JPS6046241B2 - ロ−タ−用静止シュラウド - Google Patents

ロ−タ−用静止シュラウド

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JPS6046241B2
JPS6046241B2 JP55076052A JP7605280A JPS6046241B2 JP S6046241 B2 JPS6046241 B2 JP S6046241B2 JP 55076052 A JP55076052 A JP 55076052A JP 7605280 A JP7605280 A JP 7605280A JP S6046241 B2 JPS6046241 B2 JP S6046241B2
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JP
Japan
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shroud
ring
rotor
shroud ring
static
Prior art date
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JP55076052A
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Inventor
ゴ−ドン・サイリル・メイ
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Rolls Royce PLC
Original Assignee
Rolls Royce 1971 Ltd
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Publication date
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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
    • 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
    • F01D11/20—Actively adjusting tip-clearance
    • F01D11/22—Actively adjusting tip-clearance by mechanically actuating the stator or rotor components, e.g. moving shroud sections relative to the rotor

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はローターの静止シユラウドに関しており、限
定されないが特にガスタービン・エンジンのローターに
用いるシユラウドに関する。
ガスタービン・エンジンにおいて、温度および圧力が
増し、設計者が可能な限り最高の燃料効率を得ようとし
て来たが、エンジン・ローターとそれに組合わされた静
止シユラウド構造との間のすき間が不適正な場合、それ
によりかなり大きな損失が起り得ることが次第に明らと
なつた。
このことは特にタービン区域において云えることであり
、その部分の高速、高温がローターにかなり大きい熱負
荷、遠心力負荷を与えるので、許容し得ない大きなすき
間が生ずるのを防ぐために静止シユラウドの膨張に何ら
かの対応策を講じる必要がある。ローターの外周を包囲
する円錐形内周面を有するシユラウド●リングから成る
静止シユラウド構造が小さなすき間を残してシール効果
を果すようにするのがこれらの問題の一つの解答と成り
得る。
シユラウド・リングを軸方向に動かすことによりこのす
き間をある設定値に維持することが可能である。この様
な構造は英国特許願２４１１４／７８および７９０５９
９９に記載されている。エンジン・ケーシングとロータ
ーとが同心を保ち、すき間の変化がリングの全周にわた
つて同じ場合には、上記の構造は非常に巧く行く可能性
がある。
しかし、残念ながら、ある状態下ではケーシングが真円
断面形から外れることが有る。この場合、従来技術の構
造は周囲のある部分には適正すき間を与えるが、すき間
が狭過ぎるか広過ぎる部分が生じる。本発明は周囲のす
き間の全体的な偏差を解消する構造を与える。
本発明は、ローターの外周を囲み、該ローターの外周と
の間に小さなすき間を画成する円錐形内周面を有するシ
ユラウド・リングと、複数のそれぞれ独立に作動するア
クチュエータとから成り、各アクチュエータはそれぞれ
前記シユラウド・リングの円周方向の位置が異る対応部
分に作用し、シユラウド・リングの該対応部分の付近に
おける上記すき間の寸法に応答して該対応部分をロータ
ー軸方向に動かすようになされ、前記シユラウド・リン
グが前記ローターに対し傾動することにより、ローター
とシユラウド●リングとの間の偏心が補償されるロータ
ー用静止シユラウドを提供する。
したがつて前記アクチュエータの各々に作動されるリン
グ上の位置において、またはその近くで前記すき間を測
定するセンサーを設けることができる。最適な配置は前
記アクチュエータが３基有り、シユラウド・リングを動
かすための望ましい方法はレバー装置を介してラム（突
き棒）により作動された偏心体によるものである。
シユラウド・リングはアクチュエータの作用の下で浮動
するままにされるか、またはその代りにジンバル装置上
に取付けられて、ある固定された中心の回りに傾動する
ように拘束される。
以下に添付図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説
明する。
第１図は流れの順に圧縮機１１、燃焼室１２およびター
ビン１３という通常の組合せを内部に取付けられ、その
下流の周囲が推進ノズル１４を形成しているケーシング
１０を含むガスタービン・エンジンが示される。
エンジンの作動は概して在来の方式であるから、本明細
書では説明しない。しかしこのエンジンは独立のものと
して説明されてはいるが、ファン・エンジンの如きより
大型のエンジンのコアを構成することもできる。ケーシ
ング１０をタービン１３の区域で切除して、燃焼室１５
、ノズル案内翼１６、およびローター●ディスク１８に
支持される第１段タービン動翼１７が見えるように内部
を露出してある。
動翼１７はそれ自体が有するプラットホーム１９により
内周を画成された環形流路の中で作動する。この流路の
外周はシユラウド・リング２１の円錐形内周面２０によ
り形成される。タービンが効率よく作動するには、動翼
１７の翼端２２と表面２０とのすき間を極く小さな値に
保たなければならない。
すなわちこのすき間を通゛るガスの洩れはタービンに与
えるエネルギの損失すなわち効率損失となることが判る
。動翼１７は運転状態において高温となりその回転速度
も非常に高いので、動翼の翼端２２はかなり膨張、収縮
を行う。事実、場合によりこの伸びは２〜３顛程．度に
なることもある。シユラウド●リング２１の円錐形内周
面２０を翼端２２から十分に離して取付け、翼端が最大
限に伸びても円錐形内周面２０に接触しないようにする
ことも勿論可能である。しかし、そうすると必然的に低
温時すなわちよりノ遅い運転状態では大きなすき間を生
じてエンジン性能に許容し得ない損失を生ずる。従つて
図示の装置では、リング２１を軸方向に動かして円錐形
内周面２０と翼端２２とのすき間を調整し得るようにな
つている。
そのためには、シユラウド・リング２１はその外周面２
３（第２図参照）に細長い溝２４が設けられ、その中で
滑動ブロック２５が偏心体２６を位置決めする。偏心体
２６は軸２７から出ており、軸２７はエンジンのケーシ
ング１０を貫通し、その最外端においてスプライン結合
部２８が設けられ、これがレバー２９と係合する。第４
図で良く伴るように、ラム３２のピストン３１により球
面カプリング３０を介してレバー２９が作動される。以
上の記述の通り、この配置はリングをエンジンの軸方向
に移動させることができる先行英国特許出願と似ている
。
しかし本実施例では、ラム３２および偏心体２６をそれ
ぞれ有するアクチュエータ３個が設けられ、偏心体２６
とその対応する溝２４との係合部毎にそれと合つた位置
にセンサー３３が設けられる。第３図に示される如く、
センサー３３はコントロール・ユニット３４に接続され
、該ユニットは圧力源３５からラム３２への与圧流体の
供給を制御する。各ラムの制御系は従つて他の２つのラ
ムからは完全に独立している。それぞれのセンサー３３
の所で所定の小さなすき間を与えるためにラム３２が偏
心体２６を動かすように各コントロール・ユニット３４
が配置されているならば、タービン●ローターとシユラ
ウド・リングとの間の偏心度を補償するようなやり方で
シユラウド・リングが動かされることが判る。偏心度と
すき間の関係は、たとえば第３図に示す向きで考えて、
ローター１８がエンジン・ケーシングに対して相対的に
下降すると、最高部のすき間が増し、最下部のすき間が
減る。最高位置にあるセンサー３３はすき間の増加を検
知して、このすき間を再び減らすようにリング２１を下
流方向に動かす。
同時に、残りの２個のセンサーはすき間に減少を検知し
てラムを作動させ、すき間を増すように上流方向へその
担当する．リング部分を動かす。従つて、全体効果とし
てはリング上部を下流へ、リング下部を上流へと動かし
、リングを傾動させることになる。このように３個の別
々のラムを用いることにより、３個のアクチュエータの
間で競合を生ずるこ−となくそれぞれのラムが他のラム
とは完全に独立に作動することが可能となる。
より多数のラムを用いることも勿論可能であるが、この
場合にはラムの作動を調整して競合を防ぐために何らか
の処置が必要となるであろう。本装置は偏心性により生
ずるような全体的なすき間の偏差を非常に巧く処置し得
るが、１枚または数枚の翼の先端２２が他のそれより高
く出ている場合のような局所的な偏差は処理し得ないこ
とも判る。
本装置の作動のかなめである上記の作動特性の他に、注
目すべき数多くの２次的特性がある。
ノズル案内翼１６のプラットホームとリング２１とＪの
間から高温ガスが洩れると、この漏れはタービン動翼１
７をバイパスして、動翼１７と円錐形内周面２０との間
の過度のすき間の場合と全く同様に性能損失を与えるか
ら、この洩れを防止することが明らかに望ましい。その
ため、リング２１は・環状フランジの形式をした上流の
突起３４を有し、このフランジの外周面はピストン・リ
ング●シール３５によりエンジン固定構造から出る突起
部３６に対して密封される。リング２１はまたその下流
側に一体的に取付けられた部材３７を有・し、その円筒
外周面がケーシング１０に結合されたフランジ３９に対
しピストン・リング●シール３８により密封されている
。従つてシール３５，３８はリング２１の背面を廻る高
温ガスの洩れを阻止する。円錐形内周面２０はリング２
１の部分として説明されてはいるが、本実施例ではリン
グ２１自体の内周面に掛止め部４０および４１において
掛止められている別個の部材に形成されている。
円錐形内周面２０を有する部材と係合して該部材が掛止
め部４０，４１から脱落するのを防止するため、リング
２１に取付けられた部材３７に環形突起部４３が設けら
れている。リング２１にある通路４４，４５を通して冷
却空気が円錐形内周面２０を有する部材に供給される。
偏心体２６は独立して作動するから、円周方向には互い
に相対的に動くことが判る。
この動きが許されないと、偏心体がばらばらに動こうと
した時に偏心体がつかえてしまうことが明らかである。
この動きを可能とするために、円周方向には溝２１の中
を動き得るが軸方向には固定されている滑動ブロック２
５内で偏心体２６が回動する。このように、偏心体の軸
方向作用がリングに加えられるが、それぞれの細長い溝
２４の中でのブロックの滑動は円周方向へ偏心体が動く
自由度を与える。リング全体が円周方向に動くのを防止
するため、リングの外周面から出たピン４７がエンジン
の固定構造部に形成される溝４８に係合している。上記
の実施例において、リングの傾動の中心点はアクチュエ
ータの個々の動きにより変ることが判る。
これは好ましくないかも知れないので、第５および６図
に、傾動の中心点がエンジン軸線上に来るようにされて
いる構造が示される。この場合、リング２１に似たリン
グ５１がジンバル・リング５３から出る一組の水平ピボ
ット５２に支持される。リング５３の方は滑動リング５
５から出る垂直ピボット５４に取付けられる。リング５
５はスプライン５６を有し、ケーシング５８の溝５７と
係合する。ここでもそれぞれセンサー６０および制御ユ
ニット６１を有する３個の別々のアクチュエータ５９が
設けられる。
この場合、アクチュエータ５９はリング５１に対し真直
ぐ軸方向に働くラム（突き棒）として簡単に示されてい
る。センサーおよびアクチュエータの作動は前の実施例
と似ているが、リング５１の軸方向移動はケーシング５
８に対する滑動リング５５の滑動により可能となること
が判る。リング５１の傾動はジンバルの配置により行な
うことが可能となる。したがつてこの場合、リング５１
はジンバル配置による拘束のために傾動の中心点が常に
エンジン軸線上になければならないことから見て、より
リングの動きが制御される。しかしこれは最初の実施例
よりも複雑な配置であることは明らかである。上記の全
ての場合、センサー３３，６０は本技術分野における専
門家にとつて公知の各種型式の何れをも含む。
たとえば、気圧式、磁石式、光学式および機械式の装置
である。同様に制御ユニット３４，６１は気圧式、油圧
式、油圧機械式または電子式でもよい。上述の構造は種
々の態様に変化し得るし、特に上記のタービン・シユラ
ウド以外にもこの配置は応用し得る。
作動機構も同様に変更し得ることは明らかである。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明による静止シユラウドを有するガスター
ビン・エンピンの部分的に切除された側面図。 第２図は第１図の静止シユラウドの軸方向に沿う拡大断
面図。第３図は第２図の線３−３に”沿う断面図を縮尺
したもの。第４図は第２図の矢印４から見た図。第５図
は第３図に似ているが、いま一つの実施例の図。第６図
は第５図の線６−６に沿う断面図。２０・・・・・・円
錐形内周面、２１，５１・・・・・・シユラ．ウド・リ
ング、２６・・・・・・偏心体、３２，５９・・ラム。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ ローターの外周を囲み、該ローターの外周との間に
    小さなすき間を画成する円錐形内周面を有するシユラウ
    ド・リングと、複数のそれぞれ独立に作動するアクチュ
    エータとから成り、各アクチュエータはそれぞれ前記シ
    ユラウド・リングの円周方向の位置が異る対応部分に作
    用し、シユラウド・リングの該対応部分の付近における
    上記すき間の寸法に応答して該対応部分をローター軸方
    向に動かすようになされ、前記シユラウド・リングが前
    記ローターに対し傾動することにより、ローターとシユ
    ラウド・リングとの間の偏心が補償されるローター用静
    止シユラウド。 ２ 前記アクチュエータの各々に対応するセンサーを有
    し、前記アクチュエータの各々により作動されるシユラ
    ウド・リングの各対応部分の附近の前記すき間を前記セ
    ンサーが測定するようにされている、特許請求の範囲第
    １項に記載のローター用静止シユラウド。 ３ 前記アクチュエータを３個有する特許請求の範囲第
    １項に記載のローター用静止シユラウド。 ４ 前記シユラウド・リングを動かすためシユラウド・
    リング半径方向の軸線の回りに回転させられる偏心体を
    前記各アクチュエータが有する、特許請求の範囲第１項
    に記載のローター用静止シユラウド。 ５ 前記偏心体に取付けられたレバーおよび該レバーに
    連結されたラムを有し、前記偏心体がレバーを介してラ
    ムにより作動される、特許請求の範囲第４項に記載のロ
    ーター用静止シユラウド。 ６ シユラウド・リングに対し軸方向には固定されてい
    るが円周方向には滑動し得る滑動ブロックを有し、前記
    偏心体の各々が対応する該ブロックを介してシユラウド
    ・リングに作用する、特許請求の範囲第４項に記載のロ
    ーター用静止シユラウド。 ７ シユラウド・リング全体が円周方向に回転するのを
    防ぐように、前記シユラウド・リングが隣接の固定構造
    に係合している、特許請求の範囲第６項に記載のロータ
    ー用静止シユラウド。 ８ ２個のリングから成るジンバル装置を有し、該ジン
    バル装置に前記シユラウド・リングが取付けられ、該ジ
    ンバル装置の外側リングはローターに対し軸方向に移動
    し得る、特許請求の範囲第１項に記載のローター用静止
    シユラウド。
JP55076052A 1979-06-06 1980-06-05 ロ−タ−用静止シュラウド Expired JPS6046241B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB7919728 1979-06-06
GB7919728A GB2050524B (en) 1979-06-06 1979-06-06 Turbine stator shroud assembly

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS56503A JPS56503A (en) 1981-01-07
JPS6046241B2 true JPS6046241B2 (ja) 1985-10-15

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ID=10505669

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP55076052A Expired JPS6046241B2 (ja) 1979-06-06 1980-06-05 ロ−タ−用静止シュラウド

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US (1) US4343592A (ja)
JP (1) JPS6046241B2 (ja)
DE (1) DE3021258C2 (ja)
FR (1) FR2458677A1 (ja)
GB (1) GB2050524B (ja)

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