JP2015522762A

JP2015522762A - 能動間隙制御システム

Info

Publication number: JP2015522762A
Application number: JP2015524281A
Authority: JP
Inventors: シンメル，スコット・アラン; フシナト，ダニエル・ジョン; グレズナー，ジョン・カール; ミルコヴィッチ，ダン・ニコラス; プロクター，ロバート
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2012-07-25
Filing date: 2013-06-19
Publication date: 2015-08-06
Also published as: WO2014018193A1; CA2879376A1; EP2885508A1; CA2879376C; US20140030066A1; CN104508254A; BR112015001563A2; US9341074B2; CN104508254B

Abstract

ガスタービンエンジン用の能動間隙制御システムが開示されている。能動間隙制御システムは、ケースの間隙制御部品に熱制御空気を衝突させるように配置された複数の衝突孔と、ケースに噴霧管を実質的に強固に結合する強固取付組立体と、および／または、概ねエンジン軸と平行な方向に噴霧管とケースとの間で制限された相対運動を許容しながらケースに噴霧管を連結する滑り取付組立体と、を備えてもよい。滑り取付組立体は、強固取付組立体の概ね軸方向前方でケースに結合されてもよい。衝突孔径に対する隔離距離の比は、約８未満であってもよい。衝突孔径に対する円弧間隔の比は、約１５未満であってもよい。【選択図】図４

Description

本明細書で開示される主題は、概して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用の能動間隙制御システムに関する。

いくつかのガスタービンエンジン、例えばプロペラ航空機に用いられるガスタービンエンジンでは、エンジン性能のいくつかの観点は、タービンブレード先端と固定シールまたはブレード先端を囲むシュラウドとの間の隙間に依存しうる。例えば、過度のブレード先端の間隙は、推力、特定の燃料消費、および／または排気ガス温度マージンに、悪影響を与えうる。

いくつかのガスタービンエンジンは、様々なエンジン運転条件でタービンブレード先端間隙を調整する能動間隙制御を使用してもよい。例えば、いくつかの能動間隙制御システムは、比較的低温のまたは比較的高温の空気を向けるように構成されてもよく、この空気は、概して熱制御空気と呼ばれ、高または低圧タービンケーシング上に、ケーシングを（先端間隙を増加させる）ブレード先端から離れて熱的に膨張させる、または（先端間隙を減少させる）収縮させる。

課題：いくつかの能動間隙制御システムは、制限された伝熱能力のため、ブレード先端間隙を制御することにおいて効果がないことがあり、および／または、いくつかの能動間隙制御システムは、熱制御空気の比較的多量のそれらの使用のため、エンジン性能に悪影響を与えうる。

米国特許出願公開第７２８７９５５号明細書

上述した課題のための少なくとも一つの解決は、例示的な実施形態を含むように本開示により提供され、例示の教示のために提供されるが、限定することを意図するものではない。

本開示の少なくともいくつかの態様に係るガスタービンエンジン用の例示的な能動間隙制御システムは、ケースの間隙制御部品に熱制御空気を衝突させるように配置された複数の衝突孔を備え、概ね周方向に取り付けられた噴霧管を備えてもよい。個別衝突孔は、衝突孔径を有してもよい。噴霧管の個別衝突孔は、間隙制御部品から隔離距離だけ離れて配置されてもよい。衝突孔径に対する隔離距離の比は、約８未満としてもよい。

本開示の少なくともいくつかの態様に係るガスタービンエンジン用の例能動間隙制御システムは、ケースの間隙制御部品に熱制御空気を衝突させるように配置された複数の衝突孔を備え、概ね周方向に取り付けられた噴霧管を備えてもよい。第１個別衝突孔は、衝突孔径を有してもよい。第１個別衝突孔は、周方向に隣接する第２個別衝突孔から円弧間隔だけ離れて配置されてもよい。衝突孔径に対する円弧間隔の比は、約１５未満であってもよい。

本開示の少なくともいくつかの態様に係るガスタービンエンジン用の例能動間隙制御システムは、ケースの間隙制御部品に熱制御空気を衝突させるように配置された複数の衝突孔を備える、概ね周方向に取り付けられた噴霧管と、ケースに実質的に強固に結合する強固取付組立体と、および／または、概ねエンジン軸と平行な方向における噴霧管とケースとの間で制限された相対運動を許容しながら、ケースに噴霧管を結合する滑り取付組立体と、を備えてもよい。滑り取付組立体は、強固取付組立体の概ね軸方向前方でケースに結合されてもよい。第１個別衝突孔は、衝突孔径を有してもよい。第１個別衝突孔は、間隙制御部品から隔離距離だけ離れて配置されてもよい。第１個別衝突孔は、周方向に隣接する第２個別衝突孔から円弧間隔だけ離れて配置されてもよい。衝突孔径に対する隔離距離の比は、約８未満であってもよい。衝突孔径に対する円弧間隔の比は、約１５未満であってもよい。

特許請求の範囲が求められる主題は、特に指摘され、かつ、本明細書に記載されている。しかし、主題およびその実施形態は、添付の図面と併せて以下の説明を参照することによって、理解することができる。

本開示の少なくともいくつかの態様に係る例示的な能動間隙制御システムを備える航空機ガスタービンエンジンの概略断面図である。本開示の少なくともいくつかの態様に係る例示的な空気分配マニホールドの軸方向図である。本開示の少なくともいくつかの態様に係る例示的な空気分配マニホールドの一部破断斜視図である。本開示の少なくともいくつかの態様に係る例示的な空気分配マニホールドの断面図である。本開示の少なくともいくつかの態様に係る例示的な空気分配マニホールドの詳細な部分断面斜視図である。本開示の少なくともいくつかの態様に係る例示的な衝突孔の詳細な断面図である。本開示の少なくともいくつかの態様に係る例示的な滑り取付組立体の分解斜視図である。

以下の詳細な説明では、参照が添付の図面に対してなされ、本明細書の一部を形成する。文脈が別途指示しない限り、図面では、同様の符号は、同様の構成要素を典型的には同一視する。詳細な説明、図面、および特許請求の範囲に記載される例示的な実施形態は、限定することを意味するものではない。他の実施形態が利用されてもよいし、他の変更が、ここに提示される主題の精神または範囲から逸脱することなく、行われることができる。概して本明細書に記載されるような、かつ図面に示されている本開示の態様は、幅広い様々な異なる構成において、アレンジされ、置換され、組み合わされうるものであり、これらの全ては、明示的に検討され、かつこの開示の一部を作っていることが、容易に理解されるであろう。

本開示は、とりわけ、ガスタービンエンジン、より具体的には、ガスタービンエンジン用の能動間隙制御システムを含む。

図１は、本開示の少なくともいくつかの態様に係る、例えば能動間隙制御（ＡＣＣ）システム１００を含む航空機ガスタービンエンジン１０の概略断面図である。エンジン１０は、下流の直流関係において、ファンｌ４を備えるファンセクション１３、ブースタまたは低圧圧縮機（ＬＰＣ）１６、高圧圧縮機（ＨＰＣ）１８、燃焼セクション２０、高圧タービン（ＨＰＴ）２２、および／または低圧タービン（ＬＰＴ）２４を備えてもよい。高圧シャフト２６は、エンジン軸８の周りに配置されてもよく、ＨＰＣ１８にＨＰＴ２２を駆動接続してもよい。低圧シャフト２８は、ＬＰＴ２４を、ＬＰＣ１６および／またはファン１４に駆動接続してもよい。ＨＰＴ２２は、ロータ３０を含んでもよく、ロータ３０は、ロータ３０の周囲に取り付けられた複数の第１段タービンブレード３４および第２段タービンブレード３５を備えてもよい。

本開示の少なくともいくつかの態様に係るいくつかの例示的な実施形態では、圧縮ファン給気３２は、熱制御空気３６の源として使用されてもよく、給気管４２を介してＡＣＣシステム１００に供給されてもよい。給気管４２内に配置された空気弁４４は、そこを流される熱制御空気３６の量を制御してもよい。圧縮ファン給気３２を介して供給される熱制御空気３６は、ＡＣＣシステム１００用の冷却空気として作用してもよい。熱制御空気３６は、給気管４２を介してファンバイパスダクト１５からＡＣＣシステム１００の分配マニホールド５４に制御可能に流されてもよい。空気弁４４は、しばしばフルオーソリティデジタルエンジン制御（ＦＡＤＥＣ）と呼ばれるデジタル電子エンジン制御システムのような、コントローラ４８によって制御されてもよい。いくつかの例示的な実施形態では、給気管４２への給気入口１９は、給気ファン１４の下流のファンバイパスダクト１５内に配置された出口案内翼１７の下流に配置されてもよい。

図２は、本開示の少なくともいくつかの態様に係る例示的な空気分配マニホールド５４の軸方向図である。図３は、本開示の少なくともいくつかの態様に係る例示的な空気分配マニホールド５４の部分破断斜視図である。図４は、本開示の少なくともいくつかの態様に係る例示的な空気分配マニホールド５４の断面図である。図５は、本開示の少なくともいくつかの態様に係る例示的な空気分配マニホールド５４の詳細な部分断面斜視図である。

図２〜図５を参照して、例示的な空気分配マニホールド５４は、給気管４２から熱制御空気３６を受け入れることができる。空気分配マニホールドは、第１分配管５５および／または第２分配管５７のような１つ以上の導管を備えてもよく、ＨＰＴ２２（図１）の周りに概ね周方向に配置されていてもよい。第１分配管５５および／または第２分配管５７は、概ね円筒形管材の形態で構成されてもよく、エンジン軸８の周りで概ねトロイダル形状を形成してもよい。いくつかの例示的な実施形態では、概ねトロイダル形状は、第１分配管５５の下流端と第２分配管５７の下流端との間の隙間５８などによって中断されてもよく、閉じられてもよい。第１分配管５５および第２分配管５７のそれぞれは、概ねトロイダル形状の一部を形成する概ね管状の円弧を含んでもよい。

いくつかの例示的な実施形態では、第１分配管５５および／または第２分配管５７は、Ｔ字管５３を介して給気管４２から熱制御空気３６を受け入れることができる。例えば、Ｔ字管５３は、給気管４２に流体的に結合された入口、第１分配管５５に流体的に接続された横方向の概ね周方向に配向された出口、および第２分配管５７に流体的に接続された横方向の概ね周方向に配向された出口を備えてもよい。

いくつかの例示的な実施形態では、第１分配管５５および／または第２分配管５７は、１つ以上の空気分配ヘッダ６１に流体的に結合してもよい。例えば、合計、８つのヘッダ６１に対して、第１分配管５５は、４つのヘッダ６１に熱制御空気３６を供給するように構成されてもよく、および／または、第２分配管５７は、４つのヘッダ６１に熱制御空気３６を供給するように構成されてもよい。第１分配管５５および／または第２分配管５７は、第１分配管５５および／または第２分配管５７の内部からヘッダ６１の内部への流路を提供する開口部６３を介して、１つ以上の対応する空気分配ヘッダ６１に熱制御空気３６を供給されてもよい。

いくつかの例示的な実施形態では、第１分配管５５および／または第２分配管５７は、第１分配管５５および／または第２分配管５７の周方向端部に関連するそれぞれの端部壁４０２、４０４を備えてもよい。端部壁４０２、４０４は、実質的に熱制御空気３６の漏洩をそれぞれ防止する第１分配管５５および／または第２分配管５７の周方向端部を、実質的にシールすることができる。

いくつかの例示的な実施形態では、個別ヘッダ６１は、概ね管状であってもよく、および／または、エンジン軸８と概ね平行に配向されてもよい。（第１分配管５５または第２分配管５７に接続する）開口部６３および噴霧管７０、７２、７４、７６、７８（後述）に関連付けられた開口部７１、７３、７５、７７、７９（後述）以外に、個別ヘッダ６１が、実質的にシールされ、実質的に熱制御空気３６の漏出を防止することができる。

いくつかの例示的な実施形態では、個別ヘッダ６１は、１つ以上の噴霧管７０、７２、７４、７６、７８に流体的に接続されてもよい。個別噴霧管７０、７２、７４、７６、７８は、ヘッダ６１から概ね半径方向内側に延びてもよく、および／またはエンジン軸８の周りに少なくとも部分的に概ね周方向に延びてもよい。個別ヘッダ６１は、各開口部７１、７３、７５、７７、７９を介して、１つ以上の対応する噴霧管７０、７２、７４、７６、７８に熱制御空気を供給することができる。

いくつかの例示的な実施形態では、１つ以上の噴霧管７０、７２、７４、７６、７８は、一つ以上のパネル８０、８２、８４、８６内に設けられてもよい。例えば、噴霧管７０、７２、７４、７６、７８は、４つのパネル８０、８２、８４、８６内に設けられもよく、それらのそれぞれは、エンジン軸８の周りで円周の約１／４（例えば、約９０度）に延びる円弧を形成する。噴霧管７０、７２、７４、７６、７８は、パネル８０、８２、８４、８６の周方向端部に関連するそれぞれの端部壁９０、９２、９４、９６、９８を備えてもよい。端部壁９０、９２、９４、９６、９８は、噴霧管７０、７２、７４、７６、７８の周端部を実質的にシールすることができ、熱制御空気３６の漏出を実質的に防止する。

いくつかの例示的な実施形態では、パネル８０、８２、８４、８６のうちの少なくともいくつかの成分は、ロール成形を用いて構成されてもよい。例えば、噴霧管７０、７２、７４は、少なくとも部分的に、ロール成形導管４１４で構成されてもよい。噴霧管７６、７８は、少なくとも部分的にロール成形導管４１６で構成されてもよい。導管４１４、４１６は、噴霧管７０、７２、７４、７６、７８を実質的に取り囲むように、湾曲シート４１８に接合されてもよい。例えば、湾曲シート４１８は、噴霧管７０、７２、７４、７６、７８の半径方向外側壁を提供することができる。代替的な構成技術を使用することができるが、ロール成形は、小径の隅部ならびに比較的低重量かつ低コストで導管４１４、４１６を提供することができる。

いくつかの例示的な実施形態では、１つ以上の噴霧管７０、７２、７４、７６、７８は、１つ以上の衝突孔１１８を介して、１つ以上の間隙制御部品に熱制御空気３６を向けるように構成されてもよい。例えば、ＨＰＴケース１０２は、１つ以上の熱制御リング１０４、１０６（また、擬似フランジとも呼ばれる）、および／または、そこから半径方向外側に延びる１つ以上のボルト止めフランジ１０８を備えてもよい。一つ以上の噴霧管７０、７２、７４、７６、７８からの熱制御空気３６は、熱制御リング１０４、１０６に、（例えば、軸方向前方および／または対向面後方で）ボルト止めフランジ１０８に、および／または、熱制御リング１０４、１０６および／またはボルト止めフランジ１０８の近くのケース１０２に、衝突できる。概して、熱制御リングは、１０４、１０６、ボルト止めフランジ１０８、および／または、制御リング１０４、１０６および／またはボルト止めフランジ１０８の近くのケース１０２は、本明細書で、間隙制御部品として呼ばれてもよい。

概して、いくつかの例示的な実施形態では、噴霧管７０、７２、７４、７６、７８は、間隙制御部品の比較的近くに配置されてもよい。その結果、衝突孔１１８は、比較的小さくすることができ、間隙制御部品からの所望の伝熱を達成するために、比較的少量の熱制御空気３６の使用を可能にすることができる。言い換えれば、いくつかの例示的な実施形態は、従来の設計よりも熱制御空気３６の量を少なく使用しながら、改善されたＡＣＣ圧力（熱制御空気３６の衝突によるケース１０２のたわみ）を提供することができる。

いくつかの例示的な実施形態では、熱制御空気３６は、熱制御リング１０４、１０６および／またはボルト止めフランジ１０８が、ケース１０２の概ね円筒形部分を結合するところにまたはその近くに、衝突するように向けられてもよい。熱制御リング１０４、１０６、ボルト止めフランジ１０８、および／または、熱制御リング１０４、１０６および／またはボルト止めフランジ１０８の近くのケース１０２は、温度の変化、例えば、熱制御空気３６上での衝突によって少なくとも部分的に発生する温度への変化に応じて、半径方向内側に収縮するように、および／または、半径方向外側に拡張するように、構成されてもよい。いくつかの例示的な実施形態では、少なくともいくらかの熱制御空気３６は、熱制御リング１０４、１０６および／またはボルト止めフランジ１０８の半径方向外側の対向面に衝突するように向けられてもよい。

いくつかの例示的な実施形態では、熱制御リング１０４、１０６および／またはケース１０２の関連する部分の半径方向の移動は、第１段タービンブレード３４の先端間隙１１０に影響を与えることができ、ボルト止めフランジ１０８の半径方向の移動は、第２段タービンブレード３５の先端間隙１１２に影響を与えることができる。例えば、熱制御リング１０４は、１０６の（例えば、冷却による）収縮は、第１段タービンブレード３４に関連付けられたシュラウド１１４の半径方向内側の移動を引き起こすことができ、それにより先端間隙１１０を低減する。ボルト止めフランジ１０８および／またはケース１０２の関連する部分の（例えば、冷却による）収縮は、第２段タービンブレード３５に関連付けられたシュラウド１１６の半径方向内側の移動を引き起こすことができ、それにより先端間隙１１２を低減する。逆に、熱制御リング１０４、１０６および／またはボルト止めフランジ１０８の（例えば、加熱による）膨張は、それぞれのシュラウド１１４、１１６の半径方向外側の移動を引き起こすことができ、それによりそれぞれの先端間隙１１０、１１２を増加させる。

いくつかの例示的実施形態では、第１分配管５５、第２分配管５７、ヘッダ６１、および／または噴霧管７０、７２、７４、７６、７８は、ケース１０２の周囲に概ね均一な量の熱制御空気３６を供給するように構成されてもよい。均一に分配される熱制御空気３６は、ケース１０２の熱膨張または熱収縮にさえ寄与することができ、最小限の周方向歪みに関連付けられることができる。

いくつかの例示的な実施形態では、衝突孔１１８の前後の圧力比（例えば、ケース１０２の付近の衝突孔１１８の下流の圧力と比較した噴霧管７０、７２、７４、７６、７８内の衝突孔１１８の上流の衝突孔の圧力）は、約１．３よりも大きくすることができる。いくつかの例示的な実施形態では、衝突孔１１８の前後の圧力比は、約１．４より大きくてもよい。いくつかの例示的な実施形態では、衝突孔１１８の前後の圧力比は、約１．５であってもよい。衝突孔１１８にわたる所望の圧力比を提供するために、種々の上流の部品は、比較的小さな圧力降下を提供するように構成されてもよい。例えば、給気入口、給気管４２、空気弁４４、第１分配管５５、第２分配管５７、ヘッダ６１、および／または噴霧管７０、７２、７４、７６、７８は、ファンバイパスダクト１５から衝突孔１１８に小さな圧力降下を負わすように、個別にかつ集合的に構成されてもよい。例えば、Ｔ字管５３は、熱制御空気３６の流路内に、丸みのあるおよび／または張り出した隅を備えることができ、負わされた圧力降下を低減することができる。

いくつかの例示的な実施形態では、排気３７（例えば、衝突孔１１８を介して噴霧管７０、７２、７４、７６、７８から排出された熱制御空気３６）は、一つ以上の排気スロット４０６、４０８、４１０、４１２を介して、パネル８０、８２、８４、８６を通して排気されてもよい。例えば、パネル８０、８２、８４、８６は、衝突孔１１８の総流路面積の少なくとも約２倍である総流路面積を有する排気スロット４０６、４０８、４１０、４１２を備えてもよい。いくつかの例示的な実施形態では、パネル８０、８２、８４、８６は、衝突孔１１８の総流路面積の約３倍である総流路面積を有する排気スロット４０６、４０８、４１０、４１２を備えてもよい。いくつかの例示的な実施形態では、パネル８０、８２、８４、８６は、衝突孔１１８の総流路面積の約４倍である総流路面積を有する排気スロット４０６、４０８、４１０、４１２を備えてもよい。いくつかの例示的な実施形態では、例えば、排気スロット４０６、４０８、４１０、４１２を介して、適切な衝突後の通気を提供することは、衝突孔１１８に関連付けられた直交流劣化損失を低減させまたは実質的になくすことができる。いくつかの例示的な実施形態では、噴霧管７０、７２、７４、７６、７８内の圧力は、排気３７が流れなければならない追加の流れ制限（例えば、バッフル）が必要ではないケース１０２の周囲の圧力よりも、十分に高くすることができる。

いくつかの例示的な実施形態は、第２段タービンブレード３５のシュラウド１１６に関連付けられている１つ以上の（例えば、概ね熱制御リング１０４、１０６と同様の）擬似フランジを備えてもよい。このような擬似フランジは、ボルト止めフランジ１０８に加えておよび／またはその代わりに使用することができる。

いくつかの例示的な実施形態では、分配マニホールド５４は、一つ以上の取付組立体３００、３０２を使用して、ケース１０２に取り付けられてもよい。例えば、個別パネル８０は、８２、８４、８６は、複数の（例えば、３つの）滑り取付組立体３００および／または複数の（例えば、３つの）強固取付組立体３０２を使用して、ケース１０２に取り付けられてもよい。いくつかの例示的な実施形態では、１つ以上の滑り取付組立体３００は、パネル８０、８２、８４、８６の概ね軸方向前方部分に配置されてもよく、および／または、１つ以上の強固取付組立体３０２は、パネル８０、８２、８４、８６の概ね軸方向後方部分に配置されてもよい。例示的な滑り取付組立体３００は、図７に示されており、以下で説明される。いくつかの例示的な実施形態では、パネル８０、８２、８４、８６の概ね軸方向後方部分に強固取付組立体３０２を使用することは、噴霧管７０、７２、７４と熱制御リング１０４、１０６との間の隙間の組立公差の十分な制御を提供しながら、噴霧管７６、７８とボルト止めフランジ１０８との間の隙間の組立公差を改善できる。

図６は、本開示の少なくともいくつかの態様に係る例示的な衝突孔１１８の詳細な断面図である。衝突孔１１８、例えば、噴霧管７０を通って延びる衝突孔は、直径２０２（Ｄ）および／または円弧間隔２０４（Ｘ_n）（例えば、エンジン軸８に対して概ね周方向における測定された中心間）を有していてもよい。衝突孔１１８は、ケース１０２のような衝突面から、隔離距離２０６（Ｚ_n）だけ離れて配置されてもよい。

いくつかの例示的な実施形態では、衝突孔径２０２（Ｄ）に対する隔離距離２０６（Ｚ_n）の比、Ｚ_n／Ｄは、約８未満であってもよい。いくつかの例示的な実施形態では、Ｚ_n／Ｄは、約５未満であってもよい。いくつかの例示的な実施形態では、Ｚ_n／Ｄは、約３未満であってもよい。

いくつかの例示的な実施形態では、衝突孔径２０２（Ｄ）に対する円弧間隔２０４（Ｘ_n）の比、Ｘ_n／Ｄは、約１５未満であってもよい。いくつかの例示的な実施形態では、Ｘ_n／Ｄは、約２と約９との間であってもよい。いくつかの例示的な実施形態では、Ｘ_n／Ｄは、約４と約７との間であってもよい。

いくつかの例示的な実施形態では、比Ｚ_n／Ｄおよび／またはＸ_n／Ｄであってもよい。

いくつかの例示的な実施形態では、衝突孔１１８は、概ね円形であってもよい。いくつかの例示的な実施形態では、衝突孔１１８は、非円形（例えば、概ね楕円形、正方形、三角形など）であってもよい。非円形の衝突孔１１８に対して、比のＺ_n／Ｄおよび／またはＸ_n／Ｄのための衝突孔径２０２（Ｄ）は、既知の流体力学法を使用して、有効孔径を計算することによって、決定されることができる。

図７は、本開示の少なくともいくつかの態様に係る例示的な滑り取付組立体３００の分解斜視図である。滑り取付組立体３００は、（ケース１０２に強固に取り付けられることができる）ケースブラケット３０４、（パネル８０、８２、８４、８６に強固に取り付けられることができる）パネルブラケット３０６、および／またはケースブラケット３０４とパネルブラケット３０６とを作動可能に結合する締結具３０８（例えば、ボルトおよび関連するナット）を、備えることができる。ケースブラケット３０４および／またはパネルブラケット３０６は、それぞれ締結孔３１０、３１２を備えてもよく、締結具３０８は、締結孔３１０、３１２を通って延びることができる。一つ以上の締結孔３１０、３１２は、少なくとも一つの寸法において締結具３０８よりも大きくでき、ケースブラケット３０４とパネルブラケット３０６との間で制限された相対運動を可能にする。例えば、パネルブラケット３０６における締結孔３１２は、締結具３０８の直径３１６よりも実質的に大きくできる（例えば、概ねエンジン軸８（図１）と平行な）軸方向長さ３１４を有することができる。そのような例示的な滑り取付組立体３００は、（例えば、概ねエンジン軸８（図１）と平行な）ケース１０２とパネル８０、８２、８４、８６との間の制限された相対軸方向移動を可能にすることができる。いくつかの例示的な滑り取付組立体３００は、様々なワッシャー、ブッシング、スペーサーなどを備えることができる
本開示の少なくともいくつかの態様に係るいくつかの例示的な実施形態では、熱制御空気３６は、またはファンバイパスダクト１５に加えてまたはその代わりに、ＨＰＣ１８から供給されてもよい。例えば、熱制御空気３６は、適切な導管を介して、ＨＰＣ１８の、（例えば、間隙制御部品を冷却するための）段部５から、および／または、（例えば、間隙制御部品を加熱するための）段部９から供給されてもよい。いくつかの状況では、ファンバイパスダクト１５から供給される熱制御空気３６は、ＨＰＣ１８から供給される熱制御空気３６よりも低温であることができ、いくつかの実施形態において大きな伝熱能力を提供することができる。

本開示の少なくともいくつかの態様に係るいくつかの例示的な実施形態は、熱制御空気３６を必要とする複数のシステムと接続して使用されてもよい、給気管４２、空気弁４４、および／または給気入口１９を備えてもよい。例えば、給気入口１９は、高圧タービンＡＣＣシステム１００およびＬＰＴ２４に関連付けられたＡＣＣシステムの両方のための熱制御空気３６を提供することができる。例えば、Ｙ継手は、給気入口１９の下流側に配置されてもよく、給気管４２を備えるＹ継手の第１分岐と、ＬＰＴ２４のＡＣＣシステムを供給するＹ継手の第２分岐と、を有する。

本開示の少なくともいくつかの態様に係るいくつかの例示的な実施形態は、ガスタービンエンジンケース用の、特にタービンロータと周囲のシュラウドとの間の間隙の熱制御用の熱制御装置を備えてもよい。環状のケースセクションまたはリングの熱制御は、エンジンケーシングのセクションと伝熱連通する複数の（例えば３つの）伝熱流体流路を流すことによって、提供されてもよい。流路は、３つの流体流路を流すことによって供給される伝熱流体の質量流量加重平均温度における円周勾配を実質的に排除することができる。いくつかの例示的な実施形態では、前方および後方のリングは、噴霧管とタービンケースリングとの間の比較的小さな隔離距離を作成するように機械的に配置された３つの噴霧管により、冷却されてもよい。このような配置は、タービンロータとケースシュラウドとの間に所望の間隙を実現するのに必要なファン空気の量を低減することができ、実質的な燃料燃焼の利点を提供する。

本開示の少なくともいくつかの態様に係るいくつかの例示的な実施形態は、（例えば、４つの９０度の扇形のそれぞれにおける）個別の扇形における複数の（例えば、３つの）噴霧管によって前方および後方のタービンケースリング上にファン冷却空気を衝突させるように、構成されてもよい。適切な機械的な組立体および取付具を使用することにより、噴霧管は、噴霧管とタービンケースリングとの間の距離が比較的小さくなるように、配置されることができる。これは、タービンロータ間隙の仕様が、必要とされる最小の伝熱流体でもたらされることを可能にする。また、ファン入口は、駆動静圧に変換される動圧を利用するように設計されることができ、間隙制御システムの効率を向上させることができる。

本開示の少なくともいくつかの態様に係るいくつかの例示的な実施形態は、比較的少量のファン流冷却空気を使用して、ロータブレード先端と、対応する固定子との間の擦れを減少させることによって、作動間隙を減少させることができる。これは、エンジン性能を向上させ、エンジン性能劣化の速度を低減し、部品およびモジュールの効率を向上させることができる。

本開示の少なくともいくつかの態様に係るいくつかの例示的な実施形態は、他の能動間隙制御システムと比較した場合、製造コストの低減、重量の低減、および／または冷却空気質量流量の低減を提供できる。これらの改良のいくつかは、改良された燃料の燃焼に寄与することができる。

本明細書は、最良の形態を含む本発明を開示するために、また、本発明を当業者が実施することを可能にするために、実施例を使用するが、本発明は、あらゆる装置またはシステムを製作しかつ使用すること、また、あらゆる組込み方法を実行することを含んでいる。本発明の特許性のある範囲は、特許請求の範囲によって画定され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。そのような他の実施例は、それらが、特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を有する場合、または、それらが特許請求の範囲の文言と実質的に差がない等価な構造要素を含む場合、特許請求の範囲の範囲内にあることが意図されている。

５段部
８エンジン軸
９段部
１０航空機ガスタービンエンジン
１３ファンセクション
１４給気ファン
１５ファンバイパスダクト
１６ＬＰＣ
１７出口案内翼
１８ＨＰＣ
１９給気入口
２０燃焼セクション
２２ＨＰＴ
２４ＬＰＴ
２６高圧シャフト
２８低圧シャフト
３０ロータ
３２圧縮ファン給気
３４第１段タービンブレード
３５第２段タービンブレード
３６熱制御空気
３７排気
４２給気管
４４空気弁
４８コントローラ
５３Ｔ字管
５４空気分配マニホールド
５５第１分配管
５７第２分配管
５８隙間
６１空気分配ヘッダ
６３、７１、７３、７５、７７、７９開口部
７０、７２、７４、７６、７８噴霧管
８０、８２、８４、８６パネル
９０、９２、９４、９６端部壁
１００ＡＣＣシステム
１０２ケース
１０４熱制御リング
１０８ボルト止めフランジ
１１０、１１２先端間隙
１１４、１１６シュラウド
１１８衝突孔
２０２衝突孔径
２０４円弧間隔
２０６隔離距離
３００滑り取付組立体
３０２強固取付組立体
３０４ケースブラケット
３０６パネルブラケット
３０８締結具
３１０、３１２締結孔
３１４軸方向長さ
３１６直径
４０２、４０４端部壁
４０６、４０８、４１０、４１２排気スロット
４１４、４１６ロール成形導管
４１８湾曲シート

Claims

ガスタービンエンジン（１０）用の能動間隙制御システムであって、
ケース（１０２）の間隙制御部品に熱制御空気（３６）を衝突させるように配置された複数の衝突孔（１１８）を備える、概ね周方向に取り付けられた噴霧管（７０、７２、７４、７６、７８）を備え、
個別衝突孔（１１８）は、衝突孔径（２０２）を有し、
前記噴霧管（７０、７２、７４、７６、７８）の前記個別衝突孔（１１８）は、前記間隙制御部品から隔離距離（２０６）だけ離れて配置され、
前記衝突孔径（２０２）に対する前記隔離距離（２０６）の比は、約８未満である、能動間隙制御システム。
前記衝突孔径（２０２）に対する前記隔離距離（２０６）の比は、約５未満である、請求項１に記載の能動間隙制御システム。
前記衝突孔径（２０２）に対する前記隔離距離（２０６）の比は、約３未満である、請求項１に記載の能動間隙制御システム。
前記噴霧管（７０、７２、７４、７６、７８）の前記第１個別衝突孔（１１８）は、周方向に隣接する第２個別衝突孔（１１８）から円弧間隔（２０４）だけ離れて配置され、
前記衝突孔径（２０２）に対する前記円弧間隔（２０４）の比は、約１５未満である、請求項１に記載の能動間隙制御システム。
前記噴霧管（７０、７２、７４、７６、７８）の前記第１個別衝突孔（１１８）は、周方向に隣接する第２個別衝突孔（１１８）から円弧間隔（２０４）だけ離れて配置され、
前記衝突孔径（２０２）に対する前記円弧間隔（２０４）の比は、約２と約９との間である、請求項１に記載の能動間隙制御システム。
前記噴霧管（７０、７２、７４、７６、７８）の前記第１個別衝突孔（１１８）は、周方向に隣接する第２個別衝突孔（１１８）から円弧間隔（２０４）だけ離れて配置され、
前記衝突孔径（２０２）に対する前記円弧間隔（２０４）の比は、約４と約７との間である、請求項１に記載の能動間隙制御システム。
前記個別衝突孔（１１８）の前後の圧力比は、約１．３よりも大きい、請求項１に記載の能動間隙制御システム。
前記個別衝突孔（１１８）の前後の圧力比は、約１．４よりも大きい、請求項１に記載の能動間隙制御システム。
前記個別衝突孔（１１８）の前後の圧力比は、約１．５である、請求項１に記載の能動間隙制御システム。
前記ケース（１０２）に前記噴霧管（７０、７２、７４、７６、７８）を実質的に強固に結合する強固取付組立体（３０２）と、概ねエンジン軸（８）と平行な方向における前記噴霧管（７０、７２、７４、７６、７８）と前記ケース（１０２）との間で制限された相対移動を許容しながら前記ケース（１０２）に前記噴霧管（７０、７２、７４、７６、７８）を結合する滑り取付組立体（３００）とを、さらに備え、
前記滑り取付組立体（３００）は、前記強固取付組立体（３０２）の概ね軸方向前方で前記ケース（１０２）に結合されている、請求項１に記載の能動間隙制御システム。
ガスタービンエンジン（１０）用の能動間隙制御システムであって、
ケース（１０２）の間隙制御部品に熱制御空気（３６）を衝突させるように配置された複数の衝突孔（１１８）を備える、概ね周方向に取り付けられた噴霧管（７０、７２、７４、７６、７８）を備え、
第１個別衝突孔（１１８）は、衝突孔径（２０２）を有し、
前記第１個別衝突孔（１１８）は、周方向に隣接する第２個別衝突孔（１１８）から円弧間隔（２０４）だけ離れて配置され、
前記衝突孔径（２０２）に対する前記円弧間隔（２０４）の比は、約１５未満である、能動間隙制御システム。
前記衝突孔径（２０２）に対する前記円弧間隔（２０４）の比は、約２と約９との間である、請求項１１に記載の能動間隙制御システム。
前記衝突孔径（２０２）に対する前記円弧間隔（２０４）の比は、約４と約７との間である、請求項１１に記載の能動間隙制御システム。
前記個別衝突孔（１１８）の前後の圧力比は、約１．３よりも大きい、請求項１１に記載の能動間隙制御システム。
前記個別衝突孔（１１８）の前後の圧力比は、約１．４よりも大きい、請求項１１に記載の能動間隙制御システム。
前記個別衝突孔（１１８）の前後の圧力比は、約１．５である、請求項１１に記載の能動間隙制御システム。
前記ケース（１０２）に前記噴霧管（７０、７２、７４、７６、７８）を実質的に強固に結合する強固取付組立体（３０２）と、概ねエンジン軸（８）と平行な方向における前記噴霧管（７０、７２、７４、７６、７８）と前記ケース（１０２）との間で制限された相対移動を許容しながら前記ケース（１０２）に前記噴霧管（７０、７２、７４、７６、７８）を結合する滑り取付組立体（３００）とを、さらに備え、
前記滑り取付組立体（３００）は、前記強固取付組立体（３０２）の概ね軸方向前方で前記ケース（１０２）に結合されている、請求項１１に記載の能動間隙制御システム。
ガスタービンエンジン（１０）用の能動間隙制御システムであって、
ケース（１０２）の間隙制御部品に熱制御空気（３６）を衝突させるように配置された複数の衝突孔（１１８）を備える、概ね周方向に取り付けられた噴霧管（７０、７２、７４、７６、７８）と、
前記ケース（１０２）に前記噴霧管（７０、７２、７４、７６、７８）を実質的に強固に結合する強固取付組立体（３０２）と、
概ねエンジン軸（８）と平行な方向における前記噴霧管（７０、７２、７４、７６、７８）と前記ケース（１０２）との間で制限された相対運動を許容しながら、前記ケース（１０２）に前記噴霧管（７０、７２、７４、７６、７８）を結合する滑り取付組立体（３００）と、を備え、
前記滑り取付組立体（３００）は、前記強固取付組立体（３０２）の概ね軸方向前方で前記ケース（１０２）に結合され、
第１個別衝突孔（１１８）は、衝突孔径（２０２）を有し、
前記第１個別衝突孔（１１８）は、前記間隙制御部品から隔離距離（２０６）だけ離れて配置され、
前記第１個別衝突孔（１１８）は、周方向に隣接する第２個別衝突孔（１１８）から円弧間隔（２０４）だけ離れて配置され、
前記衝突孔径（２０２）に対する前記隔離距離（２０６）の比は、約８未満であり、
前記衝突孔径（２０２）に対する前記円弧間隔（２０４）の比は、約１５未満である、能動間隙制御システム。
前記衝突孔径（２０２）に対する前記隔離距離（２０６）の比は、約３未満である、請求項１８に記載の能動間隙制御システム。
前記衝突孔径（２０２）に対する前記円弧間隔（２０４）の比は、約４と約７との間である、請求項１８に記載の能動間隙制御システム。
前記噴霧管（７０、７２、７４、７６、７８）は、少なくとも部分的にロール成形導管（４１４、４１６）に構成されている、請求項１８に記載の能動間隙制御システム。