JPS633123B2 - - Google Patents

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JPS633123B2
JPS633123B2 JP54166747A JP16674779A JPS633123B2 JP S633123 B2 JPS633123 B2 JP S633123B2 JP 54166747 A JP54166747 A JP 54166747A JP 16674779 A JP16674779 A JP 16674779A JP S633123 B2 JPS633123 B2 JP S633123B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
seal
engine case
segment
segments
upstream
Prior art date
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Expired
Application number
JP54166747A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5587826A (en
Inventor
Furanshisu Chatsupurin Garii
Ruisu Detora Furanshisu
Jeraado Gurifuin Jeemusu
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.)
RTX Corp
Original Assignee
United Technologies Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by United Technologies Corp filed Critical United Technologies Corp
Publication of JPS5587826A publication Critical patent/JPS5587826A/ja
Publication of JPS633123B2 publication Critical patent/JPS633123B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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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
    • 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
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Gasket Seals (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、さらに
詳細にはガスタービンエンジンに於いて一列のロ
ータブレードの周りにアウタエアシールを支持す
る構造に係る。
ガスタービンエンジンはフアンセクシヨンと、
圧縮セクシヨンと、燃焼セクシヨンと、タービン
セクシヨンとを有している。ロータがタービンセ
クシヨンを貫通して軸線方向に延在している。一
列のローダブレードがロータより半径方向外方へ
延在している。ステータがロータを囲繞してお
り、エンジンケースと該エンジンケースより支持
され且つ位置決めされたアウタエアシールとを含
んでいる。アウタエアシールはロータブレードの
列より半径方向に隔置されてローダブレードとの
間に先端部間隙を形成している。作動媒体ガスは
フアンセクシヨンに於いて加圧され、圧縮セクシ
ヨンに於いて圧縮され、燃焼セクシヨンに於いて
燃料と共に燃焼され、タービンセクシヨンに於い
て膨張される。燃焼セクシヨンよりタービンセク
シヨンへ吐出する作動媒体ガスの温度はしばしば
1400℃以上となる。
タービンセクシヨンへ流入する高温のガスはタ
ービンブレード及びエンジンケースに熱を奪われ
る。タービンブレーは高温のガスに近接した位置
にあり、ガスの温度変化に迅速に応答する。アウ
タケースは高温のガスより遠隔の位置に配置され
ており、従つてロータブレードよりも緩慢に温度
変化に応答する。アウタエアシールはエンジンケ
ースにより配置されており、そのエンジンケース
に応答する。従つてアウタエアシールとその列の
ロータブレードとの間の先端部間隙は過渡的運転
条件のもとでは変化する。ある実質的な初期間隙
がアウタエアシールとブレード先端部との間に設
けられて破壊的な相互干渉を回避するようになつ
ている。従つて平衡条件下に於ける間隙は所要の
間隙よりも大きく、作動媒体ガスの一部がブレー
ドの先端部を越えて漏洩する。かくしてブレード
先端部を越えて作動媒体ガスが漏洩することによ
りその段の効率やエンジン性能が制限される。
最近のエンジンに於いては、ロータブレードと
アウタエアシールとの間の先端部間隙はエンジン
ケースの一部を冷却することにより低減されるよ
うになつている。上流側の圧縮段により加圧され
る空気の如き冷却媒体がかかる冷却に使用され
る。米国特許第4019320号はアウタエアシールの
直径がエンジンケースの一部を冷却することによ
り低減される構造の代表的なものである。この特
許に開示されている如く、エンジンケースは重量
の大きい外部フランジと大きさの大きな内部リン
グとを有している。アウタエアシールは大きな内
部リングにより支持される。これらの連続的なリ
ングはエンジンケースより半径方向内方へ延在す
るフランジであり、かかる半径方向内方へ延在す
るフランジに支持リングが剛固にボルト締結され
ている。冷却媒体が外部フランジより熱を奪い去
ると、その外部フランジは収縮し且つ内部リング
及びアウタエアシールを強制的に直径の小さなも
のとする。その結果先端部間隙が減小しタービン
効率が増大される。
タービンの効率が向上すれば性能も向上する
が、かかる性能の向上は冷却空気を使用すること
によつて減殺される。即ちガスタービンエンジン
は冷却空気を加圧する為にエネルギ（冷却空気を
使用しない場合には推進の為に使用されるエネル
ギ）を使用するからである。従つて冷却空気の消
費量を低減すればかかる冷却空気の加圧による性
能の低下が低減される応答が迅速である支持構造
体を使用すればタービンは迅速に所要レベル或い
は所要のタービン効率に到達することができる。
又応答が迅速であれば先端部間隙も迅速に低減さ
れる。従つて応答が迅速であり且つアウタエアシ
ールを所要量変位させるのに少量の冷却空気しか
必要でない改良された支持構造が必要である。か
かる改良された支持構造体によればアウタエアシ
ールのシール効果が増大される。アウタエアシー
ルのシール効果が増大すれば機械の効率も向上す
る。燃料コストの上昇及び燃料の供給の減少など
により、かかるエネルギ的に効率的な機械を製造
する必要性が近年増々高まつてきている。従つて
料学者やエンジニアは外部より冷却されるタービ
ンセクシヨンに使用される支持構造体であつてア
ウタエアシールのシール効果を増大する支持構造
体を設計する研究を行なつている。
本発明の主要な目的は、軸流型回転機械に於い
て一列のタービンブレードを囲繞するアウタエア
シールのシール効果を向上することである。
本発明の他の目的は、エンジンケースよりアウ
タエアシールを支持すること、及びアウタケース
を選択的に膨張或いは収縮することによりアウタ
エアシールの直径を制御することである。
本発明の更に他の一つの目的は、エンジンケー
スの熱的応答に対する内部支持構造体の影響を最
小限に抑えることである。
本発明によれば、セグメントに分割されたアウ
タエアシールが周方向に延在する複数個の上流側
支持セグメントと周縁方向に延在する複数個の下
流側支持セグメントとにより冷却可能なエンジン
ケースに取付けられている。
本発明の一つの詳細な実施例によれば、夫々の
支持セグメントはエンジンケースが制限を受けず
に膨張し得るよう或る一点に於いてエンジンケー
スに取付けられている。
本発明の一つの主要な特徴は、アウタエアシー
ルをエンジンケースに接続する複数個の支持セグ
メントである。
本発明の他一つの特徴は、エンジンケースより
半径方向内方へ延在する扇形のフランジである。
夫々のセグメントの中央部を貫通するたぼ型のボ
ルトがそのセグメントを扇形のフランジに取付て
いる。又少なくとも一つの詳細な実施例に於いて
は、剪断可能な材料が支持セグメントの一部とア
ウタケースとの間に配置されている。他の一つの
実施例に於いては肩部を設けられたボルトとばね
ワツシヤとが支持セグメントの夫々の端部を扇形
のフランジに対し押圧している。
本発明の一つの主要な利点は、エンジンケース
の直径がエンジンケースの温度変化に対して敏感
であるということである。従つてアウタエアシー
ル及びシール支持セグメントの熱的応答に対する
影響は最小限に抑えられる。また限られた量の冷
却空気を使用してアウタケース及びアウタエアシ
ールの実質的な変位が可能となる。隣接する支持
セグメントとは独立して夫々の支持セグメントが
移動し得るようにすることにより、又夫々の支持
セグメントを一点に於いて扇形のフランジに取付
ることにより、充分な疲労寿命が保障される。更
に少なくとも一つの実施例に於いては、作動媒体
ガスの軸線方向の漏洩に対するシールの効果が、
支持セグメントを扇形のフランジに対し押圧する
ばねワツシヤにより増大されている。
以下に添付の図を参照しつつ、本発明をその好
ましい実施例について詳細に説明する。
添付の第１図に本発明によるターボフアンガス
タービンエンジンの一実施例が図示されている。
このエンジンの主要セクシヨンはフアンセクシヨ
ン１０と、圧縮セクシヨン１２と、燃焼セクシヨ
ン１４とタービンセクシヨン１６とを含んでい
る。エンジンケース１８が圧縮セクシヨン１２と
燃焼セクシヨン１４とタービンセクシヨン１６と
を囲繞している。タービンセクシヨン１６の領域
に於けるエンジンケースは冷却可能であり、該エ
ンジンケースの周りに周縁方向に延在する複数個
の外部レール２０を有している。冷却空気の為の
ダクト２２がフアンセクシヨン１０より後方へ延
在している。複数個のスプレーバー２４がダクト
２２に接続されており、且つエンジンケースを囲
繞している。スプレーバー２４はエンジンケース
に面して設けられた多数の冷却空気孔２６を有し
ている。
第２図はタービンセクシヨン１６の一部及び二
つのレール２０を示している。作動媒体ガスの為
の環状流路２８がタービンセクシヨン１６を貫通
して軸線方向に延在している。複数個のステータ
ーベーン３０が流路２８を横切つて半径方向内方
へ延在している。先端部３４を有する複数個のロ
ータブレード３２が流路２８を横切つて半径方向
外方へ延在している。アウタエアシール３６がロ
ータブレード３２の先端部３４を囲繞している。
またこのアウタエアシール３６をエンジンケース
に取付ける為の手段も図示されている。アウタエ
アシール３６は複数個の弧状シールセグメトより
成つており、そのうちの一つのシールセグメト３
８が図示されている。複数個の上流側支持セグメ
ント（そのうちの一つのセグメントが図にて符号
４０にて示されている）がエンジンケースをシー
ルセグメト３８との間に延在してシールセグメン
トの上流側端部を支持している。それぞれの上流
側支持セグメントは二つの端部とそれらの間に位
置する中央部とを有している。複数個の下流側セ
グメント（そのうちの一つのセグメントが図にて
符号４２にて示されている）がエンジンケースと
シールセグメト３８の間に延在してシールセグメ
トの下流側端部を支持している。それぞれの下流
側支持セグメントは二つの端部とそれらの間に位
置する中央部とを有している。
それぞれの上流側支持セグメント４０はインナ
突起４４とアウタ突起４６とを有している。アウ
タ突起４６はエンジンケースに係合している。エ
ンジンケースはそのベース部に上流側内部フラン
ジ４８と溝５０とを有している。溝５０はエンジ
ンケースの周りに周縁方向に延在しており、上流
側支持セグメント４０のアウタ突起４６を受ける
よう構成されている。上流側支持セグメント４０
のインナ突起４４はそれに対応するシールセグメ
トに係合している。そのシールセグメトはインナ
突起４４を受けるよう構成された上流側溝５２を
有している。符号５４にて示されている如き一つ
或いはそれ以上の割出しピンがインナ突起４４に
より半径方向外方へ延在している。それぞれのシ
ールセグメト３８に形成された割出し溝５６が支
持セグメント４２上のそれに対応する割出しピン
５４に係合している。それぞれの上流側支持セグ
メント４０はだぼ孔５８を有しており、それに隣
接するフランジ４８はだぼ孔６０を有している。
だぼ状のシヤンク部を有する肩部付ボルト６２が
だぼ孔５８及び６０を貫通してナツト６４に係合
している。
それぞれの下流側支持セグメント４２はインナ
突起６６をアウタ突起６８とを有している。アウ
タ突起６８はエンジンケースに係合している。エ
ンジンケースはそのベース部に下流側内部フラン
ジ７０と溝７２とを有している。溝７２はエンジ
ンケースの周りに周縁方向に延在しており、下流
側支持セグメント４２のアウタ突起６８を受ける
よう構成されている。下流側支持セグメント４２
のインナ突起６６はそれに対応するシールセグメ
ト３８に係合している。シールセグメト３８はイ
ンナ突起６６を受けるよう構成された下流側溝７
４を有している。それぞれの下流側支持セグメン
ト４２はだぼ孔７６を有しており、それに隣接す
るフランジ７０にだぼ孔７８を有している。だぼ
状のシヤンク部を有する肩部付ボルト８０がだぼ
孔７８およびベーン３０を貫通してナツト８２に
係合している。
第３図に図示されている如く、ニツケルグラフ
アイトの如き剪断可能な材料８４がそれぞれの流
側支持セグメント４０のアウタ突起４６とエンジ
ンケースの上流側内部フランジ４８との間に配置
されている。それぞれのシールセグメト３８は互
いに隣接する他のシールセグメトと当接する端部
８６を有している。これらの当接端部８６は隣接
するシールセグメトとの間にて半径方向にシール
すべく、互いにオーバラツプしている。シールセ
グメト３８は互いに離れた状態にて周縁方向に配
置されており隣接するシールセグメト間に間隙Ｘ
が郭定されている。上流側支持セグメント４０も
互いに離れた状態にて周縁方向に配置されてお
り、隣接する支持セグメント間に間隙Ｙが郭定さ
れている。これらの間隙Ｘ及びＹは互いに整合し
てはいない。上流側フランジ４８は、連続的な部
分９０の如き周縁方向に連続的である材料により
中断された複数個の扇形の窪み８８を有してい
る。フランジ４８の連続的な部分９０は常に間隙
Ｙと整合している。
それぞれの上流側支持セグメント４０は軸線方
向に延在するインナ溝９２と半径方向に延在する
アウタ溝９４とを有している。隣接する支持セグ
メント４０のインナ溝９２は軸線方向に配向され
たフエザーシールキヤビテイ９６を構成してい
る。フエザーシール９８がキヤビテイ９６内に配
置されており且つ軸線方向に配向されている。隣
接する支持セグメント４０のアウタ溝９４は半径
方向に配向されたフエザーシールキヤビテイ１０
０を構成している。フエザーシール１０２がキヤ
ビテイ１００内に配置されており且つ半径方向に
配向されている。
第４図に図示されている如く、ニツケルグラフ
アイトの如き剪断可能な材料１０４がそぞれの下
流側支持セグメント４２のアウタ突起６８とエン
ジンケースの下流側内部フランジ７０との間に配
置されている。下流側支持セグメント４２は互い
に周縁方向に隔置されており、隣接する支持セグ
メント間に間隙Ｚが郭定されている。隣接するシ
ールセグメトとの間の間隙Ｘと間隙Ｚは互いに整
合してはいない。下流側フランジ７０は、連続的
な部分１０８の如き周縁方向に連続的である材料
により遮断された複数個の扇形の窪み１０６を有
している。
それぞれの下流側支持セグメント４２は軸線方
向に延在するインナ溝１１０と半径方向に延在す
るアウタ溝１１２とを有している。隣接する支持
セグメント４２のインナ溝１１０は軸線方向に配
向されたフエザーシールキヤビテイ１１４を構成
しているフエザーシール１１６がキヤビテイ１１
４内に配置されており且つ軸線方向に配向されて
いる。隣接する支持セグメント４２のアウタ溝１
１２は半径方向に配向されたフエザーシールキヤ
ビテイ１１８を構成している。フエザーシール１
２０がキヤビテイ１１８内に配置されており且つ
半径方向に配向されている。
支持セグメントの数に対するベーンの数の比は
実施例によつて異なる。図示の実施例に於いては
それぞれの支持セグメントに三つのベーン３０が
設けられている。一つのベーン３０が隣接する下
流側支持セグメント４２の間にて間隙Ｚを横切つ
て配置されている。下流側支持セグメント４２及
及びベーン３０の内の一つが肩部付きボルト８０
により下流側フランジ７０に取付けられている。
下流側支持セグメント４２は実質的に円筒形を有
する二つの溝１２２を有している。一端に肩部が
設けられたボルト１２４がそれぞれの溝１２２を
貫通している。かかるボルトの領域に於ける支持
セグメント４２の厚さはボルト８０の領域に於け
る支持セグメントの厚さよりも小さい。又、スペ
ーサ１２６がそれぞれの溝１２２内に配置されて
いる。このスペーサ１２６はボルト８０の領域に
於ける支持セグメント４２の厚さに等しい或いは
僅かにそれよりも大きな厚さを有している。
第５図に図示されている如く、それぞれのボル
ト１２４、スペーサ１２６、ナツト１２８はベー
ン３０をフランジ７０に取付けている。スペーサ
１２６の厚さによりボルト１２４及びナツト１２
８は支持セグメントをフランジ７０に押圧し得な
いようになつている。
第６図は上流側支持セグメントに実質的に垂直
な力を付与する機械的手段を有する本発明の他の
一つの実施例を示している。上流側支持セグメン
ト４０′は二つの孔１３０を有している。フラン
ジ４８の連続的な部分９０は複数個のだぼ孔１３
２を有している。端部に肩部が設けられたボルト
１３４の如き力を付与する手段の為の保持手段が
孔１３０及び孔１３２を貫通している。
第７図に図示されている如く、端部に肩部が設
けられたボルト１３４のそれぞれは上流側支持セ
グメント４０′を貫通する第一のシヤンク部１３
６を有している。この第一のシヤンク部１３６は
長さがＡであり、直径方向の間隙がＢである。又
この第一のシヤンク部１３６はそれぞれに隣接し
て直径の小さい第二のシヤンク部１３８を有して
いる。この第二のシヤンク部１３８はだぼ状であ
り、フランジ１４８の連続的な部分に形成された
だぼ孔１３２を貫通してナツト１４０に係合して
いる。初めのうちは円錐形であるばね（一般に
Bellevilleばねと称される）１４２の如き実質的
に垂直な力を付与する手段が、それぞれの肩部付
きボルト１３４と上流側支持セグメント４０′と
の間に配置されている。
ガスタービンエンジンの運転中には、燃焼セク
シヨン１４に於いて発生された高温ガスは環状流
路２８に沿つてタービンセクシヨン１６内へ流入
する。高温ガスはタービンセクシヨンに於いてそ
の構成要素に熱を奪われるので、それぞれの構成
要素の温度は上昇しそれらの構成要素は熱的に膨
張する。この場合ロータブレード３２及びエンジ
ンケース１８の如き構成要素は異つた熱膨張率に
て膨張する。第８図はブレード３２の先端部の半
径方向位置とアウタエアシールの半径方向位置と
の関係を示すグラフである。これらの半径方向位
置はエンジン飛行サイクル内の種々のパワーセツ
テイングについて図示されている。線Ａはアウタ
エアシールの半径方向位置を表わしており、線Ｂ
はブレードの先端部の半径方向位置を表わしてい
る。
ロータブレードがアウタエアシールに最も近付
く点は海面レベル離陸（SLTO）の如き最大出力
条件時に生じ、ピンチポイント（pinch point）
と呼ばれる。本発明の構造によれば、巡航条件に
於ける間隙をピンチポイントに於ける間隙に近似
させることができる。
SLTO時にはガス流はエンジンケースに熱を奪
われ、エンジンケースの温度は上昇しそのエンジ
ンケースは熱的に膨張する。又エンジンケースの
直径も増大し、そのエンジンケースに取付けられ
た構成要素も半径方向外方へ移動する。上流側内
部フランジ４８及び下流側フランジ７０の温度は
エンジンケースやレール２０の温度よりも速く上
昇する。従つて上流側内部フランジ４８及び下流
側フランジ７０は半径方向に力を及ぼし、その力
はエンジンケース及びレールからの等価な力によ
り対抗される。エンジンの運転中には上述した如
き半径方向の力によりフランジ内に周期的な圧縮
応力が発生され又エンジンケースやレール内に周
期的な引張応力が発生される。上流側フランジ４
８はそのフランジ４８に形成された扇形の窪み８
８やフランジ７０に形成された扇形の窪み１０６
の如き間隙が存在するので、殆ど上述した如き半
径方向力を発生することはできない。かかる間隙
はフランジの周縁方向の連続性を遮断している。
これに付随してフランジのフープ強度が低下す
る。センタボルト６２は上流側支持セグメント４
０の中央部を上流側フランジに固定しており、上
流側支持セグメント４０の中央部が周縁方向に変
位するのを阻止する。上流側支持セグメント４０
の中央部が溝５０内にて半径方向に移動すること
には剪断可納な材料８４により阻止される。下流
側支持セグメント４２に挿通されたセンタボルト
８０は下流側支持セグメント４２の中央部が下流
側フランジ７０に対し周縁方向に変位するのを阻
止する。剪断可能な材料１０４は下流側支持セグ
メント４２がアウタ溝７２内にて半径方向に運動
するのを阻止する。それぞれの上流側支持セグメ
ント４０及び下流側支持セグメント４２の端部は
周縁方向に運動可能である。それぞれの下流側支
持セグメント４２に形成された溝１２２はボルト
１２４及びスペーサ１２６を受入れており、下流
側支持セグメント４２がフランジ７０に対し摺動
するのを許すようになつている。支持セグメント
の端部が周縁方向に自由に運動可能であるので、
これらのセグメントはエンジンケースの膨張に抵
抗する複数個の剛固な梁としては作用しない。
エンジンケースが半径方向外方へ移動すると、
溝５０及び溝７２も半径方向外方へ移動する。上
流側支持セグメント４０のそれぞれの端部に近接
して設けられたアウタ突起４６は溝５０内にて周
縁方向に摺動する。従つて隣接する上流側支持セ
グメント４０間の周縁方向間隙Ｘは増大する。下
流側支持セグメント４２のそれぞれの端部に近接
して設けられたインナ突起６８は溝７２内にて周
縁方向に摺動する。従つて隣接する下流側支持セ
グメント４２間の周縁方向間隙Ｚも増大する。
個々のシールセグメト３８はエンジンケースが
膨張すると半径方向外方へ移動する。上流側支持
セグメント４０のインナ突起４４はそのシールセ
グメントの上流側溝５２に対し摺動する。同様に
下流側支持セグメント４２のインナ突起６６もそ
のシールセグメントの下流側溝７２に対し摺動す
る。隣接するシールセグメト３８の当接端部８６
は互いに離れる方向に摺動し、それらの間の間隙
Ｘを増大する。複数個のシールセグメント３８よ
りなるアウタエアシールはその周縁方向長さ及び
直径を増大する。しかしロータブレードの先端部
とアウタエアシールとの間の間隙はエンジンケー
スが移動しても増大しない。SLTO中のブレード
はブレードの最大半径方向位置まで迅速に半径方
向外方へ移動している。ブレードの運動を遅らせ
るエンジンケースはそのエンジンケースがとり得
る最大半径方向位置には到達していない。ブレー
ドとアウタエアシールとの間の間隙（先端部間
隙）は最小である。従つてピンチポイント状態と
なつておりそれ以上SLTO状態にて運転してもエ
ンジンケースは膨張しない。短時間のうちにピン
チポイント状態を脱してしまう。
エンジンがそのサイクル作動に於いて低出力セ
ツテイング例えば巡航条件に移行すると、タービ
ンに流入する高温ガス温度は低下し、ロータブレ
ード上に作用する動力学的力も低下する。第８図
に図示されている如く、ロータ及びタービンブレ
ードは収縮し、先端部間隙は増大する。かかる時
点に於いては冷却空気がスプレーバー２４へ流さ
れる。空気は冷却空気孔２６を経て吐出してレー
ル２０及びエンジンケース上に衝突する。かかる
冷却空気はレール２０を冷却してそのレールを収
縮させる。かくして収縮されたレールはエンジン
ケースを内方へ絞り、そのエンジンケースの熱的
収縮を促進する。
上流側フランジ４８及び下流側フランジ７０は
エンジンケースが内方へ運動するのを妨げること
は殆どない。従つてエンジンケースの直径は益々
小さくなる。従つてエンジンケースに取付けられ
た構成要素は半径方向内方へ移動する。上流側支
持セグメント４０に挿通されたボルト６２及び下
流側支持セグメント４２に挿通されたボルトト８
０はこれらの支持セグメントが周縁方向に変位す
るのを阻止する。又溝に対し半径方向に運動する
ことはセグメントとエンジンケースとの間に配置
された剪断材料８１及び１０４により阻止され
る。夫々の支持セグメントの端部は自由に周縁方
向に運動可能である。これらの端部は夫々の溝内
にて摺動することにより周縁方向に移動する。隣
接する支持セグメント間の周縁方向の間隔はより
小さくなり、周縁方向の間隙Ｘ及び周縁方向の間
隙Ｚの幅を低減する。支持セグメントは半径方向
内方へ移動し、かくして支持セグメントが内方へ
移動すると隣接するシールセグメントの当接端部
は互いに接近する方向へ摺動する。アウタエアシ
ールはエンジンケースによりより直径の小さい状
態にもたらされ、ロータブレードの先端部とアウ
タエアシールとの間隙が減小する。
本発明はエンジンケースがアウタエアシールを
効率的且つ迅速に位置決めし得る能力を増大する
ものである。支持セグメントを使用してアウタエ
アシールを配置するエンジンケースに於いては、
エンジンケースとアウタエアシールとの間の支持
体として複数個の剛固な梁或いは連続的なリング
を使用する等価エンジンケースの場合よりも冷却
空気は少なくてすむ。エンジンケースの熱収縮や
膨張は下流側支持セグメントや上流側支持セグメ
ントを永久的に変形するものではない。エンジン
ケース壁を薄くしインナフランジに扇形の窪みを
設ければ、エンジンケース壁の内方部分がエンジ
ンケースの内方への移動に抗する能力が低減され
る。
アウタケースの膨張或いは収縮中には、フエザ
シール９８及びフエザーシール１０２が隣接する
上流側支持セグメント間に於けるガスの漏洩を阻
止する。又フエザーシール１１６及びフエザーシ
ール１２０が隣接る下流側支持セグメント間に於
けるガスの漏洩を阻止する。更にシールセグメン
トに於ける間隙Ｘが支持セグメントに於ける間隙
Ｙ及びＺとの整合より外れており、また間隙Ｙ及
びＺが互いの整合より外れていることにより更に
ガスの漏洩が阻止される。支持セグメントの上流
側面と下流側面との間に於けるガスの差圧により
支持セグメントがエンジンの後方へ付勢される。
第７図に図示された実施例は上記圧力差による付
勢力に加えて上流支持セグメントをエンジンの後
方へ向けて付勢する機械的力を与えることを示し
ている。寸法ＡはBellevilleばねの圧縮量を決定
する。Bellevilleばねの圧縮量は支持セグメント
をフランジに対し押圧する垂直方向の力を確立す
る。上流側支持セグメントとボルトとの間の直径
方向の間隙Ｂは上流側支持セグメント４０′の端
部が周縁方向に運動するのを許す。
以上に於いては本発明をその特定の実施例につ
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
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。
【図面の簡単な説明】
第１図は冷却空気ダクトを示すべくフアンケー
スの一部が破断された状態にて示すターボフアン
エンジンの解図的正面図である。第２図はエンジ
ンの一部及びアウタエアシールを示すターボフア
ンエンジンの一部の解図的長手方向部分断面図で
ある。第３図は第２図に線３―３による解図的断
面図である。第４図は下流側支持セグメントを示
すべくエンジンケースの一部及び下流側内部フラ
ンジが破断された状態にて示す第２図の線４―４
による解図的断面図である。第５図は第４図の線
５―５による解図的断面図である。第６図は他の
一つの実施例を示す第３図に対応する解図的断面
図である。第７図は第６図の線７―７による解図
的断面図である。第８図はターボフアンエンジン
の典型的な運転サイクル中に於けるアウタエアシ
ール及びロータブレード先端部の半径方向位置を
出力セツテイングの関数として示すグラフであ
る。 １０…フアンセクシヨン、１２…圧縮セクシヨ
ン、１４…燃焼セクシヨン、１６…タービンセク
シヨン、１８…エンジンケース、２０…レール、
２２…ダクト、２４…スプレーバー、２６…冷却
空気孔、２８…流路、３０…ステータベーン、３
２…ロータブレード、３４…先端部、３６…アウ
タエアシール、３８…シールセグメト、４０…上
流側支持セグメント、４２…下流側支持セグメン
ト、４４…インナ突起、４６…アウタ突起、４８
…フランジ、５０…溝、５２…上流側溝、５４…
割出しピン、５６…割出し溝、５８，６０…だぼ
孔、６２…肩部付ボルト、６４…ナツト、６６…
インナ突起、６８…アウタ突起、７０…フラン
ジ、７２，７４…溝、７６，７８…だぼ孔、８０
…肩部付ボルト、８２…ナツト、８４…剪断可能
な材料、８６…当接端部、８８…扇形の窪み、９
０…連続的な部分、９２…インナ溝、９４…アウ
タ溝、９６…フエザーシールキヤビテイ、９８…
フエザーシール、１００…フエザーシールキヤビ
テイ、１０２…フエザーシール、１０４…剪断可
能な材料、１０６…扇形の窪み、１０８…連続的
な部分、１１０…インナ溝、１１２…アウタ溝、
１１４…フエザーシールキヤビテイ、１１６…フ
エザーシール、１１８…フエザーシールキヤビテ
イ、１２０…フエザーシール、１２２…溝、１２
４…ボルト、１２６…スペーサ、１２８…ナツ
ト、１３０…孔、１３２…だぼ孔、１３４…ボル
ト、１３６…第一のシヤンク部、１３８…第二の
シヤンク部、１４０…ナツト、１４２…ばね。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 複数個の環状に配列された円弧状のシールセ
    グメトを含みロータブレードの先端部を囲繞する
    分割型のアウタエアシールと、前記アウタエアシ
    ールを内包し直径を減小すべく冷却されるよう構
    成されたエンジンケースとを有する型のガスター
    ビンエンジンに於ける前記アウタエアシールを前
    記エンジンケースより支持する構造にして、前記
    アウタエアシールと前記エンジンケースの間の環
    状空隙に沿つて配列された複数個の円弧状の上流
    側支持セグメント及び下流側支持セグメントを有
    し、前記上流側支持セグメントの各々はその両端
    部を前記環状空隙に沿つて自由に伸縮可能にした
    状態にてその中間部にて前記エンジンケースより
    支持されて前記シールセグメントの少なくとも一
    つの上流側縁部を支持し、前記下流側支持セグメ
    ントの各々はその両端部を前記環状空隙に沿つて
    自由に伸縮可能にした状態にてその中間部にて前
    記エンジンケースより支持されて前記シールセグ
    メントの少なくとも一つの下流側縁部を支持して
    いることを特徴とする構造。
JP16674779A 1978-12-20 1979-12-20 Gas turbine engine Granted JPS5587826A (en)

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JPS5587826A JPS5587826A (en) 1980-07-03
JPS633123B2 true JPS633123B2 (ja) 1988-01-22

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DE (1) DE2948979A1 (ja)
FR (1) FR2444801B1 (ja)
GB (1) GB2038956B (ja)
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