JPH01116251A - 可変静翼組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は可変静翼組立体に関し、殊にガスタービンエン
ジンの排気によって駆動されるようにされたパワーター
ビンに適した可変静翼組立体に関する。

地上用および舶用双方の出力発生装置に共通する一形式
は、パワータービンを駆動する排気を発生するガスター
ビンエンジンを用いる。そしてパワータービンの出力は
発電機を駆動するか、または、通常は適当なギヤボック
スを介して出力軸に直接駆動力を与えるのに、用いられ
る。

性能向上を求めて、パワータービンはより高い効率を要
求される。効率向上の一方法はパワータービンに入るガ
スタービンエンジン排気の温度を７５０℃超の値に上げ
ることである。いっそうの効率向上は、パワータービン
の静翼の第１列が可変になるように装置することにより
達成することができる。すなわち、静翼はその縦軸線の
回りに枢動するように装置されて、静翼が常にパワータ
ービンに入るガスタービンエンジン排気に対して最適な
迎え角になることを保証するように適当な機構によって
静翼を制御することができるようにする。

高温環境に可変静翼を用いることに伴う一つの問題は、
静翼を支持するために、環境の高温度に耐えると同時に
、パワータービンを通るガスの主通路からガスタービン
エンジン排気が漏れる経路を与えない適当な装置を設け
なければならないことである。

そのような適当な支持装置を有する静翼組立体を与える
ことが本発明の一目的である。

本発明によれば、可変静翼組立体は、翼形断面を有する
ほぼ半径方向に延在する静翼の環状列と、前記静翼がそ
の縦軸線回りに枢動自在になるように静翼の半径方向内
方端および外方端を支持する支持構造と、を有し、前記
支持構造に協働して前記静翼の半径方向の移動を制限す
るプラットホーム装置と、前記各プラットホームと前記
支持構造の間に介在するブッシ装置と、が各静翼の軸方
向端の各々に設けられ、前記静翼上を作動時に流れる流
体の圧力よりも高い圧力にて前記ブッシ装置に冷却流体
を供給するための装置が与えられ、前記冷却流体は前記
ブッシ装置と熱交換関係に置かれて、そのあと、前記静
翼上を作動時に流れる前記流体中に排出されるように、
前記静翼組立体が配置される。

以下に、添付図面を参照しつつ、本発明の詳細な説明す
る。

第１図を参照して、ガスタービンエンジン／パワーター
ビン組合せ１０は、圧縮機部１２、燃焼器部１３および
タービン部１４を流れの順に有するガスタービンエンジ
ン１１と、該ガスタービンエンジン１１の下流端に取付
けられるパワータービン１５と、を含む、パワータービ
ン１５はガスタービンエンジン１１からの排気を受は入
れるようにされてそれにより駆動される。つぎにパワー
タービン１５は適当な出力軸（図示せず）を介して、例
えば発電機またはギヤボックスに出力を与える。概して
、パワータービン１５とガスタービンエンジン１１は共
に従来構造のものであるから、ここでは詳細に記載しな
い。

ガスタービンエンジン１１からの排気は円環状の連結ダ
クト１６を介してパワータービン１うに向けられ、ダク
ト１６の下流端の一部が第２図に見られる。連結ダクト
１６は、半径方向に延在する可変静翼１７の環状列を含
む組立体に排気を向ける。組立体の一部が第２図に見ら
れる。静翼１７は動翼１８の環状列に排気を向ける働き
をする。動翼は、その１個が第２図に見られるが、パワ
ータービン１５の出力軸（図示せず）に取付けられたデ
ィスク１９に取付けられる。つぎに、第２図にその１個
の一部が示される固定の不可変静翼２０の第２の環状列
に排気が流れ、そのあと、従来の態様でパワータービン
１５の残りの段を通過する。

前記のように、静翼１７は可変である、つまりその縦軸
線の回りに枢動自在であって、静翼によってガスタービ
ンエンジン排気が静翼１８に振向けられる方向は成る運
転条件の組合せに対して最適になるようにする。これは
パワータービン１５が効率的に作動することを保証する
が、静翼１７の上に向けられる排気ガスの高温度（７５
０℃超）は、可変静翼１７の作動機構が熱損傷を受けや
すく、また排気ガスの漏れ通路を与える可能性があるこ
とを意味する。

各静翼１７にはその半径方向内方端および外方端に、は
ぼ円板形のプラットホームがそれぞれ設けられる。各々
の半径方向内方プラットホーム２１は連結ダクト１６の
半径方向内方壁２３に連続し、環形ブッシ２４上に位置
決めされ、ブッシ自体も環形支持部材２５に設けられた
対応するくぼみの中に位置決めされる。ダクト１６の下
流端に設けられた内方向きのフランジ２３ａに取付けら
れたフランジ付きリング２６とフランジ２３ａ自体との
間に狭まれて、環状支持部材２５が連結部材１６の下流
端に保持される。

環状支持部材２５はさらに第２の、より大形のブッシ２
７の組を担持し、ブッシ２７の各々は各半径方向内方プ
ラットホーム２１からほぼ直角に延在するスピゴット（
枢軸）２８を受承する。

各半径方向外方プラットホーム２２は連結ダクト１６の
半径方向外方の壁２９に連続するように、Ｗ２９に設け
られた対応するくぼみ３０の中に位置決めされる。各く
ぼみ３０はさらに環状ブ・ツシ３１を含み、その上に対
応する半径方向外方プラットホーム２２が位置決めされ
る。

半径方向外方プラットホーム２２の各々はほぼ直角に延
在するスピゴット３２を有する。半径方向外方のスピゴ
ット３２の各々は対応する半径方向内方のスピゴット２
８と同軸状であるがそれよりも長い、この長さは、パワ
ータービン１５の外側ケーシング３５に位置決めされる
支持リング３４によって担持されるいまひとつのブッシ
３３の中に位置決めされるように、各半径方向外方スピ
ゴット３２が連結ダクト１６を越えて延在するように保
証する。

従って、各静翼１７は、その連合する内方ブッシ２４お
よび外方ブッシ３１により半径方向に位置決めされ、内
方ブッシ２７および外方ブッシ３３の中の連合する内方
スピゴット２６および外方スピゴット３２の位置決めに
よって、縦軸線の回りに枢動することができる。

各半径方向外方スピゴット３２の半径方向外方端には曲
り腕３６が取付けられる０曲り腕３６の各々は、従来の
態様で静翼１７の枢動位置を変化させるために、作動リ
ング（（２）示せず）に連接される。

パワータービン１５の外側ケーシング３５は連結ダクト
１６の半径方向外方壁２９から半径方向に隔置されて、
協働して円環状通路３７を画成する。当然ながら半径方
向外方スピゴット３２がよこぎって延在する円環状通路
３７には、ガスタービンエンジン１１から抽出した冷却
空気が供給される。この冷却空気は連結ダクト１６を作
動時に流れるガスタービンエンジン排気の圧力よりも高
圧となるように段取りされている。

通路３７内の冷却空気が半径方向外方スピゴット３７の
有効な冷却を与えることを保証するために、これらのス
ピゴット３７の各々はスリーブ３８により、半径方向に
隔置された関係に包囲される。各スリーブ３８は、スピ
ゴット３２を位置決めするブッシ３３とダクト壁２９上
に位置決めされるもう１個のブッシ３９との間に延在す
る。

各半径方向外方スピゴット３２とその対応するスリーブ
３８の間の環状空間に、矢印のように冷却空気流を窓４
０から入れて、スピゴット３２の冷却を与える。冷却空
気はつぎに、半径方向外方の静翼プラットホーム２２を
位置決めするブッシ３１を通り過ぎ、そしてこの圧力は
パワータービン１５を作動時に流れる排気の圧力よりも
高いので、この排気中に冷却空気が確実に流れる。

成る状況の下では、ブッシ３１は半径方向外方プラット
ホーム２２およびダクト１６の壁２９との間で充分に弛
いはめ合いになっているので、ブッシ３１を過ぎて充分
の空気流が得られて、ブッシを許容し得る低い温度に保
つことがてきるであろう、しかし、そうでない場合には
、第３図にもっと明らかに示されるように、一連の半径
方向に延在するみぞ４１がブッシ３１に設けられ、ブッ
シ３１を過ぎる冷却空気の適当な流れを可能にすること
ができる。

各半径方向外方スピゴット３２およびその対応する静翼
１７には共通の内部通路４２が設けられ、これはスピゴ
ット３２とそれを取巻くスリーブ３８の間の環状空間を
半径方向内方ブッシ２４に接続する役目をもつ、よって
、スピゴット３２とそれを取巻くスリーブ３８との間の
環状空間に流れる冷却空気の一部は通路４２の中に流れ
て、半径方向内方ブッシ２４に向けられる。半径方向外
方ブッシ３１の場合のように、半径方向内方ブッシ２４
は半径方向内方の静翼プラットホーム２１および支持部
材２５との間で充分に弛いはめ合いをもって、ブッシ２
４を通して、パワータービン１５を流れるガス流の中に
適当な冷却空気流を流すことができる。しかし、そうな
らない場合には、・ブッシ３１のみぞ４１に似たみぞを
ブッシ２４に設けることができる。

従って、エンジンおよびパワータービンの運転中、ブッ
シ２４．３１に冷却空気が供給されるので、ブッシは許
容し得る低い温度に保たれ、必要に応じな静翼１７の枢
動を可能にすることが判る。

そのうえ、パワータービン１５を運転中に通過する排気
よりも冷却空気の圧力が高いので、パワータービン１５
を通るガスの主通路から高温の排気が漏れて、可変静翼
１７の作動機構の他の部分に損傷を与える可能性を無く
する。

成る状況の下では、スピゴット３２と静翼１７の中の通
路４２を通過し得る冷却空気の量は、半径方向内方ブッ
シ２４の適当な冷却を与えるのに充分でないことがある
かも知れない、そのような場合、第４図に示される本発
明の実施例を用いることができる。第４図において、第
２図に示す部品と共通の部品を表すのに同様の番号が用
いられる。

第２図および第４図の実施例の間の主な違いは、第４図
の実施例において、静翼１７と半径方向外方スピゴット
３２に、半径方向内方ブッシ２４に冷却空気を供給する
ための内部通路４２が設けられていないことである。そ
の代りに、フランジ２３ａの窓４４を通して冷却空気を
送られて、その冷却空気を半径方向内方ブッシ２４に向
ける内部通路４３が半径方向内方スピゴット２８の各々
に設けられる。第２図の実施例の場合と同じく、半径方
向内方スピゴット２８に向けられる冷却空気はガスター
ビンエンジン１１から抽出される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるパワータービンの可変静翼組立体
の一部を切断部分が示す、ガスタービンエンジンの部分
切断側面図、 第２図は第１図に示す可変静翼組立体の一部の拡大断面
図、 第３図は第１図の可変静翼組立体のブッシの斜視図、 第４図は本発明の代替実施例を示す、第２図に類似した
図である。 １７・・・静翼　　　　　２１・・・プラットフォーム
２４・・・ブッシ 〜・３・

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、翼形断面を有するほぼ半径方向に延在する静翼の環
   状列と、前記静翼がその縦軸線回りに枢動自在になるよ
   うに前記静翼の半径方向内方端および外方端を支持する
   支持構造と、を有する可変静翼組立体であって： 前記静翼の各々はその縦軸端の各々に、前記支持構造に
   協働して前記静翼の半径方向の移動を制限するプラット
   ホーム装置と、前記プラットホーム装置と前記支持構造
   の間に介在するブッシ構造と、を設けられ、前記静翼上
   を作動時に流れる流体よりも高い圧力にて前記ブッシに
   冷却流体を供給するための装置が設けられているので、
   前記ブッシ装置の各々と少くとも一方の前記プラケット
   ホーム装置および前記支持構造と、の間に前記冷却流体
   が流れて、前記冷却流体は前記ブッシ装置と熱交換関係
   に置かれ、そのあと、前記静翼上を作動時に流れる前記
   流体の中に排出されるようになっている、可変静翼組立
   体。 ２、前記冷却流体は前記静翼の各々の半径方向外方端の
   領域に供給され、そのように供給された前記冷却流体は
   ２つの流れ部分に分割され、第１の流れ部分は前記半径
   方向外方プラットホームに隣接する前記ブッシに向けら
   れ、第２の流れ部分は前記静翼の各々にある縦方向通路
   を介して前記半径方向内方プラットホームに隣接する前
   記ブッシに向けられる、請求項１記載の可変静翼組立体
   。 ３、別個の供給源からの前記冷却流体の２つの別個の流
   れが前記静翼の各々の半径方向内方端および外方端にそ
   れぞれ供給されて、前記半径方向内方および外方のプラ
   ットホームにそれぞれ隣接する前記ブッシ装置に対して
   前記熱交換関係にされる、請求項１記載の可変静翼組立
   体。 ４、前記静翼の各々に、その両端の各々から半径方向に
   延在するスピゴット（枢軸）が設けられ、前記静翼の前
   記枢動を容易にするために、前記スピゴットは前記支持
   構造に設けられた対応するブッシ装置の中に位置決めさ
   れる、請求項１記載の可変静翼組立体。 ５、前記半径方向外方のスピゴットの各々はスリーブに
   よって隔置関係に包囲されているので、両者間に空間が
   画成され、前記スリーブは前記冷却流体の流れの中に配
   置され窓を明けられていて、前記そのように画成された
   空間を通して前記半径方向外方のブッシ装置に前記冷却
   流体が流れることを可能にする、請求項４記載の静翼組
   立体。 ６、前記半径方向内方または外方のプラットホームに隣
   接する前記ブッシ装置の各々は、前記冷却流体の通路を
   少なくとも部分的に画成するようにみぞを形成されてい
   る、請求項１記載の静翼組立体。 ７、前記半径方向外方のスピゴットの各々に、前記静翼
   の枢動を助けるレバーが設けられる、請求項１記載の静
   翼組立体。 ８、前記冷却流体は空気である、請求項１記載の静翼組
   立体。 ９、前記静翼はパワータービンの入口に配置されている
   、請求項１記載の静翼組立体。