JP2019512063A - 半径流ターボ機械用のブレード付きリングの製造方法および前記方法を用いて得られたブレード付きリング - Google Patents
半径流ターボ機械用のブレード付きリングの製造方法および前記方法を用いて得られたブレード付きリング Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019512063A JP2019512063A JP2018543667A JP2018543667A JP2019512063A JP 2019512063 A JP2019512063 A JP 2019512063A JP 2018543667 A JP2018543667 A JP 2018543667A JP 2018543667 A JP2018543667 A JP 2018543667A JP 2019512063 A JP2019512063 A JP 2019512063A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ring
- connection
- radially
- arc
- support ring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 85
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 85
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 85
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 60
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 19
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 14
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 13
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims description 11
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000005493 welding type Methods 0.000 claims description 6
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 5
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 5
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 5
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 11
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 11
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 10
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 5
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 5
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 238000003490 calendering Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000003698 laser cutting Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 2
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- -1 chromium carbides Chemical class 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000009760 electrical discharge machining Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 229910001234 light alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
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
- F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
- F01D5/04—Blade-carrying members, e.g. rotors for radial-flow machines or engines
- F01D5/041—Blade-carrying members, e.g. rotors for radial-flow machines or engines of the Ljungström type
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/20—Bonding
- B23K26/21—Bonding by welding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
- B23K31/02—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to soldering or welding
-
- 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
- F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
- F01D5/3061—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers by welding, brazing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
- B23K2101/001—Turbines
-
- 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
- F05D2230/23—Manufacture essentially without removing material by permanently joining parts together
- F05D2230/232—Manufacture essentially without removing material by permanently joining parts together by welding
-
- 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
- F05D2230/60—Assembly methods
- F05D2230/64—Assembly methods using positioning or alignment devices for aligning or centring, e.g. pins
-
- 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
- F05D2230/60—Assembly methods
- F05D2230/64—Assembly methods using positioning or alignment devices for aligning or centring, e.g. pins
- F05D2230/642—Assembly methods using positioning or alignment devices for aligning or centring, e.g. pins using maintaining alignment while permitting differential dilatation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
本発明は、軸方向に離間して同軸で配置された第1および第2の支持リング(15、22)と、中心軸線(X−X)から等距離に配置され第1および第2の支持リングの間に介在する複数のブレード(27)とを備えるブレード付きリング(9、14)を作製するように、支持リングとブレードと第1および第2の連結リング(40、41)とを組み立てるステップを含む、半径流ターボ機械用のブレード付きリングの製造方法に関する。方法は、ブレードの第1の端部(30)を第1の連結リングに安定的に接合し、ブレードの第2の端部(31)を第2の連結リングに安定的に接合し、第1の連結リングを第1の支持リングに固定し、第2の連結リングを第2の支持リングに固定する、各ステップを含む。支持リング、ブレード、および連結リングは全て、組立前の完成した要素であり、最終的な幾何学的形状を示し、組立中/組立後の更なる加工/塑性変形を必要としない。【選択図】 図2
Description
本発明は、半径流ターボ機械用のブレード付きリングの製造方法および前記方法を用いて得られたブレード付きリングに関する。
半径流ターボ機械とは、エネルギーを交換する流体の流れがターボ機械自体の内部に完成された経路の少なくとも一部に向けて径方向に導かれるターボ機械を意味する。経路のこの径方向部分は、ターボ機械のロータの回転軸線に対する径方向に沿って流体が広く行き渡るように移動する少なくとも1つのブレード付きリングにより境界が画定される。
「ブレード付きリング」は、中心軸線から等距離に配置された複数のブレードであって、互いに軸方向に離間して配置された2つ以上の同心リングにより互いに接合された複数のブレードを備える。ブレードは、2つのリングの前縁部および後縁部が中心軸線に平行または略平行であるこれらリングの間に延びる。ブレード付きリングは、ステータ(ステータはターボ機械のケーシングに対して固定され、ステータのブレードはステータブレードである)またはロータ(すなわち、ロータは回転し、ロータのブレードはロータブレードであり、したがって、中心軸線は回転軸線である)の機能を有することができる。
本発明は、遠心半径流(アウトフロー)ターボ機械と求心半径流(インフロー)ターボ機械の両方に適用することができる。本発明は、ターボ機械(タービン)を駆動することと、ターボ機械(圧縮機)を動作させることの両方に適用することができる。好ましくは、排他的ではないが、本発明は、膨張タービンに関する。好ましくは、排他的ではないが、本発明は、電気的および/または機械的エネルギーの生成のための膨張タービンに関する。好ましくは、排他的ではないが、本発明は、好ましくは蒸気ランキンサイクルまたは有機ランキンサイクル(ORC)により、地熱源を利用するエネルギー生産装置に使用される膨張タービンに関する。
公開文献である米国特許第911,663号明細書は、まずベーンまたはブレードの端部を薄い金属ストリップと接合し、次いで、薄い金属ストリップを堅牢な補剛リングに強固に接合することを含む、特に半径流型のガスタービン用の一連のベーンの生産方法を例示している。金属ストリップはまず、ブレードの端部が内部に挿入され固定される穿孔が設けられた直線状のストリップとして作製される。次いで、ストリップは円弧状または円周状に成形される。ブレードの端部は、吹管またはボルタアークによってストリップに溶接される。金属ストリップは、例えば溶接または曲げ加工により、補剛リングに強固に固定される。その後、ブレードの突出端部および他の余計な部分が加工により除去される。
公開文献である米国特許第933,379号明細書は、リングが、ストリップを連結するために固定された一連のブレードで構成され、かつ補剛リングが前記連結ストリップ用に設けられる、タービン用のベーンリングの生産方法を例示している。ベーンの端部は、ストリップに形成されたスロットに挿入され、吹管またはボルタアークを用いた溶接によりストリップに固定される。ストリップはまず、スロットが設けられた直線状のストリップとして作製され、次いで、円弧状または円周状に成形される。方法は、ストリップおよびリングに凸部/凹部を形成することを含む。凸部および凹部は、前記凸部の縁部を加締めることによりまたは介在する追加の連結要素を変形させることにより互いに連結されるように構成される。追加の連結要素は、伸線材、軟鋼、真鍮、銅またはニッケルとすることができる。
公開文献である米国特許第968,862号明細書は、タービン用のベーンリングの生産方法を例示している。ブレードの端部は、リングに形成されたチャネルに挿入され、次いで、チャネルに溶接される。ベーンリングは、例えば蟻継ぎによって支持リングに接合することができる。
公開文献である米国特許第1,831,104号明細書は、軸方向に離間して配置された2つ以上の連結リングと、連結リング間の複数のブレードとからなるブレード付きリングの構築方法を例示している。連結リングの各々は、例えば蟻継ぎ型の、複数の溝を有し、これらの溝は、軸方向内方に開口して径方向内側面から径方向に延びる。溝は、ブレード保持ポケットを形成するようにそれぞれの連結リングの材料を部分的に貫通して延びる。ブレードの各々は、例えば蟻継ぎ型の、頭部をブレードの端部に有し、頭部は、連結リングの径方向内側における前記ポケットに嵌合される。頭部は、フランジを頭部自体に対して折り曲げることにより溝内に固定される。
本出願人名義の、公開文献である国際公開第2014/064567号パンフレットは、各ブレードの第1の端部および第2の端部がそれぞれの2つの支持リングに連結され、径方向に沿った弾性降伏連結部分を形成するために、ブレードのそれぞれの端部に属する少なくとも第1の半部をそれぞれの支持リングに属するそれぞれの第2の半部に、レーザ溶接によって、接合し、ブレードの端部に属する少なくとも止め部分を、前記径方向に沿って、それぞれの支持リングの少なくとも止め要素に対向するように配置する、遠心半径流段の構築方法を例示している。弾性降伏連結部分は、段がタービンの運転負荷を受けたときに止め部分が止め要素に接触することを可能にする。
公開文献である米国特許第5,586,864号明細書は、軸流タービン用のステータベーンの組立体を例示している。この組立体は、外側リングの内側面に沿って形成されかつ第1のロケータリングを受け入れるようになされた溝が設けられた外側リングを備える。組立体は、内側要素の外側面に沿って形成されかつ第2のロケータリングを受け入れるように構成された第2の溝が設けられた内側要素を備える。ロケータリングは、ステータブレードを嵌合するためのスロットを有する。
文献である仏国特許出願公開第1330735号明細書は、ブレードが支持リング上に溶接される、タービン用のブレード付き組立体の構築方法を例示している。
米国特許第1,717,203号明細書は、ブレードが、外側リングおよび内側リングにそれぞれ挿入された連結ストリップに形成された切り欠きに係合された凸部を有する、ブレード付きタービン構造の製造方法を例示している。
文献である独国特許出願公開第732,919号明細書は、流体通路の境界を画定する、内壁と、内壁の径方向外側に配置された外壁とを備える、圧縮機およびタービンなどの、ターボ機械用のブレード付き組立体を例示している。スロットは内壁および外壁に形成され、かつ前記スロットは、ブレードの径方向外端部を受け入れる。係止部としての機能を果たすワイヤが、ブレード先端に形成された開口を貫通して延びる。
文献である米国特許出願公開第2014/147262号明細書は、軸流ターボ機械のステータ組立体を例示している。ステータ組立体は、ステータブレード先端が挿入される複数の開口が設けられた複数の環状セグメントで形成された内側シェルを備える。環状金属ストリップは、前記ブレードを径方向に拘束するために、ブレード先端上に形成されたフックにより画定された開口を貫通する。
本文脈において、出願人は、既知のタイプのブレード付きリングの品質および構築精度、ひいてはブレード付きリングが設置されるターボ機械の信頼性および効率を改善する必要性を認識している。
出願人は、実際に、個々の部品の組立中に、かかる部品が、部品の形状を変化させるような、加工工程および/または高温により機械的応力を受け、必然的に最終的な再加工を経なければならないので、後に組み立てられる多数の部品から構成される、文献である米国特許第911,663号明細書および米国特許第933,379号明細書に開示されているものなどのブレード付きリングが、幾何学的にあまり精密ではない可能性があることに留意している。
例えば、米国特許第911,663号明細書では、ブレードを補剛リングに連結するように意図された金属ストリップは、吹管またはボルタアークによってブレードに溶接される。一実施形態において、金属ストリップおよび補剛リングはまた、吹管またはボルタアークによる溶接により接合される。このような熱入力は、ブレードの機械的特性および形状ならびに/またはブレードが連結されるストリップに対するブレードの位置/向きを変化させることができる。ブレードに連結された後に、ストリップは更に、余分な材料を除去するために加工される。米国特許第911,663号に開示されている、異なる実施形態では、金属ストリップが、その部分の曲げ加工/変形により補剛リングに強固に固定される。これらの工程もまた、幾何学的設計特性を変化させることができる。
米国特許第933,379号明細書では、吹管またはボルタアークを用いた溶接によるストリップへのブレードの接合に加えて、凸部の縁部の加締めおよび追加の連結要素の変形も、これにより得られたブレード付きリングの最終的な幾何学的特性の精密な制御を可能にしない。
出願人は、今言及した連結システムまたは文献である米国特許第1,831,104号明細書に開示されている連結システムなどの連結システムが、例えば始動過渡期に発生する熱勾配に十分に耐えることができないことにも留意している。これらの過渡期に、高温蒸気は、ブレードとターボ機械ケーシングのいくつかの部分とにのみ衝突する。次いで、蒸気が衝突する部分からターボ機械の他の部分に向かって熱が広がる。ブレードとリングとは異なるように膨張して、組立体がその強度を失う傾向がある。この現象は、遠心力を受けるロータブレード付きリングにおいてより深刻である。
出願人は、国際公開第2014/064567号パンフレットおよび米国特許第968,862号明細書と同様の(すなわち、中間金属ストリップまたは連結リングなしの)、ブレードと支持リングとの直接接合によるロータブレード付きリングを構築することを想定する解決策では、ブレードの重量に起因する応力から遠心力に起因する応力を分離することがより困難であることが判明していることにも留意している。特に、出願人は、遠心力に起因する周方向内部応力が、ブレードとの連結領域に、特にブレードの後縁部に最大集中箇所を有することに留意している。最大応力集中のこれらの領域は、構造的に危険である。
したがって、出願人は、以下の目的、すなわち、
ブレード付きリングの品質および精度、ひいてはブレード付きリングが設置されるターボ機械の信頼性および効率を向上させる役割を果たすブレード付きリングの製造方法を提案することと、
高速かつ比較的簡単であるブレード付きリングの製造方法を提案することと、反復可能でかつ制御可能であるブレード付きリングの製造方法を提案することと、
完全に自動化できるブレード付きリングの製造方法を提案することと、
組立後または組立中に、ブレード付きリング自体を構成する部品の中間加工を必要としない、ブレード付きリングの製造方法を提案することと、
応力の集中が制限されるブレード付きリングを提案することと
を設定した。
ブレード付きリングの品質および精度、ひいてはブレード付きリングが設置されるターボ機械の信頼性および効率を向上させる役割を果たすブレード付きリングの製造方法を提案することと、
高速かつ比較的簡単であるブレード付きリングの製造方法を提案することと、反復可能でかつ制御可能であるブレード付きリングの製造方法を提案することと、
完全に自動化できるブレード付きリングの製造方法を提案することと、
組立後または組立中に、ブレード付きリング自体を構成する部品の中間加工を必要としない、ブレード付きリングの製造方法を提案することと、
応力の集中が制限されるブレード付きリングを提案することと
を設定した。
出願人は、上に明記した目的および更に他の目的が、ブレード付きリングを構成する最終形態の3つのタイプの要素(すなわち、以下に更に説明する、ブレード、支持リングおよび連結リング)を個別に生産し、次いで、前記要素の幾何学的形状も構造的特性も変化させない、結果として中間加工または組立後の加工が不要になる接合システムによってそれら要素を組み立てることにより達成可能であることを見出した。
特に、明記した目的および更に他の目的は、添付の請求項の1つまたは複数によるおよび/または以下の態様の1つまたは複数に従うターボ機械により実質的に達成される。
本説明および添付の特許請求の範囲において、「軸方向」という形容詞は、ターボ機械の中心軸線または回転軸線「X−X」に平行に向いた方向を定義するように意図されている。「径方向」という形容詞は、ターボ機械の中心軸線または回転軸線「X−X」から直角に延びる径方向に向いた方向を定義するように意図されている。「周方向」という形容詞は、ターボ機械の中心軸線または回転軸線「X−X」と同軸の円周の接線方向を意味する。
より具体的には、独立した態様によれば、本発明は、半径流ターボ機械用のブレード付きリングの製造方法に関する。
方法は、第1の支持リングを準備するステップと、第2の支持リングを準備するステップと、複数のブレードを準備するステップと、第1の連結リングまたは第1の連結円弧状セクタを準備するステップと、第2の連結リングまたは第2の連結円弧状セクタを準備するステップとを含む。
方法は、同軸でかつ互いに軸方向に離間して配置された第1の支持リングおよび第2の支持リングと、中心軸線から等距離に配置されかつ第1の支持リングと第2の支持リングとの間に介在する複数のブレードとを備えるブレード付きリングを作製するために、第1の支持リングと第2の支持リングと複数のブレードと第1の連結リングまたは第1の連結円弧状セクタと第2の連結リングまたは第2の連結円弧状セクタとを組み立てるステップを含む。ブレードは、中心軸線に略平行な前縁部を有する。
組み立てるステップは、各ブレードの第1の端部を第1の連結リングにまたは第1の連結円弧状セクタの1つに安定的に接合すると共に、各ブレードの第2の端部を第2の連結リングにまたは第2の連結円弧状セクタの1つに安定的に接合することと、第1の連結リングまたは第1の連結円弧状セクタを第1の支持リングに固定すると共に、第2の連結リングまたは第2の連結円弧状セクタを第2の支持リングに固定することとを含む。
安定的に接合することは、好ましくはレーザ溶接もしくは摩擦撹拌溶接によって、第1の端部と第1の連結リング(もしくは第1の連結円弧状セクタ)との間に配置される局所的溶接および第2の端部と第2の連結リング(もしくは第2の連結円弧状セクタ)との間に配置される局所的溶接を実施すること、または第1の端部と第1の連結リングもしくは第1の連結円弧状セクタとの間に少なくとも第1の止め要素を、および第2の端部と第2の連結リングもしくは第2の連結円弧状セクタとの間に少なくとも第2の止め要素を介在させることを含む。
必須ではないが好ましくは、固定することは、好ましくはレーザ溶接または摩擦撹拌溶接によって、第1の支持リングと第1の連結リングまたは第1の連結円弧状セクタとの間に配置される局所的溶接および第2の支持リングと第2の連結リングまたは第2の連結円弧状セクタとの間に配置される局所的溶接を実施することを含む。
前記第1の支持リング、第2の支持リング、複数のブレード、第1の連結リングまたは第1の連結円弧状セクタ、および第2の連結リングまたは第2の連結円弧状セクタは全て、組立前の完成した要素であり、これらは最終的な幾何学的形状を示しかつ前記組立中および/または前記組立後の更なる加工および/または永久塑性変形を必要としないことを意味する。
「局所的溶接」とは、ビード幅が狭く、典型的には幅がビード深さよりも小さく、好ましくは4mm未満、好ましくは2mm未満であり、かつ非常に限られた熱影響域を有する、典型的には幅が前記ビード深さよりも小さい、溶接を意味する。
出願人は、ブレードを連結リングに拘束することと連結リングを支持リングに拘束することの両方のために採用された特定の接合部が、個々の出発要素(ブレード、支持リングおよび連結リング)の構造を変化させず、かつブレード付きリングの中間加工またはその後の再加工を実施せずに組立体の非常に明確に画定された幾何学的形状を得ることを可能にすることを検証した。レーザ溶接および摩擦撹拌溶接は、更なる材料の使用を実際に伴わず、かつ特に溶接部自体および/または溶接部付近の部品の再加工を必要とするような変形をもたらさない極めて局所的熱を導入する。レーザ溶接は、高い出力密度(約1MW/cm2)を有し、加熱および冷却率の高い加熱域をもたらす。より詳細には、レーザ溶接は、以下の特性、すなわち、クロム炭化物の析出を防止するためにステンレス鋼にとって非常に重要な特性である、非常に限られた熱影響域を有する幅の狭いビード;従来の技術で得られる速度よりも通常は速い実行速度;自動化の可能性の増大;優れた再現性(P<5kW当たり2%);部品と電極との接触がない;金属組織の、特にフェライト系ステンレス鋼の、熱影響域における粒の拡大を防止するので、同様にステンレス鋼にとって非常に重要である、迅速な接合部冷却;低入熱;少ない変形、溶接収縮および接合歪み;あまり重要でない把持システム;異種材料、典型的にはステンレス鋼と炭素鋼とを溶接するより大きな可能性;容易にアクセスできない領域に達する可能性;既に処理され完成した構成要素を溶接する可能性;関連するオンライン制御を伴う、溶接作業の高い再現性および自動化の容易さ;適切な実行を確保するための、溶接作業中の接合部の視覚的および音響的検査の可能性;冶金学的および機械的特性の点での非常に高い溶接品質により特徴付けられる。後者の特性は、より高い吸収係数の結果としての不純物の気化を伴う優先的な加熱に起因する化学組成の改良を溶融域においてもたらすことにより得られる。
摩擦撹拌溶接(FSW)は、溶接される材料が溶融温度に達しない固相状態での摩擦溶接の一種である。溶接ビードは、円筒状工具により形成される。工具は、ねじ山を有し得るピンを終端部に有する。ピンは、回転により、摩擦を、ひいては熱を発生させる。摩擦により材料が可塑性になり、材料が再結晶化するときに材料が2つの被加工物を接合する。FSWは、材料が融点に達しない溶接工程である。このため、固化中に発生する現象に関係する冶金学的性質の多くの問題が回避される。更に、煙の放出、電気アークおよび溶射の存在、ならびに騒音公害などの、従来の溶接工程に特有の欠点の多くが発生しない。FSWは、低い内部張力および変形により特徴付けられる、優れた品質および効率の接合部を得ることを可能にし、その一方で、それでもなお、厚みの大きな被加工物が1回のパスで溶接されることを可能にするので、非常に高い生産性を維持する。これらの利点に、従来では溶接可能ではない軽合金と、材料が供給される状態および化学組成が類似するまたは異なる材料とを溶接する可能性が追加され得る。これにより得られる利点は、最小の材料歪み、クリーニング工程(煙、放射線、アーク、液体金属および高電圧がない)および材料汚染のないこと、高い接合強度、工程の多用途性ならびに幅広い範囲の材料の溶接の可能性である。
機械式の係止要素を有する代替的な解決策は、出発要素のいかなるタイプの著しい変形も伴わない。対照的に、上で引用した先行特許に例示されているものなどの、吹管またはボルタアークを用いた従来の溶接工程は、はんだ材料を用いて実行され、互いに溶接される必要のある要素の大部分を高温にする。
出願人はまた、本発明による方法を完全に自動化でき、これにより、リングの、ひいてはロータおよびステータ(特に多くのブレード付きリングが設けられたもの)の、ならびにロータとステータとを備えるターボ機械の生産コストが大幅に低減されることを検証した。それゆえ、本方法は、数十のステータおよび/またはロータブレード付きリングを有することができる、単一方向回転および逆回転の半径流蒸気タービン用のブレード付きリングを製造するのに特に有効である。
出願人は更に、支持リングにより与えられる剛性よりも明らかに低い周方向剛性を有する、連結リングの存在(すなわち、ブレードと支持リングとの直接接合部が存在しない)ことにより、遠心力に起因する応力をブレードの重力に起因する応力およびその瞬間にブレードの根元で発生する応力から分離することが可能になることを検証した。このように、ブレードと連結リングとの接合部は、連結リングが降伏してそれぞれの支持リングに対して静止するので、周方向応力を受けない。したがって、連結リングとブレードとの接合部(溶接部または機械的係止部)における応力の過度の集中/増大が回避される。したがって、ブレード付きリングは、より高い周速を受けることができる。
異なる独立した態様によれば、本発明は、
第1の支持リングと、
第1の支持リングと同軸でかつ前記第1の支持リングから軸方向に離間して配置された第2の支持リングと、
中心軸線から等距離に配置されかつ前記第1の支持リングと前記第2の支持リングとの間に介在する複数のブレードであって、ブレードが前記中心軸線に略平行な前縁部を有する、複数のブレードと、
前記第1の支持リングと前記ブレードとの間に軸方向に介在する第1の連結リングもしくは第1の連結円弧状セクタと、
前記第2の支持リングと前記ブレードとの間に軸方向に介在する第2の連結リングもしくは第2の連結円弧状セクタとを備え、
前記ブレードの第1の端部が、第1の連結リングにもしくは第1の連結円弧状セクタの1つに接合され、かつ前記ブレードの第2の端部が、レーザもしくは摩擦撹拌溶接タイプの局所的溶接によって第2の連結リングにもしくは第2の連結円弧状セクタの1つに接合され、
または前記ブレードの第1の端部が、第1の端部と第1の連結リングもしくは第1の連結円弧状セクタとの間に配置された少なくとも第1の止め要素によって第1の連結リングにもしくは第1の連結円弧状セクタの1つに接合され、かつ前記ブレードの第2の端部が、第2の端部と第2の連結リングもしくは第2の連結円弧状セクタとの間に配置された少なくとも第2の止め要素とによって第2の連結リングにもしくは第2の連結円弧状セクタの1つに接合され、
第1の連結リングもしくは第1の連結円弧状セクタが第1の支持リングに固定され、かつ第2の連結リングもしくは第2の連結円弧状セクタが、レーザもしくは摩擦撹拌溶接タイプの局所的溶接によって第2の支持リングに固定される、ターボ機械用のブレード付きリングに関する。
第1の支持リングと、
第1の支持リングと同軸でかつ前記第1の支持リングから軸方向に離間して配置された第2の支持リングと、
中心軸線から等距離に配置されかつ前記第1の支持リングと前記第2の支持リングとの間に介在する複数のブレードであって、ブレードが前記中心軸線に略平行な前縁部を有する、複数のブレードと、
前記第1の支持リングと前記ブレードとの間に軸方向に介在する第1の連結リングもしくは第1の連結円弧状セクタと、
前記第2の支持リングと前記ブレードとの間に軸方向に介在する第2の連結リングもしくは第2の連結円弧状セクタとを備え、
前記ブレードの第1の端部が、第1の連結リングにもしくは第1の連結円弧状セクタの1つに接合され、かつ前記ブレードの第2の端部が、レーザもしくは摩擦撹拌溶接タイプの局所的溶接によって第2の連結リングにもしくは第2の連結円弧状セクタの1つに接合され、
または前記ブレードの第1の端部が、第1の端部と第1の連結リングもしくは第1の連結円弧状セクタとの間に配置された少なくとも第1の止め要素によって第1の連結リングにもしくは第1の連結円弧状セクタの1つに接合され、かつ前記ブレードの第2の端部が、第2の端部と第2の連結リングもしくは第2の連結円弧状セクタとの間に配置された少なくとも第2の止め要素とによって第2の連結リングにもしくは第2の連結円弧状セクタの1つに接合され、
第1の連結リングもしくは第1の連結円弧状セクタが第1の支持リングに固定され、かつ第2の連結リングもしくは第2の連結円弧状セクタが、レーザもしくは摩擦撹拌溶接タイプの局所的溶接によって第2の支持リングに固定される、ターボ機械用のブレード付きリングに関する。
異なる態様によれば、本発明は、本発明に従うおよび/または本発明の方法に従って製造された少なくとも1つのブレード付きリングを備える半径流ターボ機械用のステータまたはロータに関する。
異なる態様によれば、本発明はまた、本発明に従うおよび/または本発明の方法に従って製造された少なくとも1つのブレード付きリングを備える半径流ターボ機械に関する。好ましくは、前記半径流ターボ機械は、単一方向回転または逆回転の遠心半径流タービンである、つまり、それぞれ反対の方向に回転する2つの相互に対面するロータが設けられる。
ここでは本発明の更なる態様を以下に説明する。
好ましくは、ブレードは、押出成形により作製され、コストを大幅に低減する。ブレードは、好ましくは、後に切断される押出棒から得られる。したがって、各ブレードは、準線としての翼形輪郭と母線としての直線とを有する真っ直ぐな円筒である。この手順により、コスト(固体から加工されたブレードの約1/10のコスト)および加工時間の点でかなりの節約が可能となり、その手順は、簡単に自動化することができる。
好ましくは、連結リングまたは連結円弧状セクタは、薄板から、またはリングのカレンダ加工により、または鍛造により形成される。好ましくは、連結リングは、ブレードの端部用の第1および第2のスロットを得るために連結リングの輪郭に穿孔がなされる。好ましくは、穿孔は、レーザ切断、ウォータジェット切断または放電加工により実施される。
好ましくは、支持リングは、鍛造により形成される。
好ましくは、第1の連結リングまたは第1の連結円弧状セクタは、複数の第1のスロット(ブレードと同じ数)、好ましくは軸方向に延びる貫通スロットを有する。好ましくは、第2の連結リングまたは第2の連結円弧状セクタは、複数の第2のスロット(ブレードと同じ数)、好ましくは軸方向に延びる貫通スロットを有する。
好ましくは、第1の連結リングまたは第1の連結円弧状セクタは、第1のスロットの1つに各々開口する、複数の第1の径方向貫通空洞を有する。好ましくは、第1の径方向貫通空洞は、第1のリングまたは第1の連結円弧状セクタの径方向内側部分に形成される。好ましくは、第2の連結リングまたは第2の連結円弧状セクタは、第2のスロットの1つに各々開口する、複数の第2の径方向貫通空洞を有する。好ましくは、第2の径方向貫通空洞は、第2のリングまたは第2の連結円弧状セクタの径方向内側部分に形成される。
好ましくは、第1の径方向貫通空洞および第2の径方向貫通空洞は、第1の連結リングまたは第1の連結円弧状セクタの径方向内側面および第2の連結リングまたは第2の連結円弧状セクタの径方向内側面にそれぞれ開口する。
好ましくは、第1の連結リングにまたは第1の連結円弧状セクタに形成された第1のスロットに第1の端部を軸方向に挿入して、安定的に接合することは、第1の連結リングにまたは第1の連結円弧状セクタに形成されかつ第1のスロットに開口する第1の径方向貫通空洞を第1の端部に形成された第1の座部と径方向に位置合わせすることと、軸方向変位を防止するように第1の径方向貫通空洞と第1の座部とに前記少なくとも第1の止め要素を径方向に挿入することとを含む。
好ましくは、安定的に接合することは、第2の連結リングにまたは第2の連結円弧状セクタに形成された第2のスロットに第2の端部を軸方向に挿入して、第2の連結リングにまたは第2の連結円弧状セクタに形成されかつ第2のスロットに開口する第2の径方向貫通空洞を第2の端部に形成された第2の座部と径方向に位置合わせすることと、軸方向変位を防止するように第2の径方向貫通空洞と第2の座部とに前記少なくとも第2の止め要素を径方向に挿入することとを含む。
第1の止め要素および第2の止め要素は、連結リングとブレードとの相対的な軸方向変位を防止するピンの機能を果たす。
好ましくは、前記少なくとも第1の止め要素は、第1の係止リングである。好ましくは、第1の径方向貫通空洞は、第1の係止リングを収容する第1の周方向空洞を一緒になって形成する。
好ましくは、前記少なくとも第2の止め要素は、第2の係止リングである。好ましくは、第2の径方向貫通空洞は、第2の係止リングを収容する第2の周方向空洞を一緒になって形成する。
好ましくは、第1の連結リングおよび第2の連結リングはシーガータイプの端開放リングである。好ましくは、第1の連結リングおよび第2の連結リングは、前記第1の径方向貫通空洞および前記第2の径方向貫通空洞内および前記第1の座部および前記第2の座部内に押し込まれるコーキング材料から得られる。
好ましくは、第1の径方向貫通空洞は、第1の連結円弧状セクタに各々位置する、円弧状に成形された多くの第1の空洞を形成する。好ましくは、第2の径方向貫通空洞は、第2の連結円弧状セクタに各々位置する、円弧状に成形された多くの第2の空洞を形成する。
好ましくは、安定的に接合することは、第1の連結リングにまたは第1の連結円弧状セクタに形成された第1のスロットに第1の端部を軸方向に挿入し、第1の端部を前記第1のスロット内に溶接することを含む。
好ましくは、安定的に接合することは、第2の連結リングにまたは第2の連結円弧状セクタに形成された第2のスロットに第2の端部を軸方向に挿入し、第2の端部を前記第2のスロット内に溶接することを含む。
好ましくは、第1のスロットにおける第1の端部の溶接は、第1の支持リングに面する前記第1のスロットの終端部分において実施される。好ましくは、第2のスロットにおける第2の端部の溶接は、第2の支持リングに面する前記第2のスロットの終端部分において実施される。
好ましくは、各ブレードの第1の端部および第2の端部は、同じブレードの輪郭に対して異なる形状を有する。好ましくは、前記形状は、非円形断面を備えた一種のペグを形成する。好ましくは、前記形状は、互いに反対側にある少なくとも2つの平坦な平行面を有する。好ましくは、第1のスロットおよび第2のスロットは、それぞれの第1および第2の端部に嵌合形状を有する。
好ましくは、第1の端部は、好ましくは平坦である、第1の径方向外側結合面を有する。好ましくは、第2の端部は、好ましくは平坦である、第2の径方向外側結合面を有する。好ましくは、前記少なくとも第1の止め要素を径方向に挿入することは、第1の結合面を第1のスロットの結合面に押し付けることを含む。好ましくは、前記少なくとも第2の止め要素を径方向に挿入することは、第2の結合面を第2のスロットの結合面に押し付けることを含む。
好ましくは、第1の支持リングは、周方向に連続的または断続的に延びる第1の凹部または第1の凸部を有する。好ましくは、第2の支持リングは、周方向に連続的または断続的に延びる第2の凹部または第2の凸部を有する。第1および第2の凹部または凸部は、ブレード付きリングが組み付けられたときに互いに対向する、第1および第2の支持リングのそれぞれの面に形成される。
好ましくは、固定することは、第1の連結リングまたは第1の連結円弧状セクタを第1の支持リングに形成された第1の凹部に少なくとも部分的に軸方向に挿入することを含む。好ましくは、前記挿入することは、前記第1の貫通空洞に前記少なくとも第1の止め要素を閉じ込める役割を果たす。好ましくは、固定することは、第2の連結リングまたは第2の連結円弧状セクタを第2の支持リングに形成された第2の凹部に少なくとも部分的に軸方向に挿入することを含む。好ましくは、前記挿入することは、第2の貫通空洞に前記少なくとも第2の止め要素を閉じ込める役割を果たす。
したがって、第1の径方向貫通空洞および第2の径方向貫通空洞は、それぞれ第1または第2の支持リングにより、第1の連結リングまたは第1の連結円弧状セクタの径方向内側面、および第2の連結リングまたは第2の連結円弧状セクタの径方向内側面においてそれぞれ閉鎖される。径方向貫通空洞内および座部内に収容された係止要素の径方向の移動が、こうして防止される。
好ましくは、第1の端部の溶接部(複数可)および第2の端部の溶接部(複数可)は、前記第1の凹部および前記第2の凹部の内側に残る、すなわち、第1または第2の支持リングの内側に保護される。
好ましくは、第1の支持リングの第1の径方向内側/外側周方向当接面を第1の連結リングまたは第1の連結円弧状セクタの径方向外側/内側センタリング面と結合することが想定される。
好ましくは、第2の支持リングの第2の径方向内側/外側周方向当接面を第2の連結リングまたは第2の連結円弧状セクタの径方向外側/内側センタリング面と結合することが想定される。
このように、ブレード付きリングがロータである場合、第1/第2の連結リングまたは第1/第2の連結円弧状セクタは、遠心力によって、外方に押圧されて、それぞれの支持リングに対して静止する。
代替的に、第1の支持リングの第1の径方向内側/外側周方向当接面をブレードの第1の端部に属する径方向外側/内側センタリング面と結合することが想定される。同様に、第1の支持リングの第1の径方向内側/外側周方向当接面をブレードの第2の端部に属する径方向外側/内側センタリング面と結合することが想定される。
好ましくは、第1の連結リングまたは第1の連結円弧状セクタの径方向外側センタリング面、および第2の連結リングまたは第2の連結円弧状セクタの径方向内側/外側センタリング面は、径方向貫通開口が開口する、第1の連結リングまたは第1の連結円弧状セクタの径方向内側面、および第2の連結リングまたは第2の連結円弧状セクタの径方向内側面のそれぞれとは反対側にある。
好ましくは、第1の支持リングは、第1の環状中央本体と、前記第1の環状中央本体から軸方向に突出しかつ径方向に離間して配置されるとともに、第1の環状中央本体と一緒になって、第1の環状凹部の境界を画定する、径方向内側環状部分および径方向外側環状部分とを有する。好ましくは、第2の支持リングは、第2の環状中央本体と、前記第2の環状中央本体から軸方向に突出しかつ径方向に離間して配置されるとともに、第1の環状中央本体と一緒になって、第2の環状凹部の境界を画定する、径方向内側環状部分および径方向外側環状部分とを有する。
好ましくは、第1の支持リングは、第1の環状中央本体から突出しかつ径方向外側環状部分を外囲する径方向外側環状付属部と、第2の環状中央本体から突出しかつ径方向内側環状部分に対して内側に延びる径方向内側環状付属部とを有する。好ましくは、第2の支持リングは、第2の環状中央本体から突出しかつ径方向外側環状部分を外囲する径方向外側環状付属部と、第2の環状中央本体から突出しかつ径方向内側環状部分に対して内側に延びる径方向内側環状付属部とを有する。
好ましくは、第1の環状連結リングは、径方向外側管状本体と、径方向内側管状本体とを有する。好ましくは、第2の環状連結リングは、径方向外側管状本体と、径方向内側管状本体とを有する。
好ましくは、局所的突合せ溶接(レーザまたはFSW)、好ましくは突合せ溶接は、全ての径方向外側環状付属部とそれぞれの径方向外側管状本体との間、および全ての径方向内側環状付属部とそれぞれの径方向内側管状本体との間で実施される。
(ブレード付きリングがロータである場合)遠心力の作用下での、(環状付属部と管状本体との)この連結は、連結リングのセンタリング面が支持リングの周方向当接面に対して静止することを可能にするために、環状付属部および/または管状本体の径方向外方への曲げを可能にする。
追加の特徴および利点は、本発明による半径流ターボ機械用のブレード付きリングおよびその製造方法の好ましいが排他的ではない実施形態の詳細な説明からより明らかになるであろう。
本説明は、例示的でそれゆえ非限定的な目的でのみ提供される、添付の図面を参照して以下でなされる。
前述の図を参照すると、参照番号1は、全体として半径流ターボ機械を示している。
図1に図示する半径流ターボ機械1は、単一のロータ2を備えた遠心半径流型の膨張タービンである。例えば、タービン1は、地熱資源を電源として利用する有機ランキンサイクル(ORC)または蒸気ランキンサイクルの発電プラントの分野において用いることができる。
タービン1は、回転可能であるようにロータ2が収容される固定ケーシング3を備える。この目的のために、ロータ2は、中心軸線「X−X」(シャフト4およびロータ2の回転軸線と一致する)に沿って延びかつ適切な軸受5により固定ケーシング3内に支持されるシャフト4に強固に連結される。ロータ2は、前記シャフト4に直接連結されかつ前面7と反対側の後面8とが設けられたロータディスク6を備える。前面7は、中心軸線「X−X」と同心かつ同軸である突出した複数のロータブレード付きリング9を支持する。
固定ケーシング3は、ロータディスク6の前面7に対向して配置された、前壁10と、ロータディスク6の後面8に対向して位置する、後壁11とを備える。前壁10は、作動流体用の軸方向入口12を画定する開口を有する。軸方向入口12は、中心軸線「X−X」に位置し、かつ円形であり、かつ同じ軸線「X−X」と同心である。固定ケーシング3は、ロータ2の径方向外側の周縁位置に位置しかつ固定ケーシング3の、図示しない、出口と流体連通する作動流体用の螺旋経路13を更に有する。
前壁10は、中心軸線「X−X」と同心かつ同軸である突出した複数のステータブレード付きリング14を支持する。ステータブレード付きリング14は、軸方向入口12から流入する作動流体であって、螺旋経路13に流入し、次いで、図示しない、前記出口を通って固定ケーシング3から流出するまでロータディスク2の周縁部に向かって径方向に遠ざかるにつれて膨張する作動流体のための径方向膨張経路を画定するために、ケーシング3の内側でロータディスク6に向かって延び、ロータブレード付きリング9と径方向に交互に配置される。
ロータブレード付きリング9とステータブレード付きリング14とは互いに構造的に類似しており、そのため、ロータブレード付きリング9の実施形態および変形例のみを以下で詳細に説明する(図2〜図6)。
図2、図3および図3Aを参照すると、ブレード付きリング9は、例えば、鍛造により作製されかつロータディスク6の前面7に固定されるように意図された第1の支持リング15を備える。
図3は、第1の支持リング15の、軸方向平面における、断面を示している。留意され得るように、第1の支持リング15は、前記断面では矩形または正方形である、第1の環状中央本体16を有し、ならびに一方側に、第1の環状中央本体16から軸方向に延びる、ロータディスク6に拘束されるように意図され固定端部18を有する環状固定付属部17が存在し、かつ他方側に、径方向内側環状部分19および径方向外側環状部分20が存在する。径方向内側環状部分19および径方向外側環状部分20は、同軸でありかつ径方向に互いに離間して配置されるとともに、第1の環状中央本体16と一緒になって、第1の環状凹部21の境界を画定する。
ブレード付きリング9は、例えば鍛造により作製された第2の支持リング22を備える。図3は、第2の支持リング22の、軸方向平面における、断面を示している。留意され得るように、第2の支持リング22は、前記断面では矩形または正方形である、第2の環状本体23を有し、かつ同じ側に、第2の環状本体23から軸方向に延びる、径方向内側環状部分24および径方向外側環状部分25が存在する。径方向内側環状部分24および径方向外側環状部分25は、同軸でありかつ径方向に互いに離間して配置されるとともに、第2の環状本体23と一緒になって、第2の環状凹部26の境界を画定する。
ブレード付きリング9は、第1の支持リング15と第2の支持リング22との間に延びる空気力学的輪郭を備えた複数のブレード27を備える。第1の支持リング15および第2の支持リング22は、同軸でありかつ軸方向に互いに離間して配置される。ブレード27は、押出成形により形成することができる。一実施形態において、ブレード27は、空気力学的輪郭(翼形輪郭)を備えた断面を有する押出棒から得られ、この押出棒は、断片に切断される。
各ブレード27は、ブレード付きリング9の中心軸線「X−X」に平行な前縁部28および後縁部29を有する。図示のターボ機械1は、作動流体が径方向外方に移動する、遠心半径流タービンであるので、全てのブレード27の前縁部28は、径方向内方に、すなわち前記中心軸線「X−X」に向けられ、後縁部29は径方向外方に向けられる。
ブレード27は、中心軸線「X−X」から等距離に配置され、かつ互いに一定距離だけ周方向に離間して配置される。
全てのブレード27は、軸方向で互いに反対側にあるとともに、第1の支持リング15および第2の支持リング22との連結のための一種のペグ状に成形された、第1の端部30および第2の端部31を有する。
第1の端部30および第2の端部31は、同じブレードの輪郭に対して異なる形状を有し、特に第1の端部30および第2の端部31は、(中心軸線「X−X」に直交する平面に)非円形断面を有する。図2、図3および図3Aの実施形態において、第1の端部30および第2の端部31は、互いに反対側にある平行で平坦な2つの面32、33、34、35を有し、かつ残りの2つの表面36、37は、それぞれブレード27の内面36および外面37として成形される。特に、第1の端部30は、第1の径方向外側結合面32と第1の径方向内側結合面33とを有する。第2の端部は、第2の径方向外側結合面34と第2の径方向内側結合面35とを有する。
第1の端部30の各々は、第1の径方向内側結合面33に形成された第1の座部38を有し、かつ第2の端部31の各々は、第2の径方向内側結合面35に形成された第2の座部39を有する。
各ブレード27と第1の支持リング15および第2の支持リング22との連結は、第1の連結リング40および第2の連結リング41を介在させることにより行われる。ブレード27の第1の端部30は、第1の連結リング40に直接接合され、第1の連結リング40は、第1の支持リング15に固定される。ブレード27の第2の端部31は、第2の連結リング41に直接接合され、第2の連結リング41は、第2の支持リング22に固定される。
それゆえ、ブレード27は、第1の支持リング15および第2の支持リング22に直接連結されない。第1の連結リング40および第2の連結リング41は、例えば、鍛造により作製される。
第1の連結リング40は、軸方向に延びる複数の第1の貫通スロット42(ブレード27と同じ数)を備える。同様に、第2の連結リング41は、軸方向に延びる複数の第2の貫通スロット43(ブレード27と同じ数)を備える。図2に見られ得るように、第1のスロット42および第2のスロット43は、第1のスロット42と第2のスロット43との間に一定距離を置いて中心軸線「X−X」の周囲に分散配置される。第1のスロット42および第2のスロット43の各々は、第1の端部30または第2の端部31の形状に嵌合する形状を有する。
第1の連結リング40および第2の連結リング41は、中心軸線「X−X」に直交するブレード27の中央平面に対して対称である。
図2の実施形態において、前記第1の連結リング40および前記第2の連結リング41の各々は、第1のスロット42および第2のスロット43が形成される本体を有する。第1の周縁部44は本体から径方向外方に延び、かつ第2の周縁部45は本体から径方向内方に延びる。第1の環状溝46は、本体の径方向外側センタリング面47に形成され、かつ第1の周縁部44と並んで延びる。第2の環状溝48は、本体の径方向内側面49に形成され、かつ第2の周縁部45と並んで延びる。
前記第1の連結リング40および第2の連結リング41の各々は、第1のスロット42/第2のスロット43の一方に各々開口する、複数の第1の径方向貫通空洞50/第2の径方向貫通空洞51を有する。第1の径方向貫通空洞50/第2の径方向貫通空洞51は、第1の連結リング40/第2の連結リング41の径方向内側部分に形成される。したがって、第1の径方向貫通空洞50/第2の径方向貫通空洞51は、第1の連結リング40のおよび第2の連結リング41の径方向内側面49にそれぞれ開口する。
図2および図3に図示する実施形態において、第1の径方向貫通空洞50/第2の径方向貫通空洞51は、径方向内側面49に形成されたそれぞれの第1の円周空洞/第2の円周空洞の一部である。
図示されていない、変形実施形態では、連結リング40、41の各々を、セクションとして作製する、つまり、互いに周方向に隣接して配置された複数の円弧状セクタで構成することができる。
図2および図3のブレード付きリング9は、以下に更に詳細に説明するように、前記第1の周方向空洞/前記第2の周方向空洞におよび第1の座部38/第2の座部39に挿入される係止リングからなる、第1の止め要素52および第2の止め要素53を更に備える。前記係止リング52、53は、中心軸線「X−X」と同軸である。
本発明のブレード付きリングの製造方法によれば、図2、図3および図3Aの実施形態を参照すると、第1の支持リング15、第2の支持リング22、ブレード27、第1の連結リング40および第2の連結リング41は、これらが形成するブレード付きリング9において既に最終形態をとるように準備される。
全てのブレード27の第1の端部30は、前記第1の端部30と並んで位置するブレード27の表面を第1のスロット42が開口する第1の連結リング40の表面に当接させるまでそれぞれの第1のスロット42に軸方向に挿入される。この位置において、第1の端部30の第1の座部38は、前記第1のスロット42に開口する第1の径方向貫通空洞50と径方向に位置合わせされる。
次いで、ブレード27は、第1の径方向貫通空洞50を通して第1の座部38の内部に第1の係止リング52を径方向に挿入することにより第1の連結リング40に固定される。前記挿入は、好ましくは、第1のリング52を第1の径方向貫通空洞50および第1の座部38に押し込んで嵌めることにより実行される。第1の係止リング52は、前記第1の径方向貫通空洞50内および前記第1の座部38内に押し込まれるコーキング材料からなるかまたはシーガータイプの開放型リングからなることができる。
この径方向の挿入により、第1の端部30の第1の径方向外側結合面32は、第1のスロット42の結合面に対して径方向外方に押し付けられて保持される。
同様に、全てのブレード27の第2の端部31は、前記第2の端部31と並んで位置するブレード27の表面を第2のスロット43が開口する第2の連結リング41の表面に当接させるまでそれぞれの第2のスロット43に軸方向に挿入される。この位置において、第2の端部31の第2の座部39は、前記第2のスロット43に開口する第2の径方向貫通空洞51と径方向に位置合わせされる。
次いで、ブレード27は、第1の係止リング52に対してなされたことと類似の方式で第2の径方向貫通空洞51を通して第2の座部39の内部に第2の係止リング53を径方向に挿入することにより第2の連結リング41に固定される。この径方向の挿入により、第2の端部31の第2の径方向外側結合面34は、第2のスロット43の結合面に対して径方向外方に押し付けられて保持される。
第1の連結リング40と、第2の連結リング41と、第1の連結リング40と第2の連結リング41との間に介在するブレード27とにより形成された組立体は、続いて、第1の支持リング15と第2の支持リング22とに接合される。
この目的で、第1の連結リング40は、第1の周縁部44および第2の周縁部45をそれぞれ径方向内側環状部分19および径方向外側環状部分20の軸方向端部に当接させるまで第1の支持リング15の第1の環状凹部21に軸方向に挿入される。第1の連結リング40の径方向外側センタリング面47および径方向内側面49は、第1の環状凹部21の内側面に接触する。特に、径方向外側面47は、第1の支持リング15の径方向外側環状部分20の第1の径方向内側周方向当接面54に接触する。
第1の支持リング15の径方向内側環状部分19は、第1の連結リング40の径方向内側面49に重ねられ、このように、第1の径方向貫通空洞50を閉鎖して、第1の径方向貫通空洞50内に収容された第1の係止リング52を径方向に係止する。
第1の連結リング40の前記第1の周縁部44および前記第2の周縁部45は、レーザ溶接または摩擦撹拌溶接(FSW)による局所的溶接55(周方向範囲にわたって連続するかまたは断続溶接もしくはスポット溶接)を実施することにより、第1の支持リング15の径方向内側環状部分19および径方向外側環状部分20の軸方向端部に固定される。
第2の連結リング41は、第1の周縁部44および第2の周縁部45をそれぞれ径方向内側環状部分24および径方向外側環状部分25の軸方向端部に当接させるまで第2の支持リング22の第2の環状凹部26に軸方向に挿入される。第2の連結リング41の径方向外側センタリング面47および径方向内側面49は、第2の環状凹部21の内側面に接触する。
特に、径方向外側面47は、第1の支持リング15の径方向外側環状部分20の第2の径方向内側周方向当接面56に接触する。
第2の支持リング22の径方向内側環状部分19は、第2の連結リング41の径方向内側面49に重ねられ、第2の径方向貫通空洞51を閉鎖して、第2の径方向貫通空洞51内に収容された第2の係止リング53を径方向に係止する。
第2の連結リング41の前記第1の周縁部44および前記第2の周縁部45はまた、レーザ溶接または摩擦撹拌溶接(FSW)による局所的溶接55(周方向範囲にわたって連続するかまたは断続溶接もしくはスポット溶接)を実施することにより、第2の支持リング22の径方向内側環状部分24および径方向外側環状部分25の軸方向端部に固定される。
第1の連結リング40および第2の連結リング41の径方向外側センタリング面47は、第1の支持リング15の第1の径方向内側周方向当接面54および第2の支持リング22の第2の径方向内側周方向当接面56と一緒になって、連結リング40、41のおよびブレード27のセンタリング面を前記支持リング15、22に対して画定する。図2、図3および図3Aに図示するブレード付きリング9はロータであるので、ブレード付きリング9の回転中に、遠心力によって、連結リング40、41は、径方向に膨張して、前記第1の径方向内側周方向当接面54および前記第2の径方向内側周方向当接面56上のそれぞれの支持リング15、22に対して静止する。
図4および図4Aは、ブレード付きリング9の異なる実施形態を図示しており、連結リング40、41とブレード27との連結はまた、局所的溶接によっても行われる。図4および図4Aにおいて、図2、図3および図3Aの実施形態と共通の部分の参照番号は同じである。
第1の支持リング15は、第1の環状凹部21の境界を画定する径方向内側環状部分19および径方向外側環状部分20に加えて、中央本体16から突出しかつ径方向外側環状部分20を外囲する、径方向外側環状付属部57と、中央本体16から突出しかつ径方向内側環状部分19に対して内側に延びる、径方向内側環状付属部58とを有する。径方向外側環状付属部57および径方向内側環状付属部58は、それぞれの径方向内側環状部分19/径方向外側環状部分20から径方向に離間して配置され、かつそれぞれの径方向内側環状部分19/径方向外側環状部分20よりも小さな軸方向範囲を有する。
同様に、第2の支持リング22は、第2の環状凹部26の境界を画定する径方向内側環状部分24および径方向外側環状部分25に加えて、中央本体23から突出しかつ径方向外側環状部分25を外囲する、径方向外側環状付属部59と、中央本体23から突出しかつ径方向内側環状部分24に対して内側に延びる、径方向内側環状付属部60とを有する。径方向外側環状付属部59および径方向内側環状付属部60は、それぞれの径方向内側環状部分24/径方向外側環状部分25から径方向に離間して配置され、かつそれぞれの径方向内側環状部分24/径方向外側環状部分25よりも小さな軸方向範囲を有する。
第1の係止リング40および第2の係止リング41は、金属板からまたはリングのカレンダ加工により形成される。第1のスロット42および第2のスロット43は、まず、レーザ切断、ウォータジェット切断または放電加工により横から薄板に穿孔することにより作製される。
第1の係止リング40と第2の係止リング41とは互いに同一である。それゆえ、第1の係止リング40のみを以下に説明する。
図4から留意され得るように、第1の係止リング40は、支持リング15、22の断面厚さよりもはるかに小さな断面厚さを有する。
第1の係止リング40は、第1のスロット42に加えて、互いに同心である第1の環状座部61および第2の環状座部62の境界を画定する。第1の環状座部61は、複数の第1のスロット42の径方向外側にあり、かつ第2の環状座部62は、前記複数の第1のスロット42の径方向内側にある。第1の係止リング40の断面は、図4に図示するように、第1のスロット42のうちの1つの第1のスロット42の境界を内部に画定する中央部分を有する。第1の環状座部61および第2の環状座部62は、それぞれ、径方向外側位置および径方向内側位置に視認できる。第1の環状座部61は、前記中央部分と、前記中央部分に平行に延びる径方向外側管状本体63とにより境界が画定される。第2の環状座部62は、前記中央部分と、中央部分に平行に延びる径方向内側管状本体64とにより境界が画定される。
図4および図4Aのブレード27は、図2、図3および図3Aに図示するブレード27の構造と全体的に類似した構造を有する。
全てのブレード27の第1の端部30は、第1のスロット42の1つに挿入されて、レーザ溶接または摩擦撹拌溶接(FSW)による局所的溶接65を実施することにより第1の連結リング40に接合される。溶接は、第1のスロット42および第1の端部30の終端部分で実施される。完全に類似の方式で、全てのブレード27の第2の端部31は、第2の連結リング41の第2のスロット43の1つに挿入されて、局所的溶接65を実施することにより前記第2の連結リング41に接合される。
この時点で、第1の連結リング40の中央部分は、径方向外側環状付属部57を第1の連結リング40の径方向外側管状本体63に近接または接触させかつ径方向内側環状付属部58を第1の連結リング40の径方向内側管状本体64に近接または接触させるまで第1の支持リング15の第1の環状凹部21に軸方向に挿入される。
類似の方式で、第2の連結リング41の中央部分は、径方向外側環状付属部59を第2の連結リング41の径方向外側管状本体63に近接または接触させかつ径方向内側環状付属部60を第2の連結リング41の径方向内側管状本体64に近接または接触させるまで第2の支持リング22の第2の環状凹部26に軸方向に挿入される。
局所的突合せ溶接55(レーザまたはFSW)は、全ての径方向外側環状付属部57、59とそれぞれの径方向外側管状本体63との間、および全ての径方向内側環状付属部58、60とそれぞれの径方向内側管状本体64との間で実施される。
ブレード27と第1の連結リング40および第2の連結リング41との間の局所的溶接部65は、内部に留まって支持本体15、22内に隠される。
第1の支持リング15の第1の径方向内側周方向当接面54および第2の支持リング22の第2の径方向内側周方向当接面56は、中央部分に画定される。
第1の連結リング40および第2の連結リング41の径方向外側センタリング面47は、第1の支持リング15の第1の径方向内側周方向当接面54および第2の支持リング22の第2の径方向内側周方向当接面56と一緒になって、連結リング40、41およびブレード27のセンタリング面を前記支持リング15、22に対して画定する。
図5は、図4の実施形態の変形例を図示しており、連結リング40、41とブレード27との連結は、同じ方式で、すなわち、局所的溶接65によって行われる。図5および図5Aにおいて、図2、図3、図3A、図4および図4Aの実施形態と共通の部分の参照番号は同じである。
第1の支持リング15および第2の支持リング22は、環状付属部57、58、59、60が設けられておらず、図2、図3および図3Aの実施形態に幾何学的により類似している。
留意され得るように、第1の支持リング15および第2の支持リング22の径方向内側環状部分19、24は、径方向外側環状部分20、25よりも軸方向に長い。
第1の端部30および第2の端部31は、第1の端部30および第2の端部31が属するブレード27の輪郭と同じ形状を有する。それゆえ、第1のスロット42および第2のスロット43の各々は、ブレード27の完全な輪郭に対応する形状を有する。この変形実施形態においても、全てのブレード27の第1の端部30は、第1のスロット42の1つに挿入されて、レーザ溶接または摩擦撹拌溶接による局所的溶接65を実施することにより第1の連結リング40に接合される。溶接は、第1のスロット42および第1の端部30の終端部分で実施される。完全に類似の方式で、全てのブレード27の第2の端部31は、第2のスロット43の1つに挿入されて、局所的溶接65を実施することにより第2の連結リング41に接合される。ブレード27と第1の連結リング40および第2の連結リング41との間の局所的溶接部65は、内部に留まって支持本体15、22内に隠される。
第1の連結リング40と第2の連結リング41とは対称である。留意され得るように、他の連結リング41、40側に向けられる、各連結リング40、41の表面は、作動流体用の分岐径方向(フレア状)通路の境界を画定するために円錐台形状である。
第1の支持リング15/第2の支持リング22とそれぞれの第1の連結リング40/第2の連結リング41との間に配置される局所的溶接部55は、径方向内側環状部分19、24および径方向外側環状部分20、25の端部に位置する。
図6および図6Aは、図4および図4Aの実施形態ならびに図5および5Aの実施形態の特徴を有する更なる変形例を図示している。
第1の連結リング40および第2の連結リング41は、図4および図4Aの実施形態と同様に、全ての径方向外側付属部57、59とそれぞれの径方向外側管状本体63との間および全ての径方向内側環状付属部58、60とそれぞれの径方向内側管状本体64との間で実施される局所的溶接55(レーザまたはFSW)によって第1の支持リング15および第2の支持リング22にそれぞれ連結される。
第1の端部30および第2の端部31は、第1の端部30および第2の端部31が属するブレード27の輪郭と同じ形状を有し、それゆえ、第1のスロット42および第2のスロット43の各々が、図5および図5Aの実施形態と同様に、ブレード27の完全な輪郭に対応する形状を有する。
その上、先に説明した実施形態とは異なり、全てのブレード27の第1の端部30および第2の端部31は、それぞれ、第1の凹部66および第2の凹部67を有する。
第1の支持リング15は、第1の環状凹部21の代わりに、第1の環状凸部68を有する。第2の支持リング22は、第2の環状凹部26の代わりに、第2の環状凸部69を有する。第1の環状凸部68は、第1の径方向外側周方向当接面70を有する。第2の環状凸部69は、径方向外側周方向当接面71を有する。
第1の環状凸部68は、全てのブレード27の第1の凹部66に軸方向に挿入され、かつブレード付きリング9が回転すると、第1の径方向外側周方向当接面70は、遠心力によって、第1の凹部66の径方向内側センタリング面72に対して静止する。第2の環状凸部69は、全てのブレード27の第2の凹部67に軸方向に挿入され、かつブレード付きリング9が回転すると、第2の径方向外側周方向当接面71は、第2の凹部67の径方向内側センタリング面72に対して静止する。
Claims (15)
- 半径流ターボ機械用のブレード付きリングの製造方法であって、
第1の支持リング(15)を準備するステップと、
第2の支持リング(22)を準備するステップと、
複数のブレード(27)を準備するステップと、
第1の連結リング(40)または複数の第1の連結円弧状セクタを準備するステップと、
第2の連結リング(41)または複数の第2の連結円弧状セクタを準備するステップと、
一方が他方から軸方向に離間して同軸で配置された前記第1の支持リング(15)および前記第2の支持リング(22)と、中心軸線(X−X)から等距離に配置されかつ前記第1の支持リング(15)と前記第2の支持リング(22)との間に介在する前記複数のブレード(27)とを備えるブレード付きリング(9、14)であって、前記複数のブレード(27)が前記中心軸線(X−X)に略平行な前縁部を有する、ブレード付きリング(9、14)を作製するために、前記第1の支持リング(15)と前記第2の支持リング(22)と前記複数のブレード(27)と前記第1の連結リング(40)または前記第1の連結円弧状セクタと前記第2の連結リング(41)または前記第2の連結円弧状セクタとを組み立てるステップとを含み、
前記組み立てるステップが、
各ブレード(27)の第1の端部(30)を前記第1の連結リング(40)にまたは前記第1の連結円弧状セクタの1つに安定的に接合すると共に、各ブレード(27)の第2の端部(31)を前記第2の連結リング(41)にまたは前記第2の連結円弧状セクタの1つに安定的に接合するステップと、
前記第1の連結リング(40)または前記第1の連結円弧状セクタを前記第1の支持リング(15)に固定すると共に、前記第2の連結リング(41)または前記第2の連結円弧状セクタを前記第2の支持リング(22)に固定するステップとを含み、
前記安定的に接合するステップが、
前記第1の端部(30)と前記第1の連結リング(40)もしくは前記第1の連結円弧状セクタとの間に配置される局所的溶接(65)および前記第2の端部(31)と前記第2の連結リング(41)もしくは前記第2の連結円弧状セクタとの間に配置される局所的溶接(65)を実施するステップ、または、
前記第1の端部(30)と前記第1の連結リング(40)もしくは前記第1の連結円弧状セクタとの間に少なくとも第1の止め要素(52)を介在させ、前記第2の端部(31)と前記第2の連結リング(41)もしくは前記第2の連結円弧状セクタとの間に少なくとも第2の止め要素(53)を介在させるステップを含み、
前記第1の支持リング(15)、前記第2の支持リング(22)、前記複数のブレード(27)、前記第1の連結リング(40)または前記第1の連結円弧状セクタ、前記第2の連結リング(41)または前記第2の連結円弧状セクタは全て、組立前の完成した要素であり、最終的な幾何学的形状を示し、前記組立中および/または前記組立後の更なる加工および/または永久塑性変形を必要としない、
製造方法。 - 安定的に接合するステップが、
前記第1の連結リング(40)にまたは前記第1の連結円弧状セクタに形成された第1のスロット(42)に前記第1の端部(30)を軸方向に挿入して、前記第1の連結リング(40)にまたは前記第1の連結円弧状セクタに形成されかつ前記第1のスロット(42)に開口する第1の径方向貫通空洞(50)を、前記第1の端部(30)に形成された第1の座部(38)と径方向に位置合わせするステップと、
軸方向変位を防止するように前記第1の径方向貫通空洞(50)と前記第1の座部(38)とに前記少なくとも第1の止め要素(52)を径方向に挿入するステップと、
前記第2の連結リング(41)にまたは前記第2の連結円弧状セクタに形成された第2のスロット(43)に前記第2の端部(31)を軸方向に挿入して、前記第2の連結リング(41)にまたは前記第2の連結円弧状セクタに形成されかつ前記第2のスロット(43)に開口する第2の径方向貫通空洞(51)を、前記第2の端部(31)に形成された第2の座部(39)と径方向に位置合わせするステップと、
軸方向変位を防止するように前記第2の径方向貫通空洞(51)と前記第2の座部(39)とに前記少なくとも第2の止め要素(53)を径方向に挿入するステップと
を含む、請求項1に記載の製造方法。 - 前記第1の径方向貫通空洞(50)および前記第2の径方向貫通空洞(51)が、前記第1の連結リング(40)または前記第1の連結円弧状セクタの径方向内側面(49)および前記第2の連結リング(41)または前記第2の連結円弧状セクタの径方向内側面(49)にそれぞれ開口する、請求項2に記載の製造方法。
- 前記少なくとも第1の止め要素(52)が第1の係止リングであり、前記少なくとも第2の止め要素(53)が第2の係止リングであり、前記第1の径方向貫通空洞(50)が、前記第1の係止リング(52)を収容する第1の周方向空洞の境界を画定し、前記第2の径方向貫通空洞(51)が、前記第2の係止リング(53)を収容する第2の周方向空洞の境界を画定する、請求項2または3に記載の製造方法。
- 前記固定するステップが、
前記第1の連結リング(40)または前記第1の連結円弧状セクタを前記第1の支持リング(15)に形成された第1の溝(21)に軸方向に少なくとも部分的に挿入して、前記第1の径方向貫通空洞(50)に前記少なくとも第1の止め要素(52)を閉じ込めるステップと、
前記第2の連結リング(41)または前記第2の連結円弧状セクタを前記第2の支持リング(22)に形成された第2の溝(26)に軸方向に少なくとも部分的に挿入して、前記第2の径方向貫通空洞(51)に前記少なくとも第2の止め要素(53)を閉じ込めるステップと
を含む、請求項2〜4のいずれか一項に記載の製造方法。 - 前記安定的に接合するステップが
前記第1の連結リング(40)にまたは前記第1の連結円弧状セクタに形成された第1のスロット(42)に前記第1の端部(30)を軸方向に挿入し、前記第1の端部(30)を前記第1のスロット(42)内に溶接するステップと、
前記第2の連結リング(41)にまたは前記第2の連結円弧状セクタに形成された第2のスロット(43)に前記第2の端部(31)を軸方向に挿入し、前記第2の端部(31)を前記第2のスロット(43)内に溶接するステップと
を含む、請求項1に記載の製造方法。 - 前記第1の支持リング(15)の第1の径方向内側/外側周方向当接面(54、70)を、前記第1の連結リング(40)もしくは前記第1の連結円弧状セクタの径方向外側センタリング面(47)または前記ブレード(27)の前記第1の端部(30)の一部である径方向内側センタリング面(72)と結合するステップと、
前記第2の支持リング(22)の第2の径方向内側/外側周方向当接面(56、71)を、前記第2の連結リング(41)もしくは前記第2の連結円弧状セクタの径方向外側センタリング面(47)または前記ブレード(27)の前記第2の端部(31)の一部である径方向内側センタリング面(72)と結合するステップと
を含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の製造方法。 - 前記第1の連結リング(40)または前記第1の連結円弧状セクタの前記径方向外側センタリング面(47)が、前記第1の連結リング(40)または前記第1の連結円弧状セクタの前記径方向内側面(49)とは反対側にあり、前記第2の連結リング(41)または前記第2の連結円弧状セクタの前記径方向外側センタリング面(47)が、前記第2の連結リング(41)または前記第2の連結円弧状セクタの前記径方向内側面(49)とは反対側にある、請求項3を引用するときの請求項7に記載の製造方法。
- 前記第1の端部(30)が第1の径方向外側結合面(32)を有し、前記第2の端部(31)が第2の径方向外側結合面(34)を有し、前記少なくとも第1の止め要素(52)を径方向に挿入するステップが、前記第1の結合面(32)を前記第1のスロット(42)の結合面に押し付けるステップを含み、前記少なくとも第2の止め要素(53)を径方向に挿入するステップが、前記第2の結合面(34)を前記第2のスロット(43)の結合面に押し付けるステップを含む、請求項2に記載の製造方法。
- 前記ブレードが、押出成形により作製される、請求項1〜9のいずれか一項に記載の製造方法。
- 半径流ターボ機械用のブレード付きリングであって、
第1の支持リング(15)と、
前記第1の支持リング(15)と同軸で前記第1の支持リング(15)から軸方向に離間して配置された第2の支持リング(22)と、
中心軸線(X−X)から等距離に配置されかつ前記第1の支持リング(15)と前記第2の支持リング(22)との間に介在する複数のブレード(27)であって、前記ブレード(27)が前記中心軸線(X−X)に略平行な前縁部を有する、複数のブレード(27)と、
前記第1の支持リング(15)と前記ブレード(27)との間に軸方向に介在する第1の連結リング(40)もしくは複数の第1の連結円弧状セクタと、
前記第2の支持リング(22)と前記ブレード(27)との間に軸方向に介在する第2の連結リング(41)もしくは複数の第2の連結円弧状セクタとを備え、
前記ブレード(27)の第1の端部(30)が、レーザもしくは摩擦撹拌溶接タイプの局所的溶接によって前記第1の連結リング(40)にもしくは前記第1の連結円弧状セクタの1つに接合されており、前記ブレード(27)の第2の端部(31)が、レーザもしくは摩擦撹拌溶接タイプの局所的溶接によって前記第2の連結リング(41)にもしくは前記第2の連結円弧状セクタの1つに接合されており、または、前記ブレード(27)の前記第1の端部(30)が、前記第1の端部(30)と前記第1の連結リング(40)もしくは前記第1の連結円弧状セクタとの間に配置された少なくとも第1の止め要素(52)によって前記第1の連結リング(40)にもしくは前記第1の連結円弧状セクタの1つに接合されており、前記ブレード(27)の前記第2の端部(31)が、前記第2の端部(31)と前記第2の連結リング(41)もしくは前記第2の連結円弧状セクタとの間に配置された少なくとも第2の止め要素(53)によって前記第2の連結リング(41)にもしくは前記第2の連結円弧状セクタの1つに接合されており、
前記第1の連結リング(40)もしくは前記第1の連結円弧状セクタが、前記レーザもしくは摩擦撹拌溶接タイプの局所的溶接によって前記第1の支持リング(15)に固定されており、前記第2の連結リング(41)もしくは前記第2の連結円弧状セクタが、前記レーザもしくは摩擦撹拌溶接タイプの局所的溶接によって前記第2の支持リングに固定されている、
ブレード付きリング。 - 前記第1の連結リング(40)または前記第1の連結円弧状セクタが、軸方向に延びる複数の第1のスロット(42)を有し、前記第2の連結リング(41)または前記第2の連結円弧状セクタが、軸方向に延びる複数の第2のスロット(43)を有し、前記ブレード(27)の前記第1の端部(30)が前記第1のスロット(42)に軸方向に挿入されており、前記ブレード(27)の前記第2の端部が前記第2のスロット(43)に軸方向に挿入されている、請求項11に記載のブレード付きリング。
- 前記第1の連結リング(40)または前記第1の連結円弧状セクタが、前記第1のスロット(42)の1つに各々開口する複数の第1の径方向貫通空洞(50)を有し、前記第2の連結リング(41)または前記第2の連結円弧状セクタが、前記第2のスロット(43)の1つに各々開口する複数の第2の径方向貫通空洞(51)を有し、少なくとも第1の止め要素(52)が、軸方向変位を防止するように前記第1の径方向貫通空洞(50)と、前記第1の端部(30)に形成された第1の座部(38)とに径方向に挿入されており、少なくとも第2の止め要素(53)が、軸方向変位を防止するように前記第2の径方向貫通空洞(51)と、前記第2の端部(31)に形成された第2の座部(39)とに径方向に挿入されている、請求項11に記載のブレード付きリング。
- 前記少なくとも第1の止め要素(52)が第1の係止リングであり、前記複数の第1の径方向貫通空洞(50)が、前記第1の係止リングを収容する第1の周方向空洞を共に形成しており、前記少なくとも第2の止め要素(53)が第2の係止リングであり、前記複数の第2の径方向貫通空洞(51)が、前記第2の係止リングを収容する第2の周方向空洞を共に形成している、請求項13に記載のブレード付きリング。
- 前記第1の連結リングおよび前記第2の連結リングが開放型シーガーリングであり、または、前記第1の連結リングおよび前記第2の連結リングが、前記第1の径方向貫通空洞(50)および前記第2の径方向貫通空洞(51)内ならびに前記第1の座部(38)および前記第2の座部(39)内に押し込まれるコーキング材料から得られる、請求項14に記載のブレード付きリング。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ITUB2016A001158A ITUB20161158A1 (it) | 2016-02-29 | 2016-02-29 | Metodo per la costruzione di anelli palettati per turbomacchine radiali e anello palettato ottenuto tramite tale metodo |
IT102016000021053 | 2016-02-29 | ||
PCT/IB2017/051025 WO2017149414A1 (en) | 2016-02-29 | 2017-02-23 | Method of manufaturing bladed rings for radial turbomachines using stop elements with localised welds; corresponding bladed ring |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019512063A true JP2019512063A (ja) | 2019-05-09 |
Family
ID=56134498
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018543667A Pending JP2019512063A (ja) | 2016-02-29 | 2017-02-23 | 半径流ターボ機械用のブレード付きリングの製造方法および前記方法を用いて得られたブレード付きリング |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20190093481A1 (ja) |
EP (1) | EP3445522A1 (ja) |
JP (1) | JP2019512063A (ja) |
IT (1) | ITUB20161158A1 (ja) |
WO (1) | WO2017149414A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019509422A (ja) * | 2016-02-29 | 2019-04-04 | エクセルギー エス.ピー.エー.Exergy S.P.A. | 半径流ターボ機械用のブレード付きリングの製造方法および前記方法を使用して得られたブレード付きリング |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10557364B2 (en) * | 2016-11-22 | 2020-02-11 | United Technologies Corporation | Two pieces stator inner shroud |
US11572793B2 (en) * | 2019-07-29 | 2023-02-07 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Gas turbine engine exhaust case |
CN114934815B (zh) * | 2022-05-12 | 2023-10-31 | 中国航发四川燃气涡轮研究院 | 一种金属基复合材料箍环式发动机转子叶环结构 |
FR3135909A1 (fr) * | 2022-05-30 | 2023-12-01 | Safran Helicopter Engines | Procédé d’assemblage de pièces métalliques de massivités différentes et diffuseur centrifuge réalisé avec ce procédé |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1717203A (en) * | 1926-02-20 | 1929-06-11 | Gen Electric | Bladed-turbine structure |
GB732919A (en) * | 1953-07-15 | 1955-06-29 | Rolls Royce | Improvements in or relating to blade assemblies of turbo-machines such as compressors and turbines |
FR1330735A (fr) * | 1961-01-11 | 1963-06-28 | Eberspaecher J | Organes de transmission de turbines et procédé pour le soudage des pièces métalliques qui constituent lesdits organes de transmission, raccordées en joints droits en tau |
US5586864A (en) * | 1994-07-27 | 1996-12-24 | General Electric Company | Turbine nozzle diaphragm and method of assembly |
CH702672A1 (de) * | 2010-02-10 | 2011-08-15 | Alstom Technology Ltd | Verfahren zum verbinden von schaufeln einer turbine mit einem deckbandelement. |
EP2735707B1 (fr) * | 2012-11-27 | 2017-04-05 | Safran Aero Boosters SA | Redresseur de turbomachine axiale avec virole interne segmentée et compresseur associé |
-
2016
- 2016-02-29 IT ITUB2016A001158A patent/ITUB20161158A1/it unknown
-
2017
- 2017-02-23 EP EP17716610.5A patent/EP3445522A1/en not_active Withdrawn
- 2017-02-23 US US16/079,456 patent/US20190093481A1/en not_active Abandoned
- 2017-02-23 JP JP2018543667A patent/JP2019512063A/ja active Pending
- 2017-02-23 WO PCT/IB2017/051025 patent/WO2017149414A1/en active Application Filing
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019509422A (ja) * | 2016-02-29 | 2019-04-04 | エクセルギー エス.ピー.エー.Exergy S.P.A. | 半径流ターボ機械用のブレード付きリングの製造方法および前記方法を使用して得られたブレード付きリング |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ITUB20161158A1 (it) | 2017-08-29 |
US20190093481A1 (en) | 2019-03-28 |
EP3445522A1 (en) | 2019-02-27 |
WO2017149414A1 (en) | 2017-09-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2019512063A (ja) | 半径流ターボ機械用のブレード付きリングの製造方法および前記方法を用いて得られたブレード付きリング | |
JP6726627B2 (ja) | 複数の管状部品を組み立てることによるターボ機械羽根車の製造 | |
US7431564B2 (en) | Turbine blisk | |
EP3058177B1 (en) | Method of forming a component of a gas turbine engine | |
JP4503164B2 (ja) | タービン用静翼アセンブリとそのアセンブリを形成する方法 | |
JP6255051B2 (ja) | ガスタービンエンジンの隣接ノズルを配置するための方法 | |
RU2496007C2 (ru) | Сегментированный ротор турбины и турбина | |
EP3472436B1 (en) | A turbomachine arrangement with a platform cooling device for a blade of a turbomachine | |
JPH02245403A (ja) | 燃焼タービンの圧縮機ダイアフラム組立体及びその組立方法 | |
EP3845783B1 (en) | Brush seal with shape memory alloy | |
WO2016121163A1 (ja) | タービン翼及びタービン並びにタービン翼の製造方法 | |
JP2016205390A5 (ja) | ||
JP2013245675A (ja) | 高温ガス経路部品を製造する方法 | |
JP2017526846A (ja) | タービンブリスクおよびタービンブリスクを製造する方法 | |
CN104251232A (zh) | 具有双重叶片固定方式的轴流式涡轮机压缩机鼓轮 | |
JP5965622B2 (ja) | ピン留め又はボルト留めされた内側リングを備えたマージン段ノズル用の蒸気タービンシングレット接合部 | |
JP2010127280A (ja) | 応力を低下させたベーン | |
KR20080018821A (ko) | 증기 터빈용 로터의 제조 방법 및 장치 | |
CN104822905B (zh) | 燃气涡轮发动机的涡轮喷嘴防冲击盖、涡轮喷嘴、燃气轮机发动机及将防冲击盖连接到燃气涡轮发动机的涡轮喷嘴的方法 | |
JP6884963B2 (ja) | 半径流ターボ機械用のブレード付きリングの製造方法および前記方法を使用して得られたブレード付きリング | |
JP6854906B2 (ja) | ターボ機械のための案内羽根 | |
US20170198584A1 (en) | Systems and methods for repairing a component of a rotary machine | |
JP2005273489A (ja) | タービンシュラウドおよびこれを備えたガスタービン | |
WO2009108142A1 (ru) | Ступень газовой турбины |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180926 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20190918 |