(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転機械内に配置されたガイドブレードのための装置において、該ガイドブレード（１）が支持要素（７、７′）内に回転可能的に配置されており、前記装置が該ガイドブレード（１）のブレード部材（３）と支持要素との間の境界領域内に設けられた耐腐食性要素（２、２′）を具備し、該耐腐食性要素の外周部と前記支持要素（７、７′）との間をシールするために第１シール装置（８、８′）が配置され、前記耐腐食性要素（２、２′）と、支持要素の前記ブレード部材に近接した側部に関して前記第１シール装置の反対側における前記支持要素（７、７′）との間のギャップに、加圧媒体を供給するために配置された供給孔（１１、１１′）を具備していることを特徴とするガイドブレードのための装置。
【請求項２】
前記耐腐食性要素（２、２′）が前記ガイドブレード（１）上に設けられている、請求の範囲第１項に記載されたガイドブレードのための装置。
【請求項３】
前記耐腐食性要素（２、２′）が前記ガイドブレード（１）のブレード部材（３）から突出したスピンドル（４、４′）上に固定的に配置されている、請求の範囲第１項あるいは第２項に記載されたガイドブレードのための装置。
【請求項４】
前記耐腐食性要素（２、２′）が前記支持要素（７、７′）における対応的な凹所内に回転可能的に配置されている、請求の範囲第１項から第３項のいずれか１項に記載されたガイドブレードのための装置。
【請求項５】
前記耐腐食性要素（２、２′）が全体的に環状になっている、請求の範囲第１項から第４項のいずれか１項に記載されたガイドブレードのための装置。
【請求項６】
前記供給孔（１１、１１′）における前記加圧媒体の圧力が、前記耐腐食性要素（２、２′）と支持要素（７、７′）との間のギャップの圧力が前記供給孔に近接した第１シール装置（８、８′）の側部における方が、前記ブレードに近接した反対側におけるよりも高くなるようになっている、請求の範囲第５項に記載されたガイドブレードのための装置。
【請求項７】
前記供給孔（１１、１１′）が前記耐腐食性要素（２、２′）と前記支持装置（７、７′）との間のギャップの中へ開き込んでいる、請求の範囲第第６項に記載されたガイドブレードのための装置。
【請求項８】
前記ガイドブレード（１）のスピンドル（４、４′）と、該スピンドル（４、４′）に近接した支持要素（７、７′）の部分との間をシールするために配置された第２シール装置（９、９′）を具備している、請求の範囲第３項から第７項のいずれか１項に記載されたガイドブレードのための装置。
【請求項９】
前記支持要素（７、７′）に関して前記スピンドル（４、４′）を支持しているベアリング装置（５、５′）を具備し、該ベアリング装置が、前記スピンドル（４、４′）の軸線方向において見た場合に、前記第１シール装置（８、８′）に関して前記第２シール装置（９、９′）の反対側において配置されている請求の範囲第８項に記載された、ガイドブレードのための装置。
【請求項１０】
前記スピンドル（４、４′）と支持要素（７、７′）との間のギャップの中に開き込んだドレン孔（１０、１０′）を具備している、請求の範囲第３項から第９項のいずれか１項に記載されたガイドブレードのための装置。
【請求項１１】
前記ドレン孔（１０、１０′）が前記第２シール装置（９、９′）と前記ベアリング装置（５、５′）との間に開き込んでいる、請求の範囲第８項から第１０項のいずれか１項に記載されたガイドブレードのための装置。
【請求項１２】
前記ドレン孔（１０、１０′）における加圧媒体の圧力が、前記スピンドル（４、４′）と該ドレン孔が開き込んでいる支持要素（７、７′）との間のギャップ内の圧力より低い、請求の範囲第１０項あるいは第１１項に記載されたガイドブレードのための装置。
【請求項１３】
前記支持要素（７、７′）が前記耐腐食性要素（２、２′）に近接した、耐腐食性のある少なくとも１つの部分を有している、請求の範囲第１項から第１２項のいずれか１項に記載されたガイドブレードのための装置。
【請求項１４】
前記ガイドブレードがタービンのガイドブレードである、請求の範囲第１項から第１３項のいずれか１項に記載されたガイドブレードのための装置。
【請求項１５】
回転可能なタービンにおいて、その両端の内の第１端部において、請求の範囲第１項から第１２項のいずれか１項に記載された装置が設けられていることを特徴とするタービンガイドブレード。
【請求項１６】
前記両端の反対側の端部においても、請求の範囲第１項から第１２項のいずれか１項に記載された装置が設けられている、請求の範囲第１５項に記載されたタービンガイドブレード。
【発明の詳細な説明】
発明の背景と従来技術
本発明は回転機械内に配置されたガイドブレードのための装置に関するものであり、該ガイドブレードは支持要素の中に回転可能的に配置されている。
そのようなガイドブレードは例えばタービンの中に存在し、普通は、それぞれのガイドブレードの両端から延在し、かつ固定子部分に連結された、近接した要素の中へ突出しているピンあるいはスピンドルによって回転可能的に配置されている。該スピンドルは、ベアリング装置、例えばスライドベアリングによって、前記固定子部分に連結されたこれらの要素の中に、回転可能的に配置されている。普通は、前記支持要素は外側の固定子リング及び内側の固定子リングによって形成されている。それぞれのガイドブレードの回転は、各々のガイドブレードのスピンドルの１つに連結された、それぞれの回転アームを回転させることによって行われ、いわゆるタービン幅が変化され、タービン内を与えられた入口圧力及び出口圧力で通過するガスあるいはその他の媒体の量が決定される。
前記タービンは、しばしば、タービン内を通過することを許された、ダストを含有したガスによって駆動される。従って、このダスト含有ガスがタービンの材料と接触することによって、該材料が摩耗するという問題が普通は存在する。上述したタイプの回転可能なタービンのガイドブレードにおいては、ガス中に含まれるダストが腐食の問題を引き起こす傾向があることが証明されている。これらの腐食問題は、特に、各々のガイドブレードのブレードができるだけ狭くなったギャップと接する領域において、固定子の支持要素の材料が腐食する場合において現れる。そのような腐食がある程度まで進行することが許容されている場合には、ガイドブレードのスピンドルとそれが突出している支持要素との間に侵入するガスの中にダストが存在するという危険性が増大する。そのような場合には、ガス中に存在するダストは、ガイドブレードのスピンドルを支持要素の中で支持しているベアリング装置、例えばスライドベアリングにまで到達し、それの摩耗を早め、さらにその結果、補修のコストがかかり、タービンを停止させてしまうこともある。
発明の要約
本発明の目的は、ガイドブレードのブレード部材の端部領域における支持要素によって生じる腐食の問題、特にダスト含有ガスが通過している間における腐食問題を解決し、従ってガイドブレードのベアリング装置にまで侵入するダスト粒子によって結果的にもたらされる問題を解決するような、回転機械内に配置されたガイドブレードにおける装置を提供することにある。
このことは最初に述べた装置によって得られるが、該装置は、該ガイドブレードのブレード部材と支持要素との間の境界領域内に設けられた耐腐食性要素を具備している。
腐食を進行させ、普通はブレードと支持要素との間の領域の中に見られるガスの流れは、支持要素の代わりに耐腐食性要素と作用することになり、それによって支持要素の摩耗は阻止することができる。
好的実施例によると、前記耐腐食性要素はガイドブレードの上に配置される。
従って、ガイドブレードと耐腐食性要素とを単一ピースとして、またもし望みならば同一の耐腐食性材料によって製造することが可能であるという利点が得られる。あるいは、ガイドブレードの製造に続いて、ガイドブレード上に耐腐食性要素を配置してもよい。しかしながら、前記支持要素は、タービンタイプの回転機械における固定子リングによって構成されている場合には、該支持要素は多数のガイドブレードに対して共通のものになっているので、前記耐腐食性要素とは一体として、より小さな、かつ交換可能な構成要素を形成している。
本発明による装置の他の好的実施例によると、前記耐腐食性要素は前記ガイドブレードのブレード部材から突出したスピンドル上に固定的に配置されており、また前記支持要素における対応的な凹所内に回転可能的に配置されている。
このように、ガイドブレードのブレードの方へ向かった耐腐食性要素の表面は、耐腐食性要素を取り囲んでいる支持要素の対応的な表面と全体的に同一な面の中に位置することになり、すなわち耐腐食性要素と支持要素との間で滑らかな移行ができ、それらの表面は好ましくは整列して位置することになる。従って腐食を発生させるガスの流れは、耐腐食性要素とそれを取り囲む支持要素との間の移行領域の中では生じないようになっている。
本発明による他の好的実施例によると、前記耐腐食性要素は全体的に環状になっており、該耐腐食性要素の外周部と前記支持要素との間をシールするために第１シール装置が配置されている。
このように、ガス中に存在するダスト粒子は耐腐食性要素とそれを取り囲んでいる支持要素との間に侵入することが防がれ、そのようにして支持要素に関してガイドブレードのスピンドルを回転的に支持しているベアリング装置へ流れ、該耐腐食性要素を摩耗のために露出させることになる。
本発明による他の好的実施例によると、該装置は、前記耐腐食性要素と、支持要素の前記ブレード部材に近接した側部に関して前記第１シール装置の反対側における前記支持要素との間のギャップに、加圧媒体を供給するために配置された供給孔を具備している。
このように、前記供給孔を介して、前記反対側において、ある圧力を発生させることができ、該圧力はブレードを通過するガスの圧力より高く、従ってダスト粒子が耐腐食性要素と支持要素との間のギャップを通ってベアリング装置まで侵入してくる可能性はさらに減少する。先述した第１シール装置と組み合わせると、結果として、支持要素と耐腐食性要素との間のみならず、支持要素とスピンドルとの間にダスト粒子が侵入することに対しても非常に有効な障害物となる。
本発明による他の好的実施例によると、該装置は、前記ガイドブレードのスピンドルと、該スピンドルに近接した支持要素の部分との間をシールするために配置された第２シール装置を具備している。
もし、それにもかかわらず、ダスト粒子が先述した第１シール装置を通過するようなことがあっても、これらの第２シール装置が該ダスト粒子がスピンドルと支持要素との間に設けられたベアリング装置へ侵入することを防ぐさらなる障害物となる。
本発明による他の好的実施例によると、該装置は、前記スピンドルと支持要素との間のギャップの中に開き込んだドレン孔を具備している。前記ドレン孔は前記第２シール装置と、前記スピンドルと支持要素との間に設けられたベアリング装置との間に開き込んでいる。
このように、前記第１シール装置と第２シール装置が存在し、供給孔のシール効果が存在しているにもかかわらず、前記シール装置を通過するように管理し、それによってベアリング装置に到達するという危険を冒すダスト粒子を排出することが可能である。好ましくは、前記ドレン孔内に圧力が発生し、該圧力はスピンドルと支持要素との間のギャップにおける圧力よりも低く、その結果、該ドレン孔は吸引部材として作用することになる。
本発明はまた回転可能なガイドブレードに関するものであり、その両端の内の第１端部において、本発明による装置が設けられている。
好的実施例によると、前記ガイドブレードには前記両端の内の他端においても本発明による装置が設けられている。
本発明のさらに他の利点及び有利な特徴は、以下の説明とその他の従属的な請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
以下、本発明の実施例に関して、添付図面を参照しながら例示例について詳細に説明する。
図１は本発明による装置を設けたガイドブレードの、両端部を部分的にカットした側面図である。
発明の詳細な説明
図１においてガイドブレード１が示されており、該ガイドブレードにはその両端において本発明による装置の実施例が設けられている。該ガイドブレードは、回転機械に配置されかつ固定子に連結された複数個のガイドブレードの内の１つである。該回転機械はタービンであり、前記ガイドブレードはタービンの中に配置された回転部分の回転軸線に関して同心的になって列状に配置されている。少なくとも１つの列の回転可能なタービンガイドブレードが配置されており、残りの列のタービンガイドブレードは固定されており、非回転的に配置されている。タービン内を流れるガスは通過し、ガイドブレードによってタービン内を案内されるであろう。好ましくは、該タービンはＰＦＢＣプラントにおける低圧タービンである。
前記ガイドブレード１にはその半径方向外端において耐腐食性要素２が設けられており、これはブレード部材３の端部領域において、ガイドブレード上に固定的に配置されている。該耐腐食性要素２は環状ディスクの形状を有し、ブレード部材３の端部からベアリング装置５へ延在したスピンドル４上に固定的に配置されており、該ベアリング装置の中で該スピンドルが回転的に配置されている。前記スピンドル４は前記ベアリング装置５から、それが回転アーム６に連結されているポイントまで延在しており、前記アームによって前記スピンドル４、および従って、ガイドブレードが回転される。
前記耐腐食性要素は、全般的にブレードの端部領域に対応した延長部分を有し、該領域はそこに存在するガス流の特定条件によって腐食の危険性が最大になる場所である。該耐腐食性要素２は更に、少なくとも１つの耐腐食性表面、好ましくはブレード部材３の方に向かった表面に存在するものとして定義される。該要素２は、固定子リング、あるいは回転機械の固定子に連結された部分によって形成された支持要素７の対応的な凹所内に位置している。前記要素２には、その外周において、第１シール装置８が設けられており、該シール装置は、図示した例においては、２つのシールリングからなっており、その各々は前記要素２の外周部における凹所内に配置され、そこから突出し、前記支持要素７に対して押しつけられている。各々のシールリングはそれぞれ例えば互いに密接に配置された２つのより小さなリングからなっている。前記小リング及びそれによって構成されるシールリングはその数が２つより少なくとも、多くともかまわない。前記第１シール装置８はブレード部材３を通過するガスが前記要素２と支持要素７との間に侵入して、ベアリング装置５へ流れていくのを防ぐために配置されている。
前記スピンドル４は要素２からベアリング装置５へ延在しているが、該スピンドルとその周囲の支持要素７との間には、常にギャップ、それも小さなギャップが残っている。このギャップに沿って、多分第１シール装置８を通過するように管理されたダスト粒子がベアリング装置５の方へ移動し続けることがある。こういうことが発生するのを防ぐために、該ベアリング装置５と要素２との間で、スピンドル４と支持要素７との間に第２シール装置９が配置されている。該第２シール装置９は、図示した例においては、３つのシールリングからなっており、該シールリングはスピンドル４内の対応的な凹所内に配置され、スピンドル４の外周部から突出し、支持要素７に対して押し付けられている。これらのシールリングの各々もまた、例えば互いに密接して配置された２つのより小さなリングによって形成されており、ここでもまた該シールリングの数、及び、従って、より小さなシールリングの数はそれより多くても少なくてもよい。
さらに、ダスト粒子がベアリング装置５にまで侵入していくのを防ぐために、ドレン孔１０が設けられており、これが前記第２シール装置９とベアリング装置５との間で、スピンドル４と支持要素７との間のギャップの中へ開き込んでいる。該ドレン孔１０内では、スピンドルと支持要素との間のギャップにおける圧力よりも低い圧力が確立され、その結果このドレン孔が吸引部材として作用し、従ってダスト粒子を運び去り、第１および第２のシール装置８、９のそれぞれを通過するように管理されたダスト粒子がベアリング装置５へ到達するのを防いでいる。
本装置はまた要素２と支持要素７との間のギャップに加圧媒体を供給するための孔１１を有している。この供給孔１１は第１シール装置８におけるブレード部材３とは反対側において開放している。前記加圧媒体は、好ましくはある圧力の空気である。該空気圧力はガイドブレードのブレード部材３を通過するガスの圧力に適切に関連した圧力になっており、従って第１シール装置８のそれぞれの側部間に差圧が発生し、これらの圧力の内で低い方の圧力はブレードに近接した方のシール装置の側部において存在し、その結果、該シール装置にはブレードに近接した方の側部へ向かった方向に少量の空気の流れが生じることが許され、その代わりに、ダストを含有したガスはその反対方向に通過することが許される。その他の対策として、前記孔１１が第１シール装置８と第２シール装置９との間のどこかにおいてスピンドル４と支持要素７との間に存在するギャップの中へ開き込むように配置されることももちろん可能であり、あるいは第１シール装置８とベアリング装置５との間において、第２シール装置を設けないでおくことによっても可能である。
図からは、ガイドブレード１の半径方向内端に、原理的に上述したものに対応する装置が設けられていることがわかる。ガイドブレード１のブレード部材３から突出したスピンドル４′の上に、耐腐食性要素２′が設けられている。該要素２′はブレードの他端に位置した要素２より直径が小さく、このことはブレード部材３の２つの端部には２つの異なったガス流が存在し、この場合には、腐食の観点から面積の小さいことが重要であるという事実から派生している。
ここでもまた、第１シール装置８′と第２シール装置９′とが、それぞれ、支持要素７′と要素２′の外周との間、及び支持要素７′とスピンドル４′の外周との間に位置していることがわかる。更に、第１シール装置８′と第２シール装置９′に関して、上述したようにしてドレン孔１０′と供給孔１１′とが配置されている。
この半径方向内側のベアリング装置５′においては、ガイドブレードはまた、ロックリング１２によって半径方向において固定されている。ここで言う半径方向とは、ここで考察しているガイドブレード１を含んでいるガイドブレードの列の中心軸線からの半径方向のことである。
また、前記支持要素７、７′は耐腐食性材料でできていてもよく、例えば支持要素７、７′が全体として耐腐食性材料でできていたり、あるいは支持要素７、７′のそれぞれ要素２、２′に近接した部分として耐腐食性材料でできていてもよい。そのような部分は、例えば、要素２、２′の周囲に延在し、かつ支持要素７、７′の中で固定的に配置され、かつ要素２、２′に隣接したリングからなっていてもよい。
ここで、耐腐食性材料は硬質材料、例えば約２５％のクロムと２％の炭素を含んだ白鋳鉄のような各種の高合金鋼、あるいは各種のコバルトあるいはニッケル合金のことを言う。またその他の材料、例えば炭化物あるいはセラミックであってもよい。耐腐食性材料はまた、要素２、２′及び支持要素７、７′の表面上に、硬質材料、例えば炭化クロムを噴霧することによって得てもよい。前記耐腐食性材料はまた耐熱性になっており、５００度Ｃ以上の温度、好ましくは８００度Ｃにまで耐えなければならない。
本発明の範囲内において、本発明による装置を多く変化させたり修正したりすることはもちろん可能であり、また当業者には容易に理解されるはずである。従って、本発明はここで説明してきた実施例に限定されるものではなく、該実施例は単なる例示例であり、限定のための目的はない。
例えば、前記シール装置は複数の各種構造が可能であり、特にガイドブレード１のブレード部材３を通過するガスの圧力を参照しながら、ドレン孔１０、１０′および供給孔１１、１１′内の圧力を変化させることも可能である。
さらに、耐腐食性要素２の耐腐食性をこの要素のある種の表面、あるいはある種の表面部分に局所化することももちろん可能であり、従って、好ましくは、ブレードと要素２、２′が互いに接触する領域あるいは互いに隣接する領域、及び特定の流れ条件のゆえに特定の腐食条件が発見される領域における表面あるいは表面部分に局所化することも可能である。
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