JP5970020B2 - タービンのブレード - Google Patents

Description

本発明は、タービン、詳細にはタービンのブレード、より詳細にはロータディスクに対してブレードを軸方向で固定するためのロッキング部材を備えたブレードに関する。

ガスタービンは一般に、ロータディスクに取り付けられたブレードを含む、ロータアセンブリを有している。各ブレードは、根元部と、プラットホームと、翼部とを有している。各ブレードの根元部は、ディスクの周面にしっかりと取り付けられるにもかかわらず、なお熱膨張用の空間を有することができるようにするために、大抵いわゆる「もみの木」構造になっている。ロータディスクに対するブレードの「もみの木」取付け部は、ロータディスクに対するブレードの半径方向及び周方向の運動を、半径方向の遠心力に抗して制限する点において有効である。しかしながら、ガスタービンエンジンの高速、高温の運転中に、ロータアセンブリを通る空気又はガスの軸方向流れは、一定の軸方向力をブレードに加えるので、ブレードの根元部を、ロータディスクの周面に設けられた「もみの木」スロットに対して、軸方向に偏らせてしまう。軸方向力に抗してブレードを拘束するために、様々な保持システムを採用することが一般的な慣例となってきた。

通常の解決手段は、ロータディスクのスロットに対してブレードの根元部を固定するためのタブワッシャーを用いることである。しかしながら、タブワッシャーは取付けの際に折り曲げる必要があり、このことは、取付けプロセスの複雑さを増大させ且つミスを生ぜしめかねない。

特許文献１は、連続ワイヤ型リテーナと、概ね円筒形のリテーニングプレートと、スプリットリテーナリングとを含むブレード保持アセンブリを開示している。個々のリテーニングエレメントを収容するために、ロータディスク及びブレードの根元部から、環状の溝又は切欠きが機械加工されている。

特許文献２は、半径方向内側及び外側のスロットに支持されていて、スロット内のブレード根元部の軸方向移動を防止する保持板を開示している。ディスクに対する保持板の周方向移動を防止するために、隣接した保持板対の間にロッキング部材が挿入されている。ロッキング部材自体は、それ自体をディスクに係止するために、ディスクと相互作用する。

前記引用文献から判るように、目下の軸方向保持システムは、取付けプロセス中に更なる加工を必要とするか、又は複雑な構造を有しており、このことは、製品の高いコスト及び欠陥のより高い確率を生ぜしめる。

ＵＳ４３４９３１８ ＥＰ０７６１９３０

本発明の目的は、ロータディスクに対してブレードを軸方向で固定するための単純なロッキング部材を備えたタービンブレードを提供することにある。

本発明の別の目的は、ロッキング部材の取付けプロセス中の、フェイルセーフ手段を提供することにある。

前記目的は、翼部と、プラットホームと、ロータディスクの取付けスロット内に滑り込ませて受容されるように構成された根元部とを有するタービンのブレードによって達成される。ブレードは更に、根元部に配置されており且つロータディスクに対してブレードを軸方向に固定するためにロータディスクに係合されたロッキング部材を有している。

本発明の１つの可能な実施の形態では、ロッキング部材は、根元部とロータディスクとの間に配置されたロッキングピンであり、このロッキングピンは、根元部に設けられた第１の溝に係合する第１の突起と、ロータディスクに設けられた第２の溝に係合する第２の突起とを有している。

本発明の１つの可能な実施の形態では、第１及び第２の突起は、第１及び第２の溝にそれぞれ受容されるように、ロッキングピンの一方の端部に配置されている。

本発明の１つの可能な実施の形態では、ロッキングピンは、ロータの軸方向に見てブレードに隣接して配置された構成部材に当接する第３の突起を、ロッキングピンの他方の端部に有している。

本発明の１つの可能な実施の形態では、前記構成部材は、ロッキングピンの第３の突起に係合する回転防止部材を備えたヒートシールドを有している。

本発明の１つの可能な実施の形態では、ロッキングピンの第１の突起と第２の突起とが、それぞれ第１の溝と第２の溝に係合したときに、回転防止部材が、ロッキングピンの第３の突起に係合するように、回転防止部材は寸法設定され且つ位置決めされている。

本発明の１つの可能な実施の形態では、ロッキング部材又はロッキングピンは、根元部の両側に配置されている。

本発明の技術的な解決手段により、ロータディスクに対してブレードを軸方向で固定するための、単純で費用効率の高い軸方向ロッキングシステムを備えたブレード、及び取付けプロセス中のフェイルセーフ手段が提供される。

以下に、様々な実施の形態に基づき図面を参照して、本発明をより詳しく説明する。
本発明の実施の形態によるロッキングピンを備えた、タービンのブレードアセンブリの概略的な斜視図である。 図１に示したブレードアセンブリの正面図である。 ブレードアセンブリの側方断面図である。

図１には、本発明の実施の形態によるタービンのブレードアセンブリの概略図が示されている。ブレード１００は、翼部１１１と、プラットホーム１１２と、根元部１０１とを有している。「もみの木」型の根元部は、ロータディスク１０２の取付けスロット内に収容されるように構成されている。根元部１０１の全体を示すために、図１にロータディスク１０２は示していないが、図３では見えている。図３には、根元部１０１とロータディスク１０２のアセンブリの断面図が示されている。

本発明の実施の形態では、ブレード１００は更に、根元部１０１に配置され且つロータディスク１０２に係合するロッキング部材を有しており、これにより、ロータディスク１０２に対してブレードを軸方向で固定している。

本発明の好適な実施の形態において、ロッキング部材は、図１に示すようにロッキングピン１０６として構成されている。ロッキングピン１０６は、根元部１０１とロータディスク１０２との間に配置されており、これは図３の断面図から明らかである。図１及び図２を参照すると、第１の突起１０７と第２の突起１０８とが、それぞれロッキングピン１０６に半径方向に向けられて配置されている。第１の溝１０４が、第１の突起１０７を受容するために、根元部１０１に配置されている。第２の溝１０５が、第２の突起１０８を受容するために、ロータディスク１０２に配置されている。

本発明の好適な実施の形態において、第１の突起１０７と第２の突起１０８とは、ロッキングピン１０６の一方の端部において半径方向に向けられて配置されている。第１の溝１０４と第２の溝１０５は、それぞれ根元部１０１とロータディスク１０２において、第１の突起１０７と第２の突起１０８を受容するために相応の位置に形成されている。しかしながら、２つの突起は必ずしもロッキングピン１０６の同じ端部に配置されるわけではない、という点に当業者は注意すべきである。例えば、突起１０７，１０８は、これらがそれぞれ対応する溝内に受容される限りは、ロッキングピン１０６の軸方向に沿ってずらされていてもよい。

本発明の好適な実施の形態において、第３の突起１０９が、突起１０７，１０８が配置されている一方の端部とは反対の側の、ロッキングピン１０６の他方の端部に配置されている。図１に示したように、ヒートシールド１０３が、軸方向に見てブレードの根元部１０１に隣接して配置されている。ヒートシールド１０３は、回転防止部材１１０を有している。回転防止部材１１０は、ロッキングピン１０６の第１の突起１０７と第２の突起１０８が、それぞれ第１の溝１０４と第２の溝１０５に係合したときに、回転防止部材１１０がロッキングピン１０６の第３の突起１０９に係合するように寸法設定され且つ位置決めされている。

取付けプロセス中に、ブレード１００とロータディスク１０２とを組み付けた後で、ロッキングピン１０６が、根元部１０１とロータディスク１０２との間に挿入される。挿入後に、ロッキングピン１０６を所定の度数だけ回動させる必要があり、これにより、第１及び第２の突起１０７，１０８を、対応する溝１０４，１０５内にそれぞれロックすることができる。しかしながら、突起１０７，１０８及び溝１０４，１０５は、ロッキングピン１０６の挿入後は見えなくなってしまうので、ピンが所定の位置に取り付けられているかどうか、評価することは困難である。この問題は、回転防止部材１１０の配置及び上述した、回転防止部材１１０の、ピン１０６の第３の突起１０９との係合によって解決される。この場合、回転防止部材１１０は、ロッキングピン１０６のための位置決め部材として働いてもよい。特に、ロッキングピンが取り付けられた後で、ヒートシールド１０３が、軸方向に見て根元部１０１に隣接して取り付けられる。しかしながら、ロッキングピン１０６が所定の位置に位置していないと、回転防止部材１１０は、第３の突起１０９で止まって動かなくなる。この場合、ヒートシールド１０３を所定の位置に取り付けることはできない。ロッキングピン１０６がロック位置に回動されているときにのみ、ヒートシールド１０３を正しく取り付けることができ、回転防止部材１１０は、第３の突起に係合させられる。したがって、ロッキングピンを取り付けるためのフェイルセーフ機構が達成されている。

回転防止部材は、ロッキングピンを取り付けるためのフェイルセーフ機構が得られる限りは、ヒートシールドとは別の構成部材に配置されていてもよい、ということに当業者は注意すべきである。

付加的に、図３に示したように、ロッキングピン１０６は各根元部１０１の両側に配置され得る。

本発明を、限定的な数の実施形態にのみ関連して詳細に説明してきたが、本発明がそのような、説明した実施形態に限定されるものではない、ということは容易に理解される。むしろ、本発明は、説明していない（但し本発明の思想及び目的に見合った）任意の数の変化態様、択一的な態様、代替的な態様、又は同等の装置を組み合わせて変化させることができる。更に、本発明の様々な実施形態を説明してきたが、本発明の態様は、説明した実施形態のうちのいくつかのみを包含していればよいということが理解されるべきである。よって、本発明は上述した説明によって限定されるものではなく、添付の請求項の範囲によってのみ限定されるものである。

１００ ブレード
１０１ 根元部
１０２ ロータディスク
１０３ ヒートシールド
１０４ 第１の溝
１０５ 第２の溝
１０６ ロッキングピン
１０７ 第１の突起
１０８ 第２の突起
１０９ 第３の突起
１１０ 回転防止部材
１１１ 翼部
１１２ プラットホーム

Claims (3)

1. 翼部と、プラットホームと、ロータディスクの取付けスロット内に滑り込ませて受容されるように構成された根元部とを有するタービンのブレードにおいて、
   該ブレードが更に、前記根元部に配置されており且つ前記ロータディスクに対して前記ブレードを軸方向で固定するために前記ロータディスクに係合されたロッキング部材を有しており、
   前記ロッキング部材は、前記根元部と前記ロータディスクとの間に配置されたロッキングピンであり、該ロッキングピンは、前記根元部に設けられた第１の溝に係合する第１の突起と、前記ロータディスクに設けられた第２の溝に係合する第２の突起と、前記ロータディスクの軸方向に見て前記ブレードに隣接して配置された構成部材に当接する第３の突起と、を有しており、
   前記第１及び第２の突起は、前記第１及び第２の溝にそれぞれ受容されるように、それぞれ前記ロッキングピンの半径方向に向けられて、前記ロッキングピンの、前記構成部材から離れた側に配置されており、前記第３の突起は、前記ロッキングピンの、前記構成部材に近い側に配置されており、
   前記構成部材は、前記ロッキングピンの前記第３の突起に当接する回転防止部材を備えており、
   前記第１の突起と前記第２の突起が、それぞれ前記第１の溝と前記第２の溝に受容され、前記ロッキングピンがロック位置に回動されているときには、前記回転防止部材が前記第３の突起に当接するとともに、前記ロッキングピンが所定のロック位置に位置していないときには、前記構成部材の取り付けを阻害するように、前記第３の突起が構成されていることを特徴とする、タービンのブレード。
2. 前記構成部材は、ヒートシールドを有している、請求項１記載のブレード。
3. 前記ロッキングピンは、前記根元部の両側に配置されている、請求項１又は２記載のブレード。