(57)【要約】【課題】  底そのものにおいて機械的応力を引き起こすことなしに密封状態を維持する二軸形タービン用底を提供することにある。【解決手段】  一連のピンを手段として互いに拘束される一連の凸状円板からなる種類の二軸形タービン用凸状密封底（１０）において、前記円板の各円板は、リング（７０）の内側溝付き面（７２）の対応する環状面（７１）と係合して軸方向の密封状態を達成する外側整形縁部を含む。  前記一連の円板は、それぞれ第１の円板（１２）と第２の円板（１３）と第３の円板（１４）との３個の円板からなる。  前記３個の円板は、一連のスポーク（３０）を手段として中央部において互いに固定されるとともに、前記３個の円板に対して垂直に配置されて前記３個の円板の軸方向の相対移動を最小限に抑えると同時に前記３個の円板そのものの半径方向の膨張を可能にする一連のピンを手段としてそれぞれ対をなして拘束される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一連のピンによって互いに拘束される一連の凸状円板からなる種類の二軸形タービン用凸状密封底（１０）であって、前記円板の各円板が、リング（７０）の内側溝付き面（７２）の対応する環状面（７１）と係合して軸方向の密封状態を達成する外側整形縁部を含み、前記一連の円板は、それぞれ第１の円板（１２）と第２の円板（１３）と第３の円板（１４）との３個の円板であり、前記３個の円板は、一連のスポーク（３０）によって中央部において互いに固定され、前記３個の円板は、前記３個の円板に対して垂直に配置されて前記３個の円板の軸方向の相対移動を最小限に抑えると同時に前記３個の円板の半径方向の膨張を可能にする前記一連のピンによってそれぞれ対をなして拘束されることを特徴とする密封底（１０）。
【請求項２】
前記３個の円板の各円板は、前記一連のピン（２０）および（２１）用の一連の収容部（４０）を含むことを特徴とする請求項１に記載の密封底（１０）。
【請求項３】
前記一連の収容部（４０）は、前記３個の円板の各円板上において、前記外側円形縁部（１５）に近接して周に沿って配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の密封底（１０）。
【請求項４】
前記収容部（４０）は、各円板の底面上に配置される周に沿って等間隔に分布せしめられる、各円板に溶接されたブシュであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の密封底（１０）。
【請求項５】
前記第１の円板（１２）は、中央開口（１６）を有し、前記第２の円板（１３）は、これに対応して、中央開口（１７）を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の密封底（１０）。
【請求項６】
前記第３の円板（１４）は、前記第１の円板（１２）と前記第２の円板（１３）との間に配置されるとともに、これらの円板と共に、それぞれ装置の外側から高圧タービンの方向および低圧タービンの方向に送られるそれぞれの２つの加圧空気流のための、それぞれ第１のダクト（６１）と第２のダクト（６２）とを形成することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の密封底（１０）。
【請求項７】
前記３個の円板の各円板は、底面上に配置されるとともに、半径方向に等距離に前記底面の周に沿って均等に分布せしめられて配置される一連の貫通切取り部（１８）を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の密封底（１０）。
【請求項８】
前記３個の円板の各円板の対応する一連の切取り部（１８）内に挿入されるとともに、前記３個の円板に、各々の円板の対応する中央部分において溶接される一連のスポーク（３０）を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の密封底（１０）。
【請求項９】
丸頭を有する第１の一連のピン（２０）と第２の一連のピン（２１）とを含み、前記第１の一連のピン（２０）は、前記第１の円板（１２）を前記第３の円板（１４）に対して拘束する一方で、前記第２の一連のピン（２１）は、前記第２の円板（１３）を前記第３の円板（１４）に対して拘束することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の密封底（１０）。
【請求項１０】
前記第１の一連のピン（２０）および前記第２の一連のピン（２１）のピンは、前記３個の円板の各円板の底面周上において等間隔に分布せしめられることを特徴とする請求項９に記載の密封底（１０）。
【請求項１１】
前記第１の一連のピン（２０）のピンは、前記第２の一連のピン（２１）に対して１５°の角度で角度的に位相ずれすることを特徴とする請求項９または１０に記載の密封底（１０）。
【請求項１２】
前記第１の一連のピン（２０）と前記第２の一連のピン（２１）との各一連のピンは、１２本の丸頭ピンからなることを特徴とする請求項９〜１１のいずれかに記載の密封底（１０）。
【請求項１３】
前記第１の円板（１２）と前記第２の円板（１３）との各々は、それぞれ前記第１の一連のピン（２０）および前記第２の一連のピン（２１）の収容部として、１２個のブシュを含み、前記第３の円板（１４）は、それぞれ前記第１の一連のピン（２０）および前記第２の一連のピン（２１）の収容部として、２４個のブシュを含むことを特徴とする請求項９〜１２のいずれかに記載の密封底（１０）。
【請求項１４】
前記第１の円板（１２）に適用される断熱要素（８０）を含むことを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の密封底（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二軸形ガスタービン用凸状密封底に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンは、燃焼によって生じるガスを用いて、ガスのエンタルピーを有用な仕事に変換するとともに、回転軸に動力を供給する回転熱機関である。
【０００３】
したがって、ガスタービンは、通常的に、外側から取り入れられる空気がその内側において圧力下に置かれる圧縮機またはターボ圧縮機を含む。
【０００４】
さまざまなインジェクタが、空気と混合されて点火用混合気を形成する燃料を供給する。
【０００５】
軸流圧縮機は、燃焼室内において燃焼せしめられるガスのエンタルピーを変換して、消費部に機械エネルギーを供給するいわゆるタービンまたはターボエキスパンダに直結される。
【０００６】
機械エネルギーを生じしめる用途において、膨張ジャンプは、タービンの内側において起こる２つの各部分ジャンプに細分される。燃焼室の下流の高圧タービンは、圧縮機に直結される。この高圧タービンから到来するガスを回収する低圧タービンは、さらに、消費部に接続される。
【０００７】
ターボエキスパンダとターボ圧縮機と燃焼室（または加熱器）と出口軸と調整装置と点火装置とは、ガスタービン設備の最も重要な部分を形成する。
【０００８】
ガスタービンの機能に関する限り、流体が一連の入口ダクトを介して圧縮機に流入することは周知である。
【０００９】
これらの導管系において、ガスは低圧かつ低温の特性を有する一方で、ガスは、圧縮機を通過するときに圧縮され、その温度が上昇する。
【００１０】
その後、ガスは燃焼（または加熱）室内に流入し、該室内においてさらに有意な温度上昇にさらされる。
【００１１】
このガスの温度上昇に必要な熱は、インジェクタを手段として加熱室内に導入される気体燃料を燃焼させることによって供給される。
【００１２】
燃焼の開始は、装置が作動せしめられるときに、火花プラグを手段として達成される。
【００１３】
燃焼室の出口において、高圧かつ高温のガスは、特定のダクトを介してタービンに到達し、該タービンにおいて、圧縮機および加熱室内で蓄積されたエネルギーの一部分を放出するとともに、然る後に排気流路を手段として外部に流出する。
【００１４】
機械エネルギーを生じしめる用途において、高圧タービンの内部領域と低圧タービンの内部領域とは、その機能が各々の間における密封状態を保証することである底を手段として分離される。
【００１５】
これは、出力タービンの信頼性と性能とを損なうガスの吸込みを防ぐためである。
【００１６】
前記底は、さらにまた、いわゆる「パージ」用空気流、すなわち高温ガスがダクトを介して底の方向およびこれらの高温ガスにより損傷されるタービン構成要素の方向に吸い込まれることを防ぐ加圧空気流のためのダクトとして作用する。
【００１７】
凸状底は、現在は、一連のピンを手段として互いに拘束される２個の凸状円板からなる。
【００１８】
これらの円板は、シールリングと結合されて金属間のシールを形成する外側整形縁部を有する。
【００１９】
さらにまた、前記２個の円板は、低圧タービンへと向かうパージ用空気の流路を形成する。
【特許文献１】米国特許出願公開第2004/037699A1号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第1318275A号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第1359364A号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
周知のタービンの底のひとつの欠点は、熱勾配の結果として、これらの底が変形し、こうした変形が、密封状態が特定の外形を手段として得られる部分においてシール損失を引き起こすところにある。
【００２１】
このことの理由は、タービンが作動しているときに、最初は軸方向に配向されるピンが、特に前記円板上における一様でない熱変形の結果として回転して、シールリングにおける適正な密封状態が損なわれるためである。
【００２２】
また他の欠点は、このような態様で、ガスタービンの底およびその他の構成要素の耐用寿命を損なう高温ガスが吸い込まれることにある。
【００２３】
これは、高温において、疲労現象を伴って、時間とともに亀裂と割れとを引き起こす応力を増大させて最終的に底およびその他の構成要素の適正な機能を損なう酸化現象が創出されるためである。
【００２４】
本発明の目的は、底そのものにおいて機械的応力を引き起こすことなしに密封状態を維持する二軸形タービン用底を提供することにある。
【００２５】
また他の目的は、タービンそのものの性能を高めて、底そのものの高い耐用寿命を維持することができる二軸形タービン用凸状密封底を提供することにある。
【００２６】
さらに他の目的は、低圧タービンと高圧タービンとのいずれから到来する高温ガスの吸い込みをも防ぐ二軸形タービン用凸状密封底を提供することにある。
【００２７】
また別の目的は、単純かつ経済的な二軸形タービン用凸状密封底を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
これらの目的は、本発明にしたがって、請求項１に記載の二軸形タービン用凸状密封底を用いることによって達成される。
【００２９】
本発明のさらに他の特徴は、後続の請求項に記載されている。
【００３０】
本発明にしたがった二軸形タービン用凸状密封底の特徴と利点とは、添付の略図を参照した以下の例証的かつ非限定的な説明からより明らかになろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図を参照すると、これらの図には、高圧タービンと低圧タービンとを有する二軸形タービン用凸状密封底１０において、一連の円板、特に３個の凸状円板からなる底１０であって、前記３個の円板の各円板の底面に対して垂直な方向に連続して配置される一連のピンを手段として互いに対して拘束され、かつ間隔をおく底１０が示されている。
【００３２】
前記一連のピンの各ピンは、それぞれ前記一連の円板の２枚の円板を拘束するとともに、これらの円板に対して垂直に配置されて、ガスタービンの機能時において、これらの円板が軸方向、すなわちガスタービンの軸に対して平行な方向に相対移動することを防ぐようになっている。
【００３３】
換言すれば、各ピンは、自身が挿入される２個の各円板の底面に対して垂直をなして、これらの２個の円板間における軸方向の相対移動を防止するか、またはいかなる場合も最小限に抑えて、以ってノズルホルダリング７０による密封状態を維持するようになっている。
【００３４】
同時に、各ピンは、自身が拘束されている円板を半径方向に移動させて、前記円板が、円板そのものにおいて応力を生じることなしに熱変形に自由に適応しうるようにする。
【００３５】
これは、各ピンが、自身が拘束されている領域において、自身が拘束されている各ディスクの底面に対して垂直をなすこと、特に自身が円板に拘束されている底面部分に対して垂直をなすことにより可能になる。
【００３６】
このことの理由は、円板そのものにおいて凸状底１０の適正な機能と耐用寿命とを損ないうる応力状態が起こる可能性を防ぐためである。
【００３７】
前記一連の円板は、３個の凸状円板であって、それぞれ第１の円板１２と第２の円板１３と第３の円板１４とである。
【００３８】
前記３個の円板は、装置の軸に沿って配置されるとともに、タービンの軸と同軸の前記リング７０の内側溝付き面７２の対応する環状面７１上に係合して金属間の軸方向シールを達成する外側円形縁部１５を有する。
【００３９】
各環状面７１もまた、タービンの軸に対して垂直をなす。
【００４０】
前記３個の円板の各円板は、好ましくは前記一連のピン２０および２１のための一連の収容部４０を含む。
【００４１】
前記収容部４０は、各円板上において前記外側円形縁部１５に近接して配置される。
【００４２】
前記収容部４０は、好ましくは、各円板の底面上に配置される周に沿って等距離に分布せしめられる、各円板に溶接またはろう付けされたブシュである。
【００４３】
前記第１の円板１２は、中央開口１６を有し、前記第２の円板１３は、これに対応して、中央開口１７を有する。
【００４４】
前記第３の円板１４は、前記第１の円板１２と前記第２の円板１３との間に配置されるとともに、これらの円板と共に、それぞれ第１の流路６１と第２の流路６２とを形成する。
【００４５】
前記第１の流路６１と前記第２の流路６２とは、圧力下にある空気（パージ用空気）をそれぞれ高圧タービンの下流および低圧タービンの上流に導いて、タービンの構成要素を損傷しうる高温ガスの吸い込みを防ぐ機能を有する。
【００４６】
前記底１０は、前記３個の円板に、各々の円板の対応する中央部分において溶接される一連のスポーク３０を含む。
【００４７】
前記３個の円板の各円板は、底面上に配置されるとともに半径方向に等距離に前記底面の周に沿って均等に分布せしめられて配置される一連の貫通切取り部１８を含む。
【００４８】
前記一連のスポーク３０は、前記３個の円板の各円板の対応する一連の切取り部１８内に挿入されるとともに、好ましくは溶接またはろう付けを手段として一体化される。
【００４９】
前記一連のピンは、第１の一連のピン２０と第２の一連のピン２１とからなり、前記第１の一連のピン２０は、前記第１の円板１２を前記第３の円板１４に拘束する一方で、前記第２の一連のピン２１は、前記第２の円板１３を前記第３の円板１４に拘束する。
【００５０】
さらにまた、前記第１の一連のピン２０は、好ましくは、前記第２の一連のピン２１に対して、好ましくは１５°の角度で角度的に位相ずれする。
【００５１】
前記第１の一連のピン２０と前記第２の一連のピン２１は各々、好ましくは１２本の丸頭ピンからなる。
【００５２】
したがって、前記第１の円板１２および前記第２の円板１３の各々は、それぞれ前記第１の一連のピン２０および前記第２の一連のピン２１の収容部として、１２個の溶接またはろう付けブシュを含む。
【００５３】
したがって、前記第３の円板１４は、それぞれ前記第１の一連のピン２０および第２の一連のピン２１の収容部として、２４個の溶接またはろう付けブシュを含む。
【００５４】
前記円板に対して垂直に配置される一連の丸頭ピンを手段として、有利な点として、円板そのものが応力を生じることなしに半径方向に膨張することを可能にすることができる。
【００５５】
前記底１０は、さらにまた、第１の円板１２上に適用される断熱要素８０を含む。
【００５６】
前記断熱要素は、開口１６を介して送られる空気流を通過させる中央穴８１を有する円板の形状を有する。
【００５７】
本発明にしたがった二軸形タービン用底を手段として、有利な点として、装置の外側からそれぞれ低圧タービンの方向および高圧タービンの方向に送られるそれぞれ２つの各加圧空気（パージ用空気）流のための２本のダクトまたは流路を得ることができる。
【００５８】
このようにすると、有利な点として、さらにまた高圧タービンから到来する高温ガスの吸い込みを防いで、タービンの構成要素の寿命とタービンの信頼性とを保護することができる。
【００５９】
よって、本発明にしたがった二軸形タービン用凸状密封底により、前記に記載の目的が達成されることがわかる。
【００６０】
このように考えられた本発明の二軸形タービン用凸状密封底は、いずれも本発明の概念に含まれる数多くの改変および変更を加えられうる。
【００６１】
さらにまた、実用においては、使用される材料だけでなく、寸法および構成要素もまた、技術的要求にしたがって変更されうる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明にしたがった、二軸形タービンの底の好適な実施例の側断面図である。
【図２】図１の底の分解右側斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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