JP6742500B2 - ブレードのプレツイスト量計測方法及びロータの製造方法 - Google Patents
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Description
このようにシュラウド同士には、プレツイスト量に基づく押圧力が生じることから、動翼をディスク上に配列する際には、この押圧力に抗しながら組み立てる必要がある。
この発明は、より正確にプレツイスト量を推定することができるブレードのプレツイスト量計測方法及びロータの製造方法を提供する。
このようにシュラウドの周方向への広がり寸法を取得しつつ、周方向に隣接する二つの動翼のシュラウド同士の軸線方向の位置ずれ量を計測することで、広がり寸法から求められるプレツイスト量に対して、軸線方向の位置ずれ量に起因するプレツイスト量のずれを補正できる。したがって、より正確にプレツイスト量を推定することができる。
このようにすることで、二つの動翼についてそれぞれの基準位置と、二つの動翼をコンタクト面同士が接触するように挿入した際における二つのシュラウドの周方向の寸法と、を比較することのみで広がり寸法を取得することができる。
このようにすることで、補正したプレツイスト量に基づいてコンタクト面を削ることができる。そのため、コンタクト面が適切に切削された動翼を、例えば、一括して翼溝に挿入することができる。すなわち、動翼をディスクに取り付けるに当たって、他の工程への手戻りや繰り返し等が生じることなく、容易にロータを製造することができる。
図1は、この実施形態のロータの一部を軸線方向から見た拡大図である。
図1に示すように、ロータ1は、ロータ本体10と、ディスク20と、複数の動翼30と、を備えている。
ロータ本体10は、軸線O方向に延びる円柱状に形成されている。ロータ本体10は、例えば蒸気タービン等のタービン内部に設けられている。ロータ本体10は、軸線O回りに回転可能に支持されている。
蒸気タービンの場合、このタービン流路に高温高圧の蒸気が供給されることでロータ1が回転する。ロータ1の回転エネルギーは、例えば、ジェネレータによって電気エネルギーに変換される。
図1に示すように、ディスク20は、その外周面(外周部)に、周方向に間隔をあけて複数の翼溝40が形成されている。それぞれの翼溝40は、ディスク20の外周面から径方向内側に向かって凹むように形成されている。これら翼溝40は軸線O方向における両側が開口されている。すなわち、翼溝40はディスク20を軸線O方向に貫通するように形成されている。
プラットホーム32は、翼根31の径方向外側に設けられた矩形板状の部材である。図2に示すように、この実施形態におけるプラットホーム32は周方向から見て概ね平行四辺形状に形成されている。プラットホーム32の径方向内側の面は、ディスク20の外周面に当接するように形成されている。さらに、プラットホーム32の周方向における両辺は、隣接する他の動翼30のプラットホーム32と当接するように形成されている。プラットホーム32の形状や寸法は設計に応じて適宜に選択されるものであって、本実施形態に限定されるものではない。
図2に示すように、ブレード33は、腹部33Aと、背部33Bと、を有している。腹部33Aは、周方向一方側に向かって凹となる曲面状に形成されている。背部33Bは、腹部33Aの表裏反対側で周方向他方側に向かって凸となる曲面状に形成されている。これら腹部33Aと背部33Bとを形成する曲面は、軸線Oに交差する方向(翼弦方向Dh)における両端縁で連続的に接続されている。翼弦方向Dhにおける両端縁のうち、一方側の端縁は、曲面状に形成されたリーディングエッジ36となっている。翼弦方向Dhにおけるリーディングエッジ36と反対側の端縁は、尖頭状に形成されたトレーリングエッジ37となっている。
シュラウド34は、上流側に形成された上流側端縁60と、下流側に形成された下流側端縁70とを備えている。これら上流側端縁60と下流側端縁70とは、それぞれ周方向に延びている。
前方側第一端縁81は、上流側から下流側に向かうほど回転方向の後方側に配置されるように傾斜している。前方側第一端縁81の上流側の端部と、上流側端縁60の回転方向前方側の端部とは、回転方向の前方側に向かって湾曲する曲面によって互いに接続されている。前方側第一端縁81の下流側の端部は、回転方向前方側に向かって次第に湾曲することで円弧状に形成されている。
後方側第二端縁92は、前方側第二端縁82と概ね同一の方向に延びている。この後方側第二端縁92は、周方向に隣接する他の動翼30のシュラウド34のコンタクト面である前方側第二端縁82に対して、大部分が当接するように形成されている。言い換えると、互いに隣接する二つの動翼30のうち、一方の動翼30における前方側第二端縁82と、他方の動翼30における後方側第二端縁92とは、上下流方向(軸線O方向)に対して同一の角度で傾斜するように延びている。
すなわち、ロータ1を組立てるには、動翼30のプレツイスト量が、この目標プレツイスト量となるように、動翼30の形状を調整する必要がある。この調整は、前方側第二端縁82、又は後方側第二端縁92のいずれか一方における削りしろKに対して切削加工等を施すことで行われる。このときの削り量に応じて動翼30のプレツイスト量が調整される。
基準位置検出工程(ステップS11)では、1つの動翼30を翼溝40に挿入し、この動翼30の基準位置の検出を行う。図5に示すように、動翼30の翼根31と翼溝40との間には周方向に間隙50が形成されている。この間隙50により、動翼30は周方向に沿ってわずかに振れるようになっている。この振れの大きさをまず計測する。具体的には、動翼30を周方向に沿って動かしたときの、シュラウド34上の任意の一点(例えば、上述の当接部Cにおける点P1など)の振れ量をダイヤルゲージ等の計測装置で計測する。この振れ量を「T1」としたとき、T1に0.5を乗じた値、すなわち0.5T1となる位置を動翼30の基準位置とする。具体的には、計測装置で振れ量T1を計測した後、このT1に基づいて0.5T1を算出して記録しておく。基準位置の検出が完了した後、動翼30を翼溝40から取り外す。
H=L1−L2・・・(1)
(1)式に示すように、広がり寸法Hとは、一対の動翼30がともに基準位置にある状態を仮定した場合における二つのシュラウド34の周方向寸法L2と、周方向実測値L1との差分を表している。
H’=H−ΔH ・・・(2)
ΔH=G/tan(Angle) ・・・(3)
ここで、「Angle」は、コンタクト面(前方側第二端縁82、後方側第二端縁92)の角度(設計値)である。
プレツイスト量比較工程(ステップS02)では、図8に示す広がり寸法Hとプレツイスト量θとの相関関係に基づいて、補正値H’に対応するプレツイスト量θ1と、目標プレツイスト量θpとを比較する。プレツイスト量θ1が目標プレツイスト量θpの範囲内(実質的に同一と言える範囲)にあるか否かを判定する(ステップS03)。この判定の結果、目標プレツイスト量θpの範囲内に無いと判定された場合には、削りしろKを切削する切削工程(ステップS04)に進み、微調整した後に再度ステップS01に戻る。すなわち、補正値H’に基づくプレツイスト量θ1が目標プレツイスト量θpの範囲内になるまで、調整を繰り返す。この実施形態では、動翼30のブレード33における背部33Bに近い側、すなわち前方側第二端縁82を切削することで、プレツイスト量θ1を調整する。
挿入工程(ステップS05)では、ディスク20の全周に渡る全ての動翼30のブレード33のプレツイスト量θ1が目標プレツイスト量θpの範囲内に調整されると、これら動翼30を翼溝40に対して周方向に順次挿入する。
例えば、上述した実施形態においては、削りしろKを切削加工する場合について説明したが、削りしろKの厚さを調整可能な加工であればよく、切削加工に限られない。
10 ロータ本体
20 ディスク
30 動翼
31 翼根
31A セレーション
32 プラットホーム
33 ブレード
33A 腹部
33B 背部
34 シュラウド
36 リーディングエッジ
37 トレーリングエッジ
40 翼溝
41 内壁面
42 歯
50 間隙
60 上流側端縁
70 下流側端縁
80 前方側端縁
81 前方側第一端縁
82 前方側第二端縁
83 前方側第三端縁
90 後方側端縁
91 後方側第一端縁
92 後方側第二端縁
93 後方側第三端縁
C 当接部
Dp 動翼基準線
O 軸線
Claims (3)
- 軸線回りに回転可能なディスクの外周部に取り付けられた複数の動翼が備えるブレードのプレツイスト量計測方法であって、
周方向で隣接する二つの動翼を、互いのブレードの翼端に形成されたシュラウドのコンタクト面同士が接触するように軸線方向にスライドさせて前記ディスクに取り付け、前記ディスクに取り付けられた二つの動翼の各シュラウドの周方向への広がり寸法を取得する広がり寸法取得工程と、
周方向に隣接する二つの動翼の前記シュラウド同士の軸線方向の位置ずれ量を計測する位置ずれ取得工程と、
前記位置ずれ取得工程により取得した位置ずれ量に基づいて、前記広がり寸法取得工程で取得した広がり寸法を補正する補正工程と、
前記補正工程で補正した広がり寸法に基づいて、前記ブレードのプレツイスト量を取得するプレツイスト量取得工程と、を含み、
前記広がり寸法取得工程は、隣接する二つの動翼を対象として前記ディスクの全周に渡って順次行うブレードのプレツイスト量計測方法。 - 前記隣接する二つの動翼のうちの一方の動翼のみを前記ディスクに取り付けて、前記一方の動翼の基準位置を検出するとともに、前記隣接する二つの動翼のうちの他方の動翼のみを前記ディスクに取り付けて、前記他方の動翼の基準位置を検出する基準位置検出工程を含み、
前記広がり寸法取得工程は、
前記ディスクに取り付けられた隣接する二つの動翼の各シュラウドの周方向の寸法を検出して、前記検出した各シュラウドの周方向の寸法を、前記一方の動翼の基準位置及び他方の動翼の基準位置と比較することにより、前記広がり寸法を取得し、
前記基準位置検出工程は、隣接する二つの動翼を対象として前記ディスクの全周に渡って順次行う請求項1に記載のブレードのプレツイスト量計測方法。 - 請求項1又は2に記載のブレードのプレツイスト量計測方法を用いたロータの製造方法であって、
前記補正工程により補正したプレツイスト量に基づいて、前記シュラウドのコンタクト面を削る削り工程と、
前記コンタクト面を削った前記動翼を前記ディスクに順次取り付ける工程と、
を含むロータの製造方法。
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