(57)【要約】【課題】動翼の押上部品に生じる局所応力や応力腐食割れを抑制させるとともに、動翼の抜け出しを防止するタービン動翼の固定構造を提供する。【解決手段】挿入溝４及び溝部６の内面側の軸方向途中に凹部を設け、軸方向の一方端側にテーパ面を有する複数の押上部材１０，１１と、軸方向の両端側に前記押上部材のテーパ面と係合するテーパ面、前記挿入溝又は前記溝部の内面側に前記凹部と嵌合する凸部が形成された抜止部品１２，１３とを備え、前記挿入溝と前記溝部により形成される間隙７に前記押上部品を双方向から挿入し、前記押上部品のテーパ面を前記押上部品のテーパ面と係合させて該押上部品を径方向に押上げて、前記抜止部品の凸部を前記挿入溝及び前記溝部の内周面に形成された凹部と嵌合させるように構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンロータ外周部に設けた溝部に翼根元部を挿入してタービン動翼を固定するタービン動翼の固定構造において、
前記翼根元部の内径方向先端側に軸方向に延伸する挿入溝を形成すると共に、該挿入溝及び前記溝部の内面側の軸方向途中に凹部を設け、
軸方向の一方端側にテーパ面を有する複数の押上部材と、
軸方向の両端側に前記押上部材のテーパ面と係合するテーパ面と、前記挿入溝又は前記溝部の内面側に前記凹部と嵌合する凸部が形成された抜止部品とを備え、
前記挿入溝と前記溝部により形成される間隙に前記押上部品を双方向から挿入し、前記押上部品のテーパ面を前記押上部品のテーパ面と係合させて該押上部品を径方向に押上げて、前記抜止部品の凸部を前記挿入溝及び前記溝部の内周面に形成された凹部と嵌合させるように構成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】
前記押上部品及び抜止部品のテーパ面の軸方向に対する角度を１５度以下に形成したことを特徴とするタービン動翼の固定構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動翼根部をロータに設けた溝に挿入して固定するタービン動翼の固定構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
動翼根元部を回転するロータに設けた溝に対し、回転軸方向に向けて挿入するタービン動翼は、回転時に自らの遠心力によりロータに設けた溝部にタービン動翼根部が押付けられることで固定される。タービン動翼を遠心力によりロータに設けた溝に固定する方式では、遠心力が小さい低回転時には十分に動翼が固定されていないことを示す。そのため、タービン動翼とロータ溝の間にシムやクサビを挿入することで、低回転時でもタービン動翼をロータ溝に固定することを可能としている。
【０００３】
なお、ロータに対するタービン動翼の固定構造に関する従来技術としては、例えば特許文献１に記載の技術がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−８８８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ロータ外周にロータ軸方向に設けられたロータ溝部に挿入されるタービン動翼において、回転の有無によらずタービン動翼をロータ溝に固定するために、タービン動翼の最下部に押上構造物を挿入することが知られているが、くさび構造の挿入部品を採用した場合には、タービン動翼に設けた溝部、ロータ溝部あるいは押し上げ部品が点接触もしくは線接触となり局所的な高応力部となってしまい変形のおそれや、長期間運用した場合に応力腐食割れによりき裂が発生するおそれがあった。また、動翼の軸方向への抜け出しをより確実にすることも望まれていた。
【０００６】
そこで、本発明では、動翼の押上部品に生じる局所応力や応力腐食割れを抑制させるとともに、動翼の抜け出しを防止するタービン動翼の固定構造を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明のタービン動翼の固定構造は、タービンロータ外周部に設けた溝部に翼根元部を挿入してタービン動翼を固定するタービン動翼の固定構造において、前記翼根元部の内径方向先端側に軸方向に延伸する挿入溝を形成すると共に、該挿入溝及び前記溝部の内面側の軸方向途中に凹部を設け、軸方向の一方端側にテーパ面を有する複数の押上部材と、軸方向の両端側に前記押上部材のテーパ面と係合するテーパ面と、前記挿入溝又は前記溝部の内面側に前記凹部と嵌合する凸部が形成された抜止部品とを備え、前記挿入溝と前記溝部により形成される間隙に前記押上部品を双方向から挿入し、前記押上部品のテーパ面を前記押上部品のテーパ面と係合させて該押上部品を径方向に押上げて、前記抜止部品の凸部を前記挿入溝及び前記溝部の内周面に形成された凹部と嵌合させるように構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、動翼の押上部品に生じる局所応力を低減させるとともに、動翼の抜け止めをより確実にしたタービン動翼の固定構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例を示した図。
【図２】タービン動翼をタービンロータに挿入した図。
【図３】タービンロータの挿入部の拡大断面図。
【図４】押上部品に作用する力を示す図。
【図５】押上部品が挿入方向に飛び出さない端面の角度と摩擦係数の関係図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１から図３を用いて本発明の実施例を説明する。本実施例のタービンは、タービン回転方向に間隔をもって設けられた複数の溝部６を外周部に有するタービンロータ５と、溝部６に対してタービン軸方向から挿入される翼根元部３を有する複数のタービン動翼１とを備えている。通常、タービンロータは、こうした構成をタービン軸方向に複数段落設けて構成される。
【００１１】
タービン動翼１は、翼部２と、この翼部２の翼根元部３と、この翼根元部３とを有している。また本実例においては、翼部２の先端に一体に形成されたインテグラルカバー８をさらに有している。さらに、翼根元部３の内径方向側の端部には、後述する押上部品を挿入する挿入溝４が軸方向に沿って形成されている。各タービン動翼１は、順次タービン軸方向側からいわゆる逆クリスマスツリー型の溝部６に組み付けられ、溝部６に対しタービン回転方向に複数取り付けられて環状翼列を構成する。
【００１２】
本実施例のタービン動翼１をタービンロータに固定する場合、先ず、翼根元部３に形成された挿入溝４とタービンロータの溝部６との間隙７に抜止部品１２，１３を挿入する。この抜止部品１２，１３は、挿入溝４と溝部６の内面側の軸（溝）方向途中に形成された凹部１２ａ，１３ａと嵌合する嵌合部を有しており、更に、後述する押上部品１０，１１と係合するテーパ部を有している。このような抜止部品１２，１３を間隙７に配置した状態で、挿入側の端部がテーパ状に形成された押上部品１０，１１を挿入溝４に挿入する。なお、この押上部品１０，１１は、翼根元部３の最下部に設けられた挿入溝４と、タービンロータ５に設けられた軸方向の溝部６との間隙７よりも小さい高さに形成されている。挿入溝４に挿入された押上部品１０，１１は、角度が付いたテーパ面が抜止部品１２，１３のテーパ面と係合させることで、抜止部品１２を外径方向、抜止部品１３を内径方向に押し上げる。押し上げられた抜止部品１２，１３は、凸部に形成された嵌合部が前述した凹部１２ａ，１３ａに嵌合する。これにより、タービン動翼の挿入方向に対する抜け止めの機能を持たせるが可能となる。
【００１３】
このように、押上部品１０，１１は挿入溝４の長手方向に双方向から挿入することで、抜止部品１２，１３を半径方向に押し上げ、抜止部品１２の径方向端面が挿入溝４と面で接触し押上力が作用し、タービン動翼１の翼根元部３がタービンロータ５に設けられた軸方向の挿入溝６に押付けられる。押上部品１０，１１の挿入側端面に角度を付けたテーパ面を設けることで、全ての部品が面で接触することが可能となり、変形や局所応力増加による応力腐食割れの感受性を低減することが可能となる。
【００１４】
図４に押上部品１０，１１のテーパ面に作用する力の分力を示す。図４に示すように、契合するテーパ面においては、挿入力Ｆにより契合する面の接線方向力と摩擦力が作用する。接線方向力が摩擦力よりも小さければ、一度押し込んだ押上部品１０，１１は反挿入方向に飛び出してこないことを示す。
【００１５】
図５に、押上部品が飛び出して来ない摩擦係数と押上部品端面角度の関係を示す。通常の鋼であれば摩擦係数は０．３程度であり、その場合には、端面角度を１５°以下にすることで、押上部品の抜け出しを防止することが可能となる。
【００１６】
タービン動翼とロータ溝との間隙に入る高さの押上部品で、押上部品同士の契合する端面を斜角にすることで、押上部品同士を面接触にすることが可能となり、押上部品とタービン動翼及びロータ溝と契合する面を平面とすることが可能となり、押上力が作用する部分の作用応力を低減し変形や応力腐食割れの感受性を低減することが可能となる。また、押上部品同士の契合する端面の角度を、押上力の挿入方向の分力に対し、契合する面に作用する摩擦力の分力の方が大きくなるようにすることで、抜け出し防止構造を必要としなくなり、抜け出し構造部品を省略することが可能となる。
【符号の説明】
【００１７】
１  タービン動翼
２  翼部
３  翼根元部
４  挿入溝
５  タービンロータ
６  溝部
７  間隙
８  インテグラルカバー
１０，１１  押上部品
１２，１３  抜止部品
【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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