(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
翼形部をステータケーシングに枢着するトラニオン、前記トラニオンから延びる座、及び、前記座から延びるねじ付きのステムを持つ翼形部と、
前記座の上に配置され、前記座と相補的である取り付け穴を含むレバーと、
前記レバーを前記翼形部の頂端に保持する前記ステムにねじ係合するナットと、
を含み、
前記座は、１対の対向する平行な平面とこの平行な平面の頂端に各々の面取り部とを持ち、前記平面に沿った長さよりも前記平面の間の幅のほうが狭く、
前記取り付け穴は、前記穴の長さよりも小さい幅で間隔を置いて配置された対向する１対の側壁により形成され、
前記穴の幅は、前記レバーを前記座の周りにそれらの間で整合するよう着座させることができるように前記座の幅と公称で同じであり、前記座が前記レバーと不整合になるのを防止するために前記座の長さよりも短く、前記ステムは、前記不整合の間は前記ナットとねじ係合をするのに不十分で、前記整合する間は前記ナットとねじ係合するのに十分である、長さのねじをそのステムの上に持ち、前記穴の側壁が前記座の面取り部と最初に係合する
ことを特徴とする可変静翼。
【請求項２】
前記座は、前記面取り部がそれらの間に延びる、扇形の前面と前記平面と界接する平面背面とを含むことを特徴とする請求項１に記載の翼。
【請求項３】
前記レバーは、前記取り付け穴において前記ステムの長さよりも小さい厚さを持ち、
前記ナットは、前記ステムのねじすじに係合するねじすじと、ねじすじの下方に配置されたねじ無しの座ぐりとを含む、
ことを特徴とする請求項２に記載の翼。
【請求項４】
前記座ぐりは、高さを持ち、前記座ぐりの高さと前記レバーの厚さとは、全体として前記ステムの長さよりも大きく、そのため、前記不整合の間は、前記ステムとナットとのねじ係合を防止することを特徴とする請求項３に記載の翼。
【請求項５】
前記座の面取り部は、高さを持ち、前記面取り部の高さと前記ステムの長さとは、全体として前記レバーの厚さと座ぐりの高さとを合わせたものよりも大きく、そのため、前記整合の間は、前記ステムとナットとのねじ係合を可能にすることを特徴とする請求項４に記載の翼。
【請求項６】
前記面取り部は、約５°から約７°までの面取り角度を持つことを特徴とする請求項５に記載の翼。
【請求項７】
前記ステム及びナットのねじすじは、前記整合の間は、少なくとも約１つと半分のねじすじに係合するピッチを持つことを特徴とする請求項５に記載の翼。
【請求項８】
ねじ付きのステムを持つ翼形部と、
前記ステムを受ける取り付け穴を持つレバーと、
前記翼形部上に前記レバーを保持するために前記ステムとねじ係合するナットと、
前記レバーと翼とが不整合になる間はそれらの間のねじ係合を防止するために前記ナットとステムとの間に不十分なひっかかり高さを設け、同様に、前記レバーと翼とが整合する間はそれらの間のねじ係合を可能にするために前記ナットとステムとの間に十分なひっかかり高さを設ける手段と、
を含むことを特徴とする不整合防止可変静翼。
【請求項９】
可変静翼のねじ付きステムの頂端のナットで止めたレバーが不整合に係合するのを防止する方法であって、
前記レバーと翼とが不整合になる間はねじ係合を防止するために前記ナットとステムとの間に不十分なひっかかり高さを設ける段階と、
前記レバーと翼とが整合する間はそれらの間のねじ係合を可能にするために前記ナットとステムとの間に十分なひっかかり高さを設ける段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記ステムの下に単方向性の座と、前記レバー内に１つの一致する方向のみに整合可能な相補的取り付け穴とを設ける段階と、
前記ステム及びナットの少なくとも部分的なねじ係合を可能にするために、前記整合の間は、前記不整合に対して、前記座とレバーとの間に隙間を設ける段階と、
を更に含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般にガスタービンエンジンに関し、より具体的には圧縮機可変静翼に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的なガスタービンエンジン圧縮機は、数列又は数段の圧縮機静翼と、それに対応する数列又は数段の圧縮機動翼をその間に含む。運転中は、空気がその圧縮機段で順次加圧されて燃焼器に流され、燃料と混合されて点火され、エンジンに動力を供給する高温の燃焼ガスを発生させる。
【０００３】
圧縮機性能は、静翼の長手方向、つまり半径方向軸線の周りに選択的に回転する可変静翼を設けることで改善される。このことは、対応するレバーアームを翼の半径方向の外方端に取り付けて、数個のレバーを共通の作動又は調和リングに接合し、個々の翼を一様に調整して圧縮機性能を最大限にすることで達成される。
【０００４】
可変翼のそれぞれは、効率を最大限にして不整合な静翼に由来する好ましくない空気力学的歪みを防止するために、列の他の翼に対して全く同一に傾斜される必要がある。
【０００５】
個々の静翼の正規の整合を確保するために、各翼は、ほぼＤ字形の座を一般的に含み、その周りに相補的なＤ字形をしたレバーの取り付け穴が配置される。ねじ付きステムが、その座から延びて個々のレバーを対応する翼に固定するナットを受ける。
【０００６】
レバーの取り付け穴とその対応する翼の座とは、運転中に翼の回転位置の正確な調整が確保されるように、似かよった製造公差で寸法合わせされるのが一般的である。例えば、座と取り付け穴との平行な平面側面は、線対線の隙間が公称ゼロ±適切製造公差という寸法で通常仕上げられる。統計的には、これは、一部のレバーにはその座の周りに正の隙間があるのでその座の上に容易に着座させられるが、一部のレバーにはその座の周りに負の隙間があり、それがその座との緊密な締まりばめをもたらす、相当する組み付け力を要することを意味する。
【０００７】
締まりばめは、押さえナットをねじ付きステムの頂端に単にねじ係合し、ナットを十分にねじ込んで座の周りに座と締まりばめをするようにレバーを下方に押しやることで達成されるのが一般的である。これは、しかしながら、レバー又はその座のどちらかに、それらの間が不整合の場合、塑性損傷を与えるという問題を提起する。
【０００８】
締まりばめの例では、レバーの取り付け穴は、初めにその対応する座と係合することはできないので、ナットがステムの剥き出しの部分の頂端で初めて螺装される時、ナットは、取り付け穴とその座との間のＤ字形のインタフェースを見えないように隠してしまう。レバーがその座の頂端において不整合にもかかわらずナットが締め付けられ係合される場合、取り付け穴又は座の周り、それともその両方の周りに好ましくない塑性変形が起こり、どちらかの構成要素又は両方の構成要素を交換することになり得る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従って、レバーの取り付け座とその頂端のレバーとの間の不整合な組み付けを防止する、改善された可変静翼を設けることが必要である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
可変静翼は、ねじ付きステムを持つ翼形部、そのステムを受ける取り付け穴を持つレバー、及び、そのレバーを翼形部に保持するためにステムとねじ係合するナットを含む。座とレバーとの間に、それらの位置合わせの間に隙間が設けられ、ナットとステムの間にそれらの係合を可能にする十分なひっかかりの高さをもたらし、不整合の間はひっかかりの高さが不十分になり、それらの間のねじ係合を防止する。
【００１１】
本発明は、その更なる目的及び利点と共に、最良かつ例示的な実施形態により、添付図面を参照しながら以下の詳細記述においてより具体的に説明される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１に図示すのは、ガスタービンエンジン用の例示的多段軸流圧縮機の環状ステータケーシング１０の一部分であり、そのエンジンには円周方向に間隔を置いて配置された複数の圧縮機可変静翼１２が搭載されている。各翼は、前縁、後縁、及び、それらの間に延びる正圧及び負圧側面を従来的に含む翼形部１４を備える。
【００１３】
各翼は、翼形部の頂端から同軸的にかつ一体的に外方に延びる半径方向外側のトラニオン１６を更に含み、翼形部をケーシング内の対応するブシュに従来の知られている方法で枢着する。図示された例示的実施形態において、翼はまた、密封リングに装着された半径方向内側のトラニオンも含むが、別の実施形態ではそれらを使わない場合がある。
【００１４】
運転中に翼形部１４を選択的に回転させるために、翼形部は、図２に示すように、ほぼＤ字形の座１８を更に含み、その座は、図３により詳細に示すようにトラニオン１６から半径方向外方に延びる。ねじ付きステム２０は、座から半径方向外方かつ座と同軸方向に、エンジンの半径方向軸線の周りに延びる。
【００１５】
図３により詳細に示すように、ステム２０は、実質的に一定の外径を備える円筒形であるが、座１８は、ステム下方の例示的Ｄ字形の構造において単向性であり、運転中に翼形部が選択的に回転できるように、翼形部１４の頂端にレバーアーム２２を装着するための自己整合形態を準備する。レバー２２は、ねじ付きの押さえナット２４で翼形部に固定され、図１に組み立てが完成したところが示されている。各レバー２２は、例えば取り付けピンを持つ遠位端を持ち、環状の作動又は調和リング２６と協働して、個々の圧縮機段において従来の方法で翼形部１４のそれぞれをいっしょに同時に回転させる。
【００１６】
図２及び図３に示すように、レバー２２は、取り付け穴２８を持つ、中心に近い端部を含み、その取り付け穴はまた、周りに取り付け穴が納まる対応する座１８と相補的なほぼＤ字形の構造において単向性である。
【００１７】
組立中は、レバー２２は、図３に示すように座１８の頂端に置かれ、対応するＤ字形の座１８と取り付け穴２８とがただ１つの一致した方向において位置合わせされるのを可能にし、実線で示すように、翼形部１４の頂端のレバー２２の他の全ての向きは、例えば図３に部分鎖線で示すように、一致しない、つまり不整合になる。
【００１８】
上記の従来の技術の項で指摘したように、レバー２２が翼形部１４と不整合である場合、ナット２４がねじ付きステム２０の頂端に係合することを防止するのが好ましく、それにより、ナットが偶然ねじ込まれ、取り付け穴２８又は座１８、又は、その両方を損傷させるのを防止する。
【００１９】
本発明に従って、座１８の頂端のレバー２２が不整合な組み立て係合をするのを防止する方法は、レバーと翼とが不整合である間はそれらの間のねじ係合を防止するために、ナット２４とステム２０との間に不十分なひっかかり高さを設ける段階と、レバーと翼とが整合する間はそれらの間のねじ係合を可能にするために、ナットとステムとの間に十分なひっかかり高さを設ける段階とを含む。
【００２０】
この方法は、不整合つまり不一致な構成に対して整合つまり一致した構成の場合、ステム２０とナット２４との少なくとも部分的なねじ係合を可能にするために、座１８とレバー２２の取り付け穴２８との間の適切な隙間という形の手段を準備することにより達成される。レバー２２が不整合である場合にナット２４がステム２０と係合するのを防止することで、トルクがナットに掛けられることが不可能で、損傷がもたらされることは全くあり得ない。レバー２２が翼形部１４と適切に整合する場合にのみ、ナット２４とステム２０との間に十分なひっかかり高さが存在し、従ってその間のねじ係合と組み付けを完成するためにトルクをかけることが可能になる。
【００２１】
より具体的に言えば、図２及び図３に示すように、座１８は、座の幅Ａを形成する１対の対向する平行な側面３０を含むことが好ましい。座１８はまた、座の長さＢをその間に形成する扇形の前面と平面背面とを持つ。座１８は、長さＢより幅Ａの方が狭いことが好ましい。
【００２２】
それに応じて、取り付け穴２８は、幅Ｃの間隔を置いて配置された一対の対向する平行な側壁３２を含む。取り付け穴２８はまた、長さＤに亘って間隔を置いて配置されたほぼ扇形の前面と平面背面とを含む。穴の幅Ｃは、座１８の構造と一致するように穴の長さＤより小さいので、それらの間においてただ１つの一致した係合状態での整合が可能である。
【００２３】
穴の幅Ｃは、座の幅Ａと公称で全く同じであることが好ましく、それらの間の位置合わせにおいて、座の周りにレバーが着座することを可能にする。穴の幅Cはまた、座の長さＢより小さいので、不整合の場合にはそれらの間の着座を防止する。座１８の頂端とレバーとの間の不整合の実例は、図４に示され、それらの間の整合は、図２及び図３のほか、図５にも示されている。
【００２４】
一致した向きにおいて、取り付け穴の側壁３２は、ステムの対応する平面３０に亘って下方に通過する場合がある。従って、取り付け穴２８の扇形の前面は、座１８の扇形の前面上を下方に通過し、取り付け穴の平面背面は、座の平面背面に亘って下方に通過する。座１８の頂端のレバー２２の他の全ての向きにおいて、取り付け穴と座とのＤ字形構造は、レバー２２が座１８の頂部で普通の力で押し下げられるのを防止する。
【００２５】
先に指摘したように、穴の幅Ｃは、適切な正負の製造公差を伴うゼロ隙間を持つ最良の線対線の接触において、座の幅Ａと公称で全く同じであることが好ましい。このことは、あるレバー２２には、対応する座の頂端にレバーを組み付けることを制限しない正の側部隙間を持つものがあることを意味するが、他のレバー２２は、座の頂端にレバーを組み付けるのを防止する、つまり抑止する負の側部隙間を持つであろう。この後者の状況においては、レバー２２の不整合の間にステム２０の頂端にナット２４がねじ係合することを防止するのが好ましく、ナットを偶然ねじ込む際に、それらの間に損傷を生じることを防止する。
【００２６】
本発明によると、ナット２４は、レバー２２が座１８と整合している一致する方向でのみ、ステム２０とねじ係合し得る。
【００２７】
図４に示すように、ステム２０は、図示された不整合な向きの間は、ナット２４とねじ係合するには不十分な、連続するねじすじ３４の高さつまり長さＥを持つ。不整合である場合、レバー２２の底部は、より大きい座の長さBに対してより狭い穴の幅Ｃを考慮すれば、座１８の頂端にただ着座するだけである。しかしながら、座の平面３０の対応する面の頂端にそれぞれの面取り部３６を設けることで、半径又は垂直方向の隙間がそれに沿って設けられ、その結果、ステムのねじすじ３４の、この同じ長さＥがまた、図５に示すように一致つまり整合した向きの間にナット２４と係合するのに十分となり、側壁３２は、座の面取り部３６と初めて係合する。
【００２８】
面取り部３６は、座１８に設けられることが好ましく、ステム２０と接合するその頂端で座１８の幅を局所的に小さくする。面取り部３６は、平面３０に設けられるだけで、座の前面や背面に沿っては設けられない。面取り部はまた、取り付け穴２８の底部にも設けることができるが、側壁３２上の利用できる耐力区域の不要な減少を防止するために、その大きさは制限されるべきであることに注意されたい。
【００２９】
図２及び図３に示すように、座の面取り部３６は、平面であって、座の扇形前面と平面背面との間の座の平面３０に完全に沿って延びることが好ましい。従って、面取り部３６は、図５に示すように穴の側壁３２の一致した向きと対応し、それにより、レバー２２が座１８の頂端に置かれた場合、ステム２０とナット２４との間で重なるねじすじの好ましい数に対応する追加の分量だけ落とすことが許される。
【００３０】
より具体的に、また、図４を参照すると、レバー２２は、取り付け穴のところでステムの長さＥより小さい厚さＦを持ち、またナット２４は、ステムのねじ３４と係合するためのねじ３８を含む。そして、ナット２４は、そのねじ付き部分の下方に同軸に配置されたねじが切られていない座ぐり４０もまた含む。
【００３１】
ナットの座ぐり４０は、高さＧを持ち、また座ぐりの高さＧとレバーの厚さＦとの合計が、合わせてねじ付きステムの長さＥより大きいので、不整合の場合にはステムとナットのねじ係合を防止する。
【００３２】
座の面取り部３６は、図４に示すように高さＨを持ち、面取り部の高さＨとステムの長さＥとの合計は、合わせてレバーの厚さＦと座ぐりの高さＧとを合わせた合計より大きいので、図５に示すように整合の間にはステムとナットとがねじ係合することが可能になる。
【００３３】
図４に示すように、レバー２２は、不整合な状態で座１８の頂端に着座する場合、ステムのねじの長さＥは、レバー２２の頂端に置かれたナット２４のねじと係合するには不十分である。ナット２４は、従って、ステムのねじとどうしても係合することができず、レバーと翼形部とが偶然に不整合な組み付けになるのを防ぐ。
【００３４】
しかしながら、レバー２２が座１８の頂端で回転して図５に示す単一の一致つまり整合した向きになると、レバー２２は、面取り部の高さＨまで追加の隙間の量落下することができ、これによりレバー２２の頂端の追加のステムのねじを露出させ、ナット２４が回転されて初めてステム２０の頂端のねじ部分と係合することが可能になる。ナット２４は、それから更に回転されてレバー２２の頂端で締め付けられ、追加のねじと係合し、図５に鎖線で示すように、レバー２２がトラニオン１６の頂端に底止するまで、レバー２２を座の平面３０に亘ってそれらの間の干渉に関係なく下方へ動かす。
【００３５】
図５に示すように、面取り部３６は、約５°から約７°までの例示的な範囲にある面取り角Ｊを持つ。面取り角が小さければ小さいほど、垂直の隙間Hは、より大きくもたらされるであろう。しかしながら、座の幅Ａ及び穴の幅Ｃを含む組立体の様々な寸法は、約±０.５ミル（０.０１２７ミリメートル）のような一般的な製造公差を免れない。
【００３６】
同様に、製造公差が、面取り角Ｊ及び関連の面取り部の高さＨに対しても求められる。不整合な向きにおいて十分でないひっかかりの高さ、また、一致及び整合した向きにおいて十分なひっかかりの高さを設けながら、これらの様々な寸法は、取り付け穴２８と相補的な座１８との間に緊密な公差の嵌合を維持するため、妥協して選択されてもよい。
【００３７】
最良の実施形態において、ステムとナットのねじ３４及び３８は、ナットが締め付けられる前に、図５に示された一致及び整合した向きの間に、少なくとも１つと半分のねじすじと初めに係合するように選択された共通のピッチを持つ。このようにして、十分なトルクが次にナットに加えられ、ステムとの１つと半分の最初のねじ係合を通して作用し、ねじすじを損傷させずに側壁３２と座の平面３０との間の干渉摩擦に打ち勝つ。最初のひっかかり高さの数を増せば、対応して面取り部３６により設けられる垂直の隙間Ｈを増す必要があり、それがまた対応して取り付け穴２８と座１８との間の側部隙間を増すことになり、それは好ましくない。
【００３８】
単向性の座１８、制限されたステムねじの長さＥ、及び、面取り部３６により設けられる制限された垂直の隙間Ｈとの組み合わせにより、レバーが適切に整合された場合の十分なひっかかり高さと、レバー２２が不整合になった場合の不十分なひっかかり高さとの両方を達成する。ナットの座ぐり４０は、この２方向の設計と協働し、レバー２２が底止されると座１８の露出部分を収容して、ナットにより担持される保持荷重に作用させるのに適当な数のナットのねじすじ３８を可能にする。
【００３９】
本発明の最良かつ例示的な実施形態と考えられるものをここに述べてきたが、本発明の別の変形は、本明細書を参照すれば当業者には明らかであるべきで、従って、全てのそのような変型が本発明の真の精神と範囲とに包含され確保されるように添付請求項は意図されている。
【００４０】
従って、ここで確保しようと意図されているのは、添付請求項に規定され区別されている発明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の例示的実施形態によるガスタービンエンジンの多段軸流圧縮機に搭載された圧縮機可変静翼の部分断面立面図。
【図２】  図１の線２−２に沿って可変翼の取り付け部分を通して切断された上部部分断面図。
【図３】  図１に示す可変静翼の分解図。
【図４】  レバー取り付け座頂端のレバーの組み付けが不整合である間、図３に示す可変翼の外側部分を線４−４にほぼ沿って切断された部分断面立面図。
【図５】  レバー取り付け座頂端のレバーの組み付けが整合である間、図３に示す可変翼の外側部分を線５−５にほぼ沿って切断された部分断面立面図。
【符号の説明】
１０  環状ステータケーシング
１２  圧縮機可変静翼
１４  翼形部
１６  トラニオン
２２  レバーアーム
２４  ねじ付き押さえナット
２６  環状調和リング
２８  取り付け穴
３０  平面
３２  取り付け穴の側壁
３６  面取り部
【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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