WO2012124393A1

WO2012124393A1 - ロータ構造

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Publication number: WO2012124393A1
Application number: PCT/JP2012/052054
Authority: WO
Inventors: 智之平田; 一晴廣川; 良昌高岡
Original assignee: 三菱重工業株式会社
Priority date: 2011-03-17
Filing date: 2012-01-31
Publication date: 2012-09-20
Also published as: KR101502789B1; US20120251329A1; CN103270312A; EP2687729A1; EP2687729A4; JP2012193714A; KR20130093649A; CN103270312B; EP2687729B1; US8899934B2; JP5730085B2

Abstract

このロータ構造は、軸線を中心にして回転する外周部（１０Ａ）に前記軸線の周方向に延びる翼溝（１１）が形成され、翼溝（１１）の溝開口（１１ａ）側の幅寸法が翼溝（１１）の溝底（１１ｂ）側の幅寸法よりも小さく設定された回転軸体（１０）と、回転軸体（１０）の外周部（１０Ａ）に前記周方向に配列され、それぞれ翼溝（１１）に嵌合した翼根を有する複数の翼体と、を備えるロータ構造（Ｒ_Ｃ）であって、翼溝（１１）内において、少なくとも一組の前記周方向に隣り合う二つの翼体の間に位置するように翼留めピース（３０）が設けられ、翼溝（１１）の溝開口（１１ａ）側の開口壁部（１３，１３）と翼留めピース（３０）とのうち一方に凸部（３３ｄ，３３ｄ）が形成され、他方に凸部（３３ｄ，３３ｄ）と嵌合した凹部（１４，１４）が形成されている。

Description

ロータ構造

　本発明は、ロータ構造に関する本願は、２０１１年３月１７日に、日本に出願された特願２０１１－０５９７０６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　周知のように、圧縮機やタービンに代表される回転機械においては、回転軸体の外周に複数の動翼が周方向に配列されたロータが用いられている。

　例えば、下記特許文献１においては、回転機械のロータ外周の円周方向に穿設された翼溝に多数の動翼を植え込む構造を採用している。そして、特許文献１において、隣接する二つの動翼の翼根の間に翼留めピースを嵌入している。そして、特許文献１では、翼留めピースの半径方向中央部に形成されたねじ穴にボルトを螺合させる。その一方で、翼溝の底面位置に丸穴を穿設し、ボルトの下端部を丸穴に嵌合させることで動翼の周方向の変位が拘束されている。

実開平３－２５８０１号公報

　しかしながら、従来の技術においては、丸穴の内壁部が構造的不連続部になる。このため、この丸穴近傍に応力が集中して亀裂が発生する恐れがあるという問題があった。

　本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、翼溝の溝底に亀裂が発生することを防止することを課題とする。

　上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
　すなわち、本発明の第１の態様に係るロータ構造は、軸線を中心にして回転する外周部に前記軸線の周方向に延びる翼溝が形成され、前記翼溝の溝開口側の幅寸法が前記翼溝の溝底側の幅寸法よりも小さく設定された回転軸体と、前記回転軸体の外周部に前記周方向に配列され、それぞれ前記翼溝に嵌合した翼根を有する複数の翼体と、を備えるロータ構造であって、前記翼溝内において、少なくとも一組の前記周方向に隣り合う二つの翼体の間に位置するように翼留めピースが設けられ、前記翼溝の溝開口側の開口壁部と前記翼留めピースとのうち一方に凸部が形成され、他方に前記凸部と嵌合した凹部が形成されている。
　本発明の第１の態様に係るロータ構造によれば、翼溝の開口壁部と翼留めピースとのうち一方に凸部が形成され、他方に凸部と嵌合する凹部が形成されている。よって、翼溝に対する翼体の周方向の相対変位が凸部と凹部との干渉によって拘束される。これにより、翼溝の溝底で応力集中が生じ難く、翼溝の溝底に亀裂が生じることを回避することができる。
　従来のロータ構造では、回転軸体に対して翼体を組み付けた状態で翼溝の溝底に亀裂が生じると、通常の保守点検において発見が困難である。その結果、亀裂が過剰に進展したり、亀裂によって回転軸体が破損して回転軸体を組み込んだ装置の運転を停止する必要が生じる恐れがある。また、従来のロータ構造は、翼溝の溝底に生じた亀裂を発見しても、組み付けた翼体を取り外さなければ補修が困難であることから、保守性にも劣る。
　しかしながら、上記のように本発明の第１の態様に係るロータ構造によれば、翼溝の溝底に亀裂が生じることがない。また、仮に翼溝の開口壁部に亀裂が生じたとしても、亀裂箇所が回転軸体の表面側に位置するので、亀裂を容易に発見することができる。よって、結果的に亀裂に起因する回転軸体の破損を抑止することができる。これにより、回転軸体を組み込んだ装置を安定的に継続して運転することができる。また、亀裂箇所は回転軸体の表面側に生じるので、比較的に容易に補修することができる。

　本発明の第２の態様に係るロータ構造では、前記翼留めピースは、前記凸部と前記凹部との嵌合を解消した状態で、前記翼溝を前記周方向にスライド可能である。
　本発明の第２の態様に係るロータ構造によれば、翼留めピースが、凸部と凹部との嵌合を解消した状態で、翼溝を周方向にスライド可能である。よって、回転軸体に対して翼体及び翼留めピースを組み付ける際に、ピース本体を翼溝の溝底側でスライドさせて所望の位置に配置させることができる。
　これにより、回転軸体に対して翼体及び翼留めピースを組み付ける作業の作業性を向上させることができる。

　本発明の第３の態様に係るロータ構造では、前記凸部は、前記軸線の半径方向に突出しており、前記凹部は、前記半径方向に延びている。
　本発明の第３の態様に係るロータ構造によれば、半径方向に突出した凸部と、半径方向に延びた凹部とが嵌合する。よって、翼留め部材を周方向に確実に拘束することができる。

　本発明の第４の態様に係るロータ構造では、前記翼留めピースは、前記凸部又は前記凹部が形成されたピース本体を備え、ピース本体を前記翼溝の溝底に対して前記軸線の半径方向に進退させて、前記凸部と前記凹部とを嵌脱可能な変位機構を含む。
　本発明の第４の態様に係るロータ構造によれば、可動機構が、凸部又は凹部が形成されたピース本体を翼溝の溝底に対して進退させて、凸部と凹部とを嵌脱可能に構成されている。よって、凸部と凹部とを容易かつ正確に嵌脱させることができる。これにより、回転軸体に対する翼体及び翼留めピースの組み付けの作業性を向上させることができる。

　本発明の第５の態様に係るロータ構造では、前記変位機構は、前記ピース本体を前記半径方向に貫通すると共に少なくとも一部に雌ネジ部が形成された貫通孔と、少なくとも一部に前記雌ネジ部に螺合する雄ネジ部が形成されて前記翼溝の溝底に対して螺進可能な進退軸と、を有する。
　本発明の第５の態様に係るロータ構造によれば、進退軸が翼溝の溝底に対して螺進可能である。したがって、比較的に簡素な構成で、正確かつ容易にピース本体を翼溝の溝底に対して進退させることができる。

　本発明の第６の態様に係るロータ構造では、前記進退軸は、前記翼溝の溝底に対向する端面が前記翼溝の溝底に向けて膨出している。
　本発明の第６の態様に係るロータ構造によれば、進退軸の端面が翼溝の溝底に向けて膨出しているので、進退軸の端面を翼溝の溝底に対して点接触させることが可能となる。これにより、進退軸の端面が翼溝の溝底に対して片当たりすることを防止して確実に点接触させる。その結果、ピース本体を翼溝の溝底に対して、より確実に進退させることができる。

　本発明の第７の態様に係るロータ構造では、前記翼留めピースは、前記翼溝の開口壁部に対して前記翼溝の溝底側から当接している当接部を含む。
　本発明の第７の態様に係るロータ構造によれば、翼留めピースが、翼溝の開口壁部に対して翼溝の溝底側から当接している当接部を含む。よって、翼留めピースを径方向に良好に拘束することができる。

　本発明の第８の態様に係るロータ構造では、前記翼留めピースは、前記翼溝の幅方向の少なくとも一方に、前記凸部として前記軸線の半径方向に向けて突出する突出壁を有し、前記翼溝の開口壁部は、前記翼溝の幅方向の少なくとも一方に、前記凹部として前記半径方向に延びている切欠きが形成されている。
　本発明の第８の態様に係るロータ構造によれば、翼留めピースが突出壁を有し、翼溝の開口壁部に切欠きが形成される。よって、翼溝の溝底に亀裂が生じることを比較的簡素な構成で回避できる。

　本発明の第９の態様に係るロータ構造では、前記翼留めピースは、前記翼溝の幅方向の少なくとも一方に、前記凸部として前記軸線の半径方向に突出して向けて突出するネジ部材を有し、前記翼溝の開口壁部は、前記翼溝の幅方向の少なくとも一方に、前記凹部として前記半径方向に延びている切欠きが形成されている。
　本発明の第９の態様に係るロータ構造によれば、翼留めピースがネジ部材を有し、翼溝の開口壁部に切欠きが形成される。よって、比較的簡素な構成で翼溝の溝底に亀裂が生じることを回避できる。また、種々の設計要求を満たすことができる。

　本発明に係るロータ構造によれば、翼溝の溝底に亀裂が発生することを防止することができる。

本発明の第一実施形態に係るガスタービンＧＴの概略構成を示す半断面図である。図１のＩ－Ｉ線断面図である。図２のII－II線矢視図である。図３のIII－III線断面図である。本発明の第一実施形態に係る回転軸体１０の要部拡大平面図であって、図３に対応している。本発明の第一実施形態に係る回転軸体１０の要部拡大断面図であって、図４に対応している。本発明の第一実施形態に係る翼留めピース３０を正面視した場合の分解図であり、ピース本体３１を半断面で示している。本発明の第一実施形態に係る翼留めピース３０の平面図である。本発明の第一実施形態に係る翼留めピース３０を側面視した分解図である。本発明の第一実施形態に係る翼留めピース３０の使用状態を示す斜視図である。なお、図１０においては動翼部材２０の図示を省略している。本発明の第一実施形態に係る第一作用の説明図であって、図３に対応している。本発明の第一実施形態に係る第二作用の説明図であって、図４に対応している。本発明の第一実施形態に係る第三作用の説明図であって、図３に対応している。本発明の第一実施形態に係る第四作用の説明図であって、図４に対応している。本発明の第一実施形態に係る第五作用の説明図であって、図３に対応している。本発明の第一実施形態に係る第六作用の説明図であって、図４に対応している。本発明の第二実施形態に係る翼留めピース３０Ａの概略構成を示す要部断面図である。

　以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。
〔第一実施形態〕
　図１は、本発明の第一実施形態に係るガスタービンＧＴの概略構成を示す半断面図である。図１に示すように、ガスタービンＧＴは、圧縮機Ｃと、複数の燃焼器Ｂと、タービンＴとを備える。圧縮機Ｃは、圧縮空気ｃを生成する。燃焼器Ｂは、圧縮機Ｃから供給される圧縮空気ｃに燃料を供給して燃焼ガスｇを生成する。タービンＴは、燃焼器Ｂから供給される燃焼ガスｇにより回転動力を得る。
　ガスタービンＧＴにおいては、圧縮機ＣのロータＲ_ＣとタービンＴのロータＲ_Ｔとは、それぞれの軸端で連結されてタービン軸（軸線）Ｐ上に延びている。

　なお、以下の説明においては、タービン軸Ｐの延在方向を「タービン軸方向」または「軸方向」という。タービン軸Ｐの周方向を「タービン周方向」または「周方向」という。タービン軸Ｐの半径方向を「タービン径方向」または「半径方向」という。

　圧縮機Ｃは、静翼列２と動翼列３とを備えている。静翼列２と静翼列３は、圧縮機ケーシング１内において、タービン軸方向に交互に配設されている。これら静翼列２と動翼列３とは、対となって一段と数えられる。

　各段の静翼列２は、それぞれ圧縮機ケーシング１側に固定した状態で設けられている。そして、各段の静翼列２は、圧縮機ケーシング１からロータＲ_Ｃ側に向けて延出する複数の静翼４が、タービン周方向に環状に配列されて構成されている。

　各段の動翼列３は、それぞれロータＲ_Ｃ側に固定した状態で設けられている。そして、各段の動翼列３は、ロータＲ_Ｃ側から圧縮機ケーシング１側に向けて延出する複数の動翼５が、タービン周方向に環状に配列されて構成されている。

　図２は図１のＩ－Ｉ線断面図であり、図３は図２のII－II線矢視図であり、図４は図３のIII－III線断面図である。
　図２に示すように、ロータＲ_Ｃは、回転軸体１０と、それぞれ上述した動翼５を含む複数の動翼部材（翼体）２０と、複数の翼留めピース３０とを有している。
　回転軸体１０は、図１又は図２に示すように、ディスク状の部材がタービン軸方向に同軸上に重ねられることで全体として軸状に構成されている。図２及び図４に示すように、回転軸体１０の外周部１０Ａには、翼溝１１が形成されている。翼溝１１には、動翼列３の配設箇所に応じて、それぞれ動翼部材２０が充填されている。

　図５及び図６は、回転軸体１０の概略構成図である。図５が図３に対応する要部拡大平面図である。図６が図４に対応する要部拡大断面図である。
　図５に示すように、各翼溝１１は、タービン周方向に延びている。図示しないが、各翼溝１１は、外周部１０Ａに全周にわたって形成されている。この翼溝１１の溝幅方向（タービン軸方向）に相互に対向する両側壁１２，１２には、翼開口１１ａ側に開口壁部１３，１３が形成されている。開口壁部１３，１３は、翼溝１１の溝開口１１ａ側からそれぞれ溝幅方向の内側に向けて張り出している。すなわち、図６に示すように、翼溝１１の溝開口１１ａ側の幅寸法Ｄ１が溝底１１ｂ側の幅寸法Ｄ２よりも小さく設定されている。

　これら開口壁部１３，１３は、図６に示すように、それぞれ翼溝１１の溝深さ方向（タービン径方向）に延び、対向する端面１３ａ，１３ａを有する。この端面１３ａ，１３ａは離間距離が、幅寸法Ｄ１となるように対向している。また、開口壁部１３，１３の下部１３ｂ，１３ｂは、面取りされている。つまり、開口壁部１３，１３は、それぞれ溝開口１１ａ側から溝底１１ｂ側に進むに従って溝幅方向外側に向かう斜面が形成されている。この斜面は、端面１３ａ，１３ａと両側壁１２，１２の下部とに連続して形成されている。また、開口壁部１３，１３の上部１３ｃ，１３ｃは、溝幅方向外側から内側に向けて徐々に、すなわち開口幅が狭くなるように円弧状に形成されている。
　この開口壁部１３，１３は、それぞれタービン周方向に向けて全周に延びている（図２参照）。また、開口壁部１３，１３には、タービン周方向に間隔を空けた複数箇所に切欠き（凹部）１４，１４が形成されている。

　切欠き１４，１４は、図５及び図６に示すように、それぞれ、溝状に形成されていると共に翼溝１１の溝深さ方向（タービン径方向）に延びている。切欠き１４，１４は、開口壁部１３，１３の下部１３ｂ，１３ｂの下方と、開口壁部１３，１３の上部１３ｃ，１３ｃの上方とを連通している。これら切欠き１４，１４は、図５に示すように、翼溝１１の溝深さ方向に直交する断面輪郭が方形状形成されている。また、切欠き１４，１４は、溝幅方向における端面１４ａ，１４ａが円弧状に形成されている。
　これら切欠き１４，１４は、翼溝１１の溝幅方向において互いに対向するように形成されている。

　なお、開口壁部１３，１３には、切欠き１４，１４の形成位置と異なる位置に、動翼部材２０の翼根２２を挿入するために大きく開口する翼挿入孔１１ｃが形成されている。動翼部材２０の翼根２２については、図１１及び図１２を参照しながら後述する。

　翼溝１１の溝底１１ｂは、図６に示すように、タービン周方向に直交する断面において、溝幅方向内方に向かうに連れて徐々に溝深さが深くなるように、円弧状に形成されている。

　動翼部材２０は、図２に示すように、上述した動翼５と、この動翼５の基端に続くプラットフォーム２１と、このプラットフォーム２１に続く翼根２２とが、タービン径方向の外側から内側に向けて上記の順に形成されている。

　動翼５は、図３に示すように、タービン径方向に直交する流線形状に形成されている。且つ、動翼５は、図３に示すように、タービン径方向の先端側が基端側に対してタービン径方向周りに捻られた形状を有する。

　プラットフォーム２１は、図３に示すように、タービン径方向に交差して延びて翼溝１１を被覆している。また、プラットフォーム２１の表面は動翼５の基端に続いている。このプラットフォーム２１は、例えば板状に形成することができる。プラットフォーム２１は、タービン径方向の外側から内側に見て平行四辺形状に形成することができる。
　また、翼留めピース３０を挟む二つの動翼部材２０（２０Ａ，２０Ｂ）においては、図３に示すように、タービン周方向において相互に突き合わされた双方のプラットフォーム２１の端縁部２１ａにより、図４に示すように、タービン径方向に貫通したアクセス孔２１ｂが画定される。

　翼根２２は、図２に示すように、プラットフォーム２１の裏面に続いており、図示しないがタービン周方向に直交する断面においてタービン径方向内側に向かうに従ってタービン軸方向の寸法が大きくなる形状となっている。
　この翼根２２は、図６に示す翼溝１１の溝底１１ｂ側に嵌合している。翼根２２は、タービン軸方向における両側部の一部を開口壁部１３，１３の下部１３ｂ，１３ｂに沿わしている。

　図２に示すように、翼留めピース３０は、翼溝１１内において、一組のタービン周方向に隣り合う二つの動翼部材２０（２０Ａ，２０Ｂ）の間に配置されている。この翼留めピース３０は、本実施形態においては、切欠き１４，１４のタービン周方向位置に対応して複数個（例えば八つ）配設されている。そして、翼留めピース３０は、周方向に隣り合う二つの翼留めピース３０の間に所定数の動翼部材２０が位置する。なお、翼留めピース３０が配設される間隔は均等でなくてもよい。

　図７は翼留めピース３０を正面視した場合の分解図である。図８は翼留めピース３０の平面図である。図９は翼留めピース３０を側面視した分解図である。

　図７から図９に示すように、翼留めピース３０は、ピース本体３１と、進退軸３５とを有する。
　ピース本体３１は、図７及び図９に示すように、翼留めピース３０の部材軸線Ｑ上に貫通孔３１ａが形成された部材である。このピース本体３１は、段筒部３２と、胴壁部３３とを有する。段筒部３２は、部材軸線Ｑが延びる部材軸線方向（タービン径方向）の一方側に形成される。胴壁部３３は、部材軸線方向の他方側に形成される。

　段筒部３２は、首部３２ａと、肩部３２ｂとを有している。首部３２ａは、部材軸線方向の一方側において定径に形成される。肩部３２ｂは、首部３２ａに続いて形成され、部材軸線方向の一方側から他方側に向かうに従って漸次拡径する部分が二段に設定された形状を有している。

　胴壁部３３は、図７及び図９に示すように、肩部３２ｂに続いて形成されている。そして、胴壁部３３は、図８に示す部材軸線方向に直交する断面における形状が、胴幅に対して胴厚が薄く設定された扁平六角形状である。この胴壁部３３は、図７に示すように、肩部３２ｂに続いて形成されたテーパ部３３ａと、テーパ部３３ａに続いて部材軸線方向の他方側に形成された底部３３ｂとを有している。
　テーパ部３３ａは、図７に示すように、部材軸線方向の一方側から他方側に向かうに従って、図８に示すように扁平六角形状の断面積が胴幅を拡げるように漸次大きくなる。
　底部３３ｂは、図７に示すように、胴幅が概略一定の寸法で形成されている。また、底部３３ｂは、底面の胴幅方向両端部３３ｂ１の角部がそれぞれ面取りされている。

　胴壁部３３のテーパ部３３ａの胴幅方向両側には、部材軸線方向の一方側から他方側に向かうに従って漸次広がるテーパ面３３ｃ，３３ｃが延びている。
　テーパ面３３ｃ，３３ｃは、図１０に示すように、開口壁部１３，１３の下部１３ｂ，１３ｂの曲率と同様の曲率で形成されている。これらテーパ面３３ｃ，３３ｃには、それぞれ胴厚方向中央において、部材軸線方向及び胴幅方向に突出した突出壁（凸部）３３ｄ，３３ｄが形成されている。

　突出壁３３ｄ，３３ｄは、それぞれ、底面が直角二等辺三角形となった三角柱状に形成されており、底面の垂線方向を胴厚方向に向けている。これら突出壁３３ｄ，３３ｄは、それぞれ、略同じ大きさに形成された二つの方形面３３ｄ１，３３ｄ２のうち一方の方形面３３ｄ１を部材軸線方向に交差させる。そして、他方の方形面３３ｄ２をピース本体３１の胴幅方向に交差させている。また、方形面３３ｄ２の角縁部は面取りされている。

　上述した貫通孔３１ａは、胴壁部３３において一定の径に形成されている。また、貫通孔３１ａは、段筒部３２において二段に縮径されて形成されている。胴壁部３３の定径に形成された部位には雌ネジ部３１ｂが形成されている。

　進退軸３５は、シャフト部３６と、雄ネジ部３７とを有する。シャフト部３６は、部材軸線方向の一方側において相対的に小径に形成される。雄ネジ部３７は、部材軸線方向の他方側において相対的に大径に形成されており、その外周面にネジが形成されている。
　シャフト部３６の、部材軸線方向の一方側の端面３６ａには、マイナスドライバ等の工具が係合可能な係合溝３６ｂが形成されている。
　雄ネジ部３７の、部材軸線方向の他方側の端面３７ａは、部材軸線方向の他方側に向けて膨出している。

　この進退軸３５は、雄ネジ部３７をピース本体３１の雌ネジ部３１ｂに螺合させている。そして、進退軸３５は、ピース本体３１に対して部材軸線方向に螺進可能に構成されている。また、進退軸３５を部材軸線方向の他方側に螺進させた場合には、シャフト部３６が段筒部３２の貫通孔３１ａの開口側に嵌合する。
　このように、進退軸３５の雌ネジ部３１ｂが、ピース本体３１の雌ネジ部３１ｂに螺合することで、ピース本体３１を翼溝１１の溝底１１ｂに対してタービン径方向に進退可能な可動機構３９が構成されている。

　図１０は翼留めピース３０の使用状態を示す斜視図である。なお、図１０においては動翼部材２０の図示を省略している。
　この翼留めピース３０は、図１０に示すように、各切欠き１４，１４が形成された箇所において、翼留めピース３０の部材軸線Ｑをタービン径方向（翼深さ方向）に向け、かつ、胴幅方向をタービン軸方向（溝幅方向）に向けている。そして、翼留めピース３０は、ピース本体３１の突出壁３３ｄ，３３ｄを切欠き１４，１４に嵌合させることで、翼溝１１に対するタービン周方向の変位が拘束されている。
　また、翼留めピース３０は、進退軸３５の端面３７ａを翼溝１１の溝底１１ｂに点接触させる。そして、翼留めピース３０は、進退軸３５が翼溝１１の溝底１１ｂから受ける反力と、テーパ面３３ｃ，３３ｃが開口壁部１３，１３の下部１３ｂ，１３ｂから受ける反力とを受けることで、タービン径方向に拘束されている。

　次に、ロータＲ_Ｃの組立の部分工程について、主に、図１１から図１６に基づいて説明する。なお、図１１から図１６においては、動翼部材２０の図示をプラットフォーム２１の輪郭を破線で示すことによって省略している。

　まず、図１１及び図１２に示す翼溝１１の翼挿入孔１１ｃに、図２に示す動翼部材２０の翼根２２を挿入する。そして、動翼部材２０をタービン周方向にスライドさせて翼根２２を翼溝１１の下方に嵌合させる。そして、翼根２２を翼溝１１の下方に嵌合させた状態で、動翼部材２０をタービン周方向にスライドさせる。この作業を動翼部材２０毎に繰り返して、翼溝１１に所定数の動翼部材２０を充填する。ここで、所定数の動翼部材２０のうち最後に充填する動翼部材２０は、上述した動翼部材２０Ａ，２０Ｂの片方にする（例えば動翼部材２０Ｂ）。
　図１１及び図１２に示すように、所定数の動翼部材２０を翼溝１１に充填し終えたら、翼留めピース３０を翼溝１１の翼挿入孔１１ｃに挿入する。

　図１２に示すように、翼溝１１に挿入した時の翼留めピース３０は、進退軸３５の端面３６ａが、段筒部３２よりもタービン径方向の外側に位置している。加えて、この翼留めピース３０は、ピース本体３１からの進退軸３５の突出量が小さくなっている。より詳細には、少なくとも翼溝１１の溝底１１ｂに進退軸３５の端面３７ａを点接触させ、この状態で、ピース本体３１の両側の突出壁３３ｄ，３３ｄと、開口壁部１３，１３の下部１３ｂ，１３ｂとの間に間隙が形成されるように、進退軸３５の突出量が設定されている。
　このような状態で、翼留めピース３０をタービン周方向にスライドさせる。

　翼留めピース３０をスライドさせた後に、図１１，図１２に示す翼溝１１の翼挿入孔１１ｃに動翼部材２０Ａ，２０Ｂの他方を充填する（例えば動翼部材２０Ｂ）。このようにすることで、動翼部材２０Ａ，２０Ｂの、タービン周方向において相互に突き合わされた双方の端縁部２１ａにアクセス孔２１ｂが画定される。加えて、図１３に示すように、進退軸３５の端面３６ａがアクセス孔２１ｂから露出する。

　次に、図１３及び図１４に示すように、翼溝１１に挿入された翼留めピース３０を動翼部材２０と共に、翼溝１１内においてタービン周方向にスライドさせる。この際、胴壁部３３の突出壁３３ｄの方形面３３ｄ１の角縁部と、ピース本体３１の底部３３ｂの両端部３３ｂ１とが面取りされており、シャフト部３６の端面３７ａが膨出しているので、翼溝１１の内表面に対して円滑に摺動する。

　翼留めピース３０が切欠き１４，１４に到達したら、図１５に示すように、タービン径方向において、切欠き１４，１４に対して翼留めピース３０の突出壁３３ｄ，３３ｄが重なるように配置される。
　そして、図１６に示すように、シャフト部３６の端面３６ａに工具Ｋを係合させて進退軸３５を回動させる。これにより、ピース本体３１に対して進退軸３５がタービン径方向の内側に向けて螺進する。翼溝１１の溝底１１ｂに対して進退軸３５の端面３７ａが点接触すると、ピース本体３１が溝底１１ｂに対して離間するようにタービン径方向の外側に相対変位する。
　さらに、ピース本体３１の溝底１１ｂに対する相対変位量を増加させると、切欠き１４，１４に突出壁３３ｄ，３３ｄが嵌合し、開口壁部１３，１３の下部１３ｂ，１３ｂにテーパ面３３ｃ，３３ｃが接触する。
　加えて、進退軸３５を回動させることで、ピース本体３１と進退軸３５との相対変位が拘束される。このとき、進退軸３５が翼溝１１の溝底１１ｂから反力を受けると共に、テーパ面３３ｃ，３３ｃが開口壁部１３，１３の下部１３ｂ，１３ｂから反力を受ける。

　このようにして翼留めピース３０は、翼溝１１に対する変位が拘束される。
　すなわち、翼留めピース３０の突出壁３３ｄ，３３ｄが開口壁部１３，１３の切欠き１４，１４に干渉することで、翼留めピース３０がタービン周方向に拘束される。そして、進退軸３５が翼溝１１の溝底１１ｂから反力を受けると共に、テーパ面３３ｃ，３３ｃが開口壁部１３，１３の下部１３ｂ，１３ｂから反力を受ける。この結果、翼留めピース３０がタービン径方向に固定される。
　なお、翼溝１１に全ての動翼部材２０を充填したら、図１１，図１２に示す翼溝１１の翼挿入孔１１ｃに、半ピッチずつずらした二つの動翼部材２０を位置させる。さらに、これら二つの動翼部材２０にスペーサ部材を挿入することで翼溝１１の翼挿入孔１１ｃを閉塞する。

　このように形成されたロータＲ_Ｃにおいては、動翼部材２０のタービン周方向の変位が、翼留めピース３０によって拘束される。すなわち、翼留めピース３０の突出壁３３ｄ，３３ｄが開口壁部１３，１３の切欠き１４，１４に干渉することで、動翼部材２０のタービン周方向の変位が拘束される。

　ここで、例えばガスタービンＧＴの起動時においては、回転軸体１０の外周部１０Ａが高温の作動流体（圧縮空気）に晒されて、回転軸体１０の内部における外側と内側とで温度差が生じる。この際、回転軸体１０の外側と内側との熱伸び差によって熱応力が生じる。しかし、翼溝１１の溝底１１ｂに構造的不連続部が形成されていないことから、溝底に応力集中が生じ難い。そのため、例えばガスタービンＧＴの起動を繰り返したとしても、翼溝１１の溝底１１ｂに亀裂が生じ難い。
　そして、切欠き１４，１４が回転軸体１０の表面側に位置していることにより、溝底１１ｂに比べて昇温し易い。また、回転軸体１０の表面側においては、温度差が生じ難く、比較的に熱応力が小さくなる。このため、切欠き１４，１４に応力が集中したとしても、その時間は極短く、応力の大きさは比較的小さくなる。従って、構造的不連続部の切欠き１４，１４においても亀裂が生じ難い。
　仮に、切欠き１４，１４に亀裂が生じたとしても、切欠き１４，１４から回転軸体１０の外周部１０Ａの表面に向けて亀裂が進展することとなる。

　以上説明したように本実施形態によれば、翼留めピース３０に突出壁３３ｄ，３３ｄが形成され、翼溝１１の開口壁部１３，１３に、突出壁３３ｄ，３３ｄと嵌合する切欠き１４，１４が形成されている。よって、翼溝１１に対する動翼部材２０のタービン周方向の相対変位を突出壁３３ｄ，３３ｄと切欠き１４，１４との干渉によって拘束する。この結果、翼溝１１の溝底１１ｂで応力集中が生じ難いので、翼溝１１の溝底１１ｂに亀裂が生じることを回避することができる。

　従来のロータ構造の場合、回転軸体１０に対して動翼部材２０を組み付けた状態で翼溝１１の溝底１１ｂに亀裂が生じると、通常の保守点検における発見が困難である。そのため、亀裂が進展し過ぎたり、亀裂によって回転軸体１０が破損して回転軸体１０を組み込んだ圧縮機Ｃの運転を停止したりしなければならなくなる恐れがある。また、従来のロータ構造において、翼溝１１の溝底１１ｂに生じた亀裂を発見したとしても、組み付けた動翼部材２０を取り外さなければ補修が困難であることから、保守性にも劣る。

　しかしながら、本実施形態によれば、翼溝１１の溝底１１ｂに亀裂が生じることがなく、仮に翼溝１１の開口壁部１３，１３に亀裂が生じたとしても、亀裂箇所が回転軸体１０の外周部１０Ａの表面側に位置することになる。よって、亀裂を容易に発見することができ、結果的に亀裂によって回転軸体１０が破損することを抑止することができる。これにより、回転軸体１０を組み込んだ圧縮機Ｃの運転を安定的に継続して行うことができる。また、亀裂箇所が回転軸体１０の外周部１０Ａの表面側に位置することになるので、補修作業も比較的容易にすることができる。

　また、本実施形態によれば、翼留めピース３０が、突出壁３３ｄ，３３ｄと切欠き１４，１４との嵌合を解消した状態で、翼溝１１をタービン周方向にスライド可能である。よって、回転軸体１０に対して動翼部材２０及び翼留めピース３０を組み付ける際に、翼留めピース３０を翼溝１１の溝底１１ｂ側でスライドさせて所望の位置に配置させることができる。これにより、回転軸体１０に対する動翼部材２０及び翼留めピース３０の組み付ける工程作業性を向上させることができる。

　また、本実施形態によれば、テーパ面３３ｃ，３３ｃからタービン径方向及びタービン軸方向に突出した突出壁３３ｄ，３３ｄと、タービン径方向に延びた切欠き１４，１４とが嵌合する。よって、突出壁３３ｄ，３３ｄと切欠き１４，１４とが嵌合した状態において翼留めピース３０をタービン周方向に確実に拘束することができる。

　また、本実施形態によれば、可動機構３９が、突出壁３３ｄ，３３ｄが形成されたピース本体３１を翼溝１１の溝底１１ｂに対して進退させて、突出壁３３ｄ，３３ｄと切欠き１４，１４とが嵌脱可能な構成である。よって、突出壁３３ｄ，３３ｄと切欠き１４，１４とを容易に嵌脱させることができる。これにより、回転軸体１０に対する動翼部材２０及び翼留めピース３０の組み付けの作業性を向上させることができる。

　また、本実施形態によれば、進退軸３５が翼溝１１の溝底１１ｂに対して螺進可能な構成である。よって、比較的簡素な構成で、正確かつ容易にピース本体３１を翼溝１１の溝底１１ｂに対して進退させることができる。
　また、本実施形態によれば、係合溝３６ｂが形成された端面３６ａがアクセス孔２１ｂから外部に露出している。よって、マイナスドライバ等の工具Ｋを容易に係合させることができ、且つ進退軸３５をより容易に回動させることができる。これにより、進退軸３５を極めて容易に変位させることできる。

　また、本実施形態によれば、進退軸３５の端面３７ａが翼溝１１の溝底１１ｂに向けて膨出している。よって、雄ネジ部３７が形成された進退軸３５の端面３７ａを、翼溝１１の溝底１１ｂに対して点接触させることが可能となる。
　これにより、雄ネジ部３７が形成された進退軸３５の端面３７ａが翼溝１１の溝底１１ｂに対して片当たりすることを防止して確実に点接触させる。その結果、ピース本体３１を翼溝１１の溝底１１ｂに対して、より確実に進退させることができる。
　さらに、本実施形態においては、特に翼溝１１の溝底１１ｂがタービン周方向に直交する断面において円弧状に窪んで形成されている。が、進退軸３５の端面３７ａを溝底１１ｂに向けて膨出させることによって、端面３７ａを溝底１１ｂに対してより確実に点接触させることが可能である。

　また、本実施形態によれば、翼留めピース３０が、翼溝１１の開口壁部１３，１３に対して翼溝１１の溝底１１ｂ側から当接しているテーパ面３３ｃ，３３ｃを有する。よって、翼留めピース３０をタービン径方向に良好に拘束することができる。
　さらに、本実施形態によれば、テーパ面３３ｃ，３３ｃが、開口壁部１３，１３の下部１３ｂ，１３ｂに沿った形状となっている。よって、下部１３ｂ，１３ｂに対してテーパ面３３ｃ，３３ｃの各部位を均一的に押し付けることができる。これにより、テーパ面３３ｃ，３３ｃの各部位が下部１３ｂ，１３ｂから均一に反力を受ける。したがって、より確実に、翼留めピース３０をタービン径方向に拘束することができる。

　また、本実施形態によれば、翼留めピース３０が突出壁３３ｄ，３３ｄを有し、翼溝１１の開口壁部１３，１３に切欠き１４，１４が形成されている。よって、比較的に簡素な構成で翼溝１１の溝底１１ｂに亀裂が生じることを回避することができる。

〔第二実施形態〕
　以下、本発明の第二実施形態について図を用いて説明する。なお、以下の説明及びその説明に用いる図面において、既に説明を終えた構成要素と同様の構成要素については、同一の符号を付して、重複した説明を省略する。
　図１７は、本発明の第二実施形態に係る翼留めピース３０Ａの概略構成を示す要部断面図である。
　上述した第一実施形態においては翼留めピース３０のテーパ面３３ｃ，３３ｃに二つの突出壁３３ｄ，３３ｄが形成されている。これに対して、図１７に示すように、第二実施形態の翼留めピース３０Ａは突出壁３３ｄ，３３ｄを省略すると共に、テーパ面３３ｃ，３３ｃのうちタービン軸方向の一方のテーパ面３３ｃにネジ部材（凸部）３３ｇを凸設している。

　また、上述した第一実施形態においては翼溝１１の開口壁部１３，１３に二つの切欠き１４，１４が形成されている。これに対して、第二実施形態の開口壁部１３，１３はタービン軸方向の一方の開口壁部１３にのみ切欠き１４が形成されている。

　本実施形態の構成においても、上述した第一実施形態と同様の効果を得ることができる。この他、例えば、翼留めピース３０Ａの形状、大きさ、配置箇所、材質等の設計要求により、第一実施形態の突出壁３３ｄの強度の確保や、突出壁３３ｄ，３３ｄの形成が困難である場合においても、本実施形態の構成により、翼留めピース３０Ａと別体のネジ部材３３ｇを用いることで、種々の設計要求を満たすことができる。

　また、本実施形態によれば、ネジ部材３３ｇが破損した場合であっても、翼溝１１から翼留めピース３０Ａを取り外さずにネジ部材３３ｇを交換可能である。よって、修理作業を迅速に行うことができる。これにより、圧縮機Ｃの運転を速やかに復旧することができる。

　なお、上述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
　例えば、開口壁部１３の切欠き１４と、翼留めピース３０（３０Ａ）の突出壁３３ｄ（ネジ部材３３ｇ）とは互いに嵌合し合って翼溝１１に対する翼留めピース３０の相対移動を拘束できればよい。したがって、上述した形状以外の他の形状を採用することができる。

　また、上述した実施形態においては、開口壁部１３，１３と断面視円弧状の溝底１１ｂとで溝断面輪郭を画定した。しかし、翼溝１１の溝開口１１ａ側の幅寸法が翼溝１１の溝底１１ｂ側の幅寸法よりも小さく設定されていれば、他の溝断面輪郭でも構わない。例えば、開口壁部１３，１３は、断面視矩形状であってもよいし、溝底１１ｂは平面状に形成してもよい。

　また、上述した実施形態においては、翼留めピース３０に形成した突出壁３３ｄと、開口壁部１３，１３に形成した切欠き１４，１４とを嵌合させた。しかし、翼留めピース３０に凹部を形成すると共に、開口壁部１３，１３に凸部を形成して双方を嵌合させてもよい。

　また、上述した実施の形態においては、圧縮機Ｃの動翼５について本発明を適用した。しかし、タービンＴの動翼について本発明を適用してもよい。また、上述した実施形態においては、ガスタービンに本発明を提供した。しかし、蒸気タービン等の他の回転機械に本発明を適用してもよい。

本発明によれば、翼溝の溝底に亀裂が発生することを防止することができる。

１０　回転軸体
１０Ａ　外周部
１１　翼溝
１１ａ　溝開口
１１ｂ　溝底
１３　開口壁部
１４　切欠き（凹部）
２０，２０Ａ，２０Ｂ　動翼部材（翼体）
２２　翼根
３０　翼留めピース
３１　ピース本体
３１ａ　貫通孔
３１ｂ　雌ネジ部
３３ｃ　テーパ面
３３ｄ　突出壁（凸部）
３３ｇ　ネジ部材（凸部）
３５　進退軸
３７　雄ネジ部
３７ａ　端面
３９　可動機構
Ｐ　タービン軸（軸線）
Ｒ_Ｃ　ロータ

Claims

　軸線を中心にして回転する外周部に前記軸線の周方向に延びる翼溝が形成され、前記翼溝の溝開口側の幅寸法が前記翼溝の溝底側の幅寸法よりも小さく設定された回転軸体と、
　前記回転軸体の外周部に前記周方向に配列され、それぞれ前記翼溝に嵌合した翼根を有する複数の翼体と、を備えるロータ構造であって、
　前記翼溝内において、少なくとも一組の前記周方向に隣り合う二つの翼体の間に位置するように翼留めピースが設けられ、
　前記翼溝の溝開口側の開口壁部と前記翼留めピースとのうち一方に凸部が形成され、他方に前記凸部と嵌合した凹部が形成されているロータ構造。
　前記翼留めピースは、前記凸部と前記凹部との嵌合を解消した状態で、前記翼溝を前記周方向にスライド可能である請求項１に記載のロータ構造。
　前記凸部は、前記軸線の半径方向に突出しており、
　前記凹部は、前記半径方向に延びている請求項１に記載のロータ構造。
　前記翼留めピースは、前記凸部又は前記凹部が形成されたピース本体を備え、
　前記ピース本体を前記翼溝の溝底に対して前記軸線の半径方向に進退させて、前記凸部と前記凹部とを嵌脱可能な変位機構を含む請求項１から３のうちいずれか一項に記載のロータ構造。
　前記変位機構は、前記ピース本体を前記半径方向に貫通し、且つ少なくとも一部に雌ネジ部が形成された貫通孔と、
　少なくとも一部に前記雌ネジ部に螺合する雄ネジ部が形成されて前記翼溝の溝底に対して螺進可能な進退軸と、を有する請求項４に記載のロータ構造。
　前記進退軸は、前記翼溝の溝底に対向する端面が前記翼溝の溝底に向けて膨出している請求項５に記載のロータ構造。
　前記翼留めピースは、前記翼溝の開口壁部に対して前記翼溝の溝底側から当接している当接部を含む請求項１から６に記載のロータ構造。
　前記翼留めピースは、前記翼溝の幅方向の少なくとも一方に、前記凸部として前記軸線の半径方向に向けて突出する突出壁を有し、
　前記翼溝の開口壁部は、前記翼溝の幅方向の少なくとも一方に、前記凹部として前記半径方向に延びている切欠きが形成されている請求項１から７に記載のロータ構造。
　前記翼留めピースは、前記翼溝の幅方向の少なくとも一方に、前記凸部として前記軸線の半径方向に突出して向けて突出するネジ部材を有し、
　前記翼溝の開口壁部は、前記翼溝の幅方向の少なくとも一方に、前記凹部として前記半径方向に延びる切欠きが形成されている請求項１から８に記載のロータ構造。