JPS5944484B2 - 動翼植込部冷却構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は動翼植込部冷却構造に関する。

一般に、ガスタービン、蒸気タービン等においては、ロ
ータのディスクに多数の動翼をその動翼植込部を植込ん
で取付けている。

今日では、その動翼植込部はクリスマスツリー型に形成
されている。

そして、タービンの運転時にはその動翼植込部が加熱さ
れて大きな熱応力が生じるので、動翼植込部をそこに冷
却空気を送給して冷却することが行なわれている。

動翼植込部冷却構造はこの動翼植込部を効果的に冷却し
ようとするものである。

発明の技術的背景とその問題点 第１図に示すように、タービンのロータ１にはそのディ
スク２の外周部に多数の動翼３が取付けられている。

各動翼３はその根部にクリスマスツリー型動翼植込部４
を有しており、このクリスマスツリー型動翼植込部４を
ディスク２に刻設されたセレーション５に嵌装すること
により取付けられている。

そして、第２図の平面図に示すように、従来はセレーシ
ョン５をロータ１の軸線１ａと平行に刻設し、クリスマ
スツリー型動翼植込部４を軸線１ａと平行に嵌装してい
た。

ところが、近年の発電プラント等の大規模化に伴ない動
翼植込部にはタービン運転時に大きな遠心力が掛ったり
高温にさらされるため大応力が生じるようになって来た
。

そこでこの動翼植込部に生じる応力を軽減するために、
第４図に示すようにディスク２のセレーション５を軸線
１ａから約１５度位い傾斜させて刻設し、このセレーシ
ョン５に合致するように形成されたクリスマスツリー型
動翼植込部４を嵌装して動翼３を軸線１ａと傾斜させて
取付けることが提案されている。

ところが、動翼３をロータの軸線１ａと傾斜させた場合
には動翼植込部を冷却する動翼植込部冷却構造の製作、
組立が厄介であり、また冷却効率が悪くなる等の不都合
があった。

更に説明すると、第２図のように動翼３をロータ１の軸
線１ａと平行にして取付ける場合には、第３図に示すよ
うに動翼植込部冷却構造の冷却空気漏洩防止用プレート
６をクリスマスツリー型動翼植込部４に軸線１ａと平行
に貫通させた固定用ピン７により強固に固着することが
できる。

しかし、第４図のように動翼３をロータ１の軸線１ａと
傾斜させた場合にも、第５図のようにクリスマスツリー
型動翼植込部４に固定用ピン７を貫通させるように形成
すると、そのクリスマスツリー型動翼植込部４への斜め
の貫通孔８を穿設しなければならないのでその穿設作業
が面倒であり、また冷却空気漏洩防止用プレート６を固
定用ピン７によりその固着面に対して傾斜した方向から
締付るものであるから第３図の場合に比べて締付力が小
さくなる。

この締付力が小さいとタービン運転停止時に固定用ピン
７に作用する動翼３の重量を支えることができなくなる
。

この動翼３の重量を十分に支えるためには固定用ピン７
の締付力を大きくしなければならないが、前記したよう
に固定用ピン７が傾斜して設けられているためその締付
力を十分に大きくすることはできない。

また、固定用ピン７による締付力が不十分な場合には空
気漏洩防止用プレート６が半径方向に移動してしまい、
動翼植込部に送給された冷却空気が外部に漏洩するおそ
れがある。

発明の目的 本発明は前記背景技術の問題に鑑みてなされたものであ
り、動翼植込部冷却構造の構成各部の製作、組立が容易
であり、動翼植込部がロータの軸線に平行であっても傾
斜していても冷却空気漏洩防止用プレートを常に適正な
位置に保持することができ、動翼植込部からの冷却空気
の漏洩量を低減させ、動翼植込部を効果的に冷却するこ
とのできる動翼植込部冷却構造を提供することを目的と
する。

発明の概要 本発明の動翼植込部冷却構造は、ロータのディスクと、
このディスクのセレーションへクリスマスツリー型動翼
植込部を嵌装して取付けられた動翼と、前記ディスクお
よびクリスマスツリー型動翼植込部のガス入口側、出口
側の一側面または両側面に当接された植込部冷却空気漏
洩防止用プレートと、この植込部冷却空気漏洩防止用プ
レートに貫通されるとともに前記ディスクのセレーショ
ンの下部に連続して形成された溝内にその溝とセレーシ
ョンとを塞ぐようにして設けられかつ前記植込部冷却空
気漏洩防止用プレートをディスクへ緊締固着する固定用
ピンと、前記溝内に設けられて固定用ピンを半径方向内
側に移動できないようにして支持する落下防止用キーと
、前記ディスク内から動翼植込部を通り植込部冷却空気
漏洩防止用プレートを通って外部に連通した冷却空気流
路とを有し、この冷却空気流路の上流側を形成する溝と
下流側を形成するセレーション部とを前記固定用ピンに
形成した切欠きにより相互に連通させて形成されている
。

本発明においては、固定用ピンを貫通させるためにディ
スクに溝を形成し、この溝をセレーションと分離して塞
ぐようにして固定用ピンを貫させているので、従来のク
リスマスツリー型動翼植込部に貫通孔を設けるものに比
べて加工が容易である。

特に、動翼をロータの軸線と傾斜させて取付ける場合に
有利である。

また、落下防止用キーにより固定用ピンがロータの回転
停止時ににも半径方向に移動するのを防止しているので
、植込部冷却空気漏洩防止用プレートを常に適正位置に
保つことができ、冷却空気の漏洩を極めて少量に低減で
き、冷却効率が高くなる。

また、固定用ピンに切欠を設けて溝とモレ−２３フ部と
を連通したので、冷却空気の流れが円滑に行なわれ、冷
却効率も高くなる。

発明の実施例 第６〜７図は本発明の一実施例を示す。

第７図に示すように、ディスク２にはセレーション５の
下部にこのセレーション５と連通しかつセレーション５
に平行にして溝９が設けられている。

そしてセレーション５内にクリスマスツリー型動翼植込
部４を嵌装させて動翼３が取付けられている。

このディスク２と動翼植込部４とのガス入口側側面（第
６図左側−面）およびガス出口側側面（第６図右側面）
にそれぞれ植込部冷却空気漏洩防止用プレート１０，１
０がそれぞれ当接されている。

そして、断面円形の固定用ピン１１が前記植込部冷却空
気漏洩防止用プレート１０およびディスク２の溝９を貫
通して設けられており、この固定用ピン１１を緊締する
ことによりプレート１０がディスク２および動翼植込部
に密着して固着されている。

この固定用ピン１１は溝９の幅と外径を同一に形成され
ており、溝９とセレーション５とを分離して塞ぐように
して貫通させられている（第７図参照）。

そして固定用ピン１１の中間部には溝９とセレーション
５とを相互に連通ずる複数の切欠き１２が設けられてい
る。

また、固定用ピン１１は溝９の両端部に設けた落下防止
用ピン１３により支承され、ロータの停止時にも半径方
向内側に移動しないようにされている。

プレート１０はそれぞれディスク２に設けたあご部１４
と係合して回転中の遠心力を支えるようにされており、
また他のあご部１５と係合して固定用ピン１１の締付に
よる曲げ応力を受けるように形成されている。

また、ディスク２内には溝９に連通して冷却空気を送給
する流入路２３が設けられている。

セレーション５とクリスマスツリー型動翼植込部４との
間には、第７図に示すように冷却空気が流通できる隙間
１６が軸方向に形成されている。

また、ガス入口側のプレート１０と動翼植込部４との間
には上流側空気室１７が形成されており、ガス出口側の
プレート１０と動翼植込部４との間には下流側空気室１
８が形成されている。

またガス出口側のプレート１０にはガス出口１９が設け
られている。

更に、各プレート１０にはノズルダイヤフラム側のフィ
ン（図示せず）と相まって主ガス流側２０と冷却空気流
側２１との間に圧力差を生じさせるフィン２２が軸方向
に突出形成されている。

次に、本実施例の作用を説明する。

ロータ１を回転させ、冷却空気をディスク２の流入路２
３内に送給する。

この際、冷却空気は流入路２３を通って溝９内に流入し
、切欠き１２．１２を通ってセレーション５内に流入し
、次に上流側空気室１７内に流入し、次にセレーション
部の各隙間１６を通って下流側空気室１８内に流入し、
ガス出口１９を通って外部に流出する。

このようにして、冷却空気がディスク２および動翼植込
部内の冷却空気流路を流れる間に動翼植込部が有効に冷
却される。

また、ガス出口１９を通って冷却空気流側２１に流出し
た冷却ガスはフィン２２の回転により負圧側となってい
る主ガス流側２０内にフィン間を通って流入し、主ガス
流と合流する。

プレート１０が適正位置に保持されているので、フィン
２２が一定位置で回転し、冷却空気流側２１が常に主ガ
ス流側２０に対して高圧にされている。

従って、冷却空気による冷却効果が増大する。

また、溝９からセレーション５部への冷却空気の流入も
切欠き１２を通って大きな圧力損失を伴なうことなく円
滑に行なわれ、多量の冷却空気により動翼植込部が効果
的に冷却される。

また、ロータ２を停止させた場合には、固定用ピン１１
は落下防止用キー１３により半径方向内側へ移動するこ
ともなくなる。

よって、冷却空気の漏洩量も極少となり、冷却効果が増
大する。

また、固定用ピン１１は第７図に示すように、ロータ停
止時には動翼植込部４の下面が当接され、これにより動
翼３を支承するようになる。

この場合にも、落下防止用キー１３により固定用ピン１
１は不動的に支承されている。

これらの説明から、プレート１０はロータの回転時、停
止時のいずれの場合にも不動状態にディスク２等に固着
されていることが判る。

よって、冷却空気の漏洩量も少なくなり、冷却効率が向
上する。

これらからまた、プレートを不動状態に固着するために
固定用ピンにより徒らに大きな緊締力で締付ける必要が
ないことが判る。

従って、動翼をロータの軸線に対して傾斜させて取付け
ても、プレートを不動状態にディスク等に取付けること
ができる。

なお、プレート１０はガス入口側とガス出口側とのいず
れか一方にのみ設けることもできる。

また、前記構成により、動翼をロータの軸線に平行にし
て取付けることもできる。

発明の効果 このように、本発明の動翼植込部冷却構造は、構造が簡
単で製作が容易であり、植込部冷却空気漏洩防止用プレ
ートをロータの回転時および停止時においても不動にし
て支持することができ、冷却空気の漏洩量も極少となり
冷却効率が向上し、また固定用ピンに設けた切欠きによ
り冷却空気の流路内の流通を円滑にすることができ、こ
れによっても冷却効率が向上され、また動翼をロータに
対して軸線方向と傾斜および平行にして取付けても冷却
効率を高く維持でき、ひいてはタービンの運転能力を増
大させる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】 第１図は動翼植込部を示す端面図、第２図は第３図の平
面図、第３図は第１図の■−■線に沿つた拡大断面図、
第４図はロータの軸線に対して傾斜した動翼を示す第２
図同様の平面図、第５図は動翼植込部の他の例を示す第
３図同様の断面図、第６〜７図は本発明一実施例を示し
、第６図は第４図のＶＪ−ＶＪ線に沿った拡大断面図、
第７図は第６図の■−■線に沿った拡大断面図である。 １・・・・・・ロータ、２・・・・・・ディスク、３・
・・・・・動翼、４・・・・・・クリスマスツリー型動
翼植込部、５・・・・・・セレーション、９・・・・・
・溝、１０・・・・・・植込部冷却空気漏洩防止用プレ
ート、１１・・・・・・固定用ピン、１２・・・・・・
切欠き、１３・・・・・・落下防止用キー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ロータのディスクと、このディスクのセレーション
   へクリスマスツリー型動翼植込部を嵌装して取付けられ
   た動翼と、前記ディスクおよびクリスマスツリー型動翼
   植込部のガス入口側、出口側の一側面または両側面に当
   接された植込部冷却空気漏洩防止用プレートと、この植
   込部冷却空気漏洩防止用プレートに貫通されるとともに
   前記ディスクのセレーションの下部に連続して形成され
   た溝内にその溝とセレーションとを分離して塞ぐように
   して設けられかつ前記植込部冷却空気漏洩防止用プレー
   トをディスクへ緊締固着する固定用ピンと、前記溝内に
   設けられて固定用ピンを半径方向内側に移動できないよ
   うにして支持する落下防止用キーと、前記ディスク内か
   ら動翼植込部を通り植込部冷却空気漏洩防止用プレート
   を通って外部に連通した冷却空気流路とを有し、この冷
   却空気流路の上流側を形成する溝と下流側を形成するセ
   レーション部とを前記固定用ピンに形成した切欠きによ
   り相互に連通させたことを特徴とする動翼植込部冷却構
   造。