JP2011074806A - Fixing structure of turbine moving blade - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、動翼根部をロータに設けた溝に挿入して固定するタービン動翼の固定構造に関する。 The present invention relates to a turbine rotor blade fixing structure in which a rotor blade root is inserted and fixed in a groove provided in a rotor.
動翼根元部を回転するロータに設けた溝に対し、回転軸方向に向けて挿入するタービン動翼は、回転時に自らの遠心力によりロータに設けた溝部にタービン動翼根部が押付けられることで固定される。タービン動翼を遠心力によりロータに設けた溝に固定する方式では、遠心力が小さい低回転時には十分に動翼が固定されていないことを示す。そのため、タービン動翼とロータ溝の間にシムやクサビを挿入することで、低回転時でもタービン動翼をロータ溝に固定することを可能としている。 Turbine blades inserted in the direction of the rotation axis with respect to the grooves provided in the rotor that rotates the rotor blade root are pressed against the grooves provided in the rotor by its own centrifugal force during rotation. Fixed. The method of fixing the turbine blade in the groove provided in the rotor by centrifugal force indicates that the blade is not sufficiently fixed at the time of low rotation with small centrifugal force. Therefore, by inserting shims and wedges between the turbine rotor blade and the rotor groove, the turbine rotor blade can be fixed to the rotor groove even at a low rotation speed.
なお、ロータに対するタービン動翼の固定構造に関する従来技術としては、例えば特許文献1に記載の技術がある。
In addition, as a prior art regarding the fixing structure of the turbine rotor blade with respect to a rotor, there exists a technique of
ロータ外周にロータ軸方向に設けられたロータ溝部に挿入されるタービン動翼において、回転の有無によらずタービン動翼をロータ溝に固定するために、タービン動翼の最下部に押上構造物を挿入することが知られているが、くさび構造の挿入部品を採用した場合には、タービン動翼に設けた溝部、ロータ溝部あるいは押し上げ部品が点接触もしくは線接触となり局所的な高応力部となってしまい変形のおそれや、長期間運用した場合に応力腐食割れによりき裂が発生するおそれがあった。また、動翼の軸方向への抜け出しをより確実にすることも望まれていた。 In order to fix the turbine rotor blade to the rotor groove in the turbine rotor blade inserted in the rotor groove portion provided in the rotor axial direction on the outer periphery of the rotor, a push-up structure is provided at the lowermost part of the turbine rotor blade to fix the turbine rotor blade to the rotor groove. It is known to insert, but when a wedge-shaped insertion part is adopted, the groove, rotor groove or push-up part provided on the turbine rotor blade becomes a point contact or line contact and becomes a local high stress part. There was a risk of deformation and cracking due to stress corrosion cracking when operated for a long time. It has also been desired to make sure that the moving blades come out in the axial direction.
そこで、本発明では、動翼の押上部品に生じる局所応力や応力腐食割れを抑制させるとともに、動翼の抜け出しを防止するタービン動翼の固定構造を提供することを目的とするものである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a turbine blade fixing structure that suppresses local stress and stress corrosion cracking generated in the moving parts of the moving blade and prevents the moving blade from coming out.
上記目的を達成するために、本発明のタービン動翼の固定構造は、タービンロータ外周部に設けた溝部に翼根元部を挿入してタービン動翼を固定するタービン動翼の固定構造において、前記翼根元部の内径方向先端側に軸方向に延伸する挿入溝を形成すると共に、該挿入溝及び前記溝部の内面側の軸方向途中に凹部を設け、軸方向の一方端側にテーパ面を有する複数の押上部材と、軸方向の両端側に前記押上部材のテーパ面と係合するテーパ面と、前記挿入溝又は前記溝部の内面側に前記凹部と嵌合する凸部が形成された抜止部品とを備え、前記挿入溝と前記溝部により形成される間隙に前記押上部品を双方向から挿入し、前記押上部品のテーパ面を前記押上部品のテーパ面と係合させて該押上部品を径方向に押上げて、前記抜止部品の凸部を前記挿入溝及び前記溝部の内周面に形成された凹部と嵌合させるように構成したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a turbine rotor blade fixing structure according to the present invention includes a turbine rotor blade fixing structure in which a blade root portion is inserted into a groove provided in an outer peripheral portion of a turbine rotor to fix the turbine rotor blade. An insertion groove extending in the axial direction is formed on the distal end side in the inner diameter direction of the blade root portion, a recess is provided in the axial direction on the inner surface side of the insertion groove and the groove portion, and a tapered surface is provided on one end side in the axial direction. A retaining component in which a plurality of push-up members, tapered surfaces that engage with the taper surface of the push-up member on both ends in the axial direction, and convex portions that fit into the concave portions are formed on the inner surface side of the insertion groove or the groove portion. The push-up component is inserted into the gap formed by the insertion groove and the groove portion from both directions, and the taper surface of the push-up component is engaged with the taper surface of the push-up component so that the push-up component is radially The convex part of the retaining part Characterized by being configured to mate with the insertion groove and the inner circumferential surface recess formed in the groove.
本発明によれば、動翼の押上部品に生じる局所応力を低減させるとともに、動翼の抜け止めをより確実にしたタービン動翼の固定構造を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a turbine rotor blade fixing structure that can reduce local stress generated in a push-up component of a rotor blade and more reliably prevent the rotor blade from coming off.
図1から図3を用いて本発明の実施例を説明する。本実施例のタービンは、タービン回転方向に間隔をもって設けられた複数の溝部6を外周部に有するタービンロータ5と、溝部6に対してタービン軸方向から挿入される翼根元部3を有する複数のタービン動翼1とを備えている。通常、タービンロータは、こうした構成をタービン軸方向に複数段落設けて構成される。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The turbine of the present embodiment includes a
タービン動翼1は、翼部2と、この翼部2の翼根元部3と、この翼根元部3とを有している。また本実例においては、翼部2の先端に一体に形成されたインテグラルカバー8をさらに有している。さらに、翼根元部3の内径方向側の端部には、後述する押上部品を挿入する挿入溝4が軸方向に沿って形成されている。各タービン動翼1は、順次タービン軸方向側からいわゆる逆クリスマスツリー型の溝部6に組み付けられ、溝部6に対しタービン回転方向に複数取り付けられて環状翼列を構成する。
The
本実施例のタービン動翼1をタービンロータに固定する場合、先ず、翼根元部3に形成された挿入溝4とタービンロータの溝部6との間隙7に抜止部品12,13を挿入する。この抜止部品12,13は、挿入溝4と溝部6の内面側の軸(溝)方向途中に形成された凹部12a,13aと嵌合する嵌合部を有しており、更に、後述する押上部品10,11と係合するテーパ部を有している。このような抜止部品12,13を間隙7に配置した状態で、挿入側の端部がテーパ状に形成された押上部品10,11を挿入溝4に挿入する。なお、この押上部品10,11は、翼根元部3の最下部に設けられた挿入溝4と、タービンロータ5に設けられた軸方向の溝部6との間隙7よりも小さい高さに形成されている。挿入溝4に挿入された押上部品10,11は、角度が付いたテーパ面が抜止部品12,13のテーパ面と係合させることで、抜止部品12を外径方向、抜止部品13を内径方向に押し上げる。押し上げられた抜止部品12,13は、凸部に形成された嵌合部が前述した凹部12a,13aに嵌合する。これにより、タービン動翼の挿入方向に対する抜け止めの機能を持たせるが可能となる。
When fixing the
このように、押上部品10,11は挿入溝4の長手方向に双方向から挿入することで、抜止部品12,13を半径方向に押し上げ、抜止部品12の径方向端面が挿入溝4と面で接触し押上力が作用し、タービン動翼1の翼根元部3がタービンロータ5に設けられた軸方向の挿入溝6に押付けられる。押上部品10,11の挿入側端面に角度を付けたテーパ面を設けることで、全ての部品が面で接触することが可能となり、変形や局所応力増加による応力腐食割れの感受性を低減することが可能となる。
In this way, the push-
図4に押上部品10,11のテーパ面に作用する力の分力を示す。図4に示すように、契合するテーパ面においては、挿入力Fにより契合する面の接線方向力と摩擦力が作用する。接線方向力が摩擦力よりも小さければ、一度押し込んだ押上部品10,11は反挿入方向に飛び出してこないことを示す。
FIG. 4 shows the component force of the force acting on the tapered surfaces of the push-up
図5に、押上部品が飛び出して来ない摩擦係数と押上部品端面角度の関係を示す。通常の鋼であれば摩擦係数は0.3程度であり、その場合には、端面角度を15°以下にすることで、押上部品の抜け出しを防止することが可能となる。 FIG. 5 shows the relationship between the friction coefficient at which the push-up component does not pop out and the push-up component end face angle. In the case of ordinary steel, the coefficient of friction is about 0.3. In this case, it is possible to prevent the push-up component from coming out by setting the end face angle to 15 ° or less.
タービン動翼とロータ溝との間隙に入る高さの押上部品で、押上部品同士の契合する端面を斜角にすることで、押上部品同士を面接触にすることが可能となり、押上部品とタービン動翼及びロータ溝と契合する面を平面とすることが可能となり、押上力が作用する部分の作用応力を低減し変形や応力腐食割れの感受性を低減することが可能となる。また、押上部品同士の契合する端面の角度を、押上力の挿入方向の分力に対し、契合する面に作用する摩擦力の分力の方が大きくなるようにすることで、抜け出し防止構造を必要としなくなり、抜け出し構造部品を省略することが可能となる。 It is possible to make the push-up parts in surface contact with each other by making the end face where the push-up parts engage with each other at an oblique angle with a push-up part having a height that enters the gap between the turbine rotor blade and the rotor groove. It is possible to make the surface engaged with the rotor blade and the rotor groove into a flat surface, and it is possible to reduce the acting stress of the portion where the lifting force acts and to reduce the susceptibility to deformation and stress corrosion cracking. In addition, the angle of the end face that engages the push-up parts is set so that the component force of the frictional force acting on the engaging surface is larger than the component force in the insertion direction of the push-up force, thereby preventing the pull-out prevention structure. This eliminates the need for the omission structure part.
1 タービン動翼
2 翼部
3 翼根元部
4 挿入溝
5 タービンロータ
6 溝部
7 間隙
8 インテグラルカバー
10,11 押上部品
12,13 抜止部品
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記翼根元部の内径方向先端側に軸方向に延伸する挿入溝を形成すると共に、該挿入溝及び前記溝部の内面側の軸方向途中に凹部を設け、
軸方向の一方端側にテーパ面を有する複数の押上部材と、
軸方向の両端側に前記押上部材のテーパ面と係合するテーパ面と、前記挿入溝又は前記溝部の内面側に前記凹部と嵌合する凸部が形成された抜止部品とを備え、
前記挿入溝と前記溝部により形成される間隙に前記押上部品を双方向から挿入し、前記押上部品のテーパ面を前記押上部品のテーパ面と係合させて該押上部品を径方向に押上げて、前記抜止部品の凸部を前記挿入溝及び前記溝部の内周面に形成された凹部と嵌合させるように構成したことを特徴とするタービン動翼の固定構造。 In the turbine rotor blade fixing structure in which the blade root is inserted into a groove provided on the outer periphery of the turbine rotor to fix the turbine rotor blade,
Forming an insertion groove extending in the axial direction on the tip end side in the inner diameter direction of the blade root part, and providing a recess in the insertion direction of the insertion groove and the inner surface side of the groove part in the axial direction;
A plurality of push-up members having a tapered surface on one end side in the axial direction;
A taper surface that engages with the taper surface of the push-up member on both end sides in the axial direction, and a retaining part in which a convex portion that fits the concave portion is formed on the inner surface side of the insertion groove or the groove portion,
The push-up component is inserted into the gap formed by the insertion groove and the groove portion in both directions, the taper surface of the push-up component is engaged with the taper surface of the push-up component, and the push-up component is pushed up in the radial direction. A fixing structure for a turbine rotor blade, wherein the convex part of the retaining component is configured to be fitted to the insertion groove and a concave part formed on the inner peripheral surface of the groove part.
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DE1811007A1 (en) * | 1968-11-26 | 1970-06-04 | Bbc Brown Boveri & Cie | Device for securing rotor blades of flow machines, in particular for turbines, held in axial grooves in a shaft |
JPS59192801A (en) * | 1983-04-15 | 1984-11-01 | Hitachi Ltd | Easily detachable moving blade fixing method |
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