JP2002047902A - 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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- 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
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
-
- 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
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/16—Arrangement of bearings; Supporting or mounting bearings in casings
- F01D25/162—Bearing supports
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Gasket Seals (AREA)
- Connection Of Plates (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 タービンフレームの生産性が高く再製作性も
高くしかもより安価な設計及び製造を可能にすること。 【解決手段】 環状タービンフレーム３２は、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第１ポート４８を有するの
第１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、対応する複数のカラーにより
第１リングに半径方向に結合され、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。カラーの各々は、支柱第１端部のうちの関連
する１つと第１リングとの間に第１ポート４８のうちの
関連する１つと位置合わせされて配置されて、支柱４０
を第１リングに取外し可能に結合し取付けボルト５８を
受入れる複数のカラー取付け穴を有する基部を含む。
高くしかもより安価な設計及び製造を可能にすること。 【解決手段】 環状タービンフレーム３２は、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第１ポート４８を有するの
第１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、対応する複数のカラーにより
第１リングに半径方向に結合され、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。カラーの各々は、支柱第１端部のうちの関連
する１つと第１リングとの間に第１ポート４８のうちの
関連する１つと位置合わせされて配置されて、支柱４０
を第１リングに取外し可能に結合し取付けボルト５８を
受入れる複数のカラー取付け穴を有する基部を含む。
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】
【発明が解決しようとする課題】支柱のより接近可能な
側から座ぐりを機械加工することができ、結果としてタ
ービンフレームがより生産性が高く再製作性も高くしか
もより安価な設計及び製造になるのが望ましい。
側から座ぐりを機械加工することができ、結果としてタ
ービンフレームがより生産性が高く再製作性も高くしか
もより安価な設計及び製造になるのが望ましい。
【０００６】
【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第１ポートを有す
る半径方向外側ケーシングなどの第１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は、
対応する複数のカラーにより第１リングに半径方向に結
合される。各ストラットは、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。カラーの各々は、支柱第１端部のうちの関連する１
つと第１リングとの間に第１ポートのうちの関連する１
つと位置合わせされて配置されて、支柱を第１リングに
取外し可能に結合する。
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第１ポートを有す
る半径方向外側ケーシングなどの第１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は、
対応する複数のカラーにより第１リングに半径方向に結
合される。各ストラットは、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。カラーの各々は、支柱第１端部のうちの関連する１
つと第１リングとの間に第１ポートのうちの関連する１
つと位置合わせされて配置されて、支柱を第１リングに
取外し可能に結合する。
【０００７】カラーの各々は、第１リングに当接して配
置され、基部を第１リングに取外し可能に結合するそれ
を貫通する取付けボルトを受入れる複数のカラー取付け
穴を有する基部を含む。基部は、第１ポートと位置合わ
せされた中央開口を有している。各カラー取付け穴は、
カラー取付け穴の半径方向外方部分中に穴座ぐりを有し
ている。カラー取付け穴の半径方向内方部分は、内側及
び外側ねじ付き表面を含むねじ付きインサートを受入れ
て保持するためにねじが切られている。ワッシャが穴座
ぐり中に配置され、取付けボルトは、第１リングを貫通
して設けられた第１リング穴及びワッシャを貫通して配
置され、インサートの内側ねじ付き表面にねじ込まれて
いる。
置され、基部を第１リングに取外し可能に結合するそれ
を貫通する取付けボルトを受入れる複数のカラー取付け
穴を有する基部を含む。基部は、第１ポートと位置合わ
せされた中央開口を有している。各カラー取付け穴は、
カラー取付け穴の半径方向外方部分中に穴座ぐりを有し
ている。カラー取付け穴の半径方向内方部分は、内側及
び外側ねじ付き表面を含むねじ付きインサートを受入れ
て保持するためにねじが切られている。ワッシャが穴座
ぐり中に配置され、取付けボルトは、第１リングを貫通
して設けられた第１リング穴及びワッシャを貫通して配
置され、インサートの内側ねじ付き表面にねじ込まれて
いる。
【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、連続し中断しない環状
部材であり、補強リブ７２により支柱４０が接続される
実質的に剛性のある環状部材を確保した状態で、環状部
材はポート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３６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、連続し中断しない環状
部材であり、補強リブ７２により支柱４０が接続される
実質的に剛性のある環状部材を確保した状態で、環状部
材はポート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３６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
じが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との間のフレーム領域への接近が困難なケー
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
じが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との間のフレーム領域への接近が困難なケー
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が穴座
ぐり８０に常に接触していることを保証するであろう。
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８４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５
５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あるが、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が穴座
ぐり８０に常に接触していることを保証するであろう。
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８４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５
５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あるが、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厚さに機械
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厚さに機械
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
ケーシング３６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、ハブ座ぐり１４８の内
方端部４３及び肩部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の間の中空の貫通流路４６からの加圧された冷却
空気１６０の漏れをシールする。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
ケーシング３６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、ハブ座ぐり１４８の内
方端部４３及び肩部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の間の中空の貫通流路４６からの加圧された冷却
空気１６０の漏れをシールする。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、支柱及びハブの間のシール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、組立て要員がシー
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
付け可能である）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、
フレームからフレーム及び所定のフレーム内での支柱か
ら支柱で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、支柱及びハブの間のシール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、組立て要員がシー
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
付け可能である）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、
フレームからフレーム及び所定のフレーム内での支柱か
ら支柱で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吸収される。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吸収される。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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 モセス・ウィリアム・ワーノウ アメリカ合衆国、オハイオ州、シンシナテ ィ、オッターベイン・ロード、9601番 Ｆターム(参考） 3J040 AA01 AA11 FA02 HA06
Claims (9)
- 【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
た第１ポート（４８）を有する第１リングと、 対応する複数のカラー（５２）により前記第１リングに
半径方向に結合され、その各々が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
（４６）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（４０）と、を含み、 前記カラー（５２）の各々は、前記支柱第１端部のうち
の関連する１つと前記第１リングとの間に前記第１ポー
ト（４８）のうちの関連する１つと位置合わせされて配
置されて、前記支柱（４０）を前記第１リングに取外し
可能に結合し、前記カラー（５２）の各々は、 前記第１リングに当接して配置され、前記第１ポート
（４８）と位置合わせされた中央開口（６０）を有する
基部（５４）を前記第１リングに取外し可能に結合する
それを貫通する取付けボルト（５８）を受入れる複数の
カラー取付け穴（５６）を有する基部（５４）を含み、 各カラー取付け穴（５６）は、前記カラー取付け穴（５
６）の半径方向外方部分（８２）中に穴座ぐり（８０）
を有しており、 前記カラー取付け穴（５６）の半径方向内方部分（９
０）は、ねじ付きインサートを受入れて保持するために
ねじが切られており、 前記ねじ付き中空インサートは、内側及び外側ねじ付き
表面（８６，８８）を含んでおり、 ワッシャ（９４）が、前記穴座ぐり（８０）中に配置さ
れており、 前記取付けボルト（５８）は、前記第１リングを貫通し
て設けられた第１リング穴及び前記ワッシャ（９４）を
貫通して配置され、前記インサートの前記ねじが切られ
た内側ねじ付き表面（８６）にねじ込まれている、こと
を特徴とする環状タービンフレーム（３２）。 - 【請求項２】 前記カラー（５２）は、前記支柱第１端
部と一体に形成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】 前記第１リングは、前記カラー（５２）
の軸方向両側に配置される連続し中断しない環状補強リ
ブ（７２）を有することを特徴とする請求項２に記載の
環状タービンフレーム（３２）。 - 【請求項４】 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
た第１ポート（４８）を有する半径方向外側リングと、 対応する複数のカラー（５２）により前記外側リングに
半径方向に結合され、その各々が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
（４６）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（４０）と、を含み、 前記カラー（５２）の各々は、前記支柱第１端部のうち
の関連する１つと前記外側リングとの間に前記第１ポー
ト（４８）のうちの関連する１つと位置合わせされて配
置されて、前記支柱（４０）を前記外側リングに取外し
可能に結合し、前記カラー（５２）の各々は、 前記外側リングに当接して配置され、前記第１ポート
（４８）と位置合わせされた中央開口（６０）を有する
基部（５４）を前記外側リングに取外し可能に結合する
それを貫通する取付けボルト（５８）を受入れる複数の
カラー取付け穴（５６）を有する基部（５４）を含み、 各カラー取付け穴（５６）は、前記カラー取付け穴（５
６）の半径方向外方部分（８２）中に穴座ぐり（８０）
を有しており、 前記カラー取付け穴（５６）の半径方向内方部分（９
０）は、ねじ付きインサートを受入れて保持するために
ねじが切られており、 前記ねじ付き中空インサートは、内側及び外側ねじ付き
表面（８６，８８）を含んでおり、 ワッシャ（９４）が、前記穴座ぐり（８０）中に配置さ
れており、 前記取付けボルト（５８）は、前記外側リングを貫通し
て設けられた外側リング穴及び前記ワッシャ（９４）を
貫通して配置され、前記インサートの前記ねじが切られ
た内側ねじ付き表面（８６）にねじ込まれており、さら
に前記外側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
て配置された第２ポート（５０）を有する半径方向内側
リングを含み、 前記複数の円周方向に間隔を置いて配置された支柱（４
０）は、前記内側リングに結合されており、 前記流路（４６）は、前記第２ポート（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、 前記肩部（１５６）及び前記支柱（４０）の前記第２端
部（４３）との間の前記ポート座ぐりの内部に配置され
たシール（１５０）をさらに含む、ことを特徴とする環
状タービンフレーム（３２）。 - 【請求項５】 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４に記載の環状ター
ビンフレーム（３２）。 - 【請求項６】 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４に記載の環状ター
ビンフレーム（３２）。 - 【請求項７】 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できることを特徴
とする請求項６に記載の環状タービンフレーム（３
２）。 - 【請求項８】 前記円周方向に間隔を置いて配置された
支柱（４０）は、前記内側リング上のクレビス（１４
４）に前記ボルト（５８）により半径方向に結合される
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（３２）。 - 【請求項９】 前記外側リングはケーシング（３６）で
あり、前記内側リングはハブ（３８）であることを特徴
とする請求項８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 |
|---|---|---|---|
| US09/561,771 US6358001B1 (en) | 2000-04-29 | 2000-04-29 | Turbine frame assembly |
| US09/561771 | 2000-04-29 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002047902A true JP2002047902A (ja) | 2002-02-15 |
| JP2002047902A5 JP2002047902A5 (ja) | 2008-06-19 |
| JP4582471B2 JP4582471B2 (ja) | 2010-11-17 |
Family
ID=24243390
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001130539A Expired - Fee Related JP4582471B2 (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) | US6358001B1 (ja) |
| EP (1) | EP1149987B1 (ja) |
| JP (1) | JP4582471B2 (ja) |
| DE (1) | DE60114697T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2013185588A (ja) * | 2012-03-05 | 2013-09-19 | General Electric Co <Ge> | ガスタービンフレーム補強レール |
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|---|---|---|---|---|
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| US7124572B2 (en) * | 2004-09-14 | 2006-10-24 | Honeywell International, Inc. | Recuperator and turbine support adapter for recuperated gas turbine engines |
| US7383686B2 (en) * | 2004-12-13 | 2008-06-10 | Honeywell International Inc. | Secondary flow, high pressure turbine module cooling air system for recuperated gas turbine engines |
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