JP4051132B2 - タービン動翼 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タービン動翼に係り、特に制振力を向上させたタービン動翼に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近の蒸気タービンでは、高出力化を求めてその作動流体としての蒸気を超高圧、超高温化する研究開発が進められており、これに伴ってタービン最終段落に植設するタービン動翼を長翼化させる研究開発も同時に行われている。
【０００３】
タービン動翼を長翼化させる場合、蒸気に実質的な仕事をさせる翼有効部は、１ｍを超える翼高になり、これに伴ってルート部（翼根元部）からチップ部（翼先端部）にかけて蒸気の流線に対応させて翼断面を変化させていた翼捩りも大きくなる。この翼捩りは、タービン動翼の運転中に発生する遠心力により捩り戻りがある。この捩り戻りを巧みに利用してタービン動翼の運転中に発生する振動を抑制する制振構造形のタービン動翼が数多く提案されており、そのうち代表的なものとして図１０に示すものがある。
【０００４】
タービン動翼は、タービン軸１の周方向に沿って植設された翼植込み部２と、蒸気に実質的な仕事をさせる翼有効部３と、翼有効部３の先端部４から一体に削り出されたスナッバカバー５を備えた構成になっている。
【０００５】
また、タービン動翼は、翼植込み部２ａ，２ｂをタービン軸１の周方向に沿って列状に植設し、翼有効部３ａ，３ｂを、そのルート部からチップ部にかけて蒸気の流線に対応させて翼断面を変化させる翼捩りを加えるとともに、一方の先端部４ａのスナッバカバー５ａと隣の先端部４ｂのスナッバカバー５ｂとを遊嵌配置させている。
【０００６】
このような構成を備えたタービン動翼は、組立て当初、図１１に示すように、一方の先端部４ａの前縁６ａから外側に向って突き出した前縁スナッバカバー５ａ1 と、その後縁７ａから前縁スナッバカバー５ａ1 と反対の外側に向って突き出た後縁スナッバカバー５ａ2 と、隣の先端部４ｂの前縁６ｂから外側に向って突き出た前縁スナッバカバー５ｂ1 と、その後縁７ｂから前縁スナッバカバー５ｂ1 の反対の外側に向って突き出た後縁スナッバカバー５ｂ2 とのうち、一方の前縁スナッバカバー５ａ1 の端面８ａと隣の後縁スナッバカバー５ｂ2 の端面８ｂとの間に隙間Ｄを形成しておき、運転中、遠心力により翼有効部３ａ，３ｂに捩り戻り（以下アンツイストと記す）が発生すると、図１２に示すように、一方の前縁スナッバカバー５ａ1 の端面８ａと隣の後縁スナッバカバー５ｂ2 の端面８ｂとを互いに面接触させている。
【０００７】
このように、従来のタービン動翼では、一方の前縁スナッバカバー５ａ1 の端面８ａと隣の後縁スナッバカバー５ｂ2 の端面８ｂとを互いに面接触させ、この面接触に基づく摩擦力を巧みに利用して振動を効果的に抑制していた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来、一方の前縁スナッバカバー５ａ1 の端面８ａと隣の後縁スナッバカバー５ｂ2 の端面８ｂとの組立て当初の隙間Ｄは、大き過ぎるとアンツイストに基づく面接触をさせることができず、逆に小さ過ぎると面接触に基づく拘束力が強過ぎて翼有効部３とスナッバカバー５との結合部分に過度な応力を発生させるので経験上から割り出してその数値を設定していた。
【０００９】
しかし、蒸気タービンの超高圧化、超高温化に伴ってタービン動翼が従来に較べてより一層長翼化すると、一方の前縁スナッバカバー５ａ1 の端面８ａと隣の後縁スナッバカバー５ｂ2 の端面８ｂとの隙間Ｄは、従来の寸法を、長翼化の寸法に単に対応させてスケールアップさせただけでは設計値通りの制振効果を発揮させることができない問題点があった。
【００１０】
他方、タービン動翼は、長翼化と並行して翼性能の向上が求められているが、この翼性能の向上の点からスナッバカバー５を考察してみると、スナッバカバー５に幾つかの問題点がある。
【００１１】
まず、第１に、翼有効部３とスナッバカバー５との結合部分に応力の増加がある。
【００１２】
タービン動翼の長翼化に伴ってスナッバカバー５の結合部に働く遠心力がより一層増加するとともに、運転中に発生するアンツイストが加わり、その結合部分に過度な応力が発生する。このため、タービン動翼は、図１３に示すように、翼有効部３（３ａ，３ｂ）と後縁スナッバカバー５ａ2 （５ｂ2 ）との結合部分ＪＰに遠心力Ｆ1 とアンツイストの力Ｆ2 が加わって、後縁スナッバカバー５ａ2 （５ｂ2 ）が図示の実線の位置から図示の破線の位置に変位するとともに、パネル振動モードの節ＶＭも図示の一点鎖線のように変化し、高応力場になり、強度維持と、制振効果とが従来に較べて低くなる問題点がある。
【００１３】
第２に、前縁スナッバカバー５ａ1 の端面８ａと隣の後縁スナッバカバー５ｂ2 の端面８ｂとの組立て当初の隙間Ｄの設定が難しい。
【００１４】
タービン動翼の長翼化によりアンツイスト変形が大きくなるだけでなく、遠心力による翼有効部３の倒れが従来に較べて大きくなる。すなわち、運転時、翼有効部３は、タービン軸１の中心を通る半径方向の重心位置関係、剛性分布、蒸気力等の影響を受けて、例えば、図１４に示すように、腹側９から背側１０の回転ＲＶに沿う方向（タービン軸１の周方向）、つまり実線で示す位置から破線で示す位置に変位し、同時に、前縁スナッバカバー５ａ1 （５ｂ1 ）および後縁スナッバカバー５ａ2 （５ｂ2 ）も実線で示す位置から破線で示す位置に変位する。このとき、前縁スナッバカバー５ａ1 （５ｂ1 ）および後縁スナッバカバー５ａ2 （５ｂ2 ）のケーシング１１に対する隙間Ｄ1 ，Ｄ2 は、図１５に示すように、前縁スナッバカバー５ａ1 （５ｂ1 ）の隙間Ｄ1 の方が後縁スナッバカバー５ａ2 （５ｂ2 ）の隙間Ｄ2 に較べて相対的に大きくなる。
【００１５】
一般に、回転部と静止部との隙間は、起動運転中の過度現象を考慮し、変形の一番大きい部分、具体的には後縁スナッバカバー５ａ2 （５ｂ2 ）を基準にし、その後縁スナッバカバー５ａ2 （５ｂ2 ）のケーシング１１に対する隙間が最小となるように設定している。このため、タービン動翼が長翼化すると、ケーシング１１に対する前縁スナッバカバー５ａ1 （５ｂ1 ）の隙間Ｄ1 が大きくなり、蒸気漏れが増加し、翼性能を低下させる要因になる。
【００１６】
また、タービン動翼は、図１４に示すように、一方の前縁スナッバカバー５ａ1 （５ｂ1 ）および後縁スナッバカバー５ａ2 （５ｂ2 ）が実線の位置から破線の位置に変化すると、隣の後縁スナッバカバー５ｂ2 との間に段差ができて風損としての損失になり、翼性能の低下になる。
【００１７】
第３に、蒸気中に含まれる水滴のスナッバカバー５に対する侵食現象、すなわちエロージョンがある。このエロージョンは、タービン動翼をスナッバカバー構造にした場合、従来の翼カバーと異なって水滴との衝突面積が増加するので特有の問題点になる。
【００１８】
タービン動翼が長翼化すると、その周速は大きくなり、蒸気に含まれる水滴のスナッバカバー５への衝突速度も高くなる。また、タービン動翼は、運転中、図１６に示すように、回転ＲＶの方向に対し、隣の後縁スナッバカバー５ｂ2 の端面８ｂが一方の前縁スナッバカバー５ａ1 の端面８ａよりも外側に向って変位し、段差部分１２ができる。一方、蒸気ＳＴは、軸方向に沿って流れる際、タービン動翼の遠心力の影響を受けて軌跡線ＴＲに沿って流れる。このため、段差部分１２には、より多くの水滴が衝突する。
【００１９】
段差部分１２により多くの水滴が衝突すると、前縁スナッバカバー５ａ1 は、フレッティング現象が生じ易くなる。このフレッティング現象は、前縁スナッバカバー５ａ1 を摩耗させ、摩擦力を減退させて制振能力を低下させる一方、クラックの発生を誘発する要因になる。
【００２０】
そして、第４に、タービン動翼の長翼化に伴って遠心力を低く抑えるために、翼断面、特に先端部の翼断面の厚みを薄く設計する場合、パネル振動が発生する。このパネル振動は、既に図１３でも説明したように、翼断面の薄い部分、特に後縁部分の翼有効部３と後縁スナッバカバー５ａ2 との結合部分ＪＰまで延びるパネル振動モードの節ＶＭを基準に振動が発生する。このため、翼有効部３と後縁スナッバカバー５ａ2 との結合部分ＪＰは、高応力場になり、クラックを発生させ易い環境下になっている。
【００２１】
このように、タービン動翼を長翼化する場合、スナッバカバー５には、幾つかの問題点があり、何らかの改善策が必要とされていた。
【００２２】
本発明は、このような考察結果に基づいてなされたもので、翼の強度を高い状態に維持させることと相俟って、振動の抑制および翼性能の向上を図ったタービン動翼を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るタービン動翼は、上記目的を達成するために、請求項１に記載したように、タービン軸の周方向に沿って列状に配置した翼有効部の先端部の前縁に前縁スナッバカバーを、その後縁に後縁スナッバカバーを備えたタービン動翼において、前記前縁スナッバカバーと隣の後縁スナッバカバーとは、静止状態で長手方向に離間しかつ運転中に端面同士が突き合わされて面接触するように配置されるとともに、前記前縁スナッバカバーを、隣の後縁スナッバカバーよりも、上記タービン軸の中心を通る半径方向の外側に向って高く設定したものである。
【００２４】
また、本発明に係るタービン動翼は、上記目的を達成するために、請求項２に記載したように、タービン軸の周方向に沿って列状に配置した翼有効部の先端部の前縁に前縁スナッバカバーを、その後縁に後縁スナッバカバーを備えたタービン動翼において、前記前縁スナッバカバーと隣の後縁スナッバカバーとは、静止状態で長手方向に離間しかつ運転中に端面同士が突き合わされて面接触するように配置されるとともに、前記前縁スナッバカバーを、隣の後縁スナッバカバーよりも、上記タービン軸の中心を通る半径方向の内側に向って延びるように設定したものである。
【００２７】
また、本発明に係るタービン動翼は、上記目的を達成するために、請求項３に記載したように、タービン軸の周方向に沿って列状に配置した翼有効部の先端部の前縁に前縁スナッバカバーを、その後縁に後縁スナッバカバーを備えたタービン動翼において、前記前縁スナッバカバーと隣の後縁スナッバカバーとは、静止状態で長手方向に離間しかつ運転中に端面同士が突き合わされて面接触するように配置されるとともに、隣の後縁スナッバカバーの端面の厚みと一方の前縁スナッバカバーの端面の厚みを同一にし、上記後縁スナッバカバーおよび上記前縁スナッバカバーのそれぞれの中間部分に切欠溝部を形成したものである。
【００２８】
また、本発明に係るタービン動翼は、上記目的を達成するために、請求項４に記載したように、後縁スナッバカバーおよび前縁スナッバカバーのそれぞれの中間部分に形成した切欠溝部を、タービン軸の中心を通る半径方向の内側に形成したものである。
【００３０】
また、本発明に係るタービン動翼は、上記目的を達成するために、請求項５に記載したように、タービン軸の周方向に沿って列状に配置した翼有効部の前縁部に前縁スナッバカバーを、その後縁に後縁スナッバカバーを備えたタービン動翼において、上記前縁スナッバカバーを、蒸気の上流側に向って上記前縁と同じ長さに形成するとともに、上記後縁スナッバカバーを、蒸気の下流側に向って上記後縁よりも長く突き出させて形成したものである。
【００３１】
また、本発明に係るタービン動翼は、上記目的を達成するために、請求項６に記載したように、翼有効部を、４０インチ以上の翼高に形成したものである。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るタービン動翼の実施形態を図面および図中に付した符号を引用して説明する。
【００３３】
図１は、本発明に係るタービン動翼の第１実施形態を示す概略斜視図である。
【００３４】
本実施形態に係るタービン動翼は、４０インチ以上の翼高のものに適用するもので、回転ＲＶの方向に沿って列状に配置した翼有効部１３をタービン軸（図示せず）に植設する構成になっている。
【００３５】
翼有効部１３のうち、一方の翼有効部１３ａの先端部１４ａおよび隣の翼有効部１３ｂの先端部１４ｂのそれぞれには、一体削り出しのスナッバカバー１５が設けられている。
【００３６】
また、スナッバカバー１５のうち、一方の翼有効部１３ａの先端部１４ａにおける前縁１５ａには、外側に向って突き出た前縁スナッバカバー１５ａ1 が設けられ、その後縁１６ａにも、前縁スナッバカバー１５ａ1 と反対の外側に向って突き出た後縁スナッバカバー１５ａ2 が設けられている。
【００３７】
また、隣の翼有効部１３ｂｂの先端部１４ｂにおける前縁１５ｂおよび後縁１６ｂのそれぞれにも前縁スナッバカバー１５ｂ1 および後縁スナッバカバー１５ｂ2 が設けられている。
【００３８】
また、一方の翼有効部１３ａの先端部１４ａにおける前縁スナッバカバー１５ａ1 の端面１７ａと隣の翼有効部１３ｂの先端部１４ｂにおける後縁スナッバカバー１５ｂ2 の端面１７ｂとの間には、図２に示すように、一方の翼有効部１３ａにおける前縁スナッバカバー１５ａ1 の端面１７ａを、隣の翼有効部１３ｂにおける後縁スナッバカバー１５ｂ2 に較べてタービン軸（図示せず）の中心を通る半径方向に向って偏差高δcvとして予め高く設定する、いわゆるオフセットになっている。
【００３９】
このオフセットとしての偏差高δcvは、以下に述べる理由により設定される。
【００４０】
翼有効部１３（１３ａ，１３ｂ）、前縁スナッバカバー１５ａ1 （１５ｂ1 ）および後縁スナッバカバー１５ａ2 （１５ｂ2 ）は、図３に示すように、組立て当初、破線の位置に設定していても、運転中になると、実線の位置、すなわち腹側１８から背側１９に向って倒れることが経験的に解っており、前縁スナッバカバー１５ａ1 （１５ｂ1 ）の運転中の半径方向への延びをＬｌｅとし、後縁スナッバカバー１５ａ2 （１５ｂ2 ）の運転中の半径方向への延びＬｔｅとするとき、Ｌｔｅ＞Ｌｌｅになっている。このため、後縁スナッバカバー１５ａ2 （１５ｂ2 ）に対する前縁スナッバカバー１５ａ1 （１５ｂ1 ）のオフセットとしての偏差高δcvは、運転中、前縁スナッバカバー１５ａ1 （１５ｂ1 ）および後縁スナッバカバー１５ａ2 （１５ｂ2 ）のそれぞれの半径方向への延びＬｌｅ，Ｌｔｅを考慮して、
【数１】
δcv＝Ｌｔｅ−Ｌｌｅ
に設定しておけば、運転中、ケーシング２０に対する前縁スナッバカバー１５ａ1 （１５ｂ1 ）および後縁スナッバカバー１５ａ2 （１５ｂ2 ）のそれぞれの隙間ＣＬｌ，ＣＬｔが、
【数２】
ＣＬｌ＝ＣＬｔ
になることに基づくものである。
【００４１】
このように、本実施形態では、後縁スナッバカバー１５ａ2 （１５ｂ2 ）に対し、前縁スナッバカバー１５ａ1 （１５ｂ1 ）を、組立て当初の偏差高δcvとしてタービン軸の中心を通る半径方向の外側（外径側）に向って高く設定し、運転中にケーシング２０に対し、前縁スナッバカバー１５ａ1 （１５ｂ1 ）および後縁スナッバカバー１５ａ2 （１５ｂ2 ）のそれぞれの隙間ＣＬｌ，ＣＬｔを、ＣＬｌ＝ＣＬｔにするので、蒸気漏れを少なくさせることができ、風損を少なくさせて翼性能を向上させることができ、タービン動翼の長翼化を実現することができる。
【００４２】
なお、本実施形態では、組立て当初、後縁スナッバカバー１５ａ2 （１５ｂ2 ）に対し、前縁スナッバカバー１５ａ1 （１５ｂ1 ）を、偏差高δcvとして予め高くオフセットしたことで説明したが、翼有効部１３（１３ａ，１３ｂ）が例えば蒸気力により腹側１８から背側１９に倒れる変位が大きく高応力になる場合、予め翼断面の重心位置を調整し、翼有効部１３（１３ａ，１３ｂ）を積極的に背側１９から腹側１８に変位させる場合もある。この場合、偏差高δcvを、上述とは逆に、δcv＝Ｃｌｅ−Ｃｔｅにし、前縁スナッバカバー１５ａ1 （１５ｂ1 ）は、後縁スナッバカバー１５ａ2 （１５ｂ2 ）に対し、タービン軸の中心を通る半径方向の内側（内径側）に向って延びるように設定してもよい。
【００４３】
図４は、本発明に係るタービン動翼の第２実施形態を示す概略斜視図である。なお、第１実施形態の構成部分または対応する部分と同一部分には同一符号を付す。
【００４４】
本実施形態に係るタービン動翼は、後縁スナッバカバー１５ａ2 （１５ｂ2 ）の端面１７ｂの厚みＴｔを、前縁スナッバカバー１５ａ1 （１５ｂ1 ）の端面１７ａの厚みＴｌに対し、相対的に厚くしたものである。
【００４５】
一般に、タービン動翼は、図５に示すように、隣の翼有効部１３ｂから一方の翼有効部１３ａに向って流れる蒸気ＳＴに水滴が含まれており、この水滴が遠心力により吹き飛ばされて図示の軌跡線ＴＲに沿って流れる。このため、後縁スナッバカバー１５ｂ2 の端面１７ｂと前縁スナッバカバー１５ａ1 の端面１７ａとの間に段差部分ができ、前縁スナッバカバー１５ａ1 の端面１７ａの方が後縁スナッバカバー１５ｂ2 の端面１７ｂよりもタービン軸の中心を通る半径方向の内側（内径側）に向って突き出ていると、前縁スナッバカバー１５ａ1 の端面１７ａが水滴により侵食を受け、フレッティング摩耗を引き起す。
【００４６】
本実施形態は、この点に着目したもので、後縁スナッバカバー１５ａ2 （１５ｂ2 ）の端面１７ｂの厚みＴｔを、前縁スナッバカバー１５ａ1 （１５ｂ1 ）の端面１７ａの厚みＴｌよりもタービン軸の中心を通る半径方向の内側（内径側）に向って厚く設定し、水滴による前縁スナッバカバー１５ａ1 （１５ｂ1 ）の侵食を防止したものである。
【００４７】
したがって、本実施形態によれば、後縁スナッバカバー１５ａ2 （１５ｂ2 ）の端面１７ｂの厚みＴｔを、前縁スナッバカバー１５ａ1 （１５ｂ1 ）の端面１７ａの厚みＴｌよりもタービン軸の中心を通る半径方向の内側（内径側）に向って厚くし、前縁スナッバカバー１５ａ1 （１５ｂ1 ）の水滴により侵食を防止したので、タービン動翼に安定した運転を行わせることができ、タービン動翼の長翼化を実現することができる。
【００４８】
図６は、本発明に係るタービン動翼の第３実施形態を示す概略斜視図である。なお、第１実施形態の構成部分または対応する部分には同一符号を付す。
【００４９】
本実施形態に係るタービン動翼は、前縁スナッバカバー１５ａ1 （１５ｂ1 ）の端面１７ａおよび後縁スナッバカバー１５ａ2 （１５ｂ2 ）の端面１７ｂのそれぞれの厚みＴｄを同一にするとともに、前縁スナッバカバー１５ａ1 （１５ｂ1 ）および後縁スナッバカバー１５ａ2 （１５ｂ2 ）のそれぞれの中間部分に、タービン軸（図示せず）の中心を通る半径方向の内側（内径側）に向って切欠溝部２１ａ（２１ｂ）を形成したものである。
【００５０】
従来、タービン動翼は、運転中、一方の前縁スナッバカバー１５ａ1 の端面１７ａと隣の後縁スナッバカバー１５ｂ2 の端面１７ｂとの面圧を適正値に確保することが振動を効果的に抑制する上で重要なポイントになっている。
【００５１】
また、タービン動翼の長翼化に伴ってアンツイストも増加するが、上述の面圧を適正値にするには、端面１７ａ，１７ｂより広い面積を確保するとともに、前縁スナッバカバー１５ａ1 および後縁スナッバカバー１５ｂ2 の翼有効部１３（１３ａ，１３ｂ）との結合部分の応力低減化も必要となる。さらに、水滴による侵食防止を考えると、前縁スナッバカバー１５ａ1 および後縁スナッバカバー１５ｂ2 には、何らかの対策が必要とされる。
【００５２】
本実施形態は、このような重要な技術事項を考慮したもので、図７に示すように、隣の後縁スナッバカバー１５ｂ2 の端面１７ｂおよび一方の前縁スナッバカバー１５ａ1 の端面１７ａのそれぞれの厚みＴｄを同一にするとともに、隣の後縁スナッバカバー１５ｂ2 の中間部分および一方の前縁スナッバカバー１５ａ1 の中間部分におけるタービン軸の中心を通る半径方向の内側（内径側）のそれぞれに切欠溝部２１ａ，２１ｂを形成し、中間部分における前縁スナッバカバー１５ａ1 および後縁スナッバカバー１５ｂ2 の厚みＴｃを、端面１７ａ，１７ｂにおける厚みＴｄよりも薄くし、蒸気ＳＴに含まれる水滴が図示の軌跡線ＴＲに沿って流れる際、切欠溝部２１ａ，２１ｂから反転させ、隣の後縁スナッバカバー１５ｂ2 および一方の前縁スナッバカバー１５ａ1 の面圧確保、強度維持、および侵食防止の保護、強化を図ったものである。
【００５３】
したがって、本実施形態によれば、前縁スナッバカバー１５ａ1 の端面１７ａおよび後縁スナッバカバー１５ｂ2 の端面１７ｂのそれぞれの厚みＴｄを厚くするとともに、前縁スナッバカバー１５ａ1 および後縁スナッバカバー１５ｂ2 の中間部分におけるタービン軸の中心を通る半径方向の内側（内径側）に切欠溝部２１ａ，２１ｂを形成し、中間部分における厚みＴｃを、上述端面１７ａ，１７ｂの厚みＴｄよりも薄くし、端面の面圧確保、強度維持、および侵食防止の保護・強化を図ったので、タービン動翼に安定運転を行わせることができる。
【００５４】
図８は、本発明に係るタービン動翼の第４実施形態を示す蒸気入口側から見た概略斜視図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分または対応する部分には同一符号を付す。
【００５５】
本実施形態に係るタービン動翼は、前縁スナッバカバー１５ａ1 （１５ｂ1 ）および後縁スナッバカバー１５ａ2 （１５ｂ2 ）のそれぞれの面圧が充分に確保されている場合、翼有効部１３（１３ａ，１３ｂ）のそれぞれの両側から外側に向って突き出た前縁スナッバカバー１５ａ1 （１５ｂ1 ）および後縁スナッバカバー１５ａ2 （１５ｂ2 ）の厚みをＴｅとし、翼有効部１３（１３ａ，１３ｂ）の結合部分までの厚みをＴｂとするとき、Ｔｂ＞Ｔｅにして前縁スナッバカバー１５ａ1 （１５ｂ1 ）および後縁スナッバカバー１５ａ2 （１５ｂ2 ）のそれぞれの端面１７ａ，１７ｂの厚みを薄くし、スナッバカバー１５の軽量化を図ったものである。
【００５６】
このように、本実施形態では、前縁スナッバカバー１５ａ1 （１５ｂ1 ）および後縁スナッバカバー１５ａ2 （１５ｂ2 ）のそれぞれの端面１７ａ，１７ｂの厚さＴｅを薄くし、翼有効部１３（１３ａ，１３ｂ）までの結合部分までの厚さＴｂを厚くしてスナッバカバー１５の軽量化を図ったので、前縁スナッバカバー１５ａ1 （１５ｂ1 ）および後縁スナッバカバー１５ａ2 （１５ｂ2 ）と翼有効部１３（１３ａ，１３ｂ）との結合部分の強度を高く維持することができる。
【００５７】
図９は、本発明に係るタービン動翼の第５実施形態を示す先端部から見た概略平面図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分または対応する部分には同一符号を付す。
【００５８】
本実施形態に係るタービン動翼は、後縁スナッバカバー１５ａ2 （１５ｂ2 ）を、蒸気ＳＴの下流側に向って翼有効部１３（１３ａ，１３ｂ３）の後縁１６ａ（１６ｂ）よりも長く突き出させたものである。
【００５９】
このように、本実施形態では、後縁スナッバカバー１５ａ2 （１５ｂ2 ）を、蒸気ＳＴの下流側に向って翼有効部１３（１３ａ，１３ｂ）の後縁１６ａ（１６ｂ）よりも長く突き出させて形成し、パネル振動モードの節ＶＭの始点Ｓを翼有効部１３（１３ａ，１３ｂ）の先端部１４ａ（１４ｂ）から離したので、翼有効部１３（１３ａ，１３ｂ）の先端部１４ａ（１４ｂ）の振動応力を低く抑えることができ、翼有効部１３（１３ａ，１３ｂ）と後縁スナッバカバー１５ａ2 （１５ｂ2 ）との結合部分の強度を高く維持させることができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上の説明のとおり、本発明に係るタービン動翼は、隣の後縁スナッバカバーに対し、一方の前縁スナッバカバーを、組立て当初、タービン軸の中心を通る半径方向の外側に向って高くオフセットさせ、運転中、翼有効分のアンツイストがあっても、隣の後縁スナッバカバーおよび一方の前縁スナッバカバーとともにケーシングに対して隙間を少なくさせたので、蒸気漏れおよび風損を少なくさせ翼性能を向上させることができる。
【００６１】
また、本発明に係るタービン動翼は、隣の後縁スナッバカバーの厚みを、一方の前縁スナッバカバーの厚みよりも厚くして蒸気に含まれる水滴による前縁スナッバカバーへの侵食を防止したので、タービン動翼に安定運転を行わせることができる。
【００６２】
また、本発明に係るタービン動翼は、隣の後縁スナッバカバーおよび前縁スナッバカバーのそれぞれの中間部分に切欠溝部を形成し、各スナッバカバーの端面を厚く、各スナッバカバーの中間部分を比較的薄くして各スナッバカバーの端面の面圧確保、強度維持および侵食防止の保護、強化を図ったので、タービン動翼に安定運転を行わせることができる。
【００６３】
また、本発明に係るタービン動翼は、前縁スナッバカバーおよび後縁スナッバカバーの翼有効部に対する結合部分を厚く、前縁スナッバカバーおよび後縁スナッバカバーの厚みを比較的薄くしたので、その結合部分の強度を高く維持することができる。
【００６４】
また、本発明に係るタービン動翼は、後縁スナッバカバーを、蒸気の下流側に向って翼有効部の後縁よりも長く突き出させて形成したので、翼有効部の先端部の振動応力を低く抑えて翼有効部と後縁スナッバカバーとの結合部分の強度を高く維持させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るタービン動翼の第１実施形態を示す概略斜視図。
【図２】図１のＡ矢視方向から見た本発明に係るタービン動翼の部分側面図。
【図３】本発明に係るタービン動翼の組立て当初の状態と運転中の状態とを対比させた図。
【図４】本発明に係るタービン動翼の第２実施形態を示す概略斜視図。
【図５】図４のＢ矢視方向から見た本発明に係るタービン動翼の部分側面図。
【図６】本発明に係るタービン動翼の第３実施形態を示す概略斜視図。
【図７】図６のＣ矢視方向から見た本発明に係るタービン動翼の部分側面図。
【図８】本発明に係るタービン動翼の第４実施形態を示す蒸気入口側から見た概略正面図。
【図９】本発明に係るタービン動翼の第５実施形態を示す先端部から見た概略平面図。
【図１０】従来のタービン動翼の組立て状態を示す概略斜視図。
【図１１】従来のタービン動翼における運転前の一方のスナッバカバーと隣のスナッバカバーとの組立て状態を示す平面図。
【図１２】従来のタービン動翼における運転中の一方のスナッバカバーと隣のスナッバカバーとの組立て状態を示す平面図。
【図１３】従来のタービン動翼におけるスナッバカバーの運転中の挙動を説明する図。
【図１４】従来のタービン動翼の運転中における挙動を説明する図。
【図１５】従来のタービン動翼におけるスナッバカバーのケーシングに対する隙間を説明する図。
【図１６】従来のタービン動翼におけるスナッバカバーの端面と隣のスナッバカバーの端面との接触状態を説明する図。
【符号の説明】
１ タービン軸
２ 植込み部
３ 翼有効部
４ 先端部
５ａ1 ，５ｂ1 前縁スナッバカバー
５ａ2 ，５ｂ2 後縁スナッバカバー
６ａ，６ｂ 前縁
７ａ，７ｂ 後縁
８ａ，８ｂ 端面
９ 腹側
１０ 背側
１１ ケーシング
１２ 段差部分
１３ 翼有効部
１４ａ，１４ｂ 先端部
１５ａ，１５ｂ 前縁
１５ａ1 ，１５ｂ1 前縁スナッバカバー
１５ａ2 ，１５ｂ2 後縁スナッバカバー
１６ａ，１６ｂ 後縁
１７ａ，１７ｂ 端面
１８ 腹側
１９ 背側
２０ ケーシング
２１ａ，２１ｂ 切欠溝部
【発明の属する技術分野】
本発明は、タービン動翼に係り、特に制振力を向上させたタービン動翼に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近の蒸気タービンでは、高出力化を求めてその作動流体としての蒸気を超高圧、超高温化する研究開発が進められており、これに伴ってタービン最終段落に植設するタービン動翼を長翼化させる研究開発も同時に行われている。
【０００３】
タービン動翼を長翼化させる場合、蒸気に実質的な仕事をさせる翼有効部は、１ｍを超える翼高になり、これに伴ってルート部（翼根元部）からチップ部（翼先端部）にかけて蒸気の流線に対応させて翼断面を変化させていた翼捩りも大きくなる。この翼捩りは、タービン動翼の運転中に発生する遠心力により捩り戻りがある。この捩り戻りを巧みに利用してタービン動翼の運転中に発生する振動を抑制する制振構造形のタービン動翼が数多く提案されており、そのうち代表的なものとして図１０に示すものがある。
【０００４】
タービン動翼は、タービン軸１の周方向に沿って植設された翼植込み部２と、蒸気に実質的な仕事をさせる翼有効部３と、翼有効部３の先端部４から一体に削り出されたスナッバカバー５を備えた構成になっている。
【０００５】
また、タービン動翼は、翼植込み部２ａ，２ｂをタービン軸１の周方向に沿って列状に植設し、翼有効部３ａ，３ｂを、そのルート部からチップ部にかけて蒸気の流線に対応させて翼断面を変化させる翼捩りを加えるとともに、一方の先端部４ａのスナッバカバー５ａと隣の先端部４ｂのスナッバカバー５ｂとを遊嵌配置させている。
【０００６】
このような構成を備えたタービン動翼は、組立て当初、図１１に示すように、一方の先端部４ａの前縁６ａから外側に向って突き出した前縁スナッバカバー５ａ1 と、その後縁７ａから前縁スナッバカバー５ａ1 と反対の外側に向って突き出た後縁スナッバカバー５ａ2 と、隣の先端部４ｂの前縁６ｂから外側に向って突き出た前縁スナッバカバー５ｂ1 と、その後縁７ｂから前縁スナッバカバー５ｂ1 の反対の外側に向って突き出た後縁スナッバカバー５ｂ2 とのうち、一方の前縁スナッバカバー５ａ1 の端面８ａと隣の後縁スナッバカバー５ｂ2 の端面８ｂとの間に隙間Ｄを形成しておき、運転中、遠心力により翼有効部３ａ，３ｂに捩り戻り（以下アンツイストと記す）が発生すると、図１２に示すように、一方の前縁スナッバカバー５ａ1 の端面８ａと隣の後縁スナッバカバー５ｂ2 の端面８ｂとを互いに面接触させている。
【０００７】
このように、従来のタービン動翼では、一方の前縁スナッバカバー５ａ1 の端面８ａと隣の後縁スナッバカバー５ｂ2 の端面８ｂとを互いに面接触させ、この面接触に基づく摩擦力を巧みに利用して振動を効果的に抑制していた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来、一方の前縁スナッバカバー５ａ1 の端面８ａと隣の後縁スナッバカバー５ｂ2 の端面８ｂとの組立て当初の隙間Ｄは、大き過ぎるとアンツイストに基づく面接触をさせることができず、逆に小さ過ぎると面接触に基づく拘束力が強過ぎて翼有効部３とスナッバカバー５との結合部分に過度な応力を発生させるので経験上から割り出してその数値を設定していた。
【０００９】
しかし、蒸気タービンの超高圧化、超高温化に伴ってタービン動翼が従来に較べてより一層長翼化すると、一方の前縁スナッバカバー５ａ1 の端面８ａと隣の後縁スナッバカバー５ｂ2 の端面８ｂとの隙間Ｄは、従来の寸法を、長翼化の寸法に単に対応させてスケールアップさせただけでは設計値通りの制振効果を発揮させることができない問題点があった。
【００１０】
他方、タービン動翼は、長翼化と並行して翼性能の向上が求められているが、この翼性能の向上の点からスナッバカバー５を考察してみると、スナッバカバー５に幾つかの問題点がある。
【００１１】
まず、第１に、翼有効部３とスナッバカバー５との結合部分に応力の増加がある。
【００１２】
タービン動翼の長翼化に伴ってスナッバカバー５の結合部に働く遠心力がより一層増加するとともに、運転中に発生するアンツイストが加わり、その結合部分に過度な応力が発生する。このため、タービン動翼は、図１３に示すように、翼有効部３（３ａ，３ｂ）と後縁スナッバカバー５ａ2 （５ｂ2 ）との結合部分ＪＰに遠心力Ｆ1 とアンツイストの力Ｆ2 が加わって、後縁スナッバカバー５ａ2 （５ｂ2 ）が図示の実線の位置から図示の破線の位置に変位するとともに、パネル振動モードの節ＶＭも図示の一点鎖線のように変化し、高応力場になり、強度維持と、制振効果とが従来に較べて低くなる問題点がある。
【００１３】
第２に、前縁スナッバカバー５ａ1 の端面８ａと隣の後縁スナッバカバー５ｂ2 の端面８ｂとの組立て当初の隙間Ｄの設定が難しい。
【００１４】
タービン動翼の長翼化によりアンツイスト変形が大きくなるだけでなく、遠心力による翼有効部３の倒れが従来に較べて大きくなる。すなわち、運転時、翼有効部３は、タービン軸１の中心を通る半径方向の重心位置関係、剛性分布、蒸気力等の影響を受けて、例えば、図１４に示すように、腹側９から背側１０の回転ＲＶに沿う方向（タービン軸１の周方向）、つまり実線で示す位置から破線で示す位置に変位し、同時に、前縁スナッバカバー５ａ1 （５ｂ1 ）および後縁スナッバカバー５ａ2 （５ｂ2 ）も実線で示す位置から破線で示す位置に変位する。このとき、前縁スナッバカバー５ａ1 （５ｂ1 ）および後縁スナッバカバー５ａ2 （５ｂ2 ）のケーシング１１に対する隙間Ｄ1 ，Ｄ2 は、図１５に示すように、前縁スナッバカバー５ａ1 （５ｂ1 ）の隙間Ｄ1 の方が後縁スナッバカバー５ａ2 （５ｂ2 ）の隙間Ｄ2 に較べて相対的に大きくなる。
【００１５】
一般に、回転部と静止部との隙間は、起動運転中の過度現象を考慮し、変形の一番大きい部分、具体的には後縁スナッバカバー５ａ2 （５ｂ2 ）を基準にし、その後縁スナッバカバー５ａ2 （５ｂ2 ）のケーシング１１に対する隙間が最小となるように設定している。このため、タービン動翼が長翼化すると、ケーシング１１に対する前縁スナッバカバー５ａ1 （５ｂ1 ）の隙間Ｄ1 が大きくなり、蒸気漏れが増加し、翼性能を低下させる要因になる。
【００１６】
また、タービン動翼は、図１４に示すように、一方の前縁スナッバカバー５ａ1 （５ｂ1 ）および後縁スナッバカバー５ａ2 （５ｂ2 ）が実線の位置から破線の位置に変化すると、隣の後縁スナッバカバー５ｂ2 との間に段差ができて風損としての損失になり、翼性能の低下になる。
【００１７】
第３に、蒸気中に含まれる水滴のスナッバカバー５に対する侵食現象、すなわちエロージョンがある。このエロージョンは、タービン動翼をスナッバカバー構造にした場合、従来の翼カバーと異なって水滴との衝突面積が増加するので特有の問題点になる。
【００１８】
タービン動翼が長翼化すると、その周速は大きくなり、蒸気に含まれる水滴のスナッバカバー５への衝突速度も高くなる。また、タービン動翼は、運転中、図１６に示すように、回転ＲＶの方向に対し、隣の後縁スナッバカバー５ｂ2 の端面８ｂが一方の前縁スナッバカバー５ａ1 の端面８ａよりも外側に向って変位し、段差部分１２ができる。一方、蒸気ＳＴは、軸方向に沿って流れる際、タービン動翼の遠心力の影響を受けて軌跡線ＴＲに沿って流れる。このため、段差部分１２には、より多くの水滴が衝突する。
【００１９】
段差部分１２により多くの水滴が衝突すると、前縁スナッバカバー５ａ1 は、フレッティング現象が生じ易くなる。このフレッティング現象は、前縁スナッバカバー５ａ1 を摩耗させ、摩擦力を減退させて制振能力を低下させる一方、クラックの発生を誘発する要因になる。
【００２０】
そして、第４に、タービン動翼の長翼化に伴って遠心力を低く抑えるために、翼断面、特に先端部の翼断面の厚みを薄く設計する場合、パネル振動が発生する。このパネル振動は、既に図１３でも説明したように、翼断面の薄い部分、特に後縁部分の翼有効部３と後縁スナッバカバー５ａ2 との結合部分ＪＰまで延びるパネル振動モードの節ＶＭを基準に振動が発生する。このため、翼有効部３と後縁スナッバカバー５ａ2 との結合部分ＪＰは、高応力場になり、クラックを発生させ易い環境下になっている。
【００２１】
このように、タービン動翼を長翼化する場合、スナッバカバー５には、幾つかの問題点があり、何らかの改善策が必要とされていた。
【００２２】
本発明は、このような考察結果に基づいてなされたもので、翼の強度を高い状態に維持させることと相俟って、振動の抑制および翼性能の向上を図ったタービン動翼を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るタービン動翼は、上記目的を達成するために、請求項１に記載したように、タービン軸の周方向に沿って列状に配置した翼有効部の先端部の前縁に前縁スナッバカバーを、その後縁に後縁スナッバカバーを備えたタービン動翼において、前記前縁スナッバカバーと隣の後縁スナッバカバーとは、静止状態で長手方向に離間しかつ運転中に端面同士が突き合わされて面接触するように配置されるとともに、前記前縁スナッバカバーを、隣の後縁スナッバカバーよりも、上記タービン軸の中心を通る半径方向の外側に向って高く設定したものである。
【００２４】
また、本発明に係るタービン動翼は、上記目的を達成するために、請求項２に記載したように、タービン軸の周方向に沿って列状に配置した翼有効部の先端部の前縁に前縁スナッバカバーを、その後縁に後縁スナッバカバーを備えたタービン動翼において、前記前縁スナッバカバーと隣の後縁スナッバカバーとは、静止状態で長手方向に離間しかつ運転中に端面同士が突き合わされて面接触するように配置されるとともに、前記前縁スナッバカバーを、隣の後縁スナッバカバーよりも、上記タービン軸の中心を通る半径方向の内側に向って延びるように設定したものである。
【００２７】
また、本発明に係るタービン動翼は、上記目的を達成するために、請求項３に記載したように、タービン軸の周方向に沿って列状に配置した翼有効部の先端部の前縁に前縁スナッバカバーを、その後縁に後縁スナッバカバーを備えたタービン動翼において、前記前縁スナッバカバーと隣の後縁スナッバカバーとは、静止状態で長手方向に離間しかつ運転中に端面同士が突き合わされて面接触するように配置されるとともに、隣の後縁スナッバカバーの端面の厚みと一方の前縁スナッバカバーの端面の厚みを同一にし、上記後縁スナッバカバーおよび上記前縁スナッバカバーのそれぞれの中間部分に切欠溝部を形成したものである。
【００２８】
また、本発明に係るタービン動翼は、上記目的を達成するために、請求項４に記載したように、後縁スナッバカバーおよび前縁スナッバカバーのそれぞれの中間部分に形成した切欠溝部を、タービン軸の中心を通る半径方向の内側に形成したものである。
【００３０】
また、本発明に係るタービン動翼は、上記目的を達成するために、請求項５に記載したように、タービン軸の周方向に沿って列状に配置した翼有効部の前縁部に前縁スナッバカバーを、その後縁に後縁スナッバカバーを備えたタービン動翼において、上記前縁スナッバカバーを、蒸気の上流側に向って上記前縁と同じ長さに形成するとともに、上記後縁スナッバカバーを、蒸気の下流側に向って上記後縁よりも長く突き出させて形成したものである。
【００３１】
また、本発明に係るタービン動翼は、上記目的を達成するために、請求項６に記載したように、翼有効部を、４０インチ以上の翼高に形成したものである。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るタービン動翼の実施形態を図面および図中に付した符号を引用して説明する。
【００３３】
図１は、本発明に係るタービン動翼の第１実施形態を示す概略斜視図である。
【００３４】
本実施形態に係るタービン動翼は、４０インチ以上の翼高のものに適用するもので、回転ＲＶの方向に沿って列状に配置した翼有効部１３をタービン軸（図示せず）に植設する構成になっている。
【００３５】
翼有効部１３のうち、一方の翼有効部１３ａの先端部１４ａおよび隣の翼有効部１３ｂの先端部１４ｂのそれぞれには、一体削り出しのスナッバカバー１５が設けられている。
【００３６】
また、スナッバカバー１５のうち、一方の翼有効部１３ａの先端部１４ａにおける前縁１５ａには、外側に向って突き出た前縁スナッバカバー１５ａ1 が設けられ、その後縁１６ａにも、前縁スナッバカバー１５ａ1 と反対の外側に向って突き出た後縁スナッバカバー１５ａ2 が設けられている。
【００３７】
また、隣の翼有効部１３ｂｂの先端部１４ｂにおける前縁１５ｂおよび後縁１６ｂのそれぞれにも前縁スナッバカバー１５ｂ1 および後縁スナッバカバー１５ｂ2 が設けられている。
【００３８】
また、一方の翼有効部１３ａの先端部１４ａにおける前縁スナッバカバー１５ａ1 の端面１７ａと隣の翼有効部１３ｂの先端部１４ｂにおける後縁スナッバカバー１５ｂ2 の端面１７ｂとの間には、図２に示すように、一方の翼有効部１３ａにおける前縁スナッバカバー１５ａ1 の端面１７ａを、隣の翼有効部１３ｂにおける後縁スナッバカバー１５ｂ2 に較べてタービン軸（図示せず）の中心を通る半径方向に向って偏差高δcvとして予め高く設定する、いわゆるオフセットになっている。
【００３９】
このオフセットとしての偏差高δcvは、以下に述べる理由により設定される。
【００４０】
翼有効部１３（１３ａ，１３ｂ）、前縁スナッバカバー１５ａ1 （１５ｂ1 ）および後縁スナッバカバー１５ａ2 （１５ｂ2 ）は、図３に示すように、組立て当初、破線の位置に設定していても、運転中になると、実線の位置、すなわち腹側１８から背側１９に向って倒れることが経験的に解っており、前縁スナッバカバー１５ａ1 （１５ｂ1 ）の運転中の半径方向への延びをＬｌｅとし、後縁スナッバカバー１５ａ2 （１５ｂ2 ）の運転中の半径方向への延びＬｔｅとするとき、Ｌｔｅ＞Ｌｌｅになっている。このため、後縁スナッバカバー１５ａ2 （１５ｂ2 ）に対する前縁スナッバカバー１５ａ1 （１５ｂ1 ）のオフセットとしての偏差高δcvは、運転中、前縁スナッバカバー１５ａ1 （１５ｂ1 ）および後縁スナッバカバー１５ａ2 （１５ｂ2 ）のそれぞれの半径方向への延びＬｌｅ，Ｌｔｅを考慮して、
【数１】
δcv＝Ｌｔｅ−Ｌｌｅ
に設定しておけば、運転中、ケーシング２０に対する前縁スナッバカバー１５ａ1 （１５ｂ1 ）および後縁スナッバカバー１５ａ2 （１５ｂ2 ）のそれぞれの隙間ＣＬｌ，ＣＬｔが、
【数２】
ＣＬｌ＝ＣＬｔ
になることに基づくものである。
【００４１】
このように、本実施形態では、後縁スナッバカバー１５ａ2 （１５ｂ2 ）に対し、前縁スナッバカバー１５ａ1 （１５ｂ1 ）を、組立て当初の偏差高δcvとしてタービン軸の中心を通る半径方向の外側（外径側）に向って高く設定し、運転中にケーシング２０に対し、前縁スナッバカバー１５ａ1 （１５ｂ1 ）および後縁スナッバカバー１５ａ2 （１５ｂ2 ）のそれぞれの隙間ＣＬｌ，ＣＬｔを、ＣＬｌ＝ＣＬｔにするので、蒸気漏れを少なくさせることができ、風損を少なくさせて翼性能を向上させることができ、タービン動翼の長翼化を実現することができる。
【００４２】
なお、本実施形態では、組立て当初、後縁スナッバカバー１５ａ2 （１５ｂ2 ）に対し、前縁スナッバカバー１５ａ1 （１５ｂ1 ）を、偏差高δcvとして予め高くオフセットしたことで説明したが、翼有効部１３（１３ａ，１３ｂ）が例えば蒸気力により腹側１８から背側１９に倒れる変位が大きく高応力になる場合、予め翼断面の重心位置を調整し、翼有効部１３（１３ａ，１３ｂ）を積極的に背側１９から腹側１８に変位させる場合もある。この場合、偏差高δcvを、上述とは逆に、δcv＝Ｃｌｅ−Ｃｔｅにし、前縁スナッバカバー１５ａ1 （１５ｂ1 ）は、後縁スナッバカバー１５ａ2 （１５ｂ2 ）に対し、タービン軸の中心を通る半径方向の内側（内径側）に向って延びるように設定してもよい。
【００４３】
図４は、本発明に係るタービン動翼の第２実施形態を示す概略斜視図である。なお、第１実施形態の構成部分または対応する部分と同一部分には同一符号を付す。
【００４４】
本実施形態に係るタービン動翼は、後縁スナッバカバー１５ａ2 （１５ｂ2 ）の端面１７ｂの厚みＴｔを、前縁スナッバカバー１５ａ1 （１５ｂ1 ）の端面１７ａの厚みＴｌに対し、相対的に厚くしたものである。
【００４５】
一般に、タービン動翼は、図５に示すように、隣の翼有効部１３ｂから一方の翼有効部１３ａに向って流れる蒸気ＳＴに水滴が含まれており、この水滴が遠心力により吹き飛ばされて図示の軌跡線ＴＲに沿って流れる。このため、後縁スナッバカバー１５ｂ2 の端面１７ｂと前縁スナッバカバー１５ａ1 の端面１７ａとの間に段差部分ができ、前縁スナッバカバー１５ａ1 の端面１７ａの方が後縁スナッバカバー１５ｂ2 の端面１７ｂよりもタービン軸の中心を通る半径方向の内側（内径側）に向って突き出ていると、前縁スナッバカバー１５ａ1 の端面１７ａが水滴により侵食を受け、フレッティング摩耗を引き起す。
【００４６】
本実施形態は、この点に着目したもので、後縁スナッバカバー１５ａ2 （１５ｂ2 ）の端面１７ｂの厚みＴｔを、前縁スナッバカバー１５ａ1 （１５ｂ1 ）の端面１７ａの厚みＴｌよりもタービン軸の中心を通る半径方向の内側（内径側）に向って厚く設定し、水滴による前縁スナッバカバー１５ａ1 （１５ｂ1 ）の侵食を防止したものである。
【００４７】
したがって、本実施形態によれば、後縁スナッバカバー１５ａ2 （１５ｂ2 ）の端面１７ｂの厚みＴｔを、前縁スナッバカバー１５ａ1 （１５ｂ1 ）の端面１７ａの厚みＴｌよりもタービン軸の中心を通る半径方向の内側（内径側）に向って厚くし、前縁スナッバカバー１５ａ1 （１５ｂ1 ）の水滴により侵食を防止したので、タービン動翼に安定した運転を行わせることができ、タービン動翼の長翼化を実現することができる。
【００４８】
図６は、本発明に係るタービン動翼の第３実施形態を示す概略斜視図である。なお、第１実施形態の構成部分または対応する部分には同一符号を付す。
【００４９】
本実施形態に係るタービン動翼は、前縁スナッバカバー１５ａ1 （１５ｂ1 ）の端面１７ａおよび後縁スナッバカバー１５ａ2 （１５ｂ2 ）の端面１７ｂのそれぞれの厚みＴｄを同一にするとともに、前縁スナッバカバー１５ａ1 （１５ｂ1 ）および後縁スナッバカバー１５ａ2 （１５ｂ2 ）のそれぞれの中間部分に、タービン軸（図示せず）の中心を通る半径方向の内側（内径側）に向って切欠溝部２１ａ（２１ｂ）を形成したものである。
【００５０】
従来、タービン動翼は、運転中、一方の前縁スナッバカバー１５ａ1 の端面１７ａと隣の後縁スナッバカバー１５ｂ2 の端面１７ｂとの面圧を適正値に確保することが振動を効果的に抑制する上で重要なポイントになっている。
【００５１】
また、タービン動翼の長翼化に伴ってアンツイストも増加するが、上述の面圧を適正値にするには、端面１７ａ，１７ｂより広い面積を確保するとともに、前縁スナッバカバー１５ａ1 および後縁スナッバカバー１５ｂ2 の翼有効部１３（１３ａ，１３ｂ）との結合部分の応力低減化も必要となる。さらに、水滴による侵食防止を考えると、前縁スナッバカバー１５ａ1 および後縁スナッバカバー１５ｂ2 には、何らかの対策が必要とされる。
【００５２】
本実施形態は、このような重要な技術事項を考慮したもので、図７に示すように、隣の後縁スナッバカバー１５ｂ2 の端面１７ｂおよび一方の前縁スナッバカバー１５ａ1 の端面１７ａのそれぞれの厚みＴｄを同一にするとともに、隣の後縁スナッバカバー１５ｂ2 の中間部分および一方の前縁スナッバカバー１５ａ1 の中間部分におけるタービン軸の中心を通る半径方向の内側（内径側）のそれぞれに切欠溝部２１ａ，２１ｂを形成し、中間部分における前縁スナッバカバー１５ａ1 および後縁スナッバカバー１５ｂ2 の厚みＴｃを、端面１７ａ，１７ｂにおける厚みＴｄよりも薄くし、蒸気ＳＴに含まれる水滴が図示の軌跡線ＴＲに沿って流れる際、切欠溝部２１ａ，２１ｂから反転させ、隣の後縁スナッバカバー１５ｂ2 および一方の前縁スナッバカバー１５ａ1 の面圧確保、強度維持、および侵食防止の保護、強化を図ったものである。
【００５３】
したがって、本実施形態によれば、前縁スナッバカバー１５ａ1 の端面１７ａおよび後縁スナッバカバー１５ｂ2 の端面１７ｂのそれぞれの厚みＴｄを厚くするとともに、前縁スナッバカバー１５ａ1 および後縁スナッバカバー１５ｂ2 の中間部分におけるタービン軸の中心を通る半径方向の内側（内径側）に切欠溝部２１ａ，２１ｂを形成し、中間部分における厚みＴｃを、上述端面１７ａ，１７ｂの厚みＴｄよりも薄くし、端面の面圧確保、強度維持、および侵食防止の保護・強化を図ったので、タービン動翼に安定運転を行わせることができる。
【００５４】
図８は、本発明に係るタービン動翼の第４実施形態を示す蒸気入口側から見た概略斜視図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分または対応する部分には同一符号を付す。
【００５５】
本実施形態に係るタービン動翼は、前縁スナッバカバー１５ａ1 （１５ｂ1 ）および後縁スナッバカバー１５ａ2 （１５ｂ2 ）のそれぞれの面圧が充分に確保されている場合、翼有効部１３（１３ａ，１３ｂ）のそれぞれの両側から外側に向って突き出た前縁スナッバカバー１５ａ1 （１５ｂ1 ）および後縁スナッバカバー１５ａ2 （１５ｂ2 ）の厚みをＴｅとし、翼有効部１３（１３ａ，１３ｂ）の結合部分までの厚みをＴｂとするとき、Ｔｂ＞Ｔｅにして前縁スナッバカバー１５ａ1 （１５ｂ1 ）および後縁スナッバカバー１５ａ2 （１５ｂ2 ）のそれぞれの端面１７ａ，１７ｂの厚みを薄くし、スナッバカバー１５の軽量化を図ったものである。
【００５６】
このように、本実施形態では、前縁スナッバカバー１５ａ1 （１５ｂ1 ）および後縁スナッバカバー１５ａ2 （１５ｂ2 ）のそれぞれの端面１７ａ，１７ｂの厚さＴｅを薄くし、翼有効部１３（１３ａ，１３ｂ）までの結合部分までの厚さＴｂを厚くしてスナッバカバー１５の軽量化を図ったので、前縁スナッバカバー１５ａ1 （１５ｂ1 ）および後縁スナッバカバー１５ａ2 （１５ｂ2 ）と翼有効部１３（１３ａ，１３ｂ）との結合部分の強度を高く維持することができる。
【００５７】
図９は、本発明に係るタービン動翼の第５実施形態を示す先端部から見た概略平面図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分または対応する部分には同一符号を付す。
【００５８】
本実施形態に係るタービン動翼は、後縁スナッバカバー１５ａ2 （１５ｂ2 ）を、蒸気ＳＴの下流側に向って翼有効部１３（１３ａ，１３ｂ３）の後縁１６ａ（１６ｂ）よりも長く突き出させたものである。
【００５９】
このように、本実施形態では、後縁スナッバカバー１５ａ2 （１５ｂ2 ）を、蒸気ＳＴの下流側に向って翼有効部１３（１３ａ，１３ｂ）の後縁１６ａ（１６ｂ）よりも長く突き出させて形成し、パネル振動モードの節ＶＭの始点Ｓを翼有効部１３（１３ａ，１３ｂ）の先端部１４ａ（１４ｂ）から離したので、翼有効部１３（１３ａ，１３ｂ）の先端部１４ａ（１４ｂ）の振動応力を低く抑えることができ、翼有効部１３（１３ａ，１３ｂ）と後縁スナッバカバー１５ａ2 （１５ｂ2 ）との結合部分の強度を高く維持させることができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上の説明のとおり、本発明に係るタービン動翼は、隣の後縁スナッバカバーに対し、一方の前縁スナッバカバーを、組立て当初、タービン軸の中心を通る半径方向の外側に向って高くオフセットさせ、運転中、翼有効分のアンツイストがあっても、隣の後縁スナッバカバーおよび一方の前縁スナッバカバーとともにケーシングに対して隙間を少なくさせたので、蒸気漏れおよび風損を少なくさせ翼性能を向上させることができる。
【００６１】
また、本発明に係るタービン動翼は、隣の後縁スナッバカバーの厚みを、一方の前縁スナッバカバーの厚みよりも厚くして蒸気に含まれる水滴による前縁スナッバカバーへの侵食を防止したので、タービン動翼に安定運転を行わせることができる。
【００６２】
また、本発明に係るタービン動翼は、隣の後縁スナッバカバーおよび前縁スナッバカバーのそれぞれの中間部分に切欠溝部を形成し、各スナッバカバーの端面を厚く、各スナッバカバーの中間部分を比較的薄くして各スナッバカバーの端面の面圧確保、強度維持および侵食防止の保護、強化を図ったので、タービン動翼に安定運転を行わせることができる。
【００６３】
また、本発明に係るタービン動翼は、前縁スナッバカバーおよび後縁スナッバカバーの翼有効部に対する結合部分を厚く、前縁スナッバカバーおよび後縁スナッバカバーの厚みを比較的薄くしたので、その結合部分の強度を高く維持することができる。
【００６４】
また、本発明に係るタービン動翼は、後縁スナッバカバーを、蒸気の下流側に向って翼有効部の後縁よりも長く突き出させて形成したので、翼有効部の先端部の振動応力を低く抑えて翼有効部と後縁スナッバカバーとの結合部分の強度を高く維持させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るタービン動翼の第１実施形態を示す概略斜視図。
【図２】図１のＡ矢視方向から見た本発明に係るタービン動翼の部分側面図。
【図３】本発明に係るタービン動翼の組立て当初の状態と運転中の状態とを対比させた図。
【図４】本発明に係るタービン動翼の第２実施形態を示す概略斜視図。
【図５】図４のＢ矢視方向から見た本発明に係るタービン動翼の部分側面図。
【図６】本発明に係るタービン動翼の第３実施形態を示す概略斜視図。
【図７】図６のＣ矢視方向から見た本発明に係るタービン動翼の部分側面図。
【図８】本発明に係るタービン動翼の第４実施形態を示す蒸気入口側から見た概略正面図。
【図９】本発明に係るタービン動翼の第５実施形態を示す先端部から見た概略平面図。
【図１０】従来のタービン動翼の組立て状態を示す概略斜視図。
【図１１】従来のタービン動翼における運転前の一方のスナッバカバーと隣のスナッバカバーとの組立て状態を示す平面図。
【図１２】従来のタービン動翼における運転中の一方のスナッバカバーと隣のスナッバカバーとの組立て状態を示す平面図。
【図１３】従来のタービン動翼におけるスナッバカバーの運転中の挙動を説明する図。
【図１４】従来のタービン動翼の運転中における挙動を説明する図。
【図１５】従来のタービン動翼におけるスナッバカバーのケーシングに対する隙間を説明する図。
【図１６】従来のタービン動翼におけるスナッバカバーの端面と隣のスナッバカバーの端面との接触状態を説明する図。
【符号の説明】
１ タービン軸
２ 植込み部
３ 翼有効部
４ 先端部
５ａ1 ，５ｂ1 前縁スナッバカバー
５ａ2 ，５ｂ2 後縁スナッバカバー
６ａ，６ｂ 前縁
７ａ，７ｂ 後縁
８ａ，８ｂ 端面
９ 腹側
１０ 背側
１１ ケーシング
１２ 段差部分
１３ 翼有効部
１４ａ，１４ｂ 先端部
１５ａ，１５ｂ 前縁
１５ａ1 ，１５ｂ1 前縁スナッバカバー
１５ａ2 ，１５ｂ2 後縁スナッバカバー
１６ａ，１６ｂ 後縁
１７ａ，１７ｂ 端面
１８ 腹側
１９ 背側
２０ ケーシング
２１ａ，２１ｂ 切欠溝部
Claims (6)
- タービン軸の周方向に沿って列状に配置した翼有効部の先端部の前縁に前縁スナッバカバーを、その後縁に後縁スナッバカバーを備えたタービン動翼において、前記前縁スナッバカバーと隣の後縁スナッバカバーとは、静止状態で長手方向に離間し、かつ運転中に端面同士が突き合わされて面接触するように配置されるとともに、前記前縁スナッバカバーを、隣の後縁スナッバカバーよりも、上記タービン軸の中心を通る半径方向の外側に向って高く設定したことを特徴とするタービン動翼。
- タービン軸の周方向に沿って列状に配置した翼有効部の先端部の前縁に前縁スナッバカバーを、その後縁に後縁スナッバカバーを備えたタービン動翼において、前記前縁スナッバカバーと隣の後縁スナッバカバーとは、静止状態で長手方向に離間し、かつ運転中に端面同士が突き合わされて面接触するように配置されるとともに、前記前縁スナッバカバーを、隣の後縁スナッバカバーよりも、上記タービン軸の中心を通る半径方向の内側に向って延びるように設定したことを特徴とするタービン動翼。
- タービン軸の周方向に沿って列状に配置した翼有効部の先端部の前縁に前縁スナッバカバーを、その後縁に後縁スナッバカバーを備えたタービン動翼において、前記前縁スナッバカバーと隣の後縁スナッバカバーとは、静止状態で長手方向に離間し、かつ運転中に端面同士が突き合わされて面接触するように配置されるとともに、隣の後縁スナッバカバーの端面の厚みと一方の前縁スナッバカバーの端面の厚みを同一にし、上記後縁スナッバカバーおよび上記前縁スナッバカバーのそれぞれの中間部分に切欠溝部を形成したことを特徴とするタービン動翼。
- 後縁スナッバカバーおよび前縁スナッバカバーのそれぞれの中間部分に形成した切欠溝部を、タービン軸の中心を通る半径方向の内側に形成したことを特徴とする請求項３記載のタービン動翼。
- タービン軸の周方向に沿って列状に配置した翼有効部の前縁部に前縁スナッバカバーを、その後縁に後縁スナッバカバーを備えたタービン動翼において、上記前縁スナッバカバーを、蒸気の上流側に向って上記前縁と同じ長さに形成するとともに、上記後縁スナッバカバーを、蒸気の下流側に向って上記後縁よりも長く突き出させて形成したことを特徴とするタービン動翼。
- 翼有効部を、４０インチ以上の翼高に形成したことを特徴とする請求項１，２，３または５記載のタービン動翼。
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