(57)【要約】【課題】振動強度の向上及びシール性の改善を図った動翼及び回転機械を提供する。【解決手段】ロータディスクの翼溝に挿入され、翼溝に形成されたフック部と接触する翼根部と、翼根部の径方向外側にフック部と軸方向に対向するネック部と、ネック部から径方向外側に延在する翼体部と、を有する動翼において、対向するフック部とネック部との間に径方向に移動するスライド部を備え、スライド部は、ロータディスクの回転に伴う遠心力により径方向外側に移動しフック部とネック部の隙間に収まる。回転機械の運転時にスライド部が遠心力の作用により径方向外側に移動して、ネック部とフック部の隙間に収まることで、動翼が径方向外側でも支持されるようになる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータディスクの翼溝に挿入され、前記翼溝に形成されたフック部と接触する翼根部と、
前記翼根部の径方向外側に前記フック部と軸方向に対向するネック部と、
前記ネック部から径方向外側に延在する翼体部と、を有する動翼において、
対向する前記フック部と前記ネック部との間に径方向に移動するスライド部を備え、
前記スライド部は、前記ロータディスクの回転に伴う遠心力により径方向外側に移動し前記フック部と前記ネック部の隙間に収まる、動翼。
【請求項２】
前記フック部は、前記スライド部を有している、請求項１に記載の動翼。
【請求項３】
前記ネック部は、前記スライド部を有し、
前記フック部と対向する両側の面にそれぞれ複数の前記スライド部を有する、請求項１に記載の動翼。
【請求項４】
前記ネック部は、前記スライド部を有し、
前記スライド部は、前記ネック部の周方向に亘って設けられている、請求項１に記載の動翼。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の動翼を備える、回転機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービン等の回転機械に適用される動翼及び回転機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービン等の回転機械において、ケーシングと、ケーシングの内部に回転自在に設けられたロータディスクと、ケーシングの内周部に固定配置された静翼と、この静翼の下流側においてロータディスクに放射状に設けられた動翼と、を備えたものが知られている。この種の回転機械では、ロータディスクの外周面にＴルート構造あるいはサイドエントリー構造を有する翼溝部が設けられている。動翼は、この翼溝部に対応した形状の翼根部を有し、翼根部を翼溝部に植え込むことでロータディスクに固定される。
Ｔルート構造を有する動翼に関する先行技術としては、例えば特許文献１がある。特許文献１に開示の動翼は、共振を回避できるＴルート構造を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−６３００４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
Ｔルート構造の動翼は、蒸気タービン等の中圧段や高圧段で用いられる短翼である。ここで、中圧段や高圧段の動翼の構造は、低圧段で用いる長翼であるＩＳＢ（Integral Shroud Blade）翼のようなシュラウド部による制振構造を有していない。近年、タービン効率を向上させるために、タービン翼の長翼化が進んでいるが、長翼化が進むにつれて翼根や翼溝にかかる負荷が増大する。このため、制振構造を有していないＴルート構造の動翼では、振動強度が成立しない虞がある。
また、翼根部と翼溝部との間には、ロータへ動翼を植え込むために必要な隙間が存在しており、回転機械の性能向上の為には、更なるシール性の改善を要する。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、振動強度の向上及びシール性の改善を図った動翼及び回転機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
即ち、本発明の第一態様に係る動翼は、ロータディスクの翼溝に挿入され、前記翼溝に形成されたフック部と接触する翼根部と、前記翼根部の径方向外側に前記フック部と軸方向に対向するネック部と、前記ネック部から径方向外側に延在する翼体部と、を有する動翼において、対向する前記フック部と前記ネック部との間に径方向に移動するスライド部を備え、前記スライド部は、前記ロータディスクの回転に伴う遠心力により径方向外側に移動し前記フック部と前記ネック部の隙間に収まる。
【０００７】
上記構成では、回転機械の運転時にスライド部が遠心力の作用により径方向外側に移動して、ネック部とフック部の隙間に収まることで、動翼が径方向外側でも支持されるようになる。このとき、動翼の振動数が高くなり、翼根部に作用する応力の低減が見込める振動モードに変化するため、動翼の振動強度を向上させることができる。
【０００８】
また、動翼が翼根部とネック部とでそれぞれ支持されることにより、動翼の振動に伴って応力が作用する箇所が分散されるため、局所的に過大な応力が作用するのを抑制することができ、動翼の振動強度を向上させることができる。
【０００９】
また、動翼が振動した際に、スライド部がネック部とフック部によって挟持されている箇所に摩擦が生じることで、動翼の振動を減衰する効果が得られるため、動翼の振動強度を向上させることができる。
【００１０】
また、スライド部は、ネック部の一部として形成されており、従来のネック部の寸法を維持できるため、翼溝部に動翼を挿入する際の作業性を低下させることなく、動翼の振動強度を向上させることができる。
【００１１】
また、スライド部が、フック部とネック部との間に形成された間隙の隙間に収まることにより、作動流体のシール性を向上させることができ、回転機械の性能を向上させることができる。
【００１２】
この発明の第二態様によれば、第一態様に係る動翼では、前記フック部は、前記スライド部を有していても良い。
【００１３】
このように構成することで、スライド部の寸法、形状等がネック部の寸法、形状等の制約を受けないので、スライド部の設計の自由度が向上し、減衰効果の調整の幅を広くすることができる。
【００１４】
また、動翼が径方向外側でも支持されるようになるため、動翼の振動数が高くなり、翼根部に作用する応力の低減が見込める振動モードに変化するため、動翼の振動強度を向上させることができる。
【００１５】
また、動翼が翼根部とネック部とでそれぞれ支持されることにより、動翼の振動に伴って応力が作用する箇所が分散されるため、局所的に過大な応力が作用するのを抑制することができ、動翼の振動強度を向上させることができる。
【００１６】
また、動翼が振動した際に、スライド部がフック部とネック部によって挟持されている箇所に摩擦が生じることで、動翼の振動を減衰する効果が得られるため、動翼の振動強度を向上させることができる。
【００１７】
また、スライド部は、フック部の一部として形成されており、従来のフック部の寸法を維持できるため、翼溝部に動翼を挿入する際の作業性を低下させることなく、動翼の振動強度を向上させることができる。
【００１８】
また、スライド部が、フック部とネック部との隙間に収まることにより、作動流体のシール性を向上させることができ、回転機械の性能を向上させることができる。
【００１９】
この発明の第三態様によれば、第一態様に係る動翼では、前記ネック部は、前記スライド部を有し、前記フック部と対向する両側の面にそれぞれ複数の前記スライド部を有していても良い。
【００２０】
このように構成することで、スライド部がフック部とネック部によって挟持される面積が増加することにより、動翼の振動数が更に高くなるため、動翼の振動強度を更に向上させることができる。
【００２１】
また、動翼の支持位置が増えるため、翼根部に、局所的に過大な応力が作用するのを抑制することができ、動翼の振動強度を向上させることができる。
【００２２】
更に、スライド部がフック部とネック部によって挟持される面積が増加することで、フック部とネック部との間で生じる摩擦が増加し、摩擦による振動減衰効果が向上するため、動翼の振動強度を更に向上させることができる。
【００２３】
また、複数のスライド部がフック部とネック部で挟持されることにより、作動流体のシール性を更に改善することができる。
【００２４】
この発明の第四態様によれば、第一態様に係る動翼では、前記ネック部は、前記スライド部を有し、前記スライド部は、前記ネック部の周方向に亘って設けられていても良い。
【００２５】
このように構成することで、スライド部がネック部の周方向の一部に設けられている場合よりも、スライド部がフック部及びネック部によって挟持される面積を増加させることができ、動翼の振動数が更に高くなるため、動翼の振動強度を更に向上させることができる。また、翼根部に局所的に過大な応力が作用するのを抑制することができる。
【００２６】
また、動翼が振動した際にフック部とネック部との間の摩擦が増加し、摩擦による振動減衰効果が向上するため、動翼の振動強度を更に向上させることができる。
【００２７】
また、スライド部がフック部とネック部によって挟持される面積が増加することにより、作動流体のシール性を更に向上させることができる。
更に、スライド部は、ネック部の一部として形成されているため、従来のネック部の寸法を維持することができ、翼溝部に動翼を挿入する作業の作業性の低下を抑制することができる。
【００２８】
この発明の少なくとも一態様に係る回転機械は、第一態様から第四態様の何れか一態様に係る動翼を備える。
【００２９】
このように構成することで、振動強度の向上及びシール性の改善を図った動翼を有する回転機械を提供することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、振動強度の向上及びシール性の改善を図った動翼及び回転機械を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第一実施形態に係る動翼の固定構造の概略を示す斜視図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る動翼の全体を示す概略図である。
【図３】図１の一部を拡大して概略的に示す部分拡大図である。
【図４】本発明の第一実施形態に係る動翼を示す斜視図である。
【図５】本発明の第一実施形態に係る動翼とロータディスクの一部を示す概略図である。
【図６】本発明の第一実施形態に係る動翼の振動数とロータディスクの回転数の関係を概略的に示すグラフである。
【図７】本発明の第一実施形態に係る動翼の支持位置と振動数の関係を概略的に示す図である。
【図８】本発明の第二実施形態に係るロータディスクと動翼の一部を示す要部拡大図である。
【図９】本発明の第二実施形態に係るロータディスクの一部を示す概略図である。
【図１０】本発明の第二実施形態に係るロータディスクと動翼の一部を示す要部拡大図である。
【図１１】本発明の第三実施形態に係る動翼を示す要部拡大図である。
【図１２】本発明の第三実施形態に係る動翼の振動数とロータディスクの回転数の関係を概略的に示すグラフである。
【図１３】本発明の第四実施形態に係る動翼を示す要部拡大図である。
【図１４】本発明の第四実施形態に係る動翼を並べて示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
［第一実施形態］
以下、図１から図７を参照して本発明の第一実施形態について説明する。図１は、本発明の第一実施形態に係る動翼の固定構造の概略を示す斜視図である。図２は、本発明の第一実施形態に係る動翼の全体を示す概略図である。図３は、図１の一部を拡大して概略的に示す部分拡大図である。図４は、本発明の第一実施形態に係る動翼を示す斜視図である。図５は、本発明の第一実施形態に係る動翼とロータディスクの一部を示す概略図である。図６は、本発明の第一実施形態に係る動翼の振動数とロータディスクの回転数の関係を概略的に示すグラフである。図７は、本発明の第一実施形態に係る動翼の支持位置と振動数の関係を概略的に示す図である。
【００３３】
まず、Ｔルート構造を有するロータディスクに形成された翼溝と動翼の構成について図１及び図２を参照して説明する。図１に示すように、回転機械１は、ロータディスク４と、動翼８と、を備えている。ロータディスク４は、外周に周方向からみた形状がＴ型の翼溝部１１が周方向に亘って形成されている。そして、翼溝部１１に動翼８が挿入されることにより、動翼８はロータディスク４に固定される。
【００３４】
翼溝部１１は、フック部１５と、拡大部１３と、を有する。また、翼溝部１１には、ロータディスク４の軸方向に突出して対向する二つのフック部１５が周方向に亘って形成されている。二つのフック部１５は、軸方向に対向するように配置される環状の部位である。
【００３５】
図３に示すように、二つのフック部１５は、翼溝側ベアリング面６７を有する。翼溝側ベアリング面６７は、ロータディスク４の外周面よりも径方向内側に設けられるとともに、軸方向に所定の幅を有して、径方向内側を向く円筒面である。翼溝側ベアリング面６７はそれぞれフック部１５の径方向内側の面を構成する。
【００３６】
また、翼溝部１１には、フック部１５の径方向内側に、拡大部１３が形成されている。拡大部１３は、周方向に亘って設けられる環状の空間である。また、拡大部１３の軸方向における幅は、対向する二つのフック部１５の軸方向における間隔よりも大きい。また、翼溝側ベアリング面６７は、拡大部１３に面している。
【００３７】
これより、翼溝部１１は、軸方向に突出して対向する二つのフック部１５と、フック部１５の径方向内側に設けられ、軸方向の幅が、二つのフック部１５の軸方向における間隔よりも大きく形成された拡大部１３と、を有する。そのため、翼溝部１１は、周方向からみた形状がＴ型をなすように構成される。
【００３８】
図２に示すように、動翼８は、相互に一体に形成された翼体部３１と、シュラウド部３９と、プラットフォーム部７５と、ネック部２７と、翼根部２３と、を有する。翼体部３１は、高さ方向に伸びるとともに高さ方向に垂直な断面が翼形をなし、動翼８の本体を構成する。シュラウド部３９は、翼体部３１の高さ方向の先端に設けられる。プラットフォーム部７５は、翼体部３１の基端に設けられて、翼体部３１を支持する部位である。動翼８が翼溝部１１に挿入された状態では、プラットフォーム部７５は、翼溝部１１の径方向外側に配置される。
【００３９】
ネック部２７は、プラットフォーム部７５の高さ方向における基端に接続されて、プラットフォーム部７５よりも軸方向の幅が小さく形成されている。動翼８が翼溝部１１に挿入された状態では、ネック部２７は、翼溝部１１の内部に配置される。このとき、ネック部２７は、二つのフック部１５と軸方向に間隔を空けて対向する。
【００４０】
翼根部２３は、ネック部２７の高さ方向における基端に接続され、ネック部２７よりも幅が大きく形成されている。動翼８が翼溝部１１に挿入された状態では、翼根部２３は、拡大部１３に配置される。また、翼根部２３は、動翼側ベアリング面７１を有する。
【００４１】
動翼側ベアリング面７１は、軸方向に所定の幅を有して、翼根部２３の上面を構成している。また、動翼側ベアリング面７１は、動翼８が翼溝部１１に挿入された状態で、径方向外側を向いて、翼溝側ベアリング面６７と対向する。そして、翼溝側ベアリング面６７と動翼側ベアリング面７１が当接することにより、動翼８が支持される。
【００４２】
次に、本発明の第一実施形態に係る動翼８のネック部２７の構成について、図３から図６を参照して説明する。図３に示すように、動翼８のネック部２７には、フック部１５と対向する二つの面にそれぞれスライド部３５が設けられている。スライド部３５は、所定の機械加工によって設けられる。また、スライド部３５は、スライド面８７と、斜面９１と、を有する。
【００４３】
スライド面８７は、フック部１５と対向する面であり、図４に示すように、軸方向からみた形状が矩形状に形成されている。また、スライド面８７は、スライド部３５がネック部２７に収容された状態で、ネック部２７の外面と面一になっている。
【００４４】
斜面９１は、スライド部３５がネック部２７の内部に収容された状態で、ネック部２７の内部に位置し、スライド面８７に接続される斜面である。斜面９１は、スライド部３５が径方向及び軸方向に移動可能なように、ネック部２７からフック部１５に向かう方向に沿って延びている。
【００４５】
上記構成の動翼８において回転機械１が静止しているとき、スライド部３５は、ネック部２７に収容されており、スライド面８７とネック部２７の外面とが面一となっている。この状態のスライド部３５は、ネック部２７の内部にあり、静止している。
【００４６】
そして、回転機械１が静止状態から運転を開始すると、ロータディスク４に固定された動翼８は、ロータディスク４と一体となって回転する。このとき、スライド部３５には、図３に示す矢印の向きのように、径方向外側に遠心力が作用する。スライド部３５に作用する遠心力がネック部２７との摩擦力よりも小さいとき、スライド部３５はネック部２７に収容されている。
【００４７】
その後、回転機械１の回転数が上昇すると、スライド部３５に作用する径方向外側への遠心力が大きくなる。そして、遠心力がスライド部３５とネック部２７の間に作用する最大摩擦力を超えると、図５に示すように、スライド部３５が、軸方向及び径方向外側に移動して、ネック部２７とフック部１５との隙間に収まる。
【００４８】
図５に示す状態では、スライド面８７とフック部１５とが所定の摩擦係数を有して当接している。また、スライド部３５の一部は、スライド部３５が移動した後も、ネック部２７の内部にある。
【００４９】
スライド部３５がネック部２７とフック部１５との隙間に収まることで、動翼８は、動翼側ベアリング面７１に加え、スライド部３５が挟まった位置においても支持されるようになる。
【００５０】
図６の点線は、動翼側ベアリング面７１と翼溝側ベアリング面６７のみで動翼８を支持する場合の動翼８の振動数を示す基準線である。また、図６の実線は、動翼側ベアリング面７１に加え、スライド部３５で動翼８を支持する場合の動翼８の振動数を示している。図６より、動翼側ベアリング面７１に加え、スライド部３５で動翼８を支持する場合、動翼側ベアリング面７１及び翼溝側ベアリング面６７のみで動翼８を支持する場合と比較して、動翼８の振動数が高くなることが分かる。
【００５１】
これは、図７からも分かるように、動翼側ベアリング面７１に加え、スライド部３５で動翼８を支持することにより、動翼８が径方向外側の位置でも支持されるようになるためである。また、スライド部３５が収まる位置が径方向外側になるほど、動翼８の振動数は高くなることが分かる。
【００５２】
したがって、本実施形態の動翼８によれば、回転機械１の運転時にスライド部３５が遠心力の作用により径方向外側に移動して、ネック部２７とフック部１５との隙間に収まる。この時、動翼８が動翼側ベアリング面７１に加え、スライド部３５でも支持されるようになり、動翼８の振動数が高くなる。これより、動翼８の振動モードが、翼根部２３に作用する応力の低減を見込める振動モードに変化するため、動翼８の振動強度を向上させることができる。
【００５３】
また、動翼８が動翼側ベアリング面７１とスライド部３５で支持されることにより、動翼８の支持位置が分散される。これより、翼根部２３に局所的に過大な応力が作用するのを抑制することができ、動翼８の振動強度を向上させることができる。
【００５４】
更に、スライド部３５がフック部１５とネック部２７の間に挟まっているとき、スライド部３５が、フック部１５及びネック部２７によって所定の摩擦係数を有して挟持されている。このため、動翼８が振動した際に、スライド部３５とフック部１５、スライド部３５とネック部２７の間に摩擦が生じる。これより、動翼８の振動を減衰する効果が得られるため、動翼８の振動強度を向上させることができる。
【００５５】
加えて、スライド部３５は、ネック部２７の一部として形成されており、スライド部３５がネック部２７に収容された状態では、従来のネック部２７の寸法を維持できる。そのため、翼溝部１１に動翼８を挿入する作業の作業性の低下を抑制することができる。
【００５６】
そのうえ、スライド部３５が、フック部１５とネック部２７との間に形成された間隙に収まることにより、間隙が埋められ、作動流体のシール性を向上させることができ、回転機械１の性能を向上させることができる。
【００５７】
なお、スライド部３５の取り付け位置を径方向外側に移動させることで、動翼８の振動数をさらに高くして、動翼８の振動強度を向上させることが可能である。また、スライド部３５の形状、寸法、材質、配置位置等を調整することにより、動翼８の振動強度を更に向上させることが可能である。
【００５８】
以上、図面を参照しながら、本発明の第一実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、スライド部３５は、スライド構造であり、回転機械１の運転に伴って上記の作用効果を奏する構造であれば、形状、寸法、材質、配置位置等は特に制限されない。
【００５９】
［第二実施形態］
以下、本発明の第二実施形態について、図８から図１０を参照して説明する。図８は、本発明の第二実施形態に係るロータディスクと動翼の一部を示す要部拡大図である。図９は、本発明の第二実施形態に係るロータディスクの一部を示す概略図である。図１０は、本発明の第二実施形態に係るロータディスクと動翼の一部を示す要部拡大図である。なお、第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００６０】
本実施形態では、スライド部３５がフック部１５に設けられている点で第一実施形態と相違する。図８に示すように、ロータディスク４のフック部１５に設けられたスライド部３５は、回転機械１が静止しているとき、フック部１５に収容されている。また、図９に示すように、スライド面８７は、軸方向からみた形状が矩形状に形成されており、スライド部３５がフック部１５に収容された状態で、スライド面８７とフック部１５の壁面とは面一になっている。
【００６１】
また、スライド部３５は、第一実施形態と同様に斜面９１を有し、スライド部３５が径方向及び軸方向に移動可能なように、フック部１５からネック部２７に向かう方向に沿って延びている。また、スライド部３５は、一つの動翼８に対してフック部１５の両側に一つずつ設けられる。図９は周方向に三つの動翼８を挿入する場合のスライド部３５の配置を示しており、スライド部３５は各動翼８に対応して一つずつ配置されるようにフック部１５の壁面に設けられている。
【００６２】
回転機械１が静止しているとき、スライド部３５は、フック部１５に収容されており、スライド面８７とフック部１５のネック部２７と対向する面とが面一となっている。この状態のスライド部３５は、フック部１５の内部にあり、静止している。
【００６３】
そして、回転機械１の回転数が上昇すると、スライド部３５に作用する径方向外側への遠心力が大きくなる。スライド部３５に作用する遠心力がスライド部３５とフック部１５の間に作用する最大摩擦力を超えると、図１０に示すように、スライド部３５が、軸方向及び径方向外側に移動して、ネック部２７とフック部１５によって挟持される。
【００６４】
図１０に示す状態では、スライド面８７とネック部２７のフック部１５と対向する面とが所定の摩擦係数を有して当接している。また、スライド部３５の一部は、スライド部３５が移動した後も、フック部１５の内部にある。
【００６５】
このとき、実施形態１の時と同様に、動翼８は、動翼側ベアリング面７１に加え、動翼側ベアリング面７１の径方向外側に位置するスライド部３５でも支持されるようになるため、動翼８の振動数が高くなる。これより、動翼８の振動モードが、翼根部２３に作用する応力の低減を見込める振動モードに変化するため、動翼８の振動強度を向上させることができる。
【００６６】
また、本実施形態の場合、スライド部３５をフック部１５に設けるため、スライド部３５の寸法、形状等がネック部２７の寸法、形状等の制約を受けないので、スライド部３５の設計の自由度を向上させることができる。
【００６７】
また、動翼８が動翼側ベアリング面７１とスライド部３５で支持されることにより、動翼８の支持位置が分散される。これより、翼根部２３に局所的に過大な応力が作用するのを抑制することができ、動翼８の振動強度を向上させることができる。
【００６８】
更に、スライド部３５がフック部１５とネック部２７の間に挟まっているとき、スライド部３５が、フック部１５及びネック部２７によって所定の摩擦係数を有して挟持されている。このため、動翼８が振動した際に、スライド部３５とフック部１５、スライド部３５とネック部２７の間に摩擦が生じる。これより、動翼８の振動を減衰する効果が得られるため、動翼８の振動強度を向上させることができる。
【００６９】
加えて、スライド部３５は、フック部１５の一部として形成されており、スライド部３５がフック部１５に収容された状態では、従来のフック部１５の寸法を維持できる。そのため、翼溝部１１に動翼８を挿入する作業の作業性の低下を抑制することができる。
【００７０】
そのうえ、スライド部３５が、フック部１５とネック部２７との間に形成された間隙に移動することにより、間隙が埋められ、作動流体のシール性を向上させることができ、回転機械１の性能を向上させることができる。
【００７１】
なお、スライド部３５の取り付け位置を径方向外側に移動させることで、動翼８の振動数をさらに高くして、動翼８の振動強度を向上させることが可能である。また、スライド部３５の形状、寸法、材質、配置位置等を調整することにより、動翼８の振動強度を更に向上させることが可能である。
【００７２】
以上、図面を参照しながら、本発明の第二実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、スライド部３５は、スライド構造であり、回転機械１の運転に伴って上記の作用効果を奏する構造であれば、形状、寸法、材質、配置位置等は特に制限されない。
【００７３】
［第三実施形態］
以下、本発明の第三実施形態について、図１１及び図１２を参照して説明する。図１１は、本発明の第三実施形態に係る動翼を示す要部拡大図である。図１２は、本発明の第三実施形態に係る動翼の振動数とロータディスクの回転数の関係を概略的に示すグラフである。なお、上記実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００７４】
図１１に示すように、本実施形態では、ネック部２７のフック部１５と対向する面に、二つのスライド部３５が設けられている点で、上記の各実施形態と相違する。二つのスライド部３５は、遠心力の作用に伴って、径方向及び軸方向に移動した際に、互いに干渉しないように、径方向に所定の間隔を空けて配置される。二つのスライド部３５は、フック部１５に対向するネック部２７の二つの面にそれぞれ二つずつ配置される。
【００７５】
上記構成の動翼８では、回転機械１の回転数が上昇し、スライド部３５に作用する遠心力がスライド部３５に作用する最大摩擦力を超えると、二つのスライド部３５が、それぞれ径方向及び軸方向に移動して、ネック部２７とフック部１５との隙間に収まる。この時、二つのスライド部３５がネック部２７とフック部１５によって挟持されているため、スライド部３５が、ネック部２７とフック部１５によって挟持される面積が増加する。
【００７６】
図１２の点線は、動翼側ベアリング面７１と翼溝側ベアリング面６７のみで動翼８を支持する場合の動翼８の振動数を示す基準線である。一点鎖線は、フック部１５に対向するネック部２７の面に一つのスライド部３５を設けて、一つのスライド部３５がフック部１５とネック部２７によって挟持される場合の動翼８の振動数を示している。そして、実線は、本実施形態における動翼８の振動数を示している。図１２より、本実施形態のように、二つのスライド部３５がネック部２７とフック部１５によって挟持されている場合の方が、一つのスライド部３５がネック部２７及びフック部１５によって挟持されている場合と比較して、動翼８の振動数が高くなることが分かる。
【００７７】
したがって、上記構成の動翼８によれば、スライド部３５をネック部２７のフック部１５と対向する二つの面にそれぞれ二つずつ設けることにより、動翼８の振動数を更に高めることができるため、翼根部２３に作用する応力の低減効果を更に高めることができ、動翼８の振動強度を向上させることができる。
【００７８】
また、スライド部３５を一つ設ける場合よりも動翼８の支持位置が増えるため、翼根部２３に局所的に過大な応力が作用するのをさらに抑制することができ、動翼８の振動強度を向上させることができる。
【００７９】
さらに、スライド部３５がフック部１５とネック部２７によって挟持される面積が増加することにより、摩擦による振動減衰効果がさらに高まるので、動翼８の振動強度をさらに向上させることができる。
【００８０】
加えて、二つのスライド部３５は、ネック部２７の一部として形成されており、スライド部３５がネック部２７に収容された状態では、従来のネック部２７の寸法を維持できる。そのため、翼溝部１１に動翼８を挿入する作業の作業性の低下を抑制することができる。    
【００８１】
そのうえ、二つのスライド部３５が、フック部１５とネック部２７との間に形成された間隙に収まることにより、作動流体のシール性をさらに向上させることができ、回転機械１の性能をさらに向上させることができる。
【００８２】
以上、図面を参照しながら、本発明の第三実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、ネック部２７に設けるスライド部３５の個数は必ずしも二つに限られず、寸法や形状、配置次第で、二つ以上のスライド部３５を配置することができる。
【００８３】
［第四実施形態］
以下、本発明の第四実施形態について、図１３及び図１４を参照して説明する。図１３は、本発明の第四実施形態に係る動翼を示す要部拡大図である。図１４は、本発明の第四実施形態に係る動翼を並べて示した図である。なお、上記実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００８４】
本実施形態では、スライド部３５が、ネック部２７の周方向に亘って設けられている点で、上記の各実施形態と相違する。スライド部３５は、ネック部２７のフック部１５と対向する面に一つ設けられ、軸方向からみた形状が矩形状である。スライド面８７は、スライド部３５がネック部２７に収容された状態で、ネック部２７の壁面と面一となっている。
【００８５】
上記構成の動翼８では、スライド部３５がネック部２７及びフック部１５によって挟持される面積を増加させることができるので、スライド部３５をネック部２７の周方向の一部に設ける場合に比較して、動翼８の振動数が高くなる。したがって、翼根部２３に作用する応力の低減効果を更に高めることができ、動翼８の振動強度を向上させることができる。
【００８６】
また、スライド部３５が、フック部１５とネック部２７によって挟持される面積が増加するため、翼根部２３に局所的に過大な応力が作用するのをさらに抑制することができ、動翼８の振動強度を向上させることができる。
【００８７】
更に、スライド部３５がネック部２７とフック部１５によって挟持される面積が増加することにより、摩擦による振動減衰効果が更に高まるので、動翼８の振動強度を更に向上させることができる。
【００８８】
また、スライド部３５は、ネック部２７の一部として形成されており、スライド部３５がネック部２７に収容された状態では、従来のネック部２７の寸法を維持できる。そのため、翼溝部１１に動翼８を挿入する作業の作業性の低下を抑制することができる。
【００８９】
そのうえ、スライド部３５が、フック部１５とネック部２７によって挟持される面積が増加することにより、作動流体のシール性をさらに向上させることができ、回転機械１の性能をさらに向上させることができる。図１４に示すように、本実施形態のスライド部３５を備えた動翼８を周方向に隣接して複数配置することで、一つの動翼８のみにスライド部３５を設ける場合と比較して、作動流体のシール性をさらに向上させることができる。
【００９０】
以上、図面を参照しながら本発明の第四実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更を施すことが可能である。例えば、本実施形態と第三実施形態を組み合わせて、周方向に亘って、形成されたスライド部３５を複数設けることも可能である。この場合、上述の翼根部２３に作用する応力の低減効果、摩擦による振動減衰効果及び作動流体のシール性の更なる向上を図ることができる。
【００９１】
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、第一実施形態、第三実施形態及び第四実施形態において、ネック部２７にスライド部３５を設ける場合、動翼８の振動特性に応じて、スライド部３５の個数、形状、寸法、材質、配置位置等は異なっていても良い。また、第二実施形態において、ネック部２７と対向する二つのフック部１５の壁面に設けられるスライド部３５の個数、形状、寸法、材質、配置位置等は異なっていても良い。
【符号の説明】
【００９２】
１  回転機械
４  ロータディスク
８  動翼
１１  翼溝部
１３  拡大部
１５  フック部
２３  翼根部
２７  ネック部
３１  翼体部
３５  スライド部
３９  シュラウド部
６７  翼溝側ベアリング面
７１  動翼側ベアリング面
７５  プラットフォーム部
８７  スライド面
９１  斜面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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