JPS6137763Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は蒸気タービンに係り、特に動翼とデイ
スクとの連成振動を抑制するのに好適なタービン
翼車に関する。

蒸気タービンの振動問題を解決することは蒸気
タービン大容量化の進展に伴ない益々重要性を増
している。とりわけ低圧タービンにおいて用いら
れる長翼の振動問題は最も重要なものとして再三
議論され、様々な解決方法が提案されている。一
般に、これらの解決方法は動翼の集まり、つまり
群翼における問題として捉えられ、それなりに有
効なものと考えられている。しかし、振動問題を
このような群翼の範囲に限定して考えるのは余り
理由のあることではない。なぜならば、タービン
ロータへの動翼の取付けはデイスクを介するのが
普通であるが、この場合、デイスクの構造が相応
のものでないと、動翼とデイスクとが一体となつ
て振動する、いわゆる連成振動が起こり、ここに
様相は一変する。

以下、動翼とデイスクとの間の連成振動につい
て説明する。一般に動翼１は第１図に示されるよ
うにタービンロータ２の半径方向に延在するデイ
スク３を介して取付けられており、また必要に応
じて動翼１は、それ自身の剛性を高めるために第
２図に示されるように、連結装置、例えばシユラ
ウド４またはタイワイヤ５を備えているが、動翼
１に矢印Ａ方向のいわゆる軸方向曲げ振動がある
とき、デイスク３にもこれと同方向の曲げ振動を
生じる下地があると、これらの曲げ振動が結合、
つまり連成して現われる。この種の連成振動は一
枚の円波を回転軸の外周に固定したときに経験す
る振動と同じ種類のものであり、タービン翼車の
各部がこのときの振動で変位する様子は誇張して
示すならば第３図の如きものとなる。すなわち、
第３図において、最も内側の円６はタービンロー
タ２の外周を円７はデイスク３の外周を、円８は
動翼１の外周をそれぞれ示している。一方、Ｂ，
Ｃで示す量はそれぞれ動翼１の外周（先端）およ
びデイスク３の外周での振動によるタービン翼車
軸心方向（第１図のＡの方向）の変位量をそれぞ
れ示している。このように、動翼１とデイスク３
との連成振動では、両者が一体となつて、あたか
も一枚の円板をタービンロータ２の外周（円６）
で固定したときのような振動をする。この場合、
変位零の点を結ぶと直線９の如くなるが、これら
は節直径と呼ばれている。図に示されるようにこ
の振動は直径が３本のものである。また、変位量
の周方向の変化は、正弦波状に近いものである。

従来、このような連成振動に対する配慮が望ま
れる場合、デイスク３の厚さを一様に増してその
剛性を高めるようにしているが、しかし、この方
法には剛性を高くすればする程デイスク３単体の
重量が増加する難点があり、蒸気タービン運転時
にタービンロータ１の中心孔付近の応力を増大さ
せて材料強度上の余裕を無くする心配がある。ま
た、デイスク３は厚さを増したことにより、デイ
スク３同士のスパンの拡大が図られるが、大容量
の蒸気タービンでは振動問題に対する特別な配慮
が求められる等の理由から、そのようなスパンの
拡大は許されない場合もある。

本考案の目的はデイスクの重量増加を伴なわず
に動翼とデイスクとの連成振動を防止することの
できるタービン翼車を提供することにある。

以下、本考案の一実施例を第４図、および第５
図を参照して説明する。

第４図において、動翼１がタービンロータ２に
対してデイスク３を介して取付けられるのは従来
のものと同様であるが、本考案ではデイスク３の
外周近傍に環状突起１０が設けられる。ここに示
される環状突起１０は２条であるが、その条数の
決定については環状突起１０の高さを一定の範囲
に制限する限り自由である。したがつて、デイス
ク３の剛性を保証するために、２条で不足する場
合には３条、４条とその数を増加させることで対
処することになる。

また、これらの環状突起１０は第５図に示され
るように、タービンロータ２の中心に対して同心
状に形成される。これは環状突起１０のために不
釣合が拡大しないようにとの考えから用いられ、
断面形状を単純にすることと併わせ実施すること
が望まれる。

本考案は上述の如く構成したものであり、動翼
１に軸方向曲げ振動（第１図のＡ方向）が生じて
デイスク３全体がこれと同方向に倒れようとする
のを、２条の環状突起１０により剛性を増してい
るデイスク３の先端にて受けとめる。デイスク３
のこの部分に発生する振動は面外曲げ振動、すな
わちデイスク３全体の倒れとその復元力によると
ころの振動が大部分であり、これを防止すること
により動翼１の軸方向曲げ振動との連成は殆んど
心配する必要がない。

さらに、本考案で注目すべきは剛性の著しい増
加にもかかわらず、デイスク３全体では重量の増
加が僅かであるということである。すなわち、デ
イスク３の根元側の厚さＤは従来技術になるもの
と最悪でも同程度とし、通常においてはそれより
も小さい寸法にすることでデイスク３全体の重量
の増加を抑制するようになつている。過去にデイ
スク３全体を一様に厚くするのは剛性を高めるの
に有効な反面、重量の増加が避けられないものと
なつていたが、本考案ではそのような懸念は大幅
に薄らぐ。

一方、環状突起１０の高さをある範囲に制限し
て条数を増す方法、また連成振動が第３図の節直
径９の位置に第５図に示される群翼と群翼との境
界部１１が重なるときに大きくなるという性質を
踏まえて、第６図に示されるように境界部１１の
位置１２の近傍のみに分割突起１３を設けるやり
方などはデイスク３同士のスパンを拡げない範囲
でその剛性を高くしたいという要求に具に答えら
れるものである。

以上説明したように本考案は、タービン翼車の
デイスクの外周近傍に環状突起を設けているので
動翼とデイスクとの連成振動を確実に防止するこ
とができ、優れて実用的である。

【図面の簡単な説明】

第１図、および第２図は従来のタービン翼車を
示す構成図、第３図は動翼との連成振動を説明す
るための図、第４図、および第５図は本考案によ
るタービン翼車の一実施例を示す構成図、第６図
は本考案の他の実施例を示す構成図である。 １……動翼、２……タービンロータ、３……デ
イスク、１０……環状突起、１３……分割突起。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) タービンロータの外周部にタービンロータ軸
   心に対して略直角方向に延在するデイスクを設
   けてなるタービン翼車において、前記デイスク
   の外周近傍にデイスク単体の剛性を所定の値に
   保持する環状突起、もしくは分割突起を設けた
   ことを特徴とするタービン翼車。 (2) 環状突起、もしくは分割突起をデイスク外周
   側から内側に向けて条数を増すように設けたこ
   とを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項
   記載のタービン翼車。 (3) 環状突起、もしくは分割突起をタービンロー
   タの中心に対して同心状に設けたことを特徴と
   する実用新案登録請求の範囲第１項、もしくは
   第２項記載のタービン翼車。