JPH065043B2 - 放射方向すきまを制御するための手段を有しているターボ機関 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、放射方向すきまを制御するための手段を有し
ているターボ機関に関するものである。

ターボ機関、特に、多段ターボ機関のハウジングにおい
ては、その時間の経過による熱的状態を、回転子の時間
の経過による熱的状態に適応させ、これにより、動翼及
び静翼の端部の放射方向のすきまを、負荷が変動しても
一定に維持するようすることが、常に問題となってい
る。特に、動翼の端部の放射方向のすきまは、機関効
率、燃料消費量及び圧縮機の吸込流体量に大きな影響を
有している。

このハウジングの設計においては、上記の熱的状態に加
えて、特に、次ぎの基準が考慮に入れられなければなら
ない。すなわち a)軽量 b)簡単な構造：近付き不可能な場合における大きな寸法
公差、あるいは、近付き可能な場合における小さな寸法
公差 c)静翼の脚に対する狭い受取り溝 d)容易な組立 e)容易な分解 f)d)及びe)を満足させた動翼をねじ止めされた固定子 g)ライニング層を設けること（動翼の小さな放射放射す
きま） h)容易な修繕 i)製造の間におけるハウジングの円筒性の保持 j)運転の間におけるハウジングの連続的な円筒性の保持 k)運転の間におけるハウジングの軸方向における形状の
保持 などである。

現在公知の設計は、一般的に、水平（又は垂直）に分割
されたハウジング（例えば、英国特許第９６０，８１２
号及びドイツ特許第３３ １５ ９１４号）と、リング
から構成されたハウジング（ドイツ特許第３０ １８
６２１号）がある。懸垂された部分を有するカップ状の
ハウジングも、他の公知の可能性である（ドイツ特許公
開第３３ ３３ ４３０号公報）。

放射方向のすきまの制御は、一般的に、ハウジングに対
する流体の吹き付け（ドイツ特許公開第２９ ２２ ８
３５号公報）、回転子の通風（ドイツ特許開第３３ ０
８ １４０号公報）、あるいは、ハウジングの中の動翼
の上への重量の取り付け（ドイツ特許公開第２９ ０７
７４８号公報）によって行われている。

本発明の目的は、前記の基準を考慮に入れ、ハウジング
の全体の寸法（特に、直径）を大きくすること無しに、
機関効率を増加し、あるいは、燃料消費量を減少させる
ことを可能とするターボ機関のハウジングを得るこにあ
るものである。

また、本発明の他の目的は、保守を容易とする構造を有
するターボ機関のハウジングの構造を得ることにあるも
のである。

本発明においては、この目的を達成するために、軸方向
に間隔を置かれた多数の環状シェル要素が回転子を包囲
するようにに設けられており、また、多数の環状のライ
ニング担体が、隣接する環状シェル要素の間に交互に隣
接され、各ライニング担体が回転子の動翼の各列に面し
て摩耗ライニング層を有していることにより、解決され
るものである。

環状シェル要素は、それぞれ、対向する放射方向フラン
ジを含んでおり、また、各ライニング担体は、隣接する
環状シェル要素のフランジの間に係合される放射方向の
ウェブを含んでいる。多数の固定子が、各隣接するライ
ニング担体の間に配置されており、各静翼の脚は、隣接
するライニング担体の間に保持されると共に固持されて
おり、放射方向のウェブは隣接する環状シェル要素の放
射方向フランジの間に配置されている。ライニング担体
及び環状シェル要素は、それぞれ、各列の動翼の外側及
びその回りに実質的な質量を有しており、機関の全運転
範囲に渡り、熱的変形に対して抵抗し、動翼の各列と、
その各ライニング層との間に一定の最小の放射方向のす
きまを維持する。環状の被覆が、環状シェル要素を覆っ
ており、また、流体排出導溝が、隣接する被覆と、特定
のライニング担体の放射方向のウェブとの間において、
機関を流れる流体のために設けられており、隣接する被
覆及びライニング担体の放射方向のウェブの表面は、そ
の上に熱せき止め層を有している。

本発明の従来技術に対する利点： 熱的挙動： 流体排出導溝の上に環状シェル要素の放射方向のフラン
ジを配置することにより最善とされ、また、環状シェル
要素及び熱せき止め層によって、フランジの放射方向高
さの動翼の長さに対する比を好適な値に選択することに
より、最善とされる。

製作： ハウジング部分は、静翼の脚を同時に受取るのに役立っ
ている中心決め座を有している、接触ライニング層を設
けられているライニング担体は、別個に製作されること
が出来る；ライニング層は、両側において直ちに近付き
可能である；静翼の脚の受け取りために、何らの深い、
接近不能なノッチも設けられる必要がない。

完全な回転子の場合の組立： 添付図面に示すように、例えば、前端部ハウジング１，
静翼１４及びライニング担体９が既に組立られている場
合に、静翼１５が領域３２の内部に放射方向に内方に持
って来られ、ライニング担体９の上に軸方向に押され
る。保持カラーを有している補助リング３７は、その上
を連結ハウジング３が軸方向に移動する間に、静翼１５
の放射方向の固定のために役立つ。この手順は、後端部
ハウジング１３まで続けられる。

完全な回転子の場合における分解： 組立の場合の逆の手順で行われ、補助リング３７は、静
翼の移動に対する支持体として役立つ。

摩耗ライニング層： 容易に取り去られることが出来る数個のリング（例え
ば、動翼２０に向き合っているライニング担体９）の中
に含まれている。

修繕： 翼の破損は、分解を参照のこと；ライニング層の損傷
は、摩耗ライニング層を参照のこと。

製作の間の円筒性： 環状シェル要素の比較的大きな放射方向のフランジ高
さ、ライニング担体などの質量が、公知の構造によるよ
りも、より高い円筒性を確実とする。

運転における円筒性： 対応するハウジング部分の直径における中心決めによ
り、ボルト中心決めの場合におけるよりも、本質的によ
り良好である。剛性のある、放射方向に高いフランジ
（スキャロップ無し）は、負荷変動の際に、多角形状に
変形されることは無い。

運転における円筒性の正確： 軸方向（主軸）に均一に且つ強固に保持されると共に直
径中心決めにより一緒に保持されるハウジング部分は、
変形される傾向はほとんど無い。

以下、本発明をその１実施例を示す添付図面に基づい
て、詳細に説明をする。

第１図は、本発明によるターボ機関のハウジングの縦断
面図、第２図は、その一部の拡大図である。

図面は、静翼をその内部に有している本発明による新規
なハウジグの構造を示すものである。

内部ハウジングは、前端及び後端部ハウジング１，２
と、環状シェル要素の形状の連結ハウジング３，４，５
及び６と、吹き付けハウジング７，８と、ライニング担
体９，１０，１１，１２及び１３とから成り立ってい
る。静翼は、１４，１５，１６、１７及び１８の符号が
付けられており、また、動翼は、１９，２０，２１，２
２，２３及び２４の符号を付けられている。

更に、被覆２５，２６，２７及び（又は）熱せき止め層
２８，２９，３０及び３１が、熱状態を決定する環状シ
ェル要素の形状の連結ハウジング３〜６のフランジの対
の間において、連結ハウジング３〜６を被覆するために
設けられている。

公知の材料が、ハウジングの部品及びターボ機関の他の
部品のために使用されることが出来る。このことは、前
述の翼及びライニング層にも適用される。これらの部品
の製作の技術も、また、公知である。

本発明の一つの推奨される使用は、飛行機用ジェット機
関である。

図面から特に明らかであるように、ライニング担体９〜
１３及び環状シェル要素の形状の連結ハウジング３〜６
は、動翼２０〜２４のそれぞれの回りに実質的な質量を
形成しており、熱変形に抵抗し、動翼と内部ハウジング
との間の放射方向のすきまを一定に維持するようにして
いる。環状シェル要素の形状の連結ハウジング３〜６の
放射方向のフランジ、例えば、第２図においてフランジ
１ａ及び３ａ並びにライニング担体９〜１３のウェブ、
例えば、第２図においてウェブ９ａ〜１１ａは、前記の
実質的な質量を達成するために、対応する動翼１９〜２
４の長さの約８５％までの長さを持つことが出来る。フ
ランジ及びウェブは、ボルト４０により取り外し可能に
一緒に連結されている。

動翼１９〜２４の先端部に面しているライニング担体９
〜１３のライニング層（例えば、第２図において層９ｂ
を参照）は、公知のように、翼に対する損傷無しに動翼
１９〜２４の先端部によって摩耗されることが出来る。
本発明の摩耗層は、ライニング担体９〜１３の表面上に
噴霧された二酸化ジルコニウムから作られることが出来
る。

補助リング３７は、保持カラーを形成されており、協同
されるライニング担体９〜１３及び静翼１４〜１７の脚
の中の各くぼみに係合し、内部ハウジングの組立の間
に、静翼を放射方向に位置決めし、静翼の移動を阻止す
る。

第１及び２図から更に分かるように、本発明によるハウ
ジング構造は、連結ハウジングの各対４と５との間及び
５と６との間に、空気に対する排出導溝３８及び３９を
備えている。第２図において、特に、排出導溝３８が被
覆２５と、ライニング担体１１のウェブ１１ａとの間の
通路となっており、それらの上に、熱せき止め層２８，
２９がそれぞれ設けられていることが見いだされる。こ
の配置は、回転子に有効な通風を与える。

図示され且つ説明された実施例は、本発明の要旨から離
れること無しに、変形されることが出来、個々の特徴
が、組合わされることも出来る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リユチユ、ロベルト ドイツ連邦共和国、Ｄ−8047 カルルスフ エルト、テオドール‐シユトルム‐シユト ラーセ １ (72)発明者 ポツプ、ヨアヒム ドイツ連邦共和国、Ｄ−8060 ダツハウ、 アダム‐シユテ ゲルヴアルト‐シユトラ ーセ ８ (72)発明者 ヨーン、エーベルハルト ドイツ連邦共和国、Ｄ−8000 ミユンヘン 50、ラウトシユトラ−セ 10アー

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ターボ機関において、回転軸の回りに回転
   し、多数の軸方向に間隔を置かれた動翼の列を含んでい
   る回転子と、外部ハウジングと、前記外部ハウジングに
   連結され且つ回転子を包囲している多数の軸方向に間隔
   を置かれた環状シェル要素を含んでいる内部ハウジング
   と、隣接する環状シェル要素の間に交互に隣接されると
   共にそれぞれが動翼の各列に面しているライニング層を
   有している環状のライニング担体と、環状シェル要素と
   ライニング担体とを相互に取り外し自在に連結する手段
   とから成り立っており、前記環状シェル要素は、それぞ
   れ、対向する放射方向のフランジを含んでおり、前記ラ
   イニング担体は、それぞれ、隣接する環状シェル要素の
   フランジの間に係合される放射方向のウェブを含んでお
   り、また、各隣接するライニング担体の間に配置された
   多数の固定子を有しており、各固定子は、静翼及びその
   脚を含んでおり、各固定子の静翼の脚は、隣接する環状
   シェル要素の放射方向のフランジの間に各ライニング担
   体の各放射方向のウェブを配置されて隣接するライニン
   グ担体の間に保持されており、前記ライニング担体のそ
   れぞれの放射方向のウェブ及び前記環状シェル要素の隣
   接する放射方向のフランジは、動翼の各列の外部に且つ
   その回りに整列されている実質的な質量を構成してお
   り、これにより、機関の全運転範囲に渡り、熱変形に抵
   抗し且つ動翼の各列と、そのそれぞれの摩耗ライニング
   層との間に形成された一定の最小のすきまを維持するよ
   うにし、更に、前記環状シェル要素及びライニング担体
   を一緒に取り外し自在に連結する締め付け手段と、機関
   の中を流れる流体の流れから排出された流体から前記環
   状シェル要素を隔絶するために、前記環状シェル要素を
   被覆する環状の被覆とを含んでおり、前記内部ハウジン
   グは機関の中を流れる前記流体に対する流体排出導構を
   形成しており、前記流体排出導溝は、各環状の被覆と、
   それに隣接する前記ライニング担体の放射方向のウェブ
   の内の特定のものとの間に形成された通路となってお
   り、また、前記環状の被覆及び前記ライニング担体の内
   の特定のものの上に熱せき止め層を有していることを特
   徴とするターボ機関。
2. 【請求項２】ハウジングの組立の間に、静翼を放射方向
   に位置決めすると共に静翼の移動に抵抗するために、各
   ライニング担体及び静翼の脚に係合される手段を有して
   いる請求の範囲第１項記載のターボ機関。
3. 【請求項３】前記静翼を放射方向に位置決めするために
   係合される手段が、保持カラーを有している補助リング
   から成り立っている請求の範囲第２項記載のターボ機
   関。
4. 【請求項４】前記補助リングが、各ライニング担体に接
   合し、前記保持カラーが、各静翼の脚に係合している請
   求の範囲第３項記載のターボ機関。
5. 【請求項５】各摩耗ライニング層が、各ライニング担体
   の上の安定化された二酸化ジルコニウムの噴霧層から成
   り立っている請求の範囲第１項記載のターボ機関。
6. 【請求項６】前記環状シェル要素の前記放射方向のフラ
   ンジ及び前記ライニング担体の前記放射方向のウェブ
   が、対応する動翼の長さの約８５％までの長さを有して
   いる請求の範囲第１項記載のターボ機関。
7. 【請求項７】前記環状シェル要素がＵ字形の横断面のも
   のであり、その前記対向するフランジが放射方向に延び
   ており、軸方向の環状ウェブが、前記放射方向のフラン
   ジを連結し且つ各静翼の前記脚を包囲している請求の範
   囲第１項記載のターボ機関。
8. 【請求項８】排出流体のための前記通路を境界している
   被覆が、協同されるライニング担体の放射方向のウェブ
   と協同される環状シェル要素の放射方向フランジとの間
   に介装されている請求の範囲第１項記載のターボ機関。