JP6004934B2 - タービンロータ - Google Patents
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Description
θ=tan-1{(z1−zs)/(y0)}≧35° (但し、tan-1は正接の逆関数を表す。)が成立するように前記ディスクを形成するとともに、
前記動翼が前記ディスクに設けたキー溝にキーを挿入して固定する構成を有し、前記キー溝のキー挿入部先端の前記ディスク外周からの径方向距離をdzk1、前記キー挿入部先端の前記キー溝設置面からの軸方向距離をdyk1、前記キー溝に対して前記ディスク径方向の外周側を介して超音波を送受信した場合において入射角55°以下で超音波を送受信できない探傷位置からの軸方向距離をz2とし、
それらの関係が、z2=(dzk1−zs)×{dyk1+(dzk1−zs)/tan55°}÷{(dzk1−zs)/tan55°}、y0≦(z1−zs+z2)÷tan55°
を満たすよう構成するものである。
このように前記ディスクを構成することにより前記超音波の入射角を45±10°とする。
θ=tan-1{(z0−zs)/(y0+tanα×(z1−z0))}≧35°+α(但し、
tan-1は正接の逆関数を表す。)が成立するように前記ディスクを形成するものである。
このように前記ディスクを構成することにより前記超音波の入射角を45±10°とする。
dzk2>zsにおいて、
tan-1{(dzk3−dzk2)/dyk2}≧35°の場合は、
y0−{(dzk2−zs)/tan35°+dyk2}+{(dzk1−zs)/tan55°+dyk1}≦y0、
tan-1((dzk3-dzk2)/dyk2)<35°の場合は、
y0−{(dzk3−zs)/tan35°}+{(dzk1−zs)/tan55°+dyk1}≦y0
が成立するように前記キー溝を前記ディスクに形成するものである。
<参考例>
y0:ディスク2のタービン軸方向長さ[m]
z1:テーパー8の無いディスク2の部位の径方向長さ[m]
zs:応力集中箇所のディスク2の外周からの径方向距離[m]
z0:ディスク2の径方向長さ[m]
α:ディスク2のテーパー8部のディスク2の径方向に対する角度[°]
θ:超音波の入射角[°]
を表す。
この構成とすることにより、入射角45±10°でアキシャル溝4の応力集中箇所へ超音波を入射可能とし、超音波探傷の信頼性を向上する。また、上記定義中のαとz0を任意とすることができるため設計の自由度が高まる。
θ≧35°となるようアキシャル溝4の軸方向長さ、径方向長さ、テーパー8の角度を構成する。更に、このときの入射点における入射角は、
θ+α …(3)
と受信点の入射角よりも大きくなるため、反射効率の高い入射角の最大値55°以下とするようz0、z1、zs、y0、αを構成する。
dzk1:キー挿入部先端のディスク外周からの径方向距離
dyk1:キー挿入部先端のキー溝設置面からの軸方向距離
dzk2:キー挿入部後端のディスク外周からの径方向距離
dyk2:キー挿入部後端のキー溝設置面からの軸方向距離
dzk3:キー溝絞り部のディスク外周からの径方向距離
を表す。その他の記号の定義は、実施例1,実施例2の場合と同様である。
この数式(4)を満たすようにキー溝5を構成することで高効率で超音波を送受信可能である。
そこで、数式(5)の範囲外となる数式(6)あるいは(6’)の範囲となるようキー溝を構成することで、全高応力箇所に高反射効率角度で超音波を入射可能とする。
dzk1≦zs …(6’)
図13はdzk2>zsにおいてキー溝5に対してディスク2の径方向の外周側を介して超音波を送受信した場合における入射角45±10°で送受信できない範囲の説明図を示す。この超音波送受信の経路において、
tan-1{(dzk3−dzk2)/dyk2}≧35° …(7)
の場合、すなわち、(dyk2、dzk2)を通り傾き−35°の直線がキーを固定するために細くなっているキー溝絞り部と交差しない場合、キー溝5の対向面から、
y0−{(dzk2−zs)/tan35°+dyk2} …(8)
の軸方向距離においては入射角が35°以下となる。
の場合、キー溝の対向面から、
y0−{(dzk3−zs)/tan35°} …(10)
の軸方向距離においては入射角が35°以下となる。
tan-1((dzk3−dzk2)/dyk2)≧35°の場合、数式(12)に記述した数式(11)と数式(8)を足し合わせた距離が軸方向長さy0以下となるようzs、dzk1、dzk3、dzk2、dyk1、dyk2を構成することで、全応力集中箇所に入射角45±10°で超音波を送受信可能とする。
tan-1{(dzk3−dzk2)/dyk2}<35°の場合、数式(13)に記述した数式(11)と(10)を足し合わせた距離が軸方向長さy0以下となるようzs、dzk1、dzk3、dzk2、dyk1、dyk2を構成することで、全応力集中箇所に入射角45±10°で超音波を送受信可能とする。
その他の内容は、既述の参考例,実施例1と同じである。
y0≦ (z1−zs+z2)÷ tan55° …(15)
また、アキシャル溝4の軸方向長さ、径方向長さを数式(1)及び、数式(12)あるいは数式(13)の範囲となるよう構成する。
y2=z2‘ ÷tan(55°−α) …(17)
(z0−zs)÷{y0−y2+(z0−z1)tanα}≦tan(55°−α) …(18)
また、屈折角55°−α以下で超音波を送受信できないキー溝設置面からの距離は数式(17)となる。
数式(8)+数式(17)≦y0 …(19)
数式(9)が成立する場合、
数式(10)+数式(17)≦y0 …(20)
が成立するようにアキシャル溝の軸方向長さ、径方向長さ、テーパー角を構成する。更には、アキシャル溝の軸方向長さ、径方向長さ、テーパー角を数式(2)及び(3)の範囲となるよう構成する。
Claims (4)
- タービン軸に設けたディスクにアキシャル溝を用いて動翼を組み込む構造のタービンロータにおいて、
前記ディスクの回転軸方向長さをy0、
前記ディスクのテーパーの無い部分のディスク径方向長さをz1、
前記アキシャル溝の応力集中箇所の前記ディスクの外周からの径方向距離をzs、
超音波探傷に用いる超音波の入射角をθとし、
それらの関係が、θ=tan-1{(z1−zs)/y0}≧35°
を満たすよう構成するとともに、
前記動翼が前記ディスクに設けたキー溝にキーを挿入して固定する構成を有し、
前記キー溝のキー挿入部先端の前記ディスク外周からの径方向距離をdzk1、
前記キー挿入部先端の前記キー溝設置面からの軸方向距離をdyk1、
前記キー溝に対して前記ディスク径方向の外周側を介して超音波を送受信した場合において入射角55°以下で超音波を送受信できない探傷位置からの軸方向距離をz2とし、
それらの関係が、z2=(dzk1−zs)×{dyk1+(dzk1−zs)/tan55°}÷{(dzk1−zs)/tan55°}、y0≦(z1−zs+z2)÷tan55°
を満たすよう構成することを特徴とするタービンロータ。 - タービン軸に設けたディスクにアキシャル溝を用いて動翼を組み込み、前記動翼が前記ディスクに設けたキー溝にキーを挿入して固定する構造のタービンロータにおいて、
前記ディスクの回転軸方向長さをy0、
前記ディスクのテーパーの無い部分のディスク径方向長さをz1、
前記アキシャル溝の応力集中箇所の前記ディスクの外周からの径方向距離をzs、
超音波探傷に用いる超音波の入射角をθ、
前記ディスクの径方向長さをz0、
前記ディスクのテーパー部の前記ディスク径方向に対する角度をαとし、
それらの関係が、θ=tan-1{(z0−zs)/(y0+tanα×(z1−z0))}≧35°+α
を満たすよう構成することを特徴とするタービンロータ。 - 請求項2におけるタービンロータにおいて、
キー挿入部先端の前記キー溝設置面からの軸方向距離をdyk1、
キー挿入部後端の前記キー溝設置面からの軸方向距離をdyk2、
キー挿入部先端の前記ディスク外周からの径方向距離をdzk1、
キー挿入部後端の前記ディスク外周からの径方向距離をdzk2、
キー溝絞り部の前記ディスク外周からの径方向距離をdzk3、
前記キー溝に対して前記ディスク径方向の外周側を介して超音波を送受信した場合において入射角55°−αで送受信できない前記キー溝設置面からの軸方向距離をy2、
前記キー溝に対して前記ディスク径方向の外周側を介して超音波を送受信した場合において入射角55°以下で超音波を送受信できない探傷位置からの軸方向距離をz2’とし、
前記y0、z0、z1、zs、θ、dzk1、dyk1、dzk2、dyk2、αのdzk2>zsにおける関係を、
z2’=(dzk1−zs)×{dyk1+(dzk1−zs)/tan(55°−α)}÷{(dzk1−zs)/tan(55°−α)}
とするとともに、
tan-1{(dzk3-dzk2)/dyk2}≧35°の場合、
y2+y0-{(dzk2−zs)/tan35°+dyk2}≦y0とし、
tan-1{(dzk3-dzk2)/dyk2}<35°の場合、
y2+y0−{(dzk3−zs)/tan35°}≦y0
を満たすよう構成することを特徴とするタービンロータ。 - タービン軸に設けたディスクにアキシャル溝を用いて動翼を組み込み、前記ディスクのキー溝にキーを挿入して前記ディスクに前記動翼を固定する構造のタービンロータにおいて、
前記ディスクの回転軸方向長さをy0、
前記アキシャル溝の応力集中箇所の前記ディスクの外周からの径方向距離をzs、
キー挿入部先端の前記キー溝設置面からの軸方向距離をdyk1、
キー挿入部後端の前記キー溝設置面からの軸方向距離をdyk2、
キー挿入部先端の前記ディスク外周からの径方向距離をdzk1、
キー挿入部後端の前記ディスク外周からの径方向距離をdzk2、
キー溝絞り部の前記ディスク外周からの径方向距離をdzk3とし、
それらのdzk2>zsにおける関係を、
tan-1{(dzk3−dzk2)/dyk2}≧35°の場合、
y0−{(dzk2−zs)/tan35°+dyk2}+{(dzk1−zs)/tan55°+dyk1}≦y0、
tan-1{(dzk3−dzk2)/dyk2}<35°の場合、
y0−{(dzk3−zs)/tan35°}+{(dzk1−zs)/tan55°+dyk1}≦y0
を満たすよう構成することを特徴とするタービンロータ。
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