JPH09505378A - 冷却可能なロータアセンブリ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ロータディスク（１２）と、プラットフォーム部（２０）を備えた外向きに延在する複数のロータブレード（１６）とを有するロータアセンブリ（１０）に於いて、ダンパー（５８）がプラットフォーム部（２０）の下側に係合し、ダンパーの内側に位置するシール部材（４２）がダンパーに係合してロータブレードの振動を抑制する。ダンパーとシール部材の両方に冷却空気孔（４２、７４）が設けられており、ダンパー及びシール部材の内側に集められた冷却空気を積極的に配分し、ロータブレードの隣接するプラットフォーム部（２０）間に選択的に冷却空気を導くことにより、効果的にロータブレードの冷却がなされる。

Description

【発明の詳細な説明】 冷却可能なロータアセンブリ技術分野 本発明は、高温の回転機器で用いられるタイプの冷却可能なロータブレード（ rotor blade）に関する。より詳細には、そのような構造体にダンピングを与え るとともに、ロータブレードの重要な位置に冷却流体を供給するための構造に関 する。 本発明の思想は、ガスタービンエンジン産業に於いて、ガスタービンエンジン のタービン部で使用するべく発展してきたものであるが、他の回転構造体に対し ても適用可能である。背景技術 軸流タービンで用いられるタイプのロータアセンブリは、ロータディスクと、 このディスクから径方向外向きに延在する複数のロータブレードを含む。このよ うな構造では、作動媒体ガスの流路は、軸方向にロータアセンブリを通って延在 し、ロータアセンブリのロータブレード間を通っている。 各ロータブレードは、ロータアセンブリから径方向外向きに作動媒体流路内へ と延在するエアフォイル部を有する。このエアフォイル部によってブレードは作 動媒体ガスからエネルギーを引き出すことができ、ロータアセンブリは回転軸を 中心として回転することができる。ロータブレードはルート部を有しており、そ れによってロータディスク内の対応するスロットに係合することができる。また 、プラットフォーム部がルート部とエアフォイル部との間に於いて、ブレードか ら横方向に延出し、作動媒体ガス流路の内側境界を形成している。 作動媒体ガスによってロータアセンブリが回転軸について回転するとき、ガス はロータブレードと相互作用し、ロータブレード上の空力学的 負荷にばらつきが生じる。この負荷のばらつきによりロータブレードに振動が引 き起こされる。このような振動は、特に大きさが増大する場合、ロータブレード に応力を発生させ、ロータブレードの疲労寿命に悪影響を与える。 ロータブレードをダンピングするとともに隣接するロータブレード間のキャビ ティをシールする構造の一例が、Schwarzmannらに付与された“Blade to Blade Vibration Damper”というタイトルの米国特許第４，４５５，１２２号明細書に 開示されている。この構造では、隣接するブレードプラットフォームは軸長さの 少なくとも一部に渡ってギャップ領域によって分離されている。ダンパーは隣接 するブレードプラットフォーム部の下側に対して接するように設けられ、シール はダンパーの十分近くに間隔を置いて配置され、遠心力がかかったときダンパー と係合してダンパーによるロータブレードのダンピング効果を高めるようになっ ている。またダンパーは、冷却空気が隣接するプラットフォーム部間のギャップ 領域を通過するのを阻止する働きもする。他の構成が、Matsukiらに付与された “Apparatus for Maintaining Rotor Disk of Gas Turbine Engine at a Low Te mperature”というタイトルの米国特許第３，３１８，５７３号、Karstensenら に付与された“Turblne Blade Seal Arrangement”というタイトルの米国特許第 ３，７０９，６３１号、Hendleyに付与された“Turbine Blade Platform Sealin g and Vibration Damping Apparatus”というタイトルの米国特許第４，８７２ ，８１２号明細書に開示されている。 更に別の実施例が、Mitchellに付与された“Blade Shank Cooling Arrangemen t”というタイトルの米国特許第３，８３４，８３１号明細書に開示されている 。この特許では、隣接するロータブレード間のキャビティはプラットフォーム間 に配置することのできる複数の円筒形状バッフ ァ部材４４によってシールされており、ブレードが互いに向かって移動するのが 防止されるとともに、それらを通って冷却流体が抜け出ることが可能となってい る。 上記のような技術はあるのだが、本出願の譲受人の指導の下で働く科学者や技 術者によって、ガスタービンエンジンの隣接するロータブレード間の重要な位置 に冷却空気を供給するための効果的な冷却技術の開発が行われた。発明の開示 本発明の説明は、部分的に、米国特許第４，４５５，１２２号明細書に開示さ れているようなタイプのロータアセンブリ（ロータブレード対のプラットフォー ム部の下側に位置するシーリングダンパーの内側にシールを有する）に於ける次 のような認識に基づいてなされる。即ち、ロータブレード間のギャップ領域に供 給される冷却空気は、シール周り及びダンパー周りの漏洩比の関数となる。また 、ギャップ領域とブレードの上流側の作動媒体流路との間の圧力差よりも、ブレ ードの下流側に於ける圧力差の方が大幅に大きい。この圧力差の違いによって、 流れは後縁領域に於いてギャップ領域から流出し、入れ代わりに高温ガスが作動 媒体流路からギャップ領域へと引き込まれる。これらの高温ガスは、プラットフ ォーム部の熱疲労寿命に悪影響を与える。従って、プラットフォームのギャップ 領域に予め定まった方法で加圧された冷却空気を積極的に供給する必要がある。 本発明によると、隣接するブレードプラットフォーム間のギャップ領域は、通 孔が設けられたブレードダンパーによってシールされ、これらの通孔よって冷却 空気領域からギャップ領域へと加圧された冷却空気が積極的に供給される。この 冷却空気領域は、冷却空気が集められる別の冷却空気領域から必要とされる加圧 された冷却空気をシール部材を介し て受容する。 本発明によると、ブレードダンパーに設けられる冷却空気孔の形状は、隣接す るエアフォイルのプラットフォーム部に冷却空気が衝当するように定められる。 本発明の詳細な実施態様の一つでは、翼弦方向に延在するリブがダンパーに設 けられる。このリブは、ダンパーから径方向内向きに延出しており、動作状態に 於いてシール部材と係合し、供給加圧領域を少なくとも２つの冷却空気チャンバ ーに分割する。これらのチャンバーは異なる量の冷却空気を受容し、ブレードプ ラットフォーム間のギャップ領域に供給する。 本発明の第１の特徴は、隣接するブレードプラットフォーム部対を有するロー タアセンブリにある。このロータアセンブリは、第１冷却空気供給領域と、この 第１領域から必要な冷却空気を受容する第２冷却空気供給領域と、この第２領域 から量の調整された加圧冷却空気を供給されるギャップ領域とを含む。第１領域 の一部は量を調整するための貫通孔を有するシールによって画定されており、そ れによって第１領域は第２領域と連通している。更に別の特徴が第２冷却空気領 域とギャップ領域との間に配置されたダンパーにある。このダンパーは、その長 さの一部に於いてプラットフォーム部から径方向に離隔されており、そこに第３ の冷却空気領域が形成される。ダンパーには冷却用の通孔が設けられており、ギ ャップ領域の予め定められた部分に冷却空気が積極的に供給されるようになって いる。これらの孔の形状はプラットフォームに冷却空気が当たるよう定められる 。ある詳細な実施例では、ダンパーから径方向内向きに延出するとともに翼弦方 向に延在するリブに特徴がある。シール部材が径方向外向きに反り、ダンパーの 翼弦方向に延在するリブに接触することによってダンピング効果が高められると ともに、第２冷却 空気領域が第１冷却空気チャンバーと第２冷却空気チャンバーに分割される。 本発明の主な利点は、ロータブレード間のギャップ領域に隣接するプラットフ ォーム部を積極的に冷却すること、及びダンパーとシール部材を冷却空気をロー タブレードのプラットフォーム部へと導くための導管として用いることにより、 ロータブレードの熱疲労寿命が改善されることである。別の利点は、冷却空気を キャビティに集めること、及び冷却空気領域間に冷却空気を量を調整して供給し て隣接するロータブレード間のギャップ領域を積極的に冷却することにより、所 与の冷却レベルに対するエンジン効率が改善されることである。更に別の利点は 、冷却効率が改善されることであるが、これはシーリングダンパーを用いてギャ ップ領域に２つの冷却空気チャンバーから冷却空気を積極的に供給することによ る。 他の特徴及び利点は、本発明の実施例を示す添付の図面、詳細な説明、及び請 求の範囲から明らかになるだろう。図面の簡単な説明 第１図は、ロータディスクと複数のロータブレードを有するガスタービンエン ジンのロータアセンブリの断面図である。 第２図は、第１図のライン２−２に沿ってとった第１図のロータアセンブリの 一部の断面図である。 第３図は、第２図のダンパー及びシールを示す分解組立斜視図である。発明の実施の形態 第１図は、例えばガスタービンエンジンのような軸流回転機器用のロータアセ ンブリ１０を一部は完全に一部は断面として示す側面図である。このロータアセ ンブリは回転軸Ａrを有する。このロータアセンブリは、リム領域１４を有する ロータディスク１２を含んでいる。複数のロータ ブレード（単一のロータブレード１６によって代表している）が、ロータディス クのリム領域から外向きに延在する。作動媒体ガス１７の流路はロータブレード を通過して軸方向に延在する。 ロータブレード１６は、エアフォイル部１８、プラットフォーム部２０、及び ルート部２２を含んでいる。前記したリム領域１４には複数のブレード取付けス ロット（ブレード取付けスロット２４によって代表している）が設けられている 。各ブレード取付けスロットは隣接するブレード取付けスロットから周方向に間 隔を置いて配置され、対応するロータブレードのルート部を受容するようになっ ている。 前側サイドプレート２６と後側サイドプレート２８がロータブレードに関して 軸方向に配置されており、ロータブレードをロータディスクに固定している。こ れらのサイドプレートをロータディスクに軸方向に固定する手段（リベット３０ によって代表している）によって、前側サイドプレートは軸方向下流に向けてロ ータディスクに向けて付勢され、後側サイドプレートは、軸方向上流に向けてロ ータディスクに押しつけられる。 ロータブレードのルート部２２には、延長されたネック部分３２が含まれてお り、それによってロータブレードはディスクの上方、作動媒体ガスの流路へと持 ち上げられている。隣接するロータブレードのルート部は周方向に離隔され、間 に冷却空気キャビティ３４が形成される。 通常ロータブレードは冷却され、第２図に通路３５として示されているような 通路を有している。通路３５は、冷却空気がブレードを通って流れるように、ブ レード内部に於いてルート部２２からエアフォイル部１８へと延在する。冷却空 気源（例えば、ディスク内の導管または孔３６）によってロータブレードのルー ト部に冷却空気が供給される。冷却空気の一部は、ブレードのルート部と対応す るディスクスロットの間の 境界部を通ってキャビティ３４へと径方向と軸方向の両方向に漏洩する。 第２図は、第１図に示したロータアセンブリの一部の断面図であり、第１図の ライン２−２に沿ってとられたものである。リム表面３８は、隣接するロータブ レード１６ａ、１６ｂのルート部２２の間に延在している。外向きに向いたリム 表面３８は、キャビティ３４の境界をなしている。 各エアフォイルのプラットフォーム部２０は、エアフォイル部１８から横方向 に延出し、ルート部２２から隣接するロータブレードのプラットフォーム部の近 くまで延出して、ギャップ領域Ｇを間に形成している。プラットフォーム部はリ ム表面３８から径方向に離隔しており、ルート部のネック部分３２とともに冷却 空気キャビティ３４を画定している。流路４０によって代表されている漏れ経路 が、ルート部とロータディスクとの境界部を通って伸びており、冷却空気供給管 ３６と冷却空気キャビティ３４を連通させている。 プレート状のシール部材４２が隣接するロータブレード間のギャップＳに渡っ て軸方向に延在しており、冷却空気キャビティ３４を第１冷却空気領域４６と第 ２冷却空気領域４８に分割している。複数の冷却空気孔５２が径方向にシール部 材を貫通して延在し、第１冷却空気領域４６と第２冷却空気領域４８とを連通さ せている。シール部材は、フレキシブルなシート状金属構造から形成される。こ の材料の厚さは、所与の隣接するロータブレード間の間隔Ｓに対し、動作状態に 於ける回転力に応答してシール部材が径方向に撓むことができるように定めらる 。 各ロータブレードのルート部にはプラットフォーム部２０から径方向内側に離 隔して第１突出部５４が設けられており、その間に第２領域４８が形成されてい る。また、第２突出部５６が第１突出部から径方向内側に離隔して設けられてお り、その間に空隙が形成されてプレート状の シール部材４２の径方向位置が拘束されるようになっている。 ダンパー５８が、隣接するプラットフォーム部に係合するように、第２領域４ ８に渡って延在している。このダンパーは、第２領域４８に対し外側シールとな るとともに、各プラットフォーム部２０の一部から径方向内側に離隔して間に第 ３冷却空気領域６０が形成されるように配置されている。第３冷却空気領域は、 プラットフォーム部の離隔された部分の間のギャップ領域Ｇを含むように延在し ている。 ダンパー５８は、シールプレート６２と、例えば翼弦方向に延在するリブ６４ のような少なくとも一つのリブを含む。また、このダンパーは少なくとも一つの 横方向に延在するリブ６６を含む。別の２つの横方向リブ６６ｂ、６６ｃは第２ 図では除去されているが、第３図に示されている。これらのリブはダンパーを強 化するべく径方向に延出している。別の構造では、横方向に延在するリブ６６ｃ によって第２領域を前方に位置する冷却空気チャンバーと後方に位置する冷却空 気チャンバーに分割することもできる。 図示されている実施例では、翼弦方向に延在するリブ６４によって第２冷却空 気領域４８は第１冷却空気チャンバー６８と第２冷却空気チャンバー７２に分割 されている。複数の冷却空気孔７４によって、第１冷却空気チャンバー６８と第 ２冷却空気チャンバー７２はロータアセンブリの第３冷却空気領域６０に連通し ている。冷却空気孔７４の形状は、冷却空気流がプラットフォームの下側へ向か って導かれ、そこに衝当するように定められている。このため、冷却空気孔７４ は“衝当”冷却空気孔（“impingement”cooling alr holes)と呼ばれる。 ロータブレードの各プラットフォーム部２０は、プラットフォーム部を貫通す る複数の冷却空気孔７５を有しており、それによって第３冷却空気領域６０はプ ラットフォーム部の表面と連通している。これらの冷 却空気孔は、ロータブレードのエアフォイル部の近くのプラットフォーム部表面 を貫通して延在している。 第１図に示されているように、各エアフォイル部は前縁７６と後縁７８とを有 する。エアフォイル部は前縁から後縁までエアフォイルの一方の側に延在する正 圧面８２と、前縁から後縁までエアフォイルの他方の側に延在する負圧面８４と を有する。正圧面と負圧面は、エアフォイルに対し空力学的面を提供するととも に、シール部材４２及びダンパー５８の構成について説明するときの基準にもな る。隣接するロータブレード１６ａ、１６ｂは、それぞれ面８２ａ、８４ａ、８ ２ｂ、８４ｂを有する。 第３図は、第１図及び第２図に示したシール部材４２とダンパー５８を表した 分解組立斜視図である。ダンパーは前縁８６と後縁８８とを有する。第１サイド ９２は一方のロータブレード１６ｂの正圧面８２ｂに極めて近接しており、第２ サイド９４は隣接するロータブレード１６ａの負圧面８４ａに極めて近接して延 在している。図示されているように、より多くの衝当冷却孔７４が、負圧面に近 接したダンパーより、正圧面に近接したダンパーを通って延在している。 シール部材４２も前縁９８、後縁１０２、負圧サイド１０４、正圧サイド１０ ６を有している。シールを貫通する孔５２は、ダンパーに設けられた孔に径方向 に極めて近接して配置される。ある場合には、位置合わせして、第１冷却空気領 域４６と第３冷却空気領域６０が部分的に照準線上に位置するようにすることも できる。 第１図に示したロータアセンブリ１０は、動作中、回転軸Ａrを中心として高 速で回転する。ダンパー５８とシール部材４２に働く回転力によって、これらの 部材は外向きにロータアセンブリ１０へと付勢される。ダンパーはブレードプラ ットフォーム部２０の下側に強く押しつけられ、 シール部材４２は外向きに撓んでダンパーのリブ６４に押しつけられる。シール 部材とダンパーとの間、及びダンパーとブレードプラットフォームとの間に働く 摩擦力によって、ロータアセンブリに摩擦ダンピング（coulomb damping）が働 く。このダンピング作用によってロータブレードの振動エネルギーが消散され、 そのような振動がエアフォイルの疲労寿命に与えていた悪影響が低減される。翼 弦方向に延在するリブ６４と横方向に延在するリブ６６ａ、６６ｂ、６６ｃは、 望ましくない方向にダンパーが撓まないよう強化する働きをする。このような撓 みを防ぐことにより、ダンパーがロータブレードのプラットフォーム部から離隔 して、プラットフォーム部を通って延在する冷却空気孔７５が妨げられないよう 確保される。 冷却空気は、導管３６を介してロータブレード１６の内部へと流れ、作動媒体 流路１７へと放出される。冷却空気のフィルム冷却作用により、特にエアフォイ ルの重要領域において、エアフォイルへの熱の伝達が阻止されるとともに、エア フォイルから熱が運び去られる。また、冷却空気は漏れ経路４０を通って第１冷 却空気領域４６へも流れる。この冷却空気はシール部材４２の量調整用孔５２を 介して冷却空気領域４６から放出され、第２冷却空気領域４８へと流れる。この 冷却空気は第１冷却空気チャンバー６８と第２冷却空気チャンバー７２に分けら れる。冷却空気はこれらのチャンバー６８、７２から衝当孔７４を介してエアフ ォイルのプラットフォーム部へと放出され、冷却プロセスに関連する対流熱伝達 係数を向上する。このように冷却空気を効果的に使用することにより、プラット フォーム部を所与のレベルに冷却するのに必要な冷却空気量が少なくなり、冷却 空気の使用がエンジン効率に与える悪影響を低減することができる。 冷却空気孔７４の形状及び位置は、プラットフォーム部２０の重要領 域が冷却されるように定められている。冷却空気の体積は、ブレードの後縁７８ 付近の第３冷却空気領域６０と作動媒体流路１７の間の大きな圧力差によって、 ロータアセンブリの前縁領域付近の第３領域から大量の冷却空気が引き抜かれる ことがないようになっている。更に、第３領域の前縁部分には積極的に冷却空気 が供給される。その結果、作動媒体流路から高温の作動媒体ガスが、隣接するブ レードプラットフォーム部２０間のギャップ領域Ｇに入るのを防ぐことができる 。これによって、エアフォイルのこれらの部分が過度に高温になるのが防がれ、 クラックの発生その他の熱に関連してエアフォイルのプラットフォーム部に生じ る損傷が防がれる。 更に、第２冷却空気領域を第１チャンバー６８と第２チャンバー７２に分割す ることによって、隣接するブレードのプラットフォーム部２０に供給される冷却 空気をフレキシブルに割り当てることが可能となっている。理解されるように、 エンジンと共にある程度使用された後に調整を行うことも容易である。例えば、 使用することによって、冷却空気の割り当てを変更したり、冷却空気の体積を増 加または減少させたりした方がよいことがわかることもある。これは、シール部 材とダンパーの両方、或いはシール部材またはダンパーに単独で僅かな変更を加 えることによって簡単になされる。 本発明を詳細な実施例について図示し説明してきたが、当業者には理解される ように、形状や細部の様々な変形変更が本発明の思想及び請求の範囲を逸脱する ことなく可能である。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年１月５日 【補正内容】 ロータブレードをダンピングするとともに隣接するロータブレード間のキャビ ティをシールする構造の一例が、Schwarzmannらに付与された“Blade to B1ade Vibration Damper”というタイトルの米国特許第４，４５５，１２２号明細書 に開示されている。この構造では、隣接するブレードプラットフォームは軸長さ の少なくとも一部に渡ってギャップ領域によって分離されている。ダンパーは隣 接するブレードプラットフォーム部の下側に対して接するように設けられ、シー ルはダンパーの十分近くに間隔を置いて配置され、遠心力がかかったときダンパ ーと係合してダンパーによるロータブレードのダンピング効果を高めるようにな っている。またダンパーは、冷却空気が隣接するプラットフォーム部間のギャッ プ領域を通過するのを阻止する働きもする。他の構成が、Matsukiらに付与され た“Apparatus for Maintaining Rotor Disk of Gas Turbine Engine at a Low Temperature”というタイトルの米国特許第３，３１８，５７３号、Karstensen らに付与された“Turb1ne B1ade Sea1 Arra ngement”というタイトルの米国特 許第３，７０９，６３１号、Hendleyに付与された“Turbine Blade Platform Se aling and Vibration Damping Apparatus”というタイトルの米国特許第４，８ ７２，８１２号明細書に開示されている。 更に別の実施例か、Mitchellに付与された”Blade Shank Cooling Arrangemen t”というタイトルの米国特許第３，８３４，８３１号明細書に開示されている 。この特許では、隣接するロータブレード間のキャビティはプラットフォーム間 に配置することのできる複数の円筒形状バッファ部材４４によってシールされて おり、ブレードが互いに向かって移動するのか防止されるとともに、それらを通 って冷却流体か抜け出ることが可能となっている。 上記のような技術はあるのだが、ユナイテッド・テクノロジーズ・コ ーポレイションの指導の下で働く科学者や技術者によって、ガスタービンエンジ ンの隣接するロータブレード間の重要な位置に冷却空気を供給するための効果的 な冷却技術の開発が行われた。発明の開示 本発明の説明は、部分的に、米国特許第４，４５５，１２２号明細書に開示さ れているようなタイプのロータアセンブリ（ロータブレード対のプラットフォー ム部の下側に位置するシーリングダンパーの内側にシールを有する）に於ける次 のような認識に基づいてなされる。即ち、ロータブレード間のギャップ領域に供 給される冷却空気は、シール周り及びダンパー周りの漏洩比の関数となる。 また、ギャップ領域とブレードの上流側の作動媒体流路との間の圧力差よりも、 ブレードの下流側に於ける圧力差の方が大幅に大きい。この圧力差の違いによっ て、流れは後縁領域に於いてギャップ領域から流出し、入れ代わりに高温ガスが 作動媒体流路からギャップ領域へと引き込まれる。これらの高温ガスは、プラッ トフォーム部の熱疲労寿命に悪影響を与える。従って、プラットフォームのギャ ップ領域に予め定まった方法で加圧された冷却空気を積極的に供給する必要があ る。 本発明によると、軸流回転機器用のロータアセンブリであって、回転軸Ａrと 、冷却空気源と、軸方向に貫通して延在する作動媒体ガスの流路とを有し、更に 、周囲に円周状に延在するリム領域を有するロータディスクと；複数の冷却可能 なロータブレードであって、各ロータブレードが、前記ロータアセンブリから前 記作動媒体ガス流路内に径方向外向きに延在するエアフォイル部と、プラットフ ォーム部であって、前記エアフォイル部から隣接するロータブレードのプラット フォーム部の近傍まで横方向に延出し、前記リム領域の一部から径方向に離隔し てその間に前記冷却空気源と連通した冷却空気キャビティを形成し、更に前記隣 接したプラットフォーム部の少なくとも一部との間に延在する横方向領域を有し 、動作状態に於いて前記冷却空気キャビティ内の空気圧が外側の前記ロータブレ ードの作動媒体ガスの圧力より大きくなるようになっている該プラットフォーム 部と、前記ロータディスクと係合するように前記プラットフォーム部から径方向 内向きに延在するルート部とを有する該複数のロータブレードと；隣接するブレ ード対の間に横方向に延在して前記冷却空気キャビティを第１領域と第２領域と に分割するシール部材と；隣接するロータブレード間に延在し前記第２領域を画 定するダンパーであって、前記隣接するブレードプラットフォーム部の少なくと も一部から径方向内側に離隔され、隣接したプラットフォーム部間の前記 横方向領域を含む第３冷却空気領域をその間に形成する該ダンパーとを含み、前 記シール部材が、該シール部材を貫通して延在し前記第１領域と前記第２領域と を連通させる複数の冷却空気孔を有し、前記ダンパーが、該ダンパーを貫通して 延在し前記第２領域と前記第３領域とを連通させる複数の冷却空気孔を有し、前 記シール部材を貫通して延在する前記孔及び前記ダンパーを貫通して延在する前 記孔によって、前記第３領域が前記作動媒体ガスの該第３領域への流入に抗する ように加圧されることを特徴とするロータアセンブリが提供される。 本発明による改善された実施態様の一つでは、ブレードダンパーに設けられる 冷却空気孔の形状は、隣接するエアフォイルのプラットフォーム部に冷却空気が 衝当するように定められる。 別の実施態様では、翼弦方向に延在するリブがダンパーに設けられる。このリ ブは、ダンパーから径方向内向きに延出し、動作状態に於いてシール部材と係合 し、供給加圧領域を少なくとも２つの冷却空気チャンバーに分割する。これらの チャンバーは異なる量の冷却空気を受容し、ブレードプラットフォーム間のギャ ップ領域に供給する。 本発明の主な利点は、ロータブレード間のギャップ領域に隣接するプラットフ ォーム部を積極的に冷却すること、及びダンパーとシール部材を冷却空気をロー タブレードのプラットフォーム部へと導くための導管として用いることにより、 ロータブレードの熱疲労寿命が改善されることである。別の利点は、冷却空気を キャビティに集めること、及び冷却空気領域間に冷却空気を量を調整して供給し て隣接するロータブレード間のギャップ領域を積極的に冷却することにより、所 与の冷却レベルに対するエンジン効率が改善されることである。更に別の利点は 、冷却効率が改善されることであるが、これはシーリングダンパーを用いてギャ ップ領域に２つの冷却空気チャンバーから冷却空気を積極的に供給することによ る。 他の特徴及び利点は、本発明の実施例を示す添付の図面、詳細な説明、及び請 求の範囲から明らかになるだろう。図面の簡単な説明 第１図は、ロータディスクと複数のロータブレードを有するガスタービンエン ジンのロータアセンブリの断面図である。 第２図は、第１図のライン２−２に沿ってとった第１図のロータアセンブリの 一部の断面図である。 例えば、使用することによって、冷却空気の割り当てを変更したり、冷却空気の 体積を増加または減少させたりした方がよいことがわかることもある。これは、 シール部材とダンパーの両方、或いはシール部材またはダンパーに単独で僅かな 変更を加えることによって簡単になされる。請求の範囲 １．軸流回転機器用のロータアセンブリ（１０）であって、回転軸Ａrと、冷却 空気源と、軸方向に貫通して延在する作動媒体ガスの流路（１７）とを有し、更 に； 周囲に円周状に延在するリム領域（１４）を有するロータディスク（１２）と ； 複数の冷却可能なロータブレード（１６）であって、各ロータブレードが、 前記ロータアセンブリ（１０）から前記作動媒体ガス流路（１７）内に径方 向外向きに延在するエアフォイル部（１８）と、 プラットフォーム部（２０）であって、前記エアフォイル部（１８）から隣 接するロータブレード（１６）のプラットフォーム部（１２）の近傍まで横方向 に延出し、前記リム領域（１４）の一部から径方向に離隔してその間に前記冷却 空気源と連通した冷却空気キャビティ（３４）を形成し、更に前記隣接したプラ ットフォーム部（２０）の少なくとも一部との間に延在する横方向領域を有し、 動作状態に於いて前記冷却空気キャビティ（３４）内の空気圧が外側の前記ロー タブレード（１６）の作動媒体ガスの圧力より大きくなるようになっている該プ ラットフォーム部（２０）と、 前記ロータディスク（１２）と係合するように前記プラットフォーム部（２ ０）から径方向内向きに延在するルート部（２２）とを有する該複数のロータブ レード（１６）と； 隣接するブレード対（１６）の間に横方向に延在して前記冷却空気キャビティ （３４）を第１領域（４６）と第２領域（４８）とに分割するシール部材（４２ ）と； 隣接するロータブレード（１６）間に延在し前記第２領域（４８）を 画定するダンパー（５８）であって、前記隣接するブレードプラットフォーム部 （２０）の少なくとも一部から径方向内側に離隔され、隣接したプラットフォー ム部（２０）間の前記横方向領域を含む第３冷却空気領域（６０）をその間に形 成する該ダンパー（５８）とを含み、 前記シール部材（４２）が、該シール部材（４２）を貫通して延在し前記第１ 領域（４６）と前記第２領域（４８）とを連通させる複数の冷却空気孔（５２） を有し、 前記ダンパー（５８）が、該ダンパー（５８）を貫通して延在し前記第２領域 （４８）と前記第３領域（６０）とを連通させる複数の冷却空気孔（７４）を有 し、 前記シール部材（４２）を貫通して延在する前記孔（５２）及び前記ダンパー （５８）を貫通して延在する前記孔（７４）によって、前記第３領域（６０）が 前記作動媒体ガスの該第３領域（６０）への流入に抗するように加圧されること を特徴とするロータアセンブリ。 ２．前記ダンパー（５８）を貫通して延在する前記冷却空気孔（７４）の形状が 、冷却空気が前記ブレードプラットフォーム部（２０）の下側に衝当するように 定められていることを特徴とする請求項１に記載のロータアセンブリ（１０）。 ３．前記ダンパー（５８）が、隣接するブレードプラットフォーム部（２０）の 下側と係合するシールプレート（６２）を有し、前記ダンパー（５８）の前記冷 却空気孔（７４）が前記シールプレート（６２）を貫通して延在しており、冷却 空気流を前記冷却空気孔（７４）の間に導くように前記シールプレート（６２） から内向きにリブ（６４）が延出していることを特徴とする請求項１に記載のロ ータアセンブリ。 ４．前記シール部材（４２）が動作状態に於いて該シール部材（４２）に働く回 転力に応答して撓み、前記ダンパー（５８）と係合することが できるよう前記ダンパー（５８）に十分近接しており、前記シール部材（４２） と前記リブ（６４）との間の係合によって前記第２領域（４８）が第１冷却空気 チャンバー（６８）と第２冷却空気チャンバー（７２）とに分割されることを特 徴とする請求項３に記載のロータアセンブリ。 ５．前記リブ（６４）が前記シールプレート（６２）上に翼弦方向に延在してお り、前記シールプレート（６２）を貫通して延在する前記冷却空気孔（７４）の 形状が、冷却空気が前記ブレードプラットフォーム部（２０）の下側に衝当する ように定められていることを特徴とする請求項４に記載のロータアセンブリ。 ６．前記シール部材（４２）が、前縁（９８）と、後縁（１０２）と、各々前記 前縁（９８）から前記後縁（１０２）まで延在する負圧サイド（１０４）及び正 圧サイド（１０６）とを有し、前記シール部材（４２）は、前記負圧サイド（１ ０４）より前記正圧サイド（１０６）の近傍に於いてより多くの前記冷却空気孔 （５２）を有しており、 前記ダンパー（５８）の前記シールプレート（６２）が、前縁（８６）と、後 縁（８８）と、各々前記前縁（８６）から前記後縁（８８）まで延在する負圧サ イド（９４）及び正圧サイド（９２）とを有し、前記シールプレート（６２）は 、前記負圧サイド（９４）より前記正圧サイド（９２）の近傍に於いてより多く の前記冷却空気孔（７４）を有していることを特徴とする請求項５に記載のロー タアセンブリ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．軸流回転機器用のロータアセンブリであって、回転軸Ａrと、冷却空気源と 、軸方向に貫通して延在する作動媒体ガスの流路とを有し、更に、 周囲に円周状に延在するリム領域を有するロータディスクと、 複数の冷却可能なロータブレードであって、各ロータブレードが、 前記ロータアセンブリから前記作動媒体ガス流路内に径方向外向きに延在す るエアフォイル部と、 プラットフォーム部であって、前記エアフォイル部から隣接するロータブレ ードのプラットフォーム部の近傍まで横方向に延出し、前記リム領域の一部から 径方向に離隔してその間に前記冷却空気源と連通した冷却空気キャビティを形成 し、更に前記隣接したプラットフォーム部の少なくとも一部との間に延在する横 方向領域を有する該プラットフォーム部と、 前記ロータディスクと係合するように前記プラットフォーム部から径方向内 向きに延在するルート部とを有する該複数のロータブレードと、 隣接するブレード対の間に横方向に延在して前記冷却空気キャビティを第１領 域と第２領域とに分割するシール部材であって、該シール部材を貫通して延在し 前記第１領域と前記第２領域とを連通させる複数の冷却空気孔が設けられた該シ ール部材と、 隣接するロータブレード間に延在し前記第２領域を画定するダンパーであって 、その少なくとも一部に渡って前記隣接するブレードプラットフォーム部から径 方向内側に離隔され、隣接したプラットフォーム部間の前記横方向領域を含む第 ３冷却空気領域をその間に形成するとともに、前記シールプレートを貫通して延 在し前記第２領域と前記第３領域とを連通させる複数の冷却空気孔を有する該ダ ンパーとを含み、 動作状態に於いて前記冷却空気キャビティ内の空気圧が前記ロータブ レードの外側の作動媒体ガスの圧力より大きく、前記シール部材を貫通して延在 する前記孔によって前記第１冷却空気領域と前記第２冷却空気領域が連通してお り、前記ダンパーを貫通して延在する前記孔によって前記第２領域から前記第３ 領域へと冷却空気が積極的に供給され、前記第３領域が前記作動媒体ガスの該第 ３領域への流入に抗するように加圧されることを特徴とするロータアセンブリ。 ２．前記ダンパーを貫通して延在する前記冷却空気孔の形状が、冷却空気が前記 ブレードプラットフォーム部の下側に衝当するように定められていることを特徴 とする請求項１に記載のロータアセンブリ。 ３．前記ダンパーが、隣接するブレードプラットフォーム部の下側と係合するシ ールプレートを有し、前記ダンパーの前記冷却空気孔が前記シールプレートを貫 通して延在しており、冷却空気流を前記冷却空気孔の間に導くように前記シール プレートから内向きにリブが延出していることを特徴とする請求項１に記載のロ ータアセンブリ。 ４．前記シール部材が動作状態に於いて該シール部材に働く回転力に応答して撓 み、前記ダンパーと係合することができるよう前記ダンパーに十分近接しており 、前記シール部材と前記リブとの間の係合によって前記第２領域が第１冷却空気 チャンバーと第２冷却空気チャンバーとに分割されることを特徴とする請求項３ に記載のロータアセンブリ。 ５．前記リブが前記シールプレート上に翼弦方向に延在しており、前記シールプ レートを貫通して延在する前記冷却空気孔の形状が、冷却空気が前記ブレードプ ラットフォーム部の下側に衝当するように定められていることを特徴とする請求 項４に記載のロータアセンブリ。 ６．軸流回転機器用のロータアセンブリであって、回転軸Ａrと、冷却空気源と 、軸方向に貫通して延在する作動媒体ガスの流路とを有し、更に、 周囲に円周状に延在するリム領域を有するロータディスクであって、 前記リム領域に複数のブレード取付けスロットが設けられており、前記ブレード 取付けスロットの各々は隣接するブレード取付けスロットから周方向に間隔を置 いて配置され間に外向きのリム表面が残されている該ロータディスクと、 各ブレード取付けスロットに一つの複数の冷却可能なロータブレードであって 、各ロータブレードが、 前記ロータアセンブリから前記作動媒体ガス流路内に径方向外向きに延在す るエアフォイル部であって、前縁と、後縁と、各々前記前縁から前記後縁まで延 在する負圧面及び正圧面とを有する該エアフォイル部と、 プラットフォーム部であって、前記エアフォイル部から隣接するロータブレ ードのプラットフォーム部の近傍まで横方向に延出し、前記リム表面から径方向 に離隔してその間に前記冷却空気源と連通した冷却空気キャビティを形成する該 プラットフォーム部と、 前記ロータディスクと係合するように前記プラットフォーム部から径方向内 向きに延在するルート部であって、隣接するロータブレードの各対のルート部は 前記冷却空気キャビティを画定する延長されたネック領域を含むとともに、前記 プラットフォーム部から径方向内側に離隔して設けられその間に前記ロータブレ ードがダンパーを拘束することができるようにする空隙を形成する第１突出部と 、前記第１突出部から径方向内側に離隔して設けられその間に前記ロータブレー ドが隙間にシール部材を拘束することができるようにする第２の空隙を形成する 第２の突出部とを有する該ルート部とを有する該複数のロータブレードと、 前記第２の空隙内に配置され、隣接するブレード対の間に延在し、前記冷却空 気キャビティを第１領域と第２領域とに分割するシール部材であって、前縁と、 後縁と、各々前記前縁から前記後縁まで延在する負圧 サイド及び正圧サイドと、該シール部材を貫通して延在し前記第１領域と前記第 ２領域とを連通させる複数の冷却空気孔とを有し、前記負圧サイドより前記正圧 サイドの近傍に於いてより多くの孔が形成されている該シール部材と、 隣接するロータブレード間に延在し前記第２領域を画定するように前記第１の 空隙内に配置されたダンパーであって、その少なくとも一部に渡って前記隣接す るブレードプラットフォーム部から径方向内側に離隔され、その間に第３冷却空 気領域を形成するとともに、 前縁と、後縁と、各々前記前縁から前記後縁まで延在する負圧サイド及び正 圧サイドとを有するシールプレートと、 前記負圧サイドと前記正圧サイドを分ける第１の翼弦方向に延在するリブと 、前記負圧サイドと前記正圧サイドの間に延在する第２の横方向に延在するリブ と、 前記第２領域と前記第３領域とを連通させるように前記シールプレートを貫 通して延在するとともに、前記横方向延在リブの後方に配置され、前記翼弦方向 延在リブによって分けられる複数の冷却空気孔であって、前記シールプレートの 前記負圧サイドの近傍より前記正圧サイドの近傍により多く設けられた該複数の 冷却孔とを有する該ダンパーとを含み、 前記シール部材が動作状態に於いて該シール部材に働く回転力に応答して撓ん で前記ダンパーと係合することができるよう前記ダンパーに十分近接しており、 前記シール部材と前記翼弦方向に延在するリブとの間の係合によって前記第２領 域が第１冷却空気チャンバーと第２冷却空気チャンバーとに分割され 更に、前 記ダンパーの前記シールプレートを貫通して延在する孔によって前記２つのチャ ンバーから前記第３領域へと積極的に冷却空気が供給されるとともに、これらの 孔の形状が冷却空 気が前記ブレードプラットフォーム部の下側に衝当するように定められているこ とを特徴とするロータアセンブリ。