JP5660883B2 - 蒸気タービンの静翼、蒸気タービン - Google Patents

Description

この発明は、内部に空間が形成されている蒸気タービンの静翼に関するものである。また、この発明は、内部に空間が形成されている静翼を有する蒸気タービンに関するものである。

蒸気タービンの静翼および蒸気タービンにおいては、軽量化を図るために、静翼の内部に空間を形成した中空構造とする技術が知られている。また、蒸気タービンの静翼および蒸気タービンにおいては、性能の向上を図るために、静翼の内部空間と外部とを連通させるスリットを静翼に設け、静翼の表面に付着した水（蒸気、水滴）を静翼の内部空間に取り込んで除去する技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

中空構造の静翼においては、静翼の外装形状（幾何学的形状）や質量、また、タービン作動時における静翼の周囲の環境（たとえば、静翼を通過する蒸気の流速や質量）に応じて、自励振動（フラッタ）が生じることがある。この自励振動は、静翼の質量が小さい場合、また、翼幅（翼の全長）が長い場合、生じ易くなる。特に、近年、タービンの高効率化を図るために、静翼の質量を小さくし、また、翼幅を長くする傾向にある。このために、自励振動は、さらに生じ易くなる傾向にある。

そこで、中空構造の静翼において、自励振動を抑制することができる技術が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。この技術は、空洞（内部空間）から翼内面（翼部材の内面）に摺接（弾性接触）可能な摺接部材（板ばね部材）が設けられているものである。この技術は、静翼が弾性変形すると、摺接部材が空洞から翼内面に摺接し、翼内面との間に摩擦が生じ、この摩擦により静翼の弾性変形が減衰されて、静翼に生じる自励振動が抑制されるものである。

ここで、摺接部材が翼内面に摺接する面積が広ければ広いほど、静翼に生じる自励振動を確実に抑制することができる。ところが、静翼および摺接部材の製造公差（製造ばらつき）により、摺接部材が翼内面に片当たりして、設計（計画、計算）通りの摺接面積が得られない場合がある。

このように、蒸気タービンの静翼および蒸気タービンにおいては、静翼および摺接部材の製造公差を吸収して、摺接部材が翼内面に設計通りに摺接して、設計通りの摺接面積が得られて、静翼に生じる自励振動を確実に抑制することができるようにすることが重要である。

特開平１１−３３６５０３号公報 特開２００８−１３３８２５号公報

この発明が解決しようとする課題は、蒸気タービンの静翼および蒸気タービンにおいて、静翼に生じる自励振動を確実に抑制することにある。

この発明（請求項１にかかる発明）は、内部に空間が形成されている翼部材と、翼部材の空間内に配置されていてかつ翼部材の内面に弾性接触している板ばね部材と、を備え、板ばね部材が、翼部材の内面に位置決めされている位置決め部と、翼部材の内面に弾性接触している弾性接触部と、位置決め部と弾性接触部とを連結する連結部と、から構成されていて、弾性接触部が、翼部材の長手方向に複数個に分割されていて、板ばね部材の弾性接触部が翼部材の内面に弾性接触している面積であって、翼部材の長手方向の中央部側の弾性接触部の弾性接触面積が翼部材の長手方向の両端部側の弾性接触部の弾性接触面積よりも広い、ことを特徴とする。

この発明（請求項２にかかる発明）は、板ばね部材が１ピースから構成されている、ことを特徴とする。

この発明（請求項３にかかる発明）は、板ばね部材が翼部材の長手方向に複数個のピースに分割されている、ことを特徴とする。

この発明（請求項４にかかる発明）は、板ばね部材の弾性接触部が翼部材の背面側の内面に弾性接触している、ことを特徴とする。

この発明（請求項５にかかる発明）は、翼部材の内面と板ばね部材の位置決め部との位置決め構造が凹凸嵌合の位置決め構造からなる、ことを特徴とする。

この発明（請求項６にかかる発明）は、前記請求項１〜５のいずれか１項に記載の蒸気タービンの静翼がロータ軸の周方向に複数個配列されている、ことを特徴とする。

この発明（請求項１にかかる発明）の蒸気タービンの静翼は、板ばね部材の弾性接触部が翼部材の長手方向に複数個に分割されているので、翼部材および板ばね部材の製造公差を吸収することができる。これにより、この発明（請求項１にかかる発明）の蒸気タービンの静翼は、翼部材の長手方向に複数個に分割されている板ばね部材の弾性接触部が翼部材の内面に片当たりすることなく設計通りに弾性接触することができる。この結果、この発明（請求項１にかかる発明）の蒸気タービンの静翼は、設計通りの弾性接触面積が得られて、静翼に生じる自励振動を確実に抑制することができる。

しかも、この発明（請求項１にかかる発明）の蒸気タービンの静翼は、板ばね部材の弾性接触部が翼部材の内面に片当たりすることがないので、板ばね部材の弾性接触部のばね反力が設計通りとなる。この結果、この発明（請求項１にかかる発明）の蒸気タービンの静翼は、翼部材と板ばね部材との組立時において、押さえつけ作業が容易となる。

その上、この発明（請求項１にかかる発明）の蒸気タービンの静翼は、板ばね部材の弾性接触部が翼部材の内面に片当たりすることがないので、板ばね部材の弾性接触部のばね反力が設計通りとなる。この結果、この発明（請求項１にかかる発明）の蒸気タービンの静翼は、翼部材と板ばね部材とを組み立てた際に、片当たりによる翼部材の表面の変形が発生するようなことはない。

この発明（請求項２にかかる発明）の蒸気タービンの静翼は、板ばね部材が１ピースから構成されているので、部品点数が増加することなく、かつ、翼部材と板ばね部材との組立作業が容易となる。

この発明（請求項３にかかる発明）の蒸気タービンの静翼は、板ばね部材が翼部材の長手方向に複数個のピースに分割されているので、１ピースの板ばね部材と比較して、自由度が大きくなり、その分、翼部材の形状や製作交差（製作ばらつき）に対する吸収性（追従性）が良くなり、設計通りの弾性接触面積を容易にかつ確実に確保することができる。

この発明（請求項１にかかる発明）の蒸気タービンの静翼は、翼部材の長手方向の中央部側の弾性接触面積が翼部材の長手方向の両端部側の弾性接触面積よりも広いので、効果的に自励振動を抑制することができる。

この発明（請求項４にかかる発明）の蒸気タービンの静翼は、板ばね部材の弾性接触部が翼部材の腹面側の内面よりも広い背面側の内面に弾性接触しているので、板ばね部材の弾性接触部と翼部材の背面側の内面との弾性接触面積を広くすることができる。この結果、この発明（請求項４にかかる発明）の蒸気タービンの静翼は、静翼に生じる自励振動をさらに確実に抑制することができる。

この発明（請求項５にかかる発明）の蒸気タービンの静翼は、翼部材の内面と板ばね部材の位置決め部とを凹凸嵌合の位置決め構造により位置決めするものであるから、溶接などにより翼部材の内面と板ばね部材の位置決め部とを位置決めするものと比較して、溶接作業を省略することができる。この結果、この発明（請求項５にかかる発明）の蒸気タービンの静翼は、溶接作業を省略することにより、翼部材と板ばね部材とを組み立て工程を短縮することができ、かつ、製造コストを削減することができる。

しかも、この発明（請求項５にかかる発明）の蒸気タービンの静翼は、溶接作業を省略することにより、溶接ひずみがなく、その分、板ばね部材の弾性接触部と翼部材の内面との弾性接触面積を広くすることができるので、静翼に生じる自励振動をさらに確実に抑制することができる。その上、この発明（請求項５にかかる発明）の蒸気タービンの静翼は、溶接作業を省略することにより、組立工程を短縮することができ、製造コストを安価にすることができる。

この発明（請求項６にかかる発明）の蒸気タービンは、前記の請求項１〜５のいずれか１項に記載の蒸気タービンの静翼を使用するので、前記の請求項１〜５のいずれか１項に記載の蒸気タービンの静翼と同様の効果、すなわち、静翼に生じる自励振動を確実に抑制することができる。

図１は、この発明にかかる蒸気タービンの実施例１を示す概略構成の模式的な説明図である。 図２は、同じく、蒸気タービンのノズルボックスを示す低圧最終段側から見た一部斜視図である。 図３は、同じく、蒸気タービンの静翼のダイヤフラムを示す低圧最終段側から見た一部斜視図である。 図４は、この発明にかかる蒸気タービンの静翼の実施例１を示す斜視図である。 図５は、図４におけるＶ−Ｖ線断面図である。 図６は、同じく、板ばね部材を示すチップ側からベース側に見た斜視図である。 図７は、同じく、腹側部材と背側部材とを示すチップ側からベース側に見た斜視図である。 図８は、同じく、腹側部材に板ばね部材を位置決めした状態を示すチップ側からベース側に見た斜視図である。 図９は、同じく、位置決めした腹側部材および板ばね部材に背側部材を固定した状態を示すチップ側からベース側に見た斜視図である。 図１０は、この発明にかかる蒸気タービンの静翼の実施例２を示す板ばね部材のチップ側からベース側に見た斜視図である。 図１１は、この発明にかかる蒸気タービンの静翼の実施例３を示す板ばね部材のチップ側からベース側に見た斜視図である。 図１２は、この発明にかかる蒸気タービンの静翼の実施例４を示す板ばね部材のチップ側からベース側に見た斜視図である。 図１３は、この発明にかかる蒸気タービンの静翼の実施例５を示す板ばね部材のチップ側からベース側に見た斜視図である。 図１４は、この発明にかかる蒸気タービンの静翼の実施例６を示す腹側部材のチップ側からベース側に見た斜視図である。

以下、この発明にかかる蒸気タービンの静翼の実施例のうちの６例およびこの発明にかかる蒸気タービンの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１〜図３は、この発明にかかる蒸気タービンの実施例１を示す。図４〜図９は、この発明にかかる蒸気タービンの静翼の実施例１を示す。以下、実施例１における蒸気タービンおよび実施例１における蒸気タービンの静翼についてそれぞれ説明する。

「蒸気タービン１の説明」
図１において、符号１は実施例１における蒸気タービンである。前記蒸気タービン１は、たとえば、原子力発電プラントに使用されるものである。原子力発電プラントは、高圧の蒸気を発生する蒸気発生器２と、前記蒸気発生器２から高圧の蒸気が直接供給される高圧蒸気タービン３と、前記蒸気発生器２および前記高圧蒸気タービン３からの蒸気の湿分を分離して加熱する湿分分離加熱器４と、前記湿分分離加熱器４から低圧の蒸気が供給される低圧の前記蒸気タービン（低圧蒸気タービン）１と、を備えるものである。

前記蒸気タービン１は、ケーシング（タービンケーシング、タービン車室）５と、前記ケーシング５に回転可能に取り付けられているロータ軸（タービン軸）６と、前記ケーシング５に前記ロータ軸６の周方向Ａに複数個（多数個）配列された静翼７と、前記ロータ軸６に前記ロータ軸６の周方向Ａに複数個（多数個）配列された動翼８と、を備えるものである。

前記ケーシング５には、蒸気入口９が設けられている。また、前記ケーシング５内には、前記蒸気入口９と連通する蒸気通路１０が前記ロータ軸６の軸方向Ｂに設けられている。

複数個円環に配列された前記静翼７群のベース側（前記ロータ軸６側、内側、前記ロータ軸６の径方向Ｃの内側）は、シュラウド（内輪、インナーリング）１１に溶接（図示せず）により連結されている。また、複数個円環に配列された前記静翼７群のチップ側（前記ケーシング５側、外側、前記ロータ軸６の径方向Ｃの外側）は、翼根リング（外輪、アウターリング）１２に溶接１３により連結されている。前記翼根リング１２が前記ケーシング５に固定されている。前記静翼７の内部には、空間１４が形成されている。前記静翼７の腹面２０（図４、図５、図７参照）側には、スリット１５（図４、図５参照）が前記空間１４と連通するように設けられている。前記シュラウド１１には、開口１６（図３参照）が前記空間１４と連通するように設けられている。

複数個円環に配列された前記動翼８群のベース側は、前記ロータ軸６に固定されている。複数個円環に配列された前記動翼８群のチップ側は、前記ケーシング５に対向する。

複数個円環に配列された前記静翼７群と、同じく、複数個円環に配列された前記動翼８群とは、一対で１個の段を構成する。前記蒸気タービン１においては、複数段の前記静翼７群と前記動翼８群とが設けられている。前記静翼７および前記動翼８の翼幅（前記ロータ軸６の径方向Ｃ、すなわち、前記ロータ軸６の軸方向Ｂとほぼ直交する方向の翼の長さ）は、前記蒸気通路１０を上流側から下流側に向かうに従って長くなるように構成されている。前記蒸気通路１０の最も下流側に位置する段を低圧最終段という。低圧最終段の前記静翼７および前記動翼８の翼幅は、他の段の前記静翼７および前記動翼８の翼幅の中で最も長い。

以下、前記の構成からなる前記蒸気タービン１の作用について説明する。前記湿分分離加熱器４から前記蒸気入口９に供給された蒸気は、前記蒸気通路１０を前記ロータ軸６の軸方向Ｂに沿って流れる。このとき、前記静翼７群において圧力降下によって運動エネルギが発生し、この運動エネルギを前記動翼８群によって回転トルクに変換している。この結果、ロータ軸６が回転駆動して発電が行われる。

前記静翼７の腹面２０（表面）に付着している水（蒸気、水滴）は、図５の破線矢印方向Ｄに示すように、蒸気圧力を受けて前記腹面２０上を移動し、前記スリット１５から前記空間１４中に流入する。前記空間１４中に流入した水は、前記ロータ軸６の径方向Ｃに前記シュラウド１１側に流れ、図３中の実線矢印方向Ｅに示すように、前記開口１６から外部に流出（排出）する。

「静翼７の構成の説明」
以下、実施例１における蒸気タービン１の静翼７の構成について説明する。前記静翼７は、腹側部材１７（図７（Ａ）参照）と、背側部材１８（図７（Ｂ）参照）と、板ばね部材１９（図６参照）と、を備えるものである。

前記腹側部材１７は、図７（Ａ）のプロファイルに示すように、板金をプレス加工して形成される。前記腹側部材１７には、前記スリット１５が設けられている。前記背側部材１８は、図７（Ｂ）のプロファイルに示すように、板金をプレス加工して形成される。前記板ばね部材１９は、図６に示すように、板金（バネ鋼）をプレス加工して形成される。前記腹側部材１７および前記背側部材１８および前記板ばね部材１９は、３次元曲面をなすものである。

図５に示すように、前記ロータ軸６の軸方向Ｂの断面形状において、前記腹側部材１７は、外面である腹面２０から内面２１側に凸となるように湾曲している。前記背側部材１８は、内面２２から外面である背面２３側に凸となるように湾曲している。前記腹側部材１７の湾曲（反り）と、前記背側部材１８の湾曲（反り）とは、異なっている。この結果、前記腹側部材１７の前縁部２４と前記背側部材１８の前縁部２４とを、および、前記腹側部材１７の後縁部２５と前記背側部材１８の後縁部２５とを、溶接２６によりそれぞれ固定する。すると、前記腹側部材１７および前記背側部材１８からなる翼部材の内部には、前記空間１４が形成される。

前記板ばね部材１９は、位置決め部２７と、弾性接触部２８と、連結部２９と、から構成されている。前記板ばね部材１９は、この例では、１ピースから構成されている。前記位置決め部２７は、前記板ばね部材１９の中央部において、前記翼部材１７、１８（前記腹側部材１７および前記背側部材１８）の長手方向（前記ロータ軸６の径方向Ｃ）に設けられている。前記弾性接触部２８は、前記板ばね部材１９の左右両側部において、前記翼部材１７，１８の長手方向に設けられている。前記連結部２９は、中央部の前記位置決め部２７と左右両側部の前記弾性接触部２８との間に設けられていて、前記位置決め部２７と前記弾性接触部２８とを連結するものである。前記弾性接触部２８および前記連結部２９は、たとえばレザー加工などにより、前記翼部材１７、１８の長手方向に複数個、この例では、９個にほぼ同等に（すなわち、前記弾性接触部２８と前記背側部材１８の内面２２との接触面積がほぼ同等となるように）分割されている。前記弾性接触部２８および前記連結部２９を複数個（９個）分割している溝３２の幅（前記翼部材１７、１８の長手方向の長さ）は、ほぼ同等である。

以下、前記腹側部材１７と前記背側部材１８と前記板ばね部材１９とを備える前記静翼７の組立工程について説明する。

まず、図７（Ａ）、図７（Ｂ）、図６に示すように、前記腹側部材１７と前記背側部材１８と前記板ばね部材１９とをプレス加工により形成する。つぎに、図８に示すように、前記腹側部材１７の内面２１上に前記板ばね部材１９の前記位置決め部２７を載置する。前記腹側部材１７の内面２１と前記板ばね部材１９の前記位置決め部２７とを溶接（スポット溶接あるいはプラグ溶接）３０により位置決めする。

それから、位置決めした前記板ばね部材１９の前記弾性接触部２８の上に前記背側部材１８の内面２２を載置する。このとき、弾性変形する前の前記弾性接触部２８（図５中の二点鎖線参照）が弾性変形した後の前記弾性接触部２８（図５中の実線参照）よりも前記背側部材１８側に位置するので、前記背側部材１８の内面２２が前記板ばね部材１９の前記弾性接触部２８の左右両先端に当接している。

そして、図９に示すように、前記背側部材１８を前記腹側部材１７側に押し付けて、前記板ばね部材１９の前記弾性接触部２８を図５中の二点鎖線の状態から図５中の実線の状態に弾性変形させる。このとき、前記腹側部材１７の内面２１と前記板ばね部材１９の前記位置決め部２７とが溶接３０により位置決めされているので、前記腹側部材１７と前記板ばね部材１９との相対位置がずれるようなことはない。

この状態で、前記腹側部材１７の前縁部２４と前記背側部材１８の前縁部２４とを、および、前記腹側部材１７の後縁部２５と前記背側部材１８の後縁部２５とを、溶接２６によりそれぞれ固定する。この結果、図５に示すように、前記板ばね部材１９は、前記翼部材１７、１８の前記空間１４内に配置されている。前記弾性接触部２８は、前記翼部材１７、１８の内面２１、２２、この例では、前記背側部材１８の内面２２に弾性接触している。

「静翼７の作用の説明」
この実施例１における蒸気タービンの静翼は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。

蒸気タービン１の運転中において、静翼７の腹側部材１７および背側部材１８が弾性変形する。すると、背側部材１８の内面２２と板ばね部材１９の弾性接触部２８との間において摩擦が発生する。この摩擦により、静翼７の腹側部材１７および背側部材１８の弾性変形が減衰される。この結果、静翼７において生じる自励振動が抑制される。

「蒸気タービン１の効果および静翼７の効果の説明」
この実施例１における蒸気タービン１およびこの実施例１における蒸気タービンの静翼７は、以上のごとき構成および作用からなり、以下、その効果について説明する。

この実施例１における蒸気タービン１およびこの実施例１における蒸気タービンの静翼７は、板ばね部材１９の弾性接触部２８および連結部２９が翼部材１７、１８の長手方向に複数個、この例では、９個に分割されているので、翼部材１７、１８および板ばね部材１９の製造公差を吸収することができる。これにより、この実施例１における蒸気タービン１およびこの実施例１における蒸気タービンの静翼７は、翼部材１７、１８の長手方向に複数個、この例では、９個に分割されている板ばね部材１９の弾性接触部２８が翼部材１７、１８の内面２１、２２、この例では、背側部材１８の内面２２に片当たりすることなく設計通りに弾性接触することができる。この結果、この実施例１における蒸気タービン１およびこの実施例１における蒸気タービンの静翼７は、設計通りの弾性接触面積が得られて、静翼７に生じる自励振動を確実に抑制することができる。

ここで、この実施例１における蒸気タービン１およびこの実施例１における蒸気タービンの静翼７においては、板ばね部材１９の弾性接触部２８を溝３２により複数個（９個）に分割するので、弾性接触部２８自体の面積が多少減らされるが、複数個（９個）に分割された弾性接触部２８がほぼ全面に亘って背側部材１８の内面２２に弾性接触するので、分割しなかった弾性接触部が背側部材１８の内面２２に片当たりして部分的に弾性接触する従来構造と比較して、複数個（９個）に分割された弾性接触部２８と背側部材１８の内面２２との弾性接触面積が従来構造の分割しなかった弾性接触部と背側部材１８の内面２２との弾性接触面積よりも広い。

しかも、この実施例１における蒸気タービン１およびこの実施例１における蒸気タービンの静翼７は、板ばね部材１９の弾性接触部２８が翼部材１７、１８の内面２１、２２、この例では、背側部材１８の内面２２に片当たりすることがないので、板ばね部材１９の弾性接触部２８のばね反力が設計通りとなる。この結果、この実施例１における蒸気タービン１およびこの実施例１における蒸気タービンの静翼７は、翼部材１７、１８と板ばね部材１９との組立時において、押さえつけ作業が容易となる。

その上、この実施例１における蒸気タービン１およびこの実施例１における蒸気タービンの静翼７は、板ばね部材１９の弾性接触部２８が翼部材１７、１８の内面２１、２２、この例では、背側部材１８の内面２２に片当たりすることがないので、板ばね部材１９の弾性接触部２８のばね反力が設計通りとなる。この結果、この実施例１における蒸気タービン１およびこの実施例１における蒸気タービンの静翼７は、翼部材１７、１８と板ばね部材１９とを組み立てた際に、片当たりによる翼部材１７、１８の表面の変形が発生するようなことはない。

この実施例１における蒸気タービン１およびこの実施例１における蒸気タービンの静翼７は、板ばね部材１９が１ピースから構成されているので、部品点数が増加することなく、かつ、翼部材１７、１８と板ばね部材１９との組立作業が容易となる。

この実施例１における蒸気タービン１およびこの実施例１における蒸気タービンの静翼７は、板ばね部材１９の弾性接触部２８が腹側部材１７の内面２１よりも広い背側部材１８の内面２２に弾性接触しているので、板ばね部材１９の弾性接触部２８と背側部材１８の内面２２との弾性接触面積を広くすることができる。この結果、この実施例１における蒸気タービン１およびこの実施例１における蒸気タービンの静翼７は、静翼７に生じる自励振動をさらに確実に抑制することができる。

図１０は、この発明にかかる蒸気タービンの静翼の実施例２を示す。以下、この実施例２における蒸気タービンの静翼について説明する。図中、図１〜図９と同符号は、同一のものを示す。

前記の実施例１における蒸気タービンの静翼７は、板ばね部材１９が１ピースから構成されているものである。これに対して、この実施例２における蒸気タービンの静翼７は、図１０に示すように、板ばね部材１９０が翼部材１７、１８の長手方向に複数個、この例では、９個のピースにほぼ同等に（すなわち、弾性接触部２８と背側部材１８の内面２２との接触面積がほぼ同等となるように）分割されている。すなわち、前記板ばね部材１９０の前記弾性接触部２８および前記連結部２９と共に前記位置決め部２７が前記溝３２により複数個（９個）分割されている。

この実施例２における蒸気タービンの静翼７は、前記の構成からなるので、前記の実施例１における蒸気タービンの静翼７とほぼ同等の作用効果を達成することができる。

特に、この実施例２における蒸気タービンの静翼７は、板ばね部材１９０が翼部材１７、１８の長手方向に複数個、この例では、９個のピースに分割されているので、１ピースの板ばね部材１９と比較して、自由度が大きくなり、その分、翼部材１７、１８の形状や製作交差（製作ばらつき）に対する吸収性（追従性）が良くなり、設計通りの弾性接触面積を容易にかつ確実に確保することができる。

図１１（Ａ）、（Ｂ）は、この発明にかかる蒸気タービンの静翼の実施例３を示す。以下、この実施例３における蒸気タービンの静翼について説明する。図中、図１〜図１０と同符号は、同一のものを示す。

前記の実施例１、２における蒸気タービンの静翼７は、板ばね１９，１９０を幅がほぼ同等の溝３２により複数個（９個）に分割し、その複数個（９個）に分割されている板ばね部材１９、１９０の弾性接触部２８と背側部材１８の内面２２との接触面積がほぼ同等に（なお、チップ側の弾性接触部２８の接触面積は他の弾性接触部２８の接触面積と若干異なる）構成されているものである。これに対して、この実施例３における蒸気タービンの静翼７は、図１１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、翼部材１７、１８の長手方向の中央部側の弾性接触部２８と背側部材１８の内面２２との弾性接触面積が、翼部材１７、１８の長手方向の両端部側（チップ側およびベース側）の弾性接触部２８と背側部材１８の内面２２との弾性接触面積よりも広くなるように、構成されている。弾性接触部２８および連結部２９を、あるいは、位置決め部２７および弾性接触部２８および連結部２９を、複数個（９個）分割している溝３３の幅（前記翼部材１７、１８の長手方向の長さ）において、翼部材１７、１８の長手方向の中央部側の溝３３の幅が翼部材１７、１８の長手方向の両端部側の溝３３の幅よりも狭い。図１１（Ａ）に示す板ばね部材１９１は、前記の実施例１における蒸気タービンの静翼７と同様に１ピースから構成されている。図１１（Ｂ）に示す板ばね部材１９２は、前記の実施例２における蒸気タービンの静翼７と同様に複数個（９個）のピースから構成されている。

この実施例３における蒸気タービンの静翼７は、前記の構成からなるので、前記の実施例１、２における蒸気タービンの静翼７とほぼ同等の作用効果を達成することができる。

特に、この実施例３における蒸気タービンの静翼７は、翼部材１７、１８の長手方向の中央部側の弾性接触部２８と背側部材１８の内面２２との弾性接触面積が翼部材１７、１８の長手方向の両端部側の弾性接触部２８と背側部材１８の内面２２との弾性接触面積よりも広いので、効果的に自励振動を抑制することができる。ここで、対象としている振動モード（たとえば、両端固定の曲げモードを想定した振動モード）に対して、振幅の大きいところに板ばね部材を配置することが有効的（効果的）である。このために、振幅が大きい中央部の弾性接触面積を広げることにより、効果的に自励振動を抑制することができる。

図１２（Ａ）、（Ｂ）は、この発明にかかる蒸気タービンの静翼の実施例４を示す。以下、この実施例４における蒸気タービンの静翼について説明する。図中、図１〜図１１と同符号は、同一のものを示す。

前記の実施例３における蒸気タービンの静翼７は、翼部材１７、１８の長手方向の中央部側の溝３３の幅が翼部材１７、１８の長手方向の両端部側の溝３３の幅よりも狭い溝３３により板ばね１９１、１９２を複数個（９個）に分割し、その複数個（９個）に分割されている板ばね部材１９１、１９２の弾性接触部２８と背側部材１８の内面２２との接触面積において、翼部材１７、１８の長手方向の中央部側の弾性接触部２８と背側部材１８の内面２２との弾性接触面積が、翼部材１７、１８の長手方向の両端部側の弾性接触部２８と背側部材１８の内面２２との弾性接触面積よりも広くなるように、構成するものである。これに対して、この実施例４における蒸気タービンの静翼７は、図１２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、幅がほぼ同等の溝３２により板ばね１９３、１９４を複数個（９個）に分割し、その複数個（９個）に分割されている板ばね部材１９３、１９４の弾性接触部２８と背側部材１８の内面２２との接触面積において、翼部材１７、１８の長手方向の中央部側の弾性接触部２８と背側部材１８の内面２２との弾性接触面積が、翼部材１７、１８の長手方向の両端部側の弾性接触部２８と背側部材１８の内面２２との弾性接触面積よりも広くなるように、構成するものである。図１２（Ａ）に示す板ばね部材１９３は、前記の実施例１における蒸気タービンの静翼７および前記の図１１（Ａ）に示す実施例３における蒸気タービンの静翼７と同様に１ピースから構成されている。図１２（Ｂ）に示す板ばね部材１９４は、前記の実施例２における蒸気タービンの静翼７および前記の図１１（Ｂ）に示す実施例３における蒸気タービンの静翼７と同様に複数個（９個）のピースから構成されている。

この実施例４における蒸気タービンの静翼７は、前記の構成からなるので、前記の実施例１、２、３における蒸気タービンの静翼７とほぼ同等の作用効果を達成することができる。

図１３（Ａ）、（Ｂ）は、この発明にかかる蒸気タービンの静翼の実施例５を示す。以下、この実施例５における蒸気タービンの静翼について説明する。図中、図１〜図１２と同符号は、同一のものを示す。

前記の実施例１、２、３、４における蒸気タービンの静翼７は、１ピースの板ばね部材１９、１９１、１９３の弾性接触部２８および連結部２９を複数個（９個）に分割し、また、板ばね部材１９０、１９２、１９４の位置決め部２７および弾性接触部２８および連結部２９を複数個（９個）のピースに分割するものである。これに対して、この実施例５における蒸気タービンの静翼７は、図１３（Ａ）に示すように、翼部材１７、１８の長手方向の中央部側の溝３３の幅が翼部材１７、１８の長手方向の両端部側の溝３３の幅よりも狭い溝３３により、板ばね１９５を複数個（３個）のピースに分割し、かつ、複数個（３個）のピースの板ばね１９５の弾性接触部２８および連結部２９を複数個（３個）にそれぞれ分割したものである。また、この実施例５における蒸気タービンの静翼７は、図１３（Ｂ）に示すように、幅がほぼ同等の溝３２により、板ばね１９６を複数個（３個）のピースに分割し、かつ、複数個（３個）のピースの板ばね１９６の弾性接触部２８および連結部２９を複数個（３個あるいは４個）にそれぞれ分割したものである。

この実施例５における蒸気タービンの静翼７は、前記の構成からなるので、前記の実施例１、２、３、４における蒸気タービンの静翼７とほぼ同等の作用効果を達成することができる。

図１４は、この発明にかかる蒸気タービンの静翼の実施例６を示す。以下、この実施例６における蒸気タービンの静翼について説明する。図中、図１〜図１３と同符号は、同一のものを示す。

前記の実施例１、２、３、４、５における蒸気タービンの静翼７は、板ばね部材１９〜１９６を腹側部材１７０の内面２１に溶接３０により位置決めするものである。これに対して、この実施例６における蒸気タービンの静翼７は、腹側部材１７０の内面２１と板ばね部材１９〜１９６の位置決め部２７との位置決め構造が凹凸嵌合の位置決め構造からなるものである。すなわち、腹側部材１７０の内面２１のうち板ばね部材１９〜１９６の位置決め部２７と位置決めする箇所に、位置決め凹部３１を設ける。また、板ばね部材１９〜１９６の位置決め部２７を位置決め凸部とする。板ばね部材１９〜１９６の位置決め凸部としての位置決め部２７を腹側部材１７０の内面２１の位置決め凹部３１に嵌合することにより、板ばね部材１９〜１９６と腹側部材１７０との相対位置が決められる。ここで、板ばね部材１９〜１９６と腹側部材１７０および背側部材１８（翼部材）とを組み立てる際に、板ばね部材１９〜１９６が弾性変形した状態で腹側部材１７０と背側部材１８との間に挟まれるので、板ばね部材１９〜１９６が腹側部材１７０、背側部材１８に対して位置ずれする虞がない。

この実施例６における蒸気タービンの静翼７は、前記の構成からなるので、前記の実施例１、２、３、４、５における蒸気タービンの静翼７とほぼ同等の作用効果を達成することができる。

特に、この実施例６における蒸気タービンの静翼７は、溶接作業を省略することにより、溶接ひずみがなく、その分、板ばね部材１９〜１９６の弾性接触部２８と背側部材１８の内面２２との弾性接触面積を広くすることができるので、静翼７に生じる自励振動をさらに確実に抑制することができる。

しかも、この実施例６における蒸気タービンの静翼７は、溶接作業を省略することにより、組立工程を短縮することができ、製造コストを安価にすることができる。

「実施例１、２、３、４、５、６以外の例の説明」
なお、前記の実施例１〜６においては、板ばね部材１９〜１９６の弾性接触部２８が背側部材１８の内面２２に弾性接触するものである。ところが、この発明においては、板ばね部材の弾性接触部が腹側部材の内面に弾性接触し、あるいは、板ばね部材の弾性接触部が腹側部材の内面および背側部材の内面の双方に弾性接触しても良い。

１ 蒸気タービン
２ 蒸気発生器
３ 高圧蒸気タービン
４ 湿分分離加熱器
５ ケーシング
６ ロータ軸
７ 静翼
８ 動翼
９ 蒸気入口
１０ 蒸気通路
１１ シュラウド
１２ 翼根リング
１３ 溶接
１４ 空間
１５ スリット
１６ 開口
１７、１７０ 腹側部材（翼部材）
１８ 背側部材（翼部材）
１９、１９０、１９１、１９２、１９３、１９４、１９５、１９６ 板ばね部材
２０ 腹面
２１ 内面
２２ 内面
２３ 背面
２４ 前縁部
２５ 後縁部
２６ 溶接
２７ 位置決め部
２８ 弾性接触部
２９ 連結部
３０ 溶接（位置決め部）
３１ 位置決め凹部
３２ 溝
３３ 溝
Ａ ロータ軸の周方向
Ｂ ロータ軸の軸方向
Ｃ ロータ軸の径方向
Ｄ 水の流入方向
Ｅ 水の流出方向

Claims (6)

1. 蒸気タービンの静翼において、
   内部に空間が形成されている翼部材と、
   前記翼部材の空間内に配置されていて、かつ、前記翼部材の内面に弾性接触している板ばね部材と、
   を備え、
   前記板ばね部材は、前記翼部材の内面に位置決めされている位置決め部と、前記翼部材の内面に弾性接触している弾性接触部と、前記位置決め部と前記弾性接触部とを連結する連結部と、から構成されていて、
   前記弾性接触部は、前記翼部材の長手方向に複数個に分割されていて、
   前記板ばね部材の前記弾性接触部が前記翼部材の内面に弾性接触している面積であって、前記翼部材の長手方向の中央部側の前記弾性接触部の弾性接触面積は、前記翼部材の長手方向の両端部側の前記弾性接触部の弾性接触面積よりも広い、
   ことを特徴とする蒸気タービンの静翼。
2. 前記板ばね部材は、１ピースから構成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービンの静翼。
3. 前記板ばね部材は、前記翼部材の長手方向に複数個のピースに分割されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービンの静翼。
4. 前記板ばね部材の前記弾性接触部は、前記翼部材の背面側の内面に弾性接触している、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の蒸気タービンの静翼。
5. 前記翼部材の内面と前記板ばね部材の前記位置決め部との位置決め構造は、凹凸嵌合の位置決め構造からなる、
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の蒸気タービンの静翼。
6. 蒸気タービンにおいて、
   前記請求項１〜５のいずれか１項に記載の蒸気タービンの静翼が、ロータ軸の周方向に複数個配列されている、
   ことを特徴とする蒸気タービン。

Images