JPH08200008A - コンプレッサブレード用鋳造体鋳造処理 - Google Patents
コンプレッサブレード用鋳造体鋳造処理Info
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- JPH08200008A JPH08200008A JP7244255A JP24425595A JPH08200008A JP H08200008 A JPH08200008 A JP H08200008A JP 7244255 A JP7244255 A JP 7244255A JP 24425595 A JP24425595 A JP 24425595A JP H08200008 A JPH08200008 A JP H08200008A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
- F04D29/52—Casings; Connections of working fluid for axial pumps
- F04D29/522—Casings; Connections of working fluid for axial pumps especially adapted for elastic fluid pumps
- F04D29/526—Details of the casing section radially opposing blade tips
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
- F04D27/02—Surge control
- F04D27/0207—Surge control by bleeding, bypassing or recycling fluids
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
- F04D29/68—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers
- F04D29/681—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers especially adapted for elastic fluid pumps
- F04D29/685—Inducing localised fluid recirculation in the stator-rotor interface
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- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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- Sustainable Development (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ボルト又はリベットの使用により生じる問題
点がなく、安価に製造でき、保守性及び安全性が優れた
先端シュラウドアッセンブリの提供。 【解決手段】 先端シュラウドアッセンブリは、セグメ
ント分割された環状シュラウドからなり、各セグメント
は、第１円弧状部材、第２円弧状部材、及び第３円弧状
部材と、これらの円弧状部材と一体の複数のベーン壁と
を有し、各円弧状部材は半径方向内面を有し、第３円弧
状部材は第１円弧状部材及び第２円弧状部材に対して間
隔を隔てられた関係にあり、各ベーン壁は、第３円弧状
部材の半径方向内面と第１円弧状部材及び第２円弧状部
材の半径方向内面との間を橋渡しする。
点がなく、安価に製造でき、保守性及び安全性が優れた
先端シュラウドアッセンブリの提供。 【解決手段】 先端シュラウドアッセンブリは、セグメ
ント分割された環状シュラウドからなり、各セグメント
は、第１円弧状部材、第２円弧状部材、及び第３円弧状
部材と、これらの円弧状部材と一体の複数のベーン壁と
を有し、各円弧状部材は半径方向内面を有し、第３円弧
状部材は第１円弧状部材及び第２円弧状部材に対して間
隔を隔てられた関係にあり、各ベーン壁は、第３円弧状
部材の半径方向内面と第１円弧状部材及び第２円弧状部
材の半径方向内面との間を橋渡しする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、軸流ガスタービン
エンジンのコンプレッサの先端シュラウドアッセンブリ
に関し、更に詳細には、コンプレッサのエーロフォイル
の先端で空気を再循環させてコンプレッサの機能停止が
起こり難くすることに関する。
エンジンのコンプレッサの先端シュラウドアッセンブリ
に関し、更に詳細には、コンプレッサのエーロフォイル
の先端で空気を再循環させてコンプレッサの機能停止が
起こり難くすることに関する。
【０００２】
【従来の技術】航空機で使用される種類の軸流ガスター
ビンエンジンでは、空気をコンプレッサ区分で圧縮し、
燃焼器区分で燃焼した燃料と混合し、タービン区分で膨
張させ、一つ又はそれ以上のシャフトを介してコンプレ
ッサ区分を駆動する。このようなエンジンの全体として
の効率は、とりわけ、コンプレッサ区分の空気圧縮効率
の関数である。コンプレッサ区分は、代表的には、ター
ビン区分の低圧タービンに連結されたシャフトで駆動さ
れる低圧コンプレッサ、及びタービン区分の高圧タービ
ンに連結されたシャフトで駆動される高圧コンプレッサ
を含む。高圧コンプレッサ及び低圧コンプレッサの各々
は、図１に示すように、エンジンの長手方向軸線１００
を中心として回転する数段のコンプレッサブレードを含
む。各ブレード１０は、ブレードプラットホーム１４か
ら延びてブレード先端１６で終端するエーロフォイル１
２を有し、ブレード先端１６は、外空気シール１８即ち
「先端シュラウド」の直ぐ近くで回転する。先端シュラ
ウド１８は、所与の段のブレード先端１６の周りで周方
向に延びており、ブレードプラットホーム１４及び先端
シュラウド１８は、コンプレッサを通る空気流ガス通路
の半径方向内境界及び外境界を夫々構成する。
ビンエンジンでは、空気をコンプレッサ区分で圧縮し、
燃焼器区分で燃焼した燃料と混合し、タービン区分で膨
張させ、一つ又はそれ以上のシャフトを介してコンプレ
ッサ区分を駆動する。このようなエンジンの全体として
の効率は、とりわけ、コンプレッサ区分の空気圧縮効率
の関数である。コンプレッサ区分は、代表的には、ター
ビン区分の低圧タービンに連結されたシャフトで駆動さ
れる低圧コンプレッサ、及びタービン区分の高圧タービ
ンに連結されたシャフトで駆動される高圧コンプレッサ
を含む。高圧コンプレッサ及び低圧コンプレッサの各々
は、図１に示すように、エンジンの長手方向軸線１００
を中心として回転する数段のコンプレッサブレードを含
む。各ブレード１０は、ブレードプラットホーム１４か
ら延びてブレード先端１６で終端するエーロフォイル１
２を有し、ブレード先端１６は、外空気シール１８即ち
「先端シュラウド」の直ぐ近くで回転する。先端シュラ
ウド１８は、所与の段のブレード先端１６の周りで周方
向に延びており、ブレードプラットホーム１４及び先端
シュラウド１８は、コンプレッサを通る空気流ガス通路
の半径方向内境界及び外境界を夫々構成する。
【０００３】段は直列に配置されており、各段を通して
空気を圧送するとき、空気の圧力を漸次増大する。コン
プレッサによる全圧力上昇は、各段での漸次圧力上昇の
和であり、任意の流れ損失について調節される。かくし
て、ガスタービンエンジンの効率を最大にするために
は、所与の燃料流れで、コンプレッサの各段に亘る昇圧
(pressure rise) （以後、「圧力比(pressure ratio)」
と呼ぶ）を最大にするのが望ましい。
空気を圧送するとき、空気の圧力を漸次増大する。コン
プレッサによる全圧力上昇は、各段での漸次圧力上昇の
和であり、任意の流れ損失について調節される。かくし
て、ガスタービンエンジンの効率を最大にするために
は、所与の燃料流れで、コンプレッサの各段に亘る昇圧
(pressure rise) （以後、「圧力比(pressure ratio)」
と呼ぶ）を最大にするのが望ましい。
【０００４】残念なことに、軸流ガスタービンエンジン
の設計者が直面する問題点の一つは、コンプレッサの機
能停止として周知の状態である。コンプレッサの機能停
止は、コンプレッサ段のブレードによって空気に加えら
れたエネルギが、コンプレッサ段の前後の圧力比を克服
するのに不十分であるため、コンプレッサ段の一部を通
る空気流が停止した状態である。これを補正する方策が
とられない場合には、コンプレッサの機能停止はコンプ
レッサ段を通して伝播し、エンジン速度を維持するのに
十分な空気が燃焼器にいかなくなる。状況によっては、
コンプレッサを通る空気の流れの方向が実際に逆転し、
コンプレッサのサージとして周知の状態になる。航空機
の動力装置に及ぼされるコンプレッサの機能停止及びサ
ージの作用は、エンジン異常であり、これは、補正され
ない場合には航空機及び乗員を失うこととなる。
の設計者が直面する問題点の一つは、コンプレッサの機
能停止として周知の状態である。コンプレッサの機能停
止は、コンプレッサ段のブレードによって空気に加えら
れたエネルギが、コンプレッサ段の前後の圧力比を克服
するのに不十分であるため、コンプレッサ段の一部を通
る空気流が停止した状態である。これを補正する方策が
とられない場合には、コンプレッサの機能停止はコンプ
レッサ段を通して伝播し、エンジン速度を維持するのに
十分な空気が燃焼器にいかなくなる。状況によっては、
コンプレッサを通る空気の流れの方向が実際に逆転し、
コンプレッサのサージとして周知の状態になる。航空機
の動力装置に及ぼされるコンプレッサの機能停止及びサ
ージの作用は、エンジン異常であり、これは、補正され
ない場合には航空機及び乗員を失うこととなる。
【０００５】高圧コンプレッサでのコンプレッサ機能停
止は、エンジンの設計者の大きな関心事であり、コンプ
レッサの所与の段内の幾つかの箇所でコンプレッサ機能
停止が起きそうな場合には、コンプレッサ機能停止は渦
が生じるブレード先端から伝播するのが一般的である。
ブレード先端での空気流の軸線方向運動量がエーロフォ
イルに沿った他の箇所よりも低くなると考えられてい
る。以上の議論から、このような低い運動量がコンプレ
ッサの機能停止の引き金となるということが明らかであ
る。
止は、エンジンの設計者の大きな関心事であり、コンプ
レッサの所与の段内の幾つかの箇所でコンプレッサ機能
停止が起きそうな場合には、コンプレッサ機能停止は渦
が生じるブレード先端から伝播するのが一般的である。
ブレード先端での空気流の軸線方向運動量がエーロフォ
イルに沿った他の箇所よりも低くなると考えられてい
る。以上の議論から、このような低い運動量がコンプレ
ッサの機能停止の引き金となるということが明らかであ
る。
【０００６】航空機用ガスタービンエンジンの作動時間
が長くなるにつれ、ブレード先端が先端シュラウドを摩
耗し、ブレード先端と先端シュラウドとの間の隙間を大
きくする傾向がある。当業者には容易に理解されること
であろうが、ブレード先端と先端シュラウドとの間の隙
間が大きくなると、渦が大きくなり、その結果、上述の
ように、空気流の大部分の軸線方向運動量が低くなる。
従って、エンジンの設計者は、高圧コンプレッサのブレ
ード先端での軸線方向運動量の低下の問題点を小さくし
ようとする。
が長くなるにつれ、ブレード先端が先端シュラウドを摩
耗し、ブレード先端と先端シュラウドとの間の隙間を大
きくする傾向がある。当業者には容易に理解されること
であろうが、ブレード先端と先端シュラウドとの間の隙
間が大きくなると、渦が大きくなり、その結果、上述の
ように、空気流の大部分の軸線方向運動量が低くなる。
従って、エンジンの設計者は、高圧コンプレッサのブレ
ード先端での軸線方向運動量の低下の問題点を小さくし
ようとする。
【０００７】エンジンの高圧コンプレッサがブレード先
端と先端シュラウドとの間の過度の隙間による影響を受
け難くするように先端シュラウドを処理するための有効
な装置が、１９９４年２月４日にコフ等に賦与された米
国特許第５，２８２，７１８号に示されており且つ説明
されている。同特許について触れたことにより、その特
許に開示されている内容は本明細書中に組み入れたもの
とする。実際、米国特許第５，２８２，７１８号に開示
された先端シュラウドアッセンブリは、図２に示すよう
に、内リング２０及び外リング２２からつくられてい
る。高圧コンプレッサの用途では、これらのリング２
０、２２を先ず最初にプレス加工し、数百の複雑なベー
ン２４をこれらのリング２０、２２の一方に機械加工で
形成する。次いで、内リング２０及び外リング２２をセ
グメント分割し、ボルト、リベット、溶接、又はこれら
の組み合わせといった取り付け体２６を使用して内リン
グ２０を外リング２２に取り付ける。残念なことに、経
験によれば、この従来技術の先端シュラウドアッセンブ
リは、効果的であるけれども、ベーン２４を機械加工す
るのに多くの時間が必要とされるため高価である。費用
の他に、ボルトやリベットのような取り付け体を使用し
ているためにこれらの取り付け体が外れてエンジンの流
路内に入り込むことがあり、これは保守及び安全性の確
保について問題である。同様に、内リング２０及び外リ
ング２２の整合作業及び従来技術のシュラウドアッセン
ブリの捩じれの制御は、ボルトやリベットを使用してい
るために更に困難である。
端と先端シュラウドとの間の過度の隙間による影響を受
け難くするように先端シュラウドを処理するための有効
な装置が、１９９４年２月４日にコフ等に賦与された米
国特許第５，２８２，７１８号に示されており且つ説明
されている。同特許について触れたことにより、その特
許に開示されている内容は本明細書中に組み入れたもの
とする。実際、米国特許第５，２８２，７１８号に開示
された先端シュラウドアッセンブリは、図２に示すよう
に、内リング２０及び外リング２２からつくられてい
る。高圧コンプレッサの用途では、これらのリング２
０、２２を先ず最初にプレス加工し、数百の複雑なベー
ン２４をこれらのリング２０、２２の一方に機械加工で
形成する。次いで、内リング２０及び外リング２２をセ
グメント分割し、ボルト、リベット、溶接、又はこれら
の組み合わせといった取り付け体２６を使用して内リン
グ２０を外リング２２に取り付ける。残念なことに、経
験によれば、この従来技術の先端シュラウドアッセンブ
リは、効果的であるけれども、ベーン２４を機械加工す
るのに多くの時間が必要とされるため高価である。費用
の他に、ボルトやリベットのような取り付け体を使用し
ているためにこれらの取り付け体が外れてエンジンの流
路内に入り込むことがあり、これは保守及び安全性の確
保について問題である。同様に、内リング２０及び外リ
ング２２の整合作業及び従来技術のシュラウドアッセン
ブリの捩じれの制御は、ボルトやリベットを使用してい
るために更に困難である。
【０００８】従来技術の利点を提供するが、ボルトやリ
ベットを使用することにより生じる問題点がなく、製造
費用を大きく下げるとともに、従来技術と比べて保守性
及び安全性が高い先端シュラウドアッセンブリが必要と
されている。
ベットを使用することにより生じる問題点がなく、製造
費用を大きく下げるとともに、従来技術と比べて保守性
及び安全性が高い先端シュラウドアッセンブリが必要と
されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、従来技術の先端シュラウドの利点を提供するが、ボ
ルト又はリベットの使用により生じる問題点のない先端
シュラウドアッセンブリを提供することである。
は、従来技術の先端シュラウドの利点を提供するが、ボ
ルト又はリベットの使用により生じる問題点のない先端
シュラウドアッセンブリを提供することである。
【００１０】本発明の別の目的は、従来技術の先端シュ
ラウドの利点を提供するが、製造費用を大きく下げ、従
来技術と比べて保守性及び安全性が高い先端シュラウド
アッセンブリを提供することである。
ラウドの利点を提供するが、製造費用を大きく下げ、従
来技術と比べて保守性及び安全性が高い先端シュラウド
アッセンブリを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、セグメ
ント分割された環状シュラウドからなり、各セグメント
が、第１円弧状部材、第２円弧状部材、及び第３円弧状
部材と、これらの円弧状部材と一体の複数のベーン壁と
を有し、各円弧状部材が半径方向内面を有し、第３円弧
状部材が第１円弧状部材及び第２円弧状部材に対して間
隔を隔てられた関係にあり、各ベーン壁が、第３円弧状
部材の半径方向内面と第１円弧状部材及び第２円弧状部
材の半径方向内面との間を橋渡しする、先端シュラウド
アッセンブリが開示される。
ント分割された環状シュラウドからなり、各セグメント
が、第１円弧状部材、第２円弧状部材、及び第３円弧状
部材と、これらの円弧状部材と一体の複数のベーン壁と
を有し、各円弧状部材が半径方向内面を有し、第３円弧
状部材が第１円弧状部材及び第２円弧状部材に対して間
隔を隔てられた関係にあり、各ベーン壁が、第３円弧状
部材の半径方向内面と第１円弧状部材及び第２円弧状部
材の半径方向内面との間を橋渡しする、先端シュラウド
アッセンブリが開示される。
【００１２】本発明の上述の特徴及び他の特徴、及び利
点は、以下の説明及び添付図面から更に明らかになるで
あろう。
点は、以下の説明及び添付図面から更に明らかになるで
あろう。
【００１３】
【発明の実施の形態】図３に示すように、本発明の先端
シュラウドアッセンブリ３０は、このアッセンブリ３０
をエンジン内にひとたび配置したとき、エンジンの長手
方向軸線１００を構成する基準軸線３４を中心として周
方向に延びる環状シュラウド３２を構成する。環状シュ
ラウド３２は、複数の円弧状シュラウドセグメント３６
からなる。これらのセグメントのうちの一つのセグメン
トを図３に示す。各セグメントは、内シュラウド３８及
び外シュラウド４０が適当な材料から一部品で鋳造され
た鋳造体本体からなる。外シュラウド４０は、第１円弧
状部材４２及び第２円弧状部材４４を含み、内シュラウ
ド３８は、第１円弧状部材４２と第２円弧状部材４４と
の間に配置された第３円弧状部材４６からなる。図４に
示すように、第３円弧状部材は第１円弧状部材４２に対
して間隔を隔てられた関係にあり、第１円弧状部材との
間に第１隙間４８を構成する。第１隙間４８は、基準軸
線３４を中心として周方向に延びており、第１の所定長
さを有する。第３円弧状部材４６は、第２円弧状部材４
４に対して間隔を隔てられた関係にあり、第２円弧状部
材との間に第２隙間５０を構成する。第２隙間５０もま
た、基準軸線３４を中心として周方向に延びており、第
２の所定長さを有する。円弧状部材４２、４４、４６の
各々は、基準軸線３４に向いた、好ましくは、円錐形の
区分を構成する半径方向内面５２、５４、５６と、基準
軸線３４から遠ざかる方向に向いた半径方向外面５８、
６０、６２とを有する。
シュラウドアッセンブリ３０は、このアッセンブリ３０
をエンジン内にひとたび配置したとき、エンジンの長手
方向軸線１００を構成する基準軸線３４を中心として周
方向に延びる環状シュラウド３２を構成する。環状シュ
ラウド３２は、複数の円弧状シュラウドセグメント３６
からなる。これらのセグメントのうちの一つのセグメン
トを図３に示す。各セグメントは、内シュラウド３８及
び外シュラウド４０が適当な材料から一部品で鋳造され
た鋳造体本体からなる。外シュラウド４０は、第１円弧
状部材４２及び第２円弧状部材４４を含み、内シュラウ
ド３８は、第１円弧状部材４２と第２円弧状部材４４と
の間に配置された第３円弧状部材４６からなる。図４に
示すように、第３円弧状部材は第１円弧状部材４２に対
して間隔を隔てられた関係にあり、第１円弧状部材との
間に第１隙間４８を構成する。第１隙間４８は、基準軸
線３４を中心として周方向に延びており、第１の所定長
さを有する。第３円弧状部材４６は、第２円弧状部材４
４に対して間隔を隔てられた関係にあり、第２円弧状部
材との間に第２隙間５０を構成する。第２隙間５０もま
た、基準軸線３４を中心として周方向に延びており、第
２の所定長さを有する。円弧状部材４２、４４、４６の
各々は、基準軸線３４に向いた、好ましくは、円錐形の
区分を構成する半径方向内面５２、５４、５６と、基準
軸線３４から遠ざかる方向に向いた半径方向外面５８、
６０、６２とを有する。
【００１４】各シュラウドセグメント３６は複数のベー
ン壁６４を有し、図３に示すように各ベーン壁６４は、
第１円弧状部材４２、第２円弧状部材４４、及び第３円
弧状部材４６と一体である。図４を再び参照すると、各
ベーン壁６４は第１端６６及び第２端６８を有し、各ベ
ーン壁６４の第１端６６は、第１隙間４８を橋渡しして
おり、これによって、第１円弧状部材４２及び第３円弧
状部材４６の半径方向内面５２、５６を連結する。各ベ
ーン壁６４の第２端６８は、第２隙間５０を橋渡しして
おり、これによって、第２円弧状部材４４及び第３円弧
状部材４６の半径方向内面５４、５６を連結する。図４
及び図５に示すように、ベーン壁６４の各々は、第１円
弧状部材４２から第２円弧状部材４４まで延びている。
図３及び図４に示すように、先端シュラウドアッセンブ
リ３０は、第１円弧状部材４２と第２円弧状部材４４と
の間を橋渡しする裏打ちシート７０を更に有し、このシ
ートは、これらの円弧状部材の半径方向外面５８、６０
に好ましくは鑞付けで密封をなして固定されている。裏
打ちシート７０は、第３円弧状部材４６の半径方向外面
６２に関して間隔を隔てられた関係にあり、ベーン壁６
４の各々は、第３円弧状部材４６から裏打ちシート７０
まで延びており且つこの裏打ちシートに密封をなして固
定されている。この固定もまた、好ましくは鑞付けで行
われる。当該技術分野で周知の種類のアブレーダブル材
料(abradable material)でできた層７２が、エンジンの
特定の用途の必要に応じて、第１円弧状部材４２、第２
円弧状部材４４、及び第３円弧状部材４６の半径方向内
面５２、５４、５６に取り付けられている。アブレーダ
ブル材料は、半径方向内面５２、５４、５６から半径方
向内方に延び、この層には、第１環状チャンネル７４及
び第２環状チャンネル７６が設けられている。第１チャ
ンネル７４は、第１隙間４８の半径方向内方に配置さ
れ、その第１の所定の長さ全体に沿って延びている。第
１チャンネル７４は、その第１の所定の長さ全体に沿っ
て第１隙間４８と連通している。同様に、第２チャンネ
ル７６は、第２隙間５０の半径方向内方に配置されてお
り、その第２の所定の長さ全体に沿って延びている。第
２チャンネル７６は、その第２の所定の長さ全体に沿っ
て第２隙間５０と連通している。別体の裏打ちシート７
０を使用することに対する変形例として、裏打ちシート
を円弧状部材４２、４４、４６及びベーン６４と一体に
鋳造してもよい。
ン壁６４を有し、図３に示すように各ベーン壁６４は、
第１円弧状部材４２、第２円弧状部材４４、及び第３円
弧状部材４６と一体である。図４を再び参照すると、各
ベーン壁６４は第１端６６及び第２端６８を有し、各ベ
ーン壁６４の第１端６６は、第１隙間４８を橋渡しして
おり、これによって、第１円弧状部材４２及び第３円弧
状部材４６の半径方向内面５２、５６を連結する。各ベ
ーン壁６４の第２端６８は、第２隙間５０を橋渡しして
おり、これによって、第２円弧状部材４４及び第３円弧
状部材４６の半径方向内面５４、５６を連結する。図４
及び図５に示すように、ベーン壁６４の各々は、第１円
弧状部材４２から第２円弧状部材４４まで延びている。
図３及び図４に示すように、先端シュラウドアッセンブ
リ３０は、第１円弧状部材４２と第２円弧状部材４４と
の間を橋渡しする裏打ちシート７０を更に有し、このシ
ートは、これらの円弧状部材の半径方向外面５８、６０
に好ましくは鑞付けで密封をなして固定されている。裏
打ちシート７０は、第３円弧状部材４６の半径方向外面
６２に関して間隔を隔てられた関係にあり、ベーン壁６
４の各々は、第３円弧状部材４６から裏打ちシート７０
まで延びており且つこの裏打ちシートに密封をなして固
定されている。この固定もまた、好ましくは鑞付けで行
われる。当該技術分野で周知の種類のアブレーダブル材
料(abradable material)でできた層７２が、エンジンの
特定の用途の必要に応じて、第１円弧状部材４２、第２
円弧状部材４４、及び第３円弧状部材４６の半径方向内
面５２、５４、５６に取り付けられている。アブレーダ
ブル材料は、半径方向内面５２、５４、５６から半径方
向内方に延び、この層には、第１環状チャンネル７４及
び第２環状チャンネル７６が設けられている。第１チャ
ンネル７４は、第１隙間４８の半径方向内方に配置さ
れ、その第１の所定の長さ全体に沿って延びている。第
１チャンネル７４は、その第１の所定の長さ全体に沿っ
て第１隙間４８と連通している。同様に、第２チャンネ
ル７６は、第２隙間５０の半径方向内方に配置されてお
り、その第２の所定の長さ全体に沿って延びている。第
２チャンネル７６は、その第２の所定の長さ全体に沿っ
て第２隙間５０と連通している。別体の裏打ちシート７
０を使用することに対する変形例として、裏打ちシート
を円弧状部材４２、４４、４６及びベーン６４と一体に
鋳造してもよい。
【００１５】本発明のベーン６４は、これらのベーンが
構造的機能並びに空気力学的機能を提供する点で従来技
術のベーンと異なっている。本発明のベーン６４は、内
シュラウド３８を外シュラウド３２に保持する全ての他
のファスニング技術に取って代わる。更に、機械的取り
付け体が無くなることに加え、これによって、整合の問
題点及び溶接歪の問題点が無くなる。シュラウドアッセ
ンブリ３０は、裏打ちシート７０と鋳造体本体との間の
多くの取り付け箇所によって補剛され、大きく変形する
可能性が小さくなり、繰り返し疲労に強くなる。
構造的機能並びに空気力学的機能を提供する点で従来技
術のベーンと異なっている。本発明のベーン６４は、内
シュラウド３８を外シュラウド３２に保持する全ての他
のファスニング技術に取って代わる。更に、機械的取り
付け体が無くなることに加え、これによって、整合の問
題点及び溶接歪の問題点が無くなる。シュラウドアッセ
ンブリ３０は、裏打ちシート７０と鋳造体本体との間の
多くの取り付け箇所によって補剛され、大きく変形する
可能性が小さくなり、繰り返し疲労に強くなる。
【００１６】本発明のベーン６４は、第２円弧状セグメ
ント４４及び第３円弧状セグメント４６の半径方向内面
５４、５６から第１円弧状セグメント４２及び第３円弧
状セグメント４６の半径方向内面５２、５６まで延びて
おり、この点で従来技術のベーンよりも大きな距離に亘
って橋渡しする。環状チャンネル７４、７６は、アブレ
ーダブル層７２の環状通路であり、これに対し、隙間４
８、５０はベーン６４により鋳造体本体で遮断されてい
る。図５に示すように、第２隙間５０の各ベーンの部分
７８には、周方向に移動する低運動量のガス通路境界層
空気を捕捉する角度が付けてある。各ベーン６４のチャ
ンバは、適正量の空気を返し、これを、コンプレッサブ
レード段に進入するガス通路空気と整合させるように設
定されている。第１隙間４８の各ベーン６４の部分８０
には、これを通って流れる空気をコンプレッサブレード
段に進入するガス通路空気と整合させるように角度が付
けてある。
ント４４及び第３円弧状セグメント４６の半径方向内面
５４、５６から第１円弧状セグメント４２及び第３円弧
状セグメント４６の半径方向内面５２、５６まで延びて
おり、この点で従来技術のベーンよりも大きな距離に亘
って橋渡しする。環状チャンネル７４、７６は、アブレ
ーダブル層７２の環状通路であり、これに対し、隙間４
８、５０はベーン６４により鋳造体本体で遮断されてい
る。図５に示すように、第２隙間５０の各ベーンの部分
７８には、周方向に移動する低運動量のガス通路境界層
空気を捕捉する角度が付けてある。各ベーン６４のチャ
ンバは、適正量の空気を返し、これを、コンプレッサブ
レード段に進入するガス通路空気と整合させるように設
定されている。第１隙間４８の各ベーン６４の部分８０
には、これを通って流れる空気をコンプレッサブレード
段に進入するガス通路空気と整合させるように角度が付
けてある。
【００１７】本発明の鋳造構造は、製造費用を従来技術
の半分以下に抑え、処理が施されていないシュラウドに
対して価格競争力がある。内シュラウド及び外シュラウ
ドを一緒に鋳造するため、保守性及び安全性について懸
念があるファスナが不要である。変更したベーン形状に
より鋳造が可能になり、構造的取り付け体が提供され、
長さを延ばしたベーン設計によりベーンの数を半分以下
に減らすことができ、これと同時に空気力学的な堅固さ
が増大する。かくして、低運動量の空気をガス通路から
取り出す角度及び空気を噴射してガス通路に戻す角度の
制御において妥協がない。この設計は、裏打ちシートを
鑞付けしてもよいし一体に鋳造してもよいという点で融
通性があり、多くの取り付け箇所及びファスナを無くす
ことによって、従来技術と比較して薄い内シュラウド及
び外シュラウドを使用できるという点で空間的効率が優
れている。
の半分以下に抑え、処理が施されていないシュラウドに
対して価格競争力がある。内シュラウド及び外シュラウ
ドを一緒に鋳造するため、保守性及び安全性について懸
念があるファスナが不要である。変更したベーン形状に
より鋳造が可能になり、構造的取り付け体が提供され、
長さを延ばしたベーン設計によりベーンの数を半分以下
に減らすことができ、これと同時に空気力学的な堅固さ
が増大する。かくして、低運動量の空気をガス通路から
取り出す角度及び空気を噴射してガス通路に戻す角度の
制御において妥協がない。この設計は、裏打ちシートを
鑞付けしてもよいし一体に鋳造してもよいという点で融
通性があり、多くの取り付け箇所及びファスナを無くす
ことによって、従来技術と比較して薄い内シュラウド及
び外シュラウドを使用できるという点で空間的効率が優
れている。
【００１８】本発明をその詳細な実施例に関して図示し
且つ説明したが、その形態及び詳細における種々の変更
を特許請求の範囲に記載した本発明の精神及び範囲から
逸脱することなく行うことができるということは当業者
には理解されよう。
且つ説明したが、その形態及び詳細における種々の変更
を特許請求の範囲に記載した本発明の精神及び範囲から
逸脱することなく行うことができるということは当業者
には理解されよう。
【図１】従来技術のコンプレッサブレード及び先端シュ
ラウドの概略断面図である。
ラウドの概略断面図である。
【図２】米国特許第５，２８２，７１８号に開示された
種類の先端シュラウドの断面図である。
種類の先端シュラウドの断面図である。
【図３】本発明の先端シュラウドの断面斜視図である。
【図４】本発明の先端シュラウドの断面図である。
【図５】図４の５−５線に沿った本発明の先端シュラウ
ドの断面図である。
ドの断面図である。
３０ 先端シュラウドアッセンブリ ３２ 環状シュ
ラウド ３６ 円弧状シュラウドセグメント ３８ 内シュラ
ウド ４０ 外シュラウド ４２、４４、４
６ 円弧状部材 ４８、５０ 隙間 ５２、５４、５
６ 半径方向内面 ５８、６０、６２ 半径方向外面 ６４ ベーン壁 ６６ 第１端 ６８ 第２端 ７０ 裏打ちシート ７２ アブレー
ダブル材料層 ７４、７６ 環状チャンネル
ラウド ３６ 円弧状シュラウドセグメント ３８ 内シュラ
ウド ４０ 外シュラウド ４２、４４、４
６ 円弧状部材 ４８、５０ 隙間 ５２、５４、５
６ 半径方向内面 ５８、６０、６２ 半径方向外面 ６４ ベーン壁 ６６ 第１端 ６８ 第２端 ７０ 裏打ちシート ７２ アブレー
ダブル材料層 ７４、７６ 環状チャンネル
フロントページの続き (72)発明者 ウィリアム・ピー・バイルン アメリカ合衆国フロリダ州33458，ジュピ ター，シムス・クリーク・レーン 188 (72)発明者 ニック・エイ・ノルチェフ アメリカ合衆国フロリダ州33418，パー ム・ビーチ・ガーデンズ，ドラド・ドライ ヴ 4011
Claims (5)
- 【請求項１】 軸流ガスタービンエンジン用先端シュラ
ウドアッセンブリにおいて、 基準軸線を中心として周方向に延びる、複数の円弧状セ
グメントを含む環状シュラウドを有し、各セグメント
は、 第１円弧状部材、第２円弧状部材、及び前記第１円弧状
部材と前記第２円弧状部材との間に配置された第３円弧
状部材を有し、前記第３円弧状部材は、前記第１円弧状
部材に対して間隔を隔てられた関係にあり且つ前記第１
円弧状部材との間に第１隙間を構成し、前記第３円弧状
部材は、前記第２円弧状部材に対して間隔を隔てられた
関係にあり且つ前記第２円弧状部材との間に第２隙間を
構成し、前記円弧状部材の各々は、前記基準軸線に向い
た半径方向内面及び前記基準軸線から遠ざかる方向に向
いた半径方向外面を有し、前記第３円弧状部材の前記半
径方向内面が円錐体の一区分を構成し、更に、 前記第１円弧状部材及び前記第２円弧状部材の前記半径
方向外面に密封をなして固定され、前記第３円弧状部材
の前記半径方向外面に関して間隔を隔てられた関係にあ
る、前記第１円弧状部材と前記第２円弧状部材との間を
橋渡しする裏打ちシートと、 複数のベーン壁であって、前記第１円弧状部材、前記第
２円弧状部材、及び前記第３円弧状部材と各々一体であ
り、各前記ベーン壁の第１端が前記第１隙間を橋渡し
し、これによって前記第１円弧状部材及び前記第３円弧
状部材の前記半径方向内面を連結し、各前記ベーン壁の
第２端が前記第２隙間を橋渡しし、これによって前記第
２円弧状部材及び前記第３円弧状部材の前記半径方向内
面を連結する前記複数のベーン壁とを有する、先端シュ
ラウドアッセンブリ。 - 【請求項２】 前記ベーン壁の各々は、前記第１円弧状
部材から前記第２円弧状部材まで延びており、前記ベー
ン壁の各々は、前記第３円弧状部材から前記裏打ちシー
トまで延びており且つこの裏打ちシートに密封をなして
固定されている、請求項１に記載の先端シュラウドアッ
センブリ。 - 【請求項３】 前記第２円弧状部材及び前記第３円弧状
部材の前記半径方向内面に取り付けられており且つここ
から半径方向内方に延びるアブレーダブル材料層を更に
有し、前記層には、前記セグメント全体に亘って延びる
環状チャンネルが設けられている、請求項２に記載の先
端シュラウドアッセンブリ。 - 【請求項４】 前記円弧状部材及び前記ベーンは、単一
の部品として鋳造されており、前記裏打ちシートは前記
部品に取り付けられている、請求項３に記載の先端シュ
ラウドアッセンブリ。 - 【請求項５】 前記セグメントの各々の前記裏打ちシー
トは、前記セグメントの前記ベーン、及び前記第１円弧
状部材及び前記第２円弧状部材に鑞付けされている、請
求項４に記載の先端シュラウドアッセンブリ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US365874 | 1989-07-24 | ||
| US08/365,874 US5474417A (en) | 1994-12-29 | 1994-12-29 | Cast casing treatment for compressor blades |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08200008A true JPH08200008A (ja) | 1996-08-06 |
| JP3776957B2 JP3776957B2 (ja) | 2006-05-24 |
Family
ID=23440734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24425595A Expired - Fee Related JP3776957B2 (ja) | 1994-12-29 | 1995-09-22 | コンプレッサブレード用鋳造体鋳造処理 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5474417A (ja) |
| EP (1) | EP0719907B1 (ja) |
| JP (1) | JP3776957B2 (ja) |
| DE (1) | DE69506218T2 (ja) |
Cited By (1)
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