JP2019525053A - ラジアルタービンを組み立てる方法およびラジアルタービン - Google Patents
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Abstract
本発明は、二重反転式ラジアルタービンを組み立てる為の方法に関し、中央ケース(9)を準備するステップと、第1タービンユニット(33’)および第2タービンユニット(33’)を予め組み立てるステップとを含み、各々のタービンは、ハウジング(A',A")を区切る半割ケース(19’、19”)と、ハウジング(A',A")内に収容され、回転できるように支持されたシャフト(4’)を備える回転ユニット(26’、26”)であって、前記ハウジング(A',A")に関して回転軸(X1,X2)を中心として自由に回転する、回転ユニット(26’、26”)と、シャフト(4’、4’’)の遠位端部(E’,E’’)に接合され、その遠位端部(E’,E’’)を突き出し、半割ケース(19’、19’’)に対して反対場輪に面する羽根付き前面を有する、ロータディスク(3’、3’’)と、を備える。当該方法は、予め組み立てられた第1タービンユニット(33’)と、予め組み立てられた第2タービンユニット(33’’)とを中央ケース(9)に結合し、第1ロータディスク(3’)の羽根付き前面(7’)を第2ロータディスク(3’’)の羽根付き前面(7’’)の前に配置するステップを含み、その結合プロセスの後、第1半割ケース(19’)および第2半割ケース(19’’)は、中央ケース(9)を側方で閉鎖する。【選択図】 図1
Description
本発明は、電気エネルギを生成する為のプラント(発電所)で利用される二重反転式ラジアルタービンおよびその組立の為の方法を目的とする。特に、本発明は、タービンの構造に焦点を絞り、これは、組立プロセスの単純化を可能にするので、生産の単純化は、より効率的な生産プロセスになり、生産費用を減らし、信頼性を高める。
ラジアルタービンは、エネルギを交換する流体の流れが前記タービンの回転軸に対して径方向に主に向けられるタービンとして理解されている。二重反転式ラジアルタービンは、互いに面し、反対方向に回転する2つのロータディスクが装備されたラジアルタービンとして理解されている。
好ましくは、本発明は、水蒸気を使用するランキンサイクルによって、又は有機ランキンサイクル(ORC)によって、電力を生み出す為のプラントに利用されるラジアル膨張タービンに関するが、これに限定されるものではない。
好ましくは、本発明は、遠心力利用の二重反転式膨張または「アウトフロー」形式のタービンに関するが、これに限定されるものではなく、この用語と共に理解されることは、流体の流れがタービンの径方向外部周辺に向かって中心から径方向に向けられることである。
公報US 1845955は、2つのロータが装備されたラジアル形式の上記タービンを図示し、その同心シャフトは、差動機構によって一端部で共に連結され、他端部において、それらには、クラッチが備えられ、これによって、前記シャフトは、第3シャフトに連結可能である。タービンの全ての部材は、ネジによって組み立てられるが、これらは、タービンの軸に対して同心である。タービンのフレームは、ベースを備え、このベース上に、円筒形容器が実現されるが、ベースにネジ止めされる側部カバーによって閉鎖される。カバーの一つは、スリーブ形式で側方に延びている。リングは、2つのカバーの他方に接合され、前記リングは、円筒部に連結され、これも、カバーによって閉鎖される。
文献DE484083は、2つの二重反転式ロータを備えたラジアルタービンを図示する。2つのロータは、内部ケーシング内に収容され、これも、外部ケーシング内に収容される。
文献US3656300は、ユングストローム形式の逆に回転するタービンを図示し、中空シャフトによって支持され、静止ケーシング内に収容された2つのロータを備える。
文献DE310434およびDE320950は、二重反転式タービンの2つの例を図示する。
文献US1910845は、ユングストローム形式のラジアルタービンを図示し、これは、2つのシャフトと、互いに面して二重反転する2つのロータとが装備されている。タービンは、螺旋状の2つの固定された側部要素を備える。2つのシャフトは、外部ケーシングを通過し、この外部ケーシングに頑丈に拘束された、固定された側部要素を通過する。
文献FR733229は、二重反転形式のガスまたは蒸気タービンを図示し、これは、US1910845に図示されたものと全体的に似ている。タービンは、外部ケーシング、中間要素、2つの側部要素、ロータを担持する2つのシャフトを備える。
文献US889164は、二重反転回転ロータを備えた遠心力利用ポンプを図示する。このポンプは、側壁と2つの円形端壁とを備える。2つの円形の壁には、ベアリングと、前記ベアリングによって、それぞれが支持された2つのシャフトとが備えられている。
この点で、出願人が気づいたことは、引用され、簡単に前述されたタービンのような従来技術の二重反転式タービンは、非常に複雑であり(たとえば、DE 484083およびUS 1,845,955は、とりわけ、一方のシャフトを他方のシャフトの内側に組み立てることを含み)、それらを構成する要素の実現のためばかりか、それらの組立および(修理、保守などの為の)可能な分解のために多数の供給源を必要とする。この点に関して、図面は純粋に概略であるため、先に引用された他の文献は、重要な態様を図示していない。
出願人が気づいたことは、US1910845およびFR733229に図示されたようなユングストローム形式タービンは、ロータを担持するシャフトを支持する機能を更に果たしていない点である。これらのシャフトは、単純に、それぞれのケースを通過し、ケースにはシールが備えられているが、これらのシールは、タービンの外部の要素(多分、それぞれの発電機のようなもの)に連結され、これらによって支持されている。
そのため、出願人は、生産費および維持費を低減することを可能にし、同時に、その信頼性および堅牢性を高めることができる、二重反転式ラジアルタービンを提供する必要性があることを認識した。
特に、出願人が留意したことは以下の通りである。
二重反転式ラジアルタービンを作る要素の構造を単純化し、そのような要素の数を減少すること。
これらの要素の迅速かつ簡単な組立を可能にし、迅速かつ簡単なタービンの分解を可能にすること。
タービンの堅牢性および構造的精度を確保すること。
出願人が見いだしたことは、前述した目的が、二重反転式タービンの2つのロータユニットを予め組み立てること、その後、それらを一括で中央収容ケースに関連付けることによって達成できることであり、中央収容ケースは、また、一方のユニットを他方のユニットに対してセンタリングする為の基準として機能する。言い換えると、少数の要素で作られている2つのタービンロータユニットの各々は、前記要素を結合する為に、単純な軸方向の結合プロセスを実行することによって事前に組み立てられる。いったん、予め組み立てられたユニットが形成されると、各ユニットのシャフトおよびロータは、ユニット自体の内部で回転できるように支持される。その後、2つのタービンユニットの各々は、ブロックとして移動/管理され、中央ケースに結合される。
本願の説明および添付された特許請求の範囲において、形容詞「軸方向の」は、タービンの回転軸「X−X」に対して平行に向けられた方向を画定する為に使用される。形容詞「径方向の」は、回転軸「X−X」から垂直に伸びる半径と同様に向けられた方向を定める為に使用される。形容詞「周方向の」は、回転軸「X−X」と同軸の円周に接する方向を指すと理解される。
より具体的に、独立形式の第1態様によると、本発明は、二重反転式ラジアルタービンの組立の為の方法に関する。
この方法は、中央ケースを準備するステップと、第1タービンユニットを予め組み立てるステップと、第2タービンユニットを予め組み立てるステップと、を備え、第1タービンユニットは、好ましくは、軸方向にハウジングを通って、第1ハウジングを区切る第1半割ケースと、第1ハウジング内に収容され、第1ハウジング内で回転できるように支持され、前記第1ハウジングに対して第1回転軸を中心として自由に回転する第1シャフトを備えた第1回転ユニットと、第1シャフトの遠位端部に接合され、第1シャフトの遠位端部を突き出し、第1半割ケースに対して反対側に面する羽根付き前面を有する、第1ロータディスクと、を備え、第2タービンユニットは、好ましくは、軸方向にハウジングを通って、第2ハウジングを区切る、第2半割ケースと、第2ハウジング内に収容され、第2ハウジング内で回転できるように支持され、前記第2ハウジングに対して第2回転軸を中心として自由に回転する第2シャフトを備えた第2回転ユニットと、第2シャフトの遠位端部に接合され、第2シャフトの遠位端部を突き出し、第2半割ケースに対して反対側に面する羽根付き前面を有する、第2ロータディスクと、を備える。
当該方法は、第1ロータディスクの羽根付き前面を第2ロータディスクの羽根付き前面の前に配置するように、予め組み立てられた第1タービンユニットと予め組み立てられた第2タービンユニットとを中央ケースに結合させるステップを更に含む。
結合させるステップの後、第1半割ケースおよび第2半割ケースは、側方で中央ケースを閉鎖する。径方向に交互に配置された羽根の、それらの環状配列は、作動流体の為の作動/通過空間を区切っている。
独立形式の第2態様によると、本発明も、二重判定式ラジアルタービンに関する。
二重反転式ラジアルタービンは、中央ケースと、予め組み立てられた第1タービンユニットとを備え、予め組み立てられた第1タービンユニットは、第1ハウジングを区切る第1半割ケースと、第1ハウジングに収容され、第1ハウジング内で回転できるように支持され、前記第1ハウジングに対して第1回転軸を中心として自由に回転する第1シャフトを備えた、第1回転ユニットと、第1シャフトの遠位端部に接合され、第1シャフトの遠位端部を突き出し、第1半割ケースに対して反対側に面する羽根付き前面を有する、第1回転ディスクを備えた、第1タービンユニットと、を備える。
このタービンは、予め組み立てられた第2タービンユニットを更に備え、この予め組み立てられた第2タービンユニットは、第2ハウジングを区切る第2半割ケースと、第2ハウジングに収容され、第2ハウジング内で回転できるように支持され、前記第2ハウジングに対して第2回転軸を中心として自由に回転する第2シャフトを備えた、第2回転ユニットと、第2シャフトの遠位端部に接合され、第2シャフトの遠位端部を突き出し、第2半割ケースに対して反対側に面する羽根付き前面を有する、第2回転ディスクを備えた、第2タービンユニットと、を備える。
予め組み立てられた第1タービンおよび予め組み立てられた第2タービンは、中央ケースに結合され、第1ロータディスクの羽根付き前面は、第2ロータディスクの羽根付き前面の前に置かれ、作動流体の為の作動空間を区切る。
中央ケースは、第1開口と第2開口とを有し、これらの開口は、互いに軸方向に向かい合い、それぞれ、第1半割ケースおよび第2半割ケースを受けるように構成され、第1半割ケースおよび第2半割ケースは、それぞれ、前記第1開口および前記第2開口を閉鎖する。
前述したラジアルタービンは、第1態様または以下の態様のうちの少なくとも一つの態様に従って組み立てられるのが好ましい。
出願人が検証したことは、本発明が組立時間を限定することを可能にするので、タービンの生産の為のプロセスを最適化し、生産費用を減少させることである。このようにして、二重反転式タービンを、より高度な工業化にすることができる。
同時に、組立精度が改善され、これは、堅牢性と信頼性に良い影響を与えるタービンの品質向上を意味する。
さらに、出願人が検証したことは、請求された解決策がタービンの迅速かつ簡単な分解を可能にし、その内部部品に対するアクセスを取得し、修理および/または維持手続に関する時間および費用の点で節約になることである。
特に、シャフトの為の支持体と、ロータを備えたシャフト自体とを組み込むタービンユニットの生産は、シャフトおよび/またはベアリングを、それらのシートからスライドさせることなく、機械内部(たとえば、羽根)に対するアクセスを可能にする。
一態様において、中央ケースは、管状形状を有する。中央ケースは、バレル形式に形成されるのが好ましい。好ましくは、管状中央ケースは、単一体である。一態様において、予め組み立てられた第1タービンユニットおよび予め組み立てられた第2タービンユニットを中央ケースに結合させるステップは、予め組み立てられた第1タービンユニットおよび予め組み立てられた第2タービンユニットを軸方向に少なくとも部分的に、それぞれ、軸方向で互いに向かい合う中央ケースの第1開口および第2開口に挿入する工程を含む。
出願人が検証したことは、この構造が構造的に非常に頑丈であり、また、単体の管状本体は、タービンの動作中にタービンユニットをセンタリングする為のセンタリング機能を果たすことに加えて、組立プロセス中のタービンユニットをセンタリングする為のセンタリング機能を果たすことである。
一態様において、中央ケースは、第1半円筒部と第2半円筒部とを備える。好ましくは、2つの半円筒部が、回転軸に対して平行な面で互いに結合され、あるいは、回転ユニットの回転軸を含む。
一態様において、予め組み立てられた第1タービンユニットおよび予め組み立てられた第1タービンユニットを中央ケースに結合させるステップは、第1半円筒部内に、予め組み立てられた第1タービンユニットと予め組み立てられた第2タービンユニットとを配置する工程と、第2半円筒部を第1半円筒部に付ける工程とを含む。
好ましくは、第1半円筒部は、下の円筒部であり、予め組み立てられた第1タービンユニットおよび予め組み立てられた第2タービンユニットは、ケースの閉鎖の前に設置され、好ましくは上方から第2半円筒部を第1半円筒部上に配置する。
一態様において、中央ケースは、径方向内部円筒壁および径方向外部円筒壁を備え、前記円筒壁は、ともに環状吐出空間を区切っている。一態様において、径方向内部円筒壁は、羽根付きディフューザを有し、この羽根付きディフューザは、作動空間の周囲に配置され、前記作動空間と環状吐出空間を流体連通状態に設定するように構成されている。この構造は、中央ケースを剛性かつ頑丈にし、タービンセットをコンパクトにする。
一態様において、羽根付きディフューザは、複数のステータ羽根を備え、これらの複数のステータ羽根は、径方向内部円筒壁の対向した軸方向部分を構造的に連結し、前記ステータ羽根は、作動流体の為の複数の略径方向通路を共に区切っている。それらの空気力学的機能を果たすことに加えて、ステータ羽根は、径方向内部円筒壁の対向した軸方向部分を連結し、当該セットを非常に剛性にする。
一態様において、羽根付きディフューザは、一対の環状デバイダを備え、一対の環状デバイダはステータ羽根の対向した軸方向端部に置かれる。通過中の流体を案内することに加えて、環状デバイダは、当該セットを強化する。
一態様において、中央ケースの径方向内部円筒壁は、前記中央ケースの第1開口に置かれた第1円筒当接表面を有し、第1半割ケースは、第1円筒センタリング表面を有し、第1円筒センタリング表面は、第1回転軸と同軸であり、前記第1円筒当接表面に結合されている。
一態様において、中央ケースの径方向内部円筒壁は、前記中央ケースの第2開口に置かれた第2円筒当接表面を有し、第2半割ケースは、第2円筒センタリング表面を有し、第2円筒センタリング表面は、第2回転軸と同軸であり、前記第2円筒当接表面に結合されている。
一態様において、予め組み立てられた第1タービンユニットを中央ケースに結合させるステップは、第1回転軸と同軸の第1半割ケースの第1円筒センタリング表面を、前記中央ケースの第1軸方向開口に置かれた中央ケースの第1円筒当接表面に結合させる工程を含む。
一態様において、予め組み立てられた第2タービンユニットを中央ケースに結合させるステップは、第2回転軸と同軸の第2半割ケースの第2円筒センタリング表面を、前記中央ケースの第2開口に置かれた中央ケースの第2円筒当接表面に結合させる工程を含む。
引用された表面は、動作中の回転部品の損傷干渉(damaging interference)を防止し、相対運動における流体シール間の適切な結合を確保する為に、回転ユニットをケースに対して、とりわけ、互いに対してセンタリングすることが可能である。
一態様において、第1円筒当接表面および第1円筒センタリング表面は、第1ロータディスクまたは第2ロータディスクの最外部ラジアン段の直径「ds」の約110%および120%の間の範囲の第1直径「d1」を有する。
一態様において、第2円筒当接表面および第2円筒センタリング表面は、第1ロータディスクまたは第2ロータディスクの最外部ラジアン段の直径「ds」の約110%および120%の間の範囲の第2直径「d2」を有する。
一態様において、径方向内部円筒壁の内径「d」は、第1ロータディスクまたは第2ロータディスクの最外部ラジアン段の直径「ds」の約110%および120%の間の範囲の直径「d」を有する。
これらの寸法は、タービンの全体構造を強化するのに寄与し、構造的部品の直径は、ロータディスクの直径より僅かに大きいだけである。
一態様において、中央ケースは、第1開口に置かれた第1環状当接表面を有し、第1半割ケースは、第1環状基準表面を有し、第1環状基準表面は、第1回転軸と同軸であり、第1回転軸に対して垂直であり、前記第1環状当接表面に結合され、第1環状当接表面は、径方向円筒壁に実質的に置かれている。
一態様において、中央ケースは、第2開口に置かれた第2環状当接表面を有し、第2半割ケースは、第2環状基準表面を有し、第2環状基準表面は、第2回転軸と同軸であり、第2回転軸に対して垂直であり、前記第2環状当接表面に結合され、第2環状当接表面は、径方向円筒壁に実質的に置かれている。
一態様において、予め組み立てられた第1タービンユニットを中央ケースに結合させるステップは、第1回転軸と同軸であり第1回転軸に対して垂直な第1半割ケースの第1環状基準表面を、前記中央ケースの第1軸方向開口に置かれた中央ケースの第1環状当接表面に結合させる工程を含む。
一態様において、予め組み立てられた第2タービンユニットを中央ケースに結合させるステップは、第2回転軸と同軸であり第2回転軸に対して垂直な第2半割ケースの第2環状基準表面を、前記中央ケースの第2開口に置かれた中央ケースの第2環状当接表面に結合させる工程を含む。
引用された表面は、動作中の回転部品の損傷干渉を防止し、相対運動における流体シール間の適切な結合を確保する為に、ケースに対して、とりわけ、このケース内で、互いに対して、回転ユニットの軸方向の位置を固定することを可能にする。
一般的に、引用された結合表面は、非常に剛性を有する中央ケースを使用することを可能にし、組立中およびタービンの動作中、2つのロータディスクおよびそれらの羽根の相対位置を正確に固定する。
一態様において、前記第1半割ケースおよび第2半割ケースの各々は、好ましくは単体内で、実質的にボックス状構造を有し、高度の剛性を与える。
一態様において、第1半割ケースは、第1主壁と、前記第1主壁から延び、第1ハウジングを内部で区切る、第1管状本体と、を備える。
一態様において、第1主壁は、第1円筒本体と、第1連結部分と、第1径方向外部分とを備え、第1円筒本体は、第1管状本体と同軸であり、前記第1管状本体に対して外部にあり、第1連結部分は、第1円筒本体および第1管状本体の間で径方向に延び、第1径方向外部分は、第1円筒本体の一端部から延びている。好ましくは、第1管状本体、第1連結部分、第1円筒本体、第1径方向外部分は、軸方向の半分の断面において、実質的にS字形である。
一態様において、第1半割ケースは、第1補助環状壁を備え、第1補助環状壁は、第1円筒本体から付加物として延びており、第1管状本体の径方向外部表面の近傍に置かれた径方向内部縁部を有する。好ましくは、径方向内部縁部は、滑りブロックのように径方向腿部表面をかすり、第1管状本体に対して、軸方向に自由に並進する。この解決策は、屈曲剛性を確保するが、特に、タービンの動作中に発生する温度勾配のため、軸方向の相対運動によって引き起こされる内部応力の発生を防止する。
一態様において、第1回転ユニットは第1支持スリーブを備え、この第1支持スリーブは、第1ハウジングに収容され、第1半割ケースに頑丈に連結され、第1支持スリーブは、第1シャフトの為にシートを内部で区切っている。
一態様において、第1支持ユニットは、ベアリング、好ましくは回転要素、好ましくはローラベアリングを備え、これが、第1支持スリーブおよび第1シャフトの間において径方向に入れられ、第1支持スリーブ内で前記第1シャフトの自由回転を可能にする。
一態様において、第2半割ケースは、第2主壁と、前記第2主壁から延び、第2ハウジングを内部で区切る、第2管状本体と、を備える。
一態様において、第2主壁は、第2円筒本体と、第2連結部分と、第2径方向外部分とを備え、第2円筒本体は、第2管状本体と同軸であり、前記第2管状本体に対して外部にあり、第2連結部分は、第2円筒本体および第2管状本体の間で径方向に延び、第2径方向外部分は、第2円筒本体の一端部から延びている。好ましくは、第2管状本体、第2連結部分、第2円筒本体、第2径方向外部分は、軸方向の半分の断面において、実質的にS字形である。
一態様において、第2半割ケースは、第2補助環状壁を備え、第2補助環状壁は、第2円筒本体から付加物として延びており、第2管状本体の径方向外部表面の近傍に置かれた径方向内部縁部を有する。好ましくは、径方向内部縁部は、滑りブロックのように径方向腿部表面をかすり、第2管状本体に対して、軸方向に自由に並進する。
一態様において、第2回転ユニットは、第2支持スリーブを備え、この第2支持スリーブは、第2ハウジングに収容され、第2半割ケースに頑丈に連結され、第2支持スリーブは、第2シャフトの為にシートを内部で区切っている。
一態様において、第2支持ユニットは、ベアリング、好ましくは回転要素、好ましくはローラベアリングを備え、これが、第2支持スリーブおよび第2シャフトの間において径方向に入れられ、第2支持スリーブ内で前記第2シャフトの自由回転を可能にする。
一態様において、第1タービンユニットを予め組み立てられるステップは、第1ハウジングを区切る第1半割ケースを準備する工程、好ましくは、第1支持スリーブを備えた第1回転ユニットと、第1支持スリーブに回転できるように収容された第1シャフトとを準備する工程、好ましくは、第1ハウジングに第1回転ユニットを収容し、第1半割ケースに第1支持スリーブを固定する工程を含む。
一態様において、第2タービンユニットを予め組み立てるステップは、第2ハウジングを区切る第2半割ケースを準備する工程、好ましくは、第2支持スリーブを備えた第2回転ユニットと、第2支持スリーブに回転できるように収容された第2シャフトとを準備する工程、好ましくは、第2ハウジングに第2回転ユニットを収容し、第2半割ケースに第2支持スリーブを固定する工程を含む。
言い換えると、第1回転ユニットおよび第2回転ユニットも予め組み立てられ、その後、それぞれの半割ケースに挿入されて接合される。この解決策は、回転ユニットを、シャフトおよび/または任意のベアリングを、それらのシートからスライドさせることなく、それぞれの半割ケースから分解することを可能にする。
一態様において、第1タービンユニットを予め組み立てるステップは、第1ロータディスクを準備し、それを第1シャフトの遠位端部に接合する工程を含む。一態様において、第2タービンユニットを予め組み立てるステップは、第2ロータディスクを準備し、それを第2シャフトの遠位端部に接合する工程を含む。
好ましくは、第1回転ユニットは、第1ロータディスクを第1シャフトの遠位端部に接合する前に第1ハウジングに収容されることが想定される。好ましくは、第2回転ユニットは、第2ロータディスクを第2シャフトの遠位端部に接合する前に第2ハウジングに収容されることが想定される。
言い換えると、羽根付きロータディスクは、前記回転ユニットの事前組立後に、それぞれの回転ユニットのシャフトに接合される。
好ましくは、第1回転ユニットは、それを前記第1ハウジングの一端部に挿入し、前記第1ハウジングの反対側の端部から遠位端部を突出させることによって、第1ハウジングに収容される。好ましくは、第2回転ユニットは、それを前記第2ハウジングの一端部に挿入し、前記第2ハウジングの反対側の端部から遠位端部を突出させることによって、第2ハウジングに収容される。
言い換えると、各々の羽根付きロータディスクは、前記回転ユニットを、それぞれの半割ケースに装着した後、それぞれの回転ユニットのシャフトに接合される。
一態様において、予め組み立てられた第1タービンユニットは、外部と流体連通状態に作動空間を設定するように構成された第1パイプを備える。
一態様において、予め組み立てられた第2タービンユニットは、外部と流体連通状態に作動空間を設定するように構成された第2パイプを備える。
好ましくは、第1パイプは、予め組み立てられた第1セットによって画定され、ここで、前記第1パイプは、溶接によって、たとえば互いに接合される。好ましくは、第1パイプと同様の方法において、第2パイプは、予め組み立てられた第2セットによって画定され、ここで、前記第2パイプは、溶接によって、たとえば互いに接合される。
一態様において、第1タービンユニットを予め組み立てるステップは、第1パイプを第1半割ケースに結合する工程を含み、第1パイプは、第1ロータディスクおよび第2ロータディスクの間で区切られた作動空間を外部と流体連通状態に設定するように構成されている。一態様において、第2タービンユニットを予め組み立てるステップは、第2パイプを第2半割ケースに結合する工程を含み、第2パイプは、第1ロータディスクおよび第2ロータディスクの間で区切られた作動空間を外部と流体連通状態に設定するように構成されている。
一態様において、たとえば溶接によって、互いに接合された第1パイプを備えた第1セットが予め組み立てられ、第1パイプの第1セットが一括で第1半割ケースに付けられることが想定される。一態様において、たとえば溶接によって、互いに接合された第2パイプを備えた第2セットが予め組み立てられ、第2パイプの第2セットが一括で第2半割ケースに付けられることが想定される。
一態様において、第1パイプが、相対的軸方向並進運動によって、一括で第1半割ケースに付けられることが想定される。一態様において、第2パイプが、相対的軸方向並進運動によって、一括で第2半割ケースに付けられることが想定される。
一態様において、第1パイプは、第1ロータディスクを第1シャフトの遠位端部に接合する前に、第1半割ケースに結合される。一態様において、第2パイプは、第2ロータディスクを第2シャフトの遠位端部に接合する前に、第2半割ケースに結合される。
先に実現されるパイプセットも容易に半割ケースと一括で関連付けられ、それによって、組立を高速プロセスにすることができる。
一態様において、第1パイプは、第1環状シート内に収容されるのが好ましい第1トロイダル管継手を備え、第1環状シートは、第1半割ケース内に設けられ、第1回転軸と同軸である。一態様において、第2パイプは、第2環状シート内に収容されるのが好ましい第2トロイダル管継手を備え、第2環状シートは、第2半割ケース内に設けられ、第2回転軸と同軸である。
一態様において、第1パイプを第1半割ケースに結合させるステップは、第1環状シートに第1トロイダル管継手を収容する工程を含み、第1環状シートは、第1半割ケースに設けられ、第1回転軸と同軸である。一態様において、第2パイプを第2半割ケースに結合させるステップは、第2環状シートに第2トロイダル管継手を収容する工程を含み、第2環状シートは、第2半割ケースに設けられ、第2回転軸と同軸である。
各々のトロイダル管継手は、単純な軸方向運動によって、それぞれの半割ケースに付けられる。
一態様において、第1パイプは、複数の第1径方向導管を備え、これらの径方向導管は、第1トロイダル管継手から延び、第1回転軸に向かって収束する。一態様において、第2パイプは、複数の第2径方向導管を備え、これらの径方向導管は、第2トロイダル管継手から延び、第2回転軸に向かって収束する。径方向導管は、作動空間の径方向内部分に通じる。互いに接合された(予め組み立てられた)第1パイプセットおよび第2パイプセットの各々は、それぞれの管継手およびそれぞれの径方向導管を備える。
一態様において、第1パイプは、第1トロイダル管継手と流体連通状態にあり、第1半割ケースおよび/または中央ケースから出る少なくとも一つの第1パイプを備える。一態様において、第2パイプは、第2トロイダル管継手と流体連通状態にあり、第2半割ケースおよび/または中央ケースから出る少なくとも一つの第2パイプを備える。
好ましくは、互いに接合された(予め組み立てられた)第1パイプセットおよび第2パイプセットの各々は、それぞれの管継手、それぞれの径方向導管、外部と連通するそれぞれのパイプを備える。
一態様において、前記少なくとも第1パイプは、第1半割ケースに設けられた第1開口を通って略軸方向に沿って延びている。一態様において、前記少なくとも第2パイプは、第2半割ケースに設けられた第2開口を通って略軸方向に沿って延びている。
一態様において、第1パイプを第1半割ケースに結合させるステップは、第1半割ケースに設けられた第1開口を通って少なくとも第1パイプを軸方向に挿入する工程を含む。一態様において、第2パイプを第2半割ケースに結合させるステップは、第2半割ケースに設けられた第2開口を通って少なくとも第2パイプを軸方向に挿入する工程を含む。いったん、それらが挿入されると、第1パイプおよび第2パイプは、軸方向に沿って半割ケースから外に突出する。この解決策は、半割ケースから突出するパイプが中央ケースの要素を妨害することなく、半割ケースを中央ケース内に、それらを前記中央ケースの第1開口および第2開口に挿入することによって、装着することを可能にする。
一態様において、前記少なくとも一つの第1パイプは、中央ケース内に設けられた第1通路を通って第1回転軸に対して実質的に垂直な方向に沿って延びている。一態様において、前記少なくとも一つの第2パイプは、中央ケース内に設けられた第2通路を通って第2回転軸に対して実質的に垂直な方向に沿って延びている。
一態様において、少なくとも一つの第1パイプおよび少なくとも一つの第2パイプは、それぞれが、第1トロイダル管継手および第2トロイダル管継手に連結されるまで、中央ケース内に設けられた、それぞれの第1通路および第2通路に挿入される。この場合、第1パイプおよび第2パイプは、それぞれの管継手およびそれぞれの径方向導管に予め組み立てられていないが、それらは、第1タービンユニットおよび第2タービンユニットが中央ケースに装着された後、トロイダル管継手に接合される。
本発明に従うパイプセットは、半割ケースに対して、独立した導管を形成するので、到来する高温作動流体は、半割ケースを超えて直接流れない。そのため、温度勾配は、限定されてタービンの構造に影響する。
また、本発明は、電気エネルギを発生させる為の、電気エネルギの生産の為のプラント(発電所)に関し、作動流体の為の循環路と、少なくとも一つの電力発電機に連結された、説明された形式のラジアルタービンとを備え、前記循環路は、第1パイプおよび第2パイプと、タービンの吐出開口との流体連通状態にある。
更なる特徴および利点は、本発明に従う二重反転式ラジアルタービンおよび二重反転式ラジアルタービンの組立の為の方法の、好ましいが限定されない実施形態の詳細な説明から明らかである。
以下、添付された図面を参照して説明するが、これらは、おおよその、非限定的な実施例を提供する目的だけの為に提供される。
図1は、本発明に従うタービンの第1実施形態の軸方向の面に沿った断面図を示す。
図2は、図1に見えるタービンのユニットの一つを組み立てる為のシーケンスを図示する。
図3は、図1に見えるタービンのユニットの一つを組み立てる為のシーケンスを図示する。
図4は、図1に見えるタービンのユニットの一つを組み立てる為のシーケンスを図示する。
図5は、図1に見えるタービンのユニットの一つを組み立てる為のシーケンスを図示する。
図6は、図1に見えるタービンのユニットの一つを組み立てる為のシーケンスを図示する。
図7は、図1に見えるタービンのユニットの一つを組み立てる為のシーケンスを図示する。
図8は、中央ケースを備えたタービンユニットを組み立てる為のステップを図示する。
図9は、本発明に従うタービンの第2実施形態の軸方向の面に沿った断面図を示す。
図10は、図9に見えるタービンを組み立てる為の、それぞれのステップを図示する。
図11は、図9に見えるタービンを組み立てる為の、それぞれのステップを図示する。
引用された図面を参照すると、本発明に従う二重反転式ラジアルタービンは、参照符合1によって全体的に表示される。図1に図示されたタービンは、軸流または遠心力ラジアル形式の膨張タービンであるが、ここで、作動流体(例えば、水蒸気、有機流体)は、径方向に沿って外向きに優勢に、すなわち、タービンの中心からロータディスクの周縁部に向かって移動する。
図1に見える二重反転タービン1は、固定された収容ケース2を備え、これは、内部に第1ロータディスク3’および第2ロータディスク3’’を収容する。2つのロータディスク3’、3’’は、固定されたケース2内で、一致する第1回転軸X1および第2回転軸X2を中心として、互いに独立して自由に回転することができる。このため、第1回転ディスク3’は、ベアリング5によって固定ケース2内に装着された、それぞれの第1回転シャフト4’に頑丈に連結されている。第2ロータディスク3’’は、ベアリング5によって固定ケース2内に装着された、それぞれの第2回転シャフト4’’に頑丈に連結されている。前記回転シャフト4’、4’’は、連結可能、すなわち、図示されていない少なくとも一つの発電機に連結可能であり、作動空間を通って膨張する作動流体によってもたらされるロータディスク3’、3’’の回転から電気エネルギを生み出すように構成されている。
第1ロータディスク3’には複数のロータ羽根6’が装備され、これらのロータ羽根6’は、前記第1ロータディスク3’の、それぞれの前面7’において、一連の同心リングに配置されている。第2ロータディスク3’’には複数のロータ羽根6’’が装備され、これらのロータ羽根6’’は、前記第2ロータディスク3’’の、それぞれの前面7’’において、一連の同心リングに配置されている。第1ロータディスク3’の前面7’は、第2ロータディスク3’’の前面7’’の前に置かれ、第1ディスク3’のロータ羽根6’は、第2ロータディスク3’’のロータ羽根6’’と径方向に交互に配置されている。第1ロータディスク3’のロータ羽根6’は、第2ロータディスク3’’の前面7’’の近傍で終端し、第2ロータディスク3’’のロータ羽根6’’は、第1ロータディスク3’の前面の近傍で終端している。
ロータ羽根6’、6’’は、2つのロータディスク3’、3’’の間に入れられた作動空間内に置かれる。
第1パイプ8’および第2パイプ8’’は、後で詳細に説明されるが、これらは、収容ケース2の外部および適した循環路と作動空間を流体連通状態に設定することが可能である。特に、前述したパイプ8’、8’’は、作動流体を前記作動空間の中央ゾーンに受け入れることを可能にし、前記ゾーンは、回転軸X1,X2に置かれている。いったん、中央ゾーンに受け入れられると、作動流体は、ロータ羽根6’、6’’を通って膨張し、径方向外側に移動し、対向する方向における2つのロータディスク3’、3’’の回転をもたらす。
固定された収容ケース2は、地面に載置、又は、支持フレーム(図示せず)によって特別なベース(図示せず)に載置される中央ケース9を備える。中央ケース9は、形状が円筒または略円筒(バレル形状)であり、第1回転軸(X1)および第2回転軸(X2)と同軸である。中央ケース9は、その両端部で軸方向に開かれているので、第1開口10’および第2開口10’’を有する(図8)。中央ケース9は、径方向内部円筒壁11および径方向外部円筒壁12を備え、これらは、第1環状側部壁13’および第2環状側部壁13’’によって互いに連結されている。前記径方向内部円筒壁11および径方向外部円筒壁12および前記第1環状側部壁13,第2環状側部壁13’’は、環状吐出空間14を区切っている。
第1ロータディスク3および第2ロータディスク3’’、したがって、作動空間も、径方向内部円筒壁11の内側に含まれる。
径方向内部円筒壁11は、羽根付きディフューザ15を有し、この羽根付きディフューザ15は、作動空間を中心として周方向に配置され、引用された作動空間と環状吐出空間14を流体連通状態に設定するように構成されている。径方向内部円筒壁11の連続性は、前記羽根付きディフューザ15によって、中央面X−Xで中断されている。言い換えると、羽根付きディフューザ15は、径方向円筒壁11を対向した2つの軸方向部分に分割している。羽根付きディフューザ15は、複数のステータ羽根16を備え、これらのステータ羽根16は、径方向内部円筒壁11の前記対向した軸方向部分を構造的に連結し、前記ステータ羽根16は、作動流体の為に複数の略径方向通路を共に区切っている。ステータ羽根16の各々の2つの対向した軸方向端部は、それぞれの環状デバイダ17’、17’’に接合され、これらは、径方向内部円筒壁11の2つの対向した軸方向部分に頑丈に連結されている。
径方向外部円筒壁12の下部分は、吐出開口18を有し、この吐出開口18は、適した吐出導管(図示せず)に連結されるように構成されている。作動流体は、膨張するとき、作動空間から径方向に出て、羽根付きディフューザ15を通り、その後、環状吐出空間14の内側、その後、吐出開口18を出る。
図1に図示された第1実施形態において、径方向内部円筒壁11,径方向外部円筒壁12,第1環状側部壁13’、第2環状側部壁13’’は単体として実現されている。あるいは、径方向内部円筒壁11および径方向外部円筒壁12は、各々が単体として実現され、その後、第1環状側部壁13’および第2環状側部壁13’’によって連結される。
固定された収容ケース2は、第1半割ケース19’および第2半割ケース19’’を更に備える。図示された実施形態において、第1半割ケース19’および第2半割ケース19’’は、引用された中央面X−Xに対して対称なので、第1半割ケース19’のみを詳細に説明する。
第1半割ケース19’は、単体または多数部品として実現されたボックス状構造によって成形された壁によって形成されている。第1半割ケース19’は、第1主壁20’と、第1主壁20’の一側面から延びる第1管状本体21’とを備える。第1主壁20’は、同様に、第1略円筒(円筒または円錐)壁と第1連結部分23’とを備え、第1略円筒壁は、第1管状本体21’を囲み、前記第1管状本体21’と同軸であり、前記第1管状本体21’から径方向に離間され、第1連結部分23’は、第1管状本体21’および第1略円筒壁22’の間で径方向に伸び、これらを連結している。添付された図におけるように軸方向の面に沿った断面において、引用された第1連結部分23’は、剛性を高める為、更に、タービンの動作中に存在する熱勾配の為に異なる径方向運動を可能にする為、ジグザグまたは波状の形状を有する。第1主軸20’も同様に、第1径方向外部分24’を備え、この第1径方向外部分24’は、第1連結部分23’に連結された端部の軸方向反対側にある第1略円筒壁22’の一端部から延びている。第1管状本体21’、第1連結部分23’、第1略円筒壁22’、第1径方向外部分24’は、軸方向半割断面において実質的にS状になっている。第1半割ケース19’は、第1補助環状壁25’を更に備え、第1補助環状壁25’は、第1連結部分23’に連結された端部の軸方向反対側にある第1略円筒壁22’の端部から始まり、第1略円筒壁22’から付加物として延びている。この第1補助環状壁25’は、第1管状本体21’に向かって径方向に延び、第1管状本体21’の径方向外部表面の近傍に置かれた第1径方向内部縁部B1を有する。第1径方向内部縁部B1は、滑りブロックのように径方向外部表面をかすり、第1管状本体21’に対して、軸方向において自由に並進する。第1管状本体21’は、第1円筒ハウジングA’を内部で区切っている。
第2半割ケース19’’は、第1半割ケース19’と同一要素を備え、これらの要素は、形容詞「第2」および添付図の為の参照符合の後の二重アポストロフィによって区別されている。
タービン1は、第1半割ケース19’および第2半割ケース19’’に、それぞれが関連付けられた第1回転ユニット26’および第2回転ユニット26’’を備える。第1回転ユニット26’は、それぞれのベアリング5を備えた上記第1シャフト4’を備える。第1回転ユニット26’は、第1支持スリーブ27’を更に備え、この第1支持スリーブ27’は、第1シャフト4’が中に収容される内部シートを区切っている。第1シャフト4’は、ベアリング5を径方向に挟んで第1支持スリーブ27’に連結されているので、前記第1シャフト4’は、第1支持スリーブ27’に対して自由に回転できる。
第2回転ユニット26’’は、第1回転ユニット26’に類似し、同一要素を備えているが、これらの要素は、形容詞「第2」および添付図の為の参照符合の後の二重アポストロフィによって区別されている。
上記第1パイプ8’は、第1トロイダル管継手28’を備え、この第1トロイダル管継手28’は、第1回転軸X1の周囲に延び、第1回転ディスク3’の周辺ゾーンに置かれる。この実施形態の第1トロイダル管継手28’は、実質的に円形断面を有する。第1パイプ8’は、複数の第1径方向導管29’を備え、この第1径方向導管29’は、第1トロイダル管継手28’から延び、第1回転軸X1に向かって収束している。本書に添付された図1において、2つの第1径方向導管のみが示されているが、3以上の第1径方向導管29’があってもよく、それらは、前記第1回転軸X1を中心としてラジアルパターンで延びてもよい。第1径方向導管29’は、第1トロイダル管継手28’と流体連通状態にあり、第1ロータディスク3’の径方向内部分の近傍に開放端部を有し、前記部分には、第1貫通孔30’が備えられ、第1貫通孔30’は、第1径方向導管29’から第1ロータディスク3’を通り作動空間の中央領域の内側まで作動流体を通過させるのに適している。引用された径方向導管29’は、たとえば、同数のパイプによって構成することができ、または、中実ディスクの内側に設けることができる。図1の第1パイプ8’は、少なくとも一つの第1パイプ31’を更に備え、この第1パイプ31’は、第1トロイダル管継手28’と流体連通状態にあり、第1半割ケース19’から出ている。第1パイプ31’は、それぞれの第1トロイダル管継手28’から始まり、略軸方向に沿って、第1半割ケース19’に設けられた第1開口32’を通って延びている。第1パイプ31’は、第1半割ケース19’の外側で、適した循環路(図示せず)と連結されている。
前述した第2パイプ8’’は、第1パイプ8’に類似し、同一要素を備えるが、これらの要素は、形容詞「第2」および添付図の為の参照符合の後の二重アポストロフィによって区別されている。
第1回転ユニット26’と共に、第1ロータディスク3’、第1パイプ8’、第1半割ケース19’は、第1タービンユニット33’を形成する。第2回転ユニット26’’と共に、第2ロータディスク3’’、第2パイプ8’’、第2半割ケース19’’は、第2タービンユニット33’’を形成する。
本発明に従う方法において、図示された二重反転式ラジアルタービン1は、後述するように組み立てられる。
当該方法は、2つのタービンユニット33’、33’’の各々を予め組み立てるステップを含み、その後、それらを中央ケース9と結びつける。図2〜図7は、第1タービンユニット33’の組立の為のステップを図示するが、これは、詳細に説明されない第2タービンユニット33’’の組立の為のステップと同一である。
第1タービンユニット33’の事前組立は、第1半割ケース19’を準備するステップ、第1スリーブ27’から作成された第1回転ユニット26’を第1シャフト4’およびそれぞれのベアリング5と共に装着するステップを含む(図2)。前記第1回転ユニット26’は、第1円筒ハウジングA’に挿入され、第1支持スリーブ27’は、第1半割ケース19’の第1管状本体21’に固定される(図2,図3)。
第1タービンユニット33’の事前組立は、それぞれの第1トロイダル管継手28’、それぞれの第1径方向導管29’、それぞれの第1パイプ31’を備えた(たとえば、互いに溶接された(図4))単一セットとして、第1パイプ8’を準備するステップを更に含む。その後、当該方法は、前記セットの第1パイプ8’を(既に組み立てられた第1スリーブ27’、第1シャフト4’と共に(図4,図5))第1半割ケース19’と軸方向に結合させるステップを含む。このステップ中、第1パイプ31’は、第1半割ケース19’内に設けられた開口32’内に軸方向に挿入され、第1径方向導管29’は、第1主壁20’の連結部分23’に寄りかけられ、第1トロイダル管継手28’は、第1略円筒壁22’に対して径方向外部位置に位置決めされる。
この地点において、第1ロータディスク3’に接合されるように構成された第1シャフト4’の遠位端部E’は、第1ハウジングA’から突出し、第1パイプ8’の側部からアクセス可能であり、第1径方向導管29’の開放端部は、それを妨げることなく前記遠位端部E’を囲んでいる。第1ロータディスク3’は、適した連結装置(本書では図示せず)によって、たとえば、第1シャフト4’およびヒルス(Hirth)ジョイントにおける貫通ロッドによって(図6,図7)、第1シャフト4’に接合され、第1シャフト4’の遠位端部E’を突き出している。第1タービンユニット33’が完全する(図7,図8)。図8において組み立てられた形で見える第2タービンユニット33’’は、同一方法で予め組み立てられる。
この点において、予め組み立てられた第1タービンユニット33’および予め組み立てられた第2タービンユニット33’’は、前記予め組み立てられた第1タービンユニット33’および前記予め組み立てられた第2タービンユニット33’’を、それぞれ、中央ケース9の第1開口10’および第2開口10’’軸方向に部分的に挿入することによって中央ケース9に結合されるが、これらの開口は、軸方向に互いに対向している(図8)。結合した後、第1半割ケース19’および第2半割ケースは、密封されるように中央ケース9を側方で閉鎖する。
このため、第1タービンユニット33’を参照すると、第1主壁20’の第1径方向外部分24’は、横断面がL状の周辺縁部を有する。そのため、この周辺縁部は、第1円筒センタリング表面34’を有し、第1円筒センタリング表面34’は第1回転軸X1と同軸であり、径方向で外部に面している。この周辺縁部も、第1環状基準表面35’を有し、第1環状基準表面35’は、第1回転軸X1と同軸であり、第1回転軸X1に直交し、それを中央ケース9と結合するプロセス中、前記中央ケース9に面する。
第2タービンユニット33’’は、同一構造を有し、ここで、対応する要素は、形容詞「第2」および添付図の為の参照符合の後の二重アポストロフィによって区別されている。
中央ケース9の径方向内部円筒壁11は、第1開口10’に置かれ径方向内部に面する第1円筒当接表面36’と、第2開口10’’に置かれ、径方向内部に面する第2円筒当接表面36’’とを有する。
中央ケース9の第1側部壁13’は、第1開口10’に置かれる第1環状当接表面37’を有し、中央ケース9の第2側部壁13’’は、第2開口10’’に置かれる第2環状当接表面37’’を有する。
予め組み立てられた第1タービンユニット33’を中央ケース9に結合するプロセス中、第1円筒センタリング表面34’は、第1円筒当接表面36’に関連付けられ、さらに、第1環状基準表面35’は、第1環状当接表面37’に付けられる。同様に、予め組み立てられる第2タービンユニット33’’を中央ケース9に結合するプロセス中、第2円筒センタリング表面34’’は、第2円筒当接表面36’’に関連付けられ、さらに、第2環状基準表面35’’は、第2環状当接表面37’’に付けられる。添付された図において留意されるように、第1円筒当接表面36’、第2円筒当接表面36’’、第1円筒センタリング表面34’、第2円筒センタリング表面34’’は、この実施形態における第1ロータディスク3’の最外部ラジアル段(すなわち、径方向最外部ロータ羽根6’)の直径dsの約110%に等しい(第1および第2)直径d1、d2を有する。さらに、この実施形態において、第1直径d1および第2直径d2は、互いに等しく、径方向内部円筒壁11の内径に等しい。
図9,図10、図11に図示されている第2実施形態は、第1パイプ8’および第2パイプ8’’の構造、特に、トロイダル管継手28’、28’’の構造および第1パイプ31,第2パイプ31’’の構造を除き、前述した実施形態と同一である(そのため、同一要素に対する参照番号は同一のままであり、より明確にするため、それらは全て報告されていない)。
第1トロイダル管継手28’は、第1半割ケース19’内に設けられた第1環状シート38’内に部分的に挿入されるように構成された略矩形横断面を有し、これは、第1回転軸X1と同軸である。前記第1環状シート38’は、第1略円筒壁22’によって、更に、L字状周辺縁部によって区切られている。第1パイプ31’は、中央ケース9内に設けられた第1通路39’を通って、第1回転軸X1に対して、ほぼ垂直な方向に沿って延びている。第1パイプ31’は、前記第1トロイダル管継手28’の径方向外部分で第1トロイダル管継手28’に連結され、中央ケース9から突出し、適した循環路(図示せず)に連結されている。第2パイプ8’’は、対称であり、第1パイプ8’と同一構造を有し、その第2パイプ31’’は、中央ケース9内に設けられた第2通路39’’を通過している。
この実施形態において、第1パイプ31’を持たない第1パイプ8’は、第1半割ケース19’と軸方向で結合され、同様に、第2パイプ31’’を持たない第2パイプ8’’は、第2半割ケース19’’と軸方向で結合されている。
予め組み立てられた第1タービンユニット33’および予め組み立てられた第2タービンユニット33’’は、その後、前記予め組み立てられたタービンユニット33’および前記第2予め組み立てられたタービンユニット33’’を、それぞれ、中央ケース9の第1開口10’および第2開口10’’内に軸方向で部分的に挿入することによって、中央ケース9に結合されるが、それらの開口は、互いに軸方向に対向している(図10)。
最後に、第1パイプ31’および第2パイプ31’’は、それぞれのトロイダル管継手28’、28’’と接合されるまで、それぞれ、第1通路39’および第2通路39’’に挿入される。
更なる実施形態(図示せず)において、タービンユニットの組立前に、中央ケース9は、地面に載置する第1下部半円筒部と、第2上部半円筒部とに分割され、たとえば、前記第1半円筒部および第2半円筒部を、第1回転軸X1および第2回転軸X2を含む水平面で結合することができる。
組立の目的のため、たとえば、先の実施形態の為に説明され図示された手順に従って予め組み立てられた第1タービンユニット33’および第2タービンユニット33’’は、最初に互いに軸方向に組み立てられ、径方向で交互に、羽根の環状配列を配置する。その後、第1タービンユニット33’で作られ、第2タービンユニット33’’によって作られた当該セットが、上に開放した第1下部半円筒部へと設定される。その後、第2上部半円筒部が上方から第1「下部半円筒部に付けられ、当該ケースを閉鎖する。第1パイプ8’および第2パイプ8’’は、前述された第1実施形態および第2実施形態と同様に実現することができる。
図示された複数の実施形態の一つ、あるいは、他の追加の実施形態において、本発明に従うタービンは、電気エネルギを発生させる為の、熱または地熱または熱電併給システムのような発電所で実施可能である。
1…二重反転式ラジアルタービン、2…固定された収容ケース、3’、3’’…第1ロータディスク、第2ロータディスク、X1、X2…第1回転軸、第2回転軸、4’、4’’…第1回転シャフト、第2回転シャフト、5…ベアリング、6’、6’’…第1ロータディスクのロータ羽根、第2ロータディスクのロータ羽根、7’、7’’…第1ロータディスクの前面、第2ロータディスクの前面、8’、8’’…第1パイプ、第2パイプ、9…中央ケース、10’、10’’…第1開口、第2開口、11…径方向内部円筒壁、12…径方向外部円筒壁、13’、13’’…第1環状側部壁、第2環状側部壁、14…環状吐出空間、15…羽根付きディフューザ、X−X…中央面、16…ステータ羽根、17’、17’’…環状デバイダ、18…吐出開口、19’、19’’…第1半割ケース、第2半割ケース、20’、20’’…第1主壁、第2主壁、21’、21’’…第1管状本体、第2管状本体、22’、22’’…第1略円筒壁、第2略円筒壁、23’、23’’…第1連結部分、第2連結部分、24’、24’’…第1径方向外部分、第2径方向外部分、25’、25’’…第1補助環状壁、第2日補助環状壁、B1,B2…第1径方向内部縁部、第2径方向内部縁部、A’,A’’…第1円筒形ハウジング、第2円筒形ハウジング、26’、26’’…第1回転ユニット、第2回転ユニット、27’、27’’…第1支持スリーブ、第2支持スリーブ、28’、28’’…第1トロイダル管継手、第2トロイダル管継手、29’、29’’…第1径方向導管、第2径方向導管、30’、30’’…第1貫通孔、第2貫通孔、31’、31’’…第1パイプ、第2パイプ、32’、32’’…第1開口、第2開口、33’、33’’…第1タービンユニット、第2タービンユニット、E’,E’’…第1シャフトの遠位端部、第2シャフトの遠位端部、34’、34’’…第1円筒形センタリング表面、第2円筒形センタリング表面、35’、35’’…第1環状基準表面、第2環状基準表面、36’、36’’…第1円筒形当接表面、第2円筒形当接表面、37’、37’’…第1環状当接表面、第2環状当接表面、d1,d2…第1直径、第2直径、d…内径、ds…最外部ラジアル段の直径、38’、38’’…第1環状シート、第2環状シート、39’、39’’…第1通路、第2通路。
Claims (16)
- 中央ケース(9)を準備するステップと、第1タービンユニット(33’)を予め組み立てるステップと、第2タービンユニット(33’’)を予め組み立てるステップと、予め組み立てられた前記第1タービンユニット(33’)および予め組み立てられた前記第2タービンユニット(33’’)を前記中央ケース(9)に結合するステップとを含む、二重反転式ラジアルタービンを組み立てる方法であって、
第1タービンユニット(33’)は、
第1ハウジング(A’)を区切る第1半割ケース(19’)と、前記第1ハウジング(A’)内に収容され、前記第1ハウジング(A’)内で回転できるように支持され、前記第1ハウジング(A’)に対して第1回転軸(X1)を中心として自由に回転する第1シャフト(4’)を備えた第1回転ユニット(26’)と、前記第1シャフト(4’)の遠位端部(E’)に接合され、前記第1シャフト(4’)の遠位端部を突き出し、関第1半割ケース(19’)に対して反対側に面する羽根付き前面(7’)を有する第1ロータディスク(3’)と、
を備え、
前記第1タービンユニット(33’)を予め組み立てるステップは、
前記第1ハウジング(A’)を区切る前記第1半割ケース(19’)を準備する工程と、内部で前記第1シャフト(4’)を回転できるように収容する第1支持スリーブ(27’)を備えた第1回転ユニット(26’)を準備する工程と、前記第1ハウジング(A’)内で前記第1回転ユニット(26’)を収容し、前記第1半割ケース(19’)に前記第1支持スリーブ(27’)を固定する工程と、
を含み、
前記第2タービンユニット(33’’)は、
第2ハウジング(A’’)を区切る第2半割ケース(19’’)と、前記第2ハウジング(A’’)内に収容され、前記第2ハウジング(A’’)内で回転できるように支持され、前記第2ハウジング(A’’)に対して第2回転軸(X2)を中心として自由に回転する第2シャフト(4’’)を備えた第2回転ユニット(26’’)と、前記第2シャフト(4’’)の遠位端部(E’’)に接合され、前記第2シャフト(4’’)の遠位端部を突き出し、前記第2半割ケース(19’’)に対して反対側に面する羽根付き前面(7’’)を有する第2ロータディスク(3’’)と、
を備え、
前記第2タービンユニット(33’)を予め組み立てるステップは、
前記第2ハウジング(A’’)を区切る前記第2半割ケース(19’’)を準備する工程と、内部で前記第2シャフト(4’’)を回転できるように収容する第2支持スリーブ(27’’)を備えた第2回転ユニット(26’’)を準備する工程と、前記第2ハウジング(A’’)内で前記第2回転ユニット(26’’)を収容し、前記第2半割ケース(19’’)に前記第2支持スリーブ(27’’)を固定する工程と、
を含み、
前記結合するステップは、前記第1ロータディスク(3’)の前記羽根付き前面(7’)を前記第2ロータディスク(3’’)の前記羽根付き前面(7’’)の前に配置し、前記結合ステップに続いて、前記第1半割ケース(19’)および前記第2半割ケース(19’’)は前記中央ケース(9)を側方に閉鎖する、方法。 - 前記中央ケース(9)は、管状であり、予め組み立てられた前記第1タービンユニット(33’)と予め組み立てられた前記第2タービンユニット(33’’)を前記中央ケース(9)に結合するステップは、予め組み立てられた前記第1タービンユニット(33’)および予め組み立てられた前記第2タービンユニット(33’’)を軸方向に少なくとも部分的に、それぞれ、軸方向で互いに向かい合う前記中央ケース(9)の第1開口(10’)および第2開口(10’’)に挿入する工程を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第1タービンユニット(33’)を予め組み立てるステップは、第1パイプ(8’)を前記第1半割ケース(19’)に結合する工程を含み、前記第1パイプは、前記第1ロータディスク(3’)および前記第2ロータディスク(3’’)の間で区切られた作動空間を外部との流体連通状態に設定するように構成され、前記第2タービンユニット(33’’)を予め組み立てるステップは、第2パイプ(8’’)を前記第2半割ケース(19’’)に結合する工程を含み、前記第2パイプは、前記作動空間を前記外部との流体連通状態に設定するように構成される、請求項1または2に記載の方法。
- 互いに接合された前記第1パイプ(8’)を備えた第1セットを予め組み立て、相対的な軸方向並進運動によって前記第1半割ケース(19’)に一括して付けるステップと、互いに接合された前記第2パイプ(8’’)を備えた第2セットを予め組み立て、相対的な軸方向並進運動によって前記第2半割ケース(19’’)に一括して付けるステップと、を含む、請求項3に記載の方法。
- 前記第1パイプ(8’)を前記第1半割ケース(19’)に結合するステップは、前記第1半割ケース(19’)内に設けられた第1開口(32’)を通して少なくとも一つの第1パイプ(31’)を軸方向に挿入する工程を含み、前記第2パイプ(8’’)を前記第2半割ケース(19’’)に結合するステップは、前記第2半割ケース(19’’)内に設けられた第2開口(32’’)を通して少なくとも一つの第2パイプ(31’’)を軸方向に挿入する工程を含む、請求項3または4に記載の方法。
- 前記第1パイプ(8’)を前記第1半割ケース(19’)に結合するステップは、前記第1半割ケース(19’)内に設けられ前記第1回転軸(X1)と同軸の第1環状シート(38’)内に第1トロイダル管継手(28’)を収容する工程を含み、前記第2パイプ(8’’)を前記第2半割ケース(19’’)に結合するステップは、前記第2半割ケース(19’’)内に設けられ前記第2回転軸(X2)と同軸の第2環状シート(38’’)内に第2トロイダル管継手(28’’)を収容する工程を含む、請求項3,4,5のいずれか一項に記載の方法。
- 中央ケース(9)、予め組み立てられた第1タービンユニット、予め組み立てられた第2タービンユニットを備えた二重反転式ラジアルタービンにおいて、
予め組み立てられた第1タービンユニット(33’)は、
第1ハウジング(A’)を区切る第1半割ケース(19’)と、前記第1ハウジング(A’)に収容され、前記第1ハウジング(A’)内で回転できるように支持され、前記第1ハウジング(A’)に対して第1回転軸を中心として自由に回転する第1シャフト(4’)を備えた第1回転ユニット(26’)と、前記第1シャフト(4’)の遠位端部(E’)に接合され、前記第1シャフト(4’)の遠位端部(E’)を突き出し、前記第1半割ケース(19’)に対して反対面に面する羽根付き前面(7’)を有する第1ロータディスク(3’)とを備え、予め組み立てる前記第1回転ユニット(26’)は、前記第1ハウジング(A’)に収容され、前記第1半割ケース(19’)に頑丈に連結された第1支持スリーブ(27’)であって、前記第1シャフト(4’)の為のシートを内部で区切る、前記第1支持スリーブ(27’)、前記第1支持スリーブ(27’)内で前記第1シャフト(4’)の自由回転を可能するように前記第1支持スリーブ(27’)および前記第1シャフト(4’)の間で径方向に入れられたベアリング(5)を備え、
予め組み立てられた第2タービンユニット(33’’)は、
第2ハウジング(A’’)を区切る第2半割ケース(19’’)と、前記第2ハウジング(A’’)に収容され、内部で回転できるように支持され、前記第2ハウジング(A’’)に対して第2回転軸を中心として自由に回転する第2シャフト(4’’)を備えた第2回転ユニット(26’’)と、前記第2シャフト(4’’)の遠位端部(E’’)に接合され、前記第2シャフト(4’’)の遠位端部(E’’)を突き出し、前記第2半割ケース(19’’)に対して反対面に面する羽根付き前面(7’’)を有する第2ロータディスク(3’’)とを備え、前記第2回転ユニット(26’’)は、前記第2ハウジング(A’’)に収容され、前記第2半割ケース(19’’)に頑丈に連結された第2支持スリーブ(27’’)であって、前記第2シャフト(4’’)の為のシートを内部で区切る、前記第2支持スリーブ(27’’)、前記第2支持スリーブ(27’’)内で前記第2シャフト(4’’)の自由回転を可能するように前記第2支持スリーブ(27’’)および前記第2シャフト(4’’)の間で径方向に入れられたベアリング(5)を備え、
予め組み立てられた前記第1タービンユニット(33’)および予め組み立てられた前記第2タービンユニット(33’’)は、作動流体の為の作動空間を区切るように、前記中央ケース(9)に結合され、前記第1ロータディスク(3’)の羽根付き前記前面(7’)は、前記第2ロータディスク(3’’)の羽根付き前記前面の前に置かれ、
前記中央ケース(9)は、第1開口(10’)および第2開口(10’’)を有し、前記第1開口(10’)および第2開口(10’’)は、互いに軸方向に対向し、前記第1半割ケース(19’)および前記第2半割ケース(19’’)を受けるように構成され、前記第1半割ケース(19’)および前記第2半割ケース(19’’)は、前記第1開口(10’)および第2開口(10’’)を閉鎖する、タービン。 - 前記中央ケース(9)は、径方向内部円筒壁(11)と、径方向外部円筒壁(12)とを備え、環状吐出空間(14)を共に区切っている、請求項7に記載のタービン。
- 前記径方向内部円筒壁(11)は、羽根付きディフューザ(15)を有し、前記羽根付きディフューザ(15)は、前記作動空間を中心として周方向に配置され、前記環状吐出空間(14)と流体連通状態に前記作動空間を設定するように構成される、請求項8に記載のタービン。
- 前記羽根付きディフューザ(15)は、複数のステータ羽根(16)を備え、前記複数のステータ羽根(16)は、前記径方向内部円筒壁(11)の軸方向の反対側部分を構造的に連結し、前記ステータ羽根(16)は、前記作動流体の為の複数の通路を共に限定する、請求項9に記載のタービン。
- 前記中央ケース(9)の前記径方向内部円筒壁(11)は、前記中央ケース(9)の前記第1開口(10’)に置かれた第1円筒形当接表面(36’)を有し、前記第1半割ケース(19’)は、前記第1回転軸(X1)と同軸であり、前記第1円筒形当接表面(36’)に結合された第1円筒形センタリング表面(34’)を有し、前記中央ケース(9)の前記径方向内部円筒壁(11)は、前記中央ケース(9)の前記第2開口(10’’)に置かれた第2円筒形当接表面(36’’)を有し、前記第2半割ケース(19’’)は、前記第2回転軸(X2)と同軸であり、前記第2円筒形当接表面(36’’)に結合された第1円筒形センタリング表面(34’’)を有する、請求項8,9,10のいずれか一項に記載のタービン。
- 前記第1円筒形当接表面(36’)および第1円筒形センタリング表面(34’)は、前記第1ロータディスク(3’)または第2ロータディスク(3’’)の最外部ラジアル段の直径(ds)の約110%および120%の範囲の第1直径を有し、前記第2円筒形当接表面(36’’)および第2円筒形センタリング表面(34’’)は、前記第1ロータディスク(3’)または第2ロータディスク(3’’)の最外部ラジアル段の直径(ds)の約110%および120%の範囲の第2直径を有する、請求項11に記載のタービン。
- 予め組み立てられた前記第1タービンユニット(33’)は、前記外部との流体連通状態に前記作動空間を設定するように構成された第1パイプ(8’)を備え、前記第1パイプ(8’)は、第1環状シート(38’)に収容されるのが好ましい第1トロイダル管継手(28’)を備え、前記第1環状シート(38’)は、前記第1半割ケース(19’)内に設けられ、前記第1回転軸(X1)と同軸であり、予め組み立てられた前記第2タービンユニット(33’’)は、第2パイプ(8’’)を備え、前記第2パイプ(8’’)は、前記作動空間を前記外部と流体連通状態に設定するように構成され、前記第2パイプ(8’’)は、第2環状シート(38’’)内に収容されるのが好ましい第2トロイダル管継手(28’’)を備え、前記第2環状シート(38’’)は、前記第2半割ケース(19’’)内に設けられ、前記第2回転軸(X2)と同軸である、請求項7〜12のいずれか一項に記載のタービン。
- 前記第1パイプ(8’)は、前記第1トロイダル管継手(28’)と流体連通状態にある少なくとも一つの第1パイプ(31’)を備え、前記少なくとも一つの第1パイプ(31’)は、前記第1半割ケース(19’)内に設けられた第1開口(32’)を通って略軸方向に沿って伸び、前記第2パイプ(8’’)は、前記第2トロイダル管継手(28’’)と流体連通状態にある少なくとも一つの第2パイプ(31’’)を備え、前記少なくとも一つの第2パイプ(31’’)は、前記第2半割ケース(19’’)内に設けられた第2開口(32’’)を通って略軸方向に沿って伸びる、請求項13に記載のタービン。
- 前記第1パイプ(8’)は、前記第1トロイダル管継手(28’)と流体連通状態にある少なくとも一つの第1パイプ(31’)を備え、前記少なくとも一つの第1パイプ(31’)は、前記中央ケース(9’)内に設けられた第1通路(39’)を通って前記第1回転軸(X1)に対して略垂直方向に沿って伸び、前記第2パイプ(8’’)は、前記第2トロイダル管継手(28’’)と流体連通状態にある少なくとも一つの第2パイプ(31’’)を備え、前記少なくとも一つの第2パイプ(31’’)は、前記中央ケース(9’)内に設けられた第2通路(39’’)を通って前記第2回転軸(X2)に対して略垂直方向に沿って伸びる、請求項13に記載のタービン。
- 前記第1パイプ(8’)は、複数の第1ラジアル導管(29’)を備え、前記第1ラジアル導管(29’)は、前記第1トロイダル管継手(28’)から伸び、前記第1回転軸(X1)に向かって広がり、前記第2パイプ(8’’)は、複数の第2ラジアル導管(29’’)を備え、前記第2ラジアル導管(29’’)は、前記第2トロイダル管継手(28’’)から伸び、前記第2回転軸(X2)に向かって広がり、前記ラジアル導管(29’、29’’)は、前記作動空間の径方向内部分に通じる、請求項13,14または15に記載のタービン。
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