(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向軸及び横方向軸を有するベース部材（１０８）と、
該ベース部材（１０８）に支持され、前記長手方向軸に対してほぼ横方向に延びるプラットフォーム（１２０）と、
該プラットフォーム（１２０）から長手方向に、該プラットフォーム（１２０）に対し前記ベース部材（１０８）とは反対の側に延びる翼形部（１２２）と、を備え、
前記プラットフォーム（１２０）は、シールワイヤ（１０４、１０６）の周面を受け入れるための凹状部（１４６、１６１）により構成され、前記ベース部材（１０８）に隣接する、少なくとも１つのシールワイヤ凹部（１３８、１４０）と、前記凹状部（１４６、１６１）の方向への前記シールワイヤ（１０４、１０６）の移動を案内するように前記ベース部材の横方向軸に対して傾斜する、前記凹状部（１４６、１６１）から延びるランプ部（１４４、１６２）と、を含む、ことを特徴とするターボ機械のロータブレード。
【請求項２】
前記横方向軸に対する前記ランプ部（１４４、１６２）の傾斜角度が、約１５度から約４５度までであることを特徴とする、請求項１に記載のターボ機械のロータブレード。
【請求項３】
前記ランプ部（１４４、１６２）が、前記翼形部（１２２）とは反対の方向に面することを特徴とする、請求項２に記載のターボ機械のロータブレード。
【請求項４】
前記横方向軸に対する前記ランプ部（１６２）の傾斜角度が、約３２度であることを特徴とする、請求項１に記載のターボ機械のロータブレード。
【請求項５】
前記ランプ部（１６２）が、前記翼形部（１２２）とは反対の方向に面することを特徴とする、請求項４に記載のターボ機械のロータブレード。
【請求項６】
前記横方向軸に対する前記ランプ部（１４４）の傾斜角度が、約２５度であることを特徴とする、請求項１に記載のターボ機械のロータブレード。
【請求項７】
前記ランプ部（１４４）が、前記翼形部（１２２）とは反対の方向に面することを特徴とする、請求項６に記載のターボ機械のロータブレード。
【請求項８】
前記凹状部（１４６、１６１）が、約１０度から約１３５度までの弧にわたっていることを特徴とする、請求項１に記載のターボ機械のロータブレード。
【請求項９】
前記凹状部（１４８）が、約２０度の弧にわたっていることを特徴とする、請求項１に記載のターボ機械のロータブレード。
【請求項１０】
前記凹状部（１６１）が、約９０度の弧にわたっていることを特徴とする、請求項１に記載のターボ機械のロータブレード。
【請求項１１】
前記ランプ部（１４４）が、前記ベース部材とは反対側に面することを特徴とする、請求項３に記載のターボ機械のロータブレード。
【請求項１２】
前記ランプ部（１４４）が、前記長手方向軸に対して前記凹状部（１４６）の内側に位置することを特徴とする、請求項１１に記載のターボ機械のロータブレード。
【請求項１３】
前記ランプ部（１６２）が、前記ベース部材（１０８）に面することを特徴とする、請求項３に記載のターボ機械のロータブレード。
【請求項１４】
前記ランプ部（１６２）が、前記長手方向軸に対して前記凹状部（１６１）の外側に位置することを特徴とする、請求項１３に記載のターボ機械のロータブレード。
【請求項１５】
前記ランプ部（１４４、１６２）が、前記翼形部（１２２）上のガス流の主方向に対して上流方向に面することを特徴とする、請求項３に記載のターボ機械のロータブレード。
【請求項１６】
前記凹状部（１４６、１６１）が、所定の半径を有する実質的な円弧により構成されることを特徴とする、請求項１に記載のターボ機械のロータブレード。
【請求項１７】
前記凹状部（１４６、１６１）が、所定の半径よりも小さい深さを有することを特徴とする、請求項１６に記載のターボ機械のロータブレード。
【請求項１８】
前記ロータブレードが、前記長手方向軸の各反対側に支持される一対のシールワイヤ凹部（１３８、１４０）を含み、第１のシールワイヤ凹部（１３８）及び第２のシールワイヤ凹部（１４０）の各々は、前記横方向軸に対して約２０度から約４０度までの傾斜角度を有するランプ部（１４４、１６２）を含み、該第１のシールワイヤ凹部のランプ部（１４４）は、前記ベース部材（１０８）とは反対側に面し、該第２のシールワイヤ凹部の傾斜部（１６２）は、前記ベース部材（１０８）に面することを特徴とする、請求項２に記載のターボ機械のロータブレード。
【請求項１９】
前記両シールワイヤ凹部（１３８、１４０）が互いにほぼ平行であることを特徴とする、請求項１８に記載のターボ機械のロータブレード。
【請求項２０】
前記第１のシールワイヤ凹部（１３８）は前記ブレードの上流側に位置し、前記第２のシールワイヤ凹部（１４０）は前記ブレードの下流側に位置することを特徴とする、請求項１９に記載のターボ機械のロータブレード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸流ターボ機械におけるガス漏れを最小限にするためのシーリング装置に関する。より具体的には、本発明は、ブレードとロータとの間の段間の漏れ流量を最小限にするための、ターボ機械のロータブレードとロータディスクとの間におけるシーリング装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】
近年のガスタービンエンジンは、通常は、他の部品とともに、軸流圧縮機と軸流タービンとを備える。圧縮機及びタービンの各々は、１つまたはそれ以上のロータディスクを備え、各ロータディスクは、周状に配置され周方向に間隔をおいて配置された複数のロータブレードを支持する。圧縮機のロータブレードは、流入空気に作用して、該流入空気を圧縮し圧力を高めるようになっており、タービンのロータブレードは、高温の燃焼生成物により駆動されるようになっており、その過程において、該ロータブレードは燃焼生成物からのエネルギーを受け取る。しかしながら、各々の場合において、ガス流の軸方向にロータブレードを横切る圧力差があり、その結果、ロータの上流部と下流部の間において望ましくない漏れ流が生じる可能性がある。
【０００３】
このような漏れの起こりうる経路の１つは、普通はダブテール設計のブレードベース部材と、ロータブレードが支持されるロータディスクの溝との間に小さな隙間のある、ロータブレードとロータディスクとの間の接続部分に存在する。従って、幾つかのガスタービンエンジンでは、小さい直径のシールワイヤが使用され、該シールワイヤは、ロータブレードとロータディスクとの間の接続部において上流域及び下流域をシールする目的で、ブレードプラットフォームとロータディスクの外周との間に配置され、漏れ流を遮断する。シールワイヤは分割されており、それゆえ、遠心力の影響下においてロータの半径方向に拡張することができる。このようなシールワイヤは、流路の高圧域から低圧域に流れるガスの漏れを最小限にするのに役立ち、それにより、ガス流の最大質量流量が維持されるのでエンジン作動効率が維持される。
【０００４】
ガスタービンエンジンの種々の回転部分は、エンジン作動中に遠心荷重を受ける。このような遠心荷重は、継続的な荷重である場合があり、また、交番荷重である場合がある。機械的に誘発される遠心荷重及び熱に起因する荷重により、ロータディスクが拡張することがある。それゆえ、分割シールワイヤは、エンジン作動サイクルの間において拡張及び収縮し、ロータブレードプラットフォームとの間に接触圧力を保ちながらロータブレードのプラットフォームに対する相対運動を生じる。拡張及び収縮は、ロータ半径方向のブレードプラットフォームの振動による振動摩擦運動に加えて、プラットフォームに対するシールワイヤの周期的な摩擦を生じる。ロータブレードとシールワイヤとの間の相対運動により、ブレードプラットフォームの内面に不規則な磨耗溝の形で現れるブレードプラットフォームの磨耗が生じ、そのような磨耗により、エンジン作動中にシールワイヤがブレードプラットフォーム及びロータディスクと接触する領域に隙間が生じる。ブレードプラットフォームの磨耗により漏れ経路の一部分が拡大する結果として生じるこのような隙間の形成は、漏れ流量を増加させ、エンジン性能を低下させることになる。
【０００５】
従って、プラットフォームの磨耗を減らし、ガス漏れ経路の遮断を維持するために、シールワイヤの着座位置を制御するような形状にされたシールとワイヤの接触面を有するブレードプラットフォームを提供し、ガス流の漏れを最小限にするために効果的なシーリング関係を維持することが望ましい。
【０００６】
【発明の概要】
手短に述べると、本発明の一態様によれば、ターボ機械のロータブレードには、少なくとも１つのシールワイヤ溝が設けられる。ロータブレードは、長手方向軸及び横方向軸を有するベース部材を備える。プラットフォームは、ベース部材に支持され、長手方向軸に対してほぼ横方向に延びる。翼形部は、プラットフォームから長手方向に、プラットフォームに対してベース部材とは反対の側に延びる。プラットフォームは、ベース部材に隣接する少なくとも１つのシールワイヤ溝を含み、該シールワイヤ溝は、シールワイヤの周面を受け入れるための凹状部により構成される。シールワイヤ溝はまた、凹状部へのシールワイヤの移動を案内するために、ベース部材の横方向軸に対して傾斜する、凹状部から延びるランプ部を含む。
【０００７】
本発明の構造、作動、及び利点については、添付図面と併せて以下の説明を考察することにより、更に明らかとなるであろう。
【０００８】
【発明の実施の形態】
ここで使用する、一方では「前方」及び「上流」という用語、及び、他方では「後方」及び「下流」という用語は、互換的に使用され、ターボ機械のロータブレードの翼形部上におけるガス流の主方向に対する位置及び方向を指すよう意図されている。従って、当業者には明らかなように、圧縮機においては、ロータ及びロータブレード前方及び上流位置は、後方及び下流位置よりも低い静圧力となる。逆に、タービンにおいては、ロータ及びロータブレードの前方及び上流位置は、後方及び下流位置よりも高い静圧力となる。しかしながら、どちらの場合においても、ブレードのベース部材とロータディスクとの間において漏れ流が生じる可能性があり、本発明は、このような漏れ流を最小限にすることを目的としている。
【０００９】
また、ここで使用する「分割」という用語はシールワイヤに使用し、連続的なリング又はループの形状ではないが、所定の長さを有するシールワイヤを指す。ロータディスクのシールワイヤ溝に配置される場合には、シールワイヤの端の間に小さな周方向の隙間があり、この構成が、エンジン作動中に、シールワイヤがロータディスクのシールワイヤ溝に対して半径方向に移動することを可能にする。
【００１０】
さて図面、特にそのうちの図１を参照すると、長手方向軸１１を有し、コアガスタービンエンジン１２と該コアエンジンの上流に配置されたファン部１４とを備える航空機用ターボファンエンジン１０が概略的に示されている。コアエンジン１２は、環状のコアエンジン吸気口１８を構成するほぼ管状の外ケーシング１６を含む。ケーシング１６はまた、流入空気の圧力を第１の圧力レベルへ上昇させるための低圧ブースタ２０を囲む。
【００１１】
高圧多段軸流圧縮機２２は、ブースタ２０からの加圧空気を受け取り、該空気の圧力を、第２の高い圧力レベルへ更に上昇させる。高圧空気は燃焼器２４に流入し、燃焼器で該加圧空気流に燃料が噴射され、次いで、加圧空気の温度とエネルギーレベルを上昇させるために、燃料と空気の混合気が点火される。高エネルギーの燃焼生成物は、第１のタービン２６に流入し、第１の駆動シャフト２８を介して圧縮機２２を駆動し、次いで、第２のタービン３０に流入し、第１の駆動シャフト２８と同軸な第２の駆動シャフト３２を介してブースタ２０を駆動する。燃焼生成物は、タービン２６及び３０の各々を駆動した後に、コアエンジン１２から排気ノズル３４を通じて流出し、推進のためのジェット推力を与える。
【００１２】
ファン部１４は、第２のタービン３０により駆動される回転可能な軸流ファンロータ３６を含む。環状のファンケーシング３８は、ファンロータ３６を包囲し、ほぼ半径方向に延びかつ周方向に間隔を置いて配置された複数の支持ストラット４４によりコアエンジン１２に支持される。ファンロータ３６は、半径方向に延びかつ円周方向に間隔をおいて配置された複数のファンブレード４２を支持する。ファンケーシング３８は、コアエンジン１２の外側でファンロータ３６から後方に向かって延び、第２の、すなわちバイパス空気流の導管を形成する。ファンケーシング３８の下流に位置し、該ファンケーシング３８に接続されるケーシング要素３９は、ファン気流の複数の排出口ガイド羽根４０を支持する。ファン部１４を通り抜ける空気は、ファンブレード４２により下流方向に推進され、追加の推力を与え、コアエンジン１２により与えられる推進力を補う。
【００１３】
図２は、９段を有する軸流圧縮機５０の一形態を示す。各段は、半径方向に延び円周方向に間隔をおいて配置されたステータ羽根の配列を含み、そのステータ羽根の各々に隣接しかつ上流側には、周状に支持され半径方向に延び円周方向に間隔を置いて配置される複数のロータブレードを有するロータディスクが位置する。４段目から８段目のステータ羽根５４と排出口ガイド羽根５５は定位置に固定されており、吸気口のガイド羽根５１、及び圧縮機５０の１段目から３段目のステータ羽根５２は、圧縮機の回転軸に対して半径方向に延びる軸線を中心としてピボット運動可能であることから可変羽根である。更に、１段目から３段目の各ロータディスク５６は、周方向に間隔をおいて配置され軸方向に延びる一連のダブテールスロットを有し、ロータブレード５８は、軸方向に該ダブテールスロットの中に挿入され、また、該ダブテールスロットから取り外される。一方、４段目から９段目のロータディスク６０は、それぞれ、周方向に延びる単一のダブテールスロット６２を有し、ロータブレードは、ロータディスクに対してほぼ接線方向に該ダブテールスロット６２の中に挿入される。
【００１４】
圧縮機５０は、比較的大きい流れ面積の流路を構成する吸気口６６と、比較的小さな面積の流路を構成する排出口６８とを含み、該排出口６８を通じて加圧空気が通り抜ける。流路の外壁は、環状の外ケーシング７０により構成され、流路の内壁は、ロータ５６及び６０に支持される各ブレード５８及び６４のブレードプラットフォームと、更にそれぞれのステータ部分の各内周で支持される固定環状シールリング７２により構成される。示されるように、各ロータディスク５６及び６０は、ディスクとディスクとの間の適当な連結装置（図示せず）により互いに連結され、３段目のディスクは、タービンロータ（図示せず）に作動的に接続される駆動シャフト７４に接続される。
【００１５】
ステータ部の各々は、それぞれ環状のシーリングリング７２に支持され、ロータに支持される各ラビリンスシールのそれぞれに係合して各ステータ５２及び５４の周りにおける空気の漏れを最小限にするように働く環状の磨耗性シールを含む。シーリングリング７２はまた、外ケーシング７０と各ステータ羽根の半径方向最内側の面とから構成される流路に、空気を閉じ込める働きをする。
【００１６】
次に図３を参照すると、現在使用されているブレード・ディスク間シーリング装置における、ロータブレード６４とロータディスク６０との間の接続装置が示されている。ロータディスク６０は、拡大外リム７８で終わる板状のディスク本体７６を含む。外リム７８は前方軸方向リング８０及び後方軸方向リング８２を含み、これら軸方向リングは、エンジンのほぼ軸方向に延びて、隣接するロータディスク６０の対応する前方及び後方軸方向リング８０及び８２と係合し、各ロータディスクの間に直接的な駆動接続部を与え、すべてが一緒に回転するようにする。外リム７８はまた、ロータブレードを受け入れるほぼＵ字型の周方向スロット８４を備える。スロット８４は、ダブテール状の断面形状であり、スロットベース８６を含む。スロット８４は、互いに軸方向に間隔を置きほぼ半径方向に延びる前方側壁８８及び後方側壁９０により構成される。前方及び後方側壁８８及び９０の各々は、それぞれ、内方への凸状突起９２及び９４を有し、ほぼダブテール形のスロットの形状を構成する。更に、各スロット側壁８８及び９０は、半径方向に延びるフランジ９６及び９８を含む。各半径方向のフランジ９６及び９８と対応する内方への凸状突起９２及び９４の間に配置されて、ほぼ円形の横断面を有するシールワイヤ１０４及び１０６を受け入れるための、凹状のシールワイヤ溝１００及び１０２が設けられる。シールワイヤは分割され、ほぼ完全に周方向にシールワイヤ溝に沿って延びるように所定の長さを有する。各溝１００及び１０２の軸方向幅は、シールワイヤを滑動可能に受け入れるように選択され、各溝は、少なくともシールワイヤの直径と同じ位深い半径方向の深さを有する。
【００１７】
ロータブレード６４は、周方向のスロット８４にほぼ対応する形状を有するベース部材１０８を備える。図示されるベース部材１０８は、ダブテール形であり、ロータスロット８４内に形成される横方向の凹部１１２及び１１４に受け入れられる拡大ベース部分１１０を含む。ベース部材１０８はまた、ロータスロット８４の内方に延びる凸状突起９２及び９４を受け入れる凹部１１６及び１１８を各側面に備える。ブレードのプラットフォーム１２０は、ベース部材１０８に支持され、ベース部材の長手方向軸に対してほぼ直角に延びる。プラットフォームの外面は、ロータディスクの回転軸に対してほぼ平行であるように図示されているが、実際は、ブレードプラットフォーム１２０の最上面１１９は、ロータディスクの回転軸に対して傾斜させることができ、その傾斜方向は、ブレードとロータが圧縮機の一部であるのか、又はタービンの一部であるのかに依るということは、当業者には明らかである。
【００１８】
ブレードプラットフォーム１２０の上面から長手方向に延び、ベース部材１０８と反対方向に位置するのは、翼形部１２２であり、エンジンを通り抜けるガスと接触するようになっている。プラットフォーム１２０は、軸方向に間隔をおいて配置された一対の下面１２４及び１２６を含み、各々は、ロータディスク６０の各凸状突起９２及び９４に面し、ほぼ平坦な面を構成する。各下面１２４及び１２６はまた、ロータディスク６０内に形成される各シールワイヤ溝１００及び１０２の上に重なる。ブレードプラットフォーム１２０は、前方軸方向延長部分１２８及び後方軸方向延長部分１３０で終わり、それぞれは、ロータディスク６０に支持される前方及び後方の半径方向フランジ９６及び９８に重なっている。
【００１９】
図３に示される装置において、シールワイヤ１０４及び１０６は、各プラットフォームの下面１２４及び１２６と線接触し、更に、ロータディスク６０内に形成された各シールワイヤ溝１００及び１０２の一部分と少なくとも線接触する。従って、ブレードプラットフォーム及びロータディスクとの間でシールワイヤにより与えられる線接触の２つの点のために、この接触がない場合に生じる、ブレードのベース部材１０８とロータの周方向スロット８４との間の隙間によるほぼ連続的なガス漏れの経路は、シールワイヤがこれら表面の各々と接触する時に、効果的に遮断され、閉じられることになる。
【００２０】
しかしながら時間の経過とともに、エンジン作動中におけるブレードプラットフォームに対するシールワイヤの移動の結果として、プラットフォームの下面１２４及び１２６において磨耗が生じることがある。その結果、シールワイヤ接触点における、プレードベース部材すなわちダブテール部とロータディスクのダブテールスロットとの間の隙間が広がり、ロータディスクの高圧域から低圧域へのガス漏れが起こり、そのために、圧縮機の作動効率が低下することになる。従って、圧縮機及びエンジンの効率的な作動を維持するためには、ブレードプラットフォームの下面が磨耗したロータブレードを取り外して新しいブレードに取り替えることが必要となることから、エンジンの休止時間が生じ、エンジンの維持整備及び全般的なエンジン作動コストの望ましくない増加という結果となる。
【００２１】
シールの完全性を維持しながらブレードプラットフォームの下面の磨耗を最小限にすることを目的とする本発明の実施形態を図４に示し、同様の形状を有する要素は、図３で用いたのと同じ参照番号で表す。図４から分かるように、ロータブレード１３６のブレードプラットフォームの前方及び後方の下面１３２及び１３４の各々は、それぞれ、各シールワイヤ１０４及び１０６を受け入れ、該シールワイヤと係合するために、対応するディスクの溝１００、１０２に軸方向に整合された凹状の凹部１３８及び１４０を備える。凹状の凹部１３８、１４０は、ブレードプラットフォーム１４２とシールワイヤ１０４、１０６との間において、線接触ではなく、むしろ面と面との接触が容易になるような形状になっており、それにより、前方及び後方のブレードプラットフォームの下面１３２、１３４がエンジン作動中に受ける局所的な圧縮応力を減らすものである。
【００２２】
プラットフォームの凹部１３８及び１４０の各々の形状を、それぞれ、図５及び図６に拡大して詳細に示す。図５には、前方の下面１３２から延び、該前方の下面１３２に対して傾斜する傾斜ランプ１４４を含む、前方のプラットフォームの凹部１３８を示す。ランプ１４４の傾斜は、ロータディスクに対して半径方向外方に向に及び前方軸方向に延びる成分を有する。更に、ロータ軸に対する傾斜ランプ１４４の傾斜角度は、約２５度程度とすることができ、約２０度から約４０度までの範囲とすることができる。図５に示すように、ブレードの横方向軸に対するランプ１４４の傾斜角度は、約２５度である。更に、傾斜ランプ１４４は、ブレードの翼形部の方向とは反対の方向で且つベース部材の長手方向軸とは反対の方向に面する。
【００２３】
凹状部１４６は、傾斜ランプ１４４の最前方端から、軸方向に延びる面１４８まで延びる。軸方向の面１４８は、段１５０まで前方に延び、この段から前方軸方向延長部分１２８が延びている。軸方向の面１４８は、前方の下面１３２と平行にすることができる。凹状部１４６は、約１５度から約４５度までの角度にわたる弧の長さを有することができる。この点に関し、本発明の一つの実施形態において、凹状部は、約２０度の弧にわたっており、シールワイヤ１０４の半径にほぼ相当する弧の半径を有する円弧である。更に、凹部１３８の深さ、すなわち前方の下面１３２と軸方向の面１４８との間の半径方向の距離は、シールワイヤ１０４の半径よりも小さい。
【００２４】
エンジンが作動している時には、シールワイヤ１０４に作用する遠心力は、該シールワイヤ１０４を、半径方向に外方に向かって矢印１５２の方向に、傾斜ランプ１４４に向かって押し付ける。ランプ１４４の傾斜は、シールワイヤ１０４を傾斜面に沿って外方及び前方にそれぞれ矢印１５２及び１５４で示す方向に移動させるので、ワイヤは、凹状部１４６に向かって移動し、該凹状部１４６に着座し、ワイヤ１０４と凹部１３８との間における面と面とのシールが与えられる。遠心力とランプ１４４の傾斜との組み合わせにより、シールワイヤ１０４がロータディスクに対して前方に軸方向に向かって押し付けられるので、該シールワイヤはまた、シールワイヤ溝１００の半径方向の面１５６と接触することになる。
【００２５】
また、前方のシールワイヤ１０４を前方軸方向に押し付けるように働くのは、ロータブレードの上流側と下流側との間におけるガスの圧力差から生じる力である。ロータディスクとブレードプラットフォームとの間における軸方向の隙間１５８に存在する比較的高いガス圧力と、シールワイヤの上流側の隙間１６０に存在する比較的低いガス圧力との間における圧力差により、ガスの圧力がワイヤ１０４に対して作用する。従って、ガスの圧力差は、シールワイヤとシールワイヤ溝との間の緊密なシールを維持するために利用される。
【００２６】
シールワイヤ１０４と凹部１３８の凹状部１４６との間に与えられる大きな接触表面積により、それらの要素の間の界面で作用する圧縮応力は、接触が単に線接触であるときよりも、極めて低いレベルとなる。その結果、ブレードプラットフォームの磨耗は顕著に低減し、そのために、ブレードプラットフォームの下面における磨耗によりブレードを取り替える必要性が減ることになる。
【００２７】
図６は、プラットフォーム後部の凹部１４０の拡大形状を示す。示されるように、プラットフォームの後部の凹部１４０は、後方の下面１３４から傾斜ランプ１６２まで延びる凹状部１６１を備える。凹状部１６１は、約８０度から約１３５度までの角度にわたる弧の長さを有することができる。図６に示すように、凹状部１６１は、シールワイヤ１０６の半径に相当する半径を有する円弧により構成され、約９０度の角度にわたる。ロータディスクの半径方向における凹部１４０の深さは、凹状壁の曲率半径よりも小さく、また、シールワイヤ１０６の曲率半径よりも小さい。
【００２８】
傾斜ランプ１６２は、凹状部１６１の後方端から後方下面１３４の軸方向延長部分にほぼ位置する点まで延びる。ロータブレードの横方向軸に対するランプ１６２の傾斜角度は、約２０度から約４０度までの範囲とすることができる。図６に示すように、ランプ１６２の傾斜角度は、ブレードの横方向軸に対して約３２度である。更に、傾斜ランプ１６２は、ロータブレードの翼形部の方向と反対方向に、ロータブレードのベース部材の長手方向軸に向かって面する。
【００２９】
プラットフォームの凹状の凹部１４０、ワイヤ溝１０２、及び壁１６８の間の公差の累積の結果として、前方向又は後方向におけるシールワイヤ溝１０２と凹状の凹部１４０との軸方向の心ずれが生じることがあるので、ガス流の漏れを防ぐ効果的なシールを維持するために、そのような状況を把握しておくことが望ましい。累積公差の最大量は、プラットフォームの凹状の凹部１４０の最前縁１６３を、溝の壁１６８の軸方向前方に配置し、それらの間に軸方向のずれを与えることにより調整できる。シールワイヤ１０６により生じるプラットフォームの磨耗がいくらか起こるとしても、このようなずれを与えることで、軸方向の公差の蓄積により生じた心ずれ度が最大であるにもかかわらず、シールワイヤ１０６と半径方向の面１６８、及び凹部１４０又はランプ１６２のいずれかとの接触を確実にすることができる。
【００３０】
作動中に後方シールワイヤ溝１０２に支持されるシールワイヤ１０６に作用する遠心力は、シールワイヤを傾斜ランプ１６２に接触させる。ランプ１６２の傾斜は、シールワイヤ１０６を、ランプの表面に沿ってそれぞれ矢印１６４及び１６６で定められた方向に外側及び前方に移動させるので、ワイヤは、凹状部１６１に向かい、該凹状部１６１に着座し、ワイヤ１０６と凹部１４０との間に表面対表面のシールが与えられる。遠心力及びランプ１６２の傾斜の組合せは、シールワイヤをロータディスクに対して前方軸方向に押し付けるように働くので、シールワイヤは更に、シールワイヤ溝１０２の半径方向の表面１６８と接触することになる。
【００３１】
ランプの傾斜角度は、ガス漏れ経路を遮断する方向にシールワイヤを押し付ける所望の効果を与えるために、隣接する凹状の凹部が所望の半径方向の深さ及び軸方向の位置を有するように選択することができる。所定のシールワイヤの直径において、該角度は、ランプ及び隣接する凹状の凹部の所望の半径方向の深さを利用可能な軸方向の隙間に応じて決定される。この決定をするにあたっては、プラットフォームの構造的な完全性を維持する必要がある。従って、この点を考慮して、シールワイヤがガス漏れ経路を効果的に遮断する位置に移動するように、傾斜角度及び凹状の凹部の円弧範囲を相互作用させる。
【００３２】
これら幾何学的形状の入力及び付随する間隔の制限に対する数学的な解は、通常の圧縮機のロータブレード、ブレードプラットフォーム、及びロータディスクについて、シールワイヤが効果的にガス漏れ経路を遮断するためには、ランプの傾斜角度が約２０度から約４０度までの範囲となる。矢印１５２、１５４及び１６４、１６６の方向に、シールワイヤをシーリング位置に押し付けるのに十分に大きい力を発生するランプの最小傾斜角度は、約２０度であるのが適当と考えられる。
【００３３】
また、後方シールワイヤ１０６を前方軸方向に押し付けるように働くのは、ロータブレードの上流側と下流側との間におけるガスの圧力差から生じる力である。ガスの圧力は、ロータディスクとブレードプラットフォームとの間における半径方向の隙間１７０に存在する比較的高いガスの圧力と、シールワイヤの上流側の隙間１７２に存在する比較的低いガスの圧力との間における圧力差により、ワイヤ１０６に対して作用する。従って、ガスの圧力差は、シールワイヤとシールワイヤ溝との間の緊密なシールを維持するために利用される。
【００３４】
ロータブレードプラットフォームのランプとそれに関連する凹部との間における、ロータディスク内のシールワイヤ溝に対する軸方向の整合の公差の累積が、ロータブレードの製造中に生じることがある。そのようなブレードの製造段階におけるダブテール部及びプラットフォームの最終研磨段階で、このダブテール部及びプラットフォームの表面を研磨工具により同時に形成し仕上げることにより、プラットフォームの特徴を自動的に組み入れることができる。従って、シーリングワイヤの凹部及びランプは、研磨工具の形状に含まれることになり、このような圧縮機のロータブレードのダブテール部について通常は０．０００５インチ（０．０１２７mm）の、ダブテール部の圧力面で必要とされる厳密な軸方向の製造公差を満たすようになる。さらに、そうすることによって、これらの要素を持つ部品を製造するのに、目立った追加の費用はかからなくなる。
【００３５】
シールワイヤ１０６と凹部１４０の凹状部１６１との間に与えられる表面対表面接触により、それら要素の間の界面で作用する圧縮応力は、単に線接触であるときよりも、極めて低いレベルである。その結果、ブレードプラットフォームの磨耗は極めて低減され、そのために、ブレードプラットフォームの下面における磨耗のためブレードを取り替える必要性が減ることになる。
【００３６】
従って、開示された装置が、ターボ機械ロータの上流側及び下流側、及びブレードプラットフォームとロータディスクとの間を横切るガス流の段間における漏れを最小限にすることは、当業者には明らかであろう。更に、シールワイヤと、対応するプラットフォームに設けた凹部との間において表面対表面の接触を与えることは、シールワイヤとブレードプラットフォームとの間における接触応力を低下させるので、プラットフォームに向かう及びプラットフォームから離れるシールワイヤの移動により生じるプラットフォームの磨耗が減少する。その結果、プラットフォームの磨耗のためにブレードを取替える必要性が大いに減り、ブレードの取替えの間のエンジン作動寿命が延びることになる。
【００３７】
前方及び後方のシールワイヤの両方に関して、傾斜ランプは、シールワイヤがシールワイヤ凹部の凹状部に向かって移動できるようにするガイド面として働く。また、凹状の凹部は、シールワイヤを所定の位置に保持するように働くので、シールワイヤの前後移動が最小限になり、それゆえ、ブレードプラットフォームの下側の磨耗傾向が減少する。
【００３８】
本発明の特定の実施形態について図示し説明したが、本発明の技術思想から逸脱することなく種々の変更及び修正ができることは、当業者には明らかである。従って、本発明の技術的範囲内に含まれるそのような全ての変更及び修正を、添付の特許請求の範囲内に含むことを意図している。
【図面の簡単な説明】
【図１】  航空機用ガスタービンエンジンの一つの形式を示す長手方向断面図。
【図２】  本発明を使用できるターボ機械を軸流圧縮機の形態について示す長手方向断面図。
【図３】  公知のブレードとディスクの接続装置についての、ロータディスクとロータブレードとの接続部を示す拡大部分断面図。
【図４】  改良されたブレードとディスクとのシーリング装置の実施形態を示す図３と類似の拡大部分断面図。
【図５】  図４に示す上流シールを更に拡大した部分断面図。
【図６】  図４に示す下流シールを更に拡大した部分断面図。
【符号の説明】
６０  ロータディスク
６４  ロータブレード
７６  ディスク本体
８４  スロット
９２、９４  凸状突起
９６、９８  半径方向フランジ
１００、１０２  シールワイヤ溝
１０４、１０６  シールワイヤ
１０８  ベース部材
１１０  拡大ベース部分
１１６、１１８  凹部
１２０  プラットフォーム
１１２、１１４  横方向凹部
１２２  翼形部
１３２、１３４  プラットフォームの下面
１２８、１３０  軸方向延長部分
１３８、１４０  凹状の凹部
【図１】
0004017879.tif 000002
【図２】
0004017879.tif 000003
【図３】
0004017879.tif 000004
【図４】
0004017879.tif 000005
【図５】
0004017879.tif 000006
【図６】
0004017879.tif 000007