JPH10212901A - 軸流タービン機械 - Google Patents
軸流タービン機械Info
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- JPH10212901A JPH10212901A JP9285026A JP28502697A JPH10212901A JP H10212901 A JPH10212901 A JP H10212901A JP 9285026 A JP9285026 A JP 9285026A JP 28502697 A JP28502697 A JP 28502697A JP H10212901 A JPH10212901 A JP H10212901A
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Abstract
製造及び組立が安価で簡単であり、小寸法の軸流タービ
ン機械を提供する。 【解決手段】 ハウジング(12)及びそれにジャーナル軸
受けされ二つ又はそれ以上の軸線方向に離間する円周列
に配置された駆動ブレード(24)を備え、これら駆動ブレ
ードを含む一部材で形成された回転子(11)、及び前記ハ
ウジングに支持され、内面に案内翼板(23)を支持する筒
状本体(22)によって形成された固定子(10)を備え、前記
案内翼板が一つ又はそれ以上の円周列に配置され、案内
翼板の各列が前記駆動ブレードの二つの隣接する列間に
配置されている軸流タービン機械において、前記筒状本
体が少なくとも三つの長手方向部材(22a,22b,22c)に分
割され、前記案内翼板がこれらの長手方向部材と一体に
形成され、前記長手方向部材を固定し装着する保持手段
(27,29)を備えている。
Description
る軸流タービン機械に関する。詳細には、本発明は、二
つ又はそれ以上の膨張又は圧縮段を備えた軸流タービン
機械に関し、言い換えれば、二つ又はそれ以上の軸線方
向に離間した円周列に配置された駆動ブレードを支持す
る回転子と、一つ又はそれ以上の円周列に配置された案
内翼板を支持する固定子とを備え、案内翼板の各列が駆
動ブレードの隣接する二つの列間に配置された軸流ター
ビン機械に関する。
固定子に組み立てられるべき複数の部分で回転子及び固
定子の両方を形成することによって多段タービン機械を
製造することは公知である。より大きいタービンでは、
案内翼板が固定子に列で装着するための別部材として形
成され、固定子は、回転子を覆うために二つの長手方向
部片に分割され、それにより、案内翼板列が駆動ブレー
ド列間に挿入される。
40mmしかない寸法の小さいタービンを製造する場合
には、固定子に別体の案内翼板を使用することは事実上
不可能である。高圧段での案内翼板の径方向の寸法は、
1ミリメートルの何分の1かの小ささであり得る。この
ように小さな翼板は機械加工又は鋳造加工によって固定
子と一体に形成される必要がある。英国特許第1287
850号では、寸法の小さい2段タービンが開示されて
おり、このタービンでは、回転子が2列の駆動ブレード
を備えた一部材で形成されている。駆動ブレードは、円
筒状の外面から延長しているので、ロータ本体からこれ
らを機械加工する上で問題はない。この公知のタービン
は、駆動ブレード列間に配置される1列の案内翼板を備
え、案内翼板がそれらの外側に設けられた二つの半円形
のリング要素によって形成されている。このような構造
により、案内翼板がリング要素の外面から簡単に機械加
工できるようになる。
は、タービンが、固定子を形成するための分割リング要
素だけでなく、ハウジング内にリング要素を軸線方向に
クランプするための分割スリーブ要素もまた備えるた
め、タービンの構造を複雑にする。また、この構造は、
固定子リング要素を軸線方向にクランプするために案内
翼板が駆動ブレードより径方向に大きいため、タービン
内を通る好ましくない空気流軌道を生じさせる。従っ
て、空気流軌道は、固定子内で局部的に拡大され、この
ため、タービン内を通過する空気流に好ましくない乱れ
を生じさせる。本発明の第1の目的は、二つ又はそれ以
上の膨張又は圧縮段を備え、製造及び組立の両方が安価
で簡単であり、小さい寸法で製造するのに適した軸流タ
ービン機械を提供することである。
ために、本発明に係る軸流タービン機械は、ハウジン
グ、前記ハウジングにジャーナル軸受けされ、二つ又は
それ以上の軸線方向に離間する円周列に配置された駆動
ブレードを備え、これら駆動ブレードを含んだ一部材で
形成された回転子、及び前記ハウジングに支持され、内
面に案内翼板を支持する筒状本体によって形成された固
定子を備え、前記案内翼板が一つ又はそれ以上の円周列
に配置され、案内翼板の各列が前記駆動ブレードの二つ
の隣接する列間に配置されている弾性流体で動作する軸
流タービン機械において、前記筒状本体が少なくとも三
つの長手方向部材に分割され、前記案内翼板が前記少な
くとも三つの長手方向部材と一体に形成され、前記筒状
本体を形成するために正確に決められた相対位置で、前
記長手方向部材を固定し装着する保持手段を備えている
ことを特徴とする。
を添付図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本
発明によるタービンの長手方向断面図である。図2は、
図1におけるII-II線断面図である。図3は、固定子の
案内翼板をフライス加工によって形成する機械加工工程
を示している。図4は、図1の長手方向断面図の一部分
の拡大図である。
タであり、固定子10、回転子11及び円筒状ハウジン
グ12を備えている。固定子10はハウジング12内に
動かないように固定され、回転子11は,二つのローラ
軸受け13,14によって、ハウジング12内に回転可
能にジャーナル軸受けされている。また、回転子11
は、不図示の減速ギヤに連結するためにスプラインが形
成された出力端部15を備えている。
17とを備え、これらは、ねじ連結部18によって堅く
相互に連結している。圧力空気入口通路19が後側部分
17を貫通して、該後側部分17の同軸上に伸びてい
る。また、後側部分17内には複数の平行な排気通路2
0があり、これらは、前側部分16の内壁と固定子10
との間に形成された筒状排気室21と連通している。タ
ービンを通過する空気流は図1に矢印で示されている。
を備え、このスリーブ22は、内側に向いた案内翼板2
3を支持している。これら案内翼板23は、軸線方向に
離間した5つの円周列B、D、F、H及びJに配置され
ている。また、回転子11には、軸線方向に離間した6
つの円周列A,C,E,G,I及びKで駆動ブレード2
4が設けられている。一般的な方法では、駆動ブレード
24及び案内翼板23はタービンを通過する動力圧縮空
気流の方向に見て交互に配置される。これにより、駆動
ブレード24の隣接する列間に案内翼板23の列があ
り、これら案内翼板23が、圧縮空気流を次に列の駆動
ブレード24に入る前に最適な方向に変える。
翼板23の符号とは、各々、それらが配置された円周列
A,C,E,G,I及びB,D,F,Hと組み合わせら
れている。
らの末尾符号は本文中では省略され、駆動ブレードは全
て符号24として参照され、案内翼板は全て符号23と
して参照される。大きさの違いは別として、駆動ブレー
ド24は全て同じ機能的特徴を持つ。また、案内翼板2
3も全て同じ機能的特徴を持つ
7及び後側カップ型ノズル片28を備え、前記前側装着
スリーブ27は、スリーブ22の外側を支持する。前記
後側カップ型ノズル片28は、前向きの筒状スカート部
29と後側空気入口部30とを備え、前記スカート部2
9はスリーブ22を径方向に支持する。前記空気入口部
30には、空気入口開口31が形成されており、この開
口31は、その一端が空気入口通路19と連通し、ま
た、その他端が径方向に向けられた空気供給通路32と
連通している。これら空気供給通路32は、入口部30
からの駆動圧縮空気を複数の空気ノズル33に送り、こ
れら空気ノズル33によってタービンを通過する駆動高
速空気流を発生させる。また、ノズル片28は、後側回
転子軸受け14を支持するためのソケット34を備えて
いる。
グ要素35を備え、このリング要素35は、装着スリー
ブ27を軸線方向に加えて径方向に支持する。リング要
素35には、排気室21と連通する複数の排気開口36
が形成されている。
することを目的としており、例えば、回転子の直径は約
30〜40mmである。従って、固定子スリーブ22上の
案内翼板23に加えて回転子駆動ブレード24の大きさ
は、各支持部に装着するために個々の別部材として製造
するのは不可能な程、小さい。代わりに、駆動ブレード
24及び案内翼板23は、回転子11及び固定子スリー
ブ22の一体部材として各々機械加工される。駆動ブレ
ード24は回転子本体11の外面に配置されているの
で、必要な機械加工、例えば、シャンクエンドミル(sha
nk end mill)での加工を行う上で問題はない。
翼板23を形成することを可能にするために、固定子ス
リーブ22は、図2に示すように三つの分離片22a,
22b,22cに分割される。これら分離片は、120
゜間隔に配置された三本のシリンダ母線に沿って分割さ
れ、これにより各分離片は、円周に対して120゜で伸
びる。
a,22b,22cは、前側装着スリーブ27とノズル
片28の筒状スカート部29とによって、径方向に固定
された関係で維持される。装着スリーブ27及びスカー
ト部29は、ぴったりはめ込むことで分離片22a,2
2b,22cを囲み、これにより、分離片22a,22
b,22cの位置は筒状スリーブ本体22を形成するよ
うに正確に決められる。固定子分離片22a,22b,
22cは、前側装着スリーブ27の肩部38とノズル片
スカート部29の肩部39との間で軸線方向にクランプ
することによってハウジング12に対して固定される。
クランプ力は、二つのハウジング部分16,17間にあ
るねじ連結部18によって得られる。
キは、回転子軸受けにおける正確な軸線方向負荷を保証
するために後側軸受け14の後方のソケット34内に配
置された皿ばねワッシャーで補正される。
固定部材40の円筒表面に堅固に固定され、シャンクエ
ンドミル42が装着されたフライス主軸41が、分離片
の長手方向縁部に案内翼板を機械加工するための位置に
ある状態を示している。分離片は、固定部材40上に支
持されたねじ43,44とクランプ定規45,46によ
ってこの位置にクランプされる。この図に示された機械
加工状態は、180゜に分割する固定子では、固定子分
割片の縁部に隣接して案内翼板を機械加工することが不
可能であることを示している。各分割片は、機械加工工
具で加工するために、円周方向長さが180゜以下であ
る必要がある。
案内翼板23の自由最端は、固定子10及び回転子11
の円筒状表面50及び51と共に各々クリアランスシー
ルを形成する。各円周列A,C,E,G,I,Kにおけ
る駆動ブレード24は、固定子10の対応する円筒状表
面50と密閉的に共働する。図1及び図4における駆動
ブレード及び密閉表面の符号の末尾には、対応する円周
列の符号が付与されている。
における案内翼板23の自由最端は、回転子11におけ
る円筒状表面51と密閉的に共働する。図中、案内翼板
及び密閉表面の符号の末尾には、対応する円周列の符号
が付与されている。図4には、タービンの最後の3段部
分だけが示されているが、駆動ブレード列G,I,K及
び案内翼板列F,H,Jと、固定子10及び回転子11
における円筒状密閉表面50及び51とのクリアランス
シール構造は全てのタービン段で各々同じである。
ド24及び案内翼板23が各々クリアランスシールを形
成するように構成することによって、クリアランスシー
ルに影響を及ぼすことなく固定子10に対して回転子1
1を軸線方向に調整することが可能になるという利点が
得られる。
に限定されず、特許請求の範囲内で自由に変更できる。
は、完全に同じでなくてもよい。重要なのは、案内翼板
23が、分離片によって形成された筒状固定子本体の内
側に一体に形成されることである。これを可能にするた
めに、筒状本体22は、三つ又はそれ以上の部分に分割
されなければならず、また、各分割片の円周方向の長さ
が180゜以下である必要がある。
2a,22b,22cは、分割片の長手方向縁部に配置
された外部フランジを係合連結することによって相互に
固定される。この固定子分割片を固定するための方法
は、より大きい二分割タービン固定子において周知であ
る。
る。
成する機械加工工程を示している。
る。
Claims (5)
- 【請求項1】 ハウジング(12)、 前記ハウジング(12)にジャーナル軸受けされ、二つ又は
それ以上の軸線方向に離間する円周列に配置された駆動
ブレード(24)を備え、これら駆動ブレード(24)を含んだ
一部材で形成された回転子(11)、及び前記ハウジング(1
2)に支持され、内面に案内翼板(23)を支持する筒状本体
(22)によって形成された固定子(10)を備え、 前記案内翼板(23)が一つ又はそれ以上の円周列に配置さ
れ、案内翼板(23)の各列が前記駆動ブレード(24)の二つ
の隣接する列間に配置されている弾性流体で動作する軸
流タービン機械において、 前記筒状本体(22)が少なくとも三つの長手方向部材(22
a,22b,22c)に分割され、 前記案内翼板(23)が前記少なくとも三つの長手方向部材
(22a,22b,22c)と一体に形成され、 前記筒状本体(22)を形成するために正確に決められた相
対位置で、前記長手方向部材(22a,22b,22c)を固定し装
着する保持手段(27,29)を備えていることを特徴とする
軸流タービン機械。 - 【請求項2】 前記筒状本体(22)が、実質的に円筒状の
形状を成し、少なくとも三本のシリンダ母線に沿って前
記長手方向部材(22a,22b,22c)に分割されることを特徴
とする請求項1に記載の軸流タービン機械。 - 【請求項3】 前記長手方向部材(22a,22b,22c)が三つ
あり、各々が固定子の円周の120゜に亘って伸びてい
ることを特徴とする請求項1又は2に記載の軸流タービ
ン機械。 - 【請求項4】 各円周駆動ブレード列(A,C,E,G,I,K)に
おける駆動ブレード(24)の自由最端が前記固定子(10)の
円筒状内面(50)と共にクリアランスシールを形成し、 各円周案内翼板列(B,D,F,H,J)における案内翼板(23)の
自由最端が前記回転子(11)の円筒状外面(51)と共にクリ
アランスシールを形成することを特徴とする請求項1〜
3の何れか一項に記載の軸流タービン機械。 - 【請求項5】 前記保持手段(27,29)が、前記筒状本体
(22)をぴったりはめ込んで覆う少なくとも一つのスリー
ブ状要素を備えることを特徴とする請求項1〜4の何れ
か一項に記載の軸流タービン機械。
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