JP2009168016A - 機械構成要素保持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ダブテール（１４）を有する第１の機械構成要素（１６）の、第２の機械構成要素（１０）の相補形ダブテールスロット（１２）内での軸方向移動を拘束するための軸方向保持システムを提供する。
【解決手段】本システムは、ダブテールスロットの底面内に形成された第１の曲線状グルーブ（３０）と、ダブテールの底面内に形成された第２の曲線状グルーブ（３２）とを含む。第1及び第２のグルーブは、ダブテールがダブテールスロット内に位置決めされた時に整列した状態になって、それにより外周閉鎖開口部を形成する。曲線状固定クリップ（２８）が、外周閉鎖開口部内に受けられる。任意選択カバープレート４０は、固定クリップの端部を例えばスエージングによって変形させた状態で該固定クリップの端部上に配置することができる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、総括的にはターボ機械に関し、より具体的には、ブレード又はバケットのような構成要素の、圧縮機ロータブレードホイールのような別の構成要素に形成されたスロット内での保持装置に関する。

従来型のタービン圧縮機構成要素内では、ロータブレードは、ダブテール継手によって回転ブレードホイール内に保持される（すなわち、ブレード上のダブテールが、ホイールの相補形スロット内に受けられる。）。

ブレードとホイール内のダブテールスロットとの間の嵌合は、組立及び公差を可能にするために緩くなっている。従って、ブレードが適正に保持されていない場合には、緩い嵌合により、ハードウェアがスロット内で移動することが可能であり、過度な摩耗を引き起こすおそれがある。この過度な摩耗は、最終的には部品を故障させて、補修を行うことができるまで装置を停止させることを必要とする。

一般的に、各ブレードは、１以上のかしめによってホイールダブテールスロットに沿った移動を制限するようにホイール内に保持される。これは、ブレードダブテールの局所的な面取りによって形成された空所内にホイールスロットの端縁部における材料を塑性的に変形させかつ移動させる方法である。この方法は、場合によってはホイール内でのブレードの不適切な保持を生じるおそれがある手作業のかつ非常に変動の多い方法である。ロータ上に作用する振動力により、かしめに対する摩耗が生じ、これが、保持機構の最終的な損傷を招くおそれがある。かしめが摩耗すると、ブレードは次に、ダブテールスロット内で自由に滑動する可能性がある。非常に大きな振幅において、この動きは、ブレードダブテールの摩耗及び最終的な損傷をもたらす可能性がある。このことは次に、ブレード離脱及びそれに続くガスタービンに対する巻き添え損傷を引き起こす。ブレードをダブテールスロット内に逆に挿入することによってか又はブレードを誤った軸方向位置（段）に挿入することによってかのいずれかでロータブレードが不適切に据付けられた多くの文書化された事例が存在している。これらの誤組立ての幾つかが、その後に起こる機械装置の損傷の原因として確認されている。

米国特許第４６２２８２１号明細書 米国特許第４６５３２７９号明細書 米国特許第４７００５４４号明細書 米国特許第４８７５３３９号明細書 米国特許第６４８４５０５号明細書

ホイールのブレードを損傷させずに、ブレードを据付けし、取外しかつ再据付けするのを可能にする現場改造取付け可能なブレード保持機構に対する必要性が依然として存在する。

例示的かつ非限定的な実施形態によると、ダブテールを有する機械構成要素の、相補形ダブテールスロット内での軸方向移動を拘束するための軸方向保持システムを提供し、本システムは、ダブテールスロットの底面内に形成された第１の曲線状グルーブと、ダブテールの底面内に形成された第２の曲線状グルーブとを含み、第1及び第２のグルーブは、ダブテールがダブテールスロット内に位置決めされた時に整列した状態になって、それにより外周閉鎖開口部を形成し、曲線状固定クリップが、外周閉鎖開口部内に挿入される。

別の態様では、本発明は、ダブテールを有する機械構成要素の、相補形ダブテールスロット内での軸方向移動を拘束する軸方向保持システムに関し、本システムは、ダブテールスロットの底面内に形成された第１の曲線状グルーブと、第１の曲線状グルーブと整列した状態でダブテールの底面内に形成されてそれによりほぼＣ字形外周閉鎖端部開放スロットを形成した第２の曲線状グルーブと、外周閉鎖端部開放スロット内に受けられた曲線状固定クリップと、固定クリップのそれぞれの自由端部上に受けられる一対の孔が形成されたカバープレートとを含み、固定クリップの自由端部は、カバープレート、固定クリップ及び機械構成要素の離脱を防止するためにスエージングされる。

添付した図面と関連させて、以下により詳細な説明を行う。

公知のロータホイール及びブレード組立体の部分斜視図。 本発明の例示的な実施形態によるロータホイール及びブレード組立体の部分斜視図。 図２と同様であるが、ブレードを取外した図。 図３から取外したブレードダブテールの部分底面斜視図。 ロータホイール／ブレードダブテールに対する固定構成要素の例示的な一連の組立を示す部分斜視図。 ロータホイール／ブレードダブテールに対する固定構成要素の例示的な一連の組立を示す部分斜視図。 ロータホイール／ブレードダブテールに対する固定構成要素の例示的な一連の組立を示す部分斜視図。 ロータホイール／ブレードダブテールに対する固定構成要素の例示的な一連の組立を示す部分斜視図。

図１は、その周辺部の周りに円周方向に間隔を置いて配置された複数のダブテールスロット１２が形成された圧縮機ロータホイール１０を示す。各スロット１２は、ブレード又はバケット１６の根元の相補形ダブテール１４を受けるように設計されている。
図２は、ダブテールスロット２２を備えた同様なホイール２０と相補形ダブテール２６を備えたブレード２４とを示す。しかしながら、この図では、本発明の例示的かつ非限定的な実施形態によるＣ字形固定クリップ２８が、ホイールスロット２２内にブレード２４を保持するために据付けられている。この実施例では、下記でより詳細に説明するように、任意選択カバープレートを用いている。

図３に転じると、ホイール２０内のダブテールスロット２２は、ブレード２４がない状態で示しており、従ってダブテールスロットの底面内に機械加工された第１のＣ字形グルーブ３０を見ることが可能であり、該グルーブの両端部はダブテールスロットの端縁部において開放した状態になっている。グルーブ３０は、その断面がほぼ半円形であり、従って下記でさらに説明するように、Ｃ字形固定クリップ２８の外周をほぼ半分だけ収容する。

図４は、ダブテールスロット内の第１のＣ字形グルーブ３０と正確に整列するように設置された、ブレードダブテール２６の下面表面３４内に機械加工された第２のＣ字形グルーブ３２を示す。第２のＣ字形グルーブは、同様な半円形断面を有しており、ブレードダブテールがダブテールスロット内に受けられた時に、整列したグルーブが、その両端部で開放した外周閉鎖（すなわち、その断面が円形の）Ｃ字形開口部を形成するようになる。しかしながら、例えば方形、長円形などの他の断面形状もまた、同様に好適なものとすることができることを理解されたい。

Ｃ字形固定クリップ２８は、一方の端部３６から反対側の端部３８まで約１８０°の円弧の形態で延びるほぼ円形断面の中実鋼合金（又は、他の好適な材料）で形成され、かつＣ字形開口部内に挿入されるようになっている。長形の任意選択カバープレート４０には、その両端部に、Ｃ字形クリップ２８の両端部を受ける孔４２、４４が形成される。

次に図５〜図８を参照しながら、ここでは、Ｃ字形クリップ２８の例示的であるが非限定的な組立シーケンスについて説明する。カバープレートがＣ字形固定クリップ２８上に摺動可能に受けられまたクリップの一方の端部がスエージングされ、従ってカバープレート４０がクリップのスエージング端部から摺動して外れるのが防止される。図５に示すように、カバープレート４０が取付けられると、次に未変形端部が、図５に示すように外周閉鎖グルーブ３０、３２内に挿入され、図６に示す完全な挿入状態になる。図７に示すように、次にカバープレート４０の第２の端部は、Ｃ字形固定クリップ２８の第２の端部と整列した状態になるように回転させられて、該Ｃ字形固定クリップ２８の端部３６、３８がカバープレートから突出するようになる。次にＣ字形固定クリップの残りの端部が、成形パンチでスエージングされて（又は、あらゆる適切な手段で変形又はかしめられて）、それによりＣ字形固定クリップ２８を所定の位置に固定し、カバープレート４０がスエージング端部とブレードダブテール／ホイール組立体との間に挟持された状態になる。この構成により、ブレード又はバケットがスロット内で軸方向に移動するのが防止される。スエージング作業は、Ｃ字形固定クリップの端部３６、３８を変形させるが、ブレードダブテール又はホイールスロットを変形させない、すなわち、カバープレートは、ダブテール及びダブテールスロットを保護して、固定組立プロセスがブレードダブテール又はホイールに対して長期の影響を持たないようにするという点で、カバープレート４０の使用は有益であることに注目されたい。

さらに、Ｃ字形固定クリップ２８のスエージング端部３６、３８は、カバープレート４０の外部側にあるので、Ｃ字形固定クリップ２８のスエージング（拡大）端部は、この場合も同様にブレードダブテール又はホイールスロットに損傷を与えずに、機械加工により除去して、カバー４０及びブレードを取外すのを可能にすることができる。破壊させたＣ字形固定クリップを取外した後に、新規な又は補修したブレードの再据付けは、新しいＣ字形固定クリップ又は構成要素を用いて達成することができる。上記のプロセスはまた、カバープレート及びクリップが使用に先だって互いに少なくとも一時的に固定されて、それにより構成要素部品の一方又は他方を喪失する可能性を減少させるという点で有益である。しかしながら、Ｃ字形固定クリップ２８は、あらゆるスエージングに先立って、完全に挿入されかつ次にカバープレート４０がクリップの両自由端部３６、３８上に押圧されることが分かるであろう。最終段階として、Ｃ字形固定クリップ２８の両端部は次に、同時にか又は順次にかのいずれかでスエージングされる。

現在最も実用的かつ好ましい実施形態であると考えられるものに関して本発明を説明してきたが、本発明は、開示した実施形態に限定されるべきものではなく、逆に、特許請求の範囲の技術思想及び技術的範囲内に含まれる様々な修正及び均等な構成を保護しようとするものであることを理解されたい。

１０ 圧縮機ロータホイール
１２、２２ ダブテールスロット
１４、２６ ダブテール
１６、２４ ブレード又はバケット
２０ ホイール
２８ Ｃ字形固定クリップ
３０ 第１のＣ字形グルーブ
３２ 第２のＣ字形グルーブ
３４ 下面表面
４０ カバープレート
４２、４４ 孔
３６、３８ 端部

Claims (10)

1. ダブテール（１４）を有する第１の機械構成要素（１６）の、第２の機械構成要素（１０）の相補形ダブテールスロット（１２）内での軸方向移動を拘束するための軸方向保持システムであって、
   前記ダブテールスロットの底面内に形成された第１の曲線状グルーブ（３０）と、
   前記ダブテールの底面内に形成された第２の曲線状グルーブ（３２）と、を含み、
   前記第1及び第２のグルーブが、前記ダブテールが前記ダブテールスロット内に位置決めされた時に整列した状態になって、それにより外周閉鎖開口部を形成し、
   曲線状固定クリップ（２８）が、前記外周閉鎖開口部内に挿入される、
   システム。
2. 前記第１及び第２のグルーブ（３０、３２）並びに固定クリップ（２８）が、その各々が一対の開放端部を備えたほぼＣ字形である、請求項１記載のシステム。
3. 前記第１及び第２のグルーブの各々が、その断面がほぼ半円形であり、従ってその断面がほぼ円形である外周閉鎖端部開放スロット（３０、３２）を形成する、請求項２記載のシステム。
4. 前記固定クリップ（２８）の自由端部（３６、３８）を受ける一対の孔（４２、４４）が形成されたカバープレート（４０）を含む、請求項１記載のシステム。
5. 前記クリップ（２８）の自由端部（３６、３８）が、前記カバープレート（４０）に対してかしめられる、請求項４記載のシステム。
6. 前記固定クリップ（２８）の自由端部（３６、３８）を受ける一対の孔（４２、４４）が形成されたカバープレート（４０）を含む、請求項３記載のシステム。
7. 前記クリップ（２８）の自由端部（３６、３８）が、前記カバープレート（４０）に対してかしめられる、請求項６記載のシステム。
8. 前記機械構成要素（１６）が、タービンブレードを含み、
   前記ダブテールスロット（１２）が、タービンロータホイール（１０）内に形成される、
   請求項１記載のシステム。
9. ダブテール（１４）を有する第１の機械構成要素（１６）の、第２の機械構成要素（１０）の相補形ダブテールスロット（１２）内での軸方向移動を拘束する軸方向保持システムであって、
   前記ダブテールスロットの底面内に形成された第１の曲線状グルーブ（３０）と、
   前記第１の曲線状グルーブと整列した状態で前記ダブテールの底面内に形成されてそれによりほぼＣ字形外周閉鎖端部開放スロットを形成した第２の曲線状グルーブ（３２）と、
   前記外周閉鎖端部開放スロット内に受けられた曲線状固定クリップ（２８）と、
   前記固定クリップのそれぞれの自由端部（３６、３８）上に受けられる一対の孔（４２）が形成されたカバープレート（４０）と、を含み、
   前記固定クリップの自由端部が、前記カバープレート、固定クリップ及び機械構成要素の離脱を防止するためにスエージングされる、
   システム。
10. 前記第１の機械構成要素（１６）が、タービンブレードを含み、
    前記第２の機械構成要素（１０）が、タービンロータホイールを含む、
    請求項９記載のシステム。

Images