JPH0579801B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、ダーボ機械に関し、特に、一体的な
シユ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ものである。

発明の背景 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オ
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つて配列されている。かか
る羽根列は、ターボ機械を通つて軸方向に流れる
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
の量によつて制限される。

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ユラウドリングによつて囲
まれていて、該シユラウドリングが、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、各シユ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、シユ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ツト締め
していた。シユラウドと羽根との間の連絡を強化
するために、多くの羽根には、ほぞではなく一体
的なシユ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１３に形
成した一体的なシユラウド部１１が示されてい
る。各シユラウド部１１には、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
根を取り付けた時に、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、各羽根のシユ
ラウド部の前縁１５が隣接した羽根のシユラウド
部の後縁１７に当接するようになつている。

一体的なシユ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との嵌合状態に押し
込むことが必要であつた。次に、タービンロータ
２３は、隣接した羽根をロータに沿つて一つの円
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の溝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
によつて取り付ける。この従来の取付方法によれ
ば、第２の羽根のシユラウド部の前縁１５を第１
の羽根のシユラウド部の後縁１７に当接して位置
付けた後、第２の羽根の重力によつて、両方のシ
ユ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
よつて、順次の羽根のシユラウド部間の比較的緊
密な嵌合が実現される。この取り付け過程は、２
番目から最後までの羽根がロータの溝内に位置さ
れるまで続けられる。次に、取り付けられた羽根
のシユ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。

互いに他に対して押し付けられる複数の羽根の
重量に依存してシユ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
ヤツキを用いてシユ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、きつ
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。

発明の概要 本発明の１つの目的は、一体的に形成されたシ
ユ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
なシユ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
根の取り付け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、シユラウド部間に改
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
付け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ユラウ
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例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、一体的なシユラウド
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つて、各シユラウド部を隣
接のシユラウド部に緊密に当接させると共に、全
シユラウド部を羽根アンカーに向かつて押す。羽
根アンカーのシユ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ユ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。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。

好適な実施例の詳細な説明 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増
脱在な羽根アンカー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
好適な実施例において、アンカー２５は、第２図
〜第４図に示した一体的なシユラウドのタービン
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溝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ユラウド部（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２９から延びてい
る。本発明の変形実施例として、翼部３３及びシ
ユラウド部３５の代わりに、一体が付根部２９に
取着され、他端が隣接タービン羽根１３の一体的
なシユ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
されたシユ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及びシユラウド部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
けによつて、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
一体的なシユラウド部３５の後縁面３６とは反対
側の側面において、ロータ２３に沿つて円周方向
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
の押し込みによつて付根部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
て半径方向でシユラウド部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
することによつて、翼部３３とシユラウド部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。一例として、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から離れ
るように支持板３７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つ
て、タービン羽根１３を取り付けるためロータ２
３上に位置決めすることができる。次に、このア
ンカー２５の隣りにある溝２１内に最初の羽根１
３を取り付け、タービン羽根の前縁１５がシユラ
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つ
て、即ち、支持脚４１を半径方向に移動させるこ
とによつて、制御可能であり、タービンロータ２
３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２
３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の一体的なシユラウド部
３５の後縁面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２
３から取り外される。

第５図、第６図及び第７図は、円周方向に配設
された複数の尖塔状の溝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を最初の溝２
１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ツ
プを含んでいる。タービン羽根１３は、溝２１と
の嵌合状態に順次押し込まれるので、各シユラウ
ド部１１の前縁１５は、既に取り付けられたシユ
ラウド部１１の後縁１７にしつかり当接する。取
り付けは、シユラウド部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が取り付けられる
前に終了する。シユラウド部１１間の緊密な当接
は、一体のシユラウド部１１の後縁１７と羽根の
付根部１９の中心線５１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）
を設けることによつて得られる。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（寸法Ａ）約0.1cm（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のうち第１部分（例えば、約半数）は再
び楔作用を受け、各シユラウド部１１が隣接のシ
ユラウド部１１に緊密に当接した状態で、羽根１
３の第１部分のシユラウド部がアンカー２５から
離れる方向に付勢する。このステツプは、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１３の付根部の中心と一体的なシユラウド部１
１の前縁１５との間の位置４７に向かつて、位置
４５から逐次移動させることによつて行われる。
再楔作用の結果、羽根１３の第１部分における各
シユラウド部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
向かつて押し付けられる。そのため、シユラウド
部１１間の緊密な当接を乱すことなく、アンカー
２５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。

本発明を一体のシユ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。従つて、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ユラウド部を有する
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ユラウド部を有する
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ユラウド部を
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……シユラウド部、１３……羽根、１５…
…シユラウド部の前縁、１７……シユラウド部の
後縁、１９……羽根の付根部、２１……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。

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ユラウド部と
   をそれぞれ含むと共に、各シユラウド部が前縁及
   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、シユ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
   よつて、各シユラウド部が隣接したシユラウド部
   に緊密に当接し、全シユラウド部が前記羽根アン
   カーに向かつて押されるように、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、 各シユラウド部を隣接した各シユラウド部に緊
   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つて、該第
   １部分の羽根のシユラウド部を前記羽根アンカー
   から離れるように押し、前記シユラウド部間の緊
   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、 諸ステツプからなる、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
   たシユ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つて、 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。