JPH0240841B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、軸流型回転機械に係り、更に詳細に
は固定装置を使用してロータブレードをロータデ
イスク上に固定保持することに係る。

本発明の概念は、ガスタービンエンジンの如き
エンジンのロータに圧縮機ブレードやタービンブ
レードを固定するための手段としてガスタービン
エンジン工業界に於て開発されたものであるが、
ガスタービンエンジンと同様の形状を有する他の
組立体にも広く適用可能なものである。

ガスタービンエンジンの分野に於ては、ロータ
組立体は一般的には軸線方向に隣接して配置され
た複数個のロータデイスクにて構成されており、
各ロータデイスクはそれよりエンジンを貫流する
作動媒体ガスの流路を横切つて放射状に延在する
複数個のブレードを有している。かかるブレード
を装着されたロータ組立体の一例が米国特許第
3807898号に記載されている。この米国特許に記
載されたロータ組立体に於ては、複数個のシール
プレートがロータデイスクより各ロータブレード
のプラツトフオームまで延在しており、これによ
りブレードを前方及び後方方向の所定の位置に固
定したままプラツトフオームとロータデイスクと
の間に於ける作動媒体ガスの漏洩を阻止するよう
になつている。他の一つの固定装置が米国特許第
2713991号に記載されている。この米国特許の構
成に於ては、固定装置は周縁方向に延在するシリ
ンダである。ロータブレードはシリンダに係合す
るＬ形のリツプ部を有しており、これによりブレ
ードが実質的に軸線方向に運動することに抗する
二つの剪断面がシリンダによりワイヤ内に与えら
れるようになつている。これらの剪断面はシリン
ダの長手方向軸線に対し横方向に配向されてい
る。

上述の固定装置は有効なものではあるが、科学
者やエンジニアは、軽量であり、ロータブレード
とロータデイスクとの間を作動媒体ガスが漏洩す
ることを阻止する改良された固定装置を希求し続
けている。

本発明によれば、ロータブレードのベースと支
持デイスクとの間にてロータブレードのルート部
を横切つて横方向に配置されたピンが、ロータブ
レードのルート部のベースに形成された溝及びロ
ータデイスクの周縁部に設けられた対応する溝に
係合し、これによりロータブレードをロータデイ
スク上に固定し、またロータブレードのルート部
のベースとロータデイスクとの間にてロータデイ
スクを横切つて作動媒体ガスが漏洩することを阻
止する。

本発明の主要な特徴は、ブレード取付け溝によ
りロータブレードを受入れるよう構成されたロー
タデイスクである。ロータデイスクはブレード取
付け溝を横切つて横方向に延在する溝を有してお
り、この溝は実質的に半径方向外方へ面してい
る。一方ロータブレードは実質的に半径方向内方
へ面するベースを有している。またロータブレー
ドはロータデイスクに設けられた溝に整合し且該
溝に面した状態にてロータブレードのベースを横
切つて横方向に延在する溝を有している。本発明
の他の一つの特徴は、ロータデイスクの溝及びロ
ータブレードの溝の部分にてロータデイスク及び
ロータブレードに係合するロツクピンである。一
つの実施例に於ては、ロータブレードにはラジア
ル突起が設けられており、該ラジアル突起はロー
タブレードのベースに前記溝を郭定している。本
発明の主要な利点は、従来技術に比べてより小さ
いロツクピンを使用することができることにあ
り、このことはロツクピンの軸線に垂直な断面で
ある剪断面によつてロータブレードの前方及び後
方への運動に抗するのではなく、ロツクピンの軸
線を通る横方向に延在する断面を剪断面とするこ
とによりロータブレードの前方及び後方への運動
に抗するようにロツクピンを構成することによつ
て達成される。本発明の他の一つの利点は、各ロ
ツクピンによりロータブレードのルート部とロー
タデイスクとの間を作動媒体ガスがロータデイス
クを横切つて漏洩することを阻止することによ
り、エンジンの効率が高くされるということであ
る。本発明の更に他の一つの利点は、ロータブレ
ードのルート部に於ける応力が低いレベルに維持
されるということであり、このことによりロータ
ブレードとロータデイスクとの界面に於けるロー
タブレードルート部の係合面を横方向に延在する
よう構成することができる。またロータデイスク
の一方の側より容易に近接し得るロツクピンにて
ロータブレードをそれが前方及び後方へ運動し得
ないよう保持することにより、ロータ組立体の組
付けを容易に行なうことができる。また一つ一つ
のロツクピンを引抜くことにより一つ一つのロー
タブレードをロータデイスクのブレード取付け溝
より取外すことができるので、ロータ組立体の分
解を容易に行なうことができる。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例
について詳細に説明する。

本発明の概念がガスタービンエンジンの圧縮機
に組込まれたものとして図示されている。第１図
は圧縮機１０の一部を示している。作動媒体ガス
のための流路１２が圧縮機１０を貫通して軸線方
向に延在している。圧縮機１０はステータ組立体
１４とロータ組立体１６とを含んでいる。ロータ
組立体１６は回転軸線Arを有しており、上流側
ロータステージ１８と下流側ロータステージ２０
とを含んでいる。下流側ロータステージ２０は上
流側ロータステージ１８より軸線方向に隔置され
ており、それらのステージ間に流路１２の軸線方
向部分と流路１２の半径方向内側のキヤビテイと
を郭定している。ステータ組立体１４は流路１２
を横切つて延在する一列のステータベーン２２を
含んでおり、該ステータベーン２２は流路１２の
軸線方向部分を、第一の圧力を有する上流側領域
２４と第一の圧力よりも高い圧力を有する上流側
領域２６とに分割している。各ステータベーン２
２の先端領域にはシユラウド３０が係合してお
り、該シユラウドは周縁方向に延在し上流側ロー
タステージ１８と下流側ロータステージ２０との
間のキヤビテイを上流側キヤビテイ３２と下流側
キヤビテイ３４とに分割している。上流側キヤビ
テイ３２は下流側キヤビテイ３４と流体的に連通
している。

下流側ロータステージ２０はロータデイスク３
６を含んでおり、該ロータデイスクはそのデイス
クの周りに周縁方向に延在するリムセクシヨン３
８の如き周縁部を有している。ロータ組立体１６
は作動媒体ガス流路１２を横切つて放射状に延在
する複数個のロータブレード４０を含んでいる。
リムセクシヨン３８は図に於て一つのブレード取
付け溝４２にて示されている如く複数個のブレー
ド取付け溝によりロータブレード４０を受けるよ
う構成されている。これらのブレード取付け溝は
実質的に軸線方向に延在している。ロータデイス
ク３６の周縁部は、各ブレード取付け溝４２を横
切つて実質的に周縁方向（横方向）に延在し且実
質的に半径方向外方に面する溝４４を有してい
る。各ロータブレード４０はルート部４６を有し
ており、ルート部４６は対応するブレード取付け
溝４２に嵌合する形状に形成されている。ルート
部４６のベース４７は溝４８を有している。この
ルート部に設けられた溝４８は、ロータブレード
が装着された状態にある場合には、ロータデイス
ク３６に形成された溝４４に面する方向に配向さ
れている。またルート部４６にはラジアル突起５
０が設けられており、該突起５０は軸線方向及び
半径方向に延在してロータブレード４０に設けら
れた溝４８を郭定しており、また高圧下流側キヤ
ビテイ３４内の作動媒体ガスに近接している。ロ
ータデイスク３６の溝４４及び対応するロータブ
レード４０の溝４８内にはロツクピン５２が延在
しており、ロータデイスク３６及びロータブレー
ド４０に係合している。

第２図は第１図の線２−２による解図的部分断
面図であり、組付けられた状態に於ける四つのロ
ツクピン５２と組付け段階に於ける一つのロツク
ピン５２ａとを示している。各ロツクピンは長手
方向軸線Ｌを有している。ロツクピン５２及び５
２ａはロータデイスク３６の周縁方向溝４４内を
横方向に延在している。各ロツクピンは第一の端
部５３と、中央部５４と、細く形成された第二の
端部５６とを有している。第一の端部５３はＬ形
の形状を有している。中央部５４は断面直円の円
柱状をなしている。また細く形成された第二の端
部５６はその先端へ向かうにつれて徐々に断面積
が減少する断面直円の切頭円錐状をなしている。
この細く形成された第二の端部５６は中央部５４
の長手方向軸線Ｌに垂直な方向へ破断することな
く湾曲され得るようになつている。

第３図はロータデイスク３６、ロータブレード
４０、ロツクピン５２を分解して示す解図的部分
分解斜視図である。ロータデイスク３６の溝４４
は各ブレード取付け溝４２を横切つて横方向に延
在している。図に於て仮想線は、明瞭化の目的で
ロータブレード４０を除去した状態にて、ロータ
デイスク３６の溝４４及びブレード取付け溝４２
に対するロツクピン５２の関係を示している。こ
の第３図より解る如く、ロータブレード４０はロ
ツクピン５２を挿入する前にロータデイスク３６
に組付けられる。

第４図はロータデイスク３６、ロータブレード
４０、ロツクピン５２を組付けられた状態にて示
す解図的部分斜視図である。

これらの部材を組付ける場合には、各ロータブ
レード４０及び対応するロツクピン５２がロータ
デイスク３６のリムセクシヨン３８に装着され
る。第３図に示されている如く、まずロータブレ
ード４０がそれを対応するブレード取付け溝４２
内に挿入し得るようブレード取付け溝と整合され
る。ロータブレード４０を挿入した後、ロツクピ
ン５２がロータブレード４０及びロータデイスク
３６と係合するよう摺動によつて挿入され、これ
によりロータブレードがロータデイスクに固定さ
れる。第２図に示されている如く、かかる係合は
ロツクピン５２ａをロータデイスク３６の溝４４
及びロータブレード４０の溝４８内へ摺動によつ
て挿入することにより達成される。ロツクピン５
２は、それが横方向に運動し得ないよう固定され
るまでは、ロータデイスク３６の溝４４及びロー
タブレード４０の溝４８に沿つて横方向に摺動可
能であり、これにより他のロータブレードをロー
タデイスクに装着する場合に他の隣接するロツク
ピンを容易に装着することができる。

第２図及び第４図に示されている如く、ロツク
ピン５２はその細く形成された第二の端部５６を
半径方向、好ましくは半径方向外方へ湾曲させる
ことにより、横方向に運動し得ないよう固定され
る。更にロツクピン５２は溶接やろう付けにより
所定の位置に固定されても良い。

ガスタービンエンジンの作動中には、作動媒体
ガスは流路１２に沿つて圧縮機１０内を貫流す
る。作動媒体ガスが流路１２に沿つて圧縮機１０
内を通過する際、そのガスは高圧の下流側キヤビ
テイ３４より周縁方向に延在するシユラウド３０
に設けられたナイフエツジシールを経て低圧の上
流側キヤビテイ３２へ再循環する。かかる再循環
の流れにより圧縮機の効率が低下せしめられる。
各ロータブレード４０のルート部に設けられたラ
ジアル突起５０は、作動媒体ガスの再循環流の流
れ方向とは反対方向へ作動媒体ガスを移動させ、
これにより再循環流量を低減しまた圧縮機の効率
低下を低減する。

作動媒体ガスが圧縮機の下流側ロータステージ
２０を経て流路１２に沿つて軸線方向へ圧送され
る際、そのガスはエンジンの正常運転中には上流
側方向（前方方向）へ、またエンジンのサージ中
には下流側方向（後方方向）へ力を及ぼす。各ロ
ツクピン５２はロータブレード４０及びロータデ
イスク３６に係合し、これによりロータブレード
が前方又は後方へ運動することが、長手方向平面
の如き長手方向に配向された剪断断面に沿つてま
たはロツクピン内の横方向断面に沿つて作用する
ロツクピンの剪断強さにより防止される。ロツク
ピン５２は、横方向断面に垂直な平面に沿つてロ
ツクピン内に生じる剪断力にてロータブレードの
前方及び後方への運動に抗するピンの場合よりも
大きな剪断領域を剪断力に与える。ロータ組立体
の重量を低減し、またピンを保持する手段に関連
する空気力学的損失を低減し得るよう、上述の如
き横方向に延在する剪断ピンに比べ直径の小さい
ピン５２が、ある与えられた力に抗してロータブ
レード４０を保持するために使用されてよい。

上述の如くロータデイスク３６及びロータブレ
ード４０に対し特定の状態にてロツクピン５２を
配置することにより種々の利点が得られる。ロツ
クピン５２はロータブレード４０のルート部４６
及びロータブレードのルート部に対応するロータ
デイスクの部分に係合する。この領域に於けるロ
ータブレードの応力は、ロータブレードの周縁方
向の幅がベース領域に於ける幅よりも小さい位置
よりも半径方向外方の位置に於てピンがロータブ
レードに係合する場合にロータブレード内に生じ
る応力に比して小さい。更に、第２図に示されて
いる如く、ロツクピン５２は作動媒体ガスがロー
タデイスクを横切つてブレード取付け溝４２を経
て漏洩することを阻止する。更に、ロータ組立体
が上述の如く構成されていることにより、ロータ
デイスクの形成時にロータデイスクの溝に近接す
ることができ、これによりブレード取付け溝４２
のエツジに於ける応力集中を低減するようロータ
デイスクのエツジを仕上げることができる。尚ロ
ータ組立体を分解する際には、ロツクピン５２の
細く形成された第二の端部５６を半径方向内方へ
湾曲させ、溝４４及び４８より横方向へロツクピ
ンを摺動させて引抜くことにより、ロツクピンが
除去される。このことによりロツクピンにより所
定の位置に保持された一つ一つのロータブレード
を取外すことができる。

ロツクピン５２の断面形状は、ロータデイスク
及びロータブレード内に於ける応力集中を低減す
る溝の形状と同様円形である。尤もロツクピンの
断面形状としては他の形状が採用されてよく、そ
れら円形以外の他の形状も本発明の範囲内に属す
るものである。

以上に於ては本発明を特定の実施例について詳
細に説明したが、本発明はかかる実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内にて種々の修
正並びに省略が可能であることは当業者にとつて
明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を組込まれたガスタービンエン
ジンの圧縮機セクシヨンの一部を示す解図的部分
縦断面図である。第２図は第１図の線２−２によ
る解図的部分断面図である。第３図は第１図のロ
ータ組立体の一部を分解して示す解図的部分分解
斜視図である。第４図は第３図に示されたロータ
組立体を組付けられた状態にて示す解図的部分斜
視図である。 １０……圧縮機、１２……流路、１４……ステ
ータ組立体、１６……ロータ組立体、１８……上
流側ロータステージ、２０……下流側ロータステ
ージ、２２……ステータベーン、２４……上流側
領域、２６……下流側領域、３０……シユラウ
ド、３２……上流側キヤビテイ、３４……下流側
キヤビテイ、３６……ロータデイスク、３８……
リムセクシヨン、４０……ロータブレード、４２
……ブレード取付け溝、４４……溝、４６……ル
ート部、４７……ベース、４８……溝、５０……
ラジアル突起、５２，５２ａ……ロツクピン、５
３……第一の端部、５４……中央部、５６……第
二の端部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 作動媒体流路を有する軸流型回転機械で使用
   されるロータ組立体にして、 上流方向に面した上流側面と下流方向に面した
   下流側面とを有するロータデイスクであつて、前
   記二つの側面間にてロータデイスクを横切つて軸
   線方向に延在する複数のブレード用取付けスロツ
   トと、前記ロータデイスク上に設けられ前記二つ
   の側面の一方から延在する突起部であつて前記取
   付けスロツトの各々に対して横方向に延在し且外
   方に面する第一の溝を有する突起部とを有するロ
   ータデイスクと、 前記取付けスロツトの各々から延在するブレー
   ドからなる複数のロータブレードであつて、各々
   は前記取付けスロツトと係合するルート部と、前
   記ルート部上に設けられたベース部と、前記ルー
   ト部に対して横方向に延在し且前記ロータデイス
   クの前記第一の溝に整合し且面して配置された第
   二の溝とを有するローダブレードと、 前記ロータデイスクの第一の溝と前記ロータブ
   レードの第二の溝と係合し前記ロータブレードを
   前記ロータデイスク上に一方向に保持するピン
   と、を含んでおり、更に、 前記ロータデイスクの第一の溝は前記突起部と
   前記ロータデイスクの側面によつて境界され、前
   記取付けスロツトの各々のベース部を横切つて延
   在することと、 前記ロータブレードの第二の溝は前記ロータブ
   レードのルート部のベース部を横切つて延在する
   ことと、 前記ピンは前記ベース部と前記ロータデイスク
   の間であつて前記ベース部を横切つて延在し、そ
   れによつて前記ロータブレードが前記上流方向及
   び下流方向に運動しないように前記ロータデイス
   ク上に保持され且前記ロータブレードのベース部
   と前記取付けスロツトとの間を前記取付けスロツ
   トを通る作動媒体ガスの漏洩が阻止されるように
   構成されていることと、 を含むことを特徴とするロータ組立体。 ２ 上流方向と下流方向を有する作動媒体流路を
   有する軸流型回転機械で使用される形式のロータ
   組立体にして、 上流側面及び下流側面を有するロータデイスク
   であつて、前記二つの側面の間に前記ロータデイ
   スクを横切つて軸線方向に延在する複数のブレー
   ド用取付けスロツトと、ルート部を有し且前記取
   付けスロツトの各々から延在するブレードからな
   る前記取付けスロツトに対応する複数のロータブ
   レードとを有するロータデイスクを含んでおり、
   更に、 前記ロータデイスクは前記ロータデイスクの側
   面の一つによつて境界され、前記取付けスロツト
   のベース部を横切つて横方向に延在し且外方に面
   する第一の溝を有することと、 前記ロータブレードは前記ロータブレードのル
   ート部のベース部を横切つて横方向に延在し且前
   記ロータデイスクの第一の溝に面し且半径方向に
   整合して配置された第二の溝を有することと、 前記ロータデイスクの第一の溝と前記ロータブ
   レードの第二の溝に係合し前記ロータブレードが
   上流及び下流方向に移動しないように前記ロータ
   ブレードを前記ロータデイスク上に保持するピン
   であつて、Ｌ形の形状に変形された柱状部を含む
   第一の端部と、直円断面の柱状部を含む中央部
   と、前記中央部の長手方向軸線にして垂直方向へ
   破断することなく湾曲され得る第二の端部とを有
   するピンを含むことと、 を含むことを特徴とするロータ組立体。