JPH094465A - モジュール部品、タービン及びタービン製造方法 - Google Patents
モジュール部品、タービン及びタービン製造方法Info
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- JPH094465A JPH094465A JP8078610A JP7861096A JPH094465A JP H094465 A JPH094465 A JP H094465A JP 8078610 A JP8078610 A JP 8078610A JP 7861096 A JP7861096 A JP 7861096A JP H094465 A JPH094465 A JP H094465A
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- F01D5/12—Blades
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- F01D5/142—Shape, i.e. outer, aerodynamic form of the blades of successive rotor or stator blade-rows
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D1/00—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines
- F01D1/02—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines
- F01D1/04—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines traversed by the working-fluid substantially axially
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 共通のモジュール部品を使用して異なる周波
数で運転し得るタービンを提供する。 【解決手段】 相異なる電力回路網の周波数の用途に対
する相異なる動力出力を持つ発電用タービンが、相異な
る電力回路網の周波数に対して相異なる出力を持つ、幾
何学的な倍率にしていない４段タービンが、第１段、第
２段及び第３段の中に同一の環帯を持ち、第１段及び第
４段に異なる形状を持ち、第２段及び第３段に同一の形
状を有する。
数で運転し得るタービンを提供する。 【解決手段】 相異なる電力回路網の周波数の用途に対
する相異なる動力出力を持つ発電用タービンが、相異な
る電力回路網の周波数に対して相異なる出力を持つ、幾
何学的な倍率にしていない４段タービンが、第１段、第
２段及び第３段の中に同一の環帯を持ち、第１段及び第
４段に異なる形状を持ち、第２段及び第３段に同一の形
状を有する。
Description
【０００１】
【技術分野】この発明は高度のハードウエアの共通性を
持ち、異なる周波数の用途で運転されるガスタービン、
特に共通のモジュール部品を使って、５０Hz及び６０Hz
の電力回路網周波数で陸上運転に使われるガスタービン
に関する。
持ち、異なる周波数の用途で運転されるガスタービン、
特に共通のモジュール部品を使って、５０Hz及び６０Hz
の電力回路網周波数で陸上運転に使われるガスタービン
に関する。
【０００２】
【背景】ガスタービンは、陸上の発電用に使う時、電力
回路網の周波数に応じて、５０Hz及び６０Hzの両方で使
えることが要求されるのが典型的である。両方の周波数
に対する機械を開発して製造することに伴うコストは、
非常に大きいものがある。例えば、各々の異なる周波数
の用途用に設計されたタービンの部品は、典型的にはそ
のタービンに独特である。この結果、工具の投資コスト
が一層高くなり、２つのタービンの間でハードウエアの
共通性があれば、タービンのコストに有利に働くのに、
その様な共通性が事実上ない。
回路網の周波数に応じて、５０Hz及び６０Hzの両方で使
えることが要求されるのが典型的である。両方の周波数
に対する機械を開発して製造することに伴うコストは、
非常に大きいものがある。例えば、各々の異なる周波数
の用途用に設計されたタービンの部品は、典型的にはそ
のタービンに独特である。この結果、工具の投資コスト
が一層高くなり、２つのタービンの間でハードウエアの
共通性があれば、タービンのコストに有利に働くのに、
その様な共通性が事実上ない。
【０００３】５０Hz及び６０Hzの周波数の用途の為のガ
スタービンを開発する為に普通使われる１つの方式は、
一方の設計に単純に幾何学的な倍率をかけて第２の周波
数用にするものである。この倍率作用は、異なる周波数
の用途に対して空気力学的及び機械的に同様な圧縮機及
びタービンを作るのに、機械の物理的な寸法を減少又は
増加すると同時に、回転速度を増加又は減少することが
出来ると云う原理に基づいている。この倍率方式を用い
ることにより、両方の周波数の用途に対するタービンを
開発することが出来、これは開発コストを切下げるが、
依然としてタービンの部品は特定の周波数の用途に対す
るタービンに独特である。例えば、５０Hzの用途に設計
されたタービンの部品は、周波数比５０／６０＝０．８
３３の幾何学的な倍率にすれば、６０Hzの周波数で同様
なタービンの性能が得られる。この固定の幾何学的な倍
率を用いると、動力出力の倍率は周波数の逆自乗にな
る。即ち、（５０／６０）2 ＝０．６９４。従って、１
００メガワットの動力出力を発生する様に５０Hzで寸法
を定めたタービンは、０．８３３の倍率を幾何学的に乗
じた時、６０Hzでは、６９．４メガワットの動力出力に
なる。更に一般的に、タービンの設計で幾何学的な倍率
を用いる時、１つの速度に於ける出力動力と別の速度に
於ける動力出力との間には一定の関係又は比がある。こ
の倍率方式の利点は、１つの周波数で寸法を定めた部品
は、ある倍率の周波数で容易に設計し直しが出来ること
にある。しかし、タービンの出力が倍率によって固定さ
れ、その為、一方又は他方のタービンは特定の用途に対
して最適でないことがある。即ち、市場の需要では、タ
ービンが相異なる周波数で運転されることが要求される
ことがあり、第１のタービンに幾何学的な倍率をかけて
第２のタービンにした時、１つの周波数で１つのタービ
ンの動力出力が得られても、その結果、別の周波数では
他方のタービンの所望の出力が得られないことがある。
同じく重要なことゝして、１つの周波数で用いられる基
本タービンに対する部品（ハードウエア）は、異なる周
波数の用途に対する倍率をかけて定めるタービンの部品
（ハードウエア）と事実上何の共通性もなく、その結
果、工具のコスト及び部品のコストが高くなると共に、
その他の欠点が生ずる。
スタービンを開発する為に普通使われる１つの方式は、
一方の設計に単純に幾何学的な倍率をかけて第２の周波
数用にするものである。この倍率作用は、異なる周波数
の用途に対して空気力学的及び機械的に同様な圧縮機及
びタービンを作るのに、機械の物理的な寸法を減少又は
増加すると同時に、回転速度を増加又は減少することが
出来ると云う原理に基づいている。この倍率方式を用い
ることにより、両方の周波数の用途に対するタービンを
開発することが出来、これは開発コストを切下げるが、
依然としてタービンの部品は特定の周波数の用途に対す
るタービンに独特である。例えば、５０Hzの用途に設計
されたタービンの部品は、周波数比５０／６０＝０．８
３３の幾何学的な倍率にすれば、６０Hzの周波数で同様
なタービンの性能が得られる。この固定の幾何学的な倍
率を用いると、動力出力の倍率は周波数の逆自乗にな
る。即ち、（５０／６０）2 ＝０．６９４。従って、１
００メガワットの動力出力を発生する様に５０Hzで寸法
を定めたタービンは、０．８３３の倍率を幾何学的に乗
じた時、６０Hzでは、６９．４メガワットの動力出力に
なる。更に一般的に、タービンの設計で幾何学的な倍率
を用いる時、１つの速度に於ける出力動力と別の速度に
於ける動力出力との間には一定の関係又は比がある。こ
の倍率方式の利点は、１つの周波数で寸法を定めた部品
は、ある倍率の周波数で容易に設計し直しが出来ること
にある。しかし、タービンの出力が倍率によって固定さ
れ、その為、一方又は他方のタービンは特定の用途に対
して最適でないことがある。即ち、市場の需要では、タ
ービンが相異なる周波数で運転されることが要求される
ことがあり、第１のタービンに幾何学的な倍率をかけて
第２のタービンにした時、１つの周波数で１つのタービ
ンの動力出力が得られても、その結果、別の周波数では
他方のタービンの所望の出力が得られないことがある。
同じく重要なことゝして、１つの周波数で用いられる基
本タービンに対する部品（ハードウエア）は、異なる周
波数の用途に対する倍率をかけて定めるタービンの部品
（ハードウエア）と事実上何の共通性もなく、その結
果、工具のコスト及び部品のコストが高くなると共に、
その他の欠点が生ずる。
【０００４】
【発明の開示】この発明では、ハードウエアの共通性を
実質的で意味のあるものにすると共に、各々の用途に於
けるタービンの性能の損失を最小限又は無視し得るもの
にし、こうして設計、ハードウエア及び工具の共通性に
よってコストの大幅な切下げを実現する様な、５０Hz及
び６０Hzの用途で使うことの出来るガスタービンが提供
される。設計サイクル時間の短縮、並びに相異なる動力
出力及び周波数で使われるタービンの設計及び製造に必
要な資源の減少と云う点で、この他の経済的な利点が実
現される。更に、この発明は幾何学的な倍率と動力出力
の間の関係を破ることにより、圧縮機の質量流量を設定
すると共にそれに応じてタービンを調節することによ
り、５０Hz及び６０Hz用機械の出力をタービンとは無関
係に設定することが出来る。簡単に云えば、この発明に
よると、相異なる周波数に於ける相異なる動力出力を持
つタービンの設計が、もはや幾何学的な倍率によって拘
束されない。
実質的で意味のあるものにすると共に、各々の用途に於
けるタービンの性能の損失を最小限又は無視し得るもの
にし、こうして設計、ハードウエア及び工具の共通性に
よってコストの大幅な切下げを実現する様な、５０Hz及
び６０Hzの用途で使うことの出来るガスタービンが提供
される。設計サイクル時間の短縮、並びに相異なる動力
出力及び周波数で使われるタービンの設計及び製造に必
要な資源の減少と云う点で、この他の経済的な利点が実
現される。更に、この発明は幾何学的な倍率と動力出力
の間の関係を破ることにより、圧縮機の質量流量を設定
すると共にそれに応じてタービンを調節することによ
り、５０Hz及び６０Hz用機械の出力をタービンとは無関
係に設定することが出来る。簡単に云えば、この発明に
よると、相異なる周波数に於ける相異なる動力出力を持
つタービンの設計が、もはや幾何学的な倍率によって拘
束されない。
【０００５】例えば５０Hz又は６０Hzと云う様な相異な
る周波数の用途に対する２つのタービンの一方又は他方
の設計では、２つのタービンに対して出来る限り、同一
の高温ガス流路を設けるのが望ましいことを考慮して、
タービンの下流側のディフューザに於ける圧力損失並び
にその機械的な性能が受入れられる様に、最初にタービ
ン出口マッハ数を設定する。所定の点火温度に対し、タ
ービンの圧力比、並びにタービン・エーロフォイル並び
にシュラウドの様な付属部品及びガス通路に導入される
冷却空気の量が、最終段バケットの金属温度を決定す
る。最終段バケットに適当な合金を選ぶことにより、最
大許容遠心応力を、例えば、６０Hz機械に対して決定す
ることが出来る。この遠心応力はＡを最終段バケットに
よって形成される環帯面積、Ｎを回転速度として、ＡＮ
2 に正比例する。出口マッハ数を制限することにより、
タービンを通る最大許容流量を決定することが出来、従
ってその動力出力を決定することが出来る。
る周波数の用途に対する２つのタービンの一方又は他方
の設計では、２つのタービンに対して出来る限り、同一
の高温ガス流路を設けるのが望ましいことを考慮して、
タービンの下流側のディフューザに於ける圧力損失並び
にその機械的な性能が受入れられる様に、最初にタービ
ン出口マッハ数を設定する。所定の点火温度に対し、タ
ービンの圧力比、並びにタービン・エーロフォイル並び
にシュラウドの様な付属部品及びガス通路に導入される
冷却空気の量が、最終段バケットの金属温度を決定す
る。最終段バケットに適当な合金を選ぶことにより、最
大許容遠心応力を、例えば、６０Hz機械に対して決定す
ることが出来る。この遠心応力はＡを最終段バケットに
よって形成される環帯面積、Ｎを回転速度として、ＡＮ
2 に正比例する。出口マッハ数を制限することにより、
タービンを通る最大許容流量を決定することが出来、従
ってその動力出力を決定することが出来る。
【０００６】例えば５０又は６０Hzと云う様な所定の初
期設計に対し、例として６０Hzを考えると、流路のハブ
（内側）半径は、タービンの性能、回転子の長さと重
量、漏れ等を考慮して設定することが出来る。ハブ半径
及び最終段環帯面積が設定されると、バケット先端半径
を定めることが出来る。遠心応力の計算にＮ2 項がある
為、バケットの長さは速度が一層高い６０Hzタービンに
よって制限される。５０Hz機械に必要な余分のタービン
動力出力を持たせる為、６０Hz機械の設計の拘束が決ま
っているとして、同一の点火温度及び同じガス流動特性
及び略同様な圧力比を想定すると、タービンの一定面積
の流路を通る質量流量を増加しなければならない。許容
し得る出口マッハ数を保ちながら、この増大した質量流
量を与える為、出口環帯の高さを増加して、出口面積を
増加する。５０Hzタービンに対する最終段ノズル及びバ
ケットのこの高さの増加は、先端区域で行われ、６０Hz
タービンとの共通のハブ半径を保つ。この為、最終段、
例えば、４段タービンの第４段はノズル及びバケットの
先端半径が増加する。質量流量の増加に対処しながら、
タービンの圧力比を維持する為、第１段のノズル及びバ
ケットは、そののど面積、即ち、流れの通過に利用し得
る面積を増加する様に変更する。第１段の流路を形成す
る環帯の断面積は同じまゝであるが、例えばバケット及
び仕切り壁の向きの変化の為、その流れ面積が増加す
る。
期設計に対し、例として６０Hzを考えると、流路のハブ
（内側）半径は、タービンの性能、回転子の長さと重
量、漏れ等を考慮して設定することが出来る。ハブ半径
及び最終段環帯面積が設定されると、バケット先端半径
を定めることが出来る。遠心応力の計算にＮ2 項がある
為、バケットの長さは速度が一層高い６０Hzタービンに
よって制限される。５０Hz機械に必要な余分のタービン
動力出力を持たせる為、６０Hz機械の設計の拘束が決ま
っているとして、同一の点火温度及び同じガス流動特性
及び略同様な圧力比を想定すると、タービンの一定面積
の流路を通る質量流量を増加しなければならない。許容
し得る出口マッハ数を保ちながら、この増大した質量流
量を与える為、出口環帯の高さを増加して、出口面積を
増加する。５０Hzタービンに対する最終段ノズル及びバ
ケットのこの高さの増加は、先端区域で行われ、６０Hz
タービンとの共通のハブ半径を保つ。この為、最終段、
例えば、４段タービンの第４段はノズル及びバケットの
先端半径が増加する。質量流量の増加に対処しながら、
タービンの圧力比を維持する為、第１段のノズル及びバ
ケットは、そののど面積、即ち、流れの通過に利用し得
る面積を増加する様に変更する。第１段の流路を形成す
る環帯の断面積は同じまゝであるが、例えばバケット及
び仕切り壁の向きの変化の為、その流れ面積が増加す
る。
【０００７】重要なことゝして、この発明では、中間
段、例えば４段タービンの第２段及び第３段の形状は、
相異なる周波数で相異なる動力出力を持つタービンの間
で変わらないまゝである。５０Hz及び６０Hzタービンの
間での速度及び質量流量の変化により、第２段及び第３
段のエーロフォイルに流入するガスの入射角が若干変化
するが、こう云う入射角の変化は、これらの段のエーロ
フォイルの設計によって受入れることが出来る。更に、
流量内のガス圧力は出力の異なるタービンで変化する
が、冷却流及びパージ流の源の圧力は両方の機械で適切
な逆流余裕が保たれることを保証する様に選ぶことが出
来、こうして流路内の高温ガスが回転子空所に入って回
転子構造を損傷したり、又はガス通路部品内の冷却材通
路に入ることを防止することが出来る。
段、例えば４段タービンの第２段及び第３段の形状は、
相異なる周波数で相異なる動力出力を持つタービンの間
で変わらないまゝである。５０Hz及び６０Hzタービンの
間での速度及び質量流量の変化により、第２段及び第３
段のエーロフォイルに流入するガスの入射角が若干変化
するが、こう云う入射角の変化は、これらの段のエーロ
フォイルの設計によって受入れることが出来る。更に、
流量内のガス圧力は出力の異なるタービンで変化する
が、冷却流及びパージ流の源の圧力は両方の機械で適切
な逆流余裕が保たれることを保証する様に選ぶことが出
来、こうして流路内の高温ガスが回転子空所に入って回
転子構造を損傷したり、又はガス通路部品内の冷却材通
路に入ることを防止することが出来る。
【０００８】遠心力によって発生される曲げ荷重がガス
圧力によって発生される荷重と対抗する様に、バケット
のエーロフォイルの向きが通常定められていることが理
解されよう。中間段、例えば、４段タービンの第２段及
び第３段では、エーロフォイルは両方の動力出力及び周
波数で動作することが要求され、この結果遠心曲げ荷重
は２種類の速度で異なる。しかし、両方の速度で正味の
曲げ応力を許容し得るレベルまで減少する様に、エーロ
フォイルを円周方向及び軸方向に中間位置に傾けること
が出来ることが判った。
圧力によって発生される荷重と対抗する様に、バケット
のエーロフォイルの向きが通常定められていることが理
解されよう。中間段、例えば、４段タービンの第２段及
び第３段では、エーロフォイルは両方の動力出力及び周
波数で動作することが要求され、この結果遠心曲げ荷重
は２種類の速度で異なる。しかし、両方の速度で正味の
曲げ応力を許容し得るレベルまで減少する様に、エーロ
フォイルを円周方向及び軸方向に中間位置に傾けること
が出来ることが判った。
【０００９】更に、以上説明した所から、この結果得ら
れる相異なる周波数で相異なる動力出力を持つタービ
ン、例えば、５０及び６０Hzタービンが、高度のハード
ウエアの共通性を持つことが理解されよう。具体的に云
うと、回転子、４段全部に対するバケットの回転子ホイ
ール、段間スペーサ、羽根車の板、後軸、前軸、封じ
板、第２段及び第３段に対するバケット、第２段及び第
３段のノズル、隔壁、第２段及び第３段バケットと共に
第１段バケットに対するシュラウド、内側殻体及び外側
殻体が、５０及び６０Hzタービンの両方に対する共通の
ハードウエア部品である。若干云い方を変えれば、個別
の５０及び６０Hz機械に独特な品目は、主に最初の段及
び最終段のノズルとバケット、最終段のシュラウド、及
び出口環帯に於けるディフューザのフェアリングであ
る。従って、この発明は、例えば５０Hz及び６０Hzの用
途と云う様な異なる周波数の用途を持つタービンに使わ
れるタービン部品の間に高度のモジュール性を持つもの
と特徴づけることが出来る。
れる相異なる周波数で相異なる動力出力を持つタービ
ン、例えば、５０及び６０Hzタービンが、高度のハード
ウエアの共通性を持つことが理解されよう。具体的に云
うと、回転子、４段全部に対するバケットの回転子ホイ
ール、段間スペーサ、羽根車の板、後軸、前軸、封じ
板、第２段及び第３段に対するバケット、第２段及び第
３段のノズル、隔壁、第２段及び第３段バケットと共に
第１段バケットに対するシュラウド、内側殻体及び外側
殻体が、５０及び６０Hzタービンの両方に対する共通の
ハードウエア部品である。若干云い方を変えれば、個別
の５０及び６０Hz機械に独特な品目は、主に最初の段及
び最終段のノズルとバケット、最終段のシュラウド、及
び出口環帯に於けるディフューザのフェアリングであ
る。従って、この発明は、例えば５０Hz及び６０Hzの用
途と云う様な異なる周波数の用途を持つタービンに使わ
れるタービン部品の間に高度のモジュール性を持つもの
と特徴づけることが出来る。
【００１０】この発明の好ましい実施例では、夫々第１
及び第２の相異なる周波数の電力回路網に対する相異な
る動力出力を持つ第１及び第２のタービンの対応するタ
ービン段に用いる同一のモジュール部品が提供される。
タービンの夫々の動力出力は幾何学的な倍率によって達
成し得るものではなく、各タービン段の部品は不動の仕
切り壁（ノズル）及び回転自在のバケットで構成され
る。
及び第２の相異なる周波数の電力回路網に対する相異な
る動力出力を持つ第１及び第２のタービンの対応するタ
ービン段に用いる同一のモジュール部品が提供される。
タービンの夫々の動力出力は幾何学的な倍率によって達
成し得るものではなく、各タービン段の部品は不動の仕
切り壁（ノズル）及び回転自在のバケットで構成され
る。
【００１１】この発明の別の好ましい実施例では、第１
の動力出力を持つと共に、最初の段、中間段及び最終段
を含み、各段が不動の仕切り壁を持つ固定の隔壁、及び
バケットを持つ回転自在のタービン・ホイールで構成さ
れているタービンが提供される。このタービンの少なく
とも１つの中間段は、第１の動力出力とは異なる第２の
動力出力を持つ第２のタービンの対応する中間段と同一
の形状を有するが、動力出力は第１及び第２のタービン
の速度による幾何学的な倍率によっては達成されないも
のである。
の動力出力を持つと共に、最初の段、中間段及び最終段
を含み、各段が不動の仕切り壁を持つ固定の隔壁、及び
バケットを持つ回転自在のタービン・ホイールで構成さ
れているタービンが提供される。このタービンの少なく
とも１つの中間段は、第１の動力出力とは異なる第２の
動力出力を持つ第２のタービンの対応する中間段と同一
の形状を有するが、動力出力は第１及び第２のタービン
の速度による幾何学的な倍率によっては達成されないも
のである。
【００１２】この発明の更に別の好ましい実施例では、
第１の周波数を持つ電力回路網に接続される第１の動力
出力を持つ第１のタービンと、第１の動力出力とは異な
る第２の動力出力を持ち、第２の周波数を持つ電力回路
網に接続される第２のタービンとを有し、第１及び第２
のタービンの各々が複数個の段を持ち、各段が仕切り壁
及びバケットを含み、第１のタービンの少なくとも１つ
の段及び第２のタービンの１つの段が幾何学的に同一で
ある様な発電装置が提供される。
第１の周波数を持つ電力回路網に接続される第１の動力
出力を持つ第１のタービンと、第１の動力出力とは異な
る第２の動力出力を持ち、第２の周波数を持つ電力回路
網に接続される第２のタービンとを有し、第１及び第２
のタービンの各々が複数個の段を持ち、各段が仕切り壁
及びバケットを含み、第１のタービンの少なくとも１つ
の段及び第２のタービンの１つの段が幾何学的に同一で
ある様な発電装置が提供される。
【００１３】この発明の更に別の好ましい実施例では、
第１の定格速度で動作し得る第１のタービンと、第１の
速度とは異なる第２の定格速度で動作し得る第２のター
ビンとを有し、第１及び第２のタービンの各々が複数個
の段を持ち、各段が仕切り壁及びバケットを含み、第１
のタービンの少なくとも１つの段及び第２のタービンの
１つの段が同一の寸法及び形の仕切り壁及びバケットを
持ち、第１及び第２のタービンが速度による幾何学的な
倍率ではない寸法を持つ様な発電装置が提供される。
第１の定格速度で動作し得る第１のタービンと、第１の
速度とは異なる第２の定格速度で動作し得る第２のター
ビンとを有し、第１及び第２のタービンの各々が複数個
の段を持ち、各段が仕切り壁及びバケットを含み、第１
のタービンの少なくとも１つの段及び第２のタービンの
１つの段が同一の寸法及び形の仕切り壁及びバケットを
持ち、第１及び第２のタービンが速度による幾何学的な
倍率ではない寸法を持つ様な発電装置が提供される。
【００１４】この発明の更に別の好ましい実施例では、
相異なる動力出力で使われるタービンを製造する方法が
提供される。この方法は、最初の段、中間段及び最終段
を持ち、各段が仕切り壁及びバケットを持つ第１のター
ビンに対する所望の動力出力を選び、第１のタービンに
対する各段の仕切り壁及びバケットの形状を設定し、最
初の段、中間段及び最終段を持ち、当該第２のタービン
の各段が仕切り壁及びバケットを持つ様な第２のタービ
ンに対する所望の動力出力を選ぶ工程を含み、選ばれた
動力出力は第１及び第２のタービンの速度による幾何学
的な倍率によっては達成されないものであり、第１のタ
ービンの中間段の形状と同一の形状を持つ第２のタービ
ンの中間段を設けることを含めて、第２のタービンの各
段の仕切り壁及びバケットの形状を設定する工程を含
む。
相異なる動力出力で使われるタービンを製造する方法が
提供される。この方法は、最初の段、中間段及び最終段
を持ち、各段が仕切り壁及びバケットを持つ第１のター
ビンに対する所望の動力出力を選び、第１のタービンに
対する各段の仕切り壁及びバケットの形状を設定し、最
初の段、中間段及び最終段を持ち、当該第２のタービン
の各段が仕切り壁及びバケットを持つ様な第２のタービ
ンに対する所望の動力出力を選ぶ工程を含み、選ばれた
動力出力は第１及び第２のタービンの速度による幾何学
的な倍率によっては達成されないものであり、第１のタ
ービンの中間段の形状と同一の形状を持つ第２のタービ
ンの中間段を設けることを含めて、第２のタービンの各
段の仕切り壁及びバケットの形状を設定する工程を含
む。
【００１５】この発明の更に別の好ましい実施例では、
略同一の点火温度及び圧力比を持ち、略同一の特性を持
つガス流に使われる第１及び第２のタービンを製造する
方法が提供される。各タービンは最初の段、中間段及び
最終段を持ち、各段が仕切り壁及びバケットを含む。こ
の方法は、夫々第１及び第２のタービンに取付けられる
１対の最初の段を形成する工程を含み、最初の段は互い
に相異なる形状を持っており、更に、夫々第１及び第２
のタービンに取付けられる１対の最終段を形成する工程
を含み、最終段は互いに異なる形状を持ち、更に、夫々
第１及び第２のタービンに取付けられる、互いに同一の
幾何学的な特性を持つ１対の中間段を形成し、夫々第１
及び第２のタービンに各段を取付ける工程を含む。
略同一の点火温度及び圧力比を持ち、略同一の特性を持
つガス流に使われる第１及び第２のタービンを製造する
方法が提供される。各タービンは最初の段、中間段及び
最終段を持ち、各段が仕切り壁及びバケットを含む。こ
の方法は、夫々第１及び第２のタービンに取付けられる
１対の最初の段を形成する工程を含み、最初の段は互い
に相異なる形状を持っており、更に、夫々第１及び第２
のタービンに取付けられる１対の最終段を形成する工程
を含み、最終段は互いに異なる形状を持ち、更に、夫々
第１及び第２のタービンに取付けられる、互いに同一の
幾何学的な特性を持つ１対の中間段を形成し、夫々第１
及び第２のタービンに各段を取付ける工程を含む。
【００１６】従って、この発明の主な目的は、タービン
の間で相当のハードウエアの共通性を持ち、タービンの
性能に対する影響を無視し得るものにして、幾何学的な
倍率でないタービンが相異なる周波数で相異なる動力出
力を持つ様なタービン、並びにタービンを構成する方法
を提供することである。
の間で相当のハードウエアの共通性を持ち、タービンの
性能に対する影響を無視し得るものにして、幾何学的な
倍率でないタービンが相異なる周波数で相異なる動力出
力を持つ様なタービン、並びにタービンを構成する方法
を提供することである。
【００１７】
【発明を実施する最善の態様】図１は、この発明を用い
た単純サイクル、単軸ヘビー・デューティ・ガスタービ
ン１０の略図である。このガスタービンは、回転子軸１
４を持つ多段軸流圧縮機１２で構成されていると見なす
ことが出来る。空気が１６の所から圧縮機の入口に入
り、軸流圧縮機１２によって圧縮され、その後燃焼器１
８に吐出され、そこで天然ガスの様な燃料を燃焼させ
て、タービン２０を駆動する高エネルギの燃焼ガスを発
生する。タービン２０では、高温ガスのエネルギが仕事
に変換され、その仕事の一部分を使って軸１４を介して
圧縮機１２を駆動し、残りは回転子軸２４により、電力
を発生する為に発電機２２の様な負荷を駆動する為の有
効仕事に利用し得る。典型的な単純サイクル・ガスター
ビンは燃料入力の３０乃至３５％を軸出力に変換する。
残りの内の１乃至２％を除いた全部は、タービン２０か
ら２６の所で出て行く排気熱の形である。タービン排気
流のエネルギを別の有効仕事に変換する複合サイクル形
式で、ガスタービン１０を利用することにより、一層高
い効率を達成することが出来る。
た単純サイクル、単軸ヘビー・デューティ・ガスタービ
ン１０の略図である。このガスタービンは、回転子軸１
４を持つ多段軸流圧縮機１２で構成されていると見なす
ことが出来る。空気が１６の所から圧縮機の入口に入
り、軸流圧縮機１２によって圧縮され、その後燃焼器１
８に吐出され、そこで天然ガスの様な燃料を燃焼させ
て、タービン２０を駆動する高エネルギの燃焼ガスを発
生する。タービン２０では、高温ガスのエネルギが仕事
に変換され、その仕事の一部分を使って軸１４を介して
圧縮機１２を駆動し、残りは回転子軸２４により、電力
を発生する為に発電機２２の様な負荷を駆動する為の有
効仕事に利用し得る。典型的な単純サイクル・ガスター
ビンは燃料入力の３０乃至３５％を軸出力に変換する。
残りの内の１乃至２％を除いた全部は、タービン２０か
ら２６の所で出て行く排気熱の形である。タービン排気
流のエネルギを別の有効仕事に変換する複合サイクル形
式で、ガスタービン１０を利用することにより、一層高
い効率を達成することが出来る。
【００１８】図２は一番簡単な形で複合サイクルを示
す。このサイクルでは、２６の所でタービン２０を出て
行く排ガスが熱回収形蒸気発生器２８に入り、そこでボ
イラー式に水が蒸気に変換される。こうして発生された
蒸気が蒸気タービン３０を駆動し、こゝで別の仕事を抽
出して、軸３２を介して第２の発電機３４の様な別の負
荷を駆動し、この発電機が別の電力を発生する。ある形
式では、タービン２０及び３０が共通の発電機を駆動す
る。電力だけを発生する複合サイクルは、より高級なガ
スタービンを使うと、５０乃至６０％の熱効率の範囲に
なる。
す。このサイクルでは、２６の所でタービン２０を出て
行く排ガスが熱回収形蒸気発生器２８に入り、そこでボ
イラー式に水が蒸気に変換される。こうして発生された
蒸気が蒸気タービン３０を駆動し、こゝで別の仕事を抽
出して、軸３２を介して第２の発電機３４の様な別の負
荷を駆動し、この発電機が別の電力を発生する。ある形
式では、タービン２０及び３０が共通の発電機を駆動す
る。電力だけを発生する複合サイクルは、より高級なガ
スタービンを使うと、５０乃至６０％の熱効率の範囲に
なる。
【００１９】図１及び２に示した両方の使い方では、発
電機が典型的には電力回路網に電力を供給する。電力回
路網は通常は５０Hz又は６０Hzであるが、この発明の範
囲は、５０Hz及び６０Hz以外の周波数に於けるタービン
動力の利用も含むことが出来る。前に述べたが、陸上の
発電の為にタービンを使う従来のやり方では、各々の周
波数の用途及び定格動力出力に独特のタービンが必要で
あり、その結果、いろいろなタービンの間でのハードウ
エアの共通性が欠けていた。相異なる周波数の用途に使
う為に種々のタービンを設計するのに幾何学的な倍率が
用いられ、こうしてコストを切り下げているが、依然と
して各々のタービンは独特である。この発明は、相異な
る周波数に於ける動力出力と倍率との間の関係を破るタ
ービンを提供し、こうして現在純粋な幾何学的な倍率に
よって得られるよりも相異なる動力と速度又は周波数と
の組合せに対し、タービンの共通のハードウエアを最大
にすることが出来る様にする。
電機が典型的には電力回路網に電力を供給する。電力回
路網は通常は５０Hz又は６０Hzであるが、この発明の範
囲は、５０Hz及び６０Hz以外の周波数に於けるタービン
動力の利用も含むことが出来る。前に述べたが、陸上の
発電の為にタービンを使う従来のやり方では、各々の周
波数の用途及び定格動力出力に独特のタービンが必要で
あり、その結果、いろいろなタービンの間でのハードウ
エアの共通性が欠けていた。相異なる周波数の用途に使
う為に種々のタービンを設計するのに幾何学的な倍率が
用いられ、こうしてコストを切り下げているが、依然と
して各々のタービンは独特である。この発明は、相異な
る周波数に於ける動力出力と倍率との間の関係を破るタ
ービンを提供し、こうして現在純粋な幾何学的な倍率に
よって得られるよりも相異なる動力と速度又は周波数と
の組合せに対し、タービンの共通のハードウエアを最大
にすることが出来る様にする。
【００２０】次に図３及び４について説明すると、上に
述べたシステムに使われる１対のタービンＴa 及びＴb
が示されている。例えば図３に示すタービンＴa は６０
Hzの用途に使うことが出来、図４に示すタービンＴb は
５０Hzの用途に使うものであってよい。２つのタービン
Ｔa 及びＴb が、６０Hz及び５０Hzの用途に対する相異
なる動力出力が得られる様に設計されていることを述べ
ておけば十分である。図３について説明すると、タービ
ンＴa が、タービンの構造的な外側殻体又はハウジング
を形成する外側殻体４０ａと、内側殻体４２ａと回転子
Ｒａとを含む。回転子Ｒａに複数個のバケット・ホイー
ル４４ａが取付けられると共に、隣合ったバケット・ホ
イール４４ａの間にスペーサ・ホイール４６ａが取付け
られ、それら全ては回転子Ｒａの縦軸線の周りに配置さ
れた複数個のボルト５２ａにより、夫々前軸及び後軸４
８ａ、５０ａの間にボルト止めされている。タービンＴ
aが最初の段、少なくとも１つの中間段（好ましくは２
つ）及び最終段を含み、各段は、内側及び外側リングの
間に円周方向に相隔たる複数個の仕切り壁又はノズル・
ベーンを取付けた隔壁、及びタービン・ホイールに取付
けられた複数個のバケットで構成されている。図示の形
式では、４段タービンになっており、最初の段のノズル
５４ａ及びバケット５６ａと、第２段のノズル５８ａ及
びバケット６０ａと、第３段のノズル６２ａ及びバケッ
ト６４ａと、第４段のノズル６６ａ及びバケット６８ａ
を有する。ノズル５４ａ、５８ａ、６２ａ、６６ａは隔
壁の一部分を形成しており、この隔壁には内側及び外側
隔壁リングの間を伸びる仕切り壁が普通の様に取付けら
れている。更に、内側殻体４２ａが、第１段及び第２段
のバケット５６ａ及び６０ａの周りにシュラウド７０
ａ、７２ａを担持している。シュラウド７４ａ、７６ａ
が第３段及び第４段のバケット６４ａ、６８ａの先端の
周りで外側殻体４０ａによって直接的に担持されてい
る。従って、ノズル、シュラウド及びバケット・ホイー
ルの外面がタービンを通る環状流路を限定し、このガス
が各段での膨張の為に、高温の燃焼ガスを受取り、こう
してバケット及び回転子に仕事を与える。
述べたシステムに使われる１対のタービンＴa 及びＴb
が示されている。例えば図３に示すタービンＴa は６０
Hzの用途に使うことが出来、図４に示すタービンＴb は
５０Hzの用途に使うものであってよい。２つのタービン
Ｔa 及びＴb が、６０Hz及び５０Hzの用途に対する相異
なる動力出力が得られる様に設計されていることを述べ
ておけば十分である。図３について説明すると、タービ
ンＴa が、タービンの構造的な外側殻体又はハウジング
を形成する外側殻体４０ａと、内側殻体４２ａと回転子
Ｒａとを含む。回転子Ｒａに複数個のバケット・ホイー
ル４４ａが取付けられると共に、隣合ったバケット・ホ
イール４４ａの間にスペーサ・ホイール４６ａが取付け
られ、それら全ては回転子Ｒａの縦軸線の周りに配置さ
れた複数個のボルト５２ａにより、夫々前軸及び後軸４
８ａ、５０ａの間にボルト止めされている。タービンＴ
aが最初の段、少なくとも１つの中間段（好ましくは２
つ）及び最終段を含み、各段は、内側及び外側リングの
間に円周方向に相隔たる複数個の仕切り壁又はノズル・
ベーンを取付けた隔壁、及びタービン・ホイールに取付
けられた複数個のバケットで構成されている。図示の形
式では、４段タービンになっており、最初の段のノズル
５４ａ及びバケット５６ａと、第２段のノズル５８ａ及
びバケット６０ａと、第３段のノズル６２ａ及びバケッ
ト６４ａと、第４段のノズル６６ａ及びバケット６８ａ
を有する。ノズル５４ａ、５８ａ、６２ａ、６６ａは隔
壁の一部分を形成しており、この隔壁には内側及び外側
隔壁リングの間を伸びる仕切り壁が普通の様に取付けら
れている。更に、内側殻体４２ａが、第１段及び第２段
のバケット５６ａ及び６０ａの周りにシュラウド７０
ａ、７２ａを担持している。シュラウド７４ａ、７６ａ
が第３段及び第４段のバケット６４ａ、６８ａの先端の
周りで外側殻体４０ａによって直接的に担持されてい
る。従って、ノズル、シュラウド及びバケット・ホイー
ルの外面がタービンを通る環状流路を限定し、このガス
が各段での膨張の為に、高温の燃焼ガスを受取り、こう
してバケット及び回転子に仕事を与える。
【００２１】図４に示すタービンＴb は、同様な部品を
持っており、これらは同じ様に配置されていて、同じ参
照数字に文字“ｂ”を付けて表す。前に述べた様に、図
３に示すタービンＴa は、ある回転速度並びに電力回路
網の周波数、例えば６０Hz用途の為の３，６００rpm で
特定された動力出力が得られる様に設計されているが、
図４のタービンは、異なる回転速度及び電力回路網の周
波数、例えば５０Hzの用途の為の３，０００rpm で特定
された動力出力が得られる様に設計される。この発明で
は、タービンが高度のハードウエアの共通性を持ってお
り、この為、相異なる周波数で相異なる動力出力を持つ
２つのタービンの何れにでも、共通のハードウエア部品
を互換性を持って使うことが出来る。前に述べた様に、
第１段、第２段及び第３段を通る流路を構成する環帯の
断面積は、２つのタービンで同一である。しかし、共通
の流路から相異なる動力出力を得る為、２つのタービン
の相異なる速度で、タービンを通る質量流量を調節する
ことが必要である。流路の内側半径は２つのタービンで
共通に設定される。最終段の回転も、同様に、所定の点
火温度、タービン圧力比及び導入される冷却空気の量に
対して設定することが出来、こうして最終段のバケット
先端半径を決定する。しかし、最終段に対する強い遠心
応力の為、並びに最終段のバケットに対して適切な合金
を選ぶ必要がある為、バケットの長さは、周波数が高い
方の機械、例えば６０Hzタービンによって制限される。
この為、受入れ得る出口マッハ数を保つと共に、少なく
とも第１段、第２段及び第３段での流れの断面積を一定
にしながら、５０Hzタービンに必要な増加した質量流量
を作る為、最終段の出口環帯の高さを増加して、増加し
た出口面積を持たせる。しかし、最終段の隔壁及びバケ
ットの内側半径は同じまゝであり、従って、最終段の仕
切り壁及びバケットの半径を流路の外側半径のところで
拡大して、６０Hzタービンに較べて、５０Hzタービンの
増大した質量流量及び一層遅い速度と云う条件に合わせ
る。更に、増大した質量流量に対処しながらタービン圧
力比を保つ為、第１段のノズル及びバケットは、２つの
タービンの間で環帯面積を一定に保ちながら、そののど
面積を増加する様に互い違いの配置のし直しをする。こ
の為、６０Hzタービンの第１段に於けるバケット及び仕
切り壁の向きが、５０Hzタービンを製造する時は変更さ
れる。第１段のエーロフォイルの輪郭も、質量流量の増
加に合わせて変更する。しかし、６０及び５０Hzタービ
ンの間での速度及び質量流量の変化には、実質的な性能
の損失なしに、第２段及び第３段の特定の（そして共通
の）エーロフォイルの設計によって対処することが出来
ることが判った。この為、仕切り壁、バケット、ホイー
ル及びシュラウドを含む第２段及び第３段は寸法を同一
にして、相異なる動力出力及び周波数の用途の２つのタ
ービンの何れにおいても、第２段及び第３段の互換性が
得られる様にする。即ち、タービン設計の中間段は、相
異なる周波数で相異なる動力出力を持つ２つの機械の何
れにも取付けられる様にモジュール化することが出来
る。この為、図３及び４の共通の点描によって示す様
に、２つの機械の第２段及び第３段の仕切り壁及びバケ
ットは同一である。更に、全てのバケット、例えば第１
段、第２段、第３段及び第４段のバケットに対する回転
子ホイール、段間スペーサ、羽根車の板、後軸及び前
軸、及び封じ板が、６０Hz及び５０Hz機械の間で共通の
ハードウエアを構成する。更に、第１段、第２段及び第
３段のバケットに対するシュラウドと、内側及び外側殻
体が６０及び５０Hzタービンの間で共通であることに注
意されたい。重要なことは、回転子Ｒａ及びＲｂも共通
であることである。
持っており、これらは同じ様に配置されていて、同じ参
照数字に文字“ｂ”を付けて表す。前に述べた様に、図
３に示すタービンＴa は、ある回転速度並びに電力回路
網の周波数、例えば６０Hz用途の為の３，６００rpm で
特定された動力出力が得られる様に設計されているが、
図４のタービンは、異なる回転速度及び電力回路網の周
波数、例えば５０Hzの用途の為の３，０００rpm で特定
された動力出力が得られる様に設計される。この発明で
は、タービンが高度のハードウエアの共通性を持ってお
り、この為、相異なる周波数で相異なる動力出力を持つ
２つのタービンの何れにでも、共通のハードウエア部品
を互換性を持って使うことが出来る。前に述べた様に、
第１段、第２段及び第３段を通る流路を構成する環帯の
断面積は、２つのタービンで同一である。しかし、共通
の流路から相異なる動力出力を得る為、２つのタービン
の相異なる速度で、タービンを通る質量流量を調節する
ことが必要である。流路の内側半径は２つのタービンで
共通に設定される。最終段の回転も、同様に、所定の点
火温度、タービン圧力比及び導入される冷却空気の量に
対して設定することが出来、こうして最終段のバケット
先端半径を決定する。しかし、最終段に対する強い遠心
応力の為、並びに最終段のバケットに対して適切な合金
を選ぶ必要がある為、バケットの長さは、周波数が高い
方の機械、例えば６０Hzタービンによって制限される。
この為、受入れ得る出口マッハ数を保つと共に、少なく
とも第１段、第２段及び第３段での流れの断面積を一定
にしながら、５０Hzタービンに必要な増加した質量流量
を作る為、最終段の出口環帯の高さを増加して、増加し
た出口面積を持たせる。しかし、最終段の隔壁及びバケ
ットの内側半径は同じまゝであり、従って、最終段の仕
切り壁及びバケットの半径を流路の外側半径のところで
拡大して、６０Hzタービンに較べて、５０Hzタービンの
増大した質量流量及び一層遅い速度と云う条件に合わせ
る。更に、増大した質量流量に対処しながらタービン圧
力比を保つ為、第１段のノズル及びバケットは、２つの
タービンの間で環帯面積を一定に保ちながら、そののど
面積を増加する様に互い違いの配置のし直しをする。こ
の為、６０Hzタービンの第１段に於けるバケット及び仕
切り壁の向きが、５０Hzタービンを製造する時は変更さ
れる。第１段のエーロフォイルの輪郭も、質量流量の増
加に合わせて変更する。しかし、６０及び５０Hzタービ
ンの間での速度及び質量流量の変化には、実質的な性能
の損失なしに、第２段及び第３段の特定の（そして共通
の）エーロフォイルの設計によって対処することが出来
ることが判った。この為、仕切り壁、バケット、ホイー
ル及びシュラウドを含む第２段及び第３段は寸法を同一
にして、相異なる動力出力及び周波数の用途の２つのタ
ービンの何れにおいても、第２段及び第３段の互換性が
得られる様にする。即ち、タービン設計の中間段は、相
異なる周波数で相異なる動力出力を持つ２つの機械の何
れにも取付けられる様にモジュール化することが出来
る。この為、図３及び４の共通の点描によって示す様
に、２つの機械の第２段及び第３段の仕切り壁及びバケ
ットは同一である。更に、全てのバケット、例えば第１
段、第２段、第３段及び第４段のバケットに対する回転
子ホイール、段間スペーサ、羽根車の板、後軸及び前
軸、及び封じ板が、６０Hz及び５０Hz機械の間で共通の
ハードウエアを構成する。更に、第１段、第２段及び第
３段のバケットに対するシュラウドと、内側及び外側殻
体が６０及び５０Hzタービンの間で共通であることに注
意されたい。重要なことは、回転子Ｒａ及びＲｂも共通
であることである。
【００２２】図３及び４を較べた時の最初の段及び最終
段の陰影線の違いによって示す様に、５０及び６０Hzタ
ービンの独自さは、主に最初の段及び最終段に現れる。
特に最初の段では、５０Hzタービンの仕切り壁の間のの
ど面積は、６０Hzタービンに較べて、質量流量が一層大
きくなることに対処する様に開いている。最終段又は第
４段について云うと、バケット及び仕切り壁はその先端
の半径を増加して、５０Hz機械に対する増大した質量流
量に合わせる。
段の陰影線の違いによって示す様に、５０及び６０Hzタ
ービンの独自さは、主に最初の段及び最終段に現れる。
特に最初の段では、５０Hzタービンの仕切り壁の間のの
ど面積は、６０Hzタービンに較べて、質量流量が一層大
きくなることに対処する様に開いている。最終段又は第
４段について云うと、バケット及び仕切り壁はその先端
の半径を増加して、５０Hz機械に対する増大した質量流
量に合わせる。
【００２３】図５には、６０Hz及び５０Hzの用途に対す
る相異なる出力を持つ２つのタービンの中の流路の違い
が示されている。第１段、第２段、第３段及び第４段Ｓ
Ｔ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４が示されており、各々は
夫々文字Ｎ及びＢに続くタービン段を表す数によって表
されたノズル及びバケットを持っている。５０Hz及び６
０Hzタービンに対する環帯の断面積が、第１段、第２段
及び第３段では同一であること、並びに第２段及び第３
段を通る流路が同一であることが認められよう。第４段
について云うと、質量流量が一層小さく、速度が一層高
い６０Hz機械は、破線で示した外側環帯壁８０を有し、
これに対して質量流量が一層大きく、速度が一層低い５
０Hz機械は外壁８２を有する。第４段のノズルＮ４及び
バケットＢ４の先端に於ける半径の増加が、質量流量が
一層大きくて、速度が一層低い５０Hz機械に対し、実線
８２で示されている。
る相異なる出力を持つ２つのタービンの中の流路の違い
が示されている。第１段、第２段、第３段及び第４段Ｓ
Ｔ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４が示されており、各々は
夫々文字Ｎ及びＢに続くタービン段を表す数によって表
されたノズル及びバケットを持っている。５０Hz及び６
０Hzタービンに対する環帯の断面積が、第１段、第２段
及び第３段では同一であること、並びに第２段及び第３
段を通る流路が同一であることが認められよう。第４段
について云うと、質量流量が一層小さく、速度が一層高
い６０Hz機械は、破線で示した外側環帯壁８０を有し、
これに対して質量流量が一層大きく、速度が一層低い５
０Hz機械は外壁８２を有する。第４段のノズルＮ４及び
バケットＢ４の先端に於ける半径の増加が、質量流量が
一層大きくて、速度が一層低い５０Hz機械に対し、実線
８２で示されている。
【００２４】この発明を現在最も実用的で好ましい実施
例と考えられるものについて説明したが、この発明がこ
ゝに開示した実施例に制限されず、むしろ、特許請求の
範囲内で、この発明が種々の変更並びに均等物に及ぶも
のであることを承知されたい。
例と考えられるものについて説明したが、この発明がこ
ゝに開示した実施例に制限されず、むしろ、特許請求の
範囲内で、この発明が種々の変更並びに均等物に及ぶも
のであることを承知されたい。
【図１】この発明のガスタービンの略図。
【図２】効率を更に高くする為に、ガスタービン及び熱
回収形蒸気発生器を用いた複合サイクル・システムの略
図。
回収形蒸気発生器を用いた複合サイクル・システムの略
図。
【図３】この発明に従って構成された、予定の動力出力
及び周波数を持つ４段タービンの簡略断面図。
及び周波数を持つ４段タービンの簡略断面図。
【図４】図３と同様であるが、図３に示すタービンとは
異なる動力出力及び周波数を持つ第２のタービンの略
図。
異なる動力出力及び周波数を持つ第２のタービンの略
図。
【図５】図３及び４に示した２つのタービンの流路を示
す略図。
す略図。
５４ａ，５８ａ，６２ａ，６６ａ ノズル（仕
切り壁） ５６ａ，６０ａ，６４ａ，６８ａ バケット
切り壁） ５６ａ，６０ａ，６４ａ，６８ａ バケット
Claims (10)
- 【請求項１】 第１及び第２の相異なる周波数を持つ夫
々の電力回路網に対する相異なる動力出力及び回転速度
を持ち、夫々の回転速度が夫々の電力回路網の周波数に
比例し、タービンの動力出力が夫々の電力回路網の周波
数の逆数の自乗に比例しない様な第１及び第２のタービ
ンの対応するタービン段に用いられる同一のモジュール
部品に於て、不動の仕切り壁及び回転自在のバケットを
構成している同一のモジュール部品。 - 【請求項２】 第１の電力回路網の周波数を持つ電力系
統に使う為の第１の動力出力及び回転速度を持ち、最初
の段、中間段及び最終段を含み、各段が不動の仕切り壁
を持つ固定隔壁及びバケットを持つ回転自在のタービン
羽根車で構成され、当該タービンの少なくとも１つの中
間段が、前記第１の動力出力及び回路網周波数とは異な
る第２の電力回路網の周波数に対する第２の動力出力及
び回転速度を持つ第２のタービンの対応する中間段と同
一の形状を持ち、夫々の回転速度が夫々の電力回路網の
周波数に比例し、夫々の動力出力が必ずしも夫々の電力
回路網の周波数の逆数の自乗に比例しないタービン。 - 【請求項３】 前記第１の動力出力を持つタービンが、
６０Hz電力回路網では３，６００RPM の第１の速度で回
転し得ると共に、前記第２の動力出力を持つ第２のター
ビンが５０Hz電力回路網に対して３，０００RPM の速度
で回転し得る請求項２記載のタービン。 - 【請求項４】 第１の周波数を持つ電力回路網に接続さ
れる第１の動力出力を持つ第１のタービンを有し、該第
１のタービンは複数個の段を持ち、各段は仕切り壁及び
バケットを含み、前記第１のタービンの少なくとも１つ
の段が、同じ段数の仕切り壁及びバケットを持つと共
に、第２の周波数を持つ電力回路網に接続される、前記
第１の動力出力とは異なる第２の動力出力を持つ第２の
タービンの１つの段と同一である発電装置。 - 【請求項５】 前記第１及び第２のタービンが６０Hz及
び５０Hzの用途に対する定格速度を夫々持ち、前記第１
及び第２のタービンの各々が最初の段、中間段及び最終
段を持ち、前記第１のタービンの最終段は、前記第２の
タービンの最終段の出口環帯の断面積より小さい断面積
を持つ出口環帯を有する請求項４記載の発電装置。 - 【請求項６】 第１の定格速度で動作し得る第１のター
ビンと、前記第１の速度とは異なる第２の定格速度で動
作し得る第２のタービンとを有し、前記第１及び第２の
タービンの各々は複数個の段を持ち、各段が仕切り壁及
びバケットを有し、前記第１のタービンの少なくとも１
つの段及び前記第２のタービンの１つの段は同一の寸法
及び形の仕切り壁及びバケットを有し、前記第１及び第
２のタービンの寸法は速度に従った幾何学的な倍率では
ない発電装置。 - 【請求項７】 相異なる動力出力で使う為のタービンを
製造する方法に於て、最初の段、中間段及び最終段を持
ち、各段が仕切り壁及びバケットを有する第１のタービ
ンに対する所望の動力出力を選び、前記第１のタービン
の各段の仕切り壁及びバケットに対する形状を設定し、
最初の段、中間段及び最終段を持ち、その各段が仕切り
壁及びバケットを持つ様な第２のタービンに対する所望
の動力出力を選び、前記選ばれた動力出力は前記第１及
び第２のタービンの幾何学的な倍率には無関係であり、
前記第１のタービンの中間段の形状と同一の形状を持つ
前記第２のタービンの中間段を設けることを含めて、前
記第２のタービンに対する各段の仕切り壁及びバケット
の形状を設定する工程を含む方法。 - 【請求項８】 略同一の特性を持つガス流に使う為の、
略同一の点火温度及び圧力比を持ち、各タービンが最初
の段、中間段及び最終段を持っていて、各段が仕切り壁
及びバケットを含む様な第１及び第２のタービンを製造
する方法に於て、夫々前記第１及び第２のタービンに取
付ける為の１対の最初の段を形成し、該最初の段は互い
に相異なる形状を有し、夫々前記第１及び第２のタービ
ンに取付ける１対の最終段を形成し、該最終段は互いに
異なる形状を持ち、夫々前記第１及び第２のタービンに
取付ける為の、互いに同一の幾何学的な特性を持つ１対
の中間段を形成し、各段を前記第１及び第２のタービン
に夫々取付ける工程を含む方法。 - 【請求項９】 最初の段、中間段及び最終段を持つと共
に、それと共に運転しようとする電力回路網の周波数に
比例する第１の回転速度で第１の動力出力を定格とする
発電用に用いられるガスタービンに於て、それと共に運
転しようとする電力回路網の周波数に同じく比例する第
２の回転速度で第２の動力出力を定格とする、同数のタ
ービン段を持つ別のガスタービンの同じ段と互換性を有
する中間タービン段を有し、２つのガスタービンの夫々
の動力出力は、夫々の電力回路網の周波数の逆数の比の
自乗だけが無関係であるガスタービン。 - 【請求項１０】 それと共に運転しようとする電力回路
網の６０Hzの周波数に比例する第１の回転速度で運転し
た時に第１の動力出力を定格とする第１のガスタービ
ン、及びそれと共に運転しようとする電力回路網の５０
Hzの周波数に同じく比例する第２の回転速度で運転した
時に第２の動力出力を定格とする第２のガスタービンを
含んでいて、各々のガスタービンが３つ又は更に多くの
同数のタービン段を持ち、該タービン段は不動の仕切り
壁及び共通回転子に固定された回転自在のバケットの交
互の列で構成されている様な、発電用に使われる一群の
ガスタービンを設計する方法に於て、前記２つのガスタ
ービンの間で互換性を持つ少なくとも１つの中間段の仕
切り壁及びバケットを設ける工程を含む方法。
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