JP2013170578A - Low-ductility turbine shroud - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a shroud segment for a gas turbine engine.SOLUTION: In a shroud segment for a gas turbine engine which is constructed from a composite material including a reinforcing fibers embedded in a matrix, and has a cross sectional shape defined by an opposed forward wall and oft wall, and an opposed inner wall and outer wall extending between opposed first and second end surfaces wherein the inner wall defines an arcuate inner flow path surface, a composite fillet is disposed at a junction between first and second ones of the walls, the composite fillet includes first and second portions, and the second portion has a concave curvature extending into the first one of the walls.

Description

本発明は、一般には、ガスタービンエンジンに関し、より詳細には、このようなエンジンのタービン部において低延性材料から形成されたシュラウドに関する。   The present invention relates generally to gas turbine engines, and more particularly to shrouds formed from low ductility materials in the turbine section of such engines.

典型的なガスタービンエンジンは、高圧コンプレッサ、燃焼器、および高圧タービンを直流関係に有するターボ機械コアを備える。コアは、公知の方法で動作して一次ガス流を発生させることができる。高圧タービン(ガス発電機用タービンとも呼ばれる)は、一次ガス流からエネルギーを抽出する1または複数のロータを備える。各ロータは、回転円板により担持されるブレードまたはバケットの環状列を備える。ロータを通る流路は、一部がシュラウドにより画定される。このシュラウドは、ブレードまたはバケットの先端に外接する固定構造である。これらの部品は、非常に高温の環境で動作し、適切な耐用寿命を確保するために空気流により冷却されなければならない。通常、冷却に使用される空気はコンプレッサから抽出(抽気)される。抽気の使用は、燃料消費率(SFC)に悪影響を与えるため、一般に最小限にすべきである。   A typical gas turbine engine includes a turbomachine core having a high pressure compressor, a combustor, and a high pressure turbine in a DC relationship. The core can operate in a known manner to generate a primary gas stream. High pressure turbines (also called gas generator turbines) include one or more rotors that extract energy from a primary gas stream. Each rotor comprises an annular row of blades or buckets carried by a rotating disk. The flow path through the rotor is partially defined by the shroud. The shroud is a fixed structure that circumscribes the tip of the blade or bucket. These parts operate in very hot environments and must be cooled by air flow to ensure proper service life. Usually, air used for cooling is extracted (bleeded) from a compressor. The use of bleed air should generally be minimized because it adversely affects fuel consumption rate (SFC).

金属シュラウド構造の代わりに、セラミックマトリックス複合材料(CMC)等のより良好な高温性能を有する材料を使用することが提案されている。このような材料は、シュラウドセグメント等の物品の設計および適用中に考慮しなければならない特有の機械的特性を有する。例えば、CMC材料は、金属材料と比較して、引張延性が比較的低く、または故障に至る歪みが少ない。また、CMCは、約1.5〜5マイクロインチ/インチ/度Fの範囲の熱膨張係数(CTE)を有し、これは金属シュラウドの担体として使用される市販の金属合金とは大きく異なる。このような金属合金は、通常、約7〜10マイクロインチ/インチ/度Fの範囲のCTEを有する。   Instead of metal shroud structures, it has been proposed to use materials with better high temperature performance such as ceramic matrix composites (CMC). Such materials have unique mechanical properties that must be considered during the design and application of articles such as shroud segments. For example, CMC materials have relatively low tensile ductility or less strain to failure than metal materials. CMC also has a coefficient of thermal expansion (CTE) in the range of about 1.5-5 microinches / inch / degree F, which is very different from commercially available metal alloys used as metal shroud supports. Such metal alloys typically have a CTE in the range of about 7-10 microinches / inch / degree F.

CMC材料は、マトリックス材料と強化用繊維との積層体から構成され、少なくともある程度、直交異方性である。本明細書では層間とも呼ばれるマトリックス方向または非主要繊維方向は、通常、複合材料システムの繊維方向よりも弱く(すなわち1/10以下)、限定設計要因となり得る。   The CMC material is composed of a laminate of matrix material and reinforcing fibers and is at least partially orthotropic. The matrix direction or non-primary fiber direction, also referred to herein as the interlayer, is usually weaker (ie, 1/10 or less) than the fiber direction of the composite system and can be a limiting design factor.

シュラウド構造は、壁同士の接合部に加えられた層間引張応力を受けるため、弱いマトリックス材料に担持されなければならない。このような層間引張応力を、シュラウド設計の限定応力位置とすることができる。   The shroud structure is subject to interlaminar tensile stress applied to the wall-to-wall joint and must be supported on a weak matrix material. Such an interlaminar tensile stress can be a limited stress position of the shroud design.

したがって、層間応力を低くした複合シュラウド構造が必要である。   Therefore, there is a need for a composite shroud structure with low interlayer stress.

米国特許第7968217号公報US Pat. No. 7,968,217

この必要性は、層間応力を最小限にするように構成されたシュラウドセグメントを提供する本発明により対処される。   This need is addressed by the present invention which provides a shroud segment configured to minimize interlaminar stress.

本発明の一態様によれば、マトリックスに埋め込まれた強化用繊維を含む複合材料から構成され、対向する第1および第2の端面間に延びる、対向する前壁および後壁と対向する内壁および外壁とにより画定された横断面形状を有するガスタービンエンジン用シュラウドセグメントであって、内壁が円弧状の内部流路面を画定し、複合フィレットが壁のうち第1および第2の壁の間の接合部に配置され、複合フィレットが第1および第2の部分を含み、第2の部分が壁のうち第1の壁内に延びる凹面を有する、シュラウドセグメントが提供される。   According to one aspect of the present invention, an inner wall facing the front wall and the rear wall facing each other, which is made of a composite material including reinforcing fibers embedded in a matrix and extends between the first and second end faces facing each other, and A shroud segment for a gas turbine engine having a cross-sectional shape defined by an outer wall, wherein the inner wall defines an arcuate inner flow path surface, and a composite fillet between the first and second walls of the walls A shroud segment is provided having a concave surface disposed in the portion, the composite fillet including first and second portions, the second portion having a concave surface extending into the first wall of the walls.

本発明の別の態様によれば、環状金属ハンガと;、マトリックスに埋め込まれた強化用繊維を含む複合材料から構成され、対向する第1および第2の端面間に延びる、対向する前壁および後壁と対向する内壁および外壁とにより画定された横断面形状を有する、ハンガの内側に配置されたシュラウドセグメントであって、内壁が円弧状の内部流路面を画定し、複合フィレットが壁のうち第1および第2の壁の間の接合部に配置され、複合フィレットが第1および第2の部分を含み、第2の部分が壁のうち第1の壁内に延びる凹面を有する、シュラウドセグメントと;シュラウドセグメントの半径方向への移動を可能にしながらシュラウドセグメントをハンガに対して保持する、シュラウドセグメントと係合するハンガに機械的に連結された保持器とを含む
添付図面と組み合わせて以下の説明を参照することにより、本発明を最適に理解することができる。
According to another aspect of the present invention, an annular front metal hanger; and an opposing front wall comprised of a composite material comprising reinforcing fibers embedded in a matrix and extending between opposing first and second end faces; A shroud segment disposed inside a hanger having a cross-sectional shape defined by an inner wall and an outer wall facing the rear wall, the inner wall defining an arcuate inner flow path surface, and the composite fillet being out of the walls A shroud segment disposed at a junction between the first and second walls, wherein the composite fillet includes first and second portions, and the second portion has a concave surface extending into the first wall of the walls. Holding mechanically connected to a hanger that engages the shroud segment, which holds the shroud segment against the hanger while allowing radial movement of the shroud segment; By reference to the following description in conjunction with the accompanying drawings comprising a vessel, it is possible to optimally understanding of the present invention.

本発明の態様により構成されたシュラウド取付装置を組み込んだ、ガスタービンエンジンのタービン部の一部の概略横断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a portion of a turbine section of a gas turbine engine that incorporates a shroud mounting device constructed in accordance with aspects of the present invention. 図1に示すシュラウドセグメントの概略斜視図である。It is a schematic perspective view of the shroud segment shown in FIG. 図2のシュラウドセグメントの底面図であるFIG. 3 is a bottom view of the shroud segment of FIG. 2. 図3の一部の拡大図である。FIG. 4 is a partially enlarged view of FIG. 3. 図1に示すタービン部の一部の断面正面立面図である。It is a cross-sectional front elevation view of a part of the turbine section shown in FIG. 図1に示すシュラウドセグメントの一部の断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the shroud segment shown in FIG. 1. 図1に示す別のシュラウドセグメントの一部の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a portion of another shroud segment shown in FIG. 図7に示すシュラウドセグメントの一部の断面図である。FIG. 8 is a partial cross-sectional view of the shroud segment shown in FIG. 7.

複数の図を通して、同一の参照符号は同一の要素を示す。図1は、公知のタイプのガスタービンエンジンの一部である、タービンの小部分を示す。タービンの機能は、上流の燃焼器(図示せず)からの高温加圧燃焼ガスからエネルギーを抽出して、このエネルギーを公知の方法で機械仕事に変換することである。タービンは、シャフトを通じて上流のコンプレッサ(図示せず)を駆動し、加圧空気を燃焼器に供給する。   Throughout the drawings, the same reference numerals denote the same elements. FIG. 1 shows a small portion of a turbine that is part of a known type of gas turbine engine. The function of the turbine is to extract energy from hot pressurized combustion gases from an upstream combustor (not shown) and convert this energy into mechanical work in a known manner. The turbine drives an upstream compressor (not shown) through a shaft and supplies pressurized air to the combustor.

本明細書で説明する原理は、ターボファンエンジン、ターボジェットエンジン、およびターボシャフトエンジン、ならびに他の車両または固定の用途で使用するタービンエンジンに等しく適用可能である。さらに、タービンシュラウドを例として使用するが、本発明の原理は、ガスタービンエンジンの一次燃焼ガス流路に少なくとも部分的に晒される低延性流路部品に適用可能である。   The principles described herein are equally applicable to turbofan engines, turbojet engines, and turboshaft engines, and turbine engines for use in other vehicles or stationary applications. Further, using a turbine shroud as an example, the principles of the present invention are applicable to low ductility flow path components that are at least partially exposed to the primary combustion gas flow path of a gas turbine engine.

タービンは固定ノズル10を含む。固定ノズル10は、単一構造または組立構造であり、環状の外側ベルト14により外接された複数のエーロフォイル状固定タービン翼12を備える。外側ベルト14は、タービンノズル10を通るガス流の外側半径方向境界を画定する。外側ベルト14は、連続した環状要素であっても、セグメント化されていてもよい。   The turbine includes a fixed nozzle 10. The fixed nozzle 10 is a single structure or an assembled structure, and includes a plurality of airfoil-shaped fixed turbine blades 12 circumscribed by an annular outer belt 14. The outer belt 14 defines the outer radial boundary of the gas flow through the turbine nozzle 10. The outer belt 14 may be a continuous annular element or may be segmented.

ノズル10の下流には、エンジンの中心軸の周りを回転し、エーロフォイル状タービンブレード16の列を担持するロータディスク(図示せず)がある。複数の円弧状のシュラウドセグメント18を備えるシュラウドは、タービンブレード16を近接して囲むことにより、タービンブレード16を通って流れる高温ガス流のための外側半径方向流路境界を画定するように配置される。   Downstream of the nozzle 10 is a rotor disk (not shown) that rotates about the central axis of the engine and carries a row of airfoil-like turbine blades 16. A shroud comprising a plurality of arcuate shroud segments 18 is arranged to define an outer radial flow path boundary for hot gas flow flowing through the turbine blade 16 by closely surrounding the turbine blade 16. The

タービンブレード16の下流には、下流固定ノズル17がある。下流固定ノズル17は単一構造または組立構造であり、環状外側ベルト21により外接された複数のエーロフォイル状固定タービン翼19を備える。外側ベルト21は、タービンノズル17を通るガス流の外側半径方向境界を画定する。外側ベルト21は、連続した環状要素であっても、セグメント化されていてもよい。   Downstream of the turbine blade 16 is a downstream fixed nozzle 17. The downstream fixed nozzle 17 has a single structure or an assembled structure, and includes a plurality of airfoil-shaped fixed turbine blades 19 circumscribed by the annular outer belt 21. The outer belt 21 defines the outer radial boundary of the gas flow through the turbine nozzle 17. The outer belt 21 may be a continuous annular element or may be segmented.

図2に示すように、各シュラウドセグメント18は、対向する内壁20および外壁22と前壁24および後壁26とにより画定された、全体が中空の横断面形状を有する。壁の交差部に、丸みのある、尖った、または角状の遷移を使用することができる。シュラウドキャビティ28は、壁20、22、24、26内に画定される。遷移壁29は、前壁24と外壁22との間にある角度で延び、横断面で見たときにエンジンの中心縦軸に対して鋭角に配置される。軸方向に細長い取付孔27が、外壁22、遷移壁29、および前壁24を貫通する。内壁20は円弧状の半径方向内側流路面30を画定する。内壁20は、前壁24を過ぎて軸方向前方に延びて前フランジまたは突出部32を画定し、また後壁26を過ぎて軸方向後方に延びて後フランジまたは突出部34を画定する。流路面30は、(例えば前方から見て後方に、またはその逆に)立面図で円弧をたどる。   As shown in FIG. 2, each shroud segment 18 has a generally hollow cross-sectional shape defined by opposing inner and outer walls 20 and 22 and front and rear walls 24 and 26. Rounded, pointed or angular transitions can be used at the intersections of the walls. A shroud cavity 28 is defined in the walls 20, 22, 24, 26. The transition wall 29 extends at an angle between the front wall 24 and the outer wall 22 and is arranged at an acute angle with respect to the central longitudinal axis of the engine when viewed in cross section. An axially elongated attachment hole 27 passes through the outer wall 22, the transition wall 29, and the front wall 24. The inner wall 20 defines an arcuate radially inner flow surface 30. The inner wall 20 extends axially forward past the front wall 24 to define a front flange or protrusion 32 and extends axially rearward past the rear wall 26 to define a rear flange or protrusion 34. The channel surface 30 follows an arc in an elevational view (eg, backward as viewed from the front or vice versa).

シュラウドセグメント18は、公知のタイプのセラミックマトリックス複合(CMC)材料から構成される。一般に、市販のCMC材料はセラミックタイプの繊維、例えばSiCを含み、その形は窒化ホウ素(BN)等の適合材料で被覆される。繊維はセラミックタイプのマトリックスに担持され、その1つの形は炭化ケイ素(SiC)である。通常、CMCタイプの材料の室温引張延性は約1%以下であり、本明細書で、CMCタイプの材料は低引張延性材料を定義し意味するために使用される。一般に、CMCタイプの材料の室温引張延性は、約0.4〜約0.7%の範囲である。これを、少なくとも約5%、例えば約5〜約15%の範囲の室温引張延性を有する金属と比較する。シュラウドセグメント18を、他の低延性の高温性能材料から構成することもできる。   The shroud segment 18 is constructed from a known type of ceramic matrix composite (CMC) material. In general, commercially available CMC materials include ceramic type fibers, such as SiC, whose form is coated with a compatible material such as boron nitride (BN). The fibers are supported on a ceramic type matrix, one form of which is silicon carbide (SiC). Typically, the room temperature tensile ductility of CMC type materials is about 1% or less, and CMC type materials are used herein to define and imply low tensile ductility materials. In general, the room temperature tensile ductility of CMC type materials ranges from about 0.4 to about 0.7%. This is compared to a metal having a room temperature tensile ductility of at least about 5%, such as in the range of about 5 to about 15%. The shroud segment 18 can also be constructed from other low ductility, high temperature performance materials.

CMC材料は少なくともある程度直交異方性であり、すなわち、繊維の長さに平行な方向(「繊維方向」)における材料の引張強度が、垂直方向(「マトリックス」、「層間」、または「二次」もしくは「三次」繊維方向)の引張強度よりも強い。係数およびポアソン比等の物理的特性も、繊維方向とマトリックス方向との間で異なる。   CMC materials are at least somewhat orthotropic, ie, the tensile strength of the material in a direction parallel to the length of the fiber (“fiber direction”) is perpendicular (“matrix”, “interlayer”, or “secondary” Or “tertiary” fiber direction). Physical properties such as modulus and Poisson's ratio also differ between the fiber direction and the matrix direction.

シュラウドセグメント18の流路面30には、耐環境コーティング(EBC)の層を組み込むことができる。この耐環境コーティングは、摩耗性材料および/またはCMC材料との使用に適した公知のタイプの耐摩擦材料とすることができる。この層は、符号38で示す「摩擦被膜」と呼ばれる場合がある。本明細書で使用されるように、「摩耗性」という用語は、タービンブレード16がシュラウドセグメント18内で高速回転するとき、摩擦被膜38がタービンブレード16の先端に接触する間に、タービンブレード先端に損傷をほとんどまたは全く与えることなく摩擦被膜38を摩耗させ、研磨し、または侵食することができることを意味する。この摩耗性は、摩擦被膜38の材料組成、その物理的構成、またはこれらの組合せによるものであり得る。摩擦被膜38は、イットリア安定化ジルコニアまたはアルミノケイ酸バリウムストロンチウム等のセラミック層を含むことができる。参照により本明細書に組み込まれている、摩擦被膜38を形成するのに適した例示的な組成および方法が、米国特許第7749565号(Johnson他)に記載されている。   The flow path surface 30 of the shroud segment 18 can incorporate a layer of environmental coating (EBC). This environmentally resistant coating can be a known type of anti-friction material suitable for use with wear and / or CMC materials. This layer may be referred to as the “friction coating” indicated by 38. As used herein, the term “wear” refers to the turbine blade tip while the friction coating 38 contacts the tip of the turbine blade 16 as the turbine blade 16 rotates at high speed within the shroud segment 18. This means that the friction coating 38 can be worn, polished or eroded with little or no damage to the surface. This wearability may be due to the material composition of the friction coating 38, its physical configuration, or a combination thereof. The friction coating 38 can include a ceramic layer such as yttria stabilized zirconia or barium strontium aluminosilicate. An exemplary composition and method suitable for forming the friction coating 38, incorporated herein by reference, is described in US Pat. No. 7,749,565 (Johnson et al.).

図3および図4は、摩擦被膜38をより詳細に示す。図示した例では、摩擦被膜38にパターンがつけられている。パターンにより、露出されてタービンブレード16の先端に接触する表面積が減るため、摩擦被膜の摩耗性が高まる。具体的には、摩擦被膜38に複数の並列溝39が形成される。溝39があるため、山41と谷43を交互に含む形状が表面に与えられる。溝39は、全体として前後方向に延び、各溝39は前端部45、中央部47、および後端部49を有する。平面図で、溝39は湾曲していてもよい。例えば、図3に示すように、各溝39は、中央部47が前端部45および後端部49に対して横方向または接線方向にずれるように湾曲する。   3 and 4 show the friction coating 38 in more detail. In the illustrated example, the friction coating 38 is patterned. The pattern reduces the surface area that is exposed and contacts the tips of the turbine blades 16, thus increasing the wear of the friction coating. Specifically, a plurality of parallel grooves 39 are formed in the friction coating 38. Since there is the groove 39, a shape including alternating peaks 41 and valleys 43 is given to the surface. The grooves 39 extend in the front-rear direction as a whole, and each groove 39 has a front end portion 45, a central portion 47, and a rear end portion 49. In the plan view, the groove 39 may be curved. For example, as shown in FIG. 3, each groove 39 is curved so that the central portion 47 is displaced laterally or tangentially with respect to the front end portion 45 and the rear end portion 49.

シュラウドセグメント18は、対向する端面42(一般に「スラッシュ」面とも呼ばれる)を備える。端面42は、「半径平面」と呼ばれるエンジンの中心軸線に平行な面にあり、半径平面からわずかにずれていてもよく、またはこのような半径平面に対して鋭角になるような向きであってもよい。完全なリング状に組み立てられると、隣接するシュラウドセグメント18の端面42間に端部間隙が生じる。1または複数のシール(図示せず)を端面42に設けることができる。同様のシールは、一般に「スプラインシール」として公知であり、端面42の長孔に挿入される薄い金属片または他の適切な材料の形をとる。スプラインシールは、シュラウドセグメント18間の間隙に渡される。   The shroud segment 18 includes opposing end faces 42 (also commonly referred to as “slash” faces). The end face 42 lies in a plane called the “radial plane” parallel to the central axis of the engine and may be slightly offset from the radial plane or oriented at an acute angle with respect to such a radial plane. Also good. When assembled into a complete ring, an end gap is created between the end faces 42 of adjacent shroud segments 18. One or more seals (not shown) can be provided on the end face 42. A similar seal is commonly known as a “spline seal” and takes the form of a thin piece of metal or other suitable material that is inserted into the slot in the end face 42. The spline seal is passed into the gap between the shroud segments 18.

図6は、シュラウドセグメント18の内部構成をより詳細に示す。内壁22と後壁26との間に凹面フィレット19がある。このフィレット19は、4つの壁のうちの2つが互いに合わさる4つの交差部のそれぞれにある接合部を表す。動作時に、このタイプの構成は、フィレット19の位置近くの材料面下方でピーク層間引張応力を受けるため、より弱いマトリックス材料に担持されなければならない。これは、シュラウドセグメント18の設計における限定応力位置とすることができる。   FIG. 6 shows the internal configuration of the shroud segment 18 in more detail. There is a concave fillet 19 between the inner wall 22 and the rear wall 26. This fillet 19 represents a joint at each of the four intersections where two of the four walls meet each other. In operation, this type of configuration must be carried by a weaker matrix material because it experiences peak interlaminar tensile stress below the material plane near the fillet 19 location. This can be a limited stress position in the design of the shroud segment 18.

図7は、別のシュラウドセグメント118を示す。基本構成はシュラウドセグメント18と同様であるが、シュラウドセグメント118は、複合材料の層間応力を低くするように構成される。シュラウドセグメント118は、対向する内壁120および外壁122と前壁124および後壁126とにより画定された全体が中空の横断面形状を有する。シュラウドキャビティ128が壁120、122、124、126内に画定される。内壁122と後壁126との間に複合フィレット119がある。このフィレット119は、4つの壁のうちの2つが互いに合わさる4つの交差部のそれぞれにある接合部を表す。   FIG. 7 shows another shroud segment 118. The basic configuration is similar to shroud segment 18, but shroud segment 118 is configured to reduce the interlaminar stress of the composite material. The shroud segment 118 has a generally hollow cross-sectional shape defined by opposing inner and outer walls 120 and 122 and front and rear walls 124 and 126. A shroud cavity 128 is defined in the walls 120, 122, 124, 126. There is a composite fillet 119 between the inner wall 122 and the rear wall 126. This fillet 119 represents a joint at each of the four intersections where two of the four walls meet each other.

図8で最もよくわかるように、複合フィレット119は、後壁126の内面と内壁120の内面とに対して鋭角に配置された面を有する第1の部分119Aを含む。第1の部分119Aの面は全体が平坦である。第1の部分119Aは、破線130の位置により示されるように、後壁126の呼び厚さに対して材料を追加した部分を表す。複合フィレット119は、半径Rを有する凹面である第2の部分119Bを備える。第2の部分119Bの第1の端部132が第1の部分119Aに合わさり、第2の部分119Bの第2の端部134が内壁120の内面に合わさって遷移する。破線136の位置により示されるように、第2の部分119Bは、後壁126の呼び厚さから材料を引いた部分を表す。複合フィレット119、特に第2の部分119Bは、集中層間応力領域に先行または隣接する「アンダーカット」または「薄層化」とすることができる。   As best seen in FIG. 8, the composite fillet 119 includes a first portion 119 </ b> A having a surface disposed at an acute angle with respect to the inner surface of the rear wall 126 and the inner surface of the inner wall 120. The surface of the first portion 119A is entirely flat. First portion 119A represents the portion of material added to the nominal thickness of rear wall 126, as indicated by the location of dashed line 130. The composite fillet 119 includes a second portion 119B that is a concave surface having a radius R. The first end 132 of the second portion 119B is aligned with the first portion 119A, and the second end 134 of the second portion 119B is aligned with the inner surface of the inner wall 120 for transition. As indicated by the location of dashed line 136, second portion 119B represents the nominal thickness of rear wall 126 minus material. The composite fillet 119, particularly the second portion 119B, can be “undercut” or “thinned” preceding or adjacent to the concentrated interlayer stress region.

第1の部分119Aと後壁126の内面との接合部に、なだらかな凹面として示される第1の遷移面138がある。同様の結果をもたらす他の構成は、直線またはスプライン形状を有する。   At the junction of the first portion 119A and the inner surface of the rear wall 126 is a first transition surface 138, shown as a gentle concave surface. Other configurations that yield similar results have a straight or spline shape.

第2の部分119Bと内壁120の内面との接合部に、なだらかな凸面として示される第2の遷移部140が配置される。同様の結果をもたらす他の構成は、直線またはスプライン形状を有する。   A second transition portion 140 shown as a gentle convex surface is disposed at the joint between the second portion 119B and the inner surface of the inner wall 120. Other configurations that yield similar results have a straight or spline shape.

複合フィレット119の外形は、複合材料と適合するように成形される。部品内の強化用繊維は、全体として内壁120、複合フィレット119、および後壁126の境界面の輪郭をたどる(すなわち平行である)。このような表面の輪郭は、外側先端が位置する箇所で繊維が縮んだりしわになったりすることがないように作られる。複合フィレット119の外形が例示的な平面断面図に示されるが、実際の形状は様々な部分で異なっていてもよいことに注目されたい。   The outer shape of the composite fillet 119 is shaped to be compatible with the composite material. The reinforcing fibers in the part generally follow (ie, are parallel to) the boundary surfaces of the inner wall 120, the composite fillet 119, and the rear wall 126. Such surface contours are made so that the fibers do not shrink or wrinkle where the outer tip is located. It should be noted that although the outline of the composite fillet 119 is shown in an exemplary plan cross-sectional view, the actual shape may vary in various parts.

図示した例では、内壁120の厚さが、複合フィレット119の第2の部分119Bの位置で最小である。複合フィレット119の正確な形状および寸法を変更して、特定の用途および使用する特定の複合材料に合わせてもよい。   In the illustrated example, the thickness of the inner wall 120 is minimal at the position of the second portion 119B of the composite fillet 119. The exact shape and dimensions of the composite fillet 119 may be varied to suit a particular application and the particular composite material used.

図では、複合フィレット119は後壁126と前壁120との間に配置されている。壁120、122、124、126のいずれかまたはすべての間の接合部で、同一または同様の構成を実施してもよいことに注目されたい。   In the figure, the composite fillet 119 is disposed between the rear wall 126 and the front wall 120. Note that the same or similar configurations may be implemented at the junction between any or all of the walls 120, 122, 124, 126.

図1に示すように、シュラウドセグメント18は固定金属エンジン構造に取り付けられる。この例では、固定構造はタービンケース44の一部である。シュラウドセグメント18のリングが、保持器48およびボルト50の列により円弧状のシュラウドハンガ46の列に取り付けられる。   As shown in FIG. 1, shroud segment 18 is attached to a fixed metal engine structure. In this example, the fixed structure is a part of the turbine case 44. A ring of shroud segments 18 is attached to a row of arcuate shroud hangers 46 by a row of retainers 48 and bolts 50.

図1および図5に示すように、各ハンガ46は、略軸方向に延びる環状本体52を備える。本体52は、前端部が後端部の半径方向内側にあるように角度が付けられる。本体52には、半径方向に整合したボルト孔54が間隔を置いて貫通する。環状前方外側脚部56が本体52の前端部に配置される。環状前部外側脚部56は本体52の略半径方向外側に延び、軸方向後方に延びる前フック58を備える。環状後方外側脚部60が本体52の後端に配置される。環状後方外側脚部60は本体52の略半径方向外側に延び、軸方向後方に延びる後フック62を備える。環状前方内側脚部64が本体52の前端部に配置される。環状前方内側脚部64は本体52の略半径方向内側に延び、後向きの環状前方軸受面66を備える。環状後方内側脚部68が本体52の後端部に配置される。環状後方内側脚部68は本体52の略半径方向内側に延び、前向きの環状後方軸受面70を備える。より詳細に後述するように、後方内側脚部68はばね要素として機能するように構成される。本体52には1または複数の冷却剤供給通路71が形成され、この冷却剤供給通路71は、エンジン内の供給源から冷却剤(コンプレッサ抽気等)を受け、冷却剤を本体52の内側に送る機能を果たす。   As shown in FIGS. 1 and 5, each hanger 46 includes an annular body 52 that extends substantially in the axial direction. The body 52 is angled so that the front end is radially inward of the rear end. Bolt holes 54 aligned in the radial direction pass through the main body 52 at intervals. An annular front outer leg 56 is disposed at the front end of the body 52. The annular front outer leg portion 56 includes a front hook 58 that extends substantially radially outward of the main body 52 and extends rearward in the axial direction. An annular rear outer leg 60 is disposed at the rear end of the body 52. The annular rear outer leg 60 includes a rear hook 62 that extends substantially radially outward of the main body 52 and extends rearward in the axial direction. An annular front inner leg 64 is disposed at the front end of the body 52. The annular front inner leg portion 64 extends substantially radially inward of the main body 52 and includes a rearward annular front bearing surface 66. An annular rear inner leg 68 is disposed at the rear end of the body 52. The annular rear inner leg 68 extends substantially radially inward of the main body 52 and includes a forward annular rear bearing surface 70. As will be described in more detail below, the rear inner leg 68 is configured to function as a spring element. One or more coolant supply passages 71 are formed in the main body 52, and the coolant supply passage 71 receives coolant (compressor bleed air or the like) from a supply source in the engine and sends the coolant to the inside of the main body 52. Fulfills the function.

ハンガ46は、以下のようにタービンケース44に設置される。前フック58がケース44の軸方向前向きの前レール72に受けられる。後フック62がケース44の軸方向前向きの後レール74に受けられる。回転防止ピン76または他の同様の回転防止構成が前レール72に受けられ、前フック58の嵌合長孔(図示せず)内に延びる。   The hanger 46 is installed in the turbine case 44 as follows. The front hook 58 is received by the front rail 72 facing forward in the axial direction of the case 44. The rear hook 62 is received by the rear rail 74 facing forward in the axial direction of the case 44. An anti-rotation pin 76 or other similar anti-rotation configuration is received on the front rail 72 and extends into a mating slot (not shown) in the front hook 58.

保持器48の構成を図5により詳細に示す。各保持器48は、2つの横方向に延びるアーム80を有する中央部78を備える。各アーム80の遠位端は、アーム80の残りの部分に対して半径方向外側に突出する凹面接触パッド82を備える。中央部78は半径方向にアーム80よりも高くなっており、締付面84を画定する。半径方向に整合した孔86が中央部78を貫通する。全体が管状の挿入部88が孔86に加締められるか、または固定され、ねじ切り締結孔を備える。適宜、孔86にねじ切りして、挿入部88をなくしてもよい。   The structure of the cage 48 is shown in more detail in FIG. Each retainer 48 includes a central portion 78 having two laterally extending arms 80. The distal end of each arm 80 includes a concave contact pad 82 that projects radially outward relative to the remainder of the arm 80. The central portion 78 is radially higher than the arm 80 and defines a clamping surface 84. A radially aligned hole 86 passes through the central portion 78. A generally tubular insert 88 is crimped or fixed in hole 86 and includes a threaded fastening hole. If appropriate, the hole 86 may be threaded to eliminate the insertion portion 88.

保持器48は、中央部78と外壁22の取付孔27を通して露出される締付面84とによりシュラウドキャビティ28内に位置決めされる。保持器48は、ボルト50または他の適切な締結具によりハンガ46のボス90に対して締め付けられ、ボス90と締付面との間にばね92が締め付けられる。各ばね92は、取り付け孔を有する中央部分と、横方向に延びる対向するアーム94とを備える。   The retainer 48 is positioned within the shroud cavity 28 by a central portion 78 and a clamping surface 84 exposed through the mounting hole 27 in the outer wall 22. The retainer 48 is clamped against the boss 90 of the hanger 46 by a bolt 50 or other suitable fastener, and a spring 92 is clamped between the boss 90 and the clamping surface. Each spring 92 includes a central portion having a mounting hole and opposing arms 94 extending in the lateral direction.

ボス90、保持器48、およびシュラウドセグメント18の相対寸法は、保持器48がシュラウドセグメント18の内側への移動を限定するが、シュラウドセグメント18をハンガ46に対して半径方向に締め付けないように選択される。言い換えると、保持器48により、半径方向外側への移動について明確なクリアランスが可能になる。動作時に、二次流路内の一般的なガス圧負荷により、シュラウドセグメント18が保持器48に対して半径方向内側に押圧され、保持器48はわずかに曲がる。   The relative dimensions of the boss 90, the retainer 48, and the shroud segment 18 are selected so that the retainer 48 restricts inward movement of the shroud segment 18 but does not radially clamp the shroud segment 18 relative to the hanger 46. Is done. In other words, the retainer 48 allows a clear clearance for radially outward movement. In operation, a typical gas pressure load in the secondary flow path pushes the shroud segment 18 radially inward against the retainer 48, causing the retainer 48 to bend slightly.

ばね92は、組立中に、シュラウドセグメント18のリングを円形にする最初の研削プロセスのために、シュラウドセグメント18を保持器48に対して半径方向内側に保持するように機能する。しかし、ばね92の大きさは、シュラウドセグメント18に対して実質的な締付負荷を加えることがないように決められる。   The spring 92 functions to hold the shroud segment 18 radially inward relative to the retainer 48 for an initial grinding process that rounds the ring of the shroud segment 18 during assembly. However, the size of the spring 92 is determined so as not to apply a substantial clamping load to the shroud segment 18.

軸方向では、ハンガ46の後方内側脚部68が、大きな片持ちばねとして作用して、動作時の空気圧負荷に対抗する。このばね作用により、シュラウドセグメント18の前壁24が前方内側脚部64の前方軸受面66に対して押圧され、これにより金属ハンガ46とCMCシュラウドセグメントとの間に確実なシールが形成されるため、冷却流の漏れが減少する。   In the axial direction, the rear inner leg 68 of the hanger 46 acts as a large cantilever spring to counteract pneumatic loads during operation. Due to this spring action, the front wall 24 of the shroud segment 18 is pressed against the front bearing surface 66 of the front inner leg 64, thereby forming a secure seal between the metal hanger 46 and the CMC shroud segment. Cooling flow leakage is reduced.

設置状態で、前突出部32および後突出部34が軸方向に近接して配置され、またはシュラウドセグメント18の前後の部品に軸方向に重なるように配置される。図示した例では、後突出部34と後ノズルベルト21との間に重なり構成があり、前突出部32は前外側ベルト14に近接して配置される。この構成により、部品間の漏れが最小限になり、一次流路から二次流路への高温ガスの取入れが阻止される。   In the installed state, the front protrusion 32 and the rear protrusion 34 are disposed close to each other in the axial direction, or are disposed so as to overlap the front and rear components of the shroud segment 18 in the axial direction. In the illustrated example, there is an overlapping configuration between the rear protrusion 34 and the rear nozzle belt 21, and the front protrusion 32 is disposed close to the front outer belt 14. This configuration minimizes leakage between components and prevents the introduction of hot gas from the primary flow path to the secondary flow path.

前述したように、取付孔27が外壁22、遷移壁29、および前壁24を貫通する。これによりシュラウドセグメント18は、かなりの量の開放領域を組み込む。取付孔27の周囲とハンガ46との間にエアシールはなく、シュラウドセグメント18は、それ自体ではプレナムとして機能しない。むしろ、シュラウドセグメント18は、図1に「P」で全体を示すように、ハンガ46と協働してプレナムを形成する。具体的には、前軸受面66とシュラウドセグメント18の前壁24との間に環状シール接触がある。また、後軸受面70とシュラウドセグメント18の後壁26との間に環状シール接触がある。シール接触は、前述した後方内側脚部68のばね作用により確実になる。シュラウドセグメント18はプレナムの「内部」となると考えられ、ハンガ46は、プレナムの「外部」となると考えられる。   As described above, the mounting hole 27 passes through the outer wall 22, the transition wall 29, and the front wall 24. This allows shroud segment 18 to incorporate a significant amount of open area. There is no air seal between the perimeter of the mounting hole 27 and the hanger 46 and the shroud segment 18 does not function as a plenum by itself. Rather, the shroud segment 18 cooperates with the hanger 46 to form a plenum, as indicated generally by “P” in FIG. Specifically, there is an annular seal contact between the front bearing surface 66 and the front wall 24 of the shroud segment 18. There is also an annular seal contact between the rear bearing surface 70 and the rear wall 26 of the shroud segment 18. Seal contact is ensured by the spring action of the rear inner leg 68 described above. The shroud segment 18 is considered to be “inside” the plenum, and the hanger 46 is considered to be “outside” the plenum.

中空金属衝突バッフル96が、各シュラウドセグメント18内に配置される。衝突バッフル96は、保持器48にぴったりと適合する。衝突バッフルの内壁には、セグメント18へ冷却剤を導く複数の衝突孔98が形成される。衝突バッフル96の内部は、保持器48に形成された移送通路73を通じて冷却剤供給通路71と連通する。   A hollow metal impingement baffle 96 is disposed within each shroud segment 18. The impact baffle 96 fits snugly with the retainer 48. A plurality of collision holes 98 are formed in the inner wall of the collision baffle to guide the coolant to the segment 18. The inside of the collision baffle 96 communicates with the coolant supply passage 71 through a transfer passage 73 formed in the cage 48.

動作時に、空気が通路71、移送通路73、バッフル96、衝突孔98を通って流れ、プレナムPを加圧する。プレナムPからの使用済冷却空気は、シュラウドセグメント18の前壁24に形成されたパージ孔100を通って排出される。   In operation, air flows through the passage 71, the transfer passage 73, the baffle 96, and the collision hole 98 to pressurize the plenum P. Spent cooling air from the plenum P is exhausted through a purge hole 100 formed in the front wall 24 of the shroud segment 18.

前述したシュラウド取付装置は、締付負荷をタービンエンジン直接加えることなく低延性シュラウドをタービンエンジンに取り付けるのに有効であり、先行技術と比較して複数の利点を有する。   The aforementioned shroud attachment device is effective for attaching a low ductility shroud to a turbine engine without directly applying a tightening load to the turbine engine, and has a number of advantages over the prior art.

特に、シュラウド前面の先細縁部(または楔形)形状により、シュラウド取付システムが、負荷をシュラウドセグメント18の前方からタービンケース44へ伝え、シュラウドセグメント18を通して直接伝達することがない。シュラウドセグメント18の周りに負荷を向け直すことにより、シュラウドセグメント18の応力が比較的低いままとなる。   In particular, the tapered edge (or wedge) shape of the shroud front prevents the shroud mounting system from transmitting load from the front of the shroud segment 18 to the turbine case 44 and directly through the shroud segment 18. By redirecting the load around the shroud segment 18, the stress on the shroud segment 18 remains relatively low.

さらに、突出部32、34により、シュラウドセグメント18と軸方向に隣接するノズルとの重なりを使用して高温ガスの取入れを阻止しながら、シュラウドセグメント18が流路に近い支持構造を保護することができる。この重なり構成は、シュラウドからノズルまでのキャビティをパージするために必要とする冷却流が少ないため、全体的なエンジン性能を向上させる。シュラウド材料は、隣接するノズルよりも良好な高温性能と低い応力とを有するため、突出部32、34の使用により全体的なタービン寿命が長くなる。   Further, the protrusions 32, 34 may protect the support structure close to the flow path while preventing the introduction of hot gas using the overlap of the shroud segment 18 and the axially adjacent nozzle. it can. This overlapping configuration improves overall engine performance because less cooling flow is required to purge the cavity from the shroud to the nozzle. Because the shroud material has better high temperature performance and lower stress than adjacent nozzles, the use of protrusions 32, 34 increases the overall turbine life.

最後に、複合フィレット119を組み込むことにより、シュラウドセグメント壁の交差部の層間応力をより大きい領域にわたって分配することができるため、ピーク層間引張応力値が低下する。分析により、前記構成は、複合フィレットがなく主な面内(または繊維方向)応力の大きな変化のない構成と比較して、ピーク層間引張応力を大きく、例えば約50%低下させることができることがわかっている。   Finally, by incorporating the composite fillet 119, the interlaminar stress at the shroud segment wall intersection can be distributed over a larger region, thus reducing the peak interlaminar tensile stress value. Analysis shows that the configuration can reduce the peak interlaminar tensile stress, for example, about 50%, compared to a configuration without composite fillets and no major change in the main in-plane (or fiber direction) stress. ing.

ガスタービンエンジンのためのタービンシュラウド装置について説明した。本発明の特定の実施形態について説明したが、本発明の精神および範囲を逸脱することなく種々の修正を行うことができることが、当業者に明らかである。したがって、本発明の好ましい実施形態および本発明を実施するための最良の態様についての前記説明は、例示の目的のみでなされたものであり、限定の目的でなされたものではない。   A turbine shroud device for a gas turbine engine has been described. While particular embodiments of the present invention have been described, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the foregoing description of the preferred embodiment of the invention and the best mode for carrying out the invention are made for illustrative purposes only and are not intended to be limiting.

10 固定ノズル
12 タービン翼
14 外側ベルト
16 タービンブレード
17 下流固定ノズル
18、118 シュラウドセグメント
19 固定タービン翼、凹面フィレット
20、120 内壁
21 外側ベルト
22、122 外壁
24、124 前壁
26、126 後壁
27 取付孔
28、128 シュラウドキャビティ
29 遷移壁
30 流路面
32、34 突出部
38 摩擦被膜
39 溝
41 山
42 端面
43 谷
44 タービンケース
45 前端部
46 シュラウドハンガ
47 中央部
48 保持器
49 後端部
50 ボルト
52 本体
54 ボルト孔
56 環状前方外側脚部
58 前フック
60 環状後方外側脚部
62 後フック
64 環状前方内側脚部
66 環状前方軸受面
68 環状後方内側脚部
70 環状後方軸受面
71 冷却剤供給通路
72 前レール
73 移送通路
74 後レール
76 回転防止ピン
78 中央部
80 アーム
82 凹面接触パッド
84 締付面
86 孔
88 挿入部
90 ボス
92 ばね
94 アーム
96 衝突バッフル
98 衝突孔
100 パージ孔
119 複合フィレット
119A 第1の部分
119B 第2の部分
130、136 破線
134 第2の端部
138 第1の遷移面
140 第2の遷移部
P プレナム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fixed nozzle 12 Turbine blade 14 Outer belt 16 Turbine blade 17 Downstream fixed nozzle 18, 118 Shroud segment 19 Fixed turbine blade, concave fillet 20, 120 Inner wall 21 Outer belt 22, 122 Outer wall 24, 124 Front wall 26, 126 Rear wall 27 Mounting hole 28, 128 Shroud cavity 29 Transition wall 30 Flow path surface 32, 34 Projection portion 38 Friction coating 39 Groove 41 Mountain 42 End surface 43 Valley 44 Turbine case 45 Front end portion 46 Shroud hanger 47 Center portion 48 Cage 49 Rear end portion 50 Bolt 52 Main body 54 Bolt hole 56 Annular front outer leg 58 Front hook 60 Annular rear outer leg 62 Rear hook 64 Annular front inner leg 66 Annular front bearing surface 68 Annular rear inner leg 70 Annular rear bearing surface 71 Coolant supply passage 72 Previous 73 Transfer path 74 Rear rail 76 Anti-rotation pin 78 Central portion 80 Arm 82 Concave contact pad 84 Tightening surface 86 Hole 88 Insertion portion 90 Boss 92 Spring 94 Arm 96 Collision baffle 98 Collision hole 100 Purge hole 119 Composite fillet 119A First Part 1 119B Second part 130, 136 Dashed line 134 Second end 138 First transition surface 140 Second transition part P Plenum

Claims (20)

マトリックスに埋め込まれた強化用繊維を含む複合材料から構成され、対向する第1および第2の端面間に延びる、対向する前壁および後壁と対向する内壁および外壁とにより画定された横断面形状を有するガスタービンエンジン用シュラウドセグメントであって、前記内壁が円弧状の内部流路面を画定し、複合フィレットが前記壁のうち第1および第2の壁の間の接合部に配置され、前記複合フィレットが第1および第2の部分を含み、前記第2の部分が前記壁のうち前記第1の壁内に延びる凹面を有する、シュラウドセグメント。 Cross-sectional shape defined by an inner wall and an outer wall facing opposite front and rear walls, comprising a composite material comprising reinforcing fibers embedded in a matrix and extending between opposing first and second end faces A shroud segment for a gas turbine engine, wherein the inner wall defines an arcuate internal flow path surface, and a composite fillet is disposed at a joint between the first and second walls of the wall, A shroud segment, wherein the fillet includes first and second portions, and wherein the second portion has a concave surface extending into the first wall of the wall. 前記第1の壁の厚さが、前記複合フィレットの前記第2の部分内で最小である、請求項1記載のシュラウドセグメント。 The shroud segment of claim 1, wherein the thickness of the first wall is minimal within the second portion of the composite fillet. 前記第1の部分が、前記第1および第2の壁に対して鋭角に配置された面を備える、請求項1記載のシュラウドセグメント。 The shroud segment of claim 1, wherein the first portion comprises a surface disposed at an acute angle with respect to the first and second walls. 前記第1の部分が、前記第2の壁の呼び厚さに対して追加した部分を表す、請求項1記載のシュラウドセグメント。 The shroud segment of claim 1, wherein the first portion represents a portion added to a nominal thickness of the second wall. 前記第1の壁が前記内壁である、請求項1記載のシュラウドセグメント。 The shroud segment of claim 1, wherein the first wall is the inner wall. 前記第2の壁が前記後壁である、請求項1記載のシュラウドセグメント。 The shroud segment of claim 1, wherein the second wall is the rear wall. 前記複合材料がセラミックマトリックス複合材料を含む、請求項1記載のシュラウドセグメント。 The shroud segment of claim 1, wherein the composite material comprises a ceramic matrix composite material. 環状金属ハンガと、
マトリックスに埋め込まれた強化用繊維を含む複合材料から構成され、対向する第1および第2の端面間に延びる、対向する前壁および後壁と対向する内壁および外壁とにより画定された横断面形状を有する、前記ハンガの内側に配置されたシュラウドセグメントであって、前記内壁が円弧状の内部流路面を画定し、複合フィレットが前記壁のうち第1および第2の壁の間の接合部に配置され、前記複合フィレットが第1および第2の部分を含み、前記第2の部分が前記壁のうち前記第1の壁内に延びる凹面をする、シュラウドセグメントと、
前記シュラウドセグメントの半径方向への移動を可能にしながら前記シュラウドセグメントを前記ハンガに対して保持する、前記シュラウドセグメントと係合する前記ハンガに機械的に連結された保持器と
を備えるガスタービンエンジン用シュラウド装置。
An annular metal hanger,
Cross-sectional shape defined by an inner wall and an outer wall facing opposite front and rear walls, comprising a composite material comprising reinforcing fibers embedded in a matrix and extending between opposing first and second end faces A shroud segment disposed on the inside of the hanger, wherein the inner wall defines an arcuate inner flow path surface, and a composite fillet at a junction between the first and second walls of the wall A shroud segment disposed and wherein the composite fillet includes first and second portions, the second portion having a concave surface extending into the first wall of the walls;
For a gas turbine engine comprising: a retainer mechanically coupled to the hanger that engages the shroud segment that retains the shroud segment against the hanger while allowing radial movement of the shroud segment Shroud device.
前記保持器が、横方向外側に延びる一対の対向するアームを有する中央部を含む、請求項8記載の装置。 The apparatus of claim 8, wherein the retainer includes a central portion having a pair of opposing arms extending laterally outward. 前記保持器の面が前記ハンガに対して締め付けられ、前記シュラウドセグメントの前記外壁が、前記ハンガと前記保持器の一部との間に閉じ込められる、請求項8記載の装置。 The apparatus of claim 8, wherein the retainer face is clamped against the hanger and the outer wall of the shroud segment is confined between the hanger and a portion of the retainer. 前記ハンガと前記保持器との間にばねが締め付けられ、前記シュラウドセグメントを前記保持器に対して半径方向内側に押圧するように、前記シュラウドセグメントに対して弾性的に当接する、請求項10記載の装置。 11. A spring is clamped between the hanger and the retainer to resiliently abut the shroud segment so as to press the shroud segment radially inward against the retainer. Equipment. 前記内壁が前記前壁を過ぎて軸方向前方に延びて前突出部を画定し、前記内壁が前記後壁を過ぎて軸方向後方に延びて後突出部を画定する、請求項8記載の装置。 9. The apparatus of claim 8, wherein the inner wall extends axially forward past the front wall to define a front protrusion, and the inner wall extends axially rearward past the rear wall to define a rear protrusion. . 前記ハンガが環状タービンケースにより囲まれて担持される、請求項8記載の装置。 The apparatus of claim 8, wherein the hanger is enclosed and carried by an annular turbine case. 前記ハンガが、前記タービンケースの前レールおよび後レールによりそれぞれ受けられる、軸方向に離間した前フックおよび後フックを備える、請求項13記載の装置。 The apparatus of claim 13, wherein the hanger comprises axially spaced front and rear hooks received by the front and rear rails of the turbine case, respectively. 前記ハンガが、前端部が後端部に対して半径方向内側に配置された環状本体を備える、請求項8記載の装置。 9. The apparatus of claim 8, wherein the hanger comprises an annular body having a front end disposed radially inward with respect to a rear end. 前記前壁および前記外壁の間に配置された、前記前壁および前記外壁に対して鋭角に延びる遷移壁を備える、請求項8記載の装置。 The apparatus of claim 8, comprising a transition wall disposed between the front wall and the outer wall and extending at an acute angle with respect to the front wall and the outer wall. 前記遷移壁が前記ハンガの前記本体に略平行に延びる、請求項16記載の装置。 The apparatus of claim 16, wherein the transition wall extends substantially parallel to the body of the hanger. 前記ハンガが、前記ハンガの前方内側脚部の軸受面に対して、前記シュラウドセグメントを軸方向前方に弾性的に負荷する弾性後方内側脚部を含む、請求項8記載の装置。 9. The apparatus of claim 8, wherein the hanger includes an elastic rearward inner leg that elastically loads the shroud segment axially forward relative to a bearing surface of the front inner leg of the hanger. 前記シュラウドセグメントがセラミックマトリックス複合材料を含む、請求項8記載の装置。 The apparatus of claim 8, wherein the shroud segment comprises a ceramic matrix composite. 前記シュラウドセグメントの環状リングが、前記ケース内で環状列に配置される請求項8記載の装置。 The apparatus of claim 8, wherein the annular rings of the shroud segments are arranged in an annular row within the case.
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016519248A (en) * 2013-05-17 2016-06-30 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ CMC shroud support system
JP2016211560A (en) * 2015-05-11 2016-12-15 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Shroud retention system with retention springs
JP2017501332A (en) * 2013-12-12 2017-01-12 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ CMC shroud support system
KR20170007370A (en) * 2014-05-15 2017-01-18 누보 피그노네 에스알엘 Method of manufacturing a component of a turbomachine, component of a turbomachine and turbomachine
US9726043B2 (en) 2011-12-15 2017-08-08 General Electric Company Mounting apparatus for low-ductility turbine shroud
JP2017524088A (en) * 2014-06-12 2017-08-24 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Shroud hanger assembly
JP2017529475A (en) * 2014-06-12 2017-10-05 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Shroud hanger assembly
JP2017530282A (en) * 2014-06-12 2017-10-12 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Shroud hanger assembly
US9874104B2 (en) 2015-02-27 2018-01-23 General Electric Company Method and system for a ceramic matrix composite shroud hanger assembly
CN113811670A (en) * 2019-05-03 2021-12-17 赛峰飞机发动机公司 Turbine ring assembly mounted on cross member

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2936208C (en) * 2014-01-17 2018-10-30 General Electric Company Cmc hanger sleeve for cmc shroud
EP2930308B1 (en) * 2014-04-11 2021-07-28 Safran Aero Boosters SA Faceted axial turbomachine housing
FR3034132B1 (en) * 2015-03-23 2018-06-15 Safran Ceramics TURBINE RING ASSEMBLY COMPRISING A PLURALITY OF RING SECTIONS IN CERAMIC MATRIX COMPOSITE MATERIAL
CA2925588A1 (en) 2015-04-29 2016-10-29 Rolls-Royce Corporation Brazed blade track for a gas turbine engine
US10550709B2 (en) 2015-04-30 2020-02-04 Rolls-Royce North American Technologies Inc. Full hoop blade track with flanged segments
US9915153B2 (en) 2015-05-11 2018-03-13 General Electric Company Turbine shroud segment assembly with expansion joints
FR3036433B1 (en) * 2015-05-22 2019-09-13 Safran Ceramics TURBINE RING ASSEMBLY WITH CRABOT HOLDING
US10641120B2 (en) 2015-07-24 2020-05-05 Rolls-Royce Corporation Seal segment for a gas turbine engine
US10100654B2 (en) * 2015-11-24 2018-10-16 Rolls-Royce North American Technologies Inc. Impingement tubes for CMC seal segment cooling
FR3048016B1 (en) * 2016-02-18 2018-03-16 Safran Ceramics TURBINE RING SECTOR WITH ENVIRONMENTAL BARRIER DOPED BY AN ELECTRICALLY CONDUCTIVE ELEMENT
US20170370583A1 (en) * 2016-06-22 2017-12-28 General Electric Company Ceramic Matrix Composite Component for a Gas Turbine Engine
FR3056632B1 (en) 2016-09-27 2020-06-05 Safran Aircraft Engines TURBINE RING ASSEMBLY INCLUDING A COOLING AIR DISTRIBUTION ELEMENT
US10633996B2 (en) 2016-11-17 2020-04-28 Rolls-Royce Corporation Turbine cooling system
US10619514B2 (en) 2017-10-18 2020-04-14 Rolls-Royce Corporation Ceramic matrix composite assembly with compliant pin attachment features
US20190170013A1 (en) * 2017-12-06 2019-06-06 General Electric Company Discontinuous Molded Tape Wear Interface for Composite Components
US10801350B2 (en) 2018-02-23 2020-10-13 Rolls-Royce Corporation Actively cooled engine assembly with ceramic matrix composite components
US11408300B2 (en) 2018-12-03 2022-08-09 Raytheon Technologies Corporation Rotor overspeed protection assembly
US10914186B2 (en) 2018-12-05 2021-02-09 Raytheon Technologies Corporation BOAS control structure with center support hook
US10934878B2 (en) * 2018-12-05 2021-03-02 Raytheon Technologies Corporation CMC loop boas
US10927694B2 (en) 2019-03-13 2021-02-23 Raytheon Technologies Corporation BOAS carrier with cooling supply
US11365644B2 (en) * 2019-07-01 2022-06-21 Raytheon Technologies Corporation Double box boas and carrier system
CN113062781B (en) * 2021-05-06 2022-07-08 中国航发湖南动力机械研究所 Centering and positioning structure for CMC gas turbine outer ring

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2580033A1 (en) * 1985-04-03 1986-10-10 Snecma Elastically suspended turbine ring for a turbine machine
JPH10103014A (en) * 1996-09-30 1998-04-21 Toshiba Corp Gas turbine shroud structure
JP2002276301A (en) * 2001-03-07 2002-09-25 General Electric Co <Ge> Brisk with groove and manufacturing method thereof
JP2004036443A (en) * 2002-07-02 2004-02-05 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Gas turbine shroud structure
US20070031258A1 (en) * 2005-08-04 2007-02-08 Siemens Westinghouse Power Corporation Pin-loaded mounting apparatus for a refractory component in a combustion turbine engine
JP2007182881A (en) * 2006-01-03 2007-07-19 General Electric Co <Ge> Gas turbine stator and turbine blade assembly
US20080206046A1 (en) * 2007-02-28 2008-08-28 Rolls-Royce Plc Rotor seal segment
JP2011247262A (en) * 2010-05-28 2011-12-08 General Electric Co <Ge> Low-ductility turbine shroud and mounting apparatus

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE756582A (en) * 1969-10-02 1971-03-01 Gen Electric CIRCULAR SCREEN AND SCREEN HOLDER WITH TEMPERATURE ADJUSTMENT FOR TURBOMACHINE
US6340285B1 (en) * 2000-06-08 2002-01-22 General Electric Company End rail cooling for combined high and low pressure turbine shroud
US6733233B2 (en) * 2002-04-26 2004-05-11 Pratt & Whitney Canada Corp. Attachment of a ceramic shroud in a metal housing
US7270518B2 (en) * 2005-05-19 2007-09-18 General Electric Company Steep angle turbine cover buckets having relief grooves
US7749565B2 (en) 2006-09-29 2010-07-06 General Electric Company Method for applying and dimensioning an abradable coating
JP5490736B2 (en) * 2010-01-25 2014-05-14 株式会社日立製作所 Gas turbine shroud with ceramic abradable coating
US8753073B2 (en) * 2010-06-23 2014-06-17 General Electric Company Turbine shroud sealing apparatus

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2580033A1 (en) * 1985-04-03 1986-10-10 Snecma Elastically suspended turbine ring for a turbine machine
JPH10103014A (en) * 1996-09-30 1998-04-21 Toshiba Corp Gas turbine shroud structure
JP2002276301A (en) * 2001-03-07 2002-09-25 General Electric Co <Ge> Brisk with groove and manufacturing method thereof
JP2004036443A (en) * 2002-07-02 2004-02-05 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Gas turbine shroud structure
US20070031258A1 (en) * 2005-08-04 2007-02-08 Siemens Westinghouse Power Corporation Pin-loaded mounting apparatus for a refractory component in a combustion turbine engine
JP2007182881A (en) * 2006-01-03 2007-07-19 General Electric Co <Ge> Gas turbine stator and turbine blade assembly
US20080206046A1 (en) * 2007-02-28 2008-08-28 Rolls-Royce Plc Rotor seal segment
JP2011247262A (en) * 2010-05-28 2011-12-08 General Electric Co <Ge> Low-ductility turbine shroud and mounting apparatus

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9726043B2 (en) 2011-12-15 2017-08-08 General Electric Company Mounting apparatus for low-ductility turbine shroud
JP2016519248A (en) * 2013-05-17 2016-06-30 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ CMC shroud support system
US10378387B2 (en) 2013-05-17 2019-08-13 General Electric Company CMC shroud support system of a gas turbine
US10309244B2 (en) 2013-12-12 2019-06-04 General Electric Company CMC shroud support system
JP2017501332A (en) * 2013-12-12 2017-01-12 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ CMC shroud support system
KR102318300B1 (en) * 2014-05-15 2021-10-29 누보 피그노네 에스알엘 Method of manufacturing a component of a turbomachine, component of a turbomachine and turbomachine
KR20170007370A (en) * 2014-05-15 2017-01-18 누보 피그노네 에스알엘 Method of manufacturing a component of a turbomachine, component of a turbomachine and turbomachine
US11105216B2 (en) 2014-05-15 2021-08-31 Nuovo Pignone Srl Method of manufacturing a component of a turbomachine, component of a turbomachine and turbomachine
US10400619B2 (en) 2014-06-12 2019-09-03 General Electric Company Shroud hanger assembly
JP2017530282A (en) * 2014-06-12 2017-10-12 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Shroud hanger assembly
JP2017529475A (en) * 2014-06-12 2017-10-05 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Shroud hanger assembly
US10465558B2 (en) 2014-06-12 2019-11-05 General Electric Company Multi-piece shroud hanger assembly
US11092029B2 (en) 2014-06-12 2021-08-17 General Electric Company Shroud hanger assembly
JP2017524088A (en) * 2014-06-12 2017-08-24 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Shroud hanger assembly
US11668207B2 (en) 2014-06-12 2023-06-06 General Electric Company Shroud hanger assembly
US9874104B2 (en) 2015-02-27 2018-01-23 General Electric Company Method and system for a ceramic matrix composite shroud hanger assembly
US9932901B2 (en) 2015-05-11 2018-04-03 General Electric Company Shroud retention system with retention springs
JP2016211560A (en) * 2015-05-11 2016-12-15 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Shroud retention system with retention springs
CN113811670A (en) * 2019-05-03 2021-12-17 赛峰飞机发动机公司 Turbine ring assembly mounted on cross member

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CA2806401A1 (en) 2013-08-22
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