JP3808655B2 - タービンロータ及びタービン - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はタービン及びタービンロータに係わり、特に動翼にインテグラルカバー翼を採用しているタービンロータ及びタービンに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
タービンは、円周方向に配列された複数の静翼および動翼を備え、この翼の間を流れる流体によって駆動される。このとき、タービン動翼には遠心力や流体力などの力が作用し、動翼は厳しい応力下にさらされる。またこれらの力の相互作用により、激しい振動が発生することがある。近年タービンの大容量化、部分負荷運転による過酷な運転条件など、タービン動翼は非常に厳しい条件で使用されており、翼の振動を低減させることは非常に重要な課題となってきている。
【0003】
タービン動翼の振動を低減させる方法として、隣接するタービン動翼同士を連結する構造がよく用いられる。隣接する翼を連結する方法の一つとして、翼の先端にシュラウドカバー固定用テノンを設け、隣接する複数本の翼に、半径方向外周側からテノンに合致するように穴を開けたシュラウドカバーをはめ、テノンをかしめることによってカバーを固定し翼同士を連結する方法がある。
【0004】
この翼同士を連結する方法は、通常1つ1つの翼を、手作業によりかしめるため、非常に多くの組立行程および時間を要し、また、組立時には、翼の連結部に不均一な力がかかりやすく、局所的に過大な応力が発生し強度上問題になることがある。さらには複数本の翼を1つのカバーで連結するために、定期点検時に翼の取り外しをする際には、1つ1つの翼を分解しなくてはならず、作業性が良くないなどの問題が生じる。
【0005】
他の翼の連結方法には、翼と一体に成型され、翼の背側と腹側に、円周方向にのびるインテグラルカバーを設け、隣接翼の背側、腹側のインテグラルカバーを互いに接触させることによって連結する、いわゆるインテグラルカバー翼構造がある。例えば、特公平6‐60563号公報には、動翼先端部に備えた動翼カバーが、外周方向から見てS字や段部を形成することが記載されており、互いに隣り合う翼の動翼カバーが、互いにS字中央や中央の段部で接触するように相対させ、翼先端部に起こる動翼先端部のねじり戻りにより、接触面において隣り合う翼同士が連結されることが記載されている。
【0006】
インテグラルカバー翼構造の他の例として、例えば特開平5−98906号公報や、実開平5−78901号公報に開示されているように、円周方向を向くカバー側面で接触連結するようにした翼構造のものもある。
【0007】
このようなインテグラルカバー翼構造の利点は、翼と一体形に形成されたインテグラルカバーが、遠心力などに対して、強度的に優れていること、インテグラルカバー同士の接触連結部の摩擦により大きな振動減衰が得られることなどから、信頼性の高い翼連結構造を提供できることがあげられる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、遠心力による翼のねじり戻りを拘束して接触連結させるインテグラルカバー翼構造では、翼の加工上、もしくは組立上の問題から、静止時に接触面間に間隙が生じてしまい、翼長が短くねじり戻りが小さい場合には、回転時であっても間隙が閉じないか、あるいは接触しても隣接翼間の連結力は弱くなる場合がある。あらかじめ隣接した翼のインテグラルカバーの間隙をできるかぎり小さくすることにより、翼のねじり戻りによる隣接翼間の接触連結力を最大限に発揮することができるが、翼の加工、組立上、間隙を0にすることは難しく、このために隣接翼に作用する連結力が小さく、振動減衰能も小さくなる。
【0009】
また円周方向を向くカバー側面で接触連結するインテグラルカバー翼構造では、翼の回転により生じる遠心力によって、ロータおよび翼自身が半径方向外周側に伸びる際、隣接翼間の距離は静止時のそれに比べ広がり、静止時に接触連結していた翼が、回転時に隣接翼のインテグラルカバー間に間隙が生じてしまい、連結構造を保てなくなる可能性がある。
【0010】
本発明はこれに鑑みなされたもので、その目的とするところは、インテグラルカバーに関して、全周の翼が切れ目なく緊密に連結可能であり、かつ高い振動減衰効果を発揮することが可能なインテグラルカバーを備えた信頼性の高いタービンロータおよびタービンを提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、タービンロータ上に周方向に間隔をおいて配置された複数の動翼を備え、前記夫々の動翼の外周先端部に、周方向に隣接する動翼間を接触押圧力で摩擦連結する動翼連結カバーを備えているタービンロータにおいて、前記動翼連結カバーの接触押圧連結面を、タービン駆動流体の流通方向を向くように形成するとともに、ロータの回転に基づく遠心力による動翼の変形で前記接触押圧連結面の突き合わせ力が増すように形成し所期の目的を達成するようにしたものである。
【0012】
また、この場合、前記動翼連結カバーのタービン駆動流体の流通方向における重量バランスを不均衡となし、この動翼連結カバーの遠心力によるモーメントで、前記動翼の変形を招き、前記接触押圧連結面の突き合わせ力を増すようにしたものである。
【0013】
また本発明は、タービンロータ上に周方向に間隔をおいて配置された複数の動翼を備え、かつ前記夫々の動翼の外周先端部に、動翼と一体形に形成されるとともに、翼の背側と腹側に円周方向に伸びる連結カバーを有し、この連結カバーによって前記隣接翼を互いに連結するようにしたタービンロータにおいて、第1の翼は、翼先端部の連結カバーの腹側円周方向端面は、タービン駆動流体の上流側、下流側に位置する二つの端面と、この二つの端面をつなぐ面で構成され、かつ前記二つの端面の間をつなぐ面は、タービン軸方向に垂直な面を形成し、かつその平行面がタービン軸方向下流側を向くように形成され、また翼先端部の連結カバーの背側円周方向端面は、上流側、下流側に位置する二つの端面と、この二つの端面をつなぐ面で構成され、二つの端面の間をつなぐ面は、タービン軸方向に垂直な面を形成し、この平行面がタービン軸方向下流側を向くように形成され、かつ前記第1の翼に隣接する第2の翼は、翼先端部の連結カバーの腹側円周方向端面は、上流側、下流側に位置する二つの端面と、この二つの端面をつなぐ面で構成されており、二つの端面の間をつなぐ面は、タービン軸方向に垂直な面を形成し、この平行面がタービン軸方向上流側を向くように形成され、翼先端部の連結カバーの背側円周方向端面は、上流側、下流側に位置する二つの端面と、この二つの端面をつなぐ面で構成されており、二つの端面をつなぐ面は、タービン軸方向に垂直な面を形成し、この平行面がタービン軸方向上流側を向くように形成され、かつ前記第1の翼と第2の翼を円周方向に交互に配置し、前記第1の翼と第2の翼の、軸方向下流側を向く面と軸方向上流側を向く面を互いに接触させるように形成したものである。
【0014】
また、タービンロータ上に周方向に間隔をおいて配置された複数の動翼を備え、かつ前記夫々の動翼の外周先端部に、動翼と一体形に形成されるとともに、翼の背側と腹側に円周方向に伸びる連結カバーを有し、この連結カバーによって前記隣接翼を互いに連結するようにしたタービンロータにおいて、第1の翼は、翼先端部の連結カバーの腹側円周方向端面は、タービン駆動流体の上流側、下流側に位置する二つの端面と、この二つの端面をつなぐ面で構成され、二つの端面の間をつなぐ面は、タービン軸方向に垂直な面を形成し、この平行面がタービン軸方向下流側を向くように形成され、翼先端部の連結カバーの背側円周方向端面は、上流側、下流側に位置する二つの端面と、この二つの端面をつなぐ面で構成され、二つの端面の間をつなぐ面は、タービン軸方向に垂直な面を形成し、この平行面がタービン軸方向下流側を向くように形成され、かつ第2の翼は、翼先端部の連結カバーの腹側円周方向端面は、上流側、下流側に位置する二つの端面と、この二つの端面をつなぐ面で構成されており、二つの端面の間をつなぐ面は、タービン軸方向に垂直な面を形成し、この平行面がタービン軸方向上流側を向くように形成され、翼先端部の連結カバーの背側円周方向端面は、上流側、下流側に位置する二つの端面と、この二つの端面をつなぐ面で構成されており、二つの端面の間をつなぐ面は、タービン軸方向に垂直な面を形成し、この平行面がタービン軸方向上流側を向くように形成され、かつ前記第1の翼と第2の翼の各半径方向位置断面の重心を重ねた重心線を半径方向線に対してそれぞれタービン軸方向上流側、下流側に傾けるように、円周方向に交互に配置し、前記第1の翼と第2の翼のそれぞれ軸方向下流側を向く面と、軸方向上流側を向く面を互いに接触させるように形成したものである。
【0015】
また、タービンロータ上に周方向に間隔をおいて配置された複数の動翼を備え、かつ前記夫々の動翼の外周先端部に、動翼と一体形に形成されるとともに、翼の背側と腹側に円周方向に伸びる連結カバーを有し、この連結カバーによって前記隣接翼を互いに連結するようにしたタービンロータにおいて、第1の翼は、翼先端部の連結カバーの腹側円周方向端面は、タービン軸方向に垂直な面を形成し、この平行面がタービン軸方向下流側を向くように形成され、翼先端部の連結カバーの背側円周方向端面は、上流側、下流側に位置する二つの端面と、この二つの端面をつなぐ面で構成され、二つの端面の間をつなぐ面は、タービン軸方向に垂直な面を形成し、この平行面がタービン軸方向下流側を向くように形成され、かつ第2の翼は、翼先端部の連結カバーは、タービン軸方向に垂直な面を形成し、この平行面がタービン軸方向上流側を向くように形成され、翼先端部の連結カバーの背側円周方向端面は、タービン軸方向に垂直な面を形成し、この平行面がタービン軸方向上流側を向くように形成され、かつ前記第1の翼と第2の翼を円周方向に交互に配置し、第1の翼と第2の翼の、軸方向下流側を向く面と軸方向上流側を向く面を互いに接触させるように形成したものである。
【0016】
また、タービンロータ上に周方向に間隔をおいて配置された複数の動翼を備え、かつ前記夫々の動翼の外周先端部に、動翼と一体形に形成されるとともに、翼の背側と腹側に円周方向に伸びる連結カバーを有し、この連結カバーによって前記隣接翼を互いに連結するようにしたタービンロータにおいて、第1の翼は、翼先端部の連結カバーの腹側円周方向端面は、タービン軸方向に垂直な面を形成し、この平行面がタービン軸方向下流側を向くように形成され、翼先端部の連結カバーの背側円周方向端面は、タービン軸方向に垂直な面を形成し、この平行面がタービン軸方向下流側を向くように形成され、かつ第2の翼は、翼先端部の連結カバーの腹側円周方向端面は、タービン軸方向に垂直な面を形成し、この平行面がタービン軸方向上流側を向くように形成され、翼先端部の連結カバーの背側円周方向端面は、タービン軸方向に垂直な面を形成し、この平行面がタービン軸方向上流側を向くように形成され、第1の翼と第2の翼の各半径方向位置断面の重心を重ねた重心線を半径方向線に対してそれぞれタービン軸方向上流側、下流側に傾けるように、円周方向に交互に配置し、かつ前記第1の翼と第2の翼のそれぞれ軸方向下流側を向く面と、軸方向上流側を向く面を互いに接触させるように形成したものである。
【0017】
また、この場合、前記翼は、円周方向に伸びる円筒面の一部からなる翼根部を持ち、かつロータは前記翼根部と合致する円筒面の一部からなる円周方向溝を有し、前記ロータの円周方向溝に前記翼の翼根部を順次嵌合させて前記ロータと翼とを結合させるようにしたものである。
【0018】
また本発明は、熱エネルギーを動力に変換する翼列を有するロータを備え、前記翼列が、静止した静翼と、ロータに取り付けられ回転動力に変換する動翼からなり、かつ圧力段階ごとに高圧部、中圧部、低圧部からなるタービンに、前述したタービンロータを採用するようにしたものである。
【0019】
すなわちこのように形成されたタービンロータであると、動翼連結カバーの接触押圧連結面が、タービン駆動流体の流通方向を向くように形成され、かつロータの回転に基づく遠心力による動翼の変形で前記接触押圧連結面の突き合わせ力が増すように形成されているので、従来のタービンロータで生じていた問題,すなわち従来のインテグラルカバー翼では、翼やロータは遠心力により半径方向の伸張で、インテグラルカバーの接触する面圧が減少するように作用し、強度上また振動特性上問題があったが、本発明によるインテグラルカバー翼では、接触する面がタービン軸方向,すなわちタービン駆動流体の流通方向を向くように形成されており、翼間距離は円周方向に広がるのに対して、面圧は軸方向に作用するので、翼やロータの遠心力により半径方向の伸張には何等影響を受けず、したがって回転中においても翼同士の連結は確保され、強度上、振動特性上非常に優れ、したがって全周の翼が切れ目なく緊密に連結可能であり、また高い振動減衰効果を発揮することが可能なインテグラルカバー翼を備えた信頼性の高いタービンロータとすることができるのである。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下図示した実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。図1にはそのタービンロータを備えたタービンおよびタービンロータの要部が示されている。図中35がタービンケーシングであり、5がタービンロータ、27が静翼、1が動翼、3がインテグラルカバー(動翼連結カバー)、4が動翼の植え込み部である。
【0021】
動翼1は、ロータ5に円周方向に設けられた植え込み部4に嵌合するフックを持つ翼根部2と、一体形に形成されたインテグラルカバー3を持ち、植え込み部4に円周方向に挿入することによりロータ5に嵌合される。動翼1を円周方向に植え込んでいく形式のロータでは、ロータの植え込み部4の一部に切り欠き部24が設けられており、動翼を一本ずつ半径方向外周側から切り欠き部24に差し込み、円周方向に挿入していく。
【0022】
図2は、図1に示すインテグラルカバー翼構造を半径方向外周側から見た平面図である。円周方向に所定の間隔をおいて配置される翼の先端には、2つの異なるインテグラルカバーが交互に設けられている。翼1aのインテグラルカバー3aの背側円周方向端面は、軸方向上流側(図中左側)、下流側(図中右側)に位置する端面15a,15a´、および二つの端面の間をつなぐ面6aで構成され、この二つの端面の間をつなぐ面6aは、タービン軸方向、すなわちタービン駆動流体の流通方向に垂直な面を形成し、この垂直な面がタービン軸方向下流側を向くように形成されている。
【0023】
また、翼1aのインテグラルカバー3aの腹側円周方向端面は、軸方向上流側、下流側に位置する端面16a,16a´、および二つの端面の間をつなぐ面7aで構成されており、二つの端面の間をつなぐ面7aは、タービン軸方向に垂直な面を形成し、この垂直な面がタービン軸方向下流側を向くように形成されている。
【0024】
一方、翼1bのインテグラルカバー3bの背側円周方向端面は、軸方向上流側、下流側に位置する端面15a,15a´、および二つの端面の間をつなぐ面6bで構成されており、二つの端面の間をつなぐ面6bは、タービン軸方向に垂直な面を形成し、この垂直な面がタービン軸方向上流側を向くように形成され、翼1bのインテグラルカバー3bの腹側円周方向端面は、軸方向上流側、下流側に位置する端面16b,16b´、および二つの端面の間をつなぐ面7bで構成されており、二つの端面の間をつなぐ面7bは、タービン軸方向に垂直な面を形成し、この垂直な面がタービン軸方向上流側を向くように形成されている。この形状は、タービン軸方向、すなわちタービン駆動流体の流通方向における重量バランスが不均衡な形状となる。
【0025】
このように、二つの異なるインテグラルカバーを持つ翼が全周にわたって円周方向に交互に配置されている。勿論、このとき翼1aの腹側に伸びる軸方向下流側を向いた面7aと、翼1bの背側に伸びる軸方向上流側を向いた面6bとは、向き合うかたちとなる。
【0026】
このように構成された翼を有するロータが回転すると、インテグラルカバー翼には半径方向外周側に遠心力が作用するわけであるが、次にこのインテグラルカバー翼の作用について図3を用いて説明する。この図は、インテグラルカバー翼1a、1bを円周方向腹側から見た図である。
【0027】
図3の左側に示されている重心線9a,すなわち翼1aに設けられたインテグラルカバーの円周方向に伸びる重心線9aは、翼1aの重心線10aに対して軸方向上流側(図中左側)にある。この翼1aに遠心力が作用すると、重心のずれにより矢印8aの方向にモーメントが発生し、翼は矢印8a方向に変形しようとする。同様に、図3の右側における翼1bのインテグラルカバーの重心線9bは、翼1bの重心線10bに対して軸方向下流側(図中右側)にある。翼1bに遠心力が作用すると、矢印8b方向にモーメントが発生し、矢印8b方向に変形しようとする。
【0028】
ここで対向する翼1aの軸方向下流側を向いた面7aと、翼1bの軸方向上流側を向いた面6bが拘束されることにより面圧が生じ、隣り合う翼は接触連結される。翼を円周方向に交互に配置させることにより、全周にわたって隣り合う翼同士が連結される。なお、本発明では第1の翼と第2の翼の組み合わせによるものであり、全周の翼本数が奇数の場合には、1つの翼を隣り合う翼のインテグラルカバー形状に合わせて加工する必要がある。
【0029】
前述した従来のインテグラルカバー翼では、隣り合う翼同士の円周方向に伸びるタービン軸方向に垂直な面が向き合うように、翼は円周方向に交互に配置される。翼やロータは遠心力により半径方向に伸張するが、このときインテグラルカバーの接触面の半径方向位置が高くなり、翼間距離が静止時のそれに比べて広がってしまう。インテグラルカバー翼が、接触する面が円周方向に向き合っている場合、回転中に翼間距離が広がることは面圧が減少するように作用し、面圧が0になると翼同士の接触が確保されず、単独翼状態になる。これは強度上、また振動特性上非常に問題がある。本発明によるインテグラルカバー翼では、接触する面がタービン軸方向を向くように形成されており、翼間距離は円周方向に広がるのに対して、面圧は軸方向に作用している。したがって回転中においても翼同士の連結は確保され、強度上、振動特性上非常に優れている。
【0030】
図4には、他の変形例が示されている。翼のピッチが小さく、翼の前縁と後縁を結んだ弦長が軸方向に対して角度を持っているときには、図1に示されるインテグラルカバー形状は、翼の形状に合わせて接触面を基準に非対称なカバーとなる。対向する翼1aの軸方向下流側を向いた面7aと、翼1bの軸方向上流側を向いた面6bが拘束されることにより面圧が生じ、隣り合う翼は接触連結される。2つの異なるインテグラルカバー翼を円周方向に交互に配置させることにより、全周にわたって隣り合う翼同士が連結される。
【0031】
図5にはもう一つの変形例が示されている。翼1aの腹側に伸びる接触面7aと、翼1bの背側に伸びる接触面6bを、軸方向に垂直な同一面上13に設け、同様に翼1bの腹側に伸びる接触面7bと、翼1cの背側に伸びる接触面6cを、軸方向に垂直な同一面上13’に設ける。対向する翼1aの軸方向下流側を向いた面7aと、翼1bの軸方向上流側を向いた面6bが拘束されることにより面圧が生じ、隣り合う翼は接触連結される。2つの異なるインテグラルカバー翼を円周方向に交互に配置させることにより、全周にわたって隣り合う翼同士が連結される。
【0032】
図6も他の変形例を示すもので、翼1aの腹側に伸びる接触面7aは、軸方向に対して反時計回りに鋭角α1をなしている。同様に翼1bの背側に伸びる接触面6bは、軸方向に対して反時計回りに鋭角α1をなしている。翼1bの腹側に伸びる接触面7bは、軸方向に対して時計回りに鋭角α2をなしている。また翼1cの背側に伸びる接触面6cは、軸方向に対して時計回りに鋭角α2をなしている。対向する翼1aの軸方向下流側を向いた面7aと、翼1bの軸方向上流側を向いた面6bが拘束されることにより面圧が生じ、隣り合う翼は接触連結される。2つの異なるインテグラルカバー翼を円周方向に交互に配置させることにより、全周にわたって隣り合う翼同士が連結される。
【0033】
また図7は、図6の変形例を示すもので、翼1aの腹側に伸びるインテグラルカバーの円周方向端面7aは、軸方向に対し反時計回りに鋭角θ1をなしている。同様に翼1bの背側に伸びるインテグラルカバーの円周方向端面6bは軸方向に対し反時計回りに鋭角θ1をなしている。また、翼1bの腹側に伸びるインテグラルカバーの円周方向端面7bは軸方向に対し時計回りに鋭角θ2をなしており、翼1cの背側に伸びるインテグラルカバーの円周方向端面6cは、軸方向に対して時計まわりに鋭角θ2をなしている。対向する翼1aの軸方向下流側を向いた面7aと、翼1bの軸方向上流側を向いた面6bが拘束されることにより面圧が生じ、隣り合う翼は接触連結される。2つの異なるインテグラルカバー翼を円周方向に交互に配置させることにより、全周にわたって隣り合う翼同士が連結される。
【0034】
図8はさらに他の変形例を示すもので、タービン高圧段では、作動流体が非常に高温になるため、タービン翼、およびインテグラルカバーは熱膨張を生じる。図2に示されるインテグラルカバー翼を高圧段に採用する際には熱膨張を考慮して、翼の静止時に、翼1aの腹側に伸びる接触面7aと翼1bの背側に伸びる接触面6bに間隙14を設け、同様に、翼1bの腹側に伸びる接触面7bと翼1cの背側に伸びる接触面6cに間隙14’を設ける。間隙を設けていない場合、運転中にはインテグラルカバーは熱膨張により変形し、その変形をカバー接触面で拘束ことにより、変形の大きさによっては、翼に大きな曲げ応力が生じる。したがって静止時に間隙を設けることにより、熱膨張による翼に過大な力をかけることなく隣り合う翼同士が連結される。
【0035】
また、図9には他の変形例が示されている。翼1aの重心線10aを、半径方向線30より軸方向上流側に傾け、翼1bの重心線10bを軸方向下流側に傾け、2つの異なる翼を円周方向に交互に配置する。図10に半径方向外周側から見た図が示されている。翼先端における重心は半径方向線に対してそれぞれ上流側、下流側に位置する。このとき翼1aの腹側に伸びる軸方向下流側を向く面7aと、翼1bの背側に伸びる軸方向上流側を向く面6bを対向させ、面7aと面6bを接触させる。ロータの回転により翼に遠心力が作用すると、翼根部回りのモーメントが発生し、対向する面7aと6bでモーメントを拘束することにより面圧が発生し、隣り合う翼は接触連結される。翼を円周方向に交互に配置させることにより、全周にわたって隣り合う翼同士が連結される。
【0036】
図11は、図9の変形例を示す。円周方向腹側から見たインテグラルカバー翼構造を示す平面図である。図9に示される翼構造に関して、ロータ半径方向外周側の翼植え込み部11が、円周方向に伸びる円筒面の一部からなる円周方向溝を持つように形成され、翼根部12はロータに合致する円筒面の一部を持つ凹部を持つように形成される。
【0037】
ロータの回転により、インテグラルカバー翼に半径方向外周側に遠心力が作用すると、翼1a、1bはそれぞれ矢印8a、8bの方向に翼根部回りのモーメントが発生する。ここで対向する翼1aの背側に伸びる軸方向下流側を向いた面7aと、翼1bの腹側に伸びる軸方向上流側を向いた面6bが拘束されることにより面圧が生じ、隣り合う翼は接触連結される。翼根部とロータは円筒面で嵌合されるため、翼根部12、およびロータ翼植え込み部11にはモーメントの反力はほとんど作用せず、翼根部12に過大な力をかけずに連結構造を達成することができる。翼を円周方向に交互に配置させることにより、全周にわたり隣り合う翼同士が連結される。
【0038】
図12には、図9の変形例が示されている。翼は円周方向に伸びる円筒面の一部からなる翼根部12’を持ち、ロータ翼植え込み部11’は翼根部に合致するように円筒面を形成する。図11に示したインテグラルカバー翼構造と同様に、翼根部に過大な力をかけずに連結構造を達成することができる。
【0039】
図13は、図1の変形例を示す、インテグラルカバー翼構造を示す斜視図である。翼1はロータ5に軸方向に切られた溝20に嵌合するフックを持つ翼根部21と、一体形に形成されたインテグラルカバー3を持ち、ロータの溝部20に軸方向に挿入することによってロータに嵌合される。翼先端に設けられたインテグラルカバーに、本発明の図2から図8に示されるインテグラルカバーを採用することにより、全周にわたって隣り合う翼同士が連結される。
【0040】
図1(a)は、タービンの構造を表す縦断側面図である。タービンは、流体の熱エネルギーを動力に変換する翼列部25、ロータ5などからなり、翼列部は、交互に配置された、静止した静翼27とロータ軸26に取り付けられ回転動力に変換する動翼28からなっている。圧力段階ごとに高圧部、中圧部、低圧部からなる。蒸気は図13中矢印29方向に流れる。この図1において、前述してきたの発明を、高圧部から低圧部にわたって、ねじり戻りが小さい翼長の短い段、すべてに採用することによって、より高い振動減衰効果を生み出し、全周の翼が切れ目なく緊密に連結可能なインテグラルカバー翼を備えた信頼性の高いタービンとすることができる。
【0041】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明によれば、インテグラルカバー翼に関して、全周の翼が切れ目なく緊密に連結可能であり、かつ高い振動減衰効果を発揮することが可能なインテグラルカバー翼を備えた信頼性の高いタービンロータおよびタービンを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のタービンロータを備えたタービンの一実施例を示す縦断側面図およびタービンロータの要部を示す斜視図である。
【図2】図1の半径方向から見た平面図である。
【図3】図1の円周方向から見た側面図である。
【図4】本発明の変形例を示す半径方向から見た平面図である。
【図5】本発明の変形例を示す半径方向から見た平面図である。
【図6】本発明の変形例を示す半径方向から見た平面図である。
【図7】本発明の変形例を示す半径方向から見た平面図である。
【図8】本発明の変形例を示す半径方向から見た平面図である。
【図9】図3の他の実施例を示す円周方向から見た側面図である。
【図10】図9の半径方向から見た平面図である。
【図11】図3の他の実施例を示す円周方向から見た側面図である。
【図12】図11の変形例を示す円周方向から見た側面図である。
【図13】図1の他の実施例を示す斜視図である。
【符号の説明】
1…動翼、2…翼根部、3…インテグラルカバー、4…翼植え込み部、5…ロータ、6…翼背側円周方向に伸びるカバー側面、7…翼腹側円周方向に伸びるカバー側面、8…モーメント方向、9…カバー重心線、10…動翼重心線、11…円弧状翼植え込み部、12…円弧状翼根部、13…軸に垂直な断面、14…間隙、15…インテグラルカバー背側円周方向端面、16…インテグラルカバー腹側円周方向端面、20…軸方向翼植え込み溝、21…軸方向翼根部、24…切り欠き部、25…翼列部、26…ロータ軸、27…静翼、28…動翼、29…流れ方向、30…半径方向線。
Claims (5)
- ロータ上に周方向に間隔をおいて配置された複数の動翼を備え、かつ前記夫々の動翼の外周先端部に、動翼と一体形に形成されるとともに、翼の背側と腹側に周方向に伸びる動翼連結カバーを有し、該動翼連結カバーによって隣接する前記動翼を互いに連結するようにしたタービンロータにおいて、
前記動翼は隣接する第1の翼と第2の翼とを有し、
第1の翼は、前記動翼連結カバーの翼の腹側となる円周方向端面が、タービン駆動流体の上流側、下流側に位置する二つの端面と、この二つの端面をつなぐ面で構成され、かつ前記二つの端面をつなぐ面は、タービン軸方向に垂直な面を有し、かつその垂直な面がタービン軸方向下流側を向くように形成され、また前記動翼連結カバーの翼の背側となる円周方向端面が、タービン駆動流体の上流側、下流側に位置する二つの端面と、この二つの端面をつなぐ面で構成され、二つの端面をつなぐ面は、タービン軸方向に垂直な面を有し、その垂直な面がタービン軸方向下流側を向くように形成され、かつ
前記第1の翼に隣接する第2の翼は、前記動翼連結カバーの翼の腹側となる円周方向端面が、タービン駆動流体の上流側、下流側に位置する二つの端面と、この二つの端面をつなぐ面で構成されており、二つの端面の間をつなぐ面は、タービン軸方向に垂直な面を有し、その垂直な面がタービン軸方向上流側を向くように形成され、前記動翼連結カバーの翼の背側となる円周方向端面が、タービン駆動流体の上流側、下流側に位置する二つの端面と、この二つの端面をつなぐ面で構成されており、二つの端面をつなぐ面は、タービン軸方向に垂直な面を有し、その垂直な面がタービン軸方向上流側を向くように形成され、かつ
前記第1の翼と第2の翼を円周方向に交互に配置し、前記第1の翼と第2の翼の、軸方向下流側を向く面と軸方向上流側を向く面を互いに接触させるように形成したことを特徴とするタービンロータ。 - ロータ上に周方向に間隔をおいて配置された複数の動翼を備え、かつ前記夫々の動翼の外周先端部に、動翼と一体形に形成されるとともに、翼の背側と腹側に周方向に伸びる動翼連結カバーを有し、該動翼連結カバーによって隣接する前記動翼を互いに連結するようにしたタービンロータにおいて、
前記動翼は隣接する第1の翼と第2の翼とを有し、
第1の翼は、前記動翼連結カバーの翼の腹側となる円周方向端面が、タービン駆動流体の上流側、下流側に位置する二つの端面と、この二つの端面をつなぐ面で構成され、二つの端面をつなぐ面は、タービン軸方向に垂直な面を有し、この垂直な面がタービン軸方向下流側を向くように形成され、前記動翼連結カバーの翼の背側となる円周方向端面が、タービン駆動流体の上流側、下流側に位置する二つの端面と、この二つの端面をつなぐ面で構成され、二つの端面をつなぐ面は、タービン軸方向に垂直な面を有し、その垂直な面がタービン軸方向下流側を向くように形成され、かつ
前記第1の翼に隣接する第2の翼は、前記動翼連結カバーの翼の腹側となる円周方向端面が、タービン駆動流体の上流側、下流側に位置する二つの端面と、この二つの端面をつなぐ面で構成されており、二つの端面の間をつなぐ面は、タービン軸方向に垂直な面を有し、その垂直な面がタービン軸方向上流側を向くように形成され、前記動翼連結カバーの翼の背側となる円周方向端面が、タービン駆動流体の上流側、下流側に位置する二つの端面と、この二つの端面をつなぐ面で構成されており、二つの端面をつなぐ面は、タービン軸方向に垂直な面を有し、その垂直な面がタービン軸方向上流側を向くように形成され、かつ
前記第1の翼と第2の翼の各半径方向位置断面の重心を重ねた重心線を半径方向線に対して夫々タービン軸方向上流側、下流側に傾けるように、円周方向に交互に配置し、前記第1の翼と第2の翼の夫々軸方向下流側を向く面と、軸方向上流側を向く面を互いに接触させるように形成したことを特徴とするタービンロータ。 - ロータ上に周方向に間隔をおいて配置された複数の動翼を備え、かつ前記夫々の動翼の外周先端部に、動翼と一体形に形成されるとともに、翼の背側と腹側に周方向に伸びる動翼連結カバーを有し、該動翼連結カバーによって隣接する前記動翼を互いに連結するようにしたタービンロータにおいて、
前記動翼は隣接する第1の翼と第2の翼とを有し、
第1の翼は、前記動翼連結カバーの翼の腹側となる円周方向端面が、タービン軸方向に垂直な面を有し、この垂直な面がタービン軸方向下流側を向くように形成され、前記動翼連結カバーの翼の背側となる円周方向端面が、タービン軸方向に垂直な面を有し、この垂直な面がタービン軸方向下流側を向くように形成され、かつ
第2の翼は、前記動翼連結カバーの翼の腹側となる円周方向端面が、タービン軸方向に垂直な面を有し、この垂直な面がタービン軸方向上流側を向くように形成され、前記動翼連結カバーの翼の背側となる円周方向端面が、タービン軸方向に垂直な面を有し、この垂直な面がタービン軸方向上流側を向くように形成され、第1の翼と第2の翼の各半径方向位置断面の重心を重ねた重心線を半径方向線に対して夫々タービン軸方向上流側、下流側に傾けるように、円周方向に交互に配置し、かつ
前記第1の翼と第2の翼の夫々軸方向下流側を向く面と、軸方向上流側を向く面を互いに接触させるように形成したことを特徴とするタービンロータ。 - 前記動翼は、円周方向に延びる円筒面の一部からなる翼根部を持ち、かつ前記ロータは前記翼根部と合致する円筒面の一部からなる円周方向溝を有し、前記ロータの円周方向溝に前記動翼の翼根部が順次嵌合されて前記ロータと動翼とが結合されてなる請求項1〜3いずれかに記載のタービンロータ。
- 熱エネルギーを動力に変換する翼列を有するロータを備え、前記翼列が、静止した静翼と、ロータに取り付けられ回転動力に変換する動翼からなり、かつ圧力段階ごとに高圧部、中圧部、低圧部からなるタービンに、前記請求項1〜4いずれかに記載のタービンロータを採用したことを特徴とするタービン。
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