JP2022510905A

JP2022510905A - ガスタービンエンジンの中間フレーム部と、関連してロータの半径方向隙間を調整する方法

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Publication number: JP2022510905A
Application number: JP2021530069A
Authority: JP
Inventors: ブラジュザック，グジェゴシュ; ケイ．パスプラティ，アミット; ボス，スディープ; エル．サランキー，アニル; アッキ，カシナート
Original assignee: Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Current assignee: Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority date: 2018-11-30
Filing date: 2018-11-30
Publication date: 2022-01-28
Anticipated expiration: 2038-11-30
Also published as: JP7194826B2; US20210396175A1; CN113518850B; EP3870808B1; WO2020112136A1; US12116927B2; CN113518850A; EP3870808A1

Abstract

半径方向隙間調整能力を有するガスタービンエンジンの中間フレーム部と、ガスタービンエンジンの中間フレーム部内でロータに対する半径方向隙間を調整する方法。中間フレーム部は、コンプレッサ出口側ディフューザに配置された半径方向隙間調整アセンブリを含む。半径方向隙間調整アセンブリは、ロータに対する半径方向隙間を調整するように構成されており、その結果、コンプレッサ出口側ディフューザや軸カバー等の中間フレーム部の構成要素に対してロータを同心状にする。半径方向隙間調整アセンブリは、コンプレッサ出口側ディフューザの前方端部や後方端部等の複数の位置で、中間フレーム部内の半径方向隙間調整能力を提供する。半径方向隙間調整アセンブリは、ガスタービンの効率を向上し、ガスタービンエンジンのサービスと運転のコストを低減する。ガスタービンエンジンの中間フレーム部内でロータに対する半径方向隙間を調整する方法も提供する。

Description

本発明は、概して、半径方向隙間を調整可能としたガスタービンエンジンの中間フレーム部と、ガスタービンエンジンの中間フレーム部内でのロータに対する半径方向隙間を調整する方法と、に関する。

通常、工業用ガスタービンエンジンは、コンプレッサ部と、タービン部と、それらの間に配置された中間フレーム部と、を含む。典型的には、中間フレーム部は、コンプレッサ出口側ディフューザと燃焼器アセンブリとを含む。コンプレッサ出口側ディフューザは、圧縮空気をコンプレッサ部からプレナム内に拡散させ、そこを通って圧縮空気を燃焼器アセンブリへと流しているが、そこでは、圧縮空気は燃料と混合されて、その混合物が点火されて、その点火された混合物はタービン部に送られて、機械的動力を取り出せるようにしている。また、ガスタービンエンジンは、コンプレッサ部、中間フレーム部、及びタービン部を連結するように、ロータを取り付けたロータ軸を含む。中間フレーム部は、コンプレッサ出口側ディフューザと、ロータ軸を囲む軸カバーとに配置された複数のシールを含む。ロータから、コンプレッサ出口側ディフューザと軸カバーへの間と、その上に配置されたシールへの間にある半径方向の隙間は非常に小さく、ガスタービンエンジンの適切な動作には重要である。

典型的には、ロータから、コンプレッサ出口側ディフューザと軸カバーへの間の半径方向の隙間は、組付時及びサービス時に中間フレーム構成部品をシミングしたり、機械加工することによって、可能な限り最良のレベルに設定されている。ガスタービンエンジンの運転中、ロータから、コンプレッサ出口側ディフューザと軸カバーへの半径方向の隙間は、遠心負荷や熱負荷等の様々な原因に起因して、偏心してシフトすることがあるが、その結果、その上に配置されたシールの早期摩耗、不均一な空気流、及びガスタービンエンジンの効率低下がもたらされることが起こり得る。コンプレッサ出口側ディフューザ及び軸カバー並びにその上に配置されたシールに対してロータを同心状に保つように、中間フレーム部内のロータの半径方向の隙間を調整する能力をガスタービンエンジンに備えることが求められている。

簡潔に説明すると、本発明の態様は、ガスタービンエンジンの中間フレーム部に関するとともに、ガスタービンエンジンの中間フレーム部内のロータに対する半径方向隙間を調整する方法に関する。

一態様では、ガスタービンエンジンの中間フレーム部を提供する。ガスタービンエンジンの中間フレーム部は、外側ケーシングを含む。また、ガスタービンエンジンの中間フレーム部は、外側ケーシングによって囲まれるコンプレッサ出口側ディフューザを含む。コンプレッサ出口側ディフューザは、外側ケーシングと当接するコンプレッサ出口側ディフューザ・フランジを備える。ガスタービンエンジンの中間フレーム部は、コンプレッサ出口側ディフューザによって囲まれる軸カバーを含む。軸カバーは、コンプレッサ出口側ディフューザと当接する軸カバー・フランジを備える。ガスタービンエンジンの中間フレーム部は、軸カバーによって囲まれるロータを含む。ガスタービンエンジンの中間フレーム部は、コンプレッサ出口側ディフューザに配置された半径方向隙間調整アセンブリを含む。半径方向隙間調整アセンブリは、中間フレーム部内のロータに対する半径方向隙間を調整するように構成されている。

一態様では、ガスタービンエンジンの中間フレーム部内のロータに対する半径方向隙間を調整する方法を提供する。ガスタービンエンジンの中間フレーム部は、外側ケーシングと、外側ケーシングによって囲まれたコンプレッサ出口側ディフューザと、コンプレッサ出口側ディフューザによって囲まれた軸カバーと、軸カバーによって囲まれたロータとを備える。コンプレッサ出口側ディフューザは、外側ケーシングと当接するコンプレッサ出口側ディフューザ・フランジを備える。軸カバーは、コンプレッサ出口側ディフューザと当接する軸カバー・フランジを備える。本方法は、コンプレッサ出口側ディフューザに半径方向隙間調整アセンブリを配置することを含む。さらに、本方法は、半径方向隙間調整アセンブリによってロータに対する半径方向隙間を調整することを含む。

本明細書で、上述及び後述の様々な態様及び実施形態は、明示的に記載した組合せでの使用に限定されず、他の組合せでも使用することができる。当業者であれば、本詳細な説明を読解することで、変更等が可能になるだろう。
以下、本出願の例示的実施態様について、添付した図面を参照して詳細に説明する。

本発明の一実施形態に係るガスタービンエンジンの一部分の概略的な長手方向の断面図である。本発明の一実施形態に係る半径方向隙間調整アセンブリの概略的な組立図である。図２に示した半径方向隙間調整アセンブリを概略的に分解して示す拡大斜視図である。図２に示した半径方向隙間調整アセンブリを用いて、中間フレーム部内のロータに対する半径方向隙間を調整するプロセスを例示するための概略図である。図２に示した半径方向隙間調整アセンブリを用いて、中間フレーム部内のロータに対する半径方向隙間を調整するプロセスを例示するための概略図である。本発明の別の実施形態に係る半径方向隙間調整アセンブリの概略的な組立図である。図６に示した半径方向隙間調整アセンブリを概略的に分解して示す拡大斜視図である。図６に示した半径方向隙間調整アセンブリを用いて、中間フレーム部内のロータに対する半径方向隙間を調整するプロセスを例示するための概略図である。図６に示した半径方向隙間調整アセンブリを用いて、中間フレーム部内のロータに対する半径方向隙間を調整するプロセスを例示するための概略図である。本発明の他の実施形態に係るガスタービンエンジンの一部の概略的な長手方向の断面図である。図１０に示した半径方向隙間調整アセンブリを概略的に分解して示す拡大斜視図である。

図面では、理解を容易にするため、共通する同一の構成要素については、可能であれば同一の参照番号を用いて示している。
以下、添付図面を参照して、本発明の各態様に関連して、詳細な説明を行う。

図１には、本発明の一実施形態に係るガスタービンエンジン１００の一部について、概略的な長手方向（軸方向）の断面図が例示されている。図１に例示されているように、ガスタービンエンジン１００には、コンプレッサ部１１０と、タービン部１３０と、それらの間に位置する中間フレーム部１２０と、が含まれている。ロータ１４０は、コンプレッサ部１１０、中間フレーム部１２０、及びタービン部１３０を長手方向に接続しており、これらによって、円周方向に囲まれている。ロータ１４０は、軸カバー１５０によって囲まれていてもよい。コンプレッサ部１１０には、複数段のコンプレッサ用ブレードとベーンが含まれている。図１には、最終段のコンプレッサ用ブレード１１２とベーン１１４だけが示されている。タービン部１３０には、複数段のタービン用ブレードとベーンが含まれている。図１には、第１段のタービン用ブレード１３２とベーン１３４だけが示されている。

典型的に、中間フレーム部１２０には、燃焼器アセンブリ１２４とコンプレッサ出口側ディフューザ２００とを囲む外側ケーシング１２２が含まれる。コンプレッサ出口側ディフューザ２００は、最終段のコンプレッサ用ベーン１１４の下流に配置されている。コンプレッサ出口側ディフューザ２００は、コンプレッサ部１１０から送られる圧縮空気を燃焼器アセンブリ１２４まで拡散させて、その中で拡散された圧縮空気を燃料と混合させて、点火させて、さらにタービン部１３０を通過させることで、機械的動力を供給できるようにしている。

典型的には、コンプレッサ出口側ディフューザ２００は、内部コンプレッサ出口側ディフューザ２１０と外部コンプレッサ出口側ディフューザ２２０とを含む。外部コンプレッサ出口側ディフューザ２２０に支柱２３０をボルト止めすることによって、内部コンプレッサ出口側ディフューザ２１０は外部コンプレッサ出口側ディフューザ２２０と接続されている。コンプレッサ出口側ディフューザ２００の前方端部は、コンプレッサ出口側ディフューザ・フランジ２４０を含んでいてもよい。コンプレッサ出口側ディフューザ・フランジ２４０は、外部コンプレッサ出口側ディフューザ２２０に配置されて、外側ケーシング１２２と当接（接続）されていてもよい。コンプレッサ出口側ディフューザ２００は、軸カバー１５０を囲んでいる。軸カバー１５０は、軸カバー・フランジ１５２を含むことができる。軸カバー・フランジ１５２は、内部コンプレッサ出口側ディフューザ２１０の後端で、コンプレッサ出口側ディフューザ２００と当接（接続）されている。

図１に示すように、中間フレーム部１２０は、少なくともシール１６０を有することができる。このシール１６０は、中間フレーム部１２０の構成要素上に配置することができ、例えば、コンプレッサ出口側ディフューザ２００に配置してもよく、軸カバー１５０に配置してもよく、又は、コンプレッサ出口側ディフューザ２００と軸カバー１５０の双方に配置してもよい。シール１６０には、当該技術分野で公知の任意の種類のシールを活用することができ、例えば、ラビリンス・シール、ハニカム・シール等でもよい。ロータ１４０からコンプレッサ出口側ディフューザ２００と軸カバー１５０までと、その上に配置されたシール１６０までの間には、半径（ラジアル）方向の隙間（クリアランス）１４２が存在する。ロータ１４０に対する半径方向隙間１４２は、ガスタービンエンジン１００を適切に作動させるために重要である。ロータ１４０に対する半径方向隙間１４２は、ガスタービンエンジン１００を適切に動作させるために、同心円状に設定される必要がある。典型的には、ロータ１４０に対する半径方向隙間１４２は、非常に小さい。ガスタービンエンジン１００の運転中、ロータ１４０に対する半径方向隙間１４２はシフトされることがあり、このため偏心することがある。ロータ１４０に対して偏心した半径方向隙間１４２は、ガスタービンエンジン１００の性能を低下させることがあり、その結果、シール１６０の早期磨耗、不均一な空気流、冷却漏れの増加、構成要素の故障等をもたらすことが起こり得る。

図１に示した例示的な実施形態では、ガスタービンエンジン１００の中間フレーム部１２０は、半径方向隙間調整アセンブリ３００を含んでいる。半径方向隙間調整アセンブリ３００は、ロータ１４０に対する中間フレーム部１２０の同心度の調整を可能にする。半径方向隙間調整アセンブリ３００は、ロータ１４０に対するコンプレッサ出口側ディフューザ２００の同心度を調整することによって、又はロータ１４０に対する軸カバー１５０の同心度を調整することによって、又はロータ１４０に対するコンプレッサ出口側ディフューザ２００の同心度及び軸カバー１５０の同心度を調整することによって、ロータ１４０に対する半径方向隙間１４２を調整することができる。半径方向隙間調整アセンブリ３００は、コンプレッサ出口側ディフューザ２００の前方端部側に配置されてもよく、コンプレッサ出口側ディフューザ２００の後方端部側に配置されてもよく、またはコンプレッサ出口側ディフューザ２００の前後両端部側に配置されてもよい。例示の目的上、図１に示した例示的な実施形態では、半径方向隙間調整アセンブリ３００は、コンプレッサ出口側ディフューザ２００の前方端部に配置された平行（パラレル）キー調整アセンブリ４００と、コンプレッサ出口側ディフューザ２００の後方端部に配置されたトルク・ピン調整アセンブリ５００と、を含む。なお、半径方向隙間調整アセンブリ３００は、当該技術分野で公知の任意の種類の調整ツールを含むことができ、例えば、偏心ピン、ウェッジ、シム・ブロック等を含み得ることを理解されたい。

図２を参照すると、本発明の一実施形態に係る半径方向隙間調整アセンブリ３００の概略的な組立図が例示されている。図２に示した例示的な実施形態では、半径方向隙間調整アセンブリ３００は、平行キー調整アセンブリ４００を用いている。平行キー調整アセンブリ４００は、図１に例示したように、コンプレッサ出口側ディフューザ２００の前方端部に配置することができる。図３は、図２に例示した平行キー調整アセンブリ４００を概略的に分解して示す拡大斜視図である。

図２と図３に例示するように、ロータ１４０は、外側ケーシング１２２とコンプレッサ出口側ディフューザ２００とによって囲まれている。ロータ１４０とコンプレッサ出口側ディフューザ２００との間には、半径方向隙間１４２が存在する。外側ケーシング１２２は、コンプレッサ出口側ディフューザ・フランジ２４０と当接する領域に切り欠き（凹所）１２８を有する。平行キー調整アセンブリ４００は、この切り欠き１２８内に組み付けられる。平行キー調整アセンブリ４００は、キー４１０を含む。コンプレッサ出口側ディフューザ・フランジ２４０と対向するキー４１０の前方側には、略Ｌ字状の切り欠き４１２を設けることができる。このＬ字状の切り欠き４１２は、コンプレッサ出口側ディフューザ・フランジ２４０と嵌合する。Ｌ字状の切り欠き４１２をコンプレッサ出口側ディフューザ・フランジ２４０に対して固定することによって、キー４１０が切り欠き１２８内に組み付けられる。コンプレッサ出口側ディフューザ・フランジ２４０に対してキー４１０を固定することは、キー４１０のＬ字状の切り欠き４１２の孔（開口部）４１６と、コンプレッサ出口側ディフューザ・フランジ２４０の孔２４６と、を通る締結具６００を介して行われてもよい。この締結具６００は、ボルトを含んでいてもよい。平行キー調整アセンブリ４００は、一対のシム（すき間に入れる詰めもの）４２０を含むことができる。各シム４２０は、Ｌ字状のシム４２０を形成するように、シム・プレート４２２と、このシム・プレート４２２の一端に配置されたシム・タブ４２４と、を有することができる。シム・プレート４２２は、厚さ４２８を有する。切り欠き１２８内にＬ字状のシム４２０を組み付けることは、切り欠き１２８内に（２つの）シム・プレート４２２を挿入して、キー４１０の２つの周囲の側部にそれぞれ配置することで行われる。締結具６００をシム・タブ４２４の孔４２６を通って外側ケーシング１２２の孔１２６内に挿通することで、外側ケーシング１２２に対してＬ字状シム４２０が固定される。組み付けられた平行キー調整アセンブリ４００は、外側ケーシング１２２の切り欠き１２８内に嵌合される。

複数の平行キー調整アセンブリ４００を、外側ケーシング１２２の複数の位置で組み付けることができる。例えば、図２に例示した実施形態では、平行キー調整アセンブリ４００は、外側ケーシング１２２に対して、（時計方向で）１２時の位置と、３時の位置と、６時の位置と、９時の位置と、で組み付けられてもよい。なお、平行キー調整アセンブリ４００は、外側ケーシング１２２に対して、他の位置で組み付けることができることを理解されたい。

図２及び図３に例示するように、ロータ１４０に対する半径方向隙間１４２は、組付中にコンプレッサ出口側ディフューザ２００に対して同心円状に設定される。平行キー調整アセンブリ４００のシム４２０のシム・プレート４２２の厚さ４２８は、組付中に均等に設定されてもよい。図４に例示しているように、ガスタービンエンジン１００の動作中、半径方向隙間１４２はロータ１４０に対してシフトされて、コンプレッサ出口側ディフューザ２００に対して偏心することが起こり得る。ロータ１４０に対して偏心した半径方向隙間１４２は、ガスタービンエンジン１００の性能を低下させることがあり、例えば、コンプレッサ出口側ディフューザ２００上に配置されたシール１６０の早期摩耗、不均一な空気流、冷却漏れの増加、構成要素の故障等をもたらすことが起こり得る。これに対して、図５を参照すると、図２及び図３に例示したように、平行キー調整アセンブリ４００を用いて、ロータ１４０に対して偏心した半径方向隙間１４２を、コンプレッサ出口側ディフューザ２００に対して同心状になるように調整するプロセスが概略的に示されている。

図４及び図５を参照すると、平行キー調整アセンブリ４００の修正例が示されている。この修正された平行キー調整アセンブリ４００は、外側ケーシング１２２の切り欠き１２８とコンプレッサ出口側ディフューザ・フランジ２４０と、に組み付けられている。平行キー調整アセンブリ４００のシム・プレート４２２の厚さ４２８は、外側ケーシング１２２の切り欠き１２８内に組み付けられた平行キー調整アセンブリ４００のキー４１０を、ロータ１４０に関する方向にシフトさせるように調整されている。コンプレッサ出口側ディフューザ２００は、その上にボルト止めされたキー４１０によって、ロータ１４０に対して同じ方向にシフトされている。例示の目的上、図４及び図５に示す例示的な実施形態では、ロータ１４０に対する半径方向隙間１４２は左側にシフトされており、即ち、ロータ１４０に対する半径方向隙間１４２は、コンプレッサ出口側ディフューザ２００に対して右側よりも左側の方が小さくなるようにされている。外側ケーシング１２２の１２時の位置と６時の位置とで組み付けられた平行キー調整アセンブリ４００の右側のシム・プレート４２２の厚さ４２８は、同じ位置で組み立てられた平行キー調整アセンブリ４００の左側のシム・プレート４２２の厚さ４２８よりも厚く調整されており、その結果、同じ位置で組み付けられたキー４１０が左側に水平にシフトされている。外側ケーシング１２２の３時の位置と９時の位置とに組み付けられた平行キー調整アセンブリ４００の上方のシム・プレート４２２の厚さ４２８は、同じ位置に組み付けられた平行キー調整アセンブリ４００の下方のシム・プレート４２２の厚さ４２８よりも厚く調整されており、その結果、同じ位置に組み付けられた平行キー調整アセンブリ４００のキー４１０は、垂直方向に下方にシフトされている。調整されるシム・プレート４２２の厚さ４２８の度合い（大きさ）は、コンプレッサ出口側ディフューザ２００に対してロータ１４０に関する半径方向隙間１４２のシフトの度合いに対応しており、その結果、調整後に、ロータ１４０がコンプレッサ出口側ディフューザ２００に対して同心状になるようにしている。なお、ロータ１４０に対する半径方向隙間１４２は、他の方向にシフトされてもよく、コンプレッサ出口側ディフューザ２００に対して同心状になるように、ロータ１４０に対する半径方向隙間１４２の対応する調整は、平行キー調整アセンブリ４００のシム・プレート４２２の厚さ４２８の対応する調整によって行うことができることを理解されたい。

図６は、本発明の別の実施形態に係る半径方向隙間調整アセンブリ３００の概略的な組立図である。図６に例示した実施形態では、半径方向隙間調整アセンブリ３００は、トルク・ピン調整アセンブリ５００を用いている。トルク・ピン調整アセンブリ５００は、図１に例示したように、コンプレッサ出口側ディフューザ２００の後端側に配置することができる。例示の目的上、トルク・ピン調整アセンブリ５００は、軸カバー・フランジ１５２と当接する領域内で、内部コンプレッサ出口側ディフューザ２１０に配置されている。図７は、図６に例示したトルク・ピン調整アセンブリ５００を概略的に分解して示す拡大斜視図である。

図６と図７に例示するように、ロータ１４０は、軸カバー１５０とコンプレッサ出口側ディフューザ２００とによって囲まれており、軸カバー１５０に対して半径方向隙間１４２を有している。コンプレッサ出口側ディフューザ２００は、軸カバー・フランジ１５２と当接する領域に切り欠き２１４を含んでいる。トルク・ピン調整アセンブリ５００は、ピン・キャップ（ピン頭部）５１０と、このピン・キャップ５１０に取り付けられたピン本体５２０と、このピン本体５２０の一端面５２２に配置されたピン・ブロック（突出部）５３０と、を含む。ピン本体５２０を切り欠き部２１４内に挿入することによって、トルク・ピン調整アセンブリ５００は、切り欠き部２１４に組み付けられている。ピン本体５２０は、円筒形状を有していてもよい。切り欠き２１４は、孔であってもよい。トルク・ピン調整アセンブリ５００は、コンプレッサ出口側ディフューザ２００に固定されている。例示の目的上、図６と図７に示した実施形態では、トルク・ピン調整アセンブリ５００は、締結具６００を用いてコンプレッサ出口側ディフューザ２００に固定されており、この締結具６００は、ピン・キャップ５１０の孔（開口部）５１６と、コンプレッサ出口側ディフューザ２００の孔２１６と、を挿通している。なお、当該技術分野で公知の他の方法を用いて、トルク・ピン調整アセンブリ５００をコンプレッサ出口側ディフューザ２００に固定することは可能であり、例えば、トルク・ピン保持部（リテーナ）等を用いてもよいことを理解されたい。軸カバー・フランジ１５２は、溝１５４を有する。この溝１５４は、ピン・ブロック５３０と嵌合するように切り欠けられている。ピン・ブロック５３０は、四角形状でもよい。

複数のトルク・ピン調整アセンブリ５００を、コンプレッサ出口側ディフューザ２００の複数の位置で組み付けることができる。例えば、図６に例示した実施形態では、トルク・ピン調整アセンブリ５００は、コンプレッサ出口側ディフューザ２００に対して、垂直方向では、１２時の位置と６時の位置に配置されるとともに、水平方向では、３時の位置と９時の位置とから小さな度合いで下方の位置に配置されるように、組み付けられてもよい。なお、トルク・ピン調整アセンブリ５００は、他の位置でコンプレッサ出口側ディフューザ２００に組み付けることができることを理解されたい。

図６と図７を参照すると、組付中に、ロータ１４０に対する半径方向隙間１４２が軸カバー１５０に対して同心円状に設定されている。ピン・ブロック５３０は、ピン本体５２０の端面５２２の中心位置に設定されてもよい。図８に例示するように、ガスタービンエンジン１００の動作中、ロータ１４０に対する半径方向隙間１４２は、シフトされて、軸カバー１５０に対して偏心することが起こり得る。ロータ１４０に対して偏心した半径方向隙間１４２は、ガスタービンエンジン１００の性能を低下させることがあり、例えば、シール１６０の早期摩耗、不均一な空気流、冷却漏れの増加、部品の故障等の虞が起こり得る。図９を参照すると、ロータ１４０に対して偏心した半径方向隙間１４２を、軸カバー１５０に対して同心状になるように調整するプロセスが概略的に例示されており、この際、図６に例示したような、トルク・ピン調整アセンブリ５００を用いている。

図８と図９を参照すると、トルク・ピン調整アセンブリ５００の修正が例示されている。修正されたトルク・ピン調整アセンブリ５００は、コンプレッサ出口側ディフューザ２００の切り欠き２１４と、軸カバー・フランジ１５２上の溝１５４と、に組み付けられている。ピン本体５２０の端面５２２でのピン・ブロック５３０の位置は、ロータ１４０に関する方向で調整されている。軸カバー・フランジ１５２上の溝１５４内に嵌合されたピン・ブロック５３０によって、軸カバー１５０は、ロータ１４０に対して同じ方向にシフトされている。例示の目的上、図８と図９の例示的な実施形態では、ロータ１４０に対する半径方向隙間１４２は左側面にシフトされており、その結果、ロータ１４０に対する半径方向隙間１４２は、軸カバー１５０に対して、右側よりも左側でより小さくなっている。コンプレッサ出口側ディフューザ２００の１２時の位置と６時の位置とで組み付けられたピン本体５２０の端面５２２におけるピン・ブロック５３０の位置は左側に調整されており、その結果、軸カバー１５０が左側に水平方向にシフトされている。コンプレッサ出口側ディフューザ２００の３時の位置と９時の位置より下方で組み付けられたピン本体５２０の端面５２２におけるピン・ブロック５３０の位置は下方に調整されており、その結果、軸カバー１５０が下方にシフトされている。ピン本体５２０の端面５２２でのピン・ブロック５３０の位置の調整の度合い（大きさ）は、ロータ１４０に対する半径方向隙間１４２のシフトの度合いに相当し、その結果、調整後にロータ１４０が軸カバー１５０とコンプレッサ出口側ディフューザ２００に対して同心状になっている。なお、ロータ１４０に対する半径方向隙間１４２を他の方向にシフトさせて、軸カバー１５０とコンプレッサ出口側ディフューザ２００に対して同心状になるように、ロータ１４０に対する半径方向隙間１４２の対応する調整を行ってもよく、そのことをトルク・ピン調整アセンブリ５００のピン本体５２０の端面５２２におけるピン・ブロック５３０の位置の対応する調整によって行ってもよいことを理解されたい。

図１０を参照すると、本発明の他の実施形態に係るガスタービンエンジン１００の一部の概略的な長手方向の断面図が示されている。図１０に例示するように、ガスタービンエンジン１００の中間フレーム部１２０は、半径方向隙間調整アセンブリ３００を含む。半径方向隙間調整アセンブリ３００は、コンプレッサ出口側ディフューザ２００の前端側に配置されたトルク・ピン調整アセンブリ５００を含んでいる。トルク・ピン調整アセンブリ５００は、軸方向で、コンプレッサ出口側ディフューザ２００の前端側に配置されている。図１１は、図１０に例示した、コンプレッサ出口側ディフューザ２００の前端側に配置されたトルク・ピン調整アセンブリ５００を概略的に分解して示す拡大斜視図である。他、図１０に例示した実施形態は、図１に例示した実施形態に対応する。図１０のうち、（図１と）対応する部分には、同様の参照番号が付けられており、図１０を参照した詳細な説明は割愛する。

図１０と図１１に示すように、外側ケーシング１２２は、コンプレッサ出口側ディフューザ・フランジ２４０と当接する領域に切り欠き１２８を有する。トルク・ピン調整アセンブリ５００は、ピン・キャップ５１０と、このピン・キャップ５１０に取り付けられるピン本体５２０と、このピン本体５２０の一端面５２２に配置されたピン・ブロック５３０と、を含む。ピン本体５２０を切り欠け１２８内に挿通することで、トルク・ピン調整アセンブリ５００は切り欠き部１２８に組み付けられている。トルク・ピン調整アセンブリ５００は、締結具６００を用いて外側ケーシング１２２に固定されており、この締結具６００は、ピン・キャップ５１０の孔５１６と外側ケーシング１２２の孔１２６を挿通している。コンプレッサ出口側ディフューザ・フランジ２４０は、溝２４２を有する。この溝２４２は、トルク・ピン調整アセンブリ５００のピン・ブロック５３０と嵌合するように切り欠けられている。コンプレッサ出口側ディフューザ２００に関して、ロータ１４０に対する半径方向隙間１４２を調整するためのトルク・ピン調整アセンブリ５００の方法は、図８と図９に例示した方法と同様であるため、その詳細については割愛する。

本提案の半径方向隙間調整アセンブリ３００は、一態様では、ガスタービンエンジン１００の中間フレーム部１２０に対して、半径方向隙間の調整を可能にする。本提案の半径方向隙間調整アセンブリ３００は、ガスタービンエンジン１００の中間フレーム部１２０の構成要素に関して、ロータ１４０に対する同心状の半径方向隙間１４２を提供するが、例えば、コンプレッサ出口側ディフューザ２００と軸カバー１５０とに関して、ロータ１４０に対する同心状の半径方向隙間１４２を提供する。中間フレーム部１２０の構成要素に関して、ロータ１４０に対する同心状の半径方向隙間１４２によって、構成要素上に配置されたシール１６０の早期磨耗を防止し、その結果、構成要素の早期故障を防止し、ガスタービンエンジン１００のサービス及び運転のコストを低減することができる。また、本提案の半径方向隙間調整アセンブリ３００は、冷却漏れを低減し、ガスタービンエンジン１００の効率を高めることができる。

本提案の半径方向隙間調整アセンブリ３００は、一態様では、複数の位置で、ガスタービンエンジン１００の中間フレーム部１２０に対して半径方向隙間の調整を可能にするが、例えば、コンプレッサ出口側ディフューザ２００の前方端部、コンプレッサ出口側ディフューザ２００の後方端部、又はコンプレッサ出口側ディフューザ２００の前方端部と後方端部の両方で調整を可能にする。本提案の半径方向隙間調整アセンブリ３００は、シミング（ｓｈｉｍｍｉｎｇ）または機械加工を行うことなく、ガスタービンエンジンの中間フレーム部１２０内のロータ１４０に対して、所望の半径方向隙間１４２を容易に組付けることを可能にする。

以上、本発明の教示内容に関する様々な実施形態について詳細に説明した。当業者であれば、これら教示内容を含む多くの様々な実施形態を容易に想到できるであろう。本発明は、構成の具体例の詳細や、図面で説明した又は図示した構成要素の配置に限定されない。本発明は、他の実施形態でも実施可能であり、様々な方法で実行または実装されてもよい。また、本明細書で用いられた用語または語彙は、説明の目的上、用いられており、限定的ではないことを理解されたい。「含む」、「有する」またはその変形は、その後に記載される構成要素、同等物または追加の要素を含むことを意味し、特に指定または限定がない限り、「設ける」、「接続する」、「支持する」、「結合する」等の用語は、広く用いられ、直接的及び間接的な取り付け、接続、支持、および結合を含むものとし、さらに、「接続」、「結合」等は、物理的または機械的な接続、結合等に限定されないものとする。

１００ガスタービンエンジン
１１０コンプレッサ部
１１２最終段コンプレッサ翼
１１４最終段コンプレッサ用ベーン
１２０中間フレーム部
１２２外側ケーシング
１２４燃焼器アセンブリ
１２６外側ケーシングの孔（開口部）
１２８外側ケーシングの切り欠き
１３０タービン部
１３２第１段タービン翼（ブレード）
１３４第１段タービン翼
１４０ロータ
１４２ロータに対する半径方向隙間
１５０軸カバー
１５２軸カバー・フランジ
１５４軸カバーのフランジの溝
１６０シール
２００コンプレッサ出口側ディフューザ
２１０内部コンプレッサ出口側ディフューザ
２１４コンプレッサ出口側ディフューザの切り欠き
２１６コンプレッサ出口側ディフューザの孔（開口部）
２２０外部コンプレッサ出口側ディフューザ
２３０支柱（ストラット）
２４０コンプレッサ出口側ディフューザ・フランジ
２４２コンプレッサ出口側ディフューザ・フランジの溝
３００半径方向隙間調整アセンブリ
４００並行キー調整アセンブリ
４１０キー
４１２キーの略Ｌ字状切り欠き
４１６キーの略Ｌ字状切り欠きの孔（開口部）
４２０シム
４２２シム・プレート（平板部）
４２４シム・タブ（凸部）
４２６シム・タブの孔（開口部）
４２８シム・プレートの厚さ
５００トルク・ピン調整アセンブリ
５１０ピン・キャップ
５１６ピン・キャップの孔（開口部）
５２０ピン本体
５２２ピン本体の端面
５３０ピン・ブロック
６００締結具

Claims

ガスタービンエンジンの中間フレーム部であって、
外側ケーシングと、
前記外側ケーシングによって囲まれるコンプレッサ出口側ディフューザであって、前記外側ケーシングと当接するコンプレッサ出口側ディフューザ・フランジを備える前記コンプレッサ出口側ディフューザと、
前記コンプレッサ出口側ディフューザによって囲まれる軸カバーであって、前記コンプレッサ出口側ディフューザと当接する軸カバー・フランジを備える前記軸カバーと、
前記軸カバーによって囲まれるロータと、
前記コンプレッサ出口側ディフューザに配置された半径方向隙間調整アセンブリと、を備え、
前記半径方向隙間調整アセンブリは、前記中間フレーム部内の前記ロータに対する半径方向隙間を調整するように構成されている、ガスタービンエンジンの中間フレーム部。
前記半径方向隙間調整アセンブリは、前記コンプレッサ出口側ディフューザ・フランジに配置されている、請求項１に記載のガスタービンエンジンの中間フレーム部。
前記半径方向隙間調整アセンブリは、キーと、一対のシムと、を備える平行キー・アセンブリを備える、請求項２に記載のガスタービンエンジンの中間フレーム部。
前記外側ケーシングは、前記コンプレッサ出口側ディフューザ・フランジと当接する領域に切り欠きを備え、前記キーは、前記切り欠き内で組み付けられて、前記コンプレッサ出口側ディフューザ・フランジに固定される、請求項３に記載のガスタービンエンジンの中間フレーム部。
各シムは、Ｌ字状状をなすように、シム・プレートと、前記シム・プレートの一端に配置されたシム・タブとを備え、前記シム・プレートは、前記切り欠き内で前記キーの２つの周囲の側部に組み付けられ、前記シム・タブは、前記外側ケーシングに固定される、請求項４に記載のガスタービンエンジンの中間フレーム部。
前記ロータに対する前記半径方向隙間を調整するため、前記コンプレッサ出口側ディフューザを前記ロータに関する方向にシフトさせるように、前記シム・プレートの厚さが調整されるように構成されている、請求項５に記載のガスタービンエンジンの中間フレーム部。
前記半径方向隙間調整アセンブリは、ピン本体と、前記ピン本体の端面に配置されたピン・ブロックとを備えるトルク・ピン調整アセンブリを備える、請求項２に記載のガスタービンエンジンの中間フレーム部。
前記外側ケーシングは、前記コンプレッサ出口側ディフューザ・フランジと当接する領域に切り欠きを備え、前記コンプレッサ出口側ディフューザ・フランジは、溝を備え、前記ピン本体は、前記切り欠き内に挿通され、前記ピン・ブロックは、前記溝と嵌合することを特徴とする、請求項７に記載のガスタービンエンジンの中間フレーム部。
前記ロータに対する前記半径方向隙間を調整するため、前記コンプレッサ出口側ディフューザを前記ロータに関する方向にシフトさせるように、前記ピン本体の端面での前記ピン・ブロックの位置が調整されるように構成されている、請求項７に記載のガスタービンエンジンの中間フレーム部。
前記トルク・ピン調整アセンブリは、軸方向で、前記コンプレッサ出口側ディフューザ・フランジに配置されている、請求項７に記載のガスタービンエンジンの中間フレーム部。
前記半径方向隙間調整アセンブリは、前記軸カバー・フランジと当接する領域で、前記コンプレッサ出口側ディフューザに配置されている、請求項１に記載のガスタービンエンジンの中間フレーム部。
前記半径方向隙間調整アセンブリは、トルク・ピン調整アセンブリを備え、前記トルク・ピン調整アセンブリは、ピン本体と、前記ピン本体の端面に配置されたピン・ブロックとを備える、請求項１１に記載のガスタービンエンジンの中間フレーム部。
前記コンプレッサ出口側ディフューザは前記軸カバー・フランジと当接する領域に切り欠きを備え、前記軸カバー・フランジは溝を備え、前記ピン本体は前記切り欠き内に挿通されて、前記ピン・ブロックは前記溝と嵌合される、請求項１２に記載のガスタービンエンジンの中間フレーム部。
前記ロータに対する前記半径方向隙間を調整するため、前記軸カバーを前記ロータに関する方向にシフトするように、前記ピン本体の端面での前記ピン・ブロックの位置が調整されるように構成されていることを特徴とする請求項１２に記載のガスタービンエンジンの中間フレーム部。
ガスタービンエンジンの中間フレーム部内のロータに対する半径方向隙間を調整する方法であって、前記ガスタービンエンジンの前記中間フレーム部は、外側ケーシングと、前記外側ケーシングによって囲まれたコンプレッサ出口側ディフューザと、前記コンプレッサ出口側ディフューザによって囲まれた軸カバーと、前記軸カバーによって囲まれたロータとを備え、前記コンプレッサ出口側ディフューザは、前記外側ケーシングと当接するコンプレッサ出口側ディフューザ・フランジを備え、前記軸カバーは、前記コンプレッサ出口側ディフューザと当接する軸カバー・フランジを備え、前記方法は、
前記コンプレッサ出口側ディフューザに半径方向隙間調整アセンブリを配置することと、
前記半径方向隙間調整アセンブリによって前記ロータに対する半径方向隙間を調整すること、とを含む、方法。
前記半径方向隙間調整アセンブリは、前記コンプレッサ出口側ディフューザ・フランジに配置される、請求項１５に記載の方法。
前記半径方向隙間調整アセンブリは、キーと、一対のシムと、を備える平行キー・アセンブリを備え、前記キーは、前記コンプレッサ出口側ディフューザ・フランジと当接する領域で前記外側ケーシングの切り欠き内に組み付けられて、前記コンプレッサ出口側ディフューザ・フランジに固定され、各前記シムは、Ｌ字状を形成するように、シム・プレートと、前記シム・プレートの一端に配置されたシム・タブとを備え、前記シム・プレートは、前記切り欠き内の前記キーの２つの周囲の側部に組み付けられて、前記シム・タブは前記外側ケーシングに固定され、前記コンプレッサ出口側ディフューザを前記ロータに関する方向にシフトさせるように、前記シム・プレートの厚さを調整することで、前記ロータに対する前記半径方向隙間は調整される、請求項１６に記載の方法。
前記半径方向隙間調整アセンブリは、ピン本体と、前記ピン本体の端面に配置されたピン・ブロックとを備えるトルク・ピン調整アセンブリを備え、前記ピン本体は、前記コンプレッサ出口側ディフューザ・フランジと当接する領域内で前記外側ケーシングの切り欠き内に挿通され、前記ピン・ブロックは、前記コンプレッサ出口側ディフューザ・フランジの溝内で嵌合され、前記コンプレッサ出口側ディフューザを前記ロータに関する方向にシフトさせるように、前記ピン本体の端部側で前記ピン・ブロックの位置を調整することによって、前記ロータに対する半径方向隙間を調整する、請求項１６に記載の方法。
前記半径方向隙間調整アセンブリは、前記軸カバー・フランジと当接する領域で、前記コンプレッサ出口側ディフューザに配置される、請求項１５に記載の方法。
前記半径方向隙間調整アセンブリは、ピン本体と、前記ピン本体の端面に配置されたピン・ブロックとを備えるトルク・ピン調整アセンブリを備え、前記ピン本体は、前記軸カバー・フランジと当接する領域において、前記コンプレッサ出口側ディフューザの切り欠き内に挿通され、前記ピン・ブロックは、前記軸カバー・フランジの溝内に嵌合され、前記ロータに関する方向に前記軸カバーをシフトさせるように、前記ピン本体の前記端部側で前記ピン・ブロックの位置を調整することで、前記ロータに対する半径方向隙間を調整する、請求項１９に記載の方法。