特許 6117519 回転体の配線装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6117519

(24)【登録日】2017年3月31日

(45)【発行日】2017年4月19日

(54)【発明の名称】回転体の配線装置

(51)【国際特許分類】

   G01L 1/00 20060101AFI20170410BHJP

   G01L 5/00 20060101ALI20170410BHJP

   G01M 1/16 20060101ALI20170410BHJP

   G01M 99/00 20110101ALN20170410BHJP

【ＦＩ】

   G01L1/00 D

   G01L5/00 Z

   G01M1/16

   !G01M99/00 A

【請求項の数】2

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2012-245329(P2012-245329)

(22)【出願日】2012年11月7日

(65)【公開番号】特開2014-95554(P2014-95554A)

(43)【公開日】2014年5月22日

【審査請求日】2015年9月29日

(73)【特許権者】

【識別番号】514030104

【氏名又は名称】三菱日立パワーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100134544

【弁理士】

【氏名又は名称】森 隆一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(72)【発明者】

【氏名】新井 眞

(72)【発明者】

【氏名】大山 宏治

【審査官】 岡田 卓弥

(56)【参考文献】

【文献】 実開平６−１１０９４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平８−２１０９２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平８−３１３３７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０１４５２４２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｌ １／００− １／２６

Ｇ０１Ｌ ５／００− ５／２８

Ｇ０１Ｍ １／００− １／３８

Ｇ０１Ｍ１３／００−１３／０４

Ｇ０１Ｍ９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被組立部材と該被組立部材が固定される回転軸とからなる回転体の表面に、前記被組立部材と前記回転軸とにわたって配され、複数の単線を撚ってなる配線と、
前記被組立部材の表面の前記配線を前記被組立部材の表面上に接着する第一接着部と、
前記第一接着部と間隔をあけて配置されて、前記回転軸の表面の前記配線を前記回転軸の表面上に接着する第二接着部と、
前記回転体の表面に一端が固定され、他端が前記回転体の表面から離間する第一脚部及び第二脚部と、前記第一脚部と前記第二脚部とを接続する接続部とを有するガイドブリッジと、を備え、
前記配線は、前記ガイドブリッジに螺旋状に巻き付けられていることを特徴とする回転体の配線装置。

【請求項2】

前記ガイドブリッジは、金属管を曲げ加工することによって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の回転体の配線装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転体の配線装置に係り、特に蒸気タービン等の回転機械において、回転体を構成するタービン翼の振動応力等の計測に用いられる回転体の配線装置に関する。

【背景技術】

【0002】

蒸気タービンやガスタービン等のタービン翼（動翼）といった高速回転体の振動応力などの計測方法として、ＦＭテレメータやスリップリングによる振動応力計測が実施されている。この計測法では、測定対象である回転体に直接歪ゲージを貼り付け、歪ゲージのリード線をテレメータ送信機もしくは、スリップリング端子に配線接続した後、受信器や歪増幅器により、計測している。そして、受信機や歪増幅器の出力信号数点をレコーダにて同時計測して振動データを取得、分析している（例えば特許文献１参照）。

【0003】

ここで、図５を参照して、一例として蒸気タービンの回転体２を構成するタービン翼５の応力を測定する方法に用いられる配線装置１００ついて説明する。蒸気タービンにおいては、複数のディスク４を軸方向で結合して回転軸を形成し、各々のディスク４に対して被組立部材であるタービン翼５を固定して、中心軸回りに回転する回転体２を構成している。

【0004】

歪ゲージ１０のリード線１２はタービン翼５から、タービン翼５とディスク４の間のディスク嵌合部９を介してディスク４側まで配線されており、高温用の接着剤１３を用いてワイヤリングされている。リード線１２は単線であり、接着剤１３は、タービン翼５からディスク４まで一体に施工されている。

【0005】

上述した構成において、歪ゲージ・テレメータ送信機・送信アンテナ・バッテリーなど回転体に取り付ける各部品の構造や取り付け施工法に一つでも不備が生じた場合、計測が出来なくなることはもちろん部品が破損、飛散した場合、タービン製品へ危害を与えることになる。従って、現状の計測法では、タービン翼など直接、機械製品にこれらの計測用部品を取り付ける必要があるため、設計や施工に関しては部品の構造・材料・施工法などについて細心の注意を払う必要がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平８−２１０９２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、従来の回転体の配線装置においては、ディスク嵌合部９や、その他のガタ部において、ガタ防止用のシムを挿入した場合においても、タービン翼５とディスク４との間で微小変位が生じており、ワイヤリングの損傷による配線不良が生じている。

【0008】

この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、被組立部材であるタービン翼と、回転軸との間で微小変位が生じた場合においても、ワイヤリングの損傷による配線不良を防止することができる回転体の配線装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
本発明の回転体の配線装置は、被組立部材と該被組立部材が固定される回転軸とからなる回転体の表面に、前記被組立部材と前記回転軸とにわたって配され、複数の単線を撚ってなる配線と、前記被組立部材の表面の前記配線を前記被組立部材の表面上に接着する第一接着部と、前記第一接着部と間隔をあけて配置されて、前記回転軸の表面の前記配線を前記回転軸の表面上に接着する第二接着部と、前記回転体の表面に一端が固定され、他端が前記回転体の表面から離間する第一脚部及び第二脚部と、前記第一脚部と前記第二脚部とを接続する接続部とを有するガイドブリッジと、を備え、前記配線は、前記ガイドブリッジに螺旋状に巻き付けられていることを特徴とする。

【0010】

上記構成によれば、接着剤が、被組立部材から回転軸まで一体に施工されておらず、第一接着部と第二接着部とが間隔をあけて配置されていることにより、被組立部材と回転軸との間に滑りやガタに起因する微小変位が生じた場合においても、接着剤が割れることを防止することができる。
また、配線が複数の単線を撚ってなる撚り線であることによって、より微小変位に対応可能な構造となっている。

【0012】

上記構成によれば、回転体の表面の凹凸部が形成されている部位にガイドブリッジを設置し、ガイドブリッジに配線を固定する構成としたことによって、凹凸部の表面処理が十分にできなかったり、配線の仮止め施工が困難な場合であっても、配線を確実に固定することができる。

【0013】

上記回転体の配線装置において、前記ガイドブリッジは、金属管を曲げ加工することによって形成されていることが好ましい。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、接着剤が、被組立部材から回転軸まで一体に施工されておらず、第一接着部と第二接着部とが間隔をあけて配置されていることにより、被組立部材と回転軸との間に滑りやガタに起因する微小変位が生じた場合においても、接着剤が割れることを防止することができる。
また、配線が複数の単線を撚ってなる撚り線であることによって、より微小変位に対応可能な構造となっている。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の第一実施形態の回転体の配線装置の概略構成図である。

【図2】図１の要部拡大図である。

【図3】本発明の第二実施形態の回転体の配線装置の（ａ）平面概略構成図であり、（ｂ）側面概略構成図である。

【図4】本発明の第二実施形態のガイドブリッジの別形態を示す図である。

【図5】従来の回転体の配線装置の概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

（第一実施形態）
図１に示すように、本実施形態の回転体の配線装置１は、蒸気タービン等の回転機械のタービン翼５の振動応力等を計測する計測装置に用いられるものである。

【0017】

回転機械の一例である蒸気タービンは、複数のディスク４を軸方向で結合してロータ部３（回転軸）を形成し、各々のディスク４に対して被組立部材としてタービン翼５を固定して、中心軸回りに回転する回転体２を構成している。

【0018】

具体的には、ディスク４の周縁には翼溝７が形成されており、タービン翼５のクリスマスツリー形状に形成された翼根８が嵌合され一体化されている。翼溝７と翼根８との隙間には、適宜シムが挿入され、可能な限りガタが排除されている。タービン翼５には歪ゲージ１０（ストレインゲージ）が取り付けられている。

【0019】

歪ゲージ１０は、タービン翼５の表面に発生する微小変化であるひずみを、電気信号として検出するセンサであり、本体部１１と、本体部１１より延在する一対のリード線１２（配線）から構成されている。

【0020】

図２に示すように、リード線１２は、少なくとも２本の単線が撚り合わされた構造の所謂、撚り線である。本実施形態のリード線１２は、直径０．０８ｍｍの７本の単線を撚り合わせることによって形成されている。

【0021】

リード線１２は、リード端子１４に接続されており、リード端子１４は、第二のリード線１５を介してリード端末部１６に接続されている。リード端末部１６は、第三のリード線１７を介してテレメータ送信機１８に接続されており、歪ゲージ１０で検出された検出データは、テレメータ送信機１８から無線情報（電波等）となって、静止側のテレメータ受信機１９へ伝送される。

【0022】

歪ゲージ１０の本体部１１及びタービン翼５の表面上のリード線１２は、第一接着部１３ａによってタービン翼５の表面上に接着されている。第一接着部１３ａは、接着剤を塗布することによって形成された塊であって、タービン翼５の表面上における、歪ゲージ１０の本体部１１とリード線１２の一部を含む範囲に塗布された接着剤によって形成されている。

【0023】

また、ディスク４上のリード線１２は、第二接着部１３ｂによってディスク４上に接着されている。第二接着部１３ｂは、接着剤を塗布することによって形成された接着剤の塊であって、ディスク４の表面上における、リード線１２の一部を含む範囲に塗布された接着剤によって形成されている。

【0024】

第一接着部１３ａと第二接着部１３ｂとは、ディスク嵌合部９を介して離間している。即ち、第一接着部１３ａと第二接着部１３ｂとは、間隔をあけて配置されており、この間隔にディスク嵌合部９が配置されている。換言すれば、接着剤は分割施工されており、ディスク嵌合部９には接着剤は塗布されていない。

【0025】

接着剤は、例えば、使用温度範囲が−３０℃〜３００℃の、常温硬化型の高温用接着剤を使用することが好ましい。高温用接着剤としては、例えば、主成分がポリエステルの二液混合型の接着剤を採用することができる。

【0026】

上記実施形態によれば、接着剤が、タービン翼５からディスク４まで一体に施工されておらず、ディスク嵌合部９を境に分割されて施工されている。これにより、タービン翼５とディスク４との間に滑りやガタに起因する微小変位が生じた場合においても、接着剤が割れることを防止することができる。
また、リード線１２が撚り線であることによって、より微小変位に対応可能な構造となっている。

【0027】

（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態に係る回転体の配線装置１について図面を参照して説明する。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。

【0028】

図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、本実施形態のディスク４上のリード線１２は、その一部がガイドブリッジ２１を介してディスク４上に固定されている。なお、図２において、リード線１２は１本で示されているが、図１と同様に、歪ゲージ１０の本体部１１からは一対のリード線１２が伸びているものとする。

【0029】

ディスク４上には、漏洩蒸気をシールするラビリンスシール２２（シールフィン）が設けられている。即ち、リード線１２が施工されるディスク４の表面は平坦ではなく、複数の突条が、リード線１２を遮るように形成されている。また、軸方向に接続されるディスク４同士の間（段間部２３）は、凹状の溝となっており、段間部２３はリード線１２を横切るように配置されている。

【0030】

ガイドブリッジ２１は、これら、ラビリンスシール２２や段間部２３を跨ぐように配置されている。ガイドブリッジ２１は、金属管の一部を曲げ加工することによって形成されている。金属管としては、例えば直径１，０ｍｍ〜１．６ｍｍのＳＵＳ（ステンレス鋼）チューブを採用することができる。

【0031】

具体的には、ガイドブリッジ２１は、ディスク４の表面に固定される第一脚部２５及び第二脚部２６と、第一脚部２５と第二脚部２６とを接続する接続部２７とから構成されているが、これらは、一本の金属管を曲げることによって形成される。

【0032】

第一脚部２５は、接続部２７とは反対側の一端がディスク４の表面に固定されるとともに、接続部２７と接続される他端がディスク４の表面から離間するように形成されている。第二脚部２６も、第一脚部２５と同様に、接続部２７とは反対側の一端がディスク４の表面に固定されるとともに、接続部２７と接続される他端がディスク４の表面から離間するように形成されている。

【0033】

ガイドブリッジ２１の一例として、ラビリンスシール２２を迂回するためのガイドブリッジ２１Ａを図３を参照して説明する。ガイドブリッジ２１Ａの第一脚部２５及び第二脚部２６は、一端が湾曲されてディスク４上に固定されているとともに、他端がラビリンスシール２２の高さを越えるように湾曲されている。第一脚部２５及び第二脚部２６は、ディスク４の平面部に箔板２８を点溶接（スポット溶接）することによって固定されている。また、リード線１２は、ガイドブリッジ２１に螺旋状に巻き付けられた上で、接着剤によって固定されている。

【0034】

ガイドブリッジ２１の他の例として、段間部２３を迂回するためのガイドブリッジ２１Ｂを図３を参照して説明する。ガイドブリッジ２１Ｂの第一脚部２５及び第二脚部２６は、一端が湾曲されてディスク４上に固定されており、接続部２７は、段間部２３を越えるように第一脚部２５と第二脚部２６を接続している。また、接続部２７は、ガイドブリッジ２１の強度を向上させる目的でクランク状に曲げが追加されている。

【0035】

上記実施形態によれば、凹凸部である段間部２３やラビリンスシール２２が連続する部位にガイドブリッジ２１を設置し、ガイドブリッジ２１にリード線１２を固定する構成としたことによって、凹凸部の表面処理が十分にできなかったり、リード線１２の仮止め施工が困難な場合であっても、リード線１２を確実に固定することができる。即ち、凹凸部を表面処理するためのペーパー掛けが困難な場合や、凹凸部にリード線１２を密着させにくい場合においても、リード線１２を確実に固定することができる。

【0036】

なお、ガイドブリッジ２１は、図３に示したような形状に限ることはなく、図４に示すような形状としてもよい。即ち、第一脚部２５及び第二脚部２６は湾曲させる必要はなく、接続部２７には、複数の曲がり部を形成してもよい。複数の曲がり部を形成することにより、ガイドブリッジ２１の強度を向上させることができ、リード線１２の固定をより確実にすることができる。

【0037】

また、上記実施形態においては、歪ゲージ１０を用いた例で説明したが、熱電対など他のセンサを用いた配線装置にも本発明の回転体の配線装置１を適用することができる。
また、上記実施形態においては、蒸気タービンのタービン翼５とディスク４とから構成される回転体を用いた例で説明したが、勿論これに限られるものではなく、本発明は、他の回転機械の回転体、例えば遠心圧縮機のインペラと回転軸に適用することができる。

【符号の説明】

【0038】

１ 回転体の配線装置
２ 回転体
３ ロータ部（回転軸）
４ ディスク
５ タービン翼（被組立部材）
９ ディスク嵌合部
１０ 歪ゲージ
１１ 本体部
１２ リード線（配線）
２１ ガイドブリッジ
２２ ラビリンスシール
２３ 段間部
２５ 第一脚部
２６ 第二脚部
２７ 接続部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】