JPH04259601A - タービン動翼植込構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】〔発明の目的〕

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、蒸気タービン、ガスタ
ービン等のタービン動翼植込構造に係り、特にクリスマ
ス形の植込部への異物の侵入を防止するタービン動翼植
込構造に関する。

【０００３】

【従来の技術】一般に、タービン動翼には、高速回転時
に過大な遠心力が作用するため、動翼をロータに装着す
るためのタービン動翼植込構造の設計には、細心の注意
が要求される。

【０００４】ところで、タービン動翼植込部の形式とし
ては、その形状による分類から、例えば書籍「蒸気ター
ビン」ターボ機械協会編、１９９０年４月１日、日本工
業出版発行、１１０頁に示されているように、鞍形、ク
リスマス形、フォーク形および逆Ｔ字形等に分けられる
。

【０００５】これらのタービン動翼植込形式の中から、
対象となる翼に適した形式を選定するに当たっては、動
翼の長さ、翼の断面形状、ロータのホイール間スパン、
ロータ径および動翼の運転環境等、種々の条件が考慮さ
れる。

【０００６】また、前記各植込形式を採用したタービン
動翼の組立状態を見ると、鞍形、フォーク形および逆Ｔ
字形では、隣接する動翼植込同士の間隙が比較的密であ
るのに対し、クリスマス形では、僅かな間隙を生じるよ
うな設計も可能である。

【０００７】クリスマス形植込構造は、タービン動翼を
ホイールに組み込む際に、タービンロータの軸方向から
組み立てるのが一般的であり、これを採用した動翼に注
目すると、以下のようにその形状的な利点が生かされて
いる。

【０００８】すなわち、クリスマス形のタービン植込構
造では、動翼のプラットホーム下面とタービンロータ側
との間等に、ロータ軸方向に貫通する間隙を設定できる
ため、この間隙に冷却蒸気を通すことによるタービン動
翼植込部の冷却法が、蒸気タービンの高圧段落等におい
て採用されている。

【０００９】一方、蒸気タ―ビン低圧段落等の比較的大
形のタービン動翼においても、クリスマス形のタービン
動翼植込形式が採用されており、タービン動翼植込部構
造をコンパクトな設計にする上で重要な役割を果してい
る。すなわち、クリスマス形では、動翼全体の重量に占
める植込部の割合を、比較的小さく設計できる。このた
め、翼全体の遠心力が小さくなり、ロータのボア応力が
軽減される等の利点がある。また、翼全体の寸法がコン
パクトに設計されることは、翼の素材を節約する上でも
有効である。

【００１０】図３は、クリスマス形植込構造を有する従
来のタービン動翼植込構造を示すもので、図中、符号１
はクリスマス形の動翼植込部２を有する動翼であり、こ
の動翼１は、タービンロータ３の外周に形成したロータ
植込部４に、動翼植込部２を介して装着されている。

【００１１】図３に示すタービン植込構造は、翼幅方向
に円弧状をなしているが、翼形や翼のサイズに応じ、直
線形の形状が選定されることもあり、比較的サイズの小
さな翼では、直線形が多用されている。また、後に詳述
する各植込部２，４のフックの段数あるいはその形状に
ついても、動翼１の種類に応じて最適な設計がなされて
いる。

【００１２】図４は、前記両植込部２，４の詳細を示す
もので、動翼植込部２には、その一部に符号５，６を付
して示すように、複数の動翼側フックが設けられ、また
ロータ植込部４には、その一部に符号７，８を付して示
すように、複数のロータ側フックが設けられている。そ
して、動翼１は、図４に示すように、タービンロータ３
の径方向外側に押し上げられ、動翼側フック５，６とロ
ータ側フック７，８とが接触した状態となっており、こ
の状態は、ロータ３の高速回転時はもとより、ターニン
グ時（毎分６回転以下の非常に穏やかな回転）および停
止時にも維持されるようになっている。

【００１３】すなわち、タービンロータ３の高速回転時
には、動翼１に作用する遠心力により、前記両フック５
，６および７，８が接触するとともに、ターニング時お
よび停止時には、図示しない押上げばね等の力により、
動翼１がタービンロータ３の径方向外側に押圧されるよ
うになっている。そして、これにより、動翼１のがた付
きを防止できるようになっている。

【００１４】一方、動翼プラットホーム９とロータ植込
先端部１０との間には、図４に示すように、径方向の間
隙１１が設けられており、また動翼側フック５，６とロ
ータ側フック７，８との間には、間隙１２が設けられて
いる。そして、これらの間隙１１，１２は、植込部２，
４の加工誤差や組立性を考慮して、適正な値に設定され
るようになっている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】従来のタービン動翼植
込構造において、動翼１は、常にタービンロータ３の径
方向外側に押圧されているものの、ターニング時や停止
時の押圧力は、高速回転時の力に比べると非常に小さな
ものである。このため、ターニング時あるいは停止時に
は、前記間隙１１，１２により、動翼１が僅かに動く場
合がある。そして、この間隙１１，１２が比較的大きい
場合には、動翼蒸気通路部やタービンロータ３の外周に
付着または飛来した異物が、間隙１１を通って植込部２
，４の内部に入り込み、動翼側フック５とロータ側フッ
ク７との間に挟み込まれるおそれがある。

【００１６】前記間隙１１，１２が比較的小さい場合に
は、押上げばねのばね力を調整することによって、植込
部２の動きを小さくすることが可能であるが、間隙１１
，１２が大きい場合には、ばね力だけで植込部２の動き
をコントロールする設計は困難である。

【００１７】このように異物を挟み込んだまま、タービ
ンの運転を実施すると、高速回転時に作用するフック接
触面間の非常に大きな力によってフック５，７が損傷し
、引張り強度あるいは疲労強度の低下によって、植込部
２，４が破損するおそれがある。

【００１８】また、異物の挟み込みは、フックのピッチ
誤差を大きくしてフックの荷重負担に変調を来し、植込
部２，４に高応力が発生する原因となる。そして、高速
回転時における植込部２，４の破損は、動翼１の飛散に
も繋り、タービンの大事故を引き起こすおそれがある。 また、タービンロータ３のターニングだけを考えた場合
でも、異物の挟み込みは、動翼１の僅かな動きによって
植込部２，４に傷を残すおそれがある。

【００１９】最近の火力発電設備においては、比較的大
容量のタービンでも、電力の負荷調整用として運用され
る場合が多く、起動・停止およびターニング運転の機会
が非常に多くなっており、それだけ異物の挟み込みの機
会が増えてきているので、異物侵入防止は重要である。

【００２０】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、動翼植込部とロータ植込部との間の間隙が大
きい場合であっても、植込部に異物が侵入して両植込部
間に挟み込まれるのを防止することができるタービン動
翼植込構造を提供することを目的とする。〔発明の構成
〕

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明に係るタービン動
翼植込構造は、上述した課題を解決するために、タービ
ンロータの外周部に形成されたロータ側植込部に、多数
のタービンロータ動翼の動翼植込部を装着したタービン
動翼植込構造において、前記動翼植込部のプラットホー
ムとロータ側植込部との間に形成される径方向の間隙部
に、この間隙部内に侵入してきた異物を捕捉してそれ以
上内部に侵入するのを防止する異物侵入防止部を設ける
ようにしたものである。

【００２２】

【作用】本発明に係るタービン動翼植込構造においては
、動翼植込部のプラットホームとロータ側植込部との間
に形成される径方向の間隙部に、異物侵入防止部が設け
られ、間隙部内に侵入してきた異物が捕捉される。この
ため、それ以上内部に異物が侵入することが防止される
。異物侵入防止部の捕捉された異物は、ロータのターニ
ング中に、自重落下により外部に排出されるか、高速回
転時の遠心力により外部に排出される。

【００２３】

【実施例】以下、本発明に係るタービン動翼植込構造の
実施例について添付図面を参照して説明する。

【００２４】図１は、本発明に係るタービン動翼植込装
置の一実施例を示すもので、図中、符号２は動翼植込部
、符号４はロータ植込部である。前記動翼植込部２には
、その一部に符号５，６を付して示すように、複数の動
翼側フックが設けられており、また前記ロータ植込部４
には、その一部に符号７，８を付して示すように複数の
ロータ側フックが設けられている。

【００２５】また、動翼プラットホーム９とロータ植込
先端部１０との間には、図１に示すように、ロータの径
方向に切れ込む間隙１１が形成されており、この間隙１
１の径方向内端には、ロータ側フック７の上側部を切欠
いて形成される溝状の異物捕捉部２０が設けられている
。この異物捕捉部２０は、動翼の蒸気入口側から出口側
までの幅全体に亘って設けられている。なお、ロータ側
フック７に異物捕捉部２０を設けても、ロータ植込部４
の強度上何等問題がないことは、有効要素法等の詳細な
解析による応力分布の状態から確認されている。

【００２６】次に、この実施例の作用について説明する
。

【００２７】動翼の蒸気通路部あるいはロータの外周に
付着または飛来した異物が、間隙１１を通って植込部２
，４間に侵入してきた場合、間隙１１のロータ径方向内
端に、異物捕捉部２０が設けられているので、前記異物
は、この異物捕捉部２０で捕捉される。

【００２８】ところで、異物捕捉部２０は、ロータ側フ
ック７の上側部を切欠いて形成されているので、ロータ
側フック７の他の上側部分との間に段差が形成されてい
る。このため、ロータ側フック７の上側部と動翼プラッ
トホーム９との間に、図１に示すように間隙２１が生じ
ても、この間隙２１を通って、異物がフック５，７間に
挟み込まれることはなく、異物捕捉部２０に保持される
。

【００２９】異物補足部２０に捕捉された異物は、ター
ニング中であれば、植込部２，４が鉛直方向下向きとな
った際に、自重落下により間隙１１を通って外部に排出
される。また、何等かの理由により、離脱しにくい状況
になったとしても、高速回転に至った時点で、その遠心
力により間隙１１を通って外部に排出される。このため
、捕捉された異物が異物捕捉部にそのまま残留堆積され
ることはなく、植込部２，４にとっては、常に健全な状
態が維持される。

【００３０】しかして、間隙１１を通して異物が侵入し
てきても、異物が動翼側フック５とロータ側フック７と
の間に挟み込まれることはない。このため、ターニング
中や高速回転時に、植込部２，４を損傷することがなく
、それに起因する引張り強度、疲労強度の低下を防止す
ることができる。また、各フック５，６，７，８の荷重
分担も設計通りに維持され、タービンの重大事故に繋る
ような植込部２，４の破損を防止して信頼性を向上させ
ることができる。

【００３１】図２は、本発明の第２実施例を示すもので
、前記第１実施例における異物補足部２０に代え、異物
捕捉部３０を設けるようにしたものである。

【００３２】すなわち、ロータ植込先端部１０の径方向
外端には、図２に示すように、底部３１ａが動翼プラッ
トホーム９に向って上り勾配に傾斜するロータ植込先端
切欠部３１が設けられており、また動翼プラットホーム
９のロータ植込先端切欠部３１に対応する部分には、径
方向内端部３２ａがロータ植込先端部１０に向って下り
勾配に傾斜するプラットホーム突出部３２が設けられて
いる。そして、動翼プラットホーム９とロータ植込先端
部１０との間に形成される間隙１１は、その中間部にお
いて屈曲する形状となり、前記異物捕捉部３０は、前記
ロータ植込先端切欠部３１の底部３１ａの最下端部に形
成されるようになっている。

【００３３】なお、その他の点については、前記第１実
施例と同一構成となっており、作用も同一である。

【００３４】しかして、間隙１１を通って侵入してきた
異物は、異物捕捉部３０で捕捉し、ターニング時あるい
は高速回転時に外部に排出することができ、前記第１実
施例と同様の効果が期待できる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、動翼植込
部のプラットホームとロータ側植込部と間に形成される
径方向の間隙部に、異物侵入防止部を設け、間隙部内に
侵入してきた異物を、この異物侵入防止部で捕捉し、そ
れ以上内部に侵入しないようにしているので、動翼植込
部とロータ側植込部との間の間隙が大きい場合であって
も、植込部に異物が侵入して両植込部間に挟み込まれる
のを防止でき、タービン動翼の信頼性を大幅に向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るタービン動翼植込構
造を示す植込部の要部側面図。

【図２】本発明の第２実施例に係るタービン動翼植込構
造を示す植込部の要部側面図。

【図３】従来のタービン動翼植込構造を示す要部斜視図
。

【図４】図３の植込部の詳細を示す断面図。

【符号の説明】

２　　動翼植込部 ４　　ロータ植込部 ５，６　　動翼側フック ７，８　　ロータ側フック ９　　動翼プラットホーム １０　　ロータ植込先端部 １１，２１　　間隙 ２０，３０　　異物捕捉部 ３１　　ロータ植込先端切欠部 ３１ａ　　底部 ３２　　プラットホーム突出部 ３２ａ　　径方向内端部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　タービンロータの外周部に形成された
   ロータ側植込部に、多数のタービンロータ動翼の動翼植
   込部を装着したタービン動翼植込構造において、前記動
   翼植込部のプラットホームとロータ側植込部との間に形
   成される径方向の間隙部に、この間隙部内に侵入してき
   た異物を捕捉してそれ以上内部に侵入するのを防止する
   異物侵入防止部を設けたことを特徴とするタービン動翼
   植込構造。