JP2938908B2 - タービンロータ構成部品の保持構造 - Google Patents
タービンロータ構成部品の保持構造Info
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- 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
- F01D5/26—Antivibration means not restricted to blade form or construction or to blade-to-blade connections or to the use of particular materials
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
- F01D5/3007—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of axial insertion type
- F01D5/3015—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of axial insertion type with side plates
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- 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
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- 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
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- 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
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- 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
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- 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】 [産業上の利用分野] 本発明は、ガスタービンエンジンのタービンロータに
関し、特にロータを形成する複数のタービンブレードの
取り付けられたディスクのリム形状並びにディスクの外
周に均等に配列されたブレードや各部の間隙をシーリン
グするためのシールやブレードの空力的振動を減衰する
ダンパーの保持構造に関する。
関し、特にロータを形成する複数のタービンブレードの
取り付けられたディスクのリム形状並びにディスクの外
周に均等に配列されたブレードや各部の間隙をシーリン
グするためのシールやブレードの空力的振動を減衰する
ダンパーの保持構造に関する。
[従来の技術] 近年、新型エンジンを搭載した高速航空機の到来に伴
って、特にタービンブレードのようなロータ構成部品の
高サイクル疲労寿命を高めるため、より高速で生ずるブ
レードの空力的振動に起因する応力を減少するために、
減衰技術を導入する必要性が生じてきた。通常、ブレー
ドをロータディスクに固定するために、ブレードはモミ
の木、或はクリスマス・ツリーと称するに形状の根幹部
を有しており、この根幹部をディスク外周部の同一形状
をしたディスク溝に嵌め込むようにしてディスクに固定
されている。クリスマス・ツリー型根幹部を有するブレ
ードを用いたロータにおいては、通常、減衰用ダンパー
をブレード根幹部且つディスク外周のブレード固定部近
傍の隣接するブレード間に配設している。この種のダン
パーは、1980年1月8日にネルソン(C.J.Nelson)に付
与された米国特許第4,182,598号に開示の「タービンブ
レードダンパー,Tubine Blade Damper」、1978年7月18
日にヘス(J.R.Hess)及びアスプランド(H.F.Asplun
d)に付与された米国特許第4,101,245号に開示の「ター
ビンロータのブレード間ダンパー,Interblade Damper a
nd Seal for Turbomachinery Rotor」、1984年6月19日
にシュワルツマン(R.A.Schwarzmann)及びリリブリッ
ジ(H.J.Lillibridge)に付与された米国特許第4,455,1
22号に開示の「ブレード間の振動減衰器,Blade to Blad
e Vibration Damper」、及び1975年6月3日にヘス(J.
R.Hess)及びコズリン(J.R.Kozlin)に付与された米国
特許第3,887,298号に開示の「タービンブレード間の減
衰用間隙のシーリング装置,Apparatus for Sealing Tur
bine Blade Damper Cavities」が公知であるが、上記し
た従来技術は全て本発明の譲受人であるユナイテッド
テクノロジーズ コーポレーションに譲渡された技術で
ある。
って、特にタービンブレードのようなロータ構成部品の
高サイクル疲労寿命を高めるため、より高速で生ずるブ
レードの空力的振動に起因する応力を減少するために、
減衰技術を導入する必要性が生じてきた。通常、ブレー
ドをロータディスクに固定するために、ブレードはモミ
の木、或はクリスマス・ツリーと称するに形状の根幹部
を有しており、この根幹部をディスク外周部の同一形状
をしたディスク溝に嵌め込むようにしてディスクに固定
されている。クリスマス・ツリー型根幹部を有するブレ
ードを用いたロータにおいては、通常、減衰用ダンパー
をブレード根幹部且つディスク外周のブレード固定部近
傍の隣接するブレード間に配設している。この種のダン
パーは、1980年1月8日にネルソン(C.J.Nelson)に付
与された米国特許第4,182,598号に開示の「タービンブ
レードダンパー,Tubine Blade Damper」、1978年7月18
日にヘス(J.R.Hess)及びアスプランド(H.F.Asplun
d)に付与された米国特許第4,101,245号に開示の「ター
ビンロータのブレード間ダンパー,Interblade Damper a
nd Seal for Turbomachinery Rotor」、1984年6月19日
にシュワルツマン(R.A.Schwarzmann)及びリリブリッ
ジ(H.J.Lillibridge)に付与された米国特許第4,455,1
22号に開示の「ブレード間の振動減衰器,Blade to Blad
e Vibration Damper」、及び1975年6月3日にヘス(J.
R.Hess)及びコズリン(J.R.Kozlin)に付与された米国
特許第3,887,298号に開示の「タービンブレード間の減
衰用間隙のシーリング装置,Apparatus for Sealing Tur
bine Blade Damper Cavities」が公知であるが、上記し
た従来技術は全て本発明の譲受人であるユナイテッド
テクノロジーズ コーポレーションに譲渡された技術で
ある。
[発明が解決しようとする課題] 上記した従来技術の米国特許に開示された実施例に
は、減衰手段が開示されているが、ブレードを別の新品
ブレード又はディスク/ブレードアッセンブリーに交換
したり、或はブレード、ダンパー、及び/又はシールを
組み付けたりするためには、二個以上のブレードの取外
しを余儀なくするような複雑な組付構造となっていた。
このために、ロータアッセンブリー全体の重量の増加や
ロータの保守点検に関する作業効率の低下を招いてい
た。また、複雑な組付構造により、ロータアッセンブリ
ーを生産性を低下していた。
は、減衰手段が開示されているが、ブレードを別の新品
ブレード又はディスク/ブレードアッセンブリーに交換
したり、或はブレード、ダンパー、及び/又はシールを
組み付けたりするためには、二個以上のブレードの取外
しを余儀なくするような複雑な組付構造となっていた。
このために、ロータアッセンブリー全体の重量の増加や
ロータの保守点検に関する作業効率の低下を招いてい
た。また、複雑な組付構造により、ロータアッセンブリ
ーを生産性を低下していた。
本発明の目的は、ディスク外周部にブレードを固定す
るために、スナップリングを用いた独特のディスクリム
形状を取り入れることにより、ロータ構成部品の改善さ
れた保持構造を提供するものである。
るために、スナップリングを用いた独特のディスクリム
形状を取り入れることにより、ロータ構成部品の改善さ
れた保持構造を提供するものである。
本発明の他の目的は、ロータ内への空気流によって空
力的振動を来すブレードの振動エネルギーを吸収するダ
ンパーが有効に減衰効果を発揮するように、浮動的に保
持された不動式ダンパーを提供するものである。
力的振動を来すブレードの振動エネルギーを吸収するダ
ンパーが有効に減衰効果を発揮するように、浮動的に保
持された不動式ダンパーを提供するものである。
[課題を解決するための手段] 本発明の第一の構成によると、タービンを有するガス
タービンエンジンのタービンロータのダンパーの保持構
造において、ディスクと、ディスクリム外周部にラジア
ル方向に延びて支持される複数のブレードと、タービン
の回転に伴ってブレードに生ずる過度の振動を吸収し且
つその組付位置にてロータ軸に対する内端部、外端部、
及び対向する測縁部を有する質量要素からなるダンパー
と、ダンパーの外端部で質量要素の側壁面を受けるよう
にしてダンパーを保持するために各ブレードのネック部
に形成されたポケットと、ディスク近傍に配設され且つ
ブレードのネック部近傍でラジアル方向に延び且つ質量
要素の内端部を保持する間隙を画成するためのロータシ
ールと、ブレード上に配設され且つロータシールに向か
って軸方向に延び、質量要素の内端部の一部を覆うよう
に配設されたタブとから構成され、質量要素がその組付
位置にてブレードに生ずる振動により誘起される振動エ
ネルギーを吸収すべく隣接するブレード間で可動するよ
うにしたタービンロータのダンパーの保持構造を提供す
るものである。
タービンエンジンのタービンロータのダンパーの保持構
造において、ディスクと、ディスクリム外周部にラジア
ル方向に延びて支持される複数のブレードと、タービン
の回転に伴ってブレードに生ずる過度の振動を吸収し且
つその組付位置にてロータ軸に対する内端部、外端部、
及び対向する測縁部を有する質量要素からなるダンパー
と、ダンパーの外端部で質量要素の側壁面を受けるよう
にしてダンパーを保持するために各ブレードのネック部
に形成されたポケットと、ディスク近傍に配設され且つ
ブレードのネック部近傍でラジアル方向に延び且つ質量
要素の内端部を保持する間隙を画成するためのロータシ
ールと、ブレード上に配設され且つロータシールに向か
って軸方向に延び、質量要素の内端部の一部を覆うよう
に配設されたタブとから構成され、質量要素がその組付
位置にてブレードに生ずる振動により誘起される振動エ
ネルギーを吸収すべく隣接するブレード間で可動するよ
うにしたタービンロータのダンパーの保持構造を提供す
るものである。
本発明の第二の構成によると、タービンを有するガス
タービンエンジンのタービンロータのダンパー及びプラ
ットフォーム間シールの保持構造において、ディスク
と、ディスクリム外周部にラジアル方向に延びて支持さ
れる複数のブレードと、タービンの回転に伴ってブレー
ドに生ずる過度の振動を吸収し且つその組付位置にてロ
ータ軸に対する内端部、外端部、及び対向する側縁部を
有する質量要素からなるダンパーと、ダンパーの外端部
で質量要素の側壁面を受けるようにしてダンパーを保持
するために各ブレードのネック部に形成されたポケット
と、ディスク近傍に配設され且つブレードのネック部近
傍でラジアル方向に延び且つ質量要素の内端部を保持す
る間隙を画成するためのロータシールと、ブレード上に
配設され且つロータシールに向かって軸方向に延び、質
量要素の内端部の一部を覆うように配設されたタブとか
ら構成され、質量要素がその組付位置にてブレードに生
ずる振動により誘起される振動エネルギーを吸収すべく
隣接するブレード間で可動するようにし、且つディスク
リム外周面を覆うように各ブレードから延長形成された
プラットフォームと、隣接するプラットフォーム間の横
方向に延びる間隙をシールするため隣接するプラットフ
ォーム下面にフィットし且つ両端で曲線形成された比較
的平坦な板状角型シールから形成されるプラットフォー
ム間シールと、プラットフォームを保持するためにプラ
ットフォームの下面の前後両端近傍に形成された小突起
部と、及びプラットフォーム間シートがタンパーの最外
端部面を摺動できるような間隙を画成するためにポケッ
トの最上壁面により画成された棚部とから構成したター
ビンロータのダンパー及びプラットフォーム間シールの
保持構造を提供するものである。
タービンエンジンのタービンロータのダンパー及びプラ
ットフォーム間シールの保持構造において、ディスク
と、ディスクリム外周部にラジアル方向に延びて支持さ
れる複数のブレードと、タービンの回転に伴ってブレー
ドに生ずる過度の振動を吸収し且つその組付位置にてロ
ータ軸に対する内端部、外端部、及び対向する側縁部を
有する質量要素からなるダンパーと、ダンパーの外端部
で質量要素の側壁面を受けるようにしてダンパーを保持
するために各ブレードのネック部に形成されたポケット
と、ディスク近傍に配設され且つブレードのネック部近
傍でラジアル方向に延び且つ質量要素の内端部を保持す
る間隙を画成するためのロータシールと、ブレード上に
配設され且つロータシールに向かって軸方向に延び、質
量要素の内端部の一部を覆うように配設されたタブとか
ら構成され、質量要素がその組付位置にてブレードに生
ずる振動により誘起される振動エネルギーを吸収すべく
隣接するブレード間で可動するようにし、且つディスク
リム外周面を覆うように各ブレードから延長形成された
プラットフォームと、隣接するプラットフォーム間の横
方向に延びる間隙をシールするため隣接するプラットフ
ォーム下面にフィットし且つ両端で曲線形成された比較
的平坦な板状角型シールから形成されるプラットフォー
ム間シールと、プラットフォームを保持するためにプラ
ットフォームの下面の前後両端近傍に形成された小突起
部と、及びプラットフォーム間シートがタンパーの最外
端部面を摺動できるような間隙を画成するためにポケッ
トの最上壁面により画成された棚部とから構成したター
ビンロータのダンパー及びプラットフォーム間シールの
保持構造を提供するものである。
質量要素を前面及び後面を有し且つ回転しているター
ビンにより誘起される振動エネルギーを吸収するため
に、所定位置に所定量だけ重量を加えるように質量要素
の略中央にロータ軸方向に延びる中央延長形成部とから
構成するものとする。また、ポケットは、ブレードに鋳
造形成されるのが好ましい。更に確実な保持及び軽量化
を図るために、本発明に従う保持構造は、ディスクリム
の前面に延長形成され且つロータ軸に対してラジアル方
向、外方に円環状溝を有した円環状ラグを有し、組み付
けられた各ブレード根幹部前面と当接して根幹部前面を
保持する一面と、タービンの軸方向荷重の一部を吸収す
るためにラグの円環状溝内に嵌合してラグと当接する他
面とを有する保持リング手段とから形成するものとす
る。更にまた、溝を画成するために、ディスク外周の複
数のラグ後面から延長形成された複数のフックと、ディ
スクリム後面の空洞部をシールするためにディスクのラ
グ間の輪郭にフィットするように輪郭形成された複数の
シールプレートと、ディスクリムの前面を通過してディ
スクリムを空洞部に導入される冷却空気流を阻止するた
めに、複数のシールプレートを保持するように溝内に支
持された保持リング手段とから構成するものとする。
ビンにより誘起される振動エネルギーを吸収するため
に、所定位置に所定量だけ重量を加えるように質量要素
の略中央にロータ軸方向に延びる中央延長形成部とから
構成するものとする。また、ポケットは、ブレードに鋳
造形成されるのが好ましい。更に確実な保持及び軽量化
を図るために、本発明に従う保持構造は、ディスクリム
の前面に延長形成され且つロータ軸に対してラジアル方
向、外方に円環状溝を有した円環状ラグを有し、組み付
けられた各ブレード根幹部前面と当接して根幹部前面を
保持する一面と、タービンの軸方向荷重の一部を吸収す
るためにラグの円環状溝内に嵌合してラグと当接する他
面とを有する保持リング手段とから形成するものとす
る。更にまた、溝を画成するために、ディスク外周の複
数のラグ後面から延長形成された複数のフックと、ディ
スクリム後面の空洞部をシールするためにディスクのラ
グ間の輪郭にフィットするように輪郭形成された複数の
シールプレートと、ディスクリムの前面を通過してディ
スクリムを空洞部に導入される冷却空気流を阻止するた
めに、複数のシールプレートを保持するように溝内に支
持された保持リング手段とから構成するものとする。
[作用] 上記のように構成されたタービンロータ構成部品の保
持構造によると、各ブレードを後面をディスク後面に一
体形成された複数のフックに嵌合される後部スナップリ
ングにより保持し、他方、各ブレード前面をディスク前
面に一体形成された円環状ラグに嵌合される、後部スナ
ップリングと逆付けの前後スナップリングによって極め
て簡単な構造にて確実に保持するようにしている。
持構造によると、各ブレードを後面をディスク後面に一
体形成された複数のフックに嵌合される後部スナップリ
ングにより保持し、他方、各ブレード前面をディスク前
面に一体形成された円環状ラグに嵌合される、後部スナ
ップリングと逆付けの前後スナップリングによって極め
て簡単な構造にて確実に保持するようにしている。
また、タービンブレードの振動を吸収するダンパーの
一端は、各隣接するブレードのネック部に形成されたポ
ケット内に浮動的に保持され、且つ他端は、ディスク前
面と、ロータシールと、ブレードの根幹部にて前方に延
長形成されたブレードラグに囲まれるようにして浮動的
に保持されている。
一端は、各隣接するブレードのネック部に形成されたポ
ケット内に浮動的に保持され、且つ他端は、ディスク前
面と、ロータシールと、ブレードの根幹部にて前方に延
長形成されたブレードラグに囲まれるようにして浮動的
に保持されている。
更に、隣接するプラットフォーム間の間隙をシーリン
グするために、略アーチ形状のプラットフォームの間フ
ェザーシールは、プラットフォームの下面に沿ってフィ
ットしている。このフェザーシールは、プラットフォー
ムの下側に一体形成された前縁小突起部及び後縁小突起
部間に保持される。
グするために、略アーチ形状のプラットフォームの間フ
ェザーシールは、プラットフォームの下面に沿ってフィ
ットしている。このフェザーシールは、プラットフォー
ムの下側に一体形成された前縁小突起部及び後縁小突起
部間に保持される。
[実施例] 周知のように、ガスタービンエンジンのタービンは、
エンジンシャフトに支持されたディスクからなるが、こ
のディスクはその外周に等間隔に組み付けられ且つディ
スク外周に形成されたクリスマス・ツリー型の溝内に支
持され放射状に突出する複数のタービンブレードを支持
している。
エンジンシャフトに支持されたディスクからなるが、こ
のディスクはその外周に等間隔に組み付けられ且つディ
スク外周に形成されたクリスマス・ツリー型の溝内に支
持され放射状に突出する複数のタービンブレードを支持
している。
第1図に示すように、ブレード10は、一般に参照符号
12で示す根幹部を有する。この根幹部12は、ブレード10
のネック部16にてラジアン方向に延びる一般的にクリス
マス・ツリー型の固定部14を有しており、このクリスマ
ス・ツリー型固定部14はディスク外周部の同一形状の溝
内に嵌合するように形成されている。ディスクのリムに
近接するブレード10のンネック部16の凹部18は、第4図
に示すように、隣接するプラットフォーム20の下側に空
洞部を画成する。プラットフォーム20は、ブレード10の
エーロフォイル22最下端にてロータの周方向並びに軸方
向に延長形成され、且つディスクリムの上部を覆うよう
に周方向に配設されている。相互に隣接するプラットフ
ォームの一方は、隣接する他のプラットフォームの側面
に当接すると共に、後述するシーリング機構によってシ
ールされるべく横方向に延びた僅かな間隙を残してい
る。
12で示す根幹部を有する。この根幹部12は、ブレード10
のネック部16にてラジアン方向に延びる一般的にクリス
マス・ツリー型の固定部14を有しており、このクリスマ
ス・ツリー型固定部14はディスク外周部の同一形状の溝
内に嵌合するように形成されている。ディスクのリムに
近接するブレード10のンネック部16の凹部18は、第4図
に示すように、隣接するプラットフォーム20の下側に空
洞部を画成する。プラットフォーム20は、ブレード10の
エーロフォイル22最下端にてロータの周方向並びに軸方
向に延長形成され、且つディスクリムの上部を覆うよう
に周方向に配設されている。相互に隣接するプラットフ
ォームの一方は、隣接する他のプラットフォームの側面
に当接すると共に、後述するシーリング機構によってシ
ールされるべく横方向に延びた僅かな間隙を残してい
る。
第1図及び第3図に示すように、ブレード10のネック
部には、第2図に示すダンパー26の外端部を保持するた
めのポケット24が鋳造形成されている。各ブレードは、
ネック部の両面に夫々鋳造形成された同一形状のポケッ
ト24を有する。第2図に示すダンパー26の側縁28及び30
が隣接するブレードの相互に対向するネック部16に鋳造
形成された対向する二つのポケット内に嵌め込まれ、こ
の結果、第3図及び第4図に示すように、ダンパー26を
外端部のロータ軸方向及び周方向への動きが規制され、
ダンパー外端部の位置決めがなされる。他方、ダンパー
26の内足部32は、公知の方法にてディスク36に固定され
又はディスク36が組み付けられるエンジンシャフトに付
属的にスプライン結合されている冷却空気導入用円環状
ロータシール34とディスクリムとの間に保持される。ロ
ータシール34とディスク36は同回転数で回転しており、
両者の間に相対度は存在しない。第3図に示すように、
ロータシール34は、後面42を有するリム44を備えてお
り、この後面42はディスク36の側面と当接しているが、
このロータシール34は、ブレードによって発生する振動
荷重を吸収しないように設計されている。前述のラジア
ル方向に延びる円環状リム44は、ディスク36の端面46及
び、ブレード10のクリスマス・ツリー型固定部14のラグ
50の側面に延びる延長形成ラグ部48と連関して、ダンパ
ー26の内足部32を保持するポケットを画成している。ロ
ータシール34及び延長形成ラグ部48により画成されるポ
ケットによって、ダンパー26の内端部のロータ軸方向及
び周方向への動きが規制され、ダンパー内端部の位置決
めがなされる。上述したようなダンパーの保持方法の場
合、ダンパーを比較的自由に浮動的にポケットベース77
内に保持することができるので、効果的な減衰によりブ
レード10の振動エネルギーを吸収することができる。ま
た、ダンパーの浮動的保持方法により、ダンパーがロー
タから分離するのを防止したり、ダンパーが緊締されて
しまうことを防止することができる。このダンパー26
は、所望する遠心荷重を得るために所定位置に所定の質
量を提供するための中央延長部27を有すると共に、摩擦
を誘起する構成要素と連関してブレードに生ずる振動応
力を減衰する役割を果たしている。
部には、第2図に示すダンパー26の外端部を保持するた
めのポケット24が鋳造形成されている。各ブレードは、
ネック部の両面に夫々鋳造形成された同一形状のポケッ
ト24を有する。第2図に示すダンパー26の側縁28及び30
が隣接するブレードの相互に対向するネック部16に鋳造
形成された対向する二つのポケット内に嵌め込まれ、こ
の結果、第3図及び第4図に示すように、ダンパー26を
外端部のロータ軸方向及び周方向への動きが規制され、
ダンパー外端部の位置決めがなされる。他方、ダンパー
26の内足部32は、公知の方法にてディスク36に固定され
又はディスク36が組み付けられるエンジンシャフトに付
属的にスプライン結合されている冷却空気導入用円環状
ロータシール34とディスクリムとの間に保持される。ロ
ータシール34とディスク36は同回転数で回転しており、
両者の間に相対度は存在しない。第3図に示すように、
ロータシール34は、後面42を有するリム44を備えてお
り、この後面42はディスク36の側面と当接しているが、
このロータシール34は、ブレードによって発生する振動
荷重を吸収しないように設計されている。前述のラジア
ル方向に延びる円環状リム44は、ディスク36の端面46及
び、ブレード10のクリスマス・ツリー型固定部14のラグ
50の側面に延びる延長形成ラグ部48と連関して、ダンパ
ー26の内足部32を保持するポケットを画成している。ロ
ータシール34及び延長形成ラグ部48により画成されるポ
ケットによって、ダンパー26の内端部のロータ軸方向及
び周方向への動きが規制され、ダンパー内端部の位置決
めがなされる。上述したようなダンパーの保持方法の場
合、ダンパーを比較的自由に浮動的にポケットベース77
内に保持することができるので、効果的な減衰によりブ
レード10の振動エネルギーを吸収することができる。ま
た、ダンパーの浮動的保持方法により、ダンパーがロー
タから分離するのを防止したり、ダンパーが緊締されて
しまうことを防止することができる。このダンパー26
は、所望する遠心荷重を得るために所定位置に所定の質
量を提供するための中央延長部27を有すると共に、摩擦
を誘起する構成要素と連関してブレードに生ずる振動応
力を減衰する役割を果たしている。
上記したように、プラットフォーム20の間の間隙は、
一般的に比較的薄い、平坦なプラットフォーム間シール
52によってシールされているが、このシール52は、第3
図に明示されるように、プラットフォーム20からラジア
ル方向下方に形成された鋳造シールフィンガー53と、プ
ラットフォームの前縁小突起部54及び後縁小突起部56に
よって、プラットフォーム下面にフィットするように輪
郭形成されている。第3図にて、シール52は、プラット
フォーム20の前縁小突起部54から、シールフィンガー53
及びとプラットフォーム下面との間に画成された間隙を
経て後縁小突起部56に当接するまでプラットフォーム20
の下面に沿って略アーチ状に延長形成されている。前縁
小突起部54及び後縁突起部56に対してシール52の前端及
び後端が押圧して生ずる小突起部54及び56からの反力に
より、シール52はプラットフォームの下面に保持されて
いる。このシール52は、比較的簡単な手順での取り外し
が可能であり、具体的には、前縁小突起部54の上を乗り
越えるためにシール52の前縁を曲げるようにプラットフ
ォーム20及びシール52の間に工具を挿入し且つ摺動する
ようにすれば簡単に取り外すことができる。
一般的に比較的薄い、平坦なプラットフォーム間シール
52によってシールされているが、このシール52は、第3
図に明示されるように、プラットフォーム20からラジア
ル方向下方に形成された鋳造シールフィンガー53と、プ
ラットフォームの前縁小突起部54及び後縁小突起部56に
よって、プラットフォーム下面にフィットするように輪
郭形成されている。第3図にて、シール52は、プラット
フォーム20の前縁小突起部54から、シールフィンガー53
及びとプラットフォーム下面との間に画成された間隙を
経て後縁小突起部56に当接するまでプラットフォーム20
の下面に沿って略アーチ状に延長形成されている。前縁
小突起部54及び後縁突起部56に対してシール52の前端及
び後端が押圧して生ずる小突起部54及び56からの反力に
より、シール52はプラットフォームの下面に保持されて
いる。このシール52は、比較的簡単な手順での取り外し
が可能であり、具体的には、前縁小突起部54の上を乗り
越えるためにシール52の前縁を曲げるようにプラットフ
ォーム20及びシール52の間に工具を挿入し且つ摺動する
ようにすれば簡単に取り外すことができる。
上記したダンパー26及びシール52の保持構造により、
個々のブレードの着脱を容易にすると共に、特殊工具を
使用する機会の減少やリムアッセンブリーの簡略構造に
伴ってタービンの保守効率を高めることができる。
個々のブレードの着脱を容易にすると共に、特殊工具を
使用する機会の減少やリムアッセンブリーの簡略構造に
伴ってタービンの保守効率を高めることができる。
また、ブレード10をディスク36に固定するための保持
装置は、ブレードにより生ずる振動荷重をロータシール
34ではなく、第3図に参照符号70で示すスナップリング
アッセンブリーから形成されており、このスナップリン
グアッセンブリーにより振動荷重を吸収するようにして
いる。スナップリングアッセンブリー70は、溝74を有す
る断続的に各ディスクラグ99の前面に一体形成された円
環状ラグ72と、溝74に嵌め込まれるスナップリング76と
から形成されている。このスナップリング76は、ブレー
ド10の固定部14の前側面を保持している。また、スナッ
プリング76は溝74を覆っているロータシール34とリム40
によりロータ中心軸から外方、ラジアル方向への動きが
規制されるように保持されると共に、回転しているブレ
ード10により生ずる振動荷重に抗するように設計されて
いる。第3図から明らかなように、溝74は、ロータ中心
軸とは逆の方向に面しており、通常、ロータ中心軸に面
するようにスロット及び溝を形成しているので、これと
は全く逆である。このように溝がロータ中心軸に面して
おらず、全く逆方向に面していることは、溝の機械加工
上、有利であり、溝の製造効率を高めると共に、スナッ
プリング76が全周に亘ってブレード根幹部の前面を支持
するので、ロータの軽量化及びスナップリングアッセン
ブリーの高サイクル疲労寿命を提供することができる。
装置は、ブレードにより生ずる振動荷重をロータシール
34ではなく、第3図に参照符号70で示すスナップリング
アッセンブリーから形成されており、このスナップリン
グアッセンブリーにより振動荷重を吸収するようにして
いる。スナップリングアッセンブリー70は、溝74を有す
る断続的に各ディスクラグ99の前面に一体形成された円
環状ラグ72と、溝74に嵌め込まれるスナップリング76と
から形成されている。このスナップリング76は、ブレー
ド10の固定部14の前側面を保持している。また、スナッ
プリング76は溝74を覆っているロータシール34とリム40
によりロータ中心軸から外方、ラジアル方向への動きが
規制されるように保持されると共に、回転しているブレ
ード10により生ずる振動荷重に抗するように設計されて
いる。第3図から明らかなように、溝74は、ロータ中心
軸とは逆の方向に面しており、通常、ロータ中心軸に面
するようにスロット及び溝を形成しているので、これと
は全く逆である。このように溝がロータ中心軸に面して
おらず、全く逆方向に面していることは、溝の機械加工
上、有利であり、溝の製造効率を高めると共に、スナッ
プリング76が全周に亘ってブレード根幹部の前面を支持
するので、ロータの軽量化及びスナップリングアッセン
ブリーの高サイクル疲労寿命を提供することができる。
また、ブレード根幹部後面とディスクリムとの接続部
近傍における空洞部のシーリングは、第3図及び第6図
に示すように、ディスク36の後面に支持された複数のシ
ールプレート80によって為されている。各シールプレー
ト80は、ブレード10の根幹部近傍の空洞部内に嵌合する
ように、空洞部の輪郭にフィットするように形成されて
いる。ディスク36のディスクラグ99の後面には、このデ
ィスクラグと一体形成されたフック82が備えられてお
り、このフック82の細溝内に、スナップリング86が嵌め
込まれるように構成されている。このスナップリング86
により、各シールプレート80の後面が支持されている。
このように、ディスクリム後面に支持されたスナップリ
ング86により、ブレード根幹部近傍の空洞部内に嵌合す
る複数のシールプレート80を支持するようにし、これら
複数のシールプレート80により、全周に亘ってブレード
根幹部後面を支持しているので、シールプレート80でシ
ーリングしている限り、ブレード10の軸流方向に加えら
れる空力スラスト荷重を確実に支持することができる。
上記した構成により、ダンパー26を取り外すため、スナ
ップリング86及びシールプレート80を取り外さずに済
む。
近傍における空洞部のシーリングは、第3図及び第6図
に示すように、ディスク36の後面に支持された複数のシ
ールプレート80によって為されている。各シールプレー
ト80は、ブレード10の根幹部近傍の空洞部内に嵌合する
ように、空洞部の輪郭にフィットするように形成されて
いる。ディスク36のディスクラグ99の後面には、このデ
ィスクラグと一体形成されたフック82が備えられてお
り、このフック82の細溝内に、スナップリング86が嵌め
込まれるように構成されている。このスナップリング86
により、各シールプレート80の後面が支持されている。
このように、ディスクリム後面に支持されたスナップリ
ング86により、ブレード根幹部近傍の空洞部内に嵌合す
る複数のシールプレート80を支持するようにし、これら
複数のシールプレート80により、全周に亘ってブレード
根幹部後面を支持しているので、シールプレート80でシ
ーリングしている限り、ブレード10の軸流方向に加えら
れる空力スラスト荷重を確実に支持することができる。
上記した構成により、ダンパー26を取り外すため、スナ
ップリング86及びシールプレート80を取り外さずに済
む。
逆に、ロータ構成部品の組付時の相互位置の微調整を
必要とする程、ダンパー26及びロータシール34の相互位
置関係を乱すことなく、スナップリング86及びシールプ
レート80のみを取り外してディスクリムの空洞部或は冷
却空気導入スロット100内を検視することができること
は有意義である。また、シールプレート80は極めて軽量
設計されているので、このシールプレート80を組み付け
に際しては、0゜のディスクのクリスマス・ツリー型溝
のブローチ角、即ちクリスマス・ツリー型溝がディスク
面46に対して垂直に形成されるのが好ましいが、0゜以
上のブローチ角であってもよい。
必要とする程、ダンパー26及びロータシール34の相互位
置関係を乱すことなく、スナップリング86及びシールプ
レート80のみを取り外してディスクリムの空洞部或は冷
却空気導入スロット100内を検視することができること
は有意義である。また、シールプレート80は極めて軽量
設計されているので、このシールプレート80を組み付け
に際しては、0゜のディスクのクリスマス・ツリー型溝
のブローチ角、即ちクリスマス・ツリー型溝がディスク
面46に対して垂直に形成されるのが好ましいが、0゜以
上のブローチ角であってもよい。
上記した構成のディスクリム形状によって、個々のブ
レードの着脱を可能とすると共に、延長形成されたブレ
ードネック部の各隣接するプラットフォーム間のシーリ
ング及び各ブレードの減衰を可能とする。更に、本発明
によるディスクリム形状により、高回転でのロータの高
サイクル疲労寿命を改善することができると同時に、公
知のディスクリム形状と比較して軽量化することができ
る。
レードの着脱を可能とすると共に、延長形成されたブレ
ードネック部の各隣接するプラットフォーム間のシーリ
ング及び各ブレードの減衰を可能とする。更に、本発明
によるディスクリム形状により、高回転でのロータの高
サイクル疲労寿命を改善することができると同時に、公
知のディスクリム形状と比較して軽量化することができ
る。
[発明の効果] 上記した本発明のロータ構成部品の保持構造により、
ブレードのロータ軸方向の動きを従来の一般的な保持構
造として広く用いられている一般にTOBIロータシールと
称するロータ内に組み込まれた付属部品の冷却空気用イ
ンジェクターシールによるのではなく、前記スナップリ
ングによって規制することができるので、保持手段が簡
略化され、ロータ構成部品の軽量化を図ることができ
る。
ブレードのロータ軸方向の動きを従来の一般的な保持構
造として広く用いられている一般にTOBIロータシールと
称するロータ内に組み込まれた付属部品の冷却空気用イ
ンジェクターシールによるのではなく、前記スナップリ
ングによって規制することができるので、保持手段が簡
略化され、ロータ構成部品の軽量化を図ることができ
る。
また、相互に逆付けされた対向するスナップリングに
よるブレードのロータ軸方向保持により、ロータアッセ
ンブリー自体の生産性を向上することができる。更に、
スナップリングによる全周に亘る十分なリング保持性に
より、保持手段の高い耐久性、優れた漏れ制御、及び疲
労寿命の向上を図ることができる。
よるブレードのロータ軸方向保持により、ロータアッセ
ンブリー自体の生産性を向上することができる。更に、
スナップリングによる全周に亘る十分なリング保持性に
より、保持手段の高い耐久性、優れた漏れ制御、及び疲
労寿命の向上を図ることができる。
また、二個以上のブレードを取り外すことなく、容易
にダンパー及び隣接するブレードのプラットフォーム間
に配設されるプラットフォーム間シールの組付及び分解
を可能とする容易に近接可能なダンパー及びプラットフ
ォーム間シールを提供することができるので、個々のブ
レードをロータ自体の分解及びロータの動力学特性を変
えることなく着脱可能である。また、本発明に従う保持
構造により、特殊工具を削減したり、ディスクリムアッ
センブリーをより簡略化することができ、ロータを保守
性及び組付効率を十分に改善することができる 更に、隣接するプラットフォーム間の間隙を横切っ
て、プラットフォームの下面近傍に配設されたプラット
フォーム間シールの保持及び位置決めをプラットフォー
ムの下側の前部及び後部に鋳造形成された小突起部によ
ってなしており、ディスクの前端又は後端のいずれかか
らプラットフォーム間のシールを容易に着脱することが
でき、このシールに関してもその保守性向上を来してい
る。
にダンパー及び隣接するブレードのプラットフォーム間
に配設されるプラットフォーム間シールの組付及び分解
を可能とする容易に近接可能なダンパー及びプラットフ
ォーム間シールを提供することができるので、個々のブ
レードをロータ自体の分解及びロータの動力学特性を変
えることなく着脱可能である。また、本発明に従う保持
構造により、特殊工具を削減したり、ディスクリムアッ
センブリーをより簡略化することができ、ロータを保守
性及び組付効率を十分に改善することができる 更に、隣接するプラットフォーム間の間隙を横切っ
て、プラットフォームの下面近傍に配設されたプラット
フォーム間シールの保持及び位置決めをプラットフォー
ムの下側の前部及び後部に鋳造形成された小突起部によ
ってなしており、ディスクの前端又は後端のいずれかか
らプラットフォーム間のシールを容易に着脱することが
でき、このシールに関してもその保守性向上を来してい
る。
第1図はタービンブレードの立面図であり、第2図はダ
ンパーの斜視図であり、第3図はディスク、ブレード、
TOBIロータシール及び保持装置の部分断面図であり、第
4図はダンパー部を明示した第3図の4−4断面図であ
り、第5図はプラットフォーム間シールの斜視図であ
り、及び第6図はブードをディスクに組み付けた状態で
のロータアッセンブリーの後面から見た部分図である。 (符号の簡単な説明) 10……ブレード、12……根幹部、14……クリスマスツリ
ー型固定部、20……プラットフォーム、22……エーロフ
ォイル、24……ポケット、26……ダンパー、34……ロー
タシール、52……プラットフォーム間シール、54……前
縁小突起部、56……後縁小突起部、76,86……スナップ
リング。
ンパーの斜視図であり、第3図はディスク、ブレード、
TOBIロータシール及び保持装置の部分断面図であり、第
4図はダンパー部を明示した第3図の4−4断面図であ
り、第5図はプラットフォーム間シールの斜視図であ
り、及び第6図はブードをディスクに組み付けた状態で
のロータアッセンブリーの後面から見た部分図である。 (符号の簡単な説明) 10……ブレード、12……根幹部、14……クリスマスツリ
ー型固定部、20……プラットフォーム、22……エーロフ
ォイル、24……ポケット、26……ダンパー、34……ロー
タシール、52……プラットフォーム間シール、54……前
縁小突起部、56……後縁小突起部、76,86……スナップ
リング。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ピーター トーマス バーセロン アメリカ合衆国,33467 フロリダ,レ イク ワース,オークモント ドライブ 7933 (56)参考文献 特開 昭54−91605(JP,A) 特開 昭63−230909(JP,A) 実開 昭57−36301(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F01D 5/30
Claims (6)
- 【請求項1】タービンを有するガスタービンエンジンの
タービンロータのダンパーの保持構造において、 ディスクと、 ディスクリム外周部にラジアル方向に延びて支持される
複数のブレードと、 タービンの回転に伴ってブレードに生ずる過度の振動を
吸収し且つその組付位置にてロータ軸に対する内端部、
外端部、及び対向する側縁部を有する質量要素を有する
ダンパーと、 ダンパーの外端部で質量要素の側壁面を受けるようにし
てダンパーを保持するために各ブレードのネック部に形
成されたポケットと、 ディスク近傍に配設されてブレードのネック部近傍でラ
ジアル方向に延び、且つ質量要素の内端部が配置される
間隙を画成するためのロータシールと、 ブレード上に配設され且つこのブレードからロータシー
ルに向かって軸方向に延びる延長形成ラグと、を有し、 各ブレードの延長形成ラグと、ロータシールと、ディス
クと、によって、前記間隙内で、隣接するブレード間に
ポケットが形成され、このポケット内に前記質量要素の
内端部が収容され、 これにより、前記質量要素は、その組付位置にてブレー
ドに生ずる振動により誘起される振動エネルギーを吸収
するように、隣接するブレード間で可動となっているタ
ービンロータのダンパーの保持構造。 - 【請求項2】タービンを有するガスタービンエンジンの
タービンロータのダンパー及びプラットフォーム間シー
ルの保持構造において、ディスクと、ディスクリム外周
部にラジアル方向に延びて支持される複数のブレード
と、タービンの回転に伴ってブレードに生ずる過度の振
動を吸収し且つその組付位置にてロータ軸に対する内端
部、外端部、及び対向する側縁部を有する質量要素から
なるダンパーと、ダンパーの外端部で質量要素の側壁面
を受けるようにしてダンパーを保持するために各ブレー
ドのネック部に形成されたポケットと、ディスク近傍に
配設され且つブレードのネック部近傍でラジアル方向に
延び且つ質量要素の内端部を保持する間隙を画成するた
めのロータシールと、ブレード上に配設され且つロータ
シールに向かって軸方向に延び、質量要素の内端部の一
部を覆うように配設されたタブとから構成され、質量要
素がその組付位置にてブレードに生ずる振動により誘起
される振動エネルギーを吸収すべく隣接するブレード間
で可動するようにし、且つディスクリム外周面を覆うよ
うに各ブレードから延長形成されたプラットフォーム
と、隣接するプラットフォーム間の横方向に延びる間隙
をシールするため隣接するプラットフォーム下面にフィ
ットし且つ両端で曲線形成された比較的平坦な板状角型
シールから形成されるプラットフォーム間シールと、プ
ラットフォーム間シールを保持するためにプラットフォ
ームの下面の前後両端近傍に形成された小突起部と、及
びプラットフォーム間シートがダンパーの最外端部上面
を摺動できるような間隙を画成するためにポケットの最
上壁面により画成された棚部とから構成したタービンロ
ータのダンパー及びプラットフォーム間シールの保持構
造。 - 【請求項3】質量要素を前面及び後面を有し且つ回転し
ているタービンにより誘起される振動エネルギーを吸収
するために、所定位置に所定量だけ重量を加えるように
質量要素の略中央にロータ軸方向に延びる中央延長形成
部とから構成した請求項1又は2記載の保持構造。 - 【請求項4】ポケットがブレードに鋳造形成された請求
項3記載の保持構造。 - 【請求項5】ディスクリムの前面に延長形成され且つロ
ータ軸に対してラジアル方向、外方に円環状溝を有した
円環状ラグを有し、 組み付けられた各ブレード根幹部前面と当接して根幹部
前面を保持する一面と、タービンの軸方向荷重の一部を
吸収するために円環状ラグの円環状溝内に嵌合してこの
円環状ラグと当接する他面と、を有する保持リング手段
とから形成した請求項4記載の保持構造。 - 【請求項6】溝を画成するために、ディスク外周の複数
のラグ後面から延長形成された複数のフックと、ディス
クリム後面の空洞部をシールするためにディスクのラグ
間の輪郭にフィットするように輪郭形成された複数のシ
ールプレートと、ディスクリムを前面を通過してディス
クリムの空洞部に導入される冷却空気流を阻止するため
に、複数のシールプレートを保持するように溝内に支持
された保持リング手段とから構成した請求項5記載の保
持構造。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US284,269 | 1981-07-17 | ||
US07/284,269 US4872810A (en) | 1988-12-14 | 1988-12-14 | Turbine rotor retention system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02211302A JPH02211302A (ja) | 1990-08-22 |
JP2938908B2 true JP2938908B2 (ja) | 1999-08-25 |
Family
ID=23089538
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1323676A Expired - Fee Related JP2938908B2 (ja) | 1988-12-14 | 1989-12-13 | タービンロータ構成部品の保持構造 |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4872810A (ja) |
EP (1) | EP0374079B1 (ja) |
JP (1) | JP2938908B2 (ja) |
KR (1) | KR0146702B1 (ja) |
CN (1) | CN1023243C (ja) |
AU (1) | AU629270B2 (ja) |
DE (1) | DE68908676T2 (ja) |
IL (1) | IL92517A (ja) |
Families Citing this family (76)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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GB2255298B (en) * | 1991-04-26 | 1995-02-15 | Turbine Blading Ltd | Turbine blade repair |
GB9109016D0 (en) * | 1991-04-26 | 1991-06-12 | Turbine Blading Ltd | Turbine blade repair |
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