JP5599618B2 - 可変位置ガイドベーン作動システム及び方法 - Google Patents

Description

本開示発明は、タービンエンジンにおける可変位置ガイドベーンを作動させるためのシステムに関する。より具体的には、本発明は、複数の可変位置ガイドベーンと作動連動状態になった構造体を運動させることによって該可変位置ガイドベーンを作動させる方法に関する。

タービンエンジンのベーンの空気力学的効率は、エンジンの全体作動効率における重要な要因である。オペレータは、タービンの異なる出力設定における空気力学性能を改善しようとしてベーンを回転させる。タービンエンジンにおける多数のベーンの回転の精度及び制御を改善するためのシステム及び方法は、産業界におけるオペレータにとって価値あるものである。

米国特許第４，８６７，６３５号公報

本明細書に開示しているのは、タービン可変位置ガイドベーン作動システムである。

本システムは、複数の可変位置ガイドベーンと、その各々が複数の可変位置ガイドベーンの１つと作動連動状態になっておりかつその各々がピンを有する複数のアクチュエータとを含む。本システムはさらに、タービンの軸線と平行に運動可能であり、かつその各々がピンの１つと作動連動状態になった複数のスロットを有する少なくとも１つの構造体を含む。

本明細書に開示したタービン可変位置ガイドベーン作動システムの部分斜視図。 矢印２−２に沿って取った図１のタービン可変位置ガイドベーン作動システムの一部分の断面図。 本明細書に開示した別の可変位置ガイドベーン作動システムの部分斜視図。 本明細書に開示したさらに別の可変位置ガイドベーン作動システムの部分斜視図。

以下の説明は、いずれにしても限定するものではないことに留意されたい。添付図面に関連して、同様の要素には同じ参照符号を付している。

本明細書では、開示した装置及び方法の１つ又はそれ以上の実施形態の詳細な説明は、例示として提示しているものであって、図面に関連して限定するものではない。

例えば、発電用のガスタービンエンジンのようなタービンエンジンは、固定ガイドベーン及び回転ガイドベーンを有する。加圧空気は、タービンの運転時に、両方のタイプのガイドベーンを通って流れる。タービンの性能は、中でも特に固定ガイドベーンの角度に応じて変化させることができる。しかしながら、異なる運転時には、異なるガイドベーン角度が好ましいものとなる可能性がある。従って、その角度が可変であるガイドベーンを有することは、タービンオペレータにとって有利である。以下に、可変ガイドベーンを調整するためのシステム及び方法について、詳細に説明する。

図１を参照すると、本明細書に開示したタービン可変位置ガイドベーン作動システム１０を示している。本システム１０は、その各１つに取付けられた、本明細書ではレバーとして示したアクチュエータ１８を備えた複数の可変位置ガイドベーン１４と、複数のレバー１８と係合した、本明細書ではプレートとして示した少なくとも１つの構造体２２とを含む。プレート２２は、タービン２６の軸線と平行な方向に運動して該プレート２２と係合したレバー１８の各々の回転運動を生じさせ、その結果として該レバー１８に取付けられた可変位置ガイドベーン１４を回転させるように構成される。

図２を参照すると、矢印２−２に沿った図１の可変位置ガイドベーン１４の１つ、レバー１８及びプレート２２の断面図を示している。ブッシュ又は軸受３０が、可変位置ガイドベーン１４の各々をタービン２６のケーシング３４に対して回転取付けする。ピン３８が、レバー１８の各々から延びてプレート２２のスロット４２と係合する。任意選択的に、スリーブ４６をピン３８の各々と係合させて、該ピン３８とスロット４２の壁との間の摩擦接触を減少させることができる。

タービン２６の軸線と平行にプレート２２を運動させることによって、タービン２６に対してプレート２２を円周方向に運動させる典型的なシステムで発生する側方方向のつまり半径方向の不安定（場合によっては）を減少させることができる。この制御は、プレートを円周方向運動させるものと比較して、プレート２２の直線運動と可変位置ガイドベーン１４の回転運動との間のオフセットが減少することにより、容易である。この制御の正確さは、以下に説明する別の実施形態においても維持することができる。

図３を参照すると、本明細書に開示したプレート２２２を備えたタービン可変位置ガイドベーン作動システム２１０の別の実施形態を示している。その各々がレバー１８の幾つかと機能的に係合している上記のプレート２２とは異なり、プレート２２２は、タービン２６の大部分の円周部の周りのリングを形成している。実際には、プレート２２２は、ケーシング３４を取り囲みかつレバー１８の全てを作動させる連続リングとすることができ、或いはセグメント化して所望のあらゆる選択数のレバー１８を作動させるようにすることができる。組立て及び取外しを容易にするためには、その各々がケーシング３４のほぼ半分を取り囲むようになった少なくとも２つの部分にプレート２２２を分割することが有利であると言える。

図４を参照すると、本明細書に開示したプレート３２２を備えたタービン可変位置ガイドベーン作動システム３１０のさらに別の実施形態を示している。プレート３２２は、構造体２２の変形形態である。プレート３２２は、複数段におけるレバー１８を同時に作動させるように構成される。プレート３２２は、タービン２６の異なる段３１２Ａ、３１２Ｂ及び３１２Ｃからの可変位置ガイドベーン１４を作動させる。そのような「連動」システムは、複数の可変位置ガイドベーン１４を同時に作動させるのに必要なリンク機構を大幅に簡略化することができる。２つ又はそれ以上の段は、例えば１つ又はそれ以上の「連動機構の組」を形成するように互いに「連動」させることができる。この「連動」システムの変形形態はまた、プレート２２２においても使用することができる。

１つの又は複数の例示的な実施形態に関連して本発明を説明してきたが、本発明の技術的範囲から逸脱せずに本発明の要素に対して様々な変更を加えることができまた本発明の要素を様々な均等物で置き換えることができることは、当業者には理解されるであろう。さらに、本発明の本質的な技術的範囲から逸脱せずに特定の状況又は物的事項を本発明の教示に適合させるように、多くの変更を加えることができる。従って、本発明は、本発明を実施するために考えられる最良の形態として開示した特定の実施形態に限定されるべきものではなく、また本発明は、提出した特許請求の範囲の技術的範囲内に属する全ての実施形態を包含することになることを意図している。また、図面及び説明では、本発明の例示的な実施形態を開示しており、固有の用語を使用している場合があるが、それら用語がそうではないことを記述していない限り、限定としてではなく一般的かつ記述的意味のみで使用しており、従って本発明の技術的範囲は、そのように限定されるものではない。さらに、第１の、第２の、などの用語の使用は、如何なる順序又は重要度も意味するものではなく、むしろ第１の、第２の、などの用語は、１つの要素を別の要素から区別するために使用している。さらに、数詞を付さない表現は、数量の限定を意味するものではなく、むしろその言及したアイテムの少なくとも１つが存在することを意味している。

１０ タービン可変位置ガイドベーン作動システム
１４ 可変位置ガイドベーン
１８ レバー
２２ プレート
２６ タービン
３０ 軸受
３４ ケーシング
３８ ピン
４２ スロット
４６ スリーブ
５０ 壁
２１０ タービン可変位置ガイドベーン作動システム
２２２ プレート

Claims (5)

1. 複数の可変位置ガイドベーン（１４）と、
   その各々が前記複数の可変位置ガイドベーン（１４）の１つと作動連動状態になっておりかつその各々がピン（３８）を有する複数のアクチュエータ（１８）と、
   タービン（２６）の軸線と平行で軸方向に相対的に運動可能である少なくとも１つの構造体（２２）と、
   を備え、
   前記ピンのうちの少なくとも１つが、該ピンに取り付けられたスリーブ（４６）を有していて、前記スリーブ（４６）は、前記ピンのうちの少なくとも１つの周りに自在に回転でき、
   前記少なくとも１つの構造体（２２）は、前記少なくとも１つの構造体を完全に貫いて延びる複数のスロット（４２）を有し、
   前記複数のスロット（４２）の各々が、前記ピンの１つを囲い、
   前記少なくとも１つの構造体（２２）は複数の動作結合されたプレートを備え、
   複数のアクチュエータ（１８）が、前記タービン（２６）の１つよりも多い段の可変位置ガイドベーン（１４）と作動連動状態になっている、
   タービン可変位置ガイドベーン作動システム（１０）。
2. 前記少なくとも１つの構造体（２２）が、弓形形状でありかつ前記タービン（２６）のケーシング（３４）とほぼ同心である、請求項１に記載のタービン可変位置ガイドベーン作動システム（１０）。
3. 前記タービン（２６）の軸線と平行な方向の前記少なくとも１つの構造体（２２）の運動が、該少なくとも１つの構造体と作動連動状態になった前記アクチュエータ（１８）の各々の回転を生じさせる、請求項１に記載のタービン可変位置ガイドベーン作動システム（１０）。
4. 前記アクチュエータ（１８）の各々の回転が、該アクチュエータと作動連動状態になった前記可変位置ガイドベーン（１４）の１つの回転を生じさせる、請求項３に記載のタービン可変位置ガイドベーン作動システム（１０）。
5. 前記複数のアクチュエータ（１８）が、複数のレバー（１８）である、請求項１に記載のタービン可変位置ガイドベーン作動システム（１０）。
   

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