JP2021525332A - ガスタービンエンジン用のシュラウド - Google Patents
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Abstract
Description
12 燃料ノズル
14 燃料供給
16 燃焼器
18 タービン
20 排気出口
22 シャフト/中心軸
24 圧縮機
26 吸気口
28 負荷
30 軸方向
31 半径方向
32 円周方向
33 ロータブレード
34 静止シュラウドセグメント
35 内側シュラウドセグメント
35a 第1の内側シュラウドセグメント
35b 第2の内側シュラウドセグメント
36 外側シュラウドセグメント
37 空洞
38 高温ガス経路
39 冷却剤供給チャネル
44 前縁
46 後縁
48 第1の円周方向縁部
50 第2の円周方向縁部
52 外方面
54 内方面
55 シール
56 界面
57 スロット
58 シーリング部材
60 クロスフローチャネル
61 上流端
62 下流端
65 接合点
66 上流セクション
67 下流セクション
71 外方空洞
72 円周方向レール
73 軸方向レール
74 床
75 内側
81 供給チャネル
82 出口チャネル
91 入口
92 出口
101 トラフ
103 端部
105 分割線
106 角度
107 側面
108 第1の角度
109 第2の角度
121 供給および出口チャネル構成
123 弓形セクション
125 外方傾斜セクション
130 波形構成
131 山部
133 谷部
151 トラス構造
153 繰り返し配置の部材
155 三角形の中空部分/三角形形状
157 角度
10−10 視線
Claims (20)
- ガスタービンエンジン(10)のタービン(18)であって、前記タービン(18)は、内側シュラウドセグメント(35)を有する静止シュラウドリングを備え、前記内側シュラウドセグメント(35)は、チャネル(39、60)が前記内側シュラウドセグメント(35)の内部を通して冷却剤を受け入れて送るように構成される冷却構成を備え、前記冷却構成は、
第1のクロスフローチャネル(60)が隣り合う第2のクロスフローチャネル(60)と並んで延びる一対の向流クロスフローチャネル(60)と、
隣り合う供給および出口チャネル(81、82)を備える供給および出口チャネル構成(121)であって、前記供給チャネル(81)は、第1の接続部で前記第1のクロスフローチャネル(60)の上流端(61)に接続し、前記出口チャネル(82)は、第2の接続部で前記第2のクロスフローチャネル(60)の下流端(62)に接続する供給および出口チャネル構成(121)と
を備え、
前記供給チャネル(81)は、前記内側シュラウドセグメント(35)の外面を通して形成された入口(91)から前記第1の接続部まで内側半径方向に延び、
前記出口チャネル(82)は、前記第2の接続部から前記内側シュラウドセグメント(35)の外面を通して形成された出口(92)まで外側半径方向に延び、
前記供給チャネル(81)は、前記出口チャネル(82)をアンダーカットするセクション(123)を備える、
タービン(18)。 - 前記内側シュラウドセグメント(35)は、
対向した前縁および後縁(44、46)と、
対向した第1および第2の円周方向縁部(48、50)と、
対向した内方面および外方面(54、52)と
を備え、
前記タービン(18)は、軸方向、半径方向、および円周方向(30、31、32)が画定される中心軸(22)を備え、前記内側シュラウドセグメント(35)は、
前記前縁および前記後縁(44、46)が前記軸方向(30)に主にオフセットされ、それらの間の前記オフセットが前記内側シュラウドセグメント(35)の幅を画定し、
前記第1および前記第2の円周方向縁部(48、50)が前記円周方向(32)に主にオフセットされ、それらの間の前記オフセットが前記内側シュラウドセグメント(35)の長さを画定し、
前記内方面および前記外方面(54、52)が前記半径方向(31)に主にオフセットされ、それらの間の前記オフセットが前記内側シュラウドセグメント(35)の高さを画定する
ように配向される、
請求項1に記載のタービン(18)。 - 前記内側シュラウドセグメント(35)の前記外方面(52)は、床(74)から半径方向に突出する周囲のレール(72、73)によって画定された外方空洞(71)を備え、前記レール(72、73)は、前記第1の円周方向縁部(48)に沿って隣接して延びる円周方向レール(72)を備え、
前記入口(91)は、前記外方空洞(71)と流体連通するように前記内側シュラウドセグメント(35)の前記外方面(52)を通して形成され、
前記出口(92)は、前記内側シュラウドセグメント(35)の前記第1の円周方向縁部(48)を通して形成される、
請求項2に記載のタービン(18)。 - 前記入口(91)は、前記外方空洞(71)に面する前記円周方向レール(72)の内側(75)を通して形成され、
前記入口(91)および前記出口(92)の各々は、前記床(74)の半径方向レベルに対して半径方向に上昇した位置を備える、
請求項3に記載のタービン(18)。 - 外方視点は、前記供給および出口チャネル構成(121)の直接外方の位置からの内方方向図であり、
前記入口(91)から前記第1の接続部まで、前記供給チャネル(81)は、連続する第1および第2のセクション(123)を備え、
前記供給チャネル(81)の前記第1のセクションは、前記床(74)の前記半径方向レベルにほぼ等しい半径方向位置まで内方方向に傾斜する線形セクションであり、
前記外方視点から、前記第1のセクションは、実質的に線形であり、前記円周方向(32)とほぼ整列し、
前記外方視点から、前記第2のセクション(123)は、約180°の湾曲を備え、
前記外方視点から、前記出口チャネル(82)は、前記第2の接続部と前記出口(92)との間の実質的に線形の経路を維持する、
請求項4に記載のタービン(18)。 - 前記第2の接続部から前記出口(92)まで、前記出口チャネル(82)は、連続する第1および第2のセクション(125)を備え
前記出口チャネル(82)の前記第1のセクション(125)は、前記床(74)の内方にある第1の位置から前記第1の円周方向レール(72)の半径方向中間点の外方にある第2の位置に外方方向に傾斜し、
前記出口チャネル(82)の前記第2のセクションは、前記出口チャネル(82)が前記出口(92)に向かって延びるにつれて半径方向に平らになる、
請求項5に記載のタービン(18)。 - 前記第1のクロスフローチャネル(60)の前記上流端(61)は、前記供給チャネル(81)の前記入口(91)と軸方向に重なり、
前記第1および前記第2のクロスフローチャネル(60)は、反対配向の流れ方向を有し、
前記第1および前記第2のクロスフローチャネル(60)は、
各々が15°未満の前記円周方向(32)の角度を形成する縦方向の位置合わせを含み、
各々が前記内側シュラウドセグメント(35)の前記長さの少なくとも60%にわたって延びる、
請求項5に記載のタービン(18)。 - 前記内側シュラウドセグメント(35)の前記冷却構成は、前記供給および出口チャネル構成(121)のそれぞれの少なくとも5つに接続する前記一対の向流クロスフローチャネル(60)の少なくとも5つを備え、
前記一対の向流クロスフローチャネル(60)の前記少なくとも5つは、互いに平行に配置される、
請求項7に記載のタービン(18)。 - 前記外方視点から、約180°の前記湾曲を行う際、前記供給チャネル(81)の前記第2のセクション(123)は、前記供給チャネル(81)の前記第2のセクション(123)のセクションが前記出口チャネル(82)のセクションと軸方向および円周方向に重なる一方、前記内方方向にそこから半径方向にオフセットされるように、前記出口チャネル(82)に向かって弓形であり、
前記外方面(52)は、前記第2の円周方向縁部(50)に沿って隣接して延びる円周方向レール(72)を備え、
前記冷却構成の前記供給および出口チャネル構成(121)は、第1の供給および出口チャネル構成(121)と指定され、前記冷却構成は、第2の供給および出口チャネル構成(121)を備え、
前記第1の供給および出口チャネル構成(121)は、前記一対の向流クロスフローチャネル(60)の第1の端部に接続し、前記第2の供給および出口チャネル構成(121)は、前記一対の向流クロスフローチャネル(60)の第2の端部に接続し、前記第2の供給および出口チャネル構成(121)は、
前記第2の供給および出口チャネル構成(121)の前記供給チャネル(81)が前記第2のクロスフローチャネル(60)の上流端(61)に接続し、
前記第2の供給および出口チャネル構成(121)の前記出口チャネル(82)が前記第1のクロスフローチャネル(60)の下流端(62)に接続する
ように転置され、
前記第2の供給および出口チャネル構成(121)の前記供給チャネル(81)の前記入口(91)は、前記第2の円周方向縁部(50)の前記円周方向レール(72)の前記内側(75)を通して形成され、
前記第2の供給および出口チャネル構成(121)の前記出口チャネル(82)の前記出口(92)は、前記第2の円周方向縁部(50)を通して形成される、
請求項5に記載のタービン(18)。 - 前記外方視点から、約180°の前記湾曲を行う際、前記供給チャネル(81)の前記第2のセクション(123)は、前記供給チャネル(81)の前記第2のセクション(123)のセクションが前記出口チャネル(82)のセクションと軸方向および円周方向に重なる一方、前記内方方向にそこから半径方向にオフセットされるように、前記出口チャネル(82)に向かって弓形であり、
前記静止シュラウドリングは、外側シュラウドセグメント(36)が前記内側シュラウドセグメント(35)の外方に形成されるシュラウドセグメントを備え、前記シュラウドリングは、ロータブレード(33)の列の周りに形成され、
前記内側シュラウドセグメント(35)の前記内方面(54)は、前記タービン(18)を通して画定された高温ガス経路(38)に向けられ、
前記内側シュラウドセグメント(35)の前記外方面(52)は、前記外側シュラウドセグメント(36)に向けられ、
前記外側シュラウドセグメント(36)は、前記内側シュラウドセグメント(35)の前記外方空洞(71)と流体連通する冷却剤供給チャネル(39)を備える、
請求項5に記載のタービン(18)。 - 前記外方視点から、約180°の前記湾曲を行う際、前記供給チャネル(81)の前記第2のセクション(123)は、前記供給チャネル(81)の前記第2のセクション(123)のセクションが前記出口チャネル(82)のセクションと軸方向および円周方向に重なる一方、前記内方方向にそこから半径方向にオフセットされるように、前記出口チャネル(82)に向かって弓形であり、
前記第1および第2のクロスフローチャネル(60)は、
各々が5°未満の前記円周方向(32)の角度を形成する縦方向の位置合わせを含み、
各々が前記内側シュラウドセグメント(35)の前記長さの少なくとも75%にわたって延びる、
請求項5に記載のタービン(18)。 - 前記円周方向レール(72)の前記内側(75)は、交互の山部および谷部(131、133)を有する波形構成(130)を含み、
前記山部および前記谷部(131、133)の各々は、前記円周方向(32)に延び、前記円周方向レール(72)の前記内側(75)の輪郭に沿って前記外方方向に傾斜する、
請求項4に記載のタービン(18)。 - 前記波形構成(130)内の連続する一連の前記山部および前記谷部(131、133)は、第1の山部(131)、続いて第1の谷部(133)、続いて第2の山部(131)を備え、
前記出口チャネル(82)の前記第1のセクション(125)は、前記第1の山部(131)内に形成され、
前記供給チャネル(81)の前記入口(91)は、前記第1の谷部(133)内に配置される、
請求項12に記載のタービン(18)。 - 前記第1の山部(131)は、前記出口チャネル(82)の前記第1のセクション(125)の外方の半分を包み込む、請求項13に記載のタービン(18)。
- 前記外方面(52)は、前記前縁および前記後縁(44、46)の少なくとも1つに沿って隣接して延びる軸方向レール(73)を備え、
前記軸方向レール(73)は、トラス構造(151)を備え、前記トラス構造(151)は、三角形形状(155)を形成する繰り返し配置の部材(153)を含む、
請求項4に記載のタービン(18)。 - 前記三角形形状(155)は、前記軸方向レール(73)の外方縁部と前記軸方向レール(73)の内方縁部との間に延び、
前記三角形形状(155)の内部は、中空である、
請求項15に記載のタービン(18)。 - 前記繰り返し配置の部材(153)の傾斜部材は、前記軸方向レール(73)の前記外方縁部と前記内方縁部との間で傾斜し、
前記傾斜部材と前記軸方向レール(73)の前記外方縁部および前記内方縁部との間になされる第1の角度(157)および第2の角度(157)は、それぞれ、60°以下である、
請求項16に記載のタービン(18)。 - 前記繰り返し配置の部材(153)の傾斜部材は、前記軸方向レール(73)の前記外方縁部と前記内方縁部との間で傾斜し、
前記傾斜部材と前記軸方向レール(73)の前記外方縁部および前記内方縁部との間になされる第1の角度(157)および第2の角度(157)は、それぞれ、45°以下である、
請求項16に記載のタービン(18)。 - ガスタービンエンジン(10)のタービン(18)であって、前記タービン(18)は、内側シュラウドセグメント(35)であって、チャネル(39、60)が前記内側シュラウドセグメント(35)の内部を通して冷却剤を受け入れて送るように構成される冷却構成を含む内側シュラウドセグメント(35)を備え、前記内側シュラウドセグメント(35)の外方面(52)は、床(74)から半径方向に突出する周囲のレール(72、73)によって画定された外方空洞(71)を備え、前記レール(72、73)は、前記内側シュラウドセグメント(35)の第1の円周方向縁部(48)に沿って隣接して延びる円周方向レール(72)を備え、
前記冷却構成は、
第1のクロスフローチャネル(60)が隣り合う第2のクロスフローチャネル(60)と並んで延びる一対の向流クロスフローチャネル(60)と、
隣り合う供給および出口チャネル(81、82)を備える供給および出口チャネル構成(121)であって、前記供給チャネル(81)は、第1の接続部で前記第1のクロスフローチャネル(60)の上流端(61)に接続し、前記出口チャネル(82)は、第2の接続部で前記第2のクロスフローチャネル(60)の下流端(62)に接続する供給および出口チャネル構成(121)と
を備え、
前記供給チャネル(81)は、入口(91)から前記第1の接続部まで内側半径方向に延び、前記入口(91)は、前記外方空洞(71)と流体連通するように前記内側シュラウドセグメント(35)の前記外方面(52)を通して形成され、
前記出口チャネル(82)は、前記第2の接続部から出口(92)まで半径方向外側に延び、前記出口(92)は、前記内側シュラウドセグメント(35)の前記第1の円周方向縁部(48)を通して形成され、
前記供給チャネル(81)は、前記出口チャネルをアンダーカットするセクション(123)を備える、
タービン(18)。 - 前記入口(91)は、前記外方空洞(71)に面する前記円周方向レール(72)の内側(75)を通して形成され、
前記入口(91)および前記出口(92)の各々は、前記床(74)の半径方向レベルに対して半径方向に上昇した位置を備え、
外方視点は、前記供給および出口チャネル構成(121)の直接外方の位置からの内方方向図であり、
前記入口(91)から前記第1の接続部まで、前記供給チャネル(81)は、連続する第1および第2のセクション(123)を備え、
前記供給チャネル(81)の前記第1のセクションは、前記床(74)の前記半径方向レベルにほぼ等しい半径方向位置まで内方方向に傾斜する線形セクションであり、
前記外方視点から、前記第1のセクションは、実質的に線形であり、前記円周方向(32)とほぼ整列し、
前記外方視点から、前記第2のセクション(123)は、約180°の湾曲を備え、
前記外方視点から、前記出口チャネル(82)は、前記第2の接続部と前記出口(92)との間の実質的に線形の経路を維持する、
請求項19に記載のタービン(18)。
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