(57)【要約】ガスタービンエンジン（１０）用のアセンブリーは、燃焼器（１６）と、燃焼器（１６）の下流のベーンアセンブリー（２２）とを有する。ベーンアセンブリー（２２）は、環状のガス通路（２３）を画定する内側および外側プラットフォーム（２６、２８）の間に半径方向に伸びる少なくとも一つのエアフォイル（２４）を有する。少なくとも外側プラットフォーム（２８）は隣接する外側燃焼器壁（３２）とともに第一の褶動ジョイント接続（３６）を形成し、かくしてエンジン運転温度において外側プラットフォーム（２８）と外側燃焼器壁（３２）との間に半径方向のシールが提供される一方、両者間の軸方向の相対変位が許容される。
2007513281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼器と、燃焼器の下流のベーンアセンブリーと、を有するガスタービンエンジン用のアセンブリーであって、前記ベーンアセンブリーは、環状のガス通路を画定する内側プラットフォームおよび外側プラットフォームの間に半径方向に伸びる少なくとも一つのエアフォイルを含み、少なくとも外側プラットフォームは隣接する外側燃焼器壁とともに第一の褶動ジョイント接続を形成し、かくしてエンジン運転温度において外側プラットフォームと外側燃焼器壁との間の半径方向のシールが付与される一方、これらの間の軸方向の相対変位が許容されることを特徴とする、ガスタービンエンジン用のアセンブリー。
【請求項２】
内側プラットフォームは、隣接する内側燃焼器壁とともに第二の褶動ジョイント接続を形成し、第二の褶動ジョイント接続が内側プラットフォームと内側燃焼器壁との間の軸方向の相対変位を許容することを特徴とする、請求項１記載のアセンブリー。
【請求項３】
外側プラットフォームおよび内側プラットフォームは、上流側端部を含み、該端部はそれぞれ外側および内側燃焼器壁と結合して第一および第二の褶動ジョイント接続を形成することを特徴とする、請求項２記載のアセンブリー。
【請求項４】
外側プラットフォームおよび内側プラットフォームの上流側端部がエアフォイルの前縁部から上流方向に突出することを特徴とする、請求項３記載のアセンブリー。
【請求項５】
外側および内側燃焼器壁は燃焼器出口に二股に分岐したフランジを有し、分岐したフランジが第一のフランジ部分と第二のフランジ部分を有し、第二のフランジ部分は環状のガス通路から遠ざかる方向に第一のフランジ部分から半径方向に離れており、かくして第一のフランジ部分と第二のフランジ部分との間に環状の隙間が画定されることを特徴とする、請求項４記載のアセンブリー。
【請求項６】
外側プラットフォームおよび内側プラットフォームの上流側端部が環状の隙間のなかに受け入れ可能であることを特徴とする、請求項５記載のアセンブリー。
【請求項７】
少なくとも外側プラットフォームの上流側端部は半径方向外側を向いた褶動面を含み、該褶動面はエンジン運転温度において第二のフランジ部分に押しつけられた接触をするのに適合し、かくしてこれらの間にシールが形成されることを特徴とする、請求項６記載のアセンブリー。
【請求項８】
内部にガス通路を取り囲む燃焼器壁と出口ダクト端部とを有する燃焼器であり、前記出口ダクト端部はガス通路から遠ざかる方向に燃焼器壁から半径方向に離間した外側フランジ部分を有し、かくして環状のスロットを形成するところの燃焼器と、
燃焼器の下流に配置され、内側および外側プラットフォームの間に伸びる少なくとも一つのエアフォイルを含むベーンアセンブリーと、
燃焼器壁と外側フランジ部分との間に画定される環状のスロット内に伸びる少なくとも外側プラットフォームの部分であり、該部分は燃焼器壁と外側フランジ部分とによって保持され、かくしてベーンアセンブリーが燃焼器に取り付けられるとともにシールされるところの部分と、
を有することを特徴とする、ガスタービンエンジン用アセンブリー。
【請求項９】
褶動ジョイント接続がベーンアセンブリーの外側プラットフォームと燃焼器との間に設けられることを特徴とする、請求項８記載のアセンブリー。
【請求項１０】
褶動ジョイント接続が軸方向に伸び、かくしてベーンアセンブリーと燃焼器との間の軸方向の相対変位を許容することを特徴とする、請求項９記載のアセンブリー。
【請求項１１】
褶動ジョイント接続が少なくとも外側プラットフォームの部分を含み、該部分は褶動面を有する外側プラットフォームの上流側端部であり、前記褶動面はエンジン運転温度において外側フランジ部分に押しつけられた接触をするのに適合し、かくして両者間に半径方向のシールが形成されることを特徴とする、請求項１０記載のアセンブリー。
【請求項１２】
外側フランジ部分は燃焼器出口ダクト端部を取り囲み、ベーンアセンブリーの内側プラットフォームの部分が燃焼器壁と外側フランジ部分との間に伸びることを特徴とする、請求項８記載のアセンブリー。
【請求項１３】
第二の褶動ジョイント接続が内側プラットフォームと燃焼器出口ダクト端部との間に設けられることを特徴とする、請求項１２記載のアセンブリー。
【請求項１４】
外側フランジ部分は第一の熱膨張係数を有し、外側プラットフォームは第二の熱膨張係数を有し、第二の熱膨張係数が第一の熱膨張係数より大きいことを特徴とする、請求項８記載のアセンブリー。
【請求項１５】
外側フランジ部分は外側プラットフォームが曝されるガス通路に比較して低温の空気に接触し、かくして外側フランジ部分と外側プラットフォームとの間に熱成長の差が生じ、これによって外側プラットフォームが外側フランジ部分より十分に大きく膨張し、かくして両者間にシールが形成されることを特徴とする、請求項８記載のアセンブリー。
【請求項１６】
ガスタービンエンジン用のアセンブリーにおいてジョイントをシールする方法であって、該アセンブリーが燃焼器とベーンアセンブリーとを有し、前記方法は、
燃焼器の出口ダクトに取り付けられたベーンアセンブリーであり、該ベーンアセンブリーは内側および外側プラットフォームの間に伸びる少なくとも一つのエアフォイルを有し、少なくとも外側プラットフォームが燃焼器出口ダクトのフランジ部分と係合するところのベーンアセンブリーを設けることと、
エンジン運転温度範囲にわたって、フランジ部分と少なくとも外側プラットフォームとの間に生じる熱成長の差の大きさを設定することと、
環境温度におけるフランジ部分と少なくとも外側プラットフォームとの間の間隔が、エンジン運転温度範囲にわたる設定された熱成長の差の大きさより小さくなるようにし、かくしてエンジン運転温度範囲にわたって間隔が閉じられて、ベーンアセンブリーと燃焼器との間のシールを提供するように、フランジ部分と少なくとも外側プラットフォームとの間のジョイントを形成することと、
を有することを特徴とする、ガスタービンエンジン用のアセンブリーにおいてジョイントをシールする方法。
【請求項１７】
ガスタービンエンジン用の燃焼器であって、該燃焼器は、ベーンアセンブリーと連通するのに適合した環状の出口端部を少なくとも有する燃焼器本体を有し、出口端部は内側出口リップと外側出口リップとによって画定され、内側および外側出口リップはそれぞれ一対の間隔を置いた部材を有し、前記各対の部材はその間でベーンアセンブリーの対の間隔を置いたプラットフォームの一方と褶動的に係合するよう適合され、前記部材の一つは燃焼器に関して最内側の部材であり、前記部材の一つは燃焼器に関して最外側の部材であり、間隔を置いた部材は、燃焼器がベーンアセンブリーとともに組み立てられたときに、他の保持手段とは独立に、前記褶動係合によってベーンアセンブリーを燃焼器に固定するように構成され、最外側および最内側部材のうち少なくとも一つが弾力性を有し、これによって使用中に、前記間隔を置いたベーンプラットフォームを互いに離れるように膨張させることを特徴とする、ガスタービンエンジン用の燃焼器。
【請求項１８】
燃焼器が環状のベーンリングアセンブリーと合致する環状の出口端部を含み、ベーンリングアセンブリーが内側および外側プラットフォームリングによって画定されるところのガスタービンエンジン用の燃焼器とベーンとの間のジョイントアセンブリーであって、ジョイントは、
環状の出口の下流側端部と一体であり、かつこれを画定する内側および外側雌保持部材であり、該雌保持部材は各々間隔を置いた環状の部分を含むところの内側および外側雌保持部材と、
ベーンアセンブリーのプラットフォームリングの上流側端部と一体であり、かつこれを画定する内側および外側雄挿入部材とを有し、
内側および外側雄挿入部材を対応する内側および外側雌保持部材の間隔を置いた部分の間に単に挿入することによって、ベーンアセンブリーが燃焼器に取り付けられることを特徴とする、燃焼器とベーンとの間のジョイントアセンブリー。
【請求項１９】
雄挿入部材と、雌保持部材の間隔を置いて環状部分となった、少なくとも最内側環状部分および最外側環状部分と、の間に干渉はめ合いが存在することを特徴とする、請求項１８の燃焼器とベーンとの間のジョイントアセンブリー。
【請求項２０】
壁および出口端部を有する燃焼器と、燃焼器に対して内側および外側において出口端部に取り付けられた出口ベーンアセンブリーとを有するガスタービンエンジン用のアセンブリーであって、ベーンアセンブリーは少なくとも内側プラットフォームおよび外側プラットフォームを含み、燃焼器出口端部は、燃焼器に取り付けられ、かつ燃焼器壁から離れたフィンガー要素を含み、ベーンアセンブリーの外側プラットフォームがフィンガー要素と燃焼器壁との間に保持され、かくしてベーンアセンブリーが燃焼器に取り付けられることを特徴とする、ガスタービンエンジン用のアセンブリー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般にガスタービンエンジンに関し、より具体的にはその中の高圧タービンのベーンプラットフォームと燃焼器フランジとの間のジョイントに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃焼器と、そのすぐ下流の高圧タービン（ＨＰＴ）ステージとの間の確実で、よくシールされた相互係合はガスタービンエンジンにとって重要である。エンジンのこの部分は最も高い温度に曝されるので、燃焼器とＨＰＴベーンアセンブリーとの間に形成されるジョイントは、この二つの構造の高温による熱変形に対応することができなければならない。燃焼器壁とＨＰＴベーンプラットフォームとの間の熱成長の不整合は種々の原因で起こる。例えばそれは材料、構造、表面温度、ガスの流れパターンなどの相違の結果として起こる。したがってこれら二つの構造を結合するジョイントは、シール効果を低減することなくこれらの変形に対応することができなければならない。これらの間の緊密なシールは、通常燃焼器の周りの領域に供給される高圧空気が、タービン部を貫流する低圧ガスの流路に漏れ出さないようにするために必要である。
【０００３】
燃焼器壁と下流のＨＰＴベーンプラットフォームとの間、特に円周方向外側の外側燃焼器壁と外側ＨＰＴベーンプラットフォームとの間の公知のジョイントは、しばしば過度に複雑であり、通常複数の部品からなり、かつリベットまたはボルト等の永久締結手段を用いている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって本発明の目的は、ガスタービンエンジンにおける改良された燃焼器ジョイントを提供することである。
【０００５】
本発明の他の目的は、ガスタービンエンジンにおける高圧タービンベーンの外側プラットフォームと燃焼器の外側フランジとの間の、改良されたジョイントを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
したがって本発明によればガスタービン用のアセンブリーが提供され、該アセンブリーは燃焼器と、燃焼器の下流のベーンアセンブリーとを有し、ベーンアセンブリーは、その間に環状のガス通路を画定する内側プラットフォームと外側プラットフォームとの間に半径方向に伸びる少なくとも一つのエアフォイルを含み、少なくとも外側プラットフォームはその隣接する外側燃焼器とともに第一の褶動ジョイント接続を形成し、かくしてエンジン運転温度において外側プラットフォームと外側燃焼器壁との間の半径方向のシールが付与される一方、これらの間の軸方向の相対変位が許容される。
【０００７】
また本発明によればガスタービンエンジン用のアセンブリーが提供され、該アセンブリーは、内部にガス通路を取り囲む燃焼器壁と出口ダクト端部とを有する燃焼器であり、出口ダクト端部はガス通路から遠ざかる方向に燃焼器壁から半径方向に離間した外側フランジ部分を有し、かくして環状のスロットを形成するところの燃焼器と、燃焼器の下流に配置され、内側および外側プラットフォームの間に伸びる少なくとも一つのエアフォイルを含むベーンアセンブリーと、燃焼器壁と外側フランジ部分との間に画定される環状のスロット内に伸びる少なくとも外側プラットフォームの部分であり、該部分は燃焼器壁と外側フランジ部分とによって支持され、かくしてベーンアセンブリーが燃焼器に取り付けられるとともにこれに対してシールされるところの部分と、を有する。
【０００８】
また本発明によればガスタービンエンジン用のアセンブリーにおいてジョイントをシールする方法が提供され、該アセンブリーが燃焼器とベーンアセンブリーとを有し、方法は、燃焼器の出口ダクトに取り付けられたベーンアセンブリーであり、該ベーンアセンブリーは内側および外側プラットフォームの間に伸びる少なくとも一つのエアフォイルを有し、少なくとも外側プラットフォームが燃焼器出口ダクトのフランジ部分と係合するところのベーンアセンブリーを設けることと、エンジン運転温度範囲にわたって、フランジ部分と少なくとも外側プラットフォームとの間に生じる熱成長の差の大きさを設定することと、環境温度におけるフランジ部分と少なくとも外側プラットフォームとの間の間隔が、エンジン運転温度範囲にわたる設定された熱成長の差の大きさより小さくなるようにし、かくしてエンジン運転温度範囲にわたって間隔が閉じられて、ベーンアセンブリーと燃焼器との間のシールを提供するように、フランジ部分と少なくとも外側プラットフォームとの間のジョイントを形成することと、を有する。
【０００９】
さらに本発明によればガスタービンエンジン用の燃焼器が提供され、該燃焼器はベーンアセンブリーと連通するのに適合した環状の出口端部を少なくとも有する燃焼器本体を有し、出口端部は内側出口リップと外側出口リップによって画定され、内側および外側出口リップはそれぞれ一対の間隔を置いた部材を有し、前記各対の部材はその間でベーンアセンブリーの間隔を置いたプラットフォームの対のうちの一つを褶動的に係合するよう適合し、前記部材の一つは燃焼器に関して最内側の部材であり、前記部材の一つは燃焼器に関して最外側の部材であり、間隔を置いた部材は、燃焼器が前記ベーンアセンブリーとともに組み立てられたときに、前記褶動係合によってベーンアセンブリーを燃焼器に、他の保持手段とは独立に、固定するよう構成され、かつ最外側および最内側の部材のうち少なくとも一つが弾力性を有し、これによって使用中に、前記間隔を置いたベーンプラットフォームが互いに離れるように膨張することができる。
【００１０】
加えて本発明によればガスタービンエンジン用の、燃焼器とベーンとの間のジョイントアセンブリーが提供され、燃焼器が環状のベーンリングアセンブリーと合致する環状の出口端部を含み、ベーンリングアセンブリーが内側および外側プラットフォームリングによって画定され、ジョイントは：環状の出口の下流側端部と一体であり、かつこれを画定する内側および外側雌保持部材であり、雌保持部材が各々間隔を置いた環状の部分を含む、雌保持部材と、ベーンアセンブリーのプラットフォームリングの上流側端部と一体であり、かつこれを画定する内側および外側雄挿入部材と、を有し、内側および外側雄挿入部材を対応する内側および外側雌保持部材の間隔を置いた部分の間に単に挿入することによって、ベーンアセンブリーが燃焼器に取り付けられる。
【００１１】
加えて本発明によればガスタービンエンジン用のアセンブリーが提供され、アセンブリーが壁および出口端部を有する燃焼器と、燃焼器に関して内側および外側において出口端部に取り付けられた出口ベーンアセンブリーとを有し、ベーンアセンブリーは少なくとも内側および外側プラットフォームを含み、燃焼器出口端部は、燃焼器に取り付けられ、かつ燃焼器壁から離れたフィンガー要素を含み、ベーンアセンブリーの外側プラットフォームがフィンガー要素と燃焼器壁との間に保持され、かくしてベーンアセンブリーが燃焼器に取り付けられる。
【００１２】
本発明のその他の特徴および利点は以下の詳細説明を付属の図面と併せて読めば明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１はガスタービンエンジン１０（この場合は好ましくは航空機の亜音速飛行に用いられるのに適したターボファンであるが、本発明はほとんどすべての形式のガスタービンエンジンに実施可能である）を概略的に示しており、該エンジンは一般に、直列した流れ連通関係で、環境空気を推進するファン１２と、空気を圧縮するための多段圧縮機１４と、そのなかで圧縮空気と燃料とが混合され、燃焼されて高温の燃焼ガスの環状の流れを発生する燃焼器１６と、燃焼ガスからエネルギーを抽出するためのタービン部１８とを有する。
【００１４】
タービン部１８はさらに燃焼器１６のすぐ下流にある少なくとも第一の、つまり高圧（ＨＰ）のタービンステージ１７を有する。図３に見えるように、高圧タービンステージ１７は複数の半径方向に伸びるタービンブレード２１を有するタービンローター２０と、そのすぐ上流にある高圧タービン（ＨＰＴ）ベーンアセンブリー２２とを含む。 ＨＰＴベーンアセンブリー２２と燃焼器１６との間の本発明のジョイントについては、後に図３を参照しつつ詳しく説明する。
【００１５】
図２に示される先行技術のガスタービンエンジンにおいては、逆流型燃焼器９１６が下流の、ガスタービンエンジンのタービン部９１８のＨＰＴステージ９１７に、高温の燃焼ガスを供給する。 ＨＰＴステージ９１７は一般にＨＰＴベーンアセンブリー９２２とＨＰＴローターアセンブリー９２０とを有する。 ＨＰＴベーンアセンブリー９２２は、内側プラットフォーム９２６と外側プラットフォーム９２８との間に伸びるエアフォイル９２４を含み、両プラットフォームはその間に、高温ガスを導いて通過させるための環状の通路９２３を画定する。 ＨＰＴベーンアセンブリー９２２の半径方向内側のプラットフォーム９２６は燃焼器９１６の第一の、つまり半径方向内側の壁９３０に、内側ジョイント９３４によって係合している。半径方向外側のプラットフォーム９２８は燃焼器の第二の、または半径方向外側の壁９３２と係合している。内側ジョイント９３４は褶動型ジョイントであり、内側プラットフォーム９２６の、燃焼器内側壁９３０に関する軸方向の移動が可能である。外側ジョイント９３６はこれよりはるかに複雑で、通常リベットまたはボルトなどの締結部材を用いてＨＰＴベーンアセンブリー９２２の外側プラットフォーム９２８を燃焼器の外側壁９３２に締結している。したがってこのような外側ジョイント９３６は外側プラットフォーム９２８を、燃焼器の外側壁９３２上の定位置に確実に固定しており、かくして両者の間の適当なシールが保証される。両者間の緊密なシールは、通常、燃焼器９１６の周りの領域９４０に供給される空気が、タービン部９１８を流れる低圧ガス通路に漏れるのを防いでいる。
【００１６】
さて図３を参照すれば本発明の、燃焼器１６とＨＰＴベーンアセンブリー２２との間の相互係合が明瞭に分かる。 ＨＰＴベーンアセンブリー２２は内側プラットフォーム２６と外側プラットフォーム２８との間に伸びる複数のエアフォイル２４を有し、両プラットフォームはガスタービンエンジンの中心の長手方向の軸の周りに配置されてその間に環状の通路２３を画定し、該通路内を高温の燃焼ガスが２５の方向に流れる。 ＨＰＴベーンアセンブリー２２は燃焼器１６のすぐ下流に位置し、したがって燃焼器出口において燃焼器と係合する。一般に、 ＨＰＴベーンアセンブリー２２のベーン内側プラットフォーム２６は内側ジョイントアセンブリー３４によって燃焼器１６の第一の、つまり半径方向内側の壁３０に係合し、ベーン外側プラットフォーム２８は外側ジョイントアセンブリー３６によって燃焼器１６の第二の、つまり半径方向外側の壁３２に係合する。
【００１７】
ベーン内側プラットフォーム２６の一体化された上流側突起部分４４はベーンエアフォイル２４の前縁部から上流方向に伸びており、燃焼器内側壁３０の、外側フランジ部分３１と内側フランジ部分２９との間に画定される環状のスロットに入り込むように突出している。このようにして形成される内側ジョイントアセンブリー３４はベーン内側プラットフォーム２６の上流側突起部分４４を、燃焼器内側壁３０のフランジ部分の内部で相対的に変位可能にしている。特に、内側ジョイントアセンブリー３４は褶動型ジョイントであり、ベーン内側プラットフォーム２６の上流側突起部分４４が燃焼器内側壁３０のフランジ部分の内部で、高温ガス流の方向２５と実質的に平行な方向に、軸方向に褶動するのを許容している。内側ジョイントアセンブリー３４はまた、燃焼器内側壁３０の内側および外側フランジ部分２９および３１に対して、上流側突起部分４４の、少量の半径方向の変位を許容する。
【００１８】
次に ＨＰＴベーンアセンブリー２２と上流側の燃焼器１６との間の外側ジョイントアセンブリー３６について言えば、ベーン外側プラットフォーム２８の上流側突起部分４２がベーンエアフォイル２４の前縁部から上流方向に突出して、燃焼器１６の外側壁３２と係合している。燃焼器の外側壁３２は、好ましくは燃焼器の主壁と一体に形成された内側フランジ部分３３と、外側フランジ部分つまりフィンガー部分３５とを有し、両者は燃焼器出口の環状の間隔を置いた部分を画定している。内側フランジ部分３３と外側フランジ部分３５とはその間に半径方向の隙間またはスロット３９を画定している。ベーン外側プラットフォーム２８の上流側突起部分４２は半径方向のスロット３９の内部に自由に伸び、かくして上流側突起部分４２と燃焼器外側壁３２との間の相対変位が可能になる。特に、上流側突起部分４２はそのなかで軸方向に褶動することができる。したがって外側ジョイントアセンブリー３６もまた褶動型ジョイントであり、リベットまたはボルトなどの位置決め締結具を要することなく、各部品の熱変形に対応することができる密封ジョイントを提供する。
【００１９】
ベーン外側プラットフォーム２８の各々の上流側突起部分４２は外側褶動面４３を有し、これはガスタービンエンジンの運転中に燃焼器外側壁３２の外側フランジ部分３５に接触するのに適し、これによってその間にシールが形成されることを保証する「締め付け」効果をもたらす。燃焼器１６の周囲の領域４０に供給される高圧空気が、タービン部１８のＨＰＴステージ１７を通って流れる低圧ガスの通路に漏れ出すことを防ぐために、緊密なシールが要求される。特に、ガスタービンエンジン１０の運転中は、環状の通路２３を通って流れる高温の燃焼ガスがＨＰＴベーンアセンブリー２２の、したがってその外側プラットフォーム２８の熱成長を引き起こす傾向がある。これは図３に５０で示されるように、一般に半径方向に起こる。これに対応して燃焼器壁にも熱成長が起こることが通常予測されるが、燃焼器外側壁３２の外側フランジ部分３５は一般にそれほど伸びない。なぜならばこれは高温の燃焼ガスとは直接に接触せず、かつ燃焼器１６の周囲の領域４０に供給される、より低温の高圧ガスに曝されるからである。したがって外側フランジ部分３５が起こす半径方向外側への熱成長は上流側突起部分４２のそれよりも小さい。このようにしてもたらされる熱成長の差が、褶動型外側ジョイントアセンブリー３６に半径方向の締め付け効果を起こさせる。これは特に燃焼器外側壁３２の外側フランジ部分２５と、ベーン外側プラットフォーム２８の上流側突起部分４２との間に起こり、 ＨＰＴベーンアセンブリー２２と燃焼器１６との間の接続をシールする働きをする。これに加えて、燃焼器外側壁３２の外側フランジ部分３５は好ましくは板金でできているのに対して、ベーンアセンブリー２２の少なくとも外側プラットフォーム２８は鋳造である。このことが二つの部品の間の熱成長の差にさらに貢献して、外側フランジ部分３５が比較的低温に留まっているときにベーンアセンブリーを半径方向に膨張させる。
【００２０】
このような、ベーン外側プラットフォーム２８および内側プラットフォーム２６と、対応する燃焼器壁３２、３０との間の、内外両方の褶動ジョイント接続は、ＨＰＴベーンアセンブリー２２と燃焼器１６との間の、エンジン運転温度における係合を著しく改善する。通常の先行技術の燃焼器−ＨＰＴベーン間のジョイントと比較すれば、本発明の外側および内側ジョイントアセンブリー３４、３６、特に外側ジョイントアセンブリー３６は、部品数が少なく、リベットまたはボルトなどの永久的な締結具を必要とせず、かつベーン外側プラットフォーム２８と、より低温の燃焼器外側フランジ部分３５との間の熱成長の差によって、改善されたシール効果を提供する。すべてのガスタービンエンジンにおいて、また特に航空宇宙の用途に向けられるものにおいて、重量およびコストを考慮することは極めて重要である。したがって部品点数を減らし、その設計を単純化することはすべての航空宇宙関係の設計者および技術者にとって常に変わらぬ目標である。本発明の燃焼器褶動ジョイントアセンブリー３４、３６は、より少ない、より複雑でない部品によるシール接続を提供し、これによってＨＰＴベーンアセンブリー２２と燃焼器１６との間の接続を、特にベーン外側プラットフォーム２８と燃焼器外側壁３２との間の外側ジョイントアセンブリー３６において、大いに単純化することによってこの目標を達成する。
【００２１】
さらに、公知の燃焼器ジョイントは適当なシール効果を提供することに主眼を置いているが、 ＨＰＴベーンアセンブリーを取り付けるための構造的支持にはあまり役立っていない。したがってこれらの要求にそれぞれ対応するために別個の構造が与えられることが多い。本発明の燃焼器ジョイント３４、３６はシール効果とともにいくらかの構造的な取り付け上の利点を与えるので、公知の先行技術の燃焼器−ベーンアセンブリーに優って、複雑性および合計重量のいちじるしい低減が得られる。
【００２２】
上述の本発明の実施態様は説明のためのものであり、その他の改良があり得る。したがって当業者は上記の記述が単に説明的なものであり、本発明の主旨から逸脱することなく種々の代替および改良が考案され得ることを理解するであろう。したがって本発明は添付の請求範囲に含まれるすべての代替、改良、および変形を包含するように意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明による燃焼器ジョイントを有するガスタービンエンジンの概略断面図である。
【図２】図２は、先行技術の燃焼器および高圧タービンの断面図である。
【図３】図３は、本発明による燃焼器フランジと高圧タービンとの間のジョイントの断面図である。
【図１】
2007513281.tif 000003
【図２】
2007513281.tif 000004
【図３】
2007513281.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成17年10月4日(2005.10.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼器（１６）と、燃焼器の下流のベーンアセンブリー（２２）と、を有するガスタービンエンジン（１０）用のアセンブリーであって、前記ベーンアセンブリーは、環状のガス通路を画定する内側プラットフォーム（２６）および外側プラットフォーム（２８）の間に半径方向に伸びる少なくとも一つのエアフォイル（２４）を含み、かつ、
少なくとも外側プラットフォーム（２８）の一部（４２）が隣接する外側燃焼器壁（３２）と結合して第一の褶動ジョイント接続（３６）を形成し、かくして外側プラットフォームと外側燃焼器壁との間に半径方向および軸方向の双方の相対変位が許容され、該第一の褶動ジョイント接続（３６）は、エンジン運転温度未満の第一の温度において対向しあう外側プラットフォームの一部の面と外側燃焼器壁の面との間で半径方向の隙間を画定し、前記対向しあう面は前記エンジン運転温度において相互に配設されて半径方向のシール係合をなし、前記内側プラットフォーム（２６）は隣接する内側燃焼器壁（３０）とともに第二の褶動ジョイント接続（３４）を形成し、該第二の褶動ジョイント接続（３４）によって、前記内側プラットフォームと前記内側燃焼器壁との間に少なくとも軸方向の相対変位が許容されるとともにその間に半径方向のシールが維持されることを特徴とするガスタービンエンジン（１０）用のアセンブリー。
【請求項２】
外側プラットフォーム（２８）および内側プラットフォーム（２６）は、上流側端部（４２，４４）を含み、該端部はそれぞれ外側および内側燃焼器壁（３２，３０）と結合して第一および第二の褶動ジョイント接続（３６，３４）を形成することを特徴とする、請求項１記載のアセンブリー。
【請求項３】
外側プラットフォーム（２８）および内側プラットフォーム（２６）の上流側端部（４２，４４）がエアフォイルの前縁部から上流方向に突出することを特徴とする、請求項２記載のアセンブリー。
【請求項４】
外側および内側燃焼器壁（３２，３０）は燃焼器出口に二股に分岐したフランジを有し、分岐したフランジが第一のフランジ部分（３３，３１）と第二のフランジ部分（３５，２９）を有し、第二のフランジ部分は環状のガス通路から遠ざかる方向に第一のフランジ部分から半径方向に離れており、かくして第一のフランジ部分と第二のフランジ部分との間に環状の隙間が画定されることを特徴とする、請求項３記載のアセンブリー。
【請求項５】
外側プラットフォーム（２８）および内側プラットフォーム（２６）の上流側端部（４２，４４）が環状の隙間のなかに受け入れ可能であることを特徴とする、請求項４記載のアセンブリー。
【請求項６】
少なくとも外側プラットフォーム（２８）の上流側端部（４２）は半径方向外側を向いた褶動面（４３）を含み、該褶動面はエンジン運転温度において第二のフランジ部分（３５）に押しつけられた接触をするのに適合し、かくしてこれらの間にシールが形成されることを特徴とする、請求項５記載のアセンブリー。
【請求項７】
外側および内側燃焼器壁（３２，３０）は前記半径方向の隙間を形成するように半径方向に第一の距離だけ離間した外側フランジ部分（３５，２９）を有し、該部分は環状のスロット内に伸び、室温における前記第一の距離よりも短い半径方向の厚さを有することを特徴とする、請求項２記載のアセンブリー。
【請求項８】
前記燃焼器（１６）は前記第一および第二の褶動ジョイント（３６，３４）を介して前記ベーンアセンブリと係合する出口ダクト端部を有し、前記外側フランジ部分（３５）は燃焼器出口ダクト端部を取り囲むことを特徴とする、請求項７記載のアセンブリー。
【請求項９】
外側フランジ部分（４２）は第一の熱膨張係数を有し、少なくとも前記外側プラットフォーム（２８）は第二の熱膨張係数を有し、第二の熱膨張係数が第一の熱膨張係数より大きいことを特徴とする、請求項７記載のアセンブリー。
【請求項１０】
外側フランジ部分（４２）は外側プラットフォーム（２８）が曝されるガス通路に比較して低温の空気に接触し、かくして外側フランジ部分と前記少なくとも外側プラットフォームとの間に熱成長の差が生じ、これによって外側プラットフォームが外側フランジ部分より十分に大きく膨張し、かくして両者間に前記半径方向のシールが形成されることを特徴とする、請求項７記載のアセンブリー。
【請求項１１】
ガスタービンエンジン（１０）用のアセンブリーにおいてジョイントをシールする方法であって、該アセンブリーが燃焼器（１６）とベーンアセンブリー（２２）とを有し、前記方法は、
燃焼器（１６）の出口ダクトに取り付けられたベーンアセンブリー（２２）であり、該ベーンアセンブリーは内側および外側プラットフォーム（２０，２８）の間に伸びる少なくとも一つのエアフォイル（２４）を有し、少なくとも外側プラットフォームが燃焼器出口ダクトのフランジ部分（３２，３０）と係合するところのベーンアセンブリーを設けるステップと、
エンジン運転温度範囲にわたって、前記フランジ部分（３２，３０）と前記内側および外側のプラットフォーム（２６，２８）との間に生じる熱成長の差の大きさを設定するステップと、
環境温度における前記フランジ部分と前記内側および外側のプラットフォームの各々と間の半径方向の間隔が、エンジン運転温度範囲にわたる設定された熱成長の差の大きさより小さくなるようにし、かくしてエンジン運転温度範囲にわたって該半径方向の間隔が閉じられて、ベーンアセンブリー（２２）と燃焼器（１６）との間の半径方向のシールを提供するように、前記フランジ部分と前記内側および外側のプラットフォームの各々との間の褶動ジョイント（３４，３６）を形成するステップであって、該褶動ジョイント（３６，３４）によって前記フランジ部分と前記内側および外側のプラットフォームの各々と間に軸方向の相対変位が許容されるところのステップと、
を有することを特徴とする、ガスタービンエンジン用のアセンブリーにおいてジョイントをシールする方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
燃焼器壁と下流のＨＰＴベーンプラットフォームとの間、特に円周方向外側の外側燃焼器壁と外側ＨＰＴベーンプラットフォームとの間の公知のジョイントは、しばしば過度に複雑であり、通常複数の部品からなり、かつリベットまたはボルト等の永久締結手段を用いている。ベーンプラットフォーム壁と燃焼器壁との間の取付構造について、数種異なった構造が以前にも試みられたが、これらのうち少なくとも幾つかの構造ではベーンアセンブリーと燃焼器の上流側出口との間の相対変位が制限されてしまう。しかしながら、このような相対変位を許容する公知のアセンブリーは、一般にベーンプラットフォームの変位だけを、通常軸方向にだけ制限する。例えば、以下の文献は公知のベーン−燃焼器の構造の幾つか例示する。米国特許第３，２８６，４６１号は、溝形の嵌合（tongue and groove fit）を含んだベーンと燃焼器との接合部分を開示している。米国特許第３，３０２，９２６号は、燃焼器内で厳密に嵌合する完全なリングである、内側および外側のベーンシュラウドを開示している。それゆえ、米国特許第３，５２９，９０６号はタービンベーンと固定シール構造とを開示している。英国特許第１，０８９，６６０号は、燃焼器とベーンとの間の溝形ジョイントを示しているが、これらの間に形成された支持ジョイントのみを述べ、シールに関して何ら言及していない。米国特許第３，６７０，４９７号は、複雑な燃焼器支持構造を開示している。英国特許第１，０９１，５７３号はラグ（lug）によって支持され、ヒンジ付きピンによって一体保持された火炎チューブに関する。米国特許第４，７９８，５１４号は燃焼器とベーンアセンブリーとの間のジョイントを１つだけ開示している。英国特許第２，１０２，８９７号は摩擦低減要素として作用するように燃焼器とベーンとの間に配置され、溝形の構成で着座する横方向分割リングの使用について開示している。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
上述の本発明の実施態様は説明のためのものであり、その他の改良があり得る。したがって当業者は上記の記述が単に説明的なものであり、種々の代替および改良が考案され得ることを理解するであろう。
【国際調査報告】
2007513281.tif 000006
2007513281.tif 000007
2007513281.tif 000008