JP2016506297A - 蒸気ストレーナ - Google Patents

Abstract

本発明は、蒸気ストレーナと、蒸気ストレーナの製造法とに関する。本発明は、側面（７）を形成するために、取着用の少なくとも２つのシェル状個別要素（８）が備えられている骨組状管体を備える蒸気ストレーナ（１）であって、骨組状管体は２つの端面（２、３）を備え、これら２つの端面（２、３）は、当該２つの端面（２、３）を接続する少なくとも１つの長手方向ストラット（４）によって、定められた距離で保持され、少なくとも２つのシェル状個別要素（８）は複数のストレーナ孔（１１）を備え、少なくとも２つのシェル状個別要素（８）と長手方向ストラット（４）とは、独立して交換可能とされる蒸気ストレーナ（１）に関する。しかも本発明は、そのような蒸気ストレーナの製造法に関する。

Description

本発明は、蒸気ストレーナと、当該蒸気ストレーナを製造するための方法とに関する。

蒸気ストレーナは、ターボ機関の急速閉止弁の内部に配置されている構成部品である。急速閉止弁は、配管内の流れを瞬時に遮断することができる。蒸気ストレーナは、急速閉止弁を破損させる又は例えば翼のような後続の施設部品を損傷させる可能性がある、当該配管内の流れによって輸送される異物から、急速閉止弁を、特に可動部品と下流の部品とを保護するように機能する。

一般的な実施形態では、蒸気ストレーナは、円筒状又は円錐状の側面すなわち外側から内側に向かって貫流されるストレーナ面を具備してスリーブ状に形成されている。蒸気ストレーナの利用は、関連する蒸気路の流れ抵抗が大きくなり、流れの圧力損失が大きくなるので、不利である。特に、単純な巻線型ストレーナや穴あきストレーナでは、蒸気タービンの出力に悪影響を及ぼす圧力損失が非常に大きい。

特許文献１から、互いに並立するワイヤをフィルタドラムに巻き付けて製造されたストレーナ本体を具備する蒸気ストレーナが知られている。

特許文献２から、波形ストレーナ面を有する蒸気ストレーナが知られている。

しかしながら、蒸気ストレーナには、蒸気タービンの内部において支配的な負荷、例えば変動荷重又は温度変化が作用している。これら負荷によって、比較的短い使用時間の後に、蒸気ストレーナが破壊される場合がある。

蒸気ストレーナは、修理には非常に限定的にしか適していない。異物粒子が貫流面を塞いだ場合、又は側面が損傷した場合には、通常、蒸気ストレーナ全体を交換する必要がある。さらに、例えば旋削加工、フライス加工、穿孔加工又は溶接加工のような従来技術に基づく製造技術によって、最適化された貫流面を有する側面を製造することは一層困難になる。しかしながら、このことには非常に多くのコストを要する。

独国特許第３７５３０４号明細書 独国特許出願公開第１０２００９００７２４０号明細書

従って、本発明の第１の課題は、上述の課題を克服する蒸気ストレーナを提供することである。第２の課題は、そのような蒸気ストレーナを製造するための方法を提供することである。

第１の課題は、少なくとも２つのシェル状個別要素が、側面を形成するために取り付けられるように設けられている、骨組状管体を備えている蒸気ストレーナにおいて、骨組状管体が、２つの端面を備えており、２つの端面が、２つの端面に接続している少なくとも１つの長手方向ストラットを介して、所定距離で保持されており、少なくとも２つのシェル状個別要素が、複数のストレーナ孔を備えており、少なくとも２つのシェル状個別要素と少なくとも１つの長手方向ストラットとが、独立して交換可能とされることを特徴とする蒸気ストレーナを提供することによって解決される。

従って、本発明では、蒸気ストレーナの側面は複数の個別要素から形成されている。これは、モジュール式構造に相当する。少なくとも２つのシェル状個別要素と少なくとも１つの長手方向ストラットとが、破損時に独立して交換可能とされるので、蒸気ストレーナの他の部品は、脱着の際に損傷しない。これにより、蒸気ストレーナの大きいコストを要する他の部品を維持することができる。また、蒸気ストレーナ全体の交換を回避することができるので、出費を防ぐこともできる。蒸気ストレーナは、メンテナンスを目的として分解し、例えば清浄することもできる。従って、機能性を改善すると共に耐用寿命を伸ばすことができる。

好ましくは、少なくとも２つのシェル状個別要素によって形成されている側面が閉じているので、例えば異物からの保護のような蒸気ストレーナに求めらる技術的仕様が満たされる。

さらに、骨組状管体は、２つの端面を備えている。当該２つの端面は、少なくとも１つの長手方向ストラットを当該２つの端面に接続することによって、所定距離で保持されている。そのような状況を考慮して、当然ながら、より多くの長手方向ストラットを設けることもできる。また、少なくとも１つの長手方向ストラットは独立して交換可能とされる。少なくとも１つの長手方向ストラットは、固定要素によって２つの端面に固定可能とされる。そのような状況を考慮して、これらは、脱着の際に蒸気ストレーナの他の部品を損傷させることなく、破損時に少なくとも１つの長手方向ストラット又は１つ以上の端面を独立して交換可能とされる、解除可能な接続とされる。基本的に、シェル状個別要素は、例えばメンテナンスや修理を目的として分解可能とされる“枠構造”によって保持されている。

好ましくは、骨組状管体は、少なくとも１つの長手方向ストラットを介して２つの端面に接続されている、少なくとも１つの中間面を有している。当該中間面は、当該２つの端面のうち少なくとも１つの端面に対して略平行に配置されている。従って、側面全体に必要とされるシェル状個別要素の数量を増やすことができる。交換の際には、より小さいシェル状個別要素を交換するだけで良いので、その結果としてコストを削減することができる。中間面も、独立して交換可能とされる。

好ましくは、少なくとも２つのシェル状個別要素が骨組状管体に固定可能とされる。これには、例えばネジ及びナットのような解除可能な接続によってが行なわれる。

第２の課題は、蒸気ストレーナを製造するための方法において、当該方法が、
−２つの端面を有している骨組状管体を準備するステップと、
−少なくとも２つのシェル状個別要素を準備するステップと、
−２つの端面に接続すると共に２つの端面を所定距離で保持する、少なくとも１つの長手方向ストラットを準備するステップと、
−少なくとも２つのシェル状個別要素を骨組状管体に取り付けることによって側面を形成するステップと、
を備えており、
少なくとも２つのシェル状個別要素と少なくとも１つの長手方向ストラットとが、独立して交換可能とされる方法を提供することによって解決される。

好ましくは、少なくとも２つのシェル状個別要素は、選択的レーザー溶融法によって製造される。

構成要素の製造コストを低く維持するために、且つ、同時に圧力損失を低減させた状態で良好な貫流を得るために、シェル状個別要素８は選択的レーザー溶融法によって製造されている場合がある。これにより、結果として製造コストが低減される。さらに、相当する側面を製造するための従来技術に基づく方法と比較して、製造工数が著しく削減される点において優位である。このことは、幾何学の観点における自由度の高さ及びニアネットシェイプ製造に起因する。従って、圧力損失が小さい状態で流れを最適に案内するように、側面のストレーナ孔と側面自体とを形成することができる。特に、周方向において側面７（図２参照）のシェル状個別要素８に亘って形成された断面が、貫流する媒体が適切に方向転換されるように、且つ、流速が当該断面に亘って低減されるように形成されているので、このことが実現される。

本願発明のさらなる特徴、特性、及び優位性については、添付図面を参照しつつ、以下の説明から理解される。

本発明における蒸気ストレーナの概略的な分解図である。 本発明における蒸気ストレーナの概略図である。

図１は、本発明における、モジュール式構造の蒸気ストレーナ１の分解図である。蒸気ストレーナ１は、上側端面２と下側端面３とから成る骨組状管体を備えている。さらに、骨組状管体は、上側端面２と下側端面３とを所定距離で接続する５つの長手方向ストラット４を備えている。長手方向ストラット４を上側端面２及び下側端面３に固定するために、さらに固定要素５が利用される。長手方向ストラット４は、上側端面２及び下側端面３に取り外し可能に取り付けられているので、長手方向ストラット４は破損時に独立して交換することができる。従って、上側端面２及び下側端面３も独立して交換することができる。当然ながら、長手方向ストラット４の数量は、他の如何なる数量であっても良い。さらに、骨組状管体は、中間面６を備えており、中間面６は、上側端面２及び下側端面３に対して平行に設けられており、５つの長手方向ストラット４を介して上側端面２及び下側端面３に接続されている。この中間面６も、独立して交換することができる。そのような状況を考慮して、好ましくは強度上の理由から、中間面６は、上側端面２と下側端面３との間の中央に設けられている。当然ながら、中間面６の数量は限定されず、骨組状管体が全く中間面６を備えていなくても良い。側面７（図２参照）は、複数のシェル状個別要素８いわゆるタイルによって形成されている。シェル状個別要素８は、適切な方法によって他の部品の補助を受けて、骨組状管体に、すなわち当該実施例では上側端面２又は下側端面３に並びに長手方向ストラット４及び中間面６に固定されるので、その結果として完全に閉じた側面７（図２参照）を形成することができる。例えば、シェル状個別要素８は、上側端面２又は下側端面３に、並びに、長手方向ストラット４にも押し込まれる。さらに、シェル状個別要素８は、複数のストレーナ孔１１を備えている。そのような状況を考慮して、ストレーナ孔１１は、バーリング又は孔とされるが、既知の他のストレーナ孔１１であっても良い。シェル状個別要素８は、閉じた側面７（図２参照）が蒸気ストレーナ１についての技術的要件を満たすように取り付けられている。さらに、シェル状個別要素８は、例えば小さな粒子による閉塞のような障害が発生した際に、シェル状個別要素８を独立して交換することができるように取り付けられている。従って、蒸気ストレーナ１の大きいコストを要する他の部品を維持することができる。同様に、蒸気ストレーナ１全体の交換を回避することができるので、出費を防ぐこともできる。同様に、長手方向ストラット４、中間面６、又は上側端面２及び／若しくは下側端面３は取り外し可能に固定されているので、モジュール式構造の蒸気ストレーナ１は、これら構成部品を独立して交換可能とする。そのような状況を考慮して、蒸気ストレーナ１は、個々の部品の、特にシェル状個別要素８の取り外し又は取り付けによって、蒸気ストレーナ１の他の部品が損傷しないように、モジュール式で組み立てられている。

構成要素の製造コストを低く維持するために、且つ、同時に圧力損失を低減させた状態で良好な貫流を得るために、シェル状個別要素８は選択的レーザー溶融法（ＳＬＭ）によって製造されている場合がある。このことは、ＣＡＤモデルの補助を受けて、シェル状個別要素８を粉体状の金属材料から層ごとに作ることを含んでいる。そのような状況を考慮して、次の粉体層が積層される前に、粉体層それぞれが、ＣＡＤデータによって予め決められた領域内において、集束レーザービームによって加熱され、下層と結合される。このプロセスを連続的に繰り返すことによって、シェル状個別要素８を製造することができる。これに関連して、優位性は、幾何学の観点における自由度の高さ及びニアネットシェイプ製造である。ストレーナ孔１１を具備する相当するシェル状個別要素８を製造するための従来技術に基づく方法と比較して、製造工数が著しく削減されるので、その結果として、製造コストを大きく削減することができる点において特に優位である。

ストレーナ孔１１が形成された側面７（図２参照）のシェル状個別要素８は、流れを最適に案内するように、選択的レーザー溶融法によって形成されている。この結果として、圧力損失が一層低くなるので、蒸気タービンの効率は一層高くなる。

そのような状況を考慮して、側面７（図２参照）のシェル状個別要素８のストレーナ孔１１は、関連する蒸気タービンにおいて支配的な制限を考慮して流れを最適に案内するように形成されている。特に、周方向において側面７（図２参照）のシェル状個別要素８に亘って形成された断面が、貫流する媒体が適切に方向転換されるように、且つ、流速が当該断面に亘って低減されるように形成されているので、このことが実現される。

１ 蒸気ストレーナ
２ 上側端面
３ 下側端面
４ 長手方向ストラット
５ 固定要素
６ 中間面
７ 側面
８ シェル状個別要素
１１ ストレーナ孔

Claims (8)

1. 少なくとも２つのシェル状個別要素（８）が、側面（７）を形成するために取り付けられるように設けられている、骨組状管体を備えている蒸気ストレーナ（１）において、
   前記骨組状管体が、２つの端面（２，３）を備えており、２つの前記端面（２，３）が、２つの前記端面（２，３）に接続している少なくとも１つの長手方向ストラット（４）を介して、所定距離で保持されており、
   少なくとも２つの前記シェル状個別要素（８）が、複数のストレーナ孔（１１）を備えており、
   少なくとも２つの前記シェル状個別要素（８）と少なくとも１つの前記長手方向ストラット（４）とが、独立して交換可能とされることを特徴とする蒸気ストレーナ（１）。
2. 少なくとも２つの前記シェル状個別要素（８）によって形成されている前記側面（７）が、閉じていることを特徴とする請求項１に記載の蒸気ストレーナ（１）。
3. 前記骨組状管体が、少なくとも１つの前記長手方向ストラット（４）を介して２つの前記端面（２，３）に接続されている、少なくとも１つの中間面（６）を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の蒸気ストレーナ（１）。
4. 前記中間面（６）が、２つの前記端面（２，３）のうち少なくとも１つの端面に対して平行とされることを特徴とする請求項３に記載の蒸気ストレーナ（１）。
5. 前記中間面（６）が、独立して交換可能とされることを特徴とする請求項３又は４に記載の蒸気ストレーナ（１）。
6. 少なくとも２つの前記シェル状個別要素（８）が、前記骨組状管体に取り付け可能とされることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の蒸気ストレーナ（１）。
7. 蒸気ストレーナ（１）を製造するための方法において、
   前記方法が、
   ２つの端面（２，３）を有している骨組状管体を準備するステップと、
   少なくとも２つのシェル状個別要素（８）を準備するステップと、
   ２つの前記端面（２，３）に接続すると共に２つの前記端面（２，３）を所定距離で保持する、少なくとも１つの長手方向ストラット（４）を準備するステップと、
   少なくとも２つの前記シェル状個別要素（８）を前記骨組状管体に取り付けることによって側面（７）を形成するステップと、
   を備えており、
   少なくとも２つの前記シェル状個別要素（８）と少なくとも１つの前記長手方向ストラット（４）とが、独立して交換可能とされることを特徴とする方法。
8. 少なくとも２つの前記シェル状個別要素（８）が、選択的レーザー溶融法によって製造されることを特徴とする請求項７に記載の方法。

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