JPH0713441B2 - 梯子形ロツク装置 - Google Patents

梯子形ロツク装置

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JPH0713441B2
JPH0713441B2 JP61102936A JP10293686A JPH0713441B2 JP H0713441 B2 JPH0713441 B2 JP H0713441B2 JP 61102936 A JP61102936 A JP 61102936A JP 10293686 A JP10293686 A JP 10293686A JP H0713441 B2 JPH0713441 B2 JP H0713441B2
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JP
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hub
lugs
disc
rotor
turbine
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ドナルド・エイ・ロビンス
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ユナイテツド・テクノロジ−ズ・コ−ポレイシヨン
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/06—Rotors for more than one axial stage, e.g. of drum or multiple disc type; Details thereof, e.g. shafts, shaft connections
    • F01D5/066—Connecting means for joining rotor-discs or rotor-elements together, e.g. by a central bolt, by clamps
    • 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
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T403/00—Joints and connections
    • Y10T403/60—Biased catch or latch

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、多段ガスタービンエンジンに係り、特に二つ
のロータ段よりなるタービンロータ組立体に係る。
背景技術 ツインスプール型ガスタービンエンジンに於ては、作動
媒体ガスがまず低圧圧縮セクション内に於て圧縮され、
しかる後高圧圧縮セクション内に於て圧縮され、高温流
体を発生させる際に酸化剤として使用される。高温の流
体は高圧タービンセクションに流され、しかる後低圧タ
ービンセクションに流され、これらのセクション内に於
て膨張せしめられる。高圧タービンは高圧軸を介して高
圧圧縮機を駆動し、低圧圧縮機は高圧タービン軸内に配
置された低圧タービン軸を介して低圧タービンにより駆
動される。タービンセクション内に於ては、タービン軸
に取付けられたロータ段はハブとディスクと該ディスク
の周縁の周りに配設された複数個のブレードとよりなっ
ている。流路形状は二つのロータ段の間の周縁方向に延
在するエアーシールにより郭定され維持されている。複
数個のブレードが作動媒体ガスのための流路を横って半
径方向外方へ延在しており、これによりブレードの間を
流れる作動媒体ガスよりエネルギが抽出される。かくし
て抽出されたエネルギはディスク及びハブを介してター
ビン軸に伝達される。高圧タービンは通常二つのロータ
段を含んでおり、各ロータ段よりほぼ等量の仕事が抽出
される。現代のターボファンエンジンは６万ポルト（27
216kg）以上の推力を発生することができる。大型のタ
ーボファンエンジンに於ては、高圧タービンの各ロータ
段より高圧タービン軸へ伝達されるトルクは役50万イン
チポンド（5762kgm）である。
複雑なターボファンエンジンの主要な設計上の目標は、
エンジンの構造的完全性を維持し、またエンジンの重量
を制限しつつ、エンジンの組立て及び分解を容易にする
ことである。タービンロータ組立体の構造的完全性を維
持しつつ、タービンロータ段のディスク部分の大きさ及
び重量を制限することは非常に有益である。また二つの
タービンロータ段を互いに接続するための孔やフランジ
を排除することも、これらにより高い遠心荷重及びその
変動に直面した場合に於ける材料強度を維持し得るので
有益である。
当技術分野に於ては、ボルト又は溶接の如き恒久的な手
段を用いて高圧タービンの二つのロータ段を互いに取付
けることが知られている。またボルト又は溶接によりロ
ータ段をタービン軸に固定することも知られている。二
つのロータ段を互いに取付けるためのこれらの方法によ
れば、ガスタービンエンジンは複雑で、また組立て及び
分解が困難なものになる。更に互いに隣接するロータ段
を互いに取付けるに必要なボルト孔をディスクに設けた
りフランジを設けたりすると、肉厚の大きいディスクや
重量の大きいロータ段が必要になる。またボルト孔はデ
ィスクの耐荷重性及び構造的完全性を低下させる。他方
フランジはロータ段の重量を増大させ、また設計に際し
注意が払われなければならない振動の問題を発生させ
る。米国特許第3,997,962号の如き従来技術に於ては、
二つのロータ段を一つのタービン軸に取付けるためにス
プラインを使用することが示されている。また米国特許
第4,004,860号には、タービン軸、第一のロータ段のハ
ブ、及び第二のロータ段のハブが全て同心になるよう、
第一のロータ段のハブをタービン軸にスプライン接続
し、第二のロータ段のハブを第一のロータ段のハブにス
プライン接続することが示されている。本願発明者はか
かる種類の設計に於ては、ハブとタービン軸との間の同
心性を維持することが困難であることを見出した。かか
る取付手段によれば、スプラインに過剰の摩耗が生じ、
これによりハブとハブとの接続部及タービン軸とハブと
の接続部の構造的完全性が損われる。またタービンロー
タ組立体をエンジン内に組込むべくタービンロータ組立
体を容易に且安全に輸送し得るよう、タービンロータ組
立体を一体に保持し得るようにすることが望ましい。
発明の開示 本発明の一つの目的は、少なくとも二つのロータ段と一
つのステータ段とを含み、一体のものとして輸送しター
ビン軸上に組付けることのできるタービンモジュールを
提供することである。
本発明の他の一つの目的は、二つのロータ段よりなるタ
ービンロータ組立体を一体のものとして輸送し、またタ
ービン軸上に一体のものとして組付け得るよう、タービ
ンロータ組立体を一体に保持するための装置を提供する
ことである。
本発明の更に他の一つの目的は、二つのロータ段よりな
るタービンロータサブ組立体の構成要素を互いに一体に
固定するための装置であって、二つのロータ段の間の周
縁方向の整合性を適正に確保することのできる装置を提
供することである。
本発明によれば、ガスタービンエンジンは半径方向内方
へ延在する複数個の第一のラグを有する第一のハブを備
えた第一のロータ段と、第一のラグの数に等しく第一の
ラグと共働して突起を形成する半径方向内方へ延在する
複数個の第二のラグを有する第二のハブを備えた第二の
ロータ段と、前記突起にオーバーラップして延在し、周
縁方向に配設された複数個の孔を有し、各孔に前記突起
が半径方向に嵌入され、これにより二つのタービンロー
タ段を互いに固定するスプリットを有する弾性金属バン
ドを含む梯子形ロック装置とを含んでいる。
本発明の一つの好ましい実施例によれば、第一及び第二
のロータ段は二つのロータ段の間に配置された一段のス
テータベーンを含む大型のタービンモジュールの一部で
ある。
本発明の主要な利点は、タービンロータ組立体の二つの
ハブを互いに固定し、これによりタービンロータ組立体
の組立て及び分離、輸送、及びタービン軸上への装着を
容易にし得ることである。また本発明の他の一つの利点
は、二つのロータ段を互いにボルト締結したり溶接した
りする必要もなく、タービンロータ組立体の二つのロー
タ段の間に段間シールを軸線に沿って有効に捕捉し半径
方向に支持し得ることである。
二つのハブが同軸で互いに偏心したスラスト軸受の関係
にあることにより、それらのハブを個別に、又はロータ
組立体の一部として、又はステータ構造体を含むタービ
ンモジュールの一部としてタービン軸上に配置すること
ができる。二つのディスクをロータ組立体又はタービン
モジュールの如き一体のものとしてタービン軸上に配置
する必要がある場合には、取付具や後の詳細に説明する
他の型式のロック装置の如く、ロータ組立体をその装着
時に一体に保持する手段が設けられる。
本発明の一つの主要な利点は、二つのロータ段とタービ
ン軸との間の接続状態を有効な状態に維持しつつ、個々
のロータ段又は二つのロータ段よりなるロータ組立体を
タービン軸に容易に装着し得ることである。本発明の他
の利点は、二つのロータ段を互いにボルト締結し又は溶
接する必要もなく、二つのロータ段の間に段間シールを
効果的に捕捉し支持し得ることである。本発明の更に他
の一つの利点は、回転構造体及び静止構造体の両方を含
むタービンモジュールであって、タービン軸上に容易に
且有効に配置し得るタービンモジュールである。
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。
発明の実施するための最良の形態 本発明に従って構成されたタービンモジュール５が、第
１図に於てはガスタービンエンジンの高圧タービン軸20
上に装着された状態にて図示されており、第２図に於て
はタービン軸より分離された状態にて図示されている。
モジュール５はタービンロータ組立体10とステータ組立
体94とを含んでいる。ロータ組立体10は第一のロータ段
30と第二のロータ段40とを含んでいる。第一のロータ段
30は第一のハブ32と、該ハブより片持支持された第一の
ディスク34とを含んでいる。第二のロータ段40は第二の
ハブ42と、該ハブより片持支持された第二のディスク44
とを含んでいる。第一のディスククリム36が第一の複数
個のタービンブレード38を支持している。また第二のデ
ィスククリム46が第二の複数個のタービンブレード48を
支持している。ディスク34と44との間には環状の段間シ
ール92がこれらのディスクにより半径方向に支持された
状態にて配置されており、ディスク34及び44と共に回転
するようになっている。
ステータ組立体94はブレード38と48との間に配置された
一段のステータベーン102と、ブレード38を囲繞する第
一の環状のアウタエアシール96と、ブレード48を囲繞す
る第二の環状のアウタエアシール98とを含んでいる。イ
ンナステータシュラウド104が段間回転シール92と共働
するシールランド105を支持している。シール96、98及
びステータベーン102は適当な手段によりタービンケー
スセクション106に固定されており、該セクションはス
テータ組立体94の一部を構成している。より詳細には第
一のアウタエアシール96及びアウタシュラウド100の前
端部はタービンケースセクション106の第一のフランジ1
08に取付けられており、第二のアウタエアシール98及び
アウタシュラウド100の後端部はタービンケースセクシ
ョン106の第二のフランジ110に取付けられている。
タービンブレード38及び48は作動流体よりエネルギを抽
出する。かくして抽出されたエネルギは第一のロータ段
30及び第二のロータ段40を経てタービン軸20へ伝達され
る。タービン軸20は第一の外歯スプライン54と第二の外
歯スプライン64とを有しており、これらの外歯スプライ
ンは互いに軸線方向に隔置されており、同一の直径を有
している。第一のハブ32は第一の内歯スプライン52を有
しており、該内歯スプラインは第二のハブ42に設けられ
た第二の内歯スプライン62と同軸であり且これに対し偏
心している。内歯スプライン52及び62も互いに同一の直
径を有している。第一のハブ32に設けられた第一の内歯
スプライン52はタービン軸20に設けられた第一の外歯ス
プライン54に係合しており、これにより第一のロータ段
30よりタービン20へトルクを伝達し得るようになってい
る。一方第二のハブ42に設けられた第二の内歯スプライ
ン62はタービン軸20に設けられた第二の外歯スプライン
64に係合しており、これにより第二のロータ段40よりタ
ービン軸20へトルクを伝達し得るようになっている。各
ロータ段によりタービン軸20へ伝達される大きいトルク
は、大型のターボファンエンジンに於ては役50万インチ
ポンド（5762kgm）である。外歯スプライン54及び64の
直径は互いに等しいので、ハブ32及び42はタービン軸20
に沿って容易に前方へ摺動することができる。またこの
ことによりタービン軸及びハブにスプラインに機械加工
することが容易にされている。
各スプラインの直径は互いに等しいことが好ましいが、
本発明に於てはこれらのスプラインの直径は必ずしも互
いに等しくされる必要はない。第一の内歯スプライン52
の内径が第二の内歯スプライン62の内径と同一又はそれ
よりも大きい限り、第一のハブ32及び第二のハブ42は個
別にタービン軸20に摺動により嵌込まれてよく、或いは
サブ組立体、即とタービンモジュールの一部として互い
に取付けられてよい。
円弧状の畝72が、第二のハブ42の前端部73を受け、これ
により第一及び第二のハブが相対的に半径方向に変位す
ることを阻止するための環状リセス74を第一のハブ32の
後端部に形成している。ハブ32及び42が相互にスラスト
軸受の関係をなすよう、ハブ42の前端部73はハブ32に対
し軸線方向に当接している。内ねじ122を有するナット1
20が、タービン軸20の後端部に近接して第二の外歯スプ
ライン64の後方に設けられたねじ26にねじ込まれてい
る。ナット120は第二のハブ42とスラスト軸受の関係を
なしており、タービンロータ組立体10をストッパ24に対
し締付けるために使用されている。ストッパ24は図示の
好ましい実施例に於てはタービンのすぐ前方に配置され
た軸受（図示せず）の軸受シール面である。環状のロッ
ク装置130がナット120に設けられた第三の内歯スプライ
ン124に嵌合する第三の外歯スプライン134を有してい
る。またロック装置130はその前端部の周りに周縁方向
に配設された複数個の突部132を有しており、これらの
突部はタービン軸20の後端部に設けられた複数個の切欠
28に係合し、これによりナット120及びロック装置130が
タービン軸20に対し相対的に回転することを阻止してい
る。またロック装置130は複数個の後方突部136を有して
おり、これらの突部はナット120に設けられた内溝126内
へ半径方向外方へ延在している。突部136と両側にて内
溝126内に配置された第一のロックリング140及び第二の
ロックリング142により、ロック装置130が軸線方向に変
位することが阻止されるようになっている。
第２図及び第３図に於て、半径方向内方へ延在する複数
個の第一のラグ35が第一のハブ32の後端部の周りに周縁
方向に配設されており、半径方向内方へ延在する複数個
の第二のラグ45が第二のハブ42の前端部の周りに周縁方
向に配設されている。これら二組のラグは互いに鏡像の
関係をなしており、また互いに当接して半径方向内方へ
延在する突起80を形成している。これら二組のラグ35及
び45は、それらが軸線方向に整合されると、内歯スプラ
イン52及び62の歯も互いに軸線方向に整合し、タービン
ブレード38及び48が互いに他に対し所望の周縁方向の位
置関係になるよう配列されている。
ロータ段30及び40がロータ組立体やタービンモジュール
の如く一体のものとしてタービン軸20上に配置される必
要がある場合には、又はロータ組立体10やタービンモジ
ュール５を輸送する必要がある場合には、タービンロー
タ組立体等を輸送し得るよう第一のハブ32を第二のハブ
42に対し軸線方向に固定するために、周縁方向に配設さ
れた長方形の孔61及びスプリット63を有する環状の弾性
金属バンドを含む梯子形ロック装置60が使用される。
梯子形ロック装置60の非装着時の直径をそれが組付けら
れた場合の所望の直径よりも大きく、従ってロック装置
60は突起80が孔61を貫通して延在する所定の位置にある
時には、半径方向外方へのばね力を発生してハブ32及び
42の内周面に当接する。突起80は孔61に密に嵌合し、こ
れによりロータ段30及び40が互いに相対的に軸線方向又
は周縁方向に大きく相対変位することを阻止する。段間
シール92もロータ段30と40との間の所定の位置にきつく
保持される。
タービンモジュール５がタービン軸20上に組付けられる
と（第１図参照）、スプライン52及び62、ナット120、
ロック装置130はロータ段30及び40の適正な角方向及び
軸線方向位置を維持する。従って梯子形ロック装置60は
エンジンの運転中にはエンジンの運転に関する機能を果
たさないが、エンジンの保守が行われる時にはタービン
モジュール５が一体のものとして除去されることを可能
にする。
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他の種々の実施例が可能である
ことは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明が組込まれたガスタービンエンジンの高
圧タービンセクションを示す断面図である。 第２図はタービン軸が除去された状態にて第１図の高圧
タービンセクションの一部を示す部分図である。 第３図はロータ組立体をエンジン内に組込む場合にター
ビンの二つのロータ段を互いに保持するために使用され
るロック装置を示す斜視図である。 ５……タービンモジュール,10……タービンロータ組立
体,20……タービン軸,24……ストッパ,26……ねじ,30…
…ロータ段,32……ハブ,34……ディスク,36……ディス
クリム,38……タービンブレード,40……ロータ段,42…
…ハブ,44……ディスク,46……ディスクリム,48……タ
ービンブレード,52……内歯スプライン,54……外歯スプ
ライン,60……梯子形ロック装置,61……孔,62……内歯
スプライン,63……スプリット,64……外歯スプライン,7
2……畝,73……前端部,74……環状リセス,80……突起,9
2……段間シール,94……ステータ組立体,96、98……ア
ウタエアシール,100……アウタシュラウド,102……ベー
ン,104……インナステータシュラウド,105……シールダ
ンド,106……タービンケースセクション,110……フラン
ジ,120……ナット,122……内ねじ,124……内歯スプライ
ン,126……内溝,130……ロック装置,132……突部,134…
…外歯スプライン,136……突部,140、142……ロックリ
ング

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】二つのタービンロータ段を軸線に沿って固
    定するための梯子形ロック装置にして、周縁方向に配設
    された複数個の孔を有し、非装着時の直径が装着時の直
    径よりも大きいスプリットを有する環状の弾性金属バン
    ドを含む梯子形ロック装置。
  2. 【請求項２】軸上に装着されるタービンロータ組立体に
    して、 第一のハブと第一のディスクとを含み、前記第一のディ
    スクは前記第一のハブに取付けられた第一のロータ段
    と、 前記第一のロータ段に近接して設けられ、第二のハブと
    第二のディスクとを含み、前記第二のディスクは前記第
    二のハブに取付けられており、前記第一のロータ段とス
    ラスト軸受の関係をなすよう配置された第二のロータ段
    と、 前記第一のハブ上に周縁方向に配設され半径方向内方へ
    延在する複数個の第一のラグと、 前記第二のハブ上に周縁方向に配設され半径方向内方へ
    延在する複数個の第二のラグであって、対応する前記第
    一のラグに近接して設けられ対応する前記第一のラグと
    共働して周縁方向に配設された複数個の突起を形成する
    複数個の第二のラグと、 前記突起の数に等しい複数個の孔を有し、前記突起にオ
    ーバーラップして延在するスプリットを有する環状のバ
    ンドであって、前記突起はそれぞれ対応する前記孔内に
    配置され、前記バンドは前記第二のハブに対する第一の
    ハブの角方向及び軸線方向の位置関係を維持するよう構
    成された環状のバンドと、 を含むタービンロータ組立体。
  3. 【請求項３】軸上に装着されるタービンモジュールにし
    て、 第一のハブと第一のディスクとを含み、前記第一のディ
    スクは前記第一のハブに取付けられた第一のロータ段
    と、 前記第一のハブを前記軸に取付ける第一の取付手段と、 前記第一のロータ段に近接して配置され、第二のハブと
    第二のディスクとを含み、前記第二のディスクは前記第
    二のハブに取付けられた第二のロータ段と、 前記第二のロータ段が前記第一のロータ段とスラスト軸
    受の関係にて配置されるよう前記第二のハブを前記軸に
    取付ける第二の取付手段であって、前記第一の取付手段
    と同軸であり且前記第一の取付手段より偏心した第二の
    取付手段と、 前記第一のハブ上に周縁方向に配設され半径方向内方へ
    延在する複数個の第一のラグと、 前記第二のハブ上に周縁方向に配設され半径方向内方へ
    延在する複数個の第二のラグであって、それぞれ対応す
    る前記第一のラグに近接して配置され、対応する前記第
    一のラグと共働して周縁方向に配設された複数個の突起
    を形成する複数個の第二のラグと、 前記突起の数に等しい複数個の孔を有し、前記突起にオ
    ーバーラップして延在するスプリットを有する環状のバ
    ンドであって、前記突起はそれぞれ対応する前記孔内に
    配置され、前記バンドは前記第二のハブに対する前記第
    一のハブの角方向及び軸線方向の位置関係を維持するよ
    う構成された環状のバンドと、 前記第一のディスクに接続され且前記第一のディスクよ
    り半径方向外方へ延在する複数個の第一のブレードと、 前記第二のディスクに接続され且前記第二のディスクよ
    り半径方向外方へ延在する複数個の第二のブレードと、 前記第一及び第二のロータ段により半径方向に支持さ
    れ、前記第一のロータ段と前記第二のロータ段との間に
    軸線に沿って補足された環状の段間シールと、 インナシュラウドと、アウタシュラウドと、前記インナ
    シュラウドと前記アウタシュラウドとの間に延在する複
    数個のステータベーンとを含み、前記ステータベーンは
    前記段間シールより半径方向外方にて前記段間シールと
    シール関係をなすよう配置された環状のステータ段と、 前記複数個の第一のブレードを囲繞する第一のアウタエ
    アーシール手段と、 前記複数個の第二のブレードを囲繞する第二のアウタエ
    アーシール手段と、 前記ステータ段を囲繞するケースであって、一体に形成
    され軸線方向に互いに隔置された第一及び第二の環状取
    付手段を有し、前記第一の環状取付手段は前記第一のア
    ウタエアーシール手段に接続され、前記第二の環状取付
    手段は前記第二のアウタエアーシール手段に接続された
    ケースと、 を含むタービンモジュール。
JP61102936A 1985-05-01 1986-05-01 梯子形ロツク装置 Expired - Lifetime JPH0713441B2 (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US729319 1985-05-01
US06/729,319 US4653984A (en) 1985-05-01 1985-05-01 Turbine module assembly device

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Publication Number Publication Date
JPS61252802A JPS61252802A (ja) 1986-11-10
JPH0713441B2 true JPH0713441B2 (ja) 1995-02-15

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ID=24930507

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61102936A Expired - Lifetime JPH0713441B2 (ja) 1985-05-01 1986-05-01 梯子形ロツク装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4653984A (ja)
EP (1) EP0203877B1 (ja)
JP (1) JPH0713441B2 (ja)
DE (1) DE3661280D1 (ja)

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