-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
1. Gebiet der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Turbinenrad einer Gasturbine und betrifft insbesondere ein Turbinenrad umfassend ein Ausgleichsgewicht, das in der Nut angeordnet ist.
-
2. Beschreibung des Stands der Technik
-
Eine Gasturbine umfasst allgemein: einen Verdichter, der Luft verdichtet, um Druckluft zu erzeugen; eine Brennkammer, welche die Druckluft vom Verdichter mit Brennstoff mischt und das Gemisch verbrennt, um ein Verbrennungsgas zu erzeugen; und eine Turbine, die Wellenleistung durch das Verbrennungsgas von der Brennkammer erhält. Die Turbine umfasst einen Turbinenläufer, der die kinetische Energie des Verbrennungsgases in Drehleistung umwandelt. In der Turbine muss das Gleichgewicht des Turbinenläufers angepasst werden, um Vibrationen während dessen Drehung zu verringern. Beispiele für das Verfahren zum Anpassen des Gleichgewichts des Turbinenläufers umfassen ein Verfahren, in dem ein Abschnitt einer Komponente des Turbinenläufers bearbeitet wird, und ein Verfahren, in dem ein Ausgleichsgewicht an einer Komponente des Turbinenläufers befestigt wird.
-
Im Verfahren zum Anpassen des Gleichgewichts des Turbinenläufers durch Befestigen des Ausgleichsgewichts ist typischerweise wenigstens ein Ausgleichsgewicht an einer geeigneten Position in der Umfangsrichtung in einer ringförmigen Schwalbenschwanznut des Turbinenrads angeordnet (siehe beispielsweise
JP S48- 64 601 U (1971)).
JP S48- 64 601 U offenbart, dass eine Ausgleichsgewichtsbefestigung für Turbinenräder so ausgebildet ist, dass sie in jeder Position in einer an einem Turbinenrad ausgebildeten schwalbenschwanzförmigen und ringförmigen Nut eingeführt werden kann, ohne einen Zugangsschlitz bereitzustellen. Das Ausgleichsgewicht wird in der ringförmigen Nut des Turbinenrads mit einem Vorsprung an einer Seite von seinem Körperabschnitt anliegend an einer Seite der ringförmigen Nut gehalten, wenn ein Befestigungsmittel in einem schrägen Verbindungsweg eingeführt ist, der an der anderen Seite des Körperabschnitts geöffnet ist, und gegen die andere Seite der ringförmigen Nut lastet. Weiterhin offenbart
DE 600 20 448 T2 eine Vorrichtung zum Auswuchten rotierender Komponenten und Rotoranordnungen einer Turbine ohne Verformen bzw. ohne Verkerben der rotierenden Komponente, wobei die rotierende Komponente mit einer Nut versehen ist und die die Nut eine hervorstehende Schiene oder Rippe entlang des Bodens der Nut aufweist.
-
Entgegenhaltungsliste
-
Patentliteratur
-
-
Wenn eine Gasturbine Wellenleistung eines Turbinenläufers von einem Verbrennungsgas mit hoher Temperatur und hohem Druck erhält, muss jeder Teil des Turbinenläufers, etwa Turbinenräder oder Turbinenläuferblätter, durch Kühlluft gekühlt werden und es muss ein Temperaturanstieg von jedem Teil verhindert werden. In der Gasturbine wird typischerweise von einem Verdichter herausströmende Druckluft als Kühlluft verwendet. In diesem Fall bedeutet ein Erhöhen der Strömungsgeschwindigkeit der Kühlluft ein Erhöhen der Strömungsgeschwindigkeit der vom Verdichter ausströmenden Druckluft. Wenn somit die Strömungsgeschwindigkeit der Kühlluft erhöht wird, nimmt die Strömungsgeschwindigkeit des Verbrennungsgases zum Antreiben des Turbinenläufers um einen entsprechenden Betrag ab und somit verschlechtert sich der Gesamtwirkungsgrad der Gasturbine.
-
Eines der wirksamen Mittel zum Erzielen eines hohen Wirkungsgrads einer Gasturbine besteht im Verringern der zum Kühlen von jedem Teil eines Turbinenläufers verwendeten Kühlluft. In diesem Fall steigt die Umgebungstemperatur in einem an der Vorder- und Rückseite des Turbinenrads in der axialen Richtung gebildeten Radraum. Vor diesem Hintergrund wurde vorgeschlagen, den Werkstoff eines Turbinenrads zu einer Ni-basierten Legierung zu ändern, die hitzebeständiger ist als herkömmlicherweise verwendete 12Cr-Stahlwerkstoffe. Es besteht aber das Problem, dass Risse aufgrund der Restzugspannung auftreten, wenn aus einem Ni-basierten Legierungswerkstoff gebildete Teile in einer Hochtemperaturumgebung in einem Zustand verwendet werden, in dem sie einer Restzugspannung ausgesetzt sind.
-
Im in
JP S48- 64 601 U beschriebenen Verfahren wird das Ausgleichsgewicht in der ringförmigen Nut des Turbinenrads mit dem Vorsprung des Ausgleichsgewichts anliegend an einer Seite der ringförmigen Nut gehalten, wenn das Befestigungsmittel in den schrägen Verbindungsweg des Ausgleichsgewichts eingeführt ist und gegen die andere Seite der ringförmigen Nut lastet. Im Verfahren zum Halten des Ausgleichsgewichts in der ringförmigen Nut auf diese Weise wird ein Öffnungsrandabschnitt der ringförmigen Nut des Turbinenrads in einigen Fällen gebördelt, um eine Umfangsverschiebung des Ausgleichsgewichts entlang der ringförmigen Nut zu verhindern. In diesem Fall wird eine Restzugspannung im gebördelten Abschnitt des Turbinenrads und um diesen herum erzeugt.
-
Wenn kein 12CR-Stahlwerkstoff, sondern ein Nibasierter Legierungswerkstoff für ein Turbinenrad verwendet, auf den ein Verfahren wie das zuvor beschriebene zum Verhindern des Verschiebens eines Ausgleichsgewichts durch Bördeln eines Abschnitts des Turbinenrads angewendet wird, besteht das Problem des Auftretens von Rissen im Turbinenrad aufgrund einer durch das Bördeln erzeugten Restzugspannung.
-
Die vorliegende Erfindung soll die zuvor beschriebenen Probleme beheben und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht im Bereitstellen eines Turbinenrads, das eine in einem Turbinenrad bewirkte Restzugspannung durch Befestigen eines Ausgleichsgewichts verhindern kann.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Die vorliegende Anmeldung umfasst eine Vielzahl von Mitteln zum Lösen der zuvor beschriebenen Probleme und ein Beispiel hierfür ist ein mit einer Nut, die eine sich im Umfang erstreckende Bodenfläche und ein Paar von Seitenwandflächen, die eine Öffnung bilden, aufweist, ausgestattetes Turbinenrad. Das Turbinenrad umfasst: ein Ausgleichsgewicht, das in der Nut angeordnet und ausgebildet ist, von jeder Umfangsposition der Öffnung der Nut einführbar zu sein, und ein zu einer des Paares von Seitenwandflächen der Nut geöffnetes Durchgangsloch aufweist; und ein Halteelement, das in Kontakt mit einem Abschnitt des einen des Paares von Seitenwandflächen der Nut in einem Zustand des Eingeführtseins im Durchgangsloch des Ausgleichsgewichts steht, um dadurch zu bewirken, dass das Ausgleichsgewicht an der anderen des Paares von Seitenwandflächen der Nut anliegt und in der Nut gehalten wird. Die Nut weist eine Vielzahl von in Intervallen in einer Umfangsrichtung an der Bodenfläche angeordnete Eingriffsaussparungen auf; oder einen an einer einer Vielzahl von in Intervallen in der Umfangsrichtung an der Bodenfläche angeordneten und von der Bodenfläche vorstehenden Montageaussparungen montierten Eingriffsvorsprung. Das Ausgleichsgewicht weist einen Eingriffsvorsprung, der im Eingriff mit einer der Eingriffsaussparungen der Nut steht, um eine Umfangsverschiebung des Ausgleichsgewichts in der Nut zu begrenzen, oder eine Eingriffsnut, die im Eingriff mit dem Eingriffsvorsprung der Nut steht, um eine Umfangsverschiebung des Ausgleichsgewichts in der Nut zu begrenzen, auf.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, da der Eingriffsvorsprung oder die Eingriffsnut des Ausgleichsgewichts im Eingriff mit der Eingriffsaussparung oder dem Eingriffsvorsprung in der Nut des Turbinenrads steht, die Umfangsverschiebung des Ausgleichsgewichts in der Nut begrenzt und es ist somit nicht erforderlich, das Turbinenrad zu bördeln, um das Ausgleichsgewicht zu befestigen. Somit kann eine im Turbinenrad bewirkte Restzugspannung durch Befestigen des Ausgleichsgewichts verhindert werden.
-
Andere Aufgaben, Konfigurationen und Wirkungen wie die zuvor beschriebenen gehen aus der folgenden Erläuterung der Ausführungsformen hervor.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
- 1 zeigt ein Querschnittsdiagramm zur Darstellung einer Gasturbine umfassend ein Turbinenrad gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Zustand, in dem ein unterer halber Abschnitt weggelassen ist.
- 2 zeigt ein vergrößertes Querschnittsdiagramm zur Darstellung eines Abschnitts eines Turbinenläufers umfassend das Turbinenrad gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wie in 1 dargestellt.
- 3 zeigt eine vergrößerte Ansicht einer Befestigungsstruktur eines Ausgleichsgewichts des Turbinenrads gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in der axialen Richtung betrachtet.
- 4 zeigt ein Querschnittsdiagramm zur Darstellung des befestigten Zustands des Ausgleichsgewichts in einer Nut des Turbinenrads gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wie in 3 dargestellt in der Richtung der Pfeile IV-IV betrachtet.
- 5 zeigt ein Querschnittsdiagramm der Nut des Turbinenrads gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wie in 3 dargestellt in der Richtung der Pfeile V-V betrachtet.
- 6 zeigt ein Querschnittsdiagramm des Ausgleichsgewichts des Turbinenrads gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 7 zeigt ein Diagramm des Ausgleichsgewichts des Turbinenrads gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wie in 6 dargestellt in der Richtung eines Pfeils VII betrachtet.
- 8 zeigt eine Vorderansicht zur Darstellung eines Halteelements des Turbinenrads gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 9 zeigt ein erläuterndes Diagramm zur Darstellung eines Beispiels des Verfahrens des Einführens des Ausgleichsgewichts in die Nut im Turbinenrad gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 10 zeigt ein Querschnittsdiagramm zur Darstellung eines Ausgleichsgewichts eines Turbinenrads gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 11 zeigt ein Diagramm des Ausgleichsgewichts des Turbinenrads gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wie in 10 dargestellt in der Richtung eines Pfeils XI betrachtet.
- 12 zeigt ein Querschnittsdiagramm zur Darstellung einer Nut eines Turbinenrads gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 13 zeigt ein Querschnittsdiagramm zur Darstellung eines Ausgleichsgewichts des Turbinenrads gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 14 zeigt ein Diagramm des Ausgleichsgewichts des Turbinenrads gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wie in 13 dargestellt in der Richtung eines Pfeils XVI betrachtet.
- 15 zeigt ein erläuterndes Diagramm zur Darstellung eines Beispiels des Verfahrens des Einführens des Ausgleichsgewichts in die Nut im Turbinenrad gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Nachfolgend sind Ausführungsformen eines Turbinenrads gemäß der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der Zeichnungen erläutert.
-
[Erste Ausführungsform]
-
Zunächst wird die Konfiguration einer Gasturbine umfassend ein Turbinenrad gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von 1 und 2 erläutert. 1 zeigt ein Querschnittsdiagramm zur Darstellung der Gasturbine umfassend das Turbinenrad gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Zustand, in dem ein unterer halber Abschnitt weggelassen ist. 2 zeigt ein vergrößertes Querschnittsdiagramm zur Darstellung eines Abschnitts eines Turbinenläufers umfassend das Turbinenrad gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wie in 1 dargestellt.
-
In 1 umfasst die Gasturbine einen Verdichter 1, eine Brennkammer 2 und eine Turbine 3. Der Verdichter 1 verdichtet angesaugte Luft, um Druckluft zu erzeugen. Die Brennkammer 2 mischt die vom Verdichter 1 erzeugte Druckluft mit Brennstoff von einem Brennstoffsystem (nicht dargestellt) und verbrennt das Gemisch zum Erzeugen eines Verbrennungsgases. Die Gasturbine weist beispielsweise eine mehrstufige Brennkammer auf und in der mehrstufigen Ausführung ist eine Vielzahl von Brennkammern 2 ringförmig in Intervallen angeordnet. Die Turbine 3 wird vom in der Brennkammer 2 erzeugten Verbrennungsgas mit hoher Temperatur und hohem Druck drehend angetrieben, um den Verdichter 1 und eine Last (eine angetriebene Vorrichtung, etwa einen Generator, eine Pumpe und einen Prozessverdichter), die nicht dargestellt ist, anzutreiben. Die Turbine 3 wird mit vom Verdichter 1 ausströmender Druckluft als Kühlluft zum Kühlen von Komponenten der Turbine 3 versorgt.
-
Der Verdichter 1 umfasst: einen Verdichterläufer 10, der von der Turbine 3 drehend angetrieben wird; und ein Verdichtergehäuse 15, das den Verdichterläufer 10 aufnimmt, so dass sich der Verdichterläufer 10 darin drehen kann. Der Verdichter 1 ist beispielsweise ein Axialverdichter. Der Verdichterläufer 10 umfasst: eine Vielzahl von in der axialen Richtung gestapelten scheibenförmigen Verdichterrädern 11; und eine Vielzahl von Verdichterläuferblättern 12, die mit einem Außenumfangsrand-Abschnitt von jedem Verdichterrad 11 gekoppelt sind. Im Verdichterläufer 10 bildet die Vielzahl von ringförmig am Außenumfangsrand-Abschnitt von jedem Verdichterrad 11 angeordneten Verdichterläuferblättern 12 eine Verdichterläuferblatt-Reihe.
-
Eine Vielzahl von Verdichterständerblättern 16 ist ringförmig an der Stromabwärtsseite eines Betriebsfluids von jeder Verdichterläuferblatt-Reihe angeordnet. Die Vielzahl von ringförmig angeordneten Verdichterständerblättern 16 bildet eine Verdichterständerblatt-Reihe. Die Verdichterständerblatt-Reihen sind im Verdichtergehäuse 15 befestigt. Im Verdichter 1 bilden jede Verdichterläuferblatt-Reihe und jede Verdichterständerblatt-Reihe, angeordnet unmittelbar stromabwärts von der Verdichterläuferblatt-Reihe, eine Stufe.
-
Die Turbine 3 umfasst: einen Turbinenläufer 30, der vom Verbrennungsgas von der Brennkammer 2 drehend angetrieben wird; und ein Turbinengehäuse 35, das den Turbinenläufer 30 aufnimmt, so dass sich der Turbinenläufer 30 darin drehen kann. Die Turbine 3 ist eine Axialturbine. Ein Strömungsweg P, durch den das Verbrennungsgas strömt, ist zwischen dem Turbinenläufer 30 und dem Turbinengehäuse 35 ausgebildet.
-
Wie in 1 und 2 dargestellt ist der Turbinenläufer 30 so aufgebaut, dass abwechselnd in der axialen Richtung eine Vielzahl von scheibenförmigen Turbinenrädern 40 mit einer Vielzahl von Turbinenläuferblättern 31 damit im Umfang an einem Außenumfangsrand-Abschnitt gekoppelt und eine Vielzahl von scheibenförmigen Distanzen 32 gestapelt sind. Die gestapelten Turbinenräder 40 und Distanzen 32 sind durch Stapelbolzen 33 befestigt. Im Turbinenläufer 30 bildet eine Vielzahl von ringförmig am Außenumfangsrand-Abschnitt von jedem Turbinenrad 40 angeordneten Turbinenläuferblättern 31 eine Turbinenläuferblatt-Reihe. Jede Turbinenläuferblatt-Reihe ist im Strömungsweg P angeordnet.
-
Eine Vielzahl von Turbinenständerblättern 36 ist ringförmig stromaufwärts vom Betriebsfluid von jeder Turbinenläuferblatt-Reihe angeordnet. Die Vielzahl von ringförmig angeordneten Turbinenständerblättern 36 bildet eine Turbinenständerblatt-Reihe. Die Turbinenständerblatt-Reihen sind im Turbinengehäuse 35 befestigt und sind im Strömungsweg P angeordnet. In der Turbine 3 bilden jede Turbinenständerblatt-Reihe und jede Turbinenläuferblatt-Reihe, angeordnet unmittelbar stromabwärts von der Turbinenständerblatt-Reihe, eine Stufe.
-
Der Turbinenläufer 30 ist über eine Zwischenwelle 38 mit dem Verdichterläufer 10 verbunden. Das Turbinengehäuse 35 ist mit dem Verdichtergehäuse 15 verbunden.
-
Nachfolgend sind die Konfiguration und die Struktur des Turbinenrads gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von 2 bis 8 erläutert. 3 zeigt eine vergrößerte Ansicht einer Befestigungsstruktur eines Ausgleichsgewichts des Turbinenrads gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in der axialen Richtung betrachtet. 4 zeigt ein Querschnittsdiagramm zur Darstellung des befestigten Zustands des Ausgleichsgewichts in einer Nut des Turbinenrads gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wie in 3 dargestellt in der Richtung der Pfeile IV-IV betrachtet. 5 zeigt ein Querschnittsdiagramm der Nut des Turbinenrads gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wie in 3 dargestellt in der Richtung der Pfeile V-V betrachtet. 6 zeigt ein Querschnittsdiagramm des Ausgleichsgewichts des Turbinenrads gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 7 zeigt ein Diagramm des Ausgleichsgewichts des Turbinenrads gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wie in 6 dargestellt in der Richtung eines Pfeils VII betrachtet. 8 zeigt eine Vorderansicht zur Darstellung eines Halteelements des Turbinenrads gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
In 2 und 3 bestehen die Turbinenräder 40 aus einer Ni-basierten Legierung als Basiswerkstoff. Ein ringförmiger dickerer Abschnitt 41 in einem Zwischenabschnitt in einer radialen Richtung R eines Turbinenrads 40 ist mit Bolzenlöchern 43 ausgestattet, die den dickeren Abschnitt 41 in einer axialen Richtung A (der Dickenrichtung des Turbinenrads 40) durchstoßen. Die Bolzenlöcher 43 sind in vorbestimmten Intervallen in einer Umfangsrichtung C angeordnet. Ein Stapelbolzen 33 ist in jedes Bolzenloch 43 eingeführt.
-
Ferner ist wie in 3 dargestellt an der Endfläche des dickeren Abschnitts 41 des Turbinenrads 40 in der axialen Richtung A eine Nut 50 so ausgebildet, dass sie sich in der Umfangsrichtung C des Turbinenrads 40 erstreckt. Die Nut 50 erstreckt sich diskontinuierlich über den gesamten Umfang des Turbinenrads 40, so dass die Bolzenlöcher 43 zwischen Teilen der Nut 50 beispielsweise angeordnet sind. Ein Ausgleichsgewicht 60 ist in der Nut 50 für die Gleichgewichtsanpassung des Turbinenläufers 30 angeordnet (siehe 2). Eine Vielzahl von Ausgleichsgewichten 60 ist in der Nut 50 angeordnet wie in einigen Fällen erforderlich. Das Ausgleichsgewicht 60 wird in der Nut 50 durch ein Halteschraubenelement 80 als ein Halteelement gehalten.
-
Wie in 4 und 5 dargestellt ist die Nut 50 so ausgebildet, dass die Breite (die Länge in der Aufwärts-/Abwärtsrichtung oder der radialen Richtung R in 4 und 5) einer Bodenfläche 51 größer ist als die Breite (die Länge in der Aufwärts-/Abwärtsrichtung oder der radialen Richtung R in 4 und 5) einer Öffnung 58, und ist beispielsweise wie eine schwalbenschwanzförmige Nut ausgebildet. Die Nut 50 ist so ausgebildet, dass die Breite der Bodenfläche 51 und die Breite der Öffnung 58 beispielsweise in der Umfangsrichtung C in etwa gleich sind.
-
Die Nut 50 weist eine flache Bodenfläche 51, die in etwa parallel zur Endfläche ist, in der axialen Richtung A des dickeren Abschnitts 41 des Turbinenrads 40 und eine erste Seitenwandfläche 52 und eine zweite Seitenwandfläche 53 als ein Paar von Seitenwandflächen, welche die Öffnung 58 bilden und näher zueinander in einer Richtung von der Bodenfläche 51 weg (Richtung nach links in 4 und 5) sind, auf. Die erste Seitenwandfläche 52 ist so geneigt, dass sie schrittweise radial nach außen Ro angeordnet ist, wenn sie von der Seite kommt, an der die Bodenfläche 51 zur Seite hin angeordnet ist, an der die Öffnung 58 angeordnet ist. Die zweite Seitenwandfläche 53 wiederum ist so geneigt, dass sie schrittweise radial nach außen Ri angeordnet ist, wenn sie von der Seite kommt, an der die Bodenfläche 51 zur Seite hin angeordnet ist, an der die Öffnung 58 angeordnet ist, und ist radial nach außen Ro in Bezug auf die erste Seitenwandfläche 52 angeordnet.
-
Ein erster Eckabschnitt 54 zwischen der ersten Seitenwandfläche 52 und der Bodenfläche 51 ist als eine konkav gekrümmte Fläche ausgebildet. Die konkav gekrümmte Fläche des ersten Eckabschnitts 54 weist einen vorbestimmten Krümmungsradius beispielsweise in ihrer Querschnittsform auf. Ähnlich wie der erste Eckabschnitt 54 ist ein zweiter Eckabschnitt 55 zwischen der zweiten Seitenwandfläche 53 und der Bodenfläche 51 als eine konkav gekrümmte Fläche mit einem vorbestimmten Krümmungsradius in ihrer Querschnittsform ausgebildet.
-
Wie in 3 bis 5 dargestellt ist eine Vielzahl von Eingriffsaussparungen 56 in Intervallen in der Umfangsrichtung C auf der Bodenfläche 51 der Nut 50 angeordnet. Die Eingriffsaussparungen 56 sind für einen Eingriff mit dem Eingriffsvorsprung 71 wie nachfolgend beschrieben des Ausgleichsgewichts 60 ausgebildet und haben die Funktion des Begrenzens der Verschiebung des Ausgleichsgewichts 60 in der Nut 50 in der Umfangsrichtung C (der Erstreckungsrichtung der Nut 50). Die Eingriffsaussparungen 56 sind als Nuten (Eingriffsnuten) ausgebildet, die sich beispielsweise in der Nutenbreitenrichtung der Nut 50 (in der Aufwärts-/Abwärtsrichtung oder der radialen Richtung R in 4 und 5) erstrecken. Wie in 5 dargestellt ist in einem meridionalen Querschnitt des Turbinenrads 40 umfassend eine Eingriffsaussparung 56 eine Länge Lg von einem Öffnungsrand 58b, der sich auf einer Seite befindet, an der die zweite Seitenwandfläche 53 angeordnet ist, der Öffnung 58 der Nut 50 zu einem Endabschnitt 59a, der sich auf einer Seite befindet, an der eine erste Seitenwandfläche 52 angeordnet ist, eines Öffnungsrands 59 der Eingriffsaussparung 56 in der Nut 50 auf eine vorbestimmte Länge festgelegt.
-
In 3 und 4 ist das Ausgleichsgewicht 60 so ausgelegt, dass es von jeder Position der Öffnung 58 der Nut 50 des Turbinenrads 40 in der Umfangsrichtung C einführbar ist. Ferner ist das Ausgleichsgewicht 60 so ausgebildet, dass es an der zweiten Seitenwandfläche 53 der Nut 50 anliegt und im Eingriff mit der Eingriffsaussparung 56 der Nut 50 steht.
-
Insbesondere umfasst wie in 4 dargestellt das Ausgleichsgewicht 60 einen Körperabschnitt 61 zur Anordnung zwischen der ersten Seitenwandfläche 52 und der zweiten Seitenwandfläche 53 der Nut 50 und einen integral mit dem Körperabschnitt 61 ausgebildeten Eingriffsvorsprung 71. Der Körperabschnitt 61 ist ein Abschnitt zum Anliegen an der zweiten Seitenwandfläche 53 der Nut 50 und hat die Funktion des Begrenzens der Verschiebung des Ausgleichsgewichts 60 in der Nut 50 in der radialen Richtung R (der Nutbreitenrichtung der Nut 50). Der Eingriffsvorsprung 71 ist ein Abschnitt zum Eingriff in einen der Eingriffsaussparungen 56 der Nut 50 und hat die Funktion des Begrenzens der Verschiebung des Ausgleichsgewichts 60 in der Nut 50 in der Umfangsrichtung C (der Erstreckungsrichtung der Nut 50).
-
Ein Seitenabschnitt des Körperabschnitts 61 an einer Seite, an der die zweite Seitenwandfläche 53 der Nut 50 angeordnet ist, ist in einer Form ausgebildet, die in etwa ergänzend zur Nutform der Nut 50 ist, und weist eine Form auf, die einen Flächenkontakt mit der zweiten Seitenwandfläche 53 der Nut 50 bilden (an dieser anliegen) kann. Ferner ist der Seitenabschnitt an der Seite der zweiten Seitenwandfläche 53 des Körperabschnitts 61 so geformt, dass ein Abschnitt entsprechend einem Eckabschnitt an einer Seite, an welcher der zweite Eckabschnitt 55 der Nut 50 angeordnet ist, ausgeschnitten ist, und weist eine Form auf, die das Einführen des Ausgleichsgewichts 60 durch die Öffnung 58 der Nut 50 nicht beeinträchtigt. Ferner ist ein Seitenabschnitt des Körperabschnitts 61 an einer Seite, an der die erste Seitenwandfläche 52 angeordnet ist, nicht in einer Form ergänzend zur Nutform der Nut 50 ausgebildet, sondern in einer Form, die einen Spalt zwischen diesen selbst und der ersten Seitenwandfläche 52, und ist so geformt, dass ein Abschnitt entsprechend einem Eckabschnitt an einer Seite, an welcher der erste Eckabschnitt 54 der Nut 50 angeordnet ist, ausgeschnitten ist. Das heißt der Seitenabschnitt an der Seite der ersten Seitenwandfläche 52 des Körperabschnitts 61 weist eine Form auf, die das Einführen des Ausgleichsgewichts 60 durch die Öffnung 58 der Nut 50 nicht beeinträchtigt.
-
Insbesondere weist der Körperabschnitt 61 wie beispielsweise in 4, 6 und 7 eine Rückfläche 62, die zur Bodenfläche 51 der Nut 50 zeigt, eine Vorderfläche 63, die an der Seite gegenüber der Rückfläche 62 angeordnet ist und zur Öffnung 58 der Nut 50 zeigt, eine erste Seitenfläche 64, die mit der Rückfläche 62 und der Vorderfläche 63 verbunden ist und zur ersten Seitenwandfläche 52 der Nut 50 zeigt, eine zweite Seitenfläche 65, die mit der Rückfläche 62 und der Vorderfläche 63, angeordnet an der Seite gegenüber der ersten Seitenfläche 64, verbunden ist und zur zweiten Seitenwandfläche 53 der Nut 50 zeigt, und ein Paar von Umfangsseitenflächen 66, die mit der Rückfläche 62 und der Vorderfläche 63 verbunden sind, mit der ersten Seitenfläche 64 und der zweiten Seitenfläche 65 verbunden sind und zur Umfangsrichtung C der Nut 50 zeigen, auf.
-
Die Vorderfläche 63 und die Rückfläche 62 sind so ausgebildet, dass sie in etwa parallel zueinander werden. Wie in 4 dargestellt ist eine Länge Lw1 (siehe 6) von einem Grat E1, der sich an einer Seite befindet, an der die ersten Seitenfläche 64 angeordnet ist, der Vorderfläche 63 zu einem Grat, der sich an einer Seite befindet, an der die zweite Seitenfläche 65 angeordnet ist, der Vorderfläche 63 so festgelegt, dass sie etwas kürzer ist als die Breite der Öffnung 58 der Nut 50.
-
Wie in 4 und 6 dargestellt umfasst die erste Seitenfläche 64: eine senkrechte Fläche 64a, die im Wesentlichen senkrecht mit der Vorderfläche 63 verbunden ist; und eine erste geneigte Fläche 64b, die sich von der senkrechten Fläche 64a erstreckt und mit der Rückfläche 62 verbunden ist, während sie in einer Richtung zur zweiten Seitenfläche 65 hin geneigt ist. Diese Konfiguration der ersten Seitenfläche 64 ermöglicht das Einführen des Ausgleichsgewichts 60 in die Nut 50, ohne dass die erste Seitenfläche 64 einen Öffnungsrand an der Seite der ersten Seitenwandfläche 52 der Nut 50 berührt.
-
Die zweite Seitenfläche 65 umfasst: eine anliegende Fläche 65a, die sich von der Vorderfläche 63 zur Rückfläche 62 hin erstreckt, während sie in einer Richtung von der ersten Seitenfläche 64 weg geneigt ist; und eine zweite geneigte Fläche 65b, die sich von der anliegenden Fläche 65a erstreckt und mit der Rückfläche 62 verbunden ist, während sie in einer Richtung zur ersten Seitenfläche 64 hin geneigt ist. Die anliegende Fläche 65a ist so ausgebildet, dass deren Neigungswinkel in etwa gleich mit dem Neigungswinkel der zweiten Seitenwandfläche 53 der Nut 50 ist, und es kann daher ein Flächenkontakt der anliegenden Fläche 65a mit der zweiten Seitenwandfläche 53 hergestellt werden.
-
Wie in 7 dargestellt ist das Paar von Umfangsseitenflächen 66 so ausgebildet, dass sie im Wesentlichen senkrecht zur Bodenfläche 62 und Vorderfläche 63 und in etwa parallel zueinander sind. Beispielsweise besteht das Paar von Umfangsseitenflächen 66 aus Abschnitten, die als ein Abschnitt zum Ergreifen durch einen Bediener dienen, wenn der Bediener das Ausgleichsgewicht 60 in die Nut 50 einführt.
-
Wie in 4, 6 und 7 dargestellt ist der Eingriffsvorsprung 71 des Ausgleichsgewichts 60 so ausgebildet, dass er von der Rückfläche 62 des Körperabschnitts 61 vorsteht und eine Form bildet, die im Wesentlichen ergänzend zur Eingriffsaussparung 56 der Nut 50 ist. Der Eingriffsvorsprung 71 ist als ein vorspringender Abschnitt ausgebildet, der sich beispielsweise in einer Richtung (der Nutbreitenrichtung der Nut 50) in Verbindung der Seite, an der die erste Seitenfläche 64 angeordnet ist, und der Seite, an der die zweite Seitenfläche 65 angeordnet ist, erstreckt.
-
Das Ausgleichsgewicht 60 ist mit einem Durchgangsloch 68 ausgestattet, das den Körperabschnitt 61 durchstößt und das zur ersten Seitenwandfläche 52 der Nut 50 hin geöffnet ist. Das Durchgangsloch 68 ist beispielsweise an der Vorderfläche 63 des Körperabschnitts 61 und an der ersten geneigten Fläche 64b der ersten Seitenfläche 64 geöffnet. Das Durchgangsloch 68 ist beispielsweise mit einem Innengewindeabschnitt ausgestattet. Wie in 4 dargestellt ist das Halteschraubenelement 80 als das Halteelement in einem geschraubten (eingeführten) Zustand im Durchgangsloch 68 mit dem Innengewindeabschnitt angeordnet.
-
Ferner ist das Ausgleichsgewicht 60 so ausgebildet, dass eine Länge Lw2 (siehe 6) vom Grat E1, der zwischen der Vorderfläche 63 und der zweiten Seitenfläche 65 angeordnet ist, des Körperabschnitts 61 zu einem Endabschnitt E2, der sich an einer Seite befindet, an der die erste Seitenfläche 64 angeordnet ist, einer Kopffläche 71a des Eingriffsvorsprungs 71 kürzer ist als die Länge Lg (siehe 5) vom Öffnungsrand 58b an der Seite der zweiten Seitenwandfläche 53 der Öffnung 58 der Nut 50 zum Endabschnitt 59a an der Seite der ersten Seitenwandfläche 52 des Öffnungsrands 59 der Eingriffsaussparung (56) (siehe 9 wie ebenfalls nachfolgend beschrieben). Dies ermöglicht ein Einführen des Ausgleichsgewichts 60 in die Nut 50 ohne einen Kontakt zwischen dem Eingriffsvorsprung 71 und dem Öffnungsrand 59 der Eingriffsaussparung 56 der Nut 50.
-
Beispielsweise kann die Länge zwischen dem Paar von Umfangsseitenflächen 66 des Ausgleichsgewichts 60 variieren. In diesem Fall können Ausgleichsgewichte mit verschiedenen Gewichten gewährleistet werden.
-
Wie in 4 dargestellt berührt das Halteschraubenelement 80 den ersten Eckabschnitt 54 der ersten Seitenwandfläche 52 der Nut 50 in einem Zustand des Eingeführtseins in das Durchgangsloch 68 des Ausgleichsgewichts 60, wodurch bewirkt wird, dass die zweite Seitenfläche 65 (die anliegende Fläche 65a) des Körperabschnitts 61 des Ausgleichsgewichts 60 an der zweiten Seitenwandfläche 53 der Nut 50 anliegt und das Ausgleichsgewicht 60 in der Nut 50 gehalten wird. Wie in 4 und 8 dargestellt umfasst das Halteschraubenelement 80: einen Körperabschnitt 81 mit einem Außengewindeabschnitt; und einen Kopfabschnitt 82, der integral an einer Seite des Körperabschnitts 81 ausgebildet ist und eine gekrümmte Fläche aufweist. Der Kopfabschnitt 82 ist so ausgebildet, dass er einen Linienkontakt mit einem Teil der konkav gekrümmten Fläche des ersten Eckabschnitts 54 der Nut 50 bildet. Beispielsweise weist ein Formprofil des Kopfabschnitts 82 in einem meridionalen Ebenenquerschnitt eine konvex gekrümmte Form mit einem Krümmungsradius in etwa gleich dem Krümmungsradius der Querschnittsform der konkav gekrümmten Fläche des ersten Eckabschnitts 54 auf.
-
Nachfolgend ist ein Beispiel des Verfahrens zum Befestigen des Ausgleichsgewichts in der Nut im Turbinenrad gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von 4 und 9 erläutert. 9 zeigt ein erläuterndes Diagramm zur Darstellung eines Beispiels des Verfahrens des Einführens des Ausgleichsgewichts in die Nut im Turbinenrad gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
Zunächst wird wie in 9 dargestellt bewirkt, dass der Grat E1 zwischen der Vorderfläche 63 und der zweiten Seitenfläche 65 des Körperabschnitts 61 des Ausgleichsgewichts 60 den Öffnungsrand 58b an der Seite der zweiten Seitenwandfläche 53 der Öffnung 58 der Nut 50 berührt. In diesem Zustand wird das Ausgleichsgewicht 60 um den Grat E1 als Drehachse zur Bodenfläche 51 der Nut 50 hin gedreht. Zu diesem Zeitpunkt verschiebt sich der Eingriffsvorsprung 71 des Ausgleichsgewichts 60 relativ entlang der Eingriffsaussparung 56 der Nut 50. Dadurch ist der Körperabschnitt 61 des Ausgleichsgewichts 60 zwischen der ersten Seitenwandfläche 52 und der zweiten Seitenwandfläche 53 der Nut 50 angeordnet und der Eingriffsvorsprung 71 des Ausgleichsgewichts 60 ist in der Eingriffsaussparung 56 der Nut 50 angeordnet.
-
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Länge Lw2 des Ausgleichsgewichts 60 vom Grat E1 zum Endabschnitt E2 an der Seite der ersten Seitenfläche 64 der Kopffläche 71a des Eingriffsvorsprungs 71 kürzer festgelegt als die Länge Lg der Nut 50 vom Öffnungsrand 58b an der Seite der zweiten Seitenwandfläche 53 der Öffnung 58 zum Endabschnitt 59a an der Seite der ersten Seitenwandfläche 52 des Öffnungsrands 59 der Eingriffsaussparung 56. Dies ermöglicht ein Einführen des Ausgleichsgewichts 60 in die Nut 50 ohne einen Kontakt zwischen dem Eingriffsvorsprung 71 des Ausgleichsgewichts 60 und dem Öffnungsrand 59 der Eingriffsaussparung 56 der Nut 50.
-
Anschließend wird wie in 4 dargestellt das Halteschraubenelement 80 in das Durchgangsloch 68 des Ausgleichsgewichts 60 geschraubt (eingeführt), in dem der Innengewindeabschnitt ausgebildet ist, und der Kopfabschnitt 82 des Halteschraubenelements 80 wird gegen die konkav gekrümmte Fläche des ersten Eckabschnitts 54 der Nut 50 gedrückt. Durch weiteres Schrauben des Halteschraubenelements 80 in das Durchgangsloch 68 verschiebt sich das Ausgleichsgewicht 60 zur zweiten Seitenwandfläche 53 der Nut 50 hin entlang des Halteschraubenelements 80. Schließlich bildet die anliegende Fläche 65a der zweiten Seitenfläche 65 des Ausgleichsgewichts 60 einen Flächenkontakt mit der zweiten Seitenwandfläche 53 der Nut 50.
-
Somit berührt in der vorliegenden Ausführungsform das Halteschraubenelement 80 den ersten Eckabschnitt 54 an der Seite der ersten Seitenwandfläche 52 der Nut 50 in einem Zustand des Eingeführtseins in das Durchgangsloch 68 des Ausgleichsgewichts 60, wodurch bewirkt wird, dass die anliegende Fläche 65a des Ausgleichsgewichts 60 einen Flächenkontakt mit der zweiten Seitenwandfläche 53 der Nut 50 bildet (an dieser anliegt). Somit wird die Verschiebung des Ausgleichsgewichts 60 in der radialen Richtung R (in der Nutbreitenrichtung der Nut 50) in der Nut 50 begrenzt und das Ausgleichsgewicht 60 wird in der Nut 50 gehalten. Ferner steht der Eingriffsvorsprung 71 des Ausgleichsgewichts 60 im Eingriff mit der Eingriffsaussparung 56 der Nut 50, wodurch die Verschiebung des Ausgleichsgewichts 60 in der Nut 50 in der Umfangsrichtung C (in der Erstreckungsrichtung der Nut 50) begrenzt wird. Somit kann das Ausgleichsgewicht 60 in der Nut 50 des Turbinenrads 40 ohne Bördeln des Turbinenrads 40 befestigt werden.
-
Wie zuvor beschrieben steht gemäß der ersten Ausführungsform des Turbinenrads gemäß der vorliegenden Erfindung der Eingriffsvorsprung 71 des Ausgleichsgewichts 60 im Eingriff mit der Eingriffsaussparung 56 der Nut 50 des Turbinenrads 40, wodurch die Verschiebung des Ausgleichsgewichts 60 in der Umfangsrichtung C in der Nut 50 begrenzt wird. Somit wird die Verschiebung des Ausgleichsgewichts 60 ebenfalls durch den Eingriffsvorsprung 71 zusätzlich zur Befestigung durch das Halteschraubenelement 80 begrenzt und das Ausgleichsgewicht 60 kann dadurch sicher befestigt werden. Dementsprechend muss das Turbinenrad 40 zum Befestigen des Ausgleichsgewichts 60 nicht gebördelt werden. Somit kann eine im Turbinenrad 40 bewirkte Restzugspannung durch Befestigen des Ausgleichsgewichts 60 verhindert werden.
-
Ferner ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Länge Lw2 vom Grat E1, der zwischen der Vorderfläche 63 und der zweiten Seitenfläche 65 angeordnet ist, des Körperabschnitts 61 zum Endabschnitt E2, der sich näher an der ersten Seitenfläche 64 befindet, der Kopffläche 71a des Eingriffsvorsprungs 71 im Ausgleichsgewicht 60 kürzer festgelegt als die Länge Lg vom Öffnungsrand 58b, der sich näher an der zweiten Seitenwandfläche 53 befindet, der Öffnung 58 zum Endabschnitt 59a, der sich näher an der ersten Seitenwandfläche 52 befindet, des Öffnungsrands 59 der Eingriffsaussparung 56 in der Nut 50 und somit kann das Ausgleichsgewicht 60 in die Nut 50 von jeder Position in der Umfangsrichtung C der Öffnung 58 der Nut 50 des Turbinenrads 40 eingeführt werden.
-
Ferner sind gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Körperabschnitt 61 und der Eingriffsvorsprung 71 des Ausgleichsgewichts 60 integral ausgebildet und somit ist das Befestigen des Ausgleichsgewichts 60 in der Nut 50 einfach im Vergleich zu einer Konfiguration, in der ein Körperabschnitt und ein Eingriffsvorsprung eines Ausgleichsgewichts separate Elemente sind. Das heißt die integrale Struktur des Körperabschnitts 61 und des Eingriffsvorsprungs 71 des Ausgleichsgewichts 60 erfordert keine Montagearbeit des Ausgleichsgewichts 60 selbst. Somit kann die integrale Struktur das Fallen eines Eingriffsvorsprungs 71 von einem Körperabschnitt 61 verhindern, was eintreten kann, wenn ein Körperabschnitt 61 und ein Eingriffsvorsprung 71 separate Elemente sind.
-
Ferner ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform der erste Eckabschnitt 54 der Nut 50 als eine konkav gekrümmte Fläche ausgebildet und der Kopfabschnitt 82 des Halteschraubenelements 80 ist so ausgebildet, dass er einen Linienkontakt mit einem Abschnitt der konkav gekrümmten Fläche des ersten Eckabschnitts 54 der Nut 50 bildet. Somit kann verhindert werden, dass eine Restzugspannung im Abschnitt des ersten Eckabschnitts 54 der Nut 50 bewirkt wird, mit der das Halteschraubenelement 80 in Kontakt steht.
-
[Zweite Ausführungsform]
-
Nachfolgend ist ein Turbinenrad einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von 10 und 11 erläutert. 10 zeigt ein Querschnittsdiagramm zur Darstellung eines Ausgleichsgewichts des Turbinenrads gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 11 zeigt ein Diagramm des Ausgleichsgewichts des Turbinenrads gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wie in 10 dargestellt in der Richtung eines Pfeils XI betrachtet. Da die Bezugszeichen in 10 und 11, welche die gleichen sind wie die in 1 bis 9 dargestellten Bezugszeichen, ähnliche Abschnitte bezeichnen, wird auf ausführliche Erläuterungen hiervon verzichtet.
-
Während der Körperabschnitt 61 und der Eingriffsvorsprung 71 des Ausgleichsgewichts 60 in der ersten Ausführungsform integral ausgebildet sind (siehe 6), weist das Turbinenrad gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wie in 10 und 11 dargestellt eine Konfiguration umfassend einen Körperabschnitt 61A und einen Eingriffsvorsprung 72 eines Ausgleichsgewichts 60A als separate Elemente auf.
-
Insbesondere umfasst das Ausgleichsgewicht 60A: den Körperabschnitt 61A mit dem Durchgangsloch 68 und einer Montageaussparung 69;; und einen an der Montageaussparung 69 des Körperabschnitts 61A durch Montieren an diesem befestigten Stift 72. Ähnlich wie der Körperabschnitt 61 des Ausgleichsgewichts 60 der ersten Ausführungsform weist der Körperabschnitt 61A die Rückfläche 62, die Vorderfläche 63, die erste Seitenfläche 64, die zweite Seitenfläche 65 und das Paar von Umfangsseitenflächen 66 auf. Ähnlich wie die erste Ausführungsform umfasst die erste Seitenfläche 64 die senkrechte Fläche 64a und die erste geneigte Fläche 64b. Ähnlich wie die erste Ausführungsform umfasst die zweite Seitenfläche 65 die anliegende Fläche 65a und die zweite geneigte Fläche 65b. Die Montageaussparung 69 ist in einem in etwa mittigen Abschnitt der Rückfläche 62 angeordnet. Die Montageaussparung 69 weist beispielsweise eine kreisförmige Querschnittsform auf. Der Stift 72 ist ein Element separat vom Körperabschnitt 61A und dient als ein Eingriffsvorsprung zum Eingriff mit einem beliebigen der Eingriffsvorsprünge 56 der Nut 50. Der Stift 72 weist beispielsweise eine kreisförmige Querschnittsform auf.
-
Das Ausgleichsgewicht 60A ist so ausgebildet, dass eine Länge Lw3 vom Grat E1, der zwischen der Vorderfläche 63 und der zweiten Seitenfläche 65 angeordnet ist, des Körperabschnitts 61A zu einem Endabschnitt E3, der sich an einer Seite befindet, an der die erste Seitenfläche 64 angeordnet ist, der Kopffläche 72a des Stifts 72 als der Eingriffsvorsprung kürzer ist als die Länge Lg (siehe 5) vom Öffnungsrand 58b an der Seite der zweiten Seitenwandfläche 53 der Öffnung 58 der Nut 50 zum Endabschnitt 59a an der Seite der ersten Seitenwandfläche 52 des Öffnungsrands 59 der Eingriffsaussparung 56. Dies ermöglicht ein Einführen des Ausgleichsgewichts 60A in die Nut 50 ohne einen Kontakt zwischen dem Stift 72 als der Eingriffsvorsprung und dem Öffnungsrand 59 der Eingriffsaussparung 56 der Nut 50.
-
Gemäß der zweiten Ausführungsform des Turbinenrads gemäß der vorliegenden Erfindung wie zuvor beschrieben steht ähnlich wie bei der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform der Stift 72 als der Eingriffsvorsprung des Ausgleichsgewichts 60A im Eingriff mit der Eingriffsaussparung 56 der Nut 50 des Turbinenrads 40, wodurch die Verschiebung des Ausgleichsgewichts 60A in der Umfangsrichtung C in der Nut 50 begrenzt wird. Somit muss das Turbinenrad 40 nicht gebördelt werden, um das Ausgleichsgewicht 60A zu befestigen. Dementsprechend kann eine im Turbinenrad 40 bewirkte Restzugspannung durch Befestigen des Ausgleichsgewichts 60A verhindert werden.
-
[Dritte Ausführungsform]
-
Nachfolgend sind die Konfiguration und Struktur eines Turbinenrads gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von 12 bis 14 erläutert. 12 zeigt ein Querschnittsdiagramm zur Darstellung einer Nut des Turbinenrads gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 13 zeigt ein Querschnittsdiagramm zur Darstellung eines Ausgleichsgewichts des Turbinenrads gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 14 zeigt ein Diagramm des Ausgleichsgewichts des Turbinenrads gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wie in 13 dargestellt in der Richtung eines Pfeils XVI betrachtet. Da die Bezugszeichen in 12 bis 14, welche die gleichen sind wie die in 1 bis 11 dargestellten Bezugszeichen, ähnliche Abschnitte bezeichnen, wird auf ausführliche Erläuterungen hiervon verzichtet.
-
Ein Unterschied der dritten Ausführungsform des Turbinenrads gemäß der vorliegenden Erfindung wie in 12 bis 14 dargestellt zur ersten Ausführungsform besteht darin, dass die vertiefte Form und die erhabene Form im Eingriff zwischen der Nut und dem Ausgleichsgewicht im Turbinenrad 40 ausgetauscht sind. Das heißt in der ersten Ausführungsform steht der Eingriffsvorsprung 71 des Ausgleichsgewichts 60 im Eingriff mit der Eingriffsaussparung 56 der Nut 50 des Turbinenrads 40, wodurch die Verschiebung des Ausgleichsgewichts 60 in der Umfangsrichtung C in der Nut 50 begrenzt wird (siehe 4). In der dritten Ausführungsform wiederum steht eine Eingriffsnut 69B eines Ausgleichsgewichts 60B im Eingriff mit einem Stift 57 als ein Eingriffsvorsprung einer Nut 50B, wodurch die Verschiebung des Ausgleichsgewichts 60B in der Umfangsrichtung C in der Nut 50B begrenzt wird.
-
Insbesondere ist wie in 12 dargestellt die Bodenfläche 51 der Nut 50B mit einer Vielzahl von Montageaussparungen 56B in Intervallen in der Umfangsrichtung C ausgestattet. Ein Stift 57 kann an jeder Montageaussparung 56B montiert und befestigt sein. Der Stift 57 steht von der Bodenfläche 51 der Nut 50B hervor, steht im Eingriff mit der Eingriffsnut 69B des Ausgleichsgewichts 60B und dient als ein Eingriffsvorsprung, der die Verschiebung des Ausgleichsgewichts 60B in der Umfangsrichtung C in der Nut 50B begrenzt. Der Stift 57 kann ausschließlich an einer Montageaussparung 56B entsprechend der Befestigungsposition des Ausgleichsgewichts 60B aus der Vielzahl von Montageaussparungen 56B der Nut 50B montiert sein.
-
Wie in 13 und 14 dargestellt ist im Ausgleichsgewicht 60B die Rückfläche 62 eines Körperabschnitts 61B mit der Eingriffsnut 69B ausgestattet. Die Eingriffsnut 69B erstreckt sich zur ersten Seitenfläche 64 vom Endrand näher an der zweiten Seitenfläche 65 zur Position eines mittleren Abschnitts und ist an der Rückfläche 62 und der zweiten Seitenfläche 65 geöffnet. Die Eingriffsnut 69B steht im Eingriff mit dem an der Montageaussparung 56B der Nut 50B montierten Stift 57 und hat die Funktion des Begrenzens der Verschiebung des Ausgleichsgewichts 60B in der Umfangsrichtung C in der Nut 50B.
-
Nachfolgend ist ein Beispiel des Verfahrens zum Befestigen des Ausgleichsgewichts in der Nut im Turbinenrad gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von 15 erläutert. 15 zeigt ein erläuterndes Diagramm zur Darstellung eines Beispiels des Verfahrens des Einführens des Ausgleichsgewichts in die Nut im Turbinenrad gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
Wie in 15 dargestellt wird bewirkt, dass der Grat E1 des Körperabschnitts 61B des Ausgleichsgewichts 60B, der zwischen der Vorderfläche 63 und der zweiten Seitenfläche 65 angeordnet ist, in Kontakt mit dem Öffnungsrand 58b, näher an der zweiten Seitenwandfläche 53, der Öffnung 58 der Nut 50B steht. In diesem Zustand wird das Ausgleichsgewicht 60B zur Bodenfläche 51 der Nut 50B hin um den Grat E1 als Drehachse gedreht.
-
In der vorliegenden Ausführungsform verschiebt sich der an der Montageaussparung 56B der Nut 50B montierte Stift 57 relativ entlang der Eingriffsnut 69B des Körperabschnitts 61B des Ausgleichsgewichts 60B. Dadurch wird das Ausgleichsgewicht 60B in die Nut 50B eingeführt, ohne einen Kontakt der zweiten Seitenfläche 65 und der Rückfläche 62 des Ausgleichsgewichts 60B mit dem Stift 57 als der Eingriffsvorsprung der Nut 50B zu bewirken.
-
Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform berührt in der vorliegenden Ausführungsform das Halteschraubenelement 80 (siehe 4) ebenfalls den ersten Eckabschnitt 54 der Nut 50B näher an der ersten Seitenwandfläche 52 in einem Zustand des Eingeführtseins in das Durchgangsloch 68 des Ausgleichsgewichts 60B, wodurch bewirkt wird, dass die anliegende Fläche 65a des Ausgleichsgewichts 60B einen Flächenkontakt mit der zweiten Seitenwandfläche 53 der Nut 50B bildet. Somit wird die Verschiebung des Ausgleichsgewichts 60B in der radialen Richtung R (in der Nutbreitenrichtung der Nut 50) in der Nut 50B begrenzt und das Ausgleichsgewicht 60B wird in der Nut 50B gehalten. Ferner steht die Eingriffsnut 69B des Ausgleichsgewichts 60B im Eingriff mit dem an der Montageaussparung 56B der Nut 50B montierten Stift 57, wodurch das Verschieben des Ausgleichsgewichts 60B in der Umfangsrichtung C (in der Erstreckungsrichtung der Nut 50B) in der Nut 50B begrenzt wird. Somit kann das Ausgleichsgewicht 60B in der Nut 50B ohne Bördeln des Turbinenrads 40 befestigt werden.
-
Gemäß der dritten Ausführungsform des Turbinenrads gemäß der vorliegenden Erfindung wie zuvor beschrieben wird, da die Eingriffsnut 69B des Ausgleichsgewichts 60B im Eingriff mit dem Stift 57 als der Eingriffsvorsprung der Nut 50B des Turbinenrads 40 steht, die Verschiebung des Ausgleichsgewichts 60B in der Umfangsrichtung C in der Nut 50B begrenzt und es ist somit nicht erforderlich, das Turbinenrad 40 zu bördeln, um das Ausgleichsgewicht 60B befestigen. Somit kann eine im Turbinenrad 40 bewirkte Restzugspannung durch Befestigen des Ausgleichsgewichts 60B verhindert werden.
-
[Weitere Ausführungsformen]
-
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die erste bis dritte Ausführungsform wie zuvor beschrieben beschränkt, sondern umfasst verschiedene Modifizierungsbeispiele. Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen sind ausführlich erläutert, um die vorliegende Erfindung auf eine einfach nachvollziehbare Weise zu erläutern, und die vorliegende Erfindung ist nicht notwendigerweise auf Ausführungsformen umfassend alle erläuterten Konfigurationen beschränkt. Beispielsweise können einige der Konfigurationen einer Ausführungsform mit Konfigurationen einer anderen Ausführungsform ersetzt werden und Konfigurationen einer Ausführungsform können ebenfalls zu den Konfigurationen einer anderen Ausführungsform hinzugefügt werden. Ferner können einige der Konfigurationen von einzelnen Ausführungsformen weitere zusätzliche Konfigurationen aufweisen oder können entfernt oder mit anderen Konfigurationen ersetzt werden.
-
Beispielsweise ist in der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform der Eingriffsvorsprung 71 des Ausgleichsgewichts 60 als ein Vorsprungsabschnitt ausgebildet, der sich in der Richtung in Verbindung der Seite, an der die erste Seitenfläche 64 angeordnet ist, und der Seite, an der die zweite Seitenfläche 65 angeordnet ist, (in der Nutbreitenrichtung der Nut 50) erstreckt. Der Eingriffsvorsprung 71 kann aber eine beliebige Form aufweisen, sofern der Eingriffsvorsprung 71 im Eingriff mit der Eingriffsaussparung 56 der Nut 50 des Turbinenrads 40 steht und dadurch die Verschiebung des Ausgleichsgewichts 60 in der Umfangsrichtung C begrenzt. Die Querschnittsform des Eingriffsvorsprungs 71 kann beispielsweise ebenfalls in einer kreisförmigen, rechteckigen oder polygonalen Form ausgebildet sein.
-
Ferner ist in der ersten und zweiten Ausführungsform wie zuvor beschrieben die Eingriffsaussparung 56 als eine Nut (Eingriffsnut) ausgebildet, die sich in der Nutbreitenrichtung der Nut 50 erstreckt. Die Eingriffsaussparung 56 kann aber eine beliebige Form aufweisen, sofern die Eingriffsaussparung 56 im Eingriff mit dem Eingriffsvorsprung 71 des Ausgleichsgewichts 60 oder des Stifts 72 des Ausgleichsgewichts 60A steht und dadurch die Verschiebung der Ausgleichsgewichte 60 und 60A in der Umfangsrichtung C begrenzt werden kann.
-
1: Verdichter; 2: Brennkammer; 3: Turbine; 10: Verdichterläufer; 11: Verdichterrad; 12: Verdichterläuferblätter; 15: Verdichtergehäuse; 16: Verdichterständerblätter; 30: Turbinenläufer; 31: Turbinenläuferblätter; 32: Distanzen; 33: Stapelbolzen; 35: Turbinengehäuse; 36: Turbinenständerblätter; 38: Zwischenwelle; 40: Turbinenrad; 41: dickerer Abschnitt; 43: Bolzenlöcher; 50, 50B: Nut; 51: Bodenfläche; 52: erste Seitenwandfläche; 54: erster Eckabschnitt; 53: zweite Seitenwandfläche; 55: zweiter Eckabschnitt; 56: Eingriffsaussparungen; 56B: Montageaussparung; 57: Stift; 58: Öffnung; 58b: Öffnungsrand; 59: Öffnungsrand; 59a: Endabschnitt; 60, 60A, 60B: Ausgleichsgewicht; 61, 61A: Körperabschnitt; 62: Rückfläche; 63: Vorderfläche; 64: erste Seitenfläche; 64a: senkrechte Fläche; 64b: geneigte Fläche; 65: zweite Seitenfläche; 65a: anliegende Fläche; 65b: zweite geneigte Fläche; 66: Umfangsseitenfläche; 68: Durchgangsloch; 69: Montageaussparung; 71: Eingriffsvorsprung; 71a: Kopffläche; 72: Eingriffsvorsprung; 72a: Kopffläche; 80: Halteelement; 81: Körperabschnitt; 82: Kopfabschnitt; E1: Grat; E2: Endabschnitt; E3: Endabschnitt; Lw2: erste Länge vom Grat; Lw3: zweite Länge vom Grat; Lg: Länge vom Öffnungsrand
