(57)【要約】  本発明は、固定ケーシング６と、このケーシング内に設置され、ケーシング内で回転可能なロータディスク２、２’と、ロータディスクの前面４、４’から及び／又はロータディスクの後面９、９’から軸線方向に突出した複数の環状ロータ要素３、２２、２３、２４；２２、２３と、ケーシングから軸線方向に突出し、各々が環状ロータ要素に対して半径方向外側位置に配置された環状固定要素１３、２５、２７；３４と、環状ロータ要素と環状固定要素との間に半径方向に介在する複数のシーリング装置２８、２９；２９、３１；３２、３３とを備える半径流ターボ機械１に関する。環状ロータ要素は、ターボ機械が動作しているときは遠心力及び／又は熱の作用下では、環状固定要素に近接し、この状態でシーリング装置は環状ロータ要素と環状固定要素との間の作動流体の通過を実質的に防止する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定ケーシング（６）と、
前記固定ケーシング（６）内に設置された少なくとも１つのロータディスク（２、２’）であり、前記固定ケーシング（６）内で対応の回転軸線（Ｘ−Ｘ）を中心として回転可能である少なくとも１つのロータディスク（２、２’）と、
前記ロータディスク（２、２’）の前面（４、４’）から及び／又は前記ロータディスク（２、２’）の後面（９、９’）から軸線方向に突出した、前記回転軸線（Ｘ−Ｘ）と同軸の複数の環状ロータ要素（３、２２、２３、２４；２２、２３）と、
前記固定ケーシング（６）から軸線方向に突出し、各々が対応の前記環状ロータ要素（３、２２、２３、２４；２２、２３）に対して半径方向外側位置に配置された、前記回転軸線（Ｘ−Ｘ）と同軸の複数の環状固定要素（１３、２５、２７；３４）と、
少なくとも幾つかの前記環状ロータ要素（３、２２、２３、２４；２２、２３）と対応の前記環状固定要素（１３、２５、２７；３４）との間に半径方向に介在する複数のシーリング装置（２８、２９；２９、３１；３２、３３）と
を備える半径流ターボ機械であって、
前記環状ロータ要素（３、２２、２３、２４；２２、２３）は、当該半径流ターボ機械（１）が非動作状態にあるときの、前記シーリング装置（２８、２９；２９、３１；３２、３３）において前記環状ロータ要素（３、２２、２３、２４；２２、２３）が対応の前記環状固定要素（１３、２５、２７；３４）から半径方向に離間する第１の半径方向収縮状態と、当該半径流ターボ機械（１）が動作しているときの遠心力及び／又は熱の作用下の、前記シーリング装置（２８、２９；２９、３１；３２、３３）において前記環状ロータ要素（３、２２、２３、２４；２２、２３）が対応の前記環状固定要素（１３、２５、２７；３４）に近接する第２の半径方向膨張状態との間で、半径方向に可動であり、
前記第２の半径方向膨張状態において、前記シーリング装置（２８、２９；２９、３１；３２、３３）は、前記環状ロータ要素（３、２２、２３、２４；２２、２３）と前記環状固定要素（１３、２５、２７；３４）との間の作動流体の通過を実質的に防止する、半径流ターボ機械。
【請求項２】
前記シーリング装置（２８、２９；２９、３１）は、
前記環状ロータ要素（３、２２、２３、２４；２２、２３）又は前記環状固定要素（１３、２５、２７；３４）と一体の複数の突起（２８；３１）と、
前記環状固定要素（１３、２５、２７；３４）又は前記環状ロータ要素（３、２２、２３、２４；２２、２３）に属する複数の表面及び／又は座（２９）と
を備える、請求項１に記載の半径流ターボ機械。
【請求項３】
前記第１の半径方向収縮状態において、前記突起（２８；３１）の末端は、前記表面から離間し、及び／又は前記座（２９）の外側に位置し、前記第２の半径方向膨張状態において、前記末端は、前記表面に近接し、及び／又は前記座（２９）内に挿入される、請求項１又は２に記載の半径流ターボ機械。
【請求項４】
前記第２の半径方向膨張状態において、前記末端は、前記座（２９）の中に約０．１ｍｍ〜約０．６ｍｍの深さ（Ｐ）にわたって侵入する、請求項３に記載の半径流ターボ機械。
【請求項５】
前記第２の半径方向膨張状態において、前記末端は、前記座（２９）の中に約０．２ｍｍ〜約０．４ｍｍの深さ（Ｐ）にわたって侵入する、請求項３に記載の半径流ターボ機械。
【請求項６】
前記シーリング装置（３２、３３）は、
前記環状ロータ要素（３、２２、２３、２４）又は前記環状固定要素（１３、２５、２７）と一体の複数の突起（３２）と、
対応の前記環状固定要素（１３、２５、２７）又は前記環状ロータ要素（３、２２、２３、２４）に属する複数の表面と
を備える、請求項１に記載の半径流ターボ機械。
【請求項７】
前記第１の半径方向収縮状態において、前記突起（３２）の末端は、前記表面に軽く触れているか又は前記表面から離間し、前記第２の半径方向膨張状態において、前記末端は、前記表面に対して当接する、前記請求項に記載の半径流ターボ機械。
【請求項８】
前記突起（３２）は、前記突起を支える前記環状ロータ要素（３、２２、２３、２４）又は前記環状固定要素（１３、２５、２７）に対して弾性変形可能体であり、前記第２の半径方向膨張状態において、前記末端は、前記表面に押し付けられ、前記突起（３２）が半径方向に圧縮される、前記請求項に記載の半径流ターボ機械。
【請求項９】
前記第１の半径方向収縮状態と前記第２の半径方向膨張状態との間の推移中の半径方向に沿った前記突起（３２）の変形が約０．１ｍｍ〜約０．２ｍｍである、前記請求項に記載の半径流ターボ機械。
【請求項１０】
前記第１の半径方向収縮状態と前記第２の半径方向膨張状態との間の推移中の半径方向に沿った前記突起（３２）の変形が約０．１５ｍｍ〜約０．１８ｍｍである、請求項８に記載の半径流ターボ機械。
【請求項１１】
前記環状ロータ要素（３、２２、２３、２４；２２、２３）の各々は、前記ロータディスク（２、２’）の前記前面（４、４’）又は前記後面（９、９’）に接合した第１の縁部と、環状ロータ接合部（２２）が設けられた前記第１の縁部の反対側の第２の縁部とを有する環状ロータバンド（２３）を備え、前記環状ロータ接合部（２２）は、前記シーリング装置（２８、２９；２９、３１；３２、３３）の少なくとも一部を支える、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の半径流ターボ機械。
【請求項１２】
前記環状バンド（２３）の各々は、対応の前記環状ロータ接合部（２２）の半径方向サイズ（ｄ１）より小さい、好ましくは前記半径方向サイズ（ｄ１）の約１／４〜約１／１０、より好ましくは前記半径方向サイズ（ｄ１）の約１／６〜約１／８である半径方向厚さ（ｔ１）を有する、前記請求項に記載の半径流ターボ機械。
【請求項１３】
前記環状バンド（２３）は、軸線方向長さ（Ｌ１）を有し、前記環状バンド（２３）の前記軸線方向長さ（Ｌ１）と対応の前記半径方向厚さ（ｔ１）との間の比は、約３〜約２０、より好ましくは約８〜約１２である、請求項１１又は１２に記載の半径流ターボ機械。
【請求項１４】
前記環状ロータ要素（３、２２、２３、２４）は、前記ロータディスク（２）の前記前面（４）に取り付けられたロータブレード（３）を備え、前記環状固定要素（１３、２５、２７）は、前記ロータディスク（２）の前記前面（４）に面したステータブレード（１３）を備える、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の半径流ターボ機械。
【請求項１５】
前記環状ロータ接合部（２２）は、円形路に沿って連続的に配置された対応のロータ段の複数の前記ロータブレード（３）を支える、請求項１１、１２又は１３に従属した場合の前記請求項に記載の半径流ターボ機械。
【請求項１６】
前記環状ロータ要素（３、２２、２３、２４）は各々、前記ロータブレード（３）の前記環状ロータ接合部（２２）の反対側の端部に接続された末端ロータリング（２４）を備える、前記請求項に記載の半径流ターボ機械。
【請求項１７】
前記末端ロータリング（２４）の各々は、前記シーリング装置（２８、２９；２９、３１；３２、３３）の少なくとも一部を支える、前記請求項に記載の半径流ターボ機械。
【請求項１８】
前記環状ロータ要素（２２、２３）は、前記ロータディスク（２、２’）の前記後面（９、９’）に取り付けられたロータシーリング壁（２０）であり、前記ロータディスク（２、２’）の前記後面（９、９’）に面した固定シーリング壁（３４）である、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の半径流ターボ機械。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれか一項に記載の半径流ターボ機械を取り付ける方法であって、
・前記環状固定要素（１３、２５、２７；３４）の少なくとも一部を有する、前記固定ケーシング（６）の第１の半体部分（６ａ）を準備することと、
・前記少なくとも１つのロータディスク（２、２’）を準備することと、
・前記第１の半体部分（６ａ）を、前記少なくとも１つのロータディスク（２、２’）と同軸に、前記環状固定要素（１３、２５、２７；３４）が前記環状ロータ要素（３、２２、２３、２４；２２、２３）に面するように配置することと、
・前記第１の半体部分（６ａ）と前記少なくとも１つのロータディスク（２、２’）とを、前記環状固定要素（１３、２５、２７；３４）の各々がそれぞれの環状ロータ要素（３、２２、２３、２４；２２、２３）に対して半径方向外側位置に配置されるまで互いに軸線方向に近づくように動かすことと、
を含む、方法。
【請求項２０】
・前記環状固定要素（１３、２５、２７；３４）の少なくとも一部を有する、前記固定ケーシング（６）の第２の半体部分（６ｂ）を準備することと、
・前記第２の半体部分（６ｂ）を、前記少なくとも１つのロータディスク（２、２’）と同軸に、前記環状固定要素（１３、２５、２７；３４）が前記環状ロータ要素（３、２２、２３、２４；２２、２３）に面するように配置することと、
・前記第２の半体部分（６ｂ）と前記少なくとも１つのロータディスク（２、２’）とを、前記環状固定要素（１３、２５、２７；３４）の各々が対応の環状ロータ要素（３、２２、２３、２４；２２、２３）に対して半径方向外側位置に配置されるまで互いに軸線方向に近づくように動かすことと、
・前記第２の半体部分（６ｂ）を前記第１の半体部分（６ａ）に接合して、前記少なくとも１つのロータディスク（２、２’）をそれらの間に閉じ込めるようにすることと、
を含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
取付けの間、前記環状ロータ要素（３、２２、２３、２４；２２、２３）は、第１の半径方向収縮状態にあるので、前記第１の半体部分（６ａ）及び前記第２の半体部分（６ｂ）と前記少なくとも１つのロータディスク（２、２’）とが相互に軸線方向に接近する際に前記環状固定要素（１３、２５、２７；３４）と干渉しないようになっている、前記請求項に記載の方法。
【請求項２２】
請求項１〜１８のいずれか一項に記載の半径流ターボ機械を分解するための方法であって、
・第１の半体部分及び／又は第２の半体部分を前記少なくとも１つのロータディスクから軸線方向に遠ざかるように相互に動かすこと、
を含む、方法。
【請求項２３】
分解の間、前記環状ロータ要素は、第１の半径方向収縮状態にあるので、前記第１の半体部分及び／又は前記第２の半体部分が前記少なくとも１つのロータディスクから遠ざかるように相互に軸線方向に移動する際に前記環状固定要素と干渉しないようになっている、請求項２２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の目的は、半径流ターボ機械である。半径流ターボ機械とは、エネルギーを交換する流体流が主としてこのターボ機械の回転軸線に対して半径の向きに方向付けられるターボ機械をいう。本発明は、原動機としてのターボ機械（タービン）及び被動機としてのターボ機械（圧縮機）の両方に適用される。
【０００２】
好ましいが排他的ではないものとして、本発明は、電気的エネルギー及び／又は機械的エネルギーを発生させるための半径流型式の膨張タービンに関する。
【０００３】
好ましいが排他的ではないものとして、本発明は、蒸気ランキン・サイクル又は有機ランキン・サイクル（ＯＲＣ）によりエネルギーを発生させる装置内で用いられる半径流膨張タービンに関連する。
【０００４】
好ましいが排他的ではないものとして、本発明は、遠心半径流又は「アウトフロー」型式の膨張タービンに関連し、この用語は、流体流が中心からタービンの周囲に向かって半径方向に方向付けられることを意図している。
【背景技術】
【０００５】
同一出願人による国際公開第２０１２／１４３７９９号は、軸線方向入口及び半径方向周囲出口を有する固定ケースと、ケーシング内に取り付けられ、それぞれの回転軸線を中心として回転可能な単一のロータディスクと、ロータディスクの前面に取り付けられ、ロータ軸線の周りに配置されたロータブレードの多重環状列と、ケース上に取り付けられ、ロータディスクに面し、ロータブレードと半径方向に交互配置されたステータブレードの多重環状列と、を備えた膨張タービンを示す。
【０００６】
国際公開第２０１３／１０８０９９号は、互いに半径方向に交互に配置されたロータ及びステータブレードのアレイが設けられた、ランキン・サイクルによる有機流体の膨張のためのタービンを示す。タービン内の蒸気の供給は、前面方向で得られる。高圧側に定められたタービンの第１のセクション内で、作動流体の第１の膨張が実質的に半径方向でもたらされる。低圧側に定められた第２のセクション内で、作動流体の第２の膨張が実質的に軸線方向でもたらされる。ステータブレードは、タービンの外部ケーシングによって支持される。
【０００７】
米国特許第７，２４４，０９５号明細書は、蒸気が外部に向かって半径方向に膨張する遠心型半径流タービンを示す。タービンは、蒸気を高速に加速するために構成されたステータブレードが設けられた単一の膨張段を備える。ロータのブレードによって金属突起が支持され、これがアブレイダブルタイプの固定表面に当接してシールし、仮にシールしなければロータブレードの周りを通ることになるはずの蒸気の通路を制限するようになっている。
【０００８】
独国特許文献第７２１  ５４３号は、ロータブレードリングとステータブレードリングとを備え、それらの間がシールされた、ターボ機械を示す。シールは、リング上に配置されて隣接するリングの表面に面したシールプレートを備える。独国特許文献第７２１  ５４３号は、シールプレート及び対応する表面はリングの領域内に位置し、これらがターボ機械の動作中に、ターボ機械が停止しているときと同じ相対位置を維持するようになっていることを強調している。
【０００９】
英国特許文献第５９４，２０３号は、ブレードリングとそれらの間に配置されたシールストリップが設けられた半径流ターボ機械（タービン又は圧縮機）を示す。このようなストリップは傾けられており、リングがこのようなリングの取付け／分解の目的で互いに軸線方向に動くことを可能にするようになっている。
【００１０】
仏国特許文献第４２８７７８号は、蒸気又はガスタービン用のラビリンスシールを示す。この文献は、互いに摺動して当たったときに損傷することを避けるような（傾いた薄い端縁部を有する）形状の、ディスクとタービンのケーシングとの間に配置されたシールを記載する。仏国特許文献第４２８７７８号はまた、圧力差によるディスク間の軸線方向の動きに起因するガスケット間の相対運動を記載する。
【００１１】
ターボ機械は、通常、流入する流体の状態（圧力及び温度）が同じ流体が流出していくときの状態と異なることによって特徴付けられる。上述のような膨張タービン（駆動機としてのターボ機械）では、流入流体は、流出流体より高い圧力及び温度条件に置かれる。被動機としてのターボ機械では、その代わり、入口圧力及び温度が出口の圧力及び温度よりも低い。
【００１２】
ターボ機械の内部と外部環境との間の圧力差、膨張容積（ブレードが動作するところ）と機械の内側であるが該膨張容積とは分離した部分との間の圧力差、並びに異なる段に対応する膨張容積の異なる部分間の圧力差は、ターボ機械の固定（ステータ）部品と回転（ロータ）部品との間の結合領域を通る作動流体の漏れを引き起こす。流体は、実際、より高い圧力の環境からより低い圧力の環境に向かって移動する傾向がある。このような漏れは、ターボ機械の効率の低下に重大に寄与するので有害である。
【００１３】
出願人は、上述の漏れを制限するように適合された既知の解決策、例えば文献ＵＳ７，２４４，０９５に記載の解決策（金属突起とアブレイダブル型の固定表面とにより構築されるシール）は十分に有効ではないことを観察している。
【００１４】
出願人はまた、既知のターボ機械の組み立て中に、特にステータ部品をロータ部品に結合する際に、シールの精巧な要素（金属突起）が正しい組立て位置に達する前にターボ機械の他の部品に対して摺動して／衝突して当たることが頻繁に起こることも観察している。このように、シールが損傷する危険性があり、従って、もはや正しく作用してターボ機械に対して設計性能をもたらすことができなくなる。
【発明の概要】
【００１５】
このような背景において、出願人は、上述のターボ機械を、その効率を改善するために種々の局面に関して改善することができることに気付いた。
【００１６】
特に、出願人は、ターボ機械が動作している間のシールを通る作動流体の漏れを最小限に減らす必要性を認識していた。
【００１７】
出願人はまた、ターボ機械の取付け中にシールを構成する要素が損傷しないことを保証する必要性を認識していた。
【００１８】
従って、本発明の目的は、効率が改善され、かつ組み立て易い半径流ターボ機械を提案することである。
【００１９】
出願人は、上記目的及びさらに他の目的は、半径流ターボ機械の動作中にロータ部品が受ける遠心力及び／又は熱に起因するロータ部品の半径方向膨張を、シールにおいてロータ部品をそれぞれのステータ部品により近づけるように動かし、それにより漏れが実質的に存在しないこと又は既知の型式のターボ機械に比べた漏れの減少を保証するために利用することによって、達成することができることを見いだした。
【００２０】
特に、上記目的及びさらに他の目的は、含まれる請求項の１つ又は複数による、及び／又は以下の態様の１つ又は複数に従う、半径流ターボ機械によって実質的に達成される。
【００２１】
本説明及び含まれる請求項において、「軸線方向」という形容詞は、ターボ機械の回転軸線「Ｘ−Ｘ」に対して平行に方向付けられた方向を定めることを意図する。「半径方向」という形容詞は、回転軸線「Ｘ−Ｘ」から直交して延びる光線のように方向付けられた方向を定めることを意図する。「円周方向」という形容詞は、回転軸線「Ｘ−Ｘ」と同軸の円周の接線方向を意図する。
【００２２】
より詳細には、一態様によれば、本発明は、半径流ターボ機械であって、
固定ケーシングと、
ケーシング内に設置され、ケーシング内でそれぞれの回転軸線を中心として回転可能な、少なくとも１つのロータディスクと、
ロータディスクの前面から及び／又はロータディスクの後面から軸線方向に突出した、回転軸線と同軸の複数の環状ロータ要素と、
ケーシングから軸線方向に突出し、各々がそれぞれの環状ロータ要素に対して半径方向外側位置に配置された、回転軸線と同軸の複数の環状固定要素と、
少なくとも幾つかの環状ロータ要素とそれぞれの環状固定要素との間に半径方向に介在する複数のシーリング装置と、
を備え、
環状ロータ要素は、ターボ機械が非動作状態にあるときの、シーリング装置において環状ロータ要素がそれぞれの環状固定要素から半径方向に離間する第１の半径方向収縮状態と、ターボ機械が動作しているときの遠心力及び／又は熱の作用下の、シーリング装置において環状ロータ要素がそれぞれの環状固定要素に近接する第２の半径方向膨張状態との間で半径方向に可動であり、
第２の状態において、シーリング装置は、環状ロータ要素と環状固定要素との間の作動流体の通過を実質的に防止する、
ターボ機械に関する。
【００２３】
一態様において、第１の状態において、環状ロータ要素は、それぞれの環状固定要素からある程度まで半径方向に離間し、この程度は、必ずしもシールを保証するものではないが、ロータディスクと環状固定要素との間で該環状固定要素と該環状ロータ要素とが互いに干渉することなく軸線方向に沿って相互に接近すること（ターボ機械の取付け中）又は相互に遠ざかること（ターボ機械の分解中）を許容するような程度である。
【００２４】
一態様において、本発明は、前述の態様による半径流ターボ機械を取り付ける方法に関し、該方法は、
・環状固定要素の少なくとも一部を有する、固定ケーシングの第１の半体部分を準備することと、
・少なくとも１つのロータディスクを準備することと、
・第１の半体部分を、少なくとも１つのロータディスクと同軸に、環状固定要素が環状ロータ要素に面するように配置することと、
・第１の半体部分と少なくとも１つのロータディスクとを、環状固定要素の各々がそれぞれの環状ロータ要素に対して半径方向外側位置に配置されるまで互いに軸線方向に近づくように動かすことと、
を含み、ここで取付けの間、環状ロータ要素は、第１の半径方向収縮状態にあるので、第１の半体部分と少なくとも１つのロータディスクとが互いに軸線方向で接近する際に環状固定要素と干渉しないようになっている。
【００２５】
一態様において、該方法は、
・環状固定要素の少なくとも一部を有する、固定ケーシングの第２の半体部分を準備することと、
・第２の半体部分を、少なくとも１つのロータディスクと同軸に、環状固定要素が環状ロータ要素に面するように配置することと、
・第２の半体部分と少なくとも１つのロータディスクとを、環状固定要素の各々がそれぞれの環状ロータ要素に対して半径方向外側位置に配置されるまで互いに軸線方向に近づくように動かすことと、
・第２の半体部分を第１の半体部分に接合して、少なくとも１つのロータディスクをそれらの間に閉じ込めるようにすることと、
を含み、ここで取付けの間、環状ロータ要素は第１の半径方向収縮状態にあるので、第２の半体部分と少なくとも１つのロータディスクとが相互に軸線方向に接近する際に環状固定要素と干渉しないようになっている。
【００２６】
一態様において、本発明は、前述の態様による半径流ターボ機械を分解するための方法に関し、該方法は、
・第１の半体部分及び／又は第２の半体部分を少なくとも１つのロータディスクから軸線方向に遠ざかるように相互に動かすこと、
を含み、
ここで分解の間、環状ロータ要素は、第１の半径方向収縮状態にあるので、第１の半体部分及び／又は第２の半体部分が少なくとも１つのロータディスクから遠ざかるように相互に軸線方向に移動する際に環状固定要素と干渉しないようになっている。
【００２７】
出願人は、特許請求する解決策が、動作中に発生する慣性及び／又は熱的な力を利用することにより、必要なときに、すなわちターボ機械の動作中に、環状ロータ要素と環状固定要素との間のシールを保証することを可能にすることを立証した。
【００２８】
さらに、出願人は、特許請求する解決策が、シールが必ずしも必要ではないときにターボ機械の取付け及び分解を容易にすることを可能にすることを立証した。
【００２９】
第１の状態において、軸線方向の取外しが、実際、半体部分と少なくとも１つのロータディスクとの干渉なしに保証される。
【００３０】
一態様において、第１の状態と第２の状態との間の推移中、シーリング装置における環状ロータ要素とそれぞれの環状固定要素との間の相対半径方向運動は、約０．０５ｍｍと約１．４ｍｍとの間に含まれる。
【００３１】
一態様において、この相対半径方向運動は、約０．１ｍｍと約０．５ｍｍとの間に含まれる。
【００３２】
シーリング装置における環状ロータ要素の半径方向膨張／収縮の程度は、ターボ機械が動作しているときに環状ロータ要素と環状固定要素との間のシールを保証し、ターボ機械が停止しているときにターボ機械の取付け及び分解を容易にするような程度である。
【００３３】
一態様において、シーリング装置は、環状ロータ要素と一体の複数の突起と、環状固定要素に属する複数の表面及び／又は環状固定要素内に得られた座とを備える。
【００３４】
一態様において、シーリング装置は、環状固定要素と一体の複数の突起と、環状ロータ要素に属する複数の表面及び／又は環状ロータ要素内に得られる座とを備える。
【００３５】
一態様において、該表面は、座の底壁である。
【００３６】
一態様において、第１の状態において、突起の末端は、該表面から離間し、及び／又は座の外側に位置し、第２の状態において、末端は、該表面に近接し、及び／又は座内に挿入される。
【００３７】
一態様において、第１の状態において、突起の末端は、該表面に軽く触れるか又は表面から離間し、第２の状態において、末端は、該表面に当接し及び／又は座に挿入される。
【００３８】
一態様において、突起は、該突起を支える環状ロータ要素又は環状固定要素と実質的に同様の剛体である。
【００３９】
突起の各々は、好ましくは、回転軸線と同軸の一種の環状壁である。
【００４０】
一態様において、突起は、該突起を支える環状ロータ要素又は環状固定要素に対して弾性変形可能体（elastically yieldable bodies）である。
【００４１】
突起の各々は、可撓性の毛、例えば鋼又は複合材料（例えばケブラー（Ｋｅｖｌａｒ））製の毛を有するブラシであることが好ましい。
【００４２】
一態様において、第２の状態において、可撓性突起の末端は、該表面に押し付けられ、突起が半径方向に圧縮される。
【００４３】
一態様において、可撓性突起の半径方向圧縮、すなわち第１の状態と第２の状態との間の推移中の半径方向に沿ったそれらの変形は、約０．１ｍｍと約０．２ｍｍとの間、より好ましくは約０．１５ｍｍと約０．１８ｍｍとの間に含まれる。
【００４４】
一態様において、座の各々は、回転軸線と同軸の環状スロットである。
【００４５】
突起が座の外側にあるとき、突起が座を支える要素と干渉する危険性なしに、環状ロータ要素と環状ステータ要素との間の軸線方向相互摺動（ターボ機械の取付け又は分解中）が許容される。
【００４６】
一態様において、第２の状態において、突起の末端と座の底壁との距離「Ｖ１」は、約０．２ｍｍと約０．４ｍｍとの間、より好ましくは約０．２５ｍｍと約０．３５ｍｍとの間に含まれる。
【００４７】
一態様において、第１の状態において、壁の末端と座の外側に配置された環状固定要素の半径方向内面との間の距離「Ｖ２」は、約０．１５ｍｍと約０．８ｍｍとの間、より好ましくは約０．２ｍｍと約０．７ｍｍとの間に含まれる。
【００４８】
一態様において、第２の状態において、末端は、座の中に約０．１ｍｍと約０．６ｍｍとの間に含まれる、好ましくは約０．２ｍｍと約０．４ｍｍとの間に含まれる深さにわたって侵入する。
【００４９】
突起が座内にあるとき、座の内壁が突起と協働して狭い曲がった軸線方向路を画定し、これが作動流体の漏れを防止／制限する。
【００５０】
一態様において、第２の状態において、末端は、座の中に挿入されるとともに座の底部との間に空間を残したままにする。
【００５１】
このようにして、突起及び／又は座が相互摺動／摩耗によって損傷されることなく、シールが保証される。
【００５２】
一態様において、各環状固定要素又は環状ロータ要素は、複数の軸線方向に隣接した座を有する。
【００５３】
一態様において、各環状固定要素又は環状ロータ要素は、複数の軸線方向に隣接した突起を有する。
【００５４】
座及び突起の数を増やすことにより、シーリング効果を高めることが可能である。
【００５５】
一態様において、同じ環状固定要素又は環状ロータ要素の座は、回転軸線から同じ半径方向距離に配置される。
【００５６】
一態様において、同じ環状固定要素又は環状ロータ要素の座を構成する環状スロットは、同軸であり、同じ直径を有する。
【００５７】
一態様において、同じ環状固定要素又は環状ロータ要素の座を構成する環状スロットは、同じ半径方向深さを有する。
【００５８】
一態様において、環状固定要素又は環状ロータ要素の座は、環状固定要素又は環状ロータ要素の自由末端から開始してロータディクスの前面及び／又はロータディスクの後面又はケーシングに向かって漸進的に減少する回転軸線からの半径方向距離で配置される。
【００５９】
一態様において、座を形成する環状スロットは、同軸であり、環状固定要素又は環状ロータ要素の自由末端から開始してロータディクスの前面及び／又はロータディスクの後面又はケーシングに向かって減少する直径を有する。
【００６０】
一態様において、同じ環状固定要素又は環状ロータ要素の座を形成する環状スロットは、異なる半径方向深さを有する。
【００６１】
一態様において、座を支える環状固定要素又は環状ロータ要素の１つの面は、円筒形である。
【００６２】
一態様において、表面又は座を支える環状固定要素又は環状ロータ要素の１つの面は、実質的に円錐形（または階段状）であり、ロータディクスの前面及び／又はロータディスクの後面又はケーシングに向かって収束する。
【００６３】
一態様において、座は、環状固定要素又は環状ロータ要素の材料（例えば、鋼又はその合金）で作られ、好ましくは材料の除去により又は成形により又は溶融により作られる。
【００６４】
一態様において、表面は、環状固定要素又は環状ロータ要素の材料よりも軟質の材料で作られた挿入体又は被覆の一部である。
【００６５】
一態様において、座は、環状固定要素又は環状ロータ要素の材料よりも軟質の材料で作られる。このような材料は、例えば、ポリマー材料（すなわちＰＴＦＥ、テフロン（Ｔｅｆｌｏｎ））、含浸グラファイト、低融点金属（すなわち、真鍮、アルミニウム）を含み、好ましくは多孔質構造（焼結粉体）又はハニカム構造を有する。
【００６６】
一態様において、環状固定要素又は環状ロータ要素は、座を支える又は表面を有する軟質材料製の挿入体を含む。
【００６７】
一態様において、環状固定要素又は環状ロータ要素は、座を支える又は表面を有する軟質材料製の被覆を含む。
【００６８】
一態様において、この軟質材料内の座は、ターボ機械の初期段階及び／又は第１の動作サイクル中に突起から作られ、該突起は、半径方向に膨張して該材料を切削し、座を掘る。
【００６９】
一態様において、同じ環状固定要素又は環状ロータ要素の突起は、回転軸線から同じ半径方向距離で配置される。
【００７０】
一態様において、同じ環状固定要素又は環状ロータ要素の突起を形成する環状壁は、同軸であり、同じ直径を有する。
【００７１】
一態様において、同じ環状固定要素又は環状ロータ要素の突起を形成する環状壁は、同じ半径方向高さを有する。
【００７２】
一態様において、環状固定要素又は環状ロータ要素の突起は、環状固定要素又は環状ロータ要素の自由末端から開始してロータディクスの前面及び／又はロータディスクの後面又はケーシングに向かって漸進的に減少する回転軸線からの半径方向距離で配置される。
【００７３】
一態様において、突起を形成する環状壁は、同軸であり、環状固定要素又は環状ロータ要素の自由末端から開始してロータディクスの前面及び／又はロータディスクの後面又はケーシングに向かって減少する直径を有する。
【００７４】
一態様において、同じ環状固定要素又は環状ロータ要素の突起を形成する環状壁は、異なる半径方向高さを有する。
【００７５】
一態様において、突起を支える環状固定要素又は環状ロータ要素の１つの面は、円筒形である。
【００７６】
一態様において、突起を支える環状固定要素又は環状ロータ要素の１つの面は、実質的に円錐形（または階段状）であり、ロータディクスの前面及び／又はロータディスクの後面又はケーシングに向かって収束する。
【００７７】
同じ環状固定要素又は環状ロータ要素の突起及び／又は座を異なる直径及び／又はコニシティ（conicity）の表面上に配置することは、シーリング効果を高めることに寄与し、それでもなお、環状ロータ要素及び環状ステータ要素が干渉せずに遠ざかる／接近する相互軸線方向移動を可能にする。
【００７８】
一態様において、突起は、環状固定要素又は環状ロータ要素上に、例えば材料の除去、成形又は溶融により、一体に作られる。
【００７９】
一態様において、突起の各々は、子午線断面において三角形の形状を有する。
【００８０】
三角形の自由頂点は、座の中に侵入する突起の端部を構成する。
【００８１】
一態様において、突起は、環状ロータ要素又は環状固定要素に付与される。一態様において、突起は、環状ロータ要素又は環状固定要素内の適切なスロットに挿入されて固定されるプレートである。
【００８２】
一態様において、突起は、環状ロータ要素に拘束されたブラシであり、環状固定要素の表面に対して動作的に有効である。一態様において、第１の状態において、ブラシの末端は、環状固定要素の表面から離間し、又は軽く触れるのみである。一態様において、第２の状態において、末端は環状固定要素の表面に押し付けられ、ブラシは半径方向に圧縮される。一態様において、突起は、環状固定要素に拘束されたブラシであり、環状ロータ要素の表面に対して動作的に有効である。一態様において、第１の状態において、ブラシの末端は、環状ロータ要素の表面から離間し、又は軽く触れるのみである。一態様において、第２の状態において、末端は環状ロータ要素の表面に押し付けられ、ブラシは半径方向に圧縮される。ブラシが当接する表面は、座を有さないことが好ましい。
【００８３】
ブラシの各々は、円周上に配置された複数の毛を備え、この毛は、それぞれの環状固定又はロータ要素に拘束された、好ましくは環状ロータ要素又は環状固定要素内の適切なスロット内に挿入されて固定された、第１の端部を有する。環状固定要素に拘束されたブラシの自由端は、半径方向内方に方向付けられる。環状ロータ要素に拘束されたブラシの自由端は、半径方向外方に方向付けられる。毛は、ロータディスクの回転方向と一致する向きに、それぞれの半径方向に対して傾けられることが好ましい。
【００８４】
一態様において、環状ロータ要素は、ロータディスクの前面に取り付けられたロータブレードを備え、環状固定要素は、ロータディスクの前面に面したステータブレードを備える。したがって、環状ロータ及びステータ要素がターボ機械の段を構成する。
【００８５】
一態様において、環状ロータ要素は各々、ロータディスクの前面に接合した第１の縁部と、第１の縁部の反対側の環状ロータ接合部が設けられた第２の縁部とを有する、環状ロータバンドを備える。環状ロータ接合部は、円形路に沿って連続的に配置されたそれぞれのロータ段の複数のロータブレードを支える。ロータブレードの前縁は、回転軸線に対して実質的に平行に延びる。一態様において、環状ロータ要素は各々、環状ロータ接合部の反対側でロータブレードの端部に接続された末端ロータリングを含む。一態様において、各環状ロータ接合部は、シーリング装置の少なくとも一部を支える。一態様において、各末端ロータリングは、シーリング装置の少なくとも一部を支える。一態様において、環状ロータバンドの各々は、それぞれの接合部の半径方向サイズより小さい、好ましくは半径方向サイズの約１／４と約１／１０との間に含まれ、より好ましくは半径方向サイズの約１／６と約１／８との間に含まれる半径方向厚さを有する。一態様において、環状ロータバンドの各々は、軸線方向長さを有し、ここで環状ロータバンドの軸線方向長さとそれぞれの半径方向厚さとの間の比は、約３と約２０との間、より好ましくは約８と約１２との間に含まれる。
【００８６】
このようなサイズは、環状ロータバンドに、環状ロータ要素の残りの部分、すなわちロータ接合部、ロータブレード及び末端ロータリングにより構築された組立体よりもかなり低い剛性を与え、それゆえ該組立体が（遠心力及び／又は熱の影響下で）自由に半径方向に均一に膨張されるようになっている。換言すれば、ロータ接合部及び末端ロータリングは、実質的に等しい程度まで膨張する。組立体は、半径方向膨張及び収縮の間それ自体に対して実質的に平行を保つ。
【００８７】
一態様において、環状固定要素は各々、ケーシングに接合した第１の縁部と、第１の縁部の反対側の固定環状接合部が設けられた第２の縁部とを有する、固定環状バンドを備える。固定環状接合部は、円形路に沿って連続して配置されたそれぞれのステータ段の複数のステータブレードを支える。ステータブレードの前縁は、回転軸線に対して実質的に平行に延びる。一態様において、環状ステータ要素は各々、固定環状接合部の反対側のステータブレードの端部に接続された末端ステータリングを含む。一態様において、各固定環状接合部は、シーリング装置の少なくとも一部を支える。一態様において、各末端ステータリングは、シーリング装置の少なくとも一部を支える。一態様において、環状ステータバンドの各々は、それぞれのステータ接合部の半径方向サイズに実質的に等しい半径方向厚さを有する。
【００８８】
環状固定要素は、遠心力を受けない。このようにして、相対半径方向運動中、環状ロータ要素及びそれぞれの環状固定要素は、少なくともシーリング装置において互いに平行が保たれる。
【００８９】
一態様において、環状ロータ要素は、ロータディスクの後面に取り付けられたロータシーリング壁であり、環状固定要素は、ロータディスクの後面に面した固定シーリング壁である。したがって、環状ロータ及び固定要素は、ロータディスクの、ターボ機械のステータ及びロータ段を支える面の反対の面に配置されたシーリング壁を構成する。
【００９０】
一態様において、環状ロータ要素は各々、ロータディスクの前面に接合した第１の縁部と、第１の縁部の反対側の環状ロータ接合部が設けられた第２の縁部とを有する、環状ロータバンドを備える。一態様において、各環状ロータ接合部は、シーリング装置の少なくとも一部を支える。
【００９１】
一態様において、ロータシーリング壁の環状ロータバンドの各々は、それぞれの接合部の半径方向サイズより小さい、好ましくは半径方向サイズの約１／４と約１／１０との間に含まれ、より好ましくは半径方向サイズの約１／６と約１／８との間に含まれる半径方向厚さを有する。一態様において、環状ロータバンドの各々は、軸線方向長さを有し、ここで環状ロータバンドの軸線方向長さとそれぞれの半径方向厚さとの間の比は、約３と約２０との間、より好ましくは約８と約１２との間に含まれる。
【００９２】
このようなサイズは、環状ロータバンドに、ロータ接合部よりもかなり低い剛性を与え、それゆえ該接合部が（遠心力及び／又は熱の影響下で）自由に半径方向に均一に膨張されるようになっている。換言すれば、ロータ接合部は、半径方向膨張及び収縮の間それ自体に対して実質的に平行を保つ。
【００９３】
一態様において、固定シーリング壁を定める環状固定要素は、一定の、又はその自由端に向かって減少する半径方向厚さを有する。環状固定要素は、遠心力を受けない。このようにして、相対半径方向運動中、環状ロータ要素及びそれぞれの環状固定要素は、シーリング装置において互いに平行を保つ。
【００９４】
一態様において、本発明によるターボ機械は、単一のロータディスク上に配置された半径方向段が設けられた、すなわちロータブレード及びステータブレードが設けられた、半径流タービンである。一態様において、本発明によるターボ機械は、２つの対面する逆回転ロータディスク上に半径方向段が設けられた、すなわちステータブレードを有さない、半径流タービンである。好ましくは、半径流タービンは、遠心半径流型（アウトフロー）である。
【００９５】
ターボ機械がタービンである場合、ブレードが設けられた各環状ロータ要素は、それぞれの半径方向外側のステータ環状要素よりも高い温度を受ける。その結果、温度勾配が、環状ロータ要素に対して環状ステータ要素と比べて大きい半径方向膨張（これは遠心力による膨張に追加される）を生じさせる。換言すれば、このような温度勾配は、環状ロータ要素がそれぞれの半径方向外側の環状ステータ要素に近づくように移動することを補助する（主効果が遠心力によるものであったとしても）。
【００９６】
さらなる特徴及び利点は、本発明によるターボ機械の好ましいが排他的ではない実施形態の詳細な説明から明らかになるであろう。
【００９７】
このような説明は、以下、非限定的な例としてのみ提供される添付の図面を参照して記述される。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明による半径流ターボ機械の第１の実施形態の子午線断面を示す。
【図２】本発明によるターボ機械の第２の実施形態の子午線断面を示す。
【図３】図１のタービンの詳細を２つそれぞれの動作状態で示す。
【図３Ａ】図３の詳細概念図である。
【図４】図３の詳細の同じ番号の変形例である
【図４Ａ】図３の詳細の同じ番号の変形例である
【図５】図３の詳細の同じ番号の変形例である
【図５Ａ】図３の詳細の同じ番号の変形例である
【図６】図３の詳細の同じ番号の変形例である
【図６Ａ】図３の詳細の同じ番号の変形例である
【図７】図３の詳細の同じ番号の変形例である
【図８】図１及び図２のタービンの異なる詳細をそれぞれ２つの動作状態で示す。
【図９】図８の詳細の変形例を示す。
【図１０】従来技術によって得られる図３の詳細を示す。
【発明を実施するための形態】
【００９９】
上記図面を参照して、参照符号１は、本発明による半径流ターボ機械を全体として示す。図１に示すターボ機械１は、単一のロータディスク２を有する半径流アウトフロー型の膨張タービンである。図２に示すターボ機械１は、２つの逆回転ロータディスク２、２’を有する半径流アウトフロー型の膨張タービンである。
【０１００】
図１を参照すると、ロータディスク２には、それぞれの前面４上に同心リングの列として配置された複数のロータブレード３が設けられている。ロータブレード３の各列は、タービン１のロータ段の一部である。ロータディスク２は、回転軸線「Ｘ−Ｘ」に沿って延びたシャフト５に剛に接続される。シャフト５は、次に発電機（図示せず）に接続される。ロータブレード３は、ロータディスク２の前面４から遠ざかる方向に延びており、その前縁部は回転軸線「Ｘ−Ｘ」に対して実質的に平行である。
【０１０１】
ロータディスク２及びシャフト５は、固定ケーシング６内に収容され、これらが回転軸線「Ｘ−Ｘ」の周りを自由に回転することができるような方式で固定ケーシングによって支持される。固定ケーシング６は、第１の半体部分６ａ及び第２の半体部分６ｂによって形成され、これらはロータディスク２のところに位置する軸線「Ｘ−Ｘ」に対して垂直な平面「Ｐ」において相互に結合され、拘束可能である。
【０１０２】
固定ケーシング６は、ロータディスク２の前面４の真向かいに配置される前壁７（第１の半体部分６ａの一部）と、ロータディスク２の前面４の反対側の後面９の真向かいに位置する後壁８（第２の半体部分６ｂの一部）とを備える。スリーブ１０は、後壁８と一体であり、適切な軸受１１の介在により、シャフト５を回転可能に収容する。前壁７は、回転軸線「Ｘ−Ｘ」のところに位置する、作動流体のための入口開口部１２を有する。
【０１０３】
固定ケーシング６はまた、同心リングの列として配置された、ロータディスク２の前面４に向かって方向付けられた複数のステータブレード１３を収容する。ステータブレード１３の列は、ロータブレード３の列と半径方向に交互配置され、作動流体の半径方向膨張路を定め、作動流体は、入口開口部１２を通って入り、ロータディスク２の周囲に向かって半径方向に遠ざかる方向に膨張する。固定ケーシング６はまた、前壁７及び後壁８から延びて内部に作動流体のための出口容積１５を画定する半径方向周囲壁１４を備える。
【０１０４】
タービン１は、入口開口部１２内に配置された、進入する流れ「Ｆ」に向かって方向付けられた、凸壁により定められるデフレクタ又はノーズ１６を備える。デフラクタ１６は、進入する半径方向流「Ｆ」を、固定ケーシング６の前壁７とデフラクタ１６自体の半径方向周囲部分との間に挿入されたステータブレード１３の第１の列に向かって半径方向に偏向させる。
【０１０５】
図１のターボ機械１は、ロータディスク２の周縁部上に取り付けられた複数の補助ロータブレード１８と、固定ケーシング６の半径方向周囲壁１４に固定取付けされた複数の補助ステータブレード１９とを含む、補助軸線方向段１７を備える。
【０１０６】
ロータディスク２の後面９に２つのシーリング壁２０が存在し、後面９及びケーシング６の後壁８と共に環状チャンバ２１を画定する。
【０１０７】
図３でよく見ることができるように、ロータブレード３の各列は、回転軸線「Ｘ−Ｘ」と同軸のそれぞれの環状ロータ接合部２２に取り付けられている（図３は、図１のタービン１の１段の子午線断面を示す）。それぞれのロータ段のロータブレード３は、従って、環状ロータ接合部２２によって定められた円形路にそって連続的に配置される。環状ロータ接合部２２自体は、ロータディスク２の前面４に接合された第１の縁部と、第１の縁部とは反対側の環状ロータ接合部２２に接続された第２の縁部とを有する、環状ロータバンド２３によって支えられている。同じ列のロータブレード３は各々、環状ロータ接合部２２に拘束された一方の端部（ブレード付根（blade root））と、これもまた回転軸線「Ｘ−Ｘ」と同軸の末端ロータリング２４に接続された反対側の端部とを有する。環状ロータ接合部２２及び末端ロータリング２４は、実質的に同じ直径及び同じ半径方向サイズ「ｄ１」を有する。環状ロータバンド２３は代わりに、半径方向サイズ「ｄ１」より小さい半径方向厚さ「ｔ１」を有する。例えば、半径方向厚さ「ｔ１」と半径方向サイズ「ｄ１」との間の比は、約１／５である。さらに、環状ロータバンド２３の軸線方向長さ「Ｌ１」と、それぞれの半径方向厚さ「ｔ１」との間の比は、例えば約１０である。
【０１０８】
図３で見てわかるように、ロータブレード３のアレイは、半径方向外側位置に設置されたそれぞれのステータ段のステータブレード１３のアレイに動作的に結合する。ステータブレード１３の各列は、回転軸線「Ｘ−Ｘ」と同軸のそれぞれの固定環状接合部２５に取り付けられる。ステータ段のステータブレード１３は、従って、固定環状接合部２５によって定められた円形路にそって連続的に配置される。
【０１０９】
固定環状接合部２５自体は、ケーシング６の前壁７に接合された第１の縁部と、第１の縁部とは反対側の固定環状接合部２５に接続された第２の縁部とを有する固定環状バンド２６によって支えられている。図示した実施形態において、固定環状バンド２６は、固定環状接合部２５と一体である。同じ列のステータブレード１３は各々、固定環状接合部２５に拘束された一方の端部（ブレード付根）と、これもまた回転軸線「Ｘ−Ｘ」と同軸の末端ステータリング２７に接続された反対側の端部とを有する。固定環状接合部２５、端部リング２７及び固定環状バンド２６は、実質的に同じ半径方向サイズ「ｄ２」を有し、これは環状ロータ接合部２２及び末端ロータリング２４の半径方向サイズと同様であるか又は実質的に等しい。
【０１１０】
環状ロータ接合部２２は、末端ステータリング２７に対して半径方向内側であり、末端ステータリング２７に半径方向で面する。末端ロータリング２４は、固定環状接合部２５に対して半径方向内側であり、固定環状接合部２５と半径方向で面する。また１つの段のロータブレード３も、同じ段のステータブレード１３に対して半径方向内側であり、該ステータブレード１３に半径方向で面する。
【０１１１】
環状ロータ接合部２２の半径方向外面は、回転軸線「Ｘ−Ｘ」と同軸の互いに軸線方向に横に並んだ複数の環状壁２８を支える（図３に示す例ではそのうちの３つを示す）。環状壁２８の各々は、それぞれの半径方向外面から半径方向に突出し、子午線断面において、その自由頂点が末端ステータリング２７に方向づけられた三角形を有する。同様に、末端ロータリング２４の半径方向外面は、回転軸線「Ｘ−Ｘ」と同軸の互いに軸線方向に横に並んだ複数の環状壁２８を支える（図３に示す例ではそのうちの３つを示す）。環状壁２８の各々は、それぞれの半径方向外面から半径方向に突出し、子午線断面において、その自由頂点が固定環状接合部２５に方向づけられた三角形を有する。図３に示す実施形態において、環状壁２８は、それぞれ末端ロータリング２４及び環状ロータ接合部２２と共に一体で得られる。
【０１１２】
末端ステータリング２７の半径方向内面は、回転軸線「Ｘ−Ｘ」と同軸の互いに軸線方向に横に並んだ複数の環状座又はスロット２９を有する（図３に示す例ではそのうちの３つを示す）。各環状スロット２９は、環状ロータ接合部２２のそれぞれの環状壁２８に面し、底壁及び２つの側壁を有する。同様に、固定環状接合部２５の半径方向内面は、回転軸線「Ｘ−Ｘ」と同軸の互いに軸線方向に横に並んだ複数の環状座又はスロット２９を有する（図３に示す例ではそのうちの３つを示す）。各環状スロット２９は、末端ロータリング２４のそれぞれの環状壁２８に面し、底壁及び２つの側壁を有する。
【０１１３】
図３の非限定的な実施形態において、末端ステータリング２７及び固定環状接合部２５の半径方向内面、並びに環状ロータ接合部２２及び末端ロータリング２４の半径方向外面は円筒形である。さらに、環状壁２８は全て同じ半径方向高さを有し、環状スロット２９は全て同じ半径方向深さを有する。
【０１１４】
環状壁２８は環状スロット２９と共に、ロータブレード３及びステータブレード１３が動作する作動流体の半径方向膨張路からの作動流体のアウトフローを防止／制限するように適合されたシーリング装置を定める。
【０１１５】
このようなシーリング装置２８、２９は、半径流タービン１が停止されて低温であるとき、すなわち作動流体が横切っていないときには、有効ではない、又は有効であるが必要なシールを保証するほどではない。このような第１の状態（図３及び図３Ａに実線で示される）において、壁２８の自由頂点又は末端は、それぞれの環状スロット２９の外側に位置する。
【０１１６】
このようなシーリング装置２８、２９はその代わりに、半径流タービン１が動作しているとき、すなわちロータディスク２に作用する遠心力及び／又は作動流体に起因する温度勾配が環状ロータ接合部２２及び末端ロータリング２４の半径方向膨張を引き起こし、その結果、壁２８の自由頂点又は末端がそれぞれの環状スロット２９内に、好ましくはその底壁に触れずに位置した（図３及び図３Ａの点線）ときに、有効になる。好ましくは、第１の状態と第２の状態との間の推移中、スロット２９と壁２８との間の相対半径方向運動「Ｒ」（図３Ａ）は、約０．８ｍｍである。好ましくは、第２の状態において、壁２８の自由頂点又は末端とスロット２９の底壁との間の距離「Ｖ１」は、約０．３ｍｍ（図３Ａ）である。好ましくは、第１の状態において、壁２８の自由頂点又は末端とスロット２９の外側に位置する固定環状接合部２５の半径方向内面との間の距離「Ｖ２」は、約０．５ｍｍ（図３Ａ）である。好ましくは、第２の状態において、この末端は、スロット２９の中に約０．３ｍｍの深さ「Ｐ」にわたって侵入する（図３Ａ）。
【０１１７】
図４の変形例において、壁２８は、ロータディスク２側に位置する第１の壁２８から開始してケーシング７の前壁側に位置する最後の壁２８に向かって減少する半径方向高さを有する。さらに、固定環状接合部２５及び末端ステータリング２７の半径方向内面は、円錐形であり、ケーシング７の前壁に向かって収束する。環状スロット２９は全て同じ半径方向深さを有するが、円錐面上でのそれらの位置により、ロータディスク２側に位置する第１のスロット２９からケーシング７の前壁側に位置する最後のスロット２９に向かって漸進的に減少する回転軸線からの半径方向距離に配置される。
【０１１８】
図４Ａに示すさらなる変形例は、図４のものと実質的に同様であるが、段差のみを有し環状スロット２９は有さない。
【０１１９】
図５の変形例において、図３の実施形態とは異なり、スロット２９は固定環状接合部２５及び末端ステータリング２７（これらは通常、鋼で作られる）の材料よりも軟質の材料（例えばＰＴＦＥ）の挿入体３０で作られる。挿入体３０は、それぞれ固定環状接合部２５及び末端ステータリング２７の半径方向内面に作られた適切なハウジング内に取り付けられる。
【０１２０】
図５Ａの変形例において、挿入体３０にはスロットが設けられず、第２の状態にある壁２８は、単に挿入体３０に近づくように動くのみである。
【０１２１】
図６の変形例において、スロット２９は、環状ロータ接合部２２及び末端ロータリング２４の半径方向外面内に得られる。環状壁２８の代わりに、固定環状接合部２５及び末端ステータリング２７は、半径方向内面上に、適切なスロット（図示せず）に挿入されて固定された複数のプレート３１を支える。プレート３１は、壁２８と類似の方式でそれぞれのスロット内に部分的に挿入されることが意図されている。この場合、このプレート３１を受け入れるために半径方向外方に移動するのは環状スロット２９である。
【０１２２】
図６Ａの変形例において、環状ロータ接合部２２及び末端ロータリング２４の半径方向外面にはスロットが設けられず、第２の状態にあるプレート３１は、単にこの表面に近づくように動くのみである。
【０１２３】
図７の実施形態において、壁２８又はプレート３１の代わりに、固定環状接合部２５及び末端ステータリング２７には、各々、ブラシ３２が設けられる。ブラシ３２の各々は、円周上に配置された複数の毛（例えば鋼製）を備え、この毛は、それぞれの固定環状接合部２５及び末端ステータリング２７に拘束された、好ましくは適切なスロット内に挿入されて固定された、第１の端部を有する。ブラシ３２の自由端は、半径方向内方にそれぞれ環状ロータ接合部２２及び末端ロータリング２４に向かって方向付けられる。上述の実施形態とは異なり、図７の変形例は環状スロットを有さない。ブラシ３２の自由端は、実際、それぞれ環状ロータ接合部２２及び末端ロータリング２４の平滑な表面に対して動作する。第１の状態において、ブラシ３２の末端は、この平滑面から離間され又は軽く触れるのみであり、第２の状態において、該末端は、ブラシ３２を平滑面に押し付け、これらは半径方向に圧縮／変形／クラッシュされ、及び／又は毛が曲げられる。ブラシ３２の半径方向圧縮、すなわち第１の状態と第２の状態との間の推移中の半径方向に沿ったその変形は、例えば約０．１６ｍｍである。図７の実施形態において、ブラシ３２の両側に環状保護壁３３が配置され、これらはいずれの場合でも、第２の状態においてさえ、平滑面から離間されて保たれる。
【０１２４】
図８及び図９でよりよく見てわかるように、環状チャンバ２１を画定するシーリング壁２０は、ロータブレード３の支持要素について説明したものと同様の構造を有する。特に、図示された２つのシーリング壁２０の各々は、ケーシング６と一体の、ケーシング６内に後壁８からロータディスク２に向かって延びた固定シーリング壁３４を備える。図示された２つのシーリング壁２０の各々はまた、ロータディスク２の後面９に取り付けられた、ケーシング６の後壁８に向かって延びたロータシーリング壁３５を備える。
【０１２５】
図８の固定シーリング壁３４は、図３の固定環状接合部２５又は末端ステータリング２７について説明したものと構造的に同様の複数の環状スロット２９（例示された例ではそれらのうちの３つが示される）が設けられた円筒形の半径方向内面を有する。
【０１２６】
図８のロータシーリング壁３５は、ロータディスク２の後面９に接合した第１の縁部と、第１の縁部の反対側の環状ロータ接合部２２が設けられた第２の縁部とを有する、環状ロータバンド２３を備える。ロータシーリング壁３５の幾何学的形状は、従って、図３のロータブレード３を支える環状ロータ接合部２２及び環状ロータバンド２３によって形成された組立体と類似している。環状ロータバンド２３は、環状ロータ接合部２２の半径方向サイズ「ｄ１」より小さい半径方向厚さ「ｔ１」を有する。例えば、半径方向厚さ「ｔ１」と半径方向サイズ「ｄ１」との比は、約１／５である。さらに、環状ロータバンド２３の軸線方向長さ「Ｌ１」と、それぞれの半径方向厚さ「ｔ１」との間の比は、例えば約５である。
【０１２７】
環状ロータ接合部２２の半径方向外面は、ロータブレード３を支える接合部２２に関して上述したものと同様の複数の壁２８を支える。
【０１２８】
環状壁２８は環状スロット２９と共に、シーリングチャンバ２１と固定ケーシング６の内側の他の領域との間の作動流体の通過を防止／制限するように適合されたシーリング装置を定める。シーリング壁２０の機能的原理は、ロータ及びステータ段のものと同じであり、すなわちシーリング装置２８、２９は半径流タービン１が動作中のときに有効である。
【０１２９】
図３Ａは、ロータシーリング壁３５に属する環状ロータ接合部２２及び固定シーリング壁３４の一部の拡大図もまた表す。好ましくは、第１の状態と第２の状態との間の推移中、スロット２９と壁２８との間の相対半径方向運動「Ｒ」（図３Ａ）は、約０．８ｍｍである。好ましくは、第２の状態において、壁２８の自由頂点又は末端とスロット２９の底壁との間の距離「Ｖ１」は、約０．３ｍｍである（図３Ａ）。好ましくは、第１の状態において、壁２８の自由頂点又は末端とスロット２９の外側に位置する固定環状接合部２５の半径方向内面との間の距離「Ｖ２」は、約０．５ｍｍである（図３Ａ）。好ましくは、第２の状態において、この末端は、スロット２９の中に約０．３ｍｍの深さ「Ｐ」にわたって侵入する（図３Ａ）。
【０１３０】
図９に示す変形例において、図８の固定シーリング壁３４は、円錐形の、固定ケーシング６から後壁８へ向かって収束する半径方向内面を有する。環状スロット２９（例示された例ではそれらのうちの３つが示される）は、図４の固定環状接合部２５又は末端ステータリング２７に関して説明されたものと構造的に同様である。壁２８は、後壁８側に位置する第１の壁２８から開始して後壁８から離間した最後の壁２８に向かって増大する半径方向高さを有する。固定シーリング壁３４の幾何学的形状は、従って、図４の固定環状接合部２５及び末端ステータリング２７のものと類似している。
【０１３１】
環状ロータバンド２３、環状ロータ接合部２２、ロータブレード３、及び末端ロータリング２４によって形成された組立体と、ロータシーリング壁３５の環状ロータバンド２３及び環状ロータ接合部２２によって形成された組立体は、各々、第１の状態と第２の状態との間で半径方向に変形することができる環状ロータ要素を構成する。
【０１３２】
図２の半径流タービン１には、２つの逆回転ディスク２、２’が設けられる。図１の半径流タービンに関して示され説明されたものに対応する要素は、同じ参照符号によって示した。
【０１３３】
固定ケーシング６は、その内部に第１のロータディスク２及び第２のロータディク２’を収容する。ロータディスク２、２’は、ケーシング６内で共通回転軸線「Ｘ−Ｘ」を中心として各自互いに独立して自由に回転することができる。このような目的で、第１のディスク２は、ケーシング６内に軸受１１によって取り付けられたそれぞれの回転シャフト５と一体である。第２のディスク２’は、ケーシング６内にそれぞれの軸受によって取り付けられたそれぞれの回転シャフト５と一体である。
【０１３４】
第１のロータディスク２は、互いに半径方向に連続して配置された複数の半径流ロータ段を支える前面４を有する。半径流ロータ段の各々は、回転軸線「Ｘ−Ｘ」と同心の円形経路に沿ってアレイ状に配置された複数のブレード３を備える。換言すれば、異なる段のブレード３の円形アレイは、同心円を形成する。
【０１３５】
第２のロータディスク２’は、互いに半径方向に連続して配置された複数の半径流ロータ段を支えるそれぞれの前面４’を有する。半径流ロータ段の各々は、回転軸線「Ｘ−Ｘ」と同心の円形経路に沿ってアレイ状に配置された複数のブレード３’を備える。換言すれば、異なる段のブレード３’の円形アレイは、同心円を形成する。
【０１３６】
第１のロータディスク２の前面４は、第２のロータディスク２’の前面４’の真向かいに配置され、第１のディスク２のブレード３は、第２のディスク２’のブレード３’と半径方向に交互配置される。換言すれば、第１のロータディスク２の半径流ロータ段は、第２のロータディスク２’の半径流ロータ段に対して半径方向に沿って交互配置される。第１のディスク２のブレード３は、第２のディスク２’の前面４’の近傍で終端し、第２のディスク２’のブレード３’は、第１のディスク２の前面４の近傍で終端する。
【０１３７】
図２の逆回転型半径流タービン１は、２つの回転ディスク２、２’の後面に位置するシーリング壁２０を備え、それぞれのシーリングチャンバ２３を画定する。このシーリング壁２０は、図１のタービンに関して上述したものと構造的に同一／類似である。
【０１３８】
上述のタービン１の構造は、本発明による方法に従って該タービン１を取り付けること及び分解することを可能にする。
【０１３９】
特に、図１を参照すると、図示されたタービン１は、第１の半体部分６ａを第２の半体部分６ｂから取り外すことによって分解される。ブレード３を備えた環状ロータ要素が第１の半径方向に拘束された状態にあるので、段が互いに干渉することなくステータ段をロータ段から取り去ることによって、第１の半体部分６ａは、第２の半体部分６ｂから及びロータディスク２から軸線方向に遠ざかるように動かされる。
【０１４０】
次いで、ロータシーリング壁３５が第１の半径方向に収縮した状態にあるので、壁が互いに干渉することなくロータシーリング壁３５を固定シーリング壁３４から除去することによって、ロータディスク２がシャフト５と一緒に抜き出される。
【０１４１】
図２を参照すると、図示したタービン１は、第１の半体部分６ａを第２の半体部分６ｂから取り外し、２つの半体部分６ａ、６ｂ及び２つのディスク２，２’を軸線方向に遠ざかるように移動させ、次にディスク２、２’をそれぞれの半体部分６ａ、６ｂから取り出すことにより分解される。またこの場合、ロータシーリング壁３５は第１の半径方向に収縮した状態にあるので、ロータシーリング壁３５は、壁が互いに干渉せずに固定シーリング壁３４から取り去られる。
【０１４２】
タービン１は、本発明によれば、上記の一連のステップを逆にすることによって取り付けられる。
【０１４３】
数値的な実施例
以下の実施例は、図１に示したタイプの遠心半径流（アウトフロー）タービンであって、以下のパラメータで機能する工業熱回収のためのＯＲＣプラント内で使用されるものに関する。
作動流体＝Ｒ２４５ＦＡ（１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン）；Ｐ  ｉｎ＝２３バール；Ｐ  ｏｕｔ＝２バール、Ｔ  ｉｎ＝１９０℃、質量流＝１８ｋｇ／ｓ
【０１４４】
すべての実施例は、回転軸線から開始して外側に向かって数えて第３のロータ及び第４のステータによって形成されたタービンの段に関する。
【０１４５】
実施例１−図１０−従来技術
この実施例は、従来技術に属する図１０に示す構造に関し、ここで環状ロータ接合部２２（比較を容易にするために本発明と同じ参照符号を用いた）はロータディスク２に拘束され、遠心力の作用下で自由に半径方向に膨張しないようになっている（実際、厚さが制限された環状バンド２３は存在しない）。
【０１４６】
第３のロータ及び第４のステータは、プレート３１の端部とそれに面する表面との間の距離が低温（停止タービン）及び高温（動作タービン）条件下の両方で０．３８ｍｍとなるように取り付けた。
【０１４７】
実施例２−図６Ａ−本発明
観察されるように、シーリング装置の構造（スロットのない表面に面したプレート３１）は図１０の構造と同一であるが、この場合には環状バンド２３が存在し、ロータ接合部２２、ロータブレード３及び末端ロータリング２４によって構成された組立体の半径方向膨張を可能にする。
【０１４８】
第３のロータ及び第４のステータは、プレート３１の端部とそれに面した表面との間の距離「Ｖ２」が低温条件下（停止タービン）で０．７ｍｍとなるように取り付けた。タービンが動作しているとき、この距離「Ｖ２」は約０．３８ｍｍに短縮される。
【０１４９】
実施例３−図６−本発明
この実施例において、ロータ接合部２２、ロータブレード３及び末端ロータリング２４によって構築される組立体の半径方向膨張により、それぞれのスロット２９内へのプレート３１の端部の挿入が引き起こされる。
【０１５０】
第３のロータ及び第４のステータは、プレート３１の端部とロータ接合部２２の半径方向外面との間及び末端ロータリング２４からの距離「Ｖ２」が低温条件下（停止タービン）で０．２ｍｍとなるように取り付けた。タービンが動作しているとき、プレートは約０．１２ｍｍの深さ「Ｐ」にわたってスロット２９の中に挿入される。さらに、動作中、プレート３１の端部とスロット２９の底部との間の距離「Ｖ１」は約０．３８ｍｍである。
【０１５１】
実施例４−図５Ａ−本発明
第３のロータ及び第４のステータは、環状壁２８の端部とそれに面した挿入体３０の表面との間の距離「Ｖ２」が低温条件下（停止タービン）で０．４ｍｍとなるように取り付けられた。タービンが動作しているとき、この距離「Ｖ２」は約０．０８ｍｍに短縮される。
【０１５２】
実施例５−図７−本発明
第３のロータ及び第４のステータは、ブラシ３２の毛の端部とそれに面した表面との間の距離「Ｖ２」が低温条件下（停止タービン）で０．３ｍｍとなるように取り付けた。タービンが動作しているとき、この距離「Ｖ２」は排除され、毛は約０．０２ｍｍ圧縮される（この間、環状保護壁３３は接触しない）。
【０１５３】
以下の表は、上記実施例の各々について、末端ロータリング２４と固定環状接合部２５との間、そして環状ロータ接合部２２と末端ステータリング２７との間で（シーリング装置を通って）動作中に漏れる質量百分率（膨張容量内を流れる公称質量に対する）を示す。
【表１】
2017525880.tif 000003
【０１５４】
観察して分かるように、本発明による実施例２は、実施例１（図１０の従来技術による解決策）の動作中と同じシールを保証するが、タービンが停止すると距離「Ｖ２」が０．７ｍｍとかなり大きくなるので、リスクなく、より容易に取付け／分解が可能になる。
【０１５５】
本発明による他のすべての実施例（実施例３、４、５）において、動作中のシールは実施例１の場合よりもかなり大きくなり、そしてまたタービンが停止していると、取り付け及び分解が干渉することなく常に可能になる。
【図１】
2017525880.tif 000004
【図２】
2017525880.tif 000005
【図３】
2017525880.tif 000006
【図３Ａ】
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【図４】
2017525880.tif 000008
【図４Ａ】
2017525880.tif 000009
【図５】
2017525880.tif 000010
【図５Ａ】
2017525880.tif 000011
【図６】
2017525880.tif 000012
【図６Ａ】
2017525880.tif 000013
【図７】
2017525880.tif 000014
【図８】
2017525880.tif 000015
【図９】
2017525880.tif 000016
【図１０】
2017525880.tif 000017
【国際調査報告】
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2017525880.tif 000019
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