JPS6047445B2 - ガスタービン機関の１組の回転可能翼後端部用の翼回転装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は軸分割型ガスタービン機関の１組の調整可
能翼後端部を動かすための回転装置に関するものてある
。

１列の調節可能動翼を具えるガスタービン機関は、従
来製作されていて、タービン運転中に調節機構の作動に
際してしはしば問題があつた。

タービンは始動運転状態の間に広い範囲に亘つて変化す
る温度を受けるから、遭遇する温度サイクルの間にター
ビン外函及び外函に装架されている諸部材に実質的な熱
膨脹がある。調節可能な多数の翼を具えているタービン
は従来、熱応力を受ける翼を調節するのに使用する機械
的装置の作動において、ある種の困難に遭遇した。特に
、調節装置はタービン運転中に翼の方向を変えようとし
たい時、ゆがみや曲げを受けることがあるから、これは
締付け又は他の類似の問題を起す結果となる。 この発
明は輪装置がタービン外函の受ける熱応力から比較的に
まぬがれるような態様でタービン外函上に装架されてい
ること、更に始動操作の間に外函の膨脹を許す装置が設
けられて、外函及びそれに関連する構造部材の受ける熱
膨脹の殆んどが放散されかつ調節のための駆動装置の操
作機構に伝達されないようになつていること、によつて
従来技術の問題を克服している。１群のビットマンアー
ムが各翼回転装置の駆動部材間に連結されている。

ビットマンアームは駆動部材が動かされるとき、各翼回
転装置が正確に同じ量だけ回転されるように作られてい
る。高熱のガスがタービン内に封塞され、かつ同時に翼
回転装置がそれの結合方法によつて翼と回転装置自体と
の間の実質的な量の運動を許すように、翼回転装置自体
が製作される。同様に、また翼がタービン内の予定した
位置に置かれることを確実にするように、翼回転装置の
構成は、翼が常に偏倚されているような構成である。こ
の発明を図示する実施例に関して以下に説明する。

第１図に、“複軸゛すなわち“軸分割゛型タービン１０
が出力軸１２及び圧縮機軸１４を具えているのが示され
ている。

出力軸１２は軸受１６，１８て、圧縮機軸１４は軸受２
０，２２で支持されている。圧縮機タービンの圧縮機部
分を駆動する動力は翼２４によつて供給される。動力翼
２６が出力軸１２を駆動するように設けられて、負荷に
動力を与える。全タービン装置の操作は当業者には正し
く理解されているから、全タービンについては簡単な記
載に止める。

空気は取入室３０に供給され、次いて圧縮段３２に導か
れ圧縮される。

空気が圧縮段の最終翼を通る時、それは６．５〜７ｋ９
／ＣＴｌ（９０〜１００ｐＳｉ）の圧力に達している。
この時、圧縮空気は出口３４を通つてタービンの燃焼室
３６に導かれる。タービンの燃料はバスケット３８の入
口３７に入り、圧縮空気はバスケット３８の通路４０を
通るように通過し、そこで微粒化された燃料と混合され
た後に燃焼される。高熱の燃焼ガスはバスケット出口４
２を通り、かつ１組の案内翼４４を通過する。ガスは次
いて動力翼２４を通り圧縮機部分を駆動し、次いてガス
は翼固定部４６の他の組内に吐出される。１組の可動翼
後端部４８が翼固定部４６と共働するように示されてい
るのが見られるであろう。

可動翼後端部４８は作動装置５０を具え、作動機は可動
翼を通過するガスの方向を変えるように小角度可動翼が
枢動するのを許す。向け直された高熱ガスは次いで翼２
６を通過し、この翼はタービンからの出力動力を与える
ように出力軸１２を駆動する。高熱の吐出ガスは次いで
吐出デフユーザ５２を通過し、吐出室５３に入り、そこ
で大気に導かれるか又は再生のために熱交換器を通る。
この発明は固定翼装置の後端部を枢動する装置に関する
ものであるから、この装置を述べる前にガスタービンの
この区域の構造の詳細を記載するのが便利である。

第２図及び第３図で、タービン外函８４が翼回転装置の
ための操作機構の支持装置を備えているのが見られるで
あろう。

１群の台座３００がタービン外函をめぐつて一定間隔で
設けられ、台座の孔は合くぎ３０２を受入れ、合くぎは
環状部材３０４のスロット内に延長して、環状部材を台
座上の所定軸方向位置に保持する。

部材３０４内のスロットはその深さが意図的に合くぎ３
０２の長さより大にされて、熱サイクルの間に外函の径
方向の膨脹を許すようになつている。環状部材３０４の
外面には溝３０５が設けられ、溝は完全に部材３０４の
まわりに延長する。これもまた環状である部材３０６が
溝３０５に係合するようにローラ３０７を取付けられ、
部材３０６が部材３０４に関してタービンの軸を中心と
して便宜に回動するようになつている。環状部材３０６
は１群の穴３０８を具え、この穴に挿入される肩部（図
示せす）を持つたボルト３１０が有孔片３１２を枢動可
能に受入れるようにしている。ボルト３１０の構造によ
り、ボルトは有孔片３１２のボルトのまわりの回動を紡
けることなく部材３０６に固定さ・れうる。ねじ部材３
１４が有孔片３１２にねじ込まれ、かつまた第２の有孔
片３１６にねじ込まれている。ねじボルト３１４は１対
の止めナット３１８を具えて有孔片とねじ部材３１４と
の間のいかなる相対運動をも阻止するようになつている
。ノ第２の有孔片３１６はその端にソケットを具えて、
部材３２０上のボールジョイントとを受入れて、部材３
２０に枢着される。第４図にさらに詳細に示している部
材３２０は１対の台座３２２を具え、この台座にスタッ
ト３２４がねじ込まれている。スタットは実質的に同じ
形の３枚の金属ばね板からなる平らな座金状のはね部材
３２６を通るように配置されている。ナット３２８がば
ね部材を部材３２０にボルト付けするのに使用されてい
る。１対のボルト３３０が連結部材３３８の孔３３２を
通り次いでばね部材３２６の孔３３４を通るように配置
され、次いでナット３３６と螺合して部材３３８をばね
部材３２６に結合する。

１対のボルト３４０が連結部材３３８の孔３４２を通り
、次いて円祷部材３４６の孔３４４を通るように配置さ
れて部材３３８と部材３４６とを互に連結する。

円墳部材３４６は円筒部材３４８内に摺動関係に嵌装さ
れ、円筒部材３４８は部材３５０内にこの部材に関して
回転可能に配置される。円墳部材３４６はボルト３５６
て連結部材３５４に接続され、連結部材３５４は次いで
ばね部材３２６に関して先に記載したのと類似の態様で
ばね部材３５８に連結されている。はね部材３５８の可
動翼後端部４８との取付けは以下に述べる。翼後端部４
８は枢軸突部３７１を具え、これは後端部４８に一体に
取付けられている。

突部３１１は軸受部３７０の形であつて、これにスプラ
イン部３７２が一体に取付けられている。軸受部３７０
は第３図に符号３７５て示す孔内に突出し、６この孔内
に回転可能に滑嵌合されている。これはスプライン部３
７２が翼作動装置５０に取付けられるために部材１０２
から突出するのを許す。部材３７４はスプライン穴３７
６を具え、このスプライン穴はスプライン部３７２と係
合するように．なつている。円塙状部材３７８が部材３
７４の腔３８１内に滑嵌合するように配置され、ボルト
３８０が円塙状部材３７８の孔３８２を通つて翼後端部
４８のねじ孔３４８に螺合している。１対のピン３８６
が部材３７４の孔３８８を通り、次い、て部材３７８の
孔３９０内に嵌装されるように設けられている。

翼後端部４８には部材１１４内に第２の軸受５５が供給
され、部材３５０が多数のボルト３９２によつて外函８
４に取付けられ、かつこれが部材３５０を有効に外函８
４に封塞する・ことによつて、第２の枢軸の枢動が許さ
れる。蓋部材３９４が多数のボルト３９６を具え、この
ボルトは部材３２０を貫通し、かつ円筒部材３４８に螺
合して全翼作動装置５０を封塞する。これは円堵部材３
４６のまわりに放出され次いて作動装置５０の最頂部内
に通過するいかなるガス圧も蓋部材３９４の存在によつ
て大気から有効に封塞されることを意味している。以上
の装置の作用は以下の通りてある。

環状部材３０４は外函の径方向の膨脹及び収縮を部材３
０４のいかなる変位をも起すことなしに許すような状態
て外函８４上に嵌装されて配置されている。環状部材３
０４はその１つが示されている合・くぎ３０２に近接し
て置かれた締付部材又は１対の止めピンのような適宜な
手段によつてその回転を拘束されている。部材３０６は
機関の中心軸に関して回転できるように配置され、回転
する際有孔片３１２，３１６を伴つて動き、翼作動装置
５０上の部材３２０を回動させる。各ねじ部材３１４上
で調節がてき、各部材３２０のボルト３１０との関係が
変えられることがわかるであろう。これはタービン内の
各翼が同じ偏位角を持つように最初の設定を行いうるよ
うに、各翼の調節を許すのに便である。有孔片３１６の
運動は作動機５０の腕である部材３２０の回動を生する
。運動ははね部材３２６を介して連結部材３３８に伝達
される。回転はこのようにして円墳部材３４６に伝えら
れ、円墳部材はその運動を連結部材３５４に伝える。こ
こて円筒部材３４８と円墳部材３４６は正確に同じに一
緒に回転し、これらの２つの部材の運動の相違は、円墳
部材３４６が外函８４に対して径方向（これは第４図て
示す垂直方向）に動ぐ幾らかの自由を許されていること
だけであることに留意すべきである。

円筒部材３４８がどの方向にも動き得ないように拘束さ
れていることは容易にわかる。連結部材３５４ははね部
材３５８を介して部材３７４に接続され、それ故回転は
部材３７４に伝わる。

スプライン穴３７６及び部材３７４により、翼後端部４
８は部材３７４によつて与えられる回転て回動するよう
に強制される。円墳状部材３７８を翼後端部４８に固着
する方法は使用しうる数種の方法の１つである。しかし
、組立の容易さのために、この方法はすぐれたものであ
ることがわかる。この構成方法はこの発明に与えられる
付加的の特色すなわち、機械内ての翼後端部４８の外方
への偏倚を許す。これは円墳状部材３７８とスプライン
部３７２の頂部とを互に結合しているボルト３８０の存
在によつて可能にされる。部材３７４はピン３８６によ
つて円墳状部材３７８に固着される。この構成法は外向
きの力が円堵部材３４６上に作用するのを可能にする。
力は設計者によつて支配されるもので、設計者はばね部
材３２６，３５８の任意の予定した量の変位が起りうる
ように、円塙部材３４６を外向き方向に予め負荷して置
くことができる。第４図に示されている如く、スプライ
ン部３７２はボルト３８０によつて円柱状部材３７８に
結合されている。

円柱状部材３７８は部材３７４にピン３８６によりキー
止めされ、部材３７４は第４図に示すボルトにより連結
部材３５４にばね結合されている。同様に、連結部材３
５４もボルトにより円柱部材３４６に結合されている。
連結部材３３８も円柱部材３４６にボルト結合され、連
結部材３３８ははね組み立て体によりはね部材３３４に
結合されている。部材３２０は円筒部材３４８上に乗せ
られて、台座３２２の高さに応じて、即ち台座３２２が
高いほと円柱部材３４６を引き上ける力が強くなるよう
に、円柱部材３４６を第４図て上の方に引き上げる力を
変えることができる。このように、ボルト３８０が無い
と、円柱状部材３７８は単にスプライン部３７２上を上
下に滑り動くだけである。円墳部材３４６は径方向運動
の実質的な量が機械内に起つても翼後端部４８ははね部
材３２６，３５８により外向き方向に偏倚され続けるよ
うに円塙部材３４６が形成されているのが見られるであ
ろう。

即ち、円柱部材３４６は円筒部材３４８内に密封関係に
支承され、円柱部材３４６は回転できるにも拘わらず高
温ガスが部材間から逃げないようにしてある。円柱部材
３４６はまた長さがかなり大きいので、その円筒部材３
４８内の軸方向位置を十分に限定することができる。円
柱部材３４６の長さ及びその特殊な取り付け方法（即ち
部材３２０へのはね結合及び円柱状部材３７８へのばね
結合）のために、円筒部材３４８はタービンケーシング
に応じて径方向外側にも内側にも動き得、一方、はね部
材３２６及ひ３５８が必要な外向きの偏倚力を発生する
のてある。それ故、この装置は外函８４に、機械内の翼
の調節を行うような部材３０６の運動を邪魔することな
しに、ある量の径方向運動の自由を与えうることが明か
である。すべての翼を同じ方向に面するようにし得、同
時に外函８４と部材１０２との間にある径方向運動が許
され、しかもなおばね部材３２６，３５８の存在によつ
てもたらされる偏倚力によつて翼後端部４８の位置が予
定されるように各翼後端部を調節する装置がまた設けら
れている。翼後端部４８は２つの理由て外向き方向に変
位される。第１に、もし支持部材１０２及び軸受５５に
自由に装架されていると、翼後端部は高熱ガス流が乱流
を起した時に振動するてあろう。これは翼の軸受及びそ
れに組合わされている装架装置の部に、それらを早期に
故障に導くような急速な摩耗を生ずる。ここに記載した
構造はタービンの翼の可動部分に定常の力を作用させて
置くことによつて、この状態を避けている。翼後端部は
外向きに偏倚されているが故に、円筒部材３４８は部材
３５０内て内向きに偏倚されて、圧縮力をシール３５２
上に維持している。翼後端部４８を動かし、連結するの
に使用されうる多くの代わりの方法が自明てあるけれど
も、以上に記載した方法は各翼を別々に位置決めするた
めの調節の自由を与え、全翼装置が最少の作用及び背隙
で一緒に運動するのを許す。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の原理を用いたガスタービンの一部を
縦断面図で示す側面図、第２図は第１図のタービンの軸
分割部分を示す部分断面図、第３図は第１図のタービン
の翼及び翼作動機部分の一・部を破断して示す部分斜視
図、第４図はこの発明による翼回転装置の一部を破断し
て示した分解斜視図、第５図は第４図に示す翼回転装置
の断面図てある。 １０・・・・・・軸分割型タービン機関、１２・・・・
・・出力．軸、１４・・・・・・圧縮機軸、３０・・・
・・・取入室、３２・・・・・・圧縮段、３４・・・・
・・出口、３６・・・・・・燃焼室、３８・・・・バス
ケット、４０・・・・・通路、４２・・・・・・バスケ
ット出口、４４・・・・・・案内翼、４６・・・・・翼
固定部、４８・・・・・・翼後端部、５０・・・・・・
作動装置、５５・・１軸受、８４・・・・・・外函、１
０２，１１４・・・・・・部材、３００・・・・台座、
３０２・・・・・合くぎ、３０４・・・環状部材、３０
５・・・・・・溝、３０６・・・・・・部材、３０７・
・・・・・ローラ、３０８・・・・穴、３１０・・・・
・・ボルト、３１２，３１６・・・・・・有孔片、３１
４・・・・ねじ部材、３１８・・・・・・止めナット、
３２０・・・・・部材、３２２・・・・台座、３２４・
・・・・・スタット、３２６・・・・・ばね部材、３３
８，３５６・・・・・・連結部材、３４０・・・・・・
ボルト、３４６・・・・・・円墳部材、３４８・・円筒
部材、３５２・・・・・・シール、３５６・・・・・・
ボルト、３５８・・・・・・ばね部材、３７０・・・・
・・軸受部、３７１・・・・・枢軸突部、３７２・・・
・スプライン部、３７６・・・・スプライン穴、３７８
・・・・・・円墳状部材、３８０・・・・・・ボルト、
３８１・・・・・腔、３９４・・・・・・蓋部材、３９
６・・・・・・ボルト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 翼後端部から径方向外向きに向かつて位置する実質
   的に等間隔の一群の孔を有するタービン外函を備えて、
   各翼後端部はこの部分の回動を許す１対の軸受をタービ
   ン内に具え、さらに翼作動装置からの駆動部材を受け入
   れる突出部を具えており、前記翼作動装置は前記外函上
   に同心関係に装架される１対の共軸の環状部材を具え、
   １対のうちの第１の環状部材は実質的に等距離間隔で前
   記外函上に径方向に延長するように装架された一群の合
   くぎ上で前記外函上に装架されかつその内側に設けたス
   ロット内に前記合くぎを受け入れる態様で前記外函をめ
   ぐつて延長して前記外函のまわりの回動から拘束され、
   前記内側スロットはタービンの運転中合くぎの外向きの
   動きを許すように十分に深く、第１の環状部材はその周
   をめぐつて延長する浅い溝をその外面に具え、前記１対
   のうちの第２の環状部材は前記浅い溝と共働するローラ
   を有して前記第１の環状部材に関して回動するのを許さ
   れ、前記第２の環状部材はその円周をめぐつて等間隔に
   装架された予定数のボルトを有し、前記タービン外函の
   前記等間隔の一群の孔の各々内で前記外函に装架された
   一群の直立作動装置を備えて、各直立作動装置はそれか
   ら延長しかつ端に枢着部を持つ枢動腕を有し、前記枢着
   部と前記ボルトは調節可能な長さの腕によつて互いに連
   結され、前記枢動腕は前記翼後端部の突出部に固着され
   た中間装置によつて翼後端部の突出部と互いに連結され
   、前記中間装置は前記翼後端部の外向き方向偏倚を許す
   ばね部材を具え、さらに前記中間装置が前記外函の前記
   孔を封塞するように配置されているガスタービン機関の
   １組の回転可能翼後端部用の翼回転装置。