(57)【要約】翼先端部２にねじれを拘束するカバー３を有するタービン動翼１において、少なくとも翼先端部２の翼断面の図心位置が、翼根元部５の翼断面の図心から延びるタービンの半径方向線Ｒからずれるようにプロフィル部４を形成し、上記図心及び半径方向線の位置関係と上記プロフィル部４の回転方向とに応じ、周方向に隣り合うカバー３，３間に押付力が作用するように、カバー３，３間の接触面Ｚのタービンの軸線Ａに対する傾斜方向を設定する。これにより、本発によれば、比較的短い翼を対象とした場合でも、回転時におけるカバー間の連結力を十分に確保することで、組立作業の容易化、局所的な応力集中の抑制を図り、信頼性を向上させることができる。
2005026501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
翼先端部にねじれを拘束するためのカバーを有するタービン動翼において、
少なくとも翼先端部の翼断面の図心位置が、翼根元部の翼断面の図心から延びるタービンの半径方向線からずれるようにプロフィル部を形成し、
前記図心及び前記半径方向線の位置関係と前記プロフィル部の回転方向とに応じ、周方向に隣り合う前記カバー間に押付力が作用するように、前記カバー間の接触面のタービンの軸線に対する傾斜方向を設定したことを特徴とするタービン動翼。
【請求項２】
少なくとも翼先端部の翼断面の図心位置が、翼根元部の翼断面の図心から延びる半径方向線よりも作動流体の流れ方向上流側に位置するプロフィル部と、
このプロフィル部の翼先端部に設けられるとともに、周方向に隣り合うものとの接触面を、タービンの軸線に対し、前記作動流体の流れ方向の下流側に向かって前記プロフィル部の回転方向に傾斜させたカバーと
を備えたことを特徴とするタービン動翼。
【請求項３】
少なくとも翼先端部の翼断面の図心位置が、翼根元部の翼断面の図心から延びる半径方向線よりも作動流体の流れ方向下流側に位置するプロフィル部と、
このプロフィル部の翼先端部に設けられるとともに、周方向に隣り合うものとの接触面を、タービンの軸線に対し、前記作動流体の流れ方向の下流側に向かって前記プロフィル部の回転方向と逆方向に傾斜させたカバーと
を備えたことを特徴とするタービン動翼。
【請求項４】
翼先端部に互いのねじれを拘束するカバーを有するタービン動翼において、
作動流体の流れ方向上流側から見て時計回りに回転し、根元部から先端部までの各翼断面の図心を結んで得られるスタッキング線の少なくとも一部を、翼根元断面の図心から延びる半径方向線に対し、前記作動流体の流れ方向上流側に傾斜させたこと、
周方向に隣り合うカバーに対する前記カバーの接触面を、タービン半径方向外周側から見て、該接触面から時計回りにタービンの軸線となす角度が鈍角となるように、タービンの軸線に対して傾斜させたこと
を特徴とするタービン動翼。
【請求項５】
翼先端部に互いのねじれを拘束するカバーを有するタービン動翼において、
作動流体の流れ方向上流側から見て時計回りに回転し、根元部から先端部までの各翼断面の図心を結んで得られるスタッキング線の少なくとも一部を、翼根元断面の図心から延びる半径方向線に対し、前記作動流体の流れ方向下流側に傾斜させたこと、
周方向に隣り合うカバーに対する前記カバーの接触面を、タービン半径方向外周側から見て、該接触面から反時計回りにタービンの軸線となす角度が鈍角となるように、タービンの軸線に対して傾斜させたこと
を特徴とするタービン動翼。
【請求項６】
翼先端部に互いのねじれを拘束するカバーを有するタービン動翼において、
作動流体の流れ方向上流側から見て反時計回りに回転し、根元部から先端部までの各翼断面の図心を結んで得られるスタッキング線の少なくとも一部を、翼根元断面の図心から延びる半径方向線に対し、前記作動流体の流れ方向上流側に傾斜させたこと、
周方向に隣り合うカバーに対する前記カバーの接触面を、タービン半径方向外周側から見て、該接触面から反時計回りにタービンの軸線となす角度が鈍角となるように、タービンの軸線に対して傾斜させたこと
を特徴とするタービン動翼。
【請求項７】
翼先端部に互いのねじれを拘束するカバーを有するタービン動翼において、
作動流体の流れ方向上流側から見て反時計回りに回転し、根元部から先端部までの各翼断面の図心を結んで得られるスタッキング線の少なくとも一部を、翼根元断面の図心から延びる半径方向線に対し、前記作動流体の流れ方向下流側に傾斜させたこと、
周方向に隣り合うカバーに対する前記カバーの接触面を、タービン半径方向外周側から見て、該接触面から時計回りにタービンの軸線となす角度が鈍角となるように、タービンの軸線に対して傾斜させたこと
を特徴とするタービン動翼。
【請求項８】
請求項１記載のタービン動翼において、前記プロフィル部の根元部から先端部にかけての各翼断面の図心を結んで得られるスタッキング線が、翼先端部に向かって曲線的に前記半径方向線から離間する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９】
請求項１記載のタービン動翼において、前記プロフィル部の根元部から先端部にかけての各翼断面の図心を結んで得られるスタッキング線が、前記プロフィル部の翼長方向中間部から、翼先端部に向かって前記半径方向線から離間する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１０】
請求項１記載のタービン動翼において、前記プロフィル部の根元部から先端部にかけての各翼断面が、ほぼ同一形状となる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１１】
翼先端部に互いのねじれを拘束するカバーを有するタービン動翼において、
周方向に隣り合うカバーに対する前記カバーの接触面のタービンの軸線に対する傾斜方向に応じ、前記隣り合うカバー間に作用する押付力が増大するように、少なくとも翼先端部の断面の図心位置を、翼根元部の断面の図心から延びるタービンの半径方向線に対してずらしたことを特徴とするタービン動翼。
【請求項１２】
少なくとも翼先端部の後縁部が、翼根元部の後縁部よりも作動流体の流れ方向上流側に位置するプロフィル部と、
このプロフィル部の翼先端部に設けられるとともに、周方向に隣り合うものとの接触面を、タービンの軸線に対し、前記作動流体の流れ方向の下流側に向かって前記プロフィル部の回転方向に傾斜させたカバーと
を備えたことを特徴とするタービン動翼。
【請求項１３】
少なくとも翼先端部の後縁部が、翼根元部の後縁部よりも作動流体の流れ方向下流側に位置するプロフィル部と、
このプロフィル部の翼先端部に設けられるとともに、周方向に隣り合うものとの接触面を、タービンの軸線に対し、前記作動流体の流れ方向の下流側に向かって前記プロフィル部の回転方向と逆方向に傾斜させたカバーと
を備えたことを特徴とするタービン動翼。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、翼先端部にねじれを拘束するためのカバーを備えたタービン動翼に関する。
【背景技術】  タービン動翼の形状は、発電プラントで用いられるタービンの効率に密接に関わり、更なる高効率化を目指して日々改良されている。このように高効率化を目的としたものとしては、例えば、特開２００１−２２１００５号公報に記載のように、作動流体が翼列間を通過する際に壁面近傍で発生する二次流れ損失の低減を図るために、タービンの半径方向に対して傾斜させたもの、根元部分や先端部分、或いは中間部分を局部的に湾曲させたもの等、様々な形状のタービン動翼が提唱されている。
一方、例えば特開平９−２０９７０４号公報や特開平７−２２９４０４号公報等に記載のように、剛性の増加と減衰効果を付加し、さらに流れの漏洩損失を低減するために、タービン動翼の先端部を連結カバーによって連結する場合がある。この翼連結構造は、回転中の遠心力を受けて翼のねじれと反対方向に生じるねじりモーメント、すなわちアンツイストによって、隣接する翼のカバー間に押付力を発生させ接触連結するものである。このねじり戻りの作用は、根元から先端に向かって各翼断面のねじれ角が異なることから、タービン半径方向と直交する遠心力の分力差が各翼断面に復元モーメントとして作用し、各翼断面がねじり中心に引っ張られることにより得られる。したがって、例えば蒸気タービンの低圧段の最終段に使用されるもの等、特に翼長が長く根元部から先端部にかけてねじれているタービン動翼に対して有効な手段となる。
それに対し、例えば、蒸気タービンの高圧段や中圧段等で使用される翼等、比較的翼長もねじれ角も小さく、各翼断面にさほど大きな遠心力が作用しない場合には、回転中に作用する復元モーメントは小さくなる。そのため、比較的短い翼に対し、比較的長い翼の場合と同等の押付力をカバー間に作用させるために、組み立て時に予めねじり変形を与えた状態で翼を組み込むといったことが一般に行われている。しかしながら、翼を予めねじって組み込むのには専用の道具を要するため、この組み込み作業は、非常に煩わしく多大な労力及び時間を要する。また、翼を組み込む際、ねじった状態で翼を組み込むことにより、隣接の翼のカバー同士が強く擦れ合い、カバーに局所的な応力が作用する場合もあり、高温高圧部で使用する場合にはクリープ強度に与える影響が大きくなる。
【発明の開示】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、遠心力によるアンツイスト効果を向上させ、比較的短い翼を対象とした場合でも、回転時におけるカバー間の連結力を十分に確保することで、組立作業の容易化、局所的な応力集中の抑制を図り、信頼性を向上させることができるタービン動翼を提供することを目的とする。
本発明は、上記目的を達成するために、翼先端部にねじれを拘束するカバーを有するタービン動翼において、少なくとも翼先端部の翼断面の図心位置が、翼根元部の翼断面の図心から延びるタービンの半径方向線からずれるようにプロフィル部を形成し、上記図心及び半径方向線の位置関係と上記プロフィル部の回転方向とに応じ、周方向に隣り合うカバー間に十分な押付力が作用するように、カバーの接触面のタービンの軸線に対する傾斜方向を設定する。
【図面の簡単な説明】  図１は、翼プロフィル部の傾斜方向とねじり戻りとの関係の解析用のタービン動翼の計算モデルの概形図である。
図２は、図１に示した計算モデルの各翼断面における図心の半径方向線に対する位置関係を示した図である。
図３は、図１の計算モデルを用いて得られた翼プロフィル部の傾斜方向とねじり戻りとの相関関係を表す図である。
図４は、本発明のタービン動翼の第１実施形態の概略構成を表す斜視図である。
図５は、図４に示したタービン動翼の翼形状をタービン半径方向外周側から見た図である。
図６は、図４に示したタービン動翼をタービン半径方向外周側から見た外観図である。
図７は、図４に示したタービン動翼を周方向から見た外観図である。
図８は、本発明のタービン動翼の第２実施形態の概略構成を表す斜視図である。
図９は、図８に示したタービン動翼をタービン半径方向外周側から見た外観図である。
図１０は、図８に示したタービン動翼を周方向から見た外観図である。
図１１は、本発明のタービン動翼の第３実施形態の概略構成を表す斜視図である。
図１２は、図１１に示したタービン動翼をタービン半径方向外周側から見た外観図である。
図１３は、本発明のタービン動翼の第４実施形態の概略構成を表す斜視図である。
図１４は、図１３に示したタービン動翼をタービン半径方向外周側から見た外観図である。
図１５は、本発明のタービン動翼の第５実施形態をタービン半径方向外周側から見た外観図である。
図１６は、本発明のタービン動翼の第６実施形態の概略構成を表す斜視図である。
図１７は、本発明のタービン動翼の第６実施形態の概略構成を表す斜視図である。
【発明を実施するための最良の形態】  本発明のタービン動翼は、例えば、蒸気タービンやガスタービン等を始めとした各種流体機械に適用可能なものであるが、以下においては、例として蒸気タービンの場合を説明する。
始めに、図１〜図３を参照しながら、本発明の原理について説明する。
一般に、遠心力による翼のねじり戻り現象は、翼根元部の図心から延びる半径方向線に対する各翼断面のねじり中心位置（図心）の偏差と、各翼断面に作用する遠心力の差により生じる。本願発明者等は、このことに着目し、翼プロフィルを、根元部から先端部にかけてタービン半径方向線に直交する翼断面を積み重ねて形成したものと考え、各翼断面の図心位置の上記半径方向線に対する偏差と発生するねじり戻り現象との相関関係について解析し、ねじり戻りの作用がより大きく得られる翼プロフィルについて検討した。
図１に、本解析に用いたタービン動翼の計算モデルの概形図を示す。
この図１に示したタービン動翼のモデル１００は、タービン半径方向線Ｒに直交する翼断面１０１が、その根元部１０２から先端部１０３にかけて積み重ねられて形成されている。先端部１０３には、カバー１０４が一体的に設けてある。このモデル１００を用い、根元部１０２から先端部１０３にかけて等間隔に切断して得た各翼断面１０１ａ〜１０１ｊにつき、それぞれの図心Ｏ及び根元部の翼断面の図心から延びるタービンの半径方向線Ｒの偏差と、回転時に生じるねじり戻り（アンツイスト角）との相関関係を解析した。但し、各翼断面１０１ａ〜１０１ｊの形状はほぼ同一形状とする。また、本解析においては、このモデル１００単体に作用するアンツイストを解析するために、先端部１０３を自由端とし、カバー１０４による拘束力がないものとする。根元部１０２は、タービンディスク（図示せず）に対する取付部１０５に固定された固定端とする。
図２は、上記翼断面１０１ａ〜１０１ｊにおける、図心Ｏの半径方向線Ｒに対する位置関係を各種想定して示した図である。
まず、この図２に示すように、蒸気の流れ方向Ｘと周方向Ｙとを軸にとり、モデル１００をこの座標上の各方向に傾斜させたケース１〜８を想定した。但し、流れ方向Ｘにおいては、上流側を＋（プラス）、下流側を−（マイナス）とし、周方向Ｙにおいては、モデル１００の背側を＋（プラス）、腹側を−（マイナス）としている（図１も参照）。
各ケース１〜８における各翼断面とアンツイスト角との相関関係の計算結果を図３に示す。
この計算結果から、モデル１００を蒸気の流れ方向Ｘの上流側に傾斜させると、ねじり戻り角（アンツイスト角）は増大し、逆に蒸気の流れ方向Ｘの下流側に傾斜させると、ねじり戻り角が減少する（翼のねじれ方向にさらにねじれる）傾向を得た。特にアンツイスト角が大きくなるのは、翼を蒸気上流側でかつ翼背側に傾斜させた場合（ｃａｓｅ８）であった。一方、逆方向のねじり戻り（すなわち翼プロフィルがねじれる方向にさらにねじれる現象）は、翼を蒸気下流側でかつ翼腹側に傾斜させた場合（ｃａｓｅ５）に特に大きくなることが分かった。なお、本願発明者等は、各翼断面の形状が異なるモデルについても同様の解析を行っている。その結果、この場合も上流側に傾斜させることによってねじれ方向と反対方向に、下流側に傾斜させることによってねじれ方向にねじり戻り現象が発生し、特に、翼プロフィルを蒸気上流側でかつ翼腹側に傾斜させた場合にアンツイスト角が大きくなることも知見している。
本願発明者等は、以上の解析結果を基に、タービンの半径方向線に対する翼の傾斜を調節してやることによって、回転時におけるタービン動翼のねじり戻り角が制御可能であることを知見した。
以下に順次説明する各実施形態は、以上の知見に基づき、回転時のねじり戻りの作用を増大させ、このねじり戻りを効果的にカバーの拘束力に変換することによって、隣接するもの同士を強固に接触連結させるためのものである。
第１実施形態
図４は本発明のタービン動翼の第１実施形態の概略構成を表す斜視図、図５はこの図４のタービン動翼の翼形状をタービン半径方向外周側から見た図、図６は図４に示したタービン動翼をタービン半径方向外周側から見た外観図、図７は図４に示したタービン動翼を周方向から見た外観図である。
図４において、本実施形態におけるタービン動翼１の先端部２には、平板状のカバー３が一体的に設けられている。このタービン動翼１の翼プロフィル部４は、図５に示すように、タービン半径方向外周側から見ると、根元部５から先端部２に向かって反時計回りにねじれている。タービン動翼１の根元部５は、図示しない回転軸（タービンディスク、或いはこのディスクに対する取付部材）に固定されており、複数のタービン動翼１が周方向Ｙに列設されることで、１つの段落（翼列）を形成する。本実施の形態において、タービン動翼１は、運転時、蒸気の流れ方向Ｘ（以下、単に「流れ方向Ｘ」と記載する）の上流側から見て時計回りに回転する。
上記カバー３は、周方向Ｙに隣り合うタービン動翼１のもの同士、接触面Ｚを介して接触している（微視的に見て若干の間隙を有する場合も含む）。本実施形態の場合、この接触面Ｚは、カバー３における流れ方向Ｘの上流側に位置し、なおかつ、タービンの軸線Ａに対し、流れ方向Ｘの下流側に向かって、回転方向に傾斜している。したがって、接触面Ｚが、タービン半径方向外周側から見て、該接触面Ｚから時計回りに軸線Ａとなす角度θは鈍角となる。
以上のタービン動翼１には、回転時、図５に示したようにねじれ方向と反対方向に復元モーメントＭが作用し、プロフィル部４にねじり戻りが発生するため、その先端に設けたカバー３は、単体で見た場合に、復元モーメントＭの作用方向に回転しようとする。これにより、図６に示すように、隣り合うカバー３，３の互いのカバー端面Ｓ，Ｐに、ほぼ対向する押付力Ｆが接触面Ｚを介して作用し、隣接するカバー３，３同士が接触連結され、プロフィル部４のねじり戻りが拘束される。この拘束力によって、回転時には、隣り合うカバー３，３が強固に接触連結され、段落全体の各タービン動翼１が高剛性の回転体を構成することになる。
このとき、本実施形態におけるタービン動翼１のプロフィル部４は、先に説明した解析結果に基づき、接触面Ｚの軸線Ａに対する傾斜方向に応じて、この接触面Ｚに作用する押付力Ｆが増すように半径方向線Ｒに対して傾斜させてある。言い換えれば、プロフィル部４の翼長を考慮し、所望のアンツイスト角が得られるように、プロフィル部４の傾斜方向に応じてカバー３の接触面Ｚの軸線Ａに対する傾斜方向を設定する。
本実施形態において、接触面Ｚは、前述したように、流れ方向Ｘの下流側に向かって回転方向に傾斜しているので、図６から分かるように、ねじり戻りの作用が強く働くほど、隣り合うカバー３，３同士の拘束力が強くなる。それに対し、先の図３の解析結果から、流れ方向Ｘの上流側に翼を傾斜させた場合、アンツイスト角が増大することが分かっている。これらのことから、本実施形態の場合、プロフィル部４を流れ方向Ｘの上流側に傾斜させることによって、カバー３，３同士の拘束力が増大することになる。
図４に二点鎖線で示した根元部から先端部にかけてスタッキング線が半径方向線Ｒに平行なタービン動翼と比較して分かるように、本実施形態のタービン動翼１は、流れ方向Ｘの上流側に傾斜しており、翼断面の図心Ｏは、根元部５の図心から延びる半径方向線Ｒに対し、流れ方向Ｘの上流側（図４中右側）に位置している。なお、スタッキング線Ｌとは、タービン動翼１の根元部５から先端部２にかけて半径方向線Ｒに直交する各翼断面の図心を結ぶことにより得られる線である。図４に示すように、本実施形態の場合、スタッキング線Ｌは、半径方向線Ｒに対し流れ方向Ｘの上流側に傾斜しており、図７に示すように、周方向から見ると、プロフィル部４の根元部５の後縁部は、先端部２の後縁部よりも流れ方向Ｘの上流側に位置している。
以上のように構成することにより、本実施形態によれば、回転中のねじり戻りの作用を増大させることができるため、タービン動翼１の翼長が比較的短い場合でも、カバー３，３の接触連結力を十分に確保することができる。これにより、従来のように、翼長の短いタービン動翼のカバー間の連結力を補うために、予めねじりを加えてタービン動翼を組み付ける必要がなくなる（又は加えるねじり量を低減することができる）。したがって、組立作業を容易化することができるとともに、組み立て時に、カバー３，３に作用する局所的な応力集中を緩和することができ、ひいては高い信頼性を有するタービンを提供することができる。
第２実施形態
図８は本発明のタービン動翼の第２の実施形態の概略構成を表す斜視図、図９はこの図８に示したタービン動翼をタービン半径方向外周側から見た外観図、図１０は図８に示したタービン動翼を周方向から見た外観図である。これら図８〜図１０において、先の各図と同様の部分又は同様の機能を果たす部分には同符号を付し、その説明を省略する。
図８及び図９において、各タービン動翼１は、流れ方向Ｘの上流側から見て時計回りに回転し、翼プロフィル部４は、図８に二点鎖線で示したスタッキング線が半径方向線Ｒに平行な翼と比較して分かるように、蒸気の流れ方向Ｘにおける下流側に傾斜しており、図１０に示すように、周方向から見ると、プロフィル部４の根元部５の後縁部は、先端部２の後縁部よりも流れ方向Ｘの下流側に位置している。これによって、本実施形態においては、翼のスタッキング線Ｌが流れ方向Ｘの下流側に傾斜し、各翼断面の図心が半径方向線Ｒよりも下流側に位置することから、先の図２及び図３に示した通り、翼プロフィル部４は、回転時、前述の本発明の第１実施形態とは逆方向（先に図５に示したねじりモーメントＭと逆方向、すなわち半径方向外周側から見て反時計回り）にねじれる。したがって、カバー３を第１実施形態と同様に形成すると、隣接のカバー３間に拘束力が生じない。
そこで、本実施形態の場合、カバー３の隣接するタービン動翼１のカバー３との接触面Ｚを、タービンの軸線Ａに対し、流れ方向Ｘの下流側に向かって回転方向と反対方向（本実施形態においては、流れ方向Ｘの上流側から見て反時計回り）に傾斜させてある。接触面Ｚが、タービン半径方向外周側から見て、該接触面Ｚから反時計回り方向に軸線Ａとなす角θは鈍角となる。
本実施形態のタービン動翼１は、流れ方向Ｘの下流側に傾斜しており、回転時、そのねじれ方向にさらにねじれるため、上記の如くカバー３を形成することにより、隣り合うカバー３，３のカバー端面Ｐ，Ｓ間に互いに対抗する押付力Ｆを作用させ、隣接するカバー３，３同士を強固に接触連結させることができる。したがって、上記同様、組立作業を容易化することができるとともに、カバー３に作用する局所的な応力集中を緩和することができ、ひいては高い信頼性を有するタービンを提供することができる。
第３実施形態
図１１は本発明のタービン動翼の第３の実施形態の概略構成を表す斜視図、図１２はこの図１１に示したタービン動翼をタービン半径方向外周側から見た外観図である。これら図１１及び図１２において、先の各図と同様の部分又は同様の機能を果たす部分には同符号を付し、その説明を省略する。
図１１及び図１２において、各タービン動翼１は、根元部５から先端部２にかけて半径方向外周側から見て時計回りにねじれている。また、タービン動翼１は、流れ方向Ｘの上流側から見て反時計回りに回転し、その翼プロフィル部４は、図１１に二点鎖線で示したスタッキング線が半径方向線Ｒに平行な翼と比較して分かるように、流れ方向Ｘにおける上流側に傾斜している。このように、本実施形態においては、翼のスタッキング線Ｌが蒸気の流れ方向Ｘの上流側に傾斜し、各翼断面の図心が半径方向線Ｒよりも流れ方向Ｘの上流側に位置しているため、先の図２及び図３から分かるように、回転時、翼プロフィル部４は、そのねじり方向と逆方向（すなわち半径方向外周側から見て反時計回り）にねじれる。
そこで、本実施形態の場合、カバー３の接触面Ｚを、タービンの軸線Ａに対し、蒸気の流れ方向Ｘの下流側に向かって回転方向（本実施形態においては、蒸気の流れ方向Ｘの上流側から見て反時計回り）に傾斜させてある。この接触面Ｚが、タービン半径方向から見て、該接触面Ｚから反時計回り方向に軸線Ａとなす角θは鈍角である。
本実施形態によれば、タービン動翼１は、流れ方向Ｘの上流側に傾斜し、回転時、そのねじれ方向と反対方向にねじれるので、上記の如くカバー３を形成することにより、隣り合うカバー３，３を強固に接触連結することができる。よって、上記同様の効果を得る。
第４実施形態
図１３は本発明のタービン動翼の第４実施形態の概略構成を表す斜視図、図１４はこの図１３に示したタービン動翼をタービン半径方向外周側から見た外観図である。これら図１３及び図１４において、先の各図と同様の部分又は同様の機能を果たす部分には同符号を付し、その説明を省略する。
図１３及び図１４において、各タービン動翼１は、根元部５から先端部２にかけて半径方向外周側から見て時計回りにねじれている。また、タービン動翼１は、流れ方向Ｘの上流側から見て反時計回りに回転し、その翼プロフィル部４は、図１３に二点鎖線で示したスタッキング線が半径方向線Ｒに平行な翼と比較して分かるように、流れ方向Ｘにおける下流側に傾斜している。このように、本実施形態においては、スタッキング線Ｌが流れ方向Ｘの下流側に傾斜し、各翼断面の図心Ｏが半径方向線Ｒよりも下流側に位置しているので、先の図２及び図３から、翼プロフィル部４は、回転時、さらにねじれる方向、つまり半径方向外周側から見て時計回りにねじれる。
そこで、本実施形態の場合、カバー３の隣接するタービン動翼１のカバー３との接触面Ｚを、タービンの軸線Ａに対し、蒸気の流れ方向Ｘの下流側に向かって回転方向と反対方向（本実施形態においては、蒸気の流れ方向Ｘの上流側から見て時計回り）に傾斜させてある。タービン半径方向外周側から見て、この接触面Ｚが、該接触面Ｚから時計回りに軸線Ａとなす角θは鈍角である。
本実施形態のタービン動翼１は、回転時、そのねじれ方向にさらにねじれるため、上記の如くカバー３を形成することにより、隣り合うカバー３，３同士を強固に接触連結させることができる。したがって、上記同様の効果を得ることができる。
第５実施形態
図１５は、本発明のタービン動翼の第５の実施形態をタービン半径方向外周側から見た外観図である。この図１５において、先の各図と同様の部分又は同様の機能を果たす部分には同符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態のタービン動翼１は、図１５には特に図示していないが、根元部５から先端部２にかけて半径方向外周側から見て反時計回りにねじれているものとする。また、流れ方向Ｘの上流側から見て時計回りに回転し、その翼プロフィル部４は、半径方向線に平行な翼と比較して流れ方向Ｘにおける下流側に傾斜しているものとする。つまり、本実施形態において、翼のスタッキング線は、第２又は第４の実施形態と同様、流れ方向Ｘの下流側に傾斜し、各翼断面の図心は、半径方向線よりも下流側に位置している。このように、プロフィル部４を下流側に傾斜させた場合、先の図２及び図３から、回転時、プロフィル部４は、そのねじれ方向にさらにねじれる方向、すなわち半径方向外周側から見て反時計回りにねじれることになる。
本実施形態の場合、カバー３，３同士の接触面Ｚが直線状に形成されているが、この図１５の例の場合、回転中、カバー３は図示した状態で反時計回りに回転しようとするので、接触面Ｚが、タービンの軸線Ａに対し、流れ方向Ｘの下流側（図１５中では左側）に向かって回転方向と反対方向（図１５では下方向）に傾斜させてある。
ここで、図１５においては、カバー３，３同士の対向端面の形状が、前述した各実施形態とは相違している。先の各実施形態においては、カバー３，３の対向端面が概略「Ｖ」字状に形成されていたが、本実施形態においては、カバー３，３の対向端面を、接触面Ｚを延長してほぼ直線的に形成してある。このように、タービン動翼１の回転方向と傾斜方向に応じ、回転中のプロフィル部４のねじれが拘束されるよう、傾斜方向が適切な接触面Ｚが設けてあれば、カバー３，３同士の対向端面全体の形状は、特に限定されるものではない。このような場合も、上記同様の効果を得ることができる。
なお、言うまでもないが、タービン動翼１を上流側に傾斜させた場合でも同様であり、勿論、タービン動翼１の回転方向にも捉われない。
第６実施形態
図１６は、本発明のタービン動翼の第６実施形態の概略構成を表す斜視図である。この図１６において、先の各図と同様の部分又は同様の機能を果たす部分には同符号を付し、その説明を省略する。
前述した各実施形態においては、根元部５から先端部２にかけ、プロフィル部４が、半径方向線Ｒに対し直線的に傾斜している場合を図示説明したが、これに限られず、曲線的に傾斜している場合でも、本発明は適用可能である。プロフィル部４が曲線的に傾斜している場合でも、その傾斜方向、つまり根元部５から先端部２にかけての各翼断面の図心の半径方向線Ｒに対する位置関係とタービン動翼１の回転方向とに応じて接触面Ｚの傾斜を設定することによって、同様の効果を得ることができる。
図１６を例に具体的に説明すると、図１６に示したタービン動翼１は、上流側から見て時計回りに回転し、スタッキング線が半径方向線Ｒに平行な二点鎖線で示したタービン動翼に対し、流れ方向Ｘの上流側に傾斜している。このタービン動翼１のスタッキング線Ｌは、先端部２から根元部５に向かって半径方向線Ｒに収束するような曲線を描き、半径方向線Ｒに対し根元部５から先端部２にかけて流れ方向Ｘの上流側に離間している。この場合も、各翼断面の図心は、第１実施形態と同様、半径方向線Ｒに対し上流側に位置し、タービン動翼１の回転方向が上流側から見て時計回りであるので、図２及び図３の結果から、カバー３は半径方向外周側から見て時計回りに回転しようとする。したがって、第１実施形態と同様、流れ方向Ｘの下流側に向かって回転方向に傾斜するように接触面Ｚを設ければ、プロフィル部４のねじり戻りの作用によって接触面Ｚに強固な拘束力を生じさせることができ、上記同様の効果を得ることができる。
なお、言うまでもないが、例えばこの図１６のプロフィル部４を下流側に曲線的に傾斜させた場合には、図８又は図１３のように、流れ方向Ｘの下流側に向かって反回転方向に傾斜する接触面Ｚを設ければ良い。また、図１６とは逆に、先の図１１のように、上流側から見て反時計回りにタービン動翼１が回転する場合は、接触面の傾斜方向をその回転方向（つまり反時計回り方向）に傾斜させれば良い。
また、図１７に示すように、スタッキング線Ｌが、根元部５から先端部２に向かう途中から半径方向線Ｒに対しずれていく場合、つまり、翼プロフィル部４の根元部５を含む一部が半径方向線Ｒに平行で、それよりも先端部２側の部分が、直線的又は曲線的に傾斜している場合にも、本発明は適用可能である。このように、翼プロフィル部４が、部分的に傾斜している場合でも、その傾斜部分の傾斜方向及びタービン動翼１の回転方向に応じて、カバー３の接触面Ｚの傾斜方向を設定すれば、上記同様の効果を得ることができる。図１７の場合は、翼プロフィル部４の傾斜部分が流れ方向Ｘの上流側に向かっており、流れ方向Ｘの上流側から見て時計回りにタービン動翼１が回転するので、翼プロフィル部４は、回転中、タービン半径方向外周側から見て時計回りに回転しようとする。したがって、流れ方向Ｘの下流側に向かって、タービン動翼１の回転方向に傾斜する接触面Ｚを設ければ、第１実施形態と同様にして隣接するカバー３間の拘束力を確保することができる。
なお、以上の各実施形態においては、タービン動翼１を流れ方向Ｘの上流側又は下流側に傾斜させたが、図３を用いて先に説明したように、周方向に対してさらに傾斜させることによって、タービン動翼１のねじり戻りの作用をより効果的に得ることができる。すなわち、各翼断面がほぼ同一形状であるタービン動翼１を流れ方向Ｘの上流何に傾斜させる場合、さらにそのタービン動翼１を背側に傾斜させることによって、より大きくねじり戻りの作用を得ることができる。逆に、タービン動翼１を流れ方向Ｘの下流側に傾斜させる場合、さらにそのタービン動翼１を腹側に傾斜させることによって、プロフィル部４のねじれ方向に、さらに大きくねじりの作用を得ることができる。したがって、前述した各実施形態において、こうしてタービン動翼１をさらに周方向へも傾斜させることによって、より効果的にカバー３，３間の拘束力を作用させることができる。
【産業上の利用可能性】  本発明によれば、比較的翼長が短い翼であっても、回転時、隣り合うカバー間の接触連結力を十分に確保することができる。これにより、予めねじってタービン動翼を組み付ける作業の負担を軽減することができるので、組み立て作業性を向上させ、しかも組立時に局所的な応力集中が発生することを防止でき、信頼性の高いタービン動翼を提供することができる。
【図１】
2005026501.tif 000003
【図２】
2005026501.tif 000004
【図３】
2005026501.tif 000005
【図４】
2005026501.tif 000006
【図５】
2005026501.tif 000007
【図６】
2005026501.tif 000008
【図７】
2005026501.tif 000009
【図８】
2005026501.tif 000010
【図９】
2005026501.tif 000011
【図１０】
2005026501.tif 000012
【図１１】
2005026501.tif 000013
【図１２】
2005026501.tif 000014
【図１３】
2005026501.tif 000015
【図１４】
2005026501.tif 000016
【図１５】
2005026501.tif 000017
【図１６】
2005026501.tif 000018
【図１７】
2005026501.tif 000019
【国際調査報告】
2005026501.tif 000020
2005026501.tif 000021
2005026501.tif 000022
2005026501.tif 000023