JPH06317184A - チップクリアランス制御装置 - Google Patents

チップクリアランス制御装置

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JPH06317184A
JPH06317184A JP5108335A JP10833593A JPH06317184A JP H06317184 A JPH06317184 A JP H06317184A JP 5108335 A JP5108335 A JP 5108335A JP 10833593 A JP10833593 A JP 10833593A JP H06317184 A JPH06317184 A JP H06317184A
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JP
Japan
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casing
thermal deformation
flow rate
rate adjusting
cooling pipe
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Pending
Application number
JP5108335A
Other languages
English (en)
Inventor
Takashi Maie
孝 真家
Hidemichi Yamawaki
栄道 山脇
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IHI Corp
Original Assignee
Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 ケーシング3に取り付けた温度検出器4a
と、一端が圧縮機部6に接続され且つ他端が大気圧開放
され、また中間部が温度検出器4aの近傍に位置するよ
うにケーシング3に取り付けられた冷却管5aと、該冷
却管5aに設けた流量調整弁7aと、ケーシング3の内
側部に対する動翼2の先端部のチップクリアランスCと
ケーシング3の温度検出器4aが取り付けられている部
分の温度との関係を熱変形データ信号9としてメモリす
る熱変形データ記憶器8と、温度検出器4aより出力さ
れる温度検出信号11aと熱変形データ信号9とに基づ
き流量調整弁7aに対して流量調整信号12を出力する
熱変形制御器10とを備えている。 【効果】 冷却管5aに圧縮機部6から空気を流通させ
て、ケーシング3を局所的に冷却するので、チップクリ
アランスCを常時最適に状態に保つことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はチップクリアランス制御
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】航空用ガスタービンエンジンのタービン
部分の性能向上を図ろうとする場合、図5に示すよう
に、ディスク1の外側部に設けられている動翼2の先端
とケーシング3の内側部とのクリアランス(ブレードチ
ップクリアランス、以下単にチップクリアランスと呼称
する)Cを可能な限り小さくして、燃焼ガスの漏れ損失
を低減させる必要がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、航空用ター
ビンエンジンのチップクリアランスCは、飛行中の大部
分の間、地上静止時に比べて増大する傾向を呈する。
【0004】また、ケーシング3の内部における燃焼ガ
スの温度分布が均一にはならないのでケーシング3の熱
変形が周方向に不均等な状態となる。
【0005】この熱変形が周方向に不均等な状態が悪化
すると、各動翼2の先端部がケーシング3のある部分に
接触して動翼2の先端部が損傷するラビングが発生する
ことがある。
【0006】本発明は上述した実情に鑑みてなしたもの
で、航空用ガスタービンエンジンの運転時におけるケー
シングの変形を抑制することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のチップクリアランス制御装置においては、
ガスタービンエンジンのケーシングに取り付けた温度検
出器と、一端がガスタービンエンジンの圧縮機部に接続
され且つ他端が大気圧開放されるとともに中間部が前記
の温度検出器の近傍に位置するようにケーシングに取り
付けられた冷却管と、該冷却管に設けた流量調整弁と、
前記のケーシングの内側部に対する動翼先端部のクリア
ランスとケーシングの温度検出器が取り付けられている
部分の温度との関係を熱変形データ信号としてメモリす
る熱変形データ記憶器と、前記の温度検出器より出力さ
れる温度検出信号と熱変形データ記憶器にメモリされて
いる熱変形データ信号とに基づき流量調整弁に対して流
量調整信号を出力する熱変形制御器とを備えている。
【0008】また、同様に本発明のチップクリアランス
制御装置においては、ガスタービンエンジンのケーシン
グに取り付けられ該ケーシングの内側部に対する動翼先
端部のクリアランスを計測する非接触式位置検出器と、
一端がガスタービンエンジンの圧縮機部に接続され且つ
他端が大気圧開放されるとともに中間部が前記の温度検
出器の近傍に位置するようにケーシングに取り付けられ
た冷却管と、該冷却管に設けた流量調整弁と、前記の非
接触式位置検出器より出力される位置検出信号に基づき
流量調整弁に対して流量調整信号を出力する熱変形制御
器とを備えている。
【0009】
【作用】本発明の請求項1に記載したチップクリアラン
ス制御装置では、温度検出器から出力される温度検出信
号と熱変形データ記憶器にメモリされた熱変形データ信
号とに基づき、熱変形制御装置が流量調整弁に対し流量
調整信号を出力し、冷却管に圧縮機部から空気を流通さ
せることにより、ケーシングの熱変形が生じた部分を局
所的に冷却させるので、該ケーシングの熱変形が抑制さ
れガスタービンエンジンのチップクリアランスを常時最
適な状態に保つことができる。
【0010】本発明の請求項2に記載したチップクリア
ランス制御装置では、非接触式位置検出器から出力され
る位置検出信号に基づき、熱変形制御装置が流量調整弁
に対し流量調整信号を出力し、冷却管に圧縮機部から空
気を流通させることにより、ケーシングの熱変形が生じ
た部分を局所的に冷却させるので、該ケーシングの熱変
形が抑制されガスタービンエンジンのチップクリアラン
スを常時最適な状態に保つことができる。
【0011】
【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明
する。
【0012】図1並びに図2は本発明のチップクリアラ
ンス制御装置の第1の実施例を適用したガスタービンエ
ンジンの一例を示すもので、図5と同一の符号を付した
部分は同一物を表わしている。
【0013】4a〜4hは温度検出器であり、該温度検
出器4a〜4hは、ケーシング3を介して動翼2と対峙
し且つケーシング3の端部から見て周方向に略等間隔に
位置するようにケーシング3の外側部に取り付けられて
いる。
【0014】5a〜5hは冷却管であり、該冷却管5a
〜5hは、ケーシング3の端部側から見て中間部が各温
度検出器4a〜4hに隣接するようにケーシング3の外
側部に取り付けられている。
【0015】各冷却管5a〜5hの上流側端部は、ガス
タービンエンジンの圧縮機部6の抽気ポートに接続さ
れ、また、各冷却管5a〜5hの下流側端部は、ガスタ
ービンエンジンのノズル(図示せず)に接続されること
により大気圧開放されている。
【0016】7a〜7hは流量調整弁であり、該流量調
整弁7a〜7hは、各冷却管5a〜5hの上流側端部近
傍に設けられている。
【0017】8は熱変形データ記憶器であり、該熱変形
データ記憶器8には、予めシミュレーション等により把
握したケーシング3の内側部に対する動翼2のチップク
リアランスCとケーシング3の温度との関係が、各温度
検出器4a〜4hが取り付けられている部分ごとに熱変
形データ信号9としてメモリされている。
【0018】10は熱変形制御器であり、該熱変形制御
器10は、各温度検出器4a〜4hより出力される温度
検出信号11a〜11hと熱変形データ記憶器8にメモ
リされている熱変形データ信号9とに基づき、前記の流
量調整弁7a〜7hのうちの所要のものに対して流量調
整信号12を出力するようになっている。
【0019】以下、本実施例の作動を説明する。
【0020】ガスタービンエンジンが稼働することによ
りケーシング3の温度が上昇すると、該ケーシング3の
各部の温度上昇に対応して各温度検出器4a〜4hから
出力される温度検出信号11a〜11hが変化する。
【0021】たとえば、ケーシング3の温度検出器4a
が設けられている部分の温度が他の部分に比べて上昇す
ると、熱変形制御器10は、温度検出器4aからの温度
検出信号11aと熱変形データ記憶器8にメモリされて
いる熱変形データ信号9とに基づき、流量調整弁7aに
対して該流量調整弁7aを開くような流量調整信号12
を出力する。
【0022】流量調整信号12が出力されると、該流量
調整信号12に基づいて流量調整弁7aが開き、ガスタ
ービンエンジンの圧縮機部6の抽気ポートから冷却管5
aに対して空気が流入し、該空気が冷却管5aの内部を
流通することによって、ケーシング3の温度検出器4a
が設けられている部分が局所的に冷却される。
【0023】よって、ケーシング3の熱変形が抑制さ
れ、ケーシング3の内側部に対する動翼2のチップクリ
アランスCが増大することなく所定値に保持される。
【0024】一方、ケーシング3の温度検出器4aが設
けられている部分が冷却されると、温度検出器4aから
出力される温度検出信号11aが変化し、熱変形制御器
10は、温度検出器4aからの温度検出信号11aと熱
変形データ記憶器8にメモリされている熱変形データ信
号9とに基づき、流量調整弁7aに対して該流量調整弁
7aを閉じるような流量調整信号12を出力する。
【0025】流量調整信号12が出力されると、該流量
調整信号12に基づいて流量調整弁7aが閉じ、ガスタ
ービンエンジンの圧縮機部6の抽気ポートから冷却管5
aに対して空気が流入しなくなり、ケーシング3の温度
検出器4aが設けられている部分に対する冷却が終了す
る。
【0026】このように、本実施例においては、ケーシ
ング3の温度を検出し、ケーシング3の熱変形が生じた
部分を局所的に冷却して該ケーシング3の熱変形を抑制
するので、動翼2のチップクリアランスを常時最適な状
態に保つことができる。
【0027】図3並びに図4は本発明のチップクリアラ
ンス制御装置の第2の実施例を適用したガスタービンエ
ンジンの一例を示すもので、図1並びに図2と同一の符
号を付した部分は同一物を表わしている。
【0028】13a〜13hは光学方式あるいは渦電流
方式の非接触式位置検出器であり、該非接触式位置検出
器13a〜13hは、動翼2と対峙し且つケーシング3
の端部から見て周方向に略等間隔に位置するようにケー
シング3に取り付けられている。
【0029】また、ケーシング3には、冷却管5a〜5
hがケーシング3の端部側から見て中間部が各非接触式
位置検出器13a〜13hに隣接するように取り付けら
れている。
【0030】14は熱変形制御器であり、該熱変形制御
器14は、各非接触式位置検出器13a〜13hより出
力される位置検出信号15a〜15hに基づき、前記の
冷却管5a〜5hに設けた流量調整弁7a〜7hのうち
の所要のものに対して流量調整信号12を出力するよう
になっている。
【0031】以下、本実施例の作動を説明する。
【0032】ガスタービンエンジンが稼働することによ
りケーシング3の温度上昇に起因してケーシング3が変
形すると、該ケーシング3の変形部位に位置する非接触
式位置検出器13a〜13hから出力される位置検出信
号15a〜15hが変化する。
【0033】たとえば、ケーシング3の非接触式位置検
出器13aが設けられている部分が変形してチップクリ
アランスCが他の部分に比べて増大すると、熱変形制御
器14は、非接触式位置検出器13aからの位置検出信
号15aに基づき、流量調整弁7aに対して該流量調整
弁7aを開くような流量調整信号12を出力する。
【0034】流量調整信号12が出力されると、該流量
調整信号12に基づいて流量調整弁7aが開き、ガスタ
ービンエンジンの圧縮機部6の抽気ポートから冷却管5
aに対して空気が流入し、該空気が冷却管5aの内部を
流通することによって、ケーシング3の非接触式位置検
出器13aが設けられている部分が局所的に冷却され
る。
【0035】よって、ケーシング3の熱変形が抑制さ
れ、ケーシング3の内側部に対する動翼2のチップクリ
アランスCが増大することなく所定値に保持される。
【0036】一方、ケーシング3の非接触式位置検出器
13aが設けられている部分が冷却されると、非接触式
位置検出器13aから出力される位置検出信号15aが
変化し、熱変形制御器14は、非接触式位置検出器13
aからの位置検出信号15aに基づき、流量調整弁7a
に対して該流量調整弁7aを閉じるような流量調整信号
12を出力する。
【0037】流量調整信号12が出力されると、該流量
調整信号12に基づいて流量調整弁7aが閉じ、ガスタ
ービンエンジンの圧縮機部6の抽気ポートから冷却管5
aに対して空気が流入しなくなり、ケーシング3の非接
触式位置検出器13aが設けられている部分に対する冷
却が終了する。
【0038】このように、本実施例においては、動翼2
のチップクリアランスを検出し、ケーシング3の熱変形
が生じた部分を局所的に冷却して該ケーシング3の熱変
形を抑制するので、動翼2のチップクリアランスを常時
最適な状態に保つことができる。
【0039】なお、本発明のチップクリアランス制御装
置は、上述した実施例のみに限定されるものではなく、
温度検出器あるいは非接触式位置検出器の数を適宜変更
すること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内に
おいて種々変更を加え得ることは勿論である。
【0040】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のチップクリ
アランス制御装置によれば、下記のような種々の優れた
効果を奏し得る。
【0041】(1)本発明の請求項1に記載したチップ
クリアランス制御装置では、温度検出器から出力される
温度検出信号と熱変形データ記憶器にメモリされた熱変
形データ信号とに基づき、熱変形制御装置が流量調整弁
に対し流量調整信号を出力し、冷却管に圧縮機部から空
気を流通させることにより、ケーシングの熱変形が生じ
た部分を局所的に冷却するので、該ケーシングの熱変形
を抑制してガスタービンエンジンのチップクリアランス
を常時最適な状態に保つことができる。
【0042】(2)本発明の請求項2に記載したチップ
クリアランス制御装置では、非接触式位置検出器から出
力される位置検出信号に基づき、熱変形制御装置が流量
調整弁に対し流量調整信号を出力し、冷却管に圧縮機部
から空気を流通させることにより、ケーシングの熱変形
が生じた部分を局所的に冷却するので、該ケーシングの
熱変形を抑制してガスタービンエンジンのチップクリア
ランスを常時最適な状態に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のチップクリアランス制御装置の第1の
実施例を適用したガスタービンエンジンの一例を示す概
念図である。
【図2】本発明のチップクリアランス制御装置の第1の
実施例を適用したガスタービンエンジンの一例を示す概
念図である。
【図3】本発明のチップクリアランス制御装置の第2の
実施例を適用したガスタービンエンジンの一例を示す概
念図である。
【図4】本発明のチップクリアランス制御装置の第2の
実施例を適用したガスタービンエンジンの一例を示す概
念図である。
【図5】従来のガスタービンエンジンの動翼とケーシン
グとの関係を示す概念図である。
【符号の説明】
2 動翼 3 ケーシング 4a〜4h 温度検出器 5a〜5h 冷却管 6 圧縮機部 7a〜7h 流量調整弁 8 熱変形データ記憶器 9 熱変形データ信号 10,14 熱変形制御器 11a〜11h 温度検出信号 12 流量調整信号 13a〜13h 非接触式位置検出器 15a〜15h 位置検出信号 C チップクリアランス(クリアランス)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02C 9/00 A 7910−3G

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガスタービンエンジンのケーシングに取
    り付けた温度検出器と、一端がガスタービンエンジンの
    圧縮機部に接続され且つ他端が大気圧開放されるととも
    に中間部が前記の温度検出器の近傍に位置するようにケ
    ーシングに取り付けられた冷却管と、該冷却管に設けた
    流量調整弁と、前記のケーシングの内側部に対する動翼
    先端部のクリアランスとケーシングの温度検出器が取り
    付けられている部分の温度との関係を熱変形データ信号
    としてメモリする熱変形データ記憶器と、前記の温度検
    出器より出力される温度検出信号と熱変形データ記憶器
    にメモリされている熱変形データ信号とに基づき流量調
    整弁に対して流量調整信号を出力する熱変形制御器とを
    備えてなることを特徴とするチップクリアランス制御装
    置。
  2. 【請求項2】 ガスタービンエンジンのケーシングに取
    り付けられ該ケーシングの内側部に対する動翼先端部の
    クリアランスを計測する非接触式位置検出器と、一端が
    ガスタービンエンジンの圧縮機部に接続され且つ他端が
    大気圧開放されるとともに中間部が前記の温度検出器の
    近傍に位置するようにケーシングに取り付けられた冷却
    管と、該冷却管に設けた流量調整弁と、前記の非接触式
    位置検出器より出力される位置検出信号に基づき流量調
    整弁に対して流量調整信号を出力する熱変形制御器とを
    備えてなることを特徴とするチップクリアランス制御装
    置。
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