JP6991896B2 - 動翼、回転機械 - Google Patents

Description

本発明は、動翼、回転機械に関する。

蒸気タービンを含む回転機械は、複数のディスクを有する回転軸と、ディスクの外周面に植え込まれた複数の動翼と、動翼を外側から覆うとともに内周面に複数の静翼が設けられたケーシングと、を備えている。動翼と静翼に対して蒸気等の作動流体が交互に衝突することで、回転軸に回転力が付与される。

ディスクと動翼の接続構造の具体的な例として、Ｔルート型と呼ばれる方式が知られている。Ｔルート型の動翼は、翼断面形状を有する動翼本体と、動翼本体を支持する板状のプラットフォームと、プラットフォームの内周側に設けられた翼根と、を有している。翼根は、内周側が幅広のＴ字型をなしている。ディスクの外周面には、この翼根に対応する形状の溝が形成されている。即ち、翼根を溝に嵌合させることで、ディスク外周面上で複数の動翼が隣接した状態で保持される。

ここで、互いに隣接する動翼同士の間では、製造上の公差や、組立て時の誤差等に基づくわずかな隙間が形成される場合がある。これにより、運転中の回転機械で動翼に振動を生じることがある。振動が卓越した場合、動翼に疲労破壊等を生じる可能性がある。このような振動を低減するための技術として、例えば下記特許文献１が知られている。特許文献１に記載された動翼は、プラットフォーム部の周方向両側の端部に、隣接する動翼のプラットフォーム部と係合する重合せ部が設けられている。振動が生じた際に、これら重合せ部同士が摺動することで摩擦を減衰し、振動を低減することができるとされている。

特開平１０－１４１００１号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された動翼では、プラットフォーム部同士のみが接触するため、隣接する動翼同士の支持固定が必ずしも十分であるとは言えない。これにより、振動が十分に低減されず、動翼の疲労破壊等を生じる虞がある。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、振動をより小さく抑えることが可能な動翼、回転機械を提供することを目的とする。

本発明の第一の態様によれば、動翼は、軸線を中心とするディスクの外周面から凹んで周方向に延びる環状溝に、互いに周方向に隣接するように取り付けられる動翼であって、前記環状溝内に収容されて、軸線を含む断面視で径方向内側が幅広とされたＴ字状をなす翼根、及び、該翼根の径方向外側の端部に設けられたプラットフォームを有する基部と、前記プラットフォームの外周面から径方向外側に向かって延びる翼本体と、を備え、前記基部の周方向を向く面は、周方向に隣り合う動翼同士で互いに当接可能な平面状の当接面とされており、該当接面に、周方向に隣り合う前記動翼の基部同士で嵌り合う嵌合部が形成されており、前記嵌合部は、周方向に隣り合う前記動翼のうち、一方の前記動翼の前記当接面から周方向他方側に向かって突出する凸部と、他方の前記動翼の前記当接面から周方向他方側に向かって凹むとともに、前記凸部が挿入される凹部と、を有し、前記凸部は、前記当接面から球面状に突出し、前記凹部は、前記凸部に対して接触する少なくとも２つの凹部底面を有する。

この構成によれば、当接面に形成された嵌合部が互いに嵌り合うことにより、当該嵌合部における摩擦力が増大する。その結果、動翼の基部同士を強固に支持固定することができるとともに、摩擦力によって振動を減衰させることができる。これにより、動翼に生じる振動を低減することができる。さらに、プラットフォームだけでなく、基部の当接面全体が互いに当接するため、基部同士をさらに強固に支持固定することができる。
また、この構成によれば、一方の動翼に形成された凸部が、他方の動翼に形成された凹部に挿入されることで、隣り合う動翼の基部同士を強固に支持固定することができる。具体的には、軸線方向、又は径方向から加わる外力に対して、基部同士が十分に抗することができる。
さらに、この構成によれば、球面状に突出する凸部に対して、少なくとも２つの凹部底面が接触する。これにより、凸部と凹部との間で生じる摩擦力をより大きくすることができる。一方で、凸部と凹部がともに球面状をなしている場合、両者を正確に嵌合させるために高い工作精度が要求される。しかしながら、上記の構成によれば、凹部に凹部底面を形成することのみにより、高い摩擦力を確保することができるとともに、工作精度を下げることができる。これにより、製造コストを抑えることができる。

本発明の他の態様によれば、前記凸部、及び前記凹部は、径方向に離間して複数ずつ設けられていてもよい。
さらに、本発明の他の態様によれば、動翼は、 軸線を中心とするディスクの外周面から凹んで周方向に延びる環状溝に、互いに周方向に隣接するように取り付けられる動翼であって、前記環状溝内に収容されて、軸線を含む断面視で径方向内側が幅広とされたＴ字状をなす翼根、及び、該翼根の径方向外側の端部に設けられたプラットフォームを有する基部と、前記プラットフォームの外周面から径方向外側に向かって延びる翼本体と、を備え、前記基部の周方向を向く面は、周方向に隣り合う動翼同士で互いに当接可能な平面状の当接面とされており、該当接面に、周方向に隣り合う前記動翼の基部同士で嵌り合う嵌合部が形成されており、前記嵌合部は、周方向に隣り合う前記動翼のうち、一方の前記動翼の前記当接面から周方向他方側に向かって突出する凸部と、他方の前記動翼の前記当接面から周方向他方側に向かって凹むとともに、前記凸部が挿入される凹部と、を有し、前記凸部、及び前記凹部は、径方向に離間して複数ずつ設けられている。

この構成によれば、凸部、及び凹部が、径方向に離間して複数ずつ設けられていることから、隣り合う動翼の基部同士をさらに強固に支持固定することができる。具体的には、軸線方向、又は径方向から加わる外力に対して、基部同士がさらに十分に抗することができる。

本発明の他の態様によれば、動翼は、軸線を中心とするディスクの外周面から凹んで周方向に延びる環状溝に、互いに周方向に隣接するように取り付けられる動翼であって、前記環状溝内に収容されて、軸線を含む断面視で径方向内側が幅広とされたＴ字状をなす翼根、及び、該翼根の径方向外側の端部に設けられたプラットフォームを有する基部と、前記プラットフォームの外周面から径方向外側に向かって延びる翼本体と、を備え、前記基部の周方向を向く面は、周方向に隣り合う動翼同士で互いに当接可能な平面状の当接面とされており、該当接面に、周方向に隣り合う前記動翼の基部同士で嵌り合う嵌合部が形成されており、前記嵌合部は、周方向に隣り合う前記動翼のうち、一方の前記動翼の前記当接面から周方向他方側に突出するとともに径方向に延びる径方向凸部と、他方の前記動翼の前記当接面から周方向他方側に凹むとともに径方向に延びる径方向凹部と、を有し、前記径方向凸部、及び前記径方向凹部は、軸線方向に交互に複数配列されている。

この構成によれば、径方向に延びる径方向凸部、及び径方向凹部同士が嵌り合うことにより、隣り合う動翼の基部同士をさらに強固に支持固定することができる。具体的には、軸線方向、又は径方向から加わる外力に対して、基部同士がさらに十分に抗することができる。
さらに、この構成によれば、径方向凸部、及び径方向凹部が、軸線方向に交互に複数配列されていることから、基部同士の間で生じる摩擦力をさらに大きくすることができる。

本発明の他の態様によれば、動翼は、軸線を中心とするディスクの外周面から凹んで周方向に延びる環状溝に、互いに周方向に隣接するように取り付けられる動翼であって、前記環状溝内に収容されて、軸線を含む断面視で径方向内側が幅広とされたＴ字状をなす翼根、及び、該翼根の径方向外側の端部に設けられたプラットフォームを有する基部と、前記プラットフォームの外周面から径方向外側に向かって延びる翼本体と、を備え、前記基部の周方向を向く面は、周方向に隣り合う動翼同士で互いに当接可能な平面状の当接面とされており、該当接面に、周方向に隣り合う前記動翼の基部同士で嵌り合う嵌合部が形成されており、前記嵌合部は、周方向に隣り合う前記動翼のうち、一方の前記動翼の前記当接面から周方向他方側に突出するとともに軸線方向に延びる軸線方向凸部と、他方の前記動翼の前記当接面から周方向他方側に凹むとともに軸線方向に延びる軸線方向凹部と、を有し、軸線方向に間隔をあけて配列された複数ずつの前記軸線方向凸部、及び前記軸線方向凹部を有し、軸線方向一方側の前記軸線方向凸部、及び前記軸線方向凹部と、軸線方向他方側の前記軸線方向凸部、及び前記軸線方向凹部とは、径方向における位置が互いに異なる。

この構成によれば、軸線方向に延びる軸線方向凸部、及び軸線方向凹部同士が嵌り合うことにより、隣り合う動翼の基部同士をさらに強固に支持固定することができる。具体的には、軸線方向、又は径方向から加わる外力に対して、基部同士がさらに十分に抗することができる。
さらに、この構成によれば、軸線方向に延びる複数ずつの軸線方向凸部、及び軸線方向凹部同士が嵌り合うことにより、隣り合う動翼の基部同士をさらに強固に支持固定することができる。加えて、軸線方向一方側の軸線方向凸部、及び軸線方向凹部と、軸線方向他方側の軸線方向凸部、及び軸線方向凹部とは、径方向における位置が互いに異なっていることから、周方向を軸とする曲げ応力に対してもより十分に抗することができる。

本発明の他の態様によれば、回転機械は、軸線を中心とする円盤状のディスクを有する回転軸と、前記ディスクの外周面から凹んで周方向に延びる環状溝に取り付けられた上記第一から第八のいずれか一態様に係る動翼と、前記動翼を外周側から覆うケーシングと、該ケーシングの内周面に設けられた静翼と、を備える。

この構成によれば、振動がより小さく抑えられた回転機械を提供することができる。

本発明によれば、振動をより小さく抑えることが可能な動翼、回転機械を提供することができる。

本発明の第一実施形態に係る回転機械の構成を示す模式図である。 本発明の第一実施形態に係る動翼の構成を示す断面図である。 本発明の第一実施形態に係る動翼の構成を示す斜視図である。 本発明の第一実施形態に係る動翼の翼根の構成を示す正面図である。 本発明の第一実施形態に係る嵌合部の構成を示す説明図である。 本発明の第二実施形態に係る嵌合部の構成を示す説明図である。 本発明の第二実施形態に係る嵌合部の構成を示す断面図である。 本発明の第三実施形態に係る嵌合部の構成を示す説明図である。 本発明の第三実施形態に係る動翼の翼根の構成を示す正面図である。 本発明の第三実施形態の変形例に係る嵌合部の構成を示す説明図である。 本発明の第三実施形態の変形例に係る動翼の翼根の構成を示す正面図である。 本発明の第四実施形態に係る嵌合部の構成を示す説明図である。

［第一実施形態］
本発明の第一実施形態について図面を参照して説明する。図１に示すように、蒸気タービン１は、軸線Ｏ方向に沿って延びる蒸気タービンロータ３（回転軸）と、蒸気タービンロータ３を外周側から覆う蒸気タービンケーシング２（ケーシング）と、蒸気タービンロータ３の軸端１１を軸線Ｏ回りに回転可能に支持するジャーナル軸受４、及びスラスト軸受５と、を備えている。

蒸気タービンロータ３は複数の動翼３０を有している。蒸気タービンロータ３の周方向に一定の間隔をもって複数の動翼３０が配列される。軸線Ｏ方向においても、一定の間隔を持って複数の動翼３０の列が配列される。動翼３０は、翼本体３１と、動翼シュラウド３４と、を有している。翼本体３１は、蒸気タービンロータ３の外周面から径方向外側に向かって突出している。翼本体３１は、径方向から見て翼型の断面を有する。翼本体３１の先端部（径方向外側の端部）には、動翼シュラウド３４が設けられている。

蒸気タービンケーシング２は、蒸気タービンロータ３を外周側から覆う略筒状をなしている。蒸気タービンケーシング２の軸線Ｏ方向一方側には、蒸気Ｓを取り込む蒸気供給管１２が設けられている。蒸気タービンケーシング２の軸線Ｏ方向他方側には、蒸気Ｓを排出する蒸気排出管１３が設けられている。以降の説明では、蒸気排出管１３から見て蒸気供給管１２が位置する側を上流側と呼び、蒸気供給管１２から見て蒸気排出管１３が位置する側を下流側と呼ぶ。

蒸気タービンケーシング２の内周面に沿って複数の静翼２１が設けられている。静翼２１は、静翼台座２４を介して蒸気タービンケーシング２の内周面に接続される羽根状の部材である。さらに、静翼２１の先端部（径方向内側の端部）には、静翼シュラウド２２が設けられている。動翼３０と同様に、静翼２１は内周面上で周方向及び軸線Ｏ方向に沿って複数配列される。動翼３０は、隣り合う複数の静翼２１の間の領域に入り込むようにして配置される。

蒸気タービンケーシング２の内部において、静翼２１と動翼３０が配列された領域は、作動流体である蒸気Ｓが流通する主流路２０を形成する。蒸気タービンケーシング２の内周面と動翼シュラウド３４との間には、軸線Ｏに対する径方向外側に向かって凹むキャビティ５０が周方向全域にわたって形成されている。キャビティ５０は、動翼３０の先端（動翼シュラウド３４）を収容する。

蒸気Ｓは、上流側の蒸気供給管１２を介して、上述のように構成された蒸気タービン１に供給される。その後、蒸気タービンロータ３の回転に伴って静翼２１と動翼３０の列を通過し、やがて下流側の蒸気排出管１３を通じて後続の装置（不図示）に向かって排出される。

ジャーナル軸受４は、軸線Ｏに対する径方向への荷重を支持する。ジャーナル軸受４は、蒸気タービンロータ３の両端に１つずつ設けられている。スラスト軸受５は、軸線Ｏ方向への荷重を支持する。スラスト軸受５は、蒸気タービンロータ３の上流側の端部にのみ設けられている。

続いて、図２から図５を参照して、本実施形態に係る動翼３０の構成について詳述する。図２に示すように、動翼３０は、上述の翼本体３１と、動翼シュラウド３４と、翼本体３１から軸線Ｏに対する径方向内側に向かって延びる基部３２と、を有している。基部３２は、後述する環状溝９１に収容される翼根３２Ａと、翼根３２Ａの径方向外側の端部に設けられたプラットフォーム３２Ｂと、を有している。

翼根３２Ａは、軸線Ｏを含む断面視で、径方向外側の部分に比べて径方向内側の部分が幅広とされることで、断面Ｔ字状をなしている。より詳細には、翼根３２Ａは、径方向に延びるネック部３５と、ネック部３５の径方向内側の端部に設けられた翼根本体３６と、を有している。軸線Ｏ方向における翼根本体３６の寸法は、軸線Ｏ方向におけるネック部３５の寸法よりも大きく設定されている。軸線Ｏを含む断面視で、翼根本体３６はネック部３５に対して直交する方向に延びている。

蒸気タービンロータ３は、軸線Ｏ方向に配列された複数のディスク９を有している。ディスク９は、軸線Ｏを中心とする円盤状をなしており、その外周面には上記の翼根３２Ａを収容する環状溝９１が形成されている。環状溝９１は、ディスク９の外周面から径方向内側に向かって凹むとともに、ディスク９の周方向全域にわたって延びている。図２に示すように、環状溝９１は、翼根３２Ａの断面形状に対応した断面形状を有している。具体的には、環状溝９１は、翼根本体３６を収容する環状溝本体９１Ａと、ネック部３５を収容する環状溝ネック部９１Ｂと、を有している。環状溝本体９１Ａは、翼根本体３６の断面積よりもわずかに大きな断面積を有している。環状溝ネック部９１Ｂは、ネック部３５の断面積よりもわずかに大きな断面積を有している。翼根３２Ａを環状溝９１内に収容するように配置することで、動翼３０がディスク９の外周面上で安定的に支持固定される。

図３に示すように、環状溝９１には、複数の動翼３０の翼根３２Ａが周方向に互いに隣り合った状態で収容される。基部３２の周方向両側を向く面は、それぞれ当接面３７とされている。当接面３７は、周方向に隣り合う動翼３０同士で互いに当接可能な平面状をなしている。当接面３７上には、周方向に隣り合う前記動翼３０の基部３２同士で嵌り合う嵌合部６０が形成されている。嵌合部６０は、後述する凸部６１と、凹部６２と、を有している。

図４又は図５に示すように、周方向両側の当接面３７のうち、周方向他方側を向く当接面３７（第一当接面３７Ａ）上には、凸部６１が設けられている。より具体的には、凸部６１は、径方向に離間して複数（３つ）設けられている。本実施形態では、凸部６１は、第一当接面３７Ａにおける翼根３２Ａに対応する部分のみに設けられている。言い換えると、第一当接面３７Ａにおけるプラットフォーム３２Ｂに対応する部分には、凸部６１が設けられていない。各凸部６１は、第一当接面３７Ａから周方向他方側に向かって突出している。凸部６１は球面状をなしている。

３つの凸部６１は、互いに径方向に等間隔をあけて配列されている。３つの凸部６１のうち、径方向における最も外側に位置する凸部６１は、ネック部３５とプラットフォーム３２Ｂとの境界よりもわずかにネック部３５側に偏った位置に設けられている。径方向における最も内側に位置する凸部６１は、翼根本体３６の径方向内側の端縁からわずかにネック部３５側に偏った位置に設けられている。径方向における中央に位置する凸部６１は、ネック部３５と翼根本体３６との境界上に設けられている。軸線Ｏ方向における各凸部６１の位置は互いに同一である。各凸部６１は、軸線Ｏ方向における第一当接面３７Ａの中央部に設けられている。

周方向両側の当接面３７のうち、周方向一方側を向く当接面３７（即ち、隣り合う動翼３０の第一当接面３７Ａに対向する当接面３７：第二当接面３７Ｂ）には、凹部６２が設けられている。より具体的には、凹部６２は、上述の凸部６１と対応するように、径方向に離間して複数（３つ）設けられている。本実施形態では、凹部６２は、第二当接面３７Ｂにおける翼根３２Ａに対応する部分のみに設けられている。言い換えると、第二当接面３７Ｂにおけるプラットフォーム３２Ｂに対応する部分には、凹部６２が設けられていない。各凹部６２は、第二当接面３７Ｂから周方向他方側に向かって球面状に凹んでいる。

３つの凹部６２は、互いに径方向に等間隔をあけて配列されている。３つの凹部６２のうち、径方向における最も外側に位置する凹部６２は、ネック部３５とプラットフォーム３２Ｂとの境界よりもわずかにネック部３５側に偏った位置に設けられている。径方向における最も内側に位置する凹部６２は、翼根本体３６の径方向内側の短円からわずかにネック部３５側に偏った位置に設けられている。径方向における中央に位置する凹部６２は、ネック部３５と翼根本体３６との境界上に設けられている。軸線Ｏ方向における各凹部６２の位置は互いに同一である。各凹部６２は、軸線Ｏ方向における第二当接面３７Ｂの中央部に設けられている。

動翼３０をディスク９に取り付けるに当たっては、動翼３０の翼根３２Ａが環状溝９１に順次挿入される。この時、周方向に隣り合う一対の動翼３０同士の間では、第一当接面３７Ａと第二当接面３７Ｂとが当接し、かつ第一当接面３７Ａに設けられた凸部６１と、第二当接面３７Ｂに設けられた凹部６２とが互いに嵌り合った状態となる。より詳細には、球面状をなす凸部６１と、同じく球面状をなす凹部６２とが、互いに面接触する。

次に、本実施形態に係る蒸気タービン１、及び動翼３０の動作について説明する。蒸気タービン１を運転するに当たっては、外部の蒸気供給源（不図示）から、高温高圧の蒸気Ｓが蒸気供給管１２を通じて蒸気タービンケーシング２の内部（主流路２０）に供給される。蒸気Ｓは、主流路２０に沿って、上流側から下流側に向かって流れる流れを形成する。この蒸気Ｓの流れは、静翼２１と動翼３０とに交互に衝突することで、動翼３０を介して蒸気タービンロータ３に回転力を与える。蒸気タービンロータ３の回転は軸端１１から取り出されて、発電機等の外部機器（不図示）を駆動する。

ここで、互いに隣接する動翼３０，３０同士の間では、製造上の公差や、組立て時の誤差等に基づくわずかな隙間が形成される場合がある。これにより、動翼３０に振動を生じることがある。振動が卓越した場合、動翼３０に疲労破壊等を生じる可能性がある。しかしながら、本実施形態に係る動翼３０では、上述のように嵌合部６０が形成されている。具体的には、動翼３０の第一当接面３７Ａに設けられた凸部６１と、第二当接面３７Ｂに形成された凹部６２とが互いに嵌り合っている。

これにより、隣り合う動翼３０，３０同士の間における摩擦力が増大する。その結果、動翼３０の基部３２同士を強固に支持固定することができるとともに、摩擦力によって振動を減衰させることができる。その結果、動翼３０に生じる振動を低減することができる。さらに、プラットフォーム３２Ｂだけでなく、基部３２の当接面３７全体が互いに当接するため、基部３２同士をさらに強固に支持固定することができる。

さらに、上記の構成によれば、一方の動翼３０に形成された凸部６１が、他方の動翼３０に形成された凹部６２に挿入されることで、隣り合う動翼３０の基部３２同士を強固に支持固定することができる。具体的には、軸線Ｏ方向、又は径方向から加わる外力に対して、基部３２同士の接続が十分に抗することができる。

加えて、上記の構成によれば、凸部６１、及び凹部６２が、径方向に離間して複数ずつ設けられていることから、隣り合う動翼３０の基部３２同士をさらに強固に支持固定することができる。具体的には、軸線Ｏ方向、又は径方向から加わる外力に対して、基部３２同士の接続がさらに十分に抗することができる。

以上、本発明の第一実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、上記実施形態では、動翼３０を有する回転機械として蒸気タービン１を例に説明をした。しかしながら、動翼３０に類する翼体を有する限りにおいて、いかなる機械にも上記の構成を適用することが可能である。他の例として具体的にはガスタービンが挙げられる。さらに、上記実施形態では、嵌合部６０（凸部６１、凹部６２）が３つ設けられている例について説明した。しかしながら、嵌合部６０の個数は上記に限定されず、必要に応じて２つ以下や、４つ以上であってもよい。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について、図６と図７を参照して説明する。なお、上記第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図６に示すように、本実施形態では、凹部６３の形状が第一実施形態とは異なっている。具体的には、凹部６３は、軸線Ｏに直交する断面において、第二当接面３７Ｂから三角形状に凹んでいる。図７に示すように、凹部６３は、凸部６１に対して接触する少なくとも２つの凹部底面６３Ａを有している。即ち、凸部６１の外周面は、凹部底面６３Ａに対して点接触する。凹部底面６３Ａは、第二当接面３７Ｂに対して傾斜している。また、凹部６３は、第二当接面３７Ｂの法線方向から見て、矩形状をなしている。

上記の構成によれば、球面状に突出する凸部６１に対して、２つの凹部底面６３Ａが接触する。これにより、凸部６１と凹部６３との間で生じる摩擦力をより大きくすることができる。一方で、凸部６１と凹部６２がともに球面状をなしている場合、高い摩擦力を得られるが、両者を正確に嵌合させるために高い工作精度が要求される。しかしながら、上記の構成によれば、凹部６２に凹部底面６３Ａを形成することのみにより、高い摩擦力を確保することができるとともに、要求される工作精度を下げることができる。これにより、製造コストを抑えることができる。

以上、本発明の第二実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、上記実施形態では、動翼３０を有する回転機械として蒸気タービン１を例に説明をした。しかしながら、動翼３０に類する翼体を有する限りにおいて、いかなる機械にも上記の構成を適用することが可能である。他の例として具体的にはガスタービンが挙げられる。さらに、上記実施形態では、嵌合部６０（凸部６１、凹部６３）が３つ設けられている例について説明した。しかしながら、嵌合部６０の個数は上記に限定されず、必要に応じて２つ以下や、４つ以上であってもよい。

［第三実施形態］
続いて、本発明の第三実施形態について、図８と図９を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図８と図９に示すように、本実施形態に係る嵌合部７０は、径方向凸部７１と、径方向凹部７２とを有している。径方向凸部７１は、周方向に隣り合う動翼３０，３０のうち、一方の動翼３０の第一当接面３７Ａから周方向他方側に突出するとともに、基部３２の全域にわたって径方向に延びている。径方向凸部７１は、軸線Ｏ方向における第一当接面３７Ａの中央部を含む部分のみに設けられている。

径方向凹部７２は、他方の動翼３０の第二当接面３７Ｂから周方向他方側に凹むとともに、基部３２の全域にわたって径方向に延びている。径方向凸部７１と径方向凹部７２は、それぞれ軸線Ｏ方向に複数配列されている。即ち、本実施形態に係る嵌合部７０（径方向凸部７１、径方向凹部７２）は、径方向から見て波型をなしている。径方向凹部７２は、軸線Ｏ方向における第二当接面３７Ｂの中央部を含む部分のみに形成されている。

上記の構成によれば、径方向に延びる径方向凸部７１、及び径方向凹部７２同士が嵌り合うことにより、隣り合う動翼３０の基部３２同士をさらに強固に支持固定することができる。具体的には、軸線Ｏ方向、又は径方向から加わる外力に対して、基部３２同士の接続がさらに十分に抗することができる。

さらに、上記の構成によれば、径方向凸部７１、及び径方向凹部７２が、それぞれ軸線Ｏ方向に複数配列されていることから、基部３２同士の間で生じる摩擦力をさらに大きくすることができる。その結果、動翼３０に生じた振動をさらに低減することができる。

以上、本発明の第三実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、上記実施形態では、動翼３０を有する回転機械として蒸気タービン１を例に説明をした。しかしながら、動翼３０に類する翼体を有する限りにおいて、いかなる機械にも上記の構成を適用することが可能である。他の例として具体的にはガスタービンが挙げられる。

さらに、上記実施形態では、径方向凸部７１が、軸線Ｏ方向における第一当接面３７Ａの中央部を含む部分のみに設けられ、径方向凹部７２が、軸線Ｏ方向における第二当接面３７Ｂの中央部を含む部分のみに形成されている例について説明した。しかしながら、径方向凸部７１、及び径方向凹部７２の設けられる位置は上記に限定されない。他の例として、図１０及び図１１に示す構成を採ることも可能である。図１０，図１１に示すように、径方向凸部７１、及び径方向凹部７２を一対ずつ第一当接面３７Ａ、第二当接面３７Ｂにおけるプラットフォーム３２Ｂに対応する位置のみにそれぞれ設けることも可能である。

［第四実施形態］
次に、本発明の第四実施形態について、図１２を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図１２に示すように、本実施形態に係る嵌合部８０は、軸線方向凸部８１と、軸線方向凹部８２とを有している。第一当接面３７Ａには、軸線方向凸部８１と軸線方向凹部８２が一つずつ設けられている。同様に、第二当接面３７Ｂには、軸線方向凸部８１と軸線方向凹部８２が一つずつ設けられている。軸線方向凸部８１は、当接面３７から周方向他方側に突出するとともに、軸線Ｏ方向に延びている。軸線方向凹部８２は、当接面３７から周方向他方側に凹むとともに、軸線Ｏ方向に延びている。

さらに、軸線方向凸部８１と軸線方向凹部８２の径方向における位置は互いに異なっている。具体的には、軸線方向凸部８１は、軸線方向凹部８２に対して相対的に径方向外側に設けられている。なお、軸線方向凸部８１が、軸線方向凹部８２に対して相対的に径方向内側に設けられていてもよい。軸線方向凸部８１、及び軸線方向凹部８２は、いずれも当接面３７におけるプラットフォーム３２Ｂに対応する部分のみに設けられている。

上記の構成によれば、軸線Ｏ方向に延びる軸線方向凸部８１、及び軸線方向凹部８２同士が嵌り合うことにより、隣り合う動翼３０の基部３２同士をさらに強固に支持固定することができる。具体的には、軸線Ｏ方向、又は径方向から加わる外力に対して、基部３２同士がさらに十分に抗することができる。

さらに、上記の構成によれば、軸線Ｏ方向一方側の軸線方向凸部８１、及び軸線方向凹部８２と、軸線Ｏ方向他方側の軸線方向凸部８１、及び軸線方向凹部８２とは、径方向における位置が互いに異なっていることから、周方向を軸とする曲げ応力に対してもより十分に抗することができる。その結果、動翼３０の振動をより小さく抑えることができる。

以上、本発明の第四実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、上記実施形態では、動翼３０を有する回転機械として蒸気タービン１を例に説明をした。しかしながら、動翼３０に類する翼体を有する限りにおいて、いかなる機械にも上記の構成を適用することが可能である。他の例として具体的にはガスタービンが挙げられる。

１…蒸気タービン
２…蒸気タービンケーシング
３…蒸気タービンロータ
４…ジャーナル軸受
５…スラスト軸受
９…ディスク
１１…軸端
１２…蒸気供給管
１３…蒸気排出管
２０…主流路
２１…静翼
２２…静翼シュラウド
２４…静翼台座
３０…動翼
３１…翼本体
３２…基部
３４…動翼シュラウド
３５…ネック部
３６…翼根本体
３７…当接面
５０…キャビティ
６０，７０，８０…嵌合部
６１…凸部
６２，６３…凹部
７１…径方向凸部
７２…径方向凹部
８１…軸線方向凸部
８２…軸線方向凹部
９１…環状溝
３２Ａ…翼根
３２Ｂ…プラットフォーム
３７Ａ…第一当接面
３７Ｂ…第二当接面
６３Ａ…凹部底面
９１Ａ…環状溝本体
９１Ｂ…環状溝ネック部
Ｏ…軸線
Ｓ…蒸気

Claims (6)

1. 軸線を中心とするディスクの外周面から凹んで周方向に延びる環状溝に、互いに周方向に隣接するように取り付けられる動翼であって、
   前記環状溝内に収容されて、軸線を含む断面視で径方向内側が幅広とされたＴ字状をなす翼根、及び、該翼根の径方向外側の端部に設けられたプラットフォームを有する基部と、
   前記プラットフォームの外周面から径方向外側に向かって延びる翼本体と、
   を備え、
   前記基部の周方向を向く面は、周方向に隣り合う動翼同士で互いに当接可能な平面状の当接面とされており、
   該当接面に、周方向に隣り合う前記動翼の基部同士で嵌り合う嵌合部が形成されており、
   前記嵌合部は、周方向に隣り合う前記動翼のうち、一方の前記動翼の前記当接面から周方向他方側に向かって突出する凸部と、他方の前記動翼の前記当接面から周方向他方側に向かって凹むとともに、前記凸部が挿入される凹部と、を有し、
   前記凸部は、前記当接面から球面状に突出し、前記凹部は、前記凸部に対して接触する少なくとも２つの凹部底面を有する動翼。
2. 前記凸部、及び前記凹部は、径方向に離間して複数ずつ設けられている請求項１に記載の動翼。
3. 軸線を中心とするディスクの外周面から凹んで周方向に延びる環状溝に、互いに周方向に隣接するように取り付けられる動翼であって、
   前記環状溝内に収容されて、軸線を含む断面視で径方向内側が幅広とされたＴ字状をなす翼根、及び、該翼根の径方向外側の端部に設けられたプラットフォームを有する基部と、
   前記プラットフォームの外周面から径方向外側に向かって延びる翼本体と、
   を備え、
   前記基部の周方向を向く面は、周方向に隣り合う動翼同士で互いに当接可能な平面状の当接面とされており、
   該当接面に、周方向に隣り合う前記動翼の基部同士で嵌り合う嵌合部が形成されており、
   前記嵌合部は、周方向に隣り合う前記動翼のうち、一方の前記動翼の前記当接面から周方向他方側に向かって突出する凸部と、他方の前記動翼の前記当接面から周方向他方側に向かって凹むとともに、前記凸部が挿入される凹部と、を有し、
   前記凸部、及び前記凹部は、径方向に離間して複数ずつ設けられている動翼。
4. 軸線を中心とするディスクの外周面から凹んで周方向に延びる環状溝に、互いに周方向に隣接するように取り付けられる動翼であって、
   前記環状溝内に収容されて、軸線を含む断面視で径方向内側が幅広とされたＴ字状をなす翼根、及び、該翼根の径方向外側の端部に設けられたプラットフォームを有する基部と、
   前記プラットフォームの外周面から径方向外側に向かって延びる翼本体と、
   を備え、
   前記基部の周方向を向く面は、周方向に隣り合う動翼同士で互いに当接可能な平面状の当接面とされており、
   該当接面に、周方向に隣り合う前記動翼の基部同士で嵌り合う嵌合部が形成されており、
   前記嵌合部は、周方向に隣り合う前記動翼のうち、一方の前記動翼の前記当接面から周方向他方側に突出するとともに径方向に延びる径方向凸部と、他方の前記動翼の前記当接面から周方向他方側に凹むとともに径方向に延びる径方向凹部と、を有し、
   前記径方向凸部、及び前記径方向凹部は、軸線方向に交互に複数配列されている動翼。
5. 軸線を中心とするディスクの外周面から凹んで周方向に延びる環状溝に、互いに周方向に隣接するように取り付けられる動翼であって、
   前記環状溝内に収容されて、軸線を含む断面視で径方向内側が幅広とされたＴ字状をなす翼根、及び、該翼根の径方向外側の端部に設けられたプラットフォームを有する基部と、
   前記プラットフォームの外周面から径方向外側に向かって延びる翼本体と、
   を備え、
   前記基部の周方向を向く面は、周方向に隣り合う動翼同士で互いに当接可能な平面状の当接面とされており、
   該当接面に、周方向に隣り合う前記動翼の基部同士で嵌り合う嵌合部が形成されており、
   前記嵌合部は、周方向に隣り合う前記動翼のうち、一方の前記動翼の前記当接面から周方向他方側に突出するとともに軸線方向に延びる軸線方向凸部と、他方の前記動翼の前記当接面から周方向他方側に凹むとともに軸線方向に延びる軸線方向凹部と、を有し、
   軸線方向に間隔をあけて配列された複数ずつの前記軸線方向凸部、及び前記軸線方向凹部を有し、軸線方向一方側の前記軸線方向凸部、及び前記軸線方向凹部と、軸線方向他方側の前記軸線方向凸部、及び前記軸線方向凹部とは、径方向における位置が互いに異なる動翼。
6. 軸線を中心とする円盤状のディスクを有する回転軸と、
   前記ディスクの外周面から凹んで周方向に延びる環状溝に取り付けられた請求項１から５のいずれか一項に記載の動翼と、
   前記動翼を外周側から覆うケーシングと、
   該ケーシングの内周面に設けられた静翼と、
   を備える回転機械。

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