JPS63306207A - 羽根の取付方法及びその羽根アンカー - 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】 光ｙし■た遣 本発明は、ターボ機械に関し、特に、一体的なシュラウ
ド羽根を蒸気タービンに取り付けるための改良された方
法及び装置に関するしのである。

１匪五ゴ遣 蒸気タービン又はガスタービンのようなターボ機械にお
いては、複数の回転可能な羽根又はフォイルは、軸方向
に配設されたロータから半径方向に延びる複数の列とな
って配列されている。かかる羽根列は、ターボ機械を通
って軸方向に流れる高圧流体の力に対し反作用して、ロ
ータ及び羽根列の回転を生じさせる。運転中、回転する
羽根が受ける遠心力及び振動力は、羽根の取付構造に大
きな応力を発生させ、羽根の健全性に影響することがあ
る。更に、各羽根列の両端間でなされた仕事の効率は、
羽根の回転に寄与することなく羽根先端部とタービンケ
ーシングとの間を流れる流体の量によって制限される。

これ等の機械的影響及び熱力学的影響を最小とするため
に、各羽根列における羽根の先端部は、セグメント化さ
れたシュラウドリングによって囲まれていて、該シュラ
ウドリングが、蒸気の漏洩を制限するため円周方向に封
止面を形成すると共に、羽根の振動を制御するため且つ
各羽根の基端部及び付根部における応力レベルを減少さ
せるために、必要な拘束を加えている。これ等の機能を
果たすには、各シュラウド部を互いに緊密に当接させて
、動荷重が作用している間、羽根を適切な整列状態に固
定させる必要がある。

従来、シュラウドリングを羽根に取り付けるには、各羽
根と一体に形成されたほぞを介して各リング部分を１つ
以上の羽根先端部にリベット締めしていた。シュラウド
と羽根との間の連結を強化するなめに、多くの羽根には
、はぞではなく一体的なシュラウド部が形成されている
。第２図、第３図及び第４図には、典型的な側入羽根１
３に形成した一体的なシュラウド部１１が示されている
。各゛　シュラウド部１１は、偏平な前縁１５と、やは
り偏平な後縁１７とを有し、隣接した羽根を収り付けた
時に、１つの羽根列の部分的な断面図である第１図に示
したように、各羽根のシュラウド部の前縁１５が隣接し
た羽根のシュラウド部の後縁１７に当接するようになっ
ている。

一体的なシュラウド部を有する羽根の列を取り付ける従
来の取付方法においては、翼部２４を回転の軸線に対し
て半径方向に整列した関係に固定するために、最初の羽
根のクリスマスツリー形の付根部１９を、タービンロー
タ２３側にある同一外形の最初の尖塔状の溝２１との嵌
台状懇に押し込むことが必要であった０次に、タービン
ロータ２３は、隣接した羽根をロータに沿って一つの円
周方向に順次取り付けるために、その軸線の回りに回動
される。最初の羽根とそれに順に続く羽根とは、通常、
例えば、最上方の位置からロータの回りに６０°の位置
のような固定位置から取り付けられていた。

この方法によれば、最初の羽根を取り付け、これを固定
位置より先に回動させた後、この最初の羽根に隣接した
第２の講２１（ロータに形成される）の底部から所定位
置にゆるくシムによって収り付ける。この従来の取付方
法によれば、第２の羽根のシュラウド部の前縁１５を第
１の羽根のシュラウド部の後縁１７に当接して位置付け
た後、第２の羽根の重力によって、両方のシュラウド部
を締まりばめする。同様にして、第２の羽根の後方に、
羽根を次々に取り付けることによって、順次の羽根のシ
ュラウド部間の比較的緊密な嵌合が実現される。

この取り付は過程は、２番目から最後までの羽根がロー
タの清白に位置されるまで続けられる１次に、取り付け
られた羽根のシュラウド部を相互に対し圧縮するために
、残りの１つの開口にジヤツキを取り付け、最後の羽根
を締まりばめで受け入れて羽根列を完成させるように、
この開口を膨張させる。

互いに池に対して押し付けられる複数の羽根の重量に依
存してシュラウド部間の締まりばめを実現する、羽根の
取付方法によると、最初に押し込まれた羽根が半径方向
の整列位置を離れて移動することがありうる。最後の羽
根を挿入する前にジヤツキを用いてシュラウド部を次々
に圧縮することは、羽根を再整列させる効果は持ちうる
としても、その再整列は殆ど制御できない、更に、きっ
ちりした羽根の嵌合を実現する上の、この取付方法の効
果は、羽根の重量に逆比例する。そのため、羽根の適正
な整列を保証すると共に、軽量の羽根について十分な締
まりばめを与えるような、改良された取付方法が望まれ
ている。

免匪ｎ五１ 本発明の１つの目的は、一体的に形成されたシュラウド
部分を有するタービン羽根を列状に取り付けるための改
良された羽根アンカーと、一体的なシュラウド部を有す
る羽根を列状に取り付けるための改良された取付方法と
を提供することにある。

本発明の別の目的は、タービンロータの回りにタービン
羽根を半径方向に整列させると共に、羽根の取り付は過
程の間にこれ等の羽根をタービンロータの回りに半径方
向に整列した状態に固定させるための、調節可能な羽根
アンカーを提供することにある。

本発明の更に別の目的は、シュラウド部間に改良された
プレストレスを与えると共に、最後の羽根が取り付けら
れて羽根列が完成されるまで羽根の緊密な嵌合を確保す
るのに必要な圧縮力が取り付は過程を通じて保たれるよ
うにした、タービン羽根の改良された取付方法を提供す
ることにある。

本発明によれば、一体的に形成されたシュラウド部を有
するタービン羽根をタービンロータに装着するために、
着脱自在な羽根アンカーが設けられている。羽根アンカ
ーは、タービンロータの尖塔状の溝に嵌合する状態に位
置決め可能な付根部と、隣接したロータ溝内に位置決め
させうる羽根の整列状態を固定するため前記付根部から
延びる羽根支持部材と、該羽根支持部材から延びて、タ
ービンロータに関する半径方向の整列状態に隣接した羽
根を固定するためにタービンロータに当接するよう位置
決め可能な、アンカー支持部と、羽根支持部材を半径方
向に整列させるためにアンカー支持部及びタービンロー
タの間に配設された調節手段とを備えている。

本発明による取付方法は、一体的なシュラウドを有する
着脱自在な羽根アンカーを、タービンロータの最初の溝
内に位置決めした後、タービンロータの回りに円周方向
に複数のタービン羽根に楔作用を与えることによって、
各シュラウド部を隣接のシュラウド部に緊密に当接させ
ると共に、全シュラウド部を羽根アンカーに向かって押
す。羽根アンカーのシュラウド部の後縁面から延びるタ
ービン羽根の第１部分に、この第１部分の羽根に形成さ
れた一体的なシュラウド部を羽根アンカーから離れる方
向に押すために、再び楔作用が与えられる０次に、複数
の羽根の間の緊密な当接を阻害し・ないように、羽根ア
ンカーを取り出し、別の羽根を取り付け、完全な羽根列
を形成する。

本発明の目的及び利点は、添付図面に関する以下の詳細
な説明から一層明らかとなるであろう。

々適ｔ　　　のう細ｔ：Ｂ 第５図を参照すると、本発明の一実施例として、タービ
ン羽根を列状に取り付けるための着脱自在な羽根アンカ
ー２５がタービンロータ２３上に位置決め可能なものと
して示されている。この好適な実絶倒において、アンカ
ー２５は、第２図〜第４図に示した一体的なシュラウド
のタービン羽根１３に類似している。アンカー２５は、
タービンロータ２３の回りに円周方向に配設された複数
の尖塔状のロータ講２１のうちの１つと嵌合状態に位置
決め可能な付根部２９を備えている。後縁面３６を有す
る一体的なシュラウド部（先端部）３５が取着された翼
部（羽根支持部材もしくは支持手段）３３は、付根部２
９がら延びている。本発明の変形実施例として、翼部３
３及びシュラウド部３５の代わりに、一端が付根部２９
に取着され、他端が隣接タービン羽根１３の一体的なシ
ュラウド部の前縁に当接して位置決め可能な軸状部材を
用いてもよい。しかし、一体的に形成されたシュラウド
部を有する適切な大きさのタービン羽根は、羽根アンカ
ー２５を形成するように容易に変形しうるので、図示し
た実施例では、翼部３３及びシュラウド部３５が用いら
れている。

第５図に示したように、アンカー支持板（アンカー支持
部）３７は、好ましくは溶接又はろう付けによって、ア
ンカー２５の翼部３３に固着されている。

アンカー支持板３７は、アンカー２５の一体的なシュラ
ウド部３５の後縁面３６とは反対側の開館において、ロ
ータ２３に沿って円周方向に延びている。アンカー支持
板３７は、調節自在な回転支持脚（調節手段）４１を含
み、この支持脚４１は、ロータ２３に近接した位置にお
いて、翼部３３の反対側で、アンカー支持板の縁部に取
着されている。支持脚４１は、隣接した羽根１３の押し
込みによって付根部２９の回りに生ずる曲げモーメント
に抗するために、ロータ２３に関して半径方向でシュラ
ウド部１１に関して接線方向の力を及ぼす手段を提供す
る。支持脚４１を調節することによって、翼部３３とシ
ュラウド部３５とは、ロータ２３に対して半径方向に整
列することができる。−例として、支持脚４１は、玉継
手（図示せず）と組み合わせたねじ機構とすることがで
きる。玉継手に対してねじを前進させると、玉継手が半
径方向に移動し、ロータ２３がら離れるように支持板３
７に張力がかかるので、アンカー２５の半径方向の整列
状態が変えられる。

アンカー２５は、ロータ２３の溝２１に嵌合するように
付根部２９を最初に配置することによって、タービン羽
根１３を取り付けるためロータ２３上に位置決めするこ
とができる。次に、このアンカー２５の隣りにある講２
１内に最初の羽根１３を取り付け、タービン羽根の前縁
１５がシュラウド部３５の後縁面３６に当接するように
する。この構成によれば、最初の羽根１３の半径方向の
整列は、アンカー２５の整列を変えることによって、即
ち、支持脚４１を半径方向に移動させることによって、
制御可能であり、タービンロータ２３に関して最初のタ
ービン羽根１３を正確に整列させられる。その結果、ア
ンカー２５はロータ２３と半径方向に実質的に整列する
。アンカー支持板３７は、付根部２９の回りの曲げモー
メントに抗するためにアンカー２５を固定し、タービン
羽根１３は、アンカー２５の一体的なシュラウド部３５
の後オヤ面３６に当接して取り付けられている。アンカ
ー２５は後述するように後でロータ２３がら取り外され
る。

第５図、第６区及び第７図は、円周方向に配設された複
数の尖塔状の講２１を備えたロータ２３上に１列のター
ビン羽根１３を取り付けるための、本発明による取付方
法を示している。この取付方法は、着脱自在なアンカー
２５を最初の渭２１に取り付けた後に複数のタービン羽
根をロータ２３の回りに円周方向に取り付ける最初のス
テップを含んでいる。

タービン羽根１３は、渭２１との嵌合状態に順次押し込
まれるので、各シュラウド部１１の前縁１５は、既に取
り付けられたシュラウド部１１の後縁１７にしっかり当
接する。取り付けは、シュラウド部３５の後縁面３６に
最も近い溝において開始され、アンカー２５に隣接した
残りの空き溝２１に羽根１３が収り付けられる前に終了
する。シュラウド部１１間の緊密な当接は、一体のシュ
ラウド部１１の後縁１７と羽根の付根部１９の中心線５
１との間の位置４５（第６図に矢印で示す）において、
ロータ２３と各羽根１３の台部４３との間に、楔４９（
第８図参照）を設けることによって得られる。典型的に
は、楔４９は、第９図に示すように、長さ約１．９ｃｍ
（０，７５ｉｎ）、厚さく寸法Ａ）約０．１ｃｙ（０，
０４２ｉｎ）の、硬化鋼製テーパ付きシムである。

次に、本発明の方法によれば、第７図に示すように、ア
ンカー２５の後縁３６から延びる複数の羽根１３のうち
の第１部分（例えば、約半数）は再び楔作用を受け、各
シュラウド部１１が隣接のシュラウド部１１に緊密に当
接した状態で、羽根１３の第１部分のシュラウド部がア
ンカー２５から離れる方向に付勢する。このステップは
、複数の羽根１３の第１部分に組み合わされた各楔を、
羽根１３の台部とロータ２３との間及び関連した羽根１
３の付根部の中心と一体的なシュラウド部１１の前縁１
５との間の位置４７に向かって、位置４５から逐次移動
させることによって行われる。再模作用の結果、羽根１
３の第１部分における各シュラウド部１１の後縁１７は
、アンカー２５から離れる方向に、隣接した羽根１３の
前縁１５に向かって押し付けられる。そのため、シュラ
ウド部１１間の緊密な当接を乱すことなく、アンカー２
５を取り出すことができる。アンカー２５を取り外した
後、別の羽根１３を取り付けて羽根列を完成させる。

本発明を一体のシュラウド部を有するタービン羽根の一
実施例について以上に説明したが、本発明は、当業者な
ら容易に諒解されるよ−うに、この実施例以外の種々の
実施例において新規な羽根アンカーとタービン羽根の取
付方法とに広く適用可能である。従って、特許請求の範
囲に規定された本発明の精神及び範囲から逸脱すること
なく、図示の羽根アンカー及び取付方法の種々の改変が
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、タービンロータの回りに配設された回転可能
な羽根の列を示す部分的な断面図、第２図は、一体的に
形成されたシュラウド部を有する羽根を軸方向から見た
図、第３図は、第２図の羽根を半径方向から見た図、第
４図は、第２図及び第３図に示した羽根を接線方向から
見た図、第５図は、一体的に形成されたシュラウド部を
有するタービン羽根を列状に取り付けるためにロータの
溝内に位置決めされた羽根アンカーを有するタービンロ
ータの部分的な断面図、第６図、第７図及び第８図は、
一体的に形成されたシュラウド部を有する羽根を列状に
取り付ける本発明による方法を説明するためのタービン
ロータの概略断面図、第９図は、タービン羽根を取り付
けるためのテーパ付き楔の説明図である。 １１・・・シュラウド部　　　　１３・・・羽根１５・
・・シュラウド部の前縁 １７・・・シュラウド部の後縁 １９・・・羽根の付根部　　　　２１０１．ロータの溝
２３・・・タービンロータ　　　２４・・・羽根の翼部
２５・・・羽根アンカー ２９・・・羽根アンカーの付根部 ３３・・・翼部（支持手段もしくは羽根支持部材）３５
・・・先端部　　　　　　　３６・・・先端部の後縁面
３７・・・アンカー支持板（アンカー支持部）４１・・
・支持脚（調節手段）４３・・・羽根の台部出願人　　
ウェスチングハウス・エレクトリック・コーポレーショ
ン ＦＩＧ、２ ＦｉＧ、４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）付根部と、該付根部から延びる翼部と、前記付根部
   及び前記翼部間に介在した台部と、前記翼部から延びる
   一体的に形成されたシュラウド部とをそれぞれ含むと共
   に、各シュラウド部が前縁及び後縁を含んでいる、複数
   の羽根を、付根部及び先端部から延びる羽根支持部材を
   有すると共に、前記先端部の後縁面が、シュラウド部の
   前記後縁に当接して位置決め可能である、羽根アンカー
   を用いて、該羽根アンカーの前記付根部及び前記羽根の
   前記付根部を受け入れるべく円周方向に配設された複数
   の尖塔状の溝を有するタービンロータに、取り付けるた
   めに、 着脱自在な羽根アンカーを最初の溝内に取り付け、 前記羽根の各々を対応する１つの前記溝に嵌合させた状
   態で該羽根に順次楔作用を与えることによって、各シュ
   ラウド部が隣接したシュラウド部に緊密に当接し、全シ
   ュラウド部が前記羽根アンカーに向かって押されるよう
   に、前記タービンロータの回りに円周方向に複数の前記
   羽根を取り付け、かかる取り付けを、前記羽根アンカー
   の前記先端部の前記後縁面に最も近い溝において開始し
   、アンカー支持部に隣接した残りの空いている溝に羽根
   を取り付ける前に終了し、 各シュラウド部を隣接した各シュラウド部に緊密に当接
   させた状態で、前記羽根アンカーの前記先端部の前記後
   縁面から延びる複数の羽根の第１部分に、再び楔作用を
   与えることによって、該第１部分の羽根のシュラウド部
   を前記羽根アンカーから離れるように押し、前記シュラ
   ウド部間の緊密な当接を阻害することなく、前記羽根ア
   ンカーが取り外しできるようにし、 前記羽根の第１部分に再び楔作用を与えた後に前記アン
   カー羽根を取り除き、 別の羽根を前記タービンロータに取り付けて完全な羽根
   列を形成する、 諸ステップからなる、タービンロータへの羽根の取付方
   法。 ２）タービンロータの回りに円周方向に配設された複数
   の尖塔状の溝の１つに、一体的に形成されたシュラウド
   部を有するタービン羽根を取り付けるための、着脱自在
   な羽根アンカーであって、尖塔状の溝に嵌合した状態に
   位置決め可能な付根部と、 隣接した溝内に位置決め可能な羽根を支持するために前
   記付根部から延びる支持手段と、 前記隣接した溝内に羽根を支持する際に円周方向の力に
   対して前記支持手段を固定させるために、該支持手段か
   ら延びるように該支持手段に固着されると共に、前記タ
   ービンロータに当接するように位置決め可能なアンカー
   支持部と、 前記タービンロータに関する前記支持手段の半径方向の
   整列を調節するために前記支持手段と前記タービンロー
   タとの間に間挿された調節手段と、を備える、羽根アン
   カー。