JPH073183B2 - 燃焼ガスを通すタービン流路アセンブリ - Google Patents

燃焼ガスを通すタービン流路アセンブリ

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JPH073183B2
JPH073183B2 JP5136284A JP13628493A JPH073183B2 JP H073183 B2 JPH073183 B2 JP H073183B2 JP 5136284 A JP5136284 A JP 5136284A JP 13628493 A JP13628493 A JP 13628493A JP H073183 B2 JPH073183 B2 JP H073183B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的にはガスタービ
ンエンジンに関し、特に、ガスタービンエンジンのター
ビン流路に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のガスタービンエンジンは、圧縮空
気を燃焼器に供給する圧縮機を含んでおり、燃焼器で圧
縮空気は燃料と混合され、点火されて燃焼ガスとなる。
この高温燃焼ガスはタービン動翼列に導かれ、それらに
エネルギを与えて圧縮機を駆動すると共に、例えば航空
機推進用の推力を発生する。燃焼ガスを通すすべてのタ
ービン流路は燃焼ガスによって加熱されており、流路壁
に熱応力が生ずる。タービンは軸対称であるから、その
多くの環状構造部は、燃焼ガスによって加熱されると、
半径方向熱膨張を起こし、直径及び外周が大きくなる。
このような熱膨張と熱応力とを減少させるために、流路
は通例、周方向に分割された複数の構成部として形成さ
れているので、個々の構成部の周方向、即ち接線方向熱
膨張と、半径方向熱膨張とは抑制されない。
【０００３】例えば、タービン動翼列を囲んでいる従来
のステータシュラウドは、環状外側ケーシングに従来の
ように結合している周方向に隣接した複数の個別シュラ
ウド又はシュラウド部片を備えている。シュラウドの内
面は燃焼ガスの半径方向外側流路を形成しており、そし
てシュラウドの外面には外側ケーシングを通って導かれ
た冷却空気が供給されて、シュラウドを冷却する。外側
ケーシングは、燃焼ガスによって加熱されているシュラ
ウドよりも低温に保たれている環状構造体であるから、
シュラウドと異なる速度で半径方向外方に膨張する。も
しシュラウドが非分割式の完全環状構造体であれば、か
なりの熱応力がシュラウドに発生する。これは部分的に
は、シュラウドが取り付けられている外側ケーシングに
よって加えられる拘束によるものである。
【０００４】シュラウドを周方向に分割することによ
り、シュラウドは周方向に自由に膨縮できるので、シュ
ラウドの熱応力は減少する。しかしながら、その場合、
適当なシールを個別分割シュラウドの間に設けなけれ
ば、燃焼ガスが半径方向外方へ外側ケーシングに向かっ
て逃げてしまう共に、冷却用圧縮空気が個別分割シュラ
ウドの間を半径方向内方に漏れて高温燃焼ガスに混入し
てしまう。分割シュラウドの間のシーリングは通例、従
来のスプラインシールによって達成されており、これら
のスプラインシールは、真っ直ぐな部材であり、シュラ
ウド縁部に配設されている補完的なＵ形の周方向向きス
ロット内に配置されている。所定の半径方向間隙がスプ
ラインシールと補完スロットとの間に設けられており、
隣り合っているシュラウドの整合及び組み立てを可能に
し、しかも尚、隣り合っているシュラウドの間に有効な
シーリングをもたらしている。
【０００５】従来のタービンノズルは分割式流路の他の
一例であり、その個別ノズル静翼は、これらの静翼と一
体に形成されている半径方向外側及び内側バンドを含ん
でおり、これらのバンドは、隣り合っている静翼と連接
するように翼形部に対して大きな周方向の張り出しを有
している。静翼バンドの周方向縁部は又、従来のスプラ
インシールを用いて密封（シール）されている。
【０００６】ガスタービンエンジンの大型化によりター
ビン流路の直径が増すにつれて、幾つもの重大な問題が
発生している。例えば、個々の流路部片の周方向及び軸
方向の寸法が比較的大きいので、組み立て中に、部片縁
部のはめ合いが困難になることは避け難い。部片の製造
上の差異と運転中に生ずるクリープ変形とが、部片間で
軸方向に延在しているスプラインシールの整合及び装着
をますます困難にする。ノズル静翼の例では、静翼バン
ドの周方向張り出しが大きいので、静翼バンドの寸法変
動の可能性が増し、その結果、隣り合っている静翼バン
ドの間の半径方向の不整合が生じ易くなる。
【０００７】隣り合っているバンドの不整合は、スプラ
インシールがバンド間に成しているシールの効果をかな
り低下させる。従来のスプラインシールは、圧縮空気に
よって与えられる背後側圧力によりスプラインシール自
体がそれぞれのスロット内に半径方向内方に押し付けら
れて、スロットと共に有効なシールを形成するように、
２つの平らな平行表面を必要とする。スロットの不整合
は、スプラインシールを通過する漏れをかなり増加させ
る。
【０００８】大径用途における軸方向分割線の長さは比
較的大きいので、特に、シールすべき所要継目が非線形
の場合には、スプラインシール設計がそれだけ困難にな
る。スプラインシールは有効なシールを成すためにエン
ジンの軸方向平面において真っ直ぐでなければならない
ので、軸方向に変化している又は弧状の流路輪郭に追従
するように、軸方向に相隔たっている多数のスプライン
シールを用いることにより、周方向に隣り合っている構
成部間に効果的なシーリングをもたらさなければならな
い。高度に湾曲した軸方向流路は又、初期の組み立ての
際に、隣り合っている構成部の半径方向の整合を更に困
難にする。運転中には又、構成部の形状がクリープ変形
によって変化するので、構成部相互間の整合の維持は更
に困難となり、そしてスプラインシールの、流路を有効
にシールする能力は更に低下する。
【０００９】試験によれば、従来のシュラウド及びノズ
ル用のスプラインシールは、シーリング表面での０．０
５ｍｍの有効間隙に対応する比較的大きな漏れ速度を有
する。シールされた継目の軸方向長さが増すにつれて、
漏れ速度は更に高まる。
【００１０】
【発明の目的】従って、本発明の目的は、新規で改良さ
れた分割式タービン流路アセンブリを提供することであ
る。本発明の他の目的は、タービン流路アセンブリの構
成部の装着、シーリング及び整合を改良したタービン流
路アセンブリを提供することである。
【００１１】本発明の他の目的は、直径及び軸方向寸法
の大きな用途に適するタービン流路アセンブリを提供す
ることである。
【００１２】
【発明の概要】タービン流路アセンブリは、環状外側ケ
ーシング内に配置されている周方向に相隔たった複数の
翼形部を含んでいる。翼形部の各々は、一体の外側及び
内側バンドを含んでいる。複数の外側及び内側流路パネ
ルが、隣り合っているバンドの間に配置されていると共
に、これらのバンドと周方向に重なり合っている。これ
らのパネルとバンドとは、それぞれの重ね合わせ部で結
合されており、相互間の周方向移動が可能であり、しか
もシーリングに有用である。
【００１３】本発明は、他の目的及び利点と共に、図面
と関連する以下の詳述から更に明らかとなろう。
【００１４】
【実施例の記載】図１は縦軸線又は軸方向中心線１２を
有しているターボファンガスタービンエンジン１０の一
例を示す概略図である。エンジン１０は、直流連通状態
にあるファン１４と、ブースタ圧縮機１６と、高圧圧縮
機１８と、燃焼器２０と、高圧タービン（ＨＰＴ）２２
と、低圧タービン（ＬＰＴ）２４とを含んでおり、これ
らはすべて従来のものである。周囲空気２６が先ずファ
ン１４に入り、そして圧縮機１６及び１８を通って圧縮
され、圧縮された空気２８は燃焼器２０に供給されて、
燃焼器２０で従来のように燃料と混合されると共に点火
され、高温燃焼ガス３０を発生する。高温燃焼ガス３０
はＨＰＴ２２とＬＰＴ２４とを通流し、ＨＰＴ２２及び
ＬＰＴ２４は高温燃焼ガスからエネルギを抽出して、フ
ァン１４と圧縮機１６及び１８とを駆動する。
【００１５】本発明の一実施例による例えば遷移ダクト
の形態を成しているタービン流路アセンブリ３２が、Ｈ
ＰＴ２２とＬＰＴ２４との間に設けられており、ＨＰＴ
２２とＬＰＴ２４との間に燃焼ガス３０を導いている。
図２はＨＰＴ２２とＬＰＴ２４との間の図１に示すアセ
ンブリ３２の上部を詳細に示す。アセンブリ３２は、縦
軸線１２の周りに同軸的に配置されている従来の環状外
側ケーシング３４と、図３〜図７にも示すような周方向
に相隔たっている複数の整形部又は翼形部３６とを含ん
でいる。翼形部３６の各々は、翼形部の各々と一体の半
径方向外側プラットフォーム又はバンド３８と、翼形部
の各々と一体の半径方向内側プラットフォーム又はバン
ド４０とを含んでいる。バンド３８は、燃焼ガス３０を
閉じ込めている半径方向外側流路の一部を形成してお
り、バンド４０は、燃焼ガス３０を閉じ込めている半径
方向内側流路の一部を形成している。外側バンド３８は
外側ケーシング３４に結合されている。
【００１６】アセンブリ３２は更に、外側ケーシング３
４に結合されている複数の半径方向外側流路パネル４２
と、外側パネル４２から半径方向内方に隔てられている
と共に、対応する外側パネル４２の直下に隔てられてい
る複数の半径方向内側流路パネル４４とを含んでいる、
外側及び内側パネル４２及び４４を図２〜図４及び図８
〜図１１に更に詳細に示す。図３に示すように、外側パ
ネル４２の各々は、隣り合っている外側バンド３８の間
に周方向に配置されていると共に、図４に更に詳細に示
すように、外側パネル４２の各々は、隣接している外側
バンド３８と周方向に重なり合っており、外側パネル４
２は外側バンド３８の半径方向上側に配置されている。
同様に、内側パネル４４の各々は、隣り合っている内側
バンド４０の間に周方向に配置されており、内側パネル
４４の各々は又、隣接している内側バンド４０と周方向
に重なり合っており、内側パネル４４は内側バンド４０
の半径方向下側に配置されている。
【００１７】例えば複数の結合ボルト４６と、補完的な
止めナット４８との形態を成している結合手段が、外側
パネル４２を外側バンド３８と、そして内側パネル４４
を内側バンド４０と、それぞれの重ね合わせ部において
結合するために設けられており、外側パネル４２と外側
バンド３８との間と、内側パネル４４と内側バンド４０
との間とにおける限られた周方向移動を許容している。
図３及び図４に示すように、タービン流路アセンブリ３
２は複数の個別構成部から成っている周方向分割アセン
ブリであって、これらの構成部は、周方向に相隔たって
いる複数の流れダクト５０を画成するように、分割環状
部（リング）に結合されており、流れダクト５０は、燃
焼ガス３０をＨＰＴ２２からＬＰＴ２４へ導いている
（図２参照）。外側バンド３８と外側パネル４２とは燃
焼ガス３０の半径方向外側の境界をなしており、そして
内側バンド４０と内側パネル４４とは燃焼ガス３０の半
径方向内側の境界をなしている。翼形部３６は、燃焼ガ
ス３０の半径方向に延在している横境界をなしている。
図４に示すように、止めナット４８は結合ボルト４６に
ねじ付けられており、結合ボルト４６の各々の箇所で、
外側バンド３８と外側パネル４２との間と、内側バンド
４０と内側パネル４４との間とに所定の半径方向間隙Ｇ
を維持している。間隙Ｇは比較的小さく、好ましくは約
０．０２５ｍｍ以下であり、対応するバンドとパネルと
の間に有効なシールをもたらしていると共に、バンドと
パネルとの間の実質的に抑制されない周方向移動を許容
している。
【００１８】更に詳述すると、図８及び図１０に示すよ
うに、外側パネル４２及び内側パネル４４の各々は、概
して長方形の形状を成しており、外側パネル４２は、周
方向に対向して延在している第１の側部又は縁部４２ａ
と、第２の側部又は縁部４２ｂとを有していると共に、
内側パネル４４は、周方向に対向して延在している第１
の側部又は縁部４４ａと、第２の側部又は縁部４４ｂを
有している。外側パネル４２は又、前端４２ｃと、後端
４２ｄとをそれぞれ含んでおり、内側パネル４４も同様
に、前端４４ｃと、後端４４ｄとを含んでいる。外側及
び内側パネルの第１及び第２の縁部４２ａ、４２ｂ、４
４ａ及び４４ｂの各々は、軸方向に相隔たっている概し
てＵ形の複数のスロット５２を有しており、この実施例
では、７つのスロット５２が外側パネル４２の各側部に
沿って配設されていると共に、９つのスロット５２が内
側パネル４４の各側部に沿って配設されている。
【００１９】図５〜図７に示すように、外側及び内側バ
ンド３８及び４０の各々は又、概して長方形の形状を成
しており、周方向に対向して延在している第１及び第２
の側部又は縁部３８ａ、３８ｂ、４０ａ及び４０ｂをそ
れぞれ有している。外側及び内側バンド３８及び４０も
同様に、それぞれの前端３８ｃ及び４０ｃと、後端３８
ｄ及び４０ｄとを含んでいる。外側及び内側バンド３８
及び４０の第１及び第２の縁部３８ａ、３８ｂ、４０ａ
及び４０ｂの各々は、それぞれに例えばろう付け等によ
り固定された軸方向に相隔たっている複数の結合ボルト
４６を有している。結合ボルト４６は好ましくは、外側
バンド３８から半径方向外方に延在していると共に、内
側バンド４０から半径方向内方に延在している。バンド
３８及び４０の各縁部の結合ボルト４６の数は、隣接し
ているパネル４２及び４４の向かい合っている縁部のス
ロット５２の数に等しく、ボルト４６は、例えば図１２
及び図１３に示す補完スロット５２の間隔と同じ間隔で
軸方向に相隔たっている。図１２では、外側バンド３８
の一例が、隣接している外側パネル４２から周方向に隔
てられている初期状態にあり、そして図１３では、外側
バンド３８と外側パネル４２とが組み立て後の結合され
ている状態にある。内側バンド４０及び内側パネル４４
にも、組み立て時に同様の整合がなされる。
【００２０】従って、外側及び内側パネル４２及び４４
のそれぞれの第１及び第２の縁部４２ａ、４２ｂ、４４
ａ及び４４ｂは、隣接している外側及び内側バンド３８
及び４０の対応する第１及び第２の縁部３８ａ、３８
ｂ、４０ａ及び４０ｂと周方向に重なり合っており、結
合ボルト４６はそれぞれのスロット５２内に配設されて
いる。このとき、止めナット４８を結合ボルト４６に取
り付け、適当に締め付ければ、外側バンド３８と外側パ
ネル４２とを半径方向に結合し得ると共に、内側バンド
４０と内側パネル４４とを半径方向に結合し得る。図１
３に示すように、止めナット４８の外径はスロット５２
の幅よりも適度に大きいため、外側パネル４２が外側バ
ンド３８から半径方向上方に離れることを防止する。同
様に、止めナット４８は、図４に示すように、下側パネ
ル４４が内側バンド４０から半径方向に離れることを防
止する。
【００２１】図４に示すように組み立てがなされて、所
定の間隙Ｇが、対応する外側バンド３８と外側パネル４
２との間と、内側バンド４０と内側パネル４４との間と
に設けられると、パネル４２及び４４は運転中に、対応
するバンド３８及び４０に対して周方向に拘束されるこ
となく移動して、パネルとバンドとの間の熱膨縮差に対
処し得る。外側及び内側パネル４２及び４４に結合され
ている個別翼形部３６のアセンブリは、周方向分割アセ
ンブリとして、半径方向に自由に膨縮することができ、
外側及び内側パネル４２及び４４も又、翼形部３６に対
して周方向に自由に移動することができるので、外側及
び内側パネル４２及び４４に生ずる熱応力が減少する。
更に、バンド３８及び４０と、対応するパネル４２及び
４４との間の結合手段は、従来の真っ直ぐなスプライン
シールに生ずる困難なしに、バンドとパネルとの間に有
効なシールをもたらしている。上述のように、対応する
バンド３８及び４０とパネル４２及び４４との間に設け
られている間隙Ｇは、比較的小さく、そして好ましくは
約０．０２５ｍｍ以下であり、従来のスプラインシール
に比べてシーリング効率をかなり高くする。従来のスプ
ラインシールは、精密に機械加工された保持スロット
と、スロット内で精密に整合されている真っ直ぐなスプ
ラインシール部材とを必要とするが、間隙Ｇでもたらさ
れるシールは、組み立て部品の正確な製造公差の維持に
依存しない。
【００２２】更に詳述すると、バンドとパネルとの重な
り合っている縁部は、バンドとパネルとの間に実際のシ
ーリングをもたらすので、個々の結合ボルト４６をそれ
ぞれのスロット５２に挿入して用いることにより、対応
するバンドとパネルとの間に機械的整合をもたらし得
る。この軸方向及び半径方向の整合の特徴により、バン
ドとパネルとを例えば適当な力で結合することができ、
そのとき、止めナット４８を装着して、結合ボルト４６
の箇所に所要の間隙Ｇを有するようにバンドとパネルと
を固定する。軸方向に相隔たっている複数の結合ボルト
４６は、軸方向に比較的長い複数の流路部片を流路部片
の間に有効なシーリングをもたらすように結合するため
の有効な解決手段となる。間隙Ｇはボルト４６の各々の
箇所で念入りに制御できるので、ボルト４６は好ましく
は、隣り合っているボルト４６の間の有効な半径方向の
間隙を確保するのに必要なだけ互いに近接して隔設され
ている。流路アセンブリ３２の作用中には又、流路アセ
ンブリ３２がクリープにより変形しても、重なり合って
いるパネルとバンドとの間のシーリング能力はほとんど
低下しない。なぜなら、止めナット４８がパネルとバン
ドとの間に正確な間隙Ｇを保つからである。これは、従
来のスプラインシールに対する改良であり、このような
従来のシールは、もしスプラインシール部材を受け入れ
ている補完スロット相互間の整合が運転中に歪めば、有
効なシールをもたらす能力を失うものである。
【００２３】更に、止めナット４８はバンドとパネルと
を、バンドとパネルとの間に所要の半径方向間隙Ｇを有
するように効果的に固定するので、間隙Ｇをスプライン
シールに設けられている間隙よりも小さくすることがで
き、従って、シーリングが改善される。又、図４にも示
すように、バンドとパネルとの重ね合わせの寸法Ｌは、
好ましくは半径方向間隙Ｇよりもかなり大きく、その結
果、Ｌ／Ｇ比が比較的高くなり、バンドとパネルとの間
のシーリングを改善する。Ｌ／Ｇ比が比較的高いのは、
パネルとバンドとの間の重ね合わせがボルト４６と止め
ナット４８とを設けるために、十分大きくなければなら
ないからである。これは、長さ対間隙比が比較的低い従
来のスプラインシールによって得られるシーリングの程
度よりも高度のシーリングをもたらす。
【００２４】好適な実施例において、内側及び外側バン
ドの縁部３８ａ、３８ｂ、４０ａ及び４０ｂは、図４に
明示のように翼形部３６に対して周方向に延在している
比較的小さな張り出しとなっており、結合ボルト４６を
支持するために十分なだけの周方向寸法を有しているに
過ぎない。こうすると、製造公差と、運転中のクリープ
による歪みとは、これらの縁部では比較的小さくなるの
で、バンドの縁部とパネルの縁部との間の整合が改良さ
れ、それらの組み立てが改善される。
【００２５】更に、図２に例示する流路アセンブリ３２
は、燃焼ガス３０をＨＰＴ２２からＬＰＴ２４まで斜め
に半径方向外方に導くために高度に湾曲した形状を有し
ているが、それでも尚、バンドとパネルとの間に有効な
シーリングをもたらしている。図５、図９及び図１１に
更に詳細に示すように、外側及び内側パネル４２及び４
４と、対応するバンド３８及び４０との少なくとも一方
のものを図示のように軸方向横断面において湾曲させる
か又は非線形にし得るが、それでも結合ボルト４６と止
めナット４８とは、対応するパネルとバンドとを結合し
てパネルとバンドとの間の整合及びシールを保つように
作用する。この実施例では、外側バンド３８と外側パネ
ル４２とは、相隔たっているボルト４６の軸方向範囲に
沿って概して真っ直ぐであるのに対し、内側バンド４０
と内側パネル４４とは、ボルト４６の軸方向範囲に沿っ
て軸方向横断面において湾曲している。このように形成
されている流路は空気力学的な理由で必要であり、そし
て従来のスプラインシールはアセンブリ設計の困難さと
複雑さとを増し、その結果、漏れの程度は、大径と大き
な軸方向寸法とを有する用途に対して定められたスプラ
インシールの寸法に応じて大きくなる。しかしながら、
本発明によるバンドとパネルとを結合ボルト４６と止め
ナット４８とを用いて結合することにより、本発明によ
る湾曲した内側バンド４０と内側パネル４４とにおいて
も、それらの全軸方向範囲に沿ってバンドとパネルとの
間に良好なシールを保ち得る。
【００２６】個々の結合ボルト４６の箇所に均等な間隙
Ｇを設けるために、組み立て中に複数の除去可能なシム
５４が設けられており、シム５４の各々は、例えば図１
４に示すように、対応する結合ボルト４６の箇所に配設
されていると共に、外側バンド及び外側パネルと、内側
バンド及び内側パネルとのうちの対応するバンドとパネ
ルとの間に配設されている。次いで、止めナット４８を
結合ボルト４６にねじ付けてシム５４を圧縮すると、結
合ボルト４６の各々に所定の予荷重がかかり、従って、
シム５４の除去時に、（図４に示すように）結合ボルト
４６の各々の箇所で所定の半径方向間隙Ｇが、外側バン
ド３８と外側パネル４２との間と、内側バンド４０と内
側パネル４４との間とに設けられる。シム５４は任意の
適当な材料でよく、そして最初の組み立て中に適当に除
去され得るが、シム５４は好ましくは、ガスタービンエ
ンジン１０の最初の運転中にダクト５０を通流する燃焼
ガス３０によって加熱されて溶融し、所定の間隙Ｇをも
たらすような従来の材料、例えばプラスチックで形成さ
れている。
【００２７】図１５は、横軸に結合ボルト４６にかかる
予荷重を１０００ポンド単位の数値で示し、そして縦軸
に残留間隙と、結合ボルト４６にかかる残留予荷重とを
取ったグラフであり、残留間隙は実線の曲線５６で表さ
れていると共に、残留予荷重は破線の曲線５８で表され
ている。縦軸の数値は、ミル（０．００１インチ又は
０．０２５ｍｍ）単位の間隙と、１０００ポンド単位の
予荷重とを表す。このグラフに示すように、止めナット
４８を締め付けて結合ボルト４６に予荷重をかけ、そし
てシム５４をバンドとパネルとの間に非常に小さなボル
ト予荷重（０．２）から比較的大きな予荷重（２．３）
までの範囲にわたって締め付けることができ、その結
果、残留間隙（即ち間隙Ｇ）は１ミル（０．０２５ｍ
ｍ）よりも小さな値に減少し、この範囲では残留予荷重
は生じない。こうすると、例えば溶融によるシム除去後
の結合ボルト４６のはね返り又は予荷重の消滅により、
間隙はシム５４自体によって最初に設けられた間隙より
も更に狭くなる。
【００２８】しかしながら、やはりグラフに示すよう
に、曲線５８で示す過大予荷重の場合、シム５４の除去
後の結合ボルト４６のはね返りは、間隙Ｇを完全に閉ざ
すと共にバンドとパネルとを有効に締め付け、こうし
て、バンドとパネルとの間の周方向の摺動を抑制する。
従って、シム５４によって結合ボルト４６の組み立て予
荷重を広範囲にわたってかけることができると共に、シ
ム５４自体によって設けられる初期間隙よりも実質的に
小さくし得る有効残留間隙Ｇをもたらすことができる。
これにより、組み立て中に止めナット４８にかけるトル
クに比較的影響されない優れたシーリングがなされる。
【００２９】再び図２を参照すると、タービン流路アセ
ンブリ３２は、ＨＰＴ２２とＬＰＴ２４との間に配設さ
れている遷移ダクトの形態を成すものとして例示されて
おり、更に従来のタービンフレーム６０を含んでいる。
タービンフレーム６０は、半径方向に延在している複数
の支柱６２を従来のように含んでいる。翼形部３６は中
空であって、図６及び図７に追加的に示すように、外側
及び内側バンド３８及び４０を貫通している対応する開
口を有しており、支柱６２の各々は、対応する翼形部３
６を半径方向に貫通していると共に、半径方向外端にお
いて外側ケーシング３４に従来のように結合されてい
る。支柱６２の半径方向内端は、従来の環状ハブ６４に
従来のように結合されている。翼形部３６は支柱６２を
高温燃焼ガス３０から保護する整形体として作用する。
圧縮空気２８の一部を翼形部３６の各々に従来のように
通すことにより、翼形部を効果的に冷却し得る。
【００３０】図２に示すように、ＨＰＴ２２は翼形部３
６の上流に配設されている最終段のタービン動翼列２２
ａを含んでおり、従来の周方向に分割された環状シュラ
ウド６６が、動翼との間に周知のように適当な間隙を維
持するように、動翼列２２ａの半径方向外側に配設され
ている。外側バンド３８と外側パネル４２とは、好まし
くはシュラウド６６と半径方向に整合するように外側ケ
ーシング３４に結合されており、燃焼ガス３０用の半径
方向に整合した半径方向外側流路を形成している。同様
に、外側バンド３８と外側パネル４２とは、ＬＰＴ２４
を囲んでいる従来のシュラウドと半径方向に整合してお
り、内側バンド４０と内側パネル４４とは、ＨＰＴ２２
の最終段動翼列２２ａの動翼の根本における従来の内側
翼台と半径方向に整合していると共に、ＬＰＴ２４の第
１段の動翼の根本における従来の内側翼台と半径方向に
整合している。
【００３１】エンジン１０の運転中、外側ケーシング３
４は、通過中の高温燃焼ガス３０と直接接触するシュラ
ウド６６、並びに外側及び内側パネル４２及び４４の温
度よりも低い温度に保たれる。シュラウド６６は従来の
ように周方向に分割されているので、熱によってシュラ
ウドに生ずる歪みと応力とは減少し、そしてシュラウド
６６は外側ケーシング３４の半径方向の移動と共に、半
径方向に膨張し得る。動翼列２２ａの下流に従来の完全
環状、即ち非分割形の遷移ダクトが配設されていれば、
従来のように熱歪みと半径方向の膨張とを起こし、その
結果、その外側流路の上流端とシュラウド６６の下流端
との間に半径方向の不整合が生じ、燃焼ガス３０の空力
損失を引き起こす。しかしながら、本発明のタービン流
路アセンブリ３２も周方向に分割されているので、外側
バンド３８と外側パネル４２とは、完全環状連続リング
に比べて、拘束なしに周方向に膨縮可能であり、そして
外側バンド３８と外側パネル４２とは、それらが取り付
けられている外側ケーシング３４と共に同様に移動す
る。このようにして、シュラウド６６と、外側バンド及
び外側パネルの前端３８ｃ及び４２ｃとの間の半径方向
の整合がより正確に保たれる。
【００３２】図５、図６、図８及び図９に示すように、
外側バンド３８及び外側パネル４２の各々は、それぞれ
の前端３８ｃ及び４２ｃの各々から半径方向外方に延在
している概してＬ形の前側フック３８ｅ及び４２ｅをそ
れぞれ含んでおり、これらのフックは、例えば図２に示
すように、外側ケーシング３４の半径方向内側フランジ
に従来のように固定されている。フック３８ｅ及び４２
ｅは、従来のシュラウド、例えばシュラウド６６で用い
られているものと同じであり、外側バンド及び外側パネ
ルの前端３８ｃ及び４２ｃを外側ケーシング３４に保持
している。外側バンド及び外側パネルの後端３８ｄ及び
４２ｄは、それらから半径方向外方に延在している周方
向に相隔たった複数の取り付けボルト６８を含んでお
り、これらのボルトは、後端３８ｄ及び４２ｄを、図２
に示すように外側ケーシング３４から半径方向内方に延
在している後ろ側取り付けブラケット７０に固定するた
めに用いられている。フック３８ｅ及び４２ｅ、取り付
けボルト６８、並びに補完ナットは、外側バンド３８及
び外側パネル４２を外側ケーシング３４に固定してお
り、翼形部３６、並びに内側バンド４０及び内側パネル
４４も又、外側ケーシング３４から懸架されていると共
に、外側ケーシング３４に支持されている。後ろ側取り
付けブラケット７０は、所望に応じて外側バンド３８及
び外側パネル４２の抑制されない軸方向膨縮を可能する
ように、取り付けボルト６８を挿通して受け入れる特大
開口を含んでいてもよい。
【００３３】以上、タービン流路アセンブリ３２を、Ｈ
ＰＴ２２とＬＰＴ２４との間の遷移ダクトの一例につい
て説明したが、このアセンブリは、例えば動翼列２２ａ
のようなタービン動翼列段に燃焼ガス３０を導くタービ
ンノズルにも適用し得るものである。本発明によるアセ
ンブリ３２は、本実施例では、比較的大径のそして軸方
向に比較的長い流路部片の取り付け、シーリング及び整
合を改良する。バンド３８及び４０を含んでいる複数の
翼形部３６は、別々の構成部であって、外側パネル４２
及び内側パネル４４とは別個のものであることが好まし
い。
【００３４】従って、個々の翼形部３６とパネル４２及
び４４とを、それらの特定形状に特に適する任意の技術
により別々に製造し得る。例えば、従来の遠心鋳造によ
りパネル４２及び４４を製造でき、そして従来の旋盤作
業により各設計用途の所要の形状を生成し得る。一体の
バンド３８及び４０を含んでいる翼形部３６は又、従来
の鋳造技術を用いて別に製造できる。図６、図７、図８
及び図１０に示すように、バンド３８及び４０の裏側
と、パネル４２及び４４の裏側とには、軽量で強度を高
めるための構造リブが一体に形成されていることが好ま
しく、これに対して、バンド３８及び４０、並びにパネ
ル４２及び４４の反対側、即ち流れに接している側は滑
らかである。図３に仮想線で示すように、所望に応じ、
追加的な補強リブ７２をパネル４２及び４４に適当に結
合して、強度を更に高め得る。
【００３５】上述のように、外側及び内側パネル４２及
び４４は、外側及び内側バンド３８及び４０に適当に機
械的に取り付けられており、それらの最初の組み立て
中、及びその後の運転中に、パネルとバンドとの間に良
好な整合を保つ。バンド３８及び４０の張り出し距離
は、翼形部３６に対して短いので、製造中に極めて高い
寸法の安定性をもたらす。その結果、バンドとパネルと
の間に生ずる間隙Ｇは、所定の狭い間隙となり、圧縮空
気２８が外側バンド３８と外側パネル４２との間を流れ
て流れダクト５０に入ることを防止するために効果的な
シーリングを成すと共に、流れダクト５０内の燃焼ガス
３０のシールにも役立つ。
【００３６】以上、本発明の好適な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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるタービン流路アセンブ
リを含んでいるターボファンガスタービンエンジンの一
例の軸方向部分断面図である。
【図２】図１に示すタービン流路アセンブリの拡大軸方
向部分断面図である。
【図３】図２に示す線３−３に沿ったタービン流路アセ
ンブリの一部の半径方向断面図である。
【図４】図３に示す翼形部の１つの拡大半径方向断面図
である。
【図５】タービン流路アセンブリから取り外した図２に
示す翼形部の１つの軸方向図である。
【図６】図５に示す翼形部の外側バンドの線６−６に沿
った上面図である。
【図７】図５に示す翼形部の内側バンドの線７−７に沿
った下面図である。
【図８】流路アセンブリから取り外した図３に示す線８
−８に沿った外側流路パネルの１つの上面図である。
【図９】図８に示す外側パネルの線９−９に沿った側面
図である。
【図１０】流路アセンブリから取り外した図３に示す線
１０−１０に沿った内側流路パネルの１つの下面図であ
る。
【図１１】図１０に示す内側パネルの線１１−１１に沿
った側面図である。
【図１２】組み立て前に相互に軸方向に整合された隣り
合っている外側バンド及び外側パネルの上面図である。
【図１３】図１２と同様の上面図であって、図１２に示
す隣り合っている外側バンド及び外側パネルの結合を示
す図である。
【図１４】図４に示す外側バンドと外側パネルとの間の
結合部の１つの拡大図であって、外側バンドと外側パネ
ルとの間の組み立て用シムを示す図である。
【図１５】図１４に示すシムの圧縮用のボルト予荷重に
対する残留間隙及び残留予荷重のグラフである。
【符号の説明】
２２ａ 動翼列 ３２ タービン流路アセンブリ ３４ 外側ケーシング ３６ 翼形部 ３８ 外側バンド ３８ａ、３８ｂ、４０ａ、４０ｂ、４２ａ、４２ｂ、４
４ａ、４４ｂ 縁部 ３８ｃ、４０ｃ、４２ｃ、４４ｃ 前端 ３８ｄ、４０ｄ、４２ｄ、４４ｄ 後端 ３８ｅ、４２ｅ Ｌ形フック ４０ 内側バンド ４２ 外側パネル ４４ 内側パネル ４６ 結合ボルト ４８ 止めナット ５２ Ｕ形スロット ５４ シム ６０ タービンフレーム ６２ 支柱 ６４ 環状ハブ ６６ シュラウド ６８ 取り付けボルト
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−41621（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−218824（ＪＰ，Ａ) 特公 平６−3145（ＪＰ，Ｂ２) 実開 平１−85429（ＪＰ，Ｕ) 実公 平４−30348（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 環状外側ケーシング（３４）と、 それぞれが半径方向外側バンド（３８）と、半径方向内
    側バンド（４０）とを有している周方向に相隔たった複
    数の翼形部（３６）と、 前記外側ケーシング３４に結合されており、それぞれ
    が、隣り合っている前記外側バンド（３８）の間に周方
    向に設けられていると共に隣り合っている前記外側バン
    ド（３８）と周方向に重なり合っている複数の半径方向
    外側流路パネル（４２）と、 それぞれが、隣り合っている前記内側バンド（４０）の
    間に周方向に設けられていると共に隣り合っている前記
    内側バンド（４０）と周方向に重なり合っている複数の
    半径方向内側流路パネル（４４）と、 前記バンドと前記パネルとの間における周方向移動を許
    容するように、前記外側バンド（３８）及び前記外側パ
    ネル（４２）と、前記内側バンド（４０）及び前記内側
    パネル（４４）とをそれぞれの重ね合わせ部でそれぞれ
    結合する結合手段（４６、４８）とを備えた燃焼ガスを
    通すタービン流路アセンブリ（３２）。
  2. 【請求項２】 前記外側及び内側パネル（４２、４４）
    の各々は、周方向に対向して延在している第１及び第２
    の縁部（４２ａ、４２ｂ、４４ａ、４４ｂ）と、前端
    （４２ｃ、４４ｃ）及び後端（４２ｄ、４４ｄ）とを有
    しており、前記パネルの第１及び第２の縁部の各々は、
    軸方向に相隔たっている複数のスロット（５２）を有し
    ており、 前記外側及び内側バンド（３８、４０）の各々は、周方
    向に対向して延在している第１及び第２の縁部（３８
    ａ、３８ｂ、４０ａ、４０ｂ）と、前端（３８ｃ、４０
    ｃ）及び後端（３８ｄ、４０ｄ）とを有しており、前記
    バンドの第１及び第２の縁部は、それぞれに固定されて
    いる軸方向に相隔たった複数の結合ボルト（４６）を有
    しており、 前記外側及び内側パネルの第１及び第２の縁部（４２
    ａ、４２ｂ、４４ａ、４４ｂ）は、前記隣り合っている
    外側及び内側バンド（３８、４０）の対応する第１及び
    第２の縁部（３８ａ、３８ｂ、４０ａ、４０ｂ）と周方
    向に重なり合っており、前記結合ボルト（４６）は、前
    記スロット（５２）のうちの対応するスロット内に設け
    られており、 前記結合手段（４６、４８）は、前記外側バンド（３
    ８）及び前記外側パネル（４２）と前記内側バンド（４
    ０）及び前記内側パネル（４４）とを半径方向に結合す
    るように、前記結合ボルト（４６）のうちの対応する結
    合ボルトと係合している複数の止めナット（４８）を含
    んでいる請求項１に記載のアセンブリ。
  3. 【請求項３】 複数の除去可能なシム（５４）を更に含
    んでおり、各シムは、前記結合ボルト（４６）のうちの
    対応するボルトに設けられていると共に、前記外側バン
    ド及び外側パネル（３８、４２）と前記内側バンド及び
    内側パネル（４０、４４）とのうちの対応するバンドと
    パネルとの間に設けられており、 前記シム（５４）の除去時に所定の間隙が前記結合ボル
    ト（４６）の各々の箇所で、前記外側バンド及びパネル
    （３８、４２）の間と、前記内側バンド及びパネル（４
    ０、４４）の間とに設けられるように、前記止めナット
    （４８）は、前記シム（５４）を圧縮して前記結合ボル
    ト（４６）に所定の予荷重をかけるべく、前記結合ボル
    ト（４６）と係合している請求項２に記載のアセンブ
    リ。
  4. 【請求項４】 前記シム（５４）は、前記燃焼ガスによ
    り加熱されたときに前記所定の間隙を生成するように溶
    融する材料で形成されている請求項３に記載のアセンブ
    リ。
  5. 【請求項５】 前記止めナット（４８）は、前記結合ボ
    ルト（４６）の各々の箇所で前記外側バンド及びパネル
    （３８、４２）の間と、前記内側バンド及びパネル（４
    ０、４４）の間とに所定の間隙を維持するように、前記
    結合ボルト（４６）と係合している請求項２に記載のア
    センブリ。
  6. 【請求項６】 前記間隙は、約０．０２５ｍｍよりも小
    さい請求項５に記載のアセンブリ。
  7. 【請求項７】 前記外側及び内側パネル（４２、４４）
    の少なくとも一方は、軸方向横断面において非線形であ
    り、前記複数の結合ボルト（４６）及び止めナット（４
    ８）は、前記対応するパネルとバンドとの間の整合及び
    シーリングを維持するように、該対応するパネルとバン
    ドとを結合している請求項５に記載のアセンブリ。
  8. 【請求項８】 前記翼形部（３６）の上流に設けられて
    いるタービン動翼列（２２ａ）と、 該動翼列（２２ａ）の半径方向外側に設けられていると
    共に、前記外側ケーシング（３４）に結合されているシ
    ュラウド（６６）とを更に含んでおり、 前記外側バンド及びパネル（３８、４２）は、前記燃焼
    ガス用の半径方向に整合した外側流路を形成すべく、前
    記シュラウド（６６）と半径方向に整合するように前記
    外側ケーシング（３４）に結合されている請求項５に記
    載のアセンブリ。
  9. 【請求項９】 前記外側バンド及びパネル（３８、４
    ２）の各々は、それぞれの前記前端（３８ｃ、４２ｃ）
    から半径方向外方に延在している概してＬ形の前側フッ
    ク（３８ｅ、４２ｅ）と、それぞれの前記後端（３８
    ｄ、４２ｄ）から半径方向外方に延在している複数の取
    り付けボルト（６８）とを含んでおり、 前記前側フック（３８ｅ、４２ｅ）と、前記取り付けボ
    ルト（６８）とは、前記外側及び内側パネル（４２、４
    ４）と、前記翼形部（３６）とを前記外側ケーシング
    （３４）に支持するように、前記外側ケーシング（３
    ４）に固定されている請求項８に記載のアセンブリ。
  10. 【請求項１０】 複数の支柱（６２）を含んでいるター
    ビンフレーム（６０）を更に備えており、各支柱は、前
    記翼形部（３６）のうちの対応する翼形部を半径方向に
    貫通しており、前記支柱は半径方向外端において前記外
    側ケーシング（３４）に結合されていると共に、該支柱
    の半径方向内端は環状ハブ（６４）に結合されている請
    求項８に記載のアセンブリ。
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