JPS61185602A - 動翼翼端隙間制御装置 - Google Patents

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】 本発明はガスタービンエンジンの動翼翼端隙間制御＠黄
に関し、特にガスタービンエンジンの高圧圧縮機のＴｈ
Ｑ一端隙間制御装黄に関する。

ガスタービンエンジンの圧縮機およびタービンは検数の
動翼を担持する１個以上のローターとそれを囲むステー
タを有する。動翼の翼端はステータの部分を形成するシ
ュラウドから隙間によりシュラウドから隔置されるが、
ガスタービンエンジンの運転中は、この隙間はかなり変
化することもあり、動翼とシュラウドとの間にこすれを
生じ、または大きな隙間を生じてガスタービンエンジン
の効率を低下させる。

動ｖ翼端とシュラウドとの間の隙間をできるだけ小さく
保つ方法を見出すことが望ましい。エンジン過渡運転、
すなわち、加速または減速中に動翼翼端がシェラウドを
こすらないようにすることも望ましい。これは定常運転
中に隙間を増すことになるからである。

運転中にローターは２つの原因により膨張する。

すなわち、第１に高回転で回転すること、つまり遠心力
により、第２に圧縮機を通過する動作流体により加熱さ
れることにより、ローターは膨張する。しかしステータ
は静止しているので動作流体により加熱されることによ
ってのみ膨張する。過渡運転中のこすれを避けながら、
最少限の隙間を与えるようにステータの膨張を制御しな
ければならない。木 本発明は、巡航中のエンジンの通常運転の間は動翼とシ
ュラウドとの間に最適の隙間を与え、エンジン過渡運転
中は動翼とシュラウドの間のこすれを防ぐために適当な
隙間を保つ、動翼翼端隙間の制御を与えることを目的と
する。

本発明は、ローターとステータを有するガスタ−ビンエ
ンジンの圧縮機の＠舅翼端隙間制御装置であって、ロー
ターは半径方向外方に延在する動翼の少なくとも１個の
円周方向配列を有し、ステータは内面を有するケーシン
グを含み、円筒形壁部材がケーシングの該内面から半径
方向に隔置されて室を形成し、円筒形壁部材の軸方向端
部はケーシングに対して密封するがケーシングに対して
半径方向に移動自在であり、ケーシングは円筒形壁部材
の半径方向の移動を制限するための半径方向内方停止部
と半径方向外方停止部とを有し、シュラウド・セグメン
トのリングが円筒形壁部材から担持され圧縮機の流路を
画成し動翼から隙間によって半径方向に隔置され、また
前記室内の圧力を変える装置を含み、作動時、ガスター
ビンエンジンの通常運転中に最適の翼端隙間を与えるよ
うに円筒形壁部材を半径方向に半径方向内方停止部に当
るまで収縮させるために前記室が比較的高圧の流体供給
源に接続され、ガスタービンエンジンの過渡運転中はシ
ュラウド・セグメントと＃翼の間のこすれを防止するた
めに適当な隙間を保つように円筒形壁部材を半径方向に
半径方向外方停止部に当るまで膨張させるために前記室
が比較的低圧の流体供給源に接続されるようにする動＊
ｍ＋端制御装置を提供する。

円筒形壁部材は半径方向内方へ延在する静穏の少なくと
も１個の円周方向配列を担持し、静翼はロータから隙間
により隔置され、静翼は動程と軸方向に交互に配置され
、円筒形壁部材の半径方向の動きが静置とローターとの
隙間を制御する。

前記半径方向に内方へ延在する静穏の少なくとも１個の
配列はシュラウド・セグメントにより担持され、それと
一体であることもできる。

円筒形壁部材は円周方向に隔置されたフック（かぎ）の
少なくとも２つの軸方向に隔置された組を有し、シュラ
ウド・セグメントは円周方向に隔置されたフックの少な
くとも２つの軸方臣１に隔置された組を有し、円筒形壁
部材とシュラウド・セグメントのフックはシュラウド・
セグメントと円筒形壁部材の相対的な回転移動により係
合しまた離脱することができる。

半径方向内方停止部はケーシングの一部を形成する半径
方向に延在する壁上のフランジを含み、少なくとも１個
のフランジは円筒形壁部材とシュラウド・セグメントの
係合するフックの間の円周方向空間に係合１．て円筒壁
部材とシュラウド・セグメントとの相対的回転を防止す
る、軸方向に延びるフィンガ（指）を有することができ
る。

室内の圧力を変えるための装置は、円筒形壁部材を半径
方向内方停止部に当るまで収縮させるために圧縮機下流
端からバイブを介して室に比較的高圧の空気を供給する
か、半径方向外方停止部に当るまで円筒形壁部材を膨張
させるためにパイプおよび外側ケーシングの孔を介して
室を比較的低圧の空気に接続する、弁を含む。

外側ケーシングの窓は室をファンダクト内の空気または
大気圧の空気に接続する。

圧縮機は高圧圧縮機であることができる。

以下に添付図面を参照しつつ本発明の詳細な説明する。

第１図はガスタービンエンジン１０を示し、該エンジン
は吸気口１２、ファン１４、圧縮機１８、燃焼器加、タ
ービン２２および排気ノズル２４を有する。

またファンダクト１６をも有する。圧縮機１８は外側ケ
ーシング２６および半径方向外方へ延在する動翼３０の
数個の軸方向に隔置される円周方向配列を担持するロー
ター２８を含む。ステータ３２は動翼３０から隙間によ
り半径方向に隔置され、またステータ３２は半径方向内
方へ延在する静＠３４の数個の軸方向に隔置される円周
方向配列を担持する。動＠３０と静穏３４とは交互に軸
方向に配置される。

ステータ３２は第２図、第４図、第５図、第６図に、よ
り明らかに示され、内側ケーシング４４，４６を担持す
る中間ケーシング９６を含む。円筒形壁部材４０．４２
はそれぞれ内側ケーシング４４．４６の内面から半径方
向に隔置されてそれぞれ室４８　、５０を形成する。内
側ケーシング４４はその軸方向両端に半径方向壁５２．
　５４を有し、円筒形壁部材４０の軸方向端部を缶胴し
ているが、円筒形壁部材４０の半径方向の移動を可能に
する。半径方向壁５２゜５４はそれぞれフランジ５６．
５８を有し、フランジ５６．５８は軸方向に延在して円
筒形壁部材４０が静止する半径方向内方停止部を形成す
る。ケーシング４４はその内面から延びる数個の軸方向
に隔置された半径方向外方停止部６０を有する。

円筒形壁部材４０はシュラウド・セグメント３６のリン
グを担持し、シュラウド・セグメント３６上の軸方向に
隔置されるフック７４と協働する軸方向に隔部されるフ
ック７２を有する。フック７２゜７４は共に円周方向に
連続ではなく、それぞれ円筒形壁部材４０およびシュラ
ウド・セグメント３６上で円周方向に隔置されているの
で、シュラウド・セグメント３６を円筒形壁部材４０の
中に軸方向に挿入してから回転させてフック７２．　７
４を相互に係合させることができるようになっている。

運転中にシュラウド・セグメント３６が回転するのを防
ぐために、半径方向壁５２のフランジ５６に軸方向に延
在するフィンガ５７が設けられ、このフィンガ５７が隣
合せの係合するフック７２．７４の円周方向中間にはま
る。

シュラウド・セグメント３６は、それぞれ小さな隙間に
より動翼３０α、　３０ｂ、　３０Ｃから半径方向に隔
置され、軸方向に隔置されるシェラウド部分３５α、　
３５ｂ、　３５Ｃを有する。シュラウド・セグメント３
６はまたシュラウド部分３５α、　３５ｂ、　３５Ｃと
軸方向に交互に配置されてそれらと共に一体構造を形成
する静ｌｌ３４α、３４ｂ、　３４Ｃをも担持する。シ
ュラウド・セグメント３６はまたシュラウド・セグメン
ト３６をさらに支持して円筒形壁部材４０のたわみを制
限するために、軸方向に隔置されるフック７４の中間に
配置される半径方向に延在する部材７６をも有する。

内側ケーシング４４は孔８８を有し、パイプ９０が窓８
８の上にはまって密封し、室４８への流体を供給スる。

パイプ９０は中間ケーシング９６の孔９８を通って延び
、パイプ１０２に接続される。パイプ１０２は弁１０４
を介して、圧縮機下流端からの比較的高圧の流体を供給
するパイプ１０８か、または外側ケーシング２６の孔１
１０により大気圧の空気またはファンダクト内の空気に
接続されるパイプ１０６、の何れかに接続される。

内側ケーシング４６はその軸方向の両端に半径方向壁６
２を有し、壁６２は円筒形壁部材４２の軸方向両端を密
封するが、円筒形壁部材４２が半径方向に動くのを可能
にしている。半径方向壁６２．６４はそれぞれフランジ
６６．６８を有し、該フランジは軸方向に延在して、円
筒形壁部材４２が静止する半径方向内方停止部を形成し
、ケーシング４６はその内面から延びる数個の、軸方向
に隔置される半径方向外方停止部７０を有する。

円筒形壁部材４２はまたシュラウド・セグメント３８の
リングを担持し、シュラウド・セグメント３８上の軸方
向に隔置されるフック８４と協働する軸方向に隔置され
るフック８２を有する。フック８２．８４は何れもそれ
ぞれ円筒形壁部材４２およびシュラウド・セグメント３
８上で円周方向に隔置されているので、シュラウド・セ
グメント３８を円筒形壁部材４２の中に軸方向に挿入し
てから回転させて、フック８２．８４’Ｙ相互に係合さ
せることができるようになっている。運転中にシュラウ
ド・セグメント３８が回転するのを防止するために、半
径方向壁６２のフランジ６６には軸方向に延びるフィン
ガ６７が設けられ、このフィンガが隣合せの係合するフ
ック８２，８４の円周方向中間にはまる。

シュラウド・セグメント３８は小さな隙間によりそれぞ
れ動輯３０ｄ、　３０ｇから半径方向に隔置された、軸
方向に隔置されるシェラウド部分３５ｄ。

３５ｇを有する。シュラウド・セグメント３８嗅またシ
ュラウド部分３５ｄ、　３５ｇの軸方向中間に配置され
てそれらと一体構造を形成する１１’ｍ翼３４４をも担
持する。

内側ケーシング４６も孔９２を有し、パイプ９４が孔９
２の上にはまって密封し、室５０内に流体を供給する。

パイプ９４は中間ケーシング９６の孔１００を通して延
び、パイプ１０２に接続される。

運転中、弁１０４はパイプ１０２．９０を介してパイプ
１０８から流れる比較的高圧の流体を室４８に流し、パ
イプ１０２．９４を介して室５０に流す。室４８゜５０
内の比較的高圧の流体はそれぞれ円筒形壁部材４０．４
２に作用して、円筒形壁部材４０．４２をそれぞれ半径
方向内方の停止部５６．５８および停止部６６．６８に
当るまで半径方向に収縮させ、ガスタービンエンジンの
通常運転、すなわち巡航中に最適な隙間をシュラウド部
分３５α、　３５ｈ、　３５Ｃ。

３５ｄ、　３５ｇと動＊３ＣＩＺ、　３０ｂ、　３０ｃ
、　３０ｄ、　３０４との間に与える。

弁１０４は室４８．５０への比較的高圧の流体の供給を
遮断し、室４８．５０内の流体を、それぞれパイプ９０
．１０２およびパイプ９４．１０２を介して弁１０４に
通しパイプ１０６に送り、孔１１０を通して大気へ流す
。室４８．５０内の流体が大気圧に接続されると、流体
は大気中へ流れて室４８．５０内の圧力は減じて、円筒
形壁部材４０．４２はフープ張力の下で半径方向にそれ
ぞれ半径方向外方停止部６０．７０に当接するまで膨張
して、シュラウド部分と動翼との間に適当な隙間を保っ
てエンジン過渡運転中のこすれを防止する。

以上に記載された＃＠謔端隙間制御装置は、熱型式の、
すなわち圧縮機、燃焼器またはタービンから抽出した空
気またはガスを用いて圧縮機シュラウドを加熱または冷
却する、動翼翼端隙間制御系に比し、燃料消費率ＳＦＣ
を向上させることができる。本発明では、エンジンから
取る比較的少量の空気を用いて圧力により円筒形壁部材
を収縮させるので、熱型式で比較的大量の空気またはガ
スを用いてシュラウドを連続的に加熱する系に比べてＳ
ＦＣが向上する。

円筒形壁部材を収縮させるための空気に必要なパイプ系
がより単純であるから、パイプは小形となり数が少ない
ために数雑性と重量が減する。、本発明の創＠輯端制御
装置は応答性が速く、いったん室４８．５０内の高圧流
体が大気に接続されると、円筒形壁部材は直ちに膨張し
てそれぞれ半径方向外方停止部６０．７０に当る。

熱型式系の不正確さに比べ、必要に応じて半径方向内方
および外方停止部を切削して動］１１ｇ翼端隙間を正確
に増すことができる。

第３図に示す実施例は舅２図のものに似て同様に作動す
るが、軸方向に隔置されたシュラウド部分３５１５．３
５０と、該シュラウド部分に対して交互に配置される静
Ｍ３４Ａ、　　３４Ｃと、を有して一体構造を形成する
シュラウド・セグメント３６のリングを円筒形壁部材４
４が担持している。シェラウド３５αおよび静１３４ｏ
Ｌは円筒形壁部材により担持されない。これは円筒形壁
部材４４の軸方向長さを減じてそのたわみを少なくする
。

開示された配置のいま一つの利点は、シュラウド部分が
動補かも離れるように半径方向に動かされるのみでなく
、静翼の内方端もローターから半径方向に動いて離れて
静翼とローターの間のこすれを防止することである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による動翼翼端隙間制御装置を示す、ガ
スタービンエンジンの部分切断図、第２図は第１図の圧
縮機および動翼翼端隙間制御装置の拡大図、 第３図は第１図の圧縮機および代替の動翼翼隙間制御系
置の拡大図、 第４図は第２図のＡ−Ａ線にそう拡大断面図、第５図は
第４図のＢ−Ｂ線にそう断面図、第６図は第４図のＣ−
Ｃ線にそう断面図。 ２８・・・ロータ　　　　３２・・・ステータ４０、４
２・・・円筒形壁部材 ４４、４６・・・ケーシング ４８、５０・・・室 （外５名）

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）ローターとステータを有するガスタービンエンジ
   ンの圧縮機の動翼翼端隙間制御装置であって、該ロータ
   ーは半径方向外方に該ローターから延在し該ローター上
   に円周方向に配置される複数の動翼を有し、該ステータ
   は内面と軸方向両端を有する円筒形壁部材とを有するケ
   ーシングを含み、該円筒形壁部材が該ケーシングの該内
   面から半径方向に隔置され、前記円筒形壁部材と前記ケ
   ーシングの間に室が形成され、前記円筒形壁部材の軸方
   向端部は前記ケーシングに対しては密封するが前記ケー
   シングに対して半径方向に移動自在であり、前記ケーシ
   ングは前記円筒形壁部材の半径方向の移動を制限するた
   めの半径方向外方停止部と半径方向円方停止部とを有し
   、複数のシュラウド・セグメントがリング状に配置され
   て前記円筒形壁部材により担持され、該シュラウド・セ
   グメントは圧縮機の流路を画成し前記動翼から隙間によ
   り半径方向に隔置されており、また前記ケーシングと前
   記円筒形壁部材との間に形成される前記室の中の圧力を
   変えるための装置を含み、作動時、ガスタービンエンジ
   ンの通常運転中に最適の翼端隙間を与えるように前記円
   筒形壁部材を半径方向に前記半径方向内方停止部に当る
   まで収縮させるために前記室が比較的高圧の流体の供給
   源に接続され、ガスタービンエンジンの過渡運転中は前
   記シュラウド・セグメントと前記動翼との間のこすれを
   防止するために適当な隙間を保つように前記円筒形壁部
   材を半径方向に前記半径方向外方停止部に当るまでフー
   プ張力により膨張させるために前記室が比較的低圧の流
   体供給源に接続されること、を特徴とする動翼端隙間制
   御装置。
2. （２）前記円筒形壁部材は半径方向内方へ延在する静翼
   の少なくとも１個の円周方向配列を担持し、該静翼は前
   記ローターから隙間により隔置され、該静翼は前記動翼
   と軸方向に交互に配置され、前記円筒形壁部材の半径方
   向の移動が前記静翼とローターとの間の隙間を制御する
   ことを特徴とする、特許請求の範囲第（１）項に記載の
   ガスタービンエンジン圧縮機の動翼翼端隙間制御装置。
3. （３）前記半径方向内方へ延在する静翼の少なくとも１
   個の配列は前記シュラウド・セグメントにより担持され
   、かつそれらと一体であることを特徴とする、特許請求
   の範囲第（１）項に記載の、ガスタービンエンジン圧縮
   機の動翼翼端隙間制御装置。
4. （４）前記円筒形壁部材は円周方向に隔置されたフック
   （かぎ）の少なくとも２つの軸方向に隔置された組を有
   し、前記シュラウド・セグメントは円周方向に隔置され
   たフックの少なくとも２つの軸方向に隔置された組を有
   し、前記円筒形壁部材と前記シュラウド・セグメントの
   フックは前記シュラウド・セグメントと前記円筒形壁部
   材との相対的な回転移動により係合しまた離脱すること
   を特徴とする。特許請求の範囲第（１）項に記載のガス
   タービンエンジン圧縮機の動翼翼端隙間制御装置。
5. （５）前記半径方向内方停止部は前記ケーシングの一部
   を形成する半径方向に延在する壁上のフランジを含み、
   少なくとも１個のフランジは前記円筒形壁部材と前記シ
   ュラウド・セグメントの係合するフックの間の円周方向
   空間に係合して前記円筒形壁部材と前記シュラウド・セ
   グメントとの相対的回転を防止する、軸方向に延びるフ
   ィンガ（指）を有することを特徴とする、特許請求の範
   囲第（４）項に記載のガスタービンエンジン圧縮機の動
   翼翼端隙間制御装置。
6. （６）前記室内の圧力を変えるための前記装置は、前記
   円筒形部材を前記半径方向内方停止部に当るまで収縮さ
   せるために圧縮機下流端からパイプを介して前記室に比
   較的高圧の空気を供給するか、前記半径方向外方停止部
   に当るまで前記円筒形壁部材を膨張させるためにパイプ
   および外側ケーシングの孔を介して前記室を比較的低圧
   の空気に接続する、弁を含むことを特徴とする、特許請
   求の範囲第（１）項に記載のガスタービンエンジン圧縮
   機の動翼翼端隙間制御装置。
7. （７）前記外側ケーシングの窓は前記室をファンダクト
   内の空気または大気圧の空気に接続することを特徴とす
   る、特許請求の範囲第（６）項に記載のガスタービンエ
   ンジン圧縮機の動翼翼端隙間制御装置。
8. （８）前記圧縮機は高圧圧縮機であることを特徴とする
   、特許請求の範囲第（１）項に記載のガスタービンエン
   ジン圧縮機の動翼翼端隙間制御装置。