JPH01167402A - 機械的に制振されるタービン羽根車 - Google Patents

機械的に制振されるタービン羽根車

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JPH01167402A
JPH01167402A JP63289020A JP28902088A JPH01167402A JP H01167402 A JPH01167402 A JP H01167402A JP 63289020 A JP63289020 A JP 63289020A JP 28902088 A JP28902088 A JP 28902088A JP H01167402 A JPH01167402 A JP H01167402A
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rivet
boss
turbine impeller
hole
damping member
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JP63289020A
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Stacey H Light
ステイシー・エイチ・ライト
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Sundstrand Corp
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    • F16F7/10—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01D5/027—Arrangements for balancing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
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    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/16—Form or construction for counteracting blade vibration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01D5/12—Blades
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S416/00—Fluid reaction surfaces, i.e. impellers
    • Y10S416/50—Vibration damping features

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明はガスタービンエンジンに使用される様なター
ビン羽根車、特に使用中に羽根に起こるＩ動を機械的に
減衰する構成に関するものである。
従来の技術 ガスタービンエンジンの一体的なタービン羽根車の羽根
はタービン作動中に多くの励起した振動を受ける。これ
ら励起された振動はタービンエンジンの種々な部材や付
属部材によって発展される。
この様な励起に基くタービン羽根の振動を減衰する試み
において、幾つかの問題を処理しなければならない、そ
の１つは、多くの固有振動が種々な振動形態を以って羽
根に存在することである。また１羽根は例えば７００’
Ｆ（３７１℃）〜１８００’Ｆ（９８２℃）程の高温度
の広い範囲に互って高温状君で作動される。
発明が解決しようとする問題・点 度々ではないが、タービン羽根が形成される材料は小さ
な固有減衰特性を有している。更に、−体的なタービン
羽根車構成において、制振装置の組立は一体的構造の幾
何、学的形状のために困難である。
一般的に、タービン羽根車の羽根は非常に薄く、作動中
に大きな応力が作用する。これは制振のために羽根に羽
根に加えるべく許される付加的質量に制限を与える。
高温ガスの流れを制限しないように注意が払われねばな
らず、且つ良好な信頼性と摩耗特性が必要とされる。
上述の困難を解決するために、タービン羽根車に適用で
きる機械的制振装置における多数の□提案が為されてい
る０例えば１９５６年１２月４日に特許されたアンジオ
ナツツの米国特許第２．７７２．８５４号、１９６６年
１２月１３日に特許されたしニーブナ−の米国特許第３
．２９１，４４６号、１９７３年８月２８日に特許され
たツーの米国特許第３．７５４．８３８号明細書が参照
される。
更に、アンジオナツツによる発明に就いてラドー社に対
して１９５３年１月７日に特許されて１９５３年３月３
０日に公告されたフランス国特許第１．０２４．２１８
号明細書が参照されるべきである。
アンジオナツツとツーの特許はタービン羽根車の制振を
示しており、しニーブナーの特許はタービン羽根車ボス
自体の部分の制振構造を示しておいる。アンジオナツツ
とツーの特許の場合に、羽　。
根を貫通して延びて取付けのために二重頭部と、なった
リベット状の部材を含む種々の構成が使用できる。１ア
ンジオナツツのフランス特許は摩擦制振を達成するよう
になった装置を示しており、またツーの特許は衝撃制振
を達成するよう変更された幾分似た装置を示している。
いずれの場合も、これら構成は意図した目的を達成する
が、機械的制振装置が収容される羽根の孔の寸法と大体
無関係に制振部材の質量を選択乃至は制御できる手段を
設けていないために全く十分でない。
特許、当業者には、タービン羽根に形成された孔の周り
の応力集中炉孔寸法の倍数として増大されることが容易
に理解されよう、同時に、機械的制振装置を収容するよ
う形成された孔が容易な取付けを許すよう十分な寸法を
なすと共に、制蜂装置自体がこの様な孔内に保持される
ような寸法を為さねばならない、成る場合には、これは
制振装置のａｍが処理されるよりも大きくなって、ガス
タービンエンジンのタービン羽根の作動中の孔におけ仝
過度な高応力値に導く原因となる。
この発、明は上述の開平を１つ以上解決することに向け
られている。　　　　　　　２ この発明の主な目的は新規で改良された機械的に制振さ
れたタービン羽根車を提堺することにある。特に、この
発明の目的は寸法と大体無関係に制振部材の質量を選ぶ
ことができるタービン羽根車の羽根の、ための機械的な
制振装置を提供する。ことにある。
発明が解決しようとする問題点 この発明の推奨実施例は軸心周りに高速で回転するよう
支承されるべく出来るボスを有した構成にて上述の目的
を達成すや、複数個の羽根が角度を以って間隔を置いた
位置にてボスに設けられ且つ外方に延びている。孔は少
なくとも幾つかの羽根の、ボスの外方位置に設けられ、
リベット状の制振部材が各孔内に保持され、各制振部材
は横断面形状に大体無関係に質量を選ぶべく出来るよう
少なくとも部分的に中空になっている。
この発明の１つの態様に従えば、各制振部材は少なくと
も一端にくぼみを有している。この発明の別のＷ様に従
えば、各制振部材は両端にくぼみを有している。
この発明の更に別の推奨される態様に従えば、各制振部
材は全長に沿って中空になっている。
この発明の推奨実施例においては、タービン羽根車の各
羽根に少なくとも１つの孔がある。
この発明の別の推奨実施例においては、各制振部材は二
重頭部付リベットとして形成され、リベットを関連した
孔内に固着するよう関連した羽根の両側に頭部が在る。
この発明の他の目的と利点は添付図面に沿っての以下の
詳細な説明から明らかになろう。
実施例 この発明に従って造られた機械的な制振部材を有するタ
ービン羽根車の推奨実施例が図面に示されており、第１
図および第２図を参照するに複数個の羽根１２が外方に
延びるボス１′０を有するよう示されている。一体的タ
ービン羽根車にて一最的であるように、ボス１０と羽根
１２は互いに一体である。ボス１０は第２図に“Ｘ”で
示されるボス１０の中心を通って延びる軸心周りに高速
度で回転すべくなっている。
もし必要ならば、歪みを除去すると共に１！量を軽くし
て且つ熱慣性に有利なように一端にくぼみ１６を有する
よう出来る。他端にはタービン羽根車が使用されるべく
意図されるガスタービンの他の部材に連結するためにね
じ１８を切ることが出来る。
第１．２図から、所謂半径流タービン羽根車が示されて
いることが当業者には明らかであろう。
しかし、この発明の機械的な制振部材は半律流タフービ
ン羽根車に好適に適用できると共に、軸流タービン羽根
車にも利用できるものである。
機械的な制振部材２０は各羽根１２に取付けられる。第
１．２図に示される様に、各制振部材２０は各羽根１２
のスロート端部２２Ａの直ぐ上流側にて、ボス１０の大
体外方に在るように対応する羽根１２の放射方向中間点
にはり位置している。
概して言えば、この様な配置は比較的大きな振動が各羽
根１２（こ多数の振動形態を介して見られることに対応
駿ている。従って、この様・な配置は一゛般的なタービ
ン羽根車の羽根１２に多くの固有＠ｉｂ数の５ＥｊＩが
あることにも拘わらす適・宜な制振を設けている。
第２図に示される様に、制振部材２０．はタービン羽根
車の各羽根１２の孔２２内に取付けられる。
答礼２２は羽根１２の面２４および縁部に直角で、羽根
１２の面２４と出会う点で、制振部材２０の端部が面２
４と平らになることを許すよう応力集中を減少する比較
的十分な半径２６．２８を以って丸くなっている。１つ
の値は０．０１０〜０．０２０インチ（０，２５４〜０
．５０８ｘ厘）の範囲内に出来る０通常の場合、孔２２
自体の直径は約０゜１５５５インチ（３，９５０＊ｖ）
の値に出来、孔２２周り約１／２インチ（１２，７２ｘ
ｘ）の羽根１２の両側は圧縮応力を減少するようショッ
トピーニングされる。
制振部材２０が次いで孔２２内に取付けられ、制振部材
２０を所要位置にて弛く掴んで摩擦制動を設けるべく孔
２２内における制振部材２０の十分な動きを許すように
両側の端部３０が半径２６．２′８をもってピーニング
すなわち打ち潰されている。従って、−度取付けられる
と、各制振部材２０は弛い二重頭部付リベットの様にな
る。
この様な構成の結果、機械的な制振部材は摩擦＠勅を生
仲なして、機械的な制振部材が羽根１２に対して動くこ
とが出来て制振部材２０の打ち潰された端部３０が半径
２６．２８部分に対して交互に当たって多少の衝撃制動
を同様に行う。
この発明の主な特長は、各制振部材２０が少なくとも部
分的に中空であることに在る。第３．７図に示さされる
様に、制振部材２０は両側に開口した截頭円錐形くぼみ
３４．３６を連接する中央の円形の孔３２を有する。外
径３８、従って、孔２２の直径を変えることなく孔３２
の直径とくぼみ３４．３６の寸法を変えることによって
、制振部材の質量を孔２２の直径と大体無関係に選択で
きる。
第４図は円形外面４２と両側の截頭円錐形くぼみ４４と
を有する制振部材４０の変形例を示している。第４図に
示めされる制振部材４０は取付けのためにピーニングに
よる如くにしては変形されない。
制振部材の更に別の変形例が符号５０で示されており、
この制振部材５０は円形外面５２と円形内面５４を有し
ている。
第６図は円形外面６２と、両側の截頭円錐形くぼみ６６
．６８によって連接された円形内孔６４とを有する更に
他の制振部材６０の変形例を示している。制振部材６０
は軸方向長さが短いことが制振部材２０とは異なってい
る。
大体に、第３．７図に示される実施例は、両端部が−Ｊ
Ｗｆｆｌｆ単にピーニングされるので容易に取付けでき
る点で好適である。しかし、大きな質量が必要な場合に
は、第５図に示されるくぼみ５４の様な単一の円形孔の
ために省略できる。更に、大きな質ヱが必要な場合には
、第４図に示されるくぼみ４４の様な截頭円錐形くぼみ
のために貫通孔を省略できる。これに関して、各羽根１
２の圧力側から吸込側へのエンジン内のガスの流れが良
うたり或は良好な場合には、第５．６．７図の実施例が
使用される。逆・に、もしこの様な流れが特別な取付に
て不都合な場合には、第４図に示される実施例が使用で
き、横断面形状と大体無関係に制振部材における所要質
量を得る利点がまだ残っている。
第８図はこの発明に従って造られた制振部材の推奨取付
手段を示している。一対の硬鋼の球７０が制振部材２０
の両側に配置され、くぼみ３４．３６の様なｊ頭円錐形
くぼみや、もし第５図の実施例が使用され−ば孔５４の
両端にてこれら球７０は自己心合わせするようになる。
次いで、矢印７２．７４により示される押圧力が球７０
に作用されて、孔２２内の動きに対して制振部材２０を
固定錠止することなく選ばれた制振部材が第３図に示さ
れる形状に十分に変形される。
もし必要ならば、１つ以上の制振部材を１つの羽根に就
いて取付できる。
以上から、制振部材の慣性が羽根を制振部材に対して動
かすようできることが明らかであろう。
この相対的な動きは、作動中に制振部材に作用される遠
心力の生成と、制振材料とタービン羽□根材料の間の摩
擦係数とに比例する孔２２の放射方向外端部に大体作用
される特に羽根の摩擦制動力に起因している。この様な
摩擦制動は、相対的動きが起こる間は振動の周波数に有
効であること゛が特に注意されるべきである。この発明
に依って、制振部材の質量は、作動中の応力集中により
提起される必要性や取付けの容易さ等に従って選ばれる
べく出来る制振部材寸法を制振部材が収容される孔２２
の寸法と大体無関係に遠心力を調節するよう寸法法めで
きる。
更に、制振部材２０と羽根１２の間に相対運動が起こる
ときに変化する状態にて半径２６．２８に対して制振部
材２０の打ち潰された端部３０が　、衝突するときの種
々な周波数において幾らかの衝撃制動が起ころう。
この発明は、気体の流れや圧力側から羽根１２の吸込側
への流れを乱すことのないよう制振部材の特別な型の選
択に基いて容認または排除できるように羽根１２の側部
２４と基本的に同一面に制振部材を取付けるべく出来る
。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明に従って造られたタービン羽根車の概
要断面図、第２図は明確のためにタービン羽根車の一部
が断面された斜視図、第３図はタービン羽根車に連用さ
れるときのこの発明の制振部材の推奨実施例を示す拡大
概要断面図、第４図はタービン羽根車に連用する前のこ
の発明に従って造られた機械的な制振部材の１つの例を
示す図、第５図は制振部材の変形例を示す第４図と同様
な図、第６図は制振部材の別の変形例を示す第４、５図
と同様な図、第７図は第３図の制振部材を含む第４乃至
６図と同様な図、第８図はタービン羽根車に第７図の制
振部材を適用するときの拡大概要断面図である１図中、
１０：ボス、１２：羽根、１６．３４．３６．４４．６
６．６８：＜ぼみ、２０．４０．５０．６０：制振部材
、２２．３２．５４：孔、２４：面、２６．２８：半径
、３０：端部、３８：外径、４２．５２．６２：外面、
６４：内孔、７０：球。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）軸心周りに高速で回転するよう支承すべくできる
    ボス、ボス上に角度をもつて間隔を置き且つ外方に延び
    る複数個の羽根、各羽根に１個宛ボスに対して間隔を置
    いて関連した羽根に設けられた複数個の孔、各孔に１個
    宛各々二重頭部付リベットして形成されて頭部が関連し
    た羽根の両側に来て関連した孔内にリベットを保持し各
    リベットが少なくとも部分的に中空で横断面形状と大体
    無関係にリベットの質量を選ぶよう出来る複数個の制振
    部材から成る制振されたタービン羽根車。
  2. （２）各リベットが少なくとも１つの頭部にくぼみを有
    している請求項１記載の制振されたタービン羽根車。
  3. （３）各リベットが両方の頭部にくぼみを有している請
    求項１記載の制振されたタービン羽根車。
  4. （４）各リベットが全長に沿って中空になっている請求
    項１記載の制振されたタービン羽根車。
  5. （５）軸心周りに高速で回転するよう支承すべくできる
    ボス、ボス上に角度をもって間隔を置き且つ外方に延び
    る複数個の羽根、ボスの外方位置にて少なくとも幾つか
    の羽根に設けられた孔、各孔に１個宛各々二重頭部付リ
    ベットして形成されて頭部が関連した羽根の両側に来て
    関連した孔内にリベットを保持し各リベットが少なくと
    も部分的に中空で横断面形状と大体無関係にリベットの
    質量を選ぶよう出来る複数個の制振部材から成る制振さ
    れたタービン羽根車。
  6. （６）軸心周りに高速で回転するよう支承すべくできる
    ボス、ボス上に角度をもって間隔を置き且つ外方に延び
    る複数個の羽根、ボスの外方位置にて少なくとも幾つか
    の羽根に設けられた孔、各孔内に保持されて横断面形状
    と大体無関係に質量を選ぶことが出来るよう各々少なく
    とも部分的に中空になったリベット状の制振部材から成
    る制振されたタービン羽根車。
JP63289020A 1987-12-02 1988-11-17 機械的に制振されるタービン羽根車 Pending JPH01167402A (ja)

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