JPH08232601A - ガスタービンエンジン用ロータ組立体の隣接するブレード間の隙間を密封する装置 - Google Patents
ガスタービンエンジン用ロータ組立体の隣接するブレード間の隙間を密封する装置Info
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- JPH08232601A JPH08232601A JP7345024A JP34502495A JPH08232601A JP H08232601 A JPH08232601 A JP H08232601A JP 7345024 A JP7345024 A JP 7345024A JP 34502495 A JP34502495 A JP 34502495A JP H08232601 A JPH08232601 A JP H08232601A
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Abstract
ータブレード間を密封するに加え、ブレードプラットホ
ームに熱応力が発生するのを軽減すると共にエンジンの
効率をそれほど減少させるものではない装置を提供する
こと。 【解決手段】 ロータ組立体の隣接するブレード10の
プラットホーム44間の隙間を密封する装置は、薄い板
状体14、及びプラットホーム44のブレード根元48
側を通過する二次流れを板状体14と一対の隣接するプ
ラットホーム44のブレード根元側表面19との間に案
内してその後前記隙間に導き、これにより二次流れがプ
ラットホームから熱エネルギを奪って運ぶようにする手
段とを包含する。この手段は、薄い板状体14(又はプ
ラットホーム44のブレード根元側表面19)に形成さ
れた複数の溝17から成る。
Description
ンロータ組立体に関し、更に詳細には、タービンエンジ
ンロータ組立体の隣接するロータブレード間を密封する
装置に関する。
セクション及び圧縮機セクションは一般にロータ組立体
を包含し、このロータ組立体は回転ディスク及びこのデ
ィスクの外周まわりに取付けられている複数のロータブ
レードを包含する。そして、各ロータブレードは、エア
フォイル、根元及びこれら根元とエアフォイルとの間の
移行部に設けられているプラットホームを包含する。各
ブレードの根元は、ディスクにこのブレード根元と補形
し合う形状に形成されているくぼみの中に受入れられ
る。また、各ブレードのプラットホームは横方向外向き
に延び、集合してタービンを通過する流体のための流路
を形成する。当業者であれば、流体が隣接するブレード
プラットホーム間の隙間を通してプラットホームの一方
の側から他方の側へ通過するのを防止することは優れた
利益であることがわかるであろう。この目的のために、
従来、隣接するブレードプラットホーム間にシールを設
けて流体の漏れを防止することが知られている。
ラットホームのブレードエアフォイル側を通過する空気
流れ(一般には“一次流れ”と称されている)は、プラ
ットホームのブレード根元側を通過する空気流れ(一般
には“二次流れ”と称されている)よりも非常に高い温
度である。そして、多くのブレード設計においてはプラ
ットホームを冷却していないので、この一次流れの高温
度とプラットホームを横切る温度勾配とによって、プラ
ットホームに高い熱応力が生じ、これにより応力亀裂が
生じてしまう。このような応力を軽減するために、従
来、プラットホームに形成した複数の小穴を通して低温
度の二次流れを流すことが知られている。この解決方法
は、ブレードを横切る熱勾配を減少させ、したがってプ
ラットホームに発生する熱応力を減少させるのに役に立
つ。しかしながら、この解決方法を用いてプラットホー
ムを通過させてもよい二次流れの漏れ量は制限されるも
のである。
クションの上流側において、タービンエンジンの圧縮機
セクションにより二次流れになされることは、この二次
流れの圧力を高めることである。したがって、二次流れ
の一部をプラットホームに形成した複数の小穴を通過さ
せることは、昇圧した二次流れを幾らか損失させ、それ
故エンジンの効率を減少させる。そのため、二次流れに
よる冷却を最適に行うと共に昇圧した二次流れの損失を
最小にするために、従来、直径を大きくしてより少ない
数の穴を使用するよりも、直径を小さくしてより多くの
数の穴を用いることが知られている。しかしながら、穴
の直径を小さくすることはその穴のまわりの応力集中を
増大させるものである。したがって、前述した方法を用
いての冷却穴による冷却の利益と応力集中の不利益との
間の関係は非常にシビアなものである。
ータ組立体の隣接するロータブレード間を密封するに加
え、ブレードプラットホームに熱応力が発生するのを軽
減すると共にエンジンの効率をそれほど減少させるもの
ではない装置が要望されている。
れたものである。したがって、本発明の目的は、まず、
隣接するロータブレード間を密封する装置を提供するこ
とにある。
ットホームの熱エネルギを放散する装置を提供すること
にある。
プラットホームに発生する熱応力を減少させる装置を提
供することにある。
ジンの効率を損なうことなしにブレードプラットホーム
の熱エネルギを放散する装置を提供することにある。
によれば、次に述べるようなガスタービンエンジン用ロ
ータ組立体の隣接するブレード間の隙間を密封する装置
が提供される。すなわち、ロータ組立体はディスクの外
周まわりに取付けられた複数のブレードを包含する。各
ブレードは、エアフォイル、根元及びこれら根元とエア
フォイルとの間の移行部で横方向外向きに延びるプラッ
トホームを有する。また、ディスクは、その外周まわり
に配列されブレードの根元と補形し合う形状を有して各
ブレードの根元を受入れる複数のくぼみを包含する。更
に、隣接するブレードプラットホーム間には隙間が形成
されている。また、これらのプラットホームは集合し
て、プラットホームのブレードエアフォイル側を通過す
る一次流れとプラットホームのブレード根元側を通過す
る二次流れとのための流路を形成している。そして、こ
のような構成のロータ組立体の隣接するブレード間の隙
間を密封する装置は、本発明によれば、薄い板状体、及
び二次流れをこの薄い板状体と一対の隣接するプラット
ホームのブレード根元側表面との間に案内してその後隣
接するプラットホーム間の隙間に導く手段を包含する。
したがって、薄い板状体とプラットホームのブレード根
元側表面との間を進む二次流れは、プラットホームから
熱エネルギを奪って運ぶ。
トホームに応力を増大させる穴を形成することなしに、
プラットホームを冷却できることである。
ムから二次流れへの熱伝達が最適に行われることであ
る。すなわち、本発明によれば、二次流れは、隣接する
プラットホーム間の隙間を通して出る前に、薄い板状体
と一対の隣接するプラットホームのブレード根元側表面
との間に引き入れられる。したがって、これら2つのブ
レード根元側表面間の流れパターンによって、プラット
ホームから二次流れへの熱伝達が増大する。
ギをプラットホームから二次流れへ伝達する手段が、エ
ンジンに対して最小のエネルギ損失しか与えないことで
ある。
明のプラットホーム冷却手段は、従来の冷却手段よりも
費用が相当少なくてすむということである。
添付図面を参照して詳述する下記の好適な実施例につい
ての説明から一層明らかになるであろう。
好適な実施例にしたがって、タービンブレード10が、
タービンブレードロータ組立体の隣接するブレード10
間の隙間を密封すると共に隣接するブレード10の振動
を減衰するシール及びダンパ装置12を備えている構成
を示している。このシール及びダンパ装置12は、プラ
ットホームシール14とダンピングブロック16とを包
含する。プラットホームシール14は、幅18、及び第
1の端22と第2の端24とにより限定されている長さ
を有する薄い板状体から成っている。そして、プラット
ホームシール14の第1の端22はフック状に形成され
ている。プラットホームシール14は、更に、複数の溝
17を包含する。好適な実施例によれば、これらの溝1
7はシール14の幅18にわたって延びる波形とされ
る。選択的に、これらの溝17はシール14の外方縁か
ら中央領域まで延びる通路の形とすることができると共
に、波形以外の他の形状に形成することができる。
2に良く示されているように、本体26と、一対のフラ
ンジ28と、ロッド30と、気擦(ウインデイジ)表面
32とを包含する。本体26は、一対の隣接するブレー
ド10に接触するための一対の摩擦表面34を包含する
(特に、後述する図3を参照)。一対のフランジ28
は、本体26の両側に形成され、各々本体26から外へ
延びる突出部分36を包含する。そして、ロッド30が
本体26から外へ延びるこれらフランジ28の突出部分
36間に設けられている。
ド10はエアフォイル40と、根元42と、プラットホ
ーム44とを包含する。プラットホーム44は、根元4
2とエアフォイル40との間の移行部で横方向外向きに
延びて、ブレードエアフォイル側46と、ブレード根元
側48と、幅50と、前方縁54から後方縁56に延び
る長さ52とを有する。そして、長さ方向の両側の各々
において、プラットホーム44は、一対の位置決め表面
58と、シールポケット60と、ダンピングブロック1
6の摩擦表面34を受入れるダンピング棚62とを包含
する。すなわち、一対の位置決め表面58は、プラット
ホーム44の長さ方向の両側の各々から横方向外向きに
延びてプラットホーム44のブレード根元側48に延び
ている。また、シールポケット60は、プラットホーム
44のブレード根元側48においてプラットホーム44
の後方部分に形成され、このシールポケット60の開口
が前方縁54に向かって面している。更に、ダンピング
棚62は、プラットホーム44のブレード根元側48に
おいてプラットホーム44の前方部分に形成されてい
る。
ロータ組立体66の一部分はディスク68に取付けられ
ている一対の隣接するタービンブレード10を包含す
る。ディスク68は、その外表面72の周りに配列され
て各タービンブレード10の根元42を受入れる複数の
くぼみ70を包含する。この図3は、従来のクリスマス
ツリー形状を有するブレード根元42及びくぼみ70を
示している。ディスク68は、更に、ディスク68の外
表面72に形成されてダンピングブロック16を受入れ
る環状スロット74を包含する。図5及び図6は、側面
から見た環状スロット74を示している。
ービンブレードロータ組立体66は、図4に示されてい
るように、まず、プラットホームシール14とダンピン
グブロック16とを連結することにより組立てられる。
すなわち、ダンピングブロック16のロッド30はプラ
ットホームシール14のフック状の第1の端22内に受
入れられ、それからシール14はダンピングブロック1
6がシール14とブロック16とが外れるのを防止する
位置にまで回転させられる。
すなわち第1のタービンブレード10がまずディスク6
8に取付けられる。すなわち、上述の如く連結されたプ
ラットホームシール14とダンピングブロック16とが
ディスク68の環状スロット74内に置かれ、それか
ら、図5に矢印で示されるように、第1のブレード10
が横方向からディスク68に組付けられる。これによ
り、図1及び図6に示されるように、プラットホームシ
ール14の第2の端24はシールポケット60内に受入
れられ、またプラットホームシール14は横方向位置決
め表面58に接触させられる。この状態において、
(1)プラットホームシール14の第2の端24がシー
ルポケット60によって所定の半径方向位置に維持さ
れ、また(2)ダンピングブロック16の重さによりプ
ラットホームシール14の第1の端22とダンピングブ
ロック16とが環状スロット74内の最も下方の半径方
向位置に維持され(図5を参照)、更に(3)横方向位
置決め表面58がプラットホームシール14の幅18
(図1を参照)のほぼ半分をプラットホーム44の長さ
方向側縁76の横方向外側に維持する。そして、環状ス
ロット74の深さ78は、連結しているプラットホーム
シール14とダンピングブロック16とを、第2のター
ビンブレード、すなわち他方の隣接するタービンブレー
ドの取付けに邪魔にならないような位置に置くことがで
きるようにする。位置決め表面58による横方向位置決
めは、プラットホームシール14の幅の他のほぼ半分が
他方の隣接するタービンブレードにさらされることを確
実にする。他方の隣接するタービンブレードは、その
後、そのプラットホームが露出している上記プラットホ
ームシール14の幅の他のほぼ半分上に位置するように
ディスクに横方向から組付けられる。この場合、第1の
タービンブレード10のシールソケット60は、プラッ
トホームシール14の第2の端24を第2の、すなわち
他方の隣接するタービンブレードのシールポケット60
により受入れられるのに適当な位置に維持する。そし
て、以上述べた取付け手順が各タービンブレード10ご
とに繰り返される。
レード10の取付けを完了した後、そのタービンブレー
ドロータ組立体66がタービンエンジン(図示せず)内
で回転させられると、図3及び図6に示されるように、
遠心力が連結されているダンピングブロック16とプラ
ットホームシール14とを半径方向外向きに付勢して、
各プラットホームシール14のブレード根元側表面19
に接触させる。この状態において、プラットホームシー
ル44の溝17は二次流れをプラットホームシール14
の薄い板状体とプラットホーム44のブレード根元側表
面19との間に案内する手段を形成する。そして、好適
な実施例によれば、この二次流れはプラットホーム44
の幅18方向のどちらか一方の側から入り、それからプ
ラットホーム44間の隙間21(図3を参照)を出て、
一次流れに流入する。しかし、選択的な実施例によれ
ば、溝17は、プラットホームシール14のいずれか一
方の側から、隣接するプラットホーム44間の隙間21
にさらされているシール14の中央領域にまで延びるよ
うな通路とすることができる。
たけれども、当業者であれば、本発明は決してこの好適
な実施例に限定されるものではなく、本発明の精神及び
範囲を逸脱することなしに種々の変形をなし得ることを
理解されよう。例えば、前述した本発明の好適な実施例
によれば、複数の溝17は、二次流れをプラットホーム
シール14の薄い板状体と一対の隣接するプラットホー
ム44のブレード根元側表面19との間に案内する手段
として、プラットホームシール14に形成されている。
しかしながら、これに代えて、図5の選択的な実施例に
示されるように、これらの溝17はプラットホーム44
のブレード根元側表面19に形成することもできる。こ
の場合、プラットホーム44に形成される溝17は、横
方向位置決め表面58を越えて横方向内向きに延びるよ
うに形成され、プラットホーム44の溝17がこれらの
溝を通過する二次流れにさらされることを確実にする。
れば、プラットホームシール14はダンピングブロック
16と連結されたシールとされている。しかしながら、
隣接するブレード間の隙間を密封すると共に、二次流れ
を薄い板状体と一対の隣接するブレードプラットホーム
のブレード根元側表面との間に案内する手段を有する装
置は、ダンピングブロックと連結されていない構成のシ
ールとすることもできる。
装置がブレードに取付けられている状態を示す斜視図で
ある。
装置が一対の隣接するブレード間に取付けられている状
態を示す、ロータ組立体のブレード及びディスクの断面
図である。
ようにして連結されるかを示す図である。
ダンパ装置を示すものであって、二次流体流れをシール
と一対の隣接するプラットホームのブレード根元側表面
との間に案内する手段の変形例を示し、かつ矢印は本発
明の好適な実施例及び選択的な実施例のための共通の説
明としてブレードがディスクにどのような方向から組付
けられるかを示している。
装置とブレードとがディスクに組付けられている状態を
示す断面図である。
Claims (13)
- 【請求項1】ディスクの外周まわりに取付けられた複数
のブレードを包含し、各ブレードがエアフォイル、根元
及びこれら根元とエアフォイルとの間の移行部で横方向
外向きに延びるプラットホームを有し、隣接するプラッ
トホーム間には隙間が形成され、かつこれらのプラット
ホームが集合してプラットホームのブレードエアフォイ
ル側を通過する一次流体流れとプラットホームのブレー
ド根元側を通過する二次流体流れとのための流路を形成
するガスタービンエンジン用ロータ組立体の隣接するブ
レード間の隙間を密封する装置において、 長さと幅とを有する薄い板状体、及び二次流れをこの薄
い板状体と一対の隣接するプラットホームのブレード根
元側表面との間に案内してその後前記隙間に導く手段、
を包含し、前記薄い板状体と前記プラットホームのブレ
ード根元側表面との間を進む前記二次流れがプラットホ
ームから熱エネルギを奪って運ぶことを特徴とする隙間
密封装置。 - 【請求項2】請求項1記載の隙間密封装置において、前
記二次流れを案内する手段は前記薄い板状体又は前記プ
ラットホームのブレード根元側表面に形成された複数の
溝から成る、隙間密封装置。 - 【請求項3】請求項2記載の隙間密封装置において、前
記溝は前記薄い板状体に形成されて、この板状体の縁か
ら前記隙間にさらされている板状体の領域まで延び、こ
れにより二次流れが前記板状体の縁から前記溝に入り、
この板状体と前記プラットホームのブレード根元側表面
との間を通過して前記隙間に出るようにしてなる、隙間
密封装置。 - 【請求項4】請求項3記載の隙間密封装置において、前
記溝は前記薄い板状体の幅方向の両縁間に延びている、
隙間密封装置。 - 【請求項5】請求項4記載の隙間密封装置において、前
記溝は前記薄い板状体の幅にわたって延びる波状の形で
板状体に形成されている、隙間密封装置。 - 【請求項6】請求項2記載の隙間密封装置において、前
記溝は前記薄い板状体の幅にわたって延びる波状の形で
板状体に形成されている、隙間密封装置。 - 【請求項7】複数のブレードと、ディスクと、複数のシ
ールとを包含し、前記ブレードの各々がエアフォイル、
根元及びこれら根元とエアフォイルとの間の移行部で横
方向外向きに延びるプラットホームを有し、隣接するプ
ラットホーム間には隙間が形成され、かつこれらのプラ
ットホームが集合してプラットホームのブレードエアフ
ォイル側を通過する一次流体流れとプラットホームのブ
レード根元側を通過する二次流体流れとのための流路を
形成し、また前記ディスクは、その外周まわりに配列さ
れ前記ブレードの根元と補形し合う形状を有して各ブレ
ードの根元を受入れる複数のくぼみを包含する外表面を
有し、更に前記シールの各々は、長さと幅とを有する薄
い板状体、及び二次流れをこの薄い板状体と隣接するプ
ラットホームのブレード根元側表面との間に案内してそ
の後前記隙間に導く手段を包含し、前記薄い板状体と前
記プラットホームのブレード根元側表面との間を進む前
記二次流れがプラットホームから熱エネルギを奪って運
ぶことを特徴とするガスタービンエンジン用ロータ組立
体。 - 【請求項8】請求項7記載のロータ組立体において、前
記二次流れを案内する手段は前記薄い板状体又は前記プ
ラットホームのブレード根元側表面に形成された複数の
溝から成る、ロータ組立体。 - 【請求項9】請求項8記載のロータ組立体において、前
記溝は前記薄い板状体に形成されて、この板状体の縁か
ら前記隙間にさらされている板状体の領域まで延び、こ
れにより二次流れが前記板状体の縁から前記溝に入り、
この板状体と前記プラットホームのブレード根元側表面
との間を通過して前記隙間に出るようにしてなる、ロー
タ組立体。 - 【請求項10】請求項9記載のロータ組立体において、
前記溝は前記薄い板状体の幅方向の両縁間に延びてい
る、ロータ組立体。 - 【請求項11】請求項10記載のロータ組立体におい
て、前記溝は前記薄い板状体の幅にわたって延びる波状
の形で板状体に形成されている、ロータ組立体。 - 【請求項12】請求項8記載のロータ組立体において、
前記溝は前記薄い板状体の幅にわたって延びる波状の形
で板状体に形成されている、ロータ組立体。 - 【請求項13】ガスタービンエンジンにおけるロータ組
立体のプラットホームから熱エネルギを運ぶ方法におい
て、(1)各々が、エアフォイル、根元及びこれら根元
とエアフォイルとの間の移行部で横方向外向きに延びる
プラットホームを有する複数のブレードを準備する段階
と、(2)外周まわりに配列され、前記ブレードの根元
と補形し合う形状を有して各ブレードの根元を受入れる
複数のくぼみを包含する外表面を有するディスクを準備
し、これにより、各一対の隣接するプラットホーム間に
は隙間が形成され、かつこれらのプラットホームが集合
してプラットホームのブレードエアフォイル側を通過す
る一次流体流れとプラットホームのブレード根元側を通
過する二次流体流れとのための流路を形成するようにす
る段階と、(3)各々が、長さと幅とを有する板状体、
及び二次流れをこの薄い板状体と一対の隣接するプラッ
トホームのブレード根元側表面との間に案内してその後
前記隙間に導く手段を包含する複数のシールを設ける段
階と、(4)前記二次流れを前記薄い板状体と前記プラ
ットホームのブレード根元側表面との間に案内し、これ
によりプラットホームから熱エネルギを奪って運ぶ段階
と、を包含することを特徴とする方法。
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