JPH0586804A - 一体囲い羽根 - Google Patents
一体囲い羽根Info
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- JPH0586804A JPH0586804A JP4068308A JP6830892A JPH0586804A JP H0586804 A JPH0586804 A JP H0586804A JP 4068308 A JP4068308 A JP 4068308A JP 6830892 A JP6830892 A JP 6830892A JP H0586804 A JPH0586804 A JP H0586804A
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- blade
- tip
- pair
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/22—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations
- F01D5/24—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations using wire or the like
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/14—Form or construction
- F01D5/16—Form or construction for counteracting blade vibration
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/22—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations
- F01D5/225—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations by shrouding
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S416/00—Fluid reaction surfaces, i.e. impellers
- Y10S416/50—Vibration damping features
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49316—Impeller making
- Y10T29/4932—Turbomachine making
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 この発明は、接線方向に囲い部の重心を調整
する一体囲い羽根を提供することを目的とする。 【構成】 この発明は、タービンロータに一列に羽根を
固定するための根元部と、プラットフォーム部と、前記
プラットフォーム部から上方向に延びており前縁部１
８、後縁部２０および先端部を有する翼状部１６と、前
記翼状部１６の前記先端部に形成され二つの対向した接
線側面３４，３６と上面３８とを有する囲い部３２と、
少なくとも一対の穴部４０，４２とを備え、各対の穴部
４０，４２の一つは前記囲い部３２の前記接線側面３
４，３６のそれぞれに形成されている。
する一体囲い羽根を提供することを目的とする。 【構成】 この発明は、タービンロータに一列に羽根を
固定するための根元部と、プラットフォーム部と、前記
プラットフォーム部から上方向に延びており前縁部１
８、後縁部２０および先端部を有する翼状部１６と、前
記翼状部１６の前記先端部に形成され二つの対向した接
線側面３４，３６と上面３８とを有する囲い部３２と、
少なくとも一対の穴部４０，４２とを備え、各対の穴部
４０，４２の一つは前記囲い部３２の前記接線側面３
４，３６のそれぞれに形成されている。
Description
【０００１】
【発明の分野】この発明は、一般的にタービン羽根の構
造および製作の分野に関し、特に改良された側面差込み
の一体囲い羽根に関するものである。
造および製作の分野に関し、特に改良された側面差込み
の一体囲い羽根に関するものである。
【０００２】代表的な側面差込みの回転羽根は、根元
部、プラットフォーム部および翼状部を有している。囲
い羽根については、翼状部の先端がほぞを介して囲い部
に連結されていてもよいし、その囲い部が翼状部の先端
部で一体に形成されていてもよい。
部、プラットフォーム部および翼状部を有している。囲
い羽根については、翼状部の先端がほぞを介して囲い部
に連結されていてもよいし、その囲い部が翼状部の先端
部で一体に形成されていてもよい。
【０００３】従来の一体囲い羽根は、図１に符号１０で
総括的に示されている。一体囲い羽根１０は、根元部１
２、プラットフォーム部１４、前縁部１８および後縁部
２０を含む翼状部１６、並びに一体囲い部２２を有して
いる。従来、囲い部２２は、実質的に長方形であり、回
転シールとして作用し、また囲い部の緩衝（snubbing）
により羽根振動特性を改良する。図１に示されているよ
うに、囲い部の軽量化溝部２４は、重心を根元部の重心
上方に位置するように形成されており、従って羽根回転
中に生ずる偏心応力を最小にする。また、囲い部２２は
接線方向に重心がある。
総括的に示されている。一体囲い羽根１０は、根元部１
２、プラットフォーム部１４、前縁部１８および後縁部
２０を含む翼状部１６、並びに一体囲い部２２を有して
いる。従来、囲い部２２は、実質的に長方形であり、回
転シールとして作用し、また囲い部の緩衝（snubbing）
により羽根振動特性を改良する。図１に示されているよ
うに、囲い部の軽量化溝部２４は、重心を根元部の重心
上方に位置するように形成されており、従って羽根回転
中に生ずる偏心応力を最小にする。また、囲い部２２は
接線方向に重心がある。
【０００４】接線方向に囲い部の重心を調整すること
は、軽量化溝部２４を具体化した図１に示された構造で
は困難であった。
は、軽量化溝部２４を具体化した図１に示された構造で
は困難であった。
【０００５】
【発明の概要】この発明は、接線方向に囲い部の重心を
調整するための手段を有する一体囲い羽根を提供するこ
とを目的とする。
調整するための手段を有する一体囲い羽根を提供するこ
とを目的とする。
【０００６】また、この発明は、根元部、翼状部の偏心
応力を増大することなしに短い後縁部張出しを有するこ
とができ、従って翼状部の外周の後縁部領域と、隣接し
た羽根の囲い部との間の蒸気漏れ通路を最小にすること
ができる一体囲い羽根を提供することを目的とする。
応力を増大することなしに短い後縁部張出しを有するこ
とができ、従って翼状部の外周の後縁部領域と、隣接し
た羽根の囲い部との間の蒸気漏れ通路を最小にすること
ができる一体囲い羽根を提供することを目的とする。
【０００７】さらに、この発明は、囲い部の緩衝を増大
させ、また振動応力を減少させるために、交互の羽根間
で振動数を変化しうる一体囲い羽根を提供することを目
的とする。
させ、また振動応力を減少させるために、交互の羽根間
で振動数を変化しうる一体囲い羽根を提供することを目
的とする。
【０００８】さらにまた、この発明は、非失速フラッタ
（unstalledflutter）（一列の羽根は空気力学的な負圧
減衰（negativedamping）により羽根の固有振動数に近
い振動数で振動する。）から生じる羽根損傷の可能性を
減少させるために、交互の一体囲い羽根の混成調整を達
成することができる一体囲い羽根を提供することを目的
とする。
（unstalledflutter）（一列の羽根は空気力学的な負圧
減衰（negativedamping）により羽根の固有振動数に近
い振動数で振動する。）から生じる羽根損傷の可能性を
減少させるために、交互の一体囲い羽根の混成調整を達
成することができる一体囲い羽根を提供することを目的
とする。
【０００９】また、この発明は、羽根シーリングを改良
することができる一体囲い羽根を提供することを目的と
する。
することができる一体囲い羽根を提供することを目的と
する。
【００１０】さらに、この発明の上記の目的および他の
目的は、タービンロータに一列に羽根を固定するための
根元部と、プラットフォーム部と、前記プラットフォー
ム部から上方向に延びており、前縁部、後縁部および先
端部を有する翼状部と、前記翼状部の先端部に形成さ
れ、二つの対向した接線側面と上面とを有する囲い部
と、囲い部の接線側面のそれぞれに形成された少なくと
も一対の穴部とを含む一体囲い羽根を提供することによ
り達成される。
目的は、タービンロータに一列に羽根を固定するための
根元部と、プラットフォーム部と、前記プラットフォー
ム部から上方向に延びており、前縁部、後縁部および先
端部を有する翼状部と、前記翼状部の先端部に形成さ
れ、二つの対向した接線側面と上面とを有する囲い部
と、囲い部の接線側面のそれぞれに形成された少なくと
も一対の穴部とを含む一体囲い羽根を提供することによ
り達成される。
【００１１】接線方向に囲い部の重心を調整すること
は、例えば羽根の凹状の表面側の穴部を対向側の穴部よ
りも深く加工して、各対の二つの穴を非対称にすること
により、達成される。
は、例えば羽根の凹状の表面側の穴部を対向側の穴部よ
りも深く加工して、各対の二つの穴を非対称にすること
により、達成される。
【００１２】この発明の一体囲い羽根のそれぞれの特徴
および効果は次の詳細な説明および図面を参照すること
でより明らかになるであろう。
および効果は次の詳細な説明および図面を参照すること
でより明らかになるであろう。
【００１３】
【好適な実施例の詳細な説明】図２(ａ)において、この
発明によるタービン羽根が符号２６により概括的に示さ
れている。そのタービン羽根２６は、単に部分的に示さ
れているけれども、根元部１２と、プラットフォーム部
１４と、プラットフォーム部１４から上方向に延び、前
縁部１８および後縁部２０を有する翼状部１６とを有す
る点で図１に示されたタービン羽根１０と同じ一般的な
構造を有している。凸状の負圧側面２８と凹状の正圧側
面３０とが前縁部１８と後縁部２０との間にある。
発明によるタービン羽根が符号２６により概括的に示さ
れている。そのタービン羽根２６は、単に部分的に示さ
れているけれども、根元部１２と、プラットフォーム部
１４と、プラットフォーム部１４から上方向に延び、前
縁部１８および後縁部２０を有する翼状部１６とを有す
る点で図１に示されたタービン羽根１０と同じ一般的な
構造を有している。凸状の負圧側面２８と凹状の正圧側
面３０とが前縁部１８と後縁部２０との間にある。
【００１４】この発明の一体囲い部３２は、翼状部１６
の先端部に形成されており、二つの対向した接線側面３
４，３６（タービン羽根の接線方向に離隔して形成され
ている。）および上面３８を有している。一対の穴部４
０，４２が接線側面３４，３６に接線方向に穿孔されて
いる。単に一対の穴部が示されているが、囲い部の重心
の望ましい調整を行うために、さらなる対の穴部を設け
てもよい。
の先端部に形成されており、二つの対向した接線側面３
４，３６（タービン羽根の接線方向に離隔して形成され
ている。）および上面３８を有している。一対の穴部４
０，４２が接線側面３４，３６に接線方向に穿孔されて
いる。単に一対の穴部が示されているが、囲い部の重心
の望ましい調整を行うために、さらなる対の穴部を設け
てもよい。
【００１５】穴部は、対の二つの穴部を非対称にするた
めに異なる深さで設けられている。言い換えると、羽根
の凸側の穴部４２はより浅いのに対して羽根の凹側の穴
部４０はより深い穴となっている。二つの穴部４０，４
２のこの非対称は根元部、翼状部の偏心応力を増大させ
ることなく後縁部の張り出しを短くすることを可能にす
るであろう。従って、図５に示されているように、翼状
部の外周の後縁部領域と、隣接した羽根の囲い部との間
の蒸気漏れ通路を最小にすることができる。図１に示さ
れた構造では、根元部の上方に翼状部と囲い部とを重ね
たときに、囲い部の下方から翼状部が張出すことを排除
できない。図５では、タービンロータ４６の羽根列４４
の一部が、隣接した羽根２６ａ，２６ｂ，２６ｃおよび
２６ｄ、並びに外周の後縁部領域に示された漏れ領域と
共に示されている。（“外周”の領域とは、囲い部に最
も近い翼状部の先端部における後縁部を指してい
る。）。図５に示されているように、１．０１６ｍｍ
（０．０４０インチ）の空隙が組み立ての障害にならな
いようにするためには必要である。
めに異なる深さで設けられている。言い換えると、羽根
の凸側の穴部４２はより浅いのに対して羽根の凹側の穴
部４０はより深い穴となっている。二つの穴部４０，４
２のこの非対称は根元部、翼状部の偏心応力を増大させ
ることなく後縁部の張り出しを短くすることを可能にす
るであろう。従って、図５に示されているように、翼状
部の外周の後縁部領域と、隣接した羽根の囲い部との間
の蒸気漏れ通路を最小にすることができる。図１に示さ
れた構造では、根元部の上方に翼状部と囲い部とを重ね
たときに、囲い部の下方から翼状部が張出すことを排除
できない。図５では、タービンロータ４６の羽根列４４
の一部が、隣接した羽根２６ａ，２６ｂ，２６ｃおよび
２６ｄ、並びに外周の後縁部領域に示された漏れ領域と
共に示されている。（“外周”の領域とは、囲い部に最
も近い翼状部の先端部における後縁部を指してい
る。）。図５に示されているように、１．０１６ｍｍ
（０．０４０インチ）の空隙が組み立ての障害にならな
いようにするためには必要である。
【００１６】この発明の他の特徴は、隣接したタービン
羽根間の穴部の深さを変えることができ、従って他のタ
ービン羽根間の振動数の変化が小さい結果になるという
ことである。このような混成調整技術は囲い部の緩衝あ
るいは振動衝撃を増大させ、またこのことから振動応力
を減少させるであろう。本質的には、この発明の混成調
整技術は、所定の深さの二つの穴部４０，４２を穿孔す
ることにより、所定の列の半分の羽根から所定の質量を
除去することを必要とする。他の半分の羽根列（前述の
半分の羽根と交互に配列される。）は、上述の二つの穴
部の深さの関数でもある異なる質量を有している。例え
ば、この羽根列の隣接した羽根の質量の僅かな相違によ
り、約４ＨZの振動数変化が生じ得るので、半分の羽根
は振動数Ｘを有しており、他の半分の羽根はＸ＋４ＨZ
の振動数を有している。その後、羽根は、混成調整され
た羽根列となるように交互する振動パターンで配列され
る。混成調整は、非失速フラッタ（羽根列の羽根が空気
力学的な負圧減衰により、その固有振動数に近い振動数
で振動する自励メカニズムである。）のような空気力学
的励起による羽根の損傷の可能性を減少させる。
羽根間の穴部の深さを変えることができ、従って他のタ
ービン羽根間の振動数の変化が小さい結果になるという
ことである。このような混成調整技術は囲い部の緩衝あ
るいは振動衝撃を増大させ、またこのことから振動応力
を減少させるであろう。本質的には、この発明の混成調
整技術は、所定の深さの二つの穴部４０，４２を穿孔す
ることにより、所定の列の半分の羽根から所定の質量を
除去することを必要とする。他の半分の羽根列（前述の
半分の羽根と交互に配列される。）は、上述の二つの穴
部の深さの関数でもある異なる質量を有している。例え
ば、この羽根列の隣接した羽根の質量の僅かな相違によ
り、約４ＨZの振動数変化が生じ得るので、半分の羽根
は振動数Ｘを有しており、他の半分の羽根はＸ＋４ＨZ
の振動数を有している。その後、羽根は、混成調整され
た羽根列となるように交互する振動パターンで配列され
る。混成調整は、非失速フラッタ（羽根列の羽根が空気
力学的な負圧減衰により、その固有振動数に近い振動数
で振動する自励メカニズムである。）のような空気力学
的励起による羽根の損傷の可能性を減少させる。
【００１７】この発明の一体囲い羽根は、囲い部の穴部
を製作するコストが囲い部の軽量化溝部の除去による節
減で相殺され、また追加の部材も必要としないというこ
とから、比較的安価である。さらに、羽根シールの改良
および漏れの減少によるタービンの性能向上に適してい
る。
を製作するコストが囲い部の軽量化溝部の除去による節
減で相殺され、また追加の部材も必要としないというこ
とから、比較的安価である。さらに、羽根シールの改良
および漏れの減少によるタービンの性能向上に適してい
る。
【００１８】また、この発明は、囲い部軽量化溝部を有
する既存の構造を改装し同構造に適用することができ
る。この場合、隣接した羽根間の囲い部の質量を僅かに
変化させることによる一体囲い羽根の混成調整の利点、
および、あるいは翼状部、根元部における遠心力の付加
的な減少による上述の利点が実現されるであろう。遠心
力による応力を僅かでさえ減少することにより、クリー
プ領域における構成部品の寿命が延びるであろう。
する既存の構造を改装し同構造に適用することができ
る。この場合、隣接した羽根間の囲い部の質量を僅かに
変化させることによる一体囲い羽根の混成調整の利点、
および、あるいは翼状部、根元部における遠心力の付加
的な減少による上述の利点が実現されるであろう。遠心
力による応力を僅かでさえ減少することにより、クリー
プ領域における構成部品の寿命が延びるであろう。
【００１９】図２（ｂ）は、この発明の他の実施例を示
す囲い部３２の端面図であり、この他の実施例による
と、一対の溝部４１，４３が囲い部３２の後面４５に形
成されている。後面４５に形成された溝部４１，４３は
上面のシール接触部と干渉せず、従ってその点について
は、前述の実施例と同様である。溝部４１，４３の長さ
は、囲い部の重心を接線方向に調整するために図に示さ
れているように非対称に選択される。また、溝部４１，
４３の幅、深さおよび長さは囲い部から除去される質量
を決定する。前述の実施例の場合と同様に、羽根列の羽
根は、交互の羽根間で除去質量を変えることにより、混
成調整される。
す囲い部３２の端面図であり、この他の実施例による
と、一対の溝部４１，４３が囲い部３２の後面４５に形
成されている。後面４５に形成された溝部４１，４３は
上面のシール接触部と干渉せず、従ってその点について
は、前述の実施例と同様である。溝部４１，４３の長さ
は、囲い部の重心を接線方向に調整するために図に示さ
れているように非対称に選択される。また、溝部４１，
４３の幅、深さおよび長さは囲い部から除去される質量
を決定する。前述の実施例の場合と同様に、羽根列の羽
根は、交互の羽根間で除去質量を変えることにより、混
成調整される。
【００２０】この発明の両実施例では、囲い部３２の上
面３８は図３に示されているようには減肉されておら
ず、その結果円筒部のシール３９は、図４に示されてい
るように、より良いシールを囲い部に与える。
面３８は図３に示されているようには減肉されておら
ず、その結果円筒部のシール３９は、図４に示されてい
るように、より良いシールを囲い部に与える。
【００２１】この発明の多数の変形例および適用例につ
いては当業者には明らかであり、従ってこの発明の真の
精神および範囲内に含まれる全てのこのような変形例お
よび適用例は特許請求の範囲に包含される。
いては当業者には明らかであり、従ってこの発明の真の
精神および範囲内に含まれる全てのこのような変形例お
よび適用例は特許請求の範囲に包含される。
【図１】翼状部の形をよりよく示すための輪郭線を含む
翼状部を有し、従来の囲い部を用いたタービン羽根の斜
視図である。
翼状部を有し、従来の囲い部を用いたタービン羽根の斜
視図である。
【図２】(ａ)はこの発明による羽根の先端部の斜視図、
（ｂ）は非対称の溝部により質量を軽量化する、この発
明の他の例を示す、囲い部の端面図である。
（ｂ）は非対称の溝部により質量を軽量化する、この発
明の他の例を示す、囲い部の端面図である。
【図３】図１の既知の囲い部を、その対応したシールと
比較して示す拡大側面図である。
比較して示す拡大側面図である。
【図４】この発明による一体囲い羽根に対応したシール
と比較した同一体囲い羽根の拡大側面図である。
と比較した同一体囲い羽根の拡大側面図である。
【図５】この発明による一列の一体囲い羽根の一部を示
す斜視図である。
す斜視図である。
１０ 羽根 １２ 根元部 １４ プラットフォーム部 １６ 翼状部 １８ 前縁部 ２０ 後縁部 ３２ 囲い部 ３４ 接線側面 ３６ 接線側面 ３８ 上面 ４０ 穴部 ４１ 溝部 ４２ 穴部 ４３ 溝部 ４５ 後面 ４６ タービンロータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハリー・フランシス・マーチン アメリカ合衆国、フロリダ州、アルタモン テ・スプリングス、ウエスト・スプリン グ・レイク・ドライブ 240
Claims (2)
- 【請求項１】 タービンロータに一列に羽根を固定する
ための根元部と、 プラットフォーム部と、 前記プラットフォーム部から上方向に延びており、前縁
部および後縁部および先端部を有する翼状部と、 前記翼状部の先端部に形成され、二つの対向した接線側
面と上面とを有する囲い部と、 前記囲い部の前記接線側面のそれぞれに形成された、少
なくとも一対の穴部と、 を備えた一体囲い羽根。 - 【請求項２】 タービンロータに一列に羽根を固定する
ための根元部と、 プラットフォーム部と、 前記プラットフォーム部から上方向に延びており、前縁
部、後縁部および先端部を有する翼状部と、 前記翼状部の先端部に形成され、二つの対向した接線側
面、上面および前記翼状部の前記前縁部上に実質的に横
たわっている後面を有する囲い部と、 少なくとも一対の溝部と、 を備え、各対の溝部のそれぞれの溝部は、前記囲い部の
前記後面に形成されているとともに、二つの対向した前
記接線側面から互いに向かって延びており、また各対の
溝部の二つの溝部は、前記根元部の重心上方に前記囲い
部の重心を位置させるように選択された長さと幅とを有
している、 一体囲い羽根。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/676,413 US5156529A (en) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | Integral shroud blade design |
| US676413 | 1991-03-28 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0586804A true JPH0586804A (ja) | 1993-04-06 |
Family
ID=24714405
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4068308A Pending JPH0586804A (ja) | 1991-03-28 | 1992-03-26 | 一体囲い羽根 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5156529A (ja) |
| JP (1) | JPH0586804A (ja) |
| CA (1) | CA2064361A1 (ja) |
| ES (1) | ES2052437B1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008088951A (ja) * | 2006-10-05 | 2008-04-17 | Hitachi Ltd | 蒸気タービン動翼 |
| JP2017137826A (ja) * | 2016-02-04 | 2017-08-10 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 動翼、回転機械及び動翼の振動数調整方法 |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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