(57)【要約】本発明の目的は、組み立てを容易にし、インテグラルカバー部と翼部との付け根部に生じる応力を低減すると共に、翼根部とディスクの係合部の片あたりを抑制するタービン動翼を提供することにある。上記目的を達成するために、本発明のタービン動翼は、その根元から先端にかけて延伸する翼部と、該翼部の根元部に形成され、タービンロータのディスク溝に順次係合される翼根部と、前記翼部の先端部に該翼部と一体に形成されたインテグラルカバーとを備え、該インテグラルカバーは動翼の取り付け時にねじり変形させた翼の弾性復元力を、隣接する翼とのインテグラルカバー同士を接触させて拘束するように、タービン回転軸方向に対して傾斜した少なくとも一対の背側，腹側傾斜面を有するタービン動翼において、前記インテグラルカバーは、半径方向から見て前記背側傾斜面における接触する面の傾斜面方向の中点を通る該背側傾斜面の法線が、前記翼部と交差しないように形成されていることを特徴とするものである。
2004022923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
その根元から先端にかけて延伸する翼部と、該翼部の根元部に形成され、タービンロータのディスク溝に順次係合される翼根部と、前記翼部の先端部に該翼部と一体に形成されたインテグラルカバーとを備え、該インテグラルカバーは動翼の取り付け時にねじり変形させた翼の弾性復元力を、隣接する翼とのインテグラルカバー同士を接触させて拘束するように、タービン回転軸方向に対して傾斜した少なくとも一対の背側，腹側傾斜面を有するタービン動翼において、
前記インテグラルカバーは、半径方向から見て前記背側傾斜面上における接触する面の傾斜面方向の中点を通る該背側傾斜面の法線が、前記翼部と交差しないように形成されていることを特徴とするタービン動翼。
【請求項２】
前記インテグラルカバーは、半径方向から見て前記背側傾斜面における接触する面の傾斜面方向の中点を通り、前記背側傾斜面の内側に延長させた該背側傾斜面の法線が、前記翼部と交差しないように形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のタービン動翼。
【請求項３】
前記インテグラルカバーは、半径方向から見て前記背側傾斜面における接触する面の傾斜面方向の中点を通り、前記背側傾斜面の内側でタービン軸方向上流側に延長させた該背側傾斜面の法線が、前記翼部と交差しないように形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のタービン動翼。
【請求項４】
その根元から先端にかけて延伸する翼部と、該翼部の根元部に形成され、タービンロータのディスク溝に順次係合される翼根部と、前記翼部の先端部に該翼部と一体に形成されたインテグラルカバーとを備え、該インテグラルカバーは動翼の取り付け時にねじり変形させた翼の弾性復元力を、隣接する翼とのインテグラルカバー同士を接触させて拘束するように、タービン回転軸方向に対して傾斜した少なくとも一対の背側，腹側傾斜面を有するタービン動翼において、
前記インテグラルカバーは、半径方向から見て前記腹側傾斜面における接触する面の傾斜面方向の中点を通り、前記腹側傾斜面の内側で上流側に延長させた該腹側傾斜面の法線が、前記翼部と交差しないように形成されていることを特徴とするタービン動翼。
【請求項５】
前記インテグラルカバーの背側傾斜面および腹側傾斜面の角度を、円周方向から測った鋭角が６〜１２度となるように形成したことを特徴とする請求の範囲第１項もしくは第４項記載のタービン動翼。
【請求項６】
前記翼根部は前記ディスク溝の円周方向に沿って配置された隣接する一方の動翼の翼根部に面した側面に凸部を形成し、前記ディスク溝の円周方向に沿って隣接する他方の動翼の翼根部に面した側面に凹部を形成し、隣接する複数の動翼の翼根部の前記凸部と凹部とが互いに係合するように構成されたことを特徴と請求の範囲第１項もしくは第４項記載のタービン動翼。
【請求項７】
複数の静翼と動翼がタービンロータの周方向に配置され、前記静翼と動翼の翼列によって段落を形成するように構成されたタービンにおいて、
前記動翼は、その根元から先端にかけて延伸する翼部と、該翼部の根元部に形成され、タービンロータのディスク溝に順次係合される翼根部と、前記翼部の先端部に該翼部と一体に形成されたインテグラルカバーとを備え、
該インテグラルカバーは、動翼の取り付け時にねじり変形させた翼の弾性復元力を、隣接する翼とのインテグラルカバー同士を接触させて拘束するように、タービン回転軸方向に対して傾斜した少なくとも一対の背側，腹側傾斜面を有し、半径方向から見て前記背側傾斜面における接触する面の傾斜面方向の中点を通る該背側傾斜面の内側に延長させた法線が、前記翼部と交差しないように形成されていることを特徴とするタービン。
【請求項８】
ガスタービンと、該ガスタービンからの排ガス熱源として蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、該排熱回収ボイラで発生した蒸気によって駆動される蒸気タービンとを備えたコンバインドサイクル発電プラントにおいて、
前記蒸気タービンは、その根元から先端にかけて延伸する翼部と、該翼部の根元部に形成され、タービンロータのディスク溝に順次係合される翼根部と、前記翼部の先端部に該翼部と一体に形成されたインテグラルカバーとを備えたタービン動翼を有し、
前記インテグラルカバーは、動翼の取り付け時にねじり変形させた翼の弾性復元力を、隣接する翼とのインテグラルカバー同士を接触させて拘束するように、タービン回転軸方向に対して傾斜した少なくとも一対の背側，腹側傾斜面を有し、半径方向から見て前記背側傾斜面における接触する面の傾斜面方向の中点を通る該背側傾斜面の内側に延長させた法線が、前記翼部と交差しないように形成されていることを特徴とするコンバインドサイクル発電プラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、翼先端にインテグラルカバーを備えたタービン動翼に関する。
【背景技術】  隣り合うタービン動翼を連結する構造としては、翼と一体形に形成され、翼の背側と腹側に円周方向に延びる連結カバー（インテグラルカバー）を設け、隣接翼の背側，腹側のインテグラルカバーを互いに接触させることによって連結する、インテグラルカバー翼構造がある。このような翼連結構造の利点は、翼と一体形に形成されたインテグラルカバーが、遠心力などに対して強度的に優れていること、インテグラルカバー同士の接触連結部の摩擦により大きな振動減衰が得られることなどから、信頼性の高い翼連結構造を提供できることがあげられる。
翼の先端にインテグラルカバーを備えたタービン動翼の従来技術としては、例えば特開平５−９８９０６号公報に記載のものがある。この特開平５−９８９０６号公報には、インテグラルカバーに、タービン回転軸方向に対して傾斜した一対の背側，腹側側面を設け、翼の背側，腹側側面の円周方向ピッチを、そのカバーの取り付け半径位置における円周を全周翼本数で除したピッチ（以下、幾何学的ピッチと称する）より大きく形成し、翼をタービン円周方向に押し付けて組み立てることで翼をねじれ変形させ、その反力を拘束して隣接翼同士を強く連結するようにした構成が記載されている。
これらインテグラルカバーを備えた翼を円周方向に押し付けて組み立てる際、カバーの円周方向ピッチが幾何学ピッチよりも大きく製作されているため、必然的にカバーに反力が生じる。このため、組み立て中の端に位置する翼（以下端翼と呼ぶ）には、背側の傾斜面もしくは腹側傾斜面のどちらかにのみ反力を受けるため、隣接する翼から離れる方向、すなわち接触面に働く反力の円周方向成分が弱くなるように離れようとするため、翼の組み立てを困難なものにしてしまう。特に翼の剛性の高い翼長の短い翼に関しては、円周方向に働く反力が大きく、翼根部フックとディスク溝間の摩擦により翼根部のみが固定された場合、隣接翼の腹側，背側にある端翼のインテグラルカバーのそれぞれ背側・腹側の傾斜面に強制変位が与えられ、翼は曲げ変形をする。そのため、カバー部と翼部の付け根部に高い応力が作用する。さらに、その曲げ変形の円周方向分力により、翼を組み立てる方向とは逆の方向に翼は曲げ変形し、翼の組み立てが困難になるばかりでなく、翼根部フックとディスク溝に片あたりが生じ高い応力が発生してしまう。翼根部フックやディスク溝は、タービン回転時に翼に作用する大きな遠心力を支えている。したがって、組み立て時に高い応力を作用させた状態でタービンを高速回転させると、強度上の問題が発生する虞があった。
本発明は上記課題に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、組み立てを容易にし、インテグラルカバー部と翼部との付け根部に生じる応力を低減すると共に、翼根部とディスクの係合部の片あたりを抑制するタービン動翼を提供することにある。
【発明の開示】
上記目的を達成するために、本発明のタービン動翼は、組み立て時に荷重を加えることによってねじり変形させた翼の弾性復元力を、隣接翼のインテグラルカバー同士を接触させて拘束するように構成されたタービン動翼であって、前記弾性復元力を拘束するインテグラルカバーの傾斜面上における隣接翼と接触する接触面の、傾斜面方向の中点を通り傾斜面に直交する法線が、翼のプロファイル部と非交差の位置関係となるように形成したものである。
具体的には、その根元から先端にかけて延伸する翼部と、該翼部の根元部に形成され、タービンロータのディスク溝に順次係合される翼根部と、前記翼部の先端部に該翼部と一体に形成されたインテグラルカバーとを備え、該インテグラルカバーは動翼の取り付け時にねじり変形させた翼の弾性復元力を、隣接する翼とのインテグラルカバー同士を接触させて拘束するように、タービン回転軸方向に対して傾斜した少なくとも一対の背側，腹側傾斜面を有するタービン動翼において、前記インテグラルカバーは、半径方向から見て前記背側傾斜面上における隣接翼と接触する接触面の、傾斜面方向の中点を通り該背側傾斜面に直交する法線が、前記翼部と交差しないように形成されていることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】  第１図は、本発明の第１の実施例となる翼構造を示す部分の斜視図。
第２図は、１本の翼カバーを半径方向から見た平面図。
第３図は、従来の翼カバーを変形方向から見た平面図。
第４図は、従来の隣接翼の、隣接翼腹側端翼の曲げ変形状態を表す模式図。
第５図は、本発明の第１の実施例となる複数本の翼カバーを半径方向から見た平面図。
第６図は、本発明の第２の実施例となる複数本の翼カバーを半径方向から見た平面図。
第７図は、本発明の第４の実施例となる翼構造を示す部分の斜視図。
第８図は、本発明の第４の実施例となる複数本の翼根部分の平面図。
第９図は、本発明の第５の実施例となる翼構造を示す部分の斜視図。
第１０図は、本発明の第５の実施例となる複数本の翼根部分の平面図。
第１１図は、本発明の第３の実施例となる複数本の翼カバーを半径方向から見た平面図。
第１２図は、本発明の翼及び翼構造を採用した蒸気タービンの平面図。
第１３図は、本発明の翼及び翼構造を採用したコンバインドサイクル発電プラントの構成図。
第１４図は、本発明の第６の実施例となる翼構造を示す部分の斜視図
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明の実施例を図面によって説明する。
第１図は、本発明の第１の実施例を表す翼構造を示す斜視図、第２図はインテグラルカバーを半径方向外周側から見た平面図である。タービン動翼は、翼プロファイル部１，翼プロファイル部１の根元部に形成される翼根部２，翼先端部に翼プロファイル部と一体形に形成されたインテグラルカバー３から構成されている。このように構成されたタービン動翼は、タービンロータのディスク４の外周に設けられたディスク溝５のノッチ部３３に半径方向から挿入され、翼根部２に形成された翼根部フック６を係合して、順次円周方向に摺動することにより組み立てられる。
次に、インテグラルカバー３の形状について第２図を用いて説明する。第２図では、インテグラルカバー３は円周方向３０に区切られ、円周方向３０から時計回りに測って正の鋭角である傾斜角７に形成された背側傾斜面８と腹側傾斜面９をもち、背側傾斜面８と腹側傾斜面９の円周方向ピッチ１０は、幾何学ピッチよりもやや大きく形成され、隣り合う翼同士は、互いの背側傾斜面８と腹側傾斜面９で接触する構成を示している。また、傾斜角７はインテグラルカバー３を半径方向外周側から見て背側傾斜面上における接触面の中点を通り傾斜面に直交する垂線１４が、傾斜面８，９を有する翼プロファイル部１と交差しないように設定される。
すなわち、インテグラルカバー３の表面外側に延長させた法線を外法線、表面内部に延長させた法線を内法線とすると、図示する本実施例では背側傾斜面８上における接触面の中点を通る背側傾斜面８の垂線１４上を、インテグラルカバー３の内側で、タービン軸方向３１上流側へ延長させた内法線が翼プロファイル部１と非交差となるように、隣接翼のインテグラルシュラウド部との接触面となる背側傾斜面８を形成している。
このようなインテグラルカバーを有する動翼のカバー部に発生する力、及びモーメントについて第２図を用いて説明する。動翼を順次ディスク溝に係合し、円周方向に摺動して組み立てた場合、インテグラルカバーの円周方向ピッチ１０が幾何学的ピッチより大きく形成されているため、翼を円周方向に押し付ける事によって背側傾斜面８と腹側傾斜面９が隣接翼の傾斜面と接触する。それぞれのインテグラルカバー３には、背側傾斜面に対する垂直方向力１１と、腹側傾斜面に対する垂直方向力１２が作用する。そして、これらの偶力によってインテグラルカバー３にねじりモーメント１３が作用し、翼部はねじり変形をする。このような翼のねじり変形により生ずる弾性復元力により、翼１の背側傾斜面８と腹側傾斜面９の接触面に反力を発生させ、隣接翼間の連結を達成できる。
ここで、第３図を用いて従来のインテグラルカバーについて説明する。第３図は、インテグラルカバーを半径方向外周側から見た平面図である。第３図の構造は、半径方向外周側から見て背側傾斜面８上における接触面の中点を通り傾斜面に直交する内法線が、傾斜面を有する翼１のプロファイルと交差するように形成されたものである。タービン翼を順次円周方向に摺動して組み立てていく際、組み立て中の隣接翼腹側にある端翼１′のインテグラルカバー３には、背側傾斜面８に傾斜面に対して垂直方向に強制変位が与えられ、翼は曲げ変形しようとする。しかし、翼の弾性復元力に対応して発生する傾斜面に対する垂直方向力１１の延長線、つまり半径方向から見て傾斜面上における接触面の中点を通る垂線１４が翼プロファイル部と交差するため、端翼１′が大きく曲げ変形し、その成分として円周方向にも曲げ変形する。
第４図は、端翼１′の曲げ変形を第３図中矢印Ａ方向から見た模式図である。組み立て時に翼が円周方向に曲げ変形した場合には、翼の挿入方向とは逆の方向に力が働くため、組み立ての妨げとなるばがりか、インテグラルカバー３と端翼の付け根部に高い応力１６が発生し、またディスク溝５と翼根部フック６の係合部に片当たりが生じ高い応力発生する虞がある。端翼１′に曲げ変形が生じた状態で、次の翼を順次円周方向に挿入した場合には、端翼１′以降挿入した翼にも、曲げ変形が生じたまま組み立てられる虞がある。ディスク溝５と翼根部フック６はタービン回転中に、翼に作用する遠心力を支えている。したがって、組み立て時にディスク溝５と翼根部フック６の係合部に高い応力が作用した状態でタービンを拘束回転させると、回転中にさらに応力が増大し、強度上問題となる虞があった。
第５図に、本発明を適用したタービン動翼のインテグラルカバーを半径方向外周側から見た図を示す。タービン翼を順次円周方向に摺動して組み立てていく場合、組み立て中の隣接翼腹側にある端翼１′のインテグラルカバー３には、背側傾斜面８に傾斜面に対して垂直方向に強制変位が与えられ、翼は曲げ変形しようとする。しかし、本実施例では翼の弾性復元力に対応して発生する傾斜面に対する垂直方向力１２の延長線、つまり半径方向から見て、背側傾斜面８上における接触面の中点を通り傾斜面に直交する垂線１４が翼プロファイル部と交差していないために、傾斜面に対する垂直方向力と翼の弾性復元力１７によりインテグラルカバー３には偶力１３が作用し端翼１′はねじり変形をする。
つまり、背側傾斜面８に傾斜面に対して垂直方向に与えられた強制変位は、翼のねじり変形と曲げ変形に分解され、端翼１′の曲げ変形は小さくなる。従って、組み立て時に翼に生じる円周方向曲げを小さくすることができ、組み立て中に翼根部フック６とディスク溝５に片あたりが生じることを抑制し大きな応力は発生しない。この結果、組み立てが容易で信頼性の高いタービンの翼を提供することができる。
隣接翼背側にある端翼１″のインテグラルカバーには、腹側傾斜面９に傾斜面に対して垂直方向に強制変位が与えられるが、翼後縁部は曲げ剛性が低く、翼にはねじり変形が生じるため問題とならない。
タービン動翼の回転方向が第２図に記載のタービン動翼と逆の方向である場合、つまり半径方向外周側から見てタービン動翼プロファイル部が、タービン軸方向３１に対して左右反転した形状である場合には、第２図に記載のインテグラルカバー形状を、同様にタービン軸方向に対して左右反転した形状とすればよい。
第６図に本発明の他の実施例を示す。第６図は、インテグラルカバーを半径方向外周側から見た図である。本実施例のインテグラルカバー３は、円周方向３０から反時計回りに測って正の鋭角である傾斜角７で加工された背側傾斜面８と腹側傾斜面９をもち、隣り合う翼同士は、互いの背側傾斜面８と腹側傾斜面９が接触する構造になっている。
また、背側傾斜面８は、インテグラルカバー３を半径方向外周側から見て背側傾斜面８上における接触面の中点を通り傾斜面に直交する内法線１４が、傾斜面を有する端翼１′の翼背側部の翼プロファイル部と交差しないように設定される。また、腹側傾斜面９は、腹側傾斜面９上における接触面の中点を通り傾斜面に直交する内法線１４が、傾斜面を有する端翼１″の翼腹側の翼プロファイル部と交差しないように設定される。
すなわち、図示する本実施例では背側傾斜面８上における接触面の中点を通り背側傾斜面８に直交する垂線１４上の、インテグラルカバー３′の内法線１１が翼１′のプロファイル部と非交差となるように、隣接翼のインテグラルシュラウド部との接触面となる背側傾斜面８を形成している。また、この背側傾斜面８と対を成す翼腹側傾斜面９は、腹側傾斜面９上における接触面の中点を通り腹側傾斜面９の垂線１４′上の、インテグラルカバー３″の内法線１２が、翼１″のプロファイル部と非交差となるように形成されている。そのため、組み立て時に翼に生じる円周方向曲げを小さくすることができ、ディスク溝５と翼根部フック６の係合部に大きな応力は発生せず、組み立て容易で信頼性の高いタービンの翼を提供することができる。
タービン動翼の回転方向が第６図記載のタービン動翼と逆の方向である場合、つまり半径方向外周側から見てタービン動翼プロファイルが、タービン軸方向３１に対して左右反転した形状である場合には、第６図記載のインテグラルカバー形状を、同様にタービン軸方向に対して左右反転した形状とすればよい。
本発明の他の実施例であるタービン翼構造を、第１１図を用いて説明する。第１１図は半径方向外周側から見た平面図である。本実施例では、インテグラルカバー３の傾斜角７を円周３０方向から時計回りにもしくは反時計回りに測った鋭角が６〜１２度であるように形成したものである。第１１図には時計回りに測って６〜１２度である例を示している。
タービン翼を順次円周方向に摺動して組み立てていく際、カバー部に円周方向荷重を作用させた状態では、組み立て中の隣接翼腹側にある端翼１′のインテグラルカバー３には、背側傾斜面８にタービン軸方向に強制変位が与えられ、そして翼の弾性復元力に対応して発生する軸方向力２２が作用する。軸方向力２２は傾斜面方向分力２３と傾斜面垂直方向分力２４に分解される。傾斜面方向分力２３に対し、傾斜面垂直方向分力２４と静摩擦係数により表される摩擦力２５が上回る場合には、組み立て時に作用させた円周方向荷重を解放しても翼の円周方向曲げを押さえることができ、容易にタービン翼を組み立てることができる。組み立て中の隣接翼背側にある端翼１″についても同様のことがいえる。このような角度を摩擦角という。傾斜面の角度が摩擦角以下となるようにインテグラルカバーを形成することにより、組み立て時に翼に生じる円周方向曲げを小さくすることができ、ディスク溝５と翼根部フック６の係合部に大きな応力は発生せず、組み立て容易で信頼性の高いタービンの翼を提供することができる。
ここで静止摩擦係数０．１を仮定すると、摩擦角６度、また静止摩擦係数０．２を仮定すると摩擦角１２度となる。静止摩擦係数０．１，０．２は材料の摩擦係数として一般的なものである。傾斜面角度が小さくなりすぎると、インテグラルカバーのコーナー部３５に生じる応力集中が大きくなるため、摩擦角以下の範囲でできるだけ傾斜面角度が大きくなるようにすべきである。したがって、材料の静止摩擦係数により、傾斜面の角度を６度から１２度することで、翼に生じる円周方向曲げを小さくすることができ、組み立て容易で信頼性の高いタービンの翼を提供できる。
本発明の他の実施例を、第７図，第８図を用いて説明する。第７図は本実施例の翼構造を示す斜視図、第８図は第７図中Ａ−Ａ′矢視図である。
前述したインテグラルカバーを採用したタービン動翼に関しては、組み立て中の隣接翼腹側にある端翼、及び隣接翼背側にある端翼１′，１″のインテグラルカバー３には、第５図に示すように背側・腹側それぞれの傾斜面に対する垂直方向力８，９のみが作用する。したがって端翼１′，１″は曲げ変形をし、そして翼の復元力が作用して翼はねじり変形をする。この場合、翼が曲げ・ねじり変形をして、ディスク４の外周に設けられたディスク溝５と翼根部フック６にその反力が発生する。したがって、組み立て時に応力が作用したままタービンを高速回転させるため強度上の不具合が発生する虞がある。
これに対して本実施例では、第７図，第８図に示すように、翼根部２の翼背側の側面には軸方向幅の中間部において翼の背側に突き出し、かつ、翼プロファイル部の根元から半径方向内側に延びる凸部１８を設け、一方翼腹側の側面には軸方向幅の中間部において、翼の腹側に窪み、かつ、翼プロファイル部の根元から半径方向内周側に延びる凹部１９を設けている。そして凸部と凹部にはタービン軸方向に垂直な面に平行な２つの面を設け、これらの面によって隣接する翼根の凸部と凹部が互いに係合するようにしている。これにより、ディスク４の外周に設けられたディスク溝５と翼根部フック６に過大な応力がかかることを防止することができる。したがって、組み立て容易で信頼性の高いタービンの翼を組み立てることができる。
第９図，第１０図に本発明の他の実施例を示す。第９図は、本実施例の翼構造を示す斜視図、第１０図は第９図中Ａ−Ａ′矢視図である。翼の背側，腹側に設ける凸部１８，凹部１９は半径方向に突き抜けない構造でも良い。
第１４図に、本発明の他の実施例を示す。第１図から周方向挿入型である鞍型翼根部を持つ翼に関して示しているが、第１４図に示されるような逆クリスマスツリー型翼根部５１や、Ｔルート型翼根部５２，フォーク型翼根部５３を持つ翼に適用でき、組み立て時に作用する翼の円周方向曲げを押さえることにより、逆クリスマスツリー型翼根部５１やＴルート型翼根部５２を有する翼では、ディスク溝５４と翼根部フック５５の片当たりを抑制し、フォーク型翼根部５３を有する翼では、フォークピン５６とフォークピン穴５７の片当たりを抑制し、組み立て容易で、信頼性の高いタービン構造とすることができる。
第１２図は、上述したタービン動翼を蒸気タービンに適用した場合のタービン構造例の一部を示すものである。第１２図に示す本実施例では、動翼２０と静翼２１の組み合わせからなる段落が形成されている。図に示すように、前述したタービン動翼を複数段に適用することによって、組み立て容易でタービン全体の信頼性に優れたタービンを提供することができる。
次に、本発明の他の実施例を第１３図を用いて説明する。第１３図は、ガスタービン４１，燃焼器４２，圧縮機４３，排気熱回収ボイラ４４，蒸気タービン４５，発電機４６によって構成されるコンバインドサイクル発電プラントを示す。本発明のタービン動翼は、これらガスタービン、ガスタービンからの排ガス熱源として蒸気を発生させる排熱回収ボイラ、排熱回収ボイラで発生した蒸気によって駆動される蒸気タービン等を備えたコンバインドサイクル発電プラントの蒸気タービンに適用することも可能である。
図示するコンバインドサイクルでは、蒸気タービン４５は、第１２図のように動翼並びに静翼からなる段落を複数個備え、動翼は、第２図，第５図〜第１１図に示した動翼を適用することができる。これにより、安定した信頼性の高いコンバインドプラントを提供できる。
以上説明したように、タービン動翼を採用することによって、タービン組み立て中、運転中を通じて全周すべての翼について隣接翼との連結状態を保つとともに、組み立てを容易に行うことができ、組み立て時に、翼根部フックとディスク溝の係合部の片あたりを抑制することで、係合部に生じる応力を低減し、信頼性が高いタービン動翼構造とすることができる。
【産業上の利用可能性】  本発明のタービン動翼は、電力を生産する発電分野に使用する。
【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】
2004022923.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年9月22日(2003.9.22)
【手続補正００１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
その根元から先端にかけて延伸する翼部と、該翼部の根元部に形成され、タービンロータのディスク溝に順次係合される翼根部と、前記翼部の先端部に該翼部と一体に形成されたインテグラルカバーとを備え、該インテグラルカバーはタービン回転軸方向に対して傾斜した少なくとも一対の背側，腹側傾斜面を有し、前記インテグラルカバーの円周方向ピッチを幾何学的ピッチより大きく形成し、動翼の取り付け時に動翼をタービン円周方向に押し付けて組み立てることでねじり変形させた翼の弾性復元力を、隣接する翼とのインテグラルカバー同士を接触させて拘束するようにしたタービン動翼において、
前記インテグラルカバーは、半径方向から見て前記背側傾斜面上における接触する面の傾斜面方向の中点を通る該背側傾斜面の法線が、前記翼部と交差しないように形成されていることを特徴とするタービン動翼。
【請求項２】
前記インテグラルカバーは、半径方向から見て前記背側傾斜面における接触する面の傾斜面方向の中点を通り、前記背側傾斜面の内側に延長させた該背側傾斜面の法線が、前記翼部と交差しないように形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のタービン動翼。
【請求項３】
前記インテグラルカバーは、半径方向から見て前記背側傾斜面における接触する面の傾斜面方向の中点を通り、前記背側傾斜面の内側でタービン軸方向上流側に延長させた該背側傾斜面の法線が、前記翼部と交差しないように形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のタービン動翼。
【請求項４】
その根元から先端にかけて延伸する翼部と、該翼部の根元部に形成され、タービンロータのディスク溝に順次係合される翼根部と、前記翼部の先端部に該翼部と一体に形成されたインテグラルカバーとを備え、該インテグラルカバーはタービン回転軸方向に対して傾斜した少なくとも一対の背側，腹側傾斜面を有し、前記インテグラルカバーの円周方向ピッチを幾何学的ピッチより大きく形成し、動翼の取り付け時に動翼をタービン円周方向に押し付けて組み立てることでねじり変形させた翼の弾性復元力を、隣接する翼とのインテグラルカバー同士を接触させて拘束するようにしたタービン動翼において、
前記インテグラルカバーは、半径方向から見て前記腹側傾斜面における接触する面の傾斜面方向の中点を通り、前記腹側傾斜面の内側で上流側に延長させた該腹側傾斜面の法線が、前記翼部と交差しないように形成されていることを特徴とするタービン動翼。
【請求項５】
前記インテグラルカバーの背側傾斜面および腹側傾斜面の角度を、円周方向から測った鋭角が６〜１２度となるように形成したことを特徴とする請求の範囲第１項もしくは第４項記載のタービン動翼。
【請求項６】
前記翼根部は前記ディスク溝の円周方向に沿って配置された隣接する一方の動翼の翼根部に面した側面に凸部を形成し、前記ディスク溝の円周方向に沿って隣接する他方の動翼の翼根部に面した側面に凹部を形成し、隣接する複数の動翼の翼根部の前記凸部と凹部とが互いに係合するように構成されたことを特徴と請求の範囲第１項もしくは第４項記載のタービン動翼。
【請求項７】
複数の静翼と動翼がタービンロータの周方向に配置され、前記静翼と動翼の翼列によって段落を形成するように構成されたタービンにおいて、
前記動翼は、その根元から先端にかけて延伸する翼部と、該翼部の根元部に形成され、タービンロータのディスク溝に順次係合される翼根部と、前記翼部の先端部に該翼部と一体に形成されたインテグラルカバーとを備え、
該インテグラルカバーは、タービン回転軸方向に対して傾斜した少なくとも一対の背側，腹側傾斜面を有し、前記インテグラルカバーの円周方向ピッチを幾何学的ピッチより大きく形成し、動翼の取り付け時に動翼をタービン円周方向に押し付けて組み立てることでねじり変形させた翼の弾性復元力を、隣接する翼とのインテグラルカバー同士を接触させて拘束するようにし、半径方向から見て前記背側傾斜面における接触する面の傾斜面方向の中点を通る該背側傾斜面の内側に延長させた法線が、前記翼部と交差しないように形成されていることを特徴とするタービン。
【請求項８】
ガスタービンと、該ガスタービンのからの排ガス熱源として蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、該排熱回収ボイラで発生した蒸気によって駆動される蒸気タービンとを備えたコンバインドサイクル発電プラントにおいて、
前記蒸気タービンは、その根元から先端にかけて延伸する翼部と、該翼部の根元部に形成され、タービンロータのディスク溝に順次係合される翼根部と、前記翼部の先端部に該翼部と一体に形成されたインテグラルカバーとを備えたタービン動翼を有し、
前記インテグラルカバーは、タービン回転軸方向に対して傾斜した少なくとも一対の背側、腹側傾斜面を有し、前記インテグラルカバーの円周方向ピッチを幾何学的ピッチより大きく形成し、動翼の取り付け時に動翼をタービン円周方向に押し付けて組み立てることでねじり変形させた翼の弾性復元力を、隣接する翼とのインテグラルカバー同士を接触させて拘束するようにし、半径方向から見て前記背側傾斜面における接触する面の傾斜面方向の中点を通る該背側傾斜面の内側に延長させた法線が、前記翼部と交差しないように形成されていることを特徴とするコンバインドサイクル発電プラント。
【手続補正００２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
のねじり変形により生ずる弾性復元力により、翼１の背側傾斜面８と腹側傾斜面９の接触面に反力を発生させ、隣接翼間の連結を達成できる。
ここで、第３図を用いて従来のインテグラルカバーについて説明する。第３図は、インテグラルカバーを半径方向外周側から見た平面図である。第３図の構造は、半径方向外周側から見て背側傾斜面８上における接触面の中点を通り傾斜面に直交する内法線が、傾斜面を有する翼１のプロファイルと交差するように形成されたものである。タービン翼を順次円周方向に摺動して組み立てていく際、組み立て中の隣接翼腹側にある端翼１′のインテグラルカバー３には、背側傾斜面８に傾斜面に対して垂直方向に強制変位が与えられ、翼は曲げ変形しようとする。しかし、翼の弾性復元力に対応して発生する傾斜面に対する垂直方向力１１の延長線、つまり半径方向から見て傾斜面上における接触面の中点を通る垂線１４が翼プロファイル部と交差するため、端翼１′が大きく曲げ変形し、その成分として円周方向にも曲げ変形する。
第４図は、端翼１′の曲げ変形を第３図中矢印Ａ方向から見た模式図である。組み立て時に翼が円周方向に曲げ変形した場合には、翼の挿入方向とは逆の方向に力が働くため、組み立ての妨げとなるばかりか、インテグラルカバー３と端翼の付け根部に高い応力１６が発生し、またディスク溝５と翼根部フック６の係合部に片当たりが生じ高い応力発生する虞がある。端翼１′に曲げ変形が生じた状態で、次の翼を順次円周方向に挿入した場合には、端翼１′以降挿入した翼にも、曲げ変形が生じたまま組み立てられる虞がある。ディスク溝５と翼根部フック６はタービン回転中に、翼に作用する遠心力を支えている。したがって、組み立て時にディスク溝５と翼根部フック６の係合部に高い応力が作用した状態でタービンを高速回転させると、回転中にさらに応力が増大し、強度




【国際調査報告】
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