JP7195772B2 - タービンシュラウドアセンブリ - Google Patents
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Description
本発明は、タービンシュラウドアセンブリに関する。より詳細には、本発明は、タービンの運転中に内側シュラウドと外側シュラウドとの間で荷重力がおおむね均等に分配されるタービンシュラウドアセンブリに関する。
互いに隣接して配置された金属およびセラミックマトリックス複合材料（「ＣＭＣ」）製のコンポーネントを含むガスタービンの高温ガス経路のコンポーネントは、動作中に高い温度および過酷な環境に曝される。例えば、タービンシュラウドは、高温ガス経路に面するサブコンポーネントであって、高温ガス経路に面していないサブコンポーネントに完全には固定されていないが、そのようなサブコンポーネントに接触するサブコンポーネントを含む。これらのサブコンポーネントは、タービンシュラウドの大きな温度勾配ゆえに、熱変形を被る。このような熱変形により、これらのサブコンポーネントは、非一様な分布となり得る顕著な機械的応力のもとに置かれる。
典型的な実施形態においては、タービンコンポーネントが、タービン内に配置され、反対向きの延長部分をさらに含む外側シュラウドを含む。このコンポーネントは、タービンの動作時にタービン内のガス経路から外側シュラウドを遮へいする内側シュラウドをさらに提供し、内側シュラウドは、内側シュラウドを外側シュラウドから支持するために、外側シュラウドの対応する延長部分の周囲に延び、外側シュラウドの対応する延長部分に直接接触する反対向きの弧状部分を含む。このコンポーネントは、各々の弧状部分および対応する延長部分の向かい合う表面の間を少なくとも部分的に延びる荷重経路形成領域をさらに提供する。タービンの動作時に、荷重経路形成領域は、各々の弧状部分および対応する延長部分の向かい合う表面の少なくとも一部分の間の直接接触へと延び、荷重経路形成領域においておおむね均等に分配された半径方向の荷重力を有する荷重配置の形成をもたらす。
別の典型的な実施形態においては、タービンシュラウドアセンブリが、タービン内に配置された外側シュラウドを含み、外側シュラウドは、周方向の長さに沿ってそれぞれ延びる上流側エッジおよび反対側の下流側エッジを含む。さらに、タービンシュラウドアセンブリは、周方向の長さに沿ってそれぞれ延びる上流側部分および反対側の下流側部分を含んでいる内側シュラウドを提供し、内側シュラウドを外側シュラウドから支持するため、および外側シュラウドをタービン内のガス経路から遮へいするために、上流側部分および下流側部分の各々は、外側シュラウドの上流側エッジおよび下流側エッジをそれぞれ受け入れ、外側シュラウドの上流側エッジおよび下流側エッジにそれぞれ直接接触する上流側スロットおよび下流側スロットを定める弧状の形状を有している。さらに、タービンシュラウドアセンブリは、上流側スロットおよび上流側エッジならびに下流側スロットおよび下流側エッジの向かい合う表面の間を少なくとも部分的に延びる荷重経路形成領域を提供する。タービンの動作時に、荷重経路形成領域は、上流側スロットおよび上流側エッジならびに下流側スロットおよび下流側エッジの各々の向かい合う表面の少なくとも一部分の間の直接接触へと延び、荷重経路形成領域においておおむね均等に分配された半径方向の荷重力を有する荷重配置の形成をもたらす。
本発明の他の特徴および利点は、好ましい実施形態についての以下のさらに詳細な説明を、本発明の原理を例として示している添付の図面と併せて検討することにより、明らかになるであろう。
可能な限り、同一の参照番号は、図面の全体を通して、同一の部分を表すために使用される。
内側シュラウドおよび外側シュラウドなどの典型的なタービンコンポーネントならびにタービンシュラウドアセンブリが提供される。本開示の実施形態は、本明細書に開示される１つ以上の特徴を利用しない物品と比べて、タービンの動作時に内側および外側シュラウドの対向する端部（すなわち、前方および後方）の間のおおむね均等に分配された半径方向の荷重力を有し、コストの削減、コンポーネントの寿命の向上、保守の必要性の低減、またはこれらの組み合わせをもたらす。
図１を参照すると、ガスタービン１０は、ガスタービン内に配置された外側シュラウド１４を有するタービンアセンブリまたはシュラウドアセンブリ１２を含む。外側シュラウド１４は、反対向きの延長部分１６，１８を含み、すなわち周方向の長さに沿って延びる上流側エッジまたは上流側部分１６ならびに反対向きの下流側エッジまたは下流側部分１８を含む。内側シュラウド２２は、外側シュラウド１４に隣接して周方向の長さに沿って延び、ガスタービンの運転中にガスタービン１０内の高温ガス経路に沿って流れる高温ガス２４から外側シュラウドを遮へいする。内側シュラウド２２は、外側シュラウド１４の上流側エッジまたは上流側部分１６を直接接触にて受け入れるための上流側スロット３０を定めている弧状部分または弧状上流側部分２６と、外側シュラウド１４の下流側エッジまたは下流側部分１８を直接接触にて受け入れるための下流側スロット３２を定めている弧状部分または弧状下流側部分２８とを備える。一実施形態においては、１つ外側シュラウド１４が、複数の内側シュラウド２２を受け入れることができる。さらに詳しくは後述されるように、荷重経路形成領域３４が、内側シュラウド２２と外側シュラウド１４との間に配置され、弧状部分２６，２８の間を延びている。
図１に示した実施形態など、一実施形態においては、外側シュラウド１４の上流側エッジまたは上流側部分１６ならびに弧状上流側部分２６は、中央面２０を中心にして、外側シュラウド１４の下流側エッジまたは下流側部分１８ならびに弧状下流側部分２８の鏡像である。簡潔にするために、一方だけを詳細に説明するが、この詳細な説明が、上流側および下流側の両方のシュラウド部分に当てはまることを、理解されたい。
図１の領域２から得たシュラウドアセンブリの部分拡大立面図である図２が、外側シュラウド１４（図１）の上流側エッジまたは上流側部分１６ならびに弧状上流側部分２６の向かい合う表面の間を延びる荷重経路形成領域３４を示している。一実施形態において、荷重経路形成領域３４は、外側シュラウド１４の上流側エッジまたは上流側部分１６ならびに弧状上流側部分２６の向かい合う表面の間を直接接触にて延びる。一実施形態においては、荷重経路形成領域３４の少なくとも一部分が、外側シュラウド１４の上流側エッジまたは上流側部分１６ならびに弧状上流側部分２６の向かい合う表面の間を直接接触にて延びる。一実施形態においては、いかなる荷重経路形成領域３４も、外側シュラウド１４の上流側エッジまたは上流側部分１６ならびに弧状上流側部分２６の向かい合う表面の間を直接接触にて延びなくてよい。タービンの動作の最中に、荷重配置３６が形成され、荷重力が荷重経路形成領域３４におおむね均等に分配される結果となる。すなわち、荷重経路形成領域３４の使用の結果として、タービンの動作時に、シュラウドアセンブリに対する熱弦（ｔｈｅｒｍａｌ ｃｈｏｒｄ）の影響を最小限に抑え、ＣＭＣ内側シュラウド２２（図１）における応力を最小にすることができる。熱弦は、内側シュラウド２２の上流側エッジまたは上流側部分２６に沿った周方向のパターンと比べたときの外側シュラウド１４の上流側エッジまたは上流側部分１６の少なくとも１つに沿った周方向のパターン（すなわち、平坦化）の相違であり、タービンの動作時の内側および外側シュラウド２２、１４の加熱の結果として生じ、ここで内側および外側シュラウド２２、１４は、異なる熱膨張係数を有し、内側シュラウド２２は、外側シュラウド１４よりも高い温度に曝される。いくつかの動作条件において、内側シュラウド２２は、内側シュラウド２２の方が高温ガス経路により近く、したがって外側シュラウド１４の温度と比較して内側シュラウド２２の温度の方が高いため、外側シュラウド１４よりも弦化または平坦化する。一実施形態においては、タービンの動作の結果として、荷重経路形成領域３４が、外側シュラウド１４の上流側エッジまたは上流側部分１６ならびに内側シュラウド２２の弧状上流側部分２６の向かい合う表面の少なくとも一部分の間の直接接触へと延びる。タービンの動作時に、内側シュラウド２２における応力を最小にすべく所定の位置に位置する荷重経路形成領域３４におおむね均等に分配される荷重力をもたらす荷重配置３６を形成することにより、少なくとも内側シュラウドの材料の厚さを小さくし、コストの削減をもたらすことができる。
本明細書における目的において、「荷重経路形成領域」等などの文脈における「荷重経路形成」という用語は、内側および外側シュラウドの対応する表面の間など、コンポーネントの対応する表面の所定の部分の間に、追加の材料が設けられることを意味する。対応するコンポーネントの向かい合う表面の少なくとも一部分の間の相対距離が変化する（すなわち、減少する）コンポーネントの温度の上昇など、コンポーネントの状態の変化に応答して、追加の材料は、対応するコンポーネントの向かい合う表面の少なくとも一部分との直接接触へと延びる。追加の材料と対応するコンポーネントの向かい合う表面との直接接触は、追加の材料と接触する対応するコンポーネントの向かい合う表面の一部分におおむね均等に分配された力を有する荷重配置の形成をもたらす。これらの均等に分配された力は、コンポーネントの表面の所定の部分に沿って生じる力の本質的に全体ではないかもしれないが、少なくともかなりの大部分に相当する。
本明細書の目的において、「追加の材料」は、対応するコンポーネントの表面の少なくとも１つに固定された材料、ならびにシムなどの対応するコンポーネントの表面の間に挿入される材料を含む。
基本的に図２から外側シュラウド１４を取り去った図である図３が、内側シュラウド２２の上流側部分２６に固定され、あるいは添えられた荷重経路形成領域３４を示している。基本的に図２から内側シュラウド２２を取り去った図である図４が、外側シュラウド１４の上流側エッジまたは上流側部分１６に固定された荷重経路形成領域３４を示している。一実施形態において、荷重経路形成領域３４は、溶接、ろう付け、接着、組み立て時に荷重経路形成領域３４を保持し、次いで内側および外側シュラウド２２、１４によって所定の場所に閉じ込められるくぼみに捕らえられるＴ字形スロット６０（図８）などの機械的な接続、あるいはこれらの組み合わせによって取り付けられる。
図３の線５－５に沿って得た内側シュラウド２２の端面図である図５が、長さＬおよび反対向きの端部３８，４０を有する上流側部分２６の典型的な構成を示している。図示のように、荷重経路形成領域３４を、荷重経路形成領域３４の長さ４６を含まない端部３８からの距離４２と、荷重経路形成領域３４の長さ４８を含む端部４０からの距離４４との間に配置することができる。一実施形態においては、６インチの長さを有する典型的な上流側部分２６について、距離４２は０．６インチであってよく、距離４４は２．４インチであってよい。換言すると、荷重経路形成領域３４は、対応する内側および外側シュラウド１４、２２（図１）の長さの各々の端部から１０パーセント～４０パーセントの間に配置可能である。一実施形態において、少なくとも１つの荷重経路形成領域は、連続的（すなわち、単一または一体の構造）であってよい。一実施形態において、少なくとも１つの荷重経路形成領域は、非連続的であってよく、すなわち複数の部分からなる構造であってよい。図５にさらに示されるように、荷重経路形成領域３４は、対応する内側および外側シュラウド１４、２２の長さの５パーセント～２０パーセントの間の対応する長さ４６，４８を有する。内側および外側シュラウド１４、２２の反対向きの端部の各々が図５に示されるとおりの１対の荷重経路形成領域３４を備えて描かれている一実施形態においては、４点荷重配置がもたらされると考えられる。別の実施形態において、外側シュラウド１４の上流側エッジまたは上流側部分１６および弧状上流側部分２６、ならびに外側シュラウド１４の下流側部分１８および弧状下流側部分２８の少なくとも一方における荷重経路形成領域３４の数は、２（すなわち、１対）以外であってよく、４点荷重配置とは異なる荷重配置を形成することができる。一実施形態においては、外側シュラウド１４の上流側エッジまたは上流側部分１６ならびに弧状上流側部分２６の荷重経路形成領域３４の数と、外側シュラウド１４の下流側部分１８および弧状下流側部分２８の荷重経路形成領域３４の数とが、互いに異なっていてもよい。一実施形態においては、外側シュラウド１４の上流側エッジまたは上流側部分１６ならびに弧状上流側部分２６の荷重経路形成領域３４の位置と、外側シュラウド１４の下流側部分１８および弧状下流側部分２８の荷重経路形成領域３４の位置とが、互いに異なっていてもよい。一実施形態においては、外側シュラウド１４の上流側エッジまたは上流側部分１６ならびに弧状上流側部分２６の荷重経路形成領域３４のサイズ（高さ、長さ、および幅、など）と、外側シュラウド１４の下流側部分１８および弧状下流側部分２８の荷重経路形成領域３４のサイズとが、互いに異なっていてもよい。一実施形態においては、外側シュラウド１４の上流側エッジまたは上流側部分１６ならびに弧状上流側部分２６と、外側シュラウド１４の下流側部分１８および弧状下流側部分２８とについて、荷重経路形成領域３４のサイズ、位置、および高さ（図４）の相違または非相違、クラウン５２（図６）の有無、ならびに数の任意の組み合わせを、設計上の考慮事項に応じ、あるいは他の理由で、使用することができる。
図４の外側シュラウド１４の典型的な荷重経路形成領域３４の部分拡大立面図である図６が、０．０１インチ～０．１インチの間の全体高さ５０を有している。図６にさらに示されるように、荷重経路形成領域３４は、０～０．０１インチの間の高さ５４を有するクラウン５２を含む。一実施形態において、少なくとも１つの荷重経路形成領域の高さは、同じであってよい。一実施形態において、少なくとも１つの荷重経路形成領域の高さは、異なっていてもよい。一実施形態においては、少なくとも１つの荷重経路形成領域が、クラウンを含むことができる。一実施形態においては、少なくとも１つの荷重経路形成領域が、他のクラウンとは異なる高さを有するクラウンを含むことができる。
図７は、２つの荷重経路形成領域３４を有する典型的なシム５６の立面図を示している。一実施形態においては、シム５６が有する荷重経路形成領域３４の数が、２以外であってよい。一実施形態において、シム５６は、外側シュラウド１４の上流側エッジまたは上流側部分１６と弧状上流側部分２６との間、および外側シュラウド１４の下流側部分１８と弧状下流側部分２８との間の各々から、選択的に取り除くことが可能であってよい。一実施形態において、シム５６の荷重経路形成領域３４は、内側シュラウド２２の向かい合う表面に向かって延びることができる。一実施形態において、シム５６の荷重経路形成領域３４は、外側シュラウド１４の向かい合う表面に向かって延びることができる。一実施形態において、シムは、単一（一体）の構造であってよい。一実施形態において、シムは、複数の部分からなる構造を有するように形成されてよい。
内側シュラウド２２は、これに限られるわけではないが、ＣＭＣ材料などの任意の適切な材料組成物を含むことができ、ＣＭＣ材料として、これらに限られるわけではないが、ＣＭＣ、酸化アルミニウム繊維強化酸化アルミニウム（Ｏｘ／Ｏｘ）、炭素繊維強化炭化ケイ素（Ｃ／ＳｉＣ）、炭化ケイ素繊維強化炭化ケイ素（ＳｉＣ／ＳｉＣ）、炭素繊維強化チッ化ケイ素（Ｃ／Ｓｉ３Ｎ４）、または炭化ケイ素繊維強化チッ化ケイ素（ＳｉＣ／Ｓｉ３Ｎ４）、あるいはこれらの組み合わせを挙げることができる。
外側シュラウド１４は、これらに限られるわけではないが、鉄合金、鋼、ステンレス鋼、炭素鋼、ニッケル合金、超合金、ニッケル系超合金、ＩＮＣＯＮＥＬ ７３８、コバルト系超合金、またはこれらの組み合わせなどの任意の適切な材料組成物を含むことができる。
荷重経路形成領域３４は、これらに限られるわけではないが、ＣＭＣ材料（これらに限られるわけではないが、酸化アルミニウム繊維強化酸化アルミニウム（Ｏｘ／Ｏｘ）、炭素繊維強化炭化ケイ素（Ｃ／ＳｉＣ）、炭化ケイ素繊維強化炭化ケイ素（ＳｉＣ／ＳｉＣ）、炭素繊維強化チッ化ケイ素（Ｃ／Ｓｉ３Ｎ４）、または炭化ケイ素繊維強化チッ化ケイ素（ＳｉＣ／Ｓｉ３Ｎ４）など）、鉄合金、鋼、ステンレス鋼、炭素鋼、ニッケル合金、ＣｒＭｏ鋼、または超合金（これらに限られるわけではないが、ニッケル系超合金、コバルト系超合金、ＣＲＵＣＩＢＬＥ ４２２、ＨＡＹＮＥＳ １８８、ＩＮＣＯＮＥＬ ７１８、ＩＮＣＯＮＥＬ ７３８、ＩＮＣＯＮＥＬ Ｘ－７５０、コバルト系超合金、またはコバルトＬ－６０５など）、あるいはこれらの組み合わせなど、任意の適切な材料組成物を含むことができる。
本明細書において使用されるとき、「コバルトＬ－６０５」は、約２０重量％のクロム、約１０重量％のニッケル、約１５重量％のタングステン、約０．１重量％の炭素、約１．５重量％のマンガン、および残部のコバルトからなる組成物を含む合金を指す。Ｃｏｂａｌｔ Ｌ－６０５は、Ｓｐｅｃｉａｌ Ｍｅｔａｌｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，３２００ Ｒｉｖｅｒｓｉｄｅ Ｄｒｉｖｅ，Ｈｕｎｔｉｎｇｔｏｎ，Ｗｅｓｔ Ｖｉｒｇｉｎｉａ ２５７２０から入手可能である。
本明細書において使用されるとき、「ＣｒＭｏ鋼」は、少なくともクロムおよびモリブデンで合金化された鋼を指す。一実施形態において、ＣｒＭｏ鋼は、自動車技術者協会（ｔｈｅ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）の仕様による４１４０などの４１ｘｘ系列の鋼である。
本明細書において使用されるとき、「ＣＲＵＣＩＢＬＥ ４２２」は、約１１．５重量％のクロム、約１重量％のモリブデン、約０．２３重量％の炭素、約０．７５重量％のマンガン、約０．３５重量％のケイ素、約０．８重量％のニッケル、約０．２５重量％のバナジウム、および残部の鉄からなる組成物を含む合金を指す。ＣＲＵＣＩＢＬＥ ４２２は、Ｃｒｕｃｉｂｌｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ ＬＬＣ，５７５ Ｓｔａｔｅ Ｆａｉｒ Ｂｏｕｌｅｖａｒｄ，Ｓｏｌｖａｙ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１３２０９から入手可能である。
本明細書において使用されるとき、「ＨＡＹＮＥＳ １８８」は、約２２重量％のクロム、約２２重量％のニッケル、約０．１重量％の炭素、約３重量％の鉄、約１．２５重量％のマンガン、約０．３５重量％のケイ素、約１４重量％のタングステン、約０．０３重量％のランタン、および残部のコバルトからなる組成物を含む合金を指す。
本明細書において使用されるとき、「ＩＮＣＯＮＥＬ ７１８」は、約１９重量％のクロム、約１８．５重量％の鉄、約３重量％のモリブデン、約３．６重量％のニオブおよびタンタル、ならびに残部のニッケルからなる組成物を含む合金を指す。ＩＮＣＯＮＥＬ ７１８は、Ｓｐｅｃｉａｌ Ｍｅｔａｌｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，３２００ Ｒｉｖｅｒｓｉｄｅ Ｄｒｉｖｅ，Ｈｕｎｔｉｎｇｔｏｎ，Ｗｅｓｔ Ｖｉｒｇｉｎｉａ ２５７２０から入手可能である。
本明細書において使用されるとき、「ＩＮＣＯＮＥＬ ７３８」は、約０．１７重量％の炭素、約１６重量％のクロム、約８．５重量％のコバルト、約１．７５重量％のモリブデン、約２．６重量％のタングステン、約３．４重量％のチタン、約３．４重量％のアルミニウム、約０．１重量％のジルコニウム、約２重量％のニオブ、および残部のニッケルからなる組成物を含む合金を指す。
本明細書において使用されるとき、「ＩＮＣＯＮＥＬ Ｘ－７５０」は、約１５．５重量％のクロム、約７重量％の鉄、約２．５重量％のチタン、約０．７重量％のアルミニウム、約０．５重量％のニオブおよびタンタル、ならびに残部のニッケルからなる組成物を含む合金を指す。ＩＮＣＯＮＥＬ Ｘ－７５０は、Ｓｐｅｃｉａｌ Ｍｅｔａｌｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，３２００ Ｒｉｖｅｒｓｉｄｅ Ｄｒｉｖｅ，Ｈｕｎｔｉｎｇｔｏｎ，Ｗｅｓｔ Ｖｉｒｇｉｎｉａ ２５７２０から入手可能である。
本発明を、好ましい実施形態を参照して説明してきたが、本発明の技術的範囲から外れることなく、実施形態の構成要素について種々の変更および等価物による置き換えが可能であることを、当業者であれば理解できるであろう。さらに、本発明の教示に対して、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、個々の状況または材料への適応のために、多数の修正を行うことが可能である。したがって、本発明は、本発明の実施について考えられる最良の形態として開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は、添付の特許請求の技術的範囲に包含されるすべての実施形態を含む。
［実施態様１］
タービン内に配置され、反対向きの延長部分（１６、１８）をさらに備えている外側シュラウド（１４）と、
前記タービンの動作時に前記タービン内のガス経路から前記外側シュラウド（１４）を遮へいする内側シュラウド（２２）と
を備えており、
前記内側シュラウド（２２）は、該内側シュラウド（２２）を前記外側シュラウド（１４）から支持するために、前記外側シュラウド（１４）の対応する延長部分（１６、１８）の周囲に延び、前記外側シュラウド（１４）の対応する延長部分（１６、１８）に直接接触する反対向きの弧状部分（２６、２８）を備えており、
荷重経路形成領域（３４）が、各々の弧状部分（２６、２８）および対応する延長部分（１６、１８）の向かい合う表面の間を少なくとも部分的に延び、
前記タービンの動作時に、荷重経路形成領域（３４）は、各々の弧状部分（２６、２８）および対応する延長部分（１６、１８）の前記向かい合う表面の少なくとも一部分の間の直接接触へと延び、前記荷重経路形成領域（３４）においておおむね均等に分配された半径方向の荷重力を有する荷重配置（３６）の形成をもたらす、タービンコンポーネント。
［実施態様２］
前記荷重経路形成領域（３４）は、各々の弧状部分（２６、２８）と対応する延長部分（１６、１８）との間から選択的に取り外し可能である、実施態様１に記載のタービンコンポーネント。
［実施態様３］
前記荷重経路形成領域（３４）は、シム（５６）である、実施態様２に記載のタービンコンポーネント。
［実施態様４］
前記荷重経路形成領域（３４）は、溶接、ろう付け、接着、機械的な接続、またはこれらの組み合わせによって、各々の弧状部分（２６、２８）および対応する延長部分（１６、１８）の少なくとも一方に取り付けられる、実施態様１に記載のタービンコンポーネント。
［実施態様５］
前記荷重経路形成領域（３４）は、各々の弧状部分（２６、２８）および対応する延長部分（１６、１８）の長さの各々の端部から１０パーセント～４０パーセントの間に配置可能である、実施態様１に記載のタービンコンポーネント。
［実施態様６］
前記荷重経路形成領域（３４）は、各々の弧状部分（２６、２８）および対応する延長部分（１６、１８）の少なくとも一方の長さの５パーセント～２０パーセントの間である、実施態様１に記載のタービンコンポーネント。
［実施態様７］
少なくとも１つの荷重経路形成領域（３４）は、クラウン（５２）を有する、実施態様１に記載のタービンコンポーネント。
［実施態様８］
前記クラウン（５２）は、０～０．０１インチの間の高さを有する、実施態様７に記載のタービンコンポーネント。
［実施態様９］
前記荷重経路形成領域（３４）は、０．０１インチ～０．１インチの間の高さを有する、実施態様１に記載のタービンコンポーネント。
［実施態様１０］
前記荷重経路形成領域（３４）は、酸化アルミニウム繊維強化酸化アルミニウム（Ｏｘ／Ｏｘ）、炭素繊維強化炭化ケイ素（Ｃ／ＳｉＣ）、炭化ケイ素繊維強化炭化ケイ素（ＳｉＣ／ＳｉＣ）、炭素繊維強化チッ化ケイ素（Ｃ／Ｓｉ３Ｎ４）、炭化ケイ素繊維強化チッ化ケイ素（ＳｉＣ／Ｓｉ３Ｎ４）、鉄合金、鋼、ステンレス鋼、炭素鋼、ニッケル合金、ＣｒＭｏ鋼、ニッケル系超合金、コバルト系超合金、ＣＲＵＣＩＢＬＥ ４２２、ＨＡＹＮＥＳ １８８、ＩＮＣＯＮＥＬ ７１８、ＩＮＣＯＮＥＬ ７３８、ＩＮＣＯＮＥＬ Ｘ－７５０、コバルト系超合金、コバルトＬ－６０５、またはこれらの組み合わせからなるグループから形成される組成物を有する、実施態様１に記載のタービンコンポーネント。
［実施態様１１］
前記荷重配置（３６）は、４点荷重配置である、実施態様１に記載のタービンコンポーネント。
［実施態様１２］
タービン内に配置され、周方向の長さに沿ってそれぞれ延びる上流側エッジ（１６）および反対側の下流側エッジ（１８）を備えている外側シュラウド（１４）と、
周方向の長さに沿ってそれぞれ延びる上流側部分（２６）および反対側の下流側部分（２８）を備えている内側シュラウド（２２）であって、該内側シュラウド（２２）を前記外側シュラウド（１４）から支持するため、および前記外側シュラウド（１４）を前記タービン内のガス経路から遮へいするために、前記上流側部分（２６）および下流側部分（２８）の各々が、前記外側シュラウド（１４）の前記上流側エッジ（１６）および前記下流側エッジ（１８）をそれぞれ受け入れて該上流側エッジ（１６）および該下流側エッジ（１８）にそれぞれ直接接触する上流側スロット（３０）および下流側スロット（３２）を定める弧状の形状を有している内側シュラウド（２２）と
を備えており、
荷重経路形成領域（３４）が、前記上流側スロット（３０）および上流側エッジ（１６）ならびに前記下流側スロット（３２）および下流側エッジ（１８）の向かい合う表面の間を少なくとも部分的に延び、
前記タービンの動作時に、荷重経路形成領域（３４）は、前記上流側スロット（３０）および上流側エッジ（１６）ならびに前記下流側スロット（３２）および下流側エッジ（１８）の各々の前記向かい合う表面の少なくとも一部分の間の直接接触へと延び、前記荷重経路形成領域（３４）においておおむね均等に分配された半径方向の荷重力を有する荷重配置（３６）の形成をもたらす、タービンシュラウドアセンブリ（１２）。
［実施態様１３］
前記荷重経路形成領域（３４）は、各々の弧状部分（２６、２８）と対応する延長部分（１６、１８）との間から選択的に取り外し可能である、実施態様１２に記載のタービンシュラウドアセンブリ（１２）。
［実施態様１４］
前記荷重経路形成領域（３４）は、シム（５６）である、実施態様１３に記載のタービンシュラウドアセンブリ（１２）。
［実施態様１５］
前記荷重経路形成領域（３４）は、溶接、ろう付け、接着、機械的な接続、またはこれらの組み合わせによって、各々の弧状部分（２６、２８）および対応する延長部分（１６、１８）の少なくとも一方に取り付けられる、実施態様１２に記載のタービンシュラウドアセンブリ（１２）。
［実施態様１６］
前記荷重経路形成領域（３４）は、各々の弧状部分（２６、２８）および対応する延長部分（１６、１８）の少なくとも一方の長さの端部から１０パーセント～４０パーセントの間に配置可能である、実施態様１２に記載のタービンシュラウドアセンブリ（１２）。
［実施態様１７］
前記荷重経路形成領域（３４）は、各々の弧状部分（２６、２８）および対応する延長部分（１６、１８）の少なくとも一方の長さの５パーセント～２０パーセントの間である、実施態様１２に記載のタービンシュラウドアセンブリ（１２）。
［実施態様１８］
少なくとも１つの荷重経路形成領域（３４）は、０～０．０１インチの間の高さを有するクラウン（５２）を有する、実施態様１２に記載のタービンシュラウドアセンブリ（１２）。
［実施態様１９］
前記荷重経路形成領域（３４）は、０．０１インチ～０．１インチの間の高さを有する、実施態様１２に記載のタービンシュラウドアセンブリ（１２）。
［実施態様２０］
前記荷重配置（３６）は、４点荷重配置である、実施態様１２に記載のタービンシュラウドアセンブリ（１２）。
［実施態様１］
タービン内に配置され、反対向きの延長部分（１６、１８）をさらに備えている外側シュラウド（１４）と、
前記タービンの動作時に前記タービン内のガス経路から前記外側シュラウド（１４）を遮へいする内側シュラウド（２２）と
を備えており、
前記内側シュラウド（２２）は、該内側シュラウド（２２）を前記外側シュラウド（１４）から支持するために、前記外側シュラウド（１４）の対応する延長部分（１６、１８）の周囲に延び、前記外側シュラウド（１４）の対応する延長部分（１６、１８）に直接接触する反対向きの弧状部分（２６、２８）を備えており、
荷重経路形成領域（３４）が、各々の弧状部分（２６、２８）および対応する延長部分（１６、１８）の向かい合う表面の間を少なくとも部分的に延び、
前記タービンの動作時に、荷重経路形成領域（３４）は、各々の弧状部分（２６、２８）および対応する延長部分（１６、１８）の前記向かい合う表面の少なくとも一部分の間の直接接触へと延び、前記荷重経路形成領域（３４）においておおむね均等に分配された半径方向の荷重力を有する荷重配置（３６）の形成をもたらす、タービンコンポーネント。
［実施態様２］
前記荷重経路形成領域（３４）は、各々の弧状部分（２６、２８）と対応する延長部分（１６、１８）との間から選択的に取り外し可能である、実施態様１に記載のタービンコンポーネント。
［実施態様３］
前記荷重経路形成領域（３４）は、シム（５６）である、実施態様２に記載のタービンコンポーネント。
［実施態様４］
前記荷重経路形成領域（３４）は、溶接、ろう付け、接着、機械的な接続、またはこれらの組み合わせによって、各々の弧状部分（２６、２８）および対応する延長部分（１６、１８）の少なくとも一方に取り付けられる、実施態様１に記載のタービンコンポーネント。
［実施態様５］
前記荷重経路形成領域（３４）は、各々の弧状部分（２６、２８）および対応する延長部分（１６、１８）の長さの各々の端部から１０パーセント～４０パーセントの間に配置可能である、実施態様１に記載のタービンコンポーネント。
［実施態様６］
前記荷重経路形成領域（３４）は、各々の弧状部分（２６、２８）および対応する延長部分（１６、１８）の少なくとも一方の長さの５パーセント～２０パーセントの間である、実施態様１に記載のタービンコンポーネント。
［実施態様７］
少なくとも１つの荷重経路形成領域（３４）は、クラウン（５２）を有する、実施態様１に記載のタービンコンポーネント。
［実施態様８］
前記クラウン（５２）は、０～０．０１インチの間の高さを有する、実施態様７に記載のタービンコンポーネント。
［実施態様９］
前記荷重経路形成領域（３４）は、０．０１インチ～０．１インチの間の高さを有する、実施態様１に記載のタービンコンポーネント。
［実施態様１０］
前記荷重経路形成領域（３４）は、酸化アルミニウム繊維強化酸化アルミニウム（Ｏｘ／Ｏｘ）、炭素繊維強化炭化ケイ素（Ｃ／ＳｉＣ）、炭化ケイ素繊維強化炭化ケイ素（ＳｉＣ／ＳｉＣ）、炭素繊維強化チッ化ケイ素（Ｃ／Ｓｉ３Ｎ４）、炭化ケイ素繊維強化チッ化ケイ素（ＳｉＣ／Ｓｉ３Ｎ４）、鉄合金、鋼、ステンレス鋼、炭素鋼、ニッケル合金、ＣｒＭｏ鋼、ニッケル系超合金、コバルト系超合金、ＣＲＵＣＩＢＬＥ ４２２、ＨＡＹＮＥＳ １８８、ＩＮＣＯＮＥＬ ７１８、ＩＮＣＯＮＥＬ ７３８、ＩＮＣＯＮＥＬ Ｘ－７５０、コバルト系超合金、コバルトＬ－６０５、またはこれらの組み合わせからなるグループから形成される組成物を有する、実施態様１に記載のタービンコンポーネント。
［実施態様１１］
前記荷重配置（３６）は、４点荷重配置である、実施態様１に記載のタービンコンポーネント。
［実施態様１２］
タービン内に配置され、周方向の長さに沿ってそれぞれ延びる上流側エッジ（１６）および反対側の下流側エッジ（１８）を備えている外側シュラウド（１４）と、
周方向の長さに沿ってそれぞれ延びる上流側部分（２６）および反対側の下流側部分（２８）を備えている内側シュラウド（２２）であって、該内側シュラウド（２２）を前記外側シュラウド（１４）から支持するため、および前記外側シュラウド（１４）を前記タービン内のガス経路から遮へいするために、前記上流側部分（２６）および下流側部分（２８）の各々が、前記外側シュラウド（１４）の前記上流側エッジ（１６）および前記下流側エッジ（１８）をそれぞれ受け入れて該上流側エッジ（１６）および該下流側エッジ（１８）にそれぞれ直接接触する上流側スロット（３０）および下流側スロット（３２）を定める弧状の形状を有している内側シュラウド（２２）と
を備えており、
荷重経路形成領域（３４）が、前記上流側スロット（３０）および上流側エッジ（１６）ならびに前記下流側スロット（３２）および下流側エッジ（１８）の向かい合う表面の間を少なくとも部分的に延び、
前記タービンの動作時に、荷重経路形成領域（３４）は、前記上流側スロット（３０）および上流側エッジ（１６）ならびに前記下流側スロット（３２）および下流側エッジ（１８）の各々の前記向かい合う表面の少なくとも一部分の間の直接接触へと延び、前記荷重経路形成領域（３４）においておおむね均等に分配された半径方向の荷重力を有する荷重配置（３６）の形成をもたらす、タービンシュラウドアセンブリ（１２）。
［実施態様１３］
前記荷重経路形成領域（３４）は、各々の弧状部分（２６、２８）と対応する延長部分（１６、１８）との間から選択的に取り外し可能である、実施態様１２に記載のタービンシュラウドアセンブリ（１２）。
［実施態様１４］
前記荷重経路形成領域（３４）は、シム（５６）である、実施態様１３に記載のタービンシュラウドアセンブリ（１２）。
［実施態様１５］
前記荷重経路形成領域（３４）は、溶接、ろう付け、接着、機械的な接続、またはこれらの組み合わせによって、各々の弧状部分（２６、２８）および対応する延長部分（１６、１８）の少なくとも一方に取り付けられる、実施態様１２に記載のタービンシュラウドアセンブリ（１２）。
［実施態様１６］
前記荷重経路形成領域（３４）は、各々の弧状部分（２６、２８）および対応する延長部分（１６、１８）の少なくとも一方の長さの端部から１０パーセント～４０パーセントの間に配置可能である、実施態様１２に記載のタービンシュラウドアセンブリ（１２）。
［実施態様１７］
前記荷重経路形成領域（３４）は、各々の弧状部分（２６、２８）および対応する延長部分（１６、１８）の少なくとも一方の長さの５パーセント～２０パーセントの間である、実施態様１２に記載のタービンシュラウドアセンブリ（１２）。
［実施態様１８］
少なくとも１つの荷重経路形成領域（３４）は、０～０．０１インチの間の高さを有するクラウン（５２）を有する、実施態様１２に記載のタービンシュラウドアセンブリ（１２）。
［実施態様１９］
前記荷重経路形成領域（３４）は、０．０１インチ～０．１インチの間の高さを有する、実施態様１２に記載のタービンシュラウドアセンブリ（１２）。
［実施態様２０］
前記荷重配置（３６）は、４点荷重配置である、実施態様１２に記載のタービンシュラウドアセンブリ（１２）。
１０ ガスタービン
１２ タービンシュラウドアセンブリ
１４ 外側シュラウド
１６ （上流側の）延長部分
１８ （下流側の）延長部分
２０ 中央面
２２ 内側シュラウド
２４ 高温ガス
２６ 弧状上流側部分
２８ 弧状下流側部分
３０ 上流側スロット
３２ 下流側スロット
３４ 荷重経路形成領域
３６ 荷重配置
３８ 端部
４０ 端部
４２ 端部からの距離
４４ 端部からの距離
４６ 荷重経路形成領域の長さ
４８ 荷重経路形成領域の長さ
５０ 全体高さ
５２ クラウン
５４ クラウンの高さ
５６ シム
６０ Ｔ字形スロット
１２ タービンシュラウドアセンブリ
１４ 外側シュラウド
１６ （上流側の）延長部分
１８ （下流側の）延長部分
２０ 中央面
２２ 内側シュラウド
２４ 高温ガス
２６ 弧状上流側部分
２８ 弧状下流側部分
３０ 上流側スロット
３２ 下流側スロット
３４ 荷重経路形成領域
３６ 荷重配置
３８ 端部
４０ 端部
４２ 端部からの距離
４４ 端部からの距離
４６ 荷重経路形成領域の長さ
４８ 荷重経路形成領域の長さ
５０ 全体高さ
５２ クラウン
５４ クラウンの高さ
５６ シム
６０ Ｔ字形スロット
Claims (11)
- タービン内に配置され、反対向きの延長部分（１６、１８）をさらに備えている外側シュラウド（１４）と、
前記タービンの動作時に前記タービン内のガス経路から前記外側シュラウド（１４）を遮へいする内側シュラウド（２２）と
を備えており、
前記内側シュラウド（２２）は、該内側シュラウド（２２）を前記外側シュラウド（１４）から支持するために、前記外側シュラウド（１４）の対応する延長部分（１６、１８）の周囲に延び、前記外側シュラウド（１４）の対応する延長部分（１６、１８）に直接接触する反対向きの弧状部分（２６、２８）を備えており、
荷重経路形成領域（３４）の対が、各々の弧状部分（２６、２８）および対応する延長部分（１６、１８）の向かい合う表面の１つの間を少なくとも部分的に延び、
前記タービンの動作時に、荷重経路形成領域（３４）の対は、各々の弧状部分（２６、２８）の表面の１つおよび対応する延長部分（１６、１８）の前記向かい合う表面の少なくとも一部分の間の直接接触へと延び、各々の弧状部分（２６、２８）の表面の１つおよび対応する延長部分（１６、１８）の前記向かい合う表面の少なくとも一部分の間で前記荷重経路形成領域（３４）においておおむね均等に分配された半径方向の荷重力を有する４点荷重配置（３６）の形成をもたらし、前記タービンの非動作時に、前記荷重経路形成領域（３４）が非接触となる、タービンコンポーネント。 - 前記荷重経路形成領域（３４）の対の内の少なくとも１つの荷重経路形成領域（３４）は、各々の弧状部分（２６、２８）と対応する延長部分（１６、１８）との間から選択的に取り外し可能である、請求項１に記載のタービンコンポーネント。
- 前記荷重経路形成領域（３４）の対の内の少なくとも１つの荷重経路形成領域（３４）は、シム（５６）である、請求項２に記載のタービンコンポーネント。
- 前記荷重経路形成領域（３４）の対の内の少なくとも１つの荷重経路形成領域（３４）は、溶接、ろう付け、接着、機械的な接続、またはこれらの組み合わせによって、各々の弧状部分（２６、２８）および対応する延長部分（１６、１８）の少なくとも一方に取り付けられる、請求項１乃至３のいずれかに記載のタービンコンポーネント。
- 前記荷重経路形成領域（３４）の対は、各々の弧状部分（２６、２８）および対応する延長部分（１６、１８）の少なくとも一方の長さの５パーセント～２０パーセントの間である、請求項１乃至４のいずれかに記載のタービンコンポーネント。
- 前記荷重経路形成領域（３４）の対の内の少なくとも１つの荷重経路形成領域（３４）は、０～０．０１インチの間の高さを有するクラウン（５２）を有する、請求項１乃至５のいずれかに記載のタービンコンポーネント。
- 前記荷重経路形成領域（３４）の対の内の少なくとも１つの荷重経路形成領域（３４）は、０．０１インチ～０．１インチの間の高さを有する、請求項１乃至６のいずれかに記載のタービンコンポーネント。
- 前記荷重経路形成領域（３４）は、酸化アルミニウム繊維強化酸化アルミニウム（Ｏｘ／Ｏｘ）、炭素繊維強化炭化ケイ素（Ｃ／ＳｉＣ）、炭化ケイ素繊維強化炭化ケイ素（Ｓ
ｉＣ／ＳｉＣ）、炭素繊維強化チッ化ケイ素（Ｃ／Ｓｉ３Ｎ４）、炭化ケイ素繊維強化チッ化ケイ素（ＳｉＣ／Ｓｉ３Ｎ４）、鉄合金、鋼、ステンレス鋼、炭素鋼、ニッケル合金、ＣｒＭｏ鋼、ニッケル系超合金、コバルト系超合金、ＣＲＵＣＩＢＬＥ ４２２、ＨＡＹＮＥＳ １８８、ＩＮＣＯＮＥＬ ７１８、ＩＮＣＯＮＥＬ ７３８、ＩＮＣＯＮＥＬ Ｘ－７５０、コバルト系超合金、コバルトＬ－６０５、またはこれらの組み合わせからなるグループから形成される組成物を有する、請求項１乃至７のいずれかに記載のタービンコンポーネント。 - タービン内に配置され、周方向の長さに沿ってそれぞれ延びる上流側エッジ（１６）および反対側の下流側エッジ（１８）を備えている外側シュラウド（１４）と、
周方向の長さに沿ってそれぞれ延びる上流側部分（２６）および反対側の下流側部分（２８）を備えている内側シュラウド（２２）であって、該内側シュラウド（２２）を前記外側シュラウド（１４）から支持するため、および前記外側シュラウド（１４）を前記タービン内のガス経路から遮へいするために、前記上流側部分（２６）および下流側部分（２８）の各々が、前記外側シュラウド（１４）の前記上流側エッジ（１６）および前記下流側エッジ（１８）をそれぞれ受け入れて該上流側エッジ（１６）および該下流側エッジ（１８）にそれぞれ直接接触する上流側スロット（３０）および下流側スロット（３２）を定める弧状の形状を有している内側シュラウド（２２）と
を備えており、
荷重経路形成領域（３４）の対が、前記上流側スロット（３０）および上流側エッジ（１６）ならびに前記下流側スロット（３２）および下流側エッジ（１８）の向かい合う表面の間１つのを少なくとも部分的に延び、
前記タービンの動作時に、荷重経路形成領域（３４）の対は、前記上流側スロット（３０）および上流側エッジ（１６）ならびに前記下流側スロット（３２）および下流側エッジ（１８）の各々の前記向かい合う表面の少なくとも一部分の間の直接接触へと延び、各々の弧状部分（２６、２８）の表面の１つおよび対応する延長部分（１６、１８）の前記向かい合う表面の少なくとも一部分の間で前記荷重経路形成領域（３４）の対においておおむね均等に分配された半径方向の荷重力を有する４点荷重配置（３６）の形成をもたらし、前記タービンの非動作時に、前記荷重経路形成領域（３４）が非接触となる、タービンシュラウドアセンブリ（１２）。 - 前記荷重経路形成領域（３４）の対の内の少なくとも１つの荷重経路形成領域（３４）は、各々の弧状部分（２６、２８）と対応する延長部分（１６、１８）との間から選択的に取り外し可能である、請求項９に記載のタービンシュラウドアセンブリ（１２）。
- 前記荷重経路形成領域（３４）の対の内の少なくとも１つの荷重経路形成領域（３４）は、シム（５６）である、請求項９または１０に記載のタービンシュラウドアセンブリ（１２）。
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