JP4035087B2 - Turbomachine rotor device - Google Patents
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Description
本発明の主題は、ターボ機械ロータ装置である。 The subject of the present invention is a turbomachine rotor device.
このようなロータは、しばしば、ロータブレードステージを支持し且つスペーサ片によって結合される個々のディスクを備える。スペーサ片の主目的は、これらのステージ同士間のガス流を制限するシールを提供することである。ディスクは、通常、延長部を有し、延長部は、これらの延長部がボルトによって固定されるロータの中心構造部へ向かって延出する。また、ディスクは、スペーサ片の下方へ延出し、それらの端部でボルトによって一緒に結合されるリムを備える。このように、各ディスクは、ロータの中央構造部を介して間接接続部を備えると共に隣接するディスクに直接に結合される。しかしながら、この装置が希望されている程の剛性はなく、これらのボルト接続された手段の全ては組み付けおよび分解に多くの時間がかかり、大きな負担となるので、かえってますます期待はずれのものであることがわかる。 Such rotors often comprise individual disks that support the rotor blade stage and are joined by spacer pieces. The main purpose of the spacer pieces is to provide a seal that limits the gas flow between these stages. The disc usually has extensions, which extend toward the central structure of the rotor where these extensions are secured by bolts. The disc also includes rims that extend below the spacer pieces and are joined together by bolts at their ends. In this way, each disk has an indirect connection through the central structure of the rotor and is directly coupled to the adjacent disk. However, this device is not as rigid as desired, and all of these bolted means take a lot of time to assemble and disassemble and become a heavy burden, making them increasingly disappointing. I understand that.
本発明に従い、ブレードを支持し、スペーサ片によって結合された連続するディスクを備えるロータ装置であって、前記連続するディスクの内の両端にある2個のディスクが延長部を備え、前記延長部は、結合されたフランジで会う(meet)ようにテーパー状とされ、前記ディスクの各々が軸方向に離間された複数の環状棚(ledge)を有し、前記スペーサ片は、軸方向に離間された環状リムを備え、各リムは、関連する棚に係合し、前記ディスクと前記リムは、咬合継手歯と前記歯を収容すると共に前記リムの回りに延出するための凹部との協働アレイを備えることを特徴とするロータ装置が提供される。 In accordance with the present invention, a rotor device comprising a continuous disk that supports a blade and is joined by a spacer piece, wherein two disks at both ends of the continuous disk have an extension, the extension being , Tapered to meet at joined flanges, each of the disks having a plurality of axially spaced ledges, and the spacer pieces are axially spaced An annular rim, each rim engaging an associated shelf, the disk and the rim being a cooperating array of occlusal joint teeth and recesses for receiving and extending around the rim A rotor device is provided.
従って、この装置は、ディスクとスペーサ片との間の接続に関し、ここで、スペーサ片は、中間ディスクを保持するように働き、接続部をロータの軸回りにセンタリングするための手段と、これらのディスクに位置される相補手段に同調する回転を防止する手段と、を備える剛性片である。従って、中間ディスクのロータの中心構造体への接続が可能であるために、ディスク同士間のボルト接続部が、消滅出来る。従って、中間ディスクがスペーサ片から垂下される。 The apparatus thus relates to the connection between the disc and the spacer piece, wherein the spacer piece serves to hold the intermediate disc and means for centering the connection around the axis of the rotor, and these Means for preventing rotation in synchronism with complementary means located on the disk. Accordingly, since the intermediate disk can be connected to the central structure of the rotor, the bolt connection between the disks can be eliminated. Accordingly, the intermediate disk is suspended from the spacer piece.
結果としてのアセンブリは、がたつくように見えるが、既知の方法のアセンブリよりもむしろ剛性がある。一つの理由は、使用されるボルトの数が少ないが、本発明の重要な実施の形態によると、咬合継手歯は、ディスクを貫通するディスク中の個々のスロットに係合する、スロットから突出するブレードのルートの端部に対応するという事実は疑いない。従って、咬合継手接続は、それが追加の部品を必要とせず且つ従来の実施の場合と比較してブレードのルートを延ばすことが単に必要であるに過ぎないので、装置を複雑にすることなく、非常に多くの歯に依存する。 The resulting assembly appears to rattle, but is more rigid than the known method assembly. One reason is that fewer bolts are used, but according to an important embodiment of the invention, the occlusal joint teeth protrude from the slots that engage the individual slots in the disk that penetrate the disk. There is no doubt that it corresponds to the end of the blade root. Thus, an occlusal joint connection does not require any additional parts and only requires extending the blade route compared to conventional practice, without complicating the device. Depends on so many teeth.
従って、本発明に従う装置は、単一のボルト止めフランジによってロータの中心構造体へ接合され得る単一でコンパクトな構造体である。更に、端部ディスクの継ぎ足し部は、端部ディスク同士間により高い剛性接続を直接行うように、咬合継手歯とそれらの歯のための凹部とのアレイによって接合されることが出来る。 Thus, the device according to the invention is a single compact structure that can be joined to the central structure of the rotor by a single bolted flange. Further, the end disk splices can be joined by an array of occlusal joint teeth and recesses for the teeth so as to make a more rigid connection directly between the end disks.
最初に図1を参照すると、ロータは、詳細には記述されないが、ボルト止めによって組み付けられた構成要素よりなる、多くの公知のターボ機械において通常公知のタイプの中心構造体1を備える。ディスクアセンブリは、全体的な参照番号2を有し、中心構造体1の一部の回りに延出する。ディスクアセンブリの主コンポーネントは、上流と下流端部ディスク3と4、この端部ディスク3と4の間に位置する中間部ディスク5と6、およびディスクを(夫々、参照番号3と5、5と6、および6と4で示される)連続する対に接続する3個のスペーサ片7、8および9である。ディスク3、4、5および6は、幾分平らであり、互いに平行であり、軸方向に離間されて連続するように配置される。ディスク3、4、5および6は、全て、ロータ−ブレードステージ10をガス流の中に延出するように支持することが意図されており、各ロータブレードステージ10は、夫々のステータ−ブレードステージ11同士間に配置される。スペーサ片7、8および9は、それぞれのステータ−ブレードステージ11の回りに延出する磨耗可能材料13の夫々のリングと係合する夫々の環状クレスト形状のワイパー12を支持し、ガスがロータブレード11を回り流れ効率のロスが発生することを困難にするラビリンスシールを形成する。これらの詳細は、周知であるので、それは、更には詳述されない。
Referring initially to FIG. 1, the rotor comprises a central structure 1 of the type generally known in many known turbomachines, which is not described in detail, but consists of components assembled by bolting. The disc assembly has an
上流と下流の端部ディスク3と4の各々は、外部リング14、内部リング15およびこれら二つのリングを接合するウエブ16を備える。延長部17は、上流端部ディスク3のリング15から延出し、且つ延長部18は、下流端部ディスク18のリング15から延出する。延長部17と18は、テーパー状の円錐形状に半径方向内方へ延出する。これら二つの延長部17と18は、互いに向かって収束し、下流端部ディスク4の延長部18は、上流端部ディスク3の延長部17に設けられる円形ベアリング表面20と係合し、この延長部17の当接面21に載る端部リング19を備える。ナット22は、ベアリング表面20を越えて延出している、延長部17のねじ切り面23に螺子込まれて当接面21に対してリング19を保持している。更に、リング19と延長部17は、円形咬合継手24を形成するように中間凹部に入れ子になっている歯を装備している。この接続部によって、ディスク3と4が互いに対して不動の位置に固く保持されることが出来る。延長部17は、ベアリング表面20を越えてロータの中心に向かって続き、ボルト止めされたフランジ25の配置を介して中心構造体1へ接合される。
Each of the upstream and downstream end disks 3 and 4 comprises an
中間ディスク5と6は、このような内部延出部を備えず、従って、他のディスクへもロータの中心構造体1へも直接的には接続されない。これらのディスク5と6は、図2を参照して記述されるジョイントによってスペーサ片7、8および9によってのみ支持される。
The intermediate disks 5 and 6 do not have such an internal extension and are therefore not connected directly to the other disks or to the central structure 1 of the rotor. These discs 5 and 6 are only supported by
スペーサ片7、8および9は、各々、当該スペーサ片8、8、9の夫々の両端から半径方向内方へ延出する二つの平坦なリム26と27を備える。平坦なリム26、27は、関連するスペーサ片7、8、9によって離間される対のディスク3、4、5および6の軸方向に延出する環状棚28と29上に載っており、一方の棚28は、一方のディスクに設けられ、他方の棚29は、他方のディスクに設けられる。リム26と27は、夫々の凹部30を備え、各凹部30は、ロータブレード10のルート31の各端部を収容する。ロータブレードをディスクに組み付けるためにしばしば使用される装置は、軸又は斜め方向にディスクの外側リングを貫通するスロット32を造ることよりなる。各スロット32の断面は、球根状、はとの尾形、クリスマスツリーや同様の形状をしており、ロータブレードのルートを保持するために狭い首部を介してディスクの外側に開口している。本装置では、ルート31は、それらの断面の一部で長くされており、図2に示されているように、スロット32から突出している。また、ルート31がスロット32内でスライドすることを防止するために特別な手段は無く、この防止機能は、外面が外側リング14の側面に対して当接するリム26と27によって行われ、従って、ルート31の非延長部によって占められるスロット32の一部を塞ぐことによってロータブレード10が移動することを防止することに留意すべきである。
The
ナット22をねじ切り面23に螺子止めすることによって、ディスク3、4、5、6をリム26と27を介して中間スペーサ片7、8、9で共にクランプすることでアセンブリの軸方向への結合を維持される。ディスクは、リム26と27を棚28と29に対して半径方向へ係合することによってセンタリングされる。最後に、相対回転は、ロータブレード10のルート31の長く延ばされた端部とリム26と27の対応する凹部30によって提供される咬合継手によって防止され、これらの咬合継手が、アセンブリにより良好なねじり剛性を与える。上流と下流の端部ディスク3と4の延長部17と18の間に形成される咬合継手24は、端部ディスク3と4との間で直接回転防止接続を確立する利点を有し、従って、そのねじり剛性に寄与する。しかしながら、ディスク3、4、5、6とスペーサ片7から9との間のジョイントに存在する咬合継手のために、この咬合継手24が、常に必要であるわけではない。咬合継手が存在する場合、それがアセンブリを静的に不静定にすることに寄与して、その他の咬合継手の一つ、例えば、中心スペーサ片8を含む物の一つを削除することが得策である場合がある。
By screwing the
図1に戻って、アセンブリが3個のシェルリング33、34および35によって補足されていることが理解される。シェルリング33、34、35の各々は、ディスク3、4、5、6の内の関連する対の間に延出し、関連するスペーサ片7、8および9の半径方向内方にあってかつそれらと同心的であり、スロット32の非占有部分を通過する通気の通路用の関連する室36、37および38を画定する。通気は、上流ディスク3のフランジ41とディスク3の上流の他の一つラビリンスシール43に関連する追加のスペーサ片42との間に形成された貫通ダクト40に導かれる。この通気は下流端部ディスク4のスロット32を通過した後、ガスストリームへと導かれる。参照番号44は、アセンブリへの通気を可能とする通路を示し、穿孔45と46が端部ディスク3と4の延長部17と18に造られ、通気がアセンブリ2内の室47、特に中間ディスク5と6を冷却することを可能とする。シェルリング33から35の各々は、その一端部に、関連するシェルリング33、34、35から半径方向外方へ延出し、関連するディスクの棚28に作られたノッチに入るラグ48を備える。これらのラグは、回転することを防止する。
Returning to FIG. 1, it can be seen that the assembly is supplemented by three
図3は、僅かに異なっている装置を示し、そこでは、分離された室36から38であるシェルリング33から35が省略されている。スロット32を通過する通気流がガスストリームに直接流れ込む。図1と2のスペーサ片7、8および9は、それらに類似するスペーサ片107、108および109によって置き換えられているが、これらのスペーサ片107、108および109の各々において、上流リムがスペーサ片の主部分から外方へ延出する逆方向リム126によって置き換えられている。アセンブリの原理と利点は、変更のないままであり、特に、これらのリム126は、棚28を押し続け、咬合継手接続を確立するように、ブレードのルート31の延長端の収容用の凹部30を備え、且つこれらのリムは、ルートのスライド移動を制限する部分を備える。
FIG. 3 shows a slightly different device in which the shell rings 33 to 35, which are separated
ロータ装置2のアセンブリは、ディスク、スペーサ片およびシェルリングを連続してスタックすることおよび端部ディスク3と4の延長部17、19が合った時に単一のナット22を締めることよりなるので、それを組み立てることが非常に簡単であることが付け加えられるべきである。
Since the assembly of the
1 中心構造体
2 ディスクアセンブリ
3、4 端部ディスク
5、6 中間部ディスク
7、8、9、42、107、108、109 スペーサ片
10 ロータ−ブレードステージ
11 ステータ−ブレードステージ
12 ワイパー
13 磨耗可能材料
14 外部リング
15 内部リング
16 ウエブ
17、18 延長部
19 端部リング
20 円形ベアリング表面
21 当接面
22 ナット
23 ねじ切り面
24 円形咬合継手
25 フランジ
26、27、126 リム
28、29 環状棚
30 凹部
31 ルート
32 スロット
33、34、35 シェルリング
36、37、38、47 室
40 貫通ダクト
41 フランジ
43 ラビリンスシール
44 通路
45、46 穿孔
48 ラグ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
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