JPS63189602A - タ−ビン冷却装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はタービン冷却装置に係り、特に動翼を翼車に固
定する植込部を効率よく冷却するようにしたタービン冷
却装置に関する。

（従来の技術） 一般に動翼は作動流体の運動エネルギを吸収する有効部
と、吸収したエネルギをロータに回転力として伝達する
植込部とから構成され、この植込部をロータの翼車に対
して軸方向に挿入することにより動翼がロータに植込ま
れるようになっている。

第７図および第８図は動翼１の翼車２への植込み状態を
示したもので、翼車２の外周部に放射状に表敷形成され
たクリスマスツリー状の翼車植込部３，３・・・のうち
隣接する翼車植込部３，３により形成される植込溝４に
、クリスマスツリー状の動翼植込部５が軸方向に挿入さ
れ嵌合している。

上記翼車植込部３の外側面３ａには所定の間隔をおいて
一対の突起部６が形成されるとともに、動翼植込部５の
上端部５ａには切欠き部７が形成されており、動翼挿入
後上記突起部６と切欠き部７とで形成されるストッパ溝
８にストッパ９を差込むことにより、植込まれた動５Ａ
１が軸方向に移動するのを防止するようになっている。

ところで、近年のタービンプラントの効率向上化に伴う
作動蒸気温度の高温化は、動翼の遠心応力が作用する植
込部の状況を厳しいものにしており、植込部の冷却が重
要な課題となっている。第９図は従来の植込部の冷却方
式の一例を示し、タービン入口の前で分岐した主蒸気流
の一部を低温蒸気などで冷却したのち冷却蒸気流Ａとし
てノズル内輪１０とロータ１１との間から翼車２の上流
側に導き、第８図に示した翼車植込部３と動翼植込部５
との間隙１２、および隣接する動翼植込部５の腹側ネッ
ク部１３および背側ネック部１４と翼車植込部の外側面
３ａとで形成される流路１５内を、上流側から下流側に
軸方向に流すようにしている。このように冷却蒸気流に
より植込部を冷却することは、第１０図にしたタービン
材料の温度に対する強度変化図から明らかなように、温
度低下（１２−１１）による材料強度の向上（σ。２−
σ。■）をもたらし、タービンの信頼性を維持する点で
有効な手段である。ここで、タービン運転中の動翼植込
部５には蒸気力および遠心荷重下での重心位置のずれに
よる曲げモーメントが作用し、第１１図に示したように
腹側ネック部１３の応力σ　が背側ネック部１４の応力
σ２の約１．５倍以上になることがあるので、第１０図
に示した温度ｔ２まで冷却した場合の腹側ネック部１３
の安全係数Ｓ　を材料強度σ。２と腹側ネッり部の応力
σ　との比Ｓ１−σ。２／σ１１背側ネツク部１４の安
全係数Ｓ２をＳ２−σｏ２／σ２とすると、上記腹側ネ
ック部１３の安全係数８１がタービンの信頼性を維持す
るのに必要な安全係数Ｓと等しくなるように設計されて
いる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述したように応力状態が厳しい腹側ネ
ック部１３に合わせてタービンの安全係数Ｓを設計する
と、背側ネック部１４が必要以上に冷却されることにな
る。これは冷却蒸気流Ａが必要以上に流れていることで
あり、タービンプラントの効率を低下させる要因となる
。また反対にタービンの安全係数Ｓを背側ネック部１４
に合わせて設計すると、タービンの信頼性を維持するこ
とができない。

そこで本発明は、上述した従来技術が有する問題点を解
消し、タービンプラントの効率を低下させることなく植
込部を効率よく冷却し、タービンの信頼性を維持できる
ようにしたタービン冷却装置を提供することを目的とす
る。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明は、ストッパ、動翼
植込部の冷却蒸気入口側および翼車植込部の冷却蒸気入
口側のいずれか１箇所に、冷却蒸気流路内に突出する流
路面積調整用突起を設けたことを特徴とするものである
。

（作　用） 流路面積調整用突起は植込部応力の低い方へ突出するよ
うに形成されており、この流路面積調整用突起により突
起が設けられた側の冷却蒸気流路と設けられていない側
の冷却蒸気流路との流路面積比が植込部に生じる応力分
布の割合に比例するようになっている。しかして、高応
力が生じる植込部側の流路面積が低応力が生じる植込部
側の流路面積より大きくなり、高応力側をより低温に冷
却することができる。

（実施例） 以下、本発明によるタービン冷却装置の実施例を図面を
参照して説明する。なお従来と同一部分には同一符号を
用いる。

第１図および第２図において、符号１はロータの翼車２
の外周部に複数植込まれる動翼を示し、各動翼１はクリ
スマスツリー状に形成された動翼植込部５を有している
。一方、翼車２の外周部には放射状に複数のクリスマス
ツリー状の翼車植込部３が形成されており、この隣接す
る翼車植込部３．３により形成される植込溝４に、上記
動翼植込部５が軸方向に挿入され嵌合するようになって
いる。また翼車植込部３の外側面３ａには所定の間隔を
おいて一対の突起部６が形成されるとともに、動翼植込
部５の上端部５ａには切欠き部７が形成されており、動
翼挿入後上記突起部６と切欠き部７とで形成されるスト
ッパ溝８にストッパ９を差込むことにより、植込まれた
動翼が軸方向に移動しないように構成されている。

また本発明では上述した構成に加えて、上記ストッパ９
の一側に、植込部応力の低い方へ突出するように設計さ
れた流路面積調整用突起２１がストッパと一体に形成さ
れている。すなわち、前述したようにタービン運転中に
生ずる植込部の応力分布は腹側ネック部１３の応力σ１
が背側ネック部１４の応力σ２より大きくなっているの
で、」二足流路面積調整用突起２１は背側ネック部１４
に向けて突出するように形成されている。また上記流路
面積調整用突起２１の大きさは、隣接する動翼植込部５
の腹側ネック部１３および背側ネック部１４と翼車植込
部３の外側面３ａとで形成される流路１５のうち、腹側
ネック部１３とストッパ９との間の流路１５ａの断面積
Ａ１と背側ネック部１４と流路面積調整用突起２１との
間の流路１５ｂの断面積Ａ２との比が、腹側ネック部１
３の応力σｌと背側ネック部１４の応力σ２との比に比
例する（Ａｌ／Ａ２ｏｃσｌ／σ２）ように決められて
いる。

しかして、タービン入口の前で分岐され低温蒸気などで
冷却された冷却蒸気流がノズル内輪１゜とロータ１１と
の間から翼車２の上流側に導かれ、上述のように構成さ
れた植込部を上流側から下流側に流されると、腹側流路
１５ａと背側流路１５ｂとの流路断面ｉｉ　Ａｔ　、Ａ
　２が異なるため冷却蒸気は腹側流路１５ａを多く流れ
、その冷却作用により腹側ネック部１３が背側ネック部
１４より低温に冷却される。そして腹側ネック部１３が
第１０図に示した温度ｔ２まで冷却されるとともに、背
側ネック部１４が温度１１まで冷却されるので、腹側ネ
ック部１３の安全係数ＳｌがＳｌ−σ　／σ　、背側ネ
ック部１４の安全係数８２がＳ２−σｏ１／σ２十Ｓ１
となり、従来に比べ少ない冷却蒸気流で植込部を効率的
に冷却することができる。

第３図および第４図は本発明によるタービン冷却装置の
他の実施例を示し、植込まれた動ＷＸ１と翼車２との間
に介装されるストッパ９の両側に流路面積調整用突起２
２．２２がストッパと一体に形成されている。しかして
上記流路面積調整用突起２２により腹側流路１５ａと背
側流路１５ｂの両方の流路断面積が狭くなり、上記流路
１５ａおよび１５ｂ内を流れる冷却蒸気流の量が減少す
る一方、翼車植込部３と動翼植込部５との間隙１２内を
流れる冷却蒸気流の量が増加するように構成されている
。このようにすれば、隣接する翼車植込部３，３により
形成される植込溝４、特に植込溝４の底部４ａを充分に
冷却することができ、動翼植込部５に生じる応力と比較
して翼車植込部３に生じる応力が大きい場合に有効な手
段となる。

第５図および第６図も本発明によるタービン冷却装置の
他の実施例を示し、本実施例の場合翼車植込部３の冷却
蒸気入口側の端面３ｂに、植込部応力の低い方すなわち
背側ネック部１４に向けて突出するよう形成された流路
面積調整板２３がボルトを介して螺着されている。この
ようにすれば、既に植込まれた動翼１を植え替えること
なく流路面積調整板２３を取替えるだけで腹側流路１５
ａおよび背側流路１５ｂの流路断面積を調整することが
でき、冷却蒸気流を有効に利用できるとともに作業性を
大幅に向上させることができる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、動翼
植込部を翼車植込部に固定するストッパ、動翼植込部の
冷却蒸気入口側および翼車植込部の冷却蒸気入口側のい
ずれか１箇所に、冷却蒸気流路内に突出する流路面積調
整用突起を設けたから、隣接する動翼植込部の腹側ネッ
ク部および背側ネック部と翼車植込部とで形成される冷
却蒸気流路の断面積を適宜調整することができ、無駄な
冷却蒸気流を使用してタービンプラント全体の効率を低
下させることなく植込部を効率よく冷却することができ
、必要最小限の冷却蒸気流でタービンの信頼性を維持す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるタービン冷却装置の一実施例を示
す分解斜視図、第２図は上記実施例が組立てられた状態
を示す正面図、第３図は本発明によるタービン冷却装置
の他の実施例のストッパを示す斜視図、第４図は上記ス
トッパが組込まれた状態を示すタービン組立図、第５図
は本発明によるタービン冷却装置のもう一つの他の実施
例を示す分解斜視図、第６図は第５図の実施例が組立て
られた状態を示す正面図、第７図は従来のタービン冷却
装置を示す分解斜視図、第８図は第７図の組立て状態を
示す正面図、第９図は冷却蒸気の流れ方を説明する図、
第１０図はタービン材料の温度に対する強度変化を示す
図、第１１図は植込部に生じる応力分布を示す図である
。 １・・・動翼、２・・・翼車、３・・・翼車植込部、４
・・・植込溝、５・・・動翼植込部、６・・・突起部、
７・・・切欠き部、９・・・ストッパ、１２・・・翼車
植込部と動翼植込部との間隙、１３・・・腹側ネック部
、１４・・・背側ネック部、１５・・・隣接する動翼植
込部の腹側ネック部および背側ネック部とｍｒ＋植込部
とで形成される流路、１５ａ・・・腹側流路、１５ｂ・
・・背側流路、２１．２２・・・流路面積調整用突起、
２３・・・流路面積調整板。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 ６３図 躬４図 躬５図 も６図 躬７図 且 も８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、翼車に植込部を介して動翼を植込むとともに植込ま
   れた動翼を動翼植込部と翼車植込部との間に介在するス
   トッパで固定し、動翼植込部と翼車植込部との間に冷却
   蒸気を流すようにしたタービン冷却装置において；上記
   ストッパ、動翼植込部の冷却蒸気入口側および翼車植込
   部の冷却蒸気入口側のいずれか１箇所に、冷却蒸気流路
   内に突出する流路面積調整用突起を設けたことを特徴と
   するタービン冷却装置。 ２、上記流路面積調整用突起は、冷却蒸気流路の流路面
   積が植込部に生じる応力分布に比例するように形成され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   タービン冷却装置。