特許 6956500 位置合わせ機能を有する蒸気タービン用ドラムノズル、蒸気タービン及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6956500

(24)【登録日】2021年10月7日

(45)【発行日】2021年11月2日

(54)【発明の名称】位置合わせ機能を有する蒸気タービン用ドラムノズル、蒸気タービン及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   F01D 9/02 20060101AFI20211021BHJP

【ＦＩ】

   F01D9/02 104

【請求項の数】9

【外国語出願】

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2017-60341(P2017-60341)

(22)【出願日】2017年3月27日

(65)【公開番号】特開2017-187028(P2017-187028A)

(43)【公開日】2017年10月12日

【審査請求日】2020年3月23日

(31)【優先権主張番号】15/092,090

(32)【優先日】2016年4月6日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390041542

【氏名又は名称】ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ

(74)【代理人】

【識別番号】100105588

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 博

(74)【代理人】

【識別番号】100129779

【弁理士】

【氏名又は名称】黒川 俊久

(74)【代理人】

【識別番号】100113974

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 拓人

(72)【発明者】

【氏名】スティーブン・セバスチャン・バージック

(72)【発明者】

【氏名】マーク・リチャード・デロレンツォ

【審査官】 高吉 統久

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−１５０４３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２７０７１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０８６８７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／００７２４１９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００５−２１４０５２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｄ ９／０２

Ｆ０１Ｄ ９／０４

Ｆ０１Ｄ ２５／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

翼形部（２２）と、
翼形部（２２）の第１端部（２６）に連結された半径方向内側の側壁（２４）と、
翼形部（２２）の第２端部（３０）に連結され、かつ第２端部（３０）が第１端部（２６）と対向している、半径方向外側の側壁（２８）と
を備える蒸気タービン（２）用ドラムノズル（２０）であって、半径方向外側の側壁（２８）が、
翼形部（２２）の半径方向外側の第１部分（３２）と、
第１部分（３２）に連結された薄肉部（３４）と、
翼形部（２２）の半径方向外側の薄肉部（３４）に連結され、かつ半径方向外側の面（３８）、及び半径方向外側の面（３８）に当接する円周方向に面する側面（４０）を有する第２部分（３６）と
を有しており、第２部分（３６）が円周方向に延在する溝（４２）を有しているとともに、円周方向に面する側面（４０）から第２部分（３６）の本体（４６）内に延在する逃がし溝（４４）を有し、
逃がし溝（４４）が、円周方向に面する側面（４０）の、軸線方向の略中間点（５２）から、第２部分（３６）の軸線方向に面する側面（５４）の軸方向内側の位置に延在している、蒸気タービン（２）用ドラムノズル（２０）。

【請求項2】

第１部分（３２）が軸線方向に延在する突起（４８）の第１の組を備え、薄肉部（３４）が軸線方向に延在する突起（４８）の第１の組の半径方向外側にあり、第２部分（３６）が薄肉部（３４）の半径方向外側の軸線方向に延在する突起（５０）の第２の組を備える、請求項１に記載の蒸気タービン（２）用ドラムノズル（２０）。

【請求項3】

円周方向に延在する溝（４２）が、半径方向外側の面（３８）において、第２部分（３６）の略全体に延在している、請求項１または２に記載の蒸気タービン（２）用ドラムノズル（２０）。

【請求項4】

逃がし溝（４４）が、少なくとも部分的に、円周方向に延在する溝（４２）を取り囲む、請求項１乃至３のいずれかに記載の蒸気タービン（２）用ドラムノズル（２０）。

【請求項5】

逃がし溝（４４）が、円周方向に延在する溝（４２）に当接する、請求項１乃至３のいずれかに記載の蒸気タービン（２）用ドラムノズル（２０）。

【請求項6】

逃がし溝（４４）が、円周方向に面する表面を有し、逃がし溝（４４）の円周方向に面する表面をドラムノズルリング（６２）の水平継手表面（６６）と同一平面に整列させるように構成され、ドラムノズルリング（６２）の水平継手表面（６６）は、ドラムノズルリング（６２）を形成する２つの半体のうちの１つの円周端上の平面である、請求項１乃至５のいずれかに記載の蒸気タービン（２）用ドラムノズル（２０）。

【請求項7】

内面に第１の円周方向に延在する溝（６４）を有するドラムノズルリング（６２）と、
第１の円周方向に延在する溝（６４）の中で位置合わせされた複数のドラムノズル（２０）と
を備える蒸気タービン（２）であって、複数のドラムノズル（２０）のうち少なくとも１つが、
翼形部（２２）と、
翼形部（２２）の第１端部（２６）に連結された半径方向内側の側壁（２４）と、
翼形部（２２）の第２端部（３０）に連結され、かつ第２端部（３０）が第１端部（２６）と対向している、半径方向外側の側壁（２８）と
を備えており、半径方向外側の側壁（２８）が、
翼形部（２２）の半径方向外側の第１部分（３２）と、
第１部分（３２）に連結された薄肉部（３４）と、
翼形部（２２）の半径方向外側の薄肉部（３４）に連結され、かつ半径方向外側の面（３８）、及び半径方向外側の面（３８）に当接する円周方向に面する側面（４０）を有する第２部分（３６）と
を有しており、第２部分（３６）が、第２の円周方向に延在する溝（４２）を有しているとともに、円周方向に面する側面（４０）から第２部分（３６）の本体（４６）内に延在する逃がし溝（４４）を有する、複数のドラムノズル（２０）とを備え、
逃がし溝（４４）が、円周方向に面する側面（４０）の、軸線方向の略中間点（５２）から、第２部分（３６）の軸線方向に面する側面（５４）の軸方向内側の位置に延在している蒸気タービン（２）。

【請求項8】

複数のドラムノズル（２０）のうち少なくとも１つが、請求項１乃至６のいずれかに記載の蒸気タービン（２）用ドラムノズル（２０）であり、
第１部分（３２）が軸線方向に延在する突起（４８）の第１の組を備え、薄肉部（３４）が軸線方向に延在する突起（４８）の第１の組の半径方向外側にあり、第２部分（３６）が薄肉部（３４）の半径方向外側の軸線方向に延在する突起（５０）の第２の組を備える、請求項７に記載の蒸気タービン（２）。

【請求項9】

請求項７または８に記載の蒸気タービン（２）を製造する方法であって、
ドラムノズルリング（６２）の第１の円周方向に延在する溝（６４）内にドラムノズル（２０）を配置するステップと、
ピン（６８）を第１の円周方向に延在する溝（６４）の内壁と第２の円周方向に延在する溝（４２）との間に圧入するステップと、
逃がし溝（４４）を使用して、ドラムノズル（２０）とドラムノズルリング（６２）の水平継手表面（６６）との間の位置合わせを行うステップと、
を含む、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に開示される主題は、蒸気タービンに関する。詳細には、本明細書に開示される主題は、蒸気タービンのノズルに関する。

【背景技術】

【0002】

蒸気タービンは、回転するロータに接続されたタービンバケットに作動流体の流れを導く、静止ノズル組立体を含む。ノズル構造（複数のノズル、すなわち「翼形部」を含む）は、「ダイヤフラム」又は「ノズル組立体段」と呼ばれることがある。蒸気タービンダイヤフラムは、ロータの周りに組み立てられる２つの半体を含み、これらの２つの半体同士の間に水平継手を形成する。各々のタービンダイヤフラム段は、ダイヤフラムの各々の側で、各々の水平継手部において、支持バー、支持ラグ、又は支持ねじによって、垂直に支持される。ダイヤフラムの水平継手は、蒸気タービンダイヤフラムを取り囲むタービンケーシングの水平継手とも対応している。

【0003】

蒸気タービン用ドラムノズルは、ダイヤフラム（ドラム）の、周方向の溝、すなわち細長いくぼみに装着される。これらのドラムノズルは、通常のノズル組立体と同様に組み立てられているが、これらのドラムノズルは、通常、（半径方向）外側のダイヤフラムリングとのダブテール／かぎ形接続部と、半径方向内側の流路を画成する、反対側端部のカバーとを含む。これらのドラムノズル組立体は、半径方向内側のカバーが流路を画成するように作用するので、通常は内側のダイヤフラムリングを含まない。ドラムノズルをダイヤフラムリングに装着するとき、水平継手の１つに近接する第１ノズルは通常、定位置に保持される一方、ピンが、ノズルを所定の位置に保持するために、ノズルの背後にくさび止めされる。ノズルのダブテールのくさび角は、通常、ダイヤフラムリングの水平継手とともに測定され、ダイヤフラムリングの水平継手と位置合わせされる。第１ノズルを配置した後、組立体の半段（上又は下のいずれか）が完成するまで、追加的ノズルが周方向の溝内に配置される。最後のノズルが溝内に配置されると、溝のこの他方の端で、ダイヤフラムリングの水平継手と位置合わせするために、その最後のノズル及び／又は隣接するノズルに対する機械加工（又は異なるサイズのノズルとの交換）の必要性の有無と、必要性の程度とを判定するため、追加的な測定が行われる。さらに、ノズル組立体は、水平継手に近接する、上半部のノズルと下半部のノズルとの間に、所定の隙間を有するように設計される。この隙間は、水平継手部において、スロート通過領域、高調波成分及び／又はリングのねじれを制御するのを助ける。通常のノズルの縁のために、この隙間を測定及び検証するのが困難な場合があり、追加的ノズルを無理に周方向の溝に装着すると、第１ノズルを所定の位置に保持することも、困難である場合がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国特許第８９０５７１２号明細書

【発明の概要】

【0005】

様々な実施形態は、蒸気タービン用ドラムノズル、関連組立体、及び蒸気タービンを含む。特定の実施形態は、翼形部と、翼形部の第１端部に連結された半径方向内側の側壁と、翼形部の第２端部に連結され、かつ第２端部が第１端部と対向している、半径方向外側の側壁とを備えるノズルであって、半径方向の側壁は、翼形部の半径方向外側の第１部分と、第１部分に連結された薄肉部と、翼形部の半径方向外側の薄肉部に連結され、かつ半径方向外側の面、及び半径方向外側の面に当接する円周方向に面する側面を有する第２部分とを有し、第２部分は、円周方向に延在する溝を有し、かつ第２部分は、円周方向に面する側面から第２部分の本体内に延在する逃がし溝を有する、ノズルを含む。

【0006】

本開示の第１の態様は、翼形部と、翼形部の第１端部に連結された半径方向内側の側壁と、翼形部の第２端部に連結され、かつ第２端部が第１端部と対向している、半径方向外側の側壁とを備えるノズルであって、半径方向の側壁は、翼形部の半径方向外側の第１部分と、第１部分に連結された薄肉部と、翼形部の半径方向外側の薄肉部に連結され、かつ半径方向外側の面、及び半径方向外側の面に当接する円周方向に面する側面を有する第２部分とを有し、第２部分は、円周方向に延在する溝を有し、かつ第２部分は、円周方向に面する側面から第２部分の本体内に延在する逃がし溝を有する、ノズルを含む。

【0007】

本開示の第２の態様は、内面に円周方向に延在する溝を有するドラムノズルリングと、円周方向に延在する溝の中で位置合わせされた複数のドラムノズルとを備えた蒸気タービンであって、複数のドラムノズルのうち少なくとも１つが、翼形部と、翼形部の第１端部に連結された半径方向内側の側壁と、翼形部の第２端部に連結され、かつ第２端部が第１端部と対向している、半径方向外側の側壁とを備え、半径方向外側の側壁は、翼形部の半径方向外側の第１部分と、第１部分に連結された薄肉部と、翼形部の半径方向外側の薄肉部に連結され、かつ半径方向外側の面及び半径方向外側の面に当接する円周方向に面する側面を有する第２部分とを有し、第２部分は、円周方向に延在する溝を有し、かつ第２部分は、円周方向に面する側面から第２部分の本体内に延在する逃がし溝を有する、複数のドラムノズルとを備える蒸気タービンを含む。

【0008】

本開示の第３の態様は、蒸気タービン用ドラムノズルを表すコードを格納し、コンピュータ化された付加製造システムによってコードが実行されると蒸気タービン用ドラムノズルが物理的に生成される、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体であって、コードは、蒸気タービン用ドラムノズルを表すコードを含み、蒸気タービン用ドラムノズルは、翼形部と、翼形部の第１端部に連結された半径方向内側の側壁と、翼形部の第２端部に連結され、かつ第２端部が第１端部と対向している、半径方向外側の側壁とを備え、半径方向外側の側壁は、翼形部の半径方向外側の第１部分と、第１部分に連結された薄肉部と、翼形部の半径方向外側の薄肉部に連結され、かつ半径方向外側の面、及び半径方向外側の面に当接する円周方向に面する側面を有する第２部分とを有し、第２部分は、円周方向に延在する溝を有し、かつ第２部分は、円周方向に面する側面から第２部分の本体内に延在する逃がし溝を有する、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体を含む。

【0009】

本発明の、これらの特徴及び他の特徴は、本開示の様々な実施形態を示す下記の添付の図面と併せて、本発明の様々な態様の以下の詳細な説明を参照することによって、より容易に理解されよう。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】様々な実施形態に係る、蒸気タービンの部分断面概略図である。

【図2】本開示の様々な実施形態に係る、ドラムロータノズルの概略斜視図である。

【図3】本開示の様々な実施形態に係る、ドラムロータノズルの概略部分斜視図である。

【図4】本開示の様々な実施形態に係る、蒸気タービンのドラム組立体の部分の、概略斜視図である。

【図5】本開示の様々な実施形態に係る、ドラムロータノズルの概略部分斜視図である。

【図6】本開示の様々な実施形態に係る、蒸気タービンのドラム組立体の部分の、概略斜視図である。

【図7】本開示の実施形態に係る、テンプレートを表すコードを格納する非一時的なコンピュータ可読記憶媒体を含む、付加製造プロセスのブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明の図面は、必ずしも縮尺どおりではないことに留意されたい。図面は、本発明の典型的な態様を示すことのみが意図されており、したがって、本発明の範囲を限定するものと見なすべきではない。図面では、同様の番号は図面間で同様の要素を表す。

【0012】

本明細書に開示される主題は、蒸気タービンに関する。詳細には、本明細書に開示される主題は、蒸気タービンのノズルに関する。

【0013】

本開示の様々な実施形態によれば、蒸気タービン用ドラムノズルは、ノズルのダブテール部の円周方向に面する側面に、１以上の逃がし溝を含む。様々な実施形態では、逃がし溝は、ダブテール部の半径方向外側の面で、円周方向に延在する溝に当接する。いくつかの実施形態では、逃がし溝は、少なくとも部分的に、円周方向に延在する溝を取り囲む。いくつかの実施形態では、逃がし溝は、円周方向に延在する溝から、ダブテール部の、軸線方向に面する側面まで延在している。いくつかの実施形態では、逃がし溝は、ノズルのダブテール部の円周方向に面する側面からダブテール部内に、約０°超５°未満の角度（例えば、いくつかの場合では１〜５°）で延在していてもよい。様々な実施形態では、この逃がし溝は、逃がし溝がドラムノズルリングの水平継手表面と略同一平面上にあるように、円周方向に面する側面から、角度をなして延在している。逃がし溝により、通常のノズル及び組立体と比較して、蒸気タービン用ドラムノズルの位置合わせ及び／又は取り付けを改善することができる。

【0014】

これらの図面に示されているように、「Ａ」軸は、（タービンロータの軸に沿っており、タービンの中心線と呼ばれる場合もある）軸線方向を示す。本明細書で使用する、「軸線方向の」及び／又は「軸線方向に」という語は、ターボ機械（特にロータ部）の回転軸と略平行な軸線Ａに沿った、物体の相対的位置／方向を指す。さらに、本明細書で使用する「半径方向の」及び／又は「半径方向に」という語は、軸Ａに略垂直であり、かつ軸Ａと１か所だけで交差する、軸（ｒ）に沿った、物体の相対位置／方向を指す。さらに、「円周方向の」及び／又は「円周方向に」という語は、軸Ａを取り囲むが、いずれの位置でも軸Ａと交差しない円周（ｃ）に沿った、物体の相対的な位置／方向を指す。図面で、同一の番号が付記された要素は、略同等の（例えば、同一の）構成要素を示す。

【0015】

図１を参照すると、蒸気タービン２（例えば、高圧／中圧蒸気タービン）の部分断面概略図が示されている。蒸気タービン２は、例えば、低圧（ＬＰ）部４及び高圧（ＨＰ）部６を含んでいてもよい（当技術分野で知られているように、ＬＰ部４又はＨＰ部６のいずれも、中間圧力（ＩＰ）部を含むことができることは、理解されよう）。ＬＰ部４及びＨＰ部６は、少なくとも部分的に、ケーシング７内に入れられている。蒸気は、ケーシング７の１つ以上の入口８を通ってＨＰ部６及びＬＰ部４に入ることができ、入口８から軸線方向の下流に向かって流れることができる。いくつかの実施形態では、ＨＰ部６及びＬＰ部４は、軸受１２と接触してもよい共通のシャフト１０によって連結されており、これにより、ＬＰ部４及びＨＰ部６の各々の中で作動流体（蒸気）がブレードの回転を強制する際、シャフト１０の回転を可能にする。ＬＰ部４及びＨＰ部６内で、ブレードに機械的に作用した後、作動流体（例えば、蒸気）は、ケーシング７の出口１４を通って出ることができる。ＨＰ部６及びＬＰ部４の中心線（ＣＬ）１６は、基準点として示されている。ＬＰ部４及びＨＰ部６はいずれも、ダイヤフラム組立体を含むことができ、ダイヤフラム組立体はケーシング７の区分内に収容されている。

【0016】

図２は、本開示の様々な実施形態に係る、蒸気タービン用ドラムノズル（又は単に、ドラムノズル又はノズル）２０の概略的な３次元描写を示している。ドラムノズル２０は、翼形部２２と、翼形部２２の第１端部２６に連結された半径方向内側の側壁２４と、翼形部２２の第２端部３０に連結された半径方向外側の側壁２８とを含むことができ、第２端部３０は第１端部２６に対向している。様々な実施形態によれば、半径方向外側の側壁２８は、翼形部２２の半径方向外側の第１部分３２、第１部分３２に連結された（第１部分３２と比べ薄い、軸線方向の厚さを有する）薄肉部３４、及び、薄肉部３４に連結されており、かつ翼形部２２の半径方向外側に配置された、（薄肉部３４よりも、軸線方向で厚い）第２部分３６を含む。第２部分３６は、半径方向外側の面３８と、半径方向外側の面３８に当接する、円周方向に面する側面４０とを有することができる。様々な実施形態によれば、第２部分３６は、円周方向に延在する溝４２と、円周方向に面する側面４０から第２部分３６内に（第２部分３６の本体４６内に）延在する逃がし溝４４とを含む。様々な実施形態によれば、第１部分３２は軸線方向に延在する突起４８の第１の組を備え、薄肉部３４は第１部分３２の半径方向外側に配置され、第２部分３６は薄肉部３４の半径方向外側に配置された軸線方向に延在する突起５０の第２の組を備える。様々な実施形態では、円周方向に延在する溝４２は、半径方向外側の面３８において、第２部分３６の（円周方向の）略全体に延在している。

【0017】

図３は、様々な実施形態によるドラムノズル２０（図２）の部分の、拡大斜視図を示す。いくつかの場合では、ドラムノズル２０は、円周方向に面する側面４０の軸線方向の略中間点５２から、第２部分３６の軸線方向に面する側面５４まで延在する、逃がし溝４４を含む。本明細書で説明するように、逃がし溝４４は、逃がし溝４４が、第２部分３６の軸線方向、円周方向、及び半径方向の輪郭内に適合するように、第２部分３６の本体４６内に延在している。さらに様々な実施形態では、逃がし溝４４は半径方向に、第２部分３６を超えて薄肉部３４内まで延在して、薄肉部３４における、半径方向に面する壁５８を露出させてもよい。様々な実施形態によれば、逃がし溝４４は、例えば円周方向に面する側面４０に近接する、円周方向に延在する溝４２に、当接（例えば、接触又は略接触）してもよい。逃がし溝４４は、約５°未満の角度（例えば、０°超約５°以下の角度で、いくつかの場合では、１〜５°の角度）で、円周方向に面する側面４０から第２部分３６（第２部分の本体４６）内まで、延在していてもよい。

【0018】

いくつかの場合では、ドラムノズル２０は、ドラムノズル組立体６０に配置された、初めの、すなわち最初のドラムノズル２０を含んでいてもよく、ドラムノズル組立体６０はその一部が、図４の概略斜視図に示されている。すなわち、ドラムノズル２０は、内面に円周方向に延在する溝６４を有するドラムノズルリング６２内に、最初のノズルとして配置することができる。図示されているように、逃がし溝４４を有するドラムノズル２０は、ドラムノズルリング６２の水平継手表面６６に近接する、ドラムノズルリング６２内に、嵌合することができる。当技術分野で知られているように、水平継手表面６６は、ロータの周りにドラムノズルリング６２を形成する半体の各円周端部の、外面の位置（又は平面）である。各々の水平継手表面６６は、ドラムノズルリング６２の対応する他方の半体の、対向する水平継手表面と接合するように設計されている。ドラムノズル２０がドラムノズルリング６２内の最初のノズルを含む場合、ドラムノズル２０は、ピン６８を用いて溝６４内に保持することができ、ピン６８は、溝６４の内壁と円周方向に延在する溝４２との間に圧入（例えば、押し込む、ハンマーで打ち込む、又はその他の方法で物理的に動かす）されてもよい。様々な実施形態によれば、逃がし溝４４は、ノズル２０と水平継手表面６６との間、及びノズル２０と、もう片方のドラムノズルリング６２の半体にある相手のノズル２０との間の、位置合わせと、間隔を空けることとを可能にする。

【0019】

図５はドラムノズル１２０の代替的な実施形態を示しており、ドラムノズル１２０は、複数の追加的ノズル２２０を含むドラムノズル組立体１２２（図６）内に、閉鎖する、すなわち最後の、ドラムノズルを含んでいてもよい。図面間の同様の符号は、実質的に同様の構成要素を表すことができ、描写を明確にするために、重複する説明は省略されることは理解されよう。これらの実施形態では、ドラムノズル１２０は、軸線方向の略中間点５２から、第２部分３６の軸線方向に面する表面（側面）５４（この図では隠れている）の軸線方向内側の位置１２４まで延在する、逃がし溝４４を含む。いくつかの場合では、逃がし溝４４は、少なくとも部分的に、円周方向に延在する溝４２を（例えば、軸平面に沿って）取り囲み、様々な実施形態では、（ドラムノズル２０におけるような）逃がし溝４４は、円周方向に延在する溝４２に当接する。いくつかの実施形態では、逃がし溝４４は半径方向に、薄肉部３４内まで延在していてもよく、様々な場合において、逃がし溝４４は、約５°未満の角度（例えば、０°超約５°以下の角度で、いくつかの場合では、１〜５°の角度）で、円周方向に面する側面４０から第２部分３６（第２部分３６の本体４６）内まで、延在していてもよい。いくつかの場合では、図６のドラムノズル組立体１２２に示されているように、ドラムノズル１２０を、キー部材１２６によって円周方向に延在する溝６４内に少なくとも部分的に保持することができる。その際、キー部材１２６は、円周方向に延在する溝６４内でドラムノズル１２０の回転を、少なくとも部分的に制限することができる。ドラムノズル２０，１２０（図２〜６）は、いくつかの方法で形成することができる。一実施形態では、ドラムノズル２０，１２０は、鋳造、鍛造、溶接、及び／又は機械加工によって形成することができる。しかしながら、一実施形態では、ドラムノズル２０，１２０（図２〜６）の製造には付加製造が特に適している。本明細書で使用する付加製造（ＡＭ）は、通常のプロセスのような材料の除去によるのではなく、材料の連続的な積層によって、物体を製造する任意のプロセスを含んでいてもよい。付加製造は、あらゆる種類の工具、鋳型、又は取り付け具を使用することなく、かつ廃棄材料をほとんど又は全く出さずに、複雑な幾何形状を作り出すことができる。固体ビレットの多くが切り取られて廃棄される、プラスチックの固体ビレットからの部品の機械加工と異なり、付加製造では、使用される材料は、部品を成形するために必要な材料だけである。付加製造プロセスは、３Ｄプリンティング、ラピッドプロトタイピング（ＲＰ）、ダイレクトデジタルマニュファクチャリング（ＤＤＭ）、選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）、及び直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）を含むことができるが、これらに限定されない。本発明の場合、ＤＭＬＭが有利であることが分かっている。

【0020】

付加製造プロセスの例を説明するため、図７は、物体９０２を生成するための、例示的な、コンピュータ化された付加製造システム９００の概略図／ブロック図を示している。この例では、システム９００はＤＭＬＭ用に構成されている。本開示の一般的な教示は、他の形態の付加製造にも等しく適用可能であることは、理解されよう。物体９０２は、二重壁のタービン要素として示されているが、付加製造プロセスは、ドラムノズル２０，１２０（図２〜６）を製造するために、容易に適合させることができることは、理解されよう。ＡＭシステム９００は、一般に、コンピュータ化された付加製造（ＡＭ）制御システム９０４及びＡＭプリンタ９０６を含む。ＡＭシステム９００は、後述するように、ＡＭプリンタ９０６を用いて物体を物理的に生成するための、ドラムノズル２０，１２０（図２〜６）を画成する、コンピュータで実行可能な命令の組を含むコード９２０を、実行する。各々のＡＭプロセスは、例えば、微粒子粉末、液体（例えば、ポリマー）、シート等の形態の、異なる原材料を使用することができ、原材料の蓄えは、ＡＭプリンタ９０６のチャンバ９１０に保持することができる。本発明の場合、ドラムノズル２０，１２０（図２〜６）は、プラスチック／ポリマー又は同様の材料で作ることができる。図示されているように、アプリケータ９１２は、空白のキャンバスとして広げられた、原材料９１４の薄層を作成することができ、この薄層から、最終物体の連続する各々の薄片が作成される。別の場合では、アプリケータ９１２は、例えば、材料がポリマーである場合には、前の層の上に直接、コード９２０によって画成される次の層を塗工又はプリントしてもよい。図示した例では、コード９２０によって画成される各々の薄片について、レーザ又は電子ビーム９１６が粒子を融着するが、これは急結性の液体プラスチック／急結性の液状ポリマーを使用する場合は、必要ない場合もある。ＡＭプリンタ９０６の様々な部分は、例えば、各々の層の後に、ビルドプラットフォーム９１８を下げることができる、並びに／又は、チャンバ９１０及び／もしくはアプリケータ９１２を上げることができる等、各々の新しい層の付加に対応するために動かすことができる。

【0021】

ＡＭ制御システム９０４は、コンピュータ９３０に、コンピュータプログラムコードとして実装されて示されている。この場合、コンピュータ９３０は、メモリ９３２、プロセッサ９３４、Ｉ／Ｏインターフェース９３６、及びバス９３８を含んで示されている。さらに、コンピュータ９３０は、外部Ｉ／Ｏ装置／リソース９４０及び記憶システム９４２と通信して示されている。一般に、プロセッサ９３４は、本明細書に記載するドラムノズル２０，１２０（図２〜６）を表すコード９２０からの命令に基づいて、メモリ９３２及び／又は記憶システム９４２に格納された、ＡＭ制御システム９０４等のコンピュータプログラムコードを実行する。コンピュータプログラムコードを実行する間、プロセッサ９３４は、メモリ９３２、記憶システム９４２、Ｉ／Ｏ装置９４０、及び／又はＡＭプリンタ９０６との間で、データの読み取り、及び／又はデータの書き込みを行うことができる。バス９３８は、コンピュータ９３０内の各々の構成要素間の通信リンクを提供し、Ｉ／Ｏ装置９４０は、ユーザがコンピュータ９３０と対話することを可能にする任意の装置（例えば、キーボード、ポインティングデバイス、ディスプレイ等）を備えていてもよい。コンピュータ９３０は、ハードウェア及びソフトウェアの、可能な様々な組合せを代表しているに過ぎない。例えば、プロセッサ９３４は、単一の処理ユニットを備えるか、又は、例えば、クライアント及びサーバ上の、１つ以上の場所の１つ以上の処理ユニットにわたって、分散していてもよい。同様に、メモリ９３２及び／又は記憶システム９４２は、１つ以上の物理的位置に存在していてもよい。メモリ９３２及び／又は記憶システム９４２は、磁気媒体、光媒体、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）等を含む、様々な種類の、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体の任意の組合せを含むことができる。コンピュータ９３０は、ネットワークサーバ、デスクトップコンピュータ、ラップトップ、携帯用デバイス、携帯電話、ページャ、パーソナルデータアシスタント等の任意の種類のコンピューティング装置を含むことができる。

【0022】

付加製造プロセスは、ドラムノズル２０，１２０（図２〜６）を表すコード９２０を格納する非一時的なコンピュータ可読記憶媒体（例えば、メモリ９３２、記憶システム９４２等）から始まる。上述したように、コード９２０は、システム９００がコードを実行すると、先端を物理的に生成するのに使うことができる外部電極を画成する、コンピュータで実行可能な命令の組を含む。例えば、コード９２０は、精密に画成された、外部電極の３Ｄモデルを含むことができ、ＡｕｔｏＣＡＤ（登録商標）、ＴｕｒｂｏＣＡＤ（登録商標）、ＤｅｓｉｇｎＣＡＤ ３Ｄ Ｍａｘ等の幅広い様々なよく知られている任意のコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）ソフトウェアシステムから生成することができる。これに関して、コード９２０は、現在知られているか今後開発される任意のファイルフォーマットをとることができる。例えば、コード９２０は、３Ｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ社のステレオリソグラフィＣＡＤプログラム用に作成された標準テッセレーション言語（ＴＳＬ）であるか、又は、任意のＣＡＤソフトウェアが、任意のＡＭプリンタで成形する任意の３次元物体の、形状及び構成を記載できるように設計された、拡張可能マークアップ言語（ＸＭＬ）に基づくフォーマットである、米国機械学会（ＡＳＭＥ）の規格である付加製造ファイル（ＡＭＦ）でもよい。コード９２０は、必要に応じて、異なるフォーマット間で変換され、データ信号の組に変換されて送信され、データ信号の組として受信され、コードに変換され、格納される等してもよい。コード９２０は、システム９００への入力であってもよく、部品設計者、知的財産（ＩＰ）提供者、設計会社、システム９００の管理者もしくは所有者、又は他の供給源から来てもよい。いずれにしても、ＡＭ制御システム９０４はコード９２０を実行して、ドラムノズル２０，１２０（図２〜６）を、ＡＭ制御システム９０４がＡＭプリンタ９０６を用いて液体、粉末、シート、又は他の材料の連続層で組み立てる、一連の薄片に分割する。ＤＭＬＭの例では、各々の層がコード９２０によって画成された正確な幾何形状に溶融され、前の層に融着される。その後、ドラムノズル２０，１２０（図２〜６）に、例えば、軽微な機械加工、密封、研磨、点火器先端の他の部分に対する組み付け等、任意の様々な仕上げのプロセスを行ってもよい。

【0023】

様々な実施形態では、互いに「連結」されていると記載された構成要素は、１つ以上のインターフェースに沿って結合することができる。いくつかの実施形態では、これらのインターフェースは別個の構成要素間の接合部を含んでいてもよく、別の場合には、これらのインターフェースは、堅固に、及び／又は完全に形成された相互接続部を含んでいてもよい。すなわち、いくつかの場合では、互いに「連結された」構成要素を同時に形成して、単一の連続的な部材を画成することができる。しかし、他の実施形態では、これらの連結された構成要素は、別個の部材として形成し、その後、公知のプロセス（例えば、はんだ付け、締め付け、超音波溶接、接着等）によって結合してもよい。様々な実施形態では、「連結されて」いると記載された電子構成要素は、これらの電子構成要素が相互にデータを通信できるように、通常の有線及び／又は無線手段を介して接続することができる。

【0024】

本明細書で使用する用語は、特定の例示的な実施形態を説明することのみを目的とし、限定することを意図するものではない。本明細書で使用した、単数形の「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈が別段の明確な表示をしている場合を除き、複数形も同様に含むことを意図し得る。「備える」、「備えている」、「含む」、及び「有する」という語は、包括的であり、したがって、記載された特徴、整数、ステップ、動作、要素、及び／又は構成要素の存在を明記するものであるが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、及び／又はこれらのグループの、存在又は追加を排除しない。本明細書に記載する方法ステップ、プロセス、及び動作は、実施の順序として具体的に特定されていない限り、必ずしも、説明又は図示された特定の順序で実施することを要求するものと解釈されるべきではない。付加的な、又は代替的なステップを用いてもよいことも、理解されるべきである。

【0025】

ある要素又は層が、別の要素又は層に「接している」、「係合している」、「接続されている」又は「連結されている」と記載されている場合、その要素又は層は、直接、他の要素又は層に、接している、係合している、接続されている、もしくは連結されているか、又は、介在する要素もしくは層があってもよい。これに対し、ある要素が、別の要素又は層に「直接接している」、「直接係合している」、「直接接続されている」又は「直接連結されている」と記載されている場合は、介在する要素もしくは層はあってはならない。要素間の関係を説明するのに使用されている他の用語も、同様に（例えば、「間に」に対する「間に直接的に」、「隣接して」に対する「直接隣接して」等）解釈されるべきである。本明細書で使用されている「及び／又は」という語は、１つ以上の関連して列挙された項目の、任意のすべての組合せを含む。

【0026】

本明細書においては、「内側の」、「外側の」、「下の」、「下」、「下方の」、「上」、「上方の」等の空間的に相対的な語が、図面に示されている、ある要素又はある特徴の、別の要素又は別の特徴との関係を説明するための、説明を容易にするために使用されている場合がある。空間的に相対的な語は、図面に示されている向きに加え、使用中又は操作中の装置の異なる向きを包含することを、意図する場合がある。例えば、図面中の装置の上下が逆にされた場合、他の要素又は特徴の「下」にある、又は「下の」、と説明されている要素は、その後は、他の要素又は特徴の「上」方向に向けられるだろう。したがって、例えば「下」という語は、上及び下の両方の方向を含むことができる。装置は他の方向を向いていてもよく（９０度回転されていても、他の方向を向いていてもよい）、本明細書で使用される空間的に相対的な記載語は、それに応じて解釈される。

【0027】

本明細書は、最良の態様を含む例を用いて本発明を開示し、かつ、当業者であれば、任意の装置又はシステムを製造及び使用すること、並びに任意の組み込まれた方法を実行することを含む本発明の実施を可能にしている。・本発明の特許性を有する範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者が想到する他の例を含んでもよい。・そのような他の例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造的要素を有する場合、又は特許請求の範囲の文言と実質的には異ならない均等の構造的要素を有する場合は、特許請求の範囲に含まれることが意図される。
［実施態様１］
翼形部（２２）と、
翼形部（２２）の第１端部（２６）に連結された半径方向内側の側壁（２４）と、
翼形部（２２）の第２端部（３０）に連結され、かつ第２端部（３０）が第１端部（２６）と対向している、半径方向外側の側壁（２８）と
を備える蒸気タービン（２）用ドラムノズル（２０，１２０）であって、半径方向外側の側壁（２８）は、
翼形部（２２）の半径方向外側の第１部分（３２）と、
第１部分（３２）に連結された薄肉部（３４）と、
翼形部（２２）の半径方向外側の薄肉部（３４）に連結され、かつ半径方向外側の面（３８）、及び半径方向外側の面（３８）に当接する円周方向に面する側面（４０）を有する第２部分（３６）と
を有し、第２部分（３６）は、円周方向に延在する溝（４２）を有しているとともに、円周方向に面する側面（４０）から第２部分（３６）の本体（４６）内に延在する逃がし溝（４４）を有する、蒸気タービン（２）用ドラムノズル（２０，１２０）。
［実施態様２］
第１部分（３２）が軸線方向に延在する突起（４８）の第１の組を備え、薄肉部（３４）が軸線方向に延在する突起（４８）の第１の組の半径方向外側にあり、第２部分（３６）が薄肉部（３４）の半径方向外側の軸線方向に延在する突起（５０）の第２の組を備える、実施態様１に記載の蒸気タービン（２）用ドラムノズル（２０，１２０）。
［実施態様３］
逃がし溝（４４）が、円周方向に面する側面（４０）の、軸線方向の略中間点（５２）から、第２部分（３６）の軸線方向に面する側面（５４）に延在している、実施態様１に記載の蒸気タービン（２）用ドラムノズル（２０，１２０）。
［実施態様４］
円周方向に延在する溝（４２）が、半径方向外側の面（３８）において、第２部分（３６）の略全体に延在している、実施態様１に記載の蒸気タービン（２）用ドラムノズル（２０，１２０）。
［実施態様５］
逃がし溝（４４）が、円周方向に面する側面（４０）の軸線方向の略中間点（５２）から、第２部分（３６）の、軸線方向に面する表面（５４）の軸線方向内側の位置（１２４）まで延在している、実施態様１に記載の蒸気タービン（２）用ドラムノズル（２０，１２０）。
［実施態様６］
逃がし溝（４４）が、少なくとも部分的に、円周方向に延在する溝（４２）を取り囲む、実施態様５に記載の蒸気タービン（２）用ドラムノズル（２０，１２０）。
［実施態様７］
逃がし溝（４４）が、円周方向に延在する溝（４２）に当接する、実施態様１に記載の蒸気タービン（２）用ドラムノズル（２０，１２０）。
［実施態様８］
逃がし溝（４４）が、約１〜５°の角度で、円周方向に面する側面（４０）から、第２部分（３６）内まで延在している、実施態様１に記載の蒸気タービン（２）用ドラムノズル（２０，１２０）。
［実施態様９］
内面に円周方向に延在する溝（６４）を有するドラムノズルリング（６２）と、
円周方向に延在する溝（６４）の中で位置合わせされた複数のドラムノズル（２０，１２０）と
を備える蒸気タービン（２）であって、複数のドラムノズル（２０，１２０）のうち少なくとも１つが、
翼形部（２２）と、
翼形部（２２）の第１端部（２６）に連結された半径方向内側の側壁（２４）と、
翼形部（２２）の第２端部（３０）に連結され、かつ第２端部（３０）が第１端部（２６）と対向している、半径方向外側の側壁（２８）と
を備えており、半径方向外側の側壁（２８）は、
翼形部（２２）の半径方向外側の第１部分（３２）と、
第１部分（３２）に連結された薄肉部（３４）と、
翼形部（２２）の半径方向外側の薄肉部（３４）に連結され、かつ半径方向外側の面（３８）、及び半径方向外側の面（３８）に当接する円周方向に面する側面（４０）を有する第２部分（３６）と
を有し、第２部分（３６）は、円周方向に延在する溝（４２）を有しているとともに、円周方向に面する側面（４０）から第２部分（３６）の本体（４６）内に延在する逃がし溝（４４）を有する、複数のドラムノズル（２０，１２０）とを備える蒸気タービン（２）。
［実施態様１０］
第１部分（３２）が軸線方向に延在する突起（４８）の第１の組を備え、薄肉部（３４）が軸線方向に延在する突起（４８）の第１の組の半径方向外側にあり、第２部分（３６）が薄肉部（３４）の半径方向外側の軸線方向に延在する突起（５０）の第２の組を備える、実施態様９に記載の蒸気タービン（２）。
［実施態様１１］
逃がし溝（４４）が、円周方向に面する側面（４０）の、軸線方向の略中間点（５２）から、第２部分（３６）の軸線方向に面する側面（５４）に延在している、実施態様９に記載の蒸気タービン（２）。
［実施態様１２］
円周方向に延在する溝（４２）が、半径方向外側の面（３８）において、第２部分（３６）の略全体に延在している、実施態様９に記載の蒸気タービン（２）。
［実施態様１３］
逃がし溝（４４）が、円周方向に面する側面（４０）の軸線方向の略中間点（５２）から、第２部分（３６）の、軸線方向に面する表面（５４）の軸線方向内側の位置（１２４）まで延在している、実施態様９に記載の蒸気タービン（２）。
［実施態様１４］
逃がし溝（４４）が、少なくとも部分的に、円周方向に延在する溝（４２）を取り囲む、実施態様１３に記載の蒸気タービン（２）。
［実施態様１５］
逃がし溝（４４）が、円周方向に延在する溝（４２）に当接する、実施態様９に記載の蒸気タービン（２）。
［実施態様１６］
逃がし溝（４４）が、約１〜５°の角度で、円周方向に面する側面（４０）から、第２部分（３６）内まで延在している、実施態様９に記載の蒸気タービン（２）。
［実施態様１７］
ドラムノズルリング（６２）が、少なくとも部分的にステータ部内に収容されている、実施態様９に記載の蒸気タービン（２）。
［実施態様１８］
少なくとも部分的にステータ部に取り囲まれたロータ部をさらに備える、実施態様１７に記載の蒸気タービン（２）。
［実施態様１９］
蒸気タービン（２）用ドラムノズル（２０，１２０）を表すコード（９２０）を格納し、コンピュータ化された付加製造システム（９００）によってコード（９２０）が実行されると蒸気タービン（２）用ドラムノズル（２０，１２０）が物理的に生成される、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体であって、コード（９２０）は、蒸気タービン（２）用ドラムノズル（２０，１２０）を表すコード（９２０）を含み、蒸気タービン（２）用ドラムノズル（２０，１２０）が、
翼形部（２２）と、
翼形部（２２）の第１端部（２６）に連結された半径方向内側の側壁（２４）と、
翼形部（２２）の第２端部（３０）に連結され、かつ第２端部（３０）が第１端部（２６）と対向している、半径方向外側の側壁（２８）と
を備え、半径方向外側の側壁（２８）は、
翼形部（２２）の半径方向外側の第１部分（３２）と、
第１部分（３２）に連結された薄肉部（３４）と、
翼形部（２２）の半径方向外側の薄肉部（３４）に連結され、かつ半径方向外側の面（３８）、及び半径方向外側の面（３８）に当接する円周方向に面する側面（４０）を有する第２部分（３６）と
を有し、第２部分（３６）が、円周方向に延在する溝（４２）を有し、かつ第２部分（３６）が、円周方向に面する側面（４０）から第２部分（３６）の本体（４６）内に延在する逃がし溝（４４）を有する、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
［実施態様２０］
第１部分（３２）が軸線方向に延在する突起（４８）の第１の組を備え、薄肉部（３４）が軸線方向に延在する突起（４８）の第１の組の半径方向外側にあり、第２部分（３６）が薄肉部（３４）の半径方向外側の軸線方向に延在する突起（５０）の第２の組を備える、実施態様１９に記載のコンピュータ可読記憶媒体。

【符号の説明】

【0028】

２ 蒸気タービン
４ 低圧ＬＰ部
６ 高圧ＨＰ部
７ ケーシング
８ 入口
１０ シャフト
１２ 軸受
１４ 出口
１６ 中心線ＣＬ
２０ ドラムノズル
２２ 翼形部
２４ 内側の側壁
２６ 第１端部
２８ 外側の側壁
３０ 第２端部
３２ 第１部分
３４ 薄肉部
３６ 第２部分
３８ 外側の面
４０ 円周方向に面する側面
４２ 円周方向に延在する溝
４４ 逃がし溝
４６ 本体
４８ 軸線方向に延在する突起
５０ 軸線方向に延在する突起
５２ 軸線方向の略中間点
５４ 軸線方向に面する表面（側面）
５８ 壁
６０ ドラムノズル組立体
６２ ドラムノズルリング
６４ 溝
６６ 水平継手表面
６８ ピン
１２０ ドラムノズル
１２２ ドラムノズル組立体
１２４ 位置
１２６ キー部材
２２０ 追加的ノズル
９００ システム
９０２ 物体
９０４ 付加製造ＡＭ制御システム
９０６ ＡＭプリンタ
９１０ チャンバ
９１２ アプリケータ
９１４ 原材料
９１６ 電子ビーム
９１８ ビルドプラットフォーム
９２０ コード
９３０ コンピュータ
９３２ メモリ
９３４ プロセッサ
９３６ 入力／出力Ｉ／Ｏインターフェース
９３８ バス
９４０ コンピュータ
９４０ 外部Ｉ／Ｏ装置／リソース
９４２ 記憶システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】