JP2004108367A - ガスタービンエンジンの可変羽根組立体をシールする方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】　本発明は、一般に、ガスタービンエンジンに関し、より具体的には、ガスタービンエンジンと共に用いられる可変ステータ羽根組立体に関する。
【解決手段】　この方法は、ガスタービンエンジン（１０）のための可変羽根組立体（４４）を、エンジンケーシング（５０）に連結することを可能にする。可変羽根組立体は、ブッシュ組立体（１００）と、プラットフォーム（５６）及び羽根ステム（５４）を含む少なくとも１つの可変羽根（５２）とを含む。この方法は、第１ブッシュ（１４２）をエンジンケーシングに圧入させて連結し、第２ブッシュ（１４０）を可変羽根に連結し、該可変羽根を該エンジンケーシングに連結して、該第１ブッシュの少なくとも一部が、該エンジンケーシングと該第２ブッシュとの間にあるようにし、かつ該第２ブッシュの少なくとも一部が、該第１ブッシュと該羽根ステムとの間にあるようにすることを含む。
【選択図】　　　図３

Description

　本発明は、一般に、ガスタービンエンジンに関し、より具体的には、ガスタービンエンジンと共に用いられる可変ステータ羽根組立体に関する。

　少なくとも幾つかの公知のガスタービンエンジンは、直流配列で、ファン組立体と、コアエンジンに流入する空気流を圧縮する高圧圧縮機と、燃料と空気の混合物を燃焼する燃焼器と、該燃焼器から出る空気流から回転エネルギを抽出する複数のロータブレードをそれぞれ含む低圧タービン及び高圧タービンとを有するコアエンジンを含む。少なくとも幾つかの公知の高圧圧縮機は、周方向に離間された複数列のロータブレードを含み、該ロータブレードの隣接する列は、可変ステータ羽根（ＶＳＶ）組立体の列により分離される。より具体的には、複数の可変ステータ羽根組立体は、各々のＶＳＶ組立体が、隣接するロータブレードの間に延びる翼型部を含む圧縮機のケーシングに固定される。圧縮機のロータブレードに対するＶＳＶ翼型部の向きは、該圧縮機を通る空気流を制御できるように可変である。

　少なくとも１つの公知の可変ステータ羽根組立体は、部分的にジャケット内に位置させられたトラニオンブッシュを含むものである。翼型部の一部がトラニオンブッシュを貫通し、ＶＳＶ組立体は、圧縮機のステータケーシングにボルト留めされる。少なくとも幾つかの公知のＶＳＶ組立体においては、ポリマーブッシュ又はカーボンブッシュのいずれかを用いて低い摩擦係数がもたらされ、該ＶＳＶ組立体に対する摩擦及び磨耗が最小になるようにされる。

　作動中、ガス流に曝されることにより、ＶＳＶブッシュの侵食が引き起こされることがある。さらに、ブッシュ部品が摩滅するのに伴って、ガス流の漏れ経路が羽根組立体内に生成されることがある。こうした漏れ経路の１つは、ＶＳＶ翼型部の外径とブッシュの内径との間に生成されることがある。ガス流がＶＳＶブッシュを通って漏出している状態における連続作動は、エンジン性能に悪影響を及ぼす。

　ポリマーブッシュの摩滅の阻止を促進するために、少なくとも幾つかの他の公知のＶＳＶ組立体は金属ブッシュを用いており、ここでは、嵌合部品は同じ金属材料から製造される。しかしながら、金属ブッシュは、ポリマーブッシュよりも高い摩擦係数を有し、ＶＳＶ組立体内の高い摩擦力が、さらに、ＶＳＶ部品の劣化を招くこともある。或いは、ブッシュが磨耗すると、磨耗したブッシュは交換される。しかしながら、ＶＳＶ組立体の構造は、ブッシュの交換を、エンジンの大部分の分解を含む可能性がある時間のかかるプロセスにするものである。

　一態様において、ケーシングを含むガスタービンエンジンのための可変羽根組立体を連結する方法が提供される。可変羽根組立体は、ブッシュ組立体と、プラットフォームと羽根ステムとを含む少なくとも１つの可変羽根とを含む。この方法は、第１ブッシュをエンジンケーシングに圧入させて連結し、第２ブッシュを可変羽根に連結し、該第１ブッシュの少なくとも一部が該エンジンケーシングと該第２ブッシュとの間にあるように、かつ該第２ブッシュの少なくとも一部が該第１ブッシュと羽根ステムとの間にあるように、該可変羽根をエンジンケーシングに連結することを含む。

　本発明の別の態様において、ケーシングを含むガスタービンエンジンのための可変羽根組立体が提供される。可変羽根組立体は、可変羽根とブッシュ組立体とを備える。可変羽根は、プラットフォームと、該プラットフォームから外向きに延びる羽根ステムとを含む。ブッシュ組立体は、外側ブッシュと内側ブッシュとを含む。外側ブッシュは、内側ブッシュから半径方向外側にあり、該外側ブッシュの少なくとも一部が、ガスタービンエンジンのケーシングと該内側ブッシュとの間にあり、かつ該内側ブッシュの少なくとも一部が、該外側ブッシュと羽根ステムとの間にあるようにされる。

　さらに、別の態様において、ガスタービンエンジンのための圧縮機が提供される。圧縮機は、ロータと、ケーシングと、複数のブッシュ組立体を通して該ケーシングに回転可能に連結された少なくとも１列の可変羽根とを含む。ロータは、ロータシャフトと、複数列のロータブレードとを含む。ケーシングは、該ケーシングを貫通する複数の開口部を含み、複数列のロータブレードの周りに周方向に延びる。可変羽根の各列は、隣接するロータブレードの列の間に延びる。各々の可変羽根は、プラットフォームと、該プラットフォームから外向きに延びる羽根ステムとを含む。各々のブッシュ組立体が、内側ブッシュと、外側ブッシュとを備える。各々の外側ブッシュは、内側ブッシュから半径方向外側にあり、該外側ブッシュの少なくとも一部が、ケーシングと該内側ブッシュとの間にあり、かつ該内側ブッシュの少なくとも一部が、該外側ブッシュと各々の羽根ステムのそれぞれとの間にあるようにされる。

　図１は、低圧圧縮機１２と、高圧圧縮機１４と、燃焼器１６とを含むガスタービンエンジン１０の概略図である。エンジン１０はさらに、高圧タービン１８と、低圧タービン２０とを含む。圧縮機１２及びタービン２０は、第１シャフト２４により連結され、圧縮機１４及びタービン１８は、第２シャフト２６により連結される。一実施形態において、ガスタービンエンジンは、オハイオ州シンシナティ所在のゼネラル・エレクトリック社から入手可能なＧＥ９０である。

　作動において、空気は、低圧圧縮機１２を通って流れ、圧縮された空気は、該低圧圧縮機１２から高圧圧縮機１４に供給される。高度に圧縮された空気は、燃焼器１６に供給される。燃焼器１６からの空気流はタービン１８及び２０を駆動した後、ガスタービンエンジン１０を出る。

　図２は、ガスタービンエンジンの圧縮機１４の概略的な部分拡大図である。圧縮機１４は複数の段を含み、各段は、ロータブレード４０の列と、可変羽根組立体４４の列とを含む。例示的な実施形態において、ロータブレード４０は、ロータディスク４６により支持され、ロータシャフト２６に連結される。ロータシャフト２６は、圧縮機１４の周りに周方向に延びるケーシング５０により囲まれ、可変羽根組立体４４を支持する。

　可変羽根組立体４４の各々が、可変羽根５２と、羽根プラットフォーム５６からほぼ垂直に延びる羽根ステム５４とを含む。より具体的には、羽根プラットフォーム５６は、可変羽根５２と羽根ステム５４との間に延びる。各々の羽根ステム５４が、ケーシング５０内に形成されたそれぞれの開口部５８を貫通する。ケーシング５０は、複数の開口部５８を含む。可変羽根組立体４４はさらに、各々の可変羽根５２から延びるレバーアーム６０を含み、該レバーアームは、該可変羽根５２の向きを圧縮機１４を通る流路に対して変化させるために、該可変羽根５２を選択的に回転させて、該圧縮機１４を通る空気流の制御が高められるように利用される。

　図３は、可変羽根５２と、ケーシング開口部５８内で該可変羽根５２をエンジンケーシング５０に回転可能に連結するのに用いられるブッシュ組立体１００とを含む可変羽根組立体４４の部分的な組立分解図である。ケーシング５０は、各々の可変羽根５２を支持し、エンジン１０（図１に示す）の周りに周方向に間隔を置いて配設された複数のケーシングタワー１０２を含む。各々のケーシングタワー１０２が、凹部１０４と、該凹部１０４から延びるほぼ円筒形の部分１０６とを含む。代替的な実施形態においては、ケーシングタワー１０２は、付加的な凹部（図２には図示せず）を含む。ケーシングタワーの部分１０４及び１０６は、同様に開口部５８を定める内壁１１０により定められ、該開口部５８が可変羽根組立体４４の半径方向内側１１１と該可変羽根組立体４４の半径方向外側（図２には図示せず）との間に延びる。

　ケーシングタワーの凹部１０４は、ケーシング開口部５８を貫通する中心線１１２に対して測定された直径ｄ₁を有し、これは、該中心線１１２に対して測定されたケーシングタワーの円筒形部分１０６の直径ｄ₂よりも大きい。例示的な実施形態においては、円筒形部分１０６は、凹部１０４からほぼ垂直に外向きに延びる。

　可変羽根ステム５４は、可変羽根組立体４４の外面１２２に対して、かつ該羽根組立体４４を通る中心対称軸１２４に対して測定された外径ｄ₃を有する。可変羽根ステムの直径ｄ₃は、ケーシングタワーの円筒形部分の直径ｄ₂よりも小さい。可変羽根プラットフォーム５６は、可変羽根ステムの直径ｄ₃よりも大きく、かつケーシングタワーの凹部の直径ｄ₁よりも小さい外径ｄ₄を有する。より具体的には、羽根プラットフォーム５６の半径方向外面１２８の外縁部１２６は、羽根ステム５４から外向きに距離１３０だけ延びる。従って、ケーシングタワーの円筒形部分１０６は、可変羽根ステム５４をその中に受けるような大きさにされ、ケーシングタワーの凹部１０４は、可変羽根プラットフォーム５６をその中に受けるような大きさにされる。

　ブッシュ組立体１００は、半径方向内側ブッシュ１４０と、半径方向外側ブッシュ１４２と、スリーブブッシュ１４４とを含む。スリーブブッシュ１４４は、可変羽根ステム５４の周りに周方向に延びて、該スリーブブッシュ１４４の内面１４６が、羽根ステムの外面１２２及びケーシングタワーの円筒形部分１０６に対してシール接触するようにされる。スリーブブッシュ１４４は、ブッシュ１４０及び１４２を製造する際に用いられる材料に関連した摩擦係数よりも低い摩擦係数を有する材料から製造される。一実施形態において、スリーブブッシュ１４４は、高分子材料から製造される。別の実施形態においては、スリーブブッシュ１４４は、非高分子材料から製造される。

　半径方向外側ブッシュ１４２は、外面１５０と内面１５２とを含む。ブッシュ１４２はさらに、リテーナ１５４と、ほぼ平坦部分１５６と、ほぼ円筒形の部分１５８とを含む。平坦部分１５６は、リテーナ１５４と円筒形部分１５８との間に延び、例示的な実施形態においては、円筒形部分１５８は、該平坦部分１５６からほぼ垂直に延びる。ブッシュ１４２の半径方向の高さｈ₁は、平坦部分１５６から円筒形部分１５８の端面１６０までを測定したものである。

　ブッシュの半径方向の高さｈ₁は、可変羽根組立体４４内で誘起されることがあるヘルツの接触応力に基づいて可変に選択される。円筒形部分１５８に沿った半径方向内側ブッシュ１４０の外面１６１と外側ブッシュの内面１５２が磨耗すると、リテーナ１５４が、羽根５２の二次的な位置合わせを行う。

　ブッシュ１４２はさらに、外径ｄ₅を有する。ブッシュの外径ｄ₅は、可変羽根組立体４４が完全に組立てられたときに、ブッシュのリテーナの外面１５０が可変羽根プラットフォームの外面１２８の底面積範囲内に残るように選択される。例示的な実施形態においては、ブッシュ１４２は、それを通してほぼ一定の厚さｔ₁を有する。

　半径方向内側ブッシュ１４０は、半径方向外面１６１と、半径方向内面１６２とを含む。ブッシュ１４０はさらに、プラットフォーム部分１６４と、ほぼ円筒形の部分１６６とを含む。プラットフォーム部分１６４は、ブッシュ１４０の外縁部１６８から円筒形部分１６６まで延び、該円筒形部分１６６は、該プラットフォーム部分１６４からほぼ垂直に延びる。ブッシュ１４０の半径方向高さｈ₂は、プラットフォーム部分１６４から円筒形部分１６６の端面１７０までを測定したものである。ブッシュの半径方向の高さｈ₂は、可変羽根組立体４４内で誘起されることがあるヘルツの接触応力に基づいて可変に選択される。

　半径方向内側ブッシュのプラットフォーム部分１６４は凹部１７１を含み、一対の環状肩部１７２及び１７４が、該凹部１７１により定められるようになる。より具体的には、肩部１７２は、肩部１７４とブッシュの円筒形部分１６６との間にあり、凹部１７１の下面１７６に対して測定された半径方向の高さｈ₃を有し、これは表面１７６に対して測定された該肩部１７４の半径方向の高さｈ₄よりも高い。肩部１７２の幅１７８は、一定の荷重の下でブッシュ１４０及び１４２の間の半径方向の接触量が与えられるように選択される。より具体的には、半径方向の接触量は、内部圧力荷重とブッシュ組立体４４に誘起された力の量との関数である。

　ブッシュ１４０及び１４２は、磨耗に強い材料から製造される。例示的な実施形態においては、ブッシュ１４０及び１４２は、例えば、トリバロイのような耐磨耗性材料から製造されるが、これに限定されるものではない。

　可変羽根組立体４４の組み立て中、スリーブブッシュ１４４は、羽根ステム５４及びケーシング５０の周りに周方向に連結され（ブッシュ１４４は、主にケーシング５０によって保持され、表面１２２よりも表面１１０に、より緊密な嵌合を有する）、半径方向外側ブッシュ１４２は、エンジンケーシング５０に連結され、半径方向内側ブッシュ１４０は、可変羽根５２に連結される。具体的には、半径方向外側ブッシュ１４２は、エンジンケーシング５０に連結されて、ブッシュの平坦部分１５６の外面１５０が、ケーシングの凹部１０４内のケーシングの内壁１１０に対して位置させられ、ブッシュの円筒形部分１５８が、ケーシングの円筒形部分１０６内の該ケーシングの内壁１１０に対して位置させられるようになる。さらに、半径方向内側ブッシュ１４０は、可変羽根５２に対して連結されて、内側ブッシュの円筒形部分１６６が、羽根ステム５４に対して位置させられ、かつ内側ブッシュのプラットフォーム部分１６４が、羽根プラットフォーム５６に対して位置させられるようになる。例示的な実施形態においては、内側ブッシュ１４０は羽根５２に圧入され、外側ブッシュ１４２はケーシング５０に圧入される。

　次に、内側ブッシュ１４０と、スリーブブッシュ１４４とを含む可変羽根５２は、それぞれのケーシング開口部５８及びレバーアーム６０（図３には図示せず）を通して挿入された後、ファスナ（図示せず）によってケーシング５０に連結される。より具体的には、ケーシング５０に完全に連結されると、内側ブッシュの肩部１７２は外側ブッシュ１４２に接触して、所定の間隙１９０が、外側ブッシュの円筒形部分１５８と内側ブッシュの円筒形部分１６６との間に形成されるようになる。間隙１９０により、ブッシュ１４０及び１４２の間の初期ブッシュの磨耗並びに嵌合する該ブッシュ１４０及び１４２の間の熱膨張に対処することが可能になる。さらに、可変羽根５２が、ケーシング５０に完全に連結されると、スリーブ軸受１４４は、ケーシングの内壁１１０にシール接触で接触して、可変羽根組立体４４を通る空気の漏れが阻止されるようになる。

　さらに、一定の荷重の下で、半径方向の接触肩部１７４により、半径方向の組立体の積層間隙１９２を、ブッシュ１４０及び１４２とスリーブブッシュ１４４との間に形成することが助長される。より具体的には、肩部１７２は、ブッシュのプラットフォーム部分１６４全体に沿って延びていないので、該肩部１７２は、肩部１７４及び内側ブッシュの縁部１６８において点荷重となることを助長し、これにより、ブッシュの部分１６４がほぼ平坦な他のブッシュと比較すると、可変羽根組立体４４内で生じる摩擦荷重量が削減されるようになる。従って、摩擦荷重の削減により、スリーブブッシュ１４４が、ブッシュ１４０及び１４２の材料とは異なる材料から製造することができるようになり、その結果、可変羽根組立体４４に誘起された内部荷重が、ブッシュ組立体１００を介して分散されるようになる。さらに、スリーブブッシュ１４４は、低い摩擦係数を有する材料から製造することができるので、金属成分しか含まない他の組立体と比較すると、可変羽根組立体４４内で誘起される全体の摩擦力が削減されたレベルで維持することができる。

　作動中、肩部１７４は、圧力荷重がかかっている間は、外側ブッシュ１４２に接触して、可変羽根組立体４４を通る空気の漏れを低減することを助長する。しかしながら、比較的小さな肩部１７４の大きさは、作動中にブッシュ１４０及び１４２の間で誘起されたトルクを最小限に抑えることを助長する。さらに、肩部１７４は、半径方向内側ブッシュの外面１６１及び外側ブッシュの内面１５２が磨耗するにつれてブッシュ１４２に接触することができるため、羽根の傾斜の削減が促進される。さらに、作動中、肩部１７４は、内側ブッシュ１４０よりもブッシュ１４２を磨耗させることを助長する。その結果、ブッシュ組立体１００は、多部品からなる組立体であるので、ブッシュの交換は、エンジンを全体を分解することなく行うことができ、これにより該ブッシュ組立体１００は、保守費用の削減をもたらす。

　図４は、ブッシュ組立体２００の別の実施形態を含む可変羽根組立体４４の部分的な組立分解図である。ブッシュ組立体２００は、図３に示すブッシュ組立体１００とほぼ同様であり、ブッシュ組立体１００の部品と同一のブッシュ組立体２００における部品は、図３において用いられたものと同じ参照符合を用いて図４で表される。これによれば、ブッシュ組立体２００は、半径方向内側ブッシュ１４０と、スリーブブッシュ１４４とを含む。ブッシュ組立体２００はさらに、ブッシュキャリア２０２と、半径方向外側ブッシュ２０４とを含む。

　半径方向外側ブッシュ２０４は、外面２１０と、内面２１２とを含む。ブッシュ２０４はさらに、ほぼ平坦部分２１６からほぼ垂直に延びるリテーナ２１４を含む。より具体的には、平坦部分２１６は、リテーナ２１４と内側縁部２１８との間に延び、該リテーナ２１４は、該平坦部分２１６から距離２２０だけ延びる。羽根組立体４４が完全に組み立てられると、リテーナの距離２２０により、外側ブッシュ２０４は羽根プラットフォーム５６とエンジンケーシング５０との間のケーシングの凹部１０４から延びることが可能になる。

　ブッシュキャリア２０２は、スリーブブッシュ１４４の第１端（図示せず）に隣接する第１端（図示せず）から、羽根プラットフォーム５６、ブッシュ１４０及びブッシュの内側縁部２１８に隣接する第２端２３０まで延びる。肩部２３２は、ブッシュキャリア２０２の内面２３６からほぼ垂直に距離２３４だけ延びる。具体的には、完全に組み立てられたとき、肩部２３２は、スリーブブッシュ１４４と半径方向内側ブッシュ１４０との間に、羽根ステム５４の方向に延びる。一実施形態において、羽根ステム５４はさらに、肩部２３２が、距離２３４よりも長く、ブッシュキャリアの内面２３６から延びることを可能にするリリーフカット（図示せず）を含む。

　半径方向内側ブッシュ１４０は、耐磨耗性材料２４０で被覆される。具体的には、内側ブッシュの円筒形部分１６６にわたって延びるブッシュの外面１６１の一部が、耐磨耗性材料２４０で被覆される。一実施形態において、材料２４０は、セラミック被覆材である。

　可変羽根組立体４４の組み立て中、半径方向外側ブッシュ２０４は、エンジンケーシング５０に連結され、半径方向内側ブッシュ１４０は、可変羽根５２に連結される。具体的には、半径方向外側ブッシュ２０４は、エンジンケーシング５０に連結されて、ブッシュの平坦部分２１６の外面２１０が、ケーシングの凹部１０４内のケーシングの内壁１１０に対して位置させられ、かつブッシュの内側縁部２１８が、該ケーシングの凹部１０４の底面積範囲内に残るようにされる。半径方向内側ブッシュ１４０は、上述のように、可変羽根５２に対して連結される。例示的な実施形態において、内側ブッシュ１４０は羽根５２に圧入され、外側ブッシュ２０４はケーシング５０に圧入される。

　次に、ブッシュキャリア２０２が、エンジンケーシング５０に連結されて、該ブッシュキャリア２０２が、ケーシングの円筒形部分１０６内のケーシングの内壁１１０に対して押しつけられるようになる。ブッシュキャリア２０２は、内側ブッシュ１４０、外側ブッシュ２０４及びスリーブブッシュ１４４を配置状態で保持することを助長する。次に、内側ブッシュ１４０を含む可変羽根５２が、それぞれのケーシング開口部５８を通して挿入される。より具体的には、ケーシング５０に完全に連結されると、内側ブッシュの肩部１７２は、外側ブッシュの縁部２１８に隣接する外側ブッシュ２０４に接触する。スリーブブッシュ１４４は、羽根ステム５４の周りに周方向に連結されて、スリーブ軸受１４４が、シール接触でブッシュキャリアの内面２０６に接触して、可変羽根組立体４４を通る空気の漏れが阻止されることが助長され、スリーブブッシュ１４４の半径方向内端２５４が、ブッシュキャリアの肩部２３２に対して位置させられるようになる。

　羽根組立体４４が完全にケーシング５０に連結されたとき、さらに、一定の荷重の下で、半径方向の接触肩部１７２により、半径方向の組立体の積層間隙２６０をブッシュキャリアの肩部２３２と半径方向内側ブッシュ１４０との間に形成することが助長される。

　作動中、肩部１７４は、肩部１７２と表面２１２との間の極限状態の接触においてのみ、外側ブッシュ２０４に接触して、可変羽根組立体４４を通る空気の漏れが減らされるのを助長するようになる。しかしながら、比較的小さな肩部１７２の大きさは、作動中にブッシュ１４０及び２０４の間で誘起されたトルクを最小限に抑えることを助長する。さらに、肩部１７４はブッシュ１４２に接触することができるため、羽根の傾斜の低減が促進される。ブッシュキャリア２０２は、エンジン全体を分解することなく、外側ブッシュの交換を可能にし、その結果、ブッシュ組立体２００が、保守費用の削減をもたらす。

　図５は、ブッシュ組立体３００の別の実施形態を含む可変羽根組立体４４の部分的な組立分解図である。より具体的には、ブッシュ組立体３００は、別のケーシングタワー３０２と共に用いるためのものである。ケーシングタワー３０２は、ケーシングタワー１０２（図３に示す）とほぼ同様であり、ケーシングタワー１０２の部品と同一のケーシングタワー３０２における部品は、図３において用いられたものと同じ参照符号を用いて図５で表される。これによれば、ケーシングタワー３０２は、ケーシングタワーの円筒形部分の内壁１１０から該ケーシングタワー３０２の方向に半径方向外向きに延びる付加的な凹部３０４を含み、凹部１０４から及び該凹部の中に延びるように軸方向に位置させられる。ケーシングタワーの凹部３０４は、ケーシング開口部の中心線１１２に対して測定された直径ｄ₆を有し、これは、ケーシングタワーの円筒形部分の直径ｄ₂よりも大きく、かつケーシングタワーの凹部の直径ｄ₁よりも小さい。

　ブッシュ組立体３００は、図３に示すブッシュ組立体１００とほぼ同様であり、該ブッシュ組立体１００の部品と同一の該ブッシュ組立体３００における部品は、図３において用いられたものと同じ参照符号を用いて図５で表される。従って、ブッシュ組立体３００は、半径方向内側ブッシュ３１０と、半径方向外側ブッシュ３１２と、環状のプラットフォームシール３１４とを含む。

　半径方向内側ブッシュ３１０は、外面３２０と、内面３２２とを含む。ブッシュ３１０はさらに、ほぼ円筒形の部分３２４と、該円筒形部分３２４から半径方向外向きに延びるプラットフォーム部分３２６とを含む。例示的な実施形態においては、円筒形部分３２４は、プラットフォーム部分３２６とほぼ垂直である。ブッシュ３１０の半径方向の高さｈ₆は、プラットフォーム部分３２６から円筒形部分３２４の端面３２８までを測定したものである。

　ブッシュのプラットフォーム部分３２６は、ブッシュの内面３２２からブッシュの外面３２０の方向に延びる凹部領域３３０を含む。凹部領域３３０が、ブッシュのプラットフォーム部分３２６から可変羽根プラットフォーム５６の方向に外向きに延びる一対の突起３３２を定める。凹部領域３３０は、突起３３２の間で測定された幅３３４と、該突起３３２に対して測定された深さ３３３とを有する。プラットフォームシール３１４は、凹部領域の深さ３３３よりも大きい高さｈ_sと、凹部領域の幅３３４よりも僅かに少ない幅３３６とを有する。従って、可変羽根組立体４４が完全に組み立てられたとき、プラットフォームシール３１４の一部が、突起３３２の間で、シール接触で凹部領域３３０内に受けられるようになる。

　半径方向外側ブッシュ３１２は、内面３４０と、外面３４２とを含む。ブッシュ３１２はさらに、ほぼ円筒形の部分３４４と、該円筒形部分３４４から半径方向外向きに延びるリテーナ部分３４６とを含む。より具体的には、例示的な実施形態においては、リテーナ部分３４６は、ブッシュの円筒形部分３４４からほぼ垂直にブッシュ３１２の外端面３５０まで延び、該円筒形部分３４４は、該ブッシュ３１２の内端面３５２から軸方向にブッシュのリテーナ部分３４６まで延びる。ブッシュ３１２の半径方向の高さｈ₇は、リテーナ部分３４６からブッシュの内端面３５２までを測定したものである。ブッシュの半径方向の高さｈ₇は、可変羽根組立体４４内で誘起されることがあるヘルツの接触応力に基づいて可変に選択される。ブッシュ３１２及び３１０はそれぞれ、ケーシング５０と適合性のある材料から製造される。

　可変羽根組立体４４の組み立て中、外側ブッシュの外面３４０は、ブッシュ３１０及び３１２の製造に用いられる材料と比較すると比較的低い摩擦係数を有する耐磨耗性材料３６０で被覆される。半径方向内側ブッシュ３１０は、エンジンケーシング５０に連結され、半径方向外側ブッシュ３１２は、ケーシング５０に連結される。具体的には、半径方向内側ブッシュ３１０はエンジンケーシング５０に連結されて、半径方向内側ブッシュの外面３２０が、ケーシングの凹部１０４内のケーシングの内壁１１０に対して位置させられ、かつブッシュの円筒形部分３２４が、ケーシングの凹部３０４内のケーシングの内壁１１０に対して位置させられるようになる。

　半径方向外側ブッシュ３１２は、エンジンケーシング５０に連結されて、外側ブッシュの円筒形部分３４４が、ケーシングの円筒形部分１０６内のケーシングの内壁１１０に少なくとも部分的に接するようにされ、外側ブッシュ３１２の一部が、滑り嵌合で半径方向内側ブッシュ３１０に重なるようにされる。例示的な実施形態においては、内側ブッシュ３１０及び外側ブッシュ３１２の両方がケーシング５０に圧入される。さらに、半径方向外側ブッシュ３１２は、エンジンケーシング５０に連結されて、積層間隙として知られる所定の間隙３６４が、半径方向外側ブッシュのリテーナ部分３４６とエンジンのケーシングタワー３０２の半径方向外縁部３６８との間に定められるようになる。間隙３６４により、内側ブッシュ３１０、ケーシングタワー３０２及びブッシュ３１２の積層が助長されて、レバーアーム６０と外側ブッシュのリテーナ部分３４６との間に定められる間隙３７６が最小になるようにされる。間隙３７６を最小限に抑えることより、可変羽根組立体４４を通る空気の漏れを最小限に抑えることが助長される。さらに、間隙３６４により、エンジン全体を分解することなく、ブッシュ３１２の交換が可能になり、その結果、ブッシュ組立体３００が、保守費用の削減をもたらす。

　次に、プラットフォームシール３１４が、可変羽根５２上に位置させられる。次に、可変羽根５２が、それぞれのケーシング開口部５８及びレバーアーム６０を通して挿入された後、ファスナ３７０によってケーシング５０に連結されて、プラットフォームシール３１４が、内側ブッシュの凹部領域３３０内にシール接触で受けられるようになる。より具体的には、ケーシング５０に完全に連結されると、外側ブッシュの耐磨耗性材料３６０は、外側ブッシュの円筒形部分３４４及びリテーナ部分３４６に沿って、並びに表面３７１に沿ってシール接触で羽根ステム５４に接触して、可変羽根組立体４４内の空気の漏れが阻止されるように助長される。

　さらに、可変羽根５２がケーシング５０に連結されると、所定の組立間隙／分解間隙３７６が、レバーアーム６０と外側ブッシュのリテーナ部分３４６との間に定められる。

　図６は、ブッシュ組立体４００のさらに別の実施形態を含む可変羽根組立体４４の部分的な組立分解図である。より具体的には、ブッシュ組立体４００は、ケーシングタワー３０２と共に用いるためのものである。ブッシュ組立体４００は、図５に示すブッシュ組立体３００とほぼ同様であり、該ブッシュ組立体３００の部品と同一の該ブッシュ組立体４００における部品は、図５において用いられたものと同じ参照符号を用いて図６で表される。これによれば、ブッシュ組立体４００は、半径方向内側ブッシュ３１０と、環状のプラットフォームシール３１４とを含む。ブッシュ組立体４００はさらに、ブッシュキャリア４０２と、環状の外側半径方向座金４０４と、外側ジャーナル・ブッシュ４０６と、内側ジャーナル・ブッシュ４０８とを含む。外側半径方向座金４０４は、プラットフォームシール３１４とほぼ同様であり、外側ジャーナル軸受４０６及びブッシュキャリア４０２の両方とレバーアーム６０との間で、羽根ステム５４の周りに延びる。

　ブッシュキャリア４０２は、外面４１０と、内面４１２とを含む。ブッシュキャリア４０２はさらに、ほぼ円筒形の部分４１４と、該円筒形部分４１４から半径方向外向きに延びるリテーナ部分４１６とを含む。より具体的には、例示的な実施形態においては、リテーナ部分４１６は、レバーアーム６０に隣接するブッシュの円筒形部分４１４からほぼ垂直に延びる。ブッシュキャリアの円筒形部分４１４は、リテーナ部分４１６から、羽根プラットフォーム５６に隣接する円筒形部分４１４から半径方向内向きに延びる内部保持装置４２０まで延びる。

　外側ジャーナル・ブッシュ４０６及び内側ジャーナル・ブッシュ４０８の各々は、可変羽根ステム５４の周りに周方向に延びて、各々のブッシュ４０６及び４０８の内面４３０及び４３２のそれぞれが、羽根ステムの外面１２２対してシール接触されるようになる。より具体的には、外側ジャーナル・ブッシュ４０６は、ほぼ円筒形であり、半径方向外端４４０と半径方向内端４４２との間でほぼ一定の外径ｄ₁₀を有する。内側ジャーナル・ブッシュ４０８もまた、ほぼ円筒形であり、半径方向外端４４６と半径方向内端４４８との間でほぼ一定の外径ｄ₁₁を有する。シール４５０は、外側ジャーナル・ブッシュ４０６と内側ジャーナル・ブッシュ４０８とのそれぞれの間で羽根ステム５４の周りに延びる。

　可変羽根組立体４４の組み立て中、半径方向内側ブッシュ３１０は、上述のようにエンジンケーシング５０に連結され、ブッシュキャリア４０２は、該エンジンケーシング５０及び半径方向内側ブッシュ３１０に連結される。具体的には、ブッシュキャリア４０２は、ブッシュキャリアのリテーナ部分４１６に隣接するブッシュキャリアの円筒形部分４１４の一部内のエンジンケーシングに圧入される。上述のように圧入されると、半径方向内側ブッシュ３１０に隣接するブッシュキャリア４０２の一部は、半径方向内側ブッシュ３１０と滑り嵌合するようになる。外側ジャーナル・ブッシュ４０６及び内側ジャーナル・ブッシュ４０８は、それぞれ羽根ステム５４に連結されて、シール４５０が、ブッシュ４０６と４０８との間にあるようにされる。

　次に、可変羽根５２が、それぞれのケーシング開口部５８及びレバーアーム６０を通して挿入された後、ファスナ３７０によってケーシング５０に連結される。ケーシング５０に完全に連結されると、ジャーナル・ブッシュ４０６及び４０８は、ブッシュキャリア４０２とシール状態で接触して、ＶＳＶ組立体４４を通る空気の漏れが阻止されるように助長される。さらに、ケーシング５０に完全に連結されると、ブッシュキャリアの保持装置２０が外側ジャーナル・ブッシュの端部４１０に対して連結され、所定の間隙４７６がブッシュキャリア４０２とエンジンケーシング５０との間に定められる。間隙４７６により、エンジン全体を部無きすることなく、ブッシュの交換が可能になり、従ってブッシュ組立体４００は、保守費用の削減をもたらす。

　上述の可変羽根組立体は、費用効率が高くかつ非常に信頼性がある。ＶＳＶ組立体は、ＶＳＶを通るガス漏れが低減されるように助長するブッシュ組立体を含み、従って、該ＶＳＶ組立体内のブッシュの磨耗が低減されるようになる。ブッシュ組立体は、エンジンケーシングに圧入される第１ブッシュと、ＶＳＶ組立体に連結される第２ブッシュとを含み、ブッシュ組立体が、エンジン全体を分解することなく、外部から交換できるようにされる。さらに、ブッシュ組立体は異なる材料から製造することができるので、ＶＳＶ組立体は、可変羽根とケーシングとの間で、効率的な低い摩擦荷重の伝達を可能にする。その結果、ブッシュ組立体は、費用効率が高くかつ信頼性のある方法により、ＶＳＶ組立体のシャフトの耐用年数が延長されることを助長する。

　ＶＳＶ組立体の例示的な実施形態が、上記で詳細に説明されている。このシステムは、ここに説明された特定の実施形態に限定されるものではなく、むしろ、各々の組立体の部品を、ここに説明された他の部品から独立して別々に用いることができる。また、各々のＶＳＶ組立体の部品をさらに他のＶＳＶ組立体と組み合わせて用いることもできる。

　本発明を様々な特定の実施形態に関して説明してきたが、当業者であれば、本発明を特許請求の範囲の技術思想及び技術的範囲内にある変更と共に実施することができることを理解するであろう。なお、特許請求の範囲に記載された符号は、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。

ガスタービンエンジンの概略図。 ガスタービンエンジンの圧縮機の部分概略図。 ブッシュ組立体を含む、図２に示される可変羽根組立体の部分的な組立分解図。 ブッシュ組立体の代替的な実施形態を含む、図２に示される可変羽根組立体の部分的な組立分解図。 ブッシュ組立体の別の代替的な実施形態を含む、図２に示される可変羽根組立体の部分的な組立分解図。 ブッシュ組立体のさらに別の代替的な実施形態を含む、図２に示される可変羽根組立体の部分的な組立分解図。

符号の説明

　１０　ガスタービンエンジン
　４４　可変羽根組立体
　５０　ケーシング
　５２　可変羽根
　５４　羽根ステム
　５６　プラットフォーム
　１００　ブッシュ組立体
　１４０　第２ブッシュ
　１４２　第１ブッシュ
　１４４　スリーブブッシュ

Claims (20)

1. 　ケーシング（５０）を含むガスタービンエンジン（１０）において、ブッシュ組立体（１００）と、プラットフォーム（５６）を含む少なくとも１つの可変羽根（５２）と、羽根ステム（５４）とを含む可変羽根組立体（４４）を連結する方法であって、
   　第１ブッシュ（１４２）をエンジンケーシングに圧入させて連結し、
   　第２ブッシュ（１４０）を前記可変羽根に連結し、
   　前記第１ブッシュの少なくとも一部が前記エンジンケーシングと前記第２ブッシュとの間にあるように、かつ前記第２ブッシュの少なくとも一部が前記第１ブッシュと前記羽根ステムとの間にあるように、前記可変羽根を前記エンジンケーシングに連結する、
   ことを含む方法。
2. 　スリーブブッシュ（１４４）を前記羽根ステム（５４）に連結して、前記スリーブブッシュが前記第１及び第２ブッシュ（１４２、１４０）と前記羽根ステムとの間にあるようにすることをさらに含む請求項１に記載の方法。
3. 　前記可変羽根（５２）を前記エンジンケーシング（５０）に連結することが、前記可変羽根を前記エンジンケーシングに連結して、所定の間隙（１９０）が前記第１及び第２ブッシュ（１４２、１４０）との間に定められるようにすることをさらに含む請求項１に記載の方法。
4. 　ブッシュキャリア（２０２）を前記可変羽根（５２）に連結して、前記第１及び第２ブッシュ（１４２、１４０）の少なくとも１つが保持されるようにすることをさらに含む請求項１に記載の方法。
5. 　耐磨耗性のコーティング（２４０）を、前記第１ブッシュ（１２）、前記第２ブッシュ（１４０）、及び前記羽根ステム（５４）のうちの少なくとも１つに施すことをさらに含む請求項１に記載の方法。
6. 　ケーシング（５０）を含むガスタービンエンジン（１０）のための可変羽根組立体（４４）であって、
   　プラットフォーム（５６）と、前記プラットフォームから外向きに延びる羽根ステム（５４）とを備える可変羽根（５２）と、
   　外側ブッシュ（１４２）と内側ブッシュ（１４０）とを備えるブッシュ組立体（１００）と、
   を備え、前記外側ブッシュは、前記内側ブッシュに対し半径方向外側にあり、前記外側ブッシュの少なくとも一部が前記ガスタービンエンジンのケーシングと前記内側ブッシュとの間にあり、かつ前記内側ブッシュの少なくとも一部が前記外側ブッシュと前記羽根ステムとの間にあることを特徴とする可変羽根組立体（４４）。
7. 　前記ブッシュ組立体（１００）が、さらにスリーブブッシュ（１４４）を備え、前記外側及び内側ブッシュ（１４２、１４０）が前記スリーブブッシュと前記羽根組立体のプラットフォーム（５６）との間にある請求項６に記載の可変羽根組立体（４４）。
8. 　所定の間隙（１９０）が前記ブッシュ組立体の内側及び外側ブッシュ間に定められるように、前記内側ブッシュ（１４０）が前記羽根組立体の羽根ステム（５４）に対して位置させられ、前記外側ブッシュ（１４２）が前記エンジンケーシング（５０）に対して位置させられた請求項６に記載の可変羽根組立体（４４）。
9. 　前記内側ブッシュ（１４０）及び前記外側ブッシュ（１４２）の少なくとも１つが、他のブッシュ組立体のブッシュと係合するために、前記内側及び外側ブッシュの少なくとも１つから外向きに延びる少なくとも１つの肩部（１７２）を備え、前記肩部が前記内側と外側ブッシュとの間の磨耗を低減するのを助長するようになった請求項６に記載の可変羽根組立体（４４）。
10. 　前記内側及び前記外側ブッシュ（１４０、１４２）の少なくとも１つの少なくとも一部が、耐磨耗性のコーティング（２４０）で被覆された請求項６に記載の可変羽根組立体（４４）。
11. 　前記ブッシュ組立体（１００）が、前記内側及び外側ブッシュ（１４０、１４２）の少なくとも１つを保持するように構成されたブッシュキャリア（２０２）をさらに備える請求項６に記載の可変羽根組立体（４４）。
12. 　所定の間隙（３６４）が前記ケーシング（５０）と前記内側及び外側ブッシュ（１４０、１４２）の少なくとも１つとの間に定められるように、前記ブッシュ組立体（１００）が前記可変羽根（５２）の周りに連結された請求項６に記載の可変羽根組立体（４４）。
13. 　ガスターンビンエンジン（１０）のための圧縮機（１２）であって、
    　ロータシャフト（２４）と複数列のロータブレード（４０）とを備えたロータ（４６）と、
    　複数の貫通開口部（５８）を備え、前記複数列のロータブレードの周りに周方向に延びるケーシング（５０）と、
    　複数のブッシュ組立体（１００）を通して前記ケーシングに回転可能に連結された少なくとも１列の可変羽根（５２）と、
    を備え、前記可変羽根が、前記複数列のロータブレードの隣接する列の間に延び、かつプラットフォーム（５６）と、前記プラットフォームから外向きに延びる羽根ステム（５４）とを備え、
    　前記ブッシュ組立体の各々が内側ブッシュ（１４０）と外側ブッシュ（１４２）とを備え、
    　前記外側ブッシュが前記内側ブッシュに対し半径方向外側にあり、前記外側ブッシュの一部が前記ケーシングと前記内側ブッシュとの間にあり、かつ前記内側ブッシュの少なくとも一部が前記外側ブッシュと各々の羽根ステムのそれぞれとの間にあることを特徴とする圧縮機（１２）。
14. 　前記可変羽根の内側ブッシュ（１４０）と前記外側ブッシュ（１４２）の少なくとも１つが、他の各々の前記内側及び外側ブッシュのそれぞれと係合するために、外向きに延びる肩部（１７２）を備える請求項１３に記載の圧縮機（１２）。
15. 　前記可変羽根の内側及び外側ブッシュ（１４０、１４２）が、前記燃焼器内に連結されて、所定の間隙（１９０）が各々の前記内側ブッシュと前記外側ブッシュとの間に定められるようになった請求項１３に記載の圧縮機（１２）。
16. 　各々の前記可変羽根のブッシュ組立体（１００）が、前記羽根ステム（５４）の周りに周方向に延びるスリーブブッシュ（１４４）をさらに備える請求項１３に記載の圧縮機（１２）。
17. 　各々の前記可変羽根の内側ブッシュ及び外側ブッシュ（１４０、１４２）の少なくとも１つの一部が、耐磨耗性のコーティング（２４０）で被覆された請求項１３に記載の圧縮機（１２）。
18. 　各々の前記可変羽根のブッシュ組立体（１００）が、各々の前記可変羽根の内側及び外側ブッシュ（１４０、１４２）の少なくとも１つを保持するように位置させられたブッシュキャリア（２０２）をさらに備える請求項１３に記載の圧縮機（１２）
19. 　前記可変羽根の内側及び外側ブッシュ（１４０、１４２）が、所定の間隙（１９０）が各々の前記内側ブッシュと前記外側ブッシュとの間に定められるように前記燃焼器内で連結され、前記間隙が前記ブッシュ組立体内のシールを助長するようになった請求項１３に記載の圧縮機（１２）。
20. 　前記可変羽根の内側及び外側ブッシュ（１４０、１４２）の少なくとも１つが前記エンジンケーシング（５０）に圧入された請求項１３に記載の圧縮機（１２）。

Images