JP3697041B2 - Turbine impeller - Google Patents
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- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タービン翼車に関するもので、詳しくは、プラットホームに複数枚の翼を立設するとともに、それらの翼の自由端にシュラウドを配設して各翼を連結してなる動翼組立体をディスクの周方向に連設して固定したタービン翼車の構造に関するものである。なお、本明細書では、タービン翼車とは、翼を含んだ翼車をいう。
【0002】
【従来の技術】
図6は、従来の蒸気タービンの調速段で採用されているタービン翼車の動翼部を示している。同図に示したタービン翼車では、トリプルピン動翼と呼ばれる構造を採用しており、プラットホーム1に3枚の翼2を立設し、それらの翼2の自由端をシュラウド3で結合して動翼組立体4を構成している。そして、該動翼組立体4は、プロングと呼ばれる歯5に3本のピン6を挿通し、冷しばめにてディスク7に結合されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の蒸気タービンの特に調速段動翼では、固有振動数の最終調整をシュラウド3の削整等により行っているが、この方法だけでは十分な振動数の調整を行うことができない場合がある。また、翼2とシュラウド3は放電加工により一体に形成されるため、減衰効果が小さく、上流のノズルのウェーク(後流)によって発生する励振力と共振した場合には、大きな共振応力が発生し、翼2が破損する原因になることがある。
【0004】
本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、振動数の調整を容易に行うことができ、かつ共振した場合にも翼の破損を防止することができるタービン翼車を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明のタービン翼車では、プラットホームに複数枚の翼を立設するとともに、それらの翼の自由端にシュラウドを配設して前記各翼を連結してなる動翼組立体をディスクの周方向に連設して固定したタービン翼車において、相連設される前記動翼組立体のプラットホームまたはシュラウドの端面に、タービン軸から離れた方の面である上部面が内部から外部の端面に向かって上方へ傾斜する傾斜面に形成された溝を設けて、それらのプラットホームまたはシュラウド間に空間を画成し、該空間に断面円形状または断面台形状のダンパピースを嵌入させている。
【0006】
本発明によれば、ダンパピースを削整することにより固有振動数を変え、それによって外部励振力との共振を防止することが可能となり、またダンパピースを動翼組立体間に介在させることによって共振が生じた際にも減衰効果で翼の破損を防止し得る。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【0008】
図1は、動翼組立体10の第1の実施の形態を示したもので、プラットホーム11の上面(外周面)に3枚の翼12が立設され、それらの翼12の自由端にシュラウド13が差渡して配置されている。また、プラットホーム11の下面(内周面)にはプロングと称される3枚の歯14が形成されている。そして、それらのプラットホーム11、翼12およびシュラウド13は放電加工等によって一体に形成されている。さらに、この動翼組立体10では、プラットホーム11に形成した3枚の歯14を貫通する3個の孔15が形成され、またプラットホーム11の端面11aには溝16が形成されている。この溝16は図2に示したように、断面半五角形状をしており、上部面(タービン軸から離れた方の面)が内部から外部の端面に向かって上方へ傾斜する傾斜面16aに形成されている。
【0009】
そして、このような動翼組立体10は、プラットホーム11の歯14をタービン翼車のディスク17に形成した歯17aに嵌合させ、該歯17aに形成した孔(図示せず)およびプラットホーム11の歯14に形成した孔15にピン18を冷しばめにて結合させて動翼組立体10をタービン翼車のディスク17に固定する。次いで、上記動翼組立体10に並べて次の動翼組立体10を上記と同様にしてタービン翼車のディスク17に固定する。それと同時またはその以前に、前に設置した動翼組立体10のプラットホーム11の端面11aに形成した溝16にダンパピース19を装填する。このようにして、動翼組立体10を順次タービン翼車のディスク17の全周に固定する。このようにして組立てられたタービン翼車では、図2に示すように、各動翼組立体10の溝16によって動翼組立体10間に画成される空間に、1個づつダンパピース19が挿入された状態になる。ダンパピース19の材質としては、翼12と同様のステンレス鋼が用いられている。
【0010】
このように構成されたタービン翼車では、該タービン翼車が回転されると、ダンパピース19の遠心力により隣接する動翼組立体10同士が楔作用によってプラットホーム11で互いに結合した状態になるため、振動特性が図3に示すように変化する。
【0011】
すなわち、全周の翼,ディスク系の振動モード(円板モード)の節直径数が0,N/2,N,3N/2,2N・・・(N:全周の翼群数)の場合、従来の動翼と本発明の実施形態の動翼の振動数は殆ど同じになるが、これ以外の節直径モードについては振動数が両者で異なってくる。翼,ディスク系の振動では、共振条件式
H±n=λN
但し
H:加振ハーモニクス数(ノズルの枚数)
n:振動モードの節直径数
λ:任意の整数
N:全周の翼群数
を満足する振動モードについて固有振動数を調整すればよいので、ダンパピース19の摩擦力、即ちダンパピース19の重量や溝16の角度を適当に選ぶことにより、翼12やシュラウド13の形状を変化することなく要求通りに振動数を調整することができる。また、共振が発生した場合でも、ダンパピース19とプラットホーム11の減衰効果により振動応力を抑制することができるので、翼の破損を防止することができる。
【0012】
図4は、本発明に係るタービン翼車の第2の実施の形態を示したものである。このタービン翼車の翼組立体20は、上記第1の実施の形態と同様に、プラットホーム11の上面(外周面)に3枚の翼12が立設され、それらの翼12の自由端にシュラウド13が差渡して配置され、それらは一体に形成されている。また、プラットホーム11の下面(内周面)にはプロングと称される3枚の歯14が形成されており、それらの歯14にはそれらの歯14を貫通する3個の孔15が形成されている。そして、この動翼組立体20には、シュラウド13の端面13aに溝16が形成されている。この溝16の形状は、上記第1の実施の形態でプラットホーム11の端面11aに形成した溝16と同じでよい。
【0013】
そして、この動翼組立体20は、上記第1の実施の形態と同様にしてタービン翼車のディスク17に順次固定される。動翼組立体20をディスク17に固定する際に、前に設置した動翼組立体20のシュラウド13の端面13aに形成した溝16にダンパピース19を装填する。このようにして取付けられた各動翼組立体20間には、その溝16の中に1個づつダンパピース19が挿入された状態になり、それらのダンパピース19は、上記第1の実施の形態と同様に、タービン翼車が回転されると、ダンパピース19の遠心力により隣接する動翼組立体20同士がシュラウド13で結合した状態になるため、振動特性が図3に示すように変化する。
【0014】
なお、上記いずれの実施の形態でも、溝16の形状やダンパピース19の形状は、図5(a)に示すように、一方の動翼組立体10(20)の端面ばかりでなく、該端面に対向する連設される他方の動翼組立体10(20)の端面にも溝16を形成し、それらの溝16,16によって画成される空間に図5(b)に示すような断面台形状のダンパピース19’を嵌挿させるなど、目的(必要な振動数の調整量や減衰の付加量)に応じてそれらの断面形状(溝16の角度など)、重量等を適宜に変化させることができる。
【0015】
また、上記第1の実施の形態と第2の実施の形態とを組合せて、即ちシュラウド13とプラットホーム11の両方に溝16,16を設けて、それらの溝16にダンパピース19,19’を各々装填すれば、さらに大きな範囲で振動数を調整することができ、また減衰効果についても増大するので、共振が発生した場合でも翼の破損防止効果が増大する。
【0016】
なお、本発明は、調速段動翼に適用するばかりでなく、他の段の動翼にも適用でき、またプラットホーム11、翼12およびシュラウド13が一体に形成された動翼組立体ばかりでなく、それらが適宜な手段、例えばカシメ,嵌め込み等によって組付けられた動翼組立体にも適用できる。
【0017】
【発明の効果】
上記したように、本発明のタービン翼車は、プラットホームに複数枚の翼を立設するとともに、それらの翼の自由端にシュラウドを配設して前記各翼を連結してなる動翼組立体をディスクの周方向に連設して固定したものであって、相連設される前記動翼組立体のプラットホームまたはシュラウドの端面に、タービン軸から離れた方の面である上部面が内部から外部の端面に向かって上方へ傾斜する傾斜面に形成された溝を設けて、それらのプラットホームまたはシュラウド間に空間を画成し、該空間に断面円形状または断面台形状のダンパピースを嵌入させているので、ダンパピースを削整して重量を選んだり、傾斜面の角度等を含む溝の断面形状を選んだりすることなどによって固有振動数を変えることができ、極めて容易に外部励振力との共振を防止することができ、また仮に共振が発生した場合でもダンパピースと動翼組立体の減衰効果により振動応力の抑制が可能となるので、翼の破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係るタービン翼車の動翼組立体を示した斜視図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態に係るタービン翼車の動翼組立体を組付けた状態の要部を示した概念的な断面図である。
【図3】本発明に係るタービン翼車の動翼と従来のタービン翼車の動翼の振動特性を示したグラフである。
【図4】本発明の第2の実施の形態に係るタービン翼車の動翼組立体を示した斜視図である。
【図5】本発明に係るタービン翼車におけるダンパピースと該ダンパピースを収容する動翼組立体の溝の他の形態を示したもので、(a)は溝を示した断面図、(b)はダンパピースの斜視図である。
【図6】従来のタービン翼車の要部を示した一部切欠き斜視図である。
【符号の説明】
10 動翼組立体
11 プラットホーム
11a 端面
12 翼
13 シュラウド
13a 端面
14 歯(プロング)
15 孔
16 溝
17 ディスク
17a 歯
18 ピン
19,19’ ダンパピース
20 動翼組立体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a turbine impeller, and more specifically, a moving blade assembly in which a plurality of blades are erected on a platform and a shroud is provided at a free end of the blades to connect the blades. The present invention relates to the structure of a turbine impeller in which the blades are connected and fixed in the circumferential direction of the disk. In the present specification, the turbine impeller refers to an impeller including blades.
[0002]
[Prior art]
FIG. 6 shows a moving blade portion of a turbine impeller employed in a speed control stage of a conventional steam turbine. The turbine impeller shown in the figure employs a structure called a triple-pin rotor blade, and three
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the final adjustment of the natural frequency is performed by adjusting the
[0004]
The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide a turbine capable of easily adjusting the frequency and preventing damage to the blades even when resonating. To provide an impeller.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In the turbine impeller of the present invention, a plurality of blades are erected on the platform, and a moving blade assembly in which a shroud is disposed at a free end of the blades and the blades are connected to each other in the circumferential direction of the disk. In the turbine impeller fixedly connected to the turbine blade , the upper surface, which is the surface away from the turbine shaft, is directed from the inside toward the external end surface on the end surface of the platform or shroud of the blade assembly that is connected in series. A groove formed in an inclined surface that is inclined upward is provided to define a space between the platforms or shrouds, and a damper piece having a circular cross-section or a trapezoidal cross-section is fitted into the space.
[0006]
According to the present invention, it is possible to change the natural frequency by trimming the damper piece, thereby preventing resonance with the external excitation force, and by interposing the damper piece between the rotor blade assemblies. Even when resonance occurs, the blade can be prevented from being damaged by the damping effect.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on illustrated embodiments.
[0008]
FIG. 1 shows a first embodiment of a moving
[0009]
The
[0010]
In the turbine impeller configured as described above, when the turbine impeller is rotated, the
[0011]
That is, when the number of node diameters of the blades of the entire circumference and the disk system vibration mode (disk mode) is 0, N / 2, N, 3N / 2, 2N. The frequency of the conventional moving blade and the moving blade of the embodiment of the present invention is almost the same, but the frequency of the other nodal diameter modes is different. Resonance condition formula H ± n = λN
H: Number of excitation harmonics (number of nozzles)
n: Number of node diameters of vibration mode λ: Arbitrary integer N: The natural frequency of the vibration mode satisfying the number of blade groups on the entire circumference may be adjusted, so the frictional force of the
[0012]
FIG. 4 shows a second embodiment of a turbine impeller according to the present invention. As in the first embodiment, the
[0013]
The
[0014]
In any of the above-described embodiments, the shape of the
[0015]
Further, a combination of the first embodiment and the second embodiment, that is,
[0016]
The present invention can be applied not only to a speed-control stage rotor blade, but also to a rotor blade of another stage, and only to a rotor blade assembly in which the
[0017]
【The invention's effect】
As described above, the turbine impeller according to the present invention has a blade assembly in which a plurality of blades are erected on a platform and a shroud is disposed at a free end of the blades to connect the blades. The upper surface, which is the surface away from the turbine shaft, is externally connected to the end surface of the platform or shroud of the blade assembly that is connected in series in the circumferential direction of the disk. provided inclined surface formed grooves toward the end face of the inclined upwards, defining a space between those platforms or shrouds, by fitting the circular cross section or a damper piece of trapezoidal cross-section in the space because there, or choose a weight by KezuSei the damper piece, can change the natural frequency, such as by or select the cross-sectional shape of the groove including the angle of the inclined surface, very easily external exciting force Can be the resonance can be prevented, also tentatively prevents resonance can suppress the vibration stress by attenuating effect of the damper piece and bucket assembly even when that occurred Do Runode, damage to the blade.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a moving blade assembly of a turbine impeller according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual cross-sectional view showing a main part in a state in which the moving blade assembly of the turbine impeller according to the first embodiment of the present invention is assembled.
FIG. 3 is a graph showing vibration characteristics of a moving blade of a turbine impeller according to the present invention and a moving blade of a conventional turbine impeller.
FIG. 4 is a perspective view showing a moving blade assembly of a turbine impeller according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 shows another form of the damper piece and the groove of the rotor blade assembly that accommodates the damper piece in the turbine impeller according to the present invention, in which (a) is a cross-sectional view showing the groove; ) Is a perspective view of the damper piece.
FIG. 6 is a partially cutaway perspective view showing a main part of a conventional turbine impeller.
[Explanation of symbols]
10
15
Claims (2)
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JPH11153002A JPH11153002A (en) | 1999-06-08 |
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