JPH0151881B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、ホイールの割れ等の補修されたター
ビンロータに関する。

［発明の技術的背景］ 一般に発電用の大型蒸気タービンの低圧ロータ
等においては、大量の蒸気を流すため平均直径が
大きくかつ長大な羽根が用いられている。

このような巨大なロータにおいては、製造技術
的問題、経済的問題を解決するため、各段落の羽
根を植込むホイールをシヤフトと別体で製作し、
その後ホイールを加熱してからロータ軸に嵌着す
るいわゆる焼嵌ホイールが採用されている。

第１図は焼嵌ホイールを有する蒸気タービンロ
ータを示す概略断面図であり、各段落の羽根１は
公知技術（例えば日本機械学会発行「機械工学便
覧」改訂第４版第13編３・７・３参照）により、
ホイール２に植込まれている。各段落のホイール
２はシヤフト３に焼嵌めにより嵌着されており、
ホイール２とシヤフト３との間にはアキシヤルキ
ー４が装着されている。なお、シヤフト３端には
連結用カツプリング５が嵌着されている。

このような構造の焼嵌ホイールを有する蒸気タ
ービンロータにおいて、第２図および第３図に符
号Ｃで示すような割れが、ホイール２の内径部に
生ずることがある。これは、タービンの負荷減少
過程において、タービン内の蒸気温度と金属温度
の温度変化率が相違するため、キー溝付近が乾
燥、湿潤の繰り返し状態となること、遠心力と焼
嵌面圧によりホイール内径部に円周方向応力が作
用し、これがキー溝付近では応力集中現象を生ず
ること、および蒸気中に微量に含まれている塩素
イオン等の腐食因子が作用すること等により応力
腐食割れ（SSC）として生ずるものである。

このような割れが発生したままタービンの運転
を続けると割れは徐々に進展成長し、ある時点で
急速な破壊現象が起こる。従つて、このような重
大事故に至る前にホイール内径部より割れを除去
する必要がある。

従来、このような割れが発生した時のロータの
補修方法としては、その割れの生じたホイールを
シヤフトから取外し、新製したホイールと交換し
ていた。

しかしながら大きな鍛造品のホイールを新たに
製作するためには、例えば１年以上の長期間を要
し、また第１図のＡ部のようなシヤフト３の中央
付近に割れが生じた時にはシヤフト３はカツプリ
ング５から遠くなる程太くなつているためカツプ
リング５を含め、Ａ部よりカツプリング５側にあ
るすべてのホイールを、例えば誘導コイル等によ
り加熱して分解してからでないと所要のホイール
を交換できず、多大の費用と時間がかかつてい
た。

一方、一般に蒸気タービンの段落数は多数ある
ので、割れの生じた少数のホイールをシヤフトか
ら除去したままでも若干の出力制限をすればター
ビンの運転は可能である。

しかしながら、ホイールを除去したままの状態
では、露出したシヤフト側のキー溝が復水による
腐食を受けたり、ホイール間の間隔を保つことが
できなくなる等の問題がある。

そこで近時割れの発生したホイールを、例えば
切削加工等の手段により取外し、この部にスペー
サを嵌着することが行われている。

［背景技術の問題点］ しかしながら、このような方法による時には、
一般に焼嵌ホイールを有する蒸気タービンロータ
の回転数は1500RPMまたは1800RPMと比較的高
く、かつシヤフトの外径は約１ｍに達するためス
ペーサには強大な遠心力が生じ、スペーサの強度
余裕すなわちスペーサに発生する遠心応力の許容
応力に対する余裕が少なくなるという問題があ
る。

また、一般に負荷上昇過程では、タービンの内
部温度が上昇し、熱容量の小さいスペーサは比較
的速く温度上昇するが、熱容量の大きいシヤフト
は温度上昇が遅れ、この結果シヤフト外径よりも
スペーサ内径の方が大きくなりシヤフトとスペー
サとの間に間隙が生じるという問題がある。

すなわちこのようにシヤフトとスペーサとの間
に間隙が形成されると、ロータの回転に伴いスペ
ーサが揺動する可能性があり、両者の接触部に摩
耗が生じるおそれがある。

［発明の目的］ 本発明はかかる従来の事情に対処してなされた
もので、スペーサに生じる遠心力を低く抑え、強
度余裕を増加することができ、熱膨張によりスペ
ーサとシヤフトとの間に間隙が形成された時にも
スペーサが揺動することのない補修されたタービ
ンロータを提供しようとするものである。

［発明の概要］ すなわち本発明は、シヤフトの軸方向に嵌着さ
れた複数個の羽根を有するホイールのうち補修を
要するものを除去し、その部分に、複数個に分割
され両端近傍にそれぞれフランジを有するスペー
サリングを円環状に配設し、これらスペーサリン
グと残るホイール間に保持リングを介在させて、
前記スペーサリングのフランジと保持リングとを
ボルトにより固定してなるものにおいて、前記ス
ペーサーリングの内側のシヤフト面に凹部を形成
し、この凹部に、同一側面の両端部に突起を有す
る埋金を前記突起をシヤフト側に向けて嵌入させ
るとともに、前記スペーサリングの前記埋金の位
置にボルト孔を穿設し、このボルト孔にボルトを
螺入して前記埋金を押圧しシヤフト側に弾性変形
させてなることを特徴としている。

［発明の実施例］ 以下本発明の詳細を図面に示す一実施例につい
て説明する。

この実施例のタービンロータは、次のようにし
て製作される。

まず割れの発生したホイール２を例えば切削加
工によりシヤフト３から除去する。そして除去さ
れたホイール２の部分にスペーサリングを装着す
る。

第４図および第５図はシヤフト３にスペーサリ
ング６を装着した状態を示すもので、このスペー
サリング６は半割り形状のリングとされており、
シヤフト３を両側から挾んだ後、保持リング７に
より結合されている。

すなわちスペーサリング６の外周には、この外
周に沿つて一対のフランジ８ａ，８ｂが形成され
ており、このフランジ８ａ，８ｂに隣接するホイ
ール２との間には、それぞれ円環を２分割した形
状の保持リング７が介挿され、この保持リング７
とスペーサリング６のフランジ８ａ，８ｂとはボ
ルト９により締結固定される。

なお第６図に示すように、スペーサリング６と
保持リング７とは、その半割り方向が直交するよ
うに配置され、この位置においてスペーサリング
６と保持リング７がボルト９により結合される。

また、スペーサリング６の一対のフランジ８
ａ，８ｂの間は第５図および第６図に示すよう
に、スペーサリング６の半割り端部および中間部
がステー１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０
ｅ，１０ｆにより接続されており、いわゆる肉抜
き構造とされている。

シヤフト３に形成されるホイール２固定用のキ
ー溝１１には、蒸気タービンロータのバランスを
保つため埋金１２が挿入されており、この埋金１
２は、この埋金１２の上面に位置するように配置
されたステー１０ｂに形成されるボス１３に螺合
するボルト１４により押圧されている。

なお第５図に示すように、このステー１０ｂに
対向する位置のステー１０ｅにもボス１５が形成
されているが、このボス１５はステー１０ｂに形
成されたボス１３とのバランスを保つために形成
されたものである。

第７図は第４図および第５図に示す埋金１２の
部分の詳細を示すもので、図において符号１２は
シヤフト３に予め形成されたキー溝１１に挿入さ
れる埋金を示している。この埋金１２の同一側面
両端部には突起１６が形成されて、この突起１６
がキー溝１１の底部に接触している。埋金１２の
上面中央部には凹溝１７が形成され、この凹溝１
７にはスペーサリング６のステー１０ｂのボス１
３に挿入されるボルト１４の先端が当接し、埋金
１２をキー溝１１底面方向へ向け押圧して弾性変
形させている。すなわち、通常状態においては、
埋金１２は図の破線で示すように、中央において
δの距離だけ変形している。従つてタービンの負
荷上昇過程においてスペーサリング６の方がシヤ
フト３よりも速く温度上昇し、一時的にスペーサ
リング６の内径がシヤフト３の外径より大きくな
つても、このδよりも小さい範囲内であれば埋金
１２からの反力によりスペーサリング６が揺動す
ることはなく、ロータの回転を安定して続けるこ
とができる。

また、スペーサリング６のフランジ８ａとフラ
ツジ８ｂとの間をステー１０ａ，１０ｂ，１０
ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆにより連結し、いわ
ゆるスペーサリング６を肉抜き構造としたので、
スペーサリング６は軽量化され、これによる遠心
力の発生は少なくなり、この結果保持リング７に
発生する応力を低く抑えることができ、保持リン
グ７の強度余裕を増すことができる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明のタービンロータによ
れば、スペーサリングに生ずる遠心力を低く抑
え、強度余裕を増加することができるとともに、
熱膨張によりスペーサリングとシヤフトとの間に
生ずる間隙に起因するスペーサリングの揺動を完
全に阻止することができ、安定性の高い蒸気ター
ビンロータを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は焼嵌ホイールを有する蒸気タービンロ
ータの一実施例を示す縦断面図、第２図は第１図
のＡ部の詳細を示す縦断面図、第３図は第２図の
−線に沿う横断面図、第４図は本発明の一実
施例の蒸気タービンロータの一実施例を示す縦断
面図、第５図は第４図の−線に沿う横断面
図、第６図は第４図に示すスペーサリングと保持
リングとを示す外観図、第７図は第４図の埋金部
の詳細を示す縦断面図である。 ２……ホイール、３……シヤフト、６……スペ
ーサリング、７……保持リング、８ａ，８ｂ……
フランジ、１２……埋金。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シヤフトの軸方向に嵌着された複数個の羽根
   を有するホイールのうち補修を要するものを除去
   し、その部分に、複数個に分割され両端近傍にそ
   れぞれフランジを有するスペーサリングを円環状
   に配設し、これらスペーサリングと残るホイール
   間に保持リングを介在させて、前記スペーサリン
   グのフランジと保持リングとをボルトにより固定
   してなるものにおいて、前記スペーサーリングの
   内側のシヤフト面に凹部を形成し、この凹部に、
   同一側面の両端部に突起を有する埋金を前記突起
   をシヤフト側に向けて嵌入させるとともに、前記
   スペーサリングの前記埋金の位置にボルト孔を穿
   設し、このボルト孔にボルトを螺入して前記埋金
   を押圧しシヤフト側に弾性変形させてなることを
   特徴とするタービンロータ。