KR20230099663A - 터빈 노즐 조립체 - Google Patents

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KR20230099663A
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폴 콕스 크리스토퍼
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제너럴 일렉트릭 캄파니
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Abstract

터빈 노즐 조립체(80)에서 사용하기 위한 터빈 노즐 지지 링(48)이 제공된다. 터빈 노즐 지지 링(48)은 제1 아치형 세그먼트(106a) 및 제1 아치형 세그먼트(106a)에 제거 가능하게 결합된 제2 아치형 세그먼트(104)를 포함한다. 제1 아치형 세그먼트(106a)는 제1 아치형 길이를 갖고, 제2 아치형 세그먼트(104)는 제2 아치형 길이를 갖는다. 제2 아치형 길이는 제1 아치형 길이보다 짧다.

Description

터빈 노즐 조립체{TURBINE NOZZLE ASSEMBLY}
본 발명의 분야는 일반적으로 터빈 엔진에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 가스 터빈 엔진과 함께 사용되는 터빈 노즐 조립체에 관한 것이다.
알려진 터빈 엔진은 일반적으로 공기를 압축하기 위한 압축기 및 연소되기 전에 압축된 공기 및 연료를 혼합하기 위한 연소기를 포함한다. 연소기에서 배출되는 고온 배기 가스는, 로터 주위에서 원주방향으로 이격된 터빈 블레이드를 향해 고온 배기 가스를 지향시키도록 윤곽화되는 노즐 세그먼트의 환형 어레이를 포함하는 고정 노즐 조립체를 포함하는 터빈 조립체를 통해 전달된다. 고온 배기 가스는 터빈 블레이드에 영향을 미치고 로터의 회전을 유발하여 기계적 작업을 생성한다. 일부 알려진 터빈 엔진은 노즐 조립체 및 터빈 블레이드의 다수의 단을 갖는 터빈 조립체를 포함한다. 터빈 조립체의 제1 단의 노즐 조립체 및 터빈 블레이드, 즉, 터빈 조립체의 유입구에서, 연소기에서 배출되는 고온 배기 가스의 최고 온도에 노출되고, 결과적으로 이러한 조립체 및 블레이드는 터빈 조립체의 하류 단에서 터빈 블레이드보다 더 빈번하게 손상될 수 있다. 따라서, 제1 단 노즐 세그먼트 및/또는 터빈 블레이드의 수리 또는 교체는 터빈 엔진의 수명 동안 필요할 수 있다.
일부 알려진 터빈 엔진에서, 제1 단 노즐 세그먼트의 제거는 터빈 조립체의 외측 쉘을 제거하지 않고 달성될 수 있다. 예를 들어, 노즐 세그먼트는 연소기 하드웨어가 제거될 때 터빈 조립체의 유입구에 한정된 개구를 통해 제거될 수 있다. 그러나, 알려진 터빈 엔진에서, 제1 단 터빈 블레이드에 대한 접근은 터빈 조립체에 위치된 노즐 세그먼트 지지체에 의해 여전히 제한된다. 이와 같이, 제1 단 터빈 블레이드의 수리 또는 교체는 통상적으로 외측 터빈 쉘의 적어도 일부, 예를 들어, 외측 터빈 쉘의 상부 절반의 제거를 필요로 한다. 외측 터빈 쉘을 제거하는 것은 터빈 블레이드들 중 하나 이상이 손상될 때 터빈 엔진의 정지 시간을 증가시키는 시간 소모 공정이다.
따라서, 제1 단 터빈 블레이드를 수리 또는 교체할 때 외측 터빈 쉘의 임의의 부분을 제거할 필요 없이 제1 단 터빈 블레이드의 제거를 용이하게 하는 노즐 세그먼트 지지 요소를 제공하는 것이 바람직할 것이다. 이러한 시스템의 장점은 제1 단 터빈 블레이드를 수리 및 교체하는 것과 관련된 터빈 엔진 정지 시간 및 비용을 적어도 감소시키는 것을 포함한다.
일 양태에서, 터빈 엔진에 사용하기 위한 터빈 노즐 조립체가 제공된다. 조립체는 내부 배럴 및 터빈 노즐 지지 링을 포함한다. 내부 배럴은 전방 단부 및 후단 단부를 갖는다. 터빈 노즐 지지 링은 전방 단부, 대향 후단 단부, 내측 표면, 및 대향 외측 부분을 한정하는 환형 몸체를 포함한다. 환형 몸체의 전방 단부는 내부 배럴의 후단 단부에 결합된다. 환형 몸체는 제1 아치형 세그먼트 및 제1 아치형 세그먼트에 제거 가능하게 결합된 제2 아치형 세그먼트를 포함한다. 제1 아치형 세그먼트는 제1 아치형 길이를 갖고, 제2 아치형 세그먼트는 제2 아치형 길이를 갖는다. 제2 아치형 길이는 제1 아치형 길이보다 짧다.
다른 양태에서, 터빈 엔진이 제공된다. 터빈 엔진은 외부 케이싱, 내부 배럴, 터빈 노즐 지지 링, 및 복수의 노즐을 포함한다. 내부 배럴은 전방 단부 및 후단 단부를 갖는다. 터빈 노즐 지지 링은 전방 단부, 대향 후단 단부, 내측 표면, 및 대향 외측 부분을 한정하는 환형 몸체를 포함한다. 환형 몸체의 전방 단부는 내부 배럴의 후단 단부에 결합된다. 환형 몸체는 제1 아치형 세그먼트 및 제1 아치형 세그먼트에 제거 가능하게 결합된 제2 아치형 세그먼트를 포함한다. 제1 아치형 세그먼트는 제1 아치형 길이를 갖고, 제2 아치형 세그먼트는 제2 아치형 길이를 갖는다. 제2 아치형 길이는 제1 아치형 길이보다 짧다. 복수의 노즐 각각은 환형 몸체의 외측 부분에 제거 가능하게 결합된다.
또 다른 양태에서, 터빈 엔진을 조립하는 방법이 제공된다. 방법은 터빈 노즐 지지 링을 형성하기 위해 제1 아치형 세그먼트를 제2 아치형 세그먼트에 결합시키는 단계를 포함한다. 제1 아치형 세그먼트는 제1 아치형 길이를 갖고, 제2 아치형 세그먼트는 제2 아치형 길이를 갖는다. 제2 아치형 길이는 제1 아치형 길이보다 짧다. 방법은 또한 터빈 엔진 내의 내부 배럴에 지지 링을 결합시키는 단계를 포함한다. 방법은 복수의 터빈 노즐을 지지 링의 외측 부분에 결합시키는 단계를 추가로 포함한다. 방법은 또한 복수의 터빈 노즐을 둘러싸는 외부 케이싱을 설치하는 단계를 포함한다.
본 발명의 이들 및 다른 특징부, 양태 및 이점은 첨부 도면을 참조하여 하기의 상세한 설명을 읽을 때 더 잘 이해될 것이며, 첨부 도면에서 유사한 문자는 도면 전체에 걸쳐 유사한 부분을 나타낸다.
도 1은 예시적인 알려진 가스 터빈 엔진의 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 가스 터빈의 부분 측단면도이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 가스 터빈에 설치될 수 있는 예시적인 내부 지지 링의 확대된 측단면도이다.
도 4는 도 3에 도시되고 제거 가능한 아치형 세그먼트를 포함하는 내부 지지 링의 분리된 정면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 내부 지지 링의 분리된 상부 사시도이다.
도 6은 도 4 및 도 5에 도시된 제거 가능한 아치형 세그먼트의 확대된 상부 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시되고 예시적인 원주방향 단부 플랜지를 포함하는 제거 가능한 아치형 세그먼트의 분리 측면도이다.
도 8은 배럴에 결합되고 도 1에 도시된 축방향 중심선(CL)을 따라 보이는 내부 지지 링의 부분 개략도이다.
도 9는 터빈 노즐 및 내부 지지 링의 제거 가능한 아치형 세그먼트 중 적어도 하나가 제거된, 도 2에 도시된 가스 터빈의 부분 측단면도이다.
도 10은 가스 터빈 엔진에서 터빈 노즐 조립체를 조립하는 예시적인 방법의 공정 흐름이다.
달리 지시되지 않는 한, 본원에 제공된 도면은 본 개시내용의 구현예의 특징부를 예시하고자 하는 것이다. 이들 특징부는 본 개시내용의 하나 이상의 구현예를 포함하는 매우 다양한 시스템에서 적용가능할 것으로 여겨진다. 이와 같이, 도면은 본원에 개시된 구현예의 실시에 필요한 것으로 당업자에게 알려진 모든 종래의 특징부를 포함하고자 하는 것은 아니다.
도 1은 예시적인 가스 터빈 엔진(10)의 개략도이다. 도시된 바와 같이, 가스 터빈(10)은 가스 터빈(10)의 상류 단부(15)에 한정된 유입구(14) 및 압축기 섹션(12)을 적어도 부분적으로 둘러싸는 케이싱(16)을 포함하는 압축기 섹션(12)을 포함한다. 가스 터빈(10)은 또한 압축기 섹션(12)으로부터 하류에 연소기(20) 및 연소기 섹션(18)으로부터 하류에 터빈 섹션(22)을 포함하는 연소기 섹션(18)을 포함한다. 케이싱(17)은 터빈 섹션(22)을 적어도 부분적으로 둘러싼다. 로터 샤프트(24)는 가스 터빈(10)을 통해 축방향으로 연장된다. 도시된 바와 같이, 연소기 섹션(18)은 복수의 연소기(20)를 포함할 수 있다.
작동 시, 공기(26)는 압축기 섹션(12)의 유입구(14)로 흡입되고, 점진적으로 압축되어 압축 공기(28)를 연소기 섹션(18)에 공급한다. 압축 공기(28)는 연소기 섹션(18) 내로 유동하고 연소기(20)에서 연료와 혼합되어 가연성 혼합물을 형성한다. 가연성 혼합물은 연소기(20)에서 연소되어, 터빈 노즐(34)과 터빈 블레이드(36)의 제1 단(32)을 가로질러 연소기(20)로부터 터빈 섹션(22) 내로 유동하는 고온 가스(30)를 생성한다. 고온 가스는 샤프트(24)의 축방향 중심선(CL)을 따라 터빈 섹션(22) 내부에 결합된 터빈 블레이드(36) 및 터빈 노즐(34)의 교번 단을 통해 유동할 때 신속하게 팽창한다. 열 및/또는 운동 에너지는 고온 가스로부터 터빈 블레이드(36)의 각각의 단으로 전달되어, 샤프트(24)가 회전하고 기계적 작업을 생성하게 한다. 샤프트(24)는 전기를 생성하기 위해 발생기(미도시)와 같은 하중에 결합될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 샤프트(24)는 가스 터빈의 압축기 섹션(12)을 구동하기 위해 사용될 수 있다.
도 2는 연소기 섹션(18)의 일부 및 터빈 섹션(22)의 일부를 포함하는 도 1에 도시된 가스 터빈(10)의 부분 측단면도이다. 도시된 바와 같이, 연소기(20)는 노즐(34)의 제1 단(32)을 가로질러 터빈 블레이드(36)를 향해 고온 가스(30)를 전달한다. 노즐(34) 각각은 외부 밴드(38), 내부 밴드(40), 및 외부 밴드(38)와 내부 밴드(40) 사이에서 연장되는 노즐 베인(42)을 갖는다. 각각의 노즐(34)의 외부 밴드(38)는 패스너 조립체(46)를 통해 외부 지지 링(44)에 제거 가능하게 결합된다. 각각의 노즐(34)의 내부 밴드(40)는 패스너 조립체(50)에 의해 내부 지지 링(48)에 제거 가능하게 결합된다. 예시적인 구현예에서, 패스너 조립체(46 및 50) 각각은 패스너(52)(예를 들어, 볼트) 및 블록(54)을 포함한다. 각각의 패스너 조립체(46 및 50)의 블록(54)은 패스너(52)를 수용하도록 이 내부에 크기가 한정된 구멍(미도시)을 갖는다. 각각의 패스너(52)는 각각 각자의 지지 링(44 및 48)에 형성된 상응하는 개구(미도시)를 통해 연장되어 블록(54)을 이에 고정한다. 외부 밴드(38)는 방사상으로 외향 방향(51)으로 연장되고 패스너 조립체(46)의 블록(54)과 외부 지지 링(44) 사이에 고정되는 부재(미도시)를 포함한다. 내부 밴드(40)는 방사상으로 내향 방향(53)으로 연장되고 패스너 조립체(50)의 블록(54)과 내부 지지 링(48) 사이에 고정되는 부재(41)(도 3에 도시됨)를 포함한다. 또한, 외부 밴드(38) 및/또는 내부 밴드(40)는 각각의 지지 링(44, 48) 및/또는 블록(54)에 형성된 상응하는 정합 슬롯(미도시) 내에 수용되는 정합 요소(미도시)(예를 들어, 기계가공된 후크)를 가질 수 있다. 노즐(34)은 연소기 하드웨어가 제거될 때 가스 터빈(10)에 형성된 개구(미도시)를 통해 접근될 수 있다. 이어서, 노즐(34)은 각각의 패스너 조립체(46 및 50)를 분리함으로써 제거될 수 있다.
터빈 블레이드(36) 각각은 에어포일(56) 및 도브테일(58)을 포함한다. 터빈 블레이드(36)는 상응하는 터빈 블레이드(36)의 도브테일(58)을 수용하는 슬롯(61)(도 9에 도시됨)을 통해 상응하는 로터 디스크(60)에 제거 가능하게 각각 고정된다. 디스크(60)는 샤프트(24)를 주위에서 원주방향으로 각각 연장되도록 샤프트(24)의 방사상 주변부 주위로 이격된다. 각각의 터빈 블레이드(36)의 도브테일(58)은 각각의 디스크(60) 내의 슬롯(61)으로 축방향으로 (예를 들어, 접선 진입, 직선 축방향 진입, 또는 만곡된 축방향 진입을 통해) 삽입된다. 다른 구현예에서, 각각의 터빈 블레이드(36)의 도브테일(58)은 터빈 블레이드(36)가 본원에 기술된 바와 같이 기능할 수 있게 하는 임의의 적합한 방향으로 삽입될 수 있다. 터빈 블레이드(36)는 상응하는 디스크(60)의 슬롯(61)으로부터 도브테일(58)을 슬라이딩함으로써 각각 제거된다.
내부 지지 링(48)은 내부 배럴(62)에 결합된다. 내부 배럴(62)은 연소기 섹션(18)에 있고 샤프트(24)를 주위에서 원주방향으로 연장된다. 내부 배럴(62)은 축 방향(55)으로 전방 단부(64)부터 후단 단부(66)까지 연장된다. 내부 배럴(62)의 후단 단부(66)는 터빈 섹션(22)을 향하는 후단 축방향 표면(72)과 연소기 섹션(18)을 향하는 전방 축방향 표면(74)사이에서 연장되는 방사상 에지(70)에 외측으로 방사상으로 연장되는 플레이트(68)를 갖는다. 예시적인 구현예에서, 후단 축방향 표면(72) 및 전방 축방향 표면(74)은 각각 실질적으로 평면이고, 서로 실질적으로 평행하다.
도 2에 도시된 바와 같이, 터빈 블레이드(36)에 대한 접근은 노즐(34), 내부 지지 링(48), 및 내부 배럴(62)을 포함하는 터빈 노즐 조립체(80)에 의해 제한된다. 터빈 블레이드(36)에 대한 접근은 노즐(34)이 내부 지지 링(48)으로부터 제거될 때 내부 지지 링(48)이 내부 배럴(62)에 결합된 채로 유지되기 때문에 제한된 채로 유지된다. 도 3은 도 2에 도시된 바와 같이 가스 터빈(10)에 설치된 내부 지지 링(48)의 확대된 측단면도이다. 도 4는 제거 가능한 아치형 세그먼트(104)를 포함하는 내부 지지 링(48)의 분리된 정면도이다. 도 5는 제거 가능한 아치형 세그먼트(104)를 포함하는 내부 지지 링(48)의 분리된 상부 사시도이다. 도 6은 내부 지지 링(48)의 제거 가능한 아치형 세그먼트(104)의 확대된 상부 사시도이다. 본원에서 더 상세히 기술된 바와 같이, 가스 터빈(10)으로부터 제거 가능한 아치형 세그먼트(104)의 제거는 터빈 섹션(22)에서 가스 터빈(10)의 케이싱(17)의 일부를 제거하지 않고 터빈 블레이드(36)에 대한 접근 및 이의 제거를 가능하게 한다.
내부 지지 링(48)은 제거 가능한 아치형 세그먼트(104) 및 하나 이상의 고정 아치형 세그먼트(예를 들어, 고정 아치형 세그먼트(106a 내지 106c))를 포함하는 환형 몸체(102)를 갖는다. 본원에 사용된 바와 같이, 내부 지지 링(48)의 아치형 세그먼트(104 및 106a 내지 106c)와 관련하여, 용어 "제거 가능한"은 터빈 블레이드(36)에 대한 접근을 용이하게 하기 위해 케이싱(17)의 일부를 제거하지 않고 내부 지지 링(48)으로부터 제거 가능한 아치형 세그먼트(104)를 지칭하고, 용어 "고정"은 모든 제거 가능한 아치형 세그먼트가 제거되었을 때 가스 터빈(10)에서 내부 지지 링(48) 내에 남아 있는 아치형 세그먼트(예를 들어, 아치형 세그먼트(106a 내지 106c))를 지칭한다. 제거 가능한 아치형 세그먼트(예를 들어, 제거 가능한 아치형 세그먼트(104))는, 예를 들어, 연소기 하드웨어가 제거될 때 연소기 섹션(18)에 형성된 개구 또는 공극(미도시)을 통해 제거될 수 있다. 고정 아치형 세그먼트(예를 들어, 고정 아치형 세그먼트(106a 내지 106c))는 또한, 예를 들어, 먼저 케이싱(17)의 적어도 일부를 제거함으로써 가스 터빈(10)으로부터 제거될 수 있다. 이와 관련하여, 제거 가능한 아치형 세그먼트(104)는 고정 아치형 세그먼트(106a 내지 106c) 각각보다 적합하게 더 작다. 즉, 제거 가능한 아치형 세그먼트(104)는 고정 아치형 세그먼트(106a)의 아치형 길이 β1, 고정 아치형 세그먼트(106b)의 아치형 길이 β2 및 고정 아치형 세그먼트(106c)의 아치형 길이 β3의 각각 보다 짧은 아치형 길이 α(도 4에 도시됨)를 연장시킨다. 제거 가능한 아치형 세그먼트(104)의 아치형 길이 α는 적합하게는 약 30° 내지 약 60°, 약 40° 내지 약 50°, 또는 약 45°이다. 그러나, 제거 가능한 아치형 세그먼트(104)의 아치형 길이 α는 본원에 기술된 바와 같이 제거 가능한 아치형 세그먼트(104)의 제거를 용이하게 하기에 적합한 임의의 값일 수 있다. 제거 가능한 아치형 세그먼트(104)의 총 중량은 약 200 내지 약 400 lbs.일 수 있다. 일부 구현예에서, 제거 가능한 아치형 세그먼트(104)의 총 중량은 약 200 내지 약 250 lbs., 약 220 내지 약 240 lbs., 또는 약 230 lbs.일 수 있다. 다른 구현예에서, 제거 가능한 아치형 세그먼트(104)의 총 중량은 약 300 내지 약 350 lbs., 약 330 내지 약 345 lbs., 또는 약 340 lbs.일 수 있다. 제거 가능한 아치형 세그먼트(104)는 고온 응용에 적합한 강으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 제거 가능한 아치형 세그먼트(104)는 400 계열 스테인리스 강 재료를 포함하는 강 재료로 제조될 수 있다. 고정 아치형 세그먼트(106a 내지 106c)는 각각 제거 가능한 아치형 세그먼트(104)와 유사한 강 재료로 제조될 수 있거나, 상이한 재료로 제조될 수 있다.
예시적인 구현예에서, 하나 이상의 고정 아치형 세그먼트(106a 내지 106c)는 제1 고정 아치형 세그먼트(106a), 제2 고정 아치형 세그먼트(106b), 및 제3 고정 아치형 세그먼트(106c)를 포함한다. 제1 및 제2 고정 아치형 세그먼트(106a 및 106b)는 제거 가능한 아치형 세그먼트(104) 함께 형성되고, 내부 지지 링(48)의 환형 몸체(102)의 대략 절반, 및 제3 고정 아치형 세그먼트(106c)는 내부 지지 링(48)의 환형 몸체(102)의 다른 절반을 형성한다. 예시적인 구현예에서, 제거 가능한 아치형 세그먼트(104) 및 고정 아치형 세그먼트(106a 및 106b)는 내부 지지 링(48)이 설치될 때 가스 터빈(10)에 대해 내부 지지 링(48)의 상부 절반 부분을 형성하고, 고정 아치형 세그먼트(106c)는 하부 절반 부분을 형성한다. 다른 구현예에서, 단일형 고정 아치형 세그먼트(미도시)가 제거 가능한 아치형 세그먼트(104)와 함께 내부 지지 링(48)을 완전히 형성하는 데 사용될 수 있다. 대안적인 구현예에서, 임의의 수의 제거 가능한 아치형 세그먼트(104) 및/또는 고정 아치형 세그먼트(106a 내지 106c)는 내부 지지 링(48)이 본원에 기술된 바와 같이 기능할 수 있게 하는 환형 몸체(102)를 형성할 수 있다.
제거 가능한 아치형 세그먼트(104) 및 하나 이상의 고정 아치형 세그먼트(106a 내지 106c)에 의해 형성된 환형 몸체(102)는 전방 단부(108) 및 후단 단부(110)를 한정한다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 내부 지지 링(48)이 가스 터빈(10)에 설치될 때, 전방 단부(108)는 내부 배럴(62)의 플레이트(68)의 후단 축방향 표면(72)에 결합된다. 내부 지지 링(48)은 적어도 환형 몸체(102)의 제거 가능한 아치형 세그먼트(104)에서 내부 배럴(62)에 제거 가능하게 결합된다. 예를 들어, 예시적인 구현예에서, 내부 배럴(62)은 플레이트(68)의 방사상 에지(70)에 근접하여 형성되고 후단 축방향 표면(72)을 통해 전방 축방향 표면(74)으로부터 연장되는 보어(63)(도 8 및 도 9에 도시됨)를 갖는다. 환형 몸체(102)의 전방 단부(108)는 내부 지지 링(48)의 환형 몸체(102) 주위에서 연속적으로 연장되는 실질적으로 평면인 표면(112)을 한정한다. 예시적인 구현예에서, 복수의 개구(114)(도 6에 도시됨)는 제거 가능한 아치형 세그먼트(104)에서 전방 단부(108)의 표면(112)에 형성된다. 개구(114)는 내부 배럴(62)에 형성된 보어(63)에 상응하고 이와 실질적으로 동심으로 정렬된다. 패스너(116)(예를 들어, 볼트)는 환형 몸체(102)의 제거 가능한 아치형 세그먼트(104)를 플레이트(68)에 제거 가능하게 결합시키기 위해 보어(63) 및 상응하는 개구(114)를 통해 연장된다. 예시적인 구현예에서, 환형 몸체(102)의 각각의 고정 아치형 세그먼트는 각각 또한 플레이트(68)에 제거 가능하게 결합된다. 즉, 개구(114)는 환형 몸체(102)의 전방 단부(108) 주위에 원주방향으로 배치된다. 보어(63)는 대응하여 방사상 에지(70)에 근접한 플레이트(68) 주위에 원주방향으로 배치된다. 패스너(116)는 환형 몸체(102)의 제거 가능한 아치형 세그먼트(104) 및 고정 아치형 세그먼트(106a 내지 106c) 각각을 플레이트(68)에 제거 가능하게 결합시키기 위해 보어(63) 및 상응하는 개구(114)를 통해 연장된다. 그러나, 환형 몸체(102)의 고정 아치형 세그먼트(106a 내지 106c)는 본원에 기술된 바와 같이 플레이트(68)에 제거 가능하게 결합될 필요가 없다. 대안적인 구현예에서, 환형 몸체(102)의 제거 가능한 아치형 세그먼트(104) 및/또는 각각의 고정 아치형 세그먼트(106a 내지 106c)는 본 기술분야에 알려진 임의의 다른 수단을 사용하여 플레이트(68)에 제거 가능하게 결합될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, L자형 래빗(118)은 전방 단부(108)의 표면(112)에 형성된다. 래빗(118)은 플레이트(68)의 후단 축방향 표면(72) 및 방사상 에지(70)를 수용하는 크기이고 수용하도록 배향되고, 플레이트(68)에 형성된 보어(63)와 환형 몸체(102)의 전방 단부(108)의 표면(112)에 형성된 상응하는 개구(114)의 방사상 정렬을 용이하게 한다. 예시적인 구현예에서, 래빗(118)은 환형 몸체(102) 주위에서 원주방향으로 연장된다. 다른 구현예에서, 래빗(118)은 제거 가능한 아치형 세그먼트(104)에서만 전방 단부(108) 주위로 연장되고, 전체 환형 몸체(102) 주위에 원주방향으로 연장되지 않는다. 또 다른 구현예에서, 환형 몸체(102)의 전방 단부(108)은 래빗(118)을 포함하지 않는다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 환형 몸체(102)는 또한 방사상으로 외측 부분(120) 및 방사상으로 내측 표면(122)을 포함한다. 외측 부분(120)은 환형 몸체(102)의 전방 단부(108)와 후단 단부(110) 사이에서 축방향으로 연장되고, 후단 단부(110)에 근접한 노즐 장착부(124)를 갖는다. 노즐 장착부(124)는 방사상으로 외측으로 연장되고 환형 몸체(102)의 최외곽 둘레를 한정한다. 개구(126)(도 4 및 도 5에 도시됨)는 노즐 장착부(124)에 형성되고 환형 몸체(102)의 주위에 원주방향으로 이격된다. 전술한 바와 같이, 각각의 내부 밴드(40)는 방사상으로 내측으로 연장되는 부재(41)를 포함한다. 또한, 각각의 부재(41)는 블록(54)과 노즐 장착부(124) 사이에서 연장된다. 패스너(52)는 각각의 상응하는 노즐(34)을 내부 지지 링(48)에 제거 가능하게 결합시키기 위해 각각의 내부 밴드(40)에 대해 각각의 패스너 조립체(50)의 블록(54)을 통해 상응하는 개구(126) 내로 축방향으로 연장된다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 환형 몸체(102)는 제거 가능한 아치형 세그먼트(104)에서 외측 부분(120)의 리세스(128) 내에 형성된다. 리세스(128)는 제거 가능한 아치형 세그먼트(104)의 원주방향 단부(131) 근처에서 연장되는 측벽(130)에 의해 한정된다. 제거 가능한 아치형 세그먼트(104)는 조인트 인터페이스(132)를 형성하기 위해 인접 고정 아치형 세그먼트(106a 및 106b)의 원주방향 에지(202)(도 8에 도시됨)와 각각 정합하는 원주방향 단부 플랜지(예를 들어, 도 7에 도시된 단부 플랜지(200))를 갖는다. 예시적인 구현예에서, 원주방향 단부 플랜지(200)의 하나는 인접 고정 아치형 세그먼트(106a)의 원주방향 에지(202)와 정합하여 조인트 인터페이스(132)의 하나를 형성하고, 다른 원주방향 단부 플랜지(200)는 인접 고정 아치형 세그먼트(106b)의 원주방향 에지(202)와 정합하여 다른 조인트 인터페이스(132)를 형성한다. 예시적인 구현예에서, 고정 아치형 세그먼트(106a 및 106b)의 각각의 원주방향 에지(202)의 다른 하나는 고정 아치형 세그먼트(106c)의 인접 원주방향 에지(202)와 정합한다는 것이 쉽게 명백해야 한다. 환형 몸체(102)를 형성하기 위해 단일형 고정 아치형 세그먼트(미도시)가 제거 가능한 아치형 세그먼트(104) 함께 사용되는 구현예에서, 제거 가능한 아치형 세그먼트(104)의 원주방향 단부 플랜지(200)의 각각은 단일형 고정 아치형 세그먼트의 인접 원주방향 에지(202)와 정합하여 조인트 인터페이스(132)를 형성한다.
제거 가능한 아치형 세그먼트(104)는 조인트 인터페이스(132)를 따라 각각의 인접 고정 아치형 세그먼트(예를 들어, 고정 아치형 세그먼트(106a 및 106b))에 제거 가능하게 결합된다. 예시적인 구현예에서, 구멍(134)(도 7에 도시됨)은 제거 가능한 아치형 세그먼트(104)에서 외측 부분(120) 상에 형성된 리세스(128)의 측벽(130)에 한정된다. 조인트 인터페이스(132)가 형성될 때, 구멍(134)은 측벽(130)으로부터 조인트 인터페이스(132) 통해 인접 고정 아치형 세그먼트(106a 및 106b) 내로 연장된다. 즉, 인접 세그먼트(106a 및 106b)의 원주방향 에지(202)는 조인트 인터페이스(132)가 형성될 때 측벽(130)에 형성된 구멍(134)과 정렬되는, 내부에 형성된 구멍(미도시)을 갖는다. 패스너(136)(예를 들어, 볼트)는 측벽(130)에서 구멍(134)에 수용되고, 제거 가능한 아치형 세그먼트(104)를 인접 고정 아치형 세그먼트(106a 및 106b)에 결합시키기 위해 조인트 인터페이스(132)를 통해 연장된다. 이에 의해 패스너(136)는 제거되어 제거 가능한 아치형 세그먼트(104)가 내부 지지 링(48)으로부터 제거될 수 있게 한다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 다양한 리프팅 슬롯(138)은 제거 가능한 아치형 세그먼트(104)의 제거를 용이하게 하기 위해 제거 가능한 아치형 세그먼트(104)에서 외측 부분(120)에 한정될 수 있다. 각각의 리프팅 슬롯(138)은 리프팅 도구(미도시)를 수용하도록 크기 조정되고 형상화될 수 있다. 리프팅 도구는 내부 지지 링(48)으로부터 제거 가능한 아치형 세그먼트(104)의 제거를 용이하게 할 수 있고/있거나 가스 터빈(10)으로부터 제거 가능한 아치형 세그먼트(104)의 제거를 용이하게 할 수 있다. 제거 가능한 아치형 세그먼트(104)는 가스 터빈(10)에 대해 내부 지지 링(48)의 상부 절반 부분 상에 위치될 수 있다. 예를 들어, 제거 가능한 아치형 세그먼트(104)는 내부 지지 링(48)의 최상부 부분을 따라 내부 지지 링(48)의 상부 중심 부분에 위치될 수 있다. 다른 구현예에서, 제거 가능한 아치형 세그먼트(104)는 가스 터빈(10)에 대해 내부 지지 링(48)의 최하부 부분을 따라 내부 지지 링(48)의 하부 중심 부분과 같은 내부 지지 링(48)의 하부 절반 부분 상에 위치될 수 있다.
도 7은 예시적인 원주방향 단부 플랜지(200)를 포함하는 제거 가능한 아치형 세그먼트(104)의 분리된 측면도이다. 각각의 단부 플랜지(200)는 리세스(128)(도 5 및 도 6에 도시됨)에 의해 형성된 측벽(130)으로부터 관통하여 연장되는 구멍(134)을 포함한다. 각각의 단부 플랜지(200)는 또한 적절한 리프팅 도구(예를 들어, 쇠지룃대(crowbar))를 수용하는 크기 조정되고 형상화되는 리프팅 슬롯(138)을 포함한다. 각각의 단부 플랜지(200)는 또한 외측 부분(120)에 형성된 정렬 슬롯(140)을 포함한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 각각의 인접 고정 아치형 세그먼트(106a 및 106b)의 원주 단부는 정렬 슬롯(140)이 조인트 인터페이스(132)에서 한정되도록 상응하는 슬롯을 포함한다. 정렬 슬롯(140)은 제거 가능한 아치형 세그먼트(104)와 인접 고정 아치형 세그먼트(106a 및 106b)를 축방향으로 정렬시키기 위해 방사상 도웰(142)을 수용한다. 다른 구현예에서, 원주방향 단부 플랜지(200)는 상부에 형성된 리프팅 슬롯(138) 및/또는 정렬 슬롯(140)을 포함하지 않을 수 있다.
도 8은 배럴(62)에 결합되고 축방향 중심선 CL(도 1에 도시됨)을 따라 배럴(62)의 전방 단부(64)(도 2에 도시됨)로부터 보이는 내부 지지 링(48)의 부분 개략도이다. 본원에 도시된 바와 같이, 패스너(116)는 전방 단부(108)에 형성된 개구(114)로부터 (및 배럴 플레이트(68)에 형성된 상응하는 보어(63)로부터) 제거되었다. 리프팅 도구(미도시)가 제거 가능한 아치형 세그먼트(104)를 내부 지지 링(48)으로부터 들어올리기 위해 사용된다. 도 9는 도 2에 도시된 바와 같은 가스 터빈(10)의 부분 측단면도로서, 노즐(34) 및 내부 지지 링(48)의 제거 가능한 아치형 세그먼트(104) 중 적어도 하나가 가스 터빈(10)으로부터 제거된 것이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 제거 가능한 아치형 세그먼트(104)의 제거는 터빈 섹션(22)의 케이싱(17)을 제거하지 않고 터빈 블레이드(36)에 대한 접근을 가능하게 한다. 따라서, 손상된 터빈 블레이드(36)는 도브테일(58)을 상응하는 디스크(60)의 슬롯(61)으로부터 슬라이딩하게 함으로써 제거될 수 있다.
도 10은 터빈 엔진(10)을 조립하는 예시적인 방법의 공정 흐름도(300)이다. 방법은 단계 302에서, 제1 아치형 세그먼트(106a 또는 106b)를 제2 아치형 세그먼트(104)에 결합시켜 터빈 노즐 내부 지지 링(48)의 환형 몸체(102)를 형성하는 단계를 포함한다. 단계 302에서의 결합은 적어도 하나의 조인트 인터페이스(132)를 형성하고 적어도 하나의 조인트 인터페이스(132)를 통해 패스너(136)를 연장시키기 위해 제1 아치형 세그먼트(106a 또는 106b)의 인접 원주방향 에지(202)와 제2 아치형 세그먼트(104)의 원주방향 단부 플랜지(200)를 정합시킴으로써 용이하게 될 수 있다. 제2 아치형 세그먼트(104)는 제1 아치형 세그먼트(106a 또는 106b)의 아치형 길이 β1또는 β2보다 짧은 아치형 길이 α를 갖는다. 제2 아치형 세그먼트(104)의 아치형 길이 α는 적합하게는 약 30° 내지 약 60°, 약 40° 내지 약 50°, 또는 약 45°이다. 방법은 또한 단계 304에서 환형 몸체(102)의 전방 단부(108)를 가스 터빈(10)의 내부 배럴(62)의 후단 단부(66)에 결합시키는 단계를 포함한다. 단계 304서의 결합은 내부 배럴(62)의 후단 단부(66)에서 방사상으로 연장되는 플레이트(68)에 형성된 보어(63)를 통해 패스너(116)를 연장시키고 환형 몸체(102)의 전방 단부(108)에 형성된 상응하는 개구(114)를 통해 패스너(116)를 연장시킴으로써 용이하게 될 수 있다. 방법은 단계 306에서, 복수의 터빈 노즐(34)을 환형 몸체(102)의 외측 부분(120)에 결합시키는 단계를 추가로 포함한다. 단계 308에서, 외부 케이싱(17)이 설치된다. 케이싱(17)은 복수의 터빈 노즐(34)을 둘러싼다. 본 발명에 따르면, 터빈 노즐(34) 및 제거 가능한 아치형 세그먼트(104)의 각각은 외부 케이싱(17)을 제거하지 않고 터빈 엔진(10)으로부터 제거될 수 있다.
본원에 기술된 시스템 및 방법은 터빈 섹션을 둘러싸는 케이싱을 제거하지 않고 가스 터빈 엔진의 터빈 섹션 내에 위치된 터빈 블레이드의 인시츄 제거를 용이하게 한다. 구체적으로, 시스템 및 방법은 터빈 노즐 조립체를 제공하며, 내부 지지 링은 가스 터빈의 내부 배럴 및 터빈 섹션 내의 복수의 노즐에 결합된다. 복수의 노즐의 각각은 내부 지지 링에 제거 가능하게 결합되어, 임의의 이러한 것이 가스 터빈의 연소기 섹션에 형성된 개구를 통해 제거될 수 있다. 내부 지지 링은 연소기 섹션에 형성된 개구를 통해 제거되는 제거 가능한 아치형 세그먼트를 갖는다. 노즐 및 제거 가능한 아치형 세그먼트의 제거는 터빈 섹션 내의 손상된 터빈 블레이드에 대한 접근을 제공하며, 이는 마찬가지로 연소기 섹션에 형성된 개구를 통해 제거될 수 있다. 따라서, 알려진 가스 터빈 엔진과 대조적으로, 본원에 기술된 시스템 및 방법은 터빈 섹션을 둘러싸는 케이싱을 제거하지 않고 터빈 블레이드의 수리 및/또는 교체를 용이하게 한다. 이와 같이, 본원에 기술된 시스템 및 방법은 손상된 터빈 블레이드가 보다 적은 시간 소모적인 공정을 통해 제거될 수 있게 하여, 터빈 블레이드 중 하나 이상이 손상될 때 터빈 엔진 정지 시간 및 관련 유지보수 비용을 감소시킨다.
본원에 기술된 방법 및 시스템의 예시적인 기술적 효과는 (a) 손상된 터빈 블레이드의 인시츄 수리 및 교체; (b) 가스 터빈 엔진 정지 시간 및 터빈 블레이드를 수리하고 교체하는 것과 관련된 비용을 감소시키는 단계; (c) 프로세스 동안 제거될 필요가 있는 하드웨어 구성요소의 수를 감소시킴으로써 터빈 블레이드를 위한 수리 및 교체 프로세스의 안전 조건을 개선하는 단계 중 적어도 하나를 포함한다.
본 개시내용의 추가 양태는 하기 항목의 주제에 의해 제공된다:
1. 터빈 엔진에 사용하기 위한 터빈 노즐 조립체로서, 조립체는: 전방 단부 및 후단 단부를 포함하는 내부 배럴; 및 전방 단부, 대향 후단 단부, 내측 표면, 및 대향 외측 부분을 한정하는 환형 몸체를 포함하는 터빈 노즐 지지 링을 포함하며, 환형 몸체의 전방 단부는, 내부 배럴의 후단 단부에 결합되고 환형 몸체는, 제1 아치형 길이를 갖는 제1 아치형 세그먼트; 및 제1 아치형 세그먼트에 제거 가능하게 결합되는 제2 아치형 세그먼트를 포함하고, 제2 아치형 세그먼트는 제2 아치형 길이를 갖으며, 제2 아치형 길이는 제1 아치형 길이보다 짧은, 터빈 노즐 조립체.
2. 제1 항목에 있어서, 지지 링의 외측 부분에 제거 가능하게 결합되는 복수의 터빈 노즐을 추가로 포함하는, 터빈 노즐 조립체.
3. 제1 항목 또는 제2 항목의 어느 한 항목에 있어서, 제2 아치형 세그먼트는 적어도 하나의 원주방향 단부 플랜지를 포함하고, 제1 아치형 세그먼트는 적어도 하나의 원주방향 단부 플랜지에 인접한 적어도 하나의 원주방향 에지를 포함하고, 적어도 하나의 원주방향 단부 플랜지는 적어도 하나의 조인트 인터페이스를 형성하기 위해 적어도 하나의 인접 원주방향 에지와 정합하는, 터빈 노즐 조립체.
4. 제1 항목 내지 제3 항목의 어느 한 항목에 있어서, 제2 아치형 세그먼트는 적어도 하나의 조인트 인터페이스를 통해 연장되는 적어도 하나의 패스너에 의해 제1 아치형 세그먼트에 해제 가능하게 결합되는, 터빈 노즐 조립체.
5. 제1 항목 내지 제4 항목의 어느 한 항목에 있어서, 환형 몸체는 적어도 하나의 조인트 인터페이스에서 외측 부분에 형성된 정렬 슬롯을 포함하고, 정렬 슬롯은 제1 아치형 세그먼트와 제2 아치형 세그먼트를 축방향으로 정렬시키기 위해 도웰(dowel)을 수용하는, 터빈 노즐 조립체.
6. 제1 항목 내지 제5 항목의 어느 한 항목에 있어서, 환형 몸체는 제2 아치형 세그먼트에 제거 가능하게 결합된 제3 아치형 세그먼트를 추가로 포함하고, 제3 아치형 세그먼트는 제3 아치형 길이를 갖고, 제2 아치형 길이는 제3 아치형 길이보다 짧은, 터빈 노즐 조립체.
7. 제1 항목 내지 제6 항목의 어느 한 항목에 있어서, 환형 몸체는 제2 아치형 세그먼트에서 외측 부분에 형성되는 적어도 하나의 리프팅 슬롯을 갖고, 적어도 하나의 리프팅 슬롯은 지지 링으로부터 제2 아치형 세그먼트를 제거하기 위한 공구를 수용하는, 터빈 노즐 조립체.
8. 제1 항목 내지 제7 항목의 어느 한 항목에 있어서, 제2 아치형 길이는 약 30° 내지 약 60°인, 터빈 노즐 조립체.
9. 제1 항목 내지 제8 항목의 어느 한 항목에 있어서, 제2 아치형 길이는 약 45°인, 터빈 노즐 조립체.
10. 제1 항목 내지 제9 항목의 어느 한 항목에 있어서, 내부 배럴은 후단 단부에 방사상 연장 플레이트를 포함하고, 플레이트는 전방 대향 표면 및 후단 대향 표면을 포함하고, 환형 몸체의 전방 단부는 플레이트의 후단 대향 표면에 결합되는, 터빈 노즐 조립체.
11. 제1 항목 내지 제10 항목의 어느 한 항목에 있어서, 플레이트는 후단 대향 표면을 통해 전방 대향 표면으로부터 축방향으로 연장되는 보어를 포함하고, 환형 몸체는 보어에 상응하는 전방 단부에 형성된 개구를 포함하고, 보어 및 상응하는 개구는 환형 몸체를 플레이트에 제거 가능하게 결합시키기 위해 패스너를 수용하는, 터빈 노즐 조립체.
12. 제1 항목 내지 제11 항목의 어느 한 항목에 있어서, 플레이트는 전방 대향 표면과 후단 대향 표면 사이에서 연장되는 방사상 에지를 포함하고, 래빗(rabbet)은 환형 몸체가 내부 배럴에 결합될 때 방사상 에지를 수용하는 환형 몸체의 전방 단부에 형성되는, 터빈 노즐 조립체.
13. 터빈 엔진으로서, 외부 케이싱; 전방 단부 및 후단 단부를 포함하는 내부 배럴; 전방 단부, 대향 후단 단부, 내측 표면, 및 대향 외측 부분을 한정하는 환형 몸체를 포함하는 터빈 노즐 지지 링 - 환형 몸체의 전방 단부는 내부 배럴의 후단 단부에 결합되고, 환형 몸체는: 제1 아치형 길이를 갖는 제1 아치형 세그먼트; 및
제1 아치형 세그먼트에 제거 가능하게 결합되고 제2 아치형 길이를 갖는 제2 아치형 세그먼트를 포함하고; 제2 아치형 길이는 제1 아치형 길이보다 짧음 - 및; 환형 몸체의 외측 부분에 제거 가능하게 결합된 복수의 노즐을 포함하는, 터빈 엔진.
14. 제13 항목에 있어서, 제2 아치형 세그먼트는 약 200 lbs. 내지 약 400 lbs.의 중량을 갖는, 터빈 엔진.
15. 제13 항목 또는 제14 항목의 어느 한 항목에 있어서, 제2 아치형 길이는 약 30° 내지 약 60°인, 터빈 엔진.
16. 제13 항목 내지 제15 항목의 어느 한 항목에 있어서, 제2 아치형 길이는 약 45°인, 터빈 엔진.
17. 제13 항목 내지 제16 항목의 어느 한 항목에 있어서, 제2 아치형 세그먼트는 400 계열 스테인리스 강을 포함하는 강 재료로 형성되는, 터빈 엔진.
18. 터빈 엔진을 조립하는 방법으로서, 방법은 제1 아치형 길이를 갖는 제1 아치형 세그먼트를 제2 아치형 길이를 갖는 제2 아치형 세그먼트에 결합시켜 터빈 노즐 지지 링을 형성하는 단계 - 제2 아치형 길이는 제1 아치형 길이보다 짧음 -; 지지 링을 터빈 엔진 내의 내부 배럴에 결합시키는 단계; 복수의 터빈 노즐을 지지 링의 외측 부분에 결합시키는 단계; 및 복수의 터빈 노즐을 둘러싸는 외부 케이싱을 설치하는 단계를 포함하는, 방법.
19. 제18 항목에 있어서, 복수의 노즐 및 제2 아치형 세그먼트는 외부 케이싱을 제거하지 않고 터빈 엔진으로부터 각각 제거될 수 있는, 방법.
20. 제18 항목 또는 제19 항목의 어느 한 항목에 있어서, 제1 아치형 세그먼트를 제2 아치형 세그먼트에 결합시키는 단계는 제1 아치형 세그먼트의 적어도 하나의 인접 원주방향 에지와 제2 아치형 세그먼트의 적어도 하나의 원주 플랜지를 정합시켜 적어도 하나의 조인트 인터페이스를 형성하고, 적어도 하나의 조인트 인터페이스를 통해 적어도 하나의 패스너를 연장시키는 단계를 포함하는, 방법.
본원에 기술된 방법 및 시스템은 본원에 기술된 특정 구현예로 제한되지 않는다. 예를 들어, 각 시스템의 구성요소 및/또는 각 방법의 단계는 본원에 기술된 다른 구성요소 및/또는 단계와 독립적으로 그리고 별도로 이용될 수 있다. 예를 들어, 방법 및 시스템은 또한 다른 터빈 시스템과 조합하여 사용될 수 있으며, 본원에 기술된 바와 같은 가스 터빈 엔진에서만 실시되는 것으로 제한되지 않는다. 오히려, 예시적인 구현예는 많은 다른 터빈 응용과 관련하여 구현되고 이용될 수 있다.
본 개시내용의 다양한 구현예의 구체적인 특징부가 일부 도면에는 도시되어 있을 수 있고 다른 도면에는 그렇지 않을 수 있지만, 이는 단지 편의상 그러한 것이다. 본 개시내용의 원리에 따르면, 도면의 임의의 특징부는 임의의 다른 도면의 임의의 특징부와 조합하여 참조되고/되거나 청구될 수 있다.
이러한 서면 설명은, 최상의 모드를 포함하는 본원에 기술된 시스템 및 방법을 개시하기 위하여, 그리고 또한 임의의 장치 또는 시스템을 제조 및 이용하는 것 및 임의의 포함된 방법을 수행하는 것을 포함하는 본 개시내용을 어떠한 당업자도 실시하는 것을 가능하게 하기 위하여 예들을 사용한다. 본 개시내용의 특허가능 범주는 청구범위에 의해서 한정되고, 당업자에게 떠오르는 다른 예들을 포함할 수 있을 것이다. 그러한 다른 예들이 청구범위의 문헌적 표현과 상이하지 않은 구조적 요소를 갖는다면, 또는 그들이 청구범위의 문헌적 표현과 사소한 차이를 갖는 등가의 구조적 요소를 포함한다면, 그러한 다른 예들은 청구범위의 범주 내에 있는 것으로 의도된다.

Claims (15)

  1. 터빈 엔진(10)에 사용하기 위한 터빈 노즐 조립체(80)로서, 조립체(80)는:
    전방 단부(64) 및 후단 단부(66)를 포함하는 내부 배럴(62); 및
    전방 단부(108), 대향 후단 단부(110), 내측 표면(122), 및 대향 외측 부분(120)을 한정하는 환형 몸체(102)를 포함하는 터빈 노즐 지지 링(48) - 환형 몸체(102)의 전방 단부(108)는 내부 배럴(62)의 후단 단부(66)에 결함됨 - 을 포함하고, 환형 몸체(102)는:
    제1 아치형 길이를 갖는 제1 아치형 세그먼트(106a); 및
    제1 아치형 세그먼트(106a)에 제거 가능하게 결합되고, 제2 아치형 길이를 갖는 제2 아치형 세그먼트(104)를 포함하고,
    제2 아치형 길이는 제1 아치형 길이보다 짧은, 터빈 노즐 조립체(80).
  2. 제1항에 있어서, 지지 링(48)의 외측 부분(120)에 제거 가능하게 결합된 복수의 터빈 노즐(34)을 추가로 포함하는, 터빈 노즐 조립체(80).
  3. 제1항에 있어서, 제2 아치형 세그먼트(104)는 적어도 하나의 원주방향 단부 플랜지(200)를 포함하고, 제1 아치형 세그먼트(106a)는 적어도 하나의 원주방향 단부 플랜지(200)에 인접한 적어도 하나의 원주방향 에지(202)를 포함하고, 적어도 하나의 원주방향 단부 플랜지(200)는 적어도 하나의 인접 원주방향 에지(202)와 정합하여 적어도 하나의 조인트 인터페이스(132)를 형성하는, 터빈 노즐 조립체(80).
  4. 제3항에 있어서, 제2 아치형 세그먼트(104)는 적어도 하나의 조인트 인터페이스(132)를 통해 연장되는 적어도 하나의 패스너(116)에 의해 제1 아치형 세그먼트(106a)에 해제 가능하게 결합되는, 터빈 노즐 조립체(80).
  5. 제3항에 있어서, 환형 몸체(102)는 적어도 하나의 조인트 인터페이스(132)에서 외측 부분(120)에 형성된 정렬 슬롯(140)을 포함하고, 정렬 슬롯(140)은 제1 아치형 세그먼트(106a)와 제2 아치형 세그먼트(104)를 축방향으로 정렬시키기 위해 도웰(dowel)(142)을 수용하는, 터빈 노즐 조립체(80).
  6. 제1항에 있어서, 환형 몸체(102)는 제2 아치형 세그먼트(104)에 제거 가능하게 결합된 제3 아치형 세그먼트(106b)를 추가로 포함하고, 제3 아치형 세그먼트(106b)는 제3 아치형 길이를 갖고, 제2 아치형 길이는 제3 아치형 길이보다 짧은, 터빈 노즐 조립체(80).
  7. 제1항에 있어서, 제2 아치형 길이는 약 30° 내지 약 60°인, 터빈 노즐 조립체(80).
  8. 제7항에 있어서, 제2 아치형 길이는 약 45°인, 터빈 노즐 조립체(80).
  9. 제1항에 있어서, 내부 배럴(62)은 후단 단부(66)에 방사상으로 연장되는 플레이트(68) - 플레이트(68)는 전방 대향 표면(74) 및 후단 대향 표면(72)을 포함함 - 및 전방 대향 표면(74)에서 후단 대향 표면(72)을 통해 축방향으로 연장되는 보어(63)를 포함하고, 환형 몸체(102)는 보어(63)에 상응하여 전방 단부(108)에 형성된 개구(114)를 포함하고, 보어(63) 및 상응하는 개구(114)는 환형 몸체(102)의 전방 단부(108)를 플레이트(68)의 후방 대향 표면(72)에 제거 가능하게 결합하기 위해 패스너(116)를 수용하는, 터빈 노즐 조립체(80).
  10. 제9항에 있어서, 플레이트(68)는 전방 대향 표면(74)과 후단 대향 표면(72) 사이에서 연장되는 방사상 에지(70)를 포함하고, 환형 몸체(102)의 전방 단부(108)에 래빗(rabbet)(118)이 형성되어 환형 몸체(102)가 내부 배럴(62)에 결합될 때 방사상 에지(70)를 수용하는, 터빈 노즐 조립체(80).
  11. 터빈 엔진(10)으로서,
    외부 케이싱(17);
    전방 단부(64) 및 후단 단부(66)를 포함하는 내부 배럴(62);
    전방 단부(108), 대향 후단 단부(110), 내측 표면(122), 및 대향 외측 부분(120)을 한정하는 환형 몸체(102)를 포함하는 터빈 노즐 지지 링(48) - 환형 몸체(102)의 전방 단부(108)는 내부 배럴(62)의 후단 단부(66)에 결합되고, 환형 몸체(102)는:
    제1 아치형 길이를 갖는 제1 아치형 세그먼트(106a); 및
    제1 아치형 세그먼트(106a)에 제거 가능하게 결합되고 제2 아치형 길이를 갖는 제2 아치형 세그먼트(104)를 포함하고, 제2 아치형 길이는 제1 아치형 길이보다 짧음 -; 및
    환형 몸체(102)의 외측 부분(120)에 제거 가능하게 결합된 복수의 노즐(34)을 포함하는, 터빈 엔진(10).
  12. 제11항에 있어서, 제2 아치형 세그먼트(104)는 약 200 lbs. 내지 약 400 lbs.의 중량을 갖는, 터빈 엔진(10).
  13. 제11항에 있어서, 제2 아치형 세그먼트(104)는 400 계열 스테인리스 강을 포함하는 강 재료로 형성되는, 터빈 엔진(10).
  14. 터빈 엔진(10)을 조립하는 방법으로서,
    제1 아치형 길이를 갖는 제1 아치형 세그먼트(106a)를 제2 아치형 길이를 갖는 제2 아치형 세그먼트(104)에 결합시켜 터빈 노즐 지지 링(48)을 형성하는 단계 - 제2 아치형 길이는 제1 아치형 길이 보다 짧음 -;
    지지 링(48)을 터빈 엔진(10) 내의 내부 배럴(62)에 결합시키는 단계;
    복수의 터빈 노즐(34)을 지지 링(48)의 외측 부분(120)에 결합시키는 단계; 및
    복수의 터빈 노즐(34)을 둘러싸는 외부 케이싱(17)을 설치하는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 제14항에 있어서, 복수의 노즐(34) 및 제2 아치형 세그먼트(104)는 외부 케이싱(17)을 제거하지 않고 터빈 엔진(10)으로부터 각각 제거될 수 있는, 방법.
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