(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラットホームに複数枚の翼を立設するとともに、それらの翼の自由端にシュラウドを配設して前記各翼を連結してなる動翼組立体をディスクの周方向に連設して固定したタービン翼車において、相連設される前記動翼組立体のプラットホームの端面に、タービン軸から離れた方の面である上部面が内部から外部の端面に向かって上方へ傾斜する傾斜面に形成された溝を設けて、それらのプラットホーム間に空間を画成し、該空間に断面円形状または断面台形状のダンパピースを嵌入させたことを特徴とするタービン翼車。
【請求項２】
プラットホームに複数枚の翼を立設するとともに、それらの翼の自由端にシュラウドを配設して前記各翼を連結してなる動翼組立体をディスクの周方向に連設して固定したタービン翼車において、相連設される前記動翼組立体のシュラウドの端面に、タービン軸から離れた方の面である上部面が内部から外部の端面に向かって上方へ傾斜する傾斜面に形成された溝を設けて、それらのシュラウド間に空間を画成し、該空間に断面円形状または断面台形状のダンパピースを嵌入させたことを特徴とするタービン翼車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タービン翼車に関するもので、詳しくは、プラットホームに複数枚の翼を立設するとともに、それらの翼の自由端にシュラウドを配設して各翼を連結してなる動翼組立体をディスクの周方向に連設して固定したタービン翼車の構造に関するものである。なお、本明細書では、タービン翼車とは、翼を含んだ翼車をいう。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、従来の蒸気タービンの調速段で採用されているタービン翼車の動翼部を示している。同図に示したタービン翼車では、トリプルピン動翼と呼ばれる構造を採用しており、プラットホーム１に３枚の翼２を立設し、それらの翼２の自由端をシュラウド３で結合して動翼組立体４を構成している。そして、該動翼組立体４は、プロングと呼ばれる歯５に３本のピン６を挿通し、冷しばめにてディスク７に結合されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の蒸気タービンの特に調速段動翼では、固有振動数の最終調整をシュラウド３の削整等により行っているが、この方法だけでは十分な振動数の調整を行うことができない場合がある。また、翼２とシュラウド３は放電加工により一体に形成されるため、減衰効果が小さく、上流のノズルのウェーク（後流）によって発生する励振力と共振した場合には、大きな共振応力が発生し、翼２が破損する原因になることがある。
【０００４】
本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、振動数の調整を容易に行うことができ、かつ共振した場合にも翼の破損を防止することができるタービン翼車を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のタービン翼車では、プラットホームに複数枚の翼を立設するとともに、それらの翼の自由端にシュラウドを配設して前記各翼を連結してなる動翼組立体をディスクの周方向に連設して固定したタービン翼車において、相連設される前記動翼組立体のプラットホームまたはシュラウドの端面に、タービン軸から離れた方の面である上部面が内部から外部の端面に向かって上方へ傾斜する傾斜面に形成された溝を設けて、それらのプラットホームまたはシュラウド間に空間を画成し、該空間に断面円形状または断面台形状のダンパピースを嵌入させている。
【０００６】
本発明によれば、ダンパピースを削整することにより固有振動数を変え、それによって外部励振力との共振を防止することが可能となり、またダンパピースを動翼組立体間に介在させることによって共振が生じた際にも減衰効果で翼の破損を防止し得る。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【０００８】
図１は、動翼組立体１０の第１の実施の形態を示したもので、プラットホーム１１の上面（外周面）に３枚の翼１２が立設され、それらの翼１２の自由端にシュラウド１３が差渡して配置されている。また、プラットホーム１１の下面（内周面）にはプロングと称される３枚の歯１４が形成されている。そして、それらのプラットホーム１１、翼１２およびシュラウド１３は放電加工等によって一体に形成されている。さらに、この動翼組立体１０では、プラットホーム１１に形成した３枚の歯１４を貫通する３個の孔１５が形成され、またプラットホーム１１の端面１１ａには溝１６が形成されている。この溝１６は図２に示したように、断面半五角形状をしており、上部面（タービン軸から離れた方の面）が内部から外部の端面に向かって上方へ傾斜する傾斜面１６ａに形成されている。
【０００９】
そして、このような動翼組立体１０は、プラットホーム１１の歯１４をタービン翼車のディスク１７に形成した歯１７ａに嵌合させ、該歯１７ａに形成した孔（図示せず）およびプラットホーム１１の歯１４に形成した孔１５にピン１８を冷しばめにて結合させて動翼組立体１０をタービン翼車のディスク１７に固定する。次いで、上記動翼組立体１０に並べて次の動翼組立体１０を上記と同様にしてタービン翼車のディスク１７に固定する。それと同時またはその以前に、前に設置した動翼組立体１０のプラットホーム１１の端面１１ａに形成した溝１６にダンパピース１９を装填する。このようにして、動翼組立体１０を順次タービン翼車のディスク１７の全周に固定する。このようにして組立てられたタービン翼車では、図２に示すように、各動翼組立体１０の溝１６によって動翼組立体１０間に画成される空間に、１個づつダンパピース１９が挿入された状態になる。ダンパピース１９の材質としては、翼１２と同様のステンレス鋼が用いられている。
【００１０】
このように構成されたタービン翼車では、該タービン翼車が回転されると、ダンパピース１９の遠心力により隣接する動翼組立体１０同士が楔作用によってプラットホーム１１で互いに結合した状態になるため、振動特性が図３に示すように変化する。
【００１１】
すなわち、全周の翼，ディスク系の振動モード（円板モード）の節直径数が０，Ｎ／２，Ｎ，３Ｎ／２，２Ｎ・・・（Ｎ：全周の翼群数）の場合、従来の動翼と本発明の実施形態の動翼の振動数は殆ど同じになるが、これ以外の節直径モードについては振動数が両者で異なってくる。翼，ディスク系の振動では、共振条件式
Ｈ±ｎ＝λＮ
但し
Ｈ：加振ハーモニクス数（ノズルの枚数）
ｎ：振動モードの節直径数
λ：任意の整数
Ｎ：全周の翼群数
を満足する振動モードについて固有振動数を調整すればよいので、ダンパピース１９の摩擦力、即ちダンパピース１９の重量や溝１６の角度を適当に選ぶことにより、翼１２やシュラウド１３の形状を変化することなく要求通りに振動数を調整することができる。また、共振が発生した場合でも、ダンパピース１９とプラットホーム１１の減衰効果により振動応力を抑制することができるので、翼の破損を防止することができる。
【００１２】
図４は、本発明に係るタービン翼車の第２の実施の形態を示したものである。このタービン翼車の翼組立体２０は、上記第１の実施の形態と同様に、プラットホーム１１の上面（外周面）に３枚の翼１２が立設され、それらの翼１２の自由端にシュラウド１３が差渡して配置され、それらは一体に形成されている。また、プラットホーム１１の下面（内周面）にはプロングと称される３枚の歯１４が形成されており、それらの歯１４にはそれらの歯１４を貫通する３個の孔１５が形成されている。そして、この動翼組立体２０には、シュラウド１３の端面１３ａに溝１６が形成されている。この溝１６の形状は、上記第１の実施の形態でプラットホーム１１の端面１１ａに形成した溝１６と同じでよい。
【００１３】
そして、この動翼組立体２０は、上記第１の実施の形態と同様にしてタービン翼車のディスク１７に順次固定される。動翼組立体２０をディスク１７に固定する際に、前に設置した動翼組立体２０のシュラウド１３の端面１３ａに形成した溝１６にダンパピース１９を装填する。このようにして取付けられた各動翼組立体２０間には、その溝１６の中に１個づつダンパピース１９が挿入された状態になり、それらのダンパピース１９は、上記第１の実施の形態と同様に、タービン翼車が回転されると、ダンパピース１９の遠心力により隣接する動翼組立体２０同士がシュラウド１３で結合した状態になるため、振動特性が図３に示すように変化する。
【００１４】
なお、上記いずれの実施の形態でも、溝１６の形状やダンパピース１９の形状は、図５（ａ）に示すように、一方の動翼組立体１０（２０）の端面ばかりでなく、該端面に対向する連設される他方の動翼組立体１０（２０）の端面にも溝１６を形成し、それらの溝１６，１６によって画成される空間に図５（ｂ）に示すような断面台形状のダンパピース１９’を嵌挿させるなど、目的（必要な振動数の調整量や減衰の付加量）に応じてそれらの断面形状（溝１６の角度など）、重量等を適宜に変化させることができる。
【００１５】
また、上記第１の実施の形態と第２の実施の形態とを組合せて、即ちシュラウド１３とプラットホーム１１の両方に溝１６，１６を設けて、それらの溝１６にダンパピース１９，１９’を各々装填すれば、さらに大きな範囲で振動数を調整することができ、また減衰効果についても増大するので、共振が発生した場合でも翼の破損防止効果が増大する。
【００１６】
なお、本発明は、調速段動翼に適用するばかりでなく、他の段の動翼にも適用でき、またプラットホーム１１、翼１２およびシュラウド１３が一体に形成された動翼組立体ばかりでなく、それらが適宜な手段、例えばカシメ，嵌め込み等によって組付けられた動翼組立体にも適用できる。
【００１７】
【発明の効果】
上記したように、本発明のタービン翼車は、プラットホームに複数枚の翼を立設するとともに、それらの翼の自由端にシュラウドを配設して前記各翼を連結してなる動翼組立体をディスクの周方向に連設して固定したものであって、相連設される前記動翼組立体のプラットホームまたはシュラウドの端面に、タービン軸から離れた方の面である上部面が内部から外部の端面に向かって上方へ傾斜する傾斜面に形成された溝を設けて、それらのプラットホームまたはシュラウド間に空間を画成し、該空間に断面円形状または断面台形状のダンパピースを嵌入させているので、ダンパピースを削整して重量を選んだり、傾斜面の角度等を含む溝の断面形状を選んだりすることなどによって固有振動数を変えることができ、極めて容易に外部励振力との共振を防止することができ、また仮に共振が発生した場合でもダンパピースと動翼組立体の減衰効果により振動応力の抑制が可能となるので、翼の破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るタービン翼車の動翼組立体を示した斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るタービン翼車の動翼組立体を組付けた状態の要部を示した概念的な断面図である。
【図３】本発明に係るタービン翼車の動翼と従来のタービン翼車の動翼の振動特性を示したグラフである。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るタービン翼車の動翼組立体を示した斜視図である。
【図５】本発明に係るタービン翼車におけるダンパピースと該ダンパピースを収容する動翼組立体の溝の他の形態を示したもので、（ａ）は溝を示した断面図、（ｂ）はダンパピースの斜視図である。
【図６】従来のタービン翼車の要部を示した一部切欠き斜視図である。
【符号の説明】
１０  動翼組立体
１１  プラットホーム
１１ａ  端面
１２  翼
１３  シュラウド
１３ａ  端面
１４  歯（プロング）
１５  孔
１６  溝
１７  ディスク
１７ａ  歯
１８  ピン
１９，１９’  ダンパピース
２０  動翼組立体
【図１】
0003697041.tif 000002
【図２】
0003697041.tif 000003
【図３】
0003697041.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003697041.tif 000006
【図６】
0003697041.tif 000007