JP3130739B2 - ガスタービンエンジンのステータベーン - Google Patents
ガスタービンエンジンのステータベーンInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D9/00—Stators
- F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
- F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
- F01D9/042—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector fixing blades to stators
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49316—Impeller making
- Y10T29/4932—Turbomachine making
- Y10T29/49321—Assembling individual fluid flow interacting members, e.g., blades, vanes, buckets, on rotary support member
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
【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、そのタービンノズルに関す
る。
ンエンジンに関し、特に、そのタービンノズルに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンエンジンでは、燃焼器から
排出された高温の燃焼ガスが下流へ高圧（ＨＰ）静止
（又はステータ）タービンノズルに送られ、このノズル
は、燃焼ガスの流れを高圧タービン（ＨＰＴ）のロータ
ブレードの間に案内している。ＨＰＴのロータブレード
は、燃焼ガスからエネルギを抽出する。ＨＰＴには、第
１段ロータブレードの下流に第２段ロータブレードを有
しているものがあり、両者間に設けられている追加の第
２段タービンノズルが、燃焼ガスを第１段ロータブレー
ドから第２段ロータブレードに案内する。
排出された高温の燃焼ガスが下流へ高圧（ＨＰ）静止
（又はステータ）タービンノズルに送られ、このノズル
は、燃焼ガスの流れを高圧タービン（ＨＰＴ）のロータ
ブレードの間に案内している。ＨＰＴのロータブレード
は、燃焼ガスからエネルギを抽出する。ＨＰＴには、第
１段ロータブレードの下流に第２段ロータブレードを有
しているものがあり、両者間に設けられている追加の第
２段タービンノズルが、燃焼ガスを第１段ロータブレー
ドから第２段ロータブレードに案内する。
【０００３】ＨＰ第１段タービンノズル及び第２段ター
ビンノズルの各々は、円周方向に離間した複数のステー
タベーン又はエアホイルを含んでおり、これら複数のス
テータベーン又はエアホイルは、それらの半径方向外端
及び内端で環状の外側及び内側バンドに連結されてい
る。ノズルは円弧状のセグメントとして分割して作製さ
れていることが典型的であり、円弧状の外側及び内側バ
ンド・セグメントの各々は、１つのセグメント当たり１
つ以上のベーンを有している。これらのセグメントは、
通常の手段で互いに連結されており、全部合わせて完全
な３６０°のタービンノズルを形成している。
ビンノズルの各々は、円周方向に離間した複数のステー
タベーン又はエアホイルを含んでおり、これら複数のス
テータベーン又はエアホイルは、それらの半径方向外端
及び内端で環状の外側及び内側バンドに連結されてい
る。ノズルは円弧状のセグメントとして分割して作製さ
れていることが典型的であり、円弧状の外側及び内側バ
ンド・セグメントの各々は、１つのセグメント当たり１
つ以上のベーンを有している。これらのセグメントは、
通常の手段で互いに連結されており、全部合わせて完全
な３６０°のタービンノズルを形成している。
【０００４】ＨＰ第１段ノズルは典型的には、その外側
及び内側バンドの両方の所でエンジンに支持されてお
り、ベーンの間を通過する燃焼ガスからの圧力の力を含
んでいるノズルへの荷重を吸収する。しかしながら、第
２段ノズルでは、通常の環状シール部材が第１及び第２
のロータ段の間に配設されており、しかもこれが内側バ
ンドの静止支持を妨げているので、第２段ノズルはその
外側バンドによってのみ支持されている。従って、第２
段ノズルのベーンは外側バンド・支持部から片持ち支持
されており、このため、ベーンの間に流れる燃焼ガスに
よる曲げモーメントが生成する。このような曲げモーメ
ントを、外側バンドによって適当に対抗するか又は吸収
しなければならない。
及び内側バンドの両方の所でエンジンに支持されてお
り、ベーンの間を通過する燃焼ガスからの圧力の力を含
んでいるノズルへの荷重を吸収する。しかしながら、第
２段ノズルでは、通常の環状シール部材が第１及び第２
のロータ段の間に配設されており、しかもこれが内側バ
ンドの静止支持を妨げているので、第２段ノズルはその
外側バンドによってのみ支持されている。従って、第２
段ノズルのベーンは外側バンド・支持部から片持ち支持
されており、このため、ベーンの間に流れる燃焼ガスに
よる曲げモーメントが生成する。このような曲げモーメ
ントを、外側バンドによって適当に対抗するか又は吸収
しなければならない。
【０００５】ＨＰ第１段ノズルはその外側及び内側バン
ドの両方の所で支持されているので、第１段ノズルは、
ベーンをその外端及び内端で外側及び内側バンドにそれ
ぞれろう付けすることにより、比較的簡単に製造するこ
とができる。しかしながら、ろう付け接合部は剪断強さ
が良好であるが、曲げ強さが適切でない。ＨＰノズルは
その外側及び内側バンドで支持されているので、燃焼ガ
スからの曲げモーメントはさほど大きくないが、第２段
ノズルは外側バンドでのみ支持されており、内側バンド
は支持されていないので、第２段ノズルにおける曲げモ
ーメントはかなり大きい。
ドの両方の所で支持されているので、第１段ノズルは、
ベーンをその外端及び内端で外側及び内側バンドにそれ
ぞれろう付けすることにより、比較的簡単に製造するこ
とができる。しかしながら、ろう付け接合部は剪断強さ
が良好であるが、曲げ強さが適切でない。ＨＰノズルは
その外側及び内側バンドで支持されているので、燃焼ガ
スからの曲げモーメントはさほど大きくないが、第２段
ノズルは外側バンドでのみ支持されており、内側バンド
は支持されていないので、第２段ノズルにおける曲げモ
ーメントはかなり大きい。
【０００６】従って、外側及び内側バンドの両方で支持
できない場合には、ろう付けタービンノズルを使用しな
いのが普通であり、このため、これに代わる、たいてい
はもっと複雑で、高価な設計が必要となる。例えば、ベ
ーンを群（グループ）ごとにその外側及び内側バンドに
一体に鋳造して、ベーンとバンドとの間のろう付けを必
要としない一体のノズル・セグメントを形成することが
できる。又は、単一のベーンを外側及び内側バンド・セ
グメントに一体に鋳造して、両者間のろう付けを回避
し、バンド・セグメント自身は、相互間の円周方向継ぎ
目で互いにろう付けする。しかしながら、このような製
造方法は、改良されたガスタービンエンジンの第２段タ
ービンノズルに用いるのに望ましい通常の高強度単結晶
ベーンには適当でない。
できない場合には、ろう付けタービンノズルを使用しな
いのが普通であり、このため、これに代わる、たいてい
はもっと複雑で、高価な設計が必要となる。例えば、ベ
ーンを群（グループ）ごとにその外側及び内側バンドに
一体に鋳造して、ベーンとバンドとの間のろう付けを必
要としない一体のノズル・セグメントを形成することが
できる。又は、単一のベーンを外側及び内側バンド・セ
グメントに一体に鋳造して、両者間のろう付けを回避
し、バンド・セグメント自身は、相互間の円周方向継ぎ
目で互いにろう付けする。しかしながら、このような製
造方法は、改良されたガスタービンエンジンの第２段タ
ービンノズルに用いるのに望ましい通常の高強度単結晶
ベーンには適当でない。
【０００７】従って、ノズルを外側バンドによってのみ
支持する段用の簡単で安価なろう付けタービンノズルで
あって、単結晶ベーンを使用可能なろう付けタービンノ
ズルが望まれている。
支持する段用の簡単で安価なろう付けタービンノズルで
あって、単結晶ベーンを使用可能なろう付けタービンノ
ズルが望まれている。
【０００８】
【発明の概要】本発明に係るガスタービンエンジンのス
テータベーンは、その一端の外面に前縁と後縁との間に
横方向に延在している溝を含んでおり、その溝にろう材
を受け入れている。ベーンは、エアホイルの溝と同一直
線状に延在している相補形状の溝を有している円弧状の
バンドに接合されており、両溝の間に拡大クレビス（割
れ目）を画定している。クレビスはろう材を受け入れ
て、そこに補強ピンを形成している。
テータベーンは、その一端の外面に前縁と後縁との間に
横方向に延在している溝を含んでおり、その溝にろう材
を受け入れている。ベーンは、エアホイルの溝と同一直
線状に延在している相補形状の溝を有している円弧状の
バンドに接合されており、両溝の間に拡大クレビス（割
れ目）を画定している。クレビスはろう材を受け入れ
て、そこに補強ピンを形成している。
【０００９】以下に、本発明の構成をその目的及び効果
と共に一層明瞭にするために、図面に示す好適な実施例
について説明する。
と共に一層明瞭にするために、図面に示す好適な実施例
について説明する。
【００１０】
【実施例】図１に、航空機ガスタービンエンジン１０の
主要部分を示す。エンジン１０は、長さ方向又は軸線方
向中心軸線の周りに直流関係にて、通常の軸流高圧圧縮
機（ＨＰＣ）１２と、燃焼器１４と、高圧（ＨＰ）ター
ビンノズル１６（第１段）と、高圧タービン（ＨＰＴ）
第１段ロータ１８と、ＨＰＴ第１段ロータ１８の下流に
配設されているＨＰＴ第２段ロータ２０とを有してい
る。運転中、ＨＰＣ１２は圧縮空気２２を燃焼器１４に
供給し、圧縮空気２２は燃焼器１４で通常通りに燃料と
混合され、点火されて、高温の燃焼ガス２４が発生す
る。燃焼ガス２４は又、ＨＰノズル１６そして第１段ロ
ータ１８のロータブレードを通過し、これらのロータブ
レードは燃焼ガス２４から、ＨＰＣ１２を駆動するため
のエネルギを抽出する。燃焼ガス２４は又、第２段ロー
タ２０のロータブレードの間にも流れ、これらのロータ
ブレードは燃焼ガス２４から、更にエネルギを抽出す
る。
主要部分を示す。エンジン１０は、長さ方向又は軸線方
向中心軸線の周りに直流関係にて、通常の軸流高圧圧縮
機（ＨＰＣ）１２と、燃焼器１４と、高圧（ＨＰ）ター
ビンノズル１６（第１段）と、高圧タービン（ＨＰＴ）
第１段ロータ１８と、ＨＰＴ第１段ロータ１８の下流に
配設されているＨＰＴ第２段ロータ２０とを有してい
る。運転中、ＨＰＣ１２は圧縮空気２２を燃焼器１４に
供給し、圧縮空気２２は燃焼器１４で通常通りに燃料と
混合され、点火されて、高温の燃焼ガス２４が発生す
る。燃焼ガス２４は又、ＨＰノズル１６そして第１段ロ
ータ１８のロータブレードを通過し、これらのロータブ
レードは燃焼ガス２４から、ＨＰＣ１２を駆動するため
のエネルギを抽出する。燃焼ガス２４は又、第２段ロー
タ２０のロータブレードの間にも流れ、これらのロータ
ブレードは燃焼ガス２４から、更にエネルギを抽出す
る。
【００１１】ＨＰノズル１６は通常通りの構成であると
共に、円周方向に離間した複数のベーンを含んでおり、
複数のベーンは、通常の環状外側ケーシング２６及び環
状内側支持部２８によって別々に支持されている外側バ
ンドと内側バンドとの間に接合されている。本発明の一
実施例によれば、第２段静止又はステータＨＰＴタービ
ンノズル３０が第１段ロータ１８と第２段ロータ２０と
の間に配設されている。通常の環状ロータシール部材３
２が、ノズル３０の半径方向下方に、且つ軸線方向に第
１段ロータ１８と第２段ロータ２０との間に配設されて
いるので、ノズル３０は、外側ケーシング２６によって
のみ支持されている。
共に、円周方向に離間した複数のベーンを含んでおり、
複数のベーンは、通常の環状外側ケーシング２６及び環
状内側支持部２８によって別々に支持されている外側バ
ンドと内側バンドとの間に接合されている。本発明の一
実施例によれば、第２段静止又はステータＨＰＴタービ
ンノズル３０が第１段ロータ１８と第２段ロータ２０と
の間に配設されている。通常の環状ロータシール部材３
２が、ノズル３０の半径方向下方に、且つ軸線方向に第
１段ロータ１８と第２段ロータ２０との間に配設されて
いるので、ノズル３０は、外側ケーシング２６によって
のみ支持されている。
【００１２】具体的には、ノズル３０は図１〜図３に示
すように、円周方向に離間した複数のステータベーン３
４を含んでいる。これらのステータベーン３４は、半径
方向外側又は第１のバンド３６と、半径方向内側又は第
２のバンド３８とに連結されている。図２及び図３に示
すように、ノズル３０は、円周方向に離間した複数の円
弧状ノズル・セグメント３０ａを通常の手段で連結した
構成であることが好ましく、ノズル・セグメント３０ａ
は本発明に従って、例えば外側バンド３６及び内側バン
ド３８の対応する円弧状部分に固着されている２つのベ
ーン３４を各セグメントごとに有している。各セグメン
ト３０ａ当たり２つのベーン３４を図示したが、所望に
応じて、各セグメント３０ａごとに１つのベーン又は３
つ以上のベーンを用いてもよい。
すように、円周方向に離間した複数のステータベーン３
４を含んでいる。これらのステータベーン３４は、半径
方向外側又は第１のバンド３６と、半径方向内側又は第
２のバンド３８とに連結されている。図２及び図３に示
すように、ノズル３０は、円周方向に離間した複数の円
弧状ノズル・セグメント３０ａを通常の手段で連結した
構成であることが好ましく、ノズル・セグメント３０ａ
は本発明に従って、例えば外側バンド３６及び内側バン
ド３８の対応する円弧状部分に固着されている２つのベ
ーン３４を各セグメントごとに有している。各セグメン
ト３０ａ当たり２つのベーン３４を図示したが、所望に
応じて、各セグメント３０ａごとに１つのベーン又は３
つ以上のベーンを用いてもよい。
【００１３】図２に示すように、各ステータベーン３４
は、外面４０を有している中空なエアホイルの形態を成
しており、外面４０は、半径方向に延在している前縁４
２と半径方向に延在している後縁４４との間に横方向に
延びている。前縁４２及び後縁４４は、ベーン３４に対
して半径方向又は長さ方向に、第１の端又は半径方向外
端４６とその反対側の第２の端又は半径方向内端４８と
の間に延在している。ベーン３４の全体的な形状は通常
通りであり、ベーン３４の外面４０は、外側に凸な側面
と、反対向きの外側に凹な側面とを画定しており、これ
らの側面は、横方向又は軸線方向に前縁４２と後縁４４
との間に延在している。
は、外面４０を有している中空なエアホイルの形態を成
しており、外面４０は、半径方向に延在している前縁４
２と半径方向に延在している後縁４４との間に横方向に
延びている。前縁４２及び後縁４４は、ベーン３４に対
して半径方向又は長さ方向に、第１の端又は半径方向外
端４６とその反対側の第２の端又は半径方向内端４８と
の間に延在している。ベーン３４の全体的な形状は通常
通りであり、ベーン３４の外面４０は、外側に凸な側面
と、反対向きの外側に凹な側面とを画定しており、これ
らの側面は、横方向又は軸線方向に前縁４２と後縁４４
との間に延在している。
【００１４】外側バンド３６は、半径方向に延在してい
る内面５２によって画定されている１つ以上の第１の支
持開口５０を含んでおり、第１の支持開口５０は、ベー
ン３４の第１の端４６の所でベーン３４と相補形状を成
しており、そこに第１の端４６を受け入れている。同様
に、内側バンド３８は、半径方向に延在している内面５
６によって画定されている１つ以上の第２の支持開口５
４を含んでおり、第２の支持開口５４は、ベーン３４の
第２の端４８の所でベーン３４と相補形状を成してお
り、そこに第２の端４８を受け入れている。
る内面５２によって画定されている１つ以上の第１の支
持開口５０を含んでおり、第１の支持開口５０は、ベー
ン３４の第１の端４６の所でベーン３４と相補形状を成
しており、そこに第１の端４６を受け入れている。同様
に、内側バンド３８は、半径方向に延在している内面５
６によって画定されている１つ以上の第２の支持開口５
４を含んでおり、第２の支持開口５４は、ベーン３４の
第２の端４８の所でベーン３４と相補形状を成してお
り、そこに第２の端４８を受け入れている。
【００１５】本発明の一実施例によれば、ベーンの外面
４０は第１の端４６に隣接して、少なくとも１つのＵ形
状溝又はスロット５８を含んでいる。溝５８は、前縁４
２と後縁４４との間を横方向に少なくとも部分的に延在
している。図２に示す好適な実施例では、溝５８は、前
縁４２と後縁４４との間の両側面に沿ってベーン３４の
周りを完全に一周して延びている。同様に、支持開口の
内面５２は、少なくとも１つのＵ形状溝又はスロット６
０を含んでいる。溝６０は組み立て時に、対応するエア
ホイルの溝５８と同一直線に沿って延在すると共に対向
するように配設されている。好適な実施例では、バンド
の溝６０も同様に、支持開口５０の内面５２の周りを完
全に一周して延びている。図２に示すように、各々のベ
ーン３４は、その第１の端４６を外側バンド３６の対応
する支持開口５０に挿入し、第２の端４８を内側バンド
３８の対応する支持開口５４に挿入して、図３に示す４
部材アセンブリを形成している。
４０は第１の端４６に隣接して、少なくとも１つのＵ形
状溝又はスロット５８を含んでいる。溝５８は、前縁４
２と後縁４４との間を横方向に少なくとも部分的に延在
している。図２に示す好適な実施例では、溝５８は、前
縁４２と後縁４４との間の両側面に沿ってベーン３４の
周りを完全に一周して延びている。同様に、支持開口の
内面５２は、少なくとも１つのＵ形状溝又はスロット６
０を含んでいる。溝６０は組み立て時に、対応するエア
ホイルの溝５８と同一直線に沿って延在すると共に対向
するように配設されている。好適な実施例では、バンド
の溝６０も同様に、支持開口５０の内面５２の周りを完
全に一周して延びている。図２に示すように、各々のベ
ーン３４は、その第１の端４６を外側バンド３６の対応
する支持開口５０に挿入し、第２の端４８を内側バンド
３８の対応する支持開口５４に挿入して、図３に示す４
部材アセンブリを形成している。
【００１６】ベーン３４は通常の手段で外側バンド３６
及び内側バンド３８に固着されているので、外側バンド
３６及び内側バンド３８の両方に普通のろう材６２を用
いて、両者を通常通りにろう付けすることができる。ろ
う材６２を適当に溶融させ、ベーン３４の外端４６（又
は内端４８）と、対応する第１の支持開口５０（又は第
２の支持開口５４）との間に毛細管作用によって広げ
て、凝固させると、ろう材６２がベーン３４を外側バン
ド３６及び内側バンド３８に剛固に接合して、ノズル・
セグメント３０ａを形成する。
及び内側バンド３８に固着されているので、外側バンド
３６及び内側バンド３８の両方に普通のろう材６２を用
いて、両者を通常通りにろう付けすることができる。ろ
う材６２を適当に溶融させ、ベーン３４の外端４６（又
は内端４８）と、対応する第１の支持開口５０（又は第
２の支持開口５４）との間に毛細管作用によって広げ
て、凝固させると、ろう材６２がベーン３４を外側バン
ド３６及び内側バンド３８に剛固に接合して、ノズル・
セグメント３０ａを形成する。
【００１７】図４に具体的に示すように、ベーンの第１
の端４６は、支持開口の内面５２から通常通りに離れて
おり、第１の端４６と内面５２との間にギャップ６４を
画定している。ギャップ６４はろう材６２を受け入れる
ための所定の厚さＧを有しており、ろう材６２は、ろう
付け後に凝固するとギャップ６４を充填し、ベーンの第
１の端４６を第１の支持開口５０の内面５２に互いに結
合している。図２及び図４に示すように、バンドの溝６
０は、対応するエアホイルの溝５８と同一直線に沿って
延在していると共に対応するエアホイルの溝５８に向か
い合っており、図４に示すように、ろう材６２を受け入
れるための拡大隙間クレビス（割れ目）６６をバンドの
溝６０と、対応するエアホイルの溝５８との間に画定し
ている。図４では、ろう材６２は、ろう付け作業後に凝
固した状態にあり、ベーンの第１の端４６を外側バンド
３６の支持開口５０に結合していると共に、クレビス６
６を充填して、そこに拡大補強ピン６２ａを形成してい
る。図４に示す実施例では、エアホイルの溝５８及びバ
ンドの溝６０は横断面において概して半円形であるの
で、クレビス６６は横断面において概して円形であり、
対応するピン６２ａも横断面において実質的に円形であ
る。
の端４６は、支持開口の内面５２から通常通りに離れて
おり、第１の端４６と内面５２との間にギャップ６４を
画定している。ギャップ６４はろう材６２を受け入れる
ための所定の厚さＧを有しており、ろう材６２は、ろう
付け後に凝固するとギャップ６４を充填し、ベーンの第
１の端４６を第１の支持開口５０の内面５２に互いに結
合している。図２及び図４に示すように、バンドの溝６
０は、対応するエアホイルの溝５８と同一直線に沿って
延在していると共に対応するエアホイルの溝５８に向か
い合っており、図４に示すように、ろう材６２を受け入
れるための拡大隙間クレビス（割れ目）６６をバンドの
溝６０と、対応するエアホイルの溝５８との間に画定し
ている。図４では、ろう材６２は、ろう付け作業後に凝
固した状態にあり、ベーンの第１の端４６を外側バンド
３６の支持開口５０に結合していると共に、クレビス６
６を充填して、そこに拡大補強ピン６２ａを形成してい
る。図４に示す実施例では、エアホイルの溝５８及びバ
ンドの溝６０は横断面において概して半円形であるの
で、クレビス６６は横断面において概して円形であり、
対応するピン６２ａも横断面において実質的に円形であ
る。
【００１８】図４に示す実施例では、複数のエアホイル
の溝５８と、複数のバンドの溝６０が設けられていると
共に、半径方向に離間しており、即ちベーン軸線に対し
て長さ方向に離間しており、複数対の溝が、そこに対応
するピン６２ａを形成している複数のクレビス６６を画
定している。又は、ベーンの外端４６と外側バンド３６
との間のろう付け接合部を適当に補強することができれ
ば、所望に応じて、クレビス６６及びピン６２ａをそれ
ぞれ１つとしてもよいし、若しくはそれぞれ３つ以上の
クレビス６６及びピン６２ａを形成してもよい。
の溝５８と、複数のバンドの溝６０が設けられていると
共に、半径方向に離間しており、即ちベーン軸線に対し
て長さ方向に離間しており、複数対の溝が、そこに対応
するピン６２ａを形成している複数のクレビス６６を画
定している。又は、ベーンの外端４６と外側バンド３６
との間のろう付け接合部を適当に補強することができれ
ば、所望に応じて、クレビス６６及びピン６２ａをそれ
ぞれ１つとしてもよいし、若しくはそれぞれ３つ以上の
クレビス６６及びピン６２ａを形成してもよい。
【００１９】このようにして、ベーンの外端４６はろう
材６２によって、第１の支持開口５０を介して外側バン
ド３６にその全周に沿って固着されている。ろう材６２
はそれぞれのクレビス６６内に拡大ピン６２ａを形成し
ており、ピン６２もこの実施例では、ベーンの外端４６
の周りを完全に一周している。従って、ろう材６２は、
ベーンの第１の端４６の外面４０及び第１の支持開口５
０の内面５２に密着しており、通常通り剪断に強いろう
付け接合を形成している。補強ピン６２ａは、ろう付け
接合部の強度を補強し、図１に示すように、ノズル３０
が外側バンド３６で片持ち支持されていることに伴う曲
げモーメントＭを吸収する。
材６２によって、第１の支持開口５０を介して外側バン
ド３６にその全周に沿って固着されている。ろう材６２
はそれぞれのクレビス６６内に拡大ピン６２ａを形成し
ており、ピン６２もこの実施例では、ベーンの外端４６
の周りを完全に一周している。従って、ろう材６２は、
ベーンの第１の端４６の外面４０及び第１の支持開口５
０の内面５２に密着しており、通常通り剪断に強いろう
付け接合を形成している。補強ピン６２ａは、ろう付け
接合部の強度を補強し、図１に示すように、ノズル３０
が外側バンド３６で片持ち支持されていることに伴う曲
げモーメントＭを吸収する。
【００２０】更に詳しく説明すると、エンジン１０の運
転中に、ろう材６２とベーン３４及び外側バンド３６の
対応する表面との間に剥離が起こった場合、ピン６２ａ
は外側バンド３６からのベーン３４の分解を防止する機
械的構造として残る。従って、ピン６２ａはそれぞれの
構成要素の分離を防止するシャー・ピンとして作用す
る。従来の適当なろう材６２を用いて、十分に強いシャ
ー・ピン型接合部（ジョイント）を形成することができ
る。そして、所望に応じて、融点がベーン３４及びバン
ド３６の融点以下である任意の適当なろう材又は溶加材
を用いて、接合部に種々の程度の強度を与えることがで
きる。
転中に、ろう材６２とベーン３４及び外側バンド３６の
対応する表面との間に剥離が起こった場合、ピン６２ａ
は外側バンド３６からのベーン３４の分解を防止する機
械的構造として残る。従って、ピン６２ａはそれぞれの
構成要素の分離を防止するシャー・ピンとして作用す
る。従来の適当なろう材６２を用いて、十分に強いシャ
ー・ピン型接合部（ジョイント）を形成することができ
る。そして、所望に応じて、融点がベーン３４及びバン
ド３６の融点以下である任意の適当なろう材又は溶加材
を用いて、接合部に種々の程度の強度を与えることがで
きる。
【００２１】例えば、低強度ろう材を用いた場合、ベー
ン３４と外側バンド３６との間のろう接合部の強度を更
に増加させるために、図５に示すような細長い補強スト
リップ（細条）６８をクレビス６６内に、エアホイルの
溝５８及びバンドの溝６０に沿って、且つピン６２ａ内
に配設することができる。図５に示すように、補強スト
リップ６８は横断面が長方形である。図６に示す本発明
の他の実施例では、補強ストリップ６８ａは横断面が円
形である。補強ストリップ６８及び６８ａは、ろう材６
２によって形成されているピン６２ａ及び接合部を補強
することができれば、どのような形状であってもよい。
ン３４と外側バンド３６との間のろう接合部の強度を更
に増加させるために、図５に示すような細長い補強スト
リップ（細条）６８をクレビス６６内に、エアホイルの
溝５８及びバンドの溝６０に沿って、且つピン６２ａ内
に配設することができる。図５に示すように、補強スト
リップ６８は横断面が長方形である。図６に示す本発明
の他の実施例では、補強ストリップ６８ａは横断面が円
形である。補強ストリップ６８及び６８ａは、ろう材６
２によって形成されているピン６２ａ及び接合部を補強
することができれば、どのような形状であってもよい。
【００２２】図７〜図１０に、円形の補強ストリップ６
８ａを用いた実施例を示し、それをベーン３４と外側バ
ンド３６との間に組み込む過程を説明する。図７に示す
ように、補強ストリップ６８ａは、任意の適当な長さと
することができ、図示の実施例では、ベーンの凸面側で
実質的に前縁４２から後縁４４まで延在している形状を
成している。図６に示すように、ろう付け過程の完了時
には、ろう材６２の厚さは公称上はギャップ厚さＧであ
り、このギャップ厚さＧは通常のろう付け法で得られる
ように、ベーン３４の外周の周りでかなりな程度均一で
あることが好ましく、例えば約０．２５ｍｍである。補
強ストリップ６８ａの幅Ｗは好ましくは、ギャップ厚さ
Ｇよりも大きい。このことは、補強ストリップ６８ａ
が、実用上組み立て過程で簡単に抜けることがないほど
十分に大きく、ろう材６２と実質的に全周にわたって結
合して、補強ピン６２ａを形成することを確保するため
である。
８ａを用いた実施例を示し、それをベーン３４と外側バ
ンド３６との間に組み込む過程を説明する。図７に示す
ように、補強ストリップ６８ａは、任意の適当な長さと
することができ、図示の実施例では、ベーンの凸面側で
実質的に前縁４２から後縁４４まで延在している形状を
成している。図６に示すように、ろう付け過程の完了時
には、ろう材６２の厚さは公称上はギャップ厚さＧであ
り、このギャップ厚さＧは通常のろう付け法で得られる
ように、ベーン３４の外周の周りでかなりな程度均一で
あることが好ましく、例えば約０．２５ｍｍである。補
強ストリップ６８ａの幅Ｗは好ましくは、ギャップ厚さ
Ｇよりも大きい。このことは、補強ストリップ６８ａ
が、実用上組み立て過程で簡単に抜けることがないほど
十分に大きく、ろう材６２と実質的に全周にわたって結
合して、補強ピン６２ａを形成することを確保するため
である。
【００２３】公称ギャップ厚さＧよりも幅広い補強スト
リップ６８ａを組み立てるためには、ベーン３４を最初
に図７及び図８に矢印Ｌで示すように左側に移動させ
て、ベーン３４を第１の支持開口５０の内面５２の左側
に接触させ、ベーン３４の右側のギャップを最大に、即
ち約２Ｇの大きさにする。補強ストリップ６８ａの幅Ｗ
は、このようにして得られる最大ギャップ厚さ２Ｇより
も小さいのが適当であり、そうすれば補強ストリップ６
８ａを下向きにギャップ６４内に、クレビス６６内の所
定位置に挿入することができる。適当な仮保持ワイヤ７
０を第１の支持開口５０の底部から上向きにクレビス６
６まで挿入して、補強ストリップ６８ａをクレビス６６
内の所定位置に一時的に保持する。図９及び図１０に矢
印Ｒで示すように、ベーン３４を右側に移動させるとき
には、保持ワイヤ７０を取り外す。こうして、ベーン３
４の右側の補強ストリップ６８ａをクレビス６６内に捕
捉し、次に、同様の操作で、第２の補強ストリップ６８
ａをベーン３４の左側の拡大ギャップに挿入する。次い
で、ベーン３４を第１の支持開口５０内の中心に位置決
めして、その外周に公称ギャップＧを得、こうして、ベ
ーン３４の両側で２つの補強ストリップ６８ａをクレビ
ス６６内に捕捉する。次に、ろう材６２をベーン３４と
外側バンド３６との間のギャップ６４に通常の方法で適
用し、通常の方法で加熱し、毛細管作用で流して、ベー
ンの外端４６の周囲のギャップ６４をろう材６２で完全
に満たす。冷却すると、ろう材は比較的剛固なろう付け
接合部を形成する。
リップ６８ａを組み立てるためには、ベーン３４を最初
に図７及び図８に矢印Ｌで示すように左側に移動させ
て、ベーン３４を第１の支持開口５０の内面５２の左側
に接触させ、ベーン３４の右側のギャップを最大に、即
ち約２Ｇの大きさにする。補強ストリップ６８ａの幅Ｗ
は、このようにして得られる最大ギャップ厚さ２Ｇより
も小さいのが適当であり、そうすれば補強ストリップ６
８ａを下向きにギャップ６４内に、クレビス６６内の所
定位置に挿入することができる。適当な仮保持ワイヤ７
０を第１の支持開口５０の底部から上向きにクレビス６
６まで挿入して、補強ストリップ６８ａをクレビス６６
内の所定位置に一時的に保持する。図９及び図１０に矢
印Ｒで示すように、ベーン３４を右側に移動させるとき
には、保持ワイヤ７０を取り外す。こうして、ベーン３
４の右側の補強ストリップ６８ａをクレビス６６内に捕
捉し、次に、同様の操作で、第２の補強ストリップ６８
ａをベーン３４の左側の拡大ギャップに挿入する。次い
で、ベーン３４を第１の支持開口５０内の中心に位置決
めして、その外周に公称ギャップＧを得、こうして、ベ
ーン３４の両側で２つの補強ストリップ６８ａをクレビ
ス６６内に捕捉する。次に、ろう材６２をベーン３４と
外側バンド３６との間のギャップ６４に通常の方法で適
用し、通常の方法で加熱し、毛細管作用で流して、ベー
ンの外端４６の周囲のギャップ６４をろう材６２で完全
に満たす。冷却すると、ろう材は比較的剛固なろう付け
接合部を形成する。
【００２４】ベーンの外端４６と外側バンド３６との間
のろう付け接合部は、このように形成されたシャー・ピ
ン６２ａのみのため、又はシャー・ピン６２ａとその内
部の補強ストリップ６８及び６８ａのため、強度が向上
している。このため、ベーン３４自体を通常の高強度単
結晶部品とし、しかも通常の非単結晶外側及び内側バン
ド３６及び３８に一体的に連結することができる。
のろう付け接合部は、このように形成されたシャー・ピ
ン６２ａのみのため、又はシャー・ピン６２ａとその内
部の補強ストリップ６８及び６８ａのため、強度が向上
している。このため、ベーン３４自体を通常の高強度単
結晶部品とし、しかも通常の非単結晶外側及び内側バン
ド３６及び３８に一体的に連結することができる。
【００２５】図１に示すように内側バンド３８は支持さ
れておらず、曲げモーメントＭを受けないので、内側バ
ンド３８は図３に示すように、クレビス６６又はそこに
形成された補強ピン６２ａなしで、両者間のギャップを
充填するろう材６２で通常通りにベーンの内端４８にろ
う付けすればよい。もちろん、そして所望に応じて、ベ
ーンの内端４８と内側バンド３８との間に補強ピン６２
ａを形成してもよい。
れておらず、曲げモーメントＭを受けないので、内側バ
ンド３８は図３に示すように、クレビス６６又はそこに
形成された補強ピン６２ａなしで、両者間のギャップを
充填するろう材６２で通常通りにベーンの内端４８にろ
う付けすればよい。もちろん、そして所望に応じて、ベ
ーンの内端４８と内側バンド３８との間に補強ピン６２
ａを形成してもよい。
【００２６】補強ストリップ６８及び６８ａは、通常の
金属、例えばハステロイＸ（Ｈａｓｔａｌｌｏｙ Ｘ
（米国登録商標））又は他の従来公知のニッケル基合金
であってもよい。補強ストリップ６８及び６８ａは、ろ
う付け接合部に機械的ロックという特徴をもたらし、ろ
う材６２との冶金結合又は相互拡散を通して、補強ピン
６２ａの更なる補強を行うと共に、弱いろう材６２の体
積を限定する。
金属、例えばハステロイＸ（Ｈａｓｔａｌｌｏｙ Ｘ
（米国登録商標））又は他の従来公知のニッケル基合金
であってもよい。補強ストリップ６８及び６８ａは、ろ
う付け接合部に機械的ロックという特徴をもたらし、ろ
う材６２との冶金結合又は相互拡散を通して、補強ピン
６２ａの更なる補強を行うと共に、弱いろう材６２の体
積を限定する。
【００２７】以上、本発明の好適な実施例であると考え
られるものについて説明したが、本発明の他の変更例が
当業者には明らかであり、従って、このような変更例の
すべては本発明の要旨の範囲に包含される。
られるものについて説明したが、本発明の他の変更例が
当業者には明らかであり、従って、このような変更例の
すべては本発明の要旨の範囲に包含される。
【図１】二段高圧タービン及びその間に配設されている
本発明の一実施例によるタービンノズルを有しているガ
スタービンエンジンの一部を示す軸線方向部分断面図で
ある。
本発明の一実施例によるタービンノズルを有しているガ
スタービンエンジンの一部を示す軸線方向部分断面図で
ある。
【図２】本発明の一実施例による図１に示す第２段ター
ビンノズルの１つのセグメントを例示する分解図であ
る。
ビンノズルの１つのセグメントを例示する分解図であ
る。
【図３】図２に示すノズル・セグメントを組み立てた状
態で示す斜視図である。
態で示す斜視図である。
【図４】図３に示すベーンのうちの１つのベーンの外端
及びその外端に隣接する外側バンドを図３の４−４線方
向に見た半径方向断面図であって、本発明の一実施例に
よるろう付け接合部を示す図である。
及びその外端に隣接する外側バンドを図３の４−４線方
向に見た半径方向断面図であって、本発明の一実施例に
よるろう付け接合部を示す図である。
【図５】図３に示すベーンのうちの１つのベーンの外端
及びその外端に隣接する外側バンドを図３の４−４線方
向に見た半径方向断面図であって、本発明の第２の実施
例によるろう付け接合部を示す図である。
及びその外端に隣接する外側バンドを図３の４−４線方
向に見た半径方向断面図であって、本発明の第２の実施
例によるろう付け接合部を示す図である。
【図６】図３に示すベーンのうちの１つのベーンの外端
及びその外端に隣接する外側バンドを図３の４−４線方
向に見た半径方向断面図であって、本発明の第３の実施
例によるろう付け接合部を示す図である。
及びその外端に隣接する外側バンドを図３の４−４線方
向に見た半径方向断面図であって、本発明の第３の実施
例によるろう付け接合部を示す図である。
【図７】図３に示す外側バンドの一部及びベーンの１つ
を示す頂面図であって、第１の補強ストリップを組み込
む工程を示す図である。
を示す頂面図であって、第１の補強ストリップを組み込
む工程を示す図である。
【図８】図７の８−８線方向に見たベーンの外端及び外
側バンドの半径方向断面図である。
側バンドの半径方向断面図である。
【図９】図７と同様の頂面図であって、第２の補強スト
リップをベーンと外側バンドとの間に組み込む工程を示
す図である。
リップをベーンと外側バンドとの間に組み込む工程を示
す図である。
【図１０】図９の１０−１０線方向に見たベーンの外端
及び外側バンドの半径方向断面図である。
及び外側バンドの半径方向断面図である。
３０ タービンノズル ３４ エアホイル ３６ 第１のバンド ４０ 外面 ４２ 前縁 ４４ 後縁 ４６ 第１の端 ４８ 第２の端 ５０、５４ 支持開口 ５２、５６ 内面 ５８、６０ 溝 ６２ ろう材 ６２ａ 補強ピン ６４ ギャップ ６６ クレビス ６８、６８ａ 補強ストリップ
フロントページの続き (72)発明者 ヴィクター・ヒューゴ・シルバ・コレイ ア アメリカ合衆国、ニューヨーク州、スコ ティア、アパートメント・10、ヴァイ ン・ストリート、８番 (72)発明者 ケヴィン・グレゴリー・マッカリスター アメリカ合衆国、オハイオ州、ウエス ト・チェスター、オータム・レーン、 8244番 (56)参考文献 実公 昭18−8621（ＪＰ，Ｙ１) 西独国特許発明969599（ＤＥ，Ｃ２) 西独国特許発明466222（ＤＥ，Ｃ２)
Claims (7)
- 【請求項１】 外面（４０）を有している中空なエアホ
イル（３４）を備えており、 前記外面（４０）は、前縁（４２）と後縁（４４）との
間を横方向に延在していると共に、互いに反対側に位置
している第１の端（４６）と第２の端（４８）との間を
長さ方向に延在しており、 前記外面（４０）は、前記第１の端（４６）に隣接し
て、ろう材（６２）を受け入れる少なくとも１つの溝
（５８）を有しており、該溝は、前記前縁（４２）と前
記後縁（４４）との間を横方向に少なくとも部分的に延
在していているガスタービンエンジンのステータベーン
であって、更に、 第１のバンド（３６）を備え、該第１のバンド（３６）
は、支持開口（５０）を画定している内面（５２）を有
しており、前記支持開口（５０）は、前記第１の端（４
６）の所で前記エアホイル（３４）と相補形状を成して
前記エアホイル（３４）を受け入れており、 前記支持開口の内面（５２）は、少なくとも１つの溝
（６０）を有しており、該溝は、前記ろう材（６２）を
受け入れる拡大クレビス（６６）を前記エアホイルの溝
（５８）と前記溝（６０）との間に画定するように、前
記エアホイルの溝（５８）と略同一直線に沿って延在し
ていると共に該エアホイルの溝（５８）と向かい合って
いるステータベーン。 - 【請求項２】 前記ろう材（６２）は、前記エアホイル
の第１の端（４６）に隣接する外面（４０）を前記第１
のバンド（３６）に結合していると共に、補強ピン（６
２ａ）を形成するように前記クレビス（６６）を満たし
ている請求項１に記載のステータベーン。 - 【請求項３】 前記エアホイルの溝（５８）と、前記バ
ンドの溝（６０）とは、前記クレビス（６６）が横断面
において概して円形であるように、横断面において概し
て半円形である請求項２に記載のステータベーン。 - 【請求項４】 前記クレビス（６６）内に前記エアホイ
ルの溝（５８）及び前記バンドの溝（６０）に沿って、
且つ前記ピン（６２ａ）内に設けられている細長い補強
ストリップ（６８、６８ａ）を更に含んでいる請求項３
に記載のステータベーン。 - 【請求項５】 前記エアホイルの第１の端（４６）は、
該第１の端と前記支持開口の内面（５２）との間に所定
の厚さを有しているギャップ（６４）を画定するよう
に、前記支持開口の内面（５２）から離間しており、前
記ストリップ（６８、６８ａ）は、前記ギャップの厚さ
よりも大きい幅を有している請求項４に記載のステータ
ベーン。 - 【請求項６】 複数の前記エアホイルの溝（５８）と、
複数の前記バンドの溝（６０）とを更に含んでおり、該
複数のエアホイルの溝（５８）と、該複数のバンドの溝
（６０）とは、前記ピン（６２ａ）のうちの対応するピ
ンを形成している対応する複数の前記クレビス（６６）
を画定するように、長さ方向に離間した対を成して設け
られている請求項５に記載のステータベーン。 - 【請求項７】 円弧状の第２のバンド（３８）を更に含
んでおり、該第２のバンドは、第２の支持開口（５４）
を画定している内面（５６）を有しており、前記第２の
支持開口（５４）は、前記第２の端（４８）の所で前記
エアホイル（３４）と相補形状を成して前記エアホイル
（３４）を受け入れており、 前記エアホイルの第２の
端（４８）は、タービンノズル・セグメント（３０ａ）
を形成するように、ろう材（６２）により前記第２のバ
ンド（３８）に固着されている請求項５に記載のステー
タベーン。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US117853 | 1993-09-08 | ||
| US08/117,853 US5332360A (en) | 1993-09-08 | 1993-09-08 | Stator vane having reinforced braze joint |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07150905A JPH07150905A (ja) | 1995-06-13 |
| JP3130739B2 true JP3130739B2 (ja) | 2001-01-31 |
Family
ID=22375182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06208291A Expired - Fee Related JP3130739B2 (ja) | 1993-09-08 | 1994-09-01 | ガスタービンエンジンのステータベーン |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5332360A (ja) |
| EP (1) | EP0641918B1 (ja) |
| JP (1) | JP3130739B2 (ja) |
| DE (1) | DE69410195T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2000057032A1 (de) * | 1999-03-24 | 2000-09-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Leitschaufel und leitschaufelkranz für eine strömungsmaschine, sowie bauteil zur begrenzung eines strömungskanals |
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| DE10358421A1 (de) * | 2003-12-13 | 2005-07-07 | Mtu Aero Engines Gmbh | Rotor für eine Turbomaschine |
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