JP2005299651A - 回転部品、特にターボジェットロータのバランスを取る装置 - Google Patents

Abstract

【課題】釣合いおもりをタービンまたはターボ機械などの回転ディスクに固定する手段の重量を低減する。
【解決手段】回転部品、特にターボジェット等のようなターボ機械のタービンロータのバランスを取る装置であって、この装置は、回転部品の環状フランジに釣合いおもりを係合する係合手段を備える少なくとも１つの釣合いおもりと、釣合いおもりおよび環状フランジに結合されるロック手段とを備え、釣合いおもりが環状フランジに対して移動するのを防止し、ロック手段自体が、釣合いおもりに対して回転移動および軸方向に並進移動するのを阻止する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、回転部品、特にターボジェット等のようなターボ機械のタービンロータのバランスを取る装置に関する。

回転部品の不釣合いを修正するために、任意の適正な手段により回転部品に固定された釣合いおもりを用いることは、当技術分野においては良く知られている。

ブレードを担持する回転ディスクにより構成され、かつ環状フランジにより相互に固定されるターボジェットの低圧タービンにおいて、釣合いおもりは、上流側ディスクの上流側環状フランジおよび／または下流側ディスクの下流側環状フランジに、ボルトを用いて固定される。

この固定方法は、ボルトにナットを締め付ける工具を通過させるために、上流側環状フランジと上流側ディスクとの間に十分な空き空間を必要とする。この結果、タービンから上流側の軸方向に減少できない余分な寸法が生じ、ディストリビュータノズルを所定の位置に配置するのが困難になる。

本発明の特定の目的は、これら欠点を回避すると同時に、釣合いおもりをそのようなタービンまたはターボ機械の回転ディスクに固定する手段の重量を低減することである。

この目的を達成するために、本発明は、回転部品、特にターボジェット等のようなターボ機械のタービンロータのバランスを取る装置を提供し、この装置は、回転部品の環状フランジに取り付けられる少なくとも１つの釣合いおもりと、釣合いおもりを前記環状フランジに固定する固定手段とを備える。釣合いおもりは、回転部品の前記環状フランジに係合するための係合手段を有し、またロック手段が、釣合いおもりおよび環状フランジに結合され、釣合いおもりが環状フランジに対して移動するのを防止し、ロック手段自体が、釣合いおもりに対して回転および軸方向の並進移動を阻止する。

本発明の装置により以下が可能となる。
・ 従来技術のナット締付け工具を使用する必要がない。
・ その結果、軸方向寸法が低減され、タービンにおいて、タービンの上流側ディスクの上流側にディストリビュータノズルを組み込むのが容易になる。
・ ロータのバランスを取る装置の重量を、一般に、本出願者により製造されたターボジェットでは１．４ｋｇまで低減する。

本発明の特徴によれば、釣合いおもりは、環状フランジの方向に向く面に、前記環状フランジの環状リムに係合するための少なくとも１つのＬ字型フックを有する。

このフックは、前述の特定の係合手段を構成し、釣合いおもりを回転部品のフランジに対して軸方向に保持する手段も構成する。

好ましくは、釣合いおもりは、その径方向内側および外側端部に、前記環状フランジの２つの同心環状リムに係合する対面するＬ字型フックを有する。

この構成により、環状フランジへの釣合いおもりの軸方向保持が改善される。

有利には、環状リムの少なくとも１つは、中断部またはノッチを含み、釣合いおもりを所定の位置に置き、かつ軸方向並進移動により環状フランジに係合させることができる。

この結果、釣合いおもりを回転部品の所定の位置に置くことがより容易になる。

本発明の別の特徴によれば、ロック手段は、釣合いおもりに装着され、また釣合いおもりの開口内および環状フランジの対応する開口内に軸方向に係合するための円柱形ペグと、ロック手段が釣合いおもりに対して軸方向移動および回転移動を防止する手段とを備える。

本発明の１つの実施形態においては、ロック手段が回転運動するのを防止する手段は、変形可能な舌部を備え、この舌部は、この部品の回転軸に平行な方向に移動して、釣合いおもりに形成された２つの近接する当接部（アバットメント）間の所定の位置に係合される。

舌部の変形、および釣合いおもりの当接部間での舌部の係合は、簡単な方法でなされ、ロック手段が釣合いおもりに対して回転して移動するのを防止する。

ロック手段は、横方向に平坦な頭部を有し、この平坦な頭部は、ペグの一端に形成され、釣合いおもりを押圧し、かつ釣合いおもりのリムの下でペグの軸周りに回転することにより係合されるように構成される。

簡単な方法で、前述の舌部は、円柱形ペグの平坦な頭部から切り抜かれて形成される。

このように、釣合いおもりは、円柱形ペグをそれ自体の軸周りに回転させてブロック位置に移動することにより、環状フランジにロックされ、このブロック位置で、ペグの頭部が、釣合いおもりのリムの下に挿入され、この結果、舌部は、釣合いおもりの２つの近接する当接部間に係合される。

好ましくは、舌部の長さを十分長くし、ブロック位置にあるときに、釣合いおもりの当接部を越えて突き出るようにし、これにより、舌部を最初の位置まで戻すことにより、ロック手段を分解することをより容易にする。

本発明の別の特徴によれば、ロック手段のペグは、締まりばめとして前述の環状フランジの開口に取り付けられ、釣合いおもりの開口内に隙間を有する。

これにより、環状フランジおよびロック手段の振動および早期磨耗の原因となる、円柱形ペグと環状フランジとの間の隙間をなくすることができる。

本発明の特定の１つの実施形態において、環状フランジは、釣合いおもりを取り付けるための所定数の開口を有し、この数は例えば２４に等しい。前記開口は、環状フランジの周りに均一に分布している。

これにより、環状フランジの２４個の可能な位置から選択した１つの開口に釣合いおもりを取り付けて、回転部品の不釣合いを補正できる。

本発明の他の詳細、特徴、および利点は、添付図面を参照する非限定の例を用いる以下の説明を読むことにより明らかになる。

図１は、３つのロータブレード段１２、１４、および１６と、２つのステータブレード段１８および２０とを有する、ターボジェットの低圧タービン１０の部分図である。

図示していない手段を用いて、ステータブレード１８および２０は、それらの径方向外側端部により、ターボジェットのケーシングに取り付けられ、ロータブレード１２、１４、および１６の径方向内側端部は、例えばありつぎ（ｄｏｖｅｔａｉｌ）または類似のタイプの適正な手段により、３つのロータディスク２２、２４、および２６に取り付けられる。

各ディスク２２、２４、および２６は、上流側環状フランジおよび下流側環状フランジを有し、これらフランジは、ディスクを相互に固定し、かつターボジェットのシャフトに連結される駆動コーン２８に固定し、ブレードの基部をディスクに保持する環状体に固定するのに役立つ。

さらに詳細には、上流側ディスク２２は、上流側環状フランジ３０を有し、この上流側環状フランジ３０は、上流側ディスク２２にブレード１２の基部を保持するための環状体３４の環状フランジ３２がボルト締めされ、上流側ディスク２２はさらに、少なくとも１つの釣合いおもりと、下流側環状フランジ３６とを有し、下流側環状フランジ３６は、中間ディスク２４の上流側環状フランジ３８にボルト締めされ、かつ中間ディスク２４にブレード１４の基部を保持するための環状体４２の環状フランジ４０にボルト締めされる。

中間ディスク２４は、下流側環状フランジ４４を有し、この下流側環状フランジ４４は、下流側ディスク２６の上流側環状フランジ４６と、下流側ディスク２６にブレード１６の基部を保持するための環状体５０の環状フランジ４８と、駆動コーン２８の環状フランジ５２とにボルト締めされる。

下流側ディスク２６は、下流側環状フランジ５４を有し、この下流側環状フランジ５４は、その下流側環状フランジ５４にボルト締めされる少なくとも１つの釣合いおもりを有することができる。

釣合いおもりは、ナット締付け工具を必要とする締付けナットにより締め付けされるため、釣合いおもりは、上流側ディスク２２の上流側環状フランジ３０と、下流側ディスク２６の下流側環状フランジ５４とに装着され、フランジ３０とディスク２２との間、ならびにディスク２６とフランジ５４との間の空間に、ナット締付け工具を挿入するための空き空間を有する。

これは、タービンの上流側端部において軸方向に比較的大きな空間を占め、ディスク２２の上流側にディストリビュータノズル（図示せず）を組み込む場合に、特に不都合を来たす。

本発明は、上流側ディスク２２の上流側環状フランジ３０などのロータディスクの環状フランジに、ナットおよびボルトを使用せずに釣合いおもりを取り付けできる装置により、この問題点を解決する。これは、釣合いおもりを前記環状フランジに係合し、その後単一部品により釣合いおもりを前記フランジにロックすることでなされる。

本発明においては、図２に一部を示す環状フランジ３０は、軸方向のわずかな範囲の円筒形環状ブリッジ５６により、上流側ディスク２２（一部を示す）に連結される。

環状フランジ３０は、２つの同心の周辺縁部５８および６２を有する。ブリッジ５６よりさらに径方向外側にある縁部５８は、図５を参照してさらに詳しく述べるように、釣合いおもりを所定の位置に置いて、係合させることができる中断部またはノッチ６０を備え、ブリッジ５６よりさらに径方向内側にある周辺縁部６２は、「フェストゥーン（ｆｅｓｔｏｏｎｅｄ）形状」または銃眼（ｃｒｅｎｅｌｌａｔｅｄ）形状であり、すなわち環状フランジ３０の周りに一様に分布している空隙部分６６と交互の中実部分６４を有する。この中実部分６４は、釣合いおもりをロックするためのロック手段を通過させる円筒形開口６８を含み、これら開口は例えば２４個あり、フランジ３０の全周にわたり分布している。

図３に示す釣合いおもり７０は、平坦な矩形プレート７２と、プレート７２の下端に連結された矩形の付加部分７４とを備え、この付加部分７４は、釣合いおもり７０を、補正されるべき不釣合い量に適合させるために、交換可能および／または使用可能である。一般に、この重さは１ｇから１０ｇ（グラム）の範囲である。

釣合いおもり７０のプレート７２は、２つの主面７６および７８と、釣合いおもりのロック手段を通過させるための円筒形開口８０とを有し、この開口は、プレート７２のほぼ中心に形成される。

環状フランジを押し付けるプレート７２の面７６は、上端で全幅にわたり形成されかつ下端に向いた一方のＬ字型フック８２と、下端に形成され全幅にわたり延びかつ上端方向に向く他方のＬ字型フック８４とを担持する。

ロック手段を受け入れるためのプレート７２の面７８は、上端に形成されかつ下端方向に向く、２つの平行な近接したＬ字型フック８６を担持する。

図４に示すロック手段は、単一部品８８を備え、この単一部品８８は、釣合いおもり７０の開口８０および環状フランジ３０の開口６８それぞれを通して係合するための円柱形ペグ９０と、釣合いおもり７０のプレート７２の面７８を押し付ける円柱形ペグ９０の一端の平坦な横方向頭部９２とを有する。

ロック手段８８の平坦な頭部９２は、横方向タブを有し、このタブに舌部９４が切り抜かれ、舌部９４は、円柱形ペグ９０から離れる方向に約３０°の角度で折り曲げられる。タブの折り曲げられていない残り部分９６は、釣合いおもり７０の面７８の前述のＬ字型フック８６の１つの下に係合する部分である。図４に示す実施形態においては、舌部９４は、前述のフック８６の下に係合するための２つの部分９６間を切り抜いて形成される。

図５は、釣合いおもり７０を環状フランジ３０に取り付けるさまざまな段階を示す図である。

この図では、釣合いおもり７０は、３つの異なる位置において示されている。すなわち、釣合いおもりが、環状フランジ３０の中断部またはノッチ６０にある第１の位置Ａと、その面７６がフランジ３０に接触するまで、釣合いおもりをフランジに係合する第２の位置Ｂと、環状フランジ３０の周辺縁部５８および６２が、釣合いおもり７０のＬ字型フック８２および８４に係合され、かつ釣合いおもり７０の開口８０が、釣合いおもりを固定して不釣合いを補正する点に対応するフランジ３０の開口６８に軸方向に位置合わせされるまで、釣合いおもりをタービンのロータ軸周りに周辺移動される第３の位置Ｃである。

釣合いおもり７０は、２つの異なる位置で示される単一部品８８により、環状フランジ３０にロックされる。前記２つの位置は、ある位置Ｄと第２の位置Ｅとである。位置Ｄにおいて、円柱形ペグ９０が、釣合いおもり７０の開口８０および環状フランジ３０の開口６８に軸方向に位置合わせされ、舌部９４および横方向頭部９２が、フランジ３０の周囲に対して接線方向に向くことにより、横方向頭部９２が、釣合いおもり７０の面７８を押し付けることができる。第２の位置Ｅにおいて、横方向頭部９２が、横方向頭部９２の部分９６がフック８６の下に係合して、部品８８が釣合いおもり７０に対して軸方向に移動するのを防止するまで、ペグ９０の軸周りに回転し、その後舌部９４が、前述のフック８６の間に下方向に折れ曲がり、部分８８がペグ９０の軸周りに回転するのを防止することができる。

ロック位置においては、舌部９４は、釣合いおもり７０のフック８６を越えて突き出ることにより、舌部９４を傾斜した位置まで戻して、ロック手段８８を取り外しことをより容易にする。

舌部９４は、弾性変形により２つの位置間を移動する。位置Ｅにおいては、タービンが作動中に舌部に作用する遠心力軸は、舌部をロック位置に維持する傾向がある。

さらに、タービンが作動中、釣合いおもりは、前記遠心力を受けて、径方向外側に押される。ロック手段８８のペグ９０がせん断しないことを確実にするために、ペグ９０は、環状フランジ３０の開口６８に締まりばめとして取り付けられ、釣合いおもり７０の開口８０に隙間を有する。

要求条件に応じて、１つ以上の釣合いおもり７０が、上流側ディスク２２の環状フランジ３０に取り付けられる。同様な方法で、１つ以上の釣合いおもりを、下流側ディスク２６の下流側環状フランジ５４に取り付けることもできる。

本発明を通常の方法で適用して、任意の回転部品に、特にターボジェットの低圧タービンのロータディスクに釣合いおもりを固定できるが、これに限定されない。

ターボジェットの低圧タービンの部分的軸方向断面図である。 本発明による、低圧タービンのロータディスクの環状フランジの部分的斜視図である。 本発明による釣合いおもりの斜視図である。 本発明による釣合いおもりをロックする手段の斜視図である。 本発明の釣合いおもりを位置合わせし、係合し、かつロックするさまざまな段階を示す部分的斜視図である。

符号の説明

１０ 低圧タービン
１２、１４、１６ ロータブレード段
１８、２０ ステータブレード段
２２、２４、２６ ロータディスク
２６ 下流側ディスク
２８ 駆動コーン
３０、３８、４６ 上流側環状フランジ
３２、４０、４８、５２ 環状フランジ
３４、４２、５０ 環状体
３６、４４、５４ 下流側環状フランジ
５６ ブリッジ
５８、６２ 周辺縁部
６４ 中実部分
６６ 空隙部分
６８、８０ 円筒形開口
７０ 釣合いおもり
７２ 矩形プレート
７４ 矩形の付加部分
７６、７８ 主面
８２、８４、８６ Ｌ字型フック
８８ 単一部品
９０ 円柱形ペグ
９２ 平坦な頭部
９４ 舌部
９６ 残り部分

Claims (14)

1. 回転部品、特にターボジェット等のようなターボ機械のタービンロータのバランスを取る装置であって、回転部品の環状フランジに取り付けられた少なくとも１つの釣合いおもりと、釣合いおもりを前記環状フランジに固定するための固定手段とを備え、釣合いおもりが、回転部品の前記環状フランジに係合するための係合手段を有し、ロック手段が、釣合いおもりおよび環状フランジに結合され、釣合いおもりが環状フランジに対して移動するのを防止し、ロック手段自体が釣合いおもりに対して回転移動および軸方向の並進移動するのを阻止する、装置。
2. 釣合いおもりが、環状フランジの方向に向く面に、環状フランジの環状リムに係合する少なくとも１つのＬ字型フックを有する、請求項１に記載の装置。
3. 釣合いおもりが、径方向内側および外側端部において、前記環状フランジの２つの同心環状リムに係合する対面するＬ字型フックを有する、請求項１に記載の装置。
4. 環状リムの少なくとも１つが、中断部またはノッチを含み、該中断部またはノッチが、釣合いおもりを所定の位置に置き、かつ軸方向並進移動により環状フランジに係合させることを可能にする、請求項３に記載の装置。
5. ロック手段が、釣合いおもりに装着され、かつロック手段が、釣合いおもりの開口内および環状フランジの対応する開口内に軸方向に係合するための円柱形ペグと、ロック手段が釣合いおもりに対して軸方向移動および回転移動を防止する手段とを備える、請求項１に記載の装置。
6. ロック手段の回転移動を防止する手段が、変形可能な舌部を備え、該変形可能な舌部が、回転部品の回転軸に平行な軸方向に移動することにより、釣合いおもりに形成された近接する当接部間の所定の位置に係合される、請求項５に記載の装置。
7. ロック手段が、ペグの一端に形成された横方向に平坦な頭部を含み、該平坦な頭部が、釣合いおもりを押圧し、かつ釣合いおもりのリムの下でペグの軸周りに回転することにより係合されるように構成され、ロック手段が、釣合いおもりに対して軸方向に移動することを防ぐための上述した手段を形成する、請求項６に記載の装置。
8. 前記舌部が、円筒形ペグの平坦な頭部から切り抜いて形成される、請求項７に記載の装置。
9. 平坦な頭部が、前記舌部に近接して、釣合いおもりに形成されたＬ字型フックと協働する少なくとも１つのタブを有する、請求項６に記載の装置。
10. 釣合いおもりが、ブロック位置に円柱形ペグをその軸周りに回転させることにより環状フランジにロックされ、ブロック位置において、ペグの頭部が、釣合いおもりのリムの下に挿入され、舌部が、釣合いおもりの２つの近接する当接部の間に係合される、請求項９に記載の装置。
11. 舌部の長さが、ブロック位置にあるときに、釣合いおもりの当接部を越えて突き出るのに十分に長く、舌部を最初の位置まで戻すことにより、ロック手段を分解することを容易にする、請求項６に記載の装置。
12. ロック手段のペグが、締まりばめとして前記環状フランジの開口に取り付けられ、釣合いおもりの開口に隙間を有する、請求項１０に記載の装置。
13. 環状フランジが、釣合いおもりを取り付けるための所定数の開口を有し、前記数は例えば２４に等しく、前記開口が、環状フランジの周りに均一に分布している、請求項１に記載の装置。
14. 装置が、少なくとも１つの釣合いおもりをターボジェットの低圧タービンロータの上流側ディスクの上流側環状フランジに取り付けるために使用され、かつ／または少なくとも１つの釣合いおもりを前記ロータの下流側ディスクの下流側環状フランジに取り付けるために使用される、請求項１に記載の装置。

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