(57)【要約】【課題】サイドエントリー形タービン動翼のタービンロータの軸線方向に移動を抑制可能なタービン動翼の固定構造であって、タービン動翼及びロータの塑性変形を抑制することが可能なタービン動翼の固定構造及びタービンを提供すること。【解決手段】サイドエントリー形タービン動翼をタービンロータ１０のロータディスク１２に固定するためのタービン動翼の固定構造であって、前記タービン動翼２０のプラットホーム２３を貫通して形成した第１切欠部２６を通じて前記ロータディスク１２に形成した第２切欠部１６に固定部材３０を嵌挿し、前記固定部材３０の外周側の一部を前記プラットホーム２３により覆い、かつ前記タービン動翼２０のスラスト力が支持可能なように前記固定部材を塑性変形したことを特徴とする【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サイドエントリー形タービン動翼をタービンロータのロータディスクに固定するためのタービン動翼の固定構造であって、
前記タービン動翼のプラットホームを貫通して形成した第１切欠部を通じて前記ロータディスクに形成した第２切欠部に固定部材を嵌挿し、
前記固定部材の外周側の一部を前記プラットホームにより覆い、かつ前記タービン動翼のスラスト力が支持可能なように前記固定部材を塑性変形したことを特徴とするタービン動翼の固定構造。
【請求項２】
請求項１に記載のタービン動翼の固定構造であって、
前記固定部材は、前記タービン動翼をタービンロータに挿入する途中で前記第１切欠部を通じて前記第２切欠部に嵌挿し、
前記タービン動翼は、前記タービンロータの取付位置にあるときに前記固定部材の外周側の一部を覆うことを特徴とするタービン動翼の固定構造。
【請求項３】
請求項1又は請求項２に記載のタービン動翼の固定構造であって、
前記ロータディスクは前記タービン動翼のスラスト力を支持するスラスト支持部材が設けられ、かつ前記固定部材は前記タービン動翼より低硬度材料からなることを特徴とするタービン動翼の固定構造。
【請求項４】
請求項1から請求項３のいずれか１項に記載のタービン動翼の固定構造を備えることを特徴とするタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータディスクの翼溝にタービンロータ翼根を挿入して取付けるサイドエントリー形タービン動翼がスラスト力によって移動するのを抑制するためのタービン動翼の固定構造及びこの固定構造を備えたタービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、蒸気タービンやガスタービンは、ロータディスクの周面に放射状に突出するタービン動翼がロータディスクの周方向へ近接して多数配列されている。
このようなタービン動翼をロータディスクに固定するための技術のひとつとしてタービン動翼をタービンロータに挿入するサイドエントリー形動翼による固定構造が用いられている。
【０００３】
図４は、サイドエントリー形動翼をタービンのタービン動翼の固定構造の一例を示す斜視図である。タービン１００は、ロータディスク１１２にタービンロータの軸線方向に周方向に間隔をあけて複数形成された翼溝１１３に、タービン動翼１２０の翼根１２２を挿入することでタービンロータ１１１のロータディスク１１２にタービン動翼１２０が取り付けられている。
【０００４】
このようなサイドエントリー形動翼を用いる場合、タービン動翼１２０がタービンロータの軸線方向に移動するのを防止することが必要である。
そのため、矢印で示した方向に流れる例えば蒸気流Ｓによるスラスト力を支持することを目的として、ロータディスク１１２には蒸気流Ｓの下流側にタービン動翼１２０のプラットホーム１２３と当接して蒸気流Ｓのスラスト力を支持するスラスト力支持部材１１５が設けられている。
【０００５】
また、ロータディスク１１２が蒸気流Ｓの上流側に向かって移動するのを防止するために、タービン動翼１２０をロータディスク１１２に取り付けた後に、隣接するタービン動翼１２０間のロータディスク１１２にポンチングによるかしめ部１１６を形成してロータディスク１１２の翼溝１１３間をわずかに拡幅し、タービン動翼１２０の蒸気流Ｓと反対向きの移動を防止するようになっている。
また、サイドエントリー形動翼を用いた固定構造に関する技術として、上記ロータディスク１１２をかしめることによる固定構造に代えて、例えば、特許文献１に示すようなタービン動翼の固定構造に関する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３８０６４２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図４に示すようなタービン動翼の固定構造では、かしめによりロータの一部を塑性変形させるため固定作業のやり直しが困難であり、特にポンチ作業によるかしめには高度なポンチング技術が必要とされ、また、タービン動翼の植替え等で再度、タービン動翼を翼溝に挿入する場合のポンチングによりタービン動翼を傷つける可能性があるという問題がある。
また、特許文献１に記載されたタービン動翼の固定構造では、最後にプラットホームの上面をポンチングやコーキングによってかしめるために固定作業のやり直しが困難であるという問題がある。
【０００８】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、サイドエントリー形タービン動翼がタービンロータの軸線方向に移動するのを抑制するためのタービン動翼の固定構造において、タービン動翼及びロータの塑性変形を抑制することが可能なタービン動翼の固定構造及びタービン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】
【０００９】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１記載の発明は、サイドエントリー形タービン動翼をタービンロータのロータディスクに固定するためのタービン動翼の固定構造であって、前記タービン動翼のプラットホームを貫通して形成した第１切欠部を通じて前記ロータディスクに形成した第２切欠部に固定部材を嵌挿し、前記固定部材の外周側の一部を前記プラットホームにより覆い、かつ前記タービン動翼のスラスト力が支持可能なように前記固定部材を塑性変形したことを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、タービンであって、請求項1から請求項３のいずれか１項に記載のタービン動翼の固定構造を備えることを特徴とする。
【００１１】
この発明に係るタービン動翼の固定構造及びタービンによれば、固定部材が、タービン動翼のプラットホームを貫通して形成された第１切欠部を通じてロータディスクに形成された第２切欠部に嵌挿され、外周側の一部がプラットホームで覆われた状態でスラスト力を支持可能に塑性変形されているので、固定部材がタービンロータの径方向及び軸線方向に移動することが抑制されるとともにタービン動翼に生じるスラスト力が支持される。
その結果、ロータディスク及びタービン動翼を塑性変形することなくタービン動翼を固定することができる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載のタービン動翼の固定構造であって、前記固定部材は、前記タービン動翼をタービンロータに挿入する途中で前記第１切欠部を通じて前記第２切欠部に嵌挿し、前記タービン動翼は、前記タービンロータの取付位置にあるときに前記固定部材の外周側の一部を覆うことを特徴とする。
【００１３】
この発明に係るタービン動翼の固定構造によれば、タービン動翼をロータディスクに取り付ける工程でのロータディスク及びタービン動翼への変形、傷つきを抑制しつつ容易かつ効率的にロータディスクにタービン動翼を取り付けることができる。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項1又は請求項２に記載のタービン動翼の固定構造であって、前記ロータディスクは前記タービン動翼のスラスト力を支持するスラスト支持部材が設けられ、かつ前記固定部材は前記タービン動翼より低硬度材料からなることを特徴とする。
【００１５】
この発明に係るタービン動翼の固定構造によれば、ロータディスクにスラスト支持部材が設けられているので固定部材に生じるスラスト力の負荷を軽減して、固定部材を容易に低硬度材料により形成することができる。
その結果、例えば、タービンのメンテナンス等において固定部材を取り除く場合に、タービン動翼が傷つくのを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明に係るタービン動翼の固定構造及びタービンによれば、タービン動翼をタービンロータのロータディスクに取付ける場合にロータディスク及びタービン動翼に塑性変形や傷つきが生じるのを抑制することができる。
また、固定部材を低硬度材料で形成した場合、タービン動翼をロータディスクに取付ける場合のみならず、メンテナンス等でタービン動翼をロータディスクから取外す場合にもロータディスク及びタービン動翼に塑性変形や傷つきが生じるのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るタービン動翼の固定構造の概略を示す斜視図である。
【図２】第１の実施形態に係るタービン動翼の取付方法の概略を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るタービン動翼の固定構造の概略を示す斜視図である。
【図４】従来のタービン動翼の固定構造の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図１、図２を参照し、この発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、本発明に係るタービン動翼の固定構造を用いたタービン１の一部を示す概略斜視図である。
タービン１は、図１に示すように、タービンロータ１０と、タービン動翼２０とを備え、タービン動翼２０は、タービンロータ１０のロータディスク１２に形成された翼溝１３に翼根２２を挿入することでタービンロータ１０のロータディスク１２に取り付けられている。
また、タービン動翼２０は、固定部材３０をプラットホーム２３の第１切欠部２６を通じてロータディスク１２の第２切欠部１６に嵌挿するとともに、この固定部材３０の外周側の一部をタービン動翼２０が覆った状態で塑性変形することによりタービンロータ１０の軸線方向位置が固定されている。
【００１９】
タービンロータ１０は、軸部（図示せず）よりも大径とされたロータディスク１２を有し、このロータディスク１２の外周にはタービンロータ１０の軸線方向に伸び軸線方向から見た場合の形状がツリー状に切欠かれた翼溝１３が周方向に間隔をあけて形成され、この翼溝１３には翼根２２が挿入可能とされている。
【００２０】
ロータディスク１２は、タービンロータの軸線方向の途中の外周に周方向に凹溝部１４が形成されており、この凹溝部１４が隣接する翼溝１３間を横切ることでタービンロータ１０の径方向に延在するとともに周方向と直交する断面が略矩形状の第２切欠部１６がロータディスク１２に形成されている。
【００２１】
タービン動翼２０は、サイドエントリー形タービン動翼とされ、翼部本体２１と、タービンロータの軸線方向の断面形状がツリー形のとされ翼溝１３と相補的に形成された翼根２２と、翼部本体２１と翼根２２との間に形成されロータディスク１２の外表面を覆うプラットホーム２３とを備え、プラットホーム２３の一方側の側部にはタービンロータ１０の半径方向に伸びる第１切欠部２６が貫通して形成され固定部材３０が装着可能とされている。
また、第１切欠部２６は、タービンロータ１０の軸線方向の長さが第２切欠部１６以上に形成され、第２切欠部１６に嵌挿する固定部材３０が第１切欠部２６を通過可能とされている。
また、第１切欠部２６、第２切欠部１６は、固定部材３０を第１切欠部２６を通じて第２切欠部１６に装着した場合、固定部材３０がタービンロータ１０の径方向を向くように形成されている。
【００２２】
固定部材３０は、図２（Ａ）に示すように、例えば、塑性変形していない状態で側面視Ｌ字形の一定厚さを有する平板状とされた塑性変形可能な材料からなり、基部３０Ａと、基部３０Ａに接続され基部３０Ａと直交する方向に伸びる主壁部３０Ｂとを備えている。
【００２３】
基部３０Ａは、固定部材３０の軸線方向の長さが第２切欠部１６と略同じ長さとされており、第２切欠部１６に対する製作公差はタービン１を運転する際のタービン動翼２０、ロータディスク１２それぞれの温度、熱膨張係数等を考慮して設定される。
【００２４】
また、基部３０Ａは、タービン動翼２０を取付位置まで挿入した場合に、プラットホーム２３により覆われ、タービンロータ１０が回転した場合に抜け落ちることがないようになっている。また、基部３０Ａは、外周側の面３０Ｃが固定部材３０を第２切欠部１６に装着した状態でタービン動翼２０をさらに挿入できる形状、寸法に形成されている。
なお、タービンロータ１０へのタービン動翼２０の取付位置とは、タービン１を回転運転する際のタービンロータ１０に対するタービン動翼２０の位置を意味している。
【００２５】
主壁部３０Ｂは、タービン動翼２０をロータディスク１２に組み立てた後に、例えば、コーキングして塑性変形され第１切欠部２６の挿入端側に位置する面２６Ａと当接してタービン動翼２０のスラスト力を支持するとともにタービン動翼２０がタービンロータ１０の軸線方向に移動しないようになっている。なお、主壁部３０Ｂの長さは、塑性変形後の形状に応じて設定される。
また、第２切欠部１６と固定部材３０及び第１切欠部２６と固定部材３０との関係については、ガタつきの原因とならなければ軸線方向及び幅方向の一部に空隙があってもよい。
【００２６】
次に、図２を参照して、第１の実施形態におけるタービン動翼２０の固定構造の形成方法について説明する。
図２は、タービン動翼２０の翼根２２をロータディスク１２に形成された翼溝１３に挿入した状態を示したものである。
１）まず、図２（Ａ）に示すように、タービン動翼２０を軸線方向に移動して第１切欠部２６と第２切欠部１６の軸線方向位置を合わせ、固定部材３０の基部３０Ａを第２切欠部１６に挿入する。
２）次に、図２（Ｂ）に示すように、ロータディスク１２の取付位置までタービン動翼２０を挿入する。
３）次いで、図２（Ｃ）に示すように、固定部材３０の主壁部３０Ｂの、例えば、頭部（外周側端）を矢印Ｃ方向にコーキングして塑性変形させて、主壁部３０Ｂに第１切欠部２６の挿入端側に位置する面２６Ａと当接する塑性変形部３０Ｄを形成する。このとき、挿入端側に加えて対向する面にも固定部材３０が当接していることが好適である。
【００２７】
なお、タービン動翼２０をロータディスク１２から取り外す場合には、例えば、塑性変形部３０Ｄをせん断により除去し、又は、例えばタービン動翼２０をタービンロータ１０の軸線方向に移動させて主壁部３０Ｂが塑性変形部３０Ｄとともに除去することにより、タービン動翼２０を、図２（Ａ）の位置まで移動させることにより固定部材３０を取り除き、その後タービン動翼２０をロータディスク１２の軸線方向に取り除く。
【００２８】
第１の実施形態に係るタービン動翼の固定構造及びタービン１によれば、固定部材３０がタービン動翼２０のプラットホーム２３に形成された第１切欠部２６を通じてロータディスク１２の第２切欠部１６に嵌挿され基部３０Ａ外周側がプラットホーム２３で覆われているのでロータディスク１２から抜け落ちることがなく、また、固定部材３０がスラスト力を支持可能に塑性変形されているのでタービン動翼２０のスラスト力を支持するとともに、固定部材３０だけを塑性変形してロータディスク１２及びタービン動翼２０を塑性変形しないのでロータディスク１２及びタービン動翼２０の傷つき、変形を抑制することができる。
また、タービン動翼２０をロータディスク１２に取り付ける工程で固定構造を形成するので容易かつ効率的にタービン動翼２０をロータディスク１２に取り付けることができる。
【００２９】
次に、図３を参照してこの発明の第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態が第１の実施形態と異なるのは、第１の実施形態では固定部材３０のみによりスラスト力の支持していたのに対し、第２の実施形態では固定部材３０に加えてスラスト支持部材４０により蒸気流Ｓのスラスト力を支持するように構成され、かつ固定部材３０がタービン動翼２０より低硬度材料で形成されている点である。他は、第１の実施形態と同様であるため同一の符号を付して、その説明を省略する。
なお、固定部材３０は、ロータディスク１２（タービンロータ１０）に対しても低硬度材料であることが好適である。
【００３０】
また、スラスト支持部材４０は、ロータディスク１２の凹溝部１４より蒸気流Ｓの下流側に周方向に形成された凹溝部１７により形成された第３切欠部１８に、タービンロータ１０の軸線方向に移動しないように装着されるとともにタービン動翼２０Ａの蒸気流Ｓの下流側に形成された凹部２５の受面２５Ａと当接してタービン動翼２０Ａのスラスト力を支持するようになっている。
【００３１】
第２の実施形態に係るタービン動翼の固定構造及びタービン１Ａによれば、ロータディスク１２にタービン動翼２０のスラスト力を抑制するスラスト支持部材４０が設けられているので固定部材３０に生じるスラスト力の負荷を軽減して、固定部材３０を容易に低硬度材料により形成することができる。
その結果、例えば、タービン１Ａのメンテナンス等において固定部材３０を取り除く場合に、タービン動翼２０が傷つくのを抑制して、タービン動翼２０を容易かつ効率的にロータディスク１２に取り付け、取り外すことができる。
【００３２】
なお、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更をすることが可能である。
例えば、上記実施の形態においては、固定部材３０の塑性変形前の形状がＬ字形に形成されている場合について説明したが、固定部材３０の形状は任意に設定可能である。
また、上記実施の形態においては、第１切欠部２６、第２切欠部１６が固定部材３０を装着した場合に、タービンロータ１０の径方向を向くように形成されている場合について説明したが、第１切欠部２６、第２切欠部１６に装着された固定部材３０がいずれの方向を向くかについては発明の趣旨の範囲内で任意に設定してもよい。
【００３３】
また、第１の実施形態においては、固定部材３０がタービン動翼２０よりも高硬度の材料により形成されている場合について説明したが、例えば、第２の実施形態と同様に、固定部材３０をタービン動翼２０よりも低硬度材料により形成し、又はタービン動翼２０及びロータディスク１２の双方よりも低硬度材料により形成してもよい。
【００３４】
また、上記実施の形態においては、第１切欠部２６、第２切欠部１６が側方に開口して切欠かれている場合に説明したが、例えば、第２切欠部１６を凹部や側壁の一部が開口した凹部に形成してもよいし、第１切欠部２６を貫通孔とし又は側壁の一部が開口する貫通孔としてもよい。
【００３５】
また、上記実施の形態においては、タービン１、１Ａが蒸気により運転される蒸気タービンである場合について説明したが、蒸気タービンのほかガスタービン等のタービン動翼を有する種々の回転機械に対して適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
タービン動翼をタービンロータのロータディスクに取付ける場合にロータディスク及びタービン動翼に塑性変形や傷つきが生じるのを抑制することができるので、産業上利用可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１、１Ａ  タービン
１０  タービンロータ
１２  ロータディスク
１６  第２切欠部
２０、２０Ａ  タービン動翼
２３、２３Ａ  プラットホーム
２６  第１切欠部
３０  固定部材
４０  スラスト支持部材
【図１】
2010185367.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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