JP6366310B2 - Seal structure, blade, and rotating machine - Google Patents
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Description
本発明は、シール構造、動翼、及び回転機械に関する。 The present invention relates to a seal structure, a moving blade, and a rotating machine.
蒸気タービンは、動翼を有するロータと、ロータの周囲に配置され、静翼を有するステータとを備えている。動翼の振動は疲労破壊をもたらす可能性がある。そのため、動翼が振動した場合、その振動を減衰することが望まれる。動翼の振動を減衰する技術として摩擦ダンパが知られている。摩擦ダンパは、部材の摩擦を利用して動翼の振動を減衰する。摩擦ダンパとして、シール構造の摩擦を利用したもの、又はシュラウドの摩擦を利用したものなどが知られている。動翼の先端に設けられたシュラウドの摩擦を利用して動翼の振動を減衰する技術が特許文献1に開示されている。
The steam turbine includes a rotor having moving blades, and a stator disposed around the rotor and having stationary blades. The vibration of the rotor blade can cause fatigue failure. For this reason, when the moving blade vibrates, it is desired to attenuate the vibration. A friction damper is known as a technique for attenuating vibration of a moving blade. The friction damper attenuates the vibration of the moving blade by using the friction of the member. As a friction damper, a friction damper using a seal structure or a shroud friction is known.
動翼は励振力の作用により振動する。励振力は、例えば、蒸気の流れ、及びロータの回転速度のような不確定要素に起因する。そのため、摩擦ダンパの構造によっては、振動を十分に減衰できない可能性がある。 The rotor blades vibrate due to the action of the excitation force. The excitation force is due to uncertain factors such as steam flow and rotor rotational speed, for example. Therefore, depending on the structure of the friction damper, there is a possibility that the vibration cannot be sufficiently damped.
本発明の態様は、励振力が変動しても、高いロバスト性で振動を減衰できるシール構造、動翼、及び回転機械を提供することを目的とする。 An object of an aspect of the present invention is to provide a seal structure, a moving blade, and a rotating machine that can attenuate vibration with high robustness even when the excitation force varies.
本発明の第1の態様は、回転軸を中心に回転可能な軸部材にそれぞれ接続され、前記回転軸の周方向に関して隣り合う第1動翼と第2動翼との間に配置されるシール構造であって、前記第1動翼と前記第2動翼との間の第1空間に移動可能に配置され、前記軸部材の回転において、第1接触力で前記第1空間に面する第1接触面と接触する第1接触部材と、前記第1動翼と前記第2動翼との間の第2空間に移動可能に配置され、前記軸部材の回転において、前記第1接触力とは異なる第2接触力で前記第2空間に面する第2接触面と接触する第2接触部材と、を備えるシール構造を提供する。 The first aspect of the present invention is a seal that is connected between shaft members that can rotate around a rotation shaft and is disposed between first and second blades adjacent to each other in the circumferential direction of the rotation shaft. The structure is movably disposed in a first space between the first moving blade and the second moving blade, and faces the first space with a first contact force in the rotation of the shaft member. A first contact member that is in contact with one contact surface, and is movably disposed in a second space between the first moving blade and the second moving blade, and in the rotation of the shaft member, And a second contact member that contacts the second contact surface facing the second space with a different second contact force.
本発明の第2の態様は、回転軸を中心に回転可能な軸部材と、前記軸部材に接続される第1動翼と、前記回転軸の周方向に関して前記第1動翼の隣に配置され、前記軸部材に接続される第2動翼と、前記第1動翼と前記第2動翼との間に配置される第1の態様のシール構造と、を備える動翼を提供する。 According to a second aspect of the present invention, a shaft member that can rotate around a rotation shaft, a first blade connected to the shaft member, and a first rotor blade that is disposed next to the first blade in the circumferential direction of the rotation shaft. And a second moving blade connected to the shaft member, and a seal structure according to a first aspect disposed between the first moving blade and the second moving blade.
本発明の第3の態様は、第2の態様の動翼を備える回転機械を提供する。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a rotary machine including the moving blade according to the second aspect.
本発明の態様によれば、励振力が変動しても、高いロバスト性で振動を減衰できる。 According to the aspect of the present invention, vibration can be attenuated with high robustness even if the excitation force varies.
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。また、以下で説明する実施形態における構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment. In addition, the constituent elements in the embodiments described below can be combined as appropriate. Some components may not be used.
<第1実施形態>
第1実施形態について説明する。図1は、本実施形態に係る回転機械1の一例を模式的に示す図である。本実施形態においては、回転機械1が蒸気タービンである例について説明する。なお、回転機械1はガスタービンでもよいし、圧縮機でもよい。
<First Embodiment>
A first embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an example of a
図1に示すように、蒸気タービン1は、回転軸AXを中心に回転可能なロータ2と、ロータ2の周囲に配置されるステータ3とを備えている。ロータ2は、回転軸AXを中心に回転可能な軸部材4と、軸部材4に接続される複数の動翼5とを有する。ステータ3は、ケーシング6と、ケーシング6に設けられた静翼7とを有する。
As shown in FIG. 1, the
ロータ2は、軸受8を介してケーシング6に回転可能に支持される。ロータ2の少なくとも一部は、ケーシング6の内側に配置される。動翼5は、ロータディスク9を介して軸部材4と接続される。動翼5は、回転軸AXの周方向に複数配置される。また、動翼5は、回転軸AXと平行な方向に複数段配置される。
The rotor 2 is rotatably supported by the
静翼7は、回転軸AXの周方向に複数配置される。また、静翼7は、回転軸AXと平行な方向に複数段配置される。動翼5は、回転軸AXと平行な方向に関して所定間隔で複数段配置される。静翼7は、回転軸AXと平行な方向に関して動翼5の間に配置されるように複数段配置される。
A plurality of
ケーシング6は、動翼5及び静翼7が配置される蒸気通路10と、蒸気通路10に蒸気を供給する蒸気供給口11と、蒸気通路10の蒸気を排出する蒸気排出口12とを有する。蒸気供給口11から供給された蒸気は、動翼5及び静翼7と接触しながら、蒸気通路10を流れる。蒸気が動翼5と接触すると、ロータ2が中心軸AXを中心に回転する。ロータ2が回転すると、軸部材4と接続された発電機が駆動される。蒸気通路10を流れた蒸気は、蒸気排出口12から排出される。
The
以下の説明においては、蒸気によりロータ2が回転している期間を適宜、回転期間、と称し、ロータ2が回転していない期間を適宜、非回転期間、と称する。回転期間は、蒸気タービン1が稼働している運転期間を含む。非回転期間は、蒸気タービン1が稼動していない非運転期間を含む。
In the following description, a period during which the rotor 2 is rotated by steam is appropriately referred to as a rotation period, and a period during which the rotor 2 is not rotating is appropriately referred to as a non-rotation period. The rotation period includes an operation period in which the
図2は、本実施形態に係る動翼5の一例を示す斜視図である。図3は、ロータ2の一部を示す図である。図2及び図3に示すように、動翼5は、ロータディスク9を介して軸部材4に接続される翼根13と、回転軸AXに対する放射方向に関して翼根13の外側に配置されるプラットフォーム14と、回転軸AXに対する放射方向に関してプラットフォーム14の外側に配置される翼部15とを有する。翼根13は、ロータディスク9の溝9Mに配置される。ロータディスク9と翼根13とが固定される。プラットフォーム14は、翼根13と翼部15とを結ぶように設けられる。プラットフォーム14は、翼部15を支持する。
FIG. 2 is a perspective view showing an example of the moving
図3に示すように、動翼5は、回転軸AXの周方向に複数配置される。隣り合う動翼5の間に、動翼5に接触するように接触部材20が設けられる。接触部材20は、円柱状(ピン状)の部材である。接触部材20は、ロータ2(軸部材4)の回転期間において、動翼5の振動を減衰するダンパピンとして機能する。また、接触部材20は、翼根13側の空間と翼部15側の空間との気体の流通を抑制するシール構造(シールピン)として機能する。
As shown in FIG. 3, a plurality of moving
以下の説明においては、便宜上、回転軸AXの周方向に配置される複数の動翼5のうち、2つの動翼5について説明する。一方の動翼5を適宜、第1動翼51、と称し、回転軸AXの周方向に関して第1動翼51の隣に配置される動翼5を適宜、第2動翼52、と称する。第1動翼51と第2動翼52とは、回転軸AXの周方向に関して隣り合う。本実施形態において、第1動翼51と第2動翼52とは、実質的に同一の構造である。
In the following description, for convenience, two moving
接触部材20は、第1動翼51のプラットフォーム14と、第2動翼52のプラットフォーム14との間に配置される。第1動翼51のプラットフォーム14は、第2動翼52のプラットフォーム14と対向する側面16を有する。第2動翼52のプラットフォーム14は、第1動翼51のプラットフォーム14と対向する側面17を有する。第1動翼51のプラットフォーム14と第2動翼52のプラットフォーム14とは接触せず、間隙を介して対向する。以下の説明において、第1動翼51のプラットフォーム14を適宜、第1プラットフォーム141、と称し、第2動翼52のプラットフォーム14を適宜、第2プラットフォーム142、と称する。
The
図4は、本実施形態に係る第2プラットフォーム142の側面17の一例を示す図である。図4に示すように、側面17に凹部(溝部)30が設けられる。凹部30は、回転軸AXと平行な方向に長い。接触部材20の少なくとも一部は、凹部30に配置される。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the
本実施形態においては、第1動翼51と第2動翼52との間において、接触部材20は4つ設けられる。以下の説明においては、4つの接触部材20のそれぞれを適宜、第1接触部材21、第2接触部材22、第3接触部材23、及び第4接触部材24、と称する。本実施形態において、第1接触部材21と第2接触部材22と第3接触部材23と第4接触部材24とは、実質的に同一の構造(大きさ及び外形)である。
In the present embodiment, four
図5は、第1プラットフォーム141と第2プラットフォーム142との間に配置された第1接触部材21の一例を示す断面図である。図5に示すように、第1接触部材21は、第1動翼51(第1プラットフォーム141)と第2動翼52(第2プラットフォーム142)との間の第1空間41に移動可能に配置される。第1空間41は、第1プラットフォーム141に設けられた側面16と、第2プラットフォーム142に設けられた凹部30の内面との間の空間を含む。以下の説明においては、第1空間41に面する凹部30の内面を適宜、内面31、と称する。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating an example of the
第1空間41は、側面16及び内面31によって規定される。側面16及び内面31は、第1空間41に面する。第1接触部材21は、側面16及び凹部30の内面31の少なくとも一部と接触可能である。側面16及び内面31は、第1接触部材21を接触可能な第1接触面である。
The
内面31は、側面16と実質的に平行な垂直面31Vと、垂直面31Vに対して傾斜する斜面31Sとを含む。側面16と垂直面31Vとは間隙を介して対向する。側面16及び垂直面31Vは、回転軸AXに対する放射方向に沿うように配置される。斜面(第2面)31Sは、回転軸AXに対する放射方向に関して外側に向かって側面(第1面)16との距離が小さくなるように第2動翼52に設けられている。斜面31Sは、回転軸AXに対する放射方向に関して外側に向かって側面16に近づくように傾斜する。
The
本実施形態において、側面16と斜面31Sとがなす角度は、θ1である。回転軸AXの接線と斜面31Sとがなす角度は、θaである。本実施形態において、角度θ1と角度θaとの和は、ほぼ90度である。
In the present embodiment, the angle formed by the
第1接触部材21は、第1空間41に移動可能に配置される。ロータ2が回転すると、第1接触部材21に遠心力CFが作用する。遠心力CFにより、第1接触部材21は、回転軸AXに対する放射方向に関して外側に移動する。図5に示すように、第1接触部材21は、側面16及び斜面31Sの両方に接触して、回転軸AXに対する放射方向に関して外側への移動を規制される。
The
また、遠心力CFの作用により、第1接触部材21に対して側面16から反力Na1が作用する。また、遠心力CFの作用により、第1接触部材21に対して斜面31Sから反力Nb1が作用する。
Further, the reaction force Na <b> 1 acts on the
図6は、第1プラットフォーム141と第2プラットフォーム142との間に配置された第2接触部材22の一例を示す断面図である。図6に示すように、第2接触部材22は、第1動翼51(第1プラットフォーム141)と第2動翼52(第2プラットフォーム142)との間の第2空間42に移動可能に配置される。第2空間42は、第1プラットフォーム141に設けられた側面16と、第2プラットフォーム142に設けられた凹部30の内面との間の空間を含む。以下の説明においては、第2空間42に面する凹部30の内面を適宜、内面32、と称する。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating an example of the
第2空間42は、側面16及び内面32によって規定される。側面16及び内面32は、第2空間42に面する。第2接触部材22は、側面16及び凹部30の内面32の少なくとも一部と接触可能である。側面16及び内面32は、第2接触部材22を接触可能な第2接触面である。
The
内面32は、側面16と実質的に平行な垂直面32Vと、垂直面32Vに対して傾斜する斜面32Sとを含む。側面16と垂直面32Vとは間隙を介して対向する。側面16及び垂直面32Vは、回転軸AXに対する放射方向に沿うように配置される。斜面(第4面)32Sは、回転軸AXに対する放射方向に関して外側に向かって側面(第3面)16との距離が小さくなるように第2動翼52に設けられている。斜面32Sは、回転軸AXに対する放射方向に関して外側に向かって側面16に近づくように傾斜する。
The
本実施形態において、側面16と斜面32Sとがなす角度は、θ2である。回転軸AXの接線と斜面32Sとがなす角度は、θbである。本実施形態において、角度θ2と角度θbとの和は、ほぼ90度である。
In the present embodiment, the angle formed between the
第2接触部材22は、第2空間42に移動可能に配置される。ロータ2が回転すると、第2接触部材22に遠心力CFが作用する。遠心力CFにより、第2接触部材22は、回転軸AXに対する放射方向に関して外側に移動する。図6に示すように、第2接触部材22は、側面16及び斜面32Sの両方に接触して、回転軸AXに対する放射方向に関して外側への移動を規制される。
The
また、遠心力CFの作用により、第2接触部材22に対して側面16から反力Na2が作用する。また、遠心力CFの作用により、第2接触部材22に対して斜面32Sから反力Nb2が作用する。
Further, the reaction force Na2 acts on the
図7は、第1プラットフォーム141と第2プラットフォーム142との間に配置された第3接触部材23の一例を示す断面図である。図7に示すように、第3接触部材23は、第1動翼51(第1プラットフォーム141)と第2動翼52(第2プラットフォーム142)との間の第3空間43に移動可能に配置される。第3空間43は、第1プラットフォーム141に設けられた側面16と、第2プラットフォーム142に設けられた凹部30の内面との間の空間を含む。以下の説明においては、第3空間43に面する凹部30の内面を適宜、内面33、と称する。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating an example of the
第3空間43は、側面16及び内面33によって規定される。側面16及び内面33は、第3空間43に面する。第3接触部材23は、側面16及び凹部30の内面33の少なくとも一部と接触可能である。側面16及び内面33は、第3接触部材23を接触可能な第3接触面である。
The
内面33は、側面16と実質的に平行な垂直面33Vと、垂直面33Vに対して傾斜する斜面33Sとを含む。側面16と垂直面33Vとは間隙を介して対向する。側面16及び垂直面33Vは、回転軸AXに対する放射方向に沿うように配置される。斜面33Sは、回転軸AXに対する放射方向に関して外側に向かって側面16との距離が小さくなるように第2動翼52に設けられている。斜面33Sは、回転軸AXに対する放射方向に関して外側に向かって側面16に近づくように傾斜する。
The
本実施形態において、側面16と斜面33Sとがなす角度は、θ3である。回転軸AXの接線と斜面33Sとがなす角度は、θcである。本実施形態において、角度θ3と角度θcとの和は、ほぼ90度である。
In the present embodiment, the angle formed by the
第3接触部材23は、第3空間43に移動可能に配置される。ロータ2が回転すると、第3接触部材23に遠心力CFが作用する。遠心力CFにより、第3接触部材23は、回転軸AXに対する放射方向に関して外側に移動する。図7に示すように、第3接触部材23は、側面16及び斜面33Sの両方に接触して、回転軸AXに対する放射方向に関して外側への移動を規制される。
The
また、遠心力CFの作用により、第3接触部材23に対して側面16から反力Na3が作用する。また、遠心力CFの作用により、第3接触部材23に対して斜面33Sから反力Nb3が作用する。
Further, the reaction force Na3 acts on the
図8は、第1プラットフォーム141と第2プラットフォーム142との間に配置された第4接触部材24の一例を示す断面図である。図8に示すように、第4接触部材24は、第1動翼51(第1プラットフォーム141)と第2動翼52(第2プラットフォーム142)との間の第4空間44に移動可能に配置される。第4空間44は、第1プラットフォーム141に設けられた側面16と、第2プラットフォーム142に設けられた凹部30の内面との間の空間を含む。以下の説明においては、第4空間44に面する凹部30の内面を適宜、内面34、と称する。
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating an example of the
第4空間44は、側面16及び内面34によって規定される。側面16及び内面34は、第4空間44に面する。第4接触部材24は、側面16及び凹部30の内面34の少なくとも一部と接触可能である。側面16及び内面34は、第4接触部材24を接触可能な第4接触面である。
The
内面34は、側面16と実質的に平行な垂直面34Vと、垂直面34Vに対して傾斜する斜面34Sとを含む。側面16と垂直面34Vとは間隙を介して対向する。側面16及び垂直面34Vは、回転軸AXに対する放射方向に沿うように配置される。斜面34Sは、回転軸AXに対する放射方向に関して外側に向かって側面16との距離が小さくなるように第2動翼52に設けられている。斜面34Sは、回転軸AXに対する放射方向に関して外側に向かって側面16に近づくように傾斜する。
The
本実施形態において、側面16と斜面34Sとがなす角度は、θ4である。回転軸AXの接線と斜面34Sとがなす角度は、θdである。本実施形態において、角度θ4と角度θdとの和は、ほぼ90度である。
In the present embodiment, the angle formed between the
第4接触部材24は、第4空間44に移動可能に配置される。ロータ2が回転すると、第4接触部材24に遠心力CFが作用する。遠心力CFにより、第4接触部材24は、回転軸AXに対する放射方向に関して外側に移動する。図8に示すように、第4接触部材24は、側面16及び斜面34Sの両方に接触して、回転軸AXに対する放射方向に関して外側への移動を規制される。
The
また、遠心力CFの作用により、第4接触部材24に対して側面16から反力Na4が作用する。また、遠心力CFの作用により、第4接触部材24に対して斜面34Sから反力Nb4が作用する。
Further, the reaction force Na4 acts on the
本実施形態において、角度θ1と角度θ2と角度θ3と角度θ4とは異なる。同様に、角度θaと角度θbと角度θcと角度θdとは異なる。一例として、角度θaは約15度であり、θ1は約75度である。角度θbは約5度であり、θ2は約85度である。角度θcは約20度であり、θ3は約70度である。角度θdは約10度であり、θ1は約80度である。 In the present embodiment, the angle θ1, the angle θ2, the angle θ3, and the angle θ4 are different. Similarly, the angle θa, the angle θb, the angle θc, and the angle θd are different. As an example, the angle θa is about 15 degrees, and θ1 is about 75 degrees. The angle θb is about 5 degrees and θ2 is about 85 degrees. The angle θc is about 20 degrees, and θ3 is about 70 degrees. The angle θd is about 10 degrees, and θ1 is about 80 degrees.
以下の説明においては、第1接触部材21と第1接触面(側面16及び内面31の少なくとも一部)との接触部を適宜、第1接触部C1、と称し、第2接触部材22と第2接触面(側面16及び内面32の少なくとも一部)との接触部を適宜、第2接触部C2、と称し、第3接触部材23と第3接触面(側面16及び内面33の少なくとも一部)との接触部を適宜、第3接触部C3、と称し、第4接触部材24と第4接触面(側面16及び内面34の少なくとも一部)との接触部を適宜、第4接触部C4、と称する。
In the following description, the contact portion between the
ロータ2の回転期間において、例えば蒸気と動翼5との接触により、動翼5に励振力が作用し、動翼5が振動する可能性がある。接触部材20と側面16及び凹部30の内面の少なくとも一部とが接触した状態で相対移動(摩擦)することにより、動翼5の振動が減衰する。
During the rotation period of the rotor 2, for example, contact between the steam and the moving
本実施形態においては、ロータ2の回転において、第1接触部C1における接触力F1と、第2接触部C2における接触力F2と、第3接触部C3における接触力F3と、第4接触部C4における接触力F4と、は異なる。第1接触部C1における接触力F1とは、ロータ2の回転期間において、第1接触部材21の表面が第1接触面と接触したときにその第1接触部材21の表面に作用する力を含み、第1接触部材21の表面と第1接触面とが押し付け合う力(押付荷重)をいう。第2接触部C2における接触力F2とは、ロータ2の回転期間において、第2接触部材22の表面が第2接触面と接触したときにその第2接触部材22の表面に作用する力を含み、第2接触部材22の表面と第2接触面とが押し付け合う力(押付荷重)をいう。同様に、第3接触部C3における接触力F3とは、ロータ2の回転期間において、第3接触部材23の表面と第3接触面とが押し付け合う力をいう。第4接触部C4における接触力F4とは、第4接触部材24の表面と第4接触面とが押し付け合う力をいう。
In the present embodiment, in the rotation of the rotor 2, the contact force F1 at the first contact portion C1, the contact force F2 at the second contact portion C2, the contact force F3 at the third contact portion C3, and the fourth contact portion C4. Is different from the contact force F4. The contact force F1 in the first contact portion C1 includes a force that acts on the surface of the
振動を減衰するための摩擦は、専ら、接触部材20と側面16との摩擦である。本実施形態において、接触力F1は、主に第1接触部材21と側面16との押付荷重をいい、反力Na1と等価である。接触力F2は、主に第2接触部材22と側面16との押付荷重をいい、反力Na2と等価である。接触力F3は、主に第3接触部材23と側面16との押付荷重をいい、反力Na3と等価である。接触力F4は、主に第4接触部材24と側面16との押付荷重をいい、反力Na4と等価である。
The friction for damping the vibration is exclusively the friction between the
本実施形態において、接触力(F1、F2、F3、F4)は、角度(θ1、θ2、θ3、θ4)に応じて変化する。側面16と斜面(31S、32S、33S、34S)とがなす角度(θ1、θ2、θ3、θ4)が小さくなると、接触力が大きくなる。換言すれば、回転軸AXの接線と斜面(31S、32S、33S、34S)とがなす角度(θa、θb、θc、θd)が小さくなると、接触力は小さくなる。
In the present embodiment, the contact force (F1, F2, F3, F4) changes according to the angle (θ1, θ2, θ3, θ4). As the angle (θ1, θ2, θ3, θ4) formed by the
したがって、本実施形態においては、第3接触部C3の接触力F3が最も大きく、第3接触部C3の接触力F3に次いで第1接触部C1の接触力F1が大きく、第1接触部C1の接触力F1に次いで第4接触部C4の接触力F4が大きく、第2接触部C2の接触力F2が最も小さい。 Therefore, in the present embodiment, the contact force F3 of the third contact portion C3 is the largest, the contact force F1 of the first contact portion C1 is next to the contact force F3 of the third contact portion C3, and the first contact portion C1 Following the contact force F1, the contact force F4 of the fourth contact portion C4 is large, and the contact force F2 of the second contact portion C2 is the smallest.
図9は、接触部材20と動翼5との摩擦係数(静止摩擦係数)と、等価摩擦係数との関係を示す図である。等価摩擦係数とは、遠心力CFを加味した接触部材20と動翼5との摩擦係数であって、接触部材20と側面16との接触力の大きさの尺度を示す。ラインL2は、角度θb(5度)の斜面32Sに接触部材20が接触している状態、ラインL4は、角度θd(10度)の斜面34Sに接触部材20が接触している状態、ラインL1は、角度θa(15度)の斜面31Sに接触部材20が接触している状態、ラインL3は、角度θc(20度)の斜面33Sに接触部材20が接触している状態を示す。図9に示すように、回転軸AXの接線と斜面(31S、32S、33S、34S)とがなす角度(θa、θb、θc、θd)に応じて、等価摩擦係数が変化する。
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the friction coefficient (static friction coefficient) between the
次に、本実施形態に係る蒸気タービン1の動作の一例について説明する。蒸気タービン1の運転が開始され、ロータ2(軸部材4)が回転すると、第1接触部材21、第2接触部材22、第3接触部材23、第4接触部材24のそれぞれに遠心力が作用する。遠心力の作用により、第1接触部材21は、第1空間41において回転軸AXに対する放射方向に関して外側に移動し、斜面31S及び側面16に接触する。これにより、第1接触部C1が形成される。同様に、第2接触部材22が斜面32S及び側面16に接触し、第2接触部C2が形成される。第3接触部材23が斜面33S及び側面16に接触し、第3接触部C3が形成される。第4接触部材24が斜面34S及び側面16に接触し、第4接触部C4が形成される。
Next, an example of operation | movement of the
蒸気タービン1の運転期間において、例えば蒸気の流れにより、動翼5に励振力が作用する可能性がある。また、ロータ2の回転により、動翼5に励振力が作用する可能性がある。励振力の作用により、動翼5が振動する可能性がある。本実施形態においては、第1接触部C1、第2接触部C2、第3接触部C3、及び第4接触部C4の少なくとも一つにおいて摩擦が発生することにより、励振力に起因する動翼5の振動が減衰される。
During the operation period of the
本実施形態において、第1接触部C1の摩擦とは、第1接触部材21の表面と側面16とが接触した状態で相対移動することをいう。第2接触部C2の摩擦とは、第2接触部材22の表面と側面16とが接触した状態で相対移動することをいう。第3接触部C3の摩擦とは、第3接触部材23の表面と側面16とが接触した状態で相対移動することをいう。第4接触部C4の摩擦とは、第4接触部材24の表面と側面16とが接触した状態で相対移動することをいう。
In the present embodiment, the friction of the first contact portion C1 refers to relative movement in a state where the surface of the
以下の説明においては、相対移動せずに接触状態の第1接触部材21の表面と側面16とが、接触状態を維持したまま相対移動を開始することを適宜、第1接触部C1の摩擦の開始、と称する。第2接触部C2の摩擦の開始、第3接触部C3の摩擦の開始、及び第4接触部C4の摩擦の開始についても同様である。なお、摩擦の開始を、滑りの開始、と称してもよい。
In the following description, the surface of the
本実施形態においては、蒸気タービン1の運転期間において、接触力が異なる複数の接触部(C1、C2、C3、C4)が形成される。複数の接触部の接触力(F1、F2、F3、F4)はそれぞれ異なるため、動翼5に励振力が作用したとき、第1接触部C1の摩擦開始時点と第2接触部C2の摩擦開始時点と第3接触部C3の摩擦開始時点と第4接触部C4の摩擦開始時点とは異なる。
In the present embodiment, a plurality of contact portions (C1, C2, C3, C4) having different contact forces are formed during the operation period of the
例えば、複数の接触部(C1、C2、C3、C4)が形成されている状態で、動翼5に第1励振力E1が作用した場合、まず、最も小さい接触力F2の第2接触部C2において、摩擦(滑り)が開始される。第1励振力E1が小さい場合、第2接触部C2は摩擦を開始するものの、第1接触部C1、第3接触部C3、及び第4接触部C4において摩擦は開始されない。動翼5に第1励振力E1が作用した場合、第2接触部C2において発生する摩擦によって、動翼5の振動が減衰される。
For example, when the first excitation force E1 acts on the moving
複数の接触部(C1、C2、C3、C4)が形成されている状態で、動翼5に第1励振力E1よりも大きい第2励振力E2が作用した場合、第2接触部C2において摩擦が発生している状態で、3番目に大きい接触力F4の第4接触部C4において、摩擦(滑り)が開始される。すなわち、第2励振力E2が作用した場合、第2接触部C2における摩擦と並行して、第4接触部C4において摩擦が発生する。動翼5に第2励振力E2が作用した場合、第2接触部C2において発生する摩擦及び第4接触部C4において発生する摩擦によって、動翼5の振動が減衰される。
When a second excitation force E2 larger than the first excitation force E1 acts on the moving
複数の接触部(C1、C2、C3、C4)が形成されている状態で、動翼5に第2励振力E2よりも大きい第3励振力E3が作用した場合、第2接触部C2及び第4接触部C4において摩擦が発生している状態で、2番目に大きい接触力F1の第1接触部C1において、摩擦(滑り)が開始される。すなわち、第3励振力E3が作用した場合、第2接触部C2及び第4接触部C4における摩擦と並行して、第1接触部C1において摩擦が発生する。動翼5に第3励振力E3が作用した場合、第2接触部C2において発生する摩擦、第4接触部C4において発生する摩擦、及び第1接触部C1において発生する摩擦によって、動翼5の振動が減衰される。
When a third excitation force E3 larger than the second excitation force E2 acts on the moving
複数の接触部(C1、C2、C3、C4)が形成されている状態で、動翼5に第3励振力E3よりも大きい第4励振力E4が作用した場合、第2接触部C2、第4接触部C4、及び第1接触部C1において摩擦が発生している状態で、最も大きい接触力F3の第3接触部C3において、摩擦(滑り)が開始される。すなわち、第4励振力E4が作用した場合、第2接触部C2、第4接触部C4、及び第1接触部C1における摩擦と並行して、第3接触部C3において摩擦が発生する。動翼5に第4励振力E4が作用した場合、第2接触部C2において発生する摩擦、第4接触部C4において発生する摩擦、第1接触部C1において発生する摩擦、及び第3接触部C3において発生する摩擦によって、動翼5の振動が減衰される。
When a fourth excitation force E4 larger than the third excitation force E3 acts on the moving
図10及び図11は、本実施形態に係る接触部材20を有する動翼5の振動特性の一例を示す図である。図10及び図11において、本実施形態に係る動翼5の振動特性は、ラインLaで示す。比較例として、従来構造の動翼5の振動特性をラインLjで示す。従来構造の動翼5とは、第1動翼51と第2動翼52との間に配置される接触部材20が1つであり、接触部材20との接触力が同一である動翼5をいう。
FIG.10 and FIG.11 is a figure which shows an example of the vibration characteristic of the moving
図10及び図11において、横軸は、接触部材20の接触部の接触力を動翼5に作用する励振力で除した値(接触力/励振力)である。図10及び図11において、横軸の数値が大きいほど励振力が小さく、横軸の数値が小さいほど励振力が大きい。
10 and 11, the horizontal axis represents a value (contact force / excitation force) obtained by dividing the contact force of the contact portion of the
図10において、縦軸は、回転軸AXの周方向に配置される複数の動翼5全体(動翼ユニット)の固有振動数である。励振力が小さい場合、接触部材20の接触部は摩擦せず、接触部材30は環状構造体を形成する。環状構造体を含む動翼ユニットの固有振動数は100Hz程度である。励振力が大きくなり、接触部が摩擦を開始すると、動翼ユニットの固有振動数は低下し、10Hz以下となる。図11において、縦軸は、接触部材20の摩擦による減衰率を対数で示す。
In FIG. 10, the vertical axis represents the natural frequency of the entire plurality of moving blades 5 (moving blade unit) arranged in the circumferential direction of the rotation axis AX. When the excitation force is small, the contact portion of the
上述のように、動翼5に作用する励振力は、例えば、蒸気の流れ、及びロータ2の回転に基づいて発生する。蒸気の流れ、及びロータ2の回転(回転速度)は、機種及び運転条件に応じて変化する。蒸気の流れ、及びロータ2の回転速度のような不確定要素に基づく励振力を正確に予測することは困難である。
As described above, the excitation force acting on the moving
そのため、予測困難な励振力に基づいて摩擦ダンパ(本実施形態においては調整部材)を設計及び製造しても、振動を十分に減衰できない可能性がある。 Therefore, even if a friction damper (adjusting member in the present embodiment) is designed and manufactured based on an excitation force that is difficult to predict, vibrations may not be sufficiently damped.
図11に示すように、従来構造の動翼の場合、ある励振力(接触力/励振力)に対しては高い減衰効果を得られる可能性がある。しかし、予測した励振力が不正確であったり、動翼5に作用する励振力が変動したりすると、所期の減衰効果が得られなくなる。
As shown in FIG. 11, in the case of a moving blade having a conventional structure, there is a possibility that a high damping effect can be obtained for a certain excitation force (contact force / excitation force). However, if the predicted excitation force is inaccurate or the excitation force acting on the moving
本実施形態によれば、接触力が異なる複数の接触部(C1、C2、C3、C4)が設けられる。第1励振力E1が作用するとき、第2接触部C2において摩擦が発生する。第2励振力E2が作用するとき、第2接触部C2及び第4接触部C4において摩擦が発生する。第3励振力E3が作用するとき、第2接触部C2、第4接触部C4、及び第1接触部C1において摩擦が発生する。第4励振力E4が作用するとき、第2接触部C2、第4接触部C4、第1接触部C1、及び第3接触部C3において摩擦が発生する。 According to this embodiment, a plurality of contact portions (C1, C2, C3, C4) having different contact forces are provided. When the first excitation force E1 is applied, friction is generated at the second contact portion C2. When the second excitation force E2 acts, friction is generated at the second contact portion C2 and the fourth contact portion C4. When the third excitation force E3 acts, friction is generated in the second contact portion C2, the fourth contact portion C4, and the first contact portion C1. When the fourth excitation force E4 acts, friction is generated in the second contact portion C2, the fourth contact portion C4, the first contact portion C1, and the third contact portion C3.
すなわち、本実施形態においては、複数の励振力(E1、E2、E3、E4)が想定され、いずれの励振力(E1、E2、E3、E4)が作用された場合でも、複数の接触部(C1、C2、C3、C4)のうち、少なくとも一つの接触部において摩擦が発生するように接触部材20が形成される。したがって、仮に励振力が正確に予測できなかったり、動翼5に作用する励振力が変動したりしても、高いロバスト性で動翼5の振動を減衰することができる。
That is, in this embodiment, a plurality of excitation forces (E1, E2, E3, E4) are assumed, and even when any excitation force (E1, E2, E3, E4) is applied, a plurality of contact portions ( The
以上説明したように、本実施形態によれば、異なる接触力(F1、F2、F3、F4)を有する複数の接触部(C1、C2、C3、C4)を設けたので、予測した励振力が不正確であったり、動翼5に作用する励振力が変動したりしても、高いロバスト性で動翼5の振動を減衰することができる。したがって、動翼5の疲労破壊が抑制され、蒸気タービン1の性能が低下することが抑制される。
As described above, according to the present embodiment, since a plurality of contact portions (C1, C2, C3, C4) having different contact forces (F1, F2, F3, F4) are provided, the predicted excitation force is Even if it is inaccurate or the excitation force acting on the moving
本実施形態においては、複数の接触部材(21、22、23、24)のそれぞれに接触する斜面(31S、32S、33S、34S)の角度(θ1、θ2、θ3、θ4)が異なるように、動翼5が形成されている。これにより、ロータ2の回転(遠心力CF)を利用して、異なる接触力(F1、F2、F3、F4)を有する複数の接触部(C1、C2、C3、C4)を簡単に設けることができる。
In the present embodiment, the angles (θ1, θ2, θ3, θ4) of the slopes (31S, 32S, 33S, 34S) that contact each of the plurality of contact members (21, 22, 23, 24) are different. A moving
なお、本実施形態においては、隣り合う動翼5の間において、異なる4つの接触力の接触部が設けられることとした。隣り合う動翼5の間において、異なる2つ又は3つの接触力の接触部が設けられてもよいし、異なる5つ以上の複数の接触力の接触部が設けられてもよい。
In the present embodiment, four different contact force contact portions are provided between
なお、本実施形態においては、第1動翼51の側面16が回転軸AXの接線と直交する垂直面であり、第2動翼52の斜面の角度を調整することによって、接触力を調整することした。図12及び図13に示すように、第1動翼51の側面16S及び第2動翼52の側面17Sのそれぞれが斜面でもよい。側面16Sと側面17Sとは、回転軸AXに対する放射方向に関して外側に向かって距離が小さくなるように傾斜している。また、調整部材20は、図12に示すようなピン状(円柱状)の部材に限られない。図13に示すような、側面16Sに接触する第1曲面201と、側面17Sに接触する第2曲面202とを有する調整部材200を用いて、動翼5の振動が抑制されてもよい。側面16Sと側面17Sとがなす角度が調整されることによって、複数の接触部それぞれにおける接触力が調整される。
In the present embodiment, the
<第2実施形態>
第2実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
Second Embodiment
A second embodiment will be described. In the following description, the same or equivalent components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.
図14は、本実施形態に係る回転機械1Bの一例を示す。上述の実施形態と同様、回転機械1Bは、回転軸AXの周方向に複数の動翼5を有する。以下の説明においては、便宜状、複数の動翼5のうち、ある1つの動翼5を、動翼5M、と称し、回転軸AXの周方向に関して動翼5Mの一側に配置された動翼5を、動翼5L、と称し、回転軸AXの周方向に関して動翼5Mの他側に配置された動翼5を、動翼5R、と称する。
FIG. 14 shows an example of a
動翼5Mのプラットフォーム14Mと、動翼5Lのプラットフォーム14Lとの間の空間510に接触部材25が配置される。動翼5Mのプラットフォーム14Mと、動翼5Rのプラットフォーム14Rとの間の空間520に接触部材26が配置される。接触部材25と接触部材26とは、実質的に同一の構造(大きさ及び外形)である。
The
図15は、空間510に配置された接触部材25の一例を示す図である。図16は、空間520に配置された接触部材26の一例を示す図である。図15に示すように、プラットフォーム14Lの側面16及びプラットフォーム14Mの斜面35Sが空間510に面するように配置される。斜面35Sは、回転軸AXに対する放射方向に関して外側に向かって側面16との距離が小さくなるように傾斜する。図16に示すように、プラットフォーム14Mの側面16及びプラットフォーム14Rの斜面36Sが空間520に面するように配置される。斜面36Sは、回転軸AXに対する放射方向に関して外側に向かって側面16との距離が小さくなるように傾斜する。
FIG. 15 is a diagram illustrating an example of the
側面16と斜面35Sとがなす角度θ5と、側面16と斜面36Sとがなす角度θ6とが異なる。本実施形態においては、角度θ5は、角度θ6よりも小さい。ロータ2の回転において、接触部材25と側面16との接触部C5の接触力F5は、接触部材26と側面16との接触部C6の接触力F6よりも小さい。ある励振力E5が動翼5に作用したとき、接触部C5における摩擦が開始される。励振力E5よりも大きい励振力E6が動翼5に作用したとき、接触部C6における摩擦が開始される。接触部C5の摩擦と並行して、接触部C6が摩擦される。
An angle θ5 formed by the
以上説明したように、動翼5Mと動翼5Lとの間において接触力F5の接触部C5が形成され、動翼5Mと動翼5Rとの間において接触力F6の接触部C6が形成されてもよい。
As described above, the contact portion C5 of the contact force F5 is formed between the moving
なお、本実施形態において、回転軸AXの周方向に関して動翼5の一側に設けられる接触力F5の接触部C5と他側に設けられる接触力F6の接触部C6とは、回転軸AXの周方向に関して交互に配置されてもよいし、交互に配置されなくてもよい。
In the present embodiment, the contact portion C5 of the contact force F5 provided on one side of the moving
なお、回転軸AXの周方向に複数の接触部が設けられる場合、それら接触部の接触力は、2つの値(F5、F6)に限られず、3つ以上の任意の値だけ定められてもよい。例えば、回転軸AXの周方向に、接触力F5の接触部と、接触力F5とは異なる接触力F6の接触部と、接触力F5及び接触力F6とは異なる接触力F7の接触部とが設けられてもよい。 When a plurality of contact portions are provided in the circumferential direction of the rotation axis AX, the contact force of these contact portions is not limited to two values (F5, F6), and may be determined by any three or more arbitrary values. Good. For example, in the circumferential direction of the rotation axis AX, there are a contact portion of contact force F5, a contact portion of contact force F6 different from contact force F5, and a contact portion of contact force F7 different from contact force F5 and contact force F6. It may be provided.
<第3実施形態>
第3実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
<Third Embodiment>
A third embodiment will be described. In the following description, the same or equivalent components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.
図17及び図18は、本実施形態に係る回転機械1Cの一例を示す図である。図17に示すように、動翼5Cと動翼5Dとの間に、接触部材27が配置される空間530が設けられる。側面16及び斜面37Sが空間530に面する。図18に示すように、動翼5Cと動翼5Eとの間に、接触部材28が配置される空間540が設けられる。側面16C及び斜面38Sが空間540に面する。斜面37Sの傾斜角度と、斜面38Sの傾斜角度とは同じでもよいし、異なってもよい。
17 and 18 are diagrams illustrating an example of the
ロータ2の回転において、接触部材27の表面と側面16とが接触する。ロータ2の回転において、接触部材28の表面と側面16Cとが接触する。
In the rotation of the rotor 2, the surface of the
本実施形態においては、ロータ2の回転において、接触部材27の表面と側面16との接触面積と、接触部材28の表面と側面16Cとの接触面積とが異なる。本実施形態において、接触部材28の表面と側面16Cとの接触面積は、接触部材27の表面と側面16との接触面積との接触面積よりも小さい。
In the present embodiment, in the rotation of the rotor 2, the contact area between the surface of the
本実施形態において、側面16Cの表面粗さは、側面16の表面粗さよりも大きい。側面16Cに凹凸部が設けられる。
In the present embodiment, the surface roughness of the
接触部材28の表面と側面16Cとの接触面積は、接触部材27の表面と側面16との接触面積との接触面積よりも小さいので、ロータ2の回転により、接触部材27の表面と側面16とが接触し、接触部材28の表面と側面16Cとが接触した状態において、接触部材28の表面と側面16Cとの接触部における接触力(摩擦力)は、接触部材27の表面と側面16との接触部における接触力(摩擦力)よりも小さい。したがって、動翼5に励振力E5が作用したとき、接触部材28の表面と側面16Cとの接触部における摩擦(滑り)が開始される。動翼5に励振力E5よりも大きい励振力E6が作用したとき、接触部材28の表面と側面16Cとの接触部における摩擦(滑り)が発生している状態で、接触部材27の表面と側面16との接触部における摩擦(滑り)が開始される。
The contact area between the surface of the
以上説明したように、本実施形態においても、異なる接触力を有する複数の接触部が設けられるため、高いロバスト性で動翼5の振動を減衰することができる。
As described above, also in the present embodiment, since a plurality of contact portions having different contact forces are provided, the vibration of the moving
なお、空間530と空間540とは、上述の第1実施形態で説明したように、回転軸AXの周方向に関して隣り合う動翼の間に設けられてもよい、上述の第2実施形態で説明したように、空間530が所定の動翼と回転軸AXの周方向に関して一側に配置された動翼との間に設けられ、空間540が所定の動翼と回転軸AXの周方向に関して他側に配置された動翼との間に設けられてもよい。
As described in the first embodiment, the
なお、本実施形態において、接触部材27の表面粗さと、接触部材28の表面粗さとが異なってもよい。すなわち、動翼の表面の表面粗さのみならず、接触部材の表面の表面粗さが異なってもよい。
In the present embodiment, the surface roughness of the
<第4実施形態>
第4実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
<Fourth embodiment>
A fourth embodiment will be described. In the following description, the same or equivalent components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.
図19及び図20は、本実施形態に係る回転機械1Fの一例を示す図である。図19に示すように、動翼5Fと動翼5Gとの間に、接触部材29Aが配置される空間550が設けられる。側面16G及び斜面39Saが空間550に面する。図20に示すように、動翼5Fと動翼5Hとの間に、接触部材29Bが配置される空間560が設けられる。側面16H及び斜面39Sbが空間560に面する。斜面39Saの傾斜角度と、斜面39Sbの傾斜角度とは同じでもよいし、異なってもよい。
19 and 20 are diagrams illustrating an example of the
ロータ2の回転において、接触部材29Aの表面と側面16Gとが接触する。ロータ2の回転において、接触部材29Bの表面と側面16Hとが接触する。
In the rotation of the rotor 2, the surface of the
本実施形態においては、ロータ2の回転において、側面16Gの摩擦係数と側面16Hの摩擦係数とが異なる。本実施形態において、側面16Gを形成する材料と、側面16Hを形成する材料とが異なる。本実施形態において、側面16Hの摩擦係数(静止摩擦係数)は、側面16Gの摩擦係数(静止摩擦係数)よりも小さい。
In the present embodiment, the friction coefficient of the
側面16Hの摩擦係数は、側面16Gの摩擦係数よりも小さいので、ロータ2の回転により、接触部材29Aの表面と側面16Gとが接触し、接触部材29Bの表面と側面16Hとが接触した状態において、接触部材29Bの表面と側面16Hとの接触部における接触力(摩擦力)は、接触部材29Aの表面と側面16Gとの接触部における接触力(摩擦力)よりも小さい。したがって、動翼5に励振力E5が作用したとき、接触部材29Bの表面と側面16Hとの接触部における摩擦(滑り)が開始される。動翼5に励振力E5よりも大きい励振力E6が作用したとき、接触部材29Bの表面と側面16Hとの接触部における摩擦(滑り)が発生している状態で、接触部材29Aの表面と側面16Gとの接触部における摩擦(滑り)が開始される。
Since the friction coefficient of the
以上説明したように、本実施形態においても、異なる接触力を有する複数の接触部が設けられるため、高いロバスト性で動翼5の振動を減衰することができる。
As described above, also in the present embodiment, since a plurality of contact portions having different contact forces are provided, the vibration of the moving
なお、本実施形態において、接触部材29Aの表面の摩擦係数と、接触部材29Bの表面の摩擦係数とが異なってもよい。すなわち、動翼の表面の摩擦係数のみならず、接触部材の表面の摩擦係数が異なってもよい。
In the present embodiment, the friction coefficient of the surface of the
なお、空間550と空間560とは、上述の第1実施形態で説明したように、回転軸AXの周方向に関して隣り合う動翼の間に設けられてもよい、上述の第2実施形態で説明したように、空間550が所定の動翼と回転軸AXの周方向に関して一側に配置された動翼との間に設けられ、空間560が所定の動翼と回転軸AXの周方向に関して他側に配置された動翼との間に設けられてもよい。
As described in the first embodiment, the
<第5実施形態>
第5実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
<Fifth Embodiment>
A fifth embodiment will be described. In the following description, the same or equivalent components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.
図21及び図22は、本実施形態に係る回転機械1Hの一例を示す図である。図21に示すように、動翼5Hと動翼5Iとの間に、接触部材29Cが配置される空間570が設けられる。側面16I及び斜面39Scが空間570に面する。図22に示すように、動翼5Hと動翼5Iとの間に、接触部材29Dが配置される空間580が設けられる。側面16I及び斜面39Sdが空間580に面する。斜面39Scの傾斜角度と、斜面39Sdの傾斜角度とは同じでもよいし、異なってもよい。
21 and 22 are diagrams illustrating an example of the
接触部材29Cの外形と、接触部材29Dの外形とは、実質的に等しい。本実施形態においては、接触部材29Cの重量(質量)と、接触部材29Dの重量(質量)とが異なる。本実施形態においては、接触部材29Cの重量は、接触部材29Dの重量よりも大きい。接触部材29Cは、中実円筒形状である。接触部材29Dは、中空円筒形状である。
The outer shape of the
接触部材29Cの重量は、接触部材29Dの重量よりも大きいので、ロータ2の回転により、接触部材29Cの表面と側面16Iとが接触し、接触部材29Dの表面と側面16Iとが接触した状態において、接触部材29Cの表面と側面16Iとの接触部における接触力(摩擦力)と、接触部材29Dの表面と側面16Iとの接触部における接触力(摩擦力)とは異なる。したがって、動翼5に励振力が作用したとき、接触部材29Cの表面と側面16Iとの接触部における摩擦(滑り)の開始時点と、接触部材29Dの表面と側面16Iとの接触部における摩擦(滑り)の開始時点とが異なる。
Since the weight of the
以上説明したように、本実施形態においても、異なる接触力を有する複数の接触部が設けられるため、高いロバスト性で動翼5の振動を減衰することができる。
As described above, also in the present embodiment, since a plurality of contact portions having different contact forces are provided, the vibration of the moving
なお、空間570と空間580とは、上述の第1実施形態で説明したように、回転軸AXの周方向に関して隣り合う動翼の間に設けられてもよい、上述の第2実施形態で説明したように、空間570が所定の動翼と回転軸AXの周方向に関して一側に配置された動翼との間に設けられ、空間580が所定の動翼と回転軸AXの周方向に関して他側に配置された動翼との間に設けられてもよい。
As described in the first embodiment, the
<第6実施形態>
第6実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
<Sixth Embodiment>
A sixth embodiment will be described. In the following description, the same or equivalent components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.
図23及び図24は、本実施形態に係る回転機械1Jの一例を示す図である。図23に示すように、動翼5Jと動翼5Kとの間に、接触部材29Eが配置される空間590が設けられる。側面16K及び斜面39Seが空間590に面する。図24に示すように、動翼5Jと動翼5Kとの間に、接触部材29Fが配置される空間600が設けられる。側面16K及び斜面39Sfが空間600に面する。斜面39Seの傾斜角度と、斜面39Sfの傾斜角度とは同じでもよいし、異なってもよい。
FIG.23 and FIG.24 is a figure which shows an example of the
接触部材29Eの外形と、接触部材29Fの外形とは、実質的に等しい。本実施形態においては、接触部材29Eの重量(質量)と、接触部材29Fの重量(質量)とが異なる。本実施形態においては、接触部材29Eの重量は、接触部材29Fの重量よりも大きい。本実施形態において、接触部材29Eの材料と、接触部材29Fの材料とが異なる。接触部材29Eの材料の密度と、接触部材29Fの材料の密度とが異なる。
The outer shape of the
接触部材29Eの重量は、接触部材29Fの重量よりも大きいので、ロータ2の回転により、接触部材29Eの表面と側面16Kとが接触し、接触部材29Fの表面と側面16Kとが接触した状態において、接触部材29Eの表面と側面16Kとの接触部における接触力(摩擦力)と、接触部材29Fの表面と側面16Kとの接触部における接触力(摩擦力)とは異なる。したがって、動翼5に励振力が作用したとき、接触部材29Eの表面と側面16Kとの接触部における摩擦(滑り)の開始時点と、接触部材29Fの表面と側面16Kとの接触部における摩擦(滑り)の開始時点とが異なる。
Since the weight of the
以上説明したように、本実施形態においても、異なる接触力を有する複数の接触部が設けられるため、高いロバスト性で動翼5の振動を減衰することができる。
As described above, also in the present embodiment, since a plurality of contact portions having different contact forces are provided, the vibration of the moving
なお、空間590と空間600とは、上述の第1実施形態で説明したように、回転軸AXの周方向に関して隣り合う動翼の間に設けられてもよい、上述の第2実施形態で説明したように、空間590が所定の動翼と回転軸AXの周方向に関して一側に配置された動翼との間に設けられ、空間600が所定の動翼と回転軸AXの周方向に関して他側に配置された動翼との間に設けられてもよい。
As described in the first embodiment, the
上述の第1実施形態から第6実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。第1実施形態の構成要素である、1つの動翼において接触面の傾斜角度を変えることと、第2実施形態の構成要素である、2つの動翼の間において接触面の傾斜角度を変えることと、第3実施形態の構成要素である、接触面(動翼の表面又は接触部材の表面)の表面形状を変えて摩擦係数を変えることと、第4実施形態の構成要素である、接触面(動翼の表面又は接触部材の表面)の材料を変えて摩擦係数を変えることと、第5実施形態の構成要素である、接触部材の形状(構造)を変えて接触部材の重量を変えることと、第6実施形態の構成要素である、接触部材の材料(密度)を変えて接触部材の重量を変えることと、を適宜組み合わせてもよい。 The components of the first to sixth embodiments described above can be combined as appropriate. Changing the inclination angle of the contact surface in one rotor blade, which is a component of the first embodiment, and changing the inclination angle of the contact surface between two rotor blades, which is a component of the second embodiment. And changing the friction coefficient by changing the surface shape of the contact surface (the surface of the moving blade or the surface of the contact member), which is a component of the third embodiment, and the contact surface being a component of the fourth embodiment Changing the friction coefficient by changing the material (the surface of the moving blade or the surface of the contact member), and changing the shape (structure) of the contact member, which is a component of the fifth embodiment, to change the weight of the contact member And changing the weight of the contact member by changing the material (density) of the contact member, which is a component of the sixth embodiment, may be appropriately combined.
1 回転機械
1B 回転機械
1C 回転機械
1F 回転機械
1H 回転機械
1J 回転機械
2 ロータ
3 ステータ
4 軸部材
5 動翼
5L 動翼
5M 動翼
5R 動翼
6 ケーシング
7 静翼
8 軸受
9 ロータディスク
9M 溝
10 蒸気通路
11 蒸気供給口
12 蒸気排出口
13 翼根
14 プラットフォーム
14L プラットフォーム
14M プラットフォーム
14R プラットフォーム
15 翼部
16 側面
16C 側面
16G 側面
16H 側面
17 側面
20 接触部材
21 第1接触部材
22 第2接触部材
23 第3接触部材
24 第4接触部材
25 接触部材
26 接触部材
27 接触部材
28 接触部材
29A 接触部材
29B 接触部材
30 凹部
31 内面
31S 斜面
31V 垂直面
32 内面
32S 斜面
32V 垂直面
33 内面
33S 斜面
33V 垂直面
34 内面
34S 斜面
34V 垂直面
35S 斜面
36S 斜面
37S 斜面
38S 斜面
39Sa 斜面
39Sb 斜面
41 第1空間
42 第2空間
43 第3空間
44 第4空間
51 第1動翼
52 第2動翼
141 第1プラットフォーム
142 第2プラットフォーム
510 空間
520 空間
530 空間
540 空間
550 空間
560 空間
AX 回転軸
C1 第1接触部
C2 第2接触部
C3 第3接触部
C4 第4接触部
CF 遠心力
F1 接触力
F2 接触力
F3 接触力
F4 接触力
Na1 反力
Na2 反力
Na3 反力
Na4 反力
Nb1 反力
Nb2 反力
Nb3 反力
Nb4 反力
θ1 角度
θ2 角度
θ3 角度
θ4 角度
θ5 角度
θ6 角度
θa 角度
θb 角度
θc 角度
θd 角度
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotating machine 1B Rotating machine 1C Rotating machine 1F Rotating machine 1H Rotating machine 1J Rotating machine 1J Rotating machine 2 Rotor 3 Stator 4 Shaft member 5 Rotor blade 5L Rotor blade 5M Rotor blade 5R Rotor blade 6 Casing 7 Stator blade 8 Bearing 9 Rotor disk 9M Groove 10 Steam passage 11 Steam supply port 12 Steam discharge port 13 Blade root 14 Platform 14L Platform 14M Platform 14R Platform 15 Wing 16 Side surface 16C Side surface 16G Side surface 16H Side surface 17 Side surface 20 Contact member 21 First contact member 22 Second contact member 23 Third Contact member 24 Fourth contact member 25 Contact member 26 Contact member 27 Contact member 28 Contact member 29A Contact member 29B Contact member 30 Recess 31 Inner surface 31S Slope 31V Vertical surface 32 Inner surface 32S Slope 32V Vertical surface 33 Inner surface 33S Slope 33V vertical surface 34 inner surface 34S inclined surface 34V vertical surface 35S inclined surface 36S inclined surface 37S inclined surface 38S inclined surface 39Sa inclined surface 39Sb inclined surface 41 first space 42 second space 43 third space 44 fourth space 51 first moving blade 52 second moving blade 141 first 1 platform 142 2nd platform 510 space 520 space 530 space 540 space 550 space 560 space AX rotation axis C1 first contact portion C2 second contact portion C3 third contact portion C4 fourth contact portion CF centrifugal force F1 contact force F2 contact force F3 contact force F4 contact force Na1 reaction force Na2 reaction force Na3 reaction force Na4 reaction force Nb1 reaction force Nb2 reaction force Nb3 reaction force Nb4 reaction force θ1 angle θ2 angle θ3 angle θ4 angle θ5 angle θ6 angle θc angle θd angle θc angle θd angle
Claims (10)
前記第1動翼と前記第2動翼との間の第1空間に移動可能に配置され、前記軸部材の回転において、第1接触力で前記第1空間に面する第1接触面と接触する第1接触部材と、
前記第1動翼と前記第2動翼との間であって前記回転軸と平行な方向において前記第1空間とは異なる位置に設けられた第2空間に移動可能に配置され、前記軸部材の回転において、前記第1接触力とは異なる第2接触力で前記第2空間に面する第2接触面と接触する第2接触部材と、
を備えるシール構造。 Each of which is connected to a shaft member rotatable around a rotation shaft, and is arranged between a first blade and a second blade adjacent to each other in the circumferential direction of the rotation shaft,
The first blade is movably disposed in a first space between the first blade and the second blade, and contacts the first contact surface that faces the first space with a first contact force during rotation of the shaft member. A first contact member that
The shaft member is movably disposed in a second space provided at a position different from the first space in a direction parallel to the rotation axis between the first blade and the second blade. The second contact member that contacts the second contact surface facing the second space with a second contact force different from the first contact force,
Seal structure comprising.
前記第2接触面は、前記第1動翼に設けられた第3面と、前記回転軸に対する放射方向に関して外側に向かって前記第3面との距離が小さくなるように前記第2動翼に設けられた第4面と、を含み、
前記第1接触部材は、前記第1面及び前記第2面の両方に接触して、前記放射方向に関して外側の移動を規制され、
前記第2接触部材は、前記第3面及び前記第4面の両方に接触して、前記放射方向に関して外側の移動を規制され、
前記第1面と前記第2面とがなす第1角度と、前記第3面と前記第4面とがなす第2角度とが異なる、請求項1に記載のシール構造。 The first contact surface is formed on the second moving blade such that a distance between the first surface provided on the first moving blade and the first surface is decreased outward in a radial direction with respect to the rotation axis. A second surface provided,
The second contact surface is formed on the second moving blade so that a distance between a third surface provided on the first moving blade and the third surface decreases outward in a radial direction with respect to the rotation axis. A fourth surface provided,
The first contact member is in contact with both the first surface and the second surface and is restricted from moving outward with respect to the radial direction;
The second contact member is in contact with both the third surface and the fourth surface, and is restricted from moving outward with respect to the radial direction,
2. The seal structure according to claim 1, wherein a first angle formed by the first surface and the second surface is different from a second angle formed by the third surface and the fourth surface.
前記第2接触面は、前記第1動翼に設けられた第3面と、前記回転軸に対する放射方向に関して外側に向かって前記第3面との距離が小さくなるように前記第2動翼に設けられた第4面と、を含み、
前記第1接触部材は、前記第1面及び前記第2面の両方に接触して、前記放射方向に関して外側の移動を規制され、
前記第2接触部材は、前記第3面及び前記第4面の両方に接触して、前記放射方向に関して外側の移動を規制され、
前記軸部材の回転において、前記第1接触面と前記第1接触部材との接触面積と、前記第2接触面と前記第2接触部材の接触面積とが異なる、請求項1に記載のシール構造。 The first contact surface is formed on the second moving blade such that a distance between the first surface provided on the first moving blade and the first surface is decreased outward in a radial direction with respect to the rotation axis. A second surface provided,
The second contact surface is formed on the second moving blade so that a distance between a third surface provided on the first moving blade and the third surface decreases outward in a radial direction with respect to the rotation axis. A fourth surface provided,
The first contact member is in contact with both the first surface and the second surface and is restricted from moving outward with respect to the radial direction;
The second contact member is in contact with both the third surface and the fourth surface, and is restricted from moving outward with respect to the radial direction,
2. The seal structure according to claim 1, wherein, in the rotation of the shaft member, a contact area between the first contact surface and the first contact member is different from a contact area between the second contact surface and the second contact member. .
前記第2接触面は、前記第1動翼に設けられた第3面と、前記回転軸に対する放射方向に関して外側に向かって前記第3面との距離が小さくなるように前記第2動翼に設けられた第4面と、を含み、
前記第1接触部材は、前記第1面及び前記第2面の両方に接触して、前記放射方向に関して外側の移動を規制され、
前記第2接触部材は、前記第3面及び前記第4面の両方に接触して、前記放射方向に関して外側の移動を規制され、
前記第1接触面の表面粗さと、前記第2接触面の表面粗さとが異なる、請求項1に記載のシール構造。 The first contact surface is formed on the second moving blade such that a distance between the first surface provided on the first moving blade and the first surface is decreased outward in a radial direction with respect to the rotation axis. A second surface provided,
The second contact surface is formed on the second moving blade so that a distance between a third surface provided on the first moving blade and the third surface decreases outward in a radial direction with respect to the rotation axis. A fourth surface provided,
The first contact member is in contact with both the first surface and the second surface and is restricted from moving outward with respect to the radial direction;
The second contact member is in contact with both the third surface and the fourth surface, and is restricted from moving outward with respect to the radial direction,
The seal structure according to claim 1, wherein a surface roughness of the first contact surface is different from a surface roughness of the second contact surface.
前記第2接触面は、前記第1動翼に設けられた第3面と、前記回転軸に対する放射方向に関して外側に向かって前記第3面との距離が小さくなるように前記第2動翼に設けられた第4面と、を含み、
前記第1接触部材は、前記第1面及び前記第2面の両方に接触して、前記放射方向に関して外側の移動を規制され、
前記第2接触部材は、前記第3面及び前記第4面の両方に接触して、前記放射方向に関して外側の移動を規制され、
前記第1接触面の摩擦係数と前記第2接触面の摩擦係数とが異なる、請求項1に記載のシール構造。 The first contact surface is formed on the second moving blade such that a distance between the first surface provided on the first moving blade and the first surface is decreased outward in a radial direction with respect to the rotation axis. A second surface provided,
The second contact surface is formed on the second moving blade so that a distance between a third surface provided on the first moving blade and the third surface decreases outward in a radial direction with respect to the rotation axis. A fourth surface provided,
The first contact member is in contact with both the first surface and the second surface and is restricted from moving outward with respect to the radial direction;
The second contact member is in contact with both the third surface and the fourth surface, and is restricted from moving outward with respect to the radial direction,
The seal structure according to claim 1, wherein a friction coefficient of the first contact surface is different from a friction coefficient of the second contact surface.
前記第2接触面は、前記第1動翼に設けられた第3面と、前記回転軸に対する放射方向に関して外側に向かって前記第3面との距離が小さくなるように前記第2動翼に設けられた第4面と、を含み、
前記第1接触部材は、前記第1面及び前記第2面の両方に接触して、前記放射方向に関して外側の移動を規制され、
前記第2接触部材は、前記第3面及び前記第4面の両方に接触して、前記放射方向に関して外側の移動を規制され、
前記第1接触部材の重量と、前記第2接触部材の重量とが異なる、請求項1に記載のシール構造。 The first contact surface is formed on the second moving blade such that a distance between the first surface provided on the first moving blade and the first surface is decreased outward in a radial direction with respect to the rotation axis. A second surface provided,
The second contact surface is formed on the second moving blade so that a distance between a third surface provided on the first moving blade and the third surface decreases outward in a radial direction with respect to the rotation axis. A fourth surface provided,
The first contact member is in contact with both the first surface and the second surface and is restricted from moving outward with respect to the radial direction;
The second contact member is in contact with both the third surface and the fourth surface, and is restricted from moving outward with respect to the radial direction,
The seal structure according to claim 1, wherein a weight of the first contact member is different from a weight of the second contact member.
前記第2接触面は、前記第1動翼に設けられた第3面と、前記回転軸に対する放射方向に関して外側に向かって前記第3面との距離が小さくなるように前記第2動翼に設けられた第4面と、を含み、
前記第1接触部材は、前記第1面及び前記第2面の両方に接触して、前記放射方向に関して外側の移動を規制され、
前記第2接触部材は、前記第3面及び前記第4面の両方に接触して、前記放射方向に関して外側の移動を規制され、
前記第1接触部材の密度と、前記第2接触部材の密度とが異なる、請求項1に記載のシール構造。 The first contact surface is formed on the second moving blade such that a distance between the first surface provided on the first moving blade and the first surface is decreased outward in a radial direction with respect to the rotation axis. A second surface provided,
The second contact surface is formed on the second moving blade so that a distance between a third surface provided on the first moving blade and the third surface decreases outward in a radial direction with respect to the rotation axis. A fourth surface provided,
The first contact member is in contact with both the first surface and the second surface and is restricted from moving outward with respect to the radial direction;
The second contact member is in contact with both the third surface and the fourth surface, and is restricted from moving outward with respect to the radial direction,
The seal structure according to claim 1, wherein a density of the first contact member is different from a density of the second contact member.
前記第1接触部材及び前記第2接触部材は、前記第1動翼のプラットフォームと前記第2動翼のプラットフォームとの間に配置され、
前記翼根側の空間と前記翼部側の空間との気体の流通を抑制する請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のシール構造。 The first moving blade and the second moving blade include a blade root connected to the shaft member, a platform disposed outside the blade root with respect to a radial direction with respect to the rotation axis, and an outside of the platform with respect to the radial direction. Each having wings arranged in
The first contact member and the second contact member are disposed between the platform of the first blade and the platform of the second blade,
The seal structure according to any one of claims 1 to 7 , wherein gas flow between the blade root side space and the blade portion side space is suppressed.
前記軸部材に接続される第1動翼と、
前記回転軸の周方向に関して前記第1動翼の隣に配置され、前記軸部材に接続される第2動翼と、
前記第1動翼と前記第2動翼との間に配置される請求項1から請求項8のいずれか一項に記載のシール構造と、
を備える動翼。 A shaft member rotatable around a rotation axis;
A first rotor blade connected to the shaft member;
A second moving blade disposed adjacent to the first moving blade in the circumferential direction of the rotating shaft and connected to the shaft member;
The seal structure according to any one of claims 1 to 8 , wherein the seal structure is disposed between the first blade and the second blade.
With moving blades.
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