(57)【要約】  ロータ上またはシャフト上あるいはケーシング上のそれぞれのタービンまたは圧縮機のブレードなどの回転または静止要素（１）に関し、前記回転または静止要素（１）の根元部分（２）と前記要素（１）を等距離の位置に固定するための中間固定要素（３）とを受け入れるように構成された周状の取り付け溝を備えており、前記中間固定要素（３）は、上部プラットフォーム（３１）と前記ロータへの取り付けのための溝（４）を有している横プレート（３２）とを少なくとも備え、前記中間固定要素（３）は、異なる材料からなる複数の別個の部品（３１、３２、３３）で作られ、前記複数の別個の部品（３１、３２、３３）のうち、少なくとも１つの締め付け部品（３３）は、形状記憶合金または疑似弾性挙動を有する同様の材料で作られ、あるいは形状記憶合金または疑似弾性挙動を有する同様の材料を含んでいる、機械式固定システム（１０）。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ上またはシャフト上のタービンブレードまたは圧縮機ブレードあるいはケーシング上のタービンベーンまたは圧縮機ベーンなどの回転または静止要素（１）に関し、前記要素（１）の根元部分（２）と前記要素（１）を等距離の位置に固定するための中間固定要素（３）とを受け入れるように構成された周状の取り付け溝を備えており、前記中間固定要素（３）は、上部プラットフォーム（３１）と前記ロータまたはケーシングへの取り付けのための溝（４）を有している横プレート（３２）とを少なくとも備えている、機械式固定システム（１０）であって、
前記中間固定要素（３）は、異なる材料からなる複数の別個の部品（３１、３２、３３）で作られており、前記複数の別個の部品（３１、３２、３３）のうち、少なくとも１つの締め付け部品（３３）は、形状記憶合金または疑似弾性挙動を有する同様の材料で作られ、あるいは形状記憶合金または疑似弾性挙動を有する同様の材料を含んでいる、ことを特徴とする固定システム。
【請求項２】
形状記憶合金で作られた前記締め付け部品（３３）は、締め付けボルトである、ことを特徴とする請求項１に記載の固定システム（１０）。
【請求項３】
前記プラットフォーム（３１）および前記横プレート（３２）は、溝／アンダーカットの組み合わせによって互いに取り付けられる別々の部品である、ことを特徴とする請求項１または２に記載の固定システム（１０）。
【請求項４】
前記横プレート（３２）は、形状記憶合金で作られた前記締め付け部品（３３）を受け入れるための空洞（３４）を備えている、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の固定システム（１０）。
【請求項５】
２つ以上の周方向の横プレート（３２）が設けられる、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の固定システム（１０）。
【請求項６】
前記中間固定要素（３）を固定するためのばね要素が設けられる、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の固定システム（１０）。
【請求項７】
前記横プレート（３２）は、締め付け要素を受け入れて案内するための案内面（３５）または案内溝を備える、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の固定システム（１０）。
【請求項８】
形状記憶合金などで作られた複数の締め付け部品（３３）が設けられる、ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の固定システム（１０）。
【請求項９】
前記中間固定要素（３）の前記少なくとも１つの締め付け部品（３３）は、普通鋼または複合材料で作られた内側コアを有しており、前記コア上に、形状記憶合金または疑似弾性挙動を示す同様の材料で作られたらせんばねが巻き付けられる、ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の固定システム（１０）。
【請求項１０】
前記締め付け部品（３３）の形状記憶合金の種類が、タービンまたは圧縮機の動作の最中のそれぞれの設置位置または段における温度または他の負荷の範囲に応じて特定的に選択されている、ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の固定システム（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータまたはシャフト上あるいはケーシングのベーン保持体上のタービンブレード／ベーンまたは圧縮機ブレード／ベーンなどの回転または静止要素のための機械式固定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
いくつかの段を有するガスタービンまたは圧縮機のブレードおよびベーンは、個々のブレードがそれぞれ挿入されていわゆる中間固定要素によって固定される周状の取り付け溝によって、ロータまたはベーン保持体にそれぞれ取り付けられる。そのような機械式固定システムは、それぞれのタービンブレードを、あらかじめ定められたそれぞれの設置位置に固定に設置し、損傷の場合に新たなブレードによって置き換えることができるという目的を有している。さらに、タービンまたは圧縮機のブレードおよびベーンのためのそのような固定システムは、ガスタービンなどの動作の最中の高い温度および大きな荷重などのそれぞれの動作条件に合わせられる必要がある。
【０００３】
タービンまたは圧縮機のブレードまたはベーンのためのそのような固定システムは、他の要素に対する所定の小さな公差を有するだけでなく、生じうる振動（ブレードまたはベーンならびにタービンおよび圧縮機の要素の損傷につながりかねない）を減衰させるようにも構成される必要がある。
【０００４】
ブレードおよびブレード固定システムに作用する動作時の応力に対して必要な抵抗に加えて、そのような回転要素のための固定システムは、最も安定かつ丈夫なやり方での確実なブレードの固定を保証するようにも構成されなければならない。したがって、例えばガスタービンの構成において、ブレードのためのそのような固定システムは、重要な問題であり、ガスタービンの長期の動作が保証されるように、きわめて小さい公差および信頼できる締め付け効果を必要とする。また、一部のブレードの損傷または交換の要求の場合に、固定システムは、迅速かつ容易に分解できるように構成されなければならない。
【０００５】
ガスタービンのブレードなどの回転要素のための従来からの機械式固定システムは、ロータ側に周状の取り付け溝を備えており、取り付け溝は、取り付け溝の対応する断面形態を有するブレードのいわゆる根元部分および中間固定要素を受け入れるように構成された形状を有している。タービンブレードのためのそのような公知の機械式固定システムが、例えば添付の図面の図１および図２に示されている。
【０００６】
この従来からの固定システム１０の場合、ブレード１が、とくには圧縮機またはタービンのいくつかのそれぞれの段においてロータ上の周状の取り付け溝（図示されていない）へと挿入されるように構成された特定の断面を有する根元部分２を備えている。一体物（ｓｏｌｉｄ）の中間固定要素３が、例えばロータまたはシャフト（図示されていない）の周状の取り付け溝における固定のためのいくつかの横溝４を備える断面（図２の断面Ａ−Ａを参照）を有している。これらの中間固定要素は、通常は、一体物の形態の金属材料または合金で製作され、したがって上述の設計の要件を満たすためにきわめて小さい公差の範囲内で製造されなければならない。それぞれのブレード１を締め付けるという目的を有するこれらの中間固定要素３に加えて、いわゆるＴ字根元スペーサが、ガスタービンまたは圧縮機においてブレード１を正確に位置決めするために使用される。したがって、ブレードの固定および締め付けの目的のための一体物の中間固定要素を備えるこれらの従来からの固定システムは、要素の形状および形態に照らしてきわめて小さい公差を必要とする。さらに、そのような固定システムの組み立ておよび分解は、かなり複雑である。
【０００７】
例えば、そのような固定システムの取り付け、および後の分解のために、特別な工具類が必要とされる。さらに、多くの場合、そのような固定システムの分解は、動作時のエンジンの確率論的な振動による異なる摩耗の進行ゆえに、実現が容易でない。特定の動作時間の後に、追加の特別な工具類を使用しなければ固定システムを取り外すことができないように、中間固定要素がブレードおよびロータの周溝内の追加のスペーサ要素を堅く締め付ける。
【０００８】
一体物の中間固定要素または締め付け要素を備える回転または静止要素のためのそのような公知の固定システムのさらなる欠点は、そのようなエンジンの動作時の振動および共振の減衰に関して、良好には構成されていない点にある。さらに、これらの公知の機械式固定システムは、要素の製造に用いられる金属合金などの材料を高い温度および大きな荷重を伴う上述の動作条件に適合させなければならないため、重量に関してかなり重い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−１２０４６０号公報
【発明の概要】
【００１０】
これらの欠点に照らし、本発明の目的は、温度および応力に関して厳しいエンジンにおいて使用するための回転または静止要素のための機械式固定システムであって、信頼できる大きな締め付け力をもたらすと同時に、固定システムの容易な取り付けおよび分解を可能にする改善された機械式固定システムを提供することにある。さらに、本発明による固定システムは、動作時の振動などの減衰に関して最適化されるべきである。
【００１１】
この課題は、請求項１に定められるとおりの本発明による機械式固定システムによって解決される。本発明のさらなる実施形態および好都合な実現の形態が、従属請求項の主題である。
【００１２】
ロータ上またはシャフト上のタービンブレードまたは圧縮機ブレードあるいはケーシングのベーン保持体上のベーンなどの回転または静止要素のための本発明による機械式固定システムは、前記ブレードまたはベーンの根元部分と前記ブレードまたはベーンをロータまたはベーン保持体の円周上の所定の等距離の位置に固定するための中間固定要素とを受け入れるように構成された周状の取り付け溝を備え、前記中間固定要素は、上部プラットフォームとロータまたはケーシングへの取り付けのための溝を有しているベースまたは横プレートとを少なくとも備える。本発明による固定システムは、前記中間固定要素が、異なる材料または材料組成の複数の別個の部品で作られており、前記複数の別個の部品のうち、少なくとも１つの締め付け部品は、形状記憶合金または疑似弾性（ｐｓｅｕｄｏ−ｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ）挙動を有する同様の材料で作られ、あるいは形状記憶合金または疑似弾性挙動を有する同様の材料を含んでいることを特徴とする。中間固定要素が異なる材料の複数の別個の部品で作られているため、各部品を、とくには高い温度および大きな応力に照らして、抵抗力および剛性に関するそれぞれの特定の要件に合わせて構成することができる。複数の別個の部品のうちの少なくとも１つは、形状記憶合金または同様の材料で作られ、あるいは形状記憶合金または同様の材料を含む締め付け部品であり、固定システムの保持および固定のための締め付け効果は、この締め付け部品によってもたらされる。締め付け部品を、締め付け部品が必要とされる締め付け効果をもたらすように構成された形状および構造を有する締め付け部品の通常の動作状態と比べて、固定システムの取り付けおよび分解の目的のための形態に変化させることができる。本発明によるこの特徴ゆえに、中間固定要素の他の部品を、容易な取り付けおよび分解が可能であるような寸法に設計することができる。他の部品を、例えば、普通鋼または複合材料にて実現することができ、それらの形状を、ガスタービンなどのエンジンの動作時に作用する外部の熱的および機械的な応力に関してトポロジー的（ｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌｌｙ）に最適化することができる。これにより、固定システムが、取り付け公差の影響を受けにくくなる。それにもかかわらず、固定システムは、一種の自動固定の軽量システムによってきわめて正確な組み立て公差および精密な位置決めを提供する。
【００１３】
中間固定要素の最終的な動作時の形状および設計は、最終的な動作条件の場合にだけもたらされる。すなわち、固定システムの締め付け効果は、固定システムへのより高い動作温度または動作圧力など、動作条件によって発生させられ、そのような動作条件は、エンジンの動作の温度の実験または既知の範囲にもとづいて決定することができる。中間固定要素の締め付け部品に使用される形状記憶合金または同様の材料は、周囲温度にあり、荷重が大きくなっていないときに、締め付け効果がなくなる一方で、ガスタービンまたは同様のエンジンの動作時に、必要とされる締め付け効果がもたらされるように選択される。これにより、例えば損傷したブレードの交換の場合の容易な分解を可能にする一種のハイブリッド機械式固定システムがもたらされる。圧縮機またはタービンなどであってよいエンジンの停止後に、締め付け部品は、固定システムおよび関連のブレードを必ずしも追加の工具を使用する必要なく取り外すことができるように、初期の所定の形状へと戻る。
【００１４】
加えて、形状記憶合金で作られた締め付け部品は、１つの単一の材料で作られて一体の構成要素として実現される先行技術の中間固定要素の材料減衰の場合よりも大きいきわめて顕著な材料減衰をもたらす。この特徴ゆえに、全体としてのエンジンアセンブリが、例えばとくにはエンジンの始動時および停止時に引き起こされうる回転するブレードの圧縮機またはタービンのハウジングに対するこすれによって生じうる高サイクル疲労の問題から、さらに保護される。中間固定要素の締め付け部品のための形状記憶合金または疑似弾性挙動を有する同様の材料として、当業者にとって公知のこの種の任意の材料を使用することができる。例えば、ＮｉＴｉ、ＣｕＺｎＡｌ、ＣｕＡｌＮｉ、または鉄系の合金などの金属合金を、それぞれの動作条件に応じ、とくにはタービンまたは圧縮機の動作時の温度範囲に応じて、使用することができる。形状記憶合金のそのような材料は、締め付け部品の初期形状を固定システムの取り付けおよび分解の目的に合わせて調節することができ、この初期形状が、後に動作の条件において、例えばエンジンの動作時のより高い温度またはより大きな応力を引き金として変化するという特有の特徴を有する。例えば、締め付け部品は、締め付け部品、したがって固定システムを、単純な工具を使用し、あるいは手で容易に変形させることができるように、マルテンサイトの変種の双晶の消滅（ｄｅｔｗｉｎｎｉｎｇ）に起因して非動作状態において材料の高い延性を有するような形状記憶合金で作られる。これと対照的に、動作条件においては、材料が、回転要素の固定および保持のための締め付け効果がもたらされるように、締め付け部品の最終的な（大きくなった）形状がもたらされるオーステナイト状態に変化する。すなわち、エンジンのより高い動作温度が、材料のオーステナイト状態においてシステム全体の締め付けが保証されるように応力を生み出す材料のオーステナイト終了温度を設置するために使用される。締め付け部品のこの疑似弾性挙動による形状の変化を、本発明によれば、動作温度（より高い温度）、固定システムに作用する外部の機械的な荷重、などによって引き起こすことができる。
【００１５】
これにより、本発明は、システムの構成要素の容易な取り付けおよび分解を可能にする改善された固定システムを提供する。加えて、本発明による固定システムを、重量に関して適合させることも可能であり、例えば種々の部品を、固定システムの総重量を考慮しつつ、機械的および熱的な抵抗の要件に特定的に適合させることができる。結果として、取り付けおよび分解が単純な工具で可能であり、場合によっては手でも可能であるかなり軽量な構成がもたらされる。最後に、本発明による固定システムは、異なる材料に起因し、とくには中間固定要素の締め付け部品に使用される形状記憶合金に起因して、きわめて好都合な減衰特性も提供する。エンジンの動作時に生じる共振を、より良好なやり方で減衰させることができ、したがってこの種の従来からのエンジンにおける高サイクル疲労によって引き起こされる損傷を、低減することができる。また、固定システムの種々の別々の部品を別々に保管および輸送することができるため、固定システムが、輸送の可能性に関して最適化される。本発明の固定システムによる締め付け部品は、完全にいわゆる形状記憶合金で製作されてよく、あるいはそのような形状記憶合金または同様の材料で実現される部品を含むことができる。
【００１６】
本発明の好都合な態様によれば、形状記憶合金または疑似弾性挙動を有する同様の材料で作られた固定システムの締め付け部品は、締め付けボルトである。中間固定要素の複数の別個の部品のうちの一部品として使用されるそのような締め付けボルトによれば、固定システムのかなり単純な要素による良好な固定状態が実現される。さらに、中間固定要素の他の部品をより厳格でない製造公差で実現してよいため、組み立て性が向上する。それでもなお、固定システムは、タービンブレードなどの正確な位置決めおよび固定を提供する。本発明による締め付けボルトを、それぞれの設計要件に関して、形態および形状記憶合金の使用において適合させることができる。例えば、締め付けボルトは、形状記憶合金を少なくとも部分的に含む形状記憶合金で作られた円柱形のボルトであってよい。そのような締め付けボルトを、例えば、動作の条件において締め付けボルトの最終的な形状がもたらされたときに必要とされる締め付け効果が達成されるように、中間固定要素の他の部品内のそれぞれの空洞または穴へと挿入することができる。
【００１７】
本発明の実現のさらなる好都合な形態によれば、中間固定要素は、プラットフォームおよび横プレートを備え、プラットフォームおよび横プレートは、別々の部品であって、溝／アンダーカットの組み合わせによって互いに取り付けられる。固定システムの設置の際に、これらの異なる部品を、ロータの周状の取り付け溝において単純に寄せ集めることができる。次いで、締め付け部品を設置することで、固定システムをエンジンの最初の動作に向けて完成させることができる。さらに、別々のプラットフォームおよび横プレートは、これらの部品を異なる材料または材料合金を使用することによってそれぞれの動作の要件に関して特定的に適合させることができるという利点を有する。
【００１８】
本発明のさらなる好都合な実施形態によれば、中間固定要素の横プレートまたは複数の横プレートが、形状記憶合金で作られた前記締め付け部品を受け入れるための空洞を備える。これにより、締め付け部品が、中間固定要素の他の部品にしっかりと保持される。締め付け効果を、中間固定要素のしっかりとした固定および保持がもたらされることで、タービンまたは圧縮機のブレードのしっかりとした固定および保持ももたらされるように、固定システム内の特定のあらかじめ定められた位置においてもたらすことができる。この点に関する実現の好都合な形態によれば、空洞は、これらの空洞へと挿入される締め付け部品の直径よりもわずかに大きい直径を有する。これにより、例えばエンジンの停止後に室温において締め付け部品を手で容易に取り除くことができるため、固定システムの設置および分解がより容易にされる。
【００１９】
本発明のさらなる好都合な実施形態によれば、固定システムは、２つ以上の周方向の横プレートを備える。２つの周方向の横プレートにおいて、形状記憶合金で作られた締め付け部品を、これら２つの横プレートの間に挿入することができる。締め付け部品がこの形状記憶合金または同様の材料ゆえの締め付け効果をもたらすような動作条件がもたらされるとき、２つの横プレートは、例えばタービンブレードの根元の隣接する表面が増加した面積または表面に一様に締め付けられるため、優秀な締め付け効果をもたらす。設計の要件およびタービンブレードのそれぞれの分布に応じて、さらなる横プレートを本発明の固定システムにおいて使用することもできる。
【００２０】
本発明のさらなる好都合な実施形態によれば、前記中間固定要素を固定するためのばね要素または複数のばね要素が設けられる。この特徴によれば、固定システムの事前の組み立てがより容易にされ、ばね要素が、最終的な動作条件がもたらされるよりも前にすでに、ブレードの最終的な位置決めが保証されるようなそれぞれの構成要素の一種の保持効果をもたらす。ばね要素を、らせんばねなどの通常のばねによってもたらすことができ、あるいは締め付け部品に加えて形状記憶合金で作られたばねによってもたらすことができる。形状記憶合金または同様の材料からなるばね要素を、締め付け部品そのものまたは両者の組み合わせとして設けることも可能である。
【００２１】
本発明のさらなる好都合な実施形態によれば、中間固定要素の横プレートは、締め付け要素を受け入れて案内するための案内面または案内溝を備える。そのような案内面または案内溝により、固定システムの設置がより容易にされる。締め付け要素が、中間固定要素の異なる別個の部品の間の最終位置へと直接的に移動させられる。作業者が、タービンブレードおよび中間固定要素の設置時に、締め付け要素のあらかじめ定められた設置場所を探す必要がない。
【００２２】
本発明のさらなる好都合な実施形態によれば、形状記憶合金または同様の材料で作られた複数の締め付け部品が設けられる。締め付け部品の数を増やすことによって、合計の締め付け効果を増やすことができる。これにより、タービンブレードの隣接する根元部分に関する接触面への締め付け効果の分布も、改善される。
【００２３】
本発明のさらなる好都合な実施形態によれば、中間固定要素の前記少なくとも１つの締め付け部品は、普通鋼または複合材料で作られた内側コアを有し、このコア上に、形状記憶合金または疑似弾性挙動を示す同様の材料で作られたらせんばねが巻き付けられる。これにより、締め付け部品は、完全には形状記憶合金または同様の材料で作られず、一部分だけがそのような材料で作られる。これにより、締め付け部品および全体としての固定システムの締め付け特性および動作特性を、エンジンの構成のそれぞれの特有の要件に適合させることができる。
【００２４】
本発明のさらなる好都合な実施形態によれば、締め付け部品の形状記憶合金または同様の材料の種類が、タービンまたは構成要素あるいはタービンまたは圧縮機のそれぞれの設置位置または段の動作時の温度範囲に応じて特定的に選択される。例えば従来からのガスタービンにおいては、タービンブレードの列の異なる段が与えられ、これらの段に異なる温度が存在するため、本発明の固定システムを、これによって、それぞれの温度範囲あるいは荷重または応力の範囲に適合させることができる。これにより、エンジンの構成の全体にわたるすべての締め付け部品の一様な締め付け効果が達成され、これは、動作振動などの減衰もシステム全体において一様であるという利点を有する。これにより、振動などによる損傷の可能性が大幅に減少する。
【００２５】
以下で、本発明を、いくつかの実現の例にもとづき、添付の図面を参照してさらに詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】一体物の中間固定要素を備える先行技術の機械式固定システムを示す概略の斜視図である。
【図２】先行技術の固定システムによる先行技術の中間固定要素の概略の側面図である。
【図３】本発明の実現の例による固定システムの中間固定要素の側面図である。図３ａは、図３の中間固定要素の断面Ｂ−Ｂである。図３ｂは、図３の中間固定要素の断面Ｃ−Ｃである。
【図４】本発明の実現の例による中間固定要素の上部プラットフォームの側面図である。
【図５】本発明による中間固定要素の実現の例の横プレートの側面図である。図５ａは、図５による横プレートの断面Ｂ−Ｂである。図５ｂは、図５による横プレートの断面Ｃ−Ｃである。
【図６】本発明の実現の例による中間固定要素の締め付けボルトの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
タービンブレード１などの回転要素のための機械式固定システム１０の実現の例が、図３〜図６ｂの図に示されている。固定システム１０は、図２に示した先行技術の中間固定要素３の断面と比べて類似の断面のいくつかの中間固定要素３を備える。先行技術の中間固定要素３と対照的に、本発明による中間固定要素３は、図３の概略の側面図および図４〜図６ｂの詳細図に示される複数の別個の部品３１、３２、３３で構成される。本発明によれば、図面に示されている実施形態によれば上部プラットフォーム３１と、少なくとも２つの横プレート３２と、３つの締め付けボルト３３（図３および図６ａを参照）とを備えるタービンブレード１または圧縮機ブレード１の機械式固定システム１０のための一種のハイブリッド固定要素３が提供される。上部プラットフォーム３１は、基本的に板状であり、それぞれの周方向の横プレート３２（図３を参照）の固定溝５へと挿入されるように構成された形態の根元３６を有している。この実施形態による中間固定要素３の横プレート３２は、タービンまたは圧縮機のロータまたはシャフトへの固定のための溝４を備えて形作られている。さらに、横プレート３２は、組み立てられた状態において締め付けボルト３３を受け入れるための直径ｄの複数の空洞３４を備えている。さらに、横プレート３２は、図５および図５ａに示されるとおりの案内面３５を備えている。これらの案内面３５は、固定システム１０がタービンまたは圧縮機に設置されるときに締め付けボルト３３を案内するために設けられている。しかしながら、これらの案内面３５は、本発明による中間固定要素３を形成するためにいかなる場合も必要というわけではない。
【００２８】
最後に、この実施形態の中間固定要素３は、図６ａおよび６ｂに示されるとおりの３つの締め付けボルト３３を備える。一般的な場合に、これらのボルトの数は、個々の要素の設計の必要性に関してさまざまであってよい。締め付けボルト３３は、ここでは円柱形であり、それぞれの自由端に角度βの２つの斜面３７を有している。これらの斜面３７は、締め付けボルト３３の設置場所におけるそれぞれの組み立ておよび設計の必要性に合わせて構成されている。しかしながら、締め付けボルト３３は、さまざまな形状を有することができ、上述のような斜面３７を備えなくてもよい。中間固定要素３がガスタービンなどの固定システム１０において組み立てられるとき、締め付けボルト３３は、周方向の横プレート３２の空洞３４へと挿入され、上部プラットフォーム３１も、根元３６と横プレート３２の固定溝５との組み合わせによって、横プレート３２へと固定される。締め付けボルト３３の直径Ｄは、空洞３４の直径ｄよりもわずかに小さく、容易な取り付けおよび分解を可能にしている。上部プラットフォーム３１ならびに横プレート３２を、普通鋼または複合材料などの任意の材料で実現することができ、これらの部品３１、３２の形状を、エンジンの動作時のそれぞれの外部の熱および機械的負荷に応じて最適化することができる。例えば、上部プラットフォーム３１を、本発明の固定システム１０によって固定されるべきブレードの周方向における側面に対して比較的小さなすき間で容易に設置できるような周方向の組み立て公差にて実現することができる。他方で、本発明によれば、少なくとも締め付けボルト３３は、特定の材料、すなわちいわゆる形状記憶合金で製作される。締め付けボルト３３のそのような材料の特定の振る舞いによって、ロータへのタービンブレード１の確実な固定のための締め付け効果がもたらされる。
【００２９】
エンジン（タービン、圧縮機、など）の動作条件、すなわち動作温度範囲に応じて、締め付けボルト３３の材料は、締め付けボルト３３の以下の機能がもたらされるように選択され、すなわち例えば組み立て時またはエンジンの保守の場合などのエンジンの停止時に、温度が締め付けボルト３３として選択された形状記憶合金のいわゆる変態温度よりも下であるように選択される。この状況において、締め付けボルト３３の材料は、締め付けボルト３３を容易に変形させることができ、したがって設置または分解を単純な工具で行うことができ、場合によっては手作業ですら行うことができるように、延性的かつ準安定である。より高い温度および／または大きな負荷でのエンジンの動作時に限り、締め付けボルト３３が変形して、中間固定要素３３をロータの取り付け溝においてブレードの根元部分の側面に対して締め付けるように、締め付けボルト３３の締め付け効果が引き起こされる。通常の高温における予定どおりの動作のこの状況において、締め付けボルト３３の材料は、締め付けボルト３３の変形につながるいわゆるオーステナイト終了温度よりも高い温度に加熱される。形状記憶合金で作られた締め付けボルト３３のオーステナイト状態において引き起こされるこの応力が、タービンまたは圧縮機の予定どおりの動作条件においてシステム全体の締め付けに使用される。本発明によるハイブリッド固定システム１０の組み立て前に、形状記憶合金で作られた締め付けボルト３３は、図６ａにΔｌによって示されるとおり、疑似塑性的に変形させられる。この状態における締め付けボルト３３の形状記憶材料または類似の材料の高い延性ゆえに、締め付けボルト３３の初期の変形は、単純な工具を使用して実現可能である。エンジンの動作時に、動作温度が上昇して、締め付けボルト３３の変態を生じさせ、すなわち締め付けボルト３３の元の形状への量Δｌの変形が生じる。この変形ゆえに、本発明による固定システム全体の締め付け作用は、図２に示されるとおりの単一の一体物の構成要素で作られる先行技術の中間固定要素の場合のような中間固定要素の小さな製造公差を必要とすることなく、もたらされる。これにより、一種の自動公差のハイブリッド固定システムが、本発明によって実現される。疑似弾性挙動を有する形状記憶合金または同様の材料として、当業者にとって公知の任意の形状記憶合金を使用することができる。オーステナイト状態からマルテンサイト状態およびその反対の材料の変態を、上述のように動作温度によって生じさせることができる。別の実現の形態によれば、締め付け部品の変態を生じさせ、すなわち本発明による中間固定要素３の締め付け作用をもたらすために、外部からの機械的な負荷または電磁気的な負荷などの他の負荷を使用することもできる。本発明の上述の実現の例においては、３つの締め付けボルト３３が、２つのそれぞれの横プレート３２（図３を参照）の間に取り付けられる。しかしながら、タービンまたは圧縮機のそれぞれの設計に応じて、締め付けボルト３３の数ならびに横プレート３２の数がさまざまであってよいことは、明らかである。また、横プレート３２、上部プラットフォーム３１、および締め付けボルト３３の全体としての断面の形態も、固��システムの締め付け作用が動作条件によって引き起こされ、締め付け部品３３がいわゆる形状記憶合金または疑似弾性挙動を有するバイメタルなどの類似の材料にもとづいて実現される限りにおいて、さまざまであってよい。
【００３０】
本発明の固定システム１０は、容易な設置および分解という利点を有し、複数の別個の部品または構成要素で作られる中間固定要素３は、一体物の中間固定要素の場合のようなきわめて小さな公差の範囲内での製造を必要としない。例えば、エンジンを停止させた後に、温度が周囲温度へと低下した後で、締め付けボルト３３の材料の変態が、中間固定要素３、したがってブレード１について、特別な工具類を必要としない容易な分解を可能にする。さらに、本発明による固定システムによれば、中間固定要素３の種々の部品をそれぞれの要件、すなわち荷重または温度に合わせて構成することができるため、質量の最適化を達成することができる。すなわち、本発明の固定システム１０の比較的軽量な構成がもたらされる。また、輸送および保管に関しても、別々の部品を単純な工具類だけを使用することによって設置の現場でそれぞれの要件に合わせて容易に調節することができるため、固定システム１０が静的化される。
【００３１】
形状記憶合金で作られた締め付けボルト３３を使用する本発明による固定システム１０は、固定システムの減衰特性も向上させる。動作の最中に生じる振動の共鳴に起因する損傷は、タービンまたは圧縮機のよくある問題である。ハウジングに対するブレードのこすれが、多くの場合に、材料減衰がかなり小さいブレードの上部における高サイクル疲労損傷につながる。振動波が、固定システムへと伝播する。本発明の固定システムによれば、振動波の伝播が、形状記憶合金で製作された締め付けボルト３３によって周方向に固定される中間固定要素の横プレートに達する。ブレードと横プレート３２との接触界面における振動変形が、形状記憶合金で実現された締め付けボルト３３のマルテンサイト双晶境界の運動によって減衰させられる。したがって、振動波が、まったく反射せず、あるいは先行技術のような固定システムと比べてはるかに小さい振幅で反射するにすぎない。本発明は、信頼できるブレードの固定を提供するだけでなく、設置も用意であり、そのようなタービンの容易な分解も可能にする。形状記憶合金で作られた締め付け部品３３の締め付け効果ゆえに、固定システムの種々の部品を、きわめて小さい公差で製造する必要がなく、システムが、特定のあらかじめ定められた設置位置の自動調節を有する。
【００３２】
本発明によれば、締め付けボルト３３だけでなく、中間固定要素３の他の部品も、いわゆる形状記憶合金にもとづいて実現することができる。さらに、締め付けボルト３３は、必ずしも完全に形状記憶合金で作られる必要はなく、形状記憶合金で作られたばね要素などが取り付けられる普通鋼または通常の合金からなるコア部分を含むことができる。形状記憶合金の種類および締め付けボルト３３の形状は、エンジン（タービン）の動作の際のそれぞれの動作条件に応じて選択される。例えば、タービンが異なる動作温度範囲の異なる段を備える場合、それぞれの中間固定要素を、締め付けボルト３３について適切な種類の材料を選択することによって、これらの異なる温度に合わせて構成することができる。これは、例えば回転速度に依存する遠心力など、他の荷重にも適用可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１  タービンブレード、圧縮機ブレード
２  根元部分
３  ハイブリッド固定要素、中間固定要素
４  横溝
５  固定溝
１０  ハイブリッド固定システム、機械式固定システム
３１  上部プラットフォーム、部品
３２  横プレート
３３  締め付けボルト、中間固定要素、締め付け部品
３４  空洞
３５  案内面
３６  根元
３７  斜面
Ａ−Ａ  断面
Ｂ−Ｂ  断面
Ｃ−Ｃ  断面
Ｄ  直径
ｄ  直径
Δｌ  量
β  角度
【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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【国際調査報告】
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