(57)【要約】【課題】動翼の脚部と嵌め込み溝との隙間部に対する、蒸気から生じた腐食性液に関する有効でかつ簡便な防食構造を持つ蒸気タービンロータを提供する。【解決手段】この発明によるアキシャルエントリー式の動翼装着部を持つ蒸気タービンロータ１は従来例に対し、ディスク３に装着された動翼５をロータ本体２の長さ方向に関してロータ本体２に確実に保持する部材に閉塞板４１を用いる。閉塞板４１は扇形状の平板で互いに隣り合う２個の動翼５に跨って脚部６を保持できる弧の長さを持ち、コーキングピース６１と脚部６をほぼ覆う幅Ｗを持つ。この閉塞板４１はディスク３の嵌め込み溝の形成部位の，端面部分に形成された閉塞板用溝３１，３１に挿入され、脚部６の側端面６ａ，６ａのそれぞれに接して配設され、動翼５をロータ本体２の長さ方向に関してロータ本体２にしっかりと保持すると共に、嵌め込み溝４と脚部６との間に形成される全ての隙間を塞ぐ。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動翼をアキシャルエントリー式で嵌め込むための複数の嵌め込み溝が外周部に形成されたディスクを持つロータ本体と、前記嵌め込み溝と嵌り合う複数の動翼とを備えた蒸気タービンロータにおいて、
前記嵌め込み溝とこの嵌め込み溝と嵌り合う動翼の脚部との間に形成される隙間への蒸気および／またはドレインの通流を阻止する閉塞体を備えることを特徴とする蒸気タービンロータ。
【請求項２】
請求項１に記載の蒸気タービンロータにおいて、前記閉塞体は前記動翼の脚部の両方の側端面の部位に設けられ、少なくとも前記隙間を覆う閉塞板であることを特徴とする蒸気タービンロータ。
【請求項３】
請求項２に記載の蒸気タービンロータにおいて、前記閉塞板は前記動翼の脚部がロータ本体の長さ方向に移動しないように固定する固定板を兼ねることを特徴とする蒸気タービンロータ。
【請求項４】
請求項１に記載の蒸気タービンロータにおいて、前記閉塞体は前記隙間を埋める弾性体状の合成樹脂材および／またはグリス状の合成樹脂材を用いた充填材層であることを特徴とする蒸気タービンロータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はアキシャルエントリー式でロータ本体に嵌め込む構成を持つ動翼を備えた蒸気タービンのロータに係わり、すきま腐食や腐食疲労，応力腐食割れなどの発生を防ぐようにしたその動翼の装着部の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地熱蒸気タービンを含む蒸気タービンでは、最終段の低圧動翼の内，翼長が長いために要求される機械強度が厳しい動翼などに対して、動翼をアキシャルエントリー式（ロータ本体の軸長方向から動翼をディスクに嵌め込む構造方式）でロータ本体のディスクに嵌め込む構造が採用されている。このアキシャルエントリー式の動翼装着部では、動翼をロータ本体の長さ方向に対して確実に固定するために固定板が用いられている（例えば、特許文献１参照。）  。また、この動翼装着部では、動翼の脚部とディスクに形成された嵌め込み溝との間には、組立作業上の必要から大凡０．３ｍｍ前後程度の隙間が設けられている。
アキシャルエントリー式の動翼装着部を持つ蒸気タービンロータでは、前記隙間はロータ本体の長さ方向，したがって動翼が配置されている部位における蒸気の通流方向にほぼ沿う方向に形成され、また、それぞれの動翼の蒸気の通流方向に関する両端部の間には，動翼で発生する動力に対応する圧力差が発生するので、蒸気タービンの運転時には、この隙間には蒸気またはドレイン（蒸気が凝結して液滴化したもの）が必然的に通流する。この隙間を通流する蒸気またはドレインは、蒸気タービンが運転を停止した場合にはこの部位に留まることになり，留まったドレインは当然のことながらドレインの状態を維持するが，留まった蒸気もドレイン化をする。
この部位にこのようにして生成・滞留されたドレインでは、蒸気タービンの運転停止時には蒸気の供給が止まることから蒸気に含まれていた腐食性物質（地熱蒸気タービンの場合には硫酸など、また、地熱蒸気ではない普通の蒸気を用いる蒸気タービンの場合には塩酸などである。）が濃縮され、腐食性液（腐食性物質を高濃度で含む液）が生成される。この腐食性液は蒸気タービンが再起動→運転停止を繰り返す度に生成されるので、腐食性液は次第にこの部位に堆積をしてゆくことになる。このことが、この部位にすきま腐食や腐食疲労，応力腐食割れなどが発生する原因になっていた。
そうして、動翼の装着部における、動翼の脚部と嵌め込み溝との隙間部での前記すきま腐食などの発生に対処するために、亜鉛などを用いた犠牲陽極をこの部位の付近に設置することなども行われている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２２７３０１号公報（第２頁）
【特許文献２】
特開２０００−２０４９０２号公報（第５頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、犠牲陽極を用いる防食方法に関しては、同系統の組成の金属材が組み合わされて使用される蒸気タービンロータの場合には、防食性に優れるとは必ずしも言えないし、また、犠牲陽極が防食の必要上から除々に消耗するのでその保守点検が不可欠である、などの問題がある。また、動翼の装着部における，動翼の脚部と嵌め込み溝との隙間部に対して何らの防食処置を行わない場合には、前記したところにより、この隙間部にすきま腐食や腐食疲労，応力腐食割れなどの発生が考えられるので、蒸気タービンの定期検査時に、すきま腐食などの発生の有無の検査が必要になる。すきま腐食などの発生が見出された場合には、部品交換などの修理作業を行うことになるが、蒸気タービンの長期信頼性の観点からは、その改善が要望されていた。
【０００５】
この発明は、前述の従来技術の問題点に鑑みなされ、その目的は、動翼の脚部と嵌め込み溝との隙間部に対する、蒸気から生じた腐食性液に関する有効でかつ簡便な防食構造を持つ蒸気タービンロータを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明では前述の目的は、
１）動翼をアキシャルエントリー式で嵌め込むための複数の嵌め込み溝が外周部に形成されたディスクを持つロータ本体と、前記嵌め込み溝と嵌り合う複数の動翼とを備えた蒸気タービンロータにおいて、
前記嵌め込み溝とこの嵌め込み溝と嵌り合う動翼の脚部との間に形成される隙間への蒸気および／またはドレインの通流を阻止する閉塞体を備えること、または、
２）前記１項に記載のロータにおいて、前記閉塞体は前記動翼の脚部の両方の側端面の部位に設けられ、少なくとも前記隙間を覆う閉塞板であること、または、
３）前記２項に記載のロータにおいて、前記閉塞板は前記動翼の脚部がロータ本体の長さ方向に移動しないように固定する固定板を兼ねること、さらにまたは、
４）前記１項に記載のロータにおいて、前記閉塞体は前記隙間を埋める弾性体状の合成樹脂材および／またはグリス状の合成樹脂材を用いた充填材層であることにより達成される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下この発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
（実施の形態１）図１はこの発明の実施の形態の一例による蒸気タービンロー  タの動翼の装着部を示す後記図２におけるＰ矢方向から見た斜視図であり、図２は図１におけるＡ―Ａ断面図である。図１，図２において、１は、外周部に動翼５をアキシャルエントリー式により嵌め込むための複数の嵌め込み溝（脚溝などと呼ばれる場合もある。）４が形成されたディスク３を持つロータ本体２と、嵌め込み溝４と嵌り合うクリスマスツリー形などの形状を持つ脚部（翼脚などと呼ばれる場合もある。）６をそれぞれに有する複数の動翼５を備えたこの発明によるアキシャルエントリー式の動翼装着部を持つ蒸気タービンロータである。図２に示した９は、蒸気タービンロータ１を駆動するための蒸気（低圧部ではドレインが含まれる場合がある。）である。
【０００８】
蒸気タービンロータ１では、嵌め込み溝４に脚部６を嵌め込むことでディス  ク３に装着された動翼５を確実にディスク３，したがってロータ本体２に固定するために、コーキングピース６１と閉塞板４１とが用いられている。コーキングピース６１は従来技術によるアキシャルエントリー式の動翼装着部を持つ蒸気タービンロータの場合に使用されているものと同等のものであるが、閉塞板４１は従来技術によるアキシャルエントリー式の動翼装着部を持つ蒸気タービンロータに用いられている固定板（後記する実施の形態２を参照。）が持つ機能と共に、この発明の特徴による機能も果たす部材である。コーキングピース６１は、ディスク３に装着されたそれぞれの動翼５に対して、脚部６の先端部と嵌め込み溝４の底部との間に、脚部６の側端面６ａ，６ａのそれぞれの側から挿入される。コーキングピース６１がこのように挿入されることで、脚部６は外側に向かって径方向に押し上げられて、動翼５は径方向に関してディスク３にしっかりと固定される。
【０００９】
また、それぞれの閉塞板４１は扇形状をした平板で、互いに隣り合う複数個（例えば、２個）の動翼５に跨って脚部６を保持できる弧の長さを持ち、その幅Ｗはコーキングピース６１と脚部６をほぼ覆うことができる値を持っている（図２を参照。）。この閉塞板４１の弧の長さが２個の動翼５に跨って脚部６を保持できる場合を例にとって説明を続けると、２個の動翼５に対して２枚の閉塞板４１が用いられ、この２枚の閉塞板４１はディスク３の嵌め込み溝４が形成されている部位の，端面部分に形成されたそれぞれの閉塞板用溝３１，３１に挿入され、脚部６の側端面６ａ，６ａのそれぞれに接して配設される。これにより、動翼５は、その脚部６のロータ本体２の長さ方向に関する両方の側端面６ａ，６ａに接して閉塞板４１が挿入されることで、ロータ本体２の長さ方向に関してもディスク３にしっかりと固定される。
【００１０】
図１，図２に示すこの発明の実施の形態の一例による蒸気タービンロータ１では前述の構成とし、嵌め込み溝４と脚部６との間に形成される全ての隙間を閉塞板４１により覆い、蒸気９の隙間への流入部および隙間からの流出部を塞ぐことができる。これにより蒸気９は前記隙間に通流できなくなり、この隙間部分に残留する蒸気またはドレインが濃縮されることで生成される前記腐食性液の継続的な生成を防止できる。このことにより、この隙間部分に堆積される腐食性液の堆積量は大幅に減少され、隙間部に対して何らの防食処置を行わない従来技術の場合にこの隙間部分で発生する懸念の強かった、すきま腐食や腐食疲労，応力腐食割れなどの発生を実質的に防止することができる。そうして、このような効果を得るのに当たり、従来技術による固定板と同様な形状（幅Ｗのみが拡げられている。）・構造を持ち、前記固定板の機能を兼ね備える閉塞板４１を用いることで行うので、蒸気タービンロータ１の製造原価の従来技術品に対する増大割合はほとんど零で済む。
【００１１】
前述の説明では、嵌め込み溝４と脚部６との間に形成される全ての隙間を塞ぐための部材として閉塞板４１を用いるとしてきたがこれに限定されるものではなく、閉塞板４１に替えて、動翼５をロータ本体２の長さ方向に関してディスク３にしっかりと固定するためには従来技術の場合と同様に前記固定板を用い、前記隙間を塞ぐための専用部材として、幅Ｗの広い閉塞板４１と同様の塞ぎ機能を前記固定板と共に担う閉塞体を用いることでもよい。そうして、この閉塞体は前記固定板と協同して、動翼５の装着部における脚部６の側端面６ａ、嵌め込み溝４およびコーキングピース６１の側端面の全面を前記固定板と共に覆うことができるか、もしくは、少なくとも、前記隙間の全てを覆うことができる形状・寸法を持つことが必要である。
（実施の形態２）図３はこの発明の実施の形態の異なる例による蒸気タービンロータの動翼の装着部を示す図１の場合と同様の方向から見た斜視図であり、図４は図３におけるＲ部の拡大断面図である。なお、以下の説明においては、図１，図２に示したこの発明の実施の形態の一例による蒸気タービンロータ１と同一部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００１２】
図３，図４において、１Ａは、外周部に複数の嵌め込み溝４が形成されたディ  スク３を持つロータ本体２と、脚部６をそれぞれに有する複数の動翼５を備えたこの発明によるアキシャルエントリー式の動翼装着部を持つ蒸気タービンロータであり、実施の形態１による前記蒸気タービンロータ１と異なるところは、閉塞板４１が配設されていた部位に閉塞板４１に替えて固定板７を用いると共に、嵌め込み溝４と脚部６との間に形成される全ての隙間８を塞ぐ閉塞体として充填材層８１を用いていることである。固定板７は従来技術によるアキシャルエントリー式の動翼装着部を持つ蒸気タービンロータでも用いられている部材であり、それぞれの固定板７は扇形状をした平板で、互いに隣り合う複数個（例えば、２個）の動翼５に跨って脚部６を保持できる弧の長さを持ち、その幅はコーキングピース６１と，コーキングピース６１と接する部位の脚部６を覆うことができる寸法を持っている。
【００１３】
この固定板７の弧の長さが２個の動翼５の脚部６に跨って脚部６を保持できる場合を例にとって説明を続けると、２個の動翼５に対して２枚の固定板７が用いられる。この２枚の固定板７はディスク３の嵌め込み溝４が形成されている部位の端面部分の、コーキングピース６１が挿入される部位付近に形成されたそれぞれの固定板用溝（不図示。ただし、実施の形態１における閉塞板用溝３１と同様の形状を持ち、その寸法については、固定板７の幅方向に関連する寸法を除いては閉塞板用溝３１と同一である。）に挿入され、脚部６の側端面（実施の形態１における側端面６ａと同一。）のそれぞれに接して配設される。これにより、動翼５は、その脚部６のロータ本体２の長さ方向に関する両方の前記側端面に接して固定板７が挿入されることで、ロータ本体２の長さ方向に関してディスク３にしっかりと固定される。
充填材層８１に用いられる充填材は、蒸気タービンの修理時などに必要な場合には、動翼５をロータ本体２から容易に引き抜ける必要があることから、弾性体状皮膜やグリス状塗膜であることが好ましい。弾性体状皮膜の材料には、ゴム弾性を有すると共に腐食性液の腐食性成分に耐性を持つ合成樹脂材であるふっ素ゴム樹脂材〔例えば、常温硬化弗素ゴム（Ｆ．Ｒ．コート材）、東京硝子器械（株）商品名〕や常温硬化型のエポキシ樹脂材が用いられることが好ましい。前記ふっ素ゴム樹脂材の場合には、必要により濃度調整などを行ったうえで、例えば、はけ塗り法などの適宜な方法により隙間８を形成する脚部６と嵌め込み溝４の表面などに塗布し、大気中で常温硬化させて所望の層厚さの皮膜層を形成する。このふっ素ゴム樹脂材の常温硬化後の塗膜は、モジュラスが７０ｋＮ／ｍ２程度と柔軟でありゴム弾性に富んでいる。
【００１４】
なお、脚部６と嵌め込み溝４の両方の表面に予め前記皮膜層を形成する場合には、隙間８のかなりの部分がこの皮膜層で占められることがあり得るので、これ等の皮膜層の外面側には必要に応じてシリコーン樹脂系のグリスを手塗り法などにより塗布し、脚部６の嵌め込み溝４への嵌め込み作業を容易にすることが好ましい。そうしてこの場合には、このグリスの層も充填材層８１の一部として機能する。また、前記グリス塗膜層としては、腐食性液の腐食性成分に化学的に安定で耐性を持つグリスであるシリコーン樹脂系のグリスを手塗り法などにより塗布することで形成することが好ましい。
図３，図４に示すこの発明の実施の形態の一例による蒸気タービンロータ１Ａでは前述の構成とし、嵌め込み溝４と脚部６との間に形成される全ての隙間８を、充填材層８１で塞ぐことができる。これにより蒸気（不図示。ただし、実施の形態１における蒸気９と同一である。）は隙間８に通流できなくなり、隙間８の部分に残留する蒸気またはドレインが濃縮されることで生成される前記腐食性液の継続的な生成を防止できる。このことにより、隙間８の部分に堆積される腐食性液の堆積量は実質的に零になり、隙間８の部分に対して何らの防食処置を行わない従来技術の場合にこの隙間部分で発生する懸念の強かった、すきま腐食や腐食疲労，応力腐食割れなどの発生を実質的に防止することができる。そうして、このような効果を得るのに当たり、隙間８を充填材層８１で塞ぐことで行うので、充填材層８１を除いては従来技術の場合と同等の構成にすることができ、蒸気タービンロータ１Ａの製造原価の増大は僅かで済む。
【００１５】
【発明の効果】
この発明によるアキシャルエントリー式の動翼装着部を持つ蒸気タービンロータでは、前記課題を解決するための手段の項で述べた構成とすることで、次記する効果を得られる。
▲１▼前記課題を解決するための手段の項の第（１）項，第（２）項による構成とすることで、嵌め込み溝４と，この嵌め込み溝４と嵌り合う動翼５の脚部６との間に形成される全ての隙間への蒸気９の通流を、閉塞体または閉塞板によって阻止することができる。これにより、この隙間部分に堆積される腐食性液の堆積量の大幅な減少が可能になり、隙間部に対して何らの防食処置を行わない従来技術の場合にこの隙間部分で発生する懸念の強かった、すきま腐食や腐食疲労，応力腐食割れなどの発生を実質的に防止することが可能になる。また、
▲２▼前記課題を解決するための手段の項の第（３）項による構成とすることで、閉塞板４１が従来技術の場合の固定板の機能を兼ねることが可能になるので、前記▲１▼項による効果をそのまま保持しながら、蒸気タービンロータの製造原価の従来技術品に対する増大割合をほとんど零にすることが可能になる。さらにまた、▲３▼前記課題を解決するための手段の項の第（１）項，第（４）項による構成とすることで、嵌め込み溝４と脚部６との間に形成される全ての隙間８を充填材層８１で塞ぐことができるので、前記▲１▼項と同等の効果を得ることが可能になる。そうしてこの場合には、このような効果を得るのに当たり、隙間８を充填材層８１で塞ぐことで行うので、充填材層８１を除いては従来技術の場合と同等の構成にすることができ、蒸気タービンロータの製造原価の従来技術品に対する増大割合を僅かで済ますことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態の一例による蒸気タービンロータの動翼の装着部を示す後記図２におけるＰ矢方向から見た斜視図
【図２】図１におけるＡ―Ａ断面図
【図３】この発明の実施の形態の異なる例による蒸気タービンロータの動翼の装着部を示す図１の場合と同様の方向から見た斜視図
【図４】図３におけるＲ部の拡大断面図
【符号の説明】
１    蒸気タービンロータ
２    ロータ本体
３    ディスク
３１  閉塞板用溝
４１  閉塞板
５    動翼
６    脚部
６１  コーキングピース
６ａ  側端面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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