(57)【要約】  軸流ターボ機械のためのロータおよび２つのタイロッド要素を接合するためのダブルナットである。本発明は、軸流ターボ機械のためのロータ（１０）であって、いくつかのディスク状ロータ部材（１２）またはドラム状ロータ部材（１６）と、ロータ部材（１４）を貫通して延伸するピン状の少なくとも１つのタイロッド（２０）であって、その突き出た端部に、その間に設けられたロータ部材（１４）を軸方向に張設するためのそれぞれ１つのカウンターベアリング（２６、２８）が螺合されているタイロッド（２０）とを備える、ロータ（１０）に関する。補修の時間間隔をより短くできるロータ（１０）を準備するために意図されているのは、タイロッド（２０）が、それぞれ接合手段（３４）を介して分離可能に互いに接合されている、軸方向に隣り合う少なくとも２つのタイロッド要素（３０、３２）を備えることである。２つのタイロッド要素（３０、３２）を接合するためのダブルナット（３５）である。
2015527534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸流ターボ機械のためのロータ（１０）であって、
‐いくつかのディスク状ロータ部材（１４）またはドラム状ロータ部材（１６）と、
‐前記ロータ部材（１４）を貫通して延伸する少なくとも１つのタイロッド（２０）であって、その突き出た端部に、その間に設けられた前記ロータ部材（１４、１６）を軸方向に張設するためのそれぞれ１つのカウンターベアリング（２６、２８）が螺合されているタイロッド（２０）と、を備える、ロータ（１０）において、
前記タイロッド（２０）が、それぞれ接合手段（３４）を介して分離可能に互いに接合されている、軸方向に隣り合う少なくとも２つのタイロッド要素（３０、３２）を備えることを特徴とするロータ（１０）。
【請求項２】
前記ロータ（１０）は、その長手方向延伸に沿って、第１ロータ端部部分（３８）と少なくとも１つのさらなるロータ部分（４０）と第２ロータ端部部分（４２）とを備え、
前記接合手段（３４）は軸方向に見て、前記さらなるロータ部分（４０）の１つに設けられている、請求項１に記載のロータ（１０）。
【請求項３】
前記接合手段（３４）は、軸方向に隣り合うタイロッド要素（３０、３２）の互いに向かい合う端部が螺入されているナット（３５）として形成されている、請求項１または２に記載のロータ（１０）。
【請求項４】
前記ナットは、２つの螺入開口部（３７）の間の中心に、内向する冠状部（３６）を備えるダブルナット（３５）として形成されている、請求項３に記載のロータ（１０）。
【請求項５】
前記第２ロータ端部部分（４２）に設けられた前記カウンターベアリング（２６、２８）を取り外した後に、前記第２ロータ端部部分（４２）に隣り合う前記接合手段（３４）が、前記第１ロータ端部部分（３８）に設けられた前記カウンターベアリング（２６、２８）とともに、その間に設けられた前記ロータ部材（１４）を一緒に張設するように、前記接合手段（３４）と前記ロータ部材（１４）の１つとが形成されている、請求項２または３に記載のロータ（１０）。
【請求項６】
それぞれの前記接合手段（３４）は、前記ロータ（端部）部分（３８、４０、４２）の１つから別の前記ロータ（端部）部分（３８、４０、４２）へ流体を通すための複数の開口部（６４）を備える、請求項１から５のいずれか１項に記載のロータ（１０）。
【請求項７】
それぞれの前記接合手段（３４）は、円周に設けられた周回シャフトカラー（５４）を備え、該シャフトカラー（５４）に、貫流口（６４）として開口部が設けられている、請求項６に記載のロータ（１０）。
【請求項８】
それぞれの前記接合手段（３４）は、前記ロータ部材（１４）の少なくとも１つで半径方向に支えられている、請求項１から６のいずれか１項に記載のロータ（１０）。
【請求項９】
‐前記ロータ（１０）がガスタービンロータとして、
‐前記第１ロータ端部部分（３８）が圧縮機ロータ（４４）として、
‐前記さらなるロータ部分（４０）が中間ロータ部分として、
‐前記第２ロータ端部部分（４２）がタービンロータ（４８）として形成されている、請求項２から７のいずれか１項に記載のロータ（１０）。
【請求項１０】
前記中間ロータ部分は、中空シャフト（１８）または翼のない複数のロータディスク（１２）で形成されており、前記ロータ端部部分（３８、４０、４２）はロータディスク（１２）で形成されている、請求項８に記載のロータ（１０）。
【請求項１１】
２つの螺入開口部（３７）の間の中心に、内向する冠状部（３６）または分離ウェブを備える、２つのタイロッド要素（３０、３２）を接合するためのダブルナット（３５）。
【請求項１２】
２つの前記螺入開口部（３７）の間の中心に、その外周で、周回シャフトカラー（５４）を備える、請求項１１に記載のダブルナット（３５）。
【請求項１３】
前記シャフトカラー（５４）に、軸方向に延伸するいくつかの貫流口（６４）が備わっている、請求項１２に記載のダブルナット（３５）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸流ターボ機械のためのロータであって、いくつかのディスク状またはドラム状ロータ部材と、ロータ部材を貫通して延伸する少なくとも１つのタイロッドであって、その突き出た端部に、その間に設けられたロータ部材を軸方向に張設するためのそれぞれ１つのカウンターベアリングが螺合されているタイロッドと、を備えるロータに関する。
【背景技術】
【０００２】
そのようなロータは、広範囲にわたって存在する、定置式ガスタービンについての従来技術から非常によく知られている。たとえば、非特許文献１の６２９ページには、冒頭で挙げられたロータが示されている。ロータは、いわゆるディスク構造で実施されており、ロータディスクはその外周で、ガスタービンの圧縮機またはタービンユニットのための翼を担持する。圧縮機ディスクとタービンディスクとの間には、ドラム状部材である中間中空シャフトが設けられている。２つのカウンターベアリングつまり前方中空シャフトと後方中空シャフトとを使って、これら２つの中空シャフトの間に設けられたロータ部材を一緒に張設する中央タイロッドが、すべてのロータ部材を貫通する。その際タイロッドは、その降伏点まで弾性的に伸ばされ、それによって個々のロータ部材は、一緒に張設される。
【０００３】
類似の構成は、分散タイロッドによっても可能であり、同一半径で、たとえば１２のタイロッドが、均等に分散されて設けられている。
【０００４】
同様に、ディスク状またはドラム状ロータ部材を互いに溶接することが知られている。たとえば圧縮機ロータが溶接されており、タービンユニットのロータ部材がボルトによる螺合を介して円周に張設されている、前述の実施形態の組み合わせすらも、知られている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】クリストフ・レヒナー、イェルク・ゾイメ編「定置式ガスタービン」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、軸流ターボ機械のためのロータの、代替的な構造形態を提供することである。本発明のさらなる課題は、そのために必要な部材を準備することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ロータに関する課題は、請求項１の特徴に従ったロータによって解決される。部材に向けられた課題は、請求項１１の特徴に従ったダブルナットによって解決される。有利な態様とさらなる形態とは、従属請求項において示されている。
【０００８】
本発明は、タイロッドが一体的に形成されている、タイロッドのこれまでの実施形態とは異なっている。本発明に従って意図されているのは、タイロッドが少なくとも２つのタイロッド要素に軸方向に分割されており、直接隣り合うタイロッド要素はそれぞれ、接合手段を介して分離可能に互いに接合されているということである。
【０００９】
好適にはロータは、その長手方向延伸に沿って、第１ロータ端部部分と少なくとも１つのさらなるロータ部分と第２ロータ端部部分とを備え、接合手段は軸方向に見て、さらなるロータ部分の１つに設けられている。特に好ましいのは、第２ロータ端部部分に設けられたカウンターベアリングが分離された後に、第２ロータ端部部分に隣り合う接合手段が、第１ロータ端部部分に設けられたカウンターベアリングとともに、その間に設けられたロータ部材を一緒に張設するように、接合手段とロータ部材の１つとが構成されている態様である。この態様の特別な利点は、第１取り付けステップにおいて、ロータはロータ部材をまだ完全に装備されてはいないが、第１タイロッド要素に数珠つなぎになっているロータ部材が、２つのカウンターベアリングの１つと接合手段とによってすでに張設され得ることである。第２またはさらなるタイロッド要素の固定の後に初めて、さらなるディスク状またはドラム状ロータ部材が、当該タイロッド要素に数珠つなぎにされ得、その後引き続いて、第２もしくはさらなるタイロッド要素の端部に、第２カウンターベアリングが螺合され得、それによってロータのすべてのディスク状またはドラム状ロータ部材が最終的に一緒に張設され得る。その際本発明に従って意図されているのは、２つのカウンターベアリングの１つと接合手段とによって、ディスク状またはドラム状ロータ部材の一部にその間作用する張設が、その際再び解除されることである。その限りにおいて、２つのカウンターベアリングの間のロータ部材の張設によって、カウンターベアリングと接合要素とによる第１張設が、少なくとも部分的にしかし好適には完全に解除されるように、２つのタイロッド要素の弾力的延性は、互いに対して適合されている。これは特に、タービンロータとともにかつタイロッドを使って同様に張設されるべきディスク構造のモジュール式ロータが、溶接された圧縮機ロータの代わりに使用されるべきガスタービン設備にとって、興味深いものである。これによって、駆動の必要があるガスタービンのメンテナンス作業中のロータの操作性が向上し、メンテナンス作業を実行するための時間を短縮する。なぜならば、ロータ全体を解体する必要はなく、タービン側のロータ部分のみを解体すればよいからである。特に好ましくは、接合手段は、軸方向に隣り合うタイロッド要素の互いに向かい合う端部が螺入されているナットとして形成されている。その代わりに、接合要素がタイロッド要素の１つと一体的に接合されていることも、もちろん考えられ得る。言い換えれば、タイロッド要素は、１つの端部に、別のタイロッド要素を螺着させるための接合手段としての雌ネジを備えてもよい。
【００１０】
有利な第１のさらなる形態に従えば、接合手段は、ロータ（端部）部分の１つから別のロータ（端部）部分へ流体を通すための複数の開口部を備える。特に好ましいのは、それぞれの接合手段が、円周に設けられた周回シャフトカラーを備え、当該シャフトカラーに、冷却流体用の貫流口として開口部が設けられている態様である。ガスタービンでロータを用いる場合に、たとえば、圧縮機内で流れ出た圧縮機空気をロータの内部に誘導し、この空気を接合手段を通してタービンロータに運ぶことが可能であり、当該タービンロータで、冷却空気を冷却目的で使用できる。接合手段の周にあるシャフトカラーを用いることによって、流体を通すために必要な貫流口を、より大きな半径で設けることが可能である。これによって、より大きな貫流断面を実現でき、それに伴って、より大きな冷却空気流量をわずかな圧力損害で通すことができる。
【００１１】
さらに好ましくは、ターボ機械の駆動中の振動を軽減するための、タイロッドの支えを実現するためにも、接合手段を使用できる。そのためには、該当する接合手段で、ロータ部材の少なくとも１つを半径方向に支えることだけが必要である。
【００１２】
特に好ましいのは、ロータがガスタービンロータとして、第１ロータ端部部分が圧縮機ロータとして、さらなるロータ部分が中間ロータ部分として、第２ロータ端部部分がタービンロータとして形成されている態様である。その際、中間ロータ部分だけは、中空シャフトまたは翼のない複数のロータディスクで形成されていてよく、ロータ端部部分はロータディスクで形成されていてよい。さらに意図されているのは、２つのタイロッド要素を接合するためのダブルナットが、２つの螺入開口部の間の中心に、タイロッド要素があまり深くダブルナットに螺入されるのを防ぐ、内向する冠状部または分離ウェブを備えることである。
【００１３】
本発明は、図における実施例に基づいて、より詳細に説明される。その際、さらなる特徴と利点とが、図の記述において挙げられる。図に示されるのは以下である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】定置式軸流ターボ機械のための本発明に係るロータの、部分縦断面図である。
【図２】２つのタイロッド要素が互いに接合された領域における、図１の縦断面の部分図である。
【図３】代替的実施例に従った、図２と同じ部分図である。
【図４】円周にシャフトカラーが設けられた、２つのタイロッド要素を接合するための接合要素である。
【図５】図４の接合要素の斜視図である。
【図６】半径方向にロータ部材で支えられている、図２の縦断面図の接合要素である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
すべての図において、同一の特徴は、同じ参照符号を備えている。
【００１６】
図１は、軸流ターボ機械のロータ１０の部分縦断面図を示している。示された実施例において、ロータ１０はガスタービンロータとして構成されており、ガスタービンの残りの部材はここではこれ以上表わされていない。ロータ１０の構造は、基本的にモジュール式で、ディスク構造と呼ばれるものである。したがって、ロータ１０は、本明細書ではディスク状ロータ部材１４とも呼ばれている、いくつかのロータディスク１２を備える。さらにロータ１０は、実施例において中間中空シャフト１８と呼ばれている、ドラム状ロータ部材１６も備える。中間中空シャフト１８のほかに、タイロッド２０の端部側に螺合されている前方中空シャフト２２と、向かい合う端部に螺合されている後方中空シャフト２４とが存在する。本明細書では、前方中空シャフト２２は第１カウンターベアリング２６とも呼ばれ、後方中空シャフト２４は第２カウンターベアリング２８とも呼ばれている。両カウンターベアリング２６、２８は、タイロッド２０を使って、ロータ部材１４、１６を一緒に張設し、これらを堅固に互いに押圧する。これを達成するために、タイロッド２０全体が、両カウンターベアリング２６、２８によって弾性的に伸ばされている。
【００１７】
本発明に従って意図されているのは、タイロッド２０は、別体に作られた２つのタイロッド要素３０、３２を備えることである。図１の示された実施例において、さらにタイロッド２０は、一体的な両タイロッド要素３０、３２を分離可能に互いに接合する接合手段３４を備える。接合手段３４は、その２つの螺入開口部３７（図５）の間の中心に、内向する冠状部３６を備えるナットもしくはダブルナットとして形成されている。
【００１８】
ロータ１０は観念的に、軸方向に第１ロータ端部部分３８と、さらなるロータ部分４０と、第２ロータ端部部分４２とに分けることができ、接合手段３４は軸方向で見て、さらなるロータ部分４０に設けられている。示されたガスタービンロータ１０では、第１ロータ端部部分３８は圧縮機ロータ４４として、第２ロータ端部部分４２はタービンロータ４８として形成されている。さらなるロータ部分４０の領域において、ロータ１０の半径方向外側に、ガスタービンの燃焼室が設けられている。ガスタービンを補修する場合に、中間中空シャフト１８と圧縮機ロータ４４に設けられたロータディスク１２とが同時に外れることなく、場合によってはタービンロータ４８のロータディスク１２のみを取り外すために意図されているのは、第２ロータ端部部分４２に設けられたカウンターベアリング２８を取り外した後に、第２ロータ端部部分４２に隣り合う接合手段３４が、第１ロータ端部部分３８に設けられたカウンターベアリング２６とともに、その間に設けられたロータ部材１４、１６を一緒に張設することである。これを達成するために、複数の実施例が考えられ得る。このために、図２、図３、図４が、異なる実施例を示している。図２から図４までは、さらなるロータ部分４０と第２ロータ端部部分４２との間の移行領域の縦断面図の部分図を示している。表わされているのは、２つのタイロッド要素３０、３２と、その両端部を互いに接合する、接合手段３４としてのダブルナット３５と、である。ダブルナット３５に半径方向に隣り合って、中間中空シャフト１８が設けられている。ダブルナット３５は、中間中空シャフト１８の内側を向く面５２と傾斜が一致する円錐状面５０を備える。その上、ダブルナット３５の２つの螺入開口部３７の間の中心に、より小さいシャフトカラー５４が備わっており、その側面５６は、それと平行な、中間中空シャフト１８の側面５８と当接する。ロータ１０を組み立てる際には、まず第１カウンターベアリング２６を、タイロッド要素３０の端部側に螺合する。続いてこのサブアセンブリを垂直に立て、個々のディスク状またはドラム状ロータ部材１４、１６が、上から第１カウンターベアリング２６の上に収まることができるようにする。続いて、ダブルナット３５を、タイロッド要素３０のまだ空いている端部に螺合し、その間に、ダブルナット３５と第１カウンターベアリング２６との間にあるロータ部材１４、１６を一緒に張設する。続いて、第２タイロッド要素３２をダブルナット３５に螺入し、その後、タービンロータ４８のために備わっているロータディスク１２を、上から第２タイロッド要素３２に数珠つなぎにして収めることができる。最終的に、第２カウンターベアリング２８を、タイロッド要素３２のまだ空いている端部に螺合する。その際、ダブルナット３５もしくは接合手段３４と第１カウンターベアリング２６とによる張設が再び解除されるように、タイロッド２０全体が弾性的に伸ばされる。
【００１９】
図２に記載の実施例に従えば、中間中空シャフト１８にも、ダブルナット３５にも、冷媒を一方のロータ（端部）部分から別のロータ（端部）部分に誘導できる、軸方向に延伸する孔６０が備わっていてよい。
【００２０】
図３は図２と同じ部分を示しているが、ダブルナット３５と中間中空シャフト１８の領域における軸方向に張設するための構成が、図２に記載の構成と比べて、わずかに変更されている。軸方向の張設を行うのに必要な、ダブルナットと中間中空シャフト１８との半径方向の重なりは、ここでは、その間に設けられてフランジを備えるスリーブ６２を使用して行われる。
【００２１】
図４は、第１カウンターベアリング（図４には表わされず）と接合手段３４との間のロータ部材１４、１６を張設するためのさらなる一実施例を示している。接合手段３４は再度、互いに向かい合う２つの螺入開口部３７を有するダブルナット３５として構成されている。螺入開口部３７の間の中心には、外周に、より大きなシャフトカラー５４が備わっており、その中には、円周にわたって均等に分散した、冷却流体を通すための開口部６４が備わっている。シャフトカラー５４の平行な２つの側面５６は、半径にわたって、螺入開口部３７で終わっている、反って下降傾斜しているフランク５７に移行する。図５は、螺入開口部３７と均等に分散した４つの貫流口６４とを有するこのダブルナット３５の斜視図を示している。
【００２２】
駆動時にタイロッド２０の半径方向の振動を避けるために、シャフトカラー５４の側面側の面に、中に支持ワイヤ６８がある周回溝６６が備わっていてよく、当該支持ワイヤ６８を使って、タイロッド２０は、半径方向にロータ部材の１つ、図６では中間中空シャフト１８で支えられる。
【００２３】
図２から図６までに記載の実施例に共通するのは、これらの実施例が、第２カウンターベアリング２８が第２タイロッド要素３２にまだ螺合されていないので、図２から図６においてダブルナット３５の左側に表わされたロータ部材１４、１６だけが、第１カウンターベアリング２６で張設されており、その右側に示されたロータ部材１４、１６は張設されていないガスタービンロータ１０を示しているということである。
【００２４】
全体として本発明はこれによって、軸流ターボ機械のためのロータ１０であって、いくつかのディスク状またはドラム状ロータ部材１４、１６と、ロータ部材１４、１６を貫通して延伸するピン状の少なくとも１つのタイロッド２０であって、その突き出た端部に、その間に設けられたロータ部材１４、１６を軸方向に張設するためのそれぞれ１つのカウンターベアリング２６、２８が螺合されているタイロッド２０とを備える、ロータ１０に関する。
【００２５】
補修の時間間隔をより短くできるロータ１０を準備するために意図されているのは、タイロッド２０が、それぞれ接合手段３４を介して分離可能に互いに接合されている、軸方向に隣り合う少なくとも２つのタイロッド要素３０、３２を備えることである。
【符号の説明】
【００２６】
１０  ロータ
１２  ロータディスク
１４  ディスク状ロータ部材
１６  ドラム状ロータ部材
１８  中間中空シャフト
２０  タイロッド
２２  前方中空シャフト
２４  後方中空シャフト
２６  第１カウンターベアリング
２８  第２カウンターベアリング
３０  タイロッド要素
３２  タイロッド要素
３４  接合手段
３５  ダブルナット
３６  冠状部
３７  螺入開口部
３８  第１ロータ端部部分
４０  さらなるロータ部分
４２  第２ロータ端部部分
４４  圧縮機ロータ
４８  タービンロータ
５０  円錐状面
５２  内側を向く面
５４  シャフトカラー
５６  シャフトカラーの側面
５７  フランク
５８  中間中空シャフトの側面
６０  孔
６２  スリーブ
６４  貫流口
６６  周回溝
６８  支持ワイヤ
【図１】
2015527534.tif 000003
【図２】
2015527534.tif 000004
【図３】
2015527534.tif 000005
【図４】
2015527534.tif 000006
【図５】
2015527534.tif 000007
【図６】
2015527534.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成27年5月8日(2015.5.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸流ターボ機械のためのロータ（１０）であって、
‐いくつかのディスク状ロータ部材（１４）またはドラム状ロータ部材（１６）と、
‐前記ロータ部材（１４）を貫通して延伸する少なくとも１つのタイロッド（２０）であって、その突き出た端部に、その間に設けられた前記ロータ部材（１４、１６）を軸方向に張設するためのそれぞれ１つのカウンターベアリング（２６、２８）が螺合されているタイロッド（２０）と、を備え、
前記タイロッド（２０）が、それぞれ接合手段（３４）を介して分離可能に互いに接合されている、軸方向に隣り合う少なくとも２つのタイロッド要素（３０、３２）を備えるロータ（１０）において、
２つの前記カウンターベアリング（２６、２８）の間の前記ロータ部材（１４、１６）の張設によって、前記カウンターベアリング（２６）と前記接合要素（３４）とその間に設けられた前記ロータ部材（１４）の張設が、少なくとも部分的にしかし好適には完全に解除されるように、２つの前記タイロッド要素（３０、３２）の弾力的延性は、互いに対して適合されていることを特徴とするロータ（１０）。
【請求項２】
前記ロータ（１０）は、その長手方向延伸に沿って、第１ロータ端部部分（３８）と少なくとも１つのさらなるロータ部分（４０）と第２ロータ端部部分（４２）とを備え、
前記接合手段（３４）は軸方向に見て、前記さらなるロータ部分（４０）の１つに設けられている、請求項１に記載のロータ（１０）。
【請求項３】
前記接合手段（３４）は、軸方向に隣り合うタイロッド要素（３０、３２）の互いに向かい合う端部が螺入されているナット（３５）として形成されている、請求項１または２に記載のロータ（１０）。
【請求項４】
前記ナットは、２つの螺入開口部（３７）の間の中心に、内向する冠状部（３６）を備えるダブルナット（３５）として形成されている、請求項３に記載のロータ（１０）。
【請求項５】
前記第２ロータ端部部分（４２）に設けられた前記カウンターベアリング（２６、２８）を取り外した後に、前記第２ロータ端部部分（４２）に隣り合う前記接合手段（３４）が、前記第１ロータ端部部分（３８）に設けられた前記カウンターベアリング（２６、２８）とともに、その間に設けられた前記ロータ部材（１４）を一緒に張設するように、前記接合手段（３４）と前記ロータ部材（１４）の１つとが形成されている、請求項２または３に記載のロータ（１０）。
【請求項６】
それぞれの前記接合手段（３４）は、前記ロータ（端部）部分（３８、４０、４２）の１つから別の前記ロータ（端部）部分（３８、４０、４２）へ流体を通すための複数の開口部（６４）を備える、請求項１から５のいずれか１項に記載のロータ（１０）。
【請求項７】
それぞれの前記接合手段（３４）は、円周に設けられた周回シャフトカラー（５４）を備え、該シャフトカラー（５４）に、貫流口（６４）として開口部が設けられている、請求項６に記載のロータ（１０）。
【請求項８】
それぞれの前記接合手段（３４）は、前記ロータ部材（１４）の少なくとも１つで半径方向に支えられている、請求項１から６のいずれか１項に記載のロータ（１０）。
【請求項９】
‐前記ロータ（１０）がガスタービンロータとして、
‐前記第１ロータ端部部分（３８）が圧縮機ロータ（４４）として、
‐前記さらなるロータ部分（４０）が中間ロータ部分として、
‐前記第２ロータ端部部分（４２）がタービンロータ（４８）として形成されている、請求項２から７のいずれか１項に記載のロータ（１０）。
【請求項１０】
前記中間ロータ部分は、中空シャフト（１８）または翼のない複数のロータディスク（１２）で形成されており、前記ロータ端部部分（３８、４０、４２）はロータディスク（１２）で形成されている、請求項８に記載のロータ（１０）。
【請求項１１】
２つの螺入開口部（３７）の間の中心に、内向する冠状部（３６）または分離ウェブを備える、軸流可能なターボ機械の２つのタイロッド要素（３０、３２）を接合するためのダブルナット（３５）において、
該ダブルナット（３５）は、２つの前記螺入開口部（３７）の間の中心に、その外周で、周回シャフトカラー（５４）を備えることを特徴とするダブルナット（３５）。
【請求項１２】
前記シャフトカラー（５４）に、軸方向に延伸するいくつかの貫流口（６４）が備わっている、請求項１１に記載のダブルナット（３５）。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸流ターボ機械のためのロータであって、いくつかのディスク状またはドラム状ロータ部材と、ロータ部材を貫通して延伸する少なくとも１つのタイロッドであって、その突き出た端部に、その間に設けられたロータ部材を軸方向に張設するためのそれぞれ１つのカウンターベアリングが螺合されているタイロッドと、を備えるロータに関する。
【背景技術】
【０００２】
そのようなロータは、広範囲にわたって存在する、定置式ガスタービンについての従来技術から非常によく知られている。たとえば、非特許文献１の６２９ページには、冒頭で挙げられたロータが示されている。ロータは、いわゆるディスク構造で実施されており、ロータディスクはその外周で、ガスタービンの圧縮機またはタービンユニットのための翼を担持する。圧縮機ディスクとタービンディスクとの間には、ドラム状部材である中間中空シャフトが設けられている。２つのカウンターベアリングつまり前方中空シャフトと後方中空シャフトとを使って、これら２つの中空シャフトの間に設けられたロータ部材を一緒に張設する中央タイロッドが、すべてのロータ部材を貫通する。その際タイロッドは、その降伏点まで弾性的に伸ばされ、それによって個々のロータ部材は、一緒に張設される。
【０００３】
類似の構成は、分散タイロッドによっても可能であり、同一半径で、たとえば１２のタイロッドが、均等に分散されて設けられている。
【０００４】
さらに特許文献１から、ディスク構造で実施されるガスタービンのロータを、圧縮機部分とタービン部分とに分けることが知られており、これらの部分のそれぞれの中央タイロッドが、これらの部分を互いに接合する中間シャフトに螺入されている。その際圧縮機ディスクは、端部側で螺合された第１予張設ナットと中間シャフトとの間で張設されており、タービンディスクは同様に、中間シャフトと同じく端部側で螺合された第２予張設ナットとの間で張設されており、圧縮機部分とタービン部分の予張設は、互いに独立している。
【０００５】
しかも圧縮機ロータのさらなるディスク張設は、特許文献２から知られている。この教示に従えば、複数の部分から成るタイロッドは、２つの張力スリーブと１つの圧力スリーブとを備える。
【０００６】
その上、ダブルナットは、特許文献３から知られている。
【０００７】
同様に、ディスク状またはドラム状ロータ部材を互いに溶接することが知られている。たとえば圧縮機ロータが溶接されており、タービンユニットのロータ部材がボルトによる螺合を介して円周に張設されている、前述の実施形態の組み合わせすらも、知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】欧州特許出願公開第２４１５９６７号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２００５０５２８１９号明細書
【特許文献３】米国特許第５４５４６６２号明細書
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】クリストフ・レヒナー、イェルク・ゾイメ編「定置式ガスタービン」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、軸流ターボ機械のためのロータの、代替的な構造形態を提供することである。本発明のさらなる課題は、そのために必要な部材を準備することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
ロータに関する課題は、請求項１の特徴に従ったロータによって解決される。部材に向けられた課題は、請求項１１の特徴に従ったダブルナットによって解決される。有利な態様とさらなる形態とは、従属請求項において示されている。
【００１２】
本発明は、タイロッドが一体的に形成されている、タイロッドのこれまでの実施形態とは異なっている。本発明に従って意図されているのは、タイロッドが少なくとも２つのタイロッド要素に軸方向に分割されており、直接隣り合うタイロッド要素はそれぞれ、接合手段を介して分離可能に互いに接合されているということである。
【００１３】
好適にはロータは、その長手方向延伸に沿って、第１ロータ端部部分と少なくとも１つのさらなるロータ部分と第２ロータ端部部分とを備え、接合手段は軸方向に見て、さらなるロータ部分の１つに設けられている。特に好ましいのは、第２ロータ端部部分に設けられたカウンターベアリングが分離された後に、第２ロータ端部部分に隣り合う接合手段が、第１ロータ端部部分に設けられたカウンターベアリングとともに、その間に設けられたロータ部材を一緒に張設するように、接合手段とロータ部材の１つとが構成されている態様である。この態様の特別な利点は、第１取り付けステップにおいて、ロータはロータ部材をまだ完全に装備されてはいないが、第１タイロッド要素に数珠つなぎになっているロータ部材が、２つのカウンターベアリングの１つと接合手段とによってすでに張設され得ることである。第２またはさらなるタイロッド要素の固定の後に初めて、さらなるディスク状またはドラム状ロータ部材が、当該タイロッド要素に数珠つなぎにされ得、その後引き続いて、第２もしくはさらなるタイロッド要素の端部に、第２カウンターベアリングが螺合され得、それによってロータのすべてのディスク状またはドラム状ロータ部材が最終的に一緒に張設され得る。その際本発明に従って意図されているのは、２つのカウンターベアリングの１つと接合手段とによって、ディスク状またはドラム状ロータ部材の一部にその間作用する張設が、その際再び解除されることである。その限りにおいて、２つのカウンターベアリングの間のロータ部材の張設によって、カウンターベアリングと接合要素とによる第１張設が、少なくとも部分的にしかし好適には完全に解除されるように、２つのタイロッド要素の弾力的延性は、互いに対して適合されている。これは特に、タービンロータとともにかつタイロッドを使って同様に張設されるべきディスク構造のモジュール式ロータが、溶接された圧縮機ロータの代わりに使用されるべきガスタービン設備にとって、興味深いものである。これによって、駆動の必要があるガスタービンのメンテナンス作業中のロータの操作性が向上し、メンテナンス作業を実行するための時間を短縮する。なぜならば、ロータ全体を解体する必要はなく、タービン側のロータ部分のみを解体すればよいからである。特に好ましくは、接合手段は、軸方向に隣り合うタイロッド要素の互いに向かい合う端部が螺入されているナットとして形成されている。その代わりに、接合要素がタイロッド要素の１つと一体的に接合されていることも、もちろん考えられ得る。言い換えれば、タイロッド要素は、１つの端部に、別のタイロッド要素を螺着させるための接合手段としての雌ネジを備えてもよい。
【００１４】
有利な第１のさらなる形態に従えば、接合手段は、ロータ（端部）部分の１つから別のロータ（端部）部分へ流体を通すための複数の開口部を備える。特に好ましいのは、それぞれの接合手段が、円周に設けられた周回シャフトカラーを備え、当該シャフトカラーに、冷却流体用の貫流口として開口部が設けられている態様である。ガスタービンでロータを用いる場合に、たとえば、圧縮機内で流れ出た圧縮機空気をロータの内部に誘導し、この空気を接合手段を通してタービンロータに運ぶことが可能であり、当該タービンロータで、冷却空気を冷却目的で使用できる。接合手段の周にあるシャフトカラーを用いることによって、流体を通すために必要な貫流口を、より大きな半径で設けることが可能である。これによって、より大きな貫流断面を実現でき、それに伴って、より大きな冷却空気流量をわずかな圧力損害で通すことができる。
【００１５】
さらに好ましくは、ターボ機械の駆動中の振動を軽減するための、タイロッドの支えを実現するためにも、接合手段を使用できる。そのためには、該当する接合手段で、ロータ部材の少なくとも１つを半径方向に支えることだけが必要である。
【００１６】
特に好ましいのは、ロータがガスタービンロータとして、第１ロータ端部部分が圧縮機ロータとして、さらなるロータ部分が中間ロータ部分として、第２ロータ端部部分がタービンロータとして形成されている態様である。その際、中間ロータ部分だけは、中空シャフトまたは翼のない複数のロータディスクで形成されていてよく、ロータ端部部分はロータディスクで形成されていてよい。さらに意図されているのは、２つのタイロッド要素を接合するためのダブルナットが、２つの螺入開口部の間の中心に、タイロッド要素があまり深くダブルナットに螺入されるのを防ぐ、内向する冠状部または分離ウェブを備えることである。
【００１７】
本発明は、図における実施例に基づいて、より詳細に説明される。その際、さらなる特徴と利点とが、図の記述において挙げられる。図に示されるのは以下である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】定置式軸流ターボ機械のための本発明に係るロータの、部分縦断面図である。
【図２】２つのタイロッド要素が互いに接合された領域における、図１の縦断面の部分図である。
【図３】代替的実施例に従った、図２と同じ部分図である。
【図４】円周にシャフトカラーが設けられた、２つのタイロッド要素を接合するための接合要素である。
【図５】図４の接合要素の斜視図である。
【図６】半径方向にロータ部材で支えられている、図２の縦断面図の接合要素である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
すべての図において、同一の特徴は、同じ参照符号を備えている。
【００２０】
図１は、軸流ターボ機械のロータ１０の部分縦断面図を示している。示された実施例において、ロータ１０はガスタービンロータとして構成されており、ガスタービンの残りの部材はここではこれ以上表わされていない。ロータ１０の構造は、基本的にモジュール式で、ディスク構造と呼ばれるものである。したがって、ロータ１０は、本明細書ではディスク状ロータ部材１４とも呼ばれている、いくつかのロータディスク１２を備える。さらにロータ１０は、実施例において中間中空シャフト１８と呼ばれている、ドラム状ロータ部材１６も備える。中間中空シャフト１８のほかに、タイロッド２０の端部側に螺合されている前方中空シャフト２２と、向かい合う端部に螺合されている後方中空シャフト２４とが存在する。本明細書では、前方中空シャフト２２は第１カウンターベアリング２６とも呼ばれ、後方中空シャフト２４は第２カウンターベアリング２８とも呼ばれている。両カウンターベアリング２６、２８は、タイロッド２０を使って、ロータ部材１４、１６を一緒に張設し、これらを堅固に互いに押圧する。これを達成するために、タイロッド２０全体が、両カウンターベアリング２６、２８によって弾性的に伸ばされている。
【００２１】
本発明に従って意図されているのは、タイロッド２０は、別体に作られた２つのタイロッド要素３０、３２を備えることである。図１の示された実施例において、さらにタイロッド２０は、一体的な両タイロッド要素３０、３２を分離可能に互いに接合する接合手段３４を備える。接合手段３４は、その２つの螺入開口部３７（図５）の間の中心に、内向する冠状部３６を備えるナットもしくはダブルナットとして形成されている。
【００２２】
ロータ１０は観念的に、軸方向に第１ロータ端部部分３８と、さらなるロータ部分４０と、第２ロータ端部部分４２とに分けることができ、接合手段３４は軸方向で見て、さらなるロータ部分４０に設けられている。示されたガスタービンロータ１０では、第１ロータ端部部分３８は圧縮機ロータ４４として、第２ロータ端部部分４２はタービンロータ４８として形成されている。さらなるロータ部分４０の領域において、ロータ１０の半径方向外側に、ガスタービンの燃焼室が設けられている。ガスタービンを補修する場合に、中間中空シャフト１８と圧縮機ロータ４４に設けられたロータディスク１２とが同時に外れることなく、場合によってはタービンロータ４８のロータディスク１２のみを取り外すために意図されているのは、第２ロータ端部部分４２に設けられたカウンターベアリング２８を取り外した後に、第２ロータ端部部分４２に隣り合う接合手段３４が、第１ロータ端部部分３８に設けられたカウンターベアリング２６とともに、その間に設けられたロータ部材１４、１６を一緒に張設することである。これを達成するために、複数の実施例が考えられ得る。このために、図２、図３、図４が、異なる実施例を示している。図２から図４までは、さらなるロータ部分４０と第２ロータ端部部分４２との間の移行領域の縦断面図の部分図を示している。表わされているのは、２つのタイロッド要素３０、３２と、その両端部を互いに接合する、接合手段３４としてのダブルナット３５と、である。ダブルナット３５に半径方向に隣り合って、中間中空シャフト１８が設けられている。ダブルナット３５は、中間中空シャフト１８の内側を向く面５２と傾斜が一致する円錐状面５０を備える。その上、ダブルナット３５の２つの螺入開口部３７の間の中心に、より小さいシャフトカラー５４が備わっており、その側面５６は、それと平行な、中間中空シャフト１８の側面５８と当接する。ロータ１０を組み立てる際には、まず第１カウンターベアリング２６を、タイロッド要素３０の端部側に螺合する。続いてこのサブアセンブリを垂直に立て、個々のディスク状またはドラム状ロータ部材１４、１６が、上から第１カウンターベアリング２６の上に収まることができるようにする。続いて、ダブルナット３５を、タイロッド要素３０のまだ空いている端部に螺合し、その間に、ダブルナット３５と第１カウンターベアリング２６との間にあるロータ部材１４、１６を一緒に張設する。続いて、第２タイロッド要素３２をダブルナット３５に螺入し、その後、タービンロータ４８のために備わっているロータディスク１２を、上から第２タイロッド要素３２に数珠つなぎにして収めることができる。最終的に、第２カウンターベアリング２８を、タイロッド要素３２のまだ空いている端部に螺合する。その際、ダブルナット３５もしくは接合手段３４と第１カウンターベアリング２６とによる張設が再び解除されるように、タイロッド２０全体が弾性的に伸ばされる。
【００２３】
図２に記載の実施例に従えば、中間中空シャフト１８にも、ダブルナット３５にも、冷媒を一方のロータ（端部）部分から別のロータ（端部）部分に誘導できる、軸方向に延伸する孔６０が備わっていてよい。
【００２４】
図３は図２と同じ部分を示しているが、ダブルナット３５と中間中空シャフト１８の領域における軸方向に張設するための構成が、図２に記載の構成と比べて、わずかに変更されている。軸方向の張設を行うのに必要な、ダブルナットと中間中空シャフト１８との半径方向の重なりは、ここでは、その間に設けられてフランジを備えるスリーブ６２を使用して行われる。
【００２５】
図４は、第１カウンターベアリング（図４には表わされず）と接合手段３４との間のロータ部材１４、１６を張設するためのさらなる一実施例を示している。接合手段３４は再度、互いに向かい合う２つの螺入開口部３７を有するダブルナット３５として構成されている。螺入開口部３７の間の中心には、外周に、より大きなシャフトカラー５４が備わっており、その中には、円周にわたって均等に分散した、冷却流体を通すための開口部６４が備わっている。シャフトカラー５４の平行な２つの側面５６は、半径にわたって、螺入開口部３７で終わっている、反って下降傾斜しているフランク５７に移行する。図５は、螺入開口部３７と均等に分散した４つの貫流口６４とを有するこのダブルナット３５の斜視図を示している。
【００２６】
駆動時にタイロッド２０の半径方向の振動を避けるために、シャフトカラー５４の側面側の面に、中に支持ワイヤ６８がある周回溝６６が備わっていてよく、当該支持ワイヤ６８を使って、タイロッド２０は、半径方向にロータ部材の１つ、図６では中間中空シャフト１８で支えられる。
【００２７】
図２から図６までに記載の実施例に共通するのは、これらの実施例が、第２カウンターベアリング２８が第２タイロッド要素３２にまだ螺合されていないので、図２から図６においてダブルナット３５の左側に表わされたロータ部材１４、１６だけが、第１カウンターベアリング２６で張設されており、その右側に示されたロータ部材１４、１６は張設されていないガスタービンロータ１０を示しているということである。
【００２８】
全体として本発明はこれによって、軸流可能なターボ機械のためのロータ１０であって、いくつかのディスク状またはドラム状ロータ部材１４、１６と、ロータ部材１４、１６を貫通して延伸するピン状の少なくとも１つのタイロッド２０であって、その突き出た端部に、その間に設けられたロータ部材１４、１６を軸方向に張設するためのそれぞれ１つのカウンターベアリング２６、２８が螺合されているタイロッド２０とを備える、ロータ１０に関する。
【００２９】
補修の時間間隔をより短くできるロータ１０を準備するために意図されているのは、タイロッド２０が、それぞれ接合手段３４を介して分離可能に互いに接合されている、軸方向に隣り合う少なくとも２つのタイロッド要素３０、３２を備えることである。
【符号の説明】
【００３０】
１０  ロータ
１２  ロータディスク
１４  ディスク状ロータ部材
１６  ドラム状ロータ部材
１８  中間中空シャフト
２０  タイロッド
２２  前方中空シャフト
２４  後方中空シャフト
２６  第１カウンターベアリング
２８  第２カウンターベアリング
３０  タイロッド要素
３２  タイロッド要素
３４  接合手段
３５  ダブルナット
３６  冠状部
３７  螺入開口部
３８  第１ロータ端部部分
４０  さらなるロータ部分
４２  第２ロータ端部部分
４４  圧縮機ロータ
４８  タービンロータ
５０  円錐状面
５２  内側を向く面
５４  シャフトカラー
５６  シャフトカラーの側面
５７  フランク
５８  中間中空シャフトの側面
６０  孔
６２  スリーブ
６４  貫流口
６６  周回溝
６８  支持ワイヤ
【手続補正書】
【提出日】平成27年7月21日(2015.7.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸流ターボ機械のためのロータ（１０）であって、
‐いくつかのディスク状ロータ部材（１４）またはドラム状ロータ部材（１６）と、
‐前記ロータ部材（１４）を貫通して延伸する少なくとも１つのタイロッド（２０）であって、このタイロッドの突き出た端部の各々に、それらの間に設けられた前記ロータ部材（１４、１６）を軸方向に張設するためのカウンターベアリング（２６、２８）が螺合されているタイロッド（２０）と、を備え、
前記タイロッド（２０）が、それぞれ接合手段（３４）を介して分離可能に互いに接合されている、軸方向に隣り合う少なくとも２つのタイロッド要素（３０、３２）を備えるロータ（１０）において、
２つの前記カウンターベアリング（２６、２８）の間の前記ロータ部材（１４、１６）の張設によって、前記カウンターベアリング（２６）と前記接合要素（３４）とその間に設けられた前記ロータ部材（１４）の張設が完全に解除されるように、２つの前記タイロッド要素（３０、３２）の弾力的延性は、互いに対して適合されていることを特徴とするロータ（１０）。
【請求項２】
前記ロータ（１０）は、その長手方向延伸に沿って、第１ロータ端部部分（３８）と少なくとも１つのさらなるロータ部分（４０）と第２ロータ端部部分（４２）とを備え、
前記接合手段（３４）は軸方向に見て、前記さらなるロータ部分（４０）の１つに設けられている、請求項１に記載のロータ（１０）。
【請求項３】
前記接合手段（３４）は、軸方向に隣り合うタイロッド要素（３０、３２）の互いに向かい合う端部が螺入されているナット（３５）として形成されている、請求項１または２に記載のロータ（１０）。
【請求項４】
前記ナットは、２つの螺入開口部（３７）の間の中心に、内向する冠状部（３６）を備えるダブルナット（３５）として形成されている、請求項３に記載のロータ（１０）。
【請求項５】
前記第２ロータ端部部分（４２）に設けられた前記カウンターベアリング（２６、２８）を取り外した後に、前記第２ロータ端部部分（４２）に隣り合う前記接合手段（３４）が、前記第１ロータ端部部分（３８）に設けられた前記カウンターベアリング（２６、２８）とともに、その間に設けられた前記ロータ部材（１４）を一緒に張設するように、前記接合手段（３４）と前記ロータ部材（１４）の１つとが形成されている、請求項２または３に記載のロータ（１０）。
【請求項６】
それぞれの前記接合手段（３４）は、前記ロータ（端部）部分（３８、４０、４２）の１つから別の前記ロータ（端部）部分（３８、４０、４２）へ流体を通すための複数の開口部（６４）を備える、請求項１から５のいずれか１項に記載のロータ（１０）。
【請求項７】
それぞれの前記接合手段（３４）は、円周に設けられた周回シャフトカラー（５４）を備え、該シャフトカラー（５４）に、貫流口（６４）として開口部が設けられている、請求項６に記載のロータ（１０）。
【請求項８】
それぞれの前記接合手段（３４）は、前記ロータ部材（１４）の少なくとも１つで半径方向に支えられている、請求項１から６のいずれか１項に記載のロータ（１０）。
【請求項９】
‐前記ロータ（１０）がガスタービンロータとして、
‐前記第１ロータ端部部分（３８）が圧縮機ロータ（４４）として、
‐前記さらなるロータ部分（４０）が中間ロータ部分として、
‐前記第２ロータ端部部分（４２）がタービンロータ（４８）として形成されている、請求項２から７のいずれか１項に記載のロータ（１０）。
【請求項１０】
前記中間ロータ部分は、中空シャフト（１８）または翼のない複数のロータディスク（１２）で形成されており、前記ロータ端部部分（３８、４０、４２）はロータディスク（１２）で形成されている、請求項８に記載のロータ（１０）。
【請求項１１】
２つの螺入開口部（３７）の間の中心に、内向する冠状部（３６）または分離ウェブを備える、軸流ターボ機械の２つのタイロッド要素（３０、３２）を接合するためのダブルナット（３５）において、
該ダブルナット（３５）は、２つの前記螺入開口部（３７）の間の中心に、その外周で、周回シャフトカラー（５４）を備えることを特徴とするダブルナット（３５）。
【請求項１２】
前記シャフトカラー（５４）に、軸方向に延伸するいくつかの貫流口（６４）が備わっている、請求項１１に記載のダブルナット（３５）。
【国際調査報告】
2015527534.tif 000009
2015527534.tif 000010
2015527534.tif 000011
2015527534.tif 000012
2015527534.tif 000013
2015527534.tif 000014