JP4081069B2 - ガスタービンエンジンのタービン構造とその組付方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガスタービンエンジンタービンセクションの改良構造に関し、より具体的には、一体型ドラムとこれに取り付けられる複数のブレードとを備えた低圧タービンセクションに関する。

図１は、ガスタービンエンジンの低圧タービンセクションを示す。現在のところ、低圧タービンセクションは、ブレードが個々に付いた複数段のロータを備えられる。複数段のロータのうち１段のロータが低圧タービンケース内に積層され、１組のステータが設けられる。次の段のロータは、先の段のロータに位置決められ、これら２つの段のロータはボルト結合される。全てのブレードとベーンとが組み付けられるまで、上記順序が繰り返される。上記のような形の組付作業を可能とするためには、別個独立のタービンディスクが必要となる。上記別個独立のタービンディスクでは、ディスク間のフランジに機械加工、ドリル加工、ボルト結合が要求されるため、構造上の複雑さが増し、従ってコストや重量の増加を招いてしまう。

従って、簡素な構造であって、付随するコストや重量を軽減したタービンセクションが要求されている。

本発明の１つの目的は、ガスタービンエンジン用のタービン改良構造を実現することである。

本発明のもう一つの目的は、簡素な構造であってかつコストや重量を軽減したガスタービン改良構造を実現することである。

上記の目的は、本発明のタービン構造によって達成される。

ガスタービンエンジン用のタービン構造が本発明により実現する。上記タービン構造は一体型ドラムロータと、これに取り付けられる複数のブレードと、を備える。

タービンセクションを組み付ける方法も与えられる。この方法は、一体型ドラムロータに上流側にある１組のタービンブレードに取り付けた状態で、該一体型ドラムロータを組み付ける組付ステップを含む。この組付ステップは、上記一体型ドラムロータを隣接構造に接続させることを含む。

タービンエンジンの一体型ドラムのその他の詳細は、付随する目的、利点とともに、以下の発明の詳細な説明に開示されており、また、各添付図面では同様の参照符号が同様の要素を示す。

図２は、ガスタービンエンジン用のタービン構造１０を示す。このタービン構造１０は、一体型ドラムロータ１２を備えており、このロータ１２には軸方向に離間した複数のタービンディスク１４が一体に溶接される。これにより、上記のドラムロータ１２とタービンディスク１４には、追加の機械加工や、これらを結合するボルト・ナット構造が不要となる。これにより、ひいては、重量やコストの実質的な削減が可能となる。

一体型ドラムロータ１２は、一体に形成されたフランジ１８と該フランジ１８の穴２１を貫通する複数の取付手段２０（例えば、周方向に設けられた複数のボルト・ナット構造）とによって、ガスタービンエンジンタービンセクションのもう１つの段に望ましくは接続される。上記ドラムロータ１２は、技術的に公知であって適宜な方法により、回転可能に支持される。

図２に示すように、先行するディスク１４におけるドラムロータ１２は、追随するディスク１４の直径よりも大きい直径を有する。このようにドラムロータ１２の直径を減少させることで、ディスク直径を減少させ、追加の隙間を得ることができる。これにより、軸方向に離間しつつ周方向に並んだタービンブレード２６，２８と軸方向に離間しつつ周方向に並んだステータベーン３０，３２とを、ディスク１４とは関係なく、組み付けることが可能となる。

上記図面に示すように、上記ドラムロータ１２は、該ドラムロータ１２の周りに周方向に設けられ、軸方向に離間しつつ一体に形成された複数のディスク取付構造３４を備える。各ディスク取付構造３４は、技術的に公知な如何なる所望の構造を備えていてもよい。一連のタービンブレード２６，２８，３６は、技術的に公知な如何なる適宜な取付技術（例えば、図示のもみの木構造）を用いて上記ディスク取付構造３４に接続される。

図３に示すように、上流側にある一列のタービンブレード３６をタービン構造１０に取り付けた状態で、タービン構造１０の組付が行われる。タービン構造１０が位置決められると、該タービン構造１０は、一列のタービンブレード７０とこれに取り付けられた一組のステータベーン７２とを備えた隣接構造３５に接続される。ここで、フランジ１８をフランジ７４に当接させ、フランジ７４の穴７６とフランジ１８の穴２１とに取付手段２０を通すことにより行う。

図４に示すように、下流側のディスク取付構造に十分な隙間があるために、周方向に並んだステータベーン３０が次に組み付けられる。上記ステータベーン３０の列は、ナイフシール構造４０を含む。図３から明らかなように、シール取付構造４０は上記ドラムロータ１２に一体に形成されたナイフ部材４２を含む。

上記ステータベーン３０が組み付けられると、次に第２の列のタービンブレード２６が組み付けられる。上記列のタービンブレード２６の組付の後、ステータベーン３２のアセンブリが組み付けられ、このステータベーン３２の組付の後、第３の列のタービンブレード２８が組み付けられる。

前述の説明から明らかなように、上記タービン構造１０は、ガスタービンエンジンの低圧タービンセクションにおける最後の３つの段となっている。

３つの段を備えたタービン構造１０を開示したが、必要に応じて２つの段のみとしてもよい。２つの段とした構造は図５に示されている。また、必要に応じて、３つの段より多くの段を備えたタービン構造１０としてもよい。

本発明に従って、本明細書において説明した目的、手段、利点を満足するタービンエンジン用のタービンドラムロータが実現したことが明らかである。本明細書の特定の態様に照らして本発明を説明してきたが、本明細書を参照した当業者であれば、他の代替、改良、変更を容易に想到し得よう。従って、添付の特許請求の範囲には、これらの他の代替、改良、変更が包含される。

従来技術である低圧タービンセクションを示した図。 本発明によるタービン構造を示した図。 本発明のタービン構造を用いた最初の組付ステップを示した図。 本発明による次の組付ステップを示した図。 ２つの段を備えたタービン構造の態様を示した図。

符号の説明

１０…タービン構造
１２…一体型ドラムロータ
１４…タービンディスク
１８…フランジ
２０…取付手段
２１…穴
２６，２８，３６…タービンブレード

Claims (16)

1. 一体型ドラムロータと、
   上記一体型ドラムロータに取り付けられた複数のタービンブレードと、
   を備え、
   上記ドラムロータは、一体に形成された複数のナイフ部材を備えることを特徴とするガスタービンエンジン用のタービン構造。
2. 上記ドラムロータは、該ロータに一体に溶接された複数のタービンディスクを備えることを特徴とする請求項１に記載のガスタービンエンジン用のタービン構造。
3. 上記タービンディスクの各々は、一連のタービンブレードを収容する一体に形成された複数のディスク取付構造を備えることを特徴とする請求項２に記載のガスタービンエンジン用のタービン構造。
4. 上記一体型ドラムロータは、先行するディスクにおいては第１の直径を、追随するディスクにおいては第２の直径を、有し、かつ、上記第１の直径は上記第２の直径よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のガスタービンエンジン用のタービン構造。
5. 上記ガスタービンエンジン用の低圧タービンの一部を形成することを特徴とする請求項１に記載のガスタービンエンジン用のタービン構造。
6. 隣り合う上記タービンブレードの列の間に配置された少なくとも１列のステータベーンの列をさらに備えた請求項１に記載のガスタービンエンジン用のタービン構造。
7. 上記一体型ドラムロータは、該一体型ドラムロータを隣接構造に接続可能とする一体に形成されたフランジを備えることを特徴とする請求項１に記載のガスタービンエンジン用のタービン構造。
8. 上記ドラムロータを上記隣接構造に接続するボルト・ナット構造をさらに備えた請求項７に記載のガスタービンエンジン用のタービン構造。
9. 請求項１に記載のタービン構造をガスタービンエンジンのタービンセクション内に組み付ける方法であって、
   上流側にある１組のタービンブレードを一体型ドラムロータに取り付けた状態で、該一体型ドラムロータを組み付ける組付ステップを含み、かつ、
   上記組付ステップは該一体型ドラムロータを隣接構造に接続することを含むことを特徴とするタービン構造をガスタービンエンジンのタービンセクション内に組み付ける方法。
10. 上記組付ステップの後に、上記一体型ドラムロータに対して第１の列のステータベーンを組み付けることをさらに含んだ請求項９に記載のタービン構造を組み付ける方法。
11. 上記第１の列のステータベーンの下流側にある上記一体型ドラムロータに、第２の組のタービンブレードを取り付けることをさらに含んだ請求項１０に記載のタービン構造を組み付ける方法。
12. 上記第２の組のタービンブレードの下流側に第２の列のステータベーンを組み付けることと、その後に上記第２の列のステータベーンの下流側に第３の組のタービンブレードを組み付けることと、をさらに含んだ請求項１１に記載のタービン構造を組み付ける方法。
13. １列のタービンブレードおよび１列のステータベーンを備えた第１の構造と、
    上記第１の構造に取り付けられた第２の構造と、
    を含み、かつ、
    上記第２の構造は、
    一体型ドラムロータと、
    上記一体型ドラムロータに取り付けられかつ互いに離間した複数列のタービンブレードと、を含み、
    上記ドラムロータは、一体に形成された複数のナイフ部材を備えることを特徴とするガスタービンエンジンのタービンセクション。
14. 上記第２の構造は、上記タービンセクションにおいて少なくとも最後の２段を構成することを特徴とする請求項１３に記載のガスタービンエンジンのタービンセクション。
15. 上記第２の構造は、軸方向に互いに離間しかつ上記タービンブレードを支持する複数のタービンディスクを含むことを特徴とする請求項１３に記載のガスタービンエンジンのタービンセクション。
16. 上記複数列のタービンブレードにおいて隣り合う少なくとも２列のタービンブレードの間に設けられた少なくとも１列のステータベーンをさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載のガスタービンエンジンのタービンセクション。

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