JP2013139771A - ステータアセンブリおよびステータアセンブリの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ガスタービンエンジンのステータアセンブリのステータベーン（２９）用の制振構造を提供する。
【解決手段】ステータサブアセンブリは、周方向に配置されたステータベーン（２９）の列を含む。取付ライナ（１００，１０２）が、サブアセンブリを提供するようにステータベーン（２９）を互いに固定する。制振ばね（１０４，１０６）が、ステータベーン（２９）の列とこの列を支持する外側ケース（９０）との間に、取付ライナ（１００，１０２）と一体に設けられている。制振ばね（１０４，１０６）は、外側ケース（９０）に対してステータベーン（２９）の列を径方向内側に付勢するように設けられている。
【選択図】図８

Description

本発明は、ガスタービンエンジンのステータアセンブリに関し、特に、ステータアセンブリのステータベーン用の制振構造に関する。

ガスタービンエンジンは、典型的に、ガスタービンエンジンの圧縮機部の１つまたは複数の段に配置されたステータアセンブリを備える。ステータアセンブリは、周方向に配置された個々のステータセグメントの列を有する。各々のステータセグメントは、外側ケースに対して支持されるフックを両側に提供する外側シュラウドを含む。ステータセグメントは、エンジンの動作時に外側ケースに対して動く。ステータアセンブリには、摩耗する交換可能な構造体を提供するように、フックとその支持構造体との間に取付けライナを有するものもある。

ステータアセンブリの一種は、ステータセグメントの最も径方向内側部分に支持された内側シュラウドを含む。この内側シュラウドは、ステータアセンブリを安定させて振動を最小化する。ステータアセンブリの一形態では、ステータアセンブリに対して圧縮機ロータをシールするために、アブレイダブルシールが各々の内側シュラウドに支持される。内側シュラウドとシールとの間にばねが設けられる。

別の種類のステータアセンブリは、内側シュラウドを含まないステータセグメントを有する。各々のステータセグメントと外側ケースの間に個別のばねが設けられる。これらのばねは、ステータセグメントを径方向内側に付勢するように設けられている。ライナを使用することはできない。

一実施例は、外側ケースと、周方向に配置されたステータベーンの列を含むステータサブアセンブリと、を含み、各々のステータベーンがフックを有するステータアセンブリに関する。ステータベーンのフックは、互いに整列させることができる。取付ライナは、フックを互いに固定し、取付ライナと一体に設けられた制振ばねを含みうる。取付ライナは、列と外側ケースとの間に配置することができ、制振ばねは、外側ケースに対して列を径方向内側に付勢するように設けられる。

上述のステータアセンブリの実施例のさらなる実施例では、少なくとも１つのステータベーンは、第１および第２のフックを含みうる。ステータベーンアセンブリを提供するように、第１および第２の取付ライナを第１および第２のフックにそれぞれ固定することができる。第１および第２の取付ライナは、一体に設けられた第１および第２の制振ばねをそれぞれ含みうる。

上述のステータアセンブリの実施例のさらなる実施例では、少なくとも１つのステータベーンは、底部壁を有するリセスを含みうる。第１の制振ばねは、底部壁と係合し、外側ケースから離間されていてもよい。

上述のステータアセンブリの実施例のさらなる実施例では、第１の制振ばねは、底部壁と係合する第１のレッグ部を含みうる。第１の取付ライナの反対側で第１のレッグ部の終端部にフックを設けることができる。

上述のステータアセンブリの実施例のさらなる実施例では、少なくとも１つのステータが回転防止機構を含みうる。第１のレッグ部を、回転防止機構に周方向に隣接して設けることができる。第１のレッグ部は、第１の取付ライナの周方向の幅よりも狭い周方向の幅を有しうる。

上述のステータアセンブリの実施例のさらなる実施例では、第２の制振ばねは、外側ケースに係合し、リセスの底部壁から離間されていてもよい。

上述のステータアセンブリの実施例のさらなる実施例では、第２の制振ばねは、第２のレッグ部を含むことができ、第２のレッグ部は、外側ケースに向かって径方向外側に延在する終端部を提供するボウ部を有する。

上述のステータアセンブリの実施例のさらなる実施例では、第２の制振ばねは、フィンガ部を提供するノッチを含むことができ、各々のフィンガ部は１つのステータと周方向に整列する。

上述のステータアセンブリの実施例のさらなる実施例では、少なくとも１つのステータは、回転防止機構を含みうる。第２の制振ばねは、リセス内に延び、回転防止機構と協働してステータに対してフィンガ部を周方向に整列させるタブを含みうる。

上述のステータアセンブリの実施例のさらなる実施例では、第２の取付ライナは、外側ケースに対してステータを軸方向に付勢するために、ステータと外側ケースとの間に軸方向に配置された付勢部を含みうる。

上述のステータアセンブリの実施例のさらなる実施例では、ブレード外側エアシールが外側ケースに固定されていてもよい。第１および第２のチャネルを、ブレード外側エアシールまたは外側ケースの少なくとも一方によって提供することができる。第１および第２の取付ライナは、第１および第２のチャネルに受け入れ可能である。

上述のステータアセンブリの実施例のさらなる実施例では、ステータベーンは、内径において隣接する先端部に対して構造的に支持されていない先端部を提供する径方向内側に延在するエアフォイルを有しうる。

他の実施例は、ステータベーンの周方向の列を提供するためにステータベーンを互いに対して配置することを含みうる、ステータアセンブリの製造方法に関する。この方法は、ステータベーンのサブアセンブリを提供するために、ステータベーンのフックに一体に設けられた制振ばねとともに取付ライナを設置するステップをさらに含みうる。この方法は、さらに、制振ばねがサブアセンブリと外側ケースの間に配置された状態で、外側ケースにサブアセンブリを固定するステップを含みうる。サブアセンブリは、制振ばねによって径方向内側に付勢することができる。

他の実施例は、全体として弓状でＳ字型の構造を含み、第１の周方向幅を有する取付ライナを提供しうる、ステータアセンブリのための制振ばねに関する。制振ばねは、取付ライナと一体に設けることができ、取付ライナの壁からフックまで延在しうる。制振ばねは、第１の周方向幅よりも狭い第２の周方向幅を含みうる。

他の実施例は、取付ライナを提供する全体として弓状でＳ字型の構造を含みうる、ステータアセンブリのための他の制振ばねに関する。制振ばねは、取付ライナと一体に設けることができ、取付ライナの壁から延在するレッグ部を含みうる。制振ばねは、別個のフィンガ部を提供するノッチを含むことができる。レッグ部は、径方向外側に延在するボウ部と、周方向の位置決め機構を提供するように径方向内側に延在するタブと、を有しうる。

本発明は、以下で簡単に説明する図面とともに以下の詳細な説明を参照することにより、さらに理解することができる。

ガスタービンエンジンの概略断面図である。 ステータアセンブリの一部断面を示す切り欠き概略透視図である。 図２のステータアセンブリに含まれる例示的な制振ばねの透視図である。 図２のステータアセンブリの１つのステータセグメント内に配置された制振ばねの拡大平面図である。 非圧縮状態の制振ばねを示す図２のステータアセンブリの断面図である。 他の例示的な制振ばねの断面図である。 一体化された取付ライナ／制振ばねを有するステータアセンブリの断面図である。 図７の一体化された取付ライナ／制振ばねを有する２つのステータサブアセンブリの透視図である。

例示的なガスタービンエンジン１０が、図１に概略的に示されている。（例えば、バイパス比が約１０よりも大きい）高バイパス比エンジンが示されているが、本発明はターボジェットなどの他の種類のガスタービンエンジンにも関連する。

ガスタービンエンジン１０は、ハウジング２４内に配置された圧縮機部１２、燃焼器部１４およびタービン部１６を備える。例示された実施例では、圧縮機部１２およびタービン部１６の高圧段は、軸Ａを中心に回転可能な第１のシャフト２２に取り付けられている。圧縮機部１２およびタービン部１６の低圧段は、第１のシャフト２２と同軸で軸Ａを中心に回転可能な第２のシャフト２０に取り付けられている。図示の実施例では、第２のシャフト２０は、バイパス流路１９を通る流れを提供するファン１８を回転駆動する。ガスタービンエンジン１０は、回転ファンの１８の速度を制御する歯車列（図示省略）を含みうる。より具体的には、歯車列は、（約２．４より大きいギア減速比を使用して）低圧圧縮機に対するファン１８の減速を可能にする。歯車列は、公転する遊星歯車を有する遊星歯車装置、公転しない遊星歯車を有する遊星歯車装置、または他の種類の歯車装置などの周知のあらゆる歯車装置とすることができる。低速の第２のシャフト２０は、歯車列と低圧圧縮機を駆動しうる。図１に示す形態は例示的なものであり、本発明を他の形態で使用することもできる。

第１および第２のシャフト２２，２０は、ハウジング２４内で回転するように支持されている。ハウジング２４は、組立を容易にするために典型的に複数の構成要素から構成される。

例示的なステータアセンブリ２６が、図２〜図５に示されている。ステータアセンブリ２６は、周方向の列として配置された複数のステータ２９すなわちステータセグメントを支持する外側ケース２８を含む。ステータ２９は、外側ケース２８によって支持された外側バンド３０すなわちシュラウドを含む。エアフォイル３２が外側バンド３０から先端部３３まで延在し、先端部３３は図示の例では構造的に支持されていない。このようなステータ構造は、ステータアセンブリ２６の内径においてエアフォイル３２が支持されていないために、振動の影響を受けやすい。

各々のステータ２９は、対応する第１および第２のチャネル３５，３７に受け入れられる第１および第２のフック３４，３６を含む。チャネル３５，３７は、ブレード外側エアシール８６、外側ケース２８またはこれらの両方に設けられる。ステータ２９の１つまたは複数に、外側ケース２８に対してステータの列を周方向に位置決めする位置決め機構３８（図２参照）を設けることができる。位置決め機構３８は、ステータ２９と一体であっても、ステータとは別個のものであってもよい。

一例では、第１および第２の取付ライナ４０，４２が、第１および第２のフック３４，３６にそれぞれ固定される。取付ライナ４０，４２は、ステータ２９の群をサブアセンブリとして連結し、外側シュラウド３０と外側ケース２８との間に摩耗する構造体を提供する。

ステータ２９は、弓状の制振ばね４４を収容するリセス４６を含む。図２〜図６に示す実施例では、制振ばね４４は、取付ライナ４０，４２とは別個に設けられている。制振ばね４４は、サブアセンブリとして設けられた複数のステータ２９と協働する弓状のばねセグメントを提供するように周方向に延在する。すなわち、単一の制振ばねは、少なくとも複数のステータ２９と係合し、外側ケース２８に対して列を径方向内側に付勢する。リセス４６は、底部壁５０に接続された側壁４８を含み、例では側壁４８は互いに平行である。ステータアセンブリ２６が完全に組み立てられた状態では、制振ばね４４は、ステータ２９を安定させるとともに振動を制振するために、外側ケース２８、側壁４８および底部壁４０と係合する。

図３〜図５を参照すると、制振ばね４４は、全体としてＷ字型の構造体を提供する対称に形状づけられた第１および第２の側面５２，５４を含む。非対称に配置されたノッチ５６が、第１および第２のフィンガ部５８，６０をそれぞれ提供するように第１および第２の側面に設けられている。図４に最も明瞭に示されているように、第１のフィンガ部５８は、第２のフィンガ部６０に対して周方向にオフセットされており、互いに対して周方向にオフセットされた第１および第２のフック３４，３６と整列している。図示の例では、一対のフィンガ部５８，６０が、各々のステータと係合している。

外周側に配置される制振ばね４４の部分が、中央に位置する谷部６４を提供する山部６２を含む。各々の第１および第２の側面５２，５４は、側方湾曲部６６と終端部７０まで延在する足部６８とを含む。足部６８は、制振ばね４４の内周側に配置される。山部６２は外側ケース２８と係合し、側方湾曲部６６は側壁４８と係合して、ステータ２９を安定させる。図５では、制振ばね４４が非圧縮状態で示されている。圧縮状態では、足部６８が底部壁５０と係合して、ステータ２９を外側ケースに対して径方向内側に付勢する。終端部７０は、組立時に第１および第２のフィンガ部５８，５９の圧縮を可能とするように互いに離間されている。

図６を参照すると、他の制振ばね７２が示されている。図面では、同様の要素を示すために同様の符号が使用されている。制振ばね７２は、複数のステータ２９と係合するようにリセス４６に配置された弓状のセグメントである。制振ばね７２は、全体としてＶ字型の環状構造体を提供する。制振ばね７２は、第１の湾曲部７８で接続された第１および第２のレッグ部７４，７６を含み、第１の湾曲部７８は、第１および第２のレッグ部７４，７６の間に鋭角を提供する。第２の湾曲部８０が、第１のレッグ部７４に設けられており、側壁４８の一方と接触する。第３の湾曲部８２が、第２のレッグ部７６によって第１および第２の湾曲部７８，８０とは反対側の外周側に設けられており、外側ケース２８と接触する。第１のレッグ部７４は、内周側に配置されたボウ部を８４を含み、このボウ部８４は、底部壁との２つの接触点（第１および第２の湾曲部７８，８０）を提供してステータを安定させる。ワックスやホットメルト接着剤などの接着剤７９を使用して、組立時に制振ばね７２を一時的にステータ２９に固定することができる。

図６に示すように、締結具８８を使用して、１つまたは複数のブレード外側エアシール８６を外側ケース２８に固定することができる。第１および第２のチャネル３５，３７が、外側ケース２８および／または１つまたは複数のブレード外側エアシール８６によって提供される。

一例では、ステータアセンブリ２６の製造方法は、ステータベーン２９の周方向の列を提供するように、ステータベーン２９を互いに対して配置することを含む。一例では、配置ステップは、フック３４，３６を互いに対して整列させることを含む。１つまたは複数の取付ライナ４０，４２が、ステータベーン２９のサブアセンブリを提供するようにステータベーンのフック３４，３６に設置される。一例では、設置ステップは、フック３４，３６上に取付ライナ４０，４２をスライドさせることを含む。制振ばね４４／７２が、サブアセンブリと外側ケース２８の間に設けられる。サブアセンブリは、外側ケース２８に取り付けられ、制振ばね４４／７２によって径方向内側に付勢される。

図２，図５に示す例示的な構成では、外側ケース２８とブレード外側エアシールの一方が一体に設けられている。この一体構造は、図５に最も明瞭に示されているように、第２のチャネル３７を提供する。このような形態では、取付ステップは、第２のフック３６を第２のチャネル３７内にスライドさせることを含む。図６に示す構成は、ブレード外側エアシール８６が外側ケース２８に固定された形態を含む。このような形態では、サブアセンブリがチャネル３５／３７内に配置され、ブレード外側エアシール８６と外側ケース２８の間に保持される。

図７，図８を参照すると、一体に設けられた外側ケース／ブレード外側エアシール９０が第２のチャネル３７を提供する。図面では同様の符号が同様の要素を示すために使用されている。ブレード外側エアシール９２が、第１のチャネル３５を提供するように、締結具９４によって上記の一体構造に固定されている。第１および第２の取付ライナ１００，１０２が、第１および第２のフック３４，３６に固定されてこれらのフックを覆う。第１および第２の制振ばね１０４，１０６が、第１および第２の取付ライナ１００，１０２とそれぞれ一体に設けられている。すなわち、各々の取付ライナおよび対応する制振ばねは、例えば、共通のシートメタルから一体形成された単一の一体構造によって提供されている。

第１の取付ライナ１００は、全体として弓状でかつＳ字型であり、第１の壁１０８を含む。第１のレッグ部１１０が、第１の制振ばね１０４を提供するように湾曲部１０９で第１の壁１０８から延びている。第１のレッグ部１１０は、リセス４６の底部壁５０に係合し、外側ケースから離間されている。第１のレッグ部１１０はフック１１２で終端となっており、このフック１１２は、組立時に第１の制振ばね１０４に対してステータベーン２９を位置決めするために使用可能である。

第２の取付ライナ１０２は、全体として弓状でかつＳ字型であり、ステータ２９と、一体に設けられた外側ケース／ブレード外側エアシール９０と、の間に配置された軸方向付勢部１４４を含む。第２の取付ライナ１０２は、さらに、終端部１２０まで延在するボウ部１１８を提供するレッグ部１１６を含む。レッグ部１１６は、外側ケースと係合し、リセス４６の底部壁５０から離間されている。

図８に示すように、サブアセンブリ１２１を提供するように複数のステータ２９が周方向に配置されている。１つまたは複数のステータ２９が、一体に設けられた回転防止機構１２２を含む。第２の制振ばね１０６は、回転防止機構１２２と整列するテーパ状端部１２４を含む。第２の制振ばね１０６によって提供され、リセス４６内に延びるタブ１２６が、ステータ２９に対して所望の位置に第２の取付ライナ１０２を周方向に位置決めする。各々のステータ２９と整列するフィンガ部１２９を提供するように、第２の制振ばね１０６にノッチ１２８が設けられている。第１の制振ばね１０４は、回転防止機構１２２の間に嵌る寸法でかつ第１の取付ライナ１００の幅よりも狭い幅を有する。組立は、図２〜図６を参照して説明したのと同様である。

例示的な実施例を示したが、当業者であれば特定の改良も請求項の範囲に含まれることが分かるであろう。このため、その真の範囲および内容を定めるためには、以下の請求項の検討が必要である。

２９…ステータベーン
３４…第１のフック
３５…第１のチャネル
３６…第２のフック
３７…第２のチャネル
４６…リセス
５０…底部壁
９０…外側ケース／ブレード外側エアシール
９２…外側エアシール
９４…締結具
１００…第１の取付ライナ
１０２…第２の取付ライナ
１０４…第１の制振ばね
１０６…第２の制振ばね
１０８…第１の壁
１０９…湾曲部
１１０…第１のレッグ部
１１２…フック
１１６…レッグ部
１１８…ボウ部
１２０…終端部
１４４…軸方向付勢部

Claims (15)

1. 外側ケースを有し、
   周方向に配置されたステータベーンの列を含むステータサブアセンブリを有し、各々のステータベーンはフックをそれぞれ有し、これらのステータベーンのフックは互いに対してそれぞれ整列しており、
   前記フックを互いに対して固定する取付ライナを有し、この取付ライナは、該取付ライナと一体に設けられた制振ばねを含み、この制振ばねは、前記列と前記外側ケースとの間に配置され、前記外側ケースに対して前記列を径方向内側に付勢するように設けられていることを特徴とするステータアセンブリ。
2. 少なくとも１つのステータベーンは、第１および第２のフックを含み、第１および第２の取付ライナが、前記ステータサブアセンブリを提供するように第１および第２のフックにそれぞれ固定されており、第１および第２の取付ライナは、一体に設けられた第１および第２の制振ばねをそれぞれ備えていることを特徴とする請求項１記載のステータアセンブリ。
3. 少なくとも１つのステータベーンは、底部壁を有するリセスを含み、第１の制振ばねは、前記底部壁に係合するとともに前記外側ケースから離間されていることを特徴とする請求項２記載のステータアセンブリ。
4. 第１の制振ばねは、前記底部壁に係合する第１のレッグ部と、第１の取付ライナとは反対側で第１のレッグ部の終端部に設けられたフックと、を含むことを特徴とする請求項３記載のステータアセンブリ。
5. 少なくとも１つのステータは、回転防止機構を含み、第１のレッグ部は、前記回転防止機構に周方向に隣接して設けられており、第１のレッグ部は、第１の取付ライナの周方向幅よりも狭い周方向幅を有することを特徴とする請求項４記載のステータアセンブリ。
6. 第２の制振ばねは、前記外側ケースに係合するとともに前記リセスの底部壁から離間されていることを特徴とする請求項３記載のステータアセンブリ。
7. 第２の制振ばねは、第２のレッグ部を含み、第２のレッグ部は、前記外側ケースに向かって径方向外側に延在する終端部を提供するボウ部を有することを特徴とする請求項６記載のステータアセンブリ。
8. 第２の制振ばねは、フィンガ部をそれぞれ提供するノッチを含み、各々のフィンガ部は、前記ステータの１つと周方向に整列していることを特徴とする請求項６記載のステータアセンブリ。
9. 少なくとも１つのステータが回転防止機構を含み、第２の制振ばねは、前記リセス内に延在するとともに、前記回転防止機構と協働して前記ステータに対して前記フィンガ部を周方向で整列させるタブを含むことを特徴とする請求項８記載のステータアセンブリ。
10. 第２の取付ライナは、前記ステータと前記外側ケースとの間に軸方向に配置されるとともに、前記ステータを前記外側ケースに対して軸方向に付勢する付勢部を含むことを特徴とする請求項２記載のステータアセンブリ。
11. 前記外側ケースに固定されたブレード外側エアシールと、前記ブレード外側エアシールと前記外側ケースの少なくとも一方によって提供される第１および第２のチャネルと、を備え、第１および第２の取付ライナが、第１および第２のチャネルにそれぞれ受け入れられていることを特徴とする請求項２記載のステータアセンブリ。
12. 前記ステータベーンは、径方向内側に延在するエアフォイルを含み、このエアフォイルは、内径において隣接する先端部に対して構造的に支持されていない先端部を提供することを特徴とする請求項１記載のステータアセンブリ。
13. ステータアセンブリの製造方法であって、
    ステータベーンの周方向の列を提供するように、ステータベーンを互いに対して配置し、
    ステータベーンのサブアセンブリを提供するように、一体に設けられた制振ばねとともに取付ライナを前記ステータベーンのフックに設置し、
    前記サブアセンブリと外側ケースとの間に前記制振ばねが配置された状態で、前記サブアセンブリを前記外側ケースに取り付け、前記制振ばねによって前記サブアセンブリを径方向内側に付勢するステップをそれぞれ含むことを特徴とするステータアセンブリの製造方法。
14. ステータアセンブリ用のばね式制振装置であって、全体として弓状でＳ字型の構造体を有し、第１の周方向幅を有する取付ライナと、この取付ライナと一体に設けられるとともに該取付ライナの壁からフックまで延在する制振ばねと、を備え、前記制振ばねは、第１の周方向幅よりも狭い第２の周方向幅を有することを特徴とするステータアセンブリ用のばね式ダンパ。
15. ステータアセンブリ用のばね式制振装置であって、全体として弓状でＳ字型の構造体を有し、取付ライナと、この取付ライナと一体に設けられた制振ばねと、を備え、前記制振ばねは、前記取付ライナの壁から延在するレッグ部と、別個のフィンガ部を提供するノッチと、を含み、前記レッグ部は、径方向外側に延在するボウ部と、周方向の位置決め機構を提供するように設けられた径方向内側に延在するタブと、を含むことを特徴とするステータアセンブリ用のばね式ダンパ。

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