JP2005291203A - 軸方向応力のもとで組み立てられる２つのサブアセンブリを備えるターボシャフトエンジン - Google Patents

Abstract

【課題】シールの断片の放出およびシールを設置する面に対する損傷を防止するために、室の広がりを防止するターボシャフトエンジンを提供する。
【解決手段】ターボシャフトエンジンは、２つのサブアセンブリを備え、サブアセンブリの間にシールを収容する環状室を画定する。
２つのサブアセンブリは、軸方向応力のもとで組み立てられ、それによってシール２０を収容する環状室１８を画定し、介挿部品５０が、環状室の２つの部分の当接面の間に挿入される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、概してターボシャフトエンジンに関し、特にその役割が、圧力下において、航空機ジェットエンジンの燃焼室に燃焼性の空気を供給することであるターボコンプレッサに関する。本発明は、より詳細には、そのような機械の２つのサブアセンブリの間の接合部、例えばケーシングとステータの固定ブレード支持体との間の応力下における接合部のシーリングを強化する改善に関する。

上述されたタイプのターボコンプレッサにおいて、ステータは、外側ケーシングと共に組み立てられる。空気漏洩を防止するために、ケーシングのサブアセンブリとステータのサブアセンブリとである２つのサブアセンブリは、シールが挿入される環状室を、それら２つのサブアセンブリの間に画定するように形成されている。シールは、２つの環状壁を押圧し、これらの環状壁は、互いに対向し、かつそれぞれ２つのサブアセンブリの一部を形成する。２つのサブアセンブリに接触する２つの環状部品は、軸方向応力のもとで相互に対して当接される。応力は、ミリメータで表されることができ、この値は、もしも２つのサブアセンブリが、応力のもとで互いに当接されなければ、２つのサブアセンブリの間に存在するであろう軸方向の締めしろ（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を意味する。現在まで、従来０．３ｍｍ程度の比較的低い応力が用いられてきた。より最近では、この応力は０．７５ｍｍにまで引き上げられている。

ある動作段階の間に、シールを収容する室は、熱に起因する歪みの影響のもとに広げられ得る。さらにまた動作の間に、シールは、歪みおよび摩損を受け、こと歪みおよび摩損は、圧力差によって駆動されて、環状室の対向面の間に押し込まれる断片の損失さえも生じさせ得る。これらの表面は損傷され、そして空気漏洩は増大する。

本発明の目的は、シールの断片の放出およびシールを設置する面に対する損傷を防止するために、室の広がりを防止することにある。

より詳細には、本発明は、少なくとも２つのサブアセンブリを備えるターボシャフトエンジンに関し、サブアセンブリは、相互に組み立てられ、かつサブアセンブリの間にシールを収容する環状室を画定し、２つの環状部品は、それぞれ２つのサブアセンブリの一部をなして接触しかつ前記室を画定し、それ自体知られている方法で互いに対して軸方向応力で応力を加えられ、環状介挿部品が、２つの環状部品の当接面の間に挿入されることを特徴とする。

そのような環状介挿部品（「犠牲（ｍａｒｔｙｒ）」部品と呼ばれる）が、２つのサブアセンブリの間に設置されるとき、軸方向応力がかなり増加され得る。それは、特に１．５ｍｍから３ｍｍであり得る。現在好ましい応力値は、２．２５ｍｍに近い。この大きなアセンブリ応力は、熱による変動を吸収することを可能にし、従って室の広がりおよびシールの破壊を防止する。この部品は安価であり、もしも損傷しても容易に交換することができる。したがって、２つのサブアセンブリは保護され、もはやそれらが損傷される危険はない。構成は、２つの当接するサブアセンブリの間の接触面積が増大されるようにしている。このことは、結果として、ハンマリング圧力の低減、およびサブアセンブリ間の相対的変位に対するより良好な作用を生ずる。さらに、この介挿部品にその強度を改善する表面処理を実施することが比較的容易である。本発明は、特に、外側ケーシングと、ターボコンプレッサの固定ブレードを支持するステータ構成部品との間の結合部に適用する。

本発明は、単に例として、そして添付図面を参照して与えられる以下の説明を考慮して、より良好に理解され、かつ他の利点がより明確になるであろう。

従来技術に関連する図１および図２をより詳細に考慮すると、航空機ジェットエンジンの構成の一部をなすターボコンプレッサ１１が示されている。２つのサブアセンブリ１４、１６は、軸方向応力のもとで組み立てられ、かつそれらサブアセンブリの間に、シール２０が内部に挿入される、環状室１８を画定している。サブアセンブリ１４は、外側ケーシングを構成するのに対して、サブアセンブリ１６は、ターボコンプレッサの複数の固定ブレード２２のための支持体を構成する。図示されていない可動ブレードは、固定ブレードの間に配置される。固定ブレード支持体は、端と端とをつないで組み立てられるいくつかのセグメント２６によって構成され、各セグメントは、一連の固定ブレードを支持する。支持体アセンブリは、内側ケーシング２７に固定される。この内側ケーシングは、３つの環状リングによって径方向外向きに延びる。第１のリング３０は、外側ケーシングの第１の内部部材３２に１組のボルト３１によって固定され、第２のリング３４は、外側ケーシングの第２の内向きに延びる部材３６に、応力なしに圧接している。第３のリング３７は、１組のボルト３８によって、外側ケーシング１４の内部部材３９に固定される。

図２においてさらに明確に見られるように、第２のリング３４は、平坦な環状面４０を備え、この平坦な環状面４０は、径方向内向きへ延びており、その環状領域４３によって前記第２の部材３６に圧接している軸方向円筒状部分４２によって延長される。より詳細には、第２の部材は、他の平坦な環状面４５を備え、この他の平坦な環状面４５は、第２のリングの外側円筒部分を、間隔を有して覆うほぼ管状の突出部４６の上に載置されるリングの面に対向している。したがってこの配置は、２つの平坦面４０、４５に圧接されるシール２０が、その中に設置される環状室１８を画定している。上述されたように、サブアセンブリ１４、１６の寸法設定は、アセンブリが、ボルト３１の締め付けに起因する応力で作られるようにしてなされる。したがってこの応力は、第２のリングの環状領域４３と、第２の部材の平坦面４５の内側端部との間に加えられる。これまでに説明されたこの構成は、従来の構成である。しかしながら、アセンブリ応力は、０．３ｍｍ程度と比較的低いものであった。特定の場合においては、上述されたとおりの、漏洩およびシールの破壊の問題を完全に解決できずに、応力は、０．７５ｍｍまで増大されている。

本発明は、図３に示され、かつ２つのサブアセンブリの圧接面の間に、すなわちこの場合、リング３４の環状領域４３と部材３６の平坦面４５の環状端部との間に、環状介挿部品５０の配置を提案する。この部品５０の存在は、以後、１．５ｍｍから３ｍｍ、典型的には約２．２５ｍｍであり得る、フィッティング応力の増大を可能にする。実際に、介挿部品５０は、少なくとも１つの環状部品の端部における接触面積、この場合より詳細には、前記第２の部材３６の平坦面４５を増大させるように形成されていることが分かる。さらにリングの軸方向円筒状部分４２は、介挿部品５０が、前記円筒状部分４２にそれ自体がはめ合う円筒面５２を備えているという事実のために、介挿部品５０の配置をガイドすることを可能にする。介挿部品の径方向部分５４は、前記第２の部材の平坦面４５を押圧する。包括的には、図３に明確に見られるように、介挿部品５０径方向断面は、それゆえＬ字状に形成されている。介挿部品は、はめ合う前に、その強度を増大させる表面処理を受けることができる。この処理は、特に、径方向部分５４に適用することができる。したがって、リングに対してまたは部材に対して、このタイプの処理を適用することは必ずしも必要ではない。

変形形態として、図４に示されるように、介挿部品５０ａは、デフレクタ５６を形成する部分によって内方に延びる。この例において、この部分は実質的に円錐形状を有している。したがって、残留漏洩の場合に、高温空気が、内側ケーシングに局部的にあたることがもはやなくなるが、ケーシングとブレード支持体との間に画定される室５８内に拡散される。

２つの組み立てられたサブアセンブリを示し、かつターボコンプレッサの一部をなし、シール室の近傍における軸方向応力を伴う従来のアセンブリの概略図である。 図１の円形部分ＩＩを拡大した概略図である。 本発明に従った改善を示す図２の図と同様の図である。 変形形態を示す図３の図と同様の図である。

符号の説明

１１ ターボコンプレッサ
１４、１６ サブアセンブリ
１８ 環状室
２０ シール
２６ セグメント
２７ 内側ケーシング
３０ 第１のリング
３１、３８ ボルト
３２ 第１の内部部材
３４ 第２のリング
３６ 第２の部材
３９ 内部部材
４０、４５ 平坦環状面
４２ 円筒状部分
４３ 環状領域
５０ 介挿部品
５４ 径方向部分
５６ デフレクタ
５８ 室

Claims (7)

1. 少なくとも２つのサブアセンブリを備えるターボシャフトエンジンであって、サブアセンブリが、相互に組み立てられ、かつサブアセンブリの間にシールを収容する環状室（１８）を画定し、２つの環状部品が、それぞれ２つのサブアセンブリの一部をなして接触しかつ前記室を画定し、２つの環状部品が、それ自体知られている方法で互いに対して軸方向応力で応力が加えられ、環状介挿部品（５０）が、２つの環状部品の当接面の間に挿入される、ターボシャフトエンジン。
2. 前記２つの環状部品間の前記軸方向応力が、１．５ｍｍから３ｍｍ、好ましくは２．２５ｍｍに近い、請求項１に記載のターボシャフトエンジン。
3. 前記介挿部品（５０）が、環状部品の少なくとも１つの端部における接触面積を増大させるように形成される、請求項１または２に記載のターボシャフトエンジン。
4. 環状部品の１つは、円筒状部分（４２）を備え、前記介挿部品は、前記円筒状部分にそれ自体がはめ合う円筒状面（５２）と、他の環状部品の平坦面（４５）を押圧する径方向部分（５４）とを備える、請求項１から３のいずれか一項に記載のターボシャフトエンジン。
5. 前記介挿部品（５０）の径方向断面がＬ字状である、請求項４に記載のターボシャフトエンジン。
6. 前記介挿部品が、デフレクタ（５６）を形成する部分によって延長される、請求項１から５のいずれか一項に記載のターボシャフトエンジン。
7. ２つのサブアセンブリが、それぞれケーシングおよびステータ構成部分を構成する、請求項１から６のいずれか一項に記載のターボシャフトエンジン。

Images