JPS58107802A - ロ−タブレ−ドの振動エネルギ減衰装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、軸流回転機械に関し、更に詳細には、軸流回
転機械のブレードに生じる振動エネルギを減衰させる装
置に関Ｊる。

この技術概念はガスタービンエンジンを製造する産業で
開発されたものであって、ガスタービンエンジンのター
ビン部分に採用されるが、他の産業分野でも広（使用す
ることができるものである。

軸流タービンの一般的なロータ組立体では多数の［１−
タブレードがディスク又はドラム状構造物から半径方向
外に向かって延設されている。ロータブレードは作動媒
体が流れる環状の通路にわたって配置されていて、ロー
タブレードを通って流れる作動媒体ガスからエネルギを
取出す働きをする。ロータブレードはそれぞれ、流動通
路の中に１右した翼型部分と、ディスク又はドラムにし
っかりと係止された根本部と、作動媒体の流路の内側境
界面を限定しているプラットホーム部分とから構成され
ている。作動媒体が流れる流路に局部的に空気力学的な
乱流が生じている領域で一連のロータブレードが使用さ
れると、ロータブレードに作用Ｊる負荷が交互に増減づ
る。この負荷特性の変化に伴ってロータブレードに撓み
が生じ、ロータブレードの材料内に応力が発生する。も
し負荷特性が変化する頻麿がロータブレードの固有周波
数と一致すると、共振が生じ、撓みのＪ辰幅が増大し、
その結果、振動による破損が生じる虞れがある。

回転機械に於【プる振動現象とこのような問題を解消す
る必要性がかねてから指摘されていた。

“ロータアセンブリのエアバッフル″の名称が付されて
いるＭｏｒｒｉｓに与えられた米国特許第３゜１１２．
９１５号と、“ターボマシンのロータアセンブリ″の名
称が付されているＨａｒｌｏｗに与えられた米国特許第
３，２６６．７７’Ｏ号と、パロー夕に於ｔプる［１−
タブレードの支持手段″の名称が付されている３　ｃｈ
ｏｔｔｉｋｏｎに与えられた米国特許第３．６１’０．
７７８号と、゛タービンブレードダンパ°′の名称が付
されているＱａｍｌｉｓに与えられた米国特許第３．６
６６．３７６＠と、パターピンプレートのシール装置″
の名称が付されているＫ　ａｒｓｔｅｎｓｅｎ　（ｌ！
！に与えられた米国特許第３゜７０９．６３”ｌと、“
ブレード間バッフルとダンパ″の名称が付されているＮ
　１ｃｈｏｌｓ他に与えられた米国特許第３，７５１．
１８３４と、パターピンプレートのダンパキャピテイを
シールする装置゛′の名称が付されているｌ−１ｅｓｓ
他に与えられた米国特許第３．８８７．２９８号と、“
ターボマシンのロータに使用されるブレード間ダンパと
シール″の名称が付されているＨｅ５ｓ他に与えられた
米国特許第４．１’０１．２４５号と、゛タービンブレ
ードダンパ″の名称が付されているｌ”ＪｅｌＳＯｎに
与えられた米国特許第４．１８２．５９８号と、゛流体
機械のロータ″の名称が付されている英国特許第１．２
５９．７５５号とがロータブレードの振動問題を解決す
るためこれまで提案されたｂののうら代表的なものであ
る。

以下の明細書の記載より明らかなように、本発明の技術
的な概念は構成的にも機能的にもこの産業界で以前から
利用されている技術概念とは異なるものである。

本発明によれば、ガスタービンエンジンの隣接−５＝ したロータブレード間に取付けられているプラットホー
ムシールは運転荷重が作用している状態で撓み、その外
側に取付けられているブレード撮動抑制ダンパに当接す
るようになっている。

本発明の主な特徴は、一対の隣接したロータブレードの
プラットホームの下に設Ｇ〕られているダンパと該ダン
パの内側に設けられている可撓性のプラットホームシー
ルとの間の作動関係にある。

ダンパはそれぞれ、取付けられた状態では、隣接するプ
ラットホームの半径方向内端に限定されている空隙内に
可撓性のシールにより保持されている。運転状態ではダ
ンパは遠心力の作用を受けて半径方向外向きに押圧され
、隣接したロータブレードのプラットホームの下側に当
接し、また可撓性のシールは撓みダンパの内側面に当接
する。

本発明の主たる利点は、効果的に封止を行うことができ
ることと、振動吸収能力が優れていることである。その
他の利点は、シールとダンパの価格が安いことと、製作
が容易なことである。遠心力による荷重が作用１−ると
、シールが撓み、ロー−〇− タブレードのプラットホームの幾何学な形状通りにシー
ルが変形するので、効果的な封止を行うことかできる。

このような遠心力による荷重が作用している状態でシー
ルの中央部分がダンパに当接するようになっているので
、ダンパの振動吸収能力が高められる。かくして、ブレ
ードとダンパの間の相対的な移動並びに当接接触の領域
に於けるシールとダンパの間の相対的な移動によりブレ
ードの振動エネルギが消散される。

本発明のその他の特徴と利点は添付の図面を参照して行
われる以下の説明より容易に理解されよう。

以下に本発明の最適の実施例としてこれをガスタービン
エンジンに適用した一実施例を詳細に説明する。

第１図は、ガスタービンエンジンのディスクブレード組
立体１０の一部の断面図である。ディスクブレード組立
体１０は、ロータディスク１４と多数のロータブレード
１６とを有し、図にはその一枚のロータブレード１６の
みが示されている。

ロータブレード１６はロータディスク１７１Ｉから半径
り内外向きに延在している。

各ロータブレード１６は両型部１８とプラットホーム部
２０と根本部２２とを有Ｊる。両型部１８は作動媒体ガ
スが軸方向に通過する流路へ向けてディスクブレード組
立体１０より半径方向外向きに延在している。各プラッ
トホーム部２０は、作動媒体ガスのための通路の内壁の
一部を形成している。各根本部２２はロータディスク１
４の周縁に設（Ｊられた対応する形状のス［１ツ１へ２
４に係止され、ディスクブレード組立体１０上に半径方
向に保持されている。前部サイドプレート２６と後部す
゛イドプレート２８とがブレード１６をディスクブレー
ド組立体１０上に軸線方向に保持し、リベット３０の如
き手段によりディスクに固定されている。ブレードの根
本部２２は細長いネック部分３２を備えており、該ネッ
ク部分３２は作動媒体ガスが流れる通路へ向けてディス
クからブレードを立設させている。プラットホーム部分
２０は作動媒体ガス通路の内壁の一部を限定している。

隣接したブレードの細長いネック部分３２の間でディス
クのリム３６の上にキャビティ３４が形成されている。

ロータブレードは通常冷却されていて、根本部２２から
両型部１８までブレードの内部に延在する中空部分を備
えており、ブレード内を通って冷却空気を供給するよう
になっている。冷却空気はディスクに設けられた通路又
は孔３８を通って根本部２２に供給される。冷却空気の
一部がブレードの根本部とこれに対応したディスクスロ
ットとの間の界面からキャビティ３４の中へ半径方向と
軸方向の両方に漏洩するようにされている。可撓性の金
属板から作られた板状シール４２は、隣接したロータブ
レードの間を封止するため、隣接したロータブレードの
間に形成されたギャップ４４の中に取付【）られていて
、軸方向に延在した突起４６上に載置されている。板状
シール４２の機能はキャビティ３４の外端部を封止する
ことであるゎ一つ又は複数の突片４８がロータブレード
から板状シール４２の上まで延在していて、突起４６の
−９−・ 近傍で半径方向に動かないよう板状シール４２を保持し
ている。

ロータブレードから延在した突起４６は、板状シール４
２の外側で且ロータブレードのプラットホーム部２０の
下に第二のキャビティ５０を限定している。ダンパ５２
が前記第二のキャビティ５０の中に延設されていて、隣
接したロータブレードのプラットホームの下側に同時に
当接するようになっている。

ダンパ５２と板状シール４２が取付けられているガスタ
ービンエンジンが運転されている間、遠心力がダンパと
板状シールに作用して、ディスクブレード組立体１０を
半径方向外に向かって押し動かそうとする。ダンパは板
状シールのプラットホーム部２０の下側に当接し、一方
、板状シール４２は突起４６に当接することになる。板
状シール４２の中央部分５６は撓んで、拘束された状態
にあるダンパに当接する。板状シール４２の呼び厚さは
０．７６ｎｖ（’０．’０３’Ｏインチ）に寸法決めさ
れていて、支持されていない状態に於けるス１０− パンＳの長さは７．６ａｕｎ〜１’Ｏ，ｌｌｌ１ｍ（’
０．３’００インチ〜０．４’ＯＯインチ）に寸法法め
されているので、充分に大きい可撓性を備えている。従
ッテ、板状シールの撓み量は０．５１１１１１１１−’
０．７６ｍＩＩ＋　（’０　、　’０２　’０インチ〜
Ｏ，’０３’Ｏインチ）までの範囲にあるものと考えら
れる。板状シールとダンパの間の間隔は予想される撓み
量より狭く寸法法めされているから、板状シールはダン
パに当接することになる。

プラットホームが円周方向にずれ動くに従って、プラッ
トホームの領域でロータブレードに振動が現れる。この
ようなずれ動きを惹起こすエネルギは、ダンパと二つの
プラットホームとの摩擦接触により放散されると共に、
ダンパと半径方向外に向かって撓んだ板状シール４２と
の摩擦接触によっても放散される。更に、ダンパに当接
して半径方向外向きに撓んだ板状シールによりダンパの
エネルギ放散能力を増大させている。ガスタービンエン
ジンが運転されている間に板状シールの撓んだ位置が第
２図に点線で図示されている。

ダンパ５２は、機械仕上げ加工を必要とすることなく、
鋳造技術だけで製作することができる。

同様に板状シール４２も簡単に製作することができ、突
起４６の形状通りに撓んで、隣接した「１−タブレード
の間のスペースを封止する働きをする。

添付図面に示されている実施例について本発明を説明し
たが、本発明の精神と範囲から逸脱しない限り、本発明
に適宜色々な変更を加えて差支えないことは当業者には
自明のことである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ガスタービンエンジンのディスクブレード組
立体を切断した部分断面図である。 第２図は、第１図に示されているディスクブレード組立
体を線２−２で切断した断面拡大図である。 第３図は、ダンパと板状シールを図解した分解斜視図で
ある。 １０・・・ディスクブレード組立体、１４・・・ロータ
ディスク、１６・・・ロータブレード、１８・・・翼型
部。 ２０・・・プラットホーム部、２２・・・根本部、２４
・・・スロット、２６・・・前部サイドプレート、２８
・・・後部リーイドプレ−１〜、３０・・・リベット、
３２・・・ネック部、３４・・・キャビティ、３６・・
・リム、４２・・・板状シール、４４・・・ギャップ、
４６・・・突起、４８・・・突片、５０・・・第二のキ
ャビティ、５２・・・ダンパ特許出願人　　ユナイテッ
ド・チクノロシーズ・コーポレイション 代　　理　　人　　　　弁　　理　　士　　　　明　　
石　　昌　　毅１３−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ロータブレードの振動を減衰ざＵる装］ぺであっ
   て、隣接した二つのロータブレードのプラットホームの
   下に取付けられたダンパと、前記ダンパより内側にあっ
   て隣接した［Ｉ−タブレードによって半径方向に拘束さ
   れている板状シールとを有し、前記板状シールと前記ダ
   ンパの間の間隔は遠心力による荷重が作用した状態で、
   板状シールの中央部分が撓んでダンパに当接するに充分
   な程小さく、これによつ−Ｃダンパのエネルギ放散能力
   を１１　大させることを特徴とする装置。
2. （２）軸方向に延在した作動媒体のガスを通過させる通
   路を備えた回転機械のディスクブレード組立体であって
   、 外周部に多数のスロットを形成されたロータディスクと
   、 それぞれ［１−タディスクの対応したスロワＩ〜と係合
   する根本部と、作動媒体ガスの通路を与えるべく内壁の
   一部を限定しているプラン１−ホーム部分と、前記通路
   中に延在する翼型部分とを有する複数のロータブレード
   と、 隣接した二つのロータブレードのプラットホーム部分の
   下に取付けられ、遠心力による荷重を受けて前記プラッ
   トホーム部分の下側に当接し、ロータブレードの振動を
   減衰させるダンパと、隣接した二つのロータブレードの
   間から半径方向にガスが漏洩することを防止すべく前記
   隣接した二つのロータブレードに当接するよう配置され
   た可撓性の板状シールであって、前記ダンパとの間隔が
   遠心力による荷重を受けて半径方向外に向かって撓みダ
   ンパに当接するに充分小さくされ、これによってロータ
   ブレードの振動を減衰させる作用をなすようにされた板
   状シールと、よりなることを特徴とするディスクブレー
   ド組立体。