JP5091745B2

JP5091745B2 - タービン翼の嵌合構造

Info

Publication number: JP5091745B2
Application number: JP2008093731A
Authority: JP
Inventors: 憲有武田; 将平檀野
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2008-03-31
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2028-03-31
Also published as: JP2009243427A

Description

本発明は、蒸気タービン翼の植込み構造等に適用され、タービン翼をタービンロータのディスク配列方向に移動させて、該タービン翼の翼根部をタービンロータの植込部に嵌合させるタービン翼の嵌合構造に関する。

蒸気タービン翼を、軸方向に植え込むサイドインレット植え込み型のタービンでは、図３（Ａ）の斜視図に概要を示すように、タービン翼１の翼根部２ｂを、タービンロータ５に形成された該翼根部２ｂと同型の植込部５ｂに前記タービンロータ５の軸方向に植え込み固定している。尚、１ａは翼プロフィル部である。

かかる、サイドインレット植え込み型のタービン翼１のタービンロータ５との嵌合は、図３（Ｂ）に示すように、タービンロータ５に設けた複数の植込部５ｂにタービン翼１の翼根部２ｂを、半径方向にタービン翼１の移動を堅固に規制して植込み、遠心力による抜け出しを規制している。

尚、特許文献（特公昭６１−４７２８４号公報）には、サイドインレット植え込み型のタービン翼において、翼プロフィル部を、翼の背面側から腹側に貫通した切断面を有する複数個の分割構成部分からなるあり継ぎ構造により、１本の翼型に構成している。
特公昭６１−４７２８４号公報

図７（Ａ）、（Ｂ）は前記サイドインレット植え込み型のタービン翼における、タービンロータ５に設けた複数の植込部５ｂ（図３（Ｂ）と同様な植込み形態）にタービン翼１の翼根部２ｂを、半径方向に該タービン翼１の移動を堅固に規制して植込む要領を示す。
図７（Ａ）に示すように、幅Ａの翼根部２ｂをタービンロータ５に設けた幅Ｂの複数の植込部５に植込む際には、かかる植込みを支障なく行うには、前記タービンロータ５の２つの段の植込部５ｂ間の距離Ｐは、少なくとも前記翼根部２ｂの幅Ａと若干の挿入スペースＤを必要とする。
かかる距離Ｐを保持して配置されたタービン翼１の翼根部２ｂを、図７（Ｂ）のように、軸方向即ちＴ方向に、タービンロータ５の植込部５ｂに植込む。

従って、前記サイドインレット植え込み型のタービン翼１の翼根部２ｂを、前記タービンロータ５の植込部５ｂに植込むには、前記のように、タービン翼１段あたり前記翼根部２ｂの幅Ａと挿入スペースＤとよりなる距離Ｐを必要とする。
従って、タービン翼１の段毎に前記距離Ｐを必要とするため、通常のタービンのように、タービン翼１の段数が多い場合には、タービンロータ５の長さが長くなり、タービンが大型化する。

本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、サイドインレット植え込み型のタービンにおいて、タービン翼の軸方向の植込み長さを短縮することにより、タービンロータの長さを短縮し、タービンが大型化するのを防止したタービン翼とタービンロータとの嵌合構造を提供することを目的とする。

本発明はかかる目的を達成するもので、タービン翼をタービンロータのディスク配列方向に移動させて、該タービン翼の翼根部をタービンロータの植込部に嵌合させるタービン翼の嵌合構造において、前記タービン翼の翼根部をディスク配列方向に複数に分割するとともに、該分割片を構成する先行ブロックは、前記翼根部に沿ってディスク配列方向に移動可能で且つ前記タービンロータの半径方向には前記翼根部によって移動を規制されて係合するように構成され、タービン翼の翼根部を、ディスク配列方向端部から一定量切欠いて先行ブロック挿入部を形成し、前記先行ブロックは、その翼根部をタービンロータの植込部に嵌合し且つ位置決め部をタービン翼の嵌合溝に嵌合することにより、前記先行ブロック挿入部に挿入し固定するように構成され、前記先行ブロックの前記位置決め部は、前記ディスク配列方向における前記先行ブロック挿入部側の前記先行ブロックの端面から前記ディスク配列方向に突出する突起であり、前記タービン翼の嵌合溝に嵌合されて、前記先行ブロックと前記タービン翼とが一体となっていることを特徴とする（請求項１）。

なお、前記先行ブロックを用いたタービン翼の翼根部とタービンロータの植込部との嵌合構造は、具体的には次のように構成してもよい。
（１）タービン翼の翼根部を、ディスク配列方向端部から一定量切欠いて前記先行ブロック挿入部を形成し、前記先行ブロックは、翼根部をタービンロータの植込部に嵌合し且つ位置決め部をタービン翼の嵌合溝に嵌合することにより、前記先行ブロック挿入部に挿入し固定するように構成される。
（２）前記先行ブロックは、前記タービンロータの植込部に嵌合する翼根部を備えるとともに、該先行ブロックを前記翼根部に固定するピンを備える。
（３）前記先行ブロックは、前記タービンロータの植込部に嵌合する翼根部を備えるとともに、前記タービン翼に形成された鍵状係止部に係止される係止部を備える。
（４）タービン翼の翼根部を、ディスク配列方向の両端部から一定量ずつ切欠いて、両端部に１対の先行ブロック挿入部を形成し、前記先行ブロックは、前記各先行ブロック挿入部に２個それぞれ挿入し、各先行ブロックは、翼根部をタービンロータの植込部に嵌合し且つ位置決め部をタービン翼の嵌合溝に嵌合することにより挿入するように構成する。

本発明によれば、タービン翼の翼根部をタービンロータの植込部に軸方向に嵌合させるタービン翼の嵌合構造において、前記各翼の翼根部をディスク配列方向に複数に分割するとともに、該分割片を構成する先行ブロックは、前記翼根部に沿ってディスク配列方向に移動可能で且つ前記タービンロータの半径方向には該翼根部によって移動を規制されて係合するように構成されるので、
タービン翼の翼根部の一部を、ディスク配列方向端部から一定量切欠いて前記先行ブロック挿入部を形成し、先行ブロックは、その翼根部（係合部）をタービンロータの植込み部に嵌合し且つ位置決め部をタービン翼の嵌合溝に嵌合することにより、前記先行ブロック挿入部に挿入し固定できる。

従って、タービン翼の翼根部の軸方向移動量は、前記先行ブロックを先行ブロック挿入部に挿入する量だけ少なくて済む。よって、タービン翼の翼根部を前記のようにして少なくなった軸方向移動量だけ移動させることにより、該翼根部をタービンロータの植込部に完全に嵌合することができる。
これにより、タービン翼の組立て時にタービン翼１段あたりの軸方向移動量が、従来の前記翼根部の幅と挿入スペースとよりなる距離Ｐよりも少なくなり、従って、通常のタービンのように、タービン翼の段数が多い場合には、タービンロータの長さが大幅に短縮され、タービンを小型化することができる。

また、前記発明は以上の効果のもとで、具体的には次のように構成して実施できる。
前記先行ブロックは、前記タービンロータの植込部に嵌合する係合部を備えるとともに、該先行ブロックを前記翼根部に固定するピンを備える。
また、前記先行ブロックは、前記タービンロータの植込部に嵌合する係合部を備えるとともに、前記タービン翼に形成された鍵状係止部に係止される係止部を備える。
また、タービン翼の翼根部を、ディスク配列方向の両端部から一定量ずつ切欠いて、両端部に１対の先行ブロック挿入部を形成し、前記先行ブロックは、前記各先行ブロック挿入部に２個それぞれ挿入し、各先行ブロックは、翼根部をタービンロータの植込部に嵌合し且つ位置決め部をタービン翼の嵌合溝に嵌合することにより挿入するように構成する。

以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図１は本発明の第1実施例を示すタービン翼の組立て要領を示し、（Ａ）はタービン翼の挿入前、（Ｂ）はタービン翼の挿入後を示す。図２は図１（Ｂ）のおけるＺ矢視図である。

翼プロフィル部１ａを備えたタービン翼１を、軸方向に植え込むサイドインレット植え込み型のタービンでは、図３（Ａ）の斜視図に概要を示すように、タービン翼１の翼根部２ｂを、タービンロータ５に形成された該翼根部２ｂと同型の植込部５に前記タービンロータ５の軸方向に植え込み固定している。
かかる、サイドインレット植え込み型のタービン翼１のタービンロータ５との嵌合は、図３（Ｂ）に示すように、タービンロータ５に設けた複数の植込部５ｂにタービン翼１の翼根部２ｂを、半径方向にタービン翼１の移動を堅固に規制して植込み、遠心力による抜け出しを規制している。

本発明は、かかる構成からなるタービン翼１の翼根部２とタービンロータ５の植込部５との嵌合構造に関するものである。

図1〜２において、１はタービン翼で翼部１ａと翼根部２ｂとにより構成される。５はタービンロータで、前記翼根部２ｂが埋め込まれる植込部５ｂを有するディスク５ｄが、図１（Ａ）に示すように、軸方向に複数配置されている。
前記タービン翼１には、前記ディスク５ｄへの挿入側に、深さＣ１で高さがＦ１で且つ上部に後述する先行ブロック３の突起３ａに嵌合する深さＤ１の溝１ｃを、備えた先行ブロック挿入部１ｄが切り欠かれて形成されている。

３は先行ブロックで、前記タービン翼１を翼根部２ｂに沿ってディスク５ｄの配列方向（即ち軸方向に）に複数に分割した形態で配置され、また該タービンロータ５の側部に図２のように嵌め込まれている。
即ち、前記先行ブロック３は、図２に示すように、前記タービン翼１の翼根部２ｂと同様に翼根部２ｂが形成され、該翼根部２ｂがタービンロータ５の植込部５ｂに嵌合されることにより、前記翼根部２ｂと植込部５ｂとの嵌合によって半径方向の移動を規制されて係合している。

また、前記先行ブロック３は、前記タービン翼１に形成された先行ブロック挿入部１ｄ
に、嵌合させるため、深さＣで高さがＦで且つ上部に前記先行ブロック挿入部１ｄの溝１ｃに嵌合する深さＤの突起３ａが形成された形態となっている。

そして、かかる構成からなるタービン翼１をタービンロータ５のディスク５ｄに嵌合する際には、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、タービン翼１の翼根部２ｂをＴ矢印方向に、且つ半径方向にタービン翼１の移動を堅固に規制して植込み、遠心力による抜け出しを規制している。４はサイドプレートで、前記タービン翼１をタービンロータ５のディスク５ｄに嵌合後の、抜け止めである。

これにより、図１（Ｂ）に示すように、先行ブロック３が先行ブロック挿入部１ｄに、タービン翼１の翼根部２ｂがタービンロータ５の植込部５ｂに嵌合されるとともに、前記先行ブロック３の突起３ａが先行ブロック挿入部１ｄの溝１ｃに嵌合し、前記先行ブロック３がタービン翼１と一体になって、タービンロータ５のディスク５ｄの植込部５ｂに固定される。
従って、タービン翼１の組立て時の、タービン翼１の軸方向移動量はＥ寸法でよく、前記図７に示す従来技術に比べて、先行ブロック３の幅分だけ少なくなる。

かかる第1実施例によれば、タービン翼１の翼根部２ｂをタービンロータ５の植込部５ｂに軸方向に嵌合させるタービン翼の嵌合構造であって、前記各翼１の翼根部２ｂをディスク５ｄの配列方向に複数に分割し、この分割片を構成する先行ブロック３は、前記翼根部に沿ってディスク５ｄの配列方向（軸方向）に移動可能で且つ前記タービンロータ５の半径方向には前記翼根部２ｂ及び植込部５ｂによって移動を規制されて係合するように構成されるので、タービン翼１の翼根部２ｂの一部を、ディスク２ｄの配列方向端部から一定量切欠いて前記先行ブロック挿入部１ｄを形成し、先行ブロック３は、その係合部をタービンロータの植込部５ｂに嵌合し且つ位置決め部つまり突起３ａをタービン翼１の嵌合溝１ｃに嵌合することにより、前記先行ブロック挿入部１ｄに挿入し固定できる。

従って、タービン翼１の翼根部２ｂの軸方向移動量は、前記先行ブロック３を先行ブロック挿入部１ｄに挿入する量だけ少なくて済む。よって、タービン翼１の翼根部２ｂを前記のようにして少なくなった軸方向移動量だけ移動させることにより、該翼根部２ｂをタービンロータ５の植込部５ｂに完全に嵌合することができる。
これにより、タービン翼１の組立て時にタービン翼１の１段あたりの軸方向移動量が、従来の前記翼根部２ｂの幅と挿入スペースとよりなる距離Ｐよりも少なくなり、従って、通常のタービンのように、タービン翼１の段数が多い場合には、タービンロータ５の長さが大幅に短縮され、タービンを小型化することができる。

以下に示す第２〜第４実施例は、前記第1実施例の変形で、作用効果は第1実施例と同様である。

図４は本発明の第２実施例を示すタービン翼の組立て要領を示すタービン翼の挿入後の状態を示すロータ軸に直角な断面図である。
この実施例においては、前記先行ブロック３は、前記タービンロータ５の植込部５ｂに嵌合する翼根部２ｂを備えるとともに、該先行ブロック３を前記翼根部２ｂに固定するピン４を設けている。
その他の構成は前記第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
尚、前記先行ブロック３は側部等の一部を削ることにより、重量を変化させることができるので、タービンロータ５の回転振動防止のためのバランス調整重りの代わりにすることができる。従来はタービン翼１の一枚一枚の重さが異なるので振動を起こさないような配置で植えつけていたが、各実施例のタービン翼１では一枚一枚が調整できるので回転振動は皆無にすることができるだけでなく配置作業がなくなるので、植え付け作業時間が短くなるという効果を有する。

図５（Ａ）は本発明の第３実施例を示すタービン翼の組立て要領を示すタービン翼の挿入後の状態を示すロータ軸に直角な断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＺ矢視図である。
この実施例においては、前記先行ブロック３は、前記タービンロータ５の植込部５ｂに嵌合する翼根部２ｂを備えるとともに、前記タービン翼１に形成された鍵状係止部１ｆに係止される係止部３ａ１を備える。
その他の構成は前記第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。

図６は本発明の第４実施例を示すタービン翼の組立て要領を示すタービン翼の挿入後の状態を示すロータ軸に直角な断面図である。
この実施例においては、タービン翼１の翼根部２ｂを、ディスク５ｄ配列方向（軸方向）の両端部から一定量ずつ切欠いて、両端部に１対の先行ブロック挿入部１ｄを形成する。そして、先行ブロック３は、前記各先行ブロック挿入部１ｄに２個それぞれ挿入し、各先行ブロック３は、前記翼根部２ｂをタービンロータ５の植込部５ｂに嵌合し、且つ位置決め部つまり突起３ａをタービン翼１の嵌合溝１ｃに嵌合することにより挿入する。
その他の構成は前記第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。

本発明によれば、サイドインレット植え込み型のタービンにおいて、タービン翼の軸方向の植込み長さを短縮することにより、タービンロータの長さを短縮し、タービンが大型化するのを防止したタービン翼とタービンロータとの嵌合構造を提供できる。

図１は本発明の第1実施例を示すタービン翼の組立て要領を示し、（Ａ）はタービン翼の挿入前、（Ｂ）はタービン翼の挿入後を示す。（Ｂ）におけるＺ矢視図である。（Ａ）はタービン翼の配列を示す斜視図、（Ｂ）は翼根部の正面図である。本発明の第２実施例を示すタービン翼の組立て要領を示すタービン翼の挿入後の状態を示すロータ軸に直角な断面図である。（Ａ）は本発明の第３実施例を示すタービン翼の組立て要領を示すタービン翼の挿入後の状態を示すロータ軸に直角な断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＺ矢視図である。本発明の第４実施例を示すタービン翼の組立て要領を示すタービン翼の挿入後の状態を示すロータ軸に直角な断面図である。（Ａ）、（Ｂ）は従来技術を示す図１対応図である。

１タービン翼
１ａ翼プロフィル部
１ｃ嵌合溝
１ｄ先行ブロック挿入部
１ｆ鍵状係止部
２ｂ翼根部
３先行ブロック
３ａ突起
３ａ１係止部
４サイドプレート
４ａピン
５タービンロータ
５ｂ植込部
５ｄディスク

Claims

タービン翼をタービンロータのディスク配列方向に移動させて、該タービン翼の翼根部をタービンロータの植込部に嵌合させるタービン翼の嵌合構造において、前記タービン翼の翼根部をディスク配列方向に複数に分割するとともに、該分割片を構成する先行ブロックは、前記翼根部に沿ってディスク配列方向に移動可能で且つ前記タービンロータの半径方向には前記翼根部によって移動を規制されて係合するように構成され、
タービン翼の翼根部を、ディスク配列方向端部から一定量切欠いて先行ブロック挿入部を形成し、前記先行ブロックは、その翼根部をタービンロータの植込部に嵌合し且つ位置決め部をタービン翼の嵌合溝に嵌合することにより、前記先行ブロック挿入部に挿入し固定するように構成され、
前記先行ブロックの前記位置決め部は、前記ディスク配列方向における前記先行ブロック挿入部側の前記先行ブロックの端面から前記ディスク配列方向に突出する突起であり、前記タービン翼の嵌合溝に嵌合されて、前記先行ブロックと前記タービン翼とが一体となっていることを特徴とするタービン翼の嵌合構造。
タービン翼の翼根部を、ディスク配列方向の両端部から一定量ずつ切欠いて、両端部に１対の先行ブロック挿入部を形成し、前記先行ブロックは、前記各先行ブロック挿入部に２個それぞれ挿入し、各先行ブロックは、翼根部をタービンロータの植込部に嵌合し且つ位置決め部をタービン翼の嵌合溝に嵌合することにより挿入するように構成されたことを特徴とする請求項１記載のタービン翼の嵌合構造。