JPS61218701A - 羽根車の分解方法 - 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車の分解方法に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 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１３図はタービン羽根車の分解部分図であり、ロータ
円５Ｊ１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の満２と係合している。

ところで、上記ロータ円１１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がら羽根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５Ｉ
８１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１４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の場合とは異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１５図あるいは第１６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１３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（以下テノンと称ず）１２が
設【ブられており、当該テノン１２を通して、囲い輪（
以下シュラウドと称ず）１３が圧接せしめられ、環状体
に組立てられた羽根群を第１５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１７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、羽根の新製取
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、損傷範囲の広さに応じて、通常法のような
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１５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４　　　　に分離する必要が
ある。

このために、通常第１８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１５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が抜ぎ取られると、残りの羽
根３　（３ａ。

３ｂ、３ｃ・・・・・・）は、第１３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。

このようにして抜取られた個々の羽根は、第１９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２０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１２′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１
５の有効部高さは、元の高さ１１から１２へΔぷだＧプ
短くなるため、通常肩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、上述のような単独閃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、旋盤上での全周削
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２１図に示すように、まず切削線１Ｂ。

１ｂ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２０図の肩すり下げ量Δ
ぶ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■に沿って、テノンかしめ部１２′を削
除すれば、第２２図および第２３図に示１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２０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２０図
の如く、もともと必要な羽根有効長ぶ１を肩すり下げ量
Δ℃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０１０４％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
２４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２４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１９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。

このような問題を解決するため、本発明者等は、先に、
第２５図に示すような、羽根３の先端に残存する残存テ
ノン１２上に溶接肉盛部を形成する羽根テノンの溶接肉
盛方法において、前記残存テノン１２の外周に、この残
存テノンの外周形状より若干大ぎめの形状の貫通孔を有
する当板２５を被嵌し、前記残存テノン１２外周を前記
貫通孔内周との間隙寸法を所定の値に保って、前配当板
２５を固定し、この優、前記残存テノン１２上面と前記
貫通孔内面との形成する空間内において、前記残存テノ
ン１２上に溶接肉盛することを特徴とする羽根テノンの
溶接肉盛方法を発明し、これを出願した。

この発明の羽根テノンの溶接肉盛方法によれば、その作
業性を大幅に改善することができると共に高品質の肉盛
再生テノンを得ることができる。従ってテノン肉盛溶接
による補修をより広範囲に使用することができる。

一方、従来技術では、第２６図に示すように残存テノン
部１２を最大限に生かすことが前提となっているため、
テノン肉盛後の仕上形状４４から再かしめを行って、テ
ノン頂部のかしめ部１２′を再生したとき、溶接開始点
２０ａあるいは終了点２０ｂおよび熱影響部１９はちょ
うど、シュラウド１３の上面あるいはその近傍に一致す
ることになる。

第２７図は、テノン１２．１２′とシュラウド１３との
接合部における一般的な応力分布を示す図であり、シュ
ラウド１３のテノン１２嵌合穴周囲には面取り部１３ａ
および１３ｂが、そして羽根３の頂部におけるテノン１
２の根元には根元Ｒ１２ａがそれぞれ施しである。この
ような部品が高回転速度で回転すると、面取り部１３ｂ
に接するテノン１２′にはシュラウド１３の遠心力によ
る剪断応力の集中が生じ、面取り部１３ａには、シュラ
ウド１３とテノン１２．１２′にかかる遠心力に基づく
引張り応力の集中が生じることになる。このような結合
体の一般的な破壊形態を調べてみると、上記面取り部１
３ｂの剪断破壊４７あるいはテノン１２の引張り破壊４
８が多く、必ずしも常にそのようになるとは限らないが
、一般的には面取り部１３ｂの方が面取り部１３ａより
も若干厳しい状態にあるといえる。

［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、羽根からのシュラウドの取り外しを容易に行なうこ
とができるとともに強度および信頼性の高い溶接肉盛テ
ノンを得ることのできる羽根車の分解方法を提供しよう
とするものである。

［発明の概要］ すなわち、本発明は、羽根の外周に沿ってシュラウドを
配置し、このシュラウドの厚み方向に穿設される貫通孔
内に前記羽根の先端面から突出されるテノンを挿入し、
その先端をかしめることにより、前記シュラウドを前記
羽根先端面に固定してなる羽根車を分解する方法におい
て、前記シュラウドの外側から、前記テノンの全外周を
含み、少なくとも前記羽根の先端面に到達する深さの環
状溝を形成し、この後前記シュラウドを前記羽根先端面
から取り去ることを特徴とする羽根車の分解方法である
。

［発明の実施例Ｊ 以下、本発明方法の詳細を図面を参照して説明する。

第１図および第２図は、本発明方法の一実論例を示すも
ので、この実施例では、コアカッター（図示せず）等に
よりテノン根元部１２にリング状加工が行なわれている
。

すなわち、内径がテノン根元部１２の内部に入り、外径
がテノン根元部１２を含んでしまうような大きさの幅か
らなるリング状の溝■がコアカッター等により、シュラ
ウド１３を貫通して形成されている。このように加工す
ることにより、シュラウド１３を容易に分離でき、第３
図および第４図に示すような円柱状の残存テノン１７を
有する形状の単独羽根３を得ることができる。

第５図および第６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、加工は、エンドミルにより行
なわれている。この場合には、第６図に示すように、ま
ずロータ羽根車の軸方向に関して、テノン幅に相当する
幅で全周削り■を行い、シュラウド１３を撤去して群構
成を単独羽根に分解することが必要である。単独羽根に
分離された羽根３の残存テノン１７は、元のテノン根元
部１２のままの形状で残っているが、この残存テノン１
７の周辺部は、第５図および第７図に示すようにテノン
の全周に渡り、はぼ均一な量だけ小Ｃさくするような線
Ｖに沿って、エンドミル等により仕上げられる。

第８図および第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、ＮＣ制御のレーザ加工
によりテノン根元部１２の加工が行なわれる。レーザ加
工の特徴は、レーザビームの強さをｌｌｌ１ｌｌするこ
とにより、加工深さを変えることができる点にあり、ま
ず、これをシュラウド１３の底面に到達するように調整
する。次いで、ＮＯ（数値制御）により、テノン根元部
１２の形状と相似で、それよりも若干大きな切断線ＶＩ
ａに沿って、シュラウド１３を切断ずればシュラウド１
３は羽根３から容易に分離できる。

次に、やはリテノン根元部１２の形状と相似でそれより
も若干小さな切断線ｖＩｂに沿って同じ深さの加工を行
えば、第１０図に示すような羽根頂部形状となるが、シ
ュラウドの残片１３′とテノン周辺部１２′は残存テノ
ン１７まわりの軽いグラインダ仕上により容易に撤去す
ることができる。

このような相似形の加工を行うことは、ＮＣ装置にとっ
ては最も得意とすることであり、極めて能率良く行うこ
とができる。

このようにして、周辺部を削り取られたテノンは、その
高さを調整して肉盛溶接の工程に移ることになる。

第１１図および第１２図は、上述のように仕上げられた
残存テノン１７に、従来技術に基づく標準的な肉盛溶接
１８を施した図であるが、従来技術では、第一層の肉盛
の開始端部２０ａが残存テノン１７上に存在したが、本
発明によれば、テノン仕上形状４４に削成するにあたり
、テノンの外周線として残る溶接の開始端部２０ａを念
入りにグラインダ等にて仕上げることにより、アンダー
カット等の溶接欠陥を完全に除去できることになる。

なお、このような溶接肉盛方法が可能なのは、上述のご
とく損傷部位の撒去にあたり、適切な残存テノン形状が
得られるような削整方法を採用したからであり、両者が
相補って、信頼性が極めて良い再生テノンを最短の作業
邑で得ることができる。

［発明の効果１ 以上述べたように、本発明方法によれば、羽根からのシ
ュラウドの取り外しを容易に行なうことができるととも
に強度の高い高品質の溶接肉盛再生テノンを１ｎること
ができる。

従って、テノン溶接肉盛による補修をより広範囲に適用
することが可能となり、羽根テノン部の性能低下をさせ
ることのない羽根車の分解方法を提供することができる
。これらのことは、蒸気タービンの稼動率の向上と経済
性の維持にも大いに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図は本発明方法による羽根車外周の加
工形状を示す説明図、第３図および第４図は羽根車外周
の仕上加工を示す説明図、第５図〜第７図は本発明方法
の伯の実施例による羽根車外周の加工形状を示す説明図
、第８図〜第１０図は、本発明方法のさらに他の実施例
によるは羽根車外周の加工形状を示す説明図、第１１図
および第１２図は本発明方法によるテノン溶接肉盛を示
す説明図、第１３図はタービン羽根車の外観図、第１４
図は止め羽根の外観図、第１５図は羽根の組立を示す正
面図、第１６図は第１５図のＣ−Ｃ線に沿う縦断面図、
第１７図はシュラウドと羽根との接合■；を示す縦断面
図、第１８図はシュラウドの切断を示す説明図、第１９
図はテノンを撤去した状態を示す説明図、第２０図は羽
根の肩すり下げを示す説明図、第２１図はテノンおよび
シュラウドの切断を示す説明図、第２２図および第２３
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２４図は従来のテノン溶接肉盛を示す説明図、第
２５図は本発明者がすでに出願した羽根テノンの溶接肉
盛方法を示す説明図、第２６図は従来の残存テノンを示
す説明図、第２７図はテノンの応力分布を示す説明図で
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 ２５・・・・・・・・・・・・当板 ２６・・・・・・・・・・・・穴 ３０・・・・・・・・・・・・冷却板 代理人弁理士　　　則　近　憲　佑 （ほか１名） 第１図 ■１ 第６図 第７図 第８図 第９図 第υ図 第１１図 第１２図 第１４図 第１５図 第１６図 第１７図 第１８図 第１９図 第乙図 第２１図 第η図 第３図 第２４図 第２５図 第３図 Ｍ２７図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）羽根の外周に沿つてシュラウドを配置し、このシ
   ュラウドの厚み方向に穿設される貫通孔内に前記羽根の
   先端面から突出されるテノンを挿入し、その先端をかし
   めることにより、前記シュラウドを前記羽根先端面に固
   定してなる羽根車を分解する方法において、前記シュラ
   ウドの外側から、前記テノンの全外周を含み、少なくと
   も前記羽根の先端面に到達する深さの環状溝を形成し、
   この後前記シュラウドを前記羽根先端面から取り去るこ
   とを特徴とする羽根車の分解方法。
2. （２）環状溝は、コアカッターにより形成される特許請
   求の範囲第１項記載の羽根車の分解方法。
3. （３）環状溝は、レーザ加工により形成される特許請求
   の範囲１項記載の羽根車の分解方法。