JPS5898604A

JPS5898604A - 軸流型ガスタ−ビンエンジンのタ−ビン排気ケ−ス組立体

Info

Publication number: JPS5898604A
Application number: JP57195190A
Authority: JP
Inventors: フレツド・リンドレイ・ハニ−カツト・ジユニア; エリク・ア−ノルド・リンドストロ−ム
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: RTX Corp
Priority date: 1981-12-08
Filing date: 1982-11-05
Publication date: 1983-06-11
Also published as: IL67135A; JPH0413529B2; SE448899B; DE3243659A1; SE8206693L; SE8206693D0; US4478551A; DE3243659C2; IL67135A0

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、軸流型ガスタービンエンジンに係り、更に詳
細にはタービン出口ガイドベーンの支持構造に係る。

ガスタービンエンジンの技術分野に於ては、タービン出
口ガイドベーンをその外端部をタービンアウタ排気ケー
ス剛固に取付けることにより片持ち支持することが知ら
れている。この場合出口ガイドベーンに作用するエンジ
ン軸線方向荷重、半径方向荷重、及び捩り荷重は出口ガ
イドベーンの取付は点に於てアウタ排気ケースに伝達さ
れる。

本願出願人であるユナイテッド・チクノロシーズ・コー
ポレイションの一つのデイヴイジョンであるＰ　ｒａｔ
ｔ　　＆　　Ｗｈｉｔｎｅｙ　　Ａ　１ｒｃｒａｆｔ　
Ｇ　ｒｏｌｊｌｌにより製造されているＦ１００軸流型
ガスタービンエンジンは、半径方向に延在する複数個の
中空のストラットにより互いに隔置されたインチ排気ケ
ースと７ウタ排気ケースとを含み、ストラットはその内
端部及び外端部に於てそれぞれインナ排気ケース及びア
ウタ排気ケースに固定的に取付けられた構造を有するタ
ービン排気ケース組立体を有している。アウタ排気ケー
スは最終段のタービンブレードの下流側に於てエンジン
のガス流路の半径方向外側の表面を郭定している。ガス
流路の半径方向内側の表面はインチ排気ケースとアウタ
排気ケースとの間にてそれらより半径方向に隔置された
シート金属よりなる非構造部材としての整形体（ｆａｉ
ｒｉｎｇ　）により郭定されている。ストラットは整形
体を貫通して延在しており、また整形体はその後端部に
於てインナ排気ケースより片持ち支持されている。イン
チ排気ケースはその前端部に於てエンジンロータシャフ
トのための軸受支持構造体に取付けられており、軸受支
持構造体に接続されたタイロッドはストラットを貫通し
てアウタ排気ケースを囲繞するエンジンマウントリング
まで半径方向外方へ延在しており、これにより軸受支持
構造体よりエンジンマウントリングへ荷重が伝達される
ようになっている。このＦ１００軸流型ガスタービンエ
ンジンに於ては、シート金属よりなる整形体によっての
みガス流路の内壁が郭定されており、整形体はインナ排
気ケース及び軸受支持構造体に対する熱シールドとして
作用する。

最終タービン段と中空ストラットとの間にはタービン出
口ガイドベーンは設けられていない。

本発明の目的は、一段のタービン出口ガイドベーンを支
持するための改良された手段を有するタービン排気ケー
ス組立体を提供することである。

本発明の一つの局面によれば、シート金属よりなる整形
体はタービン排気ガス流路の内壁を郭定しており、そ′
の後端部に於て半径方向内方に隔置されたタービンイン
ナケースより片持ち支持されている。タービンインナケ
ースは整形体を貫通して半径方向に延在する複数個の中
空ストラットにより半径方向外方に隔１されたタービン
アウタケースに接続されている。ストラットのすぐ上流
側に配置された一段のタービン出口ガイドベーンはガス
流路を横切って延在しており、また整形体の上流側端部
によりエンジン軸線方向に支持された内端部と、タービ
ンアウタケースに取付けられた外端部とを有している。

本発明の一つの好ましい実施例によれば、出口ガイドベ
ーンの外端部はアウタ排気ケースに枢動可能に装着され
ており、これにより出口ガイドベーンはその取付は点の
周りに上流側方向及び下流側方向に僅かな最にて揺動し
得るようになっている。また出口ガイドベーンの内端部
はそれが整形体に対し相対的に半径方向及びエンジン軸
線方向に成る程度運動し得るような要領にて整形体に係
合している。

かかる構成によれば、非常に強力な構造部材ではなく従
って一般にはベーン支持体としては適当ではないと考え
られるシート金属よりなる整形体に半径方向の何重又は
過剰の捩り荷重を惹起させることなく、タービンアウタ
排気ケースがかなり変形す′ることが可能である。出口
ガイドベーンをその半径方向外方の取付は点の周りに揺
動又は枢動し得るように構成することにより、さもなく
ばアウタ排気ケースより出口ガイドベーンへ伝達され、
出口ガイドベーンの内端部をエンジン軸線方向に過剰に
運動させることになるモーメントが低減される。出口ガ
イドベーンの内端部がエンジン軸線方向に過剰に運動す
れば、出口ガイドベーンとそのすぐ上流側及び下流側に
位置するエンジンの他の部材との間に干渉が生じ、また
整形体は非常に大きいエンジン軸線方向荷重に耐えてか
かる運動を阻止し得るものでなければならない。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。

添付の第１図に、軸流型ガスタービンエンジンのタービ
ン及びタービン排気セクションが断面にて図示されてい
る。ガスタービンエンジンの図示の部分はタービンロー
タ組立体１０と、タービン排気ケース組立体１２と、ロ
ータシャフト１４と、リヤ軸受１６と、軸受支持構造体
１８と、タイロッド２０と、エンジンマウント構造体２
２とを含んでいる。

ロータ組立体１０は当業者には良く知られているが本発
明の一部をなすものではない手段（図示せず）によりロ
ータシャフト１４より支持されている。ロータ組立体１
０はハブ部２４を含んでおり、該ハブ部はガス流路２８
を横切ってハブ部より半径方向外方へ延在する複数個の
タービンブレード２６を有している。

リヤ軸受１６は周縁方向に配瞳されたＯ−ラ要素３２に
より互いに分離された回転アウタレース２７と静止イン
ナレース３０とを含んでいる。アウタレース２７はロー
タシャフト１４の後端部３４に固定されており、該後端
部と共に回転するようになっている。静止インナレース
３０は適当な手段により軸受支持構造体１８に固定され
ている。

軸受支持構造体１８はＷ形の支持体３６及びシャフトシ
ール支持体３８の如き複数個の環状構造部材を含んでお
り、支持体３６及び支持体３８はボルト４０により互い
に連結固定されている。リヤ軸受１６及び軸受支持構造
体１８の構造は本発明にとって重要ではない。

タービン排気ケース組立体１２は、インナケース４２と
、アウタケース４４と、環状整形体４６と、半径方向に
延在する複数個の中空ストラット４８と、一段のタービ
ン出口ガイドベーン５０とを含んでいる。図示の実施例
に於ては、七−のストラットが設けられており、それぞ
れのストラットはエンジンの軸線の周りに周縁方向に均
等に隔置され且それらの内端部５２及び外端部５４に於
てそれぞれインナケース４２及びアウタケース４４に固
定的に取付けられている。インナケース４２の上流側端
部４３は半径方向内方へ延在するフランジ５６を有して
いる。７ランジ５６はシャフトシール支持体３８の一部
を構成する半径方向外方へ延在するフランジ５８にボル
トにより連結されている。かくしてタービン排気ケース
組立体１２は軸受支持構造体１８より支持されている。

タイロッド２０は軸受支持構造体１８に固定的に取付け
られたねじを切られた内端部６０と、エンジンマウント
構造体２２に固定的に取付けられたねじを切られた外端
部６２とを有している。各タイロッド２０はストラット
４８の一つを貫通して延在しており、軸受支持構造体１
８よりエンジンマウント構造体２２へ荷重を伝達する。

図示の実施例に於ては、エンジンマウント構造体２２は
ファンバイパスダクト組立体６６の一部を構成しており
、ファンバイパスダクト組立体６６はそれとアウタケー
ス４４との闇に環状のファンバイパス流路６８を郭定し
ている。本発明と関連するものではないが、軸受オイル
供給チューブ７０がストラット４８を貫通して延在して
いる。

整形体４６は上流側端部７２と、下流側端部７４と、そ
れらの間に延在するシート金属壁７６とを有している。

壁７６及びアウタケース４４はガイドベーン５０の下流
側にガス流路２８を郭定している。図示の如く、整形体
４６の下流側端部７４はストラット４８の下流側にてイ
ンナケース４２より片持ち支持されている。！！７６は
ストラット４８の断面形状に対応する形状の孔７８を有
しており、ストラット４８は孔７８を貫通して延在して
いる。第２図に最も良く示されている如く、！！７６は
エンジンの軸線方向に畝８０を含んでいる。これらの畝
８０の主たる目的は、エンジンの運転中に於ける整形体
４６の振動を低減することである。整形体４６の上流側
端部７２は支持リング８２を含んでいる。支持リング８
２は薄いシート金属１７６に剛性を付与すべく実質的な
断面積を有している。

第３図に最も良く示されている如く、出口ガイドベーン
５０は、この実施例の場合タービンブレード２６の藺よ
り流出するガス流を直線的な流れにする目的で、実質的
に平坦な（即ち非エーロフオイル形状の）プレートであ
る。この実施例に於ては、出口ガイドベーン５０を横切
る圧力降下は殆ど存在せず、また下流側圧力が作用する
出口ガイドベーンの表面積は上流側圧力が作用する出口
ガイドベーンの表面積よりも大きいので、出口ガイドベ
ーンはエンジンの運転中には上流側方向の一定圧力の荷
重が作用した状態にある。出口ガイドベーン５０はイン
ナプラットフォーム８６を含む半径方向内側の端部８４
とアウタプラットフォーム９０を含む半径方向外側の端
部８８とを含んでいる。出口ガイドベーン５０はそれぞ
れの前縁部９２の近傍に於てそれぞれの外端部８８にて
アウタケース４４に取付けられている。アウタプラット
フォーム９０は半径方向外方へ延在し且周縁方向に当接
するフランジ部９４を含んでおり、フランジ部９４は前
方へ延在するリップ９６を有している。リップ９６はベ
ーン支持リング１００に設けられた後方へ面した環状溝
９８内に嵌合している。ベーン支持リング１００は前方
アウタケース部１０６の半径方向外方へ延在するフラン
ジ１０４と後方アウタケース部１１０の半径方向外方へ
延在するフランジ１０８との間に配備された半径方向外
方へ延在する環状プレート部１０２を有している。７ラ
ンジ１０４及び１０８はボルト１１２により互いに連結
固定されている。各フランジ部９４の下流側にて後方ア
ウタケース部１１０に設けられ半径方向内方へ延在し周
縁方向に隔隨された環状リップセグメント１１４が、出
口ガイドベーン５０の外端部のエンジン軸線方向の運動
を阻止するようになっている。プラットフォーム９０の
上流側端部に於けるかかるフック型構造は、プラットフ
ォーム９０の下流側端部とアウタケース４４との園の半
径方向９の小さな闇１１１１１６と共働して、出口ガイ
ドベーン５０がそれぞれのアウタケース４４との取付は
位置の周りに上流側方向及び下流側方向へかなりの量に
て揺動することを許す。出口ガイドベーン５０はそれぞ
れそれ自身のプラットフォーム８６及び９０を有する個
々のベーンであってもよく、また共通のプラットフォー
ムを有する二つ又はそれ以上のベーンよりなるベーン群
であってもよい。

出口ガイドベーン５０のインナプラットフォーム８６の
上流側端部は半径方向内方へ延在し且周縁方向に互いに
当接する舌状部１１８を含んでおり、舌状部１１８は互
いに共働してセグメントに分割された環状リングを構成
している。これらの舌状部は整形体４６の支持リング８
２に形成された半径方向外方へ面した環状溝１２０内に
嵌合しており、整形体４６に対し相対的に半径方向に自
由に運動し得るようになっている。エンジンの運転中に
於ては、出口ガイドベーン５０は舌状部１１８が環状溝
１２０の後方へ面した表面１２２に対し押付けられるよ
う、エンジンの上流側方向に圧力による荷重が与えられ
る。環状溝１２０のエンジン軸線方向の幅は舌状部１１
８の厚さよりも大きく、これにより出口ガイドベーン５
０は整形体４６に捩り運動をもたらすことなく上流側方
向或いは下流側方向へ揺動し得るようになっている。

本発明によるタービン排気ケース組立体によれば、軽■
で構造的に安全なタービン出口ベーン支持構造が得られ
るだけでなく、高温のガス流の漏洩経路は整形体４６の
１７６とストラット４８との閣の１ＩＩＩＩＩ及び互い
に隣接する舌状部１１８の間の間隙だけであるので、軸
受１６及び軸受支持構造体１８に対し良好に熱遮閉が行
なわれる。

以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて種々の修正並びに省略が可能で
あることは当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は９本発明に従って構成された軸流型ガスタービ
ンエンジンのタービン排気部を示す部分縦断面図である
。第２図は第１図の線２−２による部分断面図である。第３図は第１図の１３−３による部分断面図である。１０・・・タービンロータ組立体、１２・・・タービン
排気ケース組立体、１４・・・ロータシャフト、１６・
・・リヤ軸受、１８・・・軸受支持構造体、２０・・・
タイロッド、２２・・・エンジンマウント構造体、２４
・・・ハブ部、２６・・・タービンブレード、２７・・
・アウタレース、２８・・・ガス流路、３０・・・イン
ナレース。３２・・・ローラ要素、３４・・・後端部、３６・・・
Ｗ形支持体、３８・・・シャフトシール支持体、４０・
・・ボルト、４２・・・インナケース、４４・・・アウ
タケース。４６・・・整形体、４８・・・ストラット、５０・・・
出口ガイドベーン、５２・・・内端部、５４・・・外端
部、５６．５８・・・フランジ、６０・・・内端部、６
２・・・外端部。６６・・・ファンバイパスダクト組立体、６Ｂ・・・バ
イパス流路、７０・・・軸受オイル供給チューブ、７２
・・・上流側端部、７４・・・下流側端部、７６・・・
シート金属壁、７８・・・孔、８０・・・畝、８２・・
・支持リング。８４・・・内端部、８６・・・インナプラットフォーム
。８８・・・外端部、９０・・・アウタプラットフォーム
。９２・・・前縁部、９４・・・７ランジ部、９６・・・
リップ。９８・・・環状溝、１００・・・ベーン支持リング、１
０２・・・環状プレート部、１０４・・・７ランジ、１
０６・・・前方アウタケース部、１０８・・・７ランジ
、１１０・・・後方アウタケース部、１１２・・・ボル
ト、１１４・・・環状リップセグメント、１１８・・・
舌状部、１２０・・・環状溝、１２２・・・後方へ面し
た表面特許出願人　　ユナイテッド・チクノロシーズ・
コーポレイション代　　理　　人　　　弁　　理　　士　　　明　　石　
　昌　　毅ＦＩＧ、　２ＦＩＧ、３

Claims

【特許請求の範囲】少なくとも一つのタービンロータ段と、前記ロータ段よ
り下流−に配置され軸線方向に延在する環状ガス流路を
郭定する手段を含むタービン排気ケース組立体とを含む
タービンセクションを有する軸流型ガスタービンエンジ
ンのタービン排気ケース組立体にして、インナケース手段と、前記インナケース手段より半径方向外方に隔置して設け
られたアウタケース手段と、前記タービンロータ段より流出するガス流を直線的な流
れにすべく前記ガス流路内に配置された一段のタービン
出口ガイドベーンであって、前記アウタケース手段に取
付けられた半径方向外方の一部を有する出口ガイドベー
ンと、前記出口ガイドベーンの下流側にて前記ガス流路を横切
って放射状に延在し、前記インナケース手段に固定的に
取付けられた内端部と前記アウタケース手段に固定的に
取付けられた外端部とを有する周縁方向に配置された複
数個のストラットと、上流側端部と下流側とを有する整
形体手段であって、上流側端部を有するシート金属壁手
段を含み、前記壁手段は前記インナケース手段と前記ア
ウタケース手段との闇に配置されて前記出口がイドベー
ンのすぐ下流側にて前記環状ガス流路の半径方向内側の
表面を郭定しており、前記整形体手段は前記ストラット
の下流側にて前記インナケース手段の下流側端部より片
持ち支持されており、前記整形体手段の前記上流側端部
は前記出口ガイドベーンの前記内端部に係合して前記出
口ガイドベーンのためのエンジン軸線方向の支持体を与
えており、前記ストラットのそれぞれは前記壁手段に形
成された孔を貫通して延在している如き整形体手段と、を含んでいることを特徴とするタービン排気ケース組立
体。