JPH0138969B2

JPH0138969B2 -

Info

Publication number: JPH0138969B2
Application number: JP55176206A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Imai; Katsukuni Kuno; Yoshihiro Tsukahara; Masayoshi Ise
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1980-12-12
Filing date: 1980-12-12
Publication date: 1989-08-17
Also published as: JPS57101122A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、10〜14％クロム鋼製タービンロータ
のジヤーナル部外周に取付けられるジヤーナルス
リーブに関する。

従来、蒸気タービンの高中圧ロータ材として、
高温におけるクリープ特性の優れている12％クロ
ム鋼が用いられている。しかし12％クロム鋼は、
軸受特性、特に摩擦特性が非常に悪く、軸受メタ
ルが焼付いてジヤーナル部が損傷する危険性があ
る為、第１図に示すように円筒状の低合金製スリ
ーブ４を、軸受３に面する12％クロム鋼製ロータ
１のジヤーナル部２に焼ばめする構造をとつてい
る。この場合カツプリング５の方がジヤーナル部
２より径が大きい為、カツプリング５も焼ばめ構
造とし、スリーブ４のジヤーナル部２への焼ばめ
後にカツプリング５を焼ばめる必要がある。

しかし、カツプリング５の焼ばめ端部には、大
きな曲げ応力、ねじれ応力が働らく為、第１図に
示すような亀裂７がロータ１に発生する危険性が
高く、従つてカツプリング５はロータ１からの削
り出しによる一体型構造とすることが要求されて
いる。

これら２つの要求、即ちジヤーナル部２外面を
軸受特性の良い低合金鋼でカバーし、カツプリン
グ５をロータと一体型とするという要求を満す為
には、ジヤーナル部２に軸受特性の良い金属を溶
接肉盛あるいは、溶射する方法があるが、溶接肉
盛では、溶接割れが発生し易く、又溶射では、ジ
ヤーナル部に曲げが働らいた時に、溶射部がはが
れ易いという欠点があつた。

本発明の目的は、10〜14％クロム鋼製の蒸気タ
ービンロータをカツプリングと一体型とした場合
に、そのジヤーナル部に容易に装着ができるジヤ
ーナルスリーブを提供することにある。

本発明の特徴とするところは、カツプリングを
一体化した10〜14％クロム鋼製の蒸気タービンロ
ータのジヤーナル部に装着される環状のジヤーナ
ルスリーブを、予めロータ軸方向並びに円周方向
に複数個に分割しておき、これらをジヤーナル部
近傍位置にて該ロータを囲むように、リング状に
接合し、ジヤーナルスリーブとしてジヤーナル外
周に軸方向に順次取付けるようにしたジヤーナル
スリーブにある。次に本発明の一実施例であるジ
ヤーナルスリーブを図面を参照した説明する。第
２図において、カツプリング５と一体化された10
〜14％クロム鋼製の蒸気タービンロータ１のジヤ
ーナル部２の外周に取り付けられる円筒状のジヤ
ーナルスリーブ１２，１３，１４は、タービン軸
方向に３分割されており、各スリーブ１２，１
３，１４は第３図、第４図に示す如く、周方向に
２分割された半割形状となつている。最もタービ
ン動翼側に設置されるスリーブ１２は、第３図に
示す様に軸方向端部１２ｃにコーナーＲの逃げ部
を有している。

これらジヤーナルスリーブ１２〜１４は、軸受
特性の良い低合金鋼、例えばCr：0.2〜2.25％、
Mo：0.2〜１％含んだベーナイト鋼等が用いられ
る。次にこのジヤーナルスリーブ１２〜１４のロ
ータジヤーナル２への装着につき説明する。

まず、周方向に２分割されているスリーブ１２
ａ，１２ｂを、ジヤーナル部２とカツプリング部
５との間の該ジヤーナル部よりもシヤフト径に小
さいロータ部分１ｂで相互に溶着してリング形状
とする。溶接の場合には、スリーブの内周側に溶
接欠陥が出やすく、又溶接による変形も生じるの
で、溶着後にこのスリーブ１２の内面を機械加工
にて仕上げる。これはロータにバイトを取付けて
回転させ、スリーブ１２を軸方向に移動させるこ
とによつて可能である。内面加工したスリーブ１
２を次に均一に加熱した後に、ロータのジヤーナ
ル部２の外周にはめ込む。次いでスリーブ１３，
１４も同様に１組毎に溶接してリング形状にし、
内面仕上げを行なつたうえで、ジヤーナル部の軸
方向に相互に密着させて焼ばめる。

各スリーブ１２〜１４をジヤーナル部２に焼ば
めた後、第２図のＡ部及びＢ部として示す個所を
ロールめを行なう。Ａ部をロールめすること
により、各スリーブ１２，１３，１４間の接触面
に圧縮応力を与え、これらの間に間隙が生じない
ようにすることができる。また、Ｂ部をロール
めすることにより、スリーブの抜け出しを防止す
ることができる。

ロールめ後は、この低合金鋼製のスリーブ１
２〜１４の外周を研摩し、外表面を仕上げれば良
い。

この様に、円周方向に２分割したスリーブ１２
〜１４をそれぞれ溶接し、リング状とすることに
より、カツプリング一体型のクロム鋼製タービン
ロータにも低合金鋼製のスリーブを取付けること
ができる。また、タービン軸方向にスリーブを複
数個に分割したことにより、次のような効果があ
る。即ち、スリーブがタービン軸方向にわたり分
割されていない構造の場合には、ジヤーナル部へ
の装置に先立つて円周方向に分割されたスリーブ
を溶着する際に、ジヤーナル部の長さであるスリ
ーブ全長ｌにわたつて溶接する必要があるが、こ
の様な長い溶接線を同一好条件で溶接するのは極
めて困難となる。又、スリーブ長が長いと、溶接
の際にスリーブの内表面に出やすい溶接欠陥の削
除及び、溶接による変形を機械加工にて削除、仕
上げを行う場合にスリーブが既にロータまわりに
組み込まれていることから、スリーブ内径をテー
パがつかないように同芯で真円に加工することが
困難となる。しかるに、本実施例の如くクロム鋼
製のロータジヤーナル部に装置される低合金鋼製
のジヤーナルスリーブを軸方向に複数個に分割、
例えばスリーブ１２，１３，１４の如く３分割タ
イプにすれば、それぞれのスリーブ１２，１３，
１４の溶接線の長さは1/3のl/3となり、溶接作業
が極めて容易となる。また溶接後の機械加工にお
いても軸方向長さが1/3と短い為、精度の良い加
工が可能となる。更に、溶接欠陥等の検査も内表
面が見やすい為容易となり、信頼性の高いスリー
ブを提供することが可能となる。更に、スリーブ
を軸方向に分割しない場合には、ジヤーナル部へ
のスリーブの装着に先立つ溶接組立て及び機械加
工の際の加工雇の取付等のスペースの確保の為、
第２図に示すジヤーナル部２とカツプリング５と
の間のロータ部１ｂの長さＬは、スリーブ長さｌ
の1.5倍は必要となり、その分だけ無駄な軸長を
要してロータが大型化せざるを得ないものであ
る。これに対して、第２図に示す本実施例の様な
ジヤーナルスリーブの軸方向分割方式では、各ス
リーブ１２〜１４の軸方向長さはスリーブ全長ｌ
の1/3であることから、これら各スリーブの溶接
組立、機械加工に要するジヤーナル部２とカツプ
リング５との間のロータ部１ｂの長さＬは、スリ
ーブ全長ｌのせいぜい半分程度で良く、その分、
ロータ長の小型化に大いに寄与することができ
る。尚、スリーブの軸方向分割数は、本実施例で
は３分割としたが、複数分割なら何分割でも良
い。しかも、これら軸方向に複数個に分割された
各スリーブ１２，１３，１４は、ロータジヤーナ
ル部への焼ばめ後にロールめ並びに研摩を施す
ことによつて、各スリーブ間の接触面は密着し、
非分割タイプのスリーブと何等変わるところの無
い形状、機能を有することになる。

前記スリーブ１２，１３，１４の材料としては
軸受特性の良い低合金鋼である重量％で、Cr：
0.2〜2.25％、Mo：0.2〜１％を含む全ベーナイト
鋼か、或は更にＶ：0.05〜0.5％を含むベーナイ
ト鋼等を用いれば良い。

低合金鋼は12％クロム鋼に比べ、熱伝導率が約
30％高いため、ロータ回転中の温度上昇が小さ
く、従つて、スリーブと軸受との間の凝着摩擦を
起こしにくい利点があるからである。このことは
実験によつて確認されている。実験は、軸受への
給油中に微小な異物を混入することによるジヤー
ナルの損傷を、12％クロム鋼製のロータと、クロ
ム・モリブデン・バナジウム低合金鋼製のロータ
との両者について比較したものである。第５図お
よび第６図は、それぞれ12％クロム鋼製ロータお
よび低合金鋼製ロータの異物混入後一定時間回転
させた後のジヤーナル表面粗さを示すもので明ら
かに第６図に示す低合金鋼製のロータの方が12％
クロム鋼より耐摩耗性が良いことがわかる。

尚各スリーブはロールめによる密着を行うが
銀ロー付により一体化しても良く、その場合には
密着性が増しスリーブの回転防止に更に寄与する
ことになる。尚、クロム鋼製のタービンロータ材
料としては、重量％で、Ｃ：0.1〜0.3％、Si：0.6
％以下、Mn：0.4〜1.5％、Ni：1.2％以下、Cr：
10〜14％、Mo：0.5〜1.5％、Ｖ：0.05〜0.3％、
Nb：0.02〜0.15％、Ｎ：0.04〜0.1％を含む全マル
テンサイト組織を有する鍛鋼が好ましい。

本発明によれば、一体型カツプリングを有する
10〜14％クロム鋼製タービンロータジヤーナルへ
のスリーブの装着が容易に出来るジヤーナルスリ
ーブが実現出来るという効果が奏せられる。ま
た、タービンロータそのものの小型化が可能にな
るという効果も奏せられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のスリーブ及びカツプリングを
共に焼ばめした12％クロム鋼製ロータを示す断面
図、第２図は、本発明の一実施例であるジヤーナ
ルスリーブを装着したクロム鋼製ロータを示す断
面図、第３図及び第４図は第２図に表わした各ス
リーブを示す斜視図、第５図及び第６図はそれぞ
れ12％クロム鋼製ジヤーナルと低合金鋼製ジヤー
ナルの表面粗さの実験データ図である。１……12％クロムロータ、２……ジヤーナル、
３……軸受、５……カツプリング、１２，１３，
１４……ジヤーナルスリーブ。

Claims

【特許請求の範囲】１タービンロータ本体とカツプリングとを一体
に形成した10〜14％クロム鋼製の蒸気タービンロ
ータのジヤーナル部外周に設置される環状のジヤ
ーナルスリーブにおいて、予め前記スリーブをタ
ービン軸方向に複数個分割すると共に、この軸方
向分割スリーブをその円周方向にも複数個分割し
ておき、そしてこれら円周方向に分割された軸方
向分割スリーブを溶着してリング状に一体化する
と共に、蒸気タービンロータのジヤーナル部外周
の軸方向に沿つて前記軸方向分割スリーブを順次
取付けたことを特徴とするジヤーナルスリーブ。２前記ジヤーナルスリーブは低合金鋼からなる
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のジ
ヤーナルスリーブ。３前記低合金鋼はCrを0.2〜2.25％、Moを0.2〜
１％含むベーナイト鋼からなることを特徴とする
特許請求の範囲第２項記載のジヤーナルスリー
ブ。４前記隣接位置する軸方向分割スリーブの接触
面を絞めて、これら接触面に圧縮応力を生じるよ
うにして該ジヤーナル部に取付けたことを特徴と
する特許請求の範囲第１項又は第２項又は第３項
記載のジヤーナルスリーブ。５前記隣接位置する軸方向分割スリーブの接触
面を溶着して該ジヤーナル部に取付けたことを特
徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項又は第
３項記載のジヤーナルスリーブ。