JPS59190401A - タ−ビンロ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明はタービンロータに関する。

［発明の技術的背景］ 一般に発電用の大型蒸気タービンの低圧ロータ等（二お
いては、大量の蒸気を流すため平均直径が大きくかつ長
大な羽根が用いられている。

このような巨大なタービンロータＣ二おいては、製造技
術的問題、経済的問題、を解決するため各段落の羽根を
植え込むホイールをシャフトと別体で製作し、その後ホ
イールを加熱してからロータ軸に嵌着するいわゆる焼散
ホイールが採用されている０ 第１図はこのような焼散ホイールを有する蒸気タービン
ロータを示しており、図１：おいて符号１はタービンロ
ータのシャフトを示している。このシャフト１には、外
周に羽根２を有する焼散ホイール３がホイールボアキー
４によりシャフト１の軸方向ｆ１沿って複数個嵌着され
ている。

また、ホイール３の軸方向の動きを規制するため（ニロ
ッキングキー５が配設されている。

そしてこのよう（二構成されたタービンロータでは、蒸
気のエネルギーは１羽根２（二よりトルクに変換された
後ホイール３Ｃ二伝達され、このホイール３からシャフ
ト１へのトルクの伝達は、ホイール３の焼ばめ面の面圧
ｆ二よる摩擦力とホイールボアキ−４１二より行なわれ
る。

すなわち、このようなタービンロータでは、蒸気入口側
に近い圧力、温度の比較的高い段落では、運転状態によ
り熱容量の小さいホイール３がシャフト１より速く加熱
されてシャフト１と温度差を生じホイール３がゆるむこ
とがあり、万一、ホイール３がゆるんだ場合１″−はホ
イールボアキー４］二よりトルク伝達が行われることと
なる。なおホィール３内面の焼はめ面は、シャツｌ−１
との面圧を一定を二保つとともＣ二内面接線方向応力を
一様１ニイ呆持している。

［背景技術の問題点］ しかしながら、この上うにＳ成されたタービンロータで
は、ホイール３の内面Ｃ二はホイールボアキー４を嵌合
させるためホイールボアキー溝６が配設されており、こ
のホイールボアキー溝６の回り；二応力が集中し、第２
図【二示すように、ホイールボアキー溝６の回りに応力
腐食割れ７　（ｓｃｃ）が発生するおそれがある。特に
約１３０〜１５０°Ｃの雰囲気（＝さらされるホイール
３ではその材料の温度依存性により、応力腐食割れ感受
性が高くなり、ホィール３内面の高応力場と相伴なって
、ホイールボアキー溝６に応力腐食割れ７が発生するお
それがある。

［発明の目的］ 本発明はかかる従来の事情（二対処してなされたもので
、ホイー贋二必要により形成されるキー溝に発生する応
力腐食割れのおそれをなくすことができるとともに応力
腐食割れの検出を各易ｌ二し、ホイールとシャフトとの
トルク伝達を確実に１行なうことのできるタービンロー
タを提供しようとするものである。

［発明の概要］ 本発明は羽根を有するホイールをシャフトの軸方向Ｃ１
沿って複数個嵌着するとともＣ二、ホイールの側面１ニ
ホイールラジアルキー溝を形成し、このホイールラジア
ルキー溝ｉニホイールラジアルキーな嵌合してホイール
同士を相互に係合しめるようにしたタービンロータにお
いて、ホイールラジアルキー溝に嵌合されるホイールラ
ジアルキーとホイールラジアルキー溝の角部との間に同
ホイールラジアルキー溝の点検を行なう検査孔を形成し
たことを特徴とするものである。

［発明の実施例］ 以下本発明の詳細を図面Ｃ示す一実施例（二ついて説明
する。

第３図は本発明の一実施例のタービンロータを示すもの
で、図ｆ二おいて符号１はタービンロータのシャフトを
示している。そして、このシャフト１には羽根２を外周
面ｇ′−植設されてなるホイール３が軸方向に沿って複
数個嵌着されている。そして、シャフト１の最上流側ｌ
二位置するホイール３ａは、その下流側ホイール３ｂと
ある間隙をもって並設され、シャフト１の外表面が露出
している。また、ホイール３ｂより下流側のホイールは
微少間隙にて、連続的に並設されている。

タービンロータの上流１１１１　に位置するホイール３
ｂはそｒしそれ隣接するホイール３Ｃニトルクを伝達す
る、例えばホイールラジアルキー８からなる連結部材ｆ
二より互いに連結されている。最上流Ｉｌｌ　に単独に
て位置するホイール３ａば、シャフトｌにトルク伝達す
るために、トルクリング１５と連結し、そのトルクリン
グ１３け、従来と同様、ホイールボアキー溝６が形成さ
れ、このホイールボアキー溝６にはホイールボアキー４
が挿入されて、シャフト１へ嵌着されている。

更ζ二は、タービンロータの蒸気流入口下流側に配設さ
れるホイール３０は、前述の如くホイールボアキー溝６
が形成され、このホイールボアキー溝６にはホイールボ
アキー４が挿入されている。ホイール３Ｃの下流側（二
並役されるホイール３ｄは従来と同様、蒸気温度か低い
ことから、シャフト１とホイール３ｄとの温度差がつき
（二くいため、シャフト１のトルク伝達は焼ばめ面圧の
みで行なわれる。万一、その焼はめ血圧が低下したとし
ても、ホイール３ｄとホイール３０間に内蔵されるラジ
アルキー１６にてトルクがホイール３Ｃへ伝達され次に
、ホイールボアキー４にでシャフト１へ伝達される。

一方、ホイールラジアルキー８は本実施例では並設され
るホイール３間に１個ずつ設置されているが、と′ｈは
伝達トルクにてその個数が決められ、複数個設置しても
構わない。しかし、ホイールラジアルキー８を１個ずつ
設ける場合はタービンロータ全体の回転体としてのアン
バランスを極力小さくするため、上流側から下流側ホイ
ールに１８０゜の角度相違を持って交互（：配置される
。

第４図は第３図のホイール３を拡大して示すもので、図
において符号３はホイールを示している。

ホイール３の・・ブ部９両側面にはそれぞれ１８０゜の
角部の相違を持って径方向（ニホイールラジアルキー溝
ｌＯが形成されており、このホイールラジアルキー溝用
の下端および上端（二接して円環状の応力緩：和溝１１
が形成されている。ホイール３のホイールラジアルキー
溝１０には、矩形形状のホイールラジアルキー８が挿入
され、このホイールラジアルキー８の一端に形成妊れる
凸部からなる保持部１２は応力緩和溝１１内（二挿入さ
れ、タービンロータの回転ｆ二よるホイールラジアルキ
ー８の遠心力による抜けを防止している。

第５図はホイール３のハブ部９（二形成されるホイール
ラジアルキー溝１０の詳細を示すもので、図（−おいて
符号９けハブ部を示しており、このハブ部９１ユ形成さ
れるホイールラジアルキー溝１０は、図に示すように、
その角部な半径Ｒ′の円弧で形成され、この角部と角部
を結ぶホイールラジアルキー溝ｌＯ底面部を半径Ｒの曲
線で結ばれている。

すなわちこのようにホイールラジアルキーを形成するこ
とにより、ホイールラジアルキー溝１０部に生ずる応力
集中を効率的（二緩和することができる。

第６図および第７図はホイールラジアルキー８の詳細を
示すもので、仁のホイールラジアルキー８はキ一部１３
とこの下端（二形成される保持部１２とから構成されて
おり、保持部１２ｉｄ第７図に示すように、応力緩和溝
１１　＋二挿入されタービンロータの回転による遠心力
のためホイールラジアルキー８が外周方向へ飛び出すこ
とを防止している０ホイールラジアルキー８のキ一部１
３は第５図に示すようｆ二、ホイールラジアルキー溝１
０の底面へ向けて突出した形状とされており、ホイール
ラジアルキー溝１０の底面とキ一部１３との当接部け、
円弧状の曲面の突起部４ケ所を設けた形状にて形成され
ている。

すなわちこのホイールラジアルキー８ｉｔ，ホイールラ
ジアルキーｅ１０に挿入した場合にホイールラジアルキ
ル溝１０と、このホイールラジアルキー８との間に検査
孔′１４が形成されるよう（二構成されており、この検
査孔１４を使用してタービンロータを分解することなく
容易ｔユホイールラジアルキー溝１０部に生ずる応力ｊ
部食割れを横置することができる。

捷た、第５図と［司様に第８図及び第９図；ニホイール
ラジアルキー１７の詳細を示すよう（−、トルク伝達と
いう本来の目的を損うことなく、検を孔Ｌ４の空間を十
分に確保する為、ホイールラジアルキー１７はホイール
ラジアルキー溝１０の底面ｆ二向けて突出した形状ｆ二
しており、ホイールラジアルキー溝工０の底面とキ一部
１３との描接部は、円弧状の曲面イニで形成でれている
変形例である。

ｉ１０図は第３図のトルクリング１５を拡大して示すも
ので、図において、符号１５はトルクリングを示してい
る。トルクリング１５の側面にはトルクリング１５より
一体に削り出さｊ，た１８０°の角度を持って径方向に
ラジアルキー１８が形成されており、トルクリング１５
と並設されるホイール３ａには、ラジアルキー１８と相
嵌合される位置にホイールラジアルキー溝ＩＯが設けら
れている。また、トルクリング１５の内周にはホイール
ボアキー溝６がラジアルキー１８と９０°の角度相違を
もって設けられている。

第１１図はトルクリング１５の側面ｆ二形成されるラジ
アルキー１８の詳細を示すもので、図Ｃ二おいて、ラジ
アルキー１８は台形型突起形状を有している。

即ち、このラジアルキーｊ８はホイールラジアルキー溝
１０（二挿入した場合を二、ホイールラジアルキー溝Ｉ
Ｏと、このラジアルキーＩ８との間に検査孔１４が形成
されるようｌ二構成されており，この検査孔１４０目的
は前述した通りである。

以上のように構成さ′ｉ″したタービンロータでは、ホ
イール３からのトルクはタービンロータの正常運転時に
はホイール３の焼きはめ面の面圧（二よる摩擦力により
シャ７）１に伝えられる。

一方、熱容量の小さいホイール３がシャフト１より速く
加熱され、蒸気流入側のホイール３がゆるんだ場合ｆ二
は、ゆるんだホイール３に加わるトルクは隣接するホイ
ール３を介してシャツ）１に伝達される。そして、例え
ば、これら上流側のホイール３がすべてゆるみ、トルク
をシャフトＩに伝達できなくなった時には、最下流に配
設され。

ホイールボアキー４（二よりシャフト１に係止プれたホ
イール３を介してトルクはシャフト１に伝達される。

また、ホイール３ａのように単独で設けられる場合は、
その隣接するホイールとの間５−シャフト１の露出部゛
を設け、シャフト１とホイール３ａとの温度差を／」＼
さくするようにしている。しかし、ホイール３ａが万一
ゆるんだ場合を想定して、トルクリング１５を並設して
、シャフト１ヘトルク伝達できるよう１ニしている。

そしてこのように構成されたタービンロータで１ｌ−ｔ
、ホイール３のハブ部９【二形成されるホイールラジア
ルキー溝１０の内周面（二応力緩和溝１］を形成したの
で、ホイール３のシャフト１との焼散面ｆ二生ずる応力
は、この応力緩昶溝１１　により緩和された後ホイール
ラジアルキー溝１０に伝達されるためホイールラジアル
キー溝１０＋＝かかる応力は非常に小さいものとｉす、
ホイールラジアルキー溝１０の応力腐食割れを防止する
ことができる。

なお、この実施例では、ホイールラジアルキー溝１０の
溝深さと応力緩和溝１１との溝深さを同一とした例（二
ついて説明したが、応力緩和溝１］の硲さをホイールラ
ジアルキー溝１０より深くしてもよく、また浅くしても
よいことは勿論である。

そして、このよう１ユ構成されたタービンロータでは、
蒸気の流入側に配設されるホィール３内周面Ｃ二形成さ
れるホイールボアキー溝６を除去することができるので
、従来、この部に生じていた応力腐食割れ７を解消する
ことができる。

−！た、ホイール３のうち最下流に位置するホイール３
をホイールボアキー４によりシャフトｌ【二係止させた
が、この部のホイール３は前述した↓うＣ１応力集中が
発生しても応力腐食割れの生ずるおそれが比較的少ない
ので従来と同様の構造で十分である。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明のタービンロータによれば、応
力的ｇ二また、材料環境的ｌ１厳しいホイールの側面に
形成されるホイールラジアルキー溝とホイールの連結部
材であるホイールラジアルキーとの間（＝検査孔が形成
きれるように構成し、かつ、トルクリングのラジアルキ
ーとその相対するホイールのラジアルキー溝との間に検
査孔が形成てれるように構成したので、タービンロータ
を分解することなく、容易にホイールラジアルキー溝部
（−生ずる応力腐食割れを検査することができ、タービ
ンロータの信頼性向上ｆ′−寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のタービンロータを示す縦〜ｊ面図、第２
図はキ一部に発生する応力腐食割れを示す縦断面図、第
３図は本発明の一実施例のタービンロータを示す縦断面
図、第４図は第３図のホイールを拡大して示す斜視図、
第５図及び第８図はホイールラジアルキー溝の形状を示
す上面図、第６図及び第９図は第４図のホイールラジア
ルキーを拡大して示す外観１図、第７図は第６図及び第
９図の縦断面図、第１０図は第３図のトルクリングを拡
大して示す斜視図、第１１図及び第１２図はホイールラ
ジアルキー溝の形状を示す上面図である。 １・・・シャフト　　　　２・・・羽根３・・・ホイー
ル　　８・・・ホイールラジアルキー９・・・ハブ部　
　１０・・・ホイールラジアルキー溝１１・・・応力緩
１日溝　　　１４・・・検査孔１５・・・トルクリング
　１７・・・ホイールラジアルキー１８・・・ラジアル
キー 代理人　弁理士　則　近　憲　佑（ほか１名）第３図 第４図 第５図 第７図 第８図 第９図 第１０図 ８ 第１１図 第１２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 羽根を有するホイールをシャフトの軸方向ｆ１沿って複
   数個嵌着するとともに、前記ホイールの側面Ｃ−ホイー
   ルラジアルキー溝を形成し、このホイールラジアルキー
   詩にホイールラジアルキーを嵌合してホイール同士を相
   互に係合せしめるよう１ニしたタービンロータにおいて
   、前記ホイールラジアルキー７＋４に嵌合されるホイー
   ルラジアルキーと前記ホイールラジアルキー溝の角部と
   の間（１同ホイールラジアルキー溝の点検を行なう検査
   孔を形成したことを特徴とするタービンロータ０