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JPS6316563B2 - - Google Patents
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JPS6316563B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6316563B2
JPS6316563B2 JP18037482A JP18037482A JPS6316563B2 JP S6316563 B2 JPS6316563 B2 JP S6316563B2 JP 18037482 A JP18037482 A JP 18037482A JP 18037482 A JP18037482 A JP 18037482A JP S6316563 B2 JPS6316563 B2 JP S6316563B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wheel
shaft
torque ring
key
torque
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.)
Expired
Application number
JP18037482A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5970802A (en
Inventor
Masachika Odawara
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP18037482A priority Critical patent/JPS5970802A/en
Publication of JPS5970802A publication Critical patent/JPS5970802A/en
Publication of JPS6316563B2 publication Critical patent/JPS6316563B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/025Fixing blade carrying members on shafts

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

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。[Detailed description of the invention] [Technical field of invention] The present invention relates to turbine rotors.

[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
等においては、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。
[Technical Background of the Invention] Generally, in low-pressure rotors of large steam turbines for power generation, etc., long blades with a large average diameter are used in order to flow a large amount of steam.

このような巨大なタービンロータにおいては、
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ヤフトと別体で
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嵌ホイールが採用されてい
る。
In such a huge turbine rotor,
In order to solve manufacturing technical and economical problems, a so-called shrink-fit wheel has been adopted, in which the wheel into which the blades of each stage are implanted is manufactured separately from the shaft, and then the wheel is heated before being fitted onto the rotor shaft. .

第1図はこのような焼嵌ホイールを有する蒸気
タービンロータを示しており、図において符号1
はタービンロータのシヤフトを示している。この
シヤフト1には、外周に羽根2を有する焼嵌ホイ
ール3がホイールボアキー4によりシヤフト1の
軸方向に沿つて複数個嵌着されている。
FIG. 1 shows a steam turbine rotor with such a shrink-fitted wheel, designated by the reference numeral 1 in the figure.
indicates the shaft of the turbine rotor. A plurality of shrink-fit wheels 3 having blades 2 on the outer periphery are fitted onto the shaft 1 by wheel bore keys 4 along the axial direction of the shaft 1 .

また、ホイール3の軸方向の動きを規制するた
めにロツキングキー5が配設されている。
Further, a locking key 5 is provided to restrict movement of the wheel 3 in the axial direction.

そしてこのように構成されたタービンロータで
は、蒸気のエネルギーは、羽根2によりトルクに
変換された後ホイール3に伝達され、このホイー
ル3からシヤフト1へのトルクの伝達はホイール
3の焼ばめ面の面圧による摩擦力とホイールボア
キー4により行なわれる。
In the turbine rotor configured in this way, steam energy is converted into torque by the blades 2 and then transmitted to the wheel 3, and the torque is transmitted from the wheel 3 to the shaft 1 through the shrink-fit surface of the wheel 3. This is done by the friction force due to the surface pressure and the wheel bore key 4.

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
シヤフト1より速く加熱されてシヤフト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がゆるんだ場合にはホイールボアキー
4によりトルク伝達が行われることとなる。なお
ホイール3内面の焼ばめ面は、シヤフト1との面
圧を一定に保つとともに内面接線方向応力を一様
に保持している。
In other words, in such a turbine rotor, in a stage where the pressure and temperature are relatively high near the steam inlet side, the wheel 3, which has a small heat capacity, is heated faster than the shaft 1 due to the operating conditions, creating a temperature difference between the wheel 3 and the shaft 1. It may come loose, and in the unlikely event that
If the wheel 3 becomes loose, torque is transmitted by the wheel bore key 4. Note that the shrink-fit surface on the inner surface of the wheel 3 maintains a constant surface pressure with the shaft 1 and maintains a uniform stress in the tangential direction of the inner surface.

[背景技術の問題点] しかしながら、このように構成されたタービン
ロータでは、ホイール3の内面にはホイールボア
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
りに応力が集中し、第2図に示すように、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℃の雰
囲気にさらされるホイール3ではホイール3が高
応力場となり、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。
[Problems with Background Art] However, in the turbine rotor configured in this manner, a wheel bore key groove 6 is provided on the inner surface of the wheel 3 in order to fit the wheel bore key 4, and this wheel bore key Stress concentrates around the groove 6, and as shown in Figure 2, stress corrosion cracking 7 (SCC) occurs around the wheel bore keyway 6.
may occur. In particular, when the wheel 3 is exposed to an atmosphere of about 130 to 150° C., the wheel 3 becomes a high stress field, and stress corrosion cracking 7 may occur in the wheel bore keyway 6.

[発明の目的] 本発明はかかる従来の事情に対処してなされた
もので、ホイールのホイールボアキー溝に発生す
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、ホイールとシヤフトとのトルク伝達を確
実に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。
[Object of the Invention] The present invention has been made in response to such conventional circumstances, and it is possible to eliminate the risk of stress corrosion cracking occurring in the wheel bore key groove of a wheel, and to improve torque transmission between the wheel and the shaft. The purpose is to provide a turbine rotor that can be used reliably.

[発明の概要] すなわち本発明は、羽根を有するホイールをシ
ヤフトの軸方向に沿つて単段ないし複数段嵌着し
てなるタービンロータにおいて、このホイールに
隣接してシヤフトに挿通され、ホイールとの接触
面に複数の係止用凸部を有するトルクリングと、
このトルクリングの係止用凸部と係合するように
前記ホイールに形成された複数の係止溝と、前記
トルクリングの内周面に複数設けられたキー溝
と、このキー溝に対応してシヤフト外周面に設け
られた第2のキー溝と、この第2のキー溝と前記
第1のキー溝間に挿入されたキーとを具備し、上
記ホイールとトルクリングの係合部と、上記トル
クリングとシヤフトのキー部とを介してホイール
の回転トルクをシヤフトに伝達するように構成し
たことを特徴とするタービンロータである。
[Summary of the Invention] That is, the present invention provides a turbine rotor in which a wheel having blades is fitted in a single stage or in multiple stages along the axial direction of a shaft, which is inserted into the shaft adjacent to the wheel and is connected to the wheel. a torque ring having a plurality of locking protrusions on a contact surface;
A plurality of locking grooves formed on the wheel to engage with the locking convex portion of the torque ring, a plurality of keyways provided on the inner peripheral surface of the torque ring, and a plurality of locking grooves corresponding to the keyways. a second keyway provided on the outer peripheral surface of the shaft; and a key inserted between the second keyway and the first keyway, and an engagement portion between the wheel and the torque ring; The turbine rotor is characterized in that it is configured to transmit the rotational torque of the wheel to the shaft via the torque ring and the key portion of the shaft.

[発明の実施例] 以下本発明の詳細を図面に示す一実施例につい
て説明する。
[Embodiment of the Invention] The details of the present invention will be described below with reference to an embodiment shown in the drawings.

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、図において符号1はタービンロータ
のシヤフトを示している。そして、このシヤフト
1には羽根2を外周面に植設されてなるホイール
3が軸方向に沿つて複数個嵌着されている。そし
てタービンロータの上流側に位置するホイール3
はそれぞれホイール3に隣接して配置され、シヤ
フト1にトルクを伝達するトルクリング8に連結
手段により連結されている。
FIG. 3 shows a turbine rotor according to an embodiment of the present invention, and in the figure, reference numeral 1 indicates the shaft of the turbine rotor. A plurality of wheels 3 having blades 2 implanted on the outer peripheral surface are fitted onto the shaft 1 along the axial direction. and a wheel 3 located upstream of the turbine rotor.
are each arranged adjacent to the wheel 3 and are connected by a connecting means to a torque ring 8 that transmits torque to the shaft 1.

なお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3は、従来と同様ホイールキー溝
6が形成され、このホイールキー溝6にはホイー
ルボアキー4が挿入されている。
The wheel 3 disposed on the downstream side of the steam inlet of the turbine rotor has a wheel keyway 6 formed therein as in the conventional case, and a wheel bore key 4 is inserted into the wheel keyway 6.

第4図および第5図は第3図のホイール3およ
びトルクリング8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
の側面には、周方向に沿つて180゜おいて2個のホ
イールキー溝9が形成されている。ホイール3に
隣接してシヤフト1を被嵌する円筒状のトルクリ
ング8が配設されており、このトルクリング8の
側面には、このトルクリング8と一体成形され前
述したホイール3のホイールキー溝9に挿入され
るトルクリングキー10が形成されている。トル
クリング8の内周面には180゜の角度をもつて2個
のトルクリングボアキー溝11が形成されてい
る。
4 and 5 are enlarged views of the wheel 3 and torque ring 8 shown in FIG. 3, and in the figures, reference numeral 3 indicates the wheel. wheel 3
Two wheel keyways 9 are formed at 180 degrees along the circumferential direction on the side surface of the wheel. A cylindrical torque ring 8 on which the shaft 1 is fitted is disposed adjacent to the wheel 3, and the side surface of the torque ring 8 is formed integrally with the torque ring 8 and has the aforementioned wheel key groove of the wheel 3. A torque ring key 10 to be inserted into 9 is formed. Two torque ring bore key grooves 11 are formed on the inner peripheral surface of the torque ring 8 at an angle of 180 degrees.

シヤフト1のこのトルクリングボアキー溝11
に対応する位置にはキー溝12が形成されてお
り、このキー溝12と前述したトルクリングボア
キー溝11とが形成する空間にはトルクリングボ
アキー13が挿入されている。なお図において符
号5はロツキングキーを示している。
This torque ring bore keyway 11 of shaft 1
A keyway 12 is formed at a position corresponding to , and a torque ring bore key 13 is inserted into the space formed by this keyway 12 and the torque ring bore keyway 11 described above. In the figure, reference numeral 5 indicates a locking key.

以上のように構成され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の焼ばめ面の面圧による
摩擦力によりシヤフト1に伝えられる。
In the turbine rotor configured as above,
During normal operation of the turbine rotor, torque from the wheel 3 is transmitted to the shaft 1 by frictional force due to surface pressure of the shrink-fit surface of the wheel 3.

一方、熱容量の小さいホイール3がシヤフト1
より速く加熱され、ホイール3がゆるんだ場合に
はホイール3のトルクはトルクリング8と一体に
形成されるトルクリングキー10を介してトルク
リングボアキー13に伝達され、このトルクリン
グボアキー13を介してシヤフト1に伝達され
る。
On the other hand, wheel 3 with a small heat capacity is connected to shaft 1.
When the wheel 3 is heated faster and becomes loose, the torque of the wheel 3 is transmitted to the torque ring bore key 13 via the torque ring key 10 formed integrally with the torque ring 8, and the torque ring bore key 13 is It is transmitted to the shaft 1 via.

しかしながら、このように構成されたタービン
ロータでは、トルクリング8はホイール3に比較
し、外径および重量が小さいため運転中の遠心力
の作用は非常に小さく、トルクリング8の焼ばめ
面の面圧を非常に小さくすることができる。
However, in the turbine rotor configured in this way, the torque ring 8 has a smaller outer diameter and weight than the wheel 3, so the action of centrifugal force during operation is very small, and the shrink-fit surface of the torque ring 8 Surface pressure can be made very small.

従つて、トルクリング8の内面接線方向応力は
非常に小さなものとなり、トルクリングボアキー
溝11に生ずる応力集中は小さくなり、このトル
クリングボアキー溝11に応力腐食割れの発生す
るおそれはない。
Therefore, the stress in the tangential direction of the inner surface of the torque ring 8 becomes extremely small, the stress concentration occurring in the torque ring bore keyway 11 becomes small, and there is no risk of stress corrosion cracking occurring in the torque ring bore keyway 11. .

また、以上のように構成されたタービンロータ
では、トルクリングキー10をトルクリング8と
一体加工したのでトルクリング8にトルクリング
キー10用のキー溝を設ける必要はなくなり、部
品点数が少なくなるとともに、キー溝部に発生す
る応力集中等の問題を解消することができる。
In addition, in the turbine rotor configured as described above, since the torque ring key 10 is integrally processed with the torque ring 8, there is no need to provide a key groove for the torque ring key 10 in the torque ring 8, and the number of parts is reduced. , it is possible to solve problems such as stress concentration occurring in the key groove portion.

なお、ホイール3の静翼に対する軸方向の位置
決めは、トルクリング8とホイール3との間隙を
例えばスペーサのようなもので管理することによ
り容易に行なうことができる。
Incidentally, the axial positioning of the wheel 3 with respect to the stationary blade can be easily performed by managing the gap between the torque ring 8 and the wheel 3 using, for example, a spacer.

[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、従来ホイールの内周面に形成されるキー溝
に生じていた応力腐食割れを完全に解消すること
ができるとともに、ホイールとシヤフトとのトル
ク伝達を確実に行なうことができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the turbine rotor of the present invention, it is possible to completely eliminate stress corrosion cracking that has conventionally occurred in the keyway formed on the inner circumferential surface of the wheel, and also to improve the relationship between the wheel and the wheel. Torque can be reliably transmitted to the shaft.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来のタービンロータを示す縦断面
図、第2図はキー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
ールおよびトルクリングを拡大して示す縦断面
図、第5図は第4図の斜視図である。 1……シヤフト、2……羽根、3……ホイー
ル、8……トルクリング、9……ホイールキー
溝、10……トルクリングキー、13……トルク
リングボアキー。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a conventional turbine rotor, FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing stress corrosion cracking occurring in the key part, and FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a turbine rotor according to an embodiment of the present invention. , FIG. 4 is an enlarged vertical sectional view showing the wheel and torque ring of FIG. 3, and FIG. 5 is a perspective view of FIG. 4. 1...Shaft, 2...Blade, 3...Wheel, 8...Torque ring, 9...Wheel keyway, 10...Torque ring key, 13...Torque ring bore key.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 羽根を有するホイールをシヤフトの軸方向に
沿つて単段ないし複数段嵌着してなるタービンロ
ータにおいて、 前記ホイールに隣接してシヤフトに挿通され、
ホイールとの接触面に複数の係止用凸部を有する
トルクリングと、このトルクリングの係止用凸部
と係合するように前記ホイールに形成された複数
の係止溝と、前記トルクリングの内周面に複数設
けられたキー溝と、このキー溝に対応して前記シ
ヤフト外周面に設けられた第2のキー溝と、この
第2のキー溝と前記第1のキー溝間に挿入された
キーとを具備し、上記ホイールとトルクリングの
係合部と、上記トルクリングとシヤフトのキー部
とを介してホイールの回転トルクをシヤフトに伝
達するように構成したことを特徴とするタービン
ロータ。
[Scope of Claims] 1. A turbine rotor in which a wheel having blades is fitted in a single stage or in multiple stages along the axial direction of a shaft, the rotor being inserted through the shaft adjacent to the wheel,
A torque ring having a plurality of locking protrusions on a contact surface with a wheel, a plurality of locking grooves formed in the wheel so as to engage with the locking protrusions of the torque ring, and the torque ring. a plurality of key grooves provided on the inner circumferential surface of the shaft; a second key groove provided on the outer circumferential surface of the shaft corresponding to the key groove; and a space between the second key groove and the first key groove. and an inserted key, and is configured to transmit rotational torque of the wheel to the shaft via an engaging portion between the wheel and the torque ring, and a key portion between the torque ring and the shaft. turbine rotor.
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