JP5680002B2 - Turbine blades and steam turbines - Google Patents
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Description
本発明の実施の形態は、例えば翼先端部に取り付けられた接合部(以下、「セグメント」という)を備えたタービン動翼および蒸気タービンに関する。 Embodiments of the present invention relate to a turbine rotor blade and a steam turbine including a joint (hereinafter referred to as “segment”) attached to a blade tip, for example.
一般に、タービン動翼においては、運転中に発生する振動を抑制するため、複数の動翼を、この翼先端部間に設けられたセグメントでそれぞれ結合させる、いわゆる全周一群翼にする翼綴り構造が用いられている。 In general, in a turbine blade, in order to suppress vibration generated during operation, a blade binding structure that combines a plurality of blades with segments provided between the blade tip portions to form a so-called all-round blade group. Is used.
この全周一群翼綴り構造においては、翼先端部の略タービンロータ周方向に設けられた例えば2つのテノン孔とセグメントに設けられた2つのセグメントテノン部(以下、単に「テノン部」という)とがそれぞれ嵌合することで、タービン動翼が組み立てられていた(例えば特許文献1参照)。このようなタービン動翼では、運転時の動翼の捩れ戻り等の変形に対応するため、テノン孔にテノン部をかしめないで嵌合させることがあった。 In this all-around one-group blade spelling structure, for example, two tenon holes provided substantially in the turbine rotor circumferential direction at the tip of the blade and two segment tenon parts provided in the segment (hereinafter simply referred to as “tenon part”); As a result, the turbine rotor blades are assembled (see, for example, Patent Document 1). In such a turbine rotor blade, in order to cope with deformation such as torsional return of the rotor blade during operation, the tenon portion may be fitted into the tenon hole without caulking.
しかしながら、上記した先行技術には、運転時にはタービン動翼に振動が絶えず発生しており、テノン部とテノン孔の接触端にこの振動の押し付けによる応力が強く働き、このテノン孔の接触端である曲線部にこの応力に起因した亀裂が生じるという問題がある。 However, in the above-described prior art, vibrations are constantly generated in the turbine rotor blades during operation, and the stress due to the pressing of the vibration acts strongly on the contact end of the tenon portion and the tenon hole, and this is the contact end of the tenon hole. There is a problem that a crack caused by this stress occurs in the curved portion.
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、タービン動翼の翼先端部とセグメントとの嵌合部分に発生する損傷を改善することのできるタービン動翼および蒸気タービンを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and provides a turbine rotor blade and a steam turbine capable of improving damage generated in a fitting portion between a blade tip portion and a segment of the turbine rotor blade. For the purpose.
上記の課題を解決するために本発明のタービン動翼は、タービンの回転軸に略垂直な第1軸Kを中心として捩れて背部と腹部を有し、この第1軸Kの方向と異なるコード方向を有する第1翼頂部を備える第1翼有効部と、前記第1翼頂部に配置され、前記第1軸Kの方向および前記コード方向によって規定される面に沿って、互いに対応する側面をそれぞれ有する第1翼先端部と、前記タービンの回転軸に略垂直な第2軸Kを中心として捩れて背部と腹部を有し、この第2軸Kの方向と異なるコード方向を有する第2翼頂部を備える第2翼有効部と、前記第2翼頂部に配置され、前記第2軸Kの方向および前記コード方向によって規定される面に沿って、互いに対応する側面をそれぞれ有する第2翼先端部と、前記第1翼有効部の前記側面同士を貫通し、少なくとも、前記第1翼先端部のコード方向に沿い、かつ互いに対向する直線部と、前記直線部と接続する曲線部と、を有する第1テノン孔と、前記第2翼有効部の前記側面同士を貫通し、少なくとも、前記第2翼先端部のコード方向に沿い、かつ互いに対向する直線部と、前記直線部と接続する曲線部と、を有する第2テノン孔と、前記第1、第2翼先端部間に配置され、前記第1テノン孔に挿入される凸形状の第1テノン部と、前記第2テノン孔に挿入される凸形状の第2テノン部と、を有し、前記第1、第2テノン部の少なくとも一方は、前記第1、第2テノン孔に対して移動可能に嵌合されるセグメントと、を具備し、前記第1、第2テノン部が移動可能に嵌合される前記第1、第2テノン孔の前記曲線部の少なくともいずれかが、前記直線部間の幅より突出する逃げ部を有することを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the turbine rotor blade of the present invention has a back portion and an abdominal portion twisted about a first axis K substantially perpendicular to the rotating shaft of the turbine, and a cord different from the direction of the first axis K. A first blade effective portion having a first blade top portion having a direction, and side surfaces corresponding to each other along a surface arranged at the first blade top portion and defined by the direction of the first axis K and the cord direction. A first blade tip portion having each, a second blade having a cord direction different from the direction of the second axis K, having a back portion and an abdominal portion twisted about a second axis K substantially perpendicular to the rotation axis of the turbine. A second blade effective portion having a top portion, and a second blade tip disposed on the second blade top portion and having side surfaces corresponding to each other along a plane defined by the direction of the second axis K and the cord direction And the side surface of the first wing effective portion A first tenon hole having at least a straight line portion extending in the cord direction of the first blade tip and facing each other, and a curved portion connected to the straight line portion, and the second blade effective portion A second tenon hole having a straight line portion penetrating through the side surfaces of the second wing tip portion and extending along the cord direction of the second blade tip portion and facing each other, and a curved portion connected to the straight line portion, 1, is arranged between the second wing tip, organic and a first tenon portion of the convex shape to be inserted into the first tenon hole, a second tenon portion having a convex shape to be inserted into the second tenon hole, the And at least one of the first and second tenon portions includes a segment that is movably fitted to the first and second tenon holes, and the first and second tenon portions move. wherein the can fitted first, at least the curved portion of the second tenon hole Zureka is characterized by having a relief portion that protrudes from the width between the straight portion.
また、本発明の蒸気タービンは、上記のタービン動翼を具備することを特徴とする。 A steam turbine according to the present invention includes the turbine blade described above.
本発明によれば、タービン動翼の翼先端部とセグメントとの嵌合部分に発生する損傷を改善することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the damage which generate | occur | produces in the fitting part of the blade tip part and segment of a turbine bucket can be improved.
(実施形態1)
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図1は本発明の実施形態のタービン動翼1の組み立てにおいて、一部の動翼を挿入した状態を示す斜視図である。
(Embodiment 1)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a state in which some of the blades are inserted in the assembly of the turbine blade 1 according to the embodiment of the present invention.
図1に示すように、このタービン動翼1は、複数の動翼10を備える。これら動翼10は、タービンロータ(図示せず)のタービンホイール植込み部2に植設されて環状の翼列を形成している。この翼列には、タービンロータの回転軸の方向(紙面の矢印方向A)の入口側から蒸気が流入し、動翼10間を通過して、出口側から流出する。この蒸気の通過によってタービン動翼1が回転する。なお、図1では、動翼10のうち、タービンロータの周方向(紙面の矢印方向B)に植設された一部の動翼10のみを示す。
As shown in FIG. 1, the turbine rotor blade 1 includes a plurality of
この実施形態では、タービン動翼1は、矢印方向A、すなわち紙面の右斜め上方向の入口側から左斜め下方向の出口側への蒸気の流れに対して矢印方向B、すなわちタービンロータの回転軸(図示せず)を中心として紙面の左方向(反時計方向)に回転するものとする。 In this embodiment, the turbine rotor blade 1 moves in the arrow direction B, that is, the rotation of the turbine rotor with respect to the flow of steam from the inlet direction in the arrow direction A, that is, in the upper right direction on the paper, to the outlet side in the lower left direction. It is assumed that it rotates in the left direction (counterclockwise) on the paper surface about an axis (not shown).
この動翼10は、翼有効部11、翼先端部12および翼植込み部13をそれぞれ有する。翼有効部11は、この動翼10の中央部に形成されている。翼先端部12は、この翼有効部11の先端である翼頂部に形成されている(詳細は後述説明する)。翼植込み部13は、この翼有効部11の翼根元部に形成された、例えばタービンホイール植込み部2の溝と嵌合するフォーク状の翼植込み部である。なお、それぞれの動翼10の翼有効部11、翼先端部12および翼植込み部13は、同一形状でそれぞれ構成されており、隣接する動翼10,10の翼先端部12,12間には、セグメント20がそれぞれ取り付けられている。
The moving
この実施形態では、便宜上、隣接する動翼10のうちの回転方向前側のある動翼10の翼有効部11および翼先端部12を、第1翼有効部および第1翼先端部とし、回転方向後側の動翼10の翼有効部11および翼先端部12を、第2翼有効部および第2翼先端部とする。
なお、各動翼10の翼有効部11の中央部には、翼有効部11同士を連結する例えばスリーブ14がそれぞれ配設されている。
In this embodiment, for convenience, the blade
Note that, for example, a
図2は、図1に示した翼頂部側の翼有効部11の断面を示す断面図である。ここで、図中の斜線部分(実線部分)は翼有効部11の翼先端部12側を、一点鎖線部分は翼有効部11の中央部付近を、および二点鎖線部分は翼有効部11の翼根元部側をそれぞれ示すものとする。
FIG. 2 is a sectional view showing a section of the blade
図2に示すように、各翼有効部11は、断面(紙面の斜線部分参照)が略流線型に形成され、翼の背部を示す翼背11aと、翼の腹部を示す翼腹11bとを有する。
翼背11aは、蒸気出口側が凸形状に湾曲して形成されている。翼腹11bは、蒸気入口側が凹形状に湾曲して形成されている。
隣り合う翼有効部11は、互いの翼背11aと翼腹11b間に生じた空隙を介して矢印方向Aの入口側から流入する蒸気を通過させている。
As shown in FIG. 2, each blade
The
Adjacent blade
この翼有効部11において、翼先端部12の上面(図1に示したC方向参照)から見た時に、翼頂部(紙面の斜線部分)は、この翼先端部12の形状内に含まれる形状で形成されている(後述する図3参照)。この翼頂部は、軸K(後述する図4の中心軸K参照)と異なる方向(略垂直な方向)に沿った長手方向(コード方向H)を有する。
In the blade
また、この翼有効部11は、翼頂部側から翼根元部(翼植込み部13)側に向かうに従って、その断面が太くなって若干捩れた形状に形成されている。すなわち、翼有効部11は、図示しないタービンロータの回転軸に略垂直な第1軸K(後述する図4の中心軸K)を中心として捩れた形状に形成されている。
The blade
このような構成の翼有効部11は、矢印方向A(紙面の右方向)から流入する蒸気を受けることで、図示しないタービンロータを矢印方向B(紙面の上方向)に回転させている。このタービンロータの回転に伴う遠心力で、翼有効部11は軸Kを中心に紙面の時計方向に捩れ戻りが生じることとなる。
The blade
ここで、隣接する動翼10の翼有効部11のうちの第1翼有効部が備える翼頂部を第1翼頂部、その軸Kを第1軸Kとし、第2翼有効部が備える翼頂部を第2翼頂部、その軸Kを第2軸Kとする。
Here, of the blade
図3は、図1の上面を示すD−D矢視図である。図4は、翼腹側から見た図3に示した動翼10単体の翼先端部12側の拡大された側面を示す拡大側面図である。なお、図3はタービンロータの停止時を示し、図4はタービンロータの運転時を示すものとする。また、以下の図の動翼10において、タービンロータの回転方向Bの前側を前縁側、タービンロータの回転方向Bの後側を後縁側とする。
3 is a DD arrow view showing the upper surface of FIG. FIG. 4 is an enlarged side view showing an enlarged side surface on the
図3、図4に示すように、この翼有効部11の翼頂部には、翼先端部12が一体的に形成されており、かつ翼有効部11の翼頂部は翼先端部12の下面の形状内に含まれるように形成されている。図4に示すように、この翼先端部12は、中心軸Kの方向と異なる方向に沿った長手方向、すなわち翼有効部11の翼頂部のコード方向を長手方向とする略長方体に形成されている。この翼先端部12の長手方向の長さは、セグメント20の長手方向の長さの約2倍に構成されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, a
この翼先端部12の長手方向は、蒸気の入口方向(図3の紙面の矢印方向A)に対して、タービンロータの運転時の捩れ戻りにより停止時と異なる方向に変化する。すなわち、この実施形態では、タービンロータの停止時における翼先端部12の長手方向(コード方向)と蒸気の入口方向のなす角度とが、例えば鋭角に設定されているが、運転時の捩れ戻りによって前述した停止時の角度より小さい鋭角の角度に変化するように構成されている。
The longitudinal direction of the
以下からは、第1翼先端部12と第2翼先端部12を分けて説明する。
図3および図4に示すように、第1翼先端部12は、第1翼頂部に配置され、第1軸Kの方向とコード方向によって規定される面に沿って、互いに対応する側面12c,12dを有する。すなわち、側面12cは、タービンロータの回転方向Bの前縁側で、かつ翼背11a側に配置される側面である。側面12dは、側面12cの背面で、タービンロータの回転方向Bの後縁側で、かつ翼腹11b側に配置される側面である。
Hereinafter, the
As shown in FIGS. 3 and 4, the
また、第1翼先端部12には、側面(翼背11a側の側面)12cと側面(翼腹11b側の側面)12dを貫通するテノン孔12a,12bが配設されている。
テノン孔(第3テノン孔)12aは、側面12c,12dを貫通してそれぞれに開口を有し、4つの直線部12a1〜12a4と、これら直線部12a1〜12a4と接続する4つの曲線部12a5〜12a8と、を有する。
The
The tenon hole (third tenon hole) 12a penetrates the side surfaces 12c and 12d, has an opening in each, and has four straight portions 12a1 to 12a4 and four curved portions 12a5 to connect to these straight portions 12a1 to 12a4. 12a8.
これら直線部12a1〜12a4のうちの2つの直線部12a1,12a2は、第1翼先端部12のコード方向(長手方向)に沿い、かつ互いに対向している。また、その他の2つの直線部12a3,12a4は、第1翼先端部12のコード方向と異なる方向(短手方向)に沿って互いに対向している。
Two straight portions 12a1 and 12a2 of these straight portions 12a1 to 12a4 are along the cord direction (longitudinal direction) of the
テノン孔(第1テノン孔)12bは、側面12c,12dにそれぞれ開口を有し、4つの直線部12b1〜12b4と、これら直線部12b1〜12b4と接続する4つの曲線部12b5〜12b8と、を有する。 The tenon hole (first tenon hole) 12b has openings on the side surfaces 12c and 12d, and includes four straight portions 12b1 to 12b4 and four curved portions 12b5 to 12b8 connected to the straight portions 12b1 to 12b4. Have.
これら直線部12b1〜12b4のうちの2つの直線部12b1,12b2は、第1翼先端部12のコード方向に沿い、かつ互いに対向している。また、その他の2つの直線部12b3,12b4は、第1翼先端部12のコード方向と異なる方向(短手方向)に沿って互いに対向している。
Two straight portions 12b1 and 12b2 of these straight portions 12b1 to 12b4 are along the cord direction of the first
図4に示すように、これらテノン孔12a,12bは、例えば第1翼先端部12のコード方向に沿った長手方向に並んで配置され、かつ翼先端部12の中心軸Kを中心に紙面の左右対称の位置に設けられている。テノン孔12a,12bのうちのテノン孔12aはタービンロータの回転方向Bの前側である前縁側に設けられ、テノン孔12bはタービンロータの回転方向Bの後側である後縁側に設けられている。
As shown in FIG. 4, these tenon holes 12 a and 12 b are arranged side by side in the longitudinal direction along the cord direction of the
これらテノン孔12a,12bは、第1翼先端部12のコード方向がテノン孔の長手方向となるようにそれぞれ形成されている。テノン孔12a,12bは、四角が同一の円周長の1/4の円弧形状に形成されたRの曲線部と、これら曲線部を繋ぐように紙面の上下左右に形成された直線部とから構成されている。なお、これら曲線部のうちの曲線部12b5は、その他の曲線部とは形状が異なるので、後述詳細に説明する。
The tenon holes 12a and 12b are formed so that the cord direction of the
なお、上述したごとく、各動翼10の翼先端部12は、同一形状に構成されており、ある第1翼先端部12に隣接する動翼10の翼先端部12を便宜上、第2翼先端部12とする。以下で、第2翼先端部12の第1翼先端部12と異なる点を説明する。
As described above, the
図3に示すように、この第2翼先端部12は、タービンロータの回転軸に略垂直な第2軸(中心軸Kと同様)を中心として捩れた形状を有し、この第2軸Kの方向と異なる長手方向に沿ったコード方向を有する第2翼頂部を備えている。
As shown in FIG. 3, the
第2翼先端部12は、第2軸Kの方向と長手方向によって規定される面に沿って、互いに対応する側面12c,12dを有する。また、第2翼先端部12には、側面(翼背11a側の側面)12cと側面(翼腹11b側の側面)12dを貫通するテノン孔12a(第2テノン孔),12bが配設されている。これら側面12c,12dおよび第2テノン孔12a,テノン孔12bの構成は、第1翼先端部12の側面12c,12dおよび第3テノン孔12a,第1テノン孔12bと同様なので、省略する。
The
図3に示すように、セグメント20は、隣り合う動翼10,10の翼先端部12,12間にそれぞれ配置され、各動翼10の翼先端部12を結合させる、いわゆる全周一群翼にする翼綴り構造からなっている。このセグメント20は、上面が翼先端部12の長手方向を長手方向とする略菱形に形成されている。
As shown in FIG. 3, the
セグメント20は、上述した第1、第2翼先端部12,12間に配置され、第1翼先端部12の第1テノン孔12bに挿入される第1テノン部20bと、第2翼先端部12の第2テノン孔12aに挿入される第2テノン部20aと、を有している。
The
第2テノン部20aは、このセグメント20の長手方向の一方の側面に突出して配設され、タービンロータの回転方向Bの後縁側の第2翼先端部12の第2テノン孔12aに挿入されて嵌合される。そして、第2テノン部20aの頭部20cは、第2テノン孔12aを貫通した後、かしめられてこの第2翼先端部12に固定されている。
The
第1テノン部20bは、このセグメント20の長手方向の他方の側面に突出して配設され、タービンロータの回転方向Bの前縁側の第1翼先端部12の第1テノン孔12bに挿入されて嵌合される。そして、第1テノン部20bの頭部20dは、第1テノン孔12bを貫通している。なお、この第1テノン孔12bを貫通した頭部20dは、第1テノン孔12bにかしめられずに突出している。
このため、第2テノン部20aは第2テノン孔12aに固定して嵌合されているが、第1テノン部20bは第1テノン孔12bと移動可能に嵌合している。
The
For this reason, the
各セグメント20のテノン部20a,20bは、翼先端部12の長手方向がテノン部の長手方向となるようにそれぞれ形成されている。この実施形態において、テノン部20a,20bは、長手方向の両端が同じ半径の外側に凸形状の半円に形成された円弧部と、これら円弧部を繋ぐ紙面の上下に形成された直線部と、から構成されている。
The
図5は、図4に示したテノン孔12bとテノン部20bを拡大した拡大図である。図6は、図5に示したテノン孔12bの曲線部12b5を示す拡大図である。なお、図5中の実線部分はタービンロータの運転時の第1テノン孔12bと第1テノン部20bとの位置関係を示し、二点鎖線部分はタービンロータの停止時の第1テノン孔12bと第1テノン部20bとの位置関係を示す。
FIG. 5 is an enlarged view of the
このような構成のタービン動翼1を矢印方向Bに回転運転すると、回転に伴う遠心力によって動翼10の翼有効部11(図1参照)に捩れ戻り等の変形が生じるとともに、タービン動翼1に振動が絶えず発生することとなる。
When the turbine blade 1 configured as described above is rotated in the arrow direction B, the blade effective portion 11 (see FIG. 1) of the
この回転のため、翼先端部12は、長手方向と蒸気の入口方向のなす鋭角の角度が、タービンロータの運転時の捩れ戻りによって停止時の角度より小さい鋭角の角度に変化する。この変化に伴って図5に示すように、テノン孔12bは、二点鎖線の位置から矢印方向E(紙面の左方向)の実線の位置に移動する。また、テノン部20bは、二点鎖線の位置から矢印方向G(紙面の上方向)の実線の位置に移動する。これにより、テノン部20bは、テノン孔12bの前縁側で、かつテノン孔12bの直線部12b1側に押し付けられることとなる。
Due to this rotation, the
このタービンロータの運転時に、紙面の右上の曲線部が他の曲線部12b6〜12b8と同じ形状の曲線部12b9(一点鎖線参照)であると、テノン孔12bの曲線部12b9と直線部12b1の境界を含む境界領域(以下、「肩当部」という)V(図5中、一点鎖線の円で示した領域)に、テノン部20bの円弧部と直線部の境界(以下、「接触端」という)20b1が当接することとなる。
When the turbine rotor is operated, if the upper right curved portion of the paper surface is the curved portion 12b9 (see the alternate long and short dash line) having the same shape as the other curved portions 12b6 to 12b8, the boundary between the curved portion 12b9 of the
このテノン部20bの接触端20b1が当接すると、テノン孔12bの肩当部Vには、タービン動翼1の振動の押し付けによる応力が強く働き、このテノン孔12bの肩当部Vにこの応力に起因した亀裂が生じることとなる。このため、タービンロータの運転時に、このタービン動翼1の翼先端部12とセグメント20との嵌合部分にこの亀裂による損傷が発生し、例えばタービン動翼1の交換等の必要性が生じる。
When the contact end 20b1 of the
そこで、図5に示すように、この実施形態では、このテノン孔12bの肩当部Vにこのテノン部20bの接触端20b1が当接するのを阻止するため、直線部12b1,12b2の幅Lより突出する突出領域を有する曲線部(以下、「逃げ部」という)12b5を設ける。
Therefore, as shown in FIG. 5, in this embodiment, in order to prevent the contact end 20b1 of the
図6に示すように、この逃げ部12b5は、中心点O2からの半径が、一点鎖線の曲線部12b9の中心点O1からの半径と同じ長さr1からなる。この逃げ部12b5の中心点O2の位置は、曲線部12b9の中心点O1の位置からテノン孔12bの短手方向、すなわち紙面の上方向に距離sだけ離れて配置されている。この逃げ部12b5の形状は、円周長の1/4の曲線部12b9の円弧よりも長い円弧で、かつ円周長の1/2の円弧(半円)よりも短い円弧で形成されている。すなわち、逃げ部12b5は、中心点O2と逃げ部12b5の両端を直線で結ぶと、これら直線の交わる角度θが90°<θ<180°となるように形成されている。
As shown in FIG. 6, this escape portion 12b5 has a radius r1 that is the same as the radius from the center point O1 of the dashed-dotted curve portion 12b9. The position of the center point O2 of the escape portion 12b5 is arranged away from the position of the center point O1 of the curved portion 12b9 by a distance s in the short direction of the
このように、この実施形態では、タービンロータの運転時に発生する振動の押し付けによる応力が強く働くテノン孔12bの肩当部Vを切削して逃げ部12b5を設けることで、肩当部Vでのテノン部20bの接触端20b1との当接を防ぎ、この振動の押し付けによる応力がテノン孔12bに働くのを防ぐようにするものである。
Thus, in this embodiment, the tenon portion at the shoulder abutment portion V is provided by cutting the shoulder abutment portion V of the
次に、図6を用いてこの肩当部Vの切削について説明する。
図6に示すように、曲線部12b9の中心点をO1とし、曲線部12b9の半径をr1とする。なお、この曲線部12b9の中心点O1は、例えば曲線部12b9を形成するための図示しない切削工具の中心点に等しいものとする。この切削工具は、例えば切削半径r1の円盤形状からなる。
Next, the cutting of the shoulder portion V will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 6, the center point of the curved portion 12b9 is O1, and the radius of the curved portion 12b9 is r1. The center point O1 of the curved portion 12b9 is assumed to be equal to the center point of a cutting tool (not shown) for forming the curved portion 12b9, for example. This cutting tool has a disk shape with a cutting radius r1, for example.
ここで、曲線部12b6〜12b8と同様に、まず切削工具の中心点を曲線部12b9の中心点O1に一致させて、曲線部12b9を形成する。次に、この切削工具をテノン孔12bの短手方向、すなわち紙面の上方向に距離sだけ移動させながら、逃げ部12b5を形成するようにテノン孔12bを切削し、切削工具の中心点をO2にまで移動させる。なお、移動距離sは、肩当部Vの大きさに応じて任意に設定するものとする。この切削動作は、例えばオフセット加工等で行うことができる。
Here, similarly to the curved portions 12b6 to 12b8, first, the central point of the cutting tool is made to coincide with the central point O1 of the curved portion 12b9 to form the curved portion 12b9. Next, the
この切削動作により、曲線部12b9は切削拡充され、図5に示すように、直線部12b1,12b2の幅Lより突出した突出領域を有する逃げ部12b5を形成することができる。この形成された逃げ部12b5により、テノン孔12bの曲線部12b9と直線部12b1の境界を含む境界領域である、肩当部Vを切削することができる。
By this cutting operation, the curved portion 12b9 is expanded by cutting, and as shown in FIG. 5, a relief portion 12b5 having a protruding region protruding from the width L of the straight portions 12b1 and 12b2 can be formed. The formed relief portion 12b5 can cut the shoulder contact portion V, which is a boundary region including the boundary between the curved portion 12b9 and the straight portion 12b1 of the
これにより、この実施形態では、図5に示すようにタービンロータの運転時に、テノン部20bの接触端20b1は、テノン孔12bと接触しなくなる。この結果、タービンロータの運転時に発生する振動の押し付けによる応力に起因した亀裂の発生を防ぐことができる。このように、この実施形態では、亀裂の発生を防げるので、タービン動翼1の翼先端部12とセグメント20との嵌合部分に発生する損傷を改善することができる。
Thereby, in this embodiment, as shown in FIG. 5, the contact end 20b1 of the
(実施形態2)
図7は、図1の上面を示す実施形態2のD−D矢視図である。図8は、翼腹側から見た図7に示した動翼単体の翼先端部12側の拡大された側面を示す拡大側面図である。なお、図7はタービンロータの停止時を示し、図8はタービンロータの運転時を示すものとする。
(Embodiment 2)
FIG. 7 is a DD arrow view of the second embodiment showing the upper surface of FIG. 1. FIG. 8 is an enlarged side view showing an enlarged side face of the
図7、図8に示すように、翼先端部12は、実施形態1と同様に、翼有効部11の翼頂部を下面の形状内に含むとともに、この翼頂部と一体的に形成されている。また、この翼先端部12は、翼有効部11の翼頂部のコード方向を長手方向とした略長方体に形成され、この翼先端部12の長手方向の長さは、菱形形状のセグメント20の長手方向の長さの約2倍に構成されている。この翼先端部12は、翼背11a側の側面と翼腹11b側の側面を貫通するテノン孔12a,12bが配設され、これらテノン孔12a,12bには、セグメント20の側面に突設されたテノン部20a,20bがそれぞれ挿入、嵌合されることで、各動翼10の翼先端部12を結合させている。
As shown in FIGS. 7 and 8, the
この実施形態において、実施形態1と異なる点は、セグメント20のテノン部20aがタービンロータの回転方向後縁側の翼先端部12のテノン孔12aと嵌合し、かつその頭部20cがテノン孔12aを貫通し、テノン部20aの頭部20cがかしめられずに突出している点である。
In this embodiment, the difference from the first embodiment is that the
また、セグメント20のテノン部20bがタービンロータの回転方向前縁側の翼先端部12のテノン孔12bと嵌合し、かつその頭部20dがテノン孔12bを貫通した後、かしめられてこの翼先端部12に固定されている点である。
このため、テノン部20bはテノン孔12bに固定して嵌合されているが、テノン部20aはテノン孔12aと移動可能に嵌合している。
Further, the
For this reason, although the
図9は、図8に示したテノン孔とテノン部を拡大した拡大図である。なお、図9中の実線部分はタービンロータの運転時のテノン孔12aとテノン部20aとの位置関係を示し、二点鎖線部分はタービンロータの停止時のテノン孔12aの位置を示す。
FIG. 9 is an enlarged view of the tenon hole and the tenon portion shown in FIG. 9 indicates the positional relationship between the
このような構成のタービン動翼1を矢印方向Bに回転運転すると、動翼10の翼有効部11(図1参照)に捩れ戻り等の変形が生じるとともに、タービン動翼1に振動が絶えず発生することとなる。
When the turbine rotor blade 1 having such a configuration is rotated in the arrow direction B, the blade effective portion 11 (see FIG. 1) of the
この回転のため、実施形態1と同様に、翼先端部12は、長手方向と蒸気の入口方向(図7の紙面の矢印方向A)のなす鋭角の角度が、タービンロータの運転時の捩れ戻りによって停止時の角度より小さい鋭角の角度に変化する。この変化に伴って図9に示すように、テノン孔12aは、二点鎖線の位置から矢印方向F、すなわち紙面の右方向の実線の位置に移動する。また、テノン部20aは、実施形態1と同様、紙面の上方向の実線の位置に移動する。これにより、テノン部20aは、テノン孔12aの後縁側で、かつテノン孔12aの直線部12a1側に押し付けられる。
Due to this rotation, as in the first embodiment, the
このタービンロータの運転時に、紙面の左上の曲線部が他の曲線部12a6〜12a8と同じ形状の曲線部12a9(一点鎖線参照)であると、テノン孔12aの肩当部W(図9中、一点鎖線の円で示した領域)に、テノン部20bの接触端20a1が当接することとなる。
When the turbine rotor is in operation, if the upper left curved portion of the paper is the curved portion 12a9 (see the alternate long and short dash line) having the same shape as the other curved portions 12a6 to 12a8, the shoulder portion W of the
このテノン部20aの接触端20a1が当接すると、テノン孔12aの肩当部Wには、タービン動翼1の振動の押し付けによる応力が強く働き、このテノン孔12aの肩当部Wにこの応力に起因した亀裂が生じることとなる。このため、タービンロータの運転時に、このタービン動翼1の翼先端部12とセグメント20との嵌合部分にこの亀裂による損傷が発生し、例えばタービン動翼1の交換等の必要性が生じる。
When the contact end 20a1 of the
そこで、図9に示すように、この実施形態では、このテノン孔12aの肩当部Wにテノン部20aの接触端20a1が当接するのを阻止するため、直線部12a1,12a2の幅Lより突出する突出領域を有する逃げ部12a5を設ける。
Therefore, as shown in FIG. 9, in this embodiment, in order to prevent the contact end 20a1 of the
この逃げ部12a5の位置は、図6に示した逃げ部12b5と同様で、逃げ部12a5の中心点O2の位置が曲線部12a9の中心点O1の位置からテノン孔12aの直線部12a1の短手方向、すなわち紙面の上方向に距離sだけ離れた位置となっている。この逃げ部12a5の形状も、実施形態1の逃げ部12b5と同様の円弧形状で、その円周長が円周長の1/4の曲線部12a5の円弧よりも長い円弧で、かつ円周長の1/2の円弧(半円)よりも短い円弧で形成されている。すなわち、逃げ部12a5は、中心点O2と逃げ部12a5の両端を直線で結ぶと、これら直線の交わる角度θが図6と同様に、90°<θ<180°となるように形成されている。 The position of the escape portion 12a5 is the same as that of the escape portion 12b5 shown in FIG. 6, and the position of the center point O2 of the escape portion 12a5 is shorter than the position of the center point O1 of the curved portion 12a9. It is a position that is separated by a distance s in the direction, that is, in the upward direction on the paper surface. The shape of the relief portion 12a5 is also an arc shape similar to that of the relief portion 12b5 of the first embodiment, the circumference is longer than the arc of the curved portion 12a5 that is ¼ of the circumference, and the circumference is long. The arc is shorter than the half arc (semicircle). That is, the relief portion 12a5 is formed such that when the center point O2 and both ends of the relief portion 12a5 are connected by a straight line, the angle θ at which the straight lines intersect is 90 ° <θ <180 °, as in FIG. .
このように、この実施形態では、タービンロータの運転時に発生する振動の押し付けによる応力が強く働くテノン孔12aの肩当部Wを切削して逃げ部12a5を設けることで、肩当部Wでのテノン部20aの接触端20a1との当接を防ぎ、この振動の押し付けによる応力がテノン孔12aに働くのを防ぐようにするものである。
Thus, in this embodiment, the tenon portion at the shoulder abutment portion W is provided by cutting the shoulder abutment portion W of the
次に、図9を用いてこの肩当部Wの切削について説明する。
この肩当部Wの切削も図6に示した肩当部Vの切削とほぼ同様であるが、肩当部Wの切削位置が肩当部Vと中心軸Kを中心に線対称となっている点が異なるものである。ここで、曲線部12a9の中心点をO1とし、曲線部12a9の半径をr1とする。なお、この曲線部12a9の中心点O1は、例えば曲線部12a9を形成するための図示しない切削工具の中心点に等しいものとする。この切削工具は、例えば切削半径r1の円盤形状からなる。
Next, cutting of the shoulder abutment portion W will be described with reference to FIG.
The cutting of the shoulder abutment portion W is substantially the same as the cutting of the shoulder abutment portion V shown in FIG. 6 except that the cutting position of the shoulder abutment portion W is axisymmetric about the shoulder abutment portion V and the central axis K. Is. Here, the center point of the curved portion 12a9 is O1, and the radius of the curved portion 12a9 is r1. The center point O1 of the curved portion 12a9 is assumed to be equal to the center point of a cutting tool (not shown) for forming the curved portion 12a9, for example. This cutting tool has a disk shape with a cutting radius r1, for example.
ここで、まず切削工具の中心点を曲線部12a9の中心点O1に一致させて、曲線部12a9を形成する。次に、切削工具をテノン孔12aの直線部12a1の短手方向、すなわち紙面の上方向に距離sだけ移動させながら、逃げ部12a5を形成するようにテノン孔12aを切削し、切削工具の中心点をO2にまで移動させる。なお、移動距離sは、肩当部Wの大きさに応じて任意に設定するものとする。この切削動作は、例えばオフセット加工等で行うことができる。
Here, first, the curved portion 12a9 is formed by matching the center point of the cutting tool with the central point O1 of the curved portion 12a9. Next, the
この切削動作により、曲線部12a9は切削拡充され、図9に示すように、直線部12a1,12a2の幅Lより突出した突出領域を有する逃げ部12a5を形成することができる。この形成された逃げ部12a5により、テノン孔12aの曲線部12a9と直線部の境界を含む境界領域である、肩当部Wを切削することができる。
By this cutting operation, the curved portion 12a9 is cut and expanded, and as shown in FIG. 9, a relief portion 12a5 having a protruding region protruding from the width L of the straight portions 12a1 and 12a2 can be formed. With the formed relief portion 12a5, the shoulder contact portion W, which is a boundary region including the boundary between the curved portion 12a9 and the straight portion of the
これにより、この実施形態では、図9に示すようにタービンロータの運転時に、テノン部20aの接触端20a1は、テノン孔12aの直線部12a1と接触しなくなる。この結果、タービンロータの運転時に発生する振動の押し付けによる応力に起因した亀裂の発生を防ぐことができる。このように、この実施形態では、亀裂の発生を防げるので、タービン動翼1の翼先端部12とセグメント20との嵌合部分に発生する損傷を改善することができる。
Thereby, in this embodiment, as shown in FIG. 9, the contact end 20a1 of the
(実施形態3)
図10は、図1の上面を示す実施形態3のD−D矢視図である。図11は、翼腹11b側から見た図10に示した動翼10単体の翼先端部12側の拡大された側面を示す拡大側面図である。なお、図10はタービンロータの停止時を示し、図11はタービンロータの運転時を示すものとする。
(Embodiment 3)
FIG. 10 is a DD arrow view of the third embodiment showing the upper surface of FIG. 1. FIG. 11 is an enlarged side view showing an enlarged side surface on the
図10、図11に示すように、翼先端部12は、実施形態1と同様に、翼有効部11の翼頂部を下面の形状内に含むとともに、この翼頂部と一体的に形成されている。また、この翼先端部12は、翼有効部11の翼頂部のコード方向を長手方向とした略長方体に形成され、この翼先端部12の長手方向の長さは、菱形形状のセグメント20の長手方向の長さの約2倍に構成されている。この翼先端部12は、翼背11a側の側面と翼腹11b側の側面を貫通するテノン孔12a,12bが配設され、これらテノン孔12a,12bには、セグメント20の側面に突設されたテノン部20a,20bが挿入、嵌合されることで、各動翼10の翼先端部12を結合させている。
As shown in FIGS. 10 and 11, the
この実施形態において、実施形態1と異なる点は、セグメント20のテノン部20a,20bがタービンロータの回転方向後縁側および前縁側の翼先端部12のテノン孔12a,12bとそれぞれ嵌合し、かつその頭部20c,20dがテノン孔12a,12bをそれぞれ貫通し、テノン部20a,20bの頭部20c,20dがかしめられずにそれぞれ突出している点である。すなわち、テノン部20a,20bの頭部20c,20dを固定せずに、テノン部20a,20bがテノン孔12a,12b内をそれぞれ移動可能に嵌合している。
In this embodiment, the difference from the first embodiment is that the
図12は、図11に示したテノン孔12bとテノン部20bを拡大した拡大図である。図13は、図11に示した他のテノン孔12aと他のテノン部20aを拡大した拡大図である。なお、図中の実線部分は、タービンロータの運転時のテノン孔12a,12bとテノン部20a,20bとの位置関係をそれぞれ示す。
FIG. 12 is an enlarged view of the
このような構成のタービン動翼1を矢印方向Bに回転運転すると、動翼10の翼有効部11(図1参照)に捩れ戻り等の変形が生じるとともに、タービン動翼1に振動が絶えず発生することとなる。
When the turbine rotor blade 1 having such a configuration is rotated in the arrow direction B, the blade effective portion 11 (see FIG. 1) of the
この回転のため、実施形態1と同様に、翼先端部12は、長手方向と蒸気の入口方向(図11の紙面の矢印方向A)のなす鋭角の角度が、タービンロータの運転時の捩れ戻りによって停止時の角度より小さい鋭角の角度に変化する。この変化に伴って図5と同様に、テノン孔12bは、二点鎖線の位置から矢印方向E、すなわち紙面の左方向の実線の位置に移動する。また、テノン部20bは、図5と同様に、紙面の上方向の実線の位置に移動する。これにより、テノン部20bは、テノン孔12bの前縁側で、かつテノン孔12bの直線部12b1側に押し付けられる(図12参照)。
Because of this rotation, as in the first embodiment, the
このタービンロータの運転時に、紙面の右上の曲線部が他の曲線部12b6〜12b8と同じ形状の曲線部12b9であると、テノン孔12bの肩当部Vに、テノン部20bの接触端20b1が当接することとなる。しかし、この実施形態では、図12に示すように、このテノン孔12bの肩当部Vにテノン部20bの接触端20b1が当接するのを阻止するため、第1、第2の直線部12b1,12b2の幅Lより突出し、かつ第3、第4の直線部12b3,12b4の幅Mより突出する突出領域を有する逃げ部12b10を設ける。
When the turbine rotor is operated, if the upper right curved portion of the paper surface is the curved portion 12b9 having the same shape as the other curved portions 12b6 to 12b8, the contact end 20b1 of the
また、上述した翼先端部12の長手方向と蒸気の入口方向のなす鋭角の角度の変化に伴って、図9と同様に、テノン孔12aは、二点鎖線の位置から矢印方向F、すなわち紙面の右方向の実線の位置に移動する。また、テノン部20aは、実施形態2と同様、紙面の上方向の実線の位置に移動する。これにより、テノン部20aは、テノン孔12aの後縁側で、かつテノン孔12aの直線部12a1側に押し付けられる(図13参照)。
Further, with the change in the acute angle formed by the longitudinal direction of the
このタービンロータの運転時に、紙面の左上の曲線部が他の曲線部12a6〜12a8と同じ形状の曲線部12a9であると、テノン孔12aの肩当部Wに、テノン部20aの接触端20a1が当接することとなる。しかし、この実施形態では、図13に示すように、このテノン孔12aの肩当部Wにテノン部20aの接触端20a1が当接するのを阻止するため、第5、第6の直線部12a1,12a2の幅Lより突出し、かつ第7、第8の直線部12a3,12a4の幅Mより突出する突出領域を有する逃げ部12a10を設ける。
When the turbine rotor is operated, if the upper left curved portion of the paper surface is the curved portion 12a9 having the same shape as the other curved portions 12a6 to 12a8, the contact end 20a1 of the
このように、この実施形態では、タービンロータの運転時に発生する振動の押し付けによる応力が強く働くテノン孔12a,12bの肩当部W,Vを切削して逃げ部12a10,12b10を設けることで、肩当部W,Vでのテノン部20a,20bの接触端20a1,20b1との当接を防ぎ、この振動の押し付けによる応力がテノン孔12a,12bに働くのを防ぐようにするものである。
As described above, in this embodiment, the shoulder abutments Wa and 12b of the tenon holes 12a and 12b where the stress due to the pressing of the vibration generated during the operation of the turbine rotor is strong are cut to provide the relief portions 12a10 and 12b10. The portions W and V are prevented from coming into contact with the contact ends 20a1 and 20b1 of the
次に、これら肩当部W,Vの切削について説明する。ところで、テノン孔12a,12bの切削は、実施形態1,2に示した方法に限らない。この実施形態では、図14を用いて肩当部W,Vの切削方法を説明する。なお、逃げ部12a10,12b10は、図11に示すように、中心軸Kを中心に線対称となっており、同様の方法で肩当部W,Vの切削を行うので、ここでは代表して肩当部Vの切削方法を図14で説明する。 Next, cutting of the shoulder portions W and V will be described. By the way, the cutting of the tenon holes 12a and 12b is not limited to the method shown in the first and second embodiments. In this embodiment, a method for cutting shoulder contact portions W and V will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 11, the relief portions 12a10 and 12b10 are symmetrical about the central axis K, and the shoulder portions W and V are cut by the same method. The cutting method of the part V will be described with reference to FIG.
図14は、図12に示したテノン孔12bの逃げ部12b10を示す拡大図である。
図14に示すように、この逃げ部12b10は、中心点O1からの半径が、曲線部12b9の中心点O1からの半径r1より長さpだけ大きいr2からなっている。この逃げ部12b10の形状は、略半円形状に形成されている。
FIG. 14 is an enlarged view showing the escape portion 12b10 of the
As shown in FIG. 14, the escape portion 12b10 is made of r2 whose radius from the center point O1 is larger by the length p than the radius r1 from the center point O1 of the curved portion 12b9. The shape of the escape portion 12b10 is formed in a substantially semicircular shape.
この逃げ部12b10は、運転時の振動の押し付けによる応力が強く働くテノン孔12bの肩当部V(図14中、一点鎖線の円で示した領域)を切削することで、肩当部Vでのテノン部20bの接触端20b1との当接を防ぎ、この応力がテノン孔12bに働くのを防ぐことができる。
The relief portion 12b10 is formed by cutting the shoulder contact portion V of the
この肩当部Vの切削では、図14に示すように、曲線部12b9および逃げ部12b10の中心点をO1とし、曲線部12b9の半径をr1、逃げ部12b10の半径をr2とする。なお、この曲線部12b9および逃げ部12b10の中心点O1は、例えば曲線部12b9および逃げ部12b10を形成するための図示しない切削工具の中心点に等しいものとする。この切削工具は、例えば切削半径r1の円盤形状と切削半径r2の円盤形状の2つのものからなる。 In the cutting of the shoulder portion V, as shown in FIG. 14, the center point of the curved portion 12b9 and the relief portion 12b10 is O1, the radius of the curved portion 12b9 is r1, and the radius of the relief portion 12b10 is r2. The center point O1 of the curved portion 12b9 and the relief portion 12b10 is assumed to be equal to the center point of a cutting tool (not shown) for forming the curved portion 12b9 and the relief portion 12b10, for example. This cutting tool is composed of, for example, a disk shape having a cutting radius r1 and a disk shape having a cutting radius r2.
ここで、まず切削半径r1の円盤形状からなる切削工具の中心点を曲線部12b9の中心点O1に一致させて、テノン孔12bを切削し、曲線部12b9(図中の一点鎖線参照)を形成する。次に、切削工具を切削半径r2の円盤形状からなる切削工具に換え、この切削工具の中心点をO1に一致させて、逃げ部12b10が形成されるように曲線部12b9を含むテノン孔12bを切削する。なお、切削工具の切削半径r2は、肩当部Vの大きさに応じて任意に設定するものとする。この切削動作は、例えばオフセット加工等で行うことができる。
Here, first, the
この切削動作により、曲線部12b9は切削拡充され、半円形状の曲線部12b10を形成することができる。この形成された逃げ部12b10により、テノン孔12bの曲線部12b9と直線部の境界を含む境界領域である肩当部Vを切削することができる。
By this cutting operation, the curved portion 12b9 is cut and expanded, and a semicircular curved portion 12b10 can be formed. The formed relief portion 12b10 can cut the shoulder contact portion V, which is a boundary region including the boundary between the curved portion 12b9 and the straight portion of the
なお、この切削動作は、肩当部Wについても同様の動作で行うことができる。その際には、一方の肩当部、例えば肩当部Vをオフセット加工で切削した後に、他方の肩当部、例えば肩当部Wをオフセット加工で切削することができる。 In addition, this cutting operation can be performed by the same operation for the shoulder abutment portion W. In that case, after one shoulder abutment part, for example, shoulder abutment part V, is cut by offset machining, the other shoulder abutment part, for example, shoulder abutment part W, can be cut by offset machining.
これにより、この実施形態では、図12、図13に示したようにタービンロータの運転時に、テノン部20a,20bの接触端20a1,20b1は、テノン孔12a,12bの直線部12a1,12b1と接触しなくなる。この結果、タービンロータの運転時に発生する振動の押し付けによる応力に起因した亀裂の発生を防ぐことができる。このように、この実施形態では、亀裂の発生を防げるので、タービン動翼1の翼先端部12とセグメント20との嵌合部分に発生する損傷を改善することができる。
Thereby, in this embodiment, as shown in FIGS. 12 and 13, the contact ends 20a1 and 20b1 of the
(応用例)
図15は、図12に示したテノン孔12bの逃げ部12b11を示す応用例の拡大図である。
(Application examples)
FIG. 15 is an enlarged view of an application example showing the escape portion 12b11 of the
図15に示すように、この応用例では、このテノン孔12bの肩当部V(図15中、一点鎖線の円で示した領域)に、テノン部20bの接触端20b1(図5参照)が当接するのを阻止するため、第1、第2の直線部12b1,12b2の幅L(図5参照)より突出する突出領域を有する逃げ部12b11を設ける。
As shown in FIG. 15, in this application example, the contact end 20b1 (see FIG. 5) of the
この逃げ部12b11は、中心点O3からの半径が、曲線部12b9の中心点O1からの半径r1より長さpだけ大きいr2からなる。この逃げ部12b11の中心点O3の位置は、曲線部12b9の中心点O1の位置からテノン孔12bの長手方向、すなわち紙面の左方向に距離pだけ離れて配置されている。この逃げ部12b11の形状は、円周長の1/4の曲線部12b9の円弧よりも長い円弧で、かつ円周長の1/2の円弧(半円)よりも短い円弧で形成されている。すなわち、逃げ部12b11は、中心点O3と逃げ部12b11の両端を直線で結ぶと、これら直線の交わる角度θが90°<θ<180°となるように形成されている。
The escape portion 12b11 is composed of r2 whose radius from the center point O3 is larger by the length p than the radius r1 from the center point O1 of the curved portion 12b9. The position of the center point O3 of the escape portion 12b11 is arranged at a distance p from the position of the center point O1 of the curved portion 12b9 in the longitudinal direction of the
この逃げ部12b11も、運転時の振動の押し付けによる応力が強く働くテノン孔12bの肩当部Vを切削することで、肩当部Vでのテノン部20bの接触端20b1(図12参照)との当接を防ぎ、この応力がテノン孔12bに働くのを防ぐようにするものである。
The relief portion 12b11 is also abutted against the contact end 20b1 (see FIG. 12) of the
次に、図15を用いてこの肩当部Vの切削について説明する。
図15に示すように、曲線部12b9の中心点をO1とし、曲線部12b9の半径をr1とする。なお、この曲線部12b9の中心点O1は、例えば曲線部12b9を形成するための図示しない切削工具の中心点に等しいものとする。また、逃げ部12b11の中心点O3は、例えば逃げ部12b11を形成するための図示しない切削工具の中心点と等しいものとする。
すなわち、この応用例では、例えば切削半径r1の円盤形状からなるものと、例えば切削半径がr2の円盤形状からなるものとの2種類の切削工具を使用する。
Next, the cutting of the shoulder portion V will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 15, the center point of the curved portion 12b9 is O1, and the radius of the curved portion 12b9 is r1. The center point O1 of the curved portion 12b9 is assumed to be equal to the center point of a cutting tool (not shown) for forming the curved portion 12b9, for example. Further, the center point O3 of the escape portion 12b11 is assumed to be equal to the center point of a cutting tool (not shown) for forming the escape portion 12b11, for example.
That is, in this application example, two types of cutting tools are used, for example, one having a disk shape with a cutting radius r1 and one having a disk shape with a cutting radius r2.
ここで、他の曲線部12b6〜12b8(図5参照)と同様に、まず切削半径r1の円盤形状からなる切削工具の中心点を曲線部12b9の中心点O1に一致させるようにして、テノン孔12bを切削し、曲線部12b9を形成する。次に、切削工具を切削半径がr2の円盤形状からなるものに換えて、この切削工具の中心点を曲線部12b11の中心点O3に一致させるようにして、逃げ部12b11を形成するように曲線部12b9を含むテノン孔12bを切削する。なお、距離pは、肩当部Vの大きさに応じて任意に設定するものとする。この切削動作は、例えばオフセット加工等で行うことができる。
Here, similarly to the other curved portions 12b6 to 12b8 (see FIG. 5), first, the center point of the cutting tool having a disk shape with the cutting radius r1 is made to coincide with the center point O1 of the curved portion 12b9, and the tenon hole is made. 12b is cut to form a curved portion 12b9. Next, the cutting tool is changed to one having a disk shape with a cutting radius of r2, and the center point of the cutting tool is made to coincide with the center point O3 of the curved portion 12b11 so as to form a relief portion 12b11. The
この切削動作により、曲線部12b9は切削拡充され、第1、第2の直線部12b1,12b2の幅Lより突出した突出領域(図5参照)を有する逃げ部12b11を形成することができる。この形成された逃げ部12b11により、テノン孔12bの曲線部12b9と直線部の境界を含む境界領域である、肩当部Vを切削することができる。
By this cutting operation, the curved portion 12b9 is cut and expanded, and a relief portion 12b11 having a protruding region (see FIG. 5) protruding from the width L of the first and second straight portions 12b1 and 12b2 can be formed. With the formed relief portion 12b11, the shoulder contact portion V, which is a boundary region including the boundary between the curved portion 12b9 and the straight portion of the
なお、この切削動作は、肩当部Wについても同様の動作で行うことができる。その際には、一方の肩当部、例えば肩当部Vをオフセット加工で切削した後に、他方の肩当部、例えば肩当部Wをオフセット加工で切削することができる。 In addition, this cutting operation can be performed by the same operation for the shoulder abutment portion W. In that case, after one shoulder abutment part, for example, shoulder abutment part V, is cut by offset machining, the other shoulder abutment part, for example, shoulder abutment part W, can be cut by offset machining.
これにより、この応用例では、図12、図13に示した実施形態3と同様、タービンロータの運転時に、テノン部20a,20bの接触端20a1,20b1は、テノン孔12a,12bの直線部12a1,12b1と接触しなくなる(図12、図13参照)。この結果、タービンロータの運転時に発生する振動の押し付けによる応力に起因した亀裂の発生を防ぐことができる。このように、この応用例では、亀裂の発生を防げるので、タービン動翼1の翼先端部12とセグメント20との嵌合部分に発生する損傷を改善することができる。
Accordingly, in this application example, the contact ends 20a1 and 20b1 of the
図16は、図12に示したテノン孔12bの逃げ部12b12を示す他の応用例の拡大図である。
図16に示すように、この応用例では、曲線部12b9等の円弧にあわせることなく、肩当部Vのみを削除して逃げ部12b12を形成加工することで、テノン孔12bを生成するものである。
FIG. 16 is an enlarged view of another application example showing the escape portion 12b12 of the
As shown in FIG. 16, in this application example, the
この肩当部Vの削除では、例えば肩当部Vの半径と等しいか大きい切削半径を有する円盤形状の切削工具を用い、この切削工具の中心を肩当部Vの中心に合わせて肩当部Vを切削して、逃げ部12b12を形成する。 In the removal of the shoulder abutment portion V, for example, a disc-shaped cutting tool having a cutting radius equal to or larger than the radius of the shoulder abutment portion V is used, and the shoulder abutment portion V is cut with the center of the cutting tool aligned with the center of the shoulder abutment portion V. Thus, the escape portion 12b12 is formed.
この切削動作により、肩当部Vが切削され、第1、第2の直線部12b1,12b2の幅Lより突出した突出領域(図5参照)を有する逃げ部12b12を形成することができる。 By this cutting operation, the shoulder contact portion V is cut, and the relief portion 12b12 having a protruding region (see FIG. 5) protruding from the width L of the first and second linear portions 12b1 and 12b2 can be formed.
(実施形態4)
図17は、図1の上面を示す実施形態4のD−D矢視図である。図18は、翼腹11b側から見た図17に示した動翼10単体の翼先端部側の拡大された側面を示す拡大側面図である。
上述した実施形態では、翼先端部12の側面に設けられたテノン孔12a,12bに、両サイドに配設されたセグメント20,20の側面に突設されたテノン部20a,20bが嵌合された場合を説明したが、図17に示すように、1つのセグメント20の側面に2つずつテノン部20a,20aおよび20b,20bがそれぞれ突設される場合もある。
(Embodiment 4)
FIG. 17 is a DD arrow view of the fourth embodiment showing the upper surface of FIG. 1. 18 is an enlarged side view showing an enlarged side surface of the blade tip portion side of the moving
In the embodiment described above, the
テノン部20a,20aは、タービンロータの回転方向後縁側の翼先端部12のテノン孔12a,12aとそれぞれ嵌合し、かつその頭部20c,20cがテノン孔12aを貫通している。また、テノン部20b,20bは、タービンロータの回転方向前縁側の翼先端部12のテノン孔12b,12bと嵌合し、かつその頭部20d,20dがテノン孔12bを貫通している。すなわち、テノン部20a,20bの頭部20c,20dをかしめずに、テノン部20a,20bがテノン孔12a,12b内をそれぞれ移動可能に嵌合している。
The
このような構成のタービン動翼1を矢印方向Bに回転運転すると、実施形態1と同様に、図5に示すように、テノン孔12bは、捩れ戻りにより二点鎖線の位置から矢印方向E、すなわち紙面の左方向の実線の位置に移動する。また、テノン部20bは、テノン孔12bの前縁側で、かつテノン孔12bの直線部12b1側に押し付けられる。
このとき、紙面の右上の曲線部が他の曲線部と同じ形状の曲線部12b9であると、肩当部V(図5中、一点鎖線で示した領域)に接触端20b1が当接し、亀裂が生じることとなる。
When the turbine rotor blade 1 having such a configuration is rotationally operated in the arrow direction B, as shown in FIG. 5, the
At this time, if the upper right curved portion on the paper surface is the curved portion 12b9 having the same shape as the other curved portions, the contact end 20b1 abuts on the shoulder portion V (the region indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 5), and the crack is Will occur.
また、この回転のため、実施形態2と同様に、図9に示すように、テノン孔12aは、捩れ戻りにより二点鎖線の位置から矢印方向F、すなわち紙面の右方向の実線の位置に移動する。また、テノン部20aは、テノン孔12aの後縁側で、かつテノン孔12aの直線部12a1側に押し付けられる。
このとき、紙面の左上の曲線部が他の曲線部と同じ形状の曲線部12a9であると、肩当部W(図9中、一点鎖線で示した領域)に接触端20a1が当接し、亀裂が生じることとなる。
Also, due to this rotation, as in the second embodiment, as shown in FIG. 9, the
At this time, if the upper left curved portion of the paper is the curved portion 12a9 having the same shape as the other curved portions, the contact end 20a1 comes into contact with the shoulder abutment portion W (the region indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 9), and cracks are generated. Will occur.
そこで図18に示すように、この実施形態の場合も、実施形態3と同様に、第1、第2の直線部12b1,12b2の幅Lより突出し、かつ第3、第4の直線部12b3,12b4の幅Mより突出する突出領域(図12参照)を有する曲線部12b10,12b10を設ける。さらに、第5、第6の直線部12a1,12a2の幅Lより突出し、かつ第7、第8の直線部12a3,12a4の幅Mより突出する突出領域(図13参照)を有する曲線部12a10,12a10を設ける。 Therefore, as shown in FIG. 18, also in this embodiment, as in the third embodiment, the first and second straight portions 12b1 and 12b2 protrude from the width L and the third and fourth straight portions 12b3 and 12b3 are projected. Curved portions 12b10 and 12b10 having projecting regions (see FIG. 12) projecting from the width M of 12b4 are provided. Further, the curved portions 12a10, which protrude from the width L of the fifth and sixth straight portions 12a1, 12a2 and have protruding regions (see FIG. 13) which protrude from the width M of the seventh and eighth straight portions 12a3, 12a4, 12a10 is provided.
このように、肩当部W,Vを切削して曲線部12a10,12a10および12b10,12b10を設けることで、運転時の振動の押し付けによる応力がテノン孔12a,12aおよび12b,12bにそれぞれ働くのを防ぐようにする。
なお、これら曲線部12a10,12a10および12b10,12b10の形成は、実施形態1〜3および実施形態3の応用例で説明したいずれかの切削方法で行うことが可能である。
As described above, by cutting the shoulder portions W and V to provide the curved portions 12a10, 12a10 and 12b10 and 12b10, the stress caused by the vibration during operation acts on the
The curved portions 12a10, 12a10 and 12b10, 12b10 can be formed by any of the cutting methods described in the application examples of the first to third embodiments and the third embodiment.
この実施形態では、テノン部20a,20bの頭部20c,20dをテノン孔12a,12bにかしめない場合を説明したが、例えば実施形態1または実施形態2のように、テノン部20a,20bの頭部20c,20dを回転方向後縁側または前縁側の翼先端部12のテノン孔12a,12bにかしめて固定する場合も同様に応用可能である。
また、この実施形態では、テノン孔12a,12bとテノン部20a,20bが4つの場合を説明したが、4つに限らず、例えば3つ以上の場合に応用可能である。
In this embodiment, the case where the
Moreover, although this embodiment demonstrated the case where the tenon holes 12a and 12b and the
これにより、この実施形態でも、実施形態3と同様、タービンロータの運転時に、テノン部20a,20bの接触端20a1,20b1は、テノン孔12a,12bの直線部12a1,12b1と接触しなくなる(図12、図13参照)。この結果、タービンロータの運転時に発生する振動の押し付けによる応力に起因した亀裂の発生を防ぐことができる。このように、この実施形態では、亀裂の発生を防げるので、タービン動翼1の翼先端部12とセグメント20との嵌合部分に発生する損傷を改善することができる。
Thereby, also in this embodiment, the contact ends 20a1 and 20b1 of the
(実施形態5)
なお、上述した実施形態では、略四角形状のテノン孔12a,12bの場合について説明したが、本発明に係るテノン孔はこれに限らない。
図19は、テノン孔12cの他の一例とテノン部を拡大した拡大図である。
(Embodiment 5)
In the above-described embodiment, the case of the substantially
FIG. 19 is an enlarged view of another example of the
図19に示すように、例えばテノン孔12cは、図3に示した側面12c,12dを貫通してそれぞれに開口を有し、2つの直線部12c1,12c2と、これら直線部12c1,12c2と接続する2つの曲線部12c3,12c4と、を有する。
As shown in FIG. 19, for example, the
直線部12c1,12c2は、上述した直線部12a1,12a2と同様の構成であるので、ここでは説明を省略する。
曲線部12c4は、半円形状であり、後縁側で直線部12c1,12c2と接続する。
曲線部12c3は、前縁側で直線部12c1,12c2と接続する。曲線部12c3には、テノン孔12cの肩当部Vにこのテノン部20bの接触端20b1が当接するのを阻止するため、直線部12c1,12c2の幅より突出する突出領域を有する逃げ部12c5が設けられている。
Since the straight portions 12c1 and 12c2 have the same configuration as the straight portions 12a1 and 12a2 described above, description thereof is omitted here.
The curved portion 12c4 has a semicircular shape and is connected to the straight portions 12c1 and 12c2 on the rear edge side.
The curved portion 12c3 is connected to the straight portions 12c1 and 12c2 on the front edge side. The curved portion 12c3 is provided with a relief portion 12c5 having a protruding region protruding from the width of the linear portions 12c1 and 12c2 in order to prevent the contact end 20b1 of the
逃げ部12c5は、図6に示した逃げ部12b5と同様に、中心点からの半径が、一点鎖線の曲線部12c6の中心点O1からの半径と同じ長さからなる。この逃げ部12c5の中心点の位置は、曲線部12c6の中心点の位置からテノン孔12cの短手方向、すなわち紙面の上方向に所定距離だけ離れて配置されている。なお、逃げ部12c5の形状、肩当部Vの切削については、実施形態1と同様なので、ここでは説明を省略する。
Similarly to the escape portion 12b5 shown in FIG. 6, the escape portion 12c5 has a radius from the center point that is the same as the radius from the center point O1 of the curved line portion 12c6 indicated by the alternate long and short dash line. The position of the center point of the escape portion 12c5 is arranged away from the position of the center point of the curved portion 12c6 by a predetermined distance in the short direction of the
このような構成のテノン孔12cを有するこの実施形態でも、上述した実施形態と同様に、タービンロータの運転時に発生する振動の押し付けによる応力が強く働くテノン孔12cの肩当部Vを切削して逃げ部12c5を設けることで、肩当部Vでのテノン部20bの接触端20b1との当接を防ぎ、この振動の押し付けによる応力がテノン孔12cに働くのを防ぐことができる。
In this embodiment having the
これにより、この実施形態では、図5に示すようにタービンロータの運転時に、テノン部20bの接触端20b1は、テノン孔12cと接触しなくなる。この結果、タービンロータの運転時に発生する振動の押し付けによる応力に起因した亀裂の発生を防ぐことができる。このように、この実施形態では、亀裂の発生を防げるので、タービン動翼1の翼先端部12とセグメント20との嵌合部分に発生する損傷を改善することができる。
Thereby, in this embodiment, as shown in FIG. 5, the contact end 20b1 of the
なお、本発明は、前述した実施形態のみに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形してもよい。また、前述した実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより、種々の発明を構成できる。例えば実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 In addition, this invention is not limited only to embodiment mentioned above, You may change a component in the range which does not deviate from the summary in an implementation stage. Various inventions can be configured by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above-described embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
1…タービン動翼、2…タービンホイール植込み部、10…動翼、11…翼有効部、11a…翼背、11b…翼腹、12…翼先端部、12a…テノン孔、12a1〜12a4…直線部、12a5,12b5,12a11,12b11,12b12…逃げ部、12a6〜12a11…曲線部、12b,12c…テノン孔、12b1〜12b4,12c1,12c2…直線部、12b5〜12b11,12c3,12c4…曲線部、12c,12d…側面、13…翼植込み部、14…スリーブ、20…セグメント、20a…テノン部、20a1…接触端、20b…テノン部、20b1…接触端、20c,20d…頭部、O1,O2,O3…中心点、p…距離、r1,r2…半径、s…移動距離、L,M…幅、W,V…肩当部、θ…角度。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Turbine blade, 2 ... Turbine wheel implantation part, 10 ... Rotor blade, 11 ... Blade effective part, 11a ... Blade back, 11b ... Blade back, 12 ... Blade tip part, 12a ... Tenon hole, 12a1-12a4 ... Straight line Part, 12a5, 12b5, 12a11, 12b11, 12b12 ... relief part, 12a6-12a11 ... curved part, 12b, 12c ... tenon hole, 12b1-12b4, 12c1, 12c2 ... linear part, 12b5-12b11, 12c3, 12c4 ...
Claims (12)
前記第1翼頂部に配置され、前記第1軸Kの方向および前記コード方向によって規定される面に沿って、互いに対応する側面をそれぞれ有する第1翼先端部と、
前記タービンの回転軸に略垂直な第2軸Kを中心として捩れて背部と腹部を有し、この第2軸Kの方向と異なるコード方向を有する第2翼頂部を備える第2翼有効部と、
前記第2翼頂部に配置され、前記第2軸Kの方向および前記コード方向によって規定される面に沿って、互いに対応する側面をそれぞれ有する第2翼先端部と、
前記第1翼有効部の前記側面同士を貫通し、少なくとも、前記第1翼先端部のコード方向に沿い、かつ互いに対向する直線部と、前記直線部と接続する曲線部と、を有する第1テノン孔と、
前記第2翼有効部の前記側面同士を貫通し、少なくとも、前記第2翼先端部のコード方向に沿い、かつ互いに対向する直線部と、前記直線部と接続する曲線部と、を有する第2テノン孔と、
前記第1、第2翼先端部間に配置され、前記第1テノン孔に挿入される凸形状の第1テノン部と、前記第2テノン孔に挿入される凸形状の第2テノン部と、を有し、前記第1、第2テノン部の少なくとも一方は、前記第1、第2テノン孔に対して移動可能に嵌合されるセグメントと、を具備し、
前記第1、第2テノン部が移動可能に嵌合される前記第1、第2テノン孔の前記曲線部の少なくともいずれかが、前記直線部間の幅より突出する逃げ部を有する
ことを特徴とするタービン動翼。 A first blade effective portion having a first blade top portion twisted about a first axis K substantially perpendicular to the rotation axis of the turbine and having a back portion and an abdominal portion and having a cord direction different from the direction of the first axis K;
A first blade tip disposed on the first blade tip and having side surfaces corresponding to each other along a surface defined by the direction of the first axis K and the cord direction;
A second blade effective portion comprising a second blade top portion twisted about a second axis K substantially perpendicular to the rotation axis of the turbine and having a back portion and an abdominal portion and a cord direction different from the direction of the second axis K; ,
A second blade tip portion disposed on the second blade tip and having side surfaces corresponding to each other along a surface defined by the direction of the second axis K and the cord direction;
A first portion having a straight line portion penetrating through the side surfaces of the first blade effective portion, at least along a cord direction of the first blade tip portion and opposed to each other, and a curved portion connected to the straight line portion; Tenon hole,
A second portion having a straight line portion penetrating through the side surfaces of the second blade effective portion, at least along the cord direction of the second blade tip portion and opposed to each other, and a curved portion connected to the straight line portion; Tenon hole,
The first, is arranged between the second wing tip, and a first tenon portion of the convex shape to be inserted into the first tenon hole, a second tenon portion having a convex shape to be inserted into the second tenon hole, have a, first, at least one of the second tenon portion, anda segment fitted movably relative to the first, second tenon hole,
At least one of the curved portions of the first and second tenon holes into which the first and second tenon portions are movably fitted has a relief portion protruding from a width between the straight portions. Turbine blades.
前記第1直線部が、前記第2直線部より前記第1翼有効部の先端側に配置され、
前記第1テノン孔の前記逃げ部が、前記第1直線部側から突出する
ことを特徴とする請求項1記載のタービン動翼。 The straight portion of the first tenon hole is composed of first and second straight portions,
The first straight portion is disposed on the tip side of the first blade effective portion from the second straight portion,
The turbine rotor blade according to claim 1, wherein the escape portion of the first tenon hole protrudes from the first linear portion side.
ことを特徴とする請求項2記載のタービン動翼。 The turbine rotor blade according to claim 2, wherein the escape portion of the first tenon hole protrudes from a front side of the first linear portion in the rotation direction of the turbine.
前記第3直線部が、前記第4直線部より前記第2翼有効部の先端側に配置され、
前記第2テノン孔の前記逃げ部が、前記第3直線部側から突出する
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のタービン動翼。 The straight portion of the second tenon hole is composed of third and fourth straight portions,
The third straight portion is disposed on the tip side of the second wing effective portion from the fourth straight portion,
The turbine blade according to any one of claims 1 to 3, wherein the escape portion of the second tenon hole protrudes from the third linear portion side.
ことを特徴とする請求項2記載のタービン動翼。 Wherein the relief portion of the second tenon hole, before Symbol turbine blade according to claim 2, characterized in that projecting from the rotation direction rear side of the turbine of the third linear portion.
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のタービン動翼。 The turbine rotor blade according to any one of claims 1 to 5, wherein the escape portion has an arc shape.
前記逃げ部が前記曲線部と同一の半径を有する
ことを特徴とする請求項6記載のタービン動翼。 The curved portion has an arc shape,
The turbine rotor blade according to claim 6, wherein the escape portion has the same radius as the curved portion.
前記逃げ部が前記曲線部より大きい半径を有する
ことを特徴とする請求項6記載のタービン動翼。 The curved portion has an arc shape,
The turbine rotor blade according to claim 6, wherein the escape portion has a larger radius than the curved portion.
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載のタービン動翼。 The turbine blade according to any one of claims 1 to 8, wherein the first tenon hole has a cord direction of a tip portion of the first blade as a longitudinal direction.
さらに具備することを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載のタービン動翼。 The third tenon hole further penetrating through the side surfaces of the first blade effective portion and arranged side by side in the longitudinal direction along the first tenon hole and the cord direction. The turbine rotor blade according to any one of 1 to 9.
ことを特徴とする請求項10記載のタービン動翼。 The turbine blade according to claim 10, wherein the first and third tenon holes are arranged along the cord direction.
を具備することを特徴とする蒸気タービン。 A steam turbine comprising the turbine rotor blade according to any one of claims 1 to 11.
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