JP5274625B2

JP5274625B2 - ターボ機関のロータ

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Publication number: JP5274625B2
Application number: JP2011152956A
Authority: JP
Inventors: ティルマン・ライブレ
Original assignee: MAN Energy Solutions SE
Current assignee: MAN Energy Solutions SE
Priority date: 2010-07-12
Filing date: 2011-07-11
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2031-07-11
Also published as: DE102010031213A1; US8974186B2; CN102330572A; CN102330572B; EP2410131A2; EP2410131B1; JP2012021529A; EP2410131A3; US20120009067A1

Description

本発明は、請求項１のおいて書きに記載の、ターボ機関のロータに関する。

ターボ機関特にガスタービンあるいは蒸気タービンのロータは、ロータ基体および当該ロータ基体に固定されている複数のロータブレードを有する。そのようなターボ機関ロータのロータブレードは、ブレード根部とブレード翼部とを有し、各ロータブレードはそのブレード根部を介してロータ基体の溝で当該ロータ基体に、ブレード根部によって定義される取り付け方向に固定され、各ロータブレードはそのブレード翼部の領域において、少なくとも１つの連結要素セグメントを備え、当該連結要素セグメントは、ブレード翼部の半径方向外側に位置する場合には、外部シュラウドバンドセグメントとして形成されている。そのようなターボ機関ロータのすべてのロータブレードの連結要素セグメント特に外部シュラウドバンドセグメントは共に、ロータの、円周方向に閉じた少なくとも１つの連結要素特に外部シュラウドバンドを形成する。

ターボ機関ロータの円周方向で見て、各ロータブレードの連結要素セグメント特に外部シュラウドバンドセグメントの幅は、ほぼ軸方向に延伸する縁部によって定義されている。各ロータブレードの連結要素セグメント特に外部シュラウドバンドセグメントの軸方向の奥行は、ほぼ円周方向に延伸する縁部によって定義されている。円周方向の幅と軸方向の奥行の他に、各ロータブレードの連結要素セグメント特に外部シュラウドバンドセグメントは、半径方向の厚さによっても特徴付けられている。

ターボ機関ロータのロータブレードは、少なくとも１つの連結要素を形成するためのそのような連結要素セグメントを備えているが、当該ターボ機関ロータは、ターボ機関の圧縮機の領域においてもタービンの領域においても、設置され得る。

外部シュラウドバンドセグメントとして形成される連結要素セグメントをブレード翼部の半径方向外側に備えるロータブレードが、ターボ機関ロータのロータ基体に固定されているのであるが、当該ターボ機関ロータはたとえば特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４から知られている。特許文献５と特許文献６とから、ブレード根部を介してロータ基体の溝で当該ロータ基体に、ブレード根部によって定義される取り付け方向にロータブレードを固定することが知られている。ブレード根部は、モミの木状あるいはハンマー頭部状あるいはそれ以外の方法で形作られていてよい。各ブレード根部のために、ロータ基体に別々の溝があってよい。さらに、すべてのブレード根部が、共通の溝に固定されており、通し穴を介してこの共通の溝に通され、かつそれによってロータ基体に取り付けられることが可能である。

特に、そのようなターボ機関ロータの、外部シュラウドバンドとして形成された連結要素は、駆動時に大きな負荷にさらされている。なぜなら当該連結要素は、ターボ機関ロータの回転軸に関して最大半径で回転され、それゆえ大きな遠心力にさらされているからである。遠心力による負荷の結果、ロータブレードの連結要素セグメントの角部もしくは縁部が外側に湾曲しかねず、それによって、一方では連結要素に応力ピークが引き起こされ、他方では隣り合うロータブレードの隣り合う連結要素セグメントの間での望ましい接触が、点状の接触に縮小され、もしくはすべて消失してしまう。それによって、隣り合う連結要素セグメント間での望ましい連結が縮小され、もしくはなくなり、それによって最終的にはターボ機関ロータの振動動作が悪化する。

独国特許第１１５９９６５号明細書独国特許第４０１５２０６号明細書米国特許第４４００９１５号明細書英国特許出願公開第２０７２７６０号明細書欧州特許出願公開第１１３４３５９号明細書独国特許第１１２２５５１号明細書

以上から、本発明の課題は、ロータが良好に取り付け可能な場合に、駆動時にロータブレードの連結要素セグメントの良好な連結を保証する、ターボ機関のロータを提供することである。

この課題は、請求項１に記載のロータによって解決される。本発明に従えば、各ロータブレードの連結要素セグメントは、直接隣り合う第１ロータブレードの連結要素セグメントが円周方向で見て隣接する第１側部と、直接隣り合う第２ロータブレードの連結要素セグメントが円周方向で見て隣接する、第１側部に向かい合う第２側部と、において、以下のように形作られている。すなわち、それぞれの連結要素セグメントにおけるほぼ軸方向に延伸する半径方向外側の縁部とほぼ軸方向に延伸する半径方向内側の縁部とが、第１側部と第２側部とにおいて、分割線によって互いに分割されるそれぞれ２つの面を画定し、直接隣り合う２つのロータブレード間におけるロータの少なくとも１つの円周位置では、連結要素セグメントの直接隣り合う側部に形成される、直接隣り合うこれらのロータブレードの分割線が、ブレード根部によって定義される、ロータ基体にあるロータブレードの取り付け方向に対してほとんど平行もしくは同方向に延在するが、これに反して、直接隣り合う２つのロータブレード間の別の各円周位置では、連結要素セグメントの直接隣り合う側部に形成される、直接隣り合うこれらのロータブレードの分割線は、ロータ基体にあるロータブレードの取り付け方向に対して傾斜して設けられている。

本発明に係る、ターボ機関のロータにおいては、ロータブレードの連結要素セグメントを形作ることによって、ロータが良好に取り付け可能な場合に、連結要素を形成する連結要素セグメントの、最適な支持とひいては最適な連結とが保証される。

これによって、ロータが良好に取り付け可能な場合に、駆動時において、ロータの連結要素での応力ピークを明らかに減少することができる。さらにこれによって、本発明に係るロータの自己周波数動作とひいては振動動作とを、当該ロータが良好に取り付け可能な場合に、改善することができる。

本発明の好ましいさらなる形態は、従属請求項と以下の記述とからもたらされる。本発明の実施例が図に基づいてより詳細に説明されるが、これに限定されるものではない。図に示されるのは以下である。

本発明の第１実施例に従った、外部シュラウドバンドとして形成された、ターボ機関の本発明に係るロータの連結要素の、半径方向外側からの目線方向での概略部分平面図である。図１のロータのロータブレード、すなわち外部シュラウドバンドセグメントとして形成された、図１のロータのロータブレードの連結要素セグメントの、半径方向外側からの目線方向での概略平面図である。図２の円周目線方向Ｉで見た、図２のロータブレードの斜視図である。図２の円周目線方向ＩＩで見た、図２のロータブレードのさらなる斜視図である。本発明の第２実施例に従った、外部シュラウドバンドとして形成された、ターボ機関の本発明に係るロータの連結要素の、半径方向外側からの目線方向での概略部分平面図である。

本願発明は、ターボ機関のロータ特に、ガスタービンあるいは蒸気タービンとして形成されたターボ機関の圧縮機あるいはタービンのロータに関する。しかしながら本発明は、このような適用事例に限定されておらず、むしろ本発明は、すべてのターボ機関ロータに使用することができる。

ターボ機関のロータは基本的に、ロータ基体と、ブレード根部を介して当該ロータ基体に固定されている複数のロータブレードと、を有する。図１から図５においては、ロータ基体およびロータブレードのブレード根部は詳細に示されていない。なぜなら、これらの詳細は、本明細書で述べられる当業者にはよく知られているからである。しかしながら、各ロータブレードは、そのブレード根部を介してロータ基体の溝で当該ロータ基体に、ブレード根部によって定義される取り付け方向に固定されていることを、この場で指摘しておくべきであろう。その際、各ロータブレードもしくは各ロータブレードのブレード根部のために、ロータ基体に別々の溝があってよい。さらに、すべてのロータブレードが、そのブレード根部を介して共通の溝に固定されており、通し穴を介してこの共通の溝に通され、かつそれによってロータ基体に取り付けられることが可能である。

図１と図５とにおいて、ブレード根部によって定義される、ロータ基体にあるロータブレードの取り付け方向Ｍが、破線で概略的に示されている。図１と図５とにおいて、各ロータブレードのブレード根部のために、ロータ基体に別々の溝があり、図１では取り付け方向Ｍは直線状に、図５では取り付け方向Ｍは湾曲して延在する。２つの場合とも、ロータブレードの取り付け方向Ｍは、ロータの軸方向Ａで見て、軸方向Ａに対して、円周方向Ｕに第１の配向で傾いており、取り付け方向Ｍと軸方向Ａとはいわゆる長斜方形角を成し、当該長斜方形角は、取り付け方向Ｍが湾曲している場合には軸方向Ａで変化する。ロータの軸方向Ａと円周方向Ｕの他に、さらにロータの半径方向Ｒが示されている。

図１から図４は、本発明の第１実施例に従った、本発明に係る、ターボ機関のロータの、様々な詳細図を示しており、図１においては、外部シュラウドバンドとして形成された連結要素の部分図を示しており、当該連結要素は、複数のロータブレードの、外部シュラウドバンドセグメントとして形成された連結要素セグメント１０，１０’，１０”から構成されている。外部シュラウドバンドセグメント１０，１０’，１０”は、図３と図４とから最もよく分かるように、それぞれのロータブレードのブレード翼部１１の半径方向外側の端部に配設されている。ブレード翼１１は、流体流入縁部１２と、流体流出縁部１３とを有し、流体流入縁部１２と流体流出縁部１３との間に延在する吸込側部１４と押圧側部１５とを有する。

各ロータブレードのブレード翼１１に半径方向外側に配設された外部シュラウドバンドセグメント１０，１０’，１０”は円周方向Ｕに、ほぼ軸方向Ａに延伸する縁部によって定義されている幅を有する。ほぼ軸方向Ａに延伸する半径方向外側のそれぞれ１つずつの縁部１８もしくは１９、および同様にほぼ軸方向Ａに延伸する半径方向内側のそれぞれ１つずつの縁部２０もしくは２１が、外部シュラウドバンドセグメント１０，１０’，１０”の、互いに向かい合う２つの側部１６，１７に延在する。この半径方向外側の縁部１８もしくは１９と、この半径方向内側の縁部２０もしくは２１との間の距離は、側部１６，１７で、半径方向Ｒにおいて、外部シュラウドバンドセグメント１０，１０’，１０”の厚さを決定する。

各ロータブレードの外部シュラウドバンドセグメント１０，１０’，１０”の軸方向Ａの奥行は、ほぼ円周方向Ｕに延伸する縁部によって、すなわち半径方向外側の縁部２２もしくは２３と、半径方向内側の縁部２４もしくは２５とによって定義され、縁部２２と２４とは流体流入側の縁部であり、縁部２３と２５とは流体流出側の縁部である。これらの縁部間の距離も、半径方向Ｒにおいて、外部シュラウドバンドセグメント１０，１０’，１０”の厚さを、すなわち流体流入側と流体流出側とで決定する。

半径方向外側からの目線方向で見て、各ロータブレードの外部シュラウドバンドセグメント１０，１０’，１０”は、直接隣り合う第１ロータブレードの外部シュラウドバンドセグメントが、円周方向で当該第１ロータブレードの第２側部によって隣接する第１側部１６の領域において、以下のように形作られている。すなわち、それぞれのロータブレードのブレード翼１１の流体流入縁部１２に流体流入側で隣り合って、ほぼ軸方向Ａに延伸する、外部シュラウドバンドセグメント１０，１０’，１０”の、半径方向外側の縁部１８が、ほぼ軸方向Ａに延伸する、外部シュラウドバンドセグメント１０，１０’，１０”の、半径方向内側の縁部２０に対して円周方向Ｕに突出している。

この第１側部１６では流体流出側で流体流出縁部１３に背向して、ほぼ軸方向Ａに延伸する、外部シュラウドバンドセグメント１０，１０’，１０”の、半径方向内側の縁部２０が、同様にほぼ軸方向Ａに延伸する半径方向外側の縁部１８に対して円周方向Ｕに突出している。

直接隣り合う第２ロータブレードが、その外部シュラウドバンドセグメントすなわち当該外部シュラウドバンドセグメントの第１側部によって隣接する、外部シュラウドバンドセグメント１０，１０’，１０”の、向かい合う第２側部１７で、外部シュラウドバンドセグメント１０，１０’，１０”は以下のように形作られている。すなわち、ブレード翼１１の流体流出縁部１３に流体流出側で隣り合って、ほぼ軸方向Ａに延伸する、外部シュラウドバンドセグメント１０，１０’，１０”の、半径方向外側の縁部１９が、同様にほぼ軸方向Ａに延伸する半径方向内側の縁部２１に対して円周方向Ｕに突出している。

この第２側部１７では流体流入側で流体流入縁部１２に背向して、ほぼ軸方向Ａに延伸する、外部シュラウドバンドセグメント１０，１０’，１０”の、半径方向内側の縁部２１が、同様にほぼ軸方向Ａに延伸する半径方向外側の縁部１９に対して円周方向Ｕに突出している。

ブレード翼１１の流体流入縁部１２に対向し、ブレード翼１１の流体流出縁部１３に背向する、外部シュラウドバンドセグメント１０，１０’，１０”の第１側部１６と、ブレード翼１１の流体流出縁部１３に対向し、流体流入縁部１２に背向する、外部シュラウドバンドセグメント１０，１０’，１０”の第２側部１７とにおいて、ほぼ軸方向Ａに延伸する半径方向外側の縁部１８もしくは１９が、同様にほぼ軸方向Ａに延伸する半径方向内側のそれぞれの縁部２０もしくは２１とともに、分割線２６もしくは２７によって互いに分割されるそれぞれ２つの面、すなわち半径方向外側からの目線方向で隠れたそれぞれ１つの面２８もしくは２９および半径方向外側からの目線方向で見て見えるそれぞれ１つの面３０もしくは３１を画定する。

外部シュラウドバンドセグメント１０，１０’，１０”の第１側部１６には、半径方向外側から隠れた面２８が流体流入側に、半径方向外側から見える面３０が流体流出側に配置されている。これに対して、外部シュラウドバンドセグメント１０，１０’，１０”の、向かい合う第２側部１７の領域においては、半径方向外側から隠れた面２９が流体流出側に、半径方向外側から見える面３１が流体流入側に配置されている。

本発明に従えば、直接隣り合う２つのロータブレード間の、ロータの少なくとも１つの円周位置では、それぞれの連結要素セグメント１０’と１０”の直接隣り合う側部に形成される、直接隣り合うこれらのロータブレードの分割線２６，２７が、ブレード根部によって定義される、ロータ基体にあるロータブレードの取り付け方向Ｍに対してほとんど平行もしくは同方向に延在するが、これに反して、直接隣り合う２つのロータブレード間の別の各円周位置では、それぞれの連結要素セグメント１０，１０’，１０”の直接隣り合う側部に形成される、直接隣り合うこれらのロータブレードの分割線２６，２７は、取り付け方向Ｍに対して傾斜して設けられている。

すでに説明されたように、ロータ基体にあるロータブレードの取り付け方向Ｍは、ロータの軸方向Ａで見て、軸方向Ａに対して、円周方向Ｕに第１の配向で、いわゆる長斜方形角の分だけ傾いている。直接隣り合うロータブレードに形成される分割線２６，２７が、ブレード根部によって定義される、ロータ基体にあるロータブレードの取り付け方向Ｍに対してほとんど平行もしくは同方向に延在する、ロータの円周位置では、分割線２６，２７は、取り付け方向と同じ第１の配向で、軸方向Ａに対して円周方向Ｕに傾いている。これに反して、直接隣り合う２つのロータブレード間の、ロータの別の円周位置では、分割線２６，２７は、第１の配向に対して取り付け方向Ｍと反対の第２の配向で、軸方向に対して円周方向Ｕに傾いている。

ロータブレードの連結要素セグメント１０，１０’，１０”を上記のように形作ることによって、ロータが良好に取り付け可能な場合に、連結要素を形成する連結要素セグメントの、最適な支持とひいては最適な連結とが保証される。連結要素セグメント１０，１０’，１０”の直接隣り合う側部に取り付け方向Ｍに対して傾斜して設けられている分割線２６，２７は、連結要素セグメントの最適な支持と、ひいては最適な連結とを保証する。連結要素セグメント１０’，１０”の直接隣り合う側部に取り付け方向Ｍに対してほとんど平行もしくは同方向に延在する分割線２６，２７は、特に最後にロータ基体に取り付けられるべきロータブレードの良好な取り付けを可能にする。直接隣り合う２つのロータブレード間の、ロータの唯一の円周位置で、それぞれの連結要素セグメント１０’，１０”の直接隣り合う側部に形成される分割線２６，２７が、ロータ基体にあるロータブレードの取り付け方向Ｍに対してほとんど平行もしくは同方向に延在すれば、それで充分である。これは、振動動作を改善するために、ロータの複数の円周位置にも当てはめてよい。

ロータブレードの連結要素セグメント１０，１０’，１０”を上記のように形作ることによって、ロータが良好に取り付け可能な場合に、駆動時において、ロータの連結要素での応力ピークを明らかに減少することができる。さらに、本発明に係るロータの自己周波数動作とひいては振動動作とを、当該ロータが良好に取り付け可能な場合に、改善することができる。

直接隣り合うロータブレードの連結要素セグメント１０，１０’，１０”に形成される分割線２６，２７が、ブレード根部によって定義される、ロータ基体にあるロータブレードの取り付け方向Ｍに対してほとんど平行に延在する、ロータの円周位置では、分割線２６，２７が取り付け方向Ｍとともに、最大１０度、好適には最大５度の角度を成す。

分割線２６，２７と同じ配向で、好適には、ほぼ軸方向Ａに延伸する半径方向外側の縁部１８もしくは１９と、同様にほぼ軸方向Ａに延伸する半径方向内側の縁部２０もしくは２１とが延在し、これらの縁部は分割線２６，２７とともに、面２８，２９，３０，３１を画定する。

分割線２６もしくは２７がロータブレードの取り付け方向Ｍに対してほとんど平行もしくは同方向に延在すれば、それぞれの縁部１８，２０もしくは１９，２１も取り付け方向Ｍに対してほとんど平行もしくは同方向に延在する。

分割線２６もしくは２７がロータブレードの取り付け方向Ｍに対して傾斜して設けられていれば、それぞれの縁部１８，２０もしくは１９，２１も取り付け方向Ｍに対して傾斜して設けられており、しかもそれぞれの分割線２６もしくは２７と同じ配向で設けられている。

第１側部１６および第２側部１７で面２８と３０もしくは面２９と３１を互いに分割する分割線２６，２７は、本発明の好ましいさらなる形態に従えば、変曲点なしに実施されており、当該分割線２６，２７は、図１から図４までの実施例では直線状に、図５では湾曲して延在する。これによって、特に単純な製作が可能となる。同様に、ほぼ軸方向Ａに延伸する縁部１８，１９，２０，２１も、変曲点なしに実施されている。

図１から図４までの実施例においては、第１側部１６の分割線２６は、半径方向外側から見て見ることができるが、これに反して第２側部１７の分割線２７は、半径方向外側から見て隠れている。図３と図４とに従えば、両側部１６，１７の分割線２６，２７は、流体流入側の縁部から出て流体流出側の縁部に、それぞれ半径方向外側から半径方向内側に向かって延在する。

外部シュラウドバンドセグメント１０の第１側部１６の領域および向かい合う、外部シュラウドバンドセグメント１０の第２側部１７の領域において、それぞれの分割線２６もしくは２７に沿った目線方向で見て、半径方向外側から隠れた面２８もしくは２９、および半径方向外側から見て見える面３０もしくは３１は、半径方向Ｒに対して、それぞれある角度だけ傾いている。その際、半径方向外側から隠れた面２８もしくは２９は、半径方向Ｒに対して、第１角度だけ傾いており、半径方向外側から見える面３０もしくは３１は、半径方向Ｒに対して、第２角度だけ傾いている。第１側部１６と第２側部１７とにおいては、好適には第１角度と第２角度とは量的には同じ大きさであるが、しかしながら異なる符号になっている。これは、製造技術上特に有利である。しかしながらこれとは違って、第１側部１６と第２側部１７とにおいて第１角度と第２角度とが量的に異なる大きさであるが、やはり異なる符号を備えているということも可能である。

本発明のさらなる形態に従えば、外部シュラウドバンドセグメント１０の第１側部１６でも、外部シュラウドバンドセグメント１０の第２側部１７でも、半径方向外側から隠れた面２８もしくは２９と、半径方向外側から見える面３０もしくは３１とは、面積比が１：１であり、これは、両側部１６，１７では、半径方向外側から隠れた面２８もしくは２９と、半径方向外側から見える面３０もしくは３１とは同じ大きさであるということを意味する。第１側部１６と第２側部１７とにおいては、これらの面は異なる大きさであってもよいということを、指摘しておくべきであろう。第１側部１６および／あるいは第２側部１７においては、半径方向外側から隠れた面２８もしくは２９と、半径方向外側から見える面３０もしくは３１とは、面積比が１：５まであるいは５：１まで、特に面積比が１：３まであるいは３：１までとなることが可能である。側部１６，１７にある、半径方向外側から隠れた面２８もしくは２９と、半径方向外側から見える面３０もしくは３１との面積比を意図的に大きくあるいは小さくすることで、隣り合うロータブレードの外部シュラウドバンドセグメント１０の間での望ましい連結を最適に適合させることが可能である。これはまた、これらの面がそれぞれの分割線２６もしくは２７と成す、すでに上で言及された角度を介しても行うことができる。

図１から最もよく分かるように、半径方向外側からの目線方向で見て、外部シュラウドバンドセグメント１０の第１側部１６でも、第２側部１７でも、ほぼ軸方向Ａに延伸する半径方向外側の縁部１８もしくは１９と、ほぼ軸方向Ａに延伸する半径方向内側の縁部２０もしくは２１とは、もっぱら軸位置で合同である。

図１から図４までに従えば、外部シュラウドバンドセグメント１０の側部１６，１７に形成された面２８もしくは２９と、面３０もしくは３１とはそれぞれ、３次元に形作られた、空間的に半径方向に湾曲した面として形成されている。そうであれば、縁部１８，１９，２０，２１，２２，２３，２４，２５とともに外部シュラウドバンドセグメント１０を画定する、ほぼ半径方向に延伸する縁部３２は、湾曲している。

これとは違って、これらの面２８，２９，３０，３１が、２次元に形作られた、平坦な面として実施されているということも可能である。そうであれば、縁部１８，１９，２０，２１，２２，２３，２４，２５とともに外部シュラウドバンドセグメント１０を画定する、ほぼ半径方向に延伸する縁部３２は、直線状に延在する。

すでに説明されたように、図５の実施例は、図１から図４までの実施例とは、ロータブレードの取り付け方向Ｍが直線状ではなく湾曲して延在するという点で異なっている。その他の詳細に関しては、図５の実施例は、図１から図４までの実施例と一致しているので、上の実施例を指摘する。

本発明のさらなるヴァリエーションが可能である。ほぼ軸方向Ａに延伸しかつ外部シュラウドバンドセグメント１０の幅を円周方向Ｕに定義する、半径方向外側の縁部１８，１９および半径方向内側の縁部２０，２１が付加的に、向かい合う両側部１６，１７において、分割線２６，２７と同様に、それぞれ湾曲した輪郭もしくは湾曲しているが変曲点のない延在部を備えることが可能である。さらに、本発明に係るロータが、外部シュラウドバンド１０として形成された連結要素だけでなく、付加的に、内部連結要素として形成された連結要素も備えることが可能である。その際、外部シュラウドバンドセグメントと内部連結要素セグメントとは、上述のように形成されている。その上、本発明に係るロータは、外部シュラウドバンドセグメントではなく、内部連結要素セグメントとして形成された少なくとも１つの連結要素セグメントのみを備えることが可能である。その上、第１側部１６の分割線２６が、半径方向外側から見て隠され、それに反して第２側部１７の分割線２７が、半径方向外側から見て見えるということが可能である。

１０，１０’，１０” 連結要素セグメント／外部シュラウドバンドセグメント
１１ブレード翼部
１２流体流入縁部
１３流体流出縁部
１４吸込側部
１５押圧側部
１６第１側部
１７第２側部
１８半径方向外側の縁部
１９半径方向外側の縁部
２０半径方向内側の縁部
２１半径方向内側の縁部
２２流体流入側で半径方向外側の縁部
２３流体流出側で半径方向外側の縁部
２４流体流入側で半径方向内側の縁部
２５流体流出側で半径方向内側の縁部
２６分割線
２７分割線
２８半径方向外側から隠れた面
２９半径方向外側から隠れた面
３０半径方向外側から見える面
３１半径方向外側から見える面
３２縁部

Claims

ロータ基体と複数のロータブレードとを有する、ターボ機関のロータであって、各ロータブレードは、ブレード根部とブレード翼部とを備え、各ロータブレードはそのブレード根部を介して前記ロータ基体の溝で該ロータ基体に、前記ブレード根部によって定義される取り付け方向に固定され、各ロータブレードはそのブレード翼部の領域において、少なくとも１つの連結要素セグメントを備え、円周方向において各ロータブレードの前記連結要素セグメントの幅は、ほぼ軸方向に延伸する縁部によって定義されているロータにおいて、
各ロータブレードの前記連結要素セグメント（１０，１０’，１０”）は、直接隣り合う第１ロータブレードの連結要素セグメントが円周方向で見て隣接する第１側部（１６）と、直接隣り合う第２ロータブレードの連結要素セグメントが円周方向で見て隣接する、前記第１側部（１６）に向かい合う第２側部（１７）と、において以下のように形作られている、すなわち、それぞれの前記連結要素セグメントにおけるほぼ軸方向に延伸する半径方向外側の前記縁部（１８，１９）とほぼ軸方向に延伸する半径方向内側の前記縁部（２０，２１）とが、前記第１側部（１６）と前記第２側部（１７）とにおいて、分割線（２６，２７）によって互いに分割されるそれぞれ２つの面を画定し、直接隣り合う２つのロータブレード間の、ロータの少なくとも１つの円周位置では、前記連結要素セグメント（１０’，１０”）の直接隣り合う側部（１６，１７）に形成される、直接隣り合うこれらのロータブレードの前記分割線（２６，２７）が、前記ブレード根部によって定義される、前記ロータ基体にある前記ロータブレードの取り付け方向に対してほとんど平行もしくは同方向に延在するが、これに反して、直接隣り合う２つのロータブレード間の別の各円周位置では、前記連結要素セグメント（１０，１０’，１０”）の直接隣り合う側部に形成される、直接隣り合うこれらのロータブレードの前記分割線（２６，２７）は、前記取り付け方向に対して傾斜して設けられているように形作られており、
半径方向外側からの目線方向で、各ロータブレードの前記連結要素セグメント（１０，１０’，１０”）は、前記第１側部（１６）において以下のように形作られている、すなわち、それぞれの前記ロータブレードの流体流入縁部（１２）に流体流入側で隣り合って、ほぼ軸方向に延伸する半径方向外側の前記縁部（１８）が、ほぼ軸方向に延伸する半径方向内側の前記縁部（２０）に対して円周方向に突出しているが、これに反して、この第１側部（１６）では流体流出側でそれぞれの前記ロータブレードの流体流出縁部（１３）に背向して、ほぼ軸方向に延伸する半径方向内側の前記縁部（２０）が、ほぼ軸方向に延伸する半径方向外側の前記縁部（１８）に対して円周方向に突出しているように形作られており、かつ
各ロータブレードの前記連結要素セグメント（１０，１０’，１０”）は、前記第２側部（１７）において以下のように形作られている、すなわち、それぞれの前記ロータブレードの前記流体流出縁部（１３）に流体流出側で隣り合って、ほぼ軸方向に延伸する半径方向外側の前記縁部（１９）が、ほぼ軸方向に延伸する半径方向内側の前記縁部（２１）に対して円周方向に突出しているが、これに反して、この第２側部（１７）では流体流入側でそれぞれの前記ロータブレードの前記流体流入縁部（１２）に背向して、ほぼ軸方向に延伸する半径方向内側の前記縁部（２１）が、ほぼ軸方向に延伸する半径方向外側の前記縁部（１９）に対して円周方向に突出しているように形作られていることを特徴とするロータ。
直接隣り合う前記ロータブレードに形成される前記分割線（２６，２７）が、前記ブレード根部によって定義される、前記ロータ基体にある前記ロータブレードの前記取り付け方向に対してほとんど平行もしくは同方向に延在する、ロータの円周位置では、前記分割線（２６，２７）が前記取り付け方向とともに、最大１０度の角度を成すことを特徴とする請求項１に記載のロータ。
直接隣り合う前記ロータブレードに形成される前記分割線（２６，２７）が、前記ブレード根部によって定義される、前記ロータ基体にある前記ロータブレードの前記取り付け方向に対してほとんど平行もしくは同方向に延在する、ロータの円周位置では、前記分割線（２６，２７）が前記取り付け方向とともに、最大５度の角度を成すことを特徴とする請求項２に記載のロータ。
前記ロータ基体にある前記ロータブレードの前記取り付け方向は、軸方向で見て、軸方向に対して、円周方向に第１の配向で傾いており、直接隣り合う前記ロータブレードに形成される前記分割線（２６，２７）が、前記ブレード根部によって定義される、前記ロータ基体にある前記ロータブレードの前記取り付け方向に対してほとんど平行もしくは同方向に延在する、ロータの円周位置では、前記分割線（２６，２７）は、前記取り付け方向と同じ配向で、軸方向に対して円周方向に傾いているが、これに反して、直接隣り合う２つのロータブレード間の、ロータの別の円周位置では、前記分割線（２６，２７）は、前記第１の配向に対して前記取り付け方向と反対の第２の配向で、軸方向に対して円周方向に傾いてい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ロータ。
前記第１側部（１６）と前記第２側部（１７）とにおいて、半径方向外側からの目線方向で隠れたそれぞれ１つの面（２８、２９）と、半径方向外側からの目線方向で見えるそれぞれ１つの面（３０、３１）とが形成されており、
前記第１側部（１６）には、前記半径方向外側から隠れた面（２８）が流体流入側に、前記半径方向外側から見える面（３０）が流体流出側に配置され、
前記第２側部（１７）には、前記半径方向外側から隠れた面（２９）が流体流出側に、前記半径方向外側から見える面（３１）が流体流入側に配置されてい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ロータ。
それぞれの前記連結要素セグメントの前記第１側部（１６）と前記第２側部（１７）とにおいて、半径方向外側から隠れた面（２８、２９）と、半径方向外側から見える面（３０，３１）とを前記第１側部（１６）と前記第２側部（１７）とにおいて互いに分割する前記分割線（２６，２７）は、変曲点なしに形成されてい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ロータ。
それぞれの前記連結要素セグメントの前記第１側部（１６）と前記第２側部（１７）とにおいて、前記分割線（２６、２７）に沿った目線方向で見て、半径方向外側から隠れた面（２８、２９）は、半径方向に対して第１角度だけ傾いており、半径方向外側から見える面（３０、３１）は、半径方向に対して第２角度だけ傾いていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のロータ。
それぞれの前記連結要素セグメントの前記第１側部（１６）と前記第２側部（１７）とにおいて、前記第１角度と前記第２角度とは量的には同じ大きさであって、異なる符号を備えているか、あるいは前記第１角度と前記第２角度とは量的に異なる大きさであって、異なる符号を備えていることを特徴とする請求項７に記載のロータ。
それぞれの前記連結要素セグメントの前記第１側部（１６）と前記第２側部（１７）とにおいて、半径方向外側から隠れた面（２８、２９）と、半径方向外側から見える面（３０、３１）とは同じ大きさであり、したがって面積比が１：１であることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のロータ。
それぞれの前記連結要素セグメントの前記第１側部（１６）と前記第２側部（１７）とにおいて、半径方向外側から隠れた面（２８、２９）と、半径方向外側から見える面（３０、３１）とは異なる大きさであり、好適には面積比が１：５まであるいは５：１まで、特に面積比が１：３まであるいは３：１までであることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のロータ。
それぞれの前記連結要素セグメントの前記第１側部（１６）と前記第２側部（１７）とにおいて、半径方向外側から隠れた面（２８、２９）と、半径方向外側から見える面（３０、３１）とはそれぞれ、２次元に形作られた平坦な面あるいは３次元に形作られた、空間的に湾曲した面であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のロータ。
それぞれの前記連結要素セグメントの前記第１側部（１６）において、半径方向外側からの目線方向で、前記分割線（２６）によって分割される前記２つの面は、同一形状である、かつ／または、前記第２側部（１７）において、半径方向外側からの目線方向で、前記分割線（２７）によって分割される前記２つ面は、同一形状であることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載のロータ。
各ロータブレードはそのブレード翼部の領域において、半径方向外側に、外部シュラウドバンドセグメントとして形成された連結要素セグメントを備えることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載のロータ。
各ロータブレードはそのブレード翼部の領域において、内部連結要素セグメントとして形成された少なくとも一つの連結要素セグメントを備えることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載のロータ。