JPH06193469A

JPH06193469A - タービンエンジン

Info

Publication number: JPH06193469A
Application number: JP4297989A
Authority: JP
Inventors: Peter John Maggs; ピーター、ジョン、マッグス; John Frederick Leonard; ジョン、フレデリック、レオナード
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1991-10-09
Filing date: 1992-10-09
Publication date: 1994-07-12
Also published as: DE69205656T2; GB9121386D0; EP0536927A1; DE69205656D1; US5295787A; EP0536927B1; GB2260371B; GB2260371A

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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全体構成を示
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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図１２】連結部の（Ｇに沿った）半径方向内方の図で
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。

【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。

【符号の説明】

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

【特許請求の範囲】

【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。