JPH1082301A - タービンブレードのダンパ及びシール - Google Patents

タービンブレードのダンパ及びシール

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JPH1082301A
JPH1082301A JP9171384A JP17138497A JPH1082301A JP H1082301 A JPH1082301 A JP H1082301A JP 9171384 A JP9171384 A JP 9171384A JP 17138497 A JP17138497 A JP 17138497A JP H1082301 A JPH1082301 A JP H1082301A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 より柔軟に振動を減衰することができるダン
パを提供する。 【解決手段】 ガスタービンエンジンのタービンブレー
ドのためのダンパは、本体部分を有し、更に、二つの隣
接するブレードプラットフォームの径方向内側端と接触
せずに動き、ダンパの減衰性能及びシールへの径方向の
支持を強めるために設けられた、少なくとも一つの延長
端を有してもよい。タービンエンジンのための関連する
シールは、支持部及びシール部を有し、更にブレードの
止め構成と接合し、隣接プラットフォームの径方向内側
面に関して適切な軸方向位置にシールを保持するための
ロケータを有してもよい。このシールは、更に、不適切
な組立を防止するために、ダンパ及びシールが互いに不
適切な位置に設置された場合にブレードへの取り付けを
阻止する突起部を有してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンエン
ジンに関し、特にタービンロータのためのダンパ及びシ
ール構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のガスタービンエンジンは、コンプ
レッサセクション、燃焼セクション及びタービンセクシ
ョンを順に流通するように作動流体を導くための、軸方
向に伸びる環状流路を有する。この作動流体にエネルギ
ーを与えるために、燃焼セクションには、複数の回転ブ
レードが設けられている。作動流体は、コンプレッサセ
クションから放出され、燃焼セクションに入る。圧縮さ
れた作動流体は燃料と混ざり、この混合物は、作動流体
に更にエネルギーを付加するために燃焼される。燃焼に
よって生じる生成物は、タービンセクションを通って膨
張する。タービンセクションは、膨張した流体からエネ
ルギーを抽出する複数のロータブレードを有する。この
抽出エネルギーの一部は、コンプレッサセクションとタ
ービンセクションとを相互接続するロータ軸によって、
コンプレッサセクションへ再度伝達される。抽出された
エネルギーの残る部分は、他の機能に使用することがで
きる。
【０００３】タービンエンジン内の複数の各回転ブレー
ドは、プラットフォームを有する。プラットフォームの
一面よりブレードの根端が伸び、その反対側の面からは
ブレードエアフォイルが突出する。このエアフォイル
は、シュラウドされていてもいなくてもよく、膨張した
作動流体より運動エネルギーを抽出する。複数のロータ
ブレードは、一つ又はそれ以上の回転タービンロータ内
に配置される。タービンロータは、中心線と、外側周辺
部に連続するスロットを備えるディスクと、を有する。
各スロットは、ブレード根端を受けて、ブレードをディ
スクに保持する。このように設置された時、ブレード
は、ディスクより径方向に伸びて、根端は径方向内側、
エアフォイルは径方向外側に位置する。隣接するブレー
ドプラットフォームは、軸方向に伸びる間隙によって分
離され、この間隙によって各ブレードプラットフォーム
は、互いに接触して損傷し合うことのないように保たれ
ている。
【０００４】エアフォイルが、膨張した作動流体よりエ
ネルギーを抽出するに従って、作動流体は、エアフォイ
ルに負荷力を及ぼす。この負荷力の変動によって、ブレ
ードの歪みや振動が引き起こされる。この振動には、広
範囲にわたる周波数成分が含まれ、ブレードの固有共振
振動数において最大振幅となる。エアフォイルがシュラ
ウドされていない場合には、この振動は、回転の方向即
ち周方向に実質的にタンジェント即ち正接している。更
に、流体の流れの方向即ち軸方向にも第二の振動成分が
ある。これらの振動が減衰されなければ、振動するブレ
ードの変動は、限度に達してエアフォイルを破損する可
能性がある。
【０００５】ブレード振動によるタービン破損の発生率
は、緩衝を行うことで一部を押さえることが可能であ
る。このような振動を低減するために、一般的にダンパ
が用いられる。ダンパは、ブレード間の間隙をつなぐよ
うに、また隣接するブレードプラットフォームの径方向
内側面と接触するように配置された剛性部材である。ダ
ンパは、ブレード間の振動を減少させ、その結果、個々
のブレード振動が減少する。ダンパの形状、重量及び剛
性は、所望の振動減衰摩擦力を提供するのに最も適した
ものが選択される。最大限の効果を上げるために、ダン
パは、一般的に軸方向に細長い形状となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ダンパによって提供さ
れる摩擦力は、隣接するブレード間で配分される。普
通、この配分は、一方のブレードに５０％、他方のブレ
ードに５０％というように平等に配分されることが望ま
しい。しかし、ブレードプラットフォームの径方向内側
面の形状や輪郭と、上述したダンパの選択基準とによっ
て、所望の減衰プロファイルを提供するダンパを設ける
ことができない場合がある。そのような場合には、減衰
効果は減少してしまい、結果としてブレードの信頼性が
低下する。従って、所望の減衰プロファイルが得られ、
より柔軟に振動減衰を提供することができるダンパが求
められている。
【０００７】振動による破損の他に、更に、隣接するブ
レードプラットフォーム間の間隙へ作動流体が漏出する
ことによるタービン破損のおそれもある。一度間隙に入
り込んだ作動流体は、プラットフォームの径方向内側面
下の領域へ漏出するおそれがある。プラットフォーム下
の構成材が安全に耐えることができる温度よりも、ター
ビン内の作動流体の温度の方が通常高いので、漏出によ
ってこれらの構成材の温度は上がり、結果としてタービ
ンの信頼性は低下する。また、作動流体は、汚染物質を
含むこともあるので、漏出により汚染物質がプラットフ
ォーム下へ運ばれて、タービンの信頼性を更に低下させ
るおそれもある。更に、漏出する作動流体はエアフォイ
ルを迂回するので、エアフォイルへ供給されるエネルギ
ー量は減少し、タービン効率は低下する。
【０００８】この漏出を減少させるためには、通常シー
ルが使用される。シールは、金属薄板で構成さる弾性部
材であり、隣接するブレードプラットフォームの径方向
内側面に隣接し、その下の位置に、間隙にわたって配置
される。シールは、通常シールが施される表面と全体的
に一致した部分を備える。
【０００９】シールは、ダンパによって径方向に支持さ
れる必要がある。このようなダンパ及びシール構成の一
例は、米国特許第５，４６０，４８９号に開示されてい
る。しかし、ダンパが径方向への十分な支持を提供する
ことができない場合、例えばシールの軸方向の十分な部
分にわたる支持を提供することができない場合には、シ
ールは、径方向の遠心力によって変形しやすくなる。上
記で説明したダンパの設計上の制約によって、多くの場
合ダンパがシールに提供することができる軸方向への支
持は制限されてしまう。シールがこのようなことから変
形した場合、シールとシールが施される隣接面との関係
は、変わってしまい、結果的にシール効果は低下する。
従って、シールをより大きく径方向に支持するように、
設計に柔軟性を持たせることができるダンパ及びシール
構成を提供することが求められている。
【００１０】通常、シールは、プラットフォーム下の構
成によって軸方向に緩く結合しているだけである。しか
し、シールとシールが施される面との最適隣接位置を保
つには、シールを隣接するブレードプラットフォームの
径方向内側面に対して適切な軸方向位置に保持すること
が必要である。シールが適切な軸方向位置に保持されな
い場合には、漏出を減少させるシール効果は低下してし
まう。従って、適切な軸方向位置に保持することができ
るシールが求められている。
【００１１】最後に、効果的な減衰及びシールを提供す
るには、ダンパ及びシールは、互いに適切な相対的位置
に設置されなければならない。しかし、従来例では、ダ
ンパとシールの設置が不適切でもタービン装置内に設置
可能であるので、現在のタービン構成では、組立におい
て誤設置が起こるおそれがある。タービン構成には、プ
ラットフォームとシール間にダンパが配置される場合
と、プラットフォームとダンパ間にシールが配置される
場合とがあるため、このおそれは大きくなる。結果とし
て、ダンパ及びシールは、不適切に設置されてしまうこ
とがあり、その場合ダンパ及びシールの両方の効果が低
下してしまう。従って、ダンパ及びシールを互いに不適
切な配置で設置することを防止するような、ダンパ及び
シール構成を提供することが求められている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の第一の形態に関
して、タービンロータのためのダンパは、本体部分と、
本体部分に結合した少なくとも一つの延長端を有する。
遠心力が働くと、本体部分は、二つの隣接するプラット
フォームの径方向内側面と接触してその面に摩擦力を提
供する。また、延長端とプラットフォームの径方向内側
面との間には、干渉を回避するための間隙が設けられて
いる。ダンパが少なくとも一つの延長端を有することに
より、所望の減衰プロファイルを形成するに当たって、
より柔軟な設計が可能となる。延長端とプラットフォー
ムの径方向内側面との間に間隙を設けることによって、
延長端は、本体部分が接触してはならない内側面の領域
にわたって伸びることができる。本体部分がこの領域に
接触してはならないのは、本体部分と内側面との間の所
望の接触面を干渉する危険性があるからである。ダンパ
の重量は、延長端の重量を含むので、延長端を付け加え
ることで、ダンパの重量配分をより柔軟に行うことがで
きるようになる。この結果、所望の減衰プロファイルを
より柔軟に形成することができ、減衰効果は向上する。
所望の減衰プロファイルは、二つの隣接ブレード間での
ダンパの摩擦力をより均等に配分する性質を含むが、こ
れに限定されるものではない。一つまたはそれ以上の延
長端は、軸方向に先細となった一対の延長部であること
が望ましい。
【００１３】更に、本発明の第一の形態に関して、ター
ビンロータのためのダンパ及びシール構成は、本体部分
及び少なくとも一つの延長端を備えるダンパを有し、更
に、支持部及び隣接ブレードプラットフォームに対して
シールを提供するために設けられた少なくとも一つのシ
ール部を備えるシールを有する。ダンパの本体部分及び
少なくとも一つの延長端は、結合して、シールに径方向
の支持面を提供する。少なくとも一つの延長端を有する
ダンパ及びシール構成によって、ダンパ及びシール設計
をより柔軟に行い、シールに対して径方向の支持を付加
して高めることができる。この付加された径方向への支
持によって、遠心力下での望ましくない変形を減少さ
せ、その結果、少なくとも一つの延長端を有しない場合
に比較してシール効果を高めることができる。
【００１４】本発明の第二の形態に関して、タービンロ
ータのためのダンパ及びシール構成は、ダンパを有し、
更に、突起部を設けたシールを有する。この突起部は、
ダンパ及びシールが互いに不適切な方向で設置された場
合にブレードへの取り付けを阻止し、不適切な組立を防
止する。上記突起部（ロケータ）は、タブ形状であり、
シールの支持部に結合していることが望ましい。
【００１５】本発明の第三の形態に関して、タービンロ
ータのためのシールは、シールをブレードプラットフォ
ームの径方向内側面に関して適切な軸方向位置に確実に
配置して保持するための、ブレード上の止め構成と接合
するロケータを有する。このロケータにより、シール効
果が保持される。ロケータは、ノッチまたはスキャロッ
プであることが望ましく、ブレード上の止めは、一対の
スタンドオフであることが望ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明のダンパ及びシールの構成
は、図１で示されるタイプの第二段高圧タービンロータ
ブレードで使用される最適実施形態に関して開示されて
いる。当業者によって理解されるように、図面は、単に
説明図であり、正確な構造の寸法を表したものではな
い。
【００１７】図１を参照すると、タービンロータブレー
ド１０は、上流側１２、下流側１４、凹面（正圧面）１
６及び凸面（負圧面）１８を有する。ロータブレード１
０は、ガス流２４より運動エネルギーを受けるエアフォ
イル２２を有する。シュラウドされててもされていなく
てもよいエアフォイル２２は、プラットフォーム２８の
径方向外側面２６に取り付けられている。プラットフォ
ーム２８はまた、径方向内側面、前縁３２及び後縁３４
を有する。一対のプラットフォーム支持部３６及び３８
は、プラットフォームの変形を減ずるためにプラットフ
ォーム２８を構造的に支持する。最適実施例では、ロー
タブレード１０は、鋳造によって一体型の装置となって
いるが、当業者によって知られる他の適当な手段を使用
してもよい。
【００１８】ロータブレード１０は、更に、厚みが削ら
れているネック６５及び根端６６を有する。ネック６５
は、プラットフォーム２８と根端６６との間を接続して
いる。根端６６は、タービンロータのセントラルディス
ク（図示省略）に挿入され、それによって、ロータブレ
ードはディスクに装着される。好適実施例では、根端６
６はもみの木形の設計となっているが、ブレードをディ
スクに装着するための他の適当な手段を使用してもよ
い。ネック６５は、一対の突起部６４（図では一つのみ
開示）を備える。この突起部に関しては、以下で詳細に
説明及び開示する。
【００１９】図示は省略しているが、ロータブレード１
０は中心線（前後軸）を有するロータディスクに取り付
けられている複数の同様のブレードの内の一つである。
ブレード１０は、ディスクより径方向に伸びており、根
端は径方向内側、エアフォイル２２は径方向外側に位置
する。隣接するブレードプラットフォームは、軸方向に
伸びる間隙によって分離されており、この間隙は、ブレ
ードプラットフォームが互いに接触して破損することを
防ぐ。この間隙の幅は、プラットフォームの熱膨張を含
む物理的な面積の許容差を収容するのに十分な大きさで
なければならない。好適実施例では、この間隙の幅は、
約０．０４インチであるが、他の適当な間隙幅を使用す
ることもできる。
【００２０】プラットフォーム２８の径方向内側面３０
の下には、好適実施例によるダンパ４０及びシール４２
構成が配置されている。ダンパ４０は剛性部材であり、
ブレード間の振動を減少させ、結果的に個々のブレード
の振動も減少させるために設けられている。ダンパ４０
はまた、シール４２を支持する。ダンパ４０は、プラッ
トフォーム２８と隣接するブレードプラットフォーム
（図示省略）間の間隙にわたるように、プラットフォー
ムの径方向内側面に接触して配置される。ダンパの形
状、重量及び剛性は、プラットフォームに振動減衰のた
めの所望の摩擦力を提供するのに最も適したものが選択
される。最大限の効果を得るためには、ダンパは一般的
にディスクの中心線の方向即ち軸方向に細長い形状とな
っている。
【００２１】シール４２は、金属薄板で構成された弾性
部材であり、漏出を減少させるために設けられている。
シールは、ダンパの径方向内側に配置されており、プラ
ットフォーム２８と隣接するブレードプラットフォーム
（図示省略）との間隙を横切って、プラットフォームの
径方向内側面下に隣接する。シールの形状は、シールが
施される面の部分と一致する。図示のように、ダンパ４
０及びシール４２は、ブレード１０のネック６５上の一
対の突出部６４によって径方向に支持されているが、当
業者によって知られるダンパ４０及びシール４２を定位
置に保持するための他の適当な手段を使用してもよい。
ダンパ４０及びシール４２については、以下で詳細に説
明する。
【００２２】図２のロータブレード１０とダンパ及びシ
ール構成との正圧側の側面図を参照すると、ブレードプ
ラットフォーム２８の径方向内側面３０は、減衰部４
４、移行部４６及びシール部４８を有する。図示のよう
に、プラットフォームの径方向内側面３０の減衰部４４
は、実質的に平面の形状を有する。しかし、減衰部の形
状は、当業者に知られている他の適当な形状を有しても
よく、大きな半径の弓形面を含むが、それに限定される
ものではない。プラットフォームの径方向内側面３０の
移行部４６は、減衰部４４とシール部４８の間に位置
し、その移行部では、径方向内側面３０が減衰部４４か
らシール部４８へと形状が変化する。主にこのために、
移行部４６では、減衰もシールも起こなわれない。移行
部４６は、上流及び下流に、フィレットランアウト即ち
面とりによる空間を有する。これらは実質的に弓形形状
の角部として示されており、約９０度で曲がっている。
しかし、移行部４６は、当業者に知られる他の適当な形
状を有してもよい。プラットフォームの径方向内側面３
０のシール部４８は、漏出に対してシールが求められる
場所に配置されている。一般的に、プラットフォーム２
８の径方向外側面２６上にかかる圧力は、径方向内側面
３０にかかる圧力よりも大きい。ブレード１０では、プ
ラットフォーム支持部３６及び３８に近接する領域で圧
力差は比較的高い。従って、図示されているように、シ
ール部４８は、プラットフォーム支持部３６及び３８の
内側面に設けられている。しかし、シール部４８は当業
者に知られる適当な位置及び形状を有してもよい。
【００２３】ダンパ４０は、本体部分５０及び一対の延
長端５２を有する。本体部分５０は、プラットフォーム
の径方向内側面３０の減衰部４４と接触する減衰面５４
を有する。減衰面５４の領域は、ダンパ４０の重量と共
に、振動の減衰のために必要な摩擦力を提供する。ブレ
ードの振動には、広範囲にわたる周波数成分が含まれ、
ブレードの固有共振振動数における周波数成分が最大振
幅となる。最適実施例では、ダンパ４０は、主にブレー
ドの固有共振振動数の第一基本波を減衰する効果を有す
る。しかし、他の適当な減衰特性を有してもよい。
【００２４】基本的には、面４４及び面５４は、実質的
に均一に接触することが求められる。このような接触を
保持するためには、ダンパ本体部分５０及び減衰面５４
は、プラットフォームの径方向内側面３０の移行部４６
内へ伸びてはならない。このことは、主に表面上の物理
的許容誤差による。この結果、減衰面５４の面積は、プ
ラットフォームの径方向内側面の特徴によって実質的に
制限される。
【００２５】各延長端５２は、ぞれぞれ本体部分５０に
移行する隣接端と、自由端となっている末端を有する。
延長端５２と、プラットフォーム２８の径方向内側面３
０の移行部４６との間の間隙即ちクリアランス５５は、
それらの部品間の干渉を回避し、減衰面５４とプラット
フォームの径方向内側面３０の減衰部４４間の連続した
均一接触を可能とする。好適実施例では、延長端５２の
一方は上流側に、他方は下流側に位置し、これにより、
ダンパ４０は軸方向即ちプラットフォームの前縁３２か
らプラットフォームの後縁３４の方向へ伸びている。延
長端５２は、応力に対応するように先細となっており、
隣接端から末端へ徐々に厚みが減少する。この先細端に
よって、間隙５５を保ちながら、延長端５２が移行部４
６の約半分まで伸びることが可能となっている。最適実
施例では、延長端５２の末端は丸くなっている。しか
し、当業者にとっては自明のように、延長端５２は、シ
ール４２を適当に支持することができ、プラットフォー
ムの径方向内側面３０との接触を回避し、応力に対応す
ることができる他のどのような向き及び形状を有しても
よい。更に、好適実施例に示されている各延長端５２
は、いずれも同様の形状に見えるが、これらの延長端の
形状は類似しなくてもよい。
【００２６】ダンパ４０は、シール４２を支持する径方
向内側面５６を有する。好適実施例では、減衰面５４の
反対側で、支持面５６によってダンパ４０の長さが伸び
ている。よって、支持面５６の相当の部分が延長端５２
によって構成されることとなり、これにより、支持面５
６によってシールへ提供される支持は、本体部分５０単
独の場合よりも大きくなる。支持面５６の形状は、使用
状況に応じてシール４２へ所望の支持が得られるような
形状にすることが望ましい。好適実施例では、支持面５
６は、実質的に平面である。しかし、支持面５６には、
他の適当な形状、位置、割合を使用してもよい。このダ
ンパは更に、隣接するロータブレード（図示省略）に対
して、ダンパ４０を適切な位置に保持するための一対の
ナッブ５８有する。
【００２７】ダンパは、タービン内における高温、高圧
及び高遠心力に適した材料によって構成され、また、そ
れに適した方法で製造される必要がある。好適実施例で
は、コバルト合金材料であるアメリカンメタルスペシフ
ィケーション（ＡＭＳ）５３８２で構成し、また鋳造に
よって製造することがタービンの高圧条件に適している
ことがわかった。しかし、当業者に知られる他の適当な
材料及び製造方法を使用することもできる。
【００２８】シールは、ダンパの支持面５６と物理的に
接触する支持部６０及び一対のシール部６２を有する。
シール部６２は、プラットフォームの径方向内側面のシ
ール部４８をシールするために設けられている。各シー
ル部は、支持部６０へと移行する隣接端と、自由端であ
ることが望ましい末端を有する。支持部６０及びシール
部６２の形状は、ダンパの支持面５６及びプラットフォ
ームの径方向内側面のシール部４８の形状とそれぞれぴ
ったり一致する。最適実施例では、支持部６０は、実質
的に平面であり、シール部６２はプラットフォーム支持
部３６及び３８の内側面にぴったり一致する。支持部６
０とシール部６２間の移行部は、弓形に曲がっているこ
とが望ましい。
【００２９】図示されているシール４２の形状は、シー
ル４２がダンパ４０によって径方向に支持され、漏出に
対してシールを提供することができる形状となってい
る。好適実施例では、シールのシール部は、遠心力によ
ってプラットフォームのシール面とより近接するように
力が加わる。しかし、所望のシールを提供するように適
当に使用することができる形状であれば、当業者に知ら
れる他の形状を使用することもできる。更に、好適実施
例で開示されている各シール部６２は互いに同様である
ように見えるが、これらのシール部はこのように類似し
なくてもよい。
【００３０】シールは、タービン内における高温、高圧
及び高遠心力に適した材料によって構成し、また、それ
に適した方法で製造する必要がある。シール４２は、通
常、プラットフォームの径方向内側面３０のシール部４
８と一致させて曲げることが可能なように、金属薄板に
よって構成される。好適実施例では、シール４２は、コ
バルト合金材料であるアメリカンメタルスペシフィケー
ション（ＡＭＳ）５３８２で構成され、レーザーによっ
て平坦型に切断される。その後、シール４２の残る形状
は、パンチとダイとによって形成される。しかし、当業
者によって知られる他の適当な材料及び製造方法を使用
してもよい。
【００３１】図３及び図４は、ダンパ４０の詳細を示し
ている。最適実施例のダンパ４０の平面図及び側面説明
図である図３及び図４を参照すると、ダンパ４０の凹面
６８には一対のナブが設けられている。ダンパ４０はま
た、ロータブレード１０の凹面１６（図１参照）に対向
する凸面６９を有する。しかし、当業者であれば理解さ
れるように、ダンパ４０は、ブレード１０に対応した曲
面としてもよい。この点は、本願とは直接には無関係で
ある。
【００３２】本発明のダンパの延長端５２及びシールの
構成を設けたことにより、シール４２をより大きく支持
することができ、シールをより大きく支持することで、
遠心力負荷状態下での所望でないシール変形を減少させ
ることができる。また、シールをより大きく支持するこ
とで、シール４２の効果を改善することができ、シール
効果の改善によって、ガスの漏出を減少させ、タービン
効率を高めることができるのである。
【００３３】延長端５２を設けることにより、ダンパの
性能も改善することができる。ダンパ４０の重量は、本
体部分５０及び延長端５２の重量を含むので、延長端５
２を包含することでより柔軟に重量配分を行うことがで
き、隣接する二つのブレード間にダンパ摩擦力をより均
一に配分することができる。例えば、商業用に実施され
るように、好適実施例のダンパ重量は、従来のダンパ重
量と実質的に同じである。しかし、この延長端を設けな
ければ、ダンパによって二つの隣接ブレードへ同じ大き
さの摩擦力を作用させることはできなかった。この延長
端を設けたことにより、所望の減衰を最もよく提供する
ためのダンパの設計をより柔軟に行うことができるよう
になったのである。
【００３４】本発明のダンパは従来のものに比べ、軸方
向に長く、一方の側面から他方の側面に向かって狭く、
減衰面から支持面にかけて厚くなっている。この結果、
本発明のダンパによって提供される摩擦力は、隣接する
二つのブレード間でより均等に配分される。好適実施例
における上記のような摩擦力の均等配分は、摩擦力が均
一に配分されない場合と比較すると、振動減衰を向上さ
せる。
【００３５】本発明のダンパ及びシール構成の第二の形
態は、図５及び図６に示されている。それぞれ好適実施
例のシール４２の平面図及び側面図である図５及び図６
を参照すると、シール４２は、突起部７０を有する。こ
の突起部７０は、ダンパ及びシールが逆位置で設置され
た場合に、設置を物理的に阻止するように設けられてい
る。つまり、シール４２は、ダンパ４０とプラットフォ
ームの径方向内側面３０との間には設置できないが、ダ
ンパ及びシールを正しい位置に設置することはできる。
ダンパ及びシールが上記のように不適切に設置された場
合、阻止されて、装置内に取り付けることができなくな
る。よって、突起部７０は、組立ミスを防止する。
【００３６】好適実施例では、この突起部は、タブ形状
であり、支持部６０より伸びてこの支持部に実質的に垂
直である主要面７２を有する。突起部７０が支持部６０
より伸びる方向は、通常シール部６２の延長端の方向と
逆向きである。
【００３７】シールがプラットフォーム径方向内側面３
０とダンパ間に不適切に設置された場合（図１及び図２
参照）、突起部７０によってダンパとシールの両方のプ
ラットフォームの径方向内側面への設置が阻止される。
また、対となった突出部６４（図２参照）によって、こ
のような状態での間違った組立が防止される。このよう
に間違った組立が防止されることによって、ダンパ及び
シール効果は向上し、タービンの信頼性も向上する。
【００３８】突起部７０の支持面６０上に突出する高さ
は、ダンパ４０の厚さよりも低い。この結果、ダンパ及
びシールが互いに正しい位置に設置されている時には、
突起部７０は、ダンパ４０の減衰面５４とプラットフォ
ームの径方向内側面３０の減衰部４４との間の接触を妨
げない。しかし、当業者には明白であるように、突起部
７０は、ダンパ及びシール構成が適切に設置されない場
合に取り付けを阻止するような他の適当な形状を有して
もよい。この形状は、円筒形を含むが、それに限定され
ない。好適実施例では、突起部７０は、支持部６０と一
体となっており、その形成工程は、上記で説明したレー
ザーによる切断及びパンチとダイ工程の一部に含まれ
る。よって、シール４２のコストは、大幅に上がること
はない。しかし、突起部７０を形成してシール４２に取
り付けるための他の適当な方法を使用してもよい。
【００３９】当業者には理解されるように、ダンパと同
様に、シール４２もブレード１０に対応した湾曲形状と
してもよい。この点は、本願とは直接には無関係であ
る。
【００４０】本発明の第三の形態は、図７に示される。
シール４２をブレード１０に設置する前の好適実施例の
説明図である図７を参照すると、ブレード１０は更に一
対のスタンドオフ７４を有する。この一対のスタンドオ
フ７４は、ダンパ４０（図１及び図２参照）及びシール
４２をブレード１０即ちプラットフォームの径方向内側
面３０とネック６５に対して適切な位置へ保持するのを
補助するために設けられている。しかし、スタンドオフ
７４自体は、シール４２を適切な軸方向即ちプラットフ
ォームの前縁３２からプラットフォームの後縁３４への
方向で保持しない。そのため、支持面６０上のロケータ
７６がシール４２に設けられている。ロケータ７６を設
けたシール４２がブレード１０に設置されると、ロケー
タ７６はスタンドオフ７４に接合し、この組合わせによ
ってシール４２は所望の径方向位置に保持される。好適
実施例では、このロケータ７６は、通常湾曲した長方形
型（図５参照）で、突起部７０の両側にわたって設けら
れたノッチまたはスカラップである。このロケータの形
状は、ネック６５の凹面に設けられたスタンドオフ７４
と適切に接合するように設けられている。ロケータ７６
は、どのようなスタンドオフ形状でも機能し、また、ロ
ケータ止めとして働くブレード１０の他の構成とでも機
能するように適当に設けることができることは自明であ
る。ロケータ７６は、ノッチの変わりにスタンドオフ７
４の間にはめることができるタブであってもよいことも
明らかである。好適実施例では、支持面６０上へのロケ
ータ７６の形成は、上記のレーザーによる切断と、パン
チ及びダイの工程の一部として行われる。よって、シー
ル４２のコストを大幅に上げることはない。しかし、ロ
ケータ７６を形成する他の適当な方法を使用してもよ
い。
【００４１】シール４２に設けられたロケータ７６は、
シール４２とプラットフォームの径方向内側面のシール
部４８との軸方向でのアライメントを向上させる。アラ
イメントの向上によって、シール効果は向上し、漏出は
減少し、タービン効率は向上する。
【００４２】本発明に係るダンパは、一対の延長端を有
するように開示されているが、当業者にとっては明白な
ように、装置によっては、このような延長端は一つだけ
で十分であり、一方、他の装置では、二つ以上の延長端
が必要な場合も有り得る。同様に、本発明に係るシール
は、シール部６２を有するように開示されているが、装
置によっては、一つで十分であり、他の装置では、この
ようなシール部を二つ以上必要とすることがあること
は、当業者にとっては明白であろう。
【００４３】また、当業者であれば気づく通り、本発明
の好適実施例は二段高圧タービン装置での使用が目的と
されているが、他のタービン装置に適応させて使用する
こともできる。他のタービン装置には、高圧タービン装
置が含まれるが、これには限定されない。更に、低圧タ
ービン装置の減衰システムでは、一般的に先端シュラウ
ドを使用して減衰が行われるが、本発明を低圧タービン
装置にも適応させて使用することができることは、当業
者にとっては明白であろう。
【００４４】最後に、ダンパ及びシールは、組合わせと
して開示されているが、ダンパ及びシールはそれぞれ単
独で使用可能であることは明らかである。
【００４５】本発明を第一、第二及び第三の形態に基づ
いて説明してきたが、この説明は限定的に解釈されるこ
とを意図したものではない。本発明の付加的な実施例と
ともに、本発明の好適実施例の様々な改良は、この説明
を参照すれば当業者にとって明らかとなることと思われ
る。これらの実施例は、本発明の要旨から離れない範囲
にあり、付随する請求の範囲によって詳説されている。
従って、付随する請求の範囲は、本発明の真の範囲内の
このような改良及び実施例を含むことが予想される。
【００４６】本発明を要約すると、ガスタービンエンジ
ンのタービンブレードのためのダンパは、本体部分を有
し、更に、二つの隣接するブレードプラットフォームの
径方向内側端と接触せずに動き、ダンパの減衰性能及び
シールへの径方向の支持を強めるために設けられた、少
なくとも一つの延長端を有してもよい。タービンエンジ
ンのための関連するシールは、支持部及びシール部を有
し、更にブレードの止め構成と接合し、隣接プラットフ
ォームの径方向内側面に関して適切な軸方向位置にシー
ルを保持するためのロケータを有してもよい。このシー
ルは、更に、不適切な組立を防止するために、ダンパ及
びシールが互いに不適切な位置に設置された場合にブレ
ードへの取り付けを阻止する突起部を有してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で使用可能なダンパ及びシール構成を有
するタービンロータブレードの説明図である。
【図２】図１のロータブレードと、ダンパ及びシール構
成の側面図である。
【図３】図１のダンパの平面図である。
【図４】図１のダンパの凹面の説明図である。
【図５】図１のシールの平面図である。
【図６】図１のシールの側面説明図である。
【図７】図１のロータブレード、ダンパ及びシールの設
置前の分離した状態を示した説明図である。
【符号の説明】
１０…ロータブレード ２２…エアフォイル ２８…ブレードプラットフォーム ２６…径方向外側面 ３０…径方向内側面 ３２…前縁 ３４…後縁 ３６，３８…プラットフォーム支持部 ４０…ダンパ ４２…シール ４４…減衰部 ４６…移行部 ４８…シール部 ５０…本体部分 ５２…延長端 ５４…減衰面 ５５…間隙 ５６…支持面 ５８…ナッブ ６０…支持部 ６２…シール部 ６４…突起部 ６５…ネック ６６…根端
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 サンフォード イー．ケリー，ザ サード アメリカ合衆国，コネチカット，ヴァーノ ン，ウエストストリート 151 (72)発明者 デイヴィッド ピー．ヒューストン アメリカ合衆国，コネチカット，グラスト ンベリー，バトンボール レイン ８

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ガスタービンエンジンのタービンロータ
    ブレードに使用する剛性振動ダンパであって、前記ブレ
    ードは、エアフォイル部と、プラットフォームと、ネッ
    クと、根端と、を有し、前記各ブレードの前記プラット
    フォームは、それぞれ、径方向外側面と、前記ブレード
    の前記ネックにより該ブレードの前記根端に接続してい
    る径方向内側面とを有し、前記径方向内側面は、減衰部
    を有するダンパにおいて、 減衰面を有する本体部分を有し、前記本体部分は、隣接
    プラットフォームの径方向内側面の減衰部と接触し、前
    記減衰部に摩擦力を提供するように設けられており、 前記本体部分より軸方向に伸びる少なくとも一つの端部
    を有し、前記端部は、ダンパの重量配分と、前記ブレー
    ドプラットフォームへ前記本体部分によって提供される
    摩擦力と、の均一性を高めるために、隣接プラットフォ
    ームの径方向内側面と接触せずに動くように設けられて
    いることを特徴とするダンパ。
  2. 【請求項２】 タービンブレードのための振動ダンパ及
    びシール装置であって、 前記各ブレードは、エアフォイルと、プラットフォーム
    と、ネックと、根端と、を有し、 前記ブレードの前記プラットフォームは、前記エアフォ
    イルを支持する径方向外側面と、前記ブレードの前記ネ
    ックによって、該ブレードの前記根端に接続している径
    方向内側面と、を有し、 前記径方向内側面は、減衰部と、シール部と、それらの
    間に位置する移行部とを有するダンパ及びシール装置に
    おいて、 弾性シールを有し、前記シールは、支持部より伸びる少
    なくとも一つのシール部を有し、前記少なくとも一つの
    シール部は、隣接するブレードプラットフォームの径方
    向内側面のシール部との組合せによってシールを提供す
    るために設けられており、 剛性ダンパを有し、前記ダンパは、本体部分より伸びる
    少なくとも一つの延長端を有し、前記少なくとも一つの
    延長端と前記本体部分とは、隣接ブレードプラットフォ
    ームの径方向内側面と前記シールの前記支持部との間に
    配置されており、 前記本体部分は、減衰面を有し、前記減衰面は、前記径
    方向内側面の減衰部と接触し、該減衰部に摩擦力を提供
    するために設けられており、 前記少なくとも一つの延長端は、隣接プラットフォーム
    の前記径方向内側面と接触せずに動く長さであり、ダン
    パの重量配分と、前記ブレードプラットフォームへ前記
    本体部分によって提供される摩擦力と、の均一性を高め
    るために設けられており、 前記本体部分と前記少なくとも一つの延長端とは、それ
    ぞれ前記シールの前記支持部と接触し、前記シールを支
    持するために設けられた支持面を有することを特徴とす
    る装置。
  3. 【請求項３】 前記少なくとも一つの延長端は、軸方向
    に前記ダンパから伸びることを特徴とする請求項２記載
    の装置。
  4. 【請求項４】 前記少なくとも一つの延長端は、先細と
    なっていることを特徴とする請求項２記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記少なくとも一つの延長端は、一対の
    先細端を含み、前記先細端は、前記ダンパより上流フィ
    レットランアウトから下流フィレットランアウトへ向か
    って軸方向に伸びることを特徴とする請求項２記載の装
    置。
  6. 【請求項６】 前記ダンパの前記支持面は、実質的に平
    面を有することを特徴とする請求項２記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記ダンパの前記減衰面及び前記支持面
    は、実質的に平面を有し、前記支持面は、実質的に前記
    減衰面の反対側の面となっていることを特徴とする請求
    項２記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記シールの前記支持部は、ロケータを
    有し、前記ロケータは、前記シールの設置時にブレード
    と接合し、前記シールを適切な軸方向位置に確実に配置
    して保持することを特徴とする請求項２記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記シールの前記支持部は、ノッチを有
    し、前記ノッチは、前記シールの設置時にブレードと接
    合し、前記シールを適切な軸方向位置に確実に配置して
    保持することを特徴とする請求項２記載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記シールは、前記支持部から突出す
    る突起部を有し、前記突起部は、前記シールがブレード
    に不適切に設置された場合にブレードへの設置を阻止す
    ることを特徴とする請求項２記載の装置。
  11. 【請求項１１】 前記シールは、前記支持部より突出す
    るタブを有し、前記タブは、前記シールがブレードに不
    適切に設置された場合にブレードへの設置を阻止するこ
    とを特徴とする請求項２記載の装置。
  12. 【請求項１２】 前記シールの前記少なくとも一つのシ
    ール部は、一対のシール部を含み、前記シールの前記支
    持部は、実質的に平面であり、 前記シールは、前記支持部と前記一対のシール部との間
    にそれぞれ弓形の曲りを有することを特徴とする請求項
    ２記載の装置。
  13. 【請求項１３】 前記シールは、前記支持部から突出す
    る突起部を有し、前記突起部は、前記シールがブレード
    に不適切に設置された場合にブレードへの設置を阻止す
    ること特徴とする請求項８記載の装置。
  14. 【請求項１４】 前記シールは、前記支持部より突出す
    るタブを有し、前記タブは、前記シールがブレードに不
    適切に設置された場合にブレードへの設置を阻止するこ
    と特徴とする請求項９記載の装置。
  15. 【請求項１５】 前記少なくとも一つの延長端は、前記
    ダンパより軸方向に伸びることを特徴とする請求項８記
    載の装置。
  16. 【請求項１６】 前記少なくとも一つの延長端は、前記
    ダンパより上流フィレットランアウトから下流フィレッ
    トランアウトに向かって軸方向に伸びる一対の延長端を
    含むことを特徴とする請求項８記載の装置。
  17. 【請求項１７】 前記ダンパの前記支持面は、前記ダン
    パの前記減衰面の反対側の面となっており、実質的平面
    を有することを特徴とする請求項１６記載の装置。
  18. 【請求項１８】 前記シールの前記少なくとも一つのシ
    ール部は、一対のシール部を含み、前記シールの前記支
    持部は実質的に平面であり、前記シールは、前記支持部
    と、前記一対のシール部との間にそれぞれ弓形の曲りを
    有することを特徴とする請求項１７記載の装置。
  19. 【請求項１９】 ガスタービンエンジンのタービンロー
    タのための装置であって、 タービンロータは、ディスクと、複数のブレードと、を
    有し、各ブレードは、エアフォイルと、プラットフォー
    ムと、ネックと、根端と、を有し、 前記ディスクは、軸方向の中心線と、ブレードの根端を
    受けるための複数のカットアウトと、を有し、前記カッ
    トアウトによって、ブレードとディスクは接続され、 前記ブレードの前記プラットフォームは、ぞれぞれエア
    フォイルを支持する径方向外側面と、前記ブレードの前
    記ネックによって、該ブレードの前記根端に接続してい
    る径方向内側面と、を有し、 径方向内側面は、それ自体減衰部と、シール部と、それ
    らの間に位置する移行部と、を有し、前記減衰部は、実
    質的にディスクに面している装置において、 弾性シールを有し、前記シールは、支持部に結合した少
    なくとも一つのシール部を有し、前記少なくとも一つの
    シール部は、隣接するブレードプラットフォームの径方
    向内側面のシール部との組合せによってシールを提供す
    るために設けられており、前記シールは、前記支持部に
    結合した突起部を有し、 剛性ダンパを有し、前記ダンパは、本体部分に結合した
    少なくとも一つの延長端を有し、前記少なくとも一つの
    延長端と前記本体部分とは、隣接ブレードプラットフォ
    ームの径方向内側面と前記シールの前記支持部との間に
    配置されており、 前記本体部分は、減衰面を有し、前記減衰面は、前記径
    方向内側面の減衰部と接触し、該減衰部に摩擦力を提供
    するために設けられており、 前記少なくとも一つの延長端は、隣接プラットフォーム
    の前記径方向内側面との間に間隙を有し、 前記少なくとも一つの延長端は、ダンパの重量配分と前
    記本体部分によって提供される摩擦力とに寄与し、 前記本体部分と前記少なくとも一つの延長端とは、支持
    面を有し、前記支持面は、前記シールの前記支持部と接
    触し、前記シールを支持するために設けられており、前
    記シールの前記突起部は、前記シールがブレードに不適
    切に設置された場合にブレードへの設置を阻止すること
    特徴とする装置。
  20. 【請求項２０】 ガスタービンエンジンのタービンロー
    タのための弾性シールであって、 前記タービンロータは、ディスクと、複数のブレード
    と、を有し、各ブレードは、エアフォイルと、プラット
    フォームと、ネックと、根端と、を有し、 前記ディスクは、軸方向の中心線と、ブレードの根端を
    受けるための複数のカットアウトと、を有し、前記カッ
    トアウトによって、ブレードとディスクは接続され、 前記ブレードの前記プラットフォームは、ぞれぞれエア
    フォイルを支持する径方向外側面と、前記ブレードの前
    記ネックによって、該ブレードの前記根端に接続してい
    る径方向内側面と、を有し、 径方向内側面は、それ自体減衰部を有するシールにおい
    て、 支持部を有し、前記支持部は、前記タービンロータより
    前記シールのための径方向での支持を受けるために設け
    られており、 前記支持部は、ロケータを有し、前記ロケータは、隣接
    ブレードへの設置時に該ブレードと接合して、前記ブレ
    ードの前記プラットフォームの径方向内側面に対して適
    切な軸方向位置に前記シールを確実に配置して保持し、 前記支持部と結合した少なくとも一つのシール部を有
    し、前記シール部は、隣接ブレードプラットフォームの
    径方向内側面のシール部との組合わせによってシールを
    提供するように設けられていることを特徴とするシー
    ル。
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