タービンエンジンの冷却空気を管理するための装置
【課題】ガスタービンホイールスペースから流出するシール空気量を制御してタービン効率を向上させる。
【解決手段】回転可能なタービンロータ組立体５８に隣接して配置された固定ノズル組立体５２と、それら回転可能なタービンロータ組立体５８及び固定ノズル組立体５２間に形成されたホイールスペース７４とを有する。ホイールスペース７４は、その中に冷却空気を受け、また第１の回転可能なタービンロータ組立体５８上に設置されかつホイールスペース７４内に軸方向に延びるシーリング機構９６を含み、シーリングランド組立体１１０は、第２の固定ノズル組立体５２の開口部内に取付けられた可動部材と関連するシーリングランド１０２を有する。タービンエンジンが高温状態に移行した時にシーリングランド１０２をシーリング機構に向けてホイールスペース７４内に軸方向に付勢して冷却空気８０の放出を減少させるように作動する。
【解決手段】回転可能なタービンロータ組立体５８に隣接して配置された固定ノズル組立体５２と、それら回転可能なタービンロータ組立体５８及び固定ノズル組立体５２間に形成されたホイールスペース７４とを有する。ホイールスペース７４は、その中に冷却空気を受け、また第１の回転可能なタービンロータ組立体５８上に設置されかつホイールスペース７４内に軸方向に延びるシーリング機構９６を含み、シーリングランド組立体１１０は、第２の固定ノズル組立体５２の開口部内に取付けられた可動部材と関連するシーリングランド１０２を有する。タービンエンジンが高温状態に移行した時にシーリングランド１０２をシーリング機構に向けてホイールスペース７４内に軸方向に付勢して冷却空気８０の放出を減少させるように作動する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンエンジンに関し、より具体的には、ガスタービンエンジンにおける温度及び性能管理に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンでは、空気は、圧縮機内で加圧されかつ燃焼器内で燃料と混合されて高温燃焼ガスを発生し、高温燃焼ガスは、１以上のタービン段を通って下流方向に流れる。タービン段は、ステータベーンを有する固定ノズルを含み、ステータベーンは、下流のタービンロータ動翼列を通して燃焼ガスを案内する。動翼は、支持ロータから半径方向外向きに延び、支持ロータは、ガスからエネルギーを抽出することによって動力供給される。
【０００３】
第１段タービンノズルは、燃焼器から高温燃焼ガスを受けかつ該高温燃焼ガスを第１段タービンロータ動翼に導いて、該高温燃焼ガスからエネルギーを抽出する。第２段タービンノズルは、第１段タービンロータ動翼の下流に配置することができ、第２段タービンノズルには、第２段タービンロータ動翼の列が続き、これら第２段タービンロータ動翼の列は、燃焼ガスから付加的なエネルギーを抽出する。タービンノズル及びタービンロータ動翼の付加的段は、第２段ロータ動翼の下流に配置することができる。
【０００４】
燃焼ガスからエネルギーが抽出されるので、ガスの温度は、それに対応して低下する。しかしながら、このガス温度は比較的高いので、タービン段は一般的に、圧縮機から中空のベーン及び動翼翼形部を通るように分流されてタービンの様々な内部部品を冷却する加圧空気のような冷却媒体によって冷却される。冷却空気は燃焼器での使用から分流されるので、抽気冷却空気の量は、エンジンの全効率に対して直接的な影響を有する。従って、冷却空気を利用する効率を改善してタービンエンジンの全効率を高めることが望ましい。
【０００５】
必要となる冷却空気の量は、燃焼ガスの温度だけでなくタービンの回転及び固定部品間に配置された様々なシールの完全性によって決まる。ロータ及び動翼の熱膨張及び収縮は、固定ノズル及びタービンハウジングの熱膨張により変化し、従ってシールの完全性を困難にするおそれがある。幾つかのケースでは、シールが性能低下して、過剰な冷却空気がタービンの主ストリームガス流内に流れて圧縮機空気の過剰な分流を引き起こして、所望のタービン効率以下に直接低下させることになるおそれがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、ガスタービン固定及び回転部品間の境界のシール作用を改善したガスタービンエンジンを提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の例示的な実施形態では、タービンエンジンは、第１のタービンエンジン組立体と、該第１のタービンエンジン組立体に隣接して配置された第２のタービンエンジン組立体とを含む。ホイールスペース（７４）が、第１のタービンエンジン組立体及び第２のタービンエンジン組立体間に形成されかつその中に冷却空気を受けるように構成される。シーリング機構が、第１のタービンエンジン組立体上に設置されかつホイールスペース内に軸方向に延びる。可動部材と関連するシーリングランドを有するシーリングランド組立体が、第２のタービンエンジン組立体の開口部内に取付けられる。形状記憶合金で製作された付勢部材が、可動部材と関連し、かつタービンエンジンが低温状態から高温状態に移行した時に可動部材及び関連するシーリングランドをシーリング機構に向けてホイールスペース内に軸方向に付勢するように構成される。
【０００８】
本発明の別の例示的な実施形態では、タービンエンジンは、第１の回転可能なタービンロータ組立体と、該第１の回転可能なタービンロータ組立体に隣接して配置された第２の固定ノズル組立体とを含む。第１の回転可能なタービンロータ組立体及び第２の固定ノズル組立体間に形成されたホイールスペースが、その中に冷却空気を受けるように構成される。第１の回転可能なタービンロータ組立体上に設置されたシーリング機構が、ホイールスペース内に軸方向に延びる。可動部材と関連するシーリングランドを有するシーリングランド組立体が、第２の固定ノズル組立体の開口部内に取付けられ、また形状記憶合金で製作された付勢部材が、可動部材と関連し、かつタービンエンジンが低温状態から高温状態に移行した時に可動部材及び関連するシーリングランドをシーリング機構に向けてホイールスペース内に軸方向に付勢するように構成される。
【０００９】
本発明のさらに別の例示的な実施形態では、タービンエンジンは、上流及び下流端部を有するタービンハウジングを含む。固定ノズル組立体が、ハウジングに対して固定状態で該ハウジング内に配置される。タービンロータ組立体が、ハウジング内で回転するように該ハウジング内に支持され、かつタービンエンジンの運転の間に、固定ノズル組立体に対して熱膨張するように作動可能である。固定ノズル組立体及び回転可能なタービンロータ組立体間に形成されたホイールスペースが、その中に冷却空気を受けるように構成される。シーリング機構が、タービンロータ組立体上に設置されかつホイールスペース内に軸方向に延び、また可動部材と関連するシーリングランドを有するシーリングランド組立体が、固定ノズル組立体の開口部内に取付けられる。形状記憶合金で製作された付勢部材が、低温のマルテンサイト状態から高温のオーステナイト状態への相変化がガスタービンエンジンの熱過渡の範囲内にあるような組成を有する。付勢部材は、可動部材と関連し、かつタービンエンジンが低温状態から高温状態に移行した時に可動部材及び関連するシーリングランドをシーリング機構に向けてホイールスペース内に軸方向に付勢するように構成される。
【００１０】
添付図面に関連して行なった以下の詳細な説明において、好ましくかつ例示的な実施形態により、本発明をその更なる利点と共に一層具体的に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態による例示的なガスタービンエンジンの一部分の軸方向断面図。
【図２】図１のガスタービンエンジンの一部分の拡大断面図。
【図３】低温非運転状態における図１のガスタービンエンジンの一部分の拡大断面図。
【図４】高温運転状態における図１のガスタービンエンジンの一部分の拡大断面図。
【図５】円５で取った、図３の一部分の拡大断面図。
【図６】円６で取った、図４の一部分の拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１及び図２に示すのは、ガスタービンエンジン１０の一部分である。エンジンは、長手方向つまり軸方向中心軸線の周りで軸対称であり、直列流れ連通状態で多段軸流圧縮機１２、燃焼器１４及び多段タービン１６を含む。
【００１３】
運転時に、圧縮機１２からの加圧空気１８は、燃焼器１４に流れ、燃焼器は、加圧空気で燃料を燃焼させるように作動して高温燃焼ガス２０を発生する。高温燃焼ガス２０は、多段タービン１６を通って下流方向に流れ、多段タービン１６は、高温燃焼ガスからエネルギーを抽出する。
【００１４】
図１及び図２に示すように、多段軸流タービン１６の実施例は、互いに直接シーケンスとして軸方向に配置されてそれらを通して高温燃焼ガス２０を送りかつ該高温燃焼ガス２０からエネルギーを抽出する６つの翼形部２２、２４、２６、２８、３０、３２の列を有する３つの段で構成することができる。
【００１５】
翼形部２２は、第１段ノズルベーン翼形部として構成される。これらの翼形部は、互いに円周方向に間隔を置いて配置されかつ内側及び外側ベーン側壁３４及び３６間で半径方向に延びて、第１段ノズル組立体３８を形成する。ノズル組立体３８は、タービンハウジング４０内に固定されており、燃焼器１４から高温燃焼ガス２０を受けかつ導くように作動する。翼形部２４は、第１の支持ディスク４２の周辺部から半径方向外向きに延びて、第１段シュラウド４４に隣接して終端する。翼形部２４及び支持ディスク４２は、第１段タービンロータ組立体４６を形成し、第１段タービンロータ組立体４６は、第１段ノズル組立体３８から高温燃焼ガス２０を受けて該第１段タービンロータ組立体４６を回転させ、それによって高温燃焼ガスからエネルギーを抽出する。
【００１６】
翼形部２６は、第２段ノズルベーン翼形部として構成される。これらの翼形部は、互いに円周方向に間隔を置いて配置されかつ内側及び外側ベーン側壁４８及び５０間で半径方向に延びて、第２段ノズル組立体５２を形成する。第２段ノズル組立体５２は、タービンハウジング４０内に固定されており、第１段タービンロータ組立体４６から高温燃焼ガス２０を受けるように作動する。翼形部２８は、第２の支持ディスク５４から半径方向外向きに延びて、第２段シュラウド５６に隣接して終端する。翼形部２８及び支持ディスク５４は、第２段ノズル組立体５２から高温燃焼ガス２０を直接受けて該高温燃焼ガス２０からさらにエネルギーを抽出する第２段タービンロータ組立体５８を形成する。
【００１７】
同様に、翼形部３０は、第３段ノズルベーン翼形部として構成され、第３段ノズルベーン翼形部は、互いに円周方向に間隔を置いて配置されかつ内側及び外側ベーン側壁６０及び６２間で半径方向に延びて第３段ノズル組立体６４を形成する。第３段ノズル組立体６４は、タービンハウジング４０内に固定されており、第２段タービンロータ組立体５８から高温燃焼ガス２０を受けるように作動する。翼形部３２は、第３の支持ディスク６６から半径方向外向きに延びて、第３段シュラウド６８に隣接して終端する。翼形部３２及び支持ディスク６６は、第３段ノズル組立体６４から高温燃焼ガス２０を直接受けて該高温燃焼ガス２０からさらにエネルギーを抽出する第３段タービンロータ組立体７０を形成する。多段タービン１６内で利用する段の数は、ガスタービンエンジン１０の特定の用途に応じて変化させることができる。
【００１８】
上述したように、第１、第２及び第３段ノズル組立体３８．５２及び６４は、タービンハウジング４０に対して固定されているが、タービンロータ組立体４６、５８及び７０は、タービンハウジング４０内で回転するように取付けられる。従って、固定及び回転部品間には、ホイールスペースと呼ぶことができる空洞が形成される。図２に示す例示的なホイールスペース７２及び７４は、第２段ノズル組立体５２の両側で該ノズル組立体と第１段タービンロータ組立体４６との間及び該ノズル組立体と第２段タービンロータ組立体５８との間に位置する。
【００１９】
タービン翼形部並びにホイールスペース７２、７４は、タービンエンジン１０の運転時に高温燃焼ガス２０に曝される。そのような内部部品の所望の耐久性を保証するために、それら内部部品は一般的に、冷却される。例えば、第２段ノズル翼形部２６は、その壁７６が冷却媒体通路７８を形成した状態の中空である。例示的な実施形態では、多段軸流圧縮機１２からの加圧空気の一部分は、燃焼器から分流され、翼形部２６を通して送られて内部冷却する冷却空気８０として使用される。第２段内側ベーン側壁４８の半径方向内側に延びているのは、ダイアフラム組立体８２である。ダイアフラム組立体は、ロータ表面８８に緊密に隣接した半径方向内端部８７を備えた半径方向に延びる側方部分８４及び８６を含む。内側冷却通路９０が、翼形部冷却媒体通路７８内を通って流れる冷却空気８０の一部分を受け、かつ該冷却空気をホイールスペース７２及び７４内に分散させて、これらホイールススペース内に許容温度レベルを維持する。「エンジェルウィング」と呼ばれるシーリング機構９２及び９４が、第１段タービン翼形部２４の上流及び下流側に配置される。同様に、シーリング機構９６及び９８が、第２段タービン翼形部２８の上流及び下流側に配置される。シーリング機構つまりエンジェルウィングは、軸方向に延びて、第２段ダイアフラム組立体８２の半径方向に延びる側方部分８４、８６内に取付けられかつ該側方部分８４、８６から半径方向に延びる符号１００及び１０２で示すような相補形シーリングランドに緊密に隣接した状態でそれらの関連するホイールスペース内で終端する。タービンエンジンの運転時に、ダイアフラム組立体８２の内側冷却通路９０からホイールスペース７２及び７４内に流れる冷却空気８０の漏洩は、上流及び下流側シーリング機構９２、９４並びにシーリングランド１００、１０２の近接近によって制御される。同様なシーリング機構及びシーリングランドはまた、タービンエンジン１０のその他のタービン段の固定及び回転部分間でも使用することができる。
【００２０】
ガスタービンエンジン１０の運転時には、特にエンジンの温度が低温状態から始動後の高温状態に移行した時に、既に上記したエンジンの様々な部品は、ある程度の熱膨張を受けて、考慮しなければならないほどの寸法変化をエンジン１０内で生じる可能性がある。例えば、温度が上昇すると、タービンロータ組立体１０４全体は、固定ノズル組立体及びタービンハウジング４０に対して軸方向に膨張する可能性がある。タービンロータ組立体１０４がタービンハウジング４０内で支持されている方式により、そのような軸方向膨張は、図１ではハウジングに対して主として下流方向である。下流方向の相対的移動の結果として、第１段タービンロータ組立体４６の下流側シーリング機構９４と第２段上流側シーリングランド１００との間の軸方向オーバラップ間隔が、増大して、ホイールスペース７２から主ガスストリーム２０内への冷却空気８０の漏洩を減少させることができる。反対に、第２段下流側シーリングランド１０２と第２段タービンロータ組立体５８の上流側シーリング機構９６との間の軸方向オーバラップ間隔は、減少させることができる。接触していない場合に、シーリング機構間の増大及び／又は減少は、微細な問題である。しかしながら、冷却空気８０は、軸流圧縮機からの分流空気であるので、燃焼以外の目的のための空気の使用は、ガスタービンエンジン１０の効率及びホイールスペースの設計作動に直接影響を与えることになる。各ホイールスペースは、規定の冷却空気の流量を維持して、その中への主ガスストリームの吸込みを防止するように設計される。従って、第２段タービンロータ組立体５８の上流側シーリング機構９６と第２段下流側シーリングランド１０２との間の軸方向オーバラップ間隔の減少は、ホイールスペース７４に不適当な流量が送給されることになるので、望ましくない。従って、軸方向オーバラップ間隔が減少したホイールスペース７４は、主ガスストリーム２０内への設計流量よりも多くを漏洩させることになる。
【００２１】
非限定的であるが例示的な実施形態では、第２段下流側シーリングランド１０２は、ダイアフラム組立体８２の半径方向に延びる側方部分８６の開口部１１２内で相対的軸方向移動するように取付けた図５及び図６におけるシーリングランド組立体１１０と関連する。シーリングランド組立体１１０は、その中に形成された受入れスロット１１８内にシーリングランド１０２を受けるように構成された第１の外端部１１６を有するキャリヤピストン１１４を含む。キャリヤピストン１１４の第２の端部１２０は、開口部１１２の内端部１２２に隣接して位置し、かつそれらの間に配置されたスプリング１２４のような第１の付勢部材を含む。この図示した実施形態では、スプリング１２４は、キャリヤピストン１１４の第２の端部１２０に形成された開口部１２６内に受けられるが、スプリング１２４並びにその他のスプリング構成を受けかつ位置決めするその他の構成も考えられる。構成したように、スプリング１２４は、キャリヤピストン及び関連するシーリングランド１０２を、ダイアフラム組立体８２の半径方向に延びる側方部分８６から外向きにホイールスペース７４内に付勢する。
【００２２】
正に上記した非限定的な実施形態では、付勢スプリング１２４は、ニッケル−チタン（「ＮｉＴｉ」）ブレンドのような一般に形状記憶合金と呼ばれる材料で製作される。形状記憶合金は、２つの異なる温度依存結晶構造又は相（つまり、マルテンサイト（より低い温度）及びオーステナイト（より高い温度））として存在することができ、その相変化が起こる温度は、主として合金の組成に応じて決まる。二方向形状記憶合金は、変態温度以上に加熱された時にプリセット形状を回復し、また変態温度以下に冷却された時に特定の代替形状に戻る能力を有する。付勢スプリング１２４は、ガスタービンエンジン１０の熱過渡の範囲内の相変化を有するＮｉＴｉ合金で構成することができる。ガスタービンエンジン１０が低温から始動後の高温に移行した時に、スプリング１２４は、図５に示すそのマルテンサイト相を経て図６に示すそのオーステナイト相に進んで、関連する下流側シーリングランド１０２と共にキャリヤピストン１１４がホイールスペース７４及び上流側シーリング機構９６の方向に付勢されるようになる。その結果、第２段タービンロータ組立体５８の上流側シーリング機構９６と第２段下流側シーリングランド１０２との間の所望の近接した物理的間隔が、タービンロータ組立体１０４の下流方向の軸方向成長（膨張）にも拘わらず維持される。その結果、第２段タービンロータ組立体５８と第２段ノズル組立体５２のダイアフラム組立体８２との間の下流側ホイールスペース７４内からの冷却空気８０の通路が狭められ、それによってガスタービンエンジンの性能が改善されかつホイールスペース冷却空気流量の制御が維持される。
【００２３】
シーリングランド組立体１１０はまた、戻しスプリング１２８のような第２の付勢部材を含むことができ、図５及び図６に示す実施形態では、戻しスプリング１２８は、開口部１１２の壁１３２から半径方向内向きに延びる固定環状付勢レッジ１３０とキャリヤピストン１１４の内端部１２２に隣接して配置された対応する環状部１３４との間で、キャリヤピストン１１４の外周部の周りに配置される。ガスタービンエンジン１０が高温から運転停止後の低温に移行した時に、形状記憶合金スプリング１２４は、図６に示すそのオーステナイト相を経て図５に示すそのマルテンサイト相に進み、関連する下流側シーリングランド１０２と共にキャリヤピストン１１４が、ホイールスペース７４から外にかつ上流側シーリング機構９６から離れる方向に軸方向に付勢されるようになる。その結果、第２段タービンロータ組立体５８の上流側シーリング機構９６と第２段下流側シーリングランド１０２との間の所望の近接した物理的間隔が、タービンロータ組立体１０４が冷却した時における該タービンロータ組立体１０４の上流方向の軸方向収縮にも拘わらず維持される。固定付勢レッジ１３０及びピストン環状部１３４に対してスプリング荷重を作用させることにより、戻しスプリング１２８は、スプリング１２４によってもたらされたあらゆる付勢力に加えてキャリヤピストン１１４に付勢力を作用させて、それによってキャリヤピストン１１４が開口部１１２内の完全嵌挿位置に戻ることを保証する。キャリヤピストン１１４及び関連するシーリングランド１０２の完全な後退は、保守整備又は修正のために多段タービン１６を分解する場合に、ノズル組立体とタービンロータ組立体との間の隙間の問題を回避するために必要である。
【００２４】
本明細書では本発明の例示的な実施形態を主として多段タービンの第２段に対して適用した場合について説明してきたが、この焦点を合せた説明は、専ら説明を単純化するためのものであって、本発明の技術的範囲は、そのような単一の用途に限定されることを意図するものではない。この記載した発明の応用は、同様なタービンエンジン組立体及び様々な段全体にわたる部品に適用することができる。
【００２５】
ニッケル−チタン組成の形状記憶合金に関連して本発明の例示的な実施形態を説明してきたが、タービンエンジンの所望の温度において適当な挙動を示す、ニッケル−金属コバルト、銅−亜鉛又はその他のようなその他の組成物も利用することができる。さらに、記載した実施形態は、例えばエンジン温度が上昇した時にシーリングランド１０２を伸長させる膨張特性を有する形状記憶合金の使用について説明してきたが、それがそのマルテンサイト相からそのオーステナイト相に移行した時に収縮反応を有するように材料を構成した形状記憶合金の使用により、ホイールスペースから離れる方向に下流側シーリングランドを後退させて、タービンエンジン１０の始動及び加熱後のタービンロータ組立体１０４の下流方向の成長の結果としてシーリング機構がランド上に侵入した時に、例えばランド１００及びシーリング機構９４の所望の間隔を維持することができることが考えられる。
【００２６】
本明細書は、実施例を使用して、最良の形態を含む本発明を開示し、またさらにあらゆる装置又はシステムを製作しかつ使用すること及びあらゆる組込み方法を実行することを含む本発明の実施を当業者が行うのを可能にする。本発明の特許性がある技術的範囲は、特許請求の範囲によって定まり、かつ当業者が想起するその他の実施例を含むことができる。そのようなその他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言と相違しない構造的要素を有するか又はそれらが特許請求の範囲の文言と本質的でない相違を有する均等な構造的要素を含む場合には、特許請求の範囲の技術的範囲内に属することになることを意図している。
【符号の説明】
【００２７】
１０ ガスタービンエンジン
１２ 多段軸流圧縮機
１４ 燃焼器
１６ 多段タービン
１８ 加圧空気
２０ 高温燃焼ガス
２２ 第１段ノズル翼形部
２４ 第１段タービン翼形部
２６ 第２段ノズル翼形部
２８ 第２段タービン翼形部
３０ 第３段ノズル翼形部
３２ 第３段タービン翼形部
３４ 内側ベーン側壁
３６ 外側ベーン側壁
３８ 第１段ノズル組立体
４０ タービンハウジング
４２ 第１の支持ディスク
４４ 第１段シュラウド
４６ 第１段タービンロータ組立体
４８ 内側ベーン側壁
５０ 外側ベーン側壁
５２ 第２段ノズル組立体
５４ 第２の支持ディスク
５６ 第２段シュラウド
５８ 第２段タービンロータ組立体
６０ 内側ベーン側壁
６２ 外側ベーン側壁
６４ 第３段ノズル組立体
６６ 第３の支持ディスク
６８ 第３段シュラウド
７０ 第３段タービンロータ組立体
７２ ホイールスペース
７４ ホイールスペース
７６ 翼形部壁（第２段ノズル翼形部の）
７８ 翼形部冷却媒体通路（第２段ノズル翼形部の）
８０ 冷却空気
８２ ダイアフラム組立体
８４ 半径方向に延びる側方部分（ダイアフラム組立体の）
８６ 半径方向に延びる側方部分（ダイアフラム組立体の）
８７ 半径方向内端部（ダイアフラム組立体の）
８８ ロータ表面
９０ 内側冷却通路
９２ 上流側シーリング機構
９４ 下流側シーリング機構
９６ 上流側シーリング機構
９８ 下流側シーリング機構
１００ 第２段上流側シーリングランド
１０２ 第２段下流側シーリングランド
１０４ タービンロータ組立体
１１０ シーリングランド組立体
１１２ 開口部（ダイアフラム組立体の半径方向に延びる側方部分の）
１１４ キャリヤピストン
１１６ 第１の外端部（キャリヤピストンの）
１１８ 受入れスロット
１２０ 第２の端部（キャリヤピストンの）
１２２ 内端部（キャリヤピストンの）
１２４ スプリング
１２６ 開口部（キャリヤピストンの第２の端部の、キャリヤピストンの）
１２８ 戻しスプリング
１３０ 固定付勢レッジ
１３２ 壁（ダイアフラム組立体の半径方向に延びる側方部分の開口部の）
１３４ 環状部（キャリヤピストンの、キャリヤピストンの内端部の）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンエンジンに関し、より具体的には、ガスタービンエンジンにおける温度及び性能管理に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンでは、空気は、圧縮機内で加圧されかつ燃焼器内で燃料と混合されて高温燃焼ガスを発生し、高温燃焼ガスは、１以上のタービン段を通って下流方向に流れる。タービン段は、ステータベーンを有する固定ノズルを含み、ステータベーンは、下流のタービンロータ動翼列を通して燃焼ガスを案内する。動翼は、支持ロータから半径方向外向きに延び、支持ロータは、ガスからエネルギーを抽出することによって動力供給される。
【０００３】
第１段タービンノズルは、燃焼器から高温燃焼ガスを受けかつ該高温燃焼ガスを第１段タービンロータ動翼に導いて、該高温燃焼ガスからエネルギーを抽出する。第２段タービンノズルは、第１段タービンロータ動翼の下流に配置することができ、第２段タービンノズルには、第２段タービンロータ動翼の列が続き、これら第２段タービンロータ動翼の列は、燃焼ガスから付加的なエネルギーを抽出する。タービンノズル及びタービンロータ動翼の付加的段は、第２段ロータ動翼の下流に配置することができる。
【０００４】
燃焼ガスからエネルギーが抽出されるので、ガスの温度は、それに対応して低下する。しかしながら、このガス温度は比較的高いので、タービン段は一般的に、圧縮機から中空のベーン及び動翼翼形部を通るように分流されてタービンの様々な内部部品を冷却する加圧空気のような冷却媒体によって冷却される。冷却空気は燃焼器での使用から分流されるので、抽気冷却空気の量は、エンジンの全効率に対して直接的な影響を有する。従って、冷却空気を利用する効率を改善してタービンエンジンの全効率を高めることが望ましい。
【０００５】
必要となる冷却空気の量は、燃焼ガスの温度だけでなくタービンの回転及び固定部品間に配置された様々なシールの完全性によって決まる。ロータ及び動翼の熱膨張及び収縮は、固定ノズル及びタービンハウジングの熱膨張により変化し、従ってシールの完全性を困難にするおそれがある。幾つかのケースでは、シールが性能低下して、過剰な冷却空気がタービンの主ストリームガス流内に流れて圧縮機空気の過剰な分流を引き起こして、所望のタービン効率以下に直接低下させることになるおそれがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、ガスタービン固定及び回転部品間の境界のシール作用を改善したガスタービンエンジンを提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の例示的な実施形態では、タービンエンジンは、第１のタービンエンジン組立体と、該第１のタービンエンジン組立体に隣接して配置された第２のタービンエンジン組立体とを含む。ホイールスペース（７４）が、第１のタービンエンジン組立体及び第２のタービンエンジン組立体間に形成されかつその中に冷却空気を受けるように構成される。シーリング機構が、第１のタービンエンジン組立体上に設置されかつホイールスペース内に軸方向に延びる。可動部材と関連するシーリングランドを有するシーリングランド組立体が、第２のタービンエンジン組立体の開口部内に取付けられる。形状記憶合金で製作された付勢部材が、可動部材と関連し、かつタービンエンジンが低温状態から高温状態に移行した時に可動部材及び関連するシーリングランドをシーリング機構に向けてホイールスペース内に軸方向に付勢するように構成される。
【０００８】
本発明の別の例示的な実施形態では、タービンエンジンは、第１の回転可能なタービンロータ組立体と、該第１の回転可能なタービンロータ組立体に隣接して配置された第２の固定ノズル組立体とを含む。第１の回転可能なタービンロータ組立体及び第２の固定ノズル組立体間に形成されたホイールスペースが、その中に冷却空気を受けるように構成される。第１の回転可能なタービンロータ組立体上に設置されたシーリング機構が、ホイールスペース内に軸方向に延びる。可動部材と関連するシーリングランドを有するシーリングランド組立体が、第２の固定ノズル組立体の開口部内に取付けられ、また形状記憶合金で製作された付勢部材が、可動部材と関連し、かつタービンエンジンが低温状態から高温状態に移行した時に可動部材及び関連するシーリングランドをシーリング機構に向けてホイールスペース内に軸方向に付勢するように構成される。
【０００９】
本発明のさらに別の例示的な実施形態では、タービンエンジンは、上流及び下流端部を有するタービンハウジングを含む。固定ノズル組立体が、ハウジングに対して固定状態で該ハウジング内に配置される。タービンロータ組立体が、ハウジング内で回転するように該ハウジング内に支持され、かつタービンエンジンの運転の間に、固定ノズル組立体に対して熱膨張するように作動可能である。固定ノズル組立体及び回転可能なタービンロータ組立体間に形成されたホイールスペースが、その中に冷却空気を受けるように構成される。シーリング機構が、タービンロータ組立体上に設置されかつホイールスペース内に軸方向に延び、また可動部材と関連するシーリングランドを有するシーリングランド組立体が、固定ノズル組立体の開口部内に取付けられる。形状記憶合金で製作された付勢部材が、低温のマルテンサイト状態から高温のオーステナイト状態への相変化がガスタービンエンジンの熱過渡の範囲内にあるような組成を有する。付勢部材は、可動部材と関連し、かつタービンエンジンが低温状態から高温状態に移行した時に可動部材及び関連するシーリングランドをシーリング機構に向けてホイールスペース内に軸方向に付勢するように構成される。
【００１０】
添付図面に関連して行なった以下の詳細な説明において、好ましくかつ例示的な実施形態により、本発明をその更なる利点と共に一層具体的に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態による例示的なガスタービンエンジンの一部分の軸方向断面図。
【図２】図１のガスタービンエンジンの一部分の拡大断面図。
【図３】低温非運転状態における図１のガスタービンエンジンの一部分の拡大断面図。
【図４】高温運転状態における図１のガスタービンエンジンの一部分の拡大断面図。
【図５】円５で取った、図３の一部分の拡大断面図。
【図６】円６で取った、図４の一部分の拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１及び図２に示すのは、ガスタービンエンジン１０の一部分である。エンジンは、長手方向つまり軸方向中心軸線の周りで軸対称であり、直列流れ連通状態で多段軸流圧縮機１２、燃焼器１４及び多段タービン１６を含む。
【００１３】
運転時に、圧縮機１２からの加圧空気１８は、燃焼器１４に流れ、燃焼器は、加圧空気で燃料を燃焼させるように作動して高温燃焼ガス２０を発生する。高温燃焼ガス２０は、多段タービン１６を通って下流方向に流れ、多段タービン１６は、高温燃焼ガスからエネルギーを抽出する。
【００１４】
図１及び図２に示すように、多段軸流タービン１６の実施例は、互いに直接シーケンスとして軸方向に配置されてそれらを通して高温燃焼ガス２０を送りかつ該高温燃焼ガス２０からエネルギーを抽出する６つの翼形部２２、２４、２６、２８、３０、３２の列を有する３つの段で構成することができる。
【００１５】
翼形部２２は、第１段ノズルベーン翼形部として構成される。これらの翼形部は、互いに円周方向に間隔を置いて配置されかつ内側及び外側ベーン側壁３４及び３６間で半径方向に延びて、第１段ノズル組立体３８を形成する。ノズル組立体３８は、タービンハウジング４０内に固定されており、燃焼器１４から高温燃焼ガス２０を受けかつ導くように作動する。翼形部２４は、第１の支持ディスク４２の周辺部から半径方向外向きに延びて、第１段シュラウド４４に隣接して終端する。翼形部２４及び支持ディスク４２は、第１段タービンロータ組立体４６を形成し、第１段タービンロータ組立体４６は、第１段ノズル組立体３８から高温燃焼ガス２０を受けて該第１段タービンロータ組立体４６を回転させ、それによって高温燃焼ガスからエネルギーを抽出する。
【００１６】
翼形部２６は、第２段ノズルベーン翼形部として構成される。これらの翼形部は、互いに円周方向に間隔を置いて配置されかつ内側及び外側ベーン側壁４８及び５０間で半径方向に延びて、第２段ノズル組立体５２を形成する。第２段ノズル組立体５２は、タービンハウジング４０内に固定されており、第１段タービンロータ組立体４６から高温燃焼ガス２０を受けるように作動する。翼形部２８は、第２の支持ディスク５４から半径方向外向きに延びて、第２段シュラウド５６に隣接して終端する。翼形部２８及び支持ディスク５４は、第２段ノズル組立体５２から高温燃焼ガス２０を直接受けて該高温燃焼ガス２０からさらにエネルギーを抽出する第２段タービンロータ組立体５８を形成する。
【００１７】
同様に、翼形部３０は、第３段ノズルベーン翼形部として構成され、第３段ノズルベーン翼形部は、互いに円周方向に間隔を置いて配置されかつ内側及び外側ベーン側壁６０及び６２間で半径方向に延びて第３段ノズル組立体６４を形成する。第３段ノズル組立体６４は、タービンハウジング４０内に固定されており、第２段タービンロータ組立体５８から高温燃焼ガス２０を受けるように作動する。翼形部３２は、第３の支持ディスク６６から半径方向外向きに延びて、第３段シュラウド６８に隣接して終端する。翼形部３２及び支持ディスク６６は、第３段ノズル組立体６４から高温燃焼ガス２０を直接受けて該高温燃焼ガス２０からさらにエネルギーを抽出する第３段タービンロータ組立体７０を形成する。多段タービン１６内で利用する段の数は、ガスタービンエンジン１０の特定の用途に応じて変化させることができる。
【００１８】
上述したように、第１、第２及び第３段ノズル組立体３８．５２及び６４は、タービンハウジング４０に対して固定されているが、タービンロータ組立体４６、５８及び７０は、タービンハウジング４０内で回転するように取付けられる。従って、固定及び回転部品間には、ホイールスペースと呼ぶことができる空洞が形成される。図２に示す例示的なホイールスペース７２及び７４は、第２段ノズル組立体５２の両側で該ノズル組立体と第１段タービンロータ組立体４６との間及び該ノズル組立体と第２段タービンロータ組立体５８との間に位置する。
【００１９】
タービン翼形部並びにホイールスペース７２、７４は、タービンエンジン１０の運転時に高温燃焼ガス２０に曝される。そのような内部部品の所望の耐久性を保証するために、それら内部部品は一般的に、冷却される。例えば、第２段ノズル翼形部２６は、その壁７６が冷却媒体通路７８を形成した状態の中空である。例示的な実施形態では、多段軸流圧縮機１２からの加圧空気の一部分は、燃焼器から分流され、翼形部２６を通して送られて内部冷却する冷却空気８０として使用される。第２段内側ベーン側壁４８の半径方向内側に延びているのは、ダイアフラム組立体８２である。ダイアフラム組立体は、ロータ表面８８に緊密に隣接した半径方向内端部８７を備えた半径方向に延びる側方部分８４及び８６を含む。内側冷却通路９０が、翼形部冷却媒体通路７８内を通って流れる冷却空気８０の一部分を受け、かつ該冷却空気をホイールスペース７２及び７４内に分散させて、これらホイールススペース内に許容温度レベルを維持する。「エンジェルウィング」と呼ばれるシーリング機構９２及び９４が、第１段タービン翼形部２４の上流及び下流側に配置される。同様に、シーリング機構９６及び９８が、第２段タービン翼形部２８の上流及び下流側に配置される。シーリング機構つまりエンジェルウィングは、軸方向に延びて、第２段ダイアフラム組立体８２の半径方向に延びる側方部分８４、８６内に取付けられかつ該側方部分８４、８６から半径方向に延びる符号１００及び１０２で示すような相補形シーリングランドに緊密に隣接した状態でそれらの関連するホイールスペース内で終端する。タービンエンジンの運転時に、ダイアフラム組立体８２の内側冷却通路９０からホイールスペース７２及び７４内に流れる冷却空気８０の漏洩は、上流及び下流側シーリング機構９２、９４並びにシーリングランド１００、１０２の近接近によって制御される。同様なシーリング機構及びシーリングランドはまた、タービンエンジン１０のその他のタービン段の固定及び回転部分間でも使用することができる。
【００２０】
ガスタービンエンジン１０の運転時には、特にエンジンの温度が低温状態から始動後の高温状態に移行した時に、既に上記したエンジンの様々な部品は、ある程度の熱膨張を受けて、考慮しなければならないほどの寸法変化をエンジン１０内で生じる可能性がある。例えば、温度が上昇すると、タービンロータ組立体１０４全体は、固定ノズル組立体及びタービンハウジング４０に対して軸方向に膨張する可能性がある。タービンロータ組立体１０４がタービンハウジング４０内で支持されている方式により、そのような軸方向膨張は、図１ではハウジングに対して主として下流方向である。下流方向の相対的移動の結果として、第１段タービンロータ組立体４６の下流側シーリング機構９４と第２段上流側シーリングランド１００との間の軸方向オーバラップ間隔が、増大して、ホイールスペース７２から主ガスストリーム２０内への冷却空気８０の漏洩を減少させることができる。反対に、第２段下流側シーリングランド１０２と第２段タービンロータ組立体５８の上流側シーリング機構９６との間の軸方向オーバラップ間隔は、減少させることができる。接触していない場合に、シーリング機構間の増大及び／又は減少は、微細な問題である。しかしながら、冷却空気８０は、軸流圧縮機からの分流空気であるので、燃焼以外の目的のための空気の使用は、ガスタービンエンジン１０の効率及びホイールスペースの設計作動に直接影響を与えることになる。各ホイールスペースは、規定の冷却空気の流量を維持して、その中への主ガスストリームの吸込みを防止するように設計される。従って、第２段タービンロータ組立体５８の上流側シーリング機構９６と第２段下流側シーリングランド１０２との間の軸方向オーバラップ間隔の減少は、ホイールスペース７４に不適当な流量が送給されることになるので、望ましくない。従って、軸方向オーバラップ間隔が減少したホイールスペース７４は、主ガスストリーム２０内への設計流量よりも多くを漏洩させることになる。
【００２１】
非限定的であるが例示的な実施形態では、第２段下流側シーリングランド１０２は、ダイアフラム組立体８２の半径方向に延びる側方部分８６の開口部１１２内で相対的軸方向移動するように取付けた図５及び図６におけるシーリングランド組立体１１０と関連する。シーリングランド組立体１１０は、その中に形成された受入れスロット１１８内にシーリングランド１０２を受けるように構成された第１の外端部１１６を有するキャリヤピストン１１４を含む。キャリヤピストン１１４の第２の端部１２０は、開口部１１２の内端部１２２に隣接して位置し、かつそれらの間に配置されたスプリング１２４のような第１の付勢部材を含む。この図示した実施形態では、スプリング１２４は、キャリヤピストン１１４の第２の端部１２０に形成された開口部１２６内に受けられるが、スプリング１２４並びにその他のスプリング構成を受けかつ位置決めするその他の構成も考えられる。構成したように、スプリング１２４は、キャリヤピストン及び関連するシーリングランド１０２を、ダイアフラム組立体８２の半径方向に延びる側方部分８６から外向きにホイールスペース７４内に付勢する。
【００２２】
正に上記した非限定的な実施形態では、付勢スプリング１２４は、ニッケル−チタン（「ＮｉＴｉ」）ブレンドのような一般に形状記憶合金と呼ばれる材料で製作される。形状記憶合金は、２つの異なる温度依存結晶構造又は相（つまり、マルテンサイト（より低い温度）及びオーステナイト（より高い温度））として存在することができ、その相変化が起こる温度は、主として合金の組成に応じて決まる。二方向形状記憶合金は、変態温度以上に加熱された時にプリセット形状を回復し、また変態温度以下に冷却された時に特定の代替形状に戻る能力を有する。付勢スプリング１２４は、ガスタービンエンジン１０の熱過渡の範囲内の相変化を有するＮｉＴｉ合金で構成することができる。ガスタービンエンジン１０が低温から始動後の高温に移行した時に、スプリング１２４は、図５に示すそのマルテンサイト相を経て図６に示すそのオーステナイト相に進んで、関連する下流側シーリングランド１０２と共にキャリヤピストン１１４がホイールスペース７４及び上流側シーリング機構９６の方向に付勢されるようになる。その結果、第２段タービンロータ組立体５８の上流側シーリング機構９６と第２段下流側シーリングランド１０２との間の所望の近接した物理的間隔が、タービンロータ組立体１０４の下流方向の軸方向成長（膨張）にも拘わらず維持される。その結果、第２段タービンロータ組立体５８と第２段ノズル組立体５２のダイアフラム組立体８２との間の下流側ホイールスペース７４内からの冷却空気８０の通路が狭められ、それによってガスタービンエンジンの性能が改善されかつホイールスペース冷却空気流量の制御が維持される。
【００２３】
シーリングランド組立体１１０はまた、戻しスプリング１２８のような第２の付勢部材を含むことができ、図５及び図６に示す実施形態では、戻しスプリング１２８は、開口部１１２の壁１３２から半径方向内向きに延びる固定環状付勢レッジ１３０とキャリヤピストン１１４の内端部１２２に隣接して配置された対応する環状部１３４との間で、キャリヤピストン１１４の外周部の周りに配置される。ガスタービンエンジン１０が高温から運転停止後の低温に移行した時に、形状記憶合金スプリング１２４は、図６に示すそのオーステナイト相を経て図５に示すそのマルテンサイト相に進み、関連する下流側シーリングランド１０２と共にキャリヤピストン１１４が、ホイールスペース７４から外にかつ上流側シーリング機構９６から離れる方向に軸方向に付勢されるようになる。その結果、第２段タービンロータ組立体５８の上流側シーリング機構９６と第２段下流側シーリングランド１０２との間の所望の近接した物理的間隔が、タービンロータ組立体１０４が冷却した時における該タービンロータ組立体１０４の上流方向の軸方向収縮にも拘わらず維持される。固定付勢レッジ１３０及びピストン環状部１３４に対してスプリング荷重を作用させることにより、戻しスプリング１２８は、スプリング１２４によってもたらされたあらゆる付勢力に加えてキャリヤピストン１１４に付勢力を作用させて、それによってキャリヤピストン１１４が開口部１１２内の完全嵌挿位置に戻ることを保証する。キャリヤピストン１１４及び関連するシーリングランド１０２の完全な後退は、保守整備又は修正のために多段タービン１６を分解する場合に、ノズル組立体とタービンロータ組立体との間の隙間の問題を回避するために必要である。
【００２４】
本明細書では本発明の例示的な実施形態を主として多段タービンの第２段に対して適用した場合について説明してきたが、この焦点を合せた説明は、専ら説明を単純化するためのものであって、本発明の技術的範囲は、そのような単一の用途に限定されることを意図するものではない。この記載した発明の応用は、同様なタービンエンジン組立体及び様々な段全体にわたる部品に適用することができる。
【００２５】
ニッケル−チタン組成の形状記憶合金に関連して本発明の例示的な実施形態を説明してきたが、タービンエンジンの所望の温度において適当な挙動を示す、ニッケル−金属コバルト、銅−亜鉛又はその他のようなその他の組成物も利用することができる。さらに、記載した実施形態は、例えばエンジン温度が上昇した時にシーリングランド１０２を伸長させる膨張特性を有する形状記憶合金の使用について説明してきたが、それがそのマルテンサイト相からそのオーステナイト相に移行した時に収縮反応を有するように材料を構成した形状記憶合金の使用により、ホイールスペースから離れる方向に下流側シーリングランドを後退させて、タービンエンジン１０の始動及び加熱後のタービンロータ組立体１０４の下流方向の成長の結果としてシーリング機構がランド上に侵入した時に、例えばランド１００及びシーリング機構９４の所望の間隔を維持することができることが考えられる。
【００２６】
本明細書は、実施例を使用して、最良の形態を含む本発明を開示し、またさらにあらゆる装置又はシステムを製作しかつ使用すること及びあらゆる組込み方法を実行することを含む本発明の実施を当業者が行うのを可能にする。本発明の特許性がある技術的範囲は、特許請求の範囲によって定まり、かつ当業者が想起するその他の実施例を含むことができる。そのようなその他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言と相違しない構造的要素を有するか又はそれらが特許請求の範囲の文言と本質的でない相違を有する均等な構造的要素を含む場合には、特許請求の範囲の技術的範囲内に属することになることを意図している。
【符号の説明】
【００２７】
１０ ガスタービンエンジン
１２ 多段軸流圧縮機
１４ 燃焼器
１６ 多段タービン
１８ 加圧空気
２０ 高温燃焼ガス
２２ 第１段ノズル翼形部
２４ 第１段タービン翼形部
２６ 第２段ノズル翼形部
２８ 第２段タービン翼形部
３０ 第３段ノズル翼形部
３２ 第３段タービン翼形部
３４ 内側ベーン側壁
３６ 外側ベーン側壁
３８ 第１段ノズル組立体
４０ タービンハウジング
４２ 第１の支持ディスク
４４ 第１段シュラウド
４６ 第１段タービンロータ組立体
４８ 内側ベーン側壁
５０ 外側ベーン側壁
５２ 第２段ノズル組立体
５４ 第２の支持ディスク
５６ 第２段シュラウド
５８ 第２段タービンロータ組立体
６０ 内側ベーン側壁
６２ 外側ベーン側壁
６４ 第３段ノズル組立体
６６ 第３の支持ディスク
６８ 第３段シュラウド
７０ 第３段タービンロータ組立体
７２ ホイールスペース
７４ ホイールスペース
７６ 翼形部壁（第２段ノズル翼形部の）
７８ 翼形部冷却媒体通路（第２段ノズル翼形部の）
８０ 冷却空気
８２ ダイアフラム組立体
８４ 半径方向に延びる側方部分（ダイアフラム組立体の）
８６ 半径方向に延びる側方部分（ダイアフラム組立体の）
８７ 半径方向内端部（ダイアフラム組立体の）
８８ ロータ表面
９０ 内側冷却通路
９２ 上流側シーリング機構
９４ 下流側シーリング機構
９６ 上流側シーリング機構
９８ 下流側シーリング機構
１００ 第２段上流側シーリングランド
１０２ 第２段下流側シーリングランド
１０４ タービンロータ組立体
１１０ シーリングランド組立体
１１２ 開口部（ダイアフラム組立体の半径方向に延びる側方部分の）
１１４ キャリヤピストン
１１６ 第１の外端部（キャリヤピストンの）
１１８ 受入れスロット
１２０ 第２の端部（キャリヤピストンの）
１２２ 内端部（キャリヤピストンの）
１２４ スプリング
１２６ 開口部（キャリヤピストンの第２の端部の、キャリヤピストンの）
１２８ 戻しスプリング
１３０ 固定付勢レッジ
１３２ 壁（ダイアフラム組立体の半径方向に延びる側方部分の開口部の）
１３４ 環状部（キャリヤピストンの、キャリヤピストンの内端部の）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンエンジン（１０）であって、
第１のタービンエンジン組立体（５８）と、
前記第１のタービンエンジン組立体に隣接して配置された第２のタービンエンジン組立体（５２）と、
前記第１のタービンエンジン組立体（５８）及び第２のタービンエンジン組立体（５２）間に形成されかつその中に冷却空気（８０）を受けるように構成されたホイールスペース（７４）と、
前記第１のタービンエンジン組立体（５８）上に設置されかつ前記ホイールスペース（７４）内に軸方向に延びるシーリング機構（９６）と、
前記第２のタービンエンジン組立体（５２）の開口部（１１２）内に取付けられた可動部材（１１４）と関連するシーリングランド（１０２）、並びに形状記憶合金で製作され、前記可動部材（１１４）と関連しかつ該タービンエンジン（１０）が低温状態から高温状態に移行した時に前記可動部材（１１４）及び関連するシーリングランド（１０２）を前記シーリング機構（９６）に向けて前記ホイールスペース（７４）内に軸方向に付勢するように構成された付勢部材（１２４）を有するシーリングランド組立体（１１０）と
を含むタービンエンジン（１０）。
【請求項２】
前記付勢部材（１２４）が、低温のマルテンサイト状態において第１の軸方向長さを有しまた高温のオーステナイト状態において第２のより長い軸方向長さを有する二方向形状記憶合金として構成される、請求項１記載のタービンエンジン（１０）。
【請求項３】
前記形状記憶合金が、該ガスタービンエンジン（１０）が低温状態から高温状態に移行した時に、低温のマルテンサイト状態から高温のオーステナイト状態への相変化が生じるような組成を有する、請求項１記載のタービンエンジン（１０）。
【請求項４】
前記形状記憶合金が、ニッケル−チタン合金を含む、請求項１記載のタービンエンジン（１０）。
【請求項５】
前記付勢部材（１２４）が、該タービンエンジン（１０）が高温状態から低温状態に移行した時に、前記可動部材（１１４）及び関係するシーリングランド（１０２）を前記ホイールスペース（７４）から外にかつ前記シーリング機構（９６）から離れる方向に軸方向に付勢するように構成される、請求項１記載のタービンエンジン（１０）。
【請求項６】
タービンエンジン（１０）であって、
第１の回転可能なタービンロータ組立体（５８）と、
前記第１の回転可能なタービンロータ組立体（５８）に隣接して配置された第２の固定ノズル組立体（５２）と、
前記第１の回転可能なタービンロータ組立体（５８）及び第２の固定ノズル組立体（５２）間に形成されかつその中に冷却空気（８０）を受けるように構成されたホイールスペース（７４）と、
前記第１の回転可能なタービンロータ組立体（５８）上に設置されかつ前記ホイールスペース（７４）内に軸方向に延びるシーリング機構（９６）と、
前記第２の固定ノズル組立体（５２）の開口部（１１２）内に取付けられた可動部材（１１４）と関連するシーリングランド（１０２）を有するシーリングランド組立体（１１０）と、
形状記憶合金で製作され、前記可動部材（１１４）と関連しかつ該タービンエンジン（１０）が低温状態から高温状態に移行した時に前記可動部材及び関連するシーリングランド（１０２）を前記シーリング機構に向けて前記ホイールスペース（７４）内に軸方向に付勢するように構成されたた付勢部材（１２４）と
を含むタービンエンジン（１０）。
【請求項７】
前記付勢部材（１２４）が、低温のマルテンサイト状態において第１の軸方向長さを有しまた高温のオーステナイト状態において第２のより長い軸方向長さを有する二方向形状記憶合金として構成される、請求項６記載のタービンエンジン（１０）。
【請求項８】
前記形状記憶合金が、該ガスタービンエンジン（１０）が低温状態から高温状態に移行した時に、低温のマルテンサイト状態から高温のオーステナイト状態への相変化が生じるような組成を有する、請求項６記載のタービンエンジン（１０）。
【請求項９】
前記付勢部材（１２４）が、該タービンエンジン（１０）が高温状態から低温状態に移行した時に、前記可動部材（１１４）及び関係するシーリングランド（１０２）を前記ホイールスペース（７４）から外にかつ前記シーリング機構（９６）から離れる方向に軸方向に付勢するように構成される、請求項６記載のタービンエンジン（１０）。
【請求項１０】
前記形状記憶合金が、ニッケル−チタン合金を含む、請求項６記載のタービンエンジン（１０）。
【請求項１】
タービンエンジン（１０）であって、
第１のタービンエンジン組立体（５８）と、
前記第１のタービンエンジン組立体に隣接して配置された第２のタービンエンジン組立体（５２）と、
前記第１のタービンエンジン組立体（５８）及び第２のタービンエンジン組立体（５２）間に形成されかつその中に冷却空気（８０）を受けるように構成されたホイールスペース（７４）と、
前記第１のタービンエンジン組立体（５８）上に設置されかつ前記ホイールスペース（７４）内に軸方向に延びるシーリング機構（９６）と、
前記第２のタービンエンジン組立体（５２）の開口部（１１２）内に取付けられた可動部材（１１４）と関連するシーリングランド（１０２）、並びに形状記憶合金で製作され、前記可動部材（１１４）と関連しかつ該タービンエンジン（１０）が低温状態から高温状態に移行した時に前記可動部材（１１４）及び関連するシーリングランド（１０２）を前記シーリング機構（９６）に向けて前記ホイールスペース（７４）内に軸方向に付勢するように構成された付勢部材（１２４）を有するシーリングランド組立体（１１０）と
を含むタービンエンジン（１０）。
【請求項２】
前記付勢部材（１２４）が、低温のマルテンサイト状態において第１の軸方向長さを有しまた高温のオーステナイト状態において第２のより長い軸方向長さを有する二方向形状記憶合金として構成される、請求項１記載のタービンエンジン（１０）。
【請求項３】
前記形状記憶合金が、該ガスタービンエンジン（１０）が低温状態から高温状態に移行した時に、低温のマルテンサイト状態から高温のオーステナイト状態への相変化が生じるような組成を有する、請求項１記載のタービンエンジン（１０）。
【請求項４】
前記形状記憶合金が、ニッケル−チタン合金を含む、請求項１記載のタービンエンジン（１０）。
【請求項５】
前記付勢部材（１２４）が、該タービンエンジン（１０）が高温状態から低温状態に移行した時に、前記可動部材（１１４）及び関係するシーリングランド（１０２）を前記ホイールスペース（７４）から外にかつ前記シーリング機構（９６）から離れる方向に軸方向に付勢するように構成される、請求項１記載のタービンエンジン（１０）。
【請求項６】
タービンエンジン（１０）であって、
第１の回転可能なタービンロータ組立体（５８）と、
前記第１の回転可能なタービンロータ組立体（５８）に隣接して配置された第２の固定ノズル組立体（５２）と、
前記第１の回転可能なタービンロータ組立体（５８）及び第２の固定ノズル組立体（５２）間に形成されかつその中に冷却空気（８０）を受けるように構成されたホイールスペース（７４）と、
前記第１の回転可能なタービンロータ組立体（５８）上に設置されかつ前記ホイールスペース（７４）内に軸方向に延びるシーリング機構（９６）と、
前記第２の固定ノズル組立体（５２）の開口部（１１２）内に取付けられた可動部材（１１４）と関連するシーリングランド（１０２）を有するシーリングランド組立体（１１０）と、
形状記憶合金で製作され、前記可動部材（１１４）と関連しかつ該タービンエンジン（１０）が低温状態から高温状態に移行した時に前記可動部材及び関連するシーリングランド（１０２）を前記シーリング機構に向けて前記ホイールスペース（７４）内に軸方向に付勢するように構成されたた付勢部材（１２４）と
を含むタービンエンジン（１０）。
【請求項７】
前記付勢部材（１２４）が、低温のマルテンサイト状態において第１の軸方向長さを有しまた高温のオーステナイト状態において第２のより長い軸方向長さを有する二方向形状記憶合金として構成される、請求項６記載のタービンエンジン（１０）。
【請求項８】
前記形状記憶合金が、該ガスタービンエンジン（１０）が低温状態から高温状態に移行した時に、低温のマルテンサイト状態から高温のオーステナイト状態への相変化が生じるような組成を有する、請求項６記載のタービンエンジン（１０）。
【請求項９】
前記付勢部材（１２４）が、該タービンエンジン（１０）が高温状態から低温状態に移行した時に、前記可動部材（１１４）及び関係するシーリングランド（１０２）を前記ホイールスペース（７４）から外にかつ前記シーリング機構（９６）から離れる方向に軸方向に付勢するように構成される、請求項６記載のタービンエンジン（１０）。
【請求項１０】
前記形状記憶合金が、ニッケル−チタン合金を含む、請求項６記載のタービンエンジン（１０）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２２３２２７（Ｐ２０１０−２２３２２７Ａ）
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６１７３６（Ｐ２０１０−６１７３６）
【出願日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
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