JPH10176501A - インテグラルカバー翼 - Google Patents

インテグラルカバー翼

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JPH10176501A
JPH10176501A JP33531996A JP33531996A JPH10176501A JP H10176501 A JPH10176501 A JP H10176501A JP 33531996 A JP33531996 A JP 33531996A JP 33531996 A JP33531996 A JP 33531996A JP H10176501 A JPH10176501 A JP H10176501A
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JP
Japan
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cover
integral
blade
wing
auxiliary connecting
Prior art date
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Pending
Application number
JP33531996A
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English (en)
Inventor
Minoru Yamashita
穣 山下
Kiyoshi Namura
清 名村
Eiji Saito
英治 齊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】より高い振動減衰効果を生み出すように、全周
の翼が切れ目なく緊密に連結可能なインテグラルシュラ
ウド翼を備えた蒸気タービンを提供する。 【解決手段】インテグラルシュラウド動翼9の先端部か
らは、翼の円周方向背側に伸びたインテグラルカバー1
0と、円周方向腹側に伸びるインテグラルカバー11が
設けられる。翼に作用する回転中の遠心力により、1
3,13′で示す方向にねじり戻りが発生するため、従
来は、翼9の円周方向にのびる背側インテグラルカバー
10と、翼9′の円周方向腹側にのびるインテグラルカ
バー11′を、ねじり戻りによる対向面12で接触さ
せ、ねじり戻りを拘束しているが本発明では対向面12
の間に、背側及び腹側インテグラルカバー両方にまたが
る孔14に、補助連結片15を挿入する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はインテグラルカバー
翼に関する。
【0002】
【従来の技術】タービン動翼の多くは、隣接翼同士が連
結される構造がよく用いられる。翼の連結方法の一つ
に、翼と一体形に成型され、翼の背側と腹側に、円周方
向にのびる連結カバー(以下、インテグラルカバーと呼
ぶ)を設け、隣接翼の背側,腹側のインテグラルカバー
を互いに接触させることによって連結する、インテグラ
ルカバー翼構造がある。インテグラルカバー翼は低圧蒸
気タービンに使用される翼であり、流体性能上の要求か
ら、翼の根元から先端に向かって次第にねじりが大きく
なっている。このような翼にはタービン回転中に翼に作
用する遠心力によって、ねじり戻りが生じるため、翼の
背側と腹側のインテグラルカバーを、ねじり戻りを拘束
するように形成することにより、翼連結作用を生じさせ
ることもよく知られている。
【0003】例えば、特開平3−26081号公報や特公平6
−60563号公報には、動翼先端部に備えた動翼カバー
が、外周方向から見てS字や段部を形成することが記載
されている。互いに隣り合う翼の動翼カバーが、互いに
S字中央や中央の段部で接触するように相対させ、翼先
端部に起こる動翼先端部のねじり戻りにより、接触面の
面圧を増すようにすることが記載されている。
【0004】このような翼連結構造の利点は、翼と一体
形に形成されたインテグラルカバーが、遠心力などに対
して、強度的に優れていること、インテグラルカバー同
士の接触連結部の摩擦により大きな振動減衰が得られる
ことなどから、信頼性の高い翼連結構造を提供できるこ
とがあげられる。
【0005】しかし、翼の加工上、もしくは組立上の問
題から、静止時に接触面間に間隙が生じてしまい、ねじ
り戻りが小さい場合には回転時ですら間隙が閉じない
か、あるいは接触しても隣接翼間の連結力は弱くなる。
あらかじめ隣接した翼のインテグラルカバーの間隙をで
きるかぎり小さくすることにより、翼のねじり戻りによ
る隣接翼間の接触連結力を最大限に発揮することができ
るが、翼の加工,組立上、間隙を0にすることは難し
く、このために隣接翼に作用する連結力が小さく、振動
減衰能も小さくなる。そのために、静止時に接触面の間
隙をスペーサ等を用いて埋め、接触面圧を上げる方法が
知られている。その例として特開昭61−132703号公報が
ある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしこの構造では、
ねじり戻りが小さい場合に連結力が弱くなる。本発明の
目的は、より高い振動減衰効果を生み出すように、全周
の翼が切れ目なく緊密に連結可能なインテグラルシュラ
ウド翼を備えた蒸気タービンを提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に用いたインテグラルシュラウド翼は、 (1)翼と一体に形成され、翼の背側と腹側に、円周方
向にのびる連結カバーによって、遠心力によるねじり戻
りを拘束して隣接翼を互いに連結してなるタービン翼に
おいて、一対の隣接する翼の背側カバーと腹側カバーが
ねじり戻りによって対向する面に、両カバーにまたがる
孔を、孔の方向が半径方向から傾斜しているようにもう
け、上記孔に、これと合致し、強く締結する補助連結片
を挿入するとともに、上記補助連結片を翼の背側、もし
くは腹側のいずれか一方のカバーに固着されていること
を特徴とする。
【0008】(2)前記請求項1において、傾斜したピ
ン孔に挿入された補助連結片とカバーとで形成される接
触面のカバー外周側端部が、カバー内周側端部より翼腹
側に位置するような、傾斜した接触面であることを特徴
とする。
【0009】(3)(1),(2)において孔が、半径
方向外側より内側に広くなっており、これに挿入される
補助連結片が、テーパ状になっていることを特徴とす
る。
【0010】(4)(1),(2)または(3)におい
て、補助連結片が半割になっており、半割面のカバー外
周側の端部が、内周側の端部より腹側に位置するように
傾斜した半割り面を接触面とし、半割りの二つの各補助
連結片をそれぞれ相接する背側,腹側カバーに固着して
いることを特徴とするインテグラルカバー翼構造を特徴
とする。
【0011】(5)蒸気の熱エネルギを動力に変換する
翼列,ロータなどからなり、翼列は、交互に配置され
た、静止した静翼とロータに取り付けられ回転動力に変
換する動翼からなり、圧力段階ごとに高圧部,中圧部,
低圧部からなる蒸気タービン内で、(1),(2),
(3)のインテグラルカバー翼構造を備えた蒸気タービ
ンを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明に関して、図1から
図7を用いて詳細に説明する。
【0013】図1は図7の蒸気タービンの後方段におけ
る本発明の第1の発明を表すインテグラルシュラウド翼
構造を示す斜視図である。図1で、ねじり戻りが発生す
る翼長の長い後方段、特に本実施例では、ねじり戻りの
小さい最終段動翼より前の段や、回転数が低く(200
0rpm 未満)遠心力が小さいためにねじり戻りが小さ
い、最終段におけるインテグラルシュラウド動翼の例を
示す。インテグラルシュラウド動翼9の先端部からは、
翼の円周方向背側に伸びたインテグラルカバー10と、
円周方向腹側に伸びるインテグラルカバー11が設けら
れる。翼に作用する回転中の遠心力により、13,1
3′で示す方向にねじり戻りが発生するため、従来は、
翼9の円周方向にのびる背側インテグラルカバー10
と、翼9′の円周方向腹側にのびるインテグラルカバー
11′を、ねじり戻りによる対向面12で接触させ、ね
じり戻りを拘束しているが本発明では対向面12の間
に、背側及び腹側インテグラルカバー両方にまたがる孔
14に、補助連結片15を挿入することにより連結効果
を得る。これら孔14、及び補助連結片15の詳細につ
いてさらに図2,図3を用いて説明する。
【0014】図2は、インテグラルカバーを外周側から
みた図を示す。図3は図2のA−A矢視断面図を示す。
ここで補助連結片15は円筒形断面を有するピン16で
ある例を示す。円筒形状ピン16はインテグラルカバー
厚さより十分に大きい高さを持っている。インテググラ
ルカバー接触面間12に、カバー外周側の孔の中心が、
カバー内周側の孔の中心より翼腹側に位置するような、
A−A矢視断面を動翼入り口側からみて水平方向から時
計回りに測った角度αが90度より小さくなる方向に孔
14をあける。円筒形状ピン16を、ピンを孔14に隙
間が生じないように挿入し、腹側インテグラルカバー1
1′と円筒形状ピン16の接触面、もしくは背側インテ
グラルカバー10と円筒形状ピン16の接触面でスポッ
ト溶接を用いて固定する。補助連結片15を固定するに
はかしめて固定してもよい。一般に翼に作用する遠心力
によって、翼は半径方向にのびを生じるが、翼の前縁側
より後縁側の方がのびが大きくなり、のびの差が生じる
ことがわかっている。このため、翼9′の円周方向腹側
に伸びるインテグラルカバー11′側の接触面12が、
矢符号18で示す方向に変位が生じ、翼9の円周方向背
側に伸びたインテグラルカバー10側の接触面12は、
腹側カバーののびより小さいため相対的に矢符号17で
示す方向に変位が生じる。このとき円筒形状ピン16は
円周方向から角度αで傾いて取り付けられているため、
翼9の円周方向背側に伸びたインテグラルカバー10
と、翼9′の円周方向腹側に伸びるインテグラルカバー
11′によって、インテグラルカバー10,11′と円
筒形状ピン16の接触面に垂直な方向に、円筒形状ピン
16を押しつけ合うように力が発生するため、円筒形状
ピン16はインテグラルカバー10とインテグラルカバ
ー11′によって押しつけられ、隣接翼同士が連結され
る。また翼静止時でも接触面12に隙間が生じないた
め、ねじり戻りによる連結効果も大きくなる。よって全
周にわたって翼が連結された構造となり高い剛性や大き
な振動減衰効果が得られる。インテグラルカバーの構造
から、角度αを小さくしすぎると、カバー強度上の問題
が生じ、またねじれ戻りによる円周方向の押しつけ力の
大きさによっては、円筒形状ピン16とインテグラルカ
バー10,11′の接触面の角度α方向に滑りが生じや
すくなるため、ピンの抜け防止やピンのスポット溶接な
どによる固定強度と接触面方向の力を考慮して角度αを
決定する。またインテグラルカバーからはみ出したピン
は削り取る。図2中、補助連結片15の断面は円断面で
あるが、図4に角断面形状である実施例を示す。角断面
形状にすることにより、カバーとの接触面が平面にな
り、補助連結片に対して垂直に力が働く面の面積が増え
ることによって振動減衰能が高くなる。また楕円,角断
面の角を丸めた形状でもよい。
【0015】第2の発明に関して図5を用いて詳細に説
明する。第1の発明に関して、補助連結片15を円周方
向からはかった角度β,γ(β>α>γ,α=γ+θ/
2,β=α+θ/2)である側面を持つ、半径方向外側
に向かって角度θで先細りとなるテーパピン19を用い
た例を示す。テーパピン19を合致するテーパ状の孔1
4に、インテグラルカバーの半径方向内側から外側に向
かって挿入して、腹側インテグラルカバー11′とテー
パピン19の接触面、もしくは背側インテグラルカバー
10とテーパピン19の接触面で固定する。このとき、
腹側インテグラルカバー11′とテーパピン19の接触
面を固定する場合には、γ<90度、背側インテグラル
カバー10とテーパピン19の接触面を固定する場合に
はβ<90度とする。テーパ状の補助連結片を押し込む
ことによって、円周方向に力が発生させることができ
る。よって翼静止時から面圧が発生し、回転中の遠心力
によってさらに翼連結力が大きくなる。
【0016】第3の発明に関して図6を用いて詳細に説
明する。第1,第2の発明に関して、補助連結片15に
半割りピン20を用いた例を示す。半割ピン20を合致
する孔14に挿入し、インテグラルカバー10,11′
と半割ピン20の接触面を固定する。このとき半割ピン
の半割面21は、A−A矢視断面を動翼入り口側からみ
て、円周方向から時計回りに測った角度αで傾いてい
る。インテグラルカバー10,11′の半径方向の変位
のずれを半割面21で拘束することによって、隣接翼同
士が連結される。
【0017】また補助連結片にねじ22を用いた例を図
7に示す。補助連結片15にねじを切ったねじ22を用
いて締めることによって、円周方向に力が発生させるこ
とができる。よって翼静止時から面圧が発生し、回転中
の遠心力によってさらに翼連結力が大きくなる。
【0018】図8は蒸気タービンの構造を表す平面図で
ある。蒸気タービンは、蒸気の熱エネルギを動力に変換
する翼列部1,ロータ2などからなり、翼列部は、交互
に配置された、静止した静翼3とロータ2に取り付けら
れ回転動力に変換する動翼4からなっている。圧力段階
ごとに高圧部,中圧部,低圧部からなり、図では低圧部
5を示している。蒸気は図7中矢印6方向に流れる。図
7で、第1,2,3,4の発明を、中圧部から低圧部に
かけて、ねじり戻りが発生する翼長の長い後方段、特に
本実施例では、ねじり戻りの小さい最終段動翼より前の
段のインテグラルカバー動翼7や、回転数が低く(20
00rpm 未満)遠心力が小さいためにねじり戻りが小さ
い、最終段におけるインテグラルカバー動翼8に採用す
ることによって、より高い振動減衰効果を生み出すよう
に、全周の翼が切れ目なく緊密に連結可能なインテグラ
ルカバー翼を備えた、蒸気タービンを提供することがで
きる。
【0019】
【発明の効果】本発明のインテグラルカバー翼構造を用
いることによって、ねじり戻りが小さい場合でもさらに
より高い振動減衰効果を生み出すように、全周の翼が切
れ目なく緊密に連結可能なインテグラルカバー翼を備え
た、蒸気タービンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のインテグラルカバー翼構造を示す部分
の斜視図。
【図2】図1のインテグラルカバー翼構造を半径方向外
周側からみた平面図。
【図3】図2における円筒断面形ピンのA−A矢視断面
図。
【図4】図2における角断面形ピンのA−A矢視断面
図。
【図5】図2におけるテーパピンを用いた実施例のA−
A矢視断面図。
【図6】図2における半割ピンを用いた実施例のA−A
矢視断面図。
【図7】図2におけるねじを用いた実施例のA−A矢視
断面図。
【図8】蒸気タービンの構造を表す平面図。
【符号の説明】
1…翼列部、2…ロータ、3…静翼、4…動翼、5…低
圧部、6…蒸気流れ方向、7…最終段より前の動翼、8
…最終段動翼、9…インテグラルカバー動翼、10…背
側カバー、11…腹側カバー、12…接触面、13…ね
じり戻り方向、14…半径方向ピン孔、15…補助連結
片、16…円筒形状ピン、17…背側カバーの相対変位
方向、18…腹側カバーの相対変位方向、19…テーパ
ピン、20…半割ピン、21…半割面、22…ねじ。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】翼と一体に形成され、上記翼の背側と腹側
    に、円周方向にのびる連結カバーによって、遠心力によ
    るねじり戻りを拘束して隣接翼を互いに連結してなるタ
    ービン翼において、一対の隣接する翼の背側カバーと腹
    側カバーがねじり戻りによって対向する面に、両カバー
    にまたがる孔を、上記孔の方向が半径方向から傾斜して
    いるように設け、上記孔に、これと合致し、強く締結す
    る補助連結片を挿入するとともに、上記補助連結片を翼
    の背側、もしくは腹側のいずれか一方のカバーに固着さ
    れていることを特徴とするインテグラルカバー翼。
  2. 【請求項2】請求項1において、上記傾斜したピン孔に
    挿入された上記補助連結片と上記カバーとで形成される
    接触面のカバー外周側端部が、上記カバーの内周側端部
    より翼腹側に位置するような傾斜した接触面であるイン
    テグラルカバー翼。
  3. 【請求項3】請求項1または2において、上記孔が、半
    径方向外側より内側に広くなっており、これに挿入され
    る上記補助連結片が、テーパ状になっているインテグラ
    ルカバー翼。
  4. 【請求項4】請求項1,2または3において、上記補助
    連結片が半割になっており、半割面のカバー外周側の端
    部が、内周側の端部より腹側に位置するように傾斜した
    半割り面を接触面とし、半割りの二つの上記各補助連結
    片をそれぞれ相接する背側,腹側カバーに固着している
    インテグラルカバー翼。
  5. 【請求項5】蒸気の熱エネルギを動力に変換する翼列,
    ロータなどからなり、上記翼列は、交互に配置された、
    静止した静翼と上記ロータに取り付けられ回転動力に変
    換する動翼からなり、圧力段階ごとに高圧部,中圧部,
    低圧部からなり、請求項1,2,3または4のインテグ
    ラルカバー翼を備えた蒸気タービン。
JP33531996A 1996-12-16 1996-12-16 インテグラルカバー翼 Pending JPH10176501A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004022923A1 (ja) * 2002-09-02 2004-03-18 Hitachi, Ltd. タービン動翼
DE102008059836A1 (de) 2008-12-01 2010-06-02 Alstom Technology Ltd. Strömungsmaschine, insbesondere Dampfturbine
JP2014066223A (ja) * 2012-09-27 2014-04-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd タービンの静翼制振構造

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