JP7039354B2 - 回転機械 - Google Patents
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Description
回転機械では、回転軸の軸方向に配置された動翼群のうち、長大化された翼本体にスタブを設けることが行われている(例えば、特許文献1参照)。
また、当接部材同士の各当接部分のうち、少なくとも1つの当接部分の軸線方向の位置が、他の当接部分の軸線方向の位置とは異なることで、ミスチューン構造とすることが可能となるので、耐フラッタ性を向上させることができる。
つまり、耐フラッタ性を向上させつつ静的な強度を維持させることができる。
さらに、このように、当接部材を翼本体の正圧面に設けられた第1のスタブ、及び翼本体の負圧面に設けられた第2のスタブで構成し、当接部分を互いに隣り合う第1のスタブの先端面と第2のスタブの先端面とで形成させることで、翼本体の振幅が大きい部分に当接部材を配置させることが可能となる。これにより、容易にミスチューニングを形成(不均一性を形成)することができる。
加えて、このように、当接部材を翼本体の先端に設けられたシュラウドで構成し、当接部分を互いに隣り合うシュラウドのコンタクト面により形成させることで、両端支持梁とされた動翼の径方向外側の当接部分の軸線方向の位置を変えて、動翼自体の固有振動数を変えることが可能となる。
これにより、動翼の剛性・モード形状を容易に変えることが可能となるので、容易にミスチューニングを形成(不均一性を形成)することができる。
図1を参照して、実施形態の回転機械10について説明する。図1では、回転機械10の一例として、蒸気タービンを例に挙げて図示する。
また、図1において、Oは回転軸11の軸線(以下、「軸線O」という)、Daは回転軸11の軸線Oが延びる方向(以下、「軸線方向Da」という)、Dcは回転軸11の周方向(以下、「周方向Dc」という)、Drは回転軸11の径方向(以下、「径方向Dr」という)をそれぞれ示している。
コンタクト面同士が当接された部分は、当接部分を構成している。複数の当接部分の軸線方向Daの位置は、一致している。
図3では、回転軸11も図示する。図3に示す点線は、第1のスタブ41の先端面41aと第2のスタブ42の先端面42aとが当接されることで形成される当接部分E1~E3の位置が軸線方向Daにおいて異なることを分かりやすくするために引いた点線である。図3において、図1及び図2に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
動翼群14は、回転軸11の周方向Dcに間隔をあけて配置された複数の動翼35A~35Dを有する。動翼35A~35Dは、動翼35A、動翼35B、動翼35C、動翼35Dの順で周方向Dcに配置されている。
翼本体36は、回転軸11の外周に固定されており、径方向外側に向かって延びている。翼本体36は、動翼群13を構成する翼本体31よりも径方向Drの長さの長い翼本体である。つまり、翼本体36は、翼本体31よりも長大化されている。
翼本体36は、正圧面36aと、正圧面36aの反対側に配置された負圧面36bと、を有する。
第2のスタブ42は、負圧面36bに設けられており、動翼35Aと隣り合うように配置された動翼(図示せず)の正圧面に向かう方向に突出している。第2のスタブ42は、正圧面と対向する先端面42aを有する。
第1のスタブ41は、動翼35Bと隣り合うように配置された動翼35Cの負圧面36bに向かう方向に突出している。
動翼35Bを構成する第2のスタブ42の先端面42aは、動翼35Aを構成する第1のスタブ41の先端面41aに当接されている。
動翼35Bを構成する第2のスタブ42、及び動翼35Aを構成する第1のスタブ41は、当接部材43Aを構成している。
また、動翼35Bの先端面42aと動翼35Aの先端面41aとが当接された部分は、当接部分E1を構成している。
また、コンタクト面45bとコンタクト面44aとが当接された部分は、当接部分G1を構成している。
第1のスタブ41は、動翼35Cと隣り合うように配置された動翼35Dの負圧面36bに向かう方向に突出している。
第2のスタブ42は、負圧面36bのうち、動翼35Bの第2のスタブ42が形成された位置よりも動翼群13側にずれた位置に設けられている。
動翼35Cを構成する第2のスタブ42の先端面42aは、動翼35Bを構成する第1のスタブ41の先端面41aに当接されている。
動翼35Cを構成する第2のスタブ42、及び動翼35Bを構成する第1のスタブ41は、当接部材43Bを構成している。
動翼35Cの先端面42aと動翼35Bの先端面41aとが当接された部分は、当接部分E2を構成している。当接部分E2の位置は、軸線方向Daにおいて当接部分E1の位置よりも動翼群13側にずれた位置に配置されている。
また、コンタクト面46bとコンタクト面45aとが当接された部分は、当接部分G2を構成している。コンタクト面46bとコンタクト面45aとの接触面積は、コンタクト面45bとコンタクト面44aとの接触面積よりも小さくなるように構成されている。当接部分G2の位置は、軸線方向Daにおいて当接部分G1の位置よりも蒸気排出管53側にずれた位置に配置されている。
第1のスタブ41は、動翼35Dと隣り合うように配置された動翼(図示せず)の負圧面に向かう方向に突出している。
第2のスタブ42は、負圧面36bのうち、動翼35Cの第2のスタブ42が形成された位置よりも蒸気排出管53側にずれた位置に設けられている。
動翼35Dを構成する第2のスタブ42、及び動翼35Cを構成する第1のスタブ41は、当接部材43Cを構成している。
動翼35Dの先端面42aと動翼35Cの先端面41aとが当接された部分は、当接部分E3を構成している。当接部分E3の位置は、軸線方向Daにおいて当接部分E2の位置よりも蒸気排出管53側にずれた位置に配置されている。
また、コンタクト面47bとコンタクト面46aとが当接された部分は、当接部分G3を構成している。コンタクト面47bとコンタクト面46aとの接触面積は、コンタクト面45bとコンタクト面44aとの接触面積よりも小さく、かつコンタクト面46bとコンタクト面45aとの接触面積よりも大きくなるように構成されている。当接部分G3の位置は、軸線方向Daにおいて当接部分G1,G2の位置からずれた位置に配置されている。
また、各動翼35A~35D同士で同一の径方向Drの位置に当接部材43A~43Cが配置されるとともに、同一の径方向Drの位置に当接部材48A~48Cが配置されている。
このように、各動翼35A~35D同士で同一の径方向Drの位置に当接部材43A~43C,48A~48Cを配置させることで、静的な強度を維持することができる。
これにより、動翼35A~35Dの剛性・モード形状を容易に変えることが可能となるので、容易にミスチューニングを形成(不均一性を形成)することができる。
ケーシング16は、ケーシング本体51と、蒸気供給管52と、蒸気排出管53とを有する。
ケーシング本体51は、軸線方向Daに延びる筒状とされた部材である。ケーシング本体51は、複数の動翼群13及び動翼群14と、これらの動翼群13,14が設けられた回転軸11の一部を収容している。
蒸気供給管52は、ケーシング本体51の軸線方向Daの一方の側に設けられている。蒸気供給管52は、ケーシング本体51内に蒸気Sを取り込むための蒸気導入口として機能する。
蒸気排出管53は、ケーシング本体51の軸線方向Daの他方の側に設けられている。蒸気排出管53は、ケーシング本体51の外側に蒸気Sを排出する蒸気排出口として機能する。
静翼群18は、ケーシング本体51の内周面の周方向Dcに沿って設けられた複数の静翼台座56と、各静翼台座56に設けられ、径方向内側(径方向Dr内側)に延びる羽根状部材である静翼58と、各静翼58の先端に設けられた静翼シュラウド59と、を有する。
スラスト軸受25は、回転軸11の軸線方向Daの一方側のみに配置されている。スラスト軸受25は、軸線方向Daから回転軸11を支持している。
また、翼本体36の振幅が大きい部分に当接部分E1~E3を配置させるとともに、軸線方向Daにおける当接部分E1~E3の位置を異ならせる(ずらす)ことで、ミスチューン構造とすることが可能となるので、耐フラッタ性を向上させることができる。
つまり、耐フラッタ性を向上させつつ静的な強度を維持させることができる。
これにより、動翼35A~35Dの剛性・モード形状を容易に変えることが可能となるので、容易にミスチューニングを形成(不均一性を形成)することができる。
また、本実施形態では、複数の動翼群13,14のうち、蒸気排出管53側に配置された動翼群14を構成する翼本体36にシュラウド及びスタブを設けた場合を例に挙げて説明したが、動翼群14の近傍に配置された動翼群13を構成する翼本体31に設けてもよい。
また、本実施形態では、当接部分G1~G3の軸線方向Daの位置を全て異ならせた場合を例に挙げて説明したが、当接部分G1~G3の軸線方向Daの位置は、少なくとも1つの位置が異なっていればよい。
11…回転軸
13,14…動翼群
16…ケーシング
18…静翼群
23…ジャーナル軸受
25…スラスト軸受
28,35A~35D…動翼
31,36…翼本体
33…シュラウド
36a…正圧面
36A…先端
36b…負圧面
41…第1のスタブ
41a,42a…先端面
42…第2のスタブ
43A~43C,48A~48C…当接部材
44~47…シュラウド
44a,45a,45b,46a,46b,47b…コンタクト面
51…ケーシング本体
52…蒸気供給管
53…蒸気排出管
56…静翼台座
58…静翼
59…静翼シュラウド
Da…軸線方向
Dc…周方向
Dr…径方向
E1~E3,G1~G3…当接部分
S…蒸気
Claims (1)
- 軸線回りに回転する回転軸と、
前記回転軸の外周に固定されるとともに、該回転軸の周方向に間隔をあけて配置された複数の動翼と、
を備え、
前記複数の動翼は、前記回転軸から径方向外側に向かって延びる翼本体と、該翼本体に設けられて隣り合う前記動翼同士で互いに周方向に当接する当接部材と、をそれぞれ有しており、
複数の前記当接部材は、各動翼同士で同一の径方向の位置に設けられており、
前記当接部材同士の各当接部分のうち、少なくとも1つの当接部分の軸線方向の位置が、他の当接部分の前記軸線方向の位置とは異なり、
前記当接部材は、前記翼本体の正圧面に設けられた第1のスタブと、前記翼本体の負圧面に設けられた第2のスタブと、前記翼本体の先端に設けられたシュラウドと、を有し、
前記当接部分は、互いに隣り合う前記第1のスタブの先端面と前記第2のスタブの先端面とで形成された部分と、互いに隣り合う前記シュラウドのコンタクト面により形成されている部分と、を含み、
前記互いに隣り合う前記シュラウド同士の間で、前記コンタクト面の接触面積が異なる
回転機械。
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