JPH0783003A - タービンのローター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 タービンのローターに係り、ローター部の低
サイクル疲労寿命を向上させ、組み付け性の改良と軽量
化を達成する。 【構成】 ローター部をボルトレス構造とする場合に、
ディスクとフロントシール部材及びリアストッパとを一
体化するための締結手段として、ディスクに配される環
状凹部と、フロントシール部材及びリアストッパに形成
される係合部と、ディスク，フロントシール部材及びリ
アストッパに配される係止突起及び弾性突起とを有し、
係止突起及び弾性突起の周方向の位置合わせ時に、凹凸
係合部を係合状態にして周方向の移動を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、タービンのローターに
係り、特に、ローター部をボルトレス構造とする技術に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８は、航空機に使用されるガスタービ
ンエンジン（ターボファンエンジン）の構造例を示すも
のである。図中符号１は空気取入口、２は低圧圧縮機、
３はファン空気排出ダクト、４は高圧圧縮機、５は燃焼
室、６は高圧タービン、６ａはタービン軸、７は低圧タ
ービン、８は排気ダクト、Ｒはローター部である。

【０００３】図８のようなガスタービンエンジンでは、
ローター部（回転部）Ｒを回転軸の方向に分割した構造
としておいて、分割部品を順次前方側に移動させなが
ら、組み付ける方法が採用される。

【０００４】該ローター部Ｒは、図９及び図１０に示す
ように、回転駆動させられるディスク９と、該ディスク
９の外周部に取り付けられる動翼１０と、ディスク９及
び動翼１０の前段側に配されるフロントシール部材１１
と、ディスク９及び動翼１０の後段側に配されるリアス
トッパ１２と、ディスク９，フロントシール部材１１，
リアストッパ１２間を一体化する締結手段１３とを有し
ている。また、ローター部Ｒと非回転部Ｃとの間には、
ラビリンスシール１４が配される。

【０００５】図９例にあっては、締結手段１３が、ボル
ト１３ａ及びナット１３ｂからなるものとされて、フロ
ントシール部材１１，ディスク９，リアストッパ１２に
ボルト１３ａを挿通させた状態で、ナット１３ｂによる
締結が行なわれる。

【０００６】図１０例にあっては、締結手段１３が、デ
ィスク９の表面に形成した環状凹部９ａと、その半径内
方向の側壁に形成したリング収納溝９ｂと、該リング収
納溝９ｂとフロントシール部材１１及びリアストッパ１
２の係合部１１ａ，１２ａとの間に係合されるリテーナ
ーリング１３ｃとを有するものとされ、リテーナーリン
グ１３ｃを環状凹部９ａのリング収納溝９ｂに直径を縮
めた状態で入れておき、フロントシール部材１１及びリ
アストッパ１２を環状凹部９ａに挿入した後に、弾発力
によってリテーナーリング１３ｃの直径を戻して、ディ
スク９、動翼１０、フロントシール部材１１及びリアス
トッパ１２の相互移動を抑制するようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図９例のロー
ター部Ｒであると、ボルト１３ａ、ナット１３ｂの緩み
止め対策を十分に行なう必要性があるとともに、タービ
ンの高速回転時に、遠心力等に基づく応力集中が、ボル
ト１３ａやボルト穴の部分に生じ易くなる。図１０の例
であると、リテーナーリング１３ｃの直径を縮小させる
ためのリング収納溝９ｂを深く形成する必要性があり、
構造上、低サイクル疲労による寿命の短縮原因となり得
るとともに、フロントシール部材１１及びリアストッパ
１２の組み付けに際して、その間、リテーナーリング１
３ｃの直径を縮めた状態で保持しておくことが必要とな
り、作業性が損われる。

【０００８】本発明は、これらの課題に鑑みてなされた
もので、 部品の低サイクル疲労寿命の向上を図ること ローター部の組み付け性を改良すること 軽量化を達成すること を目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】動翼が組み付けられるデ
ィスクと、ディスク及び動翼の前段側に配され動翼の回
転軸方向の移動を拘束しかつ非回転部との間にラビリン
スシールを形成するフロントシール部材と、ディスク及
び動翼の後段側に配され動翼の回転軸方向の移動を拘束
するリアストッパと、ディスクとフロントシール部材及
びリアストッパとの間を一体化する締結手段とを有して
いるタービンのローターとする場合に、締結手段は、デ
ィスクの表面に配される環状凹部と、該環状凹部の周縁
部に周方向に間隔を空けて配される係止突起と、フロン
トシール部材及びリアストッパに配され環状凹部に挿入
される係合部と、該係合部に周方向に間隔を空けて突出
状態に配される弾性突起と、係止突起及び弾性突起の近
接面に配され係合時に周方向の移動を抑制する凹凸係合
部とを具備する構成を採用する。

【００１０】

【作用】ローター部の組み付けの際には、ディスクの環
状凹部に、フロントシール部材及びリアストッパの係合
部を挿入し、フロントシール部材及びリアストッパを周
方向に移動させることにより、係止突起と弾性突起との
位置合わせがなされ、この位置合わせ時に、係止突起及
び弾性突起の近接面に配しておいた凹凸係合部が係合状
態となって、周方向の移動を抑制する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明に係るタービンのローターの一
実施例について、図１ないし図７に基づいて説明する。
図中、符号２１はディスク、２２はフロントシール部
材、２３はリアストッパ、２４は締結手段である。な
お、以下の説明では、ローター部Ｒの回転軸線方向を軸
方向、ローター部Ｒの回転方向を周方向、図８に示す左
側及び右側を前段側及び後段側と称する。

【００１２】前記ディスク２１には、動翼１０が組み付
けられるとともに、両表面にフロントシール部材２２及
びリアストッパ２３の一部を嵌着状態に支持するための
環状凹部２１ａが形成され、図２及び図３に示すよう
に、該環状凹部２１ａの内側周縁部に、周方向に間隔を
空けて半径外方向に突出状態に係止突起２１ｂが配され
るとともに、該係止突起２１ｂに、回転半径方向に沿っ
て凹凸係合部（スリット）２１ｃが形成される。なお、
非回転部Ｃ及びディスク２１の間には、ラビリンスシー
ル１４が配される。

【００１３】前記フロントシール部材２２には、後段側
に環状凹部２１ａに冷やしばめされる係合部２２ａが形
成されるとともに、内周部に、図４に示すように、前段
側の半径内方向にクランク状に突出状態の弾性突起２２
ｂが配され、該弾性突起２２ｂの前段側表面に、スリッ
ト２１ｃに凹凸嵌合して周方向の相互移動を抑制するた
めの凹凸係合部（凸部）２２ｃが配される。

【００１４】前記リアストッパ２３にも、環状凹部２１
ａに冷やしばめされる係合部２３ａが形成されるととも
に、弾性突起２２ｂ及び凸部２２ｃに準じる弾性突起及
び凸部が配される。

【００１５】前記締結手段２４は、ディスク２１の一部
である環状凹部２１ａ，係止突起２１ｂ，凹凸係合部
（スリット）２１ｃと、フロントシール部材２２または
リアストッパ２３の一部である係合部２２ａ，２３ａ，
弾性突起２２ｂ，凹凸係合部（凸部）２２ｃ等とを組み
合わせることによって構成される。

【００１６】このような構成のタービンのローターにお
けるローター部Ｒの組み付け作業は、ディスク２１の環
状凹部２１ａに、フロントシール部材２２及びリアスト
ッパ２３を一体に取り付けることにより行なわれる。以
下、ディスク２１とフロントシール部材２２との組み付
け作業について説明する。

【００１７】フロントシール部材２２を低温状態にして
係合部２２ａの直径を縮小させた状態とするとともに、
図２に示すように、係止突起２１ｂと弾性突起２２ｂと
を周方向にずらした状態で、フロントシール部材２２の
係合部２２ａをディスク２１の環状凹部２１ａに挿入す
る（冷やしばめする）。

【００１８】次いで、スリット２１ｃと弾性突起２２ｂ
との中心を合わせるように、フロントシール部材２２を
周方向に移動させると、フロントシール部材２２の凸部
２２ｃが係止突起２１ｂに接触して生じる弾性突起２２
ｂの弾性変形と、その弾発力によって、図７に示すよう
に、凸部２２ｃがスリット２１ｃに入って、ディスク２
１とフロントシール部材２２との周方向の移動が抑制さ
れた状態（凹凸係合部２１ｃ，２２ｃの機能が働いた状
態）となる。

【００１９】また、リアストッパ２３にあっても、冷や
しばめと周方向の移動とを組み合わせる操作によって、
締結手段２４による周方向の移動抑制が行なわれる。

【００２０】このように、ディスク２１に、フロントシ
ール部材２２及びリアストッパ２３を一体に取り付けた
状態としながら、ローター部Ｒの組み付けが実施され
る。この場合、締結手段２４にボルト・ナットやリテー
ナーリング等を使用することがなく、フロントシール部
材２２及びリアストッパ２３の挿入と周方向の移動とに
よって行なわれるため、組み付け性が著しく向上して労
力を低減することができる。そして、機械的形状の単純
化により低サイクル疲労の原因が除去され、軽量化を達
成することができる。

【００２１】一方、ディスク２１と、フロントシール部
材２２及びリアストッパ２３とを解体する場合にあって
は、ディスク２１に対してフロントシール部材２２及び
リアストッパ２３を周方向に相対回転させて、弾性突起
２２ｂの凸部２２ｃを係止突起２１ｂのスリット２１ｃ
から外すことによって行なわれる。この際に、スリット
２１ｃにピン状のものを入れて弾性突起２２ｂ（または
凸部２２ｃ）を押し、弾性突起２２ｂを弾性変形状態に
して、係合解除を行なうこともできる。

【００２２】〔他の実施態様〕本発明に係るタービンの
ローターにあっては、実施例に代えて次の技術を採用す
ることができる。 ａ）凹凸係合部２１ｃ，２２ｃの凹凸配置を図６例等と
逆の関係にすること。 ｂ）凹凸係合部２１ｃ，２２ｃの設置数や形状を任意に
設定すること。 ｃ）冷やしばめ部分を緊密な接触状態にして、軸方向の
移動拘束を行なうこと。

【００２３】

【発明の効果】本発明に係るタービンのローターによれ
ば、以下のような優れた効果を奏する。 （１） ローター部をボルトレス構造とする場合に、デ
ィスクとその両面に配されるフロントシール部材とリア
ストッパとの間が、締結手段によって一体化され、締結
手段が、ディスク表面の環状凹部と、該環状凹部に挿入
されるフロントシール部材またはリアストッパの係合部
と、ディスク，フロントシール部材及びリアストッパに
周方向に間隔を空けて配される係止突起及び弾性突起
と、係止突起及び弾性突起の近接面に配される凹凸係合
部とを有するものであるから、従来例におけるボルト・
ナットやリテーナーリングを使用する場合と比較して、
締結手段の形状変化を小さくして、低サイクル疲労の発
生を低減することができる。 （２） フロントシール部材及びリアストッパの係合部
を環状凹部に挿入して、周方向に移動させることにより
締結手段を機能させるものであるから、ボルトによる締
結構造と比較して、ローター部の組み付け労力を著しく
小さくし、作業性を向上させることができる。 （３） ボルトレス構造に加えて、リテーナーリングを
省略することにより、従来例と比較して軽量化を達成す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るタービンのローターの一実施例を
示す正断面図である。

【図２】本発明に係るタービンのローターの一実施例を
示す要部の側面図である。

【図３】図１の係止突起の例を示す正断面図である。

【図４】図１の弾性突起の例を示す正面図である。

【図５】図１の弾性突起の例を示す底面図である。

【図６】図１の締結手段の着脱状況を示す斜視図であ
る。

【図７】図１の締結手段の係合状況を示す正断面図であ
る。

【図８】ガスタービンエンジンの構造例を示す正断面図
である。

【図９】図８におけるローター部がボルトにより組み付
けられる従来構造例を示す正断面図である。

【図１０】図８におけるローター部がリテーナーリング
により組み付けられる従来構造例を示す正断面図であ
る。

【符号の説明】

Ｒ ローター部（回転部） Ｃ 非回転部 １０ 動翼 １４ ラビリンスシール ２１ ディスク ２１ａ 環状凹部 ２１ｂ 係止突起 ２１ｃ 凹凸係合部（スリット） ２１ｃ スリット ２２ フロントシール部材 ２２ａ 係合部 ２２ｂ 弾性突起 ２２ｃ 凹凸係合部（凸部） ２３ リアストッパ ２３ａ 係合部 ２４ 締結手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 動翼が組み付けられるディスクと、ディ
   スク及び動翼の前段側に配され動翼の回転軸方向の移動
   を拘束しかつ非回転部との間にラビリンスシールを形成
   するフロントシール部材と、ディスク及び動翼の後段側
   に配され動翼の回転軸方向の移動を拘束するリアストッ
   パと、ディスクとフロントシール部材及びリアストッパ
   との間を一体化する締結手段とを有しているタービンの
   ローターであって、締結手段は、ディスクの表面に配さ
   れる環状凹部と、該環状凹部の周縁部に周方向に間隔を
   空けて配される係止突起と、フロントシール部材及びリ
   アストッパに配され環状凹部に挿入される係合部と、該
   係合部に周方向に間隔を空けて突出状態に配される弾性
   突起と、係止突起及び弾性突起の近接面に配され係合時
   に周方向の移動を抑制する凹凸係合部とを具備すること
   を特徴とするタービンのローター。