JP2003003801A - スペーサによって分けられた２個の羽根付き円板を有するターボマシン回転子アセンブリ - Google Patents

スペーサによって分けられた２個の羽根付き円板を有するターボマシン回転子アセンブリ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２個の連続する円板と中間スペーサとからな
り、中間スペーサは、スペーサの取付けのために異なる
システムの構成を必要とするボルト締められたフランジ
を不要とする、恒久的に連結された円板に適応してい
る、回転子の新しいアセンブリ構成を提供する。 【解決手段】 ボルト締めフランジなしで恒久的に接合
された二つの円板（３１、３２）間に設置されるように
されたスペーサ（３６）は、軸方向スラスト（４３、４
７）と外側径方向スラスト（４５、４８）位置合わせ面
（４１）とを含んでいる。更に、これは、シーリング性
と冷却路とスラスト荷重に適応する舌片（３８）の硬化
とをもたらすために外カバー（３７）を含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は、特に、冷却また
はシーリングのためのスペーサによって分けられた、２
個の羽根付き円板を含むターボ機械回転子のアセンブリ
に関する。
【０００２】
【従来の技術】回転子の従来構造は、互いに接触し、ボ
ルト締め方式を用いて連結されたフランジを備えた、連
続する複数の円板を備える。これらのフランジの周囲に
は環状のスペーサが存在する。円板のための冷却空気
は、これらのスペーサの内側を流れることができ、これ
らの外面は、固定子の固定羽根でシールを保証する装置
を担持することができる。特許ＵＳ−４，７３０，９８
２−Ａは、こういった例である。通常、スペーサは、フ
ランジにボルト締めされているが、この構成は、円板が
フランジを不要とする単一のブランク、または溶接され
たブランクから製造されるように構成されている場合に
は、実行に適さない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、２個の連続
する円板と中間スペーサとを備える回転子の新しいアセ
ンブリ構成に関し、中間スペーサは、スペーサの取付け
のために異なるシステムの構成を必要とするボルト締め
されるフランジを不要とする、恒久的に連結された円板
に適応している。
【０００４】
【課題を解決するための手段】一つの解決方法は、既
に、文献ＵＳ−４，２７７，２２５−Ａに提案されてい
る。スペーサは、羽根の基部の断面に似た断面を有す
る、羽根の基部のセレーション（ｓｅｒｒａｔｉｏｎ）
に溝付けした取付けピンを備えている。羽根の数段階の
軸方向ロックは、羽根の基部の端部に突き当たるスペー
サの取付けピンで、スペーサと羽根のスタックを圧縮す
ることによって達成される。
【０００５】この構成は、本明細書では説明しない。複
合スタックの圧縮が、振動の存在する場合でも十分であ
るかは明らかでなく、特に、スペーサの取付けピンが、
どちらかの端部に配置された円板で正確に調整されるよ
うに、正確なアセンブリを達成するためには、部品の極
めて精確な製造が必要である。これらの取付けピンは、
非常に複雑な断面を持っている。これらの円板が同じも
のであることと、したがって回転子が円筒形であること
も必要である。最後に、発明者は、各スペーサが各側面
にただ一つずつの取付けピンを有する、複数のスペーサ
の角度方向での連続性を無視している。隣接する複数の
スペーサは、単にリブの通過を可能にするための追加の
セレーションを形成する必要がある、円板の前面をカバ
ーするリブの内側ランドを介して、互いに接している。
【０００６】本発明の最も一般的な規定では、スペーサ
は、複数の円板の一つ（羽根の基部のための位置決めセ
レーションが形成されている）を取り囲むカバーと、こ
れらのセレーションに滑り込み可能な舌片と、舌片に配
置され、円板の一つに形成された整合面に対する内側径
方向スラスト面と、外側径方向スラスト面とを備える。
更に、本発明は、外側軸方向スラスト面が、一方の円板
を押圧する一次面と、他方の円板に結合されるシールを
押圧する、前記一次面と反対側の二次面とを備えること
において独創的である。
【０００７】このスペーサが、ボルト締めがないにも関
わらず、またシーリング機能を損なうことなく、また円
板冷却の能力の改善までをも行うような、剛性的なアセ
ンブリの要件を如何にして満たすかは、後に示すことに
する。もう一つの本質的利点は、円板の接合と、ボルト
の配置と、別個ユニットの形状の精密性の改善とによ
る、アセンブリの単純化および重量の軽減、ならびに恐
らくより高い強度が達成されることである。
【０００８】舌片は、文献ＵＳ−４，２７７，２２５−
Ａにおける、スペーサを円のセクションとして結合する
リブに類似してはいるが、他の機能も持っており、特に
舌片が、円板でスペーサの径方向スラストの代わりをす
るために使われるので、同様には配置されていないこと
に留意すべきである。これらの舌片は、円板のセレーシ
ョン内で滑動可能でなくてはならないが、実際には組立
てが完了したときには、円板のセレーションには置かれ
ていない。スペーサを位置決めするために円板のセレー
ション内のスラスト荷重を受ける、取付けピンと同等の
方法が無い場合、スペーサは完全に円板間に配置され
る。これらのスペーサは、一つの円の周りに連続してお
り、複数の円板の中の一つ円板の側面に配置された単一
のカラーによって、適所に保持できるようになってい
る。
【０００９】好適な実施形態では、前述の構成は改良さ
れており、舌片とカバーは、円板の冷却路の境界を形成
し、これらの冷却路は、セレーション内で羽根の基部の
下を延びており、また舌片は、セレーション間を延びて
おり、外側軸方向スラスト一次面は、これら舌片に在
り、相補的な面は、第１の円板の側面に形成されたクラ
ウンに位置している。このようにして、前述のものとは
全く異なって、思いがけなくも同じ機能を達成するため
に、カバーと舌片とセレーションとを組み合せる。すな
わち、舌片が、セレーションの反対側ではなくセレーシ
ョンの間に存在するように、スペーサが、２個の円板間
に挿入された後にスペーサが回転することを利用し、か
くしてセレーション全面に亘って空気流を分割すること
によって、回転子冷却という機能を達成する。
【００１０】スペーサは、それが押圧される他の部品の
組立て時には何の役割もしておらず、また円板への接続
だけが、カラー上の環状の荷重とシールに対する軸方向
スラストとを介して行われることのために、通常のスペ
ーサよりも機械的応力が少ないので、このスペーサは、
軽い構造材料で製造可能であり、冷却が適当であれば複
合材料から作ることもできる。
【００１１】本発明の他の態様と特性と利点は、下記の
図面と説明とを検討すれば明らかになるであろう。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１において、回転子の２個の連
続した各円板１、２は、羽根５の基部４がはめ込まれる
軸方向または斜め方向のセレーション３を含んでいる。
基部４は、基部４の最も厚い部分によって、セレーショ
ン３内の適所に保持され、また円板１または２の一部を
カバーする羽根５の位置決めラグ内の適所に保持され
た、スプリットシール７によって軸方向に保持されてい
る。それは、一方では羽根５を保持しており、他方では
シール７を押し返す羽根５の反対方向の動きを防止して
いる。羽根５は、円板１、２間に載置しシール７が押圧
するスペーサ１１のエッジで、カラー９または１０によ
って停止される。スペーサ１１は本質的に、カラー９、
１０を接続するカバー１２と、カバー１２の長さに沿っ
て中間までその下に延びているフランジ１３とを備え
る。フランジ１３は、それぞれのフランジ１４、１５間
に挿入され、ボルト１６を使って円板１、２に結合され
ている。最後に、カバー１２は、その外面に、固定羽根
１９の段のリムに取り付けられた研磨可能な材料から作
られたリング１８に係合できる円形リッジである、一対
の舌片１７を持っている。
【００１３】円板１、２は、機械の他の部分から発生す
るガス流で冷却できるが、通常は、各円板ごとに固有の
アセンブリを確立することが必要であろう。したがって
スペーサ１１のフランジ１３を、半月形のスカロップ２
０を明確にするために、二対のボルト１６間に配置する
ことができる。半月形のスカロップ２０は、回転子のチ
ャンバー２１に噴射された冷却ガスが、円板２にフラン
ジ１５を接合する接続バンドとスペーサ１１の外カバー
１２との間を走る環状路２２内を流れることを可能にす
る。冷却ガスは、機械内の主要な流れに合流するのを避
ける前に、円板２に突き当たって円板２を冷却する。フ
ランジ１３が、円板１、２の共通の冷却を妨げることは
明らかである。
【００１４】本発明を理解するために図２を参照する
と、円板１、２は、接合部３５で互いに溶接されたバン
ド３３、３４を使って直接連結された、円板３１、３２
に置き換えられていることが分かる。ここでもまた、円
板３１、３２は、羽根５の基部４を位置決めするために
使われるセレーション３を持っている。スペーサ１１
は、その取付けフランジを除いて、スペーサ３６に置き
換えられている。スペーサ３６は、特に、円板３１の最
小直径よりも常に大きい直径を有する外カバー３７と、
角度ピッチが、円板３１のセレーション３の角度ピッチ
と同じかその倍数である、図３、４に見られるような軸
方向舌片３８と、円板３１、３２にそれぞれ結合したス
トップ３９、４０の先端とを備える。
【００１５】ストップ３９の第１のこれら部分は（図５
を参照）、舌片３８で、円板３１側に形成されたカラー
４２の外面上の内側スラスト面４１と、円板３１とカバ
ー３７とに突き当たる軸方向スラスト面４３と、羽根５
の軸方向停止面４４と、羽根５の突き出たラグの下方に
位置する外側スラスト面４５とを備える。ストップ４０
のその他の部分は、両者とも円板３２の羽根５の保持シ
ール７に接触している、軸方向の面４７と外側スラスト
面４８とを備える。これら二つの外側スラスト面を所有
しない舌片３８は、円板３１に隣接するエッジから、ス
ペーサ３６の外側エッジまたは中間部分まで延びること
のできるということが分かるであろうが、後述するよう
に、これらの舌片は、完全な冷却路を作るために出来る
だけ遠くにまで延びることが好ましい。
【００１６】クラウン４２に対する内面４１のスラスト
は、スペーサ３６が、回転子で中心合わせ出来ること
と、軸方向スラスト面４３、４７が、シール７の圧力の
せいで適当な柔軟性を与えながら、スペーサ３６の軸方
向の動きを限定していることと、最後に面４５、４８に
対する外向き径方向スラストが、本質的ではなく、アセ
ンブリの荷重の均一性に寄与し、振動を減少させ得るこ
ととを意味する。
【００１７】組立ての方法は、図３に示すように、シー
ル７を取り付けてから、セレーション３に舌片３８を滑
り込ませることにより、スペーサ３６を他の円板３１内
に滑り込ませることによって、羽根５を円板３２に取り
付けることを必要とし、それからスペーサ３６は、図４
に示すように、セレーション３に対して舌片３８を位置
合わせするように回転させられ、それから円板３１の羽
根５を取付けて、前述の構成とは反対に、スペーサ３６
の反対側に配置されたシール７を使って、これらの羽根
５を設置することが可能となる。
【００１８】スペーサ３６は、フランジ１３の省略によ
って、従来のタイプよりも熱的、機械的に応力が少な
く、非金属カーボン系の複合材料から製造できる利点が
あるが、例外的に舌片１７は、カバー３７に隣接するそ
れらの部品と共に、依然として金属での製造することが
できる。
【００１９】スペーサ３６は、下記（図２）のように完
成される類似のシステムを使って、円板３１、３２の冷
却を助ける。すなわちシール７を保持するために、スペ
ーサ３６の反対側の円板３１のフランジ５０に側板４９
をボルト締めする。それは、側板４９とフランジ５０と
の間を流れる入口冷却空気のための半月形スカロップ５
１を備える。それからこの空気は、舌片３８間のスペー
サ３６のカバー３７の下の通路を通り抜ける前に、羽根
の基部４の下のセレーション３を流れて、円板３１を冷
却する。それからこの空気は、舌片３８によって作られ
た通路を妨害なしに流れて、空気が、羽根の基部４の下
のセレーション３を通り抜けながら冷却するように円板
３２に突き当たる。
【００２０】ボルト締めフランジの代わりをするカバー
３７の円錐形状は、より良い機械的強度特性を持ってい
て、固定子羽根の舌片１７に近接しており、これが研磨
可能な支持リング１８の更なる薄型化を可能にしてい
る。舌片３８は、スペーサ３６を堅固にするという更な
る作用をもたらす。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に比較的類似した従来技術の形の実施形
態の図。
【図２】本発明による特定の組立て品の一般的な図。
【図３】継続した二つの時点で軸方向に見たアセンブリ
の部分図。
【図４】継続した二つの時点で軸方向に見たアセンブリ
の部分図。
【図５】スペーサと円板との接合部の端部を示す図。
【符号の説明】
１、２ 円板 ３ セレーション ４ 基部 ５ 羽根 ７ シール ９、１０ カラー １１、３６ スペーサ １２ カバー １３、１４、１５、５０ フランジ １６ ボルト １７、３８ 舌片 １８ リング １９ 固定羽根 ２０ スカロップ ２１ チャンバー ２２ 環状路 ３１、３２ 羽根付き円板 ３３、３４ バンド ３５ 接合部 ３７ 外カバー ３９、４０ ストップ ４１ 位置合わせ面 ４２ 整合面 ４３、４７ 外側軸方向スラスト面 ４４ 軸方向ストップ面 ４５、４８ 外側径方向スラスト ４９ 側板 ５１ 半月形スカロップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミシエル・ブロー フランス国、91800・ブシ・サン・アント ワーヌ、レジダンス・レ・マレル、15 (72)発明者 パスカル・ジエルベ フランス国、77350・ボワシス・ラ・ベル トラン、リユ・デ・ジヨワ、32 (72)発明者 エリザベス・ギグリ フランス国、91770・サン・ブラン、アブ ニユ・ドユ・ボワ・ドウ・グラモン、17 (72)発明者 モニク・トール フランス国、91560・クローヌ、アブニ ユ・ドウ・ラ・プレーヌ、９ Ｆターム(参考） 3G002 AA05 AA12 AB01 AB06 HA07 HA10 3J043 AA17 CA03 DA09 DA10

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ２個の羽根付き円板（３１、３２）とス
    ペーサ（３６）とを備えるターボマシンの回転子アセン
    ブリであって、 少なくとも１つの円板（３１）が、羽根（５）の基部
    （４）を収容するセレーション（３）を備え、 前記スペーサ（３６）は、セレーション形成された円板
    （３１）を取り囲むカバー（３７）と、前記セレーショ
    ン（３）に嵌合する舌片（３８）と、前記円板（３１）
    の一つに形成された整合面（４２）に対する内側径方向
    スラスト面（４１）と、外側軸方向スラスト面（４３、
    ４７）とを備え、前記内側径方向スラスト面（４１）が
    前記舌片（３８）に配置され、 前記外側軸方向スラスト面は、前記円板の一つを押圧す
    る一次面（４３）と、前記円板の他方側で結合されたシ
    ール（７）を押圧する、前記一次面（４３）と反対側の
    二次面（４７）とを形成することを特徴とする、ターボ
    マシン回転子アセンブリ。
  2. 【請求項２】 前記舌片とカバーとが、前記円板の冷却
    路の境界を形成することと、前記冷却路が、前記セレー
    ション（３）内で前記羽根の基部の下を延びていること
    と、前記舌片（３８）が、前記セレーション（３）間に
    延びていることと、前記外側軸方向スラスト一次面が、
    前記舌片に位置することと、前記整合面（４２）が、第
    １の円板（３１）の側面に形成されたクラウンに位置す
    ることとを特徴とする、請求項１に記載のターボマシン
    回転子アセンブリ。
  3. 【請求項３】 前記円板（３１、３２）が、単一の取付
    け具によって接続されており、前記スペーサ（３６）が
    環状であることを特徴とする、請求項１または２のいず
    れかに記載の回転子アセンブリ。
  4. 【請求項４】 スペーサの外側径方向スラスト面（４
    ５、４８）が、前記複数の円板の中の一つ円板の羽根
    と、前記シールとに設けられていることを特徴とする、
    請求項１から３のいずれか一項に記載のターボマシン回
    転子アセンブリ。
  5. 【請求項５】 前記スペーサが複合材料であり、研磨可
    能な整合リング（１８）を研磨するシーリング舌片（１
    ７）は複合材料ではないことを特徴とする、請求項１か
    ら４のいずれか一項に記載のターボマシン回転子アセン
    ブリ。
JP2002155606A 2001-06-07 2002-05-29 スペーサによって分けられた２個の羽根付き円板を有するターボマシン回転子アセンブリ Expired - Fee Related JP4094893B2 (ja)

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