(57)【要約】【課題】タービン動翼を円周方向に変位不能に固定するための止め翼を寸法の小さなロータに係止可能な構造を有したタービン動翼体を提供する。【解決手段】ロータ１に植設したタービン動翼の植込部１１ａが係合溝２内において円周方向に変位しないように固定するための止め翼１１を、切欠部１２内に挿入する係合部材１４およびこの係合部材１４をロータに係止する係止手段１３との組み合わせによって、タービン軸の軸線方向および半径方向に変位不能に係止する。切欠部１２や係合部材１４，係止手段１３の形状、構造および寸法はある程度自由に設定することができるから、ロータ１の半径方向および軸線方向の寸法を小さくしてタービン性能を向上させることが可能となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービン軸線の円周方向に延びる係合溝がその外周面に凹設されたロータと、
前記係合溝に連設して前記外周面に凹設された切欠部を介してその植込部が前記係合溝内に挿入されることによって前記ロータに植設される複数のタービン動翼と、
前記タービン動翼を前記係合溝内において前記円周方向に変位不能に固定するための固定部材と、
前記切欠部内に挿入されると前記固定部材と前記タービン軸の軸線方向および半径方向に係合する係合部材と、
前記切欠部内に挿入された前記係合部材を前記ロータに対して前記半径方向外側に変位不能に係止するための係止手段と、
を備えることを特徴とするタービン動翼体。
【請求項２】
前記係止手段は、前記切欠部内に挿入されたときに前記切欠部の内壁面に形成されている段部と前記半径方向に係合する段部を有した第１のスペーサであり、
かつ前記係合部材は、前記固定部材と前記第１のスペーサとの間において前記切欠部内に挿入された後に前記第１のスペーサに溶接される第２のスペーサであることを特徴とする請求項１に記載したタービン動翼体。
【請求項３】
前記係合部材は、前記切欠部内に挿入されたときに前記固定部材と前記軸線方向および前記半径方向に係合する第３のスペーサであり、
かつ前記係止手段は、前記第３のスペーサを前記ロータに螺着するためのボルトであることを特徴とする請求項１に記載したタービン動翼体。
【請求項４】
前記ボルトは、前記第３のスペーサの側面と前記切欠部の内壁面とが互いに密着する部分に貫設されたボルト挿通孔内に挿通されて前記第３のスペーサを前記ロータに螺着することを特徴とする請求項３に記載したタービン動翼体。
【請求項５】
ロータの外周面に凹設されて円周方向に延びる係合溝内に複数のタービン動翼の植込部を順次挿入することにより前記ロータに前記タービン動翼を植設し、
前記タービン動翼を前記係合溝内において円周方向に変位不能に固定するための固定部材を前記係合溝に取り付け、
前記固定部材と半径方向に係合する係合部材を、前記植込部を前記係合溝に挿入するために前記係合溝に連設されている切欠部内に取り付け、
前記係合部材を半径方向に変位不能に前記ロータに係止するための係止手段を用いて前記係合部材を前記ロータに係止する、
ことを特徴とするタービン動翼体の組み立て方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、植込形態がインサイド型タンジェンシャルエントリ型式のタービン動翼体に関し、より詳しくは、タービン動翼を円周方向に変位不能に固定するための止め翼若しくは止め金を寸法の小さなロータに係止可能な構造を有したタービン動翼体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、タービンの動翼をロータに固定する型式として、動翼植込用の係合溝がタービン軸線方向に延びるようにロータに形成されるアキシャルエントリ型式と、係合溝若しくはクリスマスツリー状の凸状係合部がロータの円周方向に延びるように形成されるタンジェンシャルエントリ型式とが用いられている。
【０００３】
タンジェンシャルエントリ型式のうち動翼の植込部を係合溝内に内嵌するインサイド型のタービン動翼体を組み立てる際には、図６に示したように、ロータ１の外周に凹設されて円周方向に延びる係合溝２の一ヶ所に設けた切欠部分３から多数の動翼を順次挿入して係合溝２に内嵌させつつ円周方向に移動させるとともに、最後に動翼の一つである止め翼４を切欠部分３に取り付けてピン５若しくはキーによりロータ１に固定する（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２００８０６号公報（第７図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したように、ロータ１および止め翼４の植込部４ａを貫通するピン５若しくはキーを用いて止め翼４をロータに固定するためには、ロータ１がある程度の大きさの半径方向寸法および軸線方向寸法を有している必要がある。
また、これまでは、ピン若しくはキーに代わる止め翼の固定方法がなかった。
そこで、応力的な制約からロータ１の半径方向寸法および軸線方向寸法を大きく取りつつ、言い換えるとタービン性能の一部を犠牲にしつつピン若しくはキーを用いざるを得なかった。
【０００６】
しかしながら、近年、タービン性能を向上させるためにロータが小さくなり、ピン若しくはキーによって止め翼をロータに固定することができない場合が生じつつある。
【０００７】
そこで本発明の目的は、上述した従来技術が有する問題点を解消し、インサイド型タンジェンシャルエントリ型式のタービン動翼体であって、複数のタービン動翼を円周方向に変位不能に固定するための止め翼若しくは止め金を寸法の小さなロータに係止可能な構造を有したタービン動翼体を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための請求項１に記載した手段は、
タービン軸線の円周方向に延びる係合溝がその外周面に凹設されたロータと、
前記係合溝に連設して前記外周面に凹設された切欠部を介してその植込部が前記係合溝内に挿入されることによって前記ロータに植設される複数のタービン動翼と、
前記タービン動翼を前記係合溝内において前記円周方向に変位不能に固定するための固定部材と、
前記切欠部内に挿入されると前記固定部材と前記タービン軸の軸線方向および半径方向に係合する係合部材と、
前記切欠部内に挿入された前記係合部材を前記ロータに対して前記半径方向外側に変位不能に係止するための係止手段と、を備えることを特徴とするタービン動翼体である。
【０００９】
すなわち、請求項１に記載したタービン動翼体は、いわゆるインサイド型タンジェンシャルエントリ型式のタービン動翼体であって、ロータに植設したタービン動翼の植込部が係合溝内において円周方向に変位しないように固定するための止め翼の植込部や止め金等で構成される固定部材を、切欠部内に挿入する係合部材およびこの係合部材をロータに係止する係止手段との組み合わせによって、タービン軸の軸線方向および半径方向に変位不能に係止する構造である。
これにより、従来技術のようにロータおよびタービン動翼の植込部を貫通するピン若しくはキーを用いる必要がない。
また、切欠部や係合部材、係止手段の形状、構造および寸法はある程度自由に設定することができる。
したがって、ロータの半径方向および軸線方向の寸法を小さくすることができるから、例えば蒸気タービンにおいては非常に広範囲の蒸気条件の段落においてタービン性能を向上させることが可能となる。
【００１０】
請求項２に記載した手段は、請求項１に記載したタービン動翼体において、
前記係止手段が、前記切欠部内に挿入されたときに前記切欠部の内壁面に形成されている段部と前記半径方向に係合する段部を有した第１のスペーサであり、
かつ前記係合部材が、前記固定部材と前記第１のスペーサとの間において前記切欠部内に挿入された後に前記第１のスペーサに溶接される第２のスペーサであることを特徴としている。
【００１１】
すなわち、請求項２に記載したタービン動翼体は、切欠部内に挿入された後に互いに溶接される第１および第２のスペーサを用いて止め翼や止め金等の固定部材をロータに係止する構造である。
このとき、第１および第２のスペーサの形状、構造および寸法はある程度自由に設定することができるから、ロータの半径方向および軸線方向の寸法を小さくすることができる。
また、タービン動翼体を組み立てた後に第１および第２のスペーサを互いに溶接するから、止め翼や止め金等を係合溝に確実に係止することができる。
【００１２】
請求項３に記載した手段は、請求項１に記載したタービン動翼体において、
前記係合部材が、前記切欠部内に挿入されたときに前記固定部材と前記軸線方向および前記半径方向に係合する第３のスペーサであり、
かつ前記係止手段が、前記第３のスペーサを前記ロータに螺着するためのボルトであることを特徴としている。
【００１３】
すなわち、請求項３に記載したタービン動翼体は、切欠部内に挿入された後にボルトによってロータに係止される第３のスペーサを用いて止め翼の植込部や止め金等で構成される固定部材をロータに係止する構造である。
このとき、第３のスペーサの形状、構造および寸法はある程度自由に設定することができるから、ロータの半径方向および軸線方向の寸法を小さくすることができる。
また、ボルトを用いて第３のスペーサを係止する構造であるから、タービン動翼体の組み立てを容易に行うことができる。
【００１４】
請求項４に記載した手段は、請求項３に記載したタービン動翼体において、
前記ボルトが、前記第３のスペーサの側面と前記切欠部の内壁面とが互いに密着する部分に貫設されたボルト挿通孔内に挿通されて前記第３のスペーサを前記ロータに螺着することを特徴としている。
【００１５】
すなわち、請求項４に記載したタービン動翼体においては、円柱状のボルト挿通孔の片側半分が第３のスペーサの側面に凹設され、かつ残りの半分が切欠部の内壁面に凹設される。
これにより、隣接する段落同士の間隔が狭くて第３のスペーサの軸線方向寸法を大きく取ることができないタービンにおいても、第３のスペーサおよびボルトを用いて止め翼の植込部や止め金等で構成される固定部材をロータに係止することができる。
【００１６】
請求項５に記載した手段は、タービン動翼体の組立方法であって、
ロータの外周面に凹設されて円周方向に延びる係合溝内に複数のタービン動翼の植込部を順次挿入することにより前記ロータに前記タービン動翼を植設し、
前記タービン動翼を前記係合溝内において円周方向に変位不能に固定するための固定部材を前記係合溝に取り付け、
前記固定部材と半径方向に係合する係合部材を、前記植込部を前記係合溝に挿入するために前記係合溝に連設されている切欠部内に取り付け、
前記係合部材を半径方向に変位不能に前記ロータに係止するための係止手段を用いて前記係合部材を前記ロータに係止することを特徴としている。
【００１７】
すなわち、請求項５に記載した組立方法によって組み立てられるタービン動翼体は、いわゆるインサイド型タンジェンシャルエントリ型式のタービン動翼体である。
このとき、この組立方法においては、従来技術のようにロータおよびタービン動翼の植込部を貫通するピン若しくはキーを用いることがない。
また、切欠部や係合部材、係止手段の形状、構造および寸法はある程度自由に設定することができる。
これにより、ロータの半径方向および軸線方向の寸法を小さくして性能を向上させたタービン動翼体を、確実かつ容易に組み立てることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図５を参照し、本発明に係るタービン動翼体の各実施形態について詳細に説明する。
なお、以下の説明においては、同一の部分には同一の符号を用いてその説明を省略するとともに、タービン軸が延びる方向を軸線方向と言い、タービン軸に対して垂直な方向を半径方向と言う。
【００１９】
第１実施形態
まず最初に図１乃至図３を参照し、第１実施形態のタービン動翼体について説明する。
【００２０】
図１にその要部を示した本第１実施形態のタービン動翼体１０は、その植込形態がいわゆるインサイド型タンジェンシャルエントリ型式のタービン動翼体であり、ロータ１の外周面にはタービン軸の円周方向（図１（ａ）においては図示する紙面に垂直な方向、図１（ｂ）においては図示上下方向）に全周にわたって延びる係合溝２が凹設されている。
また、係合溝２には、タービン動翼１１の植込部１１ａを係合溝２内に挿入するための切欠部１２が、軸線方向の上流側若しくは下流側において係合溝２に連設されている。
【００２１】
切欠部１２の内壁面のうち、止め翼としての一つのタービン動翼１１と軸線方向に対向する内壁面１２ａには、切欠部１２の底面１２ｂに対向しつつ互いに平行に延びる段差面１２ｃが連設されている。
また、切欠部１２の内壁面のうち、円周方向に互いに対向する一対の内壁面１２ｄ，１２ｅは軸線方向および半径方向に延びるように形成されている。
なお、切欠部１２は、固定部材となるタービン動翼１１の植込部１１ａ、係止手段としての第１のスペーサ１３、および係合部材としての第２のスペーサ１４をそれぞれ受容可能な大きさに設定されている。
【００２２】
第１のスペーサ１３は、ロータ１と同じ材質からその断面形状が略Ｌ字形に形成された部材で、切欠部１２内に装着されたときに切欠部１２の底面１２ｂおよび段差面１２ｃにそれぞれ密着し、自らをロータ１に対して半径方向（図１（ａ）において図示上下方向）に変位不能に係止するための底面１３ａおよび段差面１３ｂを有している。
また、切欠部１２内に装着されると、軸線方向の一方の側面１３ｃが切欠部１２の内壁面１２ａに密着し、かつタービン動翼１１側の背面１３ｄが半径方向に延びるように形成されている。
【００２３】
第２のスペーサ１４は、ロータ１と同じ材質からその断面形状が略逆Ｌ字形に形成された部材で、切欠部１２内におけるタービン動翼１１と第１のスペーサ１３との間の隙間に挿入されると、その背面１４ａが第１のスペーサ１３の背面１３ｄに密着すると同時に、タービン動翼１１側の側面１４ｂが植込部１１ａの側面１１ｂに密着し、かつその段差面１４ｃが植込部１１ａの段差面１１ｃ上に密着する。
なお、段差面１４ｃが植込部１１ａの段差面１１ｃ上に密着したときには、その底面１４ｄと切欠部１２の底面１２ｂとの間にわずかな隙間が生じるようになっている。
【００２４】
上述した第１および第２のスペーサ１３，１４を用いてタービン動翼（止め翼）１１を係合溝２内に係止する際には、まず最初に図２に示したように第１のスペーサ１３を切欠部２内に装着した後、図３に示したように第２のスペーサ１４を装着する。
次いで、第１および第２のスペーサ１３，１４の背面１３ｄ，１４ａ間に形成される開先１５を用いて第１および第２のスペーサ１３，１４を一体に溶接すると、図１（ａ）に示したように溶接部１６が形成される。
なお、溶接部１６は、第１および第２のスペーサ１３，１４の円周方向の幅の中央部に設け、ロータ１には溶接時の熱の影響が及ばないようにする。
また、タービン動翼体１０を点検するためにロータ１からタービン動翼１１を取り外す際には、溶接部１６を機械加工によって除去することにより、切欠部１２から第１および第２のスペーサ１３，１４を取り外せばよい。
【００２５】
第１および第２のスペーサ１３，１４を一体に溶接すると、第１のスペーサ１３が切欠部１２の底面１２ｂおよび段差面１２ｃに密着し、かつ第１のスペーサ１３と一体となった第２のスペーサ１４の段差面１４ｃが植込部１１ａの段差面１１ｃ上に密着する。
また、第１のスペーサ１３の側面１３ｃが切欠部１２の内壁面１２ａに密着し、かつ第２のスペーサ１４が第１のスペーサ１３の背面１３ｄと植込部１１ａの側面１１ｂとによって軸線方向に挟持されている。
これにより、タービン動翼（止め翼）１１の植込部１１ａは、係合溝２および切欠部１２の内部において半径方向および軸線方向に変位不能に、ロータ１に係止される。
【００２６】
すなわち、本第１実施形態のタービン動翼体１０は、切欠部１２内に挿入された後に互いに溶接される第１および第２のスペーサ１３，１４を用いて止め翼１１をロータ１に係止する構造である。
そして、ロータ１の係合溝２に順次挿入された複数のタービン動翼を変位不能とするため、止め翼１１の植込部１１ａが固定部材としての役目をする。
このとき、第１および第２のスペーサ１３，１４の形状、構造および寸法はある程度自由に設定することができるから、ロータ１の軸線方向および半径方向の寸法を小さくすることができる。
【００２７】
また、タービン動翼体１０を組み立てた後に第１および第２のスペーサ１３，１４を一体に溶接してしまうから、タービン動翼（止め翼）１１を係合溝２および切欠部１２の内部に確実に係止することができる。
また、切欠部１２内の空間は第１および第２のスペーサ１３，１４によって完全に埋められるから、ロータ１の回転バランスに影響を与えることがない。
【００２８】
第２実施形態
次に図４を参照し、第２実施形態のタービン動翼体について説明する。
【００２９】
図４にその要部を示した第２実施形態のタービン動翼体２０は、切欠部２１内に装着される単一の係合部材としての第３のスペーサ２２および係止手段としてのボルト２３を用いて、止め翼としてのタービン動翼１１を係合溝２および切欠部２１に係止する構造である。
【００３０】
切欠部２１の底面２１ａのほぼ中央部には、ボルト２３と螺合する雌ねじ２１ｂが半径方向に延びるように形成されている。
また、第３のスペーサ２２には、ボルト２３を挿通するための挿通孔２２ａが半径方向に貫設されているとともに、その外周面２２ｂにはボルト２３の頭部を収納するための円形凹部２２ｃが凹設されている。
【００３１】
切欠部２１内に第３のスペーサ２２を挿入し若しくは打ち込むと、第３のスペーサ２２の底面２２ｄと切欠部２１の底面２１ａとの間にわずかな隙間が生じる状態で、第３のスペーサ２２の段差面２２ｅが植込部１１ａの段差面１１ｃ上に密着する。
同時に、第３のスペーサ２２のタービン動翼１１から軸線方向に離間する側の側面２２ｆが切欠部２１の内壁面２１ｃに密着し、かつタービン動翼１１側の側面２２ｇが止め翼１１の植込部１１ａの側面１１ｂに密着する。
【００３２】
次いで、ボルト２３を第３のスペーサ２２のボルト挿通孔２２ａに挿通し、切欠部２１の雌ねじ２１ｂに螺合させて強く締め付けると、タービン動翼（止め翼）１１の植込部１１ａは、係合溝２および切欠部２１の内部において軸線方向および半径方向に変位不能な状態でロータ１に係止される。
【００３３】
すなわち、本第２実施形態のタービン動翼体２０は、切欠部２１内に挿入された後にボルト２３によってロータ１に係止される第３のスペーサ２２を用いて止め翼１１をロータ１に係止する構造である。
このとき、第３のスペーサ２２の形状、構造および寸法はある程度自由に設定することができるから、ロータ１の軸線方向および半径方向の寸法を小さくすることができる。
また、ボルト２３を用いて第３のスペーサ２２をロータ１に係止する構造であるから、タービン動翼体２０の組立および分解を容易に行うことができる。
また、ボルト２３の頭部を必要に応じてかしめ若しくは溶接を施すことにより、その緩みを防止することができる。
なお、ボルト２３の材質、呼び径、雄ねじの種類、首下形状等の諸元は、ボルト２３に作用する応力の大きさや取付スペースに合わせて適切に選択する。
【００３４】
第３実施形態
次に図５を参照し、第３実施形態のタービン動翼体について説明する。
【００３５】
図５にその要部を示した第３実施形態のタービン動翼体３０は、前述した第２実施形態のタービン動翼体２０と同様に、切欠部３１内に装着される単一の係合部材としての第４のスペーサ３３および係止手段としてのボルト３３を用いて、止め翼としてのタービン動翼１１を係合溝２および切欠部２１に係止する構造であるが、ボルト３３の取り付け位置のみが前述した第２実施形態のタービン動翼体２０と異なっている。
【００３６】
具体的に説明すると、ボルト３３と螺合する雌ねじ３１ａの軸線が、切欠部３１の内壁面のうちタービン動翼（止め翼）１１と対向する壁面３１ｂ上にある。
言い換えると、第４のスペーサ３２の側面３２ａと切欠部３１の内壁面３１ｂとが互いに密着する部分に雌ねじ３１ａが貫設されている。
これに伴い、ボルト３３を挿通するための挿通孔は、その一方の半分が第４のスペーサ３２の側面３２ａに凹設されて半径方向に延びる断面形状が半円形の凹溝３２ｂとして形成され、残りの半分が切欠部３１の内壁面３１ｂに凹設されて半径方向に延びる断面形状が半円形の凹溝３１ｃとして形成されている。
さらに、ボルト３３の頭部を収納する円形凹部は、その一方の半分３２ｃが第４のスペーサ３２の外周面に凹設され、他方の半分３１ｄがロータ１の外周面に凹設されている。
【００３７】
すなわち、本第３実施形態のタービン動翼体３０においては、円柱状のボルト挿通孔の片側半分が第４のスペーサ３２の側面に凹設され、かつ残りの半分が切欠部３１の内壁面３１ｂに凹設される。
これにより、隣接する段落同士の軸線方向間隔が狭くて第４のスペーサ３２の軸線方向寸法を大きく取ることができないタービンにおいても、第４のスペーサ３２およびボルト３３を用いて止め翼１１や止め金等の固定部材を確実にロータ１に係止することができる。
【００３８】
以上、本発明に係るタービン動翼体の各実施形態ついて詳しく説明したが、本発明は上述した実施形態によって限定されるものではなく、種々の変更が可能であることは言うまでもない。
例えば、上述した第１実施形態においては、切欠部１２に凹状の係合部を設けるとともに第１のスペーサ１３側に凸状の係合部を設けているが、これとは反対に切欠部１２に凸状の係合部を凸設すとともに第１のスペーサ１３側に凹状の係合部を凹設することもできる。
【００３９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のタービン動翼体によれば、従来技術のようにロータおよびタービン動翼の植込部を貫通するピン若しくはキーを用いる必要がなく、かつ切欠部、係合部材、係止手段の形状、構造および寸法をある程度自由に設定することができる。
これにより、ロータの半径方向および軸線方向の寸法を小さくすることができるから、タービン性能を大幅に向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るタービン動翼の固定構造の第１実施形態を示す断面図（ａ）および平面図（ｂ）。
【図２】第１のスペーサを取り付けた状態を示す断面図。
【図３】第２のスペーサを取り付けた状態を示す断面図。
【図４】本発明に係るタービン動翼の固定構造の第２実施形態を示す断面図（ａ）および平面図（ｂ）。
【図５】本発明に係るタービン動翼の固定構造の第３実施形態を示す断面図（ａ）および平面図（ｂ）。
【図６】従来のタービン動翼の固定構造を示す断面図（ａ）および平面図（ｂ）。
【符号の説明】
１  ロータ
２  係合溝
３  切欠部
４  止め翼（タービン動翼）
５  ピン
１０  第１実施形態のタービン動翼体
１１  止め翼
１２  切欠部
１３  第１のスペーサ
１４  第２のスペーサ
１５  開先
１６  溶接部
２０  第２実施形態のタービン動翼体
２１  切欠部
２１ｂ  雌ねじ
２２  第３のスペーサ
２３  ボルト
３０  第３実施形態のタービン動翼体
３１  切欠部
３２  第４のスペーサ
３３  ボルト
【図１】
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【図２】
2004270483.tif 000004
【図３】
2004270483.tif 000005
【図４】
2004270483.tif 000006
【図５】
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【図６】
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