JP6483995B2

JP6483995B2 - ロック用スペーサアセンブリ

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Publication number: JP6483995B2
Application number: JP2014207661A
Authority: JP
Inventors: クリスティアン・マイケル・ハンセン; マイケル・ジェームズ・ヒーリー; ブライアン・デンバー・ポッター
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2013-10-16
Filing date: 2014-10-09
Publication date: 2019-03-13
Anticipated expiration: 2034-10-09
Also published as: US20150101348A1; CN104712375B; CN104712375A; US9464531B2; JP2015078691A; DE102014114556A1; CH708767A2

Description

本発明は、概して、ターボ機械に関する。より具体的には、本発明は、ターボ機械のロータ羽根をロータディスクに固定するためのロック用スペーサアセンブリに関する。

ガスタービンまたは蒸気タービンなどの種々のターボ機械は、シャフトと、シャフトに結合した複数のロータディスクと、ロータディスクに取り付けられた種々のロータ羽根とを備える。従来のガスタービンは、その圧縮機およびタービン部分に、種々のロータ羽根をディスクに取り付けて有している回転可能なシャフトを備えている。各々のロータ羽根が、加圧された空気、燃焼ガス、または蒸気などの他の流体が流れる翼と、空気または流体の流れについて径方向内側の境界を定める翼の基部のプラットフォームとを備えている。

ロータ羽根は、典型的には取り外し可能であり、したがってロータディスクの外周に位置する相補的な取り付けスロットに係合するように構成されたＴ字形の根元部分などの適切な根元部分を備えている。根元は、ディスクの外周に形成された対応する軸方向または周方向のスロットに係合する軸方向進入の根元または周方向進入の根元のいずれかであってよい。典型的な根元は、最小の断面積の首部と、根元から取り付けスロット内に位置する１対の側方の凹所に延びる根元突出部とを備える。

周方向の根元については、ただ１つの取り付けスロットが、ロータディスクの前面および後面の全周を巡って周状に延びる前側および後ろ側の連続的な周方向のポストまたは輪の間に形成される。周状の取り付けスロットの断面形状は、ロータディスクの前側および後ろ側のポストまたは輪によって定められ、タービンの稼働時にロータ羽根の根元突出部と協働して個々の羽根を径方向について保持する側方の凹所を備える。

例えば、ガスタービンの圧縮機部分において、ロータディスクの外周を巡ってロータ羽根の段を完成させるために、ロータまたは圧縮機の羽根（具体的には、根元部分）が、周状のスロットの周囲において周状のスロットに挿入され、ロータ羽根の根元突出部を側方の凹所に接触させるべく約９０度回転させられる。ロータ羽根は、スロットの周囲に当接して係合できる翼の基部のプラットフォームを備えている。他の実施形態においては、隣接するロータ翼のプラットフォームの間において、スペーサを周状のスロットに設置することができる。ひとたびすべての羽根（および、スペーサ）が設置されると、取り付けスロットにおける最終的な残りの空間が、典型的には、技術的に広く知られているように、特別に設計されたスペーサアセンブリで埋められる。

周状のスロットへの最後のスペーサアセンブリの挿入を容易にするために使用される一般的な技術は、ロータディスクに軸対称でない装てんスロットを備えることである。種々の従来のスペーサアセンブリが、ロータディスクの装てんスロットの必要性をなくすように設計されている。しかしながら、これらのアセンブリは、複雑な装置を含む。これらの従来のアセンブリは、一般に、組み立てが難しく、製造が高価につき、ロータの不釣り合いにつながる可能性がある。したがって、ガスタービンの圧縮機および／またはタービンのロータ羽根など、ターボ機械の隣り合うロータ羽根のプラットフォームの間の最終的な空間において比較的容易に組み立てることができる改善されたロック用スペーサアセンブリについて、ニーズが存在する。

米国特許第８，１７６，５９８号明細書

本発明の態様および利点が、以下の説明において後述され、あるいは明細書から自明であると考えられ、もしくは本発明を実施することによって習得されるであろう。

本発明の一実施形態によれば、隣り合うロータ羽根のプラットフォームの間において周方向の取り付けスロットに挿入されるロック用スペーサアセンブリが提供される。ロック用スペーサアセンブリが、隣り合うロータ羽根のプラットフォームの間の空間にはまり込むように構成され、外面および内面を有しており、前記外面が取り付けスロットに突出するように構成された外形を有している第１の端部ピースと、前記プラットフォームの間の前記空間にはまり込むように構成され、外面および内面を有しており、前記外面が前記取り付けスロットに突出するように構成された外形を有している第２の端部ピースとを備え、前記第１および第２の端部ピースの前記内面が、互いにおおむね向かい合う。さらにロック用スペーサアセンブリは、前記内面の間を移動可能であるアクチュエータをさらに備え、このアクチュエータが、前記内面に係合するように構成された突出部を備えるとともに、この突出部から延びる複数の位置決め突起をさらに備え、これらの位置決め突起が前記第１の端部ピースおよび前記第２の端部ピースに定められた位置決めチャネルにはまり込むように構成されている。

本発明の別の実施形態によれば、ロータアセンブリが提供される。ロータアセンブリは、周方向に延びる連続的な取り付けスロットを定めている前側および後ろ側ポストを備えているロータディスクと、複数のロータ羽根とを備えており、前記複数のロータ羽根の各々が、複数のプラットフォームのうちの１つから延びており、前記複数のプラットフォームの各々が、内側に延びている根元によって前記取り付けスロットに固定されるロータアセンブリは、前記複数のプラットフォームのうちの少なくとも２つの間の空間に配置されるロック用スペーサアセンブリをさらに備える。ロック用スペーサアセンブリが、隣り合うロータ羽根のプラットフォームの間の空間にはまり込むように構成され、外面および内面を有しており、前記外面が取り付けスロットに突出するように構成された外形を有している第１の端部ピースと、前記プラットフォームの間の前記空間にはまり込むように構成され、外面および内面を有しており、前記外面が前記取り付けスロットに突出するように構成された外形を有している第２の端部ピースとを備え、前記第１および第２の端部ピースの前記内面が、互いにおおむね向かい合う。さらにロック用スペーサアセンブリは、前記内面の間を移動可能であるアクチュエータをさらに備え、このアクチュエータが、前記内面に係合するように構成された突出部を備えるとともに、この突出部から延びる複数の位置決め突起をさらに備え、これらの位置決め突起が前記第１の端部ピースおよび前記第２の端部ピースに定められた位置決めチャネルにはまり込むように構成されている。

本発明の別の実施形態によれば、ターボ機械が提供される。ターボ機械は、圧縮機部分、タービン部分、および前記圧縮機部分と前記タービン部分との間の燃焼器部分を備える。前記圧縮機部分または前記タービン部分の一方が、周方向に延びる連続的な取り付けスロットを定めている前側および後ろ側ポストを備えているロータディスクと、複数のロータ羽根とを備えており、前記複数のロータ羽根の各々が、複数のプラットフォームのうちの１つから延びており、前記複数のプラットフォームの各々が、内側に延びている根元によって前記取り付けスロットに固定される。前記圧縮機部分または前記タービン部分の一方は、前記複数のプラットフォームのうちの少なくとも２つの間の空間に配置されるロック用スペーサアセンブリをさらに備える。ロック用スペーサアセンブリが、隣り合うロータ羽根のプラットフォームの間の空間にはまり込むように構成され、外面および内面を有しており、前記外面が取り付けスロットに突出するように構成された外形を有している第１の端部ピースと、前記プラットフォームの間の前記空間にはまり込むように構成され、外面および内面を有しており、前記外面が前記取り付けスロットに突出するように構成された外形を有している第２の端部ピースとを備え、前記第１および第２の端部ピースの前記内面が、互いにおおむね向かい合う。さらにロック用スペーサアセンブリは、前記内面の間を移動可能であるアクチュエータをさらに備え、このアクチュエータが、前記内面に係合するように構成された突出部を備えるとともに、この突出部から延びる複数の位置決め突起をさらに備え、これらの位置決め突起が前記第１の端部ピースおよび前記第２の端部ピースに定められた位置決めチャネルにはまり込むように構成されている。

当業者であれば、本明細書を検討することによって、このような実施形態および他の実施形態の特徴および態様を、よりよく理解できるであろう。

当業者にとって、本発明の最良の態様を含む本発明の充分かつ本発明を実施可能にする開示が、添付の図面の参照を含む本明細書の残りの部分において、さらに詳しく説明される。

本発明の技術的範囲に包含される典型的なガスタービンの機能図である。周方向進入のロータ羽根における根元および取り付けスロットの構成の実施形態の一部分の断面図である。ロック用スペーサアセンブリを挿入することができる最終的な空間または装てん空間を含む典型的なロータディスクの一部分の斜視図である。本発明の主題の態様によるロック用スペーサアセンブリの実施形態の構成要素の分解図である。本発明の主題の態様によるロック用スペーサアセンブリの実施形態の順次の組み立ての図である。本発明の主題の態様によるロック用スペーサアセンブリの実施形態の順次の組み立ての図である。本発明の主題の態様によるロック用スペーサアセンブリの実施形態の順次の組み立ての図である。本発明の主題の態様によるロック用スペーサアセンブリの実施形態の順次の組み立ての図である。本発明の主題の態様によるロック用スペーサアセンブリの組み立てられた状態の実施形態の断面図であり、回転時の荷重の位置を示している。本発明の主題の態様によるロック用スペーサアセンブリの別の実施形態の構成要素の分解図である。本発明の主題の態様によるロック用スペーサアセンブリの別の実施形態の構成要素の分解図である。本発明の主題の態様によるロック用スペーサアセンブリの第１の端部ピースおよび第２の端部ピースの底面図である。

次に、本発明の現在の実施形態（その１つ以上の例が、添付の図面に示されている）を、詳細に説明する。詳細な説明においては、数字および文字による記号表示を、図中の各特徴を指して使用する。図面および説明における類似または同様の記号表示は、本発明の類似または同様の部分を指して用いられている。本明細書において使用されるとき、用語「第１」、「第２」、および「第３」は、或る構成要素を別の構成要素から区別するために入れ換え可能に使用することができ、個々の構成要素の場所または重要性を意味するものではない。用語「上流」および「下流」は、流路における流体の流れに対する相対的な方向を指す。例えば、「上流」は、流体が流れてくる方向を指し、「下流」は、流体が流れていく方向を指す。用語「径方向」は、特定の構成要素の軸方向の中心線に実質的に垂直な相対的な方向を指し、用語「軸方向」は、特定の構成要素の軸方向の中心線に実質的に平行な相対的な方向を指す。

各々の例は、本発明の説明の目的で提示されており、本発明を限定するものではない。実際、本発明において、本発明の技術的範囲および技術的思想から離れることなく、変更および変種が可能であることは、当業者にとって明らかであろう。例えば、或る実施形態の一部として例示または説明される特徴を、別の実施形態について使用して、またさらなる実施形態をもたらすことが可能である。このように、本発明は、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物の技術的範囲に含まれるような変更および変種を包含するように意図される。

本発明の典型的な実施形態を、例示の目的で、おおむねガスタービンの文脈において説明するが、本発明の実施形態が、蒸気タービンなど、シャフトとシャフトに結合した回転する羽根とを有する任意のターボ機械に適用可能であり、特許請求の範囲に特に記載されない限りは、ガスタービンに限られないことを、当業者であれば容易に理解できるであろう。

次に図面を参照すると、同一の数字が、すべての図を通して同じ構成要素を指し示しており、図１が、本発明の種々の実施形態を取り入れることができるターボ機械（この場合には、典型的なガスタービン１０）の一実施形態の機能図を示している。この開示が、ガスタービンに限られず、むしろ蒸気タービンまたは任意の他の適切なターボ機械がこの開示の技術的範囲および技術的思想に包含されることを、理解すべきである。図示のとおり、ガスタービン１０は、大まかには、ガスタービン１０の上流端に配置された圧縮機１４を含む圧縮機部分１２と、圧縮機１４の下流の少なくとも１つの燃焼器１８を有している燃焼部分１６と、燃焼部分１６の下流のタービン２２を含んでいるタービン部分２０とを備えている。シャフト２４が、圧縮機１４および／またはタービン２２を少なくとも部分的に貫いて、ガスタービン１０の軸方向の中心線２６に沿って延びている。特定の構成においては、シャフト２４が、複数の個別のシャフトで構成されてもよい。

複数のロータホイールまたはディスク２８が、圧縮機１４および／またはタービン２２においてシャフト２４に沿って同軸に配置されている。各々のロータディスク２８は、ロータディスク２８の周囲に周方向に間隔を空けつつ配置され、ロータディスク２８に着脱可能に固定される複数の径方向に延びるロータ羽根３０を、受け入れるように構成されている。ロータ羽根３０を、圧縮機のロータの羽根３２など、圧縮機１４において使用されるように構成でき、あるいはタービンバケットまたはタービンのロータの羽根３４など、タービン２２において使用されるように構成することができる。各々の羽根３０は、長手方向の中心線の軸３６を有し、前縁４０および後縁４２を有する翼部分３８を備えている。

稼働時、空気などの作動流体４４が圧縮機１４に導かれ、圧縮機１４において、燃焼部分１６に向かって導かれるときに、一つには圧縮機のロータ羽根３２によって徐々に圧縮される。圧縮された作動流体４６が、圧縮機１４から流れ、燃焼部分１６に供給される。圧縮された作動流体４６は、各々の燃焼器１８に分配され、燃焼器１８において燃料と混合され、可燃性の混合物をもたらす。可燃性の混合物が燃焼し、比較的高い温度および高い速度の燃焼ガス４８を生み出す。燃焼ガス４８が、タービン２２を通って導かれ、タービン２２において熱および運動エネルギがタービンのロータ羽根３４に伝えられることにより、シャフト２４を回転させる。特定の用途においては、シャフト２４が、電気を生成するために発電機（図示されていない）に接続される。

図２が、Ｔ字形の根元および取り付けスロットの構成を有する典型的なロータ羽根３０を備える典型的なロータディスク２８の一部分の拡大断面図である。図２に示されるように、各々のロータ羽根３０は、ガスタービン１０の稼働時に翼３８を過ぎる空気の流れ、燃焼ガスの流れ、または蒸気などの他の流体の流れについて径方向内側の境界の一部分をもたらすプラットフォーム５０をさらに備えることができる。さらに、各々のロータ羽根３０は、プラットフォーム５０から径方向内側に延びる一体の根元部分５２を備えている。根元部分５２は、技術的に広く知られているとおり、ロータディスク２８の前側および後ろ側のポストまたは輪要素５６によって定められる周方向に延びる取り付けスロット５４に滑り込み、この取り付けスロット５４に沿ってスライドする。

根元部分５２は、取り付けスロット５４内に定められ、輪要素５６の凹状の壁部分６２によって少なくとも部分的に定められる側方の凹所６０に収容される突出部５８を備えることができる。図２に提示した根元部分５２および取り付けスロット５４の構成が、あくまでも例示の目的のためのものにすぎず、根元およびスロットの構成が、本発明の主題の技術的範囲および技術的思想の範囲内で、幅広くさまざまであってよいことを、容易に理解できるであろう。

図３が、典型的なロータディスク２８の一部分の斜視図であり、特にロータディスク２８の前側および後ろ側の輪要素５６の間の取り付けスロット５４（図２）に設定された複数のロータ羽根３０を示している。図示のとおり、各々のロータ羽根３０が、プラットフォーム５０を備えている。図３に示されるとおり、従来のスペーサ６４が、技術的に広く知られているように、隣り合うロータ羽根３０のプラットフォーム５０の間に配置される。

隣り合うロータ羽根３０のプラットフォーム５０の間の周方向の幅Ｗを有している最終的な空間または装てん空間６６を、さらに詳しく後述される図４〜１２に示されるように、ロック用スペーサアセンブリ１００の種々の実施形態によって埋めることができる。最終的な空間または装てん空間６６は、通常は、ロータディスク２８へのロータ羽根３０の組み付けおよび／または取り外しの際に、ロータ羽根３０を取り付けスロット５４に挿入するために使用される。特定の実施形態において、ロック用スペーサアセンブリ１００を、圧縮機１４内に位置する圧縮機のロータの羽根３２および／またはタービン２２内に位置するタービンのロータの羽根３４など、隣り合うロータ羽根３０のプラットフォーム５０の間の最終的な空間６６を埋めるために使用できることを、理解すべきである。このように、ロック用スペーサアセンブリ１００が、おおむね隣り合うロータ羽根３０のプラットフォーム５０の間に設置されるものとして後述され、プラットフォーム５０およびロータ羽根３０は、圧縮機のロータ羽根３２またはタービンのロータ羽根３４の一部であってよく、どちらの用途も充分に包含される。

図４を参照すると、ロック用スペーサアセンブリ１００の実施形態が、分解図にて示されている。アセンブリ１００は、隣り合うロータ羽根３０のプラットフォーム５０の間の最終的な空間６６にはまり込むように構成された第１の端部ピース１５２および第２の端部ピース１５８を備えている。したがって、端部ピース１５２、１５８は、幅、長さ、厚さ、または任意の他の特徴によって端部ピース１５２、１５８をプラットフォーム５０間に挿入することが可能になるような任意の寸法設定を有することができる。例えば、端部ピース１５２、１５８は、通常は、隣り合う翼のプラットフォーム５０の間にぴったりとはまるような水平方向の幅Ｗ（図３）を有することができる。

第１の端部ピース１５２は、内面１５２ａおよび外面１５２ｂを備える。同様に、第２の端部ピース１５８は、内面１５８ａおよび外面１５８ｂを備える。外面１５２ｂ、１５８ｂは、図５に大まかに示されているように、おおむね取り付けスロット５４に突出するように構成された外形を有している。例えば、外面１５２ｂ、１５８ｂの外形は、輪要素５６の曲面を反映するように実質的に湾曲した上部を有することができる。さらに、この外形は、図示のＴ字形の取り付けスロット５４に突出するように輪要素５６と側方の凹所６０との間に形成された角において外方向に延びる底部を有することができる。外面１５２ｂ、１５８ｂが任意の所望の外形を有することができ、必ずしも図４および図５に示した特定の外形を有する必要がないことを、容易に理解できるであろう。外面１５２ｂ、１５８ｂの外形は、大きくは、取り付けスロット５４の特定の形状および構成に依存すると考えられる。

外面１５２ｂ、１５８ｂのそれぞれにアーチ形の溝１５６、１６２を設けることも、望ましいかもしれない。例えば、アーチ形の溝１５６、１６２を、端部ピース１５２、１５８上に低応力の地点または応力緩和のための場所をもたらすために備えることができる。図示のように、アーチ形の溝１５６、１６２は、輪要素５６と側方の凹所６０との間に形成される角において、外面１５２ｂ、１５８ｂに位置する。

図示の実施形態においては、内面１５２ａ、１５８ａが、図６に大まかに示されているように、端部ピース１５２、１５８が取り付けスロット５４に挿入されるときに互いにおおむね向かい合う。好ましくは、平面１５４、１６０が、それぞれ内面１５２ａ、１５８ａにおけるくぼみの一部を形成し、径方向に対する角度によって定められる。図示のとおり、径方向に対する角度は、好都合にはおおむね垂直な角度である。例えば、平面１５４、１６０の角度は、径方向に対して約８９度〜約９１度の間や、約９０度など、８６度〜９４度の間であってよい。

さらに、図示のようないくつかの実施形態においては、凹部２１０を、横方向における平面１５４、１６０の内側かつ平面１５４、１６０の間に位置する（組み立てられた状態において）など、平面１５４、１６０に隣接させて内面１５２ａ、１５８ａに定めることができる。これらの凹部２１０は、本明細書において説明される突出部１６６と内面１５２ａ、１５８ａとが、凹部２１０の位置において接触することを防止する。そのような凹部２１０の使用は、後述される突出部１６６の表面１６８、１７０と平面１５４、１６０との間の径方向の荷重の位置を好都合に案内および位置決めする。

さらに、図示のようないくつかの実施形態において、位置決めチャネル２１４を、おおむね横方向における平面１５４、１６０の外側に位置する（組み立てられた状態において）など、平面１５４、１６０に隣接させて内面１５２ａ、１５８ａに定めることができる。図１２に示されるように、各々の位置決めチャネル２１４は、内面１５２ａ、１５８ａに定められた位置決めチャネル２１４がおおむね長円形または円形の形状を定めるように、おおむねアーチ形であってよい。さらに、例えば図４〜１１に示されるように、典型的な実施形態における各々の位置決めチャネル２１４は、おおむねアーチ形の断面形状を有することができる。位置決めチャネル２１４は、本明細書において説明されるように、突出部１６６の位置決め突起を受け入れることによって、端部ピース１５２、１５８に対するアクチュエータ１６４の配置を容易にすることができる。

さらに、凹所１５７、１６３を、内面１５２ａ、１５８ａにそれぞれ形成することができる。図４に示されるとおり、凹所１５７、１６３は、端部ピース１５２、１５８の上部において内面１５２ａ、１５８ａに形成される。例えば図示のように矩形であってよい凹所１５７、１６３を、後述されるようにスペーサブロックの相補的なカラー１７７を受け入れるように構成することができる。したがって、凹所１５７、１６３の形状、深さ、および位置が、相補的な矩形のカラー１７７の構成に応じてさまざまでありうることを、理解すべきである。

さらに、図１０および１１に示されるとおりのいくつかの実施形態においては、凹所１５７、１６３が、おおむね径方向のくぼみ２０２、２０４を備えることができる。そのようなくぼみを、凹所１５７、１６３から径方向内側に延ばすことができ、後述されるようにスペーサブロックのカラー１７７から径方向内側に延びる相補的な突起２０６を受け入れるように構成することができる。したがって、くぼみ２０２、２０４の形状、深さ、および位置が、相補的な突起２０６の構成に応じてさまざまでありうることを、理解すべきである。

ロック用スペーサアセンブリ１００は、内面１５２ａ、１５８ａの間を移動することができ、そのような内面１５２ａ、１５８ａと係合するように構成されたアクチュエータ１６４をさらに備える。好ましくは、アクチュエータ１６４が、内面１５２ａ、１５８ａと係合するように構成された突出部１６６を備える。図示の実施形態においては、突出部１６６が、アクチュエータがＴ字形となるようにアクチュエータ１６４のベースから両方向に外側に延びている。突出部１６６は、径方向に対する角度によって定められる表面１６８、１７０を備えることができ、そのような角度は、平面１５４、１６０に関して上述したようにおおむね垂直であってよい。一般に、これらの角度による表面１６８、１７０は、内面１５２ａ、１５８ａのくぼみの一部を形成している平面１５４、１６０の形状および角度に一致する形状および角度を有することができる。

アクチュエータ１６４は、突出部１６６（例えば、突出部１６６の遠位端など）から延びる位置決め突起２１８をさらに備えることができる。各々の突起２１８は、典型的な実施形態においては、おおむねアーチ形の断面形状を有することができる。あるいは、各々の突起２１８が、チャネル２１４を反映でき、さらには／あるいはチャネル２１４にはまり込むことができる任意の適切な形状を有することができる。したがって、各々の突起２１８が位置決めチャネル２１４にはまり込み、アクチュエータ１６４を端部ピース１５２、１５８に対して位置決めすることができる。

図４、図８、および図９を参照すると、ロック用スペーサアセンブリは、スペーサブロック１７２および固定具１８４をさらに備えることができる。図示のとおり、スペーサブロック１７２は、内面１５２ａ、１５８ａの間に挿入されるように構成され、アクチュエータ１６４を受け入れるように構成された空洞１７４（図４および図８に隠れ線で示されている）を備えている。端部ピース１５２、１５８と同様に、スペーサブロック１７２も、隣り合うロータ羽根３０のプラットフォーム５０の間にはまり込むように構成される。したがって、スペーサブロック１７２は、内面１５２ａ、１５８ａの間に配置されるときに幅、長さ、厚さ、または任意の他の特徴によってスペーサブロック１７２をプラットフォーム５０間に挿入することが可能になるような任意の寸法設定を有することができる。例えば、スペーサブロック１７２は、通常は、プラットフォーム５０の間にぴったりとはまるような水平方向の幅Ｗ（図３）を有することができる。

スペーサブロック１７２は、スペーサブロック１７２の上部から側方に延びるカラー１７７をさらに備えることができる。カラー１７７を、内面１５２ａ、１５８ａに形成された凹所１５７、１６３に収容されるように構成することができる。図８に示されるとおり、スペーサブロック１７２が内面１５２ａ、１５８ａの間に挿入されるときに、カラー１７７が凹所１５７、１６３に滑り込むことで、スペーサブロック１７２が取り付けスロット５４に径方向に落下することを防止することができる。

さらに、図１０に示されるとおりのいくつかの実施形態においては、カラー１７７が、カラー１７７から径方向に延びる突起２０６を備えることができる。突起２０６を、凹所１５７、１６３から延びるくぼみ２０２、２０４に収容されるように構成することができる。図示のとおり、スペーサブロック１７２が内面１５２ａ、１５８ａの間に挿入されるときに、突起２０６がくぼみ２０２、２０４に滑り込むことで、スペーサブロック１７２が取り付けスロット５４に径方向に落下することを防止できるとともに、端部ピース１５２、１５８およびスペーサブロック１７２の横方向の相対移動も防止することができる。

スペーサブロック１７２は、開口１７８およびチャネル１８２をさらに備えることができる。開口１７８は、スペーサブロック１７２の上面１７６に定められ、固定具１８４を受け入れるように構成される。例えば、固定具１８４が、ロック用スペーサアセンブリ１００が取り付けスロット５４内に固定されたときに固定具１８４がプラットフォーム５０とおおむね同一平面に位置するように、開口１７８にはまり込むことができる。チャネル１８２は、スペーサブロック１７２の底面１８０に定められ、アクチュエータ１６４の一部分を受け入れるように構成される。具体的には、図８に示されるように、ロック用スペーサアセンブリ１００が組み立てられるときに、チャネル１８２が突出部１６６の一部分の上方を滑る。開口１７８およびチャネル１８２が、必ずしも大まかに図示されているとおりの特定の形状、深さ、または幅を有さなくてもよいことを、理解すべきである。開口１７８およびチャネル１８２の形状、幅、および深さは、種々の形状およびサイズの固定具およびアクチュエータに対応するよう、さまざまであってよい。

固定具１８４が、スペーサブロック１７２をアクチュエータ１６４に固定するように構成される。すなわち、固定具１８４を、アクチュエータ１６４が取り付けスロット１３６に径方向に落下することを防止するために使用することができる。固定具１８４が、スペーサブロック１７２をアクチュエータ１６４に固定するために使用することができる任意のロック機構を広く備えることができることを、当業者であれば理解すべきである。図示の実施形態においては、固定具１８４が、アクチュエータ１６４の雄ねじ端に螺合させることができる雌ねじ端を有している。

図５、図６、図７、および図８が、ロック用スペーサアセンブリ１００の一実施形態の順次の組み込みの図を示している。最初に、端部ピース１５２、１５８を取り付けスロット５４に挿入し、内面１５２ａ、１５８ａの間にアクチュエータ１６４を挿入できるように互いに離すことができる。ひとたび内面１５２ａ、１５８ａの間に挿入されると、アクチュエータ１６４は、突出部１６６のおおむね垂直な表面１６８、１７０が内面１５２ａ、１５８ａのおおむね垂直な平面１５４、１６０におおむね面して係合するように、径方向外側（方向Ｙ）に引っ張られ、９０度回転させられる。いくつかの典型的な実施形態においては、位置決め突起２１８が、アクチュエータ１６４の回転の際に、アクチュエータ１６４および端部ピース１５２、１５８を互いに位置決めするために、位置決めチャネル２１４に接触し、さらには／あるいは位置決めチャネル２１４において滑ることができる。次いで、スペーサブロック１７２を、スペーサブロック１７２のカラー１７７が内面１５２ａ、１５８ａの相補的な矩形の凹所１５７、１６３に受け入れられるようにして、内面１５２ａ、１５８ａの間に挿入することができる。その後に、アクチュエータ１６４をスペーサブロック１７２に固定して、アクチュエータ１６４が径方向に下方に落下することがないようにするために、固定具１８４を適用することができる。

固定具１８４が設置されると、ロック用スペーサアセンブリ１００は、たとえ或る程度緩んだ状態ではあっても、取り付けスロット５４において一体に固定されたままとなる。しかしながら、タービンエンジンの稼働時にロータディスク２８が回転すると、アセンブリの構成要素への回転の荷重により、アセンブリ１００が取り付けスロット５４において堅く一体化する。具体的には、ロータディスク２８の回転によって引き起こされるアクチュエータ１６４への径方向の荷重が、端部ピース１５２、１５８を介してロータディスク２８に伝えられ、アセンブリを取り付けスロット５４内にしっかりと固定する。

図９が、従来のガスタービンの稼働時のロック用スペーサアセンブリ１００の種々の構成要素への回転の荷重の位置を示している。ロータディスク２８の回転時に、端部ピース１５２、１５８は、ポストの位置１８８においてディスク２８の輪要素５６に径方向（方向Ｙ）の荷重を作用させる。同時に、ロータディスク２８の回転により、スペーサブロック１７２に回転の荷重が生じ、これが固定具１８４を介してアクチュエータ１６４に伝えられる。遠心力に起因する回転の荷重ゆえに、アクチュエータ１６４が径方向外側に移動し、突出部の位置１９０において端部ピース１５２、１５８に当接する。突出部の位置９０は、径方向に対しておおむね垂直であるため、アクチュエータ１６４からの荷重のすべてまたは大部分が、端部ピース１５２、１５８によって径方向に伝えられる。

典型的な実施形態において、位置決め突起２１８を、稼働時に位置決めチャネル２１４にはまり込むような寸法または形状にできることに、注意すべきである。しかしながら、通常は、荷重が突起２１８とチャネル２１４との間で伝達されることを防止し、すなわち荷重を表面１６８、１７０と平面１５４、１６０との間に導くために、突起２１８がチャネル２１４との接触を避けることが望ましい。したがって、突起２１８を、そのような稼働時のチャネル２１４との接触を避けるように寸法付けることができる。

図９に示されるとおり、ロック用スペーサアセンブリ１００の構成要素は、ひとたび組み合わせられたときに、公差を有する可能性がある。しかしながら、ロック用スペーサアセンブリ１００の構成要素が輪要素５６間の取り付けスロット５４の幅を実質的に埋めるように、各々の構成要素が取り付けスロット５４にぴったりとはまることが望ましい。例えば、きつい公差が、公差の位置１９２においてぴったりとしたはまり合いをもたらす。さらに、きつい公差は、ロック用スペーサアセンブリ１００の大きな回転を防止することで、回転防止の特徴を生み出すことができる。

次に図１１を参照すると、本発明のロック用スペーサアセンブリ１００の別の実施形態が示されている。この実施形態においては、スペーサブロック１７２が不要である。アクチュエータ１６４を、上述のように内面１５２ａ、１５８ａの間を移動可能にでき、そのような内面１５２ａ、１５８ａに係合するように構成することができる。いくつかの実施形態においては、アクチュエータ１６４が、ロック用スペーサアセンブリ１００が組み立てられたときに内面１５２ａ、１５８ａに接触できる。他の実施形態においては、アクチュエータ１６４と内面１５２ａ、１５８ａとの間に側方の空間２２０を定めることができる。これらの側方の空間２２０は、種々の構成要素を取り付けスロット５４内に納めて互いに組み合わせることを可能にすることで、ロック用スペーサアセンブリ１００の組み立てを容易にすることができる。

図１１に示される実施形態においては、カラーアセンブリ２３０を追加で用意することができ、アクチュエータ１６４に取り付けられるように構成することができる。カラーアセンブリ２３０は、中央部２３４から横方向に延びるカラー２３２を備えることができる。カラー２３２を、カラー１７７に関して上述したように、内面１５２ａ、１５８ａに形成される凹所１５７、１６３に受け入れられるように構成することができる。

さらに、図１０に示されるとおりのいくつかの実施形態においては、カラー２３２が、カラー２３２から径方向に延びる突起２３６を備えることができる。突起２３６を、突起２０６に関して上述したように、凹所１５７、１６３から延びるくぼみ２０２、２０４に受け入れられるように構成することができる。

固定具２４０を、カラーアセンブリ２３０をアクチュエータ１６４に固定するように構成することができる。すなわち、固定具２４０を、アクチュエータ１６４が取り付けスロット１３６に径方向に落下することを防止するために使用することができる。固定具２４０が、カラーアセンブリをアクチュエータ１６４に固定するために使用することができる任意のロック機構を広く備えることができることを、当業者であれば理解すべきである。図示の実施形態においては、固定具２４０が、カラーアセンブリ２３０に定められた中央の貫通穴２４２を通って延びることができるアクチュエータ１６４の雄ねじ端に螺合させることができる雌ねじ端を有している。

本発明の主題が、本明細書において説明および具現化されるとおりのロック用スペーサアセンブリ１００を備えるロータアセンブリも包含することを、理解すべきである。ロータアセンブリは、周方向に延びる連続的な取り付けスロット５４を定めている前側および後ろ側ポスト５６を有するロータディスク２８を備える。ロータアセンブリは、複数のロータ羽根３０をさらに備え、各々のロータ羽根３０は、プラットフォーム５０から延びている。プラットフォーム５０が、内側に延びる根元５２によって取り付けスロット５４内に固定される。本明細書において例示または説明した実施形態のいずれかによる少なくとも１つのロック用スペーサアセンブリ１００が、プラットフォーム５０のうちの２つの間の空間６６に配置される。すでに示したとおり、ロータアセンブリが、ガスタービンの圧縮機またはタービン部分に配置されてよく、プラットフォーム５０およびロータ羽根３０が、ロータ羽根またはタービンバケットのいずれかの段の全体の一部となることを、容易に理解できるであろう。

本明細書においては、本発明を最良の態様を含めて開示するとともに、あらゆる装置またはシステムの製作および使用ならびにあらゆる関連の方法の実行を含む本発明の実施を当業者にとって可能にするために、いくつかの実施例を使用している。本発明の特許可能な技術的範囲は、特許請求の範囲によって定められ、当業者にとって想到される他の実施例も含むことができる。そのような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言から相違しない構造要素を備えており、あるいは特許請求の範囲の文言から実質的には相違しない同等の構造要素を含むならば、特許請求の範囲の技術的範囲に包含される。

１０ガスタービン
１２圧縮機部分
１４圧縮機
１５燃焼部分
１８燃焼器
２０タービン部分
２２タービン
２４シャフト
２６軸方向の中心線
２８ロータホイール、ロータディスク
３０ロータ羽根
３２圧縮機のロータの羽根
３４タービンのロータの羽根
３６長手方向の中心線の軸
３８翼部分、翼
４０前縁
４２後縁
４４作動流体
４６圧縮された作動流体
４８燃焼ガス
５０プラットフォーム
５２根元部分、根元
５４取り付けスロット
５６前側および後ろ側のポストまたは輪要素
５８突出部
６０側方の凹所
６２凹状の壁部分
６４スペーサ
６６最終的な空間／装てん空間
１００ロック用スペーサアセンブリ
１３６取り付けスロット
１５２第１の端部ピース
１５２ａ第１の端部ピース−内面
１５２ｂ第１の端部ピース−外面
１５４平面
１５６アーチ形の溝
１５７凹所
１５８第２の端部ピース
１５８ａ第２の端部ピース−内面
１５８ｂ第２の端部ピース−外面
１６０平面
１６２アーチ形の溝
１６３凹所
１６４アクチュエータ
１６６突出部
１６８突出部の表面
１７０突出部の表面
１７２スペーサブロック
１７４スペーサブロックの空洞
１７６スペーサブロックの上面
１７７カラー
１７８スペーサブロックの開口
１８０スペーサブロックの底面
１８２スペーサブロックのチャネル
１８４固定具
１８８ポスト
１９２公差の位置
２０２径方向のくぼみ
２０４径方向のくぼみ
２０６相補的な突起
２１０凹部
２１４位置決めチャネル
２１８突出部
２２０側方の空間
２３０カラーアセンブリ
２３２カラー
２３４中央部
２３６突起
２４０固定具
２４２中央の貫通穴

Claims

隣り合うロータ羽根（３０）のプラットフォーム（５０）の間において周方向の取り付けスロット（５４）に挿入されるロック用スペーサアセンブリ（１００）であって、
隣り合うロータ羽根（３０）のプラットフォーム（５０）の間の空間にはまり込むように構成される第１の端部ピース（１５２）であって、前記第１の端部ピース（１５２）が外面（１５２ｂ）と、内面（１５２ａ）と、第１の平面（１５４）とを有しており、前記第１の端部ピース（１５２）が、前記内面（１５２ａ）から半径方向外側に延びる第１の凹部と、前記内面（１５２ａ）から半径方向外側に延びる第１の位置決めチャネルとを画定し、前記外面（１５２ｂ）が前記取り付けスロット（５４）に突出するように構成された外形を有し、前記第１の平面（１５４）が、前記内面（１５２ａ）から半径方向内側に延び、横方向で前記第１の凹部と前記第１の位置決めチャネルとの間に配置されている第１の端部ピース（１５２）と、
前記プラットフォーム（５０）の間の前記空間にはまり込むように構成される第２の端部ピース（１５８）であって、前記第２の端部ピース（１５８）が、外面（１５８ｂ）と、内面（１５８ａ）と、第２の平面（１６０）とを有しており、前記第２の端部ピース（１５８）が、前記内面（１５８ａ）から半径方向外側に延びる第２の凹部と、前記内面（１５８ａ）から半径方向外側に延びる第２の位置決めチャネルとを画定し、前記外面（１５８ｂ）が前記取り付けスロット（５４）に突出するように構成された外形を有し、前記第２の平面（１６０）が、前記内面（１５８ａ）から半径方向内側に延び、横方向で前記第２の凹部と前記第２の位置決めチャネルとの間に配置されており、前記内面（１５８ａ）が前記第１の端部ピース（１５２）の前記内面（１５２ａ）におおむね面する第２の端部ピース（１５８）と、
前記内面（１５２ａ、１５８ａ）の間を移動可能であり、前記内面（１５２ａ、１５８ａ）に係合するように構成された突出部（１６６）を備えるとともに、該突出部（１６６）から延びる複数の位置決め突起（２１８）をさらに備えており、該位置決め突起（２１８）が前記第１及び第２の位置決めチャネルにはまり込むように構成されているアクチュエータ（１６４）と、
を備える、ロック用スペーサアセンブリ（１００）。
前記突出部（１６６）が、該突出部（１６６）上に形成されて前記内面（１５２ａ、１５８ａ）に係合するように構成された第１の表面（１６８）および第２の表面（１７０）を備え、該第１および第２の表面（１６８、１７０）が、径方向に対しておおむね垂直であり、
前記アクチュエータ（１６４）の前記第１の表面（１６８）が、前記第１の平面（１５４）に係合するように構成され、前記アクチュエータ（１６４）の前記第２の表面（１７０）が、前記第２の平面（１６０）に係合するように構成されている、請求項１に記載のロック用スペーサアセンブリ（１００）。
前記内面（１５２ａ、１５８ａ）の間に挿入されるように構成されたスペーサブロック（１７２）をさらに備え、該スペーサブロック（１７２）が、前記アクチュエータ（１６４）を受け入れるように構成された空洞（１７４）を定めており、
前記スペーサブロック（１７２）を前記アクチュエータ（１６４）に固定するように構成された固定具（１８４）をさらに備える、
請求項１または２に記載のロック用スペーサアセンブリ（１００）。
前記第１および第２の端部ピース（１５２、１５８）の前記内面（１５２ａ、１５８ａ）に形成された凹所（１５７、１６３）をさらに定めており、前記スペーサブロック（１７２）が、側方に延びるカラー（１７７）をさらに備え、該カラー（１７７）が、前記スペーサブロック（１７２）が前記内面（１５２ａ、１５８ａ）の間に挿入されるときに前記凹所（１５７、１６３）に受け入れられるように構成され、
前記凹所（１５７、１６３）から径方向に延びるくぼみ（２０２、２０４）をさらに定めるとともに、前記カラー（１７７）から径方向に延びる突起（２０６）をさらに備えており、該突起（２０６）が、前記スペーサブロック（１７２）が前記内面（１５２ａ、１５８ａ）の間に挿入されるときに前記くぼみ（２０２、２０４）に受け入れられるように構成されている、
請求項３に記載のロック用スペーサアセンブリ（１００）。
前記アクチュエータ（１６４）に取り付けられるように構成されたカラーアセンブリ（２３０）をさらに備える、請求項３または４に記載のロック用スペーサアセンブリ（１００）。
前記カラーアセンブリ（２３０）を前記アクチュエータ（１６４）に固定するように構成された固定具（２４０）をさらに備える、請求項５に記載のロック用スペーサアセンブリ（１００）。
前記第１および第２の端部ピース（１５２、１５８）の前記内面（１５２ａ、１５８ａ）に形成された凹所をさらに定めており、前記カラーアセンブリ（２３０）が、側方に延びるカラー（２３２）をさらに備え、該カラー（２３２）が、前記スペーサブロック（１７２）が前記内面（１５２ａ、１５８ａ）の間に挿入されるときに前記凹所に受け入れられるように構成され、
前記凹所から径方向に延びるくぼみ（２０２、２０４）をさらに定めるとともに、前記カラー（２３２）から径方向に延びる突起（２３６）をさらに備えており、該突起（２３６）が、前記スペーサブロック（１７２）が前記内面（１５２ａ、１５８ａ）の間に挿入されるときに前記くぼみ（２０２、２０４）に受け入れられるように構成されている、
請求項５に記載のロック用スペーサアセンブリ（１００）。
周方向に延びる連続的な取り付けスロット（５４）を定めている前側および後ろ側ポスト（５６）を備えているロータディスク（２８）と、
複数のプラットフォーム（５０）のうちの１つからそれぞれ延びており、前記複数のプラットフォーム（５０）の各々が内側に延びている根元によって前記取り付けスロット（５４）に固定される複数のロータ羽根（３０）と、
前記複数のプラットフォーム（５０）のうちの少なくとも２つの間の空間に配置されるロック用スペーサアセンブリ（１００）と、
を備える、ロータアセンブリであって、
前記ロック用スペーサアセンブリ（１００）が、
隣り合うロータ羽根（３０）のプラットフォーム（５０）の間の空間にはまり込むように構成される第１の端部ピース（１５２）であって、前記第１の端部ピース（１５２）が外面（１５２ｂ）と、内面（１５２ａ）と、第１の平面（１５４）とを有しており、前記第１の端部ピース（１５２）が、前記内面（１５２ａ）から半径方向外側に延びる第１の凹部と、前記内面（１５２ａ）から半径方向外側に延びる第１の位置決めチャネルとを画定し、前記外面（１５２ｂ）が前記取り付けスロット（５４）に突出するように構成された外形を有し、前記第１の平面（１５４）が、前記内面（１５２ａ）から半径方向内側に延び、横方向で前記第１の凹部と前記第１の位置決めチャネルとの間に配置されている第１の端部ピース（１５２）と、
前記プラットフォーム（５０）の間の前記空間にはまり込むように構成される第２の端部ピース（１５８）であって、前記第２の端部ピース（１５８）が、外面（１５８ｂ）と、内面（１５８ａ）と、第２の平面（１６０）とを有しており、前記第２の端部ピース（１５８）が、前記内面（１５８ａ）から半径方向外側に延びる第２の凹部と、前記内面（１５８ａ）から半径方向外側に延びる第２の位置決めチャネルとを画定し、前記外面（１５８ｂ）が前記取り付けスロット（５４）に突出するように構成された外形を有しており、前記内面（１５８ａ）が前記第１の端部ピース（１５２）の前記内面（１５２ａ）におおむね面し、前記第２の平面（１６０）が、前記内面（１５８ａ）から半径方向内側に延び、横方向で前記第２の凹部と前記第２の位置決めチャネルとの間に配置される第２の端部ピース（１５８）と、
前記内面（１５２ａ、１５８ａ）の間を移動可能であり、前記内面（１５２ａ、１５８ａ）に係合するように構成された突出部（１６６）を備えるとともに、該突出部（１６６）から延びる複数の位置決め突起（２１８）をさらに備えており、該位置決め突起（２１８）が前記第１及び第２の位置決めチャネルにはまり込むように構成されているアクチュエータ（１６４）と、
を備えている、
ロータアセンブリ。
前記突出部（１６６）が、該突出部（１６６）上に形成されて前記内面（１５２ａ、１５８ａ）に係合するように構成された第１の表面（１６８）および第２の表面（１７０）を備え、該第１および第２の表面（１６８、１７０）が、径方向に対しておおむね垂直であり、前記第１および第２の平面（１５４、１６０）が、径方向に対しておおむね垂直であり、
前記アクチュエータ（１６４）の前記第１の表面（１６８）が、前記第１の平面（１５４）に係合するように構成され、前記アクチュエータ（１６４）の前記第２の表面（１７０）が、前記第２の平面（１６０）に係合するように構成され、
前記内面（１５２ａ、１５８ａ）の間に挿入されるように構成されたスペーサブロック（１７２）をさらに備え、該スペーサブロック（１７２）が、前記アクチュエータ（１６４）を受け入れるように構成された空洞（１７４）を定め、
前記第１および第２の端部ピース（１５２、１５８）の前記内面（１５２ａ、１５８ａ）に形成された凹所（１５７、１６３）をさらに定めており、前記スペーサブロック（１７２）が、側方に延びるカラー（１７７）をさらに備え、該カラー（１７７）が、前記スペーサブロック（１７２）が前記内面（１５２ａ、１５８ａ）の間に挿入されるときに前記凹所（１５７、１６３）に受け入れられるように構成されている、
請求項８に記載のロータアセンブリ。
前記アクチュエータ（１６４）に取り付けられるように構成されたカラーアセンブリ（２３０）をさらに備える、請求項８または９に記載のロータアセンブリ。
圧縮機部分と、
タービン部分と、
前記圧縮機部分と前記タービン部分との間の燃焼器部分と、
を備えており、
前記圧縮機部分または前記タービン部分の一方が、
周方向に延びる連続的な取り付けスロット（５４）を定めている前側および後ろ側ポストを備えているロータディスク（２８）と、
複数のプラットフォーム（５０）のうちの１つからそれぞれ延びており、前記複数のプラットフォーム（５０）の各々が内側に延びている根元によって前記取り付けスロット（５４）に固定される複数のロータ羽根（３０）と、
前記複数のプラットフォーム（５０）のうちの少なくとも２つの間の空間に配置されるロック用スペーサアセンブリ（１００）と、
を備え、
前記ロック用スペーサアセンブリ（１００）が、
隣り合うロータ羽根（３０）のプラットフォーム（５０）の間の空間にはまり込むように構成される第１の端部ピース（１５２）であって、前記第１の端部ピース（１５２）が、外面（１５２ｂ）と、内面（１５２ａ）と、第１の平面（１５４）とを有しており、前記第１の端部ピース（１５２）が、前記内面（１５２ａ）から半径方向外側に延びる第１の凹部と、前記内面（１５２ａ）から半径方向外側に延びる第１の位置決めチャネルとを画定し、前記外面（１５２ｂ）が前記取り付けスロット（５４）に突出するように構成された外形を有し、前記第１の平面（１５４）が、前記内面（１５２ａ）から半径方向内側に延び、横方向で前記第１の凹部と前記第１の位置決めチャネルとの間に配置されている第１の端部ピース（１５２）と、
前記プラットフォーム（５０）の間の前記空間にはまり込むように構成される第２の端部ピース（１５８）であって、前記第２の端部ピース（１５８）が、外面（１５８ｂ）および内面（１５８ａ）を有しており、前記第２の端部ピース（１５８）が、前記内面（１５８ａ）から半径方向外側に延びる第２の凹部と、前記内面（１５８ａ）から半径方向外側に延びる第２の位置決めチャネルとを画定し、前記外面（１５８ｂ）が前記取り付けスロット（５４）に突出するように構成された外形を有しており、前記内面（１５８ａ）が前記第１の端部ピース（１５２）の前記内面（１５２ａ）におおむね面し、前記第２の平面（１６０）が、前記内面（１５８ａ）から半径方向内側に延び、横方向で前記第２の凹部と前記第２の位置決めチャネルとの間に配置される第２の端部ピース（１５８）と、
前記内面（１５２ａ、１５８ａ）の間を移動可能であり、前記内面（１５２ａ、１５８ａ）に係合するように構成された突出部（１６６）を備えるとともに、該突出部（１６６）から延びる複数の位置決め突起（２１８）をさらに備えており、該位置決め突起（２１８）が前記第１及び第２の位置決めチャネルにはまり込むように構成されているアクチュエータ（１６４）と、
を備える、
ターボ機械。