JPH10196306A - ロータへの翼の係止装置及び方法 - Google Patents

ロータへの翼の係止装置及び方法

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JPH10196306A
JPH10196306A JP9369603A JP36960397A JPH10196306A JP H10196306 A JPH10196306 A JP H10196306A JP 9369603 A JP9369603 A JP 9369603A JP 36960397 A JP36960397 A JP 36960397A JP H10196306 A JPH10196306 A JP H10196306A
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    • B63H1/02—Propulsive elements directly acting on water of rotary type
    • B63H1/12—Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially in propulsive direction
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    • B63H1/20—Hubs; Blade connections

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  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Specific Sealing Or Ventilating Devices For Doors And Windows (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 翼をロータに係止する方法及び装置を提供す
る。 【解決手段】 翼根部（３）及びターボ形機械の周囲に
設けられた溝（14）の対向面に形成された合致する切欠
き（4,5 ）を形成して盲穴を構成することにより翼を溝
（14）内に係止する。組立て時、スロット付き半径方向
ピン（８）を盲穴に嵌め込んで翼根部の軸方向の動きを
阻止するようにする。ピンを回転させてそのスロット
（18）を、ロータ溝の長さに沿って設けられたスロット
（16）に整列させる。保持ストリップ（12）をロータ溝
のスロットに滑り込ませて保持ストリップが半径方向ピ
ンのスロットを貫通して保持ストリップの予め折り曲げ
られている状態の端部（22）がロータの一方のフェース
に当たるようにする。保持ストリップの他端に形成され
ているタブ（21）を折り曲げてロータの別のフェースに
当てて保持ストリップを定位置に係止する。分解時、保
持ストリップのタブのうち一方を真っ直ぐに伸ばし、保
持ストリップを滑らせて取り出す。次に、ピンを抜き取
り、それにより翼を取り外すことができるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロータ、例えば各
種圧縮機、各種送風機、各種タービンで用いられている
ロータに関する。
【０００２】
【従来の技術】圧縮機、送風機、タービン及び同様の機
械は、複数の翼が取り付けられるロータを採用してい
る。かかる翼は、ロータに沿って軸方向に間隔を置いた
一又は二以上の列の状態に配置され、各列の翼は、ロー
タの周囲にぐるりと円周方向に列状に設けられている。
【０００３】作動中、大きな間断のない振動力が翼に加
わることに鑑みて、ロータシャフトへの翼の取付け法
は、注意深い設計を必要とする。一取付け法は、ロータ
シャフトの周囲に形成されたほぼ軸方向に延びる溝を利
用している。溝の形状は、樅の木形、半円形、逆Ｔ字
形、又はこれらについての幾つかの変形形状である。各
翼はその基部に、ロータ溝の形状と合致するよう厳密に
又はぴったりと形作られた対応の翼根部を備えている。
各翼は、翼根部をロータ溝内に滑り込ませることにより
ロータ内に保持される。このようにロータに取り付けら
れる翼は、サイドエントリ形翼と呼ばれている。翼根部
とロータ溝のサイズ及び形状が互いにぴったりとしてい
るので、接線方向及び半径方向における翼の動作はきっ
ちりと拘束される。
【０００４】全速作動中、翼は翼列前後の圧力上昇によ
り軸方向前方に押される。翼に加わる遠心力は非常に大
きい。それ故、翼根部が前方に摺動しないようにする摩
擦抵抗は適度のレベルを越える。ところで、ガスタービ
ンを作動停止すると、そのロータは即座に停止するよう
にはならない。それどころか、ロータは通常は、重力で
高温状態のロータが弓反りにならないほど十分に冷える
まで低速回転する。というのは、かかる弓反り状態にな
ると、次の始動時に高い振動が生じることになるからで
ある。この低速冷却運転は、数日間続く場合があり、そ
の間に、圧縮機の翼は嵌まっている溝から抜け出る場合
がある。したがって、圧縮機の翼を軸方向に拘束する必
要があり、この方法は、「係止又はロッキング」法と呼
ばれている。
【０００５】従来、係止法はバネ押し式半径方向ピンで
達成されていた。この方法では、各翼を植え込むにあた
って、先ず最初にバネをロータ溝の底部に設けられてい
る穴の中に配置し、ピンを穴に押し込んでバネの頂部に
押し当てることによりバネを圧縮する。翼根部を溝に滑
り込ませて、翼根部の底部に機械加工により設けられた
スロットがピンを通過する際にバネ力がピンを穴から部
分的に押し出してスロットに嵌め込むと、翼根部は係止
される。翼を取り外すには、ピンを半分に剪断するほど
の軸方向力を翼根部に及ぼして翼を引き抜くことができ
るようにする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】残念ながら、この方法
には幾つかの欠点がある。第１の欠点として、係止装置
が目に見えず、翼をいったん溝に差し込むと、その正確
な配置場所を目で見て確認することができない。各ロー
タには１０００本を優に越える翼が植え込まれているの
で、この欠点のため、正しい係止が行われているかどう
かのロータ点検が困難になると共に時間がかかる。しか
しながら、非係止方式の単一の圧縮機翼を用いると、圧
縮機の動翼及び静翼が相当な損傷を受けることになる場
合があり、修理が終わるまでガスタービンが使用不能に
なる。従来技術で用いられている係止装置の多くは同様
の欠点をもっている。
【０００７】第２の欠点として、係止ピンが外れると
（稀ではあるが起こる）、圧縮機の翼は、低速冷却回転
動作中、前方へ「歩きだし」、隣接の静翼列に接触す
る。
【０００８】最近、円周方向係止機構を用いて翼を係止
する方式が開発された。かかる方法は、米国特許第４，
９１５，５８７号に開示されている。しかしながら、こ
の方式では、機械加工が施された高価な係止用キー及び
ロータの手の込んだ機械加工が必要になる。
【０００９】したがって、費用効果が良くて係止装置の
点検を可能にする翼係止装置及び方法を提供することが
望ましい。
【００１０】したがって、本発明の主目的は、ロータへ
の翼の係止装置及び方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】概要を述べると、本発明
の上記目的及び他の目的は、翼根部及び翼根部に設けら
れていて、穴の周囲の一部を形成する第１の切欠きを備
えた翼と、翼根部を保持する溝及び第１の切欠きと対向
して溝に設けられていて前記穴の周囲の残りの部分を形
成する第２の切欠きを備えたシャフトと、第１及び第２
の切欠きによって構成された前記穴内に設けられたピン
と、係止ピンを穴内に係止する手段とを有することを特
徴とするターボ形機械のロータ組立体によって達成され
る。本発明の一実施形態では、係止手段は、タブが各端
部に設けられたストリップから成り、これらタブは、ロ
ータの互いに反対側のフェースに隣接して位置する。
【００１２】本発明の要旨は又、ターボ形機械のロータ
シャフトに翼を植え込む方法であって、翼根部を前記シ
ャフトに設けられた溝に滑り込ませ、第１のスロットが
設けられたピンを、ロータ溝及び翼根部の対向した第１
及び第２の面にそれぞれ形成された第１及び第２の切欠
きを合致させて構成した穴に差し込み、ピンを回転させ
て第１のスロットをロータに設けられた第２のスロット
に整列させ、保持ストリップを滑らせて第１及び第２の
スロットに通し、保持ストリップの第１の端部を折り曲
げてロータの第１のフェースに当てることを特徴とする
方法にある。
【００１３】
【発明の実施の形態】図面を参照すると、図１には本発
明のガスタービン用圧縮機の翼１が示されている。従前
どおり、翼１は、翼幹部２及び翼根部３で構成されてい
る。翼根部３は好ましくは図示のようにダブテール形で
ある。本発明の重要な特徴によれば、翼根部３の一方の
側部には切欠き４が形成されている。切欠き４は、半径
方向に差し向けられており、好ましくは横断面が円形で
ある。
【００１４】図２及び図３は、翼１を圧縮機のロータ６
のシャフトに植え込んだ状態で示している。従前どお
り、翼１はロータの周囲に形成された溝１４によってロ
ータシャフト６に固定されている。これ又、従前どお
り、溝４は、翼根部３の形状に対応する形状になってい
て、溝の壁は、翼根部が円周方向及び半径方向に動かな
いようにしている。本発明の重要な特徴によれば、ロー
タ溝１４は、切欠き４が形成された翼根部の壁に向いて
いる溝の壁に形成された切欠き５を有している。切欠き
５は、半径方向に差し向けられており、サイズ及び横断
面形状が切欠き４と一致している。かくして、切欠き５
の横断面形状は好ましくは半円形である。
【００１５】本発明のもう一つの特徴によれば、溝１４
は、その長さに沿って延び、切欠き５と交差するスロッ
ト１６を有している。図４に最も良く示されているよう
に、スロット１６は好ましくは横断面が矩形である。
【００１６】図２に示すように、切欠き４，５は、互い
に整列するように翼根部３及びロータ溝１４に沿って設
けられており、切欠き４は切欠き５と対向している。か
くして、翼根部３を溝１４にはめ込むと、切欠き４，５
は盲穴を形成し、切欠き４はこの盲穴の周囲の半分を成
形し、切欠き５は周囲のもう半分を形成する。
【００１７】また、好ましくは円筒形のピン８が設けら
れている。ピン８は、その円筒形本体部分に形成された
第１のスロット１８と、その端面のうちの一方に形成さ
れた第２のスロット２０とを有している。ピン８の直径
は好ましくは、合致した切欠き４，５によって形成され
ている盲穴の直径よりも僅かに小さい。
【００１８】保持ストリップ１２が更に設けられてい
る。保持ストリップは好ましくは、その両端部のうちの
一方に設けられている予め曲げられた状態のタブ２２を
有している。タブ２２は好ましくは保持ストリップ１２
の本体に対して９０°の角度に差し向けられている。当
初は曲げられていない保持ストリップ１２の他端は、第
２のタブ２１を形成している。保持ストリップは、後述
するように組み立て中、タブ２１を曲げることができる
ような厚さ及び材料で形成されている。本発明の一実施
形態では、保持ストリップは、４０３ステンレス鋼で形
成され、長さが約０．８９cm（０．３５インチ）、幅が
０．１９cm（０．０７５インチ）である。保持ストリッ
プ１２の長さは、ロータ溝１４のスロット１６の長さよ
りも僅かに長くあるべきである。
【００１９】図４は、圧縮機の翼１をロータ６に係止又
は固定して軸方向の動き、換言すると、溝１４の軸線に
平行な方向における動きを防止するための装置の種々の
構成要素の取付け状態を示す分解図である。
【００２０】組立て時、翼根部３をロータ溝１４内に滑
り込ませて切欠き４，５が合致して盲穴を形成するよう
にする。次に、半径方向ピン８を盲穴に差し込んで翼根
部３が軸方向にそれ以上動かないようにする。次に、ピ
ン８を回転させてピン本体部分のスロット１８が溝のス
ロット１６と整列するようにする。この回転を容易にす
るために、平頭ネジ廻しをピン８の端部のスロット２０
に差し込むのがよい。
【００２１】次に、保持ストリップ１２をロータ溝のス
ロット１６内に滑り込ませてこれがピン８の本体部分の
スロット１８を貫通し、それによりピンが半径方向に動
かないようにする。保持ストリップ１２の挿入を、図３
に最も良く示すように予め曲げられた状態のタブ２２が
ロータ６の後方面又はフェースに当たるまで続ける。次
に、保持ストリップ１２の他端のタブ２１を上方に折り
曲げてロータ６の前方面又はフェースに当て、それによ
り保持ストリップを溝１４内に係止する。
【００２２】変形例として、溝のスロット１６を半径方
向外方へ動かして保持ストリップ１２がピン８の上に配
置しても良い。この実施形態では、ピン８の頭部が保持
ストリップ１２に係合することになるので、ピンのスロ
ット１８は不要である。さらに、この実施形態では、ピ
ン８のスロット付き頭部の半分を除去してピン頭部の残
り半分が保持ストリップの上方に突出し、それによりピ
ンが取り付けられたことを目で見てすぐに分かるように
するのがよい。
【００２３】また、図３及び図４に示されているよう
に、突起１０，１１がそれぞれ翼根部３及びロータ６の
フェースから延びている。突起１０，１１は、タブ２
１，２２から張り出していて、これらが損傷しないよう
にしている。
【００２４】理解できるように、本発明の装置により、
翼１をロータ溝１４内にしっかりと係止できると共にピ
ン８が取り付けられて保持ストリップ１２によって定位
置に確実に係止されているかどうかを目視点検すること
ができる。
【００２５】分解時、タブ２１を真っ直ぐに伸ばして保
持ストリップ１２を引き抜いて捨てることができるよう
にする。次に、ピン８を合致状態の切欠き４，５で形成
されている盲穴から抜き取り、翼１を滑らせてロータ溝
１４から取り外すことができるようにする。かくして、
個々の翼１の取外しは、容易に達成される。
【００２６】本発明を、圧縮機の翼をガスタービンのロ
ータ内に係止することを例示として説明したが、本発明
は他形式のターボ形機械の他形式の翼にも適用できる。
したがって、本発明は、その精神及び本質的な属性から
逸脱することなく他の特定の形態で実施できるので、本
発明の範囲を定めるにあたっては、上記の説明ではなく
特許請求の範囲を参照すべきである。
【００２７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガスタービンの圧縮機用翼の等角図で
ある。
【図２】図１に示す圧縮機用翼を圧縮機ロータ内に取り
付けた状態で示す平面図である。
【図３】図２に示すIII-III 線における横断面図であ
る。
【図４】本発明の翼係止装置の分解図である。
【符号の説明】
１ 翼 ２ 翼幹部 ３ 翼根部 ４，５ 切欠き ８ ピン １０，１１ 突起 １２ 保持ストリップ １４ ロータ溝 １６，１８，２０ スロット

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 翼根部及び翼根部に設けられていて、穴
    の周囲の一部を形成する第１の切欠きを備えた翼と、翼
    根部を保持する溝及び第１の切欠きと対向して溝に設け
    られていて前記穴の周囲の残りの部分を形成する第２の
    切欠きを備えたシャフトと、第１及び第２の切欠きによ
    って構成された前記穴内に設けられる係止ピンと、係止
    ピンを第１及び第２の切欠き内に保持する手段とを有す
    ることを特徴とするターボ形機械のロータ組立体。
  2. 【請求項２】 前記保持手段は、保持ストリップから成
    ることを特徴とする請求項１記載のターボ形機械のロー
    タ組立体。
  3. 【請求項３】 保持ストリップは、第１の端部、第２の
    端部及びこれら端部間の本体部分を有し、第１の端部
    は、本体部分に対して角度をなす第１のタブを形成して
    いることを特徴とする請求項２記載のターボ形機械のロ
    ータ組立体。
  4. 【請求項４】 第１のタブは、シャフトの第１のフェー
    スに係合することを特徴とする請求項３記載のターボ形
    機械のロータ組立体。
  5. 【請求項５】 シャフトの一部は、第１のタブ上に延び
    ていることを特徴とする請求項４記載のターボ形機械の
    ロータ組立体。
  6. 【請求項６】 保持ストリップの第２の端部は、第２の
    タブを形成し、第２のタブは、保持ストリップの本体部
    分に対し角度をなして折り曲げられることを特徴とする
    請求項３記載のターボ形機械のロータ組立体。
  7. 【請求項７】 シャフトの溝には第１のスロットが設け
    られ、保持ストリップはスロット内に配置されることを
    特徴とする請求項２記載のターボ形機械のロータ組立
    体。
  8. 【請求項８】 スロットは、シャフトの溝の長さに沿っ
    て延びていることを特徴とする請求項７記載のターボ形
    機械のロータ組立体。
  9. 【請求項９】 ピンには第１のスロットが設けられ、保
    持ストリップは該スロットを貫通することを特徴とする
    請求項７記載のターボ形機械のロータ組立体。
  10. 【請求項１０】 シャフトの溝には第２のスロットが設
    けられ、保持ストリップは、該第２のスロットを更に貫
    通することを特徴とする請求項９記載のターボ形機械の
    ロータ組立体。
  11. 【請求項１１】 ピンは、第１の端部、第２の端部及び
    これらの間に延びる本体部分を有し、ピンの第１のスロ
    ットは、ピンの本体部分に形成され、第２のスロットが
    ピンの第１の端部に形成されていることを特徴とする請
    求項９記載のターボ形機械のロータ組立体。
  12. 【請求項１２】 第１及び第２の切欠きは、ピンの形状
    を構成する部分に対応した形状を有することを特徴とす
    る請求項１記載のターボ形機械のロータ組立体。
  13. 【請求項１３】 ピンの横断面は円形であり、第１及び
    第２の切欠きのそれぞれの横断面は半円形であることを
    特徴とする請求項１２記載のターボ形機械のロータ組立
    体。
  14. 【請求項１４】 ピンは、半径方向に差し向けられるこ
    とを特徴とする請求項１記載のターボ形機械のロータ組
    立体。
  15. 【請求項１５】 ターボ形機械のロータシャフトに翼を
    植え込む方法であって、翼根部を前記シャフトに設けら
    れた溝に滑り込ませ、第１のスロットが設けられたピン
    を、ロータ溝及び翼根部の互いに向かい合った第１及び
    第２の面にそれぞれ形成された第１及び第２の切欠きを
    合致させて構成した穴に差し込み、ピンを回転させて第
    １のスロットをロータに設けられた第２のスロットに整
    列させ、保持ストリップを滑らせて第１及び第２のスロ
    ットに通し、保持ストリップの第１の端部を折り曲げる
    ことを特徴とする方法。
  16. 【請求項１６】 保持ストリップは、第２の端部を有
    し、該第２の端部には、保持ストリップに対し角度をな
    す状態でタブが形成されており、保持ストリップを滑ら
    せて第１及び第２のスロットに通す前記段階では、タブ
    がロータのフェースに隣接して位置するまで保持ストリ
    ップを滑らせることを特徴とする請求項１５記載の方
    法。
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