JPH06193469A - タービンエンジン - Google Patents
タービンエンジンInfo
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- JPH06193469A JPH06193469A JP4297989A JP29798992A JPH06193469A JP H06193469 A JPH06193469 A JP H06193469A JP 4297989 A JP4297989 A JP 4297989A JP 29798992 A JP29798992 A JP 29798992A JP H06193469 A JPH06193469 A JP H06193469A
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- JP
- Japan
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- liner
- segment
- support
- slipper
- radially
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
- F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
- F01D11/14—Adjusting or regulating tip-clearance, i.e. distance between rotor-blade tips and stator casing
- F01D11/16—Adjusting or regulating tip-clearance, i.e. distance between rotor-blade tips and stator casing by self-adjusting means
- F01D11/18—Adjusting or regulating tip-clearance, i.e. distance between rotor-blade tips and stator casing by self-adjusting means using stator or rotor components with predetermined thermal response, e.g. selective insulation, thermal inertia, differential expansion
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ガスタービンエンジンにおいて、タービンブ
レードの先端とライナとの間の隙間を、好ましくは、作
動サイクルに亘って隙間を全体に小さくし、従って効率
を更に向上させることができるように制御するための新
たな手段を提供する。 【構成】 主ケーシング、タービンブレード、及びブレ
ードの先端の半径方向に配置され且つブレードの先端を
包囲するセグメントに別れた円筒形ライナを有するガス
タービンエンジンの、ブレードとライナとの間の半径方
向の膨張の差を補償するための装置において、ライナと
軸線方向に隣接したシュラウド構造を有し、このシュラ
ウド構造は、前記シュラウド構造の周方向への熱的成長
によりライナセグメントが前記隣接したシュラウド構造
に対して半径方向に移動するようにライナを前記構造に
連結するための半径方向に延びる連結手段を有する、装
置。
レードの先端とライナとの間の隙間を、好ましくは、作
動サイクルに亘って隙間を全体に小さくし、従って効率
を更に向上させることができるように制御するための新
たな手段を提供する。 【構成】 主ケーシング、タービンブレード、及びブレ
ードの先端の半径方向に配置され且つブレードの先端を
包囲するセグメントに別れた円筒形ライナを有するガス
タービンエンジンの、ブレードとライナとの間の半径方
向の膨張の差を補償するための装置において、ライナと
軸線方向に隣接したシュラウド構造を有し、このシュラ
ウド構造は、前記シュラウド構造の周方向への熱的成長
によりライナセグメントが前記隣接したシュラウド構造
に対して半径方向に移動するようにライナを前記構造に
連結するための半径方向に延びる連結手段を有する、装
置。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はガスタービンエンジンに
関し、更に詳細にはタービンブレードの全体を包囲する
タービンのライナ部品を取付けるための方法及び調整す
るための方法に関する。
関し、更に詳細にはタービンブレードの全体を包囲する
タービンのライナ部品を取付けるための方法及び調整す
るための方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ガスタービンエンジンにおいて、使用の
種々の段階でのタービンブレードの先端とこれを包囲す
る主ライナとの相対的な位置を制御する異なる熱膨張の
挙動を補償することが知られている。ロータブレードの
先端とライナとの間の隙間はタービンの効率(定格燃
費)に大きな影響を及ぼし、理想的には常にできるだけ
小さく保たねばならない。
種々の段階でのタービンブレードの先端とこれを包囲す
る主ライナとの相対的な位置を制御する異なる熱膨張の
挙動を補償することが知られている。ロータブレードの
先端とライナとの間の隙間はタービンの効率(定格燃
費)に大きな影響を及ぼし、理想的には常にできるだけ
小さく保たねばならない。
【0003】従来、ライナの最終的な定常状態の膨張の
程度を、関連したロータの最終的な定常状態の膨張の程
度と対応するように合わせ、小さな先端隙間を提供する
という方策が提案されてきた。こうした提案は、部品の
構造的形状の相違により引き起こされる非定常作動時の
膨張速度の相違を考慮に入れていない。従ってブレード
先端の隙間は最適に適合されない。全体的な傾向は、ラ
イナ即ちケーシングについて、ロータ構造よりも更に迅
速に熱的に応答し、そのため、望ましからぬ程大きな定
常状態の先端隙間を回避しなければならない場合、ライ
ナの応答を遅延するための手段を設けなければならな
い。
程度を、関連したロータの最終的な定常状態の膨張の程
度と対応するように合わせ、小さな先端隙間を提供する
という方策が提案されてきた。こうした提案は、部品の
構造的形状の相違により引き起こされる非定常作動時の
膨張速度の相違を考慮に入れていない。従ってブレード
先端の隙間は最適に適合されない。全体的な傾向は、ラ
イナ即ちケーシングについて、ロータ構造よりも更に迅
速に熱的に応答し、そのため、望ましからぬ程大きな定
常状態の先端隙間を回避しなければならない場合、ライ
ナの応答を遅延するための手段を設けなければならな
い。
【0004】本出願人の英国特許出願第2,061,396 号は
更に洗練された構造を提案する。この構造は、ライナセ
グメントを入口案内ベーンの外側プラットホームに連結
し、入口案内ベーン(これはロータブレードと同様に迅
速に膨張する)を更に嵩の張るロータディスクのゆっく
りとした膨張特性を真似た断熱ディスクに連結すること
によってロータディスクとライナとの熱的成長速度を合
わせようとしている。可動シュラウドライナセグメント
は上流案内ベーンの外側プラットホームと下流案内ベー
ンの外側プラットホームとの間に支持されている。
更に洗練された構造を提案する。この構造は、ライナセ
グメントを入口案内ベーンの外側プラットホームに連結
し、入口案内ベーン(これはロータブレードと同様に迅
速に膨張する)を更に嵩の張るロータディスクのゆっく
りとした膨張特性を真似た断熱ディスクに連結すること
によってロータディスクとライナとの熱的成長速度を合
わせようとしている。可動シュラウドライナセグメント
は上流案内ベーンの外側プラットホームと下流案内ベー
ンの外側プラットホームとの間に支持されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この従来の提案の欠点
は、加速時に起こるロータ組立体の遠心力による迅速な
成長を考慮に入れていないということである。勿論、案
内ベーンはこのようには成長しないし断熱された「ダミ
ー」ロータディスクもこのようには成長しない。これ
は、これらが回転しないためである。従って、冷えてい
るときには大きな先端隙間を受入れる必要があり、及び
従って最終的な定常状態とは程遠い作動をしているとき
には低い効率を受入れる必要がある。
は、加速時に起こるロータ組立体の遠心力による迅速な
成長を考慮に入れていないということである。勿論、案
内ベーンはこのようには成長しないし断熱された「ダミ
ー」ロータディスクもこのようには成長しない。これ
は、これらが回転しないためである。従って、冷えてい
るときには大きな先端隙間を受入れる必要があり、及び
従って最終的な定常状態とは程遠い作動をしているとき
には低い効率を受入れる必要がある。
【0006】運転サイクルに亘る先端とライナとの間の
隙間の分析により、最も小さな隙間は実際には高速で定
常的に作動しているときに生じるのではなく、全力に達
した後僅かに起こる遷移状態で生じるということがわか
った。
隙間の分析により、最も小さな隙間は実際には高速で定
常的に作動しているときに生じるのではなく、全力に達
した後僅かに起こる遷移状態で生じるということがわか
った。
【0007】ブレードの先端とライナとの間の隙間を、
好ましくは、作動サイクルに亘って隙間を全体に小さく
し、従って効率を更に向上させることができるように制
御するための新たな手段を提供するのが望ましい。
好ましくは、作動サイクルに亘って隙間を全体に小さく
し、従って効率を更に向上させることができるように制
御するための新たな手段を提供するのが望ましい。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の特徴によ
れば、ガスタービンエンジンにおいて、円筒形中空ライ
ナ即ちタービンブレードの先端を包囲するシュラウドの
セグメントを、前記隣接した構造の周方向への熱による
成長がライナセグメントを前記隣接した構造に対して半
径方向に移動するように、軸線方向に隣接したシュラウ
ド構造に連結する。
れば、ガスタービンエンジンにおいて、円筒形中空ライ
ナ即ちタービンブレードの先端を包囲するシュラウドの
セグメントを、前記隣接した構造の周方向への熱による
成長がライナセグメントを前記隣接した構造に対して半
径方向に移動するように、軸線方向に隣接したシュラウ
ド構造に連結する。
【0009】軸線方向に隣接したシュラウド構造は、ノ
ズル案内ベーンの外側プラットホームであるのがよい。
連結は、ライナセグメントを隣接した構造にスリッパー
で連結することによって行われ、スリッパーは、例えば
隣接した構造の半径方向外方に配置することによって、
周方向に隣接した構造よりも更にゆっくりと作動中に膨
張し、及びかくして高温のガス流から遮蔽される。スリ
ッパーと隣接した構造との間のこのような周方向の熱膨
張速度の差は、次いで、これらの部品をこれらの部品間
のスリップ界面で係合させることによって相対的な半径
方向移動に変換され、このスリップ界面に沿って一方の
部品の係合部分は周方向の膨張差が生じたときに乗り上
げる。スリップ界面は接線方向に対して傾斜している。
一つ又はそれ以上のドッグを好ましくはスリッパーであ
る一方の部品に設け、ドッグの傾斜したスリップ面を他
方の部品の凹部の相補的な傾斜した面と係合させること
がこれを達成するための適当な方法である。
ズル案内ベーンの外側プラットホームであるのがよい。
連結は、ライナセグメントを隣接した構造にスリッパー
で連結することによって行われ、スリッパーは、例えば
隣接した構造の半径方向外方に配置することによって、
周方向に隣接した構造よりも更にゆっくりと作動中に膨
張し、及びかくして高温のガス流から遮蔽される。スリ
ッパーと隣接した構造との間のこのような周方向の熱膨
張速度の差は、次いで、これらの部品をこれらの部品間
のスリップ界面で係合させることによって相対的な半径
方向移動に変換され、このスリップ界面に沿って一方の
部品の係合部分は周方向の膨張差が生じたときに乗り上
げる。スリップ界面は接線方向に対して傾斜している。
一つ又はそれ以上のドッグを好ましくはスリッパーであ
る一方の部品に設け、ドッグの傾斜したスリップ面を他
方の部品の凹部の相補的な傾斜した面と係合させること
がこれを達成するための適当な方法である。
【0010】上述の新規な技術により、特別の利点を得
ることができる。最初、スリッパー要素にゆっくりとし
た膨張によりスリッパー要素及び連結されたライナセグ
メントを半径方向外方に駆動する。隣接した構造がひと
たび一杯に膨張すると、スリッパーはそのゆっくりとし
た速度で膨張し続け、そのため、スリッパーは隣接した
構造、例えば案内ベーンプラットホームに対して膨張す
る。かくして、この移動は、次いで逆転し、スリッパー
及びライナセグメントが相対的に半径方向内方に再び移
動する。この効果は、全体として、ライナセグメントを
隣接した構造、例えば案内ベーン外側プラットホーム、
に対して一時的に半径方向引込める。
ることができる。最初、スリッパー要素にゆっくりとし
た膨張によりスリッパー要素及び連結されたライナセグ
メントを半径方向外方に駆動する。隣接した構造がひと
たび一杯に膨張すると、スリッパーはそのゆっくりとし
た速度で膨張し続け、そのため、スリッパーは隣接した
構造、例えば案内ベーンプラットホームに対して膨張す
る。かくして、この移動は、次いで逆転し、スリッパー
及びライナセグメントが相対的に半径方向内方に再び移
動する。この効果は、全体として、ライナセグメントを
隣接した構造、例えば案内ベーン外側プラットホーム、
に対して一時的に半径方向引込める。
【0011】この一時的な半径方向引込みは上述の遷移
相に対応し、これには、通常は最小の先端−ライナ隙間
が伴う。従って、遷移状態での摩擦の恐れなしで他の状
態での先端隙間を小さくすることができる。これは、ラ
イナセグメントが一時的に引っ込められるからである。
これによって大きな効率を得ることができ、定常状態で
は特に有利である。
相に対応し、これには、通常は最小の先端−ライナ隙間
が伴う。従って、遷移状態での摩擦の恐れなしで他の状
態での先端隙間を小さくすることができる。これは、ラ
イナセグメントが一時的に引っ込められるからである。
これによって大きな効率を得ることができ、定常状態で
は特に有利である。
【0012】一般に、各ライナセグメントはスリッパー
を夫々有する。これらのスリッパーは、ライナセグメン
ト自体からは実質的に分離されており、これらのスリッ
パーはライナセグメントに、ライナセグメントがスリッ
パーの膨張に干渉することなくライナセグメントが周方
向に自由に膨張できるように固定されている。スリッパ
ー要素は、半径方向外方に延びる脚部とライナセグメン
トを固定するための手段を備えた軸線方向に延びる脚部
とを有する全体にL字形の断面を有し、スリッパー要素
は半径方向外方に延びる脚部によって主ケーシングに支
持されることができ、半径方向外方に延びる脚部は端部
ある隣接した構造と係合するための駆動ドッグ等を支持
する。
を夫々有する。これらのスリッパーは、ライナセグメン
ト自体からは実質的に分離されており、これらのスリッ
パーはライナセグメントに、ライナセグメントがスリッ
パーの膨張に干渉することなくライナセグメントが周方
向に自由に膨張できるように固定されている。スリッパ
ー要素は、半径方向外方に延びる脚部とライナセグメン
トを固定するための手段を備えた軸線方向に延びる脚部
とを有する全体にL字形の断面を有し、スリッパー要素
は半径方向外方に延びる脚部によって主ケーシングに支
持されることができ、半径方向外方に延びる脚部は端部
ある隣接した構造と係合するための駆動ドッグ等を支持
する。
【0013】半径方向に移動自在のシュラウドライナセ
グメントを有するタービン構造には、所望の半径方向移
動に傾斜のような望ましからぬ移動が伴わないようにこ
れらのセグメントを組立体中でしっかりと支持すること
と関連した問題点がある。既に上文中で言及した英国特
許出願第2,061,396 号は、隣接した外側案内ベーンプラ
ットホームの周方向溝に軸線方向両端が捕捉されること
によって支持されたライナセグメントを有する。これに
は、ロータ組立体の取り外しが一組の案内ベーンの取り
外しだけでなくこれによって支持された全てのライナセ
グメントの取り外しも伴うという欠点がある。更に、例
えば上述の第1の特徴におけるような、ブレード先端の
周りのライナセグメントが軸線方向に隣接したライナ構
造に対して半径方向に移動自在の構造について、特定の
問題点が生じる。特に、半径方向駆動装置が通常最も望
ましいように可動のライナセグメントの軸線方向縁部の
ところに又は軸線方向縁部に向かって設置された場合、
別の支持手段が必要とされる。セグメントを両端から駆
動する(これは複雑であり、望ましくない)のでない場
合には、駆動力とライナセグメントに作用する全体圧力
とによって偶力が及ぼされる可能性が生じる。これは、
ライナセグメントを傾斜させる傾向がある。
グメントを有するタービン構造には、所望の半径方向移
動に傾斜のような望ましからぬ移動が伴わないようにこ
れらのセグメントを組立体中でしっかりと支持すること
と関連した問題点がある。既に上文中で言及した英国特
許出願第2,061,396 号は、隣接した外側案内ベーンプラ
ットホームの周方向溝に軸線方向両端が捕捉されること
によって支持されたライナセグメントを有する。これに
は、ロータ組立体の取り外しが一組の案内ベーンの取り
外しだけでなくこれによって支持された全てのライナセ
グメントの取り外しも伴うという欠点がある。更に、例
えば上述の第1の特徴におけるような、ブレード先端の
周りのライナセグメントが軸線方向に隣接したライナ構
造に対して半径方向に移動自在の構造について、特定の
問題点が生じる。特に、半径方向駆動装置が通常最も望
ましいように可動のライナセグメントの軸線方向縁部の
ところに又は軸線方向縁部に向かって設置された場合、
別の支持手段が必要とされる。セグメントを両端から駆
動する(これは複雑であり、望ましくない)のでない場
合には、駆動力とライナセグメントに作用する全体圧力
とによって偶力が及ぼされる可能性が生じる。これは、
ライナセグメントを傾斜させる傾向がある。
【0014】従って、本発明の第2の特徴によれば、半
径方向に移動自在のシュラウドライナセグメントが、こ
のセグメントと一体の又はこのセグメントに固定され
た、第一の特徴について説明したようにスリッパー要素
であるのがよい、半径方向に延びるキャリヤ部品で支持
されている。主支持体が、偶力を支持できるように、キ
ャリヤ部品の一方の軸線方向側部から半径方向に間隔を
隔てられた位置でキャリヤ部品と係合する。支持体は、
キャリヤを第1係合位置で第1の圧縮力支持係合をなし
て係合させ、第2係合位置で、第2の係合位置で撓んで
支持体に対するシュラウドライナセグメントの半径方向
移動に追従するように半径方向に可撓性の支持体の第2
の張力支持部品と係合させる。支持体の圧縮力支持部品
は、対照してみると、キャリヤと第1位置で摺動係合す
る。
径方向に移動自在のシュラウドライナセグメントが、こ
のセグメントと一体の又はこのセグメントに固定され
た、第一の特徴について説明したようにスリッパー要素
であるのがよい、半径方向に延びるキャリヤ部品で支持
されている。主支持体が、偶力を支持できるように、キ
ャリヤ部品の一方の軸線方向側部から半径方向に間隔を
隔てられた位置でキャリヤ部品と係合する。支持体は、
キャリヤを第1係合位置で第1の圧縮力支持係合をなし
て係合させ、第2係合位置で、第2の係合位置で撓んで
支持体に対するシュラウドライナセグメントの半径方向
移動に追従するように半径方向に可撓性の支持体の第2
の張力支持部品と係合させる。支持体の圧縮力支持部品
は、対照してみると、キャリヤと第1位置で摺動係合す
る。
【0015】支持体は、望ましくは、可動セグメントの
全ての組を支持するようにタービンの周りに延びる環状
構造を有する。上述の構造は新たな利点を提供する。先
ず第1に、支持体は、両軸線方向で作用する間隔を隔て
られた圧縮係合の代わりに偶力に抗する圧縮連結部及び
引っ張り連結部を使用することによって、キャリヤ及び
ライナセグメントを一方の軸線方向側部から支持する。
これによって支持体とライナとをモジュールとして組み
立てることができ、所望であれば、ライナを現場で機械
加工して多くの寸法上の許容差及び同心性の許容差を回
避する。更に、この構造は、両側を隣接したシュラウド
構造から支持することに依拠しておらず、組み立て及び
分解が容易である。第2に、支持体の可撓性引っ張り要
素はキャリヤを摩擦抵抗なしに移動自在に支持できる。
必然的に存在する唯一の摩擦は圧縮係合箇所にある。こ
れはライナセグメントの半径方向移動に対する摩擦抵抗
を効果的に半分にし、これは、例えばスリッパーを使用
する場合、非常に重要であり、ライナは冷却ガス圧の押
圧力のみの作用で駆動係合に追従しなければならない。
そのため、この構造は上述の第1の特徴と組み合わせて
使用する場合に特に有効である。キャリヤ部品は、ライ
ナセグメントの一方の軸線方向縁部にある又はこの縁部
に向かう半径方向フランジであるのがよい。通常はこれ
は上流側にある。
全ての組を支持するようにタービンの周りに延びる環状
構造を有する。上述の構造は新たな利点を提供する。先
ず第1に、支持体は、両軸線方向で作用する間隔を隔て
られた圧縮係合の代わりに偶力に抗する圧縮連結部及び
引っ張り連結部を使用することによって、キャリヤ及び
ライナセグメントを一方の軸線方向側部から支持する。
これによって支持体とライナとをモジュールとして組み
立てることができ、所望であれば、ライナを現場で機械
加工して多くの寸法上の許容差及び同心性の許容差を回
避する。更に、この構造は、両側を隣接したシュラウド
構造から支持することに依拠しておらず、組み立て及び
分解が容易である。第2に、支持体の可撓性引っ張り要
素はキャリヤを摩擦抵抗なしに移動自在に支持できる。
必然的に存在する唯一の摩擦は圧縮係合箇所にある。こ
れはライナセグメントの半径方向移動に対する摩擦抵抗
を効果的に半分にし、これは、例えばスリッパーを使用
する場合、非常に重要であり、ライナは冷却ガス圧の押
圧力のみの作用で駆動係合に追従しなければならない。
そのため、この構造は上述の第1の特徴と組み合わせて
使用する場合に特に有効である。キャリヤ部品は、ライ
ナセグメントの一方の軸線方向縁部にある又はこの縁部
に向かう半径方向フランジであるのがよい。通常はこれ
は上流側にある。
【0016】支持体は、好ましくは、キャリヤ部品と下
流側から係合する。
流側から係合する。
【0017】支持体の張力部品は、好ましくは、支持体
の本体から延び且つその自由端がキャリヤに固定される
ようになった軸線方向に延びる可撓性フィンガを有す
る。支持体の圧縮部品は、好ましくは、軸線方向に延び
且つキャリヤに当接する連続壁である。環状支持体本体
について、連続壁は全てのセグメントに役立つようにそ
の周りに延びる全体に円筒形の壁であるのがよい。
の本体から延び且つその自由端がキャリヤに固定される
ようになった軸線方向に延びる可撓性フィンガを有す
る。支持体の圧縮部品は、好ましくは、軸線方向に延び
且つキャリヤに当接する連続壁である。環状支持体本体
について、連続壁は全てのセグメントに役立つようにそ
の周りに延びる全体に円筒形の壁であるのがよい。
【0018】支持体の好ましい形体は矩形断面を持つ環
帯であり、矩形の外側は圧縮係合用の円筒形壁であり、
内側には伸長性のある可撓性フィンガが間歇的に設けら
れ、一方の軸線方向端部は開放しており且つキャリヤに
向かっており、他方の端部はキャリヤ面に平行であり且
つ内側部品と外側部品とを互いに一体に連結する本体を
形成する。本発明の実施例を添付図面を参照して以下に
単なる例として説明する。
帯であり、矩形の外側は圧縮係合用の円筒形壁であり、
内側には伸長性のある可撓性フィンガが間歇的に設けら
れ、一方の軸線方向端部は開放しており且つキャリヤに
向かっており、他方の端部はキャリヤ面に平行であり且
つ内側部品と外側部品とを互いに一体に連結する本体を
形成する。本発明の実施例を添付図面を参照して以下に
単なる例として説明する。
【0019】
【実施例】図1は、バイパス型ガスタービンエンジン2
10を示す。全体的な構成が図示してあり、流れに従っ
て、バイパスダクト214に取付けられた低圧コンプレ
ッサ及びバイパスファン212、多段中圧軸流コンプレ
ッサ216、高圧軸流コンプレッサ218、燃焼室22
0、高圧タービン222、中圧タービン224、低圧タ
ービン226、及び排気ダクト228を有する。これら
の特徴は、全て従来技術のものである。他の種類のター
ビンエンジンが知られており、本発明はこれらにも適用
できる。本発明は、特にタービンの周囲の構造に関し、
特に、高圧タービン222の周囲の構造に関する。高圧
タービンの周囲での軸線方向断面の更に詳細な拡大図を
図2に示す。
10を示す。全体的な構成が図示してあり、流れに従っ
て、バイパスダクト214に取付けられた低圧コンプレ
ッサ及びバイパスファン212、多段中圧軸流コンプレ
ッサ216、高圧軸流コンプレッサ218、燃焼室22
0、高圧タービン222、中圧タービン224、低圧タ
ービン226、及び排気ダクト228を有する。これら
の特徴は、全て従来技術のものである。他の種類のター
ビンエンジンが知られており、本発明はこれらにも適用
できる。本発明は、特にタービンの周囲の構造に関し、
特に、高圧タービン222の周囲の構造に関する。高圧
タービンの周囲での軸線方向断面の更に詳細な拡大図を
図2に示す。
【0020】図2は、タービンブレード230のうちの
一つの端部を示す。このタービンブレードは、比較的質
量の大きい中央ハブを備えた環状中央タービンディスク
と、等間隔に間隔を隔てられた複数のタービンブレード
230とを有する従来の種類(従って図示せず)のター
ビンロータ組立体に取付けられている。高圧タービン
は、高圧コンプレッサ218を駆動するため、軸線方向
シャフトに固定されている。タービンブレード230の
上流側、即ち図2の左側には、流れを周知の方法で案内
するためのノズル案内ベーン(「NGV」)セグメント
232が設けられている。このセグメントは、ブレード
の上流でタービンの周りに周方向に配置された複数のこ
うしたセグメントのうちの一つである。各NGVセグメ
ント232は、内側プラットホーム236と外側プラッ
トホーム即ち先端シュラウド238との間に固定された
半径方向に延びる案内ベーン234を有する。NGVセ
グメント232の列の外側プラットホーム238が円筒
形管状導管の軸線方向部分を形成する。高温のガスがこ
れを通ってタービンブレードまで流れる。
一つの端部を示す。このタービンブレードは、比較的質
量の大きい中央ハブを備えた環状中央タービンディスク
と、等間隔に間隔を隔てられた複数のタービンブレード
230とを有する従来の種類(従って図示せず)のター
ビンロータ組立体に取付けられている。高圧タービン
は、高圧コンプレッサ218を駆動するため、軸線方向
シャフトに固定されている。タービンブレード230の
上流側、即ち図2の左側には、流れを周知の方法で案内
するためのノズル案内ベーン(「NGV」)セグメント
232が設けられている。このセグメントは、ブレード
の上流でタービンの周りに周方向に配置された複数のこ
うしたセグメントのうちの一つである。各NGVセグメ
ント232は、内側プラットホーム236と外側プラッ
トホーム即ち先端シュラウド238との間に固定された
半径方向に延びる案内ベーン234を有する。NGVセ
グメント232の列の外側プラットホーム238が円筒
形管状導管の軸線方向部分を形成する。高温のガスがこ
れを通ってタービンブレードまで流れる。
【0021】NGVセグメントの下流には、シュラウド
ライナセグメント240の周方向列が、NGVセグメン
トの外側プラットホーム238と半径方向に整合し且つ
タービンブレード230と軸線方向に整合した状態で設
けられている。これらのシュラウドライナセグメントの
半径方向内方のシュラウドライナ面は、組み合わさっ
て、タービンブレードを包囲する円筒形シュラウドライ
ナ部分を形成する。円筒形シュラウドライナ部分はター
ビンブレードの先端から僅かな隙間だけ間隔を隔てられ
ている。これらの特徴は従来の特徴である。シュラウド
ライナセグメント240の下流で主ケーシング242の
内部は外方に末広がりになっており、下流の断面を大き
くしている。これは、例えば、別のタービンへの入口で
ある。図示の主ケーシング要素242の上流には別の外
ケーシング要素244が図示してある。このケーシング
要素244は主ケーシング242に突き合わせてあり、
ケーシング空間内で下流方向に内方にテーパしたスラス
トコーン248の外固定フランジ246が突き合わせた
部分間にクランプされている。スラストコーン248の
下流端は組立体の他の要素と多くの位置決め係合を行
う。これらの係合を以下に説明する。
ライナセグメント240の周方向列が、NGVセグメン
トの外側プラットホーム238と半径方向に整合し且つ
タービンブレード230と軸線方向に整合した状態で設
けられている。これらのシュラウドライナセグメントの
半径方向内方のシュラウドライナ面は、組み合わさっ
て、タービンブレードを包囲する円筒形シュラウドライ
ナ部分を形成する。円筒形シュラウドライナ部分はター
ビンブレードの先端から僅かな隙間だけ間隔を隔てられ
ている。これらの特徴は従来の特徴である。シュラウド
ライナセグメント240の下流で主ケーシング242の
内部は外方に末広がりになっており、下流の断面を大き
くしている。これは、例えば、別のタービンへの入口で
ある。図示の主ケーシング要素242の上流には別の外
ケーシング要素244が図示してある。このケーシング
要素244は主ケーシング242に突き合わせてあり、
ケーシング空間内で下流方向に内方にテーパしたスラス
トコーン248の外固定フランジ246が突き合わせた
部分間にクランプされている。スラストコーン248の
下流端は組立体の他の要素と多くの位置決め係合を行
う。これらの係合を以下に説明する。
【0022】ライナセグメント240は、軸線方向断面
が全体にL字形状のスリッパー要素即ちスリッパー25
0の夫々に固定されている。以下に詳細に説明するよう
に、これらのスリッパーは支持体として役立ち、これら
のスリッパーを介してライナセグメント240を半径方
向に駆動でき、更に、ライナセグメントは組立体中で正
確な整合を成して支持される。スリッパー要素250
は、上流側がNGVセグメントの他の部品と駆動連結装
置で係合し、下流側が環状支持体252との支持係合に
よって係合している。
が全体にL字形状のスリッパー要素即ちスリッパー25
0の夫々に固定されている。以下に詳細に説明するよう
に、これらのスリッパーは支持体として役立ち、これら
のスリッパーを介してライナセグメント240を半径方
向に駆動でき、更に、ライナセグメントは組立体中で正
確な整合を成して支持される。スリッパー要素250
は、上流側がNGVセグメントの他の部品と駆動連結装
置で係合し、下流側が環状支持体252との支持係合に
よって係合している。
【0023】環状支持体252は、ライナセグメント2
40及びスリッパー250の軸線方向脚部の直ぐ外側で
タービンの周りで周方向に延びている。下流側のその外
縁部で位置決めフランジ即ちケーシング242のケーシ
ング肩部254と当接する。この肩部は突出しており且
つ環状支持体252を軸線方向に配置する。環状支持体
252は全体に開放した矩形断面を有する。環状支持体
の基本的な機能は、スリッパー250及びライナセグメ
ント240を所定位置に保持することである。これを行
う正確な方法を以下に説明する。次に図2及び図6を参
照してNGVセグメント232を更に詳細に説明する。
各セグメント232の外側プラットホーム238は、全
体に菱形形状の湾曲プレートであり、菱形の上流縁部及
び下流縁部は周方向に延びている。プレート238から
は上流周方向フランジ256及びこのフランジ256よ
りも高い、下流の下流縁部に隣接した下流周方向フラン
ジ258が半径方向外方に突出している。下流フランジ
258には中央ボルト孔260が設けられ、この孔に
は、半径方向に延びる案内溝264を備えた本体262
を下流フランジ258の下流側に固定するボルトが通さ
れる。
40及びスリッパー250の軸線方向脚部の直ぐ外側で
タービンの周りで周方向に延びている。下流側のその外
縁部で位置決めフランジ即ちケーシング242のケーシ
ング肩部254と当接する。この肩部は突出しており且
つ環状支持体252を軸線方向に配置する。環状支持体
252は全体に開放した矩形断面を有する。環状支持体
の基本的な機能は、スリッパー250及びライナセグメ
ント240を所定位置に保持することである。これを行
う正確な方法を以下に説明する。次に図2及び図6を参
照してNGVセグメント232を更に詳細に説明する。
各セグメント232の外側プラットホーム238は、全
体に菱形形状の湾曲プレートであり、菱形の上流縁部及
び下流縁部は周方向に延びている。プレート238から
は上流周方向フランジ256及びこのフランジ256よ
りも高い、下流の下流縁部に隣接した下流周方向フラン
ジ258が半径方向外方に突出している。下流フランジ
258には中央ボルト孔260が設けられ、この孔に
は、半径方向に延びる案内溝264を備えた本体262
を下流フランジ258の下流側に固定するボルトが通さ
れる。
【0024】軸線方向に延びる周方向の一連の冷却管2
66が、下流フランジ258に沿って間隔を隔てられた
孔の夫々を通って着座されている。冷却管266は、ス
リッパー要素250の過大隙間孔268(図8参照)を
通り且つライナセグメント240の主部分に亘って下流
に軸線方向に延びている。冷却管は、作動中に冷却を行
うのに役立つ。下流フランジ258はその下流面の周方
向縁部に一体の駆動ブロック270を有する。各駆動ブ
ロック270は駆動スロット272を有する。駆動スロ
ット272は真っ直ぐで軸線方向に凹部が設けられてお
り、接線方向から上方に下流フランジ258の中央に向
かって約30°傾いている。これらのスロットは均等な
幅を持ち滑らかな内面を有する。図6でわかるように隣
接したNGVセグメント232’は対応するブロック2
70’及びスロット272’を有する。
66が、下流フランジ258に沿って間隔を隔てられた
孔の夫々を通って着座されている。冷却管266は、ス
リッパー要素250の過大隙間孔268(図8参照)を
通り且つライナセグメント240の主部分に亘って下流
に軸線方向に延びている。冷却管は、作動中に冷却を行
うのに役立つ。下流フランジ258はその下流面の周方
向縁部に一体の駆動ブロック270を有する。各駆動ブ
ロック270は駆動スロット272を有する。駆動スロ
ット272は真っ直ぐで軸線方向に凹部が設けられてお
り、接線方向から上方に下流フランジ258の中央に向
かって約30°傾いている。これらのスロットは均等な
幅を持ち滑らかな内面を有する。図6でわかるように隣
接したNGVセグメント232’は対応するブロック2
70’及びスロット272’を有する。
【0025】スリッパー250を特に図2、図8、図
9、図10、及び図14を参照して以下に詳細に説明す
る。各スリッパー要素250は、周方向に延びる平らな
半径方向プレート274及びプレート274から垂直に
下流に延びる、L字形の第2脚部を形成する軸線方向プ
レート276を有する一部品鋳造体である。軸線方向プ
レート276は、半径方向に曲がった固定フランジ27
8をその下流端に有し、このフランジ278は、主半径
方向プレート274の円筒セグメント状周縁部と整合し
た円筒セグメント状内周縁部を有する。
9、図10、及び図14を参照して以下に詳細に説明す
る。各スリッパー要素250は、周方向に延びる平らな
半径方向プレート274及びプレート274から垂直に
下流に延びる、L字形の第2脚部を形成する軸線方向プ
レート276を有する一部品鋳造体である。軸線方向プ
レート276は、半径方向に曲がった固定フランジ27
8をその下流端に有し、このフランジ278は、主半径
方向プレート274の円筒セグメント状周縁部と整合し
た円筒セグメント状内周縁部を有する。
【0026】各スリッパー要素250は、図8に示すよ
うに、その半径方向中央線に沿って間隔を隔てられたラ
イナ保持ピン孔280と、保持ピン孔から外方に間隔を
隔てられた支持ボルト孔282と、スリッパー250の
半径方向外縁部286の外向きの切欠き284とを有す
る。冷却管266用の隙間孔268は、上述のように、
内周に沿って設けられている。二つの駆動ドッグ288
が、半径方向プレート274の上流面及びこのプレート
の周縁部から一体に延びる。これらのドッグ288は、
平らであり且つNGVセグメント232の駆動ブロック
270の傾斜スロット272にぴったりと嵌まるような
大きさ及び角度になっている。NGVセグメントを図1
4に概略に示す。ドッグ288の傾斜面290は、熱膨
張差が生じたときにスロット272の対応する面に当た
って摺動できる。半径方向プレート274はその周方向
縁部292に切欠き294を有し、この切欠きに図8及
び図10でわかるように位置決め部片296が嵌まって
おり、この位置決め部片296は固定フランジ278ま
で下流に軸線方向に延び、図10でわかるように、これ
らのフランジの対応する端スロットと係合する。
うに、その半径方向中央線に沿って間隔を隔てられたラ
イナ保持ピン孔280と、保持ピン孔から外方に間隔を
隔てられた支持ボルト孔282と、スリッパー250の
半径方向外縁部286の外向きの切欠き284とを有す
る。冷却管266用の隙間孔268は、上述のように、
内周に沿って設けられている。二つの駆動ドッグ288
が、半径方向プレート274の上流面及びこのプレート
の周縁部から一体に延びる。これらのドッグ288は、
平らであり且つNGVセグメント232の駆動ブロック
270の傾斜スロット272にぴったりと嵌まるような
大きさ及び角度になっている。NGVセグメントを図1
4に概略に示す。ドッグ288の傾斜面290は、熱膨
張差が生じたときにスロット272の対応する面に当た
って摺動できる。半径方向プレート274はその周方向
縁部292に切欠き294を有し、この切欠きに図8及
び図10でわかるように位置決め部片296が嵌まって
おり、この位置決め部片296は固定フランジ278ま
で下流に軸線方向に延び、図10でわかるように、これ
らのフランジの対応する端スロットと係合する。
【0027】次に、シュラウドライナセグメント240
を図3、図3、及び図13を参照して説明する。ライナ
セグメント240は、夫々の固定ピン298で夫々のス
リッパー250に固定されている。固定ピン298は、
半径方向スリッパープレート274のライナ保持ピン孔
280、ライナセグメント240の上流縁部の中央の平
らな突出ラグ302の孔300、下流側の対応するラグ
302の対応するピン孔300を通して、及びスリッパ
ー250の固定端フランジ304の座内に挿入されてい
る。ライナセグメント240のラグ302は、半径方向
プレート274及びスリッパー250の固定端フランジ
304とぴったりと向き合って配置されている。更に、
ライナセグメント240は切欠きを備えた直立隅部ラグ
306を有し、これらのラグは、図10でわかるように
位置決め部片296の側部と係合している。従って、セ
グメント240はスリッパー250に関して整合した状
態で固定的に保持されている。固定ピン298の頭部は
突出しており、NGVセグメントのフランジ258の下
流面の本体262の案内溝264に嵌まっている。この
係合は、ドッグ288がスロット272内で対称的に移
動するように、NGVセグメント232とスリッパー2
50及びライナセグメント240との間の移動を半径方
向に案内する。
を図3、図3、及び図13を参照して説明する。ライナ
セグメント240は、夫々の固定ピン298で夫々のス
リッパー250に固定されている。固定ピン298は、
半径方向スリッパープレート274のライナ保持ピン孔
280、ライナセグメント240の上流縁部の中央の平
らな突出ラグ302の孔300、下流側の対応するラグ
302の対応するピン孔300を通して、及びスリッパ
ー250の固定端フランジ304の座内に挿入されてい
る。ライナセグメント240のラグ302は、半径方向
プレート274及びスリッパー250の固定端フランジ
304とぴったりと向き合って配置されている。更に、
ライナセグメント240は切欠きを備えた直立隅部ラグ
306を有し、これらのラグは、図10でわかるように
位置決め部片296の側部と係合している。従って、セ
グメント240はスリッパー250に関して整合した状
態で固定的に保持されている。固定ピン298の頭部は
突出しており、NGVセグメントのフランジ258の下
流面の本体262の案内溝264に嵌まっている。この
係合は、ドッグ288がスロット272内で対称的に移
動するように、NGVセグメント232とスリッパー2
50及びライナセグメント240との間の移動を半径方
向に案内する。
【0028】スリッパー及び環状支持体252を使用す
るライナ支持システムを以下に説明する。環状支持体2
52は、環状の、全体に半径方向の平らなプレート本体
308を下流端に有し、本体308は正確に半径方向に
機械加工した下流面310を有し、この下流面はケーシ
ング肩部254(図2参照)に当接する。連続した円筒
形外壁即ちスキン312が本体プレート308の外周か
ら軸線方向に垂直に上流に延びる。壁312の上流縁部
は、スリッパーの切欠き284と整合した小さな切欠き
314(図12参照)を除いて、各スリッパープレート
274の外縁部286に沿って連続した突き合わせ係合
をなす。
るライナ支持システムを以下に説明する。環状支持体2
52は、環状の、全体に半径方向の平らなプレート本体
308を下流端に有し、本体308は正確に半径方向に
機械加工した下流面310を有し、この下流面はケーシ
ング肩部254(図2参照)に当接する。連続した円筒
形外壁即ちスキン312が本体プレート308の外周か
ら軸線方向に垂直に上流に延びる。壁312の上流縁部
は、スリッパーの切欠き284と整合した小さな切欠き
314(図12参照)を除いて、各スリッパープレート
274の外縁部286に沿って連続した突き合わせ係合
をなす。
【0029】周方向に間隔を隔てられた一連の一体の軸
線方向フィンガ316が支持本体308の内周から突出
している。各スリッパー要素250毎に一本のフィンガ
316が設けられ、フィンガの遠位端は上方に曲げられ
てフランジに続き、このフランジはスリッパープレート
の支持ボルト孔282を通してボルト318(図2及び
図5参照)でスリッパープレート274にボルト止めさ
れている。フィンガ316の端部及び外壁312は支持
体252の後本体面310と正確に平行になっている。
線方向フィンガ316が支持本体308の内周から突出
している。各スリッパー要素250毎に一本のフィンガ
316が設けられ、フィンガの遠位端は上方に曲げられ
てフランジに続き、このフランジはスリッパープレート
の支持ボルト孔282を通してボルト318(図2及び
図5参照)でスリッパープレート274にボルト止めさ
れている。フィンガ316の端部及び外壁312は支持
体252の後本体面310と正確に平行になっている。
【0030】次に、スラストコーン248の係合を説明
する。これは、外ケーシング242に関して固定された
全体にコーンをなした連続した截頭体である。スラスト
コーンは、切欠き322を持つ内方に突出したフランジ
320を有し、この切欠きは、各NGVセグメント23
2の下流フランジにボルト止めされた溝付き本体262
に嵌まっており、これらのNGVセグメントを保持し、
従ってスリッパー及びライナセグメントをこのフランジ
と周方向に整合した状態で保持する。スラストコーン
は、更に、外側フランジ324を有し、スリッパープレ
ート274の外切欠き284に嵌まる四位置保持ピン3
26がこのフランジを貫通している。これによって、可
動部品の周方向での望ましからぬ傾きが阻止され、ライ
ナボアの現場加工後にNGVとスリッパーとの間の周方
向関係即ち整合が維持されるようにする。ピン326の
頭部は、図12でわかるように、支持壁312の切断部
314に嵌まっている。作動では、タービンを全速まで
加速するとき、以下の膨張が観察される。
する。これは、外ケーシング242に関して固定された
全体にコーンをなした連続した截頭体である。スラスト
コーンは、切欠き322を持つ内方に突出したフランジ
320を有し、この切欠きは、各NGVセグメント23
2の下流フランジにボルト止めされた溝付き本体262
に嵌まっており、これらのNGVセグメントを保持し、
従ってスリッパー及びライナセグメントをこのフランジ
と周方向に整合した状態で保持する。スラストコーン
は、更に、外側フランジ324を有し、スリッパープレ
ート274の外切欠き284に嵌まる四位置保持ピン3
26がこのフランジを貫通している。これによって、可
動部品の周方向での望ましからぬ傾きが阻止され、ライ
ナボアの現場加工後にNGVとスリッパーとの間の周方
向関係即ち整合が維持されるようにする。ピン326の
頭部は、図12でわかるように、支持壁312の切断部
314に嵌まっている。作動では、タービンを全速まで
加速するとき、以下の膨張が観察される。
【0031】(1) 中央タービンロータディスクの熱的成
長、これはゆっくりとしており、10分乃至15分かか
る。 (2) タービンブレード230の熱的成長、これは非常に
速く起こり、数秒しかかからない。 (3) タービンロータ組立体の遠心力による成長、これも
非常に速く起こる。
長、これはゆっくりとしており、10分乃至15分かか
る。 (2) タービンブレード230の熱的成長、これは非常に
速く起こり、数秒しかかからない。 (3) タービンロータ組立体の遠心力による成長、これも
非常に速く起こる。
【0032】エンジンがアイドルスロットルにあり、次
いで全速スロットルを選択したとすると、高温のガスの
噴流がNGV外プラットホーム238上を洗い、これに
よってこのNGV外プラットホーム238及びこのプラ
ットホームの下流フランジ258を非常に速い速度で周
方向に膨張させる。
いで全速スロットルを選択したとすると、高温のガスの
噴流がNGV外プラットホーム238上を洗い、これに
よってこのNGV外プラットホーム238及びこのプラ
ットホームの下流フランジ258を非常に速い速度で周
方向に膨張させる。
【0033】スリッパー要素250は温度の上昇に対す
る応答が比較的ゆっくりとしている。この理由の一つ
は、その周りの冷却空気が燃焼ガス流と比べてゆっくり
と加熱されるためであり、別の理由は伝熱が低いためで
ある。その結果、NGV外プラットホーム238は周方
向にスリッパープレート274よりも大きく膨張し、こ
れに伴って、ドッグ及びスロット288、272を介し
て係合する。図7を調べると、駆動ブロック270の外
方への方向Xでのこの相対運動がスリッパーに設けたド
ッグ288をスロット272上で部分的に上方に移動さ
せ、従ってスリッパーを矢印Yが示すように半径方向外
方に駆動する。スリッパーを、及び従ってシュラウドラ
イナセグメント240をも外方に駆動するこの楔効果は
スロットルの作動後、最初の数秒で起こるということは
明らかである。従って、上述の遷移効果を吸収でき、こ
れによってタービンブレードの先端とシュラウドライナ
との間の最小の隙間が全速スロットルに到達した後、短
時間で起こる。
る応答が比較的ゆっくりとしている。この理由の一つ
は、その周りの冷却空気が燃焼ガス流と比べてゆっくり
と加熱されるためであり、別の理由は伝熱が低いためで
ある。その結果、NGV外プラットホーム238は周方
向にスリッパープレート274よりも大きく膨張し、こ
れに伴って、ドッグ及びスロット288、272を介し
て係合する。図7を調べると、駆動ブロック270の外
方への方向Xでのこの相対運動がスリッパーに設けたド
ッグ288をスロット272上で部分的に上方に移動さ
せ、従ってスリッパーを矢印Yが示すように半径方向外
方に駆動する。スリッパーを、及び従ってシュラウドラ
イナセグメント240をも外方に駆動するこの楔効果は
スロットルの作動後、最初の数秒で起こるということは
明らかである。従って、上述の遷移効果を吸収でき、こ
れによってタービンブレードの先端とシュラウドライナ
との間の最小の隙間が全速スロットルに到達した後、短
時間で起こる。
【0034】従って、及びブレードの先端が通常の通り
にシュラウドライナから僅かに間隔を隔てられている定
常状態に対応して、スリッパー自体がその熱膨張を定常
状態まで続ける。この段階でシュラウドライナは、既に
その定常状態に到達したNGVプラットホーム238に
対して膨張する。従って、楔作用は逆に作用し、スリッ
パー及びライナセグメント240を更に半径方向内方の
状態に戻し先端隙間を更に小さな値まで減少させるこれ
らの要素の周方向成長は温度の上昇及びそれらの熱膨張
率によって制御される。しかしながら、半径方向効果は
傾斜した即ち楔面の角度を変えることによってある程度
変化させることができる。最後に、環状支持体252の
効果を説明する。スリッパー250及び従ってライナセ
グメントが、作動中に状態が変化するときに大きな程度
まで傾かないということが非常に重要である。しかしな
がら、冷却空気圧によるシュラウドライナの背後からの
荷重が支持摩擦に打ち勝つのに十分であり、そのためス
リッパーが常にNGVプラットホームの傾斜した駆動面
に押付けられ、これらの駆動面の移動に追従するという
こともまた重要である。駆動力はスリッパーの一方の軸
線方向端部に作用し、この際、冷却空気圧はスリッパー
の全体に沿って作用する。従って、ライナセグメント2
40を傾けようとする偶力が生じる。スリッパーの支持
体はこの偶力に抗しなければならない。
にシュラウドライナから僅かに間隔を隔てられている定
常状態に対応して、スリッパー自体がその熱膨張を定常
状態まで続ける。この段階でシュラウドライナは、既に
その定常状態に到達したNGVプラットホーム238に
対して膨張する。従って、楔作用は逆に作用し、スリッ
パー及びライナセグメント240を更に半径方向内方の
状態に戻し先端隙間を更に小さな値まで減少させるこれ
らの要素の周方向成長は温度の上昇及びそれらの熱膨張
率によって制御される。しかしながら、半径方向効果は
傾斜した即ち楔面の角度を変えることによってある程度
変化させることができる。最後に、環状支持体252の
効果を説明する。スリッパー250及び従ってライナセ
グメントが、作動中に状態が変化するときに大きな程度
まで傾かないということが非常に重要である。しかしな
がら、冷却空気圧によるシュラウドライナの背後からの
荷重が支持摩擦に打ち勝つのに十分であり、そのためス
リッパーが常にNGVプラットホームの傾斜した駆動面
に押付けられ、これらの駆動面の移動に追従するという
こともまた重要である。駆動力はスリッパーの一方の軸
線方向端部に作用し、この際、冷却空気圧はスリッパー
の全体に沿って作用する。従って、ライナセグメント2
40を傾けようとする偶力が生じる。スリッパーの支持
体はこの偶力に抗しなければならない。
【0035】スリッパーの半径方向フランジが、例え
ば、位置決めスロットに嵌まっているとすると、フラン
ジのスロットの口の圧縮力及びスロットのフランジの端
部の圧縮力の夫々によって必要な反偶力をつくりだすこ
とができる。傾くことを阻止することができるが、これ
らの係合による摩擦が半径方向調整の適正な作動を可能
にするのに十分小さいということは保証されない。本発
明の構成では、スリッパー要素は、フィンガ316への
ボルト止め連結部によって支持され且つ支持体252の
外壁312の端面に対する当接即ち圧縮係合によって一
方の側から支持されている。偶力がライナ及びスリッパ
ー組立体を傾けようとするとき、これはフィンガ316
の張力及び外支持壁312の圧縮から生じる偶力により
この偶力の釣合いをとることができる。更に、フィンガ
316は、作動中の僅かな撓みによるスリッパーの半径
方向のずれを吸収でき、外圧縮係合部を除いて摩擦摺動
が全く必要とされない。従って、積極的な半径方向調節
を行うことができるレベルまで摩擦を下に保つことがで
きる。
ば、位置決めスロットに嵌まっているとすると、フラン
ジのスロットの口の圧縮力及びスロットのフランジの端
部の圧縮力の夫々によって必要な反偶力をつくりだすこ
とができる。傾くことを阻止することができるが、これ
らの係合による摩擦が半径方向調整の適正な作動を可能
にするのに十分小さいということは保証されない。本発
明の構成では、スリッパー要素は、フィンガ316への
ボルト止め連結部によって支持され且つ支持体252の
外壁312の端面に対する当接即ち圧縮係合によって一
方の側から支持されている。偶力がライナ及びスリッパ
ー組立体を傾けようとするとき、これはフィンガ316
の張力及び外支持壁312の圧縮から生じる偶力により
この偶力の釣合いをとることができる。更に、フィンガ
316は、作動中の僅かな撓みによるスリッパーの半径
方向のずれを吸収でき、外圧縮係合部を除いて摩擦摺動
が全く必要とされない。従って、積極的な半径方向調節
を行うことができるレベルまで摩擦を下に保つことがで
きる。
【0036】シュラウドライナセグメント240がスリ
ッパーによって一方の側のみから支持されるため、例え
ばの組み立て及び取り外しが容易になる。特に、スリッ
パー及びシュラウドライナをNGVセグメント232と
ともに及び恐らくはスラストコーン248もともにモジ
ュールとして組み立てることができ、次いで、シュラウ
ドライナを現場で機械加工することができる。この手段
により、モジュールの種々の部品の多数の寸法上の許容
差及び同心性の許容差を無視することができ、非常に簡
単に製造できる。
ッパーによって一方の側のみから支持されるため、例え
ばの組み立て及び取り外しが容易になる。特に、スリッ
パー及びシュラウドライナをNGVセグメント232と
ともに及び恐らくはスラストコーン248もともにモジ
ュールとして組み立てることができ、次いで、シュラウ
ドライナを現場で機械加工することができる。この手段
により、モジュールの種々の部品の多数の寸法上の許容
差及び同心性の許容差を無視することができ、非常に簡
単に製造できる。
【図1】航空機用ガスタービンエンジンの全体構成を示
す概略部分断面図である。
す概略部分断面図である。
【図2】エンジンの高圧タービン段のノズル案内ベーン
及びシュラウドライナの近傍の全体断面図である。
及びシュラウドライナの近傍の全体断面図である。
【図3】第2図のD−D線での図である。
【図4】シュラウドライナのところにある冷却管を示す
第2図から周方向に移動した概略断面図である。
第2図から周方向に移動した概略断面図である。
【図5】図2の矢印Cの方向から見た図である。
【図6】ノズル案内ベーン及びプラットホームユニッ
ト、及びスラストコーンの取付け方法を示す、図2の矢
印Aの方向から見た図である。
ト、及びスラストコーンの取付け方法を示す、図2の矢
印Aの方向から見た図である。
【図7】ノズル案内ベーンプラットホーム及びその関連
した冷却管を示す、図3の矢印Jの方向から見た図であ
る。
した冷却管を示す、図3の矢印Jの方向から見た図であ
る。
【図8】上流から(図2の矢印Bの方向から)見た二つ
のスリッパー要素を示す図である。
のスリッパー要素を示す図である。
【図9】隣接したスリッパー間の端連結部を示す図4の
矢印Eの方向から見た図である。
矢印Eの方向から見た図である。
【図10】隣接したスリッパー間の端連結部を示す平面
図である。
図である。
【図11】スリッパーの後方にあるスラストコーンの連
結部を示す図4のH−H線での断面図である。
結部を示す図4のH−H線での断面図である。
【図12】連結部の(Gに沿った)半径方向内方の図で
ある。
ある。
【図13】シュラウドライナセグメントの周方向断面図
である。
である。
【図14】スリッパーとノズル案内ベーンプラットホー
ムとの間の楔係合の軸線方向から見た概略図である。
ムとの間の楔係合の軸線方向から見た概略図である。
210 ガスタービンエンジン 230 タービンブレード 232 ノズル案内ベーンセグメント 234 案内ベーン 236 内側プラットホーム 238 外側プラットホーム 240 シュラウドライナセグメント 242 主ケーシング 244 外ケーシング要素 248 スラストコーン 250 スリッパー要素 252 環状支持体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン、フレデリック、レオナード イギリス国エイボン、ブリストル、フラン プトン、コトレル、チャーチ、ロード、 390
Claims (15)
- 【請求項1】主ケーシング、タービンブレード、及びブ
レードの先端の半径方向に配置され且つブレードの先端
を包囲するセグメントに別れた円筒形ライナを有するガ
スタービンエンジンの、ブレードとライナとの間の半径
方向の膨張の差を補償するための装置において、ライナ
と軸線方向に隣接したシュラウド構造を有し、このシュ
ラウド構造は、前記シュラウド構造の周方向への熱的成
長によりライナセグメントが前記隣接したシュラウド構
造に対して半径方向に移動するようにライナを前記構造
に連結するための半径方向に延びる連結手段を有する、
装置。 - 【請求項2】軸線方向に隣接したシュラウド構造がノズ
ル案内ベーンの外側プラットホームで形成される、請求
項1に記載の装置。 - 【請求項3】前記連結手段が前記シュラウド構造の半径
方向外方に位置決めされたスリッパー要素によって形成
され、作動中に前記シュラウド構造よりも更にゆっくり
と周方向に膨張するようになっている、請求項1に記載
の装置。 - 【請求項4】スリッパー要素及び前記シュラウド構造で
ある二つの部品間の周方向への熱膨張速度の差が前記部
品間のスリップ界面によって相対的な半径方向移動に変
換され、周方向の膨張差が生じたときに前記スリップ界
面に沿って部品のうちの一方の係合部分が載ることがで
き、前記スリップ界面は接線方向に対して傾斜してい
る、請求項3に記載の装置。 - 【請求項5】他方の部品の凹部の相補的な傾斜した面と
係合する傾斜したスリップ面を備えた一方の部品の一つ
又はそれ以上のドッグによってスリップ界面が形成され
ている、請求項4に記載の装置。 - 【請求項6】各ライナセグメントには前記スリッパー要
素が夫々設けられ、スリッパー要素はライナセグメント
から実質的に分離されているが、ライナセグメントがス
リッパーの膨張と矛盾することなく周方向に自由に膨張
できるようにライナセグメントに固定されている、請求
項5に記載の装置。 - 【請求項7】スリッパー要素は、半径方向外方に延びる
脚部とライナセグメントを固定するための手段を備えた
軸線方向に延びる脚部とを有する全体にL字形の断面を
有し、スリッパー要素は半径方向外方に延びる脚部によ
って主ケーシングに支持されることができ、半径方向外
方に延びる脚部はシュラウド構造と係合するためのスリ
ップ界面を支持する、請求項4乃至6のうちのいずれか
一項に記載の装置。 - 【請求項8】各半径方向に移動自在のライナセグメント
はこのセグメントと一体の又はこのセグメントに固定さ
れた半径方向に延びるキャリヤ部品で支持され、このキ
ャリヤ部品には、偶力を支持できるように、キャリヤ部
品の一方の軸線方向側部から半径方向に間隔を隔てられ
た位置でキャリヤ部品と係合する主支持体が設けられ、
前記主支持体は、キャリヤ部品を第1係合位置で第1の
圧縮力支持係合をなして係合させ、第2係合位置で、第
2の係合位置で撓んで支持体に対するライナセグメント
の半径方向移動に追従するように半径方向に可撓性の支
持体の第2の張力支持部品と係合させる、請求項1乃至
7のうちのいずれか一項に記載の装置。 - 【請求項9】支持体の圧縮力支持部品が第1位置でキャ
リヤ部品と摺動係合する、請求項8に記載の装置。 - 【請求項10】主支持体は、可動のライナセグメントの
組の全てを支持するようにタービンの周りに延びる環状
構造を有する、請求項8又は9に記載の装置。 - 【請求項11】キャリヤ部品は、ライナセグメントの一
方の軸線方向縁部にある又はこの縁部に向かうスリッパ
ー要素である半径方向フランジで形成されている、請求
項8乃至10のうちのいずれか一項に記載の装置。 - 【請求項12】キャリヤ部品はライナセグメントの上流
側にあり、主支持体は下流側用のキャリヤ部品と係合す
る、請求項11に記載の装置。 - 【請求項13】主支持体の張力部品は、主支持体の本体
部分から延び且つ自由端がキャリヤに固定されるように
なった軸線方向に延びる可撓性フィンガを有する、請求
項8乃至12のうちのいずれか一項に記載の装置。 - 【請求項14】支持体の圧縮部品は、軸線方向に延び且
つキャリヤに当接する連続した壁である、請求項8乃至
13のうちのいずれか一項に記載の装置。 - 【請求項15】主支持体は矩形断面を持つ環帯であり、
矩形の外側は圧縮係合用の円筒形壁であり、内側には伸
長性のある可撓性フィンガが間歇的に設けられ、一方の
軸線方向端部は開放しており且つキャリヤに向かってお
り、他方の端部はキャリヤ面に平行であり且つ内側部品
と外側部品とを互いに一体に連結する本体を形成する、
請求項8乃至14のうちのいずれか一項に記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB9121386A GB2260371B (en) | 1991-10-09 | 1991-10-09 | Turbine engines |
GB9121386.8 | 1991-10-09 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
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Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4297989A Pending JPH06193469A (ja) | 1991-10-09 | 1992-10-09 | タービンエンジン |
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JP (1) | JPH06193469A (ja) |
DE (1) | DE69205656T2 (ja) |
GB (1) | GB2260371B (ja) |
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DE102007039175A1 (de) | 2007-08-20 | 2009-07-02 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Gasturbinenschaufel |
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US11346251B1 (en) | 2021-05-25 | 2022-05-31 | Rolls-Royce Corporation | Turbine shroud assembly with radially biased ceramic matrix composite shroud segments |
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1991
- 1991-10-09 GB GB9121386A patent/GB2260371B/en not_active Expired - Fee Related
-
1992
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- 1992-10-01 US US07/955,026 patent/US5295787A/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-10-09 JP JP4297989A patent/JPH06193469A/ja active Pending
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