JP3223287U - 案内羽根キャリア、タービンケーシング、およびタービン - Google Patents

Abstract

【課題】タービンのための案内羽根キャリアを提供する。【解決手段】タービンのための案内羽根キャリア１であって、前記案内羽根キャリア１は、前記タービン内において上流空間を下流空間から分離し、前記タービンのタービンケーシング内での前記案内羽根キャリア１の固定のための固定装置１０を有するキャリア本体２をさらに備え、前記固定装置１０は周囲の固定基礎部１１を備え、前記固定基礎部１１は、その上流端１２において周囲の限定要素１４によって制限される案内羽根キャリア１において、前記固定基礎部１１は、その下流端１３において、少なくとも１つの空間的に分離された固定要素２０によって制限される。【選択図】図２

Description

本考案は、タービンのための案内羽根キャリアであって、案内羽根キャリアは、タービン内において上流空間を下流空間から分離し、タービンのタービンケーシング内での案内羽根キャリアの固定のための固定装置を有するキャリア本体をさらに備え、固定装置は周囲の固定基礎部を備え、固定基礎部は、その上流端において周囲の限定要素によって制限される、案内羽根キャリアを対象としている。さらに、本考案は、タービンのためのタービンケーシングと、タービンケーシングおよび案内羽根キャリアを備えるタービンとを対象としている。

現代のタービンは、2種類の羽根、つまり、回転羽根と案内羽根とを通常備えている。通常は交互に配置される、これらの羽根のいくつかの段がしばしばある。回転羽根はタービンの回転子に留め付けられ、回転動作を実行することが可能とされ、案内羽根はタービンのケーシングに静的に固定される。この固定の目的のために案内羽根キャリアが使用される。

従来技術の案内羽根キャリアは、案内羽根キャリアおよびタービンケーシングのそれぞれにおいて周囲に配置された溝および実の連結を用いて、タービンケーシングに固定される。この具体的な種類の連結は、タービンケーシング内での案内羽根キャリアのしっかりとした留め付けを提供する。このような溝および実の連結は、多くの材料の使用をしばしば必要とし、そのため重量がある。また、ほとんどの場合において、このような溝および実の連結は、時間が掛かり、高価な製造コストをもたらす。

そのため、従来技術の前述の欠点を有していない改善された案内羽根キャリア、タービンケーシング、およびタービンを提供することが、本考案の目的である。特に、材料の使用が低減されており、組み立てるのがより容易であり、製作においてより安価である案内羽根キャリア、タービンケーシング、およびタービンを提供することが、本考案の目的である。

この目的は、本考案の請求項によって解決される。具体的には、この目的は、請求項1に記載の案内羽根キャリアと、請求項9に記載のタービンケーシングと、請求項10に記載のタービンとによって解決される。従属請求項は、本考案の好ましい実施形態を記載している。

本考案の第1の態様によれば、目的は、タービンのための案内羽根キャリアであって、案内羽根キャリアは、タービン内において上流空間を下流空間から分離し、タービンのタービンケーシング内での案内羽根キャリアの固定のための固定装置を有するキャリア本体をさらに備え、固定装置は周囲の固定基礎部を備え、固定基礎部は、その上流端において周囲の限定要素によって制限される、案内羽根キャリアによって解決される。本考案による案内羽根キャリアは、固定基礎部が、その下流端において、少なくとも1つの空間的に分離された固定要素によって制限されることにおいて特徴付けられる。

本考案による案内羽根キャリアは、タービンのタービンケーシング内での案内羽根の固定を提供する。案内羽根は、案内羽根キャリアのキャリア本体において配置および固定される。組み合わされた案内羽根キャリアと案内羽根とは、タービンケーシングの内部を上流空間および下流空間において分離し、ケースのほとんどにおいて、上流空間における圧力が下流空間における圧力より高くなる。タービンを駆動するために使用される蒸気、空気、排気ガス、および/または他の流体は、上流空間から下流空間への方向において流れる。

タービンケーシング内での案内羽根キャリアのしっかりとした固定のために、案内羽根キャリアは固定装置を備える。好ましくは、本考案による案内羽根キャリアが使用されるタービンケーシングは、案内羽根キャリアの固定装置と一緒に作用するための適合された部品を備える。固定装置は周囲の固定基礎部を備える。固定基礎部は、案内羽根キャリアを環状に包囲し、窪みまたは突起として製造され得る。案内羽根キャリアの周囲全体に沿っての案内羽根キャリアのこの固定は、タービンケーシング内で提供され得る。その上流端において、固定基礎部は同様の周囲の限定要素によって制限される。そのため、限定要素も案内羽根キャリアを環状に包囲する。固定基礎部の実施形態に適合される場合、限定要素は突起または窪みとして製造され得る。まとめると、固定基礎部と限定要素とは、溝および実の連結部の半体を少なくとも基本的に形成する。

本考案によれば、固定基礎部は、その下流端において、少なくとも1つの空間的に分離された固定要素によって制限される。固定基礎部および限定要素と同様に、固定要素はキャリア本体に配置される。固定要素は、キャリア本体の中または表面において、窪みまたは突起として形成され得る。限定要素が窪みとして製造される場合、固定要素は窪みとして形成されることが好ましく、限定要素が突起として製造される場合、固定要素は突起として形成されることが好ましい。本考案による空間的な分離とは、固定要素が、固定装置を形成するために使用されないキャリア本体の材料から少なくとも優勢に包囲されることを示唆している。特に、固定要素は、キャリア本体において環状および/または周方向に配置されている要素ではない。これは、固定要素の製造の間の材料の使用を低減することを可能にする。そのため、本考案による案内羽根キャリアは、時間およびコストのより効率の良い方法で製造できる。同時に、固定要素は、溝および実の連結部の欠いている第2の半体を少なくとも局所的に提供し、その連結部の他方の半体は、固定基礎部および限定要素に関して先に言及されている。固定装置が2つ以上の固定要素を備える場合、固定要素は、溝および実の連結部の欠いている第2の半体の機能を提供するために、好ましくはキャリア本体において周囲方向に位置決めされる。固定要素は、タービンケーシング内での案内羽根キャリアのしっかりとした連結および固定を提供するために固定基礎部および限定要素と十分に一体となる。そのため、本考案による案内羽根キャリアは、タービンケーシング内にしっかりと固定でき、同時に、より少ない重量で、より少ない材料、時間、およびコストを消費する方法で製造できる。

さらに、本考案による案内羽根キャリアは、固定基礎部が環状の溝として形成されることと、限定要素が溝の縁を形成する環状の円板として形成されることと、固定要素が、キャリア本体から突出し、具体的には径方向に突出する隆起した要素として形成されることとにおいて、特徴付けられ得る。案内羽根キャリアのこの実施形態では、固定装置は、前述した溝および実の連結部の溝部分を形成する。好ましくは、実部分はタービンケーシングにおいて形成される。限定要素に合致するために、固定要素はキャリア本体から突出している。特に、固定要素は、本考案による案内羽根キャリアのタービンケーシングへの組み立てを簡素化するために、キャリア本体の包囲する表面から径方向に突出できる。

代替の実施形態では、本考案による案内羽根キャリアは、固定基礎部が、キャリア本体から少なくとも部分的に突出する環状の円板として形成されることと、限定要素は、円板の縁によって少なくとも部分的に形成される環状の溝として形成されることと、固定要素が、キャリア本体において残され、具体的には径方向で残される窪んだ要素として形成されることとにおいて、特徴付けられ得る。案内羽根キャリアのこの実施形態では、固定装置は、前述した溝および実の連結部の実部分を形成する。好ましくは、溝部分はタービンケーシングにおいて形成される。限定要素に合致するために、固定要素はキャリア本体における窪みとして形成される。特に、固定要素は、本考案による案内羽根キャリアのタービンケーシングへの組み立てを簡素化するために、キャリア本体の包囲する表面において径方向で残され得る。

好ましくは、本考案による案内羽根キャリアは、固定装置が、少なくとも3つの、好ましくは4つの固定要素を備えることにおいて特徴付けられる。1つの固定要素を備える固定装置は、タービンケーシング内に案内羽根キャリアの軸方向の固定を少なくとも提供できる。3つの固定要素、または、好ましくは4つの固定要素があれば、タービンケーシング内の案内羽根キャリアの追加の径方向および/または回転の固定が、特に容易に提供され得る。好ましくは、固定要素はキャリア本体において周囲方向に位置決めされる。特に好ましくは、固定要素は、キャリア本体の周りで対称に位置決めされ、好ましくは径方向の対称に従う。これによって、本考案による案内羽根キャリアの特にしっかりとした固定が提供され得る。

さらに、本考案による案内羽根キャリアは、固定要素の数が、案内羽根キャリアの大きさに適応させられることにおいて特徴付けられる。特に、大きなタービンケーシングのために設計された大きな案内羽根キャリアには、特に4つを超える固定要素といった、より多くの固定要素が設けられ得る。それによって、固定要素同士の間の自由な空間が縮小でき、タービンの動作の間の各々の固定要素における応力が制限され得る。そのため、本考案による案内羽根キャリアの長期の耐用期間が増加され得る。

本考案による案内羽根キャリアの別の実施形態では、キャリア本体が、分割面によって分離される上方部品および下方部品へと分割され、上方部品および下方部品は、好ましくは、同一に形成される、または、少なくともほとんど同一に形成される。ほとんどの場合において、タービンケーシングの内部空間は、回転対称である、または、少なくともほとんど回転対称である。溝および実の連結部を使用するタービンケーシング内での案内羽根キャリアの連結および固定のそれぞれは、非常に困難であり得る。2つの半体、特には、上方部品および下方部品に案内羽根キャリアを分割することで、タービンケーシング内での案内羽根キャリアの組み立ては、相当に単純化され得る。分割面は、上方部品と下方部品とが一体に置かれて互いとそれぞれ接触する位置を定める。さらに、上方部品と下方部品とは、同一に形成される、または、少なくともほとんど同一に形成され、それぞれの部品の製造も、同一であり得る、または、少なくともほとんど同一であり得る。例えば、製造工程が鋳造ステップを含む場合、両方の部品について、同じ鋳型が使用できる。また、そのため案内羽根キャリアの製造工程自体が相当に単純化され得る。

さらに改善された実施形態では、本考案による案内羽根キャリアは、少なくとも1つの固定要素が、キャリア本体の分割面において位置付けられ、同様に2つの半体へと分割され、固定要素の一方の半体はキャリア本体の上方部品に位置付けられ、固定要素の他方の半体はキャリア本体の下方部品に位置付けられる。少なくとも1つの固定要素の2つの半体は、完全な固定要素を形成する。別に言い方をすれば、この少なくとも1つの固定要素は2つの半体から成り、それら半体の両方が、タービンケーシングにおいて一致する相手部品と協働する。例えば、固定要素がキャリア本体から突出する場合、少なくとも1つの固定要素の両方の半体は、タービンケーシングにおける同じ窪みへと突出する。そのため、少なくとも1つの固定要素のこの配置は、案内羽根キャリアの上方部品および下方部品の互いにおける改善された固定を可能にする。さらなる改善において、分割面が固定装置と交差する案内羽根キャリアの両側において、固定要素が位置付けられ、2つの半体へと分割される。それによって、案内羽根キャリアの2つの部品の互いへのさらにより良い固定が提供され得る。

また、本考案による案内羽根キャリアは、限定要素が、上流空間を下流空間に対して封止するための封止面を持つことにおいて特徴付けられ得る。案内羽根と協働している案内羽根キャリアは、上流空間を下流空間から分離する。先に記載したように、上流空間における圧力は、ケースのほとんどにおいて、下流空間における圧力より高い。限定要素に位置付けられた封止面は、これらの異なる圧力の分離の相当の改善を提供できる。案内羽根キャリアとタービンケーシングとの連結領域を通じて流れる流体によって引き起こされる圧力の低下が防止できる。好ましくは、封止面は、固定基礎部を向く限定要素の側に位置付けられる。これによって、上流空間と下流空間との間の差圧は、限定装置における封止面を、タービンケーシングに形成された固定基礎部の相手部品に押し付け、封止がさらに改善される。

本考案の第2の態様によれば、目的は、タービンのためのタービンケーシングによって解決される。本考案によるタービンのためのタービンケーシングは、タービンケーシングが、本考案の第1の態様による案内羽根キャリアと協働するように適合されることにおいて特徴付けられる。そのため、本考案の第1の態様による案内羽根キャリアに関して詳細に記載されたすべての利点は、本考案の第1の態様による案内羽根キャリアと協働するように適合される本考案の第2の態様によるタービンケーシングによって達成され得る。特に、本考案によるタービンケーシングは、使用される案内羽根キャリアによって成る固定装置へのすべての必要な相手部品を備える。そのため、本考案によるタービンケーシング内での案内羽根キャリアのしっかりとした固定が提供される。本考案の第3の態様によれば、目的は、タービンケーシングと案内羽根キャリアとを備えるタービンによって解決される。本考案によるタービンは、タービンケーシングが本考案の第2の態様により形成され、案内羽根キャリアが本考案の第1の態様により形成されることにおいて、特徴付けられる。そのため、本考案の第2の態様によるタービンケーシングに関して、ならびに、本考案の第1の態様による案内羽根キャリアに関して詳細に記載されたすべての利点は、本考案の第2の態様によるタービンケーシングと、本考案の第1の態様による案内羽根キャリアとを備える本考案の第3の態様によるタービンによって達成できる。

本考案は、添付の図面において示された例示の実施形態を参照して以後においてさらに説明される。同じ機能を有する要素は、図全体を通して同じ符号で明示される。

従来技術による案内羽根キャリアの一部の図である。 本考案による案内羽根キャリアの一部の図である。 本考案によるタービンの一部の図である。

図1は、従来技術による案内羽根キャリア1の上方部品3を示している。案内羽根キャリア1、特には、キャリア本体2は、分割面5において2つの部品に分割されている。タービン30(図示せず)内での搭載された状態において、案内羽根キャリア1は上流空間31と下流空間32とを分離している(各々図示されていない)。案内羽根キャリア1の上流端12は上流空間31を向いており、下流端13は下流空間32を向いている。タービン30内での案内羽根キャリア1の固定のために、固定装置10が提供されている。従来技術による案内羽根キャリア1の固定装置10は、相手部品がタービンケーシング31(図示せず)において形成されている溝および実の連結部として設計されている。固定装置10は、周囲方向の溝として形成された固定基礎部11と、キャリア本体2の上流端12に位置決めされた限定要素14と、キャリア本体2の下流端13に位置決めされた第2の下流の限定要素16とを備える。両方の限定要素14、16は、キャリア本体2において周囲方向に形成されている。従来技術による案内羽根キャリア1は、特に固定装置10の大掛かりな設計のため、重量があり、製造工程の間に、多くの材料、時間、およびコストを伴う。

図2では、本考案による案内羽根キャリア1が示されている。本考案による案内羽根キャリア1の図示した実施形態の設計要素の一部は、図1において示した従来技術による実施形態と同様である。案内羽根キャリア1は、同じく分割面5において2つに分割されている。そのため、上方部品3のキャリア本体2が描写されている。さらに、本考案による案内羽根キャリア1は、周囲の固定基礎部11と、固定装置10の上流端12に配置された周囲の制限要素14とを備える溝および実の連結部としても設計されている固定装置10を備える。従来技術による案内羽根キャリア1の実施形態と対照的に、図2に示した本考案による案内羽根キャリア1は、周囲の下流の限定装置16(図示せず)を備えていない。対照的に、本考案による案内羽根キャリア1の図示した実施形態は、固定装置の下流端13において固定要素20を備えている。固定要素20は、キャリア本体2において空間的に分離されて配置されている。そのため、本考案による案内羽根キャリア1の製造の間の材料の使用は、従来技術による案内羽根キャリア1の製造工程と比較して相当に低減される。さらに、好ましくは3つまたは4つといった2つ以上の固定要素20を設けることで、タービンケーシング31における案内羽根キャリア1の固定は、改善することができる。特に好ましくは、いくつかの使用される固定要素20がタービン30の大きさに適合され、それによって、より大きいタービン30について、多くの数の固定要素20を伴う案内羽根キャリア1が提供される。この実施形態では、固定装置10は、タービンケーシング31(図示せず)における固定のための溝および実の連結部の溝連結部として設計されている。そのため、固定基礎部11は溝として形成されており、制限要素14および固定要素20はキャリア本体2の表面から突出している。本考案による案内羽根キャリア1の代替の図示されていない実施形態では、固定装置10は実連結部を形成できる。この場合、固定基礎部11はキャリア本体2の表面から突出し、制限要素14および固定要素20はキャリア本体2における窪みである。さらに、固定要素20のうちの1つは、分割面5に位置付けられ、案内羽根キャリア1と同様に、2つの半体で分割される。固定要素20の一方の半体だけが示されており、他方の半体は案内羽根キャリア1の下方部品4(
図示せず)に位置付けられている。各々の固定要素20は、固定要素20が2つの半体に分割される場合であっても、タービンケーシング31における1つだけの相手部品へと突出する。そのため、分割した固定要素20の両方の半体は、タービンケーシングにおける同じ相手部品へと突出し、案内羽根キャリア1の上方部品3および下方部品4の互いへの追加の固定を提供する。また、封止面15が制限要素14によって提供される。この封止面15は、タービン内での下流空間33に対する上流空間32(各々図示されていない)の封止を改善する。そのため、このような案内羽根キャリア1を伴うタービン30の効率を改善することができる。

このようなタービン30は図3に示されている。図3は、特には、タービンケーシング31および案内羽根キャリア1の連結部品を断面図で描写している。案内羽根キャリア1において、案内羽根6は、回転羽根7と重ねられた順で配置されている。この図では、キャリア本体1の下方部品4が示されている。案内羽根キャリア1およびそれぞれの案内羽根6による上流空間32および下流空間33におけるタービン30の内部の空間の分離も、はっきりと見て取れる。案内羽根キャリア1とタービンケーシング31とは、溝および実の連結部によって連結されている。案内羽根キャリア1の固定装置10は、溝として形成された固定基礎部11を備えている。タービンケーシング31において形成されたそれぞれの相手部品は、この溝へと突出している。固定基礎部11は、制限要素14によって上流端12において制限される。ここでも制限要素14は封止面15を備える。ほとんどの場合において、上流空間32における圧力が下流空間33における圧力より高いという事実のため、封止面15はタービンケーシング31に押し付けられる。そのため、特に効果的な封止が提供され得る。固定装置10の下流端13には、固定要素20が搭載されている。固定要素20が空間的に分離されている事実にも拘らず、この断面図において、全体としての固定装置が、周囲の下流の制限要素16(図示せず)を必要とすることなく、溝および実の連結部の機能性を容易に提供することができることが、はっきりと見て取れる。これは、固定装置10の製造の間の材料の使用を低減することを可能にする。そのため、本考案による案内羽根キャリア1は、時間およびコストのより効率の良い方法で製造できる。

添付の図面の前述の記載は、単に詳述のためである。本考案の各々の態様の特定の特徴および図の特定の特徴は、技術的な意味において互いに組み合わせることができる。

1 案内羽根キャリア
2 キャリア本体
3 上方部品
4 下方部品
5 分割面
10 固定装置
11 固定基礎部
12 上流端
13 下流端
14 限定要素、周辺の固定基礎部
15 封止面
20 固定要素
30 タービン
31 上流空間、タービンケーシング
32 下流空間

Claims (10)

1. タービン(30)のための案内羽根キャリア(1)であって、前記案内羽根キャリア(1)は、前記タービン(30)内において上流空間(32)を下流空間(33)から分離し、前記タービン(30)のタービンケーシング(31)内での前記案内羽根キャリア(1)の固定のための固定装置(10)を有するキャリア本体(2)をさらに備え、前記固定装置(10)は周囲の固定基礎部(11)を備え、前記固定基礎部(11)は、その上流端(12)において周囲の限定要素(14)によって制限される案内羽根キャリア(1)において、
   前記固定基礎部(11)は、その下流端(13)において、少なくとも1つの空間的に分離された固定要素(20)によって制限されることを特徴とする、案内羽根キャリア(1)。
2. 前記固定基礎部(11)は環状の溝として形成されることと、
   前記限定要素(14)は前記溝の縁を形成する環状の円板として形成されることと、
   前記固定要素(20)は、前記キャリア本体(2)から突出し、具体的には径方向に突出する隆起した要素として形成されることと
   を特徴とする、請求項1に記載の案内羽根キャリア(1)。
3. 前記固定基礎部(11)は、前記キャリア本体(2)から少なくとも部分的に突出する環状の円板として形成されることと、
   前記限定要素(14)は、前記円板の縁によって少なくとも部分的に形成される環状の溝として形成されることと、
   前記固定要素(20)は、前記キャリア本体(2)において残され、具体的には径方向で残される窪んだ要素として形成されることと
   を特徴とする、請求項1に記載の案内羽根キャリア(1)。
4. 前記固定装置(10)は、少なくとも3つの、好ましくは4つの固定要素(20)を備えることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の案内羽根キャリア(1)。
5. 前記固定要素(20)の数は、前記案内羽根キャリア(1)の大きさに適応させられることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の案内羽根キャリア(1)。
6. 前記キャリア本体(2)は、分割面(5)によって分離される上方部品(3)および下方部品(4)へと分割され、前記上方部品(3)および前記下方部品(4)は、好ましくは、同一に形成される、または、少なくともほとんど同一に形成されることを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載の案内羽根キャリア(1)。
7. 少なくとも1つの固定要素(20)が、前記キャリア本体(2)の前記分割面(5)において位置付けられ、同様に2つの半体へと分割され、前記固定要素(20)の一方の半体は前記キャリア本体(2)の前記上方部品(3)に位置付けられ、前記固定要素(20)の他方の半体は前記キャリア本体(2)の前記下方部品(4)に位置付けられることを特徴とする、請求項6に記載の案内羽根キャリア(1)。
8. 前記限定要素(14)は、前記上流空間(32)を前記下流空間(33)に対して封止するための封止面(15)を持つことを特徴とする、請求項1から7のいずれか一項に記載の案内羽根キャリア(1)。
9. 請求項1から8のいずれか一項に記載の案内羽根キャリア(1)と協働するように適合されることを特徴とする、タービン(30)のためのタービンケーシング(31)。
10. タービンケーシング(31)と案内羽根キャリア(1)とを備えるタービン(30)であって、前記タービンケーシング(31)は請求項9に従って形成され、前記案内羽根キャリア(1)は請求項1から8のいずれか一項に従って形成されることを特徴とする、タービン(30)。

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