JP2002508468A - タービンのステータアッセンブリ用の支持構造 - Google Patents

タービンのステータアッセンブリ用の支持構造

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JP2002508468A JP2000539242A JP2000539242A JP2002508468A JP 2002508468 A JP2002508468 A JP 2002508468A JP 2000539242 A JP2000539242 A JP 2000539242A JP 2000539242 A JP2000539242 A JP 2000539242A JP 2002508468 A JP2002508468 A JP 2002508468A
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ボウチャード，ギュイ
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Abstract

(57)【要約】 ガスタービンエンジン内部のステータアッセンブリを支持するための外側ハウジングであって、前記支持構造は、２つの外側リング部を備えており、これらの外側リングの間に、ステータアッセンブリのベーンセグメントが取り付けられて、支持構造内部にリングを構成するようになっている。中央リング部が、外側リング部の間に設けられているとともに、スポークによってそれらに連結されている。中央リング部によって、支持構造がエンジンケース内部で位置決めされる。スポークは、ステータアッセンブリの軸に対して傾斜して延びているとともに、それらの間に開口部を画定しており、これによって、外側リング部と中央リング部との間の熱による歪みが抑制されるようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービンエンジンに利用されているステータベーンセグメント
用の支持構造に関する。本発明は、さらに、ガスタービンエンジン内部の改善さ
れたステータアッセンブリに関し、該アッセンブリは、前記支持構造を備えてい
る。本発明は、さらに、ガスタービンエンジン内において径方向外側で固定され
ている改善されたステータアッセンブリに関し、該アッセンブリは、支持構造を
備えている。
【０００２】
【従来の技術】
ガスタービンエンジン内の第２のステータアッセンブリは、通常、その径方向
内側の端部は、タービンの回転する軸のシール配列上でフローティング状態とな
っている。該アッセンブリの径方向外側の端部は、外側エンジンケースに固定さ
れなければならない。これは、通常は、リング状の支持構造によって行われる。
しかし、第２ステータアッセンブリの外側端部を外側エンジンケースに固定した
場合、ステータベーンセグメントの熱膨張に起因して、支持構造の歪みが生じる
可能性がある。このような支持構造の歪みに起因して、外側エンジンケースの歪
みが生じる恐れがある。外側エンジンケースの歪みによって、エンジン内で隣接
しているロータアッセンブリ内のブレードのブレード先端部間隔が変化し、これ
によってエンジン効率が減少する可能性がある。
【０００３】 このような歪みは、ステータベーンセグメントを十分に冷却することによって
抑制することができる。しかし、ベーンセグメントが外側端部で固定的に取り付
けられた状態で、それらを効率的に冷却するのは困難である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ステータアッセンブリの外側端部を外側エンジンケースに取
り付けるために利用される支持構造を提供することであり、該支持構造は、ステ
ータベーンセグメントの熱膨張による外側エンジンケースの歪みを最小とするも
のである。
【０００５】 本発明の他の目的は、ステータベーンセグメント、特に外側ベーンプラットフ
ォームをより効率的に冷却することを可能とする支持構造を提供することである
。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、改善された支持構造は、重量の小さい円筒として構成されて
おり、ベーンセグメントが、この内部に取り付けられていることによって、リン
グを構成している。該円筒は、２つの外側リングにより構成されており、これら
の外側リングの間に、ベーンセグメントが取り付けられるようになっている。さ
らに、この円筒は、中央リングを備えており、この中央のリングは、円筒を外側
エンジンケースに対して径方向に位置決めするのに利用される。これらのリング
は、円周方向に離間された薄いスポークにより連結されて円筒状構造となってい
る。これらのスポークは、各外側リングと中央リングとの間に延びている。これ
らのスポークは、ステータベーンセグメントが熱膨張し、これによって取付用外
側リングが膨張もしくは歪曲した場合に、湾曲もしくは歪曲することが可能なほ
ど薄く、これによって、取付用外側リングから中央リングまで伝わる歪みが減少
し、エンジンケースまで伝わる歪みが抑制されるようになっている。従って、ケ
ースに伝わる歪みが小さくなり、ロータブレードの先端部間隔が良好に制御され
た状態が維持される。支持構造のリングを互いに連結させるために薄いスポーク
を使用することによって、このような円筒状構造に大きな開口部を設けて、冷却
空気流をベーンセグメントの外側プラットフォームに衝突させることが可能とな
っており、これによって、さらに、歪みを抑制することができる。
【０００７】 本発明は、特に、エンジンケースを備えたガスタービンエンジン内部のステー
タアッセンブリに利用されるほぼ円筒状の支持構造に関する。該支持構造は、２
つの外側リング部を備えており、これらの外側リングの間に、ステータベーンア
ッセンブリのベーンセグメントが取り付けられるようになっている。さらに、前
記支持構造は、中央リング部を備えており、この中央リング部により、該支持構
造がエンジンケース内部で径方向に位置決めされるようになっている。連結手段
が、外側リング部と中央リング部との間に延びており、この連結手段は、外側リ
ング部と中央リング部との間を伝わる熱歪みを抑制するように構成されている。
【０００８】 本発明は、さらに、エンジンケースを備えたガスタービンエンジン内部のステ
ータアッセンブリに関し、該アッセンブリは、隣接してステータリングを構成し
ている複数のステータベーンセグメントと、ほぼ円筒状の支持構造と、を備えて
おり、該支持構造内部でベーンセグメントが組み立てられてステータリングを構
成している。この支持構造は、２つの外側リングを備えており、これらの外側リ
ングの間にベーンセグメントが取り付けられている。さらに、この支持構造は、
中央リングを備えており、この中央リングによって支持構造がエンジンケース内
部で径方向に位置決めされるようになっている。連結手段が、外側リング部と中
央リング部との間に延びており、この連結手段は、外側リング部と中央リング部
との間を伝わる熱歪みを抑制するように構成されている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
ガスタービンエンジン１は、図１に示されているように、軸方向に離間された
ロータステージ３，５を備えており、これらの間には、ステータステージ７が取
り付けられている。ステータステージ７は、複数のステータベーンセグメント９
を備えており、これらは、隣接して配置されていることによって環状リングを構
成している。各ベーンセグメント９は、１つあるいは複数のステータベーン１１
を備えており、これらは、外側ベーンプラットフォーム１３と内側ベーンプラッ
トフォーム１３との間に延びている。リングを構成している状態で、各外側ベー
ンプラットフォーム１３の側部は、内側ベーンプラットフォーム１５と同様に、
隣接している。内側ベーンプラットフォーム１５は、内側エンジンハウジング１
７，１９の間に取り付けられていることによって、軸方向および径方向に位置決
めされている。
【００１０】 図１および図２に示されるように、ほぼ円筒状である支持構造２５が設けられ
ており、該支持構造２５内部に、ベーンセグメント９からなるリングが取り付け
られている。円筒状支持構造２５は、軸方向に離間された３つのリング部２７，
２９，３１を備えている。これらのリング部２７，２９，３１の厚さは、径方向
に比較的大きい。厚さが比較的小さい円筒状ウェブつまりスポーク３３，３５に
よって、外側リング部２７，２９が中央リング部３１に連結されている。支持構
造の外側リング部２７，２９は、それぞれ、内側に延びた径方向フランジ３９，
４１を備えており、ベーンセグメント９の外部ベーンプラットフォーム１３が、
該径方向フランジ３９，４１の間に取り付けられていることによって、軸方向お
よび径方向に位置決めされている。支持構造２５の中央リング部３１は、タービ
ンエンジンの外側エンジンケース４３により支持されており、これによって、ケ
ースに対して支持構造が径方向に位置決めされている。
【００１１】 このベーンセグメント９は、ベーンセグメント９が熱膨張した場合に支持構造
２５の径方向への熱膨張の不整合が生じる原因となり得る。本発明によると、支
持構造２５は、ベーンセグメント９の熱膨張に起因して外側リング部２７，２９
と中央リング部３１との間を支持構造に亘って伝達する熱歪みを、抑制するよう
に構成されている。さらに詳しくは、ウェブつまりスポーク３３，３５は、熱に
よる歪みを抑制するように構成されている。大きな切り込み４７が円周方向に配
置されており、これによってリング部２７，３１間およびリング部２９，３１間
に薄く細いスポーク４９が画定されていることによって、スポーク３３，３５に
より、熱による歪みが抑制されるようになっている。切り込み４７の数、寸法、
位置および形状は、ウェブ３３，３５により熱による支持構造２５の歪みが最も
抑制されるようなものとなっている。さらに、切り込み４７によって、冷却空気
流のクリアランスが大きくなっていることによって、冷却用空気が、エンジンケ
ース４３からベーンセグメント９の外部ベーンプラットフォーム１３へと、圧力
降下を最小としながら直接に衝突するようになっている。冷却空気流の乱れが最
小となるように、切り込み４７は、スポーク４９が傾斜した（支持構造の長手方
向軸に対して傾斜した）ものとなるような形状とされることが好ましい。
【００１２】 支持構造２５は、一体に形成することが可能であり、もしくは、好適な手段に
よって互いに連結された円筒状部材から形成することも可能である。支持構造２
５は軽量なものである。さらに、支持構造２５によって、ステータを通過し、ス
テータの表面を横断する流体の流れに対するエンジンケース４３による軸方向お
よび径方向へのシールが確実に良好となる。室温でのステータベーンセグメント
９間のクリアランスは、エンジンの定常運転状態で、セグメント９の間、内側エ
ンジンハウジング１７，１９とセグメント９との間、および支持構造２５とセグ
メント９との間がシールされ、このシール状態が維持されるような大きさとなっ
ている。
【００１３】 外側エンジンケース４３に対して支持構造２５が回転しないように、固定手段
が設けられている。該固定手段は、図２および図３に示されているように、複数
の溝６１を備えており、これらの溝６１は、ウェブ３３，３５のうちの１つに形
成されているとともに、円周方向に離間されている。各スロット６１につき１つ
のタブ６３が、外側エンジンケース４３の内側表面に設けられている。図４に示
されるように、タブ６３は溝６１に嵌合するようになっており、これによって、
支持構造２５がケース４３に対して回転しないようになっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ガスタービンエンジンのステータ全体を示す部分断面図。
【図２】 本発明の支持構造の一部を示す斜視図。
【図３】 支持構造の一部を詳細に示す平面図。
【図４】 支持構造および外側ケースを詳細に示す断面図。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年１月３１日（２０００．１．３１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ボウチャード，ギュイ カナダ，ケベック，モント セイント ヒ ライアー，デ ラ ポムメライー 941 Ｆターム(参考） 3G002 GA13 GB01

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンジンケースを備えたガスタービンエンジン内部のステータ
    アッセンブリに利用するための円筒状の支持構造であって、 ２つの外側リング部を備えており、前記ステータアッセンブリのベーンセグメ
    ントが、前記の２つの外側リングの間に取り付けられて前記支持構造内部でリン
    グを構成するようになっており、さらに、前記支持構造は、 中央リング部を備えており、該中央リング部によって、前記支持構造がエンジ
    ンケース内部で径方向に位置決めされるようになっており、さらに、前記支持構
    造は、 前記外側リング部と前記中央リング部との間に延びている連結手段を備えてお
    り、該連結手段は、前記外側リング部と前記中央リング部との間を伝わる熱によ
    る歪みを抑制するように構成されていることを特徴とする支持構造。
  2. 【請求項２】 前記連結手段は、前記リング部を互いに連結している細く薄い
    スポークを備えていることを特徴とする請求項１記載の支持構造。
  3. 【請求項３】 前記スポークは、前記支持構造の軸に対して傾いていることを
    特徴とする請求項２記載の支持構造。
  4. 【請求項４】 前記連結手段は、前記リング部の間に延びているウェブと、各
    ウェブに設けられているとともに円周方向に離間された切り込みと、を備えてお
    り、前記切り込みは、それらの間に細く薄いスポークを画定していることを特徴
    とする請求項１記載の支持構造。
  5. 【請求項５】 前記スポークは、前記支持構造の軸に対して傾いていることを
    特徴とする請求項４記載の支持構造。
  6. 【請求項６】 エンジンケースを備えたガスタービンエンジン内部のステータ
    アッセンブリであって、 互いに隣接してステータリングを構成している複数のステータベーンセグメン
    トと、 ほぼ円筒状の支持構造と、を備えており、 該支持構造内部で、前記ベーンセグメントが組み立てられて前記のステータリ
    ングを構成するようになっており、さらに、前記支持構造は、それらの間にベー
    ンセグメントが取り付けられるようになっている２つの外側リング部と、前記支
    持構造を前記エンジンケース内部で径方向に位置決めするための中央リング部と
    、前記外側リング部と前記中央リング部との間に延びた連結手段と、を備えてお
    り、該連結手段は、前記外側リング部と前記中央リング部との間を伝わる熱によ
    る歪みを抑制するように構成されていることを特徴とするステータアッセンブリ
    。
  7. 【請求項７】 前記連結手段は、前記リング部を連結させている細く薄いスポ
    ークを備えていることを特徴とする請求項６記載のステータアッセンブリ。
  8. 【請求項８】 前記スポークは、前記支持構造の軸に対して傾いていることを
    特徴とする請求項７記載のステータアッセンブリ。
  9. 【請求項９】 前記連結手段は、前記リング部の間に延びているウェブと、各
    ウェブに設けられているとともに円周方向に離間された切り込みと、を備えてお
    り、前記切り込みは、それらの間に細く薄いスポークを画定していることを特徴
    とする請求項６記載のステータアッセンブリ。
  10. 【請求項１０】 前記スポークは、前記支持構造の軸に対して傾いていること
    を特徴とする請求項９記載のステータアッセンブリ。
  11. 【請求項１１】 前記支持構造および前記エンジンケースに、互いに協働する
    固定手段を備えており、これによって前記支持構造が前記エンジンケースに対し
    て回転しないようになっていることを特徴とする請求項６記載のステータアッセ
    ンブリ。
  12. 【請求項１２】 前記支持構造および前記エンジンケースに、互いに協働する
    固定手段を備えており、これによって前記支持構造が前記エンジンケースに対し
    て回転しないようになっていることを特徴とする請求項９記載のステータアッセ
    ンブリ。
  13. 【請求項１３】 前記固定手段は、前記ウェブの少なくとも１つに設けられて
    いるとともに円周方向に離間された溝と、前記エンジンケースに設けられている
    協働するタブと、の組を備えており、前記タブは、径方向内側に延びているとと
    もに、それぞれが、前記支持構造に設けられた溝と嵌合するように寸法決めおよ
    び位置決めされていることを特徴とする請求項１２記載のステータアッセンブリ
    。
JP2000539242A 1997-12-17 1998-12-15 タービンのステータアッセンブリ用の支持構造 Ceased JP2002508468A (ja)

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US08/992,673 US5961278A (en) 1997-12-17 1997-12-17 Housing for turbine assembly
US08/992,673 1997-12-17
PCT/CA1998/001175 WO1999031357A1 (en) 1997-12-17 1998-12-15 Support for a turbine stator assembly

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