(57)【要約】      （修正有）【課題】コンプレッサのゼロ段シールアセンブリにアクセスするためにタービンエンジンのミッドコンプレッサケーシングを取り外さなければならないという問題を解決する。【解決手段】コンプレッサケーシングアセンブリ３１は前方コンプレッサケーシング２２とミッドコンプレッサケーシング１７と取り外し可能なカバー４３とシールアセンブリ３９とを含んでいる。ミッドコンプレッサケーシング１７には、シールアセンブリ３９を受容するように適合された空洞と、取り外し可能なカバー４３を受容するように適合されたカバー溝とが設けられている。取り外し可能なカバーはシールアセンブリ３９を固定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンプレッサケーシングアセンブリであって、
前方コンプレッサケーシングと、
取り外し可能なカバーと、
シールアセンブリと、
前記シールアセンブリを受容するように適合された空洞と、前記取り外し可能なカバーを受容するように適合されたカバー溝とを有するミッドコンプレッサケーシングと、を備え、
前記取り外し可能なカバーが前記シールアセンブリを固定するコンプレッサケーシングアセンブリ。
【請求項２】
前記取り外し可能なカバーが、前記ミッドコンプレッサケーシングに取り外し可能に固締される請求項１に記載のコンプレッサケーシングアセンブリ。
【請求項３】
前記空洞が、前記シールアセンブリの半径方向への移動を防止するように構成された請求項１に記載のコンプレッサケーシングアセンブリ。
【請求項４】
前記シールアセンブリが、第１の突起部と第２の突起部とを有するＴ字形部材を備えると共に、前記空洞が、前記第２の突起部を受容するように適合されたノッチを有する請求項１に記載のコンプレッサケーシングアセンブリ。
【請求項５】
取り外し可能なカバーが、第１の突起部を受容するように適合されたカバーノッチを有する請求項４に記載のコンプレッサケーシングアセンブリ。
【請求項６】
前記取り外し可能なカバーが弓形部材を備える請求項１に記載のコンプレッサケーシングアセンブリ。
【請求項７】
前記前方コンプレッサケーシングが、前記取り外し可能なカバーと接触するように配置された請求項１に記載のコンプレッサケーシングアセンブリ。
【請求項８】
タービンエンジンであって、
フェース面と内面とを有し、前記内面上に形成された空洞と、前記フェース面上に形成された溝とを有するミッドコンプレッサケーシングと、
前記空洞に挿入されるように構成された複数の弓形シールセグメントと、
前記複数の弓形シールセグメントの少なくとも１つに接触し、前記ミッドコンプレッサケーシングに取り外し可能に固定された取り外し可能なカバーと、を備えるタービンエンジン。
【請求項９】
前記複数の弓形シールセグメントの各々が、前記複数の弓形シールセグメントの各々に沿って円周の全長に延在するシール面を備える請求項８に記載のタービンエンジン。
【請求項１０】
前記シール面が、アブレイダブルシール面、ハニカムシール面、及びブラシシール面の１つを備える請求項９に記載のタービンエンジン。
【請求項１１】
前記取り外し可能なカバーが弓形部材である請求項８に記載のタービンエンジン。
【請求項１２】
前記取り外し可能なカバーの近傍に配置された前方コンプレッサケーシングを更に備える請求項８に記載のタービンエンジン。
【請求項１３】
アセンブリであって、
フェース面と内面とを有し、前記内面上に形成された空洞と、前記フェース面上に形成されたカバー溝とを有するミッドコンプレッサケーシングと、
前記空洞に挿入されるように構成された複数の弓形シールセグメントと、
前記カバー溝に挿入されるようにされ、前記複数の弓形シールセグメントの少なくとも幾つかに接触し、前記ミッドコンプレッサケーシングに取り外し可能に固定された取り外し可能なカバーと、を備えるアセンブリ。
【請求項１４】
前記取り外し可能なカバーが、前記ミッドコンプレッサケーシングに取り外し可能に固締される請求項１３に記載のアセンブリ。
【請求項１５】
前記空洞が、前記複数の弓形シールセグメントの半径方向への移動を防止するように構成された請求項１３に記載のアセンブリ。
【請求項１６】
前記取り外し可能なカバーが、前記複数の弓形シールセグメントの各々の円周の全長よりも長い周囲長を有する弓形部材である請求項１３に記載のアセンブリ。
【請求項１７】
前記複数の弓形シールセグメントが、前記複数の弓形シールセグメントの各々に沿って周囲の全長に延在するシール面を備え、前記シール面は、前記複数の弓形シールセグメントの各々が前記ミッドコンプレッサケーシングに結合された場合は、前記ミッドコンプレッサケーシングの半径方向内側の面から上下に或る距離だけ延在する請求項１３に記載のアセンブリ。
【請求項１８】
前記シール面が、アブレイダブルシール面、ハニカムシール面、及びブラシシール面の１つを備える請求項１７に記載のアセンブリ。
【請求項１９】
前記複数の弓形シールセグメントの各々が、前記ミッドコンプレッサケーシング上に形成されたノッチと、前記取り外し可能なカバー上に形成されたカバー溝とに嵌合する第１の突起部を有するＴ字形部材を備える請求項１３に記載のアセンブリ。
【請求項２０】
取り外し可能なカバーと接触するように配置された前方コンプレッサケーシングを更に備える請求項１３に記載のアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示の主題は、一般にタービンエンジン部品に関し、より具体的にはコンプレッサケーシングアセンブリに関する。
【０００２】
本願は参照により本明細書に組み込まれる「タービンエンジン部品用の交換可能なシール及びこれを装着する方法（ＲＥＰＬＡＣＥＡＢＬＥ  ＳＥＡＬＳ  ＦＯＲ  ＴＵＲＢＩＮＥ  ＥＮＧＩＮＥ  ＣＯＭＰＯＮＥＮＴＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＩＮＳＴＡＬＬＩＮＧ  ＴＨＥ  ＳＡＭＥ）」という名称の、２０１２年９月１１日に出願された同時係属出願第１３／６１０、２６９号の一部継続出願である。
【背景技術】
【０００３】
タービンエンジンは、流入する大気流が軸方向に延びる流路に沿ってエンジンを通る、周知の原理に従って動作する。少なくとも幾つかのタービンエンジンでは、流入空気の少なくとも一部がエンジンのコンプレッサセクションで圧縮され、次いで燃料と混合され、燃焼器セクション内で点火されて、高エネルギ、高温の排気ガス流が生成される。高温のガス流は燃焼器から流出して、排気ガス流からエネルギを抽出してコンプレッサに動力を与え、例えば飛行中の航空機に動力を供給するか、又は電力を生成する等の有用な仕事を提供するタービンセクションを通過する。
【０００４】
公知のガスタービンのコンプレッサセクション及びタービンセクションでは、ブレードがエンジンの中心軸を中心に回転する。エンジンの効率は、ガス流とブレードとの相互作用を最大限にする努力により漏れを最小限にすることに少なくとも部分的に左右される。公知のタービン内では、非効率の１つの原因はブレード先端、及びブレード先端と周囲のエンジンケーシングとの間を通るガス漏れである。嵌合部品を厳密な公差範囲で製造することによって精密嵌合が得られるものの、このような製造工程はコストが高く、時間がかかることがあり、又、ケーシングの内表面に擦過が生じることがある。
【０００５】
したがって、エンジンの効率を高めるため、少なくとも一部のタービンは、ブレード先端とケーシングとの間の漏れを低減するために、ケーシングの内表面に沿ったシール部材を使用している。様々なシーリング技術が使用されている。一般に、公知のシール部材は経時的に効力を失い、交換が必要になることがある。
【発明の概要】
【０００６】
しかし、公知のシール部材を交換するには、エンジンケーシングとロータとをエンジンから取り外して、シール部材にアクセスできるようにしなければならない。このような行程によりメンテナンスコストは大幅に上昇し、エンジン停止の期間が長引くことがある。
【０００７】
本開示は、コンプレッサのゼロ段シールアセンブリにアクセスするためにタービンエンジンのミッドコンプレッサケーシングを取り外さなければならないという問題を解決する。
【０００８】
非限定的な一実施形態によれば、本発明はコンプレッサケーシングアセンブリに関する。コンプレッサケーシングアセンブリは、前方コンプレッサケーシングと、取り外し可能なカバーと、シールアセンブリとを含んでいる。コンプレッサケーシングアセンブリは更に、シールアセンブリを受容するように適合された空洞を有するミッドコンプレッサケーシングと、シールアセンブリを固定する取り外し可能なカバーを受容するように適合されたカバー溝をも含んでいる。
【０００９】
別の実施形態では、フェース面と内表面とを有するミッドコンプレッサケーシングを有し、コンプレッサケーシングが内表面に形成された空洞と、フェース面に形成された溝とを有するタービンエンジンを提供する。タービンエンジンは更に、空洞内に挿入されるように構成された複数の弓形のシールセグメントと、弓形のシールセグメントと接触するように配置され、ミッドコンプレッサケーシングに取り外し可能に固定された取り外し可能なカバーとを含んでいる。
【００１０】
別の実施形態では、フェース面と内表面とを有し、内表面が空洞と、カバー溝を有するフェース面とを有するミッドコンプレッサケーシングを有するアセンブリを提供する。アセンブリは、空洞に挿入されるように構成された複数の弓形のシールセグメントを含んでいる。アセンブリは更に、カバー溝に挿入されるように適合された取り外し可能なカバーをも含んでおり、取り外し可能なカバーは、複数の弓形のシールセグメントの少なくとも幾つかと接触するように配置され、コンプレッサケーシングに固定されている。
【００１１】
本発明のその他の特徴及び利点は、例示として本発明のある態様の原理を図示する添付図面を参照した好適な実施形態の以下のより詳細な説明から明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】タービンエンジンの長手軸に沿ったタービンエンジンの断面図である。
【図２】ケーシングアセンブリの実施形態の詳細な断面図である。
【図３】シールアセンブリの実施形態の断面図である。
【図４】ミッドコンプレッサケーシングの実施形態の断面図である。
【図５】取り外し可能なカバーの実施形態の断面図である。
【図６】第１のコンプレッサ段の、例示的シールアセンブリを示す軸方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本明細書に開示の実施形態によって、ミッドコンプレッサケーシングを取り外さずにゼロ段シールアセンブリに容易にアクセスできるようになる。これは、ゼロ段シールアセンブリを所定位置に保持する役割を果たすミッドコンプレッサケーシングに固定された取り外し可能なカバーによって達成される。取り外し可能なカバーの取り外すとゼロ段シールアセンブリにアクセスできる。
【００１４】
図１は、タービンエンジン１１を貫いて延びる長手軸１２に沿ったタービンエンジン１１の断面図である。実施例では、タービンエンジン１１は更に、周囲方向に離間され、且つ集合的にロータシャフトを形成するロータホイール１９から半径方向外側にミッドコンプレッサケーシング１７向かって延在する複数のロータブレード１５を有するコンプレッサ１３をも含んでいる。ステータベーン２０は各組のロータブレード１５に隣接して配置され、これと組み合わせて複数の段２１の１つを形成している。ステータベーン２０はミッドコンプレッサケーシング１７に固定的に結合され、半径方向に延びてロータホイール１９に接触する。複数の段２１は各々、圧縮空気を誘導してコンプレッサ１３を通るようにする。ロータブレード１５は、環状ギャップ（図１には図示せず）がミッドコンプレッサケーシング１７と各ロータブレード１５のロータブレード先端２３との間に画成されるようにミッドコンプレッサケーシング１７によって囲繞される。
【００１５】
各々のギャップは、ロータブレード１５を迂回する圧縮空気の量を最小限にするのに役立つようなサイズとされている。特に、実施例では、ミッドコンプレッサケーシング１７とロータブレード２６との間に画成されたギャップを実質的に密閉するために、これらの間にシールアセンブリ２５を使用する。特に、シールアセンブリ２５は、コンプレッサケーシング１７とロータブレード先端２３との間を流れる圧縮空気の迂回流を少なくすることに役立つ。実施例では、コンプレッサ１３は１８の別個の段２１を含んでいる。或いは、本明細書に記載のシールアセンブリ２５を、任意の数の段を有する任意の適宜のタイプのコンプレッサで使用してもよい。入口ガイドベーン（ＩＧＶ２７）がロータブレード１５の上流側に形成されている。ＩＧＶ２７は空気流をロータブレード１５上に誘導する。
【００１６】
動作中、空気は吸気口１６を通ってタービンエンジン１１内に流入し、コンプレッサ１３の方向に流れる。ステータベーン２０は、ロータブレード１５に向けてこの圧縮空気を送る。圧縮空気は、複数の段２１の各々を流れる空気を圧縮する推進力をロータブレード１５に付与する。
【００１７】
図２には、ケーシングアセンブリ３１を示す図１に示される詳細な領域２９の拡大図が示されている。ケーシングアセンブリ３１は、ＩＧＶ２７、ゼロ段ロータ３５、及びゼロ段ステータ３７の近傍に配置されている。ゼロ段シールアセンブリ３９は、ゼロ段ロータ３５の近傍に配置されている。ケーシングアセンブリ３１は、ミッドコンプレッサケーシング１７と前方コンプレッサケーシング２２とを含んでいる。ミッドコンプレッサケーシング１７と前方コンプレッサケーシング２２とは、ケーシングファスナ（１つ又は複数）４１によって固締されている。ケーシングアセンブリ３１は更に、前方コンプレッサケーシング２２とミッドコンプレッサケーシング１７との間に配置された取り外し可能なカバー４３をも含んでいる。取り外し可能なカバー４３は（弓形形状を有する）弓形部材である。ケーシングアセンブリ３１は更に、取り外し可能なカバー４３によってミッドコンプレッサケーシング１７に固定されたゼロ段シールアセンブリ３９をも含んでいる。ゼロ段シールアセンブリ３９は、取り外し可能なシール支持体４５とシール４７とを含んでいる。取り外し可能なカバー４３は、カバーファスナ４９によってミッドコンプレッサケーシング１７に固締されている。取り外し可能なシール支持体とシールとはシールファスナ５１によって結合されている。
【００１８】
図３は、ゼロ段シールアセンブリ３９の詳細な断面図である。ゼロ段シールアセンブリ３９は、ベース６５、上面６６、第１の突起部６７、側面６８、及び第２の突起部６９を有するＴ字形部材６３を含んでいる。シール４７は、アブレイダブルシール面、ハニカムシール面、ブラシシール面、及び／又はゼロ段シールアセンブリ３９が本明細書に記載のように機能できるような任意のシール面を含み得る。シール面７０は、熱溶射、ブラシ加工、及び／又は焼成可能であり、金属材料、セラミック材料、又はシール面７０が本明細書に記載のように機能できるようなその他の任意の材料から製造可能である。シール面７０は、セラミックス、炭素繊維、及び／又はシリカ等の金属又は非金属から形成された複数の剛毛を含んでもよい。
【００１９】
図４は、ミッドコンプレッサケーシング１７の一部の断面図である。ミッドコンプレッサケーシング１７はフェース面７１と、水平の内面７３と、垂直の内面７５とを有している。ミッドコンプレッサケーシング１７は、ゼロ段シールアセンブリ３９の第１の突起部６７に嵌合するように構成されたノッチ７７を有している。ミッドコンプレッサケーシング１７には更に、取り外し可能なカバー４３に嵌合するように構成されたカバー溝７９が設けられている。
【００２０】
図５は、取り外し可能なカバー４３の断面図である。取り外し可能なカバー４３は、ゼロ段シールアセンブリ３９の第２の突起部６９に嵌合するように構成されたカバーノッチ８１を備える。
【００２１】
前方コンプレッサケーシング２２は取り付け時に、ミッドコンプレッサケーシング１７に固締され、ゼロ段シールアセンブリ３９は、水平の内面７３、垂直の内面７５、及びノッチ７７によって形成される空洞８２内に配置される。ゼロ段シールアセンブリ３９は、ゼロ段シールアセンブリ３９の第１の突起部６７がミッドコンプレッサケーシング１７のノッチ７７内に配置されるような位置に配置される。この構成によってゼロ段シールアセンブリ３９が半径方向に移動することが防止される。ゼロ段シールアセンブリ３９は、取り外し可能なカバー４３によって所定位置に固定される。カバーノッチ８１は、ゼロ段シールアセンブリ３９の第２の突起部６９に嵌合するように構成されている。前方コンプレッサケーシング２２とミッドコンプレッサケーシング１７とは、動作中に取り外し可能なカバー４３を所定位置に保持する。
【００２２】
図６は、前方コンプレッサケーシング２２を取り外して後方から見た複数の段２１の第１の段の長手軸１２に沿った軸方向断面図である。ミッドコンプレッサケーシング１７は、ケーシング上半部８７とケーシング下半部８９とを含んでもよい。取り外し可能なシール支持体４５は、ミッドコンプレッサケーシング１７の内面に取り外し可能に結合された第１の上部シールセグメント９１、第１の下部シールセグメント９３、第２の下部シールセグメント９５、第２の上部シールセグメント９７等の複数の弓形シールセグメント９０を含んでもよい。複数の弓形シールセグメント９０の各々は、複数の弓形シールセグメント９０の各々に沿った円周の全長に延びるシール面を含んでいる。シール面は、複数の弓形シールセグメント９０の各々がミッドコンプレッサケーシング１７に結合された場合は、ミッドコンプレッサケーシング１７の半径方向内側の面から上下に或る距離だけ延びている。実施例では、シールアセンブリ２５は４つのシールセグメントを含んでいるが、シールアセンブリ２５が本明細書に記載のように機能できるような任意の数のシールセグメントを含んでもよい。取り外し可能なカバー４３は、ミッドコンプレッサケーシング１７にカバーファスナ４９を用いて固締される。個々のシールセグメントをミッドコンプレッサケーシング１７内に挿入できるように、取り外し可能なカバー４３の周囲長は弓形シールセグメント９０の他の１つ（例えば第１の上部シールセグメント９１）よりも長い。ファスナは取り外し可能なカバー４３内に埋め込まれ、前方コンプレッサケーシング２２の後面によって確実に捕捉される。取り外し可能なカバー４３を取り外すと、ケーシングの上半部８７内の、又はケーシングの下半部８９内の取り外し可能なシール支持体４５の端部にアクセスできるようになる。取り外し可能なシール支持体４５は、ミッドコンプレッサケーシング１７に取り外し可能に、且つ摺動可能に結合されている。ミッドコンプレッサケーシング１７を取り外す必要なく、取り外し可能なシール部材へのアクセスができるようになる。前方コンプレッサケーシング２２が取り外されてアクセスが得られると、取り外し可能なシール支持体４５の取り付け及び取り外しができるように、ミッドコンプレッサケーシング１７の前面をターンさせてもよい。取り外し可能なカバー４３はミッドコンプレッサケーシング１７にねじ止めされ、通常動作中は前方コンプレッサケーシング２２の後面に確実に捕捉されるので、緩んだ部品がコンプレッサへの異物による損傷の原因になるリスクがなくなる。
【００２３】
ケーシングアセンブリ３１によって、ミッドコンプレッサケーシング１７を取り外さずにゼロ段シールアセンブリ３９を交換することが可能になる。オペレータは、先ず前方コンプレッサケーシング２２を取り外すことによってゼロ段シールアセンブリ３９を動かすことができる。それによって、取り外し可能なカバー４３にアクセスできるようになり、次いでこのカバーを取り外して、ゼロ段シールアセンブリ３９の様々な部品にアクセスでき、次いでこれらの部品を容易に取り外すことができる。
【００２４】
本明細書で使用する技術は、あくまでも特定の実施形態を記載する目的のためのものであり、本発明を限定することを意図するものではない。用語の定義が通常用いられる用語の意味から外れる場合、出願人は、別途指示されない限り本明細書に記載の定義を用いることを意図する。単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、別途明確に指示されない限り複数形をも意味することを意図する。第１の、第２の等の用語を様々な要素を記載するために用いることがあるが、これらの要素はこれらの用語に限定されるべきではない。これらの用語は１つの要素を他の要素と区別するためにのみ用いられる。「及び／又は」という用語は列挙された１つ又は複数の関連用語のいずれかの、及び全ての組み合わせを含む。「に結合され」、及び「と結合され」という語句は、直接又は間接的結合を企図するものである。
【００２５】
本明細書は、最良の態様を含めて本発明を開示し、いずれかのデバイス又はシステムを製造し、使用し、組み込まれたいすれかの方法を実施することを含めて、どの当業者も本発明を実施できるように実施例を用いている。本発明の特許可能な範囲は特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到するその他の実施例を含み得る。そのようなその他の実施例は、特許請求の範囲の文言と相違せず、又は文言とは非実質的な相違しか有していない等価の構造要素を含む場合は、特許請求の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２６】
１１  タービンエンジン
１２  長手軸
１３  コンプレッサ
１５  ロータブレード
１６  吸気口
１７  ミッドコンプレッサケーシング
１９  ロータホイール
２０  ステータベーン
２１  段
２２  前方コンプレッサケーシング
２３  ロータブレード先端
２５  シールアセンブリ
２６  ロータ
２７  入口ガイドベーン（ＩＧＶ）
２９  詳細な領域
３１  ケーシングアセンブリ
３５  ゼロ段ロータ
３７  ゼロ段ステータ
３９  ゼロ段シールアセンブリ
４３  取り外し可能なカバー
４５  取り外し可能なシール支持体
４７  シール
４９  カバーファスナ
５１  シールファスナ
６３  Ｔ字形部材
６５  ベース
６６  上面
６７  第１の突起部
６８  側面
６９  第２の突起部
７０  シール面
７１  フェース面
７３  水平の内面
７５  垂直の内面
７７  ノッチ
７９  カバー溝
８１  カバーノッチ
８２  空洞
９０  弓形シールセグメント
９１  第１の上部シールセグメント
９３  第１の下部シールセグメント
９５  第２の下部シールセグメント
９７  第２の上部シールセグメント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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