(57)【要約】  本発明は、軸方向に並べられかつ接続ロッド（１４４）により接続された複数のロータ部品（１３０）を含むタービン（１００）用のロータ（１０３）であって、ロータ部品（１３０）の１つに、周方向に延在しかつ軸方向に開いた溝（１５２）が設けられており、溝（１５２）内には接続ロッド（１４４）周りで延在する、接続ロッド（１４４）を支持するための連結要素（１５４）が備わっている、ロータ（１０３）に関する。前記ロータは、技術的にシンプルな手段によって振動を防止するために、接続ロッドを特に安定して支持できるよう意図されている。そのために連結要素（１５４）は、接続ロッド（１４４）と接合された保持要素（１５０）に設けられている。
2016524082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向において並んで配置されかつタイロッド（１４４）を介して接続された複数のロータ部品（１３０）を含むタービン（１００）用のロータ（１０３）であって、前記ロータ部品（１３０）の１つに、周方向に延在しかつ軸方向に開いた溝（１５２）が設けられており、該溝（１５２）内には、前記タイロッド（１４４）を取り囲む、径方向に該タイロッド（１４４）を支持するための連結要素（１５４）が備わっており、該連結要素（１５４）は、前記タイロッド（１４４）と接続された保持要素（１５０）に設けられている、ロータ（１０３）。
【請求項２】
前記連結要素（１５４）はリング状構造からなる、請求項１に記載のロータ（１０３）。
【請求項３】
前記溝（１５２）は、前記タイロッド（１４４）周りを完全に延在するように構成されている、請求項１あるいは２に記載のロータ（１０３）。
【請求項４】
それぞれの前記保持要素（１４８）に、周方向に延在しかつ軸方向において前記第１溝（１５２）に向かって開いた第２溝（１５０）が設けられており、該第２溝（１５０）内に前記連結要素（１５４）が係合する、請求項１から３のいずれか１項に記載のロータ（１０３）。
【請求項５】
複数の保持要素（１４８）が、前記タイロッド（１４４）の周にわたって設けられている、請求項１から４のいずれか１項に記載のロータ（１０３）。
【請求項６】
それぞれの前記保持要素（１４８）は、前記タイロッド（１４４）とともに螺合したナット（１４８）である、請求項１から５のいずれか１項に記載のロータ（１０３）。
【請求項７】
連結要素および／あるいは保持要素（１４８、１５４）は、予熱された状態で取り付けられる、請求項１から６のいずれか１項に記載のロータ（１０３）の製造法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載のロータ（１０３）および／あるいは請求項８に従って製造されたロータを有するタービン（１００）。
【請求項９】
ガスタービン（１００）の形態をとる、請求項８に記載のタービン（１００）。
【請求項１０】
請求項８あるいは９に記載のタービン（１００）を有する発電所。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸方向に並べられて配置されかつタイロッドを介して接続された複数のロータ部品を含むタービン用のロータであって、ロータ部品の１つに、周方向に延在しかつ軸方向に開いた溝が設けられており、溝内にはタイロッドを取り囲む、タイロッドを支持するための連結要素が備わっている、ロータに関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンは、流動する流体（液体あるいはガス）の内部エネルギー（エンタルピー）を回転エネルギー、最終的には機械的な駆動エネルギーに変換する流体機械である。タービンブレードのできる限り渦のない層流によって、流体の流れからその内部エネルギーの一部が取られ、タービンのロータブレードに渡る。それからこれらのロータブレードを介してタービンシャフトが回転を始め、利用可能な出力が、たとえばジェネレータのような連結された作動機械に出力される。ロータブレードとシャフトとは、ハウジングの内部に設けられているタービンの可動ロータあるいはホイールの一部である。
【０００３】
通常、複数のブレードがシャフトに取り付けられている。１つの平面に取り付けられたロータブレードは、それぞれ１つのブレードホイールあるいはインペラを形成する。ブレードは、航空機の翼面のように、わずかに曲がった外形を有している。各インペラの上流には、従来ではステータが配置されている。ステータガイドベーンは、ハウジングから流動する媒体の中へ突出し、当該媒体を旋回させる。ステータにおいて発生された旋回運動（運動エネルギー）は、それに後続するインペラにおいて利用されて、インペラのブレードが取り付けられているシャフトを回転させる。ステータとインペラとは一緒にして、段として公知である。しばしばそのような複数の段は、互いに連続して設置されている。
【０００４】
タービンのロータは、軸方向に、通常タイロッドによってともに保持されている。タービンホイールディスクやロータディスクや中空シャフトのような個々のロータ部品は、一列に並んで、タイロッドを介してクランプされている。その際ロータディスクは、ハース歯によって互いに噛合って接続されているので、個々の要素間のトルクを伝達することができる。
【０００５】
タイロッドの振動を軽減するために、タイロッドはその際、様々な圧縮機ホイールディスクとタービンホイールディスクにおいてかつ冷却空気分離管に挿入されている支持手段を介して保持される。このために、それぞれのロータ部品内に導入された溝であって、周方向に延在し、軸方向に開いた、溝と係合する、リング状で円錐状に傾斜した連結要素が従来備わっている。その際連結要素は、たとえばホイールディスクのようなそれぞれのロータ部品の溝に焼き嵌めすることによって接続されるために、取付け時に加熱される。円錐形状によって、連結要素はその直径が最小の箇所で、タイロッドを接触して取り囲み、その場所で同様に焼き嵌めを示す。
【０００６】
しかしながら典型的には、既知の支持手段では、考えられ得る軸方向の移動を阻止するために、追加の軸方向の固定部品が必要である。たとえば保持要素を、常に２つのディスクの間に置かなくてはならない。このような処置にもかかわらず、さらに、暫定的で一時的な接触不良のリスクがある。
【０００７】
さらに特許文献１から知られているのは、周方向に歯のある１対のブッシュを介して、流体機械のロータのタイロッドを、外側のハウジングに対して固定することである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】独国特許出願公開第２１３５０８８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
それゆえ本発明の課題は、技術的にシンプルな手段によって振動を防止するために、タイロッドを特に安定的に支持できるようにする、冒頭で述べたようなタイプのロータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に従えばこの課題は、別のロータ部材に対してタイロッドを径方向に支持することに役立つ連結要素を、タイロッドと接続された保持要素に設けることによって、解決される。
【００１１】
ここで、本発明は、連結要素、つまりそれぞれのロータ部分の溝に係合するパーツの固定が、タイロッド自体への焼きばめ、ひいては噛み合わない接続を介してだけで保証されないのであれば、タイロッドの特に安定的な支持が可能であろうという考察に基づいている。その代わり、むしろ噛み合わせ接続が提供されるべきである。これは、タイロッドと接続される保持要素がタイロッドに備わり、当該保持要素に連結要素が設けられれば、技術的にシンプルな手段によって実現可能である。
【００１２】
有利な形態において、連結要素はリング状構造からなる。これによって、特に容易に作られ得かつ取り付けられ得る、タイロッドの支持装置がもたらされる。連結要素がタイロッドの別体の保持要素に設けられていることによって、円錐形状ももはや必要なく、むしろ連結要素は、単純なシリンダ面の形態のリングを形成してよい。
【００１３】
それぞれのロータ部分の溝は、有利には、タイロッド周りで完全に延在するように構成される。それによって連結要素は、単純なリング状である場合には、周全体にわたって溝の中にあってよく、これによって安定性が改善される。
【００１４】
さらなる有利な形態において、それぞれの保持要素に、周方向に延在しかつ軸方向において第１溝に向かって開いた第２溝が設けられており、当該第２溝内に連結要素が係合する。言い換えれば、保持要素の溝は、それぞれのロータ部品の溝と軸方向に向かい合っている。それによってリング状の連結要素は、第１の軸方向側でロータ部品の溝に係合し、別の軸方向側で保持要素の溝に係合する。
【００１５】
その際有利には、複数の保持要素が、タイロッドの周にわたって設けられている。その際保持要素の数は、必要に応じて適合され得る。多くの保持要素が備わっていれば、それだけタイロッドの支持が改善される。しかしながら保持要素の数がより少なければ、重量と取付けの複雑さとに関して有利となり得る。
【００１６】
特にシンプルで有利な形態において、それぞれの保持要素は、タイロッドとともに螺合したナットである。これによってさらに取付けが容易になる。このために、タイロッドには、当該タイロッドから径方向外側に突出するネジ山が付けられていればよい。それからこれらのネジ山に上述の形状で、保持要素として連結要素を保持し且つそれでタイロッドを支持するナットが螺着されてよい。
【００１７】
記述されたロータの製造法では、連結要素および／あるいは保持要素は、予熱された状態で取り付けられる。これによって、取付けが容易になる。要素の冷却後に、焼きばめが生じ、タイロッドをしっかりと安定させる。この場合特に有利なのは、収縮時に保持要素の溝がタイロッドの軸に向かって移動され、それによってそれぞれのロータ部品の溝に対してオフセットが生じることである。それによって、冷却時に減少する連結要素の直径に関連して、稼働時に生じる遠心力に対抗しかつそれで特に安定的な保持を可能にするプレテンションが生じる。
【００１８】
タービンは有利には、上述されたロータを含む。
【００１９】
その際有利には、タービンはガスタービンの形態をとる。まさにガスタービン内では、熱的かつ機械的な負荷が特に大きいので、タイロッド支持の上述された形態は、安定性について特に有利なものとなっている。
【００２０】
発電所は有利には、そのようなタービンを備える。
【００２１】
本発明で達成される利点は、特に、タイロッド自体に連結要素を焼きばめすることによってタイロッドを支持するのではなく、タイロッドの別体の保持要素に固定することを介してタイロッドを支持することで、特に安定的でかつ技術的にシンプルな方式で容易に実現され得る、タイロッドの振動の防止が可能になるということにある。加えて、タイロッドの支持と組み合わせて、内部での冷却空気の供給が可能となる。なぜなら保持要素間に通路が残されているからである。追加の軸方向の固定部品を必要とすることなしに、タイロッドの支持が実現される。暫定的で一時的な接触が失われるリスクは、取り除かれる。
【００２２】
本発明の実施例は、図に基づいてより詳細に説明される。図に示されるのは以下である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】ガスタービンの部分的な長手方向断面図である。
【図２】タイロッド支持手段の略概略図である。
【図３】溝の領域におけるタイロッド支持手段の長手方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
同じパーツには、すべての図において、同じ符号が付されている。
【００２５】
図１は、タービン１００、ここではガスタービンの部分的な長手方向断面図を示している。ガスタービン１００は、その内部に、回転軸１０２（軸方向）回りに回転するように取り付けられており且つタービンホイールとも呼ばれるロータ１０３を備える。ロータ１０３に沿って、吸引ハウジング１０４と、圧縮機１０５と、同軸に設けられた複数のバーナー１０７を有するトロイダル燃焼室１１０、特にリング状燃焼室１０６と、タービン１０８と、排ガスハウジング１０９と、が連続している。リング状燃焼室１０６は、リング状の高温ガスダクト１１１と連通している。そこではたとえば、連続して接続されている４つのタービン段１１２が、タービン１０８を形成している。各タービン段１１２は、２つのブレード及びベーンのリングから形成されている。作動媒体１１３の流れ方向で見て、高温ガスダクト１１１において、ロータブレード１２０から形成される列１２５が、ステータガイドベーン列１１５に続く。その際、ステータガイドベーン１３０はステータ１４３に固定されており、これに対して列１２５のロータブレード１２０は、タービンディスク１３３によってロータ１０３に取り付けられている。それによってロータブレード１２０は、ロータあるいはタービンホイール１０３の構成要素を形成する。ロータ１０３に連結されているのは、ジェネレータあるいは機械（図示せず）である。ガスタービン１００の稼働中、圧縮機１０５によって吸引ハウジング１０４を通って空気１３５が吸引され、圧縮される。圧縮機１０５のタービン側の端部で提供される圧縮空気は、バーナー１０７にガイドされ、そこで燃料と混合される。混合体はそれから、燃焼室１１０内で燃焼され、作動媒体１１３を形成する。作動媒体１１３は、燃焼室１１０から高温ガスダクト１１１に沿ってステータガイドベーン１３０とロータブレード１２０とを通り過ぎて流れる。作動媒体１１３はロータブレード１２０において衝撃伝達方式で膨張するので、ロータブレード１２０はロータ１０３を駆動し、このロータ１０３はそれに連結されている作動機械を駆動する。
【００２６】
高温の作動媒体１１３にさらされる部品は、ガスタービン１００の稼働中に熱負荷がかかっている。作動媒体１１３の流れ方向で見て最初に進む第１のタービン段１１２のステータガイドベーン１３０とロータブレード１２０は、リング状燃焼室１０６を補強する熱シールド石材とともに、最も熱負荷がかかる。そこで広がる温度に耐えるために、これらは冷媒によって冷却される。同様に、ブレード１２０及びベーン１３０は、耐腐食コーティング（ＭＣｒＡｌＸ；Ｍ＝Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、希土類）と耐熱コーティング（遮熱層、たとえばＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ４−ＺｒＯ２）を備えてよい。
【００２７】
各ステータガイドベーン１３０は、タービン１０８の内部ハウジング１３８に対向するガイドベーン基底部（ここでは図示せず）と、ガイドベーン基底部の反対側のガイドベーン先端部と、を備える。ガイドベーン先端部はロータ１０３に対向し、ステータ１４３の密封リング１４０に固定されている。その際各密封リング１４０は、ロータ１０３のシャフトを取り囲んでいる。ロータ１０３には、タービンディスク１３０と、中空シャフトのような詳細には記述されないさらなる部品と、が、タイロッド１４４を介して接続されている。タイロッド１４４の振動を防止するために、このタイロッド１４４は、図２の概略図に表わされているように、ロータ部材に支持されている。
【００２８】
図２は、タイロッド１４４の径方向外側縁部の長手方向断面図（軸１０２に対して）を示している。タイロッド１４４には、当該タイロッド１４４から径方向外側に突出するネジ山１４６が導入されている。ネジ山１４６には、保持要素であるナット１４８が螺合されている。ネジ山１４６とナット１４８の同様の組み合わせは、タイロッド１４４の周にわたって等間隔で設けられている。
【００２９】
ナット１４８は、軸方向に開いておりかつタービンディスク１３０に対向する溝１５０を備える。溝１５０に向かい合ってタービンディスク１３０内に、周全体周りで延在するさらなる溝１５２が導入されている。リング状の連結要素は、さねはぎ接合方式で、２つの溝１５０、１５２内に設けられており、そうしてタイロッド１４４を径方向に固定する。軸方向において、タービンディスク１３０は、タイロッド１４４のテンションを介して固定されている一方で、ナット１４８はネジ山１４６を介して固定されている。対応する支持手段は、タイロッド１４４の様々な軸方向領域において各ロータ部品に備わっている。ナット１４８は、中央部で軸方向に貫通する開口部１５６を備える。この開口部１５６を通って同様に、個々のナット１４８の間を冷却空気が貫流でき、それによってタイロッド１４４を冷却するための内部冷却空気誘導が可能になる。
【００３０】
図３は、連結要素１５４周辺の領域の長手方向断面の詳細図である。ナット１４８は、ここではさらに、タービンディスク１３３に当接しかつ軸方向での安定性をもたらす突出部１５８を備える。
【００３１】
取付け時にナット１４８と連結要素１５４とが加熱される。それゆえ冷却時にナット１４８と連結要素１５４とは収縮するので、連結要素１５４と溝１５０の、軸１０２へ向かう方向での移動が起こる。それによって連結要素１５４は、タービンディスク１３０の溝１５２の径方向内側と、ナット１４８の溝１５０の径方向外側と、で当接する。これによって、稼働時に生じる遠心力に対抗するプレテンションがもたらされる。
【符号の説明】
【００３２】
１００  ガスタービン
１０２  回転軸
１０３  ロータ
１０４  吸引ハウジング
１０５  圧縮機
１０６  リング状燃焼室
１０７  バーナー
１０８  タービン
１０９  排ガスハウジング
１１０  燃焼室
１１１  高温ガスダクト
１１２  タービン段
１１３  作動媒体
１１５  ステータガイドベーン列
１２０  ロータブレード
１２５  列
１３０  ステータガイドベーン
１３３  タービンディスク
１３５  空気
１３８  内部ハウジング
１４０  密封リング
１４３  ステータ
１４４  タイロッド
１４６  ネジ山
１４８  ナット
１５０  溝
１５２  溝
１５４  連結要素
１５６  開口部
１５８  突出部
【図１】
2016524082.tif 000003
【図２】
2016524082.tif 000004
【図３】
2016524082.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成27年4月29日(2015.4.29)
【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】
軸方向において並んで配置されかつタイロッド（１４４）を介して接続された複数のロータ部品（１３０）を含むタービン（１００）用のロータ（１０３）であって、前記ロータ部品（１３０）の１つに、周方向に延在しかつ軸方向に開いた溝（１５２）が設けられており、該溝（１５２）内には、前記タイロッド（１４４）を取り囲む、振動を防止して径方向に該タイロッド（１４４）を支持するための連結要素（１５４）が備わっており、該連結要素（１５４）は、前記タイロッド（１４４）と接続された保持要素（１５０）に設けられている、ロータ（１０３）。
【請求項２】
前記連結要素（１５４）はリング状構造からなる、請求項１に記載のロータ（１０３）。
【請求項３】
前記溝（１５２）は、前記タイロッド（１４４）周りを完全に延在するように構成されている、請求項１あるいは２に記載のロータ（１０３）。
【請求項４】
それぞれの前記保持要素（１４８）に、周方向に延在しかつ軸方向において前記第１溝（１５２）に向かって開いた第２溝（１５０）が設けられており、該第２溝（１５０）内に前記連結要素（１５４）が係合する、請求項１から３のいずれか１項に記載のロータ（１０３）。
【請求項５】
複数の保持要素（１４８）が、前記タイロッド（１４４）の周にわたって設けられている、請求項１から４のいずれか１項に記載のロータ（１０３）。
【請求項６】
それぞれの前記保持要素（１４８）は、前記タイロッド（１４４）とともに螺合したナット（１４８）である、請求項１から５のいずれか１項に記載のロータ（１０３）。
【請求項７】
連結要素および／あるいは保持要素（１４８、１５４）は、予熱された状態で取り付けられる、請求項１から６のいずれか１項に記載のロータ（１０３）の製造法。
【請求項８】
請求項１から６のいずれか１項に記載のロータ（１０３）および／あるいは請求項７に従って製造されたロータを有するタービン（１００）。
【請求項９】
ガスタービン（１００）の形態をとる、請求項８に記載のタービン（１００）。
【請求項１０】
請求項８あるいは９に記載のタービン（１００）を有する発電所。
【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、軸方向に並べられて配置されかつタイロッドを介して接続された複数のロータ部品を含むタービン用のロータであって、ロータ部品の１つに、周方向に延在しかつ軸方向に開いた溝が設けられており、溝内にはタイロッドを取り囲む、タイロッドを支持するための連結要素が備わっている、ロータに関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンは、流動する流体（液体あるいはガス）の内部エネルギー（エンタルピー）を回転エネルギー、最終的には機械的な駆動エネルギーに変換する流体機械である。タービンブレードのできる限り渦のない層流によって、流体の流れからその内部エネルギーの一部が取られ、タービンのロータブレードに渡る。それからこれらのロータブレードを介してタービンシャフトが回転を始め、利用可能な出力が、たとえばジェネレータのような連結された作動機械に出力される。ロータブレードとシャフトとは、ハウジングの内部に設けられているタービンの可動ロータあるいはホイールの一部である。
【０００３】
通常、複数のブレードがシャフトに取り付けられている。１つの平面に取り付けられたロータブレードは、それぞれ１つのブレードホイールあるいはインペラを形成する。ブレードは、航空機の翼面のように、わずかに曲がった外形を有している。各インペラの上流には、従来ではステータが配置されている。ステータガイドベーンは、ハウジングから流動する媒体の中へ突出し、当該媒体を旋回させる。ステータにおいて発生された旋回運動（運動エネルギー）は、それに後続するインペラにおいて利用されて、インペラのブレードが取り付けられているシャフトを回転させる。ステータとインペラとは一緒にして、段として公知である。しばしばそのような複数の段は、互いに連続して設置されている。
【０００４】
タービンのロータは、軸方向に、通常タイロッドによってともに保持されている。タービンホイールディスクやロータディスクや中空シャフトのような個々のロータ部品は、一列に並んで、タイロッドを介してクランプされている。その際ロータディスクは、ハース歯によって互いに噛合って接続されているので、個々の要素間のトルクを伝達することができる。
【０００５】
タイロッドの振動を軽減するために、タイロッドはその際、様々な圧縮機ホイールディスクとタービンホイールディスクにおいてかつ冷却空気分離管に挿入されている支持手段を介して保持される。このために、それぞれのロータ部品内に導入された溝であって、周方向に延在し、軸方向に開いた、溝と係合する、リング状で円錐状に傾斜した連結要素が従来備わっている。その際連結要素は、たとえばホイールディスクのようなそれぞれのロータ部品の溝に焼き嵌めすることによって接続されるために、取付け時に加熱される。円錐形状によって、連結要素はその直径が最小の箇所で、タイロッドを接触して取り囲み、その場所で同様に焼き嵌めを示す。
【０００６】
しかしながら典型的には、既知の支持手段では、考えられ得る軸方向の移動を阻止するために、追加の軸方向の固定部品が必要である。たとえば保持要素を、常に２つのディスクの間に置かなくてはならない。このような処置にもかかわらず、さらに、暫定的で一時的な接触不良のリスクがある。
【０００７】
さらに特許文献１から知られているのは、周方向に歯のある１対のブッシュを介して、流体機械のロータのタイロッドを、外側のハウジングに対して固定することである。
【０００８】
そのほかに、特許文献２には、ガスタービンのロータディスクとタイロッドの熱分離が開示されている。そのために、最後のロータディスクとタイロッドの端部との間に、断熱リングと、半径方向外側から挿入される２つのスペーサセグメントとが設けられている。タイロッドを遠心力による損失から守るために、分割リングによって軸方向に移動しないようになっているスリーブが、断熱リングとスペーサ要素とに被せられる。この場合不利なのは、タイロッドが、その両端部の間で支持されておらず、それによってそこで振動し得るということである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】独国特許出願公開第２１３５０８８号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００７／０２８６７３３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
それゆえ本発明の課題は、技術的にシンプルな手段によって振動を防止するために、タイロッドを特に安定的に支持できるようにする、冒頭で述べたようなタイプのロータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に従えばこの課題は、別のロータ部材に対してタイロッドを径方向に支持することに役立つ連結要素を、タイロッドと接続された保持要素に設けることによって、解決される。
【００１２】
ここで、本発明は、連結要素、つまりそれぞれのロータ部分の溝に係合するパーツの固定が、タイロッド自体への焼きばめ、ひいては噛み合わない接続を介してだけで保証されないのであれば、タイロッドの特に安定的な支持が可能であろうという考察に基づいている。その代わり、むしろ噛み合わせ接続が提供されるべきである。これは、タイロッドと接続される保持要素がタイロッドに備わり、当該保持要素に連結要素が設けられれば、技術的にシンプルな手段によって実現可能である。
【００１３】
有利な形態において、連結要素はリング状構造からなる。これによって、特に容易に作られ得かつ取り付けられ得る、タイロッドの支持装置がもたらされる。連結要素がタイロッドの別体の保持要素に設けられていることによって、円錐形状ももはや必要なく、むしろ連結要素は、単純なシリンダ面の形態のリングを形成してよい。
【００１４】
それぞれのロータ部分の溝は、有利には、タイロッド周りで完全に延在するように構成される。それによって連結要素は、単純なリング状である場合には、周全体にわたって溝の中にあってよく、これによって安定性が改善される。
【００１５】
さらなる有利な形態において、それぞれの保持要素に、周方向に延在しかつ軸方向において第１溝に向かって開いた第２溝が設けられており、当該第２溝内に連結要素が係合する。言い換えれば、保持要素の溝は、それぞれのロータ部品の溝と軸方向に向かい合っている。それによってリング状の連結要素は、第１の軸方向側でロータ部品の溝に係合し、別の軸方向側で保持要素の溝に係合する。
【００１６】
その際有利には、複数の保持要素が、タイロッドの周にわたって設けられている。その際保持要素の数は、必要に応じて適合され得る。多くの保持要素が備わっていれば、それだけタイロッドの支持が改善される。しかしながら保持要素の数がより少なければ、重量と取付けの複雑さとに関して有利となり得る。
【００１７】
特にシンプルで有利な形態において、それぞれの保持要素は、タイロッドとともに螺合したナットである。これによってさらに取付けが容易になる。このために、タイロッドには、当該タイロッドから径方向外側に突出するネジ山が付けられていればよい。それからこれらのネジ山に上述の形状で、保持要素として連結要素を保持し且つそれでタイロッドを支持するナットが螺着されてよい。
【００１８】
記述されたロータの製造法では、連結要素および／あるいは保持要素は、予熱された状態で取り付けられる。これによって、取付けが容易になる。要素の冷却後に、焼きばめが生じ、タイロッドをしっかりと安定させる。この場合特に有利なのは、収縮時に保持要素の溝がタイロッドの軸に向かって移動され、それによってそれぞれのロータ部品の溝に対してオフセットが生じることである。それによって、冷却時に減少する連結要素の直径に関連して、稼働時に生じる遠心力に対抗しかつそれで特に安定的な保持を可能にするプレテンションが生じる。
【００１９】
タービンは有利には、上述されたロータを含む。
【００２０】
その際有利には、タービンはガスタービンの形態をとる。まさにガスタービン内では、熱的かつ機械的な負荷が特に大きいので、タイロッド支持の上述された形態は、安定性について特に有利なものとなっている。
【００２１】
発電所は有利には、そのようなタービンを備える。
【００２２】
本発明で達成される利点は、特に、タイロッド自体に連結要素を焼きばめすることによってタイロッドを支持するのではなく、タイロッドの別体の保持要素に固定することを介してタイロッドを支持することで、特に安定的でかつ技術的にシンプルな方式で容易に実現され得る、タイロッドの振動の防止が可能になるということにある。加えて、タイロッドの支持と組み合わせて、内部での冷却空気の供給が可能となる。なぜなら保持要素間に通路が残されているからである。追加の軸方向の固定部品を必要とすることなしに、タイロッドの支持が実現される。暫定的で一時的な接触が失われるリスクは、取り除かれる。
【００２３】
本発明の実施例は、図に基づいてより詳細に説明される。図に示されるのは以下である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】ガスタービンの部分的な長手方向断面図である。
【図２】タイロッド支持手段の略概略図である。
【図３】溝の領域におけるタイロッド支持手段の長手方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
同じパーツには、すべての図において、同じ符号が付されている。
【００２６】
図１は、タービン１００、ここではガスタービンの部分的な長手方向断面図を示している。ガスタービン１００は、その内部に、回転軸１０２（軸方向）回りに回転するように取り付けられており且つタービンホイールとも呼ばれるロータ１０３を備える。ロータ１０３に沿って、吸引ハウジング１０４と、圧縮機１０５と、同軸に設けられた複数のバーナー１０７を有するトロイダル燃焼室１１０、特にリング状燃焼室１０６と、タービン１０８と、排ガスハウジング１０９と、が連続している。リング状燃焼室１０６は、リング状の高温ガスダクト１１１と連通している。そこではたとえば、連続して接続されている４つのタービン段１１２が、タービン１０８を形成している。各タービン段１１２は、２つのブレード及びベーンのリングから形成されている。作動媒体１１３の流れ方向で見て、高温ガスダクト１１１において、ロータブレード１２０から形成される列１２５が、ステータガイドベーン列１１５に続く。その際、ステータガイドベーン１３０はステータ１４３に固定されており、これに対して列１２５のロータブレード１２０は、タービンディスク１３３によってロータ１０３に取り付けられている。それによってロータブレード１２０は、ロータあるいはタービンホイール１０３の構成要素を形成する。ロータ１０３に連結されているのは、ジェネレータあるいは機械（図示せず）である。ガスタービン１００の稼働中、圧縮機１０５によって吸引ハウジング１０４を通って空気１３５が吸引され、圧縮される。圧縮機１０５のタービン側の端部で提供される圧縮空気は、バーナー１０７にガイドされ、そこで燃料と混合される。混合体はそれから、燃焼室１１０内で燃焼され、作動媒体１１３を形成する。作動媒体１１３は、燃焼室１１０から高温ガスダクト１１１に沿ってステータガイドベーン１３０とロータブレード１２０とを通り過ぎて流れる。作動媒体１１３はロータブレード１２０において衝撃伝達方式で膨張するので、ロータブレード１２０はロータ１０３を駆動し、このロータ１０３はそれに連結されている作動機械を駆動する。
【００２７】
高温の作動媒体１１３にさらされる部品は、ガスタービン１００の稼働中に熱負荷がかかっている。作動媒体１１３の流れ方向で見て最初に進む第１のタービン段１１２のステータガイドベーン１３０とロータブレード１２０は、リング状燃焼室１０６を補強する熱シールド石材とともに、最も熱負荷がかかる。そこで広がる温度に耐えるために、これらは冷媒によって冷却される。同様に、ブレード１２０及びベーン１３０は、耐腐食コーティング（ＭＣｒＡｌＸ；Ｍ＝Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、希土類）と耐熱コーティング（遮熱層、たとえばＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ４−ＺｒＯ２）を備えてよい。
【００２８】
各ステータガイドベーン１３０は、タービン１０８の内部ハウジング１３８に対向するガイドベーン基底部（ここでは図示せず）と、ガイドベーン基底部の反対側のガイドベーン先端部と、を備える。ガイドベーン先端部はロータ１０３に対向し、ステータ１４３の密封リング１４０に固定されている。その際各密封リング１４０は、ロータ１０３のシャフトを取り囲んでいる。ロータ１０３には、タービンディスク１３０と、中空シャフトのような詳細には記述されないさらなる部品と、が、タイロッド１４４を介して接続されている。タイロッド１４４の振動を防止するために、このタイロッド１４４は、図２の概略図に表わされているように、ロータ部材に支持されている。
【００２９】
図２は、タイロッド１４４の径方向外側縁部の長手方向断面図（軸１０２に対して）を示している。タイロッド１４４には、当該タイロッド１４４から径方向外側に突出するネジ山１４６が導入されている。ネジ山１４６には、保持要素であるナット１４８が螺合されている。ネジ山１４６とナット１４８の同様の組み合わせは、タイロッド１４４の周にわたって等間隔で設けられている。
【００３０】
ナット１４８は、軸方向に開いておりかつタービンディスク１３０に対向する溝１５０を備える。溝１５０に向かい合ってタービンディスク１３０内に、周全体周りで延在するさらなる溝１５２が導入されている。リング状の連結要素は、さねはぎ接合方式で、２つの溝１５０、１５２内に設けられており、そうしてタイロッド１４４を径方向に固定する。軸方向において、タービンディスク１３０は、タイロッド１４４のテンションを介して固定されている一方で、ナット１４８はネジ山１４６を介して固定されている。対応する支持手段は、タイロッド１４４の様々な軸方向領域において各ロータ部品に備わっている。ナット１４８は、中央部で軸方向に貫通する開口部１５６を備える。この開口部１５６を通って同様に、個々のナット１４８の間を冷却空気が貫流でき、それによってタイロッド１４４を冷却するための内部冷却空気誘導が可能になる。
【００３１】
図３は、連結要素１５４周辺の領域の長手方向断面の詳細図である。ナット１４８は、ここではさらに、タービンディスク１３３に当接しかつ軸方向での安定性をもたらす突出部１５８を備える。
【００３２】
取付け時にナット１４８と連結要素１５４とが加熱される。それゆえ冷却時にナット１４８と連結要素１５４とは収縮するので、連結要素１５４と溝１５０の、軸１０２へ向かう方向での移動が起こる。それによって連結要素１５４は、タービンディスク１３０の溝１５２の径方向内側と、ナット１４８の溝１５０の径方向外側と、で当接する。これによって、稼働時に生じる遠心力に対抗するプレテンションがもたらされる。
【符号の説明】
【００３３】
１００  ガスタービン
１０２  回転軸
１０３  ロータ
１０４  吸引ハウジング
１０５  圧縮機
１０６  リング状燃焼室
１０７  バーナー
１０８  タービン
１０９  排ガスハウジング
１１０  燃焼室
１１１  高温ガスダクト
１１２  タービン段
１１３  作動媒体
１１５  ステータガイドベーン列
１２０  ロータブレード
１２５  列
１３０  ステータガイドベーン
１３３  タービンディスク
１３５  空気
１３８  内部ハウジング
１４０  密封リング
１４３  ステータ
１４４  タイロッド
１４６  ネジ山
１４８  ナット
１５０  溝
１５２  溝
１５４  連結要素
１５６  開口部
１５８  突出部
【手続補正書】
【提出日】平成28年2月24日(2016.2.24)
【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】
軸方向において並んで配置されかつタイロッド（１４４）を介して接続された複数のロータ部品（１３０）を含むタービン（１００）用のロータ（１０３）であって、前記ロータ部品（１３０）の１つに、周方向に延在しかつ軸方向に開いた第１溝（１５２）が設けられており、該第１溝（１５２）内には、前記タイロッド（１４４）を取り囲む、振動を防止して径方向に該タイロッド（１４４）を支持するための連結要素（１５４）が備わっており、該連結要素（１５４）は、前記タイロッド（１４４）と接続された保持要素（１４８）に設けられている、ロータ（１０３）。
【請求項２】
前記連結要素（１５４）はリング状構造からなる、請求項１に記載のロータ（１０３）。
【請求項３】
前記第１溝（１５２）は、前記タイロッド（１４４）周りを完全に延在するように構成されている、請求項１あるいは２に記載のロータ（１０３）。
【請求項４】
それぞれの前記保持要素（１４８）に、周方向に延在しかつ軸方向において前記第１溝（１５２）に向かって開いた第２溝（１５０）が設けられており、該第２溝（１５０）内に前記連結要素（１５４）が係合する、請求項１から３のいずれか１項に記載のロータ（１０３）。
【請求項５】
複数の保持要素（１４８）が、前記タイロッド（１４４）の周にわたって設けられている、請求項１から４のいずれか１項に記載のロータ（１０３）。
【請求項６】
それぞれの前記保持要素（１４８）は、前記タイロッド（１４４）と螺合したナット（１４８）である、請求項１から５のいずれか１項に記載のロータ（１０３）。
【請求項７】
連結要素および／あるいは保持要素（１４８、１５４）は、予熱された状態で取り付けられる、請求項１から６のいずれか１項に記載のロータ（１０３）を製造するための方法。
【請求項８】
請求項１から６のいずれか１項に記載のロータ（１０３）を有するタービン（１００）。
【請求項９】
請求項７に記載の方法によって製造されたロータを有するタービン（１００）。
【請求項１０】
ガスタービン（１００）の形態をとる、請求項８又は９に記載のタービン（１００）。
【請求項１１】
請求項８から１０のいずれか一項に記載のタービン（１００）を有する発電所。
【国際調査報告】
2016524082.tif 000006
2016524082.tif 000007
2016524082.tif 000008
2016524082.tif 000009