JP2839586B2

JP2839586B2 - タービン動翼の連結装置

Info

Publication number: JP2839586B2
Application number: JP1281688A
Authority: JP
Inventors: 登志雄鈴木; 俊博松浦
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-04-11
Filing date: 1989-10-31
Publication date: 1998-12-16
Anticipated expiration: 2013-12-16
Also published as: JPH0347402A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明はタービン動翼の連結装置に係り、特に運転中
におけるタービン動翼の振動を効果的に抑制できるター
ビン動翼の連結装置に関する。

（従来の技術）タービン動翼は高速回転時に過大な遠心力が作用する
ため、タービン設計時にタービン動翼各部の応力が材料
の許容応力に対して充分な余裕を持たせる配慮がなされ
ている。しかしタービンの大容量化が進められる中で、
タービン動翼の長翼化が行なわれ、特に低圧最終段翼な
どの長翼では、局所的に材料強度に対して余裕が充分に
ない設計もなされている。

また、一方では近年原子力発電のベースロード的運用
の増加に伴い、比較的大容量の火力タービンでも電力の
負荷調整用として用いられることが多くなっている。こ
の負荷調整用の火力タービンは日単位で頻繁な起動停止
を行なう運転（以下DSS運転と称す。）やタービンの設
計点を大幅に下回る低負荷運転等が行なわれている。

長翼のタービン動翼を設計する際、一般には、定格回
転数で翼の固有振動数が回転数の整数倍と一致しなうよ
う充分に離調設計されているが、タービンの起動停止が
頻繁に行なわれると、その回転上昇あるいは下降時に翼
の固有振動数と回転数成分が一致して共振し、翼に大き
な振動応力が発生することもある。また低負荷条件の運
転では駆動流体の流れの剥離による渦流あるいは流れの
乱れが励振力としてタービン動翼に作用するため、ター
ビン動翼の振動応力を増加させることになる。

特に、低圧最終段翼側のタービン動翼は長翼となって
いるため、静応力と振動応力の両面から応力的に厳しい
環境に晒されることは避けられない。

上記タービン動翼の振動を減少させる方法としては、
各翼の蒸気通路部中間部に貫通孔を設け、上記各貫通孔
にタイワイヤを通して隣接する動翼を連結するタービン
動翼の連結装置がある。この場合、タイワイヤに作用す
る遠心力によりタイワイヤと貫通孔内面に発生する面間
摩擦を利用してタービン動翼の振動を抑制している。

他の代表例として特公昭52−18841号公報に記載され
たタービン動翼の連結装置がある。この連結装置は第９
図に示すようにタービン動翼１の対向する翼面にボス２
を形成し、さらにボス２上に出張り2a（以下ラグと称
す。）を設け、対向するラグ同士を筒型の連結片（以下
スリーブと称す。）３により連絡し、隣接するタービン
動翼１同士を連結するものである。この連結装置もスリ
ーブ３に作用する遠心力により発生するラグ2aとスリー
ブ３の面間摩擦がタービン動翼１の振動を抑制してい
る。

（発明が解決しようとする課題）従来のタービン動翼の連結装置において、前者のタイ
ワイヤによるタービン動翼の連結では翼有効部の貫通孔
周りの応力が高くなる。特にタービン動翼の長翼化に伴
う遠心力の増加により翼の応力は局所的に材料強度に近
い応力にもなり得るが、タイワイヤ孔周りに応力集中が
発生し易い。この応力集中はタイワイヤ孔周りの翼の肉
厚を厚くすることにより回避しているが一般的である。
しかし長翼のもう１つ問題は遠心力による翼の捩れ戻り
（アンツイスト）がタイワイヤに曲げモーメントを生じ
させる点である。翼のアンツイストに起因する曲げ応
力、タイワイヤ自体の遠心力による曲げ応力、さらに翼
の振動が加わり、タイワイヤの破損等が起きる場合もあ
る。

また、後者のラグスリーブによるタービン動翼の連結
装置においては、組み合わされたラグ2aとスリーブ３の
うち、スリーブ３の形状は翼のアンツイストを考慮して
第10図の平面図に示すようにスリーブ端面4aと4bの一部
に切欠きを設けることにより、く字状に形成され、切穴
きははす向いの他方のスリーブ側端に平行につくられて
いる。またスリーブ３とラグ2aとの嵌合部の断面形状は
第11図に示すように、双方とも流線形に近い形状が採用
される。このような非円形断面を採用する理由は、まず
第１にスリーブ３がラグ2aの回りを回転して両者の摩耗
を早めることを防止するためであり、第２には駆動流体
の流動抵抗を低減するためである。またスリーブ３の内
周面とラグ2a外周面との間には、間隙S₁,S₂が形成さ
れ、この間隙S₁,S₂によってスリーブ３の動きが円滑に
保たれる。スリーブ端面4aと4bの角度はラグ2aが形成さ
れる動翼断面部のアンツイスト量から決定される。しか
し、翼中間部のアンツイスト量を正確に把握することは
困難で、端面4aと4bとの角度αを適正に設定することは
非常に難しい。端面4aと4bの角度αが小さいと翼がアン
ツイストしたときにスリーブ３が翼を拘束するめ翼に過
大な応力が発生する原因となる。また逆に角度αを大き
くし過ぎると、翼がアンツイストする前あるいはアンツ
イストが戻ったときにスリーブ３が脱落する可能性も生
ずる。

さらに、スリーブ３には加工上の大きな問題がある。
まずスリーブ３の端面を加工するには２つの方法があ
る。その１つは、スリーブ端面4a,4bを片面ずつ別工程
で加工し、端面4aと端面4bの境界部を手仕上げでなめら
かなＲ形状とする方法であり、他の方法はスリーブ端面
4aから端面4bまでをNC工作機械を用いて１工程で加工す
るものである。

第１のスリーブ加工方法では工程が２つに増えること
による素材の取付け換えの時間増加や取付け換えによる
加工誤差の発生、さらに、手仕上げの介入による仕上り
形状と設計形状の差が問題となる。また、第２のスリー
ブ加工方法ではスリーブ端面4aから端面4bにかけて切削
方向が急変するため、カッタの切削抵抗が変わり、びび
り振動等が発生し易く、加工誤差が発生する。これらの
形状または寸法の誤差は、スリーブが翼を拘束する原因
となり、ひいては過大な応力発生の原因となる。

一方、従来のようにスリーブの両端面に切欠きを形成
したタービン動翼の連結装置においては、タービン動翼
の組立施工時にスリーブの配置方向を人為的ミスにより
逆に設定するおそれがある。この問題点について以下第
12図および第13図を参照して説明する。

すなわち第12図はタービン動翼１が静止した状態にお
いて、隣接するラグ2a,2aの軸芯が一致するようにスリ
ーブ３で相互に連結した構造を示す図である。しかしな
がらスリーブ３の取付方向が本来の方向とは反対になっ
ており、スリーブ３の切欠き100,100が、回転前方側で
は動翼後縁側に位置する一方、回転後方側では動翼前縁
側に位置している。なお第11図で示すスリーブ３および
ラグ2aの断面形状から明らかなように、スリーブ３を左
右反対を取り付けることはあり得ないが、動翼回転方向
に対して前後反対に取り付けてしまう人為的ミスが発生
する確率は極めて小さいがあり得る。

そして第12図に示すように組み立てられたタービン動
翼を高速回転させると第13図に示すように動翼１の時計
回りのアンツイスト変形により隣接したラグ2a,2aが相
互に左右にずれる。このときスリーブ３は、切欠き100
を形成しない側の両端部がボス２と干渉したり、脱落し
易くなってしまう。しかし実際のタービン動翼では、こ
の干渉が激しくなる前にスリーブ３自体が破損するか、
またはスリーブ３が、対向するボス2,2間に挟み込まれ
てしまう結果、動翼１のアンツイスト変形を拘束して動
翼１に過大な応力を発生させ、ひいては動翼１を損壊さ
せる可能性も残されている。

以上のように、従来のタービン動翼の連結装置では各
部設計寸法の微妙な違いや加工誤差あるいは組立施工ミ
スが翼に過大な応力を発生させる原因となり得るため、
使用環境の厳しい火力タービン長翼などにおいては、よ
り信頼性の高いタービン動翼の連結装置が望まれる。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、
低負荷やDSS運転等の厳しい運転環境に晒されるタービ
ン長翼に対し、信頼性の高い優れたタービン動翼の連結
装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明に係るタービン動翼の連結装置は、上述した従
来技術が有する課題を解決するために、タービンロータ
の外周に装着された多数のタービン動翼の対向する翼面
にボスを形成し、上述ボスの両端部にボス軸方向に突出
するラグを設け、上記ラグに介装されるスリーブで相互
に隣接するタービン動翼を可動的に連結したタービン動
翼の連結装置において、前記スリーブの端面および前記
ラグの座面の少なくとも一方を滑らかな曲面形状に成形
し、この滑らかな曲面の曲率中心をスリーブ軸中心から
タービンロータ軸方向にオフセットさせたものである。

また、このタービン動翼の連結装置は、上述した課題
を解決するために、スリーブの両端面を所定の曲率半径
を有する円弧面（曲面）状に形成する一方、上記スリー
ブの両端部に形成される各円弧面の曲率中心は、スリー
ブ軸中心からタービンロータ軸方向にオフセットさせる
とともに両曲率中心をスリーブ中心に対して対称位置に
設けたり、ラグの座面をスリーブ側に突出する凸曲面に
形成したものである。

さらにスリーブの両端面を軸直角方向に平行な平面形
状に形成するとともに、隣接対向するラグの座面にはす
向いに切欠きを形成して構成してもよい。

（作用）このタービン動翼の連結装置は、上述した構成によ
り、タービンの回転上昇に伴ってタービン動翼がアンツ
イスト変形をするとスリーブは曲面に沿って滑らかに移
動する。静止時から定格回転数までの変速過程におい
て、スリーブの両端部の断面形状に変曲点や特異点がな
いため、スリーブとラグあるいはスリーブとラグ座面は
全くスティックすることなく滑らかな動きを呈するもの
である。またタービンの定格回転中においてスリーブは
スティックすることなく、ラグとの間で摺動し優れた摩
擦機構が得られるので、タービン動翼の振動に対して優
れた制振効果を発揮することができる。

また、スリーブ自体の両端面に切欠き等を設けずに、
両端面を軸直角方向に平行な平面形状とし、ラグの座面
にのみ切欠きを形成するように構成すると、スリーブの
前後における形状的な相違が無い。そのため、動翼組立
て時において、スリーブの配設方向を取り違えても、ス
リーブの動きに影響を与えることがない。したがってス
リーブの前後の取付方向に格段の注意を払わなくても動
翼を容易に組み立てることができる。

またスリーブ自体は切欠いていないため、ラグとの接
触面積が減少することがない。すなわちスリーブ自体を
切欠いて形成した従来装置と比較して、スリーブとラグ
との相互の摺動摩擦力が低下することが少なく、優れた
制振効果が得られる。

（実施例）以下、本発明に係るタービン動翼の連結装置の一実施
例を第１図〜第８図を参照して説明する。

第１図は本発明に係るタービン動翼の連結装置を備え
たタービン翼車を示している。このタービン翼車はター
ビンロータとしてのロータホイール10の外周部に、植込
部11を介してタービン動翼12が植設される。第１図に示
したタービン動翼装着構造は例示的に示したものであ
り、いかなる公知のタービン動翼装着構造にもこの連結
構造を適用することができる。タービン動翼12の隣接す
る翼間中央部にスリーブ13が介装され、このスリーブ13
で隣接するタービン動翼12を相互に連結している。

第２図はタービン動翼12の連結装置を示す平面図で、
タービン動翼12がアンツイスト変形する前の静止状態
を、２枚のタービン動翼12,12を取り出して示してい
る。タービン動翼12,12には翼中央部にボス15が設けて
あり、ボス15の両側端部にラグ16a,16bがボス15の軸方
向に突出してそれぞれ設けられている。これらのボス15
とラグ16a,16bはタービン動翼12と一体あるいは一体的
に形成されている。一方のタービン動翼12のボス15の片
側突出部（ラグ）15aは隣接するタービン動翼12のボス1
5の突出部（ラグ）15bに対向している。本実施例では隣
接対向するラグ16a,16bの軸芯は、静止状態において相
互にずれている場合について例示した。

隣接するタービン動翼12,12は、ボス15両側端から突
出するラグ15a,15bを介装されるスリーブ13より可動的
に連結される。スリーブ13の端部13aと13bは外側に凸の
曲線形状に湾曲成形される。曲線の形状としては、曲率
一定の円弧またはサイクロイド曲線、インボリュート曲
線等いかなる曲線をも利用することも可能である。また
ラグ16a,16bの座面とスリーブ13との間にはクリアラン
スCLが設定してあり、スリーブ13はタービン翼車の周方
向に動くことができる。

第３図はスリーブ13の形状でありスリーブ側端の曲面
形状が曲率一定の円弧の場合を示している。スリーブ13
の端面13aと13bはそれぞれ半径がR₁とR₂の円弧であり円
弧の中心C₁とC₂はスリーブ13の軸中心に対して左右にオ
フセットしてある。すなわち、各円弧の中心C₁とC₂はス
リーブ13の軸中心から径方向であってタービンロータの
軸方向に沿う方向にオフセットされている。全体のオフ
セット量Ｓは動翼のアンツイスト量等により設定され
る。

次にタービン動翼の連結装置の作用を説明する。

第４図はタービン動翼がアンツイストした後の連結状
態を示す拡大図である。この場合、スリーブ13の端面13
aと13bが円弧面（球面でもよい。）となっているため、
タービン動翼12,12のアンツイストに追従して、スリー
ブ13はラグ16a,16bの座にスティックするとなく滑らか
に動き、第４図の状態に移行する。したがって、タービ
ン動翼12の回転上昇中に、スリーブ13がタービン動翼12
の動きを拘束することがなく、ラグ拘束による高応力の
発生は全くない。

タービン動翼12がアンツイストした後のスリーブ13の
翼に対する相対的な動きは主に矢印B₁,B₂で示すスリー
ブ軸方向の往復運動であり、遠心力を受けたスリーブ13
とラグ16a,16b下面の摺動摩擦がタービン動翼の振動減
衰効果となる。

さらに本発明によるスリーブ13の平面図に現われる端
部形状が円弧形状の場合、次のような作用がある。

まず、矢印B₁の方向にスリーブ13が移動するとラグ16
bの座とスリーブ13が接触した際に反力F₁がスリーブ13
に作用する。この反力F₁の方向はスリーブ13の端部13a
の円弧面の法線方向であり、円弧の曲率中心C₁の方向を
向いている。したがってスリーブ13には第４図で反時計
回りのモーメントが発生し、ラグ16a,16bに対してロー
タ軸方向の反力F₃およびF₄が作用することになる。すな
わち、ラグ16a,16bの側面においてもスリーブ13とラグ1
6a,16bとの摩擦力μF₃およびμF₄が発生し、有効な振動
減衰機構となる。

矢印B₁とは逆の矢印B₂の方向にスリーブが移動した際
にも同様にして反時計回りのモーメントが発生し同じ効
果がある。

また、スリーブ端面が円弧面形状となっているためタ
ービン動翼のアンツイスト量が正確に設定できずスリー
ブ13が受ける反力F₁の作用する位置が変化しても反力F₁
の方向は常にスリーブ端部円弧の中心C₁を向いている。
スリーブ13が矢印B₂方向の動きに対しても同様である。
したがって正規の設計位置と同様に反時計回りのモーメ
ントが作用しラグ16a,16bとスリーブ13の側面での接触
が必然的に起こることになる。仮にラグ16a,16bの座面
とスリーブ13の端面が各々平面であればスリーブ13の翼
に対する動きが拘束され易くなる欠点がある。

タービン動翼の連結装置を構成するスリーブ13の端部
13a,13bをそれぞれ円弧にしたことによるもう１つの大
きな利点はスリーブ加工上のメリットである。スリーブ
13の端部を円弧状に形成したり、または曲率が変化する
ように形成したとしてもその変化率を小さくして滑らか
な曲面形状とすれば、スリーブ端部を加工する際のカッ
ターの切削抵抗が急変することがなく、カッターのびび
りあるいは撓み等の不具合はなく、設計形状を正確に加
工することができる。また、かかる形状のスリーブ13の
端面加工はNC工作機構を用いれば１工程で容易に加工可
能であるため加工コストの面でも利点がある。特に第３
図のようにスリーブ13の端部が曲率半径一定R₁,R₂の円
弧の場合にはNC以外の汎用工作機械でも素材を円弧の中
心C₁およびC₂回りに回転することによりスリーブ13の各
端部をそれぞれ１工程で加工可能である。

このタービン動翼の連結装置は、スリーブ13の端部を
円弧面の曲面形状としたことにより回転上昇中のスリー
ブ13の動きがスムーズになり、ラグ16a,16bとスリーブ1
3のスティック等によりタービン動翼12に高応力が発生
することがない。またタービン動翼12の回転中、ラグ16
a,16bの座とスリーブ13の端部の反力によるモーメント
がスリーブ13に作用し、ラグ16a,16bの側面での摩擦が
発生し、タービン動翼12の振動に対する制振効果が生ず
る。スリーブ13の位置がアンツイスト時の設計移動位置
からずれていても全く同様な効果がある。

さらに、スリーブ13の端部を円弧の曲面形状にしたこ
とにより、加工が正確かつ容易になる。

第５図はタービン動翼の連結装置の第２の実施例であ
る。

このタービン動翼の連結装置は、タービン動翼12,12
の翼中央部にボス20が形成され、このボス20の両側端か
らボスの軸方向にラグ21aおよび21bが突出している。そ
してスリーブ22がラグ21aと21bを介して隣接するタービ
ン動翼12,12同士を可動的に連結している。この実施例
ではスリーブ22の両端部22aと22bの端面形状が平面を成
すように形成され、代ってボス20のラグ21a,21bの座面2
3a,23bが曲率半径R₃,R₄の曲面形成を成している。C₃,C₄
は円弧（曲面）の曲率中心である。すなわち、タービン
動翼12の腹側に設けられた座面23bの曲率中心C₃は、ス
リーブ22の軸中心から径方向であってタービンロータの
軸方向に沿う方向に、オフセット量がS₃となるような位
置にオフセットされている。一方、タービン動翼12の背
側に設けられた座面23aの曲率中心C₄は、スリーブ22の
軸中心から径方向であってタービンロータの軸方向に沿
う方向に、オフセット量がS₄となるような位置にオフセ
ットされている。なお、それぞれの曲率半径R₃,R₄およ
び全体のオフセット量（S₃＋S₄）は、タービン動翼12の
アンツイスト量等を勘案して設定される。なお、第５図
はタービン動翼12,12が遠心力によりアンツイストした
後の状態を示している。

これによれば、スリーブ12がタービン翼車の周方向に
往復運動した場合、スリーブ22がラグの座23aまたは23b
に接触すると円弧面の法線方向に反力を受け、スリーブ
22には反時計回りのモーメントが作用する。このため、
スリーブ22の遠心力によラグ21a,21bの下面がスリーブ2
2と接触する以外に、ラグ21a,21bの側面でもスリーブ22
との接触が確実に起こり、摩擦による有効な振動減衰効
果が期待できる。またラグ21a,21bの座面23a,23bが円弧
形状となっているためタービン翼車の回転上昇・下降に
よりタービン動翼のアンツイスト量が変化するに際して
も、スリーブ22はラグ21a,21bの座面23a,23bにスティッ
クすることなく滑らかに動くことが可能である。

さらに第５図に示す第２実施例によれば、スリーブ22
自体には切欠き等を設けていないため、スリーブ22の前
後における形状的な相違が生じない。そのため動翼組立
て時において、スリーブ22の配設方向を前後逆に取り違
えてもスリーブ22の機能は変わらない。したがってスリ
ーブ22の取付方向に注意を払う必要がないため、動翼12
の組立が容易になる。

またスリーブ22自体に切欠き等を形成していないた
め、ラグ21a,21bとの接触面積が減少することがない。
すなわちスリー22自体を切欠いて形成した従来装置では
スリーブとラグとの接触面積が減少して摩擦力による振
動減衰効果が低下するが、本実施例においては、その効
果が減少するおそれはない。

なお、上記の第１、第２実施励においては、スリーブ
端面およびラグ座面のいずれか一方を滑らかな曲面形状
に形成した例を示したが、スリーブ端面とラグ座面の双
方を滑らかな曲面形状としてもよい。例えばスリーブ端
面を凸状円弧面に、ラグ座面を凹状円弧面にそれぞれ形
成しても、また、スリーブ端面を凹状円弧面に、ラグ座
面を凸状円弧面にそれぞれ形成してもよい。これらの場
合、凹状円弧面の曲率半径は凸状円弧面の曲率半径より
大きい。

第６図はタービン動翼の連結装置の第３実施例を示し
ている。

このタービン動翼の連結装置は、タービン動翼12,12
の翼中央部にボス30が形成され、このボス30の両端部か
らボスの軸方向にラグ31a,31bが突出している。スリー
ブ32はラグ31a,31bを介して隣接するタービン動翼12,12
同士を可動的に連結している。スリーブ32端部の端面形
状は第５図の実施例と同様に直線状の平面形状となって
いる。

一方、ラグ31a,31bの座面は、第６図に平面形状を示
すように、滑らかなく字状をなす面33a,33b;34a,34bが
それぞれ互いにはすになっている。面33aと34aはタービ
ン動翼12がアンツイスト変形する前、すなわち静止時の
対向面であり、面33bと34bはタービン動翼12がアンツイ
スト変形した後、すなわち定格回転時の対向面である。
タービン動翼12の回転中にスリーブ32がタービン翼車の
周方向に往復運動すると、ラグ座との接触位置は偏心し
ているため、スリーブ32には第６図に反時計回りのモー
メントが作用し、ラグ側面でもスリーブ32との摩擦が発
生する。したがって、第５図の実施例と同様にラグ31a,
31bの下面と側面の両摩擦が充分な振動減衰効果を生み
出すことになる。またスリーブ32の端面が直線で滑らか
なためタービン動翼12のアンツイスト変形に対しても滑
らかに追従することが可能である。

また本実施例の場合においてもスリーブ32自体には切
欠き等を設けていないため、スリーブ32の前後における
形状的な相違は生じない。そのため、動翼組立時にスリ
ーブ32の配設方向を前後逆に取り違えてもスリーブ32の
機能を喪失するおそれはなく、動翼の組立が容易であ
る。

さらにスリーブ32自体に切欠き等が形成していないた
め、ラグ31,31bとの接触面積が減少することがなく、摩
擦力による振動減衰効果が低下するおそれが少ない。

次に第７図および第８図を参照して第４実施例に係る
タービン動翼の連結装置について説明する。

第７図はタービン動翼12がアンツイスト変形する前の
静止状態における２枚のタービン動翼12を取り出して示
す平面図である。タービン動翼12のほぼ中央部にボス4
0,40a,40が設けてあり、ボス40の軸方向の両端部には、
ラグ41a,41bが突出してそれぞれ設けられる。これらの
ボス40とラグ41a,41bはタービン動翼12と一体あるいは
一体的に形成されている。またこの実施例では隣接対向
するラグ41a,41bの軸芯位置がタービン動翼12の静止状
態において一致している例で示している。そして隣接す
るタービン動翼12,12は、ボス40の両端から突出したラ
グ41a,41bに介装されるスリーブ42によって可動的に連
結される。そして隣接対向するラグ41a,41bの座面43a,4
3bにはそれぞれはす向いに切欠き101a,101bが形成され
ている。この切欠き101a,101bはラグ41a,41bのほぼ中央
位置から周辺方向に向って傾斜するように形成されてい
る。一方、スリーブ42の両端面44a,44bは軸直角方向に
平行な平面形状に形成されている。

第８図は第７図に示すタービン動翼の連結装置を装備
したタービン動翼12を高速回転させた状態を示す平面図
であり、タービン動翼12がアンツイストした例の状態を
示している。このとき隣接対向するラグ41a,41bの軸芯
位置が相互にずれるため、スリーブ42はタービン動翼12
の回転方向に対して時計回りに回転し傾いた状態とな
る。この状態においては、スリーブ42の端面44a,44bと
ボス40a,40bとの間隙が小さくなる。しかしながらボス4
0a,40bにはそれぞれ切欠き101a,101bが設けられている
ため、スリーブ42はボス40a,40bとは相互に干渉するお
それがなく、スリーブ42がタービン動翼12,12のアンツ
イスト変形を妨げることは全くない。すなわち切込みを
形成していないスリーブ42であっても、対向するボス40
a,40bに形成された切欠き101a,101bによってタービン動
翼12のアンツイスト変形が許容され、スリーブ42はター
ビン動翼12の変形に滑らかに追従することができる。

またスリーブ42自体には、従来装置のような切込みが
一切形成されていないため、タービン動翼12の回転方向
に対して前後の方向性がない。したがってタービン動翼
12の組立作業時に作業員が誤ってスリーブ42の取付方向
を取り違えて配設した場合においても、連結特性に影響
を及ぼすことがない。

さらにタービン動翼12のラグ41a,41bの座面43a,43bを
切欠いたことにより、回転時に遠心力によってタービン
動翼12がアンツイスト変形してもスリーブ42が突っ張る
ことがないため、タービン動翼12に局所的に過大な応力
が作用することも未然に防止することができる。

また第10図や第12図に示すように、スリーブ３に切込
みを形成した従来装置の場合と比較して、本実施例の場
合では、スリーブ42自体は切欠いていないため、スリー
ブ42とラグ41a,41bとの接触面積が減少することはな
い。そのためスリーブ42とラグ41a,41bとの摺動摩擦力
によって生じる制振作用が低下することが少なく、減衰
効果が高いタービン動翼を形成することができる。

一方スリーブ42に切欠きを形成する場合と形成しない
場合とにおける遠心力の差は僅少であるが、ボス40a,40
bに切欠き101a,101bを形成した場合の遠心力の減少量は
極めて大きいため、タービン動翼12の各部に作用する応
力を緩和する上で極めて有効である。

なお第７図および第８図に示す第４実施例にいてはタ
ービン動翼12の静止時において、ラグ40a,40bの軸芯が
一致する一方、回転時にタービン動翼12がアンツイスト
変形したときにラグ41a,41bの軸芯がずれる場合で例示
した。しかし上記第４実施例とは逆に静止時において軸
芯がずれる一方、回転時において軸芯が一致するような
場合に、ラグ41a,41bの端面43a,43bに形成する切欠きの
傾斜方向は、第７図に示す切欠き101a,101bとは反対に
なることは当然である。

〔発明の効果〕

以上に述べたように本発明に係るタービン動翼の連結
装置においては、スリーブの端面およびラグの座面の少
なくとも一方を滑らかな曲面形状に成形し、この滑らか
な曲面の曲率中心をスリーブ軸中心から径方向にオフセ
ットさせたので、タービンの回転上昇・下降に伴うター
ビン動翼のアンツイスト変形量の変化に対して、スリー
ブの動きがラグの動きに滑らかに追従し、タービン動翼
のアンツイスト変形を拘束することがない。したがって
タービン動翼にはラグ拘束による高応力の発生は全く起
こらないことになる。

また、スリーブの端面およびラグの底面の少なくとも
一方が滑らかな曲面形状に成形し、この滑らかな曲面の
曲率中心をスリーブ軸中心から径方向にオフセットさせ
たので、スリーブの端面あるいはラグの座面形状に変曲
点や特異点がなく、スリーブとラグはスティックするこ
となく滑らかな動きを呈し、しかもスリーブに加えられ
るモーメントにより、ラグ下面だけでなくラグ側面にお
いてもスリーブとの接触が確実に行われて摩擦面が増加
し、摩擦による有効な振動減衰効果が期待できる一方、
滑らかな曲面形状の加工であるので、曲面の変化率が小
さく、カッタの切削抵抗が急変することなく、設計形状
を正確に精度よく加工することができる。

また、スリーブの両端面を円弧面に形成し、それらの
円弧面の曲率中心をスリーブ軸心から径方向にオフセッ
トさせた場合、回転遠心力の他に水平面内でスリーブは
モーメントを受けるため、ラグ下面でのスリーブとの接
触以外に、ラグ側面においてもスリーブとの接触が確実
に行なわれる。このため接触部の増加により摩擦面が増
加し、スリーブは従来以上の振動減衰効果が生じ、ター
ビン動翼に発生する振動応力を低いレベルに抑えること
が可能となる。

これらの効果により、タービンの苛酷な運転条件に対
しても充分信頼性のある優れたタービン長翼を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるタービン動翼の連結装置の一実施
例を示すタービン動翼の説明図、第２図は本発明のター
ビン動翼の連結装置の構成を説明する平面図、第３図は
上記タービン動翼の連結装置の形状を説明する平面図、
第４図は本発明によるタービン動翼の連結装置の作用を
説明する平面図、第５図および第６図は本発明によるタ
ービン動翼の連結装置の第２および第３の実施例をそれ
ぞれ示す平面図、第７図は本発明による第４実施例を示
す平面図、第８図は第７図に示すタービン動翼を回転さ
せた状態を示す平面図、第９図は従来のタービン動翼の
連結装置を示す説明図、第10図は従来のタービン動翼の
連結装置の構成を説明する平面図、第11図は第10図にお
けるXI−XI矢視断面図、第12図は従来のタービン動翼の
連結装置の他の構成例を示す平面図、第13図は第12図に
示すタービン動翼を回転させた状態を示す平面図であ
る。 10……ロータホイール、11……植込部、12……タービン
動翼、13,22,32,42……スリーブ、13a,13b;22a,22b;44
a,44b……スリーブ端面、15,40……ボス、16a,16b;21a,
21b;31a,31b;41a,41b……ラグ、100,101a,101b……切欠
き。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F01D 5/22 - 5/24

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】タービンロータの外周に装着された多数の
タービン動翼の対向する翼面にボスを形成し、上記ボス
の両端部にボス軸方向に突出するラグを設け、上記ラグ
に介装されるスリーブで相互に隣接するタービン動翼を
可動的に連結したタービン動翼の連結装置において、前
記スリーブの端面および前記ラグの座面の少なくとも一
方を所定の曲率半径を有する滑らかな局面形状に成形
し、この滑らかな曲面の曲率中心をスリーブ軸中心から
タービンロータ軸方向にオフセットさせたことを特徴と
するタービン動翼の連結装置。
【請求項２】スリーブの両端面を所定の曲率半径を有す
る円弧面に形成する一方、上記スリーブの両端部に形成
される各円弧面の曲率中心は、スリーブ軸中心からター
ビンロータ軸方向にオフセットさせるとともに、スリー
ブ中心に対して互いに対称となる位置にあることを特徴
とする請求項１記載のタービン動翼の連結装置。
【請求項３】ラグの座面のスリーブ側に突出する凸曲面
状に形成した請求項１記載のタービン動翼の連結装置。
【請求項４】タービンロータの外周に装着された多数の
タービン動翼の対向する翼面にボスを形成し、上記ボス
の両端部にボス軸方向に突出するラグを設け、上記ラグ
に介装されるスリーブで相互に隣接するタービン動翼を
可動的に連結したタービン動翼の連結装置において、前
記スリーブの両端面を軸直角方向に平行な平面形状に形
成するとともに、隣接対向するラグの座面に、はす向か
いに切欠きを形成したことを特徴とするタービン動翼の
連結装置。