JPH01125502A

JPH01125502A - 複数のセクタからなるタ−ビン環

Info

Publication number: JPH01125502A
Application number: JP10110287A
Authority: JP
Inventors: Carmen Miraucourt; カルマン・ミロクール; Remy P C Ritt; ルミ・ポール・シヤルル・リ
Original assignee: Societe Nationale dEtude et de Construction de Moteurs dAviation SNECMA; SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1986-04-24
Filing date: 1987-04-23
Publication date: 1989-05-18
Also published as: JPH057543B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明はタービンエンジンのステータ部分に属し、複数
の複合セラミック材料製扇形部材即ちセクタで構成され
るタービン環に係わる。

仏国特許出ｍＦＲ−＾第２３７１５７５号には、タービ
ンケーシング内に固定される２つの部分からなる環状サ
ポートと、対摩托性、耐腐食性に優れ、耐熱性が高く、
熱障壁としてｆｉ能するセラミック材Ｔ：１ｇＪリング
（環）とで構成されるガスタービン環が開示されている
。前記セラミック材料製リングは複数のセフ多からなる
。主に弾性手段を用いて、これらセラミック製セクタを
金属サポートに接続する特定の組立て法は、セラミツ°
り製セクタと金属サポートどの間にａ械的応力を発生さ
せる示差的ｎ　ｋＪ　ｌｉｌと、使用されるセラミック
材料が可延性に乏しく且つ比較的脆弱であることとを考
慮して、使用時の耐性を大きくすることを目的としてい
る。

しかしなから、この種の公知の方法は高性能、特に大き
な作動温度が望まれるタービンエンジンへの特定用途で
は、満足な結果をもたらさないことが判明した。そこで
本発明はタービンエンジンの通常のガス流動方向に対し
て規定される上流及び下流に気密性を確保すると共に、
セクタをより良く配置させることを目的とし、セクタが
過度の機械的応力、特にセクタの外側表面への引っ張り
応力を受けずに変形できるようにする、セラミック製リ
ングのセクタの特定配置法を追求する。

前述のごとき本発明のタービン環を使用すれば前述の有
利な結果が得られ、前述の欠点が解消される。この本発
明のタービン環は、環状サポートの２つの部分が軸方向
環状溝と滑動性軸方向雄部分とを介して互いに協働し且
つ各々が径方向から見て内側の部分にＵを横にした形状
の軸方向環状溝を有し、これらの沼の下方分岐の内側表
面が全体で円を構成し且つ前記大りタの軸方向端部の径
方向から見て内側の面と協出し、前記溝の上方分岐の内
側表面が前記セクタの軸方向端部の径方向から見て外側
の面と協働し、この外側の面がセクタの面の少なくとも
１つの円周ゾーンに接続される平坦ゾーンを各セクタ毎
に少なくとも１つ有することを特徴とする。

有利には、環状サポート第１部分の径方向から見て外側
の部分がタービンケーシングの径方向から見て内側のフ
ランジと、ケーシングの２つの径方向フランジの間に固
定される径方向フランジを延長部分とする円筒状部材と
の間に固定され、環状サポート第２部分の径方向から見
て外側の部分がタービンケーシングの径方向から見て内
側の軸方向フランジに設けられた軸方向環状溝内を滑動
する軸方向フランジを有し、タービンケーシングのフラ
ンジの１つに一端が固定される可撓性環状フェルールの
他端が、セクタの対応軸方向端部と対向する環状サポー
ト第２部分の径方向から見て内側の部分に軸方向で当接
する。

有利には、セクタの軸方向端部の径方向から見て内側の
面にも少なくとも１つの平坦ゾーンを形成し得る。

本発明の他の特徴及び利点は、添付図面に基づく以下の
本発明のタービン環の非限定的−具体例と３つの変形例
との説明から明らかにされよう。

１肘１第１図ではガスタービンのケーシングの一部分を符号１
で示した。このケーシング部分１は各先端に夫々上流径
方向環状フランジ２及び下流径方向環状フランジ３を備
える。これらのフランジは２つとも外側に突出している
。前記上流及び下流は、当該タービンが属するタービン
エンジンの通常のガス流動方向に対して現定したもので
ある。

ケーシング部分１は更に、エンジンの長手方向軸に向け
て延びる２つの径方向環状フランジ、即ち上流フランジ
４及び下流フランジ５を有する。径方向から見て内側に
突出する下流フランジ５には軸方向環状溝６が設けられ
る。上流には外側に突出する径方向環状フランジ８を介
してケーシング部分１の径方向フランジ２と部面するケ
ーシング部分７が位置する。下流には、外側に延びる径
方向環状フランジ１０を介してケーシング部分１の径方
向フランジ３と協働するケーシング部分９が存在する。

タービンケーシング１内にはタービン環１１が配置され
る。このタービン環は上流側に配置される環状サポート
第１部分ＩＺと、下流側に配置される環状サポート第２
部分１３と、シールリング１４とで構成される。環状サ
ポート第１部分１２は径方向から見て外側の部分１５と
、中間部分１６と、径方向から見て内側の部分１７とか
らなる。中間部分１６には下流に向けて開放した軸方向
環状溝１８が設けられる。内側部分ｌフには下流に向け
て開放され、Ｕを横にした形状を持つ軸方向環状溝１９
が設けられ、この溝は内側面２１を持つ上方分岐２０と
内側面２３を持つ下方分岐２２とを有する。環状サポー
ト第２部分１３は、この部分１３の径方向から見て中間
のゾーンから上流に向けて延びる円筒形部材２４を含む
。

環状サポートの２つの部分゛１２及び１３は溝１８と円
筒部材２４の先、端の滑動性軸方向雄部分２５とを介し
て互いにｂ！１ｉＥｈする。環状サポート第２部分１３
の径方向から見て外側の部分は上流方向に延びる軸方向
端部２６を有する。第１部分１２と同様に、環状サポー
ト第２部分１３も径方向から見て内側の部分２７にＵを
横にした形状の軸方向溝２８を（Ａｉｉえる。このｚ１
４は上流に向けて開放され、内側面３０を持つ上方分岐
２９と内側面３２を持つ下方分岐３１とを有する。

シールリング１４は互いに隣接する一連の円セクタ１４
ｍからなり、適切なセラミック材料、例えばセラミック
材料中に繊維を埋め込んで形成した公知の複合材料であ
って、耐熱性、対摩耗性及び対腐食性に優れ、且つ熱伝
導率が小さく、そのためＶ％障壁として使用できるよう
な材料で形成される。

各セラミック製セクタ１４＆Ｉは輪方向縁部に夫々上流
周縁端部３３及び下流周縁端部３４を備え、これらの端
部は夫々環状サポートの上流及び下流の軸方向？ｆＨ’
ｌ及び２８とＩｌ！働する。セクタ１４ａの軸方向端部
；１３及び３４の径方向から見て内側の面３３ａ及び３
４ａは円の一部分を構成する円周面であり、従ってその
表面全体が、Ｕ形動方向溝１９及び２８を構成する下方
分岐２２及び３１の内側表面２３及び３２と接触する。

第２図に示した具体例では、【Ｊ形動方向溝１９及び２
８を構成する上方分岐２０及び２９の内側表面２１及び
：（０が全体で多角形を構成する。この多角形の各辺は
１つのセクタと対向して配置されるのが好ましい、この
場合には、各セクタ１４ａの軸方向端部３３及び３４の
径方向から見て外側の面３３ｂ及び３４ｂが平坦ゾーン
３３ｃ又は、もう一方の先端に同様に形成されるゾーン
３４ｃを有する。この平坦ゾーンは各セクタの中央部分
に位置し、このゾーンを介してセクタ１４ａとサポート
部分１２及び１３とが第１図に示したように当接し合う
。

ケーシングの径方向から見て外側のフランジ２及び８の
間には、タービンケーシング１内にこれと同心的に配置
される円筒部材３６の径方向フランジ３５が挿入され固
定される０円ｉ部材３６の下流端３７は環状サポート第
１部分１２の径方向から見て外側の部分１５をケーシン
グの上流内側フランジ４に当接させておく、同様にして
、ゲージ〉・グの径方向から見て外側のフランジ３及び
１０の間には可撓性環状フェルール３９の径方向フラン
ジ３８が挿入され固定される。前記フェルールの他端４
０は環状サポート第２部分の径方向から見て内側の部分
２７に軸方向で当接する。

作動時には、特にタービンの入口で温度が上昇すると、
前述のごとき本発明のタービン環によって上流及び下流
の気密性が確保される。即ち、環のセクタの上流及び下
流端部３３及び３４と軸方向溝１９及びＺ８の底部とが
夫々永続的に接触し合う、ケーシングの内側フランジ４
に部材３６が先端３７を介して軸方向で固定され、且つ
フェルール３９も先端４０を介して！Ｍ力方向固定され
るが、フェルール３９が弾性可撓性であるため、環のセ
クタ１４ａとタービンケーシング１との間の軸方向熱膨
張の差は補償される。また、セクタｌｔｍの各軸方向端
部３３、；（４の外側表面３３ｂ、３４ｂと、Ｕ形溝１
９．２８の上方分岐２０．２９の内側表面２１．３０、
即ち平坦ゾーン３３ｃ　、３４ｃを有する面との間の接
触が限定されているため、環のセクタ１４ａがセクタ１
４ａ構成複合セラミック材料の耐性、特にセクタ１４ｍ
の外側表面上への引っ張り力に対する耐性を凌ぐ機械的
応力の発生を伴わずに、熱勾配の作用下で自由に変形し
得る。セクタ１４ｍは同時に径方向でも周縁方向でも確
実に維持される。更に、隔接し合うセクタ１４ｍの対向
し合う側オ、染上で同じレベルに設けられた溝４２及び
４３にタング４１が係合して、セクタ相互間に気密性を
与える。また、回転抑止手段例えばビン４４がセクタ１
４ａの軸方向端部、例えば端部３４と環状サポート第２
部分１３の軸方向溝２８の上方分岐２９との間に公知の
方法で配置される。

本発明は前述の具体例には限定されず、様々な変形を包
含する。以下にその非限定的実例を示す。

本発明の前記具体例の変形例の１つを第３図に示した。

この場合には各セクタ１４ｕの上流軸方向端部１３３の
径方向から見て外側の面の上に設けられる平坦ゾーン１
３３ｃがセクタの周縁の両端に配置され、下流側の軸方
向端部１３４の平坦ゾーン１３４ｃもこれと同様に配置
される。この変形例では更に、環状サポート１２−１３
の軸方向溝１９．２８（第１図参照）の上方分岐１２０
，１２９の内側表面１２１．１３０が全体で円を構成す
る。従って、第１図及び第２め具体例と同様に、各セク
タ１４ｍの外側表面と軸方向溝の面との間の接触ゾーン
は、各セクタの周縁の中央部分に配置され、両端周１＆
部分はセクタの外側表面と、これに対応する溝の面との
間に間隙ｊを有ずることになる、前述のように、作動時
、特に高温時には、環のセクタ１４ａが熱勾配の作用下
で変形し得、本発明の配置法を使用しない場合にセクタ
の破損とタービン環の使用時の耐性低下とをもたらし得
る過度の機械的応力を受けることはない。

第４図は別の変形例を示している。第３図の場合と同様
に、環のセクタ１４ａの外側表面と協曇する満面は全体
で円を構成し、径方向から見て外側のセクタ１４ａ面は
軸方向端部の両端周縁部分に平坦ゾーン１３３ｃ、１３
４ｃを有する。ただしこの変形例では、第３の平坦ゾー
ン２３３ｃ、２３４ｃもセクタ１４ａの各軸方向端部の
周縁の中央部分に形成される。その結果、各セクタ１４
ｍは２つの離間した円周ゾーン、即ち上流軸方向端部３
３上の２つのゾーン２３３ｄと、下流軸方向端部３４上
の２つのシー゛ン２３４ｄ　（これら端部は第１図に図
示）とを有することになり、これらのゾーンが溝の周縁
面と接触する。この場合も前述のように、熱勾配の作用
下でセクタ１４ａに加えられる機械的応力が最小限に抑
えられる。

最後に、第５図に示したように、特定の用途によっては
セラミックセクタの内径にその外径に関して説明したよ
うな処置を施すことが望ましいこともある。この変形例
は第２図、第３図及び第４図に基づいて説明した３つの
変形例の各々に適用し得る。第５図はこの更に別の変形
例を第４図の変形例に適用した場合を示している。即ぢ
、セクタ１４ａの軸方向端部３３及び３４の径方向から
見て内側の面が第１図の面３３ａ及び３４ａのように全
体で円を構成するのではなく、上流端及び下流端に夫々
平坦ゾーンｍ３３ｃ　、４：１３ｃ　、５３３ｃ及び３
３．３ｄ、４３３ｄ、５３３ｄを有する。そのため、こ
の場合はセクタ１４ｕがＵ形動方向満１９及び２８（第
１図参照）を構成する下方分岐２２及び３１の内側表面
２３及び３２に規則的に当接する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の環を備えたタービンのケーシングを軸
方肉牛平面で切断した部分断面図、第２図は対応四部に
配置された環構成セクタの軸方向端部を示す第１図の線
ＩＩ−ＩＩによる部分断面図、第３図は第１変形例を示
す第２図と類似の説明図、第４図は第２変形例を示す第
２図及び第３図と同様の盟明図、第５図は第３変形例を
示す第２図、第３図及び第４図と類似の工明図である。１・・・・・・ケーシング、１１・・・・・・タービン
環、１２・・・・・・環状サポート第１部分、１３・・
・・・・環状サポート第２部分、１４・・・・・・シー
ルリング。代理人弁理士　中　　村　　　　至３／３

Claims

【特許請求の範囲】

（１）タービンのケーシング内に固定され２つの部分で
構成される環状サポートと、互いに隣接する一連の複合
セラミック材料製セクタで構成されるシールリングとか
らなるタービン環であって、前記環状サポートの２つの
部分が軸方向環状溝と滑動性軸方向雄部分とを介して互
いに協働し且つ各々が径方向から見て内側の部分にＵを
横にした形状の軸方向環状溝を有し、これらの溝の下方
分岐の内側表面が全体で円を構成し且つ前記セクタの軸
方向端部の径方向から見て内側の面と協働し、前記溝の
上方分岐の内側表面が前記セクタの軸方向端部の径方向
から見て外側の面と協働し、この外側の面がセクタの面
の少なくとも１つの円周ゾーンに接続される平坦ゾーン
を各セクタ毎に少なくとも１つ有することを特徴とする
タービン環。
（２）環状サポートの前記溝の上方分岐の内側表面が多
角形を構成し、セクタの平坦当接ゾーンが各セクタの中
央部分に配置され、前記多角形の各辺が前記セクタの１
つと対向するように配置されることを特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載のタービン環。
（３）各セクタが各軸方向端部の径方向から見て外側の
面の両端に平坦ゾーンを有し、これら２つのゾーンが円
周ゾーンを介して互いに連結され、環状サポートの前記
溝の上方分岐の内側表面が円を構成することを特徴とす
る特許請求の範囲第１項に記載のタービン環。
（４）各セクタが径方向からみて外側の表面に２つの円
周ゾーンを有し、これらゾーンが環状サポートの前記溝
の上方分岐の内側円周面と協働し、セクタの前記円周ゾ
ーンが夫々先端平坦ゾーンと中央平坦ゾーンとの間に位
置することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
タービン環。
（５）環状サポート第１部分の径方向から見て外１５の
部分がタービンケーシングの径方向から見て内側のフラ
ンジと、ケーシングの２つの径方向フランジの間に固定
される径方向フランジを延長部分とする円筒状部材との
間に固定され、管状サポート第２部分の径方向から見て
外側の部分がタービンケーシングの内側軸方向フランジ
に設けられた軸方向環状溝内を滑動する軸方向端部を有
し、ケーシングの２つのフランジの間に一端が固定され
る可撓性環状フェルールの他端が、セクタの対応軸方向
端部と対面する環状サポート第２部分の径方向から見て
内側の部分に軸方向で当接することを特徴とする特許請
求の範囲第１項から第４項のいずれかに記載のタービン
環。
（６）ピンのタイプの回転抑止手段が、少なくとも１つ
のセクタと環状サポートの一方の部分の軸方向溝の上方
分岐との間に配置されることを特徴とする特許請求の範
囲第１項から第５項のいずれかに記載のタービン環。
（７）セクタの軸方向端部の径方向から見て内側の面が
各セクタ毎に少なくとも１つの平坦ゾーンを有し、この
ゾーンがセクタの面の少なくとも１つの円周ゾーンに接
続されることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第
６項のいずれかに記載のタービン環。
（８）各セクタが各軸方向端部の径方向から見て内側の
面の両端に平坦ゾーンを有し、これら２つのゾーンが１
つの円周ゾーンを介して互いに連結されることを特徴と
する特許請求の範囲第７項に記載のタービン環。
（９）各セクタが径方向から見て内側の面の両端に平坦
ゾーンを有すると共に中央部分にも平坦ゾーンを備え、
これらのゾーンが２つの円周ゾーンによって互いに接続
されることを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載の
タービン環。