JPS58135305A - タ−ボマシ−ンロ−タのハウジング - Google Patents

タ−ボマシ−ンロ−タのハウジング

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JPS58135305A
JPS58135305A JP57207480A JP20748082A JPS58135305A JP S58135305 A JPS58135305 A JP S58135305A JP 57207480 A JP57207480 A JP 57207480A JP 20748082 A JP20748082 A JP 20748082A JP S58135305 A JPS58135305 A JP S58135305A
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JP
Japan
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partition
housing
casing
positioning means
outer casing
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デレク・ジヨ−ジ・ハンド
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Rolls Royce PLC
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Rolls Royce PLC
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    • 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
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • F01D25/26—Double casings; Measures against temperature strain in casings
    • 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、たとえばガヌタービンエンジンのようなター
ボマシーンのハウジングに関し、特にかカルマシーンの
コンプレッサのハウジング金倉むものである。
かかるマシーンのスタートあるいは速度低下のような操
作中の瞬間的な状態において、マシーンの作動流体の１
ＩｊＡ度は比較的、高速で変化する。そのマシーンのそ
れらの部分は作動流体に接触し、これＩ／ζよって加熱
されるか比較的尚速で冷却される。しかしながら前記作
動流体に直接接触してい々い部分の熱応答は非常に緩慢
で、これによって問題が生じ得る。たとえばガヌターヒ
ンエンジンコンブレツサあるいはディヌク上に設けられ
るとともにハウジング内に配設されたブレードｋｍえた
プレードロータケ有するタービンにおいては、前記ハウ
ジングは非常にゆっくりと加熱される傾向にあるが、ブ
レードプラットホームおよび中間に介在するスペーサに
よってホットガヌかう保農されているより大きなロータ
ディヌクは、よｐ遅（４） い速度で加熱される。その結果、ブレードの先端とハウ
ジング間のギャップは変化し、そのため異なる熱膨張が
生ずる。これがケーシング上のブレードの破損につなが
ることがあるが、もしギャップが非常に大きくなれば、
動車の低下あるいはエンジン内のサージングの発生とな
る。
本発明は、ケーシングとそのそれぞれのロータ組立体と
の操作クリアランス全コントロールするようにハウジン
グの熱応答をタービンあるいはコンプレッサロータ組立
体の熱応答にほぼ等しくするように設計されたタービン
あるいはターボマシーンのコンプレッサーのためのハウ
ジングを提供することを目的とする。
タービンあるいはコンプレッサのハウジングを２つの半
径方向に離間したケーシングの形に構成するとともに内
部ケーシングの内部表面上に熱絶縁材料を設けるととも
に、内部ケーシング上に熱低下材料を設け、ケーシング
の熱応答を緩慢にさせることＩ／Ｃよって内部ケーシン
グの膨張音ロータの膨張に一致させることは公知である
。かかるコンブレツサケーシングは英国特許Ａ　１５０
１９１６に開示されている。このパテントに開示された
ケーシングはヌテータベーンを支持した環状ヌテータリ
ングからなる内部ケーシングを有し、前記外部ケーシン
グは円周リングあるいｄ２つのハーフケーシングを備え
、このバーフケ−シンクは長手方向＠Ｉに沿って結合さ
れるとともに内部ケーシングの外側の周りに組み立てら
れるとともに、それにボルト結合されている。外部ケー
シング内に位置決めきれた内部ケーシング仕切り部’（
ｒＪするコンプレッサハウジングにおける問題の１つは
、圧縮空気がコンプレッサの高圧地域から内部および外
部グーシンク間の空間に洩れるとともにコンプレッサの
低圧段の方向に逆流する傾向にあることである。これに
よってコンプレッサの効果が低下し、ターボマシーンの
全体の熱力学的サイクルに有害ケもたらす。
本発明の目的は、同軸の隣接する内部仕切り部間のシー
リングを改良し、前記内部および外部ケーシング間のギ
ャップ内に洩れる空気量を減少させることにある。
本発明は、軸方向の力および仕切り部上のガヌ負荷によ
って内部ケーシング仕切り部上に生じるターニングモー
メントラ利用して前記仕切り部分を傾斜表面に接触きせ
、前記仕切９部全曲の表面に接触させるように摺動させ
効果的な空気シールを形成している。
以下、図面を＃ｆｕｔして本発明の実施例について曲、
明する。
添付図面において、第１図はダクト化のファン空気エン
ジン１０全示し、このエンジン１０は前端部に取付けら
れた低圧コンプレッサー１］會有し、このコンプレッサ
ー１】はタービン１２によって駆動され、また前記エン
ジン１ｏはタービン１４によって駆動される高圧コンプ
レッサー１３とホットカヌ會生せしめてタービン１２お
よび１４ｋＮ４４１Ｊせしめる燃焼室および排気ジェッ
トパイプ１６ヲ有する。
第２図および第３図に関して、高圧コンプレッサー１３
の少なくとも最後尾部分は外側中空日時ケーシング１８
内に収納され、このケーシング１８は円節部分１８ａ乃
至１８ｅから構成され、前記部分１８ａ乃至１８ｅがコ
ンプレッサーの軸に沿って端部が互いに突き合せられる
ようにして縮み立てられている。前記部分１８ａ乃至１
８θは一つの部品から作られてもよいし、あるいはコン
プレッサーの長手方向に伸びるジヨイントあるいはフラ
ンジに沿ってボルト結合された検数の部品から構成され
てもよい。
内部ケーシング１９が外方ケーシング内に、それから間
隔をおいて位置決めされている。前記内部ケーシング１
９は複数の中空円筒部分１９ａ乃至＋９ａからなり、こ
れら部分はコンプレッサーの長手方向に沿って端部同士
が突＠付わされるようにして組み立てられている。
各部分１９ａ〜１９　ｅ　ｉｊ：抱数の仕切部分２０ａ
〜２０θからなり、これら仕切部分は円周方向に離間し
てお互いに対して仕切部分の円周方向の膨張及び収縮を
許すようなギャップ全形成している。仕切部分２０ａ〜
２０θ間のこれらのギャップは長手方向に伸びるととも
に、長手方向のシーリングヌトリッブ２６によってシー
ルされ、前記ストリップ２６は有。
切部分２５に重なって効果的な空気シーリングをしてい
る。仕切部分２０ａ〜２０　ｅの各々には少なくとも２
つの軸方向に離間した固定部材の組が設けられ、これら
固定部材は位置決め部材２１．２２からなり、これら部
材は第３図に詳しく示されている。
前記部材２１．２２は外側ケーシング１８上に設けられ
た位置決手段２３．２４によって位置決めされている。
前記仕切部分２０ａは１つの位置決め部材２】と２つの
位置決め部材２２ヲ有している。仕切部分２０ａ〜２０
　ｅの各々は複数のヌテーターベ−７２３’ｉ　有し、
このベーン２３は各仕切部分の円周壁から片持梁状に伸
びている。特に第３図に関して、前記位置決め手段２４
ａは外側ケーシング１８上に設けられ、この位置決め手
段２４　ａ　Ｉｄ各仕切部分１８ａ〜１８θの半径７ラ
ンジ２６の半径方向最先福に四部２５ヲ令している。前
記凹部２５は２つの表面から形成されている。すなわち
、四部２５け外方ケーシングに沿って軸方向に傾斜した
表面２７とシーリング底面全形成する軸方向に伸びる円
周方向表面によって形成されている。
前記フランジ２６は隣接仕切部分が位置する凹部２９に
よって形成された第２位置決め手段２４０をも有してい
る。
前記第二凹部２９は幅１方向に伸びる円周表面３０を有
し、この表面３０は表面２８と四−の半径を有するよう
に形成され、前后已表面２８および３０はコンプレッサ
ーが停止されたときに一定半径に位置する仕切部分２０
を支持している。外部ケーシングの仕切部分１８ａはそ
の長さ方向に沿う部分に能のフランジ２６ヲ有している
。この１１月のフランジ２６には凹部２９が設けられ、
凹部２９は能の四部２９と同一である。
仕切部分２０ａ〜２０θの各々の位を決め部材２１は直
立Ｈ周フランジ３１と表面２８に係合する円周表面３３
とを有し、前記フランジ３１は外部ケーシング１８方向
に突出するとともに凹部２５の傾斜表面２７に直面する
傾斜衣…１３２を有している。
仕切部分２０ａ〜２０　ｅの位置決め部材２２は外部ケ
ーシング１８方向に突出する直立円周７ランジ３４ｉ壱
している。前記フランジ３４は円筒フランジによって形
成されたフック部分３５ヲ有し、このフック部分３５は
＃４斜光面３０に係合する円周表面３６を有している。
作動中において、圧縮空気がコンプレッサー１３ｉｈっ
て軸方向に流れるにつれて圧縮空気によって仕切部分２
０ａ〜２０　ｅに加えられるガス負荷は、ヌテーターベ
ーン２３に作用して仕切部分２０ａ〜２０ｅ　ｆ　第３
凶の矢印Ａで示すように押動させる。これによって前記
傾斜表面３２が傾斜表面２７ｔｆ−係合するようになる
とともに傾斜表面３２は傾斜付勢表面３３および２Ｂヲ
摺動してシール係合するようになる。
同時に円筒表面３６および３０が仕切部分２０　ａ〜２
０ｅが外側ケーシングに対して軸方向に摺動すること全
許容する。
前記ガ２狛荷は第３図において矢印ＭＡによって示すよ
うに時開方向の回転モーメントを仕切部分２０に与える
。仕切部分の前方移動および回転モーメントによる仕切
部分の回転が表面３３および３６を半径方向内側に付勢
せしめて、地域ＸおよびＹにおいて空気シーリングをも
たらしめ、これによって、ケーシング１８，１９間のギ
ャップの洩れが少なくなる。
前記仕切部分２０ａの各々は複数の別のヌテーターペー
ン２３ヲ有するけれども、前記仰斜表面は各仕切部分２
０ａの前端においてシール効果を与え、前記フック３５
は表面３０において、空気シールの作用を果す。
本発明はタービンローターのハウジングに適用されても
よい。この場合において、ガス負荷は後側に作用するの
で、前記傾斜表面２７および３２は仕切部分の後側に設
けられるであろう。
前記位置決め部材２１．２２は外部ケーシング１８上お
よび位置決め手段、すなわち内部ケーシングｌｊ）上に
設けられた凹部２５，２９に形成されてもよい。
すなわち、第３図に示した配列が反対に形成されてもよ
い。
宵！Ｊ　Ｍ［２傾斜表面２７は半径方向内側に面するよ
うに示されてはいるが、それらは外側にＩｆＩするよう
に配列されてもよい。この場合において、前記円周表面
２８および３（Ｉ　Ｆｉ内１ｔｌｌｌ　Ｋ面し、傾斜表
面に直面するであろう。そのたに′）、傾斜表面は傾斜
に沿って摺動するので、前記表面２８．３３は同時に付
勢される。′さらに池の実施例においては、前記表面側
および３０は円筒である必要で４く、円錐形の拡開凹部
全形成してもよい。この場合には表面３３．３６は内閣
形あるいは円錐形をなす。内閣形の場合において、それ
らの赤面３３．３６は線接触しつつ表面に係合するであ
ろう。しかじな、がら、この配列は好ましくは彦い。な
ぜなら仕切部分を予想される半径上に位置決めすること
が困難であるからである。
外側ケーシング１８の最外フランジ３７はフランジ２６
および３７上通して内部ケーシング１９から熱の放出率
を制御する熱調整体？なしている。もし、望むなら外部
グーシンク１８會もう１つのケーシングあるいはヌリー
ブで取り囲み、外部ケーシング１８の周りの部屋を形成
し、外部ケーシング１８全通して空気が流れることがで
きて、前記熱稠整体によって熱い空気あるいは冷い空気
の流れをより正確にコントａ−ルするようにしてもよい
。
このようにローターブレードの先端クリアランヌを制御
することが可能である。
説明した後者の配列において、内部および外部ケーシン
グＩＦＩ、１９はコンプレッサーローターのための構造
ハウジングケ形成している。をらに、内部ケーシング１
９が外部ケーシンク内の凹部内に位１バー決めされてい
るので、内部ケーシングの半径方向移動がより容易にコ
ントロールされ、ヌテーターベーン２３およびローター
ブレードの先端のクリアランヌのｉｌｌ＋御がより容易
＆Ｃなる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明全組み込んだガヌタービン空気エンジン
の顧１略図、第２図は本発明による、第１図のエンジン
の高圧コンプレッサーのハウジングの詳細説明図、およ
び第３図は第２図のハウジングの詳細説明図である。 １０・・・エンジン、１１・・・コンプレッサー、１２
・・・タービン、１３・・・高圧コンプレッサー、１８
ａ〜１８θ・・・内聞部分、１！目１〜１９ｅ・・・中
空円筒部分、２０ａ〜２０θ・・・（Ｊ型部分、２：つ
・・・ヌテーターベーン、３４・・・両立円周７ランジ
。 出願人代理人　　猪　股　　　清 手続補正書（方式） 昭和閏年８月１３日 特許庁長官　　若　杉　和　夫　殿 １、事件の表示 昭和５７年特許願第２０７４８０号 ２、発明の名称 ターボマシーンロータのハウジング ３、補正をする者 事件との関係特許出願人 ロールスーロイス、リミテッド 明細書および図面の浄ｉＦ（内容に変更なし）２６−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、半径方向に離間した内部ケーシングおよび外部ケー
    シングとに；ｆｆＬ、前記内部ケーシングは、仕切られ
    た中空円筒ケーシングを備え、このケーシングの各仕切
    り部は１つあるいけそれ以上の半径方向内側に突出した
    ヌテータベーンを有し、前記内部ケーシングは２つある
    いはそれ以上の軸方向に離間した固定装置の組によって
    外部ケーシングに対して位置決めされ、前記固定装置の
    各々は、一対の位置決め手段からなり、位置決め手段の
    １つは外部ケーシング上に設けられ、曲は内部ケーシン
    グの各仕切り部上に設けられたターボマシーンロータの
    ハウジングにおいて、前記固定装置の第１組の各固定装
    置の位置決め手段の１つには、ケーシング（ＩＦＩ、１
    ９）に沿って軸方向に伸びて傾斜する第１表面（２７）
    と、第１表面（２７）にある角度をもって形成されてシ
    ーリング面をなしている第２表面（２８）が備えら丸、
    第１組の各固定装置の匝の位置決め手［（２１）には前
    記第１および第２表面（２７，２８）にそれぞれ直面お
    よび係合する第３および第４弐面（３２，３３）が設け
    られ、第２組の各固定装置の位置決め手段（２４ｂ　）
    の１つには第５表面（３０）が設けられ、ｍ２セツトの
    各別の池の位置決め手段（２２）は１１面係合している
    第６表面（３６）を備えるとともに第５衣面（３０）に
    対して軸方向ＶＣ，移動可能であり、第１表面（２７）
    　、第２衣而（２８）、第３表１１ｉ（３２）、第４表
    面（３３）、第５表面（３０）および＠６衣而（３＋；
    ）の全ては、使用中において、ベーン２３に作用するガ
    ス負荷が仕切り部２０を軸方向に付勢し、これにより第
    ３衣面（３２）を第１表面（２７）に接触せしめ、この
    ため仕切り部２０を第１表面（２７）の傾斜に沿う方向
    に摺１１１）Ｊさせ、第４および第６表面（３３，３６
    ）を第２および第５表面（２８，３０）にそれぞれ接触
    させるように互いに位置決めされ、形造られ、配設され
    ていることを特徴とするターボマシーンロータのハウジ
    ング。 ＆固定装置の第１組の位置決め手段（２１）は、各仕切
    り部２０の上流端に設けられ、固定装置の第２組は、仕
    切り部２０の下流端に設けられていること全特徴とする
    特許請求の範囲第１項記載のターボマシーンロータのハ
    ウジング。 ３、第１および第２表曲（２７，２ｓ）を備えた位置決
    め手段（２４ａ）および第５衣而（３０）全備えた位置
    決め手段（２４Ｄ　）は、外部ケーシング（Ｉ８）上に
    設けられ、第３および’５ｄ　４　衣ｍ　（３２、３３
    ）および第６表曲（３６）を伽えた位置決め手段（２２
    ）は、仕切り部（２０）の各々上に設けられていること
    を特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載のタ
    ーボマシーンロータのハウジング。 ４、第１およびｍ２表面（２７、２８）　ｋ４Ｂｆｌえ
    た位置決め手段（２４ａ）および第５表曲（３０）全備
    えた位置決め手段（２４ｂ　）は、各仕切り部（２０）
    上に設けられ、第３および第４表面（３２，：１３）′
    ｆｔ備ぐだ位置決め手段（２１）および第６衣面（３６
    ）を備えた位置決め手段（２２）は、外部ケーシング（
    １８）上に設けられていること全特徴とする特許請求の
    範囲第１項又は第２項記載のターボマシーンロータのハ
    ウジング。 ５、第１および第２表面（２７，２８）を備えた位置決
    め手段（２４ａ）には、凹部（２５）が設けられ、この
    四部（２５）は２つの相互に直面する表面（２７゜２８
    ）會１耽え、表向（２７，２ｓ）は第１および第２表面
    （２７，２８）を形成していること全特徴とする特許請
    求の範囲第ｌ墳乃至第４項のいずれかに記載のターボマ
    シーンローりのハウシンク。 ６、第２六而（２８）は、ｉｇ１衣田＋　（２７）に対
    しである正確な角度ケもって形成されていることを特徴
    とする特許請求の範囲第１項乃至第５項のいずれかに記
    載のターボマシーンロータのハウジング。 ７、第２および第５表面（２８，３０）は円間形六面で
    あるこ表を特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第６項
    のいずれかに記載のターボマシーンロータのハウジング
    。 （３）
JP57207480A 1981-11-26 1982-11-26 タ−ボマシ−ンロ−タのハウジング Granted JPS58135305A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB8135783 1981-11-26
GB08135783A GB2110306B (en) 1981-11-26 1981-11-26 Turbomachine housing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS58135305A true JPS58135305A (ja) 1983-08-11
JPS6325161B2 JPS6325161B2 (ja) 1988-05-24

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ID=10526186

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57207480A Granted JPS58135305A (ja) 1981-11-26 1982-11-26 タ−ボマシ−ンロ−タのハウジング

Country Status (5)

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US (1) US4573867A (ja)
JP (1) JPS58135305A (ja)
DE (1) DE3243422C2 (ja)
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