KR930003808B1

KR930003808B1 - 축차 디스크 커버판의 장착장치

Info

Publication number: KR930003808B1
Application number: KR1019840008254A
Authority: KR
Inventors: 엘. 키슬링 더글라스; 시. 힐 에드워드; 디. 델라허세이 로날드
Original assignee: 유나이티드 테크놀로지스 코오포레이숀; 로버트 씨. 워커
Priority date: 1983-12-22
Filing date: 1984-12-22
Publication date: 1993-05-13
Also published as: DK159733B; CH666327A5; IL73762A; DE3444587A1; JPS60156905A; KR850004513A; DK599184D0; NL8403760A; DK599184A; BE901242A; NL194012B; US4558988A; DE3444587C2; NL194012C; DK159733C; IL73762A0; CA1211717A; YU217484A; JPH0647921B2

Abstract

내용 없음.

Description

축차 디스크 커버판의 장착장치

제 1 도는 개스터어빈 엔진의 터어빈 부분의 단면도.

제 2 도는 본 발명에 의한 블레이드 유지판의 확대도.

제 3 도는 날개 뿌리부, 축차 디스크 및 블레이드 유지판의 외측 환형단부의 관계를 도시한 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 축차 조립체 12 : 축차

14 : 디스크 16 : 블레이드

21 : 플랫포옴 30 : 블레이드 유지판

39 : 분할유지링 40 : 환형 하우징 부재

54 : 고정 베인

본 발명은 축차 디스크(rotor disk)의 주연부(periphery)에 설치된 홈에 배치된 블레이드(blade)의 중심 축 방향 운동을 방지하기 위해 축차 디스크에 블레이드 유지 커버판(blade retaining cover plate)을 고정시키는 부착물에 관한 것이다.

현재 사용되고 있는 많은 블레이드 유지 커버판들은 볼트들에 의해 축차 디스크에 고정되며, 상기 볼트들은 축차 디스크의 웨브내로 부분적으로 관통하는 나사식 구멍내에 체결되거나 또는 디스크를 완전히 관통하여 반대측에 위치하는 너트에 의해 결합체결된다. 이러한 조립의 형태는 디스크 웨브내의 볼트구멍에 높은 응력집중이 일어나게 한다. 볼트를 포함하지 않는 축차 디스크 커버의 예는 미합중국 특허 제4, 171, 930와 4, 304, 523호에서 찾아 볼 수 있다.

본 발명의 한가지 목적은 디스크의 웨브를 관통하는 볼트 구멍을 성형하지 않고도 축차 디스크에 블레이드 유지판을 부착시킬 수 있는 개선된 장치를 제공하는데 있다. 상기 축차 디스크는 상기 블레이드 유지판의 내부단부의 원통형 플랜지를 수납하는 전향 환형홈을 구비하며, 상기 축차 디스크내의 상기 전향 환형홈내에 상기 원통형 플랜지를 고정시킬 수 있도록 상기 전향 환형홈과 교차하는 외향 환형홈내에 상기 플랜지와 겹쳐지는 분할 유지링이 배치되며, 상기 축차 디스크에 상기 블레이드 유지판을 유지 또는 체결시키고 원심력 또는 기타의 힘에 의해 회전중에 상기 분할 유지링이 제거되는 것을 방지할 수 있도록 상기 분할 유지링과 상기 블레이드 유지판 사이에 잠금수단이 배치된다.

본 발명의 또다른 목적은 상기 전향환형홈내에서 상기 블레이드 유지판의 원통형 플랜지와 멀어지는 방향으로 외향 환형홈의 외측으로 연장하는 전향 돌출 플랜지를 가지는 단면형태의 분할 유지링을 제공하는 것이다.

상기 돌출플랜지는 분할 유지링에 항력을 작용시킴에 의해 부하가 작용되는 분할유지링이 회전중 외측으로 굴러나가려 하는 경향을 크게 감소시킨다. 상기 분할 유지링 및 상기 잠금수단을 구비한 이상과 같은 구성으로 인해, 체결상태가 양호하게 유지되고 균일한 부하가 걸리며 응력이 작게 걸리며 쉽게 장착되고 쉽게 분리될 수 있는 블레이드 유지판 유지장치, 또는 축차 디스크의 커버판 장착장치가 제공된다.

이하에서는 첨부하는 도면을 참고로 하여 좀더 상세히 설명한다. 본 발명의 예시적인 일실시예로서, 제 1 도에는 개스 터어빈 엔진의 축차 조립제(10)이 일부가 도시되어 있다. 상기 축차 조립체(10)의 축차(12)는, 주연부(17 : periphery)에 원주방향으로 이격된 다수의 블레이드(16)이 구비된 디스크(14)를 구비한다. 각각의 블레이드(16)은 날개부(18) 및 뿌리부(20) 그리고 그것과 일체로된 플랫포옴(21)로 구성된다. 상기 뿌리부(20)은 종래 형태의 전나무형상의 단부(22)를 구비하며, 상기 단부(22)는 동일한 전나무형상의 홈(24)속에 위치하게 되며, 여러개의 상기 단부(22)가 디스크(14)의 주연부(17)둘레에서 연장하는데, 그 형태는 디스크의 후면(28)으로부터 전면(26)까지 디스크(14)를 관통하여 중심 축방향으로 연장한다. 그리고 상기 홈(24)는 디스크 돌출부(27 : disk lug)들 사이에 형성된다.

상기 디스크(14)는 종래 수단(도시생략)에 의해 샤프트(도시생략)에 의해 고착되며, 상기 샤프트의 중심 축은 엔진의 중심축이며, 또한 축차 조립제(10)의 회전 중심이 된다.

축차 조립제(10)에는 상기 디스크(14)의 전방측에 고정된 환형의 블레이드 유지판(30)이 포함된다. 이러한 실시예에 있어서, 상기 판(30)의 반경방향 내측환형 단부에는 중심축 방향으로 후방으로 연장하는 원통형의 플랜지(32)가 구비되며, 상기 플랜지(32)는 외향 원통형 표면(34) 및 내향 원통형 표면(35)를 가진다. 상기 디스크(14)의 전방측에는, 내향 원통형 표면(38)을 가지며 중심축 방향 전방으로 연장하는데 제 1 환형부분(36)이 구비된다. 플랜지(32)의 외향 원통형 표면(34)는 제 1 환형부분(36)의 내향 원통형 표면(38)에 밀착 계합되어 블레이드 유지판(30)을 디스크(14)에 대해 반경방향으로 배치되게 한다. 상기 디스크(14)의 전방측에는, 제 1 환형부분(36)의 반경방향 내측에 배치되며 중심방향 전방으로 연장하는 제 2 환형부분(37)이 구비되며, 상기 제 2 환형 부분(37)은 제 1 환형부분(36)의 내향 원통형 표면(38)을 향하는 외향 원통형 표면(61)을 가진다.

원통형 표면(38) 및 (61)의 후방 단부들은 전향 환형 기저 표면(43)에 의해 연결되어 전방으로 향하는 환형홈(A)를 형성한다. 중심축방향 후방으로 연장하는 원통형 플랜지(32)는 내향 원통형 표면(35)의 후방단부로 부터 내측으로 연장하는 내향 연장 환형 플랜지(47)을 후방단부에 구비하며, 상기 내향연장 환형 플랜지(47)은 내측 단부표면(49), 후방 환형 표면(51), 및 전향 환형 표면(52)을 가진다. 상기 환형 플랜지(47)의 상기 내부 단부표면(49)는 환형부분(37)의 외향 원통형 표면(61)의 후방부분에 대향하고, 플랜지(47)의 후향 환형 표면(51)은 환형홈(A)의 전향 환형 기저 표면(43)에 접하도록 배치되어, 디스크(14)에 대하여 블레이드 유지판(30)을 중심축 방향으로 배향시킨다.

환형 블레이드 유지판(30)의 나머지 부분과 함께, 내향 연장 환형 플랜지(47)을 체결시키기 위해, 즉 제 위치에 유지시키기 위해, 제 2 환형 부분(37)의 외향 원통형 표면(61)내에는 화형홈(70)이 형성된다. 상기 환형홈(70)은 전방 환형 표면(B) 및 후방 환형 표면(C) 그리고 기저 표면(D)를 가지는 지사각형 단면을 구비한다. 후방 환형 표면(C)는 제 2 환형 부분(37)의 외향 원통형 표면(61)과 교차하도록, 그리고 제위치에 적절히 장착됐을 때 내향 연장 환형 플랜지(47)의 전향 환형 표면(52)와 일렬이 되도록 상기 제 2 환형 부분(37)내에 형성된다.

분할 유지링(39)는 환형홈(70)내로부터 표면(61)을 넘어 연장하여 제 2 환형 부분(37)의 외향 원통형 표면(61)에 접촉 계합되도록 배치되며, 환형홈(70)의 전방 환형 표면(B) 및 후방 환형 표면(C)와 활주계합되고 기저표면(D)와는 약간 이격될 정도의 설계 칫수를 가진다. 상기 분할 유지링(39)는 환형홈(70)으로부터 외측으로 돌출하여 상기 링(39)의 후방측이 내향 연장 환형 플랜지(47)의 전향 환형 표면(52)와 접하게 된다. 분할 유지링(39)의 전방측에는 전향 돌출플랜지(39A)가 구비되며, 내향 원통형 표면(39B)는 제 2 환형 부분(37)의 외향 원통형 표면(61)의 전방부분에 계합된다.

이와 같은 부가 부분, 즉 전향 돌출 플랜지(39A)는 플랜지(47)에 의해 표면(C)에 중심축방향 전방으로 향하는 하중이 작용될 때 작동중의 회전시에 분할 유지링(39)가 홈(70)의 외측 전방으로 굴러나오려하는 경향을 감소시키는데, 그 이유는 회전시에 상기 돌출플랜지(39A)가 원심력을 작용시키며, 이 원심력으로 인해 상기와 같은 전방을 향한 구름에 대해 반대방향으로 상기 링(39)를 회전시키는 항력을 상기 분할 유지링(39)에 작용시키기 때문이다.

분할 유지링(39)는 환형 블레이드 유지판(30)의 내향 원통형 표면(35)를 향하는 외향 원통형 표면(79)를 가진다. 원심력이나 그외의 작용에 의해 상기 분할 유지링(39)가 환형홈(70)으로 부터 비정상적으로 이탈하는 것을 방지하기 위해, 블레이드 유지판(30)의 내향 원통형 표면(35)와, 분할유지링(39)의 외향원통형표면(79)사이에 잠금수단인 환형 돌출부(80)이 배치된다. 상기 환형돌출부(80)은 제 2 환형부분(37)의 외측 단부에 있는 원통형 부분(37A)에 고정된 환형하우징 부재(40)에 고정된다. 이러한 구조에서, 상기 환형 하우징 부재(40)의 중간부분은 고정구조체(45)에 고정된 고정 환형 밀봉랜드부(143)에 밀봉상태로 연결되는 여러개의 종래형태의 외향 연장 칼날형 연부(緣部 : 41)을 가지는 미로형 밀봉부재로 형성된다. 도면에는 환형 하우징 부재(4)이 결합 환형 플랜지(42) 및 (42A)에 의해 원통형 부분(37A)에 고정된 것이 도시되었지만, 이밖에 다른 고정수단이 이용될 수도 있다. 도면에 도시된 본 실시예의 경우, 플랜지들은 볼트(44)에 의해 서로 결합된다.

환형 블레이드 유지판(30)은 또한, 여러개의 종래형태의 반경방향 외측으로 연장하는 칼날형 연부(48)을 지지하며 유지판(30)가 일체로된 중심축 방향 전방으로 연장하는 원통형 밀봉부재(46)을 구비한다. 칼날형 연부(48)들은 고정 구조체(45)에 고정된 고정 환형 밀봉랜드부(50)과 밀봉연결된다. 상기 고정구조체(45)는 블레이드(16)의 상류에 설치된 고정베인(stator vane ; 54)의 제 1 단과 협동한다.

상기 블레이드 유지판(30)은 또한 하류방향에 반경방향 외측으로 연장하는 절두원추형(frusto-conical) 부분(56)을 구비한다. 상기 절두원추형 부분(56)은 반경방향 외측단부(58)을 가지며, 상기 외측단부(58)은 중심축 하류방향을 향하는 환형표면(60)을 가지며, 환형표면(60)은 블레이드 뿌리부(20)의 전방단부와 디스크(14)의 전방표면(26에 접한다. 밀봉수단(68)은 환형표면(60)내에 배치될 수 있으며, 임의의 형태의 블레이드 유지수단(90)도 축차(12)의 후방측부상에 구비될 수 있다. 제1 도에서 블레이드 유지수단(90)은 단순화된 블레이드 유지 커버판(90)이며, 스페이서(92)와 블레이드 뿌리부(20)의 후방단부와 디스크(14)의 후방 표면(28) 사이에 배치된다.

첨부도면에 도시된 바와같이, 환형하우징부재(40) 및 밀봉부재(46)와 판(30) 그리고 고정구조체(45)는 원주방향으로 간격을 두고 분포된 여러개의 노즐(63)으로부터 냉각공기가 공급되는 내부 환형 구획(62)을 형성한다. 상기 유지판(30)의 내측단부와 외측단부 사이의 부분은 디스크(14)의 전방표면으로 부터 이격되어 그 사이에 환형의 냉각 공기 공간(64)를 형성하며, 공간(64)는 상기 유지판(30)내의 큰 구멍(66)을 통하여 구획(62)와 소통되며 또한 실질적으로 구획(62)의 일부가 된다. 공간(64)로부터의 냉각 공기는 디스크(14)의 하류로 사용될 수 있도록 디스크(14)를 관통하도록 지향되거나 또는 블레이드(16)을 냉각시키도록 지향될 수 있다.

비록 본 발명에 대하여 적당한 실시예를 통하여 한정적으로 설명하였으나, 본 발명의 기술분야의 당업자에게는 또다른 변형의 실시예나 형태의 변화가 본 발명의 기본 이론에 벗어나지 않는한 적용가능함을 주지 해야 한다.

Claims

축차 디스크(14)에 블레이드 유지판(30)을 장착시키기 위한 장치에 있어서, 상기 축차 디스크(14)는 전향 환형홈(A)를 구비하며, 상기 홈(A)는 전향 환형 기저표면(43)과 내향 원통형 표면(38) 및 외향 원통형 표면(61)을 가지며, 상기 홈(A)의 외향 원통형 표면(61)은 상기 기저표면(43)으로부터 전방측으로 이격된 위치에 외향 환형홈(70)을 가지며, 상기 블레이드 유지판(30)의 내측 단부는 내향연장 환형 플랜지(47)을 가지며, 상기 내향 연장 환형플랜지(47)은 전향 환형표면(52)와 후향 환형 표면(51)을 가지며, 상기 블레이드 유지판(30)은 상기 내향 연장 환형 플랜지(47)의 외측으로 외향 원통형 표면(34)를 가지며, 상기 블레이드 유지판(30)의 상기 외향 원통형 표면(34)는 상기 전향 환형홈(A)의 상기 내향 원통형 표면(38)에 계합되며, 상기 내향 연장 환형 플랜지(47)의 후향 환형 표면(51)은 상기 전향 환형홈(A)의 상기 전향 환형 기저 표면(43)에 접하도록 배치되며, 상기 외향 환형홈(70)내에는 분할 유지링(39)가 배치되어 상기 외향 환형홈(70)외측의 상기 전향 환형홈(A)내로 돌출하여 거기서 상기 내향 연장 환형 플랜지(47)의 전향 환형 표면(52)에 계합됨으로써 그것을 상기 전향 환형홈(A)내에 유지시키며, 상기 분할 유지링(39)를 상기 외향 환형홈(70)내에 유지시키도록 상기 블레이드 유지판(30)과 상기 분할유지링(39)사이에 잠금 수단(80)이 배치된 것을 특징으로 하는 축차 디스크 커버판의 장착장치.
제 1 항에 있어서, 상기 블레이드 유지판(30)은 상기 외향 환형홈(70)의 반경방향 외측에 내향 원통형 표면(35)를 가지며, 상기 분할유지링(39)는 외향 원통형 표면(79)를 가지는 상기 외향 환형홈(70)내에 배치되며, 상기 잠금수단(80)은 상기 블레이드 유지판(30)의 내향 원통형 표면(35)와 상기 분할 유지링(39)의 외향 원통형 표면(79)사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 축차디스크 커버판의 장착장치.
제 1 항에 있어서, 상기 외향 환형홈(70)은 상기 전향 환형홈(A)의 상기 외향 원통형 표면(61)을 전방 원통형 표면 부분과 후방 원통형 표면부분의 두개 부분으로 분할하며, 상기 분할 유지링(39)는 상기 전향 환형홈(A)의 상기 외향 원통형 표면(61)의 전방 원통형 표면 부분에 계합되는 전향 돌출 플랜지(39A)를 상기 분할 유지링(39)의 외측 단부에 구비하는 것을 특징으로 하는 축차 디스크 커버판의 장착장치.
제 1 항에 있어서, 상기 잠금수단(80)은 상기 블레이드 유지판(30)의 내향 원통형 표면(35)와 상기 분할 유지링(39)의 외향 원통형 표면(79)사이에 배치된 환형링(80)을 구비하는 것을 특징으로 하는 축차디스크 커버판의 장착장치.
제 4 항에 있어서, 상기 환형링(80)을 상기 축차 디스크(14)에 고정부착시키기 위한 수단(44)를 포함하는 것을 특징으로 하는 축차 디스크 커버판의 장착장치.