JP3938603B2 - ターボマシーンのステータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の羽根を有し、個々の羽根に対して又は一群に組み合わさった複数の羽根に対して羽根セグメント根部が形成されており、前記セグメント根部は、その内側弧領域においてシールライナー用支持セグメントに取り外し可能に接続されているターボマシーンのステータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
支持セグメントによって支持されたシールライナーはターボマシーンの回転部分、特にロータに形成されたシール唇弁と協働し、それによってターボマシーン内の異なる圧力の複数の空間が互いに分離されるように構成されている。通常、このシールライナーは所謂こすれライナー(Anstreifbelaege) として形成されており、摩損するものであり、それ故容易に交換可能でなければならない。所定の境界条件のために支持セグメントの一方の側におけるシールライナーとの接続及び他方の側における羽根セグメント根部（これらは総称して「インナーシュラウド」と称する）との接続は問題を提起することが知られている。
【０００３】
技術の水準においてこの接続部は蝋付け部として形成されることが知られている。この解決策には、シールライナーを交換するために、羽根を熱処理しなければならず、この熱処理は羽根材料の特性に悪い影響を及ぼすという欠点がある。
【０００４】
他の技術水準の解決策には、所謂フック型リンクがある。これは一方の側の支持セグメントと羽根セグメント根部の間の環状溝と解されるものである。この解決策の欠点は相当に高い重量である。
【０００５】
さらに別の技術水準の解決策では、リベット接続が支持セグメントと羽根セグメント根部の間に使用される。この解決策は、相対的に大量の組み立て作業にあり、又付加的に大量の空間を必要とする欠点を有する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
それ故、本発明の課題は、羽根セグメント根部と支持セグメントの間の接続を少ない製作費用で作ることができ、最小の構造重量と僅かな床面積を必要とするだけであり、個々の羽根を損なうことなく容易に迅速に取り外すことができる上記ステータを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、本発明により、複数の羽根を有し、個々の羽根に対して又は一群に組み合わさった複数の羽根に対して羽根セグメント根部が形成されており、前記セグメント根部は、その内側弧領域においてシールライナー用支持セグメントに取り外し可能に接続されているターボマシーンのステータであって、構成要素である羽根セグメント根部と支持セグメントが、環状フランジを備え、両環状フランジは、互いに適合する正面に向いた環状面で互いに入り込むようにはめこまれ、このはめこみ接続を確保するために各構成要素の環状面に環状溝が設けられ、一方の構成要素の環状溝の横断面形状は他方の構成要素の対向する環状溝によって補われて総体的な横断面形状が形成され、この総体的な横断面形状に適合したセーフティワイヤが前記溝の対に挿入されることを特徴とするターボマシンのステータによって解決される。
【０００８】
本発明の羽根セグメント根部と支持セグメントの接続の構成は上記の課題を解決するのみならず、付加的に、それが羽根セグメント根部と支持セグメントの弧長に関して適応力がある、即ち羽根セグメント根部を種々の弧長で使用することができるのみならず、支持セグメントも同様に種々の弧長で使用することができるという利点を有する。この場合、弧長は短くすることができる。即ち、各羽根に対してセグメント根部を設けることができる。または弧長は最大半円弧にまで延長することができる。羽根セグメント根部の分割は支持セグメントの分割から完全に独立して選択することができる。それ故、支持セグメントは羽根セグメント根部よりも短いまたは長い弧長を有することができる。そのとき必要とされる唯一の調整は、夫々のセーフティワイヤを使用される羽根セグメント根部または支持セグメントの弧長に適合させることである。しかし、申し分のない安全性について言えば、環状溝が合わせ面に対して直角の肩または少なくとも殆ど直角の肩を形成することが望ましい。それによって望ましくない構成要素の締め付けが防止される。
【０００９】
セーフティワイヤが円形横断面を有するのが、市販の普通のワイヤを利用することができるので、有利である。しかし、円形横断面は必須ではなくその他の横断面形状、例えば卵形横断面形状または多角形横断面形状をセーフティワイヤについて利用することもできる。
【００１０】
その他の本発明の有利な構成は、セーフティワイヤの周方向の移動を妨げるために少なくとも一つのワイヤ端部が曲げられ、ワイヤ端部に適合した環状フランジのストッパーに密着することにある。このような針金端部の湾曲は半径方向のみならず軸方向にも行うことができる。通常直角な湾曲を適用することができる。しかし、直角からはずれた曲げ角度も可能である。
【００１１】
本発明の有利な実施の型において、環状溝の溝幅はセーフティワイヤの平均の半径方向長さよりも僅かに大きい。この構成によって、二つの結合される構成要素である支持セグメントと羽根セグメント根部の間に僅かの半径方向の遊びが許容され、この遊びは熱膨張に関して有利である。
【００１２】
支持セグメントと羽根セグメント根部の間の望ましくない回転運動を防止するために、組み立てられた状態の構成要素である羽根セグメント根部と支持セグメントが環状空間を形成し、該環状空間内にばね締め金が挿入され、このばね締め金によって前記両構成要素が互いに押し付けられるのが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図面において、
図１は、略図示したターボマシーンのステータの軸方向の（図２のＩ−Ｉ線に沿って取られた）図である。
図２は、図１のII−II線に沿って取られたステータの断面図である。
図３は、図２の断面図におけるシールライナーに対して羽根セグメント根部の支持セグメントの間の結合を示す拡大図である。
図４は、図３のシールライナーのない支持セグメントを示す断面である。そして 図５は、セーフティワイヤの湾曲端部の領域の図３のＶ−Ｖ線に沿って取られた断面図である。
【００１４】
図１に示すターボマシーンのステータの軸方向略図は、外側シュラウド７、複数の羽根１及び羽根セグメント根部２とそれに結合される支持セグメント３とからなる内側シュラウドを含む。ステータの外側シュラウド７はワンピースのリングに形成することができる。その場合このリングはその周の一箇所に案内羽根１への巻き付け部を有するかまたは内側シュラウドと同様に外側シュラウドも複数のセグメント部分からなるように複数に分割することができる。図１の実施例の羽根セグメント根部２は、夫々４つの羽根を支持している。しかし、その他の羽根セグメント根部２の弧の長さも可能であり、即ち、案内羽根用の羽根セグメント根部のみならずセグメント根部を１８０°の角度にすることができる。羽根セグメント根部２と且つその内側弧の領域に支持セグメント３が結合される。この支持セグメント３は内側周にシールライナー４を有し、このシールライナーは組み立てられたターボマシーンにおいてローター８のシールエッジ８１とともに作用する（図２参照）。図示の実施例において支持セグメント３は、羽根セグメント根部２の弧の長さと同じ弧の長さに伸び、しかし、支持セグメント３の分離線が羽根セグメント根部２の分離線に対して位置ずれして配置されている。しかし、次に述べる羽根セグメント根部２と支持セグメント３の結合技術は支持セグメントと羽根セグメント根部の間で異なる弧の長さを許容する。例えば一つの羽根セグメント根部に対して２つまたはそれ以上の支持セグメントが設けられるかまたはその逆のことも考えられる。
【００１５】
羽根セグメント根部２と支持セグメント３の間の取り外し可能な結合部を図２の横断面図で示す。各羽根セグメント根部２はその両側に環状フランジ２１を備える。この環状フランジ２１は正面の環状面２２を形成する。支持セグメント３は環状フランジ３１を備える。この環状フランジ３１は正面の環状面３２を形成する。羽根セグメント根部乃至支持セグメントの環状面２２および３２（図３参照）は互いに適合せしめられ、構成要素を図２のように組み合わせてはめこむことができるように構成されている。はめこみ結合を確実にするために各構成要素の正面の合わせ面（＝環状面２２，３２）は環状溝２３，３３を有する。一方の環状溝の横断面形状は他方の構成要素の対向する環状溝と補いあって全体の横断面形状を形成する。図示の実施例においては、各環状溝はほぼ半円形状を有し、二つの対向する環状溝が完全な円形状を形成するように構成されている。ここにおいて、両環状溝２３，３３により形成された円形断面形状を有する環状空間にはセーフティワイヤ５が挿入される。この挿入は特に両構成要素を組み合わせてはめこんだ後に行われる。しかし、セーフティワイヤ５を両構成要素のうちの第１の構成要素の環状溝の中にはめこみ、次に第２の構成要素を第１の構成要素に周方向に挿入することもできる。図３の拡大横断面図に羽根セグメント根部２と支持セグメント３の間の結合を詳細に示す。
【００１６】
図４は、図３の拡大図中の支持セグメント３を単独に示す。環状溝３３の溝幅ｂは特にセーフティワイヤ５の半径方向長さｄよりも幾分大きく、セーフティワイヤ５が円形横断面のものである場合、セーフティワイヤの直径は半径方向の長さｄであると解される。また羽根セグメント根部２の補足的な溝２３の幅もセーフティワイヤの半径方向長さよりもほんの少しだけ大きくすることができる。この溝の幅は支持セグメントと羽根セグメント根部の間の半径方向の僅かな遊びを可能にする。羽根セグメント根部２と支持セグメント３の間の望ましくない運動（ガタ）乃至振動を防止するために特に図２に示すように両構成要素の間に形成された環状空間Ｒの中に両構成要素を互いに押し付けるばね締め金６が挿入される。このばね締め金６が構成要素に面密着している限り、それは同時に摩擦振動ダンパの作用をもする。
【００１７】
セーフティワイヤ５の長さは種々選択することができる。支持セグメントまたは羽根セグメント根部の弧の長さに束縛されることはない。セーフティワイヤ５が周方向に移動することを防止するために少なくとも一つのワイヤ端部５１（図５参照）が曲げられ、適合した羽根セグメント根部２のストッパー２４に密接される。図５の実施例において第２のセーフティワイヤ５が図示され、その端部は他方向に曲げられ、適合した支持セグメント３のストッパー３４に密接されている。この図は、周方向の運動に対して守るように複数のセーフティワイヤの端部が様々に曲げられていることを示すように単に選択的に図示したものである。図示はしないが、半径方向外側から半径方向内側への曲げも考慮に値する。
【図面の簡単な説明】
【図１】略図示したターボマシーンのステータの軸方向の（図２のＩ−Ｉ線に沿って取られた）図である。
【図２】図１のII−II線に沿って取られたステータの断面図である。
【図３】図２の断面図におけるシールライナーに対して羽根セグメント根部の支持セグメントの間の結合を示す拡大図である。
【図４】図３のシールライナーのない支持セグメントを示す断面である。
【図５】セーフティワイヤの湾曲端部の領域の図３のＶ−Ｖ線に沿って取られた断面図である。
【符号の説明】
１ 案内羽根
２ 羽根セグメント根部
３ 支持セグメント
４ シールライナー
５ セーフティワイヤ
６ ばね締め金
７ 外側シュラウド
８ ローター
２１ 環状フランジ
２２ 環状面
２３ 環状溝
２４ ストッパー
３１ 環状フランジ
３２ 環状面
３３ 環状溝
５１ ワイヤ端部
８１ シールエッジ

Claims (6)

1. 複数の羽根（１）を有し、個々の羽根に対して又は一群に組み合わさった複数の羽根に対して羽根セグメント根部（２）が形成されており、前記セグメント根部は、その内側弧領域においてシールライナー（４）用支持セグメント（３）に取り外し可能に接続されているターボマシーンのステータであって、
   構成要素である羽根セグメント根部（２）と支持セグメント（３）が、環状フランジ（２１，３１）を備え、両環状フランジは、互いに適合する面に向いた環状面（２２，３２）で互いに入り込むようにはめこまれ、このはめこみ接続を確保するために各構成要素の環状面（２２，３２）に環状溝（２３，３３）が設けられ、一方の構成要素の環状溝の横断面形状は他方の構成要素の対向する環状溝によって補われて総体的な横断面形状が形成され、この総体的な横断面形状に適合したセーフティワイヤ（５）が前記溝の対（２３，３３）に挿入されており、且つ環状溝（２３，３３）の溝幅（ｂ）がセーフティワイヤ（５）のターボマシーンの半径方向の平均長さ（ｄ）よりも幾分長いことを特徴とするターボマシーンのステータ。
2. 前記セーフティワイヤ（５）が円形の横断面形状を有することを特徴とする請求項１記載のステータ。
3. 少なくとも一方のセーフティワイヤ端部（５１）が，環状フランジ（２１，３１）の一つに適合したストッパー（２４，３４）に隣接するように曲げられ、セーフティワイヤ（５）が周方向に移動するのを妨げるように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のステータ。
4. セーフティワイヤ（５）がばね鋼であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のステータ。
5. 羽根セグメント根部（２）の弧長が支持セグメント（３）の弧長と異なることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のステータ。
6. 羽根セグメント根部（２）と支持セグメント（３）が一緒に組み立てられて環状空間（Ｒ）を形成し、該環状空間の中にばね締め金（６）が挿入され、該ばね締め金によって羽根セグメント根部（２）と支持セグメント（３）とが押し付けられていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のステータ。

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