特許 6802525 タービンロータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6802525

(24)【登録日】2020年12月1日

(45)【発行日】2020年12月16日

(54)【発明の名称】タービンロータ

(51)【国際特許分類】

   F01D 5/30 20060101AFI20201207BHJP

   F01D 25/00 20060101ALI20201207BHJP

   F01D 25/12 20060101ALI20201207BHJP

   F02C 7/18 20060101ALI20201207BHJP

   F01D 5/08 20060101ALI20201207BHJP

【ＦＩ】

   F01D5/30

   F01D25/00 F

   F01D25/12 E

   F02C7/18 A

   F02C7/18 E

   F01D5/08

【請求項の数】3

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-90375(P2017-90375)

(22)【出願日】2017年4月28日

(65)【公開番号】特開2018-189004(P2018-189004A)

(43)【公開日】2018年11月29日

【審査請求日】2019年12月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(74)【代理人】

【識別番号】100090022

【弁理士】

【氏名又は名称】長門 侃二

(72)【発明者】

【氏名】大山 亜希彦

【審査官】 所村 陽一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−２２１５１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｄ ５／３０

Ｆ０１Ｄ ５／０８

Ｆ０１Ｄ ２５／００

Ｆ０１Ｄ ２５／１２

Ｆ０２Ｃ ７／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

それぞれがダブテールを備える複数の動翼と、
前記ダブテールが嵌め込まれるダブテールスロットと、ダブテールポストとが、外周面に交互に形成されたディスクと、
前記ディスクに対する前記動翼の前方への移動を規制する部分円弧状の複数の動翼リテーナと、
前記ダブテールの底部と前記ダブテールスロットの底部との間のダブテール間隙を流れる空気の流量を調整する流量調整プレートとを備え、
前記ダブテールポストは、その前面から前方へ突出すると共に径方向内方及び周方向に開口する凹所を画定するフックを有し、
前記流量調整プレートは、周方向に分割されていない環状の本体部と、前記本体部の後面に周方向に等間隔で形成され、前記本体部の内縁から前記ダブテール間隙よりも径方向外方まで延びる前記動翼と同数のスロットとを有し、
前記スロットの流路断面積は、前記ダブテール間隙に所要流量の冷却空気が供給されるように設定されており、
前記凹所内において、前記動翼リテーナは前記フックと前記流量調整プレートの間に、前記流量調整プレートは前記スロットが周方向で前記ダブテールスロットに対応し位置するようにして前記動翼リテーナと前記ダブテールポストの間に、それぞれ嵌め込まれていることを特徴とするタービンロータ。

【請求項2】

前記流量調整プレートは、隣り合う前記スロットの間に前記本体部の外周に位置して周方向に等間隔で配置された、前記動翼と同数のタブを備え、
前記タブの周方向の幅は、全ての径方向位置において、隣り合う前記フックの周方向の間隔よりも小さく、前記タブの外縁は部分円筒面として形成されており、
該部分円筒面は、前記フックの腕部の内径より小さく、かつ、前記フックの先端部の内径より大きい半径を有する
ことを特徴とする、請求項１に記載のタービンロータ。

【請求項3】

前記動翼リテーナは、部分円弧状の本体部と、前記本体部の周方向中央部の前面及び後面にそれぞれ設けられた前側凸部及び後側凸部と、を備え、
前記前側凸部は、隣り合う２つの前記フックの間に位置付けられ、
前記後側凸部は、前記流量調整プレートの前面に形成された凹部に嵌合されている
ことを特徴とする、請求項２に記載のタービンロータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガスタービンエンジンのタービンロータ、特に、ディスクへの動翼保持構造であって、動翼のダブテールとディスクのダブテールスロットの底部との間の間隙を通過する冷却空気の流量を制御する機能が付加された動翼保持構造、を備えるタービンロータに関する。

【背景技術】

【0002】

ガスタービンエンジンは、主要構成要素として圧縮機、燃焼器及びタービンを含んでいる。

【0003】

このうち、燃焼器で生成された燃焼ガスの熱エネルギーを回転エネルギーに変換する要素であるタービンは、１以上の段から成り、各段のタービンロータは、通常、主要構成要素として、複数の動翼と、これを支持する１つのディスクと、を含んでいる。

【0004】

ディスクは円盤状の部材であり、その外周面には、動翼と同数のスロット（溝）が周方向に等間隔に設けられている。

【0005】

動翼は、通常、径方向外側から順に、１つまたは複数のエアフォイル、プラットフォーム、シャンク及びダブテールから成っている。エアフォイルは、主流流路（燃焼ガスの流路）を横断して径方向に延びる部位であり、翼型の断面形状を有している。エアフォイルは、上流に配置された静翼から流出する燃焼ガスを転向させることにより、燃焼ガスから周方向の反力を受け、この反力によるトルクがタービンロータを回転させる。プラットフォームは、エアフォイルの根元（径方向内端）に結合された板状の部位であり、主流流路の径方向内端を画定している。ダブテールは、動翼の径方向内端の部位であり、シャンクによってプラットフォームと接続されている。

【0006】

動翼のダブテール（dovetail）は、周方向においてシャンクよりも大きな幅を有しており、通常、鳩（dove）の尾（tail）状、または、樅の木（またはクリスマスツリー）状の断面形状を有している。一方、ディスクの外周面に設けられたスロットも、動翼のダブテールと同様の断面形状を有しており、両断面形状は、互いに相補的なものとされている。そこで、以下においては、ディスクのスロットをダブテールスロットと称することにする。

【0007】

動翼は、ディスクのダブテールスロットにダブテールが嵌め込まれることにより、ディスクに保持される。より具体的には、この状態において、動翼の径方向及び周方向の移動が規制される。一方、この状態においては、動翼の前後方向の移動は規制されていない。したがって、何らかの手段を講じない限り、ガスタービンエンジンの運転中、燃焼ガスから受ける前後方向の荷重によって、動翼が前方または後方へ移動し、ディスクから脱落する虞がある。

【0008】

そのため、タービンロータには、ディスクへの動翼保持構造、すなわちディスクに対する動翼の前後方向移動を抑止するための構造が設けられている。このような動翼保持構造は、例えば特許文献１（図１〜３）に開示されている。

【0009】

特許文献１に開示された動翼保持構造は、動翼リテーナを用いるものである。当該動翼保持構造において、ディスク（「ブレード取付用ディスク(10)」）のダブテールポスト（隣り合う２つのダブテールスロットの間の柱状の部位；「突起部(10a)」）の前面には、径方向内方に開口する凹所を形成するフック（「逆Ｌ字部分(12)」）が設けられており、この凹所に、円弧状に形成された動翼リテーナ（「ブレード保持具(20)」）が嵌め込まれる。

【0010】

ガスタービンエンジンの運転中、動翼リテーナは、遠心力によって外方へ、前後方向に延びるフックの腕部の径方向内面に押し付けられ、凹所から脱落することはない。このとき、動翼リテーナは、隣り合う２つのダブテールポストの間の領域において、ダブテールスロット（「凹部（10b）」）を横断するように周方向に延びている。したがって、動翼（「ブレード（1）」）の前方への移動は、動翼のダブテール（「取付部（1a）」）が動翼リテーナと接触することにより抑止される。

【0011】

なお、動翼の後方への移動は、例えば、ダブテールポスト後部の外面に径方向外方へ突出するストッパを設け、これに、動翼のスカート部（プラットフォームの前・後端のそれぞれからシャンクの前・後側に沿って径方向内方へ延びる板状の部位）を前方から接触させることにより、抑止することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】特開平７−２６９０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

ところで、ガスタービンエンジンにおいては、通常、圧縮機の適宜の段から抽出された空気がタービンロータの周囲に供給され、その冷却に供される。このようなタービンロータ冷却空気供給系の一例を、図６に示す。

【0014】

図６は、２軸のターボファンエンジンのタービン部の断面図上で、冷却空気の流れを矢印により示したものである。

【0015】

図において、ＬＲは低圧タービンロータである。また、Ｆは高圧タービン（図示省略）と低圧タービンの間に配置されたフレームであり、主流流路（燃焼ガスの流路）ＭＰを径方向に横断する部位（ストラット）は、遮熱のためフェアリングにより囲まれている。また、低圧タービンロータＬＲは６段から成り、各段のタービンロータは、上述したように、複数の動翼Ｂ１〜Ｂ６と、これを支持するディスクＤ１〜Ｄ６とを含んでいる。

【0016】

圧縮機の所定の段から抽出された空気は、矢印Ａ０で示すように、フレームＦの内部（ストラットとフェアリングの間に形成された空間）を通じて低圧タービンロータＬＲの周囲のキャビティＣＶに供給される。この空気は、その後、矢印ＡＦ及びＡ１〜Ａ５で示すように、低圧タービンロータＬＲの各部位の冷却に供される。

【0017】

このうち、矢印ＡＦは、低圧タービンの１段静翼Ｎ１と１段動翼Ｂ１の間の間隙を経て燃焼ガスが主流流路ＭＰからキャビティＣＶへ侵入することを抑止するための空気（パージエア）である。また、矢印Ａ１〜Ａ５は、１〜５段タービンロータのダブテール領域（動翼のダブテールの底部及びディスクのダブテールポストの基端部周辺）の冷却空気である。

【0018】

２段タービンロータのダブテール領域を冷却する空気Ａ２は、２段ディスクＤ２から前方へ延びるフロントアームＤ２ｆと、１段ディスクＤ１から後方へ延びるリアアームＤ１ｒと、両ディスク間の段間シールＩＳ１２とを締結するフランジ部に設けられた径方向に延びるスロットを通じて、フロントアームＤ２ｆと段間シールＩＳ１２の間に形成されたキャビティに流入する。この空気は、その後、２段動翼Ｂ２のダブテールと２段ディスクＤ２のダブテールスロットの底部との間の間隙に流入し、２段タービンロータのダブテール領域を冷却しながら後方へ流れ、２段ディスクＤ２の後方のキャビティへ流出する。３〜５段タービンロータのダブテール領域を冷却する空気Ａ３〜Ａ５についても、同様である。

【0019】

これらの冷却空気は、上述したように、キャビティＣＶからスロットを経てダブテール領域へ供給されるため、その流量は、スロットの流路断面積によって調整することができる。すなわち、スロットの流路断面積を適切に設定することにより、所要流量の冷却空気を過不足なく供給することが可能である。

【0020】

一方、１段タービンロータのダブテール領域を冷却する空気Ａ１は、上述した２〜５段タービンロータのダブテール領域を冷却する空気Ａ２〜Ａ５とは状況が異なっている。この点について、以下に説明する。

【0021】

図７は、１段タービンロータの拡大断面図である。このタービンロータは、特許文献１に開示されたものと同様の動翼保持構造を備えている。

【0022】

すなわち、ディスク１２０のダブテールポスト１２２の前面には、その外縁部から前方へ突出するフック１２４が設けられており、このフック１２４とダブテールポスト１２２の前面とにより画定される凹所１２４Ｒに、部分円弧状の動翼リテーナ１３０が嵌め込まれている。なお、１１４Ｐは、タービンロータが静止している状態において、その上部に位置している動翼リテーナ１３０が凹所１２４Ｒから脱落して下方へ落下することを防止するために、動翼１１０のダブテールの前面の内端近傍に設けられた突起である。

【0023】

この状態において、動翼１１０のダブテールとディスク１２０のダブテールスロットの底部との間の間隙Ｇは、ディスク１２０の前面において動翼リテーナ１３０によって覆われておらず、キャビティＣＶに直接的に開口している。したがって、タービンロータのダブテール領域を冷却する空気は、キャビティＣＶから直接的に間隙Ｇに流入する。すなわち、当該空気の流量を積極的に調整し得る手段が存在しない。そのため、このようなタービンロータのダブテール領域には、必要以上に冷却空気が供給されてしまう。

【0024】

このように、１段タービンロータのダブテール領域に過剰な流量の冷却空気Ａ１が供給されると、他の冷却空気ＡＦ及びＡ２〜Ａ５の流量が不足する虞があり、好ましくない。

【0025】

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであって、ディスクに対する動翼の前後方向移動を確実に抑止しつつ、ダブテール領域に所要流量の冷却空気を過不足なく供給することができる動翼保持構造を備えたタービンロータを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0026】

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様のタービンロータは、それぞれがダブテールを備える複数の動翼と、前記ダブテールが嵌め込まれるダブテールスロットと、ダブテールポストとが、外周面に交互に形成されたディスクと、前記ディスクに対する前記動翼の前方への移動を規制する部分円弧状の複数の動翼リテーナと、前記ダブテールの底部と前記ダブテールスロットの底部との間のダブテール間隙を流れる空気の流量を調整する流量調整プレートとを備え、前記ダブテールポストは、その前面から前方へ突出すると共に径方向内方及び周方向に開口する凹所を画定するフックを有し、前記流量調整プレートは、周方向に分割されていない環状の本体部と、前記本体部の後面に周方向に等間隔で形成され、前記本体部の内縁から前記ダブテール間隙よりも径方向外方まで延びる前記動翼と同数のスロットとを有し、前記スロットの流路断面積は、前記ダブテール間隙に所要流量の冷却空気が供給されるように設定されており、前記凹所内において、前記動翼リテーナは前記フックと前記流量調整プレートの間に、前記流量調整プレートは前記スロットが周方向で前記ダブテールスロットに対応し位置するようにして前記動翼リテーナと前記ダブテールポストの間に、それぞれ嵌め込まれている。

【0027】

本発明の第２の態様のタービンロ−タにおいて、前記流量調整プレートは、隣り合う前記スロットの間に前記本体部の外周に位置して周方向に等間隔で配置された、前記動翼と同数のタブを備え、前記タブの周方向の幅は、全ての径方向位置において、隣り合う前記フックの周方向の間隔よりも小さく、前記タブの外縁は部分円筒面として形成されており、該部分円筒面は、前記フックの腕部の内径より小さく、かつ、前記フックの先端部の内径より大きい半径を有する。

【0028】

本発明の第３の態様のタービンロ−タにおいて、前記動翼リテーナは、部分円弧状の本体部と、前記本体部の周方向中央部の前面及び後面にそれぞれ設けられた前側凸部及び後側凸部と、を備え、前記前側凸部は、隣り合う２つの前記フックの間に位置付けられ、前記後側凸部は、前記流量調整プレートの前面に形成された凹部に嵌合されている。

【発明の効果】

【0029】

本発明によれば、従来の動翼保持構造に対して環状の流量調整プレートを追加するだけの簡単な構成で、ダブテール間隙に所要流量の冷却空気を過不足なく供給することができる。これにより、ディスクに対する動翼の前後方向移動を確実に抑止しつつ、ダブテール領域を適切に冷却できるという、優れた効果を得ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】本発明の実施形態のタービンロータの要部拡大断面図である。

【図2】本発明の実施形態のタービンロータの要部拡大斜視図である。

【図3】本発明の実施形態のタービンロータに適用される流量調整プレートの形状を示す図である。

【図4】本発明の実施形態のタービンロータに適用される動翼リテーナの形状を示す図である。

【図5A】本発明の実施形態のタービンロータにおける流量調整プレート及び動翼リテーナの組立手順を説明する図であり、ダブテールスロットのそれぞれにダブテールを嵌め込むことにより、動翼をディスクに組み付けた状態を示している。

【図5B】本発明の実施形態のタービンロータにおける流量調整プレート及び動翼リテーナの組立手順を説明する図であり、流量調整プレートをディスクに接近させ、そのリム部の前面に接触させた状態を示している。

【図5C】本発明の実施形態のタービンロータにおける流量調整プレート及び動翼リテーナの組立手順を説明する図であり、流量調整プレートを、タブの周方向ピッチの１／２だけ時計方向に回転させた状態を示している。

【図5D】本発明の実施形態のタービンロータにおける流量調整プレート及び動翼リテーナの組立手順を説明する図であり、動翼リテーナがフックと流量調整プレートとの間に嵌め込まれた状態を示している。

【図6】２軸ターボファンエンジンの低圧タービンの冷却空気系を示す概略説明図である。

【図7】図６の低圧タービンの１段タービンロータの要部拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

【0032】

図１は、本発明の実施形態の１段タービンロータ（以下、タービンロータ）１の要部拡大断面図、図２は、要部拡大斜視図である。なお、両図においては、左が前側（上流側）、右が後側（下流側）である。また、図２は、タービンロータ１のダブテール領域の構造を理解しやすくするために、ディスク２０に１つの動翼１０のみが組み付けられ、後述する動翼リテーナ３０及び流量調整プレート４０が組み付けられていない状態を図示している。

【0033】

図１及び図２において、１０は動翼、２０はディスクである。

【0034】

動翼１０は、径方向外側から順に、エアフォイル１１、プラットフォーム１２、シャンク１３及びダブテール１４から成っている。また、プラットフォーム１２の前端、後端からは、それぞれフロントスカート１５Ｆ、リアスカート１５Ｒが、径方向内方へ延びている。さらに、フロントスカート１５Ｆ、リアスカート１５Ｒからは、エンジェルウィング１６Ｆ、１６Ｒが、それぞれ前方、後方へ突出している。なお、エンジェルウィング１６Ｆ、１６Ｒは、前後方向に対向する静翼の内径部と協働して、動翼１０の前後のキャビティと主流流路との間に形成される流路を屈曲させることによりその抵抗を増大させ、主流流路から動翼１０の前後のキャビティへの燃焼ガスの侵入を抑制する作用を有している。

【0035】

一方、ディスク２０は、径方向外側から順に、リム部２０Ｒ、ウェブ部２０Ｗ及びボア部２０Ｂから成っている。このうち、リム部２０Ｒには、図２に示すように、外周面に動翼１０と同数のダブテールスロット２１が周方向に等間隔に設けられており、隣り合う２つのダブテールスロット２１の間には、それぞれ、柱状のダブテールポスト２２が形成されている。換言すれば、ディスク２０の外周面には、ダブテールスロット２１とダブテールポスト２２が交互に形成されている。

【0036】

なお、動翼１０のダブテール１４、及び、ディスク２０のダブテールスロット２１は、背景技術欄で説明した従来のタービンロータにおけるものと同様に構成されているので、その詳細な説明は省略する。

【0037】

動翼１０は、ダブテール１４がダブテールスロット２１に前方（図１及び図２における左方）から嵌め込まれることにより、径方向及び周方向の移動が規制された状態で、ディスク２０に保持される。このとき、動翼１０のリアスカート１５Ｒの内端部が、ディスク２０のダブテールポスト２２の後部外面に設けられた、径方向外方へ突出するストッパ２３に前方から接触することにより、動翼１０の後方への移動が抑止される。動翼１０の前方への移動は、以下で詳述する動翼保持構造によって抑止される。

【0038】

なお、図１及び図２は、タービンロータ１が回転している状態を図示しており、動翼１０は遠心力の作用によって径方向外方へ押し付けられ、その結果、ダブテール１４の底部とディスク２０のダブテールスロット２１の底部との間には、ダブテール間隙Ｇ（間隙）が形成されている。このダブテール間隙Ｇを通って、冷却空気がタービンロータ１の前側（高圧側）から後側（低圧側）へ流れることにより、ダブテール領域（動翼１０のダブテール１４の底部及びディスク２０のダブテールポスト２２の基端部周辺）が冷却される。

【0039】

ダブテールポスト２２の前面には、径方向内方及び周方向に開口する凹所２４Ｒを形成するＬ字状のフック２４が、前方へ突出して設けられている。図２に示された実施形態において、フック２４は、前方から見て略台形状に形成されているが、この形状は、前方から見てダブテールポスト２２の輪郭内に収容されるようなものとなっている（図５Ａ参照）。換言すれば、フック２４は、前方から見て、ダブテールポスト２２の輪郭より外側、すなわちダブテールスロット２１の領域にはみ出していない。これにより、ダブテールスロット２１の領域は、前後方向においてフック２４により遮られることがなく、したがって、動翼１０のダブテール１４は、フック２４と干渉することなくダブテールスロット２１に嵌め込まれ得る。

【0040】

そして、本発明の実施形態のタービンロータ１においては、図１に示すように、特許文献１に開示された動翼保持構造で用いられていたものと同様の動翼リテーナ３０に加えて、流量調整プレート４０が、凹所２４Ｒに嵌め込まれている。そのため、Ｌ字状のフック２４のうち、前方へ突出する腕部２４Ａの長さは、特許文献１に開示された動翼保持構造よりも、流量調整プレート４０の厚さに相当する分だけ長くなっている。

【0041】

流量調整プレート４０は、周方向に分割されていない環状の板状部材であり、ディスク２０のリム部２０Ｒ（及び動翼１０のダブテール１４）の前面に接触した状態で凹所２４Ｒに嵌め込まれている。

【0042】

図３は、流量調整プレート４０の形状を示す図であり、（Ａ）は前面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＩ−Ｉ断面図、（Ｃ）は後面図である。

【0043】

流量調整プレート４０は、環状の本体部４１と、本体部４１の外周に等間隔で配置された、動翼１０と同数のタブ４２と、から成っている。

【0044】

本体部４１は、後述するように、ダブテール間隙Ｇに流入する冷却空気の流量を調整するスロット４１Ｓを備える部位であるが、冷却空気が当該スロット４１Ｓ以外の経路から流入しないよう、ダブテール間隙Ｇを覆う機能をも有している。そのため、本体部４１の内径は、ディスク２０のダブテールスロット２１の底部とタービンロータ１の中心軸との距離よりも小さく、外径は、動翼１０のダブテール１４の底部とタービンロータ１の中心軸との距離よりも大きく、それぞれ形成されている。これにより、ダブテール間隙Ｇは、前方から見て、本体部４１により完全に覆われることになる（図５Ｃ参照）。したがって、冷却空気が、前方からダブテール間隙Ｇに流入することはない。

【0045】

本体部４１の後面、すなわちディスク２０のリム部２０Ｒ（及び動翼１０のダブテール１４）の前面と接触する面には、図３（Ｃ）に示すように、動翼１０と同数のスロット（溝）４１Ｓが周方向に等間隔に設けられている。

【0046】

当該スロット４１Ｓは、本体部４１の内周縁から、動翼１０のダブテール１４の底部よりも、すなわちダブテール間隙Ｇよりも径方向において外方まで延びている（図５Ｃ参照）。また、各スロット４１Ｓは、ディスク２０のダブテールスロット２１と同一の周方向位置に配置されている（図５Ｃ参照）。これにより、径方向内側からスロット４１Ｓに流入した冷却空気が、ダブテール間隙Ｇに流入することができる。そして、このスロット４１Ｓの流路断面積は、ダブテール間隙Ｇに所要流量の冷却空気が供給されるように設定される。スロット４１Ｓの形状は、図示した実施形態においては、径方向視及び軸方向視のいずれにおいても断面形状が矩形となっているが、これらの断面形状は任意に設定することができる。

【0047】

一方、本体部４１の前面には、図３（Ａ）に示すように、前方及び径方向外方に開口する凹部４１Ｒが設けられている。同図においては、１個の凹部４１Ｒのみを示しているが、本体部４１の前面には、後述する動翼リテーナ３０と同数の凹部４１Ｒが、周方向に等間隔に設けられている。凹部４１Ｒは、後述する動翼リテーナ３０に設けられた後側凸部３２Ｒと協働して、流量調整プレート４０の周方向の移動を規制する廻り止めの機能を有しているが、これについては後述する。

【0048】

タブ４２は、図３に示すように、例えば台形状に形成することができる。

【0049】

タブ４２の周方向の幅は、全ての径方向位置において、ディスク２０のダブテールポスト２２に設けられたフック２４の周方向間隔よりも小さくなっている。これにより、流量調整プレート４０を前方からディスク２０のリム部２０Ｒの前面に接近させる際、タブ４２は、２つの隣り合うフック２４の間を通過し、当該フック２４とは干渉しない（図５Ｂ参照）。この構成は、後述する流量調整プレート４０の組み立てを可能とするために、必須のものである。

【0050】

また、タブ４２の外縁（台形の上底に相当する部分）は、部分円筒面として形成されており、当該部分円筒面は、ディスク２０のダブテールポスト２２に設けられたフック２４の腕部２４Ａの内径より小さく、かつ、当該フック２４の先端部２４Ｔの内縁の半径より大きい半径を有するものとされている。これにより、タブ４２は、フック２４の先端部２４Ｔの後方に位置付けることができる（図５Ｃ参照）。この構成は、後述する手順により組み付けられた流量調整プレート４０が前方へ移動しないようにするために、必須のものである。

【0051】

図４は、動翼リテーナ３０の形状を示す図であり、（Ａ）は前面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるII−II断面図、（Ｃ）は後面図である。

【0052】

動翼リテーナ３０は、全体として環状を成すＮ個（Ｎは２以上の整数）の部材から成っており、個々の動翼リテーナ３０は、本体部３１と、本体部３１の周方向中央部の前面及び後面にそれぞれ設けられた前側凸部３２Ｆ及び後側凸部３２Ｒと、から成っている。

【0053】

本体部３１は、中心角が実質的に（３６０／Ｎ）度の部分円弧を成す板状の部位であり、フック２４により形成される凹所２４Ｒ内において、フック２４の先端部２４Ｔと流量調整プレート４０の間に嵌め込まれる。

【0054】

前側凸部３２Ｆは、周方向において、隣り合う２つのフック２４の間に位置付けられる（図５Ｄ参照）。前側凸部３２Ｆは、製造を容易とするため、前方からみて例えば矩形状に形成することができる。その際、当該矩形の幅（周方向寸法）は、隣り合う２つのフック２４が最も接近する位置における周方向間隔より僅かに小さく設定されている。また、前側凸部３２Ｆの径方向における延在範囲は、フック２４の先端部２４Ｔの延在範囲とオーバーラップしており、これにより、前側凸部３２Ｆの周方向の移動は、オーバーラップした範囲における前側凸部３２Ｆの側面とフック２４の先端部２４Ｔの側面との干渉により、規制される。なお、図４に示された実施形態においては、矩形の下縁（面取りされた径方向内側の縁）は本体部３１の内縁と一致しており、また、矩形の上縁（径方向外側の縁）とタービンロータ１の中心軸との距離は、隣り合う２つのフック２４が最も接近する位置の径より僅かに大きく設定されている。

【0055】

一方、後側凸部３２Ｒは、前側凸部３２Ｆと同一の周方向位置に設けられている（図４（Ｃ）参照）。後側凸部３２Ｒも、製造を容易とするため、前方からみて例えば矩形状に形成することができる。その際、当該矩形の幅（周方向寸法）は、流量調整プレート４０の前面に設けられた凹部４１Ｒの幅よりも僅かに小さく設定されている。また、矩形の下縁（径方向内側の縁）は凹部４１Ｒの内縁より僅かに径方向外方に位置付けられている。さらに、後側凸部３２Ｒの前後方向の厚さ（径方向外側の面取りされた部位を除く部位の厚さ）は、凹部４１Ｒの前後方向の深さよりも僅かに小さく設定されている。換言すると、後側凸部３２Ｒは、流量調整プレート４０の前面に設けられた凹部４１Ｒに僅かな間隙を有する状態で嵌合され得るよう、その形状及び寸法が設定されている。この構成は、後側凸部３２Ｒが、流量調整プレート４０の前面に設けられた凹部４１Ｒと協働して、流量調整プレート４０が周方向に移動しないようにするために、必須のものである。

【0056】

以上で説明した各部材、すなわち動翼１０、ディスク２０、動翼リテーナ３０及び流量調整プレート４０から成る本発明の実施形態のタービンロータ１の組立手順について、図５Ａ〜図５Ｄを参照しつつ以下で説明する。

【0057】

図５Ａ〜図５Ｄは、組み立ての各工程におけるタービンロータ１の要部を、前方から見た図である。なお、同図において、動翼１０は、径方向外方へ押し付けられた状態（タービンロータ１が回転し、遠心力が作用している状態と同様の状態）で示されている。

【0058】

図５Ａは、ディスク２０のリム部２０Ｒに設けられたダブテールスロット２１のそれぞれに、ダブテール１４を前方（図における紙面の手前側）から嵌め込むことにより、動翼１０をディスク２０に組み付けた状態を示している。

【0059】

続いて、流量調整プレート４０が、図５Ｂ及び図５Ｃに示される手順により組み付けられる。

【0060】

図５Ｂは、流量調整プレート４０を、前方からディスク２０に接近させ、そのリム部２０Ｒ（及び動翼１０のダブテール１４）の前面に接触させた状態を示している。このとき、流量調整プレート４０のタブ４２は、ディスク２０のダブテールポスト２２に設けられたフック２４と干渉することなく、それらの間を通過し、動翼１０のダブテール１４の前面に接触する。

【0061】

次に、流量調整プレート４０を、タブ４２の周方向ピッチの１／２だけ、時計方向に回転させた状態が、図５Ｃである。このとき、流量調整プレート４０のタブ４２は、ディスク２０のダブテールポスト２２に設けられたフック２４の先端部２４Ｔの後方に位置付けられている。この状態において、流量調整プレート４０を前方（図における紙面の手前側）へ移動させようとしても、タブ４２がフック２４の先端部２４Ｔと干渉するため、移動させることはできない。すなわち、タブ４２がフック２４の先端部２４Ｔと協働して、流量調整プレート４０の前方への移動を抑止している。

【0062】

また、この状態において、流量調整プレート４０の後面に設けられたスロット４１Ｓは、ディスク２０のダブテールスロット２１と同一の周方向位相に位置付けられている。これにより、冷却空気は、径方向内側からスロット４１Ｓを経てダブテール間隙Ｇに流入することができる。

【0063】

なお、図５Ｂ及び図５Ｃは、前者の状態から後者の状態へ遷移する際、流量調整プレート４０が時計方向に回転させられる場合を示しているが、この回転方向が反時計方向であってもよいことは言うまでもない。

【0064】

その後、動翼リテーナ３０が、図５Ｄに示すように、ディスク２０のダブテールポスト２２に設けられたフック２４の先端部２４Ｔと、流量調整プレート４０と、の間に嵌め込まれる。

【0065】

このとき、動翼リテーナ３０の前側凸部３２Ｆは、隣り合う２つのフック２４の間に位置付けられている。したがって、ディスク２０に対する動翼リテーナ３０の周方向の移動は、前側凸部３２Ｆの側面がフック２４の側面と干渉することにより、規制される。

【0066】

また、この状態において、動翼リテーナ３０の後側凸部３２Ｒは、流量調整プレート４０の前面に設けられた凹部４１Ｒに僅かな間隙を有する状態で嵌合されている。これにより、動翼リテーナ３０に対する流量調整プレート４０の周方向の移動、ひいてはディスク２０に対する流量調整プレート４０の周方向の移動が規制される。

【0067】

以上の手順により組み立てられた本発明の実施形態のタービンロータ１によれば、従来の動翼保持構造に対して環状の流量調整プレート４０を追加するだけの簡単な構成で、ダブテール間隙Ｇに所要流量の冷却空気を過不足なく供給することができる。これにより、ディスク２０に対する動翼１０の前後方向移動を確実に抑止しつつ、ダブテール領域を適切に冷却できるという、優れた効果を得ることが可能である。

【0068】

なお、動翼リテーナ３０の本体部３１を構成する部分円弧の内径を、ディスク２０のダブテールスロット２１の底部とタービンロータ１の中心軸との距離よりも小さくすると共に、本体部３１の後面にスロット４１Ｓと同様のスロットを設けることにより、流量調整プレート４０の機能を持たせることも不可能ではない。

【0069】

しかしながら、この場合には、隣り合う２つの動翼リテーナ３０の端部の間に周方向の間隙が生じるため、この間隙を経て過剰な冷却空気がダブテール領域に流入する虞がある。

【0070】

これに対して、本発明の実施形態のタービンロータ１では、流量調整プレート４０が周方向に分割されていない環状の部材であるため、過剰な冷却空気の侵入経路となり得る周方向間隙を完全に排除することができる。

【符号の説明】

【0071】

１ タービンロータ
１０ 動翼
１４ ダブテール
２０ ディスク
２１ ダブテールスロット
２２ ダブテールポスト
２４ フック
２４Ｒ 凹所
３０ 動翼リテーナ
３１ 本体部
３２Ｆ 前側凸部
３２Ｒ 後側凸部
４０ 流量調整プレート
４１ 本体部
４１Ｓ スロット
４１Ｒ 凹部
４２ タブ
Ｇ ダブテール間隙（間隙）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図6】

【図7】