JP2012052523A - タービンブレード組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータ用のブレード組立体及びそれを組立てる方法を提供する。
【解決手段】ロータ（１４）用のブレード組立体（１２）は、ロータ（１４）に作動可能に連結可能である取付け部セクション（２０）と、翼形部セクション（１８）とを含む。少なくとも１つのリテーナが、翼形部セクション（１８）及び取付け部セクション（２０）を少なくとも部分的に貫通してほぼ接線方向に延びて、該翼形部セクション（１８）を該取付け部セクション（２０）に固定する。ロータ（１４）組立体（１０）を組立てる方法は、ブレード組立体（１２）の取付け部セクション（２０）及び該ブレード組立体（１２）の翼形部セクション（１８）を少なくとも部分的に貫通してほぼ接線方向に少なくとも１つのリテーナを挿入するステップと、それによって翼形部セクション（１８）を取付け部セクション（２０）に固定するステップとを含む。ブレード組立体（１２）は次に、ロータ（１４）に固定される。
【選択図】 図１

Description

本明細書に開示した主題は、ターボ機械に関する。より具体的には、本主題の開示は、ターボ機械用のタービンブレード組立体に関する。

タービン組立体は、ロータに固定された幾つかのブレードを含む。一部のタービンでは、多くの場合に翼形部部分及びプラットフォーム部分を異なる材料で形成するのを可能にするために、ブレードは、翼形部部分とその中に該翼形部部分が挿入されるプラットフォーム部分とを含むことが望ましい。このような組合せ翼形部／プラットフォームブレード組立体は、例えば従来型のダブテール取付け部によりロータに固定される。

翼形部部分及びプラットフォーム部分が異なる機械的及び熱的特性を有する異なる材料からなるブレード組立体は、熱的整合問題並びに該組立体の機械的一体性に関する問題点を持込む。そのような組立体ではまた、翼形部部分は一般的に、多くの場合に軸方向挿入式であるダブテールによりプラットフォーム部分に固定される。これは、ターボ機械を通る漏洩径路を生じさせ、それに対する対応として、付加的シール構造体を導入して漏洩を制御することが必要になる。従って、部品総数、またそれ故ターボ機械のコストが、増大する。

米国特許第７０８０９７１号明細書

この技術分野では、コスト効果がありかつターボ機械を通しての漏洩に大きな悪影響を与えないタービンブレード組立体が良好に受入れられる。

本発明の１つの態様によると、ロータ用のブレード組立体は、ロータに作動可能に連結可能である取付け部セクションと、翼形部セクションとを含む。少なくとも１つのリテーナが、翼形部セクション及び取付け部セクションを少なくとも部分的に貫通してほぼ接線方向に延びて、該翼形部セクションを該取付け部セクションに固定する。

本発明の別の態様によると、ロータ組立体を組立てる方法は、ブレード組立体の取付け部セクション及び該ブレード組立体の翼形部セクションを少なくとも部分的に貫通してほぼ接線方向に少なくとも１つのリテーナを挿入するステップと、それによって翼形部セクションを取付け部セクションに固定するステップとを含む。ブレード組立体は次に、ロータに固定される。

これらの及びその他の利点並びに特徴は、図面と関連させて行った以下の説明から一層明らかになるであろう。

本発明と見なされる主題は、本明細書と共に提出した特許請求の範囲において具体的に指摘しかつ明確に特許請求している。本発明の前述の及びその他の特徴並びに利点は、添付図面と関連させて行った以下の説明から明らかである。

ロータ組立体の実施形態の部分平面図。 ロータ組立体用のブレード組立体の実施形態の分解組立図。 ロータ組立体用のブレード組立体の実施形態の断面図。

詳細な説明では、図面を参照しながら実施例によって、本発明の実施形態をその利点及び特徴と共に説明する。

図１に示すのは、例えばターボ機械のタービン用のロータ組立体１０の実施形態である。ロータ組立体１０は、例えば複数のダブテール取付け部１６によりロータ１４の周辺部において該ロータ１４に固定された複数のブレード組立体１２を含む。図２の分解組立図を参照すると、ブレード組立体１２は、翼形部セクション１８と取付け部セクション２０とを含む。翼形部セクション１８は、翼形部２２と、一部の実施形態ではロータ１４の環状流路を形成したプラットフォーム２４とを含む。翼形部セクション１８は、その中で多くのロータ１４が作動する高温環境に良好に適合する種々の材料で形成することができる。例えば、翼形部セクション１８は、セラミックマトリックス複合材（ＣＭＣ）又は単結晶合金で形成することができる。取付け部セクション２０は、翼形部セクション１８とは別個に形成されかつ翼形部セクション１８で利用した材料とは異なる材料で形成することができる。取付け部セクション２０の環境は、翼形部セクション１８の環境ほど高温ではないので、ニッケル合金のようなより低コスト金属材料を使用することができる。取付け部セクション２０は、ロータ１４に対してブレード組立体を固定する取付け形状部を含み、一部の実施形態では、この取付け形状部は、ダブテール１６である。

取付け部セクション２０は、ウェブ部分２６を含み、ウェブ部分２６は、一部の実施形態では取付け部セクション２０に沿ってほぼ軸方向に延びる。ウェブ部分２６は、その中に翼形部セクション１８のタブ３０が挿入されるポケット２８を含む。ポケット２８は、該ポケット２８の少なくとも１つの壁を貫通する１以上のポケット孔３２を含む。図２に示すように、一部の実施形態では、ポケット孔３２は、ポケット２８の軸方向に延びる側壁３４を貫通して延びる。図２の実施形態は、１つのポケット孔３２を含むが、２以上のポケット孔３２を含むようにすることができることを理解されたい。タブ３０は、該タブ３０を貫通して延びかつ１以上のポケット孔３２とほぼ整列した少なくとも１つのタブ孔３６を含む。図２に示すタブ孔３６及びポケット孔３２は円形であるが、タブ孔３６及び／又はポケット孔３２は、その他の形状、例えば長円形又は角張った形とすることができることを理解されたい。

翼形部セクション１８を取付け部セクション２０に固定するために、１以上のリテーナ、例えばブレードピン３８が設けられる。各ブレードピン３８は、ポケット孔３２を貫通しかつタブ孔３６を少なくとも部分的に貫通して接線方向に延びる。図３を参照すると、ブレードピン３８は、ポケット２８の第１の側壁３４におけるポケット孔３２を貫通しかつタブ孔３６を貫通して延びる。この実施形態では、ポケットの第２の側壁３４には、ポケット孔３２がなくて、ブレードピン３８の先端部４０は、ポケット２８を完全には貫通しない。ブレードピン３８が不用意に取外されるのを防止するために、隣接するブレード組立体１２がロータ１４内に据付けられると、隣接するブレード組立体１２の側壁３４をブレードピン３８の頭部４２に実質的に接合させて、該ブレード組立体１２内にブレードピン３８を保持することができる。他の実施形態では、ブレードピンは、溶接又はその他の保持手段のような方法によりブレード組立体１２内に保持することができる。さらに、ブレードピン３８は、圧力嵌めによりブレード組立体１２に組立てることができる。図３の図示した実施形態ではブレードピン３８を利用しているが、翼形部セクション１８を取付け部セクション２０に固定するための他の手段には、機械的ネジ締結具、ウェッジ、溶接及び／又は接着が含まれることを理解されたい。

再び図２を参照すると、一部の実施形態では、ブレード組立体１２は、ブレードピン３８を据付けるのに先立ってポケット孔３２及びタブ孔３６内に据付けられたブッシング４４を含む。ブッシング４４の使用により、ブレードピン３８の領域においてブレード組立体１２に作用するヘルツ応力が減少する。図２及び図３に示すように、例えば比較的軟質材料を含むスリーブ４６が、タブ３０及びポケット２８間に配置される。スリーブ４６は、タブ３０及びポケット２８間の接触面において該タブ３０及びポケット２８に作用する応力及び摩耗を減少させるために利用される。

限られた数の実施形態に関してのみ本発明を詳細に説明してきたが、本発明がそのような開示した実施形態に限定されるものではないことは、容易に理解される筈である。むしろ、本発明は、これまで説明していないが本発明の技術思想及び技術的範囲に相応するあらゆる数の変形、変更、置換え又は均等な構成を組込むように改良することができる。さらに、本発明の様々な実施形態について説明してきたが、本発明の態様は説明した実施形態の一部のみを含むことができることを理解されたい。従って、本発明は、上記の説明によって限定されるものと見なすべきではなく、本発明は、特許請求の範囲の技術的範囲によってのみ限定される。

１０ ロータ組立体
１２ ブレード組立体
１４ ロータ
１６ ダブテール取付け部
１８ 翼形部セクション
２０ 取付け部セクション
２２ 翼形部
２４ プラットフォーム
２６ ウェブ部分
２８ ポケット
３０ タブ
３２ 孔
３４ 側面
３６ タブ孔
３８ ブレードピン
４０ 先端部
４２ 頭部
４４ ブッシング
４６ スリーブ

Claims (10)

1. ロータ（１４）用のブレード組立体（１２）であって、
   前記ロータ（１４）に作動可能に連結可能である取付け部セクション（２０）と、
   翼形部セクション（１８）と、
   前記翼形部セクション（１８）及び取付け部セクション（２０）を少なくとも部分的に貫通してほぼ接線方向に延びて該翼形部セクション（１８）を該取付け部セクション（２０）に固定する少なくとも１つのリテーナと
   を備えるブレード組立体（１２）。
2. 前記少なくとも１つのリテーナが少なくとも１つのピンである、請求項１記載のブレード組立体（１２）。
3. 前記少なくとも１つのピンが溶接で該ブレード組立体（１２）内に固定される、請求項２記載のブレード組立体（１２）。
4. 前記取付け部セクション（２０）が、その中に前記翼形部セクション（１８）が挿入されるポケットを含む、請求項１記載のブレード組立体（１２）。
5. 前記ポケットが、その中に前記少なくとも１つのリテーナが挿入される少なくとも１つのポケット孔を含む、請求項４記載のブレード組立体（１２）。
6. 前記少なくとも１つのポケット孔が前記ポケットの１つの接面に配置される、請求項５記載のブレード組立体（１２）。
7. 前記リテーナ及び翼形部セクション（１８）間に配置されたブッシングをさらに含む、請求項１記載のブレード組立体（１２）。
8. 前記翼形部セクション（１８）及び取付け部セクション（２０）間に配置されたスリーブをさらに含む、請求項１記載のブレード組立体（１２）。
9. 前記翼形部セクション（１８）及び取付け部セクション（２０）が、異なる材料で形成される、請求項１記載のブレード組立体（１２）。
10. 前記翼形部セクション（１８）がセラミックマトリックス複合材及び／又は単結晶合金で形成される、請求項１記載のブレード組立体（１２）。