JP2003314201A - ターボ機械に用いられる動翼 - Google Patents
ターボ機械に用いられる動翼Info
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/22—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations
- F01D5/225—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations by shrouding
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
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- F01D5/14—Form or construction
- F01D5/16—Form or construction for counteracting blade vibration
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2230/00—Manufacture
- F05D2230/20—Manufacture essentially without removing material
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
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- F05D2250/20—Three-dimensional
- F05D2250/23—Three-dimensional prismatic
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-
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- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
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Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 特に製作時の鋳造欠陥の発生が減少させられ
るようにする。 【解決手段】 ベース区分１４の肉厚を減少させる少な
くとも１つの凹設部１７が、外側でベース区分１４に成
形されているようにした。
るようにする。 【解決手段】 ベース区分１４の肉厚を減少させる少な
くとも１つの凹設部１７が、外側でベース区分１４に成
形されているようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ターボ機械、特に
タービンまたは圧縮機に用いられる一体に鋳造された動
翼であって、空力学的に成形された翼形ボディが設けら
れており、該翼形ボディが、半径方向外側に位置する端
部に、一体成形されたシュラウドを有しており、該シュ
ラウドが、周方向で翼形ボディを越えて張り出してい
て、半径方向外側に、一体成形されたフィンを有してお
り、該フィンが、周方向でシュラウドに沿って延びてい
て、少なくとも該シュラウドの、翼形ボディが延びてい
る領域に、シュラウドに結合されたベース区分と、該ベ
ース区分に半径方向でかつ／または周方向で続く移行区
分と、該移行区分に半径方向でかつ／または周方向で続
くシール区分とを有しており、軸方向で測定された、移
行区分における肉厚が、ベース区分からシール区分に向
かって減少している形式のものに関する。
タービンまたは圧縮機に用いられる一体に鋳造された動
翼であって、空力学的に成形された翼形ボディが設けら
れており、該翼形ボディが、半径方向外側に位置する端
部に、一体成形されたシュラウドを有しており、該シュ
ラウドが、周方向で翼形ボディを越えて張り出してい
て、半径方向外側に、一体成形されたフィンを有してお
り、該フィンが、周方向でシュラウドに沿って延びてい
て、少なくとも該シュラウドの、翼形ボディが延びてい
る領域に、シュラウドに結合されたベース区分と、該ベ
ース区分に半径方向でかつ／または周方向で続く移行区
分と、該移行区分に半径方向でかつ／または周方向で続
くシール区分とを有しており、軸方向で測定された、移
行区分における肉厚が、ベース区分からシール区分に向
かって減少している形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】このような形式の動翼は、通常、空力学
的に成形された異形成形体、つまり、翼形ボディを有し
ている。この翼形ボディは、半径方向外側に位置する端
部に、一体成形されたシュラウドを有している。このシ
ュラウドは周方向で翼形ボディを越えて張り出してい
る。本特許出願では、「半径方向」、「軸方向」および
「周方向」という語句は動翼の組付け状態に関連してい
る。この場合、動翼が固定されたロータのロータ軸線は
この意味で軸方向に延びていて、したがって、動翼の座
標系を規定している。
的に成形された異形成形体、つまり、翼形ボディを有し
ている。この翼形ボディは、半径方向外側に位置する端
部に、一体成形されたシュラウドを有している。このシ
ュラウドは周方向で翼形ボディを越えて張り出してい
る。本特許出願では、「半径方向」、「軸方向」および
「周方向」という語句は動翼の組付け状態に関連してい
る。この場合、動翼が固定されたロータのロータ軸線は
この意味で軸方向に延びていて、したがって、動翼の座
標系を規定している。
【０００３】動翼先端に形成されたシュラウドは、一方
では、翼形ボディ先端の周囲の望ましくない流れを阻止
するように流れ案内機能を有している。他方では、シュ
ラウドは安定化機能を有している。なぜならば、運転中
にシュラウドが、周方向で隣り合った動翼によって互い
に相互に支持されていて、こうして、動翼のスイングお
よび振動を減少させるようにシュラウドの寸法設定が行
われているからである。
では、翼形ボディ先端の周囲の望ましくない流れを阻止
するように流れ案内機能を有している。他方では、シュ
ラウドは安定化機能を有している。なぜならば、運転中
にシュラウドが、周方向で隣り合った動翼によって互い
に相互に支持されていて、こうして、動翼のスイングお
よび振動を減少させるようにシュラウドの寸法設定が行
われているからである。
【０００４】シュラウドの、周方向で張り出した区分が
動翼の運転中に望ましくない形式で曲げられないよう
に、シュラウドには半径方向外側に補強のためのフィン
が一体成形されている。このフィンは周方向でシュラウ
ドに沿って延びていて、このシュラウドを支持してい
る。これによって、フィンの領域では、シュラウドがい
わばＴ字形の支持体として形成されている。
動翼の運転中に望ましくない形式で曲げられないよう
に、シュラウドには半径方向外側に補強のためのフィン
が一体成形されている。このフィンは周方向でシュラウ
ドに沿って延びていて、このシュラウドを支持してい
る。これによって、フィンの領域では、シュラウドがい
わばＴ字形の支持体として形成されている。
【０００５】フィンは付加的にシール機能を有してい
る。なぜならば、たとえばラビリンスシールを形成する
ために、特にフィンが組付け状態で相補的なシール輪郭
に係合している場合に、フィンがシュラウドの周囲の軸
方向の流れを半径方向外側で防止しているからである。
る。なぜならば、たとえばラビリンスシールを形成する
ために、特にフィンが組付け状態で相補的なシール輪郭
に係合している場合に、フィンがシュラウドの周囲の軸
方向の流れを半径方向外側で防止しているからである。
【０００６】動翼の運転中には比較的大きな遠心力が生
ぜしめられるので、シュラウドおよびフィンを可能な限
り軽く、すなわち、比較的小さな肉厚を備えて形成する
ことが試行される。これに相応して、このようなフィン
は複数の区分から形成することができる。特にフィン
は、少なくともシュラウドの、翼形ボディが延びている
領域に、シュラウドに結合されたベース区分と、このベ
ース区分に半径方向でかつ／または周方向で続く移行区
分と、この移行区分に半径方向でかつ／または周方向で
続くシール区分とを有している。フィンおよびシュラウ
ドのための十分な強度と形状安定性とを保証することが
できるようにするためには、軸方向で測定された、ベー
ス区分における肉厚がシール区分よりも著しく大きく寸
法設定されていなければならない。これに相応して、移
行区分ではベース区分からシール区分に向かって肉厚が
減少している。
ぜしめられるので、シュラウドおよびフィンを可能な限
り軽く、すなわち、比較的小さな肉厚を備えて形成する
ことが試行される。これに相応して、このようなフィン
は複数の区分から形成することができる。特にフィン
は、少なくともシュラウドの、翼形ボディが延びている
領域に、シュラウドに結合されたベース区分と、このベ
ース区分に半径方向でかつ／または周方向で続く移行区
分と、この移行区分に半径方向でかつ／または周方向で
続くシール区分とを有している。フィンおよびシュラウ
ドのための十分な強度と形状安定性とを保証することが
できるようにするためには、軸方向で測定された、ベー
ス区分における肉厚がシール区分よりも著しく大きく寸
法設定されていなければならない。これに相応して、移
行区分ではベース区分からシール区分に向かって肉厚が
減少している。
【０００７】動翼の鋳造時には、フィンが材料の供給に
よって成形される。すなわち、液状の合金がフィンでは
なく別の適切な箇所で鋳型内に注ぎ込まれ、これによっ
て、フィンを形成する型領域に、この型領域に続く型領
域から液状の合金が供給される。この合金は凝固時に収
縮するので、鋳造欠陥、たとえば、多孔質の構造または
気孔を回避するために、凝固過程の間、液状の合金が引
き続き流し込まれなければならない。この場合、フィン
のベース区分の領域には問題が生ぜしめられる。なぜな
らば、ベース区分がより大きな肉厚によって、比較的大
きな体積を有しているからである。この結果、ベース区
分が、一方では、比較的ゆっくりと冷却し、他方では、
冷却時に、形状変化を回避するために、比較的多くの液
状の合金が必要となる。しかし、動翼の、フィンに隣接
した区分、すなわち、シュラウドおよび間接的には翼形
ボディが一般的にベース区分よりも小さな肉厚を有して
いるので、このより肉薄の壁区分は一般的にフィンのベ
ース区分以前に凝固し得る。これによって、凝固するベ
ース区分へのさらなる材料供給が妨害されている。これ
に相応して、このような形式の動翼の製作時には、比較
的頻繁にフィンのベース区分の領域に鋳造欠陥が生ぜし
められる。このことを考慮するためには、材料が供給さ
れる区分が適宜により大きく寸法設定されなければなら
ない。これによって、翼先端の質量が増加し、この結
果、動翼が運転中により高い負荷にさらされている。
よって成形される。すなわち、液状の合金がフィンでは
なく別の適切な箇所で鋳型内に注ぎ込まれ、これによっ
て、フィンを形成する型領域に、この型領域に続く型領
域から液状の合金が供給される。この合金は凝固時に収
縮するので、鋳造欠陥、たとえば、多孔質の構造または
気孔を回避するために、凝固過程の間、液状の合金が引
き続き流し込まれなければならない。この場合、フィン
のベース区分の領域には問題が生ぜしめられる。なぜな
らば、ベース区分がより大きな肉厚によって、比較的大
きな体積を有しているからである。この結果、ベース区
分が、一方では、比較的ゆっくりと冷却し、他方では、
冷却時に、形状変化を回避するために、比較的多くの液
状の合金が必要となる。しかし、動翼の、フィンに隣接
した区分、すなわち、シュラウドおよび間接的には翼形
ボディが一般的にベース区分よりも小さな肉厚を有して
いるので、このより肉薄の壁区分は一般的にフィンのベ
ース区分以前に凝固し得る。これによって、凝固するベ
ース区分へのさらなる材料供給が妨害されている。これ
に相応して、このような形式の動翼の製作時には、比較
的頻繁にフィンのベース区分の領域に鋳造欠陥が生ぜし
められる。このことを考慮するためには、材料が供給さ
れる区分が適宜により大きく寸法設定されなければなら
ない。これによって、翼先端の質量が増加し、この結
果、動翼が運転中により高い負荷にさらされている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
課題は、冒頭で述べた形式の動翼を改良して、特に製作
時の鋳造欠陥の発生が減少させられるようにすることで
ある。
課題は、冒頭で述べた形式の動翼を改良して、特に製作
時の鋳造欠陥の発生が減少させられるようにすることで
ある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の構成では、ベース区分の肉厚を減少させる少
なくとも１つの凹設部が、外側でベース区分に成形され
ているようにした。有利な構成は従属請求項の対象であ
る。
に本発明の構成では、ベース区分の肉厚を減少させる少
なくとも１つの凹設部が、外側でベース区分に成形され
ているようにした。有利な構成は従属請求項の対象であ
る。
【００１０】
【発明の効果】本発明は、フィンのベース区分におい
て、少なくとも選択された箇所で肉厚を減少させるとい
う一般的な思想に基づいている。このことは、本発明に
よれば、少なくとも１つの凹設部によって達成される。
この凹設部は、すでに動翼の鋳造時にベース区分の外面
に成形される。提案された構造はベース区分の容積を減
少させる。これによって、ベース区分は鋳造時に、一方
では、より急速に凝固することができ、他方では、凝固
時に、所望の形状を維持するために、液状の合金のより
少ない後供給が必要となる。
て、少なくとも選択された箇所で肉厚を減少させるとい
う一般的な思想に基づいている。このことは、本発明に
よれば、少なくとも１つの凹設部によって達成される。
この凹設部は、すでに動翼の鋳造時にベース区分の外面
に成形される。提案された構造はベース区分の容積を減
少させる。これによって、ベース区分は鋳造時に、一方
では、より急速に凝固することができ、他方では、凝固
時に、所望の形状を維持するために、液状の合金のより
少ない後供給が必要となる。
【００１１】このような形式の凹設部の形状および位置
ならびに場合によっては数の最適化によって、フィンは
その支持機能を、減少させられた質量でかつ／または減
少させられた肉厚の領域で十分確実に保証することがで
きる。
ならびに場合によっては数の最適化によって、フィンは
その支持機能を、減少させられた質量でかつ／または減
少させられた肉厚の領域で十分確実に保証することがで
きる。
【００１２】これに相応して、フィンのベース区分の領
域における鋳造欠陥の危険が減少させられる。
域における鋳造欠陥の危険が減少させられる。
【００１３】１つの改良形では、少なくとも２つの凹設
部が設けられていてよく、該凹設部が、周方向にかつ半
径方向に延びる平面に対して互いに反対の側に配置され
ている。こうして、肉厚の減少がほぼ対称的に行われ
る。このことは、翼の製作可能性ならびにフィンの強度
に対して有利である。
部が設けられていてよく、該凹設部が、周方向にかつ半
径方向に延びる平面に対して互いに反対の側に配置され
ている。こうして、肉厚の減少がほぼ対称的に行われ
る。このことは、翼の製作可能性ならびにフィンの強度
に対して有利である。
【００１４】１つの改良形によれば、互いに反対の側に
位置する凹設部の間に残された壁区分が、フィンのシー
ル区分とほぼ同じ肉厚を有していてよい。こうして、シ
ール領域でかつ壁区分でほぼ同期的に凝固が行われる。
これによって、翼の製作が簡単となる。
位置する凹設部の間に残された壁区分が、フィンのシー
ル区分とほぼ同じ肉厚を有していてよい。こうして、シ
ール領域でかつ壁区分でほぼ同期的に凝固が行われる。
これによって、翼の製作が簡単となる。
【００１５】本発明のさらなる重要な特徴および利点
は、従属請求項、図面の簡単な説明および所属の図面に
基づいた発明の実施の形態から明らかとなる。
は、従属請求項、図面の簡単な説明および所属の図面に
基づいた発明の実施の形態から明らかとなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面につき詳しく説明する。この場合、同じ符号は、同じ
構成部材または機能的に同じ構成部材または類似の構成
部材を示している。
面につき詳しく説明する。この場合、同じ符号は、同じ
構成部材または機能的に同じ構成部材または類似の構成
部材を示している。
【００１７】図１および図２によれば、ターボ機械、特
にタービンまたは圧縮機の本発明による動翼１は翼形ボ
ディ２を有している。この翼形ボディ２は空力学的に成
形されており、運転中には、流体が翼形ボディ２の周囲
を流れている。図２には、翼形ボディ２の先端に形成さ
れた先端翼形が破線によって符号３で示してある。翼形
ボディ２の、半径方向内側に位置する根元に付与された
根元翼形は符号４で示してある。翼形ボディ２に沿った
翼形経過から明らかであるように、翼形ボディ２はねじ
られている。この場合、半径方向は図１に矢印７によっ
てシンボリックに示してある。
にタービンまたは圧縮機の本発明による動翼１は翼形ボ
ディ２を有している。この翼形ボディ２は空力学的に成
形されており、運転中には、流体が翼形ボディ２の周囲
を流れている。図２には、翼形ボディ２の先端に形成さ
れた先端翼形が破線によって符号３で示してある。翼形
ボディ２の、半径方向内側に位置する根元に付与された
根元翼形は符号４で示してある。翼形ボディ２に沿った
翼形経過から明らかであるように、翼形ボディ２はねじ
られている。この場合、半径方向は図１に矢印７によっ
てシンボリックに示してある。
【００１８】翼形ボディ２の、半径方向外側に位置する
端部にはシュラウド５が一体成形されている。このシュ
ラウド５は、一方では先端翼形３を完全にカバーしてい
て、他方では翼形ボディ２に対してほぼ中心で周方向で
翼形ボディ２を越えて張り出している。この場合、周方
向は図２に矢印６によってシンボリックに示してある。
基準系を完全にするために、図１および図２には、付加
的に軸方向が矢印８によって示してある。
端部にはシュラウド５が一体成形されている。このシュ
ラウド５は、一方では先端翼形３を完全にカバーしてい
て、他方では翼形ボディ２に対してほぼ中心で周方向で
翼形ボディ２を越えて張り出している。この場合、周方
向は図２に矢印６によってシンボリックに示してある。
基準系を完全にするために、図１および図２には、付加
的に軸方向が矢印８によって示してある。
【００１９】シュラウド５の、張り出した領域は図２に
符号９，１０で示してあり、動翼１の運転中に流れ案内
のために働く。この場合、シュラウド５の領域９，１０
は、翼形ボディ２の、望ましくない先端周囲の流れを防
止している。さらに、シュラウド５の領域９，１０は、
動翼１の運転中に、この動翼１を安定化させるために、
隣り合った動翼１の、対応する領域９，１０と協働する
ように寸法設定されている。遅くとも動翼１の運転中、
すなわち、タービンロータまたは圧縮機ロータの回転時
には、隣り合った動翼１のシュラウド５が、周方向に張
り出した領域９，１０で互いに当て付けられる。このた
めには、適宜な当付け面１１が領域９，１０に形成され
ている。これによって、一方では、運転中の翼形ボディ
２の付加的なねじれが制限される。他方では、相互の支
持が振動の形成を減衰しているかもしくは振動の周波数
を増加させている。
符号９，１０で示してあり、動翼１の運転中に流れ案内
のために働く。この場合、シュラウド５の領域９，１０
は、翼形ボディ２の、望ましくない先端周囲の流れを防
止している。さらに、シュラウド５の領域９，１０は、
動翼１の運転中に、この動翼１を安定化させるために、
隣り合った動翼１の、対応する領域９，１０と協働する
ように寸法設定されている。遅くとも動翼１の運転中、
すなわち、タービンロータまたは圧縮機ロータの回転時
には、隣り合った動翼１のシュラウド５が、周方向に張
り出した領域９，１０で互いに当て付けられる。このた
めには、適宜な当付け面１１が領域９，１０に形成され
ている。これによって、一方では、運転中の翼形ボディ
２の付加的なねじれが制限される。他方では、相互の支
持が振動の形成を減衰しているかもしくは振動の周波数
を増加させている。
【００２０】シュラウド５が運転中にその張り出した領
域９，１０で許容不能に変形させられないように、シュ
ラウド５には半径方向外側にフィン１２が一体成形され
ている。このフィン１２は周方向６でシュラウド５に沿
って延びていて、翼形ボディ２に対して中心でシュラウ
ド５の全延在長さにわたって、すなわち、張り出した領
域９，１０にも延びている。こうして、フィン１２の領
域では、シュラウド５にＴ字形の支持形材が形成され
る。このＴ字形の支持形材は図１から知ることができ
る。したがって、フィン１２によって、張り出した領域
９，１０の集中的な補強が得られる。これによって、シ
ュラウド５が十分な安定性を獲得している。フィン１２
は、図２に中括弧によって示した、翼形ボディ２がシュ
ラウド５に続く領域１３と、シュラウド５に移行するベ
ース区分１４とを有している。このベース区分１４に
は、図１によれば半径方向７でかつ図２によれば周方向
６で移行区分１５が続いている。この移行区分１５に
は、再び図１によれば半径方向７でかつ図２によれば周
方向６でシール区分１６が続いている。このシール区分
１６によって、フィン１２はそのシール機能を実現して
いる。これによって、フィン１２は、軸方向でのシュラ
ウド５の周囲の流れを、このシュラウド５の、半径方向
外側に位置する側で防止している。
域９，１０で許容不能に変形させられないように、シュ
ラウド５には半径方向外側にフィン１２が一体成形され
ている。このフィン１２は周方向６でシュラウド５に沿
って延びていて、翼形ボディ２に対して中心でシュラウ
ド５の全延在長さにわたって、すなわち、張り出した領
域９，１０にも延びている。こうして、フィン１２の領
域では、シュラウド５にＴ字形の支持形材が形成され
る。このＴ字形の支持形材は図１から知ることができ
る。したがって、フィン１２によって、張り出した領域
９，１０の集中的な補強が得られる。これによって、シ
ュラウド５が十分な安定性を獲得している。フィン１２
は、図２に中括弧によって示した、翼形ボディ２がシュ
ラウド５に続く領域１３と、シュラウド５に移行するベ
ース区分１４とを有している。このベース区分１４に
は、図１によれば半径方向７でかつ図２によれば周方向
６で移行区分１５が続いている。この移行区分１５に
は、再び図１によれば半径方向７でかつ図２によれば周
方向６でシール区分１６が続いている。このシール区分
１６によって、フィン１２はそのシール機能を実現して
いる。これによって、フィン１２は、軸方向でのシュラ
ウド５の周囲の流れを、このシュラウド５の、半径方向
外側に位置する側で防止している。
【００２１】図１および図２から明らかであるように、
フィン１２の、軸方向８で測定された肉厚は移行区分１
５でベース区分１４からシール区分１６に向かって減少
している。この構造によって、フィン１２は移行区分１
５とベース区分１４との領域に、高められた強度を有し
ている。これによって、シュラウド５の、必要となる剛
性を保証することができる。
フィン１２の、軸方向８で測定された肉厚は移行区分１
５でベース区分１４からシール区分１６に向かって減少
している。この構造によって、フィン１２は移行区分１
５とベース区分１４との領域に、高められた強度を有し
ている。これによって、シュラウド５の、必要となる剛
性を保証することができる。
【００２２】いま、本発明によれば、外側でベース区分
１４に少なくとも１つの凹設部１７が成形されている。
この凹設部１７はベース区分１４の肉厚を局所的に減少
させている。ここに示した有利な構成では、このような
形式の２つの凹設部１７が形成されている。この場合、
両凹設部１７は、フィン１２の、周方向６にかつ半径方
向７に延びる平面（図示せず）に対して互いに反対の側
に配置されている。凹設部１７は、それぞれフィン１２
の平面に対して平行に位置する開放横断面を有している
ように形成されている。この開放横断面は図面に矢印２
０によって示してあり、軸方向８でフィン１２に対して
外向きに拡張している。特に凹設部１７は円錐台形に形
成されていてよい。凹設部１７のこの幾何学的な形状付
与は、運転中のフィン１２における応力分布の最適化の
ために役立ち、模型の型抜きを容易にしている。
１４に少なくとも１つの凹設部１７が成形されている。
この凹設部１７はベース区分１４の肉厚を局所的に減少
させている。ここに示した有利な構成では、このような
形式の２つの凹設部１７が形成されている。この場合、
両凹設部１７は、フィン１２の、周方向６にかつ半径方
向７に延びる平面（図示せず）に対して互いに反対の側
に配置されている。凹設部１７は、それぞれフィン１２
の平面に対して平行に位置する開放横断面を有している
ように形成されている。この開放横断面は図面に矢印２
０によって示してあり、軸方向８でフィン１２に対して
外向きに拡張している。特に凹設部１７は円錐台形に形
成されていてよい。凹設部１７のこの幾何学的な形状付
与は、運転中のフィン１２における応力分布の最適化の
ために役立ち、模型の型抜きを容易にしている。
【００２３】各凹設部１７は平らな底部１８を有してい
る。この底部１８は壁区分１９を仕切っている。この壁
区分１９は凹設部１７の成形によって残されていて、ベ
ース区分１４の残りの領域もしくは移行区分１５よりも
小さな肉厚を有している。有利には、凹設部１７の底部
１８は、フィン１２のシール区分１６に対してほぼ平
行、すなわち、半径方向７に対してほぼ平行ならびに周
方向６に対してほぼ平行に延びている。ここに示した構
成では、ベース区分１４の肉厚が凹設部１７の領域、す
なわち、壁区分１９で、シール区分１６の肉厚にほぼ相
当するように減少させられている。同じ肉厚は、図１お
よび図２に縮尺矢印によって符号Ｄで示してある。
る。この底部１８は壁区分１９を仕切っている。この壁
区分１９は凹設部１７の成形によって残されていて、ベ
ース区分１４の残りの領域もしくは移行区分１５よりも
小さな肉厚を有している。有利には、凹設部１７の底部
１８は、フィン１２のシール区分１６に対してほぼ平
行、すなわち、半径方向７に対してほぼ平行ならびに周
方向６に対してほぼ平行に延びている。ここに示した構
成では、ベース区分１４の肉厚が凹設部１７の領域、す
なわち、壁区分１９で、シール区分１６の肉厚にほぼ相
当するように減少させられている。同じ肉厚は、図１お
よび図２に縮尺矢印によって符号Ｄで示してある。
【００２４】有利には、両凹設部１７は、この両凹設部
１７の間に残された肉厚がフィン１２のシール区分１６
と図１によれば半径方向７でかつ図２によれば周方向６
で整合するように対称的に形成されている。この手段に
よっても、フィン１２における応力分布およびフィン１
２の負荷耐性に関する最適化が得られる。
１７の間に残された肉厚がフィン１２のシール区分１６
と図１によれば半径方向７でかつ図２によれば周方向６
で整合するように対称的に形成されている。この手段に
よっても、フィン１２における応力分布およびフィン１
２の負荷耐性に関する最適化が得られる。
【００２５】この場合、動翼１が凹設部１７を含めて、
１つの部分から成る鋳造構成部材もしくは一体の鋳造構
成部材として形成されているかもしくは製作されている
ことが特に重要である。このような形式の１つまたはそ
れ以上の凹設部１７を、動翼１の製作のために使用され
る鋳型内に考慮することによって、中実のベース区分１
４の、鋳込みたい容積が減少させられていることが達成
される。この結果、一方では、動翼１の鋳造時にフィン
１２をベース区分１４でより急速に冷却することがで
き、他方では、凝固プロセス時に、収縮を回避するため
に、引き続き流し込む溶融物が僅かしか必要とならな
い。これに相応して、本発明により形成された動翼１で
は、多孔質の構造の形成が減少させられるかもしくは回
避される。したがって、動翼１の強度および耐用年数が
高められる。さらに、この手段によって、フィン１２の
重量を減少させることができる。したがって、運転中の
動翼１の負荷が減少させられる。
１つの部分から成る鋳造構成部材もしくは一体の鋳造構
成部材として形成されているかもしくは製作されている
ことが特に重要である。このような形式の１つまたはそ
れ以上の凹設部１７を、動翼１の製作のために使用され
る鋳型内に考慮することによって、中実のベース区分１
４の、鋳込みたい容積が減少させられていることが達成
される。この結果、一方では、動翼１の鋳造時にフィン
１２をベース区分１４でより急速に冷却することがで
き、他方では、凝固プロセス時に、収縮を回避するため
に、引き続き流し込む溶融物が僅かしか必要とならな
い。これに相応して、本発明により形成された動翼１で
は、多孔質の構造の形成が減少させられるかもしくは回
避される。したがって、動翼１の強度および耐用年数が
高められる。さらに、この手段によって、フィン１２の
重量を減少させることができる。したがって、運転中の
動翼１の負荷が減少させられる。
【００２６】凹設部１７の位置決めおよび幾何学的な形
状付与ならびに数は、有利には、一方でフィン１２の補
強機能およびシール機能がかつ他方で動翼１の製作可能
性ならびに永久保持可能性が最適となるように選択され
る。
状付与ならびに数は、有利には、一方でフィン１２の補
強機能およびシール機能がかつ他方で動翼１の製作可能
性ならびに永久保持可能性が最適となるように選択され
る。
【図１】図２に示した切断線Ｉ−Ｉに沿った、フィンの
領域での本発明による動翼の軸方向の断面図である。
領域での本発明による動翼の軸方向の断面図である。
【図２】図１に示した断面線ＩＩ−ＩＩ線に沿ったフィ
ンの周方向での断面図である。
ンの周方向での断面図である。
１ 動翼、 ２ 翼形ボディ、 ３ 先端翼形、 ４
根元翼形、 ５ シュラウド、 ６ 周方向、 ７ 半
径方向、 ８ 軸方向、 ９ 領域、 １０領域、 １
１ 当付け面、 １２ フィン、 １３ 領域、 １４
ベース区分、 １５ 移行区分、 １６ シール区
分、 １７ 凹設部、 １８ 底部、１９ 壁区分、
２０ 開放横断面、 Ｄ 肉厚
根元翼形、 ５ シュラウド、 ６ 周方向、 ７ 半
径方向、 ８ 軸方向、 ９ 領域、 １０領域、 １
１ 当付け面、 １２ フィン、 １３ 領域、 １４
ベース区分、 １５ 移行区分、 １６ シール区
分、 １７ 凹設部、 １８ 底部、１９ 壁区分、
２０ 開放横断面、 Ｄ 肉厚
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ヘルベルト ブランドゥル
ドイツ連邦共和国 ヴァルツフート−ティ
ーンゲン シュッツェンマットヴェーク
34
(72)発明者 アレキサンダー ホッフス
アメリカ合衆国 フロリダ ウェスト パ
ーム ビーチ サラトガ レーン 2283
Ｆターム(参考） 3G002 DA06 DA08 EA06
3H033 AA02 AA16 BB03 BB08 CC01
DD25
Claims (8)
- 【請求項１】 ターボ機械、特にタービンまたは圧縮機
に用いられる一体に鋳造された動翼であって、空力学的
に成形された翼形ボディ（２）が設けられており、該翼
形ボディ（２）が、半径方向外側に位置する端部に、一
体成形されたシュラウド（５）を有しており、該シュラ
ウド（５）が、周方向で翼形ボディ（２）を越えて張り
出していて、半径方向外側に、一体成形されたフィン
（１２）を有しており、該フィン（１２）が、周方向
（６）でシュラウド（５）に沿って延びていて、少なく
とも該シュラウド（５）の、翼形ボディ（２）が延びて
いる領域（１３）に、シュラウド（５）に結合されたベ
ース区分（１４）と、該ベース区分（１４）に半径方向
でかつ／または周方向（６）で続く移行区分（１５）
と、該移行区分（１５）に半径方向でかつ／または周方
向（６）で続くシール区分（１６）とを有しており、軸
方向で測定された、移行区分（１５）における肉厚が、
ベース区分（１４）からシール区分（１６）に向かって
減少している形式のものにおいて、 ベース区分（１４）の肉厚を減少させる少なくとも１つ
の凹設部（１７）が、外側でベース区分（１４）に成形
されていることを特徴とする、ターボ機械に用いられる
一体に鋳造された動翼。 - 【請求項２】 少なくとも２つの凹設部（１７）が設け
られており、該凹設部（１７）が、周方向（６）にかつ
半径方向に延びる平面に対して互いに反対の側に配置さ
れている、請求項１記載の動翼。 - 【請求項３】 互いに反対の側に位置する凹設部（１
７）の間に残された壁区分（１９）が、フィン（１２）
のシール区分（１６）と整合している、請求項２記載の
動翼。 - 【請求項４】 互いに反対の側に位置する凹設部（１
７）の間に残された壁区分（１９）が、フィン（１２）
のシール区分（１６）とほぼ同じ肉厚（Ｄ）を有してい
る、請求項２または３記載の動翼。 - 【請求項５】 １つまたはそれ以上の凹設部（１７）の
領域でベース区分（１４）の肉厚（Ｄ）が、シール区分
（１６）の肉厚（Ｄ）にほぼ相当している、請求項１か
ら４までのいずれか１項記載の動翼。 - 【請求項６】 凹設部（１７）が、平らな底部（１８）
を有しており、該底部（１８）が、シール区分（１６）
に対してほぼ平行に延びている、請求項１から５までの
いずれか１項記載の動翼。 - 【請求項７】 凹設部（１７）が、ほぼ円錐台形に形成
されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の
動翼。 - 【請求項８】 凹設部（１７）が、軸方向（８）で外向
きに拡張した開放横断面（２０）を有しており、該開放
横断面（２０）が、フィン（１２）の、周方向（６）に
かつ半径方向（７）に延びる平面に対して平行に延びて
いる、請求項１から７までのいずれか１項記載の動翼。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH6362002 | 2002-04-16 | ||
| CH20020636/02 | 2002-04-16 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003314201A true JP2003314201A (ja) | 2003-11-06 |
Family
ID=28458275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003110200A Withdrawn JP2003314201A (ja) | 2002-04-16 | 2003-04-15 | ターボ機械に用いられる動翼 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6962484B2 (ja) |
| EP (1) | EP1355043B1 (ja) |
| JP (1) | JP2003314201A (ja) |
| DE (1) | DE50304325D1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013525689A (ja) * | 2010-05-05 | 2013-06-20 | アルストム テクノロジー リミテッド | ロータブレード用の軽量シュラウド |
| JP2021110291A (ja) * | 2020-01-10 | 2021-08-02 | 三菱重工業株式会社 | 動翼、及び軸流回転機械 |
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| JP2005214205A (ja) * | 2004-01-31 | 2005-08-11 | United Technol Corp <Utc> | 回転機械用のロータブレード |
| DE102004025321A1 (de) * | 2004-05-19 | 2005-12-08 | Alstom Technology Ltd | Strömungsmaschinenschaufel |
| JP5228311B2 (ja) * | 2006-11-08 | 2013-07-03 | 株式会社Ｉｈｉ | 圧縮機静翼 |
| US7753652B2 (en) * | 2006-12-15 | 2010-07-13 | Siemens Energy, Inc. | Aero-mixing of rotating blade structures |
| US8257035B2 (en) * | 2007-12-05 | 2012-09-04 | Siemens Energy, Inc. | Turbine vane for a gas turbine engine |
| US9151166B2 (en) | 2010-06-07 | 2015-10-06 | Rolls-Royce North American Technologies, Inc. | Composite gas turbine engine component |
| WO2014189875A1 (en) * | 2013-05-21 | 2014-11-27 | Siemens Energy, Inc. | Turbine blade tip shroud |
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| EP2924240A1 (de) * | 2014-03-25 | 2015-09-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Turbinenlaufschaufel |
| US20180230819A1 (en) * | 2017-02-14 | 2018-08-16 | General Electric Company | Turbine blade having tip shroud rail features |
| US10696906B2 (en) | 2017-09-29 | 2020-06-30 | Marathon Petroleum Company Lp | Tower bottoms coke catching device |
| DE102018210513A1 (de) | 2018-06-27 | 2020-01-02 | MTU Aero Engines AG | Rotor für eine Strömungsmaschine und Strömungsmaschine mit einem solchen Rotor |
| US12000720B2 (en) | 2018-09-10 | 2024-06-04 | Marathon Petroleum Company Lp | Product inventory monitoring |
| US12031676B2 (en) | 2019-03-25 | 2024-07-09 | Marathon Petroleum Company Lp | Insulation securement system and associated methods |
| US11975316B2 (en) | 2019-05-09 | 2024-05-07 | Marathon Petroleum Company Lp | Methods and reforming systems for re-dispersing platinum on reforming catalyst |
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| US11702600B2 (en) | 2021-02-25 | 2023-07-18 | Marathon Petroleum Company Lp | Assemblies and methods for enhancing fluid catalytic cracking (FCC) processes during the FCC process using spectroscopic analyzers |
| US11898109B2 (en) | 2021-02-25 | 2024-02-13 | Marathon Petroleum Company Lp | Assemblies and methods for enhancing control of hydrotreating and fluid catalytic cracking (FCC) processes using spectroscopic analyzers |
| US20220268694A1 (en) | 2021-02-25 | 2022-08-25 | Marathon Petroleum Company Lp | Methods and assemblies for determining and using standardized spectral responses for calibration of spectroscopic analyzers |
| US11692141B2 (en) | 2021-10-10 | 2023-07-04 | Marathon Petroleum Company Lp | Methods and systems for enhancing processing of hydrocarbons in a fluid catalytic cracking unit using a renewable additive |
| US11802257B2 (en) | 2022-01-31 | 2023-10-31 | Marathon Petroleum Company Lp | Systems and methods for reducing rendered fats pour point |
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| US3867060A (en) * | 1973-09-27 | 1975-02-18 | Gen Electric | Shroud assembly |
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-
2003
- 2003-03-25 EP EP03100770A patent/EP1355043B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2003-03-25 DE DE50304325T patent/DE50304325D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2003-04-07 US US10/407,251 patent/US6962484B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2003-04-15 JP JP2003110200A patent/JP2003314201A/ja not_active Withdrawn
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1355043A1 (de) | 2003-10-22 |
| EP1355043B1 (de) | 2006-07-26 |
| DE50304325D1 (de) | 2006-09-07 |
| US6962484B2 (en) | 2005-11-08 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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