JP2002256807A - ロータディスク用のボルト継手及びその中の熱勾配を減少させる方法 - Google Patents

ロータディスク用のボルト継手及びその中の熱勾配を減少させる方法

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JP2002256807A JP2001388706A JP2001388706A JP2002256807A JP 2002256807 A JP2002256807 A JP 2002256807A JP 2001388706 A JP2001388706 A JP 2001388706A JP 2001388706 A JP2001388706 A JP 2001388706A JP 2002256807 A JP2002256807 A JP 2002256807A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高圧タービンの回転ディスクにおける温度分
布を、より均一にすることで、応力を低減させるボルト
継手又は方法を提供する。 【解決手段】 ボルト継手（５２）は、第１ロータディ
スク（４０）中に形成されたボルト穴（７０）とボルト
穴（７０）中に配置されたボルト（６６）とを含み、ボ
ルト（６６）とボルト穴（７０）との間にチャネル（８
４）が形成される。第１ナット（７４）または当接部材
がボルト（６６）の第１端に取り付けられ、また第２ナ
ット（７６）または当接部材がボルト（６６）の第２端
に取り付けられる。第１当接部材（７４）に組み込まれ
る第１通路（８６）がチャネル（８４）と流体連通し、
また第２当接部材（７６）に組み込まれる第２通路（８
８）がチャネル（８４）と流体連通しており、それによ
って比較的高温の流体がエンジン運転中にチャネル（８
４）を通過することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、一般的にガスター
ビンエンジンに関し、より具体的には、かかるエンジン
中の隣接するロータディスクを結合するためのボルト継
手に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンエンジンは、加圧された空
気を燃焼器に供給する圧縮機を含み、燃焼器中で空気は
燃料と混合され、混合気は点火されて高温の燃焼ガスを
発生する。これらのガスは、下流の１つ又はそれ以上の
タービンに流れ、タービンがガスからエネルギーを取り
出し、圧縮機を駆動し、飛行中の航空機に動力を供給す
るような有用な仕事を行なう。圧縮機及びタービンセク
ションの各々は、エンジンの中心軸線の周りで回転する
ように、互いに結合された複数のロータディスクを含
む。各ロータディスクは、中央の穴領域、複数の半径方
向に延びる翼が支持されるディスクリム、及び穴とリム
を結合するウェブを含む。穴及びウェブは、ディスクに
掛かる応力を受け止めるために、一般的にディスクリム
よりもずっと大きくて重量がある。
【０００３】回転ディスク、特にエンジンの高圧タービ
ンセクションの回転ディスクは、ディスクリムが高温の
ガスに曝されるために、過渡運転の間に高い半径方向の
熱勾配を生じる。この場合に、ウェブ及び穴はそれらの
相対的に大きい質量及びそれらの低い温度環境のため
に、よりゆっくりと熱応答するのに対して、ディスクリ
ムは急速な熱応答（すなわち、温度上昇）を持つ。熱勾
配は、ディスクのウェブ及び穴の中に大きい接線方向及
び半径方向応力を生じ、それらが穴及びすみ肉等のよう
な何らかの応力集中によって倍化される。
【０００４】ディスク設計における重要な課題は、大き
い応力を生じることなく多重のディスクを互いに接続す
ることである。１つの接続方法は、隣接するディスクを
接続するボルト継手を用いることによるものである。往
々にして、ディスクの少なくとも１つは、空間の制約の
ためにディスクウェブを通してボルト止めされなければ
ならない。その場合、ボルト穴は、大きい熱勾配の領域
内に配置されるので、大きい応力集中を生じる。このこ
とが、ロータハードウェアの運転の許容される時間を制
限する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ボルト穴応力を減少さ
せることに対する１つの解決策は、穴のパターン設計、
すなわち穴の数、穴の間隔の取り方、穴の直径、及び穴
の長さを変更することにより、半径方向及び接線方向の
応力を釣り合せることである。一般的に、ボルト継手の
孔を増やすと、接線方向の機械的応力が低下するであろ
うが、半径方向の応力が高くなることになるであろう。
あらゆる穴のパターン設計について、穴の上端または下
端における接線方向の応力を穴の側面における半径方向
の応力と釣り合せるであろう或る一定の穴の数が存在す
る。しかしながら、半径方向及び接線方向の応力を釣り
合せるように穴のパターン設計を変更すると、一般的に
ディスク重量の増大し、ディスクウェブ及び穴の過渡時
の熱応答をさらに遅くすることになる。従って、ボルト
穴の応力を減少させる改良された方法の必要性がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述の必要性は、ガスタ
ービンエンジン内の第１及び第２ロータディスクを接続
するためのボルト継手を提供する、本発明により満たさ
れる。ボルト継手は、第１ロータディスク内に形成され
たボルト穴と、ボルトとボルト穴の間にチャネルが形成
されるようにボルト穴に配置されたボルトを含む。第１
当接部材がボルトの第１端に取り付けられ、また第２当
接部材がボルトの第２端に取り付けられる。第１当接部
材に組み込まれた第１通路がチャネルとの流体連通をも
たらし、また第２当接部材に組み込まれた第２通路がチ
ャネルとの流体連通をもたらす。チャネルを通過する高
温流体は、第１ロータディスク内の熱勾配を減少させ
る。
【０００７】本発明及び従来技術より優れるその長所
は、添付の図面を参照して以下の詳細な説明及び添付の
特許請求の範囲を読むことにより明らかになるであろ
う。
【０００８】発明と見なされる主題は、本明細書の冒頭
部分に特に明らかにされかつ明確に請求される。しかし
ながら、本発明は、添付の図面と関連してなされた以下
の説明を参照することにより最もよく理解することがで
きる。
【０００９】
【発明の実施の形態】同一の参照符号が様々な図を通し
て同じ要素を表わしている図面を参照すれば、図１は、
他の構造物の中でも、燃焼器１２、及び燃焼器１２の下
流に設置されたタービンセクション１４を有するガスタ
ービンエンジン１０の１部を示す。タービンセクション
１４は、エンジン中心軸線に沿って順次に配列された第
１段ノズル組立体１６、第１段タービンロータ１８、第
２段ノズル組立体２０、及び第２段タービンロータ２２
を含む。燃焼器１２は、燃焼チャンバ２８をその中に形
成する外方ライナ２４及び内方ライナ２６を有するほぼ
環状の中空本体を含む。圧縮機（図示せず）は、主とし
て燃焼器１２中に流れ燃焼を支持する加圧空気を供給
し、またその空気の一部は、燃焼器１２の周りを流れて
燃焼器ライナ２４、２６及びさらに下流のターボ機械の
両方を冷却するのに用いられる。燃料が、燃焼器１２の
前方端に導入され、従来の方式で空気と混合される。そ
の結果得られる燃料及び空気の混合気は、燃焼チャンバ
２８中に流れ込み、そこで点火されて高温の燃焼ガスを
発生する。高温燃焼ガスは、タービンセクション１４に
吐出され、そこで膨張してエネルギーが取り出される。
【００１０】第１段ノズル組立体１６は、複数の円周方
向に隣接するノズルセグメント３２が取り付けられる内
側ノズル支持体３０を含む。ノズルセグメント３２は、
一緒になって完全な３６０°の組立体を形成する。各セ
グメント３２は、２つ又はそれ以上の円周方向に間隔を
置いて配置された翼３４（１つを図１に示す）を有し、
その上を燃焼ガスが流れる。翼３４は、燃焼ガスを第１
段タービンロータ１８に最適に指向させるような形状に
作られる。内側ノズル支持体３０は、エンジン１０内に
適切に支持される固定部材である。
【００１１】第１段タービンロータ１８は、第１段ノズ
ル組立体１６の後方に設置され、第１段ノズル組立体か
ら軸方向に間隔を置いて配置されて第１ホイール空洞３
６を形成する。第１段タービンロータ１８は、第１ロー
タディスク４０に適切に取り付けられ、かつ半径方向に
タービン流路中に延びる複数のタービン翼３８（１つを
図１に示す）を含む。第２段ノズル組立体２０は、第１
段タービンロータ１８の後方に設置され、また第２段タ
ービンロータ２２は第２段ノズル組立体２０の後方に設
置され、それぞれ第２及び第３ホイール空洞４２及び４
４を形成する。第２段タービンロータ２２は、第２ロー
タディスク４８に適切に取り付けられ、かつ半径方向に
タービン流路中に延びる複数のタービン翼４６（１つを
図１に示す）を含む。第２ロータディスク４８は、ボル
ト継手５２で第１ロータディスク４０の後部側面に結合
されている前方に延びるフランジ５０を有する。従っ
て、第１及び第２ロータディスク４０、４８は、エンジ
ン中心軸線の周りで一緒に回転するように配列される。
【００１２】環状の回転シール部材５４が、第１ロータ
ディスク４０と共に回転するように、ボルト継手５２に
より第１ロータディスク４０の前方側面に固定される。
回転シール部材５４は、内側ノズル支持体３０に接触し
て、タービン流路中の高温ガスから冷却用に抽出される
圧縮機吐出空気をシールするための１つ又はそれ以上の
前方シール部５６を形成する。１つの好ましい実施形態
において、前方シール部５６は、回転ラビリンスシール
であり、各々が固定シール部材５６から半径方向外方に
延びる複数の薄い歯状の突起を含む。各突起の外周は、
内側ノズル支持体３０に取り付けられた対応する環状の
固定シール部材５８の内周のわずかな公差内で回転し、
それによって冷却空気とタービン流路中の高温ガスとの
間のシールを行なう。
【００１３】ノズル組立体１６はまた、２つの前方シー
ル部５６の半径方向の間に配置された加速装置６０を含
む。加速装置６０は、内部空気プレナムを形成する環状
部材である。高圧圧縮機吐出空気は、内側ノズル支持体
３０内に形成された空気穴６２を介して加速装置６０に
供給される。高圧空気は、軸方向に加速装置６０を通過
して、複数の後部ノズルを通してそこから第１ロータデ
ィスク４０の前方に設置されるチャンバすなわち空洞６
３中に吐出される。この空気の１部分は、第１ロータデ
ィスク４０内に形成された通路６４を通過してさらに下
流のターボ機械を冷却する。後でより詳細に述べるよう
に、この高圧空気のいくらかは、ボルト継手５２を通し
て導かれ、第１ロータディスク４０内の熱勾配を減少さ
せそれによってディスクの過渡時の応力を減少させる。
【００１４】ここで図２及び図３を参照すると、ボルト
継手５２がより詳細に記述されている。ボルト継手５２
は、回転シール部材５４内の第１開口６８、第１ロータ
ディスク４０内のボルト穴７０、及び第２ロータディス
クフランジ５０内の第２開口７２を貫通して軸方向に延
びるボルト６６を含む。ボルト６６の両端にはねじが切
られており、第１ナット７４がボルト６６の前方端に螺
合され、第２ナット７６がボルト６６の後方端に螺合さ
れる。第１ナットは、回転シール部材５４に対する固定
当接部材であり、また第２ナット７６は、第２ロータデ
ィスクフランジ５０に対する固定当接部材である。従っ
て、ナット７４、７６が適度に締め付けられると、第１
ロータディスク４０、第２ロータディスク４８、及び回
転シール部材５４は、互いに結合されて、エンジン中心
軸線の周りで回転する。
【００１５】ボルト６６は、ボルトのねじが切られた端
部の中間に設置された第１及び第２隆起ショルダ７８及
び８０をそれぞれ含む。隆起ショルダ７８、８０は、ボ
ルト継手５２が、ボディ取付け機能をもたらすように、
小さい公差でボルト穴７０及び第２開口７２の内側に嵌
合する寸法に作られる。つまり、ボルト継手５２は、第
１ロータディスク４０に対して第２ロータディスク４８
を半径方向に位置決めして保持するであろう。第２すな
わち後部隆起ショルダ８０は、その外周に形成された軸
方向保持リップ８２を有する。軸方向保持リップ８２
は、第２ロータディスクフランジ５０の前面に形成され
た凹みに当接し、それによって第１及び第２ロータディ
スク４０、４８に対して、ボルト６６を軸方向に位置決
めする。こうすることで、通常はブラインド組立体であ
るボルト継手５２の組立てが容易になる。
【００１６】ボルト６６は、軸方向に延びる環状のチャ
ネル８４がその周りに形成されるような寸法に作られ
る。具体的には、隆起ショルダ７８、８０を除いては、
ボルト６６は、それを取巻く構造物、すなわち第１ナッ
ト７４の穴、第１開口６８、ボルト穴７０、第２開口７
２、及び第２ナット７６の穴より小さい直径を有する。
従って、チャネル８４が、ボルト６６とそれを取巻く構
造物の間の間隙により構成される。
【００１７】１つ又はそれ以上の半径方向の入口通路８
６が、第１ナット７４内に形成され、前方空洞６３とチ
ャネル８４との間を流体連通させる。同様に、１つ又は
それ以上の半径方向の出口通路８８が、第２ナット７６
内に形成され、第２及び第３ホイール空洞４２、４４と
チャネル８４との間を流体連通させる。図３に最もよく
示されるように、隆起ショルダ７８、８０の各々は、複
数の軸方向に延びる平坦部９０がその上に形成されてい
る。平坦部９０は空気がチャネル８４の全長に沿って流
下するのを可能にし、同時に隆起ショルダ７８、８０の
残りの部分は、ボルト穴７０及び第２開口７２の内側表
面に係合して、ボディ取付け機能を果たす。
【００１８】運転中、加速装置６０から前方空洞６３に
供給される圧縮機吐出空気は、第１ナット７４内の入口
通路８６を通ってチャネル８４の前方端中に流れ込む。
この空気は、前方空洞６３と第２及び第３ホイール空洞
４２、４４との間の圧力差により、チャネル８４のボル
ト穴部分を通過する。次いで、空気は、出口通路８８を
通って第２及び第３ホイール空洞４２、４４に吐出さ
れ、そこで通路６４を通過してきた圧縮機吐出空気と再
び合流して、さらに下流のターボ機械を冷却するのに寄
与する。圧縮機吐出空気（第１ロータディスク４０のウ
ェブ及びコアより一般的に高温である）が、チャネル８
４のボルト穴部分を通って流れるとき、圧縮機吐出空気
はボルト穴７０の周りの区域において第１ロータディス
ク４０を加熱する。第１ロータディスク４０を加熱する
ことにより、圧縮機吐出空気は、ディスクのウェブ及び
穴の熱応答を増大させ、それによってウェブ及び穴とデ
ィスクリムとの間の熱勾配を減少させる。熱勾配がこの
ように減少することで、集中していない熱作用応力の減
少が生じ、結果としてハードウェアの寿命を延ばすこと
になる。ボルト穴７０に供給される空気量は、入口及び
出口通路８６、８８の大きさ及び／又はの大きさにより
決まる。従って、特定の装置のための望ましい程度のデ
ィスク加熱を行なうのに必要とされる空気量は、入口及
び出口通路８６、８８及びショルダの平坦部の大きさを
厳しく制御することにより得ることができる。
【００１９】図４には、ボルト継手１５２の第２の実施
形態を示す。第２の実施形態のボルト継手１５２は、回
転シール部材５４内の第１開口６８、第１ロータディス
ク４０内のボルト穴７０、及び第２ロータディスクフラ
ンジ５０内の第２開口７２を貫通して軸方向に延びるボ
ルト１６６を含む。ボルト１６６の前端は、一体に形成
されたヘッド１７４を有し、またボルト１６６の後端
は、ナット１７６が螺合されるように、ねじが切られて
いる。第１ワッシャまたはスペーサ９２が、ヘッド１７
４と回転シール部材５４の間でボルト１６６上に配置さ
れ、また第２ワッシャまたはスペーサ９４が、ナット１
７６と第２ロータディスクフランジ５０の間でボルト１
６６上に配置される。ヘッド１７４及び第１スペーサ９
２は、回転シール部材５４に対する固定当接部材として
作用し、またナット１７６及び第２スペーサ９４は、第
２ロータディスクフランジ５０に対する固定当接部材と
して作用する。従って、ナット１７６が適度に締め付け
られると、第１ロータディスク４０、第２ロータディス
ク４８、及び回転シール部材５４は、互いに結合され、
エンジンの中心軸線の周りで回転する。それに代えて、
２つのねじが切られたナットを、一体のヘッド及び単一
のナットの代わりに用い（第１の実施形態におけるよう
に）てもよい。
【００２０】ボルト１６６は、それぞれ第１及び第２隆
起ショルダ１７８及び１８０を含む。第１の実施形態に
おけるように、隆起ショルダ１７８、１８０は、ボルト
継手１５２がボディ取付け機能を果たすように、小さい
公差でボルト穴７０及び第２開口７２の内部に嵌合する
寸法に作られ、また軸方向に延びる平坦部がその上に形
成される。また、第１の実施形態と同様に、ボルト１６
６は、軸方向に延びる環状のチャネル１８４がその周り
に形成されるような寸法に作られる。具体的には、隆起
ショルダ１７８、１８０を除いては、ボルト１６６は、
それを取巻く構造物、すなわち第１スペーサ９２、第１
開口６８、ボルト穴７０、第２開口７２、及び第２スペ
ーサ９４より小さい直径を有する。従って、チャネル１
８４は、ボルト１６６とそれを取巻く構造物の間の間隙
により構成される。
【００２１】１つ又はそれ以上の半径方向の入口通路１
８６が、第１スペーサ９２内に形成され、前方空洞６３
とチャネル１８４との間を流体連通させる。同様に、１
つ又はそれ以上の半径方向の出口通路１８８が、第２ス
ペーサ９４内に形成され、第２及び第３ホイール空洞４
２、４４とチャネル１８４との間を流体連通させる。従
って、圧縮機吐出空気は、入口通路１８６を通してチャ
ネル１８４中に流れ込み、出口通路１８８を通してチャ
ネル１８４から流出する。圧縮機吐出空気は、チャネル
１８４のボルト穴部分を通って流れるとき、ボルト穴７
０の周りの区域において第１ロータディスク４０を加熱
する。
【００２２】図５には、ボルト継手２５２の第３の実施
形態を示す。第３の実施形態のボルト継手２５２は、回
転シール部材５４内の第１開口６８、第１ロータディス
ク４０内のボルト穴７０、及び第２ロータディスクフラ
ンジ５０内の第２開口７２を貫通して軸方向に延びるボ
ルト２６６を含む。
【００２３】ボルト２６６の両端はねじが切られてお
り、第１ナット２７４がボルト２６６の前端に螺合さ
れ、また第２ナット２７６が、ボルト２６６の後端に螺
合されて、第１ロータディスク４０、第２ロータディス
ク４８、及び回転シール部材５４を結合する。先の実施
形態の場合と同様に、ボルト２６６は、軸方向に延びる
環状のチャネル２８４がその周りに形成されるような寸
法に作られる。しかしながら、この実施形態において
は、チャネル２８４のための入口及び出口通路は、ナッ
ト中にもスペーサ中にも形成されない。代わりに、１つ
又はそれ以上の溝またはスロット２８６が、第１ナット
２７４に隣接して回転シール部材５４の前部表面に形成
される。従って、第１ナット２７４及びスロット２８６
が、前方空洞６３とチャネル２８４との間を流体連通さ
せる入口通路を形成する。同様に、１つ又はそれ以上の
溝またはスロット２８８が、第２ナット２７６に隣接し
て第２ロータディスクフランジ５０の後部表面に形成さ
れる。従って、第２ナット２７６及びスロット２８８
が、第２及び第３ホイール空洞４２、４４とチャネル２
８４との間を流体連通させる出口通路を形成する。従っ
て、圧縮機吐出空気は、入口スロット２８６を通してチ
ャネル２８４中に流れ込み、出口スロット２８８を通し
てチャネル２８４から流出する。圧縮機吐出空気は、チ
ャネル２８４のボルト穴部分を通って流れるとき、ボル
ト穴７０の周りの区域において第１ロータディスク４０
を加熱する。この実施形態は、図示されるように、スペ
ーサを備えても備えなくても実施でき、また、一体のヘ
ッド及び単一のナットを備える、あるいはそれに代えて
２つのねじが切られたナット２７４、２７６を備えるボ
ルトによって実施することができる。この第３の実施形
態は、固締具の製作を簡略化し、かつ全体の部品数を減
少させることができるが、その一方でロータの構造部品
内の応力集中を増大させる可能性がある。
【００２４】以上、並列の空気供給システムを用いてデ
ィスクウェブ及び穴の熱応答を増大させるボルト継手を
説明してきた。増大した熱応答は、ロータディスク中の
熱勾配を減少させ、それが次にディスクの過渡時応力を
減少させる。本発明の特定の実施形態を説明してきた
が、それに対する様々な変形形態が、添付の特許請求の
範囲に記載される本発明の技術思想及び技術的範囲から
逸脱することなく、なされ得ることは当業者には明らか
であろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のボルト継手を有するガスタービンエ
ンジンの部分断面図。
【図２】 図１のボルト継手の拡大断面図。
【図３】 図１のボルト継手から取出したボルトの斜視
図。
【図４】 ボルト継手の第２の実施形態の拡大断面図。
【図５】 ボルト継手の第３の実施形態の拡大断面図。
【符号の説明】
１０ ガスタービンエンジン １２ 燃焼器 １６ 第１段ノズル組立体 １８ 第１段タービンロータ ２０ 第２段ノズル組立体 ２２ 第２段タービンロータ ２４ 外方ライナ ２６ 内方ライナ ２８ 燃焼チャンバ ３０ 内側ノズル支持体 ３６ 第１ホイール空洞 ４０ 第１ロータディスク ４２ 第２ホイール空洞 ４４ 第３ホイール空洞 ４８ 第２ロータディスク ５０ 第２ロータディスクフランジ ５２ ボルト継手 ５４ 回転シール部材 ５６ 前方シール部 ５８ 固定シール部材 ６０ 加速装置 ６３ 前方空洞 ６４ 通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブライアン・エドワード・ディクス アメリカ合衆国、マサチューセッツ州、イ プスウィッチ、ファースト・ストリート、 ７番 (72)発明者 タイラー・フレデルック・フーパー アメリカ合衆国、マサチューセッツ州、ハ ヴァーヒル、ギレ・ストリート、144番 Ｆターム(参考） 3G002 AA05 AA06 AB01 AB08

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１及び第２構成部品（４０、４８）を
    接続するためのボルト継手（５２）であって、 前記第１構成部品（４０）中に形成されたボルト穴（７
    ０）と、 該ボルト穴（７０））中に配置され、それと該ボルト穴
    （７０）との間にチャネル（８４）が形成されるボルト
    （６６）と、 該ボルト（６６）の第１端に取り付けられ、前記チャネ
    ル（８４）と流体連通する第１通路（８６）を形成する
    第１当接部材（７４）と、 前記ボルト（６６）の第２端に取り付けられ、前記チャ
    ネル（８４）と流体連通する第２通路（８８）を形成す
    る第２当接部材（７６）と、を含むことを特徴とするボ
    ルト継手（５２）。
  2. 【請求項２】 前記第１当接部材（７４）は、前記ボル
    ト（６６）の前記第１端に螺合される第１ナット（７
    ４）を含み、前記第１通路（８６）は前記第１ナット
    （７４）内に形成され、また第２当接部材（７６）は、
    前記ボルト（６６）の前記第２端に螺合される第２ナッ
    ト（７６）を含み、前記第２通路（８８）は、前記第２
    ナット（７６）内に形成されることを特徴とする、請求
    項１に記載のボルト継手（５２）。
  3. 【請求項３】 前記第１当接部材（７４）は、前記ボル
    ト（６６）の前記第１端に一体に形成されるヘッド（１
    ７４）及び該ヘッド（１７４）に隣接して前記ボルト
    （６６）上に配置される第１スペーサ（９２）を含み、
    前記第１通路（８６）は前記第１スペーサ（９２）内に
    形成され、また前記第２当接部材（７６）は、前記ボル
    ト（６６）の前記第２端に螺合されるナット（１７６）
    及び該ナット（１７６）に隣接して前記ボルト（６６）
    上に配置される第２スペーサ（９４）を含み、前記第２
    通路（８８）は前記第２スペーサ（９４）内に形成され
    ることを特徴とする、請求項１に記載のボルト継手（５
    ２）。
  4. 【請求項４】 前記第１当接部材（７４）は、前記ボル
    ト（６６）の前記第１端に螺合される第１ナット（７
    ４）及び該第１ナット（７４）に隣接して前記ボルト
    （６６）上に配置される第１スペーサ（９２）を含み、
    前記第１通路（８６）は前記第１スペーサ（９２）内に
    形成され、また前記第２当接部材（７６）は、前記ボル
    ト（６６）の前記第２端に螺合される第２ナット（７
    ６）及び該第２ナット（７６）に隣接して前記ボルト
    （６６）上に配置される第２スペーサ（９４）を含み、
    前記第２通路（８８）は前記第２スペーサ（９４）内に
    形成されることを特徴とする、請求項１に記載のボルト
    継手（５２）。
  5. 【請求項５】 前記第１通路（８６）は、前記第１当接
    部材（７４）に隣接するボルト止めされた構造物内に形
    成される第１溝（２８６）を含み、また前記第２通路
    （８８）は、前記第２当接部材（７６）に隣接するボル
    ト止めされた構造物内に形成される第２溝（２８８）を
    含むことを特徴とする、請求項１に記載のボルト継手
    （５２）。
  6. 【請求項６】 前記ボルト（６６）は、前記ボルト穴
    （７０）に係合するように少なくとも１つの隆起ショル
    ダ（７８、８０）がその上に形成され、該隆起ショルダ
    （７８、８０）は、流体が前記チャネル（８４）を通過
    することができるように少なくとも１つの平坦部（９
    ０）がその上に形成されることを特徴とする、請求項１
    に記載のボルト継手（５２）。
  7. 【請求項７】 前記ボルト（６６）の上に形成され、前
    記第２構成部品（４８）に当接する保持リップ（８２）
    をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のボル
    ト継手（５２）。
  8. 【請求項８】 第１ロータディスク（４０）、第２ロー
    タディスク（４８）、前記第１ロータディスク（４０）
    に隣接する第１空洞（３６）、及び前記第２ロータディ
    スク（４８）に隣接する第２空洞（４２）を備えるガス
    タービンエンジン（１０）における、前記第１及び第２
    ロータディスク（４０、４８）を接続するためのボルト
    継手（５２）であって、 前記第１ロータディスク（４０）中に形成されたボルト
    穴（７０）と、 該ボルト穴（７０）中に配置され、それと該ボルト穴
    （７０）との間にチャネル（８４）が形成されるボルト
    （６６）と、 該ボルト（６６）の第１端に取り付けられた第１当接部
    材（７４）と、 前記ボルト（６６）の第２端に取り付けられ第２当接部
    材（７６）と、 前記第１空洞（３６）と前記チャネル（８４）との間を
    流体連通する第１通路（８６）と、 前記第２空洞（４２）と前記チャネル（８４）との間を
    流体連通する第２通路（８８）と、を含むことを特徴と
    するボルト継手（５２）。
  9. 【請求項９】 前記第１当接部材（７４）は、前記ボル
    ト（６６）の前記第１端に螺合される第１ナット（７
    ４）を含み、前記第１通路（８６）は前記第１ナット
    （７４）内に形成され、また第２当接部材（７６）は、
    前記ボルト（６６）の前記第２端に螺合される第２ナッ
    ト（７６）を含み、前記第２通路（８８）は、前記第２
    ナット（７６）内に形成されることを特徴とする、請求
    項８に記載のボルト継手（５２）。
  10. 【請求項１０】 前記第１当接部材（７４）は、前記ボ
    ルト（６６）の前記第１端に一体に形成されるヘッド
    （１７４）及び該ヘッド（１７４）に隣接して前記ボル
    ト（６６）上に配置される第１スペーサ（９２）を含
    み、前記第１通路（８６）は前記第１スペーサ（９２）
    内に形成され、また前記第２当接部材（７６）は、前記
    ボルト（６６）の前記第２端に螺合されるナット（１７
    ６）及び該ナット（１７６）に隣接して前記ボルト（６
    ６）上に配置される第２スペーサ（９４）を含み、前記
    第２通路（８８）は前記第２スペーサ（９４）内に形成
    されることを特徴とする、請求項８に記載のボルト継手
    （５２）。
  11. 【請求項１１】 前記第１当接部材（７４）は、前記ボ
    ルト（６６）の前記第１端に螺合される第１ナット（７
    ４）及び該第１ナット（７４）に隣接して前記ボルト
    （６６）上に配置される第１スペーサ（９２）を含み、
    前記第１通路（８６）は前記第１スペーサ（９２）内に
    形成され、また前記第２当接部材（７６）は、前記ボル
    ト（６６）の前記第２端に螺合される第２ナット（７
    ６）及び該第２ナット（７６）に隣接して前記ボルト
    （６６）上に配置される第２スペーサ（９４）を含み、
    前記第２通路（８８）は前記第２スペーサ（９４）内に
    形成されることを特徴とする、請求項８に記載のボルト
    継手（５２）。
  12. 【請求項１２】 前記第１通路（８６）は、前記第１当
    接部材（７４）に隣接するボルト止めされた構造物内に
    形成される第１溝（２８６）を含み、また前記第２通路
    （８８）は、前記第２当接部材（７６）に隣接するボル
    ト止めされた構造物内に形成される第２溝（２８８）を
    含むことを特徴とする、請求項８に記載のボルト継手
    （５２）。
  13. 【請求項１３】 前記ボルト（６６）は、前記ボルト穴
    （７０）に係合するように少なくとも１つの隆起ショル
    ダ（７８、８０）がその上に形成され、該隆起ショルダ
    （７８、８０）は、流体が前記チャネル（８４）を通過
    することができるように少なくとも１つの平坦部（９
    ０）がその上に形成されることを特徴とする、請求項８
    に記載のボルト継手（５２）。
  14. 【請求項１４】 前記ボルト（６６）の上に形成され、
    前記第２ロータディスク（４８）に当接する保持リップ
    （８２）をさらに含むことを特徴とする、請求項８に記
    載のボルト継手（５２）。
  15. 【請求項１５】 第１ロータディスク（４０）及び第２
    ロータディスク（４８）を接続するためのボルト継手
    （５２）を有し、前記ボルト継手（５２）が前記第１ロ
    ータディスク（４０）内に形成されるボルト穴（７０）
    内に配置されるボルト（６６）を含むガスタービンエン
    ジン（１０）において、前記第１ロータディスク（４
    ０）内の熱勾配を減少させる方法であって、 前記ボルト（６６）と前記ボルト穴（７０）との間にチ
    ャネル（８４）を設ける段階と、 比較的高温の流体を前記チャネル（８４）を通過させる
    段階と、を含むことを特徴とする方法。
  16. 【請求項１６】 前記比較的高温の流体は、圧縮機吐出
    空気であることを特徴とする、請求項１５に記載の方
    法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017190839A (ja) * 2016-04-14 2017-10-19 株式会社東芝 カップリング構造およびカップリング構造用ナット

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8186939B2 (en) * 2009-08-25 2012-05-29 Pratt & Whitney Canada Corp. Turbine disc and retaining nut arrangement
FR2961250B1 (fr) * 2010-06-14 2012-07-20 Snecma Dispositif de refroidissement des alveoles d'un disque de rotor de turbomachine a l'aval du cone d'entrainement
US9004871B2 (en) * 2012-08-17 2015-04-14 General Electric Company Stacked wheel assembly for a turbine system and method of assembling
GB2505475B (en) * 2012-08-31 2015-11-18 Lappeenranta University Of Technology Compressing a laminated stack in an electrical machine
EP2964898B1 (en) 2013-03-06 2019-01-16 Rolls-Royce North American Technologies, Inc. Gas turbine engine with soft mounted pre-swirl nozzle
US9951621B2 (en) * 2013-06-05 2018-04-24 Siemens Aktiengesellschaft Rotor disc with fluid removal channels to enhance life of spindle bolt
US9816387B2 (en) 2014-09-09 2017-11-14 United Technologies Corporation Attachment faces for clamped turbine stator of a gas turbine engine
US11428104B2 (en) 2019-07-29 2022-08-30 Pratt & Whitney Canada Corp. Partition arrangement for gas turbine engine and method
CN115614324B (zh) * 2022-11-22 2023-05-05 中国航发四川燃气涡轮研究院 基于变截面螺栓连接的压气机转子多级轮盘连接结构

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH171459A (de) 1933-02-15 1934-08-31 Sulzer Ag Flanschverbindung, insbesondere für Hohlkörper, welche ein unter hoher Temperatur stehendes Druckmittel enthalten.
DE1218800B (de) * 1961-04-25 1966-06-08 M A N Turbo Ges Mit Beschraenk Gasturbine, insbesondere Kleingasturbine
US3561516A (en) * 1967-02-28 1971-02-09 Robert R Reddy Safety bolt
US4309145A (en) * 1978-10-30 1982-01-05 General Electric Company Cooling air seal
US4247248A (en) * 1978-12-20 1981-01-27 United Technologies Corporation Outer air seal support structure for gas turbine engine
US4887949A (en) * 1988-03-30 1989-12-19 United Technologies Corporation Bolt retention apparatus
US4991390A (en) * 1988-09-26 1991-02-12 Sundstrand Corporation Mounting and cooling turbine nozzle vanes
US5052891A (en) * 1990-03-12 1991-10-01 General Motors Corporation Connection for gas turbine engine rotor elements
US5072785A (en) * 1990-06-12 1991-12-17 United Technologies Corporation Convectively cooled bolt assembly
US5226788A (en) * 1991-12-23 1993-07-13 General Electric Company Turbine heat shield and bolt retainer assembly
US5350278A (en) * 1993-06-28 1994-09-27 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Joining means for rotor discs
US5511941A (en) * 1995-01-30 1996-04-30 Brandon; Ronald E. Steam turbine shell disassembly method
US5848874A (en) * 1997-05-13 1998-12-15 United Technologies Corporation Gas turbine stator vane assembly

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017190839A (ja) * 2016-04-14 2017-10-19 株式会社東芝 カップリング構造およびカップリング構造用ナット

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