JP2007303440A - Turbine and turbine rotor blade - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a turbine blade having a snubber cover at the blade tip and a turbine having a plurality of such turbine blades.
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。 In conventional turbine blades, when connecting to adjacent blades, a tenon is provided at the tip, a shroud cover is attached to the tenon, and then fixed by caulking, and the blade is integrally cut from the blade. There is a welding type in which the cover is welded and joined with adjacent blades. Both of these are spellings as a group, and the connection structure is a rigid connection. In these cases, in terms of static stress, there is a tendency that the stress of the swarm or swarm is higher than that of other wings, and there is a twist as a group, which is impossible for the shroud or weld that joins the wings. Power is a factor that works. In general, the vibration stress is higher in the group-wing spelling structure than in the all-around one-group spelling structure.
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。
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。 However, in the case of a moving blade having a snubber cover as described above, it is connected by contact with a neighboring blade with a snubber cover, compared to a rigid connection such as a caulking or welding connection such as a Tenon shroud blade. In order to obtain a good contact state, it is necessary to set the reaction force acting on the snubber cover and the contact surface pressure to appropriate values. The reaction force acts on the damping effect on the vibration of the turbine rotor blade having the snubber cover, and the surface pressure of the contact surface of the cover also affects the vibration characteristics.
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。 For example, if the reaction force of the snubber cover is too small, the vibration suppression effect cannot be obtained so that the contact of the adjacent snubber cover forms a disc mode, and the wing vibrates as a single wing. As a result, the vibration stress is also increased. Conversely, if the reaction force is set excessively, a high stress portion is generated on the lower surface and blade surface of the snubber cover that receives the reaction force. In these cases, the reliability of the turbine blade is significantly reduced.
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。 Therefore, an object of the present invention is to improve the reliability of turbine blades having good vibration characteristics by making good contact between the snubbers of adjacent blades in a turbine blade having a snubber cover.
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。
The present invention meets the above-mentioned object, and the invention according to
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。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a turbine blade in which a plurality of blades are arranged adjacent to each other in the circumferential direction of the turbine rotor shaft, and a snubber cover is attached to the blade tip of the turbine blade, The snubber covers of the turbine rotor blades are configured to come into contact with each other at the contact surface, and at least one corner of the upper surface and the lower surface of the contact surface is chamfered.
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。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a turbine blade in which a plurality of blades are arranged adjacent to each other in the circumferential direction of the turbine rotor shaft, and a snubber cover is attached to the blade tip of the turbine blade, The snubber covers of the turbine rotor blades are configured to contact each other at the contact surface, and a step is provided in the vicinity of at least one of the upper surface and the lower surface of the contact surface to reduce the contact area of the contact surface. It is characterized by that.
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。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a turbine blade in which a plurality of blades are arranged adjacent to each other in the circumferential direction of the turbine rotor shaft, and a snubber cover is attached to the tip of the blade of the turbine blade. The snubber covers of the turbine rotor blades are configured to contact each other at the contact surface, and the thickness of the snubber cover gradually decreases toward the contact surface in the vicinity of at least one of the upper surface and the lower surface of the contact surface. Is provided with a taper.
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。 According to a sixth aspect of the present invention, in the turbine in which a plurality of turbine blades are arranged adjacent to each other in the circumferential direction of the turbine rotor shaft, a snubber cover is attached to the blade tip of the turbine blade. The snubber covers of adjacent turbine blades are in contact with each other at the contact surface, and the attachment angle of the contact surface is relative to the tangent line connecting the leading edge and the trailing edge of the blade shape under the snubber cover. It is set so as not to match the displacement direction of the vibration mode in the primary circumferential direction or the axial direction.
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。 According to a seventh aspect of the present invention, in the turbine in which a plurality of turbine blades are arranged adjacent to each other in the circumferential direction of the turbine rotor shaft, a snubber cover is attached to the blade tip of the turbine blade. The snubber covers of adjacent turbine blades are configured to contact each other at the contact surface, the snubber cover is attached to the tip of the turbine blade, and the snubber covers of the adjacent turbine blades contact each other at the contact surface. The snubber cover is provided with at least one of a chamfer, a step or a taper in the vicinity of the contact surface so as to reduce the area of the contact surface.
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。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the favorable contact state of the snubber covers attached to the blade front-end | tip part of the adjacent turbine blade can be implement | achieved, Therefore The reliability of a turbine and a turbine blade can be improved.
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。 Embodiments of a turbine rotor blade according to the present invention will be described below with reference to the drawings. Here, the same or similar parts are denoted by common reference numerals, and redundant description is omitted.
[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。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a structural diagram of a snubber cover at the tip of a turbine blade according to a first embodiment of a turbine blade according to the present invention. A plurality of
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。
In this embodiment, the attachment angle α of the
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。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the reaction force of the
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。
Conversely, the attachment angle α is determined from the angle β formed by the
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。
Therefore, by setting the attachment angle α of the contact surface to 80 to 95 degrees, the
[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。
[Second Embodiment]
FIG. 3 is a structural diagram of the snubber cover at the tip of the turbine blade according to the second embodiment of the turbine blade according to the present invention. The
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。
According to the present embodiment, the area of the
The chamfer 4 may be applied to both corners of the upper surface and the lower surface of the
[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。
[Third Embodiment]
FIG. 4 is a structural diagram of the snubber cover at the tip of the turbine rotor blade in the third embodiment of the turbine rotor blade according to the present invention. In contrast to the second embodiment, the area of the
The
[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。
[Fourth Embodiment]
FIG. 5 is a structural diagram of the snubber cover at the tip of the turbine blade according to the fourth embodiment of the turbine blade according to the present invention. In contrast to the second embodiment, a
The
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。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
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。 In the turbine rotor blade in which a plurality are arranged adjacent to each other in the circumferential direction of the turbine rotor shaft,
A snubber cover is attached to the blade tip of the turbine blade, and the snubber covers of adjacent turbine blades are configured to come into contact with each other at the contact surface.
The mounting angle of the contact surface is set so as not to match the displacement direction of the primary circumferential direction or the axial vibration mode with respect to the tangent line connecting the leading edge and the trailing edge of the wing shape under the snubber cover. is being done,
Turbine blades characterized by
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。 In the turbine rotor blade in which a plurality are arranged adjacent to each other in the circumferential direction of the turbine rotor shaft,
A snubber cover is attached to the blade tip of the turbine blade, and the snubber covers of adjacent turbine blades are configured to come into contact with each other at the contact surface.
Chamfering is applied to at least one corner of the upper surface and the lower surface of the contact surface;
Turbine blades characterized by
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。 In the turbine rotor blade in which a plurality are arranged adjacent to each other in the circumferential direction of the turbine rotor shaft,
A snubber cover is attached to the blade tip of the turbine blade, and the snubber covers of adjacent turbine blades are configured to come into contact with each other at the contact surface.
A step is provided in the vicinity of at least one of the upper surface and the lower surface of the contact surface to reduce the contact area of the contact surface;
Turbine blades characterized by
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。 In the turbine rotor blade in which a plurality are arranged adjacent to each other in the circumferential direction of the turbine rotor shaft,
A snubber cover is attached to the blade tip of the turbine blade, and the snubber covers of adjacent turbine blades are configured to come into contact with each other at the contact surface.
A taper is provided so that the thickness of the snubber cover gradually decreases toward the contact surface in the vicinity of at least one of the upper surface and the lower surface of the contact surface;
Turbine blades characterized by
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。 In a turbine in which a plurality of turbine rotor blades are arranged adjacent to each other in a circumferential direction of a turbine rotor shaft,
A snubber cover is attached to the blade tip of the turbine blade, and the snubber covers of adjacent turbine blades are configured to come into contact with each other at the contact surface.
The mounting angle of the contact surface is set so as not to match the displacement direction of the primary circumferential direction or the axial vibration mode with respect to the tangent line connecting the leading edge and the trailing edge of the wing shape under the snubber cover. is being done,
Turbine characterized by
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。 In a turbine in which a plurality of turbine rotor blades are arranged adjacent to each other in a circumferential direction of a turbine rotor shaft,
A snubber cover is attached to the blade tip of the turbine blade, and the snubber covers of adjacent turbine blades are configured to come into contact with each other at the contact surface.
A snubber cover is attached to the blade tip of the turbine blade, and the snubber covers of adjacent turbine blades are configured to contact each other at a contact surface,
Chamfering, at least one of a step or a taper is applied near the contact surface of the snubber cover so as to reduce the area of the contact surface;
Turbine characterized by
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