JPS61250301A - 蒸気タ−ビンの動翼 - 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動翼に係り、特にリング状に形
成されたシュラウドを動翼外周端部に圧入して動翼を締
め付け、動翼の長手方向に圧縮応力を予め加えるように
した蒸気タービンの動翼に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般に蒸気タービンの動翼は、数枚の翼を一群としてシ
ュラウドと呼ばれる帯状の金属板で結合され、パツキン
リングフィンと協働して翼先端部からの漏れ蒸気を減ら
すと共に回転中に遠心力による翼のねじれ戻りを拘束し
て翼間ピッチが一定に保持されるようになっている。シ
ュラウドを動翼の先端部に固定するには、第１３図およ
び第１４図に示されるように、ロータ１に植込まれロー
タの円周方向に列設される動翼２の先端に突設されたテ
ノン３に、このテノン３と嵌合する孔４が穿設されたシ
ュラウド５を差し込んだのち、上記テノン３の先端部を
カシメることによりシュラウド５を動翼に固定している
。また第１５図に示すように、動１１２の外周には一定
の間隙をおいてロータ側に突き出たフィン６を有したパ
ツキンリング７がタービンケーシング（図示せず）側に
固定されており、動翼外周部での蒸気の漏れを防止して
いる。

このように構成された蒸気タービンの動Ｉ！２が高速で
回転すると、回転によって生じる遠心力による応力が動
翼各部に生じ、特に翼植込部において大きな応力が生じ
る。また動翼先端部に固定されたシュラウド５にも遠心
力が働き、このシュラウドに働く遠心力が上記動翼各部
に生ずる応力をより大きなものとしている。このため従
来は翼の設計段階において、藺の植込構造とその強度に
関して充分な検討が必要であった。

またシュラウド５はテノン３の先端部をカシメることに
より動翼に固定されるので、カシメ部あるいはテノンま
わりのシュラウドにクラックが発生し易く、上記遠心力
によりテノンあるいはシュラウドが破損する恐れがあり
、蒸気シールが十分に行なわれないことがあった。

〔発明の目的〕

そこで、本発明の目的は上述した従来技術が有する問題
点を解消し、動翼各部に生ずる遠心力による応力を軽減
させると共に翼先端部における蒸気シールが優れた蒸気
タービンの動翼を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するため、本発明はタービンロータのま
わりに列設した動翼の外周端部にシュラウドを装着し、
このシュラウドによって上記動翼を半径方向内側に締め
付け、動翼に対して予め圧縮応力を加えるようにしたも
のである。

（発明の実施例） 以下、本発明による蒸気タービンの動翼の実施例を第１
図乃至第１２図を参照して説明する。

本発明による蒸気タービンは、第１図に示すように、ロ
ータ１にその円周方向全周に亘って複数の動翼２が列設
されている。この勤ｌＩ２の外周先端部には、装着前の
内径が上記動翼２の外周端を結んで得られる円の径より
小さく形成されたリング状のシュラウド５が圧入され、
このシュラウド５はロータまわりの全ての翼を一群とし
て結合する。上記！１ＪＩＩ２の外周端には、第２図に
示すように、放射方向に突出する突起部８が設けられて
いる。一方上記シュラウド５の内周面上の上記突起部８
に対応する位置に凹部９が穿設され、上記突起部８は第
３図に示すように上記凹部９と嵌合できるようになって
いる。

第４図は上記シュラウド５をより詳しく示すもので、シ
ュラウド５の外周面には、旋盤等により溝加工すること
によって形成された複数の環状突起１０が形成されてい
る。一方、シュラウド５の外方のタービンケーシング（
図示せず）の側には、上記シュラウド５と対応する位置
にパツキンリング７が装着されている。上記パツキンリ
ング７の内面には、ロータ側に突き出た複数のフィン６
が軸方向に間隔をおいて突設され、上記フィン６は、そ
の先端が上記環状突起１０を有するシュラウド５の外周
面と一定の間隙をなすようにそれぞれの長さが異なって
いる。

上記のように構成されたリング状のシュラウド５を動翼
２の外周先端部に装着するには、ジュラウド５の内径が
動翼の外周端を結んで得られる円の径より大きくなるま
で上記シュラウド５を加熱して膨張させる。そして上記
動翼の突起部８とシュラウドの凹部９とが対応するよう
に上記膨張したシュラウド５を動１２の外周にはめ、そ
ののちシュラウド５を常温に冷却する。装着前のシュラ
ウド５の内径は動翼の外周端を結んで得られる円の径よ
り小さく形成されているので常温に冷却されると、焼き
ばめされたシュラウド５内にはフープ応力が発生し、上
記動１２を半径方向内側に締め付ける。これにより上記
＃！ＩＩ翼２には、予め初期応力としてロータ中心に向
う半径方向の圧縮応力が加えられる。この圧縮応力は、
蒸気タービンの回転により動翼各部に生ずる遠心力によ
る応力とその向きが反対である。このため上記圧縮応力
により、動翼各部に生ずる遠心力による応力を軽減する
ことができる。

また上記シュラウド５の装着は焼きばめによるので、従
来のようにシュラウドを貫通するテノンの先端部をカシ
メることなくシュラウドを動翼に固定することができる
。このためカシメ作業によるテノン付根への応力集中が
なく、上記テノンのカシメ部、テノンまわりのシュラウ
ドあるいは動画先端部にクラック等が発生することはな
い。

また、上記環状突起１０が形成されたシュラウド５の外
周面と一定の間隙をなすように外周面に沿って軸方向に
長さの異なる複数のフィン６が突設されているので、上
記凹凸部を有するシュラウドと長さの異なるフィンの組
合せにより動翼の外周部での蒸気漏れをより一層防止す
る。ことができ、優れた蒸気シールを得ることができる
。これにより蒸気タービンの段落効率を大幅に向上させ
ることができる。さらに上記シュラウド５はリング状に
形成されているので切れ目がなく、シュラウドの切れ目
による蒸気流の乱れを防ぐことができる。

第５図および第６図は本発明の変形実施例を示すもので
、シュラウド５の幅すなわち軸方向長さが動翼２の軸方
向長さよりやや小さく形成され、上記シュラウド５の内
周面には上記動１２の厚さだけ離れた一対の突条部１１
が軸方向に形成されている。一方上記動響２の両側縁部
外周端には円周方向に連続する係止部１２が設けられて
いる。

上記突条部１１および係止部１２がそれぞれ動翼および
シュラウドと係合するので、上記シュラウド５はロータ
の円周方向および軸方向にずれたり脱落することはない
。

第７図乃至第１０図は本発明の他の実施例を示し、シュ
ラウド５には、第７図に示すような１ケ所の切欠き１３
または第８図に示すような２ケ所の切欠き１３が形成さ
れている。このように切欠きが形成されたシュラウド５
を動翼２の外周先端部に装着するには、第９図に示すよ
うに、動翼２のまわりにシュラウドをはめたのち一方の
シュラウド５ａと他方のシュラウド５ｂとを溶接により
結合する。この時シュラウド５の溶接部１４は、常温に
冷却されると収縮するので、上記シュラウド５は円周方
向に収縮し上記動翼２を内方へ締め付ける。したがって
動１１２には、長手方向の圧縮応力が加えられ、シュラ
ウドを焼きばめしたのと同じ効果が得られる。また上記
切欠きが形成されたシュラウドを装着する他の方法が第
１０図に示されている。一方のシュラウド５ａの切欠き
端面には薄肉状に形成された段部５　ａ　／が形成され
、他方のシュラウド５ｂの切欠き端面には上記段部５　
ａ　Ｉ　と面一に組合せられる段部５ｂ’が形成されて
いる。上記段部５ａ’および５ｂ’には、それぞれ孔１
５ａおよび１５ｂが穿設され、常温時は上記孔１５ａお
よび１５ｂは一致していない。

このように構成されたシュラウド５ａおよび５ｂを動翼
２に装着するには、動翼のまわりにシュラウドをはめた
のち、シュラウドを加熱する。そしてシュラウドの円周
方向の膨張により上記孔１５ａと１５ｂが一致した時に
、ビン１６を挿入しその先端を押しつぶすことにより上
記シュラウド５ａと５ｂとを結合する。このビン結合さ
れたシュラウドが常温に冷却されると、シュラウドの円
周方向の収縮により動翼２は内方へ締め付けられ、動翼
には長手方向の圧縮応力が加えられる。これにより蒸気
タービン回転時の遠心力による応力を軽減することがで
きる。

第１１図および第１２図は、本発明をタービン動翼の一
形式であるスナツバ翼に適用した実施例を示すものであ
り、動翼先端の突起部８の両側面８ａおよび８ｂは、傾
斜面状に形成されている。

一方シュラウドの凹部９にも、上記傾斜面８ａおよび８
ｂと接合する傾斜面９ａおよび９ｂが形成されている。

この傾斜面９ａおよび９ｂが形成されたシュラウド５を
動翼先端部に焼ばめあるいは溶接結合により装着すると
、シュラウドの円周方向の収縮により上記突起部の傾斜
面８ａおよび８ｂと凹部の傾斜面９ａおよび９ｂとは密
着して接合し、この接合部に面圧が生じる。そしてこの
面圧により上記突起部および凹部の傾斜面は摩擦摺動す
る。そしてこの摩擦摺動は、蒸気タービンロータに生ず
る動翼の振動を減衰することができる。

このように本発明をスナッバ翼に適用すれば、蒸気ター
ビンの回転により動翼に生ずる遠心力による応力を軽減
できると共に動翼回転中の振動をも減衰することができ
る。第１２図はクリスマスツリー形植込部１７を有する
動翼を上述のスナッバ翼形式に適用した実施例を示し、
動翼先端に設けられた突起部８とシュラウド内周面に穿
設された凹部９とが接触している。これにより上述のｒ
Ｉｌ擦効果により動翼回転中の振動を減衰することがで
きると共に遠心力による応力を軽減することができる。

（発明の効果〕 以上の説明から明らかなように、本発明はタービンロー
タのまわりに列設した動翼の外周端部にシュラウドをだ
が状に装着し、上記シュラウドにて動翼を半径方向内側
に締め付けて、動翼の長手方向に予め圧縮応力を加える
ようにしたので、蒸気タービンの回転により動翼各部に
生ずる遠心力による応力を軽減することができ、翼の設
計段階において植込構造あるいはその強度に関する検討
を十分にする必要がなく、製作時間が短縮されると共に
製作コストを低減することができる。

また上記シュラウドはカシメ作業によらず焼ばめ、溶接
結合あるいはビン結合により装着されるので、シュラウ
ドおよび動翼先端部等にクラックが発生することはなく
、蒸気シールの優れた動翼を得ることができる等種々の
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による蒸気タービンの動翼を示す一部断
面正面図、第２図はシュラウドが装着された動翼先端部
を示す斜視図、第３図は動翼先端部を示す縦断面図、第
４図は動翼先端部を示す一部断面側面図、第５図は本発
明の変形実施例を示す動翼先端部の縦断面図、第６図は
変形実施例を示す動翼先端部の一部断面側面図、第７図
および第８図はシュラウドの変形例を示す正面図、第９
図は溶接結合によるシュラウドを示す斜視図、第１０図
はビン結合によるシュラウドを示す斜視図、第１１図は
スナッバ形式による動翼先端部を示す一部断面側面図、
第１２図はスナッバ形式による動翼を示す一部断面正面
図、第１３図は従来の蒸気タービンの動翼を示す斜視図
、第１４図は従来の動翼先端部を示す縦断面図、第１５
図は従来の動翼先端部を示す一部断面側面図である。 １・・・０−タ、２・・・動翼、３・・・テノン、５・
・・シュラウド、６・・・フィン、７・・・パツキンリ
ング、８・・・突起部、９・・・凹部、１０・・・環状
突起、１１・・・突条部、１２・・・係止部、１３・・
・切欠き、１４・・・溶接部、１５ａ、１５ｂ−・・孔
、１６−・・ビン。 出願人代理人　　猪　　股　　　　清 １１５：ｘ目 感２目 易３目 Ｊｆ５４目 第２目 ＄８目 第８図 第１０目 名１１目 第１２目 ＄１３図 第１５目

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、タービンロータのまわりに列設した動翼の外周端部
   にシュラウドを装着し、このシュラウドによって上記動
   翼を半径方向内側に締め付け、動翼に対して予め圧縮応
   力を加えるようにしたことを特徴とする蒸気タービンの
   動翼。 ２、上記シュラウドはリング状に形成され、このシュラ
   ウドを焼きばめにより動翼に装着するようにしたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の蒸気タービン
   の動翼。 ３、上記シュラウドには少なくとも１つの切欠きが形成
   され、溶接結合またはピン結合により動翼に装着するよ
   うにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の蒸気タービンの動翼。 ４、上記シュラウドの装着は、上記動翼先端の突起部と
   、シュラウド内周面の凹部とを嵌合するようにしたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第２項または第３項に記載
   の蒸気タービンの動翼。 ５、上記シュラウドの装着は、上記動翼両側端部に形成
   された係止部にシュラウドを係合すると共にシュラウド
   内周面に形成された突条部に動翼先端部を係合するよう
   にしたことを特徴とする特許請求の範囲第２項または第
   ３項に記載の蒸気タービンの動翼。 ６、上記シュラウドの外周部には、シュラウド外周面と
   一定の間隙をなす複数のフィンが設けられていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第５項のいずれか
   に記載の蒸気タービンの動翼。 ７、上記動翼はスナッバ翼により形成されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第６項のいずれか
   に記載の蒸気タービンの動翼。