JPS61215402A - テノン再生方法 - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は蒸気タービンの羽根テノン再生方法に関する。

［発明の技術的背景とその問題点１ 一般に、蒸気タービン等におけるタービン羽根車におい
ては、ロータ円盤の外周に半径方向に単段あるいは複数
段に渡って形成された円周方向溝に、羽根の根元（以下
植込部と称す）を係合させて、この半径方向の移動を規
制するようにしたものが使用されている。

第１５図はタービン羽根車の分解部分図であり、ロータ
円盤１の外周には、前後両面に延びる複数段の溝２が形
成されており、このロータ円盤１の外周部には、羽根３
の植込部３′がくら状に嵌合せしめられ、当該植込部３
′の対向内面に形成された突条部４が上記ロータ円盤１
の溝２と係合している。

ところで、上記ロータ円盤１の溝２の形成部には、半径
方向に延びるとともに、植込部３′の厚さとほぼ等しい
幅の切欠部５が、円周上に１個あるいは複数個形成され
ており、当該切欠部５から羽根３の植込部３′を半径方
向に挿入した後、円周方向に摺動させて、ロータ円盤１
の外周に結合させることにより、羽根３の半径方向の移
動が規制される。

このようにして、所定数の羽根３が円周方向に圧接せし
められ、環状体に組立てられる。そして、その最終段階
において、上記切欠部５には、第１６図に示すように、
当該切欠部形状に一致する溝状部６を有する止め羽根７
が係合される。

この止め羽根７の溝６とタービン円盤１の切欠部５の係
合は、羽根３の場合とは興なって単純な嵌合であり、ロ
ータ円盤１に対する半径方向の移動規制が行なわれない
ため、止め羽根７は第１７図あるいは第１８図に示すよ
うに、止め羽根７とこれに隣接する羽根３ａ、３ｂある
いはさらにそれに隣接する羽根３Ｃ１３ｄの植込部の接
合面に、ロータ円盤１の厚さ方向のビン孔８を設けて、
これにビン９を圧入すると共に、止め羽根７とこれに嵌
合する切欠部５に、これらを貫通するビン孔１０を設け
てビン１１を圧入するという方法により行なわれている
。

一方、第１５図において、羽根３の先端には、羽根３か
ら一体に削りだされた突起（以下テノンと称す）１２が
設けられており、当該テノン１２を通して、囲い輪（以
下シュラウドと称す）１３が圧接せしめられ、環状体に
組立てられた羽根群を第１７図の如く、数枚をひとつの
群として周方向にいくつかの群に分割固定して蒸気力を
始めとしたいろいろな励振源に抗し得るようにされてい
る。

第１９図は当該シュラウド１３の羽根３との接合部を示
す拡大図であり、テノン１２を偏平状のかしめ部１２′
になるまで、コーキングすることによって、シュラウド
１３が羽根３に固定されている。このテノン１２とテノ
ンかしめ部１２′により、シュラウド１３に作用する蒸
気力と高遠心力とに抗している。

このようなタービン羽根車の頂部、さらに具体的には、
シュラウド１３あるいはテノン１２．１２′に損傷が発
生した場合、この損傷が重度の場合には、羽根の１ｆｒ
製取替えが行なわれるのが、普通であるが、損傷が軽度
の場合には、羽根の肩すり下げという技法が採用され、
損傷羽根を再使用して復旧することがおこなわれている
。

後者の場合、ｉ傷範囲の広さに応じて、通常数のような
手順がとられる。まず、損傷範囲が狭く、しかも止め羽
根７に近い位置の場合には、損傷羽根を含む群から、止
め羽根を含む群までを抜取り、損傷部の補修を行うこと
になる。

羽根の抜取りのためには、前述したタービン羽根車の組
立手順の逆を行えばよいわけであるが、全ての羽根は、
第１７図の如く、群に構成されているため、まず抜取り
対象羽根の全てを単独羽根に分離する必要がある。

このために、通常第２０図の一点鎖線で示すようにグラ
インダ等によるシュラウド１３の切断が行われる。この
ようにして分離された羽根は、まず第１７図の止め羽根
７が抜かれるが、このためには、ビン９，１１を打抜け
ばよい。一旦、止め羽根７が抜き取られると、残りの羽
根３（３８Ｎ３ｂ、３Ｃ・・・・・・）は、第１５図に
おける溝２に沿って円周方向に摺動させ、切欠部５から
容易に扱き取ることができる。

このようにして後取られた個々の羽根は、第２１図に示
す如く、適当な工具を使用して、まずテノンかしめ部１
２′を撤去して、シュラウド１３を抜取り、ついで、グ
ラインダあるいは機械加工により、第２２図に示す如く
、新しいテノン１４を羽根有効部の一部を使って成形す
ることになる。

これは、上記の如くテノン１２′を削り落しているため
、ロータ円盤１に再度組込み、シュラウド１３間を嵌合
固定させる際のテノンかしめ部１゛　２′に相′当する
コーキング代を確保するためである。この結果、新しい
羽根１５の有効部高さは、元の高さぶ１からぶ２へΔ１
だけ短くなるため、通常層すり下げという言葉が使われ
ている。

一方、損傷範囲が全周に渡る場合には、そのタービン羽
根車に属する全部の羽根の肩すり下げが必要となる。こ
の場合には、上述のような単独間へ分離して処置する方
法がとられることもあるが、むしろ、旋盤上での全周剤
りによってシュラウドおよびテノンを削除する方法がと
られることの方が多い。

即ち、第２３図に示すように、まず切削線■ａ、Ｉｂに
沿って、テノン幅を残して、両側からシュラウド１３を
削りとる。このとき、第２２図の肩すり下げ量Δ℃に相
当する分だけ深く羽根３を切込むこともできる。ついで
、切削線πに沿りて、テノンかしめ部１２′を削除すれ
ば、第２４図および第２５図に示すように内面側からの
簡単な打撃によって、残りのシュラウド１６を撤去でき
る。

この状態でグラインダ等により第２２図のようにテノン
１４と羽根１５の頂部の仕上げを行えば、そのまま再組
立の準備が整うことになる。

このようにして、羽根３を抜かずにその頂部のみを補修
することが可能となる。勿論、グラインダ等による手作
業を行えば、後者の全周補修のやり方を前者の部分補修
に適用することができるし、逆に、手間さえ−かければ
前述の如く前者の単独羽根への分離処理法を後者の全周
補修に適用することもできる。

このような肩すり下げ技法は、局部的な補修あるいは緊
急時の暫定処置としては極めて有効であるが、第２２図
の如く、もともと必要な羽根有効長１１を肩すり下げ量
Δβだけ取去る訳であるから、羽根としての効率が低下
することは避は得ない。

特に、ロータ羽根車全周に渡って、この技法を適用する
場合にはその影響は無視できなくなり、蒸気タービンの
複数段落に適用される場合には、蒸気タービン性能その
ものを相当に悪くすることになる。例えば火力タービン
の２６５ＭＶ級の中圧タービンに上記技法を用いた場合
、熱消費率で０．０４％低下するという事例もある。

このような性能低下を避けるためには、上記の肩すり下
げを避けること、即ち、テノンの削り落し量１２′を他
のなんらかの方法で補うことが必要であり、例えば、第
２６図の如く、テノンの肉盛溶接による再成形という手
法も部分的には行なわれている。

この方法が一般的に行なわれないのは、例え適正な溶接
棒を使用して、適切な溶接と熱処理が施されたとしても
、第２６図に示す如く残存テノン１７と肉盛部１８との
間に溶接による熱影響部１つとマクロ的な溶接欠陥（ア
ンダーカットと称する）が溶接開始点２０ａと終了点２
０ｂに発生しやすいことから、振動成分を含んだ長期的
な高荷重に耐えなければならないテノン１２としては、
信頼性が充分でないためである。

［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
、強度および信頼性の高い再生テノンを得ることのでき
るテノン再生方法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、羽根の先端部分に残された損傷テ
ノンを一度残らず除去し、その跡に所定寸法の新テノン
を形成する羽根のテノン再生方法において、前記テノン
除去部分に新テノンの最大長に見合う幅で埋め込み溝を
形成し、一方前記羽根の翼断面に倣いその全幅を、また
前記埋め込み溝に倣ってその全長をあらかじめ決められ
た埋め込み部材の上面に新テノンを形成し、この後、前
記埋め込み部材を前記羽根の埋め込み溝に嵌合して一体
的に溶接結合することを特徴とするテノン再生方法であ
る。

［発明の実施例］ 以下、本発明方法の詳細を図面を用いて説明する。

第１図は、本発明方法の一実施例を示すもので、この実
施例では第２図に示すように、たとえば、従来技術で説
明したような方法によって単独羽根に分離された羽根３
の頂部からまず、残存テノン１７を含んだブロック２５
を適当な機械加工により削り取り、溝２６を形成し、次
いでこの溝２６にちょうど嵌合するように、あらかじめ
削成された第３図のような最初の形状を有するテノン１
２を有するテノンブロック２７を当該溝２６に挿入し、
溶接６２８に沿って、たとえば電子ビーム溶接（以下Ｅ
ＢＷという）によって接合したものである。

なお、ＥＢＷではなく、通常の溶接手段を使用する場合
には、たとば第４図のごとく前記溶接線２８に沿ってテ
ノンブロック２７の各辺の面とりを行って溶接開先とし
たものを使用すれば良い。

特に図示しないが、この溶接開先は羽根３側に設けても
良いことはいうまでもない。

、　第５図は本発明方法の他の実施例を示すもので、こ
の実施例では、第６図に示すテノンブロック２７の挿入
溝２６、およびそれに接合される第７図あるいは第８図
のテノンブロック２７の底面が円柱状に形成されており
、したがりて溶接１１ｉ１２８は円弧で形成されること
になる。

第９図は本発明方法のさらに他の実施例を示すもので、
この実施例では、羽根３の整形にあたり、第１０図に示
すように、第２図の溝形状を羽根３の前側まで続けて前
端部を切り落した形状の溝２６とし、これに対応するテ
ノンブロック２７としては、第１１図に示すように切り
落された羽根前縁部を含んだものとされている。ここで
第１０図における切欠溝２６は、特に図示しないけれど
も第６図の溝形状の前側を切り落とした形状としても良
い。

なお、第１２図は、第１１図のテノンブロック２７に面
とりを行い、溶接開先を設けた形状を示すものである。

第１３図は本発明方法の他の実施例を示すもので、この
実施例では、上記第２図に示す溝２６に当該溝形状に嵌
合する直方体ブロック３０が溶接されている。このよう
な構成に対してはテノン１２の削りだし等の最初の形状
にもどすための羽根加工の工程が必要になるが、第１図
に示すようなテノンブロック２７を溶接するのにくらべ
て、直方体ブロック３０の作製が極めて容易であること
に加えて、溶接のための位置決めに気を使わなくても良
いという利点がある。また溶接線２８に羽根先端加工を
行うことから極めて精度の高い仕上形状を作ることもで
きる。この場合には、もし溶接開先を必要とするならば
、第１４図に示されたごとく、羽根３側に設ける方が望
ましい。また直方体ブロック３０を挿入する溝２６は、
直方体ブロック３０の寸法を＠２６に適合するように決
めさえすれば、第６図あるいは第１０図に示す形状であ
っても良い。なお、羽根先端の整形加工は、当初の羽根
制作時の手順を途中からそのまま流用できるので、実施
する上で特に難しい問題はない。

本発明方法のテノン再生技術を適用すれば、従来技術に
よる溶接線２８が残存テノン１７の上面、したがって、
仕上寸法２９で示される再成形されたテノン１２の内部
に生じるのに対して、第１図、第５図および第９図を見
れば明らかなように、溶接線２８はすべて羽根有効部内
に生じることになる。また、たとえば、第１図を見れば
明らかなように、溶接開始点２０ａおよび溶接終了点２
０ｂも従来技術ではテノン１２の側面に生じるのに対し
て羽根有効部あるいは羽根頂部端面に生じることになる
。

第５図あるいは第９図に示す実施例でも第１図の溶接線
２８の溶接工程を３バスから１バスあるいは２バスにす
ることができ、作業性がより良好になる。特に、円弧形
の１バスとした第５図は自動化する場合に極めて好都合
である。

このような方法によれば、溶接４１２８あるいはそれに
よる熱影響部を高遠心力がかかり、応力的に極めて厳し
いテノン部から、断面が大きな応力的に楽な部位に移す
ことになり、強度的余裕を大きくとることができるよう
になる。

また、溶接開始点２０ａあるいは終了点２０ｂに生じ易
いアンダーカットを始めとする溶接欠陥も、たとえ発生
したとしても、応力的にまったく問題にしなくても良い
羽根頂部端面、あるいは、応力的に楽な羽根有効部側面
に生じることになるので、グラインダによる手入れ等、
極めて容易に行えるようになる。

さらに、従来技術によるテノン肉盛溶接とは異なり、あ
らかじめ作製されたテノンブロックを溶接する訳である
から溶接量は少なくなり、従うて溶接による入熱も少な
くすることができ、羽根母材に対する入熱による熱的影
響も極めて小さく抑えることができることになる。また
、強度的に最も厳しくなるテノン１２の部分はあらかじ
め健全部材から作製されているので、補修溶接による影
智をうけることがなく、当初設計時通りの強度と信頼性
を確保することができる・ ［発明の効果］ 以上述べたように本発明方法のテノン再生方法によれば
、羽根頂部の補修あるいは、既存羽根の頂部を補修して
再使用するに当たり、溶接量を少なくするとともに、そ
の位置を改善することができるので、作業性が大幅に良
くなるのみならず極めて信頼性の高い再生羽根を供給す
ることが可能となる。さらに、この再生羽根は最初の設
計寸法とまったく同じにすることができるので、性能を
低下させることもなく、極めて優れた羽根補修方法を提
供することができる。このことは、蒸気タービンの稼働
率の向上と経済性の維持にも大きく寄与するものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明方法の一実施例を示す説明
図、第３図および第４図はテノンブロックを示す説明図
、第５図および第６図は本発明方法の他の実施例を示す
説明図、第７図および第８図はテノンブロックを示す説
明図、第９図およ・び第１０図は本発明方法の他の実施
例を示す説明図、第１１図および第１２図はテノンブロ
ックを示す説明図、第１３図および第１４図は、本発明
方法のさらに他の実施例を示す説明図、第１５図はター
ビン羽根車の外観図、第１６図は止め羽根の外観図、第
１７図は羽根の組立を示す正面図、第１８図は第１７図
のＣ−Ｃ線に沿う縦断面図、第１９図はシュラウドと羽
根との接合部を示す縦断面図、第２０図はシュラウドの
切断を示す説明図、第２１図はテノンを撤去した状態を
示す説明図、第２２図は羽根の肩すり下げを示す説明図
、第２３図はテノンおよびシュラウドの切断を示す説明
図、第２４図および第２５図はテノンおよびシュラウド
の切断後の状態を示す説明図、第２６図は従来のテノン
溶接肉盛を示す説明図、である。 １・・・・・・・・・・・・ロータ円盤３．１５・・・
羽根 ５・・・・・・・・・・・・切欠部 １２．１４・・・テノン １３・・・・・・・・・・・・シュラウド１７・・・・
・・・・・・・・残存テノン１９・・・・・・・・・・
・・熱影響部２０ａ・・・・・・・・・溶接開始点 ２０ｂ・・・・・・・・・溶接終了点 代理人弁理士　　　則　近　憲　佑 （ほか１名） 第１図　　　　　第２図 第３図　　　　第４図 第５図　　　　第６図 第７図　　　　第８図 第、９　　　　　第η図 第１１図　　　　　第１２図 第１３図 第Ａ図 第１６図 第１７図 第１８図 第１９図 第乙図 第３図 冨２４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）羽根の先端部分に残された損傷テノンを一度残ら
   ず除去し、その跡に所定寸法の新テノンを形成する羽根
   のテノン再生方法において、前記テノン除去部分に新テ
   ノンの最大長に見合う幅で埋め込み溝を形成し、一方前
   記羽根の翼断面に倣いその全幅を、また前記埋め込み溝
   に倣つてその全長をあらかじめ決められた埋め込み部材
   の上面に新テノンを形成し、この後、前記埋め込み部材
   を前記羽根の埋め込み溝に嵌合して一体的に溶接結合す
   ることを特徴とするテノン再生方法。
2. （２）埋め込み溝は、ほぼ直方体形状である特許請求の
   範囲第１項記載のテノン再生方法。
3. （３）埋め込み溝は、底面を底面側に凸とされる曲面に
   より形成されている特許請求の範囲第１項記載のテノン
   再生方法。