JPH10110601A - 動翼抜け止め方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ガスタービンの動翼保持機構において、動翼嵌
合部の脱着時間を短縮し、運転時の動翼の抜け止めの信
頼性を向上させる動翼抜け止め方法、及びその構造を提
供する。 【解決手段】動翼嵌合部の底部とホイール嵌合部の底部
とに通じるホールを設け、前記ホール内に円柱状のピン
を挿入し、動翼回転時にピンが遠心力によってホール嵌
合部から動翼嵌合部へ移動して動翼嵌合部がピンに固定
されることにより抜け止めを防止する。また別の手段と
して、動翼嵌合部とホイール嵌合部の両端にテーパを設
け、動翼嵌合部を冷却してホイール嵌合部に挿入するこ
とにより、抜け止め部材を用いることなく動翼の抜けを
止める。さらにその他の手段として、動翼嵌合部あるい
はホイール嵌合部の回転方向に平行な両端面に大径のボ
ルトを冷やしばめにより挿入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は動翼の抜け防止方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ガスタービンのロータのロータホイール
と動翼との取り付け（嵌合部、又はダブテイル部）は、
通常ロータホイールの外周部に設けた軸方向または周方
向の取り付け溝に動翼の取り付け部を植え込むことによ
り、回転による遠心力を支える構造となっている。一
方、取り付け溝に沿う方向に対しては、遠心力程の大き
い力は作用しないが、流体力による軸方向の力や振動に
よる力などが作用するため、翼の抜け止めが必要であ
る。

【０００３】従来の翼抜け止めの技術は、「ジェットエ
ンジン(構造編)」（社団法人 日本航空技術協会）に記
載されているように、動翼嵌合部の底部とホイール嵌合
部との間に薄板を挿入し薄板の端を折り曲げることによ
り抜け止めを行うダブテイル・ロック方式や、動翼嵌合
部にワイヤ状のロック(リテイナ)を挿入するダブテイル
・ロック方式や、動翼とホイールに穴を空けリベットを
挿入してワッシャで保持するピン・ジョイント方式等が
あった。

【０００４】また、特開平7−26905号公報に示されてい
るように、ホイールの最外周面に逆Ｌ字部分と、逆Ｌ字
部分より半径方向内方に設けられかつ軸方向に延びた水
平部分を具備し、円弧状のブレード保持具を挿入するこ
とにより、動翼を保持する方法がある。実願平3−24080
号明細書には、動翼ダブテイル部とロータホイール部間
に湾曲状の押し上げ位置決め板を挟装し、湾曲部が押し
延ばされようとすることによって押し上げ力を発生させ
て、位置決め板にピンを植設するとともに動翼にピンを
嵌入することにより、動翼をホイールに固定する方法が
示されている。

【０００５】動翼根底部とホイールにまたがって軸方向
穴を空け、大径の頭を有し先端にねじが切られた翼止め
ピンを挿入し、大径の頭を有するねじを取り付けること
により動翼の抜け止めを行う方法がある(実願平3−6081
2号明細書)。動翼根底部にキー溝を、ホイール部にホイ
ールの回転方向に対して平行に逆Ｔ字断面のスロットを
設け、キー溝とスロットにキーを嵌合することによっ
て、動翼を固定する方法もある（特開平2−153203 号公
報）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術である特
開平7−26905号公報や実願平3−24080号，実願平3−608
12 号明細書，特開平2−153203 号公報では、抜け止め
の構造が複雑で、翼嵌合部の脱着時に時間がかかるとい
う問題があった。また、特開平7−26905号公報や実願平
3−24080号明細書では複数の不安定な抜け止めを用いて
いるので、抜け止めの脱離の危険性が増加するという問
題があった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記従来の方法の問題点
を解決するために、以下の四つの技術的手段を採用し
た。

【０００８】１）動翼嵌合部の底部に、ホイールの半径
方向に対して平行に円筒状のホールを空け、動翼嵌合部
の底部に、中心軸がホイールのホールの中心軸と一致す
るようにホールを空けて、動翼の回転軸にピンが遠心力
によって動翼のホール側へ移動できるようにした。ま
た、遠心力で移動するピンをボールとした。

【０００９】２）ホイール嵌合部において回転軸方向の
両端に２００μｍ程度のテーパを付け、動翼嵌合部の底
部において回転軸方向の両端に２００μｍ程度のテーパ
を付けた。

【００１０】３）ホイールの回転軸方向に平行な動翼嵌
合部の側面に大径の頭を有したボルトを挿入し、ボルト
の頭がホイールの回転方向に平行な面と接触するように
した。あるいは、ホイールの回転方向に平行な面に大径
の頭を有したボルトを挿入し、ボルトの頭がホイールの
回転方向に平行な動翼嵌合部の側面に接触するようにし
た。ここで、挿入されるネジとの間に挿入するボルトは
冷却してもピッチの変化が吸収できる程度のがたを有
し、前記ボルトを冷やしばめによって挿入する。

【００１１】４）ホイールの回転方向に対して平行な面
から、ホイールの嵌合部の底部に微小な嵌合部材を冷や
しばめにより挿入するとともに、動翼の嵌合部の底部に
微小な嵌合部材の挿入が可能な微小な嵌合部分を空け
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を用
いて説明する。

【００１３】図１は、本発明の１実施例である動翼の抜
け止め方法を示す概略図である。ガスタービンの動翼１
０１の根底部である動翼嵌合部１０２は、ホイール１０
３の回転軸方向に対して一定の角度１０４（翼１０１の
根元のスタッガ角に相当）でホイール嵌合部１０５に挿
入する。ホイールは高速で回転１０６するため、動翼嵌
合部１０２やホイール嵌合部１０５は動翼１０１の遠心
力１０７によって発生する応力を受ける。また動翼嵌合
部１０２は、流体力や振動によりホイール嵌合部１０５
からずれ抜け出てしまうことが懸念される。この動翼嵌
合部１０２の抜けを止めるために、動翼嵌合部１０２の
底部とホイール嵌合部１０５の底部にホール１０８とホ
ール１０９をそれぞれ空け、ピン１１０を挿入する。図
２は、本発明の作用を示す動翼嵌合部とホイール嵌合部
の断面図である。ホイール嵌合部１０５のホール１０９
の内径２０１はピン１１０の外径２０２より一定の公差
分大きくし、ホール１０９の深さ２０３はピン１１０の
長さ２０４より長くする。動翼１０１を嵌合する際に
は、まずピン１１０をホール１０９に挿入した後、動翼
嵌合部１０２を挿入する。ここでホール１０８とホール
１０９の軸中心を一致させ、ホール１０８の内径２０５
はホール１０７の内径２０１より若干大きくし、ホール
１０６の深さ２０６はピン１１０の長さ２０４より短く
する。ガスタービンが稼働しホイールが回転すると、遠
心力２０７が発生する。ピン１１０は遠心力２０７によ
り半径方向に押し上げられる。ホール１０８の深さ２０
６はピン１１０の長さ２０４より短くしているので、ホ
イール１０３の回転時に流体力や振動が加わっても、動
翼嵌合部１０２はピン１１０に引っかかり抜け落ちるこ
とがなくなるという効果がある。ホイール１０３の回転
が停止するとピン１１０はホール１０９に戻る。ただ
し、ガスタービン停止時のピン１１０の位置は翼の鉛直
方向に対する位置関係に依存する。ホイール停止時は流
体力や振動は加わらないが、ホイール嵌合部１０５の底
部にかしめ２０８を施すことにより据え付けや運搬時の
ずれを防止することができる。図３に示すように、図２
に記載のピン１１０の代わりにボール３０１を用いるこ
とも可能である。この際、動翼嵌合部１０２の底部及び
ホイール嵌合部１０５の底部にそれぞれ空けたホール３
０２とホール３０３の底部は半球面状とする。ボール３
０１を用いた場合の方が、ピン１１０の場合より動翼嵌
合部１０２の底部及びホイール嵌合部１０５の底部にお
ける応力集中を低減することができるという効果があ
る。

【００１４】図４は、本発明の１実施例である動翼の抜
け止め方法を示す概略図である。動翼嵌合部１０２の底
部に動翼嵌合部１０２の両端側からテーパ４０１を、ホ
イール１０３の回転方向に平行な両端面からテーパ４０
２を付ける。動翼嵌合部102の底部とホイール嵌合部１
０５の底部の間隙４０３は１００μｍである。テーパ４
０１の深さ４０４とテーパ４０２の深さ４０５は２００
μｍとする。動翼嵌合部１０２の挿入時、動翼嵌合部１
０２を液体窒素などに浸漬し冷却すると、熱膨張係数の
温度依存性のために例えばCustom４５０材では動翼嵌合
部１０２自体が約５０μｍ縮小する。さらに動翼嵌合部
１０２の全体寸法が減少するため、動翼嵌合部１０２が
ホイール嵌合部１０５に対して相対的に小さくなるので
動翼嵌合部１０２は半径方向に約５０μｍ移動可能とな
る。したがって、間隙４０３は合計で２００μｍとな
り、動翼嵌合部１０２はホイール嵌合部１０５に挿入可
能となる。動翼嵌合部１０２が常温に戻ると、動翼嵌合
部１０２は膨張しホイール嵌合部１０５から抜けなくな
り、動翼嵌合部１０２の抜けを防ぐことができる。動翼
嵌合部１０２とホイール嵌合部１０５のみで抜け止めを
使用する必要がなくなり、抜け止めの脱離という問題が
完全に解消される。

【００１５】図５は、本発明の１実施例である動翼の抜
け止め方法を示す概略図である。動翼嵌合部１０２をホ
イール嵌合部１０５に挿入後、大径の頭５０１を有した
ボルト５０２を、動翼嵌合部１０２の底部の両端面側か
らホイール嵌合部１０５の底部近傍に植え込む。または
図６に示すように、動翼嵌合部１０２をホイール嵌合部
１０５に挿入後、大径の頭５０１を有したボルト５０２
を、ホイール嵌合部の底部の両端面側から動翼嵌合部１
０２の底部近傍に植え込む。これらの場合、ボルトの頭
はホイール面と直接接触するため、動翼嵌合部１０２の
すべりがなくなり、動翼嵌合部１０２の抜けを防止する
ことができるという効果がある。ここで、ボルト５０２
を液体窒素等で冷却した後に挿入することにより、摩擦
力を増加させてボルト５０２の緩みを抑えることが可能
になるという効果がある。ここで、挿入されるネジとの
間に挿入するボルトは冷却してもピッチの変化が吸収で
きる程度のがたを有する。ただし、運転時動翼の振動等
により前記ボルトの根元にせん断力が作用するため、応
力集中しない程度のアール５０３を設ける。図６に示す
ように大径の頭５０１を有するボルト５０２を、ホイー
ル嵌合部に植え込むことも可能である。

【００１６】図７は、本発明の１実施例である動翼の抜
け止め方法を示す概略図である。ホイール１０３の回転
方向に対して平行な両端面からホイール嵌合部１０５の
底部に微小な嵌合部材７０１を冷やしばめにより挿入
し、動翼嵌合部１０２の底部に微小な嵌合部材７０１の
挿入が可能な微小な嵌合部分７０２を空ける。ここで、
微小な嵌合部材７０１と微小な嵌合部分７０２の間には
適当な間隙を設ける。これにより、動翼嵌合部１０２の
ホイール嵌合部１０５からの抜けを防止することが可能
になる。また、微小な嵌合部材７０１と微小な嵌合部分
７０２は一つの嵌合部分を形成するので、ホイール嵌合
部１０５にき裂が発生しても、微小な嵌合部材７０１と
微小な嵌合部分７０２で補強することが可能になる。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、動翼嵌合部とホイール
嵌合部に用いる抜け止めの構造が簡単であるため、抜け
止め脱離の危険性が減少しガスタービンエンジンの信頼
性の低下を防ぐ。さらに、静止時に翼の脱着を容易に行
うことができるので、翼の組立や交換作業の短縮化と高
効率化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例である遠心力を利用したピン
による動翼の抜け止め方法を示す説明図。

【図２】遠心力を利用したピンによる動翼の抜け止め方
法の作用を示す動翼嵌合部とホイール嵌合部の断面図。

【図３】遠心力を利用したボールによる動翼の抜け止め
方法の作用を示す動翼嵌合部とホイール嵌合部の断面
図。

【図４】動翼嵌合部の冷却による収縮を利用した動翼の
抜け止め方法の作用を示す動翼嵌合部とホイール嵌合部
の断面図。

【図５】大径の頭を有するボルトを動翼嵌合部に用いた
動翼の抜け止め方法を示す断面図。

【図６】大径の頭を有するボルトをホイール嵌合部に用
いた動翼の抜け止め方法を示す断面図。

【図７】微小な嵌合部材を用いた動翼の抜け止め方法を
示す説明図。

【符号の説明】

１０１…動翼、１０２…動翼嵌合部、１０３…ホイー
ル、１０４…回転軸方向に対して一定の角度、１０５…
ホイール嵌合部、１０６…回転、１０７…遠心力、１０
８…ホール、１０９…ホール、１１０…ピン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】動翼とホイールの嵌合部からなるガスター
   ビンの動翼保持部において、前記ホイール嵌合部の底部
   に前記ホイールの半径方向に対して平行にホールを空
   け、前記ホイール嵌合部の前記ホール内にピンを挿入
   し、前記動翼と前記ホイールの嵌合時に前記ホイールの
   ホールの中心軸と中心軸が一致するように前記動翼嵌合
   部の底部にホールを空け、前記動翼の回転時に前記ピン
   が遠心力によって前記動翼嵌合部のホール側へ移動する
   ことにより、前記ホイール嵌合部から前記動翼の抜けを
   防止することを特徴とする動翼抜け止め方法。