JPS61157703A - 回転機械用ステータ組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、作動媒体ガスのための流路を有する型式の軸
流回転機械に係り、更に詳細にはステータベーンの列、
ステータベーンの列のための支持体・、及び作動媒体流
路の近傍に延在する冷却空気のための漏洩経路に係る。

本発明は軸流ガスタービンエンジンの技術分野に於ける
研究の結果考え出されたものであるが、本発明は回転機
械を使用する伯の技術分野にも適用されてよいものであ
る。

背景技術 一般に軸流ガスタービンエンジンは圧縮セクションと燃
焼セクションとタービンセクションとを有している。作
動媒体ガスのための環状の流路がエンジンのこれらのセ
クションを貫通して軸線方向に延在している。作動媒体
流路の周りには作動媒体ガスをその流路内に閉込め作動
媒体ガスをその流路に沿って導くステータ組立体が延在
している。

ガスはその流路に沿って流される過程に於て圧縮セクシ
ョンに於て加圧され、燃焼セクションに於て燃料と共に
燃焼され、これによりガスにエネルギが付与される。か
くして生じる高温の加圧されたガスはタービンセクショ
ンを経て流れる過程に於て膨張され、これにより有用な
仕事が発生される。かかる仕事の主要な部分はフリータ
ービンを駆動し又は航空機用の推力を発生させるべく出
力として使用される。

タービンセクションにより発生された仕事の残りの部分
は出力としては使用されない。かかる残りの部分はエン
ジンの圧縮セクションに於て作動媒体ガスを圧縮するた
めに使用される。エンジンにはかかる仕事をタービンセ
クションより圧縮セクションへ伝達するロータ組立体が
設けられている。ロータ組立体は作動媒体ガスより仕事
を受ける数列のロータブレードをそのタービンセクショ
ンに有している。ロータブレードは作動媒体流路を横切
って半径方向外方へ延在するエーロフオイルを有してお
り、該１−ロフオイルは作動媒体ガスより仕事を受けて
回転軸線の周りにロータ組立体を回転駆動すべく近づい
てくる作動媒体ガスの流れに対し傾斜されている。ステ
ータ組立体はロータブレードの列の間にて作動媒体流路
を横切って半径方向内方へ延在する数列のステータベー
ンを有している。ステータベーンはそれらへ流れる作動
媒体ガスの流れを成る所望の角度にてロータブレードへ
導く。

更にステータ組立体はアウタケースと、該アウタケース
より支持され作動媒体流路の周りに周縁方向に延在する
数列の壁セグメントとを含んでいる。壁セグメントは作
動媒体ガスをその流路に閉込めるべく作動媒体流路に近
接して配置されている。これらの壁セグメントは互いに
周縁方向に隔置されて間隙Ｇを郭定する半径方向面を有
している。間隙Ｇはアウタケースが加熱されることによ
り膨張し、或いは冷却されることにより収縮するので、
エンジンの運転条件に応答して壁セグメントの列の直径
が変化することを受入れるために設けられている。

現代のガスタービンエンジンに使用されるステータベー
ンの幾つかの例が米国特許第３，９８９゜４１０号及び
同第４．００５．９４６号に開示されている。これらの
構造体に於ては、タービンセクション内の第一の列のス
テータベーンは第一の列のロータブレードと燃焼室の下
流側端部との間にて軸線方向に延在している。かかるエ
ンジンに於ては、薄いシート金属シールが燃焼室とステ
ータベーンとの間に延在して作動媒体流路の境界を郭定
している。ステータベーンはそれを支持すべくアウタケ
ース（エンジンケース）より延在するアウタ支持体又は
インナ支持体の何れかに剛固にボルト締結されている。

インナ支持体及びアウタ支持体の半径方向及び軸線方向
の熱膨張が相違するので、ステータベーンをインナ支持
体及びアウタ支持体の両方に固定的に連結することはで
きず、ステータベーンはインナ支持体とアウタ支持体と
の間の相対運動が可能であるよう取付けられなげればな
らない。

上述の米国特許第４．００．５．９４６号に記載された
ステータベーンはアウタ支持体に剛固にボルト締結され
、インナ支持体に半径方向に１習動可能に係合している
。支持体のリーディングエツジｍ域はシート金属部材２
０の如くステータベーンを燃焼セクションに連結する可
撓性を有するシート金属材料を担持しているので実質的
に支持されていない。また上述の米国特許第３．９８９
．４１０号に記載されたベーン構造体はアウタ支持体に
ボルト締結され環状フランジにてインナ支持体に摺動可
能に係合する同様の要領にて支持されている。上述の米
国特許第４，００５，９４６号に於ては、ステータベー
ンの内部を冷却すべく上流側導管４８を経てステータベ
ーンへ冷却空気が導かれるようになっている。冷却空気
はガスタービンエンジン内の下流側領域へ後方へ導かれ
、これによりアウタエアシールセグメントの如きエンジ
ンの隣接する部分を更に冷却するようになっている。従
って冷却空気が作動媒体流路内へ漏洩することを阻止す
べくエンジンの互いに隣接する構成要素を気密的に接触
させることが望ましい。

冷却空気を使用すれば冷却されないエーロフオイルの場
合にしてステータベーンのエーロフオイルの寿命が増大
されるので冷却空気を使用することは許容されるが、冷
却空気を使用するとエンジンの運転効率が低下する。か
かる運転効率の低下はエンジンの有用な仕事の一部が圧
縮セクションに於て冷却空気を加圧するために使用され
、そのため出力として使用し得る有用な仕事の量が減少
することにより発生する。運転効率を増大させる一つの
方法はエンジン内の冷却空気流路よりの冷却空気の漏洩
を低減することである。運転効率を増大させる他の一つ
の方法は、同量の冷却空気を使用して増大された冷却が
得られるよう、或いは少量の冷却空気を使用して同量の
冷却が得られるよう、冷却空気をより一層効果的に使用
することである。

特に、ステータベーンの周縁方向に延在する部分とこれ
に隣接する支持構造体との間を気密的にシールしつつ、
インナ支持体とアウタ支持体との間の熱膨張差を受入れ
、しから軸線方向の成長の差を受入れ得るようステータ
ベーンが軸線方向に傾斜することを許し、半径方向の膨
張差を受入れ得るようステータベーンが半径方向へ摺動
することを許すようにすることが望ましい。更にステー
タベーンとこれに隣接するステータ構造体との間に延在
する漏洩経路に沿って流れる冷却空気を偏向して冷却空
気が直接作動媒体流路へ流入する場合に比してより有効
に冷却空気を使用し、また−列のステータベーンのため
のインナ支持体とアウタ支持体との間の軸線方向及び半
径方向の成長の差を受入れつつ漏洩経路の大きさを低減
することが望ましい。

発明の開示 本発明によれば、−列のステータベーンの各ベーンは下
流側インナフランジに於てインナ支持体にボルト締結さ
れ、周縁方向への運動をＩＩ止すべく下流側インナフラ
ンジより軸線方向に隔置された上流側アウタフランジに
於て半径方向にスプライン接続され、隣接するステータ
構造体とシール接触した状態にて周縁方向に延在する第
三の面に於てアウタ支持体に摺動可能に係合するよう構
成される。

本発明の一つの実施例によれば、前記第三の面は第三の
フランジに設けられる。

本発明の一つの実施例によれば、第三のフランジは、ス
テータベーンに半径方向に摺動可能に係合ずべくステー
タベーンの周りに周縁方向に延在し下流側の面に於゛（
周縁方向にシール接触するようアウタ支持体に対し後方
へ付勢された下流側アウタフランジである。

本発明の一つの主要な特徴は、インナ支持体に固定的に
ボルト締結されるステータベーンである。

本発明の他の一つの特徴は、アウタ支持体とステータベ
ーンの上流側アウタフランジのとの間のスプライン型接
続部である。一つの実施例に於ては、スプライン型接続
部は下流側インナフランジのボルト締結部とは反対のス
テータベーンの側（−Ｅ流側）に設けられる。また一つ
の実施例に於ては。

下流側アウタフランジは周縁方向に延在し、アウタ支持
体は環状溝により下流側アウタフランジを受入れるよう
構成される。下流側アウタフランジはアウタ支持体がス
テータベーンの下流側アウタフランジにシール可能に係
合することを可能にする下流側面を有している。他の一
つの実施例に於ては、互いに隣接するベーンの下流側イ
ンナフランジにオーバラップする周縁方向に延在するリ
ングが下流側インナフランジをシール可能に押圧してお
り、また下流側インナフランジの周縁を横切る軸線方向
の拘束を与えるべく隣接するボルトの間に延在している
。

本発明の一つの主要な利点は、ステータベーンの周縁方
向に延在する而（下流側アウタフランジの下流側の半径
方向面）とステータベーンに係合する周縁方向に延在す
るシール面〈アウタ支持体の環状面の下流側の半径方向
面）との間に漏洩経路が形成されることを回避すべく作
動力に応答してステータベーンの回動を拘束することに
より得られるエンジンの運転効率である。本発明の他一
つの利点は、ステータベーンの両端に設けられたインナ
支持体とアウタ支持体との間の軸線方向及び半径方向の
成長を許しつつステータベーンを剛固に支持し、しかも
スプライン型接続部をステータベーンの回動中心より軸
線方向にｗＡＷｌすることによってスプライン型接続部
がステータベーンの回動能力に及ぼす影響を低減するこ
とにより得られるステータベーンの使用寿命である。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。

発明を実施するための最良の形態 第１図は燃焼セクション１０の一部及びタービンセクシ
ョン１２の一部を示す本発明のガスタービンエンジンの
実施例を示す部分断面図である。

燃焼セクション及びタービンセクションは回転軸１＊Ａ
ｒの周りに配置されている。作動媒体ガスのための環状
の流路１４が回転軸線Ａｒの周りにてエンジンを貫通し
て延在している。ロータ組立体１６も回転軸線の周りに
てエンジンを貫通して軸線方向に延在しており、ステー
タ組立体１８もロータ組立体の周りにてエンジンを貫通
して軸線方向に延在している。

タービンセクション１２に於ては、ロータ組立体１６は
一つのロータブレード２２により示されている如きロー
タブレードの列を含んでいる。このロータブレードの列
は作動媒体流路１４を横切って半径方向外方へ延在して
いる。ステータ組立体１８は作動媒体流路の周りに周縁
方向に延在するエンジンケース２４と、該エンジンケー
スより半径方向内方へ隔置された壁２６とを含んでいる
。

流路２８により示されている如き冷却空気のための少な
くとも一つの一次流路が壁２６とエンジンケース２４と
の間にてエンジンを貫通して軸線方向に延在している。

壁２６はロータブレード２２に間近に近接した位置にて
作動媒体流路の周りに周縁方向に延在しており、これに
より作動媒体流路の外周の境界を郭定している。壁２６
はロータブレード２２の周りに周縁方向に延在するアウ
タエアシール３２を含んでいる。アウタエフシールは一
つのシールセグメント３４により示されている如き複数
個の円弧状のシールセグメントの列にて形成されており
、ロータブレードの列の周りに周縁方向に延在している
。下流側支持体３６及び下流側支持体３８がエンジンケ
ース２４より半径方向内方へ延在し、ロータブレードの
列に間近に近接した位置にアウタエフシール３２を支持
し且位置決めしている。

上流側支持体及び下流側支持体はそれらのフープ強さを
低減すべく複数個のセグメントに分割されていてよい。

！！２６は一つのステータベーン４２により示されてい
る如き一列のステータベーンを含んでおり、各ステータ
ベーンは作動媒体流路１４を横切って半径方向内方へ延
在している。ステータベーンの列はアウタエアシール３
２に近接し且アウタエアシールより隔置されており、ア
ウタエアシールとの間に作動媒体流路より半径方向外方
に位置する領域４４を郭定している。環状のスプリング
シール４５がアウタエアシールのための上流側支持体３
６とステータベーン４２の列との間に延在しており、こ
れにより冷却空気のための一次流路２日より冷却空気が
漏洩することが阻止されるようになっている。

各ステータベーン４２はプラットフォーム４６と、作動
媒体流路を横切って半径方向内方へ延在する一つ又はそ
れ以上のエーロフオイル４８と、該エーロフオイルに固
定されたシュラウド５２とを有している。シュラウド５
２はナイフェツジシール５３を有しており、該シールは
ロータブレードに間近に近接した位置まで半径方向内方
へ延在し、これにより作動媒体流路より作動媒体ガスが
漏洩することを阻止するようになっている。

更にステータ組立体１８はインナ支持体５４及びアウタ
支持体５６の如くステータベーンの列を支持する手段を
含んでいる。インナ支持体５４は中間部材及び他の部材
（図示仕ず）を介してエンジンケース２４に取付けられ
ている。インナ支持体は燃焼セクションより内方へ隔置
されており、該燃焼セクションに対し周縁方向に延在し
ており、これにより冷却空気のためのインナ流路６０を
郭定している。インナ支持体５４は作動媒体流路１４の
周りに周縁方向に延在する環状プレート６２を含んでい
る。プレート６２は上流側方向へ面しインナ支持体がス
テータベーン４２に係合することを可能にする半径方向
面６４を有している。

アウタ支持体５６は環状をなしており、環状フランシロ
６と円筒形セクション６８と切頭円錐形セクション７２
とを有している。これらのセクションは互いに一体をな
しており、一つの一体的構造体を構成している。かかる
一体内構造はアウタ支持体５６が一体構造であること・
により達成されているが、アウタ支持体が一つの部材と
して作用するよう支持体を設計することにより達成され
てもよい。

アウタ支持体５６はエンジンケース２４より軸線方向及
び半径方向内方へ延在しており、これにより冷却空気の
ための一次流路２８を成る静圧にて冷却空気が流れる高
圧領域７４とより低い静圧にて冷却空気が流れる低圧領
域７６とに分割している。複数個の計量孔７８ａ及び７
８ｂが高圧゛領域７４を低圧領域７６と流体的に連通接
続している。アウタ支持体は冷却空気のための一次流路
の上流側部分により形成された高圧領域７４の境界を第
一の而８０により郭定しており、冷却空気のための一次
流路の下流側部分により形成された隣接する低圧領域７
６の境界を第二の而８２により郭定している。

アウタ支持体５６はエンジンケース２４より片持式にス
テータベーン４２を支持している。アウタ支持体は内向
きの環状溝８４を有している。溝８４の境界は互いに隔
置された一対の半径方向面８６及び８８と軸線方向面９
２とにより郭定されている。上流側の半径方向面８６は
下流側へ面しており、下流側の半径方向面８８は上流側
へ而しており、軸線方向面９２は半径方向内方へ面して
いる。複数個のオリフィス９４がアウタ支持体５６を貫
通して延在しており、これにより環状溝８４を低圧領域
７６と流体的に連通接続している。

更にアウタ支持体５６は互いに隔置されて周縁方向に延
在する複数個の上流側フランジ９６を含んでいる。これ
らのフランジはスプライン型接続部９８に於てステータ
ベーンの列のステータベーン４２に係合し得るよう構成
されている。各フランジは上流側面１００を有している
。この上流側面１００は環状溝８４を郭定する下流側の
半径方向面８８より軸線方向距離Ｌ＋だけ軸線方向に隔
置されている。ステータベーン４２は下流側面１０２を
有しており、該下流側面は下流側の半径方向面８８より
距離りまたけ隔置されている。ステータベーン４２が後
方へ移動して下流側の半径方向面８８に当接係合すると
フランジ９６とステータベーンとの間に軸線方向の間隙
が存在するよう、距離［２は距離Ｌ１よりも大きく設定
されている。

ステータベーンの列の各ステータベーン４２はインナ支
持体５４とアウタ支持体５６との間に延在している。各
ステータベーンは吸入側１０４と圧力側１０６とを有し
ている。インナシュラウド５２は上流側インナフランジ
１０８と下流側インナフランジ１１２とを有している。

これらのフランジはステータベーンの周りに周縁方向に
延在している。図示の如く、上流側インナフランジ１０
８は可撓性を有するシート金属シール１１４に係合して
いる。シール１１４はインナ支持体５４に取付けられて
おり、また周縁方向に延在して下流側インナフランジ１
１２に気密的に係合し、これにより冷ｎ１空気のための
インナ流路６０より冷却空気が漏洩することを阻止する
ようになっている。

下流側インナフランジ１１２は孔１１６によりナツト及
びボルト組立体１１８の如き締結要素を受入れるように
なっている。周縁方向に延在する完全なリング１２０が
各ステータベーンのインナフランジ１１２上に延在して
おり、該インナフランジをリング１２０とインナ支持体
５４の環状プレート６２との間に軸線方向に拘束してい
る。

各ステータベーン４２は下流側アウタフランジ１２２及
び上流側アウタフランジ１２４の如きフランジによりア
ウタ支持体５６に係合し得るようになっている。上流側
アウタフランジ１２４は下流側インナフランジより半径
方向外方へ隔置されており、また下流側インナフランジ
及び下流側アウタフランジより軸線方向前方へ隔置され
ている。

上流側アウタフランジ１２４は溝１２５によりスプライ
ン型接続部９８を介してアウタ支持体５６に設けられた
上流側フランジ９６に摺動可能に係合するようになって
いる。下流側アウタフランジ１２２は小さい距離だけ下
流側インナフランジ１１２より半径方向外方へ隔置され
ており且軸線方向後方へ隔置されている。下流側アウタ
フランジは環状溝８４内を周縁方向に延在している。下
流側アウタフランジは一対の半径方向面１２６及び１２
８を有している。上流側の半径方向面１２６は上流側方
向へ而しており、下流側の半径方向面１２８は下流側方
向へ面している。これらの半径方向面の間に軸線方向面
が延在しており、該軸線方向面は環状溝８４の軸線方向
面９２より半径方向に隔置されて該半径方向面との間に
環状の中間室１３２を郭定している。この環状の中間室
１３２はアウタ支持体５６に設けられたオリフィス９４
を経て冷却空気のための低圧領域７６と流体的に連通し
ている。、環状溝と下流側アウタフランジの面との間の
公差により、上流側の半径方向面８６とフランジの上流
側へ面する半径方向面１２６との間には小さい間隙が存
在している。

第２図は燃焼セクション１０の一部及びシート金属シー
ル１１４が明瞭化の目的で破断された状態にて互いに隣
接する一対のステータベーン４２を示す正面図である。

周縁方向に延在するリング１２０も隣接するステータベ
ーンの下流側インナフランジに対するリングの関係を示
すべく破断されている。図に於て仮想線にて示されてい
る如く、リング１２０は、隣接する下流側インナフラン
ジ１１２に設けられた孔１１６を貫通するボルトにより
、リングがボルト締結位置に於けるのみならず、下流側
インナフランジの互いに隣接するボルト締結位置の間に
延在する部分に対してもクランプ作用を及ぼすよう、各
インナフランジーヒに延在している。

隣接するステータベーンは周縁方向に互いに隔置されて
、それらの間にステータベーンの列の直径の変化を受は
入れるための周縁方向の小さい間隙Ｇを郭定している。

第１図及び第２図に示されたフエデーシール溝１３６内
に延在する可撓性を有するシールプレート１３４（フェ
ザ−シール）が互いに隣接するインナシュラウド５２の
間、豆いに隣接するプラットフォーム４６の間、互いに
隣接する下流側アウタフランジ１２２の間に延在してお
り、これによりこれらの位ｒより冷却空気が漏洩するこ
とが阻止されるようになっている。

各下流側インナフランジ１１２は周縁方向の長さＬ　ｉ
ｄに亙りステータベーン４２の周りに周縁方向に延在し
ている。この周縁方向長さは三つのセクションに分割さ
れており、各セクションは隣接するセクションの長さに
ほぼ等しい長さを有している。下流側インナフランジは
ステータベーンの吸入側１０４に近接する第一のセクシ
ョン１４２と、ステータベーンの圧力側１０６に近接す
る第二のセクション１４４とを含んでいる。第一のセク
ションと第二のセクションとの間には中央セクション１
４６が延在している。第一のセクション１４２は下流側
インナフランジに設けられた孔１１６によりナツト及び
ボルト組立体１１８を受入れるようになっている。ナツ
ト及びボルト組立体１１８はステータベーン４２が軸線
方向、周縁方向、半径方向に運動しないよう、第一の点
、即ち点へに於てインナフランジを拘束している。

上流側アウタフランジ１２４は周縁方向長さＬＯＵに亙
りステータベーンの周りに周縁方向に延在している。下
流側インナフランジ１１２と同様、上流側アウタフラン
ジ１２４はステータベーンの吸入側１０４に近接する第
一のセクション１４８を有しており、またステータベー
ンの圧力側１０６に近接する第二のセクション１５２を
有している。第一のセクションと第二のセクションとの
間には中央”セクション１５４が延在している。第二セ
クション１５２は半径方向に延在する溝１５６によりス
プライン型接続部９８を介してアウタ支持体５６に設け
られた上流側フランジ９６の一つに係合し得るようにな
っている。ステータベーンは半径方向にはスプライン型
接続部を介してアウタ支持体５６に摺動可能に係合し、
周縁方向にはアウタ支持体に当接し得るようになってい
る。スプライン型接続部９８はピン１５８と拡径された
ピンとして作用するブッシング１６２とを含んでいる。

ピン１５８はアウタ支持体５６に設けられた上流側フラ
ンジ９６に固定されており、半径方向溝１５６内に延在
している。尚スプライン型接続部はステータベーンに固
定されフランジに設けられた溝に係合するビンにて形成
されてもよい。

図示の如くピン１５８にはポル）−１６４及びスプリン
グ１６５が設けられている。スプリング１６５は環状溝
８４の下流側の半径方向面８８に対しステータベーンを
後方へ付勢すべく組付時に圧縮される。

第３図は第二の点Ｂに於てビン１５８及び半径方向溝１
５６の組合せにより形成されたスプライン型接続部９８
に対する第一の点Ａに於ける下流側インナフランジ内の
ナツト及びボルト組立体１１８の関係を示す第２図の線
３−３に沿う拡大部分図である。これらの締結要素はス
テータベーンを周縁方向に運動しないよう拘束する主要
な手段である。ピン１５８と半径方向溝１５６との間の
スプライン型接続部９８に公差が必要であるので、ステ
ータベーンは点Ｂに於て僅かな量だけ周縁方向に運動し
得るようになっている。かかる周縁方向の僅かな量の運
動により、ステータベーンはほぼＲに等しい水平成分を
有する半径にで第一の点Ａの周りに回動する。点Ｂに於
けるかかる運動によりステータベーンは前後方向に運動
する。この運動は点Ｃに於ける下流側アウタフランジ１
２２の前後方向の運動を含んでいる。

第４図は環状溝８４に対する下流側アウタフランジ１２
２の関係を示すべく隣接する構造体と共に下流側アウタ
フランジを示す第２図の８１４−４に沿う拡大部分断面
図である。ステータベーン４２が点Ａの周りに回動をす
ると、下流側アウタフランジ１２２は点Ｃの周りに回動
し、フランジの下流側の半径方向面１２８と環状溝の上
流側方向へ面する半径方向面８８との間に三角形の小さ
い漏洩領域（図に於ては明瞭化の目的で誇張されている
）が形成される。

ガスタービンエンジンの運転中には、冷却空気が一次流
路２８に沿って高圧領域７４内へ流される。この高圧領
域は冷却空気を冷却可能なステータベーン４２へ供給す
べくステータベーンの列の下方に周縁方向に延在する第
一の室である。更に一次流路２８は環状の７ウタ支持休
５６より半径方向外方に位置する低圧領域７６内へ延在
している。この低圧領域の境界は上流側支持体３６、ア
ウタエアシール３２、アウタ支持体５６と上流側支持体
３６との間に延在するスプリングシール４５とにより郭
定されている。インナ支持体５４、アウタ支持体５６、
エンジンケース２４、ステータベーン４２の列、アウタ
エアシール３２を含むタービンセクションの種々の構成
要素は、作動媒体ガスにより加熱され、冷部空気により
冷却される。

エンジンのこれらの構成要素は作動媒体ガスによる加熱
及び冷却空気による冷却に対し種々の速度にて熱的に応
答する。それらの構成要素の熱的応答に影響する因子は
、それらの構成要素の熱容量、それらの構成要素のａＳ
のガス及び冷却空気に対する露呈を含んでいる。例えば
ステータベーン４２の列の如き構成要素は作動媒体ガス
に密に接触し、従って作動媒体流路１４より隔置され冷
却空気中に浸されるエンジンケース２４及び支持体５４
．５６よりもより迅速に応答する。その結果アウタ支持
体、インナ支持体、ステータベーンの列はガス流濃度の
変化に応答して種々の速度にて軸線方向及び半径方向に
成長する。例えばインナ支持体及びアウタ支持体は互い
に他に対し半径方向及び軸線方向へ移動し、これにより
ステータベーンを前後方向へ傾斜させる。かかる半径方
向及び軸線方向の運動は、下流側アウタフランジ１２２
と環状溝８４の半径方向面８６との閤の軸線方向の間隙
Ｃａ、ステータベーンのフランジと７ウタ支持体との間
の半径方向に摺動可能な係合°、作動媒体ガスがステー
タベーンの問を流れる際に作動媒体ガスによりステータ
ベーンの列に及ぼされる作動力に応答してステータベー
ンが後方へ僅かに移動調節し得る能力により受入れられ
る。環状溝８４の下流側の半径方向面８８と上流側フラ
ンジ９６の上流側面１００との間の距離Ｌ１は下流側ア
ウタフランジ１２２の下流側の半径方向面１２８と上流
側アウタフランジ１２４の下流側の半径方向面１０２と
の間の距１ｂよ、りも小さいので、ステータベーンは作
動力に応答して軸線方向後方へ移動し、これにより環状
溝８４の下流側の半径方向面８８を気密的に押圧する。

しかし作動媒体ガスにより及ぼされる作動力はステータ
ベーンを下流側の半径方向面８８より離れる方向へ回動
させる方向にも作用し、かかるベーンの回動に対する抵
抗がスプライン型接続部９８及び下流側インナフランジ
１１２に設けられたナツト及びボルト組立体１１８の周
縁方向の拘束により与えられる。

本発明の一つの利点は、下流側インナフランジ１１２に
於ける周縁方向の拘束の点Ａと上流側アウタフランジ１
２４に於ける周縁方向の拘束の点Ｂとの間に存在する半
径Ｒである。これら二つの点の間に存在する半径Ｒによ
り、ステータベーンがインナフランジより半径方向外方
の点に於てエンジンケースにスプライン接続される場合
に比して、スプライン接続部に於ける公差が有する影響
は小さい。

第５図はステータベーンが点への周りに回動し得ること
に対する周縁方向の公差の影響を示す解図である。周縁
方向の拘束を与える公差が点Ｂ′の如く点Ａに対し周縁
方向に整合され巨軸線方向にほぼ整合された点に適用さ
れると、ステータベーンは点Ａの周りに角度αの範囲に
亙り自由に回動することができる。周縁方向の拘束の点
がその点を点Ａより軸線方向及び周縁方向へ隔置すべく
点Ｂ′より点Ｂへ軸線方向又は軸線方向及び周縁方向へ
移動されると、ステータベーンが回動し得る角度は遥か
に小さくなり、図に於て角度βにて示された値となる。

半径Ｒに対し成る角度をなす軸線方向に延在するビン１
５８を使用することにより他の一つの効果が得られる。

即ちピン１５８を使用することにより公差の影響が低減
される。

上述の角度を低減する影響が第４図に示されており、第
４図に於て実線は下流側アウタフランジ１２２の後方へ
面する下流側の半径方向面１２８と環状溝８４の上流側
へ面する半径方向面８８との間の理想的な気密接触を示
している。ステータベーンが角度αに亙り点Ａの周りに
周縁方向に回動すると、第４図に於て破線にて示されて
いる如く、フランジの半径方向面１２８′と環状溝の半
径方向面８８との間に三角形の最大の漏洩経路が形成さ
れる。周縁方向の拘束の点を下流側インナフランジ１１
２に於ける周縁方向の拘束の点より軸線方向前方へ移動
させることにより、ステータベーンの回動角度が更に低
減され、またフランジを下流側の位置の点に対し軸線方
向及び周縁方向へ移動させるとステータベーンの回動角
度が更に一層低減され、ベーンは第４図に於て仮想線に
て示された位置へ運動するようになる。これと同様の効
果が、上流側インナフランジ１０８とこれに隣接するシ
ート金属シール１１４との間の如く、フランジの周縁方
向に延在するシール面がシールの対応する面に係合する
他の位置に於ても得られる。

冷却空気のための漏洩経路は、高圧領域７４よリアウタ
支持体５６に対しステータベーンが軸線方向に傾斜する
ことを受入れるために設けられている上流側の軸線方向
間隙Ｃａを通過して延在している。この漏洩経路は中間
室１３２内へ延在し、従って下流側アウタフランジ１２
２の下流側の半径方向面１２８とアウタ支持体の下流側
の半径方向面８８との間に延在している。フランジ１２
２が第４図に於て仮想線にて示された位置にある場合に
は、フランジが破線にて示された位置にある場合に比し
て漏洩領域が大きく低減されることにより冷却空気の漏
洩が大きく低減される。

中間室１３２を気密シールすることにより更に他の一つ
の効果が得られる。中間室は漏洩経路に沿う冷却空気の
流れにより加圧されるので、冷却空気は中間室から一次
流路の低圧領域７６まで延在するオリフィス９４を経て
中間室より一次流路内へ抽気される。このことにより漏
洩ｉ路に沿って流れる冷却空気の一部が作動媒体流路へ
偏向される。第二に、このことによって中間室の圧力が
低減されることにより中間室と作動媒体流路との間の駆
動力（即ち圧力勾配）が低減される。−次流路は互いに
隣接する上流側支持体３６の間を後方へ延在し、またア
ウタエアシール３２を軽石延在しており、アウタエアシ
ールを冷却するつ冷却空気はアウタエアシールとステー
タベーンとの間の流路より半径方向外方の領域４４の如
き第三の領域へ排出され、該領域を加圧する。従って冷
却空気はエンジン内の冷却空気が有効に使用される領域
へ偏向され、漏洩領域へ戻され、該領域に於てその領域
を加圧し、これにより中間室と漏洩領域との間の圧力勾
配が更に低減きれる。

最後に、ナツト及びボルト組立体１１８はステータベー
ンをそれが半径方向に運動をしないよう固定的に拘束し
、互いに他に対し、また隣接する静止構造体及び回転構
造体に対しステータベーンを半径方向に位置決めする。

互いに他に対しステータベーンを半径方向に位置決めす
ることにより、隣接するステータベーンの間に延在する
フェザ−シール溝が適正に整合することが確保される。

ま′″８テータベーンー回転構造体に対し位置決めする
ことによりロータプレードの列に対しナイフェツジシー
ル５３を正確に位置決めすることができ、これによりナ
イフェツジシールと回転構造体との間に破壊的な干渉が
生じることなく作動媒体流路に対し充分なシールが与え
られることが確保される。

以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能である
ことは当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は燃焼セクションの一部及びタービンセクション
を示すガスタービンエンジンの部分断面図である。 第２図は明瞭化の目的で燃焼セクション及びタービンセ
クションの一部が破断された状態にて示す第１図の線２
−２に沿う部分正面図である。 第３図はステータベーンの上流側部分のスプライン型接
続部に対する下流側部分のボルト接続部の相対的位置関
係を示すべく、ステータベーンの一部が破断された状態
にて互いに隣接する一対のステータベーンの一方を示す
第２図の［１３−３に沿う拡大部分図である。 第４図は第２図の１ｇ！４−４に沿う拡大部分断面図で
あり、エンジンが運転される前のステータベーン及びこ
れに隣接する構′造体を実線にて示しており、エンジン
が運転されている場合のステータベーンを仮想線にて示
しており、本発明が組込まれていない構造の場合のステ
ータベーンを破線にて示している。 第５図は成る与えられた公差が適用される位置が点Ａの
周りのステータベーンの回動に如何に影響するかを示す
解図である。 １０・・・燃焼セクション、１２・・・タービンセクシ
ョン、１４・・・作動媒体流路、１６・・・ロータ組立
体。 １８・・・ステータ組立体、２２・・・ロータブレード
。 ２４・・・エンジンケース、２６・・・壁、２８・・・
−激流・　　路、３２・・・アウタエアシール、３４・
・・シールセグメント、３６・・・上流側支持体、３８
・・・下流側支持体、４２・・・ステータベーン、４４
・・・領域、４５・・・スプリングシール、４６・・・
プラットフォーム、４８・・・エーロフオイル、５２・
・・シュラウド、５３・・・ナイフェツジシール、５４
・・・インナ支持体、５６・・・アウタ支持体、６０・
・・冷却空気のためのインナ流路、６２・・・環状プレ
ート、６４・・・半径方向面。 ６６・・・フランジ、６８・・・円筒形セクション、７
２・・・切頭円錐形セ、クション、７４・・・高圧領域
、７６・・・低圧領域、７８ａ　、７８ｂ・・・計看孔
、８０・・・第一の面、８２・・・第二の面、８４・・
・環状溝、８６・・・上流側の半径方向面、８８・・・
下流側の半径方向面。 ９２・・・軸線方向面、９４・・・オリフィス、９６・
・・上流側フランジ、９８・・・ルブライン型接続部、
１００・・・上流側面、１０２・・・下流側面、１０４
・・・吸入側、１０６・・・圧力側、１０８・・・上流
側インナフランジ、１１２・・・下流側インナフランジ
、１１４・・・シート金属シール、１１６・・・孔、１
１８・・・ナツト及びボルト組立体、１２０・・・リン
グ、１２２・・・下流側アウタフランジ、１２４・・・
上流側アウタフランジ、１２５・・・溝、１２６・・・
上流側の半径方向面。 １２８・・・下流側の半径方向面、１３２・・・中間室
。 １３４・・・シールプレート、１３６・・・フェザ−シ
ール溝、１４２・・・第一のセクション、１４４・・・
第二・のセクション、１４６・・・中央セクション、１
４８・・・第一のセクション、１５２・・・第二のセク
ション。 １５４・・・中央セクション、１５６・・・半径方向溝
。 １５８・・・ビン、１６２・・・ブッシング、１６４・
・・ボルト、１６５・・・スプリング 特許出願人　　ユナイテッド・チクノロシーズ・コーポ
レイション 代　　理　　人　　　弁　　理　　士　　　明　　石　
　昌　　毅ＦＩＧ、！

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）作動媒体ガスのための環状の作動媒体流路と、前
   記作動媒体流路の内方に設けられたインナ支持体と、前
   記作動媒体流路の外方に設けらたアウタ支持体とを有す
   る回転機械のためのステータ組立体にして、 前記インナ支持体と前記アウタ支持体との間に延在する
   一列のステータベーンであつて、該ステータベーンの少
   くとも一つは、 前記ステータベーンが軸線方向、半径方向、及び周縁方
   向に運動しないよう前記ステータベーンを拘束すべく前
   記インナ支持体に取付けられるよう構成された下流側イ
   ンナフランジと、 前記下流側インナフランジより半径方向に 隔置され、前記アウタ支持体に軸線方向に当接し前記ア
   ウタ支持体に半径方向に摺動可能に係合する下流側アウ
   タフランジと、 前記下流側アウタフランジ及び前記下流側 インナフランジより軸線方向に隔置され、前記アウタ支
   持体に半径方向に摺動可能に係合し前記アウタ支持体に
   周縁方向に当接し得るよう構成された上流側アウタフラ
   ンジと、 を有する一列のステータベーンと、 各ステータベーンが軸線方向、半径方向、及び周縁方向
   へ運動しないよう各ステータベーンを拘束する拘束手段
   であって、 前記ステータベーンが軸線方向、半径方向、及び周縁方
   向へ運動しないよう前記ステータベーンを拘束すべく前
   記下流側インナフランジを前記インナ支持体に取付ける
   手段と、 前記上流側アウタフランジ及び前記アウタ 支持体に係合し前記ステータベーンが周縁方向へ運動し
   ないよう前記ステータベーンを拘束する手段と、 を含む拘束手段と、 を含むステータ組立体。
2. （２）作動媒体ガスのための環状の作動媒体流路と、前
   記作動媒体流路の内方に設けられたインナ支持体と、前
   記作動媒体流路の外方に設けられたアウタ支持体とを有
   するガスタービンエンジンのためのステータ組立体にし
   て、 前記インナ支持体と前記アウタ支持体との間に延在する
   一列のステータベーンであつて、 第一の側と、 第二の側と、 前記ステータベーンの前記第一の側に近接 する第一の点に於て前記インナ支持体に取付けられるよ
   う構成された下流側インナフランジと、 前記下流側インナフランジより半径方向に 隔置され、前記アウタ支持体に軸線方向に当接し前記ア
   ウタ支持体に半径方向に摺動可能に係合し得るよう構成
   された下流側アウタフランジと、 前記下流側アウタフランジ及び前記下流側 インナフランジより軸線方向に隔置され、前記ステータ
   ベーンの前記第二の側に近接する第二の点に於て前記ア
   ウタ支持体に半径方向に摺動可能に係合し前記アウタ支
   持体に周縁方向に当接し得るよう構成された上流側アウ
   タフランジと、 をそれぞれ有する一対のステータベーンを含む一列のス
   テータベーンと、 各ステータベーンが軸線方向、半径方向、及び周縁方向
   へ運動しないよう各ステータベーンを拘束する拘束手段
   であつて、互いに隣接する前記ステータベーンの前記イ
   ンナフランジにオーバラップして延在し前記インナ支持
   体との間に前記インナフランジを軸線方向に拘束するリ
   ングと、前記第一の点の各々に設けられ前記第一の点の
   各々に於て前記ステータベーンに対し前記リングを押付
   け前記ステータベーンが半径方向及び周縁方向へ運動し
   ないよう前記ステータベーンを拘束するボルトと、前記
   ステータベーンと前記アウタ支持体との間に設けられ前
   記ステータベーンが前記アウタ支持体に半径方向に摺動
   可能に係合し前記アウタ支持体に周縁方向に当接するこ
   とを許すスプライン型接続部とを含む拘束手段と、 を含み、前記第一の点と前記第二の点との間の距離が前
   記第二の点に於ける周縁方向の当接に関する公差により
   生じる前記ステータベーンの前記第一の点の周りの回動
   に対する影響を低減するよう構成されたステータ組立体
   。
3. （３）作動媒体ガスのための環状の作動媒体流路を有す
   るガスタービンエンジンのためのステータ組立体にして
   、 前記作動媒体流路の周りに周縁方向に延在し、上流側方
   向へ面する半径方向面を有するインナ支持体と、 エンジンケースより軸線方向及び内方に延在し、冷却空
   気のための流路を高圧領域と低圧領域とに分割するよう
   構成された一体型の環状のアウタ支持体であつて、 内方へ面する環状溝と、 上流側方向へ面し前記環状溝の境界を郭定 する半径方向面と、 それぞれスプライン型接続部に於てステー タベーンの列に係合し得るよう構成され周縁方向に隔置
   された複数個の上流側フランジと、を含むアウタ支持体
   と、 前記インナ支持体と前記アウタ支持体との間に延在する
   一列のステータベーンであつて、 吸入側と、 圧力側と、 周縁方向長さＬｉｄに亙り前記ステータベーンの周りに
   周縁方向に延在し、前記吸入側及び前記圧力側の一方で
   ある第一の側に近接する第一のセクションと、前記吸入
   側及び前記圧力側の他方である第二の側に近接する第二
   のセクションと、前記第一のセクションと前記第二のセ
   クションとの間に延在する中央セクションとを有し、こ
   れらのセクションの周縁方向長さは実質的に互いに等し
   く、前記第一のセクションは孔により締結要素を受入れ
   得るよう構成された下流側インナフランジと、前記下流
   側インナフランジより半径方向に 隔置され、前記アウタ支持体に半径方向に摺動可能に係
   合すべく前記環状溝内を周縁方向に延在し、前記環状溝
   の境界を郭定する前記半径方向面に当接し得るよう構成
   された半径方向面を有し、前記環状溝内にて前記アウタ
   支持体より半径方向に隔置されて前記アウタ支持体との
   間に環状の中間室を郭定する下流側アウタフランジと、 周縁方向長さＬｏｕに亙り前記ステータベーンの周りに
   周縁方向に延在し、前記ステータベーンの前記第一の側
   に位置する第一のセクションと、前記ステータベーンの
   前記第二の側に位置する第二のセクションと、前記第一
   のセクションと前記第二のセクションとの間に延在する
   中央セクションとを有し、これらのセクションの周縁方
   向長さは実質的に互いに等しく、前記第二のセクション
   はスプライン型接続部に於て前記上流側フランジの一つ
   に係合し得るよう構成された上流側アウタフランジと、 をそれぞれ有する一列のステータベーンと、各ステータ
   ベーンが軸線方向、半径方向、及び周縁方向へ運動しな
   いよう各ステータベーンを拘束する拘束手段であつて、 互いに隣接する前記ステータベーンの前記 インナフランジにオーバラップして延在し前記インナ支
   持体との間に前記インナフランジを軸線方向に拘束する
   周縁方向に連続的なリングと、 前記第一のセクションの各々に設けられ、 ステータベーンが軸線方向へ運動しないよう前記ステー
   タベーンを拘束すべく前記リングを前記ステータベーン
   に対し軸線方向に押圧し、前記ステータベーンが半径方
   向及び周縁方向へ運動しないよう前記ステータベーンを
   拘束する締結要素と、 前記上流側アウタフランジの前記第二のセ クションと前記アウタ支持体との間に設けられ、前記ス
   テータベーンが前記アウタ支持体に半径方向に摺動可能
   に係合し前記アウタ支持体に周縁方向に当接することを
   許すスプライン型接続部と、 を含む拘束手段と、 を含み、冷却空気のための漏洩経路が第一の室より前記
   フランジを経て前記中間室まで延在し、更に前記下流側
   アウタフランジの前記半径方向面と前記アウタ支持体と
   の間を経て前記作動媒体流路まで延在しており、前記下
   流側インナフランジの前記第一のセクションと前記上流
   側アウタフランジの前記第二のセクションとの間の軸線
   方向距離が第二の点に於ける周縁方向の当接に関する公
   差により生じる第一の点の周りの前記ステータベーンの
   回動に対する影響を低減し、前記下流側アウタフランジ
   の前記半径方向面と前記環状溝の前記半径方向面との間
   の漏洩領域を低減して前記中間室を経る冷却空気の漏洩
   を低減するよう構成されたステータ組立体。