JP2015515579A - ガスタービンエンジンのシュラウドアセンブリおよびシール - Google Patents

Abstract

シュラウドハンガと周囲のケース構造との間に配置されたシュラウドアセンブリは、アーチ形のシュラウドセグメント（２２）の環状配列と、前記シュラウドセグメント（２２）を囲む複数の固定のケース構成部品（２６Ａ、２６Ｂ）と、前記シュラウドセグメント（２２）と前記固定のケース構成部品（２６Ａ、２６Ｂ）との間に配置され、前記シュラウドセグメント（２２）を支持する複数のアーチ形のシュラウドハンガ（２４）と、前記シュラウドハンガ（２４）と前記固定のケース部品（２６Ａ、２６Ｂ）との間に配置された、少なくとも１つのロープシール（６４）とを含む。【選択図】図１

Description

本発明は、ガスタービンエンジンに使用されるシュラウドアセンブリに関し、さらに詳細には、タービンノズルハンガと周囲のフレームとの間に形成されたキャビティを充填するシールに関する。

ガスタービンエンジンでは、高温ガスが燃焼器を出て、機械的エネルギーに変換するためにタービンで利用される。この機械的エネルギーは、上流側の高圧圧縮機を駆動する。タービンは、タービンロータによって保持される複数のブレードを備えている。ロータブレードの先端は、複数のシュラウドセグメントによって密接に取り囲まれている。シュラウドは、シュラウドから径方向外側に配置された、複数のシュラウドサポートまたは「ハンガ」によって支持されている。シュラウドおよびハンガは、異なる熱膨張率に適応し、ブレード先端のクリアランス制御を維持するために、周方向に分割されていなければならない。

各シュラウドは、ハンガとの間にプレナム領域が画定されるような方法でハンガに接続される。作動中は、このプレナム領域は、圧縮器から抽出（抽気）された空気等の冷却材の流れを受ける。シュラウドアセンブリの多数の構成部品間で冷却空気の漏れがあると、必要とされる抽気の総量が増加し、エンジン効率が低下する。

したがって、シールを改善したシュラウドアセンブリが必要とされている。

仏国特許出願公開第２９５５８９８号明細書

一態様において、シュラウドハンガと周囲のケース構造との間に配置されたロープシールを有するシュラウドアセンブリ。

本明細書に記載する技術は、以下の説明を添付の図面と併せて参照することによって、最も良く理解されよう。

例示的なシュラウドアセンブリを組み込んだ、ガスタービンエンジンのタービンセクションの一部の概略断面図である。

同一の参照番号が同一の要素を表す図面を参照すると、例示的なシュラウドアセンブリ１０は高圧タービンの一部であり、高圧タービンは、既知の形式のガスタービンエンジンの一部である。本明細書に記載された原理は、ターボプロップエンジン、ターボジェットエンジン、ターボファンエンジン、およびターボシャフトエンジン、ならびに他の乗物用や固定用途に使用されるタービンエンジンにも等しく適用可能である。

シュラウドアセンブリ１０は、タービンブレード２３を囲む複数のアーチ形のシュラウドセグメント２２の環状配列の形態であるシュラウドを含む。シュラウドセグメント２２は、複数のアーチ形のシュラウドハンガ２４の環状配列によって、所定の位置に保持される。さらにシュラウドハンガ２４は、２６Ａおよび２６Ｂに示す、１つ以上の固定のケース構成部品によって支持される。さらに詳細には、各シュラウドハンガ２４は、ボディパネルによって一体的に相互接続された前方すなわち上流側のレール２８と、後方すなわち下流側のレール３０とを有する。前方レール２８には、外側ケース２６Ａの前方フック３６と径方向に重なり合う前方外側フランジ３４が設けられる。同様に、後方レール３０には、外側ケース２６Ｂの後方フック４２に対して径方向に重なり合う関係にある後方外側フランジ４０が設けられる。

各シュラウドセグメント２２は、それぞれ、径方向外側に延びる前方壁４６と後方壁４８を有する基部４４を備えている。これらの前方壁４６および後方壁４８は、径方向外側に延びる、互いに離間した複数の壁５０によって結合され、シュラウドキャビティ５２を画定する。前方壁４６は、前方シュラウドフランジ５４を含み、前方シュラウドフランジ５４は、前方外側フランジ３４から径方向内側の位置で、前方レール２８から延びている前方内側フランジ５６と重なり合う。後方内側フランジ５８は、後方外側フランジ４０から径方向内側の位置で、シュラウドハンガの後方レール３０から後方に延び、一般にＣクリップと称する、Ｃ字形の断面を有する略アーチ形のリテーナ６２によって、シュラウドセクションの後方壁４８から後方で、後方シュラウドフランジ６０と重なり合う関係で保持される。このリテーナ６２は、熱膨張のための隙間を備える１つの環の形状をとるか、または複数のアーチ形のリテーナを有することができる。

シュラウドアセンブリ１０は、いくつかのロープシール６４を含む。各ロープシール６４は、隣接する固定の構成部品間に形成されたキャビティ内に保持される。第１のキャビティ６６は、前方シュラウドフランジ５４と前方内側フランジ５６との間に形成されて、ロープシール６４を受ける。第２のキャビティ６８は、シュラウドハンガ２４の後方内側フランジ５８と、後方シュラウドフランジ６０との間に形成されて、ロープシール６４を受ける。

従来技術の方法と対比して、シュラウドアセンブリ１０は、シュラウドハンガ２４と、固定のケース構成部品２６Ａおよび２６Ｂとの間にもロープシール６４を有する。さらに詳細には、第３のキャビティ７０がシュラウドハンガ２４の前方レール２８とケース２６Ａとの間に形成されて、ロープシール６４を受ける。第４のキャビティ７２が、シュラウドハンガ２４の後方外側フランジ４０と、外側のケース２６Ｂの後方フック４２との間に形成されて、ロープシール６４を受ける。

各キャビティ６６、６８、７０、および７２に関して、本明細書で用いられた「間に形成される」という語は、ロープシール６４を受け入れられるような寸法および形状とした容積の存在に言及するものである。キャビティは、２つの嵌合構成部品のうちの１つで全体が形成されるか、または２つの嵌合構成部品のそれぞれで部分的に形成された、凹部もしくは溝の形状をとり得る。

ロープシール６４は、従来技術の方法で構成される。各ロープシール６４は、略円形断面形状であり、ステンレス鋼編組や、シリカ充填したインコネル合金編組等の材料で作製され得る。この材料は、所定のサイズに切断され、円形に形成される連続した長さで提供され、互いの端部が接触する状態でキャビティ６６、６８、７０、７２内に配置される。

各ロープシールがそれぞれのキャビティに取り付けられ、嵌合部品同士が組み立てられたときに、ロープシール６４が、金属間接触の持続を確実にするために、部分的に押し潰されるように、キャビティ６６、６８、７０、７２とロープシール６４の相対的な寸法および形状が選択される。さらに、各ロープシール６４は全３６０度の弧を描き、割れ目の漏れ経路を削減する。

作動中は、ロープシール６４は、シュラウドアセンブリ１０の種々の構成部品間の漏れを低減または排除するのに有効である。ロープシール６４の正確な位置は単に例示されているにすぎず、特定の用途に適するように変更し得ることに留意されたい。さらに、特定の用途では、より少ない数、またはより多い数のロープシールを使用し得る。

前述の部分では、ガスタービンエンジンのタービンシュラウド装置を説明した。本発明の特定の実施形態を説明してきたが、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、この実施形態に種々の変更を加えられることが当業者には明らかであろう。したがって、本発明の好ましい実施形態および、本発明を実施する最良の形態についての前述の説明は、例示目的でのみ提供されるものであって、限定の目的のためではない。

１０ シュラウドアセンブリ
２２ シュラウドセグメント
２３ タービンブレード
２４ シュラウドハンガ
２６Ａ、２６Ｂ 固定のケース構成部品
２８ 前方レール
３０ 後方レール
３４ 前方外側フランジ
３６ 前方フック
４０ 後方外側フランジ
４２ 後方フック
４４ 基部
４６ 前方壁
４８ 後方壁
５０ 離間壁
５２ シュラウドキャビティ
５４ 前方シュラウドフランジ
５６ 前方内側フランジ
５８ 後方内側フランジ
６０ 後方シュラウドフランジ
６２ リテーナ
６４ ロープシール
６６、６８、７０、７２ キャビティ

Claims (10)

1. アーチ形のシュラウドセグメント（２２）の環状配列と、
   前記シュラウドセグメント（２２）を囲む複数の固定のケース構成部品（２６Ａ、２６Ｂ）と、
   前記シュラウドセグメント（２２）と前記固定のケース構成部品（２６Ａ、２６Ｂ）との間に配置され、前記シュラウドセグメント（２２）を支持する複数のアーチ形のシュラウドハンガ（２４）と、
   前記シュラウドハンガ（２４）と前記固定のケース部品（２６Ａ、２６Ｂ）との間に配置された、少なくとも１つのロープシール（６４）とを含む、ガスタービンエンジンのシュラウドアセンブリ（１０）。
2. 前記シュラウドアセンブリ（１０）が、複数のロープシール（６４）を含む、請求項１に記載のシュラウドアセンブリ（１０）。
3. 前記ロープシール（６４）が、ステンレス鋼編組、シリカ充填したインコネル合金編組、およびそれらの組合せから成る群から選択された材料で形成される、請求項１に記載のシュラウドアセンブリ（１０）。
4. 前記ロープシール（６４）が、前記シュラウドハンガ（２４）と前記固定のケース構成部品（２６Ａ、２６Ｂ）の間に形成されたキャビティ内に保持される、請求項１に記載のシュラウドアセンブリ（１０）。
5. 前記ロープシール（６４）が、略円形断面形状を有する、請求項１に記載のシュラウドアセンブリ（１０）。
6. 前記ロープシール（６４）が、前記シュラウドハンガ（２４）と前記固定のケース構成部品（２６Ａ、２６Ｂ）との間で部分的に押し潰される、請求項１に記載のシュラウドアセンブリ（１０）。
7. 前記ロープシール（６４）が、全３６０度の弧を描く、請求項１に記載のシュラウドアセンブリ（１０）。
8. 前記シュラウドアセンブリ（１０）が、少なくとも２つのロープシール（６４）を含む、請求項１に記載のシュラウドアセンブリ（１０）。
9. 前記シュラウドアセンブリ（１０）が、少なくとも３つのロープシール（６４）を含む、請求項１に記載のシュラウドアセンブリ（１０）。
10. 前記ロープシール（６４）が、前記シュラウドハンガ（２４）の対向するフランジと、前記固定のケース構成部品（２６Ａ、２６Ｂ）との間に形成されたキャビティ（６６、６８、７２）内に保持される、請求項１に記載のシュラウドアセンブリ（１０）。