JPH076365B2 - 動翼及びガスタービンエンジンロータアセンブリ - Google Patents

動翼及びガスタービンエンジンロータアセンブリ

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JPH076365B2
JPH076365B2 JP5010359A JP1035993A JPH076365B2 JP H076365 B2 JPH076365 B2 JP H076365B2 JP 5010359 A JP5010359 A JP 5010359A JP 1035993 A JP1035993 A JP 1035993A JP H076365 B2 JPH076365 B2 JP H076365B2
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、軸流機械の動翼に関
し、特に、動翼の揺動を減らすための翼根タング（tan
g）に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンエンジンの代表的なタービ
ンロータアセンブリは、作動流体流路を横切って半径方
向外方に延在している複数の動翼、更に詳しくはタービ
ン動翼を有している。代表的なタービン動翼は一般に、
翼台に装着されている翼形部を含んでおり、翼台は動翼
シャンクによって翼根部の半径方向外側に保持されてい
る。動翼は通常、リムに設けられているスロットと相互
係止的に係合している翼根によって、ロータディスクの
リムに装着されている。動翼は、ファン動翼に通常用い
られているようなスパン（翼幅）中央シュラウド又は低
圧タービン動翼に見られるような先端シュラウドを有し
得る。
【０００３】代表的な一種の動翼は、曲線形でダブテー
ル根本（ルート）と呼ばれる軸方向に延在している根本
を有している。この根本は、ダブテールスロットと呼ば
れる整合スロット内に軸方向に滑り込ますことができる
ように設計されている。ディスクのリムには、スロット
間に柱状体が形成されており、これらの柱状体は、エン
ジンの運転中に生ずる遠心力により、ダブテール根本の
接線方向に延在しているローブ（lobe）又はタングと係
合してそれらを保持するように構成されている。
【０００４】単一タング及び多タング形ダブテール根本
が、ターボ機械業界全体にわたって、動翼をディスクに
取り付ける手段として用いられている。多タングダブテ
ール根本は、半径方向に重なり合っている複数組の接線
方向及び軸方向に延在しているタングを有しており、そ
して、それらの基本設計及び公差により、スロット内の
動翼の軸方向及び接線方向の揺動量は最小となる。これ
は、上下のタングがモーメント抑制手段として作用する
からである。しかしながら、単一タングダブテール根本
は、次のようなときだけ、即ち、ダブテールの曲線断面
形状がそれと対応するディスクダブテールスロット表面
と接触するとき、又は隣り合う翼台或いはシュラウド縁
部が接触するとき、又は動翼シャンクがディスクと接触
するときだけ、軸方向及び接線方向の回動を制限し、い
ずれのときも、その結果として累積公差が大きくなるの
で、動翼の回動量が増す。
【０００５】動翼の接線方向の揺動量を最小にすること
は、ダブテールの摩耗を最小にするのに重要である。ス
パン中央シュラウド又は先端シュラウドを有している動
翼の設計に特に重要なことは、隣り合う動翼シュラウド
の相互離脱量を最小にする必要があることであり、シュ
ラウドの相互離脱量はダブテールの軸方向及び接線方向
の揺動量の関数である。
【０００６】この問題はタービンロータ回転速度が低い
とき、特に厳しい。その場合、タングをそれらと対応す
る内向きのダブテールスロット表面に保持する遠心力
が、最善でも限界値であり、そして動翼が接線方向に揺
動する可能性がある。
【０００７】
【発明の概要】従って、ロータディスクのダブテール柱
状体間のスロット内に軸方向に滑り込ませるように設計
されている動翼に関して、単一タング動翼の揺動量を最
小にするために、本発明は、対応するダブテール柱状体
の頂部又は半径方向外向き表面と係合するように軸方向
に延在している揺動防止タングを提供する。
【０００８】本発明の好適な実施例では、シャンクによ
って支持されている翼台から半径方向外方に延在してい
る翼形部を有している動翼が設けられており、シャンク
は、軸方向に延在していると共に軸方向に線形の根本に
連結されており、この根本は、軸方向に延在していると
共に軸方向に線形のダブテールスロット内に動翼を軸方
向にはめ込むのに有用である。ダブテールスロットは、
ロータディスクの柱状体間に形成されている。翼形部
と、翼台と、シャンクと、根本とは、半径方向内方に向
かって直列に配設されている。根本はその半径方向内端
に、接線方向に延在していると共に軸方向に線形の根本
タングを含んでおり、これらのタングは、ロータディス
クのスロットと実質的に合致する断面形状を有している
と共に、エンジンの運転中、動翼をディスクに保持する
ように作用する。揺動防止タングは根本の半径方向外側
に設けられており、シャンクから接線方向に延在してい
ると共に軸方向に概して線形である。揺動防止タング
は、関連ダブテールスロットを挟んで隣り合っているダ
ブテール柱状体の半径方向外向き表面と係合するように
構成されている。
【０００９】更に詳細な実施例では、接線方向に延在し
ている先端シュラウド部片を有している翼形部が設けら
れており、このシュラウド部片は、エンジンの運転中に
隣接先端シュラウド部片と密封係合をなすように構成さ
れている。
【００１０】
【発明の利点】本発明の動翼によりもたらされる利点
は、例えば、多タング形又はクリスマスツリー形根本の
必要なしに、接線方向の揺動を防止できることである。
これにより、従来より短い柱状体と、従来より小形で軽
量のディスクとを要するダブテール根本及びスロットを
用いることができる。本発明の他の利点は、ダブテール
の摩耗量を最小にし、そして隣り合う動翼の対応するス
パン中央シュラウド又は先端シュラウド間の相互離脱量
を減らすことである。
【００１１】本発明の上述及び他の特徴は、図面と関連
する以下の説明から更に明らかとなろう。
【００１２】
【実施例の記載】図１には、低圧タービンの一部を代表
するガスタービンエンジンロータ８の一部が示されてお
り、ガスタービンエンジンロータ８は、周囲リム１２を
含んでいるディスク１０を有している。ディスク１０
は、周方向に配列されており概して軸方向に延在してい
る複数の動翼スロット１４を有している。スロット１４
はダブテールスロットの形状を成しており、リム１２を
貫通するように切削形成されていると共に、相互間にダ
ブテール柱状体１６を形成している。
【００１３】ダブテールスロット１４はタービン動翼２
０を受け入れるように設計されている。動翼２０は翼台
２４から半径方向外方に延在している翼形部２２を有し
ており、翼台２４は保護スカート２６を有している。動
翼シャンク２８がその半径方向外端において翼台２４を
支持していると共に、その他端においてダブテール翼根
３０に連結されている。動翼シャンク２８は部分的に隠
れて見えないので、破線で示されている。翼根３０はダ
ブテールスロット１４の形状に合致していると共に、ス
ロット１４内に支承されるように設計されている。シャ
ンク２８は、先細形翼台を支持するように軸方向に傾斜
しているので、動翼を通り過ぎる作動流体流路を適切に
画成している。
【００１４】動翼用スロットと、動翼及び（又は）翼根
と、シャンクと、翼台とは、しばしばエンジンの軸線、
即ち中心線に対して正確に平行に形成されておらず、力
学的理由及び構造的理由により、周方向又は接線方向に
幾分傾斜していることがあることに注意されたい。上記
のものは本特許出願のためには、概して軸方向に延在し
ているとみなされる。
【００１５】図２を参照するに、揺動防止タング３４
が、根本３０の半径方向外側に配置されており、シャン
ク２８から接線方向に延在していると共に、軸方向に概
して線形である。揺動防止タング３４は各動翼に２つず
つ設けられており、関連ダブテールスロット１４を挟ん
で隣り合っているダブテール柱状体１６の対応する半径
方向外向き表面３６と効果的に係合するように形成され
ている。揺動防止タング３４は半ローブ形の幾分角張っ
た断面を有している。代替的に、揺動防止タング３４
は、隣り合っている柱状体の半径方向外向き表面のみと
係合すると共に同面のみからの力に抗するように設計さ
れている角張った突起として表現し得るものである。こ
れは、隣り合っている柱状体の半径方向内向き表面３７
のみと係合すると共に同面のみからの力に抗するように
設計されている単一タングダブテール根本３０の全ロー
ブ丸みつけ断面と対比され得る。この特徴は重量を減ら
す特徴である。なぜなら、ダブテールスロット及びダブ
テール根本の単一タング根本の設計は、動翼の揺動を減
らすために用いられている根本の第２のタングと、柱状
体の整合スロットとを完全に不要にするからである。本
発明では、ダブテール根本及びダブテールスロットのみ
を、回転中の動翼の遠心力により生ずる応力に耐えるよ
うに設計すればよい。この特徴は又、比較的簡単なダブ
テールスロット及びダブテール根本の設計を、より複雑
な多タング根本のクリスマスツリー形設計の代わりに用
いることを可能にする。尚、多タング根本の設計は、本
発明の動翼及びディスクアセンブリより複雑で、より困
難な機械加工と、より多くの重量及び費用とを要する。
【００１６】図１に戻って説明すると、先端シュラウド
４０の形態の動翼シュラウドが、翼形部２２の半径方向
外端に配置されており、翼台２４と共に作動流体を半径
方向において封じ込める。隣り合うシュラウド４０は相
互係止台形状を有しており、従って、隣り合っているシ
ュラウド要素間の境界に良好な密封をもたらすように、
揺動を最小にすることが重要である。本発明は、ここに
開示した揺動防止タングの特徴を、単一タング根本を有
しているタービン動翼、圧縮機動翼及びファン動翼に用
いると共に、スパン中央シュラウドを有している動翼
と、先端シュラウドを有している動翼とに用いることを
意図するものである。
【００１７】以上、本発明の原理を説明するために、本
発明の好適な実施例を詳述したが、本発明の範囲内で好
適な実施例の様々な改変が可能であることを理解された
い。
【図面の簡単な説明】
【図１】航空機ガスタービンエンジンの低圧タービンロ
ータディスクの一部の切除斜視図であって、本発明の好
適な実施例による動翼を示す図である。
【図２】図１における動翼とディスクの一部との断面図
である。
【符号の説明】
８ ガスタービンエンジンロータ １０ ディスク １２ リム １４ ダブテールスロット １６ ダブテール柱状体 ２０ タービン動翼 ２２ 翼形部 ２４ 翼台 ２８ シャンク ３０ 根本 ３４ 揺動防止タング ３６ 半径方向外向き表面 ４０ 先端シュラウド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デニス・ポール・ドライ アメリカ合衆国、オハイオ州、シンシナテ ィ、インブラー・ドライブ、30番 (72)発明者 ロバート・ランドルフ・ベリー アメリカ合衆国、ニューヨーク州、ポート ビレ、ナンバー24、アパートメント、マー セリュウ・レーン、16番

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ガスタービンエンジンのロータにおいて
    隣り合っている柱状体間に周方向に設けられており概し
    て軸方向に延在しているスロット内に軸方向に装着され
    得る動翼であって、 翼台から半径方向外方に延在している翼形部と、 その半径方向外端部において前記翼台を支持しており、
    その半径方向内端において、軸方向に延在していると共
    に軸方向に線形の根本に連結されているシャンクと、 前記翼台と前記根本との間に設けられている前記シャン
    クから接線方向に延在している揺動防止タングとを備え
    ており、 該タングは軸方向に線形であると共に対応ダブテール柱
    状体の半径方向外向き表面に係合するように構成されて
    おり、 前記根本は当該動翼を前記柱状体間の前記スロット内に
    軸方向に装着するように構成されている動翼。
  2. 【請求項２】 前記根本はダブテール根本であり、前記
    スロットはダブテールスロットである請求項１に記載の
    動翼。
  3. 【請求項３】 前記翼形部の接線方向に向いている側部
    から接線方向に延在しているシュラウド部片を更に含ん
    でおり、該シュラウド部片はエンジン運転中に、隣接し
    ている動翼のシュラウド部片と密封係合をなすように構
    成されている請求項２に記載の動翼。
  4. 【請求項４】 前記シュラウド部片は、動翼用の先端シ
    ュラウド部片を形成するように前記翼形部の半径方向外
    側先端に設けられている請求項３に記載の動翼。
  5. 【請求項５】 ロータディスクのリムにおいて隣り合っ
    ている柱状体間に周方向に設けられており概して軸方向
    に延在している複数のスロットを有しているロータディ
    スクと、 前記スロット内に設けられており、前記スロット内に軸
    方向に装着され得る複数の動翼とを備えており、 該動翼の各々は、 翼台から半径方向外方に延在している翼形部と、 その半径方向外端部において前記翼台を支持しており、
    その半径方向内端において、軸方向に延在していると共
    に軸方向に線形の根本に連結されているシャンクと、 前記翼台と前記根本との間に設けられている前記シャン
    クから接線方向に延在している揺動防止タングとを含ん
    でおり、 該タングは軸方向に線形であると共に対応ダブテール柱
    状体の半径方向外向き表面に係合するように構成されて
    おり、 前記根本は前記動翼を前記柱状体間の前記スロット内に
    軸方向に装着するように構成されているガスタービンエ
    ンジンロータアセンブリ。
  6. 【請求項６】 前記根本はダブテール根本であり、前記
    スロットはダブテールスロットである請求項５に記載の
    ガスタービンエンジンロータアセンブリ。
  7. 【請求項７】 前記翼形部の接線方向に向いている側部
    から接線方向に延在しているシュラウド部片を更に含ん
    でおり、該シュラウド部片はエンジン運転中に、隣接し
    ている動翼のシュラウド部片と密封係合をなすように構
    成されている請求項６に記載のガスタービンエンジンロ
    ータアセンブリ。
  8. 【請求項８】 前記シュラウド部片は、前記動翼用の先
    端シュラウド部片を形成するように前記翼形部の半径方
    向外側先端に設けられている請求項７に記載のガスター
    ビンエンジンロータアセンブリ。
JP5010359A 1992-01-30 1993-01-26 動翼及びガスタービンエンジンロータアセンブリ Expired - Fee Related JPH076365B2 (ja)

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