JP3950191B2 - 修理可能なライナ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、一般にはガスタービンエンジンに関し、より詳細には、ガスタービンエンジンのライナに関する。
【０００２】
【発明の背景】
ガスタービンエンジンにおいては、しばしば、高温の中心ガス流路を囲むためにライナが用いられている。例えば、オグメンタは、中心ガス流れをタービン排気口とノズルとの間に向ける円筒形又は同種の形状のライナを用いている。このようなライナは、一般に、外方壁（“ダクト壁”とも呼ばれている）と、内方壁（“ライナ壁”とも呼ばれている）と、これらの２つの内外方壁を距離を離して間隔を置く装置とを包含する。そして、２つの内外方壁間に形成されたダクトが冷却空気通路として用いられる。従来のガスタービンエンジンにおいては、２つの内外方壁間に延びる波形板が、２つの内外方壁を距離を離して間隔を置くようにしている。そして、締結具が波形板と２つの内外方壁とを一緒に締結し、これらが集合して剛体の円筒形構造体を形成する。多くの場合において、締結具を取付けるために外方壁の外側に接近することが必要とされる。
【０００３】
また、ライナを通して冷却空気を押し進めるために、ライナを横切って十分な圧力差が必要とされる。その結果、ライナは圧力容器の荷重と同様な荷重を受ける。そして、例えば、エンジンの作動中、ライナの２つの内外方壁間に形成されたダクト内の冷却ガス（空気）と内方壁の半径方向内側の中心ガスとの圧力差によって、内方壁がライナの全周にわたって内向きに付勢される。もしこの内向きの付勢力が内方壁にとって非常に大きいときには、内方壁は座屈し、交換が必要となる。このような好ましくない座屈を防止するために、ライナの壁厚さを増大すること、又は構造支持部材を付加することが知られている。このように壁のこわさを増大すること及び／又は構造支持部材を付加することは、前述した構造上の問題を解決するけれども、しかし、一般に好ましくない重量の追加を犠牲にして行われるものである。
【０００４】
また、高い中心ガス温度はオグメンタの耐用寿命を制限する。このため、冷却する方法及びコーティングする方法が熱損傷の割合を減少するために用いられるけれども、しかし、これらの方法でも、最終的にはライナを取外して交換しなければならないものである。
【０００５】
更に、現在にあっては、多くの場合、オグメンタ用ライナの修理中にエンジンの全体又はエンジンセクションを取外す必要がある。そして、エンジンの全体又はエンジンセクションを航空機から取外すと、ライナを一緒に保持している締結具に接近することができ、もし必要ならば損傷したライナを交換することができる。しかしながら、このエンジンの全体又はエンジンセクションの取外しには時間も、費用もかかるので、時間及び費用を減少するように努力しなければならない。それ故、ライナの修理中にエンジンの全体又はエンジンセクションの取外しを必要としないライナは、利益のあるものである。
【０００６】
【発明の開示】
本発明は、このような事情に鑑みなされたものである。したがって、本発明の目的は、容易に修理することができるライナを提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、ライナに施したコーティングの維持を高めるライナを提供することにある。
【０００８】
本発明の更に他の目的は、メンテナンスの費用を最小にするライナを提供することにある。
【０００９】
以上述べた目的を達成するために、本発明によれば、次に述べるようなライナが提供される。すなわち、ライナは、外方壁と、内方壁と、これらの内外方壁間に設けられた複数の離間装置と、前記内外方壁を互いに固定する複数の固定装置とを包含する。外方壁は、複数の第１の穴を包含する。内方壁は複数の部分を包含し、これらの各内方壁部分は少なくともひとつの第２の穴を有する。各固定装置は、締結具と、挿入具とを包含する。挿入具は外方壁の各第１の穴に取付けられると共に、締結具は各挿入具内に挿着される。
【００１０】
そして、本発明の一態様によれば、各挿入具は、締結具を挿入具にロッキングすると共に挿入具を外方壁にロッキングする装置を包含する。
【００１１】
本発明の他の態様によれば、各内方壁部分は、互いに結合するために周縁に沿う雄及び雌継手半部分を包含する。
【００１２】
以上述べた本発明の特徴は、連続した周方向ライナ部分というよりもむしろ、それぞれ独立する内方壁部分の取外し及び交換が可能であることである。この特徴は、現在使用されているライナよりも優れた幾つかの顕著な利益を提供する。すなわち、従来にあっては、例えばもしオグメンタ用ライナの一部分が損傷した場合には、その損傷したライナ部分を修理又は交換する前に、単一の全周ライナを取外さなければならない。そして、この全周ライナを取外す前にエンジンの全体又はエンジンセクションを取外さなければならない場合には、その作業の費用は相当高くなる。これに対し、本発明によれば、同様な修理は、損傷した内方壁部分のみを取外して交換する必要があるだけなので、安い費用で成し遂げられる。また、単一の全周ライナの材料交換費用は、ひとつ又はそれ以上の壁部分の材料交換費用と比較して非常に高いものである。本発明の他の利益は、内方壁部分を交換するのに必要とされる時間が従来のライナを修理するのに必要とされる時間よりもかなり短いことである。オグメンタ付き航空機は一般に軍事目的のために用いられ、このような場合にあっては航空機が戦列から外れることは明らかに不利なものである。この点、本発明は、オグメンタを整備するのに必要とされる時間を最小にし、これにより航空機のダウンタイムを最小にする。
【００１３】
本発明の更に他の利益は、オグメンタ用の単一の全周ライナよりも、複数の内方壁部分の方がストックして用意しておくのが容易なことである。これは、顕著なメンテナンス上の利益を提供するものである。
【００１４】
本発明の更に他の利益は、コーティングを一層容易に施すことができるライナが提供されることである。すなわち、内方壁部分は、一層容易に広がることができるので、熱荷重により曲げられることが少ない。このように曲がりを減少することは、コーティングと内方壁との間の結合過応力を最小にするのを助長する。過応力は、しばしば、内方壁からのコーティングの分離を生じさせる。
【００１５】
本発明の以上述べた目的、特徴及び利益は添付図面を参照して詳述する下記の最良の実施の形態についての説明から一層明らかになるであろう。
【００１６】
【発明を実施するための最良の形態】
図１〜図３を参照するに、これらの図にはガスタービンオグメンタ用ライナ１０が示されている。ライナ１０は、外方壁１２と、内方壁１４と、複数の固定装置１５と、複数のスタンドオフ、すなわち離間装置１６（図２及び図３を参照）とを包含する。外方壁１２は、円筒形の形状とされ、複数の第１の穴１８を包含する。内方壁１４は複数の部分２０から形成され、各内方壁部分２０は少なくともひとつの第２の穴２２を有する。これらの内方壁部分２０は、種々の形状とすることができ、例えば図１に示されるように矩形の形状とすることができる。そして、図２に示される第１の実施例によれば、各内方壁部分２０の周方向両縁２４は組合う雄継手半部分２６及び雌継手半部分２８を包含する。又は、図３に示される第２の実施例によれば、各内方壁部分２０の周方向両縁２４は外方壁１２に取付けられているテーパリブ３０に接触している。再び図１を参照するに、特別の適用のために、内方壁１４は、更に、前縁パネル３２及び後縁パネル３４を包含することができる。これらのパネル３２及び３４は、内方壁部分２０の軸方向両端に設けられて、上流側エンジン構成要素（図示せず）と下流側エンジン構成要素（同様に、図示せず）との間の好ましい移行を提供する。
【００１７】
再び図２及び図３を参照するに、各離間装置１６はひとつ又はそれ以上の側壁３６と基部３８とを包含する。基部３８は、締結具４２を受入れる穴又はスロット４０（図８も参照）を包含する。側壁３６の高さは、内方壁部分２０と外方壁１２とが離間される距離を定める。離間装置１６は、内方壁１４と外方壁１２との間にそれらの第２の穴２２と第１の穴１８とをそれぞれ整合するようにして設けられている。なお、ひとつ又はそれ以上の側壁３６は穴又はスロット４０に向って延出するタブ４６を包含することができる。
【００１８】
次に図８を参照するに、各固定装置１５は締結具４２と挿入具５０とを包含する。締結具４２は、頭部５２と軸５４とを包含する。挿入具５０は、フランジ５６と本体５８とを包含する。この挿入具５０のフランジ５６は、トルクを与える工具（図示せず）を受入れることができるような形状とされている。挿入具５０の本体５８は、中央穴６２と、外方表面６４と、フランジ５６と反対側の本体５８の端に設けられたひとつ又はそれ以上のスロット６６（図４を参照）とを包含する。
【００１９】
再び図４〜図８を参照するに、挿入具５０は、最初に、テーパされていない均一の径の中央穴６２と、スロット６６と、外方表面６４に設けられているねじ部とを有するものとして用意される（図４を参照）。そして、挿入具５０は、それから、工具固定具６８のねじ穴７０に挿着され、このねじ穴７０はその一方端に設けられたテーパ部７２を有している（図５を参照）。それから、テーパ付きねじ切りタップ７４が挿入具５０の中央穴６２に回転挿入されて進行させられ、穴６２にねじを切る。タップ７４が穴６２を通して進行すると、挿入具５０の一端に設けられているスロット６６が、挿入具５０の基部５８を工具固定具６８のねじ穴７０のテーパ部７２の方に横へ弾性的にそらすようにせしめる。その結果、フランジ５６に最も接近する本体部分における中央穴６２のねじ部の径“Ａ”（図７及び図８を参照）は、スロット６６に隣接する本体部分における中央穴６２のねじ部の径“Ｂ”（同様に、図７及び図８を参照）よりも大きくなる。図７は、外方壁１２の穴１８に取付けられた挿入具５０の断面を示し、上述したねじ部の径の差（“Ａ”対“Ｂ”）を、明確にするために誇張した方法で示している。
【００２０】
再び図２、図３及び図８を参照するに、内方壁部分２０の組立て中、締結具４２は各離間装置１６の穴又はスロット４０に取付けられている。そして、周方向の雄継手半部分２６及び雌継手半部分２８を用いる図２に示す実施例においては、内方壁部分２０は、その雄継手半部分２６及び雌継手半部分２８の一方が隣接する内方壁部分２０の組合う雄継手半部分２６及び雌継手半部分２８の他方と完全に係合するまで、周方向に回転させられる。内方壁部分２０は、それから、反対側の方向に一定距離回転させられ、反対側の周縁２４の継手半部分が他の隣接する内方壁部分２０の組合う継手半部分と係合させられる。
【００２１】
図２及び図３に示す内方壁部分の両実施例において、外方壁１２の第１の穴１８と内方壁１４の第２の穴２２とは整合させられ、内方壁２０の第２の穴２２を貫通する工具５１を使用することによって、締結具４２が挿入具５０に係合させられる。すなわち、挿入具５０の小径のねじ部の径（“Ｂ”）を有する中央穴６２の部分が、締結具４２と挿入具５０との間に締まりばめされ、これにより締結具４２が挿入具５０に“ロッキング”される。ここにおいて、用語“ロッキング”とは、締結具４２と挿入具５０との間の締まりばめを解除するために必要とされる力が、締結具４２が自由に振動するのを防止するのに十分であることを意味する。外方壁１２の外側に延びる挿入具５０の部分は、スロット６６を包含する。このスロット６６は、挿入具５０が締結具４２を受入れた状態で、外方壁１２の第１の穴１８の径（“Ｄ”）よりも大きい寸法（“Ｃ”）にまで挿入具５０が広がることができるようにする。そして、締結具４２が外方壁１２の第１の穴１８に取付けられている限り、挿入具５０のこの広がった部分が挿入具５０を外方壁１２に“ロッキング”する。テーパリブ３０を用いる図３に示す実施例においては、内方壁部分２０が取付けられた後に、テーパリブ３０が取付けられる。また、図２及び図３に示す両実施例において、離間装置１６の側壁３６がタブ４６を包含する場合には、締結具４２が故意でなく自然に外れるのを防止する更なる予防策として、締結具４２の頭部５２の上に延びるように曲げられる。
【００２２】
後において、内方壁部分２０を交換することが必要となったときには、締結具４２が前述したと同一の工具５１を用いて挿入具５０から解放され、また前述したような手順が行われる。すなわち、図２に示す第１の実施例においては、内方壁部分２０が、その一方の組合せ継手半部分２６又は２８が分離するまで、一方向に回転させられ、それから、該内方壁部分２０が完全に自由になるまで反対の方向に回転させられる。また、図３に示す第２の実施例においては、内方壁部分２０を取外す前に、テーパリブ３０が取外される。そして、内方壁部分２０が取外された後、挿入具５０を外方壁１２から取外すことができ、これは所望するならば外方壁１２の外側に接近することなしに行うことができる。したがって、ライナの修理中にエンジンの全体又はエンジンセクションを取外す必要はない。
【００２３】
再び図２及び図３を参照するに、エンジンの作動中、外方壁１２と内方壁１４との間に形成されているダクト７６は、内方壁１４の近くを通過する中心ガスの圧力よりも高い圧力の抽出空気で充填される。この圧縮抽出空気は、内方壁１４を外方壁１２から離れるように半径方向内向きに付勢する。本発明は、このような内向きの付勢力を利用することにより、幾つかの利点を有するものである。第１に、内向きの付勢力は内方壁１４及びこれに取付けた離間装置１６を内向きに偏倚し、これにより締結具４２を挿入具５０の内部に更に偏倚する。このような追加の偏倚は、締結具４２及び挿入具５０を一緒に“ロッキング”するのを助長する。第２に、内向きの付勢力は複数の内方壁部分２０を一緒に押し、これにより内方壁１４の周方向強さを増大する。すなわち、図２に示す第１の実施例における内方壁１４の周方向強さは、雄継手半部分２６と雌継手半部分２８とが圧力の下で更に強く係合することにより、増大する。また、図３に示す第２の実施例における内方壁１４の周方向強さは、内方壁部分２０がリブ３０のテーパ部に沿ってその大径端側に付勢されることにより、増大する。そして、このような内方壁の周方向強さの増大は、内方壁の耐座屈性を高め、またライナに対して最小の追加の重さを加えるにすぎない。
【００２４】
以上本発明をその実施例に関して図示し詳述してきたけれども、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、その形態及び詳部においてさまざまな変更ができることは当業者にとって理解されるであろう。例えば、ライナ１０はオグメント用ライナとして説明してきたけれども、選択的に、エンジンの他の部分のライナとしても用いることができるものである。また、内方壁部分２０を固定する手段として詳述した固定装置１５は、また、図３に示す第２の実施例におけるテーパリブ３０を固定するためにも使用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施例によるライナの一部分を示す平面図である。
【図２】図１の２−２線に沿って、本発明の第１の実施例によるライナを示す断面図である。
【図３】図１の３−３線に沿って、本発明の第２の実施例によるライナを示す断面図である。
【図４】本発明で使用する挿入具の一例を示す断面図である。
【図５】上記挿入具を工具固定具に取付けた状態を示す断面図であって、テーパねじ切りタップが上記挿入具内に回転挿入された途中の状態を示す。
【図６】図５と同様な図であって、上記テーパねじ切りタップが上記挿入具内に完全に回転挿入された状態を示す。
【図７】上記テーパねじ切りタップにより中央穴がねじ切りされた上記挿入具をライナの外方壁に取付けた状態を示す断面図である。
【図８】図２及び図３に示されるひとつの固定装置を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
１０ ライナ
１２ 外方壁
１４ 内方壁
１５ 固定装置
１６ 離間装置
１８ 第１の穴
２０ 内方壁部分
２２ 第２の穴
２４ 周縁
２６ 雄継手半部分
２８ 雌継手半部分
３０ テーパリブ
３２ 前縁パネル
３４ 後縁パネル
３６ 側壁
３８ 基部
４０ 穴又はスロット
４２ 締結具
４６ タブ
５０ 挿入具
５２ 頭部
５４ 軸
５６ フランジ
５８ 本体
６２ 中央穴
６４ 外方表面
６６ スロット
６８ 工具固定具
７０ ねじ穴
７２ テーパ部
７４ テーパねじ切りタップ

Claims (9)

1. 複数の第１の穴を有する外方壁と、
   各々少なくともひとつの第２の穴を有する複数の部分から成る内方壁と、
   これらの内方壁部分に取付けられて、前記内方壁と前記外方壁との間に設けられた複数の離間装置と、
   複数の固定装置と、を包含し、
   これらの各固定装置が、締結具と、フランジ及び本体を有する挿入具とを包含し、前記挿入具の本体の各々が中央穴及び外方表面を有して、前記外方壁の第１の穴のひとつに取付けられていると共に、前記締結具の各々が前記挿入具内に挿着されて、前記離間装置のひとつに連結されており、
   前記内方壁部分の各々が、更に、第１の縁と第２の縁とを包含し、これら第１及び第２の縁の一方が組合う雄及び雌継手半部分の一方を包含すると共に、これら第１及び第２の縁の他方が前記組合う雄及び雌継手半部分の他方を包含してなり、
   前記挿入具が、更に、前記フランジと反対側の前記本体の端に設けられたスロットを包含し、
   更に、各々大径端から小径端に向ってテーパしている一対のテーパ表面を有する複数のテーパリブを包含し、これらの各テーパリブが前記外方壁に取付けられ、前記小径端が前記外方壁に接触していると共に、前記内方壁部分が前記テーパ表面に接触していることを特徴とするライナ。
2. 前記挿入具の中央穴と前記締結具とが螺合され、前記挿入具の中央穴がその一部分を前記締結具と締まりばめするねじ部を包含している請求項１記載のライナ。
3. 前記フランジと反対側の前記挿入具本体の前記端が、前記締結具が前記挿入具内に実質的に挿着されたときに前記外方壁の第１の穴の径よりも大きい径に広がり、これによって前記挿入具が前記外方壁から外れるのを防止するようにした請求項２記載のライナ。
4. 前記離間装置の各々が、前記締結具を受入れる手段を有する基部と、この基部と前記内方壁部分との間に延びる側壁と、この側壁から前記外方壁の第１の穴の方向へ延出するタブとを包含し、このタブがそれて前記締結具を挿入できるようにした請求項３記載のライナ。
5. 前記内方壁部分の第２の穴が前記外方壁の第１の穴と整合し、工具を前記内方壁部分の第２の穴を通して前記締結具に接近できるようにした請求項４記載のライナ。
6. 前記挿入具が、更に、前記フランジと反対側の前記本体の端に設けられたスロットを包含してなる請求項５記載のライナ。
7. 前記挿入具の中央穴と前記締結具とが螺合され、前記挿入具の中央穴がその一部分を前記締結具と締まりばめするねじ部を包含している請求項６記載のライナ。
8. 前記離間装置の各々が、前記締結具を受入れる手段を有する基部と、この基部と前記内方壁部分との間に延びる側壁と、この側壁から前記外方壁の第１の穴の方向へ延出するタブとを包含し、このタブがそれて前記締結具を挿入できるようにした請求項７記載のライナ。
9. 前記内方壁部分の第２の穴が前記外方壁の第１の穴と整合し、工具を前記内方壁部分の第２の穴を通して前記締結具に接近できるようにした請求項８記載のライナ。

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