JPH01130001A - Structure of tie wire for turbine rotor blade - Google Patents
Structure of tie wire for turbine rotor bladeInfo
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- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は蒸気タービン翼車において、相互に隣接するタ
ービン動翼を互いに連結するタービン動翼のタイワイヤ
の取付構造に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a tie wire attachment structure for turbine rotor blades that connects mutually adjacent turbine rotor blades in a steam turbine wheel.
蒸気タービン低圧ロータの外観を第１３図に示す。蒸気
タービンの動翼は蒸気条件により種々の有効長や大きさ
をもつ複数の段落で構成されているが、低圧段落になる
と蒸気が膨張してその体積が増加しているため、動翼３
は有効長が長くなり、通常最終段及び最終前段の動翼３
にはタイワイヤ４と称する連結棒が動翼の中央又は外周
寄りに設けられている。タイワイヤ４は動翼の種類にも
よるが、動′ｇ５〜３０本を１グループとして連結し、
定格回転数における共振を防止する効果がある。Figure 13 shows the appearance of the steam turbine low pressure rotor. The rotor blades of a steam turbine are composed of multiple stages with various effective lengths and sizes depending on the steam conditions.In the low-pressure stage, the steam expands and its volume increases, so the rotor blades 3
The effective length is longer, and the rotor blade 3 of the final stage and final stage is usually
A connecting rod called a tie wire 4 is provided near the center or outer periphery of the rotor blade. Depending on the type of rotor blade, the tie wire 4 connects 5 to 30 rotor blades as one group.
This has the effect of preventing resonance at the rated rotation speed.
タイワイヤ４と動翼３との取付構造には、有効長によっ
て銀ロウ付けで固定する場合、固定せずにルースにする
場合、及び、溶接によって強固に固定する場合がある。Depending on the effective length, the tie wire 4 and the rotor blade 3 may be attached to each other by silver brazing, loosely, or firmly by welding.
ルースタイワイヤの取付構造をもつ第１３図のＦＦ断面
を第１４図に示す。動翼３に貫通して穿たれたタイワイ
ヤ孔５にタイワイヤ４を通して隣接する動翼同志を連結
する構造であり、タイワイヤ孔５とタイワイヤ４との間
は互いに摺動することができるように隙間を設けである
。このルースタイワイヤ方式は動翼の固有振動数を調節
するばかりでなく、動翼とタイワイヤとを固定していな
いためにダンピング効果が大きいという特徴をもった動
翼連結方式である。FIG. 14 shows the FF cross section of FIG. 13 with a loose tie wire attachment structure. This structure connects adjacent rotor blades by passing a tie wire 4 through a tie wire hole 5 drilled through the rotor blade 3, and a gap is provided between the tie wire hole 5 and the tie wire 4 so that they can slide against each other. It is a provision. This loose tie wire system is a rotor blade connection method that not only adjusts the natural frequency of the rotor blades, but also has a large damping effect because the rotor blades and tie wires are not fixed.
しかし、このルースタイワイヤ方式は、前述のように動
翼とタイワイヤとが互いに動き得る構造となっているた
めに、部分的にタイワイヤ孔とタイワイヤとが接触しな
がら摺動することによりフレッティングコロ−ジョンが
発生し、タイワイヤにクラックが発生したり、これが成
長すると該タイワイヤが切損飛散したりするという事例
が現に発生した。なお、この種の連結装置として関連す
るものには特願昭５７−１３１２８３がある。However, this loose tie wire method has a structure in which the rotor blades and tie wires can move relative to each other as described above, so the tie wire hole and the tie wire partially slide while contacting each other, causing fretting rollers. - There have actually been cases where cracks have occurred in the tie wires, and when these cracks have grown, the tie wires have been cut and scattered. A related connection device of this type is Japanese Patent Application No. 57-131283.
上記従来技術は動翼とタイワイヤとの接触、慴動による
タイワイヤの摩耗やフレッティングコロ−ジョンに対し
て配慮がされていなかったために５タイワイヤのクラッ
クとか切損飛散とかいった問題があった。The above-mentioned prior art did not take into account contact between the rotor blade and the tie wire, wear of the tie wire due to sliding motion, and fretting corrosion, resulting in problems such as cracks in the tie wire and scattering of broken pieces.
動翼は運転中においては、動Ｓ（自身の振動や蒸気力等
により常に振動している。而して、ルースタイワイヤ方
式の連結においては、動翼とタイワイヤとを固定しない
ため、この振動により動翼のタイワイヤ孔とタイワイヤ
とが接触し摺動して摩耗が発生し、さらに微小クラック
が発生するいわゆるフレッティングコロ−ジョン現象が
現われる。During operation, the rotor blades constantly vibrate due to their own vibrations, steam force, etc. In loose tie wire connection, the rotor blades and tie wires are not fixed, so this vibration is As a result, the tie wire hole in the moving blade and the tie wire come into contact and slide, causing wear, and furthermore, a so-called fretting corrosion phenomenon occurs in which microcracks occur.
本発明は上述の事情に鑑みて為さばしたものであって、
その目的は、動翼との接触・摺動による摩耗やフレッテ
ィングコロ−ジョンなどの被害を最小限に留め、強度上
安全なタイワイヤ構造を提供することにある。The present invention has been developed in view of the above circumstances, and
The purpose of this is to minimize damage such as wear and fretting corrosion caused by contact and sliding with the rotor blades, and to provide a tie wire structure that is strong and safe.
上記の目的を達成するために、本発明のタイワイヤ構造
は、タイワイヤが摩耗を生じる個所、即ち動翼に設けら
れたタイワイヤ孔の内壁面に対向している個所にスリー
ブを外嵌固着する。In order to achieve the above object, the tie wire structure of the present invention externally fits and secures a sleeve at a location where the tie wire is worn, that is, a location facing the inner wall surface of the tie wire hole provided in the rotor blade.
上記の構成により、タイワイヤは直接には動翼に接触し
なくなる。即ち、前記のスリーブはタイワイヤのプロテ
クタとして作用する。With the above configuration, the tie wire does not directly contact the rotor blade. That is, said sleeve acts as a protector for the tie wire.
該スリーブを耐摩耗性の部材で構成すると、フレッティ
ングコロ−ジョンの防止は一層確実となる。If the sleeve is made of a wear-resistant material, fretting corrosion can be more reliably prevented.
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
図は動翼３とタイワイヤ４、及びこれに外嵌したスリー
ブ６の組立状態の断面図である。An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. 1st
The figure is a sectional view of the rotor blade 3, the tie wire 4, and the sleeve 6 fitted over the rotor blade 3 in an assembled state.
さらにそのＡ−Ａ断面を第２図に示す。スリーブ６のタ
イワイヤ４への取付けは、タイワイヤを動翼３に組立て
てから行なうよりも、組立前のタイワイヤにスリーブを
取付け、固定してから動翼３のタイワイヤ孔５に挿通し
て組立てる方が作業性が良い。スリーブ６とタイワイヤ
５との固定は銀ロウ付け７によって行なう。Furthermore, the AA cross section is shown in FIG. Rather than attaching the sleeve 6 to the tie wire 4 after assembling the tie wire to the rotor blade 3, it is better to attach the sleeve to the tie wire before assembly, fix it, and then insert it into the tie wire hole 5 of the rotor blade 3 for assembly. Good workability. The sleeve 6 and tie wire 5 are fixed by silver brazing 7.
第３図、第４図は他の実施例を示し、スリーブ６の表面
に硬化処理８を施した図である。硬化処理は第４図に示
すよ、うにスリーブ全周に施工する。3 and 4 show another embodiment, in which the surface of the sleeve 6 is subjected to hardening treatment 8. The hardening treatment is performed around the entire circumference of the sleeve as shown in Figure 4.
第５図、第６図は硬化処理をスリーブ６の半周のみに施
工したものである。（本第６図においては読図の便宜上
、硬化処理部８にのみハツチングを施しである。）これ
はタイワイヤ及びスリーブが遠心力でタイワイヤ孔５の
外周側に押し付けられるため、動翼と接触する側のスリ
ーブの半周のみを硬化処理し、経済性を良くした例であ
る。このように、実際の使用状況に応じてスリーブの硬
化処理範囲を選択することもできる。In FIGS. 5 and 6, the hardening treatment is applied only to half the circumference of the sleeve 6. In FIGS. (In Fig. 6, for ease of reading, only the hardened portion 8 is hatched.) This is because the tie wire and sleeve are pressed against the outer circumferential side of the tie wire hole 5 by centrifugal force, so the side that contacts the rotor blade is This is an example in which only half the circumference of the sleeve is hardened, making it more economical. In this way, the range of curing treatment for the sleeve can be selected depending on the actual usage conditions.
次に、表面処理面のフレッティングコロ−ジョン防止効
果について説明する。表面処理方法としては、ＷＣ，Ｃ
ｒＣ等の硬質合金の溶射、コバルト−クロウム−タング
ステン合金等の硬質合金の肉盛、高周波焼入れ、火炎焼
入れ、窒化等の表面硬化処理を施す。Next, the fretting corrosion prevention effect of the surface treated surface will be explained. Surface treatment methods include WC, C
Surface hardening treatments such as thermal spraying of hard alloys such as rC, overlaying of hard alloys such as cobalt-chromium-tungsten alloy, induction hardening, flame hardening, and nitriding are performed.
これらのフレッティングコロ−ジョン防止方法は、表面
硬度を高くすることにより耐摩耗性を向上させ、フレッ
ティングコロ−ジョンを防止し。These fretting corrosion prevention methods improve wear resistance by increasing surface hardness and prevent fretting corrosion.
微小亀裂を生じさせない効果がある。これらの処理を施
したときのフレッティングコロ−ジョンに対する効果を
実験により求めた結果を第１２図に示す。第１２図にお
いて、実線Ａで示すフレッティングコロ−ジョン発生限
界応力とは、相対微小すべりが生じている接触面が荒れ
、フレッティングコロ−ジョン（主に微小亀裂）が発生
するタイワイヤにおける最小の接触応力のことである。It has the effect of preventing the formation of microcracks. FIG. 12 shows the results of experiments to determine the effects of these treatments on fretting corrosion. In Fig. 12, the fretting corrosion occurrence limit stress shown by solid line A is the minimum stress in a tie wire where the contact surface where relative microslip occurs is rough and fretting corrosion (mainly microcracks) occurs. This is contact stress.
（ただしタイワイヤにおける最小の接触圧とは、該タイ
ワイヤにスリーブを外嵌した場合にはスリーブにおける
最小の接触圧を意味する。以下、第１２図の説明におい
て同じ）。また、１点鎖線Ｂで示す作用応力とは、動翼
が回転中にタイワイヤに生じる接触応力のことである。(However, the minimum contact pressure on the tie wire means the minimum contact pressure on the sleeve when the sleeve is fitted over the tie wire. The same applies to the description of FIG. 12 below). Further, the acting stress indicated by the dashed line B is the contact stress generated on the tie wire while the rotor blade is rotating.
従ってタイワイヤへの作用応力Ｂがフレッティングコロ
−ジョン発生限界応力よりも大きければ、即ち領域Ｃで
はフレッティングコロ−ジョンは発生し、小さければ、
即ち領域りでは発生しないことになる。硬質合金の溶射
は表面の高硬度の耐摩耗性を有する溶射膜のため、他に
比してかなり高いフレッティングコロ−ジョン発生限界
応力をもつので、フレッティングコロ−ジョンが発生し
ないための余裕Ｅが大きく、最も防止効果がある。Therefore, if the stress B acting on the tie wire is larger than the critical stress for fretting corrosion occurrence, that is, in region C, fretting corrosion will occur, and if it is smaller, then
In other words, it will not occur in the area. Thermal spraying of hard alloys has a highly hard and wear-resistant surface, which has a considerably higher limit stress for fretting corrosion than other types of thermal spraying, so it is necessary to have enough margin to prevent fretting corrosion from occurring. E is large and has the most preventive effect.
次いで、溶射に次ぐ硬度をもつ硬質合金肉盛が効果があ
る。表面硬化処理は溶射、肉盛はどの硬度を有していな
いので、フレッティング防止効果は少し劣るが、素材の
ままよりは効果がある。Next, hard alloy overlay, which has a hardness second only to thermal spraying, is effective. Since the surface hardening treatment does not have any hardness, thermal spraying and overlay do not have any hardness, so the fretting prevention effect is slightly inferior, but it is more effective than using the raw material.
以上の処理を、タイワイヤスリーブの素材の硬度が低く
、作用応力が高いときには硬質合金の溶射（条件により
ＷＣ，ＣｒＣなどを選択）を用いるというように、タイ
ワイヤスリーブの置かれた状況によって決まる強度的要
求に最も適する処理方法を選択すれば、経済性の良い防
止効果が得られる。The above treatment depends on the situation where the tie wire sleeve is placed, such as when the hardness of the material of the tie wire sleeve is low and the applied stress is high, thermal spraying of a hard alloy (WC, CrC, etc. is selected depending on the conditions) is used. By selecting the treatment method that best suits the strength requirements, economical prevention effects can be obtained.
また、スリーブの表面硬化処理作業はタイワイヤに取り
付ける前に、スリーブ単品で施すことができるので作業
性が良く、従って信頼性の高い製品を製作することがで
きる。In addition, since the surface hardening treatment of the sleeve can be performed on the sleeve alone before it is attached to the tie wire, the workability is good and a highly reliable product can be manufactured.
以上のように、タイワイヤスリーブに表面硬化処理を施
すことにより、フレッティングコロ−ジョンを防止する
ことが可能となり、−層信頼性が向上する。As described above, by subjecting the tie wire sleeve to surface hardening treatment, fretting corrosion can be prevented and layer reliability can be improved.
第７図、第８図は、通常の運転においてスリーブに作用
する応力が圧縮応力となることに鑑み、タイワイヤ孔に
接触する外周側に耐摩耗性のある表面硬化処理８を施し
、引張り応力となる内周側には圧縮残留応力を残すため
にショットピーニング９を施してスリーブ６の強度的な
安全性を高めたものである６
第９図〜第１１図はスリーブ１０を簡便に取り付けるこ
とができる実施例を示す。第９図、第１０図は本実施例
の組立完了状態を示し、第１１図はスリーブの組立途中
の状況を示す。本実施例におけるスリーブ１０は、薄い
板をＵ字形に曲げてタイワイヤ４に当て、その後タイワ
イヤを包むように曲げて構成する。この過程を示したの
が第１図である。引き続きスリーブ１０をタイワイヤ孔
５まで移動し、銀ロウ付け７により固定する。Figures 7 and 8 show that, in view of the fact that the stress that acts on the sleeve during normal operation becomes compressive stress, a wear-resistant surface hardening treatment 8 is applied to the outer circumferential side that contacts the tie wire hole to reduce tensile stress. Shot peening 9 is applied to the inner circumferential side of the sleeve 6 in order to leave compressive residual stress, thereby increasing the strength and safety of the sleeve 6.6 Figures 9 to 11 show that the sleeve 10 can be easily attached. An example of what can be done is shown below. 9 and 10 show the assembled state of this embodiment, and FIG. 11 shows the sleeve in the middle of being assembled. The sleeve 10 in this embodiment is constructed by bending a thin plate into a U-shape, applying it to the tie wire 4, and then bending it to wrap around the tie wire. Figure 1 shows this process. Subsequently, the sleeve 10 is moved to the tie wire hole 5 and fixed by silver soldering 7.
尚、構造上スリーブには長手方向にスリット１■が形成
されるが、このままの状態でも使用上差し支えない。何
故なら銀ロウ付け７によりスリーブを固定するとき、ス
゛リーブとタイワイヤとの間にも毛細管現象により銀ロ
ウが入って行くために、スリーブ１０は十分に固定され
る。スリーブは伸びが大きく、かつ、適当な強度のある
材料を使う必要がある。スリーブの組立作業を考えると
、本実施例の場合、タイワイヤが動翼に組立てられてい
る状態でも、任意の位置の動翼との嵌合部にスリーブを
簡単に取り付けることができるというメリットがある。Although the sleeve is structurally formed with a slit 1 in the longitudinal direction, it may be used as is. This is because when the sleeve is fixed by silver soldering 7, the silver solder enters between the sleeve and the tie wire by capillary action, so that the sleeve 10 is sufficiently fixed. The sleeve needs to be made of a material with high elongation and appropriate strength. Considering the assembly work of the sleeve, this embodiment has the advantage that the sleeve can be easily attached to the fitting part of the rotor blade at any position even when the tie wire is assembled to the rotor blade. .
従ってこの方法は、定期検査における不具合発生部のみ
のスリーブを交換するときに好適である。Therefore, this method is suitable for replacing only the sleeve where a defect occurs during periodic inspection.
本発明によれば、動翼とタイワイヤスリーブとが接触・
慴動して相対的なすべりを生じても、スリーブ表面の摩
耗を防ぐことができるので、フレッティングコロ−ジョ
ンにより発生する亀裂を防止することができ、信頼性が
向上する。またスリーブの表面に硬化処理を施しておく
と、蒸気中のドレンによる二ローションに対しても耐二
ローション効果がある。According to the present invention, the rotor blade and the tie wire sleeve are in contact with each other.
Even if relative sliding occurs due to sliding, wear on the sleeve surface can be prevented, thereby preventing cracks caused by fretting corrosion and improving reliability. In addition, if the surface of the sleeve is hardened, it will have a two-lotion resistant effect against the second lotion caused by drainage in steam.
第１図は本発明の実施例を示す動翼とタイワイヤ、スリ
ーブの組立状態の断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ断面
図である。第３図は上記と異なる実施例の断面図、第４
図はそのＢ−Ｂ断面図である。第５図は更に異なる実施
例の断面図、第６図はそのＣ−Ｃ断面図である。第７図
は更に異なる実施例の断面図、第８図はそのＤ−Ｄ断面
図である。
第９図は更に異なる実施例の断面図、第１０図はそのＥ
−Ｅ断面図、第１１図はその取付方法の説明図である。
第１２図は各表面硬化処理のフレッティングコロ−ジョ
ン防止効果を示した説明図表である。
第１３図は従来例のタービン軸の部分断面図、第１４図
は上記従来例におけるタイワイヤ構造を示す断面図であ
る。
１・・・タービン軸、２・・・円板、３・・・動翼、４
・・・タイワイヤ、５・・・タイワイヤ孔、６・・・ス
リーブ、７・・・銀ロウ、８・・・硬化処理、９・・・
ショットピーニング、１０・・・スリーブ、１１・・・
スリット。FIG. 1 is a cross-sectional view of a rotor blade, tie wire, and sleeve in an assembled state showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1. Fig. 3 is a sectional view of an embodiment different from the above, and Fig. 4 is a sectional view of an embodiment different from the above.
The figure is a cross-sectional view taken along line B-B. FIG. 5 is a cross-sectional view of a further different embodiment, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line C--C. FIG. 7 is a cross-sectional view of a further different embodiment, and FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line DD. FIG. 9 is a sectional view of a further different embodiment, and FIG. 10 is its E.
-E sectional view and FIG. 11 are explanatory diagrams of the mounting method. FIG. 12 is an explanatory chart showing the fretting corrosion prevention effect of each surface hardening treatment. FIG. 13 is a partial sectional view of a conventional turbine shaft, and FIG. 14 is a sectional view showing a tie wire structure in the conventional example. 1... Turbine shaft, 2... Disc, 3... Moving blade, 4
... Tie wire, 5... Tie wire hole, 6... Sleeve, 7... Silver solder, 8... Hardening treatment, 9...
Shot peening, 10...Sleeve, 11...
slit.
Claims (1)
に、タイワイヤを遊嵌して、隣接する動翼同志を連結し
た構造において、上記のタイワイヤが動翼の孔に対向し
ている部分を覆つて、中空円筒状のスリーブを該タイワ
イヤに外嵌固着したことを特徴とする、タービン動翼用
タイワイヤ構造。 ２、上記のスリーブは、その長手方向にスリットを設け
たものであることを特徴とする、特許請求の範囲第１項
に記載のタービン動翼用タイワイヤ構造。 ３、前記のスリーブは、その外周面に表面硬化処理を施
したものであることを特徴とする、特許請求の範囲第１
項又は同第２項に記載のタービン動翼用タイワイヤ構造
。 ４、前記の表面硬化処理は、ＷＣ系、及びＣｒＣ系の内
の少なくとも何れか一方の硬質合金を溶射したものであ
ることを特徴とする、特許請求の範囲第３項に記載のタ
ービン動翼用タイワイヤ構造。 ５、前記の表面硬化処理は、高周波焼入、火炎焼入、及
び窒化の内の少なくとも何れか一つであることを特徴と
する、特許請求の範囲第３項に記載のタービン動翼用タ
イワイヤ構造。 ６、前記の表面硬化処理はショットピーニングであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載のタービン
動翼用タイワイヤ構造。 ７、前記の表面硬化処理は、ショットピーニングを併せ
て行うものであることを特徴とする、特許請求の範囲第
４項又は同第５項に記載のタービン動翼用タイワイヤ構
造。[Claims] 1. In a structure in which adjacent rotor blades are connected by loosely fitting a tie wire into a hole bored in a rotor blade assembled on a disc of a turbine shaft, the tie wire is connected to the rotor blade. A tie wire structure for a turbine rotor blade, characterized in that a hollow cylindrical sleeve is externally fitted and fixed to the tie wire so as to cover the portion facing the hole. 2. The tie wire structure for a turbine rotor blade according to claim 1, wherein the sleeve is provided with a slit in its longitudinal direction. 3. Claim 1, wherein the sleeve is surface hardened on its outer peripheral surface.
or the tie wire structure for a turbine rotor blade according to item 2. 4. The turbine rotor blade according to claim 3, wherein the surface hardening treatment is performed by thermally spraying at least one of WC-based and CrC-based hard alloys. Tie wire structure for. 5. The tie wire for a turbine rotor blade according to claim 3, wherein the surface hardening treatment is at least one of induction hardening, flame hardening, and nitriding. structure. 6. The tie wire structure for a turbine rotor blade according to claim 3, wherein the surface hardening treatment is shot peening. 7. The tie wire structure for a turbine rotor blade according to claim 4 or 5, wherein the surface hardening treatment is performed in conjunction with shot peening.
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|---|---|---|---|
| JP28840787A JPH01130001A (en) | 1987-11-17 | 1987-11-17 | Structure of tie wire for turbine rotor blade |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01130001A true JPH01130001A (en) | 1989-05-23 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01130001A (en) |
Cited By (1)
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| JP2008038741A (en) * | 2006-08-04 | 2008-02-21 | Hitachi Ltd | Axial flow turbine, and structure of its inlet port |
-
1987
- 1987-11-17 JP JP28840787A patent/JPH01130001A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008038741A (en) * | 2006-08-04 | 2008-02-21 | Hitachi Ltd | Axial flow turbine, and structure of its inlet port |
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