JPS6138105A - ガスタービンエンジン用ブリーチロツク装置 - 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】 技術分野 本発明は、ガスタービンエンジンのタービンに係り、更
にｉ！ｆｌｌにはタービンブレードをタービンディスク
に軸線方向に拘束するブリーチロツク族Ｎ　（ｂｒｅａ
ｃｌ＋　　１ｏｃｋ）　（Ｆ）７グに係る。

青酸技術 本願出願人と同一の出願人の出願にかかる本願と同日付
の特願昭６０−　　　　　　号には、１９７３年５月１
５日付にてニス・エル・スミス（Ｓ、　Ｌ、　Ｓｍ１ｔ
ｈ）及びビー・イー・ボイヤー（Ｐ、　Ｅ、　Ｖｏｙｅ
ｒ）に付与され本願出願人と同一の譲受人に譲渡された
米国特許第３．７３３．１４６号に開示されたレンズ形
シールの改良をなす発明が開示されている。上述の米国
特許於ては、第一段のタービンと第二段のタービンとの
間に配置され断面形状がレンズ形をなす環状のシールが
開示されている。本質的には、湾曲したインナプレート
及びアウタプレートがタービンの隣接するディスク又は
そのサイドプレートに当接する幅の狭い端部を有する楕
円形のボディを構成しでいる。

これは断面で見て点状のアタッチメントを構成しており
、全体として見て周縁方向のエツジアタッチメントを構
成しており、タービンディスクにより半径方向に支持さ
れ、両方の湾曲したプレートを介して軸線方向荷重を伝
達するようになっている。作動に於ては、これらのプレ
ートはそれらが湾曲することによって応力を低減する。

曲げ荷重が高くなればなるほど、その曲げ荷重を受入れ
得るようプレートはより重いものでなければならない。

上述の特許出願に開示されたシールは断面■形ビームの
形状をなすシールであり、そのアウタリムはタービンの
隣接する二つの段の間に橋架しており、適宜にディスク
に係合している。かくして前述の米国特許出願及び前述
の米国特許第３゜７３３．１４６号に開示されたシール
は、第二段のタービンを軸線方向前方へ拘束する作用を
なす。

後方の拘束手段は典型的にはリングを所定の位置に固定
するブリーチロツク装置の如き手段を備えたリングであ
る。ブリーチ型の一つのロック装置が１９６３年７月２
日にてエル・ジエイ・ブラット（Ｌ、　Ｊ、　Ｐｒａｔ
ｔ）等に付与された米国特許第３．０９６，０７４号に
開示されている。この米国特許に於ては、複数個の突起
を有するリングが相補的な突起を有するリセス内に挿入
される。リングは両名の突起が並置された状態に整合す
るよう回動される。回動されて係合した状態になった場
合に突起にＪ：り明渡される特殊なデザインのリセス内
へキーが挿入され、キーに設けられたタブがプレートに
設けられたラグと係合し、これによりキーがディスクに
対し周縁方向に位置決めされ、プレートがディスクに対
し位置決めされる。

ロータを動力学的にバランスさせるべくディスクの７ラ
ンジに釣合い錘を追加することが従来より一般に行われ
ている。

本願発明者は、シールリングとディスクとの間に郭定さ
れたスロットに嵌入する特殊なデザインのキーである本
発明のキーを使用することにより、上述の二つの機能を
達成し得ることを見出した。

本発明のキーは、ボディと、該ボディに装着され、シー
ルプレートの背後に延在し、シールプレートの前面に当
接するよう装着状態にて湾曲される独立したタブとを含
んでいる。キーは何れのスロットに嵌入されてもよく、
ディスクの各ラグ（突起）に一つずつスロットが設けら
れているので、ロータをバランスさせるべくキーをディ
スクの周縁の周りに適宜に配置することがぐぎる。タブ
の金属の量はロータのチューニングを向上させるよう選
定されてよい。

発明の開示 本発明の目的は、ブリーチロツク装置、即ちバヨネット
ロック装置を有するタービン段のりャシールプレートに
改良されたキーロック装置を設けることである。本発明
の一つの特徴は、ロータのバランスを取り得るようラグ
の間の空間の何れにもキーが装着され得るようになって
いることである。ロータを更にバランスさせることはキ
ーとディスクとの間にサンドイッチ状に挾まれたタブに
よって与えられる。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。

発明を実ＩＭツるための最良の形態 本発明は、本願出願人であるユナイテッド・チクノロシ
ーズ・コーポレイションのプラット・アンド・ホイット
ニー・エアークラフト（Ｐ　ｒａｔｔ＆　　ＷｈｉＬｎ
ａｙ　　Ａｉｒｃｒａｆｔ　＞により製造されているエ
ンジン′Ｕニア　）Ｌ／Ｊ　Ｔ　−９０、Ｐ　Ｗ　２０
３７、ＰＷ４０００の如きガスタービンパワープラント
のタービンロータのためのリヤリムシール用のブリーチ
ロツク装置として特に適したものである。第１図乃至第
３図より解る如く、符号１０にて全体的に示された第一
段のタービンは、ロータディスク１２と、該ロータディ
スクにより適宜に支持され周縁方向に隔置された複数個
のタービンブレード１４（そのうちの一つのみが図示さ
れている）とを含んでいる。同様に、符号１６にて全体
的に示された第二段のタービンは、ロータディスク１８
と、該ロータディスクにより゛適宜に支持され周縁方向
に隔置された複数個のブレード２０（そのうちの一つの
みが図示されている）とを含んでいる。図には示されて
いないが、第一段及び第二段のタービンは共通のシャフ
ト（図示せず）に連結されており、エンジンの作動流体
媒体よりエネルギを抽出し、該エネルギを回転数の形で
エンジンのシャフトへ伝達する作用をなす。

符号２２にて全体的に示された１形ビームシールは、デ
ィスク１２の後面とディスク１８の前面との間に橋架す
るアウタリム２４を含んでＪ３す、全体形状が実質的に
エンジンの中心線と同心になるよう構成されている。０
リングシール２６及び２８がそれぞれ軸線方向突起３０
及び３２に当接して設けられており、これによりブレー
ド１４及び２０の近傍に於てＯリングシールより半径方
向外側のガス流路より流体が漏洩することが最小限に抑
えられるようになっている。

以上の説明より、アウタリム２４及び０リングシール２
６．２８はエンジンの作動流体媒体より４−１１ピテイ
３４をシールする作用をなすことが理解されよう。ステ
ータ３６に近接したブレードの周りに於ける流体の漏洩
はラビリンスシール３８．４０．４２ににり最小限に抑
えられる。前述の米国特許第３．７３３．１４６号に開
示されたレンズ形シールと同様、回転モード時にはナイ
フェツジがハニカム材料にて形成された相補的なランド
に当接し、これによりレンズ形シールと同一のシール機
能を果すようになっている。ラビリンスシールはよく知
られており、本発明の一部をなすものではない。

前述の如く、アウタリム２４はラビリンスシールのナイ
フェツジを支持する作用をなすだけでなく、第二段のタ
ービンが曝される撮動環に対し該タービンをチ１−ニン
グすべく第二段のタービンに対し軸線方向の剛性を付与
する。

インナリム５２は凸状面をなずよう僅かに円錐形をなし
ており、そのアウタエツジは半径方向拘束部５４及び５
６をなしており、これらの拘束部はそれぞれ軸線方向突
起５８及び６０の半径方向内側に位置し、組立時にはス
ナップ式に所定の位置に嵌込まれるようになっている。

平坦な環状プレート６２がアウタリム２４及びインナリ
ム５２を支持しており、その断面形状はｌ形ビームに類
似している。インナリム５２は半径方向応力の一部を軸
線方向突起５８及び６０を介してディスク１２及び１８
に伝達し、また他の一部を環状プレート６２に伝達する
ことによって半径方向の荷重を担持する作用をなす。ま
た環状プレート６２はかかる構成によりアウタリム２４
に設けられたナイフェツジの成長を低減し又は制御する
作用をなす。

また半径方向拘束部５４及び５６は、破裂の点から見れ
ばシール２２内の平均接線方向応力を制御し、低サイク
ル疲労の点から見れば局部的な接線応力を制御する作用
をなす。

タービンディスク１８に設けられた軸線方向突起６０と
拘束部５６との間の寸法は、環状プレート６２を横切る
圧力をバランスさせるべく、キャビディ３４より環状プ
レート６２とタービンディスク１８との間のキャごティ
内へ流体が漏洩し得るよう選定される。プレート６２と
第一段のタービン１０との間のキャビティは圧力が最も
高い第一段のタービンに近接しているので、そのキャビ
ティ内の圧力はプレート６２と第二段のタービンとの間
のキ１？ビテイの圧力よりも高い。拘束部５６に近接し
で設けられた間隙は二つのキャビティ内の圧力をバラン
スさせるべく抽気′する。好ましい訳ではないが、環状
プレート６２に孔を設けることにより、二つのキャビテ
ィ内の圧力の差が更に低減されてもにい。

ディスク１２及びインナリム５２にはそれぞれ回転防止
ラグ７０及び７２が設けられており、これらのラグは作
動不良の場合にタービンディスク１２．１８及びシール
２２が相対回転することを互いに共働して阻止する。前
述の米国特許第４゜３３２．１３３号に開示されたレン
ズ形シールもこれと同様の機能を含んでいる。

リャザイドプレート８０が半径方向拘束部として作用す
るディスク１２の突起（オーバーハング部）３０の半径
方向外方に装着゛されている。サイドプレート８０は各
ブレードに一つずつ設けられており、各サイドプレート
はもみの木彫部分８２を有する実質的に平坦な要素にて
形成されており、もみの木彫部分はタービンブレードを
支持するディスクのもみの木彫溝内に吹入し得る大きさ
に形成されている。各サイドプレートのサイドエツジ８
４及び８６は隣接するサイドプレートと係合するよう鳩
尾状に形成されている。各サイドプレート８０はブレー
ドがディスクに嵌入する連結部に於てディスク１２を囲
繞するよう互いに端部を当接して組立てられている。ア
ウタリム２４のアウタエツジは軸線方向の拘束部を与え
るべく、ロアエツジ９０に於てリヤサイドプレート８０
の而９２に当接している。アウタリム２４より延在する
ハンマーヘッド９４が追加の拘束部を与えるようになっ
ている。これらの半径方向及び軸線方向の拘束部は各リ
ヤサイドプレート８０を所定の位置に保持する唯一の機
械的接続部である二符号１００にて全体的に示されたカ
バーシールが設けられており、該カバーシールは比較的
平坦な部材にて形成されタービンディスク１２及び１８
の面に平坦に当接するフロントプレート１０２と、軸線
り向に延在する部分１０４とを含んでいる。リヤサイド
プレート８０と同様、カバーシール１００を構成する複
数個の要素が、タービンブレードのルートがディスクの
溝に嵌入する連結部に於てディスクの周縁の周りにて互
いに端部を当接して装着されている。かかる構造に於て
は、軸゛線方向に延在する部分１０４はタービンブレー
ドのもみの木彫部分とディスクとの間に延在しており、
タービンブレードのもみの木彫部分により支持されてい
る。このことがディスク１２のリム１１０どタービンブ
レード１４との間にてタービンブレード１４のもみの木
彫部分１０８上に載隨された軸線方向に延在する部分１
０４を示す第２図の切除部に最もよく示されている。こ
れらのカバー１００は第一段のタービンに於てはサイド
プレーｔ−１１４により、第二段のタービンに於てはシ
ール２２により軸線方向に拘束されている。

以上の説明より明らかである如く、軸線方向に延在する
部分１０４はディスクのリムとタービンブレードの端部
との間にディスクリムの幅方向に延在する間隙Ａを与え
ていることが解る。矢印Ｂにて示されている如く、ガス
流路の流体に比して低温の空気がかかる間隙へ流入し、
ディスクリムをガス流路より断熱する。このことはディ
スクリムの温度を低減し、従って従来風圧面（ｗｉｎｄ
ａｇｅ　）の目的でのみ使用されていたカバーシールの
追加の機能が達成される。またカバーシールはある程度
までブレードを前方へ（エンジンのガス流路の方向に対
し前方へ）軸線方向に保持する作用をなす。

本発明によれば、第１図及び第２図に最もよく示されて
いる′如く、リヤシールプレート１３０が第二段のター
ビンのディスク１８に当接しており、符号１３２にて全
体的に示されたブリーチロック装置、即ちバヨネットロ
ック装置を担持している。

ブリーチロツク装置１３２は、ディスク１８の周縁の周
りに延在し周縁方向に隔置された複数個のラグ１３４（
そのうちの一つのみが第１図に示されている）を含んで
いる。各ラグは互いに対称的に隔置されており、各ラグ
の間の幅は同一である。

各ラグに対づる相補的手段をなジ゛複数個の突起１３６
（そのうちの一つのみが第１図に示されている）が設け
られており、各突起はシールリングボディ１３８より延
在しており、所定の位置に於てはラグ１３４の面と並置
された状態にある。突起１３６は各ラグ１３４に対応し
て設けられている。

突起１３６の幅はラグ１３４の間の空間１４０の幅と同
−若しくはこれよりも小さい。かくして組立を行うため
には、環状をなすシールプレート１３０の突起１３６が
ラグの間の空間１４０へ嵌入され、突起及びラグがタン
デム式に整合するまで回動される。従ってシールプレー
トはディスクに嵌入して固定され、タービンブレード２
０を後方へ軸線方向に拘束する。

上述のＩＩ造は一つの典型的なブリーチロツク装置の構
造である。ブリーチロック装置のキーが本発明の最も重
要な事項である。符＠１４１にて全体的に示されたキー
はボディ部゛１４２を有しており、該ボディ部は突起１
３６が所定の位置へ移動されると該突起により明渡され
る互いに隣接するラグ１３４の間の空間１４０内へ嵌入
し得る大きさにて形成されている。ボディｉ！１ｌ１１
４２の中央にてその三つの側面の周りに延在するスロッ
ト１４４（第２図及び第３図参照）が、シールリングボ
ディ１３８の背後に延在する自由端１４８と前端１５０
とを有するシート金属製のタブ１４６を受入れている。

組立に際しては、タブ１４６がその前端１５０が湾曲さ
れていない状態にてスロット１４４内へ嵌込まれる。こ
の場合前端１５０はボディ部１４２の二つの側面、即ち
第３図で見て後側面と上側面内へのみ嵌込まれる。かく
してタブ１４６が空間１４０内へ挿入された後、その前
端１５０がスロット１４４内へ歳入するようその場に於
て湾曲され、これによりキー１４１が軸線方向に保持さ
れる。以上の説明より明らかである如く、キー１４１は
突起１３６が各ラグの間の空間１／１０へ回転によって
戻ることを阻止し、従ってリヤシールプレート１３０を
周縁方向に拘束する。

キー１４１はラグの間の空間の何れに嵌入されてｂよく
、従来より使用されている釣合い錘に代えて使用され（
よいので、キーはロータを動力学的にバランスさせるた
めに使用されてよい。またタブ１４６の大きさは大きく
変化されてよいので、タブはロータのバランスを微細に
チューニングするために使用されてよい。

以上に於ては、本発明を特定の実施例について詳細に説
明したが、本発明はかかる実施例に限定されるものでは
なく、本発明の範囲内にて種々の修正並びに省略が可能
であることは当業者にとって明らかであろう。

４、図面（Ｆ）　ＩＦＩＩ　ＩＩ！　ｔｅｘ　１明第１
図は改良されたりャサイドプレート及びその保持装喀を
示ずガスタービンエンジンの第一段及び第二段のタービ
ンの部分断面図である。

第２図はキーが所定の位置に配置されることによりディ
スクに組付けられたシールプレートを示す部分正面図で
ある。

第３図は第２図の線３−３に沿う部分断面図である。

１０・・・第一段のタービン、１２・・・ロータディス
ク、１４・・・タービンブレード、１６・・・第二段の
タービン、１８・・・ディスク、２０・・・ブレード、
２２・・・シール、２４・・・アウタリム、２６．２８
・・・０リングシール、３０．３２・・・軸線方向突起
、３４・・・キャピテイ、３６・・・ステータ、３８．
４０．４２・・・ラビリンスシール、５２・・・インナ
リム、５４．５６・・・半径方向拘束部、５８．６０・
・・軸線方向突起、６２・・・環状プレート、７０．７
２・・・ラグ、８０・・・リヤサイドプレート、８２・
・・もみの木彫部分。

８４．８６・・・サイドエツジ、９０・・・ロアエツジ
。

９２・・・面、９４・・・ハンマーヘッド、１００・・
・カバーシール、１０２・・・フロントプレート＃１０
４・・・軸線方向に延在する部分、１０８・・・ものみ
木彫部分、１１０・・・リム、１１４・・・サイドプレ
ート、１３０・・・リヤシールプレート、１３２・・・
ブリーチロツク装置、１３４・・・ラグ、１３６・・・
突起、１３８・・・シールリングボディ、１４０・・・
空１ｉｆ、１４２・・・ボディ部、１４４・・・スロッ
ト、１４６・・・タブ、１４８・・・自由端、１５０・
・・前端 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ＦＩＧ、　２ （自　発） 手続補正書 昭和６０年８月１５日 １、事件の表示　昭和６０年特許願第１６２７７５号２
、発明の名称　ガスタービンエンジン用ブリーチロック
装置３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　アメリカ合衆国］ネチカット州、ハートフォ
ード、フィナンシャル・ブラザ　１ 名　称　　ユナイテッド・チクノロシーズ・コーポレイ
ショ〉４、代理人 居　所　　〒１０４東京都中央区新川１丁目５番１９号
茅場町長岡ビル３階　電話５５１−４１７１６、補正の
対象　明細書

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ディスクと、該ディスクの外周縁に形成されたリセス内
   に配置され周縁方向に隔置された複数個のタービンブレ
   ードとを含むロータを有するガスタービンエンジンのた
   めのブリーチロック装置にして、エッジより延在する複
   数個の突起を有する環状部材と、前記突起と係合して前
   記タービンブレードを前記ディスクに軸線方向に拘束す
   べく前記ディスクより延在する均等に隔置された相補的
   なラグと、少なくとも一つの取外し可能なキーであって
   、前記均等に隔置されたラグの間の空間の何れかへ嵌入
   し得る大きさに形成され且前記環状部材を所定の位置に
   固定すべく前記環状部材を周縁方向に拘束する実質的に
   長方形のボディと、前記ボディと前記環状部材との間に
   サンドイッチ状に配置され、前記環状部材の背後に延在
   する一つの部分と前記環状部材の前方に延在し且前記環
   状部材の前面に係合して前記キーを所定の位置に固定す
   べく装着状態にて湾曲された他の一つの部分とを有する
   タブとを有する少なくとも一つの取外し可能なキーとを
   含むブリーチロック装置。