JP4949191B2 - ターボ機械のロータのバランスシステム - Google Patents

Description

本発明は、広くは、ターボ機械のロータのバランスシステムに関し、そのような少なくとも１つのバランスシステムを備えるターボ機械の一モジュールに関する。

さらに、本発明は、少なくとも１つのそのようなモジュールが取り付けられたターボ機械に関し、そのようなターボ機械が、好ましくは航空機用のターボジェットの形態をとっている。

圧縮機またはタービンなどの既存のターボ機械の各モジュールには、通常は、環状のバランスフランジを備えるロータバランスシステムが設けられており、この環状のフランジにバランスおもりが、この環状のフランジの貫通路に収容されるボルトによって取り付けられている。その結果、おもりがフランジの周囲に所望の様相で分布して、該当のターボ機械のモジュールに良好なバランスをもたらしている。したがって、この形式のロータバランスシステムは、通常はモジュール式であるといえる。

さらに詳しくは、環状のバランスフランジが、通常は、半径方向の第１の方向が接合領域によって画定されている環状のコアを備え、この環状のコアから、この第１の方向に、複数の貫通路がフランジの半径方向の自由端に向かって放射状に延びており、それぞれの貫通路が、上記第１の方向と反対の第２の方向に、上記接合領域に属する半径方向の頂点を有する。通常は、第１の方向は、半径方向内側に向かう方向であり、反対の第２の方向は、半径方向外側に向かう方向である。

したがって、このシステムは、上記通路のうちの１つを通過する少なくとも１つのねじ／ナットアセンブリによって環状のバランスフランジに固定に取り付けられる複数のバランスおもりをさらに備え、ねじの頭部が、環状のバランスフランジの第１の面に押し付けられ、バランスおもりが、環状のバランスフランジの第１の面の反対側の第２の面に押し付けられる。

バランスフランジに加わる応力の割り出しの文脈において実行された研究の際に、最大の接線方向の応力が、それぞれの貫通路の半径方向の頂点に位置し、すなわち上述の接合領域またはその付近に位置することが明らかになっている。目安として、接線方向の応力は、本質的には遠心力または熱の作用に結び付いているといえる。
米国特許第４８７９７９２号明細書

バランスフランジにおいて接線方向の大きな応力が加わる部位には、ねじ／ナットアセンブリの締め付けによる軸方向の応力もさらに加わる。したがって、これら接線方向および軸方向の応力の組み合わせにより、バランスフランジの寿命がきわめて短くなる可能性があり、さらにはこのフランジの損傷について大きな危険を生じさせる可能性がある。

したがって、本発明の目的は、従来技術の実施形態に関係する上述の欠点を改善するターボ機械のロータバランスシステムおよびターボ機械モジュールを提案することにある。

この目的のため、本発明の主題は、まず第１には、環状のバランスフランジおよび複数のバランスおもりを備えているターボ機械のロータのバランスシステムであって、環状のバランスフランジが、第１の方向において半径方向が接合領域によって画定されている環状のコアを備え、接合領域からフランジの半径方向の自由端に向かって第１の方向に複数の貫通路が延びており、それぞれの貫通路が、上記接合領域に属する半径方向の頂点を、第１の方向と反対の第２の方向に有し、バランスおもりが、通路のうちの１つを通過する少なくとも１つのねじ／ナットアセンブリによって環状のバランスフランジへと固定に取り付けられ、ナットとねじ頭部との間に保持される要素のうちの１つが、環状のバランスフランジの第１の面に押し付けられ、バランスおもりが、環状のバランスフランジの第１の面とは反対の第２の面に押し付けられている。

本発明によれば、貫通路のそれぞれにおいて、環状のバランスフランジが自身の第１の面に、上記半径方向の頂点を通過しかつ上記接合領域の両側に広がっている第１の凹所を有し、この第１の凹所が、ナットとねじ頭部との間に保持される要素に接触せず、さらにバランスフランジが自身の第２の面に、上記半径方向の頂点を通過しかつ上記接合領域の両側に広がっている第２の凹所を有し、この第２の凹所が、バランスおもりに接触しない。

このようにして、本発明は、ねじ／ナットアセンブリの締め付けから生じる軸方向の応力を、接線方向の応力によって大きなひずみのもとにおかれる環状のバランスフランジの領域（この領域は、上述のとおり、該当の貫通路の半径方向の頂点を中心とする）から離れるように移動させることを可能にする巧みな解決策を提案している。

したがって、具体的には、設けられる凹所は、該当の貫通路へと開くように形成されつつ、上記接合領域の両側に、すなわちフランジの環状のコア、およびやはり環状であって種々の貫通路を取り入れている部位（穴あき部分と呼ばれる）の両方に、形成される。このやり方で、貫通路のそれぞれにおいて、ナットとねじ頭部との間に保持される上記部材が、もはや上記半径方向の頂点に押し付けられることがなく、上記半径方向の頂点から第１の凹所の深さに等しい距離だけ離れており、これにより、遠心力および熱の作用によって接線方向の大きなひずみのもとにおかれるこの頂点に、軸方向の応力を実質的に生じないようにすることができる。

したがって、有利なことに、本発明において接線方向の応力と軸方向の応力との分離が達成されることで、バランスフランジの寿命の向上がもたらされ、さらにはバランスフランジの損傷の恐れが大幅に抑制される。

本発明は、それぞれの凹所が、該当の貫通路の周囲において、上記半径方向の頂点およびその付近に位置することを条件とするものとして示されている。当然ながら、さらに切り欠きまたは後退へと結びつけることも可能である該当の凹所は、本発明の文脈から離れることなく、通路の周囲のより大きな広がりへと広がっていてもよく、通路の周囲に完全に広がることさえ可能である。

最後に、環状のバランスフランジを、ロータディスクへと、特にはロータディスクの穴を画定する拡大された半径方向内側部分（「リーク」とも称される）に固定に取り付けられるように区別なく設計することができ、あるいはターボ機械の該当のモジュールの一体の一部分を形成している任意の接続フランジにおいて、このフランジと一体不可分であるように設計することができる。

好ましくは、貫通路を通過するフランジの断面において、上記接合領域が、環状のフランジの軸を中心とする円の形態をとっている。

さらに、やはり貫通路を通過する環状のフランジの断面において、それぞれの貫通路の半径方向の頂点が、好ましくは環状のフランジの軸を中心とする円に属する点の形態をとっている。

好ましくは、第１の凹所は、環状のフランジの軸に中心を有する様相で上記第１の面に作られたただ１つの円形の溝で構成され、第２の凹所は、やはり環状のフランジの軸に中心を有する様相で上記第２の面に作られたただ１つの円形の溝で構成されている。この解決策は、環状のバランスフランジの一方の面の簡単かつただ１回の機械加工作業によって、この面のすべての凹所を得ることができるという点で有利である。

やはり好ましくは、それぞれのバランスおもりが、通路のうちの直接的に隣り合う２つをそれぞれ通過する２つのねじ／ナットアセンブリによって、バランスフランジへと取り付けられている。

さらに、好ましくは、それぞれの貫通路において、ねじ頭部がバランスフランジの第１の面に押し付けられ、ナットがバランスおもりに押し付けられている。当然ながら、ナットがバランスフランジの第１の面に押し付けられ、ねじ頭部がバランスおもりに押し付けられているという逆の状況も、本発明の文脈から離れることなくもたらすことが可能である。

最後に、それぞれの貫通路は、スカラップまたは穴の形態をとる。目安として、スカラップは、通常は、第１の方向において半径方向に開いており、すなわち上記フランジの半径方向の自由端において開いている一方で、穴は、その一部において閉じた断面を有する。

また、本発明のさらなる主題は、上述した少なくとも１つのロータバランスシステムを備えるターボ機械の一モジュールである。

好ましくは、上記モジュールは、タービンあるいはターボ機械の高圧または低圧圧縮機である。

最後に、本発明の別の主題は、上述した少なくとも１つのモジュールを備える航空機用ターボジェットなどのターボ機械である。

本発明の他の利点および特徴は、以下の詳細な説明（本発明を限定するものではない）において明らかになるであろう。

この説明は、添付の図面に関して行われる。

図１は、本発明の好ましい実施形態によるターボ機械のモジュール１の一部分を示しており、このモジュールは、ここでは、その一部について航空機用ターボジェットの形態をとっているターボ機械の高圧タービン（ＨＰタービンと呼ばれる）である。

図１において、ターボジェットの燃焼室２の下流に位置するＨＰタービンのロータ部分を見て取ることができる。この点に関し、以下で使用される「上流」および「下流」という考え方が、矢印４によって概略的に示されているターボ機械を通過するガスの流れの主たる方向に関して理解され、この方向が、ターボジェットの長手軸６（同時に、モジュール１およびモジュール１を構成しているディスクの軸に一致する）に実質的に平行であることに留意されたい。

具体的には、モジュール１は、穴１２の存在によってターボジェットの軸システム１０を通過する軸６を有するブレード支持ディスク８と呼ばれる主ロータディスクを備える。さらに詳しくは、この穴１２は、拡大されてディスク８の最も厚い部分を形成しており、どちらも軸６に直角である上流側の面１６および下流側の面１８によって区画されている半径方向内側部分１４に、知られている様相で製作されている。したがって、この拡大された半径方向内側部分１４は、「リーク（ｌｅｅｋ）」とも称されるが、軸６の方向に、この同じ方向の穴１２の長さに等しい実質的に一定の厚さを有する。

ディスク８の半径方向外側の端部２０には、タービンブレード２２が取り付けられ、燃焼室２から出るガスが、タービンブレード２２を通って膨張することができる。

ブレード支持ディスク８の下流側２３には、このディスク８をモジュールの下流部分（図示せず）へと取り付けるために使用される環状の接続フランジ２４が配置されている。図１に見て取ることができるとおり、下流側の環状の接続フランジ２４は、下流側２３と一緒に１つの部品にて製作され、拡大された半径方向内側部分１４の上方に位置する部位において、下流側２３から突き出している。

一方で、ブレード支持ディスク８の上流側２６には、このディスク８をターボ機械の他のモジュール（より具体的には、ＨＰ圧縮機（図示せず）と称され、その一部として下流側の環状の接続フランジ３０を備える高圧圧縮機）へと取り付けるために使用されるもう１つの環状の接続フランジ２８が配置されている。ここでもやはり、図１に見て取ることができるように、上流側の環状の接続フランジ２８は、上流側２６と一緒に１つの部品にて製作され、拡大された半径方向内側部分１４の上方に位置する部位において、上流側２６から突き出している。

さらに、ＨＰ圧縮機との組み立てという機能に加え、この上流側の環状の接続フランジ２８は、ブレード支持ディスク８の上流に位置するラビリンスディスク３２の取り付けのためにも使用される。ラビリンスディスク３２の主たる機能は、当業者にとって知られているとおり、このディスク８およびこのディスク８に支持されているブレードの冷却を助けることにある。具体的には、ラビリンス式の１つ以上の環状の封止装置３４をこのモジュールのステータに正接するように位置させて備えるディスク３２が、自身と冷却対象のディスク８との間に、下流側へと向いた環状の冷却空間３６を画定することができるようにしている。この結果、この空間３６に進入する冷却空気が、図１の矢印３８によって概略的に示されているように、ディスク８の上流側２６に密接に沿い、その後に半径方向外側へと、ブレード２２を通過する空気の回路に再び加わる。

本発明のこの好ましい実施形態において、ラビリンスディスク３２は、２つの環状の接続フランジ２８、３０の間に配置され、これら２つのフランジを組み立てるために使用され、軸６を中心にして分布しているボルト４０の助けによって、これら２つのフランジへと固定に取り付けられる。

さらに、ラビリンスディスク３２は、穴４４の存在のおかげでターボジェットの軸システム１０を通過している。より詳しくは、この穴４４は、拡大されてディスク３２の最も厚い部分を構成しており、どちらも軸６に直角である上流側の面４８および下流側の面５０によって区画されている半径方向内側部分４６に、知られている様相で製作されている。したがって、この拡大された半径方向内側部分４６は、「リーク」とも呼ばれるが、軸６の方向に、この同じ方向の穴４４の長さに等しい実質的に一定の厚さを有する。

この好ましい実施形態においては、この拡大された半径方向内側部分４６に、バランスおもり５４が取り付けられる環状のバランスフランジ５２が配置されている。さらに正確には、この環状のバランスフランジ５２が、拡大された半径方向内側部分４６と一体にて製作され、拡大された半径方向内側部分４６の面４８から上流側に突き出し、次いで半径方向内側へと突き出している。一般的な様相で、フランジ５２および所定の様相でフランジ５２へと取り付けられるおもり５４が、協働してターボ機械のロータのバランスシステム６１を形成している。

このバランスフランジ５２は、上述の接続フランジとは別個独立であるため、モジュール１をターボ機械の他のモジュールに接続する作業の前に、バランスおもり５４をこのフランジ５２へと決定的に取り付けることが可能である。結果として、このようなターボ機械のモジュール１の製造者が、後にこの同じモジュール１をターボ機械の他のモジュール（この例では、ＨＰ圧縮機）と組み立てるときに、この目的のために設けられたフランジ５２にすでに取り付けられているバランスおもりを分解／組み立てする必要がないため、バランスシステムの満足できる取り付け、特にはボルト５６の助けによるおもり５４のフランジ５２への取り付けを保証することができる。

図１に見て取ることができるように、バランスフランジ５２を、面４８の半径方向外側の端部から上流へと突き出すように配置でき、すなわち軸６に対して直角であるこの面４８と、このディスク３２の冷却空間３６を画定している下流面６０と反対の上流面５８の残りの部分との交わりにおいて、上流側へと突き出すように配置することができる。

したがって、バランスフランジ５２が、ターボ機械の他の構成要素（同じモジュール１の構成要素であっても、あるいはターボ機械の隣接のモジュールの構成要素であっても）との接続という機能から解放され、これは、バランスフランジ５２の機能が、バランスおもり５４の支持だけになるという意味であることを理解しなければならない。したがって、バランスおもり５４を除き、ターボ機械のいかなる構成要素も、図１に見ることができるように、ＨＰタービンをＨＰ圧縮機へと接続するために使用され、さらにはラビリンスディスク３２を支持するために使用される上述の環状の接続フランジ２８、３０に対して半径方向内側に配置されるこの環状のバランスフランジ５２に取り付けられることはない。

次に、図２から図４を参照して、環状フランジの軸とも称される軸６を有する環状のバランスフランジ５２の特定の設計に備わっている本発明の特別の特徴の１つを、理解することができる。

環状のバランスフランジ５２は、本質的には、隣接しかつフランジの半径方向６２にずらされている２つの部位、すなわちこのフランジの半径方向外側の部分を形成している環状のコア６４と、このフランジの半径方向内側の部分を形成している穴あき部分６６とを備える。コア６４、すなわちフランジ５２の主たる部分は、中実であって、このフランジをディスク３２の拡大された半径方向内側部分４６の面４８へと接続する環状の接続部６８を取り入れている。

したがって、コア６４は、半径方向６２において、内側方向に相当する第１の方向７０に、破線７４で図式的に示され、このコア６４を穴あき部分６６から区別しているいわゆる接合領域まで延び、接合領域７４は、好ましくは、軸６を中心とする円形断面の仮想の円筒の形態をとっている。半径方向６２に関して図に示されている第２の方向７２が外向き方向に相当することに留意されたい。

したがって、環状の穴あき部分６６は、接合領域７４から第１の方向７０にフランジの半径方向の自由端７６へと半径方向に延びている。したがって、この部分６６は、接合領域７４から第１の方向７０にフランジの半径方向の自由端７６に向かって半径方向にそれぞれ延びている貫通路７８を取り入れている。ここで、通路７８は、スカラップの形態をとっており、すなわちフランジの半径方向の自由端７６において半径方向内側へと開いているため、環状の穴あき部分６６の全体にわたって半径方向に延びている。すなわち換言すると、閉じた輪郭を有する穴とは異なり、それぞれが開いた輪郭を有する。したがって、代案として、通路７８が、本発明の文脈から離れることなく、穴の形態をとってもよい。

さらに、それぞれの貫通路７８が、第２の方向７２に半径方向の頂点８０を有し、頂点が上述の接合領域７４に属することが示されている。

より詳しくは、図４を参照すると、ボルト５６を通すために使用される貫通路７８がすべて、実質的に同一の形状および寸法を有し、したがって、これらの通路７８を通過するフランジの断面、すなわちこの図４の断面図において、接合領域７４が軸６を中心とする円の形態をとることを見て取ることができる。さらに、スカラップ７８のそれぞれの底部が、好ましくは第１の方向７０へと半径方向内側を向いたわずかな曲率を有するため、それぞれの貫通路７８の半径方向の頂点８０が、円７４に属する点の形態をとることを見て取ることができる。この点に関し、図３に示されているように、直径または半径方向の断面と同様に、この半径方向の頂点８０が、この断面において、好ましくは軸６（図示せず）に平行であって、この同じ軸の方向に通路７８の全長にわたって延びる右手セグメントの形態をとることが示されている。さらに、この同じ右手セグメント８０は、完全に接合領域７４に属している。

図３は、通路７８のうちの１つをそれぞれ通過する１つ以上のねじ／ナットアセンブリ５６によってバランスフランジ５２へと固定に取り付けられたバランスおもり５４（図３では、１つだけを見ることができる）を示している。好ましくは、それぞれのおもり５４が、さらに詳しく後述されるとおり、フランジ５２の接線方向において直接的に隣接する２つの通路７８をそれぞれ通過する２つのねじ／ナットアセンブリ５６の助けによって、フランジ５２へと取り付けられている。

したがって、アセンブリ５６は、ねじ頭部８６を軸６に実質的に直角であって、ラビリンスディスク３２の面４８に面しているフランジ５２の第１の面９０または下流側の面に押し付けて有するねじ８４をさらに備える。さらに、このアセンブリは、ねじのねじ山部分に取り付けられたナット８８を備え、このナット８８が、該当のおもり５４の外面へと押し付けられ、このおもり５４の内面の一部分を、軸６に実質的に直角であって、フランジ５２の第１の面９０とは反対である第２の面９２または上流側の面に押し付けている。

したがって、上流側から下流側へと、ナット８８、おもり５４、フランジ５２、および最後のねじ頭部８６からなる積み重ねが設けられ、これらの構成要素が、好ましくは２つずつ接している。

図２から図４に示されているように、それぞれの通路の半径方向の頂点８０におけるフランジ５２の過剰な応力を防止するために、該当の通路を通過するねじ／ナットアセンブリ５６の締め付けによる軸方向の応力を、思慮深く配置された凹所を製作することによって移動させることが提案される。

効果的には、スカラップ７８のそれぞれについて、バランスフランジ５２が自身の第１の面９０に、大きな接線方向の応力のもとにある半径方向の頂点８０を通過し、接合領域７４に沿って接合領域７４の半径方向の両側に広がる第１の凹所９４を有する。すなわち換言すると、凹所９４が、環状のコア６４および穴あき部分６６の両方に広がっており、したがって凹所９４が、関連のスカラップ７８へと開いていると考えることができる。図３に示されているように、第１の凹所９４は、ねじ頭部８６と接触することがなく、したがってバランスフランジ５２に対するねじ頭部８６の圧力は、大きな接線方向の応力のもとにある半径方向の頂点８０から離れた位置で第１の面９０へと加えられ、これにより、この同じ頂点８０に加わる軸方向の応力を実質的になくすことができる。したがって、アセンブリ５６の締め付けによってフランジ５２へと加えられる軸方向の応力は、有利なことに、ねじ頭部８６が押し付けられる環状のコア６４の核心部分へと、半径方向に第２の方向７２へと移される。

目安として、凹所９４は、好ましくは、スカラップ７８の湾曲した底部をすべて包含するように、第１の方向７０へと充分に深く製作される。したがって、この同じ第１の方向７０に進むことによって、ねじ頭部８６は、半径方向の頂点８０の領域の周囲に求められる接点ではなく、スカラップ７８の輪郭との接点を見つけることができる。

製造を容易にするという理由のため、図４に最もよく見られるように、第１の凹所９４は、好ましくは第１の面９０に製作されたただ１つの円形の溝９６で構成され、好ましくは半円形断面であるこの溝９６が、軸６を中心とし、円の形態である接合領域７４に沿っている。

あまり詳しくは説明しないが、同様のやり方で、バランスフランジ５２は、自身の第２の表面９２に、それぞれのスカラップ７８のために、半径方向の頂点８０を通過しつつ接合領域７４の両側に広がる第２の凹所９８を有し、この第２の凹所９８は、バランスおもり５２に接触しない。ここでもやはり、面９２の第２の凹所９８の全体を、この第２の面９２にただ１つの円形の溝９９を製作することによって実現でき、好ましくは半円形断面であるこの溝９９が、軸６を中心とし、円の形態である接合領域７４に沿っている。一般的なやり方においては、第２の凹所９８が好ましくは所与の横断面に対して対称であるため、第１の凹所９４と第２の凹所９８との間に類似性が存在する。

図３に示されているように、それぞれの第２の凹所９８は、おもり５４と接触することがなく、したがってバランスフランジ５２に対するおもり５４の圧力は、大きな接線方向の応力のもとにある半径方向の頂点８０から離れた位置で第２の面９２へと加えられ、これにより、この同じ頂点８０に加わる軸方向の応力を実質的になくすことができる。したがって、アセンブリ５６の締め付けによってフランジ５２へと加えられる軸方向の応力は、有利なことに、ねじ頭部８６が押し付けられる環状のコア６４の核心部分へと、半径方向に第２の方向７２へと移される。

次に、図２から図４に関して上述した凹所の形成に組み合わせることができる他の特別の特徴を示している図５を参照すると、それぞれのおもり５４（１つだけが破線で概略的に示されている）が、２つのねじ／ナットアセンブリの助けによってバランスフランジ５２へと固定に取り付けられる旨を見て取ることができる。

効果的に、第１の通路７８を通過する第１のねじ８４を備える第１のねじ／ナットアセンブリ５６ａが設けられ、同様に、第１の通路７８から接線方向１０２の第１の方向１０４にずらされた第２の通路７８を通過する第２のねじ８４を備える第２のねじ／ナットアセンブリ５６ｂが設けられ、この第１の方向１０４は、第２の方向１０６と反対であって、したがって図５の時計方向に一致する。

すべての貫通路７８へと適用することができるが、スカラップの形態をとっている第２の通路７８について概略的に示されているように、これらの貫通路７８を通過するフランジの断面、すなわち図５の断面図において、該当の通路の第２の方向７２の半径方向の端部１０８が、半径Ｒ１の円弧１１０で構成され、その両側に、半径Ｒ１よりも小さな半径Ｒ２の２つの円弧１１２が存在していることに留意されたい。さらに詳しくは、円弧１１０が、この半径方向の端部１０８の主たる部分を形成し、中央に上述の半径方向の頂点８０を取り入れている。また、半径方向の端部１０８を画定している２つの円弧１１２の半径Ｒ１は、ねじ８４の半径と実質的に同一であり、これが、必要であれば、ねじ８４とこれら２つの円弧１１２の一方との間の面接触の達成を可能にしている。

好ましくは、スカラップ７８は、半径方向、すなわち方向６２に延びる対称軸１１４を有し、したがってこの対称軸１１４が、ディスクの軸６および半径方向の頂点８０を通過している。したがって、２つの円弧１１２は、軸１１４に関して対称であり、それぞれが通路の接線方向の端面の一体の一部を形成することができる。

この点に関し、２つの通路７８のそれぞれが、好ましくは中央の円弧１１０と第２の方向１０６において端部に最も近く位置する円弧１１２との間の接点において始まり、知られている様相で実質的に直線状であって半径方向６２および対称軸１１４に平行である平坦部１０６へと、フランジの半径方向の自由端７６まで続いている接線方向の第１の端面１１６を有する。同様の様相で、２つの通路７８のそれぞれは、好ましくは中央の円弧１１０と第１の方向１０４において端部に最も近く位置する円弧１１２との間の接点において始まり、やはり実質的に直線状であって半径方向６２および対称軸１１４に平行である平坦部を介して、フランジの半径方向の自由端７６まで続いている接線方向の第２の端面１１８を有する。

この構成の特別な特徴の１つは、半径方向の端部１０８が長い距離にわたって接線方向に広がって、特にはその漸進的かつ和らいだ形状によって半径方向の頂点８０およびその付近における応力の集中を軽減することができるよう、それぞれのねじ８４の直径を、そのねじが通過するスカラップ７８の接線方向の幅よりも小さくすることにある。したがって、接線方向の２つの端面１１６、１１８の間の接線方向の最大距離Ｄ（これらの面１１６、１１８の２つの平坦部の間の一定の距離に相当する）が、このねじ８４の接線方向の最大長さｄ（上記ねじ８４の直径の値と実質的に同じである）よりも大きくされ、比Ｄ／ｄが１．２から２の間にあり、好ましくは１．５に近い。

さらに、バランスフランジ５２上でのおもり５４の接線方向の保持を保証するために、まず第１に、第１のアセンブリ５６ａの第１のねじ８４が、第１の貫通路７８の接線方向の第１の端面１１６に押し付けられ、さらに詳しくは、図５に示されているように、この側面１１６の円弧１１２との接合の付近の平坦部に押し付けられて接触している。したがって、ねじは、もはやこの円弧１１２にも、半径方向の頂点８０を有する中央の円弧１１０にも、接していない。さらに、上述の種々の構成要素の特別な寸法設定ゆえ、第１のねじ８４が、接線方向の第２の側面１１８から或る距離に位置し、接線方向の第２の側面１１８から第２の方向１０６へと接線方向にずらされている。この配置構成は、当然ながら、おもり５４を、フランジ５２に対する第２の方向１０６について、ねじ８４によって実質的にすきまなく横方向に保持することを可能にする。

同様に、第２のアセンブリ５６ｂの第２のねじ８４が、第２の貫通路７８の接線方向の第２の端面１１８に当接して配置され、さらに詳しくは、図５に示されているように、この側面１１８の円弧１１２との接合の付近の平坦部に押し付けられて接触している。したがって、ねじは、もはやこの円弧１１２にも、半径方向の頂点８０を有する中央の円弧１１０にも、接していない。さらに、やはり上述の種々の構成要素の特別な寸法設定ゆえ、第２のねじ８４が、接線方向の第１の側面１１６から或る距離に位置し、接線方向の第１の側面１１６から第１の方向１０４へと接線方向にずらされている。この配置構成は、当然ながら、おもり５４を、フランジ５２に対する第１の方向１０４について、やはり第２のねじ８４によって実質的にすきまなく横方向に保持することを可能にする。

最後に、ねじ８４のそれぞれの通路での「中心ずれ」配置を理解するために、第１のねじのねじ軸１２０が、第１の通路の対称軸１１４に対して第２の方向１０６へと接線方向にずらされる一方で、第２のねじ８４のねじ軸１２０が、第２の通路の対称軸１１４に対して第１の方向１０４へと接線方向にずらされていることを、図５に見て取ることができる。

当然ながら、あくまで例示に限定されることなく上述した本発明に対して、当業者であればさまざまな変更を加えることが可能である。したがって、貫通路がスカラップの形態をとっている本発明の好ましい実施形態を説明および図示したが、代案として、本発明の文脈から離れることなく、これらの通路がバランスフランジを貫く単純な穴によって製作されていてもよい。

本発明の好ましい実施形態によるターボ機械のモジュールの一部分の側面図を示す。 図１に示したターボ機械のモジュールに属するロータバランスシステムについて、その一体の一部分を形成するように設計された環状のバランスフランジの一部分の斜視図を示す。 図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面図を示しており、バランスおもりおよび関連の組み立て手段が追加されている。 図３の線ＩＶ−ＩＶに沿った断面図を示す。 図１の線Ｖ−Ｖに沿った一部分の断面図を示す。

符号の説明

１ ターボ機械の一モジュール（高圧タービン）
２ 燃焼室
４ ガスの流れの主たる方向
６ （ターボジェットの）長手軸
８ ブレード支持ディスク
１０ （ターボジェットの）軸システム
１２ （ブレード支持ディスクの）穴
１４ （ブレード支持ディスクの）半径方向内側部分
１６ （ブレード支持ディスクの半径方向内側部分の）上流側の面
１８ （ブレード支持ディスクの半径方向内側部分の）下流側の面
２０ （ブレード支持ディスクの）半径方向外側の端部
２２ タービンブレード
２３ （ブレード支持ディスクの）下流側
２４、２８、３０ 接続フランジ
２６ （ブレード支持ディスクの）上流側
３２ ラビリンスディスク
３４ 封止装置
３６ 冷却空間
３８ 冷却空気の流れ
４０ ボルト
４４ （ラビリンスディスクの）穴
４６ （ラビリンスディスクの）半径方向内側部分
４８ （ラビリンスディスクの半径方向内側部分の）上流側の面
５０ （ラビリンスディスクの半径方向内側部分の）下流側の面
５２ バランスフランジ
５４ バランスおもり
５６ ねじ／ナットアセンブリ
５８ （ラビリンスディスクの）上流面
６０ （ラビリンスディスクの）下流面
６１ バランスシステム
６２ 半径方向
６４ （バランスフランジの）コア
６６ （バランスフランジの）穴あき部分
６８ 接続部
７０ （半径方向の）第１の方向
７２ （半径方向の）第２の方向
７４ 接合領域
７６ フランジの半径方向の自由端
７８ 通路（スカラップ）
８０ 半径方向の頂点
８４ ねじ
８６ ねじ頭部
８８ ナット
９０ （バランスフランジの）第１の面
９２ （バランスフランジの）第２の面
９４ 第１の凹所
９６、９９ 溝
９８ 第２の凹所
１０２ 接線方向
１０４ （接線方向の）第１の方向
１０６ （接線方向の）第２の方向
１０８ （通路の）半径方向の端部
１１０、１１２ 円弧
１１４ （通路またはスカラップの）対称軸
１１６、１１８ （通路またはスカラップの）接線方向の第１の端面
１２０ ねじの軸

Claims (10)

1. バランスフランジおよび複数のバランスおもりを備えているターボ機械のロータのバランスシステムであって、
   バランスフランジが、第１の方向において半径方向が接合領域によって画定されている環状のコアを備え、接合領域からフランジの半径方向の自由端に向かって前記第１の方向に複数の貫通路が半径方向に延びており、それぞれの貫通路が、前記接合領域に属する半径方向の頂点を、前記第１の方向と反対の第２の方向に有し、
   バランスおもりが、前記通路のうちの１つを通過する少なくとも１つのねじ／ナットアセンブリによって前記バランスフランジへと固定して取り付けられ、ナットおよびねじ頭部のうちから選ばれた一方の要素が、前記バランスフランジの第１の面に押し付けられ、前記バランスおもりが、前記バランスフランジの第１の面とは反対の第２の面に押し付けられ、
   前記貫通路のそれぞれにおいて、前記バランスフランジが自身の第１の面に、前記半径方向の頂点を通過しかつ前記接合領域の両側に広がっている第１の凹所を有し、この第１の凹所が、ナットおよびねじ頭部のうちから選ばれた前記一方の要素に接触せず、さらに前記バランスフランジが自身の第２の面に、前記半径方向の頂点を通過しかつ前記接合領域の両側に広がっている第２の凹所を有し、この第２の凹所が、前記バランスおもりに接触しない、バランスシステム。
2. 前記貫通路を通過するフランジの断面において、前記接合領域が、環状のフランジの軸を中心とする円の形態をとっている、請求項１に記載のバランスシステム。
3. 前記貫通路を通過するフランジの断面において、それぞれの貫通路の前記半径方向の頂点が、環状のフランジの軸を中心とする前記円に属する点の形態をとっている、請求項２に記載のバランスシステム。
4. 前記第１の凹所が、環状のフランジの軸に中心を有する様相で前記第１の面に作られたただ１つの円形の溝で構成され、第２の凹所が、環状のフランジの軸に中心を有する様相で前記第２の面に作られたただ１つの円形の溝で構成されている、請求項２または３に記載のバランスシステム。
5. それぞれのバランスおもりが、前記貫通路のうちの直接的に隣り合う２つをそれぞれ通過するねじ／ナットアセンブリによって、前記バランスフランジへと取り付けられている、請求項１に記載のバランスシステム。
6. それぞれの貫通路において、前記ねじ頭部が、前記バランスフランジの第１の面に押し付けられ、前記ナットが、前記バランスおもりに押し付けられている、請求項１に記載のバランスシステム。
7. それぞれの貫通路が、スカラップまたは穴の形態をとっている、請求項１に記載のバランスシステム。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載のバランスシステムを少なくとも１つ備える、ターボ機械のモジュール。
9. タービンまたはターボ機械の圧縮機である、請求項８に記載のターボ機械のモジュール。
10. 請求項８または９に記載のモジュールを少なくとも１つ備える、ターボ機械。

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