(57)【要約】【課題】ケーシングと同期リングとの熱伸び差を吸収して、同期リングの固着や作動不良を回避させる。【解決手段】ケーシング１とケーシング１の外側に配した同期リング１２との間の隙間Ｓに、周方向に沿うように向けた板ばね１８を周方向に所要間隔を隔てて配置する。板ばね１８の中央部１８ａをケーシング１の外面に当接させる。同期リング１２に径方向内向きに貫通螺合させた調芯ボルト１７の先端部を、板ばね１８の両端部に係合させる。調芯ボルト１７を締め込んで同期リング１２の芯出しを行い、ケーシング１と同期リング１２との熱伸び差を板ばね１８の弾性変形で吸収させる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変静翼を可変操作する同期リングとその内側のケーシングとの間に、周方向に等間隔で複数の弾性体を配置し、該各弾性体の外側面に、同期リングに径方向に貫通螺合した調芯ボルトの先端を係合させ、且つ上記各弾性体の内側を上記ケーシングに押し当てるようにした構成を有することを特徴とするガスタービンの可変静翼可変操作装置。
【請求項２】
弾性体を板ばねとし、該板ばねの両端部に調芯ボルトの先端を係合させ、且つ板ばねの中央部をケーシングに押し当てるようにした請求項１記載のガスタービンの可変静翼可変操作装置。
【請求項３】
板ばねの中央部のケーシングへの押し当て部に摺動用コーティングを施した請求項２記載のガスタービンの可変静翼可変操作装置。
【請求項４】
可変静翼を可変操作する同期リングとその内側のケーシングとの間に、中間リングを配置し、上記同期リングの周方向の等間隔位置に各々調芯ボルトを径方向に貫通螺合させて、調芯ボルトの先端を中間リングの外側面に当接させ、且つ上記中間リングの周方向の等間隔位置に各々支持ピンを径方向に貫通させて固定して、該支持ピンの先端を、ケーシングに設けた径方向の穴に摺動自在に係合させるようにした構成を有することを特徴とするガスタービンの可変静翼可変操作装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は航空機用及び発電機用ガスタービンエンジン等として用いられるガスタービンの可変静翼可変操作装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガスタービンは、圧縮機で圧縮した空気に燃料を混合して燃焼させ、それによって生じる高温高圧の燃焼空気流で直接タービンのロータを高速回転させて動力を得るようにしたもので、図４に上記タービン部分の一例を示す如く、ケーシング１内において、内周側に位置するハブ側シュラウド２とその外周側に位置するチップ側シュラウド３との間に形成されて、上流の燃焼器からの燃焼空気流を流すようにしてある流路４に、可変静翼可変操作装置５により軸６の回転を介して向き（角度）が変えられるようにしてある可変静翼７と、ディスク８を介してタービン軸９と一体に周方向に回転する動翼１０と、固定静翼１１とが上流から順に配列してあり、負荷に応じて、上記可変静翼７の向きを可変静翼可変操作装置５で変えて動翼１０に導入する燃焼空気流の方向を調整することにより、効率のよい運転を行うことができるようにしてある。
【０００３】
上記ガスタービンで用いられている可変静翼可変操作装置５は、図４及び図５に示す如く、可変静翼７の軸６の先端部を貫通させて支持するケーシング１の外側に、ケーシング１よりも１回り大きい径の同期リング１２を同芯状に配置し、該同期リング１２に、個々の可変静翼７の軸６の先端部に取り付けた操作レバー１３の先端部をピン１４により枢着連結し、且つ上記同期リング１２の周方向で対向する位置に、アーム１５を外方へ張り出すように取り付けると共に、該アーム１５の先端部に、回動用アクチュエータ１６を連結して、該回動用アクチュエータ１６の伸縮作動により、アーム１５を介し同期リング１２を回動させ、この回動変位を各操作レバー１３を介し軸６に伝えることで可変静翼７の向きを変えることができるようにしてある。
【０００４】
又、上記可変静翼可変操作装置５では、周方向に並ぶ多数の可変静翼７の向きを同時に且つ円滑に変えることができるようにするために、上記同期リング１２のたとえば周方向８個所に、調芯ボルト１７を径方向内向きに貫通螺合し、組立時に、これら調芯ボルト１７の先端をケーシング１の外面に当接させて、ケーシング１と同期リング１２との間の隙間Ｓが一定範囲内となるように同期リング１２を位置決めすることにより、同期リング１２をケーシング１と同芯となるように芯出し調整するようにしている。したがって、可変静翼７の向きを変えるために同期リング１２を回動させると、調芯ボルト１７の先端がケーシング１の外面を摺動することになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記可変静翼可変操作装置５の場合、ガスタービンの運転時に、ケーシング１の熱伸びに対して、ケーシング１の外側に位置する同期リング１２の熱伸びはケーシング１のそれよりも小さいため、この両者の熱伸び差に起因して調芯ボルト１７に作用する荷重が変化し過大になると、同期リング１２が固着してしまう可能性がある。
【０００６】
因に、圧縮機の場合は、タービンに比して温度が低いため、熱伸び量も小さく、上記のような問題が顕在化することはあまりなかったが、タービンでは熱伸び差が大きいことから、この問題の抜本的解決は避けて通れないものと考えられる。今後、ガスタービンは環境低負荷の観点から、燃費向上のためにタービン部分にも可変静翼を取り入れるというニーズが高まっていくと思われるので、早急に上記問題の対処策を構じる必要がある。
【０００７】
そこで、本発明は、ケーシングと同期リングとの熱伸び差を吸収できるようにして、同期リングの固着や作動不良を回避することができるようにしようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、可変静翼を可変操作する同期リングとその内側のケーシングとの間に、周方向に等間隔で複数の弾性体を配置し、該各弾性体の外側面に、同期リングに径方向に貫通螺合した調芯ボルトの先端を係合させ、且つ上記各弾性体の内側を上記ケーシングに押し当てるようにした構成とする。
【０００９】
ガスタービンの運転時に、ケーシングと同期リングとの間に熱伸び差が発生すると、その熱伸び差を弾性体の弾性変形で吸収することができ、同期リングを回動させると、弾性体がケーシングの外面を支障なく摺動できることにより、同期リングの固着や作動不良が回避される。
【００１０】
又、弾性体を板ばねとし、該板ばねの両端部に調芯ボルトの先端を係合させ、且つ板ばねの中央部をケーシングに押し当てるようにした構成とすることにより、高い信頼性が得られる。
【００１１】
更に、板ばねの中央部のケーシングへの押し当て部に摺動用コーティングを施した構成とすることにより、ケーシング外面に対する板ばねの摺動を円滑に行わせることができる。
【００１２】
更に又、可変静翼を可変操作する同期リングとその内側のケーシングとの間に、中間リングを配置し、上記同期リングの周方向の等間隔位置に各々調芯ボルトを径方向に貫通螺合させて、調芯ボルトの先端を中間リングの外側面に当接させ、且つ上記中間リングの周方向の等間隔位置に各々支持ピンを径方向に貫通させて固定して、該支持ピンの先端を、ケーシングに設けた径方向の穴に摺動自在に係合させるようにした構成とすることにより、ケーシングの熱伸びを中間リングの支持ピンとケーシングの穴との径方向の摺動により吸収することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は本発明の実施の一形態を示すもので、図４及び図５に示した可変静翼可変操作装置５と同様に、ケーシング１の外側へ突出させてある可変静翼の軸端部に取り付けた操作レバー１３の先端部を、ケーシング１の外側に所要の隙間Ｓを隔てて同芯状に配した同期リング１２にピン１４により枢着連結し、該同期リング１２を周方向に回動させることにより操作レバー１３を介して可変静翼の向きが変えられるようにしてある構成において、上記ケーシング１と同期リング１２との間の隙間Ｓに、長手方向が周方向に沿うように所要の長さ、幅及び厚みを有する板ばね１８を、周方向に等間隔で、たとえば、８個所にそれぞれ配置して、該各板ばね１８の長手方向中央部１８ａをケーシング１の外面に当接させ、且つ該各板ばね１８の長手方向両端部に、上記同期リング１２に径方向内向きに貫通螺合させた調芯ボルト１７の先端部を係合させ、同期リング１２を回動させたときに板ばね１８の中央部１８ａがケーシング１の外面を摺動するようにすると共に、ケーシング１と同期リング１２との熱伸び差を板ばね１８の弾性変形で吸収できるようにする。
【００１５】
上記調芯ボルト１７は、先端部側をねじなし部とし、ねじのない先端部を、板ばね１８の長手方向端部に形成した穴１９に回転自在に嵌入させるようにしてある。
【００１６】
その他の構成は図４及び図５に示したものと同じであり、同一のものには同一符号が付してある。
【００１７】
同期リング１２とケーシング１との間の隙間Ｓは、周方向で一定範囲内となるように組立時に芯出しをするために同期リング１２の位置決めを行うことが必要であるが、この場合は、各板ばね１８ごとに、調芯ボルト１７の締め込み量を調整して、同期リング１２がケーシング１と同芯となるようにする。この場合、各板ばね１８の両端部の２本の調芯ボルト１７を締め込むと、その締め込み力が板ばね１８の両端部に与えられることにより板ばね１８の中央部１８ａがケーシング１の外面に押し付けられ、その押し付け反力となる弾性反力が調芯ボルト１７を介して同期リング１２にて受けられる。したがって、周方向各部の板ばね１８の弾性変形を介して同期リング１２の芯出しが行われることになる。かかる状態において、可変静翼の向きを変えるために同期リング１２を周方向へ回動させると、各板ばね１８の中央部１８ａがケーシング１の外面を摺動することになる。
【００１８】
ガスタービンの運転時、ケーシング１と同期リング１２との間に熱伸び差が発生すると、その熱伸び差を各板ばね１８の弾性変形によって吸収することができる。この場合、同期リング１２を回動させる際の摺動抵抗は増大するが、事前の計算によりその弾性反力の増加を求めて、回動用アクチュエータ（図４、図５の符号１６）の出力余裕に反映させておくことで、支障なく対処することができる。したがって、上記ケーシング１と同期リング１２との熱伸び差による同期リング１２の固着や作動不良を回避することができる。
【００１９】
次に、図２は本発明の実施の他の形態を示すもので、図１に示したものと同様な構成において、同期リング１２の回動時にケーシング１の外面への摺動面部となる板ばね１８の中央部１８ａの表面に、摺動用コーティング２０を施したものである。
【００２０】
図２に示すように、板ばね１８の摺動面部にコーティング２０を施しておくと、同期リング１２の回動時の摺動抵抗を小さくすることができて有利となる。
【００２１】
次いで、図３は本発明の実施の更に他の形態を示すもので、図４及び図５に示した可変静翼可変操作装置５と同様に、ケーシング１の外側へ突出させてある可変静翼の軸端部に取り付けた操作レバー１３の先端部を、ケーシング１の外側に所要の隙間Ｓを隔てて同芯状に配した同期リング１２にピン１４により枢着連結し、該同期リング１２を回動させることにより操作レバー１３を介して可変静翼の向きが変えられるようにしてある構成において、上記ケーシング１と同期リング１２との間の隙間Ｓに、ケーシング１及び同期リング１２のいずれにも干渉しないように中間リング２１を配置し、上記同期リング１２の周方向に等間隔で、たとえば、８個所に、調芯ボルト１７を径方向内向きに貫通螺合させて、該各調芯ボルト１７の先端を上記中間リング２１の外面に当接させ、且つ上記中間リング２１の周方向に等間隔で、たとえば、８個所に、調芯ボルト１７とは周方向に位置をずらして支持ピン２２をそれぞれ径方向内向きに固設し、更に、該各支持ピン２２の位置に対応させてケーシング１の外側面に径方向に向く穴２３をそれぞれ設けて、該各穴２３に各支持ピン２２の先端部を径方向へ摺動自在に嵌入させた構成としたものである。
【００２２】
図３に示す実施の形態の場合には、各調芯ボルト１７の締め込み調整により同期リング１２の芯出しを行うことができ、同期リング１２を回動させると、各調芯ボルト１７の先端が中間リング２１の外面を摺動することになる。又、ガスタービンの運転時、ケーシング１が高温になって熱伸びしても、中間リング２１の支持ピン２２とケーシング１の穴２３とが相対的に径方向に摺動するだけであるため、同期リング１２はケーシング１との熱伸び差による影響を受けることがなく、したがって、固着などの不都合を起すことなく回動することができる。
【００２３】
なお、図１の実施の形態では、板ばね１８を周方向に８個所配置した場合について、又、図３の実施の形態では、調芯ボルト１７及び支持ピン２２を周方向に８個所設けた場合についてそれぞれ説明したが、これらの数は少なくとも３個所以上であれば所期の目的を達成できること、更に、図１の実施の形態における板ばね１８に代えて、他の弾性体を用いるようにしてもよいこと、更に又、図３の実施の形態における支持ピン２２と穴２３との摺動面にコーティング加工を施すことは任意であること、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明のガスタービンの可変静翼可変操作装置によれば、次の如き優れた効果を発揮する。
（１）可変静翼を可変操作する同期リングとその内側のケーシングとの間に、周方向に等間隔で複数の弾性体を配置し、該各弾性体の外側面に、同期リングに径方向に貫通螺合した調芯ボルトの先端を係合させ、且つ上記各弾性体の内側を上記ケーシングに押し当てるようにした構成としてあるので、ガスタービン運転時におけるケーシングと同期リングとの熱伸び差を弾性体の弾性変形で吸収することができ、同期リングの固着や作動不良を回避させることができる。
（２）弾性体を板ばねとし、該板ばねの両端部に調芯ボルトの先端を係合させ、且つ板ばねの中央部をケーシングに押し当てるようにした構成とすることにより、作動が確実で高い信頼性が得られる。
（３）板ばねの中央部のケーシングへの押し当て部に摺動用コーティングを施した構成とすることにより、同期リングの回動操作時の板ばねの摺動抵抗を小さくすることができて、有利となる。
（４）可変静翼を可変操作する同期リングとその内側のケーシングとの間に、中間リングを配置し、上記同期リングの周方向の等間隔位置に各々調芯ボルトを径方向に貫通螺合させて、調芯ボルトの先端を中間リングの外側面に当接させ、且つ上記中間リングの周方向の等間隔位置に各々支持ピンを径方向に貫通させて固定して、該支持ピンの先端を、ケーシングに設けた径方向の穴に摺動自在に係合させるようにした構成とすることにより、ガスタービン運転時にケーシングが熱伸びしても、その熱伸びを支持ピンと穴との径方向の摺動で吸収することができて、同期リングの作動に影響を与えないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガスタービンの可変静翼可変操作装置の実施の一形態を示す部分拡大図である。
【図２】本発明の実施の他の形態を示す部分拡大図である。
【図３】本発明の実施の更に他の形態を示す部分拡大図である。
【図４】従来のガスタービンのタービン部分の一例を示す概要図である。
【図５】図４のＡ−Ａ方向拡大矢視図である。
【符号の説明】
１　ケーシング
６　軸
７　可変静翼
１２　同期リング
１３　操作レバー
１７　調芯ボルト
１８　板ばね（弾性体）
１８ａ　中央部
２０　コーティング
２１　中間リング
２２　支持ピン
２３　穴
【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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