JP5730085B2

JP5730085B2 - ロータ構造

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Publication number: JP5730085B2
Application number: JP2011059706A
Authority: JP
Inventors: 智之平田; 一晴廣川; 良昌高岡
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2011-03-17
Filing date: 2011-03-17
Publication date: 2015-06-03
Anticipated expiration: 2031-03-17
Also published as: KR20130093649A; EP2687729A4; CN103270312A; EP2687729B1; CN103270312B; JP2012193714A; EP2687729A1; US8899934B2; WO2012124393A1; KR101502789B1; US20120251329A1

Description

本発明は、ロータ構造に関するものである。

周知のように、圧縮機やタービンに代表される回転機械においては、回転軸体の外周に複数の動翼が周方向に配列されたロータが用いられている。

例えば、下記特許文献１においては、回転機械のロータ外周の円周方向に穿設した翼溝に多数の動翼を植え込む構造において、隣接する二つの動翼翼根の間に翼留めピースを嵌入している。そして、翼留めピースの半径方向中央部に形成したねじ穴にボルトを螺合させる一方、翼溝の底面位置に丸穴を穿設し、ボルトの下端部を丸穴に嵌合させることで動翼の周方向の変位を拘束している。

実開平３−２５８０１号公報

しかしながら、従来の技術においては、丸穴の内壁部が構造的不連続部になるので、この丸穴近傍に応力が集中して亀裂が発生する恐れがあるという問題があった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、翼溝の溝底に亀裂が発生することを防止することを課題とする。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明に係るロータ構造は、軸線を中心にして回転する外周部に前記軸線の周方向に延びている翼溝が形成され、前記翼溝の溝開口側の幅寸法が前記翼溝の溝底側の幅寸法よりも小さく設定された回転軸体と、前記回転軸体の外周部に前記周方向に配列され、それぞれ前記翼溝に嵌合した翼根を有する複数の翼体と、を備えるロータ構造であって、前記翼溝内において、少なくとも一組の前記周方向に隣り合う二つの翼体の間に位置するように翼留めピースが設けられ、前記翼溝の溝開口側の開口壁部と前記翼留めピースとのうち一方に凸部が形成され、他方に前記凸部と嵌合した凹部が形成され、前記翼留めピースは、前記凸部と前記凹部とを嵌脱可能な変位機構を有し、前記変位機構は、前記翼溝の前記翼底に対して累進可能であり、前記翼溝の前記翼底に対向する端面が前記翼溝の前記翼底に向けて膨出している進退軸を備え、前記翼留めピースは、前記翼溝の幅方向の少なくとも一方に、前記凸部として前記軸線の半径方向に向けて突出するネジ部材を有し、前記翼溝の開口壁部は、前記翼溝の幅方向の少なくとも一方に、前記凹部として前記半径方向に延びている切欠きが形成されている。
このようにすれば、翼溝の開口壁部と翼留めピースとのうち一方に凸部が形成され、他方に凸部と嵌合する凹部が形成されているので、翼溝に対する翼体の周方向の相対変位を凸部と凹部との干渉によって拘束する。これにより、翼溝の溝底で応力集中が生じ難いので、翼溝の溝底に亀裂が生じることを回避することができる。
仮に、回転軸体に対して翼体を組み付けた状態で翼溝の溝底に亀裂が生じると、通常の保守点検において発見が困難であることから、亀裂が進展し過ぎたり、亀裂によって回転軸体が破損して回転軸体を組み込んだ装置の運転を停止したりしなければならなくなる恐れがある。また、仮に翼溝の溝底に生じた亀裂を発見したとしても、組み付けた翼体を取り外さなければ補修が困難であることから、保守性にも劣る。
しかしながら、上記のようにすれば、翼溝の溝底に亀裂が生じることがなく、仮に翼溝の開口壁部に亀裂が生じたとしても、亀裂箇所が回転軸体の表面側に位置することになるので、亀裂を容易に発見することができ、結果的に亀裂によって回転軸体が破損することを抑止することができる。これにより、回転軸体を組み込んだ装置の運転を安定的に継続して行うことができる。また、亀裂箇所が回転軸体の表面側に位置することになるので、補修も比較的に容易にすることができる。
また、進退軸の端面が翼溝の溝底に向けて膨出しているので、進退軸の端面を翼溝の溝底に対して点接触させることが可能となる。これにより、進退軸の端面が翼溝の溝底に対して片当たりすることを防止して確実に点接触させるので、ピース本体を翼溝の溝底に対して、より確実に進退させることができる。
このようにすれば、翼留めピースが突出壁を有し、翼溝の開口壁部に切欠きが形成されているので、比較的に簡素な構成で翼溝の溝底に亀裂が生じることを回避することができる。

また、前記翼留めピースは、前記凸部と前記凹部との嵌合を解消した状態で、前記翼溝を前記周方向にスライド可能である。
このようにすれば、翼留めピースが、凸部と凹部との嵌合を解消した状態で、翼溝を周方向にスライド可能であるので、回転軸体に対して翼体及び翼留めピースを組み付ける際に、ピース本体を翼溝の溝底側でスライドさせて所望の位置に配置させることができる。
これにより、回転軸体に対する翼体及び翼留めピースの組み付けの作業性を向上させることができる。

また、前記凸部は、前記軸線の半径方向に突出しており、前記凹部は、前記半径方向に延びている。
このようにすれば、半径方向に突出した凸部と、半径方向に延びた凹部とが嵌合するので、翼留め部材を周方向に確実に拘束することができる。

また、前記翼留めピースは、前記凸部又は前記凹部が形成されたピース本体を備える。
このようにすれば、可動機構が、凸部又は凹部が形成されたピース本体を翼溝の溝底に対して進退させて、凸部と凹部とを嵌脱可能なので、凸部と凹部とを容易かつ正確に嵌脱させることができる。これにより、回転軸体に対する翼体及び翼留めピースの組み付けの作業性を向上させることができる。

また、前記変位機構は、前記ピース本体を前記半径方向に貫通し、且つ、少なくとも一部に雌ネジ部が形成された貫通孔と、少なくとも一部に前記雌ネジ部に螺合する雄ネジ部とが形成されている。
このようにすれば、進退軸が翼溝の溝底に対して螺進可能なので、比較的に簡素な構成で、正確かつ容易にピース本体を翼溝の溝底に対して進退させることができる。

また、前記翼留めピースは、前記翼溝の開口壁部に対して前記翼溝の溝底側から当接している当接部を含む。
このようにすれば、翼留めピースが、翼溝の開口壁部に対して翼溝の溝底側から当接している当接部を含むので、翼留めピースを径方向に良好に拘束することができる。

また、前記翼留めピースは、前記翼溝の幅方向の少なくとも一方に、前記凸部として前記軸線の半径方向に向けて突出するネジ部材を有し、前記翼溝の開口壁部は、前記翼溝の幅方向の少なくとも一方に、前記凹部として前記半径方向に延びている切欠きが形成されている。
このようにすれば、翼留めピースがネジ部材を有し、翼溝の開口壁部に切欠きが形成されているので、比較的に簡素な構成で翼溝の溝底に亀裂が生じることを回避することができる。また、種々の設計要求を満たすことができる。

本発明に係るロータ構造によれば、翼溝の溝底に亀裂が発生することを防止することができる。

本発明の第一実施形態に係るガスタービンＧＴの概略構成を示す半断面図である。本発明の第一実施形態において、図１のＩ−Ｉ線断面図である。本発明の第一実施形態において、図２のII−II線矢視図である。本発明の第一実施形態において、図３のIII−III線断面図である。本発明の第一実施形態に係る回転軸体１０の要部拡大平面図であって、図３に対応している。本発明の第一実施形態に係る回転軸体１０の要部拡大断面図であって、図４に対応している。本発明の第一実施形態に係る翼留めピース３０の正面視した場合の分解図であり、ピース本体３１を半断面で示している。本発明の第一実施形態に係る翼留めピース３０の平面図である。本発明の第一実施形態に係る翼留めピース３０の側面視した分解図である。本発明の第一実施形態に係る翼留めピース３０の使用状態を示す斜視図である。なお、図１０においては動翼部材２０の図示を省略している。本発明の第一実施形態に係る第一作用説明図であって、図３に対応している。本発明の第一実施形態に係る第二作用説明図であって、図４に対応している。本発明の第一実施形態に係る第三作用説明図であって、図３に対応している。本発明の第一実施形態に係る第四作用説明図であって、図４に対応している。本発明の第一実施形態に係る第五作用説明図であって、図３に対応している。本発明の第一実施形態に係る第六作用説明図であって、図４に対応している。本発明の第二実施形態に係る翼留めピース３０Ａの概略構成を示す要部断面図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。
〔第一実施形態〕
図１は、本発明の第一実施形態に係るガスタービンＧＴの概略構成を示す半断面図である。図１に示すように、ガスタービンＧＴは、圧縮空気ｃを生成する圧縮機Ｃと、圧縮機Ｃから供給される圧縮空気ｃに燃料を供給して燃焼ガスｇを生成する複数の燃焼器Ｂと、燃焼器Ｂから供給される燃焼ガスｇにより回転動力を得るタービンＴとを備えている。
ガスタービンＧＴにおいては、圧縮機ＣのロータＲ_ＣとタービンＴのロータＲ_Ｔとは、それぞれの軸端で連結されてタービン軸（軸線）Ｐ上に延びている。
なお、以下の説明においては、タービン軸Ｐの延在方向をタービン軸方向（軸方向）と、タービン軸Ｐの周方向をタービン周方向（周方向）と、タービン軸Ｐの半径方向をタービン径方向（半径方向）という。

圧縮機Ｃは、圧縮機ケーシング１内においてタービン軸方向に交互に配設された静翼列２と動翼列３とを備えている。これら静翼列２と動翼列３とは、対となって一段と数えられる。
各段の静翼列２は、それぞれ圧縮機ケーシング１側に固設されていると共に圧縮機ケーシング１からロータＲ_Ｃ側に向けて延出する複数の静翼４が、タービン周方向に環状に配列されて構成されている。
各段の動翼列３は、それぞれロータＲ_Ｃ側に固設されていると共にロータＲ_Ｃ側から圧縮機ケーシング１側に向けて延出する複数の動翼５が、タービン周方向に環状に配列されて構成されている。

図２は図１のＩ−Ｉ線断面図であり、図３は図２のII−II線矢視図であり、図４は図３のIII−III線断面図である。
図２に示すように、ロータＲ_Ｃは、回転軸体１０と、それぞれ上述した動翼５を含む複数の動翼部材（翼体）２０と、複数の翼留めピース３０とを有している。
回転軸体１０は、ディスク状の部材がタービン軸方向に同軸状に重ねられることで全体として軸状になっている（図１参照）。図２及び図４に示すように、回転軸体１０の外周部１０Ａには、動翼列３の配設箇所に応じて、それぞれ動翼部材２０が充填された翼溝１１が形成されている。

図５及び図６は、回転軸体１０の概略構成図であって、図５が図３に対応する要部拡大平面図であり、図６が図４に対応する要部拡大断面図である。
図５に示すように、各翼溝１１は、タービン周方向に延びており、図示しないが外周部１０Ａにおいて全周に形成されている。この翼溝１１の溝幅方向（タービン軸方向）に相互に対向する両側壁１２，１２においては、翼溝１１の溝開口１１ａ側からそれぞれ溝幅方向内側に向けて開口壁部１３，１３が張り出している。すなわち、図６に示すように、翼溝１１の溝開口１１ａ側の幅寸法Ｄ１が溝底１１ｂ側の幅寸法Ｄ２よりも小さく設定されている。

これら開口壁部１３，１３は、図６に示すように、それぞれ翼溝１１の溝深さ方向（タービン径方向）に延びている端面１３ａ，１３ａを、互いに幅寸法Ｄ１を空けて対向させている。また、開口壁部１３，１３の下部１３ｂ，１３ｂは、面取りされており、それぞれ溝開口１１ａ側から溝底１１ｂ側に進むに従って溝幅方向外側に向かう斜面が、端面１３ａ，１３ａと両側壁１２，１２の下部とに連続して形成されている。また、開口壁部１３，１３の上部１３ｃ，１３ｃは、溝幅方向外側から内側に向けて徐々に溝底１１ｂ側に向かうように円弧状に形成されている。
この開口壁部１３，１３は、それぞれタービン周方向に向けて全周に延びているが（図２参照）、タービン周方向に間隔を空けた複数箇所に切欠き（凹部）１４，１４が形成されている。

切欠き１４，１４は、図５及び図６に示すように、それぞれ、溝状に形成されていると共に翼溝１１の溝深さ方向（タービン径方向）に延びており、開口壁部１３，１３の下部１３ｂ，１３ｂの下方と上部１３ｃ，１３ｃの上方とを連通させている。これら切欠き１４，１４は、図５に示すように、翼溝１１の溝深さ方向に直交する断面輪郭が方形状になっており、溝幅方向における端面１４ａ，１４ａが円弧状に形成されている。
これら切欠き１４，１４は、翼溝１１の溝幅方向において互いに対向するように形成されている。
なお、開口壁部１３，１３には、切欠き１４，１４の形成位置と異なる位置に、動翼部材２０の翼根２２（後述する。）を挿入するために大きく開口する翼挿入孔１１ｃ（図１１，図１２参照）が形成されている。

翼溝１１の溝底１１ｂは、図６に示すように、タービン周方向に直交する断面において、溝幅方向内方に向かうに連れて徐々に溝深さが深くなるように、円弧状に形成されている。

動翼部材２０は、図２に示すように、上述した動翼５と、この動翼５の基端に続くプラットフォーム２１と、このプラットフォーム２１に続く翼根２２とが、タービン径方向の外側から内側に向けて上記の順に形成されている。

動翼５は、タービン径方向に直交する翼型形状が流線状になっていると共に（図３参照）、図３に示すように、タービン径方向の先端側が基端側に対してタービン径方向周りに捻られた形状となっている。

プラットフォーム２１は、図３に示すように、タービン径方向に交差して延びて翼溝１１を被覆しており、その表面が動翼５の基端に続いている。このプラットフォーム２１は、例えば板状に形成することができ、タービン径方向の外側から内側に見て平行四辺形状に形成することができる。
また、翼留めピース３０を挟む二つの動翼部材２０（２０Ａ，２０Ｂ）のプラットフォーム２１においては、図３に示すように、タービン周方向において相互に突き合わされた双方の端縁部２１ａに、図４に示すように、タービン径方向に貫通したアクセス孔２１ｂが画定されている。

翼根２２は、プラットフォーム２１の裏面に続いており（図２参照）、図示しないがタービン周方向に直交する断面においてタービン径方向内側に向かうに従ってタービン軸方向の寸法が大きくなる形状となっている（図６参照）。
この翼根２２は、翼溝１１の溝底１１ｂ側に嵌合しており、タービン軸方向における両側部の一部を開口壁部１３，１３の下部１３ｂ，１３ｂに沿わしている（図６参照）。

図２に示すように、翼留めピース３０は、翼溝１１内において、一組のタービン周方向に隣り合う二つの動翼部材２０（２０Ａ，２０Ｂ）の間に配置されている。この翼留めピース３０は、本実施形態においては、切欠き１４，１４のタービン周方向位置に対応するように複数個（例えば八つ）配設されており、周方向に隣り合う二つの翼留めピース３０の間に所定数（均等でなくてもよい。）の動翼部材２０が位置するようになっている。

図７は翼留めピース３０の正面視した場合の分解図であり、図８は翼留めピース３０の平面図であり、図９は翼留めピース３０の側面視した分解図である。

図７から図９に示すように、翼留めピース３０は、ピース本体３１と、進退軸３５とを有している。
ピース本体３１は、図７及び図９に示すように、翼留めピース３０の部材軸線Ｑ上に貫通孔３１ａが形成された部材であり、部材軸線Ｑが延びる部材軸線方向（タービン径方向）の一方側に形成された段筒部３２と、部材軸線方向の他方側に形成された胴壁部３３とを有している。

段筒部３２は、部材軸線方向の一方側において定径に形成された首部３２ａと、首部３２ａに続いて形成され、部材軸線方向の一方側から他方側に向かうに従って漸次拡径する部分が二段に設定された肩部３２ｂとを有している。

胴壁部３３は、図７及び図９に示すように、肩部３２ｂに続いて形成されており、部材軸線方向に直交する断面形状（図８参照）が、胴幅に対して胴厚が薄く設定された扁平六角形状となっている。この胴壁部３３は、図７に示すように、肩部３２ｂに続いて形成されたテーパ部３３ａと、テーパ部３３ａに続いて部材軸線方向の他方側に形成された底部３３ｂとを有している。
テーパ部３３ａは、図７に示すように、部材軸線方向の一方側から他方側に向かうに従って、扁平六角形状の断面積（図８参照）が胴幅を拡げるように漸次大きくなる。
底部３３ｂは、図７に示すように、胴幅が概略一定の寸法で形成されているが、底面の胴幅方向両端部３３ｂ１の角部がそれぞれ面取りされている。

胴壁部３３のテーパ部３３ａの胴幅方向両側には、部材軸線方向の一方側から他方側に向かうに従って漸次離間するテーパ面３３ｃ，３３ｃが延びている。
テーパ面３３ｃ，３３ｃは、図７に示すように、正面視した場合において、開口壁部１３，１３の下部１３ｂ，１３ｂの曲率と同様の曲率で形成されている。これらテーパ面３３ｃ，３３ｃには、それぞれ胴厚方向中央において、部材軸線方向及び胴幅方向に突出した突出壁（凸部）３３ｄ，３３ｄが形成されている。

突出壁３３ｄ，３３ｄは、それぞれ、底面が直角二等辺三角形となった三角柱状に形成されており、底面の垂線方向を胴厚方向に向けている。これら突出壁３３ｄ，３３ｄは、それぞれ、略同大に形成された二つの方形面３３ｄ１，３３ｄ２のうち一方の方形面３３ｄ１を部材軸線方向に交差させる一方、他方の方形面３３ｄ２をピース本体３１の胴幅方向に交差させている。また、方形面３３ｄ２の角縁部は面取りされている。

上述した貫通孔３１ａは、胴壁部３３において一定の径に形成されており、段筒部３２において二段に縮径されて形成されている。胴壁部３３において定径に形成された部位においては雌ネジ部３１ｂが形成されている。

進退軸３５は、部材軸線方向の一方側において相対的に小径に形成されたシャフト部３６と、部材軸線方向の他方側において相対的に大径に形成されていると共に外周面にネジが形成された雄ネジ部３７とを有している。
シャフト部３６の、部材軸線方向の一方側の端面３６ａには、マイナスドライバ等の工具が係合可能な係合溝３６ｂが形成されている。
雄ネジ部３７の、部材軸線方向の他方側の端面３７ａは、部材軸線方向の他方側に向けて膨出している。

この進退軸３５は、雄ネジ部３７をピース本体３１の雌ネジ部３１ｂに螺合させており、ピース本体３１に対して部材軸線方向に螺進可能になっている。また、進退軸３５を部材軸線方向の他方側に螺進させた場合には、シャフト部３６が段筒部３２の貫通孔３１ａの開口側に嵌合するようになっている。
このように、進退軸３５の雄ネジ部３７がピース本体３１の雌ネジ部３１ｂに螺合することで、ピース本体３１を翼溝１１の溝底１１ｂに対してタービン径方向に進退可能な可動機構３９が構成されている。

図１０は翼留めピース３０の使用状態を示す斜視図である。なお、図１０においては動翼部材２０の図示を省略している。
この翼留めピース３０は、図１０に示すように、各切欠き１４，１４が形成された箇所において、翼留めピース３０の部材軸線Ｑをタービン径方向（翼深さ方向）に向け、かつ、胴幅方向をタービン軸方向（溝幅方向）に向けている。そして、翼留めピース３０は、ピース本体３１の突出壁３３ｄ，３３ｄを切欠き１４，１４に嵌合させることで、翼溝１１に対するタービン周方向の変位を拘束されている。
また、翼留めピース３０は、進退軸３５の端面３７ａを翼溝１１の溝底１１ｂに点接触させる一方、進退軸３５が翼溝１１の溝底１１ｂから受ける反力と、テーパ面３３ｃ，３３ｃが開口壁部１３，１３の下部１３ｂ，１３ｂから受ける反力とを受けることで、タービン径方向に拘束されている。

次に、ロータＲ_Ｃの組立の部分工程について、主に、図１１から図１６に基づいて説明する。なお、図１１から図１６においては、動翼部材２０の図示をプラットフォーム２１の輪郭を破線で示すことによって省略している。

まず、翼溝１１の翼挿入孔１１ｃ（図１１，図１２参照）に動翼部材２０の翼根２２（図２参照）を挿入すると共に、動翼部材２０をタービン周方向にスライドさせて翼根２２を翼溝１１の下方に嵌合させる。そして、翼根２２を翼溝１１の下方に嵌合させた状態で、動翼部材２０をタービン周方向にスライドさせる。この作業を動翼部材２０毎に繰り返して、翼溝１１に所定数の動翼部材２０が充填されるようにする。ここで、所定数の動翼部材２０のうち最後に充填する動翼部材２０は、上述した動翼部材２０Ａ，２０Ｂの片方にする（例えば動翼部材２０Ｂ）。
図１１及び図１２に示すように、所定数の動翼部材２０を翼溝１１に充填し終えたら、翼留めピース３０を翼溝１１の翼挿入孔１１ｃに挿入する。

図１２に示すように、翼溝１１挿入時の翼留めピース３０は、進退軸３５の端面３６ａが段筒部３２よりもタービン径方向の外側に位置しており、ピース本体３１からの進退軸３５の突出量が小さくなっている。より詳細には、少なくとも翼溝１１の溝底１１ｂに進退軸３５の端面３７ａを点接触させた状態で、ピース本体３１の両側の突出壁３３ｄ，３３ｄと、開口壁部１３，１３の下部１３ｂ，１３ｂとの間に間隙が形成されるように、進退軸３５の突出量が設定されている。
このような状態で、翼留めピース３０をタービン周方向にスライドさせる。

翼留めピース３０をスライドさせた後に、翼溝１１の翼挿入孔１１ｃ（図１１，図１２参照）に動翼部材２０Ａ，２０Ｂのもう片方を充填する（例えば動翼部材２０Ｂ）。このようにすることで、動翼部材２０Ａ，２０Ｂの、タービン周方向において相互に突き合わされた双方の端縁部２１ａにアクセス孔２１ｂが画定されると共に、進退軸３５の端面３６ａがアクセス孔２１ｂから露出する（図１３参照）。

次に、図１３及び図１４に示すように、翼溝１１に挿入された翼留めピース３０を動翼部材２０と共に、翼溝１１内においてタービン周方向にスライドさせる。この際、胴壁部３３の突出壁３３ｄの方形面３３ｄ１の角縁部と、ピース本体３１の底部３３ｂの両端部３３ｂ１とが面取りされており、シャフト部３６の端面３７ａが膨出しているので、翼溝１１の内表面に対して円滑に摺動する。

翼留めピース３０が切欠き１４，１４に到達したら、図１５に示すように、タービン径方向において、切欠き１４，１４に対して翼留めピース３０の突出壁３３ｄ，３３ｄが重なるようにする。
そして、図１６に示すように、シャフト部３６の端面３６ａに工具Ｉを係合させて進退軸３５を回動させ、ピース本体３１に対して進退軸３５をタービン径方向の内側に向けて螺進させる。翼溝１１の溝底１１ｂに対して進退軸３５の端面３７ａが点接触すると、ピース本体３１が溝底１１ｂに対して離間するようにタービン径方向の外側に相対変位する。
さらに、ピース本体３１の溝底１１ｂに対する相対変位量を増加させると、切欠き１４，１４に突出壁３３ｄ，３３ｄが嵌合し、開口壁部１３，１３の下部１３ｂ，１３ｂにテーパ面３３ｃ，３３ｃが接触する。
加えて、進退軸３５を回動させることで、ピース本体３１と進退軸３５との相対変位が拘束され、進退軸３５が翼溝１１の溝底１１ｂから反力を受けると共に、テーパ面３３ｃ，３３ｃが開口壁部１３，１３の下部１３ｂ，１３ｂから反力を受ける。

このようにして翼留めピース３０は、翼溝１１に対する変位が拘束される。
すなわち、翼留めピース３０の突出壁３３ｄ，３３ｄが開口壁部１３，１３の切欠き１４，１４に干渉することで、翼留めピース３０がタービン周方向に拘束される。そして、進退軸３５が翼溝１１の溝底１１ｂから反力を受けると共に、テーパ面３３ｃ，３３ｃが開口壁部１３，１３の下部１３ｂ，１３ｂから反力を受けることで翼留めピース３０がタービン径方向に固定される。
なお、翼溝１１に全ての動翼部材２０を充填したら、翼溝１１の翼挿入孔１１ｃ（図１１，図１２参照）に半ピッチずつずらした二つの動翼部材２０を位置させると共に、これら二つの動翼部材２０にスペーサ部材を挿入することで翼溝１１の翼挿入孔１１ｃを閉塞する。

このように形成されたロータＲ_Ｃにおいては、動翼部材２０のタービン周方向の変位が、翼留めピース３０によって拘束されることとなる。すなわち、翼留めピース３０の突出壁３３ｄ，３３ｄが開口壁部１３，１３の切欠き１４，１４に干渉することで、動翼部材２０のタービン周方向の変位が拘束される。

ここで、例えばガスタービンＧＴの起動時においては、回転軸体１０の外周部１０Ａが高温の作動流体（圧縮空気）に晒されて、回転軸体１０の内部における外側と内側とで温度差が生じる。この際、回転軸体１０の外側と内側との熱伸び差によって熱応力が生じるが、翼溝１１の溝底１１ｂに構造的不連続部が形成されていないことから溝底に応力集中が生じ難い。そのため、例えばガスタービンＧＴの起動を繰り返したとしても、翼溝１１の溝底１１ｂに亀裂が生じ難い。
そして、切欠き１４，１４が回転軸体１０の表面側に位置していることにより、溝底１１ｂに比べて昇温し易い。また、回転軸体１０の表面側においては、温度差が生じ難くなっており、比較的に熱応力が小さくなる。このため、切欠き１４，１４に応力が集中したとしても、極短時間だけで、その大きさは比較的に小さくなる。従って、構造的不連続部の切欠き１４，１４においても亀裂が生じ難い。
仮に、切欠き１４，１４に亀裂が生じたとしても、切欠き１４，１４から回転軸体１０の外周部１０Ａの表面に向けて亀裂が進展することとなる。

以上説明したように本実施形態によれば、翼留めピース３０に突出壁３３ｄ，３３ｄが形成され、翼溝１１の開口壁部１３，１３に、突出壁３３ｄ，３３ｄと嵌合する切欠き１４，１４が形成されているので、翼溝１１に対する動翼部材２０のタービン周方向の相対変位を突出壁３３ｄ，３３ｄと切欠き１４，１４との干渉によって拘束する。これにより、翼溝１１の溝底１１ｂで応力集中が生じ難いので、翼溝１１の溝底１１ｂに亀裂が生じることを回避することができる。
仮に、回転軸体１０に対して動翼部材２０を組み付けた状態で翼溝１１の溝底１１ｂに亀裂が生じると、通常の保守点検において発見が困難であることから、亀裂が進展し過ぎたり、亀裂によって回転軸体１０が破損して回転軸体１０を組み込んだ圧縮機Ｃの運転を停止したりしなければならなくなる恐れがある。また、仮に翼溝１１の溝底１１ｂに生じた亀裂を発見したとしても、組み付けた動翼部材２０を取り外さなければ補修が困難であることから、保守性にも劣る。
しかしながら、本実施形態によれば、翼溝１１の溝底１１ｂに亀裂が生じることがなく、仮に翼溝１１の開口壁部１３，１３に亀裂が生じたとしても、亀裂箇所が回転軸体１０の外周部１０Ａの表面側に位置することになるので、亀裂を容易に発見することができ、結果的に亀裂によって回転軸体１０が破損することを抑止することができる。これにより、回転軸体１０を組み込んだ圧縮機Ｃの運転を安定的に継続して行うことができる。また、亀裂箇所が回転軸体１０の外周部１０Ａの表面側に位置することになるので、補修作業も比較的に容易にすることができる。

また、翼留めピース３０が、突出壁３３ｄ，３３ｄと切欠き１４，１４との嵌合を解消した状態で、翼溝１１をタービン周方向にスライド可能であるので、回転軸体１０に対して動翼部材２０及び翼留めピース３０を組み付ける際に、翼留めピース３０を翼溝１１の溝底１１ｂ側でスライドさせて所望の位置に配置させることができる。これにより、回転軸体１０に対する動翼部材２０及び翼留めピース３０の組み付けの作業性を向上させることができる。

また、テーパ面３３ｃ，３３ｃからタービン径方向及びタービン軸方向に突出した突出壁３３ｄ，３３ｄと、タービン径方向に延びた切欠き１４，１４とが嵌合するので、突出壁３３ｄ，３３ｄと切欠き１４，１４とが嵌合した状態において翼留めピース３０をタービン周方向に確実に拘束することができる。

また、可動機構３９が、突出壁３３ｄ，３３ｄが形成されたピース本体３１を翼溝１１の溝底１１ｂに対して進退させて、突出壁３３ｄ，３３ｄと切欠き１４，１４とを嵌脱可能なので、突出壁３３ｄ，３３ｄと切欠き１４，１４とを容易に嵌脱させることができる。これにより、回転軸体１０に対する動翼部材２０及び翼留めピース３０の組み付けの作業性を向上させることができる。

また、進退軸３５が翼溝１１の溝底１１ｂに対して螺進可能なので、比較的に簡素な構成で、正確かつ容易にピース本体３１を翼溝１１の溝底１１ｂに対して進退させることができる。
また、係合溝３６ｂが形成された端面３６ａがアクセス孔２１ｂから外部に露出しているので、マイナスドライバ等の工具Ｉを容易に係合させることで進退軸３５をより容易に回動させることができる。これにより、進退軸３５を極めて容易に変位させることできる。

また、進退軸３５の端面３７ａが翼溝１１の溝底１１ｂに向けて膨出しているので、雄ネジ部３７が形成された進退軸３５の端面３７ａを、翼溝１１の溝底１１ｂに対して点接触させることが可能となる。
これにより、雄ネジ部３７が形成された進退軸３５の端面３７ａが翼溝１１の溝底１１ｂに対して片当たりすることを防止して確実に点接触させるので、ピース本体３１を翼溝１１の溝底１１ｂに対して、より確実に進退させることができる。
さらに、本実施形態においては、特に翼溝１１の溝底１１ｂがタービン周方向に直交する断面において円弧状に窪んで形成されているが、端面３７ａを溝底１１ｂに向けて膨出させることによって、端面３７ａを溝底１１ｂに対してより確実に点接触させることが可能である。

また、翼留めピース３０が、翼溝１１の開口壁部１３，１３に対して翼溝１１の溝底１１ｂ側から当接しているテーパ面３３ｃ，３３ｃを有するので、翼留めピース３０をタービン径方向に良好に拘束することができる。
さらに、テーパ面３３ｃ，３３ｃが、開口壁部１３，１３の下部１３ｂ，１３ｂに沿った形状となっているので、下部１３ｂ，１３ｂに対してテーパ面３３ｃ，３３ｃの各部位を均一的に押し付けることができる。これにより、テーパ面３３ｃ，３３ｃの各部位が下部１３ｂ，１３ｂから均一に反力を受けるので、より確実に、翼留めピース３０をタービン径方向に拘束することができる。

また、翼留めピース３０が突出壁３３ｄ，３３ｄを有し、翼溝１１の開口壁部１３，１３に切欠き１４，１４が形成されているので、比較的に簡素な構成で翼溝１１の溝底１１ｂに亀裂が生じることを回避することができる。

〔第二実施形態〕
以下、本発明の第二実施形態について図を用いて説明する。なお、以下の説明及びその説明に用いる図面において、既に説明を終えた構成要素と同様の構成要素については、同一の符号を付して、重複した説明を省略する。
図１７は、本発明の第二実施形態に係る翼留めピース３０Ａの概略構成を示す要部断面図である。
上述した第一実施形態においては翼留めピース３０のテーパ面３３ｃ，３３ｃに二つの突出壁３３ｄ，３３ｄが形成されていたのに対して、図１７に示すように、本実施形態の翼留めピース３０Ａは突出壁３３ｄ，３３ｄを省略すると共に、テーパ面３３ｃ，３３ｃのうちタービン軸方向の一方のテーパ面３３ｃにネジ部材（凸部）３３ｇを凸設している。

また、上述した第一実施形態においては翼溝１１の開口壁部１３，１３に二つの切欠き１４，１４が形成されていたのに対して、本実施形態の開口壁部１３，１３はタービン軸方向の一方の開口壁部１３にのみ切欠き１４が形成されている。

本実施形態の構成においても、上述した第一実施形態と同様の効果を得ることができる他、例えば、翼留めピース３０Ａの形状や大きさ、配置箇所、材質等により、第一実施形態の突出壁３３ｄの強度が確保し難かったり、突出壁３３ｄ，３３ｄを形成し難かったりする場合においても、翼留めピース３０Ａと別体のネジ部材３３ｇを用いることで、種々の設計要求を満たすことができる。

また、ネジ部材３３ｇが破損した場合であっても、翼溝１１から翼留めピース３０Ａを取り外さずにネジ部材３３ｇを交換可能であるので、修理作業を迅速に行うことができる。これにより、圧縮機Ｃの運転を速やかに復旧することができる。

なお、上述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
例えば、開口壁部１３の切欠き１４と、翼留めピース３０（３０Ａ）の突出壁３３ｄ（ネジ部材３３ｇ）とは互いに嵌合し合って翼溝１１に対する翼留めピース３０の相対移動を拘束できればよいので、上述した形状以外の他の形状を採用することができる。

また、上述した実施の形態においては、開口壁部１３，１３と断面視円弧状の溝底１１ｂとで溝断面輪郭を画定したが、翼溝１１の溝開口１１ａ側の幅寸法が翼溝１１の溝底１１ｂ側の幅寸法よりも小さく設定されていれば、他の溝断面輪郭でも構わない。例えば、開口壁部１３，１３は、断面視矩形状であってもよいし、溝底１１ｂは平面状に形成してもよい。

また、上述した実施の形態においては、翼留めピース３０に形成した突出壁３３ｄと、開口壁部１３，１３に形成した切欠き１４，１４とを嵌合させたが、翼留めピース３０に凹部を形成すると共に、開口壁部１３，１３に凸部を形成して双方を嵌合させてもよい。

また、上述した実施の形態においては、圧縮機Ｃの動翼５について本発明を適用したが、タービンＴの動翼について本発明を適用してもよい。また、上述した実施形態においては、ガスタービンに本発明を提供したが、蒸気タービン等の他の回転機械に本発明を適用してもよい。

１０…回転軸体
１０Ａ…外周部
１１…翼溝
１１ａ…溝開口
１１ｂ…溝底
１３…開口壁部
１４…切欠き（凹部）
２０（２０Ａ，２０Ｂ）…動翼部材（翼体）
２２…翼根
３０…翼留めピース
３１…ピース本体
３１ａ…貫通孔
３１ｂ…雌ネジ部
３３ｃ…テーパ面
３３ｄ…突出壁（凸部）
３３ｇ…ネジ部材（凸部）
３５…進退軸
３７…雄ネジ部
３７ａ…端面
３９…可動機構
Ｐ…タービン軸（軸線）
Ｒ_Ｃ…ロータ

Claims

軸線を中心にして回転する外周部に前記軸線の周方向に延びている翼溝が形成され、前記翼溝の溝開口側の幅寸法が前記翼溝の溝底側の幅寸法よりも小さく設定された回転軸体と、
前記回転軸体の外周部に前記周方向に配列され、それぞれ前記翼溝に嵌合した翼根を有する複数の翼体と、を備えるロータ構造であって、
前記翼溝内において、少なくとも一組の前記周方向に隣り合う二つの翼体の間に位置するように翼留めピースが設けられ、
前記翼溝の溝開口側の開口壁部と前記翼留めピースとのうち一方に凸部が形成され、他方に前記凸部と嵌合した凹部が形成され、
前記翼留めピースは、前記凸部と前記凹部とを嵌脱可能な変位機構を有し、
前記変位機構は、前記翼溝の前記翼底に対して累進可能であり、前記翼溝の前記翼底に対向する端面が前記翼溝の前記翼底に向けて膨出している進退軸を備え、
前記翼留めピースは、前記翼溝の幅方向の少なくとも一方に、前記凸部として前記軸線の半径方向に向けて突出するネジ部材を有し、
前記翼溝の開口壁部は、前記翼溝の幅方向の少なくとも一方に、前記凹部として前記半径方向に延びている切欠きが形成されているロータ構造。
前記翼留めピースは、前記凸部と前記凹部との嵌合を解消した状態で、前記翼溝を前記周方向にスライド可能である請求項１に記載のロータ構造。
前記凸部は、前記軸線の半径方向に突出しており、
前記凹部は、前記半径方向に延びている請求項１に記載のロータ構造。
前記翼留めピースは、前記凸部又は前記凹部が形成されたピース本体を備える請求項１から３のうちいずれか一項に記載のロータ構造。
前記変位機構は、前記ピース本体を前記半径方向に貫通し、且つ、少なくとも一部に雌ネジ部が形成された貫通孔と、少なくとも一部に前記雌ネジ部に螺合する雄ネジ部とが形成されている請求項４に記載のロータ構造。
前記翼留めピースは、前記翼溝の開口壁部に対して前記翼溝の溝底側から当接している当接部を含む請求項１から５のうちいずれか一項に記載のロータ構造。
前記翼留めピースは、前記翼溝の幅方向の少なくとも一方に、前記凸部として前記軸線の半径方向に向けて突出する突出壁を有し、
前記翼溝の開口壁部には、前記翼溝の幅方向の少なくとも一方に、前記凹部として前記半径方向に延びている切欠きが形成されている請求項１から６のうちいずれか一項に記載のロータ構造。