(57)【要約】【課題】単純な加工及び単純な形状の部品により、ロータディスクに対してタービン動翼を確実に固定可能なタービン動翼の固定構造を提供すること。【解決手段】ロータディスク１の外表面に設けた円周方向の凹溝部１０と、プラットホーム５の一端部を半径方向に切り欠いた貫通部２１及び該貫通部２１から円周方向へ延びる横溝部２２とを備え、所定の組立位置で凹溝部１０の外周側に重なるようプラットホーム５に設けられた略Ｌ字状断面の切欠加工部２０と、キー空間部２３に挿入されるキー本体部３１を備えて略Ｌ字状断面に形成される止めキー３０とを具備し、止めキー３０を貫通部２１から差し込んで円周方向へスライドさせ、キー本体部３１をキー空間部２３に挿入した後、プラットホーム５の上面部適所にかしめ部４０を形成して止めキー３０の抜け止めにした。【選択図】図１
2005155333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ軸方向からロータディスクの翼溝に翼根を挿入して組み立てられるサイドエントリー形のタービン動翼がロータ軸方向へ移動するのを阻止するタービン動翼の固定構造であって、
前記ロータディスクの外表面に設けた円周方向の凹溝部と、
前記タービン動翼のプラットホームに設けられ、該プラットホームの一端部を半径方向に切り欠いた貫通部と該貫通部から円周方向へ延びる横溝部とを備えて略Ｌ字断面形状に形成され、所定の組立位置で前記凹溝部の外周側に重なる切欠加工部と、
前記凹溝部と前記横溝部との間に形成されるキー空間部に挿入されるキー本体部と、前記貫通部と前記凹溝部とに跨って差し込まれるキー固定部とを備えて略Ｌ字状断面に形成され、前記タービン動翼毎に設けられる止めキーとを具備し、
前記止めキーを前記貫通部から差し込んで円周方向へスライドさせ、前記キー本体部を前記キー空間部に挿入した後、前記プラットホームの上面部適所にかしめ部を形成して前記止めキーの抜け止めに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】
前記止めキーのキー固定部にかしめ補助用の面取加工部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の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、サイドエントリー式動翼を備えた蒸気タービンやガスタービン等の回転機械に適用されるタービン動翼の固定構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、蒸気タービンやガスタービンのような回転機械は、ロータディスクの周面から放射状に突出するタービン動翼（以下「動翼」という。）が円周方向へ近接して多数配列された構成を備えている。このような動翼は、ロータディスクの周面に設けられた翼溝に対し、ロータ軸方向から翼根を挿入して組み込まれるようになっている。そして、このようなサイドエントリー形動翼の場合、動翼の組み込み完了後には、動翼がロータ軸方向へ移動するのを阻止するため、軸方向の抜け止め（固定）対策が必要となる。
【０００３】
上述した動翼の抜け止め対策、すなわちタービン動翼の固定構造としては、従来より翼台からロータディスクに跨って挿入されるピンを用いたものが知られている。
また、たとえば頂部のシュラウドが動翼と一体に形成され、しかもシュラウドが咬合い型であるインテグラルシュラウドのように、予めある程度までロータ軸方向へ全周の動翼（全数）を挿入しなければ組み込み不可能な構造の場合、上述したピンによる固定構造を採用することができないため、たとえばロッキングピースと呼ばれる部品を使用して動翼を固定する構造が提案されている。この場合のロッキングピースは、ドーナツ形状の板状部材を分割したような扇形の部品となる（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−１３７１０４号公報（段落〔０００９〕〜〔００１１〕および図１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したロッキングピースを用いたタービン動翼の固定構造の場合、ロータディスクの全周にわたってロッキングピース挿入用のスペースを形成することが必要となる。このため、動翼の翼根両端面及びロータディスク両端面に対し、複雑な加工形状の面倒な溝加工を全周にわたって施す必要が生じ、加工工数やコスト面で不利になるという問題があった。
また、上述したロッキングピースは、数が多くなることに加えて、加工の難しい扇形形状であるため歩留まりが悪く、従って、この点もコストアップの要因となっていた。
さらに、上述したロッキングピースは、適所に設けた挿入窓からスペース内へ順次挿入して円周方向へ送られるが、全周にわたって挿入された後には、挿入窓から抜け出ることがないようにするため、挿入窓の位置で隣接するものどうしをスポット溶接などにより固定する必要があった。
【０００５】
このように、ロッキングピースを用いた従来のタービン動翼の固定構造では、複雑でコストのかかる加工や部品が必要となることから、部品形状や加工を単純化して確実な固定が可能となるタービン動翼の固定構造が望まれる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、単純な加工及び単純な形状の部品により、ロータディスクに対してタービン動翼を確実に固定することができるタービン動翼の固定構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係るタービン動翼の固定構造は、ロータ軸方向からロータディスクの翼溝に翼根を挿入して組み立てられるサイドエントリー形のタービン動翼がロータ軸方向へ移動するのを阻止するタービン動翼の固定構造であって、
前記ロータディスクの外表面に設けた円周方向の凹溝部と、
前記タービン動翼のプラットホームに設けられ、該プラットホームの一端部を半径方向に切り欠いた貫通部と該貫通部から円周方向へ延びる横溝部とを備えて略Ｌ字断面形状に形成され、所定の組立位置で前記凹溝部の外周側に重なる切欠加工部と、
前記凹溝部と前記横溝部との間に形成されるキー空間部に挿入されるキー本体部と、前記貫通部と前記凹溝部とに跨って差し込まれるキー固定部とを備えて略Ｌ字状断面に形成され、前記タービン動翼毎に設けられる止めキーとを具備し、
前記止めキーを前記貫通部から差し込んで円周方向へスライドさせ、前記キー本体部を前記キー空間部に挿入した後、前記プラットホームの上面部適所にかしめ部を形成して前記止めキーの抜け止めにしたことを特徴とするものである。
【０００７】
このようなタービン動翼の固定構造によれば、所定の組立位置において、ロータディスク側の凹溝部とタービン動翼側の横溝部とが円周方向に重なり、キー空間部を形成する。そして、キー空間部に連通する貫通部を設けたことにより、プラットホームの外周側から貫通部に止めキーを差し込んで円周方向にスライドさせることができ、この結果、止めキーのキー本体部を容易にキー空間部へ挿入することができる。この状態でプラットホームの上面部適所にキー固定部と係合するかしめ部を形成し、円周方向のスライドを阻止すれば、簡単な工具により止めキーを容易に固定して確実な抜け止めを施すことができる。
さらに、貫通部及びキー空間部に挿入された止めキーは、ロータディスク及びタービン動翼の両方と係合しているので、ロータ軸方向におけるロータディスク及びタービン動翼の相対移動を阻止することができる。
【０００８】
また、本発明のタービン動翼の固定構造においては、前記止めキーのキー固定部にかしめ補助用の面取加工部を設けることが好ましく、これにより、簡単なかしめ作業によりキー固定部を係止するかしめ部を容易に形成することができるので、止めキーを確実に固定して抜け止めすることが可能となる。
【発明の効果】
【０００９】
上述した本発明のタービン動翼の固定構造によれば、タービン動翼のプラットホーム外周側から止めキーを差し込むようにしてキー本体部をキー空間部に挿入し、プラットホーム上部をかしめるという簡単な作業により、止めキーを固定して抜け止めすると共に、この止めキーによりタービン動翼を所定の組立位置に確実に固定することができる。
また、このような固定構造に必要なロータディスクの凹溝部、タービン動翼の切欠加工部及び止めキーについては、ロッキングピースを使用する従来構造と比較して平面で構成される矩形断面のように単純な溝加工及び単純な形状の部品となる。従って、歩留まりの向上に加えて加工工数も低減されるので、加工コストを抑制して安価な固定構造を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係るタービン動翼の固定構造の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図２は、ロータディスクの要部を軸方向から見た概略構成図である。ロータディスク１の外表面１ａには、円周方向へ等ピッチに配列した多数の翼溝２が設けられている。この翼溝２は、後述するツリー形の翼根と同じ断面形状に形成された凹溝部である。なお、翼溝２の軸線は、ロータディスク１の軸方向から適当な角度をもって傾斜している。
一方、タービン動翼（以下「動翼」という。）３は、翼部本体４と、プラットホーム５と、翼根６とを具備して構成される。この動翼３は、翼溝２と同様に軸線が傾斜しているツリー形の断面形状とした翼根６を、ロータ軸方向から翼溝２に挿入して組み立てられるようになっている。このような動翼３は、サイドエントリー形と呼ばれている。なお、サイドエントリー形の動翼３は、たとえばインテグラルシュラウドのように、翼部本体４の先端部（頂部）に図示省略のシュラウドが一体に設けられて咬み合うなど、特に全周の動翼３を同時に挿入しなければ互いに干渉して組み付けできない場合に有効である。
【００１１】
さて、翼根６をロータ軸方向からロータディスク１の翼溝２に挿入することによって組み立てられるサイドエントリー形の動翼３には、ロータ軸方向へ移動するのを阻止するために、図１に示すような抜け止めとなる固定構造が必要である。そこで、ロータディスク１の外表面１ａに設けた円周方向の凹溝部１０と、各動翼３のプラットホーム５に設けた略Ｌ字状断面の切欠加工部２０と、略Ｌ字状断面に形成されて各動翼３毎に設けられた止めキー３０とにより、動翼３の固定構造が構成されている。
【００１２】
凹溝部１０は、図４に示すように、ロータディスク１の外表面１ａに設けられた円周方向の矩形断面溝部である。この凹溝部１０は、翼溝２が形成されて窪んだ部分を除く外周面１ａに対して、ロータディスク１の全周にわたって所定の幅Ｗ１で溝加工を施したものである（図４（ｂ）参照）。
このような凹溝部１０は、ロータ軸方向において対向する二つの段差面１１を形成することが主目的であるから、凹溝部１０の幅Ｗ１は、ロータディスク１の軸方向厚さ（幅）Ｗと比較して十分に小さなものでよい。なお、凹溝部１０を設ける外表面１ａの軸方向位置については、特に限定されるものではないが、動翼本体４の存在が止めキー３０の挿入作業を行う際に最も障害となりにくい位置、すなわち軸方向の端部近傍とするのが好ましく、図示の例では軸方向端面から近い長さＬの位置に設けられている。
【００１３】
切欠加工部２０は、図５に示すように、各動翼３のプラットホーム５に設けられている半径方向の貫通部２１と、貫通部２１の下端部側から円周方向へ延びる横溝部２２とを備えて略Ｌ字状断面に形成された溝加工部である。この切欠加工部２０は、所定の組立位置で上述した凹溝部１０と一致して半径方向に重なるように、すなわち、凹溝部１０の上方となる外周側に切欠加工部２０を重ねて止めキー３０の挿入用空間を形成することができるように、軸方向端面から長さＬの軸方向端部近傍に設けられている。
【００１４】
貫通部２１は、プラットホーム５の円周方向端部、すなわち多数の動翼が互いに隣接する側端部を、上述した凹溝部１０と同様の幅Ｗ１として上端面から下端面に貫通するように切り欠いた矩形断面の溝加工部である。このような貫通部２１を設けることにより、プラットホーム５には、ロータ軸方向において対向する二つの段差面２１ａが形成される。なお、貫通部２１の円周方向長さについては、軸方向端面から遠い中心側の短い長さＬｓが、後述する止めキー３０を差し込んで挿入する作業をできるように設定されていればよい。
【００１５】
横溝部２２は、上述した凹溝部１０と協働して貫通部２１の下端部側から円周方向内側（翼根６の中心側）へ延びるキー空間部２３を形成するもので、該キー空間部２３の上端面が止めキー３０の係止面２４として機能するように加工したものである。換言すれば、係止面２４を有する横溝部２２は、貫通部２１と同様の幅Ｗ１を有しており、円周方向の長さＬｒについては、後述する止めキー３０を確実に係止して上方へ抜けない程度の面積を確保した係止面２４が形成されるものであればよい。
図示の例では、軸線が傾斜する翼根６の軸方向端面側がプラットホーム５に一体的に連結される付け根部分を、プラットホーム５の下面と同一面を形成するように部分的に削ることで、係止面２４を備えて全体が幅Ｗ１の横溝部２２が形成されている。すなわち、翼根６の一部を溝加工により除去し、凹溝部１０と同じ断面形状の空間を延長するようにしてキー空間部２３が形成されている。
【００１６】
止めキー３０は、キー本体部３１と、このキー本体部３１から垂直に設けたキー固定部３２とにより、略Ｌ字状断面形状に形成された一体部品である。キー本体部は、凹溝部１０と横溝部２０とにより形成されるキー空間部２３に挿入され、止めキー３０自体の抜け止めとして機能する部分である。なお、止めキー３０は、動翼３と同数が必要となる。
キー本体部３１は、幅をＷ１とし厚さをＨとした矩形断面を有している。この場合の幅Ｗ１は、上述した凹溝部１０、貫通部２１及び横溝部２２と同じである。また、キー本体部３１の厚さＨについては、動翼３の組立状態で凹溝部１０の底面から横溝部２２の係止面２４までの高さと、すなわち凹溝部１０の深さＨと一致している。従って、凹溝部１０の断面形状に等しいキー空間部２３の矩形断面と同じ断面形状となる。なお、キー本体部３１は、係止面２４と同じ長さＬｒに設定された挿入面３１ａを有している。
【００１７】
キー固定部３２は、貫通部２１に差し込まれて凹溝部１０の段差面１１及びプラットホーム５の段差面２１ａと係合する部分である。
図示のキー固定部３２は、ロータ軸方向の両端面に面取加工部３３を設けてあるので、残った端面３２ａが貫通部２１の段差面２１ａと係合する。また、面取加工部３３を設けていないキー固定部３２の下端部からキー本体部３１に連続する高さＨの端面３２ｂが、凹溝部１０の段差面１１と係合する。なお、端面３２ｂの全長Ｌａは、貫通部２１の短い円周方向長さＬｓよりも小さな値とし、また、止めキー３０の全高Ｈａは、凹溝部１０の深さ及びプラットホーム５の厚さの合計値に一致させた値とする。
【００１８】
面取加工部３３は、プラットホーム５の上面部をポンチング等により塑性変形させて止めキー３０を固定するかしめ部４０の形成を容易にする目的で設けたものである。すなわち、面取加工部３３の形成により、止めキー挿入方向に対する傾斜面が形成されるので、面取加工部３３のない直交面との間にかしめ部４０を形成する場合と比較して、比較的簡単な作業で容易かつ確実なかしめ固定が可能になる。
なお、上述した説明において、たとえばキー本体部３１の幅及び凹溝部１０の幅が共にＷ１で等しいものとしたが、他の部分も含めて、実際には寸法公差を考慮することで容易に組み込み可能な寸法設定となっている。
【００１９】
以下、上述した固定構造について、固定作業の方法を作業手順により説明する。
最初に、凹溝部１０が形成されたロータディスク１の各翼溝２に、動翼３の翼根６をロータ軸方向から所定の組立位置まで挿入する。この結果、凹溝部１０と切欠加工部２０とは、ロータ軸方向において位置ずれすることなく半径方向に重なっている。
この場合の動翼３は、全周にわたって全数挿入しなければ組み込み不可能な構造のサイドエントリー形動翼でもよいし、あるいは、各動翼３を順次組み込みして固定可能なサイドエントリー形動翼であってもよい。
【００２０】
こうして動翼３が所定の組立位置まで挿入された後、止めキー３０をプラットホーム５の外周側から切欠加工部２０に差し込む。この時、貫通部２１の長さＬｓが止めキー３０の全長Ｌａより大きいため、貫通部２１の上方から凹溝部１０の底面に到達するまで容易に差し込むことができる。
次に、貫通部２１に差し込まれた止めキー３０は、翼根６の中心方向へスライドさせることによりキー本体部３１がキー空間部２３に挿入される。この結果、キー本体部３１の挿入面３１ａが係止面２４の下に位置しているので、止めキー３０は差し込み方向への移動が阻止されて抜け止めされる。
【００２１】
また、止めキー３０の端面３２ａがロータディスク１側の凹溝部１０に挿入されて段差面１１と係合し、かつ、止めキー３０の端面３２ｂが動翼３側のプラットホーム５を貫通して段差面２１ａと係合しているので、ロータディスク１と動翼３とは、一体構造の止めキー３０によりロータ軸方向へ相対移動することが阻止される。すなわち、ロータディスク１の翼溝２に挿入された動翼３の翼根６が、ロータ軸方向へ移動して抜け出ることが阻止される。
最後に、プラットホーム５の上面をポンチングやコーキング等によりかしめ、かしめ部４０を形成して止めキー３０の円周方向へのスライド移動を阻止すれば、キー本体部３１をキー空間部２３に挿入した状態に固定することができる。
【００２２】
このように、止めキー３０を貫通部２１から切欠加工部２０へ差し込み、さらに、止めキー３０をスライドさせてキー本体部３１をキー空間部２３へ挿入した後にかしめ部４０を形成するという作業を繰り返すことにより、動翼３の全数を容易かつ確実に固定することができる。
このような固定構造に必要な凹溝部１０は、矩形断面の溝加工をロータディスク１の外表面１ａに施すものであるから、比較的容易で加工工数が少なくてすむ溝加工となる。また、プラットホーム５を貫通する貫通部２１及び翼根６の一部を切り欠いた横溝部２２により形成される切欠加工部２０についても、加工形状が比較的簡単なために加工が容易であり、加工工数も少なくてすむ。
さらに、止めキー３０についても、全体として平面で構成される矩形断面を組み合わせた形状であるから、加工が容易で歩留まりもよい。
【００２３】
従って、部品形状や加工を単純化して、すなわち、複雑でコストのかかる加工部品及び加工が不要になるので、確実な固定を安価に行うことができる。また、簡単な工具を使用するポンチング等により実施可能なかしめ部４０で止めキー３０の固定を行うようにしたので、大掛かりな装置を必要とするスポット溶接による従来の固定と比較すれば、作業性が大幅に向上する。
【００２４】
さらに、補修などで動翼３を抜き取る必要が生じた場合には、かしめ部４０による固定を解除し、上述した固定時と逆の手順で止めキー３０を引き抜けばよく、スポット溶接による固定と比較して極めて簡易的である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係るタービン動翼の固定構造の一実施形態を示す図で、（ａ）はタービン動翼を外周側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿って見た断面図である。
【図２】ロータディスクに組み付けられたタービン動翼をロータ軸方向から見た正面図である。
【図３】図１の止めキーを示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は斜視図である。
【図４】図１のロータディスクを示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿って見た断面図である。
【図５】図１のタービン動翼を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線に沿って見た断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１    ロータディスク
１ａ  外表面  
２    翼溝
３    タービン動翼（動翼）
４    翼部本体
５    プラットホーム
６    翼根
１０    凹溝部
１１    段差面
２０    切欠加工部
２１    貫通部
２１ａ  段差面
２２    横溝部
２３    キー空間部
２４    係止面
３０    止めキー
３１    キー本体部
３２    キー固定部
３３    面取加工部
４０    かしめ部
【図１】
2005155333.tif 000003
【図２】
2005155333.tif 000004
【図３】
2005155333.tif 000005
【図４】
2005155333.tif 000006
【図５】
2005155333.tif 000007