JPS6220602A - ガスタ−ビンエンジンのロ−タ組立体 - 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に係り、特にロータ組
立体のためのブレードルート用のシールに係る。

背景技術 ガスタービンエンジンは圧縮セクションと燃焼セクショ
ンとタービンセクションとを有している。

圧縮セクション及びタービンセクションは少なくとも一
つのロータ段を有している。各ロータ段はエンジンの軸
線の周りに回転するディスクと、ディスクより作動媒体
ガス流路内へ半径方向外方へ延在し周縁方向の列として
配列された複数個のロータブレードとを含んでいる。各
ブレードは作動媒体ガス流路の境Ｗを与えるプラットフ
ォームを有している。ブレードのプラットフォームより
半径方向内方にはディスクに設けられたブレード保持溝
に係合するルートが設けられている。ロータ組立体によ
ってはブレード保持溝はディスクのリムの周りに周縁方
向に延在している。

隣接するブレードのプラットフォームは互いに周縁方向
に隔置されており、従うて作動媒体ガスがその流路より
互いに隣接するプラットフォームの間の間隙を経て、し
かる後ブレード保持溝を経て漏洩することがある。また
プラットフォームはディスクのリムより半径方向に隔置
されており、従って作動媒体ガスが各プラットフォーム
の下方を経て、またブレード保持溝を経て漏洩すること
がある。かくして作動媒体ガスが高圧領域より低圧領域
へ漏洩することは、そのことによってエンジンの運転効
率が低下せしめられるので好ましくない。

ロータディスクの周縁方向に延在するブレード保持溝を
経て作動媒体ガスが漏洩することを制限するシールの幾
つかの例が、米国特許第３．９７２．６４５号及び同第
４．４６４．０９６号に開示されている。これらの米国
特許に於ては、互いに周縁方向に隔置された複数個のク
ロスバ−と、周縁方向に延在しり０スパーの両端に接続
された一対のストリップとを有し、クロスバ−及びスト
リップが梯子形を成す環状の梯子形シールが記載されて
いる。これらの米国特許に於けるブレード保持溝は互い
に軸線方向に対向する側壁面を有する周縁方向に延在す
るリセスを含んでおり、シールはブレードのプラットフ
ォームの下方にて該リセス内に配置されるようになって
いる。各ブレードのルートは互いに隣接するクロスバ−
の閤の孔を貫通して延在し、ブレード保持溝に係合して
いる。特に米国特許第３．９７２．６４５号に於ては、
シールの軸線方向の幅は各ブレードのプラットフォーム
の軸線方向の幅に等しく、各りＯスパーは互いに隣接す
るブレードのプラットフォームの間の間隙にオーバラッ
プした状態にある。エンジンの運転中には、遠心力によ
ってシールが半径方向外方へ移動せしめられてプラット
フォームの下面と接触し、これにより間隙がシールされ
ると共に作動媒体ガスがプラットフォームの間を経て漏
洩することが制限される。また米国特許第４゜４６４．
０４６号に於ては、梯子形シールは製造されたままの状
態に於ては、半径方向内方へ湾曲したクロスバ−を有し
ている。エンジンが停止状態にある時には、シールの軸
線方向の幅はリセスの側壁面の間の距離よりも小さい。

これに対しエンジンの運転中には、シールはブレードの
プラットフォームの下面に接触するよう半径方向外方へ
押し付けられる。このことにより湾曲したクロスバ−が
プラットフォームに当接して平坦な状態にされ、シール
は軸線方向に伸張し、ついにはシールの周縁方向に延在
する端部がリセスの軸線方向に対向する側壁面に接触す
る。かかる接触によりプラットフォームの下方及びブレ
ード保持溝を経て作動媒体ガスが漏洩することが制限さ
れる。シールの製造された状態に於ける軸線方向の寸法
及びクロスバーの湾曲度合は、エンジンの運転中にシー
ルの端部が対応する側壁面に接触することを確保すべく
、正確に制御されなければならない。

上述の二つの米国特許に於ては、エンジンの運転中にシ
ールが破損すると、シールの破片がガス流中に侵入し、
エンジンの構成要素が異物による損傷を受ける。かくし
てシールの破片がリセスより漏出することを制限するた
めには、ブレードのプラットフォームとディスクに設け
られたブレード保持溝との間の半径方向及び軸線方向の
間隙が最小限に抑えられなければならず、このことによ
りロータの機械加工及び組立が複雑になる。

ブレードのルート用シールの分野に於ける従来技術を開
示する他の特許として、米国特許第１゜００３．８９２
号、同第１，２７６．４０５号、同第２，２９９．４２
９号、同第３，２６６．７７１号、同第３．３６７．６
２４号、同第３．７００．３５４号、同第３．９７２．
６４５号、同第４．０２９．４３６号、同第４．１０１
．２４５号、同第４．１８３．７２０号、同第４．４５
５．１２２号がある。

発明の開示 本発明の一つの目的は、ガスタービンエンジンの運転効
率を向上させることである。

本発明の他の一つの目的は、ロータディスクのブレード
取付領域を経て作動媒体ガスが漏洩することを制限する
改良されたシールを提供することである。

本発明の更に他の一つの目的は、ロータ内に容易に装着
し得るブレードのルート及びプラットフォーム用シール
を提供することである。

本発明によれば、互いに周縁方向に隔置された複数個の
クロスバ−と、該クロスバ−と一体に形成され互いに軸
線方向に隔置され周縁方向に延在する一対のストリップ
とを含む環状の梯子形シールが、ブレードのプラットフ
ォームとロータディスクの周縁方向に延在するブレード
保持溝との間に配置される。ブレード保持溝は互いに軸
線方向に対向する側壁面を有するリセスを含み、各シー
ルのストリップは対応する側壁面に軸線方向に近接して
配置され周縁方向及び半径方向内方へ延在するフランジ
を有している。ブレードのプラットフォームは互いに周
縁方向に隔置され、またディスクのリムより半径方向に
隔置され、各プラットフォームの下面は軸線に沿ってブ
レードのルートより離れる両方向に半径方向外方へ傾斜
されており、これによりエンジンの運転中には遠心力に
よってクロスバ−が湾曲せしめられて隣接するブレード
のプラットフォームの下面とシール接触し、これにより
プラットフォームの間の間隙がシールされ、また遠心力
によって各シールのフランジが半径方向外方へ移動せし
められてブレード保持溝の対応する側壁面とシール接触
し、これによりプラットフォームとディスクのリムとの
間の間隙がシールされる。

本発明の一つの主要な利点は、梯子形シールのシール性
が向上されることによりエンジンの運転効率が向上され
ることである。

本発明の他の一つの利点は、エンジンの運転中にはシー
ルのフランジが作動媒体ガス流路よりプラットフォーム
の下方を経て作動媒体ガスが漏洩することを阻止するの
で、ブレードのプラットフォームとディスクのリムとの
間の半径方向の間隙が増大されてよいということである
。かくしてプラットフォームとディスクのリムとの間の
半径方向の間隙が増大されてよいことにより、ディスク
及びブレードの機械加工の公差が緩和されるので、これ
らの構成要素の機械加工が単純になる。また上述の間隙
が増大されてよいことにより、ロータにシールを容易に
組付けることができるようになる。

本発明の更に他の一つの利点は、シールの何れかの部分
がエンジンの運転中に破損しても、リセスの側壁面に接
触するシールのフランジによってシールがブレード保持
溝内に捕捉され、これによりエンジンの構成要素が損傷
されることが防止されるということである。

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。

発明を実施するための最良の形態 本発明の一つの例示的実施例として、第１図及び第２図
に於て符号１０にて全体的に示されたガスタービンエン
ジンのロータ組立体の一部について考える。ロータ組立
体１０はロータディスク１２と、該ディスクに取付（プ
られ周縁方向に配列された一列のロータブレード１４と
を含んでいる。

ロータ組立体１０はエンジンの軸線と同心の軸線の周り
に回転するようになっている。

各ブレード１４はルート１６と、該ルートより半径方向
外方に設けられたプラットフォーム１８と、該プラット
フォームより半径方向外方に設けられたエーロフオイル
２０とを含んでいる。ルート１６はディスク１２に設け
られた蟻溝２２に係合しており、また蟻溝２２の底壁面
２６に接触し、これにより各プラットフォーム１８の下
面３４をディスクのリム２８より成る最小距離りにて隔
置するラグ２４を有している。プラットフォームの下面
３４は軸線に沿ってルート１６より離れる両方向に半径
方向外方へ傾斜されている。第２図に示されている如く
、プラットフォームの下面３４の一方の側は軸線方向前
方に半径方向外方へ傾斜されており、他方の側は軸線方
向後方へ半径方向外方へ傾斜されている。第４図に示さ
れている如く、各ブレードのプラットフォーム１８は軸
線方向に延在し且互いに対向し且互いに隔置された端部
３０及び３２を有している。互いに隣接するブレード１
４のプラットフォームの端部３０及び３２は互いに僅か
に隔置されてそれらの間に軸線方向に延在する狭い間隙
Ｇを郭定している。

蟻溝２２はリム２８の周りに周縁方向に延在しており、
周縁方向に延在するシール保持リセス４０を含／νでい
る。リセス４０は軸線方向に互いに対向する側壁面４２
及び４４を有している。各ブレードのプラントフオーム
１８はリセス４０の側壁面４２及び４４を越えて軸線方
向前方及び後方へ延在している。

リセス４０内にはプラットフォーム１８より半径方向内
方にて可撓性を有する環状シール４６が配置されている
。第３図に示されている如く、シール４６は周縁方向に
延在し軸線方向に隔置された前方ストリップ５０及び後
方ストリップ５２と、前方ストリップ５０より後方スト
リップ５２まで延在しこれらのストリップと一体に形成
され周縁方向に互いに隔置された複数個のクロスパー５
４とを有している。互いに隣接するクロスパー５４の間
の孔５６は各ブレード１４のルート１６を受入れており
、一つのクロスパー５４が互いに隣接するブレード１４
の間の間隙Ｇに重なって延在している（第４図参照）。

前方ストリップ５０はリセス４０の前方側壁面４２に軸
線方向に近接して配置されており、後方ストリップ５２
はリセス４０の後方側壁面４４に軸線方向に近接して配
置されている。各ストリップ５０及び５２はそれぞれ周
縁方向に延在するフランジ５８及び６０を有しており、
これらのフランジは対応するストリップより半径方向内
方へ延在しており、リセス４０の半径方向外向きの面４
８上にシール４６を支持している。静的条件下に於ては
、各フランジ５８及び６０は対応するリセスの側壁面４
２及び４４より軸線方向に僅かに隔置され、シール４６
はプラットフォームの下面３４より半径方向に隔置され
る。侵に説明する如く、エンジンの運転中には、シール
４６は第４図に於て矢印６２により示されている如くガ
ス流路よりブレードのプラットフォーム１８の間（軸線
方向に延在する間隙Ｇ）を経て、また蟻溝２２を経て生
じることがある作動媒体ガスの漏洩を制限する。またシ
ール４６は第２図に於て矢印６４により示されている如
くブレードのプラットフォーム１８の下方を経て（周縁
方向に延在する間隙りを経て）、また蟻溝２２を経て生
じることがある作動媒体ガスの漏洩をυ１限する。

エンジンの運転中には、ロータ組立体１０がエンジンの
軸線の周りに回転すると、各ブレード１４及びシール４
６は遠心力に応答して半径方向外方へ移動し、シール４
６は各プラットフォーム１８の下面３４に対し密着した
状態になる（第５図及び第６図参照）。第５図は各クロ
スパー５４が隣接する下面３４の形状に一致するようＶ
形に湾曲した状態を示している。クロスパー５４と下面
３４とが密に接触することにより、軸線方向に延在する
間隙Ｇを経て作動媒体ガスが漏洩することが制限される
。また第６図はシール４６が半径方向外方へ移動し、ク
ロスバー５４が湾曲する際に、フランジ５８及び６０が
半径方向及び軸線方向へ運動することを示している。フ
ランジ５８及び６０はそれらが対応する側壁面４２及び
４４に密に接触する状態になるまで移動する。かくして
フランジが対応する側壁面に密着することにより、周縁
方向に延在する間１！ＪｉＤ’を経て作動媒体ガスが漏
洩することが制限される。

図示の例示的実施例に於ては、その製造されたままの状
態に於ては、シール４６のフランジ５８及び６０はスト
リップ５０及び５２に対し垂直であり、ストリップ５０
及び５２及びクロスバー５４の厚さに等しい厚さｔを有
している（第３図参照）。しかし本発明の範囲はかかる
垂直の形状を有するシールに制限されるものではなく、
他の形状のシール（そのうちの幾つかが第７Ａ図〜第７
Ｃ図に示されいる）を含むものである。全ての実施例に
於て、フランジ５８及び６０（及び第７Ａ図〜第７Ｃ図
に対応するフランジ５８ａ　、５８ｂ　１５８Ｃ，６０
ａ　、６０ｂ、６０Ｃ）の長さＬ　ハ、各シールのクロ
スバー５４（及び対応するクロスバー５４ａ　、５４ｂ
　、５４ｃ　）が隣接するプラットフォーム１８の下面
３４にシール接触した場合に、フランジが対応する側壁
面４２及び４４にもシール係合するに十分な長さとなる
よう、距離Ｄ′　（第６図参照）よりも大きい値でなけ
ればならない。シール４６（及び対応するシール４６ａ
１４６ｂ　、４６ｃ　）がエンジンの運転中に破断して
も、シールの破片はリセス４０内より漏出せず、側壁面
４２及び４４に接触したフランジによりリセス内に捕捉
される。

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、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
なく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能であ
ることは当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が組込まれたロータ組立体を示す簡略化
された正面図である。 第２図は第１図の線２−２に沿うロータ組立体の断面を
ロータ組立体が静止状態にある場合について示す拡大部
分断面図である。 第３図は本発明の梯子形シールを示す部分斜視図である
。 第４図は第２図の線４−４に沿う部分断面図である。 第５図はロータ組立体の断面をロータ組立体が運転状態
にある場合について示す第４図に対応する部分断面図で
ある。 第６図はロータ組立体の断面をロータ組立体が運転状態
にある場合について示す第２図に対応する部分断面図で
ある。 第７Ａ図〜第７Ｃ図は本発明のシールの他の実施例を示
す部分斜視図である。 １ｏ・・・ロータ組立体、１２・・・ロータディスク。 １４・・・ロータブレード、１６・・・ルート、１日・
・・プラットフォーム、２０・・・エーロフオイル、２
２・・・蟻溝、２４・・・ラグ、２６・・・底壁面、２
８・・・ディスクリム、３０．３２・・・端部、３４・
・・下面、４０・・・リセス、４２．４４・・・側壁面
、４６・・・シール、４８・・・半径方向外向き面、５
０．５２・・・ストリップ。 ５４・・・クロスバ−１５６・・・孔、５８．６０・・
・フランジ 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

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ガスタービンエンジンのロータ組立体にして、リムと、
   該リムの周りに周縁方向に延在するブレード保持溝とを
   有する環状のロータディスクであって、軸線を有し、前
   記ブレード保持溝は底壁面と軸線方向に互いに隔置され
   て互いに対向する側壁面とを有する環状のロータディス
   クと、前記ディスクの前記リムの周りに周縁方向の列と
   して配列された複数個のロータブレードであって、各ブ
   レードは前記ブレード保持溝内に配置されたブレードル
   ートと、該ルートより半径方向外方に隔置されたプラッ
   トフォームとを有し、隣接するブレードの前記プラット
   フォームはそれらの間に軸線方向に延在する間隙を有し
   ており、各プラットフォームは軸線に沿って前記ルート
   より離れる両方向に半径方向外方へ傾斜した半径方向内
   向きの下面を有しており、前記下面は前記リムより半径
   方向に隔置されて前記リムとの間に周縁方向に延在する
   間隙を郭定する複数個のロータブレードと、 前記プラットフォームと前記ブレード保持溝の前記底壁
   面との間にて前記プラットフォームより半径方向内方に
   配置された環状の梯子形シールであって、軸線方向に互
   いに隔置され周縁方向に延在する一対のストリップと、
   互いに周縁方向に隔置され一方のストリップより他方の
   ストリップまで軸線方向に延在し前記二つのストリップ
   と一体に形成された複数個のクロスバーとを有し、各ス
   トリップは前記ブレード保持溝の前記側壁面に軸線方向
   に近接して配置され周縁方向及び半径方向内方へ延在す
   るフランジを有する環状の梯子形シールと、 を含み、前記シールはエンジンの運転中に遠心力に起因
   して湾曲し、これにより各クロスバーが隣接する前記プ
   ラットフォームの前記下面に接触して前記プラットフォ
   ームの間に軸線方向に延在する前記間隙をシールし、各
   フランジが半径方向外方へ移動して対応する前記ブレー
   ド保持溝の前記側壁面に接触し、前記リムと前記プラッ
   トフォームの前記下面との間に周縁方向に延在する前記
   間隙をシールするよう構成されたガスタービンエンジン
   のロータ組立体。