JP2016217173A

JP2016217173A - タービンブレード取付構造

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Publication number: JP2016217173A
Application number: JP2015100018A
Authority: JP
Inventors: 竹本　剛; Takeshi Takemoto; 剛竹本; 淳立石; Atsushi Tateishi
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2015-05-15
Filing date: 2015-05-15
Publication date: 2016-12-22
Anticipated expiration: 2035-05-15
Also published as: EP3296518A1; EP3296518B1; US10577935B2; US20180112532A1; EP3296518A4; WO2016185732A1; JP6613611B2

Abstract

【課題】ディスク側へ流れる冷却用の流体の流量を調整することができるタービンブレード取付構造を提供する。
【解決手段】ディスク２２が回転駆動すると、遮蔽部材３３に遠心力が作用して、当該遮蔽部材３３が外周側へ引っ張られる。遮蔽部材３３の被ガイド面３３ｅが支持部３４のガイド面４２ｂに当接して押し付けられる。ガイド面４２ｂ及び被ガイド面３３ｅは上流側から下流側へ向かうに従って外周側へ広がるため、遮蔽部材３３の被ガイド面３３ｅが支持部３４のガイド面４２ｂに当接して押し付けられると、被ガイド面３３ｅはガイド面４２ｂに沿って移動することで、外周側のみならず下流側へ向かって移動する。これによって、遮蔽部材３３は、嵌合部３１におけるディスク２２とタービンブレードとの間の隙間ＧＰ２を覆った状態で、嵌合部３１へ押し付けられる。
【選択図】図４

Description

本発明は、タービンブレード取付構造に関する。

特許文献１には、ジェットエンジンのタービンブレード取付構造であって、回転駆動するディスクの外周縁にタービンブレードを取り付けたタービンブレード取付構造が記載されている。このタービンブレード取付構造では、ディスクの外周縁に複数の溝が形成され、各溝に対してタービンブレードの内周側の端部が嵌合している。

特開平７−２６９０５号公報

ここで、ジェットエンジンは、ディスクを冷却するために、取り込んだ空気の一部を冷却空気（冷却用の流体）としてディスクへ流す構成を有する場合がある。しかしながら、冷却空気がタービンブレードとディスクとの間の隙間に流入することによって、必要以上の冷却空気がディスク側へ流れる可能性があった。このように冷却空気が必要以上に増加する場合、空気の主流流量が減少することによって、ジェットエンジンの性能が低下する場合がある。

そこで、本発明は、ディスク側へ流れる冷却用の流体の流量を調整することができるタービンブレード取付構造を提供することを課題とする。

本発明の一側面に係るタービンブレード取付構造は、回転駆動するディスクの外周縁にタービンブレードを取り付けたタービンブレード取付構造であって、ディスクの外周縁において回転軸方向に延びる溝部に対して、タービンブレードの内周側の端部を嵌合させることによって構成される嵌合部と、嵌合部の上流側の端面に配置され、嵌合部へ流れる流体を遮蔽する遮蔽部材と、少なくともディスクの回転駆動時において、遮蔽部材の外周側の端部を支持する支持部と、を備え、支持部には、上流側から下流側へ向かうに従って外周側へ広がるガイド面が形成され、遮蔽部材の外周側の端部には、上流側から下流側へ向かうに従って外周側へ広がる被ガイド面が形成され、遮蔽部材は、少なくともディスクの回転駆動時において、被ガイド面がガイド面に当接した状態で、嵌合部におけるディスクとタービンブレードとの間の隙間を覆う。

このタービンブレード取付構造においては、遮蔽部材の外周側の端部を支持する支持部には、上流側から下流側へ向かうに従って外周側へ広がるガイド面が形成される。遮蔽部材の外周側の端部には、上流側から下流側へ向かうに従って外周側へ広がる被ガイド面が形成される。従って、ディスクが回転駆動することによって遮蔽部材に外周側へ向かって遠心力が作用すると、被ガイド面がガイド面に当接してガイドされることで、遮蔽部材に下流側へ向かう力が作用する。遮蔽部材は、少なくともディスクの回転駆動時において、被ガイド面がガイド面に当接した状態で、嵌合部におけるディスクとタービンブレードとの間の隙間を覆う。これによって、遮蔽部材は、下流側の嵌合部へ押し付けられた状態で、嵌合部におけるディスクとタービンブレードとの間の隙間を覆い、流体を遮蔽することができる。これによってディスクとタービンブレードとの間の隙間に流れ込む流体の流量を調整することが可能となる。従って、ディスク側へ流れる冷却用の流体の流量を調整することができる。

また、本発明の一側面に係るタービンブレード取付構造において、ガイド面及び被ガイド面は、上流側から下流側へ向かうに従って外周側へ傾斜する斜面であってよい。これによって、遮蔽部材に遠心力が作用した際に、遮蔽部材はスムーズに下流側の嵌合部へ押し付けられる。

また、本発明の一側面に係るタービンブレード取付構造において、遮蔽部材には、当該遮蔽部材よりも上流側の空間と隙間とを連通させる連通部が形成されてよい。これによって、一部の冷却用の流体をタービンブレードとディスクとの間の隙間に流すことができ、ディスク側へ流れる冷却用の流体の流量をより細かく調整することができる。

本発明によれば、ディスク側へ流れる冷却用の流体の流量を調整することができる。

本実施形態に係るタービンブレード取付構造を備えるジェットエンジンの概略構成を示す模式的な断面図である。図１においてＡで示す部分の拡大図であり、タービンブレード取付構造の拡大断面図である。嵌合部を図２においてＢで示す方向から見た図である。タービンブレード取付構造のうち、遮蔽部材周辺の構造を示す拡大図であり、（ａ）は遮蔽部材に遠心力が作用していない状態を示し、（ｂ）は遮蔽部材に遠心力が作用している状態を示す。遮蔽部材を回転軸方向から見た図である。（ａ）及び（ｂ）は比較例に係るタービンブレード取付構造における冷却空気の流れを示した拡大図であり、（ｃ）は本実施形態に係るタービンブレード取付構造における冷却空気の流れを示した拡大図である。（ａ）及び（ｂ）は、変形例に係るタービンブレード取付構造の遮蔽部材を示す図である。

以下、本発明に係るタービンブレード取付構造の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一の要素同士、或いは相当する要素同士には、互いに同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。

図１は、本実施形態に係るタービンブレード取付構造を備えるジェットエンジンの概略構成を示す模式的な断面図である。本実施形態のジェットエンジン１は、ファン２と、圧縮機３と、燃焼器４と、タービン５とを備えている。

ファン２は、ジェットエンジン１の内部に外気を取り込むためのものであり、回転駆動される軸部２１の回転軸Ｌ１周りに配列された複数の動翼を有している。圧縮機３は、ファン２によって取り込まれた空気を圧縮するものであり、回転駆動される動翼と固定された静翼とが空気の流れ方向に交互に複数段配列された構成を有する。燃焼器４は、圧縮機３によって圧縮された空気を燃料と共に燃焼するものであり、不図示の燃料供給機構と着火装置とを備えている。タービン５は、燃焼器４にて空気及び燃料が燃焼されることによって生じた燃焼ガスが有する速度エネルギの一部を回転エネルギに変換するものである。タービン５は、当該回転エネルギによってファン２及び圧縮機３を駆動するものである。タービン５は、軸部２１に連結することで回転駆動されるディスク２２と、ディスク２２の外周縁に回転軸Ｌ１周りに配列された複数のタービンブレード２３と、を有している。

このような構成を有するジェットエンジン１において、空気は、ファン２によってジェットエンジン１の内部に取り込まれる。そして、圧縮機３に供給された空気は、圧縮機３にて圧縮された後、燃焼器４にて燃料と共に燃焼される。そして、燃焼によって発生した燃焼ガスの速度エネルギの一部は、タービン５にて回転エネルギに変換されてファン２及び圧縮機３の駆動に用いられる。一方、燃焼ガスの残りの速度エネルギは、燃焼ガスがジェットエンジン１の後部から排気される際にジェットエンジン１に推進力を付与するのに用いられる。この結果、ジェットエンジン１が推進する。このような空気及び燃焼ガスの流れを主流ＭＳとする。また、圧縮機３中の空気の一部は、燃焼器４の内周側の流路を通過し、タービン５において、ディスク２２の冷却空気ＣＳとして使用される。なお、本明細書においては、回転軸Ｌ１に沿った方向を「回転軸方向」と称し、ジェットエンジン１に取り込まれる空気の流れを基準として「上流側」「下流側」の語を用いる。すなわち、図１、図２、図４、図６及び図７においては、紙面左側が「上流側」に対応し、紙面右側が「下流側」に対応する。また、回転軸Ｌ１を基準として「外周側」「内周側」の語を用いる。

次に、本実施形態に係るタービンブレード取付構造１００について説明する。図２は、図１においてＡで示す部分の拡大図であり、タービンブレード取付構造１００の拡大断面図である。なお、図２は、図３においてＩＩ−ＩＩ線に示す位置における断面図である。図２に示すように、タービンブレード取付構造１００は、タービンブレード２３をディスク２２に嵌合させる嵌合部３１と、嵌合部３１においてタービンブレード２３を支持するサポート３２と、嵌合部３１におけるディスク２２とタービンブレード２３との間の隙間への冷却空気ＣＳの流れを遮蔽する遮蔽部材３３と、少なくともディスク２２の回転駆動時において、遮蔽部材３３の外周側の端部を支持する支持部３４と、を備える。

嵌合部３１について、図２及び図３を参照して説明する。図３は、嵌合部３１を図２においてＢで示す方向から見た（すなわち、回転軸方向における上流側から見た）図である。ただし、図３では、タービンブレード２３とディスク２２との間の隙間を示すために、サポート３２が省略され、遮蔽部材３３が破線で示されている。ディスク２２の外周縁には、突出部２４と溝部２６とが周方向に交互に複数形成されている。溝部２６は、隣り合う一対の突出部２４の間に形成される。突出部２４及び溝部２６は、ディスク２２の上流側の端面２２ａと下流側の端面２２ｂとの間で回転軸方向に延びている。突出部２４は、ダブテールポストと称される部分であり、外周側の先端部の幅が内周側の基端部の幅に比して大きい略扇形の形状を有している。溝部２６は、ディスクダブテールと称される部分であり、内周側の底部の幅が外周側の開口部の幅に比して大きい略扇形の形状を有している。溝部２６は、内周側に広がる底面２６ａと、底面２６ａの幅方向の両端から外周側へ広がる側面２６ｂ，２６ｂと、を備える。側面２６ｂ，２６ｂは、突出部２４の側面によって構成され、外周側へ向かうに従って互いの幅が狭くなるように傾斜している。突出部２４は、外周側に広がる先端面２４ａを備える。

タービンブレード２３は、径方向へ延びるブレード部２５と、ディスク２２の溝部２６と嵌合する突出部２７と、ブレード部２５の内周側の端部において突出部２７を支持するプラットホーム２８と、を備える。突出部２７は、動翼ダブテールと称される部分であり、溝部２６に対応する形状を有している。すなわち、突出部２７は、内周側の先端部の幅が外周側の基端部（プラットホーム２８との接続部分）の幅に比して大きい略扇状の形状を有している。突出部２７の内周側の先端部が溝部２６の内周側の底部に配置され、突出部２７の外周側の基端部が溝部２６の外周側の開口部に配置される。突出部２７は、内周側に広がる先端面２７ｃと、先端面２７ｃの幅方向の両端から外周側へ広がる側面２７ｄ，２７ｄと、を備える。側面２７ｄ，２７ｄは、外周側へ向かうに従って幅が狭くなるように傾斜している。

突出部２７の上流側の端面２７ａはディスク２２の上流側の端面２２ａと同一面を形成するように配置される。突出部２７の端面２７ａ及びディスク２２の端面２２ａによって構成される端面を、「嵌合部３１の上流側の端面３１ａ」と称する。

プラットホーム２８は、ブレード部２５の内周側の端部が固定される外周面２８ａと、突出部２７の基端部が固定される内周面２８ｂと、周方向における両端側に形成される側面２８ｃと、を備える。本実施形態では、プラットホーム２８の内周面２８ｂは、ディスク２２の突出部２４の先端面２４ａを覆うように周方向に延びている。タービンブレード２３のプラットホーム２８の一方の側面２８ｃは、隣りのタービンブレード２３のプラットホーム２８の他方の側面２８ｃと対向している。また、互いに対向する側面２８ｃの間にはシール部材２９が配置される。プラットホーム２８の上流側の端面には、遮蔽部材３３を支持する支持部３４が形成される。支持部３４の構成の詳細は、遮蔽部材３３の構成と合わせて後述する。

以上のように構成された嵌合部３１には、タービンブレード２３とディスク２２との間に隙間が形成される。嵌合部３１の隙間について、図３を参照して説明する。図３は、ディスク２２が回転駆動することによって、タービンブレード２３に外周側へ向かう遠心力が作用している状態を示している。図３に示すように、タービンブレード２３の突出部２７の側面２７ｄは、ディスク２２の溝部２６の側面２６ｂに接触する。この状態では、溝部２６の底面２６ａと突出部２７の先端面２７ｃとの間に隙間ＧＰ１が形成される。以下の説明では、側面２７ｄと側面２６ｂとの接触部分よりも内周側に存在する隙間ＧＰ１を「内周側の隙間ＧＰ１」と称する。また、ディスクの突出部２４の先端面２４ａとプラットホーム２８の内周面２８ｂとの間に隙間が形成される。以下の説明では、側面２７ｄと側面２６ｂとの接触部分よりも外周側に存在する隙間ＧＰ２を「外周側の隙間ＧＰ２」と称する。

図２に示すように、サポート３２は、ディスク２２の上流側の端面２２ａを覆う円環状の板材である。サポート３２は、ディスク２２の上流側の端面２２ａから上流側へ離間する位置に配置されている。サポート３２の裏面３２ａには、嵌合部３１の上流側の端面３１ａを支持する支持部３６が形成されている。支持部３６は、サポート３２の裏面３２ａから嵌合部３１の上流側の端面３１ａへ向かって突出する円環状の壁部である。支持部３６は、サポート３２の外周面３２ｂよりも内周側へ離間した位置に形成されている。なお、サポート３２の外周縁部のうち、支持部３６よりも外周側の部分は、遮蔽部材３３の抜けを防止するフランジ部３７として機能する。支持部３６は、嵌合部３１を押さえ付けることによって、ディスク２２の溝部２６からタービンブレード２３の突出部２７が抜け落ちることを防止する。

次に、図４を参照して、遮蔽部材３３及び支持部３４の構成について詳細に説明する。図４は、タービンブレード取付構造１００のうち、遮蔽部材３３周辺の構造を示す拡大図である。図４（ａ）は遮蔽部材３３に遠心力が作用していない状態を示し、図４（ｂ）は遮蔽部材３３に遠心力が作用している状態を示す。遮蔽部材３３は、嵌合部３１におけるディスク２２とタービンブレード２３との間の隙間を覆う円環状の部材である。本実施形態では、遮蔽部材３３は、外周側の隙間ＧＰ２を覆う（図３では、遮蔽部材３３で覆われる部分をハッチングで示している）。遮蔽部材３３は、サポート３２の支持部３６よりも外周側であって、嵌合部３１の上流側の端面３１ａとサポート３２のフランジ部３７との間の空間に配置される。遮蔽部材３３は、耐熱性の高い材料で構成されており、例えばニッケル、複合材料によって構成される。

遮蔽部材３３は、サポート３２のフランジ部３７の裏面３７ａと対向する上流側の端面３３ａと、嵌合部３１の上流側の端面３１ａと対向する下流側の端面３３ｂと、サポート３２の支持部３６の外周面３６ａと対向する内周面３３ｃと、プラットホーム２８に形成される支持部３４に支持される外周面３３ｄと、上流側の端面３３ａと外周面３３ｄとの間に形成される被ガイド面３３ｅと、を有する。被ガイド面３３ｅは、遮蔽部材３３の外周側の端部に形成される面であり、後述の支持部３４のガイド面４２ｂと当接する面である。被ガイド面３３ｅは、上流側から下流側へ向かうに従って外周側へ広がる形状を有している。本実施形態では、被ガイド面３３ｅは、上流側から下流側へ向かうに従って外周側へ傾斜する斜面である。遮蔽部材３３の横断面（すなわち、図４に示す断面）を見た場合、被ガイド面３３ｅは、上流側の端面３３ａから外周側の外周面３３ｄへ向かって直線状に延びている。

支持部３４は、遮蔽部材３３よりも外周側の位置に配置される壁部４１に、溝部４２を形成することで構成される。壁部４１は、プラットホーム２８の一部であって、嵌合部３１の外周側の位置において、当該嵌合部３１の上流側の端面３１ａよりも上流側へ張り出した部分である。溝部４２は、張り出した壁部４１の内周面４１ａに周方向に延びるように形成される。なお、支持部３４は、遮蔽部材３３を支持することができる構造であればタービンブレード２３側に設けられていなくともよく、ディスク側に所定の支持機構などを追加することで支持部３４を構成してもよい。

溝部４２は、遮蔽部材３３の下流側の端面３３ｂを受ける受面４２ａと、遮蔽部材３３の被ガイド面３３ｅをガイドするガイド面４２ｂと、を備える。受面４２ａは、嵌合部３１の上流側の端面３１ａと連続した同一平面である。ガイド面４２ｂは、遮蔽部材３３に遠心力が作用した時に遮蔽部材３３の被ガイド面３３ｅと当接する面である。ガイド面４２ｂは、上流側から下流側へ向かうに従って外周側へ広がる形状を有している。本実施形態では、ガイド面４２ｂは、上流側から下流側へ向かうに従って外周側へ傾斜する斜面である。支持部３４の横断面（すなわち、図４に示す断面）を見た場合、ガイド面４２ｂは、壁部４１の内周面４１ａから溝部４２の外周側の底部へ向かって直線状に延びている。ガイド面４２ｂ及び被ガイド面３３ｅの回転軸方向に対する角度は特に限定されないが、遠心力の一部を下流側への押し付け力へ効率よく変換するために３０°〜８０°に設定されてよい。

遮蔽部材３３は、ディスク２２、支持部３４、及びサポート３２で形成される空間に収容されることで抜け落ちることが防止されている状態であるが、いずれの部材に対しても固定されておらず、空間内でフリーな状態（空間内での移動が許容された状態）となっている。ディスク２２が回転駆動していない時は、遮蔽部材３３には遠心力が作用していない。従って、図４（ａ）に示すように、遮蔽部材３３は、支持部３４から離間した状態となっている。一方、ディスク２２が回転駆動している時は、遮蔽部材３３には外周側へ向かって遠心力が作用する。この状態では、図４（ｂ）に示すように、遮蔽部材３３は、支持部３４に支持された状態となる。具体的には、遮蔽部材３３の被ガイド面３３ｅが支持部３４のガイド面４２ｂと当接すると共に、遮蔽部材３３の下流側の端面３３ｂが支持部３４の受面４２ａ及び嵌合部３１の上流側の端面３１ａと当接する。これによって、嵌合部３１の隙間ＧＰ２が遮蔽部材３３によって塞がれる。

なお、本実施形態では、図３に示すように、遮蔽部材３３が支持部３４に支持されている状態では、遮蔽部材３３の内周面３３ｃは、荷重受面として互いに当接する側面２６ｂ，２７ｄの位置に配置される。従って、嵌合部３１の外周側の隙間ＧＰ２の径方向における全域が、遮蔽部材３３によって塞がれる。なお、遮蔽部材３３の径方向の大きさは特に限定されず、例えば、遮蔽部材３３の内周面３３ｃが隙間ＧＰ２に差し掛かってもよい。すなわち、隙間ＧＰ２の一部に、遮蔽部材３３で塞がれない領域が存在してよい。

また、図５に示すように、遮蔽部材３３は、周方向に複数のピースに分割されている。本実施形態では、遮蔽部材３３は、四つのピース３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄに分割されている。例えば、遮蔽部材３３が分割されない一つの円環状の部材であった場合、組み付ける際に、遮蔽部材３３と支持部３４の壁部４１とが干渉する場合がある。また、熱膨張の影響によって遮蔽部材３３が変形する可能性もある。一方、遮蔽部材３３を複数のピースに分割することで、組み立てが容易となると共に熱膨張の影響による変形を抑制できる。なお、各ピース３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄに対して、図５において矢印で示すように、外周側へ向かう遠心力が作用する。ただし、遮蔽部材３３の分割数は特に限定されず、二つ以上であればよい。また、遮蔽部材３３が細かく分割されて、一つのタービンブレード２３に対して一つのピースが設けられていてもよい。遮蔽部材３３の各ピース３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄには、周方向への移動を抑制するための回り止め４５が形成されている。この回り止め４５は、遮蔽部材３３の端面から突出し、例えばサポート３２に形成された溝部（不図示）に嵌合されることによって、遮蔽部材３３の周方向への移動を規制してよい。あるいは、回り止め４５は、遮蔽部材３３の端面に溝部を形成することで構成され、サポート３２に形成された突出部（不図示）を嵌合することによって、遮蔽部材３３の周方向への移動を規制してよい。また，遮蔽部材３３の端面を斜めに切ってもよい。

遮蔽部材３３は、嵌合部３１に対して全周に亘って設けられていてもよいが、嵌合部３１に対して周方向における一部の領域に設けられていてもよい。すなわち、嵌合部３１のうち、周方向における一部の領域では遮蔽部材３３で冷却空気ＣＳの流れを遮蔽し、他の一部の領域には遮蔽部材３３を設けなくすることで、冷却空気の流量を調整してもよい。

遮蔽部材３３の被ガイド面３３ｅは、遮蔽部材の周方向における全域に亘って形成されていてよいが、周方向における一部の領域のみに形成されていてもよい。例えば、周方向において、被ガイド面３３ｅが設けられる領域と設けられない領域が一定間隔で交互に形成されていてよい。ただし、遮蔽部材３３の一つのピースに対して、少なくとも一カ所に被ガイド面３３ｅが設けられている必要がある。

次に、本実施形態に係るタービンブレード取付構造１００の作用・効果について説明する。

図６（ａ）は、比較例に係るタービンブレード取付構造における冷却空気ＣＳの流れを示した拡大図である。図６（ａ）に示す比較例に係るタービンブレード取付構造は、遮蔽部材を備えていない。従って、ディスク２２とタービンブレード２３との間の隙間ＧＰ２に直線的に冷却空気ＣＳが流れ込む。従って、ジェットエンジン１の空気の流れの主流ＭＳから必要以上の冷却空気ＣＳが抜き取られることにより、ジェットエンジン１の性能が低下する場合があった。図６（ｂ）は、他の比較例に係るタービンブレード取付構造における冷却空気ＣＳの流れを示した拡大図である。図６（ｂ）に示すタービンブレード取付構造は、ディスク２２の突出部２４の先端面２４ａから外周側へ突出する遮蔽部５０を備える。しかし、このような遮蔽部５０では、隙間ＧＰ２を十分に塞ぎ切ることができないため、隙間ＧＰ２の一部に冷却空気ＣＳが直線的に流れる。従って、ディスク２２側に流れる冷却空気ＣＳを十分に調整することができない場合があった。比較例に係るタービンブレード取付構造を採用した場合、必要以上の冷却空気ＣＳがディスク側へ流れる可能性があった。このように冷却空気ＣＳが必要以上に増加する場合、空気の主流ＭＳの流量が減少することによって、ジェットエンジンの性能が低下する場合がある。

一方、本実施形態に係るタービンブレード取付構造１００においては、遮蔽部材３３の外周側の端部を支持する支持部３４には、上流側から下流側へ向かうに従って外周側へ広がるガイド面４２ｂが形成される。遮蔽部材３３の外周側の端部には、上流側から下流側へ向かうに従って外周側へ広がり、ガイド面４２ｂに当接する被ガイド面３３ｅが形成される。従って、ディスク２２が回転駆動することによって遮蔽部材３３に遠心力が作用すると、被ガイド面３３ｅがガイド面４２ｂに当接してガイドされることで、遮蔽部材３３に下流側へ向かう力が作用する。

例えば、図４（ａ）に示す状態からディスク２２が回転駆動すると、遮蔽部材３３に遠心力が作用して、当該遮蔽部材３３が外周側へ引っ張られる。このとき、遮蔽部材３３の被ガイド面３３ｅが支持部３４のガイド面４２ｂに当接して押し付けられる。ガイド面４２ｂ及び被ガイド面３３ｅは上流側から下流側へ向かうに従って外周側へ広がるため、遮蔽部材３３の被ガイド面３３ｅが支持部３４のガイド面４２ｂに当接して押し付けられると、被ガイド面３３ｅはガイド面４２ｂに沿って移動することで、外周側のみならず下流側へ向かって移動する。これにより、遮蔽部材３３全体が下流側へ移動して、遮蔽部材３３の下流側の端面３３ｂが嵌合部３１の上流側の端面３１ａ及び支持部３４の受面４２ａに当接すると共に、下流側へ押し付けられる。このように、遮蔽部材３３に作用する遠心力の一部が、嵌合部３１の端面３１ａに対する押し付け力に変換される。これによって、遮蔽部材３３は、嵌合部３１におけるディスク２２とタービンブレード２３との間の隙間ＧＰ２を覆った状態で、嵌合部３１へ押し付けられる。

この状態では、図６（ｃ）に示すように、ディスク２２側へ流れ込んだ冷却空気ＣＳは遮蔽部材３３で遮蔽されることで、隙間ＧＰ２へ向かって直線的に流れ込みにくくなる。これによってディスク２２とタービンブレード２３との間の隙間ＧＰ２に流れ込む冷却空気ＣＳの流量を調整することが可能となる。従って、ディスク２２側へ流れる冷却空気ＣＳの流量を調整することができる。

なお、遮蔽部材を嵌合部３１に直接固定した場合、部材間の熱膨張差によって不具合が生じる可能性がある。一方、遮蔽部材をプラットホーム２８やサポート３２などに固定し、嵌合部３１の端面３１ａから離間した位置に配置した場合は、十分に冷却空気ＣＳを遮蔽することができない。本実施形態に係る遮蔽部材３３は、いずれの部材にも固定されていない状態であると共に、ディスク２２の回転駆動時には嵌合部３１の端面３１ａに十分な力で押し付けられる。また、このような遮蔽構造が、ガイド面及び被ガイド面を形成するだけの簡単な構造で実現できる。

また、本実施形態のタービンブレード取付構造１００において、ガイド面４２ｂ及び被ガイド面３３ｅは、上流側から下流側へ向かうに従って外周側へ傾斜する斜面である。これによって、遮蔽部材３３に遠心力が作用した際に、遮蔽部材３３はスムーズに下流側の嵌合部３１へ押し付けられる。

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。

上述の実施形態では、ガイド面４２ｂ及び被ガイド面３３ｅとして、上流側から下流側へ向かって外周側へ傾斜する斜面を採用した。ただし、ガイド面４２ｂ及び被ガイド面３３ｅは、上流側から下流側へ向かうに従って外周側へ広がる形状であればどのような形状を採用してもよい。例えば、遮蔽部材３３及び支持部３４の横断面（すなわち、図７に示す断面）を見た場合、被ガイド面及びガイド面は、外周側へ凸となるように湾曲して広がる湾曲面１３３ｅ，１４２ｂ（図７（ａ）参照）であってよく、内周側へ凸となるように湾曲して広がる湾曲面２３３ｅ，２４２ｂ（図７（ｂ）参照）であってよい。

また、例えば、図７（ａ）に示すように、遮蔽部材３３には、当該遮蔽部材３３よりも上流側の空間と隙間ＧＰ２とを連通させる連通部４４が形成されてよい。図７（ａ）に示す連通部４４は、遮蔽部材３３に対して回転軸方向に貫通する貫通孔によって構成される。これによって、隙間ＧＰ２が、連通部４４を介して遮蔽部材３３の上流側の空間に連通する。あるいは、図７（ｂ）に示す連通部４３は、遮蔽部材３３の下流側の端面３３ｂにスロットを形成することによって構成されている。これによって、一部の冷却空気ＣＳを連通部４４，４３を介して隙間ＧＰ２に流すことができ、ディスク２２側へ流れる冷却空気ＣＳの量をより細かく調整することができる。

また、タービンブレードとディスクの嵌合部の構造として、略扇状の形状の嵌合部を例示したが、嵌合部の形状は特に限定されない。例えば、両側面において複数回波打った形状を有する、いわゆるクリスマスツリー型の嵌合部を採用してもよい。

１ジェットエンジン
５タービン
２２ディスク
２３タービンブレード
２６溝部
３１嵌合部
３３遮蔽部材
３３ｅ被ガイド面
３４支持部
４２ｂガイド面

Claims

回転駆動するディスクの外周縁にタービンブレードを取り付けたタービンブレード取付構造であって、
前記ディスクの前記外周縁において回転軸方向に延びる溝部に対して、前記タービンブレードの内周側の端部を嵌合させることによって構成される嵌合部と、
前記嵌合部の上流側の端面に配置され、前記嵌合部へ流れる流体を遮蔽する遮蔽部材と、
少なくとも前記ディスクの回転駆動時において、前記遮蔽部材の外周側の端部を支持する支持部と、を備え、
前記支持部には、上流側から下流側へ向かうに従って外周側へ広がるガイド面が形成され、
前記遮蔽部材の前記外周側の端部には、上流側から下流側へ向かうに従って外周側へ広がる被ガイド面が形成され、
前記遮蔽部材は、少なくとも前記ディスクの回転駆動時において、前記被ガイド面が前記ガイド面に当接した状態で、前記嵌合部における前記ディスクと前記タービンブレードとの間の隙間を覆う、タービンブレード取付構造。
前記ガイド面及び前記被ガイド面は、上流側から下流側へ向かうに従って外周側へ傾斜する斜面である、請求項１に記載のタービンブレード取付構造。
前記遮蔽部材には、当該遮蔽部材よりも上流側の空間と前記隙間とを連通させる連通部が形成される、請求項１又は２に記載のタービンブレード取付構造。