JPH056018B2

JPH056018B2 -

Info

Publication number: JPH056018B2
Application number: JP60162775A
Authority: JP
Inventors: Roorando Karojerosu Robaato
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: RTX Corp
Priority date: 1984-07-23
Filing date: 1985-07-23
Publication date: 1993-01-25
Also published as: JPS6138105A; EP0169799B1; DE169799T1; US4669959A; EP0169799A1; DE3566431D1

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、更に詳細にはタービンブレードをタービン
デイスクに軸線方向に拘束するブリーチロツク装
置（breach lock）のラグに係る。

背景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60−162777号には、1973年５月
15日付にてエス・エル・スミス（S.L.Smith）及
びピー・イー・ボイヤー（P.E.Voyer）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3733146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
隣接するデイ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イを構成
している。これは断面で見て点状のアタツチメン
トを構成しており、全体として見て周縁方向のエ
ツジアタツチメントを構成しており、タービンデ
イ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
になつている。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つて応力を低減す
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Ｉ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、適宜にデイスクに係合し
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3733146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ツ
ク装置が1963年７月２日にてエル・ジエイ・プラ
ツト（L.J.Pratt）等に付与された米国特許第
3096074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。リングは両者
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つた場合に突起
によ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
イスクに対し周縁方向に位置決めされ、プレート
がデイ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イス
クのフ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、シールリングとデイスクとの間
に郭定されたスロツ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、ボデイと、該ボデイに装着
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
スロツトに嵌入されてもよく、デイスクの各ラグ
（突起）に一つずつスロツ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イスク
の周縁の周りに適宜に配置することができる。タ
ブの金属の量はロータのチユ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
ヨネツトロツク装置を有するタービン段のリヤシ
ールプレートに改良されたキーロツク装置を設け
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空間の何れにもキ
ーが装着され得るようになつていることである。
ロータを更にバランスさせることはキーとデイス
クとの間にサンドイツチ状に挟まれたタブによつ
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。

発明を実施す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ツド・テ
クノロジーズ・コーポレイシヨンのプラツト・ア
ンド・ホイツトニー・エアークラフト（Pratt＆
Whitney Aircraft）により製造されているエン
ジンモデルJT−9D、PW2037、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、ロータデイスク１２と、該ロータ
デイ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、ロータデイスク１８と、該ロータデイ
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
シヤフト（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ヤフトへ伝達す
る作用をなす。

符号２２にて全体的に示されたＩ形ビームシー
ルは、デイスク１２の後面とデイスク１８の前面
との間に橋架するアウタリム２４を含んでおり、
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。Ｏ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つている。

以上の説明より、アウタリム２４及びＯリング
シール２６，２８はエンジンの作動流体媒体より
キヤビテイ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３
８，４０，４２により最小限に抑えられる。前述
の米国特許第3733146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エツジがハ
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
能を果すようになつている。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
ルのナイフエ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振動場に対し該
タービンをチユー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は凸状面をなすよう僅かに円錐
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５６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、組立時にはスナツプ式に所定の位
置に嵌込まれるようになつている。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Ｉ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を介してデイスク
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つて半径方向の荷重
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
イフエ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。

タービンデイスク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、キヤ
ビテイ３４より環状プレート６２とタービンデイ
スク１８との間のキヤビテイ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との間のキヤビテイ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、そのキヤビ
テイ内の圧力はプレート６２と第二段のタービン
との間のキヤビテイの圧力よりも高い。拘束部５
６に近接して設けられた間隙は二つのキヤビテイ
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、二つのキヤビテイ内の圧力の差が更
に低減されてもよい。

デイスク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イスク
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
4332133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。

リヤサイドプレート８０が半径方向拘束部とし
て作用するデイスク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形部分８２
を有する実質的に平坦な要素にて形成されてお
り、もみの木形部分はタービンブレードを支持す
るデイスクのもみの木形溝内に嵌入し得る大きさ
に形成されている。各サイドプレートのサイドエ
ツジ８４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はブレードがデイスクに嵌入する連結
部に於てデイスク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
面９２に当接している。アウタリム２４より延在
するハンマーヘツド９４が追加の拘束部を与える
ようになつている。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。

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イスク１２及び１
８の面に平坦に当接するフロントプレート１０２
と、軸線方向に延在する部分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イスクの溝に嵌入する連結部
に於てデイ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
のもみの木形部分とデイ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形部分により支
持されている。このことがデイスク１２のリム１
１０とタービンブレード１４との間にてタービン
ブレード１４のもみの木形部分１０８上に載置さ
れた軸線方向に延在する部分１０４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
ート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はデイスクのリムとタービン
ブレードの端部との間にデイ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、デイスクリム
をガス流路より断熱する。このことはデイスクリ
ムの温度を低減し、従つて従来風圧面
（windage）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イスク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
ツク装置、即ちバヨネツトロツク装置を担持して
いる。ブリーチロツク装置１３２は、デイスク１
８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。各ラグに対する相補的手段をなす複数個
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
リングボデイ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の幅と同一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１
４０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。従つてシールプレートは
デイスクに嵌入して固定され、タービンブレード
２０を後方へ軸線方向に拘束する。

上述の構造は一つの典型的なブリーチロツク装
置の構造である。ブリーチロツク装置のキーが本
発明の最も重要な事項である。符号１４１にて全
体的に示されたキーはボデイ部１４２を有してお
り、該ボデイ部は突起１３６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。ボデイ部１４２の中央に
てその三つの側面の周りに延在するスロツト１４
４（第２図及び第３図参照）が、シールリングボ
デイ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ツト
１４４内へ嵌込まれる。この場合前端１５０はボ
デイ部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がスロツト１４４内へ嵌入するようその場
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
１４０へ回転によつて戻ることを阻止し、従つて
リヤシールプレート１３０を周縁方向に拘束す
る。キー１４１はラグ間の空間の何れに嵌入され
てもよく、従来より使用されている釣合い錘に代
えて使用されてよいので、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ユーニン
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つ
て明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は改良されたリヤサイドプレート及びそ
の保持装置を示す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
イ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
イスク、１４……タービンブレード、１６……第
二段のタービン、１８……デイスク、２０……ブ
レード、２２……シール、２４……アウタリム、
２６，２８……Ｏリングシール、３０，３２……
軸線方向突起、３４……キヤビテイ、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、７０，７２……ラグ、８０……
リヤサイドプレート、８２……もみの木形部分、
８４，８６……サイドエツジ、９０……ロアエツ
ジ、９２……面、９４……ハンマーヘツド、１０
０……カバーシール、１０２……フロントプレー
ト、１０４……軸線方向に延在する部分、１０８
……ものみ木形部分、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
ボデイ、１４０……空間、１４２……ボデイ部、
１４４……スロツト、１４６……タブ、１４８…
…自由端、１５０……前端。

Claims

【特許請求の範囲】

１デイスクと、該デイ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ツク装置
にして、エツ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
ブレードを前記デイスクに軸線方向に拘束すべく
前記デイ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
であつて、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イと、
前記ボデイと前記環状部材との間にサンドイツチ
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ツク装置。