(57)【要約】【課題】ガスタービンにおけるエアセパレータとタービン第一列ディスクとの接触を高めるようにエアセパレータを改良する。【解決手段】エアセパレータは、円筒状部材２２と、円筒状部材の後端部において半径方向外方へ延びたフランジボディ３６を有するシールフランジ２８とを有する。ヘッド部分４２は、フランジボディの半径方向外側自由端部６６に配置されており、フランジボディの軸方向後方に配置され、かつブレードディスクの前面と係合するための後方シール面６０を規定した軸方向フランジと、フランジボディから軸方向前方へ延びた前方片持ちヘッド塊状部６４とを有する。フランジボディの前側との結合部からヘッド塊状部の軸方向前面までのヘッド塊状部の軸方向寸法ｄ2は、ヘッド塊状部の半径方向内側から半径方向で最も外側までのヘッド塊状部の最大半径方向寸法ｄ3よりも大きい。【選択図】図２
2015098870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジンであって、
ロータ構造であって、ブレードディスク構造と、該ブレードディスク構造に結合されたトルクチューブとを有する、ロータ構造と、
エンジンを通る高温作動ガスの軸方向流れに関して前記ブレードディスク構造の上流側に規定されたブレードディスク前面であって、前記トルクチューブは前記ブレードディスク前面から軸方向前方へ延びている、ブレードディスク前面と、
エアセパレータであって、円筒状部材の内面と前記トルクチューブの外面との間に間隙を形成するように該トルクチューブの周囲に配置された円筒状部材と、該円筒状部材の後端部と、前記円筒状部材を前記トルクチューブに取り付ける取付け構造を有する前記円筒状部材の前端部とにおいて半径方向外方へ延びたシールフランジとを有する、エアセパレータと、を備え、
前記シールフランジは、
フランジボディであって、前記円筒状部材から半径方向外方へ延びた前側と、反対の後側とを有しており、前記前側および前記後側はこれらの間にフランジ厚さを規定している、フランジボディと、
該フランジボディの半径方向外側自由端部におけるヘッド部分と、を有しており、
該ヘッド部分は、
前記フランジボディの軸方向後方に配置された軸方向フランジであって、前記ブレードディスク前面と係合するための後方シール面を規定している、軸方向フランジと、
前記フランジボディから軸方向前方へ延びた、前方の片持ちされたヘッド塊状部と、を有しており、
前記フランジボディの前側との結合部から、前記ヘッド塊状部の軸方向前面までの前記ヘッド塊状部の軸方向寸法は、前記ヘッド塊状部の半径方向内側から、前記ヘッド塊状部の半径方向で最も外側までの前記ヘッド塊状部の最大半径方向寸法よりも大きいことを特徴とする、ガスタービンエンジン。
【請求項２】
前記ヘッド塊状部の前記軸方向寸法は、前記フランジボディの後側から後側シール面までの、前記軸方向フランジの軸方向寸法よりも大きい、請求項１記載のガスタービンエンジン。
【請求項３】
前記ヘッド塊状部の前記軸方向寸法は、前記軸方向フランジの前記軸方向寸法よりも約４２％だけ大きい、請求項２記載のガスタービンエンジン。
【請求項４】
前記ヘッド塊状部の前記軸方向寸法は、前記前側と前記後側との間の前記フランジボディの軸方向厚さよりも約５倍大きい、請求項２記載のガスタービンエンジン。
【請求項５】
前記フランジボディは、前記ブレードディスク前面から離れるように前方へ傾斜させられており、前記フランジボディの前記前側と、前記円筒状部材の外面との間に鋭角を形成している、請求項１記載のガスタービンエンジン。
【請求項６】
前記鋭角は、前記フランジボディの後側と、前記円筒状部材の外面との間に規定されており、前記円筒状部材の後端部は、前記円筒状部材の外面よりも半径方向外方にある屈曲点において前記フランジボディの後側と交差する平坦な半径方向の面である、請求項５記載のガスタービンエンジン。
【請求項７】
前記円筒状部材の外面と、前記フランジボディの前記前側との間に延びたストロングバックを備え、該ストロングバックは、前記円筒状部材から、前記屈曲点よりも半径方向外方にある前記フランジボディの前側との交差箇所まで、半径方向外方へ延びている、請求項６記載のガスタービン。
【請求項８】
前記交差箇所は、前記円筒状部材の外面と、前記ヘッド塊状部の内側との間の半径方向距離の少なくとも約４０％に配置されている、請求項７記載のガスタービン。
【請求項９】
前記屈曲点は、前記円筒状部材との外面と、前記ヘッド塊状部の内側との間の半径方向距離の少なくとも約１６％に配置されている、請求項７記載のガスタービン。
【請求項１０】
ガスタービンエンジンであって、
ロータ構造であって、ブレードディスク構造と、該ブレードディスク構造に結合されたトルクチューブとを有する、ロータ構造と、
エンジンを通る高温作動ガスの軸方向流れに関して前記ブレードディスク構造の上流側に規定されたブレードディスク前面であって、前記トルクチューブは前記ブレードディスク前面から軸方向前方へ延びている、ブレードディスク前面と、
エアセパレータであって、円筒状部材の内面と前記トルクチューブの外面との間に間隙を形成するように該トルクチューブの周囲に配置された円筒状部材と、該円筒状部材の後端部と、前記円筒状部材を前記トルクチューブに取り付ける取付け構造を有する前記円筒状部材の前端部とにおいて半径方向外方へ延びたシールフランジとを有する、エアセパレータと、を備え、
前記シールフランジは、
フランジボディであって、前記円筒状部材から半径方向外方へ延びた前側と、反対の後側とを有しており、前記前側および前記後側はこれらの間にフランジ厚さを規定している、フランジボディと、
該フランジボディの半径方向外側自由端部におけるヘッド部分と、を有しており、
該ヘッド部分は、
前記フランジボディの軸方向後方に配置された軸方向フランジであって、前記ブレードディスク前面と係合するための後方シール面を規定している、軸方向フランジと、
前記フランジボディから軸方向前方へ延びた前方の片持ちされたヘッド塊状部と、を有しており、
前記フランジボディは、前記ブレードディスク前面から離れるように前方へ傾斜させられており、前記フランジボディの後側と、前記円筒状部材の外面との間に鋭角が形成されており、前記円筒状部材の後端部は、前記円筒状部材の外面よりも半径方向外方における屈曲点において前記フランジボディの後側と交差する平坦な半径方向の面であり、
前記円筒状部材および前記フランジボディと一体に形成されており、かつ前記円筒状部材の外面と前記フランジボディの前側との間に延びたストロングバックを備え、該ストロングバックは、前記円筒状部材から、前記屈曲点よりも半径方向外方にある前記フランジボディの前側との交差箇所まで、半径方向外方へ延びていることを特徴とする、ガスタービンエンジン。
【請求項１１】
前記交差箇所は、前記円筒状部材の外面と、前記ヘッド塊状部の内側との間の半径方向距離の少なくとも約４０％に配置されている、請求項１０記載のガスタービン。
【請求項１２】
前記屈曲点は、前記円筒状部材との外面と、前記ヘッド塊状部の内側との間の半径方向距離の少なくとも約１６％に配置されている、請求項１１記載のガスタービン。
【請求項１３】
前記フランジボディの前側との結合部から前記ヘッド塊状部の軸方向前面までの、前記ヘッド塊状部の軸方向寸法は、前記前側と前記後側との間の前記フランジボディの軸方向厚さよりも約５倍大きい、請求項１０記載のガスタービンエンジン。
【請求項１４】
前記フランジボディの前記前側との結合部から前記ヘッド塊状部の軸方向前面までの、前記ヘッド塊状部の軸方向寸法は、前記フランジボディの後側から前記後方シール面までの前記軸方向フランジの軸方向寸法よりも大きい、請求項１０記載のガスタービンエンジン。
【請求項１５】
前記ヘッド塊状部の軸方向寸法は、前記軸方向フランジの軸方向寸法よりも約４２％だけ大きい、請求項１４記載のガスタービンエンジン。
【請求項１６】
前記ヘッド塊状部の軸方向寸法は、前記ヘッド塊状部の半径方向内側から前記ヘッド塊状部の半径方向で最も外側までの前記ヘッド塊状部の最大半径方向寸法よりも大きい、請求項１４記載のガスタービンエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概してガスタービンエンジン、特にガスタービンエンジンにおいてシールを提供するエアセパレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンなどのターボ機械は、概して、圧縮機セクションと、燃焼器セクションと、タービンセクションとを有する。ロータは、通常、ガスタービンエンジンのセクションを軸方向に貫いて延びるように提供されており、圧縮機セクションおよびタービンセクションにおいて回転ブレードを支持する構造を有する。特に、タービンセクションを貫いて延びるロータの部分は、互いに結合された複数のタービンディスクを有しており、各タービンディスクは複数のタービンブレードを支持するように適応されている。同様に、圧縮機セクションを貫いて延びるロータの部分は、互いに結合された複数の圧縮機ディスクを有しており、各圧縮機ディスクは複数の圧縮機ブレードを支持するように適応されている。タービンセクションおよび圧縮機セクションにおけるロータの部分は、トルクチューブによって結合されている。
【０００３】
高い圧力比および高いエンジン燃焼温度を考慮すると、タービンディスクに支持された回転ブレード構造などの構成部材は、構成部材の過熱を防止するために圧縮機排出空気などの冷却流体によって冷却されなければならない。圧縮機排出空気の一部をタービンディスクおよびそれに関連するブレードへ導くために、エアセパレータが、トルクチューブに取り付けられていてよく、最も前方のタービンディスクの前面に係合していてよい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
第一列ディスクとの締め代係合のための接触面を有するヘッド部分の領域において、エアセパレータの後端部における質量分布および構造的剛性に影響することができる改良を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の１つの態様によれば、ブレードディスク構造と、ブレードディスク構造に結合されたトルクチューブとを有するロータ構造を備えるガスタービンエンジンが提供される。ブレードディスク前面は、エンジンを通る高温の作動ガスの軸方向流れに関して、ブレードディスク構造の上流側に規定されており、トルクチューブは、前面から軸方向前方へ延びている。エアセパレータが設けられており、円筒状部材の内面と、トルクチューブの外面との間に間隙を形成するように、トルクチューブの周囲に配置された円筒状部材を有している。シールフランジは、円筒状部材の後端部において半径方向外方へ延びており、円筒状部材の前端部は、円筒状部材をトルクチューブに取り付ける取付け構造を有している。シールフランジは、円筒状部材から半径方向外方へ延びた前側と、反対側の後側とを有するフランジボディを有しており、前側と後側とは、それらの間にフランジ厚さを規定している。ヘッド部分は、フランジボディの半径方向外側自由端部に配置されている。ヘッド部分は、フランジボディの軸方向後方に配置され、かつブレードディスクの前面と係合するための後方シール面を規定した軸方向フランジと、フランジボディから軸方向前方へ延びた前方片持ちヘッド塊状部とを有している。フランジボディの前側との結合部から、ヘッド塊状部の軸方向前面までの、ヘッド塊状部の軸方向寸法は、ヘッド塊状部の半径方向内側から、ヘッド塊状部の半径方向で最も外側までの、ヘッド塊状部の最大半径方向寸法よりも大きい。
【０００６】
ヘッド塊状部の軸方向寸法は、フランジボディの後側から、後側シール面までの、軸方向フランジの軸方向寸法よりも大きくてもよい。ヘッド塊状部の軸方向寸法は、軸方向フランジの軸方向寸法よりも約４２％だけ大きくてよい。
【０００７】
ヘッド塊状部の軸方向寸法は、前側と後側との間のフランジボディの軸方向厚さよりも約５倍大きくてもよい。
【０００８】
フランジボディは、ブレードディスクの前面から離れるように前方へ傾斜させられ、フランジボディの前側と、円筒状部材の外面との間に鋭角を形成していてよい。鋭角は、フランジボディの後側と、円筒状部材の外面との間に規定されてよく、円筒状部材の後端部は、円筒状部材の外面から半径方向外方の屈曲点においてフランジボディの後側と交差する平坦な半径方向の面であってよい。
【０００９】
ストロングバックは、円筒状部材の外面と、フランジボディの前側との間に延びていてよく、ストロングバックは、屈曲点から半径方向外方のフランジボディの前側との交差箇所まで、円筒状部材から半径方向外方に延びていてよい。交差箇所は、円筒状部材の外面と、ヘッド塊状部の内側との間の半径方向距離の少なくとも約４０％に配置されていてよい。屈曲点は、円筒状部材の外面と、ヘッド塊状部の内側との間の半径方向距離の少なくとも約１６％に配置されていてよい。
【００１０】
本発明の別の態様によれば、ブレードディスク構造と、ブレードディスク構造に結合されたトルクチューブとを有するロータ構造を備えるガスタービンエンジンが提供される。ブレードディスク前面は、エンジンを通る高温の作動ガスの軸方向流れに関して、ブレードディスク構造の上流側に規定されており、トルクチューブは、前面から軸方向前方へ延びている。エアセパレータが設けられており、円筒状部材の内面と、トルクチューブの外面との間に間隙を形成するように、トルクチューブの周囲に配置された円筒状部材を有している。シールフランジは、円筒状部材の後端部において半径方向外方へ延びており、円筒状部材の前端部は、円筒状部材をトルクチューブに取り付ける取付け構造を有している。シールフランジは、円筒状部材から半径方向外方へ延びた前側と、反対側の後側とを有するフランジボディを有しており、前側と後側とは、それらの間にフランジ厚さを規定している。ヘッド部分は、フランジボディの半径方向外側自由端部に配置されている。ヘッド部分は、フランジボディの軸方向後方に配置された軸方向フランジを有しており、ブレードディスク前面と係合するための後方シール面を規定している。前方片持ちヘッド塊状部は、フランジボディから軸方向前方に延びている。フランジボディは、ブレードディスク前面から離れるように前方へ傾斜させられており、鋭角は、フランジボディの後側と、円筒状部材の外面との間に規定されており、円筒状部材の後端部は、円筒状部材の外面から半径方向外方の屈曲点においてフランジボディの後側と交差する平坦な半径方向の面である。ストロングバックは、円筒状部材およびフランジボディと一体に形成されており、円筒状部材の外面と、フランジボディの前側との間に延びている。ストロングバックは、屈曲点から半径方向外方のフランジボディの前側との交差箇所まで、円筒状部材から半径方向外方に延びている。
【００１１】
交差箇所は、円筒状部材の外面と、ヘッド塊状部の内側との間の半径方向距離の少なくとも約４０％に配置されていてよい。屈曲点は、円筒状部材の外面と、ヘッド塊状部の内側との間の半径方向距離の少なくとも約１６％に配置されていてよい。
【００１２】
フランジボディの前側との結合部から、ヘッド塊状部の軸方向前面までの、ヘッド塊状部の軸方向寸法は、前側と後側との間のフランジボディの軸方向厚さよりも約５倍大きくてもよい。
【００１３】
フランジボディの前側との結合部から、ヘッド塊状部の軸方向前面までの、ヘッド塊状部の軸方向寸法は、フランジボディの後側から後方シール面までの軸方向フランジの軸方向寸法よりも大きくてよい。ヘッド塊状部の軸方向寸法は、軸方向フランジの軸方向寸法よりも約４２％だけ大きくてよい。
【００１４】
ヘッド塊状部の軸方向寸法は、ヘッド塊状部の半径方向内側から、ヘッド塊状部の半径方向で最も外側までの、ヘッド塊状部の最大半径方向寸法よりも大きくてもよい。
【００１５】
明細書は、本発明を特に指摘し、かつ本発明を明瞭に請求する請求項によって結論づけるが、本発明は、同じ参照符号が同じ要素を表している添付の図面に関連した以下の説明からよりよく理解されると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の複数の態様を組み込んだエンジンの断面図である。
【図２】本発明の複数の態様によるエアセパレータの拡大した断面図である。
【図２Ａ】図２に示されたエアセパレータ用のヘッド部分の拡大図である。
【図３】公知のエアセパレータを組み込んだエンジンの断面図である。
【図４】図３に示されたエアセパレータの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
好適な実施の形態の以下の詳細な説明において、その一部を形成する添付の図面が参照され、図面には、例として、限定としてではなく、発明が実施され得る特定の好適な実施の形態が示されている。本発明の思想および範囲から逸脱することなく、その他の実施の形態が使用されてもよく、変更がなされてもよいことが理解されるべきである。
【００１８】
図３を参照すると、公知のエアセパレータ１２０を組み込んだガスタービンエンジンが示されている。特に、エアセパレータ１２０は、エンジン用のタービンセクションの前端部においてトルクチューブ１１６に支持された円筒状構造（図４）である。エアセパレータ１２０は、エアセパレータ１２０の前端部におけるトルクチューブ１１６と、エアセパレータ１２０の後端部におけるタービン第一列ディスク１１４との間のインターフェースを形成している。例示した構成では、エアセパレータ１２０は、トルクチューブ１１６にボルト結合されており、締りばめによって第一列ディスク１１４に組み付けられている。
【００１９】
開示の１つの態様によれば、エアセパレータ１２０とタービン第一列ディスク１１４との間の締め代接触部においてできるだけ大きな接触力を生ぜしめることが有利であり得ることが分かっている。これに関して、本発明は、第一列ディスク１１４との締め代係合のための接触面１６０を有するヘッド部分１４２の領域において、エアセパレータ１２０の後端部における質量分布および構造的剛性に影響することができる改良を提供する。
【００２０】
発明の１つの態様によれば、エンジン作動の間を通じて、締りばめ部における構成部材の確実な軸方向係合を促進するエアセパレータ設計が提供される。図１を参照すると分かるように、第一列ブレードディスク１４によって規定された、ブレードディスク構造を有するロータ構造１２と、ブレードディスク１４に結合されたトルクチューブ１６とを有するガスタービンエンジン１０が提供される。ブレードディスク前面１８は、エンジン１０を通る高温の作動ガスの軸方向流れに関して、ブレードディスク１４の上流側に規定されており、トルクチューブ１６は、前面１８から軸方向前方へ延びている。
【００２１】
“上流”、“前方”、“下流”および“後方”または“後部”という方向を表す説明は、エンジン１０の長手方向軸線１１に対して平行な軸方向で空気入口からエンジン１０の排出部までエンジンを通過するガスの流れを基準として提供されると理解すべきである。特に、“上流”および“前方”とは、エンジン１０の空気入口端部に関連した方向またはエンジン１０の空気入口端部に向かって方向付けられた方向を表し、“下流”および“後方”または“後部”とは、エンジン１０の排出端部に関連した方向またはエンジン１０の排出端部に向かって方向付けられた方向を表す。さらに、“半径方向の”または“半径方向に”とは、エンジン１０の長手方向軸線１１に対して垂直で、かつエンジン１０の長手方向軸線１１から延びる方向を表す。
【００２２】
図１を参照すると、エアセパレータ２０は、トルクチューブ１６に取り付けられており、円筒状部材２２の内面２４と、トルクチューブ１６の外面２６との間に間隙を形成するように、トルクチューブ１６の周囲に配置された円筒状部材２２を有している。シールフランジ２８は、円筒状部材２２の後端部３０において半径方向外方へ延びており、円筒状部材２２の前端部３２は、円筒状部材２２をトルクチューブ１６に取り付けるボルト３４を含む取付け構造を有している。
【００２３】
図２および図２Ａを参照すると、シールフランジ２８は、円筒状部材２２から半径方向外方へ延びた前側３８と、反対側の後側４０とを有するフランジボディ３６を有する。軸方向フランジ厚さＴ（図２Ａ）は、フランジボディ３６の前側３８と後側４０との間の中央に延びる中央フランジボディ軸線４６に対して垂直な方向で測ることにより、前側３８と後側４０との間に規定されている。前側および後側３８，４０は、シールフランジ２８のフランジボディ３６とヘッド部分４２との間の結合部における最小厚さまで、互いに向かって半径方向外方へテーパしていてよい。フランジボディ３６は、ブレードディスク前面１８から離れる方向に前方へ傾斜させられており、これにより、フランジボディ３６の前側および後側３８，４０は、中央フランジボディ軸線４６と円筒状部材２２の外面４４との間の角度を表す鋭角α（図２Ａ）によって特徴付けられるように、円筒状部材２２の外面４４と鋭角を規定している。
【００２４】
図２に見られるように、円筒状部材２２の後端部３０は、エンジン１０の長手方向軸線１１に対してほぼ垂直に半径方向に延びた平坦な半径方向の面４８である。フランジボディ３６の後側４０は、屈曲点５０において後端部３０の面４８と交差する円錐面を形成している。屈曲点５０は、円筒状部材２２の外面４４よりも半径方向外側に配置された、周方向に延びるリッジを形成している。
【００２５】
シールフランジ２８は、円筒状部材２２およびフランジボディ３６と一体に形成された、円筒状部材２２の外面４４と、フランジボディ３６の前側３８との間に延びたストロングバック５２を有している。ストロングバック５２は、屈曲点５０よりも半径方向外方におけるフランジボディ３６の前側３８との交差箇所５６まで、円筒状部材２２における内側箇所５４から半径方向外方に延びており、外面４４とフランジボディ３６との間に規定された領域内に、すなわち鋭角αの範囲内に中実質量を規定している。ストロングバック５２の外面５８は、箇所５４および５６の間において滑らかなまたは連続的な面として形成されており、浅く凹面状に湾曲した面を有していてよい。ストロングバック５２は、円筒状部材２２におけるシールフランジ２８の質量を付加するまたは増大する。これは、本発明の１つの態様によれば、ブレードディスク１４の前面１８から解離するように移動しようとする後方シール面の傾向を低減することが分かった。それに加え、ストロングバック５２は、フランジボディ３６において実質的な半径方向距離だけ外方へ延びており、フランジボディ３６の前方移動に対する支持体として機能する。交差箇所５６の位置を規定する実質的な半径方向距離は、屈曲点５０の半径方向位置よりも半径方向外方に配置された半径方向距離であってよい。特に、交差箇所５６は、以下で詳述するように、円筒状部材２２の外面４４と、シールフランジ２８のヘッド部分４２におけるヘッド塊状部６４の半径方向内側６２との間の半径方向距離ｄ1の少なくとも約４０％だけ、外面４４から半径方向外方に配置されている。さらに、屈曲点５０は、半径方向距離ｄ1の少なくとも約１６％だけ半径方向外方に配置されている。
【００２６】
図２を参照すると、ヘッド部分４２は、フランジボディ３６の半径方向外側端部６６または自由端部に配置されている。この外側端部６６は、概して、所定の半径方向位置に規定されていることに留意されたい。すなわち、この所定の半径方向位置において、結合フィレット６８が、フランジボディ前側３８とヘッド塊状部内側６２との間に延びた湾曲部として形成されており、かつフランジボディ後側４０と、フランジボディ３６の軸方向後方に配置されたヘッド部分４２の軸方向フランジ７０の内側７４との間に延びた湾曲部として結合フィレット７５が形成されている位置まで、軸方向に横切って延びている。
【００２７】
図２Ａを参照すると、軸方向フランジ７０は、ブレードディスク前面１８（図１）と係合する後方シール面６０を規定している。軸方向フランジ７０は、フランジボディ３６の後側４０におけるフィレット７５の半径方向内側端部７７から長手方向軸線１１に対して垂直に半径方向に延びた線によって規定される軸方向位置である後方インターフェース位置７２ａから、軸方向に後方へ延びたヘッド部分４２のセクションとして規定される。フィレット７５は、ディスク前面１８から軸方向前方へ延びた同様に成形されたリップ８１の近くに嵌合するように構成されかつその周囲に間隔を置いて配置された輪郭づけられた面である。
【００２８】
中間ヘッドセクション７９は、後方インターフェース位置７２ａと、フランジボディ３６の前側３８におけるフィレット６８の半径方向内側端部６５と整合した前方インターフェース位置７２ｂとの間に規定されている。すなわち、前方インターフェース位置７２ｂは、フィレット６８の半径方向内側端部６５から長手方向軸線１１に対して垂直に半径方向に延びた線によって交差される軸方向位置として規定されており、ヘッド塊状部６４が中間ヘッドセクション７９と交差する、ヘッド塊状部６４の後端部を規定している。
【００２９】
後方シール面６０は、長手方向軸線１１に対して垂直に、軸方向フランジ内側７４から半径方向外方に延びており、ブレードディスク前面１８と係合するための環状面を規定している。ヘッド部分４２の外側７６は、軸方向フランジ７０の最も外側７６ａと、ヘッド塊状部６４の最も外側７６ｂとを規定している。ヘッド部分外側７６は、後方シール面６０から、傾斜した前側部分７８まで軸方向に延びている。傾斜した前側部分７８は、外側７６からヘッド塊状部６４の軸方向前面８０まで半径方向内方へ傾斜しており、軸方向前面８０は、長手方向軸線１１に対して垂直に延びる、ヘッド塊状部６４の軸方向前面を規定している。図１を参照すると分かるように、傾斜した前側部分７８は、ヘッド塊状部６４と、円筒状部材外面４４およびヘッド部分外側７６それぞれと協働するシール８４および８６を支持するシール支持構造８２の傾斜した部材８２ａとの間に間隙を提供する、ヘッド塊状部６４の輪郭づけられたセクションを規定している。
【００３０】
発明の１つの態様によれば、図３および図４を参照して上述したように、ヘッド塊状部６４は、従来のシールフランジのヘッド部分１４２と比較して、ヘッド部分４２に質量の実質的な増大を提供している。ヘッド部分４２の増大した質量は、ヘッド部分４２の前方の片持ち構造として形成されたヘッド塊状部６４によって特徴付けられる。図２Ａに示したように、ヘッド塊状部６４は、前方軸方向位置７２ｂによって規定されたヘッド塊状部６４の後側から、ヘッド塊状部６４の軸方向前面８０までの軸方向寸法ｄ2を有する。軸方向寸法ｄ2は、ヘッド塊状部６４の半径方向内側６２から、ヘッド塊状部６４の半径方向で最も外側７６ｂまでの、ヘッド塊状部６４の最大半径方向寸法ｄ3よりも大きい。
【００３１】
概して、ヘッド塊状部６４の軸方向寸法ｄ2は、インターフェース位置７２ａによって規定されたフランジボディ７０の前側から、後側シール面６０までの、軸方向フランジ７０の軸方向寸法ｄ4よりも大きい。最適な構成では、ヘッド塊状部６４の軸方向寸法ｄ2は、軸方向フランジ７０の軸方向寸法ｄ4よりも約４２％だけ大きい。ヘッド部分４２の中間セクション７９は、軸方向フランジ７０の軸方向寸法ｄ4の約２５％である、後方および前方のインターフェース位置７２ａ，７２ｂの間の軸方向寸法ｄ5を有しており、ヘッド部分４２の軸方向寸法全体は、ｄ2、ｄ4およびｄ5の合計と等しい。
【００３２】
図３および図４を参照して説明したように、従来のエアセパレータ１２０のヘッド部分１４２における対応する構造のサイズに対するヘッド塊状部６４の実質的なサイズは、図２および図２Ａに示したように、従来のエアセパレータ１２０の重心ｃｇoに対するヘッド部分４２の重心ｃｇの変位を生じる。特に、本発明のヘッド部分４２の重心ｃｇは、従来のエアセパレータ１２０のヘッド部分の重心ｃｇoの位置に対して、シール面６０から離れるように前方へ軸方向に約２９％シフトさせられており、フランジボディ３６から前方へ間隔を置いて配置されている。それに加え、重心ｃｇは、軸方向フランジ７０の内側７４と半径方向で整合した線８８から計測すると、従来のエアセパレータ１２０の重心ｃｇoの位置に対して、長手方向軸線１１に向かって半径方向内方へ約４９％シフトさせられている。
【００３３】
ヘッド塊状部６４の質量および重心ｃｇの位置は、ヘッド質量６４をフランジボディ３６の外端部６６を中心に外方へ移動させる慣性モーメントを増大させ、それに対応して、フランジ部分７０を、半径方向内方および軸方向後方へ移動するように付勢し、これにより、フランジ部分７０の表面とディスク前面１８との間の所定の接触を維持する。これに関して、ヘッド塊状部６４の軸方向寸法ｄ2はフランジボディ３６の厚さＴよりも実質的に大きく、好適にはフランジボディ３６の厚さＴよりも約５倍大きいということに留意すべきである。したがって、ロータ構造１２を備えるエアセパレータ２８の回転中、フランジボディ外端部６６を中心とするヘッド部分７０の制御された付勢もしくは旋回を可能にし、エンジン作動中、ディスク前面１８に対するシール面６０の確実な軸方向係合を保証するために、ヘッド部分４２との結合部におけるフランジボディ３６の材料厚さは、ヘッド塊状部６４に対して十分に薄くなっている。
【００３４】
ヘッド塊状部６４および付加的な質量、ならびにストロングバック５２の剛性化効果を提供した結果、後方シール面と６０とディスク前面１８との間の締りばめ部における改良された付勢力が提供される。改良された付勢力は、シール面６０を横切る半径方向での実質的に均一に分配された接触力と、後方シール面６０とディスク前面１８との間のインターフェースにおける増大した反動負荷とを生じる。
【００３５】
本発明の特定の実施の形態が例示および説明されているが、発明の思想および範囲から逸脱することなく様々なその他の変更および改変をなし得ることが当業者に明らかになるであろう。したがって、本発明の範囲に包含される全てのこのような変更および改変を添付の請求項において網羅しようとするものである。
【符号の説明】
【００３６】
１０  ガスタービンエンジン、  １１  長手方向軸線、  １４  第一列ブレードディスク、  １６  トルクチューブ、  １８  ブレードディスク前面、  ２０  エアセパレータ、  ２２  円筒状部材、  ２４  内面、  ２６  外面、  ２８  シールフランジ、  ３０  後端部、  ３２  前端部、  ３４  ボルト、  ３６  フランジボディ、  ３８  前側、  ４０  後側、  ４２  ヘッド部分、  ４４  外面、  ４６  中央フランジボディ軸線、  ４８  面、  ５０  屈曲点、  ５２  ストロングバック、  ５４  内側箇所、  ５６  箇所、  ５８  外面、  ６２  半径方向内側、  ６４  ヘッド塊状部、  ６５  半径方向内側端部、  ６６  半径方向外側端部、  ６８  フィレット、  ７０  軸方向フランジ、  ７２ａ  後方インターフェース位置、  ７２ｂ  前方インターフェース位置、  ７２ｃ  前方インターフェース位置、  ７５  結合フィレット、  ７６  外側、  ７６ｂ  最も外側、  ７７  半径方向内側端部、  ７８  傾斜した前側部分、  ７９  中間ヘッドセクション、  ８０  軸方向前面、  ８２  シール支持構造、  ８２ａ  傾斜した部材、  ８４，８６  シール、  ８８  半径方向で整合した線、  １１４  第一列ディスク、  １１６  トルクチューブ、  １２０  エアセパレータ、  １４２  ヘッド部分、  １６０  接触面
【図１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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