JP5881355B2 - Stator blades and steam turbines - Google Patents
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Description
本発明は、蒸気タービンに用いられる静翼、及びこの静翼を備えた蒸気タービンに関する。 The present invention relates to a stationary blade used in a steam turbine, and a steam turbine including the stationary blade.
近年、軽量化を図るために、内部を中空構造とした静翼を備えた蒸気タービンが知られている。
また、静翼の性能向上を図るために、静翼の内部と外部とを連通させるスリットを設け、静翼の表面に付着した水滴を内部に取り込んで除去する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。このように内部に取り込まれた水は、静翼と結合されているシュラウドに向けて流されて排出される。
In recent years, a steam turbine including a stationary blade having a hollow structure in order to reduce weight has been known.
In addition, in order to improve the performance of the stationary blade, a technology has been proposed in which a slit is provided to communicate the interior and exterior of the stationary blade, and water droplets attached to the surface of the stationary blade are taken in and removed (for example, Patent Document 1). The water thus taken into the interior is discharged toward the shroud connected to the stationary blade and discharged.
このような蒸気タービンの静翼には、その外装形状(幾何学的形状)や質量、タービン作動時における静翼周囲の環境(例えば、静翼を通過する蒸気の流速や質量等)に応じて、自励振動(フラッタ)が生じることがある。特に、静翼の質量が小さい場合や、翼高さが長い場合に、自励振動が生じ易くなってしまうことが知られている。
さらに、内部を中空構造とした静翼(以下、「中空静翼」と称する)は、内部を中実構造とした静翼(以下、「中実静翼」と称する)に比べて軽量なものとなる。よって、中空静翼には、中実静翼に比べて自励振動が生じ易いことから、これを抑制する必要が生じる。
Depending on the outer shape (geometric shape) and mass of the steam blades of such a steam turbine, the environment around the stator blades during turbine operation (for example, the flow velocity and mass of the steam passing through the stator blades) Self-excited vibration (flutter) may occur. In particular, it is known that self-excited vibration is likely to occur when the mass of the stationary blade is small or when the blade height is long.
Furthermore, a stationary blade having a hollow structure inside (hereinafter referred to as “hollow stationary blade”) is lighter than a stationary blade having a solid structure inside (hereinafter referred to as “solid stationary blade”). It becomes. Therefore, since the self-excited vibration is more likely to occur in the hollow stationary blade than in the solid stationary blade, it is necessary to suppress this.
このような自励振動を抑制するため、中空静翼の内部に減衰機構(ダンパ)を設けることで、静翼に生じた振動を減衰させる技術も提案されている(例えば、特許文献2参照)。 In order to suppress such self-excited vibration, a technique for attenuating vibration generated in the stationary blade by providing a damping mechanism (damper) inside the hollow stationary blade has been proposed (for example, see Patent Document 2). .
図7は、このような減衰構造を設けた静翼の一例を示し、図7(A)は静翼の要部の横断面図、図7(B)は静翼の要部の側面図である。 FIG. 7 shows an example of a stationary blade provided with such a damping structure. FIG. 7A is a cross-sectional view of the main part of the stationary blade, and FIG. 7B is a side view of the main part of the stationary blade. is there.
図において、静翼1は、主に腹側を構成する腹側部材2と、主に背側を構成する背側部材3とを有している。また、腹側部材2と背側部材3とは、それぞれ金属製の板状部材を湾曲することで構成されており、その両縁付近が互いに溶接により接合されている。腹側部材2は、表面側が静翼1の腹面4をとなるように反りが形成されている。また、背側部材3は、表面側が静翼1の背面5となるように反りが形成されている。さらに、腹側部材2と背側部材3とは、その反りを異ならせることによって内部を中空構造とし、その内部に空洞部6を形成している。
In the figure, the
空洞部6には、その中央部分を基部7aとして腹側部材2の裏面2aに溶接固定された弓形板バネ7が設けられている。また、空洞部6は、例えば、腹側部材2に形成されたスリット2b,2cによって、静翼1の内部(空洞部6)と外部とが連通され、静翼1の表面に付着した水滴を内部に取り込んで除去するようにしている。
The
弓形板バネ7は、基部7aから端部7b,7cとの間に、腹側部材2から背側部材3に向う傾斜接続部7d,7eを形成し、端部7b,7cを背側部材3の裏面3cに当接させている。
The
ところで、上述のような弓形板バネ7を用いた静翼1にあっては、弓形板バネ7の中央部分を基部7aとし、その両端を背側部材3の裏面3cに当接させていることから、そのバネ圧は静翼1の蒸気入口側(矢印Qで蒸気の流入方向を示す)と出口側の両方に加わるように設定されている。なお、蒸気入口側は静翼1の整流方向上流側、蒸気出口側は静翼1の整流方向下流側となる。
By the way, in the
一方、蒸気タービンの運転時の静翼1は、蒸気出口側が捩れる振動モードとなるため、ダンパ機能はできるだけ蒸気出口側に集中することが望ましい。
On the other hand, since the
しかしながら、上述した弓形板バネ7にあっては、静翼1の蒸気入口側と出口側の双方に略同じ面積で裏面3cに当接していることから、蒸気出口側に必要なだけのダンパ機能を十分に付与することができず、静翼1全体として十分な減衰性能を得ることができないという問題が生じていた。また、蒸気入口側と出口側との減衰機能がアンバランスとなると、不十分な減衰に伴う振動の発生によって両端7b,7cと裏面3cとの当接状態が点接触や線接触となり易く、当接面積が確保されずにさらなる振動の発生要因となるという問題が生じていた。
However, since the
しかも、弓形板バネ7にあっては、両端7b,7cの二ヶ所を裏面3cに当接させていることから、板バネ全体が大型化するばかりでなく、中央部分の基部7aを含む三ヶ所を裏面2a,3cに面接触させる必要が生じることと相俟って、静翼1の外装形状や質量ごとにバネ圧や形状等を変更する専用品となってしまい、共用化が困難で汎用性に劣るという問題も生じていた。
Moreover, in the bow-
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、簡素な構成で自励振動抑制すると共に、その減衰機能を容易に確保することができ、しかも、汎用性を向上させることができる静翼及び蒸気タービンを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and can suppress self-excited vibration with a simple configuration, easily ensure its damping function, and improve versatility. It is an object of the present invention to provide a stationary vane and a steam turbine that can be used.
上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を提案している。
即ち、本発明に係る静翼は、前縁部分と後縁部分において接合される腹側部材と背側部材の各裏面によって空洞部が画成された静翼本体と、前記空洞部に配置される背側板状バネ部材と、を有する静翼において、前記腹側部材の翼高さ方向断面は、前記前縁部分から前記後縁部分にかけて小さい曲率の湾曲をなし、前記背側部材の翼高さ方向断面は、前記前縁部分において大きい曲率で湾曲したあと前記後縁部分にかけて前記腹側部材よりも小さい曲率の湾曲をなし、前記背側板状バネ部材の一端側の縁部は、前記前縁部分において、前記腹側部材の前記裏面に固定され、前記背側板状バネ部材の他端側は、翼形中心線の中央よりも前記前縁部分側から前記後縁部分にかけて、前記背側部材の前記裏面との摺接面を有し、前記背側板状バネ部材の一端側と他端側とは、前記摺接面に押圧力を付与する接続部で接続されている、ことを特徴とする。
または、前縁部分と後縁部分において接合される腹側部材と背側部材の各裏面によって空洞部が画成された静翼本体と、前記空洞部に配置される腹側板状バネ部材と、を有する静翼において、前記腹側部材の翼高さ方向断面は、前記前縁部分から前記後縁部分にかけて小さい曲率の湾曲をなし、前記背側部材の翼高さ方向断面は、前記前縁部分において大きい曲率で湾曲したあと前記後縁部分にかけて前記腹側部材よりも小さい曲率の湾曲をなし、前記腹側板状バネ部材の一端側の縁部は、前記前縁部分において、前記背側部材の前記裏面に固定され、前記腹側板状バネ部材の他端側は、翼形中心線の中央よりも前記前縁部分側から前記後縁部分にかけて、前記腹側部材の前記裏面との摺接面を有し、前記腹側板状バネ部材の一端側と他端側とは、前記摺接面に押圧力を付与する接続部で接続されている、ことを特徴とする。
さらには、前縁部分と後縁部分において接合される腹側部材と背側部材の各裏面によって空洞部が画成された静翼本体と、 前記空洞部に配置される背側板状バネ部材及び腹側板状バネ部材と、を有する静翼において、前記腹側部材の翼高さ方向断面は、前記前縁部分から前記後縁部分にかけて小さい曲率の湾曲をなし、前記背側部材の翼高さ方向断面は、前記前縁部分において大きい曲率で湾曲したあと前記後縁部分にかけて前記腹側部材よりも小さい曲率の湾曲をなし、前記背側板状バネ部材の一端側の縁部は、前記前縁部分において、前記腹側部材の前記裏面に固定され、前記背側板状バネ部材の他端側は、翼形中心線の中央よりも前記前縁部分側から前記後縁部分にかけて、前記背側部材の前記裏面との摺接面を有し、前記背側板状バネ部材の一端側と他端側とは、前記摺接面に押圧力を付与する接続部で接続されており、前記腹側板状バネ部材の一端側の縁部は、前記前縁部分において、前記背側部材の前記裏面に固定され、前記腹側板状バネ部材の他端側は、翼形中心線の中央よりも前記前縁部分側から前記後縁部分にかけて、前記腹側部材の前記裏面との摺接面を有し、前記腹側板状バネ部材の一端側と他端側とは、前記摺接面に押圧力を付与する接続部で接続されている、ことを特徴とする。
加えて、前記前縁部分の前記腹側部材と前記背側部材が接合される部分の翼高さ方向断面が、曲線で構成されていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
That is, the stationary blade according to the present invention, before and stationary blade body cavity is defined by the rear surface of the flank member and dorsal member to be bonded in the edge portion and trailing edge portion, said cavity in stationary blade having a dorsal plate spring member that will be positioned, a blade height direction cross section of the ventral member, a curved small curvature toward the trailing edge portion from said front edge portion, the back-side member The blade height direction cross section of the front edge portion is curved with a large curvature at the front edge portion and then curved toward the rear edge portion with a smaller curvature than the ventral member, and the edge portion on one end side of the dorsal plate spring member is The front edge portion is fixed to the back surface of the ventral member, and the other end side of the back plate spring member is from the front edge portion side to the rear edge portion rather than the center of the airfoil center line. The back plate spring portion has a sliding contact surface with the back surface of the back member. The one end and the other end of the said sliding contact surface are connected by the connecting portion for applying a pressing force to, characterized in that.
Alternatively, a stationary blade body in which a cavity is defined by the back surfaces of the ventral member and the back member joined at the front edge part and the rear edge part, and a ventral plate spring member disposed in the cavity part, The blade height direction cross section of the ventral member has a small curvature curve from the front edge portion to the rear edge portion, and the blade height direction cross section of the back side member is the front edge. After bending with a large curvature in the part, the curved part having a smaller curvature than the ventral member is formed over the rear edge part, and the edge part on the one end side of the ventral plate-like spring member is the back side member at the front edge part. The other end side of the ventral plate spring member is slidably contacted with the back surface of the ventral member from the front edge portion side to the rear edge portion rather than the center of the airfoil center line. One end side and the other end side of the ventral plate spring member , The sliding contact surface are connected by the connecting portion for applying a pressing force to, characterized in that.
Furthermore, a stationary blade body in which a cavity is defined by the back surfaces of the abdominal member and the back member joined at the front edge portion and the rear edge portion, a back plate spring member disposed in the cavity portion, and A stationary blade having a ventral plate-like spring member, wherein the blade height direction cross section of the ventral member has a small curvature from the front edge portion to the rear edge portion, and the blade height of the back member A cross section in a direction is curved with a large curvature at the front edge portion and then curved with a smaller curvature than the ventral member over the rear edge portion, and an edge on one end side of the dorsal plate spring member is the front edge In the portion, the back side member is fixed to the back surface of the abdominal side member, and the other end side of the back side plate spring member extends from the front edge portion side to the rear edge portion rather than the center of the airfoil center line. Having a sliding contact surface with the back surface, and the back plate-like bar One end side and the other end side of the net member are connected by a connection portion that applies a pressing force to the sliding contact surface, and an edge portion on one end side of the abdominal plate spring member is the front edge portion, The back surface of the ventral member is fixed to the back surface of the back member, and the other end side of the ventral plate spring member extends from the front edge portion side to the trailing edge portion rather than the center of the airfoil center line. The one end side and the other end side of the abdominal plate spring member are connected to each other by a connecting portion that applies a pressing force to the sliding contact surface.
In addition, the blade height direction cross section of the portion where the abdomen side member and the back side member of the front edge portion are joined is configured by a curve.
このような構成によれば、簡素な構成で自励振動抑制すると共に、その減衰機能を容易に確保することができ、しかも、汎用性を向上することができる。 According to such a configuration, the self-excited vibration can be suppressed with a simple configuration, the damping function can be easily secured, and versatility can be improved.
また、本発明に係る静翼においては、前記背側板状バネ部材の前記接続部は、前記背側板状バネ部材の一端側と他端側を接続するように、前記腹側部材の前記裏面から前記背側部材の前記裏面に向かうに従って漸次前記後縁部分側に延在することを特徴とする。
または、前記腹側板状バネ部材の前記接続部は、前記腹側板状バネ部材の一端側と他端側を接続するように、前記背側部材の前記裏面から前記腹側部材の前記裏面に向かうに従って漸次前記後縁部分側に延在することを特徴とする。
In the stationary blade according to the present invention, the connecting portion of the back plate-like spring member is connected to the one end side and the other end side of the back plate-like spring member from the back surface of the ventral member. It is characterized by gradually extending toward the rear edge portion side toward the back surface of the back side member .
Or the said connection part of the said belly side plate-shaped spring member goes to the said back surface of the said belly side member from the said back surface of the said back side member so that the one end side and other end side of the said belly side plate spring member may be connected. And gradually extending toward the trailing edge portion.
このような構成によれば、板状バネ部材のバネ圧を容易に設定することができる。 According to such a configuration, the spring pressure of the plate spring member can be easily set.
さらに、本発明に係る静翼においては、前記背側板状バネ部材の他端側は、前記背側部材の前記裏面の前記後縁部分側の端部付近に至るまで該裏面に添って延びていることを特徴とする。
または、前記腹側板状バネ部材の他端側は、前記腹側部材の前記裏面の前記後縁部分側の端部付近に至るまで該裏面に添って延びていることを特徴とする。
Furthermore, in the stationary blade according to the present invention, the other end side of the back plate-like spring member extends along the back surface until it reaches the vicinity of the end portion of the back surface of the back member on the rear edge portion side. It is characterized by being.
Alternatively, the other end side of the abdominal plate spring member extends along the back surface to the vicinity of the end portion of the back surface of the abdominal member on the rear edge portion side.
このような構成によれば、静翼本体の下流側の端部、即ち、静翼本体の整流方向下流側の自動振動抑制効果を容易に確保することができる。 According to such a configuration, it is possible to easily ensure the automatic vibration suppressing effect on the downstream end of the stationary blade body, that is, on the downstream side in the rectification direction of the stationary blade body.
また、本発明の蒸気タービンは、上記静翼が、ロータ軸の周方向に所定の間隔で配列されていることを特徴とする。 The steam turbine of the present invention is characterized in that the stationary blades are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction of the rotor shaft.
このような構成によれば、簡素な構成で自励振動抑制すると共に、その減衰機能を容易に確保することができ、しかも、汎用性を向上することができる。 According to such a configuration, the self-excited vibration can be suppressed with a simple configuration, the damping function can be easily secured, and versatility can be improved.
さらに、本発明に係る蒸気タービンにおいては、前記静翼本体に、表面側から前記空洞部の内部へと水滴を案内するスリットが形成されていることを特徴とする。 Furthermore, in the steam turbine according to the present invention, a slit for guiding water droplets from the surface side to the inside of the cavity is formed in the stationary blade body.
このような構成によれば、静翼本体の表面に付着した水滴を空洞部に取り込んで除去することができる。 According to such a configuration, water droplets adhering to the surface of the stationary blade body can be taken into the cavity and removed.
本発明の静翼及び蒸気タービンによれば、簡素な構成で自励振動抑制すると共に、その減衰機能を容易に確保することができ、しかも、汎用性を向上することができる。 According to the stator blade and the steam turbine of the present invention, the self-excited vibration can be suppressed with a simple configuration, the damping function can be easily secured, and versatility can be improved.
次に、本発明の一実施形態に係る静翼及び蒸気タービンについて、図面を参照して説明する。尚、以下に示す実施例は本発明の静翼及び蒸気タービンにおける好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。また、以下に示す実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、以下に示す実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。 Next, a stationary blade and a steam turbine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The following examples are preferred specific examples of the stationary blades and steam turbines of the present invention, and may have various technically preferable limitations. However, the technical scope of the present invention is particularly limited to the present invention. Unless stated to limit the invention, it is not limited to these embodiments. In addition, the constituent elements in the embodiments shown below can be appropriately replaced with existing constituent elements and the like, and various variations including combinations with other existing constituent elements are possible. Therefore, the description of the embodiment described below does not limit the contents of the invention described in the claims.
図1は本発明の一実施形態に係る静翼を搭載した蒸気タービンの概略構成を模式的に示す説明図、図2は本発明の一実施形態を示す蒸気タービンを低圧最終段側から見た要部の外観斜視図、図3は本発明の一実施形態を示す静翼を背側から見た拡大図、図4は本発明の静翼を示し、図4(A)は静翼の翼形を示す断面図、図4(B)は板状バネ部材の断面図である。 FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a schematic configuration of a steam turbine equipped with a stationary blade according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view of the steam turbine showing an embodiment of the present invention from the low-pressure final stage side. FIG. 3 is an enlarged perspective view of a stationary blade showing an embodiment of the present invention viewed from the back side, FIG. 4 shows the stationary blade of the present invention, and FIG. 4 (A) is a blade of the stationary blade. FIG. 4B is a cross-sectional view of a plate-like spring member.
図1に示すように、本実施例に係る蒸気タービン10は、例えば、原子力発電プラント等で用いられる低圧蒸気タービンであり、高圧の蒸気を発生する蒸気発生器11と、蒸気発生器11から高圧の蒸気が直接供給される高圧蒸気タービン12と、蒸気発生器11及び高圧蒸気タービン12からの蒸気の湿分を分離して加熱する湿分分離加熱器13と、湿分分離加熱器13から低圧の蒸気が供給される蒸気タービン10が設けられている。以降、本実施の形態では、蒸気タービン10として湿分分離加熱器13から蒸気の供給を受ける低圧蒸気タービンについて説明する。
As shown in FIG. 1, a
蒸気タービン10において、湿分分離加熱器13からの蒸気は、蒸気入口14に供給されて該蒸気タービン10に形成されている蒸気通路15をロータ軸16の軸方向(図中、矢印Aで示す)に沿って流通する。蒸気通路15には、動翼17と静翼18が交互に配置されており、蒸気タービン10は、静翼18での圧力降下によって運動エネルギを生じさせ、これを動翼17によって回転トルクに変換している。これにより、動翼17を結合したロータ軸16は、動翼17で変換した回転トルクによって回転する。
In the
静翼18は、図1〜図3に示すように、ロータ軸16の径方向(図中、矢印Rで示す)の内側端18aがシュラウド19に、径方向の外側端18bが翼根リング20に、それぞれ溶接により結合されている(図3に溶接部を符号21で示す)。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
動翼17と静翼18とは、図1に示すように、一対となって一つの段22が必要に応じた数だけ配置されている。また、段22は、蒸気通路15を上流側から下流側に向かうに従って、動翼17及び静翼18の翼高さが長くなるよう構成されている。蒸気通路15の最も下流側にある段22を「低圧最終段」という。低圧最終段22の静翼18は、上流側の段22にある静翼18に比べて、特に翼高さが長いものとなっている。低圧最終段22において、静翼18は、図2及び図3に示すように、ロータ軸16の周方向(図中、矢印Pで示す)に所定の間隔で複数配列されており、翼群23を形成している。
As shown in FIG. 1, the moving
静翼18は、図4(A)に示すように、主に腹側を構成する腹側部材24と、主に背側を構成する背側部材25と、を備えている。腹側部材24と背側部材25とは、それぞれ金属製の板状部材を、互いに異なる反り方で湾曲させたもので、それぞれ金属製の板状部材を互いに異なる反り方で湾曲させ、その両縁付近を縁部に沿って互いに溶接により接合することで、その静翼本体としての外装形状が形成される。なお、本実施の形態においては、蒸気の入口側に位置する前縁部分(矢印Qで蒸気の流入方向を示す)はTIG溶接(符合26)、蒸気の出口側に位置する後縁部分はレーザ溶接(符合27)によって接合されている。腹側部材24は、表面側が静翼18の腹面28をとなるように反りが形成されている。また、背側部材25は、表面側が静翼18の背面29となるように反りが形成されている。さらに、腹側部材24と背側部材25とは、その反りの曲率を異ならせることによって内部を中空構造として空洞部30を形成している。すなわち、腹側部材24の裏面24cと背側部材25の裏面25aとの間には、翼高さ方向(ロータ軸16の径方向)に沿って延びる空洞部30が形成される。また、静翼18の内部には、腹側部材24の裏面24cと背側部材25の裏面25aとにより、翼内面が形成されることになる。なお、蒸気入口側は静翼18の整流方向上流側、蒸気出口側は静翼18の整流方向下流側となる。
As shown in FIG. 4A, the
腹側部材24と背側部材25とは、略同一の長さにわたって翼高さ方向に沿って延びている。また、腹側部材24には、前縁側のスリット24aと後縁側のスリット24bとが径方向Rに沿って複数形成されている。
なお、「翼高さ方向」とは、図4(A)に示す翼形断面(ロータ軸16の軸線と平行な横断面)に垂直な方向であり、静翼18の翼型中心線Cに直交する方向である。また、スリット24a,24bと略同様のスリットを背側部材25にも形成することができる。さらに、スリット24a,24bの形状や長さ等は任意である。
The
The “blade height direction” is a direction perpendicular to the airfoil cross section (a cross section parallel to the axis of the rotor shaft 16) shown in FIG. The directions are orthogonal. In addition, slits substantially the same as the
このように、本実施例の静翼18においては、腹側部材24が静翼18の空洞部30よりも腹側を構成し、背側部材25が静翼18の空洞部30よりも背側を構成している。
Thus, in the
静翼18の内部に形成された空洞部30は、腹側部材24に形成されているスリット24a,24bを介して、静翼18の外部と連通している。空洞部30とスリット24a,24bが形成された静翼18において、腹面28に付着している水は、例えば、蒸気圧力を受けて腹面28を移動し、図4(A)に矢印Wで示すように、スリット24a,24bから空洞部30に流入可能となっている。
The
空洞部30に取り込まれた水は、シュラウド19に向けて流れる。このシュラウド19には、図3に示すように、静翼18の空洞部30と連通する開口31が形成されており、空洞部30の水は、矢印Eで示すように、この開口31から排出可能となっている。
The water taken into the
このように内部に空洞部30を有する中空の静翼18は、内部に空洞部30を有しない中実静翼に比べて固有振動数が比較的小さなものとなっており、蒸気タービン10の作動時において、自励振動(フラッタ)が生じ易くなっている。自励振動が生じると、静翼18には弾性変形による撓みや捩れが生じ、静翼18の腹側部材24と背側部材25との間には、相対的な位置変動が生じる。
As described above, the hollow
この相対的な位置変動を減衰するため、本実施の形態に係る静翼18においては、空洞部30から、翼内面(裏面24c,裏面25a)の一方に摺接可能な板状バネ部材32が設けられており、静翼18が弾性変形すると、この板状バネ部材32は、翼内面(裏面24c,裏面25a)の一方との間に摩擦が生じるようにしている。
In order to attenuate this relative positional fluctuation, in the
具体的には、板状バネ部材32は、翼高さ方向に沿って長さ(以下、板状バネ部材32に関して「長さ方向」と称する)を有し、翼形中心線Cに沿って幅(以下、板状バネ部材32に関して「幅方向」と称する)を有する板金部材のプレス成形品から形成されている。また、板状バネ部材32は、長さ方向に沿う縁部のうち、前縁(蒸気の入口側)側を固定部32aとして害長さ方向に沿って溶接することによって腹側部材24の裏面24cに固定されている。さらに、板状バネ部材32は、幅方向の中央付近から後縁(蒸気の出口側)にわたる範囲を押圧部32bとして背側部材25の裏面25aを摺接可能に押圧している。また、板状バネ部材32の固定部32aと押圧部32bとの間の部分は、裏面24cと裏面25aとにわたるように傾斜して固定部32aと押圧部32bとを接続する接続部32cを構成しており、この接続部32cの傾斜角度(接続部32cと押圧部32bとの境界部分の角部分の角度を含む)によって、図4(B)に示すように、押圧部32bにバネ性を付与している。したがって、所定の長さ方向及び幅方向において裏面24cに固定部32aを密着させると共に、所定の長さ方向及び幅方向において裏面25aに押圧部32bを摺接可能な密着状態で押圧している。また、押圧部32bは裏面25aに対して摺接可能となっている。しかも、本実施の形態においては、押圧部32bは、翼型中心線Cの中央よりも前縁側から後縁付近にわたる範囲で裏面25aを押圧している。これにより、静翼18の蒸気の出口側において広範囲の面積で静翼18の自励振動を抑制する減衰作用を及ぼすことが可能となっている。
Specifically, the
このような構成において、空洞部30に配設された状態(初期状態)においては、板状バネ部材32は、撓み(接続部32cの傾斜角度)により、図4(B)に示すように、僅かに弾性変形するように形成されている。この弾性力により、板状バネ部材32は、図4(A)に示すように、押圧部32bが背側部材25を裏面25aから押圧するようになっている。つまり、板状バネ部材32は、空洞部30に配設すると、主として背側部材25の裏面25aを、静翼18の翼厚方向外向きに付勢するように構成されている。
In such a configuration, in a state (initial state) disposed in the
なお、「翼厚方向」とは、図4(A)に示す翼形断面において、翼型中心線Cと直交する静翼18の厚さ方向を意味している。
The “blade thickness direction” means the thickness direction of the
板状バネ部材32の弾性力により、主として静翼18の蒸気の出口側が弾性変形して腹側部材24の裏面24cと背側部材25の裏面25aとの間に相対的な位置変動が生じると、この付勢力に応じた大きさの動摩擦力が作用可能となっている。
When the steam outlet of the
蒸気タービン10の作動時において、その運転条件によっては、静翼18に自励振動が生じ、静翼18が弾性変形しようとすることがある。
During operation of the
このとき、板状バネ部材32は、主として背側部材25の裏面25aと広い範囲で押圧することにより、腹側部材24と背側部材25との相対的な位置変動を抑制する方向に動摩擦力が生じる。この動摩擦力により、腹側部材24と背側部材25との間における相対的な位置変動が減衰される。この結果、静翼18に生じる自励振動を抑制することができる。
At this time, the plate-
ところで、上記実施の形態においては、板状バネ部材32は、固定部32aを腹側部材24の裏面24cに片持ち状態で接合し、押圧部32bをへ側部材25の裏面25aに広い範囲で押圧させる構成を開示したが、例えば、図5に示すように、板状バネ部材42の前縁側の固定部42aを背側部材25の蒸気の入口側付近の裏面25aに片持ち状態で接合し、板状バネ部材42の後縁側の摺接部42bを腹側部材24の裏面24cの蒸気の入口側付近から出口側付近に跨って当接させ、接続部42cの傾斜角度によってバネ性(撓み)を持たせる構成としても良い。また、図6に示すように、板状バネ部材32と板状バネ部材42とを径方向Rに沿って(紙面奥行き方向に沿って)交互に配置しても良い。この際、板状バネ部材32と板状バネ部材42とは、各々1つ以上を用いるが、同数(対)とする必要はない。
By the way, in the said embodiment, the plate-shaped
このように、本発明の静翼及び蒸気タービンにあっては、片持ちの板状バネ部材32,42として蒸気の出口側を主として押圧するように構成し、そのバネ圧を一つの接続部32c,42cで設定可能とすることができ、しかも、押圧部32b,42bのみを裏面25a(又は裏面24c)に沿うように形成することにより、簡素な構成で自励振動抑制すると共に、その減衰機能を容易に確保することができ、しかも、汎用性を向上することができる。
Thus, in the stationary blade and the steam turbine of the present invention, the cantilevered plate-
10…蒸気タービン
18…静翼
24…腹側部材(腹側部)
24a…スリット
24b…スリット
24c…裏面
25…背側部材(背側部)
25a…裏面
30…空洞部
32…板状バネ部材
32a…固定部
32b…押圧部
32c…接続部
DESCRIPTION OF
24a ...
25a ... Back 30 ...
Claims (10)
前記空洞部に配置される背側板状バネ部材と、
を有する静翼において、
前記腹側部材の翼高さ方向断面は、前記前縁部分から前記後縁部分にかけて小さい曲率の湾曲をなし、
前記背側部材の翼高さ方向断面は、前記前縁部分において大きい曲率で湾曲したあと前記後縁部分にかけて前記腹側部材よりも小さい曲率の湾曲をなし、
前記背側板状バネ部材の一端側の縁部は、前記前縁部分において、前記腹側部材の前記裏面に固定され、
前記背側板状バネ部材の他端側は、翼形中心線の中央よりも前記前縁部分側から前記後縁部分にかけて、前記背側部材の前記裏面との摺接面を有し、
前記背側板状バネ部材の一端側と他端側とは、前記摺接面に押圧力を付与する接続部で接続されている、
ことを特徴とする静翼。 A stationary blade body cavity is defined by the rear surface of the flank member and dorsal material to be joined at a leading edge portion and trailing edge portion,
A dorsal plate spring member that will be disposed in the cavity,
In a stationary blade having
The blade height direction cross section of the ventral member has a small curvature curve from the leading edge portion to the trailing edge portion,
The wing height direction cross section of the dorsal member is curved with a large curvature at the front edge portion and then curved with a smaller curvature than the ventral member over the trailing edge portion,
An edge portion on one end side of the back plate-like spring member is fixed to the back surface of the ventral member at the front edge portion,
The other end side of the back plate spring member has a sliding surface with the back surface of the back member from the front edge portion side to the rear edge portion rather than the center of the airfoil center line,
The one end side and the other end side of the dorsal plate spring member are connected by a connecting portion that applies a pressing force to the sliding contact surface.
A stationary blade characterized by that.
前記空洞部に配置される腹側板状バネ部材と、
を有する静翼において、
前記腹側部材の翼高さ方向断面は、前記前縁部分から前記後縁部分にかけて小さい曲率の湾曲をなし、
前記背側部材の翼高さ方向断面は、前記前縁部分において大きい曲率で湾曲したあと前記後縁部分にかけて前記腹側部材よりも小さい曲率の湾曲をなし、
前記腹側板状バネ部材の一端側の縁部は、前記前縁部分において、前記背側部材の前記裏面に固定され、
前記腹側板状バネ部材の他端側は、翼形中心線の中央よりも前記前縁部分側から前記後縁部分にかけて、前記腹側部材の前記裏面との摺接面を有し、
前記腹側板状バネ部材の一端側と他端側とは、前記摺接面に押圧力を付与する接続部で接続されている、
ことを特徴とする静翼。 A stationary blade body cavity is defined by the rear surface of the flank member and dorsal material to be joined at a leading edge portion and trailing edge portion,
A ventral plate spring member that will be disposed in the cavity,
In a stationary blade having
The blade height direction cross section of the ventral member has a small curvature curve from the leading edge portion to the trailing edge portion,
The wing height direction cross section of the dorsal member is curved with a large curvature at the front edge portion and then curved with a smaller curvature than the ventral member over the trailing edge portion,
An edge portion on one end side of the abdominal plate spring member is fixed to the back surface of the back member at the front edge portion,
The other end side of the ventral plate spring member has a sliding surface with the back surface of the ventral member from the front edge part side to the rear edge part rather than the center of the airfoil center line,
The one end side and the other end side of the abdominal plate spring member are connected by a connecting portion that applies a pressing force to the sliding contact surface.
A stationary blade characterized by that.
前記空洞部に配置される背側板状バネ部材及び腹側板状バネ部材と、
を有する静翼において、
前記腹側部材の翼高さ方向断面は、前記前縁部分から前記後縁部分にかけて小さい曲率の湾曲をなし、
前記背側部材の翼高さ方向断面は、前記前縁部分において大きい曲率で湾曲したあと前記後縁部分にかけて前記腹側部材よりも小さい曲率の湾曲をなし、
前記背側板状バネ部材の一端側の縁部は、前記前縁部分において、前記腹側部材の前記裏面に固定され、
前記背側板状バネ部材の他端側は、翼形中心線の中央よりも前記前縁部分側から前記後縁部分にかけて、前記背側部材の前記裏面との摺接面を有し、
前記背側板状バネ部材の一端側と他端側とは、前記摺接面に押圧力を付与する接続部で接続されており、
前記腹側板状バネ部材の一端側の縁部は、前記前縁部分において、前記背側部材の前記裏面に固定され、
前記腹側板状バネ部材の他端側は、翼形中心線の中央よりも前記前縁部分側から前記後縁部分にかけて、前記腹側部材の前記裏面との摺接面を有し、
前記腹側板状バネ部材の一端側と他端側とは、前記摺接面に押圧力を付与する接続部で接続されている、
ことを特徴とする静翼。 A stationary blade body cavity is defined by the rear surface of the flank member and dorsal material to be joined at a leading edge portion and trailing edge portion,
And the back-side plate spring member and the ventral plate spring member that will be disposed in the cavity,
In a stationary blade having
The blade height direction cross section of the ventral member has a small curvature curve from the leading edge portion to the trailing edge portion,
The wing height direction cross section of the dorsal member is curved with a large curvature at the front edge portion and then curved with a smaller curvature than the ventral member over the trailing edge portion,
An edge portion on one end side of the back plate-like spring member is fixed to the back surface of the ventral member at the front edge portion,
The other end side of the back plate spring member has a sliding surface with the back surface of the back member from the front edge portion side to the rear edge portion rather than the center of the airfoil center line,
One end side and the other end side of the dorsal plate-like spring member are connected by a connecting portion that applies a pressing force to the sliding contact surface,
An edge portion on one end side of the abdominal plate spring member is fixed to the back surface of the back member at the front edge portion,
The other end side of the ventral plate spring member has a sliding surface with the back surface of the ventral member from the front edge part side to the rear edge part rather than the center of the airfoil center line,
The one end side and the other end side of the abdominal plate spring member are connected by a connecting portion that applies a pressing force to the sliding contact surface.
A stationary blade characterized by that.
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の静翼。The stationary blade according to any one of claims 1 to 7, wherein
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