JP3829945B2 - タービンシュラウド用蛇行冷却チャンネルの曲り部の構造 - Google Patents
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Description
この出願の課題は、トンプソンとケーンにより1994年3月30日に出願され、”蛇行冷却チャンネルを備えたタービンシュラウドセグメント”と題する、本出願人に譲渡された、米国特許出願No.08/220,316に関連する。
技術分野
この出願は、ガスタービンエンジンに係り、特にそのタービンシュラウドセグメントに関する。
発明の背景
軸流タービンエンジンは、軸に沿って順次離間されたコンプレッサ,燃焼器,およびタービンを含んでいる。円環状の流路が、コンプレッサ,燃焼器およびタービンを通して軸方向に延びる。コンプレッサは、作動流体を圧縮するために、流入する作動流体に作用する回転ブレードの列を含んでいる。圧縮された作動流体の一部は燃焼器に入り、燃料と混合して点火される。燃焼の生成物つまり高温ガスはタービンを通して流れる。タービンは、交互に配置されたベーンと回転ブレードの列を含む。このタービンにおいて、流入した高温ガスからタービンブレードへとエネルギーが移動する。このエネルギーの一部は、ロータシャフトを介してコンプレッサ部に戻される。
タービンを流れる高温ガスとタービンブレードとの間の相互作用の効率を最適化するために、高温ガスの流れが、内周側および外周側のタービンシュラウドによって区画される円環状の空間内に制限される。内周側のタービンシュラウドは、通常は、ブレードと一体化された複数のプラットフォームである。これらのプラットフォームは、隣接するブレードのプラットフォームと突き合わされ、高温ガスの内周側流路面を形成する。外周側シュラウドは、通常は、回転ブレードの先端の半径方向外側(但し半径方向に近接して)に配置されたリング状アッセンブリからなる。外周側シュラウドは、高温ガスの外周側流路面を形成するように、円周方向に離間した複数個の円弧形セグメントを含んでいる。
このシュラウドセグメントは、高温ガスと直接接触するので、シュラウドセグメントを許容温度限界内に保つために、何らかの形式の冷却が必要である。冷却方法としては、シュラウドセグメントの径方向外側面つまり背面に冷却流体を噴射するインピンジメント冷却、シュラウドセグメントを貫通する冷却孔を形成してシュラウドセグメントの流路面にわたる冷却流体のフィルムを生成するフィルム冷却、が含まれる。シュラウドはエンジンにおける非回転部分であるので、問題はより難しくなっている。結果として、例えばロータブレードにおいて起こるような、冷却流体に作用する回転効果は、シュラウドでは得られない。流れの剥離は、このような冷却可能な非回転構造物において特に問題となる。
インピンジメント冷却およびファイル冷却はいずれも殆どの状況において充分であることが実証されているが、ガスタービンエンジンの進歩により、タービンを流れる高温ガスがより高い温度となっている。このようなより高温の作動流体によって、より効率のよい改善された冷却方法が必要となっている。このような最近の発展した方法が、”最適な冷却を備えたタービンブレード外側エアシールおよび製造方法”と題する、本出願人に同じく譲渡された米国特許出願No.07/993,862に開示されている。この出願は、カウンター流の列として、シュラウドセグメントを通して横方向に延びる冷却チャンネルについて開示している。チャンネルは、シュラウドセグメントの背面における入口、セグメント間ギャップ内に冷却流体を吐出する出口、およびチャンネルを通した流れのマッハ数を制御するための流れ方向に沿ったテーパ、を含んでいる。
上記のような構成の全てに共通する制限は、シュラウドセグメントの前縁領域および後縁領域に冷却流体を供給する能力である。各シュラウドセグメントは、該シュラウドセグメントをステータ構造物の所定位置に位置決めするために、前縁および後縁に隣接して支持手段を備えている。この支持手段は、一般に、シュラウドセグメントの前縁・後縁に沿って横方向に延びるとともにシュラウドセグメント背面から径方向外側へ延びるフック又はレールである。このフックやレールは、前縁・後縁近くの背面に衝突させるようにこの領域に流れる冷却流体の流れを阻害する。フィルム冷却用通路を傾斜させて、これらの領域内に部分的に冷却流体を案内することができるが、これらの領域を完全に覆うように充分に浅い角度でフィルム冷却用通路を形成することは現実的でない。最後に、フックやレールは、冷却流体がフックやレールの下の横方向チャンネルに直接噴射されるのを阻害し、フックやレールの下と前縁・後縁領域にわたって背面から延びるキャビティを必要とする。後者により、フックやレールは、シュラウドセグメントからさらに外方に延びることとなり、シュラウドセグメントの重量や剛性が増加する。
一つの解決法は、シュラウドセグメントに蛇行チャンネルを設けることである。蛇行チャンネルは、シュラウドセグメントの軸方向の端縁の少なくとも一方に沿って延びる。蛇行チャンネルは、内側通路、外側通路、およびダクトを含む。外側通路は、端縁に最も近いものであり、曲がり通路部を介して内側通路と連通している。曲がり通路部は、上流側ターン部と下流側ターン部とを有している。これらのターン部は、曲がり通路部を境界づける外径と内径とを有している。上記ダクトは、シュラウドセグメントの背面側における開口から内側通路へと延び、冷却流体を蛇行チャンネルに導入する。
蛇行チャンネルの特徴は、セグメントの端縁の対流冷却に帰着する。セグメントのこの領域は、例えばフック又はレールのような支持手段の外方であり、インピンジメント冷却やフィルム冷却の一般的な方法は、この領域には有効でない。支持手段は、冷却流体をこの領域に与える際の障害物となる。ダクトは、蛇行チャンネルに冷却流体を流すための手段となり、冷却流体は、排出される前に、蛇行チャンネルを通して端縁へと流れる。
上述の技術の存在にもかかわらず、出願人の指示下にある科学者や技術者達は、ガスタービンエンジン用の効率的に冷却されるタービンシュラウドセグメントを発展させるべく働いている。
発明の開示
この発明は、蛇行チャンネルの曲がり通路部の外径が内径よりもかなり大きい場合に、この曲がり通路部において流れの剥離が起こり得る、という認識に基づいている。流れの剥離は、シュラウドセグメントの蛇行チャンネルに隣接した各部に対する冷却流体の冷却能力に悪影響を与える。
本発明によれば、タービンシュラウドセグメントの曲がり通路部に該曲がり通路部からタービンシュラウドセグメントの外部へと延びるパージ孔を有し、このパージ孔が、冷却流体を曲がり通路部の問題となる領域に引き込み、該曲がり通路部の外径領域における流れの剥離を阻止する。
本発明によれば、リブが外側通路と内側通路と間でこれら通路を分離するように横方向に延びており、複数のトリップストリップが、内側通路内においてはリブから下流方向に延び、かつ外側通路においてはリブから上流方向に延びている。また、複数のトリップストリップが、曲がり通路部において扇形のパターンで配設されており、かつ曲がり通路部の部分を通る流れを阻害することなく乱流を発生させるように、リブから離れている。
本発明の一つの詳しい実施例によれば、曲がり通路部の上流側ターン領域の外径は、該曲がり通路部の内径を画定するリブの半径の約10倍であり、パージ孔は、この曲がり通路部の上流側ターン領域の下流にある。
本発明の主な特徴は、曲がり通路部を有する蛇行チャンネルである。曲がり通路部は、上流側ターン部と下流側ターン部とを有している。他の特徴は、曲がり通路部における上流側ターン部の下流に配設されたパージ孔である。一つの詳しい実施例においては、外側通路と内側通路とを区画するリブから、両通路内において、曲がり通路部へ向かってトリップストリップが延びている。
本発明の主たる利点は、蛇行チャンネルを使用するとともに、パージ孔により蛇行チャンネルの曲がり通路部における剥離を阻止することによって、シュラウドセグメントの臨界領域を充分に冷却し、その結果、タービンシュラウドセグメントの耐久性が向上することである。本発明の他の利点は、トリップストリップを使用するとともに、外側通路と内側通路とを区画するリブからトリップストリップを離すことによって、曲がり通路部の臨界位置への流れの阻害することがないようにして、十分な冷却を行い、タービンシュラウドセグメントの耐久性を高めることである。
本発明の前述および他の目的,特徴および利点は、添付図面に示されているような模範的な実施例の詳細な実施例に鑑みて、より明白になる。
【図面の簡単な説明】
第1図はガスタービンエンジンの部分断面図である。
第2図はタービンシュラウドアッセンブリを含むロータアッセンブリを有するタービンの側面図である。
第3図は点線により冷却チャンネルを示したシュラウドセグメントの側面図である。
第4図は蛇行通路と横方向通路を示すために破断されたシュラウドセグメントの平面図である。
第5図は冷却チャンネルの入口を示すシュラウドセグメントの平面図である。
第6図は下流方向にテーパ付けされた蛇行チャンネルを示すシュラウドセグメントの一部の平面図である。
第7図は、冷却チャンネルを点線で示した、第3図に示されているシュラウドセグメントの他の実施例の側面図である。
第8図は、蛇行通路,横方向の外側通路および内側通路,およびこれら横方向の通路を接続した曲がり通路部示すために破断した、第3図に示すシュラウドセグメントの平面図である。
第9図は、外側通路を内側通路に接続する曲がり通路部を示す、第8図に示されているシュラウドセグメントの拡大部分の平面図である。
発明を実施するための最良な形態
ガスタービンエンジン12が、第1図に示されている。ガスタービンエンジン12は、長手方向軸16のまわりを囲む環状流路14を含む。この流路が順次通るように、コンプレッサ18,燃焼器22およびタービン24が、軸方向に離間して配置されている。タービン24は、流路14を流れる作動流体と接触する複数のロータアッセンブリ26を含み、作動流体からロータアッセンブリ26へとエネルギが移動する。このエネルギーの一部は、タービン24とコンプレッサ18とを接続する一対の回転シャフト28を介してコンプレッサ18に戻され、このエネルギーにより、コンプレッサ18に入ってくる作動流体が圧縮される。
第2図を参照すると、ロータアッセンブリ32が、上流側ベーンアッセンブリ34と下流側ベーンアッセンブリ36との間の軸方向位置に配置されている。ロータアッセンブリ32は、径方向に延びる複数のロータブレード42を有する回転ディスク38を含んでいる。回転ブレード42の各々は、基部44と、先端48を有するエアフォイル部46と、内周側プラットフォーム52と、を含んでいる。基部44は、ロータアッセンブリ32の回転中に、ブレード42をディスク38に保持する。エアフォイル46は、流路14を通して半径方向に延び、タービン24を流れる作動流体と接触する流路面54を構成する。内側プラットフォーム52は、ブレード42から横方向に延びるとともに、周方向に隣接するブレードのプラットフォームと突き合わされて、径方向内側の流路面56を構成する。この内周側流路面56は、作動流体がエアフォイル部46の流路面54にわたって流れるようにする。
タービンシュラウド58が、ロータアッセンブリ32を中心に、かつその径方向外側で、周方向に延びている。回転ブレード42の先端48は、タービンシュラウド58によって規定される外周側流路面62に径方向に近接している。流路面62は、作動流体が径方向外側に流れないようにするとともに、作動流体がエアフォイル部46の流路面54にわたって流れるようにする。タービンシュラウド58の流路面62とプラットフォーム52の流路面56は、作動流体を、ブレード42が延びる円環状通路内に制限し、作動流体と回転するブレード42と間で最適な接触が行われるようにしている。
タービンシュラウド58は、流路14のまわりに沿って周方向に離間した複数のシュラウドセグメント64からなり、このセグメント64の外周側の面66に冷却流体を流すための手段を含んでいる。第3図から第5図に示すように、各シュラウドセグメント64は、複数のフック72とコーティング層74とを有する基体68を含んでいる。フック72は、シュラウドセグメント64を、隣接するタービンシュラウド58の構造物に保持する手段を提供する。コーティング層74は、タービンを流れる高温ガスからセグメントを断熱するための耐熱コーティングと、ロータアッセンブリの回転中にロータブレードの先端と係合する摩耗しやすいコーティングと、を組み合わせたものである。
各セグメント64は、基体68を通して延びる複数の冷却チャンネル76を含んでいる。複数のチャンネル76は、セグメント64の前縁に沿う蛇行チャンネル78と、セグメント64の後縁に沿うもう一つの蛇行チャンネル82と、それらの間の複数の横方向チャンネル84と、を含んでいる。蛇行チャンネル78は、セグメント64の外周側の面に入口88を有するダクト86を介して、セグメント64の外周側の面に流体的に連通している。入口88は、前縁フック72のすぐ内方に位置しており、ダクト86はフック72の下側を延びている。ダクト86は、冷却流体を蛇行チャンネル78に流すのに便利な機構を提供するものであり、これにより、前縁に沿うシーリングを分断することがなく、かつ、キャビティがフック72の下に延びている場合に必要となるような、基体68からフック72を外方に伸ばす必要がない。後縁側の蛇行チャンネル82は、前縁側の蛇行チャンネル78と同様であり、入口94を有するダクト92を含んでいる。
蛇行チャンネル78は、第1の通路96と、第1の通路96の外側の第2の通路98と、2つの通路96,98を接続する曲がり通路部102と、出口103と、を含んでいる。
後縁に沿う蛇行チャンネル82は、蛇行チャンネル78と同様であり、第1の通路104と、第2の通路106と、2つの通路104,106を接続する曲り通路部108と、出口109と、を含んでいる。これらの双方の蛇行チャンネル78,82は、該チャンネル78,82の全長に亘って分配配置されたトリップストリップ102を備えている。トリップストリップ102は、チャンネル78,82を通る流れを乱して渦流型乱流を生成する手段となるものであり、基体68とチャンネル78,82内を流れる流体との間の熱の移動を増加させる。
横方向チャンネル84は、一対のフック72の間で横方向に延びており、第1のセットの横方向チャンネル114と第2のセットの横方向チャンネル116とを含んでいる。第1のセットの横方向チャンネル114は、セグメント64の一つの横縁119に沿って位置する入口118を外周側面に有し、かつ、セグメント64の反対側の横縁120に出口122を有している。第2のセットの横方向チャンネル116は、横縁120に沿って位置する入口124を外周側面に有し、かつ反対側の横縁120に出口126を備えている。第1のセット114と第2のセット116は互いに交互に配設され、各横方向チャンネル84が、他のセットの横方向チャンネルの一つと間の区画壁を共用する形となっている。蛇行チャンネル78,82と同じように、横方向チャンネルは、チャンネル84の長さに亘って分配配置されたトリップストリップ132を備え、横方向チャンネル84内に渦流を生成する。加えて、横方向チャンネル84は、該チャンネル84内の流体流のレイノルド数を制御するために、入口端から出口端へと先細りのテーパになっている。レイノルド数が増すと、基体とチャンネル内に流れる流体との間の熱伝達も増加する。
ここで、蛇行チャンネルは、一定の通路断面積を持つものとして示されているが、蛇行チャンネル内に流れる流体のレイノルド数を制御するために、テーパ付きのチャンネルを使用することもできる。しかしながら、この適用例においては、セグメントの前縁・後縁に沿うチャンネル内のレイノルド数を制御することが必要である、とは考えられていない。第6図に示すようなある適用例では、前縁又は後縁の領域において基体からの熱伝達を最大化するために、この特徴を必要とする。すなわち、第6図に示すように、セグメント64′は、ダクト86′を有する一端部から反対側の端部へと先細りのテーパとなっている蛇行チャンネル28′を備えている。
第7図は、第3図に示されているシュラウドセグメント64の他の実施例64aを示している。この実施例は、セグメント64aの前縁に沿う蛇行チャンネル70aと、セグメントの後縁に沿う第2の蛇行チャンネル82aと、を含んでいる。複数の横方向チャンネル84aが、その間に配置されている。これらのチャンネルは、孔86a,92a,118aのような冷却空気孔によって径方向に供給を受けるものであり、これらの冷却空気孔は、隣接する保持手段72aの内方の位置から半径方向に延びている。特に、蛇行チャンネル70aは、保持フック72aの内方に入口88aを有するダクト86aを介して、セグメント64aの外周側の面と流体的に連通している。
第8図に示すように、蛇行チャンネル70aは、第1(内側)の通路96aと、この第1の通路96aの外側の第2(外側)の通路98aと、を含んでいる。曲がり通路部102aが2つの通路96a,98aを接続する。蛇行チャンネルは、外側通路の下流端142に出口103aを備えている。内側通路は外側境界143aを有し、外側通路は外側境界143bを有し、曲がり通路部は外側境界143cを有する。
リブ145は、シュラウドセグメント64aの上流縁から軸方向に離間して位置する。このリブは、内側通路96aを外側通路98aから分離するために横方向に延び、かつ曲がり通路部102aの近辺で終端となる。このリブは、内側通路の内側境界145a,外側通路の内側境界145bおよび曲がり通路部102aの内側境界145cに沿って延びる。このリブは、曲がり通路部近辺の終端部で半径Riを有している。つまり、リブは曲がり通路部の内側境界に沿って延び、この曲がり通路部で半径Riを有している。第9図に示すように、曲がり通路部102aは、上流側ターン領域146と下流側ターン領域148とを備えている。上流側ターン領域146は、外径R01を有し、下流側ターン領域148は外径R02を有する。曲がり通路部は、端部領域152を有する。この端部領域は、上流側ターン領域146および下流側ターン領域148に外接するとともにほぼ軸方向に延びる境界143cによって境界づけられる。曲がり通路部の第1のターン領域の外径R01は、曲がり通路部(およびリブ)の内径Riよりも少なくとも5倍大きく、かつ実施例においては、半径Riの約10倍である。
複数のトリップストリップ112aが、内側通路96aに配置されている。これらのトリップストリップは、リブから曲がり通路部へ向かって下流側へ延びている。第2のトリップストリップ112bは、外側通路98aに配置されている。この第2の複数のトリップストリップは、リブから曲がり通路部の方へ向かって上流側へ延びている。曲がり通路部における複数のトリップストリップ112cは、扇形のパターンに配置されている。このトリップストリップ112cの少なくとも一部は、リブ145から離れている。
パージ孔154が、曲がり通路部の上流側ターン領域の下流に設けられている。このパージ孔は、蛇行チャンネルの曲がり通路部がシュラウドセグメントの外側と連通した状態に保つ。
運転中に、冷却流体がステータアッセンブリを通して流れ、かつセグメント64の外周側の面に衝突する。この冷却流体の少なくとも一部は、蛇行チャンネル78,82の入口88,94ならびに横方向チャンネルの入口118,122を通して流れる。入口88から流入した冷却流体は、ダクト86を通して流れ、蛇行チャンネル78に流入する。この冷却流体は、第1の通路96から曲がり通路部102を回って第2の通路98へと流れ、その際に、トリップストリップ112と接触する。冷却流体は、出口103を通して第2の通路102から出る。第2の通路98を出た流体は、隣接するセグメント64の間のギャップすなわちセグメント間ギャップ内に流れ込み、ギャップに侵入しようとする高温ガスを排出する。入口94内に流入した冷却流体は、ダクト92を介して流れるとともに、全く同様にして、後縁に沿う蛇行チャンネル82を通して流れ、セグメント64の反対側の横縁119に沿ったセグメント間ギャップへと流れ出る。
冷却流体の流れが曲がり通路部102aに入ると、トリップストリップ112cによって強い乱流が維持され、また、トリップストリップがリブの半径から離れていることによって、曲がり部の内径に沿った流れが助長される。つまり、曲がり通路部のこの領域に流れを導く開口領域が生じるように、トリップストリップがリブの内径から離れている。パージ孔は、外径R01で示されている曲がり通路部の第1のターン領域の下流に示されている。パージ孔は、流れをターン領域の外径側に引き寄せるように配置されている。この構造により、仮想線Fと曲がり通路部の端部領域152における外側境界143cとの間での流れの剥離の領域の形成が阻止されるとともに、この領域での熱伝達の低下が阻止される。
トリップストリップ112bをリブ145から離れるように下流側に傾斜させて流れがこの方向に旋回するようにしていても、この部分で剥離領域が生じ得ることが実証されている。従って、パージ孔は、冷却流体を、この領域に引き寄せ、ひいては、半径Ro2で示されている曲がり通路部の第2つまり下流側ターン領域148内に引き寄せる。要するに、曲がり通路部の内径Riに隣接して開口領域を設けるとともに、曲がり通路部の外径の第1ターン領域の下流にパージ孔154を設けることにより、曲がり通路部を通して均一な流れの分布が得られ、曲がり通路部の各部で十分な熱伝達が得られる。
冷却流体の他の部分は、入口118,124に流入するとともに、横方向チャンネル84を通して流れる。横方向チャンネルの第1のセット114の各々は横方向チャンネルの第2のセット116の一つに隣接しているので、隣接する横方向チャンネルの中を冷却流体が互いに反対方向に流れる。冷却流体は、トリップストリップ132に接触して渦流型の乱流を生成し、かつテーパによって、横方向チャンネル84を通した流れのレイノルド数が制御される。冷却流体は、出口122,126を通して横方向チャンネル84から流出し、セグメント64の両側のセグメント間ギャップへと流れ、該セグメント間ギャップ内のガスを押し出す。
前縁領域内および後縁領域内を含む基体68を通したチャンネル78,82,84の分布によって、基体64におけるホットスポットの発生が最小となる。さらに、出口103,109,122,126から出る流体によるセグメント間ギャップの浄化作用によって、セグメント64の横縁119,120の損傷を引き起こす可能性のあるセグメント間ギャップ内への高温ガスの侵入や残留を抑制できる。
このような蛇行チャンネル78,82を備えることによって、基体64の前縁領域および後縁領域内に案内される冷却流体を効率よく利用することができる。これらの領域は、回転ブレード42のポンピング作用の結果、セグメント64のブレード通過領域に比較して、相対的に熱負荷が低い。ブレードのポンピング作用により、作動流体は、外周側へ流れ、セグメント64のブレード通過領域の上へ向かう。前縁は、ブレード42の上流であり、かつ最も高い温度のガス通路流体を有する流路14の領域内にあるが、セグメント64の前縁のまわりに漏れる冷却流体が、前縁領域を覆う冷却流体のフィルム(第2図に矢印134で示されている)を生成する。後縁領域は、回転ブレード42の下流であり、ガス流路の流体に露出しているが、この流体は、既に回転ブレード42によってエネルギが低減しているものである。従って、前縁領域および後縁領域は、セグメント64のブレード通過領域に比較して少ない冷却で足り、冷却流体を効率的に利用する蛇行チャンネル78,82をこれらの領域で使用することができる。
セグメント64は、鋳造によって製造され得る。この製造工程は、チャンネル78,82,84に相当するコアを形成するステップと、コアのまわりに基体68を鋳造するステップと、を含んでいる。コアは、支持ロッドによって支持されるが、この支持ロッドによって、符号Iで示す位置において、トリップストリップの連続性が分断される。鋳造工程が完了した後、横縁に沿って生じた鋳造孔が、出口として使用されるものを除いて、埋められる。この鋳造孔は、鋳造中にチャンネル用コアを保持するために使用されるコア支持部材により生じるものである。入口88,94,118,124およびダクト86,92は、放電加工機のような公知の方法で外周側の面に形成される。フック72およびシールランドは基体68に機械加工され、その後、コーティング層74が流路面に設けられる。
以上、本発明を一実施例について説明したが、本発明の精神と範囲から逸脱することなく種々な変形,省略および追加が可能であることは当業者にとって理解されるべきである。
Claims (9)
- ガスタービンエンジン用のシュラウドセグメントであって、
上記ガスタービンエンジンは、長手方向軸のまわりに設けられた円環状の流路と、該流路内を半径方向に延びる複数の回転ブレードを備えたロータアッセンブリと、周方向に離れた複数のシュラウドセグメントからなり、上記流路の一部を区画するように上記回転ブレードの径方向外側の流路面を形成するシュラウドアッセンブリと、この複数のシュラウドセグメントの上に冷却流体を噴射する手段と、を有するものにおいて、
上記シュラウドセグメントは、第1の面と、該第1の面の反対側となる背面側と、前縁および後縁を規定する一対の軸方向端縁と、前縁に隣接するとともに背面側から延びる第1の支持手段と、後縁に隣接するとともに背面側から延びる第2の支持手段と、蛇行チャンネルと、を含み、
上記蛇行チャンネルは、一方の端縁に沿って延びるとともに該端縁に隣接して延びる上記支持手段の外方に位置する外側通路と、この外側通路の内側に位置する内側通路と、上記外側通路と上記内側通路との間に延びて両者を連通させる曲がり通路部と、この曲がり通路部からシュラウドセグメントの外部へと延び、曲がり通路部から冷却流体を放出するパージ孔と、隣接する支持手段の内方の位置から内側通路へと延びたダクトと、を含み、
上記ダクトは、上記背面側へ噴射された冷却流体の一部が蛇行チャンネルへ流入するように、シュラウドセグメントの背面側と蛇行チャンネルとの間を連通させており、
運転時に、パージ孔へ向かって冷却流体が引き寄せられることにより、曲がり通路部における冷却流体の剥離が阻止されることを特徴とするガスタービンエンジンのシュラウドセグメント。 - 上記曲がり通路部が、外径R01および内径Ri1を有する上流側ターン領域と、外径R02および内径Riを有する下流側ターン領域と、を有し、上記パージ孔が、上流側ターン領域と下流側ターン領域との間に配設されていることを特徴とする請求項1に記載のガスタービンエンジンのシュラウドセグメント。
- 複数のトリップストリップが、上記曲がり通路部に扇形のパターンで配設されていることを特徴とする請求項2に記載のガスタービンエンジンのシュラウドセグメント。
- 上記曲がり通路部の一部が、半径R01を有する外側境界と、半径Ri1を有する内側境界と、を有し、この曲がり通路部における上記トリップストリップの少なくとも一つは、外側境界および内側境界から離れていることを特徴とする請求項3に記載のガスタービンエンジンのシュラウドセグメント。
- 複数のトリップストリップが上記内側境界から離れていることを特徴とする請求項4に記載のガスタービンエンジンのシュラウドセグメント。
- 上記蛇行チャンネルが、シュラウドセグメントの横縁に沿って配設された出口を含み、該出口は、上記横縁と上記外側通路との間に延びるとともに、両者間を連通させることを特徴とする請求項1に記載のガスタービンエンジンのシュラウドセグメント。
- 第2の蛇行チャンネルをさらに含み、
上記第2の蛇行チャンネルは、反対側の端縁に沿って延びるとともに該端縁に隣接して延びる上記支持手段の外方に位置する外側通路と、この外側通路の内側に位置する内側通路と、隣接する支持手段の内方の位置から内側通路へと延びたダクトと、を含み、
上記ダクトは、上記背面側へ噴射された冷却流体の一部が第2の蛇行チャンネルへ流入するように、シュラウドセグメントの背面側と第2の蛇行チャンネルとの間を連通させている、
ことを特徴とする請求項1に記載のガスタービンエンジンのシュラウドセグメント。 - シュラウドセグメントを通して横方向に延びる複数の横方向チャンネルをさらに含み、この複数の横方向チャンネルは、第1の保持手段と第2の保持手段との内方に位置し、各横方向チャンネルは、各々の間の壁部によって隣り合う横方向チャンネルから分離されており、各横方向チャンネルは、シュラウドセグメントの背面側に配置された入口と、シュラウドセグメントの横縁に配置された出口と、を有し、前記入口がシュラウドセグメントの背面側と横方向チャンネルとを連通させ、背面側に噴射された冷却流体の一部が横方向チャンネルを通して流れるとともにシュラウドセグメントの横縁に沿って横方向チャンネルを出るように構成されていることを特徴とする請求項1に記載のガスタービンエンジンのシュラウドセグメント。
- ガスタービンエンジン用のシュラウドセグメントであって、
上記ガスタービンエンジンは、長手方向軸のまわりに設けられた円環状の流路と、該流路内を半径方向に延びる複数の回転ブレードを備えたロータアッセンブリと、周方向に離れた複数のシュラウドセグメントからなり、上記流路の一部を区画するように上記回転ブレードの径方向外側の流路面を形成するシュラウドアッセンブリと、この複数のシュラウドセグメントの上に冷却流体を噴射する手段と、を有するものにおいて、
上記シュラウドセグメントは、第1の面と、該第1の面の反対側となる背面側と、前縁および後縁を規定する一対の軸方向端縁と、前縁に隣接するとともに背面側から延びる第1の支持手段と、を含み、
上記シュラウドセグメントは、さらに、蛇行チャンネルを含み、この蛇行チャンネルは、一方の端縁に沿って延びるとともに該端縁に隣接して延びる上記支持手段の外方に位置しかつ下流側の端部を有する外側通路と、この外側通路の内側に位置するとともに上流側の端部を有する内側通路と、上記外側通路と上記内側通路との間に延びて両者を連通させる曲がり通路部と、を含み、
上記端縁から軸方向に離れたリブが、上記内側通路と上記外側通路とを分離するように横方向に延びているとともに、上記曲がり通路部近傍で終端となっており、このリブは、曲がり通路部近傍で半径Riを有し、上記曲がり通路部は、この半径Riよりも少なくとも5倍大きい外径R01を有する上流側ターン領域を備えており、
上記内側通路に配置された複数のトリップストリップは、上記リブから上記曲がり通路部へ向かって下流側へ延びており、
上記外側通路に配置された複数のトリップストリップは、上記リブから上記曲がり通路部へ向かって上流側へ延びており、
上記曲がり通路部に配置された複数のトリップストリップは、扇形パターンに配列されているとともに、少なくともその一部がリブから離れており、
上記蛇行チャンネルをシュラウドセグメントの外部と連通させるパージ孔が、上記曲がり通路部の上記上流側ターン領域の下流側に設けられており、
上記内側通路に隣接する支持手段の内方の位置から該内側通路へと延びたダクトを備え、このダクトは、上記背面側へ噴射された冷却流体の一部が蛇行チャンネルへ流入するように、シュラウドセグメントの背面側と蛇行チャンネルとの間を連通させており、
運転時に、冷却流体が上記曲がり通路部の外径部分を通してパージ孔へと引き寄せられ、曲がり通路部の外径部分における冷却流体の剥離が抑制されることを特徴とするガスタービンエンジンのシュラウドセグメント。
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