JP2017082766A - セラミックマトリックス複合材リングシュラウド保持方法、並びにｃｍｃピンヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】改善された摩耗特性を提供するガスタービンエンジンの固定部品のための保持アセンブリを提供する。【解決手段】第１の固定ガスタービン壁８４が第１の壁キャビティ１１２を定め、セラミックマトリックス複合材から構成された第２の固定ガスタービン壁７４が第２の壁キャビティ１０２を定める。第１の材料から構成されたピンシャフト１０６が、第１のシャフト端部１１４及び第２のシャフト端部１２０を含む。セラミックマトリックス複合材から構成されたピンヘッド１１０が、第１のピンヘッド端部１１８から内向きに延びるピンヘッドキャビティ１１６を定める。第１のシャフト端部１１４が第１の壁キャビティ１１２に位置付けられ、第２のシャフト端部１２０がピンヘッドキャビティ１１６に位置付けられる。第２のピンヘッド端部１３６が、第２の壁キャビティ１０２に位置付けられる。第１の材料は、セラミックマトリックス複合材とは異なる。【選択図】図４

Description

本発明の主題は、全体的に、ガスタービンエンジンの保持アセンブリに関する。より詳細には、本発明の主題は、タービンシュラウドなどのガスタービンエンジンにおける固定部品の保持アセンブリに関する。

ガスタービンエンジンは、一般に、直列流れ順に、圧縮機セクション、燃焼セクション、タービンセクション、及び排気セクションを含む。作動時には、空気が圧縮機セクションに流入し、ここで空気が燃焼セクションに到達するまで、１又はそれ以上の軸流圧縮機が空気を漸次的に圧縮する。燃料は、圧縮空気と混合されて燃焼セクション内で燃焼し、これにより燃焼ガスを生成する。燃焼ガスは、燃焼セクションから、タービンセクション内に定められた高温ガス経路を通って流れ、排気セクションを介してタービンセクションから流出する。

特定の構成において、タービンセクションは、直列流れ順で、高圧（ＨＰ）タービン及び低圧（ＬＰ）タービンを含む。ＨＰ及びＬＰタービンは各々、貫流する燃焼ガスから運動エネルギー及び／又は熱エネルギーを取り出す１又はそれ以上のタービンブレードを含む。各タービンブレードは通常、リングを形成してタービンブレードの周りを囲むタービンシュラウドを含む。すなわち、各タービンシュラウドは、対応する各タービンブレードから半径方向外向きに位置付けられ、タービンブレードを円周方向に密閉する。この点に関して、各タービンブレード及び対応する各タービンシュラウドは、これらの間にギャップを形成する。

タービンシュラウドなどの高温ガス経路を定める部品は、セラミックマトリックス複合材材料又は高温燃焼ガスへの長期暴露に耐えることができる別の材料から構成することができる。タービンシュラウドマウントなどの高温ガス経路から半径方向外向きに位置付けられる部品は通常、高温ガス経路に沿った部品よりも低い温度を受ける。この点に関して、これらの部品は、好適な金属材料から構成することができる。

金属ピンは通常、ガスタービンエンジンにおいては、異種材料（例えば、セラミックマトリックス複合材製タービンシュラウド及び金属製タービンシュラウドマウント）から構成されるガスタービンエンジンの部品に使用される。しかしながら、金属ピンは、マトリックス複合材のような異種材料と接触したときに不十分な摩耗特性を示す。このことは、保守コストの増加をもたらし、ガスタービンの運用コストを増加させる。更に、不十分な摩耗特性は、シュラウド位置決め不良を生じる可能性があり、結果として燃料消費量の増大をもたらす。従って、改善された摩耗特性を提供するガスタービンエンジンの固定部品のための保持アセンブリが当該技術において望ましい。

国際公開第２０１３／１８１２３号

本発明の態様及び利点は、その一部を以下の説明に記載しており、又はこの説明から明らかにすることができ、或いは本発明を実施することにより理解することができる。

１つの態様において、本開示は、固定ガスタービン部品のための保持アセンブリに関する。第１の固定ガスタービン壁が、表面から内向きに延びる第１の壁キャビティを定め、セラミックマトリックス複合材から構成された第２の固定ガスタービン壁が、表面から内向きに延びる第２の壁キャビティを定める。第１の材料から構成されたピンシャフトは、第１のシャフト端部及び第２のシャフト端部を含む。セラミックマトリックス複合材から構成されたピンヘッドは、第１のピンヘッド端部及び第２のピンヘッド端部を含む。ピンヘッドは、第１のピンヘッド端部から半径方向内向きに延びるピンヘッドキャビティを定める。第１のシャフト端部は、第１の壁キャビティに位置付けられ、第２のシャフト端部は、ピンヘッドキャビティに位置付けられる。第２のピンヘッド端部は、第２の壁キャビティに位置付けられる。第１の材料は、セラミックマトリックス複合材とは異なる。

本開示の別の態様は、ガスタービンに関する。ガスタービンは、圧縮機、燃焼セクション、及びタービンセクションを含む。タービンセクションは、タービンシュラウドマウントの半径方向内側面から外向きに延びるタービンシュラウドマウントキャビティを定めるタービンシュラウドマウントを含む。タービンセクションは更に、セラミックマトリックス複合材から構成され、タービンシュラウドの半径方向外側面から半径方向内向きに延びるタービンシュラウドキャビティを定めるタービンシュラウドを含む。第１の材料から構成されたピンシャフトは、第１のシャフト端部及び第２のシャフト端部を含む。セラミックマトリックス複合材から構成されたピンヘッドは、第１のピンヘッド端部及び第２のピンヘッド端部を含む。ピンヘッドは、第１のピンヘッド端部から半径方向内向きに延びるピンヘッドキャビティを定める。第１のシャフト端部は、タービンシュラウドマウントキャビティに位置付けられ、第２のシャフト端部は、ピンヘッドキャビティに位置付けられる。第２のピンヘッド端部は、タービンシュラウドキャビティに位置付けられる。第１の材料は、セラミックマトリックス複合材とは異なる。

本開示は更に、ガスタービンにおける固定部品を保持する方法を含む。第１の材料から構成されたタービンシュラウドマウントに、タービンシュラウドマウントキャビティが形成される。タービンシュラウドキャビティは、セラミックマトリックス複合材から構成されたタービンシュラウドに形成される。セラミックマトリックス複合材は第１の材料とは異なる。ピンヘッドは、セラミックマトリックス複合材から構成されたピンヘッドの第１の端部のキャビティに形成される。ピンシャフトの第１の端部は、タービンシュラウドキャビティに配置される。ピンシャフトの第２の端部は、ピンヘッドキャビティ内に配置される。ピンヘッドの第２の端部は、タービンシュラウドマウントキャビティ内に配置される。

本発明のこれら及び他の特徴、態様、並びに利点は、以下の説明及び添付の請求項を参照するとより理解できるであろう。本明細書に組み込まれ且つその一部を構成する添付図面は、本発明の実施形態を例証しており、本明細書と共に本発明の原理を説明する役割を果たす。

添付図を参照した本明細書において、当業者に対してなしたその最良の形態を含む本発明の完全且つ有効な開示を説明する。

本明細書で開示される実施形態による、例示的な高バイパスターボファンジェットエンジンの概略断面図。 高圧（ＨＰ）タービンにおける保持アセンブリの配置を例示した、図１に示すガスタービンエンジンの高圧タービン部分の拡大側断面図。 本明細書で開示される保持アセンブリの１つの実施形態の斜視図。 ピンヘッドのピンヘッドキャビティに位置付けられたピンシャフトの第２の端部を例示した、線４−４のほぼ周りから見た保持アセンブリの断面図。 タービンシュラウドキャビティに位置付けられたピンヘッドを例示した、線５−５のほぼ周りから見た保持アセンブリの別の断面図。 ガスタービンにおけるタービンシュラウドのような固定部品を保持する例示的な方法のフローチャート。

ここで、その１つ又はそれ以上の実施例が添付図面に例示されている本発明の実施形態について詳細に説明する。詳細な説明では、図面中の特徴部を示すために参照符号及び文字表示を使用している。本発明の同様の又は類似の要素を示すために、図面及び説明において同様の又は類似の記号表示を使用している。本明細書で使用される用語「第１」、「第２」、及び「第３」は、ある部品を別の部品と区別するために同義的に用いることができ、個々の部品の位置又は重要性を意味することを意図したものではない。用語「上流側」及び「下流側」は、流体通路における流体流れに対する相対的な流れ方向を指す。例えば、「上流」は、流体がそこから流れる流れ方向を指し、「下流」は流体がそこに向けて流れ込む流れ方向を指す。

各実施例は、本発明の限定ではなく、例証として提供される。実際に、本発明の範囲又は技術的思想から逸脱することなく、修正形態及び変形形態を本発明において実施できることは、当業者であれば理解されるであろう。例えば、１つの実施形態の一部として例示され又は説明される特徴は、別の実施形態で使用して更に別の実施形態を得ることができる。従って、本発明は、そのような修正及び変形を特許請求の範囲及びその均等物の技術的範囲内に属するものとして保護することを意図している。本発明の例示的な実施形態は、例示の目的でターボファンジェットエンジンに組み込まれるタービンシュラウドに関して全体に説明しているが、本発明の実施形態は、あらゆるターボ機械に組み込まれる何れかのタービンに適用することができ、請求項に特に記載のない限り、ガスターボファンジェットエンジンに限定されないことは、当業者には容易に理解されるであろう。

次に、幾つかの図全体を通して様々な参照符号が同様の要素を表す図面を参照すると、図１は、本明細書で「ターボファン１０」と呼ばれる例示的な高バイパスターボファン型ガスタービンエンジン１０の概略断面図であり、本発明の種々の実施形態を組み込むことができる。図１に示すように、ターボファン１０は、基準の目的で貫通して延びる長手方向軸線又は軸方向中心線を有する。一般に、ターボファン１０は、ファンセクション１６から下流側に配置されたコアタービン又はガスタービンエンジン１４を含むことができる。

ガスタービンエンジン１４は、一般に、環状入口２０を定める実質的に管状の外側ケーシング１８を含むことができる。外側ケーシング１８は、複数のケーシングから形成することができる。外側ケーシング１８は、直列流れ関係で、ブースタ又は低圧（ＬＰ）圧縮機２２及び高圧（ＨＰ）圧縮機２４を有する圧縮機セクションと、燃焼セクション２６と、高圧（ＨＰ）タービン２８及び低圧（ＬＰ）タービン３０を有するタービンセクションと、ジェット排気ノズルセクション３２とを収容する。高圧（ＨＰ）シャフト又はスプール３４は、ＨＰタービン２８をＨＰ圧縮機２４に駆動可能に接続する。低圧（ＬＰ）シャフト又はスプール３６は、ＬＰタービン３０をＬＰ圧縮機２２に駆動可能に接続する。ＬＰスプール３６はまた、ファンセクション１６のファンスプール又はシャフト３８に接続することができる。特定の実施形態において、図１に示すように、ＬＰスプール３６は、直接駆動構成のようにファンスプール３８に直接接続することができる。代替の構成において、ＬＰスプール３６は、間接駆動又はギア付き駆動構成のように減速ギア３９を介してファンスプール３８に接続することができる。

図１に示すように、ファンセクション１６は、ファンスプール３８に結合され且つファンスプール３８から半径方向外向きに延びる複数のファンブレード４０を含む。環状ファンケーシング又はナセル４２は、ファンセクション１６及び／又はガスタービンエンジン１４の少なくとも一部を円周方向に囲む。ナセル４２は、複数の円周方向に離間した出口ガイドベーン４４によりガスタービンエンジン１４に支持されるよう構成することができる点は、当業者であれば点は理解されるはずである。その上、ナセル４２の下流側セクション４６は、ガスタービンエンジン１４の外側部分にわたって延びて、これらの間にバイパス空気流通路４８を定めることができる。

図２は、本明細書で開示される種々の実施形態を組み込むことができる、図１に示すようなガスタービンエンジン１４のＨＰタービン２８部分の拡大断面図である。図２に示すように、ＨＰタービン２８は、直列流れ関係で、１又はそれ以上のタービンロータブレード５８（１つのみ図示）の列５６から軸方向に離間して配置された１又はそれ以上のステータベーン５４（１つのみ図示）の列５２を有する第１の段５０を含む。ＨＰタービン２８は更に、１又はそれ以上のタービンロータブレード６８（１つのみ図示）の列６６から軸方向に離間して配置された１又はそれ以上のステータベーン６４（１つのみ図示）の列６２を有する第２の段６０を含む。

タービンロータブレード５８，６８は、ＨＰスプール３４（図１）から半径方向外向きに延び且つＨＰスプール３４に結合される。図２に示すように、ステータベーン５４，６４及びタービンロータブレード５８，６８は、燃焼器セクション１６（図１）からの燃焼ガスをＨＰタービン２８を通して送るための高温ガス経路７０を少なくとも部分的に定める。図１に示すように、ステータベーン５４，６４の列５２，６２は、ＨＰスプール３４の周りに環状に配列され、タービンロータブレード５８，６８の列５６，６６は、ＨＰスプール３４の周りに円周方向に離間して配置される。

図２に示すように、ＨＰタービン２８の種々の実施形態は、少なくとも１つのタービンシュラウドアセンブリ７２を含む。例えば、ＨＰタービン２８は、第１のタービンシュラウドアセンブリ７２（ａ）と第２のタービンシュラウドアセンブリ７２（ｂ）とを含むことができる。各タービンシュラウドアセンブリ７２（ａ），７２（ｂ）は、全体として、対応するタービンロータブレード５８，６８の列の周りにリング又はシュラウドを形成する。

各タービンシュラウドアセンブリ７２（ａ），７２（ｂ）は、タービンロータブレード５８，６８のブレード先端７６，７８から半径方向に離間して配置されたタービンシュラウド又はシュラウドシール７４（ａ），７４（ｂ）を含むことができる。保持アセンブリ１００は、各タービンシュラウド７４（ａ），７４（ｂ）を対応するタービンシュラウドマウント８４（ａ），８４（ｂ）に接続する。特に、以下でより詳細に検討するように、保持アセンブリ１００は、各タービンシュラウド７４（ａ），７４（ｂ）を各タービンシュラウドアセンブリ７２（ａ），７２（ｂ）に対して軸方向及び半径方向に保持する。タービンシュラウドマウント８４（ａ），８４（ｂ）は、ターボファン１０のケーシング８２に接続することができる。

この構成は、ブレード先端７６，７８とシール面又は高温側面８０（ａ），８０（ｂ）との間にクリアランスギャップを形成する。上述のように、一般的には、特にターボファン１０の巡航運転の間は、ブレード先端７６，７８とタービンシュラウド７４（ａ），７４（ｂ）との間のクリアランスギャップを最小限にし、高温ガス経路７０からブレード先端７６，７８を超えて且つクリアランスギャップを通じた漏洩を低減することが望ましい。特定の実施形態において、タービンシュラウド７４（ａ），７４（ｂ）のうちの少なくとも一方は、連続した単体構造又は継ぎ目なしのリングとして形成することができる。

図１に示すように、空気２００は、ターボファン１０の作動中にその吸入部分２０２に流入する。矢印２０４で示される空気２００の第１の部分は、バイパス空気流通路４８に流入し、矢印２０６で示される空気２００の第２の部分は、ＬＰ圧縮機２２の入口２０に流入する。ＬＰ圧縮機２２は、貫流する空気の第２の部分２０６を漸次的に圧縮して、ＨＰ圧縮機２４に送る。ＨＰ圧縮機２４は更に、ＨＰ圧縮機２４を流れる空気の第２の部分２０６を更に圧縮して、矢印２０８で示される圧縮空気を燃焼セクション２６に提供し、ここで燃料と混合されて燃焼して、矢印２１０で示される燃焼ガスを提供する。

燃焼ガス２１０は、ＨＰタービン２８を通って流れ、ここでステータベーン５４，６４及びタービンロータブレード５８，６８は、燃焼ガス２１０から運動エネルギー及び／又は熱エネルギーを取り出す。このエネルギー取り出しは、ＨＰ圧縮機２４の作動を支持する。このエネルギー取り出しは、ＨＰ圧縮機２４の作動を支援する。次いで、燃焼ガス２１０は、ＬＰタービン３０を通って流れ、ここでＬＰシャフト又はスプール３６に結合されたＬＰタービンステータベーン２１２及びＬＰタービンロータブレード２１４の連続する段が、燃焼ガス２１０から熱及び／又は運動エネルギーの第２の部分を取り出す。このエネルギー取り出しにより、ＬＰシャフト又はスプール３６が回転を生じ、これによりＬＰ圧縮機２２の作動及び／又はファンスプール又はシャフト３８の回転を支援する。次いで、燃焼ガス２１０は、ガスタービンエンジン１４のジェット排気ノズルセクション３２を通って流れる。

コアタービン１４は、ターボファン１０と連動して同様の目的を果たし、地上ベースガスタービン、空気の第１の部分２０４と第２の部分２０６との比がターボファンにおけるよりも小さいターボジェットエンジン、及びファンセクション１６がナセル４２を有していないアンダクテッドファンエンジンにおける同様の環境が見られる。ターボファン、ターボジェット及びアンダクテッドエンジンの各々において、何れかのシャフト及びスプールの間に速度低減装置（例えば、減速ギアボックス３９）を含めることができる。例えば、減速ギアボックス３９は、ＬＰスプール３６とファンセクション１６のファンシャフト３８との間に配置することができる。

図３〜５は、保持アセンブリ１００の種々の部品及び特徴要素を示している。より具体的には、図３は、本明細書で開示される保持アセンブリ１００の１つの実施形態の斜視図である。図４は、ピンヘッドにおけるピンヘッドキャビティに位置付けられたピンシャフトの第２の端部を例示した保持アセンブリ１００の断面図である。図５は、タービンシュラウドキャビティに位置付けられたピンヘッドを例示した保持アセンブリの別の断面図である。

図３〜５に例示されるように、保持アセンブリ１００は、矢印９０で示される軸方向と、矢印９２で示される半径方向と、矢印９４で示される円周方向とを定める。一般に、軸方向は、長手方向軸線１２に沿って延び、半径方向は、長手方向軸線１２から垂直に外向きに延び、円周方向は、長手方向軸線１２の周りに円周方向に延びる。

保持アセンブリ１００は、タービンシュラウドマウント８４のような第１のガスタービン壁とタービンシュラウド７４のような第２のガスタービン壁との間に位置付けられる。タービンシュラウドマウント８４及びタービンシュラウド７４は、それぞれ、ターボファン１０におけるタービンシュラウドマウント８４（ａ），８４（ｂ）など、又はタービンシュラウド７４（ａ），７４（ｂ）などの何れかとすることができる。しかしながら、第１及び第２のガスタービン壁は、ターボファン１０における他の何れかの隣接する固定部品とすることができる。タービンシュラウドマウント８４は、半径方向内側面１０８を含み、タービンシュラウド７４は、半径方向外側面１０４を含む。

タービンシュラウドマウント８４は、半径方向内側面１０８から半径方向外向きに延びるタービンシュラウドマウントキャビティ１１２を定める。タービンシュラウドマウントキャビティ１１２は、タービンシュラウドマウント８４を最後まで通って延びることができる（すなわち、貫通孔）。タービンシュラウドマウントキャビティ１１２は、円形断面を有することができる。この点において、タービンシュラウドマウントキャビティ１１２は、矢印１３０で示されるタービンシュラウドマウントキャビティ直径を含む。しかしながら、タービンシュラウドマウントキャビティ１１２は、何れかの非円形断面（例えば、矩形、五角形、その他）を有してもよい。非円形断面の場合、矢印１３０は、タービンシュラウドマウントキャビティ１１２の断面の最長寸法（例えば、長さ、幅、その他）を示す。タービンシュラウドマウント８４は、金属材料から構成されるのが好ましいが、何れかの好適な非金属材料で構成されてもよい。

タービンシュラウド７４は、半径方向外側壁１０８から半径方向内向きに延びるタービンシュラウドキャビティ１０２を定める。タービンシュラウドキャビティ１０２は、好ましくは、円形断面を有する。矢印１３０で示されるタービンシュラウドマウントキャビティ直径を含む。しかしながら、タービンシュラウドマウントキャビティ１０２は、他の何れかの好適な断面（例えば、矩形、五角形、その他）を有してもよい。非円形の多角形断面の場合、矢印１３２は、タービンシュラウドキャビティ１０２の断面の最長寸法（例えば、長さ、幅、その他）を示す。タービンシュラウド７４は、セラミックマトリックス複合材から構成されるのが好ましいが、他の何れかの好適な材料で形成されてもよい。

保持アセンブリ１００は更に、半径方向外側端部１１４及び半径方向内側端部１２０を有するピンシャフト１０６を含む。ピンシャフト１０６は、中実であるのが好ましいが、一部の実施形態においては中空であってもよい。ピンシャフト１０６は、好ましくは、円形断面を有する。この点において、ピンシャフト１０６は、矢印１２４で示される外径を有する。ピンシャフト１０６は、実質的に一定の直径を有することができ、又は半径方向に沿って変化する直径を有することができる。しかしながら、ピンシャフト１０６は、好適な非円形断面（例えば、矩形、五角形、その他）を有することができる。この場合、矢印１２４は、ピンシャフト１０６の断面の最長寸法（例えば、長さ、幅、その他）を示す。ピンシャフト１０６は、金属材料から構成されるのが好ましいが、好適な非金属材料で構成されてもよい。ピンシャフト１０６は、タービンシュラウドマウント８４と同じ材料又は異なる材料から構成することができる。

保持アセンブリ１００は、半径方向外側端部１１８及び半径方向内側端部１３６を有するピンヘッド１１０を含む。この点において、半径方向外側端部１１８は、半径方向外側面１３８を含み、半径方向内側端部１３６は、半径方向内側面１４０を含む。ピンヘッド１１０は、半径方向外側端部１１８の半径方向外側面１３８から半径方向内向きに延びるピンヘッドキャビティ１１６を定める。半径方向内側端部１３６は閉じており（すなわち、キャビティを定めない）、半径方向内側面１４０はほぼ平坦とすることができる。但し、半径方向内側面１４０は、凸面状、凹面状、又は他の湾曲形状とすることができる。ピンヘッド１１０及びピンヘッドキャビティ１１６は、好ましくは、円形断面を有する。この点において、ピンヘッド１１０は、矢印１２６で示される外径を有し、ピンヘッドキャビティ１１６は、矢印１２８で示されるピンヘッドキャビティ直径を有する。しかしながら、ピンヘッド１１０及びピンヘッドキャビティ１１６は、何れかの好適な非円形断面（例えば、矩形、五角形、その他）を有することができる。この場合、矢印１２４，１２６は、ピンヘッド１１０及びピンヘッドキャビティ１１６の断面の最長寸法（例えば、長さ、幅、その他）を示す。ピンヘッド１１０は、セラミックマトリックス複合材から構成されるのが好ましい。但し、ピンヘッド１１０は、何れかの好適な材料で形成されてもよい。何れの場合でも、ピンヘッド１１０は、タービンシュラウド７４と同じ材料から構成することができる。但し、ピンヘッド１１０は、タービンシュラウド７４とピンヘッド１１０との間の摩耗率を低下させる何れかの好適な材料から形成することができる。更に、ピンヘッド１１０は、ピンシャフト１０６とは異なる材料から形成することができる。

保持アセンブリ１００が組み付けられると、タービンシュラウドマウントキャビティ１１２は、ピンシャフト１０６の半径方向外側端部１１４を受け入れる。ピンシャフト１０６は、圧入関係でタービンシュラウドマウントキャビティ１１２内に収めることができる。この点において、タービンシュラウドマウントキャビティ１１２は、一般に、ピンシャフト１０６と同じ断面形状（例えば、円形、矩形、その他）を有することができる。しかしながら、タービンシュラウドマウントキャビティ１１２及びピンシャフト１０６は、異なる断面形状を有することもできる。更に、タービンシュラウドマウントキャビティの直径は、ピンシャフトの直径とほぼ同じか又はより小さくすることができる。しかしながら、タービンシュラウドマウントキャビティの直径は、滑り嵌合を得るためにピンシャフトの直径よりも大きくしてもよい。例えば、タービンシュラウドマウントキャビティ１１２がタービンシュラウドマウント８４を完全に貫通して延びる場合には、溶接（図示せず）、ワイヤー（図示せず）、及び追加のピンヘッド（図示せず）、又はタービンシュラウドマウントの半径方向外向き側部上に配置される他の何れかの好適なファスナーがピンシャフト１０６をタービンシュラウドマウント８４に結合することができる。

ピンヘッドキャビティ１１６は、ピンシャフト１０６の半径方向内側端部１２０を受け入れる。図３〜５に例示する実施形態において、ピンヘッドキャビティ直径は、ピンシャフト直径よりも大きい。保持アセンブリ１００の実施形態において、ピンシャフト１０６及びピンシャフトヘッド１１０は、異種材料から構成されるので、このクリアランスが必要である。１つの実施形態において、例えば、ピンシャフト１０６は、金属材料製であり、ピンヘッド１１０は、セラミックマトリックス複合材製である。金属材料は通常、セラミックマトリックス複合材材料よりも熱膨張係数が大きい。従って、このクリアランスにより、ピンシャフト１０６及びピンヘッドキャビティ１１６が異なる速度で熱膨張することができる。一部の実施形態において、ポッティング材料１２２は、ピンヘッドキャビティ１１６内に配置することができる。この点において、ポッティング材料１２２は、異なる熱膨張係数に対応するためピンシャフト１０６とピンヘッド１１０との間に位置付けられる。ポッティング材料１２２はまた、これらの間の振動の伝達を減衰させる。ポッティング材料１２２は、米国ニューヨーク州Ｂｒｏｏｋｌｙｎ所在のＣｏｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏｒｐ．によって販売されているＲｅｓｂｏｎｄ（商標）９４０ＬＥ、又は米国ニューヨーク州Ｖａｌｌｅｙ Ｃｏｔｔａｇｅ所在のＡｒｅｍｃｏ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｉｎｃ．によって販売されているＣｅｒａｍａｂｏｎｄ（商標）６１８Ｎ又はＣｅｒａｍａｂｏｎｄ（商標）８９０のような、何れかの好適な高温セラミック接着剤とすることができる。しかしながら、ポッティング材料１２２は、あらゆる好適な材料であってもよい。

タービンシュラウドキャビティ１０２は、ピンヘッド１１０の半径方向内側端部１３６を受け入れる。１つの実施形態において、ピンヘッドキャビティの直径は、軸方向及び円周方向の移動を阻止するため、タービンシュラウドキャビティ１０２と実質的に同じサイズである。すなわち、タービンシュラウドキャビティ１０２の側部は、ピンヘッド１１０がタービンシュラウド７４に対して軸方向及び円周方向に移動するのを阻止する。しかしながら、タービンシュラウドマウントキャビティの直径は、相対移動を可能にするためより長くするか、又は圧入を形成するようより小さくすることができる。１つの実施形態において、ピンシャフト１０６及びピンヘッド１１０は、タービンシュラウド７４とタービンシュラウドマウント８４との間の半径方向移動を阻止する半径方向組み付け長さを有することができる。

保持アセンブリ１００は、金属ピンのような従来の保持装置に優る摩耗低減を実現し、これにより保守及び運用コストを低減する。より具体的には、ピンヘッド１１０は、タービンシュラウド７４と同じ材料（例えば、セラミックマトリックス複合材）から構成することができる。この点において、２つのセラミックマトリックス複合材部品又は他の同じ材料から構成された２つの部品間の接触は、従来の金属ピン／セラミック複合材料製タービンシュラウドの摩耗カップリングと比べて摩耗の低減をもたらす。摩耗低減はまた、シュラウド位置付けにおける振動を低減し、これによりターボファン１０の効率を向上させ、燃料消費率を削減する。

図６は、タービンシュラウド７４のようなターボファン１０の固定部品を保持するための例示的な方法（２００）を示している。本方法は、ステップ（２０２）において、タービンシュラウドマウント８４においてタービンシュラウドマウントキャビティ１１２を形成するステップを含む。次に、ステップ（２０４）において、タービンシュラウド７４にタービンシュラウドキャビティ１０２を形成する。次いで、ステップ（２０６）において、ピンヘッド１１０の半径方向外側端部１１８にピンヘッドキャビティ１１６を形成する。任意選択ステップ（２０８）において、ピンヘッドキャビティ１１６にポッティング材料１２２を配置することができる。ステップ（２１０）において、タービンシュラウドマウントキャビティにピンシャフト１０６の半径方向外側端部１１４を配置する。次に、ステップ（２１２）において、ピンヘッドキャビティ１１６にピンシャフト１０６の半径方向内側端部１２０を配置する。ステップ（２１４）において、ピンヘッド１１０の半径方向内側端部をタービンシュラウドキャビティ１０２に配置する。ステップ（２１４）において、ピンヘッド１１０の半径方向内側端部をタービンシュラウドキャビティ１０２に配置する。ステップ（２０２）〜（２０６）は、あらゆる順序で実施することができる。同様に、ステップ（２１０）〜（２１４）は、あらゆる順序で実施することができる。任意選択ステップ（２０８）は、ステップ（２０６）の後且つステップ（２１２）の前のいつでも実施することができる。

本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、また、あらゆる当業者が、あらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること並びにあらゆる組み込み方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。

１０ ターボファンジェットエンジン
１２ 長手方向又は軸方向中心線
１４ ファンセクション
１６ コア／ガスタービンエンジン
１８ 外側ケーシング
２０ 吸入口
２２ 低圧圧縮機
２４ 高圧圧縮機
２６ 燃焼セクション
２８ 高圧タービン
３０ 低圧タービン
３２ ジェット排気セクション
３４ 高圧シャフト／スプール
３６ 低圧シャフト／スプール
３８ ファンスプール／シャフト
４０ ファンブレード
４２ ファンケーシング又はナセル
４４ 出口ガイドベーン
４６ 下流側セクション
４８ バイパス空気流通路
５０ 第１の段
５２ 列
５４ ステータベーン
５６ 列
５８ タービンロータブレード
６０ 第２の段
６２ 列
６４ ステータベーン
６６ 列
６８ タービンロータブレード
７０ 高温ガス経路
７２ タービンシュラウドアセンブリ
７２（ａ） 第１のタービンシュラウドアセンブリ
７２（ｂ） 第２のタービンシュラウドアセンブリ
７４ タービンシュラウド
７４（ａ） シュラウドシール
７４（ｂ） シュラウドシール
７６ ブレード先端
７８ ブレード先端
８０ シール面
８２ ケーシング
８４ タービンシュラウドマウント
８４（ａ） 第１のタービンシュラウドマウント
８４（ｂ） 第２のタービンシュラウドマウント
９０ 軸方向
９２ 半径方向
９４ 円周方向
１００ 保持アセンブリ
１０２ タービンシュラウドキャビティ
１０４ タービンシュラウドの半径方向外側面
１０６ ピンシャフト
１０８ タービンシュラウドマウントの半径方向内側面
１１０ ピンヘッド
１１２ タービンシュラウドマウントキャビティ
１１４ ピンシャフトの半径方向外側端部
１１６ ピンヘッドキャビティ
１１８ ピンヘッドの半径方向外側端部
１２０ ピンシャフトの半径方向内側端部
１２２ ポッティング材料
１２４ ピンシャフトの外径
１２６ ピンヘッドの外径
１２８ ピンヘッドキャビティ直径
１３０ タービンシュラウドマウントキャビティ直径
１３２ タービンシュラウドキャビティ直径
１３６ ピンヘッドの半径方向内側端部
１３８ ピンヘッドの半径方向外側面
１４０ ピンヘッドの半径方向内側面
２００ 空気
２０２ 吸入部分
２０４ 空気の第１の部分
２０６ 空気の第２の部分
２０８ 圧縮空気
２１０ 燃焼ガス
２１２ ＬＰタービンベーン
２１４ ＨＰタービンベーン

Claims (10)

1. セラミックマトリックス複合材製の固定ガスタービン部品（７４）用の保持アセンブリ（１００）であって、
   表面（１０８）から内向きに延びる第１の壁キャビティ（１１２）を定める第１の固定ガスタービン壁（８４）と、
   表面（１０４）から内向きに延びる第２の壁キャビティ（１０２）を定める第２の固定ガスタービン壁（７４）と、
   第１の材料から構成され、第１のシャフト端部（１１４）及び第２のシャフト端部（１２０）を含むピンシャフト（１０６）と、
   セラミックマトリックス複合材から構成され、第１のピンヘッド端部（１１８）及び第２のピンヘッド端部（１３６）を含むピンヘッド（１１０）と、
   を備え、ピンヘッド（１１０）が、第１のピンヘッド端部（１１８）から内向きに延びるピンヘッドキャビティ（１１６）を定め、第１のシャフト端部（１１４）が第１の壁キャビティ（１１２）に位置付けられ、第２のシャフト端部（１２０）がピンヘッドキャビティ（１１６）に位置付けられ、第２のピンヘッド端部（１３６）が第２の壁キャビティ（１０２）に位置付けられ、第１の材料は、セラミックマトリックス複合材とは異なる、保持アセンブリ（１００）。
2. 第１の固定ガスタービン壁（８４）がタービンシュラウドマウント（８４）であり、第２の固定ガスタービン壁（７４）がタービンシュラウド７４である、請求項１に記載の保持アセンブリ（１００）。
3. ピンヘッドキャビティ（１１６）の長さ、幅又は直径（１２８）は、第２のシャフト端部（１２０）の長さ、幅又は直径（１２６）よりも相対的に長い、請求項１に記載の保持アセンブリ（１００）。
4. ピンヘッドキャビティ（１１６）に位置付けられたポッティング材料（１２２）を更に含む、請求項３に記載の保持アセンブリ（１００）。
5. 第１の材料が金属材料である、請求項３に記載の保持アセンブリ（１００）。
6. ピンシャフト（１０６）及びピンヘッド（１１０）が、第１の固定ガスタービン壁（８４）と第２の固定ガスタービン壁（７４）との間の半径方向移動を実質的に阻止する半径方向組み付け長さを含む、請求項１に記載の保持アセンブリ（１００）。
7. ピンヘッド（１１０）の第２のピンヘッド端部（１３６）の内側面（１４０）が平坦である、請求項１に記載の保持アセンブリ（１００）。
8. 第２の壁キャビティ（１０２）が実質的に円形の断面を有し、第２の壁キャビティ（１０２）の直径（１３２）が、第２の固定ガスタービン壁（７４）とピンヘッド（１１０）との間の軸方向及び円周方向移動を実質的に阻止するためピンヘッド（１１０）の直径（１２６）と実質的に同じである、請求項１に記載の保持アセンブリ（１００）。
9. 圧縮機（２２，２４）と、
   燃焼セクション（２６）と、
   タービンセクション（２８，３０）と、
   請求項１に記載の保持アセンブリ（１００）と、
   を備えたガスタービン（１０）。
10. ガスタービン（１０）における固定部品（７４）を保持する方法（２００）であって、
    第１の材料から構成されたタービンシュラウドマウント（８４）においてタービンシュラウドマウントキャビティ（１１２）を形成するステップ（２０２）と、
    第１の材料とは異なるセラミックマトリックス複合材から構成されたタービンシュラウド（７４）においてタービンシュラウドキャビティ（１０２）を形成するステップ（２０４）と、
    セラミックマトリックス複合材から構成されたピンヘッド（１１０）の第１の端部（１１８）においてピンヘッドキャビティ（１１６）を形成するステップ（２０６）と、
    ピンシャフト（１０６）の第１の端部（１１４）をタービンシュラウドマウントキャビティ（１１２）に配置するステップ（２１０）と、
    ピンシャフト（１０６）の第２の端部（１２０）をピンヘッドキャビティ（１１６）に配置するステップ（２１２）と、
    ピンヘッド（１１０）の第２の端部（１３６）をタービンシュラウドキャビティ（１０２）に配置するステップ（２１４）と、
    を含む、方法（２００）。