JP2005030313A - Shroud segment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、航空機エンジン等のガスタービンエンジンの技術分野に関わり、特に、ガスタービンエンジンにおけるタービンに用いられるタービンシュラウドのシュラウドセグメントに関する。 The present invention relates to the technical field of gas turbine engines such as aircraft engines, and more particularly to a shroud segment of a turbine shroud used for a turbine in a gas turbine engine.
航空機エンジン等のガスタービンエンジンにおけるタービンにはタービンシュラウドが用いられており、このタービンシュラウドは、タービンケース内に複数のタービンブレードを囲むように配置されかつ燃焼ガスの影響による前記タービンケースの高温化を抑制するものである。また、エンジン稼働時に前記タービンシュラウドに過度の熱応力が生じないように、通常、前記タービンシュラウドは、複数のシュラウドセグメントに分割して構成される。 A turbine shroud is used for a turbine in a gas turbine engine such as an aircraft engine, and the turbine shroud is disposed so as to surround a plurality of turbine blades in the turbine case and is heated by the influence of combustion gas. It suppresses. The turbine shroud is usually divided into a plurality of shroud segments so that excessive thermal stress is not generated in the turbine shroud during engine operation.
更に、一般的な前記シュラウドセグメントの構成について説明すると、次のようになる。即ち、一般的なシュラウドセグメントは、弧状のバックプレートをセグメント本体として具備しており、前記バックプレートの前端側は、前記タービンケースに対して自己の熱変位によってシュラウド軸方向へ移動可能に保持されてあって、前記バックプレートの後端側は、前記タービンケースにおけるケースフックに対してシュラウド軸方向へ移動不能に保持されている。そして、前記バックプレートの裏面には、タービンブレードの先端部の接触を許容するブレード接触部材が一体的に設けられている。 Furthermore, a general configuration of the shroud segment will be described as follows. That is, a general shroud segment has an arc-shaped back plate as a segment body, and the front end side of the back plate is held so as to be movable in the shroud axial direction by its own thermal displacement with respect to the turbine case. The rear end of the back plate is held so as not to move in the shroud axial direction with respect to the case hook in the turbine case. A blade contact member that allows contact with the tip of the turbine blade is integrally provided on the back surface of the back plate.
また、前記タービンの前段側にあっては、前記バックプレートと前記タービンケースとの間を冷却空気が後方へ流れるように構成されており、前記タービンケースにおける前記ケースフックには、冷却空気が通過可能な複数の冷却空気用貫通穴が周方向へ適宜間隔に形成されている。ここで、前記冷却空気用貫通穴の大きさ・個数によって、前記タービンケースと前記バックプレートの間を流れる冷却空気の流量が設定されるようになっている。 Further, on the front stage side of the turbine, the cooling air is configured to flow backward between the back plate and the turbine case, and the cooling air passes through the case hook in the turbine case. A plurality of possible through holes for cooling air are formed at appropriate intervals in the circumferential direction. Here, the flow rate of the cooling air flowing between the turbine case and the back plate is set according to the size and number of the through holes for cooling air.
従って、複数の前記シュラウドセグメントによって(換言すれば前記タービンシュラウドによって)燃焼ガスから前記タービンケースを遮蔽することにより、燃焼ガスの影響による前記タービンケースの高温化を抑制することができる。更に、複数の前記冷却空気用貫通穴によって冷却空気の流量を調節した状態の下で、前記タービンケースと前記バックプレートの間に前方向から冷却空気が流れることにより、冷却空気による冷却作用が働いて、前記タービンケースの高温化を確実かつ十分に抑制がすることができる。 Therefore, by shielding the turbine case from the combustion gas by the plurality of shroud segments (in other words, by the turbine shroud), the temperature of the turbine case due to the influence of the combustion gas can be suppressed. Furthermore, under the state where the flow rate of the cooling air is adjusted by the plurality of cooling air through holes, the cooling air flows from the front direction between the turbine case and the back plate, so that the cooling action by the cooling air works. Thus, the high temperature of the turbine case can be reliably and sufficiently suppressed.
なお、本発明に関連する先行技術として特許文献1に示すものがある。
ところで、前述のように、前記タービンケースと前記バックプレートの間を流れる冷却空気の流量を設定できるように複数の前記冷却空気用貫通穴が必要である一方、前記ケースフックに複数の前記冷却孔が加工(形成)されると、前記タービンケースに応力集中が生じる箇所が増え、前記タービンケース全体としての機械的強度が低下して、前記タービンケースの寿命を延ばすことが困難であるという問題がある。 By the way, as described above, a plurality of cooling air through holes are necessary so that a flow rate of cooling air flowing between the turbine case and the back plate can be set, while a plurality of the cooling holes are formed in the case hook. Is processed (formed), the number of places where stress concentration occurs in the turbine case increases, the mechanical strength of the turbine case as a whole decreases, and it is difficult to extend the life of the turbine case. is there.
そこで、本発明は、前記タービンケースにおける前記リアケースフックに冷却空気用貫通穴を加工することなく、前記タービンケースと前記バックプレートの間を流れる冷却空気の流量を設定することができる、新規な構成のシュラウドセグメントを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention is a novel device capable of setting the flow rate of cooling air flowing between the turbine case and the back plate without machining a cooling air through hole in the rear case hook in the turbine case. An object is to provide a shroud segment of construction.
請求項1に記載の発明にあっては、タービンケース内に複数のタービンブレードを囲むように配置されかつ燃焼ガスの影響による前記タービンケースの高温化を抑制するタービンシュラウドを分割してなるシュラウドセグメントにおいて、
前端側が前記タービンケースに対してシュラウド軸方向へ移動不能に保持され、後端側が前記タービンケースに対して自己の熱変位によってシュラウド軸方向へ移動可能に保持される弧状のバックプレートと、
前記バックプレートの後端側の表面に形成され、前記タービンケースにおけるリアケースフックに嵌合可能であって、シュラウド径方向へ平行でかつ前記リアケースフックのケースフック平面に対向可能なバンプ平面と、このバンプ平面に直交しかつ前記リアケースフックのケースフック弧面に対向可能なバンプ弧面とを有した弧状のバンプと、
前記バックプレートの裏面に一体的に設けられ、前記タービンブレードの先端部の接触を許容するブレード接触部材と、を具備してあって、
エンジン稼働時における前記バックプレートのシュラウド軸方向の熱変位を想定した場合の前記バンプ平面と前記ケースフック平面との間隙が、前記タービンケースと前記バックプレートとの間を後方へ流れる冷却空気の流量を設定する所定の間隙になるように、前記バンプ平面が機械加工によって面仕上げされていることを特徴とする。
According to the first aspect of the present invention, the shroud segment is formed by dividing the turbine shroud that is disposed so as to surround the plurality of turbine blades in the turbine case and suppresses the high temperature of the turbine case due to the influence of combustion gas. In
An arcuate back plate whose front end side is held immovably in the shroud axial direction with respect to the turbine case, and whose rear end side is held movable with respect to the turbine case in the shroud axial direction by its own thermal displacement;
A bump plane formed on the rear end surface of the back plate, fitable to a rear case hook in the turbine case, parallel to the shroud radial direction and opposed to the case hook plane of the rear case hook; An arc-shaped bump having a bump arc surface orthogonal to the bump plane and capable of facing the case hook arc surface of the rear case hook;
A blade contact member provided integrally with the back surface of the back plate and allowing contact with the tip of the turbine blade;
The flow rate of the cooling air flowing backward between the turbine case and the back plate is a gap between the bump plane and the case hook plane when assuming the thermal displacement of the back plate in the shroud axial direction when the engine is operating. The bump plane is surface-finished by machining so that a predetermined gap is set.
なお、前記バックプレートの前端側は、前記タービンケースに対してシュラウド軸方向へ移動不能に直接的に保持されても、間接的に保持されても差し支えない。同様に、前記バックプレートの後端側は、前記タービンケースに対して自己の熱変位(前記バックプレートの変位)によってシュラウド軸方向へ移動可能に直接的に保持されても、間接的に保持されても差し支えない。 Note that the front end side of the back plate may be directly held so as not to move in the shroud axial direction with respect to the turbine case, or may be held indirectly. Similarly, even if the rear end side of the back plate is directly held movably in the shroud axial direction by its own thermal displacement (displacement of the back plate) with respect to the turbine case, it is held indirectly. There is no problem.
請求項1に記載の発明特定事項によると、エンジン稼働時における前記バックプレートのシュラウド軸方向の熱変位を想定した場合の前記バンプ平面と前記ケースフック平面との間隙が前記所定の間隙になるように、前記バンプ平面が機械加工によって面仕上げされているため、前記タービンケースにおける前記リアケースフックに冷却空気用貫通穴を加工することなく、前記タービンケースと前記バックプレートの間を流れる冷却空気の流量を設定することができる。 According to the invention specific matter of the first aspect, the gap between the bump plane and the case hook plane when the thermal displacement in the shroud axial direction of the back plate during engine operation is assumed becomes the predetermined gap. Further, since the bump plane is surface-finished by machining, the cooling air flowing between the turbine case and the back plate is not processed in the rear case hook in the turbine case without machining the cooling air through hole. The flow rate can be set.
前述の作用の他に、複数の前記シュラウドセグメントによって(換言すれば前記タービンシュラウドによって)燃焼ガスから前記タービンケースを遮蔽することにより、燃焼ガスの影響による前記タービンケースの高温化を抑制することができる。更に、前記バンプ平面と前記ケースフック平面との間隙によって冷却空気の流量を調節した状態の下で、冷却空気が前記タービンケースと前記バックプレートの間を後方へ流れることによって、冷却空気による冷却作用が働いて、前記タービンケースの高温化を確実かつ十分に抑制することができる。 In addition to the above-described operation, the turbine case is shielded from the combustion gas by a plurality of the shroud segments (in other words, by the turbine shroud), thereby suppressing an increase in the temperature of the turbine case due to the influence of the combustion gas. it can. Further, under the condition that the flow rate of the cooling air is adjusted by the gap between the bump plane and the case hook plane, the cooling air flows backward between the turbine case and the back plate, thereby cooling the cooling air. Therefore, it is possible to reliably and sufficiently suppress the high temperature of the turbine case.
請求項2に記載の発明にあっては、請求項1に記載の発明特定事項の他に、前記バックプレートの前端側の表面に形成され、前記タービンケースにおけるフロントケースフックの周溝に緊合可能であって、前記フロントケースフックの周溝に対してシュラウド軸方向へ移動不能に保持される弧状のセグメントフックと、を具備してなることを特徴とする。
ここで、前記セグメントフックが前記フロントケースフックの周溝に対してシュラウド軸方向へ移動不能に保持されることによって、前記バックプレートの前端側が前記タービンケースに対してシュラウド軸方向へ移動不能に保持されることになる。
In the invention according to claim 2, in addition to the specific matters of the invention according to
Here, the segment hook is held immovably in the shroud axial direction with respect to the circumferential groove of the front case hook, so that the front end side of the back plate is held immovable in the shroud axial direction with respect to the turbine case. Will be.
請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明特定事項による作用と同様の作用を奏する。
According to invention of Claim 2, there exists an effect | action similar to the effect | action by the invention specific matter of
請求項3に記載の発明にあっては、請求項1又は請求項2に記載の発明特定事項の他に、前記バックプレートの前端面に設けられ、前記バックプレートと前段のタービンノズルの間から前記タービンケース側への燃焼ガスのリークを抑えると共に、前記バックプレートと前段のタービンノズルの間から主流側への冷却空気のリークを抑えるフロントシールと、を具備してなることを特徴とする。
In the invention of
請求項3に記載の発明特定事項によると、請求項1又は請求項2に記載の発明特定事項による作用の他に、前記フロントシールによって前記バックプレートと前段のタービンノズルの間から前記タービンケース側への燃焼ガスのリークを抑えることができるため、複数の前記シュラウドセグメントによる遮蔽作用(換言すれば前記タービンシュラウドによる遮蔽作用)を促進することができる。 According to the invention specific matter of the third aspect, in addition to the action of the invention specific matter of the first or second aspect, the front seal causes the turbine case side to pass from between the back plate and the preceding turbine nozzle. Therefore, the shielding action by the plurality of shroud segments (in other words, the shielding action by the turbine shroud) can be promoted.
また、前記フロントシールによって前記バックプレートと前段のタービンノズルの間から主流側への冷却空気のリークを抑えることができるため、冷却空気による冷却作用を促進することができる。 Further, since the front seal can suppress the leakage of cooling air from between the back plate and the preceding turbine nozzle to the mainstream side, the cooling action by the cooling air can be promoted.
請求項4に記載の発明にあっては、請求項3に記載の発明特定事項の他に、前記フロントシールの先端部が前段のタービンノズルにおけるアウターバンドに自己の弾性力によって接触できるように構成されたことを特徴とする。
The invention according to claim 4 is configured such that, in addition to the matters specifying the invention according to
請求項4に記載の発明特定事項によると、請求項3に記載の発明特定事項による作用と同様の作用を奏する。
According to the invention specific matter of claim 4, the same effect as the effect of the invention specific matter of
請求項5に記載の発明にあっては、請求項1から請求項4のうちのいずれかの請求項に記載の発明特定事項の他に、前記バックプレートの後端に前記後段のタービンノズルにおけるアウターバンドの一部分に係合可能な回止め切欠が形成されていることを特徴とする。
In the invention according to
請求項5に記載の発明特定事項によると、請求項1から請求項4のうちのいずれかの請求項に記載の発明特定事項による作用の他に、前記後段のタービンノズルを前記タービンケースに対して回止めした状態の下で、前記回止め切欠を前記後段のタービンノズルにおける前記アウターバンドの一部分に係合させることにより、前記タービンケースに回止めピンを取付けることなく、換言すれば、前記タービンケースに回止めピン用取付穴を加工することなく、前記シュラウドセグメントを前記タービンケースに対して回止めすることができる。
According to the invention specific matter of
請求項1に記載の発明によれば、前記タービンケースにおける前記リアケースフックに冷却空気用貫通穴を形成することなく、前記タービンケースと前記バックプレートの間を流れる冷却空気の流量を設定できるため、前記タービンケースに応力集中が生じる箇所を少なくして、前記タービンケース全体としての機械的強度の低下を抑制して、前記タービンケースの寿命を長くことができる。 According to the first aspect of the present invention, the flow rate of the cooling air flowing between the turbine case and the back plate can be set without forming a cooling air through hole in the rear case hook in the turbine case. It is possible to extend the life of the turbine case by reducing the number of places where stress concentration occurs in the turbine case and suppressing the decrease in mechanical strength of the entire turbine case.
請求項2に記載の発明よれば、請求項1に記載の発明の効果と同様の効果を奏する。
According to invention of Claim 2, there exists an effect similar to the effect of invention of
請求項3に記載の発明よれば、請求項1又は請求項2に記載の発明の効果を奏する他に、複数の前記シュラウドセグメントによる遮蔽作用、及び冷却空気による冷却作用を促進することができるため、前記タービンシュラウドによって燃焼ガスの影響による前記タービンケースの高温化を効率的に抑えることができ、前記タービンケースの寿命を十分に長くすることができる。
According to the invention described in
請求項4に記載の発明よれば、請求項4に記載の発明の効果と同様の効果を奏する。 According to invention of Claim 4, there exists an effect similar to the effect of invention of Claim 4.
請求項5に記載の発明によれば、請求項1から請求項4のうちのいずれかの請求項に記載の発明の効果の他に、前記タービンケースに回止めピン用取付穴を加工することなく、前記シュラウドセグメントを前記タービンケースに対して回止めすることができるため、前記タービンケースに形成される取付穴の数を減らして、前記タービンケースに応力集中が生じる箇所をより一層少なくして、前記タービンケースの寿命を更に長くすることができる。
According to the invention described in
最良の形態に係わる航空機エンジンにおける低圧タービン、及び最良の形態に係わるシュラウドセグメントについて、図1から図5を参照して説明する。 The low-pressure turbine in the aircraft engine according to the best mode and the shroud segment according to the best mode will be described with reference to FIGS.
ここで、図1は、図5におけるI部の拡大図であって、図2は、図1におけるII部の拡大図であって、図3は、最良の形態に係わるシュラウドセグメントの正面図であって、図4は、最良の形態に係わるシュラウドセグメントの平面図であって、図5は、最良の形態に係わる航空エンジンにおける低圧タービンの部分断面図である。 Here, FIG. 1 is an enlarged view of a portion I in FIG. 5, FIG. 2 is an enlarged view of a portion II in FIG. 1, and FIG. 3 is a front view of the shroud segment according to the best mode. FIG. 4 is a plan view of the shroud segment according to the best mode, and FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the low-pressure turbine in the aircraft engine according to the best mode.
また、「前後」とは、図1,図2,図4,図5において左右,図3において紙面に向かって表裏のことをいう。なお、各図面の向きは特許公報掲載時の状態を基準とし説明する。 Further, “front and back” means the front and back in FIG. 1, FIG. 2, FIG. 4, FIG. The orientation of each drawing will be described based on the state at the time of publication of the patent publication.
図5に示すように、最良の形態に係わる航空エンジンおける低圧タービン1は、低圧タービンケース3を低圧タービン本体として具備している。この低圧タービンケース3は、メインタービンケース5と、メインタービンケース5の後端側に一体的に設けられたリアタービンケース7とからなって、メインタービンケース5の前端側は高圧タービンにおける高圧タービンケース9に連結されている。
As shown in FIG. 5, the low-
メインタービンケース5内には、燃焼ガスを整流する複数段のタービンノズル11,13,15,17がケース軸方向(前後方向)へ適宜間隔に配置されており、各タービンノズル11,13,15,17はそれぞれセグメント化されている。また、メインタービンケース5内には、回転可能な複数段のタービンディスク(図示省略)がタービンノズル11,13,15,17と交互にケース軸方向に適宜間隔に配置されており、各段の前記タービンディスクの外周部には、複数(図5には各段につき1つのみ図示)のタービンブレード19,21,23,25がそれぞれ設けられている。ここで、複数段のタービンディスクは一体的に連結されてあって、複数段のタービンディスクは低圧圧縮機の低圧圧縮機ロータ(図示省略)及びファンのファンロータ(図示省略)に一体的に連結されている。更に、メインタービンケース5内には、燃焼ガスの影響による高温化を抑制する複数段のタービンシュラウド27,29,31,33が対応する段の複数のタービンノズル11,13,15,17を囲むように配置されており、各タービンシュラウド27,29,31,33はそれぞれセグメント化されている。
In the
従って、燃焼器(図示省略)からの燃焼ガスの膨張によって複数段の前記タービンディスクが一体的に回転することにより、低圧タービン1は駆動力を得ることができると共に、複数段の前記低圧圧縮機ロータ及び前記ファンロータを一体的に回転させて、前記低圧圧縮機及び前記ファンを連動して駆動することができる。
Accordingly, the plurality of stages of the turbine disks are integrally rotated by the expansion of the combustion gas from the combustor (not shown), so that the
図1から図3に示すように、最良の形態に係わるシュラウドセグメント35は、低圧タービン1における1段目のタービンシュラウド27を分割してなるものであって、弧状のバックプレート37をセグメント本体として具備している。このバックプレート37は、シュラウド軸方向(ケース軸方向、前後方向)へ延びた第1プレート部37aと、この第1プレート部37aの前端縁に一体に形成されかつシュラウド軸心側(図1から図3において下側)へ突出した第2プレート部37bとを有している。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
バックプレート37の前端側の表面には、メインタービンケース5におけるフロントケースフック39の周溝41に緊合可能な弧状のセグメントフック43が一体に形成されており、このセグメントフック43は、断面コの字形状のCクリップ45によってフロントケースフック39の周溝41に対してシュラウド軸方向へ移動不能に保持されるものである。ここで、セグメントフック43がフロントケースフック39の周溝41に対してシュラウド軸方向へ移動不能に保持されることによって、バックプレート37の前端側がメインタービンケース5に対してシュラウド軸方向へ移動不能に保持されることになる。
An arc-shaped
また、バックプレート37の後端側は、後段のタービンノズル13におけるアウターバンド47とメインタービンケース5におけるリアケースフック49の協働によりメインタービンケース5に対して自己の熱変位(バックプレート37の熱変位)によってシュラウド軸方向へ移動可能に保持されるようになっている。
Further, the rear end side of the
図1及び図2に示すように、バックプレート37の後端側の表面には、メインタービンケース5におけるリアケースフック49に嵌合可能な弧状のバンプ51が形成されており、このバンプ51は、シュラウド径方向(図1及び図2において上下方向)へ平行でかつリアケースフック49のケースフック平面49faに対向可能なバンプ平面51faと、このバンプ平面51faに直交しかつリアケースフック49のケースフック弧面49faに対向可能なバンプ弧面51faとを有している。また、バンプ51のバンプ弧面51fbには、リアケースフック49のケースフック弧面49fbに接触可能な弧状の突起列53が形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, an arc-shaped
ここで、エンジン稼働時におけるバックプレート37のシュラウド軸方向の熱変位を想定した場合のバンプ平面51faとケースフック平面49faとの間隙が、メインタービンケース5とバックプレート37との間を後方へ流れる冷却空気CAの流量を設定する所定の間隙mになるように、バンプ平面51faがケースフック平面49faと同様に機械加工によって面仕上げされている。また、バンプ51をリアケースフック49に嵌合させた状態にあっては、常時、バンプ弧面51fbとケースフック弧面49fbとの間隙は、バンプ平面51faとケースフック平面49faとの間隙よりも大きくなるように設定されている。なお、冷却空気CAは、前記圧縮機によって圧縮された空気であって、前段のタービンノズル11におけるアウターバンド55の導入穴55hからメインタービンケース5とバックプレート37との間に導入される。
Here, the gap between the bump plane 51fa and the case hook plane 49fa assuming the thermal displacement in the shroud axial direction of the
図1及び図4に示すように、バックプレート37の後端には、後段のタービンノズル13におけるアウターバンド47の一部分(タブ)47aに係合可能な回止め切欠57が形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 4, a
図1に示すように、バックプレート37の裏面には、タービンブレード19のチップフィン(先端部)19aの接触を許容するハニカムセル(タービン接触部材の一例)59が一体的に設けられている。なお、ハニカムセル59の代わりに、別のタービン接触部材を用いても差し支えない。
As shown in FIG. 1, a honeycomb cell (an example of a turbine contact member) 59 that allows contact with the tip fin (tip portion) 19 a of the
バックプレート37の前端面には、弧状のフロントシール61が一体的に設けられており、このフロントシールは、バックプレート37と前段のタービンノズル11の間から低圧タービンケース3側への燃焼ガスのリークを抑えると共に、バックプレート37と前段のタービンノズル11の間から主流側(図1において下側)への冷却空気CAのリークを抑えるものである。また、フロントシール61の先端部が前段のタービンノズル11におけるアウターバンド55に自己の弾性力(フロントシール61の弾性力)によって接触できるように構成されている。
An arc-shaped
バックプレート37の両側端面には、第1スプラインシール板63の側部を嵌挿可能な一対(図1には1つのみ図示)の第1シール溝65がそれぞれ形成されており、各第1シール溝65は第1プレート部37aの前端付近から後端付近かけてシュラウド軸方向へ延びるようにそれぞれ構成されている。ここで、第1スプラインシール板63は、隣接する一対のシュラウドセグメント35の第1プレート部37aの隙間から低圧タービンケース3側への燃焼ガスのリークを抑えると共に、隣接する一対のシュラウドセグメント35の第1プレート部37aの隙間から主流側への冷却空気CAのリークを抑えるものである。
A pair of first seal grooves 65 (only one is shown in FIG. 1) into which side portions of the first
また、バックプレート37の両側端面には、第2スプラインシール板67の側部を嵌挿可能な一対(図1には1つのみ図示)の第2シール溝69がそれぞれ形成されており、各第2シール溝69は第2プレート部37bの基端から先端付近にかけてシュラウド径方向へ延びるようにそれぞれ構成されている。なお、第2スプラインシール板67は、隣接する一対のシュラウドセグメント35の第2プレート部37bの隙間から低圧タービンケース3側への燃焼ガスのリークを抑えると共に、隣接する一対のシュラウドセグメント35の第2プレート部37bの隙間から主流側への冷却空気CAのリークを抑えるものである。
Further, a pair of second seal grooves 69 (only one is shown in FIG. 1) into which side portions of the second
更に、図1、図3、図4に示すように、バックプレート37の両側端面の前部には、一対のシールギャップ71がそれぞれ形成されており、各シールギャップ71は、第1シール溝65の前端側及び第2シール溝69の基端側にそれぞれ連通してある。
Further, as shown in FIGS. 1, 3, and 4, a pair of
次に、最良の形態の作用について説明する。 Next, the operation of the best mode will be described.
エンジン稼働時におけるバックプレート37のシュラウド軸方向の熱変位を想定した場合のバンプ平面51faとケースフック平面49faとの間隙が所定の間隙mになるように、バンプ平面51faが機械加工によって面仕上げされているため、メインタービンケース5におけるリアケースフック49に冷却空気用貫通穴を加工することなく、メインタービンケース5とバックプレート37との間を流れる冷却空気CAの流量を設定することができる。
The bump flat surface 51fa is surface-finished by machining so that the gap between the bump flat surface 51fa and the case hook flat surface 49fa when the engine is operated is assumed to be thermally displaced in the shroud axial direction. Therefore, the flow rate of the cooling air CA flowing between the
更に、後段のタービンノズル13を低圧タービンケース3に対して回止めした状態の下で、回止め切欠57を後段のタービンノズル13におけるアウターバンド47の一部分47aに係合させることにより、低圧タービンケース3に回止めピンを取付けることなく、換言すれば、低圧タービンケース3に回止めピン用取付穴を加工することなく、シュラウドセグメント35を低圧タービンケース3に対して回止めすることができる。
Further, under the state in which the rear
前述の作用の他に、第1スプラインシール板63,第2スプラインシール板67等によって燃焼ガスのリークを抑えつつ、複数のシュラウドセグメント35によって(換言すればタービンシュラウド27によって)燃焼ガスから低圧タービンケース3を遮蔽することにより、燃焼ガスの影響による低圧タービンケース3の高温化を抑制することができる。更に、第1スプラインシール板63,第2スプラインシール板67等によって冷却空気CAのリークを抑えつつ、バンプ平面51faとケースフック平面49faとの間隙によって冷却空気CAの流量を調節した状態の下で、冷却空気CAがメインタービンケース5とバックプレート37の間を後方へ流れることによって、冷却空気CAによる冷却作用が働いて、低圧タービンケース3の高温化を確実かつ十分に抑制することができる。
In addition to the above-described operation, the first
ここで、第1スプラインシール板63及び第2スプラインシール板67の他に、フロントシール61によってバックプレート37と前段のタービンノズル11の間から低圧タービンケース3側への燃焼ガスのリークを抑えることができるため、複数のシュラウドセグメント35による遮蔽作用(換言すればタービンシュラウド27による遮蔽作用)を促進することができる。また、第1スプラインシール板63及び第2スプラインシール板67の他に、フロントシール61によってバックプレート37と前段のタービンノズル11の間から主流側への冷却空気CAのリークを抑えることができるため、冷却空気CAによる冷却作用を促進することができる。
Here, in addition to the first
以上の如き、最良の形態によれば、メインタービンケース5におけるリアケースフック49に冷却空気用貫通穴を加工することなく、メインタービンケース5とバックプレート37の間を流れる冷却空気CAの流量を設定できると共に、低圧タービンケース3に回止めピン用取付穴を加工することなく、シュラウドセグメント35を低圧タービンケース3に対して回止めすることができるため、低圧タービンケース3に応力集中が生じる箇所を極力少なくして、低圧タービンケース3全体としての機械的強度の低下を抑制して、低圧タービンケース3の寿命を長くすることができる。
As described above, according to the best mode, the flow rate of the cooling air CA flowing between the
特に、複数のシュラウドセグメント35による遮蔽作用、及び冷却空気CAによる冷却作用を促進することができるため、タービンシュラウド27によって燃焼ガスの影響による低圧タービンケース3の高温化を効率的に抑えることができ、低圧タービンケース3の寿命をより十分に長くすることができる。
Particularly, since the shielding action by the plurality of
なお、本発明は、前述の最良の形態の説明に限るものではなく、適宜の変更を行うことにより、その他種々の態様で実施可能である。 The present invention is not limited to the description of the above-described best mode, and can be implemented in various other modes by making appropriate modifications.
1 低圧タービン
3 低圧タービンケース
5 メインタービンケース
7 リアタービンケース
35 シュラウドセグメント
37 バックプレート
39 フロントケースフック
41 周溝
49 リアケースフック
49fa ケースフック平面
49fb ケースフック弧面
51 バンプ
51fa バンプ平面
51fb バンプ弧面
59 ハニカムセル
61 フロントシール
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前端側が前記タービンケースに対してシュラウド軸方向へ移動不能に保持され、後端側が前記タービンケースに対して自己の熱変位によってシュラウド軸方向へ移動可能に保持される弧状のバックプレートと、
前記バックプレートの後端側の表面に形成され、前記タービンケースにおけるリアケースフックに嵌合可能であって、シュラウド径方向へ平行でかつ前記リアケースフックのケースフック平面に対向可能なバンプ平面と、このバンプ平面に直交しかつ前記リアケースフックのケースフック弧面に対向可能なバンプ弧面とを有した弧状のバンプと、
前記バックプレートの裏面に一体的に設けられ、前記タービンブレードの先端部の接触を許容するブレード接触部材と、を具備してあって、
エンジン稼働時における前記バックプレートのシュラウド軸方向の熱変位を想定した場合の前記バンプ平面と前記ケースフック平面との間隙が、前記タービンケースと前記バックプレートとの間を後方へ流れる冷却空気の流量を設定する所定の間隙になるように、前記バンプ平面が機械加工によって面仕上げられていることを特徴とするシュラウドセグメント。 In a shroud segment formed by dividing a turbine shroud that is arranged so as to surround a plurality of turbine blades in a turbine case and suppresses a high temperature of the turbine case due to the influence of combustion gas,
An arcuate back plate whose front end side is held immovably in the shroud axial direction with respect to the turbine case, and whose rear end side is held movable with respect to the turbine case in the shroud axial direction by its own thermal displacement;
A bump plane formed on the rear end surface of the back plate, fitable to a rear case hook in the turbine case, parallel to the shroud radial direction and opposed to the case hook plane of the rear case hook; An arc-shaped bump having a bump arc surface orthogonal to the bump plane and capable of facing the case hook arc surface of the rear case hook;
A blade contact member provided integrally with the back surface of the back plate and allowing contact with the tip of the turbine blade;
The flow rate of the cooling air flowing backward between the turbine case and the back plate is a gap between the bump plane and the case hook plane when assuming the thermal displacement of the back plate in the shroud axial direction when the engine is operating. The shroud segment is characterized in that the bump plane is surface-finished by machining so that a predetermined gap is set.
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