JPS59504A - 蒸気タ−ビンの回転子 - Google Patents
蒸気タ−ビンの回転子Info
- Publication number
- JPS59504A JPS59504A JP10993982A JP10993982A JPS59504A JP S59504 A JPS59504 A JP S59504A JP 10993982 A JP10993982 A JP 10993982A JP 10993982 A JP10993982 A JP 10993982A JP S59504 A JPS59504 A JP S59504A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- blade
- implanted
- fixed
- rotor
- vibration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
- F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
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。
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〕
本発明は羽根を強固に取付けた蒸気タービンの回転子に
関する。
関する。
蒸気タービンの羽根は一般に高遠心力場にさらされ、そ
の為、大きな遠心応力が加わる他、ノズル後流の不均一
による流体力９円周上の不均一流れによる流体ツバ重力
加速度等が励振力として加わり、振動応力が加わるので
、応力的にみてきわめてきびしい状況にある事が多い。
の為、大きな遠心応力が加わる他、ノズル後流の不均一
による流体力９円周上の不均一流れによる流体ツバ重力
加速度等が励振力として加わり、振動応力が加わるので
、応力的にみてきわめてきびしい状況にある事が多い。
特に振動応力による疲労は、羽根の信頼性に重大な影響
を持つものである。羽根のシュラウドやテノンの破損、
羽根の有効部や植込部に生ずるクラックはほとんど疲労
によって生ずると考えられる。そこで羽根の振動を抑制
する事は羽根の設計の′Ｘ要なテーマの一つとなってお
り、次に示すように大別して２つの考え方から振動応力
を低減させる工夫が従来よりなされている。
を持つものである。羽根のシュラウドやテノンの破損、
羽根の有効部や植込部に生ずるクラックはほとんど疲労
によって生ずると考えられる。そこで羽根の振動を抑制
する事は羽根の設計の′Ｘ要なテーマの一つとなってお
り、次に示すように大別して２つの考え方から振動応力
を低減させる工夫が従来よりなされている。
第１の考え方
羽根にレーシングワ、イヤを設けたリシュラウドで数枚
の羽根を綴るなどして羽根に振動に対する減衰性を持た
せる。
の羽根を綴るなどして羽根に振動に対する減衰性を持た
せる。
第２の考え方
羽根に加わる励振力の大部分は回転速度の整数倍の周波
数であるから、定格回転周波数の整数倍周波数と羽根の
固有振動数を離調させる。まず第１の考え方について従
来の鞍形植込部を有する一般的な羽根を例に取って説明
する。第１図は羽根をロータに植込んだ状態を接線方向
より見た断面図。第２図は羽根をロータに植込んだ状態
を軸方より見た図である。（１）は羽根の有効部（２）
は鞍形植・退部でホイール（５）に植込まれる。（３）
はシュラウドでテノン（４）をかしめる事により羽根に
固定される。
数であるから、定格回転周波数の整数倍周波数と羽根の
固有振動数を離調させる。まず第１の考え方について従
来の鞍形植込部を有する一般的な羽根を例に取って説明
する。第１図は羽根をロータに植込んだ状態を接線方向
より見た断面図。第２図は羽根をロータに植込んだ状態
を軸方より見た図である。（１）は羽根の有効部（２）
は鞍形植・退部でホイール（５）に植込まれる。（３）
はシュラウドでテノン（４）をかしめる事により羽根に
固定される。
ここでシュラウド（３）は羽根の振動を減衰させたり固
有撮動数を調整するのに役立っている。
有撮動数を調整するのに役立っている。
この図に示す羽根には設けられていないがレーシングワ
イヤー等により振動減衰性を持たす事も一般に広く行な
われている。しかしこれらの方式は羽根の有効部の振動
を低くおさえる事のみに注目したものである。実際の鞍
形植込部を有する羽根では回転中に植込部に振動が起き
、従来の振動対策だけでは充分でない事が明らかになっ
て来た。
イヤー等により振動減衰性を持たす事も一般に広く行な
われている。しかしこれらの方式は羽根の有効部の振動
を低くおさえる事のみに注目したものである。実際の鞍
形植込部を有する羽根では回転中に植込部に振動が起き
、従来の振動対策だけでは充分でない事が明らかになっ
て来た。
−これについて詳しく以下に説明する。第２図に示した
ように羽根を植込んだ状態では隣接する植込部（２）
、 （２）同志はきつく当たっている。これは羽根植込
時に、止め羽根を押し込む事によってなされるもので植
込部同志の接触面圧はほぼ３〜５ゆ／−である。ところ
が回転中には、遠心力の影響で、ホイール外周部の接線
応力は一般には７Ｋｙ／ｍｙ４以上に達し、かつ羽根の
植込部自身は遠心力で引張られる分だけ接線方向はポア
ソン比分縮むので、回転中における植込部間の接触面圧
は零となり植込部と植込部の間にはずかな間隙ができる
。
ように羽根を植込んだ状態では隣接する植込部（２）
、 （２）同志はきつく当たっている。これは羽根植込
時に、止め羽根を押し込む事によってなされるもので植
込部同志の接触面圧はほぼ３〜５ゆ／−である。ところ
が回転中には、遠心力の影響で、ホイール外周部の接線
応力は一般には７Ｋｙ／ｍｙ４以上に達し、かつ羽根の
植込部自身は遠心力で引張られる分だけ接線方向はポア
ソン比分縮むので、回転中における植込部間の接触面圧
は零となり植込部と植込部の間にはずかな間隙ができる
。
このため、接線方向にゆれる振動に関しては植込部はほ
とんど拘束力を持たなくなり、第３図の矢印（６）Ｋ示
す植込部の振動を起こす。このようにして羽根の植込部
（２）が回転中に振動すると植込部（２）自身にくり返
し応力がかかりクラックが生じる等の重大な欠陥が生じ
るおそれがあるたけでなく、植込部（２）の振動に対す
る拘束力がなくなるため、羽根の振動の減衰力はシュラ
ウド（３）やテノン（４）（あるいはレーシングワイヤ
ー）に負うところが多きくなリシュラウド（３）Ｋかか
る振動応力等も増す。
とんど拘束力を持たなくなり、第３図の矢印（６）Ｋ示
す植込部の振動を起こす。このようにして羽根の植込部
（２）が回転中に振動すると植込部（２）自身にくり返
し応力がかかりクラックが生じる等の重大な欠陥が生じ
るおそれがあるたけでなく、植込部（２）の振動に対す
る拘束力がなくなるため、羽根の振動の減衰力はシュラ
ウド（３）やテノン（４）（あるいはレーシングワイヤ
ー）に負うところが多きくなリシュラウド（３）Ｋかか
る振動応力等も増す。
以上のように羽根の鞍形植込部が振動に対する拘束力を
失う事は羽根の信頼性を低下させる重大な要素である事
が明確になって来た。
失う事は羽根の信頼性を低下させる重大な要素である事
が明確になって来た。
次に第２の考え方について説明する。一般に植込部（２
）を完全固定と仮定して羽根の固有振動数を有限要素法
により解析すると遠心力により系に対の羽根の固有振動
数の変化をキャンベル線図に描くとｆＩｇ４図のように
なる。このように鞍形植込部を有する羽根では回転上昇
による固有振動数の変化は一様でなく範囲（７）に示す
ような範囲を有している。
）を完全固定と仮定して羽根の固有振動数を有限要素法
により解析すると遠心力により系に対の羽根の固有振動
数の変化をキャンベル線図に描くとｆＩｇ４図のように
なる。このように鞍形植込部を有する羽根では回転上昇
による固有振動数の変化は一様でなく範囲（７）に示す
ような範囲を有している。
この現象は回転中には先にも述べたように回転上昇とと
もに鞍形植込部（２）の振動に対する拘束力が低下する
ので固有振動数が低下していく傾向がありこれが遠心力
による固有振動数の増加分を打ち消そうとするため起こ
ると考えられる。ただし羽根の植込時の各羽根の植込部
（２） 、 （２）間の接触面圧は一様でなく固有振動
数の低下する傾向は羽根によって異なるのでこのように
範囲を持って固有振動数が変化するものである。
もに鞍形植込部（２）の振動に対する拘束力が低下する
ので固有振動数が低下していく傾向がありこれが遠心力
による固有振動数の増加分を打ち消そうとするため起こ
ると考えられる。ただし羽根の植込時の各羽根の植込部
（２） 、 （２）間の接触面圧は一様でなく固有振動
数の低下する傾向は羽根によって異なるのでこのように
範囲を持って固有振動数が変化するものである。
現在の技術では設計段階で植込部の振動に対する拘束力
の低下及びそれＫともなう固有振動数の低下を定量的に
把握する事はできない。従って定格回転周波数の整数倍
周波数と羽根の固有振動数を離調させる設計は困難なも
のとなっている。
の低下及びそれＫともなう固有振動数の低下を定量的に
把握する事はできない。従って定格回転周波数の整数倍
周波数と羽根の固有振動数を離調させる設計は困難なも
のとなっている。
本発明は、羽根の植込部の振動を抑える事、および、羽
根の振動に対する拘束力の変化をなくし、正確な離調設
計を可能にする蒸気タービンの回転子を提供することを
目的とする。
根の振動に対する拘束力の変化をなくし、正確な離調設
計を可能にする蒸気タービンの回転子を提供することを
目的とする。
本発明においては、羽根の植込部同志の間隙を０．０５
〜０．２順の範囲に植込み、羽根の植込部軸方向側面に
突起を設け、この突起に減衰板を保合固定し、この減衰
板を他の羽根の突起部又はホイールに係合固定すること
により、植込部同志は静止時から接触面圧を零にし、静
止時、回転時ともに植込部の振動に対する拘束力が殆ど
変化しないようにし、かつ植込部が振動しようとしても
減衰板との摩擦作用で、振動が抑えられるようＫＬ、正
確なＩＩＩｖ４設計を可能にするものである。
〜０．２順の範囲に植込み、羽根の植込部軸方向側面に
突起を設け、この突起に減衰板を保合固定し、この減衰
板を他の羽根の突起部又はホイールに係合固定すること
により、植込部同志は静止時から接触面圧を零にし、静
止時、回転時ともに植込部の振動に対する拘束力が殆ど
変化しないようにし、かつ植込部が振動しようとしても
減衰板との摩擦作用で、振動が抑えられるようＫＬ、正
確なＩＩＩｖ４設計を可能にするものである。
以下、本発明の一実施例について、第５図を参照して説
明する。第５図は鞍形植込部を有する羽根をホイールに
植込んだ状態で軸方向から見た蒸気タービンの回転子の
一部であって、第１図ない−し第３図に示した従来のも
のと同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
明する。第５図は鞍形植込部を有する羽根をホイールに
植込んだ状態で軸方向から見た蒸気タービンの回転子の
一部であって、第１図ない−し第３図に示した従来のも
のと同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
この実施例においては、各羽根の植込部（２）の軸方向
側面に、半径方向に離間して２個の突起（８）が設けら
れており、隣接する羽根の植込部（２） 、 １２）同
志を結合させるように環状の減衰板（９）Ｋ穴（９ａ）
を明けて嵌込み、かしめて固定している。又、ここで、
植込時に図示しないシムな挾むなどして、隣接する植込
部（２１、（２）同志の間隙は０．０５〜０．２關にお
さまるよ・うに調整しておく。他は第１図ないし第３図
の従来例の通りである。
側面に、半径方向に離間して２個の突起（８）が設けら
れており、隣接する羽根の植込部（２） 、 １２）同
志を結合させるように環状の減衰板（９）Ｋ穴（９ａ）
を明けて嵌込み、かしめて固定している。又、ここで、
植込時に図示しないシムな挾むなどして、隣接する植込
部（２１、（２）同志の間隙は０．０５〜０．２關にお
さまるよ・うに調整しておく。他は第１図ないし第３図
の従来例の通りである。
次に作用について説明する。
この回転子の羽根の植込部（２）は振動しようとしても
、減衰板（９）との摩擦作用で、振動が抑えられる。特
に、この減衰板（９）の振動減衰作用は、植込部（２）
が回転子の接線方向に回転するように振動するモード（
第３図矢印６参照）についての割振力が大きく、植込部
端面付近に生ずる繰返しの振動応力を低く抑える事がで
きる。植込部（２）Ｋ発生するクラックの多くは、端面
から生ずるクラックであるが、これの発生を端面での振
動応力を下げる事で激減することができる。同時に植込
部の振動を低減することにより、シュラウド（３）やテ
ノン（４）にかかる振動応力も低く抑える事ができる。
、減衰板（９）との摩擦作用で、振動が抑えられる。特
に、この減衰板（９）の振動減衰作用は、植込部（２）
が回転子の接線方向に回転するように振動するモード（
第３図矢印６参照）についての割振力が大きく、植込部
端面付近に生ずる繰返しの振動応力を低く抑える事がで
きる。植込部（２）Ｋ発生するクラックの多くは、端面
から生ずるクラックであるが、これの発生を端面での振
動応力を下げる事で激減することができる。同時に植込
部の振動を低減することにより、シュラウド（３）やテ
ノン（４）にかかる振動応力も低く抑える事ができる。
又、隣接する植込部（２） 、 （２）同志は、植込ま
れた状態で０．０５〜０．２Ｒの間隙があり、接触面圧
は静止時から零となっている。従って、静止時も回転時
も植込部（２）の振動に対する拘束力は殆ど変化しない
。従って、従来の鞍形植込部を持つ羽根に見られた回転
上昇と共に固有値が下がる傾向はなくなり、遠心力によ
る上昇傾向のみが現われる。従って、遠心力による固有
振動数の上昇分を解析する事により、定格回転時の固有
振動数を正確に把握することができ、離調設計を完全に
行なうことができる。
れた状態で０．０５〜０．２Ｒの間隙があり、接触面圧
は静止時から零となっている。従って、静止時も回転時
も植込部（２）の振動に対する拘束力は殆ど変化しない
。従って、従来の鞍形植込部を持つ羽根に見られた回転
上昇と共に固有値が下がる傾向はなくなり、遠心力によ
る上昇傾向のみが現われる。従って、遠心力による固有
振動数の上昇分を解析する事により、定格回転時の固有
振動数を正確に把握することができ、離調設計を完全に
行なうことができる。
第６図に示す他の実施例は、バー状の減衰板（９）を植
込部（２）の突起（８）とホイールに設けられた突起（
ＩＩに嵌め込み、かしめたものである。他は第５図の通
りである。
込部（２）の突起（８）とホイールに設けられた突起（
ＩＩに嵌め込み、かしめたものである。他は第５図の通
りである。
従って、第５図で説明したものと同様の割振効果がある
他Ｊ回転中に減衰板（９）の重さ分の遠心力はホイール
（５）の突起（１１に多く受持たれるため、羽根植込Ｎ
５ （２）の負担が軽減される効果がある。
他Ｊ回転中に減衰板（９）の重さ分の遠心力はホイール
（５）の突起（１１に多く受持たれるため、羽根植込Ｎ
５ （２）の負担が軽減される効果がある。
第７図に示す他の実施例は、減衰板（９）を環状にする
と共に内径方向に延出部Ｉを設け、環状の部分は第５図
と同様に、隣接する植込部（２１、（２）同志を結合し
、延出部（１１）は第６図と同様に、ホイールの突起部
と結合、シ、かしめて固定したもので、他 ４゜は第
５図の通りである。
と共に内径方向に延出部Ｉを設け、環状の部分は第５図
と同様に、隣接する植込部（２１、（２）同志を結合し
、延出部（１１）は第６図と同様に、ホイールの突起部
と結合、シ、かしめて固定したもので、他 ４゜は第
５図の通りである。
従って、第６図で説明したもので全く同様の効果かある
。゛ 尚、本発明は上記し、かつ図面忙示した実施例のみに限
定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で、
種々変形して実施できることは勿論である。
。゛ 尚、本発明は上記し、かつ図面忙示した実施例のみに限
定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で、
種々変形して実施できることは勿論である。
以上説明したように、本発明によれば羽根の植込部の振
動が低く抑えられ、植込部のクラックの発生を激減でき
るたけでなぐ、シュラウドやテノン等の、植込部以外の
振動応力の負担をも軽減できるため、植込部以外の損傷
をも減らす事ができる。又、羽根の固有振動数と定格運
転周波数の整数倍周波数を正確に離調させる設計が可能
となるため、定格運転時に振動の小さな蒸気タービンの
回転子が提供できる。従って、蒸気タービンにおける事
故の最も多い羽根事故を減らせるため、社会的貢献度が
高いものである。
動が低く抑えられ、植込部のクラックの発生を激減でき
るたけでなぐ、シュラウドやテノン等の、植込部以外の
振動応力の負担をも軽減できるため、植込部以外の損傷
をも減らす事ができる。又、羽根の固有振動数と定格運
転周波数の整数倍周波数を正確に離調させる設計が可能
となるため、定格運転時に振動の小さな蒸気タービンの
回転子が提供できる。従って、蒸気タービンにおける事
故の最も多い羽根事故を減らせるため、社会的貢献度が
高いものである。
１１図は従来の蒸気タービンの回転子を示す上半部縦断
面図、第２図は第１図の要部側面図、第３図は第１図の
羽根を示す斜視図、第４図は従来の羽根のキャンベル線
図、第５図ないし第７図はそれぞれ異なる本発明の蒸気
タービンの回転子の各実施例の要部を示す側面図である
。 １・・・羽根の有効部 ２・・・羽根の植込部３・・
・シュラウド ４・・・テノン５・・・ホイール
８，１０・・・突起９・・・減衰板 １
１・・・延出部代理人 弁理士 井 上 −男 第 １ 図 第 ２ 図第
３ 図 第 ４ 図 第５図 第６図 第 ７ 図 ム
面図、第２図は第１図の要部側面図、第３図は第１図の
羽根を示す斜視図、第４図は従来の羽根のキャンベル線
図、第５図ないし第７図はそれぞれ異なる本発明の蒸気
タービンの回転子の各実施例の要部を示す側面図である
。 １・・・羽根の有効部 ２・・・羽根の植込部３・・
・シュラウド ４・・・テノン５・・・ホイール
８，１０・・・突起９・・・減衰板 １
１・・・延出部代理人 弁理士 井 上 −男 第 １ 図 第 ２ 図第
３ 図 第 ４ 図 第５図 第６図 第 ７ 図 ム
Claims (3)
- （１） 鞍形植込部にてホイールに複数個の羽根を放
射状に結合させる蒸気タービンの回転子において、羽根
の植込部同志の間隙を０．０５〜０．２ ｗｘの範囲に
植込み、羽根の植込部軸方向側面に突起を設け、この突
起に減衰板を保合固定し、この減衰板を他の羽根の突起
部又はホイールに保合固定したことを特徴とする蒸気タ
ービンの固定子。 - （２）減衰板は環状にし、各羽根を結合したことを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の蒸気タービンの回転
子。 - （３） 減状板は環状にすると共に内径方向に延出部
を設け、延出部にてホイールと結合固定したことを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の蒸気タービンの回転
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10993982A JPS59504A (ja) | 1982-06-28 | 1982-06-28 | 蒸気タ−ビンの回転子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10993982A JPS59504A (ja) | 1982-06-28 | 1982-06-28 | 蒸気タ−ビンの回転子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59504A true JPS59504A (ja) | 1984-01-05 |
Family
ID=14522935
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10993982A Pending JPS59504A (ja) | 1982-06-28 | 1982-06-28 | 蒸気タ−ビンの回転子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59504A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01300001A (ja) * | 1988-04-06 | 1989-12-04 | Westinghouse Electric Corp <We> | タービンのロータ |
| US5720831A (en) * | 1989-10-23 | 1998-02-24 | Bridgestone Corporation | Tread of heavy duty pneumatic radial tire |
-
1982
- 1982-06-28 JP JP10993982A patent/JPS59504A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01300001A (ja) * | 1988-04-06 | 1989-12-04 | Westinghouse Electric Corp <We> | タービンのロータ |
| US5720831A (en) * | 1989-10-23 | 1998-02-24 | Bridgestone Corporation | Tread of heavy duty pneumatic radial tire |
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