(57)【要約】      （修正有）【課題】ガイドベーンユニット用翼部材およびプラットフォーム部材を提供する。【解決手段】マルチ型翼ガイドベーンユニット１は、第１のプラットフォーム部材１４と、第２のプラットフォーム部材１５と、翼部材１１，１２，１３を備え、翼スパン幅に沿って長手方向範囲と、長手方向端部とを有し、第１の長手方向端部で、プラットフォーム部材に取り付け、翼部材は、長手方向端部で、プラットフォーム部材に取り付けられ、翼部材は、第２の長手方向端部１２１で、プラットフォーム部材に浮動式に結合され、長手方向に浮動する継手装置が、翼部材の第２の長手方向端部とプラットフォーム部材との間に設けられ、翼部材の長手方向範囲２に沿った前記のプラットフォーム部材に対して相対的な翼部材の移動が可能である。浮動する継手装置は、雄型継手構成要素１２３と、雌型継手構成要素１４１とを有し、雄型継手構成要素は、雌型継手構成要素内に受容される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチ型翼ガイドベーンユニット（１）であって、
第１のプラットフォーム部材（１４）と、第２のプラットフォーム部材（１５）と、少なくとも２つの翼部材（１１，１２，１３）とを備え、前記翼部材は、翼スパン幅に沿った長手方向範囲（２）と、２つの長手方向端部とを有し、全ての前記翼部材は、第１の長手方向端部で、１つのプラットフォーム部材に固く取り付けられており、少なくとも１つの前記翼部材（１１，１３）は、両方の長手方向端部で、両方のプラットフォーム部材に固く取り付けられている、マルチ型翼ガイドベーンユニットにおいて、
前記翼部材の少なくとも１つ（１２）は、第２の長手方向端部（１２１）で、前記プラットフォーム部材の１つ（１４）に浮動式に結合されており、長手方向に浮動する継手装置が、前記翼部材（１２）の前記第２の長手方向端部（１２１）と前記プラットフォーム部材（１４）との間に設けられており、これにより、前記翼部材（１２）の長手方向範囲（２）に沿った前記プラットフォーム部材（１４）に対する相対的な前記翼部材（１２）の移動が可能であることを特徴とする、マルチ型翼ガイドベーンユニット。
【請求項２】
前記浮動する継手装置は、前記翼部材の前記第２の長手方向端部（１２１）および前記プラットフォーム部材（１４）のうちの１つに設けられた雄型継手構成要素（１２３，１４２）と、前記翼部材の前記第２の長手方向端部（１２１）および前記プラットフォーム部材のうちの別の１つに設けられた雌型継手構成要素（１４１，１２２）とを有し、前記雄型継手構成要素は、前記雌型継手構成要素内に受容されている、請求項１記載のマルチ型翼ガイドベーンユニット。
【請求項３】
前記雄型継手構成要素は、栓区分（１２３）として、前記翼部材（１２）の前記第２の長手方向端部（１２１）に設けられており、前記雌型継手構成要素は、前記プラットフォーム部材（１４）に設けられたポケット（１４１）である、請求項２記載のマルチ型翼ガイドベーンユニット。
【請求項４】
前記雄型継手構成要素（１２３，１４２）の外面は、真っ直ぐな平行線により形成された線織面である、請求項２または３記載のマルチ型翼ガイドベーンユニット。
【請求項５】
前記栓区分（１２３）は、翼形状の横断面を有する、請求項３または４記載のマルチ型翼ガイドベーンユニット。
【請求項６】
前記雄型継手構成要素（１２３，１４２）および前記雌型継手構成要素（１２２，１４１）は、隙間嵌めを形成するように配置されかつ構成されている、請求項２から５までのいずれか１項記載のマルチ型翼ガイドベーンユニット。
【請求項７】
前記隙間嵌めは、前記雌型部材内に配置された取付け部材（１７）により提供されており、該取付け部材は、特にバイカストまたは射出成形部材の１つとして設けられている、請求項６記載のマルチ型翼ガイドベーンユニット。
【請求項８】
前記雌型継手構成要素（１２２，１４１）の深さは、前記雄型継手構成要素（１２３，１４２）の、受容される長さよりも大きく、前記雌型継手構成要素の底部と前記雄型継手構成要素の頂部との間に隙間が設けられている、請求項２から７までのいずれか１項記載のマルチ型翼ガイドベーンユニット。
【請求項９】
当該ガイドベーンユニットは、３つの翼部材（１１，１２，１３）を有し、２つの外側の翼部材（１１，１３）は、両方の長手方向端部で、プラットフォーム部材（１４，１５）に固く取り付けられており、中央の翼部材（１２）は、第１のプラットフォーム部材（１５）に固く取り付けられていて、第２のプラットフォーム部材（１４）に浮動式に結合されている、請求項１から８までのいずれか１項記載のマルチ型翼ガイドベーンユニット。
【請求項１０】
当該ガイドベーンユニットは、３つの翼を有し、中央の翼は、両方の長手方向端部で、プラットフォーム部材に固く取り付けられており、２つの外側の翼部材の各々は、第１の端部で、プラットフォーム部材に固く取り付けられていて、第２の端部で、プラットフォーム部材に浮動式に結合されている、請求項１から８までのいずれか１項記載のマルチ型翼ガイドベーンユニット。
【請求項１１】
両方の外側の翼部材は、前記第１のプラットフォーム部材に固く取り付けられていて、前記第２のプラットフォーム部材に浮動式に結合されている、請求項１０記載のマルチ型翼ガイドベーンユニット。
【請求項１２】
第１の外側の翼部材は、前記第１のプラットフォーム部材に固く取り付けられていて、前記第２のプラットフォーム部材に浮動式に結合されており、第２の外側の翼部材は、前記第２のプラットフォーム部材に固く取り付けられていて、前記第１のプラットフォーム部材に浮動式に結合されている、請求項１０記載のマルチ型翼ガイドベーンユニット。
【請求項１３】
前記翼部材の長手方向端部区分（１２１）が、一定の横断面を有して設けられていて、したがって、ほぼ円柱状の栓区分（１２３）を形成している、請求項１から１２までのいずれか１項記載のマルチ型翼ガイドベーンユニット用の翼部材（１２）。
【請求項１４】
翼部材端部区分を受容するように適合されかつ構成された少なくとも１つのポケット（１４１）を有する、請求項１から１２までのいずれか１項記載のマルチ型翼ガイドベーンユニット用のプラットフォーム部材（１４）。
【請求項１５】
少なくとも１つの凹形状ロック構成要素が、前記ポケットの側壁に設けられていて、特に周方向の溝として設けられている、請求項１４記載のプラットフォーム部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、請求項１に記載されているようなマルチ型翼ガイドベーンユニットに関する。さらに本開示は、記載された種類のガイドベーンユニット用翼部材およびプラットフォーム部材に関する。
【０００２】
開示の背景
たとえばガスタービンまたは蒸気タービンなどのターボエンジンでは、たとえば増大した剛性およびよりわずかなプラットフォーム漏れなどの幾つかの利点を提供するので、ベーンのツイン型、トリプル型またはあらゆるマルチ型が要求されている。通常、マルチ型は、１つの部品に鋳造されている。しかし、これは、精密鋳造を可能にするために複雑な工具を要求し、製造が高価になる。さらに、そのようなマルチ型の鋳造の歩留まりは、固定の発電タービンに要求される大きなサイズに対して極めて低くなり得る。さらに、個々の１つの翼の機能低下が、マルチ型翼ユニット全体の交換および廃棄を要求することがある。
【０００３】
欧州特許出願公開第１１７６２８４号明細書において、マルチ型翼ガイドベーンユニットの組立て、翼とプラットフォーム部材とを別個に製造すること、およびこれらをろう接により接合することが提案されている。再調整目的の別個のアフターサービスは、困難でありかつ費用が嵩む。一体鋳造におけるように、装置全体は、固くかつ過剰に制限されているので、様々な熱膨張が高い熱的な不整合応力を生じさせ、そうすると、マルチ型ベーンユニットの耐用年数が制限される。
【０００４】
米国特許第５７９７７２５号明細書において、たとえば熱的な条件に反応して移動を可能にするために、浮動式にプラットフォームまたはシュラウドに翼部材を受容することが開示されている。
【０００５】
開示の主体の概要
本開示の１つの課題は、マルチ型翼ガイドベーンユニットを提供することである。本開示の１つの課題は、簡単に製造できる、マルチ型翼ガイドベーンユニットを提供することである。本開示のさらに１つの課題は、ユニットの個々の破損した部材の交換を容易にする、マルチ型翼ガイドベーンユニットを提供することである。本開示のその上さらに別の１つの課題は、熱的な不整合応力が（避けられない場合には）低減された、マルチ型翼ガイドベーンユニットを提供することである。
【０００６】
これは、請求項１の主体により成し遂げられる。
【０００７】
本明細書に開示された主体のさらに有利な効果は、明確に述べられているかどうかにかかわらず、本開示における詳細な説明によって当業者にとって明らかになる。
【０００８】
したがって、第１のプラットフォーム部材と第２のプラットフォーム部材と少なくとも２つの翼部材とを備えるマルチ型翼ガイドベーンユニットが開示されている。翼部材は、翼スパン幅に沿って長手方向範囲と、２つの長手方向端部とを有する。全ての翼部材は、第１の長手方向端部で、プラットフォーム部材に固く取り付けられており、翼部材の少なくとも１つは、両方の長手方向端部で、両方のプラットフォーム部材に固く取り付けられている。翼部材の少なくとも１つは、第２の長手方向端部で、プラットフォーム部材の１つに浮動式に結合されており、長手方向に浮動する継手装置が、翼部材の第２の長手方向端部とプラットフォーム部材との間に設けられており、これにより、前述の翼部材の長手方向範囲に沿った前述のプラットフォーム部材に対して相対的な翼部材の移動が可能である。
【０００９】
翼長手方向は、特に、軸流段の場合には、ターボエンジンにおけるガイドベーンユニットの予定された取付け状態における半径方向と一致してよいことが理解される。
【００１０】
その長手方向、つまりスパン幅方向に沿って移動可能である翼部材により、マルチ型翼ユニットは、あまり固くなく、それぞれ異なる熱膨張に起因するユニットの部材間の相対移動を可能にする。
【００１１】
本開示によるマルチ型翼ガイドベーンユニットの１つの態様によれば、浮動する継手装置は、翼部材の第２の長手方向端部およびプラットフォーム部材のうちの１つに設けられた雄型継手構成要素と、翼部材の第２の長手方向端部およびプラットフォーム部材のうちの別の１つに設けられた雌型継手構成要素とを有し、雄型継手構成要素は、前述の雌型継手構成要素内に受容されている。このようにして、浮動する継手装置を特に簡単に提供することができる。浮動する継手装置は、所定の移動範囲を対象としたものであり、雄型部材および雌型部材は、公称組立て状態や予定された全ての移動位置において、雄型部材が長手方向範囲の少なくとも一部で雌型部材内に受容されるように、寸法付けられている。
【００１２】
別の特別な態様では、雄型継手構成要素は、栓区分として、翼部材の第２の長手方向端部に設けられており、雌型継手構成要素は、プラットフォーム部材に設けられたポケットである。明らかなように、通常、雄型継手構成要素、およびさらに特定の実施の形態では栓または栓区分は、翼部材が通常なんらかの棒形状を有するので、翼部材に特に簡単に設けられていてよい。
【００１３】
その上特に、雄型継手構成要素の外面は、真っ直ぐな平行線により形成された線織面である。これにより、栓区分とポケットの横方向の壁との間に形成された隙間が、あらゆる所期の移動位置に沿って一定に維持される。その上さらに特定の態様では、翼部材の長手方向端部に設けられた栓区分は、翼形状の横断面を有する。これにより、翼部材の長手方向範囲に沿った横断面の急な変化および他の不連続形状を回避することができる。
【００１４】
所定の実施の形態では、雄型継手構成要素および雌型継手構成要素は、隙間嵌めを形成するように配置されかつ構成されている。つまり、雄型継手構成要素の外側境界と雌型継手構成要素の内側境界との間に狭い隙間が設けられている。隙間の存在は、雄型継手構成要素と雌型継手構成要素との間の自由移動を可能にし、したがって、浮動する継手装置において１つの方向で翼部材とプラットフォーム部材との間の制限されない移動を可能にすることが明らかである。さらに、隙間が狭いほど、翼部材が他の全方向でより制限される。この翼長手方向以外の他の全方向における移動の制限は、翼部材端部を含む振動モードを回避するために望ましいと認められている。したがって、翼部材の振動周波数は、完全に制限された翼部材の振動周波数と少なくともほぼ同じに維持されている。
【００１５】
隙間嵌めは、雌型継手構成要素内に配置された取付け部材により提供されてよく、取付け部材は、特にバイカストおよび射出成形部材のうちの１つとして設けられている。前述の装置は、製造を容易にするのに役立ってよい。雌型継手構成要素の内寸などは、たとえば受容された雄型継手構成要素との大きな隙間を提供するように設定されていてよい。そのこと自体は、雌型継手構成要素が正確さに関して低い要求をもって製造されていてよいことを意味している。高精度機械または製造は要求されない。したがって、雌型継手構成要素などの提供が極めて容易であり、よって費用が嵩まない。バイカスト、金属射出成形、または、冶金接合を形成することなく雌型継手構成要素と雄型継手構成要素との間の隙間の充填を可能にする他の適切なあらゆる技術などの製法を適用すると、残留遊びが、後で、隙間嵌めを実現するために減じられており、取付け部材は、雌型継手構成要素内で製作されていて、雄型継手構成要素を取り囲んでいる。所定の実施の形態では、凹形状ロッキング構成要素、たとえば溝が、雌型継手構成要素の内壁に設けられているので、取付け部材が製作されているとき、加えられる材料が、雌型継手構成要素と雄型継手構成要素との間の隙間を満たす一方、同時に雌型継手構成要素の壁との形状によるロックを形成する。したがって、取付け部材は、雌型継手構成要素内に固定されている。取付け部材を固定するための他の適切な凹形状および／または凸形状ロック構成要素は、雌型継手構成要素の内側に設けられていてよい。
【００１６】
本開示の別の態様によれば、マルチ型翼ガイドベーンユニットは、雌型継手構成要素の深さが、雄型継手構成要素の、受容される長さよりも大きく、これにより、雌型継手構成要素の底部と雄型継手構成要素の頂部との間に隙間が設けられていることを特徴とする。前述の特徴は、改善された長手方向移動性能を可能にするので、雄型継手構成要素は、必要な場合、雌型継手構成要素内へより深く移動することができる。
【００１７】
特定の実施の形態では、マルチ型翼ガイドベーンユニットは、３つの翼を有する。さらに特定の実施の形態では、２つの外側の翼は、両方の長手方向端部で、プラットフォーム部材に固く取り付けられており、中央の翼部材は、一方の翼部材端部で、第１のプラットフォーム部材に固く取り付けられていて、他方の翼部材端部で、第２のプラットフォーム部材に浮動式に結合されている。さらに別の特定の実施の形態では、中央の翼部材は、両方の長手方向端部で、プラットフォーム部材に固く取り付けられており、２つの外側の翼部材の各々は、第１の端部で、プラットフォーム部材に固く取り付けられていて、第２の端部で、プラットフォーム部材に浮動式に結合されている。その上特に、両方の外側の翼部材は、第１のプラットフォーム部材に固く取り付けられていて、第２のプラットフォーム部材に浮動式に結合されていてよく、または、第１の外側の翼部材は、第１のプラットフォーム部材に固く取り付けられていて、第２のプラットフォーム部材に浮動式に結合されており、第２の外側の翼部材は、第２のプラットフォーム部材に固く取り付けられていて、第１のプラットフォーム部材に浮動式に結合されていてよい。
【００１８】
雄型継手構成要素が設けられていて、翼部材の長手方向端部区分が一定の横断面を有して設けられていて、したがって、ほぼ円柱状の栓区分を形成している、翼部材が開示されている。
【００１９】
雌型継手構成要素が設けられていて、プラットフォーム部材が翼部材端部区分を受容するように適合されかつ構成された少なくとも１つのポケットを有する、プラットフォーム部材が開示されている。特に、少なくとも１つの凹形状ロック構成要素が、ポケットの側壁に設けられていて、かつ特に周方向の溝として設けられていて、したがって、取付け部材に対する形状ロック構成要素を提供している。取付け部材は、移動が所望されていない方向で、雌型継手構成要素と雄型継手構成要素との間の遊びを低減するために用いられる。
【００２０】
前述の記載に開示された特徴および実施の形態を互いに組み合わせてもよいことが理解される。本開示および請求される主体の範囲内で他の実施の形態が考えられることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
ここで本開示の主体が、付属の図面に示された、選択された例示的な実施の形態によりさらに詳しく説明される。
【図１】マルチ型翼ガイドベーンユニットの図である。
【図２】翼部材端部とプラットフォーム部材との間の第１の例示的な浮動する継手装置を示す図である。
【図３】図２の浮動する継手装置の詳細図である。
【図４】翼部材端部とプラットフォーム部材との間の第２の例示的な浮動する継手装置を示す図である。
【００２２】
図面は極めて概略的であり、説明に必要とされない詳細は、理解および図示を分かりやすくするために省略されていることが理解される。さらに図面は、選択された例示的な実施の形態を示しているだけで、図示されていない実施の形態が、本明細書において請求される主体の範囲内に存在してよい。
【００２３】
本開示の思想を実施する例示的な方式
図１は、ガイドベーンのトリプル型１を示している。このガイドベーンのトリプル型は、半径方向内側のプラットフォーム部材１４と、半径方向外側のプラットフォーム部材１５と、３つの翼部材１１，１２，１３とを有する。翼部材は、そのスパン幅にわたってまたはプラットフォーム部材間の長手方向範囲にわたって延びている。２つの外側の翼部材１１，１３は、両方のプラットフォーム部材１４，１５に固く取り付けられている。ろう接または溶接のシーム１６が看取される。ろう接または溶接のシーム１６において、翼部材１１，１３は、半径方向内側のプラットフォーム１４に固く結合されている。翼部材１１，１３は、半径方向外側のプラットフォーム１５にも固く結合されているが、しかし、この結合は、本図においては看取されない。したがって、翼部材１１，１３は、両方の各長手方向端部で、プラットフォーム部材に固く結合されている。中央の翼部材１２もまた１つの長手方向端部で、半径方向外側のプラットフォーム部材１５に固く結合されている。翼部材１２は、その第２の端部１２１で、第２の端部１２１がたとえば内側のプラットフォーム部材１４に設けられたポケット１４１に受容されていることにより、半径方向内側のプラットフォーム１４に浮動式に結合されている。その結合は、翼部材１２の長手方向範囲に沿った内側のプラットフォーム部材１４に対する相対的な翼部材１２の移動を可能にする。
【００２４】
図２に関して、長手方向に浮動する継手装置が詳しく示されている。ポケット１４１が、雌型継手構成要素としてプラットフォーム部材１４に設けられている。翼部材１２は、その長手方向端部１２１において、雄型継手構成要素を構成している栓区分１２３として設けられている。栓区分は、ほぼ円柱として設けられている、すなわち栓区分の外面は、真っ直ぐな平行線により形成された線織面である。翼部材１２の栓区分１２３は、ポケット１４１の内面と栓区分１２３の外面との間に隙間が設けられるように、ポケットに受容されている。栓区分１２３のほぼ円柱状の形状により、翼部材１２は、栓区分とポケット１４１との間の隙間の幅が変化することなく、２で示された長手方向に沿って、プラットフォーム部材１４に対して相対的に移動することができる。栓区分１２３は、翼形状の横断面を有してよく、したがって、翼部材１２の横断面形状の続きを構成してもよく、したがって、横断面の急な変化または幾何学的な不連続部を有しない翼部材１２を提供することができる。
【００２５】
図３に関して、翼部材端部１２１に設けられ、プラットフォーム部材１４のポケット１４１に受容された栓区分１２３のより詳細な図が示されている。ポケットの内壁に、溝または別の凹形状ロッキング構成要素１８が設けられており、前述の溝は、特に、ポケットの周にわたって延びている。取付け部材１７が、ポケット１４１の内壁と栓区分１２３の外面との間に設けられており、この場合、前述の取付け部材は、ポケット内での栓区分の横方向の遊びを最少化するように配置されかつ構成されている。取付け部材１７は、ポケット１４１の内壁に設けられた凹形状ロッキング構成要素または溝１８により、嵌め合いによる形状ロック式に固定されている。前述の取付け部材１７および翼部材１２の栓形状の端部区分１２３は、互いに隙間嵌めを形成する。たとえば長手方向２に沿ったプラットフォーム部材１４に対する相対的な翼部材１２の移動を可能にするために、最小の隙間が、取付け部材１７と翼１２の栓形状の端部区分との間に依然として設けられている。しかし、前述の隙間を極めて狭く、つまりたとえば１ミリメートルより小さく維持しつつ、長手方向の移動が可能である一方、他のあらゆる方向、すなわちプラットフォーム部材またはマルチ型翼ガイドベーンユニットの軸方向または周方向での、プラットフォーム部材に関する翼端部区分１２１の移動を制限する。この場合、軸方向および周方向とは、ターボエンジンにおけるプラットフォームまたはガイドベーンユニットの予定された配置により規定される。取付け部材１７は、特に、たとえば米国特許第５７９７７２５号明細書に記載されているようなたとえばバイカストにより、またはたとえば米国特許第８２５７０３８号明細書に記載されているような金属射出成形により製造されていてよい。取付け部材１７は、翼部材１２の栓形状の端部区分１２３が、ポケット１４１に挿入され、その後材料が、栓区分の外面とポケットの内壁との間の隙間に導入されることにより、製造される。上述の両方の製法は、部材間の冶金接合を形成しないことが知られている。したがって、隙間を充填して、翼部材長手方向２に沿ったポケット１４１内における翼部材１２の移動を可能にする取付け部材１７を作製することができる。
【００２６】
ここで図４に転じると、択一的な配置が示されており、ここでは、雄型継手構成要素１４２は、プラットフォーム部材１４に配置されていて、翼部材１２の端部１２１に設けられた雌型継手構成要素１２２内に受容されている。
【００２７】
長手方向に浮動する継手装置は、前述の実施例では、マルチ型翼ガイドベーンユニットの半径方向内側に配置されるように示されているが、浮動する継手装置は、半径方向外側のプラットフォームに設けられていてもよいことが明らかである。さらに、プラットフォーム部材に浮動式に結合された２つ以上の翼部材を有する実施の形態が考えられる。その場合、浮動式の結合部が翼部材の同一の端部、つまり半径方向内側または外側の端部に設けられている実施の形態が考えられるが、幾つかの翼部材に対して半径方向内側端部に設けられていて、他の翼部材に対して外側端部に設けられていてもよい。
【００２８】
本開示の主体が例示的な実施の形態により説明されているが、これらは請求項の範囲を限定しようとするものでは全くないことが理解される。請求項は、本明細書に明確に図示または開示されていない実施の形態を含み、そして本開示の思想を実施する例示的な方式において開示された実施の形態から逸脱している実施の形態が依然として請求項により含まれる。
【符号の説明】
【００２９】
１  マルチ型翼ガイドベーンユニット
２  翼部材の長手方向、移動方向
１１  翼部材
１２  翼部材
１３  翼部材
１４  プラットフォーム部材
１５  プラットフォーム部材
１６  シーム
１７  取付け部材
１８  凹形状ロック構成要素
１２１  翼部材長手方向端部
１２２  雌型継手構成要素；ポケット
１２３  雄型継手構成要素：栓区分
１４１  雌型継手構成要素；ポケット
１４２  雄型継手構成要素；栓
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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