JP2008095574A - タービン動翼、及びタービンロータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、タービン動翼の標準化を可能とすることである。
【解決手段】タービン動翼１０１は、翼本体１と、翼本体１の先端部に設けられた背面側背面側シュラウド２１及び腹面側腹面側シュラウド２２を具備する。背面側背面側シュラウド２１及び腹面側腹面側シュラウド２２の各々は、その厚さ方向が回転半径方向（Ｙ方向）と概ね平行な板形状をしている。背面側背面側シュラウド２１は、翼本体１に固着された第１板状部分２１１と、第１板状部分２１１を介して翼本体１に接続された第２板状部分２１２とを含む。第１板状部分２１１は湾曲面２１１ａを具備する。第２板状部分２１２は、第１平面２１２ａ及び第２平面２１２ｂを具備する。第１平面２１２ａは、湾曲面第２端部２１１ｃに連続する一方側端部から反対側端部まで後縁１２から前縁１１を見る方向に延びる。第２平面２１２ｂは、隣りのタービン動翼のシュラウドと接触する。
【選択図】図４

Description

本発明は、タービン動翼、及びタービンロータの製造方法に関する。

隣り合う翼どうしが接触して連結されるタービン動翼の無限翼構造が特許文献１に開示されている。タービン動翼の無限翼構造は、蒸気タービンに使用されている。タービン動翼は、翼の根元から先端に向かって次第にねじりが大きくなっており、翼の背側と腹側に回転方向に延びるシュラウドが一体的に成形されている。このようなタービン動翼は、回転中に翼に作用する遠心力によりねじり戻り変形し、隣り合う翼のシュラウドが互いに接触して無限翼構造をとる。無限翼構造により、タービン動翼の遠心力に対する強度が増加し、シュラウドどうしの接触部において摩擦力による振動減衰が得られ、タービン動翼の信頼性が確保される。

特許文献２は、タービン動翼の共振を回避する技術として、シュラウドを切削することでシュラウドどうしの接触部に作用する反力を小さくし、接触部に生じる摩擦力を弱めることや、隣接翼のシュラウド間に板形状の隙間調整部材を設けることで接触部に作用する反力を大きくし、接触部に生じる摩擦力を強めることを開示している。

ところで、機械駆動用の蒸気タービンでは、適用するプラント毎にロータ径、使用回転数などの仕様が異なるために以下の（１）〜（４）（以下、「シュラウドコンタクト状態」という。）を考慮して開発、設計、製造を行う必要がある。
（１）タービンロータ停止時におけるシュラウドどうしの隙間
（２）シュラウドどうしが接触する接触面に作用する圧力
（３）接触しているシュラウドどうしに作用する反力
（４）シュラウドどうしが接触し始める最小回転数
ここで、タービンロータ停止時におけるシュラウドどうしの隙間は、隣り合う翼のピッチに依存する。シュラウドの損傷を防ぐためには、接触面に作用する圧力を一定値以下にする必要がある。シュラウドどうしの接触部に作用する摩擦力による振動減衰によりタービン動翼の共振を回避するためには、接触しているシュラウドどうしに作用する反力を適切な範囲にする必要がある。タービン動翼の遠心力に対する強度を確保するためには、接触しているシュラウドどうしに作用する反力を一定値以上にする必要がある。隣り合うシュラウドどうしが接触し始める最小回転数を、タービンの使用回転数域の下限値よりも小さくする必要がある。このように、シュラウドコンタクト状態を考慮する必要があるため、一種類のタービン動翼で様々な仕様に対応することが困難であった。すなわち、タービン動翼を標準化してコストを削減することが困難であった。

特開平１０−１７６５０１号公報 特開２００３−９７２１５号公報

本発明の目的は、タービン動翼の標準化を可能とするタービン動翼、及びタービンロータの製造方法を提供することである。

以下に、（発明を実施するための最良の形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（特許請求の範囲）の記載と（発明を実施するための最良の形態）との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、（特許請求の範囲）に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明のタービン動翼（１０１）は、腹面（１４）と、背面（１３）と、前縁（１１）と、後縁（１２）とを有する翼本体（１）と、前記翼本体の先端部（１５）に設けられたシュラウド（２）とを具備する。前記シュラウドは、前記先端部から回転方向（Ｘ方向）の前記背面側に延びる背面側シュラウド（２１）と、前記先端部から前記回転方向の前記腹面側に延びる腹面側シュラウド（２２）とを備える。前記背面側シュラウド及び前記腹面側シュラウドの各々は、その厚さ方向が回転半径方向（Ｙ方向）と概ね平行な板形状をしている。前記背面側シュラウドは、前記先端部に固着された第１板状部分（２１１）と、前記第１板状部分を介して前記先端部に接続された第２板状部分（２１２）とを含む。前記第１板状部分は、前記厚さ方向から見た前記背面側シュラウドの輪郭線の一部を形成する湾曲面（２１１ａ）を具備する。前記第２板状部分は、前記輪郭線の他の一部を形成する第１平面（２１２ａ）及び第２平面（２１２ｂ）を具備する。前記湾曲面は、前記第１板状部分の前記先端部側に位置する湾曲面第１端部（２１１ｂ）と、前記第１板状部分の前記第２板状部分側に位置する湾曲面第２端部（２１１ｃ）とを含み、前記湾曲面第１端部と前記湾曲面第２端部とが対向するように湾曲する。前記第１平面は、前記湾曲面第２端部に連続する一方側端部と、その反対側端部とを含み、前記一方側端部から前記反対側端部まで前記後縁から前記前縁を見る方向に延びる。前記反対側端部と前記第２平面との間に稜線（２１２ｃ）が形成される。前記第２平面は前記見る方向を向いている。

本発明のタービン動翼（１０１）は、腹面（１４）と、背面（１３）と、前縁（１１）と、後縁（１２）とを有する翼本体（１）と、前記翼本体の先端部（１５）に設けられたシュラウド（２）とを具備する。前記シュラウドは、前記先端部から回転方向（Ｘ方向）の前記背面側に延びる背面側シュラウド（２１）と、前記先端部から前記回転方向の前記腹面側に延びる腹面側シュラウド（２２）とを備える。前記背面側シュラウド及び前記腹面側シュラウドの各々は、その厚さ方向が回転半径方向（Ｙ方向）と概ね平行な板形状をしている。前記腹面側シュラウドは、前記先端部に固着された第１板状部分（２２１）と、前記第１板状部分を介して前記先端部に接続された第２板状部分（２２２）とを含む。前記第１板状部分は、前記厚さ方向から見た前記腹面側シュラウドの輪郭線の一部を形成する湾曲面（２２１ａ）を具備する。前記第２板状部分は、前記輪郭線の他の一部を形成する第１平面及（２２２ａ）び第２平面（２２２ｂ）を具備する。前記湾曲面は、前記第１板状部分の前記先端部側に位置する湾曲面第１端部（２２１ｂ）と、前記第１板状部分の前記第２板状部分側に位置する湾曲面第２端部（２２１ｃ）とを含み、前記湾曲面第１端部と前記湾曲面第２端部とが対向するように湾曲する。前記第１平面は、前記湾曲面第２端部に連続する一方側端部と、その反対側端部とを含み、前記一方側端部から前記反対側端部まで前記前縁から前記後縁を見る方向に延びる。前記反対側端部と前記第２平面との間に稜線（２２２ｃ）が形成される。前記第２平面は、前記見る方向を向いている。

上記いずれのタービン動翼においても、隣り合うタービン動翼のシュラウドが接触した時の応力集中を緩和するためのぬすみとして、湾曲面が設けられている。ここで、第２板状部分は第１平面を有する形状をしているため、シュラウドコンタクト状態を調節するために第２板状部分を切削しても湾曲面まで切削されないような十分な切削しろが確保されている。したがって、信頼性を確保しながらタービン動翼の標準化を図ることが可能である。

本発明によるタービンロータの製造方法は、上記いずれかのタービン動翼（１０１）をタービンディスク（１０２）に固定するステップと、前記第２板状部分（２１２、２２２）を切削するステップとを具備する。

本発明によるタービンロータの製造方法の前記切削するステップにおいては、前記第２平面よりも後退した第３平面（２１２ｂ、２２２ｂ）が前記第２板状部分に形成されることが好ましい。

本発明によるタービンロータの製造方法の前記切削するステップにおいては、
前記第２平面が向く方向と前記第３平面が向く方向とが異なるように前記第３平面が形成されることが好ましい。

本発明によるタービン動翼（１０１）は、翼本体（１）と、前記翼本体の先端部（１５）に設けられたシュラウド（２）とを備える。前記シュラウドは、前記先端部に固着されたシュラウド本体（２３、２４、２５、２６）と、調節片（３１、３４）とを備る。前記調節片は、前記シュラウド本体と密着している第１平面（３１ａ、３４ａ）と、前記第１平面の反対側に配置された第２平面（３１ｂ、３４ｂ）とを備える。前記第２平面は、本タービン動翼と回転方向（Ｘ方向）に隣り合って設けられる他のタービン動翼のシュラウドと接触する。前記第２平面は前記第１平面に対して傾斜している。

上記タービン動翼においては、調節片の第１平面と第２平面とが互いに傾斜しているため、接触しているシュラウドどうしに作用する反力の方向が調節され、適切なシュラウドコンタクト状態が達成される。すなわち、形状の異なる調節片をストックしておいて、その中から適切なシュラウドコンタクト状態が達成されるような調節片を選定してシュラウド本体に固定することが可能である。したがって、信頼性を確保しながらタービン動翼の標準化を図ることが可能である。

本発明によるタービン動翼（１０１）の前記シュラウド本体（２５、２６）には有底穴（２５２、２６２）が設けられることが好ましい。この場合、前記調節片は、前記第１平面が前記有底穴の底面（２５２ａ、２６２ａ）に密着するように前記有底穴に挿入されている。

本発明によるタービン動翼（１０１）は、翼本体（１）と、前記翼本体の先端部（１５）に設けられたシュラウド（２）とを備える。前記シュラウドは、前記先端部に固着されたシュラウド本体（２５、２６と、調節片（３３、３４）とを備える。前記シュラウド本体には有底穴（２５２、２６２）が設けられる。前記調節片は、第１平面（３３ａ、３４ａ）と、前記第１平面の反対側に配置された第２平面（３３ｂ、３４ｂ）とを備える。前記調節片は、前記第１平面が前記有底穴の底面（２５２ａ、２６２ａ）と密着するように前記有底穴に挿入される。前記第２平面は、本タービン動翼と回転方向（Ｘ方向）に隣り合って設けられる他のタービン動翼のシュラウドと接触する。

上記タービン動翼においては、調節片により、タービンロータ停止時におけるシュラウドどうしの隙間が調整され、適切なシュラウドコンタクト状態が達成される。すなわち、形状の異なる調節片をストックしておいて、その中から適切なシュラウドコンタクト状態が達成されるような調節片を選定してシュラウド本体に固定することが可能である。したがって、信頼性を確保しながらタービン動翼の標準化を図ることが可能である。さらに、調節片が有底穴に挿入されることで固定されるから、調節片をシュラウド本体に溶接する必要がない。つまり、溶接のことを考慮する必要がないため、調節片の強度が最適化されるように、又は、隣り合うタービン動翼どうしに作用する摩擦力による振動減衰が最適化されるように、調節片の材質を自由に選定することが可能である。

本発明によれば、タービン動翼の標準化を可能とするタービン動翼、及びタービンロータの製造方法が提供される。

添付図面を参照して、本発明によるタービン動翼及びタービンロータの製造方法を実施するための最良の形態を以下に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るタービンロータ１００を示している、タービンロータ１００は、所定の回転軸まわりに回転可能なタービンディスク１０２と、タービンディスク１０２の外周部に固定された複数のタービン動翼１０１とを具備する。タービン動翼１０１は、翼本体１と、翼本体１の先端部に設けられたシュラウド２とを備えている。複数のタービン動翼１０１は、タービンロータ１００が回転したときに翼本体１に作用する遠心力により、シュラウド２どうしが接触して無限翼構造をとる。なお、図１には、タービンロータ１００が備える複数の圧力段のうちの一段分のみが示されている。

図２は、本実施形態に係るタービン動翼１０１の全体構造を示している。タービン動翼１０１は、翼本体１と、翼本体１の基部１６側に設けられた植込部３と、翼本体１の先端部１５側に設けられたシュラウド２とを備えている。翼本体１は、基部１６から先端部１５に向かって次第にねじりが大きくなっている。シュラウド２は、翼本体１と一体的に形成されている。植込部３がタービンディスク１０２の外周部に植え込まれることでタービン動翼１０１がタービンディスク１０２に固定される。

図３は、本実施形態に係るタービン動翼１０１としてのタービン動翼１０１ａ〜１０１ｃどうしの取り合いを示している。図中には、ＸＹＺ方向を示す矢印と、タービンロータ１００の回転軸Ｓ１が示されている。Ｚ方向は、回転軸Ｓ１に平行である。Ｙ方向は、タービンロータ１００の回転半径方向に平行である。Ｘ方向は、タービンロータ１００の回転方向（円周方向）に平行である。翼本体１の前縁１１と、後縁１２と、背面１３と、腹面１４とが示されている。シュラウド２は、先端部１５から回転方向の背面１３側に延びる背面側シュラウド２１と、先端部１５から回転方向の腹面１４側に延びる腹面側シュラウド２２とを備えている。背面側シュラウド２１及び腹面側シュラウド２２の各々は、その厚さ方向が回転半径方向と概ね平行な板形状をしている。タービン動翼１０１ｃ、タービン動翼１０１ａ、タービン動翼１０１ｂは、この順番で回転方向に隣り合って設けられている。タービン動翼１０１ａの背面１３側にタービン動翼１０１ｂが配置され、タービン動翼１０１ａの腹面１４側にタービン動翼１０１ｃが配置されている。タービンロータ１００が回転したときに翼本体１に作用する遠心力により、翼本体１は図中の矢印で示されるようにねじり戻り変形し、タービン動翼１０１ａの背面側シュラウド２１とタービン動翼１０１ｂの腹面側シュラウド２２とが接触し、タービン動翼１０１ａの腹面側シュラウド２２とタービン動翼１０１ｃの背面側シュラウド２１とが接触する。

図４は、図３に示されたシュラウド２を拡大して示している。背面側シュラウド２１は、先端部１５に固着された第１板状部分２１１と、第１板状部分２１１を介して先端部１５に接続された第２板状部分２１２とを含んでいる。第１板状部分２１１は、湾曲面２１１ａを備えている。第２板状部分２１２は、第１平面２１２ａ及び第２平面２１２ｂを備えている。湾曲面２１１ａ、第１平面２１２ａ及び第２平面２１２ｂの各々は、背面側シュラウド２１をその厚さ方向から見たときの輪郭線の一部を形成している。すなわち、湾曲面２１１ａ、第１平面２１２ａ及び第２平面２１２ｂの各々は、回転半径方向に概ね平行である。湾曲面２１１ａは、第１板状部分２１１の先端部１５側に位置する第１端部２１１ｂと、第１板状部分２１１の第２板状部分２１２側に位置する第２端部２１１ｃとを含み、両者が対向するように湾曲している。第１平面２１２ａの一方側端部は第２端部２１１ｃに連続し、第１平面２１２ａの反対側端部は第２平面２１２ｂとの間で稜線２１２ｃを形成している。第１平面２１２ａは、一方側端部から反対側端部まで後縁１２から前縁１１を見る方向に延びている。第２平面２１２ｂは、先端部１５の背面１３側に配置され、後縁１２から前縁１１を見る方向を向いている。

同様に、腹面側シュラウド２２は、先端部１５に固着された第１板状部分２２１と、第１板状部分２２１を介して先端部１５に接続された第２板状部分２２２とを含んでいる。第１板状部分２２１は、湾曲面２２１ａを備えている。第２板状部分２２２は、第１平面２２２ａ及び第２平面２２２ｂを備えている。湾曲面２２１ａ、第１平面２２２ａ及び第２平面２２２ｂの各々は、腹面側シュラウド２２をその厚さ方向から見たときの輪郭線の一部を形成している。すなわち、湾曲面２２１ａ、第１平面２２２ａ及び第２平面２２２ｂの各々は、回転半径方向に概ね平行である。湾曲面２２１ａは、第１板状部分２２１の先端部１５側に位置する第１端部２２１ｂと、第１板状部分２２１の第２板状部分２２２側に位置する第２端部２２１ｃとを含み、両者が対向するように湾曲している。第１平面２２２ａの一方側端部は第２端部２２１ｃに連続し、第１平面２２２ａの反対側端部は第２平面２２２ｂとの間で稜線２２２ｃを形成している。第１平面２２２ａは、一方側端部から反対側端部まで前縁１１から後縁１２を見る方向に延びている。第２平面２２２ｂは、先端部１５の腹面１４側に配置され、前縁１１から後縁１２を見る方向を向いている。

次に、本発明の第１の実施形態に係るタービンロータの製造方法を説明する。タービンロータ１００の製造方法は、タービン動翼１０１をタービンディスク１０２の外周部に固定するステップと、第２板状部分２１２又は第２板状部分２２２を切削してシュラウドコンタクト状態を適切な状態に調節するステップとを具備する。ここでシュラウドコンタクト状態とは、以下の（１）〜（４）のことをいう。
（１）タービンロータ停止時におけるシュラウドどうしの隙間
（２）シュラウドどうしが接触する接触面に作用する圧力
（３）接触しているシュラウドどうしに作用する反力
（４）シュラウドどうしが接触し始める最小回転数

以下、図５及び図６を用いて詳細に説明する。ここでは、第２板状部分２２２を切削する場合について説明し、第２板状部分２１２を切削する場合は同様であるので説明を省略する。図５（ａ）及び（ｂ）は、第２板状部分２２２を切削することにより第２平面２２２ｂを破線で示された切削前の位置から実線で示された切削後の位置まで後退させた場合について示している。第２平面２２２ｂは、切削により前縁１１側に後退している。第２平面２２２ｂは、タービンロータが回転したときに隣のタービン動翼の第２板状部分２１２と接触する。図中に示されたＸＹＺ方向は図４と同じである。ここでは、第２平面２２２ｂは切削の前後で同じ方向を向いている。このように、第２板状部分２２２を切削して第２平面２２２ｂを後退させることにより、タービンロータ停止時におけるシュラウドどうしの隙間が調整され、適切なシュラウドコンタクト状態が達成される。図６（ａ）及び（ｂ）は、第２平面２２２ｂが切削の前後で異なる方向を向くように第２板状部分２２２を切削した場合について示している。切削前の第２平面２２２ｂが破線で示され、切削後の第２平面２２２ｂが実線で示されている。図中に示されたＸＹＺ方向は図４と同じである。図６においては、第２平面２２２ｂのＸ方向に対する角度と、Ｙ方向に対する角度との両者が切削の前後で異なる場合が示されているが、どちらか一方の角度だけが異なるように第２板状部分２２２を切削しても良い。このように隣りのタービン動翼の第２板状部分２１２と接触する第２平面２２２ｂが向く方向を調節することで、接触しているシュラウドどうしに作用する反力の方向が調節され、適切なシュラウドコンタクト状態が達成される。また、図６に示す場合においては、第２平面２２２ｂの面積が大きくなるように第２板状部分２２２が切削されている。第２平面２２２ｂの面積が大きいとシュラウドどうしが接触する接触面としての第２平面２２２ｂに作用する圧力が小さくなって第２板状部分２２２の損傷が防がれる。

図４においては、隣り合うタービン動翼のシュラウドが接触した時の応力集中を緩和するためのぬすみとして、湾曲面２１１ａ及び湾曲面２２１ａが設けられている。ここで、第２板状部分２１２は第１平面２１２ａを有する形状をしているため、第２板状部分２１２を切削しても湾曲面２１１ａまでは切削されないような十分な切削しろが確保されている。同様に、第２板状部分２２２は第１平面２２２ａを有する形状をしているため、第２板状部分２２２を切削しても湾曲面２２１ａまでは切削されないような十分な切削しろが確保されている。したがって、本実施形態に係るタービン動翼１０１によれば、信頼性を確保しながらタービン動翼の標準化を図ることが可能である。湾曲面２１１ａ及び湾曲面２２１ａの形状は、図４に示されるようにＹ方向から見た形状線が円弧となる形状であっても良いが、応力集中の緩和が得られるのであれば他の形状であっても良い。また、第１端部２１１ｂと第２端部２１１ｃ、第１端部２２１ｂと第２端部２２１ｃは、１８０度の角度をなして対向していることが好ましいが、１８０度でなくても良い。１８０度の角度をなして対向しているとき、第１端部２１１ｂと第２端部２１１ｃとを結ぶ直線及び第１端部２２１ｂと第２端部２２１ｃとを結ぶ直線の各々は、円の直径である。

なお、応力集中の緩和は考慮されているが標準化が考慮されていない一般的なタービン動翼の場合のシュラウドの形状は、本実施形態における第１平面２１２ａや第１平面２２２ａに対応する部分を有しない。応力集中の緩和だけを目的とする場合、シュラウドを本実施形態のような形状とすることは合理的でないからである。

図７は、図３に示されたタービン動翼１０１（１０１ａ〜１０１ｃ）の変形例を示している。図７においては、湾曲面２１１ａ及び湾曲面２２１ａの形状は、Ｙ方向から見た形状線が楕円弧となる形状である。第１端部２１１ｂと第２端部２１１ｃ、第１端部２２１ｂと第２端部２２１ｃは、１８０度の角度をなして対向していることが好ましいが、１８０度でなくても良い。１８０度の角度をなして対向しているとき、第１端部２１１ｂと第２端部２１１ｃとを結ぶ直線及び第１端部２２１ｂと第２端部２２１ｃとを結ぶ直線の各々は、楕円の長軸である。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係るタービンロータ１００は、図１に示された第１の実施形態に係るタービンロータ１００と同様であるので、重複する説明を省略する。また、本発明の第２の実施形態に係るタービン動翼１０１は、図２に示された第１の実施形態に係るタービン動翼１０１と同様であるので、重複する説明を省略する。

図８は、本実施形態に係るタービン動翼１０１としてのタービン動翼１０１ａ〜１０１ｃどうしの取り合いを示している。図中には、ＸＹＺ方向を示す矢印と、タービンロータ１００の回転軸Ｓ１が示されている。Ｚ方向は、回転軸Ｓ１に平行である。Ｙ方向は、タービンロータ１００の回転半径方向に平行である。Ｘ方向は、タービンロータ１００の回転方向（円周方向）に平行である。翼本体１の前縁１１と、後縁１２と、背面１３と、腹面１４とが示されている。シュラウド２は、先端部１５から回転方向の背面１３側に延びるシュラウド本体２３と、先端部１５から回転方向の腹面１４側に延びるシュラウド本体２４とを備えている。シュラウド本体２３及びシュラウド本体２４の各々は、その厚さ方向が回転半径方向と概ね平行な板形状をしている。シュラウド本体２３は、平面２３１を備えている。平面２３１は、先端部１５の背面１３側に配置され、後縁１２から前縁１１を見る方向を向いている。シュラウド本体２４は、平面２４１を備えている。平面２４１は、先端部１５の腹面１４側に配置され、前縁１１から後縁１２を見る方向を向いている。シュラウド２は、シュラウド本体２３に固定された調節片３１と、シュラウド本体２４に固定された調節片３１とを備えている。タービン動翼１０１ｃ、タービン動翼１０１ａ、タービン動翼１０１ｂは、この順番で回転方向に隣り合って設けられている。タービン動翼１０１ａの背面１３側にタービン動翼１０１ｂが配置され、タービン動翼１０１ａの腹面１４側にタービン動翼１０１ｃが配置されている。タービンロータ１００が回転したときに翼本体１に作用する遠心力により、翼本体１は図中の矢印で示されるようにねじり戻り変形し、タービン動翼１０１ａのシュラウド本体２３に固定された調節片３１とタービン動翼１０１ｂのシュラウド本体２４に固定された調節片３１と接触し、タービン動翼１０１ａのシュラウド本体２４に固定された調節片３１とタービン動翼１０１ｃのシュラウド本体２３に固定された調節片３１とが接触する。

図９は、調節片３１の形状を示している。調節片３１は、第１平面３１ａと、第１平面３１ａの反対側に配置された第２平面３１ｂとを備えている。調節片３１は、第１平面３１ａが平面２３１又は平面２４１に密着するように、シュラウド本体２３又はシュラウド本体２４に溶接されている。第２平面３１ｂは、タービンロータ１００が回転して翼本体１に遠心力が作用すると隣のタービン動翼１０１の第２平面３１ｂと接触する。調節片３１により、タービンロータ停止時におけるシュラウドどうしの隙間が調整され、適切なシュラウドコンタクト状態が達成される。また、第２平面３１ｂが第１平面３１ａに対して傾斜しているため、接触しているシュラウドどうしに作用する反力の方向が調節され、適切なシュラウドコンタクト状態が達成される。すなわち、形状の異なる調節片３１をストックしておいて、その中から適切なシュラウドコンタクト状態が達成されるような調節片３１を選定してシュラウド本体２３又はシュラウド本体２４に固定することとすればよい。したがって、本実施形態に係るタービン動翼１０１によれば、信頼性を確保しながらタービン動翼の標準化を図ることが可能である。なお、第１平面３１ａ及び第２平面３１ｂは、第２平面３１ｂのＸ方向に対する角度と平面２３１又は平面２４１のＸ方向に対する角度とが異なるように傾斜していてもよく、第２平面３１ｂのＹ方向に対する角度と平面２３１又は平面２４１のＹ方向に対する角度とが異なるように傾斜していてもよい。

図１０は、本実施形態に係るタービン動翼１０１が備える調節片の変形例を示している。調節片の変形例としての調節片３２は、第１平面３２ａと、第１平面３２ａの反対側に配置された第２平面３２ｂとを備えている。第１平面３２ａと第２平面３２ｂとは平行である。調節片３２は、調節片３１のかわりに設けられる。調節片３２は、第１平面３２ａが平面２３１又は平面２４１に密着するように、シュラウド本体２３又はシュラウド本体２４に溶接される。調節片３２は、シュラウド本体２３及びシュラウド本体２４の一方だけに設けられてもよく、両方に設けられても良い。調節片３２により、タービンロータ停止時におけるシュラウドどうしの隙間が調整され、適切なシュラウドコンタクト状態が達成される。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係るタービンロータ１００は、図１に示された第１の実施形態に係るタービンロータ１００と同様であるので、重複する説明を省略する。また、本発明の第３の実施形態に係るタービン動翼１０１は、図２に示された第１の実施形態に係るタービン動翼１０１と同様であるので、重複する説明を省略する。

図１１は、本実施形態に係るタービン動翼１０１としてのタービン動翼１０１ａ〜１０１ｃどうしの取り合いを示している。図中には、ＸＹＺ方向を示す矢印と、タービンロータ１００の回転軸Ｓ１が示されている。Ｚ方向は、回転軸Ｓ１に平行である。Ｙ方向は、タービンロータ１００の回転半径方向に平行である。Ｘ方向は、タービンロータ１００の回転方向（円周方向）に平行である。翼本体１の前縁１１と、後縁１２と、背面１３と、腹面１４とが示されている。シュラウド２は、先端部１５から回転方向の背面１３側に延びるシュラウド本体２５と、先端部１５から回転方向の腹面１４側に延びるシュラウド本体２６とを備えている。シュラウド本体２５及びシュラウド本体２６の各々は、その厚さ方向が回転半径方向と概ね平行な板形状をしている。シュラウド本体２５は、平面２５１を備えている。平面２５１は、先端部１５の背面１３側に配置され、後縁１２から前縁１１を見る方向を向いている。シュラウド本体２６は、平面２６１を備えている。平面２６１は、先端部１５の腹面１４側に配置され、前縁１１から後縁１２を見る方向を向いている。シュラウド本体２５には、平面２５１に開口する有底穴２５２が設けられている。有底穴２５２は、底面２５２ａと、側壁面２５２ｂとを備えている。底面２５２ａ及び平面２５１は、互いに平行であり、同じ方向を向いている。シュラウド２は、有底穴２５２に挿入された状態でシュラウド本体２５に固定された調節片３３を備えている。調節片３３は、第１平面３３ａと、第１平面３３ａの反対側に配置された第２平面３３ｂとを備えている。第１平面３３ａと第２平面３３ｂとは互いに平行である。調節片３３は、第１平面３３ａが底面２５２ａに密着するように有底穴２５２に挿入され、調節片３３の有底穴２５２に挿入されている部分の全周を囲んでいる側壁面２５２ｂによって挟持されている。タービン動翼１０１ｃ、タービン動翼１０１ａ、タービン動翼１０１ｂは、この順番で回転方向に隣り合って設けられている。タービン動翼１０１ａの背面１３側にタービン動翼１０１ｂが配置され、タービン動翼１０１ａの腹面１４側にタービン動翼１０１ｃが配置されている。タービンロータ１００が回転したときに翼本体１に作用する遠心力により、翼本体１は図中の矢印で示されるようにねじり戻り変形し、タービン動翼１０１ａの第２平面３３ｂとタービン動翼１０１ｂの平面２６１とが接触し、タービン動翼１０１ａの平面２６１とタービン動翼１０１ｃの第２平面３３ｂとが接触する。調節片３３により、タービンロータ停止時におけるシュラウドどうしの隙間が調整され、適切なシュラウドコンタクト状態が達成される。すなわち、第１平面３３ａと第２平面３３ｂの間隔が異なる調節片３３をストックしておいて、その中から適切なシュラウドコンタクト状態が達成されるような調節片３３を選定してシュラウド本体２５に固定することとすればよい。したがって、本実施形態に係るタービン動翼１０１によれば、信頼性を確保しながらタービン動翼の標準化を図ることが可能である。さらに、調節片３３が有底穴２５２に挿入されることで固定されるから、調節片３３をシュラウド本体２５に溶接する必要がない。つまり、溶接のことを考慮する必要がないため、調節片３３の強度が最適化されるように、又は、調節片３３とシュラウド本体２６との間の摩擦力による振動減衰が最適化されるように、調節片３３の材質を自由に選定することが可能である。

図１２は、本実施形態に係るタービン動翼１０１（１０１ａ〜１０１ｂ）の変形例を示している。図１１に示されたタービン動翼１０１と重複する構成については、共通の符号を付してその説明を省略する。図１２においては、シュラウド本体２６にも平面２６１に開口する有底穴２６２が設けられている。有底穴２６２は、底面２６２ａと、側壁面２６２ｂとを備えている。底面２６２ａ及び平面２６１は、互いに平行であり、同じ方向を向いている。シュラウド２は、一の調節片３４と、他の調節片３４とを備えている。一の調節片３４は、図１１に示された調節片３３のかわりに有底穴２５２に挿入された状態でシュラウド本体２５に固定されている。他の調節片３４は、有底穴２６２に挿入された状態でシュラウド本体２６に固定されている。調節片３４は、第１平面３４ａと、第１平面３４ａの反対側に配置された第２平面３４ｂとを備えている。一の調節片３４は、第１平面３４ａが底面２５２ａに密着するように有底穴２５２に挿入され、調節片３４の有底穴２５２に挿入されている部分の全周を囲んでいる側壁面２５２ｂによって挟持されている。他の調節片３４は、第１平面３４ａが底面２６２ａに密着するように有底穴２６２に挿入され、調節片３４の有底穴２６２に挿入されている部分の全周を囲んでいる側壁面２６２ｂによって挟持されている。タービンロータが回転したときに翼本体１に作用する遠心力により、翼本体１は図中の矢印で示されるようにねじり戻り変形し、タービン動翼１０１ａのシュラウド本体２５に固定された調節片３４の第２平面３４ｂとタービン動翼１０１ｂのシュラウド本体２６に固定された調節片３４の第２平面３４ｂとが接触し、タービン動翼１０１ａのシュラウド本体２６に固定された調節片３４の第２平面３４ｂとタービン動翼１０１ｃのシュラウド本体２５に固定された調節片３４の第２平面３４ｂとが接触する。調節片３４により、タービンロータ停止時におけるシュラウドどうしの隙間が調整され、適切なシュラウドコンタクト状態が達成される。また、第２平面３４ｂが第１平面３４ａに対して傾斜しているため、接触しているシュラウドどうしに作用する反力の方向が調節され、適切なシュラウドコンタクト状態が達成される。すなわち、形状の異なる調節片３４をストックしておいて、その中から適切なシュラウドコンタクト状態が達成されるような調節片３４を選定してシュラウド本体２５及びシュラウド本体２６に固定することとすればよい。したがって、本実施形態の変形例に係るタービン動翼１０１によれば、信頼性を確保しながらタービン動翼の標準化を図ることが可能である。さらに、調節片３４が有底穴２５２又は有底穴２６２に挿入されることで固定されるから、調節片３４をシュラウド本体２５又はシュラウド本体２６に溶接する必要がない。つまり、溶接のことを考慮する必要がないため、調節片３４の強度が最適化されるように、又は、調節片３４どうしの摩擦力による振動減衰が最適化されるように、調節片３４の材質を自由に選定することが可能である。なお、第１平面３４ａ及び第２平面３４ｂは、第２平面３４ｂのＸ方向に対する角度と底面２５２ａ又は底面２６２ａのＸ方向に対する角度とが異なるように傾斜していてもよく、第２平面３４ｂのＹ方向に対する角度と底面２５２ａ又は底面２６２ａのＹ方向に対する角度とが異なるように傾斜していてもよい。

図１３は、本実施形態に係るタービン動翼１０１（１０１ａ〜１０１ｂ）の他の変形例を示している。図１１に示されたタービン動翼１０１と重複する構成については、共通の符号を付してその説明を省略する。図１３においては、底面２５２ａは平面２５１に対して傾斜している。シュラウド本体２６には、平面２６１に開口する有底穴２６２が設けられている。有底穴２６２は、底面２６２ａと、側壁面２６２ｂとを備えている。底面２６２ａは平面２６１に対して傾斜している。シュラウド２は、有底穴２５２に挿入された状態でシュラウド本体２５に固定された一の調節片３３と、有底穴２６２に挿入された状態でシュラウド本体２６に固定された他の調節片３３とを備えている。調節片３３は、第１平面３３ａと、第１平面３３ａの反対側に配置された第２平面３３ｂとを備えている。一の調節片３３は、第１平面３３ａが底面２５２ａに密着するように有底穴２５２に挿入され、調節片３３の有底穴２５２に挿入されている部分の全周を囲んでいる側壁面２５２ｂによって挟持されている。他の調節片３３は、第１平面３３ａが底面２６２ａに密着するように有底穴２６２に挿入され、調節片３３の有底穴２６２に挿入されている部分の全周を囲んでいる側壁面２６２ｂによって挟持されている。タービンロータ１００が回転したときに翼本体１に作用する遠心力により、翼本体１は図中の矢印で示されるようにねじり戻り変形し、タービン動翼１０１ａのシュラウド本体２５に固定された調節片３３の第２平面３３ｂとタービン動翼１０１ｂのシュラウド本体２６に固定された調節片３３の第２平面３３ｂとが接触し、タービン動翼１０１ａのシュラウド本体２６に固定された調節片３３の第２平面３３ｂとタービン動翼１０１ｃのシュラウド本体２５に固定された調節片３３の第２平面３３ｂとが接触する。調節片３３により、タービンロータ停止時におけるシュラウドどうしの隙間が調整され、適切なシュラウドコンタクト状態が達成される。すなわち、第１平面３３ａと第２平面３３ｂの間隔が異なる調節片３３をストックしておいて、その中から適切なシュラウドコンタクト状態が達成されるような調節片３３を選定してシュラウド本体２５及びシュラウド本体２６に固定することとすればよい。したがって、本実施形態の変形例に係るタービン動翼１０１によれば、信頼性を確保しながらタービン動翼の標準化を図ることが可能である。さらに、調節片３３が有底穴２５２又は有底穴２６２に挿入されることで固定されるから、調節片３３をシュラウド本体２５又はシュラウド本体２６に溶接する必要がない。つまり、溶接のことを考慮する必要がないため、調節片３３の強度が最適化されるように、又は、調節片３３どうしの摩擦力による振動減衰が最適化されるように、調節片３３の材質を自由に選定することが可能である。

図１は、本発明の第１の実施形態に係るタービンロータを示す図である。 図２は、本発明の第１の実施形態に係るタービン動翼を示す斜視図である。 図３は、本発明の第１の実施形態に係るタービン動翼どうしの取り合いを示す図である。 図４は、図３に示されたタービン動翼のシュラウドを示す拡大図である。 図５は、本発明の第１の実施形態に係るタービンロータの製造方法について説明するための図である。 図６は、本発明の第１の実施形態に係るタービンロータの製造方法の変形例について説明するための図である。 図７は、図３に示されたタービン動翼のシュラウドの変形例を示す図である。 図８は、本発明の第２の実施形態に係るタービン動翼を示す図である。 図９は、本発明の第２の実施形態に係るタービン動翼が備える調節片を示す図である。 図１０は、本発明の第２の実施形態に係るタービン動翼が備える調節片の変形例を示す図である。 図１１は、本発明の第３の実施形態に係るタービン動翼を示す図である。 図１２は、本発明の第３の実施形態に係るタービン動翼の変形例を示す図である。 図１３は、本発明の第３の実施形態に係るタービン動翼の他の変形例を示す図である。

符号の説明

１…翼本体
２…シュラウド
３…植込部
１１…前縁
１２…後縁
１３…背面
１４…腹面
１５…先端部
１６…基部
２１…背面側シュラウド
２２…腹面側シュラウド
２１１、２２１…第１板状部分
２１１ａ、２２１ａ…湾曲面
２１１ｂ、２２１ｂ…第１端部
２１１ｃ、２２１ｃ…第２端部
２１２、２２２…第２板状部分
２１２ａ、２２２ａ…第１平面
２１２ｂ、２２２ｂ…第２平面
２１２ｃ、２２２ｃ…稜線
２３、２４、２５、２６…シュラウド本体
２３１、２４１、２５１、２６１…平面
２５２、２６２…有底穴
２５２ａ、２６２ａ…底面
２５２ｂ、２６２ｂ…側壁面
３１、３２、３３、３４…調節片
３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａ…第１平面
３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ、３４ｂ…第２平面
１００…タービンロータ
１０１（１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ）…タービン動翼
１０２…タービンディスク
Ｓ１…回転軸

Claims (8)

1. 腹面と、背面と、前縁と、後縁とを有する翼本体と、
   前記翼本体の先端部に設けられたシュラウドと
   を具備し、
   前記シュラウドは、前記先端部から回転方向の前記背面側に延びる背面側シュラウドと、前記先端部から前記回転方向の前記腹面側に延びる腹面側シュラウドとを備え、
   前記背面側シュラウド及び前記腹面側シュラウドの各々は、その厚さ方向が回転半径方向と概ね平行な板形状をしており、
   前記背面側シュラウドは、前記先端部に固着された第１板状部分と、前記第１板状部分を介して前記先端部に接続された第２板状部分とを含み、
   前記第１板状部分は、前記厚さ方向から見た前記背面側シュラウドの輪郭線の一部を形成する湾曲面を具備し、
   前記第２板状部分は、前記輪郭線の他の一部を形成する第１平面及び第２平面を具備し、
   前記湾曲面は、前記第１板状部分の前記先端部側に位置する湾曲面第１端部と、前記第１板状部分の前記第２板状部分側に位置する湾曲面第２端部とを含み、前記湾曲面第１端部と前記湾曲面第２端部とが対向するように湾曲し、
   前記第１平面は、前記湾曲面第２端部に連続する一方側端部と、その反対側端部とを含み、前記一方側端部から前記反対側端部まで前記後縁から前記前縁を見る方向に延び、
   前記反対側端部と前記第２平面との間に稜線が形成され、
   前記第２平面は前記見る方向を向いている
   タービン動翼。
2. 腹面と、背面と、前縁と、後縁とを有する翼本体と、
   前記翼本体の先端部に設けられたシュラウドと
   を具備し、
   前記シュラウドは、前記先端部から回転方向の前記背面側に延びる背面側シュラウドと、前記先端部から前記回転方向の前記腹面側に延びる腹面側シュラウドとを備え、
   前記背面側シュラウド及び前記腹面側シュラウドの各々は、その厚さ方向が回転半径方向と概ね平行な板形状をしており、
   前記腹面側シュラウドは、前記先端部に固着された第１板状部分と、前記第１板状部分を介して前記先端部に接続された第２板状部分とを含み、
   前記第１板状部分は、前記厚さ方向から見た前記腹面側シュラウドの輪郭線の一部を形成する湾曲面を具備し、
   前記第２板状部分は、前記輪郭線の他の一部を形成する第１平面及び第２平面を具備し、
   前記湾曲面は、前記第１板状部分の前記先端部側に位置する湾曲面第１端部と、前記第１板状部分の前記第２板状部分側に位置する湾曲面第２端部とを含み、前記湾曲面第１端部と前記湾曲面第２端部とが対向するように湾曲し、
   前記第１平面は、前記湾曲面第２端部に連続する一方側端部と、その反対側端部とを含み、前記一方側端部から前記反対側端部まで前記前縁から前記後縁を見る方向に延び、
   前記反対側端部と前記第２平面との間に稜線が形成され、
   前記第２平面は、前記見る方向を向いている
   タービン動翼。
3. 請求項１又は２に記載のタービン動翼をタービンディスクに固定するステップと、
   前記第２板状部分を切削するステップと
   を具備する
   タービンロータの製造方法。
4. 前記切削するステップにおいては、
   前記第２平面よりも後退した第３平面が前記第２板状部分に形成される
   請求項３に記載のタービンロータの製造方法。
5. 前記切削するステップにおいては、
   前記第２平面が向く方向と前記第３平面が向く方向とが異なるように前記第３平面が形成される
   請求項４に記載のタービンロータの製造方法。
6. 翼本体と、
   前記翼本体の先端部に設けられたシュラウドと
   を備え、
   前記シュラウドは、前記先端部に固着されたシュラウド本体と、調節片とを備え、
   前記調節片は、前記シュラウド本体と密着している第１平面と、前記第１平面の反対側に配置された第２平面とを備え、
   前記第２平面は、本タービン動翼と回転方向に隣り合って設けられる他のタービン動翼のシュラウドと接触し、
   前記第２平面は前記第１平面に対して傾斜している
   タービン動翼。
7. 前記シュラウド本体には有底穴が設けられ、
   前記調節片は、前記第１平面が前記有底穴の底面に密着するように前記有底穴に挿入されている
   請求項６に記載のタービン動翼。
8. 翼本体と、
   前記翼本体の先端部に設けられたシュラウドと
   を備え、
   前記シュラウドは、前記先端部に固着されたシュラウド本体と、調節片とを備え、
   前記シュラウド本体には有底穴が設けられ、
   前記調節片は、第１平面と、前記第１平面の反対側に配置された第２平面とを備え、
   前記調節片は、前記第１平面が前記有底穴の底面と密着するように前記有底穴に挿入され、
   前記第２平面は、本タービン動翼と回転方向に隣り合って設けられる他のタービン動翼のシュラウドと接触する
   タービン動翼。

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