JP2002213204A - タービン動翼及びタービン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 タービン動翼間での接触が維持され、振動に
対して強く、構造信頼性が高いタービン動翼及びタービ
ンを提供する。 【解決手段】 タービンロータ６の外周縁上に円周状に
配設されたロータ側フック６３，６４に、植込部３に形
成された動翼側フック３１，３２を嵌合させることによ
り、複数個のタービン動翼１０，１０，…を嵌合して固
定するタービンにおいて、タービンロータ６の外周上に
円周状に形成されたロータ側フック６３の下面に対し、
動翼側フック３１の上面が傾斜した動翼側フック３１を
配設し、ロータ側フック６３の下面と動翼側フック３１
の上面とが一点で接触して楔形ギャップ６６が形成され
るようにする。タービン運転時には遠心力によりタービ
ン動翼１０にタービンロータ６の半径方向外向きの力が
作用し、これによりタービン動翼１０が楔形ギャップ６
６が消失する方向に倒れ込む。このときにタービン動翼
１０の見かけ上の周方向の長さが伸長し、隣接する二つ
のタービン動翼１０，１０の各頂部のシュラウドカバー
１，１どうしが接触する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分類】本発明は、蒸気やガスなどの
流体で駆動されるタービン及びタービン動翼に係り、更
に詳細には、タービンロータの外周上に複数個のタービ
ン動翼を嵌合してなるインテグラルシュラウド型のター
ビン及びタービン動翼に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、火力発電所などでは、ボイラ
ーで加熱して得た高圧水蒸気等の動作流体から動力を得
るのに、動作流体をタービン動翼（以下、単に「動翼」
という。）に当てて回転駆動力に変換するインテグラル
シュラウド型タービンが広く用いられている。

【０００３】図２０に従来の動翼頂部にシュラウドカバ
ーを有したインテグラルシュラウド型タービンの一例を
示す。ロータの外周部は複数の動翼により囲まれてい
る。動翼とロータとの連結は植込部３に設けたフックな
どの嵌合構造により行われ、動翼に作用する遠心力およ
び動翼翼有効部２に作用する繰返し負荷を支えている。

【０００４】通常タービンでは、複数の動翼をシュラウ
ドカバー１をテノンカシメなどに連結して、運転時の共
振周波数を避ける設計がされているが、テノンカシメ、
即ち１枚の連結板の係止孔に動翼頭部の突起部を嵌合し
た上、カシメて複数枚の動翼を連結する場合には連結板
が必要となり、構造が複雑化したり、タービンのハウジ
ングと動翼とのクリアランスを大きくしなければなら
ず、このクリアランス部に動作流体が漏出してタービン
効率が上がらないという問題がある。

【０００５】一方、シュラウドカバー１をテノンカシメ
などで剛結合せずに接触させるにとどめ、起動から定格
運転に至るまでの回転数を変化させる過程において共振
を避けられるようにした構造のタービンも実用化されて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、いずれの場合
にしても、図２０に示すように、動翼に作用する遠心力
により動翼長がｄＬだけ伸び、これにより生じる周方向
の伸びのため、シュラウドカバー１間にギャップδが生
じる。

【０００７】剛結合型のタービンでは、このギャップに
より、動翼に応力が発生するという問題がある。

【０００８】一方、シュラウドカバー１どうしを接触さ
せるだけの構造のタービンでは、ギャップδにより隣接
するシュラウドカバー１どうしの接触の維持が困難にな
り、動翼が振動して破壊される可能性が高くなるため、
より深刻な問題となっている。

【０００９】以下に従来技術の問題点を図２０に沿って
説明する。

【００１０】通常、タービン動翼では、複数の動翼をシ
ュラウドカバーにて連結し、運転時の共振周波数を避け
る設計がされている。図２０（ａ）はロータフック４に
動翼植込部３を嵌めこんだ状態を表している。この状態
ではシュラウドカバー１は接触している。シュラウドカ
バーを剛結合させず、接触させるにとどめておくことに
より、起動から定格運転に至るまでの回転数を変化させ
てゆく過程において、共振回転数を通過することによ
り、仮に共振が発生した場合でも、接触部がすべること
により離調するので、共振による破壊を避けることがで
きる。

【００１１】しかし、図２０（ｂ）に示すように、回転
が増加することにより遠心力47が大きくなると、動翼の
伸びｄＬ45が発生する。動翼はロータ周囲に環状に配置
されているので、動翼の伸びｄＬ45によりシュラウドカ
バー間に隙間δ46が発生する。こうなると、シュラウド
カバー１は接触を保つことが出来ないため、単動翼の場
合と同じになり、共振しやすくタービンの信頼性を低下
させるという問題がある。

【００１２】本発明は、上記従来の問題を解決するため
になされた発明である。

【００１３】即ち、本発明はシュラウドカバーどうしを
接触させる構造のタービン動翼において、回転時に生じ
る隣接シュラウドカバー間の隙間の発生を抑え、信頼性
の高いタービン動翼やタービンを提供することを目的と
する。

【００１４】

【課題を解決するための手段】動翼長が伸びることによ
り生じる周方向変位の発生を抑えることは困難である。
このため、シュラウドカバー間に隙間が発生することに
よる信頼性の低下を防ぐには、大きくわけて以下の２つ
の手法が考えられる。

【００１５】１つめは、動翼長が伸びることによる発生
する周方向変位を相殺する機構を設けることにより隙間
の発生を抑える手法である。２つめは、周方向に隙間が
発生しても、シュラウドカバー間の接触を保つ構造とす
る手法である。

【００１６】このような観点から、本発明のタービン動
翼は、動作流体の運動量を回転力に変換する翼有効部
と、前記翼有効部の外周縁部に配設されたシュラウドカ
バーと、タービンロータ外周上の同心円状のロータ側フ
ックと係止する動翼側フックが形成された植込部とを有
するタービン動翼であって、前記ロータ側フック下面と
当接する動翼側フック上面との間には楔形ギャップが形
成されていることを特徴とする。

【００１７】上記第１の発明では、タービン動翼を嵌め
た段階で、ロータ側フック部と動翼側フック部との間の
タービン動翼背側あるいは腹側に楔型ギャップを設けた
ので、遠心力や蒸気力によりタービン動翼が楔型ギャッ
プをなくすように倒れ込む。これにより、見かけ上は周
方向のシュラウドカバーの長さが増加するため、シュラ
ウドカバー間の接触を保つことが可能となり、タービン
動翼が単独で共振して破壊することが防止される。

【００１８】上記タービン動翼において、前記動翼側フ
ックの例としては、平面状の上面を備えている動翼側フ
ックや、円柱側面状に膨らんだ曲面を少なくとも上面の
一部に備えている動翼側フックが挙げられる。

【００１９】動翼側フックが平面状の上面を備えている
場合には、加工が簡単であり、比較的短時間に製造でき
るという利点がある。

【００２０】一方、動翼側フックが、円柱側面状に膨ら
んだ曲面を少なくとも上面の一部、に備えている場合に
は、動翼側フック上面とロータ側フック下面とが接する
接点が一点に固定されないので、摩滅しにくくなり、タ
ービン動翼やタービンロータの寿命を伸長できる利点が
ある。

【００２１】また、上記タービン動翼において、前記楔
形ギャップは、蒸気流入方向に向かって開口しているこ
とが好ましい。

【００２２】前記楔形ギャップが蒸気流入方向に向かっ
て開口している場合には、タービンロータ回転時の遠心
力によりタービン動翼が倒れ込む方向と、蒸気の圧力に
よりタービン動翼が押される方向とが一致するため、タ
ービン動翼が確実に倒れ込み、隣接するシュラウドカバ
ーどうしが確実に接触するという効果が得られる。

【００２３】更に上記タービン動翼において、前記動翼
側フック上面と前記シュラウドカバー上面とが平行に配
設されていてもよい。

【００２４】前記動翼側フック上面と前記シュラウドカ
バー上面とが平行になるように配設することにより、タ
ービンロータ回転時にタービン動翼が倒れ込むとシュラ
ウドカバー上面が略円柱側面のように滑らかな曲面を形
成する。そのため乱流を惹起することがなく、タービン
ハウジング内面とシュラウドカバー上面とのクリアラン
スを可及的に小さくでき、タービン効率を向上すること
が出来る。

【００２５】本発明の第２のタービン動翼は、動作流体
の運動量を回転力に変換する翼有効部と、前記翼有効部
の内周縁部に配設され、ロータに係止する動翼側フック
を備えた植込部と、前記翼有効部の外周縁部に配設さ
れ、隣接するタービン動翼のシュラウドカバーとの間で
接触する接触面を備えたシュラウドカバーとを具備す
る。

【００２６】この接触面のため、隣接するシュラウドカ
バー間に隙間ができるのを防止することができる。

【００２７】このタービン動翼において、前記接触面の
例として、周方向に沿って形成された傾斜面や、ロータ
の駆動軸の方向に沿って形成された断面カギ型の嵌合面
が挙げられる。

【００２８】上記発明では、シュラウドカバーの接触方
向を周方向から軸方向に変えることにより、周方向にギ
ャップが生じた場合でも、シュラウドカバー間のギャッ
プを維持することが可能である。

【００２９】本発明の第３のタービンは、駆動軸の回り
に回転するタービンロータと、前記タービンロータの外
周に嵌合された複数のタービン動翼と、前記各タービン
動翼の外周部に取り付けられたシュラウドカバーと、前
記隣接する二つのシュラウドカバー間に介挿され、ター
ビンロータ回転時に前記二つのシュラウドカバー間の隙
間を塞ぐシュラウド駒とを具備する。

【００３０】上記発明では、シュラウドカバー間に台形
断面の駒を介挿することにより、遠心力によりシュラウ
ドカバー間の隙間が大きくなっても、駒が遠心力により
外周側に移動して隙間を埋めるため、シュラウドカバー
間の隙間を維持することが可能である。

【００３１】このタービンにおいて、例えば、前記シュ
ラウドカバーが、動翼頂部に径方向に反対に凸形の断面
の逆台形シュラウドカバーであり、前記シュラウド駒
が、断面凸形の正台形シュラウド駒であるタービンが挙
げられる。

【００３２】上記発明では、シュラウドカバー間に台形
断面の駒を介挿することにより、遠心力によりシュラウ
ドカバー間の隙間が大きくなっても、シュラウド駒が遠
心力により外周側に移動して隙間を埋めるため、シュラ
ウドカバー間の隙間を維持することが可能である。

【００３３】上記タービンにおいて、前記シュラウド駒
が底部に脱落防止用突出部を有していてもよい。

【００３４】底部に脱落防止用突出部を設けることによ
り、隣接するシュラウドカバーの間からシュラウド駒が
ロータ半径方向に抜け落ちることが防止される。

【００３５】上記タービンにおいて、前記シュラウドカ
バーが、下面側に前記シュラウド駒頭部を収容する凹部
を有していてもよい。

【００３６】シュラウドカバー下面側に前記シュラウド
駒頭部を収容する凹部を設けることにより、タービンロ
ータ回転時にシュラウドカバー下面側も凹凸がなくな
り、動作流体の漏出を確実に防止できる。

【００３７】更に上記タービンにおいて、前記シュラウ
ド駒が、側面に横ずれ防止用の側壁を有していてもよ
い。

【００３８】横ずれ防止用の側壁を設けることにより、
シュラウド駒がタービンロータの回転軸方向にずれて脱
落することが防止される。

【００３９】このように、上記第１のタービン動翼と第
２のタービン動翼の発明は、タービン動翼の動翼長が伸
びることによる発生する周方向変位を相殺することによ
り隙間の発生を抑え、第３のタービンの発明は、軸方向
に設けた接触面が接触を維持するため、遠心力が働いて
も隣接するシュラウドカバー間で接触が保たれ、信頼性
の高いタービンを提供することができる。

【００４０】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下、本発明
の実施の形態について説明する。図１〜図７は第１の発
明に対応する第１の実施形態を説明する図である。

【００４１】更に詳細には、図１は本実施形態に係るタ
ービンの構造を模式的に示した垂直断面図であり、図２
は同タービンの動翼取り付け部分の切断図を部分的に拡
大した図であり、図３は本実施形態に係るタービン動翼
１０の取り付け状態を図示した斜視図であり、図４は同
タービン動翼１０の斜視図であり、図５及び図６は同タ
ービン動翼１０をタービンロータ６に取り付けた状態の
垂直断面図である。

【００４２】本実施形態に係るタービンでは、タービン
ロータ６を複数段重ねた多段構造を備えており、各ター
ビンロータ６は共通の回転駆動軸の上に重ねて取りつけ
られている。図１はそのうちの一段のタービンロータ６
を回転駆動軸６１の方向から見た図である。図１に示す
ように、このタービンロータ６は円盤状のものであり、
中心部に回転駆動軸６１を有し、回転駆動軸６１の回り
にフランジ状の嵌合部６２が形成されている。この嵌合
部６２には複数のフック、例えば二段のフック６３，６
４（ロータ側フック）が回転駆動軸６１やタービンロー
タ６と同心円状に形成されている。

【００４３】図２に示したように、これらのロータ側フ
ック６３，６４は回転駆動軸６１方向の寸法が大きく形
成されており、これらのロータ側フック６３，６４にタ
ービン動翼１０が嵌合することにより、タービン動翼１
０がタービンロータ６外周に取りつけられるようになっ
ている。

【００４４】次に本実施形態に係るタービン動翼１０に
ついて説明する。図３は本実施形態に係るタービン動翼
１０の斜視図である。図３に示したようにこのタービン
動翼１０では水蒸気等の動作流体が直接当接する翼有効
部２と、この翼有効部２の外周側に配設されたシュラウ
ドカバー１と、翼有効部２の内周側に配設された植込部
３とから構成されている。図３に示したように、この植
込部３にはフック（動翼側フック）が形成されており、
この動翼側フック３１，３２がタービンロータ６上に配
設されたロータ側フック６３，６４と係止することによ
りタービン動翼１０がタービンロータ６上に取り付けら
れる。なお、後述するように、この動翼側フック３１，
３２はロータ側フック６３，６４に対して傾斜して形成
されており、タービン動翼１０をタービンロータ６上に
取り付けたときに動翼側フック３１，３２とロータ側フ
ック６３，６４との間に楔型のギャップが形成されるよ
うになっている。

【００４５】図２はタービン動翼１０をタービンロータ
６に取り付けた状態を図示した斜視図である。図２に示
したように、ロータ側フック６３，６４には一部切り欠
き部６５が形成されており、図中矢印Ａの方向にタービ
ン動翼１０を移動させ、この切り欠き部６５にタービン
動翼１０の植込部３を嵌め、然る後に図中矢印Ｂの方向
にタービン動翼１０をスライドさせて移動して切り欠き
部６５を空け、同様にして複数個のタービン動翼１０，
１０，…を順次取り付けてゆく。

【００４６】図５は本実施形態に係るタービン動翼１０
をタービンロータ６に取り付けた状態を回転駆動軸の方
向から見た垂直断面図であり、図７はタービン運転時の
タービン動翼１０の状態を回転駆動軸６１の方向から見
た垂直断面図である。

【００４７】図５に示すように、動翼側フック３１，３
２はロータ側フック６３，６４に対して傾斜して形成さ
れているので、タービン動翼１０をタービンロータ６に
取り付けると、ロータ側フック６３，６４上面４と動翼
側フック３１，３２の下面側に楔型ギャップ６６，６７
が形成される。

【００４８】なお、ロータ動翼１０をタービンロータ６
に嵌合時、倒れ込みが起る前に形勢される楔形ギャップ
のうち、外周側のロータ側フック６３の下面と上側の動
翼側フック３１の上面との間に形成される外周側の楔形
ギャップ６６は略直角三角形を形成し、外周側のロータ
側フック６３の下面と上側の動翼側フック３１の上面と
は点接触している。この接触点はタービン動翼１０が倒
れ込む際の回転中心となる。

【００４９】一方、楔形ギャップのうち、内周側のロー
タ側フック６４の下面と下側の動翼側フック３２の上面
との間に形成される内周側の楔形ギャップ６７は略台形
を形成し、内周側のロータ側フック６４の下面と下側の
動翼側フック３２の上面とは倒れ込みが起る前は離間し
ている。

【００５０】このタービン動翼１０，１０，…をタービ
ンロータ６に取り付けた後、タービンに過圧水蒸気を送
り込んでタービンを回転させると、タービンの回転に伴
ってタービン動翼１０に半径方向外向き（図中上向き）
の遠心力が作用する。

【００５１】このとき本実施形態では、楔形ギャップ６
６，６７が蒸気流入方向に向かって開口するように、タ
ービン側フック６３，６４の上面が蒸気流入方向上流側
で低く、下流側で高くなるように傾斜させてある。その
ため、蒸気力１３を受けてタービン動翼１０の倒れ込み
が生じるときに、蒸気力１３による倒れ込みと遠心力１
４によるタービン動翼１０の倒れ込みとが重畳する。

【００５２】遠心力と蒸気力とが作用すると、図７に示
すようにロータ側フック６３下面と動翼側フック３１上
面が全面的に接触し上述した楔型ギャップ６６が無くな
る。それと同時に、内周側のロータ側フック６４の下面
と下側の動翼側フック３２の上面とも接触して内周側の
楔形ギャップ６７もなくなる。

【００５３】すなわち、ロータ側フック６３下面と動翼
側フック３１上面との接触点を回転中心３１ａとしてタ
ービン動翼１０自体が倒れ込むようになるので、シュラ
ウドカバー１の周方向の長さが見かけ上増加し、隣接す
る二つのシュラウドカバー１，１間には重なり量９が生
じる。これにより、タービン動翼１０の見かけ上の伸び
による隣接する二つのシュラウドカバー１，１間の隙間
４６を相殺することになるので、隣接する二つのシュラ
ウドカバー１，１間で接触を保つことができる。

【００５４】本実施形態では、図５に示すように、ロー
タ側フック６３，６４下面と動翼側フック３１，３２上
面との間のギャップ６がロータの曲率に合わせて直線的
に変化させ楔型のギャップ６６，６７が形成されるよう
になっているので、タービン運転時のロータ側フック６
３下面と動翼側フック３１上面、及びロータ側フック６
４下面と動翼側フック３２上面との接触をより密にする
ことができる。

【００５５】また、本実施形態では、楔形ギャップ６
６，６７が蒸気流入方向に向かって開口するように、タ
ービン側フック６３，６４の上面が蒸気流入方向上流側
で低く、下流側で高くなるように傾斜させた。そのた
め、蒸気力１３を受けてタービン動翼１０の倒れ込みが
生じるときに、蒸気力１３による倒れ込みと遠心力１４
によるタービン動翼１０の倒れ込みとが重畳し、より容
易に動翼側フック３１，３２とロータ側フック６３，６
４との接触を起こすことが出来る。

【００５６】なお、上記実施の形態では蒸気流入側に開
口した状態に楔形ギャップ６６，６７を形成させたが、
これとは反対方向、即ち、蒸気移動方向上流側で狭く、
下流側で広くなった楔形ギャップを形成するように動翼
側フック３１，３２の上面を傾斜させても良い。

【００５７】（第２の実施形態）以下本発明の第２の実
施形態について説明する。なお、以下の実施形態中、先
行する実施形態と重複する内容については説明を省略す
る。図８は本実施形態に係るタービン動翼の垂直断面図
である。

【００５８】本実施形態に係るタービン動翼１０では、
図８に示すように、上記第１の実施形態に係るタービン
動翼１０において、タービン動翼１０の重心２１を回転
中心３１ａからタービン回転方向後ろ側（図中左方）に
ずらした構造にした。

【００５９】このように遠心力が作用する方向（タービ
ンロータ６の半径方向）と直交方向にタービン動翼１０
の重心を回転中心３１ａから離した構造にすることによ
り、タービンの回転により遠心力が作用した際によりタ
ービン動翼１０の倒れ込みが容易に起こるようにした。

【００６０】（第３の実施形態）本実施形態に係るター
ビン動翼１０では、上記第１の実施形態に係るタービン
動翼１０において、植込部３に接触部３３を設けた。図
９は第３の実施形態に係るタービン動翼１０をタービン
ロータ６に取り付けた状態をタービンの回転駆動軸方向
から見た図である。

【００６１】図９に示すように、本実施形態に係るター
ビン動翼１０では植込部３のタービン回転方向上流側
（図中右側）の上部を削り取り、植込部３の下部に接触
部３３を設けた。

【００６２】タービン動翼１０をタービンロータ６に嵌
合させながら一つ一つ取り付けていく場合にも一つ前に
取り付けたタービン動翼１０が倒れ込む場合がある。そ
のような場合には、植込部３も若干の倒込みが発生する
ため、隣接する二つのタービン動翼１０，１０間で植込
部３の上部どうしが当ってタービン動翼１０が倒れ込む
際の妨げになる場合がある。これを防止するには、ター
ビン動翼１０が倒れ込む際に、植込部３にも若干の倒込
みが発生するため、接触部３３は特別に設ける必要があ
る。

【００６３】本実施形態では、タービン回転方向上流側
（図中右側）の上部を削り取り、植込部３３の下部に接
触部３３を設けたので、タービン動翼１０取り付け時の
植込部３どうしの衝突がなくなり、タービンロータ６に
タービン動翼１０を組込む際の組立てが容易になった。

【００６４】（第４の実施形態）図１０にて第４の実施
の形態について説明する。図１０は本実施形態に係るタ
ービン動翼のシュラウドカバーを部分的に拡大した図で
ある。

【００６５】本実施形態のタービン動翼１０では、上記
第１の実施の形態のタービンの発明においてタービン動
翼１０が倒れ込んだ場合、シュラウドカバー１の周方向
の見かけの長さが増加し、シュラウドカバー１の重なり
量９が生じるようなシュラウドカバー１をタービン動翼
１０の頂上部に設けたものである。

【００６６】即ち、図１０（ａ）に示すように、シュラ
ウドカバー１も回転し隣接するシュラウドカバー１に重
なり量９が生じるが、上記第１の実施形態の場合、接触
部分は点になり狭い範囲になってしまう。

【００６７】図１０（ｂ）は本実施形態を示す。本実施
形態に係るタービン動翼１０の場合、シュラウドカバー
１が倒れ込むことを想定して、シュラウドカバー１の接
触部分を斜めに切削してシュラウドカバー１の上側に接
触面１５を設けた。このような接触面１５を設けた結
果、タービン動翼１０が倒れ込んだ際に、隣接する二つ
のシュラウドカバー１，１どうしの接触は接触面１５に
よる面接触となるため、隣接する二つのシュラウドカバ
ー１どうしの接触を確実にすることができる。

【００６８】（第５の実施形態）図１１にて第５の実施
形態について説明する。図１１は本実施形態に係るター
ビン動翼の垂直断面図である。

【００６９】本実施形態に係るタービン動翼１０では、
上記第１の実施形態に係るタービン動翼１０において、
ロータ側フック６３下面と動翼側フック３１上面とがな
すギャップ角度α１とシュラウドカバー１上面の傾斜角
α２とを一致させたものである。

【００７０】即ち、動翼側フック３１上面とシュラウド
カバー１上面とを平行にした。これにより、図１１
（ｂ）に示すように、タービン運転時にシュラウドカバ
ー１上面を周方向に一致させることが可能となる。その
結果、タービン運転時にタービン動翼１０が倒れ込む
と、複数個並んだシュラウドカバー１全体が略円柱側面
状の滑らかな面を形成する。そのためタービン内で乱流
を惹起することがなく、また、タービンハウジング内面
とシュラウドカバー１上面との間のクリアランスを小さ
くすることが可能になり、タービン効率を向上させるこ
とが出来る。

【００７１】（第６の実施形態）図１２に沿って第６の
実施形態について説明する。図１２（ａ）は本実施形態
に係るタービン動翼の垂直断面図であり、図１２（ｂ）
は同タービン動翼の動翼側フックの斜視図を部分的に拡
大した図である。

【００７２】本実施形態に係る発明では、上記第１の実
施形態のタービン動翼１０において、動翼側フック３１
上面とロータ側フック６３下面との間に楔型ギャップを
設けるために、動翼側フック３１自体の厚さを変えて楔
型に形成することにより行うものである。

【００７３】即ち図１２に示すように、動翼側フック３
１，３２の上面を斜めに形成し、蒸気移動方向上流側
（図中左側）で薄く、蒸気移動方向下流側（図中右側）
で厚い楔型の断面形状の動翼側フック３１，３２とし
た。

【００７４】このような楔型の動翼側フック３１を採用
することにより、動翼側フック３１とロータ側フック６
３との接点、即ち回転中心３１ａ側の動翼側フック３１
の肉厚を厚く形成できるので、耐用年数の長いタービン
動翼１０にすることができる利点がある。

【００７５】以上の実施形態では、タービン動翼１０が
倒れ込むことにより、シュラウドカバー１間の周方向の
隙間を相殺する発明に関して説明した。

【００７６】（第７の実施形態）図１３により第７の実
施形態に係るタービン動翼１０について説明する。図１
３は本実施形態に係るタービン動翼の斜視図である。

【００７７】図１３に示すように、本実施形態に係るタ
ービン動翼１０では、シュラウドカバー１に対してター
ビンの周方向に沿って接触面を設けた。

【００７８】即ち、このタービン動翼１０Ａではシュラ
ウドカバー１を例えば図１３に示したような略「Ｚ」字
型、或いはカギ型に形成してシュラウドカバー１が重な
る重なり部分１０１，１０２を設け、その重なり部分１
０１，１０２に接触面１０１ａ，１０２ａを設けた。図
１３ではシュラウドカバー１の重なり部分１０１，１０
２を斜めに削って接触面１０１ａ，１０２ａを形成し
た。この接触面はタービンロータ６の半径方向に対して
例えば４５°傾斜した直線を法線とする平面である。

【００７９】このタービン動翼１０Ａに隣接するタービ
ン動翼１０Ｂでは、シュラウドカバー１に重なり部分１
０３，１０４を設け、その重なり部分１０３，１０４に
接触面１０３ａ，１０４ａを設けた。これらのタービン
動翼１０Ａ，１０Ｂの間では、シュラウドカバーの重な
り部分１０２ａと重なり部分１０３ａとが面接触する。

【００８０】このように周方向に沿って形成した接触面
で隣接する二つのシュラウドカバー１，１どうしが接触
するようにしたので、隣接する二つのシュラウドカバー
１，１間で周方向の隙間が生じた場合でも隣接する二つ
のシュラウドカバー１，１間で接触を維持することが可
能となる。

【００８１】（第８の実施形態）図１４にて第８の実施
形態に係るタービン動翼１０について説明する。図１４
は本実施形態に係るタービン動翼の斜視図である。

【００８２】本実施形態に係るタービン動翼１０では、
上記第７の実施形態に係るタービン動翼１０Ａのシュラ
ウドカバー１において、重なり部分１０１，１０２の周
方向端部にも斜めの接触面１０１ｂ，１０２ｂを設け
た。これらの接触面１０１ｂ，１０２ｂは例えばタービ
ン動翼１０の倒れ込む方向に傾斜して形成されている。
即ち、図１４中において、接触面１０１ｂ，１０２ｂは
タービンの回転駆動軸６１を含まない平面を形成してい
る。この平面はタービンの回転駆動軸６１を含む平面
を、タービンロータ６の接線方向、換言すれば、タービ
ン動翼１０Ａや１０Ｂが倒れ込む方向に傾斜した平面で
ある。

【００８３】このタービン動翼１０Ａに隣接するタービ
ン動翼１０Ｂにもシュラウドカバー１において、重なり
部分１０３，１０４の周方向端部にも斜めの接触面１０
３ｂ，１０４ｂが設けられている。これらの接触面１０
３ｂ，１０４ｂも上記接触面１０１ｂ，１０２ｂと同様
にタービンの回転駆動軸６１を含まない平面を形成して
おり、タービン動翼１０Ａとタービン動翼１０Ｂとは接
触面１０２ａと１０３ａ、接触面１０２ｂと１０３ｂと
が面接触する。

【００８４】この重なり部分の周方向端部にも斜めの接
触面を設けたことにより、隣接する二つのシュラウドカ
バー１，１間で軸方向や周方向の隙間が生じた場合でも
隣接する二つのシュラウドカバー１，１間で接触を維持
することが可能となる。

【００８５】（第９の実施形態）本実施形態に係るター
ビン動翼１０では、上記第７の実施形態に係るタービン
動翼１０において、組合わせる動翼の内一方のフックに
楔型ギャップを設けたものである。図１３において、タ
ービン動翼１０の動翼側フック３１，３２部に楔型ギャ
ップを設けた場合、タービン動翼１０には遠心力による
半径方向の変位が生じるため、タービン動翼１０は隣接
するタービン動翼１０に押し付けられる。これにより、
高い面圧が発生し、接触をより強くすることができる。

【００８６】（第１０の実施形態）図１５にて第１０の
実施形態に係るタービン動翼１０について説明する。図
１５は本実施形態に係るタービン動翼の斜視図である。

【００８７】本実施形態に係るタービン動翼１０では、
上記第８の実施形態に係るタービン動翼１０において、
図１５（ａ）に示すように、シュラウドカバー１の周方
向に重なり部分１０１，１０２を設けた。これらの重な
り部分１０１，１０２は図１５（ｂ）に示すように、タ
ービンロータ６の回転軸６１の方向から見ると矩形断面
を備えており、タービン動翼１０Ａと１０Ｂとの間で凹
凸形状が重なり合うように設けられている。

【００８８】本実施形態に係るタービン動翼１０では、
隣接する二つのシュラウドカバー１間に周方向の隙間が
生じるが、図１５に示したような断面凹凸形の重なり部
分を設けることにより隙間を防ぎ、隣接する二つのシュ
ラウドカバー１間で接触を維持できる。またそれと同時
に、蒸気もれをも防ぐことが可能となる。

【００８９】以上、第７の実施形態〜第１０の実施形態
では、隣接する二つのシュラウドカバー１間に軸方向や
周方向の接触面を設けることにより、周方向ギャップが
生じた場合でも、隣接する二つのシュラウドカバー１間
で接触を維持するタービン動翼１０を示した。

【００９０】（第１１の実施形態）図１６にて第１１の
実施形態に係るタービンについて説明する。図１６は本
実施形態に係るタービン動翼及びシュラウド駒の垂直断
面図である。

【００９１】本実施形態に係るタービンでは、垂直断面
が逆台形のシュラウドカバー３８を有する、隣接する二
つのタービン動翼の間に、半径方向に垂直断面が正台形
のシュラウド駒３９を設けた。

【００９２】本実施形態に係るタービンでは、タービン
運転時に作用する遠心力によりシュラウド駒３９は半径
方向外向きに押し上げられるため、隣接する二つのシュ
ラウドカバー３８，３８間に周方向の隙間が生じた場合
でも、このシュラウド駒３９が楔のように機能すること
により、隣接する二つのシュラウドカバー３８，３８間
の周方向の隙間を塞ぐことができ、隣接する二つのシュ
ラウドカバー３８，３８間の接触を維持すると同時に蒸
気の漏出を防止することができる。

【００９３】（第１２の実施形態）図１７にて第１２の
実施形態に係るタービンについて説明する。図１７は本
実施形態に係るタービン動翼及びシュラウド駒３９の垂
直断面図である。

【００９４】本実施形態に係るタービンでは、上記第１
１の実施形態に係るシュラウド駒３９において突起４０
をシュラウド駒３９の頭部に設けた。

【００９５】本実施形態に係るタービンではこの突起４
０を配設した結果、タービン運転時、シュラウド駒３９
にタービンロータ６の半径方向外向きの遠心力が作用し
たときに同半径方向にシュラウド駒３９が抜け落ちるこ
とが防止される。

【００９６】（第１３の実施形態）図１８にて第１３の
実施形態に係るタービンについて説明する。図１８は本
実施形態に係るタービン動翼及びシュラウド駒３９の垂
直断面図である。

【００９７】図１８に示すように、本実施形態に係るタ
ービンではシュラウドカバー１の周方向の両端の上下に
開口部４１，４１Ａを設けた。この開口部はシュラウド
カバー１の頭部突起４０と底部突起４０Ａとが丁度収容
できる形状、大きさに形成されている。

【００９８】本実施形態に係るタービンではシュラウド
カバー３８に上記のような開口部４１，４１Ａを配設し
たので、タービン運転時、シュラウド駒３９にタービン
ロータ６の半径方向外向きの遠心力が作用したときにシ
ュラウド駒３９の上下突起部４０，４０Ａがこの開口部
４１，４１Ａ内に収容され、シュラウドカバー３８の上
下両面とも凹凸がなくなる。その結果タービンの回転が
円滑になり、タービン効率が向上する。更に隣接する二
つのシュラウドカバー３８，３８間からの蒸気の漏出も
防止される。

【００９９】（第１４の実施形態）図１９にて第１４の
実施形態に係るタービンについて説明する。図１９は本
実施形態に係るタービン動翼及びシュラウド駒３９の垂
直断面図である。

【０１００】図１９に示すように、本実施形態に係るタ
ービンではシュラウド駒３９の回転軸６１方向の両端に
側壁４４，４４を設けた。これらの側壁４４，４４はシ
ュラウド駒３９の頭部突起４０と底部突起４０Ａとを繋
いで全体を箱型にしている。

【０１０１】本実施形態に係るタービンではシュラウド
カバー３８に上記のような側壁４４を配設したので、シ
ュラウド駒３９にタービンの回転軸６１の方向の力が作
用した場合にシュラウド駒３９が軸方向にずれて脱落す
ることが防止される。更に隣接する二つのシュラウドカ
バー３８，３８間からの蒸気の漏出も防止される。

【０１０２】以上のように、第１１の実施形態〜第１４
の実施形態で説明した発明では、シュラウド駒がタービ
ン運転時に作用する遠心力により楔のよう機能すること
により、周方向に生じた、隣接する二つのシュラウドカ
バー間の隙間を塞ぐことができる。

【０１０３】

【発明の効果】本発明のタービンによれば、遠心力によ
るタービン動翼の見かけの長さの伸びにより生じる隣接
する二つのシュラウドカバー間の隙間の発生を防ぐこと
により、隣接する二つのシュラウドカバーの接触を維持
し、振動に強い動翼構造を提供でき、曳いてはタービン
の構造信頼性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係るタービンの垂直断面図で
ある。

【図２】第１の実施形態に係るタービンの動翼取り付け
部分の切断図である。

【図３】第１の実施形態に係るタービン動翼の取り付け
状態を図示した斜視図である。

【図４】第１の実施形態に係るタービン動翼の斜視図で
ある。

【図５】第１の実施形態に係るタービン動翼の垂直断面
図である。

【図６】第１の実施形態に係るタービン動翼の垂直断面
図である。

【図７】第１の実施形態に係るタービン動翼の垂直断面
図である。

【図８】第２の実施形態に係るタービン動翼の垂直断面
図である。

【図９】第３の実施形態に係るタービン動翼の垂直断面
図である。

【図１０】第４の実施形態に係るタービン動翼のシュラ
ウドカバーの部分的拡大図である。

【図１１】第５の実施形態に係るタービン動翼の垂直断
面図である。

【図１２】第６の実施形態に係るタービン動翼の垂直断
面図である。

【図１３】第７の実施形態に係るタービン動翼の斜視図
である。

【図１４】第８の実施形態に係るタービン動翼の斜視図
である。

【図１５】第１０の実施形態に係るタービン動翼の斜視
図である。

【図１６】第１１の実施形態に係るタービン動翼及びシ
ュラウド駒の垂直断面図である。

【図１７】第１２の実施形態に係るタービン動翼及びシ
ュラウド駒の垂直断面図である。

【図１８】第１３の実施形態に係るタービン動翼及びシ
ュラウド駒の垂直断面図である。

【図１９】第１４の実施形態に係るタービン動翼及びシ
ュラウド駒の垂直断面図である。

【図２０】従来のタービン動翼の垂直断面図である。

【符号の説明】

１…シュラウドカバー、２…翼有効部、３…植込部、６
３，６４…ロータ側フック、３１，３２…動翼側フッ
ク、６６，６７…楔型ギャップ、７…背側、８…腹側、
９…シュラウドカバー１重なり部、３３…植込部接触
面、２１…重心、３１ａ…回転中心、２３…蒸気力、１
４…シュラウドカバー（回転後）、１５…シュラウドカ
バー重なり面、１８…周方向、６１…軸方向、３８…逆
台形シュラウドカバー、３９…シュラウド駒、４０…突
起部、４１…開口部、４２…シュラウドカバー上面レベ
ル、４３…シュラウドカバー下面レベル、４４…側壁、
４５…動翼の伸び、４６…シュラウドカバー間隙間、４
７…遠心力、４８…動翼Ｂ、４９…動翼Ａ。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 動作流体の運動量を回転力に変換する翼
   有効部と、 前記翼有効部の外周縁部に配設されたシュラウドカバー
   と、 タービンロータ外周上の同心円状のロータ側フックと係
   止する動翼側フックが形成された植込部とを有するター
   ビン動翼であって、 前記ロータ側フック下面と当接する動翼側フック上面と
   の間には楔形ギャップが形成されていることを特徴とす
   るタービン動翼。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のタービン動翼であっ
   て、前記動翼側フックが、平面状の上面を備えているこ
   とを特徴とするタービン動翼。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のタービン動翼であっ
   て、前記動翼側フックが、円柱側面状に膨らんだ曲面を
   少なくとも上面の一部に備えていることを特徴とするタ
   ービン動翼。
4. 【請求項４】 請求項１〜３の何れか１項に記載のター
   ビン動翼であって、前記楔形ギャップが、蒸気流入方向
   に向かって開口していることを特徴とするタービン動
   翼。
5. 【請求項５】 請求項１〜４の何れか１項に記載のター
   ビン動翼であって、前記動翼側フック上面と前記シュラ
   ウドカバー上面とが平行に配設されていることを特徴と
   するタービン動翼。
6. 【請求項６】 動作流体の運動量を回転力に変換する翼
   有効部と、 前記翼有効部の内周縁部に配設され、ロータに係止する
   動翼側フックを備えた植込部と、 前記翼有効部の外周縁部に配設され、隣接するタービン
   動翼のシュラウドカバーとの間で接触する接触面を備え
   たシュラウドカバーとを具備するタービン動翼。
7. 【請求項７】 請求項６に記載のタービン動翼であっ
   て、前記接触面が周方向に沿って形成された傾斜面であ
   ることを特徴とするタービン動翼。
8. 【請求項８】 請求項６に記載のタービン動翼であっ
   て、前記接触面が軸方向に沿って形成された断面カギ型
   の嵌合面であることを特徴とするタービン動翼。
9. 【請求項９】 駆動軸の回りに回転するタービンロータ
   と、 前記タービンロータの外周に嵌合された複数のタービン
   動翼と、 前記各タービン動翼の外周部に取り付けられたシュラウ
   ドカバーと、 前記隣接する二つのシュラウドカバー間に介挿され、タ
   ービンロータ回転時に前記二つのシュラウドカバー間の
   隙間を塞ぐシュラウド駒と、を具備するタービン。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載のタービンであって、 前記シュラウドカバーが、動翼頂部に径方向に反対に凸
    形の断面の逆台形シュラウドカバーであり、 前記シュラウド駒が、断面正台形のシュラウド駒である
    ことを特徴とするタービン。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載のタービンであっ
    て、前記シュラウド駒が底部に脱落防止用突出部を有す
    ることを特徴とするタービン。
12. 【請求項１２】 請求項１０又は１１に記載のタービン
    であって、前記シュラウドカバーが、下面側に前記シュ
    ラウド駒頭部を収容する凹部を有することを特徴とする
    タービン。
13. 【請求項１３】 請求項１０〜１２の何れか１項に記載
    のタービンであって、前記シュラウド駒が、側面に横ず
    れ防止用の側壁を有することを特徴とするタービン。