JP2009250235A

JP2009250235A - 軸流圧縮機ブレード保持

Info

Publication number: JP2009250235A
Application number: JP2009077941A
Authority: JP
Inventors: Thomas R Tipton; トマス・アール・ティプトン; Mark Newton; マーク・ニュートン
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2008-04-04
Filing date: 2009-03-27
Publication date: 2009-10-29
Anticipated expiration: 2029-03-27
Also published as: DE102009003712A1; FR2929661B1; CN101550936A; JP5356083B2; US8267664B2; FR2929661A1; DE102009003712B4; CN101550936B; US20090252611A1

Abstract

【課題】相補形状のダブテールスロット（１２）内に配置されたダブテール（１４）を有する機械構成要素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の略Ｔ字形状のグルーブ（１８）と、ダブテールの底面内に形成された第２の略Ｔ字形状のグルーブ（２４）とを含み、第１及び第２のグルーブは、ダブテールスロット内にダブテールを設置した時に整列して、それによってステム部分（２０、２８）と該ステム構成部分の一端部における側方クロス部分（２２、３０）とを有しかつ該ステム構成部分の他端部が開放されている周辺閉鎖の略Ｔ字形状のスロット（２９）を形成し、本システムはさらに、略Ｔ字形状のスロット内に挿入される圧縮可能なロッキングクリップ（３２）を含み、ロッキングクリップは、側方クロス部分（２２、３０）の両端部内に受入れ可能である一対の反対方向に延びるラグ（４２、４４）を有する。
【選択図】図２

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、圧縮機ロータブレードブレードホイールに形成されたスロット内へのブレード又はバケットの保持に関する。

従来型のタービン圧縮機構成要素では、ロータブレードは、ダブテール継手によってロータ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は、ホイールの相補形ダブテール内に受けられる。

ブレードとロータホイール内のダブテールスロットとの間の嵌合により、組立て及び許容差が可能になる。従って、ブレードが適正に保持されていない場合には、その緩い嵌合により、スロット内でハードウェアが移動することが可能になり、過度な摩耗を生じる可能性がある。過度な摩耗は、最終的にはその部品を損傷させ、補修を行うことができるまでユニットを運転停止させておくことが必要となるおそれがある。

一般的に、各ロータブレードは、１以上のステーク（かしめ）によって、リングダブテールスロットに沿った移動を制限するようにブレード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面取りによって形成された空隙内に、ホイールスロットの端縁部における材料を塑性変形させかつ変位させる方法である。これは、幾つかの場合にはロータホイールスロット内でのロータブレードの不適切な保持をもたらす可能性がある手動によるかつ大きなばらつきがある可能性がある方法である。ロータ上に作用する振動力により、ステーク上に摩耗が生じて、保持機構の最終的な破損を引き起こすおそれがある。ステークが摩耗すると、次にブレードは、ホイールスロット内で自由に摺動することができる。この摺動が極度に大きくなった場合には、この運動（移動）により、ブレードダブテールの摩耗及び最終的な破損が生じるおそれがある。このことは次に、ブレード脱離を招き、その結果ガスタービンに対する付随的な損傷を引き起こすおそれがある。また、例えばホイールスロット内にブレードを後向きに挿入することよって誤って取付けられたロータブレードの多くの文書化された事例が存在している。それら誤組立ての幾つかは、その後の機械装置の損傷の原因として確認されている。

ブレード又はホイールを損傷させずにブレードを取付け、取外しまた再取付けするのを可能にすることになる現場改造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している。

例示的なかつ非限定的な実施形態では、本発明は、相補形状のダブテールスロット内に配置されたダブテールを有する機械構成要素の軸方向移動を拘束するための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の略Ｔ字形状のグルーブと、ダブテールの底面内に形成された第２の略Ｔ字形状のグルーブとを含み、第１及び第２のグルーブは、ダブテールスロット内にダブテールを設置した時に整列して、それによってステム部分と該ステム構成部分の一端部における側方クロス部分とを有しかつ該ステム構成部分の他端部が開放されている周辺閉鎖の略Ｔ字形状のスロットを形成し、本システムはさらに、略Ｔ字形状のスロット内に挿入される圧縮可能なロッキングクリップを含み、ロッキングクリップは、側方クロス部分の両端部内に受入れ可能である一対の反対方向に延びるラグを有する。

別の態様では、本発明は、タービンロータホイールの相補形状のダブテールスロット内に配置されたダブテールを有するタービンブレードの軸方向移動を拘束するための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の略Ｔ字形状のグルーブと、ダブテールの底面内に形成された第２の略Ｔ字形状のグルーブとを含み、第１及び第２のグルーブは、整列して、それによってステム部分と該ステム構成部分の一端部における側方クロス部分とを有しかつ該ステム構成部分の他端部が開放されている周辺閉鎖の略Ｔ字形状のスロットを形成し、本システムはさらに、略Ｔ字形状のスロット内に挿入された圧縮可能なロッキングクリップを含み、ロッキングクリップは、側方クロス部分の両端部内に受けられた一対の反対方向に延びるラグを有する。

さらに別の態様では、本発明は、タービンロータホイールの相補形状のダブテールスロット内に配置されたダブテールを有するタービンブレードの軸方向移動を拘束するための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の略Ｔ字形状のグルーブと、ダブテールの底面内に形成された第２の略Ｔ字形状のグルーブとを含み、第１及び第２のグルーブは、整列して、それによってステム部分と該ステム部分の一端部における側方クロス部分とを有しかつ該ステム部分の他端部が開放されている周辺閉鎖の略Ｔ字形状のスロットを形成し、本システムはさらに、略Ｔ字形状のスロット内に挿入された圧縮可能なロッキングクリップを含み、ロッキングクリップは、略Ｃ字形状のループ部分によって連結されかつ側方クロス部分の両端部内に受けられた一対の反対方向に延びるラグを有し、圧縮可能なクリップは、反対方向に延びるラグがステム部分を通り抜けかつ側方クロス部分の両端部内に延びることができるようにループ部分を圧縮するのを可能にするような寸法になっている。

次に、以下に特定した図面に関連させて本発明を説明する。

例示的であるが非限定的な実施形態による、ロータホイールダブテールスロット内のＴ字形状のクリップ保持グルーブの部分斜視図。ロータブレードダブテール内の相補形のＴ字形状のグルーブの部分斜視図。図１及び図２に示す整列したＴ字形状のグルーブ内に挿入されることになる保持クリップの斜視図。ロータブレードダブテール及びロータホイールダブテールスロットの整列したＴ字形状のグルーブ内に挿入された保持クリップをさらに部分的に仮想線で示す部分斜視図。図４に示す構成要素の端面図。

図１は、圧縮機ロータホイール１０を示しており、圧縮機ロータホイール１０には、ホイールの周辺部の周りに円周方向に間隔を置いて複数のダブテールスロット１２（１つを示している）が形成されている。各スロット１２は、ブレード又はバケット１６の根元の相補形のダブテール１４（図２）を受けるように設計される。

図１では、ホイール内のダブテールスロット１２は、ブレード１６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Ｔ字形状のグルーブ１８を見ることが可能であり、グルーブのステム部分２０はスロットの端部において開口しまたグルーブの側方クロス部分２２はスロット端部から離れた位置に設置された状態になっている。この図示した実施形態では、グルーブ１８は、半径付き端縁部と以下にさらに説明する保持スプリングクリップの周辺部の約半分を収容する深さとを有する。

図２は、ブレードダブテール１４の下面内に機械加工された第２のＴ字形状のグルーブ２４を示しており、第２のＴ字形状のグルーブ２４は、ダブテールスロット１２内にブレード１６を適正に設置した時に該スロット１２内の第１のＴ字形状のグルーブ１８と正確に整列するように設置される。第２のＴ字形状のグルーブ２４は、ステム部分２８と側方クロス部分３０とを有し、同様に半径付き端縁部とスプリングクリップの半分を収容する深さとを有し、グルーブ１８、２４が整列した時にそれらグルーブは周辺閉鎖のＴ字形状のスロット２８（図４及び図５）を形成し、またステム部分２０、２８の自由端部がロータホイールダブテールグルーブ１２の端部で開口した状態になる。側方クロス部分２２、３０は、それらのそれぞれの両端部において、以下にさらに説明するような保持クリップ上の対応する形状の突出部を受ける略円筒形の断面となっている。第１及び第２のＴ字形状のグルーブの相対深さは、等しくする必要はなく、機能的に許容可能な範囲内で変化させることができる。

図３は、略Ｃ字形状のスプリングクリップ３２を示しており、このスプリングクリップ３２は、略円形の（又はその他の好適な）断面の中実の高強度鋼（例えばインコネルのようなその他の好適な合金）で形成される。クリップ３２には、比較的幅広のループ部分３４と幅狭ネック部分３６とが形成され、軸方向整列遠位端部３８、４０が、その径が大きくなったそれぞれ反対方向に延びるラグ４２、４４を支持する。ループ部分３４は、幅狭ネック部分３６から複合アーチの形態で延び、かつクリップに対して高度の可撓性又は圧縮性を与える。クリップは、図４に示すように、ラグ４２、４４がＴ字形状のスロットの側方クロス部分２２、３０の係合両端部内に嵌挿されまたループ部分３４が整列したグルーブのステム部分２０、２８内に受けられた状態で、該Ｔ字形状のスロット２８内に挿入される。アパーチャ２８ステムの壁とクリップとの間には、プライヤ又は同様な工具の挿入を可能にするのに十分なギャップ４６、４８が設けられることに注目されたい。より具体的には、スプリングクリップ３２は、ラグ４２、４４を互いに向かって移動させてスロットに対する該クリップの挿入及び取外しを可能にする程度まで工具を使用して該クリップを圧縮できるように側方方向に圧縮可能である。挿入した後に解放すると、ラグ４２、４４は、側方クロス部分の両端部と係合した状態に弾性的にスプリング付勢される。この手順は、ロータホイール又はロータブレードのいずれにも損傷を与えずに実施することができる。

ダブテールスロット及びダブテール内のそれぞれのＴ字形状のクリップグルーブ１８、２４は、ダブテールグルーブ底面に沿って中心線に対して心合わせするか又はオフセットさせることができる。オフセット又は角度配置は、適正な組立てを保証する「失敗しない保証付き（ミステイクプルーフ）」機構として使用することができる。

クリップ３２は、挿入及び取外しのために該クリップを圧縮するのを可能にするその他の好適な断面形状を有することができることを、理解されたい。同様に、ラグ４２、４４の形状及びループ部分３４の構成はまた、必要に応じて、クリップの機能要件に従うように変更することができる。ラグ４２、４４は、圧入、溶接、ろう付け、及びその他の方法でクリップに対して好適に固定することができ、或いは別の実施形態では、一体形に成形しかつ適正な寸法及び形状に機械加工することができる。

現時点で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改良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ダブテールスロット
１４ダブテール
１６ブレード又はバケット
１８第1のＴ字形状のグルーブ
２０第1のＴ字形状のグルーブのステム部分
２２第1のＴ字形状のグルーブの側方クロス部分
２４第２のＴ字形状のグルーブ
２８第２のＴ字形状のグルーブのステム部分
３０第２のＴ字形状のグルーブの側方クロス部分
３２スプリングクリップ
３４ループ部分
３６幅狭ネック部分
３８、４０軸方向整列遠位端部
４２、４４ラグ
４６、４８ギャップ

Claims

相補形状のダブテールスロット（１２）内に配置されたダブテール（１４）を有する機械構成要素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の略Ｔ字形状のグルーブ（１８）と、
前記ダブテールの底面内に形成された第２の略Ｔ字形状のグルーブ（２４）と、を含み、
前記第１及び第２のグルーブが、前記ダブテールスロット内に前記ダブテールを設置した時に整列して、それによってステム部分（２０、２８）と該ステム構成部分の一端部における側方クロス部分（２２、３０）とを有しかつ該ステム構成部分の他端部が開放されている周辺閉鎖の略Ｔ字形状のスロット（２９）を形成し、
該システムが、前記略Ｔ字形状のスロット内に挿入される圧縮可能なロッキングクリップ（３２）をさらに含み、
前記ロッキングクリップが、前記側方クロス部分（２２、３０）の両端部内に受入れ可能である一対の反対方向に延びるラグ（４２、４４）を有する、
システム。
前記側方クロス部分（２２、３０）の少なくとも両端部が、その断面が略円形である、請求項１記載のシステム。
前記ステム部分（２０、２８）が、その断面が略矩形である、請求項２記載のシステム。
前記反対方向に延びるラグ（４２、４４）が、可撓性の略Ｃ字形状のループ部分（３４）によって連結される、請求項１記載のシステム。
前記クリップ（３２）が、前記反対方向に延びるラグが前記ステム部分（２０、２８）を通り抜けかつ前記スロットの側方クロス部分（２２、３０）の両端部内に延びることができるように前記ループ部分（３４）を圧縮するのを可能にするのに十分な可撓性を有しかつ寸法になっている、請求項４記載のシステム。
前記ループ部分（３４）が、幅狭ネック部分（３６）を含み、
前記ループ部分（３４）の遠位端部（３８、４０）が、前記幅狭ネック部分から延びかつ前記反対方向に延びるラグ（４２、４４）に連結された状態になる、
請求項４記載のシステム。
前記ステム部分（２０、２８）が、前記グルーブ内に前記クリップを挿入するのに使用する圧縮工具の端部を受けるのに十分なギャップ（４６、４８）を残した状態になるように、前記ループ部分（３４）よりも大きい幅を有する、請求項６記載のシステム。
前記第１及び第２のＴ字形状のグルーブ（１８、２４）が、前記ダブテールスロット（１２）に沿って中心軸線上で整列する、請求項１記載のシステム。
タービンロータホイールの相補形状のダブテールスロット（１２）内に配置されたダブテール（１４）を有するタービンブレード（１６）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の略Ｔ字形状のグルーブ（１８）と、
前記ダブテールの底面内に形成された第２の略Ｔ字形状のグルーブ（２４）と、を含み、
前記第１及び第２のグルーブが、整列して、それによってステム部分（２０、２８）と該ステム部分の一端部における側方クロス部分（２２、３０）とを有しかつ該ステム部分の他端部が開放されている周辺閉鎖の略Ｔ字形状のスロット（２９）を形成し、
該システムが、前記略Ｔ字形状のスロット内に挿入された圧縮可能なロッキングクリップ（３２）をさらに含み、
前記ロッキングクリップが、略Ｃ字形状のループ部分（３４）によって連結されかつ前記側方クロス部分（２２、３０）の両端部内に受けられた一対の反対方向に延びるラグ（４２、４４）を有し、
前記圧縮可能なクリップ（３２）が、前記反対方向に延びるラグ（４２、４４）が前記ステム部分（２０、２８）を通り抜けかつ前記側方クロス部分（２２、３０）の両端部内に延びることができるように前記ループ部分（３４）を圧縮するのを可能にするような寸法になっている、
システム。
前記反対方向に延びるラグが、可撓性の略Ｃ字形状のループ部分によって連結される、請求項９記載のシステム。