JP2009197649A - ブリスク - Google Patents

Abstract

【課題】翼に生じる振動を、摩擦を利用して減衰可能な軸流式空気機械用のブリスクを提供する。
【解決手段】ブリスク１０は、軸流式空気機械のロータを構成するものであり、翼２０とロータディスク３０が一体に成形されたものである。ブリスク１０は、ロータ回転軸の周方向に延びており、ロータ回転軸の径方向内側からロータディスク３０のプラットホーム部３３に接して、当該ロータディスク３０との間に摩擦を発生可能な摩擦リング６０を有する。ロータが回転したときに、摩擦リング６０にはロータ回転軸の径方向外側に向かう遠心力が作用して、ロータディスク３０のプラットホーム部３３に押し付けられる。翼２０が振動しブリスク１０が変形して、ロータディスク３０と摩擦リング６０との間に相対的な変位が生じても、ロータディスク３０と摩擦リング６０との間には、当該変位を抑制する方向に摩擦力が生じる。
【選択図】図３

Description

本発明は、タービンや圧縮機等の軸流式空気機械に用いられ、ロータを構成する翼とロータディスクが一体に成形されたブリスクに関する。

航空機用ジェットエンジンや、ガスタービン、蒸気タービン等には、通常、タービンや圧縮機などの軸流式空気機械を有している。このような軸流式空気機械には、通常、翼（動翼）が外周に配列された回転体であるロータを有している。

このようなロータを構成するために、円板状の部材である複数のロータディスクと、各ロータディスクの外周に配列される翼に、ロータを分割した構造として、各ロータディスクの外周に翼を配列し結合した結合体を構成し、複数の結合体をロータ回転軸の軸方向に列をなして重ねて結合する技術が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。

下記の特許文献１，２には、それぞれ別体としてタービンの動翼と、ロータディスク（ディスク）を成形し、ロータディスクの外周に形成された翼溝に、動翼の植込み部（翼根）を嵌め込むことで、ロータディスクと翼とを結合する技術が記載されている。

また、従来から、削り出しや精密鋳造により、ロータディスクと翼が一体に成形された結合体であるブリスク（Blade in disk：Blisk ）を構成し、これをロータ回転軸の軸方向に列をなして重ねて結合することで、軸流式空気機械のロータを構成する技術が知られている。

実開平６−１８６０２号公報 特開平６−２６３０２号公報

上述のような軸流式空気機械において、翼の振動を抑制するため、特許文献１には、隣り合う翼の翼根（プラットホーム）の間に、弾性を有する振動減衰材を配設することで、翼に生じる振動を減衰させる技術が提案されている。また、特許文献２には、ロータディスクの溝と、翼の植込み部との間に弾性体を配設することで、翼の振動を減衰させる技術が提案されている。

しかし、特許文献１，２に記載の技術では、ロータディスクと翼とを別々に製作し、結合する必要があるため、ロータディスクと翼とを一体に成形するブリスクを構成してロータを製作する場合に比べて必要なコストが高くなるという問題がある。

一方、上述のブリスクでロータを構成する場合、特許文献１，２のように翼根と翼溝との間に生じる摩擦を利用して、翼の振動を減衰することができない。ブリスクの隣り合う翼同士をルースワイヤ等により接続することで翼の振動を減衰する技術も提案されているが、この技術を採用すると、翼にルースワイヤ等を装着するための構造や加工が必要となるため好ましくない。したがって、ブリスクにより軸流式空気機械のロータを構成する場合、翼に新たな構造を付加することなく、軸流式空気機械の運転中に、翼に生じる振動を減衰する技術が要望されている。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、翼に生じる振動を、摩擦を利用して減衰可能な軸流式空気機械用のブリスクを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係るブリスクは、軸流式空気機械に用いられ、ロータを構成する翼とロータディスクが一体に成形されたブリスクであって、ロータ回転軸の周方向に延びており、ロータ回転軸の径方向内側からロータディスクに接して、当該ロータディスクとの間に摩擦を発生可能な摩擦部材、を有することを特徴とする。

本発明に係るブリスクにおいて、ロータディスクには、ロータ回転軸の周方向に延びて摩擦部材を挿入可能な周方向溝が形成されているものとすることができる。

本発明に係るブリスクにおいて、ロータディスクのうちロータ回転軸の径方向外側には、径方向内側に比べてロータ回転軸方向の幅が大きく設定されて、翼が結合されるプラットホーム部を有し、周方向溝は、プラットホーム部に形成されているものとすることができる。

本発明に係るブリスクにおいて、周方向溝は、溝底がロータ回転軸の径方向内側に面するよう構成されているものとすることができる。

本発明に係るブリスクにおいて、ロータ回転軸の軸方向外側を構成する側壁が切除された周方向溝と、当該側壁を有する周方向溝が混在して設けられているものとすることができる。

本発明に係るブリスクにおいて、側壁が切除された周方向溝は、ロータ回転軸を中心として非対称なパターンで配列されているものとすることができる。

本発明に係るブリスクにおいて、周方向溝の溝底及び摩擦部材は、ロータ回転軸の径方向外側に凸となって湾曲する略円弧状をなしているものとすることができる。

本発明に係るブリスクにおいて、周方向溝は、溝底がロータ回転軸の軸方向外側に面するよう構成されているものとすることができる。

本発明に係るブリスクにおいて、摩擦部材は、平板状をなしており、ロータ回転軸の径方向外側の側壁に接するよう周方向溝に挿入されているものとすることができる。

本発明に係るブリスクにおいて、摩擦部材のうち周方向溝と接する面は、弾性材で構成されているものとすることができる。

本発明に係るブリスクにおいて、摩擦部材は、開端を有してＣ字状に延びている摩擦リングであるものとすることができる。

本発明に係るブリスクによれば、ロータ回転軸の周方向に延びており、ロータ回転軸の径方向内側からロータディスクに接して、当該ロータディスクとの間に摩擦を発生可能な摩擦部材を有するものとしたので、ロータがロータ回転軸を中心に回転したときに、摩擦部材にはロータ回転軸の径方向外側に向かう遠心力が作用して、ロータディスクに押し付けられる。翼が振動しブリスクが変形して、ロータディスクと摩擦部材との間に相対的な変位が生じても、ロータディスクと摩擦部材との間には、当該変位を抑制する方向に摩擦力が生じる。この摩擦力により、翼の振動を減衰することができる。

本発明に係るブリスクにおいて、ロータディスクには、ロータ回転軸の周方向に延びて摩擦部材を挿入可能な周方向溝が形成されているものとすることで、周方向溝が摩擦部材を収容すると共に、摩擦部材との間で良好に接して摩擦力を生じさせることができる。

本発明に係るブリスクにおいて、ロータディスクのうちロータ回転軸の径方向外側には、径方向内側に比べてロータ回転軸方向の幅が大きく設定されて、翼が結合されるプラットホーム部を有し、周方向溝は、プラットホーム部に形成されているものとすることで、ロータがロータ回転軸を中心に回転したときに、ロータディスクに設けられた摩擦部材に作用する遠心力を極力高いものとすることができ、ロータディスクとの間に高い摩擦力を生じさせることができる。

本発明に係るブリスクにおいて、周方向溝は、溝底がロータ回転軸の径方向内側に面するよう構成されているものとすることで、ロータがロータ回転軸を中心に回転したときに、周方向溝が確実に摩擦部材を保持して、摩擦部材との間に摩擦力を生じさせることができる。

本発明に係るブリスクにおいて、ロータ回転軸の軸方向外側を構成する側壁が切除された周方向溝と、当該側壁を有する周方向溝が混在して設けられているものとすることで、側壁を有する周方向溝と摩擦部材との間に生じる摩擦力と、側壁が切除された周方向溝と摩擦部材との間に生じる摩擦力とを、ロータ回転軸の周方向の各部位に応じて異なるものにすることができる。

本発明に係るブリスクにおいて、側壁が切除された周方向溝は、ロータ回転軸を中心として非対称なパターンで配列されているものとすることで、ミスチューニング効果を利用してブリスクに固有振動が生じることを抑制することができる。

本発明に係るブリスクにおいて、周方向溝の溝底及び摩擦部材は、ロータ回転軸の径方向外側に凸となって湾曲する略円弧状をなしているものとすることで、溝底と摩擦部材との接触面積を極力確保することができ、溝底と摩擦部材との間に摩擦力を良好に生じさせることができる。

本発明に係るブリスクにおいて、周方向溝は、溝底がロータ回転軸の軸方向外側に面するよう構成されているものとすることで、摩擦部材の周方向溝への挿入を容易なものとすることができる。

本発明に係るブリスクにおいて、摩擦部材は、平板状をなしており、ロータ回転軸の径方向外側の側壁に接するよう周方向溝に挿入されているものとすることで、摩擦部材の製作を容易なものとしつつ、周方向溝の径方向外側の側壁と良好に接触させることができる。

本発明に係るブリスクにおいて、摩擦部材のうち周方向溝と接する面は、弾性材で構成されているものとすることで、周方向溝と摩擦部材との間における摩擦係数、すなわち周方向溝と摩擦部材との間に生じる摩擦力を増大させることができる。

本発明に係るブリスクにおいて、摩擦部材は、開端を有してＣ字状に延びている摩擦リングであるものとすることで、ロータがロータ回転軸を中心に回転して摩擦部材に遠心力が作用したときに、摩擦部材を、ロータ回転軸の径方向内側からロータディスクに良好に押し付けることができる。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

本実施例に係る軸流式空気機械用のブリスクについて図１〜図４を用いて説明する。図１は、ブリスクの全体構成を示す斜視図である。図２は、ブリスクの部分斜視図である。図３は、図１のＡ−Ａ線によるブリスクの部分断面図である。図４は、ブリスクに設けられる摩擦部材の部品図である。なお、図３において、一点鎖線Ｂの右側には、摩擦部材が周方向溝に挿入された状態を示し、一点鎖線Ｂの左側には、摩擦部材が周方向溝に挿入される前の状態を示している。

本実施例に係るブリスク１０は、航空機用エンジンの圧縮機やタービン等の軸流式空気機械のロータに用いられる。なお、軸流式空気機械には、ガスタービン及び蒸気タービンの圧縮機及びタービン等もある。

図１に示すように、ブリスク１０は、動翼（以下、単に「翼」と記す）２０と、複数の翼２０が外周に配列されるロータディスク３０から構成されており、複数の翼２０とロータディスク３０は、削り出しや鋳造等により一体に成形されている。つまり、ブリスク１０は、翼２０とロータディスク３０が一体に成形された構造体である。ブリスク１０は、図に一点鎖線Ｃで示すロータ回転軸の軸方向に、複数枚、列をなして重ねられ結合されて、軸流式空気機械のロータ（図示せず）を構成することとなる。

図１及び図２に示すように、ロータディスク３０のうち、ロータ回転軸の径方向（図に矢印Ｒで示す）の外側には、径方向内側に比べて、ロータ回転軸の軸方向の幅が大きく設定されたプラットホーム部３３が、全周に亘って形成されている。プラットホーム部３３のうちロータ回転軸の径方向外側には、翼２０のロータ回転軸の径方向内側の端、いわゆる翼根が結合されている。

図３に示すように、ロータディスク３０のプラットホーム部３３には、ロータ回転軸の周方向に延びる溝（以下、周方向溝と記す）４０が、全周に亘って形成されている。周方向溝４０は、プラットホーム部３３の外表面のうち、ロータ回転軸の径方向内側の面３５から径方向外側に掘り下げられて形成されている。つまり、周方向溝４０は、溝底４４がロータ回転軸の径方向内側に面するように構成されている。周方向溝４０は、溝底４４と溝底４４のロータ回転軸の軸方向の両側にそれぞれ形成された側壁４５，４６により囲まれて、後述する摩擦リング６０を収容する空間が構成されている。周方向溝４０は、ブリスク１０において、ロータ回転軸に直交する仮想平面（図に一点鎖線Ｂで示す）を挟んで軸方向の両側に、面対称な形状となるよう形成されている。

このようにして構成された周方向溝４０には、図３及び図４に示すように、ロータディスク３０のプラットホーム部３３に、ロータ回転軸の径方向内側から外側に向けて接して、当該プラットホーム部３３との間に摩擦を発生可能な摩擦部材として、断面が略円形をなし、ロータ回転軸の周方向に延びる摩擦リング６０が設けられている。摩擦リング６０は、開端６２を有し、Ｃ字状に延びており、金属製の棒状部材を曲げて製作することが可能である。摩擦リング６０は、開端６２が閉じるよう力をかけて、周方向溝４０内に挿入することができる。

摩擦リング６０は、周方向溝４０内に挿入されると、その外表面６６が周方向溝４０の溝底４４、及び側壁４６，４５に接する。軸流式空気機械が作動して、そのロータ及びブリスク１０がロータ回転軸を中心に回転すると、摩擦リング６０には、ロータ回転軸の径方向外側に向かう遠心力が作用して、外表面６６が、より径方向外側にある溝底４４に押し付けられる。

これにより、翼２０が振動し、ブリスク１０が変形して、周方向溝４０と摩擦リング６０との間で相対的な変位が生じても、溝底４４と外表面６６との間には、当該変位を抑制する方向の摩擦力が生じる。この摩擦力により、翼２０の振動を減衰することができ、ブリスク１０に作用する振動応力を低減することができる。

本実施例に係るブリスク１０は、軸流式空気機械に用いられ、ロータを構成する翼２０とロータディスク３０が一体に成形されたブリスク１０であって、ロータ回転軸の周方向に延びており、ロータ回転軸の径方向内側からロータディスク３０のプラットホーム部３３に接して、当該ロータディスク３０との間に摩擦を発生可能な摩擦部材として摩擦リング６０を有するものとしたので、ロータがロータ回転軸を中心に回転したときに、摩擦リング６０にはロータ回転軸の径方向外側に向かう遠心力が作用して、ロータディスク３０のプラットホーム部３３に押し付けられる。翼２０が振動しブリスク１０が変形して、ロータディスク３０と摩擦リング６０との間に相対的な変位が生じても、ロータディスク３０と摩擦リング６０との間には、当該変位を抑制する方向に摩擦力が生じる。この摩擦力により、翼２０の振動を減衰することができる。

また、本実施例に係るブリスク１０は、ロータディスク３０には、ロータ回転軸の周方向に延びて摩擦リング６０（摩擦部材）を挿入可能な周方向溝４０が形成されているものとしたので、周方向溝４０が摩擦リング６０を収容すると共に、摩擦リング６０との間で良好に接して摩擦力を生じさせることができる。

また、本実施例に係るブリスク１０は、ロータディスク３０のうちロータ回転軸の径方向外側には、径方向内側に比べてロータ回転軸方向の幅が大きく設定されて、翼２０が結合されるプラットホーム部３３を有し、周方向溝４０は、プラットホーム部３３に形成されているものとしたので、ロータがロータ回転軸を中心に回転したときに、ロータディスク３０に設けられた摩擦リング６０に作用する遠心力を極力高いものとすることができ、ロータディスク３０との間に高い摩擦力を生じさせることができる。

また、本実施例に係るブリスク１０は、周方向溝４０は、溝底４４がロータ回転軸の径方向内側に面するよう構成されているものとしたので、ロータがロータ回転軸を中心に回転したときに、周方向溝４０が確実に摩擦リング６０を保持して、摩擦リング６０との間に摩擦力を生じさせることができる。

また、本実施例に係るブリスク１０は、摩擦部材は、開端６２を有してＣ字状に延びている摩擦リング６０であるものとしたので、ロータがロータ回転軸を中心に回転して摩擦リング６０に遠心力が作用したときに、摩擦リング６０を、ロータ回転軸の径方向内側から外側に向けてロータディスク３０に良好に押し付けることができる。

本実施例に係る軸流式空気機械用のブリスクについて、図５〜図８を用いて説明する。図５は、図１のＡ−Ａ線によるブリスクの部分断面図である。図６は、ブリスクに設けられる摩擦部材の部品図である。図７は、図１のＡ−Ａ線による、変形例のブリスクの部分断面図である。図８は、変形例のブリスクに設けられる摩擦部材の部品図である。なお、図５及び図７において、一点鎖線Ｂの右側には、摩擦部材が周方向溝に挿入された状態を示し、一点鎖線Ｂの左側には、摩擦部材が周方向溝に挿入される前の状態を示している。

本実施例に係るブリスク１０Ｂは、周方向溝４０Ｂの溝底４４Ｂ、及び摩擦リング７０が、ロータ回転軸の径方向外側に凸となって湾曲する略円弧形状をなしている点で、実施例１と異なり、以下に詳細を説明する。なお、実施例１と略共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

図５に示すように、本実施例に係るブリスク１０Ｂにおいて、ロータディスク３０のプラットホーム部３３には、ロータ回転軸の周方向に延びる周方向溝４０Ｂが全周に亘って形成されている。周方向溝４０Ｂは、プラットホーム部３３のロータ回転軸の径方向内側の面３５から、径方向外側に掘り下げられて形成されている。周方向溝４０Ｂの溝底４４Ｂは、ロータ回転軸の径方向外側に凸となって湾曲しており、ロータ回転軸の径方向内側に面するよう構成されている。溝底４４Ｂは、径方向内側の面３５に接続している。

このように構成された周方向溝４０Ｂには、図５及び図６に示すように、ロータディスク３０のプラットホーム部３３と接して、当該プラットホーム部３３との間に摩擦を発生可能な摩擦部材として、断面が略円弧状をなし、ロータ回転軸の周方向に延びている摩擦リング７０が設けられている。摩擦リング７０は、金属製であり、矩形の板状部材を、断面が略円弧状をなすよう湾曲させ、さらに長手方向に曲げることで製作することが可能である。摩擦リング７０は、その外表面７５の湾曲形状が、周方向溝４０Ｂの溝底４４Ｂの湾曲形状と略一致するように構成されている。

摩擦リング７０は、周方向溝４０Ｂ内に挿入されると、径方向外側の外表面７５が溝底４４Ｂに全面に亘って接する。ブリスク１０Ｂがロータ回転軸を中心に回転すると、摩擦リング７０には、ロータ回転軸の径方向外側に向かう遠心力が作用して、外表面７５が溝底４４Ｂに押し付けられる。

これにより、翼２０が振動し、ブリスク１０Ｂが変形して、周方向溝４４Ｂと摩擦リング７０との間で相対的な変位が生じても、溝底４４Ｂと外表面７５との間には、当該変位を抑制する方向の摩擦力が生じる。この摩擦力により、翼２０の振動を減衰することができ、ブリスク１０Ｂに作用する振動応力を低減することができる。

本実施例に係るブリスク１０Ｂでは、周方向溝４０Ｂの溝底４４Ｂと摩擦リング７０の外表面７５が全面に亘って接するため、周方向溝４０Ｂと摩擦リング７０との間で、良好に摩擦力を生じさせて、翼２０の振動を減衰することができる。

また、周方向溝と摩擦リングとの間で生じる摩擦力をさらに増大させるために、図７及び図８に示すように、変形例のブリスク１０Ｂにおいては、摩擦リング７０Ｂの板本体７４の上にコーティング層７６が設けられている。図７及び図８において、コーティング層７６をハッチングで示す。

コーティング層７６は、ゴム系の材料等の弾性体（エラストマー）で構成されており、好ましくは、粘性を有する粘弾性体で構成されており、制振材として機能する。摩擦リング７０Ｂにおいては、コーティング層７６が、上述の摩擦リング７０の外表面７５上に被覆されている。すなわち、変形例の摩擦リング７０Ｂは、その外表面７８が、弾性体のコーティング層７６で構成されている。

これにより、摩擦リング７０Ｂの外表面７８と、プラットホーム部３３の周方向溝４０Ｂの溝底４４Ｂとの間における摩擦係数を増大させて、周方向溝４０Ｂと摩擦リング７０Ｂとの間に生じる摩擦力を、上述の摩擦リング７０を用いた場合に比べて増大させている。これにより、翼２０の振動を良好に減衰させることができる。

このように本実施例に係るブリスク１０Ｂは、周方向溝４０Ｂの溝底４４Ｂ及び摩擦部材としての摩擦リング７０は、ロータ回転軸の径方向外側に凸となって湾曲する略円弧状をなしているものとしたので、溝底４４Ｂと摩擦リング７０との接触面積を極力確保することができ、溝底４４Ｂと摩擦リング７０との間に摩擦力を良好に生じさせることができる。

また、本実施例に係る変形例のブリスク１０Ｂは、摩擦リング７０Ｂのうち周方向溝４０Ｂと接する面７８は、弾性材のコーティング層７６で構成されているものとしたので、周方向溝４０Ｂと摩擦リング７０Ｂとの間における摩擦係数、すなわち周方向溝４０Ｂと摩擦リング７０Ｂとの間に生じる摩擦力を、上述の摩擦リング７０を用いる場合に比べて増大させることができる。

本実施例に係る軸流式空気機械用のブリスクについて、図９〜図１２を用いて説明する。図９は、図１のＡ−Ａ線によるブリスクの部分断面図である。図１０は、ブリスクに設けられる摩擦部材の部品図である。図１１は、図１のＡ−Ａ線による、変形例のブリスクの部分断面図である。図１２は、変形例のブリスクに設けられる摩擦部材の部品図である。なお、図９及び図１１において、一点鎖線Ｂの右側には、摩擦部材が周方向溝に挿入された状態を示し、一点鎖線Ｂの左側には、摩擦部材が周方向溝に挿入される前の状態を示している。

本実施例に係るブリスク１０Ｃは、周方向溝４０Ｃは、溝底４４Ｃがロータ回転軸の軸方向外側に面するよう構成されている点等で、実施例１と異なり、以下に詳細を説明する。なお、実施例１と略共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

図９に示すように、本実施例に係るブリスク１０Ｃにおいて、周方向溝４０Ｃは、ロータディスク３０のプラットホーム部３３を構成するロータ回転軸の軸方向外側の面３６から、軸方向内側に向けて掘り下げられて構成されている。つまり、周方向溝４０Ｃの溝底４４Ｃは、ロータ回転軸の軸方向外側に面するよう構成されている。周方向溝４０Ｃは、溝底４４Ｃと、溝底４４Ｃのロータ回転軸の径方向両側にそれぞれ形成された側壁４７，４８により囲まれて、摩擦リング８０を収容する空間が構成されている。

このように構成された周方向溝４０Ｃには、図９及び図１０に示すように、ロータディスク３０のプラットホーム部３３と接して、当該プラットホーム部３３との間に摩擦を発生可能な摩擦部材として、摩擦リング８０が設けられている。摩擦リング８０は、開端８２を有し、Ｃ字形状をなしており、ロータ回転軸の周方向に延びている。摩擦リング８０は、金属製であり、矩形の板状部材を長手方向に曲げることで製作することが可能である。

摩擦リング８０は、周方向溝４０Ｃ内に挿入されると、径方向外側の外表面８５が周方向溝４０Ｃの径方向外側の側壁４８に全面に亘って接する。ブリスク１０Ｃがロータ回転軸を中心に回転すると、摩擦リング８０には、ロータ回転軸の径方向外側に向かう遠心力が作用して、外表面８５が周方向溝４０Ｃの側壁４８に押し付けられる。

これにより、翼２０が振動し、ブリスク１０Ｃが変形して、周方向溝４０Ｃと摩擦リング８０との間で相対的な変位が生じても、周方向溝４０Ｃの側壁４８と外表面８５との間には、当該変位を抑制する方向の摩擦力が生じる。この摩擦力により、翼２０の振動を減衰することができ、ブリスク１０Ｃに作用する振動応力を低減することができる。

本実施例に係るブリスク１０Ｃでは、周方向溝４０Ｃの側壁４８と、平板状の摩擦リング８０の外表面８５が接するため、摩擦リング８０の製作を容易なものとしつつ、周方向溝４０Ｃと摩擦リング８０が接する面を十分に確保することができる。これにより、周方向溝４０Ｃと摩擦リング８０との間で良好に摩擦力を生じさせて、翼２０の振動を減衰することができる。

また、周方向溝と摩擦リングとの間で生じる摩擦力を、さらに増大させるために、図１１及び図１２に示すように、変形例のブリスク１０Ｃにおいては、摩擦リング８０Ｂの板本体８４の上にコーティング層８６が設けられている。図１１及び図１２において、コーティング層８６をハッチングで示す。

コーティング層８６は、ゴム系の材料等の弾性体、好ましくは、粘性を有する粘弾性体で構成されている。変形例の摩擦リング８０Ｂにおいては、コーティング層８６が、上述の摩擦リング８０の外表面８５の上に被覆されている。すなわち、摩擦リング８０Ｂは、その外表面８８が弾性体のコーティング層８６で構成されている。

これにより、摩擦リング８０Ｂの外表面８８と、プラットホーム部３３の周方向溝４０Ｃの側壁４８との間における摩擦係数を増大させて、周方向溝４０Ｃと摩擦リング８０Ｂとの間に生じる摩擦力を、上述の摩擦リング８０を用いた場合に比べて増大させている。これにより、翼２０の振動を良好に減衰させることができる。

このように本実施例に係るブリスク１０Ｃは、周方向溝４０Ｃは、溝底４４Ｃがロータ回転軸の軸方向外側に面するよう構成されているものとすることで、摩擦リング８０（摩擦部材）の周方向溝４０Ｃへの挿入を容易なものとすることができる。

また、本実施例に係るブリスク１０Ｃにおいて、摩擦部材は、平板状をなしており、ロータ回転軸の径方向外側の側壁４８に接するよう周方向溝４４Ｃに挿入されているものとすることで、摩擦リング８０の製作を容易なものとしつつ、周方向溝４０Ｃの径方向外側の側壁４８と良好に接触させることができる。

本実施例に係る軸流式空気機械用のブリスクについて、図１３〜図１５を用いて説明する。図１３は、図１のＡ−Ａ線によるブリスクの部分断面図である。図１４は、図１３に矢印Ｅで示す方向から見たブリスクの側面図である。図１５は、ロータ回転軸の軸方向外側の側壁が切除された周方向溝の配列パターンの一例を示す図である。

本実施例に係るブリスク１０Ｄは、ロータディスク３０に設けられた周方向溝のうち一部は、ロータ回転軸の軸方向外側を構成する側壁が切除されている点で、実施例１と異なり、以下に詳細を説明する。なお、実施例１と略共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

なお、図１３において、一点鎖線Ｂの右側には、周方向溝の軸方向外側の側壁が切除されており、且つ摩擦部材が周方向溝に挿入された状態を示し、一点鎖線Ｂの左側には、切除されておらず、且つ摩擦部材が周方向溝に挿入される前の状態を示している。

図１３及び図１４に示すように、本実施例に係るブリスク１０Ｄにおいては、ロータディスク３０のプラットホーム部３３には、ロータ回転軸の軸方向外側に側壁４６を有する周方向溝４０と、当該側壁４６が切除された周方向溝４０Ｄが混在して設けられている。周方向溝４０Ｄは、上述の周方向溝４０の側壁４６より軸方向外側の部分が全て取り除かれている。すなわち、ブリスク１０Ｄの周方向溝（４０，４０Ｄ）のうち、一部は、側壁４６が切り欠かれた周方向溝４０Ｄで構成されている。周方向溝４０Ｄは、プラットホーム部３３を構成する外表面のうち、ロータ回転軸の径方向内側にあり、且つ溝底４４よりもロータ回転軸の軸方向外側の面３５ｃから、ロータ回転軸の径方向外側に掘り下げられて形成されている。周方向溝４０の溝底４４は、プラットホーム部３３のロータ回転軸の軸方向外側を構成する側面４３と接続されている。

図１４及び図１５に示すように、側壁４６を有する周方向溝４０と、側壁４６が切除された周方向溝４０Ｄは、ロータ回転軸の周方向に交互に設けられている。側壁４６を有する周方向溝４０と、側壁４６が切除された周方向溝４０Ｄにおいて、ロータ回転軸の軸方向内側の側壁４５及び溝底４４は、共通の形状となっており、連続するようロータディスク３０に形成されている。

側壁が切除された周方向溝４０Ｄは、ロータ回転軸を中心に所定の角度θをなして複数設けられている。側壁４６が切除された周方向溝４０Ｄは、ロータ回転軸を中心として非対称なパターンでロータ回転軸の周方向に配列されている。

これにより、翼２０が振動し、ブリスク１０Ｄが変形して、周方向溝４０及び周方向溝４０Ｄと摩擦リング６０との間で相対的な変位が生じると、側壁４６を有する周方向溝４０と摩擦リング６０との間に生じる摩擦力と、側壁４６を有しない周方向溝４０Ｄと摩擦リング６０との間に生じる摩擦力とを、部位に応じて異なるものにすることができる。側壁４６を有しない周方向溝４０Ｄは、ロータ回転軸を中心として非対称なパターンで配列されているため、いわゆるミスチューニング効果を利用してブリスク１０Ｄに固有振動が生じることを抑制することができ、翼２０に作用する流体力が当該振動を増幅して、翼２０の自励振動いわゆるフラッタが生じることを抑制することができる。

このように本実施例に係るブリスク１０Ｄにおいて、ロータ回転軸の軸方向外側を構成する側壁４６が切除された周方向溝４０Ｄと、当該側壁４６を有する周方向溝４０が混在して設けられているものとしたので、側壁４６を有する周方向溝４０と摩擦リング６０との間に生じる摩擦力と、側壁４６が切除された周方向溝４０Ｄと摩擦リング６０との間に生じる摩擦力とを、ロータ回転軸の周方向の各部位に応じて異なるものにすることができる。

また、本実施例に係るブリスク１０Ｄにおいて、側壁４６が切除された周方向溝４０Ｄは、ロータ回転軸を中心として非対称なパターンで配列されているものとしたので、ミスチューニング効果を利用してブリスク１０Ｄに固有振動が生じることを抑制することができる。

なお、上述した各実施例において、周方向溝（４０；４０Ｂ；４０Ｃ）は、ロータ回転軸の周方向に、全周に亘って形成されているものとしたが、これに限定されるものではない。摩擦リング（６０；７０；７０Ｂ；８０；８０Ｂ）の形状に応じてＣ字形状に形成するものとしても良い。

なお、上述した各実施例では、ブリスク（１０；１０Ｂ；１０Ｃ；１０Ｄ）には、ロータ回転軸の軸方向の両側に周方向溝が形成されるものとしたが、片側にのみ形成するものとしても良い。

また、上述した各実施例において、ロータディスク３０と接してロータ回転軸の周方向に延びている摩擦部材としての摩擦リング（６０；７０；７０Ｂ；８０；８０Ｂ）は、開端を有するＣ字状に延びているものとしたが、摩擦リングの形状は、これに限定されるものではない。ロータ回転軸の周方向に延びていれば良く、例えば、摩擦リングを、半円の円弧状のものとし、これを同一の周方向溝に複数並べて挿入するものとしても良い。摩擦リングの直径、重量、及び断面形状は、翼２０における振動の減衰が最適なものとなるよう適宜設定される。

以上のように、本発明は、タービンや圧縮機等、軸流式空気機械に有用である。

実施例１に係るブリスクの全体構成を示す斜視図である。 実施例１に係るブリスクの部分斜視図である。 実施例１に係るブリスクの部分断面図であり、図１のＡ−Ａ線による断面図である。 実施例１に係るブリスクに設けられる摩擦部材の部品図である。 実施例２に係るブリスクの部分断面図であり、図１のＡ−Ａ線による断面図である。 実施例２に係るブリスクに設けられる摩擦部材の部品図である。 実施例２に係る変形例のブリスクの部分断面図であり、図１のＡ−Ａ線による断面図である。 実施例２に係る変形例のブリスクに設けられる摩擦部材の部品図である。 実施例３に係るブリスクの部分断面図であり、図１のＡ−Ａ線による断面図である。 実施例３に係るブリスクに設けられる摩擦部材の部品図である。 実施例３に係る変形例のブリスクの部分断面図であり、図１のＡ−Ａ線による断面図である。 実施例３に係る変形例のブリスクに設けられる摩擦部材の部品図である。 実施例４に係るブリスクの部分断面図であり、図１のＡ−Ａ線による断面図である。 図１３に矢印Ｅで示す方向から見たブリスクの側面図である。 実施例４に係るブリスクにおいて、ロータ回転軸の軸方向外側の側壁が切除された周方向溝の配列パターンの一例を示す図である。

符号の説明

１０，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ ブリスク
２０ 翼
３０ ロータディスク
３３ プラットホーム部
４０，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ 周方向溝
４４，４４Ｂ，４４Ｃ 周方向溝の溝底
４５ 軸方向内側の側壁
４６ 軸方向外側の側壁
４７ 径方向内側の側壁
４８ 径方向外側の側壁
６０ 摩擦リング（摩擦部材）
７０，７０Ｂ 摩擦リング（摩擦部材）
７６ コーティング層
８０，８０Ｂ 摩擦リング（摩擦部材）
８６ コーティング層
Ｃ ロータ回転軸
Ｒ ロータ回転軸の径方向

Claims (11)

1. 軸流式空気機械に用いられ、ロータを構成する翼とロータディスクが一体に成形されたブリスクであって、
   ロータ回転軸の周方向に延びており、ロータ回転軸の径方向内側からロータディスクに接して、当該ロータディスクとの間に摩擦を発生可能な摩擦部材
   を有することを特徴とするブリスク。
2. 請求項１に記載のブリスクにおいて、
   ロータディスクには、ロータ回転軸の周方向に延びて摩擦部材を挿入可能な周方向溝が形成されている
   ことを特徴とするブリスク。
3. 請求項２に記載のブリスクにおいて、
   ロータディスクのうちロータ回転軸の径方向外側には、径方向内側に比べてロータ回転軸方向の幅が大きく設定されて翼が結合されるプラットホーム部を有し、
   周方向溝は、当該プラットホーム部に形成されている
   ことを特徴とするブリスク。
4. 請求項３に記載のブリスクにおいて、
   周方向溝は、溝底がロータ回転軸の径方向内側に面するよう構成されている
   ことを特徴とするブリスク。
5. 請求項４に記載のブリスクにおいて、
   ロータ回転軸の軸方向外側を構成する側壁が切除された周方向溝と、当該側壁を有する周方向溝が混在して設けられている
   ことを特徴とするブリスク。
6. 請求項５に記載のブリスクにおいて、
   側壁が切除された周方向溝は、ロータ回転軸を中心として非対称なパターンで配列されている
   ことを特徴とするブリスク。
7. 請求項４〜６のいずれか１項に記載のブリスクにおいて、
   周方向溝の溝底及び摩擦部材は、ロータ回転軸の径方向外側に凸となって湾曲する略円弧状をなしている
   ことを特徴とするブリスク。
8. 請求項３に記載のブリスクにおいて、
   周方向溝は、溝底がロータ回転軸の軸方向外側に面するよう構成されている
   ことを特徴とするブリスク。
9. 請求項８に記載のブリスクにおいて、
   摩擦部材は、平板状をなしており、ロータ回転軸の径方向外側の側壁に接するよう周方向溝に挿入されている
   ことを特徴とするブリスク。
10. 請求項２〜９のいずれか１項に記載のブリスクにおいて、
    摩擦部材のうち周方向溝と接する面は、弾性材で構成されている
    ことを特徴とするブリスク。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載のブリスクにおいて、
    摩擦部材は、開端を有してＣ字状に延びている摩擦リングである
    ことを特徴とするブリスク。

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