KR101724761B1 - 터보 기계의 로터용 로터 섹션 및 터보 기계용 로터 블레이드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스 터빈의 로터를 위한 로터 섹션(10), 로터 블레이드(18) 및 블로킹 부재(46, 62)에 관한 것이다. 로터 섹션(10)은 로터 블레이드들(18)을 구비한 로터 디스크(12)를 포함하며, 상기 로터 블레이드들은 로터 디스크 상의 고정 홈들(16) 내에 삽입되며, 단부측에 배치된 밀봉 부재(30)에 의해 고정 홈들(16)을 따라 로터 블레이드들이 움직이지 못하게 된다. 밀봉 부재(30)의 주연 고정을 위한, 신뢰성 있고 간단하며 설계가 용이한 구조를 제공하기 위해, 본 발명에서는 각각의 밀봉 부재(30)를 각각 하나의 블로킹 부재(46, 62)로 고정하고, 상기 블로킹 부재는 로터 블레이드 루트(20)의 단부측에 배치된 홀(58)에 맞물리게 하는 방법이 제안된다.

Description

터보 기계의 로터용 로터 섹션 및 터보 기계용 로터 블레이드 {ROTOR SECTION FOR A ROTOR OF A TURBOMACHINE, ROTOR BLADE FOR A TURBOMACHINE}

본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 로터 섹션에 관한 것이다. 본 발명은 또한 청구항 제9항의 전제부에 따른 로터 블레이드에 관한 것이다.

예컨대, 독일 공개공보 DE 1 963 364호로부터 터빈 또는 터빈 로터를 위한 일반적인 축방향 로터 섹션이 공지되어 있다. 로터 디스크를 포함하는 로터 섹션은 그의 외주연에 축방향으로 연장되는, 터빈의 로터 블레이드들을 위한 복수의 고정 홈들을 포함한다. 로터 디스크의 단부측에는 밀봉판을 위한 연속 환형 수용 홈이 제공된다. 상기 수용 홈의 일 측벽에는 주연 방향으로 균일하게 분포된 복수의 돌출부가 제공되며, 이 돌출부들은 수용 홈의 홈 바닥을 부분적으로 덮는다. 수용 홈 내에는 플레이트형 밀봉판이 안착되며, 이 밀봉판은 그의 반경방향 내부에 배치된 내측 에지에 양면 비대부를 가지며, 상기 양면 비대부의 폭은 수용 홈의 홈 폭과 거의 일치한다. 이때, 비대부는 주연 방향으로 관찰할 때, 수용 홈의 돌출부들에 상응하는 폭을 갖도록 형성된 리세스들에 의해 국부적으로 단속된다. 그로 인해, 밀봉판은 오직 반경방향 운동에 의해서 외부로부터 수용 홈 내로 삽입될 수 있으며, 대략 돌출부의 폭에 상응하는 거리만큼 주연 방향으로 이동된 후에 상기 돌출부에 걸려 고정될 수 있다. 그런 다음, 밀봉판의 비대부가 수용 홈의 돌출부들 뒤로 맞물림에 따라, 밀봉판이 외측 방향으로 움직일 수 없게 된다. 모든 밀봉판을 장착하기 위해서는, 상기 밀봉판들이 연속으로 수용 홈 내로 삽입된 다음, 모두 함께 주연 방향으로 이동되어야 한다. 따라서 밀봉판 잠금 부재가 불필요하다. 밀봉판들 및 로터 블레이드들이 삽입된 후, 밀봉판들의 외부 에지가 로터 블레이드들의 플레이트형 측면의 홈들 내로 삽입됨에 따라, 로터 블레이드들의 축방향 이동이 방지된다. 상기 장착의 완료를 위해, 밀봉판들은 상승된 위치에 나사에 의해 고정된다. 이때, 돌출부에 각각의 확장부가 지지된다. 부품들이 이와 같이 배치됨으로써, 로터 디스크의 단부측과 밀봉판 사이에 놓인 제1 공간은, 밀봉판의 타측에 놓인, 상이한 매체의 안내를 위한 제2 공간에 대해 분리되고 밀폐될 수 있다. 특히 우수한 밀폐를 달성하기 위해, 밀봉판은 그의 확장부를 이용하여 수용 홈에서 돌출부가 제공되지 않은 측벽에 지지된다. 또한, 밀봉판이 원심력의 영향을 받으며 수용 홈의 돌출부 없는 측벽에 압착되도록 하기 위해, 원추형으로 연장되는, 돌출부의 내부 에지가 이용된다.

공지된 장치의 단점은, 돌출부들 및 리세스들을 포함하는, 로터 디스크 및 밀봉판의 측면들의 복잡한 구성에 있다. 또 다른 단점은, 밀봉판이 주연 방향으로 움직이지 않도록 하기 위해 나사가 사용된다는 점이다. 작동 상태와 정지 상태 사이에 발생하는 교번 열응력과, 터빈을 관류하는 고온 가스로 인해 나사 조임 시 강도 및 부식과 관련한 문제가 발생할 수 있다. 이러한 문제들은 상황에 따라 규정된 방식으로는 해결될 수 없다. 이 경우, 나사에 구멍이 뚫리게 되며, 이러한 과정은 일반적으로 아직 가스 터빈의 케이싱 하부 반부에 위치하는 로터에서 일어난다. 이때, 케이싱 하부 반부 내로 깎인 부스러기들이 떨어질 수 있으며, 이러한 부스러기들은 후속 작동 시 바람직하지 않은 오염을 야기할 수 있다.

또한, FR 2 524 933호에는, 주연 방향으로 움직일 수 있는 플레이트를 이용하여 고정되는 로터 블레이드의 축방향 변위 방지에 대하여 공지되어 있다. 그러나 상기 문서에 기술된 구성은, 디스크에 가까이 놓인 공간을 플레이트의 다른 측면에 있는 공간에 대해 밀폐시키기에 부적합하다.

또한, DE 30 33 768 A1호로부터 공지된 로터 서브 어셈블리는 로터 블레이드들의 축방향 고정을 위한 일체형 밀봉 링을 포함한다. DE 30 33 768 A1호의 밀봉 링은 베이어닛 로크 방식으로 터빈 디스크에 걸려 고정된다. 이를 위해, 터빈 디스크와 밀봉 링 모두에 주연부를 따라 분포된 돌출부들과 리세스들이 교대로 배치된다. 조립을 위해 밀봉 링이 로터 디스크에 올려지며, 이때 리세스들과 돌출부들이 서로 대면하도록 놓인다. 이어서 상기 두 부품을 살짝 상대 회전시키면 상기 리세스들과 돌출부들이 서로 걸려 고정될 수 있다. 그러나 밀봉 링의 통합 구조로 인해, 상기 밀봉 링은 축방향 적층 방식으로 구성되는 항공기 가스 터빈에만 사용될 수 있다. 그에 반해, 고정형 가스 터빈은 완전하게 설치된 로터를 둘러싸는 2개의 케이싱 반부로 구성될 수 있다.

본 발명의 과제는, 고정형 가스 터빈용 축방향 로터 섹션과, 밀봉 부재들의 장착 및 해체와 관련하여 개선된 터빈 로터 블레이드를 제공하는 것이다.

로터 섹션과 관련한 과제는 청구항 제1항의 특징들을 갖는 범용형 로터 섹션에 의해 해결된다. 또한, 로터 블레이드와 관련한 과제는 청구항 제8항에 따른 로터 블레이드에 의해 해결된다.

본 발명은, 특히 밀봉 부재들이 원심력을 받으며 로터에 지지되는 위치와, 개별 밀봉 부재들이 주연 방향으로 움직이지 않게 고정되는 위치가 최대한 서로 가깝게 놓일 때, 밀봉 부재들의 매우 신뢰성 있는 고정이 가능하다는 사실에 기초한다. 다시 말해, 로터의 반경 방향으로 볼 때, 밀봉 부재가 원심력을 받으며 지지되는 로터의 면들과, 밀봉 부재가 주연 방향으로 움직이지 않도록 고정되는 위치 사이의 간격이 최대한 작아야 한다. 이는, 로터 블레이드의 지지면에 지지되는 밀봉 부재들 역시 그들의 외측 영역에서 주연 방향으로 움직일 수 없어야 함을 의미한다. 이 경우, 주연 방향 고정을 위한 최대한 간단한 구성을 구현하기 위해 볼트형 블로킹 부재가 제공된다. 이 블로킹 부재의 일측은 밀봉 부재 내에 제공된 개구 내에 안착된다. 상기 볼트형 블로킹 부재의 타측은 로터 블레이드 루트(blade root)의 단부면에 배치된 홀 내에 안착된다. 밀봉 부재 내에 제공된 개구는 로터의 지지면에 접하는 밀봉 부재의 에지에 비교적 가깝게 위치한다. 상기 지지면은 바람직하게 로터 블레이드의 플랫폼 하부면의 일부일 수 있다. 원심력의 작용 하여 상기 지지면에 단단하게 지지되는 밀봉 부재로 인해, 밀봉 부재와 로터 블레이드 루트 사이에는 단지 미미한 상대 운동만이 발생한다. 따라서 밀봉 부재의 주연 방향 고정은, 작동 중에 밀봉 부재를 지지함으로써 밀봉 부재의 위치 및 운동에 영향을 미치는 부품에서 수행된다. 이러한 유형의 구성을 통해, 지지면과, 밀봉 부재와, 블로킹 부재에서의 마모가 확실하게 방지될 수 있다.

이어서, 로터와 관련한 블로킹 부재의 반경방향 포지셔닝은, 블로킹 부재의 위치가 로터 블레이드에 대해 운동 중립적인 영역 내에 정착되도록 선택되었으며, 그 결과 블로킹 부재의 고정점에서 작동에 기인한 운동의 보상은 불필요하다. 볼트형 블로킹 부재가 사용됨으로써 고정의 유연성이 억제될 수 있다.

로터 섹션에서 로터 디스크의 단부면과 밀봉 부재 사이에는 로터 디스크와 로터 블레이드의 냉각을 위해 제공되는 냉매가 안내된다. 본 발명에서 제안하는 구성에 의해서는 냉매의 누출이 최소화되는데, 그 이유는 밀봉 부재 내부의 원형 개구 및 상기 개구 내에 유격 없이 삽입되는 블로킹 볼트에 의해 비교적 짧은 누출 경로 또는 크기가 작은 누출 면적이 달성되기 때문이다. 누출로서 손실된 냉매량이 감소함으로써, 기본적으로 터빈의 효율 상승이 달성될 수 있다.

하나 이상의 블레이드 루트와, 하나의 플랫폼 및 하나의 곡면 블레이드 에어포일(blade airfoil)을 포함하는 본 발명에 따른 로터 블레이드에는 블레이드 루트를 넘어 돌출하는 돌출부가 제공되며, 상기 돌출부의 블레이드 루트 쪽 하부면에는 플레이트형 밀봉 부재를 위한 블레이드 루트 쪽 지지면이 제공된다. 밀봉 부재용 지지면과 상기 밀봉 부재의 주연 방향 운동의 잠금 장치 사이의 간격을 비교적 작게 하기 위해, 블레이드 루트의 단부면에 블로킹 부재의 수용을 위한 비관통 홀이 제공되며, 이 홀은 돌출부에 바로 인접하도록 정착된다. 이로써 로터 섹션에 상응하는 장점들이 달성될 수 있다.

밀봉 부재 내 개구는 열쇠 구멍 형태로 형성되고, 블로킹 부재는 그의 외주연에 캠이 구비된 볼트 형태로 형성된다. 밀봉 부재의 열쇠 구멍 형태의 개구를 통해 캠을 포함한 볼트가 삽입될 수 있고, 그에 후속하여 상기 캠이 블레이드 루트와 밀봉 부재 사이의 갭 내로 유격 없이 회전 삽입되도록 하기 위해 블로킹 부재가 그의 종축을 중심으로 회전된다.

밀봉 부재가 유격 없이 고정되도록 하기 위해, 볼트형 블로킹 부재는 그의 외주연에 캠을 구비한다. 상기 캠은 서로 직접 대면하여 놓인, 밀봉 부재와 로터 블레이드 루트의 측벽들 사이에 유격 없이 안착된다. 이로써 외측 밀봉 부재 에지에서의 심각한 마모가 방지될 수 있다.

바람직한 실시예들은 종속 청구항들에 제시되어 있다.

바람직하게는 상기 홀이 지지면에 가깝게, 즉 반경방향으로 볼 때 지지면의 바로 아래에 배치된다. 이에 상응하게, 그 내부에 고정용 볼트도 안착되는 밀봉 부재의 개구도 마찬가지로 로터 블레이드의 지지면에 인접하는 밀봉 부재 에지에 비교적 가깝게 배치된다.

특히 이를 통해, 볼트형 블로킹 부재가 로터 블레이드 운동에 대해 중립적인 영역 내에 포지셔닝된다.

블로킹 부재 자체를 회전하지 못하게 하고, 그와 더불어 로터 섹션으로부터 유실되지 않도록 하기 위해, 상기 블로킹 부재는 단부측에 치형부를 가지며, 이 치형부는 열쇠 구멍형 개구의 비트 리세스 내로 구부러질 수 있다. 그럼으로써 치형부와 비트 리세스 사이에 형상 결합이 형성되고, 이러한 형상 결합은 치형부를 구부림으로써 블로킹 부재가 홀 내부 및 개구 내부에서 의도치 않게 회전되는 것을 확실히 방지한다. 그럼으로써 블로킹 부재의 의도치 않은 유실이 방지될 수 있다.

바람직하게는 상기 치형부가 블로킹 부재의 단부측 링의 일부분이며, 그럼으로써 상기 링이 비교적 간단하게 경제적으로 제조될 수 있다. 치형부를 마지막에 제조하기 위해, 환형 링 내에 2개의 슬롯이 제공되고, 상기 슬롯들 사이에 치형부가 배치된다.

본 발명의 한 바람직한 대안 실시예에서, 블로킹 부재는 Z자형 판금 스트립을 이용하여 유실 방지될 수 있다. 이를 위해 블로킹 부재는 그의 길이 연장부를 따라 편평화된다. 이를 위해, 장착되기 전에는 여전히 L자 형태인 판금 스트립이 개구를 통해 삽입되어, 자신의 꺾인 레그로써 밀봉 부재와 로터 블레이드 루트 사이에 배치되고, 그 후 볼트 형태로 편평화된 블로킹 부재는 개구 및 비관통 홀 내로 삽입된다. 이어서, 이전까지는 L자형이었던 판금 스트립이 구부러져서 Z자 형태가 되며, 그럼으로써 블로킹 부재의 유실이 방지된다.

블로킹 부재의 유실 방지 장치가 제거된 후, 블로킹 부재가 해체를 위한 단부측 개구를 갖는 경우 블로킹 부재의 매우 간단한 해체가 달성된다. 개구 내에는 예컨대 나사산이 제공될 수 있고, 이 나사산에 블로킹 부재를 개구 및 홀로부터 빼내기 위한 수단이 조여질 수 있다. 이러한 특징은 블로킹 부재의 매우 간단하고 신속한 해체를 가능케 한다.

바람직하게는 모든 밀봉 부재가 주연 방향으로 서로 인접하여 놓여 씰 링을 형성함으로써, 씰 링과 블레이드 루트의 단부면 또는 로터 디스크의 단부면 사이를 따라 냉매가 거의 손실 없이 흐를 수 있다. 이때, 밀봉 부재들은 약간 중첩될 수도 있다.

그럼으로써 블레이드 루트 및 로터 디스크의 단부면을 따라 냉매의 매우 효율적인 안내가 구현될 수 있다.

홀이 비관통 홀로서 형성될 경우, 상기 홀은 비교적 간단하게 제조될 수 있다.

또 다른 한 실시예에 따르면, 로터 블레이드의 돌출부의 하부면과의 접촉면이 적어도 부분적으로, 블레이드 루트를 향하여 개방된 홈의 홈 바닥으로서 형성된다. 이는 터빈 로터의 축방향으로 밀봉 부재가 미끄러지는 것을 방지한다.

종합해볼 때, 본 발명을 통해 밀봉 부재의 주연 방향 고정을 위한, 간단하게 설계될 수 있는 구성이 제공되며, 이때 바람직하게는 각각의 밀봉 부재가 각각 1개의 블로킹 부재로 고정된다. 적절하게 제조된 캠을 구비한 블로킹 부재는 열쇠처럼 밀봉 부재의 매칭 개구 내로 삽입되어, 축방향 최종 위치에 도달한 후 180°회전되며, 그 결과 상기 캠은 블로킹 볼트의 축방향 고정을 보장한다(열쇠 원리). 이때, 블로킹 부재의 관련 단부가 관련 로터 블레이드 루트 내에 딱 맞게 설계된 홀 내로 돌출함에 따라, 밀봉 부재의 주연 방향 변위가 방지된다. 블로킹 볼트가 의도치 않게 회전되거나 개구 및 비관통 홀로부터 분리되는 것을 방지하는 조치는, 볼트의 단부측에 배치된 치형부를, 캠으로 인해 요구되는 개구의 비트 리세스로 상응하게 변형시킴으로써 수행되며, 그 결과 고정 볼트의 회전이 저지될 수 있다. 해체하려면, 적절한 드라이버 공구를 사용하여 치형부를 비트 리세스로부터 바깥쪽으로 들어올리면 된다. 그런 다음 블로킹 부재를 180°회전시켜 빼낼 수 있다.

본 발명에 의해 기술된 구성은, 경계 조건들의 소극적 고려 시에도 밀봉 부재들의 완전한 주연 방향 힘이 전달될 수 있도록 구현될 수 있기 때문에 높은 내구성을 갖는다. 고정 유연성은 불필요하다. 게다가, 구부러져 삽입되는 고정판을 수용하기 위한, 제조하기 복잡한 홈/포켓도 불필요하므로, 장치 비용이 비교적 저렴하다.

또 다른 장점들과 특징들은 하기의 도면 설명에 제시된다.

도 1은 로터 섹션의 부분 사시 단면도이다.
도 2는 도 1에 따른 섹션(A)의 상세도이다.
도 3은 밀봉 부재 내에 배치된, 블로킹 부재의 수용을 위한 개구를 도시한 도면이다.
도 4 및 도 5는 블로킹 부재의 사시도이다.
도 6은 터보 기계용 로터 블레이드의 일부분의 사시도이다.
도 7은 일 대안 실시예에 따른 로터 장치의 평면도이다.
도 8은 블로킹 부재의 축방향 변위 방지 장치의 대안예를 도시한 도면이다.
도 9는 또 다른 블로킹 부재의 사시도이다.

도 1에는 가스 터빈으로 형성될 수 있는, 상세히 도시되지 않은 터보 기계의 로터를 위한 로터 섹션(10)의 부분 사시 단면도가 도시되어 있다. 로터 섹션은 일 측면에 실질적으로 제1 로터 디스크(12) 및 그에 인접하는 추가 로터 디스크(14)를 포함한다. 로터 디스크들(12, 14)은 토크 전달을 위한, 도시되지 않은 히르트(Hirth)형 톱니 체결부에 의해 서로 형상 결합식으로 연결되어, 상세히 도시되지 않은 텐션 볼트에 의해 서로 클램핑된다. 도시된 도면의 대안으로서 로터 섹션(10)이 모노 블록 형태의 일체형 부재로서 또는 단일 로터 디스크로서 형성될 수도 있다. 로터 섹션(10)의 외주연에는 각각 적어도 부분적으로 로터의 축방향으로 연장되는 복수의 로터 블레이드 고정 홈(16)이 제공되며, 도면에는 상기 고정 홈들 중 단 하나만 도시되어 있다. 로터 블레이드 고정 홈(16)은 전나무(fir tree)형 윤곽을 갖는다. 로터 블레이드 고정 홈들(16) 내로 각각 하나의 로터 블레이드(18)가 삽입되며, 상기 홈들 중 도 1에서 가장 오른쪽에 도시된 홈은 단면도로 도시되어 있다. 터보 기계용 로터 블레이드(18)는 해머형 또는 전나무형 블레이드 루트(20)를 구비한다. 로터 블레이드(18)는 로터 블레이드 고정 홈(16)의 윤곽에 적어도 부분적으로 대응되도록 형성된 블레이드 루트(20)를 포함함으로써, 상기 홈에 의해 반경방향으로 형상 결합식으로 고정된다. 로터 블레이드(18)는, 상세히 도시되지 않은 블레이드 에어포일이 배치된 플랫폼(22)을 포함한다. 플랫폼(22)은 도 1의 단면도에 따라 안쪽으로 구부러진 외측 윤곽을 가지며, 상기 외측 윤곽의 단부에는 바깥쪽으로 세워진 씰 포인트(seal point, 24)가 제공된다. 이와 관련하여, 도 1에 도시된 플랫폼(22)도 마찬가지로 블레이드 루트(20)의 단부면(26)을 넘어 돌출하는 씰 윙을 형성하며, 상기 씰 윙은 종래 기술에서 "엔젤 윙(angel wing)"으로도 공지되어 있다.

블레이드 루트(20)의 단부면(26)은 로터 디스크(12)의 단부면(28)과 일직선으로 정렬된다. 각각의 로터 블레이드를 위해, 로터 디스크(12)의 단부면에 각각 하나의 밀봉 부재(30)가 제공된다. 밀봉 부재들(30)은 원심력의 영향을 받으며 그의 외측 에지(32)로써 지지면(34)에 지지되며, 상기 지지면(34)은 플랫폼(22)의 하부면 또는 블레이드 루트(20)의 단부면을 넘어 돌출하는 돌출부의 하부면에 배치된다. 따라서 상기 지지면(34)은 안쪽을 향한다. 또는 그 대안으로, 지지면(34)이 플랫폼 하부측에 배치된 홈의 홈 바닥부로서 형성될 수도 있다. 밀봉 부재들(30)은 시트 또는 플레이트의 형태로 형성되며, 바깥쪽으로 개방된 환형 홈(38) 내에 안착되는 내측 에지(36)도 포함한다. 이때, 밀봉 부재들(30)은 로터 디스크(12)를 향하는 면에서 상기 밀봉 부재들의 1/3 지점에 안쪽을 향하는 후크(40)를 구비하며, 이 후크는 도시되지 않은 방식으로 로터 디스크(12)의 단부면(28)에 배치된 후크와 맞물린다. 밀봉 부재들(30)과 로터 디스크(12)의 후크 맞물림에 의해, 로터 블레이드(18)가 로터 블레이드 고정 홈(16)을 따라 움직이지 못함으로써, 밀봉 부재들(30)이 각각 관련된 로터 블레이드(18)의 축방향 고정을 구현한다. 밀봉 부재들(30)은, 로터 디스크(12)의 단부면(28) 및 블레이드 루트(20)의 단부면(26)을 따라 냉매, 바람직하게는 냉각 공기를 안내하는 데에도 사용된다.

밀봉 부재들(30)이 주연 방향으로 움직이지 못하도록 하기 위해, 밀봉 부재들(30)의 외측 에지(32) 영역에 각각 하나의 개구(44)가 제공된다. 이 개구(44)와, 상기 개구 내에 안착되는 블로킹 부재(46)와, 블레이드 루트(20)의 일부분이 도 2에 상세히 도시되어 있다. 도 3에는 개구(44)의 사시도가 도시되어 있다. 개구(44)는 원형의 개구 섹션을 가진 열쇠 구멍의 형태로 형성되며, 도 3에서 상기 개구 섹션에 아래쪽으로 비교적 짧고, 비교적 넓은 비트 리세스(47)가 연결되어 있다.

도 4 및 도 5에 사시도로 도시된 블로킹 부재(46)는 그의 외주연에 캠(50)을 갖는다. 이 캠(50)은 단부측에, 즉 블로킹 부재(46)의 제1 단부(48)에 제공되고, 주연부를 따라 약 20°의 각도 길이에 걸쳐 연장된다. 이때, 캠(50)의 각도 길이는 비트 리세스(47)의 폭에 상응하므로, 블로킹 부재(46)는 개구(44)를 통해 밀봉 부재(30) 내로 삽입될 수 있다. 또한, 블로킹 부재(46)는 그의 제2 단부에 링(52)을 포함하며, 상기 링 내에 2개의 슬롯(54)이 제공됨에 따라 링(52)의 일부분은 치형부(56)로서 형성된다. 이때, 슬롯들(54)은 주연부에서 캠(50)의 단부들과 대면하여 놓인 부분에 배치된다. 이와 관련하여, 치형부(56)와 캠은 적어도 거의 동일한 폭을 갖는다. 이때, 치형부(56)의 자유 단부는 해체하기 용이하도록 뾰족하게 형성된다.

블로킹 부재(46)는 도 2에서 자신의 최종 위치에 도시되어 있다. 블로킹 부재(46)를 개구(44) 내에 장착하기 위해, 캠(50)이 비트 리세스(47)를 통해 삽입될 수 있도록 상기 블로킹 부재를 정렬시킨다. 개구(44) 내에 블로킹 부재(46)가 삽입된 후, 상기 블로킹 부재의 제2 단부에 배치된 치형부(56)가 비트 리세스(47)의 영역 내에 놓일 때까지 상기 블로킹 부재를 그의 종축을 중심으로 180°회전시킨다. 적절한 공구를 이용하여 치형부(56)를 비트 리세스(47) 내로 구부릴 수 있으며, 그 결과 블로킹 부재(46)의 회전이 방지된다. 블로킹 부재(46)가 삽입되면, 캠(50)이 제공된 단부(48)가 블레이드 루트(20)의 단부면(26)에 배치된 홀(58) 안으로 돌출된다. 상기 홀(58)은 그 내부에 블로킹 부재(46)의 단부(48)가 유격 없이 안착되는 비관통 홀로서 형성된다.

캠(50)은 블레이드 루트(20)의 단부면(26)과 밀봉 부재(30)의 사이에 존재하는 축방향 갭 내에 딱 맞게 맞물린다. 이를 위해, 밀봉 부재(30)는 개구(44)의 영역에서 슬리브 형태로 형성된다.

로터 블레이드(18)의 해체를 위해 치형부(56)를 위쪽으로 구부리면, 비트 리세스(47)와의 형상 결합이 분리된다. 이어서 블로킹 부재(46)를 180°회전시키면 캠(50)이 비트 리세스(47)의 영역 내에 놓이게 된다. 그런 다음, 적절한 공구를 이용하여 개구(44)로부터 블로킹 부재(46)를 빼낼 수 있고, 이어서 밀봉 부재(30)가 주연 방향으로 움직일 수 있게 된다. 밀봉 부재(30)를 주연 방향으로 움직이면 상기 밀봉 부재와 로터 디스크의 후크 맞물림이 해제될 수 있고, 그럼으로써 로터 섹션(10)으로부터 밀봉 부재가 분리될 수 있다. 이어서 로터 블레이드(18)를 고정 홈(16)을 따라 축방향으로 이동시켜서 로터 섹션(10)으로부터 분리할 수 있다.

블레이드 루트(20) 내에 배치된 비관통 홀(58)은 지지면(34)에 비교적 가깝게 배치된다.

도 6에는 터빈 블레이드(18)의 사시도가 도시되어 있는데, 여기서 터빈 블레이드(18)의 블레이드 에어포일(60)은 플랫폼 가까이에만 도시되어 있다. 도 6에서 명백히 알 수 있듯이, 비관통 홀은 지지면(34)에 비교적 가깝게, 즉 바로 인접하게 배치되어 있다. 따라서 밀봉 부재(30)의 지지면(34)과, 주연 방향으로의 운동을 방지하기 위한 상기 밀봉 부재의 수단은 비교적 서로 가깝게 배치된다. 상기 두 기능 수단의 근접 배치를 통해, 매우 간단하고 신뢰성 있는 변위 방지가 구현될 수 있을 뿐만 아니라, 마찰이 거의 없는 상대 운동이 실시됨으로써 특히 마모가 발생하지 않는다.

도 7에는 주연 방향으로 서로 인접한 밀봉 부재들(30)이 도시되어 있으며, 상기 밀봉 부재들은 블로킹 부재에 의해 고정되기 전에, 자체적으로 밀폐된 씰 링의 장착이 가능하도록 하기 위해 서로 상대 운동이 가능하다. 이를 위해, 인접한 밀봉 부재를 향하는, 밀봉 부재들의 에지들의 재료 두께는 밀봉 부재 벽부의 재료 두께의 1/2에 불과하므로, 밀봉 부재들은 상기 영역들에서 중첩되도록 형성된다. 간단한 중첩 대신, 요철식(tongue-and-groove) 중첩이 제공될 수도 있다.

도 8에 도시된 주연 방향 고정의 대안 실시예는 추가 블로킹 부재(62)와, 개구(44) 및 홀(58)로부터의 상기 추가 블로킹 부재의 유실 방지 장치의 관점에서 도 1 내지 도 6에 도시된 실시예와 차이가 있다. 도 7에 도시된 추가 블로킹 부재(62)의 사시도가 도 9에 도시되어 있다. 본 대안 실시예에 따른 추가 블로킹 부재(62)도 마찬가지로 2개의 상이한 직경을 갖는 볼트 형태로 형성된다. 또는, 상기 블로킹 부재(62)가 그 길이 연장부를 따라 납작하게 형성으로써 편평부(64)에 고정판이 접할 수 있다. 블로킹 부재(62)의 고정 장치는 도 8에 도시되어 있으며, 여기서 도 8은 도 2에 도시된 섹션(A)과 동일한 섹션을 나타낸다. 여기서도 동일한 부품들에는 동일한 도면 부호들이 부여되어 있다. 로터 블레이드(18)가 고정 홈(16) 내에 장착된 후, 그리고 그에 이어서 밀봉 부재(30)가 장착된 후에는 개구(44) 내로 먼저 L자형 고정판(66a)이 삽입되며, 상기 고정판의 짧은 레그가 블레이드 루트(20)의 단부면(26)과 밀봉 부재(30) 사이의 갭 내에 맞물린다. 이어서 블로킹 부재(62)의 편평부(64)가 고정판(66) 위에 올려진다. 그런 다음 블로킹 부재(62)는 그의 단부(48)가 비관통 홀(58) 내에 맞물릴 때까지 개구(44) 내로 삽입된다. 따라서, 그 이전까지 횡단면이 L자형이었던 고정판(66a)이 적절한 수단을 이용하여 구부러질 수 있으며, 그 결과 상기 고정판의 횡단면은 Z자형이 된다. 고정판(66)의 Z자 형상에 의해, 상기 고정판은 블로킹 부재(62)의 축방향 변위를 차단한다. 이로써 밀봉 부재(30)의 주연 방향 로킹의 의도치 않은 릴리스가 방지될 수 있다.

총체적으로 본 발명은 가스 터빈의 로터를 위한 로터 섹션(10)과, 로터 블레이드(18)와 블로킹 부재(46, 62)에 관한 것이다. 로터 섹션(10)은 그의 고정 홈들(16) 내에 삽입된 로터 블레이드들(18)을 구비한 로터 디스크(12)를 포함하며, 상기 로터 블레이드들은 단부측에 배치된 밀봉 부재(30)에 의해 고정 홈(16)을 따라 움직일 수 없는 상태가 된다. 밀봉 부재(30)의 주연 방향 고정을 위한, 간단하게 설계될 수 있으면서 신뢰성 있는 구성을 제공하기 위해, 본 발명은 각각의 밀봉 부재(30)가 각각 1개의 블로킹 부재(46, 62)로 고정되고, 상기 블로킹 부재는 블레이드 루트(20)의 단부측에 배치된 홀(58)에 맞물리게 하는 방법을 제안한다.

Claims (12)

1. 터보 기계의 로터를 위한 로터 섹션(10)이며,
   상기 로터 섹션의 외주연에 로터의 축방향으로 연장되는 로터 블레이드 고정 홈들(16)이 제공되며, 상기 홈들 내에는 로터 블레이드 고정 홈(16)에 대응되는 블레이드 루트(20)를 구비한 각각 하나의 로터 블레이드(18)가 배치되며,
   상기 로터 섹션은 로터 블레이드(18)에 각각 제공된, 반경방향 내측을 향하는 지지면들(34)을 가지며,
   단부측 로터 표면(28)을 따라 냉매를 안내하기 위해, 시트 형태의 밀봉 부재들(30)이 원심력의 작용을 받으며 지지면(34)에 인접하며,
   밀봉 부재들(30)이 주연 방향으로 변위되지 않도록 하기 위해, 하나 이상의 밀봉 부재(30)가 그 밀봉 부재(30) 내에 제공된, 블로킹 부재(46, 62)를 수용하기 위한 개구(44)를 가지며,
   개구(44)와 일직선으로 정렬된 홀(58) 및, 상기 홀(58) 내부와 개구(44) 내에 안착되는 위치 고정형 블로킹 부재(46, 62)가 제공된, 터보 기계의 로터용 로터 섹션에 있어서,
   홀(58)은 블레이드 루트(20) 내에 배치되고, 개구(44)는 열쇠 구멍 형태로 형성되며, 블로킹 부재(46)는 그의 외주연에 배치된 캠(50)을 구비한 볼트 형태로 형성되며, 상기 캠(50)은 블레이드 루트(20)와 밀봉 부재(30) 사이에서 삽입 회전될 수 있는 것을 특징으로 하는, 터보 기계의 로터용 로터 섹션(10).
2. 제1항에 있어서, 각각의 홀(58)은 밀봉 부재(30)의 내측 에지(36)에보다 반경방향으로 내측을 향하는 지지면(34)에 더 가깝게 배치되고, 개구(44)는 로터 블레이드(18)의 지지면(34)에 인접하는, 밀봉 부재(30)의 에지(32)에 더 가깝게 배치되는, 터보 기계의 로터용 로터 섹션(10).
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 블로킹 부재(46)는 단부측에 치형부(56)를 가지며, 이 치형부는 열쇠 구멍형 개구(44)의 비트 리세스(47) 내로 구부러질 수 있는, 터보 기계의 로터용 로터 섹션(10).
4. 제3항에 있어서, 치형부(56)는 블로킹 부재(46)의 단부측 링(52)의 일부분인, 터보 기계의 로터용 로터 섹션(10).
5. 제1항에 있어서, 블로킹 부재(62)는 Z자형 고정판(66)을 이용하여 유실에 대해 보호되고, 상기 고정판의 제1 단부가 블레이드 루트(20)의 단부면(26)과 밀봉 부재(30) 사이에 인접하는, 터보 기계의 로터용 로터 섹션(10).
6. 제1항, 제2항, 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 블로킹 부재(46, 62)는 해체를 위한 단부측 개구를 갖는, 터보 기계의 로터용 로터 섹션(10).
7. 제1항, 제2항, 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 밀봉 부재들(30)은 주연 방향으로 서로 인접하여 놓여, 환형 홈(38) 내에 안착되는 씰 링을 형성하며, 상기 환형 홈(38)은 로터의 일 단부측 단부면에 배치된 주연면에 제공되는, 터보 기계의 로터용 로터 섹션(10).
8. 해머형 또는 전나무형 블레이드 루트(20) 및 상기 블레이드 루트(20)를 넘어 돌출하는 돌출부를 구비한, 터보 기계용 로터 블레이드(18)이며, 상기 로터 블레이드에 플랫폼(22)이 연결되고, 거기에 공기역학적으로 휘어진 블레이드 에어포일(60)이 연결되며, 블레이드 루트(20) 쪽을 향하는, 상기 돌출부의 하부면에 블레이드 루트(20) 쪽을 향하는, 플레이트형 밀봉 부재(30)의 지지면(34)이 제공되는, 터보 기계용 로터 블레이드에 있어서,
   외주연에 캠(50)을 구비하여 상기 캠(50)이 블레이드 루트(20)와 밀봉 부재(30) 사이에서 삽입 회전 가능한 블로킹 부재(46, 62)를 수용하기 위한 비관통 홀(58)이 블레이드 루트(20)의 단부면(26) 내에 돌출부에 바로 인접하여 제공되는 것을 특징으로 하는, 터보 기계용 로터 블레이드(18).
9. 제8항에 있어서, 홀(58)은 블레이드 루트(20)의 하부면에보다 돌출부에 더 가깝게 배치되는, 터보 기계용 로터 블레이드(18).
10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 지지면(34)은 적어도 부분적으로, 블레이드 루트(20)를 향하여 개방된 홈의 홈 바닥으로서 형성되는, 터보 기계용 로터 블레이드(18).
11. 제8항 또는 제9항에 있어서, 돌출부는 플랫폼(22)의 부분으로서, 또는 측면 방향으로 돌출하는 씰 윙의 부분으로서 형성되는, 터보 기계용 로터 블레이드(18).
12. 삭제

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