(57)【要約】【課題】タービンの使用時はタービン翼をタービンロータに固定し、定検時は容易にタービンの翼の抜き出しを行うことができるタービン翼の固定・着脱方法を得ることである。【解決手段】タービンロータ１に施された翼溝２の通し部位４から翼溝２内に複数の翼３を挿入して形状結合し、タービン翼３を固定・着脱するにあたり、止め翼５の隣接翼３と接触する箇所もしくは止め翼５の翼植込み部１０と止め翼溝７の底部との間に形状記憶合金８ａ、８ｂを配置し、形状記憶合金８ａ、８ｂの温度変化による変形作用によりタービン翼３を固定・着脱する。【選択図】図１
2007120460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンロータに施された翼溝の通し部位から前記翼溝内に複数の翼を挿入して形状結合しタービン翼を固定・着脱するタービン翼の固定・着脱方法において、止め翼の隣接翼と接触する箇所もしくは止め翼の翼植込み部と翼溝の底部との間に形状記憶合金を配置し、形状記憶合金の温度変化による変形作用によりタービン翼を固定・着脱することを特徴とするタービン翼の固定・着脱方法。
【請求項２】
止め翼の翼植込み部と翼溝の底部との間に配置された形状記憶合金は、高温時に曲げ方向に変形して翼植込み部を押さえ、低温時に真っ直ぐに変形して翼植込み部の押さえを解除することを特徴とする請求項１記載のタービン翼の固定・着脱方法。
【請求項３】
止め翼の翼植込み部と翼溝の底部との間に配置された形状記憶合金は、高温時に伸びて翼植込み部を押さえ、低温時に縮んで植込み部の押さえを解除することを特徴とする請求項１記載のタービン翼の固定・着脱方法。
【請求項４】
止め翼の隣接翼と接触する箇所に配置された形状記憶合金は、高温時に曲げ方向に変形してその中央部分または両端部分が止め翼と隣接翼とに接触して固定し、低温時に真っ直ぐに変形して止め翼と隣接翼との接触固定を解除することを特徴とする請求項１記載のタービン翼の固定・着脱方法。
【請求項５】
止め翼の隣接翼と接触する箇所に配置する形状記憶合金を係止するための隣接翼接触部溝を前記止め翼および隣接翼の少なくともいずれか一方に予め設けておき、前記形状記憶合金は、高温時に曲げ方向に変形してその中央部分または両端部分がそれぞれ前記隣接翼接触部溝に接触し引っ掛けて固定し、低温時に真っ直ぐに変形して前記隣接翼接触部溝との接触や引っ掛けを解除することを特徴とする請求項１記載のタービン翼の固定・着脱方法。
【請求項６】
前記形状記憶合金が変形して前記タービン翼を固定する構造となる温度は、タービン停止時の温度以下の温度であり、前記形状記憶合金が変形して着脱可能な構造となる温度より高い温度であることを特徴とする請求項１記載のタービン翼の固定・着脱方法。
【請求項７】
前記形状記憶合金が変形して前記タービン翼を着脱可能な構造となる温度は、タービン停止時の温度以下の温度であり、前記形状記憶合金が変形して固定する構造となる温度より低い温度であることを特徴とする請求項１記載のタービン翼の固定・着脱方法。
【請求項８】
前記形状記憶合金の温度変化は、媒体により直接的もしくは間接的に加熱冷却を行い、前記形状記憶合金が変形して前記タービン翼を固定および着脱することを特徴とする請求項１記載のタービン翼の固定・着脱方法。
【請求項９】
直接的もしくは間接的に加熱を行うための媒体は、空気、水、油、ヒータ、ペルチェ素子であることを特徴とする請求項８記載のタービン翼の固定・着脱方法。
【請求項１０】
直接的もしくは間接的に冷却を行うための媒体は、空気、水、液体窒素、ペルチェ素子であることを特徴とする請求項８記載のタービン翼の固定・着脱方法。
【請求項１１】
タービンロータに施された翼溝の通し部位から前記翼溝内に複数の翼を挿入して形状結合しタービン翼を固定・着脱するタービン翼の固定・着脱装置において、止め翼の隣接翼と接触する箇所もしくは止め翼の翼植込み部と翼溝の底部との間に配置される形状記憶合金を設け、前記形状記憶合金の温度変化による変形作用によりタービン翼を固定・着脱することを特徴とするタービン翼の固定・着脱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービンロータに施された翼溝の通し部位から翼溝内に複数の翼を挿入して形状結合しタービン翼を固定・着脱するタービン翼の固定・着脱方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、タービンロータへのタービン翼の固定・着脱方法においては、タービン翼をタービンロータに固定する場合には、タービンロータに施された翼溝の通し部位を基準にして、その通し部位から順次タービン翼を挿入して形状結合し、最後に止め翼を通し部位に固定している。一方、タービン翼をタービンロータから着脱する場合には、止め翼の固定を解除した後に、通し部位を基準にタービン翼を抜き出している。このようなタービン翼の固定・着脱方法としては、タービンロータと止め翼とをボルトで固定する方法、止め翼と隣接する箇所にくさびなどを用いて固定する方法、これらの方法を複合したもの等がある。
【０００３】
タービン翼をタービンロータに固定する方法として、タービンロータの翼溝にある通し位置を介してタービン翼を挿入した後に、通し部位置に充填片を挿入して固定するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。この充填片は、翼溝輪郭に相当する輪郭により噛み合っている。さらに充填片と翼溝との間隙にくさびを打ち込み、その部分を２つの止めねじによって固定している。
【特許文献１】特開２００１−２９５６０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来のタービン翼の固定・着脱方法においては、タービンの定期検査（定検）時のタービン翼の抜き出しにおいて、タービンロータと止め翼との固定を解除しなければならないが、通常、タービンロータと止め翼との固定部分は高温で使用されるためねじが焼き付いていることが多いので、その焼き付いたねじの切断が必要となる。また、タービン翼を取り外して検査をした後に再度タービン翼を取り付ける際にはねじ穴の再加工を行う必要がある。このため、工数が増加したり、再加工が困難であったりする場合がある。
【０００５】
本発明の目的は、タービンの使用時はタービン翼をタービンロータに固定し、定検時は容易にタービンの翼の抜き出しを行うことができるタービン翼の固定・着脱方法および装置を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のタービン翼の固定・着脱方法は、タービンロータに施された翼溝の通し部位から前記翼溝内に複数の翼を挿入して形状結合しタービン翼を固定・着脱するタービン翼の固定・着脱方法において、止め翼の隣接翼と接触する箇所もしくは止め翼の翼植込み部と翼溝の底部との間に形状記憶合金を配置し、形状記憶合金の温度変化による変形作用によりタービン翼を固定・着脱することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、形状記憶合金の温度変化による変形作用によりタービン翼を固定・着脱するので、タービンの使用時はタービン翼をタービンロータに固定し、定検時は容易にタービンの翼の抜き出しを行うことができる。従って、工数低減や再加工が必要なくなることによるコストダウンを図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係わるタービン翼の固定・着脱方法を実現するためのタービンロータおよびタービン翼の部分斜視図である。タービンロータ１に翼植込み形状を有する翼溝２が設けられ、翼溝２の少なくとも１つの位置において、その翼溝２に沿って通し部位４が設けられている。この通し部位４を介して翼３が翼溝２内に挿入され翼３が形状結合する。翼３の挿入後に止め翼５が通し部位４に挿入される。
【０００９】
そして、止め翼５の隣接翼接触部６や止め翼溝７の底部に形状記憶合金８ａ、８ｂを配置する。形状記憶合金８ａ、８ｂは温度が変化することで変形して、止め翼５をタービンロータ１に固定したり離脱したりする。
【００１０】
図２は本発明の第１の実施の形態においてタービンロータ１への翼３の着脱の説明図である。図２に示すように、まず、翼３の挿入後に予め液体窒素でおよそ−１０℃に冷却した形状記憶合金板８ｂを止め翼溝７の底部に設置し、止め翼５を通し部位４に挿入した後、形状記憶合金板８ｂに温風を当てて約１０℃程度に加熱する。そうすると、形状記憶合金板８ｂは曲げ方向に変形し、止め翼５の植込み部１０を押さえ付ける。一方、翼３の抜き取りは、形状記憶合金板８ｂに冷風を当てて約−１０℃程度に冷却する。冷却により形状記憶合金板８ｂは真っ直ぐに変形して、止め翼５の植込み部１０への押さえ付けを解除する。
【００１１】
以上の説明では、止め翼溝７の底部に１つの板の形状記憶合金８ｂを用いた場合について説明したが、曲げ変形により止め翼５の植込み部１０を押さえ付けることができれば、板でなく条や棒などでもよく、また複数の形状記憶合金８ｂを用いてもよい。
【００１２】
第１の実施の形態によれば、止め翼５の翼植込み部１０と翼溝７の底部との間に配置された形状記憶合金８ｂにより、高温時に曲げ方向に変形して翼植込み部１０を押さえ、低温時に真っ直ぐに変形して翼植込み部１０の押さえを解除するので、クサビなどの当て板やボルトを使用せずに止め翼５をタービンロータ１に固定できる。従って、定検時における翼３の抜き出しが容易にできるので工数低減によるコストダウンが可能である。
【００１３】
（第２の実施の形態）
図３は本発明の第２の実施の形態に係わるタービン翼の固定・着脱方法を実現するためのタービンロータ１への翼３の着脱の説明図である。この第２の実施の形態は、第１の実施の形態に対し、高温時に曲げ方向に変形して翼植込み部１０を押さえ、低温時に真っ直ぐに変形して翼植込み部１０の押さえを解除する形状記憶合金に代えて、高温時に伸びて翼植込み部１０を押さえ、低温時に縮んで植込み部１０の押さえを解除する形状記憶合金８ｂを用いたものである。
【００１４】
図３において、翼３の挿入後に液体窒素で約−１０℃程度に冷却した２つの形状記憶合金８ｂをスプリング状に縮んだ状態に変形させて止め翼溝７の底部に設置する。そして、止め翼５を通し部位４に挿入した後に、形状記憶合金８ｂに温風を当てて約１０℃程度に加熱する。そうすると、形状記憶合金８ｂは伸びて止め翼５の植込み部１０を押さえ付ける。一方、翼３の抜き取りは、形状記憶合金８ｂに冷風を当てて約−１０℃程度に冷却する。冷却により形状記憶合金８ｂは縮んで止め翼５の植込み部１０への押さえ付けを解除する。
【００１５】
以上の説明では、止め翼溝７の底部に備えられた形状記憶合金８ｂの形状をスプリング状としたが、伸び縮みにより止め翼５の植込み部１０を押さえ付けることができればいずれの形状でもよく、また２つ以上の形状記憶合金８ｂを用いてもよい。
【００１６】
第２の実施の形態によれば、止め翼５の翼植込み部１０と翼溝７の底部との間に配置されたスプリング状の形状記憶合金８ｂにより、高温時に伸びて翼植込み部１０を押さえ、低温時に縮んで翼植込み部１０の押さえを解除するので、翼３の抜き出しが容易にできる。従って、定検時等での翼３の着脱の工数を低減できコストダウンを図れる。
【００１７】
（第３の実施の形態）
図４は本発明の第３の実施の形態に係わるタービン翼の固定・着脱方法を実現するための止め翼５の隣接翼３ａ、３ｂと接触する箇所に配置された形状記憶合金８ａの説明図である。この第３の実施の形態は、第１の実施の形態に対し、予め形状記憶合金８ａを係止するための隣接翼接触部溝１１を設けたものである。
【００１８】
図４において、止め翼５がその隣接翼３ａ、３ｂと接触する箇所（隣接翼接触部６）に、予め形状記憶合金８ａを係止するための隣接翼接触部溝１１が設けられ、その隣接翼接触部溝１１には形状記憶合金８ａが配置されている。
【００１９】
まず、タービンロータ１の翼溝２に翼３を挿入し、その挿入後に予め液体窒素で約−１０℃程度に冷却して形状を真っ直ぐにしておいた左右２つの形状記憶合金８ａを止め翼５の隣接翼接触部溝１１に設置する。そして、止め翼５を通し部位４に挿入した後に、形状記憶合金８ａに温風を当てて約１０℃程度に加熱する。形状記憶合金８ａは曲げ方向に変形し、形状記憶合金８ａの両端部分が止め翼５の隣接翼接触部溝１１に接触し、中央部分が隣接翼３ａ、３ｂに接触して止め翼５と隣接翼３ａ、３ｂを周方向に押さえつけて固定する。
【００２０】
図５は本発明の第３の実施の形態に係わるタービン翼の固定・着脱方法を実現するための止め翼５の隣接翼３ａ、３ｂと接触する箇所に配置された形状記憶合金８ａの他の一例の説明図である。板の形状記憶合金８ａが止め翼５および隣接翼３ａ、３ｂに接触しており、周方向への押さえ付けによって止め翼５と隣接翼３ａ、３ｂとが固定されている状態であれば、形状記憶合金８ａは、図５のように両端部分と中央部分の接触箇所が逆でもよい。
【００２１】
次に、翼３の抜き取りは、形状記憶合金８ａに冷風を当てて約−１０℃程度に冷却する。冷却により形状記憶合金８ａは真っ直ぐに変形して止め翼５と隣接翼３ａ、３ｂとの接触を解除する。
【００２２】
以上の説明では、止め翼５に隣接翼接触部溝１１を設けた場合について説明したが、隣接翼３ａ、３ｂにも隣接翼接触部溝１２を設けるようにしてもよい。図６は隣接翼３ａ、３ｂにも隣接翼接触部溝１２を設けた場合の形状記憶合金８ａの説明図である。翼３の挿入後に予め液体窒素で約−１０℃程度に冷却して形状を真っ直ぐにしておいた左右２つの形状記憶合金８ａを止め翼５の隣接翼接触部溝１１に設置する。
【００２３】
そして、止め翼５を通し部位４に挿入した後、形状記憶合金８ａに温風を当てて約１０℃程度に加熱する。形状記憶合金８ａは曲げ方向に変形し、形状記憶合金８ａの両端部分が止め翼５の隣接翼接触部溝１１に接触し、中央部分が隣接翼３ａ、３ｂの隣接翼接触部溝１２に接触して止め翼５と隣接翼３ａ、３ｂとを周方向に押さえ付け、かつ、双方の翼３ａ、３ｂの隣接翼接触部溝１２に引っ掛けて固定する。
【００２４】
形状記憶合金８ａが止め翼５および隣接翼３ａ、３ｂに接触しており、周方向への押さえ付けおよび隣接翼接触部溝１１との引っ掛けによって、止め翼５と隣接翼３ａ、３ｂが固定されている状態であれば、形状記憶合金８ａは、図７のように両端部分と中央部分の接触箇所が逆でもよい。翼３ａ、３ｂの抜き取りは、形状記憶合金８ａに冷風を当てて約−１０℃程度に冷却する。形状記憶合金８ａは真っ直ぐに変形して止め翼５と隣接翼３ａ、３ｂとの接触および引っ掛けを解除する。
【００２５】
以上の説明では、止め翼５の隣接翼接触部溝１１に板の形状記憶合金８ａを用いたが、止め翼５と隣接翼３ａ、３ｂとを周方向に押さえ付けることができれば、条や棒の形状記憶合金８ａなどでもよく、左右２つの形状記憶合金８ａを多段に取り付けるようにしてもよい。
【００２６】
第３の実施の形態によれば、隣接翼接触部溝１１、１５を設け形状記憶合金８ａにより止め翼５と隣接翼３ａ、３ｂを周方向に押さえ付け、かつ、引っ掛けることができるので、止め翼５と隣接翼３ａ、３ｂとの係止力が向上する。
【００２７】
（第４の実施の形態）
図８は、本発明の第４の実施の形態に係わるタービン翼の固定・着脱方法の形状記憶合金の温度変化に対する説明図である。この第４の実施の形態は、第１の実施の形態乃至第３の実施の形態のいずれかに対し、隣接翼接触部６もしくは止め翼溝７の底部のいずれかに備えられた形状記憶合金８ａ、８ｂが変形する温度は、タービン停止時温度Ｔ１よりも低い温度であり、形状記憶合金８ａ、８ｂの変形による固定完了温度Ｔ２は形状記憶合金８ａ、８ｂの変形による着脱可能温度Ｔ３より高い温度としたものである。
【００２８】
この第４の実施の形態ではタービン停止時温度Ｔ１を約２５℃程度とし、それよりも低い温度として固定完了温度Ｔ２を約１０℃程度、着脱可能温度Ｔ３を約−１０℃程度と設定したが、タービンを設置する環境によって固定完了温度Ｔ２もしくは着脱可能温度Ｔ３を変更した形状記憶合金８ａ、８ｂを用いてもよい。例えば、年間の最低気温が０℃であり、かつ、タービン停止時の温度が外気温度と同等である環境の場合、０℃でも翼が固定するために固定完了温度Ｔ２を約−１０℃程度、着脱可能温度Ｔ３を約−２０℃程度とする機能を備えた形状記憶合金を用いる。
【００２９】
第４の実施の形態によれば、形状記憶合金は高温時には翼植込み部を押さえ、低温時には植込み部の押さえの解除を確実にできる。
【００３０】
以上の各実施の形態では、形状記憶合金８ａ、８ｂを加熱する媒体として温風（空気）、冷却する媒体として冷風（空気）または液体窒素を使用したが、形状記憶合金８ａ、８ｂを任意の形状にすることができれば、冷却媒体は、水、ペルチェ素子、加熱媒体は水、油、ヒータ、ペルチェ素子などでもよい。また、加熱冷却方法は形状記憶合金８ａ、８ｂを直接的に加熱冷却したが、形状記憶合金８ａ、８ｂを任意の形状にすることができれば、周囲の部品を加熱冷却して熱伝導を利用した間接的方法でもよい。また、止め翼５や隣接翼３ａ、３ｂの翼植込み形状、タービンロータ１に備えられた止め翼溝７、翼溝２、通し部位４の形状は、形状記憶合金８ａ、８ｂによる固定・着脱を可能するものであればいずれの形状でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わるタービン翼の固定・着脱方法を実現するためのタービンロータおよびタービン翼の部分斜視図。
【図２】本発明の第１の実施の形態においてタービンロータへの翼の着脱の説明図。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係わるタービン翼の固定・着脱方法を実現するためのタービンロータへの翼の着脱の説明図。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係わるタービン翼の固定・着脱方法を実現するための止め翼の隣接翼と接触する箇所に配置された形状記憶合金の説明図。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係わるタービン翼の固定・着脱方法を実現するための止め翼の隣接翼と接触する箇所に配置された形状記憶合金の他の一例の説明図。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係わるタービン翼の固定・着脱方法を実現するために隣接翼にも隣接翼接触部溝を設けた場合の形状記憶合金の説明図。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係わるタービン翼の固定・着脱方法を実現するために隣接翼にも隣接翼接触部溝を設けた場合の形状記憶合金の他の一例の説明図。
【図８】本発明の第４の実施の形態に係わるタービン翼の固定・着脱方法の形状記憶合金の温度変化に対する説明図。
【符号の説明】
【００３２】
１…タービンロータ、２…翼溝、３…翼、４…通し部位、５…止め翼、６…隣接翼接触部、７…止め翼溝、８…形状記憶合金、１０…翼植込み部、１１…隣接翼接触部溝、１２…隣接翼接触部溝
【図１】
2007120460.tif 000003
【図２】
2007120460.tif 000004
【図３】
2007120460.tif 000005
【図４】
2007120460.tif 000006
【図５】
2007120460.tif 000007
【図６】
2007120460.tif 000008
【図７】
2007120460.tif 000009
【図８】
2007120460.tif 000010