JP2018096339A - 回転機械 - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、ロータと動翼の翼根とを、複数本のピンで連結する構成においては実機の運転状態によってロータに対する動翼の拘束条件が変動し、その結果、動翼の固有振動値が変動して共振が生じてしまう可能性がある。
本発明の第一態様に係る回転機械は、軸線回りに回転するロータ本体、及び前記ロータ本体から径方向外側に張り出すように形成されたディスクを有するロータと、前記ロータの外周部に設けられ、前記ディスクの外周部に固定された翼根、及び前記翼根から径方向外側に延びるよう設けられた翼本体を有する動翼と、を備え、前記ディスクの外周部に前記軸線回りの周方向に連続して、前記ディスクの径方向内側に窪むように溝が形成され、前記翼根には前記溝に挿入されるプレート部が形成され、前記軸線方向に延び、前記プレート部と前記ディスクの外周部とにそれぞれ形成された貫通孔に挿入されているとともに、前記プレート部及び前記ディスクよりも熱膨張率が高い熱膨張材料から形成されたピンをさらに備える。
図1に示すように、蒸気タービン(回転機械)10は、蒸気Sのエネルギーを回転動力として取り出す外燃機関であって、発電所における発電機等に用いられるものである。
ロータ本体21は、車室11を貫通するように中心軸線Oに沿って延びている。ロータ本体21は、中心軸線O方向の中間部が車室11内に収容され、中心軸線O方向の両端部が、車室11の中心軸線Oに沿った方向における両側の端部11sから車室11の外部に突出している。ロータ20は、車室11から外方に突出した両端部が、軸受部13により中心軸線O回りに回転可能に支持されている。軸受部13は、ロータ20の両端部にそれぞれ設けられたジャーナル軸受14と、ロータ20の一端側に設けられたスラスト軸受15と、を備えている。
動翼環30は、ディスク22の周方向に沿って設けられた複数の動翼部材(動翼)31から構成されている。すなわち、各動翼部材31は、動翼環30を周方向に複数に分割した分割体からなる。
翼根33Aは、ディスク22の外周部に沿う板状の内周シュラウド36と、内周シュラウド36から径方向内側に向かって延びるプレート部37Aと、を一体に備えている。プレート部37Aは、ディスク22の外周部22aに形成された溝23に挿入される。プレート部37Aは、溝23の本数と同数が設けられている。すなわち、この実施形態では、翼根33Aは、内周シュラウド36から径方向内側に延びるプレート部37Aを、中心軸線O方向に間隔をあけて3個備えている。
ここで、例えば、プレート部37A及びディスク22を鉄鋼で形成した場合、ピン40Aを形成する熱膨張材料としては、ステンレス鋼等を用いてもよい。
次に、本発明に係る回転機械の第二実施形態について説明する。なお、以下に説明する第二実施形態においては、上記第一実施形態と共通する構成については図中に同符号を付してその説明を省略する。第二実施形態では、プレート部37Bに凸部60を設けた点のみが第一実施形態と異なっている。
図4、図5に示すように、この実施形態に係る蒸気タービン10Bにおいて、各動翼部材31は、翼根33Bと、翼本体34と、外周シュラウド35と、を備えている。
プレート部37Bは、ディスク22の外周部22aに形成された溝23に挿入される。プレート部37Bは、溝23の本数と同数が設けられている。すなわち、この実施形態では、翼根33Bは、内周シュラウド36から径方向内側に延びるプレート部37Bを、中心軸線O方向に間隔をあけて3個備えている。
この実施形態において、凸部60は、中心軸線O方向の両端部に位置するそれぞれのプレート部37Bに設けられている。また、凸部60は、中心軸線O方向において第一の側(図4において左方、すなわち蒸気Sの流れの上流側)を向く対向面37s1と、中心軸線O方向において第二の側(図4において右方、すなわち蒸気Sの流れの下流側)を向く対向面37s2とに、それぞれ設けられている。
なお、上記第二実施形態において、凸部60を、中心軸線O方向の両端部に位置するそれぞれのプレート部37Bに設けるようにしたが、これに限らない。
図6は、本発明の第二実施形態に係る蒸気タービンの変形例において、ディスクの外周部に対する動翼部材の翼根の固定部分を示す図であり、ロータの中心軸線に沿った方向の断面図である。
この図6に示すように、凸部60を、複数のうちの何れか一つのプレート部37Bのみに設けてもよい。この変形例では、中心軸線O方向の第二の側(図6において右方、すなわち蒸気Sの流れの最も下流側)のプレート部37Bにおいて、中心軸線O方向の両側の対向面37s2、37s3に、それぞれ凸部60を設けている。
次に、本発明に係る回転機械の第三実施形態について説明する。なお、以下に説明する第三実施形態においては、上記第一実施形態及び第二実施形態と共通する構成については図中に同符号を付してその説明を省略する。第三実施形態では、さらにスリーブ70が設けられている点で第一及び第二実施形態と異なっている。
図7、図8に示すように、蒸気タービン10Cにおいて、各動翼部材31は、翼根33Aと、翼本体34と、外周シュラウド35と、を備えている。
プレート部37Aは、ディスク22の外周部22aに形成された溝23に挿入される。プレート部37Aは、溝23の本数と同数が設けられている。すなわち、この実施形態では、翼根33Aは、内周シュラウド36から径方向内側に延びるプレート部37Aを、中心軸線O方向に間隔をあけて3個備えている。
ここで、ピン40Cは、プレート部37A及びディスク22と同材料で形成することができる。
このスリーブ70は、上記第一実施形態のピン40Aと同様の、プレート部37A及びディスク22よりも熱膨張率が高い熱膨張材料から形成されている。
また、例えば、上記実施形態では、蒸気タービン10A〜10Cの動翼部材31を例に挙げたが、同様の構成は、他の回転機械等にも適宜適用することが可能である。
11 車室
11s 端部
12 静翼環
12w 静翼
13 軸受部
14 ジャーナル軸受
15 スラスト軸受
20 ロータ
21 ロータ本体
22 ディスク
22a 外周部
22h 貫通孔
23 溝
23s 溝側壁面
30 動翼環
31 動翼部材(動翼)
33A、33B、33C 翼根
34 翼本体
35 外周シュラウド
36 内周シュラウド
37A、37B プレート部
37h 貫通孔
37s 対向面
37s1、37s2、37s3 対向面
40A、40Aa、40Ab、40B、40C ピン
50 熱膨張部
60 凸部
70 スリーブ
A 領域
J 嵌合部
O 軸線
S 蒸気
Claims (5)
- 軸線回りに回転するロータ本体、及び前記ロータ本体から径方向外側に張り出すように形成されたディスクを有するロータと、
前記ロータの外周部に設けられ、前記ディスクの外周部に固定された翼根、及び前記翼根から径方向外側に延びるよう設けられた翼本体を有する動翼と、
を備え、
前記ディスクの外周部に前記軸線回りの周方向に連続して、前記ディスクの径方向内側に窪むように溝が形成され、
前記翼根には前記溝に挿入されるプレート部が形成され、
前記軸線方向に延び、前記プレート部と前記ディスクの外周部とにそれぞれ形成された貫通孔に挿入されているとともに、前記プレート部及び前記ディスクよりも熱膨張率が高い熱膨張材料から形成されたピンをさらに備える回転機械。 - 軸線回りに回転するロータ本体、及び前記ロータ本体から径方向外側に張り出すように形成されたディスクを有するロータと、
前記ロータの外周部に設けられ、前記ディスクの外周部に固定された翼根、及び前記翼根から径方向外側に延びるよう設けられた翼本体を有する動翼と、
を備え、
前記ディスクの外周部に前記軸線回りの周方向に連続して、前記ディスクの径方向内側に窪むように溝が形成され、
前記翼根には前記溝に挿入されるプレート部が形成され、
前記軸線方向に延び、前記プレート部と前記ディスクの外周部とにそれぞれ形成された貫通孔に挿入されたピンと、
前記貫通孔と前記ピンとの間に介在されているとともに、前記プレート部及び前記ディスクよりも熱膨張率が高い熱膨張材料から形成されたスリーブと、
をさらに備える回転機械。 - 前記溝において前記軸線に直交する溝側壁面、又は前記プレート部において前記溝側壁面に対向する対向面に、前記軸線方向に突出する凸部が形成されている、請求項1または2に記載の回転機械。
- 前記溝は、前記ディスクの外周部において前記軸線方向に間隔をあけて複数が設けられるとともに、前記プレート部は、複数の前記溝のそれぞれに挿入されるよう複数枚が設けられ、
前記凸部は、複数のうちの少なくとも一つの前記溝の前記溝側壁面、又は前記溝に挿入された前記プレート部の前記対向面に形成されている、請求項3に記載の回転機械。 - 前記ピンは、複数本が設けられ、
前記凸部は、複数本の前記ピンに囲まれた領域内に設けられている、請求項3または4に記載の回転機械。
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JP2006112303A (ja) * | 2004-10-14 | 2006-04-27 | Toshiba Corp | タービンロータ及び蒸気タービン |
JP2011012550A (ja) * | 2009-06-30 | 2011-01-20 | Hitachi Ltd | タービン動翼と、タービン動翼を固定したタービンロータ |
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- 2016-12-16 JP JP2016244214A patent/JP6836891B2/ja active Active
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