(57)【要約】      （修正有）【課題】ターボ機械の翼及びプラットフォーム部の取付けの改良。【解決手段】第１の軸方向面２０と第２の軸方向面２２とを有する円板１２を含むターボ機械のロータ組立体が開示される。円板１２は、該円板１２の外面３２の周りに延在する少なくとも１個の周方向ダブテール部３０と、第１の軸方向面２０から第２の軸方向面２２まで延在する複数の軸方向ダブテール部１８とを含む。複数の翼の各翼は、複数の軸方向ダブテール部３０の内の１個の軸方向ダブテール部３０内に取り付けられ、複数のプラットフォーム部の各プラットフォーム部は、複数の翼の内の１個の翼に隣接して、少なくとも１個の周方向ダブテール部３０により取り付けられる。更に、ターボ機械のロータの組立方法を開示する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の軸方向面（２０）と第２の軸方向面（２２）とを含む円板（１２）であって、
円板（１２）の外面（３２）の周りに延在する少なくとも１個の周方向ダブテール部（３０）と、
前記第１の軸方向面（２０）から前記第２の軸方向面（２２）まで延在する複数の軸方向ダブテール部（１８）と、
各翼（１４）が前記複数の軸方向ダブテール部（１８）の１個の軸方向ダブテール部（１８）内に取り付けられる複数の翼（１４）と、
前記少なくとも１個の周方向ダブテール部（３０）により各プラットフォーム部（１６）が前記複数の翼（１４）の内の１個の翼（１４）に隣接して取り付けられる複数のプラットフォーム部（１６）とを有する円板（１２）を含む、ターボ機械のロータ組立体（１０）。
【請求項２】
前記複数の軸方向ダブテール部（１８）の各軸方向ダブテール部（１８）は、前記円板（１２）の中心軸（２４）に対して実質的に平行に、前記第１の軸方向面（２０）から前記第２の軸方向面（２２）まで延在する、請求項１に記載のロータ組立体（１０）。
【請求項３】
前記複数の軸方向ダブテール部（１８）の各軸方向ダブテール部（１８）は、前記第１の軸方向面（２０）と前記第２の軸方向面（２２）の間において長手に沿って湾曲する、請求項１に記載のロータ組立体（１０）。
【請求項４】
各軸方向ダブテール部（１８）は、ダブテール部（１８）のスロット壁（２８）から延在する少なくとも１個のダブテール突起（２６）を含む、請求項１に記載のロータ組立体（１０）。
【請求項５】
前記複数の翼（１４）の各翼（１４）は、前記少なくとも１個のダブテール突起（２６）と係合して前記翼（１４）を前記軸方向ダブテール部（１８）に固定し得る少なくとも１個の翼突起（３８）を含む、請求項４に記載のロータ組立体（１０）。
【請求項６】
ターボ機械のロータの組立方法において、
複数のプラットフォーム部（１６）の内の各プラットフォーム部（１６）を円板（１２）の少なくとも１個の周方向ダブテール部（３０）に取り付けるステップと、複数の翼（１４）の内の各翼（１４）を前記円板（１２）の複数のダブテールスロット（１８）の１個のダブテールスロット（１８）内に取り付けるステップとを交互に、前記複数のプラットフォーム部（１６）の最後のプラットフォーム部（１６）が前記円板（１２）に取り付けられるまで行なうステップと、
前記複数の翼（１４）の最後の翼（１４）を第１のプラットフォーム部（１６）と前記最後のプラットフォーム部（１６）の間のダブテールスロット（１８）内に挿入して、前記複数の翼（１４）と前記複数のプラットフォーム部（１６）との周方向位置を固定するステップとを含む方法。
【請求項７】
前記交互に取付けを行なうステップは、前記複数のプラットフォーム部（１６）の第１のプラットフォーム部（１６）を前記円板（１２）の前記少なくとも１個の周方向ダブテール部（３０）に取り付けることから始まる、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記複数のプラットフォーム部（１６）のプラットフォーム部（１６）を取り付けるステップは、前記プラットフォーム部（１６）を前記周方向ダブテール部（３０）上において周方向に摺動させるステップからなる、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記複数のプラットフォーム部（１６）のプラットフォーム部（１６）を取り付けるステップは、前記プラットフォーム部（１６）の少なくとも１個のプラットフォーム（１６）突起を前記周方向ダブテール部（３０）の少なくとも１個の周方向ダブテール部（３０）突起と噛み合わせるステップを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記交互に取付けを行なうステップは、前記複数の翼（１４）の第１の翼（１４）を、前記円板（１２）の前記複数のダブテールスロット（１８）の１個のダブテールスロット（１８）内に取り付けることから始まる、請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ機械に関する。特に、本発明は、ターボ機械へのターボ機械の翼及びプラットフォーム部の取付けに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なターボ機械（ガスタービン、蒸気タービン等）において、仕事は、以下では翼と呼ばれる１列以上の翼又はバケットにより作動流体に付加されるか、又は作動流体から取り出される。ターボ機械の圧縮機部及びタービン部のいずれか又は両方に配置される列状の翼は、一般に、ターボ機械の中心軸の周りにおいて回転可能である翼車に固定される。これらの翼は、ダブテール形の形状を有して構成される個別の翼の付根部分を翼車の対応するダブテールスロット内に挿入することによって翼車に配置され、且つ固定される。
【０００３】
一般的なターボ機械の翼は、翼付根部から延在する一体的なプラットフォーム部を含む。翼が翼車に取り付けられると、これらのプラットフォーム部は、ターボ機械の内側流路を形成する。翼とプラットフォーム部との設計は、ターボ機械の動作時に翼形部に加わる応力によって制約され、翼の鋳造材料は、これらの応力に耐えることができるように選択される。そのため、より低レベルの応力を受けるプラットフォーム部分は、この材料選択により過度に頑強となり、その結果必要以上に費用がかかり、且つ重くなってしまうことが多い。更に、翼形部は、プラットフォーム部とは異なる熱境界条件にさらされ、翼形部とプラットフォーム部との一体構成によって熱勾配が生じ、構成要素に対する応力が増す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５，４３５，６９３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このため、ターボ機械の翼及びプラットフォーム部の取付けの改良が求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、ターボ機械のロータ組立体は、第１の軸方向面と第２の軸方向面とを有する円板を含む。この円板は、該円板の外面の周りに延在する少なくとも１個の周方向ダブテール部と、第１の軸方向面から第２の軸方向面まで延在する複数の軸方向ダブテール部とを含む。複数の翼の各翼は、複数の軸方向ダブテール部の１個の軸方向ダブテール部内に取り付けられ、複数のプラットフォーム部の各プラットフォーム部は、少なくとも１個の周方向ダブテール部により、複数の翼の内の１個の翼に隣接して取り付けられる。
【０００７】
本発明の他の態様によれば、ターボ機械のロータの組立方法は、複数のプラットフォーム部の内の各プラットフォーム部を円板の少なくとも１個の周方向ダブテール部に取り付けるステップと、複数の翼の内の各翼を円板の複数のダブテールスロットの１個のダブテールスロット内に取り付けるステップとを交互に、複数のプラットフォーム部の内の最後のプラットフォーム部が円板に取り付けられるまで行なうステップを含む。複数の翼の内の最後の翼は、第１のプラットフォーム部と最後のプラットフォーム部の間においてダブテールスロット内に挿入され、複数の翼と複数のプラットフォーム部との周方向位置が固定される。
【０００８】
上記及びその他の利点と特徴は、図面と併せて以下の説明を読むことによって、より明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ターボ機械のロータ組立体の実施形態の斜視図である。
【図２】図１のロータ組立体の翼車の実施形態の斜視図である。
【図３】図２の翼車の部分図である。
【図４】図１のロータ組立体の翼の実施形態の斜視図である。
【図５】図１のロータ組立体のプラットフォーム部の実施形態の斜視図である。
【図６】１個のみのプラットフォーム部を翼車に取り付けて有する図１のロータ組立体の斜視図である。
【図７】部分的に組み立てられた図１のロータ組立体の斜視図である。
【図８】部分的に組み立てられた図１のロータ組立体の別の斜視図である。
【図９】図１のロータ組立体の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書の結びの特許請求の範囲に、本発明と見なされる主題を特に指摘し、且つ明確に記載する。本発明の上記及びその他の特徴と利点は、以下の詳細な説明を添付図面と併せて読むことによって明らかになる。
【００１１】
この詳細な説明に、本発明の実施形態と利点及び特徴とを例示として図面を参照して説明する。
【００１２】
図１に、ターボ機械のロータ組立体１０を示す。図のロータ組立体１０は、タービンのロータ組立体であるが、以下の説明は、圧縮機のロータ組立体又は同様の構造にも適用されることを理解されたい。ロータ組立体１０は翼車１２を含み、複数の翼１４が翼車１２の周縁部に配置され、該翼車に固定される。ロータ組立体１０は、更に、複数のプラットフォーム部１６を複数の翼１４の隣接する翼１４間に取り付けて含む。
【００１３】
次に図２を参照すると、翼車１２は、複数のダブテールスロット１８を含む。各ダブテールスロット１８は、翼車１２の第１の面２０から第２の面２２まで翼車１２を貫通して延在する。一部の実施形態では、図２に示すように、ダブテールスロット１８は、実質的に翼車１２の中心軸２４に対して平行をなす方向に、第１の面２０から第２の面２２まで延在する。しかし、本開示によりその他の構成のダブテールスロット１８が考えられることを理解されたい。例えば、ダブテールスロット１８は、中心軸２４に対して歪曲し、且つ／又はダブテールスロット１８の長手に沿って第１の面２０から第２の面２２まで湾曲し得る。更に、図３に最も分かり易く示すように、各ダブテールスロット１８は、スロット壁部２８からダブテールスロット１８内へと延在する少なくとも１個の軸方向突起２６を含む。図３に示す実施形態は、各スロット壁部２８から１個ずつ延在する２個の軸方向突起２６を含むが、その他の個数の軸方向突起２６、例えば４個又は６個の軸方向突起２６が用いられ得ることを理解されたい。
【００１４】
再び図２を参照すると、翼車１２は、複数の周方向ダブテール部３０を含む。これらの周方向ダブテール部３０は、翼車１２の外面３２において翼車１２の周縁部に配置される。図２の複数の周方向ダブテール部３０は、外面３２から半径方向外方に延在するとともに、１個以上の周方向突起３４を含む。単一の周方向突起３４が図２の各周方向ダブテール部３０に図示されているが、更に他の個数の周方向突起３４、例えば２個又は３個の周方向突起３４が用いられ得ることを理解されたい。更に、図２の実施形態では、外面３２から半径方向外方に延在する周方向ダブテール部３０を示すが、周方向ダブテール部３０は、半径方向内方に延在して、その結果としてスロット状に構成され得る。
【００１５】
図４に示すように、複数の翼１４の各翼１４は、翼ダブテール部３６を含む。この翼ダブテール部３６は、少なくとも１個の翼突起３８を含み、複数のダブテールスロット１８の１個のダブテールスロット１８内に挿入可能となるように構成される。このようにして、各翼１４は、翼車１２において周方向且つ半径方向に配置される。次に図５を参照すると、複数のプラットフォーム部１６の各プラットフォーム部１６は、少なくとも１個のプラットフォーム突起４２を有するプラットフォームダブテール部４０を含む。この少なくとも１個のプラットフォーム突起４２は、周方向ダブテール部３０の周方向突起３４に対して相補的になるように構成されて、各プラットフォーム部１６が翼車１２において軸方向且つ半径方向に配置されるようになっている。
【００１６】
ロータ組立体１０の組立方法の実施形態を図６〜９に示す。図６を参照すると、最初にプラットフォーム部１６が翼車１２に取り付けられる。プラットフォーム部１６は、プラットフォームダブテール部４０が周方向ダブテール部３０と整合するまで、ダブテールスロット１８内に軸方向に挿入される。そして、プラットフォーム部１６は周方向に移動し、少なくとも１個のプラットフォーム突起４２が少なくとも１個の周方向突起３４と係合する。次に、すでに取り付けられたプラットフォーム１６に隣接するダブテールスロット１８内に翼ダブテール部３６を挿入することにより、翼１４が翼車１２に取り付けられる。翼１４は軸方向に挿入されて、少なくとも１個の翼突起３８が少なくとも１個の軸方向突起２６に係合して、翼１４を翼車１２に位置決めする。そして、別のプラットフォーム部１６が、すでに取り付けられた翼１４に隣接した翼車に取り付けられる。ロータ組立体１０の組立は、図７及び図８に示すように、翼１４とプラットフォーム部１６とを交互に取り付けることにより、翼車１２の周において続けられる。最後に、図９を参照すると、ロータ組立体１０は、翼１４をすでに取り付けられた２個のプラットフォーム部１６の間のダブテールスロット１８に取り付けることによって完成する。最後の翼１４をダブテールスロット１８に取り付けることによって、翼１４とプラットフォーム部１６との周方向の位置が固定される。翼１４を軸方向に固定するために、ロックワイヤ及び／又は保持タブ等の従来の手段が組立体に取り入れられる。更に、金属薄板シール及び／又は封止ピン等の従来の密封手段を用いて、ロータ組立体１０において隣接する翼１４とプラットフォーム部１６の間の軸方向接合部の密封を達成する。
【００１７】
これに代わる方法として、ロータ組立体１０の組立は、最初に翼１４を翼車１２に取り付けることによって達成される。この方法において、組立は、最後の２個のプラットフォーム部１６が翼車１２に取り付けられるまで、プラットフォーム部１６と翼１４とを交互に取り付けることによって進められて、翼車１２に最後の翼１４を取り付ける開口部が残される。その後、最後の翼１４が上述のように取り付けられ、翼１４とプラットフォーム部１６との周方向の位置が固定される。
【００１８】
翼１４とプラットフォーム部１６とを分離してロータ組立体１０の別個の構成要素にすることは、従来の翼／プラットフォーム部組立体において生じる熱勾配を減少させるという利点を有する。また、この解決策により、翼１４とプラットフォーム部とを異なる材料で製作することが可能になり、各々が各構成要素の応力レベルに耐えられるように設計され、且つ製作されるようになる。更に、プラットフォーム部１６を翼１４から分離することにより、単体形の翼／プラットフォーム部では実行不能な冷却方式を翼１４及び／又はプラットフォーム部１６に導入することが可能になる。更に、プラットフォーム部１６に穴を設けて、プラットフォーム部１６を軽量化することができる。
【００１９】
限られた実施形態のみに関して本発明を詳細に説明してきたが、本発明がこのような開示の実施形態に限定されないことは容易に理解されよう。むしろ、本発明を改変して、上述されていないが本発明の精神及び範囲に相応するいかなる変形、改変、代替又は同等構成を組み込むことができる。また、本発明の様々な実施形態を説明してきたが、本発明の態様は、上記の実施形態の一部のみを含むことを理解されたい。従って、本発明は、上述の説明に限定されるのではなく、添付の特許請求の範囲によってのみ制限される。
【符号の説明】
【００２０】
１０  ロータ組立体
１２  翼車
１４  翼
１６  プラットフォーム部
１８  ダブテールスロット
２０  第１の面
２２  第２の面
２４  中心軸
２６  軸方向突起
２８  スロット壁部
３０  周方向ダブテール部
３２  外面
３４  周方向突起
３６  翼ダブテール部
３８  翼突起
４０  プラットフォームダブテール部
４２  プラットフォーム突起
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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