JPH04342830A - せん断ワイヤフランジ継手 - Google Patents

せん断ワイヤフランジ継手

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JPH04342830A
JPH04342830A JP4019346A JP1934692A JPH04342830A JP H04342830 A JPH04342830 A JP H04342830A JP 4019346 A JP4019346 A JP 4019346A JP 1934692 A JP1934692 A JP 1934692A JP H04342830 A JPH04342830 A JP H04342830A
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JP
Japan
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wire
ring flange
flange
outer ring
shear
Prior art date
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Pending
Application number
JP4019346A
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English (en)
Inventor
Jr Leonard P Grammel
レオナルド・ポール・グラメル，ジュニア
Robert H Kraimer
ロバート・ヘンリー・クライマー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K1/00—Plants characterised by the form or arrangement of the jet pipe or nozzle; Jet pipes or nozzles peculiar thereto
    • F02K1/04—Mounting of an exhaust cone in the jet pipe
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B3/00—Key-type connections; Keys
    • F16B3/04—Key-type connections; Keys using keys formed of wire or other flexible material, to be inserted through an opening giving access to grooves in the adjacent surfaces of the parts to be connected

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Mutual Connection Of Rods And Tubes (AREA)
  • Joints Allowing Movement (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。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はガスタービンエンジンに
関し、特に、後部中央体をガスタービンエンジンフレー
ムに装着するためのせん断ワイヤフランジ継手に関する
。
【０００２】
【従来の技術】ほとんどのガスタービンエンジンは後部
中央体を用いて高温排気を拡散しエンジン後部から排出
する。後部中央体をエンジンの主構造体に取付ける現在
の方法はナットとボルトの配設を包含する。排気温度の
範囲は１３００゜Ｆ〜４０００゜Ｆになりうるので、ナ
ットとボルトの配設のあらゆる場合に温度サイクル問題
が発生する。エンジンが何回かの温度サイクルを経過す
るにつれ、ボルトが擦過と焼付きを起こしやすくなる。 分解中、ボルトを除去するにはしばしばドリルを使わな
ければならず、このため費用がかさむとともに整備と修
理の時間が長くなる。また、ボルトとナットを用いる場
合、９０度フランジの機械加工によりナットとボルト用
の作業表面を設ける必要があるので、重量と組立て時間
が増す。ナットとボルトの配設の幾つかの場合、ボルト
頭部が排気流路内にあってエンジンの空力特性を損ねる
とともにボルトの劣化を速める。
【０００３】本発明はナットとボルトの配設を不要にし
、エンジン重量を減らし、組立てと修理を速め、排気流
路内の空気力学的な乱れを最少にし、そして既存の組立
て方法より費用を少なくする。
【０００４】
【発明の目的】従って、本発明の目的は、連結ボルトを
用いずに取付けられるボルト無し中央体継手を有するガ
スタービンエンジンを提供することである。
【０００５】本発明の他の目的は、重量の少ない中央体
継手を有するガスタービンエンジンを提供することであ
る。
【０００６】本発明の他の目的は、組立てと分解が容易
な中央体継手を有するガスタービンエンジンを提供する
ことである。
【０００７】本発明の他の目的は、後部中央体の連結箇
所で実質的に乱れを起こさないガス流路を有するガスタ
ービンエンジンを提供することである。
【０００８】
【発明の概要】軸流ガスタービンエンジンにおける本発
明の一実施態様では、外側リングフランジと、内側リン
グフランジと、両フランジ間に介在する係止部材とを含
むせん断ワイヤフランジ継手手段が設けられる。ここで
用いるリングフランジは、概して円形のバンドで、その
軸線と平行な被調整表面を有し、この表面は、２つの構
造体を結合するために第２の同様な係合表面と係合する
ように設計される。リングフランジは通常対をなして用
いられ、一方のフランジは内側リングフランジと呼ばれ
、第１所要半径方向公差に機械加工した外面をもつよう
に形成され、これは、第２所要半径方向公差に機械加工
した内面をもつように形成された外側リングフランジ内
にはめ込まれる。外側リングフランジの表面にはその全
周にわたって均等形状の溝が切られる。この溝は一つの
連続溝であることが好ましいが、複数の分割溝として形
成されてもよい。内側リングフランジの表面にもその全
周にわたって同様な溝が切られ、そして外側リングフラ
ンジの溝と軸方向および周方向に整合するように配置さ
れることにより、内外両リングフランジ間に少なくとも
一つの均等形状の空間を形成する。
【０００９】切欠きまたは窓が外側リングフランジの様
々な周方向位置に切削形成され、前記空間内へのワイヤ
の挿入を可能にする。窓の深さは外側リングフランジの
軸方向幅より小さい。内側リングフランジは軸流ガスタ
ービンエンジン用の後部中央体の一体部分でよい。外側
リングフランジは軸流ガスタービンエンジンのフレーム
構造体に取付けられその一部とされる。組立時に、内側
と外側のリングフランジを軸方向と半径方向に並置する
ことにより後部中央体をフレーム構造体と係合する。両
溝の軸方向整合は、内側リングフランジに形成した周方
向延在止め部によりなされる。周方向整合は、整合が正
しくなければ組立てを阻止するスプラインまたはキーに
よりなされる。ワイヤの第１端が外側リングフランジの
窓を経て前記空間に挿入される。ワイヤの第２端部に９
０度曲げ部が設けられ、ワイヤの挿入し過ぎを防ぐとと
もに、ワイヤを除去する際の把持手段となる。各窓位置
でワイヤが挿入されて前記空間を事実上満たしそして内
側リングフランジと外側リングフランジとを係止する。 ワイヤの第１端部は隣の窓に入れることができそしてワ
イヤ設置後そこで曲げることができるが、ワイヤの係止
機能を果たす必要はない。どちらかのリングフランジが
動いて後部中央体をフレーム構造体から離そうとすれば
、ワイヤが溝位置で各フランジと接触することによりせ
ん断力が内側リングフランジからワイヤを介して外側リ
ングフランジに伝達される。分解は、ワイヤを前記空間
から除去しそして両リングフランジを軸方向に引き離す
ことにより達成される。
【００１０】一好適実施態様において、軸流ガスタービ
ンエンジンの後部中央体は２つの部分で構成される。第
１部分は前端部と後端部を有する。前端部は、エンジン
の固定フレームの一部であるタービンフレームに取付け
られる。後端部は外側リングフランジと、１２０度離隔
した３つの窓とを具備する。第２部分は後部中央体の閉
端部からなり、そして内側リングフランジを含む。内外
両リングフランジはそれぞれ全周にわたって切削形成さ
れた半円溝を有する。第２部分を第１部分に取付けるに
は、第２部分を第１部分内に軸方向に挿入して内側リン
グフランジを外側リングフランジとはめ合わせる。その
際、内側リングフランジの止め部により両フランジの溝
が互いに隣接し両フランジ間に均等な円形空間を形成す
る。せん断ワイヤフランジ継手の周囲に沿って配設した
３つの窓から円形ワイヤを各空間に挿入すると組立てが
完了する。
【００１１】この好適実施態様では３つの窓を用いてあ
るが、当業者に明らかなように、窓の数は一つより多い
数として特定用途により定められ、そして任意の数の窓
を本発明によって設計しうる。
【００１２】本発明の代替実施態様では、内外両リング
フランジの半円溝を周方向に分割する。また、キーを内
外両リングフランジに設けて分割溝部の周方向整合を確
実にする。各溝部は、好適実施態様において述べたよう
に、円形ワイヤを挿入する少なくとも一つの窓を有する
。この種の形状は、せん断ワイヤリングフランジ継手を
回転構造体に用いる時に好適である。キーは内外両リン
グフランジ間の相互回転を防止する。
【００１３】本発明の他の代替実施態様では、前記空間
とワイヤの断面形は長方形あるいは正方形である。好適
実施態様の他の全ての特徴と改変は同様である。長方形
断面は円形断面より内側リングフランジと外側リングフ
ランジとの間隙の変更を大きくし得るので別の利点をも
たらす。これは、相異なる熱膨張率をもつ相異なる材料
製の構造体を結合する時に特に重要である。
【００１４】外側リングフランジは内側リングフランジ
より多く膨張するかもしれず、その場合、ワイヤは前記
空間から脱落するかまたは係止部材として無効になるお
それがある。
【００１５】せん断ワイヤフランジ継手は、ここに述べ
るように、ガスタービンエンジンに幾つもの改良をもた
らす。後部中央体内にはしばしば後ろ側軸受潤滑油だめ
が配置される。この油だめは定期的に整備を必要とする
ので、それに接近するために後部中央体の除去が必要に
なる。エンジンがその後部中央体にせん断ワイヤフラン
ジ継手を有する時、油だめへの接近は、せん断ワイヤと
後部中央体の第２部分との除去により迅速に行われる。 ナットとボルトを配設するとそれらの取外しに比較的多
くの時間がかかる。なぜなら擦過したボルトを除去する
のにしばしばドリルを使用しなければならないからであ
る。ナットとボルトを用いた構造は比較的重く、またガ
スタービンエンジンの流路内に空気力学的な乱れを引起
こす。せん断ワイヤフランジ継手を用いればこのような
乱れは起こらない。
【００１６】本発明の他の実施態様は、当業者に明らか
なように、ガスタービンエンジンの他の構造体での適用
、例えば、他の回転および不回転中央体形状への適用を
包含するがそれらに限定されるものではない。他の中央
体形状は、ナットとボルトが故障を起こさずに機能する
ガスタービンエンジンの比較的低温の部分に存在しうる
。しかし、せん断ワイヤフランジ継手を用いれば、組立
てと修理が容易であり、重量が少なく、比較的円滑な空
力形状が得られる。また、当業者に明らかなように、せ
ん断ワイヤフランジ継手は非円形構造体の結合、例えば
、長円形または長方形境界面の結合に有用である。
【００１７】せん断ワイヤフランジ継手の全用途におい
て重要なことは、内側リングフランジと外側リングフラ
ンジとの間隙を制御することである。両リングフランジ
はせん断ワイヤフランジ継手の作用温度範囲にわたって
膨縮するので、両使用材料は両立しうる熱膨張率をもつ
必要がある。例えば、ワイヤの熱膨張率が低過ぎるか、
あるいは外側リングフランジの熱膨張率が内側リングフ
ランジのそれより高過ぎれば、両リングフランジ間の間
隙は、ワイヤを整合溝により画成された空間から脱落さ
せるほど拡大しうる。前記空間とワイヤの形状の変更も
、本発明の範囲内で、他の有用機能、例えば、フランジ
継手の密封等をもたらすように選定しうる。
【００１８】本発明の構成と用法は、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良く
理解されよう。
【００１９】
【実施例の記載】添付図面の全図にわたり同符号は同部
分を表す。図１は軸流ガスタービンエンジン（図示せず
）の後部中央体の断面を示す。軸流ガスタービンエンジ
ンにおいて、後部中央体１００はエンジン軸線７５につ
いて対称的である。後部中央体１００は２つの部分、す
なわち、前部１５と後部２０とに分割されている。せん
断ワイヤフランジ継手１０が前部１５と後部２０とを連
結する。外側リングフランジ５０が前部１５の後端５２
に沿って形成されている。外側リングフランジ５０の表
面３０はエンジン軸線７５に平行でありそしてエンジン
軸線７５から均一半径Ｒ１　の位置にある。半円溝４５
が表面３０に外側リングフランジ５０の全周にわたって
形成されている。内側リングフランジ５５が中央体１０
０の後部２０に形成されそしてエンジン軸線７５からの
均一半径Ｒ２　を有する。ただし、 ０．００３インチ≦（Ｒ１　−Ｒ２　）≦０．００９イ
ンチ内側リングフランジ５５の表面３５が表面３０と向
かい合い、やはりエンジン軸線７５と平行になっている
。半円溝４０が表面３５に内側リングフランジ５５の全
周にわたって形成され、内側リングフランジ５５は止め
部５８を含むように形成され、この止め部は表面３５か
ら半径方向外方に延在しそして中央体１００の組立てに
適する形状になっている。すなわち、後部２０をエンジ
ン軸線７５に沿って挿入して周方向延在止め部５８を端
５２に当接させると、前部１５と後部２０とが空気力学
的に連続する表面を形成し、そして外側リングフランジ
５０の半円溝４５が内側リングフランジ５５の半円溝４
０と軸方向および半径方向に整合して内側リングフラン
ジ５５と外側リングフランジ５０との間に円形空間２５
を形成する。継手１０を完成させるため、ワイヤ２６を
空間２５に挿入する。空間２５内のワイヤの存在は、内
側リングフランジ５５が外側リングフランジ５０に対し
て軸方向に移動することを阻止する。両フランジ間のい
かなる相対運動も空間２５内のワイヤ２６に生じるせん
断力により阻止される。
【００２０】図２は外側リングフランジ５０に形成した
窓７０と、円形空間２５に挿入したワイヤ２６とを示す
。窓７０は幅Ｗと深さｄを有し、深さｄは外側リングフ
ランジ５０の軸方向長さａより小さい。後部中央体１０
０の前部１５と後部２０は破断状態で示されている。 ワイヤ２６の第１端２７が窓７０から空間２５内に挿入
され、そして第２端６０に９０度曲げ部が設けられて空
間２５内への挿入し過ぎを防止する。少なくとも一つの
窓７０がせん断ワイヤリングフランジ継手１０の周囲に
沿って形成されている。通常の作用には、３つの窓７０
と、各ワイヤ２６が９０度曲げ部６０を有する３本のワ
イヤ２６とを設けることが好ましく、そして最終組立て
時には空間２５はワイヤ２６で事実上満たされる。止め
部５８は内側リングフランジ５５の全周にわたって形成
されている。止め部５８は、外側リングフランジ５０の
半円溝４５と内側リングフランジ５５の半円溝４０との
整合を確実にする手段として、後部中央体１００の後部
２０の装着を容易にする。
【００２１】以上、本発明の好適実施例を説明したが、
もちろん、様々な改変と代替が本発明の範囲内で可能で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】せん断ワイヤリングフランジ組立体を示す後部
中央体の断面図である。
【図２】せん断ワイヤフランジ継手における窓の斜視図
である。
【符号の説明】
１０　　せん断ワイヤフランジ継手 ２５　　円形空間 ２６　　ワイヤ ４０　　半円溝 ４５　　半円溝 ５０　　外側リングフランジ ５５　　内側リングフランジ ５８　　止め部 ７０　　窓

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　外側リングフランジと、共通軸線に沿
    って前記外側リングフランジと係合するようになってい
    る内側リングフランジと、前記共通軸線に沿って前記内
    側リングフランジと前記外側リングフランジを着脱自在
    に係止する手段とを含む軸流ガスタービンエンジン用せ
    ん断ワイヤフランジ組立体。
  2. 【請求項２】　　前記係止手段は、前記外側リングフラ
    ンジの周溝と、前記内側リングフランジの周溝であって
    、両リングフランジの係合と断面の寸法と形状が同様で
    ある両溝の係合時に前記外側リングフランジ周溝と軸方
    向および周方向に整合して両フランジ間に実質的に均等
    な寸法と形状の断面空間を形成するように位置づけられ
    た内側リングフランジ周溝と、第１端部と第２端部を有
    しそして前記空間の断面と合致する断面寸法と断面形状
    を有するワイヤと、このワイヤを前記空間内に設置する
    手段とを有する、請求項１記載のせん断ワイヤフランジ
    組立体。
  3. 【請求項３】　　前記設置手段は、前記ワイヤを受入れ
    るように前記外側リングフランジに設けられた少なくと
    も一つの窓からなる、請求項２記載のせん断ワイヤフラ
    ンジ組立体。
  4. 【請求項４】　　前記ワイヤは前記第２端部に沿って９
    ０度曲げ部を有する請求項３記載のせん断ワイヤフラン
    ジ組立体。
  5. 【請求項５】　　前記ワイヤは前記第１端部と前記第２
    端部とに沿って９０度曲げ部を有する請求項３記載のせ
    ん断ワイヤフランジ組立体。
  6. 【請求項６】　　複数の窓を含む請求項３記載のせん断
    ワイヤフランジ組立体。
  7. 【請求項７】　　各窓がワイヤを受入れるようになって
    いる請求項６記載のせん断ワイヤフランジ組立体。
  8. 【請求項８】　　前記複数の窓を均等に離隔した請求項
    ６記載のせん断ワイヤフランジ組立体。
  9. 【請求項９】　　前記の均等な寸法と形状の断面空間は
    円形である請求項２記載のせん断ワイヤフランジ組立体
    。
  10. 【請求項１０】　　前記ワイヤは寸法と形状が均等な円
    形断面をもつ請求項２記載のせん断ワイヤフランジ組立
    体。
  11. 【請求項１１】　　前記内側フランジは軸方向止め部を
    有する請求項１記載のせん断ワイヤフランジ組立体。
  12. 【請求項１２】　　前記内側リングフランジと前記外側
    リングフランジは概して円形である請求項１記載のせん
    断ワイヤフランジ組立体。
  13. 【請求項１３】　　外側リングフランジと、この外側リ
    ングフランジと係合するようになっている内側リングフ
    ランジと、前記外側リングフランジの周溝と、断面の寸
    法と形状が前記外側リングフランジ周溝と同様でありそ
    して両フランジの係合時に前記外側リングフランジ周溝
    と軸方向および周方向に整合して両フランジ間に寸法と
    形状が均等な少なくとも一つの断面空間を形成するよう
    に前記内側リングフランジに配設された周溝と、第１端
    部と第２端部を有しそして前記空間と断面の寸法と形状
    が合致するワイヤと、このワイヤを受入れるように前記
    外側リングフランジに設けられた少なくとも一つの窓と
    を含むガスタービンエンジン用せん断ワイヤフランジ組
    立体。
  14. 【請求項１４】　　前記ワイヤは前記第２端部に沿って
    ９０度曲げ部を有する請求項１３記載のせん断ワイヤフ
    ランジ組立体。
  15. 【請求項１５】　　前記ワイヤは寸法と形状が均等な円
    形断面をもつ請求項１３記載のせん断ワイヤフランジ組
    立体。
  16. 【請求項１６】　　前記の均等な寸法と形状の断面空間
    は円形である請求項１３記載のせん断ワイヤフランジ組
    立体。
JP4019346A 1991-05-13 1992-01-09 せん断ワイヤフランジ継手 Pending JPH04342830A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/699,058 US5219190A (en) 1991-05-13 1991-05-13 Shear wire flange joint for a gas turbine engine
US699,058 1991-05-13

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EP (1) EP0513959A1 (ja)
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KR (1) KR940010723B1 (ja)
CA (1) CA2065680A1 (ja)

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