JPH057545B2

JPH057545B2 -

Info

Publication number: JPH057545B2
Application number: JP60162778A
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: 1993-01-29
Also published as: US4659289A; DE3561604D1; EP0169801B1; JPS6138106A; EP0169801A1; DE169801T1

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がタービン
デイスクに対し支持される連結部に於てタービン
デイスクに形成された複数個のリセスのそれぞれ
に嵌合するサイドプレート及びサイドプレートの
ための拘束手段に係る。

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。

前述の米国特許第3733146号に開示されたター
ビン／シール構造体に於ては、ブレードのルート
がタービンデイスクに形成されたリセス内に嵌入
する連結部に近接して、タービンの後面にサイド
プレートを設けることが行われている。サイドプ
レートはデイスクの周縁の周りに互に隔置して配
置される複数個のもみの木形の平坦な要素（各ブ
レードに一つずつ設けられる）である。かかる従
来の構造に於ては、第１図に示されている如く、
各サイドプレートはボルト−ナツト及びプレート
組立体によりデイスクに対し支持される。タービ
ンブレード１１０がタービンデイスク１１２に形
成されたもみの木形のリセス内へ嵌入している。
かかる従来の構造に於ては、ブレード１１０のル
ートとデイスク１１２との間の連結部のためのカ
バープレートとして作用するサイドプレート１１
４が、デイスク１１２に形成された軸線方向孔１
２２を貫通して延在するボルト１２０にねじ付け
られたナツト１１８のヘツド１１６の下方に装着
されている。サイドプレート１１４のボルト１２
０より離れた側の端部は、デイスク１１２の面と
その軸線方向に延在するラグ１２４との間の空間
に装着されている。従つてかかる構造に於ては、
各サイドプレートにボルト−ナツト組立体及びラ
グが必要とされる。

本願発明者は、上述の如き複雑な構造を排除
し、またボルト−ナツト組立体及びラグの必要性
を排除し、これにより組立時間が短く、構成部品
の数が少なく、軽量且低廉である単純な構造とす
ることができ、またタービンの冷却空気の漏洩量
を低減し得ることを見出した。各サイドプレート
はシールのエツジの下方に延在し、本発明によれ
ば、Ｉ形ビーム構造体のアウタリムが各サイドプ
レートのロアエツジに係合し、これによりサイド
プレートが軸線方向に拘束され、またデイスクの
幅広の部分が各サイドプレートの内端部に係合
し、これにより各サイドプレートが半径方向に拘
束される。

発明の開示本発明の目的は、ガスタービンエンジンのター
ビンのリヤサイドプレートのための改良されたサ
イドプレート及びその拘束手段を提供することで
ある。本発明の一つの特徴は、サイドプレートを
固定し、これによりボルト及びナツト等の使用の
必要性を排除すべく、二つのタービン段の間にシ
ールを使用することである。本発明のサイドプレ
ート及びシール装置は、従来の構造に比して軽量
であり、容易に組立可能であり、タービンの冷却
空気の漏洩量が少なく、低廉であり、しかも従来
の構造に於て必要であつた多数の構成部品の必要
性を排除するものである。

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第一段タービン
のためのサイドプレートとして特に適したもので
ある。第２図及び第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
に支持された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。

本発明によれば、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のもみの木形の支持部
内に装着されている。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。

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図は従来の構造のリヤサイドプレート及び
その保持装置を示す部分断面図である。第２図は
本発明の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３図
は幾つかのサイドプレートをそれらが組立てられ
た状態にて示す部分斜視図である。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、８
０…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、１１０…
タービンブレード、１１２…タービンデイスク、
１１４…サイドプレート、１１６…ヘツド、１１
８…ナツト、１２０…ボルト、１２２…軸線方向
孔、１２４…ラグ。

Claims

【特許請求の範囲】

１軸線方向に隔置された一対のタービンロータ
を有し、各ロータはデイスクと該デイスクの外周
縁に形成されたリセスに支持され周縁方向に互に
隔置された複数個のタービンブレードとを含むガ
スタービンパワープラントのための周縁方向に隔
置された複数個のサイドプレート及びシール装置
にして、前記サイドプレートは前記ブレードが前
記デイスクに取付けられた連結部に於て軸線方向
シールを形成すべく前記リセスのサイドエツジに
於て前記デイスク及び各ブレードに隣接して一方
の前記タービンロータの後面に装着されており、
前記シール装置は前記一対のタービンロータの間
に延在する剛固な環状支持構造体を含み、前記複
数個の周縁方向に隔置されたサイドプレートを軸
線方向に支持すべき前記剛固な環状支持構造体の
一部にて各サイドプレートに係合しており、これ
により前記剛固な環状支持構造体は前記複数個の
サイドプレートを所定の位置に固定する唯一の手
段を成していることを特徴とするサイドプレート
及びシール装置。