JP2879794B2 - ブレード支持体・ブレード組立体 - Google Patents

ブレード支持体・ブレード組立体

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    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/30Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、圧縮機又はタービンのブレード支持体・ブ
レード組立体に関する。
周知のように、流体ターボ機械では、ブレード支持体
・ブレード組立体が用いられている。例えば圧縮機ブレ
ードはスプリング式止めピンによってブレードディスク
に定位置で固定される。タービンブレードも又、スプリ
ング式止めピンによってロータに定位置で固定される。
典型的なブレード支持体・ブレード組立体は、外周部
に一連のスロットを備えたロータ又はロータディスクを
有し、ブレードは、翼部と、基部と、ロータ又はディス
クの周囲に設けられた各スロットに滑り嵌めされた根元
部とから成る。ブレードをロータ又はディスクに定位置
で固定しなければならないが、かかる固定は、ブレード
の根元部とロータ又はディスクの両方に係合するスプリ
ング式止めピンを用いて行うことができる。止めピンは
スロット底面の穴内に配置され、止めピンの底部とロー
タ又はディスクとの間に設けられたスプリングが止めピ
ンを付勢してこれをブレードの根元部に形成された溝内
に嵌入させる。
ブレードをブレード支持体・ブレード組立体から取り
外すため、従来法では、例えばブレードを槌打ちし、力
をロータ又はディスクのスロットの方向でブレードの基
部に及ぼし、止めピンを剪断している。かかる槌打ちに
より当然のことながら、止めピンは剪断されて再使用出
来なくなり、また、場合によってはブレード自体が損傷
する。
最近の設計のロータ又はブレードディスク・ブレード
組立体では、組み立て中に止めピンが剪断しないよう強
度のより大きなものが必要になる。しかしながら、かか
る強度の大きな止めピンはブレードをロータ又はブレー
ドディスク・ブレード組立体から取り外すべき場合にお
いても剪断し難いという問題点がある。ブレードの取り
外しのため、強度の大きな止めピンを剪断するに足る力
を及ぼすと、これによりブレードが損傷したり破断する
場合がある。
本発明の目的は、現在用いられている止めピンよりも
強度の大きな止めピンを用いることができ、それでい
て、止めピンを破壊させず、或いはブレードを損傷させ
ないでブレードをブレード支持体から外すことができる
ブレード支持体・ブレード組立体を提供することにあ
る。
この目的に鑑みて、本発明の要旨は、外周面に複数の
スロットを有する円筒形ブレードディスクと、翼部、基
部及び各スロット内に嵌入された根元部を有するブレー
ドとから成り、根元部に空所が形成されているブレード
支持体・ブレード組立体において、止めピンがブレード
支持体に設けられた穴の中に位置した状態で根元部をブ
レード支持体に固定するよう根元部の空所内に延び、付
勢用コイルスプリングが止めピンを空所内に付勢するよ
うブレード支持体内に位置し、ブレードはブレード根元
部をその外面から止めピンの位置まで完全に貫通したボ
アを有しており、ピン変位手段がボアを介して基部の外
面から作用し、コイルスプリングの付勢力に抗して止め
ピンを空所から押し出し、ブレード根元部、かくしてブ
レードをスロットから取り外すことができ、ブレードデ
ィスクの外面に隣接して設けられた前記ボアは前記圧力
ラインと連結でき、圧力ラインは前記圧力源に連結され
て前記圧力源からの流体圧力がボアを介して止めピンに
作用し、止めピンを空所から押し出すことを特徴とする
ブレード支持体・ブレード組立体である。
本発明の一実施例では、ブレード基部の外面に隣接し
た設けられた前記ボアは、螺設部分を有し、圧力ライン
は、この螺設部分と螺合するよう構成されている。
本発明のブレード支持体・ブレード組立体のもう一つ
の実施例では、焼入れインサートがブレード根元部内又
はブレード支持体のスロット内のいずれか一方又はこれ
ら両方に設けられるが、かかるインサートにより、止め
ピンと、ブレード支持体とブレード根元部の双方又はい
ずれか一方との接触面積が大きくなる。
本発明のブレード支持体・ブレード組立体では、止め
ピンを解除できるので、プレード支持体に固着されてい
るブレードを槌打ちによってこれから取り外す従来法に
よっては取り外せないような強度の一層大きな止めピン
を用いることができ、また、止めピンは従来型ブレード
支持体・ブレード組立体におけるような剪断が行われな
いので再使用できる。本発明のブレード支持体・ブレー
ド組立体を用いると、ブレード支持体外周面のスロット
からのブレード根元部の取り外しの際、止めピンとブレ
ードはいずれも損傷しない。
本発明は、添付の図面に例示的に示すに過ぎない好ま
しい実施例についての以下の詳細な説明を読むと一層明
らかになろう。
今、図面を参照すると、本発明のブレード支持体・ブ
レード組立体1が図示されている。第1図に示す実施例
では、圧縮機ブレード・ディスク組立体3が示されてい
るが、この圧縮機ブレード・ディスク組立体3では、円
筒形ブレード支持体5はブレードディスク7を有し、こ
のブレードディスク7の外周面11には複数の半径方向に
延びるスロット9が形成されている。第1図の実施例で
はブレード13、第1図の実施例では、圧縮機ブレード15
は、翼部17とブレード基部19と根元部21とから成る。従
来法と同様、根元部21はスロット9内に滑り嵌めされて
いるが、その下面25には空所23が設けられている(第2
図参照)。好ましくは止めピン29とスプリング31とより
成る付勢手段27が設けられており、これら止めピン29及
びスプリング31は第2図のブレード支持体5のスロット
9の底部領域に形成された穴33内に収納され、スプリン
グ31は、止めピン29と穴33の底部を形成する壁35との間
に位置した状態で止めピンを圧縮機ブレード15の根元部
21の空所23の中に付勢している。
ブレード15にはボア37が形成されており、このボアは
ブレード基部19の外面39からブレード根元部21を完全に
貫通して止めピン29の位置まで延びており、止めピンの
上端41はボア37に隣接している。ピン変位手段43、例え
ば底縁47を有する中実のロッド45をブレード基部19の外
面39からボア37に差し込み、付勢手段27の付勢力に抗し
てブレード根元部21の空所23から止めピン29を押し出す
ことができる。
第2図は止めピン29がプレード根元部21の空所23内に
係止している状態を示し、第3図はピンを解除するため
のピン変位手段43の使用法を示している。第3図に示す
ように、ロッド45のようなピン変位手段43がボア37に差
し込まれてピン29の頂部に接触している。ロッド45を第
3図に示す矢印の方向にさらに押し進めてスプリング31
の付勢力に打ち勝ってピンを空所23から押し出し、その
状態でブレード根元部21及びブレード13をスロット9の
方向に摺動させるとブレード支持体7のスロット9から
取り外すことができる。
次に第4図〜第6図を参照すると、ブレード支持体・
ブレード組立体1がタービンブレード・ロータ組立体49
であるような本発明の実施例が示されている。円筒形ブ
レード支持体5はロータ51を有し、このロータ51の外周
面11には複数の半径方向に延びるスロット9が形成され
ている。ブレード13、この実施例ではタービンブレード
52は翼部17とブレード基部19と根元部21とから成ってい
る。根元部21はスロット9内に滑り嵌めされていて、そ
の下面25には溝23が形成されている。付勢手段27を構成
する止めピン29とスプリング31がブレード支持体5であ
るロータ51のスロット9の底部領域に形成された穴33内
に収納され、スプリング31は、止めピン29と穴33の底部
を形成する壁35との間に位置した状態で止めピンをター
ビンブレード49の根元部21の空所23の中に付勢してい
る。
第5図では、止めピン29はブレード根元部21の溝23内
に係合し、ブレードはロータ51であるブレード支持体5
内の定位置に固定された状態で示されている。水平なボ
ア部分53及びこれと連通した垂直なボア部分55を有する
ものとして示されたボア37がブレード内部に形成され、
ブレード基部19の外面39からブレード根元部21を通って
止めピン29の位置まで完全に貫通している。ピン変位手
段43が設けられているが、これは、加圧流体(圧縮空気
又はオイルのような流体)源57と、該流体源57からブレ
ード基部19の表面39のボア37に設けられた開口61に接続
されるライン59とより成る。ブレード基部19の外面39に
隣接して設けられたボア37は好ましくは螺設部63として
形成され、ライン59はこの螺設部63に螺合できる螺設ニ
ップル65を有している。第6図に示すようにピン29を解
除する場合、好ましくはニップル65を螺設部63にねじ込
んだ状態でライン59によって加圧流体源57をボア37に連
結し、加圧流体をボア37に流入させると、加圧流体は止
めピン29に接触作用しスプリング31の付勢力に打ち勝っ
て止めピン29を空所23から押し出す。このようにピンを
変位させた後、ブレード根元部21、かくしてブレード13
を摺動させるとブレード支持体7のスロット9から取り
外すことができる。
第7図〜第12図に示すように、本発明のブレード支持
体・ブレード組立体1は焼入れインサートの利用により
さらに改良されているが、この焼入れインサートは、ブ
レード13のブレード根元部21の底部又はブレード支持体
7のスロット9の底壁に配置するのが良い。第7図〜第
9図では、円筒形のプラグインサート67がブレード13の
根元部21の底部に設けられた凹部69内に嵌着された状態
で示され、焼入れプラグの露出面71は根元部21の下面25
と面一をなしている。円筒形プラグは、止めピン29が嵌
入される孔73を有し、また、好ましくは面取り縁部75を
備えている。変形例としてのインサート77が第10図〜第
12図に示されているが、このインサート77は、中央軸方
向孔79と螺設外面81とを有する中空円筒形部材から成
る。ブレード支持体のスロット9の底部領域に形成され
た穴33の壁83は螺設部85を有し、この螺設部85が中空円
筒形インサート77の螺設外面81と螺合するが、その際、
インサートの上縁87はブレード支持体7のスロット9の
下方領域を形成する底壁89と面一をなす。
焼入れインサートは、例えばAISI(アメリカ鉄鋼協
会)規格の440Cステンレス鋼のような材料、又はブレー
ド及びブレード支持体の残部よりも耐久性がある他の焼
入れ材料で形成されている。インサート67の場合はこれ
をブレード13の根元部21の底部に設けられた凹部69内に
固定した状態で定位置に半田付けするが、これに対し、
インサート77はスロット9の底部領域に形成されている
穴33にねじ込んでその縁部表面をピーニングし定位置に
固定するだけで良い。
本発明は、ブレード根元部をブレード支持体のスロッ
ト内に保持する止めピンを解除できるので、ブレードを
槌打ちしてスロットから取り外す従来法によっても剪断
できなかった強度のより一層大きな止めピンの使用が可
能になり、しかも、従来法とは異なり剪断が行われない
ので止めピンの再使用が可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に従って構成された圧縮機ブレード支
持体・ブレード組立体の斜視図である。 第2図は、止めピンが定位置にあってブレードをブレー
ドディスクに固定している状態の圧縮機ブレード支持体
・ブレード組立体を示す部分切欠き断面図である。 第3図は第2図と同様な図であるが、ロッド状ピン変位
手段により押し下げられた止めピンを示すと共にピンを
解除してブレードディスクのスロットからのブレードの
取り外しを可能にする動作態様を示す図である。 第4図は、本発明に従って構成されたタービンブレード
支持体・ブレード組立体の部分断面図である。 第5図は、第4図に示すタービンブレード根元部及びロ
ータの断面図であり、止めピンが定位置にあってブレー
ドをロータに固定している状態を示す図である。 第6図は、第5図と同様な図であるが、ピン変位手段と
しての加圧流体源により押し下げられた止めピンを示す
と共にピンを解除してブレードディスクのスロットから
のブレードの取り外しを可能にする動作態様を示す図で
ある。 第7図は、ブレード根元部の底部内に位置した焼入れイ
ンサートを示す本発明の別の実施例の底面図である。 第8図は、第7図のインサートの立面図である。 第9図は、第7図のインサートの平面図である。 第10図は、ブレード支持体内でそのスロットの底部に位
置した焼入れインサートを示す本発明のもう一つの実施
例の断面図である。 第11図は、第10図のインサートの断面図である。 第12図は、第10図のインサートの平面図である。 〔主要な参照番号の説明〕 1……ブレード支持体・ブレード組立体、5……ブレー
ド支持体、7……ブレードディスク、9……スロット、
13……ブレード、17……翼部、19……ブレード基部、21
……ブレード根元部、23……空所、27……付勢手段、31
……スプリング、29……止めピン、37……ボア、39……
外面、43……ピン変位手段。
フロントページの続き (72)発明者 リチャード・ジョン・アントス アメリカ合衆国,フロリダ州,ウインタ ー・スプリングス,ケイユーガ・ドライ ブ 651 (72)発明者 アンソニー・アーネスト・ヴェッソン アメリカ合衆国,フロリダ州,ウインタ ー・スプリングス,オスウィーゴウ・コ ート 686 (56)参考文献 特開 昭57−102599(JP,A) 実公 昭51−7523(JP,Y2) 米国特許3986779(US,A) 米国特許3567337(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F01D 5/30

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】外周面に複数のスロットを有する円筒形ブ
    レードディスクと、翼部、基部及び各スロット内に嵌入
    された根元部を有するブレードとから成り、根元部に空
    所が形成されているブレード支持体・ブレード組立体に
    おいて、止めピンがブレード支持体に設けられた穴の中
    に位置した状態で根元部をブレード支持体に固定するよ
    う根元部の空所内に延び、付勢用コイルスプリングが止
    めピンを空所内に付勢するようブレード支持体内に位置
    し、ブレードはブレード根元部をその外面から止めピン
    の位置まで完全に貫通したボアを有しており、圧力ライ
    ン及び圧力源から成るピン変位手段がボアを介して基部
    の外面から作用し、コイルスプリングの付勢力に抗して
    止めピンを空所から押し出し、ブレード根元部、かくし
    てブレードをスロットから取り外すことができ、ブレー
    ドディスクの外面に隣接して設けられた前記ボアは前記
    圧力ラインと連結でき、圧力ラインは前記圧力源に連結
    されて前記圧力源からの流体圧力がボアを介して止めピ
    ンに作用し、止めピンを空所から押し出すことを特徴と
    するブレード支持体・ブレード組立体。
  2. 【請求項2】ブレード基部の外面に隣接した設けられた
    前記ボアは、螺設部分を有し、圧力ラインは、この螺設
    部分と螺合するよう構成されていることを特徴とする請
    求項第(1)項記載のブレード支持体・ブレード組立
    体。
  3. 【請求項3】ブレードディスクに取付けられたブレード
    根元部又はブレードディスクのスロットのうち少なくと
    も一方の中にインサートが設けられ、該インサートは止
    めピンを包囲して止めピンを受け入れる円筒体を形成し
    ていることを特徴とする請求項第(1)項記載のブレー
    ド支持体・ブレード組立体。
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