(57)【要約】  本発明は複流ターボ機械のためのロータに関し、第一の流れと第二の流れとは複数の動翼列を有しており、少なくとも一つの動翼列は他方の流れの対応する動翼列に対して異なるように実施されている。
2015509161.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複流ターボ機械、特に蒸気タービンのためのロータ（２）であって、
当該ロータ（２）は第一の流れのための第一のロータ部分（５）と、第二の流れのための第二のロータ部分（６）と、を有しており、
前記第一のロータ部分（５）は第一の動翼列（７）、第二の動翼列（８）、さらなる動翼列、および最後の動翼列（９）を有しており、
前記第二のロータ部分（６）は第一の動翼列（１０）、第二の動翼列（１１）、さらなる動翼列、および最後の動翼列（１２）を有しており、
前記第一のロータ部分の動翼列（７，８，９）の動翼の構成は、前記第二のロータ部分の動翼列（１０，１１，１２）の動翼の構成に対して異なるように実施されており、
前記第一のロータ部分と前記第二のロータ部分の対応する前記動翼列同士の前記動翼は概ね等しく実施されている、ロータ（２）。
【請求項２】
前記第一のロータ部分（５）の前記最後の動翼列（９）の前記動翼は、前記第二のロータ部分（６）の前記最後の動翼列（１２）の前記動翼に対して異なるように実施されている、請求項１に記載のロータ（２）。
【請求項３】
異なる動翼列の前記動翼は当該動翼の力学的特性に関して異なっている、請求項１または２に記載のロータ（２）。
【請求項４】
前記異なる動翼列の前記動翼は当該動翼の弾性特性に関して異なっている、請求項１から３のいずれか一項に記載のロータ（２）。
【請求項５】
前記異なる動翼列の前記動翼は当該動翼の外部幾何形状に関して異なっている、請求項１から４のいずれか一項に記載のロータ（２）。
【請求項６】
前記異なる動翼列の前記動翼は材料に関して異なっている、請求項１から５のいずれか一項に記載のロータ（２）。
【請求項７】
個々の動翼は当該動翼の動翼列において異なるように実施される、請求項１から６のいずれか一項に記載のロータ（２）。
【請求項８】
前記第一のロータ部分（５）の複数の動翼列は前記第二のロータ部分（６）の前記動翼列に対して異なるように実施される、請求項１から７のいずれか一項に記載のロータ（２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複流ターボ機械、特に蒸気タービンのためのロータに関し、当該ロータは第一の流れのための第一のロータ部分と、第二の流れのための第二のロータ部分と、を有しており、当該第一のロータ部分は第一の動翼列、第二の動翼列、さらなる動翼列、および最後の動翼列を有しており、当該第二のロータ部分は第一の動翼列、第二の動翼列、さらなる動翼列、および最後の動翼列を有している。
【背景技術】
【０００２】
例えば蒸気タービンのようなターボ機械は概ね、回転可能に支承されたロータと、当該ロータの周りに設けられたハウジングと、を有している。一定のねじり振動数がロータもしくはロータ上に設けられている動翼の破壊を生じさせ得るという危険が存在する。従ってターボ機械のためのロータは、ねじり振動数が生じない一定の作動振動数の範囲に設計され、ロータ上に設けられている動翼がねじり振動数に影響を及ぼすことが知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、ねじり振動数への傾向が比較的小さい、ターボ機械のためのロータを記載することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題は複流ターボ機械、特に蒸気タービンのためのロータであって、当該ロータは第一の流れのための第一のロータ部分と、第二の流れのための第二のロータ部分と、を有しており、当該第一のロータ部分は第一の動翼列、第二の動翼列、さらなる動翼列、および最後の動翼列を有しており、当該第二のロータ部分は第一の動翼列、第二の動翼列、さらなる動翼列、および最後の動翼列を有しているロータによって解決される。当該ロータにおいて第一のロータ部分の動翼列の動翼の構成は、第二のロータ部分の動翼列の動翼の構成に対して異なるように実施されており、第一のロータ部分と第二のロータ部分の対応する動翼列同士の動翼は概ね等しく実施されている。
【０００５】
本発明は、複流式に実施されたロータにおいて、第一の流れにおける動翼列と、第二の流れの当該第一の流れの動翼列に属する対応した動翼列と、は互いに同一に実施されているという思想に基づいている。ロータは通常、第一の動翼列を第一の流れにも第二の流れにも有しており、当該動翼列は同一に実施されている。第一の流れおよび第二の流れにおける第二の動翼列の動翼も同様に同一に実施されている。第一の流れおよび第二の流れのこれらの動翼列は、当該動翼列が流れ媒体の熱力学的値を概ね同一に変化させるという意味において、互いに一致する動翼列である。
【０００６】
ここで本発明は、対応する動翼列を同一に実施することが必ずしも必要ではないという思想に基づいている。本発明はむしろ、第一の流れと第二の流れとを意識的に異なるように形成するという思想に基づいている。そのために本発明は、第一のロータ部分の動翼列の動翼の構成を、第二のロータ部分の動翼列の動翼の構成に対して異なるように実施することを提案する。当該提案は、互いに対応する動翼列が互いに異なるように実施され、残りの互いに対応する動翼列は概ね等しく実施されることを意味する。
【０００７】
さらなる有利な発展的構成は従属請求項に記載されている。
【０００８】
こうして第一の有利な発展的構成において、第一のロータ部分の最後の動翼列の動翼は、第二のロータ部分の最後の動翼列の動翼に対して異なるように形成される。最後の動翼列の動翼の長さは熱力学的な理由から、第一の流れにおいても第二の流れにおいても最大である。従って最後の動翼列は、ロータのねじり振動に対して最大の影響を有している。従って動翼列を変化させることは、ロータ全体に対して大きな影響を及ぼす。
【０００９】
有利な発展的構成において、異なる動翼列の動翼は当該動翼の力学的特性に関して異なっている。
【００１０】
さらなる有利な発展的構成において、異なる動翼列の動翼は当該動翼の弾性特性に関して異なっている。力学的特性のほか、動翼の弾性特性も、ロータにおけるねじり振動に影響を及ぼす際に重要な役割を果たす。従って動翼の力学的特性および／または弾性特性を変化させることは、ねじり振動に対して大きな効果を及ぼすことにつながる。
【００１１】
さらなる有利な発展的構成において、異なる動翼列の動翼は当該動翼の外部幾何形状に関して異なっている。
【００１２】
有利な発展的構成においてまた、異なる動翼列の動翼は当該動翼の材料に関して異なるように実施される。幾何形状において異なるように実施された動翼は異なる振動数スペクトルを有しており、それによって幾何形状において異なるように実施された動翼列は、ロータのねじり振動に影響を及ぼす。使用される材料の密度と、さらなる物理的特性は、ねじり振動に大きな影響を及ぼす。
【００１３】
有利な発展的構成において、個々の動翼は異なるように実施される。一の動翼列において、あるいは異なる動翼列において複数の個々の動翼を変化させ、それによってねじり振動の変化を実現することも同様に可能である。
【００１４】
さらなる有利な発展的構成において、第一のロータ部分の複数の動翼列は第二の部分の動翼列に対して異なるように実施される。いかなるねじり振動が期待されるか、あるいは減衰されるべきかに応じて、異なる動翼列の動翼が異なるように実施され得る。
【００１５】
ここで本発明を実施の形態に基づいてより詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るロータの断面を概略的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は回転軸１周りに回転可能に支承されたロータ２の断面を示している。ロータ２は直径３によって特徴づけられ、ロータ２の表面４に動翼が設けられている。図に示したロータ２は第一の流れのための第一のロータ部分５を含んでいる。当該第一のロータ部分５は第一の動翼列７、第二の動翼列８、および最後の動翼列９を含んでいる。さらなる動翼列は見易くする理由から描かれていない。
【００１８】
第二のロータ部分６は同様に、第一の流路１４の第一の動翼列７に対応する第一の動翼列１０、第二の動翼列１１、および最後の動翼列１２を含んでいる。第一の動翼列７と動翼列１０は、互いに対応する動翼列である。これは、従来技術により、これらの二つの動翼列が概ね等しい構成を有していることを意味する。これに応じて第二の動翼列８と第二の動翼列１１も、互いに対応する動翼列である。これは最後の動翼列９と最後の動翼列１２においても同様である。すなわち、二つの動翼列は互いに対応する動翼列である。個々の動翼列は複数の動翼を含んでおり、当該複数の動翼はロータ２の外周に設けられている。
【００１９】
最後の動翼列９の動翼の構成は本発明によって、第二のロータ部分６の最後の動翼列１２の動翼の構成に対して異なるように実施されている。動翼列９における動翼の構成が動翼列１２の動翼に対して異なるように実施されていることにより、ロータ２の周波数特性全体は、動翼列が概ね互いに同一に実施されている場合の周波数特性に対して異なっている。
【００２０】
残りの動翼列、すなわち第一の動翼列７は動翼列１０に対応して概ね同一に実施されている。
【００２１】
運転中、詳細に示されていない流入を介して新鮮な蒸気が流入領域１３に流入し、当該流入領域から第一の流れの第一のロータ部分５における第一の流路と、第二の流れにおける第二のロータ部分６における第二の流路１５と、に分かれる。
【００２２】
最後の動翼列９の動翼は、当該動翼の力学的特性および／または弾性特性に関し、最後の動翼列１２の動翼に対して、異なるように実施されている。そのために異なる動翼列の動翼は、当該動翼の外部幾何形状および／または材料に関して異なるように実施される。
【００２３】
動翼列の動翼の構成を本発明のように変化させることにより、ロータ２においてねじり振動数を変化させるための付加的な自由度が得られる。
【符号の説明】
【００２４】
１  回転軸
２  ロータ
３  直径
４  表面
５  第一のロータ部分
６  第二のロータ部分
７  第一の動翼列
８  第二の動翼列
９  最後の動翼列
１０  第一の動翼列
１１  第二の動翼列
１２  最後の動翼列
１３  流入領域
１４  第一の流路
１５  第二の流路
【図１】
2015509161.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成25年11月21日(2013.11.21)
【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】
複流ターボ機械、特に蒸気タービンのためのロータ（２）であって、
当該ロータ（２）は第一の流れのための第一のロータ部分（５）と、第二の流れのための第二のロータ部分（６）と、を有しており、
前記第一のロータ部分（５）は第一の動翼列（７）、第二の動翼列（８）、さらなる動翼列、および最後の動翼列（９）を有しており、
前記第二のロータ部分（６）は第一の動翼列（１０）、第二の動翼列（１１）、さらなる動翼列、および最後の動翼列（１２）を有しており、
前記第一の流れの前記第一のロータ部分の動翼列（７，８，９）の動翼の構成は、前記第二の流れの前記第二のロータ部分の対応する動翼列（１０，１１，１２）の動翼の構成に対して異なるように実施されており、
前記第一のロータ部分の前記動翼列（７，８，９）の前記動翼は、前記第一の流れの前記第一のロータ部分の前記動翼列（７，８，９）のために製造されており、
前記対応する動翼列（１０，１１，１２）の前記動翼は、前記第二のロータ部分の前記対応する動翼列（１０，１１，１２）のために製造されており、
前記第一のロータ部分と前記第二のロータ部分の前記対応する動翼列同士の前記動翼は概ね等しく実施されている、ロータ（２）。
【請求項２】
前記第一のロータ部分（５）の前記最後の動翼列（９）の前記動翼は、前記第二のロータ部分（６）の前記最後の動翼列（１２）の前記動翼に対して異なるように実施されている、請求項１に記載のロータ（２）。
【請求項３】
異なる動翼列の前記動翼は当該動翼の力学的特性に関して異なっている、請求項１または２に記載のロータ（２）。
【請求項４】
前記異なる動翼列の前記動翼は当該動翼の弾性特性に関して異なっている、請求項１から３のいずれか一項に記載のロータ（２）。
【請求項５】
前記異なる動翼列の前記動翼は当該動翼の外部幾何形状に関して異なっている、請求項１から４のいずれか一項に記載のロータ（２）。
【請求項６】
前記異なる動翼列の前記動翼は材料に関して異なっている、請求項１から５のいずれか一項に記載のロータ（２）。
【請求項７】
個々の動翼は当該動翼の動翼列において異なるように実施される、請求項１から６のいずれか一項に記載のロータ（２）。
【請求項８】
前記第一のロータ部分（５）の複数の動翼列は前記第二のロータ部分（６）の前記動翼列に対して異なるように実施される、請求項１から７のいずれか一項に記載のロータ（２）。
【手続補正書】
【提出日】平成26年9月19日(2014.9.19)
【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】
複流ターボ機械のためのロータ（２）であって、
当該ロータ（２）は第一の流れのための第一のロータ部分（５）と、第二の流れのための第二のロータ部分（６）と、を有しており、
前記第一のロータ部分（５）は第一の動翼列（７）、第二の動翼列（８）、さらなる動翼列、および最後の動翼列（９）を有しており、
前記第二のロータ部分（６）は第一の動翼列（１０）、第二の動翼列（１１）、さらなる動翼列、および最後の動翼列（１２）を有しており、
前記第一のロータ部分の動翼列（７，８，９）の動翼の構成は、前記第二のロータ部分の動翼列（１０，１１，１２）の動翼の構成に対して異なるように実施されており、
前記第一のロータ部分と前記第二のロータ部分の対応する前記動翼列同士の前記動翼は概ね等しく実施されている、ロータ（２）。
【請求項２】
前記第一のロータ部分（５）の前記最後の動翼列（９）の前記動翼は、前記第二のロータ部分（６）の前記最後の動翼列（１２）の前記動翼に対して異なるように実施されている、請求項１に記載のロータ（２）。
【請求項３】
異なる動翼列の前記動翼は当該動翼の力学的特性に関して異なっている、請求項１または２に記載のロータ（２）。
【請求項４】
前記異なる動翼列の前記動翼は当該動翼の弾性特性に関して異なっている、請求項１から３のいずれか一項に記載のロータ（２）。
【請求項５】
前記異なる動翼列の前記動翼は当該動翼の外部幾何形状に関して異なっている、請求項１から４のいずれか一項に記載のロータ（２）。
【請求項６】
前記異なる動翼列の前記動翼は材料に関して異なっている、請求項１から５のいずれか一項に記載のロータ（２）。
【請求項７】
個々の動翼は当該動翼の動翼列において異なるように実施される、請求項１から６のいずれか一項に記載のロータ（２）。
【請求項８】
前記第一のロータ部分（５）の複数の動翼列は前記第二のロータ部分（６）の前記動翼列に対して異なるように実施される、請求項１から７のいずれか一項に記載のロータ（２）。
【請求項９】
前記複流ターボ機械は蒸気タービンである、請求項１から８のいずれか一項に記載のロータ（２）。
【国際調査報告】
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