JPH04231606A - ガスタービンエンジンのステータ - Google Patents
ガスタービンエンジンのステータInfo
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- JPH04231606A JPH04231606A JP3152258A JP15225891A JPH04231606A JP H04231606 A JPH04231606 A JP H04231606A JP 3152258 A JP3152258 A JP 3152258A JP 15225891 A JP15225891 A JP 15225891A JP H04231606 A JPH04231606 A JP H04231606A
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- stator
- casing
- coating
- flange
- thermal conductivity
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Links
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Classifications
-
- 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
- F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
- F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
- F01D11/14—Adjusting or regulating tip-clearance, i.e. distance between rotor-blade tips and stator casing
- F01D11/16—Adjusting or regulating tip-clearance, i.e. distance between rotor-blade tips and stator casing by self-adjusting means
- F01D11/18—Adjusting or regulating tip-clearance, i.e. distance between rotor-blade tips and stator casing by self-adjusting means using stator or rotor components with predetermined thermal response, e.g. selective insulation, thermal inertia, differential expansion
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はガスタービンエンジンの
ロータとステータの組立体に関し、特に、円周ひずみに
よるステータとロータとの間の半径方向間隙を減らす装
置と方法に関する。
ロータとステータの組立体に関し、特に、円周ひずみに
よるステータとロータとの間の半径方向間隙を減らす装
置と方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のガスタービンエンジンは、ロータ
ディスクから突出した複数の周方向に相隔たる動翼を有
するロータと、動翼の先端に近接する流路表面を有する
ステータ組立体を含み、流路表面と動翼との間に半径方
向の運転間隔（ｒｕｎｎｉｎｇ ｃｌｅａｒａｎｃｅ
）が画成される。流体流をすべて動翼列の周囲ではなく
動翼間に通して流体と動翼との間のエネルギー伝達を最
大にするには、運転間隔を最小に保つ必要がある。
ディスクから突出した複数の周方向に相隔たる動翼を有
するロータと、動翼の先端に近接する流路表面を有する
ステータ組立体を含み、流路表面と動翼との間に半径方
向の運転間隔（ｒｕｎｎｉｎｇ ｃｌｅａｒａｎｃｅ
）が画成される。流体流をすべて動翼列の周囲ではなく
動翼間に通して流体と動翼との間のエネルギー伝達を最
大にするには、運転間隔を最小に保つ必要がある。
【０００３】ガスタービンエンジン内の運転間隔は、エ
ンジンの過渡的な運転中と、エンジンの様々な定常運転
時に変化する。これは主として、エンジン出力を増減す
る際のエンジン内の諸構造体の熱膨縮を含む熱差動によ
る。ガスタービンエンジンには多数の構造体があり、そ
して様々な温度の空気流と燃焼ガスが通る。構造体の温
度が変わるとエンジンの過渡運転および（または）定常
運転中に熱差動が生じる。また、機械加工等による構造
的偏差を有する概して対称的な構造体は、その温度を一
定にしても、熱差動を起こし得る。
ンジンの過渡的な運転中と、エンジンの様々な定常運転
時に変化する。これは主として、エンジン出力を増減す
る際のエンジン内の諸構造体の熱膨縮を含む熱差動によ
る。ガスタービンエンジンには多数の構造体があり、そ
して様々な温度の空気流と燃焼ガスが通る。構造体の温
度が変わるとエンジンの過渡運転および（または）定常
運転中に熱差動が生じる。また、機械加工等による構造
的偏差を有する概して対称的な構造体は、その温度を一
定にしても、熱差動を起こし得る。
【０００４】ガスタービンエンジン構造体の熱差動を許
容しないと、熱ひずみと熱応力が発生する。例えば、ガ
スタービンエンジンの出力増加時には、動翼は通例、そ
れらを囲むステータより早く加熱されて膨張する。その
結果、動翼先端がステータを摩擦するおそれがある。た
だし、運転間隔を最初に比較的大きく設定すればこのよ
うな摩擦を防ぎ得る。このような大きな運転間隔はエン
ジンの効率を下げるので望ましくない。
容しないと、熱ひずみと熱応力が発生する。例えば、ガ
スタービンエンジンの出力増加時には、動翼は通例、そ
れらを囲むステータより早く加熱されて膨張する。その
結果、動翼先端がステータを摩擦するおそれがある。た
だし、運転間隔を最初に比較的大きく設定すればこのよ
うな摩擦を防ぎ得る。このような大きな運転間隔はエン
ジンの効率を下げるので望ましくない。
【０００５】ステータとロータは、定常熱流状態が実現
するまで昇温と膨張を続ける。ステータは通例、熱質量
がロータより少ないので、ロータより早く定常状態に達
する。従って、運転間隔は過渡運転中かなり変わり得る
。
するまで昇温と膨張を続ける。ステータは通例、熱質量
がロータより少ないので、ロータより早く定常状態に達
する。従って、運転間隔は過渡運転中かなり変わり得る
。
【０００６】代替的に、研摩性先端をもつ動翼を用い、
ステータと動翼との最大重ね合わせ状態の時にステータ
表面を丸く切削することにより、意図的に動翼にステー
タを摩擦させてもよい。しかし、その場合、最大重ね合
わせ発生状態以外の全てのエンジン運転状態において比
較的大きな運転間隔が発生することになる。
ステータと動翼との最大重ね合わせ状態の時にステータ
表面を丸く切削することにより、意図的に動翼にステー
タを摩擦させてもよい。しかし、その場合、最大重ね合
わせ発生状態以外の全てのエンジン運転状態において比
較的大きな運転間隔が発生することになる。
【０００７】ステータと動翼との間の運転間隔を最小に
するために冷却流体をステータに予め定めたように導く
ための従来の能動的な間隙制御構造体が知られている。 しかし、このような機構は比較的複雑であり、また変化
する運転間隔の原因を修正するものではない。
するために冷却流体をステータに予め定めたように導く
ための従来の能動的な間隙制御構造体が知られている。 しかし、このような機構は比較的複雑であり、また変化
する運転間隔の原因を修正するものではない。
【０００８】さらに、運転間隔は非軸対称になることが
あり、このような非軸対称の運転間隔に対処するには軸
対称の運転間隔の場合より複雑な手段が必要である。非
軸対称運転間隔を予め定め得る場合でも、このような非
軸対称間隙に対処する手段、例えば、能動的間隙制御を
用いるものは比較的複雑で、必ずしもこのような非軸対
称間隙に有効に対処せず、またその原因を修正しようと
するものでもない。
あり、このような非軸対称の運転間隔に対処するには軸
対称の運転間隔の場合より複雑な手段が必要である。非
軸対称運転間隔を予め定め得る場合でも、このような非
軸対称間隙に対処する手段、例えば、能動的間隙制御を
用いるものは比較的複雑で、必ずしもこのような非軸対
称間隙に有効に対処せず、またその原因を修正しようと
するものでもない。
【０００９】さらに、ある非軸対称運転間隔は、冷却流
体また高温燃焼ガスの隣接構造体への漏れのような偶発
事によるものであり、このような漏れは円周ひずみと非
軸対称運転間隔を引起こす。このような偶発事に対処す
る従来の対策は、予想される最悪な事態に対して設計を
行いそして望ましくない比較的大きな運転間隔を設ける
ことであった。
体また高温燃焼ガスの隣接構造体への漏れのような偶発
事によるものであり、このような漏れは円周ひずみと非
軸対称運転間隔を引起こす。このような偶発事に対処す
る従来の対策は、予想される最悪な事態に対して設計を
行いそして望ましくない比較的大きな運転間隔を設ける
ことであった。
【００１０】
【発明の目的】従って、本発明の目的は新規改良型ガス
タービンエンジンステータを提供することである。
タービンエンジンステータを提供することである。
【００１１】本発明の他の目的は、非軸対称の運転間隔
に有効に対処するステータを提供することである。
に有効に対処するステータを提供することである。
【００１２】本発明の他の目的は、偶発要因による非軸
対称運転間隔に有効に対処するステータを提供すること
である。
対称運転間隔に有効に対処するステータを提供すること
である。
【００１３】本発明の他の目的は、ステータの円周熱ひ
ずみを制御することにより非軸対称の半径方向運転間隔
を制御するように作用するステータを提供することであ
る。
ずみを制御することにより非軸対称の半径方向運転間隔
を制御するように作用するステータを提供することであ
る。
【００１４】本発明の他の目的は、非軸対称運転間隔を
減らすのに有効なステータを提供することである。本発
明の他の目的は、非軸対称運転間隔の原因を減らすのに
有効なステータを提供することである。
減らすのに有効なステータを提供することである。本発
明の他の目的は、非軸対称運転間隔の原因を減らすのに
有効なステータを提供することである。
【００１５】本発明の他の目的は、非軸対称運転間隔を
制御する比較的簡単な手段を有するステータを提供する
ことである。
制御する比較的簡単な手段を有するステータを提供する
ことである。
【００１６】
【発明の概要】複数の周方向に相隔たる動翼を有するロ
ータを囲んでステータと動翼先端との間に半径方向間隙
を画成するのに効果的なガスタービンエンジンステータ
を開示する。ステータと動翼先端との間の非軸対称半径
方向運転間隔を制御する方法と手段が、ステータの周囲
に沿って予め定めたように配置した予め選定した熱伝導
率の被覆を包含する。本発明の実施例における被覆は、
ステータの熱による円周ひずみを減らすために高低いず
れかの熱伝導率を有する。
ータを囲んでステータと動翼先端との間に半径方向間隙
を画成するのに効果的なガスタービンエンジンステータ
を開示する。ステータと動翼先端との間の非軸対称半径
方向運転間隔を制御する方法と手段が、ステータの周囲
に沿って予め定めたように配置した予め選定した熱伝導
率の被覆を包含する。本発明の実施例における被覆は、
ステータの熱による円周ひずみを減らすために高低いず
れかの熱伝導率を有する。
【００１７】本発明は、他の目的と利点とともに、添付
図面と関連する以下の詳述からさらに明らかとなろう。
図面と関連する以下の詳述からさらに明らかとなろう。
【００１８】
【実施例の記載】図１は高バイパスターボファンガスタ
ービンエンジンの一例１０の概略図である。エンジン１
０には、縦中心線１２を中心として直流連通状態にある
ファン１４と低圧圧縮機（ＬＰＣ）またはブースタ圧縮
機１６と高圧圧縮機（ＨＰＣ）１８と燃焼器２０と高圧
ノズル２２と高圧タービン（ＨＰＴ）２４と低圧タービ
ン（ＬＰＴ）２６とを含む従来の諸構造体が含まれてい
る。低圧タービン２６は従来の第１ロータ軸２７により
ファン１４とＬＰＣ１６とに連結され、そしてＨＰＴ２
４は、第１ロータ軸とは無関係の回転をなす従来の第２
ロータ軸２８によりＨＰＣ１８に連結されている。
ービンエンジンの一例１０の概略図である。エンジン１
０には、縦中心線１２を中心として直流連通状態にある
ファン１４と低圧圧縮機（ＬＰＣ）またはブースタ圧縮
機１６と高圧圧縮機（ＨＰＣ）１８と燃焼器２０と高圧
ノズル２２と高圧タービン（ＨＰＴ）２４と低圧タービ
ン（ＬＰＴ）２６とを含む従来の諸構造体が含まれてい
る。低圧タービン２６は従来の第１ロータ軸２７により
ファン１４とＬＰＣ１６とに連結され、そしてＨＰＴ２
４は、第１ロータ軸とは無関係の回転をなす従来の第２
ロータ軸２８によりＨＰＣ１８に連結されている。
【００１９】運転中、周囲空気２９がエンジン１０のフ
ァン１４内に導かれ、その第１部分３０はＬＰＣ１６に
導入されて圧縮され、第２部分３２はＬＰＣ１６をバイ
パスしてエンジン１０による推力を発生する。空気の第
１部分３０はＬＰＣ１６内で圧縮された後さらにＨＰＣ
１８内で圧縮され、燃焼器２０に導かれ燃料との混合に
より燃焼を起こして比較的高温の燃焼排気３４を発生し
、この排気は高圧ノズル２２を経てＨＰＴ２４とＬＰＴ
２６を駆動する。
ァン１４内に導かれ、その第１部分３０はＬＰＣ１６に
導入されて圧縮され、第２部分３２はＬＰＣ１６をバイ
パスしてエンジン１０による推力を発生する。空気の第
１部分３０はＬＰＣ１６内で圧縮された後さらにＨＰＣ
１８内で圧縮され、燃焼器２０に導かれ燃料との混合に
より燃焼を起こして比較的高温の燃焼排気３４を発生し
、この排気は高圧ノズル２２を経てＨＰＴ２４とＬＰＴ
２６を駆動する。
【００２０】エンジン１０は、アイドリングと離陸と巡
航と降下を含む様々な運用態様中の航空機を推進するた
めに低出力から高出力に及ぶ設定出力で作動する。それ
ゆえ、エンジン１０は、その運転中の出力増加または出
力減少に応じた第１および第２ロータ軸２７、２８の加
速または減速時に過渡状態で作動する。エンジン１０は
また定常状態、例えば航空機巡航時の状態で作動し、そ
の場合、エンジン１０の出力は一定中間値にとどまりそ
して第１および第２ロータ軸２７、２８の回転速度はほ
ぼ一定である。
航と降下を含む様々な運用態様中の航空機を推進するた
めに低出力から高出力に及ぶ設定出力で作動する。それ
ゆえ、エンジン１０は、その運転中の出力増加または出
力減少に応じた第１および第２ロータ軸２７、２８の加
速または減速時に過渡状態で作動する。エンジン１０は
また定常状態、例えば航空機巡航時の状態で作動し、そ
の場合、エンジン１０の出力は一定中間値にとどまりそ
して第１および第２ロータ軸２７、２８の回転速度はほ
ぼ一定である。
【００２１】ＨＰＣ１８は周囲空気２９を圧縮して圧縮
空気３０を発生するので、空気３０は加熱され、通例約
１１００゜ Ｆ に達し得る。燃焼排気３４の温度は約
２０００゜ Ｆ に達する。圧縮空気３０と燃焼ガス３
４はそれぞれＨＰＣ１８とＨＰＴ２４における隣接構造
体を加熱するので、構造体に温度勾配が生じ、これに対
処しなければ、熱により生じる応力とひずみを減らすこ
とができない。
空気３０を発生するので、空気３０は加熱され、通例約
１１００゜ Ｆ に達し得る。燃焼排気３４の温度は約
２０００゜ Ｆ に達する。圧縮空気３０と燃焼ガス３
４はそれぞれＨＰＣ１８とＨＰＴ２４における隣接構造
体を加熱するので、構造体に温度勾配が生じ、これに対
処しなければ、熱により生じる応力とひずみを減らすこ
とができない。
【００２２】さらに詳述すると、例えば、ＨＰＣ１８に
は図１と図２に示すように環状ケーシング３６の形態を
なすステータが含まれ、動翼列を囲んでおり、各動翼列
は、ロータ２８から半径方向外向きに延在する複数の周
方向に相隔たる動翼３８からなる。また図３を参照する
に、この図は見やすいように単一の動翼３８を示すＨＰ
Ｃ１８の断面図であり、各動翼３８はその半径方向外端
に動翼先端４２を有し、この翼端は環状のステータ流路
表面４４から離間してそれと向かい合っている。流路表
面４４はＨＰＣケーシング３６の半径方向内側表面であ
り、動翼先端４２の周りに配置されて半径方向運転間隔
Ｃｒを画成する。
は図１と図２に示すように環状ケーシング３６の形態を
なすステータが含まれ、動翼列を囲んでおり、各動翼列
は、ロータ２８から半径方向外向きに延在する複数の周
方向に相隔たる動翼３８からなる。また図３を参照する
に、この図は見やすいように単一の動翼３８を示すＨＰ
Ｃ１８の断面図であり、各動翼３８はその半径方向外端
に動翼先端４２を有し、この翼端は環状のステータ流路
表面４４から離間してそれと向かい合っている。流路表
面４４はＨＰＣケーシング３６の半径方向内側表面であ
り、動翼先端４２の周りに配置されて半径方向運転間隔
Ｃｒを画成する。
【００２３】従って、空気３０はＨＰＣ１８内で圧縮さ
れるにつれて加熱されるので動翼３８を加熱する。動翼
３８は加熱により膨張し、そして運転間隔Ｃｒはその影
響を受ける。通例、ケーシング３６は動翼３８ほど早く
加熱されず、従って、動翼３８ほど早く膨張しない。そ
れゆえ、運転間隔Ｃｒを十分大きくしないと動翼先端４
２が流路表面４４を摩擦してしまう。これは従来周知の
ことである。
れるにつれて加熱されるので動翼３８を加熱する。動翼
３８は加熱により膨張し、そして運転間隔Ｃｒはその影
響を受ける。通例、ケーシング３６は動翼３８ほど早く
加熱されず、従って、動翼３８ほど早く膨張しない。そ
れゆえ、運転間隔Ｃｒを十分大きくしないと動翼先端４
２が流路表面４４を摩擦してしまう。これは従来周知の
ことである。
【００２４】また、従来周知の同様な運転間隔ＣｒがＨ
ＰＴ２４にも生じる。さらに詳述すると、図１と図４に
示すように、ＨＰＴ２４は、従来のようにＨＰＴ環状ケ
ーシング４８の形態をなすステータを含む。ケーシング
４８には、軸方向に相隔たる第１環状フランジ５０と第
２環状フランジ５２が一体に形成されている。各フラン
ジ５０、５２は、ケーシング４８の半径方向外側表面５
４から半径方向外向きに延在する半径方向外側部分５０
ａ、５２ａを有する。フランジ５０、５２はまたそれぞ
れ半径方向内側部分５０ｂ、５２ｂを有し、両部分はケ
ーシング４８の半径方向内側表面５６から半径方向内向
きに延在する。従来の中間タービンノズル５８がケーシ
ング４８の半径方向内側に隔設され、複数の周方向に相
隔たる中空ノズル羽根６０を有する。これらの羽根は半
径方向外側ノズルケーシング６２に適切に接合されてい
る。ノズルケーシング６２には、軸方向に相隔たる第１
環状フランジ６４と第２環状フランジ６６が一体に形成
されており、それぞれケーシング４８の第１および第２
フランジ５０、５２に従来のように接合されている。
ＰＴ２４にも生じる。さらに詳述すると、図１と図４に
示すように、ＨＰＴ２４は、従来のようにＨＰＴ環状ケ
ーシング４８の形態をなすステータを含む。ケーシング
４８には、軸方向に相隔たる第１環状フランジ５０と第
２環状フランジ５２が一体に形成されている。各フラン
ジ５０、５２は、ケーシング４８の半径方向外側表面５
４から半径方向外向きに延在する半径方向外側部分５０
ａ、５２ａを有する。フランジ５０、５２はまたそれぞ
れ半径方向内側部分５０ｂ、５２ｂを有し、両部分はケ
ーシング４８の半径方向内側表面５６から半径方向内向
きに延在する。従来の中間タービンノズル５８がケーシ
ング４８の半径方向内側に隔設され、複数の周方向に相
隔たる中空ノズル羽根６０を有する。これらの羽根は半
径方向外側ノズルケーシング６２に適切に接合されてい
る。ノズルケーシング６２には、軸方向に相隔たる第１
環状フランジ６４と第２環状フランジ６６が一体に形成
されており、それぞれケーシング４８の第１および第２
フランジ５０、５２に従来のように接合されている。
【００２５】ＨＰＴ２４は、本実施例では、第１ロータ
段６８と第２ロータ段７０を含み、両段には第２ロータ
軸２８が連結され、ＨＰＴ２４からＨＰＣ１８に動力を
伝える。第１段６８には複数の周方向に相隔たる動翼７
２が含まれ、ＨＰＴノズル２２と中間ノズル５８との間
に配置されている。各動翼７２は動翼先端７４を有し、
この翼端は従来のシュラウド７６から離間しそれと向か
い合っている。さらに詳述すると、シュラウド７６は内
側流路表面７８を有し、この表面は動翼先端７４の周り
に配置されて半径方向運転間隔Ｃｒを画成する。シュラ
ウド７６は下流端８０と上流端８２を有し、下流端８０
は第１フランジ５０の内側部分５０ｂに従来のように固
定されてそれに支持され、また上流端８２はケーシング
４８に従来のように固定されてそれに支持されている。
段６８と第２ロータ段７０を含み、両段には第２ロータ
軸２８が連結され、ＨＰＴ２４からＨＰＣ１８に動力を
伝える。第１段６８には複数の周方向に相隔たる動翼７
２が含まれ、ＨＰＴノズル２２と中間ノズル５８との間
に配置されている。各動翼７２は動翼先端７４を有し、
この翼端は従来のシュラウド７６から離間しそれと向か
い合っている。さらに詳述すると、シュラウド７６は内
側流路表面７８を有し、この表面は動翼先端７４の周り
に配置されて半径方向運転間隔Ｃｒを画成する。シュラ
ウド７６は下流端８０と上流端８２を有し、下流端８０
は第１フランジ５０の内側部分５０ｂに従来のように固
定されてそれに支持され、また上流端８２はケーシング
４８に従来のように固定されてそれに支持されている。
【００２６】ＨＰＴ運転間隔Ｃｒも、運転中動翼７２と
シュラウド７６との間の熱差動をＨＰＣ運転間隔Ｃｒに
ついて前述したと同様に許容しなければならない。燃焼
ガス３４は比較的高温であり動翼７２を加熱するので、
それらを膨張させる。ケーシング４８とシュラウド７６
は動翼７２より低温であるから、それほど早く膨張しな
い。
シュラウド７６との間の熱差動をＨＰＣ運転間隔Ｃｒに
ついて前述したと同様に許容しなければならない。燃焼
ガス３４は比較的高温であり動翼７２を加熱するので、
それらを膨張させる。ケーシング４８とシュラウド７６
は動翼７２より低温であるから、それほど早く膨張しな
い。
【００２７】さらに、ＨＰＣ１８とＨＰＴ２４それぞれ
の運転間隔Ｃｒはエンジン縦中心線１２に対して軸対称
であるばかりでなく非軸対称にもなり得るもので、かな
り複雑な対策が必要である。非軸対称の半径方向運転間
隔Ｃｒの変化を引起こす重要な因子は流路構造体の円周
熱ひずみである。このひずみは少なくとも２種のものを
包含する。
の運転間隔Ｃｒはエンジン縦中心線１２に対して軸対称
であるばかりでなく非軸対称にもなり得るもので、かな
り複雑な対策が必要である。非軸対称の半径方向運転間
隔Ｃｒの変化を引起こす重要な因子は流路構造体の円周
熱ひずみである。このひずみは少なくとも２種のものを
包含する。
【００２８】第１種の熱ひずみについては図４と図５を
参照されたい。図５はＨＰＴ第１フランジ５０の一部を
詳細に例示し、その公称半径ｒと、ケーシング外側表面
５４の上方に突出した第１フランジ外側部分５０ａの厚
さｔとを示す。フランジ５０はシュラウド７６を部分的
に支持するので、その熱ひずみはシュラウド７６の半径
方向位置に影響を与え、従って、ＨＰＴ運転間隔Ｃｒの
大きさに影響する。製造公差により、厚さｔと半径ｒは
フランジ５０の周囲に沿って変化し得る。このような変
化は、フランジ５０の周囲に沿う熱質量の変化を引起こ
す偶発変化である。その結果、フランジ５０に過渡状態
と定常状態で周方向温度勾配が生じ、ケーシング４８を
真円形から変形させ、従って非軸対称運転間隔Ｃｒが生
じ得る。これは偶発事象であるから予知できないもので
、対処が困難である。
参照されたい。図５はＨＰＴ第１フランジ５０の一部を
詳細に例示し、その公称半径ｒと、ケーシング外側表面
５４の上方に突出した第１フランジ外側部分５０ａの厚
さｔとを示す。フランジ５０はシュラウド７６を部分的
に支持するので、その熱ひずみはシュラウド７６の半径
方向位置に影響を与え、従って、ＨＰＴ運転間隔Ｃｒの
大きさに影響する。製造公差により、厚さｔと半径ｒは
フランジ５０の周囲に沿って変化し得る。このような変
化は、フランジ５０の周囲に沿う熱質量の変化を引起こ
す偶発変化である。その結果、フランジ５０に過渡状態
と定常状態で周方向温度勾配が生じ、ケーシング４８を
真円形から変形させ、従って非軸対称運転間隔Ｃｒが生
じ得る。これは偶発事象であるから予知できないもので
、対処が困難である。
【００２９】第２種のひずみは予知できるもので、エン
ジンの縦中心線１２に対する個別の周方向位置に存在す
る設計上の諸特徴によるものである。これらの位置は構
造体の他部と熱応答特性が異なる箇所である。その一例
は圧縮機ケーシングに共通の水平分割線フランジである
。
ジンの縦中心線１２に対する個別の周方向位置に存在す
る設計上の諸特徴によるものである。これらの位置は構
造体の他部と熱応答特性が異なる箇所である。その一例
は圧縮機ケーシングに共通の水平分割線フランジである
。
【００３０】さらに詳述すると、図２と図３において、
ＨＰＣケーシング３６は１８０ 度にわたって延在する
弧状上部３６ａと、１８０ 度にわたって延在する弧状
下部３６ｂとを有する。同一面に沿って水平に延在する
１対の第１および第２フランジ８４、８６が、ケーシン
グ上下両部３６ａ、３６ｂを合体させるために、ボルト
のような従来手段により両部３６ａ、３６ｂのおのおの
と一体に接合されている。フランジ８４、８６の追加熱
質量によりケーシング３６の熱応答が熱的に遅れるので
、過渡運転と定常運転中ケーシング３６に熱ひずみが生
じる。
ＨＰＣケーシング３６は１８０ 度にわたって延在する
弧状上部３６ａと、１８０ 度にわたって延在する弧状
下部３６ｂとを有する。同一面に沿って水平に延在する
１対の第１および第２フランジ８４、８６が、ケーシン
グ上下両部３６ａ、３６ｂを合体させるために、ボルト
のような従来手段により両部３６ａ、３６ｂのおのおの
と一体に接合されている。フランジ８４、８６の追加熱
質量によりケーシング３６の熱応答が熱的に遅れるので
、過渡運転と定常運転中ケーシング３６に熱ひずみが生
じる。
【００３１】熱応答特性が異なる個別設計特徴の他の一
例は、２次空気流の供給用としてケーシングに周囲に設
けた複数の局所的な空気口を包含する。さらに詳述する
と、図１と図４において、ＨＰＴ２４はさらに、ＨＰＴ
ケーシング４８と連通するように接続された複数の周方
向に相隔たる空気導入管８８を有する。管８８は従来の
ように抽出空気管９０と連通するように接続され、抽気
管９０はＨＰＣケーシング３６に接合されて圧縮空気３
０の一部を抽出する。図４と図６に示すように、タービ
ンノズル５８はさらに、ノズルケーシング６２に設けた
複数の周方向に相隔たる導入孔９２を有する。ＨＰＴケ
ーシング４８はノズルケーシング６２から離間してプレ
ナム９４を画成し、このプレナムに圧縮空気３０が導入
管８８から導入され、さらに中空ノズル羽根６０に入り
、従来知られているようにそれらを冷却する。
例は、２次空気流の供給用としてケーシングに周囲に設
けた複数の局所的な空気口を包含する。さらに詳述する
と、図１と図４において、ＨＰＴ２４はさらに、ＨＰＴ
ケーシング４８と連通するように接続された複数の周方
向に相隔たる空気導入管８８を有する。管８８は従来の
ように抽出空気管９０と連通するように接続され、抽気
管９０はＨＰＣケーシング３６に接合されて圧縮空気３
０の一部を抽出する。図４と図６に示すように、タービ
ンノズル５８はさらに、ノズルケーシング６２に設けた
複数の周方向に相隔たる導入孔９２を有する。ＨＰＴケ
ーシング４８はノズルケーシング６２から離間してプレ
ナム９４を画成し、このプレナムに圧縮空気３０が導入
管８８から導入され、さらに中空ノズル羽根６０に入り
、従来知られているようにそれらを冷却する。
【００３２】エンジン１０の運転中、圧縮空気３０は導
入管８８を経てプレナム９４に導入され、ケーシング４
８に温度勾配を発生する。この温度勾配により、過渡運
転と定常運転中、ケーシング４８に円周ひずみが発生す
る。ケーシング４８は第１フランジ５０を介してシュラ
ウド下流端８０でシュラウド７６を支持するので、ＨＰ
Ｔ運転間隔Ｃｒに影響を与える。
入管８８を経てプレナム９４に導入され、ケーシング４
８に温度勾配を発生する。この温度勾配により、過渡運
転と定常運転中、ケーシング４８に円周ひずみが発生す
る。ケーシング４８は第１フランジ５０を介してシュラ
ウド下流端８０でシュラウド７６を支持するので、ＨＰ
Ｔ運転間隔Ｃｒに影響を与える。
【００３３】上記各種の非軸対称運転間隔変化は図７と
図８と図９の概略図を参照すればさらに良く理解される
。さらに詳述すると、図７は図４と図５に示したフラン
ジ５０のようなフランジの公称すなわち平均半径方向位
置９４の概略図である。公称位置９４は定常状態かまた
は特定過渡状態におけるものとみなしてよい。図７の頂
部に熱遅れまたは熱ひずみ９６を示す。これは、例えば
、比較的大きな厚さｔまたは比較的大きな半径ｒをもつ
フランジ５０の局所部分を表す。比較的大きな厚さｔま
たは半径ｒは熱質量を増大させるので、フランジ５０の
加熱時の熱応答が減少する。その結果、フランジ５０の
このような部分は円周ひずみを起こし、このひずみは、
本例の場合、フランジ５０の隣接部分より少ない相対膨
張による半径方向の局所ひずみである。図７に示した円
周ひずみ９６はまた、例えば、比較的低温の空気流がフ
ランジ５０へ漏れた場合にも生じ得る。
図８と図９の概略図を参照すればさらに良く理解される
。さらに詳述すると、図７は図４と図５に示したフラン
ジ５０のようなフランジの公称すなわち平均半径方向位
置９４の概略図である。公称位置９４は定常状態かまた
は特定過渡状態におけるものとみなしてよい。図７の頂
部に熱遅れまたは熱ひずみ９６を示す。これは、例えば
、比較的大きな厚さｔまたは比較的大きな半径ｒをもつ
フランジ５０の局所部分を表す。比較的大きな厚さｔま
たは半径ｒは熱質量を増大させるので、フランジ５０の
加熱時の熱応答が減少する。その結果、フランジ５０の
このような部分は円周ひずみを起こし、このひずみは、
本例の場合、フランジ５０の隣接部分より少ない相対膨
張による半径方向の局所ひずみである。図７に示した円
周ひずみ９６はまた、例えば、比較的低温の空気流がフ
ランジ５０へ漏れた場合にも生じ得る。
【００３４】図４はケーシング４８を囲む従来の間隙制
御マニホルド９８を示す。このマニホルドには、図１に
示すように、ＨＰＣ１８からの圧縮機排出空気１００が
従来の流体導管１０２を通って流入する。万一空気１０
０の一部分がマニホルド９８の一点から漏れてフランジ
５０に達すれば、図７に示したような円周ひずみが発生
するおそれがある。
御マニホルド９８を示す。このマニホルドには、図１に
示すように、ＨＰＣ１８からの圧縮機排出空気１００が
従来の流体導管１０２を通って流入する。万一空気１０
０の一部分がマニホルド９８の一点から漏れてフランジ
５０に達すれば、図７に示したような円周ひずみが発生
するおそれがある。
【００３５】図８はＨＰＣケーシング３６と水平フラン
ジ８４、８６の概略を示す。定常状態かまたは特定過渡
状態中のケーシング３６とフランジ８４、８６の公称す
なわち平均位置は、ケーシング３６の平均半径を示す公
称位置１０４で表される。空気３０がＨＰＣ１８で圧縮
されるにつれ、ケーシング３６は、例えば、水平フラン
ジ８４、８６より早く膨張しする。なぜなら、ケーシン
グ３６は、比較的厚くそして熱質量の高いフランジ８４
、８６に比べ、比較的薄くそして比較的高い熱質量を有
するからである。その結果生じるケーシング３６とフラ
ンジ８４、８６の相対的な半径方向位置はひずみ位置１
０６によって表される。
ジ８４、８６の概略を示す。定常状態かまたは特定過渡
状態中のケーシング３６とフランジ８４、８６の公称す
なわち平均位置は、ケーシング３６の平均半径を示す公
称位置１０４で表される。空気３０がＨＰＣ１８で圧縮
されるにつれ、ケーシング３６は、例えば、水平フラン
ジ８４、８６より早く膨張しする。なぜなら、ケーシン
グ３６は、比較的厚くそして熱質量の高いフランジ８４
、８６に比べ、比較的薄くそして比較的高い熱質量を有
するからである。その結果生じるケーシング３６とフラ
ンジ８４、８６の相対的な半径方向位置はひずみ位置１
０６によって表される。
【００３６】ひずみ位置１０６は、その半径が対応公称
位置１０４の半径に等しい４つの節１０８において公称
位置１０４と交わる。ひずみ位置１０６は公称位置１０
４に対して最大半径方向変位の２つの腹（ａｎｔｉｎｏ
ｄｅ）１１０を含み、これらの腹はエンジン１０の垂直
中心線１１２について対称的に１２時と６時の位置にあ
る。また、公称位置１０４に対して最小半径方向変位の
２つの腹１１３が、垂直中心線１１２に直交するエンジ
ン１０の水平中心線１１４について対称的に３時と９時
の位置にある。図３と関連して図８に明示するように、
空気３０がＨＰＣ１８で圧縮されるにつれ、ケーシング
の上部３６ａと下部３６ｂは公称位置１０４より多く膨
張するのに対し、水平フランジ８４、８６に隣接するケ
ーシング３６の部分は水平フランジとともにこのような
膨張を熱的に遅らせ、その結果公称位置１０４に対して
負の半径方向ひずみが生じる。
位置１０４の半径に等しい４つの節１０８において公称
位置１０４と交わる。ひずみ位置１０６は公称位置１０
４に対して最大半径方向変位の２つの腹（ａｎｔｉｎｏ
ｄｅ）１１０を含み、これらの腹はエンジン１０の垂直
中心線１１２について対称的に１２時と６時の位置にあ
る。また、公称位置１０４に対して最小半径方向変位の
２つの腹１１３が、垂直中心線１１２に直交するエンジ
ン１０の水平中心線１１４について対称的に３時と９時
の位置にある。図３と関連して図８に明示するように、
空気３０がＨＰＣ１８で圧縮されるにつれ、ケーシング
の上部３６ａと下部３６ｂは公称位置１０４より多く膨
張するのに対し、水平フランジ８４、８６に隣接するケ
ーシング３６の部分は水平フランジとともにこのような
膨張を熱的に遅らせ、その結果公称位置１０４に対して
負の半径方向ひずみが生じる。
【００３７】図９は、定常状態かまたは特定過渡状態に
おける導入管８８それぞれの横中心線を通る円周におけ
る図４に示したＨＰＴケーシング４８の公称位置１１６
を例示する。燃焼排気３４がタービンノズル５８を加熱
するにつれ、熱がケーシング４８に伝導されかつ放射さ
れる。圧縮空気３０は各導入管８８を通り、そして管８
８に隣接するケーシング４８の部分を、隣り合う管８８
間のケーシング４８の部分とは異なるように加熱し、場
合によっては冷却する。圧縮空気３０が各管８８に入る
につれてケーシング４８を冷却するような一例では、ひ
ずみ位置１１８は図９に示すように生じる。
おける導入管８８それぞれの横中心線を通る円周におけ
る図４に示したＨＰＴケーシング４８の公称位置１１６
を例示する。燃焼排気３４がタービンノズル５８を加熱
するにつれ、熱がケーシング４８に伝導されかつ放射さ
れる。圧縮空気３０は各導入管８８を通り、そして管８
８に隣接するケーシング４８の部分を、隣り合う管８８
間のケーシング４８の部分とは異なるように加熱し、場
合によっては冷却する。圧縮空気３０が各管８８に入る
につれてケーシング４８を冷却するような一例では、ひ
ずみ位置１１８は図９に示すように生じる。
【００３８】ひずみ位置１１８は、周方向に相隔たる１
６個の節１２０を含み、これらの節は、ひずみ位置１１
８と公称位置１１６との間に半径方向相対位置の差がな
いことを示す。８本の周方向に相隔たる導入管８８が図
９ではそれぞれの中心線位置によって表され、これらの
位置ではケーシング４８は、公称位置１１６からの半径
方向相対変位が最小の腹１２２を有する。隣り合う導入
管８８間には、公称位置１１６からの半径方向相対変位
が最大の腹１２４が等間隔で離間している。
６個の節１２０を含み、これらの節は、ひずみ位置１１
８と公称位置１１６との間に半径方向相対位置の差がな
いことを示す。８本の周方向に相隔たる導入管８８が図
９ではそれぞれの中心線位置によって表され、これらの
位置ではケーシング４８は、公称位置１１６からの半径
方向相対変位が最小の腹１２２を有する。隣り合う導入
管８８間には、公称位置１１６からの半径方向相対変位
が最大の腹１２４が等間隔で離間している。
【００３９】図９に明示したように、ケーシング４８は
、最大の腹１２４で最大の半径方向位置をもつ円周熱ひ
ずみを起こす。なぜなら、隣り合う導入管８８間のケー
シング４８の部分は比較的高温であり、従って、導入管
８８に隣接するケーシング４８の部分より多く膨張する
からである。導入管８８は比較的低温の空気３０を通す
ので、導入管８８に隣接するケーシング４８の部分は半
径方向の膨張が遅れ、従って、隣り合う導入管８８間の
ケーシング４８の部分より小さな半径方向位置を有する
。ケーシング４８にひずみ位置１１８が生じるので、ケ
ーシング４８の第１フランジ５０に支持された図４に示
したようなシュラウド７６にも、対応する円周ひずみ位
置が生じ、その結果、非軸対称の運転間隔Ｃｒが生じる
。
、最大の腹１２４で最大の半径方向位置をもつ円周熱ひ
ずみを起こす。なぜなら、隣り合う導入管８８間のケー
シング４８の部分は比較的高温であり、従って、導入管
８８に隣接するケーシング４８の部分より多く膨張する
からである。導入管８８は比較的低温の空気３０を通す
ので、導入管８８に隣接するケーシング４８の部分は半
径方向の膨張が遅れ、従って、隣り合う導入管８８間の
ケーシング４８の部分より小さな半径方向位置を有する
。ケーシング４８にひずみ位置１１８が生じるので、ケ
ーシング４８の第１フランジ５０に支持された図４に示
したようなシュラウド７６にも、対応する円周ひずみ位
置が生じ、その結果、非軸対称の運転間隔Ｃｒが生じる
。
【００４０】本発明の好適実施例によれば、前述のよう
なステータ流路表面と動翼先端との間の非軸対称の半径
方向運転間隔Ｃｒを制御する手段が設けられる。この制
御手段は、ステータの周囲に沿って予め定めたように配
置した予め選定した熱伝導率の被覆を包含する。
なステータ流路表面と動翼先端との間の非軸対称の半径
方向運転間隔Ｃｒを制御する手段が設けられる。この制
御手段は、ステータの周囲に沿って予め定めたように配
置した予め選定した熱伝導率の被覆を包含する。
【００４１】さらに詳述すると、例えば、本発明は図４
と図５に示したフランジ５０により実施され得る。本発
明の一実施例では、フランジ５０は厚さｔと半径ｒの偶
発変化を生じ得る。すなわち、フランジ５０には局所温
度差が、例えば、圧縮機排出空気１００のような冷却流
体のフランジ５０への漏れにより発生し得る。これによ
り発生する図７に示したような円周ひずみ９６を減らす
ため、第１フランジ５０に高い熱伝導率をもつ被覆１２
６を施すことが好ましい。本説明における高い熱伝導率
という用語は、被覆下の表面の熱伝導率に比べて高い熱
伝導性を意味し、また低い熱伝導率は、被覆下の表面の
熱伝導率に比べて低い熱伝導性を意味する。低い熱伝導
率は良好な熱絶縁体と同義であり、高い熱伝導率は良好
な熱伝導体と同義である。
と図５に示したフランジ５０により実施され得る。本発
明の一実施例では、フランジ５０は厚さｔと半径ｒの偶
発変化を生じ得る。すなわち、フランジ５０には局所温
度差が、例えば、圧縮機排出空気１００のような冷却流
体のフランジ５０への漏れにより発生し得る。これによ
り発生する図７に示したような円周ひずみ９６を減らす
ため、第１フランジ５０に高い熱伝導率をもつ被覆１２
６を施すことが好ましい。本説明における高い熱伝導率
という用語は、被覆下の表面の熱伝導率に比べて高い熱
伝導性を意味し、また低い熱伝導率は、被覆下の表面の
熱伝導率に比べて低い熱伝導性を意味する。低い熱伝導
率は良好な熱絶縁体と同義であり、高い熱伝導率は良好
な熱伝導体と同義である。
【００４２】上述のフランジ５０は熱ひずみをもたらす
偶発変化を起こすものであるから、高い熱伝導率の被覆
１２６が好適であり、フランジ５０をできるだけ多く覆
うべきものである。例えば、フランジ５０は、図５に示
したように頂面１３０に接合した２面の軸方向に相隔た
る側面１２８を有する。被覆１２６は側面１２８と頂面
１３０の全体にわたってほぼ一定の厚さに施される。高
熱伝導率被覆１２６は、例えば、表面１２８、１３０に
めっきした比較的純粋なニッケルでよく、熱をフランジ
５０の比較的高温の区域から比較的低温の区域に伝達し
てフランジ５０の温度をより均等にする効果がある。フ
ランジ５０は従来のインコネル７１８で形成し得るもの
で、ニッケルの熱伝導率はインコネル７１８の熱伝導率
より約５倍高い。被覆１２６をフランジ５０に施すこと
により、フランジ５０における温度差が減り、その結果
、図７に示したような減少ひずみ位置１３２が生じる。 減少ひずみ位置１３２は、円周ひずみが最小の、すなわ
ち、公称位置９４からの半径方向変位が最小の腹１３２
ａを含み、その半径方向変位は、無修正ひずみ９６の最
小腹９６ａと関連する半径方向変位よりかなり少ない。
偶発変化を起こすものであるから、高い熱伝導率の被覆
１２６が好適であり、フランジ５０をできるだけ多く覆
うべきものである。例えば、フランジ５０は、図５に示
したように頂面１３０に接合した２面の軸方向に相隔た
る側面１２８を有する。被覆１２６は側面１２８と頂面
１３０の全体にわたってほぼ一定の厚さに施される。高
熱伝導率被覆１２６は、例えば、表面１２８、１３０に
めっきした比較的純粋なニッケルでよく、熱をフランジ
５０の比較的高温の区域から比較的低温の区域に伝達し
てフランジ５０の温度をより均等にする効果がある。フ
ランジ５０は従来のインコネル７１８で形成し得るもの
で、ニッケルの熱伝導率はインコネル７１８の熱伝導率
より約５倍高い。被覆１２６をフランジ５０に施すこと
により、フランジ５０における温度差が減り、その結果
、図７に示したような減少ひずみ位置１３２が生じる。 減少ひずみ位置１３２は、円周ひずみが最小の、すなわ
ち、公称位置９４からの半径方向変位が最小の腹１３２
ａを含み、その半径方向変位は、無修正ひずみ９６の最
小腹９６ａと関連する半径方向変位よりかなり少ない。
【００４３】本発明の他の実施例によれば、図３と図８
に示すように、低い熱伝導率をもつ被覆１３４がＨＰＣ
ケーシングの上部３６ａと下部３６ｂの内側流路表面４
４に設けられ、そして最大の腹１１０とほぼ同延的に整
合される。さらに詳述すると、被覆１３４はケーシング
上部３６ａおよび下部３６ｂに第１および第２円弧１３
４ａ、１３４ｂに沿って垂直中心線１１２に対して対称
的に配設される。円弧１３４ａ、１３４ｂの角度範囲θ
１ 、θ２ は個々の特定設計に対して定められるが、
円弧１３４ａ、１３４ｂは概して、内側流路表面４４に
沿って最大の腹１１０の下を隣接する節１０８まで延在
して最大の腹１１０を補正する。ケーシング３６におけ
る最大の腹１１０に対して所定位置に低熱伝導率被覆１
３４を設けることにより、このような位置におけるケー
シング３６の部分への熱伝達が減るので、フランジ８４
、８６から離れたケーシング３６の部分の熱応答と、フ
ランジ８４、８６の箇所とそれらに隣接する箇所のケー
シング３６の部分の熱応答の整合が良くなる。従って、
ケーシング３６の温度応答の均等化により、最大および
最小の腹１１０、１１３が、図８に示した減少円周熱ひ
ずみ位置１３６に図示のように減少する。低熱伝導率被
覆１３４は、例えば、急速凝固プラズマ溶射のような従
来手段により流路表面４４に適切に固定されるセラミッ
ク基混合物のような任意の従来の熱遮蔽被覆でよい。被
覆１３４は好ましくはＨＰＣケーシング３６の全軸方向
範囲にわたって延在する。
に示すように、低い熱伝導率をもつ被覆１３４がＨＰＣ
ケーシングの上部３６ａと下部３６ｂの内側流路表面４
４に設けられ、そして最大の腹１１０とほぼ同延的に整
合される。さらに詳述すると、被覆１３４はケーシング
上部３６ａおよび下部３６ｂに第１および第２円弧１３
４ａ、１３４ｂに沿って垂直中心線１１２に対して対称
的に配設される。円弧１３４ａ、１３４ｂの角度範囲θ
１ 、θ２ は個々の特定設計に対して定められるが、
円弧１３４ａ、１３４ｂは概して、内側流路表面４４に
沿って最大の腹１１０の下を隣接する節１０８まで延在
して最大の腹１１０を補正する。ケーシング３６におけ
る最大の腹１１０に対して所定位置に低熱伝導率被覆１
３４を設けることにより、このような位置におけるケー
シング３６の部分への熱伝達が減るので、フランジ８４
、８６から離れたケーシング３６の部分の熱応答と、フ
ランジ８４、８６の箇所とそれらに隣接する箇所のケー
シング３６の部分の熱応答の整合が良くなる。従って、
ケーシング３６の温度応答の均等化により、最大および
最小の腹１１０、１１３が、図８に示した減少円周熱ひ
ずみ位置１３６に図示のように減少する。低熱伝導率被
覆１３４は、例えば、急速凝固プラズマ溶射のような従
来手段により流路表面４４に適切に固定されるセラミッ
ク基混合物のような任意の従来の熱遮蔽被覆でよい。被
覆１３４は好ましくはＨＰＣケーシング３６の全軸方向
範囲にわたって延在する。
【００４４】従って、低熱伝導率被覆１３４を水平フラ
ンジ８４、８６から離れた流路表面４４沿いの所定周位
置に設けることにより、ケーシング３６の熱膨縮差によ
る円周ひずみが減少する。流路表面４４はＨＰＣ動翼先
端４２に面しているので、両者間の非軸対称の半径方向
運転間隔Ｃｒも、被覆１３４がない場合のひずみ位置１
１０と関連する最大値から、被覆１３４の使用によって
生じ得る減少ひずみ１３６と関連する少ない値まで減少
する。
ンジ８４、８６から離れた流路表面４４沿いの所定周位
置に設けることにより、ケーシング３６の熱膨縮差によ
る円周ひずみが減少する。流路表面４４はＨＰＣ動翼先
端４２に面しているので、両者間の非軸対称の半径方向
運転間隔Ｃｒも、被覆１３４がない場合のひずみ位置１
１０と関連する最大値から、被覆１３４の使用によって
生じ得る減少ひずみ１３６と関連する少ない値まで減少
する。
【００４５】本発明の他の実施例によれば、図４と図６
と図９に示すように、低い熱伝導率の被覆１３８がＨＰ
Ｔケーシング内面５６に各導入管８８の周囲に配置され
て、ケーシング３６の熱膨縮を含む半径方向熱差動を減
らす。さらに詳述すると、被覆１３８は好ましくは内面
５６に適切に固定された前述の熱遮蔽被覆からなり、好
ましくは第１フランジ５０から第２フランジ５２までか
つ各導入管８８の周囲に、隣り合う管８８相互間の距離
の一部分にわたって延在する。図６は、空気３０が半径
方向に最高速度で各導入管８８に入りそして周方向にケ
ーシング表面５６とほぼ平行に変向することを例示する
。空気３０は、周方向に流れるにつれ、冷却のため導入
孔９２で抽出される。従って、空気３０の流れの速度は
、空気が周方向に流れるにつれ低下する。空気３０の隣
接流は、隣り合う導入管８８間の等距離の位置にある中
央面１４０のあたりで速度がゼロになる。空気３０はケ
ーシング内面５６を冷却するように作用し、この冷却は
空気３０の速度に比例する。
と図９に示すように、低い熱伝導率の被覆１３８がＨＰ
Ｔケーシング内面５６に各導入管８８の周囲に配置され
て、ケーシング３６の熱膨縮を含む半径方向熱差動を減
らす。さらに詳述すると、被覆１３８は好ましくは内面
５６に適切に固定された前述の熱遮蔽被覆からなり、好
ましくは第１フランジ５０から第２フランジ５２までか
つ各導入管８８の周囲に、隣り合う管８８相互間の距離
の一部分にわたって延在する。図６は、空気３０が半径
方向に最高速度で各導入管８８に入りそして周方向にケ
ーシング表面５６とほぼ平行に変向することを例示する
。空気３０は、周方向に流れるにつれ、冷却のため導入
孔９２で抽出される。従って、空気３０の流れの速度は
、空気が周方向に流れるにつれ低下する。空気３０の隣
接流は、隣り合う導入管８８間の等距離の位置にある中
央面１４０のあたりで速度がゼロになる。空気３０はケ
ーシング内面５６を冷却するように作用し、この冷却は
空気３０の速度に比例する。
【００４６】従って、空気３０は内面５６を導入管８８
の近辺で最も効率的に冷却し、導入管８８から離れるに
つれ内面５６を冷却する効果は漸減する。なぜなら空気
３０の速度が漸減するからである。
の近辺で最も効率的に冷却し、導入管８８から離れるに
つれ内面５６を冷却する効果は漸減する。なぜなら空気
３０の速度が漸減するからである。
【００４７】従って、本発明の一好適実施例では、低熱
伝導率被覆１３８を各導入管８８の近辺だけに施せば良
い効果が得られる。隣り合う導入管８８間の被覆１３８
の周方向範囲は、特定設計毎に定められる。本発明の一
好適実施例では、被覆１３８は一定の厚さをもつが、図
１０に示すような本発明の他の実施例では、被覆１３８
の厚さを変えることができ、内面５６と導入管８８との
交点で最大値にし、そこから隣接導入管８８に向かって
漸減させる。このように厚さを変えた被覆１３８は、速
度が最大になる所で被覆１３８の厚さが大きくそして速
度が減る所で被覆１３８の厚さが減っているので、空気
３０の熱伝達能力に適応する効果を高めて内面５６をよ
り有効かつ均等に絶縁し得る。
伝導率被覆１３８を各導入管８８の近辺だけに施せば良
い効果が得られる。隣り合う導入管８８間の被覆１３８
の周方向範囲は、特定設計毎に定められる。本発明の一
好適実施例では、被覆１３８は一定の厚さをもつが、図
１０に示すような本発明の他の実施例では、被覆１３８
の厚さを変えることができ、内面５６と導入管８８との
交点で最大値にし、そこから隣接導入管８８に向かって
漸減させる。このように厚さを変えた被覆１３８は、速
度が最大になる所で被覆１３８の厚さが大きくそして速
度が減る所で被覆１３８の厚さが減っているので、空気
３０の熱伝達能力に適応する効果を高めて内面５６をよ
り有効かつ均等に絶縁し得る。
【００４８】従って、ケーシング４８の内面５６に上述
にように所定の熱絶縁を施すことにより、図９に示した
ような減少円周ひずみ１４２が得られる。被覆１３８は
各導入管８８近辺のケーシング４８の冷却量の低減に有
効であり、その結果、導入管８８近辺のケーシング４８
の温度が比較的高くなり、そして被覆１３８を使用しな
い場合に生じるひずみ位置１１８の最小の腹１２２と最
大の腹１２４よりそれぞれ少ない最小の腹１４２ａと最
大の腹１４２ｂが発生する。
にように所定の熱絶縁を施すことにより、図９に示した
ような減少円周ひずみ１４２が得られる。被覆１３８は
各導入管８８近辺のケーシング４８の冷却量の低減に有
効であり、その結果、導入管８８近辺のケーシング４８
の温度が比較的高くなり、そして被覆１３８を使用しな
い場合に生じるひずみ位置１１８の最小の腹１２２と最
大の腹１２４よりそれぞれ少ない最小の腹１４２ａと最
大の腹１４２ｂが発生する。
【００４９】本発明の以上の実施例の全てにおいて、予
め選定した熱伝導率の被覆（例えば、１２６、１３４、
１３８）はそれぞれのステータの周囲に沿って予め定め
たように施され、熱膨縮を含む熱差動によるステータの
円周熱ひずみを減らし、これに応じて、ステータの周囲
に沿う半径方向位置の差が減るので、それぞれの非軸対
称運転間隔Ｃｒが減る。フランジ５０と関連する偶発事
象のようなものが生じる場合、高熱伝導率被覆はフラン
ジ５０の温度をより均等にして非軸対称運転間隔を減ら
す。また、水平フランジ８４、８６を備えたＨＰＣ１８
と、導入管８８を備えたＨＰＴ２４では、低熱伝導率被
覆（１３４、１３８）の好適な配設により非軸対称運転
間隔を減らし得る。
め選定した熱伝導率の被覆（例えば、１２６、１３４、
１３８）はそれぞれのステータの周囲に沿って予め定め
たように施され、熱膨縮を含む熱差動によるステータの
円周熱ひずみを減らし、これに応じて、ステータの周囲
に沿う半径方向位置の差が減るので、それぞれの非軸対
称運転間隔Ｃｒが減る。フランジ５０と関連する偶発事
象のようなものが生じる場合、高熱伝導率被覆はフラン
ジ５０の温度をより均等にして非軸対称運転間隔を減ら
す。また、水平フランジ８４、８６を備えたＨＰＣ１８
と、導入管８８を備えたＨＰＴ２４では、低熱伝導率被
覆（１３４、１３８）の好適な配設により非軸対称運転
間隔を減らし得る。
【００５０】従って、本発明の他の実施例によれば、ス
テータとロータの間の非軸対称半径方向間隙を制御する
方法が提供され、この方法は、ステータとロータの間の
半径方向運転間隔の変化を引起こすステータの円周熱ひ
ずみを制御するために、予め選定した熱伝導率を有する
被覆をステータの周囲に沿って配設する段階を包含する
。フランジ５０と関連する本発明の実施例では、本発明
の方法は、フランジ５０内の温度勾配を減らしてフラン
ジ５０における半径方向熱差動を減らすために、高い熱
伝導率をもつ被覆１２６をフランジ５０に施すことを包
含する。
テータとロータの間の非軸対称半径方向間隙を制御する
方法が提供され、この方法は、ステータとロータの間の
半径方向運転間隔の変化を引起こすステータの円周熱ひ
ずみを制御するために、予め選定した熱伝導率を有する
被覆をステータの周囲に沿って配設する段階を包含する
。フランジ５０と関連する本発明の実施例では、本発明
の方法は、フランジ５０内の温度勾配を減らしてフラン
ジ５０における半径方向熱差動を減らすために、高い熱
伝導率をもつ被覆１２６をフランジ５０に施すことを包
含する。
【００５１】水平フランジ８４、８６を有するＨＰＣ１
８と関連する本発明の実施例では、本発明の方法は、ケ
ーシング３６と水平フランジ８４、８６との間の半径方
向熱差動を減らすために、低い熱伝導率をもつ被覆１３
４を周沿いにフランジ８４、８６から離して施すことを
包含する。
８と関連する本発明の実施例では、本発明の方法は、ケ
ーシング３６と水平フランジ８４、８６との間の半径方
向熱差動を減らすために、低い熱伝導率をもつ被覆１３
４を周沿いにフランジ８４、８６から離して施すことを
包含する。
【００５２】導入管８８を具備するＨＰＴ２４と関連す
る本発明の実施例では、本発明の方法は、ケーシング４
８の半径方向熱差動を減らすために、低い熱伝導率をも
つ被覆１３８をケーシング内面５６に各管８８の近辺に
施すことを包含する。
る本発明の実施例では、本発明の方法は、ケーシング４
８の半径方向熱差動を減らすために、低い熱伝導率をも
つ被覆１３８をケーシング内面５６に各管８８の近辺に
施すことを包含する。
【００５３】本発明方法の上記３例の全てにおいて、円
周熱ひずみの減少に対応して、非軸対称運転間隔Ｃｒの
減少と、それぞれのステータに熱により誘起される応力
の減少とが生じる。
周熱ひずみの減少に対応して、非軸対称運転間隔Ｃｒの
減少と、それぞれのステータに熱により誘起される応力
の減少とが生じる。
【００５４】開示した本発明の諸実施例は、過渡運転と
定常運転中のステータにおける円周熱ひずみの低減に用
い得るものであるが、被覆の熱伝導率の最適値と被覆の
最適位置は、特定設計毎に定められ、また、半径方向の
運転間隔の減少が所望の過渡運転および（または）定常
運転で起こることを保証するように過渡運転と定常運転
での作用を評価することにより、定められるべきである
。
定常運転中のステータにおける円周熱ひずみの低減に用
い得るものであるが、被覆の熱伝導率の最適値と被覆の
最適位置は、特定設計毎に定められ、また、半径方向の
運転間隔の減少が所望の過渡運転および（または）定常
運転で起こることを保証するように過渡運転と定常運転
での作用を評価することにより、定められるべきである
。
【００５５】以上、本発明の好適実施例と考えられるも
のを説明したが、それらの様々な改変が本発明の範囲内
で可能であることはもちろんである。
のを説明したが、それらの様々な改変が本発明の範囲内
で可能であることはもちろんである。
【００５６】例示のみのためにさらに詳述すると、高い
熱伝導率の被覆を、内径から外径までの半径方向温度勾
配が生じるフランジまたはリングに利用してもよい。こ
のような温度勾配は、熱膨縮差による応力をフランジま
たはリングに生じるとともに熱ひずみを引起こす。高熱
伝導率被覆をフランジまたはリングに施して熱をフラン
ジまたはリングの比較的低温の部分に伝導することによ
り、温度勾配を減らして熱ひずみと熱応力を減らし得る
。
熱伝導率の被覆を、内径から外径までの半径方向温度勾
配が生じるフランジまたはリングに利用してもよい。こ
のような温度勾配は、熱膨縮差による応力をフランジま
たはリングに生じるとともに熱ひずみを引起こす。高熱
伝導率被覆をフランジまたはリングに施して熱をフラン
ジまたはリングの比較的低温の部分に伝導することによ
り、温度勾配を減らして熱ひずみと熱応力を減らし得る
。
【００５７】さらに、本発明の好適実施例は円周熱ひず
みを減らすことにより非軸対称半径方向間隙を制御する
手段を包含するが、他の適用例では、予め選択した位置
で円周熱ひずみを増すことが望ましいかもしれない。例
えば、次のような場合、すなわち、２つの同心案内表面
間の比較的強い締りばめが高温で望まれるが、比較的弱
い締りばめが周囲温度状態で組立てを容易にするために
望まれるような場合、円周熱ひずみを増すことが望まし
いかもしれない。
みを減らすことにより非軸対称半径方向間隙を制御する
手段を包含するが、他の適用例では、予め選択した位置
で円周熱ひずみを増すことが望ましいかもしれない。例
えば、次のような場合、すなわち、２つの同心案内表面
間の比較的強い締りばめが高温で望まれるが、比較的弱
い締りばめが周囲温度状態で組立てを容易にするために
望まれるような場合、円周熱ひずみを増すことが望まし
いかもしれない。
【図面の簡単な説明】
【図１】軸対称ガスタービンターボファンエンジンの概
略断面図である。
略断面図である。
【図２】図１に示したエンジン内の高圧圧縮機の一部の
切除斜視図である。
切除斜視図である。
【図３】図２に示した高圧圧縮機の部分概略横断面図で
ある。
ある。
【図４】図１に示したエンジン内の高圧タービンと隣接
構造体の断面図である。
構造体の断面図である。
【図５】図４に示した高圧タービンに隣接するステータ
で用いるフランジの一部分の部分断面斜視図である。
で用いるフランジの一部分の部分断面斜視図である。
【図６】図４に示したステータケーシングと隣接構造体
の周沿いの一部分の概略図である。
の周沿いの一部分の概略図である。
【図７】図５に示したフランジの概略横断面図で、フラ
ンジの公称位置と温度差によるひずみ位置とを示す。
ンジの公称位置と温度差によるひずみ位置とを示す。
【図８】図２に示した高圧圧縮機の概略横断面図で、同
圧縮機の公称位置と温度差によるひずみ位置とを示す。
圧縮機の公称位置と温度差によるひずみ位置とを示す。
【図９】図４に示した高圧タービンステータケーシング
の概略横断面図で、同ケーシングの公称位置と温度差に
よるひずみ位置とを示す。
の概略横断面図で、同ケーシングの公称位置と温度差に
よるひずみ位置とを示す。
【図１０】図４に示した高圧タービンステータケーシン
グの概略断面図で、単一の空気導入管と、それに隣接す
るある熱伝導率の被覆とを示す。
グの概略断面図で、単一の空気導入管と、それに隣接す
るある熱伝導率の被覆とを示す。
３６ 高圧圧縮機環状ケーシング
４２ 動翼先端
４４ ケーシング流路表面
４８ 高圧タービン環状ケーシング
５０ 第１環状フランジ
５０ａ フランジ外側部分
５０ｂ フランジ内側部分
５２ 第２環状フランジ
５２ａ フランジ外側部分
５２ｂ フランジ内側部分
５６ ケーシング内面
５８ 中間タービンノズル
６０ 中空ノズル羽根
６２ ノズルケーシング
６４ 第１環状フランジ
６６ 第２環状フランジ
７４ 動翼先端
７６ シュラウド
７８ シュラウド流路表面
８４ 第１水平フランジ
８６ 第２水平フランジ
８８ 空気導入管
９２ ノズル導入孔
９６ａ 腹（最小ひずみ）
１１０ 腹（最大ひずみ）
１１３ 腹（最小ひずみ）
１２２ 腹（最小ひずみ）
１２４ 腹（最大ひずみ）
１２６ 高熱伝導率被覆
１３４ 低熱伝導率被覆
１２８ 側面
１３０ 頂面
１３４ａ 第１円弧
１３４ｂ 第２円弧
１３８ 低熱伝導率被覆
Claims (20)
- 【請求項１】 各々が先端を有する複数の周方向に相
隔たる動翼を有するロータを囲むガスタービンエンジン
のステータであって、半径方向間隙を形成するように前
記ロータ動翼先端の周りに配置し得るステータ流路表面
と、前記ステータの周囲に沿って予め定められたように
配置した予め選定した熱伝導率の被覆を有し、前記ステ
ータ流路表面と前記動翼先端の間の非軸対称の半径方向
間隙を制御する手段とを含むガスタービンエンジンのス
テータ。 - 【請求項２】 前記ステータ流路表面を固定的に支持
する環状フランジをさらに含み、そして前記被覆は前記
フランジの外面に周方向に配置されそして前記非軸対称
の半径方向間隙を減らすために高い熱伝導率を有する、
請求項１記載のステータ。 - 【請求項３】 頂面により連接された１対の相隔たる
側面を有する上部と、この上部から半径方向内方に延在
して前記ステータ流路表面を支持する下部とを有する環
状フランジをさらに含み、このフランジはその上に導か
れる冷却流体により冷却される部分において最小半径方
向熱膨張の腹を有し、また前記被覆は高い熱伝導率を有
しそして前記フランジの周囲に沿って前記フランジの前
記側面と前記頂面とに配置されている、請求項１記載の
ステータ。 - 【請求項４】 前記被覆はニッケルである請求項３記
載のステータ。 - 【請求項５】 前記ステータ流路表面を画成する内面
を有する環状ケーシングと、このケーシングに接合した
水平フランジとをさらに含み、前記被覆は前記動翼先端
に向けて配置し得る前記ケーシングの上側内面に第１円
弧に沿って周方向に配置されかつ前記動翼先端に向けて
配置し得る前記ケーシングの下側内面に第２円弧に沿っ
て周方向に配置され、また前記被覆は前記非軸対称半径
方向間隙を減らすために低い熱伝導率を有する、請求項
１記載のステータ。 - 【請求項６】 上部と下部と前記ステータ流路表面を
画成する内面とを有する環状ケーシングと、前記ケーシ
ング上下両部を合体させるために両部のおのおのに接合
した１対の同一面に沿って水平に延在するフランジとを
さらに含み、前記ケーシングは、その加熱により、前記
ケーシング上下両部に最大半径方向熱膨張の腹を有する
とともに前記フランジにおいて最小半径方向熱膨張の腹
を有し、前記被覆は低い熱伝導率を有しそして前記ケー
シング上部内面と前記ケーシング下部内面とに配置され
て前記の最大および最小の腹を少なくする、請求項１記
載のステータ。 - 【請求項７】 垂直中心線をさらに含み、そして前記
フランジはこの中心線に直交して配置され、前記被覆は
前記中心線に対して第１円弧にわたって前記ケーシング
上部内面に配置されかつまた前記中心線に対して第２円
弧にわたって前記ケーシング下部内面に配置されている
、請求項６記載のステータ。 - 【請求項８】 前記第１および第２円弧は前記中心線
に対して対称的に配置されている、請求項７記載のステ
ータ。 - 【請求項９】 前記被覆はセラミック基混合物である
請求項８記載のステータ。 - 【請求項１０】 内面を有するタービン外側ケーシン
グと、前記ステータ流路表面を有するシュラウドに接合
した支持体と、圧縮空気を前記外側ケーシング内に送給
するために前記外側ケーシングに接合した複数の周方向
に相隔たる空気導入管とをさらに含み、前記被覆は低い
熱伝導率を有しそして前記非軸対称半径方向間隙を減ら
すために前記ケーシング内面上に前記複数の導入管のお
のおのの周りに配置されている、請求項１記載のステー
タ。 - 【請求項１１】 軸方向に相隔たる第１および第２環
状フランジと半径方向内側表面とを有しそして各フラン
ジが半径方向内側部分を有するようなステータケーシン
グと、このステータケーシングと連通するように接合さ
れた複数の周方向に相隔たる空気導入管と、前記ステー
タケーシングから離間し、そして前記ステータケーシン
グ第１および第２フランジ内側部分にそれぞれ接合した
第１および第２環状フランジを有するノズルケーシング
、およびこのノズルケーシングから延在する複数の周方
向に相隔たる中空ノズル羽根を含み、そして各ノズル羽
根が前記ノズルケーシングの対応導入孔と連通して空気
を前記導入管から受入れるようなタービンノズルと、前
記ステータケーシング内面上に各導入管の周りに配置さ
れそして低い熱伝導率を有して前記ステータケーシング
の半径方向熱差動を減らす被覆とをさらに含む請求項１
記載のステータ。 - 【請求項１２】 前記ロータを囲む環状シュラウドを
さらに含み、このシュラウドは前記ノズルの上流に配置
されそして前記ステータケーシング第１フランジ内側部
分により支持されている、請求項１１記載のステータ。 - 【請求項１３】 空気が前記導入管を通流可能であり
そして前記ステータケーシングにおいて各導入管の箇所
に最小半径方向熱膨張の腹を発生するとともに前記導入
管相互間に最大半径方向熱膨張の腹を発生し、前記被覆
は前記の最小および最大の腹を少なくするように作用す
る、請求項１２記載のステータ。 - 【請求項１４】 前記被覆は各導入管の周りにかつ隣
り合う導入管相互間に部分的に延在するほぼ一定厚さの
熱遮蔽被覆からなる、請求項１３記載のステータ。 - 【請求項１５】 前記被覆は各導入管から隣接導入管
に向かって減るように厚さが変わっている熱遮蔽被覆か
らなる、請求項１３記載のステータ。 - 【請求項１６】 前記熱遮蔽被覆はセラミック基混合
物である請求項１３記載のステータ。 - 【請求項１７】 ガスタービンエンジンのステータと
ロータの間の非軸対称半径方向間隙を制御する方法であ
って、前記ステータと前記ロータの間の半径方向間隙の
変化を引起こす前記ステータの円周熱ひずみを制御する
ために、予め選定した熱伝導率を有する被覆を前記ステ
ータの周囲に沿って配設する段階を包含する方法。 - 【請求項１８】 前記ステータは環状フランジを含み
、そして前記被覆配設段階は、前記フランジ内の温度勾
配を減らすために高い熱伝導率の被覆を前記フランジに
施すことを包含する、請求項１７記載の方法。 - 【請求項１９】 前記ステータはケーシングとそれに
接合した水平フランジとを含み、そして前記被覆配設段
階は、前記ケーシングと前記フランジ間の半径方向熱差
動を減らすために低い熱伝導率の被覆を前記ケーシング
に前記フランジから離して施すことを包含する、請求項
１７記載の方法。 - 【請求項２０】 前記ステータは内面を有する環状ケ
ーシングと、このケーシングに連通するように接合され
た複数の導入管とを含み、そして前記前記被覆配設段階
は、前記管に対する前記ケーシングの半径方向熱差動を
減らすために低い熱伝導率の被覆を前記ケーシング内面
に前記管の近辺に施すことを包含する、請求項１７記載
の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US53128790A | 1990-05-31 | 1990-05-31 | |
| US531,287 | 1990-05-31 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04231606A true JPH04231606A (ja) | 1992-08-20 |
Family
ID=24117023
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3152258A Pending JPH04231606A (ja) | 1990-05-31 | 1991-05-29 | ガスタービンエンジンのステータ |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04231606A (ja) |
| CA (1) | CA2039756A1 (ja) |
| DE (1) | DE4117362A1 (ja) |
| FR (1) | FR2662741B1 (ja) |
| GB (1) | GB2244524B (ja) |
| IT (1) | IT1249317B (ja) |
| SE (1) | SE9101655L (ja) |
Cited By (5)
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