JPH08226303A - ダブテール・ジョイント - Google Patents
ダブテール・ジョイントInfo
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- JPH08226303A JPH08226303A JP7260596A JP26059695A JPH08226303A JP H08226303 A JPH08226303 A JP H08226303A JP 7260596 A JP7260596 A JP 7260596A JP 26059695 A JP26059695 A JP 26059695A JP H08226303 A JPH08226303 A JP H08226303A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- dovetail
- hook
- hooks
- wheel
- dovetail joint
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
- F01D5/3023—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of radial insertion type, e.g. in individual recesses
- F01D5/3046—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of radial insertion type, e.g. in individual recesses the rotor having ribs around the circumference
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ホイール・フックの応力腐食割れを回避する
ことのできるダブテール・ジョイントを提供する。 【解決手段】 回転子ホイールとバケットとの間のダブ
テール・ジョイントが、回転子ホイールに設けられた雄
のダブテール部品１６と、バケットに設けられた雌のダ
ブテール部品とを含んでいる。雄のダブテール部品１６
は、横方向に突出している４つのフック２２、２４、２
６、２８を含んでいる。各々のフックは、最も上側のフ
ック２２から最も下側のフック２８まで、半径方向の厚
さが減少していると共に軸方向の長さが増加している。
各々のフックは、平均の厚さを実効的に増加させるよう
に、実質的に平坦な上面３４、３６、３８、４０を有し
ており、それぞれのフックの間の頚部３２は、拡大した
隅肉３１を有している。ダブテール・ジョイントは、ピ
ーク応力を減少させて、応力腐食割れを回避し又は最小
限に抑える。
ことのできるダブテール・ジョイントを提供する。 【解決手段】 回転子ホイールとバケットとの間のダブ
テール・ジョイントが、回転子ホイールに設けられた雄
のダブテール部品１６と、バケットに設けられた雌のダ
ブテール部品とを含んでいる。雄のダブテール部品１６
は、横方向に突出している４つのフック２２、２４、２
６、２８を含んでいる。各々のフックは、最も上側のフ
ック２２から最も下側のフック２８まで、半径方向の厚
さが減少していると共に軸方向の長さが増加している。
各々のフックは、平均の厚さを実効的に増加させるよう
に、実質的に平坦な上面３４、３６、３８、４０を有し
ており、それぞれのフックの間の頚部３２は、拡大した
隅肉３１を有している。ダブテール・ジョイントは、ピ
ーク応力を減少させて、応力腐食割れを回避し又は最小
限に抑える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、全般的には蒸気タービ
ンに関し、特に、蒸気タービン回転子と蒸気タービン・
バケットとの間のダブテールの取り付けに関する。
ンに関し、特に、蒸気タービン回転子と蒸気タービン・
バケットとの間のダブテールの取り付けに関する。
【０００２】
【従来の技術】タービン・バケットとタービン回転子ホ
イールとの間のダブテール（ありつぎ）の取り付け技術
は、当業界では周知である。しかしながら、低圧回転子
の後段における従来の接線方向入り込みダブテールは、
応力腐食割れ（ＳＣＣ）を生じ易い環境内で作用するこ
とがわかっている。典型的なダブテール形式のフック隅
肉領域に存在する応力レベルにより、ＳＣＣは加速され
る。通常、このような応力は受容し得るが、汚染された
蒸気内では、ひび割れが始まり、検出されないままでい
ると、ホイール・フックの破損を招く深さにまで成長す
ることがある。極端な場合、すべてのフックが破損し、
バケットが回転子から飛び散ることがある。
イールとの間のダブテール（ありつぎ）の取り付け技術
は、当業界では周知である。しかしながら、低圧回転子
の後段における従来の接線方向入り込みダブテールは、
応力腐食割れ（ＳＣＣ）を生じ易い環境内で作用するこ
とがわかっている。典型的なダブテール形式のフック隅
肉領域に存在する応力レベルにより、ＳＣＣは加速され
る。通常、このような応力は受容し得るが、汚染された
蒸気内では、ひび割れが始まり、検出されないままでい
ると、ホイール・フックの破損を招く深さにまで成長す
ることがある。極端な場合、すべてのフックが破損し、
バケットが回転子から飛び散ることがある。
【０００３】一般的に、上に述べたひび割れの問題は、
相補形のバケット・フックではなく、主にホイール・フ
ックで起こることがわかっている。これは、低圧回転子
に使用されているＮｉＣｒＭｏＶのような鋼は、バケッ
トに使用されている１２Ｃｒ鋼よりもＳＣＣに対する抵
抗力がずっと小さいためであると思われる。しかしなが
ら、低圧回転子の鋼は、低圧回転子の全体的な設計の観
点からは利用可能な性質の最適の組み合わせになってい
る。従って、典型的な低圧蒸気の環境内でＳＣＣが開始
する確率を減少させるのに有効な手段は、材料を変える
ことではなく、ホイール・ダブテールの応力を許容し得
るレベルに低下させることである。腐食性の環境内で動
作する部品の最大応力が材料の降伏強度よりも低くなれ
ば、ＳＣＣに対する抵抗力は著しく改善される。
相補形のバケット・フックではなく、主にホイール・フ
ックで起こることがわかっている。これは、低圧回転子
に使用されているＮｉＣｒＭｏＶのような鋼は、バケッ
トに使用されている１２Ｃｒ鋼よりもＳＣＣに対する抵
抗力がずっと小さいためであると思われる。しかしなが
ら、低圧回転子の鋼は、低圧回転子の全体的な設計の観
点からは利用可能な性質の最適の組み合わせになってい
る。従って、典型的な低圧蒸気の環境内でＳＣＣが開始
する確率を減少させるのに有効な手段は、材料を変える
ことではなく、ホイール・ダブテールの応力を許容し得
るレベルに低下させることである。腐食性の環境内で動
作する部品の最大応力が材料の降伏強度よりも低くなれ
ば、ＳＣＣに対する抵抗力は著しく改善される。
【０００４】
【発明の開示】従って、本発明の主な目的は、ホイール
・フックのＳＣＣを回避するのに十分低いピーク応力を
有するような、低圧回転子に対するバケットと回転子ホ
イールとのダブテール取り付け形式を提供することにあ
る。同時に、現存の蒸気通路の寸法制限を維持すること
が並行する目的である。
・フックのＳＣＣを回避するのに十分低いピーク応力を
有するような、低圧回転子に対するバケットと回転子ホ
イールとのダブテール取り付け形式を提供することにあ
る。同時に、現存の蒸気通路の寸法制限を維持すること
が並行する目的である。
【０００５】本発明の実施例によれば、蒸気タービン・
ホイール・フックに６つ以上の設計の特徴が取り入れら
れている。これを次に簡単に説明する。ダブテールは半
径方向平面に対して対称的であるため、ダブテールの半
分のみについて説明することが慣習であることを念頭に
置かれたい。即ち、本発明の実施例では、ホイール・フ
ック（雄のダブテール部品）が、典型的なフック３つの
ダブテール形式に対比して、４つのフック（実際には８
つのフックがある）を含んでいるものとして説明され
る。余分の４番目のフックを取り入れたことにより、バ
ケットの遠心荷重がより多くのフックに分配され、こう
してフック１つ当たりの公称荷重を減少させ、こうし
て、フック応力をも減少させる。
ホイール・フックに６つ以上の設計の特徴が取り入れら
れている。これを次に簡単に説明する。ダブテールは半
径方向平面に対して対称的であるため、ダブテールの半
分のみについて説明することが慣習であることを念頭に
置かれたい。即ち、本発明の実施例では、ホイール・フ
ック（雄のダブテール部品）が、典型的なフック３つの
ダブテール形式に対比して、４つのフック（実際には８
つのフックがある）を含んでいるものとして説明され
る。余分の４番目のフックを取り入れたことにより、バ
ケットの遠心荷重がより多くのフックに分配され、こう
してフック１つ当たりの公称荷重を減少させ、こうし
て、フック応力をも減少させる。
【０００６】更に、４つのフックのうちの最も上側のフ
ックは、このフックにおける曲げ応力を減少させるため
に、従来のフック３つの設計におけるよりも一層太く作
成されている。ピーク応力は曲げ応力及び引張り応力の
組み合わせから生ずるので、曲げ応力を減少させれば、
ピーク応力も減少することになる。ここで説明する実施
例では、フックの厚さは最も上側のフックが最大であ
り、この最も上側のフックより下方の相次ぐフックで
は、次々に比例的に小さくなっている。上側のフックは
４つのフックのうちで最も強い応力を受けるものであ
り、フック応力が最も上側から最も下側のフックへと絶
えず減少するので、最も上側のフックの余分の厚さの利
点が下側のフックには必要はなく、フックの厚さを減少
させることは、ダブテールの全体的な高さを最小限にす
ることに寄与する。
ックは、このフックにおける曲げ応力を減少させるため
に、従来のフック３つの設計におけるよりも一層太く作
成されている。ピーク応力は曲げ応力及び引張り応力の
組み合わせから生ずるので、曲げ応力を減少させれば、
ピーク応力も減少することになる。ここで説明する実施
例では、フックの厚さは最も上側のフックが最大であ
り、この最も上側のフックより下方の相次ぐフックで
は、次々に比例的に小さくなっている。上側のフックは
４つのフックのうちで最も強い応力を受けるものであ
り、フック応力が最も上側から最も下側のフックへと絶
えず減少するので、最も上側のフックの余分の厚さの利
点が下側のフックには必要はなく、フックの厚さを減少
させることは、ダブテールの全体的な高さを最小限にす
ることに寄与する。
【０００７】フックの間の頚部（ネック）において隅肉
の半径の寸法が増加するにつれて、応力集中、従ってピ
ーク応力が減少することがわかった。この効果を最小の
移行距離（フックの底面からダブテールの次の面の真っ
直ぐな部分までの距離）で最大にするために、複合隅肉
が用いられており、隅肉の最大半径の部分がピーク応力
の領域に及ぶようにする。こうして、移行距離を最小限
に抑えることにより、頚部の太さの減少及び頚部の応力
増加を最小限に抑える。
の半径の寸法が増加するにつれて、応力集中、従ってピ
ーク応力が減少することがわかった。この効果を最小の
移行距離（フックの底面からダブテールの次の面の真っ
直ぐな部分までの距離）で最大にするために、複合隅肉
が用いられており、隅肉の最大半径の部分がピーク応力
の領域に及ぶようにする。こうして、移行距離を最小限
に抑えることにより、頚部の太さの減少及び頚部の応力
増加を最小限に抑える。
【０００８】各々のフックの上面を典型的なフックの形
式に見られるように実質的に傾斜した又は斜め切りした
形状にする代わりに、実質的に平坦にすることが本発明
の特徴である。本明細書の説明では、フックの実質的に
平坦な上面というとき、それは、水平から８°未満の若
干傾斜した又は斜め切りした上面も含んでいる。このよ
うなわずかな傾斜は、５°又はそれ以下であることが好
ましい。上面の傾斜をできる限り小さくすることが望ま
しいが、ホイール及びバケットにダブテールをフライス
・カッタで加工するために、実質的に平坦な上面にこの
ようなわずかな傾斜を持たせることが必要になることが
ある。実質的に平坦な上面にした結果として、頚部の厚
さ（即ち、１つのホイール・フックの上面からその上方
のホイール・フックの底面までの距離）が、ホイール・
フックの剪断ずり厚さ又は曲げスチフネスを目立って減
少させずに、実効的に増加する。この構成は、適切なバ
ケット・フックの厚さをもたらすと共に、ダブテールの
全体的な高さを最小限に抑えるのに役立つ。
式に見られるように実質的に傾斜した又は斜め切りした
形状にする代わりに、実質的に平坦にすることが本発明
の特徴である。本明細書の説明では、フックの実質的に
平坦な上面というとき、それは、水平から８°未満の若
干傾斜した又は斜め切りした上面も含んでいる。このよ
うなわずかな傾斜は、５°又はそれ以下であることが好
ましい。上面の傾斜をできる限り小さくすることが望ま
しいが、ホイール及びバケットにダブテールをフライス
・カッタで加工するために、実質的に平坦な上面にこの
ようなわずかな傾斜を持たせることが必要になることが
ある。実質的に平坦な上面にした結果として、頚部の厚
さ（即ち、１つのホイール・フックの上面からその上方
のホイール・フックの底面までの距離）が、ホイール・
フックの剪断ずり厚さ又は曲げスチフネスを目立って減
少させずに、実効的に増加する。この構成は、適切なバ
ケット・フックの厚さをもたらすと共に、ダブテールの
全体的な高さを最小限に抑えるのに役立つ。
【０００９】最後に、可変の厚さのフック及び実質的に
平坦な上面を有しているフックを用いることにより高さ
を節約したことが、普通よりも厚手のフック及び余分の
フックを取り入れたことを部分的に相殺する。その結
果、ダブテールの全体的な高さは、比較し得る幅を有す
るフック３つの設計を用いている現存の蒸気通路に利用
可能な空間に当てはまる。
平坦な上面を有しているフックを用いることにより高さ
を節約したことが、普通よりも厚手のフック及び余分の
フックを取り入れたことを部分的に相殺する。その結
果、ダブテールの全体的な高さは、比較し得る幅を有す
るフック３つの設計を用いている現存の蒸気通路に利用
可能な空間に当てはまる。
【００１０】バケット・フック（雌のダブテール部品）
が、受け入れられる許容公差の範囲内で、実質的に相補
形に整形されることが理解されよう。従って、本発明の
一面は、回転子ホイールとバケットとの間のダブテール
・ジョイント（ありつぎて）に関する。このジョイント
は、回転子ホイールにある雄のダブテール部品と、バケ
ットにある雌のダブテール部品とを含んでいる。雄のダ
ブテール部品は、横方向に突出している４つのフックを
含んでおり、各々のフックは、最も上側のフックから最
も下側のフックまで、半径方向の厚さが減少していると
共に軸方向の長さが増加している。
が、受け入れられる許容公差の範囲内で、実質的に相補
形に整形されることが理解されよう。従って、本発明の
一面は、回転子ホイールとバケットとの間のダブテール
・ジョイント（ありつぎて）に関する。このジョイント
は、回転子ホイールにある雄のダブテール部品と、バケ
ットにある雌のダブテール部品とを含んでいる。雄のダ
ブテール部品は、横方向に突出している４つのフックを
含んでおり、各々のフックは、最も上側のフックから最
も下側のフックまで、半径方向の厚さが減少していると
共に軸方向の長さが増加している。
【００１１】他の一面では、本発明は、タービン・バケ
ットを回転子ホイールに取り付けるダブテール・ジョイ
ントに関する。このダブテール・ジョイントは、雄のホ
イール・ダブテールと、実質的に相補形の雌のバケット
・ダブテールとを含んでいる。ホイール・ダブテール
は、横方向に伸びている複数のフックを含んでいる。こ
れらのフックは、半径方向の厚さが最も上側のフックか
ら最も下側のフックまで減少しており、各々のフックに
は実質的に平坦な上面が形成されている。
ットを回転子ホイールに取り付けるダブテール・ジョイ
ントに関する。このダブテール・ジョイントは、雄のホ
イール・ダブテールと、実質的に相補形の雌のバケット
・ダブテールとを含んでいる。ホイール・ダブテール
は、横方向に伸びている複数のフックを含んでいる。こ
れらのフックは、半径方向の厚さが最も上側のフックか
ら最も下側のフックまで減少しており、各々のフックに
は実質的に平坦な上面が形成されている。
【００１２】更に他の一面では、本発明は、タービン・
バケットを回転子ホイールに取り付けるダブテール・ジ
ョイントに関する。このダブテール・ジョイントは、雄
のホイール・ダブテールと、実質的に相補形の雌のバケ
ット・ダブテールとを含んでいる。ホイール・ダブテー
ルは、横方向に伸びている複数のフックを含んでいる。
頚部が１つのフックの下面をその下側にあるフックの上
面に結合しており、この頚部は、複数の半径を有してい
る上側の隅肉と、１つの半径を有している下側の隅肉と
を含んでいる。
バケットを回転子ホイールに取り付けるダブテール・ジ
ョイントに関する。このダブテール・ジョイントは、雄
のホイール・ダブテールと、実質的に相補形の雌のバケ
ット・ダブテールとを含んでいる。ホイール・ダブテー
ルは、横方向に伸びている複数のフックを含んでいる。
頚部が１つのフックの下面をその下側にあるフックの上
面に結合しており、この頚部は、複数の半径を有してい
る上側の隅肉と、１つの半径を有している下側の隅肉と
を含んでいる。
【００１３】この他の目的及び利点は、以下の詳しい説
明から明らかになろう。
明から明らかになろう。
【００１４】
【実施例】図１について説明すると、通常のホイール・
ダブテール２には、上側フック４と、中間フック６と、
下側フック８とが形成されている。最も上側のフック４
より下側の各々のフックは全般的に、実質的に傾斜した
上面１０を有していることが示されており、これらのフ
ックは、厚さの点では実質的に同様である。図２〜図５
に例示する本発明では、前に述べたように半径方向の高
さの増加を最小限に抑えながら、集中応力を減少しよう
とするいくつかの新しい設計上の特徴を取り入れてい
る。
ダブテール２には、上側フック４と、中間フック６と、
下側フック８とが形成されている。最も上側のフック４
より下側の各々のフックは全般的に、実質的に傾斜した
上面１０を有していることが示されており、これらのフ
ックは、厚さの点では実質的に同様である。図２〜図５
に例示する本発明では、前に述べたように半径方向の高
さの増加を最小限に抑えながら、集中応力を減少しよう
とするいくつかの新しい設計上の特徴を取り入れてい
る。
【００１５】図２は、一体の回転子ホイール１４と、関
連するホイール・ダブテール１６とを有している回転子
本体１２を全体的に示している。バケット・ダブテール
２０を含んでいるバケット１８がホイール上の所定位置
に示されている。これは通常の接線方向入り込み形のダ
ブテールの構成であるが、ホイール及びバケット・ダブ
テールは、本発明による新しい設計上の特徴を取り入れ
ている。
連するホイール・ダブテール１６とを有している回転子
本体１２を全体的に示している。バケット・ダブテール
２０を含んでいるバケット１８がホイール上の所定位置
に示されている。これは通常の接線方向入り込み形のダ
ブテールの構成であるが、ホイール及びバケット・ダブ
テールは、本発明による新しい設計上の特徴を取り入れ
ている。
【００１６】再び繰り返すが、以下の詳しい説明では、
ダブテールは半径方向平面に対して対称的であるため、
半分のダブテール（図３で見て右半分）のみを説明す
る。このため、図２及び図３に示すダブテールの構成
は、合計８つのフック、即ち、４対の横方向に隣接した
フックが存在するけれども、フック４つ形の設計と呼
ぶ。次に、図１に示した従来のホイール・ダブテールと
比べた６つ以上の重要な設計上の相違に重点をおいて、
本発明によるホイール・ダブテール１６を説明する。以
下、ホイール・ダブテールについて説明するすべての特
徴は、相補形のバケット・ダブテールにも取り入れられ
ていることに注意されたい。バケット・ダブテールにつ
いては詳しく説明する代わりに、ホイールとバケット・
ダブテールとの間の許容公差について説明する。その他
の点で、形状そのものは実質的に同様である。
ダブテールは半径方向平面に対して対称的であるため、
半分のダブテール（図３で見て右半分）のみを説明す
る。このため、図２及び図３に示すダブテールの構成
は、合計８つのフック、即ち、４対の横方向に隣接した
フックが存在するけれども、フック４つ形の設計と呼
ぶ。次に、図１に示した従来のホイール・ダブテールと
比べた６つ以上の重要な設計上の相違に重点をおいて、
本発明によるホイール・ダブテール１６を説明する。以
下、ホイール・ダブテールについて説明するすべての特
徴は、相補形のバケット・ダブテールにも取り入れられ
ていることに注意されたい。バケット・ダブテールにつ
いては詳しく説明する代わりに、ホイールとバケット・
ダブテールとの間の許容公差について説明する。その他
の点で、形状そのものは実質的に同様である。
【００１７】ホイール・ダブテール１６は、いずれも頚
部３２によって相互接続されている４つのフック２２、
２４、２６及び２８と、刀根３０とを有している。断面
の形状は、次々に下側のフックの軸方向の長さが増加し
ている点で、「クリスマス・ツリー」形の設計と呼ばれ
ることがある。ここでは、軸方向の長さは、横方向に隣
接したフックの両端の間の寸法、即ち、一方のフックの
自由端から軸方向又は横方向に隣接したフックの自由端
までの、回転子と平行な方向に測定した距離を示す。３
つのフックではなく４つのフックを取り入れたことによ
り、バケットの遠心荷重がより多くのフックに分配さ
れ、これにより、フック１つ当たりの公称荷重が減少
し、そのためフック応力も減少する。
部３２によって相互接続されている４つのフック２２、
２４、２６及び２８と、刀根３０とを有している。断面
の形状は、次々に下側のフックの軸方向の長さが増加し
ている点で、「クリスマス・ツリー」形の設計と呼ばれ
ることがある。ここでは、軸方向の長さは、横方向に隣
接したフックの両端の間の寸法、即ち、一方のフックの
自由端から軸方向又は横方向に隣接したフックの自由端
までの、回転子と平行な方向に測定した距離を示す。３
つのフックではなく４つのフックを取り入れたことによ
り、バケットの遠心荷重がより多くのフックに分配さ
れ、これにより、フック１つ当たりの公称荷重が減少
し、そのためフック応力も減少する。
【００１８】上側フック２２は従来の設計よりも一層厚
手に作成されており、本実施例では、厚さ、即ち図３に
示す寸法Ｔが約０．６３４（＋０．００２／−０．００
３）インチであってもよい。フック２４、２６及び２８
の対応する寸法は、バケット・ダブテールのカッタによ
るフライス加工の許容公差を見込んで、実質的に平坦な
上面が水平から約５°傾斜しているとき、それぞれ０．
５２６（＋０．００２／−０．００３）インチ、０．４
７７（＋０．００２／−０．００３）インチ、及び０．
４２８（＋０．００２／−０．００３）インチである。
比較的厚手の上側フック２２はこの応力における曲げ応
力を減少させる。そして、ピーク応力は曲げ応力と引っ
張り応力の組み合わせから生ずるものであるので、曲げ
応力の減少によって、ピーク応力も減少する。
手に作成されており、本実施例では、厚さ、即ち図３に
示す寸法Ｔが約０．６３４（＋０．００２／−０．００
３）インチであってもよい。フック２４、２６及び２８
の対応する寸法は、バケット・ダブテールのカッタによ
るフライス加工の許容公差を見込んで、実質的に平坦な
上面が水平から約５°傾斜しているとき、それぞれ０．
５２６（＋０．００２／−０．００３）インチ、０．４
７７（＋０．００２／−０．００３）インチ、及び０．
４２８（＋０．００２／−０．００３）インチである。
比較的厚手の上側フック２２はこの応力における曲げ応
力を減少させる。そして、ピーク応力は曲げ応力と引っ
張り応力の組み合わせから生ずるものであるので、曲げ
応力の減少によって、ピーク応力も減少する。
【００１９】更に、可変の厚さのフック２２、２４、２
６及び２８を用いることにより得られた高さの節約が、
普通よりも厚手の上側のフック及び余分の４番目のフッ
クを用いることを部分的に帳消しにする。その結果、ダ
ブテールの全体的な高さは、比較可能な幅を有するフッ
ク３つの設計が用いられている場合の蒸気通路内で利用
可能な空間に適合する。
６及び２８を用いることにより得られた高さの節約が、
普通よりも厚手の上側のフック及び余分の４番目のフッ
クを用いることを部分的に帳消しにする。その結果、ダ
ブテールの全体的な高さは、比較可能な幅を有するフッ
ク３つの設計が用いられている場合の蒸気通路内で利用
可能な空間に適合する。
【００２０】フック２４、２６及び２８の厚さが減少す
ることは、ダブテールの全体的な高さを最小限に抑える
ことに寄与するが、このことが可能なのは、フック応力
が全般的に上側フック２２から下側フック２８へと減少
するからである。このため、厚手のフック２２によって
得られる利点は、残りのフック２４、２６及び２８では
必要ではない。
ることは、ダブテールの全体的な高さを最小限に抑える
ことに寄与するが、このことが可能なのは、フック応力
が全般的に上側フック２２から下側フック２８へと減少
するからである。このため、厚手のフック２２によって
得られる利点は、残りのフック２４、２６及び２８では
必要ではない。
【００２１】上側隅肉の半径（全体的に参照番号３１で
示してある）の寸法が増加するにつれて、応力集中、従
って、ピーク応力が減少することがわかった。ごく小さ
い移行距離（フックの底面からダブテールの頚部の面の
真っ直ぐな部分までの距離）でこの効果を最大にするた
めに、複合の上側隅肉３１が用いられている。この隅肉
は図４に拡大して詳しく示されており、垂直方向で隣接
したフックの間にあるすべての上側の隅肉で、寸法は同
じである。上側隅肉３１（即ち、９０°にわたる）は３
つの別々の半径で構成されている。これらは、図４に最
もよく示されているように、垂直から時計回りに見て、
約２０°にわたる０．１１０インチの第１の半径Ｒ1
と、次の約５０°にわたる０．２５０インチの第２の半
径Ｒ2 と、最後の約２０°にわたる０．１１０インチの
第３の半径Ｒ3 とを含んでいる。下側隅肉は普通の設計
であってもよく、参照符号Ｒ4 で示す１つの半径の部分
を含んでいる。本実施例では、半径Ｒ4 は０．１２５イ
ンチである。真っ直ぐな部分が下側隅肉の半径Ｒ4 を上
側隅肉の半径部分Ｒ3 に結合している。上側隅肉の０．
２５０インチの最大半径Ｒ2 は、ピーク応力の領域にわ
たっている。移行距離Ｄ1 （フックの底面からダブテー
ルの頚部の面の真っ直ぐな部分までの距離であって、本
実施例では０．１９４インチである）を最小限に抑える
ことにより、頚部の厚さの減少、及び頚部の応力の増加
を最小限に抑える。
示してある）の寸法が増加するにつれて、応力集中、従
って、ピーク応力が減少することがわかった。ごく小さ
い移行距離（フックの底面からダブテールの頚部の面の
真っ直ぐな部分までの距離）でこの効果を最大にするた
めに、複合の上側隅肉３１が用いられている。この隅肉
は図４に拡大して詳しく示されており、垂直方向で隣接
したフックの間にあるすべての上側の隅肉で、寸法は同
じである。上側隅肉３１（即ち、９０°にわたる）は３
つの別々の半径で構成されている。これらは、図４に最
もよく示されているように、垂直から時計回りに見て、
約２０°にわたる０．１１０インチの第１の半径Ｒ1
と、次の約５０°にわたる０．２５０インチの第２の半
径Ｒ2 と、最後の約２０°にわたる０．１１０インチの
第３の半径Ｒ3 とを含んでいる。下側隅肉は普通の設計
であってもよく、参照符号Ｒ4 で示す１つの半径の部分
を含んでいる。本実施例では、半径Ｒ4 は０．１２５イ
ンチである。真っ直ぐな部分が下側隅肉の半径Ｒ4 を上
側隅肉の半径部分Ｒ3 に結合している。上側隅肉の０．
２５０インチの最大半径Ｒ2 は、ピーク応力の領域にわ
たっている。移行距離Ｄ1 （フックの底面からダブテー
ルの頚部の面の真っ直ぐな部分までの距離であって、本
実施例では０．１９４インチである）を最小限に抑える
ことにより、頚部の厚さの減少、及び頚部の応力の増加
を最小限に抑える。
【００２２】図３に戻って説明すると、それぞれのフッ
ク２２、２４、２６及び２８の上面３４、３６、３８及
び４０は実質的に平坦である。その結果、相手のバケッ
ト・フックの厚さ（１つのホイール・フックの上面から
その直ぐ上方のホイール・フックの底面までの距離）
は、ホイール・フックのずり厚さ又は曲げスチフネスを
余り減少させることなく、実効的に増加する。このこと
は、適切なバケット・フックの厚さをもたらすと共に、
ダブテールの全体的な高さを最小限にするのを助ける。
ク２２、２４、２６及び２８の上面３４、３６、３８及
び４０は実質的に平坦である。その結果、相手のバケッ
ト・フックの厚さ（１つのホイール・フックの上面から
その直ぐ上方のホイール・フックの底面までの距離）
は、ホイール・フックのずり厚さ又は曲げスチフネスを
余り減少させることなく、実効的に増加する。このこと
は、適切なバケット・フックの厚さをもたらすと共に、
ダブテールの全体的な高さを最小限にするのを助ける。
【００２３】本実施例に関するこの他の重要な寸法は、
次の通りである。 ダブテールの高さＨ：４．２４４インチ フックの軸方向の長さＬ1 フック１（２２） ２．０３０インチ フック２（２４） ２．８４０インチ フック３（２６） ３．６５０インチ フック４（２８） ４．４６０インチ 頚部の軸方向の長さＮ2 フック１とフック２との間 １．２５０インチ フック２とフック３との間 ２．０６０インチ フック３とフック４との間 ２．８７０インチ 注１）各々のフックとダブテールの反対側にある対応す
る部分との合計の軸方向の長さ。
次の通りである。 ダブテールの高さＨ：４．２４４インチ フックの軸方向の長さＬ1 フック１（２２） ２．０３０インチ フック２（２４） ２．８４０インチ フック３（２６） ３．６５０インチ フック４（２８） ４．４６０インチ 頚部の軸方向の長さＮ2 フック１とフック２との間 １．２５０インチ フック２とフック３との間 ２．０６０インチ フック３とフック４との間 ２．８７０インチ 注１）各々のフックとダブテールの反対側にある対応す
る部分との合計の軸方向の長さ。
【００２４】２）横方向に隣接した隅肉の間の軸方向の
長さ。 前に述べたように、バケット・ダブテールの形状はホイ
ール・ダブテールと実質的に同じであり、詳しく説明す
る必要がない。両者の間の種々の許容公差に注目すれば
十分であり、この点については図５及び下記の表Ｉを参
照されたい。 表 Ｉ すき間 Ａ Ｂ Ｃ Ｄ Ｅ Ｆ Ｇ （インチ） 最 大 0.025 0.015 0.045 0.029 0.042 0.042 0.073 最 小 0.002 0.003 0.033 0.005 0.036 0.037 0.053 要約すれば、ここに説明したホイール／バケット・ダブ
テールの構造は、ダブテール・ジョイントによってター
ビン回転子ホイールに装着されたタービン・バケットの
遠心力によって生ずる集中応力を最小限に抑えようとす
る設計上の特徴を含んでいるが、それにも拘わらず、全
体的な寸法は現存の蒸気通路と両立し得る。
長さ。 前に述べたように、バケット・ダブテールの形状はホイ
ール・ダブテールと実質的に同じであり、詳しく説明す
る必要がない。両者の間の種々の許容公差に注目すれば
十分であり、この点については図５及び下記の表Ｉを参
照されたい。 表 Ｉ すき間 Ａ Ｂ Ｃ Ｄ Ｅ Ｆ Ｇ （インチ） 最 大 0.025 0.015 0.045 0.029 0.042 0.042 0.073 最 小 0.002 0.003 0.033 0.005 0.036 0.037 0.053 要約すれば、ここに説明したホイール／バケット・ダブ
テールの構造は、ダブテール・ジョイントによってター
ビン回転子ホイールに装着されたタービン・バケットの
遠心力によって生ずる集中応力を最小限に抑えようとす
る設計上の特徴を含んでいるが、それにも拘わらず、全
体的な寸法は現存の蒸気通路と両立し得る。
【００２５】現在最も実用的で好ましい実施例と考えら
れるものについて本発明を説明したが、本発明は、ここ
で開示した実施例に制限されるものではなく、むしろ、
特許請求の範囲に記載された要旨の範囲内で種々の変更
及び均等構成をもカバーするものであることを承知され
たい。
れるものについて本発明を説明したが、本発明は、ここ
で開示した実施例に制限されるものではなく、むしろ、
特許請求の範囲に記載された要旨の範囲内で種々の変更
及び均等構成をもカバーするものであることを承知され
たい。
【図１】典型的なタービン回転子ホイール・ダブテール
の形状を示す断面図である。
の形状を示す断面図である。
【図２】本発明による回転子本体、回転子ホイール及び
バケットの部分的な側面図である。
バケットの部分的な側面図である。
【図３】本発明によるタービン・ホイール・ダブテール
の側面図である。
の側面図である。
【図４】図３において参照符号Ｂに示す上側隅肉と下側
隅肉とを含んでいる頚部の拡大詳細図である。
隅肉とを含んでいる頚部の拡大詳細図である。
【図５】本発明によるホイール・ダブテール及び相補形
のバケット・ダブテールの部分的な断面図であって、ホ
イール・ダブテールと相補形のバケット・ダブテールと
の間の許容公差の寸法を例示している図である。
のバケット・ダブテールの部分的な断面図であって、ホ
イール・ダブテールと相補形のバケット・ダブテールと
の間の許容公差の寸法を例示している図である。
１４ 回転子ホイール １６ ホイール・ダブテール １８ バケット ２０ バケット・ダブテール ２２、２４、２６、２８ フック ３１ 隅肉 ３２ 頚部 ３４、３６、３８、４０ 上面
Claims (13)
- 【請求項１】 回転子ホイールとバケットとの間のダブ
テール・ジョイントであって、 前記回転子ホイールに設けられた雄のダブテール部品
と、 前記バケットに設けられた雌のダブテール部品とを備え
ており、 前記雄のダブテール部品は、横方向に突出している４つ
のフックを含んでおり、該フックの各々は、最も上側の
フックから最も下側のフックまで、半径方向の厚さが減
少していると共に軸方向の長さが増加しているダブテー
ル・ジョイント。 - 【請求項２】 前記フックの各々は、実質的に平坦な上
面を有している請求項１に記載のダブテール・ジョイン
ト。 - 【請求項３】 頚部が１つのフックの下面をその下側に
あるフックの上面に結合しており、該頚部は、複数の半
径を有している上側の隅肉と、１つの半径を有している
下側の隅肉とを含んでいる請求項２に記載のダブテール
・ジョイント。 - 【請求項４】 前記上側の隅肉は、３つの半径を有して
おり、該半径のうちの真ん中の半径は、その両側にある
半径よりも大きい請求項３に記載のダブテール・ジョイ
ント。 - 【請求項５】 前記真ん中の半径は、前記下側の隅肉の
前記１つの半径よりも大きい請求項４に記載のダブテー
ル・ジョイント。 - 【請求項６】 タービン・バケットを回転子ホイールに
取り付けるダブテール・ジョイントであって、 雄のホイール・ダブテールと、 実質的に相補形の雌のバケット・ダブテールとを備えて
おり、 前記ホイール・ダブテールは、横方向に伸びている複数
のフックを含んでおり、該フックは、最も上側のフック
から最も下側のフックまで半径方向の厚さが減少してお
り、前記フックの各々には、実質的に平坦な上面が形成
されているダブテール・ジョイント。 - 【請求項７】 頚部が１つのフックの下面をその下側に
あるフックの上面に結合しており、該頚部は、複数の半
径を有している上側の隅肉と、１つの半径を有している
下側の隅肉とを含んでいる請求項６に記載のダブテール
・ジョイント。 - 【請求項８】 前記上側の隅肉は、３つの半径を有して
おり、該半径のうちの真ん中の半径は、その両側にある
半径よりも大きい請求項７に記載のダブテール・ジョイ
ント。 - 【請求項９】 前記真ん中の半径は、前記下側の隅肉の
前記１つの半径よりも大きい請求項８に記載のダブテー
ル・ジョイント。 - 【請求項１０】 タービン・バケットを回転子ホイール
に取り付けるダブテール・ジョイントであって、 雄のホイール・ダブテールと、 実質的に相補形の雌のバケット・ダブテールとを備えて
おり、 前記ホイール・ダブテールは、横方向に伸びている複数
のフックを含んでおり、頚部が１つのフックの下面をそ
の下側にあるフックの上面に結合しており、該頚部は、
複数の半径を有している上側の隅肉と、１つの半径を有
している下側の隅肉とを含んでいるダブテール・ジョイ
ント。 - 【請求項１１】 前記上側の隅肉は、３つの半径を有し
ており、該半径のうちの真ん中の半径は、その両側にあ
る半径よりも大きい請求項１０に記載のダブテール・ジ
ョイント。 - 【請求項１２】 前記真ん中の半径は、前記下側の隅肉
の前記１つの半径よりも大きい請求項１１に記載のダブ
テール・ジョイント。 - 【請求項１３】 前記ホイール・ダブテールは、横方向
に突出している４つのフックを含んでいる請求項１０に
記載のダブテール・ジョイント。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/321,949 US5474423A (en) | 1994-10-12 | 1994-10-12 | Bucket and wheel dovetail design for turbine rotors |
| US08/321949 | 1994-10-12 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006217939A Division JP4008015B2 (ja) | 1994-10-12 | 2006-08-10 | ダブテール・ジョイント |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08226303A true JPH08226303A (ja) | 1996-09-03 |
| JP3884496B2 JP3884496B2 (ja) | 2007-02-21 |
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|---|---|---|---|
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| JP2006217939A Expired - Fee Related JP4008015B2 (ja) | 1994-10-12 | 2006-08-10 | ダブテール・ジョイント |
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|---|---|---|---|
| JP2006217939A Expired - Fee Related JP4008015B2 (ja) | 1994-10-12 | 2006-08-10 | ダブテール・ジョイント |
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| DE4436727A1 (de) * | 1994-10-14 | 1996-04-18 | Abb Management Ag | Trommelrotor für eine axial durchströmte Turbomaschine |
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| US6428279B1 (en) | 2000-12-22 | 2002-08-06 | General Electric Company | Low windage loss, light weight closure bucket design and related method |
| US6375423B1 (en) * | 2000-12-26 | 2002-04-23 | General Electric Company | Method for removal of dovetailed turbine bucket from a turbine wheel |
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| US6435833B1 (en) | 2001-01-31 | 2002-08-20 | General Electric Company | Bucket and wheel dovetail connection for turbine rotors |
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| EP3159483A1 (de) * | 2015-10-22 | 2017-04-26 | Siemens Aktiengesellschaft | Schaufelträger zur befestigung von laufschaufeln einer thermischen strömungsmaschine |
| JP2017120046A (ja) * | 2015-12-28 | 2017-07-06 | 株式会社東芝 | ダブテールジョイント |
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| US3079681A (en) * | 1956-01-18 | 1963-03-05 | Fentiman & Sons Ltd F | Method of making a joint |
| US3045968A (en) * | 1959-12-10 | 1962-07-24 | Gen Motors Corp | Fir tree blade mount |
| JPS61275503A (ja) * | 1985-05-30 | 1986-12-05 | Toshiba Corp | タ−ビン羽根の抜き取り方法 |
| US4702673A (en) * | 1985-10-18 | 1987-10-27 | General Electric Company | Method for assembly of tangential entry dovetailed bucket assemblies on a turbomachine bucket wheel |
| US4824328A (en) * | 1987-05-22 | 1989-04-25 | Westinghouse Electric Corp. | Turbine blade attachment |
| GB2238581B (en) * | 1989-11-30 | 1994-01-12 | Rolls Royce Plc | Improved attachment of a gas turbine engine blade to a turbine rotor disc |
| US5147180A (en) * | 1991-03-21 | 1992-09-15 | Westinghouse Electric Corp. | Optimized blade root profile for steam turbine blades |
| US5160242A (en) * | 1991-05-31 | 1992-11-03 | Westinghouse Electric Corp. | Freestanding mixed tuned steam turbine blade |
| US5176500A (en) * | 1992-03-24 | 1993-01-05 | Westinghouse Electric Corp. | Two-lug side-entry turbine blade attachment |
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- 1994-10-12 US US08/321,949 patent/US5474423A/en not_active Expired - Lifetime
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1995
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- 1995-10-09 DE DE19537549A patent/DE19537549B4/de not_active Expired - Fee Related
- 1995-10-11 KR KR1019950034822A patent/KR100380511B1/ko not_active IP Right Cessation
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2006
- 2006-08-10 JP JP2006217939A patent/JP4008015B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| US5474423A (en) | 1995-12-12 |
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