JP6820327B2

JP6820327B2 - 円弧状セグメントを備える蒸気タービンバルブ

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Publication number: JP6820327B2
Application number: JP2018517383A
Authority: JP
Inventors: ピエリ，マルコ
Original assignee: Nuovo Pignone Technologie SRL
Current assignee: Nuovo Pignone Technologie SRL
Priority date: 2015-10-06
Filing date: 2016-10-04
Publication date: 2021-01-27
Anticipated expiration: 2036-10-04
Also published as: US20170096913A1; JP2018534462A; US20180298786A1; WO2017060228A1; EP3359780A1; BR112018006855B1; PL3359780T3; US10641131B2; BR112018006855A2; EP3359780B1; US10030544B2

Description

本発明は、円弧状セグメントを備える蒸気タービンバルブに関する。

技術者は、産業機械の性能と効率を向上させるために大きな努力を払っている。これらの機械は、動く流体（例えば、液体および気体）から動力（例えば、電力）を生成するように構成されたタービンおよび複雑なシステムを含む。改善によって、機械（複数可）の構造および制御を含む様々な領域に対処することができる。これらの改善は、作業効率を向上させ、および／または機械の資本支出および運転コストを低減する可能性がある。

米国特許出願公開第２０１５／２２６０８９号明細書

本開示の主題は、概して、ターボ機械における蒸気を調節するために使用されるバルブ、一般に、作動流体に作用して圧力下で作動流体を分配する産業用機器の実施形態に関する。「ターボ機械」という用語は、タービンおよび動力生成機器、ならびにポンプ、圧縮機、および送風機を具現化することができ、種々のタイプの機器間の少なくとも１つの差異は、機械を出る作動流体の作動圧力にあり得る。

いくつかの実施形態は、タービンを流れる作動流体の流れパラメータを変更することができる。タービンは、蒸気の流れ特性を誘導し調節するために、流路内に配置されたブレードを各々有するロータおよびステータを含むことができる。一実装形態では、実施形態は流路内に存在して、ブレードに当たる蒸気の流れを調節し、蒸気がタービンから抽出ユニットに出るようにすることができる。抽出ユニットの例は、蒸気を流用して、ボイラ、ヒータ、およびタービンに付随する同様の機器を作動させることができる。

本明細書における改善は、多くの機能および／または利点を提供する。例えば、実施形態を組み込んだタービンは、抽出された蒸気の流れを調節するのに必要な外部バルブおよび付随機器を除外することができる。この特徴は、建造を簡素化し、事実上、機械のコストを削減する。さらに、これらのタービンは、より小さいかつ／または低減されたフットプリントを享受することができ、それによって、施設での輸送、取り扱い、および設置を単純化することができる。

本明細書の実施形態は、要素および特徴を組み込むことができ、これらの要素および特徴の１つまたは複数は、様々な組み合わせで交換可能および／または組み合わせ可能である。その例は、以下を含むことができる。

一実施形態における、ロータブレードを有するロータと、ロータブレードの上流に配置されたバルブアセンブリとを備えるタービンであって、バルブアセンブリは、リングを形成する複数のセグメントを備え、複数のセグメントは、ブレードにわたる作動流体の流れを調節するために、半径方向内向きおよび外向きに動くように構成されている、タービン。

一実施形態における、バルブアセンブリに使用するためのセグメントであって、一定の円弧長、および、６０°〜１８０°の範囲の角度を有する円弧を形成する円弧状本体を有する、セグメントを含む。

一実施形態における、バルブアセンブリに使用するためのリング部材であって、一定の円弧長、および、６０°〜１８０°の範囲の角度を有する円弧を形成する円弧状本体を各々有する複数のセグメントを祖寝る、リング部材。

一実施形態における、複数の個々の円弧状セグメントを有する本体部材と、隣接する個々の円弧状セグメントの間に各々配置された複数の結合部材と、複数の個々の円弧状セグメントに結合されたアクチュエータとを備えるバルブアセンブリであって、本体部材は、アクチュエータの作動によって、個々の円弧状セグメントが同じ位置に移動するように構成されている、バルブアセンブリ。

一実施形態における、バルブアセンブリに使用するための結合部材であって、プレートの一辺に沿って延伸するボス部材を有するプレートを形成する、結合部材。

一実施形態における、タービンにおける蒸気の流れを調節する方法であって、流体の流れを抽出ユニットに向けるために、ロータブレードの下流の開口部を変化させるステップを含む、方法。

ここで、添付の図面を簡単に参照する。

動力生成システムに使用されるバルブの例示的な実施形態の概略立面図である。部分的に組み立てられた形態の図１の動力生成システムの概略立断面である。部分的に組み立てられた形態の図２の動力生成システムの概略図である。バルブが第１の構成にある、部分的に組み立てられた形態の図３の動力生成システムの概略図である。バルブが第２の構成にある、部分的に組み立てられた形態の図３の動力生成システムの概略図である。バルブが第３の構成にある、部分的に組み立てられた形態の図３の動力生成システムの概略図である。図１のバルブを構成するために使用される本体部材の一例の立面図である。図７の本体部材の立面図である。図７の本体部材の立面図である。図７の本体部材の一例の平面図である。図１０の本体部材の断面の立面図である。図１０の本体部材の一端の断面の立面図である。図１０の本体部材の一端の断面の立面図である。図７の本体部材の一部として使用するための結合部材の一例の平面図である。図１４の結合部材の側面の立面図である。図１４の結合部材の側面の立面図である。図１４の結合部材の正面の立面図である。図１４の結合部材の背面の立面図である。部分的に組み立てられた形態の図１の動力生成システムの斜視図である。タービンを通る流れを調整するための方法の例示的な実施形態の流れ図である。バルブの構成要素の一例を製造する例示的なプロセスの流れ図である。

適用可能な場合には、同様の参照符号は、いくつかの図を通じて同一または対応する構成要素および単位を示し、特に断らない限り、縮尺は同一ではない。本明細書で開示されている実施形態は、いくつかの図のうちの１つまたは複数、またはいくつかの図の組み合わせに現れる要素を含むことができる。さらに、方法は単なる例示であり、例えば、個々の段階の並べ替え、追加、除去、および／または改変によって変更することができる。

以下の説明は、タービン内の流体の流れを調節するために使用されるバルブの実施形態を記載する。実施形態は、しばしばロータの一部を囲む構造を有するタービン内に配置することができる。この構造は、ロータを受け入れる開口部を画定することができる。構造の作動は、バルブをロータに対して「開く」および「閉じる」ために、開口部のサイズを変えることができる。これらの変化は、ロータにわたる、ロータブレードと接触する流体の流れを変えることができ、一例では、タービンを出る流体の第２の流れを変えることができる。流体の第２の流れは、一般的に、タービンの他の部分または付随機器に向けることができる。一実装形態では、流体の第２の流れは、蒸気発生器に給水を供給するボイラ（「ヒータ」）を動作させることができる。この蒸気発生器は、蒸気を発生させてタービンを作動させることができる。他の実施形態および実装形態は、開示されている主題の範囲内にある。

図１は、タービンからの蒸気の抽出を容易にすることができるバルブ１００の例示的な実施形態の概略図を示す。バルブ１００は、動力生成システム１０２（「システム１０２」とも）内に配置することができる。システム１０２は、作動流体Ｆの流れから電力（例えば、電力）を生成するように構成することができるタービンまたは同様の装置を具体化することができる。作動流体Ｆの例は、高圧下に置かれることが多い上記を含むが、システム１０２は、水ならびに／または他の流体および気体を使用することができる。

システム１０２は、機械の基部構造を形成するケーシング１０４を有することができる。ケーシング１０４は、第１の端部１０８（「入口１０８」とも）および第２の端部１１０（「出口１１０」とも）を有する流体通路１０６を画定することができる。流体通路１０６は、端部１０８，１１０の間で長手方向に延伸する軸１１２を有するほぼ環状であってもよい。ケーシング１０４の内部で、システム１０２は、流体通路１０６内に存在するロータ１１４を含むことができる。ロータ１１４は、バルブ１００を通って延伸するロータ本体１１６を有することができる。本体１１６は、その上に形成された１つまたは複数のロータブレード１２０を有する外面１１８を有する。図１にも示されているように、システム１０２は、バルブ１００とロータブレード１２０との間に配置されたステータブレードアセンブリ１２４を含むこともできる。ステータブレードアセンブリ１２４は、ブレードキャリア１２６、典型的には、ロータ１１４を囲み、ケーシング１０４と結合するプレートまたは同様の構造を含むことができる。１つまたは複数のステータブレード１２８が、このプレートの周囲を埋めることができる。

ケーシング１０４は、流体Ｆの一部がシステム１０２から逃げるか、またはシステム１０２を出ることを可能にするように構成することができる。図１では、この構成は、１つまたは複数の開口（例えば、第１の開口１３０）を利用する。開口１３０は、流体通路１０６が、ケーシング１０４と結合する導管１３２（例えば、パイプ）と（第２の流れＦ_２として）連通することを可能にすることができる。導管１３２はまた、必要に応じてシステム１０２の他の部分または付随機器と結合することもできる。しばしば、この付随機器は、水を沸騰させて流体Ｆの蒸気を供給する加熱システムの一部である。動作中、流体Ｆは、流体通路１０６を通って（第１の流れＦ_１として）流れる。この流れは、符号１２２によって識別される矢印によって示されるように、ロータブレード１２０と接触してロータ１１４の回転を誘発することができる第２の流れＦ_２および第３の流れＦ_３に分岐することができる。ステータブレード１２８は、第３の流れＦ_３の流れ特性を管理するのに有用である。

バルブ１００は、流れＦ_２、Ｆ_３を調節するために使用することができる。図１において、バルブ１００は、ロータ本体１１６に対してサイズが変化し得る流れ領域１３４を画定することができる。これらの変化は、ロータ１１４を横切る作動流体Ｆの流れ（第３の流れＦ_３）および開口１３０からの作動流体Ｆの流れ（第２の流れＦ_２）のパラメータを調節する。上述したように、第３の流れＦ_３は、ロータ１１４の回転１２２を引き起こして、システム１０２内で動力を発生させる。第２の流れＦ_２は、水が沸騰して作動流体Ｆとして使用される蒸気になる前に水を予熱する機器において使用するための導管１３２に入ることができる。流体通路１０６の内部からの流れＦ_２、Ｆ_３のパラメータを調節するためにバルブ１００を使用することによって、第２の流れＦ_２としてのシステム１０２からの作動流体の抽出を調節するために必要になり得る多くの付随デバイス（例えば、バルブ、導管など）がなくなる。この特徴は、システム１０２のフットプリントおよび／または動作エンベロープを低減することができる。このより小型でよりコンパクトな設計は、設置場所での移動および設置がより容易であり得る。

図２は、図１の線２−２で取ったシステム１０２の断面の立面図を示す。ロータ１１４およびステータアセンブリ１２４を含むシステム１０２のいくつかの部分は、分かりやすくするために、また、バルブ１００の例についての議論に焦点を当てるために取り除かれている。この例は、円形または環状のフォームファクタを有する本体部材１３６を含むが、本開示では、他の形状（例えば、長方形、正方形、楕円形など）をフォームファクタとして使用することも考慮する。一例では、本体部材１３６は、中心１４２の周りに円周方向に配置された内周縁部１４０を有するリング１３８を形成する。内周縁部１４０は、流れ領域１３４を形成する開口部１４４を境界することができる。リング１３８のような円形および／または環状の形状の場合、開口部１４４は、内周縁部１４０と中心１４２との間で測定される半径Ｒを有することができる。

図３は、ロータ１１４が流体通路１０６（図１）内の位置にある図２の立面図を示す。この位置は、内周縁部１４０がロータ１１４の外面１１８から距離Ｄだけ離間するようにロータ１１４を位置決めする。この間隔は、環状間隙１４６を形成する。第３の流れＦ_３は、環状間隙１４６を通って流れて、ロータブレード１２０およびステータブレード１２８に衝突する。本体部材１３６の作動は、距離Ｄを変化させて、環状間隙１４６を変更し、次に、上述した第２の流れＦ_２および第３の流れＦ_３の流れパラメータを調節することができる。一実装形態では、距離Ｄの値は、リング１３８、バルブ１００、およびシステム１０２の構成要素の設計および製造公差を全体的に考慮して、中心１４２の周りで円周方向にほぼ均一であり得る。他の実装形態では、距離Ｄの値は、均一でなくてもよく、または、本体部材１３６のフォームファクタおよび／もしくは構造のために、中心１４２の周りで円周方向に変化してもよい。以下の議論では、リング１３８を構成する複数の部分またはセグメントを有する１つの構成について説明する。セグメントの寸法は、複数のローブまたはバルジを有する開口部１４４と実質的に一致する距離Ｄの変動をもたらす可能性がある。

図４，図５および図６は、環状間隙１４６の距離Ｄを変更するための様々な構成のバルブ１００を有する図３の立面図を示す。これらの構成は、作動流体Ｆの流れを調節するためのバルブ１００のこの実施例の動作を説明するのに有用である。図４は、第１の構成（「開放構成」とも）におけるバルブ１００の本体部材１３６を示す。ロータブレード１２０およびステータブレード１２８は、この構成では全体が見えている。図５および図６は、それぞれ、第２の構成（「中間構成」とも）および第３の構成（「閉鎖構成」とも）のバルブ１００の本体部材１３６を示す。バルブ１００が環状間隙１４６の寸法をわずかに低減または収縮させているため、第２の構成では、ロータブレード１２０およびステータブレード１２８は部分的にしか見えない。第３の構成では、バルブ１００が、環状間隙１４６のサイズを実質的にロータ１１４の直径まで低減または収縮させているため、ブレード１２０，１２８は見えない。閉鎖構成は、全部ではないにしても、大部分の作動流体Ｆが第２の流れＦ_２として出るようにする。

流れＦ２、Ｆ３の各々の値は、バルブ１００の構成に従って変化することができる。高レベルでは、これらの値は、以下の式（１）を満たすことができる。

Ｆ_１＝Ｆ_２＋Ｆ_３、式（１）
以下の表１は、いくつかの例示的な値を要約する。

バルブ１００の各構成は、本体部材１３６の少なくとも一部の動きに対応することができる。これらの部分は、中心１４２に対して半径方向内向きおよび外向きに動くことができる。この動きは、中心１４２に対する内周縁部１４０（および／またはリング１３８の他の部分）の位置を設定する。この位置は、開口部１４４の半径Ｒの値を規定し、環状間隙１４６の距離Ｄの値を規定する。図４の開放構成では、距離Ｄは第１の値をとる。図５の中間構成は、第１の値よりも小さい距離Ｄの第２の値をもたらす。同様に、図６の閉鎖構成は、第１の値と第２の値の両方よりも小さい距離Ｄの第３の値をもたらす。

図７は、バルブ１００（図１および図３）内で、またはバルブ１００の一部として使用するための本体部材２００の一例の正面を示す立面図である。本体部材２００は、１つまたは複数のセグメント（例えば、第１のセグメント２０２、第２のセグメント２０４、および第３のセグメント２０６）を含むアセンブリ（「システム」とも）を形成することができる。セグメント２０２，２０４，２０６は各々、薄い金属および／または複合プレートを含むことができる。薄いプレートは、リング１３８（図３）の環状（および／または円形）幾何形状を形成するように組み合わせることができる。本体部材２００はまた、セグメント２０２，２０４，２０６の隣接する端部の間に各々が１つずつ配置された１つまたは複数の結合部材（例えば、第１の結合部材２０８、第２の結合部材２１０、および第３の結合部材２１２）をも含むことができる。同じく図７に示されるように、本体部材２００は、１つまたは複数のアクチュエータ部材（例えば、第１のアクチュエータ部材２１４、第２のアクチュエータ部材２１６、および第３のアクチュエータ部材２１８）を含むことができる。アクチュエータ部材２１４，２１６，２１８は、セグメント２０２，２０４，２０６から半径方向に延伸するヨーク部材２２０を用いて構成することができる。ヨーク部材２２０は、力発生デバイス２２２からの力Ｆをセグメント２０２，２０４，２０６に向けるように構成することができる。力発生デバイス２２２の例は、とりわけ、リニアアクチュエータ、空気圧シリンダ、およびリードスクリューを含んでもよい。一実装形態では、本体部材２００はまた、ヨーク部材２２０と力発生デバイス２２２との間に介在させることができる機構（例えば、リンク機構）を含むことができる。この機構は、一般に、力発生デバイス２２２の動作に関連する動き、負荷、および／または出力に応答して力Ｆを発生させるように構成することができる。他の実装形態では、力発生デバイス２２２は、それぞれのセグメント２０２，２０４，２０６に直接結合することができる。

図８および図９は、図３のシステム１０２の断面の立面図を示しており、バルブ１００が、本体部材２００（図７）の例に従って配置されている。図８において、セグメント２０２，２０４，２０６の構成は、開放構成および／または部分開放中間構成のバルブ１００と対応する。図９は、バルブ１００が閉鎖構成になるように構成されたセグメント２０２，２０４，２０６を示す。上述したように、アクチュエータ部材２１４，２１６，２１８の動作は、セグメント２０２，２０４，２０６が中心１３６に向かって半径方向内向きおよび外向きに動くようにすることができる。一実装形態では、セグメント２０２，２０４，２０６は、リング１３２内に間隙２２３を形成するように互いに対して移動することができる。間隙２２３のサイズは、半径方向の動きの方向および大きさに応じて変化してもよい。

図８と図９とを比較すると、半径方向の動きは、開放／部分開放構成（図８）と閉鎖構成（図９）との間でバルブ１００の構成を変えることができる。セグメント２０２，２０４，２０６は、本体部材２００の周りの整列を維持するために、同期して、または少なくとも中心１４２（図２）に対して同じ位置に到着することが好ましい場合がある。この特徴は、セグメント２０２，２０４，２０６の互いに対するおよび中心１４２（図２）に対する一貫した動きを維持するために、特定のベアリング構成および／または他の整列機構を必要とすることがある。

結合部材２０８，２１０，２１２は、間隙２２３をまたぐ遮断面を提供するように構成することができる。この遮断面は、流体がセグメント２０２，２０４，２０６の隣接する端部においてバルブ１００を通って（第３の流れＦ_３として）流れるのを防止することができる。バルブ１００の作動中および作動後に、遮断面は、隣接するセグメント２０２，２０４，２０６の各々の前方（または上流）対向面の連続性を提供することができる。

バルブ１００は、バルブ１００を通る流体の流れを防止するために、ロータ１１４の外面１１８と接合するように設けられていてもよい。一実装形態では、バルブ１００は、内周縁部１４０とロータ１１４の外面１１８との間にシールを形成するシール機構を含むことができる。このシールは、閉鎖構成においてロータ１１４とセグメント２０２，２０４，２０６の内縁との間の任意の空間をカバーすることができる。製造上の制限により、この空間は２ｍｍ以下の範囲にあり得、デバイスのより適切な動作のために任意の空間を最小化および／または排除することが望ましい場合がある。シール機構の例は、流体の流れを低減および／または防止するのに役立ち得るバックスプリングシール、ブラシシールおよび同様の装置を含むことができる。図１を参照すると、デバイスの精度は、（第３の流れＦ_３として）ロータ１１４を横切るものと、（第２の流れＦ_２として）流体通路１０６から出るものの両方の作動流体Ｆの流れの適切なパラメータに対応することができる。

図１０、図１１、図１２および図１３は、セグメント２０２，２０４，２０６の一例の様々な図を示す。図１０は、実施例の上部の平面図を示している。図１１は、図１０の線１１−１１で取った実施例の断面の立面図を示す。図１２および図１３は、それぞれ図１０の線１２−１２および線１３−１３で取った実施例の断面の立面図を示す。

図１０および図１１を参照すると、この実施例は、一対の端部（例えば、第１の端部２３０および第２の端部２３２）で終端する円弧状本体２２８を有する。円弧状本体２２８は、好ましくは金属および／または金属合金から作成または構成されている平板（図１１に示すような）を形成することができる。平板の形状は、端部２３０，２３２の間で測定されるものとしての円弧長Ｌを有する円弧を形成することができる。この円弧は、角度αを定めることができる。円弧長Ｌおよび／または角度αの値は、セグメント２０２，２０４，２０６（図７，８，９）のすべてにわたってほぼ同じであってもよい。他の例では、角度αは、約６０°〜約１８０°の範囲の値を取ることができる。一実装形態では、セグメント２０２，２０４，２０６が本明細書で述べるようにリング１３２（図３）を形成するように、円弧長Ｌおよび／または角度α範囲を個別に構成することができる。

円弧状本体２２８は、１つまたは複数の結合機構（例えば、第１の結合機構２３４および第２の結合機構２３６）を有することができる。結合機構２３４，２３６は、端部２３０，２３２に近接して結合部材２０８，２１０，２１２（図８）を受容（または収容）するように平板を構成する。高レベルでは、結合機構２３４，２３６からの幾何形状は、結合部材２０８，２１０，２１２の摺動係合を可能にして、バルブ１００の動作を妨げる可能性のある付着を防止する。この幾何形状は、必要に応じて変更することができる。図１１では、第１の端部２３０において、第１の結合機構２３４は、平板内に貫入する第１の凹部２３８を形成する。第１の凹部２３８は、底部２４０と、端部２３０において終端する周辺側壁２４２とを有することができる。１つまたは複数の開口２４４が、第１の凹部２３８を埋めることができる。図１３に最もよく示されるように、開口２４４は、第１の凹部２３８内で平板を貫通することができる。開口２４４は、結合部材２０８，２１０，２１２に見られる開口および／または締結具（例えば、ねじ、ボルトなど）に対応することができる。開口２４４は、ねじ山を含むことができ、および／または、所望に応じて締結具を受け入れるような大きさにすることができる。

再び図１１を参照すると、第２の端部２３２において、第２の結合機構２３６は、平板内に貫入する第２の凹部２４６を形成することができる。第２の凹部２４６は、第１の部分２４８および第２の部分２５０を有する。周辺側壁２５２が、部分２４８，２５０の各々を境界付け、端部２３２で終端する。図１４に最もよく示されているように、凹部２４４は、部分２４８，２５２内にそれぞれ一対の底面（例えば、第１の底部２５６および第２の底部２５８）を形成する段差２５４を含む。底部２５６，２５８は、後述するように、結合部材２０８，２１０，２１２の幾何形状を収容するために、平板内で異なる深さにある。

図１４、図１５、図１６、図１７、および図１８は、結合部材２０８，２１０，２１２の一例の様々な図を示す。図１４は、実施例の上部の平面図を示している。図１５および図１６は、この実施例の側面の立面図を示す。図１７および図１８は、それぞれ、実施例の正面および背面の立面図を示す。

図１４において、この実施例は、前部２６２、後部２６４、および辺（例えば、第１の辺２６６および第２の辺２６８）を有する、概して細長い矩形の本体２６０を有する。本体２６０は、上述した円弧状本体２３８（図１０）の開口２４４（図１０）に対応するように配置された１つまたは複数の開口２７０を有することができる。図１５および図１６に示すように、本体２６０は、平板の形態をとることができる。第１の辺２６６に、平板は、平板に固定された別個の片であってもよいボス部材２７２を含むことができる。ボス部材２７２はまた、材料のブロック（またはビレット）からこれらのフィーチャを機械加工することによって、平板と一方向的または一体的に形成されてもよい。適切な材料は、金属および金属合金を含むことができるが、他の材料は、長方形の本体２６０に使用するのに適した材料特性を示す。ボス部材２７２は、第２の凹部２４６（図１０および図１３）の第２の部分２５０（図１０）に嵌合するような大きさにすることができる。一実装形態では、ボス部材２７２は、後部２６４から前部２６６に向かって、またはその逆に延伸することができる。

図１９は、図３のシステム１０２の斜視図を示す。バルブ１００は、図８の本体部材２００の実施例と同様の構成を有する。この例は、１つまたは複数のベアリング部材（例えば、ベアリング部材１４２）を含む。ベアリング部材１４２は、セグメント２０２，２０４，２０６と、ここではブレードキャリア１４４として示されている、システム１０２および／またはケーシング１０４（図１）の一部との間に介在することができる。セグメント２０２，２０４，２０６は、ベアリング部材１４２の少なくとも一部を受け入れるための溝または他の機構を含むことができる。一般的に、ベアリング部材１４２は、ブレードキャリア１４４に対するセグメント２０２，２０４，２０６の動きを妨げ得る摺動摩擦を低減するデバイスを具体化することができる。これらのデバイスは、ローラベアリング、ベアリングスライド、ダブテールベアリングを含むことができるが、任意の数の異なる種類のベアリングおよびベアリングのようなデバイスおよび材料が本明細書に適用可能であり得る。

図２０は、タービン内のロータを横切る流れを調整するための例示的な方法３００の流れ図を示す。方法３００は、段階３０２において、タービンの流路内でロータの周りにリング部材を配置することと、段階３０４において、リング部材をセグメントに分割することとを含むことができる。方法３００はまた、段階３０６において、リング部材を通る流れを防止するために隣接するセグメントを結合することと、段階３０８においてアクチュエータをセグメントに個別に結合することとを含むことができる。方法３００は、段階３１０において、リング部材とロータとの間の環状間隙を低減するために、セグメントが互いに対しておよびロータに対して位置を変えることを可能にすることと、段階３１２において、第１の位置と、第１の位置よりもロータに近い第２の位置とを各々有するように、セグメントを配置することとをさらに含むことができる。

上記の考察および本明細書で検討した図１〜２０を考慮すると、バルブ１００は、回転１２２の中断を回避するために、ロータ１１４の周縁まわりに配置することができる。動作中、蒸気Ｆ_１が、流体通路１０６を通って流れて、バルブ１００に衝突する。バルブ１００が開いた状態で、蒸気Ｆ_３がロータブレード１２０に衝突することができ、ロータ１１４が回転させられ、タービンが発電させられる。アクチュエータ２１４，２１６，２１８の動きは、好ましくは同時にまたは一斉に、セグメント２０２，２０４，２０６の位置を変更してバルブ１００の開口部１４４のサイズを設定することができる。開口部１４４のサイズは、蒸気Ｆ_２がケーシング１０４から出るようにすることができる。

バルブ１００は、システム１０２内の部品の世話をするために補修および保守を必要とすることがある。時間が経つにつれて、これらの部品は、バルブ１００の動作を妨げる可能性がある磨耗および場合によっては損傷を経験する可能性がある。技術者は、１つまたは複数の交換部品のために既存の部品を取り外すために、バルブ１００全体または一部を取り出す必要があり得る。交換部品の例は、ＯＥＭまたは代替の補修部品販売店および／または代理店からのものであってもよい。これらの実施例は、従来の製造および機械加工技術（積層造形および／または「３Ｄ印刷」を含む）のいずれかを使用して新たに構成することができる。特定の技術では、実行可能コードの１つまたは複数の命令（記憶媒体上にあり、ダウンロード可能および／または実行可能）を含むモデルファイルを使用して、部品の機能を定義することができる。これらの命令は、機械（例えば、旋盤、フライス盤、積層造形機械など）に、バルブ１００において使用するための部品をもたらす特定の機能を実行させることができる。

本開示はまた、バルブ１００の１つまたは複数の交換部品が既存の部品によって形成されてもよいことを意図している。特定の部品は、既存の部品をバルブ１００の交換部品として使用するための状態および／または仕様に準備するために同様のプロセスを一新するのに役立ち得る。例示的なプロセスは、バフ仕上げ、ビードブラスト加工、溶接、はんだ付け、機械加工、および所望により部品から材料を構築および／または除去するのに有用な同様の方法を含んでもよい。

交換部品は、完全に構成されたアセンブリとしてバルブ１００に組み付けられてもよい。他の実装形態では、交換部品は、可能性として１つまたは複数のサブアセンブリの形態で、個々の部品（例えば、セグメント２０２，２０４，２０６、アクチュエータ２１４，２１６，２１８、結合部材２０８，２１０，２１２）、ならびにこれらの組み合わせおよび集合を具体化することができる。

図２１は、バルブ１００の構成要素の一実施例を製造する例示的なプロセス４００を示す。例示的なプロセスは、単独で、または１つもしくは複数の他のタイプの除去加工技術と組み合わせて、積層造形技術を活用することができる。図２１に示すように、プロセス４００は、段階４０２において、ネットシェイプを規定する実行可能命令によって積層造形機械を構成することができる。ネットシェイプは、例えば、セグメント２０２，２０４，２０６および上述した結合部材２０８，２１０，２１２を含む、バルブ１００の構成要素の本体を具体化することができる。プロセス４００はまた、段階４０４において、ネットシェイプを成長させることと、必要に応じて段階４０６において、ネットシェイプに対して１つまたは複数の成長後プロセスを実行することとを含むことができる。

プロセス４００の実装形態は、バルブ１００の構成要素の実施形態を提供することができる。これらの実装形態は、例えば、ネットシェイプを規定し、ネットシェイプを成長させ、ネットシェイプに対して１つまたは複数の成長後プロセスを実施する実行可能命令によって、積層造形機械を構成するプロセスによって作成される、圧縮機内のフレームを支持する支持部材をもたらすことができる。１つまたは複数の成長後プロセスが、ネットシェイプを熱処理することを含み、および／または、ネットシェイプを出刃リングすることを含み、および／またはネットシェイプを機械加工することを含み、および／またはネットシェイプの１つまたは複数の表面に表面仕上げを適用することを含み、および／または研磨剤を用いてネットシェイプの材料を除去することを含み、および／または寸法形状データを蓄積するためにネットシェイプを検査し、寸法データをデフォルト値と比較することを含む、構成要素をもたらすそのような実装形態も企図される。

本明細書で使用するように、単数形で記載され、単語「１つの（ａ）」または「１つの（ａｎ）」の後に続く要素または機能は、複数の上記要素または機能を除外しないものとして理解されるべきであるが、そのような除外が明示的に記載されている場合は除く。さらに、特許請求されている本発明の「一実施形態」に対する参照は、記載した特徴も組み込んだ追加の実施形態の存在を除外するものと解釈されるべきではない。

本明細書は実施形態を開示するため、および、あらゆるデバイスまたはシステムを製作し、ならびに使用し、およびあらゆる組込方法を実行することを含む任意の当業者が実施形態を実施することを可能にするための例を用いる。実施形態の特許され得る範囲は、請求項によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。このような他の実施例が特許請求の範囲の字義通りの文言と異ならない構造体要素を有する場合、または、それらが特許請求の範囲の字義通りの文言と実質的な差異がない等価な構造体要素を含む場合には、このような他の実施例は特許請求の範囲内であることを意図している。
［実施態様１］
タービンであって、
流体通路（１０６）を画定するケーシング（１０４）と、
前記流体通路（１０６）に配置されたロータ（１１４）と、
前記ロータ（１１４）に外接するバルブ（１００）であって、前記バルブ（１００）は、前記バルブ（１００）と前記ロータ（１１４）との間で流体が流れることができる流れ領域（１３４）を形成する開口部（１４４）を画定する、バルブ（１００）と
を備える、タービン。
［実施態様２］
前記バルブ（１００）は、前記ロータ（１１４）に対する前記流れ領域（１３４）のサイズを変化させるように作動するように構成されている、実施態様１に記載のタービン。
［実施態様３］
前記バルブ（１００）は、前記ロータ（１１４）上に配置されたブレード（１２０）の上流に配置される、実施態様１に記載のタービン。
［実施態様４］
前記バルブ（１００）は、前記ケーシング（１０４）上に配置されたブレード（１２８）の上流に配置される、実施態様３に記載のタービン。
［実施態様５］
前記バルブ（１００）は、複数の円弧状セグメント（２０２、２０４、２０６）を備える本体部材（１３６、２００）を有する、実施態様１に記載のタービン。
［実施態様６］
前記複数の円弧状セグメント（２０２、２０４、２０６）の各々は、互いに対しておよび前記ロータ（１１４）に対して独立して動く、実施態様５に記載のタービン。
［実施態様７］
前記複数の円弧状セグメント（２０２、２０４、２０６）に各々結合された複数のアクチュエータ（２１４、２１６、２１８）をさらに備える、実施態様５に記載のタービン。
［実施態様８］
前記本体部材（１３６、２００）は、前記複数の円弧状セグメント（２０２、２０４、２０６）の隣接するセグメントの間に延伸する複数の結合部材（２０８、２１０、２１２）を備え、前記複数の結合部材（２０８、２１０、２１２）は、前記本体部材（１３６、２００）を通る流体の流れを防止するために、前記複数の円弧状セグメント（２０２、２０４、２０６）上の上流側の対向する表面間に連続性を提供するように構成されている、実施態様５に記載のタービン。
［実施態様９］
前記複数の円弧状セグメント（２０２、２０４、２０６）は、前記ロータ（１１４）と間隙（１４６）を形成する内周縁部（１４０）を有し、前記円弧状セグメント（２０２、２０４、２０６）は、前記内周縁部（１４０）が前記ロータ（１１４）と接合する位置をとるように構成されている、実施態様５に記載のタービン。
［実施態様１０］
前記位置において、前記複数の円弧状セグメント（２０２、２０４、２０６）と共に前記内周縁部（１４０）と前記ロータ（１１４）との間にシールを生成するように構成されたシール機構をさらに備える、実施態様９に記載のタービン。
［実施態様１１］
タービンであって、
第１のセットのブレード（１２０）を有する本体（１１６）を有するロータ（１１４）と、
前記ロータ（１１４）を少なくとも部分的に囲むケーシング（１０４）であって、前記ケーシング（１０４）は、前記第１のセットのブレード（１２０）に隣接する第２のセットのブレード（１２８）を有する、ケーシング（１０４）と、
前記ロータ（１１４）に外接するリング部材（１３８）であって、前記リング部材（１３８）は、前記ロータ（１１４）と間隙（１４６）を画定する内周縁部（１４０）を有し、前記間隙（１４６）は、前記リング部材（１３８）と前記ロータ（１１４）との間に環状に延在する、リング部材（１３８）と
を備え、
前記リング部材（１３８）は、前記間隙（１４６）を第１の間隙から第２の間隙へと変化させて、前記リング部材（１３８）を通る、および前記リング部材（１３８）と前記ロータ（１１４）との間の作動流体の流れを変化させるように構成されている、
タービン。
［実施態様１２］
前記リング部材（１３８）は、前記第１の間隙から前記第２の間隙まで前記間隙（１４６）を変化させるように他方とは独立して動くように各々構成されている第１の円弧状セグメント（２０２）および第２の円弧状セグメント（２０４）を備える、実施態様１１に記載のタービン。
［実施態様１３］
前記リング部材（１３８）は、前記第１の円弧状セグメント（２０２）および前記第２の円弧状セグメント（２０４）に隣接して配置される第３の円弧状セグメント（２０６）を備える、実施態様１２に記載のタービン。
［実施態様１４］
前記第１の円弧状セグメント（２０２）、前記第２の円弧状セグメント（２０４）、および前記第３の円弧状セグメント（２０６）は、前記ロータ（１１４）に対して半径方向内向きおよび外向きに動くように構成されている、実施態様１３に記載のタービン。
［実施態様１５］
前記第２の間隙は、前記ロータ（１１４）を横切る流れを防止するように前記リング部材（１３８）を構成する、実施態様１１に記載のタービン。
［実施態様１６］
前記内周縁部（１４０）が前記ロータ（１１４）に係合する、実施態様１５に記載のタービン。
［実施態様１７］
タービン内のロータ（１１４）を横切る流れを調節するための方法（３００）であって、
タービンの流路内でロータ（１１４）の周りにリング部材（１３８）を配置するステップ（３０２）と、
前記リング部材（１３８）をセグメント（２０２、２０４、２０６）に分割するステップ（３０４）と、
前記リング部材（１３８）と前記ロータ（１１４）との間の環状間隙（１４６）を低減するために、前記前記セグメント（２０２、２０４、２０６）が互いに対しておよび前記ロータ（１１４）に対して位置を変化させることを可能にするステップ（３１０）と
を含む、方法（３００）。
［実施態様１８］
前記リング部材（１３８）を通る流れを防止するために隣接するセグメント（２０２、２０４、２０６）を結合するステップ（３０６）
をさらに含む、実施態様１７に記載の方法（３００）。
［実施態様１９］
アクチュエータ（２１４、２１６、２１８）を前記セグメント（２０２、２０４、２０６）に個別に結合するステップ（３０８）
をさらに含む、実施態様１７に記載の方法（３００）。
［実施態様２０］
前記セグメント（２０２、２０４、２０６）を、第１の位置と、前記第１の位置よりも前記ロータ（１１４）に近い第２の位置とを各々が有するように配置するステップ（３１２）
をさらに含む、実施態様１７に記載の方法（３００）。

１００バルブ
１０２動力生成システム
１０４ケーシング
１０６流体通路
１０８第１の端部、入口
１１０第２の端部、出口
１１２軸
１１４ロータ
１１６ロータ本体
１１８外面
１２０ロータブレード
１２２回転
１２４ステータブレードアセンブリ、ステータアセンブリ
１２６ブレードキャリア
１２８ステータブレード
１３０開口
１３２導管、リング
１３４領域
１３６中心、本体部材
１３８リング
１４０内周縁部
１４２中心、ベアリング部材
１４４ブレードキャリア、開口部
１４６環状間隙
２００本体部材
２０２第１のセグメント
２０４第２のセグメント
２０６第３のセグメント
２０８第１の結合部材
２１０第２の結合部材
２１２第３の結合部材
２１４アクチュエータ、第１のアクチュエータ部材
２１６アクチュエータ、第２のアクチュエータ部材
２１８アクチュエータ、第３のアクチュエータ部材
２２０ヨーク部材
２２２力発生デバイス
２２３間隙
２２８円弧状本体
２３０第１の端部
２３２第２の端部
２３４第１の結合機構
２３６第２の結合機構
２３８円弧状本体、第１の凹部
２４０底部
２４２周辺側壁
２４４開口、凹部
２４６第２の凹部
２４８第１の部分
２５０第２の部分
２５２周辺側壁
２５４段差
２５６第１の底部
２５８第２の底部
２６０本体
２６２前部
２６４後部
２６６前部、第１の辺
２６８第２の辺
２７０開口
２７２ボス部材
３００方法
３０２段階
３０４段階
３０６段階
３０８段階
３１０段階
３１２段階
４００プロセス
４０２段階
４０４段階
４０６段階

Claims

タービンであって、
流体通路（１０６）を画定するケーシング（１０４）と、
前記流体通路（１０６）に配置されたロータ（１１４）と、
前記ロータ（１１４）に外接するバルブ（１００）であって、前記バルブ（１００）は、前記バルブ（１００）と前記ロータ（１１４）との間で流体が流れることができる流れ領域（１３４）を形成する開口部（１４４）を画定する、バルブ（１００）と
を備え、
前記バルブ（１００）は、複数の円弧状セグメント（２０２、２０４、２０６）を備える本体部材（１３６、２００）を有し、前記複数の円弧状セグメント（２０２、２０４、２０６）の各々は、互いに対しておよび前記ロータ（１１４）に対して独立して動く、タービン。
前記バルブ（１００）は、前記ロータ（１１４）に対する前記流れ領域（１３４）のサイズを変化させるように作動するように構成されている、請求項１に記載のタービン。
前記バルブ（１００）は、前記ロータ（１１４）上に配置されたブレード（１２０）の上流に配置される、請求項１に記載のタービン。
前記バルブ（１００）は、前記ケーシング（１０４）上に配置されたブレード（１２８）の上流に配置される、請求項３に記載のタービン。
前記複数の円弧状セグメント（２０２、２０４、２０６）に各々結合された複数のアクチュエータ（２１４、２１６、２１８）をさらに備える、請求項１から４のいずれか１項に記載のタービン。
前記本体部材（１３６、２００）は、前記複数の円弧状セグメント（２０２、２０４、２０６）の隣接するセグメントの間に延伸する複数の結合部材（２０８、２１０、２１２）を備え、前記複数の結合部材（２０８、２１０、２１２）は、前記本体部材（１３６、２００）を通る流体の流れを防止するために、前記複数の円弧状セグメント（２０２、２０４、２０６）上の上流側の対向する表面間に連続性を提供するように構成されている、請求項１から５のいずれか１項に記載のタービン。
前記複数の円弧状セグメント（２０２、２０４、２０６）は、前記ロータ（１１４）と間隙（１４６）を形成する内周縁部（１４０）を有し、前記円弧状セグメント（２０２、２０４、２０６）は、前記内周縁部（１４０）が前記ロータ（１１４）と接合する位置をとるように構成されている、請求項１から６のいずれか１項に記載のタービン。
前記位置において、前記複数の円弧状セグメント（２０２、２０４、２０６）と共に前記内周縁部（１４０）と前記ロータ（１１４）との間にシールを生成するように構成されたシール機構をさらに備える、請求項７に記載のタービン。