(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータベーンセグメント（１０）であって、
前記ステータベーンセグメント（１０）は、外壁（３４）により形成された翼（３２）から成るステータベーン（１４）を有していて、前記ステータベーン（１４）は、前縁（３６）と、後縁（３８）と、正圧側（４０）と、負圧側（４２）と、前記翼（３２）の第１端部（４６）における内径プラットフォーム（４４）と、前記翼（３２）の第２端部（５０）における外径プラットフォーム（３０）とを有しており、
前記ステータベーンセグメント（１０）はさらに、ステータベーン接続システム（１２）を有しており、該ステータベーン接続システム（１２）は、
前記ステータベーン（１４）を固定するために、第１の内側リング（１８）を貫通して、前記翼（３２）の内側に位置するとともに前記ステータベーン（１４）から半径方向内側に延在する前記ステータベーン（１４）の内側支持部（１６）の少なくとも一部分を通って、第２の内側リング（２０）内へと延在する少なくとも１つの内側の軸方向ボルト（２２）と、
前記少なくとも１つの内側の軸方向ボルト（２２）が取り付けられている、前記ステータベーン（１４）の前記内側支持部（１６）の前記部分内に位置し、周方向に延在している第１の内側アライメントピン（２４）であって、前記ステータベーン（１４）を、隣接するステータベーン（１４）に対してアライメント調整させる第１の内側アライメントピン（２４）と、
前記ステータベーン（１４）の前記外径プラットフォーム（３０）の部分内に位置し、周方向に延在している第１の外側アライメントピン（２８）であって、前記ステータベーン（１４）を、隣接するステータベーン（１４）に対してアライメント調整させる第１の外側アライメントピン（２８）と、を有していることを特徴とする、ステータベーンセグメント（１０）。
【請求項２】
前記外径プラットフォーム（３０）に連結された外側のタイバー（５６）が設けられており、前記外側のタイバー（５６）は、鳩尾形接続部（５８）及び、前記外側のタイバー（５６）と前記外径プラットフォーム（３０）との間で半径方向に延在する少なくとも１つのボルトを介して、前記外径プラットフォーム（３０）に固定されている、請求項１記載のステータベーンセグメント（１０）。
【請求項３】
前記第１の内側リング（１８）は、前記ステータベーンセグメント（１０）において、前記第２の内側リング（２０）の軸方向前方に配置されている、請求項１記載のステータベーンセグメント（１０）。
【請求項４】
前記第１の内側リング（１８）の半径方向内側面（７８）から半径方向内側に延在するシール（７６）が設けられている、請求項３記載のステータベーンセグメント（１０）。
【請求項５】
前記第１の内側リング（１８）の前記半径方向内側面（７８）から半径方向内側に延在する前記シール（７６）はハニカム状シール（７６）である、請求項４記載のステータベーンセグメント（１０）。
【請求項６】
前記第１の内側リング（１８）は、前記内径プラットフォーム（４４）の前方に延在する部分（８０）の半径方向内側で、前記内径プラットフォーム（４４）に設けられた凹部（８２）内に嵌め込まれるように寸法設定されている、請求項３記載のステータベーンセグメント（１０）。
【請求項７】
前記第２の内側リング（２０）は、前記ステータベーンセグメント（１０）において、前記第１の内側リング（１８）の軸方向後方に配置されている、請求項１記載のステータベーンセグメント（１０）。
【請求項８】
前記第２の内側リング（２０）の半径方向内側面（９０）から半径方向内側に延在するシール（８８）が設けられている、請求項７記載のステータベーンセグメント（１０）。
【請求項９】
前記第２の内側リング（２０）の前記半径方向内側面（９０）から半径方向内側に延在する前記シール（８８）はハニカム状シール（８８）である、請求項８記載のステータベーンセグメント（１０）。
【請求項１０】
前記第２の内側リング（２０）の外面（９２）は、前記翼（３２）の前記内径プラットフォーム（４４）の半径方向外側面（９４）と同一平面上にある、請求項７記載のステータベーンセグメント（１０）。
【請求項１１】
前記第２の内側リング（２０）は、前記内径プラットフォーム（４４）に設けられた後方の凹部（９８）内へと軸方向前方に向かって延在するように寸法設定された部分（９６）を含んでいる、請求項７記載のステータベーンセグメント（１０）。
【請求項１２】
前記第２の内側リング（２０）は、後方に延在する２つのアーム（１００，１０２）を含み、前記アームは後方の凹部（１０４）を介して互いに分離されている、請求項７記載のステータベーンセグメント（１０）。
【請求項１３】
前記ステータベーン（１４）の前記内側支持部（１６）の半径方向内側面（１０６）は、前記第１の内側リング（１８）の半径方向内側面（１０８）及び前記第２の内側リング（２０）の半径方向内側面（１１０）と同一平面上にある、請求項１記載のステータベーンセグメント（１０）。
【請求項１４】
周方向で延在している第２の内側アライメントピン（１１２）は、前記第２の内側リング（２０）の部分内に位置する、請求項１記載のステータベーンセグメント（１０）。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの内側の軸方向ボルト（２２）は、前記第２の内側リング（２０）内のねじ山（１１８）に噛み合うねじ山（１１６）を有している、請求項１記載のステータベーンセグメント（１０）。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの内側の軸方向ボルト（２２）は、当該軸方向ボルト（２２）の軸（１２２）よりも大きな頭部（１２０）を有していて、前記第１の内側リング（１８）は、前記軸方向ボルト（２２）の前記頭部（１２０）を収容する頭部収容孔（１２４）を有している、請求項１記載のステータベーンセグメント（１０）。
【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内のステータベーン翼、特にステータベーン翼用の支持システムに関する。
【０００２】
背景
タービンエンジンは、通常、シェルから半径方向内側へ延在する固定の圧縮機ステータベーンの複数の列と、ロータを回転させるためのロータアセンブリに取り付けられた回転可能な圧縮機ブレードの複数の列とを有する。通常のタービンエンジンはしばしば、集合的にステータと呼ばれる、複数の固定翼を備えたセグメントを含む。ステータセグメントは、安定したガス圧力負荷のもと上流方向に偏向し、この偏向は、このセグメントがケーシングにどのように固定されているかに応じて周方向で変化する。セグメントの固定されていない端部は、より偏向し、上流のロータディスクに対してより少ない軸方向の隙間を有している。従って、ステータを形成するステータベーン翼の偏向及びアライメントを制御する必要性がある。
【０００３】
発明の概要
ステータベーンのアライメント調整を可能にし、かつ個々のステータベーンの置き換えを可能にする接続システムを含む圧縮機ステータベーンセグメントが開示されている。ステータベーン接続システムは、ステータベーンから半径方向に延在する内側支持部を含んでいてよく、この内側支持部は、取り外し可能な内側の軸方向ボルトを介して前方の内側リングと後方の内側リングとに固定されている。ステータベーン接続システムは、ステータベーンをアライメント調整させる１つ以上の第１の内側ピンを含んでいてよく、この内側ピンは、１つ以上の内側の軸方向ボルトが取り付けられている、ステータベーンの内側支持部の部分内に位置している。ステータベーン接続システムは、ステータベーンをアライメント調整させる１つ以上の第１の外側アライメントピンを含んでいてよく、この第１の外側アライメントピンは、ステータベーンの外径プラットフォームの部分内に位置しており、これにより第１の外側アライメントピンはステータベーンをアライメント調整させている。
【０００４】
圧縮機ステータベーンセグメントは、外壁により形成された翼を含むステータベーンから成っていてよく、ステータベーンは前縁と、後縁と、正圧側と、負圧側と、翼の第１端部における内径プラットフォームと、翼の第２端部における外径プラットフォームとを有している。圧縮機ステータベーンセグメントは、ステータベーン接続システムを含んでいてよい。ステータベーン接続システムは、１つ以上の内側の軸方向ボルトから成っていてよく、この軸方向ボルトは、ステータベーンを固定するために、第１の内側リングを貫通して、翼の内側に位置するステータベーンの内側支持部の少なくとも一部分を通って、第２の内側リング内へと延在している。少なくとも１つの第１の内側ピンが、内側の軸方向ボルトが取り付けられているステータベーンの内側支持部の部分内に位置していてよい。第１の内側ピンは、ステータベーンを、隣接するステータベーンに対してアライメント調整させることができる。１つ以上の第１の外側アライメントピンが、前記ステータベーンの外径プラットフォームの部分内に位置していてよく、前記第１の外側のピンは、ステータベーンを、隣接するステータベーンに対してアライメント調整させる。
【０００５】
ステータベーン接続システムはさらに、外径プラットフォームに連結された外側のタイバーを有していてよい。外側のタイバーは、これに限定されるものではないが鳩尾形接続部のような取り外し可能な接続システム及び、外側のタイバーと外径プラットフォームとの間で半径方向に延在する１つ以上のボルトを介して外径プラットフォームに固定されていてよい。少なくとも１つの実施形態では、第１の内側リングは、前方の内側リングであってよい。１つ以上のシールが、前方の内側リングの半径方向内側面から半径方向内側に延在していてよい。前方の内側リングの半径方向内側面から半径方向内側に延在するシールはハニカム状シールであってよい。前方の内側リングは、内径プラットフォームの前方に延在する部分の半径方向内側で、内径プラットフォームに設けられた凹部内に嵌め込まれるように寸法設定されてよい。少なくとも１つの実施形態では、第２の内側リングは、後方の内側リングであってよい。１つ以上のシールが、後方の内側リングの半径方向内側面から半径方向内側に延在していてよい。後方の内側リングの半径方向内側面から半径方向内側に延在するシールはハニカム状シールであってよい。
【０００６】
少なくとも１つの実施形態では、後方の内側リングの外面は、翼の内径プラットフォームの半径方向外側面と同一平面上にあってよい。後方の内側リングは、内径プラットフォームに設けられた後方の凹部内へと軸方向前方に向かって延在するように寸法設定された部分を含んでいてよい。後方の内側リングはさらに、後方に延在する２つのアームを有していてよく、これらのアームは後方の凹部を介して互いに分離されている。ステータベーンの内側支持部の半径方向内側面は、第１の内側リングの半径方向内側面及び第２の内側リングの半径方向内側面と同一平面上にあってよい。少なくとも１つの実施形態では、第１の内側ピンが、ステータベーンの内側支持部の部分内に位置していてよく、かつ周方向で延在していてよく、１つ以上の第２の内側ピンが、第２の内側リングの部分内に位置していてよく、かつ周方向で延在していてよい。内側の軸方向ボルトは、第２の内側リング内のねじ山に噛み合うねじ山を有していてよい。内側の軸方向ボルトは、当該軸方向ボルトの軸よりも大きな頭部を有していてよく、第１の内側リングは、内側の軸方向ボルトの前記頭部を収容する頭部収容孔を有していてよい。
【０００７】
圧縮機ステータベーンセグメントは、複数の形式で組み立てることができる。少なくとも１つの実施形態では、圧縮機ステータベーンセグメントは、翼をフライス加工し、翼流路面をコーティングし、圧延加工されたリングから外側リングを旋削加工し、注文鍛造品から前方の内側リングを旋削加工し、注文鍛造品から後方の内側リングを旋削加工し、外側リングに穿孔し、前方の内側リングに穿孔し、後方の内側リングに穿孔し、前方の内側リングに前方のハニカム状シールをろう接し、後方の内側リングにハニカム状シールをろう接し、前方のハニカム状内径を旋削加工し、後方のハニカム状内径を旋削加工し、外側リングを半分に切断し、前方の内側リングを半分に切断し、後方の内側リングを半分に切断し、ステータベーンとリングをボルトとピンにより組み立て、締結装置をしめることにより組み立てられてよい。このような形式の圧縮機ステータベーンセグメントの形成は、製造ステップ数を、従来のシステムと比較して７ステップ分、減じている。
【０００８】
このような圧縮機ステータベーンセグメントの利点は、この圧縮機ステータベーンセグメントにより、機能停止中又はその他の時間中の切断や溶接作業なしに、個々の翼を置き換えることができることにある。
【０００９】
このような圧縮機ステータベーンセグメントの別の利点は、顧客特注品パーツが少なくなっていることであり、１つの実施形態では、顧客特注パーツは従来のシステムよりも３つ少なくなっている。
【００１０】
このような圧縮機ステータベーンセグメントのさらに別の利点は、このような形式の圧縮機ステータベーンセグメントを少ない製造ステップで形成できることにあり、１つの実施形態では、必要な製造ステップ数は、従来のシステムよりも７ステップ少なくなっている。
【００１１】
このような圧縮機ステータベーンセグメントのさらに別の利点は、溶接及び応力除去が不要であることにある。
【００１２】
このような圧縮機ステータベーンセグメントの別の利点は、アッセンブリ全体の機械加工が必要なく、これにより、持ち上げ時間及び設備費が減じられることにある。
【００１３】
このような圧縮機ステータベーンセグメントのさらに別の利点は、アッセンブリ全体のコーティングが必要なく、これにより、持ち上げ時間及び輸送費及び設備費が減じられることにある。
【００１４】
このような圧縮機ステータベーンセグメントのさらに別の利点は、従来のシステムよりも低コストの材料、例えば、これに限定されるものではないが、低炭素鋼から、内側リングを形成することができることにある。
【００１５】
このような圧縮機ステータベーンセグメントの別の利点は、エンジン間でカバー半部及びベース半部が交換可能であり、これにより在庫や取扱費が減じられることにある。
【００１６】
このような圧縮機ステータベーンセグメントのさらに別の利点は、在庫や取扱費をさらに減じ、組み立てや解体を容易にするために、セグメントを９０°セグメントとして形成することができることにある。
【００１７】
このような圧縮機ステータベーンセグメントのさらに別の利点は、ボルト固定されるアッセンブリを使用することにより機械的減衰が達せられることにある。
【００１８】
これらの実施の形態及びその他の実施の形態を以下により詳細に説明する。
【００１９】
明細書の一部に組み込まれ、明細書の一部を形成する添付の図面は、ここに開示される発明の実施の形態を例示し、詳細な説明と共に発明の原理を開示する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】ガスタービンエンジン内の圧縮機ステータベーンセグメントを示す斜視図である。
【図２】ガスタービンエンジン内の圧縮機ステータベーンセグメントを示す図１の２−２線に沿った断面図である。
【図３】ガスタービンエンジン内の圧縮機ステータベーンセグメントの図２の３−３線で示した一部を示す詳細図である。
【図４】１段のステータアッセンブリを形成している２つの圧縮機ステータベーンセグメントを示す端面図である。
【図５】４つのステータベーンセグメントを使用して、１段のステータアッセンブリを形成している圧縮機ステータベーンセグメントの別の態様を示した端面図である。
【００２１】
発明の詳細な説明
図１〜図５に示したように、ステータベーンのアライメント調整を可能にし、かつ個々のステータベーン１４の置き換えを可能にする接続システム１２を含む圧縮機ステータベーンセグメント１０が開示されている。ステータベーン接続システム１２は、ステータベーン１４から半径方向に延在する内側支持部１６を含んでいてよく、この内側支持部１６は、取り外し可能な内側の軸方向ボルト２２を介して前方の内側リング１８と後方の内側リング２０とに固定されている。ステータベーン接続システム１２は、ステータベーン１４をアライメント調整させる１つ以上の第１の内側ピン２４を含んでいてよく、この内側ピン２４は、１つ以上の内側の軸方向ボルト２２が取り付けられているステータベーン１４の内側支持部１６の部分内に位置している。ステータベーン接続システム１２は、ステータベーン１４をアライメント調整させる１つ以上の第１の外側アライメントピン２８を含んでいてよく、この第１の外側アライメントピン２８は、ステータベーン１４の外径プラットフォーム３０の部分内に位置しており、これにより第１の外側アライメントピン２８はステータベーン１４をアライメント調整させている。
【００２２】
少なくとも１つの態様では、圧縮機ステータベーンセグメント１０は、外壁３４により形成された翼３２から成るステータベーン１４を含んでいてよく、ステータベーン１４はさらに前縁３６と、後縁３８と、正圧側４０と、負圧側４２と、翼３２の第１端部４６における内径プラットフォーム４４と、翼３２の第２端部５０における外径プラットフォーム３０とを有している。ステータベーン１４は、ステータベーン接続システム１２を介してタービンエンジン５４に固定されてよい。ステータベーン接続システム１２は１つ以上の内側の軸方向ボルト２２から成っていてよく、この軸方向ボルト２２は、ステータベーン１４を固定するために、第１の内側リング１８を貫通して、翼３２の内側に位置するステータベーン１４の内側支持部１６の少なくとも一部を通って、第２の内側リング２０内へと延在している。少なくとも１つの実施形態では、第１の内側リング１８は、前方の内側リング１８であり、第２の内側リング２０は後方の内側リング２０である。１つ以上の第１の内側ピン２４が、内側の軸方向ボルト２２が取り付けられている、ステータベーン１４の内側支持部１６の部分内に位置していてよい。第１の内側ピン２４は、ステータベーン１４を、隣接するステータベーン１４に対してアライメント調整させることができる。ステータベーン接続システム１２はさらに、１つ以上の第１の外側アライメントピン２８を含んでいてよく、この外側アライメントピン２８は、ステータベーン１４の外径プラットフォーム３０の部分内に位置している。第１の外側アライメントピン２８は、ステータベーン１４を、隣接するステータベーン１４に対してアライメント調整させる。
【００２３】
ステータベーン接続システム１２はさらに、外径プラットフォーム３０に連結された外側のタイバー５６を含んでいてよい。外側のタイバー５６は、これに限定されるものではないが鳩尾形接続部５８のような取り外し可能な接続システム５８を介して外径プラットフォーム３０に固定されていてよい。外側のタイバー５６は、周方向で延在する鳩尾形状を有するように構成されていてよく、この場合、タイバー５６は、直線的な外面７０と内側に向かって傾斜する側壁７２，７４を含むようになっている。さらに、外径プラットフォーム３０は、直線的な底面６４と内側に向かって傾斜する側壁６６，６８を備えた鳩尾形の収容部６２を有していてよい。外側のタイバー５６はさらに、外側のタイバー５６と外径プラットフォーム３０との間で半径方向に延在する１つ以上のボルト６０を介してステータベーン１４に連結されていてよい。
【００２４】
ステータベーン接続システム１２はさらに、前方の内側リング１８の半径方向内側面７８から半径方向内側に延在する１つ以上の前方のシール７６を含んでいてよい。少なくとも１つの実施形態では、前方のシール７６はハニカム状シール又はナイフ形シールであってよいが、これに限定されるものではない。前方の内側リング１８は、内径プラットフォーム４４の前方に延在する部分８０の半径方向内側で、内径プラットフォーム４４に設けられた凹部８２内に嵌め込まれるように寸法設定されてよい。前方の内側リング１８の前方面８４は、内径プラットフォーム４４の前方面８６と同一平面上にあってよい。
【００２５】
ステータベーン接続システム１２はさらに、後方の内側リング２０の半径方向内側面９０から半径方向内側に延在する１つ以上の後方のシール８８を含んでいてよい。少なくとも１つの実施形態では、後方のシール８８はハニカム状シール又はナイフ形シールであってよいが、これに限定されるものではない。少なくとも１つの実施形態では、後方の内側リング２０の外面９２は、翼３２の内径プラットフォーム４４の半径方向外側面９４と同一平面上にあってよい。後方の内側リング２０は、内径プラットフォーム４４に設けられた後方の凹部９８内へと軸方向前方に向かって延在するように寸法設定された前方部分９６を含んでいてよい。後方の内側リング２０はさらに、後方に延在する２つのアーム１００，１０２を有していてよく、これらのアーム１００，１０２は後方の凹部１０４を介して互いに分離されている。少なくとも１つの実施形態では、ステータベーン１４の内側支持部１６の半径方向内側面１０６は、第１の内側リング１８の半径方向内側面１０８及び第２の内側リング２０の半径方向内側面１１０と同一平面上にあってよい。
【００２６】
ステータベーン１４の内側支持部１６の部分内に位置する１つ以上の内側ピン２４は、周方向に延在している。１つ以上の第２の内側ピン１１２は、第２の内側リング２０の部分内に位置していてよく、周方向に延在していてよい。第１の内側ピン２４又は第２の内側ピン１１２又はその両方は、タービンエンジン５４の長手方向軸線１１４に対してほぼ垂直に位置していてよい。第１の内側ピン２４及び第２の内側ピン１１２は、任意の適切な形状及び長さを有していてよい。少なくとも１つの実施形態では、第１の内側ピン２４又は第２の内側ピン１１２又はその両方は、ほぼ円筒状であってよい。第１の内側ピン２４及び第２の内側ピン１１２は、任意の適切な材料から成っていてよい。
【００２７】
内側の軸方向ボルト２２は、第２の内側リング２０内のねじ山１１８に噛み合うねじ山１１６を有していてよい。内側の軸方向ボルト２２は、軸方向ボルト２２の軸１２２よりも大きな頭部１２０を有していてもよい。第１の内側リング１８は、内側の軸方向ボルト２２の頭部１２０を収容する頭部収容孔１２４を含んでいてよい。
【００２８】
圧縮機ステータベーンセグメント１０は、複数の形式で組み立てることができる。少なくとも１つの実施形態では、圧縮機ステータベーンセグメント１０は、翼３２をフライス加工し、翼流路面をコーティングし、圧延加工されたリングから外側リングを旋削加工し、注文鍛造品から前方の内側リング１８を旋削加工し、注文鍛造品から後方の内側リング２０を旋削加工し、外側リングに穿孔し、前方の内側リング１８に穿孔し、後方の内側リング２０に穿孔し、前方の内側リング１８に前方のハニカム状シール７６をろう接し、後方の内側リング２０にハニカム状シール８８をろう接し、前方のハニカム状内径を旋削加工し、後方のハニカム状内径を旋削加工し、外側リングを半分に切断し、前方の内側リング１８を半分に切断し、後方の内側リング２０を半分に切断し、ステータベーン１４とリング１８，２０をボルト２２，６０とピン２４，２８，１１２により組み立て、締結装置をしめることにより組み立てられてよい。
【００２９】
前記説明は、本発明を例示、説明及び記述するという目的で提供されている。これらの実施の形態に対する変更及び適応は、当業者に明らかになるであろうし、本発明の範囲又は思想から逸脱することなく成し得るものである。
【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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