JPH0425410B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0425410B2 JPH0425410B2 JP58120142A JP12014283A JPH0425410B2 JP H0425410 B2 JPH0425410 B2 JP H0425410B2 JP 58120142 A JP58120142 A JP 58120142A JP 12014283 A JP12014283 A JP 12014283A JP H0425410 B2 JPH0425410 B2 JP H0425410B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- operating state
- load operating
- turbine case
- turbine
- valve means
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- 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
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/08—Cooling; Heating; Heat-insulation
- F01D25/14—Casings modified therefor
- F01D25/145—Thermally insulated casings
-
- 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
- F01D11/24—Actively adjusting tip-clearance by selectively cooling-heating stator or rotor components
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はガスタービンエンジンに係り、特にエ
ンジンケースに対して高温空気及び低温空気を吹
付ける様式であり、且前記エンジンケースの内壁
に沿つて断熱材を有する様式であるクリアランス
制御装置に係る。
ンジンケースに対して高温空気及び低温空気を吹
付ける様式であり、且前記エンジンケースの内壁
に沿つて断熱材を有する様式であるクリアランス
制御装置に係る。
ガスタービン技術に於ては、回転羽根の先端と
その周辺部のシールとの間の空〓を狭く維持する
ことにより燃料が節約されることが知られてい
る。1977年４月26日付でI.H.Redinger、Jr.、D.
Sadowsky及びP.S.Stipinisに対して与えられ、
本特許出願と同一の譲受人に譲受された米国特許
第4019320号は、かようなシステム及びここで参
照されている事項は例示している。
その周辺部のシールとの間の空〓を狭く維持する
ことにより燃料が節約されることが知られてい
る。1977年４月26日付でI.H.Redinger、Jr.、D.
Sadowsky及びP.S.Stipinisに対して与えられ、
本特許出願と同一の譲受人に譲受された米国特許
第4019320号は、かようなシステム及びここで参
照されている事項は例示している。
本発明は、クリアランスの制御が行われる部位
の近傍に於けるエンジンケースの内壁の断熱物質
で覆うということを意図したものである。かかる
断熱の効果を利用するとなると、或る作動状態に
あるエンジンに於ては、エンジンケースが膨張で
きるように、そのエンジンケースに対して熱源を
与えることが必要となる。もしそうしなければ、
かかる断熱の効果により、膨張が阻害されてしま
う。断熱、加熱及び冷却の温度の効果を組合せて
エンジンケースの外側に適用すると、クリアラン
スの制御を広汎に行うことが可能となる。例えば
ギヤツプ変化が0.762mm以内の場合には本発明に
よつて1.27mmまで増大させることができる。更
に、本発明は、エンジンケースの膨張と収縮を行
うのに用いられるフランジの大きさを低減すると
いう利点をもたらし、エンジンケースの収縮に必
要な冷却用空気量を低減する。
の近傍に於けるエンジンケースの内壁の断熱物質
で覆うということを意図したものである。かかる
断熱の効果を利用するとなると、或る作動状態に
あるエンジンに於ては、エンジンケースが膨張で
きるように、そのエンジンケースに対して熱源を
与えることが必要となる。もしそうしなければ、
かかる断熱の効果により、膨張が阻害されてしま
う。断熱、加熱及び冷却の温度の効果を組合せて
エンジンケースの外側に適用すると、クリアラン
スの制御を広汎に行うことが可能となる。例えば
ギヤツプ変化が0.762mm以内の場合には本発明に
よつて1.27mmまで増大させることができる。更
に、本発明は、エンジンケースの膨張と収縮を行
うのに用いられるフランジの大きさを低減すると
いう利点をもたらし、エンジンケースの収縮に必
要な冷却用空気量を低減する。
本発明の一つの特徴は、エンジンケースの加熱
と冷却とを行う手段を断熱材で内側が覆われたエ
ンジンケース上に設け、回転羽根と対応する周辺
部のシールとの間のギヤツプが最小限度値を維持
する、ということである。
と冷却とを行う手段を断熱材で内側が覆われたエ
ンジンケース上に設け、回転羽根と対応する周辺
部のシールとの間のギヤツプが最小限度値を維持
する、ということである。
他の特徴、利点については以下の詳細な説明及
び本発明の実施例を例解した添付の図によつて明
らかとなるであろう。
び本発明の実施例を例解した添付の図によつて明
らかとなるであろう。
上記の如くクリアランス制御のための航空機用
エンジンのケースを冷却することは米国特許第
4019320号に於て開示され且特許請求がなされて
おり、プラツト・アンジ・ホイツトニー・エアク
ラフト社及びユナイテツド・テクノロジーズ・コ
ーポレイシヨンの一部局によつて製造された
JT9Dモデルによつて代表されるかような型式の
エンジンはクリアランス制御装置を有しており、
簡便のため参照としてここに組み入れられるもの
とする。
エンジンのケースを冷却することは米国特許第
4019320号に於て開示され且特許請求がなされて
おり、プラツト・アンジ・ホイツトニー・エアク
ラフト社及びユナイテツド・テクノロジーズ・コ
ーポレイシヨンの一部局によつて製造された
JT9Dモデルによつて代表されるかような型式の
エンジンはクリアランス制御装置を有しており、
簡便のため参照としてここに組み入れられるもの
とする。
上記の両例に於ても、低温空気が裏地のないエ
ンジンケースの外側に吹付けられており、能動的
にクリアランスの制御を行つていることが明確に
示されている。一般に、エンジンの作動がエンジ
ンの作動エンベロープ上の或る与えられた点にな
ると、低温空気が、羽根とロータの収縮に従つて
エンジンケースが収縮するように、エンジンケー
スの外表面に吹付けられる。第１図に示されるよ
うに参照符号１０によつて示されるターボフアン
エンジンは、通常、フアン部分１２と、圧縮機部
分１４と、燃焼部分１６と、タービン部分１８
と、排気部分２０とを有する。クリアランス制御
装置は前記フアンの送出空気の吸入口２２と導管
２４とを含み、該導管２４は前記エンジンケース
を囲繞し、該エンジンケースに空気を吹付けるた
めの複数の噴射管２６に前記フアンの送出空気を
分配する。このようにフライトエンベロープに於
ける所定時に参照符号２８によつて解図的に示さ
れる弁が作動しフアン送出空気がエンジンケース
に吹付けられる。
ンジンケースの外側に吹付けられており、能動的
にクリアランスの制御を行つていることが明確に
示されている。一般に、エンジンの作動がエンジ
ンの作動エンベロープ上の或る与えられた点にな
ると、低温空気が、羽根とロータの収縮に従つて
エンジンケースが収縮するように、エンジンケー
スの外表面に吹付けられる。第１図に示されるよ
うに参照符号１０によつて示されるターボフアン
エンジンは、通常、フアン部分１２と、圧縮機部
分１４と、燃焼部分１６と、タービン部分１８
と、排気部分２０とを有する。クリアランス制御
装置は前記フアンの送出空気の吸入口２２と導管
２４とを含み、該導管２４は前記エンジンケース
を囲繞し、該エンジンケースに空気を吹付けるた
めの複数の噴射管２６に前記フアンの送出空気を
分配する。このようにフライトエンベロープに於
ける所定時に参照符号２８によつて解図的に示さ
れる弁が作動しフアン送出空気がエンジンケース
に吹付けられる。
第１図及び第２図に示されるように、本発明に
よれば、前記エンジンケースの内側は、適当な薄
板金よりなるシース３４によつてそのエンジンケ
ースの内径に接した状態に保持された断熱物質３
２で覆われている。
よれば、前記エンジンケースの内側は、適当な薄
板金よりなるシース３４によつてそのエンジンケ
ースの内径に接した状態に保持された断熱物質３
２で覆われている。
前記シース３４は、かかる断熱物質が欠落する
ことにより局所的な高温箇所或いは低温箇所が生
じないようにケーシング３６の内表面へ断熱材を
保持するのに役立つている。前記断熱材は前記エ
ンジンケースの内部を流れる約540℃の冷却空気
の影響を除去し、これによりエンジンケースは該
ケースの外表面上に噴射される冷却用空気の影響
を受け易くなる。このようにエンジンケースの内
表面に断熱材を設けて、高温空気及び低温空気を
用いることにより、或る量のギヤツプ制御を得る
ために必要とされる冷却用空気量は、従来に比し
て少ない量となる。或いは、エンジンケースの膨
張量を、例えば0.762mmから1.27mmへと延ばすこ
とが可能となり、従来よりも精密なクリアランス
制御が達成される。また、高温空気及び低温空気
の噴射を受けるフランジ４４の質量は従来よりも
軽減することが可能となる。
ことにより局所的な高温箇所或いは低温箇所が生
じないようにケーシング３６の内表面へ断熱材を
保持するのに役立つている。前記断熱材は前記エ
ンジンケースの内部を流れる約540℃の冷却空気
の影響を除去し、これによりエンジンケースは該
ケースの外表面上に噴射される冷却用空気の影響
を受け易くなる。このようにエンジンケースの内
表面に断熱材を設けて、高温空気及び低温空気を
用いることにより、或る量のギヤツプ制御を得る
ために必要とされる冷却用空気量は、従来に比し
て少ない量となる。或いは、エンジンケースの膨
張量を、例えば0.762mmから1.27mmへと延ばすこ
とが可能となり、従来よりも精密なクリアランス
制御が達成される。また、高温空気及び低温空気
の噴射を受けるフランジ４４の質量は従来よりも
軽減することが可能となる。
本発明は部分負荷運転中のチツプシールクリア
ランスの減少を意図している。エンジンの始動
時、加速時、及び高出力時に於て、高温空気弁４
６は図示されてはいない外部制御装置によつて開
弁された状態となり、低温空気弁２８は閉弁され
た状態となる。このように、高温空気は、噴射管
２６と圧縮部分とを結ぶ導管４７を通り、高温空
気は、エンジンケースに当り、これを膨張させ、
短時間に支障なくタービンが膨張することを可能
にする回転半径方向のチツプシールクリアランス
を保つ。最も重要なことであるが、本発明の新規
な特徴は、通常は急激な応答を妨げる断熱材が存
在するにも拘らず、例えば離陸時出力への急激な
加速といつた過渡状態に於ける急速なエンジンケ
ースの膨張を可能にし、また、エンジンケースが
膨張するロータの妨げとならないようにすること
ができる、ということである。即ち、本システム
のこの部分により前記タービンのチツプシールは
急激な変化にも対応し得るのである。
ランスの減少を意図している。エンジンの始動
時、加速時、及び高出力時に於て、高温空気弁４
６は図示されてはいない外部制御装置によつて開
弁された状態となり、低温空気弁２８は閉弁され
た状態となる。このように、高温空気は、噴射管
２６と圧縮部分とを結ぶ導管４７を通り、高温空
気は、エンジンケースに当り、これを膨張させ、
短時間に支障なくタービンが膨張することを可能
にする回転半径方向のチツプシールクリアランス
を保つ。最も重要なことであるが、本発明の新規
な特徴は、通常は急激な応答を妨げる断熱材が存
在するにも拘らず、例えば離陸時出力への急激な
加速といつた過渡状態に於ける急速なエンジンケ
ースの膨張を可能にし、また、エンジンケースが
膨張するロータの妨げとならないようにすること
ができる、ということである。即ち、本システム
のこの部分により前記タービンのチツプシールは
急激な変化にも対応し得るのである。
本システムのこの部分の付加的な利点は、エン
ジンケース温度が定常状態に維持されることであ
り、このようにして以下に記述される如くより大
きい温度低下能力を有する冷温空気システムが得
られることである。
ジンケース温度が定常状態に維持されることであ
り、このようにして以下に記述される如くより大
きい温度低下能力を有する冷温空気システムが得
られることである。
部分負荷運転がなされる時には、外部の制御装
置が高温空気弁４６を開弁し、且低温空気弁２８
を開弁する。低温空気がエンジンケースに当り、
それによつてタービンケースが収縮し、チツプシ
ールクリアランスが狭くなる。かかる断熱材を適
用されたタービンケースは上記の如き動作を行う
上で不可欠な部分である。何故ならば、かかる断
熱材は概ね540℃のタービンケース内部を流れる
冷却空気の影響を除去し、これによりエンジンケ
ースは該ケースの外表面上に噴射される冷却用空
気の影響を受け易くなるからである。この新奇な
特徴がなければ、ケース内を流れる空気がケース
温度を完全に支配するであろうから、タービンケ
ースは温度降下の可能な部分としてのみ捕えられ
るであろう。
置が高温空気弁４６を開弁し、且低温空気弁２８
を開弁する。低温空気がエンジンケースに当り、
それによつてタービンケースが収縮し、チツプシ
ールクリアランスが狭くなる。かかる断熱材を適
用されたタービンケースは上記の如き動作を行う
上で不可欠な部分である。何故ならば、かかる断
熱材は概ね540℃のタービンケース内部を流れる
冷却空気の影響を除去し、これによりエンジンケ
ースは該ケースの外表面上に噴射される冷却用空
気の影響を受け易くなるからである。この新奇な
特徴がなければ、ケース内を流れる空気がケース
温度を完全に支配するであろうから、タービンケ
ースは温度降下の可能な部分としてのみ捕えられ
るであろう。
分析的研究によれば本システムはケースに空気
を噴射すること以外の如何なる処遇を施さないシ
ステムに比較してタービンのチツプシールクリア
ランスの減少が二倍となり得ることが解つてい
る。
を噴射すること以外の如何なる処遇を施さないシ
ステムに比較してタービンのチツプシールクリア
ランスの減少が二倍となり得ることが解つてい
る。
以上に於ては本発明を特定の実施例について詳
細に説明したが、本発明はかかる実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内にて於て種々
の修正並びに省略が可能であることは当業者にと
つて明らかであろう。
細に説明したが、本発明はかかる実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の範囲内にて於て種々
の修正並びに省略が可能であることは当業者にと
つて明らかであろう。
第１図は航空機用タービン型発動機の部分図で
あつて、本発明立面図で解図的に示している。第
２図は第１図の線２−２方向に沿つて見た断面図
の部分図であつて、本発明の細部を例解しエンジ
ンケースの内側部を示している。 １０……ガスタービンエンジン、１２……フア
ン部分、１４……圧縮機部分、１６……燃焼部
分、１８……タービン部分、２０……排気部分、
２２……吸入口、４……導管、２６……噴射管、
２８……低温空気弁、３２……断熱材、３４……
シース、３６……ケーシング、４４……フラン
ジ、４６……高温空気弁、４７……導管。
あつて、本発明立面図で解図的に示している。第
２図は第１図の線２−２方向に沿つて見た断面図
の部分図であつて、本発明の細部を例解しエンジ
ンケースの内側部を示している。 １０……ガスタービンエンジン、１２……フア
ン部分、１４……圧縮機部分、１６……燃焼部
分、１８……タービン部分、２０……排気部分、
２２……吸入口、４……導管、２６……噴射管、
２８……低温空気弁、３２……断熱材、３４……
シース、３６……ケーシング、４４……フラン
ジ、４６……高温空気弁、４７……導管。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ フアン部分と、圧縮機部分と、燃焼部分と、
回転羽根とタービンケースと該タービンケースの
内部を冷却する手段とを有するタービン部分と、
を有する航空機用フアンジエツトエンジンに用い
られるアクテイブ・クリアランス制御装置であつ
て、 前記タービン部分の回転羽根に近接する前記タ
ービンケースの外側を囲繞する複数の噴射管と、
前記フアン部分から導入される冷却空気源と、前
記噴射管と前記冷却空気源とを接続する導管手段
と、前記導管手段中に置かれる第一の弁手段と、
高負荷運転状態に於て前記第一の弁手段を閉弁し
部分負荷運転状態に於て前記第一の弁手段を開弁
し部分負荷運転状態に於て前記フアン部分から前
記噴射管へ冷却空気を供給する制御手段とを含
み、 断熱層手段が前記回転羽根と前記噴射管との間
に置かれる前記タービンケースの内周上を覆い前
記タービンケースを該タービンケースの近傍に導
入されるタービンの内部を冷却する空気から断熱
し、前記導管手段が前記圧縮機部分から得られる
加熱空気源と前記噴射管とを接続し、前記導管手
段中に第二の弁手段が設けられ、前記制御手段が
部分負荷運転状態に於いて前記第二の弁手段を閉
弁し高負荷運転状態に於いて該第二の弁手段を開
弁し高負荷運転時に於いて前記圧縮機部分から得
られる加熱空気を前記噴射管へ供給することを特
徴とするアクテイブ・クリアランス制御装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US404085 | 1982-08-02 | ||
| US06/404,085 US4525998A (en) | 1982-08-02 | 1982-08-02 | Clearance control for gas turbine engine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5925002A JPS5925002A (ja) | 1984-02-08 |
| JPH0425410B2 true JPH0425410B2 (ja) | 1992-04-30 |
Family
ID=23598096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58120142A Granted JPS5925002A (ja) | 1982-08-02 | 1983-06-30 | クリアランス制御装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4525998A (ja) |
| EP (1) | EP0102308B1 (ja) |
| JP (1) | JPS5925002A (ja) |
| DE (2) | DE3371549D1 (ja) |
Families Citing this family (50)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62111104A (ja) * | 1985-11-08 | 1987-05-22 | Hitachi Ltd | ガスタ−ビン間隙調整システム |
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| US5238365A (en) * | 1991-07-09 | 1993-08-24 | General Electric Company | Assembly for thermal shielding of low pressure turbine |
| US5174714A (en) * | 1991-07-09 | 1992-12-29 | General Electric Company | Heat shield mechanism for turbine engines |
| US5195868A (en) * | 1991-07-09 | 1993-03-23 | General Electric Company | Heat shield for a compressor/stator structure |
| US5165848A (en) * | 1991-07-09 | 1992-11-24 | General Electric Company | Vane liner with axially positioned heat shields |
| US5176495A (en) * | 1991-07-09 | 1993-01-05 | General Electric Company | Thermal shielding apparatus or radiositor for a gas turbine engine |
| US5314304A (en) * | 1991-08-15 | 1994-05-24 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Abradeable labyrinth stator seal |
| US5261228A (en) * | 1992-06-25 | 1993-11-16 | General Electric Company | Apparatus for bleeding air |
| US5399066A (en) * | 1993-09-30 | 1995-03-21 | General Electric Company | Integral clearance control impingement manifold and environmental shield |
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| RU2386816C1 (ru) * | 2008-08-15 | 2010-04-20 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Высокотемпературная газовая турбина |
| RU2406845C1 (ru) * | 2009-03-31 | 2010-12-20 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" | Устройство для охлаждения газотурбинной установки |
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| GB201020418D0 (en) | 2010-12-02 | 2011-01-19 | Rolls Royce Plc | Fluid impingement arrangement |
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