(57)【要約】【課題】ブレードのダブテールとディスクのダブテールスロットとの接触位置及び角度を常に適切な状態に保持できるようにする。【解決手段】ブレード１のダブテール４をディスク５外周面に設けてあるダブテールスロット６に嵌合させる。ダブテール４の傾斜側面７がダブテールスロット６の傾斜内側面８に対して適切な位置及び角度で接触するようにしたときに上記ダブテール４の基端面１３と、ダブテールスロット６の内底面１４との間に形成される隙間１５に、隙間寸法を保持するためのスペーサ１６を挿入する。遠心力が作用しないディスク５の回転停止時に、自重が作用してもブレード１が変位しないようにし、これにより、回転停止時及び回転時のいずれの場合においても、ブレード１のダブテール４とディスク５のダブテールスロット６との接触状態を変化させないようにする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
翼部の基端側にダブテールを設けた構成としてなるブレードの上記ダブテールを、ディスクの外周面に設けたダブテールスロットに嵌合させると共に、上記ダブテールの基端面とダブテールスロットの内底面との隙間に、該隙間寸法を保持するスペーサを挿入してなる構成を有することを特徴とするブレードダブテールの片当り防止装置。
【請求項２】
ダブテールの基端面とダブテールスロットの内底面との隙間にスペーサを挿入することに代えて、上記隙間に、隙間寸法の拡幅方向に反発力を生じるようばね部材、又は、弾性体を介装した請求項１記載のブレードダブテールの片当り防止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はタービン、コンプレッサの動翼やファンブレードの如きブレードのディスク取付部となるダブテールに、片当りが生じないようにするためのブレードダブテールの片当り防止装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
航空機用エンジンとして用いられているガスタービンエンジンは、空気を導入するファン、導入した空気を圧縮する圧縮機、圧縮された空気に燃料を噴射して燃焼させる燃焼器、燃焼ガスにより回転駆動されてその回転力を上記ファンや圧縮機に伝えるようにするガスタービン等を備えている。
【０００３】
上記ガスタービンや圧縮機における動翼、或いは、ファンブレードの如きブレードは、図３及び図４（イ）（ロ）にタービン部分の動翼として用いるものを符号１で示す如く、翼部２の基端にプラットホーム３を形成し、且つ該プラットホーム３の基端側に、ダブテール４を突出させて形成してなる構造として、図示しない回転軸側に取り付けたディスク５の外周面部に設けてあるダブテールスロット６に、上記ダブテール４を嵌合させて取り付け、ディスク５と一体に回転駆動させるときに上記ブレード１のダブテール４の傾斜側面７を、ダブテールスロット６の傾斜内側面８に係止させることにより、上記ブレード１に作用する大きな遠心荷重を、ダブテール４、ダブテールスロット６を介してディスク５に支持させるようにしてある。
【０００４】
上記ダブテールスロット６は、図３及び４（イ）（ロ）に示した如くディスク５の軸心方向に沿って設ける場合の他に、周方向に沿って設ける場合もあり、このようにダブテールスロット６をディスク５の周方向に沿って設ける場合には、このダブテールスロット６の方向に対応できるようブレード１のダブテール４の向きも９０度ずらして設けるようにしてある。
【０００５】
なお、９は翼部２の先端に設けたガスシール用のチップシュラウド、１０はチップシュラウド９の先端側に設けてブレード１の外周側を取り囲むケース１１の内周面との間でガスシールするためのシールセレーション部である。又、１２は上記動翼としてのブレード１の前後に設けた静翼である。
【０００６】
ところで、上記ブレード１のダブテール３と、ディスク５側のダブテールスロット６の間には、組付けを行うために所要のクリアランスが設けてある。
【０００７】
なお、タービンブレードのタービンディスクへの取り付けを行う場合に従来用いられている他の形式のものとしては、タービンディスクの外周面における周方向所要間隔位置に、断面形状をクリスマスツリー状（のこ歯状）としてなる溝を軸方向に延びるよう形成する一方、タービンブレードの基端部に、上記タービンディスクの溝に対応するクリスマスツリー状の突部を形成して設けて、該タービンブレードの突部を、上記タービンディスクの溝に横方向から嵌合させて取り付けることにより、タービンディスクと一体に回転駆動させるときにタービンブレードに作用する遠心荷重を、上記クリスマスツリー状の突部と、タービンディスクのクリスマスツリー状の溝が接触するディスク径方向の多段の個所を介してタービンディスクへ支持させるようにしたものが、蒸気タービン等で採用されている（たとえば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開昭６３−１７０５０４号公報
【特許文献２】
特開昭６３−２２７９０６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ディスク５の回転駆動時には、遠心力が作用することによって図４（イ）に示す如く、上記ブレード１のダブテール４の傾斜側面７と、ダブテールスロット６の傾斜内側面８は接触状態で位置固定されるようになるが、ディスク５の回転停止時には、ダブテール４とダブテールスロット６の間に設けてあるクリアランスのために、停止状態でブレード１が上向きや横向きの姿勢になると、該ブレード１の自重が作用することによってダブテール４が、ディスク５側のダブテールスロット６内にて変位することがあり、たとえば、図４（ロ）に示す如き停止状態で上向き姿勢となるブレード１の場合には、ブレード１の位置が上記クリアランスの分だけ下降することにより、ダブテール４の傾斜側面７と、ディスク５側のダブテールスロット６の傾斜内側面８との接触状態が解消されることがある。このようなダブテールスロット６内におけるダブテール４の変位が生じて、ダブテール４の傾斜側面７と、ディスク５側のダブテールスロット６の傾斜内側面８が離れた状態から、ディスク５の回転駆動を再開させると、作用する遠心力によりブレード１が外周方向へ押し付けられるようになるが、このとき、ダブテール４の傾斜側面７が、ダブテールスロット６の傾斜内側面８に対して規定された位置及び角度で適切に接触するようになるかどうかは不明であり、万一、接触位置や角度が規定状態からずれて不適切な位置や角度でブレード１のダブテール４とダブテールスロット６が接触するようになった場合には、上記ブレード１のダブテール４に片当りが発生し、この場合、部分的に応力が集中して破損につながる可能性も生じるという問題がある。
【００１０】
因みに、特許文献１には、タービンディスクに設けてあるクリスマスツリー状の溝の内側にて、タービンブレードに設けてあるクリスマスツリー状の突部が動いて損傷が生じることを未然に防ぐために、上記タービンディスクの溝の底部と、タービンブレードの突部の基端部との間に、テーパ付きシムを打ち込む方法が開示されている。又、特許文献２には、タービンディスクに設けてあるクリスマスツリー状の溝の内側にて、タービンブレードに設けてあるクリスマスツリー状の突部が動くことに伴ってフレッチングやゴーリング等が生じないようにするために、タービンブレードの突部の基端面にスロットを設けて、該スロットと、タービンディスクの溝の底面により形成される空間部に、半径方向外方の力を加えるように弾性リングを組み込む方法が開示されている。しかし、これらの特許文献に示されたものは、いずれもタービンディスクに設けたクリスマスツリー状の溝に対してタービンブレード基端側のクリスマスツリー状の突部を嵌合させることにより、回転時に上記溝と突部が径方向の多段の個所で接するようにしてなる形式のものについての技術が示されているに過ぎず、上記したブレード１のダブテール４とディスク５のダブテールスロット６との組付け部に生じることが懸念される片当りの防止を図ることを目的としたものではない。
【００１１】
そこで、本発明は、ディスクの回転停止時においても該ディスク側のダブテールスロット内に嵌合させたブレードのダブテールの変位を防止することができて、ダブテールの片当りの発生を未然に防止できるブレードダブテールの片当り防止装置を提供しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、翼部の基端側にダブテールを設けた構成としてなるブレードの上記ダブテールを、ディスクの外周面に設けたダブテールスロットに嵌合させると共に、上記ダブテールの基端面とダブテールスロットの内底面との隙間に、該隙間寸法を保持するスペーサを挿入してなる構成とする。
【００１３】
ブレードのダブテールの基端面とディスクのダブテールスロットの内底面との隙間寸法が、スペーサにより常に一定に保持されるため、上記ダブテールスロット内にて、ブレードのダブテールは遊びのない状態で保持される。このためディスクの回転停止時にブレードがどのような姿勢になっていても、自重によるブレードの変位は防止され、該ブレードのダブテールとディスクのダブテールスロットとの接触状態は、常に適切な位置及び角度に維持される。
【００１４】
又、ダブテールの基端面とダブテールスロットの内底面との隙間にスペーサを挿入することに代えて、上記隙間に、隙間寸法の拡幅方向に反発力を生じるようばね部材、又は、弾性体を介装した構成とすることにより、ディスクのダブテールスロットやブレードのダブテールの形状に作用する遠心荷重による径時変化が生じ、このためブレードのダブテールの基端面とディスクのダブテールスロットの内底面との隙間寸法が変化したとしても、この隙間寸法の変化を上記ばね部材又は弾性体の形状変化により吸収することが可能になるため、ダブテールの片当り防止効果を長期間維持することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は本発明のブレードダブテールの片当り防止装置の実施の一形態を示すもので、図３及び図４（イ）（ロ）に示したと同様に、ブレード１を、基端部のダブテール４を介してディスク５のダブテールスロット６に取り付けてなる構成において、上記ブレード１のダブテール４の傾斜側面７を、ディスク５側のダブテールスロット６の傾斜内側面８に対して適切な位置及び角度で接触させた配置とするときに上記ダブテール４の基端面１３と、上記ダブテールスロット６の内底面１４との間に形成される隙間１５に、該隙間１５の寸法を保持できるスペーサ１６を挿入してなる構成とする。
【００１７】
その他の構成は図３及び図４（イ）（ロ）に示したものと同様であり、同一のものには同一符号が付してある。
【００１８】
上記本発明のブレードダブテールの片当り防止装置を採用した状態において、ディスク５が回転停止状態のときには、ブレード１のダブテール４の基端面１３と、上記ディスク５のダブテールスロット６の内底面１４との隙間１５寸法が、スペーサ１６により常に一定に保持され、このため上記ブレード１のダブテール４は、ダブテールスロット６内にて遊びのない状態で保持され、このためディスク５の回転停止時にブレード１がどのような姿勢となっていても、自重によるブレード１の変位は防止される。したがって、該ブレード１のダブテール４とディスク５のダブテールスロット６との接触状態の変化は防止され、上記ダブテール４の傾斜側面７と、ダブテールスロット６の傾斜内側面８との接触状態は、適切な位置及び角度に保持される。
【００１９】
この状態においてディスク５が回転駆動されると、ブレード１にはディスク５の外周方向に向かって遠心力が作用するが、この遠心力は、上記ブレード１のダブテール４の傾斜側面７を、ディスク５側のダブテールスロット６の傾斜内側面８に押し付ける方向のみに作用するため、上記ダブテール４の傾斜側面７とダブテールスロット６の傾斜内側面８との接触状態は、上記ディスク５の回転停止状態と同様に、適切な位置及び角度のまま保持される。
【００２０】
このように、本発明のブレードダブテールの片当り防止装置によれば、ディスク５が回転状態、又は、回転停止状態のいずれの場合であっても、ブレード１のダブテール４のディスク５側ダブテールスロット６に対する接触状態を常に適切な位置及び角度に保持できることから、上記ブレード１のダブテール４に片当りが生じる虞を未然に防止することができる。
【００２１】
次に、図２（イ）（ロ）はいずれも本発明の実施の他の形態を示すもので、図１に示した構成において、ダブテール４の基端面１３とダブテールスロット６の内底面１４との隙間１５に、該隙間１５寸法を保持するためのスペーサ１６を挿入することに代えて、図２（イ）では、上記隙間１５に、ばね部材としての板ばね１７を、該板ばね１７の反発力が上記隙間寸法を拡幅させる方向に作用するように変形させた状態で介装したもの、一方、図２（ロ）では、上記隙間１５に、上記隙間寸法を拡幅させる方向に反発力が作用するように圧縮した状態の弾性体１８を介装したものである。
【００２２】
なお、上記弾性体１８は、本発明の適用対象とすべきブレード１が、ガスタービンの動翼、圧縮機の動翼、ファンブレードのいずれであるかにより、作用する温度条件が異なるので、適用対象となるブレード１に作用する温度条件の下にて圧縮による反発力（弾性力）を発揮する材質のものを用いるようにすればよい。
【００２３】
上記いずれの実施の形態によっても、図１に示した実施の形態と同様な効果を得ることができ、更に、ディスク５のダブテールスロット６やブレード１のダブテール４の形状が、作用する遠心荷重によって変形を生じ、ブレード１のダブテール４の基端面１３とディスク５のダブテールスロット６の内底面１４との隙間１５寸法が多少変化したとしても、この隙間寸法の変化を、上記板ばね１７や弾性体１８の反発力による形状変化によって吸収することが可能になるため、ダブテール４の片当り防止効果を長期に亘り維持することができる。
【００２４】
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、図１の実施の形態におけるスペーサ１６は、ダブテール４の基端面１３と、ダブテールスロット６の内底面１４との隙間１５寸法を保持できるようにすれば、いかなる形状のものを用いてもよいこと、図２（イ）の実施の形態では、ばね部材として円弧状に湾曲した形状の板ばね１７を示したが、ダブテール４の基端面１３と、ダブテールスロット６の内底面１４との隙間１５に介装して該隙間寸法を拡大する方向に反発力を生じさせることができれば、屈曲した形状の板ばねや竹の子ばね、その他、いかなる形状のばね部材を採用してもよいこと、図２（ロ）の実施の形態における弾性体１８は、ダブテール４の基端面１３と、ダブテールスロット６の内底面１４との隙間１５寸法を拡大する方向に反発力を発揮できれば、形状や個数は自在に決定してよいこと、上記スペーサ１６やばね部材や弾性体１８は、ディスク１の回転開始時や回転を止めるとき等に作用する慣性力やその他の荷重が作用しても位置固定できるように、ブレード１のダブテール４の基端面１３側やディスク５のダブテールスロット６の内底面１４側に着脱自在に固定するようにしてもよいこと、ブレード１を、基端部に形成したダブテール４を介してディスク５のダブテールスロット６に取り付ける構造を採用していれば、ガスタービン以外のタービンの動翼や圧縮機の動翼、ファンブレードのディスク取付部分等にも適用できること、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２５】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明のブレードダブテールの片当り防止装置によれば、以下の如き優れた効果を発揮する。
（１）翼部の基端側にダブテールを設けた構成としてなるブレードの上記ダブテールを、ディスクの外周面に設けたダブテールスロットに嵌合させると共に、上記ダブテールの基端面とダブテールスロットの内底面との隙間に、該隙間寸法を保持するスペーサを挿入してなる構成としてあるので、ディスクが回転状態、或いは、回転停止状態のいずれのときにも、ブレードのダブテールと、ディスク側のダブテールスロットとの接触状態を常に適切な位置及び角度に保持できるため、上記ブレードのダブテールに片当りが生じる虞を未然に防止することができる。
（２）ダブテールの基端面とダブテールスロットの内底面との隙間にスペーサを挿入することに代えて、上記隙間に、隙間寸法の拡幅方向に反発力を生じるようばね部材、又は、弾性体を介装した構成とすることにより、ディスクのダブテールスロットやブレードのダブテールの形状に、遠心荷重が作用することによる径時変化が生じ、このためブレードのダブテールの基端面とディスクのダブテールスロットの内底面との隙間寸法が変化したとしても、この隙間寸法の変化を上記ばね部材又は弾性体の形状変化により吸収することが可能になるため、ダブテールの片当り防止効果を長期間維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のブレードダブテールの片当り防止装置の実施の一形態を示す概略正面図である。
【図２】（イ）（ロ）はいずれも本発明の実施の他の形態を示す概略正面図である。
【図３】ガスタービンエンジンにおけるガスタービンの一例を示す概略切断側面図である。
【図４】従来のブレードのディスク取付部分を示すもので、（イ）はディスクの回転駆動でブレードに遠心力が作用しているときの、又、（ロ）はディスクの回転停止の状態のときの概略正面図である。
【符号の説明】
１  ブレード
２  翼部
４  ダブテール
５  ディスク
６  ダブテールスロット
１３  基端面
１４  内底面
１５  隙間
１６  スペーサ
１７  板ばね（ばね部材）
１８  弾性体
【図１】
2004169552.tif 000003
【図２】
2004169552.tif 000004
【図３】
2004169552.tif 000005
【図４】
2004169552.tif 000006