(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジンにおいてタービンロータブレード（１０）及びシール（４２）とともに使用される剛性振動ダンパ（４０）であって、前記ブレードは（１０）、エアフォイル部（２２）と、プラットフォーム（２８）と、ネック（６５）と、根端（６６）と、を有し、前記各ブレードの前記プラットフォーム（２８）は、それぞれ、径方向外側面（２６）と、前記ブレードの前記ネック（６５）により該ブレードの前記根端（６６）に接続している径方向内側面（３０）とを有し、前記径方向内側面（３０）は、減衰部（４４）を有しており、前記シールは、支持部（６０）から延在する少なくとも一つのシール部（６２）を有し、前記少なくとも一つのシール部（６２）は、使用時に隣接するブレードにおける隣接するプラットフォームのそれぞれの径方向内側面のシール部（４８）とともにシールを提供するように設けられており、前記剛性振動ダンパは、
本体部分（５０）を有し、該本体部分は、
使用時に隣接するブレードにおける隣接するプラットフォームのそれぞれの径方向内側面（３０）の減衰部（４４）と接触し、前記減衰部に摩擦力を提供するように設けられた減衰面（５４）と、
使用時に前記ダンパを支持する前記シールの支持部を支持するとともに、前記減衰面（５４）よりも大きい支持面（５６）と、を備えており、
前記本体部分（５０）より軸方向に伸びるとともに、使用時に隣接するブレードにおける隣接するプラットフォームのそれぞれの径方向内側面から間隙によって離間されるように設けられた少なくとも一つの端部（５２）をさらに有することを特徴とするダンパ。
【請求項２】
前記シールと組み合わせた請求項１に記載のダンパであって、該ダンパは、タービンブレードとともに使用され、該ブレードは、減衰部と、シール部と、これらの間に位置する移行部とを有する径方向内側面を備えており、前記シールは、弾性シールであり、
前記ダンパの前記少なくとも一つの端部と前記本体部分とは、使用時に隣接するブレードのプラットフォームのそれぞれの径方向内側面と、前記シールの前記支持部と、の間に配置され、前記本体部分と前記少なくとも一つの端部とは、前記シールの前記支持部と接触する支持面をそれぞれ有することを特徴とするダンパ。
【請求項３】
前記少なくとも一つの端部によって、前記ダンパが軸方向に延長されていることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記少なくとも一つの端部は、先細となっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記ダンパは、一対の先細端を含み、前記先細端によって、前記ダンパが上流のフィレットランアウトから下流のフィレットランアウトまで軸方向に延長されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
前記ダンパの前記支持面は、実質的な平面を含むことを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記ダンパの前記減衰面及び前記支持面は、実質的な平面を含み、前記支持面は、実質的に前記減衰面の反対側に位置していることを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記シールの前記支持部は、ノッチなどのロケータを有し、前記ロケータは、前記シールが設置された使用時にブレードと接合し、前記シールを適切な軸方向位置に確実に配置して保持することを特徴とする請求項２〜７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記シールは、前記支持部から突出するタブなどの突起部を有し、前記突起部は、前記シールがブレードに不適切に設置された場合にブレードへの設置を阻止することを特徴とする請求項２〜８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
前記シールは、一対のシール部を含み、前記シールの前記支持部は、実質的に平面であり、
前記シールは、前記支持部と前記一対のシール部との間にそれぞれ弓形の湾曲部を有することを特徴とする請求項２〜９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
ガスタービンエンジンのロータアセンブリであって、
ディスクに取り付けられた複数のブレードを有し、前記各ブレードは、エアフォイル部と、プラットフォームと、ネックと、根端と、を有し、
前記ブレードの前記プラットフォームは、径方向外側面と、前記ブレードの前記ネックにより該ブレードの前記根端に接続している径方向内側面と、をそれぞれ有し、前記径方向内側面は、減衰部と、シール部と、これらの間に位置する移行部とを有しており、
請求項１〜１０のいずれかに記載のダンパをさらに有することを特徴とするガスタービンエンジンのロータアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービンエンジンに関し、特にタービンロータのためのダンパ及びシール構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のガスタービンエンジンは、コンプレッサセクション、燃焼セクション及びタービンセクションを順に流通するように作動流体を導くための、軸方向に伸びる環状流路を有する。この作動流体にエネルギーを与えるために、燃焼セクションには、複数の回転ブレードが設けられている。作動流体は、コンプレッサセクションから放出され、燃焼セクションに入る。圧縮された作動流体は燃料と混ざり、この混合物は、作動流体に更にエネルギーを付加するために燃焼される。燃焼によって生じる生成物は、タービンセクションを通って膨張する。タービンセクションは、膨張した流体からエネルギーを抽出する複数のロータブレードを有する。この抽出エネルギーの一部は、コンプレッサセクションとタービンセクションとを相互接続するロータ軸によって、コンプレッサセクションへ再度伝達される。抽出されたエネルギーの残る部分は、他の機能に使用することができる。
【０００３】
タービンエンジン内の複数の各回転ブレードは、プラットフォームを有する。プラットフォームの一面よりブレードの根端が伸び、その反対側の面からはブレードエアフォイルが突出する。このエアフォイルは、シュラウドされていてもいなくてもよく、膨張した作動流体より運動エネルギーを抽出する。複数のロータブレードは、一つ又はそれ以上の回転タービンロータ内に配置される。タービンロータは、中心線と、外側周辺部に連続するスロットを備えるディスクと、を有する。各スロットは、ブレード根端を受けて、ブレードをディスクに保持する。このように設置された時、ブレードは、ディスクより径方向に伸びて、根端は径方向内側、エアフォイルは径方向外側に位置する。隣接するブレードプラットフォームは、軸方向に伸びる間隙によって分離され、この間隙によって各ブレードプラットフォームは、互いに接触して損傷し合うことのないように保たれている。
【０００４】
エアフォイルが、膨張した作動流体よりエネルギーを抽出するに従って、作動流体は、エアフォイルに負荷力を及ぼす。この負荷力の変動によって、ブレードの歪みや振動が引き起こされる。この振動には、広範囲にわたる周波数成分が含まれ、ブレードの固有共振振動数において最大振幅となる。エアフォイルがシュラウドされていない場合には、この振動は、回転の方向即ち周方向に実質的にタンジェント即ち正接している。更に、流体の流れの方向即ち軸方向にも第二の振動成分がある。これらの振動が減衰されなければ、振動するブレードの変動は、限度に達してエアフォイルを破損する可能性がある。
【０００５】
ブレード振動によるタービン破損の発生率は、緩衝を行うことで一部を押さえることが可能である。このような振動を低減するために、一般的にダンパが用いられる。ダンパは、ブレード間の間隙をつなぐように、また隣接するブレードプラットフォームの径方向内側面と接触するように配置された剛性部材である。ダンパは、ブレード間の振動を減少させ、その結果、個々のブレード振動が減少する。ダンパの形状、重量及び剛性は、所望の振動減衰摩擦力を提供するのに最も適したものが選択される。最大限の効果を上げるために、ダンパは、一般的に軸方向に細長い形状となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ダンパによって提供される摩擦力は、隣接するブレード間で配分される。普通、この配分は、一方のブレードに５０％、他方のブレードに５０％というように平等に配分されることが望ましい。しかし、ブレードプラットフォームの径方向内側面の形状や輪郭と、上述したダンパの選択基準とによって、所望の減衰プロファイルを提供するダンパを設けることができない場合がある。そのような場合には、減衰効果は減少してしまい、結果としてブレードの信頼性が低下する。従って、所望の減衰プロファイルが得られ、より柔軟に振動減衰を提供することができるダンパが求められている。
【０００７】
振動による破損の他に、更に、隣接するブレードプラットフォーム間の間隙へ作動流体が漏出することによるタービン破損のおそれもある。一度間隙に入り込んだ作動流体は、プラットフォームの径方向内側面下の領域へ漏出するおそれがある。プラットフォーム下の構成材が安全に耐えることができる温度よりも、タービン内の作動流体の温度の方が通常高いので、漏出によってこれらの構成材の温度は上がり、結果としてタービンの信頼性は低下する。また、作動流体は、汚染物質を含むこともあるので、漏出により汚染物質がプラットフォーム下へ運ばれて、タービンの信頼性を更に低下させるおそれもある。更に、漏出する作動流体はエアフォイルを迂回するので、エアフォイルへ供給されるエネルギー量は減少し、タービン効率は低下する。
【０００８】
この漏出を減少させるためには、通常シールが使用される。シールは、金属薄板で構成さる弾性部材であり、隣接するブレードプラットフォームの径方向内側面に隣接し、その下の位置に、間隙にわたって配置される。シールは、通常シールが施される表面と全体的に一致した部分を備える。
【０００９】
シールは、ダンパによって径方向に支持される必要がある。このようなダンパ及びシール構成の一例は、米国特許第５，４６０，４８９号に開示されている。しかし、ダンパが径方向への十分な支持を提供することができない場合、例えばシールの軸方向の十分な部分にわたる支持を提供することができない場合には、シールは、径方向の遠心力によって変形しやすくなる。上記で説明したダンパの設計上の制約によって、多くの場合ダンパがシールに提供することができる軸方向への支持は制限されてしまう。シールがこのようなことから変形した場合、シールとシールが施される隣接面との関係は、変わってしまい、結果的にシール効果は低下する。従って、シールをより大きく径方向に支持するように、設計に柔軟性を持たせることができるダンパ及びシール構成を提供することが求められている。
【００１０】
通常、シールは、プラットフォーム下の構成によって軸方向に緩く結合しているだけである。しかし、シールとシールが施される面との最適隣接位置を保つには、シールを隣接するブレードプラットフォームの径方向内側面に対して適切な軸方向位置に保持することが必要である。シールが適切な軸方向位置に保持されない場合には、漏出を減少させるシール効果は低下してしまう。従って、適切な軸方向位置に保持することができるシールが求められている。
【００１１】
最後に、効果的な減衰及びシールを提供するには、ダンパ及びシールは、互いに適切な相対的位置に設置されなければならない。しかし、従来例では、ダンパとシールの設置が不適切でもタービン装置内に設置可能であるので、現在のタービン構成では、組立において誤設置が起こるおそれがある。タービン構成には、プラットフォームとシール間にダンパが配置される場合と、プラットフォームとダンパ間にシールが配置される場合とがあるため、このおそれは大きくなる。結果として、ダンパ及びシールは、不適切に設置されてしまうことがあり、その場合ダンパ及びシールの両方の効果が低下してしまう。従って、ダンパ及びシールを互いに不適切な配置で設置することを防止するような、ダンパ及びシール構成を提供することが求められている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の形態に関して、タービンロータのためのダンパは、本体部分と、本体部分に結合した少なくとも一つの延長端を有する。遠心力が働くと、本体部分は、二つの隣接するプラットフォームの径方向内側面と接触してその面に摩擦力を提供する。また、延長端とプラットフォームの径方向内側面との間には、干渉を回避するための間隙が設けられている。ダンパが少なくとも一つの延長端を有することにより、所望の減衰プロファイルを形成するに当たって、より柔軟な設計が可能となる。延長端とプラットフォームの径方向内側面との間に間隙を設けることによって、延長端は、本体部分が接触してはならない内側面の領域にわたって伸びることができる。本体部分がこの領域に接触してはならないのは、本体部分と内側面との間の所望の接触面を干渉する危険性があるからである。ダンパの重量は、延長端の重量を含むので、延長端を付け加えることで、ダンパの重量配分をより柔軟に行うことができるようになる。この結果、所望の減衰プロファイルをより柔軟に形成することができ、減衰効果は向上する。所望の減衰プロファイルは、二つの隣接ブレード間でのダンパの摩擦力をより均等に配分する性質を含むが、これに限定されるものではない。一つまたはそれ以上の延長端は、軸方向に先細となった一対の延長部であることが望ましい。
【００１３】
更に、本発明の第一の形態に関して、タービンロータのためのダンパ及びシール構成は、本体部分及び少なくとも一つの延長端を備えるダンパを有し、更に、支持部及び隣接ブレードプラットフォームに対してシールを提供するために設けられた少なくとも一つのシール部を備えるシールを有する。ダンパの本体部分及び少なくとも一つの延長端は、結合して、シールに径方向の支持面を提供する。少なくとも一つの延長端を有するダンパ及びシール構成によって、ダンパ及びシール設計をより柔軟に行い、シールに対して径方向の支持を付加して高めることができる。この付加された径方向への支持によって、遠心力下での望ましくない変形を減少させ、その結果、少なくとも一つの延長端を有しない場合に比較してシール効果を高めることができる。
【００１４】
本発明の第二の形態に関して、タービンロータのためのダンパ及びシール構成は、ダンパを有し、更に、突起部を設けたシールを有する。この突起部は、ダンパ及びシールが互いに不適切な方向で設置された場合にブレードへの取り付けを阻止し、不適切な組立を防止する。上記突起部（ロケータ）は、タブ形状であり、シールの支持部に結合していることが望ましい。
【００１５】
本発明の第三の形態に関して、タービンロータのためのシールは、シールをブレードプラットフォームの径方向内側面に関して適切な軸方向位置に確実に配置して保持するための、ブレード上の止め構成と接合するロケータを有する。このロケータにより、シール効果が保持される。ロケータは、ノッチまたはスキャロップであることが望ましく、ブレード上の止めは、一対のスタンドオフであることが望ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明のダンパ及びシールの構成は、図１で示されるタイプの第二段高圧タービンロータブレードで使用される最適実施形態に関して開示されている。当業者によって理解されるように、図面は、単に説明図であり、正確な構造の寸法を表したものではない。
【００１７】
図１を参照すると、タービンロータブレード１０は、上流側１２、下流側１４、凹面（正圧面）１６及び凸面（負圧面）１８を有する。ロータブレード１０は、ガス流２４より運動エネルギーを受けるエアフォイル２２を有する。シュラウドされててもされていなくてもよいエアフォイル２２は、プラットフォーム２８の径方向外側面２６に取り付けられている。プラットフォーム２８はまた、径方向内側面、前縁３２及び後縁３４を有する。一対のプラットフォーム支持部３６及び３８は、プラットフォームの変形を減ずるためにプラットフォーム２８を構造的に支持する。最適実施例では、ロータブレード１０は、鋳造によって一体型の装置となっているが、当業者によって知られる他の適当な手段を使用してもよい。
【００１８】
ロータブレード１０は、更に、厚みが削られているネック６５及び根端６６を有する。ネック６５は、プラットフォーム２８と根端６６との間を接続している。根端６６は、タービンロータのセントラルディスク（図示省略）に挿入され、それによって、ロータブレードはディスクに装着される。好適実施例では、根端６６はもみの木形の設計となっているが、ブレードをディスクに装着するための他の適当な手段を使用してもよい。ネック６５は、一対の突起部６４（図では一つのみ開示）を備える。この突起部に関しては、以下で詳細に説明及び開示する。
【００１９】
図示は省略しているが、ロータブレード１０は中心線（前後軸）を有するロータディスクに取り付けられている複数の同様のブレードの内の一つである。ブレード１０は、ディスクより径方向に伸びており、根端は径方向内側、エアフォイル２２は径方向外側に位置する。隣接するブレードプラットフォームは、軸方向に伸びる間隙によって分離されており、この間隙は、ブレードプラットフォームが互いに接触して破損することを防ぐ。この間隙の幅は、プラットフォームの熱膨張を含む物理的な面積の許容差を収容するのに十分な大きさでなければならない。好適実施例では、この間隙の幅は、約０．０４インチであるが、他の適当な間隙幅を使用することもできる。
【００２０】
プラットフォーム２８の径方向内側面３０の下には、好適実施例によるダンパ４０及びシール４２構成が配置されている。ダンパ４０は剛性部材であり、ブレード間の振動を減少させ、結果的に個々のブレードの振動も減少させるために設けられている。ダンパ４０はまた、シール４２を支持する。ダンパ４０は、プラットフォーム２８と隣接するブレードプラットフォーム（図示省略）間の間隙にわたるように、プラットフォームの径方向内側面に接触して配置される。ダンパの形状、重量及び剛性は、プラットフォームに振動減衰のための所望の摩擦力を提供するのに最も適したものが選択される。最大限の効果を得るためには、ダンパは一般的にディスクの中心線の方向即ち軸方向に細長い形状となっている。
【００２１】
シール４２は、金属薄板で構成された弾性部材であり、漏出を減少させるために設けられている。シールは、ダンパの径方向内側に配置されており、プラットフォーム２８と隣接するブレードプラットフォーム（図示省略）との間隙を横切って、プラットフォームの径方向内側面下に隣接する。シールの形状は、シールが施される面の部分と一致する。図示のように、ダンパ４０及びシール４２は、ブレード１０のネック６５上の一対の突出部６４によって径方向に支持されているが、当業者によって知られるダンパ４０及びシール４２を定位置に保持するための他の適当な手段を使用してもよい。ダンパ４０及びシール４２については、以下で詳細に説明する。
【００２２】
図２のロータブレード１０とダンパ及びシール構成との正圧側の側面図を参照すると、ブレードプラットフォーム２８の径方向内側面３０は、減衰部４４、移行部４６及びシール部４８を有する。図示のように、プラットフォームの径方向内側面３０の減衰部４４は、実質的に平面の形状を有する。しかし、減衰部の形状は、当業者に知られている他の適当な形状を有してもよく、大きな半径の弓形面を含むが、それに限定されるものではない。プラットフォームの径方向内側面３０の移行部４６は、減衰部４４とシール部４８の間に位置し、その移行部では、径方向内側面３０が減衰部４４からシール部４８へと形状が変化する。主にこのために、移行部４６では、減衰もシールも起こなわれない。移行部４６は、上流及び下流に、フィレットランアウト即ち面とりによる空間を有する。これらは実質的に弓形形状の角部として示されており、約９０度で曲がっている。しかし、移行部４６は、当業者に知られる他の適当な形状を有してもよい。プラットフォームの径方向内側面３０のシール部４８は、漏出に対してシールが求められる場所に配置されている。一般的に、プラットフォーム２８の径方向外側面２６上にかかる圧力は、径方向内側面３０にかかる圧力よりも大きい。ブレード１０では、プラットフォーム支持部３６及び３８に近接する領域で圧力差は比較的高い。従って、図示されているように、シール部４８は、プラットフォーム支持部３６及び３８の内側面に設けられている。しかし、シール部４８は当業者に知られる適当な位置及び形状を有してもよい。
【００２３】
ダンパ４０は、本体部分５０及び一対の延長端５２を有する。本体部分５０は、プラットフォームの径方向内側面３０の減衰部４４と接触する減衰面５４を有する。減衰面５４の領域は、ダンパ４０の重量と共に、振動の減衰のために必要な摩擦力を提供する。ブレードの振動には、広範囲にわたる周波数成分が含まれ、ブレードの固有共振振動数における周波数成分が最大振幅となる。最適実施例では、ダンパ４０は、主にブレードの固有共振振動数の第一基本波を減衰する効果を有する。しかし、他の適当な減衰特性を有してもよい。
【００２４】
基本的には、面４４及び面５４は、実質的に均一に接触することが求められる。このような接触を保持するためには、ダンパ本体部分５０及び減衰面５４は、プラットフォームの径方向内側面３０の移行部４６内へ伸びてはならない。このことは、主に表面上の物理的許容誤差による。この結果、減衰面５４の面積は、プラットフォームの径方向内側面の特徴によって実質的に制限される。
【００２５】
各延長端５２は、ぞれぞれ本体部分５０に移行する隣接端と、自由端となっている末端を有する。延長端５２と、プラットフォーム２８の径方向内側面３０の移行部４６との間の間隙即ちクリアランス５５は、それらの部品間の干渉を回避し、減衰面５４とプラットフォームの径方向内側面３０の減衰部４４間の連続した均一接触を可能とする。好適実施例では、延長端５２の一方は上流側に、他方は下流側に位置し、これにより、ダンパ４０は軸方向即ちプラットフォームの前縁３２からプラットフォームの後縁３４の方向へ伸びている。延長端５２は、応力に対応するように先細となっており、隣接端から末端へ徐々に厚みが減少する。この先細端によって、間隙５５を保ちながら、延長端５２が移行部４６の約半分まで伸びることが可能となっている。最適実施例では、延長端５２の末端は丸くなっている。しかし、当業者にとっては自明のように、延長端５２は、シール４２を適当に支持することができ、プラットフォームの径方向内側面３０との接触を回避し、応力に対応することができる他のどのような向き及び形状を有してもよい。更に、好適実施例に示されている各延長端５２は、いずれも同様の形状に見えるが、これらの延長端の形状は類似しなくてもよい。
【００２６】
ダンパ４０は、シール４２を支持する径方向内側面５６を有する。好適実施例では、減衰面５４の反対側で、支持面５６によってダンパ４０の長さが伸びている。よって、支持面５６の相当の部分が延長端５２によって構成されることとなり、これにより、支持面５６によってシールへ提供される支持は、本体部分５０単独の場合よりも大きくなる。支持面５６の形状は、使用状況に応じてシール４２へ所望の支持が得られるような形状にすることが望ましい。好適実施例では、支持面５６は、実質的に平面である。しかし、支持面５６には、他の適当な形状、位置、割合を使用してもよい。このダンパは更に、隣接するロータブレード（図示省略）に対して、ダンパ４０を適切な位置に保持するための一対のナッブ５８有する。
【００２７】
ダンパは、タービン内における高温、高圧及び高遠心力に適した材料によって構成され、また、それに適した方法で製造される必要がある。好適実施例では、コバルト合金材料であるアメリカンメタルスペシフィケーション（ＡＭＳ）５３８２で構成し、また鋳造によって製造することがタービンの高圧条件に適していることがわかった。しかし、当業者に知られる他の適当な材料及び製造方法を使用することもできる。
【００２８】
シールは、ダンパの支持面５６と物理的に接触する支持部６０及び一対のシール部６２を有する。シール部６２は、プラットフォームの径方向内側面のシール部４８をシールするために設けられている。各シール部は、支持部６０へと移行する隣接端と、自由端であることが望ましい末端を有する。支持部６０及びシール部６２の形状は、ダンパの支持面５６及びプラットフォームの径方向内側面のシール部４８の形状とそれぞれぴったり一致する。最適実施例では、支持部６０は、実質的に平面であり、シール部６２はプラットフォーム支持部３６及び３８の内側面にぴったり一致する。支持部６０とシール部６２間の移行部は、弓形に曲がっていることが望ましい。
【００２９】
図示されているシール４２の形状は、シール４２がダンパ４０によって径方向に支持され、漏出に対してシールを提供することができる形状となっている。好適実施例では、シールのシール部は、遠心力によってプラットフォームのシール面とより近接するように力が加わる。しかし、所望のシールを提供するように適当に使用することができる形状であれば、当業者に知られる他の形状を使用することもできる。更に、好適実施例で開示されている各シール部６２は互いに同様であるように見えるが、これらのシール部はこのように類似しなくてもよい。
【００３０】
シールは、タービン内における高温、高圧及び高遠心力に適した材料によって構成し、また、それに適した方法で製造する必要がある。シール４２は、通常、プラットフォームの径方向内側面３０のシール部４８と一致させて曲げることが可能なように、金属薄板によって構成される。好適実施例では、シール４２は、コバルト合金材料であるアメリカンメタルスペシフィケーション（ＡＭＳ）５３８２で構成され、レーザーによって平坦型に切断される。その後、シール４２の残る形状は、パンチとダイとによって形成される。しかし、当業者によって知られる他の適当な材料及び製造方法を使用してもよい。
【００３１】
図３及び図４は、ダンパ４０の詳細を示している。最適実施例のダンパ４０の平面図及び側面説明図である図３及び図４を参照すると、ダンパ４０の凹面６８には一対のナブが設けられている。ダンパ４０はまた、ロータブレード１０の凹面１６（図１参照）に対向する凸面６９を有する。しかし、当業者であれば理解されるように、ダンパ４０は、ブレード１０に対応した曲面としてもよい。この点は、本願とは直接には無関係である。
【００３２】
本発明のダンパの延長端５２及びシールの構成を設けたことにより、シール４２をより大きく支持することができ、シールをより大きく支持することで、遠心力負荷状態下での所望でないシール変形を減少させることができる。また、シールをより大きく支持することで、シール４２の効果を改善することができ、シール効果の改善によって、ガスの漏出を減少させ、タービン効率を高めることができるのである。
【００３３】
延長端５２を設けることにより、ダンパの性能も改善することができる。ダンパ４０の重量は、本体部分５０及び延長端５２の重量を含むので、延長端５２を包含することでより柔軟に重量配分を行うことができ、隣接する二つのブレード間にダンパ摩擦力をより均一に配分することができる。例えば、商業用に実施されるように、好適実施例のダンパ重量は、従来のダンパ重量と実質的に同じである。しかし、この延長端を設けなければ、ダンパによって二つの隣接ブレードへ同じ大きさの摩擦力を作用させることはできなかった。この延長端を設けたことにより、所望の減衰を最もよく提供するためのダンパの設計をより柔軟に行うことができるようになったのである。
【００３４】
本発明のダンパは従来のものに比べ、軸方向に長く、一方の側面から他方の側面に向かって狭く、減衰面から支持面にかけて厚くなっている。この結果、本発明のダンパによって提供される摩擦力は、隣接する二つのブレード間でより均等に配分される。好適実施例における上記のような摩擦力の均等配分は、摩擦力が均一に配分されない場合と比較すると、振動減衰を向上させる。
【００３５】
本発明のダンパ及びシール構成の第二の形態は、図５及び図６に示されている。それぞれ好適実施例のシール４２の平面図及び側面図である図５及び図６を参照すると、シール４２は、突起部７０を有する。この突起部７０は、ダンパ及びシールが逆位置で設置された場合に、設置を物理的に阻止するように設けられている。つまり、シール４２は、ダンパ４０とプラットフォームの径方向内側面３０との間には設置できないが、ダンパ及びシールを正しい位置に設置することはできる。ダンパ及びシールが上記のように不適切に設置された場合、阻止されて、装置内に取り付けることができなくなる。よって、突起部７０は、組立ミスを防止する。
【００３６】
好適実施例では、この突起部は、タブ形状であり、支持部６０より伸びてこの支持部に実質的に垂直である主要面７２を有する。突起部７０が支持部６０より伸びる方向は、通常シール部６２の延長端の方向と逆向きである。
【００３７】
シールがプラットフォーム径方向内側面３０とダンパ間に不適切に設置された場合（図１及び図２参照）、突起部７０によってダンパとシールの両方のプラットフォームの径方向内側面への設置が阻止される。また、対となった突出部６４（図２参照）によって、このような状態での間違った組立が防止される。このように間違った組立が防止されることによって、ダンパ及びシール効果は向上し、タービンの信頼性も向上する。
【００３８】
突起部７０の支持面６０上に突出する高さは、ダンパ４０の厚さよりも低い。この結果、ダンパ及びシールが互いに正しい位置に設置されている時には、突起部７０は、ダンパ４０の減衰面５４とプラットフォームの径方向内側面３０の減衰部４４との間の接触を妨げない。しかし、当業者には明白であるように、突起部７０は、ダンパ及びシール構成が適切に設置されない場合に取り付けを阻止するような他の適当な形状を有してもよい。この形状は、円筒形を含むが、それに限定されない。好適実施例では、突起部７０は、支持部６０と一体となっており、その形成工程は、上記で説明したレーザーによる切断及びパンチとダイ工程の一部に含まれる。よって、シール４２のコストは、大幅に上がることはない。しかし、突起部７０を形成してシール４２に取り付けるための他の適当な方法を使用してもよい。
【００３９】
当業者には理解されるように、ダンパと同様に、シール４２もブレード１０に対応した湾曲形状としてもよい。この点は、本願とは直接には無関係である。
【００４０】
本発明の第三の形態は、図７に示される。シール４２をブレード１０に設置する前の好適実施例の説明図である図７を参照すると、ブレード１０は更に一対のスタンドオフ７４を有する。この一対のスタンドオフ７４は、ダンパ４０（図１及び図２参照）及びシール４２をブレード１０即ちプラットフォームの径方向内側面３０とネック６５に対して適切な位置へ保持するのを補助するために設けられている。しかし、スタンドオフ７４自体は、シール４２を適切な軸方向即ちプラットフォームの前縁３２からプラットフォームの後縁３４への方向で保持しない。そのため、支持面６０上のロケータ７６がシール４２に設けられている。ロケータ７６を設けたシール４２がブレード１０に設置されると、ロケータ７６はスタンドオフ７４に接合し、この組合わせによってシール４２は所望の径方向位置に保持される。好適実施例では、このロケータ７６は、通常湾曲した長方形型（図５参照）で、突起部７０の両側にわたって設けられたノッチまたはスカラップである。このロケータの形状は、ネック６５の凹面に設けられたスタンドオフ７４と適切に接合するように設けられている。ロケータ７６は、どのようなスタンドオフ形状でも機能し、また、ロケータ止めとして働くブレード１０の他の構成とでも機能するように適当に設けることができることは自明である。ロケータ７６は、ノッチの変わりにスタンドオフ７４の間にはめることができるタブであってもよいことも明らかである。好適実施例では、支持面６０上へのロケータ７６の形成は、上記のレーザーによる切断と、パンチ及びダイの工程の一部として行われる。よって、シール４２のコストを大幅に上げることはない。しかし、ロケータ７６を形成する他の適当な方法を使用してもよい。
【００４１】
シール４２に設けられたロケータ７６は、シール４２とプラットフォームの径方向内側面のシール部４８との軸方向でのアライメントを向上させる。アライメントの向上によって、シール効果は向上し、漏出は減少し、タービン効率は向上する。
【００４２】
本発明に係るダンパは、一対の延長端を有するように開示されているが、当業者にとっては明白なように、装置によっては、このような延長端は一つだけで十分であり、一方、他の装置では、二つ以上の延長端が必要な場合も有り得る。同様に、本発明に係るシールは、シール部６２を有するように開示されているが、装置によっては、一つで十分であり、他の装置では、このようなシール部を二つ以上必要とすることがあることは、当業者にとっては明白であろう。
【００４３】
また、当業者であれば気づく通り、本発明の好適実施例は二段高圧タービン装置での使用が目的とされているが、他のタービン装置に適応させて使用することもできる。他のタービン装置には、高圧タービン装置が含まれるが、これには限定されない。更に、低圧タービン装置の減衰システムでは、一般的に先端シュラウドを使用して減衰が行われるが、本発明を低圧タービン装置にも適応させて使用することができることは、当業者にとっては明白であろう。
【００４４】
最後に、ダンパ及びシールは、組合わせとして開示されているが、ダンパ及びシールはそれぞれ単独で使用可能であることは明らかである。
【００４５】
本発明を第一、第二及び第三の形態に基づいて説明してきたが、この説明は限定的に解釈されることを意図したものではない。本発明の付加的な実施例とともに、本発明の好適実施例の様々な改良は、この説明を参照すれば当業者にとって明らかとなることと思われる。これらの実施例は、本発明の要旨から離れない範囲にあり、付随する請求の範囲によって詳説されている。従って、付随する請求の範囲は、本発明の真の範囲内のこのような改良及び実施例を含むことが予想される。
【００４６】
本発明を要約すると、ガスタービンエンジンのタービンブレードのためのダンパは、本体部分を有し、更に、二つの隣接するブレードプラットフォームの径方向内側端と接触せずに動き、ダンパの減衰性能及びシールへの径方向の支持を強めるために設けられた、少なくとも一つの延長端を有してもよい。タービンエンジンのための関連するシールは、支持部及びシール部を有し、更にブレードの止め構成と接合し、隣接プラットフォームの径方向内側面に関して適切な軸方向位置にシールを保持するためのロケータを有してもよい。このシールは、更に、不適切な組立を防止するために、ダンパ及びシールが互いに不適切な位置に設置された場合にブレードへの取り付けを阻止する突起部を有してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で使用可能なダンパ及びシール構成を有するタービンロータブレードの説明図である。
【図２】図１のロータブレードと、ダンパ及びシール構成の側面図である。
【図３】図１のダンパの平面図である。
【図４】図１のダンパの凹面の説明図である。
【図５】図１のシールの平面図である。
【図６】図１のシールの側面説明図である。
【図７】図１のロータブレード、ダンパ及びシールの設置前の分離した状態を示した説明図である。
【符号の説明】
１０…ロータブレード
２２…エアフォイル
２８…ブレードプラットフォーム
２６…径方向外側面
３０…径方向内側面
３２…前縁
３４…後縁
３６，３８…プラットフォーム支持部
４０…ダンパ
４２…シール
４４…減衰部
４６…移行部
４８…シール部
５０…本体部分
５２…延長端
５４…減衰面
５５…間隙
５６…支持面
５８…ナッブ
６０…支持部
６２…シール部
６４…突起部
６５…ネック
６６…根端
【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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