JP2907880B2 - ロータ・ブレード - Google Patents
ロータ・ブレードInfo
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- blade
- rotor
- rotor blade
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/22—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
- F01D11/005—Sealing means between non relatively rotating elements
- F01D11/006—Sealing the gap between rotor blades or blades and rotor
- F01D11/008—Sealing the gap between rotor blades or blades and rotor by spacer elements between the blades, e.g. independent interblade platforms
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S416/00—Fluid reaction surfaces, i.e. impellers
- Y10S416/50—Vibration damping features
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 この発明は、一般的にはタービンおよび圧縮機に関
し、特に、ガスタービンエンジンにおける円周方向に間
隔をあけて配置したブレードの列の隣接するプラットホ
ーム部分の間の空間をシールするとともに振動を減衰す
る改良機構に関する。
し、特に、ガスタービンエンジンにおける円周方向に間
隔をあけて配置したブレードの列の隣接するプラットホ
ーム部分の間の空間をシールするとともに振動を減衰す
る改良機構に関する。
ガスタービンエンジンは、代表的には、複数列の円周
方向に間隔をあけて配置したロータ・ブレードをディス
クに、ディスクと共にその軸線のまわりを回転できるよ
うに装着している。これらのブレードは異なる形状およ
び輪郭のものが無数に存在するが、一般にもっとも内側
のルート部分、中間のプラットホーム部分およびもっと
も外側のエアーホイール部分を有する。ルート部分は、
ダブテイル（あり形部分）としても知られ、通常「もみ
の木」を逆さまにしたような形状また外観を有し、ロー
タ・ディスクに設けられた相補形状の溝に摺動可能に嵌
められる。プラットホーム部分はブレードのルート部分
とエアーホイル部分とを分け、プラットホーム部分全体
でエンジンを通る環状ガス流路の外向き壁を画定する。
エアーホイル部分は代表的には半径方向に流路中に延在
し、流路を通るガス流と相互作用する。しかし、これら
のエアーホイル部分は、同時に、片持部材でもあり、振
動による疲労を受ける。ディスクは０から45,000rpm以
上までの角速度で回転するので、この振動問題は等に深
刻である。
方向に間隔をあけて配置したロータ・ブレードをディス
クに、ディスクと共にその軸線のまわりを回転できるよ
うに装着している。これらのブレードは異なる形状およ
び輪郭のものが無数に存在するが、一般にもっとも内側
のルート部分、中間のプラットホーム部分およびもっと
も外側のエアーホイール部分を有する。ルート部分は、
ダブテイル（あり形部分）としても知られ、通常「もみ
の木」を逆さまにしたような形状また外観を有し、ロー
タ・ディスクに設けられた相補形状の溝に摺動可能に嵌
められる。プラットホーム部分はブレードのルート部分
とエアーホイル部分とを分け、プラットホーム部分全体
でエンジンを通る環状ガス流路の外向き壁を画定する。
エアーホイル部分は代表的には半径方向に流路中に延在
し、流路を通るガス流と相互作用する。しかし、これら
のエアーホイル部分は、同時に、片持部材でもあり、振
動による疲労を受ける。ディスクは０から45,000rpm以
上までの角速度で回転するので、この振動問題は等に深
刻である。
そのようなブレード振動の震源と性質を理解し、同定
し、除去するのは難しい。実際、このような振動は多数
の変数の関数であり、その一部は制御可能であるが、残
りは制御不能である。いずれにしろ、このような振動、
特に共振振動数付近の振動を減衰して、ブレードへの疲
労を軽減したいという幅広い要望がある。同時に、隣接
するブレードのプラットホーム部分間の空間を効果的に
シールしてガス流を環状通路内に閉じ込めることも必要
とされている。
し、除去するのは難しい。実際、このような振動は多数
の変数の関数であり、その一部は制御可能であるが、残
りは制御不能である。いずれにしろ、このような振動、
特に共振振動数付近の振動を減衰して、ブレードへの疲
労を軽減したいという幅広い要望がある。同時に、隣接
するブレードのプラットホーム部分間の空間を効果的に
シールしてガス流を環状通路内に閉じ込めることも必要
とされている。
種々の形式のブレード・ダンパが知られている。たと
えば、シュラウド形ダンパでは、隣接するエアーホイル
部分の先端を互いに物理的に連結する。この設計は、ブ
レード間連結部材をロータ・ディスクの軸線からもっと
も遠い半径方向距離に配置し、実際、有効なダンパを構
成できるが、これはエアーホイル部分の質量を増加し、
隣接するプラットホーム部分間の空間のシールを行なえ
ず、通路を通るガス流を妨害する恐れがある。
えば、シュラウド形ダンパでは、隣接するエアーホイル
部分の先端を互いに物理的に連結する。この設計は、ブ
レード間連結部材をロータ・ディスクの軸線からもっと
も遠い半径方向距離に配置し、実際、有効なダンパを構
成できるが、これはエアーホイル部分の質量を増加し、
隣接するプラットホーム部分間の空間のシールを行なえ
ず、通路を通るガス流を妨害する恐れがある。
プラットホーム下側ダンパも知られている。これらの
装置は通常、可動部材をロータ・ディスクと１つ以上の
ブレードのプラットホーム部分の下側との間に作動的に
配置する。タービンが回転すると、この可動部材が遠心
力で半径方向外方に移動され、隣接ブレードの下側表面
と流体密なシール係合に入る。このような構成は隣接す
るプラットホーム部分間に有効なシールを形成し、用途
によっては有効な振動ダンパとなるが、ダンパ部材とブ
レードとの間の接触点が代表的には、プラットホーム部
分の下側に位置している。
装置は通常、可動部材をロータ・ディスクと１つ以上の
ブレードのプラットホーム部分の下側との間に作動的に
配置する。タービンが回転すると、この可動部材が遠心
力で半径方向外方に移動され、隣接ブレードの下側表面
と流体密なシール係合に入る。このような構成は隣接す
るプラットホーム部分間に有効なシールを形成し、用途
によっては有効な振動ダンパとなるが、ダンパ部材とブ
レードとの間の接触点が代表的には、プラットホーム部
分の下側に位置している。
発明の要旨 したがって、この発明の目的は、ガスタービンエンジ
ンに用いるのに特に適当な新規な改良された振動ダンパ
を提供することにある。
ンに用いるのに特に適当な新規な改良された振動ダンパ
を提供することにある。
その発明の別の目的は、隣接するブレードのプラット
ホーム部分間に有効なシールを形成することもできる、
ガスタービンエンジン用の新規な改良されたブレード−
ブレード間振動ダンパを提供することにある。
ホーム部分間に有効なシールを形成することもできる、
ガスタービンエンジン用の新規な改良されたブレード−
ブレード間振動ダンパを提供することにある。
この発明の他の目的は、安価に製造でき、簡単に組み
立てられ、ロータ・ディスクを特別に切削する必要のな
い改良されたブレード−ブレード間振動減衰兼密封部材
を提供することにある。
立てられ、ロータ・ディスクを特別に切削する必要のな
い改良されたブレード−ブレード間振動減衰兼密封部材
を提供することにある。
この発明は改良ロータ・ブレードを提供する。このブ
レードはロータ・ディスクに隣りのブレードと円周方向
に間隔をあけた関係で装着されるようになっている。こ
のブレードはエアーホイル部分、プラットホーム部分お
よびルート部分を含む。プラットホーム部分の第１表面
が隣りのブレードの対向する表面に間隔をあけて向かい
合う関係で配置されている。１つ以上の傾斜凹所がブレ
ードのプラットホーム部分の内部にその第１表面からル
ート部分に向けて延在する。ダンパ部材がこの凹所に凹
所に対し摺動できるように装着されている。この部材
は、ロータ・ディスクが十分な角速度で回転させられる
とき、部材に働く遠心力により部材が凹所により画定さ
れた通路に沿って外方へ移動され隣りのブレードの対向
表面に係合させられ、これにより両ブレードの少なくと
も片方の振動を減衰するような形状および凹所に対する
配置となっている。好ましい実施例では、ダンパ部材
は、ロータが運転速度にあるとき、第１表面と対向表面
との間の空間を実質的にシールする作用もなす。
レードはロータ・ディスクに隣りのブレードと円周方向
に間隔をあけた関係で装着されるようになっている。こ
のブレードはエアーホイル部分、プラットホーム部分お
よびルート部分を含む。プラットホーム部分の第１表面
が隣りのブレードの対向する表面に間隔をあけて向かい
合う関係で配置されている。１つ以上の傾斜凹所がブレ
ードのプラットホーム部分の内部にその第１表面からル
ート部分に向けて延在する。ダンパ部材がこの凹所に凹
所に対し摺動できるように装着されている。この部材
は、ロータ・ディスクが十分な角速度で回転させられる
とき、部材に働く遠心力により部材が凹所により画定さ
れた通路に沿って外方へ移動され隣りのブレードの対向
表面に係合させられ、これにより両ブレードの少なくと
も片方の振動を減衰するような形状および凹所に対する
配置となっている。好ましい実施例では、ダンパ部材
は、ロータが運転速度にあるとき、第１表面と対向表面
との間の空間を実質的にシールする作用もなす。
この発明を特徴付けると考えられる新規な特徴は特許
請求の範囲に記載した通りである。この発明の構成をそ
の目的および効果とともに一層明瞭にするために、以下
にこの発明の好ましい実施例を添付の図面を参照しなが
ら詳しく説明する。
請求の範囲に記載した通りである。この発明の構成をそ
の目的および効果とともに一層明瞭にするために、以下
にこの発明の好ましい実施例を添付の図面を参照しなが
ら詳しく説明する。
実施例の記載 まず第１図について説明すると、10はこの発明の好ま
しい実施例による改良されたロータ・ブレードである。
このブレード10は、上方のエアーホイル部分11、中間の
プラットホーム部分12および下方のルートまたはダブテ
イル部分13を有するものとして図示されている。
しい実施例による改良されたロータ・ブレードである。
このブレード10は、上方のエアーホイル部分11、中間の
プラットホーム部分12および下方のルートまたはダブテ
イル部分13を有するものとして図示されている。
当業者であれば、複数個のこのようなロータ・ブレー
ドが円周方向に間隔をあけた関係でロータ・ディスク
（その一部を第４図および第５図に14で示す）に作動的
に装着される構成となっていることが理解できるであろ
う。このようなブレードのエアーホイル部分は半径方向
外方に、プラットホーム部分12の外向きの円筒形セグメ
ント表面15とシュラウドの内向き表面（図示せず）との
間に画定された環状流路（図示せず）に延在するように
構成されている。ロータは、エアーホイル部分がこの環
状流路内で回転するように、水平軸線（図示せず）のま
わりを回転できるようにジャーナル支承されている。こ
の発明をタービンに適用した図示の実施例では、ブレー
ド10が通路のガス流に応じて矢印ωの方向に回転する。
第４図および第５図に16で総称して示す回転ディスク−
ブレード・タービンアセンブリはこうして流れからエネ
ルギーを抽出し、これをロータ・アセンブリの回転に変
換する。
ドが円周方向に間隔をあけた関係でロータ・ディスク
（その一部を第４図および第５図に14で示す）に作動的
に装着される構成となっていることが理解できるであろ
う。このようなブレードのエアーホイル部分は半径方向
外方に、プラットホーム部分12の外向きの円筒形セグメ
ント表面15とシュラウドの内向き表面（図示せず）との
間に画定された環状流路（図示せず）に延在するように
構成されている。ロータは、エアーホイル部分がこの環
状流路内で回転するように、水平軸線（図示せず）のま
わりを回転できるようにジャーナル支承されている。こ
の発明をタービンに適用した図示の実施例では、ブレー
ド10が通路のガス流に応じて矢印ωの方向に回転する。
第４図および第５図に16で総称して示す回転ディスク−
ブレード・タービンアセンブリはこうして流れからエネ
ルギーを抽出し、これをロータ・アセンブリの回転に変
換する。
エアーホイル部分は、ガス流の方に向いた直立した前
向きの丸みのある前縁17と、後向きの後縁18と、凹状の
圧力面19と、エアーホイル部分の反対側の凸状吸引面20
とを有する。エアーホイル部分11は中空で、内部に冷却
ガスの流れを通す構造として図示されている。しかし、
エアーホイル部分の特定の形状または輪郭はこの改良ブ
レードの基本的な理解にとって重要ではなく、容易に変
更または変形できることが明らかである。
向きの丸みのある前縁17と、後向きの後縁18と、凹状の
圧力面19と、エアーホイル部分の反対側の凸状吸引面20
とを有する。エアーホイル部分11は中空で、内部に冷却
ガスの流れを通す構造として図示されている。しかし、
エアーホイル部分の特定の形状または輪郭はこの改良ブ
レードの基本的な理解にとって重要ではなく、容易に変
更または変形できることが明らかである。
ルート部分13は慣例の逆さまにした「もみの木」形状
または外観を有するものとして図示してあり、ロータ・
ディスクに軸線方向に設けられた相補形状の溝に摺動可
能に挿入するようになっている。ルート部分およびその
ロータ・ディスクとの作動連結は、やはり第４図および
第５図に概略的に図示されている通りであるが、これも
容易に変更または変形できる。
または外観を有するものとして図示してあり、ロータ・
ディスクに軸線方向に設けられた相補形状の溝に摺動可
能に挿入するようになっている。ルート部分およびその
ロータ・ディスクとの作動連結は、やはり第４図および
第５図に概略的に図示されている通りであるが、これも
容易に変更または変形できる。
さてプラットホーム部分について詳細に説明する。第
１図および第２図に示すように、プラットホーム部分
は、上から平面図で見ると、実質的に長方形の外郭また
は外観を有し、円弧状の丸みのある前面21と後面22およ
び半径方向に延在する先導側面23と後続側面24で囲まれ
ている。ブレード全体は一体に形成された鋳造−切削部
材であるのが好ましい。したがって、エアーホイル部分
は、プラットホーム部分の上面15から半径方向外方に片
持部材として延在する。当業者であれば、このエアーホ
イル部分は、ガス流に露呈されたとき、曲げ応力および
ねじり応力両方を受けることが理解できるであろう。
１図および第２図に示すように、プラットホーム部分
は、上から平面図で見ると、実質的に長方形の外郭また
は外観を有し、円弧状の丸みのある前面21と後面22およ
び半径方向に延在する先導側面23と後続側面24で囲まれ
ている。ブレード全体は一体に形成された鋳造−切削部
材であるのが好ましい。したがって、エアーホイル部分
は、プラットホーム部分の上面15から半径方向外方に片
持部材として延在する。当業者であれば、このエアーホ
イル部分は、ガス流に露呈されたとき、曲げ応力および
ねじり応力両方を受けることが理解できるであろう。
第２図の側面図で見ると、プラットホーム部分12は、
上向きの僅かに丸みのある円筒形セグメント表面25と、
前記向きのセグメント環状表面26と、後面22につながる
外向きの僅かに丸みのある円筒形セグメント表面15と、
後面22から前方に延在する下向きの僅かに丸みのある円
筒形セグメント表面28と、後向きの環状セグメント表面
29と、内向き表面30と、前向き表面31と、そこから上向
きかつ前向きに延在する円弧状表面32と、ルート部分か
ら上向きに延在して先導側面23の下縁34につながる円弧
状側面33と、円弧状表面35と、後向き表面36と、内向き
表面38と、そこから前方に継続して前面21の下側縁につ
ながる下向きかつ前向きの円筒形セグメント表面39とを
有することがわかる。上述した全ての回転面はロータ・
ディスクの軸線のまわりに画定されている。
上向きの僅かに丸みのある円筒形セグメント表面25と、
前記向きのセグメント環状表面26と、後面22につながる
外向きの僅かに丸みのある円筒形セグメント表面15と、
後面22から前方に延在する下向きの僅かに丸みのある円
筒形セグメント表面28と、後向きの環状セグメント表面
29と、内向き表面30と、前向き表面31と、そこから上向
きかつ前向きに延在する円弧状表面32と、ルート部分か
ら上向きに延在して先導側面23の下縁34につながる円弧
状側面33と、円弧状表面35と、後向き表面36と、内向き
表面38と、そこから前方に継続して前面21の下側縁につ
ながる下向きかつ前向きの円筒形セグメント表面39とを
有することがわかる。上述した全ての回転面はロータ・
ディスクの軸線のまわりに画定されている。
プラットホーム部分12にはその先導側面23から半径方
向下向きに２つの向かい合うＵ字形スロット状凹所40,4
1が横方向に離間して切削され、そこにダンパ（減衰）
部材42を挿入し、摺動可能に収容するようになってい
る。各スロット40,41は軸線ｙ−ｙ（第４図および第５
図）に沿って細長く延びている。その軸線ｙ−ｙは、好
適な実施例では、先導側面23に関して傾斜しかつブレー
ド10の長さ方向または半径方向軸線27に関して鋭角の挟
角Φ＝約26°傾斜している。この角度はブレードおよび
ダンパの形状に応じて変えることができる。場合によっ
ては、この角度は10〜15°のように小さく、また別の例
では、60°程度になることもあり、いずれもブレード10
の振動応答を許容できるエンジン運転レベルに減少させ
るのに必要な最小減衰両に依存する。特定の角度は、各
ブレード形状について減衰効果を最大にするように実験
または解析またはその両方により決定でき、しいて挙げ
るならば、特にエアーホイル部分の質量、形状および寸
法、ロータの回転速度、ブレードの振動数、ダンパ部材
の質量、および摩擦などの関数であると考えられる。
向下向きに２つの向かい合うＵ字形スロット状凹所40,4
1が横方向に離間して切削され、そこにダンパ（減衰）
部材42を挿入し、摺動可能に収容するようになってい
る。各スロット40,41は軸線ｙ−ｙ（第４図および第５
図）に沿って細長く延びている。その軸線ｙ−ｙは、好
適な実施例では、先導側面23に関して傾斜しかつブレー
ド10の長さ方向または半径方向軸線27に関して鋭角の挟
角Φ＝約26°傾斜している。この角度はブレードおよび
ダンパの形状に応じて変えることができる。場合によっ
ては、この角度は10〜15°のように小さく、また別の例
では、60°程度になることもあり、いずれもブレード10
の振動応答を許容できるエンジン運転レベルに減少させ
るのに必要な最小減衰両に依存する。特定の角度は、各
ブレード形状について減衰効果を最大にするように実験
または解析またはその両方により決定でき、しいて挙げ
るならば、特にエアーホイル部分の質量、形状および寸
法、ロータの回転速度、ブレードの振動数、ダンパ部材
の質量、および摩擦などの関数であると考えられる。
第３図に示すように、ダンパ部材42は、中央のロッド
状部分43および２つの内曲げ平行端部44,44を有する簡
単なＵ字形に曲げたワイヤ部材とすることができる。こ
れらの端部44各々は第４図および第５図に示すように、
離間した前部凹所40および後部凹所41に摺動可能に挿入
されるようになっているので、ダンパ部材42はこれらの
凹所内で自由に摺動できる。さらに、各凹所の口は、ブ
レードをロータ・ディスクに装着したとき、隣りのブレ
ードの対向する後続側面と並ぶようになっている。した
がって、ロータ・ディスクが静止しているとき、各ブレ
ードと関連したダンパ部材は重力的に安定な位置に移動
する。たとえば、第４図に示すブレードはロータ・ディ
スクの頂部死点位置の近くにあるものとして図示してあ
り、左側のブレードを10で、右隣りのブレードを10′で
示す。これら２つのブレードの構造は互いに同一であ
り、左側のブレードの諸部分に付けたのと同じ参照符号
にダッシュ（′）を付けて右隣りのブレードの対応する
部分や表面を示してある。ただ、右側のブレード10′か
らは、後部凹所41′の断面を見やすくなるためダンパ部
材を省略してある点が唯一相違している。こうして、ダ
ンパ部材42はその関連した凹所の底まで滑りおりること
ができる。一方、直径方向で反対側のブレード（図示せ
ず）のダンパ部材はその関連した凹所に沿って外方に自
由に滑り出し、その隣りのブレードの対向する後続側面
に係合する。ダンパ部材の関連した凹所に対する自由な
摺動は、ダンパ部材が凹所の壁と、面接触ではなく、実
質的に線接触で係合するという事実から一層容易にな
る。このため、ダンパ部材の関連する凹所に対する自由
な摺動を妨害する恐れのある摩擦力が最小になる。
状部分43および２つの内曲げ平行端部44,44を有する簡
単なＵ字形に曲げたワイヤ部材とすることができる。こ
れらの端部44各々は第４図および第５図に示すように、
離間した前部凹所40および後部凹所41に摺動可能に挿入
されるようになっているので、ダンパ部材42はこれらの
凹所内で自由に摺動できる。さらに、各凹所の口は、ブ
レードをロータ・ディスクに装着したとき、隣りのブレ
ードの対向する後続側面と並ぶようになっている。した
がって、ロータ・ディスクが静止しているとき、各ブレ
ードと関連したダンパ部材は重力的に安定な位置に移動
する。たとえば、第４図に示すブレードはロータ・ディ
スクの頂部死点位置の近くにあるものとして図示してあ
り、左側のブレードを10で、右隣りのブレードを10′で
示す。これら２つのブレードの構造は互いに同一であ
り、左側のブレードの諸部分に付けたのと同じ参照符号
にダッシュ（′）を付けて右隣りのブレードの対応する
部分や表面を示してある。ただ、右側のブレード10′か
らは、後部凹所41′の断面を見やすくなるためダンパ部
材を省略してある点が唯一相違している。こうして、ダ
ンパ部材42はその関連した凹所の底まで滑りおりること
ができる。一方、直径方向で反対側のブレード（図示せ
ず）のダンパ部材はその関連した凹所に沿って外方に自
由に滑り出し、その隣りのブレードの対向する後続側面
に係合する。ダンパ部材の関連した凹所に対する自由な
摺動は、ダンパ部材が凹所の壁と、面接触ではなく、実
質的に線接触で係合するという事実から一層容易にな
る。このため、ダンパ部材の関連する凹所に対する自由
な摺動を妨害する恐れのある摩擦力が最小になる。
第５図は、ロータが十分な角速度で回転している状況
を示す。相対的に移動可能なダンパ部材に働く遠心力
が、ダンパ部材を関連する凹所40,41で規定される通路
に沿って外方に移動させ、強制的に右隣りのブレード1
0′の対向する表面（すなわち後続側面24′）に係合さ
せる。このような遠心力はダンパ部材に半径方向の力を
加える。この半径方向の力は、スロット軸線ｙ−ｙに平
行な成分と垂直な成分とに分離することができる。垂直
成分はダンパ部材を外方へ移動させ、内向きの凹所外壁
45に押し当てる。しかし、前述したように、ダンパ部材
の両端部はスロット壁に、面接触ではなく、実質的に線
接触で係合する。したがって、この垂直な力は大きな面
積にわたって作用するものではない。平行な力の成分
は、ダンパ部材を凹所に沿って外方へ移動させ、したが
って第５図に示すように、そのロッド状中心部分43が隣
りのブレードの後続側面24′に強制係合する。このダン
パ部材の中心部分43は、長さが互いに向かい合う先導側
面23および後続側面24の軸線方向オーバーラップ長さに
ほぼ等しいのが好ましく、そうすればロータ・ディスク
が運転速度で回転しているとき、中心部分43が隣りのブ
レードの向かい合う側面24′に線接触で係合し、これら
の側面間の空間をほぼシールする。互いに向かい合う側
面23,24の部分を表わすこの軸線方向長さは、隣接する
プラットホーム部分12,12′間の軸線方向空間をできる
だけ多くシールするため、できるだけ大きくすべきであ
る。もちろん、中心部部43の直径は、隣接するブレード
の対向する側面23,24′間の間隔より大きくして、対向
する側面23,24′間の円周方向空間を完全に閉塞するこ
とにより、有効なシールを実現する。
を示す。相対的に移動可能なダンパ部材に働く遠心力
が、ダンパ部材を関連する凹所40,41で規定される通路
に沿って外方に移動させ、強制的に右隣りのブレード1
0′の対向する表面（すなわち後続側面24′）に係合さ
せる。このような遠心力はダンパ部材に半径方向の力を
加える。この半径方向の力は、スロット軸線ｙ−ｙに平
行な成分と垂直な成分とに分離することができる。垂直
成分はダンパ部材を外方へ移動させ、内向きの凹所外壁
45に押し当てる。しかし、前述したように、ダンパ部材
の両端部はスロット壁に、面接触ではなく、実質的に線
接触で係合する。したがって、この垂直な力は大きな面
積にわたって作用するものではない。平行な力の成分
は、ダンパ部材を凹所に沿って外方へ移動させ、したが
って第５図に示すように、そのロッド状中心部分43が隣
りのブレードの後続側面24′に強制係合する。このダン
パ部材の中心部分43は、長さが互いに向かい合う先導側
面23および後続側面24の軸線方向オーバーラップ長さに
ほぼ等しいのが好ましく、そうすればロータ・ディスク
が運転速度で回転しているとき、中心部分43が隣りのブ
レードの向かい合う側面24′に線接触で係合し、これら
の側面間の空間をほぼシールする。互いに向かい合う側
面23,24の部分を表わすこの軸線方向長さは、隣接する
プラットホーム部分12,12′間の軸線方向空間をできる
だけ多くシールするため、できるだけ大きくすべきであ
る。もちろん、中心部部43の直径は、隣接するブレード
の対向する側面23,24′間の間隔より大きくして、対向
する側面23,24′間の円周方向空間を完全に閉塞するこ
とにより、有効なシールを実現する。
従来のプラットホーム下側ダンパと比べたこの発明の
ダンパ配置の利点の１つは、この改良ダンパが隣りのブ
レードの対向する側面24′に強制的に係合し、その係合
位置が、従来のプラットホーム下側ダンパの接触点より
もっと半径方向外方に離れた位置である点で、この遠い
位置は振動に対して一層敏感で、したがって振動がダン
パ部材42により一層効果的に減衰できる。この配置とす
れば、ダンパ部材の質量を過度に増加することなく、効
果的な減衰を達成することができる。この強制係合にも
とづくブレード−ブレード間摩擦こすれ作用により、ブ
レードの少なくとも片方、おそらくは両方の振動が減衰
する。
ダンパ配置の利点の１つは、この改良ダンパが隣りのブ
レードの対向する側面24′に強制的に係合し、その係合
位置が、従来のプラットホーム下側ダンパの接触点より
もっと半径方向外方に離れた位置である点で、この遠い
位置は振動に対して一層敏感で、したがって振動がダン
パ部材42により一層効果的に減衰できる。この配置とす
れば、ダンパ部材の質量を過度に増加することなく、効
果的な減衰を達成することができる。この強制係合にも
とづくブレード−ブレード間摩擦こすれ作用により、ブ
レードの少なくとも片方、おそらくは両方の振動が減衰
する。
同時に、この発明のブレード構成では、ロータ・ディ
スク自身を何ら特別に切削する必要がなく、その代りに
凹所をブレードに直接形成する。ブレード表面33は、ブ
レードのルート部分の内部冷却通路のため最小の肉厚と
するために、前部−後部寸法の中心で外向きに弓なりに
反っている。したがって、ダンパを後向きに組み立てる
ことができない。なぜなら、ダンパの自由端が外方に突
出して、隣りのブレードをロータ・ディスクに装着する
のを許さないからである。さらに、ダンパは関連するブ
レードとともに取外し可能である。形成材料は特に限定
されず、予想使用条件に応じて簡単に運ぶことができ
る。もう１つの利点として、ダンパ部材は隣りのブレー
ドの肉厚部分（すなわちプラットホーム12の後続側面2
4）に係合し、このため両者間のこすれ作用による隣り
のブレードへの摩擦作用が減少する。ワイヤでつくった
Ｕ字形ダンパ部材は製造費用が安く、着脱が簡単で、内
曲げ端部44がスロット40,41内に保持された状態では、
隣りのブレードの対向する側面に関して角度配置がずれ
ることはない。
スク自身を何ら特別に切削する必要がなく、その代りに
凹所をブレードに直接形成する。ブレード表面33は、ブ
レードのルート部分の内部冷却通路のため最小の肉厚と
するために、前部−後部寸法の中心で外向きに弓なりに
反っている。したがって、ダンパを後向きに組み立てる
ことができない。なぜなら、ダンパの自由端が外方に突
出して、隣りのブレードをロータ・ディスクに装着する
のを許さないからである。さらに、ダンパは関連するブ
レードとともに取外し可能である。形成材料は特に限定
されず、予想使用条件に応じて簡単に運ぶことができ
る。もう１つの利点として、ダンパ部材は隣りのブレー
ドの肉厚部分（すなわちプラットホーム12の後続側面2
4）に係合し、このため両者間のこすれ作用による隣り
のブレードへの摩擦作用が減少する。ワイヤでつくった
Ｕ字形ダンパ部材は製造費用が安く、着脱が簡単で、内
曲げ端部44がスロット40,41内に保持された状態では、
隣りのブレードの対向する側面に関して角度配置がずれ
ることはない。
所望に応じて、凹所をブレードの後続側面からブレー
ド内に延在させることができ、そしてダンパ部材は、そ
れがＵ字形または他の形であろうと、そのような凹所の
壁に沿って外方へ動き、隣りのブレードの対向する先導
側面に係合するように配置することができる。したがっ
て、凹所をブレードの先導側面または後続側面のいずれ
からブレード内に延在させるかは、ほとんどブレードの
物理的構造と製造上の都合の問題に過ぎない。たとえ
ば、図示の実施例では、凹所40,41を先導側面23に配置
して、エアーホイル部分11のアンダーカットを回避また
は軽減し、応力集中を少なくしている。
ド内に延在させることができ、そしてダンパ部材は、そ
れがＵ字形または他の形であろうと、そのような凹所の
壁に沿って外方へ動き、隣りのブレードの対向する先導
側面に係合するように配置することができる。したがっ
て、凹所をブレードの先導側面または後続側面のいずれ
からブレード内に延在させるかは、ほとんどブレードの
物理的構造と製造上の都合の問題に過ぎない。たとえ
ば、図示の実施例では、凹所40,41を先導側面23に配置
して、エアーホイル部分11のアンダーカットを回避また
は軽減し、応力集中を少なくしている。
この発明の好適な実施態様と考えられる構成を説明し
たが、以上の説明からこの発明の変更例が当業者には自
明であろう。したがって、そのような変更もこの発明の
要旨の範囲内に入るものである。
たが、以上の説明からこの発明の変更例が当業者には自
明であろう。したがって、そのような変更もこの発明の
要旨の範囲内に入るものである。
第１図はこの発明の好適な実施態様による改良ロータ・
ブレードの好適な形態の斜視図で、ブレードのエアーホ
イル、プラットホームおよびルート部分を示すととも
に、Ｕ字形部材をプラットホーム部分にその先導側面か
ら延在する傾斜凹所に対する位置合わせ関係で分解図と
して示し、 第２図はプラットホーム部分の先導側面の拡大側面図
で、ダンパ部材を受け入れる傾斜凹所を示し、 第３図はＵ字形の平面図、 第４図は２つの隣接ブレードをロータ・ディスクに装着
した状態で示す断面図で、ロータが静止しているとき、
左側のブレードのダンパ部材が凹所内深くに位置するこ
とを示し、 第５図は第４図と同様の図で、ロータ・ディスクが十分
な角速度で回転しているとき、遠心力の作用でダンパ部
材が傾斜凹所に沿って外方へ動き、隣りのブレードの後
続側面に係合した状態を示す。 主な符号の説明 10:ロータ・ブレード、11:エアーホイル部分、12:プラ
ットホーム部分、13:ルート部分、14:ロータ・ディス
ク、15:プラットホーム上面、16:ディスク−ブレード・
ダービンアセンブリ、21:前面、22:後面、23:先導側
面、24:後続側面、40,41:スロット状凹所、42:ダンパ部
材（Ｕ字形部材）、43:中心部分、44:端部。
ブレードの好適な形態の斜視図で、ブレードのエアーホ
イル、プラットホームおよびルート部分を示すととも
に、Ｕ字形部材をプラットホーム部分にその先導側面か
ら延在する傾斜凹所に対する位置合わせ関係で分解図と
して示し、 第２図はプラットホーム部分の先導側面の拡大側面図
で、ダンパ部材を受け入れる傾斜凹所を示し、 第３図はＵ字形の平面図、 第４図は２つの隣接ブレードをロータ・ディスクに装着
した状態で示す断面図で、ロータが静止しているとき、
左側のブレードのダンパ部材が凹所内深くに位置するこ
とを示し、 第５図は第４図と同様の図で、ロータ・ディスクが十分
な角速度で回転しているとき、遠心力の作用でダンパ部
材が傾斜凹所に沿って外方へ動き、隣りのブレードの後
続側面に係合した状態を示す。 主な符号の説明 10:ロータ・ブレード、11:エアーホイル部分、12:プラ
ットホーム部分、13:ルート部分、14:ロータ・ディス
ク、15:プラットホーム上面、16:ディスク−ブレード・
ダービンアセンブリ、21:前面、22:後面、23:先導側
面、24:後続側面、40,41:スロット状凹所、42:ダンパ部
材（Ｕ字形部材）、43:中心部分、44:端部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F01D 5/16
Claims (5)
- 【請求項１】隣り合ったロータ・ブレード（10′）から
円周方向に間隔をあけてロータ・ディスク（14）に装着
されるように構成されているロータ・ブレード（10）で
あって、 エアーホイル部分（11）と、プラットホーム部分（12）
と、ルート部分（13）とを備えており、前記プラットホ
ーム部分は、前記隣り合ったロータ・ブレードの対向す
る表面（24′）に対して間隔をあけて向かい合う関係で
配置されるように構成されている第１の表面（23）を有
しており、 前記ロータ・ブレードは、前記ルート部分と前記第１の
表面との間を延在している円弧状側面（33）を有してお
り、該円弧状側面は、横方向に沿って外方に曲がってお
り、 前記ロータ・ブレードは、 前記第１の表面から前記ルート部分に向かって前記プラ
ットホーム部分内に延在しており、横方向に隔たってい
る２つの傾斜した凹みスロット（40、41）と、 ロッド状中心部分（43）と、内曲げ端部（44）とを有し
ているＵ字形状部材（42）であって、前記端部は、前記
中心部分が前記スロットにより画定された通路に沿って
前記曲がった円弧状側面へ向かって且つ該円弧状側面か
ら離れて移動することが可能なように、前記スロットに
対して摺動するよう配置されている、Ｕ字形状部材とを
備えており、 前記Ｕ字形状部材は、いずれの部分も前記第１の表面を
越えて外方に前記対向する表面に向かって延在しない位
置まで前記プラットホーム部分に対して移動するように
構成されており、前記部材は、前記ロータが十分な角速
度で回転させられるときに、該部材に作用する遠心力に
より該部材が前記通路に沿って外方へ移動し、前記中心
部分が前記隣り合ったブレードの対向する表面に係合し
て、少なくとも１つの前記ブレードの振動を減衰させる
ように構成されていると共に配置されているロータ・ブ
レード。 - 【請求項２】前記Ｕ字形状部材は、該Ｕ字形状部材を前
記スロット内へ後方に挿入しようとしたときに、前記端
部が前記第１の表面を越えて外方に前記対向する表面に
向かって突出するように前記円弧状側面に対して寸法決
めされている請求項１に記載のロータ・ブレード。 - 【請求項３】前記中心部分の直径は、前記ブレードの第
１の表面と前記隣り合ったブレードの対向する表面との
間の間隔よりも大きい請求項２に記載のロータ・ブレー
ド。 - 【請求項４】前記部材は、前記ロータ・ディスクが前記
十分な角速度以上で回転させられるときに、前記隣り合
ったブレードの対向する表面と実質的に線接触で係合し
ている請求項１に記載のロータ・ブレード。 - 【請求項５】前記部材は、前記ロータ・ディスクが前記
十分な角速度で回転させられるときに、前記ブレードの
第１の表面と前記隣り合ったブレードの対向する表面と
の間の空間を実質的にシールするように構成されている
請求項１に記載のロータ・ブレード。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US287,232 | 1988-12-21 | ||
| US07/287,232 US4936749A (en) | 1988-12-21 | 1988-12-21 | Blade-to-blade vibration damper |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02188602A JPH02188602A (ja) | 1990-07-24 |
| JP2907880B2 true JP2907880B2 (ja) | 1999-06-21 |
Family
ID=23102000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1213136A Expired - Fee Related JP2907880B2 (ja) | 1988-12-21 | 1989-08-21 | ロータ・ブレード |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4936749A (ja) |
| JP (1) | JP2907880B2 (ja) |
| CA (1) | CA1305428C (ja) |
| DE (1) | DE3926706C2 (ja) |
| FR (1) | FR2640683B1 (ja) |
| GB (1) | GB2226368B (ja) |
| IL (1) | IL90811A (ja) |
| IT (1) | IT1231382B (ja) |
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