JP2013537953A - ブレード配列、及び当該ブレード配列を具備するガスタービン - Google Patents

Abstract

本発明は、ロータ（１２）と複数のブレード（１４）とを具備するブレード配列（１１）であって、ブレード（１４）が、ロータ（１２）の周に沿って、リング（１０）内に分散配置されており、ブレード基端部（１６）とプラットフォーム（１８）とブレード翼（２２）とを連続して備えており、リング（１０）の２つの直接隣り合っているブレード（１４）が、ブレードペア（ａ，ｂ，ｂ′，ｂ″，ｄ，ｅ，ｈ）を形成しており、少なくとも１つの減衰要素（Ａ，Ｂ，Ｂ′，Ｂ″，Ｄ，Ｅ，Ｈ）に割り当てられており、減衰要素（Ａ，Ｂ，Ｂ′，Ｂ″，Ｄ，Ｅ，Ｈ）それぞれが、ラジアル方向（Ｒ）に作用する遠心力に起因して回転軸線を中心としてロータ（１２）が回転する際に、自身に割り当てられたブレードペア（ａ，ｂ，ｂ′，ｂ″，ｄ，ｅ，ｈ）のうち２つのブレード（１４）のプラットフォーム（１８）と接触している、ブレード配列（１１）において、ブレード（１４）の固有周波数を調整するために、リング（１０）が、相違する減衰要素（Ａ，Ｂ，Ｂ′，Ｂ″，Ｄ，Ｅ，Ｈ）を具備する少なくとも２つのブレードペア（ａ，ｂ，ｂ′，ｂ″，ｄ，ｅ，ｈ）を有していることを特徴とするブレード配列（１１）に関する。

Description

本発明は、ロータと複数のブレードとを具備するブレード配列であって、複数のブレードが、ロータの周に沿って、リング内に分散配置されており、ブレード基端部とプラットフォームとブレード翼とを連続して備えており、リングの２つの直接隣り合っているブレードが、ブレードペアを形成しており、少なくとも１つの減衰要素に割り当てられており、減衰要素それぞれが、ラジアル方向に作用する遠心力に起因して回転軸線を中心としてロータが回転する際に、減衰要素に割り当てられたブレードペアのうち２つのブレードのプラットフォームと接触している、ブレード配列に関する。

例えば減衰要素を具備するガスタービンのようなターボ機械で利用されるブレード配列を提供することが知られている。これらブレード配列の目的は、様々な誘発要因の結果としてターボ機械の動作中に発生する可能性がある、想定外の撓み及び捩じれに起因する振動を減衰させることである。これにより、大振動振幅によって発生し、早期材料疲労を誘発させるＨＦＣ損傷（“高サイクル疲労”に起因する損傷）と、その結果としてブレード又はブレード配列の耐用寿命が短縮されることとを回避することができる。この場合には、減衰要素がブレード同士の間に配置されている。一般に、停止状態において初期にロータ又は対応する支持構造体上のブレードのブレード基端部同士の間に配設されており、ロータの動作中にラジアル方向に作用する遠心力に起因して隣り合うブレードのブレードプラットフォームの下面を押圧している遊離体が、減衰要素として利用されている。減衰要素それぞれが、この場合には、隣り合うブレードプラットフォームの両方と同時に接触している。これにより、振動によって誘発されるブレード同士の間における相対運動の運動エネルギが、ブレードプラットフォームそれぞれと隣接する減衰要素との間における摩擦に起因して、熱エネルギに変換される。このことによって、振動を減衰させると共に、ブレード配列の振動負荷を低減することができる。

特許文献１は、ブレード配列全体を効率的に減衰させるために、少なくとも２つの減衰要素がロータの周方向において隣接するブレード同士の間で前後に配置されている、ブレード配列を開示している。当該特許文献に開示される減衰要素は、多数の相違する振動モードを可能な限り減衰させるために、互いに相違する形態に構成されている。減衰要素とブレードとの間に形成されている接触領域を介して、さらには減衰要素同士の間に形成されている接触領域を介して、振動エネルギが、摩擦作用による振動減衰のために熱エネルギに変換される。しかしながら、減衰要素同士の間に形成されている接触領域は、線接触の形態にすぎず、中程度の減衰効果を発揮するにすぎない。

他の減衰要素の断面形状も同様に既知である。

欧州特許出願公開第１１５４１２５号明細書

本発明の目的は、想定外の振動を一層効率的に減衰させることができると共に誘発要因に起因するブレードの振動を低減又は解消することができる、減衰要素を具備するブレード配列を提供することである。

当該目的は、請求項１の特徴に基づくブレード配列によって達成される。

本発明は、ロータブレードリングが相違する減衰要素を具備する少なくとも２つのブレードペアを有していることを前提とした、ブレード配列のために提供される。

本発明は、ブレードを減衰要素にカップリングすることによって、独立したブレードに関する固有周波数を大きくするという効果が発揮されるという知見に基づいている。従って、同一の減衰要素が利用される場合には、ロータブレードリングのすべてのブレードが同程度に周波数離調される。結論として、ロータブレードリング内において相違する減衰要素によって相違する態様でカップリングされた場合には、その結果として、それ自体が同一であると共に様々な振動モードについて同一の固有周波数を有するブレードは、たとえ関連するブレード同士がカップリングされていない場合であっても、振動モードについて相違する固有周波数を有している。相違する減衰要素をロータブレードリング内で利用することによって、直接隣り合っているブレードの固有周波数が相違するかのように、隣り合うブレードの固有周波数の大きさを決定することができる。このようにして、同一の形態（製造上の誤差を除く）ひいては同一の固有周波数（製造上の誤差及び当該誤差に起因する諸要因を除く）であるにも関わらず、ブレードが相違する固有周波数を有しているかのように、ロータブレードリングのブレードがロータブレードリング内で振動するように構成されているロータブレードリングを得ることができる。言い換えれば、相違する減衰要素を利用することによって、ロータブレードリング内に配置されたブレードの固有周波数が調整可能とされる。非同期の誘発要因が存在する場合であっても、ブレードは当該誘発要因の影響をほとんど受けず、その結果として振動にほとんど応答しないので、微振動を起こす可能性が著しく低減される。

動作中には、減衰要素は、遠心力によってブレードの隣り合うブレードプラットフォームの下面に対して押圧されている。隣り合うブレード同士が相対的に運動することによって、その結果として、減衰要素とブレードプラットフォームとの間において摩擦が発生するので、カップリングが形成される。上述の知見の根拠は、当該カップリングが隣り合うブレードの固有周波数を分散させること、及び隣り合うブレードの固有周波数を周波数シフトさせることである。この効果は、好ましくは代替的に、周波数を離調するために利用される。隣り合うブレード同士は、同一の形態にも関わらず、減衰要素が相違することのみを理由として、相違する固有周波数を有するブレードのように機能する。このように離調されたブレードは、特に当該ブレードが交互に離調された場合には微動だにしなくなる。さらに、減衰要素によって達成可能な周波数シフトのエクスカーションは、従来の手法より著しく大きい。結論として、本発明におけるロータブレードリングでは、微振動する可能性が、相違する固有周波数を有するブレードを具備するロータブレードリングより大幅に低い。この点において、本発明におけるロータブレードリングでは、自励振動いわゆるフラッタリングに対する耐性が、一組のブレードの間に相違する減衰要素を利用する従来技術に基づくロータブレードリングより高い。

結論として、“ミスチューニング（mistuning）”としても知られている固有周波数を調整するための公用されている手法を、相違する減衰要素に置き換えることができる。当該手法は、ブレード先端部における後縁を短縮化し、ブレード外形を研削し、又はブレード翼の先端に穿孔する。特に本発明は、ブレードそれぞれに割り当てられた２つの減衰要素を具備するブレードをミスチューニングすることによって、当該ブレードのブレード外形を変更せずに済むという利点を有しているので、結果として、例えば後縁を短縮化した場合であっても、タービン段又はターボ機械の性能を低減させることがない。従って、ブレードの固有周波数を調整するための従来の手法が必要なくなる。以上により、ブレードの動作を及び振動を反復して継続する反復作業を完全に解消することができるので、時間及びコストを節約することができる。

本発明の優位な構成は、従属請求項で特定されている。

本発明の第１の実施例では、ブレードリングのブレードそれぞれが２つのブレードペアに割り当てられており、ブレードペアから成る２つ以上のグループが配設されている。そして、減衰要素それぞれが、グループ内においては同一であるが、グループ間においては相違する。好ましくは、ブレードペアから成る第１のグループ及び第２のグループが配設されており、一方のグループのブレードペアそれぞれが、周方向で見ると、他方のグループの隣り合うブレードペアを有している（ブレードリングのブレードの数量がこのことを可能とする場合）。ブレードリングのブレードの数量がこのことを可能としない場合には、ブレードリングのブレードの大部分が特定のパターン配列で配置されている。従って、ブレードペア又は減衰要素から成るＡＢＡＢパターン配列が少なくとも周方向の大部分に配設されるので、以下の優位な実施例についても同様に適用可能とされる。異なる減衰要素から成るＡＢＡＢパターン配列によって、ブレードの固有周波数をシフトさせることが可能となる。代替的な実施形態では、一のブレードにその側面それぞれにおいて当接している減衰要素が並列配置されているからである。原則として、減衰要素の並列配置それぞれは同一である。しかしながら、ブレード翼の側面それぞれのプラットフォーム、すなわち正圧側のプラットフォーム及び負圧側のプラットフォームの形態は互いに相違するので、減衰要素についての接触領域それぞれが、相違する角度とブレードの中心線からの相違する距離とを有している。この効果は、基端部軸線の角度を機械軸線に対して調整することによって発揮される。これにより、ブレード同士の間におけるカップリング剛性が僅かに変化する。従って、２つの相違する減衰要素の配置を変更することによって、直接隣り合っているブレードの固有周波数をシフトさせることができる。

特に好ましい実施例では、ブレードペアの第１のグループ及び第２のグループが、設けられており、一方のグループのブレードペアそれぞれが、一方のグループの隣り合うブレードペアと、他方のグループの隣り合うブレードペアとを有している（ＡＡＢＢＡＡＢＢパターン配列）。その結果として、代替的な実施形態から得られるブレードのカップリング剛性が、隣り合うブレードのカップリング剛性と著しく相違するので、ＡＢＡＢパターン配列より大きく周波数離調することができる。

ブレードペアから成る第１のグループと第２のグループと第３のグループとが設けられており、３つのグループのうち一のグループのブレードペアそれぞれが、残りの２つのグループのうち一のグループにそれぞれ属している、２つの隣り合うブレードペアを有している場合には（ＡＢＣＡＢＣパターン配列）、同程度の効率的な周波数離調を達成することができる。

好ましくは、相違する減衰要素は、大きさ、質量、断面の輪郭、及び／又は、ブレードとのカップリング接続のタイプにおいて相違する。このような減衰要素は、相違するグループのブレードの型及び外形を利用することなく、低コストで製造可能とされる。減衰要素は、例えば外形形状において相違する。例えばすべての減衰要素の構成が同一のままである場合に効率的に減衰させることができない振動モードであっても、適切に形成された減衰要素によって効率的に減衰させることができる。代替的又は付加的には、減衰要素は、適切な外形形状を組み合わせることによって相違する振動モードを可能な限り大きく効率的に減衰させるために、その質量において相違する場合がある。さらに、接触領域における摩擦条件（摩擦係数や表面粗さ）は、相違する材料から成る減衰要素を利用することによって変化させることができるので、周波数範囲が大きくなったときでさえ複数の振動モードを減衰することができる。

減衰要素を隣り合うブレード同士の間に適切に配置させるために、好ましくは、減衰要素はロッドとして形成されている。

本発明におけるブレード配列の実際の実施形態では、ブレードペアの減衰要素が多数の部品から形成されている。ロータの周方向で見ると、減衰要素は、好ましくはロッドとして形成されている、前後に配置された２つ（以上）の部分を備えている。例えば、部分のうち一方の部分の断面は楔状であり、他方の部分の断面は四分円状である。本発明の利点は、特に減衰要素又はその部分の断面形状が互いに適応するように形成されていることによって、特に効率的に達成される。

さらなる実際の実施形態では、減衰要素は、鋼又はセラミックから、すなわち効率的な減衰特性を具備した材料から作られている。

本発明におけるブレード配列の典型的な実施例については、添付図面に基づいて以下において詳述する。

第１の実施例におけるブレード同士の間に配置された２つの減衰要素を具備する軸流式ターボ機械のロータブレードリングの詳細図である。 さらなる実施例における相違する減衰要素を具備する点において異なる、図１に表わす実施例の詳細図である。 減衰要素を利用することによってロータブレードリングのブレードをカップリングすることに関する、機械的に類似するモデルを表わす。 さらなる実施例における相違する減衰要素を具備する点において異なる、図１に表わす実施例の詳細図である。 さらなる実施例における相違する減衰要素を具備する点において異なる、図１に表わす実施例の詳細図である。 さらなる実施例における相違する減衰要素を具備する点において異なる、図１に表わす実施例の詳細図である。 さらなる実施例における相違する減衰要素を具備する点において異なる、図１に表わす実施例の詳細図である。

図１は、詳細には図示しない軸流式ターボ機械のロータ１２に周方向Ｕに沿って分散配置されている、複数のブレード１４を具備するロータブレードリング１０を部分的に表わす。軸流式ターボ機械は、例えばコンプレッサ、蒸気タービンや定置式ガスタービンとして構成されており、ブレード１４のロータブレードリング１０を具備するブレード配列１１を備えている。これらブレード１４それぞれが、ブレード１４それぞれをロータ１２に固定するためのブレード基端部１６を有している。ブレード基端部１６は、既知の手法でダブテール状の形態又はモミの木状の形態になっている。ロータ１２に堅固に固定するために、ブレード基端部１６が、対応するロータ１２の保持溝内に押し込まれるので、ブレード１４は、ロータ１２の回転中であっても堅固に保持される。保持溝は、ひいてはブレード基端部１６は、略アキシアル方向に延在しており、機械軸線に対して迎え角で傾斜している。

外向き方向において、ブレード基端部１６は、プラットフォーム１８が隣接している、特に参照符号を付さないブレード頸部に向かって延在している。プラットフォーム１８のプラットフォーム表面２０は、軸流式ターボ機械の流路の境界を形成している。空気力学を考慮して湾曲されたブレード翼２２は、プラットフォーム表面２０に単独で配置されている。

第１の実施例では、タイプＡ又はタイプＢの減衰要素が、直接隣り合っているブレード１４のプラットフォーム１８同士の間において、ブレード基端部１６に面しているプラットフォーム１８の下面に配設されている。タイプＡ及びタイプＢの減衰要素の両方が、例えばダンパーワイヤのようなロッドとして形成されている。図１に表わす実施例では、減衰要素Ａ，Ｂそれぞれの断面が円状とされる。しかしながら、タイプＡの減衰要素の直径は、タイプＢの減衰要素の直径より大きい。従って、減衰要素Ａ，Ｂの両方が円柱状とされる。

ロータ１２が回転している際には、プラットフォーム１８同士の間に弛緩した状態で配設されている減衰要素Ａ，Ｂが、ラジアル方向Ｒの外方に向かって緊張状態とされ、遠心力によって、互いに隣り合うプラットフォーム１８の傾斜した下面に対して押圧される。減衰要素Ａそれぞれが、ブレードペアａを形成している２つの直接隣り合っているブレード１４に当接している。同様に、減衰要素Ｂそれぞれが、ブレードペアｂを形成している２つの直接隣り合っているブレード１４に当接している。減衰要素Ａ，Ｂの断面が円状であるので、これら減衰要素Ａ，Ｂそれぞれがブレード１４に対して線接触した状態で当接している。ブレード１４それぞれがブレード頸部の両側に減衰要素Ａ，Ｂを有しているので、ブレード１４それぞれがブレードペアａ，ｂの両方に属している。その結果として、図１に表わすブレード配列１１では、ブレードペアａから成る第１のグループ２４とブレードペアｂから成る第２のグループ２６とが、周方向において、一方のグループ２４（又は２６）のブレードペアａ（又はｂ）が他方のグループ２６（又は２４）の隣り合うブレードペアｂ（又はａ）を有しているように設けられている。このような構成によって、減衰要素Ａ，Ｂは、２つの直接隣り合うブレード１４同士の間において、周方向Ｕにおいて交互に且つ前後に直列配置されている。また、このような構成はＡＢＡＢパターン配列と呼称される。

図２〜図７では、同一の形体には同一の参照符号が付されている。

図２に表わす実施形態は、単に第２の減衰要素の形態及び構成それぞれにおいて、図１に表わす実施形態と相違するにすぎない。図２では、比較的小さい直径を有する減衰要素Ｂではなく、原則としてタイプＡの減衰要素と同一の直径を有する減衰要素Ｂ′が配設されているが、減衰要素Ｂ′の断面形状は、円状ではなく、弓状とされる。当該実施例では、弓状の形態は、完全な円の中心点が依然として弓状の形態の断面領域内に含まれているように選択される。減衰要素Ｂ′の断面形状が弓状とされるので、その結果として、減衰要素Ｂ′は、ブレードペアｂの（図２の右側に表わす）一方のブレード１４に対して面接触しており、ブレードペアｂ′の（図２の左側に表わす）他方のブレード１４に対して線接触している。結論として、図２に表わすブレード配列１１では、ブレードペアａから成る第１のグループ２４とブレードペアｂ′から成る第２のグループ２６とが、周方向Ｕにおいて、一方のグループ２４（又は２６）のブレードペアａ（又はｂ′）それぞれが他方のグループ２６（又は２４）の隣り合うブレードペアｂ′（又はａ）を有しているように配設されている。当該実施例でも、減衰要素Ａ，Ｂ′すなわちブレードペアａ，ｂ′の順序がロータブレードリング１０の周方向Ｕに沿って規則正しい順序で繰り返される、このような配列は、原則としてＡＢＡＢパターン配列と呼称される。

図３は、図２に表わすロータブレード１４を具備するロータブレードリング１０の実施例の詳細を表わす。当該実施例では、減衰要素Ａ，Ｂ′ではなく、バネ２８，３０が、減衰要素Ａ，Ｂ′に対応する代替的形態として利用される。減衰要素Ａが対称型ダンパー又は円筒型ダンパーであるので、図示の如く、圧縮バネ２８は、ブレードペアａの２つのブレード１４をカップリングするように構成されている。翼弦部分がプラットフォーム１８の傾斜した下面に面接触しているので、非対称な減衰要素Ｂ′が並進力及びトルクを作用させ、その結果として、代替的な実施例では、圧縮バネ２８に加えて、捩じりバネ３０がブレードペアｂ′のブレード１４同士の間に設けられている。圧縮バネ２８がカップリング剛性Ｃ１，Ｃ３を有しており、捩じりバネ３０はカップリング剛性Ｃ２を有している。従って、ブレード１４それぞれの全体的なカップリング剛性は、カップリング剛性Ｃ３とカップリング剛性Ｃ２，Ｃ１とを並列に配置することによって得られる。この場合には、バネが非線形な特性を有している。

ブレード翼２２がアキシアル方向Ｘに対して調整されるので、その結果として、ブレード１４のフラップフォーム１８の２つの側面が、ブレード翼２２の横方向に関して非対称に構成されており、減衰要素Ａ，Ｂ又は減衰要素Ａ，Ｂ′から成るＡＢＡＢパターン配列によって、ブレード１４の周波数離調を変更することができる。これにより、異なる減衰要素Ａ，Ｂ，Ｂ′を利用することによって、直接隣り合っているブレード１４の固有振動数をシフトさせることができる。固有周波数のシフトによって、動作中に循環振動波がロータブレードリング１０内で伝播することが防止されるので、ブレード翼２２の微振動が励起されにくくなる。従って、軸流式ターボ機械の動作範囲が拡大され、動作上の信頼性を確保することができる。

図４〜図７は、ブレード１４の振動モードについての固有周波数を離調するためのさらなる実施例を表わす。図４〜図７には、ブレードの異なる配列パターンがさらに例示されている。

図４は、ブレードペアａ，ｂ，ｄから成る３つのグループ２４，２６，２７を具備する、新しい配列パターンを表わす。グループ２４，２６，２７のブレードペアａ，ｂ，ｄそれぞれが、２つの他のグループ２６，２７又は２７，２４又は２４，２６のうち一方のグループにそれぞれ属している、２つの隣り合うブレードペアｂ，ｄ又はａ，ｂ又はｄ，ａを有している。タイプＡの減衰要素が、ブレードペアａそれぞれの２つのブレード１４の間に配設されている。タイプＡの減衰要素の断面は円状とされ、タイプＡの減衰要素の直径は比較的大きい。タイプＢの減衰要素も、円状の断面を有しており、ブレードペアｂそれぞれに割り当てられている。しかしながら、タイプＢの減衰要素の直径は、タイプＡの減衰要素の直径より小さい。タイプＤの減衰要素が、ブレードペアｄそれぞれに割り当てられている。図示の例示的な実施例では、タイプＤの減衰要素の構成は、図２に表わすタイプＢ′の減衰要素の構成に相当する。従って、このような構成は、ＡＢＣＡＢＣパターン配列を有している。

図５は、ブレードペアａから成る第１のグループ２４とブレードペアｂ″から成る第２のグループ２６が配設されている、さらなるブレード配列１１を表わす。第１のグループ２４のブレードペアａそれぞれが、第１のグループ２４の隣り合うブレードペアａと、第２のグループの隣り合うブレードペアｂ″とを有している。タイプＡの減衰要素は、ブレードペアａそれぞれの２つのブレード１４の間に配設されている。タイプＡの減衰要素の断面は円状とされ、タイプＡの減衰要素の直径は比較的大きい。弓状の断面を有するタイプＢ″の減衰要素が、ブレードペアｂ″それぞれに割り当てられている。また、このような構成はＡＡＢＢＡＡＢＢパターン配列と呼称される。

図６は、ＡＢＢＡＢＢパターン配列を具備する代替的な実施例を概略的に表わす。当該実施例でも、相違するタイプＡ，Ａ，Ｂ″の減衰要素が、ロータブレードリング１０のブレード１４同士の間において、周に沿って循環した状態で分散配置されている。

最後に、図７は、ロータブレードリング１０内の改良された減衰要素Ｅ，Ｈから成る、さらなるＡＢＡＢパターン配列を表わす。ロータブレードペアｅから成る第１のグループ２４それぞれが、関連するブレード１４同士の間にタイプＥの減衰要素を有している。また、減衰要素Ｅは、原則としてロッド状に構成されている。しかしながら、上述した減衰要素Ａ，Ｂ，Ｂ′，Ｂ″の構造と比較して、減衰要素Ｄの断面は三角状とされるので、これにより、減衰要素Ｄは、減衰要素Ｄに割り当てられたブレードペアｅのブレード１４それぞれに面接触している。減衰要素Ｈそれぞれが、減衰要素Ｅとは相違するが、多数の部品から構成されており、２つの部分Ｈ１，Ｈ２を備えている。部分Ｈ１の断面は、三角状とされるが、部分Ｈ２の断面は、四分円の形態をした弓状の輪郭とされる。結果として、減衰要素Ｈそれぞれについて２つの面接触と１つの線接触とが得られる。

図４〜図７に表わすブレード配列１１は、図１又は図２に表わす構成より高いカップリング剛性を有しているので、直接隣り合っているブレード１４は、互いの周波数特性を一層良好に離調することができる。この点において、これらブレード配列１１は、ブレード１４の微振動の誘発を防止するために、相違する減衰要素を用いてロータブレードリング１０のブレード１４を周波数離調しようとする場合に特に適している。

特に好ましくは、ロータブレードリング１０内に配設されたブレード１４の数量に従って、上述のブレード配列１１のうち一のブレード配列の利用が決定される。言うまでもなく、ロータブレードリング１０内に配設されたブレード１４の数量が２又は３の倍数でない場合には、ロータブレードリング１０それぞれについて、より多くのタイプの減衰要素を利用することができる。

ロータブレードリング１０が、パターン配列の減衰要素のタイプ数の整数倍ではない、多数のブレード１４を有している場合には、言うまでもなく、連続するブレードペアａ，ｂ，ｂ′，ｂ″，ｄ，ｅ，ｈの大部分が、パターン配列のメンバーであり、ロータブレードリング１０を形成している。そして、残りのブレードペアは、パターン配列から除外された適切な減衰要素を備えている。この場合には、ロータブレードリング１０が、同一の又は略同一の周波数特性を具備する２つの隣り合うブレード１４を有している。

さらに、本明細書に示す例示的な実施例を限定的に解釈することができないので、その結果として、様々なタイプの減衰要素が想到可能とされ、当該減衰要素を組み合わせることもできる。タイプＢ′，Ｂ″の減衰要素の配列を周方向に変更しても、ブレード同士の間における上述のカップリング剛性が変化するので、周波数離調を変更することができる。

例えば、溝（溝付減衰要素）が、特徴的な形体として、断面の輪郭に沿って且つ相違するタイプの減衰要素同士の間に設けられている。さらに、様々なタイプの減衰要素から成る様々なパターン配列、例えばＡＢＣＢＡＢＣＢＡパターン配列も、同様に実施可能とされる。

要するに、本発明は、ロータ１２とロータ１２の周方向Ｕに沿ってロータブレードリング１０内に分散配置されている複数のブレード１４とを具備する、ブレード配列１１であって、ロータブレードリング１０の２つの直接隣り合っているブレード１４がブレードペアａ，ｂ，ｂ′，ｂ″，ｄ，ｅ，ｈを形成し、減衰要素Ａ，Ｂ，Ｂ′，Ｂ″，Ｄ，Ｅ，Ｈがブレード１４同士の間に配置されており、減衰要素Ａ，Ｂ，Ｂ′，Ｂ″，Ｄ，Ｅ，Ｈそれぞれが、ロータ１２がラジアル方向Ｒに作用する遠心力に起因してロータ軸線を中心として回転している際に、自身に割り当てられたブレードペアａ，ｂ，ｂ′，ｂ″，ｄ，ｅ，ｈのうち２つのブレード１４と接触している、ブレード配列１１に関する。本発明は、ブレード１４の振動を周波数離調することによってブレード翼２２を機械加工するために、相違する減衰要素Ａ，Ｂ，Ｂ′，Ｂ″，Ｄ，Ｅ，Ｈを具備する少なくとも２つのブレードペアａ，ｂ，ｂ′，ｂ″，ｄ，ｅ，ｈを有していることを提案する。

１０ ロータブレードリング
１１ ブレード配列
１２ ロータ
１４ ブレード
１６ ブレード基端部
１８ プラットフォーム
２０ プラットフォーム表面
２２ ブレード翼
２４ ブレードペアａから成る第１のグループ
２６ ブレードペアｂ′から成る第２のグループ
２７ ブレードペアｄから成る第３のグループ
２８ 圧縮バネ
３０ 捩じりバネ
Ａ 減衰要素
Ｂ 減衰要素
Ｂ′ 減衰要素
Ｃ１ カップリング剛性
Ｃ２ カップリング剛性
Ｃ３ カップリング剛性
ａ ブレードベア
ｂ ブレードペア
ｂ′ ブレードペア
ｄ ブレードペア

本発明は、ロータと複数のブレードとを具備するブレード配列であって、複数のブレードが、ロータの周に沿って、リング内に分散配置されており、ブレード基端部とプラットフォームとブレード翼とを連続して備えており、リングの２つの直接隣り合っているブレードが、ブレードペアを形成しており、少なくとも１つの減衰要素に割り当てられており、減衰要素それぞれが、ラジアル方向に作用する遠心力に起因して回転軸線を中心としてロータが回転する際に、減衰要素に割り当てられたブレードペアのうち２つのブレードのプラットフォームと接触している、ブレード配列に関する。

例えば減衰要素を具備するガスタービンのようなターボ機械で利用されるブレード配列を提供することが知られている。これらブレード配列の目的は、様々な誘発要因の結果としてターボ機械の動作中に発生する可能性がある、想定外の撓み及び捩じれに起因する振動を減衰させることである。これにより、大振動振幅によって発生し、早期材料疲労を誘発させるＨＦＣ損傷（“高サイクル疲労”に起因する損傷）と、その結果としてブレード又はブレード配列の耐用寿命が短縮されることとを回避することができる。この場合には、減衰要素がブレード同士の間に配置されている。一般に、停止状態において初期にロータ又は対応する支持構造体上のブレードのブレード基端部同士の間に配設されており、ロータの動作中にラジアル方向に作用する遠心力に起因して隣り合うブレードのブレードプラットフォームの下面を押圧している遊離体が、減衰要素として利用されている。減衰要素それぞれが、この場合には、隣り合うブレードプラットフォームの両方と同時に接触している。これにより、振動によって誘発されるブレード同士の間における相対運動の運動エネルギが、ブレードプラットフォームそれぞれと隣接する減衰要素との間における摩擦に起因して、熱エネルギに変換される。このことによって、振動を減衰させると共に、ブレード配列の振動負荷を低減することができる。

従来技術に基づくターボ機械の場合には、ブレード翼の振動が、一般にブレード翼同士を互いに直接結合している剛性要素によって抑制されていた。このような解決手法は、特許文献１及び特許文献２に開示されている。

特許文献３は、ブレード配列全体を効率的に減衰させるために、少なくとも２つの減衰要素がロータの周方向において隣接するブレード同士の間で前後に配置されている、ブレード配列を開示している。当該特許文献に開示される減衰要素は、多数の相違する振動モードを可能な限り減衰させるために、互いに相違する形態に構成されている。減衰要素とブレードとの間に形成されている接触領域を介して、さらには減衰要素同士の間に形成されている接触領域を介して、振動エネルギが、摩擦作用による振動減衰のために熱エネルギに変換される。しかしながら、減衰要素同士の間に形成されている接触領域は、線接触の形態にすぎず、中程度の減衰効果を発揮するにすぎない。

他の減衰要素の断面形状も同様に既知である。例えば特許文献４には、２つの隣り合うロータブレードの間に多数のボールを配置させることが開示されている。

独国特許第８１９２４２号明細書 米国特許第１６１８２８５号明細書 欧州特許出願公開第１１５４１２５号明細書 仏国特許第１２６３６７７号明細書

本発明の目的は、想定外の振動を一層効率的に減衰させることができると共に誘発要因に起因するブレードの振動を低減又は解消することができる、減衰要素を具備するブレード配列を提供することである。

当該目的は、請求項１の特徴に基づくブレード配列によって達成される。

本発明は、ロータブレードリングが相違する減衰要素を具備する少なくとも２つのブレードペアを有していることを前提とした、ブレード配列のために提供される。

本発明は、ブレードを減衰要素にカップリングすることによって、独立したブレードに関する固有周波数を大きくするという効果が発揮されるという知見に基づいている。従って、同一の減衰要素が利用される場合には、ロータブレードリングのすべてのブレードが同程度に周波数離調される。結論として、ロータブレードリング内において相違する減衰要素によって相違する態様でカップリングされた場合には、その結果として、それ自体が同一であると共に様々な振動モードについて同一の固有周波数を有するブレードは、たとえ関連するブレード同士がカップリングされていない場合であっても、振動モードについて相違する固有周波数を有している。相違する減衰要素をロータブレードリング内で利用することによって、直接隣り合っているブレードの固有周波数が相違するかのように、隣り合うブレードの固有周波数の大きさを決定することができる。このようにして、同一の形態（製造上の誤差を除く）ひいては同一の固有周波数（製造上の誤差及び当該誤差に起因する諸要因を除く）であるにも関わらず、ブレードが相違する固有周波数を有しているかのように、ロータブレードリングのブレードがロータブレードリング内で振動するように構成されているロータブレードリングを得ることができる。言い換えれば、相違する減衰要素を利用することによって、ロータブレードリング内に配置されたブレードの固有周波数が調整可能とされる。非同期の誘発要因が存在する場合であっても、ブレードは当該誘発要因の影響をほとんど受けず、その結果として振動にほとんど応答しないので、微振動を起こす可能性が著しく低減される。

動作中には、減衰要素は、遠心力によってブレードの隣り合うブレードプラットフォームの下面に対して押圧されている。隣り合うブレード同士が相対的に運動することによって、その結果として、減衰要素とブレードプラットフォームとの間において摩擦が発生するので、カップリングが形成される。上述の知見の根拠は、当該カップリングが隣り合うブレードの固有周波数を分散させること、及び隣り合うブレードの固有周波数を周波数シフトさせることである。この効果は、好ましくは代替的に、周波数を離調するために利用される。隣り合うブレード同士は、同一の形態にも関わらず、減衰要素が相違することのみを理由として、相違する固有周波数を有するブレードのように機能する。このように離調されたブレードは、特に当該ブレードが交互に離調された場合には微動だにしなくなる。さらに、減衰要素によって達成可能な周波数シフトのエクスカーションは、従来の手法より著しく大きい。結論として、本発明におけるロータブレードリングでは、微振動する可能性が、相違する固有周波数を有するブレードを具備するロータブレードリングより大幅に低い。この点において、本発明におけるロータブレードリングでは、自励振動いわゆるフラッタリングに対する耐性が、一組のブレードの間に相違する減衰要素を利用する従来技術に基づくロータブレードリングより高い。

結論として、“ミスチューニング（mistuning）”としても知られている固有周波数を調整するための公用されている手法を、相違する減衰要素に置き換えることができる。当該手法は、ブレード先端部における後縁を短縮化し、ブレード外形を研削し、又はブレード翼の先端に穿孔する。特に本発明は、ブレードそれぞれに割り当てられた２つの減衰要素を具備するブレードをミスチューニングすることによって、当該ブレードのブレード外形を変更せずに済むという利点を有しているので、結果として、例えば後縁を短縮化した場合であっても、タービン段又はターボ機械の性能を低減させることがない。従って、ブレードの固有周波数を調整するための従来の手法が必要なくなる。以上により、ブレードの動作を及び振動を反復して継続する反復作業を完全に解消することができるので、時間及びコストを節約することができる。

この場合には、ブレードリングのブレードそれぞれが、２つのブレードペアに割り当てられており、ブレードペアから成る２つ以上のグループを備えており、減衰要素それぞれが、グループ内において同一であり、グループ間において相違する。

この場合には、ブレードペアから成る第１のグループ及び第２のグループが配設されており、第１のグループのブレードペアそれぞれが、第１のグループの隣り合うブレードペアと、第２のグループの隣り合うブレードペアとを有している（ＡＡＢＢＡＡＢＢパターン配列）。その結果として、ＡＢＡＢパターン配列の場合より大きい周波数離調を達成することができる。類似モデルから得られるブレードのカップリング剛性が、隣り合うブレードのカップリング剛性と著しく相違するからである。

ブレードペアから成る第１のグループと第２のグループと第３のグループとが設けられており、３つのグループのうち一のグループのブレードペアそれぞれが、残りの２つのグループのうち一のグループにそれぞれ属している、２つの隣り合うブレードペアを有している場合には（ＡＢＣＡＢＣパターン配列）、同程度の効率的な周波数離調を達成することができる。

本発明の優位な構成は、従属請求項で特定されている。

好ましくは、相違する減衰要素は、大きさ、質量、断面の輪郭、及び／又は、ブレードとのカップリング接続のタイプにおいて相違する。このような減衰要素は、相違するグループのブレードの型及び外形を利用することなく、低コストで製造可能とされる。減衰要素は、例えば外形形状において相違する。例えばすべての減衰要素の構成が同一のままである場合に効率的に減衰させることができない振動モードであっても、適切に形成された減衰要素によって効率的に減衰させることができる。代替的又は付加的には、減衰要素は、適切な外形形状を組み合わせることによって相違する振動モードを可能な限り大きく効率的に減衰させるために、その質量において相違する場合がある。さらに、接触領域における摩擦条件（摩擦係数や表面粗さ）は、相違する材料から成る減衰要素を利用することによって変化させることができるので、周波数範囲が大きくなったときでさえ複数の振動モードを減衰することができる。

減衰要素を隣り合うブレード同士の間に適切に配置させるために、好ましくは、減衰要素はロッドとして形成されている。

本発明におけるブレード配列の実際の実施形態では、ブレードペアの減衰要素が多数の部品から形成されている。ロータの周方向で見ると、減衰要素は、好ましくはロッドとして形成されている、前後に配置された２つ（以上）の部分を備えている。例えば、部分のうち一方の部分の断面は楔状であり、他方の部分の断面は四分円状である。本発明の利点は、特に減衰要素又はその部分の断面形状が互いに適応するように形成されていることによって、特に効率的に達成される。

さらなる実際の実施形態では、減衰要素は、鋼又はセラミックから、すなわち効率的な減衰特性を具備した材料から作られている。

本発明におけるブレード配列の典型的な実施例については、添付図面に基づいて以下において詳述する。

第１の実施例におけるブレード同士の間に配置された２つの減衰要素を具備する軸流式ターボ機械のロータブレードリングの詳細図である。 さらなる実施例における相違する減衰要素を具備する点において異なる、図１に表わす実施例の詳細図である。 減衰要素を利用することによってロータブレードリングのブレードをカップリングすることに関する、機械的に類似するモデルを表わす。 さらなる実施例における相違する減衰要素を具備する点において異なる、図１に表わす実施例の詳細図である。 さらなる実施例における相違する減衰要素を具備する点において異なる、図１に表わす実施例の詳細図である。 さらなる実施例における相違する減衰要素を具備する点において異なる、図１に表わす実施例の詳細図である。 さらなる実施例における相違する減衰要素を具備する点において異なる、図１に表わす実施例の詳細図である。

図１は、詳細には図示しない軸流式ターボ機械のロータ１２に周方向Ｕに沿って分散配置されている、複数のブレード１４を具備するロータブレードリング１０を部分的に表わす。軸流式ターボ機械は、例えばコンプレッサ、蒸気タービンや定置式ガスタービンとして構成されており、ブレード１４のロータブレードリング１０を具備するブレード配列１１を備えている。これらブレード１４それぞれが、ブレード１４それぞれをロータ１２に固定するためのブレード基端部１６を有している。ブレード基端部１６は、既知の手法でダブテール状の形態又はモミの木状の形態になっている。ロータ１２に堅固に固定するために、ブレード基端部１６が、対応するロータ１２の保持溝内に押し込まれるので、ブレード１４は、ロータ１２の回転中であっても堅固に保持される。保持溝は、ひいてはブレード基端部１６は、略アキシアル方向に延在しており、機械軸線に対して迎え角で傾斜している。

外向き方向において、ブレード基端部１６は、プラットフォーム１８が隣接している、特に参照符号を付さないブレード頸部に向かって延在している。プラットフォーム１８のプラットフォーム表面２０は、軸流式ターボ機械の流路の境界を形成している。空気力学を考慮して湾曲されたブレード翼２２は、プラットフォーム表面２０に単独で配置されている。

第１の実施例では、タイプＡ又はタイプＢの減衰要素が、直接隣り合っているブレード１４のプラットフォーム１８同士の間において、ブレード基端部１６に面しているプラットフォーム１８の下面に配設されている。タイプＡ及びタイプＢの減衰要素の両方が、例えばダンパーワイヤのようなロッドとして形成されている。図１に表わす実施例では、減衰要素Ａ，Ｂそれぞれの断面が円状とされる。しかしながら、タイプＡの減衰要素の直径は、タイプＢの減衰要素の直径より大きい。従って、減衰要素Ａ，Ｂの両方が円柱状とされる。

ロータ１２が回転している際には、プラットフォーム１８同士の間に弛緩した状態で配設されている減衰要素Ａ，Ｂが、ラジアル方向Ｒの外方に向かって緊張状態とされ、遠心力によって、互いに隣り合うプラットフォーム１８の傾斜した下面に対して押圧される。減衰要素Ａそれぞれが、ブレードペアａを形成している２つの直接隣り合っているブレード１４に当接している。同様に、減衰要素Ｂそれぞれが、ブレードペアｂを形成している２つの直接隣り合っているブレード１４に当接している。減衰要素Ａ，Ｂの断面が円状であるので、これら減衰要素Ａ，Ｂそれぞれがブレード１４に対して線接触した状態で当接している。ブレード１４それぞれがブレード頸部の両側に減衰要素Ａ，Ｂを有しているので、ブレード１４それぞれがブレードペアａ，ｂの両方に属している。その結果として、図１に表わすブレード配列１１では、ブレードペアａから成る第１のグループ２４とブレードペアｂから成る第２のグループ２６とが、周方向において、一方のグループ２４（又は２６）のブレードペアａ（又はｂ）が他方のグループ２６（又は２４）の隣り合うブレードペアｂ（又はａ）を有しているように設けられている。このような構成によって、減衰要素Ａ，Ｂは、２つの直接隣り合うブレード１４同士の間において、周方向Ｕにおいて交互に且つ前後に直列配置されている。また、このような構成はＡＢＡＢパターン配列と呼称される。

図２〜図７では、同一の形体には同一の参照符号が付されている。

図２に表わす実施形態は、単に第２の減衰要素の形態及び構成それぞれにおいて、図１に表わす実施形態と相違するにすぎない。図２では、比較的小さい直径を有する減衰要素Ｂではなく、原則としてタイプＡの減衰要素と同一の直径を有する減衰要素Ｂ′が配設されているが、減衰要素Ｂ′の断面形状は、円状ではなく、弓状とされる。当該実施例では、弓状の形態は、完全な円の中心点が依然として弓状の形態の断面領域内に含まれているように選択される。減衰要素Ｂ′の断面形状が弓状とされるので、その結果として、減衰要素Ｂ′は、ブレードペアｂの（図２の右側に表わす）一方のブレード１４に対して面接触しており、ブレードペアｂ′の（図２の左側に表わす）他方のブレード１４に対して線接触している。結論として、図２に表わすブレード配列１１では、ブレードペアａから成る第１のグループ２４とブレードペアｂ′から成る第２のグループ２６とが、周方向Ｕにおいて、一方のグループ２４（又は２６）のブレードペアａ（又はｂ′）それぞれが他方のグループ２６（又は２４）の隣り合うブレードペアｂ′（又はａ）を有しているように配設されている。当該実施例でも、減衰要素Ａ，Ｂ′すなわちブレードペアａ，ｂ′の順序がロータブレードリング１０の周方向Ｕに沿って規則正しい順序で繰り返される、このような配列は、原則としてＡＢＡＢパターン配列と呼称される。

図３は、図２に表わすロータブレード１４を具備するロータブレードリング１０の実施例の詳細を表わす。当該実施例では、減衰要素Ａ，Ｂ′ではなく、バネ２８，３０が、減衰要素Ａ，Ｂ′に対応する代替的形態として利用される。減衰要素Ａが対称型ダンパー又は円筒型ダンパーであるので、図示の如く、圧縮バネ２８は、ブレードペアａの２つのブレード１４をカップリングするように構成されている。翼弦部分がプラットフォーム１８の傾斜した下面に面接触しているので、非対称な減衰要素Ｂ′が並進力及びトルクを作用させ、その結果として、代替的な実施例では、圧縮バネ２８に加えて、捩じりバネ３０がブレードペアｂ′のブレード１４同士の間に設けられている。圧縮バネ２８がカップリング剛性Ｃ１，Ｃ３を有しており、捩じりバネ３０はカップリング剛性Ｃ２を有している。従って、ブレード１４それぞれの全体的なカップリング剛性は、カップリング剛性Ｃ３とカップリング剛性Ｃ２，Ｃ１とを並列に配置することによって得られる。この場合には、バネが非線形な特性を有している。

ブレード翼２２がアキシアル方向Ｘに対して調整されるので、その結果として、ブレード１４のフラップフォーム１８の２つの側面が、ブレード翼２２の横方向に関して非対称に構成されており、減衰要素Ａ，Ｂ又は減衰要素Ａ，Ｂ′から成るＡＢＡＢパターン配列によって、ブレード１４の周波数離調を変更することができる。これにより、異なる減衰要素Ａ，Ｂ，Ｂ′を利用することによって、直接隣り合っているブレード１４の固有振動数をシフトさせることができる。固有周波数のシフトによって、動作中に循環振動波がロータブレードリング１０内で伝播することが防止されるので、ブレード翼２２の微振動が励起されにくくなる。従って、軸流式ターボ機械の動作範囲が拡大され、動作上の信頼性を確保することができる。

図４〜図７は、ブレード１４の振動モードについての固有周波数を離調するためのさらなる実施例を表わす。図４〜図７には、ブレードの異なる配列パターンがさらに例示されている。

図４は、ブレードペアａ，ｂ，ｄから成る３つのグループ２４，２６，２７を具備する、新しい配列パターンを表わす。グループ２４，２６，２７のブレードペアａ，ｂ，ｄそれぞれが、２つの他のグループ２６，２７又は２７，２４又は２４，２６のうち一方のグループにそれぞれ属している、２つの隣り合うブレードペアｂ，ｄ又はａ，ｂ又はｄ，ａを有している。タイプＡの減衰要素が、ブレードペアａそれぞれの２つのブレード１４の間に配設されている。タイプＡの減衰要素の断面は円状とされ、タイプＡの減衰要素の直径は比較的大きい。タイプＢの減衰要素も、円状の断面を有しており、ブレードペアｂそれぞれに割り当てられている。しかしながら、タイプＢの減衰要素の直径は、タイプＡの減衰要素の直径より小さい。タイプＤの減衰要素が、ブレードペアｄそれぞれに割り当てられている。図示の例示的な実施例では、タイプＤの減衰要素の構成は、図２に表わすタイプＢ′の減衰要素の構成に相当する。従って、このような構成は、ＡＢＣＡＢＣパターン配列を有している。

図５は、ブレードペアａから成る第１のグループ２４とブレードペアｂ″から成る第２のグループ２６が配設されている、さらなるブレード配列１１を表わす。第１のグループ２４のブレードペアａそれぞれが、第１のグループ２４の隣り合うブレードペアａと、第２のグループの隣り合うブレードペアｂ″とを有している。タイプＡの減衰要素は、ブレードペアａそれぞれの２つのブレード１４の間に配設されている。タイプＡの減衰要素の断面は円状とされ、タイプＡの減衰要素の直径は比較的大きい。弓状の断面を有するタイプＢ″の減衰要素が、ブレードペアｂ″それぞれに割り当てられている。また、このような構成はＡＡＢＢＡＡＢＢパターン配列と呼称される。

図６は、ＡＢＢＡＢＢパターン配列を具備する代替的な実施例を概略的に表わす。当該実施例でも、相違するタイプＡ，Ａ，Ｂ″の減衰要素が、ロータブレードリング１０のブレード１４同士の間において、周に沿って循環した状態で分散配置されている。

最後に、図７は、ロータブレードリング１０内の改良された減衰要素Ｅ，Ｈから成る、さらなるＡＢＡＢパターン配列を表わす。ロータブレードペアｅから成る第１のグループ２４それぞれが、関連するブレード１４同士の間にタイプＥの減衰要素を有している。また、減衰要素Ｅは、原則としてロッド状に構成されている。しかしながら、上述した減衰要素Ａ，Ｂ，Ｂ′，Ｂ″の構造と比較して、減衰要素Ｄの断面は三角状とされるので、これにより、減衰要素Ｄは、減衰要素Ｄに割り当てられたブレードペアｅのブレード１４それぞれに面接触している。減衰要素Ｈそれぞれが、減衰要素Ｅとは相違するが、多数の部品から構成されており、２つの部分Ｈ１，Ｈ２を備えている。部分Ｈ１の断面は、三角状とされるが、部分Ｈ２の断面は、四分円の形態をした弓状の輪郭とされる。結果として、減衰要素Ｈそれぞれについて２つの面接触と１つの線接触とが得られる。

図４〜図７に表わすブレード配列１１は、図１又は図２に表わす構成より高いカップリング剛性を有しているので、直接隣り合っているブレード１４は、互いの周波数特性を一層良好に離調することができる。この点において、これらブレード配列１１は、ブレード１４の微振動の誘発を防止するために、相違する減衰要素を用いてロータブレードリング１０のブレード１４を周波数離調しようとする場合に特に適している。

特に好ましくは、ロータブレードリング１０内に配設されたブレード１４の数量に従って、上述のブレード配列１１のうち一のブレード配列の利用が決定される。言うまでもなく、ロータブレードリング１０内に配設されたブレード１４の数量が２又は３の倍数でない場合には、ロータブレードリング１０それぞれについて、より多くのタイプの減衰要素を利用することができる。

ロータブレードリング１０が、パターン配列の減衰要素のタイプ数の整数倍ではない、多数のブレード１４を有している場合には、言うまでもなく、連続するブレードペアａ，ｂ，ｂ′，ｂ″，ｄ，ｅ，ｈの大部分が、パターン配列のメンバーであり、ロータブレードリング１０を形成している。そして、残りのブレードペアは、パターン配列から除外された適切な減衰要素を備えている。この場合には、ロータブレードリング１０が、同一の又は略同一の周波数特性を具備する２つの隣り合うブレード１４を有している。

さらに、本明細書に示す例示的な実施例を限定的に解釈することができないので、その結果として、様々なタイプの減衰要素が想到可能とされ、当該減衰要素を組み合わせることもできる。タイプＢ′，Ｂ″の減衰要素の配列を周方向に変更しても、ブレード同士の間における上述のカップリング剛性が変化するので、周波数離調を変更することができる。

例えば、溝（溝付減衰要素）が、特徴的な形体として、断面の輪郭に沿って且つ相違するタイプの減衰要素同士の間に設けられている。さらに、様々なタイプの減衰要素から成る様々なパターン配列、例えばＡＢＣＢＡＢＣＢＡパターン配列も、同様に実施可能とされる。

要するに、本発明は、ロータ１２とロータ１２の周方向Ｕに沿ってロータブレードリング１０内に分散配置されている複数のブレード１４とを具備する、ブレード配列１１であって、ロータブレードリング１０の２つの直接隣り合っているブレード１４がブレードペアａ，ｂ，ｂ′，ｂ″，ｄ，ｅ，ｈを形成し、減衰要素Ａ，Ｂ，Ｂ′，Ｂ″，Ｄ，Ｅ，Ｈがブレード１４同士の間に配置されており、減衰要素Ａ，Ｂ，Ｂ′，Ｂ″，Ｄ，Ｅ，Ｈそれぞれが、ロータ１２がラジアル方向Ｒに作用する遠心力に起因してロータ軸線を中心として回転している際に、自身に割り当てられたブレードペアａ，ｂ，ｂ′，ｂ″，ｄ，ｅ，ｈのうち２つのブレード１４と接触している、ブレード配列１１に関する。本発明は、ブレード１４の振動を周波数離調することによってブレード翼２２を機械加工するために、相違する減衰要素Ａ，Ｂ，Ｂ′，Ｂ″，Ｄ，Ｅ，Ｈを具備する少なくとも２つのブレードペアａ，ｂ，ｂ′，ｂ″，ｄ，ｅ，ｈを有していることを提案する。

１０ ロータブレードリング
１１ ブレード配列
１２ ロータ
１４ ブレード
１６ ブレード基端部
１８ プラットフォーム
２０ プラットフォーム表面
２２ ブレード翼
２４ ブレードペアａから成る第１のグループ
２６ ブレードペアｂ′から成る第２のグループ
２７ ブレードペアｄから成る第３のグループ
２８ 圧縮バネ
３０ 捩じりバネ
Ａ 減衰要素
Ｂ 減衰要素
Ｂ′ 減衰要素
Ｃ１ カップリング剛性
Ｃ２ カップリング剛性
Ｃ３ カップリング剛性
ａ ブレードベア
ｂ ブレードペア
ｂ′ ブレードペア
ｄ ブレードペア

Claims (8)

1. ロータ（１２）と複数のブレード（１４）とを具備するブレード配列（１１）であって、
   複数の前記ブレード（１４）が、前記ロータ（１２）の周に沿って、リング（１０）内に分散配置されており、ブレード基端部（１６）とプラットフォーム（１８）とブレード翼（２２）とを連続して備えており、前記リング（１０）の２つの直接隣り合っている前記ブレード（１４）が、ブレードペア（ａ，ｂ，ｂ′，ｂ″，ｄ，ｅ，ｈ）を形成しており、少なくとも１つの減衰要素（Ａ，Ｂ，Ｂ′，Ｂ″，Ｄ，Ｅ，Ｈ）に割り当てられており、
   前記減衰要素（Ａ，Ｂ，Ｂ′，Ｂ″，Ｄ，Ｅ，Ｈ）それぞれが、ラジアル方向（Ｒ）に作用する遠心力に起因して回転軸線を中心として前記ロータ（１２）が回転する際に、前記減衰要素（Ａ，Ｂ，Ｂ′，Ｂ″，Ｄ，Ｅ，Ｈ）に割り当てられた前記ブレードペア（ａ，ｂ，ｂ′，ｂ″，ｄ，ｅ，ｈ）のうち２つの前記ブレード（１４）の前記プラットフォーム（１８）と接触している、前記ブレード配列（１１）において、
   前記ブレード（１４）の固有周波数を調整するために、前記リング（１０）が、相違する前記減衰要素（Ａ，Ｂ，Ｂ′，Ｂ″，Ｄ，Ｅ，Ｈ）を具備する少なくとも２つの前記ブレードペア（ａ，ｂ，ｂ′，ｂ″，ｄ，ｅ，ｈ）を有していることを特徴とするブレード配列（１１）。
2. 前記リング（１０）の前記ブレード（１４）それぞれが、２つの前記ブレードペア（ａ，ｂ，ｂ′，ｂ″，ｄ，ｅ，ｈ）に割り当てられており、前記ブレードペア（ａ，ｂ，ｂ′，ｂ″，ｄ，ｅ，ｈ）から成る２つ以上のグループ（２４，２６，２７）が、前記ブレード配列（１１）内に設けられており、
   前記ブレード配列（１１）内における前記ブレードペア（ａ，ｂ，ｂ′，ｂ″，ｄ，ｅ，ｈ）の前記減衰要素（Ａ，Ｂ，Ｂ′，Ｂ″，Ｄ，Ｅ，Ｈ）それぞれが、同一であり、
   前記ブレード配列（１１）の前記減衰要素（Ａ，Ｂ，Ｂ′，Ｂ″，Ｄ，Ｅ，Ｈ）が、前記グループ（２４，２６，２７）間において相違することを特徴とする請求項１に記載のブレード配列（１１）。
3. 前記ブレードペア（ａ，ｂ又はａ，ｂ′又はｅ，ｈ）から成る第１のグループ（２４）及び第２のグループ（２６）が、前記ブレード配列（１１）内に設けられており、
   一方のグループ（２４又は２６）の前記ブレードペア（ａ又はｂ，ｂ′又はｅ）の大部分が、又は前記ブレードペア（ａ又はｂ，ｂ′又はｅ）それぞれが、周方向（Ｕ）で見ると、他方のグループ（２６又は２４）の２つの隣り合う前記ブレードペア（ｂ，ｂ′又はａ，ｈ）を有していることを特徴とする請求項２に記載のブレード配列（１１）。
4. 前記ブレードペア（ａ，ｂ″）から成る第１のグループ（２４）及び第２のグループ（２６）が、前記ブレード配列（１１）内に設けられており、
   一方のグループ（２４又は２６）の前記ブレードペア（ａ又はｂ″）の大部分が、又は前記ブレードペア（ａ又はｂ″）それぞれが、前記一方のグループ（２４又は２６）の隣り合う前記ブレードペア（ａ又はｂ″）と、他方のグループ（２６又は２４）の隣り合う前記ブレードペア（ｂ″又はａ）とを有していることを特徴とする請求項２に記載のブレード配列（１１）。
5. 前記ブレードペア（ａ，ｂ，ｄ）から成る第１のグループ（２４）と第２のグループ（２６）と第３のグループ（２７）とが、前記ブレード配列（１１）内に設けられており、
   グループの（２４又は２６又は２７）の前記ブレードペア（ａ又はｂ又はｄ）の大部分が、又は前記ブレードペア（ａ又はｂ又はｄ）それぞれが、残りの２つのグループ（２６，２７又は２４，２７又は２４，２６）のうち一のグループにそれぞれ属している、２つの隣り合う前記ブレードペア（ｂ，ｄ又はａ，ｄ又はａ、ｂ）を有していることを特徴とする請求項２に記載のブレード配列（１１）。
6. 相違する前記減衰要素（Ａ，Ｂ，Ｂ′，Ｂ″，Ｄ，Ｅ，Ｈ）が、大きさ、質量、断面の輪郭、材料、及び／又は、前記ブレード（１４）とのカップリング接続のタイプにおいて相違することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のブレード配列（１１）。
7. 前記ブレードペア（ｈ）の前記減衰要素（Ｈ）が、複数の部分から成ることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のブレード配列（１１）。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載のブレード配列（１１）を具備することを特徴とするガスタービン。

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