（５０）の前記第１の軸方向に延びる面（６６）と前記タービンシャフト（５２）の前記第２の軸方向に延びる面（７０）との間に位置決めされ、それらと接触する、請求項９に記載の方法（３００）。

【請求項12】

前記パッチリング（１００）の前記第１のアーム（１０４）が、前記第２のラベット（６４）の前記第２の半径方向に延びる面（７２）と接触し、前記パッチリング（１００）の前記第２のアーム（１０６）が、前記第１のラベット（６２）の前記第１の半径方向に延びる面（６８）と接触する、請求項１０に記載の方法（３００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、一般に、改良されたパッチリングおよび関連する方法に関する。特に、本開示は、ターボ機械のマリッジジョイントで使用するための改良されたパッチリングに関する。

【背景技術】

【0002】

ターボ機械は、エネルギー伝達の目的で様々な産業および用途で利用されている。例えば、ガスタービンエンジンは、一般に、圧縮機セクションと、燃焼セクションと、タービンセクションと、排気セクションとを含む。圧縮機セクションは、ガスタービンエンジンに入る作動流体の圧力を徐々に上昇させ、この圧縮された作動流体を燃焼セクションに供給する。圧縮された作動流体および燃料（例えば、天然ガス）は、燃焼セクション内で混合され、燃焼チャンバ内で燃焼して高圧および高温の燃焼ガスを生成する。燃焼ガスは、燃焼セクションからタービンセクションに流れ、そこで膨張して仕事を発生する。例えば、タービンセクションにおける燃焼ガスの膨張は、例えば、発電機に接続されたロータシャフトを回転させ、電気を発生することができる。次いで、燃焼ガスは、排気セクションを介してガスタービンを出る。

【0003】

ターボ機械の動作中、ターボ機械の様々な構成要素は、様々な形態の摩耗に耐える。このような摩耗は、個々の構成要素およびターボ機械一般の損傷および／または故障につながる可能性がある。特に、ターボ機械の動作中に回転する圧縮機シャフトおよびタービンシャフトは、摩耗しやすい。例えば、現在の圧縮機とタービンのシャフトは、約１４４，０００時間動作し、約５，０００回起動すると予想され得る。さらに、多くの場合、ラベットフランジなど、構成要素上の特定の摩耗に敏感な場所は、他の場所よりも早く摩耗する傾向があり得る。これらの摩耗に敏感な場所は、関連する圧縮機シャフトおよび／またはタービンシャフトの寿命を制限する可能性がある。

【0004】

圧縮機シャフトおよびタービンシャフトにおける欠点は、設計意図を維持するために修理する必要があることである。現在、圧縮機シャフトおよびタービンシャフトは、２つのシャフト間の設計上指定された干渉を回復するために、シャフト間に画定された接触面に対する動作後の機械加工によって修理される。しかし、複数の整備間隔にわたって、ラベットジョイントを機械加工すると、圧縮機シャフトとタービンシャフトとの間の所望の接触干渉に悪影響を与える場合がある。

【0005】

したがって、ターボ機械のジョイントを修理するための改良された方法および装置が当技術分野で望まれている。特に、圧縮機シャフトとタービンシャフトとの間のラベットジョイントを修理するための改良された方法および装置が望まれている。

【発明の概要】

【0006】

本開示によるシャフトアセンブリ、ターボ機械、およびターボ機械を整備する方法の態様および利点は、以下の説明に部分的に記載されており、または説明から明らかとなり、または本技術の実施を通して学ぶことができる。

【0007】

一実施形態によれば、シャフトアセンブリが提供される。アセンブリは、内部に環状に画定された第１のラベットを有する第１のシャフトを含む。第１のラベットは、第１の軸方向に延びる面および第１の半径方向に延びる面を含む。第２のシャフトが、第１のシャフトに結合される。第２のシャフトは、内部に環状に画定され、第１のラベットの反対側に位置決めされた第２のラベットを含む。第２のラベットは、第２の軸方向に延びる面および第２の半径方向に延びる面を含む。パッチリングが、第１のラベットと第２のラベットとの間に装着される。パッチリングは、第１の軸方向に延びる面と第２の軸方向に延びる面との間に位置決めされ、それらと接触する本体を含む。第１のアームが、本体から半径方向外側に延び、第２のアームが、本体から半径方向内側に延びる。

【0008】

別の実施形態によれば、ターボ機械が提供される。ターボ機械は、圧縮機セクションと、燃焼器セクションと、タービンセクションとを含む。ターボ機械は、圧縮機セクションに少なくとも部分的に配置された圧縮機シャフトをさらに含む。圧縮機シャフトは、内部に環状に画定された第１のラベットを有する。第１のラベットは、第１の軸方向に延びる面および第１の半径方向に延びる面を含む。ターボ機械は、タービンセクションに少なくとも部分的に配置され、圧縮機シャフトに結合されたタービンシャフトをさらに含む。タービンシャフトは、内部に環状に画定され、第１のラベットの反対側に位置決めされた第２のラベットを有する。第２のラベットは、第２の軸方向に延びる面および第２の半径方向に延びる面を含む。パッチリングが、第１のラベットと第２のラベットとの間に装着される。

【0009】

さらに別の実施形態によれば、ターボ機械を整備する方法が提供される。この方法は、圧縮機シャフトの後端内で第１のラベットを機械加工することを含む。第１のラベットは、第１の軸方向に延びる面および第１の半径方向に延びる面を含む。第１のラベットは、圧縮機シャフトの後端内に環状に画定される。この方法は、タービンシャフトの前端内で第２のラベットを機械加工することをさらに含む。第２のラベットは、第２の軸方向に延びる面および第２の半径方向に延びる面を含む。第２のラベットは、タービンシャフトの前端内に環状に画定され、第１のラベットの反対側に位置決めされる。この方法は、第１のラベットと第２のラベットとの間にパッチリングを設置することをさらに含む。

【0010】

本シャフトアセンブリ、ターボ機械、およびターボ機械を整備する方法のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、以下の説明および添付の特許請求の範囲を参照して、よりよく理解されよう。添付の図面は、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成するものであるが、本技術の実施形態を例示し、明細書における説明と併せて本技術の原理を説明するのに役立つ。

【0011】

当業者へと向けられた本システムおよび方法の作製および使用の最良の態様を含む、本シャフトアセンブリ、ターボ機械、およびターボ機械を整備する方法の完全かつ実施可能な開示が、添付の図を参照する本明細書に記載される。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本開示の実施形態による、ターボ機械の概略図である。

【図2】本開示の実施形態による、パッチリングの設置の前のシャフトアセンブリの断面図である。

【図3】本開示の実施形態による、内部に位置決めされたパッチリングを示すシャフトアセンブリの断面図である。

【図4】本開示の実施形態による、内部に位置決めされたパッチリングを示すシャフトアセンブリの断面図である。

【図5】本開示の実施形態による、パッチリングの側面図である。

【図6】本開示の実施形態による、図５に示すパッチリングの拡大斜視図である。

【図7】本開示の実施形態による、パッチリングの側面図である。

【図8】本開示の実施形態による、図７に示すパッチリングの拡大斜視図である。

【図9】本開示の実施形態による、ターボ機械を整備する方法を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

ここで、本シャフトアセンブリ、ターボ機械、およびターボ機械を整備する方法の実施形態を詳細に参照するが、その１つまたは複数の例が図面に示されている。各例は、本技術の説明のために提供するものであって、本技術を限定するものではない。実際、特許請求される技術の範囲または趣旨を逸脱せずに、修正および変更が本技術において可能であることは、当業者にとって明らかであろう。例えば、ある実施形態の一部として図示または記載された特徴は、またさらなる実施形態をもたらすために、別の実施形態において使用することができる。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物の範囲内にあるそのような修正および変更を包含することを意図している。

【0014】

詳細な説明は、図面の特徴を参照するために、数字および文字の符号を使用する。図面および説明における類似または同様の符号は、本発明の類似または同様の部分を指して使用されている。本明細書で使用する場合、「第１の」、「第２の」、および「第３の」という用語は、ある構成要素を別の構成要素から区別するために交換可能に使用することができ、個々の構成要素の位置または重要性を示すことを意図するものではない。

【0015】

本明細書で使用する場合、「上流」（または「前方」）、および「下流」（または「後方」）という用語は、流体経路における流体の流れに関する相対的な方向を指す。例えば、「上流」は、流体が流れてくる方向を指し、「下流」は、流体が流れていく方向を指す。「半径方向に」という用語は、特定の構成要素の軸方向の中心線に実質的に垂直な相対的な方向を指し、「軸方向に」という用語は、特定の構成要素の軸方向の中心線に実質的に平行および／または同軸に整列する相対的な方向を指し、「円周方向に」という用語は、特定の構成要素の軸方向の中心線の周囲に延びる相対的な方向を指す。「概して」、または「約」などの近似の用語は、記載された値のプラスマイナス１０パーセントの範囲内の値を含む。角度または方向の文脈で使用されるとき、そのような用語は、記載された角度または方向のプラスマイナス１０度の範囲を含む。例えば、「概して垂直」は、任意の方向、例えば、時計回りまたは反時計回りの垂直から１０度の範囲内の方向を含む。

【0016】

ここで図面を参照すると、図１は、ターボ機械の一実施形態の部分断面図を示しており、これは、図示の実施形態ではガスタービン１０である。産業用または陸上用のガスタービンが本明細書に示されて説明されているが、本開示は、特許請求の範囲に特に明記されない限り、陸上用および／または産業用ガスタービンに限定されない。例えば、本明細書に記載の本発明は、限定はしないが、蒸気タービン、航空機用ガスタービン、または船舶用ガスタービンを含む任意のタイプのターボ機械に使用することが可能である。

【0017】

示すように、図示のガスタービン１０は、タービンの中心線１２で分離されている。示すように、ガスタービン１０は、圧縮機セクション１４と、圧縮機セクション１４の下流に配置された燃焼器セクション１６と、燃焼器セクション１６の下流に配置されたタービンセクション１８とを含む。圧縮機セクション１４は、一般に、ガスタービン１０に流入する空気を加圧するように構成され得る。次に、加圧空気または作動流体の一部が燃焼器セクション１６に流入し、そこで空気が燃料と混合されて燃焼される。そして高温の燃焼ガスが、環状の高温ガス経路に沿ってトランジションピース２０を通ってタービンセクション１８に流れ、ガスタービン１０を駆動して電力を生成する。

【0018】

いくつかの実施形態では、圧縮機セクション１４は、ロータブレード２４とステータベーン２６の交互の列によって特徴付けられる複数の圧縮機段を有する軸流圧縮機２２を含み得る。具体的には、各圧縮機段は、圧縮機ロータホイール２８に装着された円周方向に隔置されたロータブレード２４の列と、静的圧縮機ケーシング３０に取り付けられた円周方向に隔置されたステータベーン２６の列とを含むことができる。ロータブレード２４とステータベーン２６の交互の列は、一般に、圧縮機２２を通って流れる空気の圧力を漸進的に増加させ、所望の圧力増加を可能にするように構成することができる。圧縮機ロータホイール２８は、ロータブレード２４と共に、一般に、圧縮機２２の回転構成要素を備え、したがって、圧縮機ロータアセンブリ３２を形成することができる。例えば、いくつかの実施形態では、圧縮機ロータディスク２８は、トルクがロータディスク２８間で伝達され得るように、タービン中心線１２の周りで互いに軸方向に積み重ねられ得る。

【0019】

ガスタービン１０の燃焼セクション１６は、一般に、タービン中心線１２の周りに環状アレイに配置された複数の燃焼器３４（そのうちの１つが示されている）を含み得る。各燃焼器３４は、一般に、圧縮機２２から排出される加圧空気の一部を受け取り、空気を燃料と混合して空気／燃料混合物を形成し、混合物を燃焼させて高温の燃焼ガスを発生するように構成することができる。上に示したように、次に、高温の燃焼ガスは、各燃焼器３４からトランジションピース２０を通ってガスタービン１０のタービンセクション１８に流れることができる。

【0020】

タービンセクション１８は、一般に、タービンノズル３６とタービンバケット３８の交互の列によって特徴付けられる複数のタービン段を含み得る。特に、各タービン段は、静的タービンケーシング４０に取り付けられた円周方向に隔置されたタービンノズル３６の列と、タービンロータホイール４２に装着された円周方向に隔置されたタービンバケット３８の列とを含むことができる。タービンノズル３６とバケット３８の交互の列は、一般に、高温の燃焼ガスのエネルギーをタービンロータディスク４２の回転によって発生される仕事に漸進的に変換するように構成され得る。タービンロータホイール４２は、タービンバケット３８と共に、一般に、タービンセクション１８の回転構成要素を備え得、したがって、タービンロータアセンブリ４４を形成することができる。圧縮機ロータホイール２８と同様に、タービンロータホイール４２は、一般に、タービン中心線１２に沿って軸方向に共に積み重ねられ得る。例えば、図１に示すように、タービンロータホイール４２は、スペーサホイール４６によって互いに隔置され得、ロータホイール４２およびスペーサホイール４６は、トルクがロータディスク４２間で伝達され得るように、互いに軸方向に積み重ねられる。スペーサホイールは、追加的または代替的に、圧縮機ロータホイール２８を隔置することができる。

【0021】

図１に示すように、ガスタービン１０は、軸方向Ａ、および軸方向Ａの周りに延びる円周方向Ｃを画定することができる。ガスタービン１０はまた、軸方向Ａに垂直な半径方向Ｒを画定することができる。

【0022】

図１にさらに示すように、また図２を参照すると、ガスタービン１０は、圧縮機セクション１４内に少なくとも部分的に配置された圧縮機シャフト５０と、タービンセクション１８内に少なくとも部分的に配置されたタービンシャフト５２とをさらに含むことができる。シャフト５０、５２は、圧縮機ロータアセンブリ３２とタービンロータアセンブリ４４を共に結合することができる。示すように、圧縮機シャフト５０は、タービンシャフト５２の前端５３に結合する後端５１を含み得る。各シャフト５０、５２は、１つまたは複数のラベット、例えば、第１のラベット６２および第２のラベット６４を含むことができる。第１のラベット６２は、圧縮機シャフト５０の後端５１内に環状に画定され得る。同様に、第２のラベット６４は、タービンシャフト５２の前端５３内に環状に画定され得る。多くの実施形態では、圧縮機シャフト５０は、圧縮機セクション１４から軸方向外側に延び、圧縮機シャフト５０の後端５１内に画定された第１のラベット６２で終端することができる。同様に、タービンシャフト５２は、タービンセクション１８から軸方向内側に延び、タービンシャフト５２の前端５３内に画定された第２のラベット６４で終端することができる。ラベット６２、６４は、圧縮機ロータアセンブリ３２をタービンロータアセンブリ４４に結合し、圧縮機シャフト５０とタービンシャフト５２との間の同軸整列を維持するように機能するマリッジジョイント５８を形成し得る。

【0023】

図２は、その上で整備メンテナンスが実施され、かつ内部にパッチリング１００（図３～図８に示す）が設置される前のシャフトアセンブリ６０の断面図を示している。様々な実施形態において、図２に示すシャフトアセンブリ６０は、ガスタービン１０の動作の前または後であり得る。示すように、シャフトアセンブリ６０は、タービンシャフト５２に結合されてそれらの間にマリッジジョイント５８を形成する圧縮機シャフト５０を含むことができる。示すように、圧縮機シャフト５０は、第１の事前に機械加工されたラベット５４を含み得る。同様に、タービンシャフト５２は、第１の事前に機械加工されたラベット５４の反対側にある第２の事前に機械加工されたラベット５６を含み得る。第１の事前に機械加工されたラベット５４は、第１の軸方向に延びる面５５を含むことができ、第２の事前に機械加工されたラベット５６は、第２の軸方向に延びる面５７を含むことができる。示すように、パッチリング１００の設置の前に、第１の事前に機械加工されたラベット５４の第１の軸方向に延びる面５５は、第２の事前に機械加工されたラベット５６の第２の軸方向に延びる面５７と直接接触する。

【0024】

整備または修理のためのターボ機械の分解中、タービンシャフト５２は、圧縮機シャフト５０から切り離されて検査される。タービンシャフト５２および圧縮機シャフト５０は、このプロセス中に損傷する可能性があり、この損傷は、動作上の損耗または実際の分解プロセス自体に起因し得る。第１のラベット６２および第２のラベット６４（図１）は、この損傷が発生する一般的な場所である。

【0025】

図３および図４は、本開示の実施形態による、例えば、ガスタービン１０の整備後の、パッチリング１００が所定の位置にあるシャフトアセンブリ６０の拡大断面図を示している。示すように、シャフトアセンブリ６０は各々、圧縮機シャフト５０と、圧縮機シャフト５０に結合されたタービンシャフト５２と、それらの間に画定されたマリッジジョイント５８とを含むことができる。圧縮機シャフト５０は、圧縮機シャフト５０内に環状に画定された第１のラベット６２を含み得る。同様に、タービンシャフト５２は、タービンシャフト５２内に環状に画定された第２のラベット６４を含み得る。例えば、第１のラベット６２および第２のラベット６４は、円周方向Ｃにシャフト５０、５２内で機械加工され得る。パッチリング１００は、圧縮機シャフト５０の第１のラベット６２とタービンシャフト５２の第２のラベット６４との間に配置することができる。

【0026】

多くの実施形態では、第１のラベット６２は、第２のラベット６４の反対側に位置決めすることができる。例えば、図３および図４に示す実施形態では、圧縮機シャフト５０の第１のラベット６２は、タービンシャフト５２の第２のラベット６４の半径方向内側に配置され得る。しかし、他の実施形態（図示せず）では、圧縮機シャフト５０の第１のラベット６２は、タービンシャフト５２の第２のラベット６４の半径方向外側に配置されてもよい。

【0027】

図３および図４に示すように、第１のラベット６２は、第１の軸方向に延びる面６６および第１の半径方向に延びる面６８を含むことができる。同様に、第２のラベット６４は、第２の軸方向に延びる面７０および第２の半径方向に延びる面７２を含み得る。図３および図４に示すように、軸方向に延びる面６６、７０および半径方向に延びる面６８、７２は、実質的に平坦な表面であり得る。さらに、示すように、軸方向に延びる面６６、７０および半径方向に延びる面６８、７２は、ラベット６２、６４の最も外側の表面であり得る。

【0028】

本明細書で使用する場合、「軸方向に延びる」は、ガスタービン１０の軸方向Ａに実質的に平行な、および／または同軸に整列される相対的な方向に沿って延びる構成要素および／または表面を指す。同様に、「半径方向に延びる」は、ガスタービン１０の軸方向Ａに実質的に垂直である相対的な方向に沿って延びる構成要素および／または表面を指す。

【0029】

示すように、第１の軸方向に延びる面６６は、第２の軸方向に延びる面７０から半径方向に隔置され得、パッチリング１００は、それらの間に位置決めされ得る。いくつかの実施形態では、パッチリング１００は、第１の軸方向に延びる面６６と第２の軸方向に延びる面７０との間に設計上必要な干渉を有利に提供するために、第１のラベット６２と第２のラベット６４との間に装着されてもよい。さらに、パッチリング１００はまた、ガスタービン１０の動作中の軸方向に延びる面６６、７０間の損傷をもたらす軸方向移動を低減または防止することができる。

【0030】

多くの実施形態では、図３および図４に示すように、第１のラベット６２および第２のラベット６４は、互いに軸方向に重なり合うことができる。例えば、第１のラベット６２の第１の半径方向に延びる面６８は、第２のラベット６４の第２の半径方向に延びる面７２を越えて軸方向に延び得る。具体的には、第１の半径方向に延びる面６８は、軸方向外側に、第２の半径方向に延びる面７２を越えて延びることができる。そのような実施形態では、第１の軸方向に延びる面６６は、第２の軸方向に延びる面７０に面するか、重なり合うか、かつ／または平行であり得る。

【0031】

パッチリング１００は、本体１０２と、第１のアーム１０４と、第２のアーム１０６とを含むことができる。図３および図４に示す実施形態では、パッチリング１００の本体１０２は、圧縮機シャフト５０の第１の軸方向に延びる面６６とタービンシャフト５２の第２の軸方向に延びる面７０との間に半径方向に位置決めされ得る。例えば、パッチリング１００の本体１０２は、圧縮機シャフト５０とタービンシャフト５２との間の適切な整列を提供するために、第２のラベット６４の第２の軸方向に延びる面７０から第１のラベット６２の第１の軸方向に延びる面６６を半径方向に隔置するように機能し得る。図３および図４に示すように、本体１０２は、第１の軸方向に延びる面６６と第２の軸方向に延びる面７０の両方と直接接触することができる。

【0032】

図３に示す実施形態では、第１のアーム１０４および第２のアーム１０６は、本体１０２から半径方向に離れて延びることができる。例えば、示すように、第１のアーム１０４は、パッチリング１００の本体１０２から半径方向外側に延びてもよく、第２のアーム１０６は、パッチリング１００の本体から半径方向内側に延びてもよい。図３に示すように、第１のアーム１０４は、本体１０２から半径方向外側に、第２の軸方向に延びる面７０を越えて、第２の半径方向に延びる面７２に少なくとも部分的に沿って延び得る。同様に、第２のアーム１０６は、本体１０２から半径方向内側に、第１の軸方向に延びる面６６を越えて、第１の半径方向に延びる面６８に少なくとも部分的に沿って延び得る。多くの実施形態では、第１のアーム１０４および第２のアーム１０６は、それぞれ、第２のラベット６４および第１のラベット６２と直接接触してもよい。

【0033】

図３に示すように、第１のアーム１０４は、第２のアーム１０６から軸方向に隔置することができ、すなわち、本体の反対側に位置決めすることができる。いくつかの実施形態では、第１のアーム１０４および第２のアーム１０６は、互いに反対の半径方向に、および本体１０２の反対の軸方向側に延び、概して「Ｓ」のような形状を形成し得る。

【0034】

第１のアーム１０４および第２のアーム１０６は各々、示すように、支持面１０８、１１０を含むことができる。例えば、第１のアーム１０４の支持面１０８は、第２の半径方向に延びる面７２と直接接触する実質的に平坦な表面であり得る。同様に、第２のアーム１０６の支持面１１０は、第１の半径方向に延びる面６８と直接接触する実質的に平坦な表面であり得る。例えば、第１のアームの支持面１０８および第２のアーム１０６の支持面１１０は、それぞれ、第２の半径方向に延びる面７２および第１の半径方向に延びる面６８に直接当接する実質的に平坦な表面であり得る。アーム１０４、１０６の支持面１０８、１１０は、マリッジジョイント５８内でのパッチリング１００の移動および／またはスライドを禁止するように機能することができる。

【0035】

図３に示すように、第１のアーム１０４および第２のアーム１０６の各々はまた、外面１１２、１１４を含むことができる。第１のアームの外面１１２は、支持面１０８の軸方向内側に位置し得る。同様に、第２のアームの外面１１４は、支持面１１０の軸方向外側に位置し得る。示すように、外面１１２、１１４は、半径方向において支持面１０８、１１０よりも長くてもよい。

【0036】

図３および図４に示すように、圧縮機シャフト５０の第１のラベット６２およびタービンシャフト５２の第２のラベット６４は各々、外側面１１６、１１８をさらに含むことができる。例えば、外側面１１６、１１８は、半径方向に延びる面６８、７２から軸方向に隔置されてそれらの間にギャップ１２０、１２２を画定する実質的に弧状の外面であり得る。示すように、第１のラベット６２の外側面１１６は、第２の半径方向に延びる面７２の軸方向内側に配置され得、それらの間にギャップ１２０を画定し得る。同様に、第２のラベット６４の外側面１１８は、第２の半径方向に延びる面７２の軸方向外側に配置され得、それらの間にギャップ１２２を画定し得る。多くの実施形態では、第１のラベット６２は、第２のギャップ１２２内に少なくとも部分的に延びることができ、第２のラベット６４は、第１のギャップ１２０内に少なくとも部分的に延びることができる。

【0037】

図３に示す実施形態では、パッチリング１００の第１のアーム１０４は、ギャップ１２０内に少なくとも部分的に延びることができ、第２のアーム１０６は、ギャップ１２２内に少なくとも部分的に延びることができる。ギャップ１２０、１２２は、ガスタービン１０の動作中の熱膨張を可能にするために、第１のアーム１０４と第２のアーム１０６との間に軸方向空間を形成するように機能し得る。外面１１２、１１４は、ガスタービン１０の動作中の熱膨張により、外側面１１６、１１８が半径方向に延びる面６８、７２に接触するのを防止する中間面として有利に作用し得る。

【0038】

図４は、パッチリング１００の別の実施形態を示している。示すように、第１のアーム１０４は、第２のアーム１０６と同軸に整列され得、すなわち、本体１０２の同じ側に位置決めされ、同じ軸方向の中心線を共有し得る。いくつかの実施形態では、第１のアーム１０４および第２のアーム１０６は、互いに反対の半径方向に延び、概して「Ｔ」のような形状を形成し得る。

【0039】

図４に示す実施形態では、第２のラベット６４は、内部にパッチリング１００の第１のアーム１０４を受け入れるようなサイズの半径方向切り欠き２１２をさらに含むことができる。半径方向切り欠き２１２は、マリッジジョイント５８内のパッチリング１００の軸方向移動を制限するように機能し得る。例えば、第１のアーム１０４は、ガスタービン１０の動作中に支持面１０８と外側面１１８との間に軸方向に位置決めされ、それらと接触し、それによってマリッジジョイント５８内のパッチリング１００の軸方向移動を制限することができる。示すように、半径方向切り欠き２１２は、切り欠き支持面２１４をさらに含み得る。第１のアーム１０４および第２のアーム１０６は各々、示すように、支持面１０８、１１０を含むことができる。多くの実施形態では、第１のアーム１０４の支持面１０８は、切り欠き支持面２１４に直接当接する実質的に平坦な表面であり得る。同様に、第２のアーム１０６の支持面１１０は、第１の半径方向に延びる面６８に直接当接する実質的に平坦な表面であり得る。アーム１０４、１０６の支持面１０８、１１０は、マリッジジョイント５８内でのパッチリング１００の移動および／またはスライドを禁止するように機能することができる。

【0040】

図５および図６は、本開示の実施形態による、パッチリング１００の様々な図を示している。示すように、第１のアーム１０４および第２のアーム１０６は各々、円周方向に延びる１つの連続した環状部材であり得る。第１のアーム１０４および第２のアーム１０６は、円周方向に沿って画定され得る。

【0041】

あるいは、図７および図８に示すように、第１のアーム１０４は、円周方向Ｃにおいて本体１０２に沿って互いに隔置された複数の第１のアーム１０４’であり得る。同様に、示すように、第２のアーム１０６は、円周方向Ｃにおいて本体１０２に沿って互いに隔置された複数の第２のアーム１０６’であり得る。

【0042】

図７および図８に示すように、パッチリング１００はまた、複数の第１のアーム１０４’および／または複数の第２のアーム１０６’の間に円周方向に配置された１つまたは複数の溝１２４を含み得る。溝１２４は、パッチリング１００の本体１０２内に半径方向に延び、圧縮機からの空気を冷却して通過させるための通路として機能することができる。例えば、圧縮機セクション１４からの空気は、圧縮機シャフト５０の第１のラベット６２、タービンシャフト５２の第２のラベット６４、およびパッチリング１００の様々な空洞および隙間から停滞した空気をパージすることができる。

【0043】

図９は、本開示の１つまたは複数の追加の例示的な実施形態による、本明細書に記載のガスタービン１０などのターボ機械を整備する方法３００をグラフで示すフローチャートを提供する。図９に示されるように、方法３００は、圧縮機シャフトの後端５１内で第１のラベット６２を機械加工するステップ３０２を含み得、そのようなステップは、例えば、ガスタービン１０の初期動作後に行われ得る。第１のラベット６２は、第１の軸方向に延びる面６６および第１の半径方向に延びる面６８を含み得る。さらに、第１のラベットは、圧縮機シャフト５０の後端５１内に環状に画定され得る。方法３００は、タービンシャフト５２の前端５３内で第２のラベット６４を機械加工するステップ３０４をさらに含むことができる。第２のラベット６４は、第２の軸方向に延びる面７０および第２の半径方向に延びる面７２を含み得る。さらに、第２のラベット６４は、タービンシャフト５２の前端５３内に環状に画定され、第１のラベット６２の反対側に位置決めされ得る。方法３００はまた、第１のラベット６２と第２のラベット６４との間に半径方向にパッチリングを設置するステップ３０６を含むことができる。

【0044】

ガスタービン１０の動作中、パッチリング１００の本体１０２は、表面が整備および／または機械加工を受けた後であっても、第１の軸方向に延びる面６６と第２の軸方向に延びる面７０との間に設計上意図された干渉を提供するように機能することができる。例えば、図２に示す事前に機械加工されたラベット５４、５６は、ガスタービン１０の動作中に摩耗を受ける可能性があり、これは、必要な干渉を回復するために整備される、事前に機械加工されたラベット５４、５６の様々な表面、例えば、軸方向に延びる面５５、５７を必要とする。パッチリング１００は、ガスタービン１０が整備された後、ラベット６２、６４（または機械加工後のラベット）間に必要な干渉を提供する。

【0045】

本明細書は、最良の態様を含む本発明を開示するため、およびどのような当業者も、任意のデバイスまたはシステムの作製および使用ならびに任意の組み込まれた方法の実施を含む本発明の実践を可能にするために、実施例を使用している。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。そのような他の実施例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を含む場合、あるいは特許請求の範囲の文言との実質的な相違がない同等の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることを意図している。

【符号の説明】

【0046】

１０ ガスタービン／ターボ機械
１２ タービン中心線
１４ 圧縮機セクション
１６ 燃焼器セクション／燃焼セクション
１８ タービンセクション
２０ トランジションピース
２２ 軸流圧縮機
２４ ロータブレード
２６ ステータベーン
２８ 圧縮機ロータホイール／圧縮機ロータディスク
３０ 静的圧縮機ケーシング
３２ 圧縮機ロータアセンブリ
３４ 燃焼器
３６ タービンノズル
３８ タービンバケット
４０ 静的タービンケーシング
４２ タービンロータホイール／タービンロータディスク
４４ タービンロータアセンブリ
４６ スペーサホイール
５０ 圧縮機シャフト
５１ 後端
５２ タービンシャフト
５３ 前端
５４ 第１の事前に機械加工されたラベット
５５ 第１の軸方向に延びる面
５６ 第２の事前に機械加工されたラベット
５７ 第２の軸方向に延びる面
５８ マリッジジョイント
６０ シャフトアセンブリ
６２ 第１のラベット
６４ 第２のラベット
６６ 第１の軸方向に延びる面
６８ 第１の半径方向に延びる面
７０ 第２の軸方向に延びる面
７２ 第２の半径方向に延びる面
１００ パッチリング
１０２ 本体
１０４ 第１のアーム
１０４’ 第１のアーム
１０６ 第２のアーム
１０６’ 第２のアーム
１０８ 支持面
１１０ 支持面
１１２ 外面
１１４ 外面
１１６ 外側面
１１８ 外側面
１２０ 第１のギャップ
１２２ 第２のギャップ
１２４ 溝
２１２ 半径方向切り欠き
２１４ 切り欠き支持面
３００ 方法
３０２ ステップ
３０４ ステップ
３０６ ステップ
Ａ 軸方向
Ｃ 円周方向
Ｒ 半径方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】