JP2012515869A - 分割ガイドベーンキャリアを有するターボ機械用のガイドベーンシステム - Google Patents

Abstract

多数のガイドベーン列およびガイドベーンキャリア(１)を有する、特にガスタービン(１０１)用のタービンガイドベーンシステム(１)は、特に高い効率を維持すると共にそれゆえ特に短い修理期間のために設計されながら、ガイドベーンの特に簡単な交換を可能とする。このために、ガイドベーンキャリア(１)は多数のセグメント(２４,２６)を有し、セグメント(２４,２６)はガイドベーンキャリア(１)の全半径方向範囲にわたって延在し、かつ、残りのセグメント(２６)の接続部は分離可能であり、かつ、タービンガイドベーンキャリア(１)は、互いに接続されかつ異なる数のセグメント(２４,２６)を有するその軸方向範囲に沿って少なくとも二つのセクション(２３,２５)を有する。

Description

本発明は、特に、定置型ガスタービン用のタービンステーターブレードキャリアに関する。

ガスタービンは、発電機あるいは従動機械を駆動するために、さまざまな分野で使用されている。この場合、燃料のエネルギー量はタービンシャフトの回転動作を生み出すために使用される。この目的のために、燃料は燃焼チャンバー内で燃焼させられ、圧縮空気がエアコンプレッサーから供給される。作動媒体(これは、燃焼チャンバー内での燃料の燃焼の結果として生成される)は、この場合、高圧・高温状態で、タービンユニットを経て案内されるが、これは、燃焼チャンバーの下流側に接続されており、そこで、それは膨張させられて仕事をする。

タービンシャフトの回転動作を得るために、この場合、多数のローターブレード(これは、通常、ブレード群すなわちブレード列を形成するように組み合わされている)が、この上に配置されており、そして作動媒体から伝達される衝撃によってタービンシャフトを駆動する。さらに、作動媒体の流れを案内するために、ステーターブレード(これはタービンケーシングに連結されかつステーターブレード列を形成するように組み合わされている)が、通常、隣接するステーターブレード列間に配置されている。これらステーターブレードは、ブレード根部を介して、通常は中空円筒形あるいは中空円錐形のステーターブレードキャリアに対して取り付けられ、そしてタービン軸線に面するその側ではブレードチップを介して、それぞれのステーターブレード列に共通のインナーリングに取り付けられる。定置型ガスタービンの場合、このインナーリングは、しばしば、フランジを介して相互連結される上側および下側半体からなる。

こうしたガスタービンを設計するとき、実現可能な出力に加えて、特に高い効率が通常は設計目標である。この場合、熱力学的な理由から、効率は、原理的には、作動媒体が燃焼チャンバーから流出してタービンユニットに流入する出口温度を増大させることによって高めることができる。この場合、約１２００℃ないし１５００℃の温度が望まれ、かつ、こうしたガスタービンのために実現される。

だが、作動媒体のそうした高い温度は、たとえば、燃焼チャンバーの排出領域において使用されるコンポーネント素材の融点よりもかなり高く、この結果、重要コンポーネントは、ガスタービンの必要な機能を保証するために、複雑なコーティングシステムを用いて集中的に冷却し、保護する必要がある。この場合には、ブレードを冷却し、コーティングするための、こうした高度に発達しかつ頻繁に試験された技術の利用にもかかわらず、ブレード機能が、たとえば、部分的なコーティングの消失すなわち冷却エア孔の詰まりの結果、許容できないほど悪化するので、早期のステーターブレードの交換が必要となるということを、時折、排除できない。大型の定置型ガスタービンの場合、そうした交換限度はせいぜい数日しか続かず、平均して２週間であり、この結果、ガスタービンのあるいはガスおよび蒸気タービン発電プラント(その中でガスタービンが使用される)の稼動の望ましくない、そして費用のかかる中断が引き起こされる。

本発明は、それゆえ、特にガスタービン用のタービンステーターブレードキャリアを開示するという目的に基づいており、これはまた、特に高い効率を維持しながら、個々のステーターブレードの特に簡単な交換を可能とし、したがって特に短い修理期間のために設計される。

上記目的は、請求項１の特徴に基づいて設計されたタービンステーターブレードキャリアによって、本発明に基づいて達成される。

本発明は、この例では、その設置および取り外しが簡素化できれば、ステーターブレードの特に簡単な交換可能性の結果として、短縮された修理期間が実現できる、という知見に基づくものである。現在、最新の定置型環状燃焼チャンバー機械における特に構造的事情ために、そのステーターブレードにアクセス可能とするために、タービンを開放しなければならなかった。この場合、ステーターブレードはステーターブレードキャリア内に存在するが、これは、定置型ガスタービンの場合には、上側および下側中実鋳造部品からなり、したがってまたステーターブレードの交換のために分解する必要がある。この開放およびステーターブレードキャリアの上側鋳造部品の吊り上げを回避するために、ステーターブレードキャリアは、それゆえ、少なくとも一つのセクションにおいて複数に分割されているべきである。このセクションにおいて二つ以上のセグメントを使用することで、これらは残りのセグメントよりも小さくなる。この結果、個々のセグメントを吊り上げることで、それによって取り囲まれていた領域にアクセスすることができる。やはり工程中にステーターブレードのアクセス可能性を保証するために、一つのセグメントは、この例では、ステーターブレードキャリアの全半径方向範囲にわたって延在している必要があり、かつ、残りのステーターブレードキャリアに対する個々のセグメントの接続は分離可能であるべきである。したがって、第１のタービンステージの個々のステーターブレードの修理あるいは交換のために、ステーターブレードキャリアの上側鋳造部品は、もはや吊り上げる必要はなく、ステーターブレードキャリアの残りのセクションに対する、そして周方向に隣接するセグメントに対する個々のセグメントの接続が解除され、その結果、当該セグメントはステーターブレードキャリアの全半径方向範囲にわたって延在しているので、半径方向にさらに内側に配置されたステーターブレードへの直接アクセスおよびその交換が、個々のセグメントの取り外しの後に可能となる。

ガスタービン内の最も高い温度は、燃焼チャンバーの出口に存在する。したがって、第１のタービンステージのステーターブレード、すなわち燃焼チャンバーに最も接近して存在するステーターブレードは、こうした極度に高い温度にさらされ、そして最も甚大な損耗をこうむる。したがって、(たとえば冷却空気孔が内部で酸化した結果としての)冷却空気孔の詰まりによるダメージの結果として、特に、タービンステーターブレードの場合には、早期の交換が予見される。また、特に、これらステーターブレードの個々の交換を簡素化するために、ステーターブレードキャリアは、それゆえ、有利なことには、ガスタービンの燃焼チャンバーに最も近接して存在するステーターブレード列のセクションにおいて複数に分割されるべきである。すなわち、タービンステーターブレードキャリアの流入側セクションは、タービンステーターブレードキャリアの残りのセクションよりも、多くのセグメントを有するべきである。

ステーターブレード列の全てのステーターブレードのアクセス可能性を実現するために、そうした多数のセグメントに関して、各セグメントは一人、あるいは最悪な場合でも、二人の作業員によって取り扱うことができる準備がなされるべきである。したがって、各周方向セクションにおいて、ステーターブレードの交換は、変質ステーターブレードの半径方向外側の個々のセグメントを取り外すだけで実施できる。この場合、分割の正確な幾何学的デザインは、実際的な様式で機械のハンドリングに適合させられるべきである。

さらなる有利な展開において、軸方向に隣接するセグメント間の個々の接続は、ネジ式接続および／または凹凸嵌合式接続(舌部を溝に嵌め込む接続)である。ネジを用いた場合、互いに対する、および／または残りのステーターブレードキャリアに対するセグメントの特に簡単な分離可能な接続が可能となる。だが、全周囲を取り囲むセグメントの円形配置の結果、凹凸嵌合式接続の形式でのフック式接続がまた可能となり、この場合、個々のセグメントは互いにネジ止めされるだけであり、そしてステーターブレードキャリアの残部内に掛止されるだけである。このようにして、個々のセグメントの特に簡単な取り外しおよび設置が可能となる。

ステーターブレードキャリアの分割の結果として、いまやアクセス可能なステーターブレードの取り外しをさらに簡素化するために、ガスタービンのステーターブレード固定は、交換されることになるブレードポジション依存して、変質した、半径方向にさらに外側に配置されたセグメントのみを除去すればよいように、周囲に存在するセグメントの断続しない取り外しが保証されるように、実際的な様式で実現されるべきである。このために、有利な展開では、個々のステーターブレード列のステーターブレードは、残りのセクションのセグメントの一つに対して分離可能に接続される。この結果、変質したセグメントの取り外し後、ステーターブレードは、セクションのセグメントに対する接続を解除することによって引き抜くことができる。流入側セクションに配置されたセグメントは、したがって、ステーターブレードの取り付けのためには機能せず、ガスタービンの完全性を確立するかあるいは維持するためにのみ、そして当てはまる場合には、異なる圧力および／または温度での冷却空気用のチャンバーの分離のために機能する。

個々のステーターブレードのブレード根部側でだけでなくブレードチップ側でもガスタービンのステーターブレードの簡単な取り外しを可能とするために、個々のステーターブレード列のステーターブレードは、タービン軸線に面するその側において、有利なことに、インナーリングに対して半径方向に分離可能に連結される。したがって、ステーターブレードの半径方向の分離が可能である。これによって、結果的に、特に簡単な交換が可能となる。

ステーターブレードの特に簡単な交換は、インナーリングに対するステーターブレードの固定が簡単な圧入接続として設計されることによって可能となる。このために、個々のステーターブレードは、有利なことには、半径方向にインナーリングの溝内に押し込むことができる舌部を含む。この結果、個々のステーターブレードを交換するために、残りのステーターブレードキャリアに対するステーターブレードのブレード根部側接続は簡単に解除でき、かつ、個々のステーターブレードは、圧入接続を解除することによって、半径方向にタービンから簡単に引き抜くことができる。この場合、ステーターブレードキャリアに対するステーターブレードのブレード根部側固定の結果、稼働中の適切な安全性がまた保証される。

従来形式の構成において、ステーターブレード列のステーターブレードは、ピンによって確保された接続を介してインナーリングに固定されており、この結果、分解のために、インナーリング全体を取り外す必要があり、そしてステーターブレードはその後引き抜くことができるようになっていた。たとえば、インナーリングに対するステーターブレードの簡単な圧入接続の形式の解除可能な接続を用いた場合、インナーリングは、それゆえ、燃焼チャンバーハブに対して、すなわち燃焼チャンバーに接続されたコンポーネントに対して、したがってガスタービンの静止部分に対して、固定されるべきである。このために、インナーリングは、有利なことには、燃焼チャンバーハブに対して接続される。これは、たとえば溶接、クランプなどによる固定によって実施できる。ガスタービンの新規な構造の例では、インナーリングはまた、燃焼チャンバーハブのコンポーネント部分として直接製造することができる。

個々のステーターブレード間で、従来形式の構造におけるブレード根部およびブレードチップの両方において、その中にシーリングプレートがステーターブレード間に周方向に配置される溝に関する準備がなされる。だが、ステーターブレードが別個に取り外されることになる場合、ステーターブレード根部およびステーターブレードチップの溝内に存在するシーリングプレートはステーターブレードをブロックし、したがっておそらく取り外しを妨害し得る。したがって、シーリングプレートの固定は、その取り外しが可能であり、したがって個々のステーターブレードの取り外しが簡素化されるように改変されるべきである。このために、段付き縁部(その中にはクランプ要素によってシーリングプレートが固定される)が、有利なことには、各場合に隣接するステーターブレードに面するブレード根部および／またはブレードチップの面に導入される。ステーターブレードの取り外し前に、したがって、クランプ要素を分離させることができ、そしてシーリングプレートを取り外すことができ、この結果、特に簡単なステーターブレードの取り外しが可能となる。

有利な展開では、そうしたタービンステーターブレードキャリアがガスタービンにおいて使用される。個々のステーターブレードの交換のためにステーターブレードに特に簡単にアクセス可能とするために、ガスタービンのアウターケーシングは、この例では、有利なことに、それを経て作業員にとってステーターブレードキャリアのセグメントへの簡単なアクセスが可能となるマンホールを含む。

ガスおよび蒸気タービン発電プラントは、有利なことには、そうしたガスタービンを備える。

本発明によって達成される利点は、特に、流入側セクションにおけるそして少なくとも一つの残りのセクションにおけるステーターブレードキャリアの異なる分割の結果として、工程中に流入側セグメントによって取り囲まれかつ残りのセクションによって支持されたこれらステーターブレードは、残りのステーターブレードキャリアから個々の流入側セグメントを取り外した後に、分離させることができる、ということである。この結果、ステーターブレード列のステーターブレードの特に簡単な交換が可能となる。というのは、タービンの外側ケーシングおよびタービンステーターブレードの上側鋳造半体は、そうした交換の間、ガスタービンの残部から吊り上げる必要がないからである。ステーターブレードの交換を行う作業員は、したがって、ガスタービン内のステーターブレードを、外側ケーシングを閉じた状態で交換できるが、これによって、ステーターブレードの交換のためのコストが著しく低減され、そしてガスタービンの必要な休止時間をかなりの程度低減できる。特に燃焼チャンバーの直ぐ下流の第１のステーターブレードステージのそうした簡素化された交換はまた、ガスタービンの効率の増大に関連する出口温度の増大を可能とする。なぜなら、ステーターブレードの簡素化された交換可能性の結果として、その耐久性をほとんど考慮する必要がないからである。この場合、変更可能な交換コンセプトが運転中に考えられる。さらに、そうした構造は、簡素化された交換の結果として、研究開発において、たとえば新規な形式のコーティングあるいは新規な冷却コンセプトによるステーターブレードの新規なプロトタイプの比較的迅速な試験を可能とする。

本発明の代表的実施形態について、図面を参照して、詳しく説明する。

フック式締結セグメントを備えたステーターブレードシステムを長手方向断面で示す図である。 ネジ式セグメントを備えたステーターブレードシステムを長手方向断面で示す図である。 タービン軸線と直交するセグメントを通る断面図である。 環状燃焼チャンバーの燃焼チャンバーハブを示す図である。 従来技術に基づくステーターブレードのブレードチップ側固定を示す図である。 圧入式接続によるステーターブレードのブレードチップ側固定を示す図である。 コンポーネント部分としてインナーリングを備えた燃焼チャンバーハブを示す図である。 従来技術に基づいてシーリング要素が溝内に固定された状態で、タービン軸線と直交する二つの隣接するステーターブレードを通る断面図である。 シーリング要素がクランプ要素によって固定された状態で、タービン軸線と直交する二つの隣接するステーターブレードを通る断面図である。 ガスタービンを通る半断面図である。

同じ構成要素には全図を通じて同じ参照数字が付されている。

図１は、高温ガス方向において燃焼チャンバー２に続く第１の二つのステーターブレード列の領域における、タービンステーターブレードキャリア１(ステーターブレードキャリアとも呼ばれる)を詳しく示している。図は、この例では、円錐状に形成されたステーターブレードキャリアの上側半体４を通る断面を、そしてさらに、各場合にステーターブレードリングの頂端に配置された第１のタービンステージのステーターブレード６および第２のタービンステージのステーターブレード８を示している。

ステーターブレード６,８は、この例では、それぞれ、ブレード根部１０,１２を、そしてまたブレードチップ１４,１６を備えるが、これを用いて、残りのコンポーネントへのその取り付けが実施される。第１および第２のタービンステージのステーターブレード６,８は、この例では、そのブレード根部１０,１２によってステーターブレードキャリア１に対して、そしてそのそれぞれのブレードチップ１４,１６によってインナーリング１８,２０に固定されている。この例では、インナーリング２０およびステーターブレードキャリア１は多数の冷却システム２２を備えるが、これは、ステーターブレードキャリア１に対する、ステーターブレード６,８に対する、そしてインナーリング２２に対する冷却空気の供給を、高い高温ガス温度に鑑みて、これらコンポーネントを適切に冷却するために、保証する。

最も高い温度は、この例では、燃焼チャンバー２の出口において生じるが、これは、第１のステーターブレード列のステーターブレード６が最も高い温度にさらされる理由である。この結果、全ての冷却手段にもかかわらず、ステーターブレード６へのダメージを、そして結果として必要となるこれらステーターブレード６の早期の交換を回避できない。ステーターブレード６の特に簡単な交換を可能とするために、ステーターブレードキャリア１は、第１のステーターブレード列の領域で複数に分割されている。

ステーターブレードキャリア１は、流入側セクション２３において、多数の(この例では１２個、図３参照)セグメント２４を備え、かつ、残りのセクション２５においては、単に二つの半体２６へと分割されたステーターブレードキャリア１を備える。全てのセグメント２４,２６は分離可能に相互連結される。図１において、流入側セクション２３のセグメント２４と残りのセクション２５のセグメント２６との間の接続は、この例では、溝２８と、セグメント２４およびセグメント２６内に差し込まれる舌部３０を用いたフック式締結によって実現される。ステーターブレード６から半径方向にさらに外側に存在するチャンバーを分離させるために、そして燃焼チャンバーと、ガスタービンの安定性および剛性のために必要な残りのセグメント２６との間の接続を可能とするために、燃焼チャンバー壁３２に対するセグメント２４の正確に同一の接続が実施される。

ステーターブレードキャリアの上側および下側半体(これは断面に関して環状である)は、静的に設置されたガスタービンの場合に既に知られているように、残りのステーターブレードキャリアとして理解される。この場合、二つのセグメント２６がステーターブレードキャリア１の残りのセクション２５に設けられる。これに関して、さらなるセグメント２４が、常に、残りのセグメント２６よりも周縁のためのセクションに設けられる。

フック式締結の結果、残りのセグメント２６に対する個々のセグメント２４の接続を解除でき、そしてセグメント２４を半径方向に引く抜くことができる。したがって、第１のタービンステージのステーターブレード６は、タービン全体の完全な開放を伴わずに、外部からアクセス可能である。第１のタービンステージのステーターブレード６は、締結デバイス３４によって残りのセグメント２６にブレード根部１０を介して分離可能に取り付けられている。セグメント２４の取り外し後、この接続を解除でき、ステーターブレード６を半径方向に引き抜くことができる。第１のタービンステージのステーターブレード６のブレードチップ１４は、この例では、インナーリング１８の溝３８内に押し込まれる舌部３６を含む。インナーリング１８上での締結は、したがって、圧入式接続として簡素に設計されており、この結果、ステーターブレード６は、締結デバイス３４の取り外し後、外側に簡単に引き抜くことができる。

図２はまた、図１におけるようなステーターブレードシステム１を示しているが、この例では、残りのセグメント２６へのセグメント２４の分離可能な接続はネジ４０によって実現されている。溝２８および舌部３０を介した燃焼チャンバー壁３２に対するセグメント２４のフック式締結は、この例では、変更されていない。ネジ４０を用いた、そうした接続は、ステーターブレードキャリア１における剛性要求あるいは幾何学的要求しだいでは望ましいであろう。

図３は、セグメント２４のレベルにおいてステーターブレードキャリア１を通る(タービン軸線１と直交して存在する)断面を示している。図示する例では、フランジ５２を介して、たとえば、ネジ接続によって接続された、全部で１２個のセグメント２４が備わっている。この結果、たとえ、個々のセグメント２４が、図１に示すように、残りのセグメント２６に対してフック式締結によってのみ連結されても、ステーターブレードキャリア１の複数に分割されたセクション２３の確実な保持が保証される。だが、分割は別な方法で実現することができ、そして機械のハンドリングに相応に適合させることができる。

図４はガスタービンの燃焼チャンバーハブ５４を示している。これは溝５６を含むが、その中には、図１および図２に示すインナーリング１８が挿入される。さらに、溝５８が設けられるが、その中には、第１のタービンステージのステーターブレード６のブレード根部１４と燃焼チャンバーハブ５４との間のギャップをシールするためのシーリングプレートが設けられる。

図５は、ガスタービンの燃焼チャンバーハブ５４に対するステーターブレード根部１４の公知の締結を詳しく示している。この例では、ブレード根部１４は、インナーリング１８の溝３８内に差し込まれる舌部３６を備える。第１のタービンステージのステーターブレード６は、ピン６０によって、そこに固定される。インナーリング１８は、燃焼チャンバーハブ５４の溝５６内に続いて嵌め込まれる。同時に、ブレード根部１４は、シーリングプレート６４を収容するための溝６２を含むが、これはまた、燃焼チャンバーハブ５４の溝５８内に存在している。

ピン６０はタービン軸線と平行に延在しているので、第１のタービンステージのステーターブレード６の取り外しのためには、現在まで、インナーリング１８の完全な取り外しが必要であった。インナーリングを取り外した後でのみ、ピン６０を取り外し、そしてステーターブレード６を引き抜くことができる。したがって、燃焼チャンバーハブ５４に対するステーターブレード６の接続は、いまや、図６に示すように実現される。

ブレード根部１４の舌部３６は、もはや、ピンを介して、その溝３８内のインナーリング１８に接続されておらず、単に、インナーリング１８に対して押し込まれる。代わりに、インナーリング１８は、ピン６６あるいはネジを用いて、燃焼チャンバーハブ５４上に取り付けられる。この結果、ステーターブレード６はまた、インナーリング１８を分解することなく、別個に取り外すことができる。ステーターブレード６の確実な保持は、この例でも、図１および図２に示すように、締結デバイス３４によって依然として保証される。

そうした実施形態では、燃焼チャンバーハブ５のコンポーネント部分としてインナーリング１８を直接製造することも可能である。この結果、別個の部品はもはや不要である。そうした展開は図７に示されている。

図８は、従来技術に基づく慣例として、第１のタービンステージの二つの隣接するステーターブレード６を通るタービン軸線と直交する断面を示している。この例では、溝６８が、各場合に、隣接するステーターブレード６を向く面上で、ブレード根部１０およびブレードチップ１４に導入されており、この溝中には、ブレード根部１０とブレードチップ１４との間のギャップを閉塞するためのシーリングプレート７０が挿入される。これらシーリングプレート７０は、しかしながら、個々のステーターブレード６の半径方向引き抜きの間、障害となり得る。

したがって、一つのステーターブレード６がシーリングプレート７０から外れ、そして半径方向に取り外すことができるように、複数のステーターブレード６が、まずロック解除され、そして周方向に移動させられることになる。

これを回避するために、図９に示すように、溝６８は段付き縁部によって置き換えられる。シーリングプレート７０は、ここでは、段付き縁部７２へと挿入され、そしてクランプ要素７４によって、そこで固定される。個々のステーターブレード６の取り外しのために、クランプ要素７４をまず分離させることができ、そしてシーリング要素７０を取り外すことができる。ステーターブレード６は、その後、半径方向に引く抜くことができる。したがって、個々ステーターブレードの交換は、著しく容易に行える。

ここで説明した、そうしたステーターブレードシステム１は、有利なことに、ガスタービン１０１において使用される。

ガスタービン１０１は、図１０に示すように、燃焼空気用のコンプレッサー１０２と、燃焼チャンバー２と、コンプレッサー１０２を駆動するための、そして発電機あるいは従動機械(図示していない)を駆動するためのタービンユニット１０６を有する。このために、タービンユニット１０６およびコンプレッサー１０２は共通のタービンシャフト１０８上に配置されており、これはまたタービンローターとも呼ばれ、それに対して、発電機および／または従動機械がやはり接続され、そしてそれは、そのタービン軸線１０９を中心として回転できるように設けられている。燃焼チャンバー２(これは、環状燃焼チャンバーの形態である)には、液状あるいはガス状燃料の燃焼のための多数のバーナー１１０が設けられている。

タービンユニット１０６は多数の回転可能なローターブレード１１２を有するが、これはタービンシャフト１０８に対して接続される。ローターブレード１１２は、タービンシャフト１０８上にリングの形態で配置され、したがって多数のローターブレード列を形成する。さらに、タービンユニット１０６は多数の静止ステーターブレード６,８,１１４を備えるが、これは、同様に、タービンユニット１０６のステーターブレードキャリア１にリングの形態で取り付けられており、ステーターブレード列を形成している。

ローターブレード１１２は、この例では、タービンユニット１０６を経て流れる作動媒体Ｍからの衝撃伝達によって、タービンシャフト１０８を駆動する役割を果たす。一方で、ステーターブレード６,８,１１４は、各場合に、作動媒体Ｍの流動方向に見たとき、二つの連続するローターブレード列あるいはローターブレードリングの間で、作動媒体Ｍの流動案内の役割を果たす。ステーターブレード１１４のリングあるいはステーターの列から、そしてローターブレード１１２のリングあるいはローターブレード列からなる一連の対は、この例では、タービンステージとも呼ばれる。

各ステーターブレード１１４はブレード根部１１８を有するが、これは、タービンユニット１０６のステーターブレードキャリア１に対して個々のステーターブレード１１４を固定するために、壁要素として配置されている。各ローターブレード１１２は、ブレード根部１１９を介してタービンシャフト１０８に対して同様に取り付けられている。

リングセグメント１２１が、各場合に、二つの隣接したステーターブレード列のステーターブレード１１４の(互いに分離した状態で配置された)プラットフォーム１１８間において、タービンユニット１０６のステーターブレードキャリア１上に配置されている。この例では、各リングセグメント１２１の外面は、ギャップによって、それと対向して存在するローターブレード１１２の外側端部から半径方向に間隔が置かれている。この例では、隣接するステーターブレード列間に配置されたリングセグメント１２１は、特にカバー要素として機能するが、これは、タービン１０６を通って流れる高温の作動媒体Ｍからの熱的過負荷に抗して、ステーターブレードキャリア１あるいはケーシングのその他の組み込み部品を保護する。

代表的実施形態では、燃焼チャンバー２は、いわゆる環状燃焼チャンバーとして設計されており、その中で、多数のバーナー１１０(これは周方向にタービンシャフト１０８を中心として配置されている)が共通燃焼チャンバー空間に向かって開口している。このために、燃焼チャンバー２は、全体として、環状構造体として設計されており、それはタービンシャフト１０８を中心として配置されている。

そうしたガスタービン１０１において上述した設計のタービンステーターブレードキャリア１を用いることで、特に第１のタービンステージの個々のステーターブレード６の著しく簡単な交換可能性の結果として、ガスタービン１０１の高い効率を伴って著しく簡素化された修理を同時に実現できる。

１ タービンステーターブレードキャリア
２ 燃焼チャンバー
４ 上側半体
６,８ ステーターブレード
１０,１２ ブレード根部
１４,１６ ブレードチップ
１８,２０ インナーリング
２２ 冷却システム
２３ 流入側セクション
２４ セグメント
２５ 残りのセクション
２６ セグメント
２８ 溝
３０ 舌部
３２ 燃焼チャンバー壁
３４ 締結デバイス
３６ 舌部
３８ 溝
４０ ネジ
５２ フランジ
５４ 燃焼チャンバーハブ
５６,５８ 溝
６０ ピン
６２ 溝
６４ シーリングプレート
６８ 溝
７０ シーリングプレート
７２ 段付き縁部
７４ クランプ要素

だが、作動媒体のそうした高い温度は、たとえば、燃焼チャンバーの排出領域において使用されるコンポーネント素材の融点よりもかなり高く、この結果、重要コンポーネントは、ガスタービンの必要な機能を保証するために、複雑なコーティングシステムを用いて集中的に冷却し、保護する必要がある。この場合には、ブレードを冷却し、コーティングするための、こうした高度に発達しかつ頻繁に試験された技術の利用にもかかわらず、ブレード機能が、たとえば、部分的なコーティングの消失すなわち冷却エア孔の詰まりの結果、許容できないほど悪化するので、早期のステーターブレードの交換が必要となるということを、時折、排除できない。大型の定置型ガスタービンの場合、そうした交換限度はせいぜい数日しか続かず、平均して２週間であり、この結果、ガスタービンのあるいはガスおよび蒸気タービン発電プラント(その中でガスタービンが使用される)の稼動の望ましくない、そして費用のかかる中断が引き起こされる。
ターボ機械用のステーターブレードリングは、米国特許第3,300,180号明細書から公知である。当該ステーターブレードリングはステーターブレードキャリアを備えるが、これは二つのクランプリングからなり、これは、各場合に、二つの１８０°大型セグメントから組み立てられている。ステーターブレードセグメントは二つのクランプリング間でクランプされ、ステーターブレードリングを形成している。この場合、ステーターブレードセグメントは、インナーリングによって、その内側端部において、さらに安定化される。
だが、交換されるべきステーターブレードセグメントの取り外しのために、二つのクランプリングの一方の一つあるいは両方のセグメントを完全に取り外す必要があることが不利である。これは、時間の浪費の拡大およびより大きなスペース要求につながる。
さらに、タービンユニットの全軸方向長さにわたって延在するタービンステーターブレードキャリアは、米国特許出願公開第2005/0132707号明細書から公知である。これは、周方向に複数に分割された構造のものである。

Claims (12)

1. 特に定置型ガスタービン(１０１)用のタービンステーターブレードキャリア(１)であって、
   複数のセグメント(２４,２６)を具備してなり、
   一つのセグメント(２４)は、前記タービンステーターブレードキャリア(１)の全半径方向範囲にわたって延在しており、かつ、隣接セグメント(２４,２６)に対する個々のセグメント(２４)の接続は解除可能であり、
   前記タービンステーターブレードキャリア(１)は、その軸方範囲に沿って少なくとも二つの相互接続セクション(２３,２５)を備え、それは、異なる数のセグメント(２４,２６)を有することを特徴とするタービンステーターブレードキャリア(１)。
2. 流入側セクション(２３)と少なくとも一つの残余セクション(２５)とを有し、前記流入側セクション(２３)は、前記少なくとも一つの残余セクション(２５)よりも多い数のセグメント(２４)を有することを特徴とする請求項１に記載のタービンステーターブレードキャリア(１)。
3. 軸方向に隣接するセグメント(２４,２６)間の接続は、ネジ式接続および／または凹凸嵌合式接続であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のタービンステーターブレードキャリア(１)。
4. 前記少なくとも一つの残余セクション(２５)は、前記流入側セクション(２３)に面するその側において、これが、半径方向に前記流入側セクション(２３)の前記セグメント(２４)によって取り囲まれるように、半径方向外側に突出する突起を有することを特徴とする請求項２または請求項３に記載のタービンステーターブレードキャリア(１)。
5. 前記少なくとも一つの残余セクション(２５)の前記セグメント(２６)に分離可能に取り付けられたステーターブレード(６)の列を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のタービンステーターブレードキャリア(１)を備えたガスタービン。
6. 前記ステーターブレード(６)は前記突起に取り付けられていることを特徴とする請求項４に記載のタービンステーターブレードキャリアを有する請求項５に記載のガスタービン。
7. 前記個々のステーターブレード列のステーターブレード(６)は、前記タービン軸線(１０９)に面するその側で、インナーリング(２０)に対して分離可能に連結されていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載のガスタービン。
8. 前記個々のステーターブレード(６)は、前記インナーリング(２０)の溝(３８)内に半径方向に圧入できる舌部(３６)を含むことを特徴とする請求項７に記載のガスタービン。
9. 前記インナーリング(１８)は燃焼チャンバーハブ(５４)に対して連結されていることを特徴とする請求項７または請求項８に記載のガスタービン。
10. 前記流入側セクション(２３)に設けられた前記セグメント(２４)は、燃焼チャンバー壁(３２)に対して連結されていることを特徴とする請求項５ないし請求項９のいずれか１項に記載のガスタービン。
11. 前記個々のステーターブレード列の隣接するステーターブレード(６)の間にはシーリングプレート(７０)が設けられており、その中に、クランプ要素(７４)によって前記シーリングプレート(７０)が固定される段付き縁部(７２)が、各場合に、隣接するステーターブレード(６)に面するブレード根部(１０)および／またはブレードチップ(１４)の面に導入されていることを特徴とする請求項５ないし請求項１０のいずれか１項に記載のガスタービン。
12. マンホールが、前記ガスタービン(１０１)の外側ケーシングに導入されていることを特徴とする請求項５ないし請求項１１のいずれか１項に記載のガスタービン(１０１)。

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