JPH08246804A - 改良されたノズル及びシュラウド組み立て体取付構造 - Google Patents
改良されたノズル及びシュラウド組み立て体取付構造Info
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- JPH08246804A JPH08246804A JP8034743A JP3474396A JPH08246804A JP H08246804 A JPH08246804 A JP H08246804A JP 8034743 A JP8034743 A JP 8034743A JP 3474396 A JP3474396 A JP 3474396A JP H08246804 A JPH08246804 A JP H08246804A
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
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- F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
- F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
- F01D9/042—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector fixing blades to stators
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/30—Retaining components in desired mutual position
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2300/00—Materials; Properties thereof
- F05D2300/20—Oxide or non-oxide ceramics
- F05D2300/21—Oxide ceramics
-
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- F05D2300/501—Elasticity
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 改良されたノズル及びシュラウド組み立て体
取付構造を提供する。 【解決手段】 所定の熱膨張率を有する取付構造と、該
取付構造の熱膨張率以下の所定の熱膨張率を有するノズ
ル及びシュラウド組み立て体との間の内部応力を減少す
ることによって、本発明のノズル及びシュラウド組み立
て体取付構造の形状が、構成要素の寿命を延長し、整備
を減少する。取付構造は、中に環状リング部材が摺動可
能に配置されクレードル部材を形成する外部シール部分
を備える。さらに、取付構造は、ノズル及びシュラウド
組み立て体のフック端部が取付られた内部取付部分を備
える。内部取付部分が膨張したり収縮したりする時、ノ
ズル及びシュラウド組み立て体は外部シール部分内で摺
動可能に移動する。
取付構造を提供する。 【解決手段】 所定の熱膨張率を有する取付構造と、該
取付構造の熱膨張率以下の所定の熱膨張率を有するノズ
ル及びシュラウド組み立て体との間の内部応力を減少す
ることによって、本発明のノズル及びシュラウド組み立
て体取付構造の形状が、構成要素の寿命を延長し、整備
を減少する。取付構造は、中に環状リング部材が摺動可
能に配置されクレードル部材を形成する外部シール部分
を備える。さらに、取付構造は、ノズル及びシュラウド
組み立て体のフック端部が取付られた内部取付部分を備
える。内部取付部分が膨張したり収縮したりする時、ノ
ズル及びシュラウド組み立て体は外部シール部分内で摺
動可能に移動する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に、ガスタービン
エンジン構成要素に関する。より詳細には、ガスタービ
ンエンジン内にノズル及びシュラウド組み立て体を取付
けるシステムの構造的設計に関する。
エンジン構成要素に関する。より詳細には、ガスタービ
ンエンジン内にノズル及びシュラウド組み立て体を取付
けるシステムの構造的設計に関する。
【０００２】
【従来技術】ガスタービンエンジンの作動では、大気圧
での空気は最初に圧縮機によって圧縮され、燃焼段階に
送られる。燃焼段階において、空気に燃料を添加し、そ
れを燃焼することにより、圧縮機を出る空気に熱が加え
られる。その後で、燃焼段階において燃料の燃焼で生じ
るガス流がタービンを通して膨張し、タービンを駆動し
て機械的動力を生じるように、そのエネルギーのうちの
いくらかを伝える。駆動トルクを生じるために、軸流タ
ービンは、各段が固定ノズルガイドベーンの一列とター
ビンディスク上に設置された回転ブレードの一列とを用
いる１又はそれ以上の段からなる。ノズルガイドベーン
は、タービンブレード上の燃焼段からガスが直接入って
くるように空気力学的に設計され、それによってブレー
ドに運動学的エネルギーを伝える。特に、タービンに入
るガスは、850 °Ｃから1200°Ｃの入口温度を有する。
タービンエンジンの効率と仕事出力は入ってくるガスの
入口温度に関係するので、ガスタービンエンジン技術に
おいてガス温度を高める傾向にある。この結果、ブレー
ド及びベーンを形成する材料の耐熱性の重要さが増大す
る。
での空気は最初に圧縮機によって圧縮され、燃焼段階に
送られる。燃焼段階において、空気に燃料を添加し、そ
れを燃焼することにより、圧縮機を出る空気に熱が加え
られる。その後で、燃焼段階において燃料の燃焼で生じ
るガス流がタービンを通して膨張し、タービンを駆動し
て機械的動力を生じるように、そのエネルギーのうちの
いくらかを伝える。駆動トルクを生じるために、軸流タ
ービンは、各段が固定ノズルガイドベーンの一列とター
ビンディスク上に設置された回転ブレードの一列とを用
いる１又はそれ以上の段からなる。ノズルガイドベーン
は、タービンブレード上の燃焼段からガスが直接入って
くるように空気力学的に設計され、それによってブレー
ドに運動学的エネルギーを伝える。特に、タービンに入
るガスは、850 °Ｃから1200°Ｃの入口温度を有する。
タービンエンジンの効率と仕事出力は入ってくるガスの
入口温度に関係するので、ガスタービンエンジン技術に
おいてガス温度を高める傾向にある。この結果、ブレー
ド及びベーンを形成する材料の耐熱性の重要さが増大す
る。
【０００３】歴史的に、ノズルガイドベーン及びブレー
ドは、高温鋼のような金属で作られてきたが、最近は、
ニッケル合金のような金属で作られ、溶融を阻止するた
めに内部冷却通路を備えることが必要であることが、わ
かってきた。セラミックコーティングが、ノズルガイド
ベーン及びブレードの耐熱性を高めることが、わかって
きた。特別な実施例において、ノズルガイドベーン及び
ブレードは全体的にセラミックで作られ、もっと高温の
ガス入口温度にも耐用する。しかし、ノズルガイドベー
ン及びブレードが、異なる化学組成、物理的特質及び金
属構造の熱膨張率係数を有するセラミックからなると
き、エンジン作動時に、一部が熱応力であるような好ま
しくない応力が、ノズルガイドベーン又はブレード内、
及びそれらの支持部間に生じる。そのような好ましくな
い熱応力が、冷却によって十分に抑制されるはずがな
い。さらに、セラミックブレードと連結構造との間の摺
動摩擦が、表面を劣化するセラミック上の接触引張応力
を生じる。セラミックの表面でのこの劣化がブレード根
元部の引張応力域で生じ、セラミックに臨界寸法の表面
きずが生じるとき、翼型部材は破壊する。
ドは、高温鋼のような金属で作られてきたが、最近は、
ニッケル合金のような金属で作られ、溶融を阻止するた
めに内部冷却通路を備えることが必要であることが、わ
かってきた。セラミックコーティングが、ノズルガイド
ベーン及びブレードの耐熱性を高めることが、わかって
きた。特別な実施例において、ノズルガイドベーン及び
ブレードは全体的にセラミックで作られ、もっと高温の
ガス入口温度にも耐用する。しかし、ノズルガイドベー
ン及びブレードが、異なる化学組成、物理的特質及び金
属構造の熱膨張率係数を有するセラミックからなると
き、エンジン作動時に、一部が熱応力であるような好ま
しくない応力が、ノズルガイドベーン又はブレード内、
及びそれらの支持部間に生じる。そのような好ましくな
い熱応力が、冷却によって十分に抑制されるはずがな
い。さらに、セラミックブレードと連結構造との間の摺
動摩擦が、表面を劣化するセラミック上の接触引張応力
を生じる。セラミックの表面でのこの劣化がブレード根
元部の引張応力域で生じ、セラミックに臨界寸法の表面
きずが生じるとき、翼型部材は破壊する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】満足なセラミック構成
要素を設計することでの、最も大きな問題の一つは、構
成要素内での引張応力が低く保持されることを保証する
ことである。高い引張応力はセラミック構成要素を破壊
することがあり、悲劇的なエンジン故障をもたらす。例
えば、そのような問題の一つは、セラミック構成要素を
金属構成要素にジョイントする点にある。多くの場合、
熱膨張率の相違が、セラミック構成要素と金属構成要素
との間に好ましくない引張応力を引き起こす。本発明
は、前述の問題の一つか二つ以上を解決するものであ
る。
要素を設計することでの、最も大きな問題の一つは、構
成要素内での引張応力が低く保持されることを保証する
ことである。高い引張応力はセラミック構成要素を破壊
することがあり、悲劇的なエンジン故障をもたらす。例
えば、そのような問題の一つは、セラミック構成要素を
金属構成要素にジョイントする点にある。多くの場合、
熱膨張率の相違が、セラミック構成要素と金属構成要素
との間に好ましくない引張応力を引き起こす。本発明
は、前述の問題の一つか二つ以上を解決するものであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の一態様におい
て、ノズル及びシュラウド組み立て体が、クレードル部
材を有する外部シール部分と内部取付部分とを形成する
取付構造を有するガスタービンエンジンで使用されてき
た。ノズル及びシュラウド組み立て体は、第一端部表
面、第二端部表面及び外部軸対称表面を有する環状リン
グ部材からなる。第一端部表面、第二端部表面及び外部
軸対称表面は、クレードル部材内に配置される。外部軸
対称表面は、クレードル部材から間隔をおいて配置さ
れ、それらの間にスペースを形成する。内部環状リング
構造が、内部取付部分と接触関係にあるかぎ形端部を有
し、翼型部材が外部環状リング部材と内部環状リング構
造の間に配置され、該環状リング部材と環状リング構造
に取付られる。本発明の別の態様において、ガスタービ
ンエンジンは、クレードル部材を有する外部シール部分
と内部設置部分とを形成する取付構造からなる。さら
に、ガスタービンエンジンは、第一端部表面、第二端部
表面及び外部軸対称表面を有する環状リング部材からな
る。第一端部表面、第二端部表面及び外部軸対称表面
は、クレードル部材内に配置され、外部軸対称表面は、
クレードル部材から間隔をおいて配置され、それらの間
にスペースを形成する。さらに、ガスタービンエンジン
は、内部取付構造と接触関係にあるかぎ形端部を有する
内部環状リング構造からなり、翼型部材は外部環状リン
グ部材と内部環状リング構造との間にはさまれて設置さ
れる。
て、ノズル及びシュラウド組み立て体が、クレードル部
材を有する外部シール部分と内部取付部分とを形成する
取付構造を有するガスタービンエンジンで使用されてき
た。ノズル及びシュラウド組み立て体は、第一端部表
面、第二端部表面及び外部軸対称表面を有する環状リン
グ部材からなる。第一端部表面、第二端部表面及び外部
軸対称表面は、クレードル部材内に配置される。外部軸
対称表面は、クレードル部材から間隔をおいて配置さ
れ、それらの間にスペースを形成する。内部環状リング
構造が、内部取付部分と接触関係にあるかぎ形端部を有
し、翼型部材が外部環状リング部材と内部環状リング構
造の間に配置され、該環状リング部材と環状リング構造
に取付られる。本発明の別の態様において、ガスタービ
ンエンジンは、クレードル部材を有する外部シール部分
と内部設置部分とを形成する取付構造からなる。さら
に、ガスタービンエンジンは、第一端部表面、第二端部
表面及び外部軸対称表面を有する環状リング部材からな
る。第一端部表面、第二端部表面及び外部軸対称表面
は、クレードル部材内に配置され、外部軸対称表面は、
クレードル部材から間隔をおいて配置され、それらの間
にスペースを形成する。さらに、ガスタービンエンジン
は、内部取付構造と接触関係にあるかぎ形端部を有する
内部環状リング構造からなり、翼型部材は外部環状リン
グ部材と内部環状リング構造との間にはさまれて設置さ
れる。
【０００６】
【実施例】図１と図２を参照すると、全部は示されてい
ないが、ガスタービンエンジン１０が、タービンセクシ
ョン１２、燃焼器セクション１４及び圧縮機セクション
１６を示すように切断されている。エンジン１０は、タ
ービンセクション１２、燃焼器セクション１４及び圧縮
機セクション１６を囲む外部ケース１８を備える。燃焼
器セクション１４は、圧縮機セクション１６に近い燃焼
室２８の端部で、燃焼器セクション１４に燃料を供給す
る関係に配置された複数の燃料ノズル３０（１つを示
す）を有する燃焼室２８を備える。タービンセクション
１２は、一体の第一段ノズル及びシュラウド組み立て体
３４内に部分的に配置される第一段タービン３２を備え
る。組み立て体３４は、所定の熱膨張率を有する取付構
造３８に対して取付手段３６によって外部ケース１８内
に支持される。取付構造３８は、通常の手段で外部ケー
ス１８に設置されている外部シール部分４０と、通常の
手段でガスタービンエンジンに設置されている内部取付
部分４２とを備える。この実施例において、ノズル及び
シュラウド組み立て体３４が、ノズル及びシュラウド組
み立て体３４を形成するように相互に連結されている複
数のセグメント部材４４を備え、その一つのみを示す。
組み立てられた位置において、ノズル及びシュラウド組
み立て体３４は、外部環状リング部材４６、内部環状リ
ング構造４８、及び外部環状リング部材４６と内部環状
リング構造４８の各々又はどちらか一方に固定的に取付
られた複数の翼型部材すなわちベーン５０を備える。こ
の実施例において、外部環状リング部材４６、内部環状
リング構造４８及び複数の翼型部材５０は、セラミック
材料からなり、ガスタービンエンジン１０の取付構造３
８及び一次構成要素よりも低い熱膨張率を有する。さら
に、この実施例において、翼型部材５０は、外部環状リ
ング部材４６と内部環状リング構造４８のどちらか一方
に固定的に取付られる。
ないが、ガスタービンエンジン１０が、タービンセクシ
ョン１２、燃焼器セクション１４及び圧縮機セクション
１６を示すように切断されている。エンジン１０は、タ
ービンセクション１２、燃焼器セクション１４及び圧縮
機セクション１６を囲む外部ケース１８を備える。燃焼
器セクション１４は、圧縮機セクション１６に近い燃焼
室２８の端部で、燃焼器セクション１４に燃料を供給す
る関係に配置された複数の燃料ノズル３０（１つを示
す）を有する燃焼室２８を備える。タービンセクション
１２は、一体の第一段ノズル及びシュラウド組み立て体
３４内に部分的に配置される第一段タービン３２を備え
る。組み立て体３４は、所定の熱膨張率を有する取付構
造３８に対して取付手段３６によって外部ケース１８内
に支持される。取付構造３８は、通常の手段で外部ケー
ス１８に設置されている外部シール部分４０と、通常の
手段でガスタービンエンジンに設置されている内部取付
部分４２とを備える。この実施例において、ノズル及び
シュラウド組み立て体３４が、ノズル及びシュラウド組
み立て体３４を形成するように相互に連結されている複
数のセグメント部材４４を備え、その一つのみを示す。
組み立てられた位置において、ノズル及びシュラウド組
み立て体３４は、外部環状リング部材４６、内部環状リ
ング構造４８、及び外部環状リング部材４６と内部環状
リング構造４８の各々又はどちらか一方に固定的に取付
られた複数の翼型部材すなわちベーン５０を備える。こ
の実施例において、外部環状リング部材４６、内部環状
リング構造４８及び複数の翼型部材５０は、セラミック
材料からなり、ガスタービンエンジン１０の取付構造３
８及び一次構成要素よりも低い熱膨張率を有する。さら
に、この実施例において、翼型部材５０は、外部環状リ
ング部材４６と内部環状リング構造４８のどちらか一方
に固定的に取付られる。
【０００７】このノズル及びシュラウド組み立て体３４
は複数のセグメント部材４４を備えるが、組み立て体３
４は本発明の本質を変えることなく単一構造とすること
ができる。複数のセグメント部材４４は、第一端部５２
と第二端部５４との間で半径方向に分割される。図２と
図３に最もよく示されるように、外部環状リング部材４
６は、タービンセクション１２に隣接する第一端部表面
６０と、燃焼器セクション１４に隣接する第二端部表面
６２とを備える。さらに、外部環状リング部材４６は、
翼型部材５０の端部に接触している内部軸対称表面６４
と、内部軸対称表面６４に対向する外部軸対称表面６６
とを備える。内部軸対称表面６４と外部軸対称表面６６
とのそれぞれが、第一端部表面６０と第二端部表面６２
との間に延びる。内部環状リング構造４８は、タービン
セクション１２に隣接して配置されている第一端部表面
６８と、第一端部表面６８から燃焼器セクション１４に
向かって延びる外部軸対称表面７０、及び第一端部表面
６８から燃焼器セクション１４に向かって延びる内部平
坦面７２を備える。内部環状リング構造４８は、第一端
部表面６８に対向する端部にかぎ形端部７４を有する。
かぎ形端部７４は、内部平坦面７２から半径方向内側に
延びる磨耗表面７８と、外部軸対称表面７０から半径方
向内側に延びる接触表面８０とによって形成されている
ラジアル部分７６を備える。さらに、かぎ形端部７４
は、磨耗表面７８からタービンセクション１２に向かっ
て軸方向に延びる水平表面８４、水平表面８４から半径
方向内側に延びるラジアル表面８６、及び燃焼器セクシ
ョン１４に向かってラジアル表面８６から軸方向に延び
る下側表面８８によって形成されているタング部分８２
と、下側表面８８を接触表面８０に相互に連結する傾斜
部分９０とを備える。傾斜部分９０は、約４５°の角度
で下側表面８８と接触表面８０との間に延びる。図３に
最もよく示されるように、下側表面８８は、第一端部５
２と第二端部５４のそれぞれで形成される複数の傾斜し
た表面９２を有する。さらに、この実施例において、複
数のセグメント部材４４のそれぞれが鋳造プロセスで形
成され、内部環状リング構造４８と外部環状リング部材
４６のそれぞれに対して翼型部材５０を相互に連結する
遷移部分９４を有する。
は複数のセグメント部材４４を備えるが、組み立て体３
４は本発明の本質を変えることなく単一構造とすること
ができる。複数のセグメント部材４４は、第一端部５２
と第二端部５４との間で半径方向に分割される。図２と
図３に最もよく示されるように、外部環状リング部材４
６は、タービンセクション１２に隣接する第一端部表面
６０と、燃焼器セクション１４に隣接する第二端部表面
６２とを備える。さらに、外部環状リング部材４６は、
翼型部材５０の端部に接触している内部軸対称表面６４
と、内部軸対称表面６４に対向する外部軸対称表面６６
とを備える。内部軸対称表面６４と外部軸対称表面６６
とのそれぞれが、第一端部表面６０と第二端部表面６２
との間に延びる。内部環状リング構造４８は、タービン
セクション１２に隣接して配置されている第一端部表面
６８と、第一端部表面６８から燃焼器セクション１４に
向かって延びる外部軸対称表面７０、及び第一端部表面
６８から燃焼器セクション１４に向かって延びる内部平
坦面７２を備える。内部環状リング構造４８は、第一端
部表面６８に対向する端部にかぎ形端部７４を有する。
かぎ形端部７４は、内部平坦面７２から半径方向内側に
延びる磨耗表面７８と、外部軸対称表面７０から半径方
向内側に延びる接触表面８０とによって形成されている
ラジアル部分７６を備える。さらに、かぎ形端部７４
は、磨耗表面７８からタービンセクション１２に向かっ
て軸方向に延びる水平表面８４、水平表面８４から半径
方向内側に延びるラジアル表面８６、及び燃焼器セクシ
ョン１４に向かってラジアル表面８６から軸方向に延び
る下側表面８８によって形成されているタング部分８２
と、下側表面８８を接触表面８０に相互に連結する傾斜
部分９０とを備える。傾斜部分９０は、約４５°の角度
で下側表面８８と接触表面８０との間に延びる。図３に
最もよく示されるように、下側表面８８は、第一端部５
２と第二端部５４のそれぞれで形成される複数の傾斜し
た表面９２を有する。さらに、この実施例において、複
数のセグメント部材４４のそれぞれが鋳造プロセスで形
成され、内部環状リング構造４８と外部環状リング部材
４６のそれぞれに対して翼型部材５０を相互に連結する
遷移部分９４を有する。
【０００８】外部シール部分４０は、外部ケース１８と
クレードル部材１０２との間にはさまれた取付部材１０
０を備える。クレードル部材１０２は、外部環状リング
部材４６の第二端部表面６２と接触関係にある接触表面
１０６を有する第一ラジアル端部１０４を備える。さら
に、クレードル部材１０２は、外部環状リング部材４６
の第一端部表面６０と接触関係にある接触表面１１６を
有する第二ラジアル端部１０８と、第一ラジアル端部１
０４を第二ラジアル端部１０８に連結してほぼ溝型形状
を形成する連結部材１１０とを備える。取付部材１００
は、固定的に連結部材１１０に取付られ、密封目的のた
めにクレードル部材１０２にばね荷重の作用を全体的に
適用する。スペース１２４が、外部環状リング部材４６
の外部軸対称表面６６と連結部材１１０との間に形成さ
れる。スペース１２４は冷却と密封のために使用され、
温度上昇によるシュラウドの半径方向の運動のためのス
ペースを与える。内部取付部分４２は、通常の手段でエ
ンジン構造に取付られたラジアル腕部材１３０を備え
る。ラジアル腕部材１３０は、タービン側部１３４、燃
焼器側部１３６及び連結フランジ１３８を有するダイヤ
フラム１３２を備える。複数のねじ付き穴１４０が、ダ
イヤフラム１３２の連結フランジ１３８の半径方向内側
の燃焼器側部１３６に配置される。連結フランジ１３８
は、内部環状リング構造４８の内部平坦面７２に隣接し
ている外部テーパ外周表面１５０を備え、第一端部１５
２は、外部テーパ外周表面１５０から、端部１５２から
燃焼器側部１３６に向かって軸方向に延びタービン側部
１３４で終わる水平下側表面１５４へと半径方向内側に
延びる。さらに、連結フランジ１３８は、外部テーパ外
周表面１５０から内側に延びるトロイダル第二端部１５
６を備え、第一端部１５２に対向して配置される。くぼ
み１６０は、トロイダル第二端部１５６から延びる第一
水平表面１６２と、該第一水平表面１６２から半径方向
内側に延び、ラジアル表面１６４から燃焼器側部１３６
に延びる第二水平表面１６６で終了するラジアル表面１
６４とにより形成される。第二水平表面１６６は、その
中に配置された複数の半円のくぼみ１６８を備える。く
ぼみ１６８の量は、複数のセグメント部材４４の数量に
等しい。
クレードル部材１０２との間にはさまれた取付部材１０
０を備える。クレードル部材１０２は、外部環状リング
部材４６の第二端部表面６２と接触関係にある接触表面
１０６を有する第一ラジアル端部１０４を備える。さら
に、クレードル部材１０２は、外部環状リング部材４６
の第一端部表面６０と接触関係にある接触表面１１６を
有する第二ラジアル端部１０８と、第一ラジアル端部１
０４を第二ラジアル端部１０８に連結してほぼ溝型形状
を形成する連結部材１１０とを備える。取付部材１００
は、固定的に連結部材１１０に取付られ、密封目的のた
めにクレードル部材１０２にばね荷重の作用を全体的に
適用する。スペース１２４が、外部環状リング部材４６
の外部軸対称表面６６と連結部材１１０との間に形成さ
れる。スペース１２４は冷却と密封のために使用され、
温度上昇によるシュラウドの半径方向の運動のためのス
ペースを与える。内部取付部分４２は、通常の手段でエ
ンジン構造に取付られたラジアル腕部材１３０を備え
る。ラジアル腕部材１３０は、タービン側部１３４、燃
焼器側部１３６及び連結フランジ１３８を有するダイヤ
フラム１３２を備える。複数のねじ付き穴１４０が、ダ
イヤフラム１３２の連結フランジ１３８の半径方向内側
の燃焼器側部１３６に配置される。連結フランジ１３８
は、内部環状リング構造４８の内部平坦面７２に隣接し
ている外部テーパ外周表面１５０を備え、第一端部１５
２は、外部テーパ外周表面１５０から、端部１５２から
燃焼器側部１３６に向かって軸方向に延びタービン側部
１３４で終わる水平下側表面１５４へと半径方向内側に
延びる。さらに、連結フランジ１３８は、外部テーパ外
周表面１５０から内側に延びるトロイダル第二端部１５
６を備え、第一端部１５２に対向して配置される。くぼ
み１６０は、トロイダル第二端部１５６から延びる第一
水平表面１６２と、該第一水平表面１６２から半径方向
内側に延び、ラジアル表面１６４から燃焼器側部１３６
に延びる第二水平表面１６６で終了するラジアル表面１
６４とにより形成される。第二水平表面１６６は、その
中に配置された複数の半円のくぼみ１６８を備える。く
ぼみ１６８の量は、複数のセグメント部材４４の数量に
等しい。
【０００９】さらに、内部取付部分４２は、形成された
ばねリテーナ１７０及びダイヤフラム１３２に交換可能
に設置されたシール部材１７２を備える。リテーナ１７
０は、その中に位置決めされた複数の穴１７６を有する
第一端部１７４を備え、該端部で複数の留め具１７８が
複数のそれぞれのねじ付き穴１４０で交換可能に設置さ
れる。リテーナ１７０の第二端部１８０が突き合わせ面
１８４を形成する丸み部分１８２を備える。該突き合わ
せ面は傾斜部分９０に接触し、くぼみ１６０の水平表面
１６２をかぎ形端部７４の水平表面８４に接触する関係
に、くぼみ１６０のトロイダル第二端部１５６をかぎ形
端部７４の磨耗表面７８に接触する関係に、及び連結フ
ランジ１３８の外部テーパ外周表面１５０を内部環状リ
ング構造４８の内部平坦面７２に接触する関係に、強制
的に位置決めする。シール部材１７２は、内部環状リン
グ構造４８と内部取付部分４２との間に配置され、その
中にあって貫通して複数のねじ付き留め具１７８がダイ
ヤフラム１３２にシール部材１７２を交換可能に設置す
るような複数の穴１９２を有する第一端部１９０を有す
る。さらに、シール部材１７２は、かぎ形端部７４の接
触表面８０と接触関係にある丸みシール表面１９６を形
成する第二端部１９４を備える。さらに、内部取付部分
４２は、複数のセグメント部材４４の一つに対応する複
数の傾斜表面９２の一面とダイヤフラム１３２内の複数
の半円くぼみ１６８の対応する一つとの間に整列関係に
配置されているピン１９８を備える。
ばねリテーナ１７０及びダイヤフラム１３２に交換可能
に設置されたシール部材１７２を備える。リテーナ１７
０は、その中に位置決めされた複数の穴１７６を有する
第一端部１７４を備え、該端部で複数の留め具１７８が
複数のそれぞれのねじ付き穴１４０で交換可能に設置さ
れる。リテーナ１７０の第二端部１８０が突き合わせ面
１８４を形成する丸み部分１８２を備える。該突き合わ
せ面は傾斜部分９０に接触し、くぼみ１６０の水平表面
１６２をかぎ形端部７４の水平表面８４に接触する関係
に、くぼみ１６０のトロイダル第二端部１５６をかぎ形
端部７４の磨耗表面７８に接触する関係に、及び連結フ
ランジ１３８の外部テーパ外周表面１５０を内部環状リ
ング構造４８の内部平坦面７２に接触する関係に、強制
的に位置決めする。シール部材１７２は、内部環状リン
グ構造４８と内部取付部分４２との間に配置され、その
中にあって貫通して複数のねじ付き留め具１７８がダイ
ヤフラム１３２にシール部材１７２を交換可能に設置す
るような複数の穴１９２を有する第一端部１９０を有す
る。さらに、シール部材１７２は、かぎ形端部７４の接
触表面８０と接触関係にある丸みシール表面１９６を形
成する第二端部１９４を備える。さらに、内部取付部分
４２は、複数のセグメント部材４４の一つに対応する複
数の傾斜表面９２の一面とダイヤフラム１３２内の複数
の半円くぼみ１６８の対応する一つとの間に整列関係に
配置されているピン１９８を備える。
【００１０】作動中は、圧縮機セクション１６からの空
気が、燃焼器セクション１４の燃焼器２８に送られる。
燃料が空気と混合され、燃焼が生じる。高温ガスが、第
一段ノズル及びシュラウド組み立て体３４を貫通し、タ
ービンセクション１２に直射される。次の作動で第一段
ノズル及びシュラウド組み立て体３４に直射されるであ
ろう。しかし、設置手段３６を使用すると、ノズル及び
シュラウド組み立て体（外部環状リング部材、内部環状
リング構造及び翼型部材）の残りの機能的作動は非常に
類似したものになる。ガス流が燃焼器２８を出ると、ガ
スタービンエンジン１０の取付構造３８に固定的すなわ
ち堅く連結されているノズル及びシュラウド組み立て体
が好ましくない応力を示すことが、わかってきた。ガス
流通路で温度が変化すると、本発明の取付手段３６は、
温度変化による熱膨張及び収縮によりノズル及びシュラ
ウド組み立て体３４をもっと容易に撓ませたり、移動さ
せたりできる。このようにして、応力が減少される。組
み立てられた位置において、外部環状リング部材４６
は、外部シール部分４０内に配置される。外部環状リン
グ部材４６の第一端部表面６０と第二端部表面６２と
が、クレードル部材１０２の第二ラジアル端部１０８の
接触表面１１６と第一ラジアル端部１０４の接触表面１
０６とにそれぞれに接触関係にある。このようにして、
外部取付が完成し、外部環状リング部材４６の第一端部
表面６０と第二端部表面６２は固定せず、外部シール部
分４０の接触表面１０６、１１６に関して摺動又は移動
する。さらに、外部環状リング部材４６の外部軸対称表
面６６は連結部材１１０から間隔をおいて配置され、ど
んな円周方向の増大に対しても断熱及び補償するように
スペース１２４を備える。
気が、燃焼器セクション１４の燃焼器２８に送られる。
燃料が空気と混合され、燃焼が生じる。高温ガスが、第
一段ノズル及びシュラウド組み立て体３４を貫通し、タ
ービンセクション１２に直射される。次の作動で第一段
ノズル及びシュラウド組み立て体３４に直射されるであ
ろう。しかし、設置手段３６を使用すると、ノズル及び
シュラウド組み立て体（外部環状リング部材、内部環状
リング構造及び翼型部材）の残りの機能的作動は非常に
類似したものになる。ガス流が燃焼器２８を出ると、ガ
スタービンエンジン１０の取付構造３８に固定的すなわ
ち堅く連結されているノズル及びシュラウド組み立て体
が好ましくない応力を示すことが、わかってきた。ガス
流通路で温度が変化すると、本発明の取付手段３６は、
温度変化による熱膨張及び収縮によりノズル及びシュラ
ウド組み立て体３４をもっと容易に撓ませたり、移動さ
せたりできる。このようにして、応力が減少される。組
み立てられた位置において、外部環状リング部材４６
は、外部シール部分４０内に配置される。外部環状リン
グ部材４６の第一端部表面６０と第二端部表面６２と
が、クレードル部材１０２の第二ラジアル端部１０８の
接触表面１１６と第一ラジアル端部１０４の接触表面１
０６とにそれぞれに接触関係にある。このようにして、
外部取付が完成し、外部環状リング部材４６の第一端部
表面６０と第二端部表面６２は固定せず、外部シール部
分４０の接触表面１０６、１１６に関して摺動又は移動
する。さらに、外部環状リング部材４６の外部軸対称表
面６６は連結部材１１０から間隔をおいて配置され、ど
んな円周方向の増大に対しても断熱及び補償するように
スペース１２４を備える。
【００１１】組み立てられた位置において、内部環状リ
ング構造４８のかぎ形端部７４が、くぼみ１６０内に配
置されたタング部分８２を有する。ばね形成リテーナ１
７０の丸み部分１８２を有する第二端部１８０が、かぎ
形端部７４の水平表面８４をくぼみ１６０の第一水平表
面１６２と接触関係に押し、かぎ形端部７４の磨耗表面
７８を内部取付部分４２の連結フランジ１３８のトロイ
ダル第二端部１５６と接触関係に押し、内部環状リング
構造４８の内部平坦面７２を連結フランジ１３８の外部
テーパ外周表面１５０と接触関係に押す。このようにし
て、内部取付が完成し、構成要素が膨張したり収縮した
りするとき、かぎ形端部７４を有する内部環状リング構
造４８は固定せず、接触表面に関して摺動又は移動す
る。金属構成要素の高い熱膨張率のために、エンジンの
金属構成要素がセラミック構成要素よりも高い比率で膨
張すると、ダイヤフラム１３２は半径方向に膨張し、そ
れとともにノズル及びシュラウド組み立て体３４を移動
する。外部環状リング部材４６の外部軸対称表面６６
が、連結部材１１０と密閉関係に移動し、その間でスペ
ース１２４を部分的に満たす。しかし、スペース１２４
は、その一部分は常に保持されるように設けられる。こ
のように、改良されたノズル及びシュラウド組み立て体
３４の形状及び取付手段３６の主要な長所は、２重構造
にある。その形状のノズル及びシュラウド組み立て体３
４は、セラミックのような比較的低い耐内部熱応力と比
較的高い耐熱性とを有する材料で作ることができる。こ
のように、ノズル及びシュラウド組み立て体３４は、高
温燃焼ガスの使用でガスタービンエンジンの効率を増大
するように使用されることができる。さらに、内部熱応
力を減少し、時間と整備を減少することでノズル及びシ
ュラウド組み立て体３４の寿命を延長できる。
ング構造４８のかぎ形端部７４が、くぼみ１６０内に配
置されたタング部分８２を有する。ばね形成リテーナ１
７０の丸み部分１８２を有する第二端部１８０が、かぎ
形端部７４の水平表面８４をくぼみ１６０の第一水平表
面１６２と接触関係に押し、かぎ形端部７４の磨耗表面
７８を内部取付部分４２の連結フランジ１３８のトロイ
ダル第二端部１５６と接触関係に押し、内部環状リング
構造４８の内部平坦面７２を連結フランジ１３８の外部
テーパ外周表面１５０と接触関係に押す。このようにし
て、内部取付が完成し、構成要素が膨張したり収縮した
りするとき、かぎ形端部７４を有する内部環状リング構
造４８は固定せず、接触表面に関して摺動又は移動す
る。金属構成要素の高い熱膨張率のために、エンジンの
金属構成要素がセラミック構成要素よりも高い比率で膨
張すると、ダイヤフラム１３２は半径方向に膨張し、そ
れとともにノズル及びシュラウド組み立て体３４を移動
する。外部環状リング部材４６の外部軸対称表面６６
が、連結部材１１０と密閉関係に移動し、その間でスペ
ース１２４を部分的に満たす。しかし、スペース１２４
は、その一部分は常に保持されるように設けられる。こ
のように、改良されたノズル及びシュラウド組み立て体
３４の形状及び取付手段３６の主要な長所は、２重構造
にある。その形状のノズル及びシュラウド組み立て体３
４は、セラミックのような比較的低い耐内部熱応力と比
較的高い耐熱性とを有する材料で作ることができる。こ
のように、ノズル及びシュラウド組み立て体３４は、高
温燃焼ガスの使用でガスタービンエンジンの効率を増大
するように使用されることができる。さらに、内部熱応
力を減少し、時間と整備を減少することでノズル及びシ
ュラウド組み立て体３４の寿命を延長できる。
【００１２】本発明の他の目的と利点は、図面と説明及
び添付の特許請求の範囲から明らかになるであろう。
び添付の特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【図１】本発明で使用されるガスタービンエンジンの一
部の側断面図である。
部の側断面図である。
【図２】図１の線２−２で囲まれた図１の一部の拡大断
面図である。
面図である。
【図３】図２の部分に示された複数のセグメント部材の
一つの拡大図である。
一つの拡大図である。
１０ ガスタービンエンジン １２ タービンセクション １４ 燃焼器セクション １６ 圧縮機セクション １８ 外部ケース ２８ 燃焼室 ３０ 燃料ノズル ３２ 第一段タービン ３４ ノズル及びシュラウド組み立て体 ３６ 取付手段 ３８ 取付構造 ４０ 外部シール部分 ４２ 内部取付部分 ４４ セグメント部材 ４６ 外部環状リング部材 ４８ 内部環状リング構造 ５０ ベーン ５２、５４、１５２、１５６、１７４、１８０、１９４
端部 ６０、６２、６８ 端部表面 ６４、６６、７０ 軸対称表面 ７２ 内部平坦面 ７４ かぎ形端部 ７６ ラジアル部分 ７８ 磨耗表面 ８０、１０６、１１６ 接触表面 ８２ タング部分 ８４、１５４、１６２、１６６ 水平表面 ８６、１６４ ラジアル表面 ８８ 下側表面 ９０ 傾斜部分 ９２ 傾斜した表面 ９４ 遷移部分 １０２ クレードル部材 １００ 設置部材 １０４、１０８ ラジアル端部 １１０ 連結部材 １２４ スペース １３０ ラジアル腕部材 １３２ ダイヤフラム １３４ タービン側部 １３６ 燃焼器側部 １３８ 連結フランジ １４０ ねじ付き穴 １５０ 外部テーパ外周表面 １６８ くぼみ １７２ シール部材 １７０ リテーナ １７６、１９２ 穴 １７８ 留め具 １８４ 突き合わせ面 １８２ 丸み部分 １９６ シール表面 １９８ ピン
端部 ６０、６２、６８ 端部表面 ６４、６６、７０ 軸対称表面 ７２ 内部平坦面 ７４ かぎ形端部 ７６ ラジアル部分 ７８ 磨耗表面 ８０、１０６、１１６ 接触表面 ８２ タング部分 ８４、１５４、１６２、１６６ 水平表面 ８６、１６４ ラジアル表面 ８８ 下側表面 ９０ 傾斜部分 ９２ 傾斜した表面 ９４ 遷移部分 １０２ クレードル部材 １００ 設置部材 １０４、１０８ ラジアル端部 １１０ 連結部材 １２４ スペース １３０ ラジアル腕部材 １３２ ダイヤフラム １３４ タービン側部 １３６ 燃焼器側部 １３８ 連結フランジ １４０ ねじ付き穴 １５０ 外部テーパ外周表面 １６８ くぼみ １７２ シール部材 １７０ リテーナ １７６、１９２ 穴 １７８ 留め具 １８４ 突き合わせ面 １８２ 丸み部分 １９６ シール表面 １９８ ピン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 レスリー ジェイ フォールダー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92131 サン ディエゴ カミニト ダル シー 11042 (72)発明者 ゲアリー エイ フレイ アメリカ合衆国 ワシントン州 98105 シアトル ウェスト ローレル ドライヴ ノースイースト 4546 (72)発明者 エングウォード ダブリュー ニールセン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92019 エル カホン セント ジョージ ドライヴ 751 (72)発明者 ケニース ジェイ リードラー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92123 サン ディエゴ カーディナル ドライヴ 2393 アパートメント 31
Claims (16)
- 【請求項１】 クレードル部材を有する外部シール部分
と内部取付部分とを形成する取付構造を有するガスター
ビンエンジンに使用するためのノズル及びシュラウド組
み立て体であって、 前記クレードル部材内に配置された第一端部表面、第二
端部表面、及び前記クレードル部材から間隔をおいてそ
の間にスペースを形成するように配置された外部軸対称
表面を有する環状リング部材と、 前記内部取付部分と接触関係にあるかぎ形端部を有する
環状リング構造と、 前記環状リング部材と前記環状リング構造の間にはさま
れて設置された翼型部材と、を備えるノズル及びシュラ
ウド組み立て体。 - 【請求項２】 前記環状リング部材が前記クレードル部
材内に摺動可能に配置されたことを特徴とする請求項１
に記載のノズル及びシュラウド組み立て体。 - 【請求項３】 前記環状リング部材の摺動の際に、前記
外部軸対称表面が前記クレードル部材から間隔をおいた
状態に維持されていることを特徴とする請求項２に記載
のノズル及びシュラウド組み立て体。 - 【請求項４】 前記取付構造が所定の熱膨張率を有し、
前記外部環状リング部材、前記環状リング構造及び前記
翼型部材が前記取付構造より低い熱膨張率を有すること
を特徴とする請求項１に記載のノズル及びシュラウド組
み立て体。 - 【請求項５】 クレードル部材を有する外部シール部分
と内部取付部分とを形成する取付構造と、 前記クレードル部材内に配置された第一端部表面、第二
端部表面、及び前記クレードル部材から間隔をおいてそ
の間にスペースを形成するように配置された外部軸対称
表面とを有する環状リング部材と、 前記内部取付部分と接触関係にあるかぎ形端部を有する
環状リング構造と、 前記環状リング部材と前記環状リング構造の間に配置さ
れ、該環状リング部材と環状リング構造に取付られた翼
型部材と、を備えるガスタービンエンジン。 - 【請求項６】 前記環状リング部材が前記クレードル部
材内に摺動可能に配置されることを特徴とする請求項５
に記載のガスタービンエンジン。 - 【請求項７】 前記環状リング部材の摺動の際に、前記
外部軸対称表面が前記クレードル部材から間隔をおいた
状態に維持されることを特徴とする請求項６に記載のガ
スタービンエンジン。 - 【請求項８】 前記取付構造が所定の熱膨張率を有し、
前記環状リング部材と、前記環状リング構造と、前記翼
型部材が前記取付構造より低い熱膨張率を有することを
特徴とする請求項５に記載のガスタービンエンジン。 - 【請求項９】 前記内部取付部分がくぼみを備え、前記
かぎ形端部がその中にタング部分を備えることを特徴と
する請求項５に記載のガスタービンエンジン。 - 【請求項１０】 前記くぼみが第一水平表面とトロイダ
ル端部とを備え、前記タング部分が前記第一水平表面と
接触関係にある水平表面を備えることを特徴とする請求
項９に記載のガスタービンエンジン。 - 【請求項１１】 前記内部取付部分が前記トロイダル端
部と接触関係にある磨耗表面を備えることを特徴とする
請求項１０に記載のガスタービンエンジン。 - 【請求項１２】 前記環状構造が内部平坦面を備え、前
記内部取付部分が互いに接触関係にある外部テーパ外周
表面を備えることを特徴とする請求項１１に記載のガス
タービンエンジン。 - 【請求項１３】 前記ガスタービンエンジンが、前記内
部取付部分に交換可能に取付られ、前記水平表面を前記
第一水平表面と接触関係に維持し、前記磨耗表面を前記
トロイダル端部と接触関係に維持し、前記内部平坦面を
前記外部テーパ外周表面と接触関係に維持するような成
形ばねリテーナを備えることを特徴とする請求項１２に
記載のガスタービンエンジン。 - 【請求項１４】 前記環状部材、前記環状構造及び前記
翼型部材がノズル及びシュラウド組み立て体を形成し、
前記内部取付部分が前記内部取付部分上に前記ノズル及
びシュラウド組み立て体を位置決めするピンをそれぞれ
有するような複数のくぼみを備えることを特徴とする請
求項５に記載のガスタービンエンジン。 - 【請求項１５】 前記ノズル及びシュラウド組み立て体
が複数のセグメント部材を備え、前記ピンのそれぞれが
前記内部取付部分上に複数の前記セグメント部材のそれ
ぞれの一つを位置決めすることを特徴とする請求項１４
に記載のガスタービンエンジン。 - 【請求項１６】 前記ガスタービンエンジンが、前記環
状リング構造と前記内部取付部分との間に配置されたシ
ール部材を備えることを特徴とする請求項５に記載のガ
スタービンエンジン。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/399954 | 1995-03-06 | ||
| US08/399,954 US5653580A (en) | 1995-03-06 | 1995-03-06 | Nozzle and shroud assembly mounting structure |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08246804A true JPH08246804A (ja) | 1996-09-24 |
Family
ID=23581617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8034743A Pending JPH08246804A (ja) | 1995-03-06 | 1996-02-22 | 改良されたノズル及びシュラウド組み立て体取付構造 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5653580A (ja) |
| EP (1) | EP0731254A1 (ja) |
| JP (1) | JPH08246804A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2000282806A (ja) * | 1999-03-22 | 2000-10-10 | General Electric Co <Ge> | 耐久性タービンノズル |
| KR100747837B1 (ko) | 2001-12-28 | 2007-08-08 | 제너럴 일렉트릭 캄파니 | 터빈 및 가스 터빈 |
| KR100747839B1 (ko) | 2001-12-28 | 2007-08-08 | 제너럴 일렉트릭 캄파니 | 터빈 |
| WO2013191195A1 (ja) * | 2012-06-20 | 2013-12-27 | 株式会社Ihi | 翼の連結部構造及びこれを用いたジェットエンジン |
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| JP2001271602A (ja) * | 2000-03-27 | 2001-10-05 | Honda Motor Co Ltd | ガスタービンエンジン |
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| US6637752B2 (en) * | 2001-12-28 | 2003-10-28 | General Electric Company | Supplemental seal for the chordal hinge seal in a gas turbine |
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| WO2014105657A1 (en) * | 2012-12-29 | 2014-07-03 | United Technologies Corporation | Mount with deflectable tabs |
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| EP2960439A1 (en) * | 2014-06-26 | 2015-12-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Turbomachine with an outer sealing and use of the turbomachine |
| DE102018210601A1 (de) * | 2018-06-28 | 2020-01-02 | MTU Aero Engines AG | Segmentring zur montage in einer strömungsmaschine |
| US10920599B2 (en) * | 2019-01-31 | 2021-02-16 | Raytheon Technologies Corporation | Contoured endwall for a gas turbine engine |
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