JPS6133966B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、動翼の連接装置に係り、特にターボ
機械の回転中に発生する動翼の振動を抑制するの
に好適な動翼の連接装置に関する。

ターボ機械の動翼は、一般に半径方向に長くか
つ薄い部材であるから、ロータ軸の高速回転によ
り、また高速流体が動翼に衝突することにより、
あるいは動翼が流体に高速で突入することにより
反力を受ける。この反力は、熱応力、遠心応力、
曲げ応力及び捩り応力が複合されたもので、これ
らが同時または個別に作用して激しい動翼振動、
動翼屈曲あるいは心違いを引き起すおそれがあ
る。その結果、効率の低下、タービンの故障及び
関連タービン部品の損傷が生ずる可能性がある。

タービン動翼の振動を減少させる公知の方法の
一つを第１図を用いて説明する。すなわち、同図
において、タービン翼車１は多数の動翼２から成
り、動翼２はダブテール結合部３を介してロータ
１３に植設されている。動翼２のほぼ中央部の背
面部４Ａ及び腹面部４Ｂには、それぞれ回転方向
に沿つてボス５Ａ及び５Ｂが一体に形成され、ボ
ス５Ａ，５Ｂの先端にはそれぞれ小突起６が突設
されている。隣接し合う動翼の互いに対向する小
突起６には、第２図、第３図に示すように、スリ
ーブ７が遊着されて、動翼２を相互に連接してい
る。小突起６の端面縁部は隅Ｒが形成されてい
て、スリーブ７の関節運動を円滑にさせている。
小突起６およびスリーブ７の断面形状は第４図に
示すように、大径半円部とこれに対向する小径半
円部とこれらの半円部を直線で結ぶダルマ形を示
しており、両者の断面形状は互いに補形的であつ
て、回転軸方向における隙間１１および半径方向
における隙間１２を有している。第２図には動翼
の静止時におけるスリーブ７の傾いた嵌挿状態を
示し、第３図には、回転時に動翼が捩れを戻そう
とするためスリーブ７が回転方向に整合した状態
を示している。動翼静止時にスリーブが第３図の
ように位置され、回転時に第２図のように（向き
は逆であるが）傾いた位置をとつてもよい。その
ために、スリーブ７の両端部は屋根状テーパ部を
形成している。

以上の構成であるから、隣接する動翼どうしの
自由運動は、スリーブ７によつて拘速され、回転
時の振動は規制される。しかしながら、上記の連
接構造は、スリーブ７のこじりモーメントを利用
した構造であつて、回転方向の動きを拘速するこ
とができず、防振上十分効果的な構造といえな
い。更に、上記のものは点あるいは線接触部があ
り、強度の面で信頼性ある構造とはいい難い。

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をな
くし、タービン動翼の連接部の変形、摩耗、フレ
ツテイング等が極めて小さく、強度上非常に信来
性の高い、しかも防振効果のすぐれた動翼の連接
装置を提供することにある。

本発明は、この目的を達成するために、動翼の
背部及び腹部からそれぞれ回転方向に沿つて突起
部を突設させ、隣り合う動翼の互いに対向するそ
れぞれの突起部の先端に、別体の連接子を摺動自
在に嵌入させ、回転中の動翼の捩り戻りにより、
上記の対向する連接子が互いのテーパ面で圧接し
回転軸方向と回転方向における力を、動翼間で伝
達させ、動翼を強固に連接させるようにしたこと
を特徴としている。

以下、図示の実施例につき本発明を詳細に説明
する。

第５図ないし第９図にわたつて、実施例の各部
が示されており、第５図において、動翼の背部４
Ａには第１突起部１５、腹部４Ｂには第２突起部
１４がそれぞれ一体的に突設されている。これら
の突起部は各動翼の半径方向中央部に位置させら
れていて、先端にはそれぞれ同一断面形状の不透
孔１７が穿設されている。そして、第１突起部１
５の不透孔１７には第１連接子２３、第２突起部
１４の不透孔１７には第２連接子１６がそれぞれ
摺動自在に嵌入されている。不透札１７の底部３
０と各連接子２３，１６の底部２７とは互いに面
接触できるように、それぞれ平面状に形成されて
いる。第１連接子２３の先端中央部は上流に面し
たテーパ面２８を有し、第２連接子１６の先端中
央部は下流に面していて凸状に緩やかに膨出した
テーパ面２９を有している。動翼静止時は、第５
図に示すように各隣接する連接子のテーパ面は若
干の間隙を保つているが、回転中の動翼は、矢印
１８の方向に捩り戻りがあるので、上記テーパ面
は互いに圧接するようになつている。

第６図に、不透孔１７及び第２連接子１６の形
状がよく示されている。同図ａにおいて、動翼腹
部４Ｂに突設した第２突起部１４は、円柱体であ
つて、第２突起部１４の不透札孔１７は、上流側
（図中左方）に小径半円部１９と下流側（図中右
方）に大径半円部２０とが互いに対向しこれらの
半円を曲線で結ぶあご部２１とによつて断面形状
を構成している。

図示していない第１突起部１５の不透孔は、断
面形状は上記第２突起部１４の不透孔と同一であ
るが、上流側に大径半円部が位置されており、向
きが逆になつている。不透孔１７と連接子（図は
第２連接子１６を示す）との嵌合状態を示してお
り、図によつて明らかなように、連接子は不透孔
と補形的な断面形状を有し、小径半円部２４、大
径半円部２５、あご部２６からなり、摺動可能な
ように両者間に僅少な間隙が存在している。

連接子１６，２３の詳細を第７図及び第８図に
示す。連接子のテーパ面２８，２９は、第７図で
明らかなように、大径半円部２５から小径半円部
２４に向つて突出するようになつており、第１及
び第２連接子２３，１６の圧接状態は、第８図に
示すように、凸状に緩やかに膨出したクラウンを
有するテーパ面２９が上流側にあつても、また下
流側にあつても差支えない。

第９図において、動翼２が回転すると捩りを戻
そうとする矢印方向の偶力１８が作用する。その
結果、隣接翼間の一組の連接子１６，２３が、互
いのテーパ面２８，２９において接触する。動翼
の捩り戻り力は、一組の連接子の接触面を回転方
向に対して傾斜させたテーパ面２８，２９におい
て捩り戻りを拘束させることにより生じる。腹部
４Ｂの第２突起部１４に嵌入させた第２連接子１
６に対する作用力は、回転方向（突起部長手方
向）における分力３１と、それに直角の回転軸方
向における分力３２とに分けられる。そして、回
転方向分力３１は、第２突起部１４の不透孔底部
３０と第２連接子１６の底部２７の接触部で支持
され、回転軸方向分力３２は、不透明１７のあご
部２１と第２連接子１６のあご部２６との接触部
で支持される。この際、第８図に示したように、
第２連接子１６のテーパ面２９にはクラウンが形
成しており、対向する第１連接子２３のテーパ面
２８は平面であるから、接触部はテーパ面におい
てほぼ中央部となり、片当り等のおそれはない。
しかも、接触面積の小さい部分は、ブロツクの中
央点であるから強度上問題はなく、連接子に作用
する分力３１，３２は、不透孔１７を介して腹部
４Ｂと背部４Ａの各突起部１４，１５に効果的に
伝達される。一方、隣接動翼の背部４Ａに突設し
た第１突起部１５の不透孔１７は、前記第２突起
部１４の不透孔とは互い違いに断面形状を形成し
ているから、第１突起部１５に嵌入した第１連接
子２３に作用する動翼捩り戻り拘束力の回転方向
分力及び回転軸方向分力は、第２連接子１６に作
用するそれぞれの分力３１，３２と方向が反対で
大きさが等しく、第１連接子２３に作用する場合
と同様な機構で支持される。

かくして、捩り戻り力は、それぞれ上述の各突
起部と各連接子との接触部で支持され、接触部に
作用する回転方向及び回転軸方向の分力３１，３
２によつて捩り戻りが拘束されるとともに、隣接
する動翼は互いに連接された状態となる。そし
て、タービン動翼に振動が発生した場合、これら
隣接する連接子２３のテーパ面２８及び２９、連
接子のあご部２６及び突起部の不透孔１７のあご
部２１、また、不透孔底部３０及び連接子底部２
７のそれぞれの接触部分に摩擦を伴なう微少すべ
りが発生して大きな減衰効果を発揮する。また、
前記接触部分が従来に比し広範囲にわたつてお
り、しかも作用力が大きいので、動翼の振動減衰
効果はより大きく発揮される。

以上述べた連接構造を隣接する動翼に、次々と
適用することにより、全周で切れ目なく連なつた
動翼の連接構造を実現することができる。

第１０図に本発明の別の実施例を示す。すなわ
ち、不透孔１７の底部３０にスペーサ３３を嵌着
させたもので、不透孔の加工精度を高めなくとも
よく、スペーサ３３の厚さを適宜加減して寸法調
整をすることができる。この場合の利点は、加工
精度を高めなくともよいから工数低減、ひいては
コストダウンが期待できる。動翼の防振効果につ
いては前記実施例と何ら異なるところはない。

以上の説明により、本発明の動翼の連接装置は
タービン動翼の連接部の変形、摩耗、フレツテイ
ング等が極めて小さく、強度上非常に信頼性の高
い、しかも防振効果を向上させる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はタービン翼車を示す一部正面図、第２
図及び第３図は従来の動翼の連接装置例を示す断
面図、第４図は前記例に示す小突起とスリーブと
の嵌合状態を示す断面図、第５図及び第６図ａは
実施例を示す断面図及び斜視図、第６図ｂは第６
図ａに示すＢ―Ｂ矢視図、第７図及び第８図は連
接子を説明するための図、第９図は動翼の防振効
果を説明するための断面図、第１０図は本発明の
別の実施例を示す一部断面図である。 ２…動翼、４Ａ…背部、４Ｂ…腹部、１４…第
２突起部、１５…第１突起部、１６…第２連接
子、１７…不透孔、１９，２４…小径半円部、２
０，２５…大径半円部、２１，２６…あご部、２
３…第１連接子、２７…連接子底部、２８，２９
…テーパ面、３０…不透孔底部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ロータ外周に植設された動翼の背部と腹部と
   にそれぞれロータ回転方向に沿つて第１突起部と
   第２突起部とを突設させ、互いに対向する大径半
   円部と小径半円部とこれら二つの半円を曲線で結
   ぶあご部とで構成される断面形状を有する不透孔
   を、前記第１突起部先端には小径半円部を上流側
   に配置・穿設させ、前記第２突起部先端には小径
   半円部を下流側に配置・穿設させ、これら第１及
   び第２突起部の各不透孔に摺動自在に、該不透孔
   に補形的な断面形状を有する第１及び第２連接子
   を嵌入させ、前記第１及び第２連接子は各先端部
   に互いに接触可能なテーパ面を有し、かつこれら
   連接子のいずれかのテーパ面に緩やかに膨出部を
   形成させ、タービン回転中に発生する動翼の捩れ
   戻り偶力は、隣接する動翼の対向する第１，第２
   突起部先端に取付けた第１，第２連接子の各テー
   パ面の中央において互いに圧接させることによつ
   て、回転方向における荷重は、連接子底部と突起
   部不透孔底面との接触部で保持され、回転軸方向
   における荷重は、小径半円部とあご部とで構成さ
   れる前記連接子と前記突起部不透孔との接触部で
   保持されることを特徴とする動翼の連接装置。