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{Technisches Gebiet}
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Turbinenschaufelhaltestruktur, welche Turbinenschaufeln an einer Rotorscheibe hält.
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{Stand der Technik}
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Bekannte Turbinenschaufelhaltestrukturen, welche die Turbinenschaufeln einer Rotationsmaschine an einer Rotorscheibe halten, umfassen beispielsweise jene, die in
JP 2009- 507 176 A1 offenbart sind.
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Ferner ist das Dokument
JP H06-137104 A bekannt, das einen Fixiermechanismus für eine Turbinenschaufel zeigt.
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Die
DE 1 212 108 A betrifft ein einkränziges Axial-Strömungsmaschinen-Laufrad, dessen Schaufeln in axiale Laufradscheibennuten von hinterschnittenem Profil eingeschoben sind.
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Ferner ist die
DE 10 2010 015 404 A1 bekannt. In dieser Schrift wird ein Verfahren zur Reparatur einer Rotoranordnung beschrieben, welche einen Rotor mit einer sich in dessen Umfangsrichtung erstreckenden Nut zur Aufnahme eines Ringabschnitts aufweist.
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{Darstellung der Erfindung}
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{Technisches Problem}
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Darüber hinaus wurde in den vergangenen Jahren eine Turbinenschaufelhaltestruktur 51 in einer Dampfturbine, wie jene, die in 5 bis 10 gezeigt ist, entwickelt. Wie zumindest in einer der 5 bis 10 gezeigt, fixiert die Turbinenschaufelhaltestruktur 51 Turbinenschaufeln 52 an einer Rotorscheibe 53 und verhindert, dass die Turbinenschaufeln 52 heraustreten (beschränkt die Bewegung der Turbinenschaufeln 52).
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Die Turbinenschaufeln 52 sind jeweils mit einem weihnachtsbaumförmigen Schaufelfuß (Unterteil) 62 versehen, welcher in eine Schaufelnut 61, die auf dem Umfangskantenabschnitt der Rotorscheibe 53 ausgebildet ist, eingesteckt ist, um den gesamten Körper der Turbinenschaufel 52, einen Schaufelabschnitt 63, eine Plattform 64, welche den Schaufelabschnitt 63 stützt, und ein nicht gezeigtes Deckband, welches sich entlang der Umfangsrichtung von dem Distalende (Spitze) des Schaufelabschnitts 63 erstreckt, zu halten (stützen), um eine Resonanz der Turbinenschaufel 52 zu verhindern und den Leckverlust (Leckage von Dampf) an dem Distalende des Schaufelabschnitts 63 zu verringern.
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Die Rotorscheibe 53 ist mit Schaufelnuten 61, welche sich in der Scheibendickenrichtung (Axialrichtung) durch die Rotorscheibe 53 erstrecken, um so die Schaufelfüße 62 der Turbinenschaufeln 52, die in der Umfangsrichtung angeordnet sind, aufzunehmen (die Schaufelfüße 62 sind darin eingepasst), einem Hervorstehabschnitt (Dickplattenabschnitt) 65, der in der Scheibendickenrichtung als Ganzes nach außen hervorsteht, sodass dessen äußeres Umfangsende an der Innenseite des inneren Umfangsendes der Schaufelnut 61 in der Radialrichtung angeordnet ist, und einer ringförmigen Arretierungsnut 67 versehen, die in dem Umfangskantenabschnitt des Hervorstehabschnitts 65 entlang der Umfangrichtung so ausgebildet ist, dass diese sich in Richtung der äußeren Seite in die Radialrichtung öffnet, sodass Arretierungsstücke (Klemmelemente) 66, die in der Umfangsrichtung angeordnet sind, darin aufgenommen werden (die Arretierungsstücke 66 werden darin eingebracht).
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Auf dem Umfangskantenabschnitt des Hervorstehabschnitts 65 ist zumindest ein Einführfensterabschnitt (Ausschnittabschnitt) 68, welcher in der Scheibendickenrichtung so ausgeschnitten ist, dass dessen innere Umfangsfläche mit der inneren Umfangsfläche der Arretierungsnut 67 fluchtet, entlang der Umfangsrichtung vorgesehen (in der Turbinenschaufelhaltestruktur 51, welche in 5 bis 10 gezeigt ist, sind insgesamt zwei Einführfensterabschnitte 68 an Positionen angeordnet, welche in der Umfangsrichtung um 180 Grad versetzt sind (einer an jeder Position)).
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Die Arretierungsstücke 66 sind plattenähnliche Elemente, die zwischen die Arretierungsnut 67 und einen Stufenabschnitt 69 eingebracht sind (angeordnet sind), der in der Scheibendickenrichtung in dem Umfangskantenabschnitt auf der inneren Umfangsseite des Schaufelfußes 62 nach außen hervorsteht, um so der Arretierungsnut 67 gegenüberzuliegen. Die Umfangsendfläche, welche auf der inneren Umfangsseite des Arretierungsstücks 66 angeordnet ist, ist so gebogen, dass diese den gleichen Krümmungsradius wie die Bodenfläche, welche die Arretierungsnut 67 ausgestaltet, aufweist (um so in Kontakt mit dieser zu sein), und die Umfangsendfläche, welche auf der äußeren Umfangsseite des Arretierungsstücks 66 angeordnet ist, ist so gebogen, dass diese den gleichen Krümmungsradius wie die Umfangsendfläche aufweist, welche auf der inneren Umfangsseite angeordnet ist und den Stufenabschnitt 69 ausbildet (um so mit dieser in Kontakt zu sein).
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Darüber hinaus sind unter den Arretierungsstücken 66, die so angeordnet sind, dass diese zwischen der Arretierungsnut 67 und den Stufenabschnitt 69 eingebracht sind, die benachbarten Arretierungsstücke 66, welche durch den Einführfensterabschnitt 68 freigelegt (sichtbar) sind, miteinander an den Endabschnitten dieser durch Punktschweißen verbunden. Bezugszeichen 70 in 5, 6, 8, 10 und 11 kennzeichnet einen Abschnitt, welcher durch Punktschweißen verschweißt wurde.
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Mit solch einer Turbinenschaufelhaltestruktur 51, wie in 11 gezeigt, wirkt eine Last (Kraft), welche durch die Turbinenschaufeln 52 erzeugt wird, die eine Tendenz zum Austreten aus der Rotorscheibe in die Axialrichtung aufweisen, auf die Endabschnitte der zwei Arretierungsstücke 66, welche durch den Einführfensterabschnitt 68 freigelegt sind. Aus diesem Grund besteht hier das Problem, dass die Endabschnitte der Arretierungsstücke 66 in die Axialrichtung verformt werden, was zu einem Riss 71 in dem Schweißabschnitt 70 führt. Darüber hinaus kollidiert bei solch einer Turbinenschaufelhaltestruktur 51, wie in 10(b) gezeigt, Dampfabfluss 72 mit dem Schweißabschnitt 70, was zu Erosion des Schweißabschnitts 70 führt. Aus diesem Grund besteht hier ferner das Problem, dass der Schweißabschnitt 70 geschwächt wird und der Riss 71 in dem Schweißabschnitt 70 hervorgerufen werden kann.
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Die vorliegende Erfindung wurde im Rahmen der oben beschriebenen Umstände getätigt und eine Aufgabe dieser ist es, eine Turbinenschaufelhaltestruktur und eine Rotationsmaschine mit der Turbinenschaufelhaltestruktur bereitzustellen, welche dazu in der Lage sind, Verformungen von Endabschnitten von Arretierungsstücken, welche durch einen Einführfensterabschnitt freigelegt sind, der an einem Hervorstehabschnitt einer Rotorscheibe in der Axialrichtung der Rotorscheibe vorgesehen ist, zu verhindern, und die in der Lage sind, das Auftreten eines Risses in einem Schweißabschnitt zu verhindern, an dem die Endabschnitte der Arretierungsstücke miteinander verschweißt sind.
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{Lösung des Problems}
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Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, Wird erfindungsgemäß eine Turbinenschaufelhaltestruktur gemäß Anspruch 1 bereitgestellt.
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Mit der Turbinenschaufelhaltestruktur gemäß dem oben erwähnten Aspekt ist der Endabschnitt des Arretierungsstücks, welches durch den Einführfensterabschnitt freigelegt wird, ausgebildet, eine Plattendicke aufzuweisen, welche größer als jene des Arretierungsstücks ist, welches den Abschnitt ausbildet, der verschieden von dem Dickplattenabschnitt ist; in anderen Worten ist der Endabschnitt des Arretierungsstücks, welches durch den Einführfensterabschnitt freigelegt ist, so ausgebildet, dass dessen Steifigkeit höher (größer) als jene einer herkömmlichen Struktur ist. Dadurch ist es möglich, Verformungen von Endabschnitten der Arretierungsstücke, welche durch den Einführfensterabschnitt freigelegt sind, in die Axialrichtung zu verhindern (zu reduzieren) und das Auftreten eines Risses in dem Schweißabschnitt zu verhindern.
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In der oben erwähnten Turbinenschaufelhaltestruktur ist der Dickplattenabschnitt bevorzugt von einem Ende des Arretierungsstücks, welches mittels Schweißens verbunden ist, in Richtung einer Seite an dem anderen Ende vorgesehen.
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Gemäß solch einer Turbinenschaufelhaltestruktur ist der Dickplattenabschnitt von dem einen Ende des Arretierungsstücks, welches mittels Schweißens verbunden ist, in Richtung der Seite des anderen Endes vorgesehen. Mit anderen Worten ist der Dickplattenabschnitt in einem breiteren Bereich in der longitudinalen Richtung vorgesehen, als der Dickplattenabschnitt in der oben erwähnten Turbinenschaufelhaltestruktur. Hierdurch ist es möglich, Verformungen der Endabschnitte der Arretierungsstücke, welche durch den Einführfensterabschnitt freigelegt sind, in die Axialrichtung zu noch einem größeren Grad zu verhindern (zu reduzieren), und ferner das Auftreten eines Risses in dem Schweißabschnitt zu noch einem größeren Grad zu verhindern.
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In der oben erwähnten Turbinenschaufelhaltestruktur ist bevorzugt in einem Mittelabschnitt des Dickplattenabschnitts in die Breitenrichtung eine Vertiefungsnut vorgesehen, die sich von einem Ende des Arretierungsstücks, welches durch Schweißen verbunden ist, in Richtung der Seite des anderen Endes so erstreckt, dass diese an dem einen Ende offen ist.
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Gemäß solch einer Turbinenschaufelhaltestruktur ist zumindest ein Teil des Schweißabschnitts, welcher die Endabschnitte der benachbarten Arretierungsstücke, welche durch den Einführfensterabschnitt freigelegt sind, miteinander verbindet, in der Vertiefungsnut angeordnet (aufgenommen). Hierdurch ist es möglich, das Problem zu reduzieren, dass ein Riss dazu neigt, in dem Schweißabschnitt aufzutreten, welcher aufgrund von Kollisionen und Adhäsion von Dampfabfluss auf den Schweißabschnitt erodiert und geschwächt wurde.
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In der oben erwähnten Turbinenschaufelhaltestruktur ist der Dickplattenabschnitt bevorzugt in dem Endabschnitt des Arretierungsstücks auf einer Führungsseite in einer Rotationsrichtung der Rotorscheibe vorgesehen.
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Gemäß solch einer Turbinenschaufelhaltestruktur ist der Schweißabschnitt, welcher die Endabschnitte der benachbarten Arretierungsstücke, welche durch den Einführfensterabschnitt freigelegt sind, miteinander verbindet, auf der gegenüberliegenden Seite des Dickplattenabschnitts von der Führungsseite in der Rotationsrichtung der Rotorscheibe ausgebildet. In anderen Worten ist der Schweißabschnitt, welcher die Endabschnitte der benachbarten Arretierungsstücke, welche durch den Einführfensterabschnitt freigelegt sind, miteinander verbindet, hinter dem Dickplattenabschnitt vorgesehen. Hierdurch ist es möglich, das Problem, dass ein Riss dazu neigt, in dem Schweißabschnitt aufzutreten, welcher aufgrund von Kollision des Dampfabflusses auf den Schweißabschnitt erodiert und geschwächt wurde, ferner zu reduzieren.
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In der oben erwähnten Turbinenschaufelhaltestruktur ist bevorzugt ein Neigungsabschnitt so vorgesehen, dass dieser eine Plattendicke aufweist, welche sich von einem Ende des Arretierungsstücks, welches durch Schweißen verbunden ist, in Richtung einer Seite an dem anderen Ende graduell erhöht.
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Gemäß solch einer Turbinenschaufelhaltestruktur wird das letzte Arretierungsstück, welches in den Einführfensterabschnitt einzuführen ist, entlang des Neigungsabschnitts eingeführt. Hierdurch ist es möglich, das letzte Arretierungsstück, das in den Einführfensterabschnitt einzuführen ist, auf einfache Weise einzuführen und daher die Montage zu verbessern.
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Eine Rotationsmaschine gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine der oben erwähnten Turbinenschaufelhaltestrukturen.
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Die Rotationsmaschine gemäß dem oben erwähnten Aspekt ist mit der Turbinenschaufelhaltestruktur versehen, welche dazu in der Lage ist, Verformungen der Endabschnitte der Arretierungsstücke, welche durch den Einführfensterabschnitt freigelegt sind, in die Axialrichtung zu verhindern, und das Auftreten eines Risses in dem Schweißabschnitt zu verhindern. Hierdurch ist es möglich zu verhindern, dass Fragmente der Arretierungsstücke und des Schweißabschnittes stromabwärts verteilt werden, wodurch die Betriebssicherheit der Rotationsmaschine verbessert wird.
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{Vorteilhafte Effekte der Erfindung}
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Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Vorteile dahingehend erzielt, dass es möglich ist, Verformungen in die Axialrichtung von Endabschnitten von Arretierungsstücken, die durch einen Einführfensterabschnitt freigelegt sind, zu verhindern und das Auftreten eines Risses in einem Schweißabschnitt zu verhindern.
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Figurenliste
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- {1} 1 ist eine Ansicht, welche relevante Teile einer Turbinenschaufelhaltestruktur gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei (a) eine Vorderansicht und (b) eine von unten betrachtete Unteransicht von (a) ist.
- {2} 2 ist eine Ansicht, welche relevante Teile einer Turbinenschaufelhaltestruktur gemäß einer zweiter Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei (a) eine Vorderansicht und (b) eine von unten betrachtete Unteransicht von (a) ist.
- {3} 3 ist eine perspektivische Ansicht, welche relevante Teile der Turbinenschaufelhaltestruktur gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- {4} 4 ist eine perspektivische Ansicht, welche in einer auseinandergebauten Form Arretierungsstücke zeigt, welche durch einen Einführfensterabschnitt freigelegt sind.
- {5} 5 ist eine perspektivische Ansicht, welche relevante Teile einer Turbinenschaufelhaltestruktur zeigt, welche in den letzten Jahren entwickelt wurde.
- {6} 6 ist eine Vorderansicht, welche in einer vergrößerten Form relevante Teile aus 5 zeigt.
- {7} 7 ist eine Schnittansicht entlang der Pfeile X-X in 6.
- {8} 8 ist eine Schnittansicht entlang der Pfeile Y-Y in 6.
- {9} 9 ist eine perspektivische Ansicht von Arretierungsstücken, welche in 5 bis 8 gezeigt sind.
- {10} 10 ist eine Vorderansicht, welche in einer vergrößerten Form relevante Teile aus 5 zeigt.
- {11} 11 ist eine Ansicht zum Beschreiben von Problemen in der Turbinenschaufelhaltestruktur, welche in den letzten Jahren entwickelt wurde.
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{Beschreibung von Ausführungsformen}
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[Erste Ausführungsform]
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Eine Turbinenschaufelhaltestruktur einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche für eine Dampfturbine verwendet wird, wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. 1 ist eine Ansicht, welche relevante Teile der Turbinenschaufelhaltestruktur gemäß dieser Ausführungsform zeigt, bei welcher (a) eine Vorderansicht und (b) eine von unten betrachtete Unteransicht von (a) ist.
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Eine Turbinenschaufelhaltestruktur 11 gemäß dieser Ausführungsform sichert Turbinenschaufeln 52 (siehe 5) an der Rotorscheibe 53 (siehe 5) und verhindert, dass Turbinenschaufeln 52 heraustreten (beschränkt Bewegungen der Turbinenschaufeln 52). Da die Turbinenschaufeln 52 und die Rotorscheibe 53 in dem oben beschriebenen „Technischen Problem“ beschrieben wurden, wird die Beschreibung dieser hier ausgelassen.
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Wie in 1 gezeigt, hat in der Turbinenschaufelhaltestruktur 11 gemäß dieser Ausführungsform von zwei benachbarten Arretierungsstücken, welche durch den Einführfensterabschnitt 68 freigelegt (sichtbar) sind, eines der Arretierungsstücke die Ausgestaltung, welche auf der linkshändigen Seite in 1 gezeigt ist, und das andere Arretierungsstück die Ausgestaltung, welcher auf der rechtshändigen Seite in 1 gezeigt ist (das Arretierungsstück 66, welches in dem oben beschriebenen „Technischen Problem“ beschrieben wurde). Da das Arretierungsstück 66 in dem oben beschriebenen „Technischen Problem“ beschrieben wurde, wird eine Beschreibung dessen hier ausgelassen.
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Ein Arretierungsstück 12 ist, wie das andere Arretierungsstück 66, ein plattenähnliches Element, welches zwischen die Arretierungsnut 67 (siehe 5 bis 8) und den Stufenabschnitt 69 (siehe 5 bis 8), der in der Scheibendickenrichtung in dem Umfangskantenabschnitt auf der inneren Umfangsseite des Schaufelfußes 62 (siehe 5 bis 8) hervorsteht, um so der Arretierungsnut 67 gegenüberzuliegen, eingebracht (angeordnet) wird. Die Umfangsendfläche, welche auf der inneren Umfangsseite des Arretierungsstücks 12 angeordnet ist, ist so gebogen, dass diese den gleichen Krümmungsradius wie die Bodenfläche (um mit dieser in Kontakt zu sein) hat, welche die Arretierungsnut 67 ausgestaltet, und die Umfangsendfläche, welche auf der äußeren Umfangsseite des Arretierungsstücks 12 angeordnet ist, ist so gebogen, dass diese den gleichen Krümmungsradius wie die Umfangsendfläche (um mit dieser in Kontakt zu sein) aufweist, welche auf der inneren Umfangsseite ausgebildet ist und den Stufenabschnitt 69 ausbildet.
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Der Endabschnitt des Arretierungsstücks 12, welches durch den Einführfensterabschnitt 68 freigelegt ist und mit dem Endabschnitt des Arretierungsstücks 66, das durch den Einführfensterabschnitt 68 freigelegt ist, mittels Punktschweißen verbunden ist, ist mit einem Dickplattenabschnitt 13 versehen, welcher sich in die Scheibendickenrichtung (eine Richtung senkrecht zu der Ebene der Zeichnung in 1(a): der hoch-runter-Richtung in 1(b)) über die gesamte Breitenrichtung (der hoch-runter-Richtung in 1(a): einer Richtung senkrecht zu der Ebene der Zeichnung in 1(b)) so ausdehnt (hervorsteht), dass dieser innerhalb des Einführfensterabschnitts 68 angeordnet ist (sodass dieser in die Axialrichtung nach außen gerichtet ist) .
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Der Dickplattenabschnitt 13 ist ein Abschnitt, welcher ausgebildet ist, eine Plattendicke aufzuweisen, welche größer als jene des Arretierungsstücks 12 ist, welches den Abschnitt ausbildet, der verschieden von dem Dickplattenabschnitt 13 ist, und ist mit einem plattenähnlichen Abschnitt (konstanter Plattendickenabschnitt) 14 und einem Neigungsabschnitt (variierender Plattendickenabschnitt) 15 versehen. Der plattenähnliche Abschnitt 14 ist ein plattenähnlicher Abschnitt mit einer konstanten Plattendicke über die gesamte Breitenrichtung und Longitudinalrichtung (der links-rechts Richtung in 1(a) und 1(b)).
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Der Neigungsabschnitt 15 verbindet kontinuierlich ein Ende (Basisende) des plattenähnlichen Abschnitts 14 und ein Ende des Arretierungsstücks 12, welches den Abschnitt ausbildet, der verschieden von dem Dickplattenabschnitt 13 ist, in die Longitudinalrichtung, wobei der Neigungsabschnitt 15 ein Abschnitt ist, welcher ausgebildet ist, eine Plattendicke aufzuweisen, welche sich graduell (mit einer konstanten Rate) von einem Ende des plattenähnlichen Abschnitts 14 in die Longitudinalrichtung in Richtung eines Endes des Arretierungsstücks 12, welches den Abschnitt ausbildet, der verschieden von dem Dickplattenabschnitt 13 ist, verringert. In anderen Worten verbindet der Neigungsabschnitt 15 kontinuierlich ein Ende (Basisende) des plattenähnlichen Abschnitts 14 und ein Ende des Arretierungsstücks 12 in der Longitudinalrichtung, welches den Abschnitt ausbildet, der verschieden von dem Dickplattenabschnitt 13 ist, wobei der Neigungsabschnitt 15 ein Abschnitt ist, welcher ausgebildet ist, eine Plattendicke aufzuweisen, welche sich graduell (mit einer bestimmten Rate) in (in Richtung der) Rotationsrichtung der Rotorscheibe 53 (der Richtung, in welche die Rotorscheibe 53 rotiert) verringert.
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Darüber hinaus ist in dem Mittelabschnitt des plattenähnlichen Abschnitts 14 in der Breitenrichtung eine Vertiefungsnut (Vertiefungsabschnitt) 16 mit einer (im Wesentlichen) rechteckigen Form in Vorderansicht so vorgesehen, dass diese sich von der Umgebung eines Endes zu dem anderen Ende des plattenähnlichen Abschnitts 14 in der Longitudinalrichtung erstreckt und so, dass diese sich an dem anderen Ende des plattenähnlichen Abschnitts 14 in die Longitudinalrichtung öffnet. Die Bodenfläche der Vertiefungsnut 16 ist ausgestaltet, eine Fläche aufzuweisen, welche mit der Vorderfläche des Arretierungsstücks 66 fluchtet (in anderen Worten bildet die Vorderfläche des Arretierungsstücks 12 den Abschnitt aus, welcher verschieden von dem Dickplattenabschnitt 13 ist). In anderen Worten ist die Plattendicke der Vertiefungsnut 16 die gleiche wie die Plattendicke des Arretierungsstücks 66 und die gleiche wie die Plattendicke des Arretierungsstücks 12, welches den Abschnitt ausbildet, welcher verschieden von dem Dickplattenabschnitt 13 ist.
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Mit der Turbinenschaufelhaltestruktur 11 gemäß dieser Ausführungsform ist der Endabschnitt des Arretierungsstücks 12, welches durch den Einführfensterabschnitt 68 freigelegt ist, ausgestaltet, eine Plattendicke aufzuweisen, welche größer als jene des Arretierungsstücks 12 ist, welches den Abschnitt ausbildet, der verschieden von dem Dickplattenabschnitt 13 ist; in anderen Worten ist der Endabschnitt des Arretierungsstücks 12, welches durch den Einführfensterabschnitt 68 freigelegt ist, so ausgebildet, dass dessen Festigkeit höher (größer) als jene in einer konventionellen Struktur ist. Hierdurch ist es möglich, eine Verformung der Endabschnitte der Arretierungsstücke 12, welche durch den Einführfensterabschnitt 68 freigelegt sind, in die Axialrichtung der Rotorscheibe zu verhindern (reduzieren) und das Auftreten eines Risses in den Schweißabschnitt 70 zu verhindern.
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Darüber hinaus ist in der Turbinenschaufelhaltestruktur 11 gemäß dieser Ausführungsform ein Teil des Schweißabschnitts 70, welcher die Endabschnitte von den benachbarten Arretierungsstücken 12 und 66 miteinander verbindet, welche durch den Einführfensterabschnitt 68 freigelegt sind, in der Vertiefungsnut 16 angeordnet (aufgenommen). Hierdurch ist es möglich, das Problem zu verringern, dass ein Riss dazu neigt, in dem Schweißabschnitt 70 hervorgerufen zu werden, welcher aufgrund von Kollisionen von Dampfabfluss 72 auf den Schweißabschnitt 70 erodiert und geschwächt wurde.
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Darüber hinaus ist in der Turbinenschaufelhaltestruktur 11 gemäß dieser Ausführungsform der Schweißabschnitt 70, welcher die Endabschnitte von den benachbarten Arretierungsstücken 12 und 66, die durch den Einführfensterabschnitt 68 freigelegt sind, miteinander verbindet, auf der gegenüberliegenden Seite des Dickplattenabschnitts 13 von der Führungsseite in der Rotationsrichtung der Rotorscheibe 53 ausgebildet. In anderen Worten ist der Schweißabschnitt 70, welcher die Endabschnitte von den benachbarten Arretierungsstücken 12 und 66, die durch den Einführfensterabschnitt 68 freigelegt sind, miteinander verbindet, hinter dem Dickplattenabschnitt 13 vorgesehen. Hierdurch ist es möglich, das Problem, dass ein Riss dazu neigt, in dem Schweißabschnitt 70, welcher aufgrund von Kollisionen von Dampfabfluss 27 auf den Schweißabschnitt 70 erodiert und geschwächt wurde, hervorgerufen zu werden, ferner zu reduzieren.
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Auf der anderen Seite ist es mit der Dampfturbine, welche mit der Turbinenschaufelhaltestruktur 11 gemäß dieser Ausführungsform versehen ist, möglich, Fragmente von Arretierungsstücken 12 und 66 und dem Schweißabschnitt 70 davon abzuhalten, stromabwärts verteilt zu werden, wodurch die Zuverlässigkeit der Dampfturbine verbessert wird.
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[Zweite Ausführungsform]
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Die Turbinenschaufelhaltestruktur einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche für eine Dampfturbine verwendet wird, wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 2 bis 4 beschrieben. 2 ist eine Ansicht, welche relevante Teile der Turbinenschaufelhaltestruktur gemäß dieser Ausführungsform zeigt, bei welcher (a) eine Vorderansicht und (b) eine von unten betrachtete Unteransicht von (a) ist; 3 ist eine perspektivische Ansicht, welche relevante Teile der Turbinenschaufelhaltestruktur gemäß dieser Ausführungsform zeigt; und 4 ist eine perspektivische Ansicht, welche in einer auseinandergebauten Form die Arretierungsstücke zeigt, welche durch den Einführfensterabschnitt freigelegt sind.
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Eine Turbinenschaufelhaltestruktur 21 gemäß dieser Ausführungsform unterscheidet sich von jener der ersten Ausführungsform, welche weiter oben beschrieben wurde, dadurch, dass die Arretierungsstücke 22 anstatt der Arretierungsstücke 12 bereitgestellt werden. Die weiteren Ausgestaltungselemente sind die gleichen wie jene in der weiter oben beschriebenen ersten Ausführungsform und eine Beschreibung dieser Ausgestaltungselemente wird hier vermieden. Teile, welche identisch zu jenen der ersten Ausführungsform sind, die weiter oben beschrieben wurde, werden mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Wie zumindest in einer von 2 bis 4 gezeigt, weist in der Turbinenschaufelhaltestruktur 21 gemäß dieser Ausführungsform unter den zwei benachbarten Arretierungsstücken, welche durch den Einführfensterabschnitt 68 freigelegt (sichtbar) sind, eines der Arretierungsstücke die Ausgestaltung, welche auf der linkshändigen Seite in 2 bis 4 gezeigt ist, und das andere Arretierungsstück die Ausgestaltung auf, welche auf der rechtshändigen Seite in 2 bis 4 gezeigt ist (das Arretierungsstück 66, welches in dem oben beschriebenen „Technischen Problem“ beschrieben wurde). Da das Arretierungsstück 66 in dem oben beschriebenen „Technischen Problem“ beschrieben wurde, wird dessen Beschreibung hier ausgelassen.
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Ein Arretierungsstück 22 ist, wie das andere Arretierungsstück 66, ein plattenähnliches Element, welches zwischen der Arretierungsnut 67 (siehe 5 bis 8) und den Stufenabschnitt 69 (siehe 5 bis 8), welcher in der Scheibendickenrichtung in dem Umfangskantenabschnitt auf der inneren Umfangsseite des Schaufelfußes 62 (siehe 5 bis 8) nach außen hervorsteht, sodass dieser der Arretierungsnut 67 gegenüberliegt, eingebracht (angeordnet) ist. Die Umfangsendfläche, welche auf der inneren Umfangsseite des Arretierungsstücks 22 angeordnet ist, ist so gebogen, dass diese den gleichen Krümmungsradius wie die Bodenfläche aufweist (um in Kontakt zu sein), welche die Arretierungsnut 67 ausgestaltet, und die Umfangsendfläche, welche auf der äußeren Umfangsseite des Arretierungsstücks 22 angeordnet ist, ist so gebogen, dass diese den gleichen Krümmungsradius wie die Umfangsendfläche aufweist (um mit dieser in Kontakt zu sein), welche auf der inneren Umfangsseite angeordnet ist und den Stufenabschnitt 69 ausbildet.
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Der Endabschnitt des Arretierungsstücks 22, welches durch den Einführfensterabschnitt 68 freigelegt ist und mit dem Endabschnitt des Arretierungsstücks 66, das durch den Einführfensterabschnitt 68 freigelegt ist, mittels Punktschweißen verbunden ist, ist mit einem Dickplattenabschnitt 23 versehen, welcher sich in die Scheibendickenrichtung (eine Richtung senkrecht zu der Ebene der Zeichnung in 2(a): der hoch-runter-Richtung in 2(b)) über die gesamte Longitudinalrichtung (der links-rechts-Richtung in 2 bis 4) erstreckt (hervorsteht), um so in die Axialrichtung nach außen gerichtet zu sein.
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Der Dickplattenabschnitt 23 ist ein Abschnitt, welcher ausgebildet ist, eine Plattendicke aufzuweisen, welche größer als jene des Arretierungsstücks 22 ist, welches den Abschnitt ausbildet, der verschieden von dem Dickplattenabschnitt 23 ist, und ist mit einem plattenähnlichen Abschnitt (konstanter Plattendickenabschnitt) 24 und einem (ersten) Neigungsabschnitt (variierender Plattendickenabschnitt) 25 und einem (zweiten) Neigungsabschnitt (variierender Plattendickenabschnitt) 26 versehen. Der plattenähnliche Abschnitt 24 ist ein plattenähnlicher Abschnitt mit einer konstanten Plattendicke über die gesamte Longitudinalrichtung und ist so ausgebildet, dass dieser in einem Bereich der Mitte zu einem Ende (Distalende) in der Longitudinalrichtung eine konstante Plattendicke über die gesamte Breitenrichtung (der hoch-runter-Richtung in 2(a): der Richtung senkrecht zu der Ebene in der Zeichnung 2(b)) aufweist.
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Darüber hinaus ist in dem Bereich von der Umgebung der Mitte zu dem anderen Ende (Basisende) des plattenähnlichen Abschnitts 24 in der Longitudinalrichtung ein Ausschnittabschnitt 27 vorgesehen. Der Ausschnittabschnitt 27 wird durch die innere Umfangsfläche, welche der äußeren Umfangsfläche des Hervorstehabschnitts 65 gegenüberliegt (in Kontakt ist), die Seitenfläche, welche sich entlang der Radialrichtung erstreckt und an einer Seite auf der inneren Umfangsfläche des Einführfensterabschnitts 68 so angeordnet ist, dass diese einer der Endflächen, welche den Einführfensterabschnitt 68 zusammen mit der inneren Umfangsfläche des Einführfensterabschnittes 68 ausbilden, gegenüberliegt, und die Bodenfläche ausgebildet, welche an der Außenseite in der Axialrichtung angeordnet ist, sodass diese der Wandfläche, welche die Arretierungsnut 67 ausgestaltet, gegenüberliegt (in Kontakt ist). Die Plattendicke des Ausschnittabschnitts 27 ist die gleiche wie die Plattendicke des Arretierungsstücks 66 und die Plattendicke des Arretierungsstücks 22, welches den Abschnitt ausbildet, der verschieden von dem Dickplattenabschnitt 23 ist.
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Der Neigungsabschnitt 25 verbindet kontinuierlich ein Ende des plattenähnlichen Abschnitts 24 in der Longitudinalrichtung und ein Ende (Distalende) des Arretierungsstücks 22, und der Neigungsabschnitt 25 ist ein Abschnitt, welcher ausgestaltet ist, eine Plattendicke aufzuweisen, welche sich graduell (mit einer bestimmten Rate) von einem Ende des plattenähnlichen Abschnitts 24 in die Longitudinalrichtung (in Richtung des) einen Endes des Arretierungsstücks 22 verringert. In anderen Worten verbindet der Neigungsabschnitt 25 kontinuierlich ein Ende (Distalende) des plattenähnlichen Abschnitts 24 in der Longitudinalrichtung und ein Ende des Arretierungsstücks 22, und der Neigungsabschnitt 25 ist ein Abschnitt, welcher ausgestaltet ist, eine Plattendicke aufzuweisen, welche graduell (mit einer bestimmten Rate) in der Richtung entgegengesetzt zu der Rotationsrichtung der Rotorscheibe 53 (siehe 5) (der Richtung, in welche die Rotorscheibe 53 rotiert) abnimmt.
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Darüber hinaus ist in dem Mittelabschnitt des Neigungsabschnitts 25 in der Breitenrichtung eine Vertiefungsnut (Vertiefungsabschnitt) 28 mit einer (im Wesentlichen) rechteckigen Form in Vorderansicht so vorgesehen, dass diese sich von der Umgebung eines Endes (Basisende) zu dem anderen Ende (Distalende) des Neigungsabschnitts 25 in der Longitudinalrichtung erstreckt, um an dem anderen Ende des Neigungsabschnitts 25 in der Longitudinalrichtung geöffnet zu sein. Die Bodenfläche der Vertiefungsnut 28 ist ausgestaltet, eine Fläche aufzuweisen, welche mit der Vorderfläche des Arretierungsstücks 66 fluchtet (in anderen Worten bildet die Vorderfläche des Arretierungsstücks 22 den Abschnitt aus, welcher verschieden von dem Dickplattenabschnitt 23 ist). In anderen Worden ist die Plattendicke der Vertiefungsnut 28 die gleiche wie die Plattendicke des Arretierungsstücks 66 und die gleiche wie die Plattendicke des Arretierungsstücks 22, welches den Abschnitt ausbildet, der verschieden von dem Dickplattenabschnitt 23 ist.
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Der Neigungsabschnitt 26 verbindet kontinuierlich das andere Ende (Basisende) des plattenähnlichen Abschnitts 24 in der Longitudinalrichtung und ein Ende (Distalende) des Arretierungsstücks 22, welches den Abschnitt ausbildet, der verschieden von dem Dickplattenabschnitt 23 ist, wobei der Neigungsabschnitt 26 ein Abschnitt darstellt, welcher ausgestaltet ist, eine Plattendicke aufzuweisen, die graduell (mit einer bestimmten Rate) von dem anderen Ende des plattenähnlichen Abschnitts 24 in der Longitudinalrichtung zu (in Richtung des) einem Ende des Arretierungsstücks 22, welches den Abschnitt ausgestaltet, der verschieden von dem Dickplattenabschnitt 23 ist, abnimmt. In anderen Worten verbindet der Neigungsabschnitt 26 kontinuierlich das andere Ende (Basisende) des plattenähnlichen Abschnitts 24 in der Longitudinalrichtung mit einem Ende des Arretierungsstücks 22, welches den Abschnitt ausgestaltet, der verschieden von dem Dickplattenabschnitt 23 ist, wobei der Neigungsabschnitt 26 ein Abschnitt ist, welcher ausgestaltet ist, eine Plattendicke aufzuweisen, welche graduell (mit einer bestimmten Rate) in (in Richtung der) Rotationsrichtung der Rotorscheibe 53 (siehe 5) (in die Richtung, in welche die Rotorscheibe 53 rotiert) abnimmt.
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Darüber hinaus ist in dem Bereich von dem einen Ende (Distalende) zu dem anderen Ende (Basisende) des Neigungsabschnitts 26 in der Longitudinalrichtung ein Ausschnittabschnitt 29 vorgesehen. Der Ausschnittabschnitt 29 ist aus der inneren Umfangsfläche, welche der äußeren Umfangsfläche des Hervorstehabschnitts 65 gegenüberliegt (in Kontakt mit dieser ist) und der Bodenfläche, welche an der äußeren Seite in der Axialrichtung angeordnet ist, ausgebildet, um so der Wandfläche, welche die Arretierungsnut 67 ausgestaltet, gegenüberzuliegen (in Kontakt mit dieser zu sein). Die innere Umfangsfläche des Ausschnittabschnitts 29 ist ausgestaltet, eine Fläche aufzuweisen, welche mit der inneren Umfangsfläche des Ausschnittabschnitts 27 fluchtet, wobei die Bodenfläche des Ausschnittabschnitts 29 ausgestaltet ist, eine Fläche aufzuweisen, welche mit der Bodenfläche des Ausschnittabschnitts 27 fluchtet. Darüber hinaus ist die Plattendicke des Ausschnittabschnitts 29 die gleiche wie die Plattendicke des Arretierungsstücks 66 und die Plattenddicke des Arretierungsstücks 22, welches den Abschnitt ausgestaltet, der verschieden von dem Dickplattenabschnitt 23 ist.
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Mit der Turbinenschaufelhaltestruktur 21 gemäß dieser Ausführungsform ist der Endabschnitt des Arretierungsstücks 22, welches durch den Einführfensterabschnitt 68 freigelegt ist, ausgestaltet, die Plattendicke aufzuweisen, welche größer als jene des Arretierungsstücks 22 ist, welches den Abschnitt ausgestaltet, der verschieden von dem Dickplattenabschnitt 23 ist; in anderen Worten ist der Endabschnitt des Arretierungsstücks 22, welches durch den Einführfensterabschnitt 68 freigelegt ist, so ausgestaltet, dass dessen Steifigkeit höher (größer) als jene in einer konventionellen Struktur ist. Hierdurch ist es möglich, eine Verformung der Endabschnitte der Arretierungsstücke 22 und 66, welche durch den Einführfensterabschnitt 68 freigelegt sind, in die Axialrichtung zu verhindern (zu verringern) und das Auftreten eines Risses in den Schweißabschnitt 70 zu verhindern.
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Darüber hinaus ist in der Turbinenschaufelhaltestruktur 21 gemäß dieser Ausführungsform ein Teil des Schweißabschnitts 70, welcher die Endabschnitte der benachbarten Arretierungsstücke 22 und 66, welche durch den Einführfensterabschnitt 68 freigelegt sind, miteinander verbinden, in der Vertiefungsnut 28 angeordnet (aufgenommen). Hierdurch ist es möglich, das Problem zu reduzieren, dass ein Riss dazu neigt, in dem Schweißabschnitt 70, welcher aufgrund von Kollisionen von Dampfabfluss 72 auf dem Schweißabschnitt 70 erodiert und geschwächt wurde, zu entstehen.
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Darüber hinaus ist in der Turbinenschaufelhaltestruktur 21 gemäß dieser Ausführungsform der Schweißabschnitt 70, welcher die Endabschnitte der benachbarten Arretierungsstücke 22 und 66, welche durch den Einführfensterabschnitt 68 freigelegt sind, miteinander verbindet, auf der gegenüberliegenden Seite des Dickplattenabschnitts 23 von der Führungsseite in der Rotationsrichtung der Rotorscheibe 53 ausgebildet. In anderen Worten ist der Schweißabschnitt 70, welcher die Endabschnitte der benachbarten Arretierungsstücke 22 und 66, welche durch den Einführfensterabschnitt 68 freigelegt sind, miteinander verbindet, hinter dem Dickplattenabschnitt 23 vorgesehen. Hierdurch ist es möglich, das Problem, dass ein Riss dazu neigt, in dem Schweißabschnitt 70 zu entstehen, welcher aufgrund von Kollisionen von Dampfabfluss 72 auf den Schweißabschnitt 70 erodiert und geschwächt wurde, weiter zu reduzieren.
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Darüber hinaus ist in der Turbinenschaufelhaltestruktur gemäß dieser Ausführungsform der Neigungsabschnitt 25 vorgesehen, wobei dieser ausgestaltet ist, eine Plattendicke aufzuweisen, welche sich graduell von einem Ende des Arretierungsstücks 22, welches mittels Schweißen verbunden ist, in Richtung der Seite an dem anderen Ende erhöht, wobei das letzte Arretierungsstücke 66, welches in den Einführfensterabschnitt 68 einzuführen ist, entlang des Neigungsabschnittes 25 eingeführt wird. Hierdurch ist es möglich, das letzte Arretierungsstück 66, welches in den Einführfensterabschnitt 68 einzuführen ist, einfach einzuführen und die Montierbarkeit zu verbessern.
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Auf der anderen Seite ist es mit der Dampfturbine, welche mit der Turbinenschaufelhaltestruktur 21 gemäß dieser Ausführungsform versehen ist, möglich, Fragmente der Arretierungsstücke 22 und 66 und des Schweißabschnitts 70 davon abzuhalten, stromabwärts verteilt zu werden, wodurch die Zuverlässigkeit der Dampfturbine verbessert wird.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben erwähnten Ausführungsformen beschränkt ist und geeignete Modifikationen/Abwandlungen, wenn erforderlich, möglich sind. Beispielsweise wurde in den oben erwähnten Ausführungsformen die Turbinenschaufelhaltestruktur gemäß der vorliegenden Erfindung derart beschrieben, dass diese in einer Dampfturbine als konkretes Beispiel verwendet wird; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt und es ist ebenfalls möglich, die Turbinenschaufelhaltestruktur in einer Rotationsmaschine zu verwenden, welche verschieden von der Dampfturbine ist (Rotationsmaschinen wie Gasturbinen, Kompressoren, usw., bei welchen Turbinenschaufeln an einer Rotorscheibe fixiert sind). Darüber hinaus wurde in den oben erwähnten Ausführungsformen eine Beschreibung gegeben, bei welcher die Struktur erwähnt wurde, bei welcher der Dickplattenabschnitt 13 oder 23 lediglich an dem Endabschnitt von einem Arretierungsstück 12 oder 22 unter den zwei benachbarten Arretierungsstücken, welche durch den Einführfensterabschnitt 68 freigelegt sind, vorgesehen ist, in anderen Worten lediglich dem Endabschnitt des Arretierungsstücks 12 oder 22 auf der Führungsseite in der Rotationsrichtung der Rotorscheibe 53 als konkretes Beispiel; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt, und der Dickplattenabschnitt 13 oder 23 kann an lediglich dem Endabschnitt des anderen Arretierungsstücks 66 unter den zwei benachbarten Arretierungsstücken, welche durch den Einführfensterabschnitt 68 freigelegt sind, vorgesehen sein, in anderen Worten lediglich dem Endabschnitt des Arretierungsstücks 66 auf der gegenüberliegenden Seite von der Führungsseite in der Rotationsrichtung der Rotorscheibe 53, wobei der Dickplattenabschnitt 13 oder 23 an den Endabschnitten von beiden der Arretierungsstücke 12 oder 22 und 66 vorgesehen sein kann.
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Bezugszeichenliste
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- 11
- Turbinenschaufelhaltestruktur
- 12
- Arretierungsstück
- 13
- Dickplattenabschnitt
- 15
- Neigungsabschnitt
- 16
- Vertiefungsnut
- 21
- Turbinenschaufelhaltestruktur
- 22
- Arretierungsstück
- 23
- Dickplattenabschnitt
- 25
- Neigungsabschnitt
- 28
- Vertiefungsnut
- 52
- Turbinenschaufel
- 53
- Rotorscheibe
- 61
- Schaufelnut
- 62
- Schaufelfuß
- 65
- Hervorstehabschnitt
- 66
- Arretierungsstück
- 67
- Arretierungsnut
- 68
- Einführfensterabschnitt
- 69
- Stufenabschnitt
