JPS6338602A - 動翼連結構造 - 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） 本発朗は、蒸気タービン、ガスタービン、軸流圧縮機等
の回転橢械のロータに配設される動翼連結構造に関する
。

（従来の技術） 近年、１基あたりの出力増大化の要品りに対応して、タ
ービンの低圧段落あるいは軸流圧縮機の入口初段階付近
に配設される動翼も長大な寸法を有するものが採用され
ている。一般に動莢は、ぞの長ざ方向に捩れた形状を右
するため、回転機械の運転中にＪ３いては高速回転に伴
う遠心力がこの動９２に作用し、捩り形状が戻る方向に
変形を生じる。

一方、動翼には、作動流体の流れの不均一性によって静
圧分布を生じこれにより動ｒ４は励振力を受ける。いず
れかの動ｉＥｌ　３３よびそれを含む系の固有振動数が
回転数の整数倍に一致すると、共振して、大きな励振力
を受け、その結果動翼が損（口するという重大事態をＩ
ｎ＜可能性がある。

従って動翼の構造設計にあっては、回転数の整数倍と動
翼の固有振動数との一致を回避するための離調設計を行
っている。すなわち、動翼の静的あるいは動的な変形に
対して動翼の振動数を上げまた遠心力による変形を小さ
くツ゛るために動翼としての性能を損わない範囲で剛性
を強化し、同時に、適度な撮動減衰機能を持たせる試み
が多数実施されている。

具体的には、回転機械の規模によって異るが、一般に全
数で百数十枚に及ぶ動翼のうち隣接覆る数枚の動翼をワ
イヤにて連結した動翼群をロータの全周に渡って数十群
配設して剛性を強化している。また動翼の全数を１本の
ワイヤにて連結した全周−ｌ！￥構造として離調対策と
する例もある。この連結構造は、いわゆるルーズワイヤ
方式とげばれるものであり、第６図に従って具体的に説
明する。

動翼１は、回転機械の【−］−タディスク２の外周方向
に列状に配設され、ロータディスク２に一体的に固定さ
れる。

各動翼１の側面部にワイヤ孔３が穿設されており、この
ワイヤ孔３にワイヤ４を挿通し、数枚の動翼をひとまと
めにして、動翼群としている。挿通したワイヤ４の両端
は、各動翼群の両端から、動翼の配設間隔の半分程度の
長さ分だ番ノ張り出したワイヤ張出部５と１−る。この
ワイヤ張出部５は第７図に示ずように端部を専用治具に
よって圧潰して平坦扇状に形成するか、または第８図に
示すように端部にスリーブ材６をＩ＆Ｅｉして、その周
端縁７をろう付は溶接等にＪ：ってワイヤ４と接合りる
ことによって、動９７１の周方向の抜け止めを防止する
構造としている。なお、通常、ワイ入７径が大きな場合
はスリーブ方式が採用されている。

この方式による動翼の連結構造ではワイヤ孔３とワイヤ
４との間で相互にすべり摩擦による抵抗が生じて大きな
撮動減衰機能を発揮する。またこの方式では、高い応力
が発生する部位となる動翼１とワイヤ４どの接触境界部
をろう付は溶接等で接合していないため、腐食雰囲気に
おける接合部の劣化によって従来頻発していたクラック
の発生が少ないという利点があった。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、従来の動翼の連結構造においては、以下
に示すような構造上、作業上の問題点がある。

すなわち、従来の連結構造においては、各８翼を周方向
に１本のワイヤで綴り止める構造であるため、動Ｗの周
方向の抜け止めを図ることが不可欠である。そのためワ
イヤ両端部を第７図に示１ように圧潰したり、第８図に
示すようにスリーブ材６を嵌装してろう付（プ溶接して
固定している。

そのために動翼群の両端の動翼から両側にワイヤ４を動
Ｗ間のピッチの半分程度の長さで張り出ず必要がある。

このワイヤ張出部５には、高速回転時に、多大な遠心力
が作用づる。すなわち第６図に示すようにロータの半径
外方に向って曲げモーメントＭ１が生じワイヤに多大な
曲げ応力が作用する。このワイヤ張出部５には、片端を
動翼１に支持された片端自由の片持ばりに相当する変形
が起こる。

ここで−木のワイヤ４に発生する内部応力の分布を第９
図に従って説明する。第９図では４枚の動Ｗ１にワイヤ
４を挿通して動翼群を形成した例で示しでいる。動翼群
の両端の動１１ａ、１ｂから張り出したワイヤ張出部５
，５の基部において内部応力σが最大になっている。−
・方各動翼間のワイヤ４は、両端支持の梁構造となるた
め、ワイヤ張出部５と較べ、内部応力、変形トｄも少な
い。

また第８図に示づ゛スリーブ材６をワイｔ　４に嵌装す
る方式にＪ３いてはワイヤの張出部分の重ｔｉ１に加え
て、スリーブ材６の重量も付加されるので運転中にＪ−
５＜プる、ワイヤ張出部５の内部応力はざらに増大化し
、ワイヤのｎ械的寿命を低下させていた。従って、ワイ
ヤ張出部５の内部応力を低減することが信頼性向上の重
要なポイントとなっていｌこ　。

また作業上の問題点としては連結作業が困難であるとい
う点があげられる。すなわち近年、別器の大型化に伴い
、動翼も長大化し連結に使用するワイヤ径も１５Ｍ程度
の太いものが採用されている。この太いワイヤで動翼を
連結した後に、全動翼群の両端部においてこの太いワイ
ヤを圧潰する作業は熟練した高度な技量および専用の治
具を要し、特に動翼間における狭い空間内の作業となる
ため、多大な作業時間を要する欠点がある。

一方、スリーブ材をろう付は溶接等の手段によってワイ
ヤ端部に固定する方式にａ３いては、前記の内部応力の
問題点に加えて、予熱による熱形ヲでによって動翼、ワ
イヤの材質が硬化し、そのため靭性が低下し、部材に割
れが生じ易くなり動翼の信頼性を低下させるおそれがあ
った。またスリーブ材の装着作業は、狭い動翼間の空間
で行うため作業効率が低い問題点があった。

本発明は上記の問題点を解決するために発案されたもの
であり、動１ンフ群の適度な剛性を維持しつつ、かつワ
イヤ張出部におりる内部応力を低減してライ１フの機械
的寿命を伸ばし、また動翼のＩ友は止め防止構造を簡易
に形成できる、作業性の優れた動翼連結構造を提供づる
ことを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するＩζめの手段） 上記目的を達成するために本発明のｆｊ　ｉＭ連結構造
は、回転機械のロータ外周方向に列状に配設した複数の
動翼のうち隣接する数枚の動翼をワイヤにて相互に連結
して動翼群とした動翼連結構造に３３いて、上記ワイヤ
を、中空状の外側ワイヤと、外側ワイヤの中空部に挿通
する内側ワイヤとの２重構造に構成し、かつ各ｆａＪ翼
群の両端には、中空状の外側ワイψのみで構成したワイ
ヤ張出部を設け、そのワイヤ張出部を圧潰して増径部を
形成し、動翼の抜け止め構造としたことを特徴とする。

（作用） 上記構成によれば、ワイヤ張出部は、中空状の外側ワイ
ヤのみで形成されるため、従来方式の中実ワイヤと比較
して重伊が低減される。従って運転詩においてワイヤに
作用する曲げモーメントＮ１２が従来方式の場合の曲げ
モーメントＭ１と比較して大幅に低減し、ワイヤの機械
的寿命を延伸することができる。

また、ワイヤ張出部を圧潰するだけで動翼の抜け止めを
防止することができる。なお、この圧潰作業は、中空状
の外側ワイヤを挟み込むだけで行うことができ、従来の
太い中実ワイヤを圧潰する場合と比較して大幅に作業が
簡素化する。

（実施例） 次に本発明の一実施例を添付図面第１図ないし第４図を
参照して説明する。９５１図において、各ｆ）ＪＷｌの
側面に穿設されたワイヤ孔３にワイヤ４が挿通されて、
複数の動ｖｌＪ１が相互に連結され、動翼群が構成され
る。ワイヤ４は、中空状の外側ワイヤ８と、その外側ワ
イヤ８の中空ｔ２Ｓに挿通する内側ワイヤ９との２重構
造で構成されている。

各動翼群において動翼１を相互に連結する部位は外側ワ
イヤ８と内側ワイヤ９とが二重になったワイヤ部材によ
って連結される。内側ワイヤ９はｔ）ＪＩＸＩ群が回転
して遠心力によって変形した際においてもワイｒ　７Ｌ
　３からｍ脱しないような長さで設定される。一方、ｉ
ＦＪＩｍ群の両端から外側には、外側ワイヤ８のみで構
成したワイヤ張出部５が設けられる。従って外側ワイヤ
８の長さしと内側ワイヤ９の長さ１との関係は第４図に
示すようにワイヤ張出部５に相当する長さ分だけ外側ワ
イヤ８が長く形成される。また外側ワイヤ８で形成され
たワイヤ張出部５の長さは、動ｖｑ１の配設ビッヂの１
／２以下であり、かつ圧潰作業に必要な最低限の長さ以
上で設定される。

ロータディスク２の外周上に植設されｌζ多数枚の動″
：り１は、共振現粂を生起しないように最適の摂動特性
を右するように、複数の動翼群に分割される。すなわち
ＦＡ接づる数枚の動翼を１本のワイヤ４にて、連結した
動翼群として複数の動翼群がロータディスク２の全周に
渡って列状に配設される。配設された動！ｍｌ’Ｊに対
し、予め所定寸法に調製した外側ワイヤ８内に内側ワイ
Ｖ９を挿通したワイヤ４を各ＥａＪＳｉ　１に穿設した
ワイＡア孔３に挿通せしめ、しかる後に動翼群の両端に
設けたワイヤ張出部５を第２図および第３図に例示する
ように圧潰して増径部を形成し、８翼の抜り止め構造と
する。

なおワイヤ張出部５の圧潰面１０は、回転半径方向に平
坦になるように形成づると、強度的に優れた構造となる
。つまり、遠心力が作用する方向に断面を長くとり、そ
の部分の断面係数を高める方向に圧潰面１０を選択すれ
ば、回転に伴ってワイヤ張出部５に発生する曲げ七−メ
ントＭ２に対する抗力を増加することができる。ちなみ
に圧潰部分をほぼ平坦形状にした場合、断面係数は従来
方式の中実ワイＶを使用した場合と同等な値を（１する
ことができる。

こうして、ワイヤ張出部５のｆｆ１ｔｉを低減した上に
、従来と同等な断面係数を得ることが可能になったため
、ワイヤ張出部５に発生する応力が低減され、ワイヤの
機械的寿命を伸ばすことができる。

なＪ３各ｆＩＩＨ１のワイｔ　ｍ連部は、外側ワイヤ８
と内側ワイヤとの双方が挿通されているため、従来の中
実ワイ１７を使用した場合と同等のＲＱ性が維持できる
。

本実施例の動翼連結構造によれば、ワイヤ張出部を中空
状の外側ワイヤのみで形成しているため軒昂であり、従
って回転中にワイヤ張出部に作用する応力を低減でき、
ワイヤの機械的寿命を伸ばすことができる。また、中空
状の外側ワイヤで形成されたワイヤ張出部を圧潰するだ
けで動翼の周方向の抜け出しを防止できるので従来の中
実ワイヤを圧潰する場合と較べて、圧潰力が少なくて流
み、格段に作業が簡素化し、作業効率が向上する。

ざらに本実施例の構造では、動翼の抜け出し防止用のス
リーブ材を不要としているため、ろうイ」け溶接等の加
熱工程が削除される。従って動’ＪＩＪ　ｉＪ３よびワ
イヤの熱（Ｅ’ｌによる材質劣化、信頼性の低下の問題
が生じない。

また、２次的な効果であるが、ワイヤが二重溝道となっ
ているために、外側ワイヤと内側ワイヤとの相互ｔｇ擦
力によって、より大きな振動減衰効果を得ることができ
る。

次に本発明の第２実施例を第５図に従って説明する。

第５図は隣接する８翼群のワイヤ孔に外側ワイＶ８を連
続して挿通した構造を示ず。連結作業は、まず第１図に
示すように各動翼群毎に外側ワイヤ８　Ｊ３よび内側ワ
イヤ９のいずれかを周方向に移動することによって実質
的に全周にわたって両ワイヤを一体化する。動翼の移動
を拘束するために、外側ワイヤ８のみで形成された圧潰
部１１を図のように圧潰する。これにより動翼の全周一
群構成が簡単に実現する。

また圧潰部１１は隣接するａｍによる両端支持溝道にな
るため遠心力場においても内部応力の発生が少なくワイ
ヤの機械的寿命を長期間維持できる。

さらに図示しないが第３実施例として、外側ワイヤをロ
ータ全周にわたって１本で構成することもできる。この
場合、全周一群構成のｅ兎の剛性をより向上することが
できる。また圧潰部は上記第２実施例の場合と同様に内
部応力の発生が少なく、ワイヤの寿命が長い。

（発明の効果〕 以上の説明の通り本発明の動翼連結構造にＪ３いては、
ワイヤ張出部が中空状の外側ワイＡ１のみで軒昂に構成
されているため、回転による遠心力が作用しても、ワイ
′１７張出部に発生する内部応力が少なく、ワイヤの機
械的寿命を伸ばすことができる。

また中空状のワイヤ張出部を圧潰するだけで動翼の抜け
出し防止構造がｒｒｌＡ単に形成できるので、組立作業
性が格段に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る動翼連結構造の一実施例を示す断
面図、第２図は第１図におけるＵ−ＩＩ矢祝断面図、第
３図は第２図おける■−■矢視図、第４図はワイヤの長
さ関係を示す部分所面図、第５図は、他の実施例を示ず
断面図、第６図は、従来の勤買の連結構造を示す正面図
、第７図は、ワイヤ端部を圧；８した状態を示す正面図
、第８図は、ソイ１フ端部にスリーブ材を嵌装した状態
を示す断面図、第９図は、ワイヤの各位青にＪ３ける内
部応力分布を示すグラフである。 １．１ａ、１ｂ・・・１ＦＩｌ翼、２・・・ロータディ
スク、３・・・ワイヤ孔、４・・・ワイヤ、５・・・ワ
イヤ張出部、６・・・スリーブ材、７・・・周端縁、８
・・・外側ワイヤ、９・・・内側ワイヤ、１０・・・圧
潰面、１１・・・圧潰部、Ｍ　・・・曲げ七−メン１−
１Ｍ２・・・曲げ七−メン１へ、σ・・・内部応力、Ｌ
・・・外側ワイヤの長さ、ρ・・・内側ワイヤの長さ。 出願人代理人　　波　多　野　　　久 第４図 第５図 ｖＪ′ｂＸ＃内のワイヤイ立！ 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転機械のロータ外周方向に列状に配設した複数の
   動翼のうち隣接する数枚の動翼をワイヤにて相互に連結
   して動翼群を構成した動翼連結構造において、上記ワイ
   ヤを、中空状の外側ワイヤと、外側ワイヤの中空部に挿
   通する内側ワイヤとの２重構造に構成し、かつ各動翼群
   の両端には、中空状の外側ワイヤのみで構成したワイヤ
   張出部を設け、そのワイヤ張出部を圧潰して増径部を形
   成し、動翼の抜け止め構造としたことを特徴とする動翼
   連結構造。 ２、ワイヤ張出部の圧潰面は回転半径方向に平坦になる
   ように形成した特許請求の範囲第１項記載の動翼連結構
   造。 ３、外側ワイヤは、隣接する動翼群のワイヤ孔に連続し
   て挿通される特許請求の範囲第１項または第２項記載の
   動翼連結構造。 ４、外側ワイヤは、ロータ全周にわたり１本で構成され
   る特許請求の範囲第１項または第２項記載の動翼連結構
   造。