JP2002021507A - タービンフレーム組立体 - Google Patents
タービンフレーム組立体Info
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- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
- F01D11/005—Sealing means between non relatively rotating elements
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F01D25/28—Supporting or mounting arrangements, e.g. for turbine casing
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F01D9/06—Fluid supply conduits to nozzles or the like
- F01D9/065—Fluid supply or removal conduits traversing the working fluid flow, e.g. for lubrication-, cooling-, or sealing fluids
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガスタービンエンジン中の軸受及び軸を支持
するためのフレーム。 【解決手段】 環状タービンフレームは、軸方向中心線
軸の周りに同軸に配置され、かつ複数の円周方向に間隔
を置いて配置されたポートを備えるリングを有する。複
数の円周方向に間隔を置いて配置された支柱は、リング
上のクレビスにより半径方向にリングに結合される。各
支柱は、半径方向に対向する第１及び第２端部、並びに
それらの間に延びる貫通流路を有する。 流路の各々
は、ポートの対応する１つと位置合わせされている。ポ
ートの各々は、ポート内に肩部を形成する、ポートの半
径方向外方部分中のポート座ぐりを有している。シール
が、肩部及び支柱の間でポート座ぐり内に配置される。
するためのフレーム。 【解決手段】 環状タービンフレームは、軸方向中心線
軸の周りに同軸に配置され、かつ複数の円周方向に間隔
を置いて配置されたポートを備えるリングを有する。複
数の円周方向に間隔を置いて配置された支柱は、リング
上のクレビスにより半径方向にリングに結合される。各
支柱は、半径方向に対向する第１及び第２端部、並びに
それらの間に延びる貫通流路を有する。 流路の各々
は、ポートの対応する１つと位置合わせされている。ポ
ートの各々は、ポート内に肩部を形成する、ポートの半
径方向外方部分中のポート座ぐりを有している。シール
が、肩部及び支柱の間でポート座ぐり内に配置される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的にガスター
ビンエンジンに関し、より具体的には軸受及び軸を支持
するためのガスタービンエンジン中のフレームに関す
る。
ビンエンジンに関し、より具体的には軸受及び軸を支持
するためのガスタービンエンジン中のフレームに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンエンジンは、軸受により支
持される１つまたはそれ以上のロータ軸を含み、軸受は
次いで環状のフレームにより支持される。フレームは、
環状のハブから半径方向外方に間隔を置いて配置される
環状のケーシングを含み、それらの間に延びる複数の円
周方向に間隔を置いて配置される支柱を備える。支柱
は、例えば、共通の鋳込みでケーシング及びハブと一体
に形成されるかまたはそれらに適当にボルト止めされる
ことが可能である。いずれの形状構成でも、全体のフレ
ームは、運転中にそのたわみを最少にするようにロータ
軸を支持するための適当な構造上の剛性を備えなければ
ならない。
持される１つまたはそれ以上のロータ軸を含み、軸受は
次いで環状のフレームにより支持される。フレームは、
環状のハブから半径方向外方に間隔を置いて配置される
環状のケーシングを含み、それらの間に延びる複数の円
周方向に間隔を置いて配置される支柱を備える。支柱
は、例えば、共通の鋳込みでケーシング及びハブと一体
に形成されるかまたはそれらに適当にボルト止めされる
ことが可能である。いずれの形状構成でも、全体のフレ
ームは、運転中にそのたわみを最少にするようにロータ
軸を支持するための適当な構造上の剛性を備えなければ
ならない。
【０００３】支柱は、それを通して加圧された冷却空気
が通りハブ中に導かれる中空の断面を有する。加圧空気
は、ハブ中の穴を通して高圧及び低圧のタービンに対し
てロータパージをもたらす。空気は、また後部高圧ター
ビン軸受を支持する支柱の内側に収納される管に加え
て、支柱及びハブに対しても冷却を施す。支柱及びハブ
の内部の加圧空気が、漏れにより失われないようにする
ことが重要である。もし漏れが起これば、ロータ空洞温
度に悪影響を及ぼすであろう。
が通りハブ中に導かれる中空の断面を有する。加圧空気
は、ハブ中の穴を通して高圧及び低圧のタービンに対し
てロータパージをもたらす。空気は、また後部高圧ター
ビン軸受を支持する支柱の内側に収納される管に加え
て、支柱及びハブに対しても冷却を施す。支柱及びハブ
の内部の加圧空気が、漏れにより失われないようにする
ことが重要である。もし漏れが起これば、ロータ空洞温
度に悪影響を及ぼすであろう。
【０００４】ボルト止めされたタービンフレーム組立体
の１つの例は、１２の支柱端部の各々において８つのボ
ルトで外側ケースに接続された外方の支柱端部を有する
ＧＥ９０タービン中央フレーム（ＴＣＦ）である。ケー
ス及び支柱端部の間の相対的な動きを最少にするため
に、ケース及び支柱端部の穴の範囲から外れる各位置で
剪断ボルトが用いられる。製造中にケース穴及び支柱穴
の間の同心性を確保するために、各支柱はケースに対し
て配置されて、各穴は単一パスでケース及び支柱を貫通
して機械加工される。次いで支柱がケースから分離され
て、予め機械加工された各貫通穴をパイロットとして用
いて、後続のねじタップ加工及びインサート装着のため
の座ぐり形状が機械加工される。
の１つの例は、１２の支柱端部の各々において８つのボ
ルトで外側ケースに接続された外方の支柱端部を有する
ＧＥ９０タービン中央フレーム（ＴＣＦ）である。ケー
ス及び支柱端部の間の相対的な動きを最少にするため
に、ケース及び支柱端部の穴の範囲から外れる各位置で
剪断ボルトが用いられる。製造中にケース穴及び支柱穴
の間の同心性を確保するために、各支柱はケースに対し
て配置されて、各穴は単一パスでケース及び支柱を貫通
して機械加工される。次いで支柱がケースから分離され
て、予め機械加工された各貫通穴をパイロットとして用
いて、後続のねじタップ加工及びインサート装着のため
の座ぐり形状が機械加工される。
【０００５】支柱は、支柱及びハブの間のいかなる相対
的動きも防止する堅固な剪断接続を行なうクレビスと拡
張可能な２つのボルトとで、ハブに接続される。支柱
は、それを通して加圧された冷却空気が通りハブ中に導
かれる中空の断面を有する。加圧空気は、ハブ中の穴を
通して高圧及び低圧のタービンに対してロータパージを
もたらす。空気は、また後部高圧タービン軸受を支持す
る中空の支柱の内側に収納される管に加えて、支柱及び
ハブに対しても冷却を施す。支柱及びハブの内部の加圧
空気が、漏れにより失われないようにすることが重要で
ある。もし漏れが起これば、ロータ空洞温度に悪影響を
及ぼすであろう。拡張可能なボルトは、支柱をハブに対
してシールしないので、支柱及びハブの間の加圧空気の
漏れを防止することが望ましい。
的動きも防止する堅固な剪断接続を行なうクレビスと拡
張可能な２つのボルトとで、ハブに接続される。支柱
は、それを通して加圧された冷却空気が通りハブ中に導
かれる中空の断面を有する。加圧空気は、ハブ中の穴を
通して高圧及び低圧のタービンに対してロータパージを
もたらす。空気は、また後部高圧タービン軸受を支持す
る中空の支柱の内側に収納される管に加えて、支柱及び
ハブに対しても冷却を施す。支柱及びハブの内部の加圧
空気が、漏れにより失われないようにすることが重要で
ある。もし漏れが起これば、ロータ空洞温度に悪影響を
及ぼすであろう。拡張可能なボルトは、支柱をハブに対
してシールしないので、支柱及びハブの間の加圧空気の
漏れを防止することが望ましい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記課題を
解決しようとするものである。
解決しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】環状タービンフレーム
は、軸方向中心線軸の周りに同軸に配置され、かつ複数
の円周方向に間隔を置いて配置されたポートを備えるリ
ングを有する。複数の円周方向に間隔を置いて配置され
た支柱は、リング上のクレビスにより半径方向にリング
に結合される。各支柱は、半径方向に対向する第１及び
第２端部、並びにそれらの間に延びる貫通流路を有す
る。 流路の各々は、ポートの対応する１つと位置合わ
せされている。ポートの各々は、ポート内に肩部を形成
する、ポートの半径方向外方部分中のポート座ぐりを有
している。シールが、肩部及び支柱の間でポート座ぐり
内に配置される。
は、軸方向中心線軸の周りに同軸に配置され、かつ複数
の円周方向に間隔を置いて配置されたポートを備えるリ
ングを有する。複数の円周方向に間隔を置いて配置され
た支柱は、リング上のクレビスにより半径方向にリング
に結合される。各支柱は、半径方向に対向する第１及び
第２端部、並びにそれらの間に延びる貫通流路を有す
る。 流路の各々は、ポートの対応する１つと位置合わ
せされている。ポートの各々は、ポート内に肩部を形成
する、ポートの半径方向外方部分中のポート座ぐりを有
している。シールが、肩部及び支柱の間でポート座ぐり
内に配置される。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の特性を示すものと考えら
れる新規な特徴が、特許請求の範囲に記載されて特定さ
れる。本発明を、添付の図面と共により詳細に述べる。
れる新規な特徴が、特許請求の範囲に記載されて特定さ
れる。本発明を、添付の図面と共により詳細に述べる。
【０００９】本発明の好ましい例示的な実施形態である
と考えられるものをここに述べるが、本発明の他の変形
形態が本明細書の教示から当業者には明らかになるはず
であり、従って、本発明の技術思想及び技術的範囲内に
ある全てのかかる変形形態が添付の特許請求の範囲で保
護されることが望まれる。
と考えられるものをここに述べるが、本発明の他の変形
形態が本明細書の教示から当業者には明らかになるはず
であり、従って、本発明の技術思想及び技術的範囲内に
ある全てのかかる変形形態が添付の特許請求の範囲で保
護されることが望まれる。
【００１０】図１に概略的に示すのは、軸方向つまり長
手方向の中心線軸１２を有する例示的なガスタービンエ
ンジン１０の１部分である。中心線軸１２の周りに一連
に流れ連通して配置されるのは、ファン、圧縮機、及び燃
焼器（全て図示せず）、高圧タービン（ＨＰＴ）２０及
び低圧タービン（ＬＰＴ）２２である。第１軸（図示せ
ず）が圧縮機をＨＰＴ２０に結合し、また第２軸２６が
ファンをＬＰＴに結合する。運転中、空気がファンに入
り、空気の１部分が圧縮機中で圧縮されて燃焼器に流
れ、そこで空気は燃料と混合されて点火され燃焼ガス３
０を発生し、燃焼ガス３０はＨＰＴ２０及びＬＰＴを通
して下流に流れエネルギーを抽出されて、第１及び第２
軸を回転させる。
手方向の中心線軸１２を有する例示的なガスタービンエ
ンジン１０の１部分である。中心線軸１２の周りに一連
に流れ連通して配置されるのは、ファン、圧縮機、及び燃
焼器（全て図示せず）、高圧タービン（ＨＰＴ）２０及
び低圧タービン（ＬＰＴ）２２である。第１軸（図示せ
ず）が圧縮機をＨＰＴ２０に結合し、また第２軸２６が
ファンをＬＰＴに結合する。運転中、空気がファンに入
り、空気の１部分が圧縮機中で圧縮されて燃焼器に流
れ、そこで空気は燃料と混合されて点火され燃焼ガス３
０を発生し、燃焼ガス３０はＨＰＴ２０及びＬＰＴを通
して下流に流れエネルギーを抽出されて、第１及び第２
軸を回転させる。
【００１１】本発明の１つの実施形態に従ってタービン
中央フレームとして図示される環状タービンフレーム３
２は、軸受３４を支持し、軸受３４が次に第２軸２６の
１端を回転を可能になるように支持する。タービンフレ
ームは、またＨＰＴ軸（図示せず）の後端を支持するた
めにも使用される。タービンフレーム３２は、ＨＰＴ２
０の下流に配置され、従って、そこを通って流れる燃焼
ガス３０から保護されなければならない。
中央フレームとして図示される環状タービンフレーム３
２は、軸受３４を支持し、軸受３４が次に第２軸２６の
１端を回転を可能になるように支持する。タービンフレ
ームは、またＨＰＴ軸（図示せず）の後端を支持するた
めにも使用される。タービンフレーム３２は、ＨＰＴ２
０の下流に配置され、従って、そこを通って流れる燃焼
ガス３０から保護されなければならない。
【００１２】図１及び図２に示すタービンフレーム３２
は、中心線軸１２の周りに同軸に配置され、例えばケー
シング３６として図示された半径方向外側の第１構造リ
ングを含む。フレーム３２はまた、例えば中心線軸１２
の周りに第１リングまたはケーシング３６と同軸に配置
されかつそれから半径方向内方に間隔を置いて配置され
たハブ３８として図示された、半径方向内側の第２構造
リングを含む。複数の円周方向に間隔を置いて配置され
た中空の支柱４０は、ケーシング３６及びハブ３８の間
に半径方向に延び、それらに取外し可能に固定結合され
る。
は、中心線軸１２の周りに同軸に配置され、例えばケー
シング３６として図示された半径方向外側の第１構造リ
ングを含む。フレーム３２はまた、例えば中心線軸１２
の周りに第１リングまたはケーシング３６と同軸に配置
されかつそれから半径方向内方に間隔を置いて配置され
たハブ３８として図示された、半径方向内側の第２構造
リングを含む。複数の円周方向に間隔を置いて配置され
た中空の支柱４０は、ケーシング３６及びハブ３８の間
に半径方向に延び、それらに取外し可能に固定結合され
る。
【００１３】フレーム３２はまた、複数の通常の整形板
４２を含み、その各々が支柱４０の関連する１つを囲繞
しタービンフレーム３２を通って流れる燃焼ガス３０か
ら支柱を保護する。軸受３４をその中央穴で支持する概
ね円錐形の油だめ部材４４が、ハブ３８に結合される。
支柱４０の各々は、第１または外方端部４１及び半径方
向に対向する第２または内方端部４３を含み、細長い中
央部分４５がそれらの間に延びている。支柱４０は中空
であり、外方端部４１から支柱４０を貫通してまた中央
部分４５を貫通して内方端部４３まで完全に延びる貫通
流路４６を含む。
４２を含み、その各々が支柱４０の関連する１つを囲繞
しタービンフレーム３２を通って流れる燃焼ガス３０か
ら支柱を保護する。軸受３４をその中央穴で支持する概
ね円錐形の油だめ部材４４が、ハブ３８に結合される。
支柱４０の各々は、第１または外方端部４１及び半径方
向に対向する第２または内方端部４３を含み、細長い中
央部分４５がそれらの間に延びている。支柱４０は中空
であり、外方端部４１から支柱４０を貫通してまた中央
部分４５を貫通して内方端部４３まで完全に延びる貫通
流路４６を含む。
【００１４】ケーシング３６は、それを貫通して半径方
向に延びる複数の円周方向に間隔を置いて配置され第１
ポート４８を含み、またハブ３８はそれを貫通して半径
方向に延びる複数の円周方向に間隔を置いて配置され第
２ポート５０を含む。ここに図示する例示的な実施形態
においては、支柱４０の内方端部４３は、ボルト接続で
ハブ３８に取外し可能に固定結合され、他の実施形態で
は、支柱４０の内方端部４３は、溶接によりハブ３８に
固着されるか、または共通の鋳込みでハブ３８と一体形
成される。この実施形態においては、支柱４０の外方端
部４１はケーシング３６に取外し可能に固定結合され
る。他の実施形態においては、支柱の外方端部４１は、
例えば、本発明に従って支柱の内方端部４３がハブ３８
に取外し可能に結合された状態で、共通の鋳込みでケー
シング３６に一体に結合されることが可能である。
向に延びる複数の円周方向に間隔を置いて配置され第１
ポート４８を含み、またハブ３８はそれを貫通して半径
方向に延びる複数の円周方向に間隔を置いて配置され第
２ポート５０を含む。ここに図示する例示的な実施形態
においては、支柱４０の内方端部４３は、ボルト接続で
ハブ３８に取外し可能に固定結合され、他の実施形態で
は、支柱４０の内方端部４３は、溶接によりハブ３８に
固着されるか、または共通の鋳込みでハブ３８と一体形
成される。この実施形態においては、支柱４０の外方端
部４１はケーシング３６に取外し可能に固定結合され
る。他の実施形態においては、支柱の外方端部４１は、
例えば、本発明に従って支柱の内方端部４３がハブ３８
に取外し可能に結合された状態で、共通の鋳込みでケー
シング３６に一体に結合されることが可能である。
【００１５】複数のカラー５２が、支柱の外方端部４１
を囲繞しそれと一体に形成され、支柱の外方端部４１を
ケーシング３６に取外し可能に結合する。カラー５２
は、支柱の外方端部４１と一体に形成されるように図示
されているが、カラーは、本明細書に参考文献として組
み込まれる米国特許第５，２９２，２２７号及び第５，
４３８，７５６号に開示されるように、クレビス形状で
別体にすることができる。カラー５２は、支柱の外方端
部４１をケーシング３６に取外し可能に結合する。他の
実施形態（図示せず）においては、カラー５２を用い
て、内方端部４３をハブ３８に取外し可能に結合するこ
とができる。いずれの構成においても、カラー５２の各
々は、支柱の外方及び内方端部４１及び４３の関連する
１つと関連するリング即ちケーシング３６またはハブ３
８との間で第１または第２ポート４８，５０の関連する
ポートと位置合わせされて配置され、支柱４０を第１ま
たは第２リング即ちケーシング３６またはハブ３８に取
外し可能に結合し、荷重を担持するとともにそれを介し
てアクセスできるようにする。
を囲繞しそれと一体に形成され、支柱の外方端部４１を
ケーシング３６に取外し可能に結合する。カラー５２
は、支柱の外方端部４１と一体に形成されるように図示
されているが、カラーは、本明細書に参考文献として組
み込まれる米国特許第５，２９２，２２７号及び第５，
４３８，７５６号に開示されるように、クレビス形状で
別体にすることができる。カラー５２は、支柱の外方端
部４１をケーシング３６に取外し可能に結合する。他の
実施形態（図示せず）においては、カラー５２を用い
て、内方端部４３をハブ３８に取外し可能に結合するこ
とができる。いずれの構成においても、カラー５２の各
々は、支柱の外方及び内方端部４１及び４３の関連する
１つと関連するリング即ちケーシング３６またはハブ３
８との間で第１または第２ポート４８，５０の関連する
ポートと位置合わせされて配置され、支柱４０を第１ま
たは第２リング即ちケーシング３６またはハブ３８に取
外し可能に結合し、荷重を担持するとともにそれを介し
てアクセスできるようにする。
【００１６】図３に示す例示的な実施形態においては、
カラー５２の各々は、ケーシング３６の内周に当接して
配置された弓形状の基部５４である。複数のケーシング
穴５５が、例えば８つの各穴が示されるが、基部５４中
の複数のカラー取付け穴５６と位置合わせされ、それを
通して関連する複数の取付けボルト５８を受入れ、基部
５４をケーシング３６に取外し可能に固定結合する。基
部５４は、第１ポート４８の関連する１つと位置合わせ
された中央開口６０を含む。
カラー５２の各々は、ケーシング３６の内周に当接して
配置された弓形状の基部５４である。複数のケーシング
穴５５が、例えば８つの各穴が示されるが、基部５４中
の複数のカラー取付け穴５６と位置合わせされ、それを
通して関連する複数の取付けボルト５８を受入れ、基部
５４をケーシング３６に取外し可能に固定結合する。基
部５４は、第１ポート４８の関連する１つと位置合わせ
された中央開口６０を含む。
【００１７】図２を参照すれば、ケーシング３６は、カ
ラー５２及び第１ポート４８の軸方向両側に配置され
た、一対の軸方向に間隔を置いて設けられた環状の補強
リブ７２を含み、支柱４０とケーシング３６との間の荷
重を担持する。補強リブ７２は、連続し中断されない環
状部材であり、補強リブ７２により支柱４０が接続され
る実質的に剛性の環状部材を確保した状態で、これら環
状部材がポート４８またはケーシング３６に結合された
支柱４０のどちらかにより中断されることなくフープ応
力方向の荷重を担持し、その結果、荷重をハブ３８から
支柱４０を通してまたカラー５２を通してケーシング３
６に伝達することができる。
ラー５２及び第１ポート４８の軸方向両側に配置され
た、一対の軸方向に間隔を置いて設けられた環状の補強
リブ７２を含み、支柱４０とケーシング３６との間の荷
重を担持する。補強リブ７２は、連続し中断されない環
状部材であり、補強リブ７２により支柱４０が接続され
る実質的に剛性の環状部材を確保した状態で、これら環
状部材がポート４８またはケーシング３６に結合された
支柱４０のどちらかにより中断されることなくフープ応
力方向の荷重を担持し、その結果、荷重をハブ３８から
支柱４０を通してまたカラー５２を通してケーシング３
６に伝達することができる。
【００１８】図３及び図４を参照すれば、基部５４は、
８つの取付けボルト５８によりケーシング３６に剛的に
取付けられ、従って、支柱４０を支柱外方端部４１によ
りケーシングに剛的に接続する。カラー５２の弓形状の
基部５４を貫通する各カラー取付け穴５６は、取付け穴
の半径方向外方部分８２中に穴座ぐり８０を含む。内側
及び外側ねじ付き表面８６及び８８をそれぞれ有するね
じの切られた中空のインサート８４が、取付けボルト５
８を固定するために用いられる。カラー取付け穴５６の
半径方向内方部分９０にはねじが切られており、その中
に配置されるインサート８４を受入れ保持する。ワッシ
ャ９４が、圧入で座ぐり８０内に配置される。取付けボ
ルト５８は、一直線にドリル加工されたケーシング穴５
５、ワッシャ９４、及び取付け穴５６を貫通して配置さ
れ、インサート８４の内側ねじ付き表面８６中にねじ込
まれる。この組立体は、組立て者が基部５４と支柱の外
方端部４１との間のフレームの接近が困難な領域のケー
シングの半径方向内部ではなく、ケーシング３６の半径
方向外部からボルト５８をねじ込み、締めることを可能
にする。
８つの取付けボルト５８によりケーシング３６に剛的に
取付けられ、従って、支柱４０を支柱外方端部４１によ
りケーシングに剛的に接続する。カラー５２の弓形状の
基部５４を貫通する各カラー取付け穴５６は、取付け穴
の半径方向外方部分８２中に穴座ぐり８０を含む。内側
及び外側ねじ付き表面８６及び８８をそれぞれ有するね
じの切られた中空のインサート８４が、取付けボルト５
８を固定するために用いられる。カラー取付け穴５６の
半径方向内方部分９０にはねじが切られており、その中
に配置されるインサート８４を受入れ保持する。ワッシ
ャ９４が、圧入で座ぐり８０内に配置される。取付けボ
ルト５８は、一直線にドリル加工されたケーシング穴５
５、ワッシャ９４、及び取付け穴５６を貫通して配置さ
れ、インサート８４の内側ねじ付き表面８６中にねじ込
まれる。この組立体は、組立て者が基部５４と支柱の外
方端部４１との間のフレームの接近が困難な領域のケー
シングの半径方向内部ではなく、ケーシング３６の半径
方向外部からボルト５８をねじ込み、締めることを可能
にする。
【００１９】取付けボルト５８は、取付け穴５６をシー
ルし、従って、ケーシング穴５５及びケーシング３６を
通して燃焼ガス３０が漏れるのを防止する。ワッシャ９
４は、支柱４０及びワッシャが圧入される基部５４より
も高い熱膨張係数を備える材料から作られるべきであ
る。熱膨張の違いが、エンジン運転中にワッシャの穴座
ぐり８０との締めしろを常に保証するであろう。本発明
の１つの利点は、穴座ぐり８０並びに内側及び外側ねじ
付き表面８６及び８８上のねじが、外方支柱端部４１の
より接近可能な側であるケーシング３６の半径方向外部
から機械加工されることを可能にすることである。これ
は、生産性がより高くより費用が安上がりなタービンフ
レームの設計である。インサートは、ケーシング３６の
半径方向外部から取付けられる。図５及び図６を参照す
れば、インサートキー１２０が、それぞれインサート８
４の位置合わせされた半径方向に延びる一致したキーイ
ンサート穴スロット１２２及びケーシング穴５５の内方
部分９０に沿う穴スロット１２４を通して半径方向に配
置される。インサートキー１２０は、エンジン振動によ
り抜出るのを防止するワッシャ９４により正規の位置に
捕捉される。ワッシャには、厳しい許容誤差直径及び同
心性が要求されるが、このことが、ワッシャが支柱によ
る円周方向及び軸方向の荷重を担持し、その荷重をケー
シング３６上の環状補強リブ７２に伝達するのに役立
つ。
ルし、従って、ケーシング穴５５及びケーシング３６を
通して燃焼ガス３０が漏れるのを防止する。ワッシャ９
４は、支柱４０及びワッシャが圧入される基部５４より
も高い熱膨張係数を備える材料から作られるべきであ
る。熱膨張の違いが、エンジン運転中にワッシャの穴座
ぐり８０との締めしろを常に保証するであろう。本発明
の１つの利点は、穴座ぐり８０並びに内側及び外側ねじ
付き表面８６及び８８上のねじが、外方支柱端部４１の
より接近可能な側であるケーシング３６の半径方向外部
から機械加工されることを可能にすることである。これ
は、生産性がより高くより費用が安上がりなタービンフ
レームの設計である。インサートは、ケーシング３６の
半径方向外部から取付けられる。図５及び図６を参照す
れば、インサートキー１２０が、それぞれインサート８
４の位置合わせされた半径方向に延びる一致したキーイ
ンサート穴スロット１２２及びケーシング穴５５の内方
部分９０に沿う穴スロット１２４を通して半径方向に配
置される。インサートキー１２０は、エンジン振動によ
り抜出るのを防止するワッシャ９４により正規の位置に
捕捉される。ワッシャには、厳しい許容誤差直径及び同
心性が要求されるが、このことが、ワッシャが支柱によ
る円周方向及び軸方向の荷重を担持し、その荷重をケー
シング３６上の環状補強リブ７２に伝達するのに役立
つ。
【００２０】本発明の別の利点は、ワッシャが組立て／
分解の損耗の大部分を受持つことである。ワッシャの材
料は、外側ケースより硬度が低く、組立て中に部品が位
置合わせされていない場合または長期間の運転により変
形した場合に、ケースより先に撓んだり／損耗したりす
るであろう。ワッシャが所望の限度を越えて損耗した場
合には、ワッシャは従来技術のフレーム組立体に比べて
比較的に安い費用で容易に交換することが可能である。
分解の損耗の大部分を受持つことである。ワッシャの材
料は、外側ケースより硬度が低く、組立て中に部品が位
置合わせされていない場合または長期間の運転により変
形した場合に、ケースより先に撓んだり／損耗したりす
るであろう。ワッシャが所望の限度を越えて損耗した場
合には、ワッシャは従来技術のフレーム組立体に比べて
比較的に安い費用で容易に交換することが可能である。
【００２１】本発明の方法の例として、１２の支柱端部
の各々で８つの剪断ボルトにより外側ケーシングに接続
されている、ＧＥ９０タービン中央フレーム（ＴＣＦ）
外方支柱端部を参照されたい。ケース及び支柱端部の間
の相対的な動きを最少にするために、剪断ボルトが各位
置で用いられる。製造の際には、各支柱は、ケーシング
３６に対して組立て位置に置かれ、ケーシング穴５５及
びカラー取付け穴５６の各々の対が、単一のパスでケー
シング及び支柱基部５４を貫通して機械加工され、ケー
シング及び支柱基部中の穴の間の同心性並びに組立ての
際にそれらが適切に位置合わせされることを保証する。
次いで、支柱はケーシングから分離され、予め機械加工
された各貫通カラー取付け穴５６がパイロットとして用
いられて、カラー穴の半径方向外方部分８２中に座ぐり
８０を支柱端部の基準面に対して指定された深さに機械
加工し、その後のねじタップ加工及びインサート装着に
備える。次いで、カラー取付け穴５６の半径方向内方部
分９０は、タップ加工処理で拡大されねじ切りされる。
ねじが切られた中空のインサート８４は、セルフブロー
チ加工され、好ましくない回転を防止するために少なく
とも１つのキーを備えるようにキーが設けられる。ねじ
切りされた中空のインサート８４は、座ぐり８０の底部
１０２と同一平面に取付けられ、外側ねじ付き表面８８
がカラー取付け穴５６のねじが切られた半径方向内方部
分９０にねじ込まれる。次いで、ワッシャ９４が、座ぐ
り８０中に圧入され、座ぐり底部１０２により保持され
る。全てのインサート及びワッシャが取付けられると、
外側ケーシングが外方支柱端部４１に組み付けられる。
次いで、ボルト５８がケーシング穴５５を通して取付け
られ、インサート８４中にねじ込まれる。
の各々で８つの剪断ボルトにより外側ケーシングに接続
されている、ＧＥ９０タービン中央フレーム（ＴＣＦ）
外方支柱端部を参照されたい。ケース及び支柱端部の間
の相対的な動きを最少にするために、剪断ボルトが各位
置で用いられる。製造の際には、各支柱は、ケーシング
３６に対して組立て位置に置かれ、ケーシング穴５５及
びカラー取付け穴５６の各々の対が、単一のパスでケー
シング及び支柱基部５４を貫通して機械加工され、ケー
シング及び支柱基部中の穴の間の同心性並びに組立ての
際にそれらが適切に位置合わせされることを保証する。
次いで、支柱はケーシングから分離され、予め機械加工
された各貫通カラー取付け穴５６がパイロットとして用
いられて、カラー穴の半径方向外方部分８２中に座ぐり
８０を支柱端部の基準面に対して指定された深さに機械
加工し、その後のねじタップ加工及びインサート装着に
備える。次いで、カラー取付け穴５６の半径方向内方部
分９０は、タップ加工処理で拡大されねじ切りされる。
ねじが切られた中空のインサート８４は、セルフブロー
チ加工され、好ましくない回転を防止するために少なく
とも１つのキーを備えるようにキーが設けられる。ねじ
切りされた中空のインサート８４は、座ぐり８０の底部
１０２と同一平面に取付けられ、外側ねじ付き表面８８
がカラー取付け穴５６のねじが切られた半径方向内方部
分９０にねじ込まれる。次いで、ワッシャ９４が、座ぐ
り８０中に圧入され、座ぐり底部１０２により保持され
る。全てのインサート及びワッシャが取付けられると、
外側ケーシングが外方支柱端部４１に組み付けられる。
次いで、ボルト５８がケーシング穴５５を通して取付け
られ、インサート８４中にねじ込まれる。
【００２２】図１、図２及び図８を参照すると、支柱４
０の各々の内方端部４３は、フレーム３２のハブ３８に
取外し可能に接続される。ここに図示される例示的な実
施形態においては、拡張可能なボルト１４０が用いられ
て、図９により詳細に示されるように、内方端部４３を
ハブ３８上に取付けられた半径方向外方に延びるクレビ
ス１４４に接続する。基部５４は、ハブ３８上の第１ポ
ート５０に位置合わせされた中央開口１５８を有する。
競走トラック形状をしたハブ座ぐり１４８が、第２ポー
ト５０の周りの基部５４中に機械加工される。図１０に
示されるシール１５０が、内方端部４３及びハブ座ぐり
１４８の肩部１５６の間に配置され、それによって支柱
４０の各々の内方端部４３及びフレーム３２のハブ３８
の間で中空の貫通流路４６からの加圧された冷却空気１
６０が漏れるのをシールする。ここに図示される例示的
な実施形態中のシール１５０は、金属製で変形可能であ
り、華氏１０００度までの温度に耐えて機能することが
できる。
０の各々の内方端部４３は、フレーム３２のハブ３８に
取外し可能に接続される。ここに図示される例示的な実
施形態においては、拡張可能なボルト１４０が用いられ
て、図９により詳細に示されるように、内方端部４３を
ハブ３８上に取付けられた半径方向外方に延びるクレビ
ス１４４に接続する。基部５４は、ハブ３８上の第１ポ
ート５０に位置合わせされた中央開口１５８を有する。
競走トラック形状をしたハブ座ぐり１４８が、第２ポー
ト５０の周りの基部５４中に機械加工される。図１０に
示されるシール１５０が、内方端部４３及びハブ座ぐり
１４８の肩部１５６の間に配置され、それによって支柱
４０の各々の内方端部４３及びフレーム３２のハブ３８
の間で中空の貫通流路４６からの加圧された冷却空気１
６０が漏れるのをシールする。ここに図示される例示的
な実施形態中のシール１５０は、金属製で変形可能であ
り、華氏１０００度までの温度に耐えて機能することが
できる。
【００２３】競走トラック形状をしたハブ座ぐり１４８
は、各支柱端部接続位置１７０でハブ３８中に機械加工
される。シール１５０は、手の押圧力を用いてハブ座ぐ
り１４８中に設置される。シール１５０は、新しい部品
製造の時点でやや外方に湾曲させてあるので、支柱４０
がない状態でハブ座ぐり１４８中に保持される。このこ
とが支柱４０をハブ３８に組み付けるのに役立つ。支柱
４０は、拡張可能なボルト１４０のうちの前方ボルト１
７２を最初に取付け、次いで前方ボルトの周りに支柱を
回転させ、従って、支柱及びハブの間にシール１５０を
圧縮し、次いで拡張可能なボルトのうちの後方ボルト１
７４を取付けることことにより、ハブ３８に取付けられ
る。次いで、拡張可能なボルトは指定公差の範囲内でト
ルク締めされる。シール１５０が取付けられると、シー
ルの１部分が見えるようになるので、組立て作業員がシ
ールがあるのを確認できる。シールは、空洞内部での組
み付けの向きに関係なく（つまり、シールは上下反対に
取付け可能であり）適当に機能するように設計される。
製作公差により、支柱端部及びハブ座ぐりの間の間隙
は、フレーム毎及び所定のフレーム内での支柱毎に変化
する可能性がある。シールは、様々な間隙について適当
に機能する（最大の漏洩限度を満たす）ように設計され
る。シールは、初めに最小の間隙の空洞中に取付けら
れ、後に最大限の許容間隙の空洞中に取付けられる場合
にも、適切に機能する。
は、各支柱端部接続位置１７０でハブ３８中に機械加工
される。シール１５０は、手の押圧力を用いてハブ座ぐ
り１４８中に設置される。シール１５０は、新しい部品
製造の時点でやや外方に湾曲させてあるので、支柱４０
がない状態でハブ座ぐり１４８中に保持される。このこ
とが支柱４０をハブ３８に組み付けるのに役立つ。支柱
４０は、拡張可能なボルト１４０のうちの前方ボルト１
７２を最初に取付け、次いで前方ボルトの周りに支柱を
回転させ、従って、支柱及びハブの間にシール１５０を
圧縮し、次いで拡張可能なボルトのうちの後方ボルト１
７４を取付けることことにより、ハブ３８に取付けられ
る。次いで、拡張可能なボルトは指定公差の範囲内でト
ルク締めされる。シール１５０が取付けられると、シー
ルの１部分が見えるようになるので、組立て作業員がシ
ールがあるのを確認できる。シールは、空洞内部での組
み付けの向きに関係なく（つまり、シールは上下反対に
取付け可能であり）適当に機能するように設計される。
製作公差により、支柱端部及びハブ座ぐりの間の間隙
は、フレーム毎及び所定のフレーム内での支柱毎に変化
する可能性がある。シールは、様々な間隙について適当
に機能する（最大の漏洩限度を満たす）ように設計され
る。シールは、初めに最小の間隙の空洞中に取付けら
れ、後に最大限の許容間隙の空洞中に取付けられる場合
にも、適切に機能する。
【００２４】支柱及びハブの間の漏れが、許容できるレ
ベルまで最少化される。支柱及びハブの製作公差は、シ
ールの変形可能な性質により適応される。シールは、組
み付けの方向に関係なく適切に機能し、他の支柱位置で
また他の類似のタービン中央フレームで再使用可能であ
る。一旦取付けられれば、目が届くようになりシールが
あるのを確認できる。
ベルまで最少化される。支柱及びハブの製作公差は、シ
ールの変形可能な性質により適応される。シールは、組
み付けの方向に関係なく適切に機能し、他の支柱位置で
また他の類似のタービン中央フレームで再使用可能であ
る。一旦取付けられれば、目が届くようになりシールが
あるのを確認できる。
【００２５】本発明の好ましい例示的な実施形態である
と考えられるものをここに説明してきたが、本発明の他
の変形形態が本明細書の教示から当業者には明らかにな
るはずであり、従って、本発明の技術思想及び技術的範
囲に属する全ての変形形態が添付の特許請求の範囲で保
護されることが望まれる。
と考えられるものをここに説明してきたが、本発明の他
の変形形態が本明細書の教示から当業者には明らかにな
るはずであり、従って、本発明の技術思想及び技術的範
囲に属する全ての変形形態が添付の特許請求の範囲で保
護されることが望まれる。
【００２６】従って、本出願により保護されることを望
むものは、特許請求の範囲に記載され特定される発明で
ある。
むものは、特許請求の範囲に記載され特定される発明で
ある。
【図１】 本発明の例示的な実施形態のタービン中央フ
レーム組立体を備えるガスタービンエンジンの１部分の
長手方向断面図。
レーム組立体を備えるガスタービンエンジンの１部分の
長手方向断面図。
【図２】 図１のタービン中央フレーム組立体の斜視
図。
図。
【図３】 図２のタービン中央フレーム組立体の内側の
支柱及びケーシングの斜視図。
支柱及びケーシングの斜視図。
【図４】 図３の支柱の半径方向外方端部の半径方向外
方に見た斜視図。
方に見た斜視図。
【図５】 図３の支柱の半径方向外方端部の半径方向内
方に見た斜視図。
方に見た斜視図。
【図６】 インサートにねじ込まれたボルト、及び図５
に示された支柱基部中の取付け穴にインサートを固定す
るために用いられるキーに沿って切断した、ケーシング
及び支柱組立体の１部の断面図。
に示された支柱基部中の取付け穴にインサートを固定す
るために用いられるキーに沿って切断した、ケーシング
及び支柱組立体の１部の断面図。
【図７】 図５に示された支柱基部中の取付け穴のイン
サートにねじ込まれたボルトに沿って切断した、ケーシ
ング及び支柱組立体の１部分の断面図。
サートにねじ込まれたボルトに沿って切断した、ケーシ
ング及び支柱組立体の１部分の断面図。
【図８】 図２の支柱及びハブの半径方向内方端部の半
径方向内方に見た斜視図。
径方向内方に見た斜視図。
【図９】 支柱の半径方向内方端部が除去された、図８
のハブの半径方向内方に見た斜視図。
のハブの半径方向内方に見た斜視図。
【図１０】 図２のハブ及び支柱のハブ及び半径方向内
方端部の線図で表した断面図。
方端部の線図で表した断面図。
１２ 中心線軸 ３２ タービンフレーム ３６ 第１リング（ケーシング） ３８ 第２リング（ハブ） ４０ 支柱 ４８ 第１ポート ５０ 第２ポート ５５ ケーシング穴 ５８ 取付けボルト ７２ 補強リブ １４０ ボルト １４４ クレビス
Claims (15)
- 【請求項１】 軸方向中心線軸（１２）の周りに同軸に
配置され、かつ複数の円周方向に間隔を置いて配置され
たポートを有するリングと、 各々が半径方向に対向する第１端部及び第２端部、並び
にそれらの間に延びる貫通流路（４６）を有する、前記
リングに取外し可能に固定結合された複数の円周方向に
間隔を置いて配置された支柱（４０）と、を含み、 前記流路（４６）の各々は、前記ポートの対応する１つ
と位置合わせされており、 前記ポートの各々は、前記ポート内に肩部（１５６）を
形成する、前記ポートの半径方向外方部分（８２）中の
ポート座ぐりを有しており、 シール（１５０）が、前記肩部（１５６）及び前記支柱
（４０）の間で前記ポート座ぐり内に配置される、こと
を特徴とする環状タービンフレーム（３２）。 - 【請求項２】 前記支柱（４０）は、前記リング上のク
レビス（１４４）により前記リングに取外し可能に固定
結合されることを特徴とする請求項１に記載の環状ター
ビンフレーム（３２）。 - 【請求項３】 前記ポート座ぐりは、競走トラック形状
をしていることを特徴とする請求項１に記載の環状ター
ビンフレーム（３２）。 - 【請求項４】 前記シール（１５０）は、金属製で変形
可能であることを特徴とする請求項１に記載の環状ター
ビンフレーム（３２）。 - 【請求項５】 前記シール（１５０）は、華氏１０００
度までの温度に耐えて機能することが可能であることを
特徴とする請求項４に記載の環状タービンフレーム（３
２）。 - 【請求項６】 軸方向中心線軸（１２）の周りに同軸に
配置され、かつ貫通して半径方向に延びる複数の円周方
向に間隔を置いて配置された第１ポート（４８）を有す
る半径方向外側第１構造リングと、 前記第１構造リングから半径方向内方に間隔を置いて前
記中心線軸（１２）の周りに同軸に配置され、かつ貫通
して半径方向に延びる複数の円周方向に間隔を置いて配
置された第２ポート（５０）を有する半径方向内側第２
構造リングと、 前記第１及び第２構造リングに結合された複数の円周方
向に間隔を置いて配置された支柱（４０）と、を含み、 前記支柱（４０）の各々は、半径方向に対向する内方及
び外方端部（４３，４１）並びにそれらの間に延びる貫
通流路（４６）を有しており、 前記流路（４６）は、前記第１及び第２ポート（４８，
５０）の対応する１つと位置合わせされており、 前記第２ポート（５０）の各々は、前記第２ポート（５
０）内の肩部（１５６）を形成する、前記第２ポート
（５０）の半径方向外方部分（８２）中のポート座ぐり
を有しており、さらに前記肩部（１５６）及び前記支柱
（４０）の前記内方端部（４３）の間で前記ポート座ぐ
り内に配置されたシール（１５０）を含む、ことを特徴
とするタービンフレーム（３２）。 - 【請求項７】 前記支柱（４０）は、前記リングに取外
し可能に固定結合されることを特徴とする請求項６に記
載の環状タービンフレーム（３２）。 - 【請求項８】 前記支柱（４０）は、前記第2構造リン
グ上のクレビス（１４４）により前記第2構造リングに
取外し可能に固定結合されることを特徴とする請求項７
に記載の環状タービンフレーム（３２）。 - 【請求項９】 前記ポート座ぐりは、競走トラック形状
をしていることを特徴とする請求項７に記載の環状ター
ビンフレーム（３２）。 - 【請求項１０】 前記シール（１５０）は、金属製で変
形可能であることを特徴とする請求項９に記載の環状タ
ービンフレーム（３２）。 - 【請求項１１】 前記シール（１５０）は、華氏１００
０度までの温度に耐えて機能することが可能であること
を特徴とする請求項１０に記載の環状タービンフレーム
（３２）。 - 【請求項１２】 前記支柱（４０）は、前記第２構造リ
ングに取外し可能に固定結合されかつ前記第１構造リン
グに一体に結合されることを特徴とする請求項６に記載
の環状タービンフレーム（３２）。 - 【請求項１３】 前記支柱（４０）及び前記第１構造リ
ングは、共通の鋳込みで一体に結合されることを特徴と
する請求項１２に記載の環状のタービンフレーム（３
２）。 - 【請求項１４】 前記第１構造リングに結合され、かつ
前記第1構造リングの中央穴に軸受（３４）を支持する
概ね円錐形の油だめ部材（４４）をさらに含むことを特
徴とする請求項６に記載の環状タービンフレーム（３
２）。 - 【請求項１５】 各々が前記支柱（４０）の関連する１
つを囲繞する複数の整形板（４２）をさらに含むことを
特徴とする請求項６に記載の環状タービンフレーム（３
２）。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/561773 | 2000-04-29 | ||
| US09/561,773 US6439841B1 (en) | 2000-04-29 | 2000-04-29 | Turbine frame assembly |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002021507A true JP2002021507A (ja) | 2002-01-23 |
| JP2002021507A5 JP2002021507A5 (ja) | 2008-06-05 |
| JP4582472B2 JP4582472B2 (ja) | 2010-11-17 |
Family
ID=24243399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001130540A Expired - Fee Related JP4582472B2 (ja) | 2000-04-29 | 2001-04-27 | タービンフレーム組立体 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6439841B1 (ja) |
| EP (1) | EP1149986B1 (ja) |
| JP (1) | JP4582472B2 (ja) |
| DE (1) | DE60114696T2 (ja) |
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