(57)【要約】【課題】ディスク１０の翼溝１１に動翼５の翼根部７を好適に密着させて、動翼５の振動とディスク１０の振動とを連成させる動翼の固定方法を提供する。【解決手段】回転機械のディスク１０に取り付けられる動翼５の振動試験を行うにあたり、ディスク１０に動翼５を固定する動翼５の固定方法であって、ディスク１０に形成された翼溝１１に動翼５を装着する動翼装着工程Ｓ１１と、翼溝１１に装着した動翼５とディスク１０との隙間に、ダイラタント流体Ｄを充填させる充填工程Ｓ１２と、充填工程Ｓ１２後に、ディスク１０の翼溝１１に動翼５を密着させる密着工程Ｓ１３と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転機械の回転体に取り付けられる動翼の振動試験を行うにあたり、前記回転体に前記動翼を固定する動翼の固定方法であって、
前記回転体に形成された翼溝に前記動翼を装着する動翼装着工程と、
前記翼溝に装着した前記動翼と前記回転体との隙間に、ダイラタント流体を充填させる充填工程と、
前記充填工程に相前後して、前記回転体の前記翼溝に前記動翼を密着させる密着工程と、を備えることを特徴とする動翼の固定方法。
【請求項２】
前記充填工程は、前記密着工程前に行われ、前記翼溝に装着した前記動翼と前記回転体との隙間に、前記ダイラタント流体を重力注入し、
前記密着工程は、前記充填工程後に行われ、前記動翼と前記回転体との隙間に前記ダイラタント流体が充填された状態で、前記回転体の前記翼溝に前記動翼を密着させることを特徴とする請求項１に記載の動翼の固定方法。
【請求項３】
前記密着工程は、前記充填工程前に行われ、前記動翼と前記回転体とを密着させ、
前記充填工程は、前記密着工程後に行われ、密着した前記動翼と前記回転体との隙間に、前記ダイラタント流体を下方側から上方側に向かって充填することを特徴とする請求項１に記載の動翼の固定方法。
【請求項４】
前記密着工程では、前記動翼と前記回転体との隙間に付勢部材を設置し、前記付勢部材による付勢力により前記動翼と前記回転体とを密着させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の動翼の固定方法。
【請求項５】
前記付勢部材は、弾性変形する板バネであることを特徴とする請求項４に記載の動翼の固定方法。
【請求項６】
前記付勢部材は、電圧を印加することで変形する圧電シートであることを特徴とする請求項４に記載の動翼の固定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機械の回転体に取り付けられる動翼の振動試験を行うにあたり、回転体に動翼を固定する動翼の固定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、軸流機械のロータディスクに係合する動翼の静止時の固有振動数を計測するために、動翼を押し上げてロータディスクに係合させることで、ガタを排除する軸流機械の動翼押上げ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この軸流機械において、動翼は、ロータディスクに係合する動翼植込部を有し、ロータディスクは、動翼植込部に嵌り合うあり溝が形成されている。そして、動翼押上げ装置では、動翼植込部が嵌り合うロータディスク側（あり溝）の底面に多数個の流体圧孔を配設し、流体圧孔に流体圧伝達用の加圧こまを挿入し、この加圧こまに流体圧を作用させて動翼植込部を所望の圧力で押し上げている。
【０００３】
また、形状記憶合金性の動翼押上ばねを用いて、動翼を蒸気タービンの遠心力方向に押し上げる蒸気タービン動翼押上装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。この動翼押上ばねは、動翼に取り付けてロータ側植込溝に植え込むことで、動翼を押し上げている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１７６０４号公報
【特許文献２】特開平１−２３７３０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、動翼の振動試験において、動翼とロータディスク等の回転体との連成振動を考慮する場合、回転体に動翼を取り付けて、動翼の振動試験を行う必要がある。このとき、動翼と回転体との固定が不十分であると、動翼の振動と回転体との振動とが連成せず、動翼の振動試験における測定結果に影響を及ぼす可能性がある。
【０００６】
ここで、特許文献１に記載されたように、流体圧を作用させて動翼を押し上げる場合には、流体圧孔及び加圧こま等の流体圧付与機構を設けなければならず、動翼押上げ装置の構成が複雑となる。また、特許文献２に記載されたように、動翼押上ばねを用いる場合、動翼の押上力が不十分となる可能性がある。なお、動翼の押上力が不十分である場合には、動翼と回転体との隙間に接着剤を注入して固定することが考えられる。しかしながら、接着剤は、衝撃荷重に対して脆いことから、振動試験時に与えられる衝撃によって割れやすい。接着剤が割れてしまうと、動翼の振動と回転体との振動とが連成せず、動翼の振動試験における測定結果に影響を及ぼす可能性がある。また、接着剤を注入する場合には、振動試験後に接着剤を除去する必要があるため、動翼を振動試験前の状態に戻すことが煩雑となる。
【０００７】
そこで、本発明は、回転体の翼溝に動翼を好適に密着させて、動翼の振動と回転体の振動とを連成させる動翼の固定方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の動翼の固定方法は、回転機械の回転体に取り付けられる動翼の振動試験を行うにあたり、前記回転体に前記動翼を固定する動翼の固定方法であって、前記回転体に形成された翼溝に前記動翼を装着する動翼装着工程と、前記翼溝に装着した前記動翼と前記回転体との隙間に、ダイラタント流体を充填させる充填工程と、前記充填工程に相前後して、前記回転体の前記翼溝に前記動翼を密着させる密着工程と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、動翼と回転体との隙間にダイラタント流体を充填させて、回転体の翼溝に動翼を密着させることができる。ここで、ダイラタント流体は、衝撃に対して強い（固体として振る舞う）ことから、振動試験時に動翼に衝撃が与えられた場合、動翼の振動と回転体との振動とを連成させることができる。このため、動翼と回転体との連成振動を考慮した振動試験を好適に行うことができる。また、振動試験後、回転体の翼溝から動翼を取り外し、動翼に付着したダイラタント流体を洗い流すだけで、動翼を振動試験前の状態に容易に戻すことができる。
【００１０】
この場合、前記充填工程は、前記密着工程前に行われ、前記翼溝に装着した前記動翼と前記回転体との隙間に、前記ダイラタント流体を重力注入し、前記密着工程は、前記充填工程後に行われ、前記動翼と前記回転体との隙間に前記ダイラタント流体が充填された状態で、前記回転体の前記翼溝に前記動翼を密着させることが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、回転体の翼溝に、動翼が密着する前に、動翼と回転体との隙間に、ダイラタント流体を充填させることができる。そして、動翼と回転体との隙間にダイラタント流体が充填された状態で、回転体の翼溝に動翼を密着させることができる。このため、密着する動翼と回転体との隙間に、ダイラタント流体を確実に充填させることができる。
【００１２】
この場合、前記密着工程は、前記充填工程前に行われ、前記動翼と前記回転体とを密着させ、前記充填工程は、前記密着工程後に行われ、密着した前記動翼と前記回転体との隙間に、前記ダイラタント流体を下方側から上方側に向かって充填することが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、動翼と回転体とを密着させた後に、ダイラタント流体を充填させることができる。このため、ダイラタント流体の充填後に、動翼と回転体とを密着させる場合には、ダイラタント流体を粘性流体として振る舞わせるために、動翼と回転体との密着をゆっくり行う必要があるが、ダイラタント流体の充填前に、動翼と回転体とを密着させる場合には、動翼と回転体との密着をゆっくり行う必要がない。このため、動翼の固定作業をスムーズに行うことができ、作業効率の向上を図ることができる。
【００１４】
この場合、前記密着工程では、前記動翼と前記回転体との隙間に付勢部材を設置し、前記付勢部材による付勢力により前記動翼と前記回転体とを密着させることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、付勢部材による付勢力により動翼と回転体とを強固に密着させることができ、動翼の振動と回転体との振動とをより好適に連成させることができる。
【００１６】
この場合、前記付勢部材は、弾性変形する板バネであることが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、動翼と回転体との隙間が狭い場合であっても、隙間に板バネを挿入することで、板バネを動翼と回転体と間に好適に設置することができる。
【００１８】
この場合、前記付勢部材は、電圧を印加することで変形する圧電シートであることが好ましい。
【００１９】
この構成によれば、動翼と回転体との隙間が狭い場合であっても、隙間に圧電シートを挿入することで、圧電シートを動翼と回転体と間に好適に設置することができる。また、圧電シートを電圧の印加に応じて変形できることから、翼溝に対する動翼の密着を適切なタイミングで行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、実施例１に係る動翼の固定方法を示す説明図である。
【図２】図２は、実施例２に係る動翼の固定方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明に係る実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００２２】
図１は、実施例１に係る動翼の固定方法を示す説明図である。実施例１の動翼５の固定方法は、タービンやポンプ等の回転機械に取り付けられる動翼５の振動試験を行うにあたって、回転機械のディスク（回転体）１０に動翼５を固定する方法となっている。なお、振動試験としては、例えば、実機静的振動試験である。実機静的振動試験は、実機のディスク１０に動翼５を周方向に複数固定した状態で、各動翼５の固有振動数を計測する振動試験となっており、動翼５とディスク１０を含む回転部品との連成振動を考慮した振動試験となっている。また、実機静的振動試験は、ディスク１０を回転させない静的な振動試験となっている。ここで、ディスク１０の回転時において、動翼５には、遠心力が与えられることから、動翼５とディスク１０とは強固に固定された状態となっている。このため、実機静的振動試験においても、動翼５に対して遠心力が付与された状態を模擬すべく、動翼５とディスク１０とを強固に固定する必要がある。以下、動翼５の固定方法の説明に先立ち、図１を参照して、動翼５及びディスク１０について説明する。
【００２３】
図１に示すように、ディスク１０に取り付けられる動翼５は、翼部６と、翼根部７とを有しており、翼根部７がディスク１０に固定される。なお、動翼５に与えられる荷重の遠心力方向は、翼根部７から翼部６へ向かう方向となっている。翼根部７は、例えば、ツリー形状となっている。なお、実施例１では、翼根部７をツリー形状としたが、ディスク１０に取り付け可能な形状であれば、ツリー形状に特に限定されない。
【００２４】
ディスク１０は、円柱形状に形成されており、その外周に、動翼５の翼根部７を取り付ける翼溝１１が、周方向に所定の間隔を空けて複数形成されている。この翼溝１１は、ディスク１０の軸方向に延在して形成されている。
【００２５】
翼溝１１は、動翼５の翼根部７と相補的形状となっており、動翼５が遠心力方向に押し上げられた場合であっても、動翼５が係合状態を維持可能な形状となっている。具体的に、翼溝１１は、ツリー形状となっており、動翼５の翼根部７が嵌め合わされることで、動翼５が装着される。なお、翼溝１１は、ツリー形状に限らず、動翼５が装着可能な形状であればよい。
【００２６】
ここで、ディスク１０の翼溝１１と、翼溝１１に装着された動翼５との間には、隙間Ｃが形成される。特に、翼溝１１の底面（ディスク１０の中心軸側の面）と、動翼５の底面との間には、底部隙間Ｃａが形成される。なお、翼溝１１と動翼５との間に形成される隙間は、動翼５の自重によって形成される場合と、動翼５が遠心力方向に押し上げられることによって形成される場合とで異なる。つまり、動翼５の自重によって形成される隙間は、動翼５の下方側の面が、翼溝１１の上方側の面に当接することから、主に、動翼５の上方側の面と、翼溝１１の下方側の面との間に形成される。一方で、動翼５が遠心力方向に押し上げられることで形成される隙間は、動翼５の上方側の面が、翼溝１１の下方側の面に当接することから、主に、動翼５の下方側の面と、翼溝１１の上方側の面との間に形成される。
【００２７】
上記したように、動翼５の振動試験では、動翼５とディスク１０を含む回転部品とを連成振動させるために、動翼５とディスク１０とを強固に固定する必要がある。このため、下記する動翼５の固定方法において、翼溝１１と動翼５との間に形成される隙間に、ダイラタント流体Ｄを充填している。
【００２８】
次に、図１を参照して、上記の動翼５をディスク１０に固定する動翼の固定方法について説明する。図１に示すように、実施例１の動翼の固定方法は、動翼装着工程Ｓ１１と、充填工程Ｓ１２と、密着工程Ｓ１３とを順に行っている。
【００２９】
動翼装着工程Ｓ１１は、ディスク１０の外周に形成される翼溝１１に、動翼５の翼根部７を嵌め合わせることで、ディスク１０に動翼５を装着する工程となっている。このとき、翼溝１１と動翼５との間に形成される隙間は、動翼５の自重によって形成される隙間となっている。
【００３０】
充填工程Ｓ１２は、動翼装着工程Ｓ１１後に行われ、翼溝１１の軸方向の両側に閉塞シート２１を貼り付け、動翼５と翼溝１１との間に、ダイラタント流体Ｄを重力注入する工程となっている。閉塞シート２１は、注入するダイラタント流体Ｄが、翼溝１１の軸方向の両側から漏出しないように翼溝１１を閉塞している。ダイラタント流体Ｄは、重力注入されることから、翼溝１１の外周側から注入される。重力注入されたダイラタント流体Ｄは、翼溝１１と動翼５との間に形成される隙間、特に、動翼５の自重によって形成される隙間に充填される。
【００３１】
密着工程Ｓ１３は、充填工程Ｓ１２後に行われ、くさび２２を用いて、動翼５を押し上げることにより、翼溝１１に動翼５を密着させる工程となっている。くさび２２は、その一部がテーパ形状となるテーパ部となっており、動翼５と翼溝１１との間に形成される底部隙間Ｃａにテーパ部を打ち込むことで、動翼５を遠心力方向に押し上げている。このため、動翼５の自重によって形成される隙間（つまり、動翼５の上方側の面と翼溝１１の下方側の面との隙間）に充填されたダイラタント流体Ｄは、動翼５が遠心力方向に押し上げられることで、動翼５の上方側の面が翼溝１１の下方側の面に当接することから、動翼５の上方側の面と翼溝１１の下方側の面との間に介在させることができる。
【００３２】
そして、ディスク１０の翼溝１１に動翼５を固定した後、動翼５に対し、実機静的振動試験が行われる。なお、振動試験後、くさび２２が外されることで、ディスク１０の翼溝１１から動翼５が取り外され、取り外した動翼５に付着するダイラタント流体Ｄを洗い流すことで、動翼５を振動試験前の状態に戻す。
【００３３】
以上のように、実施例１の構成によれば、動翼５の翼根部７とディスク１０の翼溝１１との隙間にダイラタント流体Ｄを充填させて、ディスク１０の翼溝１１に動翼５の翼根部７を密着させることができる。ここで、ダイラタント流体Ｄは、衝撃に対して強い（固体として振る舞う）ことから、振動試験時に動翼５に衝撃が与えられた場合、動翼５の振動とディスク１０を含む回転部品との振動とが連成する。このため、動翼５とディスク１０等との連成振動を考慮した振動試験を好適に行うことができる。また、振動試験後、ディスクの翼溝１１から動翼５を取り外し、動翼５に付着したダイラタント流体Ｄを洗い流すだけで、動翼５を振動試験前の状態に容易に戻すことができる。
【００３４】
また、実施例１の構成によれば、ディスク１０の翼溝１１に動翼５の翼根部７が密着する前に、動翼５と翼溝１１との隙間に、ダイラタント流体Ｄを充填させることができる。そして、動翼５と翼溝１１との隙間にダイラタント流体Ｄが充填された状態で、ディスク１０の翼溝１１に動翼５を密着させることができる。このため、密着する動翼５と翼溝１１との隙間に、ダイラタント流体Ｄを確実に充填させることができる。
【実施例２】
【００３５】
次に、図２を参照して、実施例２に係る動翼５の固定方法について説明する。図２は、実施例２に係る動翼の固定方法を示す説明図である。なお、実施例２では、実施例１と重複する記載を避けるべく、実施例１と異なる部分についてのみ説明する。実施例２の動翼５の固定方法では、板バネ３１を用いて動翼５を遠心力方向に押し上げると共に、密着工程Ｓ２２後に、充填工程Ｓ２３が行われている。以下、実施例２に係る動翼５の固定方法について説明する。
【００３６】
図２に示すように、実施例２の動翼５の固定方法は、動翼装着工程Ｓ２１と、密着工程Ｓ２２と、充填工程Ｓ２３とを順に行っている。なお、動翼装着工程Ｓ２１は、実施例１の動翼装着工程Ｓ１１と同様であるため、説明を省略する。
【００３７】
密着工程Ｓ２２は、動翼装着工程Ｓ１１後に行われ、板バネ３１を用いて、動翼５を押し上げることにより、翼溝１１に動翼５を密着させる工程となっている。板バネ３１は、湾曲する中央の弾性変形部３１ａと、弾性変形部３１ａの両端にそれぞれ設けられる平坦な一対のプレート部３１ｂとを有している。密着工程Ｓ２２では、板バネ３１の両端を保持し、板バネ３１の両端を相互に離れる方向に引っ張ることで、湾曲する弾性変形部３１ａを平坦な状態とする。そして、密着工程Ｓ２２では、平坦な状態となった板バネ３１を、動翼５と翼溝１１との間に形成される底部隙間Ｃａに挿入し、この後、引っ張りを解除する。引っ張りが解除された板バネ３１は、その弾性変形部３１ａが湾曲することで、動翼５を遠心力方向に押し上げる。このため、翼溝１１と動翼５との間に形成される隙間は、動翼５が遠心力方向に押し上げられることで形成される隙間となっている。
【００３８】
充填工程Ｓ２３は、密着工程Ｓ２２後に行われ、翼溝１１の軸方向の両側に閉塞シート２１を貼り付け、動翼５と翼溝１１との間に、ダイラタント流体Ｄを充填する工程となっている。閉塞シート２１は、注入するダイラタント流体Ｄが、翼溝１１の軸方向の両側から漏出しないように翼溝１１を閉塞している。ダイラタント流体Ｄは、底部隙間Ｃａから充填され、翼溝１１において下方側から上方側に向かって充填している。充填されたダイラタント流体Ｄは、翼溝１１と動翼５との間に形成される隙間に充填される。このとき、充填工程Ｓ２３では、動翼５が遠心力方向に押し上げられることで、動翼５の上方側の面が翼溝１１の下方側の面に当接していることから、動翼５の上方側の面と翼溝１１の下方側の面との間にダイタラント流体Ｄを介在させるべく、所定の注入圧でダイラタント流体Ｄを注入する。
【００３９】
以上のように、実施例２の構成によれば、動翼５の翼根部７とディスク１０の翼溝１１とを密着させた後に、ダイラタント流体Ｄを充填させることができる。このため、ダイラタント流体Ｄの充填後に、動翼５の翼根部７とディスク１０の翼溝１１とを密着させる場合には、ダイラタント流体Ｄを粘性流体として振る舞わせるために、翼根部７と翼溝１１との密着をゆっくり行う必要があるが、ダイラタント流体Ｄの充填前に、翼根部７と翼溝１１とを密着させる場合には、翼根部７と翼溝１１との密着をゆっくり行う必要がない。このため、動翼５の固定作業をスムーズに行うことができ、作業効率の向上を図ることができる。
【００４０】
また、実施例２の構成によれば、板バネ３１による付勢力により動翼５の翼根部７とディスク１０の翼溝１１とを強固に密着させることができ、動翼５とディスク１０とが好適に連成振動する。また、翼根部７と翼溝１１との底部隙間Ｃａが狭い場合であっても、底部隙間Ｃａに板バネ３１を挿入することで、板バネ３１を翼根部７と翼溝１１との間に好適に設置することができる。
【００４１】
なお、実施例１では、くさび２２を用い、実施例２では、板バネ３１を用いて、動翼５を遠心力方向に押し上げたが、この構成に限定されず、例えば、圧電シートを用いて、動翼５を遠心力方向に押し上げてもよい。底部隙間Ｃａに圧電シートを挿入することで、圧電シートを動翼５の翼根部７とディスク１０の翼溝１１と間に好適に設置することができる。また、圧電シートを電圧の印加に応じて変形できることから、翼溝１１に対する動翼５の密着を適切なタイミングで行うことができる。つまり、圧電シートを用いる場合、密着工程と充填工程とは、いずれの順序で行ってもよく、実施例１のように、充填工程Ｓ１２を行った後、密着工程Ｓ１３を行ってもよいし、実施例２のように、密着工程Ｓ２２を行った後、充填工程Ｓ２３を行ってもよい。
【符号の説明】
【００４２】
５  動翼
６  翼部
７  翼根部
１０  ディスク
１１  翼溝
２１  閉塞シート
２２  くさび
３１  板バネ
Ｃ  隙間
Ｃａ  底部隙間
Ｄ  ダイラタント流体
【図１】
2015086749.tif 000003
【図２】
2015086749.tif 000004