JP7179454B2 - シュラウド付きタービンブレードのための減衰用インサートおよび方法 - Google Patents
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Description
[実施態様1]
ロータディスク(133)に取り付けられ、前記ロータディスク(133)の外周に沿って間隔を空けつつ位置している複数のブレード(124)であって、前記ロータディスク(133)から延びる翼形部(200)を有するとともに、それぞれの翼形部(200)からおおむね反対方向にそれぞれの遠位端(224)まで延びているキャリアシュラウド(216)および蓋シュラウド(218)を含んでおり、前記キャリアシュラウド(216)は、該キャリアシュラウド(216)の前記遠位端(224)の開口部(304)から該キャリアシュラウド(216)へと延びるポケット(302)を定めており、該キャリアシュラウド(216)の前記遠位端(224)は、隣のブレード(124)の前記蓋シュラウド(218)の前記遠位端(224)に少なくとも近接して位置する複数のブレード(124)と、
前記ブレード(124)の前記キャリアシュラウド(216)の前記ポケット(302)に配置され、該ポケット(302)において自由に移動可能であり、前記ブレード(124)および前記ロータディスク(133)の回転時に、前記キャリアシュラウド(216)の前記対応するポケット(302)内の内面(310)との係合および前記隣のブレード(124)の前記蓋シュラウド(218)の前記遠位端(224)との係合によって、前記ブレード(124)の振動を減衰させるように構成された減衰用インサート(308)と
を備え、
前記隣のブレード(124)の前記蓋シュラウド(218)の前記遠位端(224)に加わる各々の減衰用インサート(308)による接触力は、前記ブレード(124)および前記ロータディスク(133)の回転速度に基づく、ロータアセンブリ(122)。
[実施態様2]
前記減衰用インサート(308)が係合する前記対応するポケット(302)内の前記内面(310)は、該内面(310)が少なくとも部分的に前記対応するキャリアシュラウド(216)の前記遠位端(224)の前記開口部(304)の方を向くように、前記開口部(304)に向かって或る角度に傾斜しており、前記隣のブレード(124)の前記蓋シュラウド(218)の前記遠位端(224)へと加わる各々の減衰用インサート(308)による接触力も、前記ポケット(302)の前記開口部(304)に対する前記対応するポケット(302)内の前記内面(310)の前記角度に基づく、実施態様1に記載のロータアセンブリ(122)。
[実施態様3]
前記減衰用インサート(308)は、前記ブレード(124)および前記ロータディスク(133)の回転速度に基づき、前記対応するポケット(302)の前記傾斜した内面(310)に係合して、前記ポケット(302)から前記開口部(304)へと向かう方向に前記傾斜した内面(310)に沿って移動する外面を有しており、前記減衰用インサート(308)は、前記蓋シュラウド(218)への前記接触力および前記対応するポケット(302)内の前記傾斜した内面(310)への別の接触力を作用させて、前記ブレード(124)の振動を減衰させるように構成されている、実施態様2に記載のロータアセンブリ(122)。
[実施態様4]
前記隣のブレード(124)の前記蓋シュラウド(218)の前記遠位端(224)へと加わる各々の減衰用インサート(308)による前記接触力は、それぞれの減衰用インサート(308)の質量に比例する、実施態様1に記載のロータアセンブリ(122)。
[実施態様5]
前記キャリアシュラウド(216)の前記ポケット(302)は、インサート係合しきい値速度よりも高速な前記ブレード(124)および前記ロータディスク(133)の回転に応答して、該ポケット(302)内で前記対応する減衰用インサート(308)を案内し、前記隣のブレード(124)の前記蓋シュラウド(218)から離れている引っ込んだ位置から、前記隣のブレード(124)の前記蓋シュラウド(218)の前記遠位端(224)に当接する接触位置へと、前記隣のブレード(124)の前記蓋シュラウド(218)に向かって前記キャリアシュラウド(216)に対して移動させるように形作られている、実施態様1に記載のロータアセンブリ(122)。
[実施態様6]
前記対応するポケット(302)内の各々の減衰用インサート(308)は、前記隣のブレード(124)の前記蓋シュラウド(218)の前記遠位端(224)によって、前記ブレード(124)および前記ロータディスク(133)の回転時に前記ポケット(302)から出ることを阻止される、実施態様1に記載のロータアセンブリ(122)。
[実施態様7]
共通のブレード(124)の前記キャリアシュラウド(216)および前記蓋シュラウド(218)は、該ブレード(124)の前記翼形部(200)の長さにおける該翼形部(200)の中間領域(220)に位置するミッドスパンシュラウドである、実施態様1に記載のロータアセンブリ(122)。
[実施態様8]
前記ブレード(124)の前記翼形部(200)は、前記ロータディスク(133)から該翼形部(200)のそれぞれの末端まで延びており、共通のブレード(124)の前記キャリアシュラウド(216)および前記蓋シュラウド(218)は、前記翼形部(200)の前記末端に位置する先端シュラウドを定めている、実施態様1に記載のロータアセンブリ(122)。
[実施態様9]
前記ポケット(302)は、対応するポケット(302)内に上部内面(310)および反対側の下部内面(620)を含み、前記ポケット(302)は、前記上部内面(310)と前記下部内面(620)との間の或る高さに広がり、前記ポケット(302)内の前記上部内面(310)は、前記ポケット(302)の前記高さが、前記ポケット(302)の前記開口部(304)から前記キャリアシュラウド(216)内への深さが大きくなるにつれて減少するように、前記下部内面(620)に対して角度が付けられている、実施態様1に記載のロータアセンブリ(122)。
[実施態様10]
前記ポケット(302)の前記開口部(304)は、前記キャリアシュラウド(216)の前記遠位端(224)の対応するエッジ面(306)に沿って定められ、前記減衰用インサート(308)は、中心軸(604)に沿って細長く、該中心軸(604)が前記対応するキャリアシュラウド(216)の前記エッジ面(306)におおむね平行であるように、前記キャリアシュラウド(216)の前記対応するポケット(302)に保持される、実施態様1に記載のロータアセンブリ(122)。
[実施態様11]
前記減衰用インサート(308)は、2つの端部(608)の間の中心軸(604)に沿って細長いピン状の本体(602)を有し、該本体(602)は、主要部分(610)および2つの耳部(612)を含んでおり、各々の耳部(612)は、前記主要部分(610)から前記2つの端部(608)のうちの異なる端部(608)まで前記中心軸(604)に沿って延びており、両方の耳部(612)は、前記ポケット(302)における前記中心軸(604)を中心とする前記減衰用インサート(308)の360度の回転を防止するために、前記ポケット(302)内の前記キャリアシュラウド(216)の対応するショルダ(616)に係合するように構成されたそれぞれの平坦な接触面(614)を有している、実施態様1に記載のロータアセンブリ(122)。
[実施態様12]
1つのブレード(124)の前記キャリアシュラウド(216)の前記遠位端(224)は、前記ブレード(124)および前記ロータディスク(133)が動作速度で回転するとき、シュラウドすき間(402)によって前記隣のブレード(124)の前記蓋シュラウド(218)の前記遠位端(224)から隔てられており、前記動作速度において、前記キャリアシュラウド(216)の前記ポケット(302)内に配置された前記減衰用インサート(308)は、前記ポケット(302)の前記開口部(304)から前記シュラウドすき間(402)を横切って突出して前記蓋シュラウド(218)の前記遠位端(224)に係合するように構成されている、実施態様1に記載のロータアセンブリ(122)。
[実施態様13]
1つのブレード(124)の前記キャリアシュラウド(216)の前記遠位端(224)は、しきい値ロックアップ速度を上回る前記ブレード(124)および前記ロータディスク(133)の回転速度に応答して、前記隣のブレード(124)の前記蓋シュラウド(218)の前記遠位端(224)に係合し、前記キャリアシュラウド(216)の前記ポケット(302)内に配置された前記減衰用インサート(308)は、前記ロックアップ速度よりも低いインサート係合しきい値速度を上回る前記ブレード(124)および前記ロータディスク(133)の回転速度に応答して、前記ポケット(302)の前記開口部(304)から突出して前記蓋シュラウド(218)の前記遠位端(224)に係合するように構成されている、実施態様1に記載のロータアセンブリ(122)。
[実施態様14]
ロータアセンブリ(122)のブレード(124)のキャリアシュラウド(216)へとポケット(302)を形成するステップ(902)であって、前記ポケット(302)は、前記ブレード(124)に対する前記キャリアシュラウド(216)の遠位端(224)に位置する開口部(304)を通って前記キャリアシュラウド(216)内へと形成され、前記ポケット(302)は、前記キャリアシュラウド(216)の前記遠位端(224)に位置する前記開口部(304)に向かって傾斜した該ポケット(302)内の上部内面(310)を含んでいるステップ(902)と、
前記開口部(304)を通って前記キャリアシュラウド(216)内の前記ポケット(302)へと減衰用インサート(308)を挿入するステップ(904)と
を含んでおり、
前記減衰用インサート(308)は、前記ポケット(302)よりも小さいサイズであり、前記ポケット(302)内で自由に移動可能であり、前記減衰用インサート(308)は、前記ブレード(214)の回転時に前記ロータアセンブリ(122)の前記ブレード(214)および隣のブレード(214)の振動を減衰させるために前記ポケット(302)へと挿入され、前記減衰用インサート(308)は、前記ポケット(302)内の前記上部内面(310)との係合、および前記ブレード(214)の前記キャリアシュラウド(216)の前記遠位端(224)の少なくとも近傍に配置された前記隣のブレード(124)の蓋シュラウド(218)の遠位端(224)との係合によって、振動を減衰させ、前記隣のブレード(214)の前記蓋シュラウド(218)の前記遠位端(224)に加わる前記ポケット(302)内の前記減衰用インサート(308)による接触力は、前記ブレード(214)の回転速度に基づく、方法(900)。
[実施態様15]
前記ポケット(302)は、しきい値回転速度よりも高速な前記ブレード(124)の回転に応答して、前記上部内面(310)が前記減衰用インサート(308)を案内し、前記蓋シュラウド(218)の前記遠位端(223)から離れている引っ込んだ位置から、前記蓋シュラウド(218)の前記遠位端(224)に当接する接触位置へと、前記隣のブレード(124)の前記蓋シュラウド(218)に向かって前記キャリアシュラウド(216)に対して移動させるように形成されている、実施態様14に記載の方法(900)。
[実施態様16]
前記ブレード(214)を、ロータディスク(133)へと、前記ブレード(214)が前記ロータディスク(133)の外周から延びるように取り付けるステップ(906)と、前記ブレード(214)の前記キャリアシュラウド(216)の前記ポケット(302)へと前記減衰用インサート(308)を挿入した後に、前記隣のブレード(214)を前記ロータディスク(133)へと、前記隣のブレード(124)の前記蓋シュラウド(218)によって前記ブレード(124)および前記ロータディスク(133)の回転時の前記ブレード(214)の前記ポケット(302)からの前記減衰用インサート(308)の抜け出しが阻止されるように取り付けるステップ(910)と、をさらに含む、実施態様14に記載の方法(900)。
[実施態様17]
前記減衰用インサート(308)は、中心軸(604)に沿って細長いピン状の本体(602)を有し、前記減衰用インサート(308)は、前記中心軸(604)が前記キャリアシュラウド(216)の前記遠位端(224)のエッジ面(306)におおむね平行であるように、前記キャリアシュラウド(216)の前記ポケット(302)に挿入され、前記ポケット(302)への前記開口部(304)は、前記エッジ面(306)に沿って定められている、実施態様14に記載の方法(900)。
[実施態様18]
ロータディスク(133)に取り付けられ、前記ロータディスク(133)の外周に沿って間隔を空けつつ位置している複数のブレード(124)であって、前記ロータディスク(133)から延びる翼形部(200)を有するとともに、それぞれの翼形部(200)からおおむね反対方向にそれぞれの遠位端(224)まで延びているキャリアシュラウド(216)および蓋シュラウド(218)を含んでおり、前記キャリアシュラウド(216)は、該キャリアシュラウド(216)の前記遠位端(224)の開口部(304)から該キャリアシュラウド(216)へと延びるポケット(302)を定めており、前記ポケット(302)は、上部内面(310)を含んでおり、該上部内面(310)は、該上部内面(310)が少なくとも部分的に前記開口部(304)の方を向くように、前記対応するキャリアシュラウド(216)の前記開口部(304)に向かって或る角度に傾斜しており、前記キャリアシュラウド(216)の前記遠位端(224)は、隣のブレード(124)の前記蓋シュラウド(218)の前記遠位端(224)に少なくとも近接して位置する複数のブレード(124)と、
前記ブレード(124)の前記キャリアシュラウド(216)の前記ポケット(302)に配置され、該ポケット(302)において自由に移動可能であり、前記ブレード(124)および前記ロータディスク(133)の回転時に前記対応するポケット(302)内の前記上部内面(310)に係合して前記ブレード(124)の振動を減衰させるように構成された減衰用インサート(308)と
を備えており、
前記ポケット(302)内の前記上部内面(310)は、インサート係合しきい値速度を超える回転速度での前記ブレード(124)および前記ロータディスク(133)の回転に応答して、前記ポケット(302)内で前記対応する減衰用インサート(308)を案内し、前記隣のブレード(124)の前記蓋シュラウド(218)から離れている引っ込んだ位置から、前記隣のブレード(124)の前記蓋シュラウド(218)の前記遠位端(224)に当接する接触位置へと、前記隣のブレード(124)の前記蓋シュラウド(218)に向かって前記ポケット(302)に対して移動させるように傾斜している、ロータアセンブリ(122)。
[実施態様19]
前記隣のブレード(214)の前記蓋シュラウド(218)の前記遠位端(224)に加わる各々の減衰用インサート(308)による接触力は、前記ブレード(214)および前記ロータディスク(133)の回転速度ならびに前記上部内面(310)の前記角度に基づく、実施態様18に記載のロータアセンブリ(122)。
[実施態様20]
前記ポケット(302)の前記開口部(304)は、前記キャリアシュラウド(216)の前記遠位端(224)の対応するエッジ面(306)に沿って定められ、前記減衰用インサート(308)は、中心軸(604)に沿って細長く、該中心軸(604)が前記対応するキャリアシュラウド(216)の前記エッジ面(306)におおむね平行であるように、前記キャリアシュラウド(216)の前記対応するポケット(302)に保持される、実施態様18に記載のロータアセンブリ(122)。
15 圧縮システム、圧縮機
20 空気の流れ
25 燃焼システム
30 燃料の流れ、燃料
35 燃焼ガス
40 タービン
45 軸
46 軸
50 外部負荷
122 ロータアセンブリ
124 ブレード
124A~B ブレード
ブレード
133 ロータディスク
200 翼形部
204 末端
206 プラットホーム
208 取り付け部分
210 支持スロット
212 減衰部材
214 横方向に延びるショルダ
216 キャリアシュラウド
216A キャリアシュラウド、ミッドスパンシュラウド
216B キャリアシュラウド、ミッドスパンシュラウド、先端シュラウド、蓋シュラウド
218 蓋シュラウド、空洞
220 中間領域
222 取り付け端
224 遠位端
230 下面
232 外周面
302 ポケット
304 開口部
306 エッジ面
308 減衰用インサート、減衰部材
310 内面
350 減衰用インサート
360 減衰用インサート
362 平坦な外面、平坦な表面
370 減衰用インサート
372 湾曲した外面
374 平坦な外面
402 シュラウドすき間
502 第1の組
504 第2の組
506 減衰用インサート
602 ピン状の本体
604 中心軸
606 湾曲した外面
608 端部
610 主要部分、中央部分
612 耳部
614 接触面
616 ショルダ
618 側端
620 下部内面、表面
622 空洞、キャビティ
652 第1の方向
654 第2の方向
656 結果としての方向
658 湾曲した外面
702 高さ
704 最も内側の端部
800 グラフ
802 グラフの第1の線、減衰用インサート
804 グラフの第2の線、減衰用インサート
806 グラフの第3の線
812 y軸
813 原点
814 x軸
816 ブレード不具合レベル、振動レベル
Claims (13)
- ロータアセンブリ(122)であって、当該ロータアセンブリ(122)が、
ロータディスク(133)に取り付けられ、前記ロータディスク(133)の外周に沿って間隔を空けて配置された複数のブレード(124)であって、前記ロータディスク(133)から延びる翼形部(200)を有するとともに、それぞれの翼形部(200)からおおむね反対方向にそれぞれの遠位端(224)まで延びているキャリアシュラウド(216)及び蓋シュラウド(218)を含んでおり、前記キャリアシュラウド(216)が、該キャリアシュラウド(216)の前記遠位端(224)の開口部(304)から該キャリアシュラウド(216)内へと延びるポケット(302)を定めており、該キャリアシュラウド(216)の前記遠位端(224)が、隣のブレード(124)の前記蓋シュラウド(218)の前記遠位端(224)に少なくとも近接して位置する複数のブレード(124)と、
前記ブレード(124)の前記キャリアシュラウド(216)の前記ポケット(302)内に配置され、該ポケット(302)において自由に移動可能な減衰用インサート(308)であって、該減衰用インサート(308)の各々が、インサート係合しきい値速度を上回る回転速度での前記ブレード(124)及び前記ロータディスク(133)の回転に応答して、前記ポケット(302)の前記開口部(304)から、前記キャリアシュラウド(216)の前記遠位端(224)と前記隣のブレード(124)の前記蓋シュラウド(218)の前記遠位端(224)との間のシュラウドすき間(402)を横切って突出して、前記隣のブレード(124)の前記蓋シュラウド(218)の前記遠位端(224)に係合するように構成されており、該減衰用インサート(308)が、前記キャリアシュラウド(216)の前記対応するポケット(302)内の内面(310)との係合及び前記隣のブレード(124)の前記蓋シュラウド(218)の前記遠位端(224)との係合によって、前記ブレード(124)の振動を減衰させるように構成されている、減衰用インサート(308)と
を備えており、
前記隣のブレード(124)の前記蓋シュラウド(218)の前記遠位端(224)に加わる各々の減衰用インサート(308)による接触力が、前記ブレード(124)及び前記ロータディスク(133)の回転速度に基づき、前記キャリアシュラウド(216)の前記遠位端(224)が、前記インサート係合しきい値速度よりも大きいしきい値ロックアップ速度を上回る前記ブレード(124)及び前記ロータディスク(133)の回転速度に応答して、前記隣のブレード(124)の前記蓋シュラウド(218)の前記遠位端(224)と係合するように構成されている、ロータアセンブリ(122)。 - 前記減衰用インサート(308)が係合する前記対応するポケット(302)内の前記内面(310)が、該内面(310)が少なくとも部分的に前記対応するキャリアシュラウド(216)の前記遠位端(224)の前記開口部(304)の方を向くように、前記開口部(304)に向かって或る角度に傾斜しており、前記隣のブレード(124)の前記蓋シュラウド(218)の前記遠位端(224)へと加わる各々の減衰用インサート(308)による接触力も、前記ポケット(302)の前記開口部(304)に対する前記対応するポケット(302)内の前記内面(310)の前記角度に基づく、請求項1に記載のロータアセンブリ(122)。
- 前記減衰用インサート(308)が、前記ブレード(124)及び前記ロータディスク(133)の回転速度に基づき、前記対応するポケット(302)の前記傾斜した内面(310)に係合して、前記ポケット(302)から前記開口部(304)へと向かう方向に前記傾斜した内面(310)に沿って移動する外面を有しており、前記減衰用インサート(308)が、前記蓋シュラウド(218)への前記接触力及び前記対応するポケット(302)内の前記傾斜した内面(310)への別の接触力を作用させて、前記ブレード(124)の振動を減衰させるように構成されている、請求項2に記載のロータアセンブリ(122)。
- 前記隣のブレード(124)の前記蓋シュラウド(218)の前記遠位端(224)へと加わる各々の減衰用インサート(308)による前記接触力が、それぞれの減衰用インサート(308)の質量に比例し、前記減衰用インサート(308)が前記ポケット(302)内で置換可能であり、前記減衰用インサート(308)の質量が該減衰用インサート(308)によって加わる接触力を制御するために選択される、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のロータアセンブリ(122)。
- 前記キャリアシュラウド(216)の前記ポケット(302)が、前記インサート係合しきい値速度よりも高速な前記ブレード(124)及び前記ロータディスク(133)の回転に応答して、該ポケット(302)内で前記対応する減衰用インサート(308)を案内し、前記隣のブレード(124)の前記蓋シュラウド(218)から離れている引っ込んだ位置から、前記隣のブレード(124)の前記蓋シュラウド(218)の前記遠位端(224)に当接する接触位置へと、前記隣のブレード(124)の前記蓋シュラウド(218)に向かって前記キャリアシュラウド(216)に対して移動させるように形作られている、請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のロータアセンブリ(122)。
- 前記対応するポケット(302)内の各々の減衰用インサート(308)が、前記隣のブレード(124)の前記蓋シュラウド(218)の前記遠位端(224)によって、前記ブレード(124)及び前記ロータディスク(133)の回転時に前記ポケット(302)から出ることを阻止される、請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載のロータアセンブリ(122)。
- 共通のブレード(124)の前記キャリアシュラウド(216)及び前記蓋シュラウド(218)が、該ブレード(124)の前記翼形部(200)の長さにおける該翼形部(200)の中間領域(220)に位置するミッドスパンシュラウドである、請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載のロータアセンブリ(122)。
- 前記ブレード(124)の前記翼形部(200)が、前記ロータディスク(133)から該翼形部(200)のそれぞれの末端まで延びており、共通のブレード(124)の前記キャリアシュラウド(216)及び前記蓋シュラウド(218)が、前記翼形部(200)の前記末端に位置する先端シュラウドを定めている、請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載のロータアセンブリ(122)。
- 前記ポケット(302)が、対応するポケット(302)内に上部内面(310)及び反対側の下部内面(620)を含み、前記ポケット(302)が、前記上部内面(310)と前記下部内面(620)との間の或る高さに広がり、前記ポケット(302)内の前記上部内面(310)が、前記ポケット(302)の前記高さが、前記ポケット(302)の前記開口部(304)から前記キャリアシュラウド(216)内への深さが大きくなるにつれて減少するように、前記下部内面(620)に対して角度が付けられている、請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載のロータアセンブリ(122)。
- 前記ポケット(302)の前記開口部(304)が、前記キャリアシュラウド(216)の前記遠位端(224)の対応するエッジ面(306)に沿って定められ、前記減衰用インサート(308)が、中心軸(604)に沿って細長く、該中心軸(604)が前記対応するキャリアシュラウド(216)の前記エッジ面(306)におおむね平行であるように、前記キャリアシュラウド(216)の前記対応するポケット(302)に保持される、請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載のロータアセンブリ(122)。
- 前記減衰用インサート(308)が、2つの端部(608)の間の中心軸(604)に沿って細長いピン状の本体(602)を有し、該本体(602)が、主要部分(610)及び2つの耳部(612)を含んでおり、各々の耳部(612)が、前記主要部分(610)から前記2つの端部(608)のうちの異なる端部(608)まで前記中心軸(604)に沿って延びており、両方の耳部(612)が、前記ポケット(302)における前記中心軸(604)を中心とする前記減衰用インサート(308)の360度の回転を防止するために、前記ポケット(302)内の前記キャリアシュラウド(216)の対応するショルダ(616)に係合するように構成されたそれぞれの平坦な接触面(614)を有している、請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載のロータアセンブリ(122)。
- 各々のブレード(124)の前記キャリアシュラウド(216)の前記遠位端(224)が、前記ブレード(124)及び前記ロータディスク(133)の回転速度がインサート係合しきい値速度未満であるときに、前記シュラウドすき間(402)によって前記隣のブレード(124)の前記蓋シュラウド(218)の前記遠位端(224)から隔てられている、請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載のロータアセンブリ(122)。
- 前記ブレード(124)及び前記ロータディスク(133)の回転速度が前記しきい値ロックアップ速度を上回るときに、前記キャリアシュラウド(216)の前記遠位端(224)と前記隣のブレード(124)の前記蓋シュラウド(218)の前記遠位端(224)との間にシュラウドすき間(402)が存在しない、請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載のロータアセンブリ(122)。
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