JPH03242402A - ブレード先端クリアランス制御装置 - Google Patents

ブレード先端クリアランス制御装置

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JPH03242402A
JPH03242402A JP2269709A JP26970990A JPH03242402A JP H03242402 A JPH03242402 A JP H03242402A JP 2269709 A JP2269709 A JP 2269709A JP 26970990 A JP26970990 A JP 26970990A JP H03242402 A JPH03242402 A JP H03242402A
Authority
JP
Japan
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shroud
casing
support member
mounting structure
shroud segment
Prior art date
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Pending
Application number
JP2269709A
Other languages
English (en)
Inventor
Robert J Corsmeier
ロバート・ジェームス・コルスメイア
Wu-Yang Tseng
ウー・ヤン・ツェン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of JPH03242402A publication Critical patent/JPH03242402A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
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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】 関連出願の表示 本出願は、以下の米国特許出願と技術的に関連を有する
。
（１）チオカジュａ　（Ｊｏｈｎ　Ｊ、Ｃｊｏｋａｊｌ
ｏ　）の米国特許出願第４０５，３６９号（１９８９年
９月８日出願）「ガスタービンエンジン用ブレード先端
クリアランス制御装置」 （２）チオカジュａの米国特許出願第４０４゜９２３号
（１９８９年９月８日出願）「ガスタービンエンジン用
機械的ブレード先端クリアランス制御装置」 （３）コースマイヤー（Ｒｏｂｅｒｔ　Ｊ、Ｃｏｒｓｍ
ｅｉｅｒ）の米国特許出願第４４０．６３３号（１９８
９年１１月２２日出願）「ベルクランク機構を用いたブ
レード先端クリアランス制御装置」 （４）コースマイヤーの米国特許出願第４８２゜１３９
号（１９９０年２月２０日出願）「カム付勢シュラウド
セグメント位置決め機構を用いたブレード先端クリアラ
ンス制御装置」 技術分野 この発明は一般にガスタービンエンジン、特にガスター
ビンエンジンの隣接する回転要素と非回転要素との間の
クリアランスを制御する装置に関する。
従来技術 ガスタービンエンジンの効率は多くの要因に依存するが
、その一つに隣接する回転要素と非回転要素、たとえば
ロータブレードの外側先端とそのロータブレード先端を
包囲するケーシングシュラウドとの間の半径方向クリア
ランスがある。クリアランスが大きすぎると、かなりの
程度のガス漏れが生じ、効率が低下する。クリアランス
が小さすぎると、条件によっては両要素間に接触が生じ
るおそれがある。
接触が起こる可能性は、エンジンの回転速度が増加、減
少いずれにしろ変化するときに特に大きい。エンジン断
面での温度差のため、回転要素と非回転要素が半径方向
に異なる割合で膨張および収縮することがしばしば起こ
るからである。たとえば、エンジンの加速時、代表的に
はロータの熱成長がケーシングのそれより遅れる。定常
状態運転の間、通常ケーシングの成長はロータの成長に
よく合致する。エンジン減速時には、ケーシングの方が
ロータより速く収縮する。
従来、ブレード先端クリアランスを実質的に一定に維持
するために、通常機械的または熱的に付勢される制御機
構が提案されている。しかし、これらのいずれもクリア
ランスを制御する設計案として最適ではない。したがっ
て、エンジン性能を改善し、燃料消費量を低減すること
ができるクリアランス制御機構が望まれている。
発明の要旨 この発明は上述した要求を虜たし、上述した目的を達成
するブレード先端クリアランス制御装置を提供する。ブ
レード先端クリアランス制御装置は、重量を大きく増加
することなくこれらの目的を達成する構成部品からなる
シュラウドセグメント位置決め機構を使用する。位置決
め機構は、定常状態運転中、ロータブレード先端−シュ
ラウド間のクリアランスを最小に維持するように作動す
る。また、位置決め機構は、運転の過渡状態が起こった
らただちに調節し、エンジンのあらゆる過渡運転中に過
剰なこすれが生じるのを防止するように、作動する。さ
らに、位置決め機構の構成部品はケーシングの外側に位
置するのでメインテナンスが容易で、部品数が少なく、
製造および組立が容易である。
したがって、この発明のクリアランス制御装置は中心軸
線および外側に先端のあるブレードの列を有する回転可
能なロータと、このロータと同心関係で配置された、シ
ュラウドを有する静止ケーシングとを含むガスタービン
エンジンに設けられる。クリアランス制御装置は、ロー
タブレード先端とケーシングシュラウドとの間のクリア
ランスを制御する作用をなし、（ａ）シュラウドセグメ
ントが上記ケーシングシュラウドの円周方向の１部分を
画定し、上記ケーシングとは別体で、かつケーシングか
ら半径方向内方へ離間しており、（ｂ）少なくとも１つ
の装着構造が上記静止ケシングの上に設けられ、ケーシ
ングの外部側と内部側の間に通路を画定し、上記シュラ
ウドセグメントから半径方向外方へ離間しており、（ｃ
）シュラウドセグメント位置決め機構が上記装着構造に
より支持され、上記シュラウドセグメントに連結され、
この位置決め機構は、上記シュラウドセグメントを上記
ロータ軸線に対して近づけたり遠ざけたりして、ロータ
に対する内側および外側位置に移動するように付勢でき
、上記シュラウドセグメントとロータブレード先端との
間に所望の最小および最大クリアランスをそれぞれ確立
する、（ｄ）付勢手段が上記位置決め機構に連結され、
上記位置決め機構を付勢して上記シュラウドセグメント
を単独で上記内側および外側位置の一方または他方いず
れかに移動するように作動できる構成である。
さらに具体的には、上記位置決め機構は支持部材とを含
み、支持部材は上記装着構造により画定された通路に、
装着構造に対してかつ上記ロータ軸線に近づいたり遠ざ
かる半径方向移動自在に貫通装着されている。支持部材
の内端部分は、上記ケーシングの内部側でシュラウドセ
グメントに連結されている。上記位置決め機構は限定手
段をも含み、限定手段は上記装着構造および上記支持部
材の外端部分に連結され、上記ケーシングの外部側に配
置され、内側および外側ストップを画定する。
上記内側および外側ストッパ限定手段は、装着構造に調
節自在に取り付けられ、装着構造の通路を貫通する環状
部材と、この環状部材に調節自在に取り付けられた環状
カラー部材とを含む。上記内側および外側ストッパ限定
手段はさらに、支持部材に調節自在に取り付けられた環
状当接部材を含み、この当接部材は支持部材に沿って半
径方向へかつ上記装着構造に対して調節自在に移動可能
である。上記内側および外側ストッパ限定手段はさらに
、当接部材と環状部材の間に配置されたコイルばねの形
態のバイアス手段を含み、このバイアス手段は、上記支
持部材を、またそれとともに上記シュラウドセグメント
を、シュラウドセグメントがロータブレード先端に対し
て最大クリアランスとなる外側位置にバイアスする。
上記環状部材は、上記支持部材に摺動自在に係合した内
部支承面を画定する管状本体と、内側ストッパを画定す
る環状フランジとを含む。フランジは管状本体の外端に
取り付けられそこから外方へ突出している。環状部材は
装着構造に対して半径方向に調節自在に移動可能で、こ
うして内側ストツパの位置を予め設定できる。
上記カラー部材は、上記環状部材の環状フランジから離
間した、外側ストッパを画定する環状外側リムを有する
。カラー部材は上記フランジに対して半径方向へ調節自
在に移動可能であり、こうして外側ストッパの位置を予
め設定できる。環状当接部材は、支持部材に取り付けら
れ、支持部材に沿って半径方向へかつ上記装着構造に対
して調節自在に移動可能であり、こうして当接部材が内
側および外側ストッパと係合する点それぞれを予め設定
し、これによりシュラウドセグメントとロータブレード
先端間に最小および最大クリアランスを予め設定するこ
とができる。コイルばねは、上記当接部材を、またそれ
とともに上記支持部材を降伏可能にバイアスして、内側
ストッパから遠ざけ外側ストッパに近づけ、これにより
上記シュラウドセグメントを、シュラウドセグメントが
ロータブレード先端に対して最大クリアランスとなる外
側位置に向けて移動する。
クリアランス制御装置の付勢手段は、上記静止ケーシン
グに取り付けられた流体シリンダと、上記シリンダ内に
半径方向に離間した第１および第２位置の間で移動でき
るように装着されたピストンとを含む。付勢手段はさら
に、加圧流体のソースを上記シリンダに連通し、上記ピ
ストンを第１および第２位置の片方または他方に移動す
るよう作動可能な連通手段を含む。リンクが、上記ピス
トンを上記支持部材に連結し、こうしてピストンの第１
および第２位置への移動により、上記支持部材をロータ
軸線に対して近づけたり遠ざけたりし、それとともに上
記シュラウドセグメントを内側および外側位置に移動す
るように作動する。
本発明のこれらのまた他の特徴、効果および利点は、当
業者には、図面を参照した以下の発明の具体的な実施例
についての詳細な説明から明らかであろう。
実施例の記載 以下の説明において、一連の図面中の同じ符号は同じま
たは対応する部品を示す。また、以下の説明において、
「前」、「後」、「左」、「右」、「上」、「下」など
の用語は便宜上用いた用語であって、限定的な用語と考
えるべきではない。
全般 第１図に、この発明を適用できるガスタービンエンジン
を１０で総称して示す。エンジン１０は長さ方向中心線
または軸線Ａのまわりに同軸かつ同心的に配置された環
状ケーシング１２を有する。
エンジン１０はコアガス発生機エンジン１４を含み、そ
のコアエンジン１４は圧縮機１６、燃焼器１８および単
段または多段の高圧タービン２０を、すべてエンジン１
０の長さ方向軸線または中心線Ａのまわりに同軸的に直
列かつ軸流関係で配置して構成されている。環状駆動シ
ャフト２２が圧縮機１６と高圧タービン２０を剛固に相
互連結している。
コアエンジン１４は燃焼ガスを発生する作用をなす。圧
縮機１６からの圧縮空気を燃焼器１８で燃料と混合し、
点火し、こうして燃焼ガスを発生する。高圧タービン２
０により燃焼ガスから一部の仕事を抽出し、これにより
圧縮機１６を駆動する。燃焼ガスの残りをコアエンジン
１４から低圧動力（パワー）タービン２４に排出する。
低圧動力タービン２４は環状ドラムロータ２６およびス
テータ２８を含む。ロータ２６は適当な軸受３０により
回転自在に装着され、そこから半径方向外方に延在する
タービンブレードの複数の列３４を軸線方向に間隔をあ
けて備える。ステータ２８はロータ２６の半径方向外方
に配置され、静止ケーシング１２に固着されそこから半
径方向内方に延在するステータベーンの複数の列３６を
備える。ステータベーン列３６は軸線方向に間隔をあけ
て配置され、タービンブレード列３４と交互になってい
る。ロータ２６は駆動シャフト３８に固着され、差動軸
受３２を介して駆動シャフト２２に相互連結されている
。一方、駆動シャフト３８は前部ブースタロータ３９を
回転駆動する。
７Ｆ［ブースタロータ３９はブースタ圧縮機４０の一部
を形成するとともに、前部ファンブレード列４１を支持
し、そして前部ファンブレード列４１は静止ケーシング
１２のまわりに複数個のストラットまたは支柱４３（１
本のみ図示）で支持されたナセル４２内に収容されてい
る。ブースタ圧縮機４０は、ブースタロータ３９に固着
されそこから半径方向外方に延在しそれとともに回転す
るブースタブレードの複数の列４４と、静止ケーシング
１２に固着されそこから半径方向内方に延在するブース
タ・ステータベーンの複数の列４６とから構成される。
ブースタブレード列４４およびステータベーン列４６は
共に軸線方向に間隔をあけて、交互になるように配置さ
れている。
従来のクリアランス制御装置 第２図、第３図および第４図に従来のクリアランス制御
装置の３つの異なる例を４８で総称して示す。これらの
従来の装置は、カラエキ著「タービンシュラウドの熱応
答の研究」、１９７９年７月イ寸テクニカル・レポート
ＡＦＡＰＬ−ＴＲ−７９−２０８７（ｒＴｈｅｒｍａｌ
　Ｒｅ５ｐｏｎｓｅ　Ｔｕｒｂｉｎｅ　５ｈｒｏｕｄ　
５ｔｕｄｙ　Ｊ　ｂｙ　Ｅ、Ｊ、Ｋａｗｅｃｋｉ）の８
頁および１５頁に開示されている。クリアランス制御装
置４８は、ガスタービンエンジン、たとえば上述したエ
ンジン１０の静止ケーシング５２に結合されたステータ
ベーン５０と回転自在なロータ５６との間のチップ（先
端）クリアランス隙間Ｃ，および／または回転自在なロ
ータブレード５４とケーシングシュラウド５３との間の
先端クリアランス隙間Ｃ′を変更する作動をなす。
第２図の例では、シュラウドセグメント５３はケーシン
グ５２とは別体であり、スクリュ６４の端部にケーシン
グ５２に対して半径方向移動自在にかつロータブレード
５４の先端に近づいたり遠ざかる方向に移動自在に装着
され、両者間のクリアランス隙間Ｃ′を調節できるよう
になっている。
第３図および第４図の例では、ステータベーン５０がシ
ャンク５８に装着され、そのシャンク５８がケーシング
５２の開口６０内にロータ５６に近づいたり遠ざかる半
径方向移動自在に配置されている。各シャンク５８は、
ケーシング５２に固着された取付具６６にねじ係合され
たスクリュ６４によりレバーアーム６２に連結されてい
る。また連動（ユニゾン）リング６８は、円周方向に移
動すると、レバーアーム６２を介してスクリュ６４を回
転してクリアランス隙間を調節する。クリアランス制御
装置４８への熱膨張の影響を軽減するために、各スクリ
ュ６４のねじ山７０は正方形断面のものとする。これら
の従来例のいずれでも、シュラウドセグメント５３は静
止ケーシング５２に取り付けられているが、第３図の例
ではシュラウドセグメントが静止ケーシングに固定され
、第４図の例では移動自在に取り付けられている。
なお、第３図の例では、クリアランス制御装置４８はス
テータベーン５０の先端とロータ５６との間のクリアラ
ンス隙間Ｃを調節する作動をなすが、ロータブレード５
４の先端とシュラウドセグメント５３との間のクリアラ
ンス隙間Ｃ′を調節できない。しかし、第４図の例では
、クリアランス制御装置４８はステータベーン５０の先
端とロタ５６との間のクリアランス隙間Ｃを調節するだ
けでなく、それと同時にロータブレード５４の先端とシ
ュラウドセグメント５３との間のクリアランス隙間Ｃ′
　も調節するよう作動する。
この発明のクリアランス制御装置 第５〜１０図に、この発明による機械的なりリアランス
制御装置を７２で総称して示す。この装置７２は、第１
図に示すエンジン１０のような、ロータがシュラウドで
囲まれた滑らかな外側流路を有し、エンジンの運転範囲
全体にわたってロータブレード先端−シュラウド間の作
動クリアランスを最小に保つ必要のある、ガスタービン
エンジンのすべての圧縮機およびタービンロータに用い
るのに有利である。また、クリアランス制御装置７２は
航空機または据置型ガスタービンエンジンいずれにも適
用できる。
クリアランス制御装置７２は、静止ケーシング７４と、
そのケーシング７４に静止固定され、そこから半径方向
内方へ延在するステータベーン（図示せず）と交互にな
るようにロータ（図示せず）から半径方向外方へ延在す
る、複数のブレード７６（第１０図に示す）の外側先端
７６Ａとの間の隙間またはクリアランスＧを制御する作
用をなす。さらに詳しくは、複数のクリアランス制御装
置７２（第５および６図に１対を、第１０図には１つを
示す）は、ケーシングンユラウドを構成する複数のシュ
ラウドセグメント７８の半径方向位置を機械的に調整し
て、クリアランスＧをロータブレード先端７６Ａおよび
静止ケーシング７４のまわりに３６０度全体にわたって
制御するように作動する。
各クリアランス制御装置７２は、それぞれ細長い円弧状
本体を有する１個以上のシュラウドセグメント７８を含
む。ンユラウトセグメント７８はケーンングンユラウド
の連続した円周方向部分を画定し、ケーシング７４とは
別体でかっケーシング７４から半径方向内方へ離間して
いる。シュラウドセグメント７８に加えて、各クリアラ
ンス制御装置７２は、ケーシング７４の上に形成した円
筒状ボス８０の形態の、少なくとも１つ、好ましくは１
対の装着構造と、少なくとも１つ、好ましくは１対のシ
ュラウドセグメント位置決め機構８２と、これらの位置
決め機構８２を付勢する作用をなすアクチュエータ（付
勢）手段８４とを含む。
装着用ボス８０は、ケーシング７４と一体で、それぞれ
ケーシング７４の外側（または外部）と内側（または内
部）との間に延在する通路８６を画定し、シュラウドセ
グメント７８から半径方向外方へ離間し、ケーシング７
４の外部側から外方へ突出している。
装置７２の各位置決め機構８２は、静止ケーシングボス
８０の１つで支持され、シュラウドホルダ８８を介して
１つ以上のシュラウドセグメント７８に連結されている
。位置決め機構８２は、シュラウドホルダ８８を介して
シュラウドセグメント７８を、ロータ軸線Ａに近づけた
り遠ざけたりし、シュラウドセグメント７８とロータブ
レード先端７６Ａとの間に対応する所望の最大および最
小クリアランスが確立される、ロータに対する内側およ
び外側位置に移動するように作動する。付勢手段８４は
、位置決め機構８２と連結され、位置決め機構８２を付
勢して、シュラウドホルダ８８を介してシュラウドセグ
メント７８をその内側および外側位置の一方または他方
いずれかに移動するように作動する。
更に詳しくは、各位置決め機構８２は支持部材９０を含
む。支持部材９０は具体的には細長いシャフトで、ボス
８０それぞれの通路８６に、エンジンおよびそのロータ
の中心軸線Ａに対して半径方向に摺動して中心軸線Ａに
近づいたり遠ざかるように、貫通装着されている。支持
シャフト９０の内端部分９０Ａは、連結用枢軸ピン９２
によりシュラウドホルダ８８に枢動自在に連結され、ケ
ーシング７４の内部側に配置されている。ボス８０の通
路８６を貫通する支持シャフト９０の部分は、断面形状
が大体円筒形の細長い中実なバーの形態で、半径方向に
延在する長さ方向軸線Ｒを有する。
シュラウドホルダ８８は、ケーシング７４の内部側でシ
ュラウドセグメント７８に隣接して配置されている。シ
ュラウドホルダ８８は細長い円弧状の本体９４を有し、
その両端に数対のラグ９６が形成されている。シュラウ
ドホルダ８８は、第６図かられかるように、枢軸ピン９
２により、１対の円周方向に離間したクリアランス制御
装置７２のそれぞれの位置決め機構８２の支持部材９゜
の内端９０Ａに枢動自在に連結されている。さらに詳し
くは、第７〜９図がられかるように、シュラウドホルダ
８Ｂのラグ９６はそれぞれ、各シャフト９０の内端９０
Ａから反対方向に突出するように形成された、２対の横
方向に離間したタブ９８のうち１対のタブ間に延在する
。ピン９２は、シュラウドホルダのラグ９６にあけた穴
１００およびシャフトの内Ｑ９０Ａの横方向に離間した
タブ９８にあけた心合わせ穴１０２を貫通する。シュラ
ウドホルダの片方の１対のラグ９６の穴１００Ａは断面
形状が長円形であり、長円形ブッシング１０４が１本の
ピン９２にはめられ、長円形穴１００Ａ内に挿入されて
いる。
シュラウドホルダ本体９４には軸線方向に離間した１対
の円周方向に延在する溝１０６も設けられ、これらの溝
１０６は第１０図に示すように、互いに向かい合い、シ
ュラウドセグメント７８をその長さ方向に離間したエツ
ジ部分にて摺動自在に収容し、着脱自在に保持する。シ
ュラウドホルダ８８の隣接端同士の間の狭い空間１０７
゛および一方のラグ９６の穴１００Ａの長円形状により
、シュラウドセグメント７８が半径方向へ移動してロー
タブレード先＠７６Ａに近づいたり遠ざかる際の、シュ
ラウドセグメント７８が形成するシュラウドの円周の変
化を吸収する。第６図から、２つの隣接するシュラウド
ホルダ８８が１つのシャフト９０を共有していることが
わかる。
第１０図に示すように、各位置決め機構８２は内側およ
び外側ストッパを画定する限定手段１０８も含む。限定
手段１０８の構成要素は、対応する１つのボス８０に、
また支持部材シャフト９０の外端部分９０Ｂに連結され
、ケーシング７４の外部側に配置されている。限定手段
１０ｇの構成要素には、環状部材１１０、環状カラー１
１２および環状当接部材１１４がある。環状部材１１０
は対応する装着用ボス８０に、たとえばねじにより、調
節自在に取り付けられ、環状カラー１１２は環状部材１
１０に調節自在に取り付けられ、そして環状当接部材１
１４は支持部材９０の外端部分９０Ｂに調節自在に取り
付けられている。また、コイルばねの形態のバイアス手
段１１６が当接部材１１４と環状部材１１０との間に配
置され、支持部材９０およびシュラウドホルダ８８を、
そしてそれとともにシュラウドセグメント７８を、第１
０図に示す外側位置、すなわちシュラウドセグメント７
８をロータブレード先端７６Ａに対して最大クリアラン
スＧに配置する位置にバイアスする。
環状部材１１０の管状本体１１８には外ねじ（おねじ）
が設けられて、ボス８０の内ねじ（めねじ）とねじ係合
して環状部材１１０をボス８０に取り付けている。管状
本体１１８が画定する内部支承面１１８Ａは支持部材シ
ャフト９０と摺動自在に係合しており、また管状本体１
１８の環状フランジ１２０は内側ストッパ１２２を画定
している。フランジ１２０は管状本体１１８の外端に取
り付けられ、そこから外方へ突出する。したがって、環
状部材１１０は、内側ストッパ１２２の位置を予め設定
するために、装着用ボス８０に対して半径方向へ第１０
図に示す位置にねじ回転移動できる。
カラー部材１１２の環状外側リム１１２Ａは環状部材１
１０の環状フランジ１２０から離間しており、外側スト
ッパ１２４を画定する。カラー部材１１２には内ねじが
設けられ、フランジ１２０の外ねじとねじ係合してカラ
ー部材１１２をフランジ１２０上に調節自在に取り付け
るとともに、外側ストッパ１２４の位置を予め設定する
ために、カラー部材１１２をフランジ１２０に対して半
径方向へ調節自在に移動できるようにしている。環状当
接部材１１４は支持部材シャフト９０の外端部分９０Ｂ
にねじ係合され、したがって、環状当接部材１１４は、
当接部材１１４の環状内端部分１１４Ａおよび外側ショ
ルダ部分１１４Ｂがそれぞれ内側ストッパ１２２および
外側ストッパ１２４と係合する変位点を予め設定するた
めに、シャフト外端部分９０Ｂに沿って半径方向へかつ
装着用ボス８０に対して調節自在に移動できる。このよ
うにして、シュラウドセグメント７８とロータブレード
先端７６Ａ間の最小および最大クリアランスを予め設定
することができる。コイルばね１１６は、通常、当接部
材１１４を降伏可能にバイアスし、またこれとともに支
持部材シャフト９０を降伏可能にバイアスして半径方向
へ内側スト・ンバ１２２から遠ざかり外側ストッパ１２
４に近づくように移動し、これによりシュラウドセグメ
ント７８を、第１０図に示すような、シュラウドセグメ
ント７８がロータブレード先端７６Ａに対して最大クリ
アランスとなる外側位置に向けて移動する。
クリアランス制御装置７２の付勢手段８４は、静止ケー
シング７４に取り付けた中空の流体シリンダ１２６と、
半径方向に離間した第１および第２位置間を移動できる
ようにシリンダ１２６内に装着された円筒形ピストン１
２８とを含む。付勢手段８４は、加圧流体の供給源１３
４をシリンダ１２６に連結する、弁１３０および導管１
３２からなる配管手段も含み、ピストン１２８を第１お
よび第２位置の片方または他方へ移動するために加圧流
体をシリンダ１２６に供給するように作動する。リンク
１３６は、ピストン１２８のロッド端１２８Ａを位置決
め機構８２の支持部材９０の外端部分９０Ｂに連結して
いる。ナツト１３８を支持部材シャフトの外端部分９０
Ｂおよびピストンロッドの端部１２８Ａに締め付けて、
リンク１３６をピストン１２８および支持部材９０と相
互連結関係に保持する。したがって、ピストン１２８が
その第１および第２位置に移動することにより、支持部
材９０はロータ軸線Ａに対して近づいたり遠ざかる方へ
移動し、またそれにともになってシュラウドホルダ８８
およびシュラウドセグメント７８はそれぞれの内側およ
び外側位置に移動する。第１０図では、ピストン１２８
をその第２位置に、シュラウドセグメント７８をその外
側位置にあるものとして示しである。
要約すると、クリアランス制御装置７２それぞれの位置
決め機構８２は、機械的および油圧的に相互に連結され
ており、シュラウドホルダ８８、そしてそれとともにシ
ュラウドセグメント７８を半径方向へロータブレード先
端７６Ａに対して近づいたり遠ざかる方へ移動し、こう
してシュラウドセグメント７８とロータブレード先端７
６Ａとの間に最大または最小クリアランスを確立する、
ロータ（図示せず）に対する外側または内側位置までシ
ュラウドセグメント７８を移動するように作動する。さ
らに、位置決め機構８２は、シュラウドセグメント７８
を外側および内側位置の片方または他方に保持して、こ
れに対応してシュラウドセグメントとロータブレード先
端との間の最大または最小クリアランスのいずれかを維
持する。
クリアランスおよびエンジンマヌーバ荷重センサを有す
る従来のモデュレーション制御システム（図示せず）を
用いて、制御弁１３０を作動させて、シリンダ１２６内
のピストン１２８を付勢し、こうして前述した態様で最
大および最小クリアランス間の切換を行うことができる
。この制御システムおよびその構成要素はこの発明を構
成しないので、その詳しい説明は、この発明のクリアラ
ンス制御装置７２を理解する上では不要である。
この発明およびそれに付随する多数の利点が以上の説明
から理解できるはずであり、発明の要旨から逸脱しない
範囲内でまた重要な効果を犠牲にすることなく、装置の
構成部品の形状、構成および配置に種々の変更を加え得
ることも明らかである。前述した形態は発明の好適なあ
るいは例示の実施例にすぎない。
【図面の簡単な説明】
第１図はガスタービンエンジンの概略図、第２図はロー
タブレード先端とステータケーシング・シュラウド間の
クリアランスを制御する従来の機械的装置の軸線方向断
面図、 第３図はロータとステータベーン先端間のクリアランス
を制御する別の従来の機械的装置の軸線方向断面図、 第４図はロータブレード先端とステータケーシング・シ
ュラウド間のクリアランスおよびロータとステータベー
ン先端間のクリアランス両方を制御するさらに他の従来
の機械的装置の軸線方向断面図、 第５図はこの発明によるブレード先端クリアランス制御
装置の外側平面図、 第６図は第５図の６−６．１１方向に見た装置の円周方
向拡大断面図、 第７図は第５図の７−７線方向に見た装置の一部の断面
図、 第８図は第６図に示す位置決め機構の一部の断面図、 第９図は第８図の９−９線方向に見た位置決め機構の一
部の断面図、そして 第１Ｏ図は第５図の１０−１０線方向に見た装置の長さ
方向拡大図である。 主な符号の説明 ７２：クリアランス制御装置、 ７４：ケーシング、　　　７δニブレード、７８：シュ
ラウドセグメント、 ８０：装着構造（ボス）、 ８２：位置決め機構、 ８４：付勢手段、 ８６：通路、 ８８：シュラウドホルダ、 ９０：支持部材（シャフト）、 ９２：枢軸ピン、 ９４：円弧状本体、 ９６：ラグ、　　　　　　９８：タブ、１００：穴、　
　　　　１０２：開口、１０４：楕円形ブッシング、 １０８：限定手段、 １１０：環状部材、　　　１１２：環状カラー１１４：
環状当接部材、 １２２：内側ストッパ、 １２４：外側ストッパ、 １２６：ンリンダ、　　　１２８：ピストン、１３０、
弁、　　　　　　１３２．導管、１３６：リンク、　　
　　１３８：ナツト、Ａ：ロータ軸線、 Ｇ：クリアランス、 Ｒ：シャフト９０の軸線。 ＦＩｏ、　　３ （掟七丁釦付・豫） ＦＩＧ、　４ （嘘艶創′１−・°ゴ゛こ ＦＩＧ、　２ （・また玉操貧・”寸つ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、中心軸線および外側に先端のあるブレードの列を有
    する回転可能なロータと、このロータと同心関係で配置
    された、シュラウドを有する静止ケーシングとを含むガ
    スタービンエンジンに用いられ、ロータブレード先端と
    ケーシングシュラウドとの間のクリアランスを制御する
    装置において、（ａ）シュラウドセグメントが上記ケー
    シ ングシュラウドの円周方向の１部分を画定し、上記ケー
    シングとは別体で、かつケーシングから半径方向内方へ
    離間しており、 （ｂ）少なくとも１つの装着構造が上記静 止ケーシングの上に設けられ、ケーシングの外部側と内
    部側の間に通路を画定し、上記シュラウドセグメントか
    ら半径方向外方へ離間しており、（ｃ）シュラウドセグ
    メント位置決め機構 が上記装着構造により支持され、上記シュラウドセグメ
    ントに連結され、この位置決め機構は、上記シュラウド
    セグメントを上記ロータ軸線に対して近づけたり遠ざけ
    たりして、上記シュラウドセグメントとロータブレード
    先端との間に所望の最小および最大クリアランスをそれ
    ぞれ確立する、ロータに対する内側および外側位置に移
    動するように付勢でき、 （ｄ）付勢手段が上記位置決め機構に連結 され、上記位置決め機構を付勢して上記シュラウドセグ
    メントを上記内側および外側位置の片方または他方いず
    れかに移動するように作動できるクリアランス制御装置
    。 ２、上記位置決め機構は支持部材と限定手段とを含み、 支持部材は上記装着構造により画定された通路に、装着
    構造に対してかつ上記ロータ軸線に近づいたり遠ざかる
    半径方向移動自在に貫通装着され、上記支持部材は長さ
    方向軸線および互いに反対側の内端および外端部分を有
    し、上記シュラウドセグメントが上記ケーシングの内部
    側で上記支持部材の内端部分に連結され、 限定手段は上記装着構造および上記支持部材の外端部分
    に連結され、上記ケーシングの外部側に配置され、内側
    および外側ストップを画定する請求項１に記載の装置。 ３、上記装着構造が、上記ケーシングに形成され、上記
    通路を画定し、ケーシングの外部側から突出する円筒形
    ボスであり、 上記支持部材が、上記ボスの通路に上記ロータ軸線に近
    づいたり遠ざかる方へ上記ボスに対して摺動自在に装着
    された円筒形シャフトである請求項２に記載の装置。 ４、さらに、上記支持部材の内端部分に連結され、上記
    シュラウドセグメントを支持するシュラウドホルダを備
    える請求項２に記載の装置。 ５、上記シュラウドホルダが、その長さ方向エッジ部分
    に形成された、上記シュラウドセグメントを受け入れ保
    持する手段を有する請求項４に記載の装置。 ６、上記受け入れ保持手段が上記シュラウドホルダの互
    いに離間した長さ方向エッジ部分に形成された、軸線方
    向に離間しかつ円周方向に延在する溝である請求項５に
    記載の装置。 ７、上記内側および外側ストッパ限定手段が環状フラン
    ジを有する環状部材を含み、この環状フランジが上記装
    着構造から外方へ突出し、上記内側ストッパを画定し、
    上記環状部材は上記内側ストッパの位置を予め設定でき
    るように上記装着構造に取り付けられている請求項２に
    記載の装置。 ８、上記環状部材が上記装着構造の通路を貫通する管状
    本体も含み、この管状本体の内部支承面が上記支持部材
    に摺動自在に係合され、上記環状フランジは上記管状本
    体の外端に取り付けられそこから外方へ突出している請
    求項７に記載の装置。 ９、上記内側および外側ストッパ限定手段が上記環状部
    材のフランジに調節自在に取り付けられた環状カラー部
    材も含み、このカラー部材は上記フランジから離間した
    、上記外側ストッパを画定する環状外側リムを有し、上
    記カラー部材は上記フランジに対して半径方向へ調節自
    在に移動可能であり、こうして上記外側ストッパの位置
    を予め設定できる請求項７に記載の装置。 １０、上記内側および外側ストッパ限定手段がさらに支
    持部材に取り付けられた環状当接部材を含み、この当接
    部材は支持部材に沿って半径方向へかつ上記装着構造に
    対して調節自在に移動可能であり、こうして上記支持部
    材がロータ軸線に対して近づいたり遠ざかる方へ移動す
    る際に、上記当接部材が上記内側および外側ストッパと
    係合する変位点それぞれを予め設定し、それにより上記
    シュラウドセグメントとロータブレード先端間に最小お
    よび最大クリアランスを予め設定することができる請求
    項８に記載の装置。 １１、上記内側および外側ストッパ限定手段がさらにバ
    イアス手段を含み、このバイアス手段は、内側ストッパ
    と当接部材との間に配置されかつ両者と係合し、上記当
    接部材を、またそれとともに上記支持部材を降伏可能に
    バイアスして、上記内側ストッパから遠ざけ上記外側ス
    トッパに近づけ、これにより上記シュラウドセグメント
    を、シュラウドセグメントがロータブレード先端に対し
    て最大クリアランスとなる外側位置に向けて移動する請
    求項１０に記載の装置。 １２、上記バイアス手段がコイルばねである請求項１１
    に記載の装置。 １３、上記付勢手段が 上記静止ケーシングに取り付けられた流体シリンダと、 上記シリンダ内に半径方向に離間した第１および第２位
    置の間で移動できるように装着されたピストンと、 加圧流体のソースを上記シリンダに連通し、上記ピスト
    ンを上記第１および第２位置の片方または他方に移動す
    るよう作動可能な連通手段と、上記ピストンを上記支持
    部材に連結し、こうしてピストンの第１および第２位置
    への移動により、上記支持部材をロータ軸線に対して近
    づけたり遠ざけたりし、それとともに上記シュラウドセ
    グメントを上記内側および外側位置に移動するように作
    動するリンクとを含む請求項２に記載の装置。 １４、中心軸線および外側に先端のあるブレードの列を
    有する回転可能なロータと、このロータと同心関係で配
    置された、シュラウドを有する静止ケーシングとを含む
    ガスタービンエンジンに用いられ、ロータブレード先端
    とケーシングシュラウドとの間のクリアランスを制御す
    る装置において、 （ａ）シュラウドセグメントが上記ケーシ ングシュラウドの円周方向の１部分を画定し、上記ケー
    シングとは別体で、かつケーシングから半径方向内方へ
    離間しており、 （ｂ）シュラウドホルダが上記シュラウド セグメントを支持し、 （ｃ）１対の軸線方向に離間した装着構造 が上記静止ケーシングの上に設けられ、ケーシングの外
    部側と内部側の間に通路を画定し、上記シュラウドセグ
    メントおよびシュラウドホルダから半径方向外方へ離間
    しており、 （ｄ）１対のシュラウドセグメント位置決 め機構がそれぞれ上記装着構造により支持され、上記シ
    ュラウドホルダに軸線方向に離間した位置で連結され、
    この位置決め機構は、上記シュラウドホルダを、またそ
    れとともにシュラウドセグメントを上記ロータ軸線に対
    して近づけたり遠ざけたりして、上記シュラウドセグメ
    ントとロータブレード先端との間に所望の最小および最
    大クリアランスをそれぞれ確立する、ロータに対する内
    側および外側位置に移動するように付勢でき、（ｅ）付
    勢手段が上記位置決め機構に連結 され、上記位置決め機構を付勢して上記シュラウドセグ
    メントを上記内側および外側位置の片方または他方いず
    れかに移動するように作動できるクリアランス制御装置
    。 １５、上記位置決め機構はそれぞれ支持部材と限定手段
    とを含み、 支持部材は対応する上記装着構造により画定された通路
    に、装着構造に対してかつ上記ロータ軸線に近づいたり
    遠ざかる半径方向移動自在に貫通装着され、上記支持部
    材は長さ方向軸線および互いに反対側の内端および外端
    部分を有し、上記シュラウドホルダが上記ケーシングの
    内部側で上記支持部材の内端部分に連結され、 限定手段は対応する上記装着構造および上記支持部材の
    外端部分に連結され、上記ケーシングの外部側に配置さ
    れ、内側および外側ストップを画定する請求項１４に記
    載の装置。 １６、上記装着構造それぞれが、上記ケーシングに形成
    され、上記通路を画定し、ケーシングの外部側から突出
    する円筒形ボスであり、 上記支持部材それぞれが、対応する上記ボスの通路に上
    記ロータ軸線に近づいたり遠ざかる方へ上記ボスに対し
    て摺動自在に装着された円筒形シャフトである請求項１
    ５に記載の装置。 １７、上記内側および外側ストッパ限定手段が環状フラ
    ンジを有する環状部材を含み、この環状フランジが上記
    装着構造から外方へ突出し、上記内側ストッパを画定し
    、上記環状部材は上記内側ストッパの位置を予め設定で
    きるように上記装着構造に取り付けられている請求項１
    ５に記載の装置。 １８、上記環状部材が対応する上記装着構造の通路を貫
    通する管状本体も含み、この管状本体の内部支承面が上
    記支持部材に摺動自在に係合され、上記環状フランジは
    上記管状本体の外端に取り付けられそこから外方へ突出
    している請求項１７に記載の装置。 １９、上記内側および外側ストッパ限定手段が上記環状
    部材のフランジに調節自在に取り付けられた環状カラー
    部材も含み、このカラー部材は上記フランジから離間し
    た、上記外側ストッパを画定する環状外側リムを有し、
    上記カラー部材は上記フランジに対して半径方向へ調節
    自在に移動可能であり、こうして上記外側ストッパの位
    置を予め設定できる請求項１７に記載の装置。 ２０、上記内側および外側ストッパ限定手段がさらに支
    持部材に取り付けられた環状当接部材を含み、この当接
    部材は支持部材に沿って半径方向へかつ対応する上記装
    着構造に対して調節自在に移動可能であり、こうして上
    記支持部材がロータ軸線に対して近づいたり遠ざかる方
    へ移動する際に、上記当接部材が上記内側および外側ス
    トッパと係合する変位点それぞれを予め設定し、これに
    より上記シュラウドセグメントとロータブレード先端間
    に最小および最大クリアランスを予め設定することがで
    きる請求項１９に記載の装置。 ２１、上記内側および外側ストッパ限定手段がさらにバ
    イアス手段を含み、このバイアス手段は、内側ストッパ
    と当接部材との間に配置されかつ両者と係合し、上記当
    接部材を、またそれとともに上記支持部材を降伏可能に
    バイアスして、上記内側ストッパから遠ざけ上記外側ス
    トッパに近づけ、これにより上記シュラウドセグメント
    を、シュラウドセグメントがロータブレード先端に対し
    て最大クリアランスとなる外側位置に向けて移動する請
    求項２０に記載の装置。 ２２、上記バイアス手段がコイルばねである請求項２１
    に記載の装置。 ２３、上記付勢手段が 上記静止ケーシングに取り付けられた流体シリンダと、 上記シリンダ内に半径方向に離間した第１および第２位
    置の間で移動できるように装着されたピストンと、 加圧流体のソースを上記シリンダに連通し、上記ピスト
    ンを上記第１および第２位置の片方または他方に移動す
    るような作動可能な連通手段と、上記ピストンを上記支
    持部材に連結し、こうしてピストンの第１および第２位
    置への移動により、上記支持部材をロータ軸線に対して
    近付けたり遠ざけたりし、それとともに上記シュラウド
    セグメントを上記内側および外側位置に移動するように
    作動するリンクとを含む請求項１５に記載の装置。
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