JP7063522B2 - 傾斜した内側バンドフランジを有するタービンノズル - Google Patents

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Description

本開示の分野は、一般に回転機械に関し、より詳細には、斜めに配向された部分を含むタービンノズルの内側バンドに関する。
少なくともいくつかの公知の回転機械は、圧縮機と、圧縮機の下流に連結された燃焼器と、燃焼器の下流に連結されたタービンと、圧縮機とタービンとの間に回転可能に連結されたロータシャフトと、を含む。いくつかの公知のタービンは、ロータシャフトに連結された少なくとも１つのロータディスクと、タービンの段の半分を画定するように各ロータディスクから外側に延在する円周方向に離間した複数のタービンブレードと、を含む。タービン段の他の半分は、タービンブレードの隣接する列の間に軸方向に配置された、固定された円周方向に離間したタービンノズルの列を含む。各タービンノズルは、内側バンドからタービンケーシングに向かって半径方向外側に延在する翼形部を含む。
少なくともいくつかの公知のタービンノズルは、軸方向に延在するプラットフォーム部分および半径方向に延在するフランジ部分を含む内側バンドを含む。翼形部はプラットフォーム部分に結合され、フランジ部分はタービンノズルをタービン内の保持リングに結合する。少なくともいくつかの公知のタービンエンジンでは、フランジ部分の位置は、保持リングの構成および保持リングがタービンノズルにどのように取り付けられるかによって決定される。このように、少なくともいくつかの公知のタービンエンジンでは、内側バンドのフランジ部分は、タービン内の空間の制限のためにタービンノズルのスロート位置と軸方向に整列していない。
さらに、いくつかの公知の構成では、フランジ部分は半径方向に配向され、プラットフォーム部分およびフランジ部分の両方は、ストリップシールを受け入れる、内部に画定されたスロットを含む。このような設計は、プラットフォーム部分およびフランジ部分のストリップシールの交差部におけるリーク領域の増加に起因して、正の逆流マージン設計仕様を満足しない可能性がある。
一態様では、中心線軸を含む回転機械のタービンノズル用の内側バンドアセンブリが提供される。内側バンドアセンブリは、プラットフォーム部分と、プラットフォーム部分に結合された第１のフランジと、を含む。第１のフランジは、中心線軸に対して斜めに配向されている。内側バンドアセンブリはまた、第１のフランジに結合された第２のフランジを含む。第２のフランジは、第１のフランジに対して斜めに配向されている。
先行するおよび／または後続の実施例および態様のいずれかの主題の少なくとも一部を含むことができる本開示の一態様では、プラットフォーム部分および第１のフランジは、タービンノズルによって少なくとも部分的に画定されるスロート位置と軸方向に整列する点で交差する。
先行するおよび／または後続の実施例および態様のいずれかの主題の少なくとも一部を含むことができる本開示の一態様では、プラットフォーム部分は実質的に軸方向に延在し、第２のフランジは実質的に半径方向延在する。
先行するおよび／または後続の実施例および態様のいずれかの主題の少なくとも一部を含むことができる本開示の一態様では、第１のフランジは、プラットフォーム部分に対して斜めに配向されている。
先行するおよび／または後続の実施例および態様のいずれかの主題の少なくとも一部を含むことができる本開示の一態様では、第１のフランジは、プラットフォーム部分に結合された第１の端部と、第２のフランジに結合された第２の端部と、第１の端部と第２の端部との間に延在する前面と、を含む。第１のフランジはまた、第１の端部と第２の端部との間に延在する後面を含み、前面および後面は、第１の端部と第２の端部との間で一定である、それらの間の厚さを画定する。
先行するおよび／または後続の実施例および態様のいずれかの主題の少なくとも一部を含むことができる本開示の一態様では、プラットフォーム部分は、第１の端部および第２の端部を含むプラットフォームシールスロットを含む。第１のフランジは、プラットフォームシールスロットと交差するフランジシールスロットを含み、フランジシールスロットは、プラットフォームシールスロットに対して斜めに配向されている。
先行するおよび／または後続の実施例および態様のいずれかの主題の少なくとも一部を含むことができる本開示の一態様では、フランジシールスロットは、タービンノズルによって少なくとも部分的に画定されるスロート位置でプラットフォームシールスロットと交差する。
先行するおよび／または後続の実施例および態様のいずれかの主題の少なくとも一部を含むことができる本開示の一態様では、フランジシールスロットは第２のフランジ内に延在する。
先行するおよび／または後続の実施例および態様のいずれかの主題の少なくとも一部を含むことができる本開示の一態様では、第２のフランジは前面を含み、フランジシールスロットは、前面に少なくとも部分的に画定される。
先行するおよび／または後続の実施例および態様のいずれかの主題の少なくとも一部を含むことができる本開示の一態様では、第２のフランジは中心線軸に垂直に配向される。
別の態様では、中心線軸を含む回転機械用のタービンノズルが提供される。タービンノズルは、前縁および後縁を含む翼形部を含む。翼形部は、後縁に近接するスロート位置を画定する。タービンノズルはまた、翼形部に結合されたプラットフォーム部分と、プラットフォーム部分に結合された第１のフランジと、を含む内側バンドアセンブリを含む。第１のフランジは、プラットフォーム部分に対して斜めに配向され、プラットフォーム部分および第１のフランジは、スロート位置と軸方向に整列した点で交差する。
先行するおよび／または後続の実施例および態様のいずれかの主題の少なくとも一部を含むことができる本開示の一態様では、第１のフランジは、中心線軸に対して斜めに配向されている。
先行するおよび／または後続の実施例および態様のいずれかの主題の少なくとも一部を含むことができる本開示の一態様では、第２のフランジは第１のフランジに結合され、第２のフランジは第１のフランジに対して斜めに配向されている。
先行するおよび／または後続の実施例および態様のいずれかの主題の少なくとも一部を含むことができる本開示の一態様では、プラットフォーム部分は実質的に軸方向に延在し、第２のフランジは実質的に半径方向延在する。
先行するおよび／または後続の実施例および態様のいずれかの主題の少なくとも一部を含むことができる本開示の一態様では、第１のフランジは、プラットフォーム部分の半径方向内側に配置され、第２のフランジは、第１のフランジの半径方向内側に配置される。
先行するおよび／または後続の実施例および態様のいずれかの主題の少なくとも一部を含むことができる本開示の一態様では、第２のフランジは、スロート位置から軸方向にオフセットされている。
別の態様では、中心線軸を含む回転機械用のタービンノズルを製造する方法が提供される。本方法は、翼形部を内側バンドアセンブリのプラットフォーム部分に結合するステップと、第１のフランジが中心線軸に対して斜めに配向されるように、内側バンドアセンブリの第１のフランジをプラットフォーム部分に結合するステップと、を含む。この方法はまた、第２のフランジが第１のフランジに対して斜めに配向されるように、内側バンドアセンブリの第２のフランジを第１のフランジに結合するステップを含む。
先行するおよび／または後続の実施例および態様のいずれかの主題の少なくとも一部を含むことができる本開示の一態様では、第１のフランジをプラットフォーム部分に結合するステップは、第１のフランジおよびプラットフォーム部分が翼形部によって少なくとも部分的に画定されるスロート位置で交差するように、第１のフランジをプラットフォーム部分に結合するステップを含む。
先行するおよび／または後続の実施例および態様のいずれかの主題の少なくとも一部を含むことができる本開示の一態様では、翼形部をプラットフォーム部分に結合するステップは、プラットフォーム部分が実質的に軸方向に延在するように、翼形部をプラットフォーム部分に結合するステップを含む。さらに、第２のフランジを第１のフランジに結合するステップは、第２のフランジが実質的に半径方向に延在するように、第２のフランジを第１のフランジに結合するステップを含む。
先行するおよび／または後続の実施例および態様のいずれかの主題の少なくとも一部を含むことができる本開示の一態様では、第１のフランジをプラットフォーム部分に結合するステップは、第１のフランジがプラットフォーム部分に対して斜めに配向されるように、第１のフランジをプラットフォーム部分に結合するステップを含む。
本開示のこれらの、ならびに他の特徴、態様および利点は、添付の図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読めば、よりよく理解されよう。添付の図面では、図面の全体にわたって、類似する符号は類似する部分を表す。
例示的な回転機械の概略図である。 図１に示す回転機械と共に使用することができる例示的な高圧タービンアセンブリの一部の部分断面図である。 図２に示す高圧タービンアセンブリと共に使用することができる例示的なタービンノズルの斜視図である。 図３に示すタービンノズルと共に使用することができる例示的な内側バンドの斜視図である。 図２に示す高圧タービンアセンブリと共に使用することができるタービンノズルの概略図である。 図３に示すタービンノズルと共に使用することができる代替的な内側バンドの概略図である。
特に明記しない限り、本明細書において提供される図面は、本開示の実施形態の特徴を図示するものである。これらの特徴は、本開示の１つまたは複数の実施形態を含む多種多様なシステムで適用できると考えられる。したがって、本図面は、本明細書で開示する実施形態を実施するために必要とされる、当業者には既知の、従来の特徴をすべて含むことを意味しない。
本開示の実施形態は、タービンノズルのスロートと少なくとも部分的に整列された傾斜したフランジを有する回転機械用のタービンノズルに関する。より具体的には、タービンノズルは、後縁に近接したスロート位置を画定する翼形部を含む。タービンノズルはまた、翼形部に結合されたプラットフォーム部分と、プラットフォーム部分に結合された第１のフランジと、を含む内側バンドアセンブリを含む。第１のフランジは、プラットフォーム部分に対して斜めに配向され、プラットフォーム部分および第１のフランジは、スロート位置と軸方向に整列した点で交差する。内側バンドアセンブリはまた、第２のフランジが第１のフランジに対して斜めに配向されるように、第１のフランジに結合された第２のフランジを含む。設計上の特徴は、プラットフォーム部分と第１のフランジとの交差部をスロート位置に配置する一方で、第２のフランジをスロート位置からオフセットさせることも含む。このような構成は、内側バンドアセンブリのための空間が制限される、より小さなサイズの回転機械に使用することができる。さらに、傾斜した第１のフランジは、スロート位置まで正の逆流マージンを維持するプラットフォーム部分の内側に加圧領域を形成する。より具体的には、高い静圧領域と第１のフランジの前方の加圧領域との軸方向の整列は、パージ空気が隣接するタービンノズルのプラットフォーム部分を横切ってリークし、燃焼ガス経路内の高温燃焼ガスと混合するのを低減または防止する。
以下の明細書および特許請求の範囲において、いくつかの用語に言及するが、これらは以下の意味を有すると規定する。
単数形「１つの（ａ、ａｎ）」、および「この（ｔｈｅ）」は、文脈が特に明確に指示しない限り、複数の言及を含む。
「任意の」または「任意に」は、後で述べられる事象または状況が、起こる場合も起こらない場合もあることを意味し、この記述は、その事象が起こる事例と、起こらない事例とを含むことを意味する。
本明細書および特許請求の範囲を通してここで使用される、近似する文言は、関連する基本的機能に変化をもたらすことなく、差し支えない程度に変動できる任意の量的表現を修飾するために適用することができる。したがって、「およそ」、「約」、および「実質的に」などの用語で修飾された値は、明記された厳密な値に限定されるものではない。少なくともいくつかの例では、近似する文言は、値を測定するための機器の精度に対応することができる。ここで、ならびに明細書および特許請求の範囲の全体を通じて、範囲限界を組み合わせてもよいし、および／または置き換えてもよい。文脈または文言が特に指示しない限り、このような範囲は識別され、本明細書に含まれるすべての部分範囲を含む。
本明細書で用いる「軸方向の」および「軸方向に」という用語は、タービンエンジンの中心線に対して実質的に平行に延在する方向および向きを指す。また、「半径方向の」および「半径方向に」という用語は、タービンエンジンの中心線に対して実質的に垂直に延在する方向および向きを指す。さらに、本明細書で使用する「円周方向の」および「円周方向に」という用語は、タービンエンジンの中心線の周りに円弧状に延在する方向および向きを指す。本明細書で使用する「斜め」および「斜めに」という用語は、それぞれの構成要素または表面から非平行および非垂直の両方の方向に延びる方向を指す。より具体的には、「斜め」および「斜めに」は、０度、９０度、または１８０度ではない２つの構成要素間または２つの表面間の向きの角度を指す。
さらに、別途指定のない限り、「第１の」、「第２の」などの用語は、単に標識として本明細書で使用されているに過ぎず、これらの用語が言及する要素に対して順序、位置、または階層上の要件を加えることを意図するものではない。さらに、例えば、「第２の」要素への言及は、例えば、「第１の」もしくはより小さい数字の要素または「第３の」もしくはより大きな数字の要素の存在を必要とせず、または妨げるものではない。本明細書で使用される「上流」という用語は、ガスタービンエンジンの前方端部または入口端部を指し、「下流」という用語は、ガスタービンエンジンの後方端部またはノズル端部を指す。
図１は、例示的な回転機械１０、すなわちターボ機械、より具体的にはタービンエンジンの概略図である。例示的な実施形態では、回転機械１０はガスタービンエンジンである。あるいは、回転機械１０は、蒸気タービンエンジン、ガスターボファン航空機エンジン、または別の航空機エンジンを含むが、これらに限定されない、任意の他のタービンエンジンおよび／または回転機械であってもよい。例示的な実施形態では、回転機械１０は、ファンアセンブリ１２、低圧またはブースタ圧縮機アセンブリ１４、高圧圧縮機アセンブリ１６、および燃焼器アセンブリ１８を含む。ファンアセンブリ１２、ブースタ圧縮機アセンブリ１４、高圧圧縮機アセンブリ１６、および燃焼器アセンブリ１８は、流体連通して結合される。回転機械１０はまた、燃焼器アセンブリ１８および低圧タービンアセンブリ２２と流体連通して結合された高圧タービンアセンブリ２０を含む。ファンアセンブリ１２は、ロータディスク２６からファンケース２９を含むナセル２７に向かって半径方向外側に延在するファンブレード２４のアレイを含む。タービンケース３１は、低圧またはブースタ圧縮機アセンブリ１４、高圧圧縮機アセンブリ１６、燃焼器アセンブリ１８、高圧タービンアセンブリ２０、および低圧タービンアセンブリ２２の周りを円周方向に延在する。回転機械１０はまた、ファンアセンブリ１２の後方に配置され、タービンケース３１からファンケース２９まで延在する出口ガイドベーン３３を含む。低圧タービンアセンブリ２２は、第１の駆動シャフト２８を介してファンアセンブリ１２およびブースタ圧縮機アセンブリ１４に連結され、高圧タービンアセンブリ２０は、第２の駆動シャフト３０を介して高圧圧縮機アセンブリ１６に連結される。回転機械１０は、吸気口３２、排気部３４、および中心線軸３６を含み、中心線軸３６の周りに、ファンアセンブリ１２、ブースタ圧縮機アセンブリ１４、高圧圧縮機アセンブリ１６、およびタービンアセンブリ２０、２２が回転する。
動作時には、吸気口３２を通って回転機械１０に入る空気は、ファンアセンブリ１２を通ってブースタ圧縮機アセンブリ１４に向かって導かれる。圧縮された空気は、ブースタ圧縮機アセンブリ１４から高圧圧縮機アセンブリ１６に向かって排出される。高度に圧縮された空気は、高圧圧縮機アセンブリ１６から燃焼器アセンブリ１８に向かって導かれ、燃料と混合されて、混合気が燃焼器アセンブリ１８内で燃焼される。燃焼器アセンブリ１８によって生成された高温の燃焼ガスは、タービンアセンブリ２０、２２に向かって導かれる。次いで、燃焼ガスは、排気部３４を介して回転機械１０から排出される。
図２は、高圧タービンアセンブリ２０の一部の部分断面図である。例示的な実施形態では、高圧タービンアセンブリ２０は、複数の段１００を含み、複数の段１００の各々は、円周方向に離間した複数のステータベーンまたはタービンノズル１０４の固定列１０２と、円周方向に離間した複数の回転タービンブレード１０８の対応する列１０６と、を含む。各列１０２のタービンノズル１０４は、対応するタービンノズル１０４と高圧タービンアセンブリ２０の固定部品との間に結合された保持リング１１０の周りに円周方向に離間され、保持リング１１０から半径方向外側に各々延在する。より具体的には、各タービンノズル１０４は、それぞれの保持リング１１０に結合された内側バンド１１４を含む。各タービンブレード１０８は、半径方向内側のロータディスク１１２に結合され、ロータディスク１１２は、第２の駆動シャフト３０に結合され、第２の駆動シャフト３０によって画定される中心線軸３６の周りで回転する。タービンケーシング１１６は、タービンノズル１０４およびタービンブレード１０８の周りに円周方向に延在する。タービンノズル１０４は、それぞれタービンケーシング１１６に結合され、それぞれタービンケーシング１１６から第２の駆動シャフト３０に向かって半径方向内向きに延在する。燃焼ガス経路１１８が、タービンケーシング１１６と各ロータディスク１１２との間に画定される。タービンブレード１０８およびタービンノズル１０４の各列１０６、１０２は、燃焼ガス経路１１８の一部を通って少なくとも部分的に延在する。動作中には、燃焼ガスは、燃焼ガス経路１１８に沿って導かれ、タービンブレード１０８およびタービンノズル１０４に衝突して、高圧タービンアセンブリ２０に回転力を付与することを容易にする。
図３は、高圧タービンアセンブリ２０（図２に示す）と共に使用することができるタービンノズル１０４の斜視図である。図４は、タービンノズル１０４と共に使用することができる例示的な内側バンドアセンブリ１２０を含む内側バンド１１４の斜視図であり、図５は、図２に示す高圧タービンアセンブリと共に使用することができるタービンノズル１０４の概略図である。タービンノズル１０４は、高圧タービンアセンブリ２０内のタービンノズル１０４の列１０２を形成するように回転機械１０の中心線軸３６の周りに円周方向に配置された、複数のセグメントのうちの１つのセグメントである。例示的な実施形態では、タービンノズル１０４は、内側バンドアセンブリ１２０、外側バンドアセンブリ１２２、および内側バンドアセンブリ１２０と外側バンドアセンブリ１２２との間に結合され延在する少なくとも１つの翼形部１２４を含む。より具体的には、一実施形態では、内側バンドアセンブリ１２０および外側バンドアセンブリ１２２は、それぞれ、翼形部１２４と一体に形成される。
翼形部１２４は、前縁１３０および翼弦方向に離間した後縁１３２において接続された正圧側側壁１２６および負圧側側壁１２８を含み、側壁１２６、１２８が前縁１３０と後縁１３２との間に画定される。側壁１２６、１２８はそれぞれ、内側バンドアセンブリ１２０と外側バンドアセンブリ１２２との間で半径方向に延在する。一実施形態では、側壁１２６は概ね凹状であり、側壁１２８は概ね凸状である。翼形部１２４はまた、後縁１３２に近接したスロート位置１３４を少なくとも部分的に画定する。本明細書で使用する「スロート位置」という用語は、タービンノズル１０４の列１０２内の円周方向に隣接する翼形部１２４の間のスロートの軸方向位置を特定する。さらに、「スロート」という用語は、本明細書では、円周方向に隣接する翼形部１２４間の最小制限距離を示すために使用される。具体的には、スロートは、正圧側側壁１２６から、より具体的には、１つの翼形部１２４上の正圧側側壁１２６の後縁１３２から隣接する翼形部１２４の負圧側側壁１２８までの最小距離である。スロート位置１３４は、燃焼ガス１１８（図２に示す）が最高の速度を有する位置であり、また、本明細書で説明するように、高静圧領域が低静圧領域から分離される位置を表す。
例示的な実施形態では、外側バンドアセンブリ１２２は、翼形部１２４に結合されたプラットフォーム部分１３６と、プラットフォーム部分１３６から半径方向外側に延在するフランジ部分１３８と、を含む。プラットフォーム部分１３６およびフランジ部分１３８の少なくとも一方は、タービンケーシング１１６に結合される。同様に、内側バンドアセンブリ１２０は、プラットフォーム部分１４０と、第１のフランジ１４２と、第２のフランジ１４４と、を含む。図３～図５に示すように、プラットフォーム部分１４０は、翼形部１２４に結合され、実質的に軸方向に延在する。さらに、第１のフランジ１４２は、プラットフォーム部分１４０に結合され、中心線軸３６に対して斜めに配向されている。したがって、第１のフランジ１４２もまた、プラットフォーム部分１４０に対して斜めに配向されている。さらに、第２のフランジ１４４は、第２のフランジ１４４が第１のフランジ１４２に対して斜めに配向され、また第１のフランジ１４２から実質的に半径方向に延在するように、第１のフランジ１４２に結合される。具体的には、第１のフランジ１４２は、プラットフォーム部分１４０から延在し、プラットフォーム部分１４０の半径方向内側に配置され、第２のフランジ１４４は、第１のフランジ１４２から延在し、第１のフランジ１４２の半径方向内側に配置される。
図３～図５に示すように、スロート位置１３４は、翼形部１２４の後縁１３２に近接して配置される。さらに、例示的な実施形態では、プラットフォーム部分１４０および第１のフランジ１４２は、スロート位置１３４と軸方向に整列した点１４６で交差する。次いで第１のフランジ１４２は、第２のフランジ１４４と結合するように半径方向および前方方向の両方に斜めに延在する。このような構成では、第２のフランジ１４４は、スロート位置１３４から軸方向にオフセットされている。より具体的には、第２のフランジ１４４は、スロート位置１３４から軸方向にオフセットした位置で保持リング１１０とのボルト接合を形成する。図５に示すように、スロート位置１３４は、スロート位置１３４の前方の高静圧領域ＰＳＨを、スロート位置１３４の後方の低静圧領域ＰＳＬから分離する。さらに、第１のフランジ１４２は、第１のフランジ１４２の前方の第１の圧力Ｐ１を有するノズルキャビティ１４８を、第１のフランジ１４２の後方の、ノズルキャビティ１４８の第１の圧力Ｐ１よりも低い第２の圧力Ｐ２を有するブレードキャビティ１５０から分離する。さらに、第２の圧力Ｐ２は、低静圧領域ＰＳＬと実質的に同様である。例示的な実施形態では、斜めに配向された第１のフランジ１４２は、ノズルキャビティ１４８がスロート位置１３４および交点１４６と実質的に軸方向に整列した位置で終端するように、ノズルキャビティ１４８を延ばす。高静圧領域ＰＳＨと第１の圧力Ｐ１でのノズルキャビティ１４８とのこのような軸方向の整列は、パージ空気が、隣接するタービンノズル１０４のプラットフォーム部分１４０を横切ってノズルキャビティ１４８からリークすることを低減または防止する。
例示的な実施形態では、第１のフランジ１４２は、プラットフォーム部分１４０に結合された第１の端部１５２と、第２のフランジ１４４に結合された第２の端部１５４と、を含む。第１のフランジ１４２はまた、第１の端部１５２と第２の端部１５４との間に延在する前面１５６と、第１の端部１５２と第２の端部１５４との間に延在する後面１５８と、を含む。図５に最も良く示されているように、前面１５６および後面１５８は互いに平行であり、それらの間に厚さＴ１を画定し、厚さＴ１は第１の端部１５２と第２の端部１５４との間で一定である。
例示的な実施形態では、図４に最も良く示されるように、プラットフォーム部分１４０は、その中に画定されたプラットフォームシールスロット１６０を含み、第１のフランジ１４２は、その中に画定されたフランジシールスロット１６２を含む。プラットフォームシールスロット１６０は、プラットフォームシール部材１６４を受け入れるように構成され、フランジシールスロット１６２は、フランジシール部材１６６を受け入れるように構成される。シール部材１６４、１６６は、ノズルキャビティ１４８内のパージ空気が隣接するタービンノズル１０４間でリークし、燃焼ガス経路１１８（図２に示す）内の高温燃焼ガスと混合することを低減または防止する。
図３～図５に示すように、フランジシールスロット１６２は、第１のフランジ１４２およびプラットフォーム部分１４０と同様に、プラットフォームシールスロット１６０に対して斜めに配向されている。さらに、フランジシールスロット１６２は、スロート位置１３４でプラットフォームシールスロット１６０と交差する。このような構成では、フランジシール部材１６６は、スロート位置１３４でプラットフォームシール部材１６４とも交差する。また、図６に示すように、シールスロットまたはシールがスロート位置１３４に存在しないように、フランジシールスロット１６２がスロート位置１３４の前方のプラットフォームシールスロット１６０と交差し、第２のプラットフォームシールスロット１６１がプラットフォームシールスロット１６０の後方のプラットフォーム部分１４０に形成されることも考えられる。
図３および図４に示す実施形態では、プラットフォームシールスロット１６０は、第１の端部１６８および対向する第２の端部１７０を含み、フランジシールスロット１６２は第２の端部１７０から延在し、第２の端部１７０はスロート位置と整列する。図５に示す実施形態では、フランジシールスロット１６２およびフランジシール部材１６６は、スロート位置１３４でプラットフォームシールスロット１６０およびプラットフォームシール部材１６４と交差するが、第２の端部１７０は、スロート位置１３４およびフランジシールスロット１６２およびフランジシール部材１６６を超えて、軸方向後方に延在する。さらに、図３～図５に示すように、フランジシールスロット１６２は、図４に最も良く示されているように、フランジシールスロット１６２が第２のフランジ１４４の前面１７２に少なくとも部分的に画定されるように、第２のフランジ１４４内に半径方向に延在する。
本開示の実施形態は、タービンノズルのスロートと少なくとも部分的に整列された傾斜したフランジを有する回転機械用のタービンノズルに関する。より具体的には、タービンノズルは、後縁に近接したスロート位置を画定する翼形部を含む。タービンノズルはまた、翼形部に結合されたプラットフォーム部分と、プラットフォーム部分に結合された第１のフランジと、を含む内側バンドアセンブリを含む。第１のフランジは、プラットフォーム部分に対して斜めに配向され、プラットフォーム部分および第１のフランジは、スロート位置と軸方向に整列した点で交差する。内側バンドアセンブリはまた、第２のフランジが第１のフランジに対して斜めに配向されるように、第１のフランジに結合された第２のフランジを含む。
設計上の特徴は、プラットフォーム部分と第１のフランジとの交差部をスロート位置に配置する一方で、第２のフランジをスロート位置からオフセットさせることも含む。このような構成は、内側バンドアセンブリのための空間が制限される、より小さなサイズの回転機械に使用することができる。さらに、傾斜した第１のフランジは、スロート位置まで正の逆流マージンを維持するプラットフォーム部分の内側に加圧領域を形成する。より具体的には、高い静圧領域と第１のフランジの前方の加圧領域との軸方向の整列は、パージ空気が隣接するタービンノズルのプラットフォーム部分を横切ってリークし、燃焼ガス経路内の高温燃焼ガスと混合するのを低減または防止する。
内側バンドアセンブリ上に傾斜したフランジを有するタービンノズルの例示的な実施形態について、上で詳細に説明されている。タービンノズルは、本明細書に記載の特定の実施形態に限定されず、むしろ、構成要素およびステップを、本明細書に記載の他の構成要素および／またはステップから独立して別個に利用することができる。例えば、実施形態は、他のシステムおよび方法と組み合わせて使用することもでき、本明細書に記載のガスタービンエンジンアセンブリのみで実施することに限定されない。むしろ、例示的な実施形態は、他の多くのタービン用途と関連して実現および利用することができる。
装置の様々な実施形態の具体的な特徴を一部の図面には示してあって、他の図面には示していないが、これは単に便宜上のためである。さらに、上記の説明における「一実施形態」への言及は、記載した特徴も組み込んだ付加的な実施形態の存在を除外するものと解釈されることを意図しない。装置の原理によれば、図面の任意の特徴は、他の任意の図面の任意の特徴と組み合わせて参照および／または請求することができる。
この明細書は、装置を開示するために実施例を用いており、最良の形態を含んでいる。また、いかなる当業者も本開示を実施することができるように実施例を用いており、任意の装置またはシステムを製作し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含んでいる。装置の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者には想起される他の実施例を含んでもよい。このような他の実施例は、特許請求の範囲の文言との差がない構造要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言との実質的な差がない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることを意図している。
［実施態様１］
中心線軸（３６）を含む回転機械（１０）のタービンノズル（１０４）用の内側バンドアセンブリ（１２０）であって、前記内側バンドアセンブリ（１２０）は、
プラットフォーム部分（１４０）と、
前記プラットフォーム部分（１４０）に結合され、前記中心線軸（３６）に対して斜めに配向された第１のフランジ（１４２）と、
前記第１のフランジ（１４２）に結合され、前記第１のフランジ（１４２）に対して斜めに配向された第２のフランジ（１４４）と、
を含む内側バンドアセンブリ（１２０）。
［実施態様２］
前記プラットフォーム部分（１４０）および前記第１のフランジ（１４２）は、前記タービンノズル（１０４）によって少なくとも部分的に画定されるスロート位置（１３４）と軸方向に整列する点（１４６）で交差する、実施態様１に記載の内側バンドアセンブリ（１２０）。
［実施態様３］
前記プラットフォーム部分（１４０）は実質的に軸方向に延在し、前記第２のフランジ（１４４）は実質的に半径方向に延在する、実施態様１に記載の内側バンドアセンブリ（１２０）。
［実施態様４］
前記第１のフランジ（１４２）は、前記プラットフォーム部分（１４０）に対して斜めに配向されている、実施態様３に記載の内側バンドアセンブリ（１２０）。
［実施態様５］
前記第１のフランジ（１４２）は、
前記プラットフォーム部分（１４０）に結合された第１の端部（１５２）と、
前記第２のフランジ（１４４）に結合された第２の端部（１５４）と、
前記第１の端部（１５２）と前記第２の端部（１５４）との間に延在する前面（１５６）と、
前記第１の端部（１５２）と前記第２の端部（１５４）との間に延在する後面（１５８）と、を含み、前記前面および前記後面は、前記前面と前記後面との間の厚さを画定し、前記第１のフランジ（１４２）の厚さは、前記第１の端部（１５２）と前記第２の端部（１５４）との間で一定である、実施態様１に記載の内側バンドアセンブリ（１２０）。
［実施態様６］
前記プラットフォーム部分（１４０）は、第１の端部（１６８）および第２の端部（１７０）を含むプラットフォームシールスロット（１６０）を含み、前記第１のフランジ（１４２）は、前記プラットフォームシールスロット（１６０）と交差するフランジシールスロット（１６２）を含み、前記フランジシールスロット（１６２）は、前記プラットフォームシールスロット（１６０）に対して斜めに配向されている、実施態様１に記載の内側バンドアセンブリ（１２０）。
［実施態様７］
前記フランジシールスロット（１６２）は、前記タービンノズル（１０４）によって少なくとも部分的に画定されたスロート位置（１３４）で前記プラットフォームシールスロット（１６０）と交差する、実施態様６に記載の内側バンドアセンブリ（１２０）。
［実施態様８］
前記フランジシールスロット（１６２）は、前記第２のフランジ（１４４）内に延在する、実施態様６に記載の内側バンドアセンブリ（１２０）。
［実施態様９］
前記第２のフランジ（１４４）は、前記中心線軸（１３６）に対して垂直に配向されている、実施態様１に記載の内側バンドアセンブリ（１２０）。
［実施態様１０］
中心線軸（３６）を含む回転機械（１０）用のタービンノズル（１０４）であって、前記タービンノズルは、
前縁（１３０）および後縁（１３２）を含み、前記後縁に近接するスロート位置（１３４）を画定する翼形部（１２４）と、
内側バンドアセンブリ（１２０）と
を含み、前記内側バンドアセンブリ（１２０）は、
前記翼形部に結合されたプラットフォーム部分（１４０）と、
前記プラットフォーム部分（１４０）に結合され、前記プラットフォーム部分（１４０）に対して斜めに配向された第１のフランジ（１４２）と、を含み
前記プラットフォーム部分（１４０）および前記第１のフランジ（１４２）は、前記スロート位置と軸方向に整列する点（１４６）で交差する、タービンノズル（１０４）。
［実施態様１１］
前記第１のフランジ（１４２）は、前記中心線軸（３６）に対して斜めに配向されている、実施態様１０に記載のタービンノズル（１０４）。
［実施態様１２］
前記第１のフランジ（１４２）に結合された第２のフランジ（１４４）をさらに含み、前記第２のフランジ（１４４）は、前記第１のフランジ（１４２）に対して斜めに配向されている、実施態様１０に記載のタービンノズル（１０４）。
［実施態様１３］
前記プラットフォーム部分（１４０）は実質的に軸方向に延在し、前記第２のフランジ（１４４）は実質的に半径方向に延在する、実施態様１２に記載のタービンノズル（１０４）。
［実施態様１４］
前記第１のフランジ（１４２）は前記プラットフォーム部分（１４０）の半径方向内側に配置され、前記第２のフランジ（１４４）は前記第１のフランジ（１４２）の半径方向内側に配置される、実施態様１２に記載のタービンノズル（１０４）。
［実施態様１５］
前記第２のフランジ（１４４）は、前記スロート位置（１３４）から軸方向にオフセットされている、実施態様１２に記載のタービンノズル（１０４）。
１０ 回転機械
１２ ファンアセンブリ
１４ ブースタ圧縮機アセンブリ
１６ 高圧圧縮機アセンブリ
１８ 燃焼器アセンブリ
２０ 高圧タービンアセンブリ
２２ 低圧タービンアセンブリ
２４ ファンブレード
２６ ロータディスク
２７ ナセル
２８ 第１の駆動シャフト
２９ ファンケース
３０ 第２の駆動シャフト
３１ タービンケース
３２ 吸気口
３３ 出口ガイドベーン
３４ 排気部
３６ 中心線軸
１００ 複数の段
１０２ 固定列
１０４ タービンノズル
１０６ 列
１０８ タービンブレード
１１０ 保持リング
１１２ ロータディスク
１１４ 内側バンド
１１６ タービンケーシング
１１８ 燃焼ガス経路
１１８ 燃焼ガス
１２０ 内側バンドアセンブリ
１２２ 外側バンドアセンブリ
１２４ 翼形部
１２６ 正圧側側壁
１２８ 負圧側側壁
１３０ 前縁
１３２ 後縁
１３４ スロート位置
１３６ プラットフォーム部分
１３８ フランジ部分
１４０ プラットフォーム部分
１４２ 第１のフランジ
１４４ 第２のフランジ
１４６ 交点
１４８ ノズルキャビティ
１５０ ブレードキャビティ
１５２ 第１の端部
１５４ 第２の端部
１５６ 前面
１５８ 後面
１６０ プラットフォームシールスロット
１６１ 第２のプラットフォームシールスロット
１６２ フランジシールスロット
１６４ プラットフォームシール部材
１６６ フランジシール部材
１６８ 第１の端部
１７０ 第２の端部
１７２ 前面
Ｐ１ 第１の圧力
Ｐ２ 第２の圧力
ＰＳＨ 高静圧領域
ＰＳＬ 低静圧領域

Claims (14)

  1. 中心線軸（３６）を含む回転機械（１０）のタービンノズル（１０４）用の内側バンドアセンブリ（１２０）であって、前記内側バンドアセンブリ（１２０）は、
    プラットフォーム部分（１４０）と、
    前記プラットフォーム部分（１４０）に結合され、前記中心線軸（３６）に対して斜めに配向された第１のフランジ（１４２）と、
    前記第１のフランジ（１４２）に結合され、前記第１のフランジ（１４２）に対して斜めに配向された第２のフランジ（１４４）と、
    を含み、前記プラットフォーム部分（１４０）および前記第１のフランジ（１４２）は、前記タービンノズル（１０４）によって少なくとも部分的に画定されるスロート位置（１３４）の延長線上の部分（１４６）で交差する、内側バンドアセンブリ（１２０）。
  2. 前記プラットフォーム部分（１４０）は実質的に軸方向に延在し、前記第２のフランジ（１４４）は実質的に半径方向に延在する、請求項１に記載の内側バンドアセンブリ（１２０）。
  3. 前記第１のフランジ（１４２）は、前記プラットフォーム部分（１４０）に対して斜めに配向されている、請求項２に記載の内側バンドアセンブリ（１２０）。
  4. 前記第１のフランジ（１４２）は、
    前記プラットフォーム部分（１４０）に結合された第１の端部（１５４）と、
    前記第２のフランジ（１４４）に結合された第２の端部（１５２）と、
    前記第１の端部（１５４）と前記第２の端部（１５２）との間に延在する前面（１５６）と、
    前記第１の端部（１５４）と前記第２の端部（１５２）との間に延在する後面（１５８）と、を含み、前記前面および前記後面は、前記前面と前記後面との間の厚さを画定し、前記第１のフランジ（１４２）の厚さは、前記第１の端部（１５４）と前記第２の端部（１５２）との間で一定である、請求項１に記載の内側バンドアセンブリ（１２０）。
  5. 前記プラットフォーム部分（１４０）は、第１の端部（１６８）および第２の端部（１７０）を含むプラットフォームシールスロット（１６０）を含み、前記第１のフランジ（１４２）は、前記プラットフォームシールスロット（１６０）と交差するフランジシールスロット（１６２）を含み、前記フランジシールスロット（１６２）は、前記プラットフォームシールスロット（１６０）に対して斜めに配向されている、請求項１に記載の内側バンドアセンブリ（１２０）。
  6. 前記フランジシールスロット（１６２）は、前記タービンノズル（１０４）によって少なくとも部分的に画定されたスロート位置（１３４）で前記プラットフォームシールスロット（１６０）と交差する、請求項５に記載の内側バンドアセンブリ（１２０）。
  7. 前記フランジシールスロット（１６２）は、前記第２のフランジ（１４４）内に延在する、請求項５に記載の内側バンドアセンブリ（１２０）。
  8. 前記第２のフランジ（１４４）は、前記中心線軸（１３６）に対して垂直に配向されている、請求項１に記載の内側バンドアセンブリ（１２０）。
  9. 中心線軸（３６）を含む回転機械（１０）用のタービンノズル（１０４）であって、前記タービンノズルは、
    前縁（１３０）および後縁（１３２）を含み、前記後縁に近接するスロート位置（１３４）を画定する翼形部（１２４）と、
    内側バンドアセンブリ（１２０）と、
    を含み、前記内側バンドアセンブリ（１２０）は、
    前記翼形部に結合されたプラットフォーム部分（１４０）と、
    前記プラットフォーム部分（１４０）に結合され、前記プラットフォーム部分（１４０）に対して斜めに配向された第１のフランジ（１４２）と、を含み
    前記プラットフォーム部分（１４０）および前記第１のフランジ（１４２）は、前記スロート位置（１３４）の延長線上の部分（１４６）で交差する、タービンノズル（１０４）。
  10. 前記第１のフランジ（１４２）は、前記中心線軸（３６）に対して斜めに配向されている、請求項９に記載のタービンノズル（１０４）。
  11. 前記第１のフランジ（１４２）に結合された第２のフランジ（１４４）をさらに含み、前記第２のフランジ（１４４）は、前記第１のフランジ（１４２）に対して斜めに配向されている、請求項９に記載のタービンノズル（１０４）。
  12. 前記プラットフォーム部分（１４０）は実質的に軸方向に延在し、前記第２のフランジ（１４４）は実質的に半径方向に延在する、請求項１１に記載のタービンノズル（１０４）。
  13. 前記第１のフランジ（１４２）は前記プラットフォーム部分（１４０）の半径方向内側に配置され、前記第２のフランジ（１４４）は前記第１のフランジ（１４２）の半径方向内側に配置される、請求項１１に記載のタービンノズル（１０４）。
  14. 前記第２のフランジ（１４４）は、前記スロート位置（１３４）から軸方向にオフセットされている、請求項１１に記載のタービンノズル（１０４）。
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