JPH05214963A

JPH05214963A - 前方シールアセンブリ

Info

Publication number: JPH05214963A
Application number: JP4287995A
Authority: JP
Inventors: Daniel G Cameron; ダニエル・グレン・カメロン; Richard W Albrecht; リチャード・ウイリアム・アルブレクト; Jr John T Kutney; ジョン・トーマス・クットニイ，ジュニア
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1991-10-30
Filing date: 1992-10-27
Publication date: 1993-08-24
Anticipated expiration: 2012-07-30
Also published as: US5275534A; EP0541250A1; JP2634745B2

Abstract

(57)【要約】【目的】タービン機関の軽量化に資すると共に応力集
中をなくすことのできる前方シールアセンブリを提供す
る。【構成】第１段ディスクが第２段ディスク１６を支持
する軸を有しており、タービンの段間シールがボルトを
使わない係合によりディスクに固定されていると共に撓
みに抵抗するように予め応力が加えられている。第１段
ディスクはボルトを用いない接続により取り付けられた
前方シールを担持している。圧縮機ディスクに取り付け
られた半径方向の流入羽根車が、圧縮機部からの冷却空
気を軸方向の通路まで内向きに運び、その後タービンの
段間空胴まで後向きに運ぶ。第２段ディスクは、ディス
クが一体として回転するように後方軸４２にスプライン
結合された後向きに伸びている円錐形アーム５０と、第
２段ディスクを中心合わせするパイロット５６を有して
おり前向きに突出しているアーム５４とを含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の背景】本発明は、ガスタービン機関、更に具体
的に言えば、多段圧縮機及びタービン部を有している航
空機用高側路比タービン機関に関する。今日の典型的な
航空機用ガスタービン機関、特に高側路比型のものは多
段高圧圧縮機及びタービン部を含んでおり、多段高圧圧
縮機及びタービン部は中心圧縮機軸、又はモデルによっ
ては、前方軸によって相互接続されている。後者の場
合、前方軸は最終段高圧圧縮機ディスクのウェブと、第
１段高圧タービンディスクのウェブとの間を伸びてい
る。高圧タービン部は典型的には、第１段及び第２段デ
ィスクを含んでおり、第２段ディスクはボルト締め接続
部によって第１段ディスクに取り付けられている。第１
段及び第２段ディスクの間の段間容積は、タービンディ
スクの外周の間を伸びているシールド（遮蔽体）によっ
て密閉されている。シールドは全般的に円筒形状であっ
て、その壁は外側に凸の形状を成している。

【０００２】第１段及び第２段ディスクは、第１段ディ
スクの前面に取り付けられた前方フェイスプレート、及
び第２段ディスクのウェブの後面に取り付けられた後方
シールによって隔離されている。典型的には、外部の圧
縮機部から通された冷却空気を、フェイスプレートと後
方シールとによって定められた容積及び段間容積内で循
環させて、ディスク及びこれらのディスクが支える羽根
を冷却する。冷却空気はタービン部からタービン羽根に
形成された流路を介して、半径方向外向きに通される。

【０００３】このような機関では、部品の間の事実上す
べての接続がボルト締めにより行われる。即ち、前方フ
ェイスプレートは、フェイスプレート及びディスクの周
りを伸びている円形パターンのボルトによって、第１段
ディスクに接続されている。フェイスプレートの内周は
第１段ディスクの前方に配置されたディスクにボルト締
めされている。同様に、段間の熱シールが円形パターン
のボルトを介してタービンディスクに接続されており、
典型的にはアングル状の羽根押さえリムをタービンディ
スクの両面にも締め付けている。更に、第２段ディスク
は、後方シールにボルト締めされた後向きに伸びるコー
ンを含んでいる。

【０００４】このようなボルト締め接続に伴う欠点は、
ディスクに孔を形成することを必要とすることであり、
このために応力集中が生じ、シール及びディスクの有効
寿命が制限される。更に、ボルトとボルト孔との係合に
より加わる応力を支えるには、余分のディスク重量が必
要である。従って、タービン機関の設計として、部品の
間のボルト締め接続部の利用を最小限にする必要がある
が、組み立て及び分解が比較的容易なタービン機関にな
るような設計の必要がある。

【０００５】このような機関のもう１つの欠点は、組立
て中及び動作中、第１段及び第２段ディスクの間の整合
を維持するのが困難であることであり、この結果、運転
中に過度の振動が生ずることがある。更に、圧縮機から
の冷却空気をタービン部に伝達するためには、圧縮機の
空気をタービン部及び圧縮機部の外部にダクトで通すこ
とが必要である。このようなダクトは、機関のナセル内
の場所を占め、機関の重量を増やす。従って、整合の問
題を極力抑えるように第１段及び第２段ディスクを取り
付ける必要があると共に、圧縮機からの冷却空気をター
ビン部に外部から通す必要をなくすような設計も必要で
ある。

【０００６】

【発明の要約】本発明は、航空機用ガスタービン機関を
提供する。この機関では、タービン部にある前方フェイ
スプレート、段間シール、後方シール及び溜め（サン
プ）シールが、ボルトを用いない接続部によってタービ
ンディスクに接続されている。こうして、ボルトに適正
なトルクをかけるという時間のかかる作業を省略すると
共に、ボルト締め接続部が存在することにより生ずる応
力集中の問題をなくする。更に本発明は、圧縮機部から
の冷却空気をタービン部に運ぶ中心導管を提供する。こ
の導管は、圧縮機空気を圧縮機部及びタービン部の内部
を通ってタービン部にある段間容積に通し、こうして外
部ダクト工事の必要をなくする。

【０００７】更に、本発明では、第１段及び第２段ディ
スクの整合の問題がなくなる。本発明では、第１段ディ
スクが第２段ディスクを支持している後方軸を有してい
る。ディスクの間の相対的な回転が、第２段ディスクと
第１段ディスクの後方軸との間にスプライン接続部を設
けることにより防止される。第２段ディスクは円錐形の
前向きに突出しているアームを含んでおり、このアーム
は第２段の中孔とスプライン接続部との間にある場所
で、第１段の後方軸に係合している合わさる面及びパイ
ロットに終端している。後方軸に螺着しており、合わさ
る面及びパイロットが後方軸と確実に係合するように第
２段ディスクを前向きに押圧する緩み止め（ロッキン
グ）ナットによって、第２段ディスクの軸方向の動きを
防止する。

【０００８】後方シール及び溜めシールは、噛合せバヨ
ネット接続部によって、第２段ディスクに取り付けられ
ている。このバヨネット接続部は、これらの部品の第２
段ディスクに対する相対的な軸方向及び円周方向の動き
を防止する。溜めシールに複数の突片を設け、これらの
突片が後方軸に取り付けられた緩み止めナットと係合す
ることにより、緩み止めナットの緩みを防止する。

【０００９】同様に、段間の熱シールドはバヨネット接
続部によって、第１段ディスクに取り付けられている。
このバヨネット接続部は、相対的な軸方向の移動を防止
すると共に、第１段ディスクと係合しておりシールの相
対的な軸方向前向き及び半径方向外向きの動きを防止す
る周縁のさねはぎを含んでいる。少なくとも１つの第１
段ディスクの羽根に、シールに設けられた相隔たる突片
と係合している突片を設けることにより、円周方向の動
きを防止する。

【００１０】段間シールの後方アームは、後方アーム及
び第２段ディスクに形成された向かい合う溝に坐着して
いる分割リングによって、相対的に軸方向に移動しない
ように固定されている。段間シールは全体的に円筒形状
であって、前方及び後方アームを含んでいる。前方及び
後方アームは応力に耐えるように、内向きに凸の逆カテ
ナリの輪郭を有している。前方及び後方アームは、ター
ビンディスクの間に装着されたときに、予備荷重を受け
るような寸法になっている。

【００１１】段間シールは中心ウェブ及び中孔を含んで
おり、それは中孔の撓みを防止すべく、バヨネット接続
部によって後方軸に取り付けられている。このバヨネッ
ト接続部は、冷却空気が段間容積の中を循環することが
できるようにするスキャロップを含んでいる。前方シー
ルは環状の形状であって、前方軸から第１段ディスクの
周縁まで外向きに伸びるような寸法である。前方シール
は第１段ディスクにその内周でバヨネット接続部によっ
て取り付けられており、このバヨネット接続部は前方シ
ールの相対的な軸方向前向きの動きを防止する。バヨネ
ット係合する突片の間に、分割リングによって固定され
た鎖錠ピンを設けることにより、相対的な円周方向の動
きを防止する。鎖錠ピンは、釣合い機能をも果たすよう
に位置決め可能である。前方シールは周縁のさねはぎを
含んでおり、このさねはぎは前方シールの相対的な半径
方向外向き及び軸方向後向きの動きを防止すべく、第１
段ディスクに形成された対応するさねはぎと係合してい
る。他の実施例では、鎖錠シリンダが鎖錠ピンの代わり
に用いられ、突片と係合しているフランジを含んでい
る。

【００１２】フェイスプレートの外周もバヨネット接続
部で第１段ディスクと係合している。フェイスプレート
は半径方向に伸びている複数のベーンを含んでおり、こ
れらのベーンはフェイスプレートとディスクとの間の容
積に入る冷却空気を、ディスクの周縁及びディスクの羽
根まで半径方向外向きに差向ける。圧縮機ディスク及び
タービンディスクの中孔の下方を伸びていると共に機関
の中心線と同心の円筒形ダクトの外側を伸びている円筒
形通路に沿って、冷却空気が段間容積に供給される。冷
却空気は、圧縮機ディスクの間の段間容積に抽出され、
選ばれた圧縮機ディスクにボルト締めされた環状取り付
けブラケットに取り付けられている複数の半径方向の流
入羽根車によって、半径方向内向きに差向けられる。羽
根車は管状の形状であって、冷却空気をダクトに向かっ
て半径方向内向きに差向け、そこで冷却空気はタービン
部へと後向きに差向けられる。

【００１３】第１段ディスクの後方軸はオリフィスを含
んでおり、このオリフィスは、この冷却空気がタービン
ディスクの間の段間容積に入り、冷却空気として第２段
の中孔を横切ってから、第１段ディスクからの冷却空気
と混合し、ディスクの羽根を介して出て行くことができ
るようにする。従って、本発明の目的は、第１段及び第
２段ディスク、前方シール、後方シール及び溜めシー
ル、並びに段間シールの間のボルト締め接続部をなく
し、こうしてボルト締め接続部が原因で生ずる重量及び
応力集中をなくした航空機用ガスタービン機関を提供す
ること、第２段ディスクを第１段ディスクの後方軸に取
り付けることにより、第１段及び第２段タービンの整合
の問題を極力抑えた機関を提供すること、タービンの冷
却空気が圧縮機部からタービン部まで内部を通って運ば
れ、こうして外部ダクト工事をなくした機関を提供する
こと、圧縮機部にある選ばれたディスクの間に半径方向
の流れの羽根車を取り付けることにより、冷却空気を機
関の中心線に向かって半径方向内向きに差向けると共
に、この空気をタービン部まで後向きに通す導管を設け
た機関を提供すること、タービン部の部品の組み立て又
は積重ねが比較的簡単な機関を提供すること、及びター
ビン部の部品の保守が比較的容易であると共に、部品の
重量を最小限にした機関を提供することである。

【００１４】本発明のその他の目的及び利点は、以下図
面について述べる所から明らかになろう。

【００１５】

【詳しい説明】図１に示すように、本発明は、航空機用
の高側路比ガスタービン機関の全体を１０で示す高圧タ
ービン部、及び全体を１２で示す高圧圧縮機部を変更す
るものである。タービン部１０は第１段及び第２段ディ
スク１４及び１６を含んでおり、これらのディスクの各
々は、中孔２２及び２４からそれぞれ半径方向外向きに
伸びているウェブ１８及び２０を有している。ウェブ１
８及び２０は、それぞれ複数の羽根用あり（ダブテー
ル）溝２６及び２８で構成されている外周に終端してい
る。

【００１６】第１段ディスク１４は前方軸３０を含んで
おり、前方軸３０はウェブ１８と一体であって、下向き
に伸びているフランジ３２に終端している。フランジ３
２はボルト３６によってディスク３４に接続されてい
る。このボルトは、ディスク３４を最終段圧縮機ディス
ク４０の後向きに伸びているコーン３８にも接続してい
る。従って、タービン部１０によって発生されたトルク
が、前方軸３０を介して圧縮機部１２に伝達される。

【００１７】図１及び図２に示すように、第１段ディス
ク１４の中孔２２は、軸受４４と係合するように螺着さ
れた後向きに伸びている後方軸４２を含んでいる。軸４
２は複数の開口４６を含んでおり、これらの開口は、冷
却空気が段間容積４８に入ることができるようにする。
図３に示すように、第２段ディスク１６は円錐形の後方
アーム５０を含んでおり、後方アーム５０はスプライン
接続部５２で後方軸４２と係合している。円錐形アーム
５０は前向きに伸びている円錐形アーム５４を含んでお
り、円錐形アーム５４は合わさる面及びパイロット５６
に終端している。合わさる面及びパイロット５６は、後
方軸４２に形成された対応する形状の周縁リブ５８と係
合している。

【００１８】第２段ディスク１６は、アーム５０より後
方で後方軸４２に螺着された緩み止めナット６０によっ
て、スプライン接続部５２で固定されている。このた
め、緩み止めナット６０は合わさる面及びパイロット５
６をリブ５８と係合するように押圧して、第１段の中孔
１４に対する第２段の中孔１６の正確な軸線の係合を保
証する。更に、パイロットアーム５４の形状により、デ
ィスク１４に対するディスク１６の中心合わせをよくす
る半径方向の追加の荷重が生ずる。好ましい実施例で
は、パイロット５６は、運転中の第２段ディスク１６の
正確な位置決めを保証するため、減衰距離より大きな距
離だけ、スプライン接続部５２から隔たっている。

【００１９】図２に示すように、後方シール６２は、バ
ヨネット接続部６８で第２段の中孔１６のウェブ２０と
係合する前方軸６６を有しているディスク６４を含んで
いる。軸６６はその外周に複数の半径方向外向きに伸び
ている突片７０を含んでおり、これらの突片はウェブ２
０に形成された対応する突片７２と係合して固定作用を
する。従って、バヨネット接続部６８は、後方シール６
２と第２段ディスク１６との間の相対的な軸方向の動き
を防止する。

【００２０】図３及び図５に示すように、ディスク６４
の中孔７４が後向きに伸びている円錐形アーム７６を含
んでおり、円錐形アーム７６は下向きに伸びている突片
７８に終端している。溜めシール８０が全体的に軸方向
に伸びている突片８２を含んでいる。円錐形アーム５０
が外周リブ８４と、半径方向に伸びている突片８８に終
端する平行な周縁リブ８６とを含んでいる。後方シール
６２を図２に示すように位置決めしたとき、突片７８
は、リブ８４及びリブ８６の間の空間内で突片８８と整
合するように位置決めされる。溜めシール８０は、突片
８２が突片７８及び突片８８の間に挿入されて、第２段
ディスク１６に対する後方シール６２及び溜めシール８
０の相対的な回転を防止するように位置決めされる。

【００２１】図３及び図４に示すように、溜めシール８
０は半径方向に伸びている後面９０を含んでおり、後面
９０は緩み止めナット６０に形成された溝孔９４と係合
する軸方向に突出している突片９２を含んでいる。突片
９２は溝孔９４と係合することにより、タービンの運転
中、緩み止めナット６０の望ましくない相対的な回転が
防止される。軸受４４がスペーサ９６と突合せになり、
このスペーサは後方軸４２に設けたスパナナット９８に
よって、位置が固定されている。従って、スパナナット
９８は軸受４４を後面９０に接するように押圧して、溜
めシール８０の軸方向の位置決めを確実にする。

【００２２】軸受４４は開口１０２及び１０４を含んで
いる枠１００に取り付けられている。冷却空気が機関の
内部からオリフィス１０６を介して、アーム５４及びア
ーム５０の間の室１０８に運ばれて来る。冷却空気は室
１０８からスプライン接続部５２を通って、その後開口
１１０を通って、溜めシール８０とアーム５０との間の
容積１１２に流れる。溜めシール８０はオリフィス１１
４を含んでおり、このオリフィスは、冷却空気がバッフ
ァ空胴１１６へと外向きに流れることができるように
し、その後、開口１０４を通って引続き後向きに流れ
る。

【００２３】図１に示すように、タービン部１０は全体
を１１８で示す段間シールを含んでいる。シール１１８
は外側殻体１２０と、ウェブ１２４及び中孔１２６を含
んでいる中心ディスク１２２とを含んでいる。殻体１２
０は前方アーム１２８及び後方アーム１３０を含んでお
り、前方アーム１２８及び後方アーム１３０は第１段及
び第２段ディスク１４及び１６にそれぞれ接続されてい
る。

【００２４】図６に示すように、殻体１２０は全体的に
円筒形状であって、前方及び後方アーム１２８及び１３
０はそれぞれ内向きに凸の形状を有している。更に詳し
く言うと、前方及び後方アーム１２８及び１３０の各々
はカテナリ曲線を有しており、シールの歯１３４を支持
している中心部１３２からそれぞれのディスク１４及び
１６まで伸びている。

【００２５】前方アーム１２８は半径方向に伸びている
羽根押さえリム１３６を含んでおり、ディスク１８と共
にバヨネット接続部１３８を形成している。図７に示す
ように、バヨネット接続部１３８は、前方アーム１２８
から半径方向内向きに伸びている複数の突片１４０を含
んでおり、複数の突片１４０はディスク１４のウェブ１
８に形成された半径方向外向きに伸びている突片１４２
と噛合っている。図６に示すように、リム１３６は、対
になって配置された軸方向に伸びている突片１４４（図
６には１つのみ示す）を含んでおり、突片１４４は第１
段の羽根１４８の根元に形成された下向きに垂下する突
片１４６と係合している。好ましい実施例では、４つの
このような突片の係合部１４４及び１４６が、シール１
１８と第１段ディスク１４との間の接続部に形成されて
おり、ディスクの周縁に沿って等間隔に設けられてい
る。

【００２６】リム１３６はくさび形状の開口１５０をも
含んでおり、開口１５０は環状シールワイヤ１５２を受
け入れており、こうしてリム１３６と羽根のあり溝２６
との間に流密なシールを構成している。前方アーム１２
８は周縁のさねはぎ１５４を含んでおり、さねはぎ１５
４はウェブ１８に形成されたアンダカット１５６と係合
している。このため、さねはぎ１５４のアンダカット１
５６との係合により、ディスク１４に対する前方アーム
１２８の軸方向前向きの動き及び半径方向外向きの動き
が防止される。バヨネット接続部１３８の突片１４０及
び１４２の係合により、ディスク１４に対する前方アー
ム１２８の軸方向後向きの動きが防止される。

【００２７】後方アーム１３０は環状の周縁リム１５８
を含んでおり、周縁リム１５８は羽根のあり溝２８と係
合しており、羽根押さえとして作用する。リム１３６の
場合と同じく、くさび形状の溝孔１６０とシールワイヤ
１６２とによって、シールが構成されている。後方アー
ム１３０は、ディスクの柱１６８に形成された対応する
溝孔１６６と整合した周縁溝１６４を含んでいる。分割
リング１７０が、溝孔１６４及び溝１６６によって形成
された通路内に位置決めされており、こうして後方アー
ム１３０とディスク１６との間の相対的な軸方向の動き
を防止する。

【００２８】ディスクの柱１６８は周面１７２を含んで
おり、周面１７２は対応する面１７４と突合せになって
半径方向のさねはぎを形成しており、このさねはぎがデ
ィスク１６に対するアーム１３０の半径方向外向きの動
きを防止する。分割リング１７０は羽根１７６によっ
て、溝孔１６４の中へと半径方向内向きに押圧されてい
る。羽根１７６は羽根押さえリム１７８によって、第２
段ディスクの後側からあり溝２８の中に押さえられてお
り、羽根押さえリム１７８は分割リング１８０によっ
て、ディスク１６に固定されている。

【００２９】図８及び図９に示すように、ディスク１２
２が後向きに伸びている円錐形のアーム１８２を有して
いる中孔１２６を含んでおり、このアームはバヨネット
接続部１８４で後方軸４２と係合している。バヨネット
接続部１８４は、スキャロップ１８８（図９にのみ示
す）によって隔てられた突片１８６を含んでいる。後方
軸４２は、周縁リム１９２から隔たった半径方向に突出
している突片１９０を含んでいる。突片１８６及び１９
０が整合しているとき、スキャロップ１８８は、冷却空
気がその中を循環し得る開口１９４を作る。バヨネット
接続部１８４は、中孔１２６と後方軸４２との間の相対
的な軸方向の動きを防止する。

【００３０】タービン部１０を組み立てるには、リム１
３６がディスク１４と接触するまで、シール１１８を後
方軸４２の上に滑りはめにする。シール１１８を回して
突片１４０が突片１４２と噛合うようにし、その後シー
ルを、突片が鎖錠係合する図７に示す形へと回転する。
同時に、バヨネット接続部１８４が中孔１２６と後方軸
４２との間にできる。中孔１２６の突片１８６に対する
すき間を設けるため、リブ５８にスキャロップを設ける
ことが必要になることがある（図３参照）。

【００３１】その後、パイロット５６がリブ５８と係合
するまで、第２段ディスク１６を後方軸４２に滑りはめ
にする。このとき、分割リング１７０を広げて溝１６６
に入れる。羽根１７６を挿入したことにより、リング１
７０は図６に示す収縮した形に強制的になり、このとき
溝孔１６４と係合する。前に述べたように緩み止めナッ
ト６０によって、第２段ディスク１６を後方軸４２に固
定する。

【００３２】好ましい実施例では、殻体１２０は、第２
段ディスク１６を後方軸４２に取り付けるときに、前方
及び後方アーム１２８及び１３０が撓むか或いは予備応
力がかかるような形状になっている。この予備荷重は、
動作中、シール１１８がディスク１４及び１６に軸方向
に係合することを保証する。アーム１２８及び１３０が
カテナリの形状であることにより、曲げ応力を極く小さ
くして、この予備荷重の伝達が最適化される。

【００３３】図１及び図２に示すように、円筒形導管１
９６が後方軸４２及び機関の中心線Ｃと同心であって、
ねじ係合部１９８によって後方軸４２に取り付けられて
いる。導管１９６は、軸４２のリブ２０２に係合してい
るさねはぎ２００によって、後方軸４２に対して軸方向
に位置決めされている。図１、図１０及び図１１に示す
ように、導管１９６は前向きに伸びており、周縁溝孔２
０４に終端している。この溝孔は分割リング２０６を備
えており、分割リング２０６は圧縮機部１２の第７段デ
ィスク２１２の後向きに伸びている円錐形アーム２１０
に形成された支承面２０８と係合している。従って、全
体を２１４で示す縦方向の冷却空気導管が、第７段及び
第８段ディスク２１２及び２１８の間に形成された段間
容積２１６から伸びて、圧縮機部の下方を後向きに、第
１段ディスク１４の前方軸３０の中を通り、後方軸４２
の下方を通るように形成されている。

【００３４】図１０に示すように、第８段ディスク２１
８は一体の遮蔽体（シールド）２２０を含んでおり、遮
蔽体２２０は半径方向に伸びている複数の通路２２２を
有しており、これらの通路は圧縮機部１２からの冷却空
気が容積２１６に入ることができるようにする。静止羽
根２２４がハネカムブロック２２６を含んでおり、ハネ
カムブロック２２６は遮蔽体２２０のシールの歯２２８
と係合しており、矢印Ａで示すような反対方向の円形の
空気流パターンを防止する。この円形の空気パターン
は、そらせ板２３０によって、通路２２２から遠去かる
向きに方向転換される。遮蔽体２２０はディスク２１８
から前方に伸びており、ボルト２３２によってディスク
２１２に固定されている。

【００３５】図１０及び図１１に示すように、ディスク
２１８はＬ字形状の環状フランジ２３４を含んでおり、
このフランジはボルト２３６によって渦管羽根車アセン
ブリ２３８に接続されている。羽根車アセンブリ２３８
は環状ブラケット２４０を含んでおり、環状ブラケット
２４０の前壁及び後壁２４２及び２４４は、矩形の開口
２５０によって隔てられた複数の相隔たる孔２４８を有
しているウェブ２４６によってそれぞれ接続されてい
る。後壁２４４はボルト２３６を受け入れる複数のボル
ト孔２５２を含んでいる。後向きに伸びているリブ２５
４がフランジ２３４と係合しており、アセンブリ２３８
を半径方向の適当な位置にするように位置決めされてい
る。前壁２４２は環状リブ２５６を含んでおり、環状リ
ブ２５６は対応するリブ２５８（図１０参照）に隣接し
て位置決めされており、こうしてラビリンスシールを形
成している。

【００３６】渦管羽根車アセンブリ２３８は複数の導管
要素２６０を含んでおり、複数の導管要素２６０の各々
は孔２４８に挿入されている。導管要素２６０の各々
は、半径方向内側の端の近くに矩形のフランジ２６４を
有している外側管部材２６２を含んでいる。外側管部材
２６２は孔２４８にプレスばめで受け入れられるような
形状になっており、フランジ２６４は、ウェブ２４６の
半径方向内側の面に沿って位置しており、部分的に開口
２５０を覆うような形状である。部材２６２を孔２４８
にプレスばめにしたとき、開口２５０は導管要素２６０
のフランジ２６４によって完全に覆われ、フランジは互
いに突合せになる。

【００３７】導管要素２６０の各々は管状の挿着体２６
６を含んでおり、挿着体２６６は３つの縦方向のセグメ
ント２６８に分かれて半径方向外側の端に終端してい
る。挿着体２６６は半径方向内側の端に隣接して周縁フ
ランジ２７０を含んでおり、周縁フランジ２７０は外側
の管２６２に対して挿着体２６６を半径方向に位置決め
している。フランジ２７０は平坦部２７２を含んでお
り、平坦部２７２は周縁のさねはぎ２７４と整合し、鎖
錠リング２７６を受け入れている。鎖錠リング２７６は
前壁２４２と係合しており、タービン機関が運転停止に
なったとき、導管要素２６０をバケット２４０内に固定
する。

【００３８】挿着体２６６は外側の管２６２の振動特性
を変えて、運転中の導管要素２６０の振動を減らすよう
に作用する。図１２に示す他の実施例の管アセンブリ２
３８′では、挿着体２６６′がアングル状ノズル２７８
に終端しており、ノズル２７８は冷却空気を導管２１４
（図１参照）に沿って後向きに差向けるのを助ける。動
作について説明すると、圧縮機部１２の回転により、冷
却空気は通路２２２を介して段間容積２１６に吸込まれ
る。その後、空気は導管要素２６０によって半径方向内
向きに導管部２１４に圧送され、導管部２１４で空気
は、導管１９６に沿って後方軸４２まで後向きに流れ
る。後方軸４２で、冷却空気はオリフィス４６を介して
段間容積４８に通過し、段間容積４８で羽根のあり溝２
８まで上向きに流れるときに、第２段ディスク１６の中
孔２４はこの冷却空気を浴びる。この空気の動きが、デ
ィスク１１８より前方の容積４８から冷却空気をバヨネ
ット接続部１８４を介して吸込み、そこで導管２１４か
らの冷却空気と混合される。

【００３９】図１３に示すように、タービン部１０は全
体を２７８で示す前方シールアセンブリを含んでおり、
前方シールアセンブリ２７８は半径方向外周にあるバヨ
ネット接続部２８２によって、そして半径方向内周にあ
るバヨネット接続部２８４によって、第１段ディスク１
４に取り付けられているフェイスプレート２８０を含ん
でいる。フェイスプレート２８０は羽根押さえ外側リム
２８６を含んでおり、外側リム２８６は第１段の羽根１
４８に接触している軸方向フランジ２８８に終端してい
る。くさび形状の溝孔とシールワイヤとの組合せ２９０
によって、シールが構成されている。

【００４０】図１３及び図１４に示すように、フェイス
プレート２８０は内周に隣接した複数の軸方向の開口２
９２を含んでおり、開口２９２は不動の多重オリフィス
ダクト２９４からの冷却空気を受け取っている。フェイ
スプレート２８０の後向きの内面は半径方向に伸びてい
る複数の案内ベーン２９６を含んでおり、これらのベー
ンは開口２９２からバヨネット接続部２８２の突片２９
８まで伸びている。案内ベーン２９６は冷却空気を容積
３００の中で羽根の根元３０１まで半径方向外向きに差
向け、そこでこの空気は羽根を冷却し、羽根の通路（図
に示してない）を通過する。

【００４１】図１３及び図１５に示すように、バヨネッ
ト接続部２８４は、フェイスプレート２８０（図１４を
も参照）から半径方向内向きに伸びている相隔たる突片
３０２と、ディスク１４の前方軸３０から半径方向外向
きに伸びている相隔たる突片３０４との係合により形成
されている。半径方向のさねはぎ３０６（図１３）がフ
ェイスプレート２８０の後面に形成されており、ウェブ
１８から前向きに伸びている周縁リブ３０８と係合して
いる。従って、突片３０２及び３０４の係合が、ディス
ク１４に対するフェイスプレート２８０の軸方向前向き
の動きを防止し、半径方向のさねはぎ３０６のリブ３０
８との係合が、フェイスプレート２８０の軸方向後向き
及び半径方向外向きの動きを防止する。

【００４２】整合した突片３０２及び３０４の間の空間
に挿入された鎖錠ピン３１０によって、フェイスプレー
ト２８０とディスク１４との相対的な円周方向の動きが
防止される。２つのピン３１０を用い、２つのピン３１
０は、フェイスプレート２８０に不平衡があれば、それ
を打消すように、フェイスプレート２８０の内周に沿っ
てある間隔で隔たっていることが好ましい。鎖錠ピン３
１０は、鎖錠リング３１２によって相対的に軸方向前向
きに動かないように固定されていると共に、後面３１４
を含んでおり、後面３１４はフェイスプレート２８０に
形成されたストッパ面３１６に接している。鎖錠リング
３１２は、フェイスプレート２８０に形成されていると
共にピン３１０に対するすき間を作るように突片３０２
と整合した二列の突片３２０及び３２１の間に形成され
ている溝３１７に坐着している。

【００４３】図１６及び図１７に示すように、鎖錠ピン
３１０の各々は、突片３０２（図１４及び図１５参照）
に係合している後方突起３１８と、抽出用ねじ孔３２２
とを含んでおり、このねじ孔は対応する形状を有するね
じ山を設けた抽出工具によって、ピン３１０を軸方向に
取り出し易くする。図１８及び図１９に示すように、押
さえリング３１２が分割フープセグメント３２３を含ん
でおり、セグメント３２３は移行フランジ３２６によっ
て中心合わせブロック３２４に接続されている。ブロッ
ク３２４は、フェイスプレート２８０に対するリング３
１２の回転を防止するために、隣接した突片３２１（図
１５参照）の間にはまるような形状になっている。

【００４４】図１３に示すように、バヨネット接続部２
８２は噛合している突片２９８及び３２８を含んでい
る。突片３２８は第１段ディスクのウェブ１８の外周に
形成されている。ベーン２９６（やはり図１４参照）は
何れも後方支承面３３０を含んでおり、後方支承面３３
０はウェブ１８に形成された相手の支承面３３２と係合
している。従って、バヨネット接続部２８２の突片２９
８及び３２８の係合により、フェイスプレート２８０の
軸方向前向きの動きが防止され、支承面３３０及び３３
２の係合により、軸方向後向きの動きが防止される。

【００４５】図２０及び図２１には、他の実施例の前方
シールアセンブリ２７８′が示されており、フェイスプ
レート２８０′が、それを取り付けたウェブ１８の輪郭
と同形になるような形状になっている。従って、容積３
００′が減少しているので、ベーン２９６′は、図１３
の実施例のベーン２９６よりも、深さが一層浅い。この
ため、フェイスプレート２８０′の中孔３３４の容積も
減少することができる。これは、フェイスプレートの質
量全体が減少するからであり、ディスク１４の回転中心
からのその距離が減少し、こうして運転中に起こる曲げ
モーメントが減少する。

【００４６】従って、バヨネット接続部２８４′は突片
３０２′及び３０４′の係合部を含んでおり、この係合
部がディスク１４に対するフェイスプレート２８０′の
軸方向前向きの動きを防止する。整合した突片３０２′
及び３０４′の間の空間に挿入される形状になっている
複数のフランジ３３８を含んでいる鎖錠シリンダ３３６
によって、フェイスプレート２８０′の相対的な回転が
防止される。鎖錠シリンダ３３６は周縁のさねはぎ３４
０を含んでおり、さねはぎ３４０はフェイスプレート２
８０′のアンダカット３４２と係合しており、シリンダ
３３６を軸方向にも半径方向にも位置決めしている。

【００４７】シリンダ３３６に係合しているさねはぎ３
４６を含んでいる鎖錠リング３４４によって、軸方向前
向きの動きが拘束される。鎖錠リング３４４はシリンダ
３３６と、前方軸３０′に形成されていると共にフェイ
スプレート２８０′の鎖錠用の突片３０２′に対するす
き間を作る形状になっている半径方向外向きに突出して
いる複数の突片３４８との間に捕捉されている。鎖錠シ
リンダ３３６はシールラック３５０を含んでおり、シー
ルラック３５０はその場所にあるタービンの静止構造３
５４の一部であるブロック３５２と係合している。

【００４８】フェイスプレート２８０は、突片３０２及
び３０４、並びに突片２９８及び３２８が噛合うまで、
前方軸３０に沿って軸方向後向きに変位させ、その後フ
ェイスプレート２８０を突片が整合するまで回転させ又
は「時計合わせ」をすることにより、ディスク１４上に
取り付けられる。この後、鎖錠ピン３１０を挿入し、鎖
錠リング３１２を用いて固定する。この代わりに、鎖錠
シリンダ３３６を位置決めして、リング３４４を用いて
固定する。前方シールのウェブからの半径方向のさねは
ぎ３０６の軸方向のずれにより、動作中に曲げモーメン
トが生ずる。この曲げモーメントは、バヨネット接続部
２８４の突片３０２及び３０４の間に反対向きのモーメ
ントを作り出すことにより、減少させられる。

【００４９】好ましい実施例では、フランジ２８８は、
第１段ディスク１４に取り付けたとき、フェイスプレー
ト２８０にある程度の予備応力が加わるような形状にな
っている。以上説明した装置が本発明の好ましい実施例
であるが、本発明はここに説明したままの装置に制限さ
れるものではなく、本発明の範囲内でこの実施例に変更
を加えることができることを承知されたい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施したガスタービン機関の圧縮機部
及びタービン部の簡略側面図である。

【図２】図１の機関の詳細図であって、第２段ディスク
及び第１段の後方軸を示す図である。

【図３】図２の詳細図であって、第２段ディスクと後方
軸との間の接続部を示す図である。

【図４】図５の部品の組み立てられた状態の詳しい側面
図である。

【図５】第２段ディスクの後方シール、溜めシール及び
後方コーンの間の相互接続を示す分解斜視図である。

【図６】図１の機関の詳細図であって、段間シールドの
外側殻体を示す図である。

【図７】図６の詳細図であって、段間シールドと第１段
ディスクとの間のバヨネット接続部を示す図である。

【図８】図１の詳細図であって、段間シールの中孔と後
方軸との間の係合を示す図である。

【図９】図８の中孔と後方軸との間のバヨネット接続部
を示す詳細図である。

【図１０】半径方向の流入羽根車を示す図１の詳細図で
ある。

【図１１】図１０の半径方向の流入羽根車の詳細を示す
分解斜視図である。

【図１２】図１０の羽根車とは別の実施例の詳細図であ
る。

【図１３】図１の機関の詳細図であって、前方シールを
示す図である。

【図１４】図１３の詳細図であって、前方シールのフェ
イスプレートの後面を示す図である。

【図１５】図１３の詳細図であって、前方シールと第１
段ディスクとの間のバヨネット接続部を示す図である。

【図１６】図１３に示す緩み止めナットの側面図であ
る。

【図１７】図１６の線１６−１６から見た緩み止めナッ
トの図である。

【図１８】図１３の鎖錠リングの平面図である。

【図１９】図８の鎖錠リングの側面図である。

【図２０】図１３の前方シールアセンブリの他の実施例
の図である。

【図２１】図２０の前方シールのフェイスプレートの後
側側面図である。

【符号の説明】

１０タービン部１４第１段ディスク１６第２段ディスク３０、３０′ 前方軸４２後方軸４４軸受４６、１０６、１１４オリフィス４８、２１６段間容積５０、５４、２１０円錐形アーム５２スプライン接続部５６パイロット６０緩み止めナット６２後方シール６８、１３８、１８４、２８２、２８４、２８４′ バ
ヨネット接続部７０、７２、７８、８２、８８、９２、１４０、１４
２、１４４、１４６、１８６、１９０、２９８、３０
２、３０２′、３０４、３０４′、３２０、３２１、３
２８突片８０溜めシール９４、１６０、１６４、２０４溝孔１１８段間シール１２８前方アーム１３０後方アーム１５４、２００、３０６、３４０、３４６さねはぎ１９６、２１４導管２３４、２６４、２７０、３２６、３３８フランジ２８０、２８０′ フェイスプレート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者リチャード・ウイリアム・アルブレクトアメリカ合衆国、オハイオ州、フェアフィールド、パーク・ミードウズ・コート、５番 (72)発明者ジョン・トーマス・クットニイ，ジュニアアメリカ合衆国、オハイオ州、シンシナティ、ワーシントン・アベニュー、412番

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ウェブと、中孔と、前記ウェブと一体の
前方軸とを含んでいるディスクを有しているタービン部
を有した形式のタービン機関の前方シールアセンブリで
あって、前記前方軸から前記ディスクの外周まで伸びていると共
に、それを通して冷却空気を運ぶオリフィス手段を含ん
でいるフェイスプレートを備えており、前記ディスクはバヨネット接続部で前記フェイスプレー
トと係合する半径方向内側及び外側の手段を有してお
り、前記オリフィス手段を介して当該容積に受け入れら
れた冷却空気が前記ウェブを冷却するように前記フェイ
スプレートと前記ディスクとの間に冷却容積が作られて
いる前方シールアセンブリ。
【請求項２】前記内側の係合する手段は前記前方アー
ムに形成された半径方向外向きに伸びている複数の突片
を含んでおり、前記フェイスプレートは前記バヨネット
接続部で前記半径方向外向きに伸びている突片と係合す
る形状を成していると共に半径方向内向きに伸びている
複数の突片を含んでいる請求項１に記載の前方シールア
センブリ。
【請求項３】更に、前記フェイスプレートと前記ディ
スクとの間の相対的な回転を防止すべく前記フェイスプ
レート及びディスクを係合させる鎖錠ピン手段を含んで
いる請求項２に記載の前方シールアセンブリ。
【請求項４】更に、前記鎖錠ピン手段を前記フェイス
プレート及び前記ディスクと係合した状態に保持する鎖
錠リング手段を含んでいる請求項３に記載の前方シール
アセンブリ。
【請求項５】前記フェイスプレートは前記鎖錠リング
手段を受け入れる周縁凹部を含んでいる請求項４に記載
の前方シールアセンブリ。
【請求項６】前記鎖錠ピン手段は前記フェイスプレー
ト及び前記ディスクの整合した突片の組の間に軸方向に
挿入される少なくとも１つの鎖錠ピンを含んでおり、前
記凹部は前記半径方向外向きに伸びている突片に隣接し
て配置されている請求項５に記載の前方シールアセンブ
リ。
【請求項７】複数の前記鎖錠ピンは、前記フェイスプ
レートが回転に対して釣合いがとれるように前記フェイ
スプレートの周縁に沿って選択的に配置されている請求
項６に記載の前方シールアセンブリ。
【請求項８】前記フェイスプレートは前記オリフィス
手段からの冷却空気を前記ディスクの外周に差向ける半
径方向に伸びているベーン手段を含んでいる請求項１に
記載の前方シールアセンブリ。
【請求項９】前記ベーン手段は複数のベーンを含んで
いる請求項８に記載の前方シールアセンブリ。
【請求項１０】前記ベーンは、前記フェイスプレート
の前記ディスクに対する軸方向後向きの動きを防止すべ
く、その外周に隣接しており前記ディスクと接している
さねはぎ手段を含んでいる請求項９に記載の前方シール
アセンブリ。
【請求項１１】前記フェイスプレートは前記ディスク
に面している環状のさねはぎを含んでおり、前記ディス
クは前記フェイスプレートの該ディスクに対する半径方
向外向き及び軸方向後向きの変位を防止すべく前記さね
はぎと係合している環状リブを含んでいる請求項１に記
載の前方シールアセンブリ。
【請求項１２】前記外側の係合する手段は、前記フェ
イスプレートに形成された半径方向外向きに伸びている
複数の突片を含んでおり、前記ディスクは前記バヨネッ
ト接続部で半径方向外向きに伸びている突片と係合する
形状を成していると共に半径方向内向きに伸びている複
数の突片を含んでいる請求項１に記載の前方シールアセ
ンブリ。
【請求項１３】前記フェイスプレートは、該フェイス
プレートと前記ディスクとの間から冷却空気が脱出する
のを防止するシールを形成すべく、前記外側の係合する
手段より半径方向外側に配置されているくさび形状の周
縁凹部と、該凹部内に配置されているワイヤシールとを
含んでいる請求項１２に記載の前方シールアセンブリ。
【請求項１４】前記フェイスプレートは後向きに伸び
ている周縁フランジを含んでおり、該周縁フランジは前
記ディスクに係合するように配置されていると共に、前
記フェイスプレートが前記ディスクに取り付けられると
きに該フェイスプレートの周縁領域に前向きの予備応力
を加える形状を成している請求項１３に記載の前方シー
ルアセンブリ。
【請求項１５】前記鎖錠ピン手段は前記突片に係合し
ているフランジを有している鎖錠シリンダと、該鎖錠シ
リンダを前記ディスクの前方軸に固定している鎖錠リン
グ手段とを含んでいる請求項３に記載の前方シールアセ
ンブリ。