JP2006002765A - ガスタービンにおけるｃｍｃ壁部を有する燃焼室へのタービンノズルの取り付け - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＭＣから作られる壁部を有する燃焼室へのタービンノズルのための効果的な取り付けを提供する。
【解決手段】ガスタービンは、セラミック基質複合材料から作られている内側および外側壁部１２、１３を有する環状の燃焼室１０と、燃焼室の下流側端部に固定され、且つ燃焼室から到来するガス流のためのノズルを通って環状の流路２４の内側および外側壁部２２、２３の間に延びる複数の固定エアフォイル２１を備える高圧タービンノズル２０とを備えている。タービンノズル２０は、セラミック基質複合材料から作られ、且つろう付けによって燃焼室１０の下流側端部に結合される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ガスタービンに関し、そしてより詳細には、セラミック基質複合（Ｃｅｒａｍｉｃ Ｍａｔｒｉｘ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ、ＣＭＣ）材料から作られている壁部を有する燃焼室へのタービンノズルの取り付けに関する。本発明の適用の分野は、産業用のガスタービン、そしてまた飛行機のためのターボジェットエンジンおよびターボプロップエンジンである。

ＣＭＣの熱構造特性、すなわちそれらの高温において良好な機械的特性を維持する能力のために、ＣＭＣでガスタービン燃焼室の壁部を作ることが提案されている。効率を改善することおよび汚染種の放出を低減することへの要求の両方は、ますますより高い燃焼温度の追求に導く。

仏国特許第２８２５７８７号は、高圧タービンノズル（タービンの入口段）に機械的に結合されたＣＭＣから作られた環状燃焼室を示している。タービンノズルは、プラットフォームの間に延びるエアフォイルを伴うプラットフォームを備える、固定ベーンから作られている。プラットフォームは、金属から作られ、且つ内側面を有するリングセクタの形態をなし、内側面は、燃焼室から到来するガスの流れのためのノズルを通る流路を画定する。機械的結合は、タービンノズルの内側および外側プラットフォームに、燃焼室の内側および外側壁部の下流側端部分をボルト締めすることによってもたらされ、同時に、金属ケーシングの内側シュラウドと外側シュラウドとの間に、燃焼室およびノズルのアセンブリを保持する可撓性連結部材を介して機械的結合を提供することを考慮する。

従来のように、金属ケーシングとの直接の機械的結合を用いてタービンノズルを取り付ける代わりに、燃焼室の下流側端部分へのタービンノズルの取り付けは、いくつかの利点を提供する。すなわち、ノズル内へ燃焼室から流出するガス流が適切に位置調整されている、より良好な保証があり、燃焼室とノズルとの間の境界面におけるシーリングを達成するのがより容易である。

それにもかかわらず、異なる熱膨張係数を有する材料（ＣＭＣと金属）から作られる部品を一緒に組み立てることに関する困難性が残っている。加えて、燃焼室とタービンノズルとの間の境界面をシーリングすることが、より容易に行われるけれども、リングセクタの形態をなすノズルプラットフォームの間にシーリングを施すことが、依然として必要である。
仏国特許第２８２５７８７号明細書 欧州特許第０８０６４０２号明細書 米国特許第５９７５４０７号明細書

本発明の目的は、ＣＭＣから作られる壁部を有する燃焼室へのタービンノズルの効果的な取り付けを提供することであり、必要とされる部品点数を低減することに特に役立ち、それゆえ重量を軽減し、そして構造をも単純化する。

この目的は、セラミック基質複合材料の内側および外側壁部を有する環状の燃焼室と、燃焼室の下流側端部と一体化され、且つ燃焼室から到来するガス流のためのノズルを通る環状の流路の内側壁部と外側壁部との間に延びる複数の固定エアフォイルを備える高圧タービンノズルとを備えるガスタービンであって、本発明に従って、タービンノズルは、セラミック基質複合材料から作られ、且つろう付けによって燃焼室の下流側端部に結合される、ガスタービンによって達成される。

タービンノズルをＣＭＣから作り且つタービンノズルをろう付けによって燃焼室に結合することは、金属から作られるタービンノズルと比較して、ＣＭＣのより低い密度のために、非常に顕著な重量の軽減を達成し、且つ燃焼室とノズルとの間の連続性の問題がより効果的に解決されることも可能とする。

有利には、燃焼室の内側および外側壁部の下流側部分は、エアフォイルがろう付けによって結合される流路の内側および外側壁部を形成するように、タービンノズルの下流側端部まで延長されている。それゆえ、燃焼室壁部の延長部分は、タービンノズルを通って流れるガス流のための連続性およびシーリングを保証するように単純な方法で作用する。

各エアフォイルは、第１の径方向端部にて、流路の内側および外側壁部の一方の厚み内に形成されたハウジングにろう付けされていても良く、各々は、流路の内側および外側壁部の一方に形成される開口部にて、その反対側の第２の径後方端部に係合されていてもよく、そしてエアフォイルは、前記開口部にろう付けされていると有利である。

燃焼室およびタービンノズルにより構成されるアセンブリは、前記アセンブリを、それぞれ内側および外側シュラウドに結合する内側連結部材および外側連結部材を用いて、内側金属シュラウドおよび外側金属シュラウドを備える金属ケーシングの内側に保持されても良い。

第１の実施形態において、連結部材は、セラミック基質複合材料の内側連結タブを備え、各内側連結タブは、内側金属シュラウドに結合される第１の端部と、燃焼室およびタービンノズルアセンブリに結合される第２の端部とを有し、連結部材は、さらにセラミック基質複合材料から作られる外側連結タブを備え、各外側連結タブは、外側金属シュラウドに結合される第１の端部と、燃焼室およびタービンノズルアセンブリに結合される第２の端部とを有する。

有利には、連結タブの第２の端部は、セラミック基質複合材料から作られる内側または外側環状フェルールに一体化され、内側または外側環状フェルールは、タービンノズルを通る流路の内側および外側壁部を形成する燃焼室壁部の延長部分の外側面にそれぞれ結合される。ノズル内の流路の壁部の一方を通るエアフォイルの径方向端部は、それから、ＣＭＣから作られる前記環状フェルールの１つにろう付けされても良い。

有利には、ＣＭＣから作られる内側または外側環状フェルールは、燃焼室およびタービンノズルのアセンブリと内側または外側金属シュラウドとの間の環状空間の下流側端部を閉じるシーリングガスケットを保持するために、内側または外側金属シュラウドと一体化されているフランジと協働する部分を支持する。

ＣＭＣから作られる外側および内側連結タブの第１の端部は、内側および外側金属シュラウドにそれぞれ直接的に固定されていても良い。

変形例において、内側および外側連結タブの第１の端部は、可撓性金属タブを介して、内側および外側金属シュラウドに結合される。可撓性金属タブは、セラミック基質複合材料の連結タブに結合された第１の端部と、金属シュラウドに固定されたフェルールと一体化された第２の端部とを有していても良い。

第２の実施形態において、連結部材は、それぞれ、内側および外側金属シュラウドに結合されている第１の端部と、燃焼室およびタービンノズルのアセンブリに結合されている第２の端部とを有する、内側および外側金属連結タブを備えている。

金属連結タブの第２の端部は、タービンノズルを通る流路の内側および外側壁部を形成する燃焼室壁部の延長部分にそれぞれ固定された、内側および外側のセクタ化された（ｓｅｃｔｏｒｉｚｅｄ）金属プラットフォームと一体化されていても良い。

セクタ化されたプラットフォームは、タービンノズルの内側および外側壁部を形成する燃焼室壁部の延長部分を通過し、そしてエアフォイルに螺入されているネジを用いて、燃焼室およびタービンノズルのアセンブリに機械的に結合されていてもよい。金属ネジまたはＣＭＣから作られているネジを使用することができる。

有利には、内側または外側のセクタ化されたプラットフォームは、燃焼室およびタービンノズルのアセンブリと内側または外側金属シュラウドとの間の環状空間の下流側端部を閉じる環状シーリングガスケットを保持するために、内側または外側金属シュラウドと一体化されているフランジと協働する部分を支持する。

内側および外側の金属連結タブの第１の端部は、それぞれ、内側および外側金属シュラウドにそれぞれ固定されているフランジと一体化されていても良い。

本発明の有利な特徴によれば、燃焼室から到来するガス流によってノズルのエアフォイルに誘起される回転力が、連結部材によって取り出されることを回避するように、少なくとも１つの金属シュラウドに対してタービンノズルが回転するのを防止するために、連結部材以外の手段が設けられる。

本発明は、非限定の指摘により且つ添付図面を参照して与えられる以下の記述を読むことによって、よりよく理解されるであろう。

図１は、環状燃焼室１０と、燃焼室１０の下流側に配置され且つ燃焼室に直接に結合された高圧（ＨＰ）タービンノズル２０と、内側金属シュラウド３０および外側金属シュラウド４０を備える金属ケーシングと、金属ケーシング内に燃焼室１０およびノズル２０のアセンブリを保持する内側連結タブ５０および外側連結タブ６０とを備える、ガスタービンの一部を示す軸方向半断面図である。以下の説明において、「上流側」および「下流側」なる用語は、燃焼室１０から到来するガス流の流れ方向（矢印Ｆ）に関して使用される。

燃焼室１０は、同一軸線１１上の内側環状壁部１２および外側環状壁部１３によって、そして壁部１２および１３に固定された端部壁部１４によって画定される。知られている方法で、端部壁部１４は、燃料および酸化剤が燃焼室１０内に噴射されることを可能とするインジェクタを収容するために、軸線１１のまわりに配分される開口部１４ａを呈する。燃焼室１０の壁部１２および１３は、ＣＭＣ、例えば炭化珪素（ＳｉＣ）基質を有する複合材料から作られ、そして端部壁部１４も、ＣＭＣ材料から作られていても良い。

タービンの入口段を構成する、高圧タービンノズル２０は、軸線１１のまわりに角度分布される複数の固定ベーンまたはエアフォイルを備えている。エアフォイル２１は、内側壁部２２および外側壁部２３に一体化されたそれらの端部を有している。壁部２２および２３の内側面は、燃焼室から到来するガス流のためのノズルを通る流路２４を画定している。

本発明の特徴に従って、タービンノズル２０は、有利なことに燃焼室１０の壁部１２および１３と同一の材料からなるＣＭＣから作られ、そして壁部１２、１３の下流側端部にろう付けによって固定される。

有利には、そして例に示されるように、壁部２２および２３は、それらと一緒になって単一片を形成する壁部１２および１３の延長部分によって構成される。図２に示されるように、各ＣＭＣエアフォイル２１は、壁部２２、２３の一方、例えば壁部２２の、厚みの一部分に形成されたハウジングすなわち窪み部内に配置される一方の径方向端部を有し、且つ他方の壁部２３を通って形成される貫通開口部に係合される他方の径方向端部を有することによって、壁部２２と壁部２３との間に取り付けられる。窪み部２２ａおよび開口部２３は、エアフォイル２１の径方向端部の形状に対して相補的な形状からなっている。壁部２３に行き止まりの窪み部を、そして壁部２２に貫通開口部を設けることもできることは、言うまでもない。

エアフォイル２１は、ろう付けによって壁部２２および２３に結合される。ろう付けされた結合部は、各窪み部２２ａの底部内に場合によってはその縁部に沿って配置され、窪み部２２ａは、その中に係合されるエアフォイル２１の端部部分よりもサイズが若干大きい。ろう付けされた結合部は、各開口部２３ａの側縁部に沿って設けられ、開口部２３ａは、その中に係合されるエアフォイル２１の端部部分よりも若干大きい寸法である。

内側金属シュラウド３０は、それぞれの内方向きのフランジ３１ａおよび３２ａを介してボルト締めによって結合された、２つの部分３１および３２を備えている。同様に、外側金属シュラウド４０は、それぞれの外方向きのフランジ４１ａおよび４２ａを介してボルト締めによって結合された、２つの部分４１および４２を備えている。それぞれ壁部１２と内側シュラウド３０との間の空間３３、および壁部１３と外側シュラウド４０との間の空間４３は、両方とも燃焼室１０のまわりを流れる二次冷却空気の流れ（矢印ｆ）を運ぶ。有利なことに穿孔部（図示せず）が、空間３３および４３に沿って流れている空気が、壁部１２および１３の内側面に沿って冷却フィルムを形成し且つ維持することを可能とし、それによってそれら壁部を保護するように、事実上それら壁部１２および１３が壁部２２、２３に連結するまでずっと、壁部１２、１３を通して形成されている。

燃焼室１０およびタービンノズル２０によって形成されるアセンブリは、アセンブリを内側シュラウド３０および外側シュラウド４０に結合する内側および外側連結部材を用いて、金属ケーシング内に保持される。

図１、図３、および図４の実施形態において、内側連結部材は、ＣＭＣから作られる連結タブ５０を備えている。第１の端部において、各タブ５０は、ボルト締めによってシュラウド３０に固定され、それらの端部部分５１は、シュラウド３０に一体化されたネジ切りされたロッド３５を通すためのオリフィス５１ａを呈し、そこにナット３５ａが螺合される。他方の端部において、各タブ５０は、タブを互いに結合させるＣＭＣの内側環状端部フェルール５２と一体化されている。フェルール５２は、有利には、タブ５０と一緒に単一片として作られる。図３に示されるように、フェルール５２は、ノズルの内側壁部２２の外側面に対して押し付けられる。フェルール５２は、壁部２２に固定される。結合は、特にろう付けによって、連結片（クリップ）の設置によって、または実際にステッチ溶接（ｓｔｉｔｃｈｉｎｇ）によって行われることができる。

同様のやり方において、外側連結部材は、ＣＭＣから作られる連結タブ６０を備えている。第１の端部において、各タブ６０は、各タブ６０の端部部分６１が、シュラウド４０と一体化されたネジ切りされたロッド４５を通すためのオリフィス６１ａを呈し、そしてそのロッド４５に螺合されるナット４５を有して、ボルト締めによってシュラウド４０に固定される。それらの反対側の端部においては、タブ６０は、それらを結合させるＣＭＣの外側環状端部フェルール６２と一体化されている。フェルール６２は、ノズルの外側壁部２３の外側面に対して押し付けられる。フェルール６２は、壁部２３に固定される。結合は、特にろう付けによって、連結片（または、クリップ）の設置によって、または実際にステッチ溶接によって提供されても良い。

図示された例において、内側フェルール５２および外側フェルール６２は、その下流側端部までの大部分にわたって延び、壁部２２および２３の外側面全体を事実上覆う。それにもかかわらず、フェルール５２および６２は、壁部２２および２３の（軸方向における）長さの一部分だけを覆って延びる、１つ以上の連続的円周ストリップに沿って壁部２２および２３にろう付けされても良い。

有利には、外側フェルール６２も、開口部２３ａを通過するエアフォイル２１の径方向端面にろう付けされる。そのような状況のもとで、エアフォイルの径方向端部が、開口部２３ａに間隙なしに係合されることによって、開口部２３ａの縁部にエアフォイル２１のこれら径方向端部をろう付けすることを省くことができる。

エアフォイル２１を壁部２２、２３およびフェルール５２、６２にろう付けするために、ＣＭＣ材料を一緒に組み立てるために知られているどのようなろう付け組成物を用いることもできる。例として、特に、炭化珪素基質を有する複合材料を用いているときに、欧州特許第０８０６４０２号または米国特許第５９７５４０７号に記述されたような、ろう付け組成物、または供給業者Ｗｅｓｇｏ Ｍｅｔａｌｓからのろう付け組成物「Ｔｉｃｕｓｉｌ」を用いることが可能である。

ＣＭＣ材料とシュラウド３０、４０の金属との間の異なる膨張に適応させるために、連結タブ５０、６０は、ある一定量の可撓性、すなわち弾性的に変形させる能力を示す。このことは、タブ５０、６０に、湾曲したまたは折り畳まれた形状、例えばＳ字形状を与えることによって、それらタブに付与されても良い。

内側フェルール５２は、その位置において環状シーリングガスケット３７を保持するために、タービンノズルの下流側端部と実質的に同一高さで、内側シュラウドと一体化された径方向フランジ３６と協働する、径方向環状フランジ５６を支持している。例として、ガスケット３７は、「オメガ（Ω）」タイプからなり且つ空間３３の下流側端部を閉鎖する。ガスケット３７は、フランジ３６の上流側面に形成される溝３６ａ内に受け入れられ、且つフランジ５６の下流側面を押圧する。

外側フェルール６２も、環状シーリングガスケット４７を保持する目的のために、タービンノズルの下流側端部を実質的に同一高さで、外側シュラウド４０と一体化された径方向フランジ４６と協働する、径方向環状フランジ６６を支持している。ガスケット４７は、空間４３の下流側端部を閉鎖する。例として、ガスケット４７は、ストリップタイプである。ガスケットは、フランジ６６の外側端部に形成されたハウジング６６ａにピン４７ａによって保持される。ハウジング６６ａの外側で、ガスケット４７は、フランジ４６の上流側面に形成されたリブ４６ａを押圧する。

ガスケット３７および４７は、他の形状とすることができ、例えば、ガスケット４７としてオメガタイプガスケット、およびガスケット３７としてストリップタイプガスケットを用いることもできることは、言うまでもない。

フランジ３６は、フランジ５６内のハウジング５６ａに係合することによって、軸線１１のまわりの回転についてフランジ３６および５６を拘束するロックフィンガ３８をも支持する。

したがって、タービンノズル２０は、フランジ５６およびフェルール５２と壁部２２との間のろう付けを介して、軸線１１のまわりの回転が防止される。ノズルを通過するガス流によってエアフォイル２１に誘起される力は、それゆえ、連結タブ５０、６０によって取り出されず、したがってタブは、燃焼室およびタービンノズルアセンブリを支持することが可能な寸法にされる必要があるだけである。

ノズル２０および外側金属シュラウドの互いに対しての回転を防止することは、内側金属シュラウドに対するロックに置き換えることによっても、さもなければ力をより良好に分布させるために両シュラウドに対するロックを提供することによっても提供され得る。この目的のために、例えば、ガスケット４７を固定するためのピン４７ａが、フランジ４６に形成されたハウジング内に係合するように下流側に延長されても良い。

複数の孔部または複数の穿孔部が、空間３３および４３から取り込んだ空気を噴射することによって、エアフォイル２１を冷却し、またノズルの壁部２２および２３の内側面をも冷却するように、フェルール５２および壁部２２を備えるアセンブリを通して、そしてフェルール６２および壁部２３を備えるアセンブリを通して形成され得ることも分かるはずである。

図５から図７は、図１から図４の実施形態とは異なる変形実施形態を示しており、それにおいては、ＣＭＣ連結タブ５０および６０が、直接的にではなく、金属から作られた可撓性タブ７０、８０を介して、金属ケーシングの内側および外側シュラウドに結合される。図１から図４と共通の要素は、同一の参照符号が与えられており、そして再度説明されることはない。

各金属タブ７０、８０は、ＣＭＣタブ５０、６０のそれぞれの１つの第１の端部５１、６１にボルト（７３、８３）締めされる第１の端部７１、８１を有している。その反対側の端部には、金属タブ７０が、フランジ３１ａと３２ａとの間に締め付けられることによって内側金属シュラウド３０に結合されるフランジを形成する、終端部分７２ａを有するフェルール７２と一体化されている。タブ７０およびフェルール７２は、単一片として形成される。その反対側の端部において、各タブ８０は、孔部８２ａを呈するフェルール８２と一体化されている。これらの孔部は、シュラウド４０と一体化され且つそこに螺合されるナット４８ａを有する、ネジ切りされたロッド４８を通す。壁部３０および４０へフェルール７２および８２を固定する他の形態も、提供され得ることは言うまでもない。

可撓性金属タブ７０および８０は、湾曲されまたは折り畳まれた形状、例えばＳ字形状（タブ７０）またはＶ字形状（タブ８０）をなしている。それら可撓性金属タブは、それゆえ弾性的に変形可能であり、燃焼室１０と金属ケーシング３０から４０との間における異なる膨張に適合させるために、弾性変形についての充分でない能力を有するＣＭＣタブ５０および６０を補償し得る。

図８から図１０は、図１から図４とは異なる本発明の第２の特定の実施形態を示しており、そこでは、金属ケーシング内の燃焼室およびタービンノズルのアセンブリを支持する連結部材は、それ自体が金属から作られ且つＣＭＣタブを含んでおらず、前記アセンブリにろう付けによって結合されていない。図１から図４の実施形態と図８から図１０の実施形態との共通の要素は、同一の参照符号が与えられており、そして再度説明されることはない。

内側連結部材は、金属タブ１５０を備え、各金属タブ１５０が、第１の端部において内側シュラウド３０に結合され、且つ各金属タブ１５０が、第２の端部においてセクタ化されたプラットフォーム１５２と一体化される。

それらの第１の端部において、金属タブ１５０は、直接的に、または環状フェルール１５１を介して、内側シュラウド３０に固定されていても良く、環状フェルール１５１は、フランジ３１ａと３２ａとの間に締め付けられることによって、シュラウド３０に結合されたフランジを形成する終端部分１５１ａを有する。

プラットフォーム１５２は、事実上、壁部１２との結合部からノズル２０の下流側端部へかけてずっと、壁部２２の外側面に対して押圧されているリングセクタ１５２ａから作られている。プラットフォームセクタ１５２ａは、ＣＭＣ壁部２２に対してこの方向における異なる寸法変動を適応させるように、円周方向において少しだけ互いに間隔をあけて配置されている。

プラットフォームセクタ１５２ａは、ネジ１５３を用いて燃焼室およびノズルアセンブリ１０および２０に結合され、ネジ１５３は、セクタ１５２ａおよび壁部２２に形成された孔部を通過して、そしてエアフォイル２１に径方向に形成されたネジが切られた止まり孔部に受け入れられ、且つプラットフォームセクタ１５２ａに形成されたよりより厚い部分１５３ａに対して押し付ける。

セクタ化されたプラットフォーム１５２は、図１および図３のフランジ５６と同様に、内方に向けられた径方向フランジ１５６も支持し、径方向フランジ１５６は、環状シーリングガスケット３７を保持し、且つ軸線１１のまわりでのノズル２０の回転を防止するようにフランジ３６と協働し、ロッキングフィンガ３８が、フランジ１５６のハウジング１５６ａ内で係合する。

外側連結部材は、金属タブ１６０を備え、各金属タブは、外側シュラウド４０に結合された第１の端部を有し、且つセクタ化されたプラットフォーム１６２に一体化された第２の端部を有する。

それらの第１の端部において、金属タブ１６０は、図示されているように直接的にか、またはリング形成フェルール１６１を介してかのいずれかにて、外側金属シュラウド４０に固定される。リング１６１は、シュラウド４０と一体化され且つそこに係合されるナット４９ａを有する、ネジ切りされたロッド４９を通す孔部１６１ａを呈する。

プラットフォーム１６２は、リングセクタ１６２ａから作られ、リングセクタ１６２ａは、事実上その壁部１３との結合部からノズル２０の下流側端部にかけてずっと、壁部２３の外側面に対して押圧する。プラットフォームセクタ１６２ａは、プラットフォームセクタ１５２ａと同様に、円周方向に少しだけ互いに間隔があけられて配置される。

プラットフォームセクタ１５２ａと燃焼室１０およびノズル２０のアセンブリとの間の結合は、ネジ１６３によって与えられ、ネジ１６３は、セクタ１６２ａと壁部２３に形成される孔部を通過し、且つエアフォイル２１に形成されるネジが切られた止まり孔部に螺合し、それらは、プラットフォームセクタ１６２ａ上に形成されたより厚い部分１６３ａを押圧する。

ネジ１６２のようなネジ１６３は、ＣＭＣ材料、例えば壁部２２、２３およびエアフォイル２１の材料と同様の材料から作られても良く、あるいは金属からなっていても良い。

セクタ化されたプラットフォーム１６２は、外方に向けられた径方向フランジ１６６も支持し、径方向フランジ１６６は、図１および図４におけるフランジ６６と同様であり、且つ環状シーリングガスケット４７を保持するためにフランジ４６と協働する。

タブ１６０、リング１６１、およびセクタ化されたプラットフォーム１６２は、有利には、タブ１５０、フェルール１５１、およびセクタ化されたプラットフォーム１５２と同様に、単一片として作られる。

オリフィス（図示せず）が、空間３３および４３から取り込んだ空気を噴射することによって、エアフォイル２１と、壁部２２および２３の内側面とを冷却するために、セクタ化されたプラットフォーム１５２および壁部２２を通して、またセクタ化されたプラットフォーム１６２および壁部２３を通して形成されても良い。

金属タブ１５０および１６０は、湾曲されまたは折り畳まれた形状をなして、例えば、それらがＳ字形状をなしており、金属ケーシングと燃焼室１０およびノズル２０のアセンブリとの間における寸法における異なる変動に適合させることを可能とするために、弾性的に変形する充分な能力をそれら金属タブに与える。図７から図１０の実施形態は、ＣＭＣ連結タブが、寸法におけるそのような異なる変動に適応させるのに充分な可撓性を与えないときに、図１から図４の実施形態に代えて選択されても良い。

本発明に従った第１の実施形態におけるガスタービンの一部分の軸方向半断面図である。 図１の実施形態におけるその延長部分と共に、燃焼室の内側および外側壁部の下流側端部分の部分斜視図である。 図１の実施形態における燃焼室およびタービンノズルのアセンブリと内側および外側金属シュラウドとの間の結合部をより詳細に示す部分斜視図である。 図１の実施形態における燃焼室およびタービンノズルのアセンブリと内側および外側金属シュラウドとの間の結合部をより詳細に示す部分斜視図である。 燃焼室およびタービンノズルのアセンブリと内側および外側金属シュラウドとの間の連結部材の変形実施形態を示す、図１と同様の軸方向半断面図である。 図５の実施形態の変形における連結部材をより詳細に示す部分斜視図である。 図５の実施形態の変形における連結部材をより詳細に示す部分斜視図である。 本発明に従った他の実施形態におけるガスタービンの一部分の部分軸方向半断面図である。 図８の実施形態における燃焼室およびタービンノズルのアセンブリと内側および外側金属シュラウドとの間の結合部を示す部分斜視図である。 図８の実施形態における燃焼室およびタービンノズルのアセンブリと内側および外側金属シュラウドとの間の結合部を示す部分斜視図である。

符号の説明

１０ 環状燃焼室
１１ 軸線
１２ 内側環状壁部
１３ 外側環状壁部
１４ 端部壁部
１４ａ、２３ａ 開口部
２０ 高圧タービンノズル
２１ エアフォイル
２２ 内側壁部
２２ａ 窪み部
２３ 外側壁部
２４ 流路
３０ 内側金属シュラウド
３１、３２、４１、４２ 部分
３１ａ、３２ａ、３６、４１ａ、４２ａ、４６、５６、６６、１５６、１６６ フランジ
３３、４３ 空間
３６ａ 溝
３７、４７ 環状シーリングガスケット
４０ 外側金属シュラウド
４５、４８、４９ ロッド
４６ａ リブ
４７ａ ピン
４９ａ ナット
５０ 内側連結タブ
５１、６１、７１、８１ 端部部分
５１ａ、６１ａ、８２ａ、１６１ａ 孔部
５２、６２、７２、８２、１５１ フェルール
６０ 外側連結タブ
６６ａ、１５６ａ ハウジング
７０、８０ 金属可撓性タブ
７２ａ、１５１ａ 終端部分
１５０、１６０ 金属タブ
１５２、１６２ プラットフォーム
１５２ａ、１６２ａ セクタ
１６１ リング形成フェルール
１６３ ネジ

Claims (22)

1. セラミック基質複合材料の内側および外側壁部（１２、１３）を有する環状の燃焼室（１０）と、燃焼室の下流側端部と一体化され且つ燃焼室から到来するガス流のためのノズルを通る環状の流路（２４）の内側および外側壁部（２２、２３）の間に延びる複数の固定エアフォイル（２１）を備える高圧タービンノズル（２０）とを備える、ガスタービンであって、
   タービンノズル（２０）が、セラミック基質複合材料から作られ、且つろう付けによって燃焼室（１０）の下流側端部に結合されることを特徴とする、ガスタービン。
2. 燃焼室（１０）の内側および外側壁部（１２、１３）の下流側部分は、エアフォイル（２１）がろう付けによって結合される流路（２４）の内側および外側壁部（２２、２３）を形成するように、タービンノズル（２０）の下流側端部まで延長されることを特徴とする、請求項１に記載のガスタービン。
3. 各エアフォイル（２１）が、第１の径方向端部にて、流路（２４）の内側および外側壁部の一方の厚み内に形成されたハウジングすなわち窪み部（２２ａ）にろう付けされることを特徴とする、請求項２に記載のガスタービン。
4. エアフォイル（２１）の各々が、流路（２４）の内側および外側壁部の一方に形成される開口部（２３ａ）にて第２の径方向端部に係合されることを特徴とする、請求項２または３に記載のガスタービン。
5. エアフォイル（２１）が、該エアフォイルの第２の径方向端部において前記開口部（２３ａ）にろう付けされることを特徴とする、請求項４に記載のガスタービン。
6. 燃焼室（１０）およびタービンノズル（２０）により構成されるアセンブリが、前記アセンブリを、内側および外側金属シュラウドにそれぞれ結合する内部および外部連結部材を用いて、内側金属シュラウド（３０）および外側金属シュラウド（４０）を備える金属ケーシングの内側に保持され、
   連結部材が、セラミック基質複合材料の内側連結タブ（５０）を備え、各内側連結タブは、内側金属シュラウド（３０）に結合される第１の端部と、燃焼室およびタービンノズルのアセンブリ（１０、２０）に結合される第２の端部とを有し、連結部材が、さらにセラミック基質複合材料から作られる外側連結タブ（６０）を備え、各外側連結タブは、外側金属シュラウド（４０）に結合される第１の端部と、燃焼室およびタービンノズルのアセンブリ（１０、２０）に結合される第２の端部とを有することを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のガスタービン。
7. 連結タブ（５０、６０）の第２の端部が、内側または外側環状フェルール（５２、６２）に固定され、該内側または外側環状フェルール（５２、６２）が、タービンノズル（２０）を通る流路（２４）の内側および外側壁部（２２、２３）を形成する燃焼室壁部の延長部分の外側面にそれぞれ結合されるセラミック基質複合材料から作られることを特徴とする、請求項６に記載のガスタービン。
8. エアフォイル（２１）の第２の径方向端部も、前記環状フェルール（６２）の１つにろう付けされていることを特徴とする、請求項５および７に記載のガスタービン。
9. 内側または外側環状フェルール（５２、６２）が、燃焼室およびタービンノズルのアセンブリ（１０、２０）と内側または外側金属シュラウドとの間の環状空間（３３、４３）の下流側端部を閉鎖するためのシーリングガスケット（３７、４７）を保持するために、内側または外側金属シュラウド（３０、４０）と一体化されるフランジ（３６、４６）と協働する部分（５６、６６）を支持することを特徴とする、請求項７または８に記載のガスタービン。
10. 内側および外側連結タブ（５０、６０）の第１の端部が、内側および外側金属シュラウド（３０、４０）にそれぞれ直接的に固定されることを特徴とする、請求項６から９のいずれか一項に記載のガスタービン。
11. 内側および外側連結タブ（５０、６０）の第１の端部が、可撓性金属タブ（７０、８０）を介して、内側および外側金属シュラウド（３０、４０）に結合されることを特徴とする、請求項６から９のいずれか一項に記載のガスタービン。
12. 可撓性金属タブ（７０、８０）が、セラミック基質複合材料の連結タブ（５０、６０）に結合されたそれぞれの第１の端部と、対応する金属シュラウドに固定されたフェルール（７２、８２）と一体化されたそれぞれの第２の端部とを有することを特徴とする、請求項１１に記載のガスタービン。
13. 燃焼室（１０）およびタービンノズル（２０）により形成されるアセンブリが、前記アセンブリを内側および外側シュラウドにそれぞれ結合する内側および外側連結部材を用いて、内側および外側金属シュラウド（３０、４０）を備える金属ケーシングの内側に保持され、連結部材が、内側および外側金属連結タブ（１５０、１６０）を備え、該内側および外側金属連結タブが、それぞれ、内側および外側金属シュラウド（３０、４０）に結合されているそれぞれの第１の端部と、燃焼室およびタービンノズルのアセンブリ（１０、２０）に結合されているそれぞれの第２の端部とを有することを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のガスタービン。
14. 金属連結タブの第２の端部が、タービンノズルを通る流路（２４）の内側および外側壁部（２２、２３）を形成する燃焼室壁部の延長部分にそれぞれ固定された、内側および外側のセクタ化された金属プラットフォーム（１５２、１６２）と一体化されていることを特徴とする、請求項１３に記載のガスタービン。
15. セクタ化されたプラットフォーム（１５２、１６２）が、ネジ（１５３、１６３）を用いて燃焼室およびタービンノズルのアセンブリ（１０、２０）に機械的に結合され、該ネジが、タービンノズルを通る流路（２４）の内側および外側壁部（２２、２３）を形成する燃焼室壁部の延長部分を通過し、且つエアフォイル（２１）に螺入されることを特徴とする、請求項１４に記載のガスタービン。
16. ネジは、金属から作られていることを特徴とする、請求項１５に記載のガスタービン。
17. ネジは、セラミック基質複合材料から作られていることを特徴とする、請求項１５に記載のガスタービン。
18. 内側または外側のセクタ化されたプラットフォーム（１５２、１６２）が、燃焼室およびタービンノズルのアセンブリ（１０、２０）と内側または外側金属シュラウドとの間の環状空間（３３、４３）の下流側端部を閉鎖する環状シーリングガスケット（３７、４７）を保持するために、内側または外側金属シュラウド（３０、４０）と一体化されているフランジ（３６、４６）と協働する部分（１５６、１６６）を支持することを特徴とする、請求項１４から１７のいずれか一項に記載のガスタービン。
19. 内側および外側金属連結タブ（１５０、１６０）の第１の端部が、それぞれ、内側および外側金属シュラウド（３０、４０）に固定されているそれぞれのフェルール（１５１、１６１）と一体化されていることを特徴とする、請求項１３から１８のいずれか一項に記載のガスタービン。
20. 燃焼室（１０）およびタービンノズル（２０）により形成されるアセンブリが、前記アセンブリを内側および外側シュラウドにそれぞれ結合する内側および外側連結部材によって、内側金属シュラウド（３０）および外側金属シュラウド（４０）を備える金属ケーシングの内側に保持され、連結部材以外の手段が、燃焼室から到来するガス流によってノズルのエアフォイルに誘起される回転力が、連結部材によって取り出されることを回避するように、少なくとも１つの金属シュラウド（３０、４０）に対してタービンノズル（２０）が回転するのをロックするために設けられていることを特徴とする、請求項１から１９のいずれか一項に記載のガスタービン。
21. 回転を防止するための手段が、対応する内側または外側金属シュラウドと一体化したフランジ（３６、４６）と共に回転する内側または外側環状フランジ（５２、６２）の少なくとも一方を拘束するロッキング要素（３８）を備えることを特徴とする、請求項７から１２のいずれか一項に従属する請求項２０に記載のガスタービン。
22. 回転を防止するための手段が、対応する内側または外側金属シュラウドと一体化したフランジ（３６、４６）と共に回転する、内側または外側のセクタ化されたプラットフォーム（１５２、１６２）の少なくとも一方を拘束するロッキング要素（３８）を備えることを特徴とする、請求項１４から１９のいずれか一項に従属する請求項２０に記載のガスタービン。

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