JP4971455B2 - タービン羽根アセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、特にガスタービンのためのタービン羽根アセンブリに関する。

タービンディスクにおける羽根のロックは、機関運転中に羽根が緩まないように行われなければならない。高圧タービンの羽根の場合、ロッキング板は、従来、過剰な漏れを阻止するために冷却空気の安全性及びシールを提供するために使用されており、これらの板は、一連の組立て技術を使用して組み立てられる。しかしながら、羽根が、完全な機関セットとしてディスクに組み付けられる場合（例えば根元部分角度とプラットフォーム角度とが異なる場合）、ディスクにおける溝と羽根とは完全なリングであるので従来の板を取り付けることは不可能であり、したがって、新規な方法が必要とされている。

羽根のロックは、従来、羽根の対をディスクに固定するためのロッキング条片を使用して達成されるか、又は、改良されたシールが必要とされる場合、ロッキング板の使用は、構成部材における周方向溝に位置する羽根及びディスクを固定するために使用されていた。

欧州特許出願公開第１６５７４０４号明細書は、ロータにおける軸方向溝に取り付けられたタービン羽根を備えたターボエンジンのロータを開示している。タービン羽根は、ロッキング板によって軸方向に移動することを阻止されている。菱形のロッキング板が、ロータにおける２つの溝とタービン羽根との間の空間に挿入され、タービン羽根は、次いで、タービン羽根を固定するように菱形の縁部が溝内に係合するように回転させられる。

米国特許第５６６２４５８号明細書は、保持板を備えたガスタービン機関の高圧圧縮機のための羽根付きロータを開示している。保持板は、半径方向で内側及び外側のスロットにおいて支持されており、スロットにおける羽根の根元部分の軸方向移動を阻止している。全ての保持板が負荷スロットに挿入されると、２つの最後の保持板の間の間隙を閉鎖するためにロッキング部材が挿入される。ディスクに対する周方向移動を阻止するために、保持板の隣接する対の間にロッキング部材が配置される。ロッキング部材は、形状が負荷スロットと対応する下側部分を有している。ロッキング部材は、半径方向内側スロット内に突出するように、負荷スロットよりも軸方向に延びている。

英国特許第２２５８２７３号明細書は、ガスタービンのロータ羽根のためのロッキング配列を開示している。ロッキング配列は、複数の羽根の根元部分に亘って延びた板を含む。羽根は、ロータディスクと一体的な保持フックと、羽根の根元部分との間に捕捉されている。それぞれの板は、弾性的に取り付けられたフックを有しており、これらのフックは、所定の位置に配置されている場合に、板の回転を阻止する。板は、フックを押圧することによって解放されることができる。
英国特許第９０５５８２号明細書は、特にガスタービンのためのタービン羽根アセンブリを開示しており、このタービン羽根アセンブリは、タービンディスクと、タービンディスクの切欠に挿入されたロータ羽根と、タービンディスク及びロータ羽根における縁部を備えた円形の溝の内部に配置されたロッキング板とを有している。
米国特許第３６５６８６５号明細書は、ディスクにおける保持溝に取り付けるためのロッキング板を開示しており、ディスクの外側フランジは、羽根スロットによって交差されるように不連続である。ロッキング板は、半径方向外側において突出部を有しており、この突出部は、全ての羽根がディスクに取り付けられた後にロッキング板の挿入を可能にする。

発明の目的
本発明の目的は、シール及びロックに関して、改良された羽根付きディスクアセンブリを提供することであり、この場合、タービン羽根設計の構成は、全ての羽根が同時にタービンディスクに装着されることができることを意味する。

この目的は、請求項１によるタービン羽根アセンブリによって解決される。従属請求項は発明のさらなる発展を定義している。

特にガスタービンの、本発明のタービン羽根アセンブリは、タービンディスクの溝に挿入されたロータ羽根を備えたタービンディスクと、タービンディスクとロータ羽根とにおける縁部を備えた円形の溝の内部に配置されたロッキング板とを含む。タービンディスクの中央に向けられたロッキング板の縁部は、突出部を提供することによって凹凸を有している。タービンディスクの円形の溝の縁部の一部も、凹部を提供することによって凹凸を有しており、縁部の凹部は、ロッキング板の突出部にはまり合う。

ロッキング板は、機関運転中に羽根を保持し、このことは安全のために必要である。ロッキング板は、過剰な漏れを回避するために冷却空気のシールをも提供する。ロッキング板の凹凸のある縁部は、全てのタービン羽根がディスクに取り付けられた後でさえもタービンディスクの円形の溝の縁部の凹凸のある挿入部分に挿入することを許容する。挿入部分の凹部と、ロッキング板の突出部とは、溝にロッキング板を挿入することができるように、対応している。

発明の有利な発展において、ロッキング板は、ばね力を与えられている。これは、機関運転中に羽根を保持する。さらに、ばね力は、ディスクの後面に対してシールするための所要の力を提供し、高圧タービンの羽根の内部を冷却するための高圧冷却空気の漏れを阻止する。

別の利点は、ばね力を与えられたロッキング板は、薄板金から容易に形成されることができ、このことは、機械加工される択一例に対して著しいコスト低減を提供する。

ロッキング板は、ばね力を提供するために、凹凸のある縁部において又は凹凸のある縁部の近傍において、及び／又は凹凸のある縁部とは反対側に位置する縁部において又は凹凸のある縁部とは反対側に位置する縁部の近傍において、少なくとも１つの曲げられた部分を有することができる。

ロッキング板は、少なくとも１つの曲げられた部分の外側に平らな部分をも有することができ、このことは、タービンディスクに平らに当接することを可能にし、これにより良好なシールを提供する。

さらに、ロッキング板は、最終的な変形可能な閉鎖板によって固定されることができる。変形可能な閉鎖板は、周方向でロッキング板を固定するために、タービンディスクの円形の溝の縁部の凹凸のある部分に配置されている。

発明の別の特徴、特性及び利点は、添付の図面を参照した発明の実施形態の以下の説明から明らかになるであろう。

タービン羽根アセンブリの斜視図である。 ロッキング板を備えたタービン羽根アセンブリの斜視図である。 ロッキング板を備えたタービン羽根アセンブリの断面図である。 ロッキング板及び閉鎖板を備えたタービン羽根アセンブリの図である。

実施形態の詳細な説明
図１は、タービン羽根２を備えたタービン羽根アセンブリを示しており、このタービン羽根アセンブリは、上側部分７と、翼５と、プラットフォーム３と、縁部１０を備えた溝１１と、タービン羽根根元部分６と、タービンディスク４とを有しており、タービンディスク４は、切欠８と、凹部１５を備えた凹凸のある部分１４を含む縁部１２を備えた円形の溝１３（図３参照）とを有している。

タービン羽根２はガスタービンにおいて使用され、ガスタービンにおいて、高温の加圧されたガスが、タービン羽根を移動させひいてはロータを駆動するために、ロータに固定された翼を備えたタービン羽根に向かって案内される。ロータは複数のタービンディスク４を有する。タービン羽根２は、タービンディスク４の切欠８に挿入されたタービン羽根根元部分６によってタービンディスク４に取り付けられている。図１における切欠８は、多かれ少なかれ端部及び後面に対して垂直に延びるようにディスク４を軸方向に貫通して延びているが、切欠は場合によっては、多かれ少なかれディスクの端部及び後面に対して接線方向に延びるように向けられていることができる。

タービン羽根２のプラットフォーム３は、翼５とタービン羽根の根元部分６との間において、タービンディスク４の円周領域に対して実質的に平行に配置されている。タービン羽根２における溝は、全てのタービン羽根２が組み付けられている場合にプラットフォーム３の底部側に沿って延びた完全な溝１１の円弧を形成する。溝１１の縁部１０は、溝１１の底部に対して直角に配置されている。タービンディスク４における円形の溝１３は、タービンディスク４の円周から間隔を置いて配置されており、溝１３の底部に対して直角な縁部１２を有している。縁部１２は、凹部１５を備えた凹凸のある部分１４を有している。

タービン羽根２がタービンディスク４に組み付けられた場合、タービン羽根２における溝１１は、タービンディスク４における円形の溝１３と同じ平面に位置する。溝１１及び１３と、凹部１５を備えた凹凸のある部分１４とは、図２に示されているようにロッキング板を挿入及び保持するために設けられている。

図２には、タービン羽根２と、タービンディスク４と、ロッキング板１６とを備えたタービン羽根アセンブリが示されている。

タービン羽根２は、図１及び図３に示されているようにタービンディスク４に取り付けられている。この実施形態によるロッキング板１６は薄板金から形成されている。ロッキング板は、扱いやすさのための丸味付けられた角隅を備えた実質的に平坦なボディ２２を有する。ロッキング板は、さらに、凹凸のある縁部と、凹凸のある縁部とは反対側の、ボディ２２の曲げられた部分２４である凹面状の縁部とを有している。凹凸のある縁部は２つの突出部１８を有している。曲げられた部分２６は、平坦なボディ２２と、凹凸のある縁部の突出部１８との間に配置されている。しかしながら、曲げられた部分は、突出部内へ延びているか、突出部においてのみ形成されていることもできる。

ロッキング板１６は、凹面状の縁部を溝１１の縁部１２の背後に配置し、突出部１８を凹部１５内に配置することによってタービンディスク４の円形の溝１３内に凹凸のある部分１４を挿入することによって、円形の溝１１及び１３に挿入される。次いで、ロッキング板は、周方向に移動させられ、次のロッキング板が挿入されることができる。板１６は予備成形されているので、板はばね力を提供し、溝アセンブリ内にプレスばめされなければならない。溝に挿入されると、ばね力は平坦な部分２２をディスク４の面に対して押し付け、このことは良好なシール効果を提供する。

図３は、ロッキング板を挿入した後の、線Ａ−Ａに沿った、図２によるタービン羽根アセンブリの断面図を示している。この図では、ロッキング板が外側部分において曲げられた平坦な板であることが容易に見られる。凹凸のある縁部の領域において、ボディ２２は二度曲げられており、これにより、中間の曲げられた部分２６はボディ２２の平坦な部分に対して角度を成して延びており、突出部１８は、ボディ２２の平坦な部分に対して平行になるように曲げられている。凹凸のある縁部とは反対側に位置する縁部は、ボディ２２の平坦な部分に対して角度を成して延びるように曲げられた、曲げられた部分２４によって形成されている。曲げることによって、ロッキング板は凹面状を有しており、これにより、ロッキング板をディスク４に対して押し付けるためのばね力が提供される。溝１１及び１３に係合することによって、曲げられた部分２４及び突出部１８は、ロッキング板を所定の位置に保持する。

図４は、タービン羽根２と、タービンディスク４と、ロッキング板１６とを備えたタービン羽根アセンブリを示している。

隣接するロッキング板１６の間の間隙を閉鎖する閉鎖板２０が設けられている。閉鎖板２０には、変形可能な下側部分が設けられており、これにより、閉鎖板が、タービンディスク４における溝１１の縁部１２の凹凸のある部分１４の突出部の背後に挿入されることができる。

作動中、ロッキング板１６及び閉鎖板２０は、タービン羽根２を切欠８に保持し（図１参照）、タービン羽根が軸方向に移動することを阻止する。

２ タービン羽根、 ３ プラットフォーム、 ４ タービンディスク、 ５ 翼、 ６ タービン羽根根元部分、 ７ 上側部分、 ８ 切欠、 １０ 縁部、 １１ 溝、 １２ 縁部、 １３ 縁部、 ２２ ボディ、 ２４，２６ 曲げられた部分

Claims (6)

1. タービン羽根アセンブリであって、
   タービンディスク（４）の切欠（８）に挿入されたロータ羽根（２）を備えたタービンディスク（４）と、タービンディスク（４）及びロータ羽根（２）における縁部（１０，１２）を備えた円形の溝（１１，１３）の内側に配置されたロッキング板（１６）とが設けられている形式のものにおいて、タービンディスク（４）の中心に向けられたロッキング板（１６）の縁部が、突出部（１８）を提供することによって凹凸を有しており、タービンディスク（４）の円形の溝（１３）の縁部（１２）の一部も、凹所（１５）を提供することによって凹凸を有しており、縁部（１２）の凹所（１５）が、ロッキング板（１６）の突出部（１８）とはまり合い、タービンディスク（４）とロータ羽根（２）とにおける縁部（１０，１２）を備えた円形の溝（１１，１３）内に配置された閉鎖板（２０）が設けられており、該閉鎖板（２０）には変形可能な下側部分が設けられており、これにより、閉鎖板を、タービンディスク（４）における溝（１１）の縁部（１２）の凹凸のある部分（１４）の突出部の背後に挿入することができることを特徴とする、タービン羽根アセンブリ。
2. タービン羽根アセンブリが、ガスタービンのタービン羽根アセンブリである、請求項１記載のタービン羽根アセンブリ。
3. ロッキング板（１６）がばね力を有する、請求項１又は２記載のタービン羽根アセンブリ。
4. ロッキング板（１６）が、凹凸を有する縁部において又は該凹凸を有する縁部の近傍において、及び／又は凹凸を有する縁部とは反対側に位置する縁部において又は凹凸を有する縁部とは反対側に位置する縁部の近傍において、少なくとも１つの曲げられた部分（２４，２６）を有する、請求項３記載のタービン羽根アセンブリ。
5. ロッキング板（１６）が、少なくとも１つの曲げられた部分の外側において平坦である、請求項４記載のタービン羽根アセンブリ。
6. ロッキング板（１６）が、薄板金から形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のタービン羽根アセンブリ。

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