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公開番号2025020081
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-12
出願番号2024088481
出願日2024-05-31
発明の名称タービンブレードの制振装置用バネ懸架式軸受部材付きダンパエレメント
出願人ゼネラルエレクトリックテクノロジーゲゼルシャフトミットベシュレンクテルハフツング,General Electric Technology GmbH
代理人個人,弁理士法人NIP&SBPJ国際特許事務所
主分類F01D 5/16 20060101AFI20250204BHJP(機械または機関一般;機関設備一般;蒸気機関)
要約【課題】タービンブレードの振動減衰システム用バネ懸架式軸受部材を備えるダンパーエレメントを提供する。
【解決手段】振動減衰システム(120)用のダンパエレメント(170)は、タービン(108)の回転ブレードの本体開口(160)に使用し得る。ダンパエレメントは、本体開口内で軸方向位置が固定されたベース部材(172)と、バネ懸架軸受部材(174)であって、皿バネ(180)の中心(194)でベース部材に固定連結された皿バネ(180)及び皿バネの第1の側面(198)にその外周部(196)で連結された軸受部材(186)を有する、バネ懸架軸受部材(174)とを含んでおり、軸受部材は、皿バネの第1の側面から半径方向遠位側に延在している。所定の回転速度よりも高い速度での回転ブレードの回転によって生じる遠心力の影響下で、皿バネが弾性伸長した状態で、軸受部材が第1の軸受面に摩擦係合して振動を減衰させる。
【選択図】図8A

特許請求の範囲【請求項１】
タービン（１０８）の回転ブレード（１１４）の本体開口（１６０）における振動減衰システム（１２０）のためのダンパエレメント（１７０）であって、当該ダンパエレメント（１７０）が、
本体開口（１６０）内に軸方向に固定された位置を有するベース部材（１７２）と、
バネ懸架軸受部材（１７４）であって、皿バネ（１８０）の中心（１９４）で前記ベース部材（１７２）に固定連結された皿バネ（１８０）及び前記皿バネ（１８０）の第１の側面（１９８）にその外周部（１９６）で連結された軸受部材（１８６）を含み、前記軸受部材（１８６）が、前記皿バネ（１８０）の第１の側面（１９８）から半径方向遠位側に延在している、バネ懸架軸受部材（１７４）と
を備えており、
所定の回転速度よりも高い速度での前記回転ブレード（１１４）の回転によって生じる遠心力の影響下で、前記皿バネ（１８０）が弾性伸長した状態で、前記軸受部材（１８６）が第１の軸受面（１９０）に摩擦係合して振動を減衰させる、ダンパエレメント（１７０）。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記皿バネ（１８０）のバネ定数及び前記軸受部材（１８６）と前記皿バネ（１８０）の集合質量が、所定の回転速度よりも高い速度での前記回転ブレード（１１４）の回転によって生じる遠心力に応答して第１の軸受面（１９０）との係合から外れた位置から第１の軸受面（１９０）との摩擦係合位置に前記皿バネ（１８０）を移動できるように構成されている、請求項１に記載のダンパエレメント（１７０）。
【請求項３】
第１の軸受面（１９０）が、前記皿バネ（１８０）の第１の側面（１９８）と対向する前記皿バネ（１８０）の第２の側面（２００）及び前記本体開口（１６０）の端面（２１０）のうちの一方である、請求項１に記載のダンパエレメント（１７０）。
【請求項４】
前記ベース部材（１７２）が、隣接ダンパエレメント（１７０）のベース部材（１７２）の第２の端面（１７６Ｂ）と嵌合するように構成された第１の端面（１７６Ａ）を有する長尺体（１７３）を含む、請求項１に記載のダンパエレメント（１７０）。
【請求項５】
前記皿バネ（１８０）の中心（１９４）が、前記長尺体（１７３）に固定連結されている、請求項４に記載のダンパエレメント（１７０）。
【請求項６】
前記ベース部材（１７２）が、前記長尺体（１７３）と同心に配置され、前記皿バネ（１８０）の第２の側面（２００）に当接する位置決めカラー（２１６）をさらに含む、請求項４に記載のダンパエレメント（１７０）。
【請求項７】
前記ベース部材（１７２）、前記皿バネ（１８０）及び前記軸受部材（１８６）が、積層造形され、一体に結合している、請求項１に記載のダンパエレメント（１７０）。
【請求項８】
回転ブレード（１１４）用の振動減衰システム（１２０）であって、当該振動減衰システム（１２０）が、
前記回転ブレード（１１４）に画成された本体開口（１６０）内に配置される複数のダンパエレメント（１７０）
を備えており、各ダンパエレメント（１７０）が、
前記本体開口（１６０）内に軸方向に固定された位置を有するベース部材（１７２）と、
バネ懸架軸受部材（１７４）であって、皿バネ（１８０）の中心（１９４）で前記ベース部材（１７２）に固定連結された皿バネ（１８０）及び前記皿バネ（１８０）の第１の側面（１９８）にその外周部（１９６）で連結された軸受部材（１８６）を含み、前記軸受部材（１８６）が、前記皿バネ（１８０）の第１の側面（１９８）から半径方向遠位側に延在している、バネ懸架軸受部材（１７４）と
を備えており、
所定の回転速度よりも高い速度での前記回転ブレード（１１４）の回転によって生じる遠心力の影響下で、前記皿バネ（１８０）が弾性伸長した状態で、前記軸受部材（１８６）が第１の軸受面（１９０）に摩擦係合して振動を減衰させる、振動減衰システム（１２０）。
【請求項９】
前記皿バネ（１８０）のバネ定数及び前記軸受部材（１８６）と前記皿バネ（１８０）の集合質量が、所定の回転速度よりも高い速度での前記回転ブレード（１１４）の回転によって生じる遠心力に応答して第１の軸受面（１９０）との係合から外れた位置から第１の軸受面（１９０）との摩擦係合位置に前記皿バネ（１８０）を移動できるように構成されている、請求項８に記載の振動減衰システム（１２０）。
【請求項１０】
第１の軸受面（１９０）が、前記皿バネ（１８０）の第１の側面（１９８）と対向する前記皿バネ（１８０）の第２の側面（２００）及び前記本体開口（１６０）の端面（２１０）のうちの一方である、請求項８に記載の振動減衰システム（１２０）。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、回転ブレードにおける振動の減衰に関する。さらに具体的には、本開示は、各々バネ懸架軸受部材を有する複数のダンパエレメントを含む振動減衰システムに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
タービン運転における懸念の１つは、回転するタービンブレードが運転中に振動応力を受ける傾向があることである。多くの施設では、タービンは頻繁な加速及び減速条件下で運転される。タービンの加速又は減速時に、ブレードの翼形部は、少なくとも瞬間的にある共振周波数での振動応力を受け、多くの場合、二次又は三次周波数での振動応力を受ける。ノズル翼形部にも同様の振動応力が加わる。例えば、ガス温度、圧力及び／又は密度の変動は、ロータアセンブリ全体、特にブレード翼形部内で振動を励起するおそれがある。タービン及び／又は圧縮機セクションの上流で周期的又は「脈動」的に排出されるガスも、不都合な振動を励起するおそれがある。翼形部が振動応力に付されると、その振動の振幅は、ガスタービンの運転及び／又は部品の寿命に悪影響を与えかねないところまで容易に高まるおそれがある。従来、振動を減衰させるためにタービンブレード内のスタック式中実ダンパエレメンが使用されてきたが、遠心力によってダンパエレメント同士がロックされ、振動減衰能力が低下又はなくなってしまうおそれがある。
【発明の概要】
【０００３】
以下に挙げるすべての態様、具体例及び特徴は、技術的に可能な方法で組合せることができる。
【０００４】
本開示の態様は、タービンの回転ブレードの本体開口における振動減衰システム用のダンパエレメントを提供し、ダンパエレメントは、本体開口内で固定された軸方向位置を有するベース部材と、バネ懸架軸受部材であって、バネの第１の端部でベース部材に固定連結されたバネ及びバネの第２の端部に連結された軸受部材を有するバネ懸架軸受部材とを備えており、バネは、所定の回転速度よりも高い速度での回転ブレードの回転によって生じる遠心力の影響下で弾性伸長状態を達成するように構成され、バネの弾性伸長状態が、軸受部材を第１の軸受面と摩擦係合させて振動を減衰させる。
【０００５】
本開示の別の態様は、上述の態様のいずれかを包含し、バネのバネ定数及び軸受部材とバネの集合質量が、所定の回転速度よりも高い速度での回転ブレードの回転によって生じる遠心力に応答して、第１の軸受面との係合から外れた位置から第１の軸受面との摩擦係合位置に軸受部材を移動できるようにように構成される。
【０００６】
本開示の他の態様は、上述の態様のいずれかを包含し、ベース部材は、第１の側面及び第２の側面を有し、バネは、ベース部材の第１の側面から軸受部材まで延在する複数の部分的螺旋状コイルを含む。
【０００７】
本開示の別の態様は、上述の態様のいずれかを包含し、各部分的螺旋状コイルは、ベース部材の中心軸に対する第１の周方向位置でベース部材の第１の側面に結合した第１の端部と、ベース部材の中心軸に対して第１の周方向位置とは異なる第２の周方向位置で軸受部材に結合した第２の端部とを含む。
【０００８】
本開示の別の態様は、上述の態様のいずれかを包含し、各部分的螺旋状コイルの第１の端部は、ベース部材の第１の側面に垂直な角度で結合し、各部分的螺旋状コイルの第２の端部は、軸受部材に垂直な角度で結合している。
【０００９】
本開示の別の態様は、上述の態様のいずれかを包含し、第１の端部及び第２の端部を有する位置決め部材をさらに備えており、位置決め部材は、位置決め部材の第１の端部でベース部材の第１の側面に結合してそこから延在しており、位置決め部材はバネに隣接して延在する。
【００１０】
本開示の別の態様は、上述の態様のいずれかを包含し、ダンパエレメントは、スタック構成で配置された複数の同一のダンパエレメントの第１のダンパエレメントであり、第１のダンパエレメントの軸受部材に係合する第１の軸受面は、隣接ダンパエレメントのベース部材の第２の側面にあり、位置決め部材の第２の端部は、隣接ダンパエレメントのベース部材の第２の側面の第２の軸受面と摩擦係合して振動を減衰させるように構成されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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