JP2013253597A - Turbine rotor and blade assembly with blind hole - Google Patents

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トーマス・ジョセフ・ファリノー
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Mehmet M Dede
メメット・エム・デデ
James Royce Howes
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a turbine rotor and blade assembly with blind holes.SOLUTION: A turbine rotor and blade assembly is provided for a steam turbine. The turbine rotor and blade assembly may include a rotor, a plurality of buckets arranged around the rotor, a plurality of locking blades arranged around the rotor, and blind holes arranged adjacent to the locking blades and around the rotor.

Description

本出願及び結果として得られる特許は、全体的に、ターボ機械に関し、より詳細には、接線応力を低減するための冗長的なロックブレード保持スクリュー孔を備える、蒸気タービンで用いるタービンロータとブレードの組立体（以下、タービンロータ・ブレード組立体という。）に関する。   This application and the resulting patent relates generally to turbomachines, and more particularly to turbine rotors and blades used in steam turbines with redundant lock blade retention screw holes to reduce tangential stress. The present invention relates to an assembly (hereinafter referred to as a turbine rotor / blade assembly).

蒸気タービンの翼形部又はバケットは、一般に、バケット組立体において規則的な間隔でロータの周りに配設される。バケット組立体は、ロータ上の開口内に接線方向に１つずつバケットを挿入して、該バケットをロータの周りに円周方向に滑動させることにより作成することができる。バケットは、相補的な雌雄ダブテール及び他の構成によってロータに取り付けることができる。しかしながら、バケット組立体を閉鎖するためには、最後のバケットをダブテール以外の特徴要素によって保持しなければならない。この最後のバケットは、一般にロックブレード又は閉鎖バケットと呼ばれ、１以上のブレード保持スクリュー及び同様のものがロータ内に入り込み又はネジ留めされることによりロータに固定することができる。他のタイプの接続手段及び他のタイプのバケット組立体を使用することもできる。   Steam turbine airfoils or buckets are generally disposed around the rotor at regular intervals in a bucket assembly. A bucket assembly can be created by inserting one bucket tangentially into the opening on the rotor and sliding the bucket circumferentially around the rotor. The bucket can be attached to the rotor by complementary male and female dovetails and other configurations. However, in order to close the bucket assembly, the last bucket must be held by features other than the dovetail. This last bucket, commonly referred to as a lock blade or closure bucket, can be secured to the rotor by one or more blade retention screws and the like entering or screwed into the rotor. Other types of connection means and other types of bucket assemblies can also be used.

作動中、バケット及びロータ上に大きな遠心荷重が加わる場合がある。このような遠心荷重並びに荷重過渡特性に伴って同時に起きる熱誘起荷重は、ダブテール及びバケットをロータに取り付ける隣接区域において応力を誘起する場合がある。これらの応力は、ロータのサイクル疲労寿命に悪影響を及ぼすのに十分な大きさのものとすることができる。特に懸念されるのは、ロータ内に直接入り込み又は他の方法で挿入され得るブレード保持スクリューに関連したロータの応力集中とすることができる。   During operation, large centrifugal loads may be applied on the bucket and rotor. Thermally induced loads that occur simultaneously with such centrifugal loads and load transients can induce stress in the adjacent areas where the dovetail and bucket are attached to the rotor. These stresses can be large enough to adversely affect the cycle fatigue life of the rotor. Of particular concern may be the stress concentration of the rotor in relation to the blade retention screw that may enter directly into the rotor or otherwise be inserted.

従って、蒸気タービン及び同様のものにおけるタービンロータ・ブレード組立体の改善に対する要求がある。好ましくは、このようなタービンロータ・ブレード組立体の改善により、接線方向の熱応力を低減し、ロータ全体の疲労寿命を向上させるようにすることができる。   Accordingly, there is a need for improved turbine rotor and blade assemblies in steam turbines and the like. Preferably, such an improvement in the turbine rotor and blade assembly can reduce tangential thermal stress and improve the fatigue life of the entire rotor.

米国特許第７９０１１８７号明細書US Pat. No. 7,901,187

本出願及び結果として得られる特許は、蒸気タービン用のタービンロータ・ブレード組立体を提供する。タービンロータ・ブレード組立体は、ロータと、ロータの周りに配設された複数のバケットと、ロータの周りに配設された複数のロックブレードと、ロックブレードに隣接してロータの周りに配設された止まり孔とを含むことができる。   The present application and the resulting patent provide a turbine rotor blade assembly for a steam turbine. The turbine rotor and blade assembly includes a rotor, a plurality of buckets disposed around the rotor, a plurality of lock blades disposed around the rotor, and disposed around the rotor adjacent to the lock blades. Blind holes.

本出願及び結果として得られる特許は更に、蒸気タービン用のタービンロータ・ブレード組立体を提供する。本明細書で記載されるタービンロータ・ブレード組立体は、ロータと、ロータの周りに配設された複数のバケットと、ロータの周りに配設された複数のロックブレードと、ロックブレードをロータに固定するロックブレード保持スクリューと、ロックブレードに隣接してロータの周りに配設された止まり孔とを含むことができる。   The present application and resulting patents further provide a turbine rotor and blade assembly for a steam turbine. The turbine rotor and blade assembly described herein includes a rotor, a plurality of buckets disposed about the rotor, a plurality of lock blades disposed about the rotor, and the lock blades to the rotor. A locking blade retaining screw for fixing and a blind hole disposed about the rotor adjacent to the locking blade may be included.

本出願及び結果として得られる特許は、蒸気タービンを提供する。本明細書で記載される蒸気タービンは、ロータと、ロータの周りに配設された複数のバケットと、ロータの周りに配設された複数のロックブレードと、ロックブレードの周りに配設されたロックブレード保持孔と、ロックブレードをロータに固定するため、ロックブレード保持孔に配置されたロックブレード保持スクリューと、ロックブレードに隣接してロータの周りに配設された１以上の止まり孔とを含むことができる。   The present application and the resulting patent provide a steam turbine. The steam turbine described herein is disposed around a rotor, a plurality of buckets disposed around the rotor, a plurality of locking blades disposed around the rotor, and the locking blades. A lock blade holding hole; a lock blade holding screw disposed in the lock blade holding hole for fixing the lock blade to the rotor; and one or more blind holes disposed around the rotor adjacent to the lock blade. Can be included.

本出願及び結果として得られる特許のこれら及び他の特徴並びに改善点は、図面及び請求項を参照しながら以下の好ましい実施形態の詳細な説明を精査することによって当業者には明らかになるであろう。   These and other features and improvements of the present application and resulting patent will become apparent to those skilled in the art upon review of the following detailed description of the preferred embodiments with reference to the drawings and claims. Let's go.

複数のセクションを備える蒸気タービンの１つの実施例の概略図。1 is a schematic diagram of one embodiment of a steam turbine comprising a plurality of sections. FIG. 本明細書で説明することができるタービンロータ・ブレード組立体の部分斜視図。1 is a partial perspective view of a turbine rotor blade assembly that can be described herein. FIG.

次に、幾つかの図全体を通して様々な参照符号が同様の要素を表す図面を参照すると、図１は、本明細書で使用することができる蒸気タービン１０の１つの実施例の概略図である。蒸気タービン１０は、第１のセクション１５及び第２のセクション２０を含むことができる。セクション１５、２０は、高圧セクション、中圧セクション、及び／又は低圧セクションとすることができる。セクション１５、２０の各々は、複数の段を有することができる。外側シェル又はケーシング２５は、軸方向でそれぞれ上側ハーフセクション３０と下側ハーフセクション３５とに分割することができる。ロータシャフト４０は、ケーシング２５を通って延びることができ、複数のジャーナル軸受４５により支持することができる。また、複数のシール５０が端部又はその他の周りでロータシャフト４０を囲むことができる。中心セクション５５は、１以上の蒸気入口６０を含むことができる。流れスプリッター６５は、セクション１５、２０間に延びることができる。   Referring now to the drawings in which various reference characters represent similar elements throughout the several views, FIG. 1 is a schematic diagram of one embodiment of a steam turbine 10 that may be used herein. . The steam turbine 10 may include a first section 15 and a second section 20. Sections 15, 20 can be high pressure sections, medium pressure sections, and / or low pressure sections. Each of the sections 15, 20 can have a plurality of stages. The outer shell or casing 25 can be divided axially into an upper half section 30 and a lower half section 35, respectively. The rotor shaft 40 can extend through the casing 25 and can be supported by a plurality of journal bearings 45. Also, a plurality of seals 50 can surround the rotor shaft 40 around the ends or otherwise. The central section 55 can include one or more steam inlets 60. A flow splitter 65 can extend between the sections 15, 20.

使用時には、蒸気７０の流れは、蒸気入口６０を通ってセクション１５、２０に入り、段によって蒸気から機械的仕事を抽出し、ロータシャフト４０を回転させるようにすることができる。次いで、蒸気７０の流れは、更なる処理及び同様のもののためセクション１５、２０から流出することができる。本明細書で説明される蒸気タービン１０は、例証の目的に過ぎない。他の多くの構成及び他の多くの又は異なる構成要素を備える蒸気タービン及び／又は他のタイプのターボ機械を本明細書用いることもできる。   In use, the flow of steam 70 can enter sections 15, 20 through the steam inlet 60, and the stage can extract mechanical work from the steam and cause the rotor shaft 40 to rotate. The stream of steam 70 can then exit the sections 15, 20 for further processing and the like. The steam turbine 10 described herein is for illustrative purposes only. Steam turbines and / or other types of turbomachines with many other configurations and many other or different components may also be used herein.

図２は、本明細書で説明することができる蒸気タービン１００の一部を示す。具体的には、蒸気タービン１００は、タービンロータ・ブレード組立体１１０を含むことができる。タービンロータ１２０は、そこに形成されたダブテールスロット１３０を含む。複数のバケット１４０を接線方向挿入及び同様のものによってロータ上に装着することができる。バケット１４０の各々は、ブレード１５０及びダブテール１６０を含むことができる。ダブテール１６０は、ロータ１２０の共形（その逆であってもよい）のダブテールスロット１３０と嵌合するよう構成することができる。ロータ１２０及びバケット１４０は、あらゆるサイズ、形状、又は構成を有することができる。他の構成要素及び他の構成を本明細書で使用することができる。   FIG. 2 illustrates a portion of a steam turbine 100 that may be described herein. Specifically, the steam turbine 100 may include a turbine rotor and blade assembly 110. Turbine rotor 120 includes a dovetail slot 130 formed therein. Multiple buckets 140 can be mounted on the rotor by tangential insertion and the like. Each bucket 140 can include a blade 150 and a dovetail 160. The dovetail 160 may be configured to mate with a dovetail slot 130 that is conformal to the rotor 120 (and vice versa). The rotor 120 and bucket 140 can have any size, shape, or configuration. Other components and other configurations can be used herein.

タービンロータ・ブレード組立体１１０はまた、ロックブレード１７０を含むことができる。上述のように、ロックブレード１７０にはダブテール１６０が存在しない。むしろ、複数のブレード保持スクリュー１９０及び同様のものによってロックブレード１７０のベース１８０をロータ１２０内に保持することができる。ブレード保持スクリュー１９０は、一方端上にヘッドを備える場合又は備えない場合があるが、グラブネジ又は他のタイプのセットネジとすることができる。各ブレード保持スクリュー１９０は、ブレード保持孔２００に位置付けることができる。ブレード保持孔２００は、ロックブレード１７０に隣接したロータ１２０内に且つロックブレード１７０のベース１８０内に延びて、そこでロックブレード１７０を保持するようにすることができる。あらゆる数のブレード保持スクリュー１９０を用いることができる。本明細書で記載されるそれぞれの構成要素は、あらゆるサイズ、形状、又は構成を有することができる。他の構成要素及び他の構成も本明細書で使用することができる。   The turbine rotor and blade assembly 110 may also include a lock blade 170. As described above, the dovetail 160 does not exist in the lock blade 170. Rather, the base 180 of the lock blade 170 can be held in the rotor 120 by a plurality of blade holding screws 190 and the like. The blade retention screw 190 may or may not include a head on one end, but can be a grab screw or other type of set screw. Each blade holding screw 190 can be positioned in the blade holding hole 200. The blade retention hole 200 can extend into the rotor 120 adjacent to the lock blade 170 and into the base 180 of the lock blade 170 where the lock blade 170 is retained. Any number of blade retention screws 190 can be used. Each component described herein can have any size, shape, or configuration. Other components and other configurations can also be used herein.

上述したように、作動中にブレード保持孔２００の周りに接線方向の熱応力が生じる傾向になる場合がある。従って、タービンロータ・ブレード組立体１１０は、複数の止まり孔２１０を有することができる。止まり孔２１０は、ブレード保持孔２００の片側又は両側上のロータ１２０に位置付けることができる。止まり孔２１０は、ロックブレード１７０の周りでその軸方向側部及び半径方向側部両方に配置することができる。止まり孔２１０は、ブレード保持孔２００と比べて同様のサイズ、形状、及び構成を有することができる。しかしながら、止まり孔２１０はまた、あらゆるサイズ、形状、又は構成を有することができる。また、異なるサイズ、形状、又は構成の止まり孔２１０を本明細書で共に使用することができる。あらゆる数の止まり孔２１０を本明細書で使用することができる。   As described above, there may be a tendency for tangential thermal stress to occur around the blade retention hole 200 during operation. Accordingly, the turbine rotor and blade assembly 110 can have a plurality of blind holes 210. The blind hole 210 can be positioned in the rotor 120 on one or both sides of the blade holding hole 200. The blind hole 210 can be disposed around the lock blade 170 on both its axial and radial sides. The blind hole 210 can have a similar size, shape, and configuration as compared to the blade retention hole 200. However, blind hole 210 can also have any size, shape, or configuration. Also, blind holes 210 of different sizes, shapes, or configurations can be used together herein. Any number of blind holes 210 can be used herein.

従って、止まり孔２１０は、ブレード保持孔２００を局所的応力場及び同様のものから「シールド」することによってタービンロータ・ブレード組立体１１０の疲労寿命を改善することができる。止まり孔２１０は、接線方向でブレード保持孔２００にまたがり、損傷を受ける可能性のある接線方向応力からブレード保持孔２００を保護するようにすることができる。従って、止まり孔２１０は、ロータ１２０及び関連構成要素の疲労寿命を改善し、構成要素寿命を延ばすようにすることができる。   Thus, blind hole 210 can improve the fatigue life of turbine rotor and blade assembly 110 by “shielding” blade retention hole 200 from local stress fields and the like. The blind hole 210 may span the blade retention hole 200 in the tangential direction and protect the blade retention hole 200 from tangential stresses that may be damaged. Thus, the blind hole 210 can improve the fatigue life of the rotor 120 and related components and extend the component life.

上記のことは、本出願及びその結果として得られる特許の特定の実施形態にのみに関連している点を理解されたい。添付の請求項及びその均等物によって定義される本発明の全体的な技術的思想及び範囲から逸脱することなく、当業者であれば多くの変更及び修正を本明細書において行うことができる。   It should be understood that the foregoing relates only to the specific embodiment of the present application and the resulting patent. Many changes and modifications may be made herein by one skilled in the art without departing from the general spirit and scope of the invention as defined by the appended claims and their equivalents.

１０ 蒸気タービン
１５ 第１のセクション
２０ 第２のセクション
２５ ケーシング
３０ 上側ハーフ
３５ 下側ハーフ
４０ ロータシャフト
４５ 軸受
５０ シール
５５ 中心セクション
６０ 蒸気入口
６５ 流れスプリッター
７０ 蒸気の流れ
１００ 蒸気タービン
１１０ ロータ・ブレード組立体
１２０ ロータ
１３０ ダブテールスロット
１４０ バケット
１５０ ブレード
１６０ ダブテール
１７０ ロックブレード
１８０ ベース
１９０ ブレード保持スクリュー
２００ ブレード保持孔
２１０ 止まり孔 10 steam turbine 15 first section 20 second section 25 casing 30 upper half 35 lower half 40 rotor shaft 45 bearing 50 seal 55 central section 60 steam inlet 65 flow splitter 70 steam flow 100 steam turbine 110 rotor blade set Solid 120 Rotor 130 Dovetail slot 140 Bucket 150 Blade 160 Dovetail 170 Lock blade 180 Base 190 Blade holding screw 200 Blade holding hole 210 Blind hole

Claims (20)

蒸気タービン用のタービンロータとブレードの組立体であって、
ロータと、
前記ロータの周りに配設された複数のバケットと、
前記ロータの周りに配設された複数のロックブレードと、
前記ロックブレードに隣接して前記ロータの周りに配設された止まり孔と
を備える組立体。 A turbine rotor and blade assembly for a steam turbine,
A rotor,
A plurality of buckets disposed around the rotor;
A plurality of locking blades disposed around the rotor;
An assembly comprising a blind hole disposed about the rotor adjacent to the lock blade. 前記ロックブレードがベースを含む、請求項１記載の組立体。   The assembly of claim 1, wherein the locking blade includes a base. 前記ロータ及び前記ロックブレードのベースに延びる１以上のブレード保持孔を更に備える、請求項２記載の組立体。   The assembly of claim 2, further comprising one or more blade retention holes extending to a base of the rotor and the lock blade. 前記ロックブレードを前記ロータに固定するように前記各ブレード保持孔に延びるブレード保持スクリューを更に備える、請求項３記載の組立体。   The assembly of claim 3, further comprising a blade retaining screw extending into each blade retaining hole to secure the locking blade to the rotor. 前記止まり孔及び前記１以上のブレード保持孔が同様の深さを有する、請求項３記載の組立体。   The assembly of claim 3, wherein the blind hole and the one or more blade retention holes have similar depths. 前記ロータが、前記複数のバケットが配置されるダブテールスロットを含む、請求項１記載の組立体。   The assembly of claim 1, wherein the rotor includes a dovetail slot in which the plurality of buckets are disposed. 前記複数のバケットの各々が、前記ダブテールスロットと嵌合するダブテールを含む、請求項６記載の組立体。   The assembly of claim 6, wherein each of the plurality of buckets includes a dovetail that mates with the dovetail slot. 前記複数のバケットの各々が、前記ダブテールから延びるブレードを含む、請求項７記載の組立体。   The assembly of claim 7, wherein each of the plurality of buckets includes a blade extending from the dovetail. 複数の止まり孔を更に備える、請求項１記載の組立体。   The assembly of claim 1, further comprising a plurality of blind holes. 前記ロックブレードの第１の軸方向側部上に第１の止まり孔と、前記ロックブレードの第２の軸方向側部上に第２の止まり孔とを更に備える、請求項１記載の組立体。   The assembly of claim 1, further comprising a first blind hole on a first axial side of the lock blade and a second blind hole on a second axial side of the lock blade. . 前記ロックブレードの第１の半径方向側部上に第１の止まり孔と、前記ロックブレードの第２の半径方向側部上に第２の止まり孔とを更に備える、請求項１記載の組立体。   The assembly of claim 1, further comprising a first blind hole on a first radial side of the lock blade and a second blind hole on a second radial side of the lock blade. . 蒸気タービン用のタービンロータとブレードの組立体であって、
ロータと、
前記ロータの周りに配設された複数のバケットと、
前記ロータの周りに配設された複数のロックブレードと、
前記ロックブレードを前記ロータに固定するロックブレード保持スクリューと、
前記ロックブレードに隣接して前記ロータの周りに配設された止まり孔と
を備える、タービンロータ及びブレード組立体。 A turbine rotor and blade assembly for a steam turbine,
A rotor,
A plurality of buckets disposed around the rotor;
A plurality of locking blades disposed around the rotor;
A lock blade holding screw for fixing the lock blade to the rotor;
A turbine rotor and blade assembly comprising a blind hole disposed about the rotor adjacent to the lock blade. 前記ロックブレードがベースを含み、前記ロックブレード保持スクリューが前記ベースに延びる、請求項１２記載の組立体。   The assembly of claim 12, wherein the locking blade includes a base and the locking blade retaining screw extends to the base. 前記ロータ及び前記ロックブレード保持スクリュー用のロックブレードのベースに延びる１以上のブレード保持孔を更に備える、請求項１２記載の組立体。   13. The assembly of claim 12, further comprising one or more blade retention holes extending to a base of a lock blade for the rotor and the lock blade retention screw. 前記止まり孔及び前記１以上のブレード保持孔が同様の深さを有する、請求項１４記載の組立体。   The assembly of claim 14, wherein the blind hole and the one or more blade retention holes have similar depths. 前記ロータが、前記複数のバケットが配置されるダブテールスロットを含む、請求項１２記載の組立体。     The assembly of claim 12, wherein the rotor includes a dovetail slot in which the plurality of buckets are disposed. 複数の止まり孔を更に備える、請求項１２記載の組立体。   The assembly of claim 12, further comprising a plurality of blind holes. 前記ロックブレードの第１の軸方向側部上に第１の止まり孔と、前記ロックブレードの第２の軸方向側部上に第２の止まり孔とを更に備える、請求項１２記載の組立体。   The assembly of claim 12, further comprising a first blind hole on a first axial side of the lock blade and a second blind hole on a second axial side of the lock blade. . 前記ロックブレードの第１の半径方向側部上に第１の止まり孔と、前記ロックブレードの第２の半径方向側部上に第２の止まり孔とを更に備える、請求項１２記載の組立体。   The assembly of claim 12, further comprising a first blind hole on a first radial side of the lock blade and a second blind hole on a second radial side of the lock blade. . 蒸気タービンであって、
ロータと、
前記ロータの周りに配設された複数のバケットと、
前記ロータの周りに配設された複数のロックブレードと、
前記ロックブレードの周りに配設されたロックブレード保持孔と、
前記ロックブレードを前記ロータに固定するため、ロックブレード保持孔に配置されたロックブレード保持スクリューと、
前記ロックブレードに隣接して前記ロータの周りに配設された１以上の止まり孔と
を備える、蒸気タービン。 A steam turbine,
A rotor,
A plurality of buckets disposed around the rotor;
A plurality of locking blades disposed around the rotor;
A lock blade holding hole disposed around the lock blade;
A lock blade holding screw disposed in a lock blade holding hole for fixing the lock blade to the rotor;
A steam turbine comprising one or more blind holes disposed about the rotor adjacent to the lock blade.
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