JP2000199406A - ガスタ―ビンエンジン用ファンデカップラ―装置 - Google Patents
ガスタ―ビンエンジン用ファンデカップラ―装置Info
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- F05B2260/30—Retaining components in desired mutual position
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- F05B2260/3011—Retaining bolts or nuts of the frangible or shear type
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガスタービンエンジンにさほど重量を加えず
に、大きなファン平衡異常を適切に処理できる支持構造
装置を提供すること。 【解決手段】 ガスタービンエンジン（２００）の支持
構造（２１０）は、低圧シャフト（２０２）と複数のロ
ータブレード（２３６）の間に延在する支持アーム（２
１２）を含んでいる。支持アームは破損点の低いヒュー
ズ（２２０）を含んでいる。高圧スタブシャフト（２７
０）が、ヒューズ破損後、低圧シャフトを軸方向及び半
径方向に支持する。低圧シャフトの一部とスタブシャフ
トの間の軸方向の間隙（Ａ）によって、ヒューズ破損
後、低圧シャフトが動けるようになる。スタブシャフト
と低圧シャフトの間の半径方向の間隙（Ｂ）によって、
ヒューズ破損後、低圧ロータ装置が半径方向に撓むこと
ができる。
に、大きなファン平衡異常を適切に処理できる支持構造
装置を提供すること。 【解決手段】 ガスタービンエンジン（２００）の支持
構造（２１０）は、低圧シャフト（２０２）と複数のロ
ータブレード（２３６）の間に延在する支持アーム（２
１２）を含んでいる。支持アームは破損点の低いヒュー
ズ（２２０）を含んでいる。高圧スタブシャフト（２７
０）が、ヒューズ破損後、低圧シャフトを軸方向及び半
径方向に支持する。低圧シャフトの一部とスタブシャフ
トの間の軸方向の間隙（Ａ）によって、ヒューズ破損
後、低圧シャフトが動けるようになる。スタブシャフト
と低圧シャフトの間の半径方向の間隙（Ｂ）によって、
ヒューズ破損後、低圧ロータ装置が半径方向に撓むこと
ができる。
Description
【０００１】
【発明の技術的背景】本発明は概括的にはファン支持装
置に関するものであり、さらに具体的には、ガスタービ
ンエンジンのファンの平衡異常に対するファンデカップ
ラー装置に関する。
置に関するものであり、さらに具体的には、ガスタービ
ンエンジンのファンの平衡異常に対するファンデカップ
ラー装置に関する。
【０００２】ガスタービンエンジンは、ファンセクショ
ン、圧縮機セクション、燃焼器セクション及びタービン
セクションを含んでいる。シャフトはタービンセクショ
ンを軸方向に貫通していてロータを回転させる。ロータ
は多段ディスクを含んでいる。各ディスクは、ガス流路
を横断して半径方向に延在するブレードを複数円周方向
に離隔して有している。ロータ支持構造は、Ｎｏ．１軸
受と呼ばれることの多い軸受から延在した支持コーンを
含んでいるのが通例である。
ン、圧縮機セクション、燃焼器セクション及びタービン
セクションを含んでいる。シャフトはタービンセクショ
ンを軸方向に貫通していてロータを回転させる。ロータ
は多段ディスクを含んでいる。各ディスクは、ガス流路
を横断して半径方向に延在するブレードを複数円周方向
に離隔して有している。ロータ支持構造は、Ｎｏ．１軸
受と呼ばれることの多い軸受から延在した支持コーンを
含んでいるのが通例である。
【０００３】大きな鳥の衝突、ファンブレード脱落その
他の大きなファン平衡異常の際、エンジンの骨組、フラ
ンジ、エンジンフレーム及び台座を通して伝わる構造的
な荷重は非常に大きくなることがある。典型的には、こ
うした荷重は、装置を頑丈にするとともに、エンジンの
運転速度よりも格段に高いファン臨界速度を設定するこ
とによって補償される。その結果、構造的な荷重が減少
し、全体の構造はこの減少した荷重を見込んで製造され
ている。しかし、潜在的ファン平衡異常に対するかかる
補償によって、構造は所望の重さよりも重くなることが
ある。
他の大きなファン平衡異常の際、エンジンの骨組、フラ
ンジ、エンジンフレーム及び台座を通して伝わる構造的
な荷重は非常に大きくなることがある。典型的には、こ
うした荷重は、装置を頑丈にするとともに、エンジンの
運転速度よりも格段に高いファン臨界速度を設定するこ
とによって補償される。その結果、構造的な荷重が減少
し、全体の構造はこの減少した荷重を見込んで製造され
ている。しかし、潜在的ファン平衡異常に対するかかる
補償によって、構造は所望の重さよりも重くなることが
ある。
【０００４】従って、ガスタービンエンジンにさほど重
量を加えずに、大きなファン平衡異常を適切に処理でき
る支持構造装置を提供することが望ましい。さらに、こ
の支持構造装置がコスト的にも有効であることが望まし
い。
量を加えずに、大きなファン平衡異常を適切に処理でき
る支持構造装置を提供することが望ましい。さらに、こ
の支持構造装置がコスト的にも有効であることが望まし
い。
【０００５】
【発明の概要】上記その他の目的は、破損点の低減した
部材を含むガスタービンエンジン用支持構造によって達
成することができる。一つの実施形態では、タービンエ
ンジンは支持アームを有する支持コーンを含む。支持ア
ームは低圧シャフトとロータの間に延在しており、支持
コーンの残りの部分の破損点よりも低い破損点を有する
ヒューズを含んでいる。ヒューズは上記支持アームの２
つの部分を接続するボルトを含んでいる。ボルトは、２
つの部分の間に配置されたセグメントスペーサを貫通す
る。ボルトは、予定の平衡異常荷重と一致するように選
定された破損点を有している。
部材を含むガスタービンエンジン用支持構造によって達
成することができる。一つの実施形態では、タービンエ
ンジンは支持アームを有する支持コーンを含む。支持ア
ームは低圧シャフトとロータの間に延在しており、支持
コーンの残りの部分の破損点よりも低い破損点を有する
ヒューズを含んでいる。ヒューズは上記支持アームの２
つの部分を接続するボルトを含んでいる。ボルトは、２
つの部分の間に配置されたセグメントスペーサを貫通す
る。ボルトは、予定の平衡異常荷重と一致するように選
定された破損点を有している。
【０００６】高圧シャフトは、ボルト破損後に低圧シャ
フトを軸方向及び半径方向に支持するスタブシャフトを
含んでいる。軸方向開口が低圧シャフトの一部分とスタ
ブシャフトの間に延在する。この開口は、ボルト破損後
に低圧シャフトがスタブシャフトに向かって移動できる
ようにする。低圧シャフトがスタブシャフトに向かって
移動すると、両シャフトは互いに接触する位置となり、
両シャフトは共通の速度まで減速される。低圧シャフト
とスタブシャフトは、少なくとも部分的には両シャフト
間の摩擦によって、同じ速度で回転し続ける。
フトを軸方向及び半径方向に支持するスタブシャフトを
含んでいる。軸方向開口が低圧シャフトの一部分とスタ
ブシャフトの間に延在する。この開口は、ボルト破損後
に低圧シャフトがスタブシャフトに向かって移動できる
ようにする。低圧シャフトがスタブシャフトに向かって
移動すると、両シャフトは互いに接触する位置となり、
両シャフトは共通の速度まで減速される。低圧シャフト
とスタブシャフトは、少なくとも部分的には両シャフト
間の摩擦によって、同じ速度で回転し続ける。
【０００７】ボルトが破損するまでは、スタブシャフト
と低圧シャフトの間に半径方向開口が存在する。この半
径方向開口は、ヒューズ破損後に、低圧ロータ装置が半
径方向に自由に撓めるようにする。高圧ロータディスク
と低圧シャフトの間の半径方向開口は、ロータディスク
の先端にあるボアがボルト破損後に低圧シャフトと接触
できるようにする。低圧シャフトがスタブシャフトと接
触することで、高圧ロータの回転が減速される。
と低圧シャフトの間に半径方向開口が存在する。この半
径方向開口は、ヒューズ破損後に、低圧ロータ装置が半
径方向に自由に撓めるようにする。高圧ロータディスク
と低圧シャフトの間の半径方向開口は、ロータディスク
の先端にあるボアがボルト破損後に低圧シャフトと接触
できるようにする。低圧シャフトがスタブシャフトと接
触することで、高圧ロータの回転が減速される。
【０００８】ヒューズを含んだ支持コーンが構造的な荷
重経路における破損点となって、この破損点が大きな平
衡異常時に構造装置を「柔軟化」させて、低圧シャフト
が高圧シャフトに対し軸方向及び半径方向に移動できる
ようにする。この破損点が、構造装置に伝わる全体的な
ピーク荷重を減少させる。構造装置は、大きな平衡異常
荷重を処理すべく強化されていた従来の構造装置より
も、軽量化されるとともに低コスト化される。
重経路における破損点となって、この破損点が大きな平
衡異常時に構造装置を「柔軟化」させて、低圧シャフト
が高圧シャフトに対し軸方向及び半径方向に移動できる
ようにする。この破損点が、構造装置に伝わる全体的な
ピーク荷重を減少させる。構造装置は、大きな平衡異常
荷重を処理すべく強化されていた従来の構造装置より
も、軽量化されるとともに低コスト化される。
【０００９】
【発明の詳しい説明】図１は、低圧圧縮機１０４及び低
圧タービン１０６に取り付けられた低圧シャフト１０２
を含んだ周知のガスタービンエンジン１００の概略図で
ある。低圧圧縮機１０４は複数のロータ１０８と複数の
ステーター１１０を含んでいる。低圧タービン１０６は
複数のロータ１１２と複数のステーター１１０を含んで
いる。ステーター１１０及び１１４は原動機１００のフ
レーム１１６に接続されている。ロータ１０８，１１２
は低圧シャフト１０２に接続されていて、低圧タービン
ロータ１１２が回転すると低圧圧縮機ロータ１０８も回
転するようになっている。
圧タービン１０６に取り付けられた低圧シャフト１０２
を含んだ周知のガスタービンエンジン１００の概略図で
ある。低圧圧縮機１０４は複数のロータ１０８と複数の
ステーター１１０を含んでいる。低圧タービン１０６は
複数のロータ１１２と複数のステーター１１０を含んで
いる。ステーター１１０及び１１４は原動機１００のフ
レーム１１６に接続されている。ロータ１０８，１１２
は低圧シャフト１０２に接続されていて、低圧タービン
ロータ１１２が回転すると低圧圧縮機ロータ１０８も回
転するようになっている。
【００１０】Ｎｏ．１軸受支持コーン１１８はロータ１
０８と低圧シャフト１０２を支持している。軸受支持コ
ーン１１８は、第１端部１２２と第２端部１２４とをも
つＮｏ．１軸受支持アーム１２０を含んでいる。第１端
部１２２は、低圧シャフト１０２と接触するＮｏ．１玉
軸受１２６に接続されている。第２端部１２４はファン
フレームハブ１２８に接続されている。軸受支持アーム
１２０は低圧シャフト１０２を軸方向及び半径方向に支
持する。
０８と低圧シャフト１０２を支持している。軸受支持コ
ーン１１８は、第１端部１２２と第２端部１２４とをも
つＮｏ．１軸受支持アーム１２０を含んでいる。第１端
部１２２は、低圧シャフト１０２と接触するＮｏ．１玉
軸受１２６に接続されている。第２端部１２４はファン
フレームハブ１２８に接続されている。軸受支持アーム
１２０は低圧シャフト１０２を軸方向及び半径方向に支
持する。
【００１１】エンジン１００は、高圧圧縮機１３２及び
高圧タービン１３４に取り付けられた高圧シャフト１３
０も含んでいる。高圧圧縮機１３２は１以上のロータ１
３６と複数のステーター１３８を含んでいる。高圧ター
ビン１３４も１以上のロータ１４０と複数のステーター
１４２を含んでいる。ステーター１３８，１４２は原動
機１００のフレーム１１６に接続されている。ロータ１
３６、１４０は高圧シャフト１３０に接続されていて、
高圧タービンロータ１４０が回転すると高圧圧縮機ロー
タ１３６も回転するようになっている。
高圧タービン１３４に取り付けられた高圧シャフト１３
０も含んでいる。高圧圧縮機１３２は１以上のロータ１
３６と複数のステーター１３８を含んでいる。高圧ター
ビン１３４も１以上のロータ１４０と複数のステーター
１４２を含んでいる。ステーター１３８，１４２は原動
機１００のフレーム１１６に接続されている。ロータ１
３６、１４０は高圧シャフト１３０に接続されていて、
高圧タービンロータ１４０が回転すると高圧圧縮機ロー
タ１３６も回転するようになっている。
【００１２】高圧シャフト１３０と低圧シャフト１０２
は実質的に同心であって、高圧シャフト１３０が低圧シ
ャフト１０２の外側に配置されている。高圧シャフト１
３０は、エンジン１００のフレーム１１６と接触する軸
受１４４，１４６を含んでいる。高圧シャフト１３０
は、平常運転中低圧シャフト１０２とは接触せずに自由
に回転できるようになっている。
は実質的に同心であって、高圧シャフト１３０が低圧シ
ャフト１０２の外側に配置されている。高圧シャフト１
３０は、エンジン１００のフレーム１１６と接触する軸
受１４４，１４６を含んでいる。高圧シャフト１３０
は、平常運転中低圧シャフト１０２とは接触せずに自由
に回転できるようになっている。
【００１３】図２は本発明の一つの実施形態によるファ
ンデカップラー装置２０１を含んだガスタービンエンジ
ン２００の一部の概略図である。エンジン２００は、低
圧圧縮機２０４及び低圧タービン（図示せず）に取り付
けられた低圧シャフト２０２を含んでいる。低圧圧縮機
２０４は複数のロータ２０２と複数のフランジ２０８を
含んでいる。低圧タービンも複数のロータ（図示せず）
と複数のステーター（図示せず）を含んでいる。圧縮機
ロータ２０６及びタービンロータは低圧シャフト２０２
に接続されていて、低圧タービンロータが回転すると低
圧圧縮機ロータ２０６も回転するようになっている。
ンデカップラー装置２０１を含んだガスタービンエンジ
ン２００の一部の概略図である。エンジン２００は、低
圧圧縮機２０４及び低圧タービン（図示せず）に取り付
けられた低圧シャフト２０２を含んでいる。低圧圧縮機
２０４は複数のロータ２０２と複数のフランジ２０８を
含んでいる。低圧タービンも複数のロータ（図示せず）
と複数のステーター（図示せず）を含んでいる。圧縮機
ロータ２０６及びタービンロータは低圧シャフト２０２
に接続されていて、低圧タービンロータが回転すると低
圧圧縮機ロータ２０６も回転するようになっている。
【００１４】Ｎｏ．１軸受支持コーン２１０はロータ２
０６及び低圧シャフト２０２を支持している。軸受支持
コーン２１０は、第１部分２１４と第２部分２１６とを
もつＮｏ．１軸受支持アーム２１２を含んでいる。第１
部分２１４は低圧シャフト２０２と接触するＮｏ．１軸
受２１８に接続されている。第１部分２１４はＮｏ．１
軸受２１８とヒューズ２２０の間に延在している。一つ
の実施形態では、軸受２１８は玉軸受である。第２部分
２１６はファンフレームハブ２２２に接続されていて、
ファンフレームハブ２２２とヒューズ２２０の間に延在
する。軸受支持アーム２１２は低圧シャフト２０２を軸
方向及び半径方向に支持している。ヒューズ２２０は、
支持コーンの残りの部分の破損点よりも低い破損点を有
している。このように低い破損点をもつことで、大きな
平衡異常の際に、残りの支持コーンが破損する前に、ヒ
ューズ２２０が破損できる。ヒューズ２２０の破損によ
って、残りの支持コーンに対する構造的荷重が減少す
る。以下、ヒューズ２２０についてさらに詳しく説明す
る。
０６及び低圧シャフト２０２を支持している。軸受支持
コーン２１０は、第１部分２１４と第２部分２１６とを
もつＮｏ．１軸受支持アーム２１２を含んでいる。第１
部分２１４は低圧シャフト２０２と接触するＮｏ．１軸
受２１８に接続されている。第１部分２１４はＮｏ．１
軸受２１８とヒューズ２２０の間に延在している。一つ
の実施形態では、軸受２１８は玉軸受である。第２部分
２１６はファンフレームハブ２２２に接続されていて、
ファンフレームハブ２２２とヒューズ２２０の間に延在
する。軸受支持アーム２１２は低圧シャフト２０２を軸
方向及び半径方向に支持している。ヒューズ２２０は、
支持コーンの残りの部分の破損点よりも低い破損点を有
している。このように低い破損点をもつことで、大きな
平衡異常の際に、残りの支持コーンが破損する前に、ヒ
ューズ２２０が破損できる。ヒューズ２２０の破損によ
って、残りの支持コーンに対する構造的荷重が減少す
る。以下、ヒューズ２２０についてさらに詳しく説明す
る。
【００１５】Ｎｏ．２軸受支持アーム２２４は第１端部
２２６と第２端部２２８を有している。第１端部２２６
は低圧シャフト２０２と接触するＮｏ．２軸受２３０に
接続されている。一つの実施形態では、Ｎｏ．２軸受２
３０はころ軸受である。支持アーム２２４の第２端部２
２８はファンフレームハブ２２２に取り付けられ、低圧
シャフト２０２にさらに安定性を加える。
２２６と第２端部２２８を有している。第１端部２２６
は低圧シャフト２０２と接触するＮｏ．２軸受２３０に
接続されている。一つの実施形態では、Ｎｏ．２軸受２
３０はころ軸受である。支持アーム２２４の第２端部２
２８はファンフレームハブ２２２に取り付けられ、低圧
シャフト２０２にさらに安定性を加える。
【００１６】エンジン２００は、高圧圧縮機２３４及び
高圧タービン（図示せず）に取り付けられた高圧シャフ
ト２３２も含んでいる。高圧圧縮機２３４はディスク２
３８を含めた１以上のロータ２３６と複数のステーター
（図示せず）とを含んでいる。高圧タービン（図示せ
ず）も１以上のロータ（図示せず）と複数のステーター
（図示せず）を含んでいる。ロータ２３６は高圧シャフ
ト２３２に接続されていて、高圧タービンロータが回転
すると高圧圧縮機ロータ２３６も回転するようになって
いる。高圧シャフト２３２及び低圧シャフト２０２は実
質的に同心であって、高圧シャフト２３２が低圧シャフ
ト２０２の外側に配置されている。
高圧タービン（図示せず）に取り付けられた高圧シャフ
ト２３２も含んでいる。高圧圧縮機２３４はディスク２
３８を含めた１以上のロータ２３６と複数のステーター
（図示せず）とを含んでいる。高圧タービン（図示せ
ず）も１以上のロータ（図示せず）と複数のステーター
（図示せず）を含んでいる。ロータ２３６は高圧シャフ
ト２３２に接続されていて、高圧タービンロータが回転
すると高圧圧縮機ロータ２３６も回転するようになって
いる。高圧シャフト２３２及び低圧シャフト２０２は実
質的に同心であって、高圧シャフト２３２が低圧シャフ
ト２０２の外側に配置されている。
【００１７】Ｎｏ．３軸受支持体２４０は第１端部２４
２と第２端部２４４を有している。第１端部２４２は、
高圧シャフト２３２と接触するＮｏ．３軸受２４６及び
高圧シャフト２３２と接触する第２Ｎｏ．３軸受２４８
に接続されている。一つの実施形態では、最初のＮｏ．
３軸受２４６は玉軸受であり、２番目のＮｏ．３軸受２
４８はころ軸受である。第２端部２４４はファンフレー
ムハブ２２２に接続されている。支持体２４０は高圧シ
ャフト２３２を支持している。
２と第２端部２４４を有している。第１端部２４２は、
高圧シャフト２３２と接触するＮｏ．３軸受２４６及び
高圧シャフト２３２と接触する第２Ｎｏ．３軸受２４８
に接続されている。一つの実施形態では、最初のＮｏ．
３軸受２４６は玉軸受であり、２番目のＮｏ．３軸受２
４８はころ軸受である。第２端部２４４はファンフレー
ムハブ２２２に接続されている。支持体２４０は高圧シ
ャフト２３２を支持している。
【００１８】図３は、Ｎｏ．１軸受支持コーン２１０の
一部分の概略図であって、ヒューズ２２０を示してい
る。支持アームの第１部分２１４は、第１開口（図示せ
ず）のある第１フランジ２５０を含んでいる。この開口
はフランジ２５０を貫通している。支持アームの第２部
分２１６は第２開口（図示せず）を含んでいる。第２開
口は第２部分２１６を貫通している。スペーサ２５４が
第１フランジ２５０と第２フランジ２５２の間に配置さ
れていて、それらと隣接している。一つの実施形態で
は、スペーサ２５４はセグメントスペーサであって、ヒ
ューズ２２０の破損時に、ヒューズ２２０からスペーサ
２５４が外れ易くなっている。スペーサ２５４がヒュー
ズ２２０から外れた後は、第１部分２１４と第２部分２
１６の間の運動は自由である。第３開口（図示せず）が
スペーサ２５４を貫通している。このスペーサ開口は、
第１部分の開口及び第２部分の開口と整合している。ボ
ルト２５６が第１フランジ２５０、スペーサ２５４及び
第２フランジ２５２の各開口を貫通している。ボルト２
５６は、予定の力に設定された破損点を有している。こ
の予定力は予定の平衡異常荷重と一致する。動作中、エ
ンジン２００に大きなファン平衡異常が発生し、この荷
重が予定の平衡異常荷重より大きければ、ボルト２５６
が破損して、第１フランジ２５０が第２フランジ２５２
に対して移動できるようになる。ナット２５８はボルト
２５６と協働して、ボルト２５６を第１フランジ２５
０、スペーサ２５４及び第２フランジ２５２と接触した
状態に保つ。一つの実施形態では、シールアーム２５８
が第１部分２１４の第１フランジ２５０のところから延
在しており、フランジ２５２に隣接して第２部分２１６
と接触する。
一部分の概略図であって、ヒューズ２２０を示してい
る。支持アームの第１部分２１４は、第１開口（図示せ
ず）のある第１フランジ２５０を含んでいる。この開口
はフランジ２５０を貫通している。支持アームの第２部
分２１６は第２開口（図示せず）を含んでいる。第２開
口は第２部分２１６を貫通している。スペーサ２５４が
第１フランジ２５０と第２フランジ２５２の間に配置さ
れていて、それらと隣接している。一つの実施形態で
は、スペーサ２５４はセグメントスペーサであって、ヒ
ューズ２２０の破損時に、ヒューズ２２０からスペーサ
２５４が外れ易くなっている。スペーサ２５４がヒュー
ズ２２０から外れた後は、第１部分２１４と第２部分２
１６の間の運動は自由である。第３開口（図示せず）が
スペーサ２５４を貫通している。このスペーサ開口は、
第１部分の開口及び第２部分の開口と整合している。ボ
ルト２５６が第１フランジ２５０、スペーサ２５４及び
第２フランジ２５２の各開口を貫通している。ボルト２
５６は、予定の力に設定された破損点を有している。こ
の予定力は予定の平衡異常荷重と一致する。動作中、エ
ンジン２００に大きなファン平衡異常が発生し、この荷
重が予定の平衡異常荷重より大きければ、ボルト２５６
が破損して、第１フランジ２５０が第２フランジ２５２
に対して移動できるようになる。ナット２５８はボルト
２５６と協働して、ボルト２５６を第１フランジ２５
０、スペーサ２５４及び第２フランジ２５２と接触した
状態に保つ。一つの実施形態では、シールアーム２５８
が第１部分２１４の第１フランジ２５０のところから延
在しており、フランジ２５２に隣接して第２部分２１６
と接触する。
【００１９】空気管２６０が第１軸受２１８とファンフ
レームハブ２２２の間に延在する。給油管２６２がＮ
ｏ．１軸受２１８から支持アーム２１２に沿って延在し
ている。給油管２６２は、ヒューズ２２０の下流に位置
するボルト２６４によって支持アーム２１２に接続され
ている。シールアーム２５８は溝２６６を含んでいて、
Ｏリング２６８が溝２６６内に配置されている。溝２６
６とＯリング２６８が支持アーム２１２の第２部分２１
６と協働して、支持アーム２１２に対するシールにな
る。このシールは、給油管２６２内の油がヒューズ２２
０と接触するのを防止する。
レームハブ２２２の間に延在する。給油管２６２がＮ
ｏ．１軸受２１８から支持アーム２１２に沿って延在し
ている。給油管２６２は、ヒューズ２２０の下流に位置
するボルト２６４によって支持アーム２１２に接続され
ている。シールアーム２５８は溝２６６を含んでいて、
Ｏリング２６８が溝２６６内に配置されている。溝２６
６とＯリング２６８が支持アーム２１２の第２部分２１
６と協働して、支持アーム２１２に対するシールにな
る。このシールは、給油管２６２内の油がヒューズ２２
０と接触するのを防止する。
【００２０】図４はエンジン２００の高圧シャフト２３
２及び低圧シャフト２０２の部分概略図である。低圧シ
ャフト２０２は低圧圧縮機（図示せず）と低圧タービン
（図示せず）の間に延在している。高圧シャフト２３２
は、上流端部２７２と下流端部２７４と内側面２７６を
有するスタブシャフト２７０を含んでいる。低圧シャフ
ト２０２は、軸受２３０から下流側に延在していてスタ
ブシャフト２７０手前の下流端部２８０を終端とするリ
ップ２７８を含んでいる。下流端部２８０はスタブシャ
フト２７０から軸方向に予備選定距離だけずれていて、
そのため、スタブシャフト２７０の上流端部２７２とリ
ップ２７８の下流端部２８０の間には軸方向の間隙Ａが
ある。軸方向の間隙Ａは、低圧シャフト２０２が下流端
部２８０で後方に移動して、スタブシャフト２７０の上
流端部２７２と接触できるような寸法である。スタブシ
ャフト２７０は、大きなファン平衡異常の後で起こる低
圧シャフト２０２に対して予想される入口ラム荷重の際
に、低圧シャフト２０２を支持する。一つの実施形態で
は、リップ２７８の下流端部２８０とスタブシャフト２
７０の上流端部２７２とが対合面を含んでいて、低圧シ
ャフト２０２と高圧シャフト２３２との係合を向上させ
る。シールアーム２８２がリップ２７８から、軸方向の
間隙Ａを横切って、上流端部２７２下流のスタブシャフ
ト２７０まで延在している。複数のシール歯２８４がシ
ールアーム２８２から延在してスタブシャフト２７２と
接触し、シールアーム２８２とスタブシャフト２７０の
外側面の間に空気シールを与える。この空気シールは、
油及び溜まり空気が平常運転中に軸方向間隙Ａを通して
流れるのを防止する。
２及び低圧シャフト２０２の部分概略図である。低圧シ
ャフト２０２は低圧圧縮機（図示せず）と低圧タービン
（図示せず）の間に延在している。高圧シャフト２３２
は、上流端部２７２と下流端部２７４と内側面２７６を
有するスタブシャフト２７０を含んでいる。低圧シャフ
ト２０２は、軸受２３０から下流側に延在していてスタ
ブシャフト２７０手前の下流端部２８０を終端とするリ
ップ２７８を含んでいる。下流端部２８０はスタブシャ
フト２７０から軸方向に予備選定距離だけずれていて、
そのため、スタブシャフト２７０の上流端部２７２とリ
ップ２７８の下流端部２８０の間には軸方向の間隙Ａが
ある。軸方向の間隙Ａは、低圧シャフト２０２が下流端
部２８０で後方に移動して、スタブシャフト２７０の上
流端部２７２と接触できるような寸法である。スタブシ
ャフト２７０は、大きなファン平衡異常の後で起こる低
圧シャフト２０２に対して予想される入口ラム荷重の際
に、低圧シャフト２０２を支持する。一つの実施形態で
は、リップ２７８の下流端部２８０とスタブシャフト２
７０の上流端部２７２とが対合面を含んでいて、低圧シ
ャフト２０２と高圧シャフト２３２との係合を向上させ
る。シールアーム２８２がリップ２７８から、軸方向の
間隙Ａを横切って、上流端部２７２下流のスタブシャフ
ト２７０まで延在している。複数のシール歯２８４がシ
ールアーム２８２から延在してスタブシャフト２７２と
接触し、シールアーム２８２とスタブシャフト２７０の
外側面の間に空気シールを与える。この空気シールは、
油及び溜まり空気が平常運転中に軸方向間隙Ａを通して
流れるのを防止する。
【００２１】スタブシャフト２７０の内側面２７６は、
低圧シャフト２０２から予備選定距離だけずれていて、
内側面２７６と低圧シャフト２０２の間には半径方向の
間隙Ｂがある。半径方向の間隙Ｂにより、ヒューズ２２
０破損後、低圧シャフト２０２が半径方向に自由に撓む
ことができるようになる。この半径方向の自由な撓み
は、ピーク荷重の減少を最大限にしながら、風車平衡異
常荷重を最小限に抑える。スタブシャフト２７０が、ヒ
ューズ２２０の破損後に、上流端部２７２の下流の位置
で、低圧シャフト２０２を支持する。スタブシャフト２
７０による低圧シャフト２０２の支持によって、低圧シ
ャフト２０２の臨界速度は予想される風車速度よりも十
分高くなり、ピーク荷重の減少を最大にしながら、風車
平衡異常荷重を最小限に抑える。
低圧シャフト２０２から予備選定距離だけずれていて、
内側面２７６と低圧シャフト２０２の間には半径方向の
間隙Ｂがある。半径方向の間隙Ｂにより、ヒューズ２２
０破損後、低圧シャフト２０２が半径方向に自由に撓む
ことができるようになる。この半径方向の自由な撓み
は、ピーク荷重の減少を最大限にしながら、風車平衡異
常荷重を最小限に抑える。スタブシャフト２７０が、ヒ
ューズ２２０の破損後に、上流端部２７２の下流の位置
で、低圧シャフト２０２を支持する。スタブシャフト２
７０による低圧シャフト２０２の支持によって、低圧シ
ャフト２０２の臨界速度は予想される風車速度よりも十
分高くなり、ピーク荷重の減少を最大にしながら、風車
平衡異常荷重を最小限に抑える。
【００２２】スタブシャフト２７０の下流端部２７４は
ロータディスク２３８に接続されている。ロータディス
ク２３８は低圧シャフト２０２から予備選定距離だけず
れていて、ロータディスク２３８と低圧シャフト２０２
の間には半径方向の間隙Ｃがある。半径方向の間隙Ｃに
よって、ヒューズ２２０破損後に、ロータディスク２３
８が低圧シャフト２０２に接触できるようになる。ディ
スク２３８が低圧シャフト２０２と接触することでディ
スク２３８の回転が減速される。
ロータディスク２３８に接続されている。ロータディス
ク２３８は低圧シャフト２０２から予備選定距離だけず
れていて、ロータディスク２３８と低圧シャフト２０２
の間には半径方向の間隙Ｃがある。半径方向の間隙Ｃに
よって、ヒューズ２２０破損後に、ロータディスク２３
８が低圧シャフト２０２に接触できるようになる。ディ
スク２３８が低圧シャフト２０２と接触することでディ
スク２３８の回転が減速される。
【００２３】摩擦皮膜２８６が、スタブシャフト２７
０、圧縮機ロータディスク２３８及び低圧シャフト２０
２の部分に施工される。摩擦皮膜２８６は、スタブシャ
フト２７０と低圧シャフト２０２が同等の速度で回転し
始めるまでの短期間の間、低圧シャフト２０２、スタブ
シャフト２７０及びディスク２３８における発熱を低減
する。一つの実施形態では、摩擦皮膜２８６は、上流端
部２７２の内側面２７６、及び低圧シャフト２０２の対
応部分に施工される。また、摩擦皮膜２８６はロータデ
ィスク２３８及び低圧シャフト２０２の対応部分に施工
される。さらに、摩擦皮膜２８６は、平衡異常後に軸２
７０と軸２０２の間で予想される接触点に対応する内側
面２７６及び低圧シャフト２０２の部分にも施工でき
る。一つの実施形態では、摩擦皮膜２８６はアルミニウ
ム−青銅の溶射皮膜である。
０、圧縮機ロータディスク２３８及び低圧シャフト２０
２の部分に施工される。摩擦皮膜２８６は、スタブシャ
フト２７０と低圧シャフト２０２が同等の速度で回転し
始めるまでの短期間の間、低圧シャフト２０２、スタブ
シャフト２７０及びディスク２３８における発熱を低減
する。一つの実施形態では、摩擦皮膜２８６は、上流端
部２７２の内側面２７６、及び低圧シャフト２０２の対
応部分に施工される。また、摩擦皮膜２８６はロータデ
ィスク２３８及び低圧シャフト２０２の対応部分に施工
される。さらに、摩擦皮膜２８６は、平衡異常後に軸２
７０と軸２０２の間で予想される接触点に対応する内側
面２７６及び低圧シャフト２０２の部分にも施工でき
る。一つの実施形態では、摩擦皮膜２８６はアルミニウ
ム−青銅の溶射皮膜である。
【００２４】ヒューズ付き支持アーム２１２を含む支持
コーン２１０は、低圧ロータ２０６の大きな平衡異常撓
みの際に、第１フランジ２５０及び第２フランジ２５２
が相互に自由に動けるようになっている。加えて、スタ
ブシャフト２７０が、デカップリング後に、低圧シャフ
ト２０２を半径方向及び軸方向に支持する。さらに、低
圧シャフト２０２の臨界速度は、高圧シャフト２３２と
低圧シャフト２０２の接触点の場所、高圧シャフト２３
２と低圧シャフト２０２の間の半径方向の間隙の大き
さ、及び両シャフトのスチフネスにより、予想風車速度
よりも格段に高い。さらに、高圧シャフト２３２及び低
圧シャフト２０２の摩擦皮膜２８６が、軸２３２，２０
２が同じ速度で回転するまでの短期間の間、軸２３２，
２０２における発熱を低減する。
コーン２１０は、低圧ロータ２０６の大きな平衡異常撓
みの際に、第１フランジ２５０及び第２フランジ２５２
が相互に自由に動けるようになっている。加えて、スタ
ブシャフト２７０が、デカップリング後に、低圧シャフ
ト２０２を半径方向及び軸方向に支持する。さらに、低
圧シャフト２０２の臨界速度は、高圧シャフト２３２と
低圧シャフト２０２の接触点の場所、高圧シャフト２３
２と低圧シャフト２０２の間の半径方向の間隙の大き
さ、及び両シャフトのスチフネスにより、予想風車速度
よりも格段に高い。さらに、高圧シャフト２３２及び低
圧シャフト２０２の摩擦皮膜２８６が、軸２３２，２０
２が同じ速度で回転するまでの短期間の間、軸２３２，
２０２における発熱を低減する。
【００２５】本発明の様々な実施形態についての以上の
説明から、本発明の目的が達成されることは明らかであ
る。本発明を詳細に説明し例示してきたが、それらは単
に例示を目的としたものにすぎず、本発明を限定するも
のでないことは自明である。従って、本発明の技術範囲
は特許請求の範囲によってのみ限定される。
説明から、本発明の目的が達成されることは明らかであ
る。本発明を詳細に説明し例示してきたが、それらは単
に例示を目的としたものにすぎず、本発明を限定するも
のでないことは自明である。従って、本発明の技術範囲
は特許請求の範囲によってのみ限定される。
【図１】 従来周知のガスタービンエンジンの概略図。
【図２】 本発明の一つの実施形態によるガスタービン
エンジンの一部の概略図。
エンジンの一部の概略図。
【図３】 図２に示したガスタービンエンジンの支持構
造のヒューズの概略図。
造のヒューズの概略図。
【図４】 図２に示したガスタービンエンジンの高圧シ
ャフト及び低圧シャフトの一部分の概略図。
ャフト及び低圧シャフトの一部分の概略図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウー・ヤン・テン アメリカ合衆国、オハイオ州、ウエスト・ チェスター、キルキャルディー・ドライ ブ、7148番 (72)発明者 クリストファー・チャールズ・グライン アメリカ合衆国、オハイオ州、ハミルト ン、ニュー・ロンドン・ロード、1230番
Claims (10)
- 【請求項１】 ガスタービンエンジン（２００）用のフ
ァンデカップラー装置（２０１）であって、当該ファン
デカップラー装置（２０１）が、 低圧シャフト（２０２）；上記低圧シャフトと同心で、
上流端部（２７２）とロータディスク（２３８）とを含
む高圧シャフト（２３２）；上記低圧シャフトに接続し
たロータ（２３６）；及び上記ロータを支持するため、
上記低圧シャフトに接続した支持コーン（２１０）であ
って、該支持コーンの残りの部分の破損点よりも低い破
損点をもつヒューズ（２２０）を含んでいる支持コーン
を含んでなる、ファンデカップラー装置（２０１）。 - 【請求項２】 前記ヒューズ（２２０）が、 貫通した第１開口を含む第１フランジ（２５０）；上記
第１フランジに隣接し、貫通した第２開口を含むセグメ
ントスペーサ（２５４）；上記スペーサに隣接してい
て、貫通した第３開口を含む第２フランジ（２５２）；
及び上記第１フランジと上記スペーサと第２フランジを
貫通したボルト（２５６）であって、予定の平衡異常荷
重に設定された破損点を有するボルト（２５６）を含ん
でなる、請求項１記載のファンデカップラー装置（２０
１）。 - 【請求項３】 高圧シャフト（２３２）が、上記ヒュー
ズ（２２０）の破損後に低圧シャフト（２０２）を支持
するように構成されており、該低圧シャフトが高圧シャ
フトから軸方向に第１の予備選定距離だけずれたリップ
（２７８）を含んでいて、該第１予備選定距離は低圧シ
ャフトが後方に移動して高圧シャフトに接触できるよう
に選定されている、請求項１記載のファンデカップラー
装置（２０１）。 - 【請求項４】 高圧シャフト（２３２）が低圧シャフト
（２０２）から第２予備選定距離だけずれていて、該第
２予備選定距離はヒューズ（２２０）破損後に低圧シャ
フト部材が半径方向に自由に撓めるように選定されてい
る、請求項３記載のファンデカップラー装置（２０
１）。 - 【請求項５】 高圧シャフト（２３２）は、低圧シャフ
ト及び高圧シャフトに対する荷重を最小限に抑えるべく
低圧シャフト（２０２）の固有振動数を風車動作範囲よ
りも十分高く保つように、半径方向及び軸方向に構成さ
れている、請求項３記載のファンデカップラー装置（２
０１）。 - 【請求項６】 低圧シャフトが少なくともその一部分に
摩擦皮膜を含んでおり、ロータディスクが少なくともそ
の一部分に摩擦皮膜を含んでおり、低圧シャフトの摩擦
皮膜が、低圧シャフトの撓んだ際にロータディスクの摩
擦皮膜と接触する位置にある、請求項４記載のファンデ
カップラー装置（２０１）。 - 【請求項７】 ガスタービンエンジン（２００）用の支
持構造（２１０）であって、当該支持構造（２１０）
が、 高圧シャフトの上流端部に配置されたスタブシャフト
（２７０）と該スタブシャフトの下流に位置するロータ
ディスク（２３８）とを含む高圧シャフト（２３２）；
上記高圧シャフトと同心の低圧シャフト（２０２）；フ
ァンフレームハブ（２２２）；及び低圧シャフトとファ
ンフレームハブの間に延在していて、ヒューズ（２２
０）と残りの部分を含んでなる支持アーム（２１２）で
あって、該ヒューズが当該支持アームの残りの部分の破
損点よりも低い破損点を有する支持アーム（２１２）を
含んでなる、支持構造（２１０）。 - 【請求項８】 支持アーム（２１２）が、 軸受（２１８）に接続した第１端部と、第１開口の貫通
した第１フランジ（２５０）を有する第２端部とを有す
る第１部分（２１４）；ファンフレームハブ（２２２）
に接続した第１端部と、第２開口の貫通した第２フラン
ジ（２５２）を有する第２端部とを有する第２部分（２
１６）；及び第１フランジと第２フランジの間にそれら
と接して位置していて、貫通した第３開口を有するセグ
メントスペーサ（２５４）であって、ヒューズ破損後に
前方に移動できる隙間を支持アームに与えるように構成
されているセグメントスペーサ（２５４）をさらに含ん
でいる、請求項７記載の支持構造（２１０）。 - 【請求項９】 ヒューズ（２２０）が、第１フランジの
開口と第２フランジの開口とスペーサの開口を貫通した
ボルト（２５６）であって、予定の平衡異常荷重に設定
された破損点を有するボルト（２５６）を含んでなる、
請求項８記載の支持構造（２１０）。 - 【請求項１０】 低圧シャフト（２０２）が高圧シャフ
トから第１予備選定距離だけずれた部分（２７８）を含
んでいて、該第１距離は、ヒューズ（２２０）破損後
に、低圧シャフトが高圧シャフト（２３２）の方へ移動
できるようにするとともに、低圧シャフトの上記部分が
高圧シャフトと接触できるようにするのに十分であり、
スタブシャフト（２７０）は低圧シャフト（２０２）か
ら第２予備選定距離だけずれていて、該第２距離は、ヒ
ューズ（２２０）破損後、低圧シャフトが半径方向に自
由に撓むことができるようにするのに十分であり、ロー
タディスク（２３８）は低圧シャフト（２０２）から第
３予備選定距離だけずれていて、該第３距離は、大きな
平衡異常によって低圧シャフトが撓んだ後、低圧シャフ
トがディスクと接触できるようにするのに十分である、
請求項７記載の支持構造（２１０）。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/207818 | 1998-12-09 | ||
| US09/207,818 US6240719B1 (en) | 1998-12-09 | 1998-12-09 | Fan decoupler system for a gas turbine engine |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000199406A true JP2000199406A (ja) | 2000-07-18 |
| JP2000199406A5 JP2000199406A5 (ja) | 2007-01-18 |
| JP4436504B2 JP4436504B2 (ja) | 2010-03-24 |
Family
ID=22772114
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33912399A Expired - Fee Related JP4436504B2 (ja) | 1998-12-09 | 1999-11-30 | ガスタービンエンジン用ファンデカップラー装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6240719B1 (ja) |
| EP (1) | EP1008726B1 (ja) |
| JP (1) | JP4436504B2 (ja) |
| DE (1) | DE69931012T2 (ja) |
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