JP2965859B2 - 三脚プレート - Google Patents

三脚プレート

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JP2965859B2 JP6176332A JP17633294A JP2965859B2 JP 2965859 B2 JP2965859 B2 JP 2965859B2 JP 6176332 A JP6176332 A JP 6176332A JP 17633294 A JP17633294 A JP 17633294A JP 2965859 B2 JP2965859 B2 JP 2965859B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的にはガスタービ
ンエンジンに関し、特に、そのタービン流路に関する。
【０００２】
【従来の技術】通常のガスタービンエンジンは、圧縮し
た空気を燃焼器に送る圧縮機を含んでいる。燃焼器で圧
縮空気は燃料と混合され、点火されて燃焼ガスを発生す
る。高熱の燃焼ガスはタービンブレード列に送られ、そ
こからエネルギを抽出して、抽出エネルギによって圧縮
機を駆動すると共に、例えば航空機を推進するスラスト
を発生する。燃焼ガスを案内するタービン流路のすべて
が燃焼ガスによって加熱され、熱的に誘引される応力を
受ける。タービンは軸対称であるので、その多くの環状
構造は、燃焼ガスによって加熱されると、半径方向の熱
成長を受けて、環状構造の直径及び円周が増加する。熱
成長及び内部応力を低減させるために、流路を円周方向
にセグメント化（分割）した構成要素の形状とすること
が代表的である。このように円周方向にセグメント化す
れば、個々の要素は拘束なしに円周方向又は接線方向に
熱膨張し、又、半径方向に熱膨張することが可能にな
る。
【０００３】例えば、タービンブレード列を包囲してい
る通常のステータシュラウドは、円周方向に隣接してい
る複数の個別のシュラウド又はシュラウドセグメントを
含んでおり、これらのシュラウド又はシュラウドセグメ
ントは、通常の手段で環状外側ケーシングに連結されて
いる。シュラウドの内面は、燃焼ガスの半径方向外側流
路を形成しており、シュラウドの外面には、外側ケーシ
ングを通って供給される冷却空気を与えて、シュラウド
を冷却する。外側ケーシングは、燃焼ガスによって加熱
されるシュラウドよりも低い温度に保たれる環状構造で
あるので、その半径方向外向きの膨張率はシュラウドの
膨張率とは異なる。もしもシュラウドが完全に環状な非
分割構造であると、部分的にはシュラウドが取り付けら
れている外側ケーシングによる拘束のため、シュラウド
に大きな熱応力が発生する。
【０００４】シュラウドを円周方向に分割することによ
り、シュラウドは円周方向に自由に膨張及び収縮するこ
とができ、シュラウド内の熱応力が減少する。しかしな
がら、分割された個別のシュラウドセグメントの間に適
当なシールを設けて、燃焼ガスが半径方向外向きに外側
ケーシングに向かって逃げ出すのを防止すると共に、冷
却用圧縮空気がセグメントの間を半径方向内向きに漏れ
て高熱の燃焼ガスに入るのを防止する必要がある。シュ
ラウドセグメントの間のシールは代表的には、通常のス
プラインシールで達成される。スプラインシールは、ま
っすぐな部材をシュラウドの側辺に設けた相補形状の、
Ｕ形の、円周方向に向いたスロットに嵌め込んだ構成で
ある。スプラインシールとその相補形状スロットとの間
に所定の半径方向ギャップを設けて、両者間に有効なシ
ールを維持しながら、隣接するシュラウドの心合わせ及
び組み立てを可能にする。
【０００５】セグメント化流路の他の例として、通常の
タービンノズルが挙げられ、この場合、個別のノズルス
テータベーンが、ベーンと一体に形成されている半径方
向外側及び内側バンドとを含んでいる。これらのバンド
は、エアホイルに対して大きな円周方向オーバハングを
有しており、隣接ベーンに接している。ベーンバンドの
円周方向側辺（エッジ）も、通常のスプラインシールを
用いてシールされている。
【０００６】ガスタービンエンジンの大型化に応じてタ
ービン流路の直径が増加するにつれて、いくつかの重大
な問題が生じる。例えは、個別の流路セグメントの円周
方向及び軸線方向の寸法が比較的大きいので、組み立て
時にセグメント側辺の組み付けが必然的に困難になる。
セグメントの製造誤差と、運転時に誘引されるクリープ
変形との両方により、セグメント間の軸線方向に延在し
ているスプラインシールの心合わせ及び取り付けの困難
さが増大する。ノズルベーンの例では、ベーンバンドの
円周方向オーバハングが大きいため、その寸法変化が、
隣接するベーンバンドの間に半径方向心ずれ（ミスアラ
インメント）につながる可能性が増大する。
【０００７】隣接するバンドの心がずれていると、スプ
ラインシールがバンド間に有効なシールを形成する能力
が著しく低減する。従来のスプラインシールでは、圧縮
空気によって与えられる裏側圧力がスプラインシール自
身を半径方向内向きにそれぞれのスロット内に押圧し、
スロットと共に有効なシールを形成するために、２つの
平坦且つ平行な表面が必要である。スロットの位置ずれ
があると、スプラインシールを通しての漏れが著しく増
加する。
【０００８】直径が大きな用途において軸線方向分割線
の長さが比較的大きいと、スプラインシール設計の困難
さが増大し、特にシールすべき必要な連結部（ジョイン
ト）が直線でない場合にスプラインシール設計の困難さ
が増大する。有効なシールを形成するためには、スプラ
インシールはエンジンの軸線平面においてまっすぐでな
ければならないので、軸線方向に離間した多数のスプラ
インシールを用いて、軸線方向に変化する、即ち円弧状
の流路輪郭に追従させて、円周方向に隣接している構成
要素の間に有効なシールを形成する必要がある。軸線方
向流路が大きく湾曲していると、初期の組み立て時の隣
接する構成要素の半径方向心合わせ（アラインメント）
の困難さも増大する。そして、運転中には、クリープ変
形のせいで構成要素の形状が変化するので、構成要素間
に心合わせ関係（アラインメント）を維持することがよ
り困難になり、スプラインシールが流路を効果的にシー
ルする能力が更に減少する。
【０００９】試験によると、従来のシュラウド及びノズ
ル用途におけるスプラインシールは、シール面での０．
０５ｍｍの有効ギャップに合致する比較的大きな漏れ速
度を呈することがわかった。シールされた連結部の軸線
方向長さが長くなるにつれて、漏れ速度は更に増加す
る。
【００１０】
【発明の概要】タービン流路アセンブリが、環状外側ケ
ーシング内に円周方向に間隔をあけて配設されている複
数のエアホイルを含んでいる。エアホイルの各々は、そ
れと一体の外側及び内側バンドを含んでいる。複数の外
側及び内側流路パネルが、上述のバンドの隣接している
ものの間に配設されていると共に、円周方向にバンドと
オーバラップしている。パネルとバンドとは、両者間に
シールを形成しながら、両者間の円周方向の移動を許容
するように、三脚プレート及び締結具を用いて、それぞ
れのオーバラップ部で互いに連結されている。
【００１１】以下に、本発明の構成をその好適な例示の
実施例に従って、図面を参照しながら説明し、同時にそ
の他の目的及び効果を明瞭にする。
【００１２】
【実施例】図１は本発明の一実施例によるタービン流路
アセンブリを含んでいるターボファン・ガスタービンエ
ンジンを示す図であって、上半部を軸線方向断面として
示す図である。この例示のターボファン・ガスタービン
エンジン１０は、長さ方向又は軸線方向の中心軸線１２
を有していると共に、ファン１４と、ブースタ圧縮機１
６と、高圧圧縮機１８と、燃焼器２０と、高圧タービン
（ＨＰＴ＝High Pressure Turbine ）２２と、低圧ター
ビン（ＬＰＴ＝Low Pressure Turbine）２４とを直列流
れ連通関係にて含んでおり、これらの構成要素はすべて
通常通りのものである。外気２６は先ずファン１４に入
り、次いで圧縮機１６及び１８で圧縮され、圧縮された
空気２８を燃焼器２０に供給する。燃焼器２０では圧縮
空気を通常通りに燃料と混合し、点火して、高熱の燃焼
ガス３０を発生する。次いで燃焼ガス３０はＨＰＴ２２
及びＬＰＴ２４を流れ、これらのタービンによって燃焼
ガスからエネルギを抽出して、ファン１４並びに圧縮機
１６及び１８を駆動する。
【００１３】本発明の一実施例による移行ダクトの形態
で例示されたタービン流路アセンブリ３２が、燃焼ガス
３０をＨＰＴ２２からＬＰＴ２４に送るためにＨＰＴ２
２とＬＰＴ２４との間で中心フレームに設けられてい
る。図２に、図１に示すＨＰＴ２２とＬＰＴ２４との間
のアセンブリ３２の上方部分を詳細に示す。アセンブリ
３２は、長さ方向軸線１２の周りに同軸に配設されてい
る通常の環状外側ケーシング３４と、円周方向に互いに
間隔をあけて設けられている複数のフェアリング又はエ
アホイル３６とを含んでいる。これらについては更に図
３〜図７に示す。エアホイル３６の各々は、燃焼ガス３
０を閉じ込める半径方向外側流路の一部を形成している
一体の半径方向外側プラットホーム又はバンド３８と、
燃焼ガス３０を閉じ込める半径方向内側流路の一部を形
成している一体の半径方向内側プラットホーム又はバン
ド４０とを含んでいる。外側バンド３８は外側ケーシン
グ３４に連結されている。
【００１４】アセンブリ３２は更に、外側ケーシング３
４に連結されている複数の半径方向外側流路パネル４２
と、外側パネル４２の対応するものから半径方向内方に
離間していると共にその直下に位置している複数の半径
方向内側流路パネル４４とを含んでいる。外側パネル４
２及び内側パネル４４の細部を図２〜図４及び図８〜図
１１に示す。図３に示すように、外側パネル４２の各々
は、外側バンド３８の隣接しているもの同士の間に円周
方向に配設されている。そして図４に更に詳細に示すよ
うに、外側パネル４２の各々は、外側バンド３８の隣接
しているものに円周方向にオーバラップしており、外側
パネル４２は外側バンド３８の半径方向上側に配設され
ている。同様に、内側パネル４４の各々は、内側バンド
４０の隣接しているもの同士の間に円周方向に配設され
ており、内側パネル４４の各々は、隣接する内側バンド
４０に円周方向にオーバラップしており、内側パネル４
４は内側バンド４０の半径方向下側に配設されている。
【００１５】両者間の限定された円周方向の移動を許容
しながら、外側パネル４２を外側バンド３８と、又、内
側パネル４４を内側バンド４０と、それぞれのオーバラ
ップ部分にて互いに連結する手段が設けられており、こ
こでは複数の連結ボルト４６と、相補形状のロックナッ
ト４８と、三脚プレート５０と、球形ワッシャ５２とか
ら成っている形態のものとして例示してある。図３及び
図４に示すように、タービン流路アセンブリ３２は、個
別の構成要素をセグメント化リング状に一緒に連結し
て、燃焼ガス３０をＨＰＴ２２からＬＰＴ２４に送るた
めの円周方向に離間した複数の流れダクト５４を画定す
るように（図２を参照）、円周方向に分割したアセンブ
リである。外側バンド３８及び外側パネル４２は燃焼ガ
ス３０の半径方向外側境界を定めており、内側バンド４
０及び内側パネル４４は燃焼ガス３０の半径方向内側境
界を定めている。エアホイル３６は燃焼ガス３０に対す
る半径方向に延在している横方向境界を定めている。
【００１６】図８及び図１０を参照すると、外側パネル
４２及び内側パネル４４の各々は、概して長方形の形状
であって、外側パネル４２に対する第１及び第２の側辺
又はエッジ４２ａ及び４２ｂと、内側パネル４４に対す
る第１及び第２の側辺又はエッジ４４ａ及び４４ｂとを
それぞれ有している。第１及び第２の側辺又はエッジ４
２ａ及び４２ｂは、円周方向に対向してそれぞれ延在し
ており、第１及び第２の側辺又はエッジ４４ａ及び４４
ｂは、円周方向に対向してそれぞれ延在している。外側
パネル４２は又、前端４２ｃと、後端４２ｄとをそれぞ
れ含んでおり、内側パネル４４も同様に、前端４４ｃ
と、後端４４ｄとを含んでいる。外側パネル４２の第１
及び第２のエッジ４２ａ及び４２ｂ、並びに内側パネル
４４の第１及び第２のエッジ４４ａ及び４４ｂの各々
は、溝（スロット）又は孔のない平坦なエッジである
が、連結ボルト４６とのクリアランスを増すために、そ
こに溝又はスキャロップを設けてもよい。
【００１７】図５〜図７に示すように、外側バンド３８
及び内側バンド４０の各々も又、概して長方形の形状で
あって、外側バンド３８に対する第１及び第２の側辺又
はエッジ３８ａ及び３８ｂと、内側バンド４０に対する
第１及び第２の側辺又はエッジ４０ａ及び４０ｂとをそ
れぞれ有している。第１及び第２の側辺又はエッジ３８
ａ及び３８ｂは、円周方向に対向してそれぞれ延在して
おり、第１及び第２の側辺又はエッジ４０ａ及び４０ｂ
は、円周方向に対向してそれぞれ延在している。外側バ
ンド３８は又、前端３８ｃと、後端３８ｄとを含んでお
り、内側バンド４０も同様に、前端４０ｃと、後端４０
ｄとを含んでいる。外側バンド３８の第１及び第２のエ
ッジ３８ａ及び３８ｂ、並びに内側バンド４０の第１及
び第２のエッジ４０ａ及び４０ｂの各々には、例えばろ
う付け等により固着されている複数の連結ボルト４６が
軸線方向に間隔をあけて設けられている。連結ボルト４
６は、外側バンド３８から半径方向外向きに、又、内側
バンド４０から半径方向内向きに延在していることが好
ましい。それぞれのバンド３８及び４０の各エッジ上の
連結ボルト４６の数は、各々の設計に応じて軸線方向の
有効な接合を確保するために必要な数を選択する。
【００１８】図４に示すように、又、図１３に拡大して
示すように、連結ボルト４６の各々は、外側バンド３８
又は内側バンド４０を貫通しており、その頭部はバンド
に適当にろう付けされている。従って、ボルト４６に横
方向荷重が加えられると、ボルトは曲げ状態に置かれ
て、その応力が増加し、このことはボルト４６の有効寿
命を短くすることになる。しかしながら、それにもかか
わらず、ボルト４６はバンドとパネルとを一緒に連結し
て、両者間に有効なシールを形成する必要がある。図３
〜図５、図９及び図１１に示すように、外側バンド３
８、外側パネル４２、内側バンド４０及び内側パネル４
４は、流れダクト５４が半径方向外向きに湾曲している
ため、その円周の周りに、接線方向及び軸線方向両方の
複合した湾曲（複合曲率）をそれぞれ有している。従っ
て、ロックナット４８の平坦な下側は、外側パネル４２
の円弧状外面又は内側パネル４４の円弧状内面上に単純
に支持されることにならない。その結果として生じる制
御されていない接触区域がボルト４６に曲げ荷重を与え
るからである。更に、運転中の熱膨張及び収縮のため、
バンドとパネルとの間に相対的な接線方向移動又は円周
方向差動が生じるので、パネル４２及び４４の直上のロ
ックナット４８に平坦な着座面を用いることができな
い。運転中に両者間に心ずれ（ミスアラインメント）が
起こり、やはりボルト４６に曲げ荷重を与えるからであ
る。しかも、ロックナット４８をパネル４２及び４４上
に直接装着すると、両者間に接線方向の摩擦荷重を引き
起こすことになり、これも、バンドとパネルとが差のあ
る熱膨張及び収縮をする際にボルト４６の曲げを生じ
る。そして、このような摩擦からの摩耗で時間が経つに
つれて連結部が緩くなり、そこを通しての漏れが不当に
増加し、エンジン性能が低下する。
【００１９】曲げ荷重が連結ボルト４６にかかるのを防
止するか若しくは軽減するために、又、摩耗してもバン
ドとパネルとの間の連結部でのシール効率を維持するた
めに、本発明の一実施例によれば、図１３に拡大して示
すような三脚プレート５０を、球形ワッシャ５２と組み
合わせて用いている。図面では、三脚プレート５０を、
例えば外側バンド３８と外側パネル４２との間に形成さ
れている連結部において、組み立て状態にて示してあ
る。三脚プレート５０のみを図１４〜図１６の各図面に
示して、その特徴を一層明確にする。
【００２０】具体的には、三脚プレート５０は、単一部
材の通常の鋳造品とすることが好ましく、球形着座部５
６を有している第１の表面、即ち半径方向上面５０ａを
有している。図示の好適な実施例において着座部５６
は、外向きに凹であると共に球の環状部分を形成してい
る凹みである。三脚プレート５０は又、対向している第
２の表面、即ち半径方向内面５０ｂを含んでおり、内面
５０ｂは、プレート５０の第１の端に一対の横方向に離
間した突起又は（下向きに）隆起したボタン５８を有し
ている。一対のボタン５８は図１５に示すように、高さ
Ｈｂが同じであることが好ましい。プレート５０の内面
５０ｂは又、プレート５０の第２の端、即ち反対端にボ
タン５８から離間した単一の突起又は（下向きに）隆起
した脚部６０を含んでいる。脚部６０は高さＨｆを有し
ている。ボタン５８は、その寸法を脚部６０の寸法より
も小さくし、即ちＨｂ＜Ｈｆとし、図１３に示すよう
に、外側パネル４２の外面に接触させて、パネル４２が
外側バンド３８に対して摺動移動できるようにする。脚
部６０は、以下に説明するように、外側バンド３８上の
位置に適当にロックする。
【００２１】三脚プレート５０は更に、アクセス孔６２
を含んでおり、アクセス孔６２は、プレート５０の中心
を上面５０ａから下面５０ｂまで貫通している。アクセ
ス孔６２は、ボタン５８と脚部６０との間で球形着座部
５６の中心を内面５０ｂまで貫通していることが好まし
く、そこに対応する１つの連結ボルト４６を受け入れ
る。図１４〜図１６に示すように、脚部６０は、概して
二等辺三角形を形成している三脚配置にて、２つのボタ
ン５８の間に等距離に位置決めすることが好ましい。こ
のようにして、２つのボタン５８及び単一の脚部６０に
よって３つの接触点を与えることで、連結されたパネル
及びバンドが湾曲しているにもかかわらず、三脚プレー
ト５０を組み込むことが可能になり、このことは、パネ
ルとバンドとの間の連結部を劣化することなく、又、ボ
ルト４６に有意な曲げ荷重を与えることなく、熱膨張及
び収縮を許容する。図１２及び図１３に示すように、三
脚プレート５０は３つの接触点に単純に乗っているだけ
で、２つのボタン５８は外側パネル４２の外面に乗って
おり、単一の脚部６０は外側バンド３８に乗っており
り、これにより、三脚プレート５０は外側バンド３８と
外側パネル４２とに架橋している。
【００２２】図１２及び図１３に示すように、外側バン
ド３８（内側バンド４０も同じ）には、複数の位置決め
凹み６４が設けられており、三脚プレートの脚部６０の
対応するものをその先端で受け入れ保持して、三脚プレ
ート５０自身の円周方向移動を防止する。三脚プレート
５０の各々は、例えば図１３に示すように、連結ボルト
４６の対応する１つの周りに配設されており、ボタン５
８は外側パネル４２（又は図４に示す内側パネル４４）
上に位置しており、又、脚部６０は対応する外側バンド
３８（又は図４に示す内側バンド４０）上に、対応する
位置決め凹み６４内に位置している。複数の球形ワッシ
ャ５２が設けられている。各ワッシャ５２は、連結ボル
ト４６の対応する１つの周りに配設されていると共に対
応する三脚プレート５０の上方に配設されている中心孔
を有している。図１３に示すように、ワッシャ５２は下
面５２ａを有しており、下面５２ａは、三脚プレート５
０の球形着座部５６と相補形状であり、それと摺動可能
な接触関係で配設されている。図１３に示す実施例で
は、ワッシャの下面５２ａは、外向きに凸で、球形着座
部５６と相補形状であり、両者間に相対的滑り回転移動
を許容する。ワッシャ５２は平坦な上面５２ｂを含んで
おり、上面５２ｂには、ロックナット４８の平坦な下面
が係合している。
【００２３】製造公差のため組み立て部品を完全に心合
わせすることは無理であるので、球形ワッシャ５２を球
形着座部５６内で必要なだけ回転させて、平坦な上面５
２ｂが連結ボルト４６の中心軸線に直角になるようにす
ることができ、こうすれば、ロックナット４８をボルト
４６上で、ボルト４６に曲げ荷重を導入することなく、
純粋な張力状態で締め付けることが可能になる。図１３
は、部品間の製造公差の不一致を吸収するために、ワッ
シャ５２の中心孔とアクセス孔６２とがわずかな心ずれ
（ミスアラインメント）状態にあることを示す。このよ
うな状態でも、部品を簡単に組み立てることができ、２
つのボタン５８及び脚部６０が３つの接触点を与え、相
補形着座部５６に嵌まった球形ワッシャ５２が常に、ロ
ックナット４８の平坦な下面との係合に適当な平坦な上
面５２ｂを与える。好ましくは、脚部６０は円錐形であ
り、その基端での最大直径からその先端での最小直径ま
でテーパされている。これに対応して、凹み６４も円錐
形であり、そのテーパは脚部６０のテーパよりも大き
く、その直径はバンドの外面近くで最大であると共に、
凹み６４の底部で最小であることが好ましい。このよう
にすれば、脚部６０は接触円の周りで凹み６４と全面的
に係合し、脚部６０及び凹み６４の製造公差にかかわり
なく、両者間の相対移動を防止する。
【００２４】更に、アクセス孔６２の直径は、製造公差
を吸収するのに十分な大きさとし、組み立て後に三脚プ
レート５０が連結ボルト４６に接触しないようにする。
そうすれば、ロックナット４８を通常の手段でボルト４
６上で締め付け、三脚プレート５０に予備荷重を与え、
対応する外側バンド３８及びパネル４２、並びに内側バ
ンド４０及びパネル４４を互いに連結し、アセンブリを
完成することができ、しかもボタン５８上での外側パネ
ル４２又は内側パネル４４の滑り移動を許容する。
【００２５】図１３に示すように、外側パネル４２又は
内側パネル４４の各エッジ、例えば外側パネル４２の第
２のエッジ４２ｂは、外側バンド３８又は内側バンド４
０の各エッジ、例えば外側バンド３８の第１のエッジ３
８ａに、所定の距離Ｌだけ円周方向にオーバラップして
いる。連結ボルト４６は、外側及び内側パネルの第１及
び第２のエッジ４２ａ、４２ｂ、４４ａ及び４４ｂに隣
接して配設されていると共に、外側及び内側パネルの第
１及び第２のエッジ４２ａ、４２ｂ、４４ａ及び４４ｂ
から円周方向に、両者間に限定された妨害のない移動を
許容する初期間隔Ｓだけ離間されている。従って、パネ
ルとバンドとの間、例えば図１３に示す外側パネル４２
と外側バンド３８とが相対的に接線方向又は円周方向に
移動すると、ボタン５８に沿って摺動することにより、
ボルト４６に対する円周方向空間Ｓの大きさが増減す
る。このような摺動による摩擦力への反作用は、ボルト
４６の周りの三脚プレート５０自身を介して、及び脚部
６０を介して対応するバンドに、例えば位置決め凹み６
４を介して外側バンド３８に伝えられる。このようにし
て、バンドとパネルとの間の摩擦荷重はボルト４６をバ
イパスし、その曲げを防止する。
【００２６】上述した改良された連結部（ジョイント）
は、運転中の構成要素の摩耗にも耐える。三脚プレート
５０は離間したボタン５８及び脚部６０によって支持さ
れているので、好ましくは、三脚プレート５０の厚さを
比較的薄くして、所定量の可撓性又は弾性を与え、こう
してロックナット４８を締め付けるとき、ボタン５８と
脚部６０との間の三脚プレート５０の中心領域を最初に
ボルト４６の頭部に向けて弾性的に反らせる。この予備
荷重はボタン５８をパネル４２（４４）の接触面に対し
て押し付けて、協働する外側バンド３８（又は内側バン
ド４０）に対してそのエッジにて緊締密封状態の連結部
を与える。運転中に２つのボタン５８で摩耗が生じるに
つれて、三脚プレート５０は対応するパネル４２（４
４）と接触関係に留まり、そして三脚プレート５０の弾
性又はばね作用は、ボタン５８を通してパネルに作用す
る正常な接触荷重を必ず減少させる。摩耗速度は接触荷
重に正比例し、従って、摩耗は接触荷重を最終的に、生
じる摩耗速度が有意でなくなる大きさまで減少させ、こ
の間、オーバラップしているパネルとバンドとの間に有
効なシールを維持する。
【００２７】この連結部の設計は、連結ボルト４６の予
備荷重の大きな変動にも耐える。ボルト４６への過剰な
予備荷重は、ボタン５８の迅速な摩耗と、三脚プレート
５０のクリープとにつながり、これらは共に連結ボルト
４６を介してクランプ荷重を迅速に低減し、従ってボタ
ン５８での摩耗を迅速に低減し、適当なシール状態を維
持しながら、連結アセンブリの有効寿命を効果的に保
つ。この点で、連結部は初期クランプ荷重の変動に対し
て自己調節型である。しかしながら、連結部の寿命のあ
る間、有限な値のクランプ荷重が残り、オーバラップし
ているバンドとパネルとに有効なシールを維持し、（防
止しないと部品を早期に摩耗するおそれのある）過剰な
振動を防止する。
【００２８】ひとたび図４に示すように組み立てたら、
パネル４２及び４４は対応するバンド３８及び４０に対
して円周方向の拘束なしに移動するのを許容されてお
り、運転中の両者間の熱膨張及び収縮差を吸収する。外
側パネル４２及び内側パネル４４に連結されている個別
のエアホイル３６を集合したアセンブリは、円周方向に
分割されたアセンブリを構成しており、この円周方向に
分割されたアセンブリは、半径方向に自由に膨張及び収
縮することを許容されており、外側パネル４２及び内側
パネル４４もエアホイル３６に対して円周方向に自由に
移動するのを許容されており、熱的に誘起される応力を
軽減する。更に、バンド３８及び４０と、対応するパネ
ル４２及び４４との間の連結配置は両者間に有効なシー
ルを与え、この際、通常の直線スプラインシールで遭遇
するような困難はなく、又、ボルト４６の望ましくない
曲げもない。通常のスプラインシールでは保持スロット
を正確に機械加工することと、そこに直線スプラインシ
ール部材を正確に位置決めすることとが必要であるのに
対して、オーバラップしているバンドとパネルとに形成
されているシールは、組み立てた部品に正確な製造公差
を維持することに依存せず、このため、シール効率は通
常のスプラインシールのシール効率よりも著しく高くな
る。
【００２９】更に、軸線方向に離間した複数の連結ボル
ト４６は、比較的軸線方向に長い流路セグメントを相互
間に有効なシールを保ちながら連結する問題への解決策
として有効である。ボルト４６の相互間隔を、隣接する
ボルト４６の間でバンドとパネルとを一緒に有効にクラ
ンプするのに必要なだけ互いに近接させることが好まし
い。そして、流路アセンブリ３２の運転中、クリープに
より誘引された歪みによっては、オーバラップしている
パネルとバンドとの間のシール能力はほとんど劣化され
ない。弾性のある三脚プレート５０がパネルとバンドと
の間に適当なクランプ荷重を保つからである。これは、
スプラインシール部材を収容する相補形状スロット間の
心合わせ（アラインメント）が運転中に歪むようなこと
があると、有効なシールを形成する能力を失う従来のス
プラインシールに対しての、改良点である。
【００３０】好適な実施例では、図４に明示するよう
に、内側及び外側バンドのエッジ３８ａ、３８ｂ、４０
ａ及び４０ｂは、連結ボルト４６を支持するのに十分な
円周方向の広がりを確保するだけの、エアホイル３６に
対して円周方向に延在している比較的小さなオーバハン
グを成している。このため、製造公差と、運転中のクリ
ープによる歪みとは、これらのエッジで比較的小さく、
バンドのエッジとパネルのエッジとの間のアラインメン
トが向上し、その組み立てが向上する。
【００３１】更に、図２に示す例示の流路アセンブリ３
２は、バンドとパネルとの間に有効なシールを形成しな
がら、燃焼ガス３０をＨＰＴ２２からＬＰＴ２４へ半径
方向外向きの傾斜で案内する著しく湾曲した形状を有し
ている。図５、図９及び図１１に詳しく示すように、外
側パネル４２及び内側パネル４４、並びに対応するバン
ド３８及び４０の少なくとも１つを軸線方向横断面にお
いて図示のように湾曲、又は非線形とすることができ、
そのようにしても連結ボルト４６、三脚プレート５０、
ワッシャ５２及びロックナット４８は依然として、対応
するパネル及びバンドを互いに連結し、両者間にアライ
ンメントとシールとを維持するのに有効である。この実
施例において、外側バンド３８及び外側パネル４２は、
離間したボルト４６の軸線方向広がりに沿って概してま
っすぐであり、一方、内側バンド４０及び内側パネル４
４は、ボルト４６の軸線方向広がりに沿って軸線方向横
断面において湾曲している。こうして得られる流路は、
空気力学的理由から必要とされ、従来のスプラインシー
ルを用いると、アセンブリを設計する困難さ及び複雑さ
が増大し、直径及び軸線方向範囲の大きな用途に適当な
寸法のスプラインシールに合致した漏れ速度となる。し
かしながら、本発明に従ってバンドとパネルとを互いに
連結することにより、湾曲した内側バンド４０及び内側
パネル４４でさえ、その軸線方向広がり全体にわたって
両者間に良好なシールを維持することができる。
【００３２】再び図２を参照すると、タービン流路アセ
ンブリ３２は、ＨＰＴ２２とＬＰＴ２４との間に配設さ
れている移行ダクトの形態に例示されており、これは更
に、通常のタービン中心フレーム６６を含んでいる。タ
ービンフレーム６６は通常通りに、半径方向に延在して
いる複数の支柱６８を含んでいる。エアホイル３６は中
空であり、更に図６及び図７に示すように対応する開口
が外側バンド３８及び内側バンド４０にあいている。支
柱６８の各々は、エアホイル３６の対応するものを半径
方向に貫通しており、その半径方向外端で通常の手段に
よって外側ケーシング３４に連結されている。支柱６８
の半径方向内端は、通常の手段によって通常の環状ハブ
７０に連結されている。エアホイル３６は、支柱６８を
高熱の燃焼ガス３０から保護するフェアリングとして作
用する。圧縮空気２８の一部を通常の手段によってエア
ホイル３６の各々に案内して、各エアホイルを効果的に
冷却することがよい。
【００３３】図２に示すように、ＨＰＴ２２は、エアホ
イル３６の上流に配設された最終段タービンブレード列
２２ａを含んでおり、そして周知の通りに、円周方向に
分割された通常の環状シュラウド７２がブレード列２２
ａの半径方向外側に配設されており、両者間に適当な隙
間を維持している。外側バンド３８及びパネル４２は外
側ケーシング３４に、好ましくはシュラウド７２と半径
方向心合わせ関係で連結されており、燃焼ガス３０用の
半径方向に心合わせされた半径方向外側流路を構成して
いる。同様に、外側バンド３８及びパネル４２は、ＬＰ
Ｔ２４を囲んでいる通常のシュラウドとも半径方向に心
合わせされている。内側バンド４０及びパネル４４は、
ＨＰＴ２２の最終段ブレード列２２ａのブレード及びＬ
ＰＴ２４の第１段のブレードの基部で、通常の内側プラ
ットホームと半径方向に心合わせされている。
【００３４】エンジン１０の運転中、外側ケーシング３
４は、内部に流れる高熱の燃焼ガス３０と直接接触する
シュラウド７２、外側パネル４２及び内側パネル４４の
温度よりも相対的に低い温度に維持される。シュラウド
７２は通常通りに円周方向に分割されているので、シュ
ラウド７２に熱的に誘引される歪み及び応力は低減さ
れ、シュラウド７２は外側ケーシング３４の半径方向移
動と共に半径方向に膨張することを許容されている。ブ
レード列２２ａの下流に配設された通常の完全に環状の
非分割移行ダクトは通常、熱変形及び半径方向膨張を受
け、これは、外側流路の上流端とシュラウド７２の下流
端との半径方向心ずれ（ミスアラインメント）につなが
り、これが原因で燃焼ガス３０の空気力学的損失が生じ
る。しかしながら、本発明のタービン流路アセンブリ３
２は、円周方向に分割されており、このような分割は、
完全に環状の連続リングと比較して、外側バンド３８及
びパネル４２が円周方向の拘束なしに膨張及び収縮する
のを許容し、又、外側バンド３８及びパネル４２も同様
に、それらが取り付けられている外側ケーシング３４と
共に動く。このようにして、シュラウド７２と、外側バ
ンド３８及びパネル４２の前端３８ｃ及び４２ｃとの間
の半径方向心合わせ（アラインメント）が一層正確に維
持される。
【００３５】図５、図６、図８及び図９に示すように、
外側バンド３８及びパネル４２の各々には、その前端３
８ｃ及び４２ｃから半径方向外向きにそれぞれ延在して
いる概してＬ字形の前方フック３８ｅ及び４２ｅが設け
られている。前方フック３８ｅ及び４２ｅは、例えば図
２に示すように、外側ケーシング３４の半径方向内側フ
ランジに通常の手段で固着されている。フック３８ｅ及
び４２ｅは、シュラウド７２のような通常のシュラウド
において用いられているフックと同様であり、外側バン
ド３８及びパネル４２の前端３８ｃ及び４２ｃを外側ケ
ーシング３４に支持するためのものである。外側バンド
３８及びパネル４２の後端３８ｄ及び４２ｄには、そこ
から半径方向外向きに延在している円周方向に離間した
複数の取り付けボルト７４が設けられている。図２に示
すように、これらの取り付けボルト７４を用いて、後端
３８ｄ及び４２ｄを外側ケーシング３４から半径方向内
向きに延在している後部取り付けブラケット７６に固着
している。フック３８ｅ及び４２ｅ、並びに取り付けボ
ルト７４及びそのナットによって、外側バンド３８及び
パネル４２を外側ケーシング３４に固着している。一
方、エアホイル３６、内側バンド４０及びパネル４４も
外側ケーシング３４から支持され、吊り下げられてい
る。所望に応じて、後部取り付けブラケット７６の取り
付けボルト７４を挿通させる孔の寸法を必要よりも大き
くして、外側バンド３８及びパネル４２が拘束なしに軸
線方向に膨張及び収縮できるようにする。
【００３６】以上、タービン流路アセンブリ３２を、Ｈ
ＰＴ２２とＬＰＴ２４との間の移行ダクトの例に関して
説明したが、タービン流路アセンブリは、燃焼ガス３０
をタービンブレード列段、例えばブレード列２２ａに送
るタービンノズルにも適用することができる。本発明の
タービン流路アセンブリ３２は、この例示の実施例で
は、直径が比較的大きく、軸線方向長さが比較的長い流
路セグメントの適切な装着、密封（シール）及び心合わ
せ（アラインメント）を行う。バンド３８及び４０を含
んでいるエアホイル３６は、別々の部品で、外側パネル
４２及び内側パネル４４とは独立であることが好まし
い。
【００３７】従って、個別のエアホイル３６、並びにパ
ネル４２及び４４は、それぞれの特定形状に応じた適当
な方法で、別々に製造するのがよい。例えば、パネル４
２及び４４には通常の遠心鋳造を用いることができ、通
常の旋盤旋削作業により、それぞれの設計用途に必要な
形状を与える。そして、一体のバンド３８及び４０を含
んでいるエアホイル３６は、通常の鋳造法を用いて、別
々に製造することができる。図６、図７、図８及び図１
０に示すように、バンド３８及び４０、並びにパネル４
２及び４４の裏側に構造用リブを一体的に形成して、軽
量で強度をとることが好ましく、一方、反対側の流れ側
は平滑にする。図３に仮想線で示すように、所望に応じ
て、追加の補強用リブ７８をパネル４２及び４４に適当
に連結して、強度を更に増加させるのもよい。
【００３８】上述したように、外側パネル４２及び内側
パネル４４を外側バンド３８及び内側バンド４０に適当
に機械的に取り付けて、初期の組み立て時にも、その後
の運転時にも、両者間に適切な心合わせ関係（アライン
メント）を保つ。エアホイル３６に対するバンド３８及
び４０のオーバハング距離を短くして、製造時の寸法安
定性を最大にする。こうして得られるバンドとパネルと
の相互クランプによって、圧縮空気２８が外側バンド３
８とパネル４２との間から流れダクト５４に流入するの
を防止するのに有効なシールを達成すると共に、燃焼ガ
ス３０を流れダクト５４内に密封する。
【００３９】以上、本発明の好適な実施例とみなされる
ものを説明したが、上述した教示内容から当業者には本
発明の他の変更例が明らかであり、このような変更例も
すべて本発明の要旨の範囲内に包含される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるタービン流路アセンブ
リを含んでいるターボファン・ガスタービンエンジンを
示す軸線方向部分断面図である。
【図２】図１に示すタービン流路アセンブリの拡大軸線
方向部分断面図である。
【図３】図２の３−３線方向に見たタービン流路アセン
ブリの半径方向断面図である。
【図４】図３に示すエアホイルの１つを拡大して示す半
径方向断面図である。
【図５】流路アセンブリから取り外した図２に示すエア
ホイルの１つの軸線方向側面図である。
【図６】図５の６−６線方向に見たエアホイルの外側バ
ンドの頂面図である。
【図７】図５の７−７線方向に見たエアホイルの内側バ
ンドの底面図である。
【図８】流路アセンブリから取り外した図３に示す外側
流路パネルの１つを図３の８−８線方向に見た頂面図で
ある。
【図９】図８の９−９線方向に見た外側パネルの側面図
である。
【図１０】流路アセンブリから取り外した図３に示す内
側流路パネルの１つを図３の１０−１０線方向に見た底
面図である。
【図１１】図１０の１１−１１線方向に見た内側パネル
の側面図である。
【図１２】組み立て前に、軸線方向に互いに心合わせさ
れた隣接している外側バンド及びパネルの頂面図であ
る。
【図１３】図４に示す隣接している外側バンド及びパネ
ルの連結部の１つの部分的拡大断面図である。
【図１４】図４に示す外側及び内側バンドと外側及び内
側パネルとの間の連結部に用いられている三脚プレート
の１つの拡大頂面図である。
【図１５】図１４の１５−１５線方向に見た三脚プレー
トの側面図である。
【図１６】図１４の１６−１６線方向に見た三脚プレー
トの正面図である。
【符号の説明】
１０ ガスタービンエンジン ３２ タービン流路アセンブリ ３４ 外側ケーシング ３６ エアホイル ３８ 外側バンド ４０ 内側バンド ４２ 外側パネル ４４ 内側パネル ４６ ボルト ４８ ロックナット ５０ 三脚プレート ５２ 球形ワッシャ ５６ 球形着座部 ５８ ボタン ６０ 脚部 ６２ アクセス孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル・レイ・ヘッセルブロック アメリカ合衆国、オハイオ州、ハミルト ン、コロンブス・ドライブ・ウエスト、 2456番 (56)参考文献 実開 昭59−22318（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−218824（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭59−29137（ＪＰ，Ｙ２) 欧州特許出願公開541147（ＥＰ，Ａ １) 欧州特許出願公開427030（ＥＰ，Ａ １) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F02C 7/20 F16B 43/02

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ガスタービン流路アセンブリに設けられ
    たバンド（３８）と、該バンドにオーバラップしている
    パネル（４２）とをボルト（４６）及びナット（４８）
    により互いに連結する際に用いる三脚プレート（５０）
    であって、 凹形の球形着座部（５６）を内部に有している上面（５
    ０ａ）と、 前記プレートの第１の端において横方向に離間している
    一対の隆起ボタン（５８）であって、前記パネルに接触
    して該パネル上を摺動可能なように構成されている一対
    の隆起ボタン（５８）と、前記プレートの反対側の第２
    の端において前記ボタンから離間している隆起脚部（６
    ０）であって、該脚部を前記バンド上の位置に係止させ
    ると共に前記パネルを前記バンドに対して摺動可能にす
    るために該バンドの凹み部に静止するように構成されて
    いる隆起脚部（６０）とを有しており、前記上面と対向
    している内面（５０ｂ）と、 前記ボタンと前記脚部との間で、前記球形着座部から前
    記内面まで前記プレートを貫通しており、前記ボルトを
    受け入れるアクセス孔（６２）とを備えた三脚プレート
    （５０）。
  2. 【請求項２】 前記ボタンは、前記脚部が前記バンドに
    接触したときに該バンドにオーバラップしている前記パ
    ネルに接触するように前記脚部よりも短い請求項１に記
    載の三脚プレート。
  3. 【請求項３】 平坦な上面（５２ｂ）と、凸形の球形下
    面（５２ａ）であって、前記三脚プレートの凹形の球形
    着座部と摺動可能に接触して設けられるように該球形着
    座部と相補関係にある球形下面（５２ａ）とを有してい
    る球形ワッシャ（５２）と組み合わされている請求項１
    に記載の三脚プレート。
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