(57)【要約】  基体と複数のブレードを有するターボ機械のロータ。ブレードは翼部(11)と連結要素セグメント(10)を有し、周方向においてセグメント幅は軸方向延在縁部によって決まる。径方向外側から見てセグメントは第1面(16)において入口側で翼部流入縁(12)に隣接して軸方向に延在する径方向外側縁部(18)が軸方向に延在する径方向内側縁部(20)に対して周方向において突出するよう輪郭を描き、第1面において出口側では翼部の流出縁(13)に背向して径方向内側縁部(20)は径方向外側縁部(18)に対して突出するように輪郭を描き、セグメントは第1面と向き合う第2面(17)において出口側で流出縁(13)に隣接して軸方向に延在する径方向外側縁部(19)が軸方向に延在する径方向内側縁部(21)に対して周方向において突出するように輪郭を描き、第2面において入口側では各ブレードの流入縁(12)に背向して径方向内側縁部(21)は径方向外側縁部(19)に対して突出するよう輪郭を描く。
2013505385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ基体及び複数のロータブレードを有するターボ機械のロータであって、各ロータブレードは、ブレード脚部とブレード翼部とを有しており、各ロータブレードは、そのブレード脚部を介して前記ロータ基体に固定されており、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有しており、周方向において、各ロータブレードの前記１つ又は各連結要素セグメントの幅は、略軸方向に延在する縁部によって決定されているロータにおいて、
径方向外側から見て、各ロータブレードの前記１つ又は各連結要素セグメント(１０,３３)は、周方向に見て直接隣接する第１のロータブレードの連結要素セグメントが接続している第１の面(１６)において、流れの入口側で、前記各ロータブレードのブレード翼部の流入縁(１２)に隣接して、前記各連結要素セグメントの略軸方向に延在する径方向外側の縁部(１８)が、前記各連結要素セグメントの略軸方向に延在する径方向内側の縁部(２０)に対して、周方向において突出するように輪郭を描いている一方で、前記第１の面(１６)において、流れの出口側では、前記各ロータブレードのブレード翼部の流出縁(１３)に背向して、前記略軸方向に延在する径方向内側の縁部(２０)は、前記略軸方向に延在する径方向外側の縁部(１８)に対して、周方向において突出するように輪郭を描いており、各ロータブレードの前記１つ又は各連結要素セグメント(１０,３３)は、周方向に見て直接隣接する第２のロータブレードの連結要素セグメントが接続している、前記第１の面(１６)に向かい合う第２の面(１７)において、流れの出口側で、前記各ロータブレードのブレード翼部の前記流出縁(１３)に隣接して、前記各連結要素セグメントの前記略軸方向に延在する径方向外側の縁部(１９)が、前記各連結要素の前記略軸方向に延在する径方向内側の縁部(２１)に対して、周方向において突出するように輪郭を描いている一方で、前記第２の面(１７)において、流れの入口側では、前記各ロータブレードのブレード翼部の前記流入縁(１２)に背向して、前記略軸方向に延在する径方向内側の縁部(２１)は、前記略軸方向に延在する径方向外側の縁部(１９)に対して、周方向において突出するように輪郭を描いていることを特徴とするロータ。
【請求項２】
前記第１の面(１６)及び前記第２の面(１７)において、前記各連結要素セグメントの、前記略軸方向に延在する径方向外側の縁部(１８,１９)と、前記略軸方向に延在する径方向内側の縁部(２０,２１)とは、それぞれ２つの、分割線(２６,２７)によって互いに分離した面、すなわち、それぞれ径方向外側から見て隠れた面(２８,２９)と、それぞれ径方向外側から見て視認可能な面(３０,３１)とを区切っており、前記第１の面(１６)では、前記径方向外側からは隠れた面(２８)が流れの入口側に、前記径方向外側から視認可能な面(３０)が流れの出口側に位置しており、前記第２の面(１７)では、前記径方向外側からは隠れた面(２９)が流れの出口側に、前記径方向外側から視認可能な面(３１)が流れの入口側に位置していることを特徴とする請求項１に記載のロータ。
【請求項３】
前記各連結要素セグメントの前記第１の面(１６)及び前記第２の面(１７)では、前記第１の面(１６)及び前記第２の面(１７)において、前記径方向外側からは隠れた面(２８,２９)と、前記径方向外側から視認可能な面(３０,３１)とを互いに分離する前記分割線(２６,２７)は、変曲点を有さずに構成されていることを特徴とする請求項２に記載のロータ。
【請求項４】
前記各連結要素セグメントの前記第１の面(１６)及び前記第２の面(１７)において、前記分割線(２６,２７)に沿って見て、前記径方向外側からは隠れた面(２８,２９)は、径方向に対して、第１の角度分傾斜しており、前記径方向外側から視認可能な面(３０,３１)は、径方向に対して、第２の角度分傾斜していることを特徴とする請求項２又は３に記載のロータ。
【請求項５】
前記各連結要素セグメントの前記第１の面(１６)及び前記第２の面(１７)において、前記第１の角度及び前記第２の角度は、同じ数値を有するが、符号は異なっていることを特徴とする請求項４に記載のロータ。
【請求項６】
前記各連結要素セグメントの前記第１の面(１６)及び前記第２の面(１７)において、前記第１の角度及び前記第２の角度は、異なる数値と異なる符号とを有していることを特徴とする請求項４に記載のロータ。
【請求項７】
前記各連結要素セグメントの前記第１の面(１６)においても、前記第２の面(１７)においても、前記径方向外側からは隠れた面(２８,２９)と、前記径方向外側から視認可能な面(３０,３１)とは同じ大きさであり、したがって１：１の面積比を有することを特徴とする請求項２から請求項６のいずれか一項に記載のロータ。
【請求項８】
前記各連結要素セグメントの前記第１の面(１６)においても、前記第２の面(１７)においても、前記径方向外側からは隠れた面(２８,２９)と、前記径方向外側から視認可能な面(３０,３１)とは大きさが異なることを特徴とする請求項２から請求項６のいずれか一項に記載のロータ。
【請求項９】
前記第１の面(１６)及び前記第２の面(１７)において、前記径方向外側からは隠れた面(２８,２９)と、前記径方向外側から視認可能な面(３０,３１)とは、１：５までの面積比、又は５：１までの面積比、特に１：３までの面積比、又は３：１までの面積比を有することを特徴とする請求項８に記載のロータ。
【請求項１０】
前記各連結要素セグメントの前記第１の面(１６)及び前記第２の面(１７)において、前記径方向外側からは隠れた面(２８,２９)と、前記径方向外側から視認可能な面(３０,３１)とは、それぞれ二次元の輪郭を有する平らな面であることを特徴とする請求項２から請求項９のいずれか一項に記載のロータ。
【請求項１１】
前記第１の面(１６)及び前記第２の面(１７)において、前記径方向外側からは隠れた面(２８,２９)と、前記径方向外側から視認可能な面(３０,３１)とは、それぞれ三次元の輪郭を有する、空間的に屈曲した面であることを特徴とする請求項２から請求項１０のいずれか一項に記載のロータ。
【請求項１２】
前記各連結要素セグメントの前記第１の面(１６)及び／又は前記第２の面(１７)では、径方向外側から見て、前記略軸方向に延在する径方向外側の縁部(１８,１９)と、前記略軸方向に延在する径方向内側の縁部(２０,２１)とは、主に軸方向位置において合同であることを特徴とする請求項２から請求項１１のいずれか一項に記載のロータ。
【請求項１３】
前記第１の面(１６)及び前記第２の面(１７)において、前記軸方向位置は、前記連結要素セグメント(１０,３３)の流れの入口側の縁部(２２,２４)と、流れの出口側の縁部(２３,２５)との間の中央に位置していることを特徴とする請求項１２に記載のロータ。
【請求項１４】
前記第１の面(１６)及び前記第２の面(１７)において、前記軸方向位置は、前記連結要素セグメント(１０,３３)の流れの入口側の縁部(２２,２４)により近く、又は、流れの出口側の縁部(２３,２５)により近く位置していることを特徴とする請求項１２に記載のロータ。
【請求項１５】
各ロータブレードは、そのブレード翼部の領域において、径方向外側に、外側シュラウドセグメントとして形成された連結要素セグメント(１０)を有していることを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載のロータ。
【請求項１６】
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つの内側連結要素セグメントとして形成された連結要素セグメント(３３)を有していることを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載のロータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１のプリアンブルに記載のターボ機械のロータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボ機械、特にガスタービン又は蒸気タービンのロータは、ロータ基体と、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。このようなターボ機械ロータのロータブレードは、ブレード脚部とブレード翼部とを有する。各ロータブレードは、そのブレード脚部を介してロータ基体に固定されており、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有しており、当該セグメントは、径方向外側においてブレード翼部に接して位置している場合、外側シュラウドセグメントとして構成されている。このようなターボ機械ロータの全てのロータブレードの連結要素セグメント、特に外側シュラウドセグメントは、少なくとも１つの周方向において閉じられたロータの連結要素、特に外側シュラウドを共に形成する。
【０００３】
ターボ機械ロータの周方向に見て、各ロータブレードの連結要素セグメント、特に外側シュラウドセグメントの幅は、略軸方向に延在する縁部によって決定されている。各ロータブレードの連結要素セグメント、特に外側シュラウドセグメントの軸方向深さは、略周方向に延在する縁部によって決定されている。周方向における幅と、軸方向における深さとの他に、各ロータブレードの連結要素セグメント、特に外側シュラウドセグメントは、径方向における厚さによっても特徴付けられている。
【０００４】
ロータブレードが、少なくとも１つの連結要素を形成するために、このような連結要素セグメントを有しているようなターボ機械ロータは、ターボ機械の圧縮機の領域にもタービンの領域にも設置可能である。
【０００５】
ロータ基体にロータブレードが固定されているターボ機械ロータであって、ロータブレードが径方向外側において、ブレード翼部に接して、外側シュラウドセグメントとして構成された連結要素セグメントを有しているターボ機械ロータは、例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４から知られている。
【０００６】
特にこのようなターボ機械ロータの、外側シュラウドとして構成された連結要素には、動作中に高い負荷が加えられる。なぜなら、当該連結要素は、ターボ機械ロータの回転軸に関して最大の半径で回転し、それゆえに大きな遠心力が加えられるからである。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又は縁部は、外側に向けて屈曲する。それによって、一方では、連結要素において応力集中が生じ、他方では、隣接するロータブレードの隣接する連結要素セグメント間における所望の接触は、点状の接触にまで減少するか、又は完全に消滅する。それによって、隣接する連結要素セグメント間の所望の連結が減少するか、又は切断されるので、最終的にはターボ機械ロータの振動挙動は悪化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】独国特許発明第1 159 965号明細書
【特許文献２】独国特許発明第40 15 206号明細書
【特許文献３】米国特許第4,400,915号明細書
【特許文献４】英国特許出願公開第2 072 760号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の課題は、動作中のロータブレードの連結要素セグメントの良好な連結が保証されているようなターボ機械のロータを提供することにある。本課題は、請求項１に記載のロータによって解決される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によると、径方向外側から見て、各ロータブレードの１つ又は各連結要素セグメントは、周方向に見て直接隣接する第１のロータブレードの連結要素セグメントが接続している第１の面において、流れの入口側で、各ロータブレードのブレード翼部の流入縁に隣接して、各連結要素セグメントの略軸方向に延在する径方向外側の縁部が、各連結要素セグメントの略軸方向に延在する径方向内側の縁部に対して、周方向において突出するように輪郭を描いている。他方、この第１の面において、流れの出口側では、各ロータブレードのブレード翼部の流出縁に背向して、略軸方向に延在する径方向内側の縁部は、略軸方向に延在する径方向外側の縁部に対して突出している。
【００１０】
さらに本発明によると、各ロータブレードの１つ又は各連結要素セグメントは、周方向に見て直接隣接する第２のロータブレードの連結要素セグメントが接続している、第１の面に向かい合う第２の面において、流れの出口側で、各ロータブレードのブレード翼部の流出縁に隣接して、各連結要素セグメントの略軸方向に延在する径方向外側の縁部が、各連結要素の略軸方向に延在する径方向内側の縁部に対して、周方向において突出するように輪郭を描いている。他方、この第２の面において、流れの入口側では、各ロータブレードのブレード翼部の流入縁に背向して、略軸方向に延在する径方向内側の縁部は、略軸方向に延在する径方向外側の縁部に対して突出している。
【００１１】
本発明に係るターボ機械のロータの場合、略軸方向に延在する縁部において、ロータブレードの連結要素セグメントの輪郭を形成することによって、動作中の最適な支持と、したがって１つ又は各連結要素を形成する連結要素セグメントの連結とが保証される。これによって、ロータの１つ又は各連結要素における動作中の応力集中が明らかに減少する。さらに、これによって、本発明に係るロータの固有周波数挙動と振動挙動とが改善され得る。
【００１２】
好ましくは、第１の面及び第２の面において、各連結要素セグメントの、略軸方向に延在する径方向外側の縁部と、略軸方向に延在する径方向内側の縁部とは、それぞれ２つの、変曲点のない分割線によって互いに分割される面、すなわち、それぞれ径方向外側から見て隠れた面と、それぞれ径方向外側から見て視認可能な面とを区切っている。第１の面では、径方向外側からは隠れた面が流れの入口側に、径方向外側から視認可能な面が流れの出口側に位置しており、第２の面では、径方向外側からは隠れた面が流れの出口側に、径方向外側から視認可能な面が流れの入口側に位置しており、各連結要素セグメントの第１の面と第２の面とでは、それぞれ変曲点のない分割線に沿って見て、径方向外側からは隠れた面は、径方向に対して、第１の角度分傾斜しており、径方向外側から視認可能な面は、径方向に対して、第２の角度分傾斜している。これによって、本発明に係るタービンロータ、すなわちそのロータブレードを、連結要素セグメントの最適な連結を保証して、少ない費用で製造することが可能になる。
【００１３】
本発明の有利なさらなる構成によると、各連結要素セグメントの第１の面及び第２の面では、径方向外側から見て、略軸方向に延在する径方向外側の縁部と、略軸方向に延在する径方向内側の縁部とは、主に軸方向位置において合同である。当該特徴によっても、連結要素セグメントの最適な連結を保証した上で、本発明に係るロータのロータブレードの製造を確実に容易にできる。
【００１４】
本発明の好ましいさらなる構成は、従属請求項及び以下の明細書から明らかになる。本発明の実施例は、これに限定されることなく、以下の図を用いて詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るターボ機械のロータの外側シュラウドセグメントとして構成された連結要素セグメントを有する、本発明の第１の実施例に係るロータブレードを、径方向外側から見た簡易上面図である。
【図２】図１のロータブレードの外側シュラウドセグメントを、図１の周方向IIから見た簡易側面図である。
【図３】図１のロータブレードの外側シュラウドセグメントを、図１の周方向IIIから見た、さらなる簡易側面図である。
【図４】図１のロータブレードの斜視図である。
【図５】図１の周方向IIから見た図２の斜視図の部分を示す図である。
【図６】図１の周方向IIIから見た図２の斜視図のさらなる部分を示す図である。
【図７】本発明に係るターボ機械のロータの外側シュラウドセグメントとして構成された連結要素セグメントを有する、本発明の第２の実施例に係るロータブレードを、径方向外側から見た簡易上面図である。
【図８】図７の第２の実施例の部分を、図５の部分のように示す図である。
【図９】図７の第２の実施例の部分を、図６の部分のように示す図である。
【図１０】本発明に係るターボ機械のロータの外側シュラウドセグメントとして構成された連結要素セグメントを有する、本発明の第３の実施例に係るロータブレードを、径方向外側から見た簡易上面図である。
【図１１】図１０の第３の実施例の部分を、図５又は図８の部分のように示す図である。
【図１２】図１０の第３の実施例の部分を、図５又は図９の部分のように示す図である。
【図１３】本発明に係るターボ機械のロータの、外側シュラウドセグメントとして構成された連結要素セグメントと、内側連結要素として構成されたさらなる連結要素セグメントを有する、本発明の第４の実施例に係るロータブレードを、径方向外側から見た斜視図である。
【図１４】本発明に係るターボ機械のロータの外側シュラウドセグメントとして構成された連結要素セグメントを有する、本発明の第５の実施例に係るロータブレードを、径方向外側から見た簡易上面図である。
【図１５】図１４の実施例を、図２のように示す図である。
【図１６】図１４の実施例を、図３のように示す図である。
【図１７】図１４の実施例を、図４のように示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は、ターボ機械のロータ、特に圧縮機のロータ、又はガスタービン若しくは蒸気タービンとして構成されたターボ機械のタービンのロータに関する。
【００１７】
しかしながら、本発明はこの適用事例に限定されるものではなく、むしろ、あらゆるターボ機械ロータに適用可能である。
【００１８】
ターボ機械のロータは基本的に、ロータ基体と、ブレード脚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８には、ロータ基体と、ロータブレードのブレード脚部とは図示されていない。なぜなら、これらの詳細部分は、当該分野の当業者にはよく知られているからである。
【００１９】
図１から図６には、本発明に係るターボ機械のロータの、本発明の第１の実施例に係る詳細部分の異なる図が示されている。図１から図６には、外側シュラウドセグメントとして構成された連結要素セグメント１０のそれぞれ異なる図が示されている。外側シュラウドセグメント１０は、図４から図６において最も明らかであるように、ロータブレードのブレード翼部１１の径方向外側端部に配設されている。ブレード翼部１１は、流入縁１２、流出縁１３、流入縁１２と流出縁１３との間に延在する吸込面１４、及び吐出面１５を有する。
【００２０】
図１、図２、図３、図４には、外側シュラウドセグメント１０及びブレード翼部１１の、したがって、ロータブレード及びターボ機械の本発明に係るロータの、径方向Ｒ、周方向Ｕ、及び軸方向Ａが矢印で示されている。
【００２１】
ブレード翼部１１に径方向外側に配設されている外側シュラウドセグメント１０は、周方向Ｕにおいて、略軸方向Ａにおいて延在する縁部によって決定された幅を有している。したがって、外側シュラウドセグメント１０の、２つの向かい合う面１６及び１７には、それぞれ略軸方向Ａに延在する径方向外側の縁部１８又は１９と、それぞれやはり略軸方向Ａに延在する径方向内側の縁部２０又は２１が延在している。この径方向外側の縁部１８又は１９と、径方向内側の縁部２０又は２１との間の間隔は、面１６及び１７で、径方向Ｒにおいて、外側シュラウドセグメント１０の厚さを決定する。
【００２２】
外側シュラウドセグメント１０の軸方向Ａにおける深さは、略周方向Ｕに延在する縁部によって、すなわち、径方向外側の縁部２２又は２３、及び径方向内側の縁部２４又は２５によって決定される。縁部２２及び２４は流れの入口側の縁部であり、縁部２３及び２５は流れの出口側の縁部である。これら縁部間の間隔が、径方向Ｒにおいて、外側シュラウドセグメント１０の厚さを、流れの入口側及び出口側において決定する。
【００２３】
径方向外側から見て、各ロータブレードの外側シュラウドセグメント１０は、周方向Ｕにおいて、直接隣接する第１のロータブレードの外側シュラウドセグメントが、その第２の面と接続している第１の面１６の領域において、流れの入口側で、各ロータブレードのブレード翼部１１の流入縁１２に隣接して、外側シュラウドセグメント１０の略軸方向Ａに延在する径方向外側の縁部１８が、外側シュラウドセグメント１０の略軸方向Ａに延在する径方向内側の縁部２０に対して、周方向Ｕにおいて突出するように輪郭を描いている。他方、この第１の面１６において、流れの出口側では、流出縁１３に背向して、外側シュラウドセグメント１０の略軸方向Ａに延在する径方向内側の縁部２０は、略軸方向Ａに延在する径方向外側の縁部１８に対して、周方向Ｕにおいて突出している。
【００２４】
外側シュラウドセグメント１０の向かい合う第２の面１７では、直接隣接する第２のロータブレードが、その外側シュラウドセグメント、すなわちその第１の面と接続しているが、当該面において、外側シュラウドセグメントは、流れの出口側で、ブレード翼部１１の流出縁１３に隣接して、外側シュラウドセグメント１０の略軸方向Ａに延在する径方向外側の縁部１９が、略軸方向Ａに延在する径方向内側の縁部２１に対して、周方向Ｕにおいて突出するように輪郭を描いている。他方、この第２の面１７において、流れの入口側では、流入縁１２に背向して、略軸方向Ａに延在する径方向内側の縁部２１は、略軸方向Ａに延在する径方向外側の縁部１９に対して、周方向Ｕにおいて突出している。
【００２５】
本発明に係るターボ機械のロータの各ロータブレードの外側シュラウド１０の輪郭をこのように形成することによって、動作中の隣接する外側シュラウドセグメント１０の最適な連結が保証される。これによって、ロータの固有周波数と振動挙動とが、特に個々の外側シュラウドセグメント１０によって組み立てられた外側シュラウドの領域において、ポジティブな影響を受ける。
【００２６】
ブレード翼部１１の流入縁１２に対向し、その流出縁１３に背向する外側シュラウドセグメント１０の第１の面１６と、ブレード翼部１１の流入縁１３に対向し、流出縁１２に背向する外側シュラウドセグメント１０の第２の面１７とにおいて、略軸方向Ａに延在する径方向外側の縁部１８又は１９は、やはり略軸方向Ａに延在する径方向内側の縁部２０又は２１のそれぞれと共に、それぞれ分割線２６又は２７によって互いに分離した２つの面、すなわち、それぞれ径方向外側から見て隠れた面２８又は２９と、それぞれ径方向外側から見て視認可能な面３０又は３１を区切っている。
【００２７】
外側シュラウドセグメント１０の第１の面１６では、径方向外側からは隠れた面２８が流れの入口側に、径方向外側から視認可能な面３０は流れの出口側に位置している。これに対して、外側シュラウドセグメント１０の向かい合う第２の面１７の領域では、径方向外側からは隠れた面２９が流れの出口側に、径方向外側から視認可能な面３１が流れの入口側に位置している。
【００２８】
第１の面１６及び第２の面１７において、面２８及び３０、又は面２９及び３１を互いに分離する分割線２６及び２７は、本発明の好ましいさらなる構成によると、変曲点を有さずに実施されており、当該分割線は、図１から図６の実施例においては直線である。これによって、製造が特に容易になる。同じく、略軸方向Ａに延在する縁部１８,１９,２０,２１も変曲点を有さずに実施されている。
【００２９】
図１から図６の実施例において、第１の面１６の分割線２６は、径方向外側から視認可能であり、それに対して、第２の面１７の分割線２７は、径方向外側から見て隠れている。図２、図３、図４によると、２つの面１６,１７の分割線２６及び２７は、流れの入口側の縁部から出発して流れの出口側の縁部へ向かって、それぞれ径方向外側から径方向内側へ延在している。
【００３０】
外側シュラウドセグメント１０の第１の面１６と、外側シュラウドセグメント１０の向かい合う第２の面１７との領域において、各分割線１６又は２７に沿って見た場合、径方向外側からは隠れた面２８又は２９と、径方向外側から視認可能な面３０又は３１とは、径方向Ｒに対してそれぞれある角度分傾斜している。このとき、径方向外側からは隠れた面２８又は２９は、径方向Ｒに対して、第１の角度分傾斜しており、径方向外側から視認可能な面３０又は３１は、径方向Ｒに対して、第２の角度分傾斜している。
【００３１】
第１の面１６及び第２の面１７において、好ましくは第１の角度及び第２の角度は、数値的には同じだが、符号が異なる。これによって、製造技術面で特に利点がもたらされる。これとは異なり、第１の面１６及び第２の面１７において、第１の角度及び第２の角度が数値的に異なり、符号も異なっていても良い。
【００３２】
本発明の有利なさらなる構成によると、外側シュラウドセグメント１０の第１の面１６においても、外側シュラウドセグメント１０の第２の面１７においても、径方向外側からは隠れた面２８又は２９と、径方向外側から視認可能な面３０又は３１とは、１：１の面積比を有する。つまり、両方の面１６及び１７において、径方向外側からは隠れた面２８又は２９と、径方向外側から視認可能な面３０又は３１とは大きさが同じである。第１の面１６及び第２の面１７において、これらの面の大きさが異なっていても良い。したがって、第１の面１６及び／又は第２の面１７において、径方向外側からは隠れた面２８又は２９と、径方向外側から視認可能な面３０又は３１とは、１：５までの面積比、又は５：１までの面積比、特に１：３までの面積比、又は３：１までの面積比を有することが可能である。
【００３３】
面１６及び１７における、径方向外側からは隠れた面２８又は２９と、径方向外側から視認可能な面３０又は３１との間の面積比を意図的に拡大又は縮小することによって、隣接する外側シュラウドセグメント１０の間の所望の連結を、隣接するロータブレードに最適に適合させることが可能である。これは、これらの面がそれぞれの分割線２６又は２７と形成する、上述の角度によっても可能である。
【００３４】
図１から最も明らかであるように、径方向外側から見て、外側シュラウドセグメント１０の第１の面１６及び第２の面１７では、略軸方向Ａに延在する径方向外側の縁部１８又は１９と、略軸方向Ａに延在する径方向内側の縁部２０又は２１とは、主に軸方向位置において合同である。このとき、図１から図６の実施例においては、当該軸方向位置は、外側シュラウドセグメント１０の流れの入口側の縁部２２又は２４と、流れの出口側の縁部２３又は２５との間の略中央に位置している。
【００３５】
図７から図９の実施例から明らかであるように、面１６及び１７の領域において、縁部１８,２０及び縁部１９,２１を軸方向Ａに対して適切に傾斜させることによって、縁部１８,２０及び縁部１９,２１が合同になる軸方向位置は、外側シュラウドセグメント１０の流れの入口側の縁部２２,２４と流れの出口側の縁部２３,２５との間の中央に対しても、位置がずらされる。図７では、当該軸方向位置は、流れの出口側の縁部２３,２５により近く位置している。これとは異なり、当該軸方向位置が、流れの入口側の縁部２２,２４により近く位置することも可能である。
【００３６】
図１から図６の実施例において、外側シュラウドセグメント１０の第１の面１６及び第２の面１７の領域に形成された、径方向外側からは隠れた面２８又は２９と、径方向外側から視認可能な面３０又は３１とは、それぞれ二次元の輪郭を有する平らな面として形成されている。それに対して、図７から図９に示された本発明の構成によると、これらの面２８,２９,３０,３１は、三次元の輪郭を有する、空間的に径方向に屈曲した面として形成されている。
【００３７】
図７から図９において明らかであるように、略径方向において延在する縁部３２は、縁部１８,１９,２０,２１,２２,２３,２４,２５と共に外側シュラウドセグメント１０を区切っているが、図１から図６の実施例とは異なり、直線状ではなく径方向に屈曲した輪郭を描いている。
【００３８】
その他の詳細部分に関しては、図７から図９の実施例は、図１から図６の実施例と一致しているので、同じ部材には同じ参照符号が用いられ、上述の構成が参照される。
【００３９】
図１０から図１２には、本発明の第３の実施例が示されている。当該実施例においては、略軸方向Ａに延在し、外側シュラウドセグメント１０の幅を周方向Ｕにおいて決定する、付加的な径方向外側の縁部１８,１９、及び径方向内側の縁部２０,２１が、向かい合う面１６,１７において、分割線２６,２７と同じように、それぞれ屈曲した輪郭を有しているか、又は屈曲しているが変曲点のない延び具合を有している。その他の詳細部分に関しては、図１０から図１２の実施例は、図７から図９の実施例と一致しているので、当該実施例についても、同じ部材には同じ参照符号が用いられ、上述の構成が参照される。
【００４０】
図１３には、本発明のさらなる実施例が示されている。当該実施例においては、本発明に係るロータの図示されたロータブレードのブレード翼部１１には、外側シュラウドセグメント１０として構成された連結要素セグメントだけではなく、付加的に、内側連結要素セグメント３３として構成された連結要素セグメントも配設されている。図１３の実施例の外側シュラウドセグメント１０と内側連結要素セグメント３３とは、図１から図６の実施例の外側シュラウドセグメント１０と同じように構成されている。しかしながら、図１３の実施例の外側シュラウドセグメント１０と内側連結要素セグメント３３とを、図７から図９又は図１０から図１２の実施例の外側シュラウドセグメント１０のように構成しても良い。さらに、図示されたロータブレードは、径方向において互いに離間した複数の内側連結要素セグメント３３を有していても良い。
【００４１】
さらに、本発明に係るロータのロータブレードには、外側シュラウドセグメント１０ではなく、主に少なくとも１つの、内側連結要素セグメント３３として構成された連結要素セグメントが配設されている。
【００４２】
１つ又は各内側連結要素セグメント３３は、好ましくは、各ブレード翼部１１の径方向における翼部の長さに沿った径方向位置に位置している。当該径方向位置は、径方向における翼部の長さの４０％〜９０％、特に６０％〜９０％に相当する。これに対して、外側シュラウドセグメント１０は、各ブレード翼部１１の径方向における翼部の長さに沿った径方向位置に位置している。当該径方向位置は、径方向における翼部の長さの１００％に相当する。
【００４３】
本発明のさらなる実施例は図１４から図１７に示されている。図１４から図１７の実施例は、図１から図６の実施例に略対応するので、ここでも、不要な繰り返しを避けるために、同じ部材には同じ参照符号が用いられる。以下では、図１４から図１７の実施例の、図１から図６の実施例とは異なる詳細部分に限って言及する。図１４から図１７の実施例において、第１の面１６の分割線２６は、径方向外側から見て隠れているが、第２の面１７の分割線２７は、径方向外側から見て視認可能である。図１５、図１６、図１７によると、２つの面１６,１７の分割線２６,２７は、流れの入口側の縁部から出発して流れの出口側の縁部に向かって、それぞれ径方向内側から径方向外側に延在している。その他の詳細部分に関しては、図１４から図１７の実施例は、図１から図６の実施例と一致しているので、上述の構成が参照される。
【００４４】
本発明は、ロータの動作中に、隣接するロータブレードの連結要素セグメント１０,３３の最適な連結を可能にする。これによって、ロータの固有周波数挙動と、したがって振動挙動とが、特に外側シュラウドの領域においてポジティブな影響を受ける。
【符号の説明】
【００４５】
１０  連結要素セグメント／外側シュラウドセグメント
１１  ブレード翼部
１２  流入縁
１３  流出縁
１４  吸込面
１５  吐出面
１６  第１の面
１７  第２の面
１８  径方向外側の縁部
１９  径方向外側の縁部
２０  径方向内側の縁部
２１  径方向内側の縁部
２２  流れの入口側の径方向外側の縁部
２３  流れの出口側の径方向外側の縁部
２４  流れの入口側の径方向内側の縁部
２５  流れの出口側の径方向内側の縁部
２６  分割線
２７  分割線
２８  径方向外側からは隠れた面
２９  径方向外側からは隠れた面
３０  径方向外側から視認可能な面
３１  径方向外側から視認可能な面
３２  縁部
３３  連結要素セグメント／内側連結要素セグメント
【図１】
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【図２−３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５−１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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