(57)【要約】      （修正有）【課題】ガスタービンエンジン用の軸流コンプレッサ及びタービンにおける片持ち型固定子の先端間隙を最適にする。【解決手段】エンジン１０の初期運転の間、固定子先端２６がロータドラム２２の研磨部分２４を擦り、固定子の先端２６を摩耗させ、固定子先端の最適化した運転隙間を提供するようにした、ガスタービンエンジン１０の軸流コンプレッサ１４用の片持ち型固定子段である。【選択図】図２
2005207420.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジン用の片持ち型固定子段において、ロータドラムの周りにて周方向に配置された複数の固定子を備え、該固定子に面するロータドラムに研磨部分が設けられ、該段は、エンジンの初期運転の間、固定子の少なくとも殆んどが研磨部分を擦り、固定子先端を摩耗させるようにした、ガスタービンエンジン用の片持ち型固定子段。
【請求項２】
請求項１に記載の固定子段において、ガスタービンエンジンの軸流コンプレッサ用である、固定子段。
【請求項３】
請求項１に記載の固定子段において、ガスタービンエンジンのタービン用である、固定子段。
【請求項４】
請求項１に記載の固定子段において、エンジンの初期運転中、固定子先端の全てが研磨部分を擦るように配置される、固定子段。
【請求項５】
請求項１に記載の固定子段において、研磨部分が研磨皮膜である、固定子段。
【請求項６】
請求項１に記載の固定子段において、研磨部分が、ロータドラムの硬化した材料領域である、固定子段。
【請求項７】
請求項１に記載の固定子段において、固定子先端がその摩耗を促進し得るように形成される、固定子段。
【請求項８】
請求項７に記載の固定子段において、固定子が、その先端に向けて減少した厚さを有する、固定子段。
【請求項９】
ガスタービンエンジン用の軸流コンプレッサにおいて、請求項１に記載の複数の固定子段を備える、ガスタービンエンジン用の軸流コンプレッサ。
【請求項１０】
ガスタービンエンジン用のタービンにおいて、請求項１に記載の複数の固定子段を備える、ガスタービンエンジン用のタービン。
【請求項１１】
ガスタービンエンジン用の片持ち型固定子段を製造する方法において、ロータドラムの周りにて周方向に配置された複数の固定子を提供するステップと、固定子に面するロータドラムに研磨部分を提供するステップと、エンジンの初期運転の間、固定子の少なくとも殆んどが研磨部分を擦り、固定子先端を摩耗させるように固定子の長さを配置するステップとを備える、ガスタービンエンジン用の片持ち型固定子段を製造する方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法において、片持ち型固定子段が、ガスタービンエンジンの軸流コンプレッサ用である、方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の方法において、片持ち型固定子段が、ガスタービンエンジンのタービン用である、方法。
【請求項１４】
請求項１１に記載の方法において、固定子の長さが、初期運転の間、固定子先端の全てが研磨部分を擦るように配置される、方法。
【請求項１５】
ガスタービンエンジン用の軸流コンプレッサを製造する方法において、請求項１２に記載の複数の固定子段を製造するステップを含む、方法。
【請求項１６】
ガスタービンエンジン用のタービンを製造する方法において、請求項１３に記載の複数の固定子段を製造するステップを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、片持ち型固定子段、及びガスタービンエンジン用のかかる段を含む軸流コンプレッサ及びタービンに関する。本発明は、また、ガスタービンエンジン用の軸流コンプレッサ又はタービンを製造する方法及びかかる軸流コンプレッサ又はタービンにおける片持ち型固定子の先端隙間を最適にする方法にも関する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
ガスタービンにおいて、効率良く作動するためには、ロータの先端の最小隙間を維持し且つ、好ましくは、円周の周りにて実質的に一定の隙間を有することが全体として望ましい。これは、例えば、軸流コンプレッサ又はタービンにおける片持ち型固定子の位置である。これは、例えば、製造時又は運転中の何れかにて、色々な非対称な作用のため実現は困難である。これらの作用は、製造中及び（又は）運転中、ケーシングの中心がロータドラムの中心線に対して変移することを含む。ケーシングは、製造及び（又は）運転中、円形の形状から歪み、ケーシングは例えば楕円形となることもある。
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明によれば、ガスタービンエンジン用の片持ち型固定子段であって、ロータドラムの周りに周方向に配置された複数の固定子を備え、固定子に面するロータドラムに研磨部分が設けられ、段は、エンジンの初期運転中、固定子の少なくとも殆どが研磨部分を擦り、固定子先端を摩耗させるように配置されるようにした、片持ち型固定子段が提供される。
【０００４】
片持ち型固定子段は、ガスタービンエンジンの軸流コンプレッサ又はタービン用とすることができる。
段は、エンジンの初期運転中、固定子先端の全てが研磨部分を擦るように配置することができる。
【０００５】
研磨部分は、ロータドラムにアルミナのような研磨皮膜を備えることができる。これと代替的に、研磨部分は、ロータドラムの硬化した材料領域を備えるようにしてもよい。
固定子先端は、その摩耗を促進し得るように形成することができる。固定子は、その先端に向けて減少する厚さを有し、この減少した厚さはテーパー付き又は段付きの輪郭外形により提供することができる。
【０００６】
本発明は、また、ガスタービンエンジン用のコンプレッサであって、上記５つの段落に記載した複数の固定子段を備える上記コンプレッサも提供する。
本発明は、ガスタービンエンジン用の軸流タービンであって、上記５つの段落の任意のものに記載した複数の固定子段を備える、上記軸流タービンを更に提供する。
【０００７】
本発明の別の側面によれば、ガスタービン用の片持ち型固定子段を製造する方法であって、ロータドラムの周りに周方向に配置された複数の固定子を提供するステップと、固定子に面するロータドラム上に研磨部分を提供するステップと、エンジンの初期運転中、固定子の少なくとも殆どが研磨部分を擦り、固定子先端を摩耗させるように固定子の長さを配置するステップとを備える方法が提供される。
【０００８】
片持ち型固定子段は、ガスタービンエンジンの軸流コンプレッサ又はタービン用とすることができる。
初期運転中、固定子先端の全てが研磨部分を擦るように、固定子の長さを配置することができる。
【０００９】
固定子先端は、円形に又はロータに対し変移させて機械加工することができる。
固定子先端は、同心状に又はロータに対し変移させて製造することができる。
本発明は、ガスタービンエンジン用の軸流コンプレッサを製造する方法であって、上記５つの段落の任意のものに記載した複数の固定子段を製造するステップを含む方法を更に提供する。
【００１０】
本発明は、また、ガスタービンエンジン用のタービンを製造する方法であって、上記５つの段落の任意のものに記載した複数の固定子段を製造するステップを含む方法も提供する。
【００１１】
本発明は、ガスタービンエンジンの軸流コンプレッサ又はタービン内の先端隙間を最適にする方法であって、上記７つの段落の任意のものに記載した方法を更に提供するものである。
【００１２】
以下に、添付図面を参照しつつ、単に一例としてのみ本発明の１つの実施の形態について説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１を参照すると、ガスタービンエンジンは、全体として、参照番号１０で示されており、また、軸方向に流れ系として、吸気口１１と、推進ファン１２と、中間圧コンプレッサ１３と、高圧コンプレッサ１４と、燃焼装置１５と、高圧タービン１６と、中間圧タービン１７と、低圧タービン１８と、排気ノズル１９とを備えている。
【００１４】
ガスタービンエンジン１０は、従来の仕方にて作用し、吸気口１１に入る空気はファン１２により加速され、該ファン１２は中間圧コンプレッサ１３内への第一の空気流と、推進力を提供する第二の空気流という２つの空気流を発生させる。中間圧コンプレッサは、その内部に導かれた空気を高圧コンプレッサ１４に供給する前に、その空気の流れを圧縮し、この高圧コンプレッサ１４にて更なる圧縮が行われる。
【００１５】
高圧コンプレッサ１４から排気された圧縮空気は、燃焼装置１５内に導かれ、この燃焼装置１５内にてその圧縮空気は燃料と混合され、その混合体は燃焼する。その後、形成される高温の燃焼生成物は膨張し、これにより、ノズル１９を通じて排出される前に、高圧タービン１６、中間圧タービン１７及び低圧タービン１８を駆動して追加的な推進力を提供する。高圧タービン１６、中間圧タービン１７及び低圧タービン１８は、適宜な相互接続軸によりそれぞれ高圧コンプレッサ１４、中間圧コンプレッサ１３及びファン１２を駆動する。
【００１６】
図２には、ロータ組立体２２に面する２つの片持ち型固定子２０を有する高圧コンプレッサ１４の一部分が示されている。固定子２０に面する組立体２２の部分は、はめ込んだ研磨部分２４を有している。該部分２４に、ロータ組立体の材料の凹所内にてアルミナのような研磨皮膜により提供することができる。これと代替的に、炎処理及び（又は）炭素の追加により硬化させることのできる、ロータ組立体の硬化した材料領域を提供してもよい。
【００１７】
図２は、概略図であり、固定子先端２６と部分２４との間の隙間Ｃが実際よりも著しく大きく示されている。使用時、エンジン１０の初期運転中、固定子先端２６の全部ではないにしても、その殆どが部分２４を擦り且つ、これにより摩耗されるよう固定子２０は形成される。
【００１８】
固定子２０の先端２６は、その摩耗を促進し得るように形成することができる。図３には、摩耗する間、材料の薄い厚さのみが除去されるように面取り加工した先端３０を有する固定子２８が示されている。図４には、エンジン１０が運転した後、先端３０が鈍角となった固定子２８が示されている。図５には、段付き先端３４を有する１つの代替的な固定子３２が示されており、このため、この場合にも、摩耗する間、少量の材料のみが除去されよう。図６には、先端領域３８が固定子３６の他の部分よりも柔らかい材料にて形成される、固定子３６が示されている。
【００１９】
コンプレッサ１４は、初期運転中、固定子２０の全部ではないにしても、その殆どが研磨部分２４を擦るように製造され、このため、これに応じて製造公差が選ばれる。固定子先端２６は、円形に又は変移させて機械加工し、また、ロータに対し同心状に又は変移させて製造することができる。
【００２０】
図７には、製造後で且つ、低温である間のコンプレッサ１４が概略的に示されている。固定子２０とロータ組立体２２との間には、低温製造隙間ｄがある。慣らし運転中（図８）、特に、遠心力の増加及び熱膨張より、組立体２２は、例えば、参照番号２１で示した固定子２０を擦り、固定子を摩耗させる。図９には、慣らし運転後の拡張した低温製造隙間ｅを有する状況が示されており、その輪郭外形は、更なる運転中、組立体２２が固定子２０を実質的に擦らず、その間に、最小隙間が提供されるようにされている。
【００２１】
上述した配置は、顕著な有利な効果を提供する。例えば、所定のケーシングの非対称さに対し、最適化した固定子先端の運転隙間が提供される。所定のエンジン型式の全てのエンジンは、それらの製造公差に関係なく、慣らし運転後、同一の後隙間を有することになる。変移させて機械加工する際の少なくない費用を避けることができる。ケーシングの非対称さについて正確な知識は必要とされない。ドラムは全く摩耗せず、従って、エンジンの釣り合い状態は変化しない。
【００２２】
上記の発明はコンプレッサ用の片持ち型固定子に関して説明したが、本発明は、タービン内の片持ち型固定子にも適用可能である。本発明の範囲から逸脱せずに、各種のその他の形態変更を具体化することができる。例えば、その他の研磨部分を使用してもよい。固定子には、異なる断面を付与することができる。
【００２３】
上記の説明にて特に重要であると考えられる本発明の特徴について注意を引くよう努めたが、当該出願人は、特に強調しているかどうかを問わずに、上記に説明し且つ（又は）図面に示した任意の特許可能な特徴又は特徴の組み合わせの点にて保護を要求するものであることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】ガスタービンエンジンの上側半体の断面側面図である。
【図２】図１に示したエンジン内に組み込まれたコンプレッサの部分の概略断面図である。
【図３】製造後の図２のコンプレッサの１つの構成要素を示す断面図である。
【図４】初期運転後の構成要素を示す、図３と同様の図である。
【図５】代替的な構成要素を示す、図３と同様の図である。
【図６】更なる代替的な構成要素を示す、図３と同様の図である。
【図７】製造後で且つ、低温状態にある間の本発明によるコンプレッサの概略軸方向断面図である。
【図８】慣らし運転中の本発明によるコンプレッサの概略軸方向断面図である。
【図９】慣らし運転後の本発明によるコンプレッサの概略軸方向断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０    ガスタービンエンジン
１１    吸気口
１２  推進ファン
１３    中間圧コンプレッサ
１４    高圧コンプレッサ
１５    燃焼装置
１６    高圧タービン
１７    中間圧タービン
１８    低圧タービン
１９    排気ノズル
２０    片持ち型固定子
２２    ロータ組立体／ロータドラム
２４    研磨部分
２６    固定子先端
２８    固定子
３０    面取り加工した先端
３２    固定子
３４    段付き先端
３６    固定子
３８    先端領域
【図１】
2005207420.tif 000003
【図２】
2005207420.tif 000004
【図３】
2005207420.tif 000005
【図４】
2005207420.tif 000006
【図５】
2005207420.tif 000007
【図６】
2005207420.tif 000008
【図７】
2005207420.tif 000009
【図８】
2005207420.tif 000010
【図９】
2005207420.tif 000011
【外国語明細書】
2005207420000001.pdf