(57)【要約】【課題】  本発明は、タービンロータを支える軸受を支持するために使用されるガスタービンエンジンフレームに関する。【解決手段】  同軸のテーパ付き内側孔の少なくとも１つの内側組が、内側プラットフォームフランジを貫通して軸方向に延び、また同軸のテーパ付き外側孔の外側組が、外側プラットフォームフランジを貫通して軸方向に延びる。同軸のテーパ付き内側孔の内側組は、内側円錐面を形成し、また同軸のテーパ付き外側孔の外側組は、外側円錐面を形成する。軸方向に間隔を置いて配置されたプラットフォームフランジは、周方向に連続するか、又は周方向に間隔を置いて配置された突部を有するようにスカラップ形状にされる。ストラットは、それぞれ内側プラットフォーム及び外側プラットフォームフランジを軸方向に貫通して延びる同軸のテーパ付き内側孔及び外側孔の２つの内側組及び外側組を有する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同心環状の半径方向内側プラットフォーム及び外側プラットフォーム間で半径方向に延びるストラットと、
前記内側プラットフォームから半径方向内向きに延びる軸方向に間隔を置いて配置された内側プラットフォームフランジと、
前記外側プラットフォームから半径方向外向きに延びる軸方向に間隔を置いて配置された外側プラットフォームフランジと、
前記内側プラットフォームフランジを貫通して軸方向に延びる同軸のテーパ付き内側孔の少なくとも１つの内側組と、
前記外側プラットフォームフランジを貫通して軸方向に延びる同軸のテーパ付き外側孔の少なくとも１つの外側組と、
を含み、
前記同軸内側孔の内側組が、内側円錐面を形成し、
前記同軸外側孔の外側組が、外側円錐面を形成している、
ことを特徴とするガスタービンエンジンのストラットセグメント。
【請求項２】
前記軸方向に間隔を置いて配置されたプラットフォームフランジの各々が、周方向に連続していることを特徴とする、請求項１に記載のストラットセグメント。
【請求項３】
前記軸方向に間隔を置いて配置されたプラットフォームフランジの各々が、周方向に間隔を置いて配置された突部を有するように周方向にスカラップ形状にされていることを特徴とする、請求項１に記載のストラットセグメント。
【請求項４】
前記ストラットが、中空であることを特徴とする、請求項１に記載のストラットセグメント。
【請求項５】
前記ストラットセグメントが、鋳造品で作られていることを特徴とする、請求項１に記載のストラットセグメント。
【請求項６】
半径方向に間隔を置いて配置された同心の内側リング及び外側リングと、
前記内側リングから半径方向外向きに延びる軸方向に間隔を置いて配置された内側リングフランジと、
前記外側リングから半径方向内向きに延びる軸方向に間隔を置いて配置された外側リングフランジと、
前記内側リング及び外側リング間で延びかつ該内側リング及び外側リングに結合され、その各々が同心環状の半径方向内側プラットフォーム及び外側プラットフォーム間で半径方向に延びるストラットを有する複数のストラットセグメントと、
前記内側プラットフォームから半径方向内向きに延びかつ前記内側リングフランジと交差指状にされた、軸方向に間隔を置いて配置された内側プラットフォームフランジと、
前記外側プラットフォームから半径方向外向きに延びかつ前記外側リングフランジと交差指状にされた、軸方向に間隔を置いて配置された外側プラットフォームフランジと、
前記内側プラットフォームフランジと前記内側リングフランジとを貫通して軸方向に延びる同軸のテーパ付き内側孔の少なくとも１つの内側組と、
前記外側プラットフォームフランジと前記外側リングフランジとを貫通して軸方向に延びる同軸のテーパ付き外側孔の少なくとも１つの外側組と、
を含み、
前記同軸内側孔の内側組が、内側円錐面を形成し、
前記同軸外側孔の外側組が、外側円錐面を形成し、
テーパ付き内側円錐シャンク及びテーパ付き外側円錐シャンクを有する内側ピン及び外側ピンが、それぞれ前記同軸内側孔の内側組及び前記同軸外側孔の外側組を貫通して配置されている、
ことを特徴とするガスタービンエンジンフレーム。
【請求項７】
前記軸方向に間隔を置いて配置されたプラットフォームフランジの各々が、周方向に連続していることを特徴とする、請求項６に記載のフレーム。
【請求項８】
前記軸方向に間隔を置いて配置されたプラットフォームフランジの各々が、周方向に間隔を置いて配置された突部を有するように周方向にスカラップ形状にされていることを特徴とする、請求項６に記載のフレーム。
【請求項９】
前記ストラットが、中空であることを特徴とする、請求項６に記載のフレーム。
【請求項１０】
前記軸方向に間隔を置いて配置されたプラットフォームフランジの各々が、周方向に連続していることを特徴とする、請求項９に記載のフレーム。
【請求項１１】
前記軸方向に間隔を置いて配置されたプラットフォームフランジの各々が、周方向に間隔を置いて配置された突部を有するように周方向にスカラップ形状にされていることを特徴とする、請求項１０に記載のフレーム。
【請求項１２】
前記フレームが、鋳造品で作られていることを特徴とする、請求項６に記載のフレーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービンロータを支える軸受を支持するために使用されるガスタービンエンジンフレームに関し、具体的には、タービン間フレームを含む静止（固定）フレームと二重反転低圧タービンロータを支持するのに使用される回転可能フレームとに関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボファン式のガスタービンエンジンは、一般的に前方のファン及びブースタ圧縮機と、中間のコアエンジンと、後方の低圧出力タービンとを含む。コアエンジンは、直列の流れ関係で、高圧圧縮機と、燃焼器と、高圧タービンとを含む。コアエンジンの高圧圧縮機と高圧タービンとは、高圧シャフトにより相互結合される。高圧圧縮機、高圧タービン、及び高圧シャフトは、実質的に高圧ロータを形成する。高圧圧縮機は、回転可能に駆動されて、コアエンジンに流入する空気を比較的高い圧力に加圧する。この高圧空気は、次に燃焼器内で燃料と混合され燃焼されて、高エネルギーのガス流を形成する。このガス流は、後方へ流れ、高圧タービンを通過して該高圧タービン及び高圧シャフトを回転可能に駆動し、次いで該高圧シャフトが圧縮機を回転可能に駆動する。
【０００３】
高圧タービンを出るガス流は、第２のタービン即ち低圧タービン内で膨張する。低圧タービンは、低圧シャフトを介してファン及びブースタ圧縮機を回転可能に駆動し、これら全ての要素は、低圧ロータを形成する。低圧シャフトは、高圧ロータを貫通して延びる。二重反転ファン及びブースタ又は低圧圧縮機に動力を与える二重反転タービンを備えた低圧タービンが、これまでに幾つか設計されてきた。特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、及び特許文献６は、二重反転ファン及びブースタ又は低圧圧縮機に動力を与える二重反転タービンを開示している。発生する推力の大部分は、ファンによって生成される。
【０００４】
ファンフレームとタービンフレームとを含むエンジンフレームが、軸受を支持又は支えるために使用され、この軸受が、次ぎにロータを回転可能に支持する。フレームは、一般的にストラットを含み、これらのストラットは、同心環状の半径方向内側リング及び外側リング間で半径方向に延びかつ該半径方向内側リング及び外側リング間に取り付けられた、翼形状の断面を有するストラットを含む。静止後方タービンフレームは、低圧タービンの後方端部に配置され、タービン間フレームは、高圧タービンと低圧タービンとの間に配置される。静止タービン間フレームの例が、特許文献７、及び特許文献８に開示されている。ストラットが通過する流路は複雑であるという理由、及び鋳造構造は製造コストを低減するという理由から、一般的にストラットは鋳造される。流路の温度が、鋳造合金製のストラットを使用するもう１つの理由である。大形の最新型商用ターボファン式エンジンは、低圧タービンと高圧タービンとの間の大きな移行ダクト及び高いバイパス比構成による高い作動効率を有する。フレーム、特にエンジンの高温セクションに配置されたフレームは、複雑かつ高価である。
【０００５】
二重反転タービンを組み込んだエンジン設計においては、回転可能なタービンフレームが使用される。回転可能なタービンフレームの例が、特許文献４及び特許文献５に開示されている。新しい商用エンジン設計は、タービン効率を改善するために二重反転ロータを組み込んでいる。回転荷重を支える内側リング及び外側リングは、鍛造材料が優れた強度と耐疲労特性とを有するという理由で、一般的に鍛造材料で作られる。エンジンの長さ、重量、及びコストを低減させることになるような、特に高温のタービンセクションにおけるエンジンフレームに対する必要性がある。
【０００６】
回転フレームは、ＦＡＡ  ＬＣＦ（米国連邦航空局低サイクル疲労）寿命限界要件に従うことになり、そのことは、亀裂発生までの寿命が計算されなくてはならず、また部品がその寿命の途中で運用使用から廃棄されることを意味する。これとは別に、部品内に固有の欠陥が広がる幾つかの可能性に基づいて、材料に応じて寿命を定めることができる。鋳造品のもつ低い耐疲労特性及び鋳造法に固有な高レベルの欠陥は、鋳造回転フレームの設計に十分な運用寿命を与えることを困難にする。
【特許文献１】日本特許第２９２７７９０号
【特許文献２】特開昭６１-２８３７０４号
【特許文献３】特開平０２-２６７３２５号
【特許文献４】米国特許第５，３０７，６２２号
【特許文献５】米国特許第５，４３３，５９０号
【特許文献６】特開昭６３-１０６３３５号
【特許文献７】特開平０２-１６３３５号
【特許文献８】米国特許第５，４８３，７９２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
運転条件に基づいた原因の場合にタービン翼形部が交換部品に関して現在処理されているように、ＦＡＡ認可の目的で、構成部品の余剰の性質によりそれら構成部品が処理されることが可能になるような鋳造品をストラット翼形部及び流路に使用する高温回転フレーム構造を得ることは、非常に望ましい。鍛造品を使用して、荷重を支える内側リング及び外側リングを製造することは、非常に望ましい。このことにより、リングが、伝統的な材料及び製造方法を使用して伝統的な回転部品として処理されることが可能になるようになる。製造コスト及び保守性の理由から機械的に単純であると同時に、適切な強度を備えた動剛性構造を有する回転フレームもまた、非常に望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ガスタービンエンジンのストラットセグメントは、同心環状の半径方向内側プラットフォーム及び外側プラットフォーム間で半径方向に延びるストラットと、内側プラットフォームから半径方向内向きに延びる軸方向に間隔を置いて配置された内側プラットフォームフランジと、外側プラットフォームから半径方向外向きに延びる軸方向に間隔を置いて配置された外側プラットフォームフランジとを含む。同軸のテーパ付き内側孔の少なくとも１つの内側組が内側プラットフォームフランジを貫通して軸方向に延び、また同軸のテーパ付き外側孔の少なくとも１つの外側組が、外側プラットフォームフランジを貫通して軸方向に延びる。同軸内側孔の内側組は、内側円錐面を形成し、また同軸外側孔の外側組は、外側円錐面を形成する。軸方向に間隔を置いて配置されたフランジの各々は、周方向に連続しているか、又は周方向にスカラップ形状にされかつ周方向に間隔を置いて配置された突部を有することができる。ストラットセグメントの１つの例示的な実施形態においては、ストラットは中空であり、内側プラットフォームフランジを貫通して軸方向に延びる同軸のテーパ付き内側孔の２つの内側組と、外側プラットフォームフランジを貫通して軸方向に延びる同軸のテーパ付き外側孔の２つの外側組とが設けられる。ストラットセグメントは、鋳造品で作られることができる。
【０００９】
ストラットセグメントは、半径方向に間隔を置いて配置された同心の内側リング及び外側リングを有するガスタービンエンジンフレーム内で使用するように設計される。軸方向に間隔を置いて配置された内側リングフランジが、内側リングから半径方向外向きに延び、また軸方向に間隔を置いて配置された外側リングフランジが、外側リングから半径方向内向きに延びる。複数のストラットセグメントが、内側リング及び外側リング間で延びかつ該内側リング及び外側リングに結合される。ストラットセグメントの軸方向に間隔を置いて配置された内側プラットフォームフランジが、内側プラットフォームから半径方向内向きに延びかつ内側リングフランジと交差指状に配置される。外側プラットフォームから半径方向外向きに延びる軸方向に間隔を置いて配置された外側プラットフォームフランジは、外側リングフランジと交差指状に配置される。同軸のテーパ付き内側孔の少なくとも１つの内側組が、内側プラットフォームフランジと内側リングフランジとを貫通して軸方向に延び、また同軸のテーパ付き外側孔の少なくとも１つの外側組が、外側プラットフォームフランジと外側リングフランジとを貫通して軸方向に延びる。同軸内側孔の内側組は、内側円錐面を形成し、また同軸外側孔の外側組は、外側円錐面を形成する。テーパ付き内側円錐シャンク及びテーパ付き外側円錐シャンクを有する内側ピン及び外側ピンが、それぞれ同軸内側孔の内側組及び同軸外側孔の外側組を貫通して配置される。
【００１０】
フレームの１つの例示的な実施形態においては、ストラットは中空である。
それぞれ内側及び外側プラットフォームフランジと内側及び外側リングフランジとを貫通して軸方向に延びる同軸のテーパ付き内側孔の２つの内側組及び同軸のテーパ付き外側孔の２つの外側組が設けられる。テーパ付き内側円錐シャンク及びテーパ付き外側円錐シャンクを有する内側ピンの２つの組及び外側ピンの２つの組が、それぞれ同軸内側孔の内側組及び同軸外側孔の外側組を貫通して配置される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の上記の態様及びその他の特徴を、添付の図面と関連してなされる以下の記載において説明する。
【００１２】
図１に示すのは、エンジン中心線８を囲み、周囲空気１４の入口空気流を受けるファンセクション１２を有する例示的なターボファン式ガスタービンエンジン１０の前方部分７である。エンジン１０は、前方又はファンフレーム３４を含むフレーム構造体３２を有し、該ファンフレーム３４は、エンジンケーシング４５により、図２に示すタービン中央フレーム６０とタービン後方フレーム１５５とに結合される。エンジン１０は、航空機内に取り付けられるか、或いは航空機の翼から下向きに延びるパイロン（図示せず）などにより航空機に取り付けられる。
【００１３】
ファンセクション１２は、二重反転前方ファン４及び二重反転後方ファン６を有し、これらのファンは、それぞれ前方ファンディスク１１３及び後方ファンディスク１１５上に取り付けられた前方ファンブレード列１３及び後方ファンブレード列１５を含む。単一方向回転ブースタ１６が、前方ファンブレード列１３及び後方ファンブレード列１５の後方即ち下流側に配置され、後方ファンディスク１１５に駆動結合されて、後方ファン６及び後方ファンブレード列１５と共に回転可能である。二重反転ブースタもまた、使用することができる。図１に示すブースタ１６は、第１のブースタブレード列１１６と第２のブースタブレード列１１７とを有する。
【００１４】
前方ファンブレード列１３及び後方ファンブレード列１５は、それぞれ前方ファンディスク１１３及び後方ファンディスク１１５から半径方向外向きにファンダクト５を横切って延び、該ファンダクト５は、半径方向外側をファンケーシング１１によって境界付けられ、半径方向内側を環状の半径方向内側ダクト壁２９によって境界付けられる。第１のブースタブレード列１１６及び第２のブースタブレード列１１７は、入口ダクトスプリッタ３９を有するコアエンジン入口シュラウド３６によって囲まれたコアエンジン入口１９内に半径方向に配置される。
【００１５】
ファンセクション１２の下流側即ち軸方向後方には、高圧圧縮機（ＨＰＣ）１８が配置されており、このＨＰＣ１８は、図２に更に詳しく示されている。図２は、エンジン１０の後方部分２２を概略的に示す。ＨＰＣ１８の下流側には、燃焼器２０が配置され、該燃焼器は、燃料をＨＰＣ１８により加圧された空気１４と混合して燃焼ガスを発生させ、この燃焼ガスは、高圧タービン（ＨＰＴ）２４と出力タービンとも呼ばれる二重反転低圧タービン（ＬＰＴ）２６とを通って下流方向へ流れ、エンジン１０から排出される。高圧シャフト２７が、ＨＰＴ２４をＨＰＣ１８に結合して、実質的に第１のスプール即ち高圧スプール３３（高圧ロータとも呼ばれる）を形成する。高圧圧縮機１８、燃焼器２０、及び高圧タービン２４は、まとめてコアエンジン２５と呼ばれ、該コアエンジン２５は、本特許の目的のために、高圧シャフト２７を含む。
【００１６】
再び図１を参照すると、バイパスダクト２１は、半径方向外側をファンケーシング１１によって境界付けられ、半径方向内側をコアエンジン入口シュラウド３６によって境界付けられる。前方ファンブレード列１３及び後方ファンブレード列１５は、バイパスダクト２１の上流側でダクト５内に配置される。入口ダクトスプリッタ３９は、後方ファンブレード列１５から出たファン空気流２３を分割して第１のファン空気流部分３５をブースタ１６内へ、また第２のファン空気流部分３７をブースタ１６の周りを通ってバイパスダクト２１内へ送り込み、次いでファン空気流は、ファン出口３０を通ってファンセクション１２から流出し、エンジンに推力を与える。第１のファン空気流部分３５は、ブースタ１６により加圧されてブースタ空気３１を形成し、ブースタ１６から出てコアエンジン２５のＨＰＣ１８内に流入する。
【００１７】
再び図２を参照すると、低圧タービン２６は、低圧タービン流路２８を含む。低圧タービン２６は、それぞれ低圧内側シャフトタービンロータ２００及び低圧外側シャフトタービンロータ２０２を有する二重反転可能な低圧内側シャフトタービン４１及び二重反転可能な低圧外側シャフトタービン４２を含む。低圧内側シャフトタービンロータ２００及び低圧外側シャフトタービンロータ２０２は、それぞれ低圧タービン流路２８を横切って配置された第１の低圧タービンブレード列１３８と第２の低圧タービンブレード列１４８とを含む。二重反転可能な低圧内側スプール１９０は、低圧内側シャフト１３０により前方ファンブレード列１３に駆動結合された低圧内側シャフトタービンロータ２００を含む。二重反転可能な低圧外側スプール１９２は、低圧外側シャフト１４０により後方ファンブレード列１５に駆動結合された低圧外側シャフトタービンロータ２０２を含む。  
【００１８】
低圧内側シャフト１３０及び低圧外側シャフト１４０は、少なくとも１部が高圧スプール３３と同軸にかつ該高圧スプール３３の半径方向内側に回転可能に配置される。図２に示す例示的な実施形態においては、第１の低圧タービンブレード列１３８及び第２の低圧タービンブレード列１４８の各々には４つの列が設けられる。ブースタ１６は、低圧外側シャフト１４０に駆動結合され、低圧外側スプール１９２の１部を構成する。タービンノズル２２０が、第２の低圧タービンブレード列１４８の軸方向前方即ち上流側にかつ該第２の低圧タービンブレード列１４８に隣接して配置される。
【００１９】
低圧内側シャフトタービン４１と低圧外側シャフトタービン４２とは、交差指状（インタディジテーティッド）に配置され、第１の低圧タービンブレード列１３８は、第２の低圧タービンブレード列１４８と交差指状に配置される。図２に示す低圧内側シャフトタービン４１及び低圧外側シャフトタービン４２は、それぞれ４つの第２の低圧タービンブレード列１４８及び４つの第１の低圧タービンブレード列１３８を有する。第２の低圧タービンブレード列１４８の全ては、第１の低圧タービンブレード列１３８と交差指状に配置される。
【００２０】
低圧内側シャフトタービン４１は、第１の低圧タービンブレード列１３８の最後尾列、即ち第４の列１１０を有する。第１の低圧タービンブレード列１３８の最後尾列はまた、回転フレーム１０８内での回転ストラット６２（図３に示す）としての役目も果たし、該回転フレーム１０８は、半径方向外側タービンリング組立体９０を支持し、また中央フレーム６０及びタービン後方フレーム１５５により回転可能に支持されている。半径方向外側タービンリング組立体９０は、３つの個別のタービンロータリング９２を有し、この３つの個別のタービンロータリング９２によって、始めの３つの第１の低圧タービンブレード列１３８がそれぞれ支持される。タービンロータリング９２は、ボルト継手９４により互いに結合される。低圧外側シャフトタービンロータ２０２は、第２の低圧タービンディスク２４８上に取り付けられた４つの第２の低圧タービンブレード列１４８を有するものとして図示されている。
【００２１】
タービン後方フレーム１５５及び回転フレーム１０８は、図３、図４、及び図５に示すように半径方向に間隔を置いて配置された同心の内側リング４８及び外側リング５０で構成されるものとして示されている。軸方向に間隔を置いて配置された内側リングフランジ５２が、内側リング４８から半径方向外向きに延び、また軸方向に間隔を置いて配置された外側リングフランジ５４が、外側リング５０から半径方向内向きに延びる。内側リングフランジ５２及び外側リングフランジ５４は、図５に外側リングフランジ５４を示しているように、周方向に連続している。複数のストラットセグメント５８が、内側リング４８及び外側リング５０間で延び、かつ該内側リング４８及び外側リング５０に結合される。各ストラットセグメント５８は、同心環状の内側プラットフォーム６４及び外側プラットフォーム６６間で半径方向に延びる。ストラット６２は、中空又は中実とすることができる。
【００２２】
軸方向に間隔を置いて配置された内側プラットフォームフランジ６８が、内側プラットフォーム６４から半径方向内向きに延び、また軸方向に間隔を置いて配置された外側プラットフォームフランジ７０が、外側プラットフォーム６６から半径方向外向きに延びる。同軸のテーパ付き内側孔７２の少なくとも１つの内側組７１が、内側プラットフォームフランジ６８を貫通して軸方向に延び、また同軸のテーパ付き外側孔７４の少なくとも１つの外側組７３が、外側プラットフォームフランジ７０を貫通して軸方向に延びる。同軸のテーパ付き内側孔７２の内側組７１は、内側円錐面７６を形成し、また同軸のテーパ付き外側孔７４の外側組７３は、外側円錐面８０を形成する。
【００２３】
軸方向に間隔を置いて配置された内側プラットフォームフランジ６８及び外側プラットフォームフランジ７０の各々は、周方向に連続しているか、又は周方向にスカラップ形状にされることができる。図５には、周方向に間隔を置いて配置された突部８４を有するように周方向にスカラップ形状にされた外側プラットフォームフランジ８２を示す。図３〜図５に示すストラットセグメント５８の例示的な実施形態においては、ストラット６２は中空であり、内側プラットフォームフランジ６８を貫通して軸方向に延びる同軸のテーパ付き内側孔７２の２つの内側組と、外側プラットフォームフランジ７０を貫通して軸方向に延びる同軸のテーパ付き外側孔７４の２つの外側組とが設けられる。
【００２４】
ストラットセグメントの軸方向に間隔を置いて配置された内側プラットフォームフランジ６８は、内側プラットフォーム６４から半径方向内向きに延びて、内側リングフランジ５２と交差指状に配置される。外側プラットフォーム６６から半径方向外向きに延びる軸方向に間隔を置いて配置された外側プラットフォームフランジ７０は、外側リングフランジ５４と交差指状に配置される。
【００２５】
同軸のテーパ付き内側孔７２の内側組７１は、内側プラットフォームフランジ６８及び内側リングフランジ５２を貫通して軸方向に延び、また同軸のテーパ付き外側孔７４の外側組７３は、外側プラットフォームフランジ７０及び外側リングフランジ５４を貫通して軸方向に延びる。同軸のテーパ付き内側孔７２の内側組７１は、内側円錐面７６を形成し、また同軸のテーパ付き外側孔７４の外側組７３は、外側円錐面８０を形成する。
【００２６】
内側ピン８６及び外側ピン８８は、それぞれ同軸内側孔７２の内側組７１及び同軸外側孔７４の外側組７３を貫通して配置されたテーパ付き内側円錐シャンク９６及びテーパ付き外側円錐シャンク９８を有する。内側ピン８６及び外側ピン８８は、テーパ付き内側円錐シャンク９６及びテーパ付き外側円錐シャンク９８の比較的細いネジ付き端部１０２上に螺合されたネジ付きナット１００により締結される。円錐孔内に嵌め込まれるピンの円錐シャンクは、しばしばモールスピン（morse pin（留め金ピン））継手と呼ばれる。
【００２７】
タービン後方フレーム１５５及び回転フレーム１０８の例示的な実施形態は、一体形の単体鋳造品で作られたストラットセグメント５８と、鍛造された内側リング４８及び外側リング５０とを有する。鋳造されたストラットセグメント５８は、良好な熱特性を有し、低コストであり、かつ容易に取換えられる。鍛造された内側リング４８及び外側リング５０は、良好な耐疲労特性と良好な有効寿命特性とを有する。鋳造されたストラットセグメント５８と鍛造された内側リング４８及び外側リング５０との組合せは、十分な強度を備えた動剛性構造を有しかつ製造コスト及び保守性の理由から機械的に単純である固定フレーム及び回転可能フレームを提供することができる。内側プラットフォーム６４及び外側プラットフォーム６６の周方向端縁部１２４において軸方向に延びるスロット１２２内に配置されたスプラインシール１２０を使用して、隣り合う内側プラットフォーム６４間及び隣り合う外側プラットフォーム６６間において内側リング４８及び外側リング５０に流路ガスが到達するのを防止することができる。
【００２８】
図示した内側ピン８６及び外側ピン８８は、エンジン中心線８に対して平行になっている。別の構成では、内側ピン８６及び外側ピン８８をエンジン中心線８に対して傾斜又は角度を持たせることができる。図示した内側ピン８６及び外側ピン８８と同軸内側孔７２の内側組７１及び同軸外側孔７４の外側組７３とは、それぞれ後方方向に向かって細くなるようにテーパが付けられている。ストラットセグメント５８と静止フレーム及び回転フレームとの別の実施形態では、それぞれ前方方向に向かって細くなるようにテーパが付けられた内側ピン８６及び外側ピン８８と同軸内側孔７２の内側組７１及び同軸外側孔７４の外側組７３とを有することができる。更に別の実施形態においては、孔とこれらの孔内に配置されたピンとの周方向に隣接する組が、後方又は前方のいずれかの異なる軸方向に向かって細くなるようにテーパが付けられるように、ピン及び孔のテーパを交互に向きを変えることができる。ここでは内側組７１及び外側組７３の各々内に２つの内側ピン８６及び外側ピン８８が、示されているが、翼形部の剛率に応じて、より多数のピンを使用することができる。図にはストラットセグメント５８の各々内に単一のストラットが示されているが、複数のストラットを使用することもできる。損傷するか疲労した個々のストラットの現場での取換えは、交換用ストラット翼形部をリングに合わせて再加工しかつ僅かに大きなサイズのピンを使用することによって達成することができる。
【００２９】
本発明を例示的な方法で説明した。使用した用語は、限定ではなくて説明の用語の性質をもつものであることを理解されたい。本明細書においては、本発明の好ましくかつ例示的な実施形態であると考えられるものを説明したが、本発明のその他の変更形態が、当業者には本明細書の教示から明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】テーパ付きモールスピン継手により内側プラットフォーム及び外側プラットフォームに結合された回転ストラットを含む二重反転タービンフレームを有する二重反転低圧タービンを備えた航空機用ターボファン式ガスタービンエンジンの例示的な実施形態の前方部分の長手方向断面図。
【図２】図１に示したエンジンの後方部分と、二重反転タービンフレームと、テーパ付きモールスピン継手により内側プラットフォーム及び外側プラットフォームに結合された回転ストラットとの例示的な実施形態の長手方向断面図。
【図３】図２に示した、テーパ付きモールスピン継手により内側プラットフォーム及び外側プラットフォームに結合された回転ストラットの１つと、テーパ付きモールスピン継手により内側プラットフォーム及び外側プラットフォームに結合された非回転ストラットとの拡大図。
【図４】テーパ付きモールスピン継手により内側プラットフォーム及び外側プラットフォームに結合された、図３に示した回転ストラットの拡大図。
【図５】テーパ付きモールスピン継手により内側プラットフォーム及び外側プラットフォームに結合された、図３に示したストラットの後方から前方に見た図。
【符号の説明】
【００３１】
４８  内側リング
５０  外側リング
５２  内側リングフランジ
５４  外側リングフランジ
５８  ストラットセグメント
６２  回転ストラット
６４  内側プラットフォーム
６６  外側プラットフォーム
６８  内側プラットフォームフランジ
７０  外側プラットフォームフランジ
７１  内側孔７２の内側組
７２  内側孔
７３  外側孔７４の外側組
７４  外側孔
７６  内側円錐面
８０  外側円錐面
８６  内側ピン
８８  外側ピン
９６  内側円錐シャンク
９８  外側円錐シャンク
１００  ネジ付きナット
１０２  シャンクのネジ付き端部
【図１】
2005009479.tif 000003
【図２】
2005009479.tif 000004
【図３】
2005009479.tif 000005
【図４】
2005009479.tif 000006
【図５】
2005009479.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成16年2月18日(2004.2.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同心環状の半径方向内側プラットフォーム及び外側プラットフォーム間で半径方向に延びるストラットと、
前記内側プラットフォームから半径方向内向きに延びる軸方向に間隔を置いて配置された内側プラットフォームフランジと、
前記外側プラットフォームから半径方向外向きに延びる軸方向に間隔を置いて配置された外側プラットフォームフランジと、
前記内側プラットフォームフランジを貫通して軸方向に延びる同軸のテーパ付き内側孔の少なくとも１つの内側組と、
前記外側プラットフォームフランジを貫通して軸方向に延びる同軸のテーパ付き外側孔の少なくとも１つの外側組と、
を含み、
前記同軸内側孔の内側組が、内側円錐面を形成し、
前記同軸外側孔の外側組が、外側円錐面を形成している、
ことを特徴とするガスタービンエンジンのストラットセグメント。
【請求項２】
前記軸方向に間隔を置いて配置されたプラットフォームフランジの各々が、周方向に連続していることを特徴とする、請求項１に記載のストラットセグメント。
【請求項３】
前記軸方向に間隔を置いて配置されたプラットフォームフランジの各々が、周方向に間隔を置いて配置された突部を有するように周方向にスカラップ形状にされていることを特徴とする、請求項１に記載のストラットセグメント。
【請求項４】
前記ストラットが、中空であることを特徴とする、請求項１に記載のストラットセグメント。
【請求項５】
前記ストラットセグメントが、鋳造品で作られていることを特徴とする、請求項１に記載のストラットセグメント。
【請求項６】
半径方向に間隔を置いて配置された同心の内側リング及び外側リングと、
前記内側リングから半径方向外向きに延びる軸方向に間隔を置いて配置された内側リングフランジと、
前記外側リングから半径方向内向きに延びる軸方向に間隔を置いて配置された外側リングフランジと、
前記内側リング及び外側リング間で延びかつ該内側リング及び外側リングに結合され、その各々が同心環状の半径方向内側プラットフォーム及び外側プラットフォーム間で半径方向に延びるストラットを有する複数のストラットセグメントと、
前記内側プラットフォームから半径方向内向きに延びかつ前記内側リングフランジと交差指状にされた、軸方向に間隔を置いて配置された内側プラットフォームフランジと、
前記外側プラットフォームから半径方向外向きに延びかつ前記外側リングフランジと交差指状にされた、軸方向に間隔を置いて配置された外側プラットフォームフランジと、
前記内側プラットフォームフランジと前記内側リングフランジとを貫通して軸方向に延びる同軸のテーパ付き内側孔の少なくとも１つの内側組と、
前記外側プラットフォームフランジと前記外側リングフランジとを貫通して軸方向に延びる同軸のテーパ付き外側孔の少なくとも１つの外側組と、
を含み、
前記同軸内側孔の内側組が、内側円錐面を形成し、
前記同軸外側孔の外側組が、外側円錐面を形成し、
テーパ付き内側円錐シャンク及びテーパ付き外側円錐シャンクを有する内側ピン及び外側ピンが、それぞれ前記同軸内側孔の内側組及び前記同軸外側孔の外側組を貫通して配置されている、
ことを特徴とするガスタービンエンジンフレーム。
【請求項７】
前記ストラットが、中空であることを特徴とする、請求項６に記載のフレーム。
【請求項８】
前記軸方向に間隔を置いて配置されたプラットフォームフランジの各々が、周方向に連続していることを特徴とする、請求項６又は７に記載のフレーム。
【請求項９】
前記軸方向に間隔を置いて配置されたプラットフォームフランジの各々が、周方向に間隔を置いて配置された突部を有するように周方向にスカラップ形状にされていることを特徴とする、請求項６又は７に記載のフレーム。
【請求項１０】
前記ストラットセグメントが、鋳造品で作られていることを特徴とする、請求項６に記載のフレーム。
【外国語明細書】
2005009479000001.pdf