JP2012072764A - タービン圧縮機の可変ベーン組立体用の取付けスタッド - Google Patents

Abstract

【課題】可変ベーン組立体（２０）用の取付けスタッド（５８）を開示する。
【解決手段】本取付けスタッド（５８）は一般的に、下部セグメント（７８）、中間部セグメント（８０）、上部セグメント（８２）及びショルダ部セグメント（８４）を含むことができる。下部セグメント（７８）は一般的に、可変ベーン組立体（２０）の同期リング（２６）に固定される形状及び構成を有することができる。中間部セグメント（８０）は一般的に、可変ベーン組立体（２０）の回転取付け装置（６０）を受ける形状及び構成を有することができる。ショルダ部セグメント（８４）は、下部セグメント（７８）及び中間部セグメント（８０）間に配置することができる。上部セグメント（８２）は一般的に、回転取付け装置（６０）を取付けスタッド（５８）に固定取付けするように構成された保持装置（１０２）を受ける形状及び構成を有することができる。
【選択図】 図２

Description

本主題は、総括的にはガスタービンに関し、具体的には、圧縮機の可変ベーン組立体用の取付けスタッドに関する。

ガスタービンは一般的に、圧縮機、複数の燃焼器及びタービンセクションを含む。圧縮機は、タービンに流れる空気を加圧する。圧縮機から吐出された加圧空気は、燃焼器内に流れる。各燃焼器に流入する空気は、燃料と混合されかつ燃焼される。高温燃焼ガスは、各燃焼器から移行部品を通ってガスタービンのタービンセクションに流れて、タービンを駆動しかつ電力を発生させる。

ガスタービン用の一般的な圧縮機は、多段軸流圧縮機として構成することができまた回転及び固定構成部品の両方を含むことができる。シャフトが、幾つかの環状ロータを有する中心ロータドラム又はホイールを駆動する。圧縮機のロータ段は、同数の固定ステータ段間で回転し、各ロータ段がロータホイールに固定された複数のロータブレードを備えまた各ステータ段が圧縮機の外側ケーシングに固定された複数のステータベーンを備える。運転時には、空気流が圧縮機段を通って流れかつ順次加圧されて、各後続下流段により圧力を上昇させた後に、空気が圧縮機出口から最大圧力で吐出される。

圧縮機の性能を向上させるためにステータ段の１つ又はそれ以上は、それらの長手方向又は半径方向軸線の周りで回転させるように構成された可変ステータベーンを含むことができる。そのような可変ステータベーンは一般的に、該ステータベーンが空気の流れに対して配向される角度を回転させることにより圧縮機内に流入しかつ該圧縮機を通って流れる空気の量を制御することによって、圧縮機効率及び作動性が強化されるのを可能にする。可変ステータベーンの回転は一般的に、レバーアームを各ステータベーンに取付けかつレバーアームの各々を、圧縮機ケーシングに対してほぼ同心に配置されたユニゾン又は同期リングに結合することによって達成される。同期リングは次に、該リングを圧縮機の中心軸線の周りで回転させるように構成されたアクチュエータに結合される。アクチュエータによって同期リングを回転させると、レバーアームが対応して回転し、それによって各ステータベーンをその半径方向又は長手方向軸線の周りで回転させる。

現在の同期リング及びレバーアーム組立体は一般的に、そのような構成要素間の回転接合部において、レバーアームが同期リングと摺動係合するように構成される。具体的には、レバーアームは一般的に、該レバーアーム及び同期リング間の回転接合部において、該リングを回転させると半径方向及び／又は円周方向に摺動するように構成される。この摺動係合は一般的に、この摺動接合部に配置された組立体構成要素上に過度の摩耗を生じさせる。さらに、従来型の組立体で使用される摺動係合は多くの場合、同期リングに対して不適当な支持を与える。具体的には、リングの回転時にレバーアーム及び同期リング間に発生する相対的摺動のために、同期リングの上部に配置されたレバーアームは一般的に、いかなるリング重量も支持しない。従って、同期リングの下部の周りに配置されたレバーアームは、リングの全重量を支持しなければならない。そのような不適当な支持により、レバーアーム及び同期リング間の取付け接合部に配置された構成要素のさらなる摩耗が生じるおそれがある。さらに、不適当な支持によりまた、リング重量の一部分を支持するために摩擦ブロックを利用しなければならないので、圧縮機ケーシングの周りに円周方向に間隔を置いて配置された摩擦ブロック上に過度の摩耗を生じる可能性がある。

米国特許第７５９４７９４号明細書

従って、当技術分野では、組立体内における摩耗の発生を減少させる可変ベーン組立体用の取付けスタッドが歓迎されていると言える。

本発明の態様及び利点は、次の説明においてその一部を記載しており、或いはそれら説明から自明なものとして理解することができ、或いは本発明の実施により学ぶことができる。

１つの態様では、本主題は、可変ベーン組立体用の取付けスタッドを開示する。本取付けスタッドは一般的に、下部セグメント、中間部セグメント、上部セグメント及びショルダ部セグメントを含むことができる。下部セグメントは一般的に、可変ベーン組立体の同期リングに固定される形状及び構成を有することができる。中間部セグメントは一般的に、可変ベーン組立体の回転取付け装置を受ける形状及び構成を有することができる。ショルダ部セグメントは、下部セグメント及び中間部セグメント間に配置することができる。上部セグメントは一般的に、回転取付け装置を取付けスタッドに固定取付けするように構成された保持装置を受ける形状及び構成を有することができる。

別の態様では、本主題は、可変ベーン組立体用の取付けスタッドを開示する。本取付けスタッドは一般的に、下部ネジ付きセグメント、中間部セグメント、上部ネジ付きセグメント及びショルダ部セグメントを含み、それらセグメントの各々は、該取付けスタッドの中心軸線と同軸に整列するようにすることができる。下部ネジ付きセグメントは一般的に、可変ベーン組立体の同期リングに形成された対応するネジ付き孔内に固定される形状及び構成を有することができる。中間部セグメントは一般的に、可変ベーン組立体の軸受をその上に取付けることができるように構成された座面を形成することができる。ショルダ部セグメントは一般的に、下部ネジ付きセグメント及び中間部セグメント間に配置されかつ同期リングの表面に固定されるように構成することができる。上部ネジ付きセグメントは一般的に、軸受を取付けスタッドに固定取付けするように構成されたネジ付き保持装置を受ける形状及び構成を有することができる。

本発明のこれらの及びその他の特徴、態様並びに利点は、以下の説明及び特許請求の範囲を参照して一層良好に理解されるであろう。本明細書に組入れておりかつ本明細書の一部を構成する添付図面は、本発明の実施形態を例示しておりかつ詳細な説明と共に本発明の原理を明らかにするのに役立つ。

本発明の最良の形態を含む当業者への本発明の完全かつ有効な開示は、添付図面の図を参照した以下の本明細書の説明において行なう。

ガスタービンの概略図。 特に圧縮機の複数の可変ステータベーンの１つに結合された可変ベーン組立体を示す、本主題の態様による可変ベーン組立体の１つの実施形態の断面図。 特に同期リングに対するレバーアームの取付けを示す、図２に示す可変ベーン組立体の実施形態の一部分の拡大図。 特に同期リング及び該同期リングに結合された作動装置を示す、可変ベーン組立体の実施形態の部分斜視図。

次に、その１つ又はそれ以上の実施例を図面に示している本発明の実施形態について詳細に説明する。各実施例は、本発明の限定ではなくて本発明の説明として示している。実際には、本発明においてその技術的範囲及び技術思想から逸脱せずに様々な修正及び変更を加えることができることは、当業者には明らかであろう。例えば、１つの実施形態の一部として例示し又は説明した特徴要素は、別の実施形態で使用してさらに別の実施形態を生成することができる。従って、本発明は、そのような修正及び変更を特許請求の範囲及びその均等物の技術的範囲内に属するものとして保護することを意図している。

図面を参照すると、図１は、ガスタービン１０の概略図を示している。ガスタービン１０は一般的に、圧縮機１２、複数の燃焼器１４及びタービンセクション１６を含む。圧縮機１２及びタービンセクション１６は一般的に、シャフト１８によって結合することができる。シャフト１８は、単一のシャフト、又は互いに結合されて該シャフト１８を形成した複数のシャフトセグメントとすることができる。１つの実施形態では、圧縮機１２は、複数の対応するロータ及びステータ段を有する多段軸流圧縮機を含むことができる。そのような実施例では、ステータ段の１つ又はそれ以上は、複数の可変ステータベーンを含むことができる。例えば、圧縮機１２は、その上流段内に可変ステータベーンが配置された状態で、その下流段内に複数の固定ステータベーンを含むことができる。それに代えて、圧縮機１２のステータベーンの全てが、可変ステータベーンを含むようにすることができる。

ガスタービン１０の運転時に、圧縮機１２は、燃焼器１４に加圧空気を供給する。空気及び燃料が、各燃焼器１４内で混合されかつ燃焼されかつ高温燃焼ガスが、高温ガス通路内を燃焼器１４からタービンセクション１６に流れ、タービンセクション１６内において、燃焼ガスからエネルギーを取出して仕事を産生する。

次に図２〜図４を参照すると、本主題の態様による、複数の可変ステータベーン２２を作動させる可変ベーン組立体２０の実施形態の様々な図を示している。具体的には、図２は、ステータベーン２２の１つに結合された、開示した可変ベーン組立体２０の実施形態の断面図を示している。図３は、図２に示す可変ベーン組立体２０の一部分の拡大図を示しており、この図は特に、同期リング２６に対するレバーアーム２４の取付けを示している。加えて、図４は、開示した可変ベーン組立体２０の実施形態の部分斜視図を示しており、この図は特に、同期リング２６及び該同期リング２６に結合された作動装置２８を示している。

特に図２に示すように、ガスタービン１０の圧縮機１２は、外側圧縮機ケーシング３０内に回転可能に取付けられた複数に可変ステータベーン２２（その１つを図示している）を有する１つ又はそれ以上のステータ段を含むことができる。各ステータベーン２２は一般的に、圧縮機の作動時にその上を空気３６が流れるベーン２２の空気力学的表面を形成した第１の又は正圧側面３４及び円周方向に対向した第２の又は負圧側面（図示せず）を含む。正圧及び負圧側面は一般的に、対向する前縁及び後縁４０、４２間で翼弦３８に沿って軸方向に延びかつ半径方向内側先端４４から半径方向外側根元４６までスパンに渡って半径方向に延びる。各ステータベーン２２はまた、翼型部セグメント３２と同軸にかつ該翼型部セグメント３２から半径方向外向きに延びまたケーシング内に形成された相補形円筒形アパーチャ５０を貫通して延びる一体形ステムセグメント４８を含む。ステムセグメント４８は一般的に、アパーチャ５０内に取付けて該アパーチャ内で回転するようにすることができる。例えば、ケーシング３０及びステムセグメント４８の接触面にブッシュ５２を配置して、ステータベーン２２が該ケーシング３０に対して回転するのを可能にすることができる。

圧縮機１２の各ステータベーン２２は一般的に、該圧縮機１２を通って流れる空気３６を、支持ロータディスク又はホイール５６から半径方向外向きに延びる対応するロータブレード５４の列又は段に送るように構成することができる。具体的には、ステータベーン２２及びロータブレード５４の各段を通して送られる空気３６は、圧縮機１２内で順次加圧されて該圧縮機１２からガスタービン１０の燃焼器１４内に吐出されるようにすることができる。一般的に理解されるように、ステータベーン２２が空気３６の流れに対して配向される角度を変更又は回転させることにより、圧縮機１２内に流入しかつ該圧縮機１２を通って流れる空気３６の量を調整することによって、圧縮機効率及び作動性を強化することができる。ステータベーン２２のそのような回転を可能にするために、以下に詳細に説明するような可変ベーン組立体２０を利用することができる。

図２〜図４を参照すると、本主題の可変ベーン組立体２０は一般的に、圧縮機１２の特定のステータ段の各ステータベーン２２上に取付けられかつ固定取付けされた複数の外向きに延びるレバーアーム２４を作動させるように構成された同期リング２６を含む。同期リング２６は一般的に、該リング２６の周囲に沿って固定された複数の取付けスタッド５８によりレバーアーム２４に結合することができる。加えて、可変ベーン組立体２０はまた、レバーアーム２４及び取付けスタッド５８間に配置されて、その周りで該レバーアーム２４が取付けスタッド５８及び／又は同期リング２６に対して回転することができる回転接合部を形成する複数の回転取付け装置６０を含むことができる。さらに、特に図４に示すように、同期リング２６はまた、圧縮機１２の中心軸線６２の周りで該同期リング２６を回転させるように構成された１つ又はそれ以上の好適な作動装置２８に結合することができる。例えば、同期リング２６は、あらゆる好適な手段により（例えば、プッシュロッドリンク機構６４により）１つ又は複数の作動装置２８に結合して、該１つ又は複数の作動装置２８が中心軸線６２の周りで同期リング２６を時計方向又は反時計方向に回転させるようにすることができる。従って、１つ又は複数の作動装置２８によって同期リング２６が回転すると、それに対応して、レバーアーム２４は取付けスタッド５８の周りで回転することができる。このレバーアーム２４の回転により次に、ステータベーン２２が回転し、それによって圧縮機１２内でベーン２２が空気３６の流れに対して配向される角度が変更される。

一般的に、可変ベーン組立体２０の同期リング２６は、圧縮機ケーシング３０の半径方向外側にかつ該圧縮機ケーシング３０とほぼ同心に配置された円形又はリング状構造体を含むことができる。幾つかの実施形態では、同期リング２６は、単一部品又は複数部品構成として製作することができ、また一般的に該同期リング２６に加わる荷重に耐えることができるステンレス鋼又はあらゆるその他の材料のようなあらゆる好適な材料で形成することができる。加えて、同期リング２６は一般的に、三角形、楕円形又は円形断面のようなあらゆる好適な断面を有することができる。特に図２及び図３に示すように、１つの実施形態では、同期リング２６は、ほぼ「Ｃ字形」断面を形成することができる。従って、同期リング２６は、該リング２６の構造的一体性を犠牲にせずに比較的軽量に構成することができる。

特に図２をさらに参照すると、可変ベーン組立体２０の各レバーアーム２４は一般的に、可変ステータベーン２２のステムセグメント４８に固定取付けされた第１の端部６６と、取付けスタッド５８により同期リング２６に回転可能に係合しかつ該同期リング２６に固定取付けされた第２の端部６８とを含むことができる。一般的に、各レバーアーム２４の第１の端部６６は、あらゆる好適な手段を使用してステータベーン２２に固定することができる。例えば、１つの実施形態では、ステータベーン２２は、ステムセグメント４８から半径方向外向きに延びるキー付き座部７０（例えば、「Ｄ字形」座部）と、キー付き座部７０から半径方向外向きに延びるネジ付きステム７２とを含むことができる。キー付き座部７０は一般的に、レバーアーム２４をステータベーン２２上に取付ける自動整列機構として構成することができる。例えば、レバーアーム２４の第１の端部６６は、キー付き座部７０に対応して、レバーアーム２４がステータベーン２２に取付けられて該ステータベーン２２と共に回転するのを可能にするように構成された取付け孔を形成することができる。レバーアーム２４は次に、保持ナット又はロックナットのようなネジ付きナット７４をネジ付きステム７２上に配置することによって、ステータベーン２２に固定することができる。

本主題の技術的範囲内で様々なその他の構成を利用して、レバーアーム２４の第１の端部６６をステータベーン２２のステムセグメント４８に取付け及び／又は固定取付けすることができることは、当業者には明らかな筈である。例えば、幾つかの実施形態では、キー付きスプライン、対応物に一致した小円鋸歯状、或いはその他の好適な手段を利用してレバーアーム２４をステータベーン２２に取付けるか又は該ステータベーン２２と別の方法で係合させることができる。同様に、様々な実施形態では、レバーアーム２４は、保持ピン又はラッチを使用して、構成要素を互いに溶接することによって、或いはあらゆるその他の好適な締結及び／又は固定手段を使用して、ステータベーン２２に固定することができる。

次に図３を参照すると、各レバーアーム２４の第２の端部６８は一般的に、取付けスタッド５８により同期リング２６と回転可能に結合されるように構成することができる。具体的には回転取付け装置６０は、各レバーアーム２４及びその対応する取付けスタッド５８に配置してそれらの間に回転接合部７６が形成されるようにすることができる。従ってレバーアーム２４は、そのような接合部７６において同期リング２６及び／又は取付けスタッド５８に対して回転するのを可能にすることができる。さらに、各取付けスタッド５８はまた、回転取付け装置６０の一部分に固定取付けされるように構成して、同期リング２６及びその周りでレバーアーム２４が回転する回転接合部７６間で相対運動が全くないか又は相対運動が実質的にないようにすることができる。従って、レバーアーム２４は、リング２６の回転時に同期リング２６及び／又は取付けスタッド５８に対して半径方向、円周方向及びあらゆるその他の方向に摺動するのを防止するか或いは実質的に防止することができる。

可変ベーン組立体２０の様々な構成要素のそのような回転結合及び固定取付けを可能にするために、各取付けスタッド５８は一般的に、下部セグメント７８、中間部セグメント８０、上部セグメント８２、並びに下部及び中間部セグメント７８、８０間に配置されたショルダ部セグメント８４のような複数のセグメントを含むことができる。図３に示すように、セグメント７８、８０、８２、８４の各々は一般的に、取付けスタッド５８の中心軸線８６に沿って同軸に整列させることができる。加えて、１つの実施形態では、セグメント７８、８０、８２、８４の各々は、ほぼ円筒形状とすることができる。しかしながら、別の実施形態では、各セグメント７８、８０、８２、８４は一般的に、該セグメント７８、８０、８２、８４が本明細書で説明するように機能するのを可能にするあらゆる好適な形状を有することができる。さらに、本主題の特定の実施形態では、セグメント７８、８０、８２、８４の各々は、アンダーカットフィレット８８によって分離することができる。そのようなフィレット８８は一般的に、取付けスタッド５８上に設けて低応力／応力除去の領域の働きをさせることができる。加えて、アンダーカットフィレット８８はまた、可変ベーン組立体２０の様々なその他の構成要素に対するセグメント７８、８０、８２、８４の取付けを強化するために設けることができる。具体的には、フィレット８８は、セグメント７８、８０、８２、８４並びにその他の構成要素の表面及び／又は面が互いにほぼ同一面に位置するか又は別の方法で配置されるのを可能にすることができる。

さらに、図３を参照すると、取付けスタッド５８の下部セグメント７８は一般的に、同期リング２６の一部分に固定されるように構成することができる。例えば、この図示した実施形態では、下部セグメント７８は、ほぼ「Ｃ字形」同期リング２６の下部延長部９０に固定して、取付けスタッド５８が該部延長部９０からほぼ半径方向外向きに延びるようにすることができる。さらに別の実施形態では、下部セグメント７８は、あらゆるその他の好適な位置において同期リング２６に固定することができることを理解されたい。例えば、別の実施形態では、下部セグメント７８は、同期リング２６の上部延長部９２に固定して、取付けスタッド５８が該上部延長部９２から半径方向外向きに又は半径方向内向きに延びるようにすることができる。さらに、同期リング２６がほぼ「Ｃ字形」断面を形成しない実施形態では、下部セグメント７８は、開示した可変ベーン組立体２０が本明細書で記載したように機能するのを可能にする該同期リング２６のあらゆる好適な部分に固定することができる。

加えて、取付けスタッド５８の下部セグメント７８は一般的に、当技術分野で公知のあらゆる好適な取付け方法を使用して同期リング２６に固定することができることを理解されたい。例えば図３に示すように、下部セグメント７８は、ネジを切って、同期リング２６に形成された対応するネジ付き孔９４内に該下部セグメント７８を固定することができるようにすることができる。別の実施形態では、下部セグメント７８は、同期リング２６に形成された対応するボア孔（図示せず）内に圧入するか又は接着結合するように構成することができる。

さらに図３を参照すると、１つの実施形態では、各取付けスタッド５８の中間部セグメント８０は一般的に、レバーアーム２４及び同期リング２６間の回転取付けポイントとしての働きをすることができる。従って、中間部セグメント８０は、当技術分野では公知のあらゆる好適な回転取付け装置６０を受けて、取付けスタッド５８を介してレバーアーム２４を同期リング２６と回転係合するように構成することができる。例えばこの図示した実施形態では、回転取付け装置６０は、中間部セグメント８０上に取付けられるか又は該中間部セグメント８０の周りに別の方法で配置されて、レバーアーム２４及び取付けスタッド５８間に回転接合部７６を形成する軸受６１を含む。従って、中間部セグメント８０は一般的に、軸受６１を受ける形状及び構成を有することができることを理解されたい。例えば、１つの実施形態では、中間部セグメント８０は、滑らかな円筒形又は支持表面を形成してその上に軸受６１を取付けることができるようにすることができる。加えて、中間部セグメント８０は、軸受６１及び取付けスタッド５８間に緊密な制御嵌合が構成されるような寸法とすることができる。例えば、軸受６１及び中間部セグメント６０間に設けられる許容差は、直径における約０．５ミリメートル（ｍｍ）よりも小さいゆるみ又は直径における約０．１ｍｍよりも小さいゆるみのような直径における約１ｍｍよりも小さいゆるみとすることができる。本主題の特定の実施形態では、この許容差は、直径における約０．０３ｍｍのゆるみから直径における約０．０５ｍｍのゆるみ及びそれらの間の全てのその他の部分領域のような、直径における約０．０１ｍｍのゆるみから直径における約０．０７ｍｍのゆるみの範囲とすることができる。しかしながら、さらに別の実施形態では、設けられる許容差は、直径における１ｍｍよりも大きいゆるみとすることができる。

一般的に、本主題の技術的範囲内にある当技術分野で公知のあらゆる好適な軸受を利用して、レバーアーム２４及び取付けスタッド５８間に回転係合を構成することができる。図３に示すように、１つの実施形態では、軸受６１は、取付けスタッド５８の中間部セグメント８０上に取付けられた内側ボール９６とレバーアーム２４の第２の端部６８に形成された対応するボア孔１００内に固定された外側リングボア９８とを有する球面軸受を含むことができる。外側リングボア９８は一般的に、内側ボール９６の外側凸状球面に対応して、該外側リングボア９８が内側ボール９６に対して１つ又はそれ以上の直交方向に回転するのを可能にする内側凹状球面を有することができる。従って、同期リング２６が１つ又は複数の作動装置２８によって回転されると、各レバーアーム２４は軸受６１の内側ボール９６及び外側リングボア９８間に形成された回転接触面（回転接合部）７６の周りで回転しかつ／又は捻れることができる。

本主題の技術的範囲内にある様々なその他の好適な回転取付け装置６０を利用して、取付けスタッド２８を介してレバーアーム２４を同期リング２６と回転可能に係合し、従ってその周りで該レバーアーム２４がリング２６及び／又は取付けスタッド２８に対して回転することができる回転接合部７６を構成することができることは当業者には容易に明らかな筈である。例えば、さらに別の実施形態では、回転取付け装置６０は、ボール及びソケット継手、コンディロイド（ｃｏｎｄｙｌｏｉｄ）継手、ヒンジ継手又は同様のもののような好適なピボット継手の一部分を含み、これら継手の一部分は、取付けスタッド５８内に形成されるか又は該取付けスタッド５８上にその他の方法で設けられた対応する形状部と噛合うように構成することができる。別の実施形態では、取付けスタッド５８自体は、可変ベーン組立体２０の回転取付け装置６０としての働きをすることができる。例えば、レバーアーム２４又はレバーアーム２４に取付けられた構成要素は、取付けスタッド５８の周りで（例えば、中間部セグメント８０の周りで）直接回転して、該スタッド５８の外側表面が全体的に回転接触面７６を形成するように構成することができる。

さらに図３を参照すると上述したように、レバーアーム２４の第２の端部６８はまた、取付けスタッド５８を介して同期リング２６に固定結合するように構成して、同期リング２６及びその周りでレバーアーム２４が回転する回転接合部７６間で相対運動が全くないか又は相対運動が実質的にないようにすることができる。従って、１つの実施形態では、取付けスタッド５８の上部セグメント８２は一般的に、回転取付け装置６０が該取付けスタッド５８に固定取付けされるのを可能にするように構成された保持装置１０２を受けるようにすることができる。例えば、図３に示すように、レバーアーム２４及び取付けスタッド５８間に回転接合部７６を形成した軸受６１の内側ボール９６は、該取付けスタッド５８に固定取付けして、同期リング２６の回転時に該リング２６に対して摺動又は別の運動をしないようにすることができる。具体的には、取付けスタッド５８の上部セグメント８２は、ネジを切ってネジ付き保持装置１０２（例えば、ロックナット又は保持ナット）が軸受６１の内側ボール９６上に緊密に固定されるのを可能にするようにすることができる。加えて、図示するように、取付けスタッド５８のショルダ部セグメント８４は一般的に、ショルダ部セグメント８４が、前記中間部セグメント８０よりも該取付けスタッド５８の中心軸線８６から外方により遠く延びて、内側ボール９６が該ショルダ部セグメント８４の半径方向外側面１０４に当接して位置するか又は別の方法で配置することができるようにすることができる。従って、保持装置１０２が軸受６１上に固定されると内側ボール９６は、保持装置１０２及びショルダ部セグメント８４の外側面１０４間に挟み、押圧し又は別の方法で固定取付けして、同期リング２６及びその周りでレバーアーム２４が回転する回転接触面７６間におけるあらゆる相対運動を防止することができる。さらに、取付けスタッド５８内に形成されたアンダーカットフィレット８８は、取付けスタッド５８に対する内側ボール９６の固定取付けを強化するように構成することができることを理解されたい。例えば、ショルダ部セグメント８４及び中間部セグメント８０間に形成されたフィレット８８は、内側ボール９６が該ショルダ部セグメント８４の外側面１０４に当接して同一面に配置されるのを可能にするように構成することができる。同様に、上部セグメント８２及び中間部セグメント８０間に形成されたフィレット８８は、該上部セグメント８２のネジ部が保持装置１０２内に埋設されるか又は別の方法で完全に配置されるのを可能にするように構成することができる。

また、さらに別の実施形態では、ロックピン、ラチェット、又はあらゆるその他の好適な締結機構のような様々なその他の保持装置１０２を利用して、球面軸受６１の内側ボール９６を取付けスタッド５８に固定取付けすることができることを理解されたい。同様に、溶接、接着結合及び同様のもののようなあらゆる好適な固定／締結手段をまた利用して、内側ボール９６を取付けスタッド５８に固定取付けすることができる。例えば、本主題の特定の実施形態では、取付けスタッド５８の一部分（例えば、中間部セグメント８０）は、内側ボール９６が取付けスタッド５８上に圧入されてそれらの間に固定取付けを行なうように構成することができる。加えて、取付けスタッド５８及びレバーアーム２４間の回転係合が軸受６１以外の手段によって行なわれるような実施形態では、同様の保持装置１０２及び／固定手段を利用して、同期リング２６及びその周りでレバーアームの各々が回転する回転接合部７６間における相対運動を防止することができることを理解されたい。

取付けスタッド５８を介して同期リング２６をレバーアーム２４に固定結合することによって、開示した可変ベーン組立体２０に対する多数の利点を得ることができる。例えば、回転接合部７６における固定取付けのために、レバーアーム２４及び同期リング２６間にそれとは別に発生する可能性がある円周方向及び半径方向摺動運動は、防止するか或いは少なくとも減少させることができる。従って、取付けスタッド５８、軸受６１、レバーアーム２４及び／又は同期リング２６において発生するあらゆる摩耗は、大幅に減少させかつ／或いは防止することができる。さらに、同期リング２６に各レバーアーム２４を固定結合することにより、該レバーアーム２４の全てが、該同期リング２６の重量をその周囲全体の周りで支持することが保証される。従って、同期リング２６の同心性又は真円度を維持することができる。加えて、同期リング２６に与えられる付加的支持によりまた、該同期リング２６及び圧縮機ケーシング３０間に配置された摩擦ブロック（図示せず）がある場合には、該摩擦ブロックがリング重量の大部分を支持することを必要としなくなるので、該摩擦ブロック上に発生する摩耗量を減少させることができる。さらに、固定結合することによりまた、可変ベーン組立体２０の組立調整及び較正時に圧縮機ケーシング３０上に同期リング２６を中心合せすることの負担を軽減させることができる。

さらに、図３を参照すると、取付けスタッド５８のショルダ部セグメント８４は一般的に、レバーアーム２４が該取付けスタッド５８に回転可能に取付けられた時に、該レバーアーム２４及び同期リング２６の隣接表面１０８間にギャップ１０６が設けられるように構成することができる。一般的に、ギャップ１０６は、取付けスタッド５８及び／又は同期リング２６に対して発生する可能性があるレバーアーム２４のあらゆる捻れに適応するように構成することができる。例えば、取付けスタッド５８に取付けられた球面軸受６１を利用してレバーアーム２４が同期リング２６と回転可能に係合された場合には、軸受６１は、レバーアーム２４が取付けスタッドの中心軸線８６の周りで回転しかつ該取付けスタッドの長手方向軸線に沿って時計方向又は反時計方向に捻れることを可能にすることができる。従って、シュルダ部セグメント８４は一般的に、レバーアーム２４が同期リング２６の隣接表面に対して接触又は摩擦せずに回転接合部７６の周りで捻れるのを可能にするギャップ１０６を形成するように設計することができる。

さらに、本主題の特定の実施形態では、ショルダ部セグメント８４は、同期リング２６に固定されて取付けスタッド５８を該同期リング２６に取付けるために、付加的手段を形成するように構成することができる。例えば、図３に示すように、ショルダ部セグメント８４は、該ショルダ部セグメントの周辺部の少なくとも一部分の周りに同期リング２６の隣接表面２８を溶接することができる。そのような実施形態では、ショルダ部セグメント８４は、三角形、矩形、五角形、六角形又は同様の形状を有して、該ショルダ部セグメント８４を同期リング２６に溶接するための好適な表面を提供する少なくとも１つの平面端縁部を形成するように構成することができる。さらに、アンダーカットフィレット８８が下部セグメント７８及びシュルダ部セグメント８４間に形成された場合には、該シュルダ部セグメント８４は同期リング２６の隣接表面１０８上に直接かつ該隣接表面１０８とほぼ同一面に配置することができる。従って、改良型の溶接取付け部は、シュルダ部セグメント８４及びリング２６間に設けることができる。

図２に戻って参照すると、本主題の１つの実施形態では、可変ベーン組立体２０のレバーアーム２４は、片持ちとすることができる。従って、同期リング２６は、圧縮機ケーシング３０上に浮遊支持することができる。同期リング２６が圧縮機ケーシング３０上に浮遊支持される距離１１０は一般的に、圧縮機１２の構成及び/又は可変ベーン組立体２０の構成に応じて変化させることができることを理解されたい。しかしながら、一般的に、距離１１０は、浮遊支持した同期リング２６が、該リング２６が回転されている間に圧縮機ケーシング３０に対して摩擦又は別の方法で接触しないように選択することができる。加えて、１つの実施形態では、圧縮機ケーシング３０の外側周囲に沿って１つ又はそれ以上の摩擦ブロック（図示せず）を設けて、浮遊支持した同期リング２６の回転時に必要に応じてその上を該同期リング２６が摺動することができる表面を構成することができる。そのような実施形態では、図３に示すように、取付けスタッド５８は、下部セグメント７８が、同期リング２６に固定された時に該リング２６の半径方向内側表面１１２に対して陥凹するように構成することができる。従って、取付けスタッド５８は、リング２６の回転時に摩擦ブロック及び/又は圧縮機ケーシング３０のいずれに対しても捕捉されるのを防止することができる。

加えて、本主題の幾つかの実施形態では、レバーアーム２４は、可撓性を有するように設計することができる。具体的には、レバーアーム２４は、同期リング２６を支持した状態で半径方向内向き及び／又は半径方向外向きに屈曲或いは湾曲するように構成することができる。従って、本主題の特定の実施形態では、同期リング２６の直径及び／又はステータベーン２２のステムセグメント４８の高さは、取付けスタッド５８へのレバーアーム２４の取付けポイントが該ステムセグメント４８へのレバーアーム２４の取付けポイントよりもさらに半径方向外側に配置されるように選択することができる。従って、図２に示すように、レバーアーム２４は、その第１及び第２の端部６６、６８間で距離１１４ほど半径方向外向きに湾曲又は屈曲することができる。そのような外向き湾曲又は屈曲により、レバーアーム２４が半径方向内向きに荷重を受けることが保証される。従って、同期リング２６が作動しかつレバーアーム２４が回転しながら位置変化した時に、レバーアーム２４は、継続的に該リング２６上に内向き荷重を加えてその重量を支持することができる。レバーアーム２４のこの内向き荷重作用はまた、同期リング２６に対して自動調心作用をもたらし、それによって可変ベーン組立体２０のより効率的な組立調整及び較正を可能にする。さらに、図２に示すように、１つの実施形態では、レバーアームはまた、第１及び第２の端部６６、６８間のその長さの一部分に沿って大きなテーパ付き輪郭１１６を形成することができる。そのようなテーパ付き輪郭１１６は一般的に、レバーアーム２４が同期リング２６の作動に応答して回転するので、該アーム２４内における応力集中部の発生を防止することができる。

本主題の可変ベーン組立体２０は可変ベーンステータ２２に関して説明してきたが、本組立体はまた、ガスタービン１０の圧縮機１２の可変入口ガイドベーンの段或いはタービンセクション１６の可変タービンブレード又はベーンの段を作動させるためにも利用することができることを理解されたい。さらに、開示した可変ベーン組立体２０は、産業用ガスタービンで利用することができ、或いは推進用途で使用するもののような当技術分野では公知のあらゆるその他の好適なターボ機械で使用するようにすることができる。

本明細書は最良の形態を含む実施例を使用して、本発明を開示し、また当業者が、あらゆる装置又はシステムを製作しかつ使用しまたあらゆる組込み方法を実行することを含む本発明の実施を行なうことを可能にもする。本発明の特許性がある技術的範囲は、特許請求の範囲により定めており、また当業者が想到するその他の実施例を含むことができる。そのようなその他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言と相違しない構造的要素を含むか又はそれらが特許請求の範囲の文言と本質的でない相違を有する均等な構造的要素を含む場合には、特許請求の範囲の技術的範囲内に属することることを意図している。

１０ ガスタービン
１２ 圧縮機
１４ 燃焼器
１６ タービンセクション
１８ シャフト
２０ 可変ベーン組立体
２２ 可変ステータベーン
２４ レバーアーム
２６ 同期リング
２８ 作動装置
３０ 圧縮機ケーシング
３２ 翼形部セグメント
３４ 第１の又は正圧側面
３６ 空気
３８ 翼弦
４０ 前縁
４２ 後縁
４４ 内側先端
４６ 外側根元
４８ 一体形ステムセグメント
５０ 円筒形アパーチャ
５２ ブッシュ
５４ ロータブレード
５６ ロータディスク又はホイール
５８ 取付けスタッド
６０ 回転取付け装置
６１ 軸受
６２ 中心軸線
６４ プッシュロッドリンク機構
６６ 第１の端部（レバーアームの）
６８ 第２の端部（レバーアームの）
７０ キー付き座部
７２ ネジ付きステム
７４ ネジ付きナット
７６ 回転接合部
７８ 下部セグメント
８０ 中間部セグメント
８２ 上部セグメント
８４ ショルダ部セグメント
８６ 中心軸線
８８ アンダーカットフィレット
９０ 下部延長部
９２ 上部延長部
９４ ネジ付き孔
９６ 内側ボール
９８ 外側リングボア
１００ ボア孔
１０２ 保持装置
１０４ 半径方向外側面
１０６ ギャップ
１０８ 隣接表面
１１０ 距離
１１２ 半径方内側表面
１１４ 距離
１１６ テーパ付き輪郭

Claims (15)

1. 可変ベーン組立体（２０）用の取付けスタッド（５８）であって、
   前記可変ベーン組立体（２０）が複数のレバーアーム（２４）に結合された同期リング（２６）を備えかつ前記複数のレバーアーム（２４）を前記同期リング（２６）と回転可能に結合するように構成された複数の回転取付け装置（６０）をさらに備え、該取付けスタッドが、
   前記同期リング（２６）に固定される形状及び構成を有する下部セグメント（７８）と、
   前記複数の回転取付け装置（６０）の回転取付け装置（６０）を受ける形状及び構成を有する中間部セグメント（８０）と、
   前記下部セグメント（７８）及び中間部セグメント（８０）間に配置されたショルダ部セグメント（８４）と、
   前記回転取付け装置（６０）を該取付けスタッド（５８）に固定取付けするように構成された保持装置（１０２）を受ける形状及び構成を有する上部セグメント（８２）と、を含む、
   取付けスタッド（５８）。
2. 前記下部セグメント（７８）、中間部セグメント（８０）、ショルダ部セグメント（８４）及び上部セグメント（８２）が、該取付けスタッド（５８）の中心軸線（８６）に沿って同軸に整列する、請求項１記載の取付けスタッド（５８）。
3. 前記下部セグメント（７８）が、ネジを切られかつ前記同期リング（２６）に形成された対応するネジ付き孔内に固定されるように構成される、請求項１記載の取付けスタッド（５８）。
4. 前記下部セグメント（７８）が、前記同期リング（２６）の半径方向内側表面（１１２）に対して陥凹するように構成される、請求項１記載の取付けスタッド（５８）。
5. 前記ショルダ部セグメント（８４）が、前記同期リング（２６）及び前記複数のレバーアーム（２４）の隣接レバーアーム（２４）間にギャップ（１０６）が形成されるように構成される、請求項１記載の取付けスタッド（５８）。
6. 前記ギャップ（１０６）が、前記隣接レバーアーム（２４）が前記同期リング（２６）に接触せずにその長手方向軸線に沿って捻れるのを可能にする、請求項５記載の取付けスタッド（５８）。
7. 前記ショルダ部セグメント（８４）が、前記同期リング（２６）の表面（１０８）に固定されるように構成される、請求項１記載の取付けスタッド（５８）。
8. 前記ショルダ部セグメント（８４）が、前記同期リング（２６）に溶接されるように構成され、また
   前記ショルダ部セグメント（８４）が、該ショルダ部セグメントを前記同期リング（２６）の表面（１０８）に溶接するための少なくとも１つの平面端縁部を形成する、
   請求項７記載の取付けスタッド（５８）。
9. 前記上部セグメント（８２）が、ネジを切られて、ネジ付き保持装置（１０２）がその上に固定されるのを可能にする、請求項１記載の取付けスタッド（５８）。
10. 前記中間部セグメント（８０）が、座面を形成する、請求項９記載の取付けスタッド（５８）。
11. 前記回転取付け装置（６０）が、内側構成要素（９６）及び前記内側構成要素（９６）に対して回転するように構成された外側構成要素（９８）を有する軸受（６１）を含み、また
    前記座面が、前記軸受（６１）がその上に取付けられるのを可能にするように構成される、
    請求項１０記載の取付けスタッド（５８）。
12. 前記ショルダ部セグメント（８４）が、前記中間部セグメント（８０）よりも該取付けスタッド（５８）の中心軸線（８６）から外方により遠く延びて、前記ネジ付き保持装置（１０２）が前記上部セグメント（８２）に固定された時に前記軸受（６１）の内側構成要素（９６）が該ショルダ部セグメント（８４）の面（１０４）に当接して配置される、請求項１１記載の取付けスタッド（５８）。
13. 第１のフィレット（８８）及び第２のフィレット（８８）をさらに含み、
    前記第１のフィレット（８８）が、前記上部セグメント（８２）及び中間部セグメント（８０）間において該取付けスタッド（５８）内に形成されかつ前記保持装置（１０２）が前記回転取付け装置（６０）に当接して固定されるのを可能にするように構成され、また
    前記第２のフィレット（８８）が、前記中間部セグメント（８０）及びショルダ部セグメント（８４）間において該取付けスタッド（５８）内に形成されかつ前記回転取付け装置（６０）が前記ショルダ部セグメント（８４）の面（１０４）に当接して配置されるのを可能にするように構成される、
    請求項１記載の取付けスタッド（５８）。
14. 可変ベーン組立体（２０）用の取付けスタッド（５８）であって、
    前記可変ベーン組立体（２０）が複数のレバーアーム（２４）に結合された同期リング（２６）を備えかつ前記複数のレバーアーム（２４）を前記同期リング（２６）と回転可能に結合するように構成された複数の軸受（６１）をさらに備え、該取付けスタッドが、
    前記同期リング（２６）に形成された対応するネジ付き孔（９４）内に固定される形状及び構成を有する下部ネジ付きセグメント（７８）と、
    前記複数の軸受（６１）の軸受（６１）がその上に取付けられるのを可能にする形状及び構成を有する座面を形成した中間部セグメント（８０）と、
    前記下部ネジ付きセグメント（７８）及び中間部セグメント（８０）間に配置されかつ前記同期リング（２６）の表面（１０８）に固定されるように構成されたショルダ部セグメント（８４）と、
    前記軸受（６１）を該取付けスタッド（５８）に固定取付けするように構成されたネジ付き保持装置（１０２）を受ける形状及び構成を有する上部ネジ付きセグメント（８２）と、を含み、
    前記下部ネジ付きセグメント（７８）、中間部セグメント（８０）、ショルダ部セグメント（８４）及び上部ネジ付きセグメント（８２）が、該取付けスタッド（５８）の中心軸線（８６）に沿って同軸に整列する、
    取付けスタッド（５８）。
15. 前記軸受（６１）が、内側構成要素（９６）及び前記内側構成要素（９６）に対して回転するように構成された外側構成要素（９８）を含み、
    前記ショルダ部セグメント（８４）が、前記中間部セグメント（８０）よりも前記中心軸線（８６）から外方により遠く延びて、前記ネジ付き保持装置（１０２）が前記上部ネジ付きセグメント（８２）に固定された時に前記内側構成要素（９６）が該ショルダ部セグメント（８４）の面（１０４）に当接して配置される、
    請求項１４記載の取付けスタッド（５８）。