JPH08503532A - ガスタービンブレードダンパ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ダンパと気擦カバー５２との一体物は、その上流側端で片持ちされて、ブレードプラットホーム２４，３２に接触しない気擦カバー部分５６を有する。ダンパの接触部分５４は、剛直であり、２つの隣接するブレードプラットホームの下側に接触して、ブレードプラットホーム間の隙間５０をまたぐ。

Description

【発明の詳細な説明】 ガスタービンブレードダンパ 技術分野 本発明は、ガスタービンエンジン、特にタービンブレードの制振と、ブレード プラットホーム間の漏洩を減少することに関する。 発明の背景 ガスタービンエンジンにおいて、翼ブレードはタービンディスクに固定されて 、熱い高圧ガスにより駆動される。ブレードは首部を持つ翼であり、首部は各翼 を付根部に接続し、また付根部はブレードをディスクに固定する。この付根部は 、一般に、ディスク内を軸方向に又は軸線に対して斜めに滑動するあり型式とな っている。 各翼のベース部において、首部の上方はブレードプラットホームである。高温 ガスガスタービンにおいて、このブレードプラットホームは一般に分割されてお り、これによって各ブレードは隣接する他のブレードと独立せられる。したがっ て、ブレードは高いレベルの繰り返し応力の誘因となる振動に感じやすい。それ 故、各ブレードの振動を制止することは、これらの高いレベルの繰り返し応力を 除去するために要求される。 ブレードは、その材料の限界に近い大きな力及び高 い温度で作動する。ブレードは低温の空気で冷却される。したがって、ブレード に加わる特別の荷重が問題となる。 タービンは、高回転速度例えば７０，０００Ｇ程度の高い遠心力を誘起させる ような１５，０００ｒｐｍで作動する。そして、これによって、ブレードの付根 部に高荷重が生じ、またディスクにも高荷重が生じる。したがって、総エンジン 重量としてのみならず、遠心力により生じるディスク荷重として、ディスクに固 定されている構成要素の重量が問題となる。そして、高荷重が加わるディスクは 、大きなディスクにしなければならず、エンジン重量がなお一層増大することに なる。 また、回転構成要素に生じる風損により、効率の減少及び冷却空気の加熱が誘 起される。したがって、これらの風損を減少することが望まれる。 発明の概要 ガスタービンは、複数のブレードを担持するディスクを包含する。そして、正 面側ロータシールと背面側ロータシールとが冷却空気流れの一部分を遮断し、冷 却空気流れはブレードの下を通過する。ブレードは、翼と、その下のブレードプ ラットホームとを有する。ブレードプラットホームの下の首部は、実質的に翼の 延長部をなす形状であって、荷重をその下の付根部に伝達する。 各ブレードのプラットホームは高い遠心力にさらされる片持ちの上流側部分を 有し、この上流側部分はその下に首部と滑らかに結合する放射状のフィレットを 有する。ブレードプラットホームは、また、ブレードの凹面側の側縁と、ブレー ドの凸面側の側縁とを有し、これらの側縁は互いに平行とされている。そして、 一体となっているダンパと気擦（ウインデイジ）カバーとが、これらブレードプ ラットホームの下に設けられている。 細長いダンパは、接触部分と、気擦カバー部分とを有する。接触部分は、２つ の隣接するブレードプラットホームの下側に接触する。気擦カバー部分は、この 接触部分の上流側端から片持ちされている。この気擦カバー部分は、アンダーブ レードフィレットと同じ曲率を持つ形状とされ、その表面がアンダーブレードフ ィレットと整列するようにして設けられている。気擦カバー部分は、また、ブレ ードプラットホームと接触しないように設けられ、これによりブレードプラット ホームの片持ち上流側部分にいかなる荷重が加わるのも除去している。 図面の簡単な説明 図１は、ガスタービンの側断面図である。 図２は、適所のダンパの側断面図である。 図３は、適所のダンパの正面図である。 図４は、ダンパの側面図である。 図５は、ダンパの平面図である。 図６は、ブレードの凹面側を示す。 図７は、ブレードの凸面側を示す。 図８は、図２の８−８線に沿って適所のダンパを示す底面図である。 好適な実施例の説明 図１はガスタービン１０を示しており、このガスタービン１０において、圧縮 機１２は高圧の空気を燃焼器１４に供給する。高圧の燃焼ガスはベーン１６を通 過し、これらのベーン１６はディスク２０に固定されているブレード１８を駆動 する。図２を参照するに、この図２から、ブレード１８は翼２２を包含し、この 翼２２はその下側にブレードプラットホーム２４を具備していることを見ること ができる。また、首部２６（図６に示されている）がブレードプラットホーム２ ４の下に設けられている。この首部２６は、翼２２の形状の実質的な延長部であ って、首部を通しての適当な荷重経路を形成する。更に、大きな放射状の上流側 アンダープラットホームフィレット２８が、首部の面３０と滑らかに結合するよ うに設けられている。これにより、ブレードプラットホーム２４の片持ち上流側 部分３２の高遠心荷重を伝達するのに適当な荷重経路が形成される。首部の下は あり形の付根部３４であり、この付根部３４はディスク２０の対応するあり開口 に固定されている。 冷却空気３６の流れは圧縮機の排出部から供給され、その一部は開口３８を通 過して、ガス流れ４０からの熱いガスの摂取を防止する。上流側ロータシール４ ２及び下流側ロータシール４４は、冷却空気がブレードの付根部３４のブレード 接続区域を通して流れるのを阻止する。下流側すなわち背面側のロータシール４ ４は、冷却空気が下流側空間部４８に流れるのを防止するように作用する。した がって、冷却空気の漏洩が起りうるとすれば、隙間又は開口５０（図３を参照） を通して隣接するブレードプラットホーム２４間に発生しうる。 幾つかの従来例によれば、この開口５０を通して冷却空気が流れるのを防止す るために、シールが設けられている。この場合、この開口の上流側区域が制限さ れることが望まれるが、しかし、完全にはシールされない。また、ブレードプラ ットホームを冷却するのに十分な冷却空気流れを持つことが望まれるが、しかし 、過剰な冷却空気流れは効率の損失を招く。冷却空気の圧力は、開口３８を通し ての圧力差によって、ガス流れの圧力に吸収される。アンダーブレード区域４６ とガス流れ４０との間には、小さな圧力差が存在する。この上流側端での緊密な シールは要求されるものではなく、その結果ブレードプラットホーム冷却空気が 通過しうる。 アンダーブレードダンパ５２は、図４及び図５にひ とつだけ示されており、またその取付け状態が図２及び図３に示されている。こ のダンパ５２は、接触部分５４と、気擦カバー部分５６とを有する。接触部分５ ４は、ブレードプラットホーム２４の底部面と線接触を確立するように設計され ている。制振機能及び制限されるシーリングの要求のために、このダンパ部分は 通常のシールと比較して剛直でなければならない。 気擦カバー部分５６は、接触部分５４の上流側端から片持ちされている。この 気擦カバー部分５６は、アンダーブレードフィレット２８と同じ曲率である湾曲 部又はフィレット５８を有する形状とされている。そして、気擦カバー部分５６ は、フィレット５８によって限定された表面が隣接するブレードのアンダープラ ットホームフィレット２８の表面に実質的に整列するようにして、隣接するブレ ード間に設けられている。この取付け位置において、気擦カバー部分５６はブレ ードプラットホーム２４、特にその片持ち部分３２には接触しない。これにより 、自由空間６０を維持することによって、すでに高荷重の片持ち部分３２が制振 ダンパにより荷重される可能性は除去される。 各ダンパ５２の接触部分５４は制振表面６２を有し、この制振表面６２はアー チ形となっていて、ブレードのアンダープラットホーム表面６４と適合する。こ の接触部分５４は、ふたつの隣接するブレードプラットホーム２４をこするよう に配置されている。エンジン 回転数が１５，０００ｒｐｍでまたダンパの質量が４．７ｇｍｓであるときには 、３１５０ニュートンの力が隣接するダンパの下側に対して及ぼされる。もし、 ダンパが不十分な重さを有している場合には、ブレードを十分に制振する摩擦は 生じない。逆に、ダンパが非常に重い重さを有している場合には、ダンパはふた つの隣接するブレードプラットホームの一方又は他方、若しくは両方上で動かな くなり、したがって役に立たなくなる。 気擦カバー部分５６はブレードプラットホーム自体ではないので、この気擦カ バー部分の重量はブレードプラットホームの下で作動するダンパの総重量に算入 される。制振作用を行うためには所定の重量が必要とされるので、気擦カバー部 分５６の重量をダンパの総重量に算入しても、この気擦カバー部分の追加の重量 によっていかなる不利益もこうむらない。 図７は、ブレード１８の凹面側７６を示す。翼２２からの高荷重はブレードの 付根部３４へ伝達しなければならないので、ブレード１８の首部２６は実質的に 翼２２の翼形状の延長部である。そして、円周方向に延びるブレードタブ７８が 制振ダンパ５２の取付け及び保持のために付根部３４に設けられている。図６は 、ブレード１８の凸面側８０を示す。首部２６は、制振ダンパ５２の保持のため のブレードタブ８２を担持している。 図７に示されているブレード１８の凹面側７６は、凹面側プラットホーム縁８ ４を有している。一方、図６に示されているブレード１８の凸面側８０は凸面側 プラットホーム縁８６を有している。 制振ダンパ５２の平面図を示している図５を参照するに、ダンパ５２の接触部 分５４は、ブレード１８の首部２６の凸面部分と実質的に適合する凹面形状の側 縁８８を有している。そして、ダンパの反対側は第１の段９０と第２の段９２と を有し、これらの段の間には傾斜部分９３が設けられている。また、半径方向に 延びるタブ９４及び９６が、ダンパを円周方向に位置決めし、また気擦カバー部 分とブレードとの間の接触を防止する目的のために、これらの段９０，９２に設 けられている。 図８は、２つの隣接するブレードプラットホーム間の開口５０に関してのアン ダーブレードダンパ５２の取付け状態を示す。図４に最も良く示されているよう に、ダンパ５２の接触部分５４は２つの半径方向に延びる迫台９８を有する。こ れらの迫台９８は、ブレード首部の円周方向に延びるタブ７８又は８２に接触す る。これにより、ダンパはその軸方向位置に保持される。 また、補強リブ１００が、ダンパの軸方向長さの中間部近くでダンパの両側間 に延びている。これにより、ダンパの適当な剛性が質量を過剰にすることなしに 得 られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハウストン デービッド ピー アメリカ合衆国コネチカット 06033 グ ラストンバリー バトンボールレーン ８ (72)発明者 クドラ ポール ディー アメリカ合衆国コネチカット 06033 グ ラストンバリー ショディミルロード 193

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 軸線と、上流側方向と、下流側方向と、ディスクと、複数のブレードとを包 含し、各ブレードは翼と、ブレードプラットホームと、首部と、付根部とを有し 、各ブレードプラットホームは下側を有し、また各ブレードの付根部は前記ディ スクに固定されているとともに、各ブレードの首部は前記翼の形状の実質的な延 長部である断面区域を有し、かつ各ブレードのプラットホームは、放射状のアン ダーブレードフィレットを持つ片持ち上流側部分と、互いに平行なブレード凹面 側プラットホーム縁及びブレード凸面側プラットホーム縁とを有し、前記アンダ ーブレードフィレットはその下に前記首部と滑らかに結合する表面を有している ガスタービンエンジンにおいて、ダンパと気擦カバーとの一体物を包含し、この 一体物は接触部分を有する細長いダンパと、表面を有する気擦カバー部分とを包 含し、前記接触部分は２つの隣接するブレードプラットホームの下側に接触し、 また前記気擦カバー部分は前記接触部分の上流側から片持ちされているとともに 、前記アンダーブレードフィレットと同じ曲率を有する形状とされて、隣接する ブレード間に設けられ、前記気擦カバー部分の表面が隣接するブレードの前記ア ンダーブレードフィレットの表面に整列されるとともに、前記気擦カバー部分が 前記ブレードプラットホームに接触しないようにした、ガスタービンエンジン。 ２ 請求項１記載のガスタービンエンジンにおいて、前記複数のブレードは前記 ディスクの周囲に配置されて、各ブレードを通して前記ディスクの中心からの半 径方向を有し、また各ブレードの前記首部は円周方向に延びるタブを有し、さら に前記接触部分は少なくとも一側に２つの半径方向に延びる迫台を有し、これら の迫台は前記ダンパを軸方向において保持するために前記タブと接触自在である 、ガスタービンエンジン。 ３ 請求項２記載のガスタービンエンジンにおいて、前記ダンパの接触部分はそ の両側に２つの半径方向に延びる迫台を有し、これらの迫台は前記ダンパを軸方 向において保持するために前記タブと接触自在である、ガスタービンエンジン。 ４ 請求項１記載のガスタービンエンジンにおいて、各ブレードの首部は凹面側 と凸面側とを有し、前記ダンパの接触部分はこの首部の凸面側と実質的に適合す る凹面形状の側縁を有し、これにより前記ダンパが前記首部にきっちりと嵌り合 う、ガスタービンエンジン。 ５ 請求項１記載のガスタービンエンジンにおいて、各ブレードの首部は凹面側 と凸面側とを有し、前記ダンパの接触部分は、この首部の凹面側に隣接する側に ２つの実質的に軸方向に延びる段を有し、これらの段間には傾斜部分を有する、 ガスタービンエンジン。 ６ 請求項５記載のガスタービンエンジンにおいて、各段に半径方向に延びるタ ブを有する、ガスタービン エンジン。 ７ 請求項１記載のガスタービンエンジンにおいて、前記細長いダンパは、前記 ブレードプラットホームの両側縁に平行な方向に延びる第１と第２の側部と、前 記ダンパの軸方向長さの中間の中間部と、この中間部近くで前記第１と第２の側 部間に延びる補強リブとを有する、ガスタービンエンジン。