JPH10266896A - ジェットエンジンのコンプレッサケーシング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軽量化などの必要に応じてジェットエンジン
のコンプレッサケーシングを前後に分割し且つ前後各部
を互いに熱膨張量が異なる材料によって形成する場合
に、コンプレッサの回転部材と固定部材の干渉を生じさ
せずに、コンプレッサケーシングの組み付けができるよ
うにする。 【解決手段】 前部ケーシング２９のフランジ部３５に
前部周溝３７を形成し、後部ケーシング３０の前端内側
部に後部周溝３８を形成し、前部周溝３７に内接するフ
ランジ部３９と後部周溝３８の後端部に内接する凸部４
０を備えたアダプタリング４１を、両ケーシング２９，
３０よりも熱膨張量が大きい材料によって形成し、アダ
プタリング４１と両ケーシング２９，３０とをボルト４
２によって締結する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ジェットエンジン
のコンプレッサケーシングに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２は航空機に用いられているジェット
エンジン（ターボファンエンジン）の一例を示すもの
で、１は略円筒状の入口ディフューザ、２は入口ディフ
ューザ１の後端に接続された略円筒状のエンジン外筒で
ある。

【０００３】３は入口ディフューザ内に回転自在に配置
されたファンディスク、４はファンディスク３の外側部
に複数列にわたって取り付けられたファン動翼、５は前
記の入口ディフューザ１の内側部に各ファン動翼４の後
方に位置するように取り付けられたファン静翼であり、
入口ディフューザ１の内側部とファンディスク３とファ
ン動翼４とファン静翼５とによって低圧圧縮部６が構成
されている。

【０００４】７は前記のエンジン外筒２内のファンディ
スク３出側に回転自在に配置された圧縮機ディスク、８
は圧縮機ディスク７を周方向に取り囲むように前記のエ
ンジン外筒２内に設けられた略円筒状のコンプレッサケ
ーシング本体、９は前記の圧縮機ディスク７の外側部に
複数列にわたって取り付けられた圧縮機動翼、１０は前
記のコンプレッサケーシング本体８の内側部に各圧縮機
動翼９の後方に位置するように取り付けられた圧縮機静
翼であり、コンプレッサケーシング本体８の内側部と圧
縮機動翼９と圧縮機静翼１０とによって高圧圧縮部１１
が構成されている。

【０００５】１２は前記のエンジン外筒２内の高圧圧縮
部１１出側に設けられた略環状の燃焼室である。

【０００６】１３は前記のエンジン外筒２内の燃焼室１
２出側に回転自在に配置された圧縮機駆動タービンディ
スク、１４は圧縮機駆動タービンディスク１３の出側に
回転自在に配置されたファン駆動タービンディスク、１
５は圧縮機駆動タービンディスク１３とファン駆動ター
ビンディスク１４とを周方向に取り囲むように前記のエ
ンジン外筒２内の略中央部に設けられた略円筒状のター
ビンケーシング本体である。

【０００７】なお、圧縮機駆動タービンディスク１３
は、前記の圧縮機ディスク７と一体的に回転可能に機械
的に連結され、また、ファン駆動タービンディスク１４
は、前記のファンディスク３と一体的に回転可能に機械
的に連結されている。

【０００８】１６は前記の圧縮機駆動タービンディスク
１３の外側部に取り付けられた圧縮機駆動タービン動
翼、１７は前記のタービンケーシング本体１５の内側部
に各圧縮機駆動タービン動翼１６の前方に位置するよう
に取り付けられた圧縮機駆動タービン静翼であり、前記
のタービンケーシング本体１５の内側部と圧縮機駆動タ
ービンディスク１３と圧縮機駆動タービン動翼１６と圧
縮機駆動タービン静翼１７とによって高圧タービン部１
８が構成されている。

【０００９】１９は前記のファン駆動タービンディスク
１４の外側部に取り付けられたファン駆動タービン、２
０は前記のタービンケーシング本体１５の内側部に各フ
ァン駆動タービン動翼１９の前方に位置するように取り
付けられたファン駆動タービン静翼であり、前記のター
ビンケーシング本体１５の内側部とファン駆動タービン
ディスク１４とファン駆動タービン動翼１９とファン駆
動タービン静翼２０とによって低圧タービン部２１が構
成されている。

【００１０】２２は前記のコンプレッサケーシング本体
８、燃焼室１２、タービンケーシング本体１５の各外側
面とエンジン外筒２の内側面とにより形成されるバイパ
ス流路である。

【００１１】２３は前記のファンディスク３の前端部に
取り付けられたインレットコーン、２４は前記のファン
駆動タービンディスク１４の後端部に取り付けられたテ
ールコーン、２５は基端部が前記のタービンケーシング
本体１５の内側部に固着され且つ先端部がテールコーン
２４の外側部に固着されたストラットである。

【００１２】そして、前記のコンプレッサケーシング本
体８は、図３に示すような二つの半割りケーシング２６
を圧縮機ディスク７の外方からかぶせ、互いに合わせ面
に形成されたフランジ２７をボルト２８で締結すること
により組み付けられている。

【００１３】上述した構成を有するアフタバーナ付ター
ボファンエンジンを起爆させる場合、先ず、図示しない
起動用タービン（スタータ）を用いて圧縮機ディスク７
及びこれと機械的に直結された圧縮機駆動タービンディ
スク１３を回転駆動する。

【００１４】圧縮機駆動タービンディスク１３が回転す
ると、圧縮機ディスク７により圧縮された空気が燃焼室
１２へ流入する。

【００１５】圧縮機駆動タービンディスク１３などの回
転数が所定の回転数に達したならば、前記の起動用ター
ビンを停止するとともに、高圧圧縮部１１から燃焼室１
２へ流入する空気中に燃料を噴霧して該燃料を燃焼させ
る。

【００１６】燃料が燃焼すると、発生した燃焼ガスが燃
焼室１２から後方へ向かって噴出され、その噴出エネル
ギーによって高圧タービン部１８と低圧タービン部２１
とが駆動される。

【００１７】前述のようにして、高圧タービン部１８と
低圧タービン部２１とが駆動されると、低圧タービン部
２１に連結された低圧圧縮部６によりエンジン外部の空
気が入口ディフューザ１へ吸引されるとともに圧縮さ
れ、圧縮された空気の一部がバイパス流路２２側へ流入
し、また、大半の空気が高圧タービン部１８に連結され
た高圧圧縮部１１へ送給され、高圧圧縮部１１へ送給さ
れた空気は、さらに、圧縮されたのち、燃焼室１２へ流
入するようになる。

【００１８】而して、燃焼室１２の内部へ継続して燃料
を噴霧することにより、前記の燃焼ガスが連続的に発生
し、低圧タービン部２１を駆動した高温の燃焼ガスとバ
イパス流路２２を経た空気とがエンジン外部へ噴出され
て推力を発生する。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】上述のジェットエンジ
ンのコンプレッサケーシング本体８は、前段と後段との
間に大きな温度差があるにもかかわらず、後段側の厳し
い温度条件に合わせて、例えば、ニッケル系耐熱合金な
どの材料で全体を形成している。

【００２０】しかしながら、ニッケル系耐熱合金は耐熱
性に優れているものの、比重が重いので、コンプレッサ
ケーシング本体８の重量が嵩むという問題があった。

【００２１】そのため、図４に示すように、前記のコン
プレッサケーシング本体８を、比較的に温度が低い前部
ケーシング２９と、温度条件の厳しい後部ケーシング３
０とに分割し、前部ケーシング２９に、耐熱性は劣るが
軽いチタニユム系合金などの材料を使用し、後部ケーシ
ング３０に、重いが耐熱性に優れたニッケル系耐熱合金
などの材料を使用することにより、全体としての軽量化
を図ることなどが検討されている。

【００２２】ところが、前部ケーシング２９に用いられ
るチタニウム系合金は、後部ケーシング３０に用いられ
るニッケル系耐熱合金よりも熱膨張量が少ないので、両
者を単に突き合わせただけでは、熱膨張時に、両者の接
続部３１（フランジによる突き合わせ部分）に半径方向
３４の段差や、段差による隙間が生じることがあり、こ
れを防止するためには、たとえば、図４に示すように、
熱膨張の少ない前部ケーシング２９にいんろう継手の受
け側の凹部３２を形成し、熱膨張量の多い後部ケーシン
グ３０にいんろう継手の詰込み側の凸部３３を形成し、
該凸部３３の径方向外方への熱膨張によって、凸部３３
と凹部３２に段差や間隙が生じないようにする必要があ
る。

【００２３】一方、コンプレッサケーシング本体８は、
構造上、前部ケーシング２９を先に組み付け、後部ケー
シング３０は後から組み付ける必要があり、また、圧縮
機動翼９と圧縮機静翼１０との干渉が生じる関係で、組
み付け時に後部ケーシング３０を軸線方向へずらすこと
ができないため、実際には、後部ケーシング３０に凸部
３３があると、コンプレッサケーシング本体８の組み付
けができない。

【００２４】本発明は上述した実情に鑑みてなしたもの
で、ジェットエンジンのコンプレッサケーシングを軽量
化などの必要に応じて前後に分割し且つ前後各部を異な
る材料によって形成する場合に、コンプレッサの回転部
材と固定部材の干渉を生じさせずにコンプレッサケーシ
ングの組み付けができるようにすることを目的とするも
のである。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のジェットエンジンのコンプレッサケーシン
グでは、前部ケーシングと後部ケーシングとを異種材料
で構成し且つ前部ケーシングの後端に設けたフランジ部
と後部ケーシングの前端に設けたフランジ部とを相互に
締結する構造のジェットエンジンのコンプレッサケーシ
ングにおいて、前部ケーシングのフランジ部に前部いん
ろう継手受け側凹部を形成し、後部ケーシングの前端内
側部に後部いんろう継手受け側凹部を形成し、前部いん
ろう継手受け側凹部に内接する前部いんろう継手詰込み
側凸部及び後部いんろう継手受け側凹部の後端部に内接
する後部いんろう継手詰込み側凸部を備えたアダプタリ
ングを、前記の両ケーシングよりも熱膨張量が大きい材
料によって形成し、アダプタリングを両ケーシングの間
に介在させたうえ、アダプタリングと両ケーシングの各
フランジとを締結している。

【００２６】本発明のジェットエンジンのコンプレッサ
ケーシングにおいては、前部ケーシングの前部いんろう
継手受け側凹部にアダプタリングの前部いんろう継手詰
込み側凸部を嵌入し、アダプタリングの後部いんろう継
手詰込み側凸部に後部ケーシングの後部いんろう継手受
け側凹部を外嵌させ、コンプレッサの回転部材と固定部
材の干渉を生じさせずにコンプレッサケーシングを組み
付ける。

【００２７】また、ジェットエンジンの稼動時におい
て、アダプタリングの前部いんろう継手詰込み側凸部
が、前部ケーシングの前部いんろう継手受け側凹部を径
方向外方へ向って押圧し、アダプタリングの後部いんろ
う継手詰込み側凸部が、後部ケーシングの後部いんろう
継手受け側凹部を径方向外方へ向って押圧して、両ケー
シング間に径方向の段差や間隙が生じるのを防止する。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施する形態の一
例を、図示例と共に説明する。

【００２９】図１は本発明のジェットエンジンのコンプ
レッサケーシングの実施の形態の一例であり、図中、図
２と同一の符号を付した部分は同一物を表している。

【００３０】図１において、７は圧縮機ディスク、８は
コンプレッサケーシング本体、９は圧縮機動翼、１０は
圧縮機静翼、２９はコンプレッサケーシング本体８を前
後に分割した場合の前部ケーシング、３０は後部ケーシ
ング、３１は前部ケーシング２９と後部ケーシング３０
との接続部、３４はジェットエンジンの半径方向を示し
ている。

【００３１】因みに、前記の前部ケーシング２９と後部
ケーシング３０とは、必要に応じてそれぞれ周方向に２
つ割り或いは３つ割りなどの複数に分割されており、圧
縮機ディスク７に対して前部ケーシング２９を先に組み
付け、その後から後部ケーシング３０を組み付けるよう
になっている。

【００３２】なお、ジェットエンジン自体の構造は図２
のものと同じである。

【００３３】図１に示すジェットエンジンのコンプレッ
サケーシングでは、前部ケーシング２９と後部ケーシン
グ３０との接続部３１を構成する前部ケーシング２９の
後端部のフランジ３５と後部ケーシング３０の前端部の
フランジ３６のうち、前部ケーシング２９のフランジ３
５の合わせ面に、所定の内径と深さとを有する環状の前
部周溝３７を前部ケーシング２９と同心的に設け、後部
ケーシング３０の前端内側部に、所定の内径と奥行とを
有する後部周溝３８を後部ケーシング３０と同心的に設
ける。

【００３４】そして、前部周溝３７に内接し且つ接続部
３１のフランジ３５，３６間に挟着されるフランジ部３
９と、該フランジ部３９の内径近傍内縁付近から後方へ
延びて後部周溝３８の後端部の内周面に対して内接する
中空状の後部いんろう継手詰込み側の凸部４０とを備え
たアダプタリング４１を、前部ケーシング２９と後部ケ
ーシング３０との接続部３１に介在させる。

【００３５】上記の後部いんろう継手詰込み側の凸部４
０のフランジ部３９寄り部分は、凸部４０の後端部分よ
りも外径が少し小さい薄肉状に形成されている。

【００３６】また、後部周溝３８の後端面と凸部４０の
後端面との間には、アダプタリング４１の凸部４０の軸
線方向への熱膨張を許容するための間隙４３が形成され
ている。

【００３７】更に、前部ケーシング２９のフランジ部３
５、アダプタリング４１のフランジ部３９、後部ケーシ
ング３０のフランジ部３６は、ボルト４２によって相互
に締結されている。

【００３８】上述したアダプタリング４１は、前部ケー
シング２９と後部ケーシング３０の両者を構成する材料
よりも熱膨張量が大きい材料によって形成されている。

【００３９】例えば、比較的温度の低い前部ケーシング
２９を、耐熱性が劣るが軽いチタニウム系合金などの材
料（熱膨張係数 ０．７×１０^-5／１℃）とし、温度条
件の厳しい後部ケーシング３０を、重いが耐熱性の優れ
たニッケル系耐熱合金などの材料（熱膨張係数 １．３
×１０^-5／１℃）とした場合には、アダプタリング４１
に、前記の両者よりも熱膨張量の大きい、例えば、ステ
ンレス系の材料（熱膨張係数 １．７×１０^-5／１℃）
を用いる。

【００４０】なお、前記のアダプタリング４１は、必要
に応じて周方向に２つ割り或いは３つ割りなどに複数分
割する。

【００４１】図１に示すジェットエンジンのコンプレッ
サケーシングでは、先ず、圧縮機ディスク７の外周に対
し、前部ケーシング２９を組み付け、次に、前部ケーシ
ング２９の前部周溝３７にアダプタリング４１のフラン
ジ部３９を嵌入し、前記のアダプタリング４１の凸部４
０に対して後部周溝３８が外嵌するように、周方向に複
数分割された後部ケーシング３０を組み付け、前部ケー
シング２９のフランジ３５と後部ケーシング３０のフラ
ンジ３６との間にアダプタリング４１のフランジ部３９
を介在させたうえ、前部ケーシング２９のフランジ部３
５、後部ケーシング３０のフランジ部３６、アダプタリ
ング４１のフランジ部３９をボルト４２により締結し
て、コンプレッサケーシング本体８を形成する。

【００４２】このように、図１に示すジェットエンジン
のコンプレッサケーシングでは、圧縮機動翼９と圧縮機
静翼１０に干渉を生じさせずに、コンプレッサケーシン
グ本体８の組み付けを行うことが可能となる。

【００４３】また、比較的温度の低い前部ケーシング２
９に、耐熱性が劣るが軽いチタニウム系合金などの材料
を使用し、温度条件の厳しい後部ケーシング３０に、重
いが耐熱性の優れたニッケル系耐熱合金などの材料を使
用しているので、コンプレッサケーシング本体８に所定
の耐熱性を具備させるとともに、コンプレッサケーシン
グ本体８の軽量化を図ることができる。

【００４４】更に、前部ケーシング２９と後部ケーシン
グ３０との間に介在しているアダプタリング４１を、両
ケーシング２９，３０を形成するチタニウム系合金、ニ
ッケル系耐熱合金よりも熱膨張量の大きいステンレス系
材料により形成しているので、ジェットエンジンの稼動
時においては、熱膨張によって、アダプタリング４１の
フランジ部３９の外縁面が前部ケーシング２９の前部周
溝３７を径方向外方へ向って押圧し且つアダプタリング
４１の凸部４０の後端外周面が後部ケーシング３０の後
部周溝３８を径方向外方へ向って押圧するので、前部ケ
ーシング２９とアダプタリング４１との間及びアダプタ
リング４１と後部ケーシング３０との間に、径方向の段
差や間隙が生じない。

【００４５】更にまた、凸部４０のフランジ部３９寄り
部分が凸部４０の後端部分よりも外径が小さい薄肉状に
形成されているので、前部ケーシング２９と後部ケーシ
ング３０の径方向外方への熱膨張量が異なっていても、
後部ケーシング３０の径方向外方への熱膨張に追従して
凸部４０の後端部外周面が後部周溝３８の内側面に密着
するようにアダプタリング４１が変形する。

【００４６】なお、本発明のジェットエンジンのコンプ
レッサケーシングは上述した実施の形態にのみ限定され
るものではなく、前部ケーシング、後部ケーシング、ア
ダプタリングを形成する材料には、チタニウム系合金、
ニッケル系耐熱合金やステンレス系以外のジェットエン
ジンに使用されているものを適用すること、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。

【００４７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のジェットエ
ンジンのコンプレッサケーシングによれば、下記のよう
な種々の優れた効果を奏し得る。

【００４８】（１）前部ケーシングのフランジ部に形成
した前部いんろう継手受け側凹部に内接する前部いんろ
う継手詰込み側凸部と、後部ケーシングのフランジ部に
形成した後部いんろう継手詰込み側凹部に内接する後部
いんろう継手詰込み側凸部とを有するアダプタリング
を、両ケーシングの間に介在させるので、部材相互の干
渉を生じされることなくコンプレッサケーシングを組み
付けることができる。

【００４９】（２）アダプタリングを両ケーシングより
も熱膨張量の大きい材料によって形成しているので、ジ
ェットエンジンの稼働時において、アダプタリングの前
部いんろう継手詰込み側凸部が、前部ケーシングの前部
いんろう継手受け側凹部を径方向外方へ向って押圧し、
アダプタリングの後部いんろう継手詰込み側凸部が、後
部ケーシングの後部いんろう継手受け側凹部を径方向外
方へ向って押圧し、これにより、両ケーシング間に径方
向の段差や間隙が生じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のジェットエンジンのコンプレッサケー
シングの実施の形態の一例を示す部分拡大断面図であ
る。

【図２】一般的なジェットエンジンの一例の概略を示す
側方断面図である。

【図３】図２に関連するコンプレッサケーシング本体の
概略正面図である。

【図４】図２に関連するコンプレッサケーシング本体を
前部ケーシングと後部ケーシングとに分割した状態を示
す部分拡大断面図である。

【符号の説明】

２９ 前部ケーシング ３０ 後部ケーシング ３５ フランジ ３６ フランジ ３７ 前部周溝（前部いんろう継手受け側凹
部） ３８ 後部周溝（後部いんろう継手受け側凹
部） ３９ フランジ部（前部いんろう継手填め込み
側凸部） ４０ 凸部（後部いんろう継手填め込み側凸
部） ４１ アダプタリング

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前部ケーシングと後部ケーシングとを異
   種材料で構成し且つ前部ケーシングの後端に設けたフラ
   ンジ部と後部ケーシングの前端に設けたフランジ部とを
   相互に締結する構造のジェットエンジンのコンプレッサ
   ケーシングにおいて、前部ケーシングのフランジ部に前
   部いんろう継手受け側凹部を形成し、後部ケーシングの
   前端内側部に後部いんろう継手受け側凹部を形成し、前
   部いんろう継手受け側凹部に内接する前部いんろう継手
   詰込み側凸部及び後部いんろう継手受け側凹部の後端部
   に内接する後部いんろう継手詰込み側凸部を備えたアダ
   プタリングを、前記の両ケーシングよりも熱膨張量が大
   きい材料によって形成し、アダプタリングを両ケーシン
   グの間に介在させたうえ、アダプタリングと両ケーシン
   グの各フランジとを締結したことを特徴とするジェット
   エンジンのコンプレッサケーシング。