JP4087729B2 - ガスタービンエンジンの振動抑制装置 - Google Patents

ガスタービンエンジンの振動抑制装置 Download PDF

Info

Publication number
JP4087729B2
JP4087729B2 JP2003080174A JP2003080174A JP4087729B2 JP 4087729 B2 JP4087729 B2 JP 4087729B2 JP 2003080174 A JP2003080174 A JP 2003080174A JP 2003080174 A JP2003080174 A JP 2003080174A JP 4087729 B2 JP4087729 B2 JP 4087729B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diameter
small
pin
hole
blades
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2003080174A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2004285931A (ja
Inventor
聡 河原田
計 高松
収 田口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2003080174A priority Critical patent/JP4087729B2/ja
Publication of JP2004285931A publication Critical patent/JP2004285931A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4087729B2 publication Critical patent/JP4087729B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービンエンジンの振動抑制装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ガスタービンエンジンにおけるタービンロータにあっては、回転軸に一体的に形成されたディスクの外周部に個別に製造された複数のブレードが設けられており、そのディスクとブレードとの結合構造にファーツリー構造(クリスマスツリー構造)を用いているものがある。また、ガスタービンエンジンの運転中には、タービンロータの上流に配置されたベーンの後流及び正圧分布により周期的に揚力が変化して各ブレードが励振する。この時、励振力の周波数とロータの固有振動数とが一致すると、強度上好ましくない共振が発生する。
【0003】
上記共振時の部材応力の低減を目的に、従来、ブレードの基部やミッドスパン部やティップ部に機械的な摩擦構造を設けたり、隣り合うブレード間に機械的な摩擦構造を設けたりして、振動の減衰を行うようにした各種のダンパー構造が考案されかつ適用されてきた。例えば、ティップ部をティップシュラウド(ブレードの頂部で周方向両側に張り出す部分を有する形状)として形成し、隣り合うティップシュラウド間に埋め込み型のピンを挿入したものがある(例えば、特許文献1参照。)。また、上記ファーツリー構造にあっても、ディスクとブレードとの機械的な接触によりブレードの保持を行う構造であるため、減衰構造として機能し得る。
【0004】
【特許文献1】
USP3,752,599(第1図)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
それに対して、ディスクと共にブレード及びティップシュラウドまでを鋳造により一体に形成するブリスク型ロータのものにあっては、完全な一体構造であってファーツリー構造を持たないことから、振動減衰に対してはより厳しい構造である。同時に、上記したような減衰構造の多くは、構造や加工の面から、その適用が困難であるという問題がある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決して、簡単な構造でブレードの励振を抑制することを実現するために、本発明に於いては、タービンロータ(1)のディスク部(2)の外周面に放射状に一体に設けられた複数のブレード(3)と、前記複数のブレード(3)の各突出端を外囲するように前記複数のブレード(3)に一体に設けられかつ隣り合う前記ブレード(3)間で分割された複数のティップシュラウド(4)とを有し、前記複数のティップシュラウド(4)の隣り合う縁部(4a)間に所定の幅の間隙を設けると共に、前記隣り合う縁部(4a)間にピン係合孔(6)を形成し、前記ピン係合孔(6)にピン(5)が取り付けられ、前記ピン(5)が、小径頭部(5a)と、大径胴部(5b)と、前記小径頭部(5a)及び前記大径胴部(5b)間に設けられたテーパ状肩部(5d)とをそれぞれ同軸に有し、前記ピン係合孔(6)が、前記ティップシュラウド(4)の内周側に前記大径胴部(5b)に対応して設けられかつ径方向にクリアランスがある大径孔部(6b)と、前記ティップシュラウド(4)の外周側に前記小径頭部(5a)に対応して設けられかつ径方向にクリアランスがある小径孔部(6a)と、前記肩部(5d)と面接触し得るように前記大径孔部(6b)及び前記小径孔部(6a)間に設けられた凹状テーパ面からなる段部(6d)とを有し、前記ピン(5)が、前記小径頭部(5a)を前記小径孔部(6a)に挿入後に前記小径孔部(6a)よりも拡径させる塑性変形により、軸線方向にがたを有して抜け止めされているものとした。
【0007】
これによれば、タービンロータにブレード及びティップシュラウドを一体に設けた構造のものにおいてタービンロータの上流に配置されたベーンの後流及び正圧分布により周期的に揚力が変化して各ブレードが励振しようとする場合に、互いに分割された各ティップシュラウド間にピンががたをもって保持されていることから、ティップシュラウドに設けたピン係合孔にピンが摺接することによる減衰効果が得られるため、ブレードの励振を抑制し得る。
【0008】
また、運転中の遠心力によりピンの肩部がピン係合孔の段部に押し付けられ、両者間の摺接により減衰効果を発揮し得るため、簡単な構造でブレードの励振を抑制し得る。
【0009】
さらに、ピンのピン係合孔への取り付け作業を、ティップシュラウドの内周側からピンをピン係合孔に挿入し、その挿入後に小径頭部の拡径という簡単な加工で行うことができる。小径頭部の拡径は、停止中のピンの抜け止めのためであり、大きな強度を必要としないため簡単な加工で良く、取り付け作業が容易である。特に、前記小径頭部の突出端面にすり鉢状凹部が設けられていると良い。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図面に示された具体例に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【0011】
図1は、本発明が適用されたガスタービンエンジンのタービンロータの一部を拡大して示す要部斜視図である。本タービンロータ1にあっては、図示されない回転軸に周方向から見てT字状断面のディスク部2が一体に形成されており、そのディスク部2の外周面には半径方向外向きに放射状に突出するように設けられた複数のブレード3が一体に形成され、さらにブレード3の突出端を外囲するようには複数のブレード3の各突出端にティップシュラウド4が一体に設けられている。これらディスク部2・ブレード3・ティップシュラウド4の形成は鋳造によるものであって良い。
【0012】
ティップシュラウド4は、各ブレード3に合わせて周方向に等分割されてもうけられている。その分割線は、図2に示されるようにタービンロータ1の軸線CLに対して斜めに交差している。また、各ティップシュラウド4の隣り合うもの同士間であって軸線CL方向中間部の位置にはピン5が装着されている。このようにすることにより、各ティップシュラウド4の軸線CL方向への変位を互いに防止することができる。
【0013】
図3(a)に示されるように、ピン5は、小径頭部5aと大径胴部5bとを同軸に有する略凸型断面形状をなし、隣り合うティップシュラウド4の分割線に臨む縁部(隣り合うもの同士の合わせ部)4a間のピン5を装着する部分にはピン5の略凸型断面形状に対応するピン係合孔としての段付き孔6が形成されている。小径頭部5aには、その突出端面に形成されたすり鉢状凹部5cが設けられている。また、ピン5の小径頭部5aと大径胴部5bとの間にはテーパ状肩部5dが設けられている。この肩部5dは大径胴部5bから小径頭部5aに向けて縮径する扁平な円錐面からなり、その肩部5dの頂角αは例えば100〜170度であって良い。
【0014】
図3(b)に示されるように平面視で円形をなす段付き孔6は、例えば放電加工により、あるいはドリルやエンドミルを用いて、ピン5の小径頭部5aと大径胴部5bとの各径に適合する大きさに形成されている。すなわち、小径頭部5aの外径よりも若干大きい小径孔部6aと、大径胴部5bの外径よりも若干大きい大径孔部6bと、さらに小径孔部6aの大径孔部6b側とは相反する側に形成された窪み部としてのテーパ孔6cとにより段付き孔6が形成されている。上記径違いにより、それぞれの径方向に若干のクリアランス(がた)がある。なお、段付き孔6の上記肩部5dに対応する段部6dも同一頂角の凹状テーパ面に形成されている。
【0015】
このようにして構成されたピン5及び段付き孔6を用いたティップシュラウド4間の結合要領について以下に示す。図3(a)の矢印Aに示されるようにピン5を段付き孔6に挿入すると、ピン5の肩部5dが段付き孔6の段部6dに衝当し、その状態で図4に示されるように小径頭部5aの凹部5cを広げて、小径頭部5aを拡径して段付き孔6の対応する窪み部6cに係合し得るようにする。なお、この拡径量は、段付き孔6に対してその軸線方向にピン5が若干のがたを有する程度にする。このようにして、ピン5をティップシュラウド4に取り付ける。
【0016】
上記したようにピン5が取り付けられた状態のタービンロータ1が回転すると、ピン5は、遠心力によりティップシュラウド4の段部6dに肩部5dが押し付けられる。この時、従来例で述べたような原因でブレード3が振動すると、段付き孔6に対してピン5が上記したように径方向及び軸線方向にがたを有していることから、段部6dと肩部5dとの間などで微少な滑りが生じ、段付き孔6とピン5との取り付け構造が減衰装置として働く。これにより、ティップシュラウド4を分割していないもの(ピン無し)に対して、同一試験で約3割以上の制振効果が得られた。
【0017】
なお、ピン5の材質にあっては、タービンロータ1における高温・高圧・振動に耐え得るものとして例えばニッケル基材であって良い。また、小径頭部5aを拡径してピン5を段付き孔6に取り付けるようにしているが、運転中には遠心力により肩部5dが段部6dに押し付けられるため、小径頭部5aの拡径部は停止時のピン5の脱落防止程度あって良く、その強度や経年劣化などは問題とならない。
【0018】
また、上記図示例では、ピン5の取付位置をティップシュラウド4の分割線の中点としたが、ほぼ中点であって良いことは言うまでもなく、さらに、問題となる共振モードに対して最も制振が期待できる位置(分割線上の任意の位置)に配置すると良い。また、ピン5の大きさ、並びに頂角αの設定にあっては、遠心力による荷重の大きさや制振特性を考慮して決定することが好ましく、適用対象のエンジン毎に設計変更すると良い。
【0019】
【発明の効果】
このように本発明によれば、タービンロータにブレード及びティップシュラウドを一体に設けた構造のものにおいて、ティップシュラウドを分割し、その分割部にピンを取り付けるという簡単な構造でブレード間の振動を抑制することができると共に、そのような簡単な構造によりメンテナンス性にも優れ、製造容易なブリスク型タービンロータを実現し得る。
【0020】
特に、小径頭部及び大径胴部からなるピン形状とすることにより、その小径頭部及び大径胴部間のテーパ状肩部を対応するピン係合孔の段部と面接触し得るようにすることにより、運転中の遠心力によりピンの肩部がピン係合孔の段部に押し付けられ、両者間の摺接により減衰効果を発揮し得るため、簡単な構造でブレードの励振を抑制し得る。さらに、ピンの小径頭部を拡径させる塑性変形加工によりピンを抜け止めすることにより、ピンのピン係合孔への取り付け作業を、ティップシュラウドの内周側からピンをピン係合孔に挿入し、その挿入後に小径頭部の拡径という簡単な加工で行うことができる。小径頭部の拡径は、停止中のピンの抜け止めのためであり、大きな強度を必要としないため簡単な加工で良く、取り付け作業が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用されたガスタービンエンジンのタービンロータの一部を拡大して示す要部斜視図。
【図2】図1の矢印II線から見たティップシュラウドの平面図。
【図3】(a)は図2の矢印IIIa−IIIa線に沿って見た段付き孔及びピンを示す図であり、(b)は(a)の矢印IIIb線から見た要部平面図。
【図4】段付き孔へのピンの取付状態を示す要部破断側面図。
【符号の説明】
1 タービンロータ
2 ディスク部
3 ブレード
4 ティップシュラウド
4a 縁部
5 ピン
6 段付き孔(ピン係合孔)
5a 小径頭部
5b 大径胴部
6a 小径孔部
6b 大径孔部
6d 段部

Claims (2)

  1. タービンロータのディスク部の外周面に放射状に一体に設けられた複数のブレードと、前記複数のブレードの各突出端を外囲するように前記複数のブレードに一体に設けられかつ隣り合う前記ブレード間で分割された複数のティップシュラウドとを有し、
    前記複数のティップシュラウドの隣り合う縁部間に所定の幅の間隙を設けると共に、前記隣り合う縁部間にピン係合孔を形成し、
    前記ピン係合孔にピンが取り付けられ
    前記ピンが、小径頭部と、大径胴部と、前記小径頭部及び前記大径胴部間に設けられたテーパ状肩部とをそれぞれ同軸に有し、
    前記ピン係合孔が、前記ティップシュラウドの内周側に前記大径胴部に対応して設けられかつ径方向にクリアランスがある大径孔部と、前記ティップシュラウドの外周側に前記小径頭部に対応して設けられかつ径方向にクリアランスがある小径孔部と、前記肩部と面接触し得るように前記大径孔部及び前記小径孔部間に設けられた凹状テーパ面からなる段部とを有し、
    前記ピンが、前記小径頭部を前記小径孔部に挿入後に前記小径孔部よりも拡径させる塑性変形により、軸線方向にがたを有して抜け止めされていることを特徴とするガスタービンエンジンの振動抑制装置。
  2. 前記小径頭部の突出端面にすり鉢状凹部が設けられてい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の振動抑制装置。
JP2003080174A 2003-03-24 2003-03-24 ガスタービンエンジンの振動抑制装置 Expired - Fee Related JP4087729B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003080174A JP4087729B2 (ja) 2003-03-24 2003-03-24 ガスタービンエンジンの振動抑制装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003080174A JP4087729B2 (ja) 2003-03-24 2003-03-24 ガスタービンエンジンの振動抑制装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004285931A JP2004285931A (ja) 2004-10-14
JP4087729B2 true JP4087729B2 (ja) 2008-05-21

Family

ID=33294108

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003080174A Expired - Fee Related JP4087729B2 (ja) 2003-03-24 2003-03-24 ガスタービンエンジンの振動抑制装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4087729B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10648347B2 (en) 2017-01-03 2020-05-12 General Electric Company Damping inserts and methods for shrouded turbine blades

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014105533A1 (en) * 2012-12-28 2014-07-03 United Technologies Corporation Shrouded turbine blade with cut corner
CN109026172B (zh) * 2018-09-25 2024-02-02 中国船舶重工集团公司第七0三研究所 一种自带冠叶片带状阻尼拉筋条减振结构

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10648347B2 (en) 2017-01-03 2020-05-12 General Electric Company Damping inserts and methods for shrouded turbine blades

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004285931A (ja) 2004-10-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4017216B2 (ja) タービンブレードのダンパ及びシール
JP5613764B2 (ja) ターボ機械用羽根車
JP5726747B2 (ja) ブレードをディスクに係止する軸方向保持装置を備えたタービンホイール
US8231352B2 (en) Vibration damper assembly
EP1867837B1 (en) Bucket vibration damper system
JP5283388B2 (ja) ターボ機械ファン用のロータディスク
JP5940060B2 (ja) タービンエンジンコンプレッサ用のステータの角度セクター、タービンエンジンステータ、およびそのようなセクターを含むタービンエンジン
JP5030813B2 (ja) ブリスク
US9188014B2 (en) Vibration damper comprising a strip and jackets between outer platforms of adjacent composite-material blades of a turbine engine rotor wheel
CA2615625C (en) Methods and apparatus for fabricating a rotor assembly
JP2004340144A (ja) タービンのバケット用振動ダンパ組立体
JP2002061645A (ja) 動圧型空気軸受
CN103244198A (zh) 涡轮组件
JP2007064074A (ja) 軸流タービン
EP3138999B1 (en) Damper pin for damping adjacent turbine blades and turbine engine
JP2012052523A (ja) タービンブレード組立体
JP2011106449A (ja) タービン動翼及びロータ
JP4087729B2 (ja) ガスタービンエンジンの振動抑制装置
JPH01167402A (ja) 機械的に制振されるタービン羽根車
JP4939613B2 (ja) タービン動翼
JP5692994B2 (ja) 動翼固定構造およびこれを備えた回転機械ならびに動翼着脱方法
JP5149831B2 (ja) タービン動翼の固定構造及びタービン
JPH1113404A (ja) 動翼の翼端シール機構
US20170037734A1 (en) Underplatform damping members and methods for turbocharger assemblies
JP2000130102A (ja) 回転機械翼端構造

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20051130

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070803

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070814

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20071010

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080129

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080221

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110228

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4087729

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110228

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120229

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130228

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130228

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140228

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees