JP2017530282A

JP2017530282A - シュラウドハンガーアセンブリ

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Publication number: JP2017530282A
Application number: JP2016571128A
Authority: JP
Inventors: シャピロ，ジェイソン・デビッド; シリング，ジャン・クリストファー; フランクス，マイケル・ジョン
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2014-06-12
Filing date: 2015-04-23
Publication date: 2017-10-12
Anticipated expiration: 2035-04-23
Also published as: CA2951425C; US20170198607A1; US20230265769A1; EP3155236A1; CN106460560A; WO2015191169A8; JP6363232B2; CA2951425A1; WO2015191169A1; US11668207B2; CN106460560B

Abstract

シュラウドハンガーアセンブリ（３０）又はシュラウドアセンブリは、寸法が相合わない部品用に提供され、例えば前方ハンガー部分（３４）と後方ハンガー部分（３６）を有するマルチピースハンガー（３２）を備えている。両部分間には、低熱膨張率材料から形成されたシュラウド（５０）が配置されるくぼみ（４６）が形成されている。ハンガー（３２）及びシュラウド（５０）は、ハンガーとシュラウドの間の熱伸びをさらに一致させるために、同じ材料又は異なる材料から形成されてもよい。シュラウド（５０）がハンガー開口又はくぼみ（４６）内に配置される際、前方ハンガー部分（３４）及び後方ハンガー部分（３６）の一方は、前方ハンガー部分（３４）及び後方ハンガー部分（３６）の他方にプレス嵌めされるか、又は他の方法で接続されてもよい。【選択図】図１

Description

本実施形態は、ガスタービンエンジンで使用されるシュラウドハンガーアセンブリに関する。特に、本実施形態は、無制限に、シュラウドの保持を向上させる特徴を備えたシュラウドハンガーアセンブリに関する。

ガスタービンエンジンは、高圧圧縮機、燃焼室及び高圧タービン（「ＨＰＴ」）を連続流関係で有するターボ機械コアを備えている。コアは、主ガス流を生成するよう公知の方法で動作可能である。高圧タービンは、燃焼室を出たガスを動翼又はバケットに向ける静翼又はノズルの環状アレイ（「列」）を備えている。１列のノズルと１列と動翼が合わせて「段」を構成する。一般に、２段以上が連続流関係で使用される。これらの部品は、極高温環境で動作し、適切な耐用年数を保証するよう空気流で冷却される必要がある。

ガスタービンエンジンの主流路内の動作温度の理由から、高温性能を有し、大量の冷却空気を必要としない材料を利用することが望ましい。流路部分を冷却するために使用される空気を減らすことができれば、エンジン内部の動作温度が上昇して、エンジンサイクル熱効率が向上する。例えば、そのような激烈な温度圧力条件で効率的に動作するように、複合材料が、金属材料にまさる温度性能のゆえに提案されている。特に、セラミックマトリックス複合（ＣＭＣ）材料は高温流路用途にとって理想的な材料である。ＣＭＣ材料は、高温性能を有するが、ＣＭＣ部品を支持し、ＣＭＣ部品にシール面を作るために使用される金属合金よりも熱膨張率が低い。シールは、ＣＭＣ材料が持つ冷却空気の低減という利点を維持するために極めて重要である。

高温材料（ＣＭＣ）にとって望ましい１つの用途はタービンシュラウドである。しかしながら、支持金属ハードウェア（シュラウドハンガー）に関して様々な問題が存在することが分かっている。例えば、一部のアセンブリは、シュラウドハンガーのくぼみへのシュラウドの挿入時に撓められる単体ハンガー構造を利用している。組み立て時のこの干渉は、エンジンサイクルを通じてシールを維持するために必要とされ、金属製ハンガーとＣＭＣシュラウドの膨張係数の差が原因である。しかしながら、この力学的な撓みは、シュラウドの配置中にハンガーアームの曲げや降伏さえ引き起こすおそれがあって、望ましくなく、高温での時期尚早の変形や漏れを引き起こすおそれがある。したがって、組み立てがより容易で、ハンガーの降伏を引き起こさないアセンブリを有することが望ましい。

温度差を克服し、組み立てがより容易なハンガーとシュラウドを提供することが望ましい。ハンガーとシュラウドの２つの部品間のシールを維持しながら、温度差によって引き起こされるハンガー及びシュラウドの応力を低下させることも望ましく、したがって、金属製支持具の複合材料シュラウドに対する温度面での一致を向上させることもさらに望ましい。

本書に引用されたあらゆる参考文献及びあらゆる記述や論考も含め、明細書のこの背景技術の欄に含まれる情報は技術的な言及の目的でのみ含まれており、発明の範囲が拘束されるべき内容であるとみなされるべきではない。

米国特許出願公開第２０１３／１５６５５６号明細書

シュラウドハンガーアセンブリ又はシュラウドアセンブリは、プレス嵌め又は摩擦嵌めされて互いに係合する部品など、寸法が相合わない部品用に提供される。アセンブリは、例えば前方ハンガー部分と後方ハンガー部分を有する、マルチピースハンガーを備えている。両部分間には、低熱膨張率材料から形成されたシュラウドが配置されるくぼみが形成されている。ハンガー及びシュラウドは、ハンガーとシュラウドの間の熱伸びをさらに一致させるために、同じ材料又は異なる材料から形成されてもよい。シュラウドがハンガー開口又はくぼみ内に配置される際、前方ハンガー部分及び後方ハンガー部分の一方は、前方ハンガー部分及び後方ハンガー部分の他方にプレス嵌めされるか、又は他の方法で接続されてもよい。

一部の実施形態によれば、寸法が相合わない部品用のシュラウドハンガーアセンブリは、第１の材料から形成された、前方ハンガー部分と後方ハンガー部分を有するマルチピースシュラウドハンガーを備えている。シュラウドは、低熱膨張率の第２の材料から形成されてもよく、前方ハンガー部分と後方ハンガー部分の間に配置されており、前方ハンガー部分及び後方ハンガー部分の少なくとも一方がシュラウドに対して軸方向の干渉力を加える。

この発明の概要は、発明を実施するための形態においてさらに後述する概念の単純化された形での抜粋を紹介するために提供されている。この発明の概要は、請求項にかかる内容の重要な特徴又は不可欠な特徴を特定することを意図しておらず、また、請求項にかかる内容の範囲を限定するために使用されることを意図していない。上記概説された特徴のすべては、例示としてのみ解釈されるべきであり、構造及び方法の多数のさらなる特徴及び目的が本書面中の開示から見出される可能性がある。本発明の特徴、細部、効用及び利点のより広範囲の提示が、以下に記載された発明の様々な実施形態の説明において提供され、添付の図面で示され、添付の特許請求の範囲で規定される。したがって、明細書全体、特許請求の範囲及び本書とともに含まれる図面をさらに読むことなしに、発明の概要のいかなる限定的な解釈もなされるべきではない。

添付の図面とともに採用された以下の説明を参照することで、これらの実施形態の上述及び他の特徴と利点、並びにその達成方法は、さらに明白になり、実施形態はより深く理解されるであろう。

例示のガスタービンエンジンの側断面図である。例示のシュラウドハンガーアセンブリの端部断面図である。マルチピースハンガーの下方斜視図である。例示のマルチピースハンガーの別の角度からの下方斜視図である。例示のシュラウドハンガーアセンブリの分解斜視図である。シュラウドハンガーアセンブリの別の実施形態の斜視図である。図６のアセンブリの分解斜視図である。マルチピースハンガーの別の実施形態の側断面図である。マルチピースハンガーのさらに別の実施形態の側断面図である。

図示の実施形態が以下の説明で記述され、又は図面で示される構造の細部及び部品の配置への適用において限定されないことは理解されるべきである。図示の実施形態は、他の実施形態になることが可能であり、様々な方法で実施又は実行されることが可能である。各実施例は、開示された実施形態を限定する目的ではなく、説明する目的で提供されている。実際、本実施形態では、様々な変更及び変形を開示の範囲又は趣旨から逸脱しない範囲で行ない得ることは当業者には明らかであろう。例えば、一実施形態の一部として図示又は記述された特徴が、別の実施形態と共に使用されてさらに別の実施形態をもたらしてもよい。したがって、本開示が、添付の特許請求の範囲とその等価物の範囲内にあるそのような変更及び変形を包含することが意図されている。

シュラウドハンガーアセンブリの実施形態を図１ないし図９に示す。ハンガーアセンブリは、第１の材料から形成された少なくとも２本の脚を備えた１片又はマルチピースハンガーを備えている。シュラウドは、シュラウドハンガーのくぼみ内に配置されており、マルチピースハンガーは、シュラウドに軸方向の干渉力を付与する、第１及び第２の部分の軸方向の結合によってより容易に組み立てられてもよい。ハンガーは、ハンガーの熱伸びを抑制し、かつシュラウドに対する締付力を維持するために、１以上の冷却キャビティを備えていてもよい。

また、本書で使用される表現及び用語は説明を目的としており、限定するものとみなされるべきではないことは理解されるべきである。本書において「備える」、「含む」又は「有する」及びそれらの変形の使用は、その後に列挙される項目及びそれらの等価物のみならず、追加の項目も包含することを意味する。特段限定されない限り、本書において、用語「接続された」、「結合された」、「取り付けられた」及びそれらの変形は、概括的に使用され、直接及び間接の接続、結合並びに取り付けを包含する。さらに、用語「接続された」、「結合された」及びそれらの変形は、物理的もしくは機械的接続又は結合に限定されない。

本書で使用される用語「軸方向の」又は「軸方向に」は、エンジンの長手軸に沿った次元を指す。「軸方向の」又は「軸方向に」とともに使用される用語「前方の」は、エンジン吸気口に向かう方向に進むこと、すなわち、ある部品が別の部品と比べてエンジン吸気口に相対的に近いことを指す。「軸方向の」又は「軸方向に」とともに使用される用語「後方の」は、エンジンノズルに向かう方向に進むこと、すなわち、ある部品が別の部品と比べてエンジンノズルに相対的に近いことを指す。

本書で使用される用語「径方向の」又は「径方向に」は、エンジンの中心長手軸とエンジン外周との間に延在する次元を指す。用語「近位の」又は「近位に」を単独で又は用語「径方向の」又は「径方向に」のいずれかとともに使用した場合、中心長手軸に向かう方向に進むこと、すなわち、ある部品が別の部品と比べて中心長手軸に相対的に近いことを指す。用語「遠位の」又は「遠位に」を単独で又は用語「径方向の」又は「径方向に」のいずれかとともに使用した場合、エンジン外周に向かう方向に進むこと、すなわち、ある部品が別の部品と比べてエンジン外周に相対的に近いことを指す。

本書で使用される用語「側方の」又は「側方に」は、軸方向次元及び径方向次元の両方と垂直をなす次元を指す。

すべての方向を示す言及（例えば、径方向の、軸方向の、近位の、遠位の、上方の、下方の、上向きの、下向きの、左の、右の、側方の、前部の、後部の、頂部の、底部の、上方に、下方に、垂直の、水平の、時計回りの、反時計回りの）は、本発明についての読者の理解を助ける識別目的のみで使用されており、特に位置、向き、又は発明の用途に関して限定を生じない。接続を示す言及（例えば、取り付けられた、結合された、接続された、及び接合された）は、概括的に解釈されるべきであり、特段明記しない限り、要素の集まりの間の介在部材と、要素間の相対的な移動を含み得る。そのため、接続を示す言及は、２つの要素が直接接続されて、互いに固定された関係にあることを必ずしも意味していない。例示の図面は例示目的のみであり、本書に添付の図面に反映された寸法、位置、順序及び相対的なサイズは、異なる場合がある。

最初に図１を参照すると、ガスタービンエンジン１０の概略側断面図が示されている。タービンの機能は、高圧高温の燃焼ガスからエネルギーを抽出して、そのエネルギーを仕事用の力学的エネルギーに変換することである。ガスタービンエンジン１０は、エンジン吸気口端１２を有し、エンジン吸気口端１２では、空気が、すべてエンジン軸線２６に沿って位置する圧縮機１４、燃焼室１６及び多段高圧タービン２０によって一般に画成されるコア又はプロパルサー１３に入る。集合体として、プロパルサー１３は動作中に動力を供給する。プロパルサー１３は、航空、発電、工業、海事などのために使用され得る。

動作時、空気は、エンジン１０の吸気口端１２から入り、空気圧を増大させて燃焼室１６に向ける１以上の圧縮段を通過する。圧縮空気は、燃料と混合、燃焼されて高温燃焼ガスをもたらし、高温燃焼ガスは、高圧タービン２０に向かって燃焼室１６を出る。高圧タービン２０では、高温燃焼ガスからエネルギーが抽出されて、タービン動翼の回転を発生させ、次にシャフト２４の回転を発生させる。シャフト２４は、エンジンの前部に向かって通っており、タービン設計次第で、１つ以上の圧縮機段１４、ターボファン１８又は吸気口ファン動翼の回転を持続させる。ターボファン１８は、シャフト２８によって低圧タービン２１に接続され、タービンエンジン１０用の推力を生み出す。低圧タービン２１は、さらなるエネルギーを抽出し、追加の圧縮機段に動力を供給するように利用されてもよい。

シュラウドハンガーアセンブリ３０は、タービン２０、２１のタービン動翼２２（図２）などの回転部品に隣接する流路を画成するために利用されてもよい。シュラウドハンガーアセンブリ３０を図１の概略視で概略的に示す。アセンブリ３０は、回転するタービン動翼２２又は圧縮機１４の動翼の上方のタービン２０、２１又は圧縮機１４の径方向外側固定端に配置されてもよい。

ここで図２を参照すると、例示のシュラウドハンガーアセンブリ３０の端部断面図が示されており、エンジンケーシングから垂下している。アセンブリ３０は、寸法が相合わない部品を含んでいる。「寸法が相合わない」という句は、互いに締まり嵌めで、異なる量の熱伸び速度又は異なる値の熱伸び率を有する部品を指す。アセンブリ３０はマルチピースハンガー３２を備え、マルチピースハンガー３２は、該ハンガー３２を形成する第１の部分３４と第２の部分３６を有している。ハンガー３２は、アセンブリ３０をエンジンケーシングに接続するために利用される第１及び第２のタブ３８、４０を備えている。ハンガー３２は、複数の弓形を一緒に合わせて配置してエンジン周りの全周のアセンブリを形成するように、エンジン軸線２６を中心に円周状に延在している。第１のタブと第２のタブ３８、４０の間に延在しているのは、ハンガーシーリング又はウェブ４２であり、第１のハンガー部分３４と第２の、すなわち、後方ハンガー部分３６との間で延在している。ハンガーシーリング４２は、直線状、曲線状であってもよいし、１つ以上の直線状部分によって形成されてもよい。タブ３８、４０から垂下しているのは、脚３９、３７である。脚３９、３７は、第１の部分３４と第２の部分３６の一部を形成しても、形成しなくてもよい。第１のタブ３８及び第１の脚３９は、ハンガー３２の周方向一端から反対側の端まで延在する弦状溝４４の上方で延在している。溝４４は、第１の部分３４が第２の部分３６にプレス嵌めされることを可能にしている。

シュラウドハンガー３２は、シュラウド５０に比べて相対的に熱膨張率が高い金属材料から形成されてもよい。或いは、ハンガー３２は、相対的に低熱膨張率の材料から形成されてもよい。

シーリング４２、第１の部分３４及び後方の第２の部分３６の下方にあるのは、シュラウド５０が配置されるくぼみ４６である。シュラウド５０は、ハンガー３２とは異なる低熱膨張率材料から形成されてもよい。シュラウド５０は、閉じた上面や開いた上面など、様々なタイプであってもよく、シュラウド５０を冷却するようにハンガー３２を貫いて延在する冷却開口又は流路と流体連通している、シュラウド内に配置されたインピンジメントバッフル５２をさらに備えていてもよい。１つ以上の冷却開口又は流路３３（図３）が、シュラウド５０を冷却するためのインピンジメントバッフル５２と流体連通するように、第１のハンガー部分３４及び第２のハンガー部分３６のいずれか一方又は両方を通って延在していてもよい。例示の実施形態によれば、冷却開口３３は、第１のハンガー部分３４を通り、第１及び第２のハンガー部分３４、３６の間のくぼみまで延在していてもよい。しかしながら、その代わりに、開口は第２の部分３６の脚３９を通って延在していてもよい。

ここで図３を参照すると、ハンガー３２の下方斜視図が、シュラウド５０が取り外されてハンガー３２の内側部分を見せた状態で示されている。図示のハンガー３２は２片の構造であるが、追加部分を伴ってマルチピース構造が使用されてもよい。前方部分３４は弦状の界面リブ４３を備えている。リブ４３は弦状溝４４内に延在している。ハンガーの第２の部分３６と第１の部分３４の間の界面は、これらの部分３４、３６の界面内の曲げ応力を向上させて、熱伸びが生じたときに第１及び第２の部分３４、３６の間の締付力を向上させるために、弦状である。本実施形態によれば、第２のハンガー部分３６は、ハンガー３２の本体であり、第１のハンガー部分３４は、第２の部分３６から片持ち梁状に突出している。第１の部分３４は、軸方向力を加えて、シュラウド５０をハンガー３２のくぼみ４６内に捕捉する。しかしながら、別の実施形態によれば、ハンガー３２の大きいほうの部分である本体が前方部分によって形成されてもよく、反対側の第２の部分が、片持ち梁状に突出する脚、すなわち、ハンガー全体のうちの小さいほうの部分を形成してもよい。

第１のハンガー部分３４は、界面リブ４３とバネ脚４５を備えている。リブ４３は、円周状ではなく、弦状に延在している。バネ脚４５は、前面と後面を有しており、バネ脚４５の後側に弦状の干渉リブ４７を備えている。弦状の干渉リブ４７は、シュラウド５０との係合用の係合面を提供する。さらに、脚４５の前側に、前後間の寸法、位置及びシュラウド５０に加わる力を調整するように、係合面又は嵌合面を提供する１本以上のリブ４９が位置していてもよい。

一部の状況では、弦状のリブ及び／又は溝が利用されてもよいが、他の状況では、シール用の円周状のリブ及び溝を利用すること、又は、円周状と弦状のデザインの何らかの組合せを含むにせよ含まないにせよ、何らかの他の幾何学的形状を利用することが望ましい場合もあることは理解されるべきである。

脚４５は、シュラウド５０に軸方向力を付与するバネとして機能する。シュラウド５０は、第１及び第２のハンガー部分３４、３６の間のくぼみより少し大きくてもよい。それにより、このサイズ超過又は寸法不一致によって、第１のハンガー部分３４にシュラウド５０が所定位置で取り付けられたとき、脚４５に力が加えられ、その反作用の軸方向保持力がシュラウド５０に加わる。弦状の界面リブ４３は、部分３４の軸方向の移動を可能にして、部分３４を部分３６に取り付けさせ、ハンガー３２を曲げたり、事によると降伏させたりするのではなく、保持力を加える。

エンジン１０の運転中、シュラウド５０及びハンガー３２は熱膨張する可能性がある。シュラウド５０とハンガー脚３９（図２）の間の締まり嵌めの観点では、第２の部分３６が軸方向に量を増やしたとき、シュラウド５０と異なる速度で伸びを生じさせる熱伸び率の違いのために、シュラウド５０に対する軸方向締付力がいくらか減少するおそれがある。本実施形態は、しかしながら、シュラウド５０に対するより安定した締付力を向上又は維持させる。さらに、弦状溝４４及びリブ４３は、弧状ではなく直線状に延在しており、動作温度時にそのような機能の向上をもたらす。また、さらに説明するように、ハンガー３２は、軸方向の伸びを制限し、それによってシュラウド５０に対する軸方向の締付力を維持するように１つ以上の冷却キャビティ３５を有していてもよい。したがって、アセンブリ３０は、締付力が所望のレベルで維持されるように、シュラウド５０の軸方向の伸びを制御する手段、或いは別の言い方をすれば、軸方向の伸びを一致させる手段を提供する。

第２のハンガー部分３６は、後壁３７と、第１のハンガー部分３４との係合のためにハンガー３２の後端から前端まで延在するスラッシュ面壁４１とを備えている。後壁３７内にあるのは、ハンガー３２内に冷却空気を供給する１以上の冷却ポケット又はキャビティ３５である。局所的なキャビティ又はポケット３５により、より低温の第２段の空気がハンガーの内部温度を低下させ、シュラウド５０との軸方向の伸びの不一致を低減させる。キャビティ３５は、シュラウド用くぼみ４６領域に延在しているが、両者間で流体連通はさせていない。その代わり、これらの冷却キャビティ３５は、冷却空気をシュラウド５０に通り抜けさせずに、ハンガーの内部に向かって冷却空気を供給するだけである。キャビティは、シーリング４２（図２）の下面のみならず、ハンガーの全体温度も低下させて軸方向の伸びの制御を補助する。

図は、ハンガー３２の前方外側の冷却空気と流体連通し、シュラウド５０を冷却するために空気をインピンジメントバッフル５２（図２）に供給する冷却流路３３も示している。冷却流路３３は、図４においても、第１の部分３４を通って延在するように図示されている。冷却流路３３は、ハンガー３２の様々な場所に位置していてもよく、中心の１個所に示されているが、インピンジメントバッフル５２と連通する流路に相当する、アセンブリ３０の円周方向の様々な場所に位置していてもよい。端壁又はスラッシュ面壁４１は、隣接するハンガー３２同士間の空気漏れが制限されるように、スラッシュ面シール（図示せず）を受け入れる１つ以上のスロットを備えていてもよい。

第２のハンガー部分３６には、２つのキャビティ３５が示されているが、様々な数のキャビティが使用されても、１つだけキャビティが使用されてもよく、その長さは所望の冷却量を調整するために様々であってよい。

ここで図４を参照すると、ハンガー３２の下方斜視図が、第２のハンガー部分３６の前面を見せるように図３と異なる角度から図示されている。第１のバネ脚４５と同様に、後壁を形成する第２の脚３７は、弦状の干渉リブ５３を備えた前面を有している。第２の脚３７から第２のハンガー部分３６の前方部分に向かって、第１のハンガー部分３４との界面の近くまで延在しているのは、シュラウド及び／又はバッフル５０、５２を保持するボルト又は締め具の配置を可能にするボス４８である。

シュラウド５０がくぼみ４６に挿入されると、第１のハンガー部分３４は、バネとして機能し、シュラウド５０の第１及び第２の部分３４、３６間への配置を受け入れるように外側に撓む。アセンブリ３０の例示の実施形態によれば、前方ハンガー部分３４は、干渉リブ４３を弦状溝４４に圧入させることによって、第２のハンガー部分３６にプレス嵌めされる。前方ハンガー部分３４は、上述したように順応バネ（ｃｏｎｆｏｒｍａｌｓｐｒｉｎｇ）として作用し、シュラウド５０を締め付けることで、シュラウド５０に押し当たる軸方向力を提供するとともに、第１の部分３４と第２の部分３６の間でシュラウド５０を保持する。第１の部分３４と第２の部分３６の間のプレス嵌めは、シュラウドハンガー３２の前面及び後面に沿ったシールと、締付力、すなわち、軸方向力による部品間より均一な接触をもたらす。

後壁３７は、後段のノズルを支持するフランジ５５をさらに備えていてもよい。動作時、ノズル負荷５９が、シュラウド５０を介して第１のハンガー部分３４に伝達され、さらに、後方、すなわち第２のハンガー部分３６に伝達され、その後、タービンエンジンのケースに伝達される可能性がある。これを図２及び図４に矢印５９で表す。フランジ５５は、界面リブ５３と軸方向に位置合わせされていてもよいし、いくらか径方向に間隔を置いてずらされていてもよい。リブ４７と同様に、リブ５３も弦状であり、組み立て時にシュラウド５０と係合する。

ここで図５を参照すると、シュラウドハンガーアセンブリ３０の分解斜視図が示されている。図示の実施形態では、第１のハンガー部分３４が第２のハンガー部分３６から分解されている。第１の部分３４は、第２のハンガー部分３６の界面溝４４から取り外された状態で図示された界面リブ４３を備えている。リブ４３は、第２の部分３６のタブ３８の下方の弦状に延在する溝４４と係合するように、図示のように弦状である。実施形態は、リブ４３が溝４４に軸方向に挿入されたとき、及びシュラウド５０（図２）がくぼみ４６に挿入されたときに、干渉リブ４７のリブ４３からの間隔がシュラウドの係合、又は第１の部分３４の第２の部分３６からのモーメントもしくは片持ち曲げをもたらすように機能する。第２の部分３６も図示されており、ハンガー３２は、弦状又は円周状のいずれかの切り口で接合された第１の部分３４及び第２の部分３６によって形成されている。

第２のハンガー部分３６は、ウェブ４２から垂下するボス又は突起４８をさらに有していてもよい。突起４８は、第２のハンガー部分３６の周方向の中央に図示されている。しかしながら、突起４８は、周方向に位置を移動させてもよく、或いは、２つ以上の突起４８がバッフル５２との流体連通のために利用されてもよい。

第２のハンガー部分３６は、１以上の冷却キャビティ３５を有する後壁３７を備えている。図示の実施形態では、２つの冷却開口３５がある。これらは、形状がほぼ矩形であり、冷却キャビティ３５の長壁は、ほぼ円周状で、第２の部分３６の端壁４１間の周方向の湾曲と合致している。或いは、これら１つ以上の冷却キャビティ３５は、他の多角形形状であってもよく、図示のように、ポケット内への空気流特性を向上させる湾曲したコーナー部を備えていても、備えていなくてもよい。これらの突起４８のうちの１つ又は複数が、冷却空気のバッフル５２への流体連通用の冷却開口３３を備えていてもよい。

くぼみ４６の下方にさらに図示されているのは、インピンジメントバッフル５２である。バッフル５２は、冷却開口３３と流体連通している。バッフル５２は、その下面５７の複数の冷却穴５４で流量を定めている。冷却空気は、上方の冷却開口３３からバッフル５２に入り、その空気がバッフルの底面５７に沿う複数の冷却穴５４から出るように、容積全体に分配される。複数のバッフル開口５４は、組立図に示すシュラウド５０（図２）に冷却空気を供給する。

ここで図６を参照すると、別のシュラウドハンガーアセンブリ１３０の斜視図が示されている。シュラウドハンガー１３２は、寸法が相合わない部品の使用を可能にしており、両部品は、互いに対して所望の位置を保持するために締付力、干渉力又は摩擦力を利用する。シュラウドハンガー１３２は、前の実施形態のような第１の脚１４５及び第２の脚１３７のみならず、それらの間に延在するシーリング又はウェブ１４２も備えている。このシュラウドハンガー１３２は、複数の部分からではなく、単一構造から形成されているので、前の実施形態とは異なる。第１の脚１４５は、エンジン内を流れる空気流に対して前脚として示され、第２の脚１３７は、空気流に対して第１の脚１４５の下流側に配置された後脚である。シュラウドハンガー１３２は、エンジンの軸線周りに延在する単一の円周状構造から形成されてもよいし、又はその代わりに、例示の実施形態で示すように、複数の弓形から形成されてもよい。スラッシュ面壁又は端壁１４１が、ハンガー１３２の周方向端部に位置していてもよい。

シュラウドハンガー１３２は、金属材料又は低熱膨張率の何らかの材料である第１の材料から形成されてもよい。そのような材料としては、以下に限定されないが、セラミックマトリックス複合材料があり、望ましい特性を有している。ハンガー１３２は、シュラウドを冷却するために、バッフル５２（図５）に冷却気流を向けるように冷却流路１３３を備えている。

また、シュラウドハンガーアセンブリ１３０の後端に示されているのは、シュラウドハンガー１３２の第２の脚１３７内に延在している１以上の冷却キャビティ１３５である。冷却キャビティ１３５は、シュラウドハンガー１３２の熱伸びを制限するために、冷却空気のハンガー内へのアクセスを可能にしている。それにより、熱伸びを制限又は低減させることによって、ハンガーは、内部に位置するシュラウドに対する締付力を維持するために、より厳密に伸びを一致させるか、又は伸びが制限される。本実施形態は、冷却キャビティ１３５を１つだけ示しているが、２つ以上のキャビティが利用されてもよい。さらに、本実施形態又は他の実施形態によれば、これらキャビティは、円周状、弦状、又は多角形、曲線などの他の形状である複数の形状を有していてもよい。

ここで図７を参照すると、別の実施形態のハンガーアセンブリ１３０の分解斜視図が示されている。ハンガー１３２は、前の実施形態と同じように、マルチピースハンガーではなく、一片のハンガーである。本実施形態では、冷却キャビティ１３５は、単一のほぼ矩形の開口から形成され、矩形の長い開口用の円周方向に延在する側壁を備えている。さらに、コーナー部では、ほぼ矩形の冷却キャビティ１３５は、鋭いへりではなく湾曲したへりを有している。これにより、冷却キャビティ１３５への冷却流の出入りを向上させることができる。冷却キャビティ１３５を画成する単一の開口が示されているが、キャビティ１３５が形状の異なる２つ以上の開口から形成されることは本開示の範囲内である。開口は、矩形、正方形、多角形であってもよく、直線状又は曲線状の壁を有していてもよい。その代わりに、又は、それに加えて、壁は弦状又は円周状であってもよい。これら多角形の冷却キャビティは、空気流及び部品の製造に役立つように湾曲したコーナー部をさらに有していてもよい。他の実施形態では、１以上の冷却キャビティは、曲線状であって、特定の多角形形状でなくてもよい。さらに、図示の１以上の冷却キャビティ１３５は、シュラウドハンガー１３２内に対して純然に軸方向に延在していてもよいし、軸方向に対してある角度をなして延在していてもよい。さらに、キャビティ１３５は、シュラウドハンガー１３２内に延在する際に純然な直線状にはならないように、軸方向と非軸方向の組合せで延在していてもよい。要するに、様々な代替物がこれらの実施形態の十分範囲内にあり、図示の冷却キャビティ１３５は、限定するものとみなされるべきではない。

上述した冷却キャビティ１３５は、ハンガー１３２の軸方向の伸び量を制限し、したがって、ハンガー１３２のくぼみ１４６内でのシュラウド（図示せず）の保持を向上させる。

さらに、インピンジメントバッフル１５２が図示されており、インピンジメントバッフル１５２は、シュラウドハンガー１３２を通って延在する１以上の冷却流路１３３からの空気流を方向づけ又は案内して、シュラウドにインピンジメント流を供給する。図示のバッフル１５２は、下面に沿う複数の穴１５４を備えており、バッフル１５２は、ハンガー１３２を通って延在する１以上の冷却開口１３３と流体連通している。結果として、空気は、バッフル１５２を介して拡散され、穴１５４を通過して、バッフル１５２を囲むシュラウドを冷却する。

シュラウド（図示せず）は、干渉リブ１４７によってくぼみ１４６内の所定位置に保持される。上述の実施形態と同様に、シュラウド（図示せず）は第２の材料から形成されてもよい。第２の材料は、シュラウドハンガーを形成するために使用される材料と同じ又は異なる低熱膨張率材料であってもよい。シュラウドは、タービン２０、２１のローター及び隣接するタービン動翼２２（図２）用の内部流路面を提供する。シュラウドは、開いた上面、すなわち、Ｕ字形のシュラウドであってもよいし、又はその代わりに、当業者には分かる閉じた上面のシュラウドであってもよい。本実施形態では、冷却キャビティ１３５は、ハンガー１３２の軸方向の伸びをより正確に制御し、したがって、材料の相違及び／又は熱膨張率の相違にもかかわらず、シュラウドに対してより制御された締付力を提供する。

１以上の冷却キャビティ１３５は、シュラウドハンガー１３２の後脚に沿って位置していてもよい。或いは、１以上の冷却キャビティ１３５は、２つ以上のキャビティから形成されてもよい。キャビティは、弦状又は弧状の辺を有する様々な形状から形成されてもよい。例示の実施形態では、１以上のキャビティは、多角形、特に湾曲したコーナー部を持つ矩形として図示されているが、他の形状が利用されてもよい。

ここで図８を参照すると、ハンガーアセンブリの追加の実施形態が、マルチピースハンガーアセンブリ２３０用の追加の構成を示す目的で提供されている。ハンガーアセンブリ２３０は側断面図で示されている。ハンガーアセンブリ２３０は、第１の部分２３４と第２の部分２３６から形成されたハンガー２３２を備えている。第１の部分２３４及び第２の部分２３６は、線２３５に沿って分かれている。分割線は、円周方向に延在しており、軸方向の中心に位置していても、中心から外れていてもよい。第１の部分２３４はハンガー２３２の前端にあってもよく、第２の部分２３６は後端にあってもよい。これらハンガー部分２３４、２３６は、軸方向に接続されてもよいし、又はその代わりに、第１及び第２のハンガー部分２３４、２３６の一方が第１及び第２のハンガー部分２３４、２３６の他方によって捕捉されるように径方向に接続されてもよい。さらに、エンジンケーシングは、アセンブリ２３０の組み立てを補助するために、ハンガー部分２３４、２３６の片方又は両方ともを捕捉するように利用されてもよい。第１及び第２のハンガー部分２３４、２３６のいずれか一方又は両方は、ハンガー２３２をエンジンケーシングに接続するための１つ以上のタブ２３８、２４０を備えていてもよい。マルチピースハンガー２３２を画成するために様々な配置が利用されてもよく、例示の実施形態は、本書に示す追加の実施形態と組合せて利用され得るそのような１つの実施形態に過ぎない。したがって、他の形状のマルチピースハンガーが代用され得るので、例示のハンガー２３２は限定的であるとみなされるべきではなく、本開示の範囲内であるとみなされるべきである。例えば、一部の実施形態によれば、ハンガー２３２は、中心位置で、又は中心から外れて分割（２３５）されてもよく、軸方向又は径方向に分割されていてもよい。

タブ２３８、２４０から垂下しているのは、脚２３９、２４１である。脚２３９、２４１は、径方向に対してある角度をなして径方向に、又は何らかの組合せで垂下していてもよい。第１の脚２３９と第２の脚２４１の間に延在するウェブ２４２が図示されている。ウェブ２４２、第１の脚２３９及び第２の脚２４１は、すべて、第１及び第２のハンガー部分２３４、２３６の両方から形成されてもよいし、又はその代わりに、第１の部分２３４又は第２の部分２３６のいずれか一方から形成されてもよい。ウェブ２４２は、軸方向に延在していてもよいし、又はその代わりに、ウェブ２４２に沿う円周方向の位置によっては、前脚２３９から後脚２４１まで傾斜していても、又は何らかの組合せであってもよい。したがって、この構成は、部品の断面をとる位置によって一部品内で異なっていてもよい。これらの脚２３９、２４１の間に位置するのは、シュラウド２５０が配置されるくぼみ２４６である。シュラウド２５０は、ハンガー２３２とは異なる低熱膨張率材料から形成されてもよい。一部の例示の実施形態によれば、ハンガー２３２は、熱膨張率が相対的に低いシュラウド２５０の材料よりも熱膨張率が相対的に高い合金などの金属材料から形成されてもよい。例えば、シュラウド２５０は、セラミックマトリックス複合材料（ＣＭＣ）から形成されてもよいが、そのような実施形態に限定されない。したがって、運転時に、ハンガー２３２は、シュラウド２５０よりも高い熱伸び率で伸びることになる。シュラウド２５０は、本書に記載の実施形態に従って様々な形をとり得る。例えば、シュラウド２５０は、シュラウドの上部がほぼ閉じていることを意味する、図示のような閉じた上面のシュラウドであってもよい。そのような閉じた上面は、シュラウド２５０をほぼ閉鎖する水平、傾斜、組合せ、曲線、又は他の形状であってもよい。或いは、シュラウド２５０は、他の実施形態に従ってほぼＵ字形の開いた上面のシュラウド、又はシュラウドの上面が閉じずに開いている他のそのような形状からなっていてもよい。シュラウド２５０の内部に、シュラウド２５０の表面を冷却するバッフル又はインサート２５２があってもよい。バッフル又はインサート２５２は、１つ以上の冷却開口又は流路（図示せず）と流体連通して、シュラウド２５０に冷却を提供してもよい。バッフル又はインサート２５２は、空気を軸方向及び円周方向に発散させてこの冷却をもたらす。

ハンガー２３２を再び参照すると、本実施形態は、第１のハンガー部分２３４及び第２のハンガー部分２３６を通って軸方向に延在するボルト２７４を利用している。軸ボルト２７４は、第１及び第２のハンガー部分２３４、２３６の位置合わせを保持するために、第１及び第２のハンガー部分内において１つ又は複数の位置の合ったスリーブ２７５を通して延在してもよい。スリーブ２７５は、同じ直径又は異なる直径のものであってもよい。本実施形態によれば、ボルト２７４は、前方から後方に延在していてもよい。しかしながら、別の実施形態によれば、ボルト２７４は、反対の後方から前方に延在していてもよい。

ここで図９を参照すると、シュラウドハンガーアセンブリ３３０のそのような別の実施形態が側断面図で示されている。ハンガー３３２は、第１のハンガー部分３３４と第２のハンガー部分３３６を備えており、これらの構造を画成している脚３３９、３４１の高さは、等しくても、異なっていてもよい。例示の実施形態によれば、第１のタブ３３８は、第２のタブ３４０より高い位置にあるが、これは例示に過ぎず、後方のタブ３４０が前方のタブ３３８より高くなるように、逆にされてもよい。ウェブ３４２は、シュラウド３５０が配置される場所を画成する第１の脚３３９と第２の脚３４１の間に延在している。前の実施形態とは反対に、ボルト３７４が後方から前方に向かって延在している。ボルト３７４は、ハンガー部分３３４、３３６を接続するための配置構造を形成してもよい。

本発明の実施形態の上述の説明は例示の目的で提示されている。網羅的であること、又は本発明を開示された正確なステップ及び／又は形態に限定することは意図しておらず、言うまでもなく、上記の教示に照らして多くの変更及び変形が可能である。本発明の範囲及びすべての等価物が本書に添付された特許請求の範囲によって規定されることが意図されている。
［実施態様１］
寸法が相合わない部品用のシュラウドハンガーアセンブリ（３０）であって、
第１の材料から形成され、前方ハンガー部分（３４）と後方ハンガー部分（３６）を有するマルチピースシュラウドハンガー（３２）と、
低熱膨張率の第２の材料から形成され、前方ハンガー部分（３４）と後方ハンガー部分（３６）の間に配置されたシュラウド（５０）とを備え、
前方ハンガー部分（３４）及び後方ハンガー部分（３６）の少なくとも一方が、シュラウド（５０）に対して軸方向の干渉力を加える、シュラウドハンガーアセンブリ（３０）。
［実施態様２］
マルチピースシュラウドハンガー（３２）は、少なくとも一部がボルト接続である、実施態様１に記載のシュラウドハンガーアセンブリ（３０）。
［実施態様３］
マルチピースシュラウドハンガー（３２）は片持ち接続である、実施態様１に記載のシュラウドハンガーアセンブリ（３０）。
［実施態様４］
後方ハンガー部分（３６）は、後方ハンガー部分（３６）内に延在する冷却キャビティ（３５）を有している、実施態様１に記載のシュラウドハンガーアセンブリ（３０）。
［実施態様５］
前方ハンガー部分（３４）及び後方ハンガー部分（３６）の少なくとも一方に、前方ハンガー部分（３４）及び後方ハンガー部分（３６）の他方との係合のための弦状の干渉リブ（４７）をさらに備える、実施態様１に記載のシュラウドハンガーアセンブリ（３０）。
［実施態様６］
シュラウド（５０）をシュラウドハンガーアセンブリ（３０）と係合させるために、シュラウド（５０）及びシュラウドハンガー（３２）の一方に配置された周方向シュラウドリブ（４３）をさらに備える、実施態様１に記載のシュラウドハンガーアセンブリ（３０）。
［実施態様７］
シュラウド（５０）のインピンジメント冷却のために、シュラウドハンガーアセンブリ（３０）の前方ハンガー部分（３４）及び後方ハンガー部分（３６）の一方を通って延在する１以上の冷却流路（３３）をさらに備える、実施態様１に記載のシュラウドハンガーアセンブリ（３０）。
［実施態様８］
１以上の冷却流路（３３）と流体連通しているバッフル（５２）をさらに備える、実施態様１に記載のシュラウドハンガーアセンブリ（３０）。
［実施態様９］
前方ハンガー部分（３４）及び後方ハンガー部分（３６）の一方が、前方ハンガー部分（３４）及び後方ハンガー部分（３６）の他方よりも大きい、実施態様１に記載のシュラウドハンガーアセンブリ（３０）。
［実施態様１０］
後方ハンガー部分（３６）の剛性を高めるスラッシュ面壁（４１）をさらに備える、実施態様１に記載のシュラウドハンガーアセンブリ（３０）。
［実施態様１１］
前方ハンガー部分（３４）は、後方ハンガー部分（３６）に片持ち接続されている、実施態様１に記載のシュラウドハンガーアセンブリ（３０）。
［実施態様１２］
前方ハンガー部分（３４）及び後方ハンガー部分（３６）がシュラウド（５０）に軸方向力を加える、実施態様１に記載のシュラウドハンガーアセンブリ（３０）。
［実施態様１３］
シュラウド（５０）がＵ字形の断面を有する、実施態様１に記載のシュラウドハンガーアセンブリ（３０）。
［実施態様１４］
シュラウド（５０）が閉じた断面を有する、実施態様１に記載のシュラウドハンガーアセンブリ（３０）。
［実施態様１５］
寸法が相合わない部品用のシュラウドハンガーアセンブリ（３０）であって、
第１の材料から形成され、第１の脚（１４５）と、第２の脚（１３７）と、第１の脚（１４５）と第２の脚（１３７）の間に延在するウェブ（１４２）とを備えたシュラウドハンガー（３２）と、
低熱膨張率の第２の材料から形成されたシュラウド（５０）と、
シュラウドハンガー（３２）内に位置する１以上の冷却キャビティ（３３）とを備えたシュラウドハンガーアセンブリ（３０）。
［実施態様１６］
１以上の冷却キャビティ（３３）は、のウェブ（１４２）の下方で延在している、実施態様１５記載のシュラウドハンガーアセンブリ（３０）。
［実施態様１７］
１以上の冷却キャビティ（３３）は、冷却空気をシュラウドハンガー（３２）に流入させ、熱伸びを減少させる、実施態様１５に記載のシュラウドハンガーアセンブリ（３０）。
［実施態様１８］
１以上の冷却キャビティ（３３）は弧状である、実施態様１５に記載のシュラウドハンガーアセンブリ（３０）。
［実施態様１９］
１以上の冷却キャビティ（３３）は多角形状である、実施態様１５に記載のシュラウドハンガーアセンブリ（３０）。

１０ガスタービンエンジン
１２エンジン吸気口端
１３コア又はプロパルサー
１４圧縮機、圧縮機段
１６燃焼室
１８ターボファン
２０多段高圧タービン
２１低圧タービン
２２タービン動翼
２４シャフト
２６エンジン軸線
２８シャフト
３０シュラウドハンガーアセンブリ
３２マルチピースハンガー、シュラウドハンガー
３３冷却開口又は流路
３４第１の部分、前方ハンガー部分、第１のハンガー部分
３５冷却ポケット又はキャビティ、冷却開口
３６第２の部分、後方ハンガー部分、第２のハンガー部分
３７第２の脚、後壁
３８第１のタブ
３９第１の脚、ハンガー脚
４０第２のタブ
４１スラッシュ面壁又は端壁
４２シーリング又はウェブ
４３界面リブ、干渉リブ
４４弦状溝、界面溝
４５第１のバネ脚
４６くぼみ
４７干渉リブ
４８ボス又は突起
４９リブ
５０シュラウド又はバッフル
５２インピンジメントバッフル
５３干渉リブ、界面リブ
５４冷却穴、バッフル開口
５５フランジ
５７バッフルの底面、下面
５９ノズル負荷
１３０シュラウドハンガーアセンブリ
１３２シュラウドハンガー
１３３冷却開口又は流路
１３５冷却キャビティ
１３７第２の脚
１４１スラッシュ面壁又は端壁
１４２シーリング又はウェブ
１４５第１の脚
１４６くぼみ
１４７干渉リブ
１５２インピンジメントバッフル
１５４穴
２３０ハンガーアセンブリ
２３２マルチピースハンガー
２３４第１の部分、第１のハンガー部分
２３５線
２３６第２の部分、第２のハンガー部分
２３８タブ
２３９第１の脚、前脚
２４０タブ
２４１第２の脚
２４２ウェブ
２４６くぼみ
２５０シュラウド
２５２バッフル又はインサート
２７４軸ボルト
２７５スリーブ
３３０シュラウドハンガーアセンブリ
３３２ハンガー
３３４第１のハンガー部分
３３６第２のハンガー部分
３３８第１のタブ
３３９第１の脚
３４０第２のタブ
３４１第２の脚
３４２ウェブ
３５０シュラウド
３７４ボルト

Claims

寸法が相合わない部品用のシュラウドハンガーアセンブリ（３０）であって、
第１の材料から形成され、前方ハンガー部分（３４）と後方ハンガー部分（３６）を有するマルチピースシュラウドハンガー（３２）と、
低熱膨張率の第２の材料から形成され、前方ハンガー部分（３４）と後方ハンガー部分（３６）の間に配置されたシュラウド（５０）と
を備えており、前方ハンガー部分（３４）及び後方ハンガー部分（３６）の少なくとも一方が、シュラウド（５０）に対して軸方向の干渉力を加える、シュラウドハンガーアセンブリ（３０）。
マルチピースシュラウドハンガー（３２）が、少なくとも一部がボルト接続である、請求項１に記載のシュラウドハンガーアセンブリ（３０）。
マルチピースシュラウドハンガー（３２）が片持ち接続である、請求項１に記載のシュラウドハンガーアセンブリ（３０）。
後方ハンガー部分（３６）が、後方ハンガー部分（３６）内に延在する冷却キャビティ（３５）を有している、請求項１に記載のシュラウドハンガーアセンブリ（３０）。
前方ハンガー部分（３４）及び後方ハンガー部分（３６）の少なくとも一方に、前方ハンガー部分（３４）及び後方ハンガー部分（３６）の他方との係合のための弦状の干渉リブ（４７）をさらに備える、請求項１に記載のシュラウドハンガーアセンブリ（３０）。
シュラウド（５０）をシュラウドハンガーアセンブリ（３０）と係合させるために、シュラウド（５０）及びシュラウドハンガー（３２）の一方に配置された周方向シュラウドリブ（４３）をさらに備える、請求項１に記載のシュラウドハンガーアセンブリ（３０）。
シュラウド（５０）のインピンジメント冷却のために、シュラウドハンガーアセンブリ（３０）の前方ハンガー部分（３４）及び後方ハンガー部分（３６）の一方を通って延在する１以上の冷却流路（３３）をさらに備える、請求項１に記載のシュラウドハンガーアセンブリ（３０）。
１以上の冷却流路（３３）と流体連通しているバッフル（５２）をさらに備える、請求項１に記載のシュラウドハンガーアセンブリ（３０）。
前方ハンガー部分（３４）及び後方ハンガー部分（３６）の一方が、前方ハンガー部分（３４）及び後方ハンガー部分（３６）の他方よりも大きい、請求項１に記載のシュラウドハンガーアセンブリ（３０）。
後方ハンガー部分（３６）の剛性を高めるスラッシュ面壁（４１）をさらに備える、請求項１に記載のシュラウドハンガーアセンブリ（３０）。