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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rotationsmaschine.
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Beschreibung verwandter Technik
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Bei Rotationsmaschinen, wie beispielsweise Gasturbinen oder Strahltriebwerken, ist eine Konfiguration bekannt, in der Dämpfer jeweils zwischen aneinander angrenzenden Turbinenlaufschaufeln installiert sind. Die Dämpfer kommen mit der Turbinenlaufschaufel in Kontakt, wenn die Rotationsmaschine rotiert. Zusätzlich wird die Vibration bzw. Schwingung durch eine Reibungskraft an einer Kontaktstelle zwischen dem Dämpfer und der Turbinenlaufschaufel gedämpft, wenn eine Anregungskraft auf die Turbinenlaufschaufel wirkt und Vibration bzw. Schwingung auftritt.
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Zum Beispiel offenbart die
JP 2016-217349 A eine Rotationsmaschine, die mit Dämpferstiften versehen ist, die mit beiden Plattformen von den aneinander angrenzenden Turbinenlaufschaufeln in Kontakt kommen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Jedoch tritt an den Dämpferstiften aufgrund der Reibungskraft mit einer Plattform Verschleiß bzw. Abnutzung auf. Insbesondere in einem Fall, in dem die Querschnittform des Dämpferstifts kreisförmig ist, erhöht sich ein Oberflächendruck, der durch den Dämpferstift aufgenommen wird, da der Dämpferstift und die Plattform miteinander in Linienkontakt kommen. Deshalb neigt der Verschleiß auf der Dämpferstiftoberfläche dazu fortzuschreiten. Wenn der Verschleiß des Dämpferstifts fortschreitet, können sich die Dämpfungseigenschaften des Dämpferstifts ändern, und es gibt einen Fall, in dem ein entsprechender Dämpfungseffekt auf die Anregungskraft nicht aufgebracht werden kann.
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In Anbetracht solch einer Situation ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Rotationsmaschine vorzusehen, die ein Fortschreiten von Verschleiß eines Dämpferstifts unterbindet.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Rotationsmaschine eine rotierende Welle, die ausgestaltet ist, um um die Axiallinie herum zu rotieren, eine Vielzahl von Laufschaufeln, die in einer Umfangsrichtung an einer Außenumfangsseite der rotierenden Welle angeordnet sind, wobei jede einen Schaufelfuß, der an der rotierenden Welle angebracht ist, eine Plattform, die an einer Außenseite des Schaufelfußes in einer Radialrichtung installiert ist, und einen Schaufelhauptkörper, der sich von der Plattform zu der Außenseite in der Radialrichtung erstreckt, hat, und Dämpferstifte, die jeweils an einer Innenseite der Plattform in der Radialrichtung zwischen den aneinander angrenzenden Laufschaufeln installiert sind, wobei die Plattformen jeweils eine Form einer flachen Oberfläche haben, die sich in einer Richtung der Axiallinie erstreckt, und Dämpferanlageoberflächen umfassen, die sich nahe zueinander beim Annähern an die Außenseite in der Radialrichtung erstrecken, während sie einander in der Umfangsrichtung in jeder der aneinander angrenzenden Plattformen gegenüberliegen, und wobei der Dämpferstift ein regelmäßiges vieleckiges Prisma ausbildet, das sich in der Richtung der Axiallinie erstreckt, und einen Dämpferstifthauptkörper umfasst, in dem ein Winkel, der durch zwei Seitenoberflächen aus einer Vielzahl von Seitenoberflächen gebildet ist, einem Winkel, der durch die Dämpferanlageoberflächen zwischen den aneinander angrenzenden Laufschaufeln gebildet ist, entspricht.
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Gemäß der Rotationsmaschine des oben beschriebenen Aspekts kommen, wenn der Dämpferstift mit dem Paar von Dämpferanlageoberflächen in Kontakt kommt, die zwei Seitenoberflächen eines übergeordneten Dämpferstifts mit dem Paar von Dämpferanlageoberflächen in Kontakt, die diesen entsprechen.
Mit anderen Worten kommen beide der zwei Seitenoberflächen des Dämpferstifts mit dem Paar von Dämpferanlageoberflächen in einem Zustand in Kontakt, in dem ein Kontaktbereich weitgehend sichergestellt ist. Deshalb kann, verglichen mit einem Fall, in dem die Dämpferstifte mit den Dämpferanlageoberflächen in Linienkontakt kommen, ein Oberflächendruck, der an der Außenumfangsoberfläche des Dämpferstifts wirkt, reduziert werden.
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Zusätzlich ist der Dämpferstift getrennt von der Dämpferanlageoberfläche, wenn die Rotation der Rotationsmaschine angehalten wird und die Zentrifugalkraft verschwindet. Zusätzlich kommt, wenn die Zentrifugalkraft wieder aufgebracht wird, jede der zwei Seitenoberflächen des Dämpferstifts, der eine regelmäßige vieleckige Prismaform hat, mit dem Paar von Dämpferanlageoberflächen in Kontakt, die diesen entsprechen. Mit anderen Worten kann, da die Seitenoberfläche des Dämpferstifts, auf die die Reibungskraft wirkt, sich mit jedem Starten und Anhalten der Rotationsmaschine ändert, eine Dämpfung unter Verwendung nicht nur der spezifischen Seitenoberfläche des Dämpferstifts sondern auch jeder von den Seitenoberflächen aufgebracht werden. Deshalb kann der nur spezifische Seitenoberflächenverschleiß vermieden werden.
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Bei der Rotationsmaschine kann der Dämpferstift einen gekrümmten Oberflächen-ausbildenden Abschnitt haben, der gegenüber Scheiteln von beiden Enden der Seitenoberfläche an zumindest einer der Seitenoberflächen in einer Querschnittansicht orthogonal zu der Axiallinie vorgesehen ist, und der eine gekrümmte Außenumfangsoberfläche ausbildet, die eine Bogenform ausbildet, die einen größeren Krümmungsradius hat als die von einem Kreis, der durch jeden der Scheitel des Dämpferstifthauptkörpers läuft.
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Demgemäß kann, verglichen mit einem Fall, in dem der Querschnitt des Dämpferstifts kreisförmig ist, der Kontaktbereich vergrößtert werden, wenn der Dämpferstift mit der Dämpferanlageoberfläche in Kontakt kommt. Deshalb kann der Oberflächendruck reduziert werden, der auf den Dämpferstift wirkt, und der Fortschritt von Verschleiß kann unterbunden werden.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Rotationsmaschine:
- eine rotierende Welle, die ausgestaltet ist, um um eine Axiallinie herum zu rotieren, eine Vielzahl von Laufschaufeln, die in einer Umfangsrichtung an einer Außenumfangsseite der rotierenden Welle angeordnet sind und
- jeweils einen Schaufelfuß, der an der rotierenden Welle angebracht ist, eine Plattform, die an einer Außenseite des Schaufelfußes in einer Radialrichtung installiert ist, und
- einen Schaufelhauptkörper, der sich von der Plattform zu der Außenseite in der Radialrichtung erstreckt, haben, Dämpferstifte, die jeweils an einer Innenseite der Plattform in der Radialrichtung zwischen den aneinander angrenzenden Laufschaufeln installiert sind, in denen die Plattformen jeweils eine Form einer flachen Oberfläche haben, die sich in einer Richtung der Axiallinie erstreckt, und
- Dämpferanlageoberflächen umfassen, die sich nahe zueinander beim Annähern an die Außenseite in der Radialrichtung erstrecken, während sie einander in der Umfangsrichtung in jeder der aneinander angrenzenden Plattformen gegenüberliegen, und in der die Dämpferstifte sich gleichmäßig in der Richtung der Axiallinie erstecken und
- jeder einen Umriss hat, der eine Querschnittform orthogonal zu der Axiallinie hat, die eine nicht-rotationssymmetrische Form ausbildet.
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Wenn die Rotation der Rotationsmaschine anhält und die Zentrifugalkraft verschwindet, wird der Dämpferstift von der Dämpferanlageoberfläche getrennt, und dann kommt, wenn die Rotationsmaschine wieder rotiert und die Zentrifugalkraft auf den Dämpferstift wirkt, der Dämpferstift mit der Dämpferanlageoberfläche wieder in Kontakt. Hierbei wird in dem vorliegenden Aspekt, da der Umriss mit einer Querschnittform des Dämpferstifts eine nicht-rotationssymmetrische Form hat, die Position der Außenumfangsoberfläche zufällig bestimmt, wenn der Dämpferstift mit der Dämpferanlageoberfläche wieder in Kontakt kommt. Demgemäß kann der Fortschritt des Verschleißes nur an einer spezifischen Stelle unterbunden werden, wenn nur die spezifische Stelle der Außenumfangsoberfläche des Dämpferstifts mit der Dämpferanlageoberfläche in Kontakt kommt.
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Außerdem werden, da jeder der an verschiedenen Stellen angeordneten Dämpferstifte zufällig in Kontakt mit den Dämpferanlageoberflächen kommt, Dämpfungsaspekte in jedem der Dämpferstifte verschieden voneinander. Demgemäß kann die Dämpfung auf einen weiten Bereich einer Anregungskraft bei der Rotationsmaschine insgesamt angewandt werden.
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Außerdem kann, da die Kontaktstelle an der Dämpferanlageoberfläche sich ebenfalls ändert, der Verschleiß an der Plattformseite unterbunden werden.
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Bei der Rotationsmaschine gemäß dem Aspekt kann in dem Dämpferstift der Umriss, der eine Querschnittform hat, die orthogonal zu der Axiallinie ist, aus einer Vielzahl von Bögen ausgebildet sein, die konvex nach außen sind und Krümmungsradien, die voneinander verschieden sind, und eine Vielzahl von Liniensegmenten, die die Bögen miteinander verbinden, haben.
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Demgemäß hat der Umriss der Außenumfangsoberfläche des Dämpferstifts eine nicht-rotationssymmetrische Form und kann die Kontaktstelle des Dämpferstifts zufällig ändern. Da der Bereich, wo der Umriss ein Liniensegment ist, eine Form einer flachen Oberfläche hat, kann der Oberflächendruck reduziert werden.
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Gemäß der Rotationsmaschine der vorliegenden Erfindung kann der Fortschritt von Verschleiß des Dämpferstifts unterbunden werden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische vertikale Schnittansicht einer Gasturbine gemäß einer ersten Ausführungsform.
- 2 ist eine schematische Ansicht einer Laufschaufelgruppe der Gasturbine gemäß der ersten Ausführungsform von einer Richtung der Axiallinie betrachtet.
- 3 ist eine vergrößerte Ansicht eines wesentlichen Bestandteils aus 2 und ist eine Ansicht von aneinander angrenzenden Plattformen der Gasturbine gemäß der ersten Ausführungsform von der Richtung der Axiallinie betrachtet.
- 4 ist eine Ansicht eines Dämpferstifts gemäß einem modifizierten Beispiel der ersten Ausführungsform von der Richtung der Axiallinie betrachtet.
- 5 ist eine Ansicht eines Dämpferstifts einer Gasturbine gemäß einer zweiten Ausführungsform von der Richtung der Axiallinie betrachtet.
- 6 ist eine Ansicht eines Dämpferstifts einer Gasturbine gemäß einer dritten Ausführungsform von der Richtung der Axiallinie betrachtet.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Erste Ausführungsform
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Nachstehend wird eine Gasturbine 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug zu den 1 bis 3 beschrieben werden.
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Wie in 1 dargestellt umfasst die Gasturbine 1 gemäß der vorliegenden Erfindung einen Verdichter 2, der verdichtete Luft erzeugt, eine Brennkammer 9, die Verbrennungsgas durch Mischen und Verbrennen von Brennstoff mit der verdichteten Luft erzeugt, und eine Turbine 10, die durch das Verbrennungsgas angetrieben wird.
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Der Verdichter 2 umfasst einen Verdichterrotor 3, der ausgestaltet ist, um um eine Axiallinie O zu rotieren, und ein Verdichtergehäuse 4, das den Verdichterrotor 3 von einer Außenumfangsseite abdeckt. Der Verdichterrotor 3 hat eine Säulenform, die sich entlang der Axiallinie O erstreckt. Eine Vielzahl von Verdichterlaufschaufelstufen 5, die in Intervallen in einer Richtung der Axiallinie O angeordnet sind, sind an einer Außenumfangsoberfläche des Verdichterrotors 3 installiert. Jede der Verdichterlaufschaufelstufen 5 umfasst eine Vielzahl von Verdichterlaufschaufeln 6, die in Intervallen in einer Umfangsrichtung der Axiallinie O an der Außenumfangsoberfläche des Verdichterrotors 3 angeordnet sind.
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Das Verdichtergehäuse 4 hat eine Zylinderform um die Axiallinie O herum. Eine Vielzahl von Verdichterleitschaufelstufen 7, die in Intervallen in der Richtung der Axiallinie O angeordnet sind, sind an einer Innenumfangsoberfläche des Verdichtergehäuses 4 angeordnet. Die Verdichterleitschaufelstufen 7 sind bezüglich den Verdichterlaufschaufelstufen 5 von der Richtung der Axiallinie O betrachtet abwechselnd angeordnet. Jede der Verdichterleitschaufelstufen 7 umfasst eine Vielzahl von Verdichterleitschaufeln 8, die in Intervallen in der Umfangsrichtung der Axiallinie O an der Innenumfangsoberfläche des Verdichtergehäuses 4 angeordnet sind.
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Die Brennkammer 9 ist zwischen dem Verdichtergehäuse 4 und einem Turbinengehäuse 12 installiert, welches später beschrieben wird. Die verdichtete Luft, die durch den Verdichter 2 erzeugt wird, wird mit einem Brennstoff an der Innenseite der Brennkammer 9 gemischt, um ein vorgemischtes Gas zu bilden. In der Brennkammer 9 wird das Verbrennungsgas, das eine hohe Temperatur und einen hohen Druck hat, durch Verbrennung des vorgemischten Gases erzeugt. Das Verbrennungsgas wird in das Turbinengehäuse 12 eingeführt, um die Turbine 10 anzutreiben.
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Die Turbine 10 umfasst einen Turbinenrotor 11, der ausgestaltet ist, um um eine Axiallinie O herum zu rotieren, und das Turbinengehäuse 12, das den Turbinenrotor 11 von der Außenumfangsseite abdeckt. Der Turbinenrotor 11 hat eine Säulenform, die sich entlang der Axiallinie O erstreckt. Eine Vielzahl von Turbinenlaufschaufelstufen 20, die in Intervallen in der Richtung der Axiallinie O angeordnet sind, sind an einer Außenumfangsoberfläche des Turbinenrotors 11 ausgebildet. Jede der Turbinenlaufschaufelstufen 20 umfasst eine Vielzahl von Turbinenlaufschaufeln 30, die in Intervallen in der Umfangsrichtung in der Axiallinie O an der Außenumfangsoberfläche des Turbinenrotors 11 angeordnet sind. Der Turbinenrotor 11 ist integral mit dem Verdichterrotor 3 in der Richtung der Axiallinie O verbunden, um den Gasturbinenrotor auszubilden.
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Das Turbinengehäuse 12 hat eine Zylinderform um die Axiallinie O herum. Eine Vielzahl von Turbinenleitschaufelstufen 13, die in Intervallen in der Richtung der Axiallinie O angeordnet sind, sind an einer Innenumfangsoberfläche des Turbinengehäuses 12 ausgebildet. Die Turbinenleitschaufelstufen 13 sind abwechselnd bezüglich der Turbinenlaufschaufelstufen 20 von der Richtung der Axiallinie O betrachtet angeordnet. Jede der Turbinenleitschaufelstufen 13 umfasst eine Vielzahl von Turbinenleitschaufeln 14, die in Intervallen in der Umfangsrichtung der Axiallinie O an der Innenumfangsoberfläche des Turbinengehäuses 12 angeordnet sind. Das Turbinengehäuse 12 ist mit dem Verdichtergehäuse 4 in der Richtung der Axiallinie O verbunden, um das Gasturbinengehäuse auszubilden. Mit anderen Worten ist der Gasturbinenrotor um die Axiallinie O herum in dem Gasturbinengehäuse integral rotierbar.
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Turbinenlaufschaufel
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Als nächstes wird die Turbinenlaufschaufel 30 mit Bezug zu 2 detaillierter beschrieben werden.
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Die Turbinenlaufschaufel 30 hat einen Schaufelfuß 31, eine Plattform 32 und einen Schaufelhauptkörper 41.
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Der Schaufelfuß 31 ist ein Teil, das an dem Turbinenrotor 11 in der Turbinenlaufschaufel 30 angebracht ist. Der Turbinenrotor 11 ist durch Stapeln einer Vielzahl von scheibenartigen Scheiben 11a um die Axiallinie O herum in der Richtung der Axiallinie O ausgestaltet. Der Schaufelfuß 31 ist integral an der Scheibe 11a angebracht, in dem er von der Richtung der Axiallinie O in eine ausgesparte Nut (nicht dargestellt) der Scheibe 11a eingesetzt wird, die an der Außenumfangsoberfläche der Scheibe 11a ausgebildet ist. Demgemäß sind die Turbinenlaufschaufeln 30 radial in Intervallen in der Umfangsrichtung bezüglich der Scheibe 11a angeordnet.
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Die Plattform 32 ist an der Außenseite des Schaufelfußes 31 in der Radialrichtung integral ausgebildet. Die Plattform 32 steht von einem Endabschnitt an der Außenseite des Schaufelfußes 31 in der Radialrichtung in die Richtung der Axiallinie O und in die Umfangsrichtung vor. Eine Außenumfangsoberfläche 33, die der Außenseite in der Plattform 32 in der Radialrichtung zugewandt ist, ist dem Verbrennungsgas ausgesetzt, das die Turbine 10 durchströmt.
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Eine Plattformseitenoberfläche 34, die der Umfangsrichtung in der Plattform 32 zugewandt ist, erstreckt sich in der Radialrichtung in der Richtung der Axiallinie O. Die Plattformseitenoberflächen 34 liegen sich in der Umfangsrichtung zwischen den Plattformen 32 der aneinander angrenzenden Turbinenlaufschaufeln 30 gegenüber.
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An der Plattformseitenoberfläche 34 ist ein Aussparungsabschnitt 37 ausgebildet, der von der Plattformseitenoberfläche 34 ausgespart ist und sich in der Axiallinie-O-Richtung erstreckt. Ein Dämpferaufnahmeraum R1, der sich so erstreckt, dass er die Plattform 32 in der Richtung der Axiallinie O gemäß der Form des Aussparungsabschnitts 37 durchdringt, wird durch die Aussparungsabschnitte 37 der aneinander angrenzenden Plattformen 32 definiert. Der Dämpferaufnahmeraum R1 ist zwischen allen den aneinander angrenzenden Plattformen 32 ausgebildet. Deshalb ist die gleiche Anzahl von Dämpferaufnahmeräumen R1 wie die der Turbinenlaufschaufeln 30 ausgebildet.
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Jede der Plattformseitenoberflächen 34 ist durch den Aussparungsabschnitt 37 in der Radialrichtung geteilt. An der Plattformseitenoberfläche 34 ist ein Teil an der Außenseite des Aussparungsabschnitts 37 in der Radialrichtung eine Außenumfangsseitenoberfläche 35 und ein Teil an der Innenseite des Aussparungsabschnitts 37 in der Radialrichtung eine Innenumfangsseitenoberfläche 36.
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Wie in 2 und 3 dargestellt, ist eine Oberfläche, die der Innenseite in dem Aussparungsabschnitt 37 der Plattform 32 in der Radialrichtung zugewandt ist, eine Dämpferanlageoberfläche 38. Die Dämpferanlageoberfläche 38 hat eine Form einer flachen Oberfläche parallel zu der Axiallinie O. Die Dämpferanlageoberfläche 38 erstreckt sich geneigt zu der Außenseite in der Umfangsrichtung beim Annähern an die Außenseite von jedem der Turbinenlaufschaufeln 30 in der Radialrichtung und ist mit der Außenumfangsseitenoberfläche 35 der Plattform 32 verbunden.
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Die Dämpferanlageoberflächen 38 der aneinander angrenzenden Plattformen 32 liegen sich in der Umfangsrichtung gegenüber. Die Dämpferanlageoberflächen 38 sind so geneigt, dass ein gegenseitiger Abstand beim Annähern an die Außenseite in der Radialrichtung kleiner wird. Das Paar von Dämpferanlageoberflächen 38 ist liniensymmetrisch mit einer geraden Linie entlang der Radialrichtung betrachtet in der Richtung der Axiallinie O als eine Zielachse angeordnet.
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Wie in 3 dargestellt wird der Endabschnitt an der Seite, die gegenüber der Außenumfangsoberfläche 35 liegt, in der Dämpferanlageoberfläche 38 mit dem Endabschnitt an der Außenseite einer Aussparungsabschnitt-Bodenoberfläche 39 in der Radialrichtung verbunden, die parallel zu der Axiallinie O ist und sich in der Radialrichtung erstreckt. Zwischen dem Endabschnitt an der Innenseite in der Radialrichtung und dem Endabschnitt an der Außenseite der Innenumfangsseitenoberfläche 36 in der Radialrichtung in der Aussparungsabschnitt-Bodenoberfläche 39 ist eine Aussparungsabschnitt-Untenoberfläche 40 ausgebildet, die parallel zu der Axiallinie O ist und sich in der Umfangsrichtung erstreckt. Der Dämpferaufnahmeraum R1 ist durch die Dämpferanlageoberfläche 38, die Aussparungsabschnitt-Bodenoberfläche 39 und die Aussparungsabschnitt-Untenoberfläche 40 der aneinander angrenzenden Plattformen 32 definiert.
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Der Schaufelhauptkörper 41 erstreckt sich von der Außenumfangsoberfläche 33 der Plattform 32 zu der Außenseite in der Radialrichtung. Mit anderen Worten ist ein Basisende des Schaufelhauptkörpers 41 mit dem Endabschnitt an der Außenseite der Plattform 32 in der Radialrichtung integral verbunden. Der Schaufelhauptkörper 41 hat eine schaufelförmige Querschnittform orthogonal zu einer Erstreckungsrichtung des Schaufelhauptkörpers 41.
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Dämpferstift
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Wie in den 2 und 3 dargestellt sind die Dämpferstifte 50 jeweils in den Dämpferaufnahmeräumen R1 aufgenommen. Mit anderen Worten ist die gleiche Anzahl von Dämpferstiften 50 installiert wie die der Dämpferaufnahmeräume R1 übereinstimmend mit den Dämpferaufnahmeräumen R1. Der Dämpferstift 50 hat einen stiftförmigen Dämpferstifthauptkörper 51, der sich in der Richtung der Axiallinie O erstreckt. Bei dem Dämpferstift 50 ist eine Querschnittform orthogonal zu der Axiallinie O in der Richtung der Axiallinie O einheitlich hergestellt.
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Bei dem Dämpferstifthauptkörper 51 ist die Querschnittform orthogonal zu der Axiallinie O eine reguläre vieleckige Form. Mit anderen Worten hat der Dämpferstifthauptkörper 51 eine reguläre vieleckige Säulenform. Bei der vorliegenden Ausführungsform hat in dem Dämpferstifthauptkörper 51 der Querschnitt orthogonal zu der Axiallinie O eine regelmäßige hexagonale Form. Deshalb hat der Dämpferstifthauptkörper 51 sechs Seitenoberflächen 52, die die gleiche Rechteckform haben. Ein Winkel, der zwischen dem Paar von aneinander angrenzenden Seitenoberflächen 52 gebildet ist, wird auf 120° festgelegt. Der Abstand zwischen den Seitenoberflächen 52, die der gegenüberliegenden Seite in dem Dämpferstifthauptkörper 51 zugewandt sind, ist so festgelegt, dass dieser größer ist als der Abstand zwischen dem Paar von Plattformseitenoberflächen 52, das heißt, der Abstand zwischen dem Paar von Außenumfangsoberflächen 35. Mit anderen Worten wird eine Dimension (ein Durchmesser eines Inkreises des Umrisses von dem Bereich orthogonal zu der Axiallinie O des Dämpferstifthauptkörpers 51) von dem kleinsten Außendurchmesser unter den Außendurchmessern der Dämpferstifthauptkörper 51 so festgelegt, dass dieser größer ist als das Intervall zwischen dem Paar von Außenumfangsseitenoberflächen 35.
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Übereinstimmend mit der Form des Dämpferstifthauptkörpers 51 ist ein Winkel, der durch das Paar von Dämpferanlageoberflächen 38 ausgebildet ist, die den Dämpferaufnahmeraum R1 definieren, in dem der Dämpferstifthauptkörper 51 aufgenommen wird, so festgelegt, dass dieser der gleiche wie ein Winkel ist, der durch die aneinander angrenzenden Seitenoberflächen 52 in dem Dämpferstifthauptkörper 51 abgebildet ist. Demgemäß ist bei der vorliegenden Ausführungsform der Winkel, der durch das Paar von Dämpferanlageoberflächen 38 auf 120° festgelegt. In diesem Fall ist ein Neigungswinkel der Dämpferanlageoberfläche 38 auf 30° festgelegt.
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Mit anderen Worten stimmt der Winkel, der durch die zwei aneinander angrenzenden Seitenoberflächen 52 unter der Vielzahl von Seitenoberflächen 52 des Dämpferstifthauptkörpers 51 gebildet ist, mit dem Winkel, der durch das Paar von Dämpferanlageoberflächen 38 gebildet ist, überein.
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Funktionaler Effekt
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Wenn die Turbine 10 rotiert wird die Zentrifugalkraft an dem Dämpferstift 50 erzeugt und die Seitenoberflächen 52 der Dämpferstifte 50 kommen jeweils mit den Dämpferanlageoberflächen 38 von dem Paar von Plattformen 32 in Kontakt. Bei der vorliegenden Ausführungsform stimmen der Winkel, der durch die aneinander angrenzenden Seitenoberflächen 52 des Dämpferstifts 50 gebildet ist, mit dem Winkel, der durch das Paar von Dämpferanlageoberflächen 38 gebildet ist, überein. Deshalb kommt das Paar von aneinander anliegenden Seitenoberflächen 52 in dem Dämpferstift 50 mit dem Paar von Dämpferanlageoberflächen 38 mit einer eins-zu-eins Übereinstimmung in Kontakt. Mit anderen Worten kommen beide der zwei Seitenoberflächen 52 des Dämpferstifts 50 mit dem Paar von Dämpferanlageoberflächen 38 in einen Zustand in Kontakt, in dem der Kontaktbereich weitgehend sichergestellt ist.
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Hierbei kommt beispielsweise in einem Fall, in dem der Umriss der Querschnittform des Dämpferstifts 50 kreisförmig ist, der Dämpferstift 50 in Linienkontakt mit der Dämpferanlageoberfläche 38. Deshalb schreitet, als Folge der großen Wirkung des Oberflächendrucks an dem Dämpferstift 50, des Verschleißes des Dämpferstifts 50 früh voran.
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Zusätzlich ist, selbst wenn der Umriss der Querschnittform des Dämpferstifts 50 eine vieleckige Form hat, wenn der Winkel der Dämpferanlageoberfläche 38 nicht so festgelegt ist, dass er damit übereinstimmt, kommt ein Eckabschnitt der Querschnittform des Dämpferstifts 50 mit der Dämpferanlageoberfläche in Kontakt und der Verschleiß von jedem von dem Dämpferstift 50 und der Dämpferanlageoberfläche 38 wird gefördert.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform kann, da die zwei Seitenoberflächen 52 des Dämpferstifthauptkörpers 51 bevorzugt mit der Dämpferanlageoberfläche 38 in Oberflächenkontakt kommt, der Oberflächendruck, der an der Außenumfangsoberfläche des Dämpferstifthauptkörpers 51 wirkt, reduziert werden. Demgemäß kann der frühe Fortschritt des Verschleißes an der Außenumfangsoberfläche des Dämpferstifthauptkörpers 51 unterbunden werden.
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Zusätzlich wird, wenn die Rotation der Turbine 10 angehalten wird und die Zentrifugalkraft verschwindet, der Dämpferstift 50 von der Dämpferanlageoberfläche 38 getrennt. Zusätzlich kommen, wenn die Turbine 10 rotiert und die Zentrifugalkraft wieder aufgebracht wird, die zwei aneinander angrenzenden Seitenoberflächen 52 in dem Dämpferstifthauptkörper 51, der eine regelmäßige vieleckige Prismenform hat, mit dem damit übereinstimmenden Paar von Dämpferanlageoberflächen 38 in Kontakt. Mit anderen Worten kann, da die Seitenoberfläche 52 des Dämpferstiftes 50 an der die Reibungskraft wirkt, mit jedem Start und Anhalten der Turbine 10 geändert wird, die Dämpfung nicht nur unter Verwendung der spezifischen Seitenoberfläche 52 des Dämpferstifts 50 sondern auch jeder der Seitenoberflächen 52 angewendet werden. Deshalb kann der Verschleiß ausschließlich der spezifischen Seitenoberfläche 52 vermieden werden. Mit anderen Worten kann der Fortschritt von Verschleiß des Dämpferstifts 50 als Ganzes unterbunden werden.
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Hierbei kann als ein Modifizierungsbeispiel der ersten Ausführungsform wie in 4 dargestellt, beispielsweise eine Querschnittform, die orthogonal zu der Axiallinie O des Dämpferstifthauptkörpers 51 ist, eine zwölfeckige Form sein. In diesem Fall kommen unter den 12 Seitenoberflächen 52 des Dämpferstifthauptkörpers 51 das Paar von Seitenoberflächen 52 an beiden Seiten der bestimmten Seitenoberflächen 52 mit der Dämpferanlageoberfläche 38 in Kontakt. Mit anderen Worten kommen zwei Seitenoberflächen 52 mit einer Seitenoberfläche 52, die dazwischen eingefügt ist, mit der Dämpferanlageoberfläche 38 in Kontakt. Demgemäß kann ähnlich wie die oben beschriebene Ausführungsform der Fortschritt von Verschleiß des Dämpferstifts 50 unterbunden werden.
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Zusätzlich ist der Dämpferstift 50 nicht auf die Konfiguration beschränkt, solange die Form eine regelmäßige vieleckige Prismenform ist.
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Zum Beispiel kann der Umriss der Querschnittform orthogonal zu der Axiallinie O des Dämpferstifts 50 eine regelmäßige neuneckige Form oder eine regelmäßige achteckige Form haben. In diesem Fall ist der Neigungswinkel des Paars von Dämpferanlageoberflächen 38 auf 20° oder 40° festgelegt. Zum Beispiel kann der Umriss der Querschnittform orthogonal zu der Axiallinie O des Dämpferstifts 50 eine viereckige Form, eine regelmäßige achteckige Form oder eine regelmäßige neuneckige Form haben. In diesem Fall ist der Winkel, der durch das Paar von Dämpferanlageoberflächen 38 gebildet ist, auf 45° festgelegt. Zusätzlich kann der Umriss der Querschnittform orthogonal zu der Axiallinie O des Dämpferstifts 50 eine regelmäßige vierundzwanzigeckige Form haben. In diesem Fall ist der Winkel, der durch das Paar von Dämpferanlageoberflächen 38 gebildet ist, auf 30° festgelegt.
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Mit anderen Worten kann der Dämpferstift 50 eine regemäßige vieleckige Form haben und der Winkel, der durch das Paar von Dämpferanlageoberflächen 38 gebildet ist, kann mit dem Winkel, der durch irgendwelche zwei Seitenoberflächen 52 unter der Vielzahl von Dämpferstiften 50 gebildet ist, übereinstimmen. Demgemäß kann der Verschleiß des Dämpferstifts 50 unterbunden werden, da iregendwelche zwei Seitenoberflächen 52 des Dämpferstifts 50 gleichzeitig mit der Dämpferanlageoberfläche 38 in Oberflächenkontakt kommt.
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Zweite Ausführungsform
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Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug zu 5 beschrieben werden. Bei der zweiten Ausführungsform werden die gleichen Koordinationsbestandteile wie die der ersten Ausführungsform durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und die detaillierte Beschreibung davon wird weggelassen.
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Ein Dämpferstift 60 der zweiten Ausführungsform umfasst einen gekrümmten Oberflächen-ausbildenden Abschnitt 61 zusätzlich zu dem Dämpferstifthauptkörper 51, der ähnlich zu der ersten Ausführungsform ist.
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Der gekrümmte Oberflächen-ausbildende Abschnitt 61 ist an jeder Seitenoberfläche 52 des Hauptdämpferstifthauptkörper 51 integral ausgebildet. Der gekrümmte Oberflächen-ausbildende Abschnitt 61 ist über den gesamten Bereich von jeder der Seitenoberflächen 52 ausgebildet. Der gekrümmte Oberflächen-ausbildende Abschnitt 61 hat einen bogenförmigen Umriss, der sich gegenüber Scheiteln von beiden Enden der Seitenoberfläche 52 in einer Querschnittansicht orthogonal zu der Axiallinie O erstreckt. Ein Bogen 62 des gekrümmten Oberflächen-ausbildenden Abschnitts 61 ist der Bogen 62, der an der Außenumfangsseite des Dämpferstifts 60 konvex ist. Der Bogen 62 des gekrümmten Oberflächen-ausbildenden Abschnitts 61 hat einen Krümmungsradius, der größer als ein Krümmungsradius eines Referenzkreises ist (eines Umkreises des Dämpferstifthauptkörpers 51), der durch jeden der Scheitel von einem Schnitt orthogonal zu der Axiallinie O des Dämpferhauptkörpers 51 betrachtet läuft. Demgemäß hat der Umriss der Querschnittform orthogonal zu der Axiallinie O des Dämpferstifts 60 eine Form, in der eine Vielzahl (sechs in der vorliegenden Ausführungsform) von Bögen 62 miteinander kombiniert sind. Jeder der aneinander angrenzenden Bögen 62 ist mit jedem anderen an dem Scheitel des Dämpferstifthauptkörpers 51 verbunden.
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Demgemäß ist an der Seitenoberfläche 52 des Dämpferstifts 60 eine gekrümmte Außenumfangoberfläche 63 ausgebildet, die den gleichen Kurvenradius hat wie die des Bogens 62. Die Außenumfangsoberfläche des Dämpferstifts 60 hat eine Konfiguration, in der eine Vielzahl von gekrümmten Außenumfangoberflächen 63 miteinander kombiniert sind. Eine Scheitellinie, die sich in der Richtung der Axiallinie O erstreckt, ist zwischen den einander angrenzenden gekrümmten Außenumfangoberflächen 63 ausgebildet. Mit anderen Worten sind die aneinander angrenzenden gekrümmten Außenumfangoberflächen 63 mit in der Richtung der Axiallinie O über die Scheitellinie miteinander verbunden.
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Funktionaler Effekt
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Gemäß der Konfiguration kann zusätzlich zu dem funktionalen Effekt der ersten Ausführungsform, verglichen mit einem Fall, in dem die Querschnittform des Dämpferstifts 60 kreisförmig ist, der Kontaktbereich vergrößert werden, wenn der Dämpferstift 60 mit der Dämpferanlageoberfläche in Kontakt kommt. Deshalb kann der Oberflächendruck reduziert werden, der an bzw. auf den Dämpferstift 60 wirkt und der Fortschritt von Verschleiß kann unterbunden werden.
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Zusätzlich wurde bei der Konfiguration ein Beispiel beschrieben, bei dem der gekrümmte Oberflächen-ausbildende Abschnitt 61 an allen Seitenoberflächen 52 von dem Dämpferstifthauptkörper 51 ausgebildet ist, jedoch kann der gekrümmte Oberflächen-ausbildende Abschnitt 61 an zumindest einer Seitenoberfläche 52 unter der Vielzahl von Seitenoberflächen 52 ausgebildet werden.
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Dritte Ausführungsform
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Als nächstes wird die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug zu 6 beschrieben werden. Bei der dritten Ausführungsform werden die gleichen Konfigurationsbestandteile wie die der ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und die detaillierte Beschreibung davon wird weggelassen.
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Ein Dämpferstift 70 der vorliegenden Ausführungsform erstreckt sich in einer einheitlichen Form in der Richtung der Axiallinie O. Der Umriss der Querschnittform orthogonal zu der Axiallinie O des Dämpferstifts 70 hat eine nicht-rotationssymmetrische Form.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform kann die Umrissform orthogonal zu der Axiallinie O des Dämpferstifts 70 aus einer Vielzahl von Bögen 71 ausgebildet werden, die konvex nach außen sind und voneinander verschiedene Kurvenradien haben, und eine Vielzahl von Liniensegmenten 72, die die Bögen 71 miteinander verbinden, als ein Beispiel der nicht-rotationssymmetrischen Form.
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Demgemäß hat die Umrissform des Dämpferstifts 70 eine nicht-rotationssymmetrische Form, in der die gleiche Form, die die Umrissform überlappt, nicht auftritt, selbst wenn ein Teil der Umrissform um irgendeine Rotationswellenlinie herum rotiert.
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Funktionaler Effekt
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Bei der vorliegenden Ausführungsform wird, da der Umriss, der eine Querschnittform des Dämpferstifts 70 hat, eine nicht-rotationssymmetrische Form hat, wenn der Start und das Anhalten der Turbine 10 wiederholt wird, die Position der Außenumfangsoberfläche, wenn der Dämpferstift 70 mit der Dämpferanlageoberfläche 38 wieder in Kontakt kommt, zufällig bestimmt. Demgemäß kann der Fortschritt des Verschleißes nur an einer spezifischen Stelle unterbunden werden, wenn nur die spezifische Stelle der Außenumfangsoberfläche des Dämpferstifts 70 mit der Dämpferanlageoberfläche 38 in Kontakt kommt. Außerdem kann, da die Kontaktstelle des Dämpferstifts 70 sich an der Dämpferanlageoberfläche 38 auch ändert, auch der Verschleiß an der Plattformseite unterbunden werden.
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Außerdem werden, da jeder der an unterschiedlichen Stellen angeordneten Dämpferstift 70 zufällig mit den Dämpferanlagenoberflächen 38 in Kontakt kommt, Dämpfungsaspekte in jedem von den Dämpferstiften 70 verschieden voneinander. Demgemäß kann der Dämpfungseffekt zu einem weiten Bereich einer Anregungskraft als ein Ganzes der Turbine 10 angewendet werden.
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Insbesondere kann durch Ausbilden des Umrisses von der Querschnittform orthogonal zu der Axiallinie O des Dämpferstifts 70 von den verschiedenen Bögen 71 und den Liniensegmenten 72 der Umriss der Außenumfangsoberfläche des Dämpferstifts 70 einfach festgelegt werden, um eine nicht-rotationssymmetrische Form aufzuweisen. Demgemäß kann die Kontaktstelle des Dämpferstifts 70 zufälliger geändert werden. Zusätzlich kann, da der Bereich des Liniensegments 72 des Umrisses eine Form einer flachen Oberfläche hat, der Oberflächendruck reduziert werden, in dem dieser mit der Dämpferanlageoberfläche in Oberflächenkontakt ist.
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Zusätzlich kann eine Gewichtseinstellung des Dämpferstifts 70 durch Ausbilden von Löchern oder hohlen Abschnitten in dem Dämpferstift 70 ausgeführt werden, beispielsweise so, dass die Kontaktbereiche des Dämpferstifts 70 mit der Dämpferanlageoberfläche 38 zufälliger werden.
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Außerdem ist der Dämpferstift 70 nicht auf die Querschnittform, die in 6 dargestellt ist, beschränkt und kann andere Querschnittformen haben, wenn die Querschnittform eine nicht-rotationssymmetrische Form ist.
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Andere Ausführungsformen
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Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt und kann innerhalb des Bereichs angemessen geändert werden, der nicht die technische Idee der Erfindung verlässt.
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Zusätzlich wurde in den ersten, zweiten und dritten Ausführungsformen ein Beispiel beschrieben, in dem das Paar von Dämpferanlageoberflächen 38 liniensymmetrisch mit der geraden Linie entlang der Radialrichtung von der Richtung der Axiallinie O als der Zielachse betrachtet angeordnet ist. Jedoch kann zum Beispiel eines von dem Paar von Dämpferanlageoberflächen 38 nicht darauf beschränkt ähnlich zu der Ausführungsform geneigt sein, und die andere Dämpferanlageoberflächen 38 können sich in der Radialrichtung erstrecken. Zusätzlich kann das Paar von Dämpferanlageoberflächen 38 mit voneinander unterschiedlichen Winkeln geneigt werden. Ferner kann der Winkel, der durch das Paar von Dämpferanlageoberflächen 38 gebildet ist, den Winkel, der durch irgendwelche zwei Seitenoberflächen 52 unter der Vielzahl von Seitenoberflächen 52 des Dämpferstifthauptkörpers 51 gebildet ist, übereinstimmen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gastubine
- 2
- Verdichter
- 3
- Verdichterrotor
- 4
- Verdichtergehäuse
- 5
- Verdichterlaufschaufelstufe
- 6
- Verdichterlaufschaufel
- 7
- Verdichterleitschaufelstufe
- 8
- Verdichterleitschaufel
- 9
- Brennkammer
- 10
- Turbine
- 11
- Turbinenrotor
- 11a
- Scheibe
- 12
- Turbinengehäuse
- 13
- Turbinenleitschaufelstufe
- 14
- Turbinenleitschaufel
- 20
- Turbinenlaufschaufelstufe
- 30
- Turbinenlaufschaufel
- 31
- Schaufelfuß
- 32
- Plattform
- 33
- Außenumfangsoberfläche
- 34
- Plattformseitenoberfläche
- 35
- Außenumfangsseitenoberfläche
- 36
- Innenumfangsseitenoberfläche
- 37
- Aussparungsabschnitt
- 38
- Dämpferanlageoberfläche
- 39
- Aussparungsabschnitt-Bodenoberfläche
- 40
- Aussparungsabschnitt-Unteroberfläche
- 41
- Schaufelhauptkörper
- 50
- Dämpferstift
- 51
- Dämpferstifthauptkörper
- 52
- Seitenoberfläche
- 60
- Dämpferstift
- 61
- gekrümmter Oberflächen-ausbildender Abschnitt
- 62
- Bogen
- 63
- gekrümmte Außenumfangsoberfläche
- 70
- Dämpferstift
- 71
- Bogen
- 72
- Linienelement
- R1
- Dämpferaufnahmeraum
- O
- Axiallinie
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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