JP3034417B2 - 軸流タービンの動翼制振装置 - Google Patents
軸流タービンの動翼制振装置Info
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- JP3034417B2 JP3034417B2 JP6020948A JP2094894A JP3034417B2 JP 3034417 B2 JP3034417 B2 JP 3034417B2 JP 6020948 A JP6020948 A JP 6020948A JP 2094894 A JP2094894 A JP 2094894A JP 3034417 B2 JP3034417 B2 JP 3034417B2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
- F01D5/3023—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of radial insertion type, e.g. in individual recesses
- F01D5/3046—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of radial insertion type, e.g. in individual recesses the rotor having ribs around the circumference
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/22—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations
- F01D5/225—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations by shrouding
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2250/00—Geometry
- F05D2250/10—Two-dimensional
- F05D2250/13—Two-dimensional trapezoidal
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は軸流タービンの動翼制振
装置に係り、特に振動低減及び減衰効果を奏するように
した翼構造部の改良に関する。
装置に係り、特に振動低減及び減衰効果を奏するように
した翼構造部の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】軸流タービンは翼列をなすように周方向
に配列された各動翼間を流れる流体によって駆動され
る。すなわち、原動力は上記流体によってタービン動翼
を介してロータ軸に伝達されるが、近年の発電プラント
の大容量化に伴うタービンの作動流体量の増大や高温高
圧化による作動条件の高度化から、運転中に動翼に作用
する種々の力は益々厳しくなっている。これらの力は遠
心応力、熱応力、曲げ応力及びねじり応力等の応力をタ
ービン動翼内に生ぜしめ、これらの諸応力は共同して或
は個別に作用して激しい振動応力を引き起すことがあ
る。したがって、振動に対する配慮、すなわち翼に如何
に振動低減及び振動減衰効果をもたせるかが重要な課題
となっている。
に配列された各動翼間を流れる流体によって駆動され
る。すなわち、原動力は上記流体によってタービン動翼
を介してロータ軸に伝達されるが、近年の発電プラント
の大容量化に伴うタービンの作動流体量の増大や高温高
圧化による作動条件の高度化から、運転中に動翼に作用
する種々の力は益々厳しくなっている。これらの力は遠
心応力、熱応力、曲げ応力及びねじり応力等の応力をタ
ービン動翼内に生ぜしめ、これらの諸応力は共同して或
は個別に作用して激しい振動応力を引き起すことがあ
る。したがって、振動に対する配慮、すなわち翼に如何
に振動低減及び振動減衰効果をもたせるかが重要な課題
となっている。
【０００３】タービン動翼の振動を減少させる一つの方
法としては、隣接する複数のタービン動翼を剛性連結部
材によって互いに結合することが行なわれている。とこ
ろが、この種の連結はタービン動翼との結合点において
しばしば応力集中が生じ得ること、また、回転中におけ
る動翼のねじれの戻りのため剛性連結部材内にねじり応
力が発生することから、改善の余地がある。また、連結
ワイヤ等で連結する動翼内に孔を設ける構造のもので
は、孔まわりの応力集中や経年的な孔内部への腐食成分
の堆積といった問題もある。一方、近年発電プラント等
で経年劣化ユニットが増加しつつある現状において、連
結部材があるために翼着脱の難しさから、翼を抜き取っ
てのロータ及び翼植込部の余寿命検査といった品質確認
がしにくいという不都合もある。
法としては、隣接する複数のタービン動翼を剛性連結部
材によって互いに結合することが行なわれている。とこ
ろが、この種の連結はタービン動翼との結合点において
しばしば応力集中が生じ得ること、また、回転中におけ
る動翼のねじれの戻りのため剛性連結部材内にねじり応
力が発生することから、改善の余地がある。また、連結
ワイヤ等で連結する動翼内に孔を設ける構造のもので
は、孔まわりの応力集中や経年的な孔内部への腐食成分
の堆積といった問題もある。一方、近年発電プラント等
で経年劣化ユニットが増加しつつある現状において、連
結部材があるために翼着脱の難しさから、翼を抜き取っ
てのロータ及び翼植込部の余寿命検査といった品質確認
がしにくいという不都合もある。
【０００４】タービン動翼の振動を減ずる他の方法とし
ては、翼頂部に翼と一体に形成されたシュラウドを設
け、互いに隣接し合う翼のシュラウド同士がロータの回
転時に接触するように構成したスナッバ構造も知られて
いる。このスナッバ構造の代表的な一例を図１５に示
す。
ては、翼頂部に翼と一体に形成されたシュラウドを設
け、互いに隣接し合う翼のシュラウド同士がロータの回
転時に接触するように構成したスナッバ構造も知られて
いる。このスナッバ構造の代表的な一例を図１５に示
す。
【０００５】図１５は翼１をロータ２に組込んだ状態を
示す図であって、翼１の先端部にはシュラウド３が設け
られており、隣接する翼のシュラウド３同士が回転中に
接触するようにしてある。この隣接するシュラウド３同
士は、通常組立時には微小な間隙（スナッバ間隙）をも
って組み立てられ、回転中には遠心力による翼１のねじ
れの戻る現象によって間隙がなくなり、隣接するシュラ
ウド同士が面圧をもって接触し、この接触による制振効
果によって振動が抑制される。
示す図であって、翼１の先端部にはシュラウド３が設け
られており、隣接する翼のシュラウド３同士が回転中に
接触するようにしてある。この隣接するシュラウド３同
士は、通常組立時には微小な間隙（スナッバ間隙）をも
って組み立てられ、回転中には遠心力による翼１のねじ
れの戻る現象によって間隙がなくなり、隣接するシュラ
ウド同士が面圧をもって接触し、この接触による制振効
果によって振動が抑制される。
【０００６】図１６は、図１５の翼を翼先端側より見お
ろした図であり、破線が組立時で実線が回転中の状態を
示す。このように組立時には隣接するシュラウド３同士
にスナッバ間隙があるが、回転中には遠心力による翼の
ねじれが戻る現象によって上記間隙がなくなって互いに
接触する。
ろした図であり、破線が組立時で実線が回転中の状態を
示す。このように組立時には隣接するシュラウド３同士
にスナッバ間隙があるが、回転中には遠心力による翼の
ねじれが戻る現象によって上記間隙がなくなって互いに
接触する。
【０００７】ところで、翼１を単純化してねじれた板で
示すと、図１７の実線のようになる。そこでこのように
ねじれた板を矢印Ａのように両端から引張ると、破線の
ようにねじりが戻る。これと同様に翼１も回転中に矢印
Ａと同じ方向に遠心力で引張られるため、この板と同じ
ようにねじりが戻る。
示すと、図１７の実線のようになる。そこでこのように
ねじれた板を矢印Ａのように両端から引張ると、破線の
ようにねじりが戻る。これと同様に翼１も回転中に矢印
Ａと同じ方向に遠心力で引張られるため、この板と同じ
ようにねじりが戻る。
【０００８】このように、上記スナッバ構造のものは上
記ねじれが戻る現象を利用して、組立時に微少な間隙を
有していたものを回転中に面圧をもって接触させ、この
接触による制振効果によって振動低減及び減衰効果をも
たせるものである。
記ねじれが戻る現象を利用して、組立時に微少な間隙を
有していたものを回転中に面圧をもって接触させ、この
接触による制振効果によって振動低減及び減衰効果をも
たせるものである。
【０００９】図１８は、スナッバ構造の他の例を示す図
で、翼先端部より翼を見た状態を示し、その（ａ）は単
独の翼の状態、（ｂ）は翼を組み立てた状態を示す。図
１８（ａ）に示すようにシュラウド３の接触面４はター
ビンの軸方向に対して或る角度θ1 を有しており、両側
の接触面間のピッチｌ1 は接触部の直径及び翼枚数より
算出される幾何学的ピッチより若干大きく設定してあ
る。しかして、組立時には、図１８（ｂ）に示されるよ
うに、翼の根元部からシュラウド３までの間にねじりθ
2 を与え、シュラウドの接触部のピッチを幾何学的ピッ
チｌ2 に合わせられている。したがって、組立状態にお
いては、翼のねじれの戻る力によってシュラウドの接触
面に或る面圧が発生し、振動減衰効果が発生される。
で、翼先端部より翼を見た状態を示し、その（ａ）は単
独の翼の状態、（ｂ）は翼を組み立てた状態を示す。図
１８（ａ）に示すようにシュラウド３の接触面４はター
ビンの軸方向に対して或る角度θ1 を有しており、両側
の接触面間のピッチｌ1 は接触部の直径及び翼枚数より
算出される幾何学的ピッチより若干大きく設定してあ
る。しかして、組立時には、図１８（ｂ）に示されるよ
うに、翼の根元部からシュラウド３までの間にねじりθ
2 を与え、シュラウドの接触部のピッチを幾何学的ピッ
チｌ2 に合わせられている。したがって、組立状態にお
いては、翼のねじれの戻る力によってシュラウドの接触
面に或る面圧が発生し、振動減衰効果が発生される。
【００１０】図１９は、スナッバ構造のさらに他の構造
の例を示す図であり、図１９（ａ）は翼の組立てた状態
をロータの軸方向から見た状態を示す部分図である。図
１９（ａ）において翼１ａに設けられているシュラウド
３ａには半径方向外側に向って狭くなるようなテーパ面
が形成され、この翼１ａに隣接する翼１ｂに設けられて
いるシュラウド３ｂには半径方向内側に向って狭くなる
テーパ面が形成されている。
の例を示す図であり、図１９（ａ）は翼の組立てた状態
をロータの軸方向から見た状態を示す部分図である。図
１９（ａ）において翼１ａに設けられているシュラウド
３ａには半径方向外側に向って狭くなるようなテーパ面
が形成され、この翼１ａに隣接する翼１ｂに設けられて
いるシュラウド３ｂには半径方向内側に向って狭くなる
テーパ面が形成されている。
【００１１】図１９（ｂ）は翼１ａをロータの周方向か
ら見た状態を示す図であり、ロータ２の外周面に形成さ
れた周方向の翼植込み溝５に、翼１ａの翼植込み部６ａ
が挿入係合されており、翼１ａについては、組立時には
その翼の植込荷重面７ａとロータの植込荷重面８ａとの
間には間隙ｍが設けられている。すなわち、翼１ａは予
めロータの内周側にオフセットされて組立てられ、回転
時に遠心力によって半径方向に移動する構造になってい
る。この浮き上がりによって翼１ａのシュラウド３ａが
ロータ２に固定された翼１ｂのシュラウド３ｂに押し付
けられることによってシュラウドが連結し、全周一群の
構造を形成することができる。
ら見た状態を示す図であり、ロータ２の外周面に形成さ
れた周方向の翼植込み溝５に、翼１ａの翼植込み部６ａ
が挿入係合されており、翼１ａについては、組立時には
その翼の植込荷重面７ａとロータの植込荷重面８ａとの
間には間隙ｍが設けられている。すなわち、翼１ａは予
めロータの内周側にオフセットされて組立てられ、回転
時に遠心力によって半径方向に移動する構造になってい
る。この浮き上がりによって翼１ａのシュラウド３ａが
ロータ２に固定された翼１ｂのシュラウド３ｂに押し付
けられることによってシュラウドが連結し、全周一群の
構造を形成することができる。
【００１２】スナッバ構造翼の振動面における特筆すべ
き点は、その連結構造により全周の翼を一群にできるこ
とである。例えば、図２０（ａ）のように複数の翼を剛
性連結部材９により連結した群翼では、群翼全体が同位
相で一体となって揺れ動く振動モードがあり、特に同図
（ｂ）に示すように破線で示した接線方向振動モードは
低次のものであって、翼としては注意しなければならな
いモードである。ところが全周の翼を連結構造で一群に
した相には、たとえこのモードを励振する強制外力が働
いても、全周の翼群としてはエネルギを相殺してしまっ
て、振動応答としては殆ど現れてこないという優れた特
性がある。
き点は、その連結構造により全周の翼を一群にできるこ
とである。例えば、図２０（ａ）のように複数の翼を剛
性連結部材９により連結した群翼では、群翼全体が同位
相で一体となって揺れ動く振動モードがあり、特に同図
（ｂ）に示すように破線で示した接線方向振動モードは
低次のものであって、翼としては注意しなければならな
いモードである。ところが全周の翼を連結構造で一群に
した相には、たとえこのモードを励振する強制外力が働
いても、全周の翼群としてはエネルギを相殺してしまっ
て、振動応答としては殆ど現れてこないという優れた特
性がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図１５に示
すようなアンツイスト型スナッバ翼構造においては、ロ
ータの回転が低い状態のときは遠心力が小さく、したが
って翼のねじりの戻りが少ないため、シュラウド３の接
触面が未だ触れ合っておらず、振動低減及び減衰効果が
期待できない等の問題がある。
すようなアンツイスト型スナッバ翼構造においては、ロ
ータの回転が低い状態のときは遠心力が小さく、したが
って翼のねじりの戻りが少ないため、シュラウド３の接
触面が未だ触れ合っておらず、振動低減及び減衰効果が
期待できない等の問題がある。
【００１４】特に、翼長の大きな翼では、通常定格回転
数での固有振動数と回転数の倍周波成分との一致を避け
るように設計される。これは回転数の倍周波において翼
に大きな励振力が作用するからである。ところが、ター
ビンの起動或は停止過程においては、固有振動数と回転
数の倍周波成分との合致点の通過は避けられず、したが
ってこのような状態でシュラウドが接触していない場合
には翼が大きく振動し最悪の場合には翼の破損に至る可
能性がある。
数での固有振動数と回転数の倍周波成分との一致を避け
るように設計される。これは回転数の倍周波において翼
に大きな励振力が作用するからである。ところが、ター
ビンの起動或は停止過程においては、固有振動数と回転
数の倍周波成分との合致点の通過は避けられず、したが
ってこのような状態でシュラウドが接触していない場合
には翼が大きく振動し最悪の場合には翼の破損に至る可
能性がある。
【００１５】一方、蒸気タービンの大多数の段落におい
て使用されるような翼長の比較的小さな翼では、翼のね
じれそのものが少ないため、定格回転時においてもねじ
れの戻りは殆ど生じない。したがって、このような翼に
は前記アンツイスト型スナッバ翼の構造そのものが適用
できない。
て使用されるような翼長の比較的小さな翼では、翼のね
じれそのものが少ないため、定格回転時においてもねじ
れの戻りは殆ど生じない。したがって、このような翼に
は前記アンツイスト型スナッバ翼の構造そのものが適用
できない。
【００１６】ところで、翼の理想的な状態は、回転上
昇、回転降下、定格回転時などの全ての運転状況下で、
常に振動低減及び減衰効果を有していることであり、こ
のためにはスナッバ間隙を常時ゼロに保ち、どのような
運転状況下にあっても隣接する翼同士が接触している必
要がある。
昇、回転降下、定格回転時などの全ての運転状況下で、
常に振動低減及び減衰効果を有していることであり、こ
のためにはスナッバ間隙を常時ゼロに保ち、どのような
運転状況下にあっても隣接する翼同士が接触している必
要がある。
【００１７】そのためには、少なくとも組立時からスナ
ッバ間隙をゼロとすることが必要であるが、組立時にシ
ュラウドの接触面を軽く接触させておくだけでは、運転
時においては遠心力によるロータの半径方向の伸び、及
び翼自身の伸びの結果、シュラウドの径が組立時より大
きくなるため、シュラウドの接触面にわずかな隙間がで
き、上記接触状態を維持させておくことは困難である。
ッバ間隙をゼロとすることが必要であるが、組立時にシ
ュラウドの接触面を軽く接触させておくだけでは、運転
時においては遠心力によるロータの半径方向の伸び、及
び翼自身の伸びの結果、シュラウドの径が組立時より大
きくなるため、シュラウドの接触面にわずかな隙間がで
き、上記接触状態を維持させておくことは困難である。
【００１８】このような運転時における接触面のわずか
な間隙や、ただ互いに当接しているだけの状態では、衝
突や摩耗による接触面の損傷の可能性があり、翼の信頼
性の観点からも好ましくない。
な間隙や、ただ互いに当接しているだけの状態では、衝
突や摩耗による接触面の損傷の可能性があり、翼の信頼
性の観点からも好ましくない。
【００１９】一方、振動の減衰の面に着目すれば、大き
な減衰効果が得られるのは、スナッバ接触面が互いに或
程度の面圧をもって密着している状態であり、またこの
ような条件下にあって初めて安定的に、全周が一群に連
結された群翼としての制振効果が期待できる。
な減衰効果が得られるのは、スナッバ接触面が互いに或
程度の面圧をもって密着している状態であり、またこの
ような条件下にあって初めて安定的に、全周が一群に連
結された群翼としての制振効果が期待できる。
【００２０】また、図１８に示す翼においては、前述の
ように、翼の根元部からシュラウドまでの間にねじりを
与えて組立ることにより、翼のねじれを戻そうとする反
発力を利用して、静止時においてスナッバ接触面に或る
初期面圧を生ぜしめるものであるが、翼のねじり剛性は
一般に極めて高く、シュラウドにおいて見るべきねじり
の変位を与えるためには、翼有効部或は植え込み部に過
大な応力を発生させることになる。殊に翼の固定部であ
る植え込み部においては、翼側植え込み部のねじれ変形
のためにロータ側植え込み部との間に片当りが生じ、局
所的な高応力の原因となって好ましくない。特に翼長の
小さい翼においては、翼有効部におけるねじり変形が殆
ど期待できないため、植え込み部の状況は一層厳しくな
る。翼長の小さな翼は、一般に高温高圧部で使用される
ため、材料強度面における裕度の少ない場合には、付加
的なねじり応力や局所的な応力の増大は、翼の信頼性そ
のものに影響を及ぼすことになる。
ように、翼の根元部からシュラウドまでの間にねじりを
与えて組立ることにより、翼のねじれを戻そうとする反
発力を利用して、静止時においてスナッバ接触面に或る
初期面圧を生ぜしめるものであるが、翼のねじり剛性は
一般に極めて高く、シュラウドにおいて見るべきねじり
の変位を与えるためには、翼有効部或は植え込み部に過
大な応力を発生させることになる。殊に翼の固定部であ
る植え込み部においては、翼側植え込み部のねじれ変形
のためにロータ側植え込み部との間に片当りが生じ、局
所的な高応力の原因となって好ましくない。特に翼長の
小さい翼においては、翼有効部におけるねじり変形が殆
ど期待できないため、植え込み部の状況は一層厳しくな
る。翼長の小さな翼は、一般に高温高圧部で使用される
ため、材料強度面における裕度の少ない場合には、付加
的なねじり応力や局所的な応力の増大は、翼の信頼性そ
のものに影響を及ぼすことになる。
【００２１】また、上記図１８に示すような翼をロータ
に組み立てる際には、翼をねじった状態のまま強い力で
隣接翼に押しつけ、その状態に維持するために特殊な治
具や止め具を用意しなければならず、組立に手間がかか
る等の問題もある。
に組み立てる際には、翼をねじった状態のまま強い力で
隣接翼に押しつけ、その状態に維持するために特殊な治
具や止め具を用意しなければならず、組立に手間がかか
る等の問題もある。
【００２２】一方、図１９に示した楔型のシュラウドを
設けた翼においては、翼のねじれ変形を利用しないた
め、比較的翼長の短いもののねじり剛性の高い翼に対し
てもスナッバ構造を適用することができる。しかしなが
ら、この構造によりタービンの回転中においては確かに
隣接翼同士のシュラウドを互いに或面圧をもって結合す
ることが可能であるが、タービンが停止した状態ではオ
フセット翼は再び元の位置に戻ってしまう可能性があ
る。或は元の位置に戻っていなくても、該翼に軽い衝撃
が加わっただけで元の位置に戻ってしまう可能性があ
る。タービンの起動停止毎にこのような翼の動きがある
ことは接触面の摩耗或は植込部の損傷を引き起す要因と
もなり、またロータのバランスの観点からも好ましくな
い。
設けた翼においては、翼のねじれ変形を利用しないた
め、比較的翼長の短いもののねじり剛性の高い翼に対し
てもスナッバ構造を適用することができる。しかしなが
ら、この構造によりタービンの回転中においては確かに
隣接翼同士のシュラウドを互いに或面圧をもって結合す
ることが可能であるが、タービンが停止した状態ではオ
フセット翼は再び元の位置に戻ってしまう可能性があ
る。或は元の位置に戻っていなくても、該翼に軽い衝撃
が加わっただけで元の位置に戻ってしまう可能性があ
る。タービンの起動停止毎にこのような翼の動きがある
ことは接触面の摩耗或は植込部の損傷を引き起す要因と
もなり、またロータのバランスの観点からも好ましくな
い。
【００２３】一方、遠心力が作用しても固定翼１ｂのシ
ュラウド３ｂに妨げられて翼１ａが十分に浮き上がら
ず、植込み部の荷重面７ａ，８ａが互いに接触しないま
ま運転される可能性もある。この場合には翼１ａの遠心
荷重が全て隣接翼１ｂで受けられ、そのため隣接翼１ｂ
のシュラウド部、翼部、或は植込み部に過大な応力が発
生することもある。
ュラウド３ｂに妨げられて翼１ａが十分に浮き上がら
ず、植込み部の荷重面７ａ，８ａが互いに接触しないま
ま運転される可能性もある。この場合には翼１ａの遠心
荷重が全て隣接翼１ｂで受けられ、そのため隣接翼１ｂ
のシュラウド部、翼部、或は植込み部に過大な応力が発
生することもある。
【００２４】さらに、この翼においては、翼組立ての際
にロータ軸方向の位置を調整する手段がないという問題
もある。すなわち、翼１ａとロータ２ａとの嵌合部には
図１９（ｂ）示すような軸方向の間隙Ｓ2 、Ｓ3 或はＳ
4 がある。これらの間隙は翼及びロータそれぞれの加工
における加工公差から必然的に発生するものであり、こ
れをゼロにすることは不可能である。この間隙が楔型の
スナッバ翼に及ぼす影響は、翼１ａが浮き上がる際に、
楔接触面の当り具合に応じて翼が軸方向に傾くことを許
容することである。このように翼が軸方向に傾いたまま
浮き上がると、植込み部の荷重面には甚だしく左右不均
衡な力が加わり過大な応力を発生させる。
にロータ軸方向の位置を調整する手段がないという問題
もある。すなわち、翼１ａとロータ２ａとの嵌合部には
図１９（ｂ）示すような軸方向の間隙Ｓ2 、Ｓ3 或はＳ
4 がある。これらの間隙は翼及びロータそれぞれの加工
における加工公差から必然的に発生するものであり、こ
れをゼロにすることは不可能である。この間隙が楔型の
スナッバ翼に及ぼす影響は、翼１ａが浮き上がる際に、
楔接触面の当り具合に応じて翼が軸方向に傾くことを許
容することである。このように翼が軸方向に傾いたまま
浮き上がると、植込み部の荷重面には甚だしく左右不均
衡な力が加わり過大な応力を発生させる。
【００２５】本発明はこのような点に鑑み、翼有効部或
は植込み部に過大な初期応力を負荷することがなく、ま
た運転中においても過大な応力を発生することなく、回
転上昇、回転降下、定格回転時などの全ての運転状況下
で、隣接する翼のシュラウドの接触面が常に或る面圧を
もって互いに密着し、十分な振動低減及び減衰の機能を
有する動翼制振装置、これを適用したロータ、並びにこ
のロータを適用したタービンを得ることを目的とする。
は植込み部に過大な初期応力を負荷することがなく、ま
た運転中においても過大な応力を発生することなく、回
転上昇、回転降下、定格回転時などの全ての運転状況下
で、隣接する翼のシュラウドの接触面が常に或る面圧を
もって互いに密着し、十分な振動低減及び減衰の機能を
有する動翼制振装置、これを適用したロータ、並びにこ
のロータを適用したタービンを得ることを目的とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】本発明は、翼列をなすよ
うに周方向に配列された各翼の翼頂部に、翼と一体にシ
ュラウドを設け、互いに隣接しあう翼のシュラウド同士
がロータの高速バランス試験の回転上昇後の正規の組立
状態から回転時まで常に接触するように構成された軸流
タービンの動翼制振装置において、各翼のシュラウドに
おける回転方向前側接触面と回転方向後側接触面のうち
少なくとも一方の接触面が、ロータ中心と上記接触面と
を結ぶラジアル線に対して所定角度をなすように形成さ
れ、一つの翼のシュラウドの回転軸に直行する断面形状
が半径方向外側に狭くなる台形を成し、その翼に対して
周方向に隣接する翼のシュラウドの断面形状が半径方向
内側に狭くなる逆台形に形成され、シュラウドの回転方
向前側接触面と回転方向後側接触面とで形成される角度
の半角が接触面の静止摩擦角よりも小さくなるように形
成されていることを特徴とする。
うに周方向に配列された各翼の翼頂部に、翼と一体にシ
ュラウドを設け、互いに隣接しあう翼のシュラウド同士
がロータの高速バランス試験の回転上昇後の正規の組立
状態から回転時まで常に接触するように構成された軸流
タービンの動翼制振装置において、各翼のシュラウドに
おける回転方向前側接触面と回転方向後側接触面のうち
少なくとも一方の接触面が、ロータ中心と上記接触面と
を結ぶラジアル線に対して所定角度をなすように形成さ
れ、一つの翼のシュラウドの回転軸に直行する断面形状
が半径方向外側に狭くなる台形を成し、その翼に対して
周方向に隣接する翼のシュラウドの断面形状が半径方向
内側に狭くなる逆台形に形成され、シュラウドの回転方
向前側接触面と回転方向後側接触面とで形成される角度
の半角が接触面の静止摩擦角よりも小さくなるように形
成されていることを特徴とする。
【００２７】また、本出願の他の発明は、翼列をなすよ
うに周方向に配列された各翼の中間部に周方向に突出す
るボスを設け、互いに隣接しあう翼のボス同士が互いに
接触するようにするとともに、各ボスの回転方向前側接
触面と回転方向後側接触面がロータ中心と上記接触面と
を結ぶラジアル線に対して所定角度をなすように形成さ
れ、一つの翼のボスの回転軸に直交する断面形状が半径
方向外側に狭くなる台形をなし、その翼に対して周方向
に隣接する翼のボスの断面形状が半径方向内側に狭くな
る逆台形に形成され、ボスの回転方向前側接触面と回転
方向後側接触面とで形成される角度の半角が接触面の静
止摩擦角よりも小さくなるように形成されていることを
特徴とする。
うに周方向に配列された各翼の中間部に周方向に突出す
るボスを設け、互いに隣接しあう翼のボス同士が互いに
接触するようにするとともに、各ボスの回転方向前側接
触面と回転方向後側接触面がロータ中心と上記接触面と
を結ぶラジアル線に対して所定角度をなすように形成さ
れ、一つの翼のボスの回転軸に直交する断面形状が半径
方向外側に狭くなる台形をなし、その翼に対して周方向
に隣接する翼のボスの断面形状が半径方向内側に狭くな
る逆台形に形成され、ボスの回転方向前側接触面と回転
方向後側接触面とで形成される角度の半角が接触面の静
止摩擦角よりも小さくなるように形成されていることを
特徴とする。
【００２８】
【作用】ロータの回転に伴ない翼に作用する遠心力及び
シュラウドの接触面の楔作用によって、台形状のシュラ
ウド又はボスが隣接する翼のシュラウド又はボス間に嵌
合し、シュラウド又はボスの接触面が互いに密着すると
同時に面圧が発生する。この場合、シュラウド又はボス
の回転方向前側接触面と回転方向後側接触面の成す角度
の半角が材料の摩擦係数によって決まる静止摩擦角より
も小さく設定されているので、台形のシュラウド又はボ
スが逆台形のシュラウド又はボス間に一旦嵌合すると、
その状態で固定され戻ることがない。したがって、回転
上昇、回転降下、定格運転時などの全ての運転状況下に
おいて、各翼のシュラウド又はボスの接触面が常に面圧
をもって互いに接触し、タービンの全ての運転状況下に
おいて翼車に振動低減及び減衰効果が与えられる。
シュラウドの接触面の楔作用によって、台形状のシュラ
ウド又はボスが隣接する翼のシュラウド又はボス間に嵌
合し、シュラウド又はボスの接触面が互いに密着すると
同時に面圧が発生する。この場合、シュラウド又はボス
の回転方向前側接触面と回転方向後側接触面の成す角度
の半角が材料の摩擦係数によって決まる静止摩擦角より
も小さく設定されているので、台形のシュラウド又はボ
スが逆台形のシュラウド又はボス間に一旦嵌合すると、
その状態で固定され戻ることがない。したがって、回転
上昇、回転降下、定格運転時などの全ての運転状況下に
おいて、各翼のシュラウド又はボスの接触面が常に面圧
をもって互いに接触し、タービンの全ての運転状況下に
おいて翼車に振動低減及び減衰効果が与えられる。
【００２９】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例に
ついて説明する。図１は、タービンロータ２に対する翼
１の取付け状態を示す図であって、ロータ２の外周部に
は周方向に延びる複数の凸条からなるフック１１が形成
されており、翼１の植込み部６に形成されている溝部が
上記フック１１に嵌合係合されている。
ついて説明する。図１は、タービンロータ２に対する翼
１の取付け状態を示す図であって、ロータ２の外周部に
は周方向に延びる複数の凸条からなるフック１１が形成
されており、翼１の植込み部６に形成されている溝部が
上記フック１１に嵌合係合されている。
【００３０】図２は、タービン軸方向より翼を見た部分
図であり、翼の頂部に一体的に設けられているシュラウ
ドの形状が互いに異なる２種類の翼１ａ，１ｂが交互に
ロータ２に装着されている。すなわち、翼１ａの先端部
に翼と一体に形成されているシュラウド３ａは、図３の
（ａ）に示すように、その左右両端の隣接する翼１ｂの
シュラウド３ｂと接触する接触面４ａの少なくとも一方
が、ロータ中心と該接触面４ａとを結ぶラジアル線Ｒ1
に対して所定角度をなしており、その翼１ａの回転方向
前方側のシュラウド接触面と回転方向後方側のシュラウ
ド接触面の延長線がシュラウド３ａの外周側で交差する
ように形成され、シュラウド３ａの回転軸線に直交する
断面形状が半径方向外側に狭くなる台形状に形成されて
いる。
図であり、翼の頂部に一体的に設けられているシュラウ
ドの形状が互いに異なる２種類の翼１ａ，１ｂが交互に
ロータ２に装着されている。すなわち、翼１ａの先端部
に翼と一体に形成されているシュラウド３ａは、図３の
（ａ）に示すように、その左右両端の隣接する翼１ｂの
シュラウド３ｂと接触する接触面４ａの少なくとも一方
が、ロータ中心と該接触面４ａとを結ぶラジアル線Ｒ1
に対して所定角度をなしており、その翼１ａの回転方向
前方側のシュラウド接触面と回転方向後方側のシュラウ
ド接触面の延長線がシュラウド３ａの外周側で交差する
ように形成され、シュラウド３ａの回転軸線に直交する
断面形状が半径方向外側に狭くなる台形状に形成されて
いる。
【００３１】一方、その翼１ａに隣接する翼１ｂに一体
的に形成されているシュラウド３ｂは、図３の（ｂ）に
示すように、その接触面４ｂがロータの中心とその接触
面とを結ぶラジアル線Ｒ2 に対して、翼１ａのものと逆
方向の角度に形成されており、翼１ｂの回転方向前方側
シュラウド接触面と回転方向後方側シュラウド接触面の
延長線がシュラウド３ｂの内周側で交差し、シュラウド
３ｂの回転軸に直交する断面形状が半径方向内側で狭く
なる逆台形状に形成してある。
的に形成されているシュラウド３ｂは、図３の（ｂ）に
示すように、その接触面４ｂがロータの中心とその接触
面とを結ぶラジアル線Ｒ2 に対して、翼１ａのものと逆
方向の角度に形成されており、翼１ｂの回転方向前方側
シュラウド接触面と回転方向後方側シュラウド接触面の
延長線がシュラウド３ｂの内周側で交差し、シュラウド
３ｂの回転軸に直交する断面形状が半径方向内側で狭く
なる逆台形状に形成してある。
【００３２】台形のシュラウド３ａを有する翼１ａのシ
ュラウドピッチＰ1 と、逆台形のシュラウド３ｂを有す
る翼１ｂのシュラウドピッチＰ2 との和は、正規組立時
のシュウラド直径と翼枚数とから求められるそれぞれの
幾何学的ピッチの和、すなわち、 π×（正規組立時のシュラウド直径）÷（翼の全周枚
数）×２ より大きく作られている。
ュラウドピッチＰ1 と、逆台形のシュラウド３ｂを有す
る翼１ｂのシュラウドピッチＰ2 との和は、正規組立時
のシュウラド直径と翼枚数とから求められるそれぞれの
幾何学的ピッチの和、すなわち、 π×（正規組立時のシュラウド直径）÷（翼の全周枚
数）×２ より大きく作られている。
【００３３】一方、図４の（ａ）、（ｂ）はそれぞれ翼
組立時における翼植込み部の一例を示す図であって、翼
１ａの植込み部６ａとロータ植込み部１３ａとの間には
図４の（ａ）に示すように半径方向の間隙が形成され、
この間隙を利用して翼１ａの植込荷重面７ａとロータの
植込荷重面８ａとの間に間隙ｍが形成されるようにして
ある。すなわち翼１ａは正規の組立状態に比べて半径方
向内側に間隙ｍだけ下げられた形にしてある。
組立時における翼植込み部の一例を示す図であって、翼
１ａの植込み部６ａとロータ植込み部１３ａとの間には
図４の（ａ）に示すように半径方向の間隙が形成され、
この間隙を利用して翼１ａの植込荷重面７ａとロータの
植込荷重面８ａとの間に間隙ｍが形成されるようにして
ある。すなわち翼１ａは正規の組立状態に比べて半径方
向内側に間隙ｍだけ下げられた形にしてある。
【００３４】また、翼１ｂにおいては、図４の（ｂ）に
示すように、翼の植込荷重面７ｂとロータ植込荷重面８
ｂとが接触せしめられている。すなわち、翼１ｂは運転
時と同様に、半径方向外側に押し上げられた状態にあ
る。
示すように、翼の植込荷重面７ｂとロータ植込荷重面８
ｂとが接触せしめられている。すなわち、翼１ｂは運転
時と同様に、半径方向外側に押し上げられた状態にあ
る。
【００３５】そこで、台形シュラウド３ａを有する翼１
ａと逆台形シュラウド３ｂを有する翼１ｂとは、図２に
示すように、交互にロータ２に組込まれるが、その際そ
のまま組み立てていくと、まずシュラウドの接触面同士
が当ってしまう。したがって、台形シュラウド３ａを有
する翼１ａを図４の（ａ）に示すような方法でロータ２
に組立て、翼１ａが隣接する翼１ｂに対して若干半径方
向内側になるように組立てられる。すなわち、各シュラ
ウドは接触面４ａと４ｂを互いに接しながらロータ２に
組み込まれ、その際、台形シュラウド３ａを有する翼１
ａは図４の（ａ）の植込み状態、すなわち正規の組立状
態に比べて半径方向内側に間隙ｍだけ低くした状態と
し、逆台形シュラウド３ｂを有する翼１ｂは図４の
（ｂ）の植込み状態、すなわち運転時と同様に半径方向
外側に押し上げられた状態とされる。
ａと逆台形シュラウド３ｂを有する翼１ｂとは、図２に
示すように、交互にロータ２に組込まれるが、その際そ
のまま組み立てていくと、まずシュラウドの接触面同士
が当ってしまう。したがって、台形シュラウド３ａを有
する翼１ａを図４の（ａ）に示すような方法でロータ２
に組立て、翼１ａが隣接する翼１ｂに対して若干半径方
向内側になるように組立てられる。すなわち、各シュラ
ウドは接触面４ａと４ｂを互いに接しながらロータ２に
組み込まれ、その際、台形シュラウド３ａを有する翼１
ａは図４の（ａ）の植込み状態、すなわち正規の組立状
態に比べて半径方向内側に間隙ｍだけ低くした状態と
し、逆台形シュラウド３ｂを有する翼１ｂは図４の
（ｂ）の植込み状態、すなわち運転時と同様に半径方向
外側に押し上げられた状態とされる。
【００３６】この状態をロータの軸方向から見た図が図
２であり、翼１ａのシュラウド３ａは翼１ｂのシュラウ
ド３ｂ，３ｂの間に、あたかも楔を打ち込んだ形とな
る。
２であり、翼１ａのシュラウド３ａは翼１ｂのシュラウ
ド３ｂ，３ｂの間に、あたかも楔を打ち込んだ形とな
る。
【００３７】そこで、この状態でロータを回転すると、
翼１ａが遠心力の作用により浮き上がり、翼１ａとロー
タ２の植込荷重面７ａ，８ａが係合すると同時に、シュ
ラウド３ａが楔効果によってシュラウド３ｂの間に食い
込み、それによってシュラウド接触面４ａ，４ｂに面圧
が発生する。これが正規の組立状態である。
翼１ａが遠心力の作用により浮き上がり、翼１ａとロー
タ２の植込荷重面７ａ，８ａが係合すると同時に、シュ
ラウド３ａが楔効果によってシュラウド３ｂの間に食い
込み、それによってシュラウド接触面４ａ，４ｂに面圧
が発生する。これが正規の組立状態である。
【００３８】この関係をシュラウド形状を単純化して分
り易く説明する。図２のシュラウド構造は、円弧状の断
面形状に代え台形状に置き換えることによって図５の
（ａ）のように単純化することができる。図５の（ａ）
は翼を組み立てる時の状況を示しており、シュラウド３
ａ，３ｂは接触面４ａ，４ｂとを接しながら、台形シュ
ラウド３ａが逆台形のシュラウド３ｂに対して間隙ｍだ
け下げて組立ててある。
り易く説明する。図２のシュラウド構造は、円弧状の断
面形状に代え台形状に置き換えることによって図５の
（ａ）のように単純化することができる。図５の（ａ）
は翼を組み立てる時の状況を示しており、シュラウド３
ａ，３ｂは接触面４ａ，４ｂとを接しながら、台形シュ
ラウド３ａが逆台形のシュラウド３ｂに対して間隙ｍだ
け下げて組立ててある。
【００３９】このため台形シュラウド３ａのピッチＰ1
は、点線で図示する正規組立時のピッチ線上でみればＰ
3 に縮まっている。このようにして、２枚のシュラウド
ピッチの合計（Ｐ2 ＋Ｐ3 ）を正規組立時のピッチ、す
なわちシュラウドの直径と翼枚数とから算出される幾何
的ピッチに適合させることができる。
は、点線で図示する正規組立時のピッチ線上でみればＰ
3 に縮まっている。このようにして、２枚のシュラウド
ピッチの合計（Ｐ2 ＋Ｐ3 ）を正規組立時のピッチ、す
なわちシュラウドの直径と翼枚数とから算出される幾何
的ピッチに適合させることができる。
【００４０】図５の（ｂ）は回転時の遠心力の作用によ
り、シュラウド３ａが正規の組立位置に噛み込んだ状態
を示す。この図を使って、この時のシュラウドに働く力
の平衡を説明する。シュラウド３ａを押し込むための力
をＦ、シュラウド接触面に働く垂直抗力をＮ、摩擦力を
Ｒ、シュラウド３ａの両接触面４ａのなす頂角の半分を
αとすれば、力の平衡より次の関係が成り立つ。
り、シュラウド３ａが正規の組立位置に噛み込んだ状態
を示す。この図を使って、この時のシュラウドに働く力
の平衡を説明する。シュラウド３ａを押し込むための力
をＦ、シュラウド接触面に働く垂直抗力をＮ、摩擦力を
Ｒ、シュラウド３ａの両接触面４ａのなす頂角の半分を
αとすれば、力の平衡より次の関係が成り立つ。
【００４１】 Ｆ＝２（Ｎｓｉｎα＋Ｒｃｏｓα） （１） いま、接触面の摩擦係数をμ、摩擦角をλとして、 Ｒ＝μＮ＝Ｎｔａｎλ （２） の関係を上式に代入すると、 Ｆ＝２Ｎ｛ｓｉｎ（λ＋α）／ｃｏｓλ｝ （３） の関係式が得られる。この式は、シュラウドの半頂角α
を小さくすれば、僅かな力Ｆで大きなＮが得られること
を示している。すなわち、力Ｆを生み出すもとは翼の遠
心力であるから、小さな遠心力で大きな接触面圧を確保
できることを意味しており、ロータがひとたび回転すれ
ば、シュラウド３ａ、すなわち翼１ａは、十分な力で正
規組立状態の位置に押し上げられることが分かる。
を小さくすれば、僅かな力Ｆで大きなＮが得られること
を示している。すなわち、力Ｆを生み出すもとは翼の遠
心力であるから、小さな遠心力で大きな接触面圧を確保
できることを意味しており、ロータがひとたび回転すれ
ば、シュラウド３ａ、すなわち翼１ａは、十分な力で正
規組立状態の位置に押し上げられることが分かる。
【００４２】このとき、隣の逆台形シュラウドに加わる
力を考えてみると、接触面の垂直抗力Ｎは、その殆どが
シュラウドに対する圧縮力として作用する。摩擦力Ｒは
シュラウドを介して翼の引張り力として作用するが、そ
の大きさが翼の遠心力に比べて遥かに小さいため、実質
的に無視し得るし、仮に評価するにしても、片あたり的
な力ではないため、取扱いが容易である。
力を考えてみると、接触面の垂直抗力Ｎは、その殆どが
シュラウドに対する圧縮力として作用する。摩擦力Ｒは
シュラウドを介して翼の引張り力として作用するが、そ
の大きさが翼の遠心力に比べて遥かに小さいため、実質
的に無視し得るし、仮に評価するにしても、片あたり的
な力ではないため、取扱いが容易である。
【００４３】ここで翼の浮き上がり量とシュラウドに加
わる圧縮力の関係を説明する。図５における台形シュラ
ウドの縮み量を△Ｐ＝Ｐ1 −Ｐ3 とし図４に示したオフ
セット翼の植込み荷重面の間隙ｍをＤｃとすれば、オフ
セット翼が完全に浮き上がり植え込み部荷重面が接触す
るためには浮き上がり量Ｕが間隙Ｄｃと一致しなければ
ならない。このときシュラウドの圧縮量と浮き上がり量
の間には次の関係が成り立っている。
わる圧縮力の関係を説明する。図５における台形シュラ
ウドの縮み量を△Ｐ＝Ｐ1 −Ｐ3 とし図４に示したオフ
セット翼の植込み荷重面の間隙ｍをＤｃとすれば、オフ
セット翼が完全に浮き上がり植え込み部荷重面が接触す
るためには浮き上がり量Ｕが間隙Ｄｃと一致しなければ
ならない。このときシュラウドの圧縮量と浮き上がり量
の間には次の関係が成り立っている。
【００４４】 △Ｐ＝Ｕ・ｔａｎ α （４） ここで△Ｐはシュラウドの圧縮力に比例し、接触面の垂
直効力Ｎとの間には、 Ｎ＝Ｅｃ・△Ｐ （５） の関係がある。Ｅｃはシュラウドのロータ軸方向断面
積、ピッチ、材料のヤング率などから決まる定数であ
る。これらの関係式からシュラウドの接触面圧は植え込
みの間隙および接触面の角度により設定できることが分
かる。
直効力Ｎとの間には、 Ｎ＝Ｅｃ・△Ｐ （５） の関係がある。Ｅｃはシュラウドのロータ軸方向断面
積、ピッチ、材料のヤング率などから決まる定数であ
る。これらの関係式からシュラウドの接触面圧は植え込
みの間隙および接触面の角度により設定できることが分
かる。
【００４５】一方、定格回転数に到達する前に翼１ａが
正規組立状態の位置に押し上げられる条件は押し込み力
Ｆが定格回転時の翼遠心力Ｆｒよりも小さいことであ
る。しかしながら半頂角αを大きく取っていくと、ある
角度以上ではＦがＦｒよりも大きくなり、αを極端に大
きく取ることは好ましくない。ＦがＦｒよりも大きいと
いうことは定格回転に到達しても翼１ａが浮き上がらな
いことを意味し、すなわち翼１ａの遠心力を隣接する翼
１ｂが全て受けることになる。言い換えれば隣接するシ
ュラウド３ｂを通して翼１ｂの各部には過大な遠心力が
作用し、特に翼１ｂの植込み部には正規状態の２倍の応
力が発生することになる。上記から明らかなように押し
込み力Ｆが定格回転時の翼遠心力Ｆｒよりも小さくなる
ように、半頂角αを設定することが必要である。
正規組立状態の位置に押し上げられる条件は押し込み力
Ｆが定格回転時の翼遠心力Ｆｒよりも小さいことであ
る。しかしながら半頂角αを大きく取っていくと、ある
角度以上ではＦがＦｒよりも大きくなり、αを極端に大
きく取ることは好ましくない。ＦがＦｒよりも大きいと
いうことは定格回転に到達しても翼１ａが浮き上がらな
いことを意味し、すなわち翼１ａの遠心力を隣接する翼
１ｂが全て受けることになる。言い換えれば隣接するシ
ュラウド３ｂを通して翼１ｂの各部には過大な遠心力が
作用し、特に翼１ｂの植込み部には正規状態の２倍の応
力が発生することになる。上記から明らかなように押し
込み力Ｆが定格回転時の翼遠心力Ｆｒよりも小さくなる
ように、半頂角αを設定することが必要である。
【００４６】次にシュラウド接触面のロータ半径線に対
する角度の選定について更に説明を加える。そこで、図
５の（ｂ）を用いて一度正規の組立位置に持ち上がった
シュラウド３ａが、再びもとの位置、すなわち図５の
（ａ）の状態に戻る条件を考えてみる。シュラウド３ａ
を下に落とすための力Ｆ′をシュラウド上面から加えた
場合、摩擦力Ｒは図とは逆方向に作用するため、力の平
衡は次のようになる。
する角度の選定について更に説明を加える。そこで、図
５の（ｂ）を用いて一度正規の組立位置に持ち上がった
シュラウド３ａが、再びもとの位置、すなわち図５の
（ａ）の状態に戻る条件を考えてみる。シュラウド３ａ
を下に落とすための力Ｆ′をシュラウド上面から加えた
場合、摩擦力Ｒは図とは逆方向に作用するため、力の平
衡は次のようになる。
【００４７】 Ｆ′＝２（Ｒｃｏｓα−Ｎｓｉｎα） ＝２Ｎ｛ｓｉｎ（λ−α）／ｃｏｓλ｝ （６） この式の意味するところは、λ＜αのとき、すなわちシ
ュラウド接触面の半頂角が摩擦角より大きい場合には、
Ｆ′が負になり、シュラウドはＦ′の力で上に持ち上げ
ないと、自然に抜け落ちてしまうということである。つ
まり、この条件ではタービンの起動停止毎に、台形シュ
ラウド翼は上がったり下がったりを繰り返すことになっ
て、接触面の摩耗やロータのバランスの観点から好まし
くない。
ュラウド接触面の半頂角が摩擦角より大きい場合には、
Ｆ′が負になり、シュラウドはＦ′の力で上に持ち上げ
ないと、自然に抜け落ちてしまうということである。つ
まり、この条件ではタービンの起動停止毎に、台形シュ
ラウド翼は上がったり下がったりを繰り返すことになっ
て、接触面の摩耗やロータのバランスの観点から好まし
くない。
【００４８】翼の信頼性の確保やロータの安定性の面か
ら望ましいことは、一度翼が正規の状態に組み込まれた
ら、恒久的にその位置を維持することである。その条件
は、上式から明らかなように、λ＞αであること、すな
わちシュラウド接触面の半頂角を静止摩擦角より小さく
設定することである。こうすることにより、正規状態に
組み込まれた台形シュラウド３ａは、たとえロータが停
止して遠心力がなくなっても、図５の（ｂ）における外
力Ｆ′を加えない限り、抜け落ちることはない。
ら望ましいことは、一度翼が正規の状態に組み込まれた
ら、恒久的にその位置を維持することである。その条件
は、上式から明らかなように、λ＞αであること、すな
わちシュラウド接触面の半頂角を静止摩擦角より小さく
設定することである。こうすることにより、正規状態に
組み込まれた台形シュラウド３ａは、たとえロータが停
止して遠心力がなくなっても、図５の（ｂ）における外
力Ｆ′を加えない限り、抜け落ちることはない。
【００４９】すなわち、例えば工場におけるタービンロ
ータの製造過程において、通常実施されているロータの
高速バランス試験の回転上昇を一度行えば、全ての翼は
正規の組立状態に組み込まれ、以後安定してその位置を
維持できる。
ータの製造過程において、通常実施されているロータの
高速バランス試験の回転上昇を一度行えば、全ての翼は
正規の組立状態に組み込まれ、以後安定してその位置を
維持できる。
【００５０】以上、図５においては組立時に互いのシュ
ラウド接触面が、あらかじめ接している状態について説
明したが、台形シュラウドの半頂角α、あるいは間隙ｍ
を適切に選定することにより、組立時のシュラウド接触
面に若干の間隙があっても、本思想に基づく組立関係が
成り立つことは自明の理である。ただしこの場合、翼の
浮き上がり量Ｕ′をシュラウド同士が接触するまでの浮
き上がり量Ｕ１と接触後の浮き上がり量Ｕ２に分けて考
え Ｕ′＝Ｕ１＋Ｕ２ （７） とすれば、このＵ２を式（４）のＵに置き換えて考えれ
ば良い。
ラウド接触面が、あらかじめ接している状態について説
明したが、台形シュラウドの半頂角α、あるいは間隙ｍ
を適切に選定することにより、組立時のシュラウド接触
面に若干の間隙があっても、本思想に基づく組立関係が
成り立つことは自明の理である。ただしこの場合、翼の
浮き上がり量Ｕ′をシュラウド同士が接触するまでの浮
き上がり量Ｕ１と接触後の浮き上がり量Ｕ２に分けて考
え Ｕ′＝Ｕ１＋Ｕ２ （７） とすれば、このＵ２を式（４）のＵに置き換えて考えれ
ば良い。
【００５１】図６は本発明の翼を組み立てる際の実施例
を示している。図は翼１ａを内周側にオフセットして組
み立てた状態であり荷重面７ａおよび８ａは間隙を有し
ている。この間隙ｍはロータが回転することにより翼が
浮き上がればなくなり荷重面７ａおよび８ａは接触状態
となる。ホイール植込み部１３ａには翼１ａの植込み部
６ａの底１４が嵌合する溝部１５が設けてあり、翼を組
み込んだ後にローラー１６によりホイール側面を塑性変
形させ溝部１５の側面を植込み部６ａの底部１４に確実
に接触させ、上記溝部１５の側面を振れ防止片としてお
けば翼１ａに遠心力が作用して浮き上がる際にその方向
をコントロールすることができる。これによって翼１ａ
は左右すなわちロータ軸方向に傾くことなく浮き上がり
左右フック荷重面の均等な当たりが得られる。
を示している。図は翼１ａを内周側にオフセットして組
み立てた状態であり荷重面７ａおよび８ａは間隙を有し
ている。この間隙ｍはロータが回転することにより翼が
浮き上がればなくなり荷重面７ａおよび８ａは接触状態
となる。ホイール植込み部１３ａには翼１ａの植込み部
６ａの底１４が嵌合する溝部１５が設けてあり、翼を組
み込んだ後にローラー１６によりホイール側面を塑性変
形させ溝部１５の側面を植込み部６ａの底部１４に確実
に接触させ、上記溝部１５の側面を振れ防止片としてお
けば翼１ａに遠心力が作用して浮き上がる際にその方向
をコントロールすることができる。これによって翼１ａ
は左右すなわちロータ軸方向に傾くことなく浮き上がり
左右フック荷重面の均等な当たりが得られる。
【００５２】ローラーによるこのような締め付けをロー
ルカシメといいホイール２を回転させながら力Ｐでロー
ラー１６を押し付ければ容易に施工することが可能であ
る。なおかかるロールカシメは、ロータを高速回転に供
する前に実施することが効果的であることは明らかであ
る。
ルカシメといいホイール２を回転させながら力Ｐでロー
ラー１６を押し付ければ容易に施工することが可能であ
る。なおかかるロールカシメは、ロータを高速回転に供
する前に実施することが効果的であることは明らかであ
る。
【００５３】上述したような方法により、遠心力が作用
して浮き上がった翼の例を図７に示す。図７の（ａ）は
翼１ａが浮き上がり、翼植込部６ａの荷重面７ａとロー
タ植込部１３ａの荷重面８ａが接触した状態を示してい
る。したがって間隙ｍはゼロとなり、かわって植込底部
に間隙ｍ′が生ずることになる。本発明ではシュラウド
の前方側接触面と後方側接触面の成す角度の半角αが接
触面の静止摩擦角よりも小さいことを特徴としており、
タービンが停止しても翼１ａはもとの位置には戻らず、
すなわち図７の（ａ）の状態が維持される。さらに図７
の（ｂ）に示す実施例は、翼１ａが浮き上がった状態を
固定するための補助手段を施したものである。図７の
（ｂ）において２０はロールカシメによるロータ側面の
塑性変形を示している。かかる手段によって間隙ｍ′を
実質的にゼロにすれば、一旦浮き上がった翼１ａがもと
の位置に戻ることはなく、恒久的にこの状態を維持する
ことが保証される。
して浮き上がった翼の例を図７に示す。図７の（ａ）は
翼１ａが浮き上がり、翼植込部６ａの荷重面７ａとロー
タ植込部１３ａの荷重面８ａが接触した状態を示してい
る。したがって間隙ｍはゼロとなり、かわって植込底部
に間隙ｍ′が生ずることになる。本発明ではシュラウド
の前方側接触面と後方側接触面の成す角度の半角αが接
触面の静止摩擦角よりも小さいことを特徴としており、
タービンが停止しても翼１ａはもとの位置には戻らず、
すなわち図７の（ａ）の状態が維持される。さらに図７
の（ｂ）に示す実施例は、翼１ａが浮き上がった状態を
固定するための補助手段を施したものである。図７の
（ｂ）において２０はロールカシメによるロータ側面の
塑性変形を示している。かかる手段によって間隙ｍ′を
実質的にゼロにすれば、一旦浮き上がった翼１ａがもと
の位置に戻ることはなく、恒久的にこの状態を維持する
ことが保証される。
【００５４】該ロールカシメは図６で説明した方法と同
じであるが、図６の力Ｐをコントロールすることによ
り、その効果を区別することができる。すなわちロータ
を高速回転する前のカシメは図６において比較的小さな
力Ｐで底部１４と溝部１５を接触させるものであり、高
速回転後、浮き上がった翼を固定するために行う図７の
（ｂ）のカシメは大きな力Ｐを作用させてロータ側面を
塑性変形させるものである。かかる力Ｐの加減は、施工
時にロータ側面を観察しながら容易に調整可能である。
じであるが、図６の力Ｐをコントロールすることによ
り、その効果を区別することができる。すなわちロータ
を高速回転する前のカシメは図６において比較的小さな
力Ｐで底部１４と溝部１５を接触させるものであり、高
速回転後、浮き上がった翼を固定するために行う図７の
（ｂ）のカシメは大きな力Ｐを作用させてロータ側面を
塑性変形させるものである。かかる力Ｐの加減は、施工
時にロータ側面を観察しながら容易に調整可能である。
【００５５】一般に、図１に示すように、ロータの周方
向に順次組み立てる形式の翼ではロータホイール植込み
部の少なくとも一ケ所が切り欠かれており、該切り欠き
部から翼をロータ半径方向に挿入し、順次周方向に翼を
移動することにより組み立てられる。動翼１はホイール
植込み部の少なくとも一ケ所に設けられた切り欠き部２
１から挿入されフック１１に嵌合後、周方向に移動する
ことにより組み立てられる。したがって翼一段落分の最
後に組み立てられる翼は切り欠き部２１に位置するた
め、そのままでは回転中に翼がロータから抜け出してし
まうことになる。
向に順次組み立てる形式の翼ではロータホイール植込み
部の少なくとも一ケ所が切り欠かれており、該切り欠き
部から翼をロータ半径方向に挿入し、順次周方向に翼を
移動することにより組み立てられる。動翼１はホイール
植込み部の少なくとも一ケ所に設けられた切り欠き部２
１から挿入されフック１１に嵌合後、周方向に移動する
ことにより組み立てられる。したがって翼一段落分の最
後に組み立てられる翼は切り欠き部２１に位置するた
め、そのままでは回転中に翼がロータから抜け出してし
まうことになる。
【００５６】図８は止め翼とその近傍の翼をロータ軸方
向から見ている。止め翼１ｅに作用する遠心力をその隣
接翼１ｄに伝達し、止め翼１ｅが回転中にロータから抜
け出すのを防止するため、翼１ｅと隣接翼１ｄの両植込
み部６ｅ，６ｄにキー２２が挿入してある。したがって
翼１ｄの植込み部には翼１ｄの遠心力の他に翼１ｅの半
分の遠心力が作用することになる。そこでこの遠心力を
更に隣の翼１ｆにも分担させるため、植込み部６ｄと６
ｆの接触部にもさらにキー２３が挿入してある。通常止
め翼１ｅを固定する方法としては該キー２２、および２
３だけで十分と考えられる。しかしながら本発明におい
ては更に止めピン２４を打つことにより翼１ｅの遠心力
による浮き上がりを防止している。また止めピン２４が
無い場合には止め翼が隣接翼１ｄに対して固定されるだ
けの構造となるために翼１ｄの遠心応力のみならず振動
応力も他の翼に比べて大きくなる可能性があるのに対
し、止めピン２４が止め翼１ｅをロータに対して固定さ
れていることにより隣接翼の遠心応力および振動応力を
低減することができる。
向から見ている。止め翼１ｅに作用する遠心力をその隣
接翼１ｄに伝達し、止め翼１ｅが回転中にロータから抜
け出すのを防止するため、翼１ｅと隣接翼１ｄの両植込
み部６ｅ，６ｄにキー２２が挿入してある。したがって
翼１ｄの植込み部には翼１ｄの遠心力の他に翼１ｅの半
分の遠心力が作用することになる。そこでこの遠心力を
更に隣の翼１ｆにも分担させるため、植込み部６ｄと６
ｆの接触部にもさらにキー２３が挿入してある。通常止
め翼１ｅを固定する方法としては該キー２２、および２
３だけで十分と考えられる。しかしながら本発明におい
ては更に止めピン２４を打つことにより翼１ｅの遠心力
による浮き上がりを防止している。また止めピン２４が
無い場合には止め翼が隣接翼１ｄに対して固定されるだ
けの構造となるために翼１ｄの遠心応力のみならず振動
応力も他の翼に比べて大きくなる可能性があるのに対
し、止めピン２４が止め翼１ｅをロータに対して固定さ
れていることにより隣接翼の遠心応力および振動応力を
低減することができる。
【００５７】また図８を用いて本発明の別の特徴を説明
する。前述したように止め翼１ｅと隣接翼１ｄおよび更
にその隣の翼１ｆ間には止めキー２２および２３が装着
されているため実質的にこれら５本の翼は半径方向の相
対的な動きが拘束されている。したがって本図において
は翼１ｄは半径方向外側に狭まる楔形を有するものの、
組立時に内周側に押し付けてオフセットすることは回転
時に翼１ｄが浮き上がらないという有害な結果をもたら
す。これを解決する手段として、止めキーが装着される
止め翼周りの翼については組立時に植込み部の荷重面が
ロータ側と接触する所定の位置に設置されている。
する。前述したように止め翼１ｅと隣接翼１ｄおよび更
にその隣の翼１ｆ間には止めキー２２および２３が装着
されているため実質的にこれら５本の翼は半径方向の相
対的な動きが拘束されている。したがって本図において
は翼１ｄは半径方向外側に狭まる楔形を有するものの、
組立時に内周側に押し付けてオフセットすることは回転
時に翼１ｄが浮き上がらないという有害な結果をもたら
す。これを解決する手段として、止めキーが装着される
止め翼周りの翼については組立時に植込み部の荷重面が
ロータ側と接触する所定の位置に設置されている。
【００５８】図９は止め翼のシュラウド形状に関する第
２の実施例である。止め翼１ｅと隣接翼１ｄとの接触面
角度はロータのラジアル線方向と一致し、実質的に楔形
状を成さない。ロータを一度高速回転すれば止め翼部分
を除くロータの全周に１本おきに組立てられた翼１ａの
浮き上がりにより全周の各シュラウド接触面に面圧が生
じるものの、翼１ｅのシュラウド端面がラジアル線方向
と一致していることにより該接触面に作用する反力は半
径方向外向きの成分を含まない。したがって翼１ｅを浮
き上がらせる力は該翼の遠心力のみでありピン２３ある
いはキー２４の変形および該孔まわりのへたりを軽減す
ることができる。
２の実施例である。止め翼１ｅと隣接翼１ｄとの接触面
角度はロータのラジアル線方向と一致し、実質的に楔形
状を成さない。ロータを一度高速回転すれば止め翼部分
を除くロータの全周に１本おきに組立てられた翼１ａの
浮き上がりにより全周の各シュラウド接触面に面圧が生
じるものの、翼１ｅのシュラウド端面がラジアル線方向
と一致していることにより該接触面に作用する反力は半
径方向外向きの成分を含まない。したがって翼１ｅを浮
き上がらせる力は該翼の遠心力のみでありピン２３ある
いはキー２４の変形および該孔まわりのへたりを軽減す
ることができる。
【００５９】図１０は止め翼のシュラウド形状に関する
第３の実施例である。本図では翼の配置が図８の実施例
と逆の設定にしたものであり、止め翼１ｅ′のシュラウ
ドが半径方向外側に狭まる形状となっている。前述した
本発明の効果により全周のシュラウド接触面に面圧が作
用すると止め翼に作用する反力Ｎ２は半径方向外側の成
分を持つ。すなわち止め翼１ｅ′は半径方向内側に押し
付けられる。したがって止め翼１ｅ′を固定するための
ピン２２およびキー２３に作用する力が軽減するためピ
ン、キーおよびピン孔、キー溝の変形をいっそう防止す
ることが可能となる。
第３の実施例である。本図では翼の配置が図８の実施例
と逆の設定にしたものであり、止め翼１ｅ′のシュラウ
ドが半径方向外側に狭まる形状となっている。前述した
本発明の効果により全周のシュラウド接触面に面圧が作
用すると止め翼に作用する反力Ｎ２は半径方向外側の成
分を持つ。すなわち止め翼１ｅ′は半径方向内側に押し
付けられる。したがって止め翼１ｅ′を固定するための
ピン２２およびキー２３に作用する力が軽減するためピ
ン、キーおよびピン孔、キー溝の変形をいっそう防止す
ることが可能となる。
【００６０】図１１は本発明による本発明の他の実施例
を示す図で、図１に示される翼頂部に設けられたシュウ
ラドに代わって翼中間部にボス２５ａ，２５ｂを設け、
このボスが、上述したシュラウドと同等の構成と機能を
有するようにしたものである。この構成において、シュ
ラウド構造のものと同等の振動減衰および低減効果が発
揮されることは今までの説明で明らかである。
を示す図で、図１に示される翼頂部に設けられたシュウ
ラドに代わって翼中間部にボス２５ａ，２５ｂを設け、
このボスが、上述したシュラウドと同等の構成と機能を
有するようにしたものである。この構成において、シュ
ラウド構造のものと同等の振動減衰および低減効果が発
揮されることは今までの説明で明らかである。
【００６１】図１２は本発明の他の実施例を示す図であ
り、図１２の（ａ）は軸方向挿入型の植込み部を有する
翼の組立状況を軸方向より見た図で、台形型シュラウド
を有する翼１ａを逆台形型シュラウドを有する翼１ｂに
対して、半径方向内側に間隙ｍだけ下げた状態にしてあ
る。軸方向挿入型の植込み部を有する翼の場合、翼の周
方向位置は植込み部によって規定されるため、互いの翼
のシュラウド接触面４ａと４ｂとは、翼の製作公差の範
囲内で、図示するように、ある間隙を持つこともあれ
ば、また、ぶつかり合うこともある。すなわち、図２に
示すような周方向挿入型の植込み部の場合と違って、シ
ュラウド接触面がぶつかるまで順次、翼を押し込んでい
くといった組立方法がとれない。
り、図１２の（ａ）は軸方向挿入型の植込み部を有する
翼の組立状況を軸方向より見た図で、台形型シュラウド
を有する翼１ａを逆台形型シュラウドを有する翼１ｂに
対して、半径方向内側に間隙ｍだけ下げた状態にしてあ
る。軸方向挿入型の植込み部を有する翼の場合、翼の周
方向位置は植込み部によって規定されるため、互いの翼
のシュラウド接触面４ａと４ｂとは、翼の製作公差の範
囲内で、図示するように、ある間隙を持つこともあれ
ば、また、ぶつかり合うこともある。すなわち、図２に
示すような周方向挿入型の植込み部の場合と違って、シ
ュラウド接触面がぶつかるまで順次、翼を押し込んでい
くといった組立方法がとれない。
【００６２】図１２の（ｂ）は、この問題を解決するも
ので、図は翼を翼先端部から見た状態を示す。翼先端部
から見た場合、シュラウドの接触面の互いにある角度を
有し、従って一つの翼のシュウラドはタービン前側に狭
まる楔形を成し、隣接するつはざのシュラウドはタービ
ン後側に狭まる楔形を成している。
ので、図は翼を翼先端部から見た状態を示す。翼先端部
から見た場合、シュラウドの接触面の互いにある角度を
有し、従って一つの翼のシュウラドはタービン前側に狭
まる楔形を成し、隣接するつはざのシュラウドはタービ
ン後側に狭まる楔形を成している。
【００６３】いま、シュラウド３ａが点線で示される位
置にあって、隣接シュラウド３ｂとの間に間隙を有する
時、シュラウド３ａを矢印で示すようにタービン前側に
押して、実線で示す位置に移動してやれば、互いの接触
面は無理なく接することが出来る。更にその隣のシュラ
ウド３ｂ′については、逆にタービン後側に向けて押す
ことにより、シュラウド３ａに接触させることが出来
る。
置にあって、隣接シュラウド３ｂとの間に間隙を有する
時、シュラウド３ａを矢印で示すようにタービン前側に
押して、実線で示す位置に移動してやれば、互いの接触
面は無理なく接することが出来る。更にその隣のシュラ
ウド３ｂ′については、逆にタービン後側に向けて押す
ことにより、シュラウド３ａに接触させることが出来
る。
【００６４】このようにして、順次、翼を交互にタービ
ン前側、後側と微調整することにより、軸方向挿入型の
植込み部を有する翼についても、全ての翼を無理なく、
互いのシュラウドを接触させた状態で組立てることが可
能となる。
ン前側、後側と微調整することにより、軸方向挿入型の
植込み部を有する翼についても、全ての翼を無理なく、
互いのシュラウドを接触させた状態で組立てることが可
能となる。
【００６５】図には、シュラウドを翼先端部から見たと
きの楔形が示されているが、シュラウドが互いに面圧を
持ってかみ合った時に、この楔形の効果によってシュラ
ウドが軸方向に抜けるような力が作用することは好まし
くない。これを避けるための条件は、図５の（ｂ）にお
いて説明したのと同様に、図１２の（ｂ）に図示される
楔形の半頂角βが接触面の摩擦角λに対して、β＜λの
関係のとき、すなわちシュラウド楔形の半頂角が静止摩
擦角よりも小さいこと、であることは自明の理である。
きの楔形が示されているが、シュラウドが互いに面圧を
持ってかみ合った時に、この楔形の効果によってシュラ
ウドが軸方向に抜けるような力が作用することは好まし
くない。これを避けるための条件は、図５の（ｂ）にお
いて説明したのと同様に、図１２の（ｂ）に図示される
楔形の半頂角βが接触面の摩擦角λに対して、β＜λの
関係のとき、すなわちシュラウド楔形の半頂角が静止摩
擦角よりも小さいこと、であることは自明の理である。
【００６６】図１３は本発明のタービン翼および植込構
造を適用した地熱タービンの例である。本発明の一体削
り出しシュラウド構造は、組立シュラウドや連結ワイヤ
などのような応力集中あるいは腐食成分の堆積といった
問題を回避することができ、かつ振動応力レベルを低く
抑えることができるために、特に腐食環境中で作動する
地熱タービンに適用するとその信頼性を著しく向上する
ことができる。また該翼をチタン合金により製作すれ
ば、チタン合金の腐食性も加わって更に効果が期待でき
る。また本発明のタービン翼および植込構造を図１４に
示すようなボイラー吸水ポンプ駆動タービンに適用して
も同様な効果が期待され、信頼性を格段に向上すること
が可能である。
造を適用した地熱タービンの例である。本発明の一体削
り出しシュラウド構造は、組立シュラウドや連結ワイヤ
などのような応力集中あるいは腐食成分の堆積といった
問題を回避することができ、かつ振動応力レベルを低く
抑えることができるために、特に腐食環境中で作動する
地熱タービンに適用するとその信頼性を著しく向上する
ことができる。また該翼をチタン合金により製作すれ
ば、チタン合金の腐食性も加わって更に効果が期待でき
る。また本発明のタービン翼および植込構造を図１４に
示すようなボイラー吸水ポンプ駆動タービンに適用して
も同様な効果が期待され、信頼性を格段に向上すること
が可能である。
【００６７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、容
易な組立によりタービンのあらゆる運転状態、すなわち
回転上昇、回転降下、定格回転時等において、安定して
翼の先端部のシュラウドあるいは中間部のボスを、互い
に面圧を持って接触、かつ維持することが可能であり、
このため、全ての運転状況下において振動減衰および低
減効果を翼に持たせることができる。また、翼の組立に
際し、過大な応力を翼に付加しないこと、および全ての
翼を一群に構成することによる優れた振動抑制効果も加
わって、翼の信頼性を大幅に向上させることができ、そ
の結果、プラントの信頼性を向上させることができる。
易な組立によりタービンのあらゆる運転状態、すなわち
回転上昇、回転降下、定格回転時等において、安定して
翼の先端部のシュラウドあるいは中間部のボスを、互い
に面圧を持って接触、かつ維持することが可能であり、
このため、全ての運転状況下において振動減衰および低
減効果を翼に持たせることができる。また、翼の組立に
際し、過大な応力を翼に付加しないこと、および全ての
翼を一群に構成することによる優れた振動抑制効果も加
わって、翼の信頼性を大幅に向上させることができ、そ
の結果、プラントの信頼性を向上させることができる。
【図１】軸流タービンの翼のロータへの組立て状態を示
す斜視図。
す斜視図。
【図２】本発明の軸流タービンの翼の組立方法を示す部
分正面図。
分正面図。
【図３】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の軸流タービ
ンの翼の概略構成を示す図。
ンの翼の概略構成を示す図。
【図４】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図３に示す翼の植込
み部の組立て状態を説明する図。
み部の組立て状態を説明する図。
【図５】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の翼のシュラ
ウドの機能を簡略化して示す図。
ウドの機能を簡略化して示す図。
【図６】本発明の軸流タービンの翼の組立て状態説明
図。
図。
【図７】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明における翼の
組立て状態の他の例を示す図。
組立て状態の他の例を示す図。
【図８】本発明の軸流タービンにおける止め翼の一固定
方法の説明図。
方法の説明図。
【図９】止め翼の他の実施例を示す図。
【図１０】止め翼のさらに他の実施例を示す図。
【図１１】第２の発明の概略構成説明図。
【図１２】（ａ）は本発明の他の実施例を示す部分正面
図、（ｂ）はその半径方向から見た図。
図、（ｂ）はその半径方向から見た図。
【図１３】本発明を軸流タービンに適用した一例を示す
図。
図。
【図１４】本発明を軸流タービンに適用した一例を示す
図。
図。
【図１５】従来の翼をロータに組込んだ状態を示す図。
【図１６】図１５の翼のシュラウドの作動説明図。
【図１７】遠心力により翼のねじれの戻る現象を説明す
るための図。
るための図。
【図１８】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ従来のスナッバ構
造翼の他の例を説明する図。
造翼の他の例を説明する図。
【図１９】（ａ）は従来の翼のスナッバ構造の他の例を
示す部分正面図、（ｂ）はその植込み部を示す説明図。
示す部分正面図、（ｂ）はその植込み部を示す説明図。
【図２０】（ａ）、（ｂ）は複数の翼を剛性連結部材に
より連結した翼群と、その低次振動を説明するための
図。
より連結した翼群と、その低次振動を説明するための
図。
１，１ａ，１ｂ 翼 ２ ロータ ３，３ａ，３ｂ シュラウド ４，４ａ，４ｂ 接触面 ６ａ，６ｂ 植込部 ７ａ 翼の植込荷重面 ８ａ ロータの植込荷重面 １６ ローラ ２２，２３ キー ２４ 止めピン
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−279701（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−134603（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−132801（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01D 5/26 F01D 5/30
Claims (12)
- 【請求項１】翼列をなすように周方向に配列された各翼
の翼頂部に、翼と一体にシュラウドを設け、互いに隣接
しあう翼のシュラウド同士がロータの高速バランス試験
の回転上昇後の正規の組立状態から回転時まで常に接触
するように構成された軸流タービンの動翼制振装置にお
いて、各翼のシュラウドにおける回転方向前側接触面と
回転方向後側接触面のうち少なくとも一方の接触面が、
ロータ中心と上記接触面とを結ぶラジアル線に対して所
定角度をなすように形成され、一つの翼のシュラウドの
回転軸に直行する断面形状が半径方向外側に狭くなる台
形を成し、その翼に対して周方向に隣接する翼のシュラ
ウドの断面形状が半径方向内側に狭くなる逆台形に形成
され、シュラウドの回転方向前側接触面と回転方向後側
接触面とで形成される角度の半角が接触面の静止摩擦角
よりも小さくなるように形成されていることを特徴とす
る動翼制振装置。 - 【請求項２】互いに隣接する２種類の翼のシュラウド接
触面間ピッチの総和が、シュラウド接触部の直径及び翼
枚数より算出される幾何学的シュラウドピッチの和より
大きくなるように設定されていることを特徴とする、請
求項１記載の動翼制振装置。 - 【請求項３】回転軸に直交する断面形状が台形に形成さ
れたシュラウドを有する翼のロータ回転時における遠心
力による半径方向外側への移動と、互いに隣接する翼の
シュラウド接触面の楔作用によって、シュラウド接触面
に所定の面圧が生ぜしめられることを特徴とする、請求
項１記載の動翼制振装置。 - 【請求項４】翼が組み込まれるロータホイールの植込部
には翼の植込底部が嵌合する溝が設けられており、上記
溝部のホイール側面がロータ軸方向に押し込まれ、遠心
力で浮き上がる翼のロータ軸方向の振れを防止する振れ
防止片とされていることを特徴とする、請求項１記載の
動翼制振装置。 - 【請求項５】翼植え込み部底部が嵌合するロータホイー
ルの溝部のホイール側面のロータ軸方向の押し込みは、
ロータの高速回転前に施工されていることを特徴とす
る、請求項４記載の動翼制振装置。 - 【請求項６】翼植え込み部底部が嵌合するロータホイー
ルの溝部のホイール側面は、浮き上がった翼が再びもと
の位置に戻らないように塑性変形されていることを特徴
とする、請求項１記載の動翼制振装置。 - 【請求項７】ロータホイールの植込み部にロータ軸方向
に貫通する止めピンによってロータホイールに固定され
ている止め翼に設けられたシュラウドの接触面は、ロー
タ中心と上記接触面を結ぶラジアル線の方向と一致して
いることを特徴とする、請求項１記載の動翼制振装置。 - 【請求項８】ロータホイールの植込み部にロータ軸方向
に貫通する止めピンによってロータホイールに固定され
ている止め翼の回転方向前方および回転方向後方に隣接
する各２本の翼については、組立時に植込み部の荷重面
がロータ側に接触した状態で組立てられていることを特
徴とする、請求項１記載の動翼制振装置。 - 【請求項９】ロータホイールの植込み部にロータ軸方向
に貫通する止めピンによってロータホイールに固定され
ている止め翼に設けられたシュラウドは、回転軸に直交
する断面形状が半径方向内側に狭まる逆台形状であるこ
とを特徴とする、請求項１記載の動翼制振装置。 - 【請求項１０】シュラウド形状が翼先端部より見たと
き、一つの翼の回転方向前側シュラウド接触面と回転方
向後側シュラウド接触面とが互いに或る角度を有するよ
うに形成され、一つの翼のシュラウドはタービン前方に
向って狭くなる台形をなし、これに隣接する翼のシュラ
ウドはタービン後方に向かって狭くなる逆台形をなして
いることを特徴とする、請求項１記載の動翼制振装置。 - 【請求項１１】シュラウドを翼先端部より見たときにお
ける一つの翼の回転方向前側シュラウド接触面と回転方
向後側シュラウド接触面とが形成する角度の半角が、接
触面の静止摩擦角よりも小さくなることを特徴とする、
請求項１０記載の動翼制振装置。 - 【請求項１２】翼列をなすように周方向に配列された各
翼の中間部に周方向に突出するボスを設け、互いに隣接
しあう翼のボス同士が互いに接触するようにするととも
に、各ボスの回転方向前側接触面と回転方向後側接触面
がロータ中心と上記接触面とを結ぶラジアル線に対して
所定角度をなすように形成され、一つの翼のボスの回転
軸に直交する断面形状が半径方向外側に狭くなる台形を
なし、その翼に対して周方向に隣接する翼のボスの断面
形状が半径方向内側に狭くなる逆台形に形成され、ボス
の回転方向前側接触面と回転方向後側接触面とで形成さ
れる角度の半角が接触面の静止摩擦角よりも小さくなる
ように形成されていることを特徴とする動翼制振装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6020948A JP3034417B2 (ja) | 1994-02-18 | 1994-02-18 | 軸流タービンの動翼制振装置 |
| AU75728/94A AU670517B2 (en) | 1994-02-18 | 1994-10-11 | Rotor blade damping structure for axial-flow turbine |
| US08/320,545 US5511948A (en) | 1994-02-18 | 1994-10-11 | Rotor blade damping structure for axial-flow turbine |
| CA002117862A CA2117862C (en) | 1994-02-18 | 1994-10-11 | Rotor blade damping structure for axial-flow turbine |
Applications Claiming Priority (1)
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