(57)【要約】      （修正有）【課題】ブレードアウト事象のための軸受バンパーを提供する。【解決手段】ガスタービンの排気フレーム１１０と軸受ハウジング１６８、１７０との間のバンパー１８４、１８６を提供するためのアセンブリであって、１つまたは複数のバンパー１８４、１８６は、排気フレーム１１０に取り付けるための取り付け面と、ブレードアウト事象中に軸受ハウジング１６８、１７０と係合する軸受接触面とを有する。排気フレームー１１０は、凹部形状を有するバンパー凹部を画定し、バンパーアセンブリは、凹部形状と相補的な挿入形状を有する挿入部分を有する。【選択図】図１
2019023461.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンアセンブリ（１００）であって、
内側シリンダ（１１４，２０２，３０２，５０４）と、外側シリンダ（１１２）と、前記内側シリンダ（１１４，２０２，３０２，５０４）と前記外側シリンダ（１１２）との間に延在する複数の支柱（１１６〜１２５）とを有する排気フレーム（１１０，２００，３００，５００）と、
前記排気フレーム（１１０，２００，３００，５００）の前記内側シリンダ（１１４，２０２，３０２，５０４）内に同心状に配置され、シャフト（１０２）を囲み、前記排気フレーム（１１０，２００，３００，５００）に動作可能に結合された軸受ハウジング（４０２，４０４，５０６）と、
前記排気フレーム（１１０，２００，３００，５００）を前記軸受ハウジング（４０２，４０４，５０６）に結合する少なくとも１つの主取り付け部材（１５０，１５２）と、
前記排気フレーム（１１０，２００，３００，５００）の前記内側シリンダ（１１４，２０２，３０２，５０４）の内面と前記軸受ハウジング（４０２，４０４，５０６）の外面との間に配置されたバンパーアセンブリ（５０２）とを含み、前記バンパーアセンブリ（５０２）は、前記排気フレーム（１１０，２００，３００，５００）に取り付けられた取り付け面（２１４，２１６，３１８，３２０，５３０，６０２）と、ブレードアウト事象中に前記軸受ハウジング（４０２，４０４，５０６）と係合する軸受接触面（５４８）と
を有する、ガスタービンアセンブリ（１００）。
【請求項２】
前記排気フレーム（１１０，２００，３００，５００）は、凹部形状を有するバンパー凹部を画定し、前記バンパーアセンブリ（５０２）は、前記凹部形状と相補的な挿入形状を有する挿入部分（６４０）を含む、請求項１に記載のガスタービンアセンブリ（１００）。
【請求項３】
前記バンパーアセンブリ（５０２）を前記排気フレーム（１１０，２００，３００，５００）に取り付ける複数のバンパー取り付け部材をさらに含む、請求項１に記載のガスタービンアセンブリ（１００）。
【請求項４】
前記バンパーアセンブリ（５０２）の前記軸受接触面（５４８）は、前記軸受接触面（５４８）と前記軸受ハウジング（４０２，４０４，５０６）の隣接する接触面（４１２，４１４）との間のギャップを画定する正常動作状態を有し、前記バンパーアセンブリ（５０２）は、前記軸受接触面（５４８）と前記隣接する接触面（４１２，４１４）との間のギャップに配置されたシム部材（１８８，１９０）をさらに含み、ブレードアウト事象の間、事象力が前記シム部材（１８８，１９０）を介して前記軸受接触面（５４８）と前記隣接する接触面（４１２，４１４）との間で伝達される、請求項１に記載のガスタービンアセンブリ（１００）。
【請求項５】
前記隣接する接触面（４１２，４１４）は、前記軸受ハウジング（４０２，４０４，５０６）の前記外面から延在する高くなった接触プレート（１８０，１８２）上にある、請求項４に記載のガスタービンアセンブリ（１００）。
【請求項６】
前記バンパーアセンブリ（５０２）は、前記内側シリンダ（１１４，２０２，３０２，５０４）と前記外側シリンダ（１１２）との間に延在する前記複数の支柱（１１６〜１２５）の少なくとも１つと半径方向に位置合わせされている、請求項１に記載のガスタービンアセンブリ（１００）。
【請求項７】
前記バンパーアセンブリ（５０２）は、前記排気フレーム（１１０，２００，３００，５００）の前記内面と前記軸受ハウジング（４０２，４０４，５０６）の前記外面との間に配置された複数のバンパーアセンブリ（５０２）のうちの１つであり、前記複数のバンパーアセンブリ（５０２）の各々は、前記排気フレーム（１１０，２００，３００，５００）に取り付けるための取り付け面（２１４，２１６，３１８，３２０，５３０，６０２）と、前記ブレードアウト事象中に前記軸受ハウジング（４０２，４０４，５０６）に係合する軸受接触面（５４８）とを有する、請求項１に記載のガスタービンアセンブリ（１００）。
【請求項８】
前記軸受ハウジング（４０２，４０４，５０６）は、第１の軸受部分と第２の軸受部分とを含み、前記第１の軸受部分は、前記バンパーアセンブリ（５０２）の前記軸受接触面（５４８）から事象力を受け取るための少なくとも１つの隣接する接触面（４１２，４１４）を含み、前記第２の軸受部分は、前記少なくとも１つの主取り付け部材（１５０，１５２）および前記排気フレーム（１１０，２００，３００，５００）と係合する、請求項１に記載のガスタービンアセンブリ（１００）。
【請求項９】
前記バンパーアセンブリ（５０２）は、前記排気フレーム（１１０，２００，３００，５００）と前記軸受ハウジング（４０２，４０４，５０６）との間の事象力を変換するバンパー本体（１９２，１９４，３１４，３１６，５１６，６００）を含み、前記バンパー本体（１９２，１９４，３１４，３１６，５１６，６００）は、前記取り付け面（２１４，２１６，３１８，３２０，５３０，６０２）および前記バンパー接触面（５４６）に垂直なテーパ状の断面を有し、前記取り付け面（２１４，２１６，３１８，３２０，５３０，６０２）は、前記軸受接触面（５４８）の接触表面積より大きい、前記排気フレーム（１１０，２００，３００，５００）と係合する取り付け表面積を有する、請求項１に記載のガスタービンアセンブリ（１００）。
【請求項１０】
前記バンパーアセンブリ（５０２）は、前記排気フレーム（１１０，２００，３００，５００）の前記複数の支柱（１１６〜１２５）のうちの第１の支柱（１１６〜１２５）と半径方向に位置合わせされ、前記バンパーアセンブリ（５０２）は、前記第１の支柱（１１６〜１２５）内の冷却チャネル（１２６〜１３５）と位置合わせされた冷却チャネル（６６０）を画定するバンパー本体（１９２，１９４，３１４，３１６，５１６，６００）を含む、請求項１に記載のガスタービンアセンブリ（１００）。
【請求項１１】
排気フレームアセンブリであって、
内側シリンダ（１１４，２０２，３０２，５０４）と、外側シリンダ（１１２）と、前記内側シリンダ（１１４，２０２，３０２，５０４）と前記外側シリンダ（１１２）との間に延在する複数の支柱（１１６〜１２５）とを有し、軸受ハウジング（４０２，４０４，５０６）を受け入れるための前記内側シリンダ（１１４，２０２，３０２，５０４）内の内部空間を画定する排気フレーム（１１０，２００，３００，５００）と、
前記排気フレーム（１１０，２００，３００，５００）を前記軸受ハウジング（４０２，４０４，５０６）に結合する少なくとも１つの主取り付け部材（１５０，１５２）と、
前記排気フレーム（１１０，２００，３００，５００）の前記内側シリンダ（１１４，２０２，３０２，５０４）の内面に配置され、前記内部空間内に延在するバンパーアセンブリ（５０２）であって、前記排気フレーム（１１０，２００，３００，５００）に取り付けられた取り付け面（２１４，２１６，３１８，３２０，５３０，６０２）と、ブレードアウト事象中に前記軸受ハウジング（４０２，４０４，５０６）と係合する軸受接触面（５４８）とを有するバンパーアセンブリ（５０２）と
を含む、排気フレームアセンブリ。
【請求項１２】
前記排気フレーム（１１０，２００，３００，５００）は、凹部形状を有するバンパー凹部を画定し、前記バンパーアセンブリ（５０２）は、前記凹部形状と相補的な挿入形状を有する挿入部分（６４０）を含む、請求項１１に記載の排気フレームアセンブリ。
【請求項１３】
前記バンパーアセンブリ（５０２）を前記排気フレーム（１１０，２００，３００，５００）に取り付ける複数のバンパー取り付け部材をさらに含む、請求項１１に記載の排気フレームアセンブリ。
【請求項１４】
前記バンパーアセンブリ（５０２）は、前記排気フレーム（１１０，２００，３００，５００）の前記内面に配置された複数のバンパーアセンブリ（５０２）のうちの１つであり、前記複数のバンパーアセンブリ（５０２）の各々は、前記排気フレーム（１１０，２００，３００，５００）に取り付けるための取り付け面（２１４，２１６，３１８，３２０，５３０，６０２）と、前記ブレードアウト事象中に前記軸受ハウジング（４０２，４０４，５０６）に係合する軸受接触面（５４８）とを有する、請求項１１に記載の排気フレームアセンブリ。
【請求項１５】
前記バンパーアセンブリ（５０２）は、前記排気フレーム（１１０，２００，３００，５００）と前記軸受ハウジング（４０２，４０４，５０６）との間の事象力を変換するバンパー本体（１９２，１９４，３１４，３１６，５１６，６００）を含み、前記バンパー本体（１９２，１９４，３１４，３１６，５１６，６００）は、前記取り付け面（２１４，２１６，３１８，３２０，５３０，６０２）および前記軸受接触面（５４８）に垂直なテーパ状の断面を有し、前記取り付け面（２１４，２１６，３１８，３２０，５３０，６０２）は、前記軸受接触面（５４８）の接触表面積より大きい、前記排気フレーム（１１０，２００，３００，５００）と係合する取り付け表面積を有する、請求項１１に記載の排気フレームアセンブリ。
【請求項１６】
前記バンパーアセンブリ（５０２）は、前記排気フレーム（１１０，２００，３００，５００）の前記複数の支柱（１１６〜１２５）のうちの第１の支柱（１１６〜１２５）と半径方向に位置合わせされ、前記バンパーアセンブリ（５０２）は、前記第１の支柱内の冷却チャネル（１２６〜１３５）と位置合わせされた冷却チャネル（６６０）を画定するバンパー本体（１９２，１９４，３１４，３１６，５１６，６００）を含む、請求項１１に記載の排気フレームアセンブリ。
【請求項１７】
バンパーアセンブリ（５０２）であって、
排気フレーム（１１０，２００，３００，５００）に取り付けるための取り付け面（２１４，２１６，３１８，３２０，５３０，６０２）と、ブレードアウト事象中に軸受ハウジング（４０２，４０４，５０６）と係合する軸受接触面（５４８）とを有するバンパー本体（１９２，１９４，３１４，３１６，５１６，６００）と、
前記バンパーアセンブリ（５０２）を前記排気フレーム（１１０，２００，３００，５００）に取り付ける複数のバンパー取り付け部材と、
前記軸受接触面（５４８）と前記軸受ハウジング（４０２，４０４，５０６）との間の前記軸受接触面（５４８）に隣接するシム部材（１８８，１９０）と
を含むバンパーアセンブリ（５０２）。
【請求項１８】
前記バンパーアセンブリ（５０２）は、前記排気フレーム（１１０，２００，３００，５００）の凹部形状と相補的な挿入形状を有する挿入部分（６４０）を含み、前記挿入部分（６４０）は、前記取り付け面（２１４，２１６，３１８，３２０，５３０，６０２）の少なくとも一部を画定し、遠位面および複数の側面を含む、請求項１７に記載のバンパーアセンブリ（５０２）。
【請求項１９】
前記バンパーアセンブリ（５０２）は、前記排気フレーム（１１０，２００，３００，５００）と前記軸受ハウジング（４０２，４０４，５０６）との間の事象力を変換し、前記バンパー本体（１９２，１９４，３１４，３１６，５１６，６００）は、前記取り付け面（２１４，２１６，３１８，３２０，５３０，６０２）および前記軸受接触面（５４８）に垂直なテーパ状の断面を有し、前記取り付け面（２１４，２１６，３１８，３２０，５３０，６０２）は、前記軸受接触面（５４８）の接触表面積より大きい、前記排気フレーム（１１０，２００，３００，５００）と係合する取り付け表面積を有する、請求項１７に記載のバンパーアセンブリ（５０２）。
【請求項２０】
前記バンパー本体（１９２，１９４，３１４，３１６，５１６，６００）は、前記排気フレーム（１１０，２００，３００，５００）の支柱内の冷却チャネル（１２６〜１３５）と位置合わせされる少なくとも１つの冷却チャネル（６６０）を画定する、請求項１７に記載のバンパーアセンブリ（５０２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、ターボ機械の軸受構成に関し、より詳細には、ブレードアウト事象中の撓みおよび応力を制限するためのターボ機械の軸受構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンファン、圧縮機、およびタービンを含む様々なターボ機械には、シャフトの周りにバランスのとれた構成で翼形部またはブレードが含まれている。これらのターボ機械の多くは、機械が、ある期間、または制御された停止期間中に動作上の毎分回転数（ｒｐｍ）でブレードの破損に耐える能力を実証することを必要とする。高速粒子の封じ込めと、ブレードのアタッチメントの取り付けの失敗の制限は、これらのブレードアウト事象を通じてブレードを作るための重要な基準である。さらに、シャフトの撓みを制限し、シャフトを取り囲んで配置する排気フレームなどの、ガスタービンの他の部分における過度の応力または故障を防止することも重要である。シャフトと排気フレームとの間の軸受の構成は、排気フレームおよび他の場所でのシャフトの撓みおよび結果として生じる応力を制限する関連要因となり得る。理想的には、ブレードの損失は、最初に故障したまたは解放されたブレードに限定する必要がある。不均衡および結果として生じる応力が大きすぎると、ターボ機械全体の損失が生じる可能性がある。
【０００３】
いくつかの構成では、排気フレームが排気フレームを通ってシャフトを案内する軸受を取り囲んでいる。排気フレームは、内筒と外筒と接続支柱とを含む。ブレードアウト事象の間、ターボ機械の残りの回転ブレードからの不均衡は、シャフトを通って軸受および排気フレームに変換される。これらの応力が大きすぎると、軸受ハウジングおよび／または排気フレームを軸受ハウジングに保持するボルトの変形および故障が生じる可能性があり、シャフトの破局的な撓みが生じるおそれがある。
【発明の概要】
【０００４】
本開示の第１の態様は、ブレードアウト事象のための軸受バンパーを有するガスタービンアセンブリを提供する。排気フレームは、内側シリンダと、外側シリンダと、内側シリンダと外側シリンダとの間に延在する複数の支柱とを有する。軸受ハウジングは、排気フレームの内側シリンダ内に同心状に配置され、シャフトを囲み、排気フレームに動作可能に結合される。少なくとも１つの主取り付け部材は、排気フレームを軸受ハウジングに結合する。バンパーアセンブリは、排気フレームの内面と軸受ハウジングの外面との間に配置される。バンパーアセンブリは、排気フレームに取り付けられた取り付け面と、ブレードアウト事象中に軸受ハウジングと係合するバンパー衝突面とを有する。
【０００５】
本開示の第２の態様は、ブレードアウト事象のための軸受バンパーを有する排気フレームアセンブリを提供する。排気フレームは、内側シリンダと、外側シリンダと、内側シリンダと外側シリンダとの間に延在する複数の支柱とを有する。排気フレームは、軸受ハウジングを受け入れるための内部空間を画定する。少なくとも１つの主取り付け部材は、排気フレームを軸受ハウジングに結合する。バンパーアセンブリは、排気フレームの内面上に配置され、内部空間内に延在する。バンパーアセンブリは、排気フレームに取り付けられた取り付け面と、ブレードアウト事象中に軸受ハウジングと係合するバンパー衝突面とを有する。
【０００６】
本開示の第３の態様は、ブレードアウト事象中に軸受を保護するためのバンパーアセンブリを提供する。バンパー本体は、排気フレームに取り付けるための取り付け面と、ブレードアウト事象中に軸受ハウジングと係合するバンパー衝突面とを有する。バンパーアセンブリを排気フレームに取り付けるために、複数のバンパー取り付け部材を使用することができる。シム部材は、バンパー衝突面と軸受ハウジングとの間でバンパー衝突面に隣接して配置することができる。
【０００７】
本開示の例示的な態様は、本明細書に記載された問題および／または論じられていない他の問題を解決するように構成される。
【０００８】
本開示のこれらのおよび他の特徴は、本開示の様々な実施形態を示す添付の図面と併せて、本開示の様々な態様の以下の詳細な説明から、より容易に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】例示的なガスタービンの一部の軸方向図である。
【図２】例示的な排気フレームの内筒の内側面の図である。
【図３】バンパーアセンブリを有する排気フレームの一部の斜視図である。
【図４】バンパーアセンブリを有する例示的な軸受ハウジングの斜視図である。
【図５】排気フレームおよび軸受ハウジングに係合する例示的なバンパーアセンブリの斜視切欠図である。
【図６】例示的なバンパー本体の斜視図である。
【図７】図６の例示的なバンパー本体の別の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示の図面は必ずしも一定の比率ではないことに留意されたい。図面は、本開示の典型的な態様だけを示すことを目的としており、したがって、本開示の範囲を限定するものとみなすべきではない。図面においては、図面間で類似する符号は類似する要素を示す。
【００１１】
いくつかの実施形態では、ガスタービンなどのターボ機械は、中心回転シャフトの周りに配置された排気フレームを含むことができる。排気フレームは、内側シリンダと、外側シリンダと、内側シリンダと外側シリンダとの間の複数の支柱とを含むことができる。排気フレームと回転シャフトとの間の界面は、シャフトを支持し位置決めする軸受を含むことができる。軸受は、排気フレーム内に同心状に配置することができる。軸受は、排気フレームに複数の機械的界面点を提供する軸受ハウジングを含むことができ、それは排気フレームを軸受ハウジングに固定するボルトなどの１つまたは複数の主取り付け部材を含む。通常の運転状態の間、ターボ機械の翼形部ブレードを横断する流体の流れは、シャフトおよび軸受内に実質的にバランスのとれた回転力を生成する。主取り付け部材および他の界面点は、不当なストレスまたは故障の危険なしに、小さな不均衡、振動および類似の力を排気フレームに変換するように設計されている。翼形部ブレードが損傷したり、ロータへの取り付けから外れたりすると、それはブレードアウト事象と呼ばれ、不均衡および不規則な応力が発生することがある。ブレードアウト事象の間には、排気フレームと軸受ハウジングとの間の１つまたは複数のバンパーアセンブリが、排気フレームと軸受ハウジングとの間に動的で交互の力伝達経路を提供して、主取り付け部材の応力を低減することができる。バンパーアセンブリは、一方の側では排気フレームに取り付けられているが、軸受ハウジングと係合する反対側では取り付けられていない。正常動作状態では、バンパーアセンブリと軸受ハウジングとの間にギャップが存在し得る。いくつかの実施形態では、ギャップは、正常動作状態の間に排気フレームと軸受ハウジングとの間の確実な嵌合を補助するためにシム部材で満たされ得るが、ブレードアウト事象中にはバンパー接触が横方向に動くことが可能になる。
【００１２】
図１は、例示的なガスタービンアセンブリ１００の一部を示す。図示されたガスタービンアセンブリ１００の部分は、シャフト１０２の周りの排気フレーム１１０を含む。いくつかの実施形態では、ガスタービンアセンブリ１００は、圧縮機（図示せず）、燃焼器（図示せず）、および排気フレーム１１０を含むタービン部（図示せず）を含むことができる。シャフト１０２は、発電機（図示せず）などの負荷に動作可能に接続することができる。タービン部は、シャフト１０２に動作可能に取り付けられた複数の翼形部ブレード（図示せず）を含むことができる。複数の翼形部ブレードは、シャフト１０２の軸線１０４に沿っていくつかの段（図示せず）に配置されてもよく、各段は、正常動作中にシャフト１０２に実質的にバランスのとれた回転力を提供する複数の等間隔に離間した翼形部ブレードを含む。翼形部ブレードの実質的な損傷または分離は、ブレードアウト事象と呼ばれる実質的な不均衡の期間を生じさせ、一般に、ガスタービンの制御された停止を必要とする。ガスタービンの正常運転は、ほぼ定常状態のＲＰＭで他のシステムへの１つまたは複数のエネルギー出力を生成するための燃料の消費、ならびに所望の運転速度間の遷移を含むことができる。
【００１３】
排気フレーム１１０は、軸線１０４の周りに同心状に配置された外側シリンダ１１２（外筒とも呼ばれる）および内側シリンダ１１４（内筒とも呼ばれる）を含むことができる。外側シリンダ１１２は、シャフト１０２の周りに内側シリンダ１１４を支持し位置決めするように意図された複数の支柱１１６、１１７、１１８、１１９、１２０、１２１、１２２、１２３、１２４、１２５によって、内側シリンダ１１４から離間され、かつそれに接続され得る。いくつかの実施形態では、外側シリンダ１１２および内側シリンダ１１４は、複数の下位部品から構成されてもよく、ガスタービンアセンブリ１００のタービン部の１つまたは複数の隣接する部分または部品と係合してもよい。図示する例では、支柱１１６、１１７、１１８、１１９、１２０、１２１、１２２、１２３、１２４、１２５は、内側シリンダ１１４の開口部を通って延在し、内側シリンダ１１４内の様々な表面に固定されている。支柱１１６、１１７、１１８、１１９、１２０、１２１、１２２、１２３、１２４、１２５への過熱およびそれに関連する応力を防止するために、支柱１１６、１１７、１１８、１１９、１２０、１２１、１２２、１２３、１２４、１２５はそれぞれ、ガスタービンアセンブリ１００の動作中に冷却空気を受け取る冷却チャネル１２６、１２７、１２８、１２９、１３０、１３１、１３２、１３３、１３４、１３５を含むことができる。支柱内部冷却チャネル１２６、１２７、１２８、１２９、１３０、１３１、１３２、１３３、１３４、１３５は、動作するタービンの排気ガスの温度以下の空気などの、冷却流体を受け取るために１つまたは複数の排気フレーム冷却チャネルにそれぞれ接続することができる。
【００１４】
内側シリンダ１１４は、円筒状壁１４０を含むことができる。円筒状壁１４０は、排気フレーム１１０およびガスタービンアセンブリ１００の全体的な設計に応じて、いくつかの界面、安定性、および他の設計上の考慮事項に関連する様々な層、厚さ、および特徴を有することができる。円筒状壁１４０は、シャフト１０２を取り囲んで係合する軸受アセンブリ１６０の少なくとも一部を収容する内部空間１４２を画定することができる。軸受アセンブリ１６０は、円筒形状でなくてもよい。いくつかの実施形態では、内部空間１４２は、軸受アセンブリ１６０を受け入れるための位置決め機構によって画定されてもよい。例えば、内部空間１４２は、軸受アセンブリ１６０のベース延長部１６２を受け入れるためのベースチャネル１４４によって画定されてもよい。内部空間１４２は、排気フレーム１１０と軸受アセンブリ１６０との間の主取り付け部材１５０、１５２が固定される取り付けプレート１４６、１４８によって画定されてもよい。例えば、主取り付け部材１５０、１５２は、取り付けプレート１４６、１４８のねじ穴に挿入された複数のねじ付きボルトアセンブリを含むことができる。クランプ、ピン、リベット、または隣接する金属部材を固定的に取り付けるための他の部材などの他の機械的取り付け部材も可能であり得る。軸受アセンブリ１６０は、ねじ付きボルトアセンブリを収容する貫通孔などの、主取り付け部材１５０、１５２と係合するための取り付けフランジ１６４、１６６を含むことができる。内部空間１４２は、軸受アセンブリ１６０および内側シリンダ１１４内の他の部品を係合するための１つまたは複数の機構を組み込んだ、円筒状壁１４０の内面１５４によってさらに画定されてもよい。
【００１５】
軸受アセンブリ１６０は、内部空間１４２に挿入され、取り付けフランジ１６４、１６６を介して主取り付け部材１５０、１５２によって固定されてもよい。軸受アセンブリ１６０は、上側ハウジング部分１６８を有するスプリット軸受ハウジングと、シャフト１０２の直径に沿って分割され、それらの間の円筒状シャフト空間１７２を画定する下側ハウジング部分１７０とを含むことができる。上側ハウジング部分１６８は、機械的取り付け部材１７４、１７６を使用して下側ハウジング部分１７０に取り付けることができる。例えば、機械的取り付け部材１７４、１７６は、上側ハウジング部分１６８の貫通孔を通って下側ハウジング部分１７０のねじ穴に通じるボルトであってもよい。下側ハウジング部分１７０は、ベース延長部１６２と取り付けフランジ１６４、１６６とを含み、軸受アセンブリ１６０と排気フレーム１１０の内側シリンダ１１４との間の接触点の大部分を画定することができる。その結果、ブレードアウト事象中の応力、特に上側ハウジング部分１６８への上向き半径方向の力は、上側ハウジング部分１６８を下側ハウジング部分１７０に保持する機械的取り付け部材１７４、１７６、ならびに軸受アセンブリ１６０と内側シリンダ１１４との間の主取り付け部材１５０、１５２に実質的な応力を及ぼし得る排気フレーム１１０の上側部分に力を伝達することを可能にする上側ハウジング部分１６８に対する反作用力は、取り付け部材および／またはそれらの界面点の直径、数、または他の強度特性の過度の仕様を必要とせずに、取り付け部材の応力を低減し、ブレードアウト事象中の軸受アセンブリ１６０の致命的な故障を防止するのを助けることができる。上側ハウジング部分１６８は、円筒状壁１４０の内面１５４に面する軸受アセンブリ１６０の表面である軸受外面１７８の少なくとも一部を画定することができる。
【００１６】
軸受バンパー１８４、１８６は、上側ハウジング部分１６８から排気フレーム１１０の上側部分への力の伝達経路を提供することができる。例えば、軸受バンパー１８４、１８６は、内側シリンダ１１４の内面１５４に取り付けられ、支柱１１７、１２５と位置合わせされて、軸受アセンブリ１６０から内側シリンダ１１４および外側シリンダ１１２への力の伝達を可能にすることができる。他の実施形態では、支柱１１６と位置合わせされた単一の軸受バンパーまたは支柱１１６、１１７、１２５と位置合わせされた３つの軸受バンパーも可能であり得る。排気フレームのサイズおよび構成に応じて、３より大きい他の数の軸受バンパーも可能であり、いくつかの軸受バンパーは、１つまたは複数の排気フレーム支柱と直接位置合わせされずに動作し得ることが容易に理解されよう。軸受バンパー１８４、１８６は、軸受外面１７８上の接触プレート１８０、１８２と位置合わせされ、ブレードアウト事象中に上側ハウジング部分１６８と軸受バンパー１８４、１８６との間で力を伝達する。いくつかの実施形態では、軸受バンパー１８４、１８６は、上側ハウジング部分１６８に取り付けられず、軸受バンパー１８４、１８６と上側ハウジング部分１６８との間の衝突面に沿った横方向の動きを吸収することができる。取り付けられていない衝突面は、ガスタービンアセンブリ１００の正常動作中には摩擦接触してもよい。軸受バンパー１８４、１８６および接触プレート１８０、１８２は、隣接する衝突面の間にギャップを画定することができる。いくつかの実施形態では、シム１８８、１９０は、隣接する衝突面の間のギャップに設けることができ、軸受アセンブリ１６０の撓みを最小にし、ガスタービンアセンブリの正常動作中であっても隣接する衝突面の間の接触力を維持することができる。例えば、シム１８８、１９０は、鋼、鋳鉄、または別の剛性材料で作ることができる。軸受バンパー１８４、１８６は、上側ハウジング部分１６８を有する衝突面と内側シリンダ１１４を有する取り付け面との間に延在し、その間に力を伝達するバンパー本体１９２、１９４を含むことができる。軸受バンパー１８４、１８６および軸受アセンブリ１６０と内側シリンダ１１４とのそれらの界面の例示的な構成は、以下でさらに説明される。
【００１７】
図２は、定位置に軸受バンパー、例えば軸受バンパー１８４、１８６（図１）がない、例示的な排気フレーム２００の内側シリンダ２０２の内側面２０４の上側部分を示す。より具体的には、２つの例示的な凹部のあるバンパー界面２１０、２１２が示されている。バンパー界面２１０、２１２は、凹部表面２１８、２２０を取り囲む取り付け面２１４、２１６を含むことができ、それらの間に凹部側壁２２２、２２４を画定する。例えば、互換性のある軸受バンパー（例えば、軸受バンパー４２０、４２２）は、凹部表面２１８、２２０および凹部側壁２２２、２２４によって画定される空間に対して相補的な形状を有する延長部を含むことができる。図示した例では、バンパー界面２１０、２１２は、内側シリンダ２０２から延在する厚いパネルに組み込むことができる。取り付け面２１４、２１６は、軸受バンパーを取り付け面２１４に取り付けるために、軸受バンパーからボルトなどの取り付け部材を受け入れるための複数の穴２２６、２２８を含むことができる。例えば、互換性のある軸受バンパーは、取り付け面２１４、２１６を覆うように延在し、取り付け面２１４、２１６内の複数の穴２２６、２２８と位置合わせされる穴または締結具を提供する、幅広の側方部分またはフランジを含むことができる。バンパー界面２１０、２１２はまた、排気フレーム２００の支柱、例えば支柱１１７〜１２５（図１）内の１つまたは複数の冷却チャネル、例えば冷却チャネル１２６〜１３５（図１）への流体経路を提供するための支柱チャネル２３０、２３２を画定することができる。
【００１８】
図３は、軸受バンパー３１０、３１２が定位置にある、例示的な排気フレーム３００の内側シリンダ３０２の内側面３０４の上側部分を示す。バンパー本体３１４、３１６の少なくとも一部は、内側シリンダ３０２から半径方向内向きに延在することができる。いくつかの実施形態では、内側面３０４は、図２に示したものと同様の凹部のある界面を含むことができ、バンパー本体３１４、３１６は、内側面３０４の凹部内に延在する相補的な形状（図示せず）の延長部を含むことができる。他の実施形態では、内側面３０４は、凹部を有さない取り付け面を提供してもよく、バンパー本体３１４、３１６は、実質的に平坦な取り付け面３１８、３２０を含んでもよい。バンパー本体３１４、３１６は、複数の穴３２２、３２４を有してもよく、この穴を介して取り付け部材を取り付けて軸受バンパー３１０、３１２を内側シリンダ３０２に取り付けることができる。バンパー本体３１４、３１６は、それらの反対側（図示せず）の穴３２２、３２４と同様な穴のパターンを含むことができることに留意されたい。バンパー本体３１４、３１６はまた、内部流路３２６、３２８を画定することができ、冷却流体は、軸受バンパー３１０、３１２に近接して取り付けられた１つまたは複数の排気フレーム支柱３３０、３３２の冷却チャネルに導くことができる。
【００１９】
図４は、上側軸受ハウジング４０２とのそれぞれの接触点に配置された軸受バンパー４２０、４２２を有する軸受アセンブリ４００の一例を示す。軸受アセンブリ４００は、下側軸受ハウジング４０４に取り付けられ、軸受アセンブリ４００の軸に沿って円筒状シャフト空間４０６を画定する上側軸受ハウジング４０２を含むことができる。軸受アセンブリ４００は、排気フレームの内側シリンダ（図示せず）に設置される際に、排気フレーム（図示せず）の内面（図示せず）に面する外面４０８を画定することができる。上側軸受ハウジング４０２は、排気フレームの内側シリンダとの限定された接触点を提供する外面４０８の上側部分４１０を画定することができ、軸受バンパー４２０、４２２を除いて、おそらく専ら下側軸受ハウジング４０４への取り付け部に依存する。図示する実施形態では、軸受アセンブリ４００は、軸受バンパー４２０、４２２に依存して、上側軸受ハウジング４０２と排気フレームの上側部分との間の力を伝達して、ブレードアウト事象中に軸受アセンブリ４００をより良好に保護することができる。軸受バンパー４２０、４２２は、排気フレーム支柱の位置に相関する排気フレーム上の特定の位置と位置合わせされるように外面４０８の上側部分４１０の外周に沿って離間され、外側シリンダへのより直接的な力伝達を提供する。上側軸受ハウジング４０２は、軸受バンパー４２０、４２２の下の接触面４１２、４１４を含むことができる。上側軸受ハウジング４０２と軸受バンパー４２０、４２２との間で使用されるような例示的な界面に関する詳細は、図５に関して後述される。
【００２０】
図５は、排気フレーム５００の内側シリンダ５０４および排気フレーム５００が取り付けられた軸受アセンブリの上側軸受ハウジング５０６に係合するバンパーアセンブリ５０２の例示的な排気フレーム５００の内部の詳細な切欠図を示す。内側シリンダ５０４は、内面５１４から凹んだ凹部表面５０８および凹部側壁５１０、５１２を含むことができる。凹部表面５０８のフットプリントおよび側壁５１０、５１２の深さは、凹部形状を画定する。バンパーアセンブリ５０２は、断面で示されるバンパー本体５１６を含むことができ、バンパー本体５１６は、内側シリンダ５０４の内面５１４の凹部形状内に延在し、かつ凹部形状を実質的に充填する相補的な形状を有する延長部分５１８を有する。バンパー本体５１６の、内側シリンダ５０４と面接触している部分は、バンパーアセンブリ５０２の取り付け面５３０を画定することができる。複数の取り付け部材（図示せず）は、取り付け面５３０の少なくとも一部に沿ってバンパー本体５１６を内側シリンダ５０４に取り付けることができる。内側シリンダ５０４は、内側シリンダ５０４を貫通し、内側シリンダ５０４から外側シリンダに延在する支柱（図示せず）の１つまたは複数の内部機構に接続する支柱開口部５２０をさらに含むことができる。バンパー本体５１６は、内部キャビティ５２２、軸受キャビティ開口部５２４、５２６、および支柱チャネル開口部５２８を画定することができる。バンパー本体５１６は、バンパーアセンブリ５０２の取り付け面５３０に対向する遠位面５３２も含むことができる。遠位面５３２は、上側軸受ハウジング５０６の隣接面に実質的に平行であってもよく、それらの間の空間はギャップを画定することができる。シム５３４を使用して、遠位面５３２と上側軸受ハウジング５０６との間のギャップの一部を充填することによって、遠位面５３２と上側軸受ハウジング５０６との間の接触力を維持することができる。より具体的には、シムは、ギャップ幅と同様の厚さを有するが、遠位面５３２の表面積よりも実質的に小さい表面積を有することができる。シム５３４は、取り付け部材５３６、５３８を使用して上側軸受ハウジング５０６に取り付けられてもよい。他の実施形態では、遠位面５３２は、上側軸受ハウジング５０６と直接係合する接触面を含むことができる。図示する例では、上側軸受ハウジング５０６は、上側軸受ハウジング５０６とバンパーアセンブリ５０２との間の隣接する接触面を提供するために、上側軸受ハウジング５０６から延在する接触プレート５４０を含むことができる。接触プレート５４０は、上側軸受ハウジング５０６の周囲の上面５４２の上方に延びる高さと、バンパー本体５１６の上面５４２および遠位面５３２の両方よりも実質的に小さいプレート接触面５４４とを有することができる。いくつかの実施形態では、接触面５４４は、シム５３４のバンパー接触面５４６と軸受接触面５４８の両方に等しい表面積を有してもよい。
【００２１】
図６および図７は、上述したガスタービンアセンブリ、排気フレーム、および軸受バンパーアセンブリに関して使用することができるような、例示的なバンパー本体６００を示す。バンパー本体６００は、鋼、鋳鉄、または他の剛性材料で作ることができる。バンパー本体６００は、排気フレームに係合するための取り付け面６０２と、排気フレーム内に配置された軸受アセンブリとの接触界面を直接的または間接的に提供するための遠位面６０４とを含むことができる。取り付け面６０２および遠位面６０４は、バンパー本体６００の両側で互いにほぼ平行であってもよい。バンパー本体６００はまた、第１の側面６０６、第２の側面６０８、第１の端面６１０、および第２の端面６１２を含むことができる。第１の側面６０６および第２の側面６０８は、バンパー本体６００の両側にあってもよく、バンパー本体６００が取り付け面６０２から遠位面６０４に向かって先細りになるように、取り付け面６０２および遠位面６０４に対してほぼ傾斜している。この例示的な構成は、取り付け面６０２が遠位面６０４よりも大きな表面積を有する概ねテーパ状または台形の断面をもたらす。限定はしないが、矩形および他の断面形状を含む他の構成も可能である。第１の端面６１０および第２の端面６１２は、取り付け面６０２および遠位面６０４に対してほぼ垂直であってもよい。いくつかの実施形態では、第１の端面６１０および第２の端面６１２は、遠位面６０４に向かう斜面６１４、６１６を含むことができ、取り付け面６０２に対して遠位面６０４の表面積をさらに低減する。
【００２２】
バンパー本体６００は、バンパー本体６００を排気フレームに固定するための取り付け部材を受け入れるための複数の穴６２０、６２１、６２２、６２３、６２４、６２５、６２６、６２７、６２８、６２９、６３０、６３１、６３２、６３３を含むことができる。例えば、穴６２０、６２１、６２２、６２３、６２４、６２５、６２６、６２７、６２８、６２９、６３０、６３１、６３２、６３３は、排気フレームの適合するねじ穴に固定することができるボルトアセンブリを収容することができる。様々な他の構成および数の穴または他の取り付け機構が可能である。穴６２０、６２１、６２２、６２３、６２４、６２５、６２６、６２７、６２８、６２９、６３０、６３１、６３２、６３３は、取り付け面６０２を貫通する開口部を含むことができ、バンパー本体６００の一部を通過し、第１の側面６０６または第２の側面６０８に開口する貫通孔であってもよい。他の実施形態では、貫通孔が遠位面６０４に開口部を含んでもよいし、あるいはバンパー本体６００が貫通孔または他の取り付け機構のための１つまたは複数の側方フランジを組み込んでもよい。
【００２３】
いくつかの実施形態では、取り付け面６０２は、取り付け面６０２から突出してその一部を形成する挿入部分６４０を含むことができる。挿入部分６４０は、横方向の安定性および／または表面接触を増加させるために排気フレームの表面の相補的な凹部に挿入するように設計することができる。例えば、挿入部分６４０は、取り付け面６０２からの成形された突出部を含むことができ、突出側壁６４２、６４４、６４６、６４８を形成する。挿入部分６４０は、排気フレームの凹部と相補的な、丸みを帯びた角を有する矩形などの断面形状およびサイズを有してもよく、これは、挿入部分６４０が適合する凹部に嵌合し、それを実質的に充填することを意味する。それは、突出側壁６４２、６４４、６４６、６４８と凹部の側壁との間の締り嵌めを含むことができる。いくつかの実施形態では、挿入部分６４０の突出端面６５０と凹部の隣接面との間にギャップが許容されてもよい。
【００２４】
いくつかの実施形態では、バンパー本体６００は、排気フレームの他の部品または機構のための通過を提供することができる。例えば、排気フレームの支柱のうちの１つに対して半径方向に整列し、排気フレームの内側シリンダの直接内側に配置された軸受バンパーは、内部冷却構造の恩恵を受けることができ、空気などの冷却流体を受け取るためのチャネルが必要であり得る。バンパー本体６００は、第１の端面６１０に第１の開口部６６２を有し、取り付け面６０２に第２の開口部６６４を有する、より具体的には、挿入部分６４０の突出端面６５０を有する、冷却チャネル６６０を含むことができる。第１の開口部６６２は、バンパー本体６００内の内部チャネルを通して第２の開口部６６４に接続することができる。バンパー本体６００はまた、第２の端面６１２に第３の開口部（図示せず）を含むことができる。バンパー本体６００のチャネル、開口部、および成形の他の構成が、任意の所与の設計において排気フレームと軸受アセンブリとの間の他の機構、サブシステム、および利用可能な空間に適応するようになされてもよい。
【００２５】
本明細書で使用される専門用語は、単に特定の実施形態を説明するためのものに過ぎず、本開示を限定するものではない。本明細書で用いられるように、文脈で別途明確に指示しない限り、単数形「１つの（ａ、ａｎ）」および「前記（ｔｈｅ）」は複数形も含むものとする。「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および／または「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、本明細書で使用される場合に、記載した特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成部品の存在を示すが、１つもしくは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成部品、および／またはこれらのグループの存在もしくは追加を排除するものではないことがさらに理解されよう。
【００２６】
添付の特許請求の範囲におけるミーンズプラスファンクションまたはステッププラスファンクションの要素すべての、対応する構造、材料、動作および均等物は、具体的に請求された他の請求要素と組み合わせてその機能を遂行するための、一切の構造、材料または動作を包含することが意図されている。本開示の記述は、例示および説明の目的で提示されたもので、網羅的であることも、または本開示を開示した形態に限定することも意図されていない。多くの変更および変形は、本開示の範囲および趣旨から逸脱することなく、当業者には明らかであろう。本開示の原理および実際の応用を最もよく説明し、想定される特定の使用に適するように様々な変更を伴う様々な実施形態の開示を他の当業者が理解できるようにするために、実施形態を選択し説明した。
【符号の説明】
【００２７】
１００  ガスタービンアセンブリ
１０２  シャフト
１０４  軸線
１１０  排気フレーム
１１２  外側シリンダ
１１４  内側シリンダ
１１６  支柱
１１７  支柱
１１８  支柱
１１９  支柱
１２０  支柱
１２１  支柱
１２２  支柱
１２３  支柱
１２４  支柱
１２５  支柱
１２６  内部冷却チャネル
１２７  内部冷却チャネル
１２８  内部冷却チャネル
１２９  内部冷却チャネル
１３０  内部冷却チャネル
１３１  内部冷却チャネル
１３２  内部冷却チャネル
１３３  内部冷却チャネル
１３４  内部冷却チャネル
１３５  内部冷却チャネル
１４０  円筒状壁
１４２  内部空間
１４４  ベースチャネル
１４６  取り付けプレート
１４８  取り付けプレート
１５０  主取り付け部材
１５２  主取り付け部材
１５４  内面
１６０  軸受アセンブリ
１６２  ベース延長部
１６４  取り付けフランジ
１６６  取り付けフランジ
１６８  上側ハウジング部分
１７０  下側ハウジング部分
１７２  円筒状シャフト空間
１７４  機械的取り付け部材
１７６  機械的取り付け部材
１７８  軸受外面
１８０  接触プレート
１８２  接触プレート
１８４  軸受バンパー
１８６  軸受バンパー
１８８  シム
１９０  シム
１９２  バンパー本体
１９４  バンパー本体
２００  排気フレーム
２０２  内側シリンダ
２０４  内側面
２１０  バンパー界面
２１２  バンパー界面
２１４  取り付け面
２１６  取り付け面
２１８  凹部表面
２２０  凹部表面
２２２  凹部側壁
２２４  凹部側壁
２２６  穴
２２８  穴
２３０  支柱チャネル
２３２  支柱チャネル
３００  例示的な排気フレーム
３０２  内側シリンダ
３０４  内側面
３１０  軸受バンパー
３１２  軸受バンパー
３１４  バンパー本体
３１６  バンパー本体
３１８  平坦な取り付け面
３２０  平坦な取り付け面
３２２  穴
３２４  穴
３２６  内部流路
３２８  内部流路
３３０  排気フレーム支柱
３３２  排気フレーム支柱
４００  軸受アセンブリ
４０２  上側軸受ハウジング
４０４  下側軸受ハウジング
４０６  円筒状シャフト空間
４０８  外面
４１０  上側部分
４１２  接触面
４１４  接触面
４２０  軸受バンパー
４２２  軸受バンパー
５００  排気フレーム
５０２  バンパーアセンブリ
５０４  内側シリンダ
５０６  上側軸受ハウジング
５０８  凹部表面
５１０  側壁
５１２  側壁
５１４  内面
５１６  バンパー本体
５１８  延長部分
５２０  支柱開口部
５２２  内部キャビティ
５２４  キャビティ開口部
５２６  キャビティ開口部
５２８  支柱チャネル開口部
５３０  取り付け面
５３２  遠位面
５３４  シム
５３６  取り付け部材
５３８  取り付け部材
５４０  接触プレート
５４２  上面
５４４  接触面
５４６  バンパー接触面
５４８  軸受接触面
６００  バンパー本体
６０２  取り付け面
６０４  遠位面
６０６  第１の側面
６０８  第２の側面
６１０  第１の端面
６１２  第２の端面
６１４  斜面
６１６  斜面
６２０  穴
６２１  穴
６２２  穴
６２３  穴
６２４  穴
６２５  穴
６２６  穴
６２７  穴
６２８  穴
６２９  穴
６３０  穴
６３１  穴
６３２  穴
６３３  穴
６４０  挿入部分
６４２  突出側壁
６４４  突出側壁
６４６  突出側壁
６４８  突出側壁
６５０  突出端面
６６０  冷却チャネル
６６２  第１の開口部
６６４  第２の開口部
【図１】
2019023461.tif 000003
【図２】
2019023461.tif 000004
【図３】
2019023461.tif 000005
【図４】
2019023461.tif 000006
【図５】
2019023461.tif 000007
【図６】
2019023461.tif 000008
【図７】
2019023461.tif 000009
【外国語明細書】
2019023461000001.pdf