(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンロータに組み込むための翼植込部、翼脚部、その翼脚部から延びる翼有効部及び翼有効部の頂部に一体成型されたシュラウド部からなる動翼を、前記タービンロータのロータ植込部に装着して環状翼列を形成したタービン動翼において、
上記シュラウド部を上記動翼の先端部側からみたときに、上記シュラウド部の上記動翼背側に位置する部分を２つの領域に分け、そのうち上記動翼前縁部付近の部分をもう一方の部分よりも隣接する翼側に突き出して階段状に形成する一方、
上記シュラウド部を上記動翼の先端部側からみたときに、上記シュラウド部の上記動翼腹側に位置する部分を２つの領域に分け、そのうち上記動翼後縁部付近の部分をもう一方の部分よりも隣接する翼側に突き出して階段状に形成することによって、
タービンの運転中に上記動翼のシュラウド部がそれに隣接する動翼のシュラウド部とタービンの軸線に直交する面で互いに接触していることを特徴とするタービン動翼。
【請求項２】
タービンロータに組み込むための翼植込部、翼脚部、その翼脚部から延びる翼有効部及び翼有効部の頂部に一体成型されたシュラウド部からなる動翼を、前記タービンロータのロータ植込部に装着して環状翼列を形成するためのタービン動翼であって
上記シュラウド部を上記動翼の先端部側からみたときに、上記シュラウド部の上記動翼背側に位置する部分を２つの領域に分け、そのうち上記動翼前縁部付近の部分をもう一方の部分よりも隣接する翼側に突き出して階段状に形成する一方、
上記シュラウド部を上記動翼の先端部側からみたときに、上記シュラウド部の上記動翼腹側に位置する部分を２つの領域に分け、そのうち上記動翼後縁部付近の部分をもう一方の部分よりも隣接する翼側に突き出して階段状に形成することによって、タービンの運転中に上記動翼のシュラウド部がそれに隣接する動翼のシュラウド部とタービンの軸線に直交する面で互いに接触しているタービン動翼の組立方法において、
動翼をロータホイール横側空間で翼全周にわたってシュラウドを組み合わせた状態で仮に組み立てて、この翼全周分をタービン軸線方向に延びるロータ植込部溝にタービン軸方向に挿入することにより組み立てることを特徴とするタービン動翼の組立方法。
【請求項３】
タービンロータに組み込むための翼植込部、翼脚部、その翼脚部から延びる翼有効部及び翼有効部の頂部に一体成型されたシュラウド部からなる動翼を、前記タービンロータのロータ植込部に装着して環状翼列を形成するためのタービン動翼であって
上記シュラウド部を上記動翼の先端部側からみたときに、上記シュラウド部の上記動翼背側に位置する部分を２つの領域に分け、そのうち上記動翼前縁部付近の部分をもう一方の部分よりも隣接する翼側に突き出して階段状に形成する一方、
上記シュラウド部を上記動翼の先端部側からみたときに、上記シュラウド部の上記動翼腹側に位置する部分を２つの領域に分け、そのうち上記動翼後縁部付近の部分をもう一方の部分よりも隣接する翼側に突き出して階段状に形成することによって、タービンの運転中に上記動翼のシュラウド部がそれに隣接する動翼のシュラウド部とタービンの軸線に直交する面で互いに接触しているタービン動翼の組立方法において、
上記シュラウド部の上記タービンの軸線に直行する面の一方を基準位置とし、上記シュラウド部を上記動翼の先端部側からみたときに、他方の面の位置が上記基準位置よりも上記タービン動翼後縁部側にあるときの偏り量をプラスの値とし上記タービン動翼前縁側にあるときの偏り量をマイナスの値として各動翼毎に計測するとともに、上記ロータ植込部に装着される全動翼の枚数分を合計し、その合計値がゼロ以上の場合にのみ組立を行なうとともに、その合計値がマイナス値の場合には、上記全動翼のうち少なくとも１枚以上の動翼に対してその偏り量の調整を行うことを特徴とするタービン動翼の組立方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はタービン動翼に係わり、特に翼頂部に翼と一体に成形されたシュラウドを有するタービン動翼に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、タービンの動翼には、タービンの回転中に生ずるタービン作動流体による励振力等による動翼の振動の防止、及び翼頂部からの作動流体の流失による損失防止等の理由により翼先端部にシュラウドが設けられている。
【０００３】
図１６は従来の動翼の斜視図であって、動翼１は作動流体の作用を受ける翼有効部２と、その翼有効部２の基部に設けられた脚部３と、その脚部３に設けられロータの植込部に挿入される翼植込部４と、上記翼有効部２の先端部に設けられたシュラウド５とから構成されており、その翼有効部２、脚部３、翼植込部４及びシュラウド５は一体に削り出されている。そして、これらの動翼１は図１７に示すようにロータホイール６の外周部に多数枚植え込まれている。
【０００４】
図１８（Ａ）は、上記動翼１のシュラウド５の平面形状を示す図であり、そのシュラウド５は四角形状にしてあり、互いに隣接する動翼のシュラウド５はその対向する側面７ａ，７ｂが互いに接するように組み立てられており、タービン運転時に生じる動翼の振動を減衰させるようにしてある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来のタービン動翼においては静止時には互いに隣接するシュラウドの対向面が接するようにしているが、タービン運転時には遠心力や熱によるロータホイールの膨らみや動翼の伸びにより図１９の点線で示すようになる。すなわち図１８（Ａ）に示すように、静止時はシュラウド間の幾何学的ピッチがＰであったものが、運転時にはシュラウド間ピッチが広がり、図１８（Ｂ）に示すようにＰ＋ΔＰとなる。そのため、従来のタービン動翼では隣接する動翼のシュラウドの対向する側面４ａ，４ｂ間に隙間が生じてしまう。
【０００６】
そのため、隣接翼のシュラウド同士が接触することで生じていた翼振動の減衰効果が失われ、動翼は単独で振動することになり、その振動応力の大きさによっては動翼の切損が生じる可能性がある等の問題がある。
【０００７】
本発明はこのような点に鑑み、タービン運転中においても隣接する動翼シュラウド間に隙間が発生することなく常に隣接翼のシュラウド同士が接触し、翼振動の減衰効果を有する信頼性の高いタービン動翼を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、タービンロータに組み込むための翼植込部、翼脚部、その翼脚部から延びる翼有効部及び翼有効部の頂部に一体成型されたシュラウド部からなる動翼を、前記タービンロータのロータ植込部に装着して環状翼列を形成したタービン動翼において、上記シュラウド部を上記動翼の先端部側からみたときに、上記シュラウド部の上記動翼背側に位置する部分を２つの領域に分け、そのうち上記動翼前縁部付近の部分をもう一方の部分よりも隣接する翼側に突き出して階段状に形成する一方、上記シュラウド部を上記動翼の先端部側からみたときに、上記シュラウド部の上記動翼腹側に位置する部分を２つの領域に分け、そのうち上記動翼後縁部付近の部分をもう一方の部分よりも隣接する翼側に突き出して階段状に形成することによって、タービンの運転中に上記動翼のシュラウド部がそれに隣接する動翼のシュラウド部とタービンの軸線に直交する面で互いに接触していることを特徴とする。
【０００９】
この第１の手段によれば、タービン運転時の遠心力や膨張が生じても隣接するシュラウド同士の接触が保たれ、タービン運転時に作動流体によって発生する振動に対して十分な制振効果が得られる。
【００１０】
第２の発明は、タービンロータに組み込むための翼植込部、翼脚部、その翼脚部から延びる翼有効部及び翼有効部の頂部に一体成型されたシュラウド部からなる動翼を、前記タービンロータのロータ植込部に装着して環状翼列を形成するためのタービン動翼であって、上記シュラウド部を上記動翼の先端部側からみたときに、上記シュラウド部の上記動翼背側に位置する部分を２つの領域に分け、そのうち上記動翼前縁部付近の部分をもう一方の部分よりも隣接する翼側に突き出して階段状に形成する一方、上記シュラウド部を上記動翼の先端部側からみたときに、上記シュラウド部の上記動翼腹側に位置する部分を２つの領域に分け、そのうち上記動翼後縁部付近の部分をもう一方の部分よりも隣接する翼側に突き出して階段状に形成することによって、タービンの運転中に上記動翼のシュラウド部がそれに隣接する動翼のシュラウド部とタービンの軸線に直交する面で互いに接触しているタービン動翼の組立方法において、動翼をロータホイール横側空間で翼全周にわたってシュラウドを組み合わせた状態で仮に組み立てて、この翼全周分をタービン軸線方向に延びるロータ植込部溝にタービン軸方向に挿入することにより組み立てることを特徴とする。
【００１７】
第２の発明によれば、本発明のシュラウドは、互いにタービン軸直角方向で接触しているため、タービン動翼はその接触面で拘束されることがなく、タービン動翼はその植込部のみで拘束される。よって、翼全周をロータ植込部にタービン軸方向から一括して挿入することができ、組み立ての工数の簡略化になる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１９】
図１は本発明における動翼の斜視図であり、動翼１は翼有効部２、脚部３、翼植込部４及びシュラウド５を有し、それらが一体に形成されている。上記翼植込部４はロータの外周面に形成された周方向溝に係合する形状に形成してあり、またシュラウド５は、隣接する動翼のシュラウドと対向する側面が、タービン軸と平行な側面１０、タービン軸線に直交する平面に沿う側面１１、及びさらにタービン軸と平行な側面１２の３つの側面により構成され、上記タービン軸線に直交する平面に沿う側面１１の一端側にタービン軸と平行な側面１０が配設され、上記側面１１の他端側にタービン軸と平行な他の側面１２が配設され、３つの側面１０，１１，１２によって段状の側面が形成されている。
【００２０】
図２は、上記動翼１をロータに組み込んだ状態時におけるシュラウド部を上記動翼の先端部側からみた平面展開図であり、或る動翼１ｂのシュラウド５ｂにおける動翼の背側に位置する部分が２つの領域に分けられ、そのうち上記動翼１ｂの前縁部付近の部分が他方の部分よりも隣接する翼１ｃ側に突き出されて階段状に形成され、タービン軸線と直交する平面に沿う側面１１ｂ１が形成されるとともに、上記シュラウド５ｂの上記動翼１ｂの腹側に位置する部分が２つの領域に分けられ、そのうち上記動翼１ｂの後縁部付近の部分がもう一方の部分よりも隣接する翼１ａ側に突き出されて階段状に形成され、タービン軸線と直交する平面に沿う側面１１ｂ２が形成されている。そして、或る動翼１ｂのシュラウド５ｂにおけるタービン軸線と直交する平面に沿う側面１１ｂ１が、これと隣接する動翼１ｃのシュラウド５ｃにおけるタービン軸線と直交する平面に沿う側面１１ｃ２と互いに接触されている。すなわち、互いに隣接するシュラウドがタービン軸線と直交する面内で互いに接触した状態となる。
【００２１】
ところで、図３の（Ａ）はタービン静止時における互いに隣接しているシュラウド５ａ，５ｂ間の状態を示し、図３の（Ｂ）はタービン運転中の状態を示す図であって、タービン運転中においては、シュラウド５ａ，５ｂ間のピッチがＰ＋ΔＰとなり、シュラウド５ａ，５ｂの互いに対向するタービン軸と平行な側面１０ａ1 ，１０ｂ2 間の間隔は広くなるが、タービン軸に直行する平面に沿う側面１１ａ1 ，１１ｂ2 は互いに接触した状態にある。
【００２２】
タービン動翼の組立に際しては、隣接するシュラウド間に間隙のない状態すなわち接触した状態になるようにシュラウドの幾何学的寸法を調整して組立てることもできる。
【００２３】
図４ないし図５により本発明の第２の実施の形態について説明する。図４において、シュラウドの片側のタービン軸に直交する平面に沿う側面１１ａ2 を基準として座標を定義し、反対側の側面１１ａ1 の位置寸法をａとし、図４（Ａ）に示すように側面１１ａ2 に対し側面１１ａ1 が上側にある時を＋ａ、同図の（Ｂ）に示すように下側にあるときを−ａとする。
【００２４】
そこで、今全周がＮ枚で構成される翼において、各翼の上記位置寸法をそれぞれａ1 ，ａ2 ，…ａｎとすると、その合計値ａｓは、
ａｓ＝ａ1 ＋ａ2 ＋…＋ａｎ
となる。ここでａｓ＝０の関係が成り立つ時に各接触面は間隙＝０すなわち接触した状態に組立てられる。
【００２５】
また、ａｓ＞０の場合は、ａｓを締め代としてシュラウドを弾性変形させて組み立てることができる。しかして、各翼の上記寸法ａ1 ，ａ2 …を全翼Ｎ枚について計測し、上記関係が成り立つように調整する。
【００２６】
図５は、全周がＮ枚で構成されるタービン動翼においてＮ−１枚まで組み立てた状態を示している。ここで各翼の側面１１，１１を互いに接触させた状態で、１枚目の翼５ａとＮ−１枚目の翼５Ｎ−１の側面１１ａ1 と１１（Ｎ−１）２間の寸法ｂ1 を計測し、その寸法に合わせてＮ枚目の翼５Ｎの側面１１N1，１１N2間の寸法ｂ2 を調整してもよい。また上記調整を複数枚の翼に分布させて実施してもよい。
【００２７】
図６ないし図９により本発明の第３及び第４の実施の形態について説明する。図６（Ａ）に示すように、互いに隣接しているシュラウド５ａ，５ｂの側面１１ａ1 と１１ｂ2 との間に隙間Ｃがある場合、タービンロータに組み込まれている状態で、動翼またはシュラウドを塑性変形させて隣接するシュラウドの接触面１１ａ1 ，１１ｂ2 を接触させることもできる。図６（Ｂ）は動翼をタービンロータに組み込んだ状態のシュラウドの図６（Ａ）におけるＸ−Ｘ断面を示し、同図（Ｃ）はシュラウドを塑性変形させて隣接する接触面を接触させたものを示している。
【００２８】
図７は上記塑性変形させる手段の一例を示す。ここでは円形状のロール２０を装着した道具２１により互いに隣接するシュラウド５ａ，５ｂの前後の側面に力を加え、動翼及びシュラウドを塑性変形させてシュラウドのタービンの軸線に直交する側面１１ａ1 ，１１ｂ2 を接触させる。
【００２９】
また、図８及び図９に示すように、円錐状にロール２２を支持した支持具２３を使用し、各ロール２２とシュラウド接触面の両側部分を塑性変形させて隣接するシュラウドのタービンの軸線に直交する側面１１ａ1 ，１１ｂ2 を接触させることもできる。また、タービン運転中にシュラウドの熱膨張により前記隙間Ｃが消滅するようにしてもよい。
【００３０】
次に、図１０ないし図１５により本発明の第５の実施の形態について説明する。上記各実施の形態で示したものは、各動翼１をタービンロータ６の周方向溝に装着するようにしたものであるが、本発明は図１０に示すように翼植込部４にタービン軸線方向に延びる複数の突条を設けた動翼１を、図１１に示すようにタービンロータ６の植込み溝２４に対してタービンの軸線方に移動して装着するようにしたものに対しても適用することができる。
【００３１】
図１２は図１１の拡大部分図であり、タービンロータ６の植込部中心線Ｌと動翼植込部中心ｌとが一致している。ところで、図１２に示すようにタービンの軸線方向に挿入する植込部を有する動翼においては、それぞれの翼はロータ植込部により周方向位置が決まっている。そこで、全ての動翼のシュラウドをそれぞれ接触させるためには、動翼の位置が決まっているため翼一枚ずつにシュラウドの寸法調整が必要である。また上記調整が不完全なまま全翼のシュラウドを接触させた場合は、翼植込部や翼有効部に曲げ力が働らき、タービンロータの植込部中心線Ｌと動翼植込部中心線ｌとが一致しないことがある。すなわち動翼は植込部４とシュラウド５の２つの部分により周方向位置を拘束されることになる。
【００３２】
ところが、本発明においては、互いに隣接するシュラウドが、タービンの軸線に直交する側面で接触しているので、シュラウドによってタービンの周方向の位置が拘束されることがなく、動翼の周方向位置は動翼の植込部のみによって拘束されることになる。したがって、タービンロータの植込部中心線Ｌと動翼植込部中心線ｌとを一致させることができる。
【００３３】
図１３は、全周がＮ枚の動翼で構成されるタービン動翼において、１番目の動翼５ａからＮ−１番目の動翼５（Ｎ−１）までをロータに組込んだ状態を示すものであり、ここで最後のＮ番目の翼５Ｎをロータに組込もうとした場合には、動翼はタービンの軸線方向に挿入しなければならないけれども、シュラウドの形状によって上述の如き組み立ては不可能である。
【００３４】
そこで、このような場合には、図１４に示すように、ロータホイール横側空間で翼全周をシュラウドを組み合わせた状態で予め仮に組み立てて、その後図１５に示すように、翼全周分をロータ植込溝２４にそれぞれ挿入係合させることによって、タービン動翼の組立を行う。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、タービンの運転中に上記動翼のシュラウドがそれに隣接する動翼のシュラウドとタービンの軸線に直交する面内で互いに接触しているようにしたので、タービン運転時に遠心力や熱膨張が生じても動翼のシュラウド部が隣接翼のシュラウドと常に互いに接触しており、動翼の振動を減衰させることができ、動翼の破損を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における動翼の斜視図。
【図２】本発明のタービン動翼のシュトラウドの配置関係を示す平面図。
【図３】（Ａ），（Ｂ）は本発明のタービン動翼のシュラウドの位置関係を示す図であり、（Ａ）はタービンの運転停止時、（Ｂ）は運転中の状態を示す図。
【図４】（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ本発明における動翼のシュラウドの幾何学的寸法調整のための説明図。
【図５】本発明における動翼の組み立て説明図。
【図６】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は本発明における動翼の組立時のシュラウドの状態を示す図。
【図７】本発明のタービン動翼のシュラウドを塑性変形させる方法を示す図。
【図８】本発明のタービン動翼のシュラウドを塑性変形させる他の方法を示す図。
【図９】図８に示す塑性変形方法を示す側面図。
【図１０】本発明における動翼の他の実施の形態を示す斜視図。
【図１１】図１０に示す動翼をタービンロータに一部植込んだ状態を示す図。
【図１２】本発明における動翼の組立状態を示す部分図。
【図１３】図１０に示す動翼の組立説明図。
【図１４】図１０に示す動翼のタービンロータへの組立て方法を示す図。
【図１５】図１０に示す動翼のタービンロータへの組立て方法を示す図。
【図１６】従来の動翼の斜視図。
【図１７】従来の動翼をタービンロータに一部組立てた状態を示す図。
【図１８】（Ａ），（Ｂ）は従来の動翼のシュラウドの作動説明図。
【図１９】従来のタービン動翼のタービン運転中の作動説明図。
【符号の説明】
１  動翼
２  翼有効部
３  脚部
４  翼植込部
５  シュラウド
６  ロータホイール
１０，１２  シュラウドのタービン軸に平行な側面
１１，１１ａ1 ，１１ａ2 ，１１ｂ1 ，１１ｂ2   シュラウドのタービン軸線に直交する平面に沿う側面
【図１】
0003682131.tif 000002
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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