JP2003232520A - ガスタービンエンジンの燃焼ケース内の応力を緩和する方法及び装置 - Google Patents
ガスタービンエンジンの燃焼ケース内の応力を緩和する方法及び装置Info
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Abstract
焼ケースを提供する。 【解決手段】 典型的な燃焼ケース(58)は、ほぼ円
筒形又は円錐形である。開口が、外側表面からケース
(58)を通り抜けて内側表面まで貫通する。開口(1
5)は、応力の集中点として働く。この応力を分散する
ために、各開口(15)が2つのボス(18)を、1つ
はケースの外側表面に、又別の1つはケースの内側表面
に有する状態で、ボスが開口を強化する。本発明は、後
者のボス(18)を排除する。本発明は、内側表面にT
スロット(25)の配列を設けることによって応力を分
散させる。
Description
ジンの燃焼ケース内の応力低減に関する。
れる燃焼器ケースのセグメント3の外側表面を示す。ケ
ース全体は、ほぼ円筒形又は円錐形であり、円錐体/円
筒体は、矢印9により示すようにセグメント3を軸線6
の周りに延ばすことによって形成される。図2は、図1
のセグメント3の内側表面12を示す。
器(図示せず)への燃料の供給のような様々な目的のた
めにケース内に形成される。開口は、ケースを構成して
いる材料が寸法的に薄い領域でケースを貫通する。この
薄い材料は、燃料供給管のような外部構造物に対して最
適にはほど遠い取り付け位置を形成する。更に、開口自
体が、応力上昇部位として働き、該開口を取り囲む既に
述べたように薄い材料内における応力集中を増大させ
る。
域を強化し、また配管又はセンサを取り付けるための適
宜なフランジを形成するために、ボス18が設けられ
る。図3は、ボス18を略断面図で示す。
の開口15の各々には、別々のボス18が設けられてい
る。更に、図1におけるように外側表面にはボス18
が、又図2におけるように内側表面にはボス18が、各
開口に対して2つのボスが設けられている。
せる。1つの製造方法において、ケースの直径が普通の
立てフライス盤の大きさと比べて小さいこともあって、
複合フライス加工設定を用いなければならない。別の方
法においては、電解加工、ECMが用いられる。
を製造することに対する従来の方法の複雑さ及び費用を
排除又は減少させることが望ましい。
いて、燃焼ケースの内側表面における個々の開口に対す
る個々のボスは、排除され、排除されたボスの厚さと同
様の厚さを有する連続した円周方向バンドと置き換えら
れる。T字形スロットの円周方向配列が、ケースの内側
表面においてバンド内に形成される。これらのT字形ス
ロットは、連続したバンドを、その各々が複数の開口を
取り囲む補強ボスの個々の区域に分離する。
す。T字形のスロット、即ちTスロット25は、ケーシ
ングの内側表面すなわち内面30に切り込まれる。図5
に示すように、Tスロット25は、ケーシングを完全に
は貫通しておらず、外側表面、すなわち面35はもとの
ままである。
寸法40はケース壁面のより厚い領域を表し、寸法46
はケース壁面のより薄い領域を表し、寸法50はTスロ
ットの深さを表す。Tスロット25は、均一な深さを有
している必要はない。
5の配列が、ケースの内周面51に沿って設けられる。
図2に示す型18のボスは、図6の内周面には全く含ま
れないのが好ましい。内周面は、Tスロット25及び図
4の開口15、105を除いては、開口15の区域にお
いて平滑である。
形態において、図4のTスロット25は、ケースの内側
表面を個々のボスに分割し、そのうちの1つを符号55
として示す。このボス55は、個々のボス18の各々が
それ専用の単一の開口15を含んでいる図1及び図2の
場合とは対照的に、3個の開口15を含む。
材料の全体の厚さは、図1及び図2の厚さと同じにする
ことができる。図7及び図8はこの厚さを表わす。
58の周りに対称であるボス18を示す。図8は、本発
明の1つの形態を表わす。Tスロット25は、ケースの
内側表面すなわち内側面73内に示されており、一方、
ボス18は、外側表面すなわち側面74において示され
ている。ボス18は、図7のように対称にはなっていな
い。
語に対する定義を述べることにするが、それらは以下の
通りである。他の定義も可能である。
印85は、円周方向を表わす。矢印90は、半径方向を
表わす。従って、図1、図5及び図8の開口15は、半
径方向に面していると言うことができる。
値関係の1つの型を、検討することにしよう。図4で
は、2個のTスロット25が、セクタ55を形成してい
ると見ることができる。このセクタが30度の範囲にわ
たっているとした場合には、360度の範囲にわたるよ
うにケース全体には12個のかかるセクタが設けられる
ことになる。言い換えると、12個のTスロット25
が、ケース全体に均等な間隔を置いて配置されて、ケー
スを12個のセクタに分割することになる。
15を含む。補助開口すなわち穴105も示されてお
り、これら補助穴は、燃料管などの配管用のフランジよ
うな外部構成部品又はセンサを接続するためにねじが切
られた固締具を取り付けるのに用いられる。図6に示す
ような12個のセクタは、36個の主要開口15を含む
ことになるであろう。従って、「T」が、ケーシング内
面30の円周方向周りのTスロットの合計数を表わし、
又「N」が、ケーシング内面30の円周方向周りの主要
開口15の合計数を表わすとすれば、Tスロット25の
主要開口15に対する比率すなわちT/Nは、12/3
6すなわち1/3である。
を検討する。図4に示すセクタはまた、ボス56を含
み、該ボス56は2個のTスロット25により形成さ
れ、1個の主要開口15及び3個の補助開口105を含
む。前と同じ方法論を用いて、このボス56は、18度
セクタであると言うことができ、従ってかかるボス56
及びボス55の適当な数を円周方向周りに用いて、36
0度の範囲にわたるケース全体についての開口に対する
要求に適合させる。言い換えれば、ケース全体にわたり
間隔を置いて配置されたTスロット25の全数Tは、ケ
ースをセクタ55又は56内の主要開口の数Nを含むセ
クタに分割し、従ってT/Nの比率は1に等しくはなら
ない。本発明は、任意の特定の用途に必要とされる数の
開口の応力緩和に適するボスの任意の数を用いることを
考える。例えば、ボスが、一対の隣接するTスロットの
間の任意の数の開口の周りに形成されることが可能であ
り、また隣接するボスが、任意の他の数の開口に対して
設けられることが可能である。結果として得られるケー
シングは、その各々が1つ又はそれ以上の開口を含むボ
スを形成するTスロットの組合せを含み、或いは、開口
を取り囲む領域を強化するのに必要とされるボスに対し
て応力緩和を施すTスロットの任意の組合せを含む。ボ
スのうちの少なくとも1つは、開口を全く含まないか又
は1つまたはそれ以上の開口を含むかのどちらかである
という点で、本発明は規定されるので、ケーシングの円
周方向周りの応力緩和スロットTの合計数は、ケーシン
グを貫通する開口の合計数に等しくはならない。
を分散させるのに必要とされるボスの数は、図1及び図
2の状況と比較して、開口自体の数より少ない。
口15のために働く単一のボスを含むものとして見れ
ば、その単一のボスもまた、各々の組が主要開口15に
対応する複数の組の補助開口を含む。
に隣接するボス(完全には図示せず)と協働して、図4
のTスロット25を形成するものとして見ることができ
る。ボスの端縁94は、協働してTスロット25を形成
し画定する。
かつ図2におけるようにケースの内側表面において各開
口に対して個々のボスを構成する必要を無くするという
利点を提供する。更に、各Tスロット25は、T部分の
ステム95すなわち垂直部分に対して1つ、またT部分
のバー98すなわち水平部分に対して1つというよう
に、1対の直線フライス削りの切り込みを用いて、図5
に示すように構成することができる。
スは深さが1ミル(千分の1インチ)又は数ミルのよう
な浅い切り込みを入れるだけでよい。T部分のステム9
5はほぼ軸方向に整合されているので、1組のパスは軸
方向に行われる。T部分のバー98はほぼ円周方向に整
合されているので、1組のパスは円周方向に行われる。
95及びバー98は、互いに結合される必要はなく、互
いに離れて配置されることができる。つまり、ほぼ軸方
向に整合したステムの円周方向の配列が設けられ、また
ほぼ円周方向に整合したバーの別々の円周方向の配列も
設けられる。
ス構造は、ケースの外側表面において維持される。しか
しながら、内側表面には、図4におけるように、Tスロ
ット25により形成されるボスを除いてボスは全く存在
しない。図4及び図6のTスロット25は、環状空間9
9内に含まれ、該環状空間99はまた、開口15を含
む。
タービンエンジン100は、上述のようにTスロット2
5で構成された燃焼器ケース105を含む。エンジン1
00は、ファン110、低圧タービン115、高圧圧縮
機120、及び高圧タービン125を含む。
想及び技術的範囲から逸脱することなく実施可能であ
る。例えば、本明細書中に述べた実施形態は、ガスター
ビン航空機用エンジンに関連して構成されていた。しか
しながら、本発明は、発電装置内に用いられるケーシン
グに使用することができ、又かかるケーシングは、航空
機用エンジンに用いられるものよりずっと厚い場合が多
い。
は、理解容易のためであってなんら発明の技術的範囲を
実施例に限縮するものではない。
メントの外側表面の斜視図。
47により切断されたTスロット25の断面図45を含
む図。
方向配列を概略的な形態で示す図。
て、断面形態の相違を示す、図1に対応する図。
て、断面形態の相違を示す、図4に対応する図。
ンジンの概略図。
Claims (10)
- 【請求項1】 a)開口(15)を含むほぼ円筒形又は
円錐形のガスタービン燃焼ケース(58)を作動させる
ことと、 b)該ケース(58)の表面(30)において個々の開
口に対してボスを全く備えない状態で、T字形スロット
(25)の配列を前記表面(30)に保持させることに
より応力を分散させることと、を含むことを特徴とする
方法。 - 【請求項2】 a)ほぼ円筒形又は円錐形の燃焼ケース
(58)と、 b)該燃焼ケース内の個数Nの主要穴(15)と、 c)該主要穴(15)の間に分散配置された、N/2よ
り少ない個数TのT字形スロット(25)と、を含むこ
とを特徴とするガスタービンエンジン用の装置。 - 【請求項3】 前記主要穴(15)は、応力集中を形成
し、前記T字形スロット(25)により境界付けられた
材料が、前記応力の少なくとも一部を分散させることを
特徴とする、請求項2に記載の装置。 - 【請求項4】 前記T字形スロット(25)は、前記ケ
ース(58)の内側表面(30)に分散配置され、該内
側表面(30)には個々の主要穴(15)を取り囲むボ
スが全く無いことを特徴とする、請求項3に記載の装
置。 - 【請求項5】 前記ケースの外側表面(35)ではボス
(18)が、各主要穴(15)を取り囲んでいることを
特徴とする、請求項4に記載の装置。 - 【請求項6】 各主要穴(15)と関連する補助穴(1
05)の配列を更に含み、該補助穴(105)は、前記
主要穴(15)と通じる管を支持するフランジを取り付
けるのに使用可能であることを特徴とする、請求項2に
記載の装置。 - 【請求項7】 各主要穴(15)を取り巻く補助穴(1
05)の配列を更に含み、該補助穴(105)は前記ボ
ス(18)内に含まれていることを特徴とする、請求項
5に記載の装置。 - 【請求項8】 a)燃焼ケース(105)を含むガスタ
ービンエンジン(100)と、 b)該燃焼ケース内に形成された環状空間と、を含み、 前記燃焼ケースは、 i)内側面(73)から外側面(74)まで延びる開口
(15)を含み、 ii)前記外側面(74)においてはボス(18)が個
々の開口(15)を取り囲み、 iii)前記内側面(73)においては個々の開口(1
5)を取り囲むボスが全くない、ことを特徴とする装
置。 - 【請求項9】 前記内側面(73)においては、複数の
開口(15)が、単一のボス(55)の内部に含まれる
ことを特徴とする、請求項8に記載の装置。 - 【請求項10】 前記内側面(73)は、前記燃焼ケー
ス(58)を完全には貫通しないT字形スロット(2
5)を含むことを特徴とする、請求項8に記載の装置。
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