(57)【要約】【課題】スナッバカバーを有するタービン動翼において、隣接するスナッバ同士が良好に接触するようにして、良好な振動特性を有するようにする。【解決手段】タービンロータ軸の円周方向に相互に隣接して複数個が配列されるタービン動翼１において、タービン動翼１の翼先端にスナッバカバー２が取り付けられ、隣接するタービン動翼のスナッバカバー２同士が接触面３で接触するように構成され、接触面３の取り付け角度αが、スナッバカバー２の下の翼形状の前縁と後縁とを結んだ接線８に対して、１次の周方向または軸方向の振動モードの変位方向９に合わないように設定されている。接触面３の取り付け角度αは、スナッバカバー２の下の翼形状の前縁と後縁とを結んだ接線８に対して、８０度ないし９５度の範囲に設定されている。【選択図】図１
2007303440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンロータ軸の円周方向に相互に隣接して複数個が配列されるタービン動翼において、
該タービン動翼の翼先端にスナッバカバーが取り付けられ、隣接するタービン動翼のスナッバカバー同士が接触面で接触するように構成され、
前記接触面の取り付け角度が、スナッバカバーの下の翼形状の前縁と後縁とを結んだ接線に対して、１次の周方向または軸方向の振動モードの変位方向に合わないように設定されていること、
を特徴とするタービン動翼。
【請求項２】
請求項１に記載のタービン動翼において、前記接触面の取り付け角度が、スナッバカバーの下の翼形状の前縁と後縁とを結んだ接線に対して、８０度ないし９５度の範囲に設定されていること、を特徴とするタービン動翼。
【請求項３】
タービンロータ軸の円周方向に相互に隣接して複数個が配列されるタービン動翼において、
該タービン動翼の翼先端にスナッバカバーが取り付けられ、隣接するタービン動翼のスナッバカバー同士が接触面で接触するように構成され、
前記接触面の上面および下面の少なくとも一方の角部に面取りが施されていること、
を特徴とするタービン動翼。
【請求項４】
タービンロータ軸の円周方向に相互に隣接して複数個が配列されるタービン動翼において、
該タービン動翼の翼先端にスナッバカバーが取り付けられ、隣接するタービン動翼のスナッバカバー同士が接触面で接触するように構成され、
前記接触面の上面および下面の少なくとも一方の付近に段差が設けられて前記接触面の接触面積が小さくなるように構成されていること、
を特徴とするタービン動翼。
【請求項５】
タービンロータ軸の円周方向に相互に隣接して複数個が配列されるタービン動翼において、
該タービン動翼の翼先端にスナッバカバーが取り付けられ、隣接するタービン動翼のスナッバカバー同士が接触面で接触するように構成され、
前記接触面の上面および下面の少なくとも一方の付近で前記スナッバカバーの厚さが前記接触面に向かって徐々に薄くなるようにテーパーが設けられていること、
を特徴とするタービン動翼。
【請求項６】
タービンロータの軸の円周方向に複数個のタービン動翼を相互に隣接して配列するタービンにおいて、
該タービン動翼の翼先端にスナッバカバーが取り付けられ、隣接するタービン動翼のスナッバカバー同士が接触面で接触するように構成され、
前記接触面の取り付け角度が、スナッバカバーの下の翼形状の前縁と後縁とを結んだ接線に対して、１次の周方向または軸方向の振動モードの変位方向に合わないように設定されていること、
を特徴とするタービン。
【請求項７】
タービンロータの軸の円周方向に複数個のタービン動翼を相互に隣接して配列するタービンにおいて、
該タービン動翼の翼先端にスナッバカバーが取り付けられ、隣接するタービン動翼のスナッバカバー同士が接触面で接触するように構成され、
該タービン動翼の翼先端にスナッバカバーが取り付けられ、隣接するタービン動翼のスナッバカバー同士が接触面で接触するように構成され、
前記接触面の面積を縮小するように、前記スナッバカバーの前記接触面の近くに面取り、段差またはテーパーのうちの少なくとも一つが施されていること、
を特徴とするタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、翼先端部にスナッバカバーを有するタービン動翼と、複数のかかるタービン動翼を有するタービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のタービン動翼で、隣接する翼との連結においては、先端部にテノンを設け、そのテノンにシュラウドカバーを取り付け、その後かしめにて固定するテノンシュラウド形式のものと、翼から一体で削り出したカバーを隣接する翼とで溶接結合した溶接形式のものとがある。これら双方とも群としての綴り形式であり、また連結構造としては剛結合である。これらの場合、静応力的には群尾または群頭翼の応力が他の翼に比べ高くなる傾向にあり、また群としてのねじれもあり、翼間を結合するシュラウドまたは溶接部にも無理な力が働く要因となっている。また一般に振動応力も群翼綴り構造の方が全周一群綴り構造よりも高い。
【０００３】
近年、より制振性に優れた振動特性を有するタービン動翼の綴り形式として、先端部に翼と一体であるスナッバカバーを設け、隣接する翼との間の綴り構造としては、その隣接する翼のスナッバカバーの接触によって全周一群を成す形式を採用するようになった（例えば特許文献１参照）。この翼の採用により、振動形態は全周一群としての円板モードとなり、振動応力ではテノンシュラウド翼などの剛結合による翼に比べ１／２以下に抑えることができるようになった。また、全周一群綴りとなることにより、群翼綴りで見られた群のねじれによる群尾または群頭翼での局所的な応力増加部もなくなり、各翼の応力は均一化されるようになった。
【特許文献１】特開平９−２０９７０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のようなスナッバカバーを有する動翼の場合、テノンシュラウド翼のようなかしめによる結合や溶接による結合などの剛結合に比べ、隣接する翼とのスナッバカバーでの接触によって結合されるため、良好な接触状態とするためには、そのスナッバカバーに作用する反力の設定や、接触面圧の設定を適正な値とする必要がある。スナッバカバーを有するタービン動翼の振動に対する減衰効果に作用するのは反力であり、またカバーの接触面の面圧も振動特性に影響を与えている。
【０００５】
例えば、スナッバカバーの反力が小さすぎると隣接するスナッバカバーの接触が円板モードを形成するほどには制振効果を得ることができなくなり、翼は単独の翼として振動することになり、その結果振動応力も高くなる。また逆に、反力を過大に設定するとそれを受けるスナッバカバーの下面や翼面に高応力部を発生させてしまうことになる。これらの場合、タービン翼の信頼性を著しく低下させることになる。
【０００６】
そこで、本発明はスナッバカバーを有するタービン動翼において、隣接する翼のスナッバ同士が良好に接触するようにして、良好な振動特性を有するタービン動翼の信頼性の向上を図ること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は上記目的に沿うものであって、請求項１に記載の発明は、タービンロータ軸の円周方向に相互に隣接して複数個が配列されるタービン動翼において、該タービン動翼の翼先端にスナッバカバーが取り付けられ、隣接するタービン動翼のスナッバカバー同士が接触面で接触するように構成され、前記接触面の取り付け角度が、スナッバカバーの下の翼形状の前縁と後縁とを結んだ接線に対して、１次の周方向または軸方向の振動モードの変位方向に合わないように設定されていること、を特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明は、タービンロータ軸の円周方向に相互に隣接して複数個が配列されるタービン動翼において、該タービン動翼の翼先端にスナッバカバーが取り付けられ、隣接するタービン動翼のスナッバカバー同士が接触面で接触するように構成され、前記接触面の上面および下面の少なくとも一方の角部に面取りが施されていること、を特徴とする。
【０００９】
また、請求項４に記載の発明は、タービンロータ軸の円周方向に相互に隣接して複数個が配列されるタービン動翼において、該タービン動翼の翼先端にスナッバカバーが取り付けられ、隣接するタービン動翼のスナッバカバー同士が接触面で接触するように構成され、前記接触面の上面および下面の少なくとも一方の付近に段差が設けられて前記接触面の接触面積が小さくなるように構成されていること、を特徴とする。
【００１０】
また、請求項５に記載の発明は、タービンロータ軸の円周方向に相互に隣接して複数個が配列されるタービン動翼において、該タービン動翼の翼先端にスナッバカバーが取り付けられ、隣接するタービン動翼のスナッバカバー同士が接触面で接触するように構成され、前記接触面の上面および下面の少なくとも一方の付近で前記スナッバカバーの厚さが前記接触面に向かって徐々に薄くなるようにテーパーが設けられていること、を特徴とする。
【００１１】
また、請求項６に記載の発明は、タービンロータの軸の円周方向に複数個のタービン動翼を相互に隣接して配列するタービンにおいて、該タービン動翼の翼先端にスナッバカバーが取り付けられ、隣接するタービン動翼のスナッバカバー同士が接触面で接触するように構成され、前記接触面の取り付け角度が、スナッバカバーの下の翼形状の前縁と後縁とを結んだ接線に対して、１次の周方向または軸方向の振動モードの変位方向に合わないように設定されていること、を特徴とする。
【００１２】
また、請求項７に記載の発明は、タービンロータの軸の円周方向に複数個のタービン動翼を相互に隣接して配列するタービンにおいて、該タービン動翼の翼先端にスナッバカバーが取り付けられ、隣接するタービン動翼のスナッバカバー同士が接触面で接触するように構成され、該タービン動翼の翼先端にスナッバカバーが取り付けられ、隣接するタービン動翼のスナッバカバー同士が接触面で接触するように構成され、前記接触面の面積を縮小するように、前記スナッバカバーの前記接触面の近くに面取り、段差またはテーパーのうちの少なくとも一つが施されていること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、隣接するタービン動翼の翼先端部に取り付けられたスナッバカバー同士の良好な接触状態を実現することができ、よってタービンおよびタービン動翼の信頼性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、図面を参照しながら本発明に係るタービン動翼の実施の形態を説明する。ここで、同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００１５】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明に係るタービン動翼の第１の実施の形態のタービン動翼先端部のスナッバカバーの構造図である。タービン翼１は、特許文献１に記載の蒸気タービンとほぼ同様に、タービンロータ（図示せず）の円周方向に沿って複数個が配列されている。そして、隣接するタービン翼１のスナッバカバー２同士が接触面３で接触するように構成されている。
【００１６】
この実施の形態では、タービン翼１の先端にあるスナッバカバー２の接触面３の取り付け角度αを先端部翼断面の腹側の前縁と後縁とを結んだ接線８に対し、１次の周方向または軸方向の振動モードの変位方向を示す線９に対し、その角度βとは合致しない角度に設定している。これにより、タービン動翼の振動によるスナッバカバーの接触面への影響を受けないようにすることができ、良好な接触状態を確保することができる。なお、図中１１は振動変位したスナッバカバーである。
【００１７】
図２は、スナッバカバー２の反力と、先端部翼断面の腹側の前縁と後縁とを結んだ接線８に対するスナッバ取り付け角度αとの関係を示す図である。これによると、取り付け角度αは先端部翼断面の腹側の前縁と後縁とを結んだ接線８と１次の周方向または軸方向の振動モードの変位方向９とのなす角度βに近づく方向に設定するとスナッバ反力は減少し、角度が一致する範囲に入ると反力は振動により極端に減少する。図２により、安定した反力を得るためには先端部翼断面の腹側の前縁と後縁とを結んだ接線８に対するスナッバ取り付け角度αは９５度が上限となる。
【００１８】
また、逆に、取り付け角度αを先端部翼断面の腹側の前縁と後縁とを結んだ接線８と１次の周方向または軸方向の振動モードの変位方向９とのなす角度βから遠ざかる方向に設定した場合、スナッバの反力は増加する。スナッバ反力の増大はそれを受けるスナッバカバーの付け根付近または翼面の応力を増加させることになり、反力を大きく設定することはタービン動翼の強度上好ましくない。ここでは、スナッバカバー下に発生した高応力部が材料の耐力を越えないことがタービン動翼の信頼性を維持する上に重要であり、このため取り付け角度αの下限値は８０度となる。
【００１９】
したがって接触面の取り付け角度αを８０度〜９５度に設定することによって、スナッバカバー２は良好な接触状態を確保することができ、翼の信頼性を向上させることができる。
【００２０】
［第２の実施の形態］
図３は、本発明に係るタービン動翼の第２の実施の形態のタービン動翼先端部のスナッバカバーの構造図である。スナッバカバー２はタービン動翼１の先端部に翼と一体に削り出され、スナッバカバー２は隣接する翼と前縁側および後縁側の接触面３で接触する。また、接触面３の断面を見ると接触面３とスナッバカバー２上面および下面との角部に面取り４形状を設けている。
【００２１】
本実施の形態によれば、隣接する翼のスナッバカバー２間の接触面３の面積を適宜減少することができ、それによって面圧を適当に増大させ、スナッバカバー２を良好な接触状態とすることができる。
なお、面取り４は、スナッバカバー２上面および下面の両方の角部に施しても、どちらか一方に施してもよい。
【００２２】
［第３の実施の形態］
図４は、本発明に係るタービン動翼の第３の実施の形態のタービン動翼の先端部のスナッバカバーの構造図である。第２の実施の形態に対し、接触面３の断面形状において、接触面３付近に段差５を設けることにより、接触面３の面積を調整している。これにより第２の実施の形態と同様の作用と効果を得ることができる。
なお、段差５は、スナッバカバー２上面側および下面側の両方に設けても、どちらか一方に設けてもよい。
【００２３】
［第４の実施の形態］
図５は、本発明に係るタービン動翼の第４の実施の形態のタービン動翼先端部のスナッバカバーの構造図である。第２の実施の形態に対し、接触面３の面積を調整するように、スナッバカバー２上面または下面にテーパー６を設け、カバー厚さを接触面３まで徐々に薄くしている。これにより第２の実施の形態と同様の作用と効果を得ることができる。
なお、テーパー６は、スナッバカバー２上面側および下面側の両方に設けても、どちらか一方に設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明に係るタービン動翼の第１の実施の形態を翼先端側から見た平面図。
【図２】この発明に係るタービン動翼の第１の実施の形態のスナッバカバー反力と取り付け角度との関係を示すグラフ。
【図３】この発明に係るタービン動翼の第２の実施の形態を示す図であって、（ａ）は翼先端側から隣接する二つのタービン動翼を見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図。
【図４】この発明に係るタービン動翼の第３の実施の形態を示す図であって、（ａ）は翼先端側から隣接する二つのタービン動翼を見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図。
【図５】この発明に係るタービン動翼の第４の実施の形態を示す図であって、（ａ）は翼先端側から隣接する二つのタービン動翼を見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図。
【符号の説明】
【００２５】
１…タービン翼、２…スナッバカバー、３…接触面、４…面取り部、５…段差部、６…テーパーー部、８…先端翼断面の基準線、９…翼の振動方向を示す線、１１…振動変位したスナッバカバー、α…接触面取り付け角度、β…先端翼断面の基準線と振動方向のなす角度。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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