JP2008045537A - セラミックシュラウドアッセンブリおよびその組立方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】セラミック材料が金属材料に比べて熱膨張係数が低いことから、セラミックシュラウドリングを用いてロータブレードとシュラウドリングとの隙間を減少させるとともに、セラミックシュラウドリングを金属製エンジンケースに確実に取り付ける。
【解決手段】ガスタービンエンジン10内での利用に適切なセラミックシュラウドアッセンブリ20は、セラミックシュラウドリング28と断熱・追従性インタレイヤ30の周りに焼きばめされた金属製クランプリング26を備えている。インタレイヤ30は、金属製クランプリング26とセラミックシュラウドリング28との間に設置される。
【選択図】図1
Description
Claims (19)
- 内側面、前記内側面と反対側にある外側面、前記内側面と前記外側面との間に延びる第1の軸方向面および前記第1の軸方向面と反対側にある第2の軸方向面、を備えたセラミックシュラウドと、
前記セラミックシュラウドの前記外側面の少なくとも一部分の周りに焼きばめされ、かつタービンエンジンケースに取付けられるように構成された第1の金属製リングと、
前記セラミックシュラウドと前記第1のリングとの間に位置する断熱・追従性レイヤと、
前記セラミックシュラウドを軸方向に拘束するように構成された第2のリングと、
を備えるセラミックシュラウドアッセンブリ。 - 前記第2のリングは、前記セラミックシュラウドの前記第2の軸方向面に接することを特徴とする請求項1記載のセラミックシュラウドアッセンブリ。
- 前記第2のリングは、前記セラミックシュラウドと隣接する内側面と、外側面と、前記内側面から前記外側面へ向かって延び、かつ複数の半径方向タブを画成する複数の半径方向スロットと、を備え、
前記複数の半径方向タブは、前記セラミックシュラウドの前記第1の軸方向面に付勢するように構成されることを特徴とする請求項2記載のセラミックシュラウドアッセンブリ。 - 前記第1のリングは、ニッケル基合金を含む金属で形成されることを特徴とする請求項1記載のセラミックシュラウドアッセンブリ。
- 前記第1のリングは、複数の軸方向スロットを備えることを特徴とする請求項1記載のセラミックシュラウドアッセンブリ。
- 前記第1のリングは、約21〜約23℃の範囲の温度で約3.86×105〜約6.07×105kPaの範囲のヴォン・ミーゼス応力を示すことを特徴とする請求項1記載のセラミックシュラウドアッセンブリ。
- 前記第1のリングは、エンジン定常状態で、約204.44〜約315.56℃の範囲の焼きばめ温度で、約1.65×105〜約6.07×105kPaの範囲のヴォン・ミーゼス応力を示すことを特徴とする請求項1記載のセラミックシュラウドアッセンブリ。
- 前記断熱・追従性レイヤは、前記セラミックシュラウドの前記第1の軸方向面の少なくとも一部分を覆うことを特徴とする請求項1記載のセラミックシュラウドアッセンブリ。
- 前記断熱・追従性レイヤは、第1の厚さを備え、かつ前記セラミックシュラウドと前記第1のリングに接するように形成された第1部分と、
前記第1の厚さより小さい第2の厚さを備え、かつ前記セラミックシュラウドと接するように形成された第2部分と、を含むことを特徴とする請求項1記載のセラミックシュラウドアッセンブリ。 - 前記第1の厚さが約0.254cmで、前記第2の厚さが約0.127cmであることを特徴とする請求項9記載のセラミックシュラウドアッセンブリ。
- 前記セラミックシュラウドの前記外側面は、回転防止タブを備え、前記第1のリングは、前記セラミックシュラウドの前記回転防止タブを受けるために形成された開口部を備えることを特徴とする請求項1記載のセラミックシュラウドアッセンブリ。
- 前記回転防止タブと前記第1のリング内の前記開口部との間に位置する板ばねをさらに備えることを特徴とする請求項11記載のセラミックシュラウドアッセンブリ。
- 前記セラミックシュラウドは、前記第1の軸方向面から前記第2の軸方向面にテーパが付けられることを特徴とする請求項1記載のセラミックシュラウドアッセンブリ。
- 前記セラミックシュラウドは、ガスタービンエンジンの中心線に対して、約10〜約31°の範囲の角度のテーパが付けられることを特徴とする請求項13記載のセラミックシュラウドアッセンブリ。
- 内側面と、前記内側面と反対側にある外側面と、を備えたセラミックシュラウドと、
前記セラミックシュラウドの前記外側面の少なくとも一部分の周りに焼きばめされ、タービンエンジンケースに取付けられるように構成されたクランプリングと、
前記セラミックシュラウドと前記第1のリングとの間に位置する断熱・追従性レイヤと、を備え、
前記クランプリングは、約21〜約23℃の範囲の温度で、約42.26〜約66.72kNの荷重を前記セラミックシュラウドに与えることを特徴とするセラミックシュラウドアッセンブリ。 - 前記セラミックシュラウドを軸方向に拘束するように構成された軸方向拘束リングをさらに備えることを特徴とする請求項15記載のセラミックシュラウドアッセンブリ。
- 内側直径を備えた第1のリングを、冷却後に前記第1のリング内の応力が前記第1のリングの降伏限界点を下回る予熱温度まで加熱し、
セラミックシュラウドを前記第1のリング内に差し込み、
外側直径を備えた断熱・追従性レイヤを、前記第1のリングと前記セラミックシュラウドとの間に位置するように、前記第1のリング内に差し込み、
軸方向拘束リングを前記セラミックシュラウドに隣接させて設置する、
ことを特徴とするガスタービン内で使用されるのに適したセラミックシュラウドアッセンブリの組立方法。 - 前記断熱・追従性レイヤと前記セラミックシュラウドを前記第1のリング内に差し込む前に、前記断熱・追従性レイヤを前記セラミックシュラウドに取付けることを特徴とする請求項17記載の組立方法。
- 前記予熱温度が約204〜約316℃の範囲にあることを特徴とする請求項17記載の方法。
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