JPH08121106A

JPH08121106A - タービン動翼

Info

Publication number: JPH08121106A
Application number: JP26237794A
Authority: JP
Inventors: Masaru Kurosawa; 勝黒沢
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1994-10-26
Filing date: 1994-10-26
Publication date: 1996-05-14

Abstract

(57)【要約】（修正有）【構成】シールランド６を設ける翼台３を具えるタービ
ン動翼１において、翼台３の円周方向に未貫通の空洞Ｈ
を形成するとともに、未貫通部分の円周方向断面を、翼
幹２基端のプロフィルシャンク形状に近似する形状のも
のにした。【効果】長径のロータディスクを具えるロータの一体形
成が可能になるとともに、静翼内周面からの蒸気漏洩を
防止する、シールフィンとの小隙間形成に必要な所要面
積のシールランド６を設けた翼台の重量を大幅に低減で
き、動翼に作用する遠心力を効果的に低減することがで
きる。また、空洞Ｈ部に未貫通部をプロフィルシャンク
形状と近似する形状にしたことにより、動翼の翼根部の
ピーク応力を約１０％低減させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シールランドを設けた
翼台を具える蒸気タービン動翼の遠心力を低減する構造
にしたタービン動翼に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は、全一体型ロータの断面図であ
る。ロータ０１１には、直径が小さい場合、ロータ０１
１から削成されロータディスク１２が、また、直径が大
きい場合、円環状に作成され焼嵌め等により取付けられ
たロータディスク０１２が設けられている。このロータ
ディスク０１２の周縁でロータ０１１軸方向に形成され
た翼溝には、動翼０１３のクリスマスツリー形状に形成
された翼根０１４が、嵌合され一体化されている。

【０００３】また、動翼０１３の外径端には、シュラウ
ド０１５が動翼０１３と一体されるか、或いは、外径端
に半径方向に突設された、テノンのかしめにて取付けら
れている。シュラウド０１５の外周面が対面するケーシ
ング０１６の内周面には、シールフィン０１７が植込ま
れ、ケーシング０１６の内周面とシュラウド０１５外周
面との間に、僅かの隙間を形成して、蒸気タービンを駆
動する作動蒸気の漏洩の減少が図られている。

【０００４】また、動翼０１３と隣接してケーシング０
１６の内周面に配設された、静翼０１８の内径端に取付
けられたシュラウド０１９にも、シールフィン０２０が
植込まれていて、シールフィン２０は、ロータディスク
０１２に削成されているシールランド０２１との間に僅
かな隙間を形成して、作動蒸気の漏洩の減少が図ること
が行われていた。

【０００５】しかし、近年の全一体型ロータの加工上の
進歩から、原子力プラント等で使用される、直径のかな
り大きいロータディスク０１２を設けるロータ０１１の
場合でも、ロータ０１１とディスク０１２との一体成形
が可能となって来ている。

【０００６】このロータ０１１とディスク０１２の一体
成形は、重量軽減の点から非常に利点のあるものである
が、他面、上述したように、静翼０１８の内径端に取付
けられるシールフィン０２０と小隙間を形成する、ロー
タディスク０１２に削成されていたシールランド０２１
が加工上の都合から、ロータディスク０１２に設けるこ
とが出来ないという不具合が生じている。

【０００７】このため、動翼０１３の蒸気が作用する翼
幹０２２の内径端（基端）と、翼根０１４の間に図示し
ない翼台（プラットホーム）に設け、この翼台にシール
ランド０２１を設けることが行われている。

【０００８】しかし、この場合、翼台にシールランド０
２１を設置し、しかも、シールフィン０２０との間に変
動することの少い小隙間を形成するためには、翼台を厚
くする必要があり、このため、重量が増し、それに伴っ
て、動翼０１３に作用する遠心力が増大し、延いては、
応力の集中する翼根部等のＳＣＣ（応力腐食割れ）耐力
低下を惹き起こす構造となる不具合がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の問題
点を解消するためになされたもので、翼台の設置に伴い
増加する動翼に作用する遠心力の大きさを低減して、ロ
ータディスクの翼溝、および動翼の翼根に生じる応力を
低減し、耐応力腐食割れを向上させ、動翼およびロータ
ディスクの強度を、信頼性のあるものにできるタービン
動翼を提供することを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このため、本発明のター
ビン動翼は、次の手段とした。

【００１１】（１）動翼をロータディスク周縁部に嵌合
する翼根と、作動蒸気が作用する翼幹の基端との間に設
けられ、動翼に隣接して設けられる静翼の内径端に設け
たシールフィンの内周端との間に小隙間を形成して、作
動蒸気の静翼内径端からの漏洩を防止するシールランド
を具える翼台を設けたタービン動翼において、翼台の円
周方向に両側面から穿設して、途中を非貫通にした空洞
を設けた。

【００１２】また、請求項２の本発明のタービン動翼
は、上記（１）の手段に加え、次の手段とした。

【００１３】（２）空洞に設ける非貫通部分の円周方向
の断面形状は、翼台の外径側に連通して設けられる翼幹
基端の円周方向の断面形状（プロフィルシャンク形状）
に近似する形状とした。なお、近似する形状とはプロフ
ィルシャンク形状がそのまま空洞内に連通して設けられ
たようにしても良く、またプロフィルシャンク形状の概
略形状に模擬した形状のものにしても良いものである。

【００１４】また、請求項３の本発明のタービン動翼
は、上記（１）の手段、又は上記（１），（２）の手段
に加え、次の手段とした。

【００１５】（３）ロータディスクの外周縁に翼根を嵌
合させ、植設されたタービン動翼の回転面と直交する方
向に、翼台から突出されるシールランド部を設けた。

【００１６】

【作用】本発明のタービン動翼によれば、上述（１）の
手段により、（１）動翼の翼台に、円周方向に両側面か
ら穿設して、貫通しない空洞を設けて、重量を減少させ
たことによって、動翼の翼根に作用する遠心力は、空洞
に相当する重量に比例して減少する。これにより、翼根
およびこれが嵌合する翼溝に発生する応力を低減でき、
これら翼根部の耐応力腐食割れを向上させることができ
る。また、空洞に非貫通部分を残したことにより、動翼
の回転により、翼台の半径方向外側への作用する動翼の
遠心力を翼台で受けとめることができる。また、空洞は
翼台の円周方向に穿設されているため、空洞は互に隣接
する翼台によって閉塞されて、作動蒸気の空洞への流入
を防止でき、空洞への蒸気流入によるタービン性能の低
下、又は損傷を防止できる。

【００１７】また、請求項２に示す本発明のタービン動
翼によれば、上述（２）の手段により、上記（１）に加
え、（２）翼台の非貫通部の円周方向の断面形状を、翼
幹基端の円周方向の断面形状（プロフィルシャンク形
状）に近似する形状としたことにより、翼台の半径方向
外側へ作用する動翼の遠心力を適切に受けとめ、翼根ピ
ーク応力、および翼溝応力を約１０％低下させることが
でき、これら翼根部の応力軽減に、きわめて効果的であ
る。

【００１８】また、請求項３に示す本発明の動翼によれ
ば、上述（３）の手段により、上記（１）又は上記
（１），（２）に加え、（３）シールランドの形成が容
易になるとともに、タービンの組立が従来のロータディ
スクにシールランドを設ける場合と同様にできる。ま
た、翼台からシールランドをロータ軸方向に突出して設
けるので、所定の小隙間を形成するために必要な面積を
シールランドに確保するようにしても、翼台の重量増大
は微小で済み、動翼に発生する遠心力を小さくできる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明のタービン動翼の実施例を図面
にもとづき説明する。図１は本発明のタービン動翼の一
実施例を示す斜視図、図２は図１に示す実施例の翼根部
の側面図、図３は図２に示す矢視Ａ−Ａ断面図である。

【００２０】図に示すように、動翼１は、作動蒸気が作
用する翼幹２、動翼１を図４に示すロータディスク０１
２の外周縁に設けた翼溝に嵌合し、外周縁まわりに植設
するための翼根４、および翼幹２と翼根４の間に形成さ
れた翼台３とからなり、一体に形成されている。翼幹２
の外径端には、シュラウド取付用のテノン５が削成され
ている。また、翼台３には、静翼の内径端に取付られた
シュラウドに植込まれたシールフィンと相対するシール
ランド６が、動翼１の回転面と直交するロータ軸方向に
突出させて、一体に削成されている。

【００２１】翼台３の側面には、円周方向の両端面から
貫通しない空洞Ｈが設けられていて、翼台の重量を軽減
している。空洞Ｈは、断面図である図３に示すように、
途中に非貫通の部分が残され、上述の通り翼台３の両側
面を貫通しない構造となっている。この非貫通の部分の
円周方向Ｒの断面形状Ｃは、翼台３の外径側に一体に形
成されている、翼幹２の点線で示す基端の円周方向Ｒの
断面形状Ｂを近似した、プロフィルシャンク形状に形成
されている。

【００２２】本実施例のタービン動翼は、上述のように
構成されているので、ロータディスクにシールランド６
を設ける必要がなく、直径の大きいロータディスクを設
けるロータにおいても、ロータディスクとの一体成形が
可能となる。また、シールランド６を設けることにより
増加が避けられない翼台３の重量は、非貫通の空洞Ｈ、
および動翼１の回転面と直交する方向に突出させてシー
ルランド６を設けたことにより、大幅に軽減でき、動翼
１に作用する遠心力を低減することができる。

【００２３】さらに、空洞Ｈにプロフィルシャンク形状
の非貫通部を設けたことにより、遠心力による翼根４の
ピーク応力を１０％低減できるとともに、ロータディス
クの翼溝のピーク応力も同様に１０％低減することがで
き、翼根４および翼溝からなる翼根部の応力腐食割れ
（ＳＣＣ）を回避でき、信頼性のある蒸気タービンとす
ることができる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のタービン
動翼によれば、動翼に作用する遠心力は減少できるとと
もに、それに伴う、翼根および翼溝に発生する応力も減
少する。その結果、耐応力腐食割れ（ＳＣＣ）も向上
し、動翼強度は向上し、信頼性向上に寄与する効果は大
きい。また、翼台に穿設した空洞は、隣接する翼台に開
口が塞がれて作動蒸気の流入が防止され、タービン性能
の低下を来すことはない。さらに空洞には、非貫通の部
分が設けられているので翼台が外径方向に変形すること
なく、動翼に作用する遠心力を翼台で受けとめることが
できる。

【００２５】また、非貫通部分をプロフィルシャンク形
状にしたことにより翼根部に発生するピーク応力を１０
％程度低減することができる。

【００２６】また、シールランドを動翼回転面と直交す
る方向に突設して設けたので翼台の軽量化が一層達成で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のタービン動翼の一実施例を示す斜視
図。

【図２】図１に示す実施例のタービン動翼翼根部の側面
図。

【図３】図２に示す矢視Ａ−Ａの断面図。

【図４】従来の全一体型ロータを示す断面図である。

【符号の説明】１動翼２翼幹３翼台４翼根６シールランドＨ空洞Ｃ非貫通部Ｂプロフィルシャンク形状

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】動翼をロータディスクに嵌合、植設する
翼根と、作動蒸気が作用する翼幹の基端との間に設けら
れ、タービン静翼に設けたシールフィンの内周端との間
に小隙間を形成し、作動蒸気の漏洩を防止するシールラ
ンドを設けた翼台を具えるタービン動翼において、前記
翼台の円周方向に非貫通の空洞を設けたことを特徴とす
るタービン動翼。
【請求項２】前記空洞の非貫通部の円周方向断面形状
が、前記翼幹の基端の円周方向断面形状を近似する形状
にしたことを特徴とする請求項１のタービン動翼。
【請求項３】前記タービン動翼の回転面に直交する方
向に、前記翼台から突出させて前記シールランドを設け
たことを特徴とする請求項１又は請求項２のタービン動
翼。