点検ポートプラグ装置
【課題】マルチチャンバ型ガスタービンエンジン内の３つ以上の対向配置した点検ポートを密閉するための点検ポートプラグ（１００）装置を提供する。
【解決手段】本点検ポートプラグ（１００）装置の実施形態は、キャップ（１２６）と２以上の端部間結合したシャフトとを含む。第１のシャフト（１０２）は、キャップ（１２６）に結合された第１の端部（１０２ａ）と、凹部を備えた第１の密閉プラグ部（１０６）を有する第２の端部（１０２ｂ）とを含む。第２のシャフト（１０４）は、凹部内で第１の密閉プラグ部（１０６）に結合された第３の端部（１０４ａ）と、第２の密閉プラグ部（１０８）を有する第４の端部（１０４ｂ）とを含む。第１のシャフト（１０２）及び第２のシャフト（１０４）はまた、点検ポートプラグ（１００）装置を取付けた時に、それぞれ第１の密閉プラグ部（１０６）及び第２の密閉プラグ部（１０８）において密閉を維持するための第１の付勢機構（１１４）及び第２の付勢機構（１１６）を含む。
【解決手段】本点検ポートプラグ（１００）装置の実施形態は、キャップ（１２６）と２以上の端部間結合したシャフトとを含む。第１のシャフト（１０２）は、キャップ（１２６）に結合された第１の端部（１０２ａ）と、凹部を備えた第１の密閉プラグ部（１０６）を有する第２の端部（１０２ｂ）とを含む。第２のシャフト（１０４）は、凹部内で第１の密閉プラグ部（１０６）に結合された第３の端部（１０４ａ）と、第２の密閉プラグ部（１０８）を有する第４の端部（１０４ｂ）とを含む。第１のシャフト（１０２）及び第２のシャフト（１０４）はまた、点検ポートプラグ（１００）装置を取付けた時に、それぞれ第１の密閉プラグ部（１０６）及び第２の密閉プラグ部（１０８）において密閉を維持するための第１の付勢機構（１１４）及び第２の付勢機構（１１６）を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示した主題は、総括的には間隔を置いて配置された壁内の対向するポートの多空洞密閉に関し、より具体的には、ガスタービンエンジン内の点検アクセスポートの密閉に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは、非常に高い温度及び圧力環境内で作動する。これらのエンジンは一般的に、間隔を置いて配置された壁を備えた多数のケーシングを有しており、これらの壁は、ガス流路構成要素の点検又はそれらガス流路構成要素への間欠的アクセスのために、またエンジンをモニタするためにボアスコープ、近接プローブ又はレーザプローブのようないずれかのタイプの点検装置を挿入するための対向配置したポートを有する。これらの点検ポートは、点検が終了した後にはプラグ閉塞しつまり密閉して、エンジンが作動状態にある時におけるこれら点検ポートを通しての漏洩を防止する必要がある。これ迄は、密閉表面は、例えば外部作動圧力、中間作動圧力及びガス流路作動圧力などの３つの作動圧力の最大値を有する１つ又は２つの密閉表面に限定されていた。しかしながら、より最新のエンジンでは、同時密閉表面の数は、３つ以上の密閉表面を含む可能性がある。
【０００３】
さらに、ガスタービンエンジンは、異なるケーシング内で該ケーシングの異なる熱膨張を引き起こす異なる温度を有しており、このことにより、ケーシングの間隔を置いて配置された壁内の対向配置したポートの不整列が生じる。ポートを不整列にするもう１つの要因は、異なるチャンバ内の圧力、機械的負荷及び温度変動による様々な表面相互間の半径方向、軸方向及び円周方向移動である。間隔を置いて配置された壁内の多数のポートの不整列は、それらのポートが適切に密閉されていない場合には漏洩を引き起こす可能性があり、その結果エンジンの全体効率を低下させ、エンジン構成要素を劣化又は損傷させ、また高温ガスがエンジン外部に漏出した場合には人に危害を与えるおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４４０６５８０号明細書
【特許文献２】米国特許第４８１５２７６号明細書
【特許文献３】米国特許第５１１５６３６号明細書
【特許文献４】米国特許第６４６８０３３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の問題を踏まえて、ガスタービンエンジンにおける複数の対向壁間のポートを密閉するための点検ポートプラグ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの実施形態では、着脱可能なプラグ装置である点検ポートプラグ装置は、第１の凹部を形成したキャップを含むことができる。対向する第１の端部及び第２の端部を有する第１のシャフトは、その第１の端部においてキャップの第１の凹部内に受けられる。第１のシャフトの第２の端部は、第２の凹部を備えた第１の密閉プラグ部を含む。第１の付勢機構は、第１のシャフトの第１の端部に結合されかつ該第１のシャフトを第１の凹部から離れる半径方向外向きに拡張するように付勢する。対向する第３の端部及び第４の端部を有する第２のシャフトは、その第３の端部において第１の密閉プラグ部の第２の凹部内に受けられる。第２のシャフトの第４の端部は、第２の密閉プラグ部含む。第２の付勢機構は、第２のシャフトの第３の端部に結合されかつ該第２のシャフトを第２の凹部から離れる半径方向外向きに拡張するように付勢する。
【０００７】
本発明の別の実施形態では、タービンエンジンは、少なくとも該エンジンの外壁内の第１の点検ポート、第１の点検ポートと実質的に対向しかつ円錐形の密閉表面を備えた該エンジンの中間壁内の第２の点検ポート、及び第２の点検ポートと実質的に対向しかつ円錐形の密閉表面を備えた該エンジンの最内壁内の第３の点検ポートを密閉する着脱可能なプラグ装置を含むことができる。プラグ装置は、第１の点検ポートを密閉するキャップを含むことができ、キャップは、少なくとも第１のシャフト及び第２のシャフトにおいて第１の凹部を形成した環状カラーを含む。対向する第１の端部及び第２の端部を有する第１のシャフトは、その第１の端部においてキャップの第１の凹部内に受けられる。第２の端部は、第２の凹部を形成した第１の密閉プラグ部を含む。第１の付勢機構は、第１のシャフトの第１の端部に結合されかつ該第１のシャフトを第１の凹部から外向きに拡張するように付勢して第２の点検ポートと密閉状態に第１の密閉プラグ部が付勢されるようにする。対向する第３の端部及び第４の端部を有する第２のシャフトは、その第３の端部において第１の密閉プラグ部の第２の凹部内に受けられる。第２のシャフトの第４の端部は、第２の密閉プラグ部を含む。第２の付勢機構は、第２のシャフトの第３の端部に結合されかつ該第２のシャフトを第２の凹部から外向きに拡張するように付勢して第３の点検ポートと密閉状態に第２の密閉プラグ部が付勢されるようにする。
【０００８】
本発明の上記の及びその他の利点は、その全体を通して同じ参照符号が同様な部分を表している添付図面に関連させてなした以下の詳細な説明を検討することにより、明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態による、拡張した形態での点検ポートプラグ装置の断面図。
【図２Ａ】本発明の実施形態による、ガスタービンエンジン内に取付けられて該ガスタービンエンジンの中心線の周りで半径方向、軸方向及び円周方向変位のような発生可能性のある異なるタイプの変位を受けている点検ポートプラグの断面図。
【図２Ｂ】本発明の実施形態による、ガスタービンエンジン内に取付けられて該ガスタービンエンジンの中心線の周りで半径方向、軸方向及び円周方向変位のような発生可能性のある異なるタイプの変位を受けている点検ポートプラグの断面図。
【図２Ｃ】本発明の実施形態による、ガスタービンエンジン内に取付けられて該ガスタービンエンジンの中心線の周りで半径方向、軸方向及び円周方向変位のような発生可能性のある異なるタイプの変位を受けている点検ポートプラグの断面図。
【図３】本発明の実施形態による点検ポートプラグ装置の一部分の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図面は、本発明の実施形態を示しており、従って図面を参照しながら本発明を説明する。
【００１１】
図１は、２つの軸方向シャフトつまり第１のシャフト１０２と第２のシャフト１０４とを有する点検ポートプラグ１００装置の断面図を示している。本発明の実施形態では、点検ポートプラグ１００は、着脱可能なプラグ装置である。２つのシャフトの各々つまり第１のシャフト１０２と第２のシャフト１０４とはそれぞれ、軸方向に対向する端部つまり第１の端部１０２ａと第２の端部１０２ｂと、及び第３の端部１０４ａと第４の端部１０４ｂとを有する。点検ポートプラグ１００は、環状カラー１２６ａと、環状カラー１２６ａ内側の第１の保持部１２２とを有するキャップ１２６を含む。キャップ１２６の環状カラー１２６ａは、第１の保持部１２２と共に、第１のシャフト１０２の第１の端部１０２ａを受ける第１の凹部１２８を形成する。第１のシャフトの第２の端部１０２ｂは、第１の密閉プラグ部１０６を含む。本発明の実施形態では、第１の密閉プラグ部１０６は、半球形密閉プラグ部である。第１の密閉プラグ部１０６は、ガスタービンの対応する壁内の円錐形表面によって形成されたポートとの間で第１の線接触の形態になった密閉係合を形成する。
【００１２】
第１の密閉プラグ部１０６は、第２の保持部１２４を含み、第１の密閉プラグ部１０６及び第２の保持部１２４は、第２のシャフト１０４の第３の端部１０４ａを受ける第２の凹部１３０を形成する。第１のシャフト１０２の第２の端部１０２ｂと同様に、第２のシャフト１０４の第４の端部１０４ｂは、第２の密閉プラグ部１０８を含む。本発明の態様では、第２の密閉プラグ部１０８は、半球形密閉プラグ部とすることができる。第２の密閉プラグ部１０８は、ガスタービンエンジンの対応する壁内の円錐形表面によって形成されたポートとの間で第２の線接触の形態になった密閉係合を形成する。
【００１３】
さらに、第１のシャフト１０２の第１の端部１０２ａには第１のショルダ部１１８を設けて、第１の凹部１２８内における該第１のシャフト１０２のためのロック機構を形成する。第１のショルダ部１１８は、第１のシャフト１０２から半径方向に延びかつ該第１のシャフト１０２を少なくとも部分的に囲む環状リングを含むことができる。キャップ１２６の第１の保持部１２２は、この構成部を第１のショルダ部１１８とロックさせることによって、第１のシャフト１０２が第１の凹部１２８から抜け出るのを防止する。同様に、第２のシャフト１０４の第３の端部１０４ａは、第２のショルダ部１２０を有しており、この第２のショルダ部１２０は、第１の密閉プラグ部１０６の第２の保持部１２４と係合することによるロック機構を形成して、第２のシャフト１０４が第２の凹部１３０から抜け出るのを防止する。第１のショルダ部１１８と同様に、第２のショルダ部１２０は、第２のシャフト１０４から半径方向に延びかつ該第２のシャフト１０４を少なくとも部分的に囲む環状リングを含むことができる。本発明の実施形態では、第１のショルダ部１１８及び第２のショルダ部１２０は、それらの遠位端に円弧状表面を有して、キャップ１２６に対する第１のシャフト１０２のオフアクシス（軸ずれ）運動つまり半径方向移動を可能にする。ギャップにより移動が許されるが、接触面の形状により、第１のシャフト１０２はギャップの限界範囲内で第１の保持部１２２に対して同心に保たれる。第１のシャフト１０２は、この接触面の中心の周りで回転することが可能である。第１のシャフト１０２の第１の端部１０２ａはさらに、第１のショルダ部１１８から延びる第１のネック部１１０を含む。同様に、第２のシャフト１０４の第３の端部１０４aは、第２のショルダ部１２０から延びて第１のシャフト１０２に対する第２のシャフト１０４のオフアクシス運動を可能にする第２のネック部１１２を含む。本発明の実施形態では、第１のネック部１１０及び第２のネック部１１２はそれぞれ、その形状が切頭円錐形であって、シャフト１０２及びシャフト１０４のキャップ１２６に対するまた互いに対するオフアクシス運動を可能にする。切頭円錐形形状というのは、円錐台つまりシャフトの端部に向って徐々にテーパした形状を意味している。
【００１４】
第１の付勢機構１１４は、第１のシャフト１０２の第１の端部１０２ａの第１のショルダ部１１８及び／又は第１のネック部１１０に結合して、該第１のショルダ部１１８を第１の凹部１２８から離れる半径方向外向き方向に拡張するようにすることができる。同様に、第２の付勢機構１１６は、第２のシャフト１０４の第３の端部１０４ａの第２のショルダ部１２０及び／又は第２のネック部１１２に結合して、該第２のシャフト１０４の第２のショルダ部１２０を第２の凹部１３０から離れる半径方向外向き方向に拡張するようにすることができる。本発明の１つの実施形態では、第１の付勢機構１１４及び第２の付勢機構１１６は、スプリング、ベローズ、クレスト又は波形スプリングの少なくとも１つ、或いは力変位装置又は例えば空気圧ピストンなどの一定力装置のようなその他のあらゆる適当な付勢装置を含むことができる。プラグ１００を取付けていない場合には、付勢機構１１４及び１１６は、第１及び第２のシャフト１０２及び１０４を伸縮自在に拡張して１つの細長い同軸シャフトにするように作動する。加えて、第１の付勢機構１１４は、第２の付勢機構１１６よりも大きな剛性を有するようにして、該第２の付勢機構１１６が第１の密閉プラグ部１０６とその対応するポートとの間の密閉に影響を与えるのを防止することができる。
【００１５】
本発明の実施形態では、点検ポートプラグ１００は、３つよりも多い間隔を置いて配置された対向壁を有するガスタービンエンジン内に形成されたポートを密閉するような構成になった複数のシャフトを含む。複数のシャフトの各々は、第１のシャフト１０２及び第２のシャフト１０４と同様に軸方向に対向する端部を有し、複数のシャフトの各々の一方の端部は、密閉プラグ部を有し、また複数のシャフトの各々の他端部は、先行シャフトの密閉プラグ部によって形成された凹部内に受けられる。それら複数のシャフトのための保持部、ショルダ部及び付勢機構は、図１に説明した第１のシャフト１０２及び第２のシャフト１０４と同様である。
【００１６】
図２Ａは、ガスタービンエンジン内に取付けられた図１の点検ポートプラグ１００の断面図を示している。一般的に、ガスタービンエンジン内には、複数の対向する平行及び非平行壁と対応するチャンバとが存在し得る。ボアスコープ又はレーザプローブのような点検装置は、複数の壁間でポートを貫通して複数のチャンバ間で延びることが必要である。例えば、これらの壁は、内側圧縮機、燃焼室、タービンケーシング、ファンダクト又はこれらに類したものの壁とすることができる。点検装置を取外したら、これらの壁間の点検ポートは、プラグ閉塞して、エンジンが作動状態にある時にチャンバ間のあらゆる流れの漏洩を防止する必要がある。
【００１７】
図２Ａは、３つのそのような間隔を置いて配置された対向壁つまり外壁２０２、中間壁２０４及び最内壁２０６に関係した本発明の実施形態を示している。図１の点検ポートプラグ１００は、それぞれ外壁２０２、中間壁２０４及び最内壁２０６によって形成された第１のポート２０８、第２のポート２１０及び第３のポート２１２を同時に密閉するために使用される。
【００１８】
キャップ１２６は、ボルト止めフランジ、Ｏリング、ねじなどのようなあらゆる適当な手段によって、外壁２０２上に取付けられて第１のポート２０８を密閉する。第１の密閉プラグ部１０６は、その形状が円錐形である第２のポート２１０との間で第１の線接触２１４を形成する。本発明の実施形態では、第１の密閉プラグ部１０６は、半球形密閉プラグ部である。第１の密閉プラグ部１０６と中間壁２０４との間に形成された第１の線接触２１４は、第２のポート２１０を密閉する。線密閉部を形成するために、第１の密閉プラグ部１０６は、半球形形状を有する雄本体を含み、また第１のポート２０８は、円錐形表面を有する雌本体を含む。このようにして、半球形形状は、接触時にその中心の周りで回転しかつ依然として線接触を維持することができる。第２の密閉プラグ部１０８は、その形状が円錐形である第３のポート２１２との間で第２の線接触２１６を形成する。本発明の実施形態では、第２の密閉プラグ部１０８は、半球形密閉プラグ部である。第２の密閉プラグ部１０８及び最内壁２０６によって形成された第２の線接触２１６は、第３のポート２１２を密閉する。
【００１９】
図２Ｂを参照すると、エンジン半径方向は、エンジン中心線に関して該エンジン中心線から発散する方向として表され、エンジン円周方向は、図２Ｂに示すようにエンジン軸線の周りで円周に沿った方向として表され、またエンジン軸方向は、図２Ｃに示すようにエンジン中心線軸に沿った方向として表される。一般的に、点検ポートプラグ１００は、エンジン半径方向に挿入されるが、エンジン円周方向及びエンジン軸方向の方向成分を含むことができる。基本的な密閉部は、円錐形ソケット内のボールであって、前に図２Ａにおいてそれぞれ示したように、このボールは、第１の密閉プラグ部１０６又は第２の密閉プラグ部１０８とすることができ、また円錐形ソケットは、第１のポート２１０又は第２のポート２１２とすることができる。密閉部の両側における圧力差は、ボール及び円錐形ソケットのより大きい開口側により大きな圧力が存在している場合には密閉力与えるのを助けることができる。反対に、円錐形ソケットのより小さい開口側において圧力がより大きい場合には、密閉を維持するために十分な力をボールに加えなければならない。従って、壁の半径方向変位に対抗して線接触を維持するためには、十分なエンジン半径方向移動と共に十分なスプリング力が必要である。十分な力があると、エンジン壁間に相対的な半径方向、軸方向又は円周方向変位が生じた場合にも密閉が維持される。そのような変位は、各壁２０２、２０４及び２０６内の温度変化（例えば、作動停止時における低温から作動中の高温まで）、各空洞内の圧力変化、或いはトルク反作用、剪断力、偶力、配管荷重、ステータチューブ支持荷重又はこれらの荷重のあらゆる組合せにより各壁２０２、２０４及び２０６に作用する可変機械的荷重の付加の結果生じる可能性がある。
【００２０】
本発明の実施形態を示す図２Ａを再び参照すると、この実施形態では、中間壁２０４及び最内壁２０６は、図２Ｂ及び図２Ｃに示す様々な荷重によるエンジン半径方向への変位を生じる可能性がある。エンジン半径方向変位に際して第１の線接触２１４を維持するために、第１の付勢機構１１４は、第１のシャフト１０２が所定の距離の範囲内で上向きに移動しないようにする。所定の距離は、第２の付勢機構１１６の剛性に対する第１の付勢機構１１４の剛性に応じて決まる。例えば、最内壁２０６及び中間壁２０４の互いに向ってのエンジン半径方向移動に適応するためには、第１の付勢機構１１４の剛性は、第２の付勢機構１１６の剛性よりも大きいことが望ましいと言える。
【００２１】
壁２０２、２０４及び２０６間のエンジン円周方向変位並びにエンジン軸方向変位の適応可能な度合いは、第１の保持部１２２と第１のシャフト１０２の第１のショルダ部１１８の初期位置との間に存在するギャップによって決まる。同様に、第２の保持部１２４と第２のシャフト１０４の第２のショルダ部１２０の初期位置との間に存在するギャップは、第２のポート２１０と第３のポート２１２との間で適応可能な相対的不整列（ずれ）を決定する。エンジン軸方向及び円周方向移動の適応可能な度合いもまた、第１のシャフト１０２及び第２のシャフト１０４の長さに応じて決まる。第１のシャフト１０２及び第２のシャフト１０４の長さが大きくなればなるほど、適応可能なエンジン軸方向及び円周方向不整列は大きくなる。
【００２２】
本発明の実施形態では、図２Ａに示すような点検ポートプラグ１００は、着脱可能なプラグ装置である。着脱可能なプラグ装置の場合には、第２の密閉プラグ部１０８の全直径は、第２のポート２１０の最小壁開口の全直径よりも小さくすべきであり、また第１の密閉プラグ部１０６の全直径は、第１のポート２０８の最小壁開口の全直径よりも小さくなくてはならない。従って、点検ポートプラグ１００は、障害物なしに挿入しまた取外すことができる。
【００２３】
図３は、点検ポートプラグ３００装置の一部分の断面図を示している。ガスタービンエンジン内には、複数の対向壁と対応するチャンバとが存在し得る。図３は、２つのそのような対向壁つまり最内壁３２０と後続壁３２２とを備えた本発明の実施形態を示している。この点検ポートプラグ３００は、複数のシャフトを含んでおり、図３にはそれらのうちの２つのシャフトつまり最内シャフト３０２と後続シャフト３０４とを示している。最内シャフトは、第１の端部３０２ａと第２の端部３０２ｂとを有する。説明を平易にするために、点検ポートプラグ３００の断面図は、後続シャフト３０４の第３の端部３０４ａのみを示している。最内シャフト３０２の第１の端部３０２ａは、最内密閉プラグ部３０６を含む。最内密閉プラグ部３０６は、その形状が円錐形でありかつ最内壁３２０によって形成された最内ポート３１０との間で線接触３３４を形成する。本発明の実施形態では、最内密閉プラグ部３０６は、半球形密閉プラグ部とすることができる。最内密閉プラグ部３０６によって形成された線接触３３４は、最内ポート３１０を密閉する。
【００２４】
同様に、後続シャフト３０４の第３の端部３０４ａは、後続密閉プラグ部３０８を含む。後続密閉プラグ部３０８は、その形状が円錐形でありかつ後続壁３２２によって形成された後続ポート３１２との間で面接触３３６を形成する。本発明の実施形態では、後続密閉プラグ部３０８は、該密閉プラグ部３０８を形成した半球形形状の故に、期待する面接触領域を有することができる。この接触構成は、後続密閉プラグ部３０８と後続壁３２２との相対運動による磨耗に一層耐えることができる。
【００２５】
さらに、後続シャフト３０４の後続密閉プラグ部３０８と分割ブロック３１４とによって形成された第１の凹部３１６は、最内シャフト３０２の第２の端部３０２ｂを受ける。最内シャフト３０２の第２の端部３０２ｂは、該第２の端部３０２ｂの最上部分３４０に隣接する下方端部３４２においてテーパさせて、該最上部分３４０が最内シャフト３０２の下方部分３３８の半径よりも大きい半径を有するようにすることができる。第２の端部３０２ｂの最上部分３４０は、第１の凹部３１６内に収容され、他方、第１のシャフト３０２の下方部分３３８は、分割ブロック３１４内部に収容される。分割ブロック３１４は、後続密閉プラグ部３０８の内表面によって形成されたスロット３４４内に配置される。分割ブロック３１４は、最内シャフト３０２の下方部分３３８を囲む円形断面を有する。円筒形部品として形成されている分割ブロック３１４は、最内シャフト３０２上に組立てることができないことになるので、その軸方向中心線を通して少なくとも半分に切断して組立てるべきである。分割ブロック３１４は、最内シャフト３０２上に組立てたら、保持部３２４によって第１の凹部３１６の端部内に保持される。分割ブロック３１４は、最内シャフト３０２が第１の凹部３１６から抜け出るのを防止するロック構成を可能にする。さらに、最内シャフト３０２の第２の端部３０２ｂは、ショルダ部３３０を有しており、このショルダ部３３０は、最内シャフト３０２から半径方向に延びかつ該最内シャフト３０２を少なくとも部分的に囲む環状リングを含むことができる。最内シャフト３０２が外向きに移動した時、第２の端部３０２ｂの下方端部３４２におけるテーパ部分は、分割ブロック３１４のテーパ部３４５と係合する。
【００２６】
本発明の実施形態では、付勢機構３２８は、最内シャフト３０２の第２の端部３０２ｂのショルダ部３３０及び／又はネック部３３２において最内シャフト３０２に結合することができる。本発明の実施形態では、付勢機構は、スプリング、ベローズ、クレスト又は波形スプリングの少なくとも１つ、或いは力変位装置又は例えば空気圧ピストンなどの一定力装置のようなその他のあらゆる適当な付勢装置を含むことができる。再び図３を参照すると、点検ポートプラグ３００組立体がエンジンから取外されかつ付勢機構３２８により最内シャフト３０２が外向きに完全に拡張した時に、分割ブロック３１４のテーパ部３４５は、下方端部３４２のテーパ部分と係合し、また分割ブロック３１４と最内シャフト３０２との間に保持部３２４によって形成された裕度もまた閉鎖又は実質的に閉鎖されて、この機構を組立てるために必要な幾らかの円周方向裕度３２６を除けば、最内シャフト３０２及び後続シャフト３０４を中心線軸に対して同心にさせる。
【００２７】
本発明の別の実施形態では、付勢機構は、点検ポートプラグ装置が取付けられかつエンジンが作動状態にない初期状態に圧縮されたスプリングである。最内壁３２０及び後続壁３２２は、初期には互に対して一定位置にあり、その後エンジン作動中に互いに対して変位する。そのような変位は、例えば作動停止時における低温から作動中の高温までのような各壁内の温度変化、各空洞内の圧力変化、或いはトルク反作用、剪断力、偶力、配管荷重、ステータチューブ支持荷重又はこれらの荷重のあらゆる組合せにより各壁に作用する可変機械的荷重の付加の結果生じる。これらの変位は、最内壁３２０及び後続壁３２２に図２Ｂ及び図２Ｃに関して説明したような同一方向又は反対方向のエンジン半径方向変位を生じさせる可能性がある。面接触３３６を維持するために、付勢機構３２８は、最内シャフト３０２を外向きに移動させて、エンジン半径方向変位によって生じた不整列に適応させる。
【００２８】
本発明の別の実施形態では、上記変位の内の１つ以上により、図３の後続壁３２２及び最内壁３２０は、エンジン半径方向変位を生じる可能性がある。面接触３３６を維持するために、付勢機構３２８は、エンジン半径方向変位の場合には、最内シャフト３０２が所定の距離の範囲内で上向きに移動しないようにする。所定の距離は、エンジン半径方向変位の度合いに対する付勢機構３２８の剛性に応じて決めることができる。
【００２９】
本発明のさらに別の態様では、上記の複合作用により生じた面外変位は、後続ポート３１２に対して最内ポート３１０を不整列状態にする可能性がある。そのようなエンジン軸方向又は円周方向変位或いは両変位の組合せは、最内シャフト３０２の長さと共に付勢機構３２８によって、少なくとも部分的に適応することができる。
【００３０】
本明細書は、実施例を使用して本発明を開示しまたさらに当業者があらゆる装置又はシステムを製作しかつ使用すること並びにあらゆる組入れた方法を実行することを含む本発明の実施を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】
【００３１】
１００ 点検ポートプラグ
１０２ 第１のシャフト
１０２ａ 第１の端部
１０２ｂ 第２の端部
１０４ 第２のシャフト
１０４ａ 第３の端部
１０４ｂ 第４の端部
１０６ 第１の密閉プラグ部
１０８ 第２の密閉プラグ部
１１０ 第１のネック部
１１２ 第２のネック部
１１４ 第１の付勢機構
１１６ 第２の付勢機構
１１８ 第１のショルダ部
１２０ 第２のショルダ部
１２２ 第１の保持部
１２４ 第２の保持部
１２６ キャップ
１２６ａ 環状カラー
１２８ 第１の凹部
１３０ 第２の凹部
２０２ 外壁
２０４ 中間壁
２０６ 最内壁
２０８ 第１のポート
２１０ 第２のポート
２１２ 第３のポート
２１４ 第１の線接触
２１６ 第２の線接触
３００ 点検ポートプラグ
３０２ 最内シャフト
３０２ａ 第１の端部
３０２ｂ 第２の端部
３０４ 後続シャフト
３０４ａ 第３の端部
３０６ 最内密閉プラグ部
３０８ 後続密閉プラグ部
３１０ 最内ポート
３１２ 後続ポート
３１４ 分割ブロック
３１６ 第１の凹部
３２０ 最内壁
３２２ 後続壁
３２４ 保持部
３２６ 円周方向裕度
３２８ 付勢機構
３３０ ショルダ部
３３２ ネック部
３３４ 線接触
３３６ 面接触
３３８ 下方部分
３４０ 最上部分
３４２ 下端部
３４４ スロット
３４５ テーパ部
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示した主題は、総括的には間隔を置いて配置された壁内の対向するポートの多空洞密閉に関し、より具体的には、ガスタービンエンジン内の点検アクセスポートの密閉に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは、非常に高い温度及び圧力環境内で作動する。これらのエンジンは一般的に、間隔を置いて配置された壁を備えた多数のケーシングを有しており、これらの壁は、ガス流路構成要素の点検又はそれらガス流路構成要素への間欠的アクセスのために、またエンジンをモニタするためにボアスコープ、近接プローブ又はレーザプローブのようないずれかのタイプの点検装置を挿入するための対向配置したポートを有する。これらの点検ポートは、点検が終了した後にはプラグ閉塞しつまり密閉して、エンジンが作動状態にある時におけるこれら点検ポートを通しての漏洩を防止する必要がある。これ迄は、密閉表面は、例えば外部作動圧力、中間作動圧力及びガス流路作動圧力などの３つの作動圧力の最大値を有する１つ又は２つの密閉表面に限定されていた。しかしながら、より最新のエンジンでは、同時密閉表面の数は、３つ以上の密閉表面を含む可能性がある。
【０００３】
さらに、ガスタービンエンジンは、異なるケーシング内で該ケーシングの異なる熱膨張を引き起こす異なる温度を有しており、このことにより、ケーシングの間隔を置いて配置された壁内の対向配置したポートの不整列が生じる。ポートを不整列にするもう１つの要因は、異なるチャンバ内の圧力、機械的負荷及び温度変動による様々な表面相互間の半径方向、軸方向及び円周方向移動である。間隔を置いて配置された壁内の多数のポートの不整列は、それらのポートが適切に密閉されていない場合には漏洩を引き起こす可能性があり、その結果エンジンの全体効率を低下させ、エンジン構成要素を劣化又は損傷させ、また高温ガスがエンジン外部に漏出した場合には人に危害を与えるおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４４０６５８０号明細書
【特許文献２】米国特許第４８１５２７６号明細書
【特許文献３】米国特許第５１１５６３６号明細書
【特許文献４】米国特許第６４６８０３３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の問題を踏まえて、ガスタービンエンジンにおける複数の対向壁間のポートを密閉するための点検ポートプラグ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの実施形態では、着脱可能なプラグ装置である点検ポートプラグ装置は、第１の凹部を形成したキャップを含むことができる。対向する第１の端部及び第２の端部を有する第１のシャフトは、その第１の端部においてキャップの第１の凹部内に受けられる。第１のシャフトの第２の端部は、第２の凹部を備えた第１の密閉プラグ部を含む。第１の付勢機構は、第１のシャフトの第１の端部に結合されかつ該第１のシャフトを第１の凹部から離れる半径方向外向きに拡張するように付勢する。対向する第３の端部及び第４の端部を有する第２のシャフトは、その第３の端部において第１の密閉プラグ部の第２の凹部内に受けられる。第２のシャフトの第４の端部は、第２の密閉プラグ部含む。第２の付勢機構は、第２のシャフトの第３の端部に結合されかつ該第２のシャフトを第２の凹部から離れる半径方向外向きに拡張するように付勢する。
【０００７】
本発明の別の実施形態では、タービンエンジンは、少なくとも該エンジンの外壁内の第１の点検ポート、第１の点検ポートと実質的に対向しかつ円錐形の密閉表面を備えた該エンジンの中間壁内の第２の点検ポート、及び第２の点検ポートと実質的に対向しかつ円錐形の密閉表面を備えた該エンジンの最内壁内の第３の点検ポートを密閉する着脱可能なプラグ装置を含むことができる。プラグ装置は、第１の点検ポートを密閉するキャップを含むことができ、キャップは、少なくとも第１のシャフト及び第２のシャフトにおいて第１の凹部を形成した環状カラーを含む。対向する第１の端部及び第２の端部を有する第１のシャフトは、その第１の端部においてキャップの第１の凹部内に受けられる。第２の端部は、第２の凹部を形成した第１の密閉プラグ部を含む。第１の付勢機構は、第１のシャフトの第１の端部に結合されかつ該第１のシャフトを第１の凹部から外向きに拡張するように付勢して第２の点検ポートと密閉状態に第１の密閉プラグ部が付勢されるようにする。対向する第３の端部及び第４の端部を有する第２のシャフトは、その第３の端部において第１の密閉プラグ部の第２の凹部内に受けられる。第２のシャフトの第４の端部は、第２の密閉プラグ部を含む。第２の付勢機構は、第２のシャフトの第３の端部に結合されかつ該第２のシャフトを第２の凹部から外向きに拡張するように付勢して第３の点検ポートと密閉状態に第２の密閉プラグ部が付勢されるようにする。
【０００８】
本発明の上記の及びその他の利点は、その全体を通して同じ参照符号が同様な部分を表している添付図面に関連させてなした以下の詳細な説明を検討することにより、明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態による、拡張した形態での点検ポートプラグ装置の断面図。
【図２Ａ】本発明の実施形態による、ガスタービンエンジン内に取付けられて該ガスタービンエンジンの中心線の周りで半径方向、軸方向及び円周方向変位のような発生可能性のある異なるタイプの変位を受けている点検ポートプラグの断面図。
【図２Ｂ】本発明の実施形態による、ガスタービンエンジン内に取付けられて該ガスタービンエンジンの中心線の周りで半径方向、軸方向及び円周方向変位のような発生可能性のある異なるタイプの変位を受けている点検ポートプラグの断面図。
【図２Ｃ】本発明の実施形態による、ガスタービンエンジン内に取付けられて該ガスタービンエンジンの中心線の周りで半径方向、軸方向及び円周方向変位のような発生可能性のある異なるタイプの変位を受けている点検ポートプラグの断面図。
【図３】本発明の実施形態による点検ポートプラグ装置の一部分の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図面は、本発明の実施形態を示しており、従って図面を参照しながら本発明を説明する。
【００１１】
図１は、２つの軸方向シャフトつまり第１のシャフト１０２と第２のシャフト１０４とを有する点検ポートプラグ１００装置の断面図を示している。本発明の実施形態では、点検ポートプラグ１００は、着脱可能なプラグ装置である。２つのシャフトの各々つまり第１のシャフト１０２と第２のシャフト１０４とはそれぞれ、軸方向に対向する端部つまり第１の端部１０２ａと第２の端部１０２ｂと、及び第３の端部１０４ａと第４の端部１０４ｂとを有する。点検ポートプラグ１００は、環状カラー１２６ａと、環状カラー１２６ａ内側の第１の保持部１２２とを有するキャップ１２６を含む。キャップ１２６の環状カラー１２６ａは、第１の保持部１２２と共に、第１のシャフト１０２の第１の端部１０２ａを受ける第１の凹部１２８を形成する。第１のシャフトの第２の端部１０２ｂは、第１の密閉プラグ部１０６を含む。本発明の実施形態では、第１の密閉プラグ部１０６は、半球形密閉プラグ部である。第１の密閉プラグ部１０６は、ガスタービンの対応する壁内の円錐形表面によって形成されたポートとの間で第１の線接触の形態になった密閉係合を形成する。
【００１２】
第１の密閉プラグ部１０６は、第２の保持部１２４を含み、第１の密閉プラグ部１０６及び第２の保持部１２４は、第２のシャフト１０４の第３の端部１０４ａを受ける第２の凹部１３０を形成する。第１のシャフト１０２の第２の端部１０２ｂと同様に、第２のシャフト１０４の第４の端部１０４ｂは、第２の密閉プラグ部１０８を含む。本発明の態様では、第２の密閉プラグ部１０８は、半球形密閉プラグ部とすることができる。第２の密閉プラグ部１０８は、ガスタービンエンジンの対応する壁内の円錐形表面によって形成されたポートとの間で第２の線接触の形態になった密閉係合を形成する。
【００１３】
さらに、第１のシャフト１０２の第１の端部１０２ａには第１のショルダ部１１８を設けて、第１の凹部１２８内における該第１のシャフト１０２のためのロック機構を形成する。第１のショルダ部１１８は、第１のシャフト１０２から半径方向に延びかつ該第１のシャフト１０２を少なくとも部分的に囲む環状リングを含むことができる。キャップ１２６の第１の保持部１２２は、この構成部を第１のショルダ部１１８とロックさせることによって、第１のシャフト１０２が第１の凹部１２８から抜け出るのを防止する。同様に、第２のシャフト１０４の第３の端部１０４ａは、第２のショルダ部１２０を有しており、この第２のショルダ部１２０は、第１の密閉プラグ部１０６の第２の保持部１２４と係合することによるロック機構を形成して、第２のシャフト１０４が第２の凹部１３０から抜け出るのを防止する。第１のショルダ部１１８と同様に、第２のショルダ部１２０は、第２のシャフト１０４から半径方向に延びかつ該第２のシャフト１０４を少なくとも部分的に囲む環状リングを含むことができる。本発明の実施形態では、第１のショルダ部１１８及び第２のショルダ部１２０は、それらの遠位端に円弧状表面を有して、キャップ１２６に対する第１のシャフト１０２のオフアクシス（軸ずれ）運動つまり半径方向移動を可能にする。ギャップにより移動が許されるが、接触面の形状により、第１のシャフト１０２はギャップの限界範囲内で第１の保持部１２２に対して同心に保たれる。第１のシャフト１０２は、この接触面の中心の周りで回転することが可能である。第１のシャフト１０２の第１の端部１０２ａはさらに、第１のショルダ部１１８から延びる第１のネック部１１０を含む。同様に、第２のシャフト１０４の第３の端部１０４aは、第２のショルダ部１２０から延びて第１のシャフト１０２に対する第２のシャフト１０４のオフアクシス運動を可能にする第２のネック部１１２を含む。本発明の実施形態では、第１のネック部１１０及び第２のネック部１１２はそれぞれ、その形状が切頭円錐形であって、シャフト１０２及びシャフト１０４のキャップ１２６に対するまた互いに対するオフアクシス運動を可能にする。切頭円錐形形状というのは、円錐台つまりシャフトの端部に向って徐々にテーパした形状を意味している。
【００１４】
第１の付勢機構１１４は、第１のシャフト１０２の第１の端部１０２ａの第１のショルダ部１１８及び／又は第１のネック部１１０に結合して、該第１のショルダ部１１８を第１の凹部１２８から離れる半径方向外向き方向に拡張するようにすることができる。同様に、第２の付勢機構１１６は、第２のシャフト１０４の第３の端部１０４ａの第２のショルダ部１２０及び／又は第２のネック部１１２に結合して、該第２のシャフト１０４の第２のショルダ部１２０を第２の凹部１３０から離れる半径方向外向き方向に拡張するようにすることができる。本発明の１つの実施形態では、第１の付勢機構１１４及び第２の付勢機構１１６は、スプリング、ベローズ、クレスト又は波形スプリングの少なくとも１つ、或いは力変位装置又は例えば空気圧ピストンなどの一定力装置のようなその他のあらゆる適当な付勢装置を含むことができる。プラグ１００を取付けていない場合には、付勢機構１１４及び１１６は、第１及び第２のシャフト１０２及び１０４を伸縮自在に拡張して１つの細長い同軸シャフトにするように作動する。加えて、第１の付勢機構１１４は、第２の付勢機構１１６よりも大きな剛性を有するようにして、該第２の付勢機構１１６が第１の密閉プラグ部１０６とその対応するポートとの間の密閉に影響を与えるのを防止することができる。
【００１５】
本発明の実施形態では、点検ポートプラグ１００は、３つよりも多い間隔を置いて配置された対向壁を有するガスタービンエンジン内に形成されたポートを密閉するような構成になった複数のシャフトを含む。複数のシャフトの各々は、第１のシャフト１０２及び第２のシャフト１０４と同様に軸方向に対向する端部を有し、複数のシャフトの各々の一方の端部は、密閉プラグ部を有し、また複数のシャフトの各々の他端部は、先行シャフトの密閉プラグ部によって形成された凹部内に受けられる。それら複数のシャフトのための保持部、ショルダ部及び付勢機構は、図１に説明した第１のシャフト１０２及び第２のシャフト１０４と同様である。
【００１６】
図２Ａは、ガスタービンエンジン内に取付けられた図１の点検ポートプラグ１００の断面図を示している。一般的に、ガスタービンエンジン内には、複数の対向する平行及び非平行壁と対応するチャンバとが存在し得る。ボアスコープ又はレーザプローブのような点検装置は、複数の壁間でポートを貫通して複数のチャンバ間で延びることが必要である。例えば、これらの壁は、内側圧縮機、燃焼室、タービンケーシング、ファンダクト又はこれらに類したものの壁とすることができる。点検装置を取外したら、これらの壁間の点検ポートは、プラグ閉塞して、エンジンが作動状態にある時にチャンバ間のあらゆる流れの漏洩を防止する必要がある。
【００１７】
図２Ａは、３つのそのような間隔を置いて配置された対向壁つまり外壁２０２、中間壁２０４及び最内壁２０６に関係した本発明の実施形態を示している。図１の点検ポートプラグ１００は、それぞれ外壁２０２、中間壁２０４及び最内壁２０６によって形成された第１のポート２０８、第２のポート２１０及び第３のポート２１２を同時に密閉するために使用される。
【００１８】
キャップ１２６は、ボルト止めフランジ、Ｏリング、ねじなどのようなあらゆる適当な手段によって、外壁２０２上に取付けられて第１のポート２０８を密閉する。第１の密閉プラグ部１０６は、その形状が円錐形である第２のポート２１０との間で第１の線接触２１４を形成する。本発明の実施形態では、第１の密閉プラグ部１０６は、半球形密閉プラグ部である。第１の密閉プラグ部１０６と中間壁２０４との間に形成された第１の線接触２１４は、第２のポート２１０を密閉する。線密閉部を形成するために、第１の密閉プラグ部１０６は、半球形形状を有する雄本体を含み、また第１のポート２０８は、円錐形表面を有する雌本体を含む。このようにして、半球形形状は、接触時にその中心の周りで回転しかつ依然として線接触を維持することができる。第２の密閉プラグ部１０８は、その形状が円錐形である第３のポート２１２との間で第２の線接触２１６を形成する。本発明の実施形態では、第２の密閉プラグ部１０８は、半球形密閉プラグ部である。第２の密閉プラグ部１０８及び最内壁２０６によって形成された第２の線接触２１６は、第３のポート２１２を密閉する。
【００１９】
図２Ｂを参照すると、エンジン半径方向は、エンジン中心線に関して該エンジン中心線から発散する方向として表され、エンジン円周方向は、図２Ｂに示すようにエンジン軸線の周りで円周に沿った方向として表され、またエンジン軸方向は、図２Ｃに示すようにエンジン中心線軸に沿った方向として表される。一般的に、点検ポートプラグ１００は、エンジン半径方向に挿入されるが、エンジン円周方向及びエンジン軸方向の方向成分を含むことができる。基本的な密閉部は、円錐形ソケット内のボールであって、前に図２Ａにおいてそれぞれ示したように、このボールは、第１の密閉プラグ部１０６又は第２の密閉プラグ部１０８とすることができ、また円錐形ソケットは、第１のポート２１０又は第２のポート２１２とすることができる。密閉部の両側における圧力差は、ボール及び円錐形ソケットのより大きい開口側により大きな圧力が存在している場合には密閉力与えるのを助けることができる。反対に、円錐形ソケットのより小さい開口側において圧力がより大きい場合には、密閉を維持するために十分な力をボールに加えなければならない。従って、壁の半径方向変位に対抗して線接触を維持するためには、十分なエンジン半径方向移動と共に十分なスプリング力が必要である。十分な力があると、エンジン壁間に相対的な半径方向、軸方向又は円周方向変位が生じた場合にも密閉が維持される。そのような変位は、各壁２０２、２０４及び２０６内の温度変化（例えば、作動停止時における低温から作動中の高温まで）、各空洞内の圧力変化、或いはトルク反作用、剪断力、偶力、配管荷重、ステータチューブ支持荷重又はこれらの荷重のあらゆる組合せにより各壁２０２、２０４及び２０６に作用する可変機械的荷重の付加の結果生じる可能性がある。
【００２０】
本発明の実施形態を示す図２Ａを再び参照すると、この実施形態では、中間壁２０４及び最内壁２０６は、図２Ｂ及び図２Ｃに示す様々な荷重によるエンジン半径方向への変位を生じる可能性がある。エンジン半径方向変位に際して第１の線接触２１４を維持するために、第１の付勢機構１１４は、第１のシャフト１０２が所定の距離の範囲内で上向きに移動しないようにする。所定の距離は、第２の付勢機構１１６の剛性に対する第１の付勢機構１１４の剛性に応じて決まる。例えば、最内壁２０６及び中間壁２０４の互いに向ってのエンジン半径方向移動に適応するためには、第１の付勢機構１１４の剛性は、第２の付勢機構１１６の剛性よりも大きいことが望ましいと言える。
【００２１】
壁２０２、２０４及び２０６間のエンジン円周方向変位並びにエンジン軸方向変位の適応可能な度合いは、第１の保持部１２２と第１のシャフト１０２の第１のショルダ部１１８の初期位置との間に存在するギャップによって決まる。同様に、第２の保持部１２４と第２のシャフト１０４の第２のショルダ部１２０の初期位置との間に存在するギャップは、第２のポート２１０と第３のポート２１２との間で適応可能な相対的不整列（ずれ）を決定する。エンジン軸方向及び円周方向移動の適応可能な度合いもまた、第１のシャフト１０２及び第２のシャフト１０４の長さに応じて決まる。第１のシャフト１０２及び第２のシャフト１０４の長さが大きくなればなるほど、適応可能なエンジン軸方向及び円周方向不整列は大きくなる。
【００２２】
本発明の実施形態では、図２Ａに示すような点検ポートプラグ１００は、着脱可能なプラグ装置である。着脱可能なプラグ装置の場合には、第２の密閉プラグ部１０８の全直径は、第２のポート２１０の最小壁開口の全直径よりも小さくすべきであり、また第１の密閉プラグ部１０６の全直径は、第１のポート２０８の最小壁開口の全直径よりも小さくなくてはならない。従って、点検ポートプラグ１００は、障害物なしに挿入しまた取外すことができる。
【００２３】
図３は、点検ポートプラグ３００装置の一部分の断面図を示している。ガスタービンエンジン内には、複数の対向壁と対応するチャンバとが存在し得る。図３は、２つのそのような対向壁つまり最内壁３２０と後続壁３２２とを備えた本発明の実施形態を示している。この点検ポートプラグ３００は、複数のシャフトを含んでおり、図３にはそれらのうちの２つのシャフトつまり最内シャフト３０２と後続シャフト３０４とを示している。最内シャフトは、第１の端部３０２ａと第２の端部３０２ｂとを有する。説明を平易にするために、点検ポートプラグ３００の断面図は、後続シャフト３０４の第３の端部３０４ａのみを示している。最内シャフト３０２の第１の端部３０２ａは、最内密閉プラグ部３０６を含む。最内密閉プラグ部３０６は、その形状が円錐形でありかつ最内壁３２０によって形成された最内ポート３１０との間で線接触３３４を形成する。本発明の実施形態では、最内密閉プラグ部３０６は、半球形密閉プラグ部とすることができる。最内密閉プラグ部３０６によって形成された線接触３３４は、最内ポート３１０を密閉する。
【００２４】
同様に、後続シャフト３０４の第３の端部３０４ａは、後続密閉プラグ部３０８を含む。後続密閉プラグ部３０８は、その形状が円錐形でありかつ後続壁３２２によって形成された後続ポート３１２との間で面接触３３６を形成する。本発明の実施形態では、後続密閉プラグ部３０８は、該密閉プラグ部３０８を形成した半球形形状の故に、期待する面接触領域を有することができる。この接触構成は、後続密閉プラグ部３０８と後続壁３２２との相対運動による磨耗に一層耐えることができる。
【００２５】
さらに、後続シャフト３０４の後続密閉プラグ部３０８と分割ブロック３１４とによって形成された第１の凹部３１６は、最内シャフト３０２の第２の端部３０２ｂを受ける。最内シャフト３０２の第２の端部３０２ｂは、該第２の端部３０２ｂの最上部分３４０に隣接する下方端部３４２においてテーパさせて、該最上部分３４０が最内シャフト３０２の下方部分３３８の半径よりも大きい半径を有するようにすることができる。第２の端部３０２ｂの最上部分３４０は、第１の凹部３１６内に収容され、他方、第１のシャフト３０２の下方部分３３８は、分割ブロック３１４内部に収容される。分割ブロック３１４は、後続密閉プラグ部３０８の内表面によって形成されたスロット３４４内に配置される。分割ブロック３１４は、最内シャフト３０２の下方部分３３８を囲む円形断面を有する。円筒形部品として形成されている分割ブロック３１４は、最内シャフト３０２上に組立てることができないことになるので、その軸方向中心線を通して少なくとも半分に切断して組立てるべきである。分割ブロック３１４は、最内シャフト３０２上に組立てたら、保持部３２４によって第１の凹部３１６の端部内に保持される。分割ブロック３１４は、最内シャフト３０２が第１の凹部３１６から抜け出るのを防止するロック構成を可能にする。さらに、最内シャフト３０２の第２の端部３０２ｂは、ショルダ部３３０を有しており、このショルダ部３３０は、最内シャフト３０２から半径方向に延びかつ該最内シャフト３０２を少なくとも部分的に囲む環状リングを含むことができる。最内シャフト３０２が外向きに移動した時、第２の端部３０２ｂの下方端部３４２におけるテーパ部分は、分割ブロック３１４のテーパ部３４５と係合する。
【００２６】
本発明の実施形態では、付勢機構３２８は、最内シャフト３０２の第２の端部３０２ｂのショルダ部３３０及び／又はネック部３３２において最内シャフト３０２に結合することができる。本発明の実施形態では、付勢機構は、スプリング、ベローズ、クレスト又は波形スプリングの少なくとも１つ、或いは力変位装置又は例えば空気圧ピストンなどの一定力装置のようなその他のあらゆる適当な付勢装置を含むことができる。再び図３を参照すると、点検ポートプラグ３００組立体がエンジンから取外されかつ付勢機構３２８により最内シャフト３０２が外向きに完全に拡張した時に、分割ブロック３１４のテーパ部３４５は、下方端部３４２のテーパ部分と係合し、また分割ブロック３１４と最内シャフト３０２との間に保持部３２４によって形成された裕度もまた閉鎖又は実質的に閉鎖されて、この機構を組立てるために必要な幾らかの円周方向裕度３２６を除けば、最内シャフト３０２及び後続シャフト３０４を中心線軸に対して同心にさせる。
【００２７】
本発明の別の実施形態では、付勢機構は、点検ポートプラグ装置が取付けられかつエンジンが作動状態にない初期状態に圧縮されたスプリングである。最内壁３２０及び後続壁３２２は、初期には互に対して一定位置にあり、その後エンジン作動中に互いに対して変位する。そのような変位は、例えば作動停止時における低温から作動中の高温までのような各壁内の温度変化、各空洞内の圧力変化、或いはトルク反作用、剪断力、偶力、配管荷重、ステータチューブ支持荷重又はこれらの荷重のあらゆる組合せにより各壁に作用する可変機械的荷重の付加の結果生じる。これらの変位は、最内壁３２０及び後続壁３２２に図２Ｂ及び図２Ｃに関して説明したような同一方向又は反対方向のエンジン半径方向変位を生じさせる可能性がある。面接触３３６を維持するために、付勢機構３２８は、最内シャフト３０２を外向きに移動させて、エンジン半径方向変位によって生じた不整列に適応させる。
【００２８】
本発明の別の実施形態では、上記変位の内の１つ以上により、図３の後続壁３２２及び最内壁３２０は、エンジン半径方向変位を生じる可能性がある。面接触３３６を維持するために、付勢機構３２８は、エンジン半径方向変位の場合には、最内シャフト３０２が所定の距離の範囲内で上向きに移動しないようにする。所定の距離は、エンジン半径方向変位の度合いに対する付勢機構３２８の剛性に応じて決めることができる。
【００２９】
本発明のさらに別の態様では、上記の複合作用により生じた面外変位は、後続ポート３１２に対して最内ポート３１０を不整列状態にする可能性がある。そのようなエンジン軸方向又は円周方向変位或いは両変位の組合せは、最内シャフト３０２の長さと共に付勢機構３２８によって、少なくとも部分的に適応することができる。
【００３０】
本明細書は、実施例を使用して本発明を開示しまたさらに当業者があらゆる装置又はシステムを製作しかつ使用すること並びにあらゆる組入れた方法を実行することを含む本発明の実施を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】
【００３１】
１００ 点検ポートプラグ
１０２ 第１のシャフト
１０２ａ 第１の端部
１０２ｂ 第２の端部
１０４ 第２のシャフト
１０４ａ 第３の端部
１０４ｂ 第４の端部
１０６ 第１の密閉プラグ部
１０８ 第２の密閉プラグ部
１１０ 第１のネック部
１１２ 第２のネック部
１１４ 第１の付勢機構
１１６ 第２の付勢機構
１１８ 第１のショルダ部
１２０ 第２のショルダ部
１２２ 第１の保持部
１２４ 第２の保持部
１２６ キャップ
１２６ａ 環状カラー
１２８ 第１の凹部
１３０ 第２の凹部
２０２ 外壁
２０４ 中間壁
２０６ 最内壁
２０８ 第１のポート
２１０ 第２のポート
２１２ 第３のポート
２１４ 第１の線接触
２１６ 第２の線接触
３００ 点検ポートプラグ
３０２ 最内シャフト
３０２ａ 第１の端部
３０２ｂ 第２の端部
３０４ 後続シャフト
３０４ａ 第３の端部
３０６ 最内密閉プラグ部
３０８ 後続密閉プラグ部
３１０ 最内ポート
３１２ 後続ポート
３１４ 分割ブロック
３１６ 第１の凹部
３２０ 最内壁
３２２ 後続壁
３２４ 保持部
３２６ 円周方向裕度
３２８ 付勢機構
３３０ ショルダ部
３３２ ネック部
３３４ 線接触
３３６ 面接触
３３８ 下方部分
３４０ 最上部分
３４２ 下端部
３４４ スロット
３４５ テーパ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン上の複数の実質的に対向する点検ポートを密閉するための点検ポートプラグ装置（１００）であって、
第１の凹部を備えたキャップ（１２６）と、
対向する第１の端部（１０２ａ）及び第２の端部（１０２ｂ）を有し、前記第１の端部（１０２ａ）が前記キャップ（１２６）の第１の凹部（１２８）内に受けられまた前記第２の端部（１０２ｂ）が第２の凹部（１３０）を備えた第１の密閉プラグ部（１０６）を有する第１のシャフト（１０２）と、
前記第１のシャフト（１０２）の第１の端部（１０２ａ）に結合されかつ該第１のシャフト（１０２）を前記第１の凹部（１２８）から離れる半径方向外向きに拡張するように付勢した第１の付勢機構（１１４）と、
対向する第３の端部（１０４ａ）及び第４の端部（１０４ｂ）を有し、前記第３の端部（１０４ａ）が前記第１の密閉プラグ部（１０６）の第２の凹部（１３０）内に受けられまた前記第４の端部（１０４ｂ）が第２の密閉プラグ部（１０８）を有する第２のシャフト（１０４）と、
前記第２のシャフト（１０４）の第３の端部（１０４ａ）に結合されかつ該第２のシャフト（１０４）を前記第２の凹部（１３０）から離れる半径方向外向きに拡張するように付勢した第２の付勢機構（１１４）と、を含む、
プラグ装置。
【請求項２】
前記第２の密閉プラグ部（１０８）が、第３の凹部を備え、該装置が、
対向する第５の端部及び第６の端部を有し、前記第５の端部が前記第２の密閉プラグ部（１０８）の第３の凹部内に受けられまた前記第６の端部が第３の密閉プラグ部を有する第３のシャフトと、
前記第３のシャフトの第５の端部に結合されかつ該第３のシャフトを前記第３の凹部から離れる半径方向外向きに拡張するように付勢した第３の付勢機構と、をさらに含む、
請求項１記載のプラグ装置。
【請求項３】
前記第１の付勢機構（１１４）が、前記第２の付勢機構（１１６）よりも大きい付勢力を発生する、請求項１記載のプラグ装置。
【請求項４】
前記第１のシャフト（１０２）の第１の端部（１０２ａ）が、第１のネック部（１１０）と半径方向に延びる第１のショルダ部（１１８）とを備え、
前記第１の付勢機構（１１４）が、前記第１のネック部（１１０）及び第１のショルダ部（１１８）において前記第１のシャフト（１０２）に係合する、
請求項１記載のプラグ装置。
【請求項５】
前記第１のショルダ部（１１８）が、その遠位端に円弧状表面を備える、請求項４記載のプラグ装置。
【請求項６】
前記第２のシャフト（１０４）の第３の端部（１０４ａ）が、第２のネック部（１１２）と半径方向に延びる第２のショルダ部（１２０）とを含み、
前記第２の付勢機構（１１６）が、前記第２のネック部（１１２）及び第２のショルダ部（１２０）において前記第２のシャフト（１０４）に係合する、
請求項１記載のプラグ装置。
【請求項７】
前記第２のシャフト（１０４）の第２のネック部（１１２）の形状が、前記第１のシャフト（１０２）に対する該第２のシャフト（１０４）のオフアクシス運動を可能にするような切頭円錐形である、請求項６記載のプラグ装置。
【請求項８】
前記第１の密閉プラグ部（１０６）及び第２の密閉プラグ部（１０８）の形状が、半球形である、請求項１記載のプラグ装置。
【請求項９】
前記第１の密閉プラグ部（１０６）が、前記第２の密閉プラグ部（１０８）よりも大きい直径を有する、請求項８記載のプラグ装置。
【請求項１０】
タービンエンジンであって、
該エンジンの外壁（２０２）内の第１の点検ポート（２０８）と、前記第１の点検ポート（２０８）と実質的に対向しかつ円錐形の密閉表面を備えた該エンジンの中間壁（２０４）内の第２の点検ポート（２１０）と、前記第２の点検ポート（２１０）と実質的に対向しかつ円錐形の密閉表面を備えた該エンジンの最内壁（２０６）内の第３の点検ポート（２１２）と、
前記第１の点検ポート（２０８）、第２の点検ポート（２１０）及び第３の点検ポート（２１２）を密閉する着脱可能なプラグ装置（１００）と、
を含み、前記プラグ装置が、
第１の凹部（１２８）を形成した環状カラー（１２６ａ）を備えかつ前記第１の点検ポート（２０８）を密閉するキャップ（１２６）と、
対向する第１の端部（１０２ａ）及び第２の端部（１０２ｂ）を有し、前記第１の端部（１０２ａ）が前記キャップ（１２６）の第１の凹部（１２８）内に受けられまた前記第２の端部（１０２ｂ）が第２の凹部（１３０）を備えた第１の密閉プラグ部（１０６）を有する第１のシャフト（１０２）と、
前記第１のシャフト（１０２）の第１の端部（１０２ａ）に結合されかつ該第１のシャフト（１０２）を前記第１の凹部（１２８）から外向きに拡張するように付勢して前記第２の点検ポート（２１０）と密閉状態に前記第１の密閉プラグ部（１０６）が付勢されるようにする第１の付勢機構（１１４）と、
対向する第３の端部（１０４ａ）及び第４の端部（１０４ｂ）を有し、前記第３の端部（１０４ａ）が前記第１の密閉プラグ部（１０６）の第２の凹部（１３０）内に受けられまた前記第４の端部（１０４ｂ）が第２の密閉プラグ部（１０８）を備えた第２のシャフト（１０４）と、
前記第２のシャフト（１０４）の第３の端部（１０４ａ）に結合されかつ該第２のシャフト（１０４）を前記第２の凹部（１３０）から外向きに拡張するように付勢して前記第３の点検ポート（２１２）と密閉状態に前記第２の密閉プラグ部（１０８）が付勢されるようにする第２の付勢機構（１１６）と、を含む、
タービンエンジン。
【請求項１】
エンジン上の複数の実質的に対向する点検ポートを密閉するための点検ポートプラグ装置（１００）であって、
第１の凹部を備えたキャップ（１２６）と、
対向する第１の端部（１０２ａ）及び第２の端部（１０２ｂ）を有し、前記第１の端部（１０２ａ）が前記キャップ（１２６）の第１の凹部（１２８）内に受けられまた前記第２の端部（１０２ｂ）が第２の凹部（１３０）を備えた第１の密閉プラグ部（１０６）を有する第１のシャフト（１０２）と、
前記第１のシャフト（１０２）の第１の端部（１０２ａ）に結合されかつ該第１のシャフト（１０２）を前記第１の凹部（１２８）から離れる半径方向外向きに拡張するように付勢した第１の付勢機構（１１４）と、
対向する第３の端部（１０４ａ）及び第４の端部（１０４ｂ）を有し、前記第３の端部（１０４ａ）が前記第１の密閉プラグ部（１０６）の第２の凹部（１３０）内に受けられまた前記第４の端部（１０４ｂ）が第２の密閉プラグ部（１０８）を有する第２のシャフト（１０４）と、
前記第２のシャフト（１０４）の第３の端部（１０４ａ）に結合されかつ該第２のシャフト（１０４）を前記第２の凹部（１３０）から離れる半径方向外向きに拡張するように付勢した第２の付勢機構（１１４）と、を含む、
プラグ装置。
【請求項２】
前記第２の密閉プラグ部（１０８）が、第３の凹部を備え、該装置が、
対向する第５の端部及び第６の端部を有し、前記第５の端部が前記第２の密閉プラグ部（１０８）の第３の凹部内に受けられまた前記第６の端部が第３の密閉プラグ部を有する第３のシャフトと、
前記第３のシャフトの第５の端部に結合されかつ該第３のシャフトを前記第３の凹部から離れる半径方向外向きに拡張するように付勢した第３の付勢機構と、をさらに含む、
請求項１記載のプラグ装置。
【請求項３】
前記第１の付勢機構（１１４）が、前記第２の付勢機構（１１６）よりも大きい付勢力を発生する、請求項１記載のプラグ装置。
【請求項４】
前記第１のシャフト（１０２）の第１の端部（１０２ａ）が、第１のネック部（１１０）と半径方向に延びる第１のショルダ部（１１８）とを備え、
前記第１の付勢機構（１１４）が、前記第１のネック部（１１０）及び第１のショルダ部（１１８）において前記第１のシャフト（１０２）に係合する、
請求項１記載のプラグ装置。
【請求項５】
前記第１のショルダ部（１１８）が、その遠位端に円弧状表面を備える、請求項４記載のプラグ装置。
【請求項６】
前記第２のシャフト（１０４）の第３の端部（１０４ａ）が、第２のネック部（１１２）と半径方向に延びる第２のショルダ部（１２０）とを含み、
前記第２の付勢機構（１１６）が、前記第２のネック部（１１２）及び第２のショルダ部（１２０）において前記第２のシャフト（１０４）に係合する、
請求項１記載のプラグ装置。
【請求項７】
前記第２のシャフト（１０４）の第２のネック部（１１２）の形状が、前記第１のシャフト（１０２）に対する該第２のシャフト（１０４）のオフアクシス運動を可能にするような切頭円錐形である、請求項６記載のプラグ装置。
【請求項８】
前記第１の密閉プラグ部（１０６）及び第２の密閉プラグ部（１０８）の形状が、半球形である、請求項１記載のプラグ装置。
【請求項９】
前記第１の密閉プラグ部（１０６）が、前記第２の密閉プラグ部（１０８）よりも大きい直径を有する、請求項８記載のプラグ装置。
【請求項１０】
タービンエンジンであって、
該エンジンの外壁（２０２）内の第１の点検ポート（２０８）と、前記第１の点検ポート（２０８）と実質的に対向しかつ円錐形の密閉表面を備えた該エンジンの中間壁（２０４）内の第２の点検ポート（２１０）と、前記第２の点検ポート（２１０）と実質的に対向しかつ円錐形の密閉表面を備えた該エンジンの最内壁（２０６）内の第３の点検ポート（２１２）と、
前記第１の点検ポート（２０８）、第２の点検ポート（２１０）及び第３の点検ポート（２１２）を密閉する着脱可能なプラグ装置（１００）と、
を含み、前記プラグ装置が、
第１の凹部（１２８）を形成した環状カラー（１２６ａ）を備えかつ前記第１の点検ポート（２０８）を密閉するキャップ（１２６）と、
対向する第１の端部（１０２ａ）及び第２の端部（１０２ｂ）を有し、前記第１の端部（１０２ａ）が前記キャップ（１２６）の第１の凹部（１２８）内に受けられまた前記第２の端部（１０２ｂ）が第２の凹部（１３０）を備えた第１の密閉プラグ部（１０６）を有する第１のシャフト（１０２）と、
前記第１のシャフト（１０２）の第１の端部（１０２ａ）に結合されかつ該第１のシャフト（１０２）を前記第１の凹部（１２８）から外向きに拡張するように付勢して前記第２の点検ポート（２１０）と密閉状態に前記第１の密閉プラグ部（１０６）が付勢されるようにする第１の付勢機構（１１４）と、
対向する第３の端部（１０４ａ）及び第４の端部（１０４ｂ）を有し、前記第３の端部（１０４ａ）が前記第１の密閉プラグ部（１０６）の第２の凹部（１３０）内に受けられまた前記第４の端部（１０４ｂ）が第２の密閉プラグ部（１０８）を備えた第２のシャフト（１０４）と、
前記第２のシャフト（１０４）の第３の端部（１０４ａ）に結合されかつ該第２のシャフト（１０４）を前記第２の凹部（１３０）から外向きに拡張するように付勢して前記第３の点検ポート（２１２）と密閉状態に前記第２の密閉プラグ部（１０８）が付勢されるようにする第２の付勢機構（１１６）と、を含む、
タービンエンジン。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３】
【公開番号】特開２００９−１８５８１２（Ｐ２００９−１８５８１２Ａ）
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７８４８（Ｐ２００９−１７８４８）
【出願日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【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２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【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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