KR940010722B1 - 터빈 노즐과 고정 시일을 장착하는 장치 - Google Patents

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KR940010722B1 KR1019920000336A KR920000336A KR940010722B1 KR 940010722 B1 KR940010722 B1 KR 940010722B1 KR 1019920000336 A KR1019920000336 A KR 1019920000336A KR 920000336 A KR920000336 A KR 920000336A KR 940010722 B1 KR940010722 B1 KR 940010722B1
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제너럴 일렉트릭 캄파니
아더 엠. 킹
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Abstract

내용 없음.

Description

터빈 노즐과 고정 시일을 장착하는 장치
제 1 도는 가스 터빈 엔진의 개략도.
제 2 도는 본 발명의 원리를 구체화하는 고압 터빈 노즐을 장착한 장치의 부분 종단면도.
제 3 도는 상이한 각 위치에서 제 2 도의 고압 터빈 노즐을 장착한 장치의 부분 종단면도.
제 4 도는 터빈 블레이드를 제외한 제 3 도의 부분 확대도.
제 5 도는 제 2 도의 고압 터빈 노즐을 장착한 장치에 사용되는 스플릿 유지 링의 부문 측면도.
제 6 도는 제 5 도로부터 90°옵셋된 위치에서의 스플릿 유지 링의 부분 측면도.
제 7 도는 제 5 도의 스플릿 유지 링의 확대 단면도.
제 8 도는 제 2 도의 고압 터빈 노즐을 장착한 장치에 사용되는 부착핀의 측면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
4 : 콤프레서 5 : 냉각 구조
6 : 연소실 9 : 연소실 내부 지지부
10 : 고압 터빈 노즐 11 : 노즐 세그먼트
12 : 고압 터빈 노즐 베인 14 : 노즐 내부 밴드
16 : 슬롯 20, 22 : 스플라인 시일
24 : 노즐 내부 밴드 돌출부 50 : 고압 터빈
52 : 터빈 블레이드 60 : 내부 노즐 지지부
62 : 장착 슬롯 70 : 디스커러저 시일립
74 : 열 장벽 코팅 84, 113 : 후크 부분
100 : 고온 코어 가스 104 : 고압 냉각 공기
106 : 고압 공동 정화 공기 110 : 스플릿 유지 링
112 : 전단선 119 : 밴드
120 : 핀
본 발명은 가스 터빈 엔진에 관한 것으로서, 특히 노즐 지지부상에 노즐 베인 세그먼트와 고정 시일을 볼트를 사용하지 않고 장착하기 위한 구조에 관한 것이다.
제 1 도에 개략적으로 도시된 바와같은 고성능 가스 터빈 엔진은 콤프레서(4), 연소실(6), 고압 터빈 노즐(10) 그리고 고압 터빈(50)을 구비한다. 코어 에어가 콤프레서에 의해 압축되어, 고압 공기로써 축방향 유동 상태로 연료가 분사되어 점화되는 연소실로 배출된다. 근래의 엔진내에서 2,000℉(1093℃) 정도의 고온의 압축 가스는 콤프레서를 구동시키도록 로우터 샤프트(51)에 연결된 터빈을 상기 유동으로 회전시키는 고압 터빈 노즐을 통하여 팽창된다. 그후 코어 가스는 배출 노즐을 통하여 부가적인 저압 터빈 단계 또는 트러스트에 의해 추출된 부가적인 회전 에너지 형태로 하류 부분에 에너지를 제공하는 고압 터빈에서 배출된다.
고압 공기 일부는 콤프레서로부터 수집되어 연소실, 노즐 그리고 터빈과 같은 하류 부분에 위치하는 장치를 냉각시키기 위한 고압 냉각 공기와 고압 공동 정화 공기로 사용될 수 있으나, 이러한 고압 냉각 및 공동 정화 공기는 터빈으로부터 일량을 소모하므로서 엔진 성능 관점에서 비경제적이다. 냉각 및 공동 정화 공기를 감소시키기 위한 필요 조건은 보다 높은 코어 에어 유동을 고려하여야 하며 터빈에 의해 소비되는 에너지를 감소시키는 것이며 가스 유동 경로에서 유용한 에너지를 증가시키는 것이다.
높은 가스 속도 산화와 열적 피로와 같은 고온 가스 영향으로부터 연소실과 보조 부품을 보호하기 위해서 고온 냉각 공기를 사용하는 이외에,가스 터빈엔진은 엔진 부품을 보호하기 위하여 열 장벽 코팅(Thermal Barrier Coatings ; TBC)과 같은 보호 코팅을 사용할 수 있다. 금속 기판에 TBC가 적용되면, 기판이 고온 가스에 대한 노즐 영향으로부터 보호되며 고온 가스 유동 경로와 기판간의 절연층으로서 작용한다. 열장벽 코팅 시스템은 다층으로 형성된다. 일반적으로, 이러한 시스템은 MCrAlY와 같은 적어도 하나의 결합 피복층과 이트륨 안정화 지르코늄형 세라믹과 같은 상부 피복층을 구비하며, 부가적인 층을 구비할 수 있다.
참조로서 본원에 설명된 "항공기 가스 터빈 엔진 기술", 2판 480-481페이지에 기술된 바와같은 고압 터빈 노즐을 원주변상으로 인접한 쌍 베인 세그먼트를 포함하며, 각각의 베인은 내부로부터 외부 배드로 방사상으로 외향 연장한다. 노즐은 환형 코어 가스 유동 경로를 형성하며 터빈의 최적 성능을 위하여 코어 유동을 어떤 각도로 회전시킨다. 노즐은 노즐과 지지체간의 상이한 열적 응답으로 인한 문제점을 제한하고자 쌍베인으로 분할되며, 세그먼트의 열적 성장을 위하여 갭을 만든다. 노즐은 대류, 충돌용으로 고압 냉각 가스와 필름 냉각을 사용한다. 스플라인 시일은 상기 갭을 지나는 고압 냉각 공기의 비제어 손실과 고온 가스의 누설을 방지하기 위하여 원주벽상으로 표면이 맞대이는 세그먼트 내부 및 외부 밴드내에 형성된 슬롯에 위치한다.
노즐에 의해 부과된 압력 하중을 냉각 구조를 통하여 엔진 캐스팅과 프레임에 전달하는 내부 및 외부 지지 부재내에 각각의 노즐 세그먼트의 내부 및 외부 밴드를 설치시키므로써 노즐을 위치시킨다. 외부 지지부재는 본 발명의 일부가 아니다. 내부 밴드는 볼트, 핀 또는 내부 밴드 후방 플랜지에서 상기 두 조합에 의해 내부 노즐 지지부에 장착 유지된다.
고압 노즐 내부 밴드와 터빈 로우터 블레이드 사이의 공유 영역에 갭이 존재한다. 이 공유 영역을 가로질러 누설하는 고온 코어 가스가 가스 터빈 엔진으로부터 유효한 에너지 결손으로서 작동 가스 유동에 존재한다. 또한, 터빈과 노즐 구조 부재는 이러한 코어 가스로부터 보호될 필요가 있다. 고온 가스가 상기 갭으로 유입되는 것을 제한하기 위하여 그리고 내부 노즐 지지부를 고온 가스로부터 차폐하기 위하여, 원주 방향의 디스커러저 시일(discourager seal)이 방사상으로 연속하여 위치하며, 일반적으로 노즐 내부 밴드 독출부, 고압 터빈 블레이드 엔젤 윙, 그리고 노브 지지부에 볼트 체결된 디스커러저 시일을 구비한다. 각각의 디스커러저 시일은 원주 방향으로 분할된 부재로 구성하며 누설을 허용하는 스플릿 라인을 형성한다. 일련의 디스커러저 시일은 서로 유체가 통과할 수 있는 공동을 갖는 공기 유동 경로를 형성한다. 고압 냉각 공기로 적용되는 고압 공기는 회전자/고정자 공유 영역을 통기할 수 있으며 상기 고온 가스의 공동을 정화시키는데 사용될 수 있으며, 터빈은 공기를 방사상으로 외향 펌프 공급하도록 작용하며, 공기를 디스커러저 시일을 통과하도록 가압하며 고온 가스의 흡입을 방지하기 위하여 충분한 에너지를 공급한다. 이러한 공동 정화 공기는 가스 터빈 엔진의 성능에 대한 상당한 손실이며, 그러므로 상기 유동에 대한 필요 조건이 감소되어야 한다.
내부 노즐 지지부에 노출된 공동의 온도가 지지부의 재료 용량을 초과하면, 지지부에 볼트 체결된 디스커러저 시일을 지지부를 절연시키는 얇은 시이트 금속 시일로 존재한다. 높은 열적 기울기로 인하여, 상기 시일은 접선 응력을 차단하도록 분할되며, 상이한 열적 환경과 열 응답 특성으로 인하여 분할되지 않는 지지부와 일체로 되지 않는다. 또한, 많은 엔진은 적소에 볼트 체결된 노즐 지지부와 회전자 사이에 분리 고정시일을 구비한다.
노즐 조립체가 고정되어 있는 반면에 터빈이 고속으로 회전하기 때문에, 회전자/고정자 공동을 향한 어떤 구조적 돌출부는 편류 손실(windage loss)을 발생시킨다. 이러한 손실은 회전자상에 드랙 효과를 야기시키는 회전자의 속도에 공기를 가속시키는데 필요한 일의 직접적인 기계적 효과와 정화 공기에서 합성 온도 상승의 간접적 효과를 포함한다. 상기 공동내에서 고온 공기는 제거되어야 하며, 그래서 비교적 높은 정화 유동을 필요로 한다. 유동 경로 환경내에서의 모든 불연속은 편류 손실을 발생시키며, 공기 유동이 저속이면 재가속되어야 한다. 디스커러저 시일의 분할을 회전자/고정자 공동에 노출된 각각의 볼트 머리나 나사식 패스너와 마찬가지로 이러한 손실을 발생시키는 것을 알았다.
종래의 한 해결책은 오목한 토스 헤드 나사(Torx head screw)를 갖는 볼트로 대체하여 볼트의 머리를 편류 덮개로 보호하는 것이다. 그러나, 상기 영역에서의 반대 온도 환경으로 인하여, 볼트와 나사는 손상없이 해체할 수 있는 크기로 된다. 또한 조립체의 복잡성과 부품 갯수는 상기 해결책을 쓸모없게 한다.
회전자/고정자 공동으로 돌출하는 볼트 또는 다른 패스너는 노즐 내부 밴드 돌출부가 필요한 길이에 영향을 미친다. 상기 돌출부는 냉각 및 단축을 위한 단단한 열역이며, 고압 냉각 공기에 대한 필요 조건을 감소시킬 수 있다.
고압 터빈 노즐을 조립하기 위하여 스플릿 디스커러저 시일과 나사식 패스너를 사용하는데 있어서 직면하는 문제에 관련된 상기 성능 이외에, 주기적 검사와 교환을 필요로 하는 고압 터빈 노즐과 같은 고온 부분 구조를 위한 유지 필요 조건은 조립 상태와 해체 상태에 포함되는 부품의 갯수와 복잡성을 감소시키는 개선된 장착 장치를 필요로 한다.
그러므로, 본 발명의 목적은 디스커러저 시일의 분할을 제거하므로써 그리고 공동으로 돌출하는 패스너의 효과를 감소시키므로써 회전자/고정자 공동내에서 고압 공기에 대한 필요 조건을 감소시키는 구조를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 볼트 포착의 문제점을 극복하면서, 복잡성과 부품 갯수를 감소시키며 노즐과 고정 시일의 유지 특성을 조합하는 구조를 제공하는 것이다.
상기 및 기타 목적은 스플릿 라인이 없이 일체로된 원주변상으로 연속하는 부재를 제공하기 위하여 고압터빈 노즐 지지부가 디스커러저 시일과 일체로된 노즐 지지 구조에 의해 수행되며, 상기 노즐 지지부는 노즐 세그먼트 장착 플랜지를 수용하기 위한 홈과 장착 핀을 수용하기 위하여 지지부와 세그먼트 플랜지를 통하는 구멍을 갖는다. 스플릿 유지 링은 장착 핀을 제지하며, 또한 장착 플랜지의 방사상 내향으로 고정 시일을 유지한다. TBC는 시일의 원주변상의 외면에 적용되며, 일정한 상태로 작동하는 동안 지지부를 고온 공동으로부터 분리시키고, 일시적인 작동중에 열 유량이 시일부로 느리게 진행되며, 상기 사항은 본원과 같이 동일 양수인에게 양도되고 1991년 5월 13일자 동일자로 출원된 발명의 명칭이 "일체형 터빈 노즐 지지부와 디스커러저 시일"인 특허출원에 더욱 상세히 기술되어 있다.
상기 특허출원의 일체형 노즐 지지부와 디스커러저 시일 구조와 함께 사용되면, 본 발명에 따른 스프릿 유지 링 터빈 노즐과 고정 시일 장착 장치는 노즐 세그먼트 고정 시일 및 디스커러저 시일 세그먼트를 고정시키기 위하여 볼트를 사용하지 않고, 노즐 조립체의 복잡성과 부품 갯수를 상당히 감소시키며, 보다 용이한 제조와 조립을 가능하게 하며, 그리고 영속성을 개선시키므로서 무게와 가격을 감소시킨다. 하나의 연속한 360도 링으로 형성된 일체형 노즐 지지부와 디스커러저 시일은 스플릿 라인을 제거하여 고온 가스 유입을 감소시킨다. 양호한 실시예에서 노출된 장착 핀 헤드의 부분만으로 볼트 머리가 회전자/고정자 공동으로 돌출하는 것을 제거하면 편류 손실을 상당히 감소시킨다. 또한 상기 유지 수단의 설치를 위하여 필요한 축방향 길이는 단축되며 내부 밴드 돌출 길이도 단축될 수 있으며, 또한 고압 냉각 공기 필요를 감소시킨다.
본 발명의 양호한 실시예의 구조, 작동 및 장점은 첨부 도면을 참조한 후술로부터 명백하게 될 것이다.
고성능 가스 터빈 엔진이 제 1 도에 개략적으로 도시되어 있으며, 콤프레서(4), 연소실(6), 고압 터빈 노즐(10), 그리고 고압 터빈(50)을 구비한다.
제 2 도를 참조하면, 고압 터빈 노즐을 장착한 장치의 단면이 엔진의 인접 단면에 대하여 도시되어 있다. 노즐 세그먼트(11)가 고압 터빈(50)의 후방으로 내부 노즐 지지부(60)내에 장착된다. 노즐 세그먼트(11)는 내부 노즐 지지부(60)의 장착 슬롯(62)내에 장착된 노즐 내부 밴드 후방 플랜지(34)을 갖는 노즐 내부 밴드(14)에 연결된 고압 터빈 노즐 베인(12)을 구비한다. 스플릿 유지 링(110)이 핀(120)과 고정 시일(130)을 적소에 유지한다. 내부 노즐 지지부(60)는 후방으로 연장하는 디스커러저 시일 립(70)을 가지며 정렬 핀(92)에 의해 정렬된후 볼트(90)에 의해 연소실 내부 지지부(9)와 냉각 구조(5)에 부착된다.
노즐 내부 밴드(14)는 스프라인 시일(20, 22)를 각각 내부 밴드에 축방향과 방사 방향으로 유지하기 위한 슬롯(16, 18)과 노즐 내부 밴드 돌출부(24)를 갖는다. 슬롯 진입부(17)는 슬롯(16)보다 협소하며 노즐 세그먼트(11) 사이에 스플라인 시일(20)을 삽입하기 위하여 사용될 수 있다. 상기 시일이 엘보우(19)를 지나서 삽입되면, 상기 진입부로부터 벗어나지 않는다. 고온 코어 가스(100)의 유입을 방지하기 위하여 그리고 고압 냉각 공기(104) 유동의 배출을 방지하기 위하여 시일(40)이 장착 수단(42)에 부착된다.
고압 터빈 블레이드(52)의 일부가 노즐 내부 밴드 돌출부(24)와 디스커러저 시일 립(70) 사이의 완충 공동(108)까지 전방으로 연장하는 고압 터빈 블레이드 엔젤 윙(54)과 도시되어 있다. 고압 터빈 블레이드 리테이너 아암(58)의 일부가 고압 터빈 블레이드(52)를 향하여 다른 디스커러저 시일로서 수행하는 고압 터빈 블레이드 댐퍼 아암(56)을 유지하는 것이 도시되어 있다.
연소실 라이너(8)와 노즐 내부 밴드 유동 경로 표면(15)은 고온 코어가스 유동(100)을 유지시킨다. 노즐내부 밴드 돌출부(24)에서 원주변 노즐 세그먼트 사이에 다수의 고온 가스 유입(102)이 존재하며 상기 돌출부(24)와 터빈 블레이드(52) 사이의 갭을 통과한다. 고압 냉각 공기는 연소실 내부 지지부안의 개구(7)을 통과하여 노즐 세그먼트(11)까지 유동한다. 고압 공동 정화 공기(106)유동이 고정 시일(130)내에 구멍(134)을 통하여 유출하며, 미로형 시일(132)을 통하여 누설하는 고압 공동 정화 공기와 혼합한다.
제 3 도 및 제 4 도를 참조하면, 노즐 내부 밴드 돌출부 냉각 서킷, 특히 디스커러저 시일과 노즐 지지 조립체를 상세히 도시하는 확대 단면도이다. 노즐 내부 밴드 돌출부(24)는 핀 뱅크(28)로 연결된 고압 냉각공기 입구(26)를 가지며, 핀(30)이 돌출부(24) 외면으로부터 열을 전도하며 열 전도에 의해 냉각되고, 냉각공기는 뒷전 구멍(trailing edge hold : 32)을 통해 배출된다. 돌출부(24)의 내면(35)은 디스커러저 시일 립(70)을 향한다. 노즐 내부 밴드 후방 플랜지(34)는 시일 와이어(105)에 연결하도록 지지부(60)내의 홈(82)과 협력하는 쇼율더(36)를 갖는다. 각각의 노즐 세그먼트 내부 밴드 후방 플랜지(34)는 핀(120)을 장착하기 위한 구멍(38)을 갖는다. 홈(76)을 갖는 환형 디스커러저 시일 시립(70)은 내부 노즐 지지부(60)로부터 후방으로 연장하며 외부 환형 표면상에 제공된 열 장벽 코팅(74)을 갖는 지지부(60)로서 동일 물질로된 기판(72)을 포함한다.
내부 노즐 지지부(60)는 핀(120)을 위하여 내부 노즐 지지 제 1 플랜지(66) 및 제 2 플랜지(68) 내에 장착 슬롯(62)과 구멍(64)을 구비하며, 상기 핀은 스플릿 유지 링(110)의 플랜지(111)와 지지부(60)의 외부 원주변 평면(69)에 의해 결합된다. 방사상으로 내향 연장하는 플랜지(78)는 고정 시일(130)의 플랜지(135)에 결합하도록 스플릿 유지 링(110)과 협력하는 외면(79)을 구비한다. 플랜지(78)는 시일(130)이 엔진 작동중에 회전하는 것을 방지하기 위하여 고정 시일 회전 방지 탭(36)에 결합하는 4개의 원주변으로 위치하는 슬롯(80)을 갖는다.
스플릿 유지 링(110)은 핀(120) 헤드(122)의 편평한 외면(124)과 지지부(60)의 내부 원주변 평면(71)에 결합하는 플랜지(111)의 표면(109)을 구비하므로서 조립체를 유지하며, 원주변상으로 방사상 내향하는 홈(86)으로부터 방사상으로 내향 연장하는 원주변 평면(94)과 평면(138)에 원주변상으로 고정 시일 플랜지(135)를 결합시키는 링(110)의 제 2 표면(107)을 갖는다. 링(110)의 후크 부분(113)이 지지부(60)의 후크 부분(84)에 의해 지지부(60)에 형성된 원주변 홈(186)에 결합한다. 또한 표면(107)으로 막힌 홈(116)내에 삽입되는 전단선(112)이 시일 표면(138)에 결합한다.
제 5 도는 스플릿(118)을 갖는 스플릿 유지 링(110)의 배면도이다. 홈(116)은 스플릿(118)에 가교 역활을 하는 전단선(112)을 보유한다. 제 6 도는 전단선(112)을 홈(116)에 삽입하기 위한 슬롯(114)을 도시하는 제 5 도로부터 90°오프셋된 도면이며, 설치된후 원주변 이동을 방지하기 위하여 전단선내에 밴드(119)를 갖는다. 제 7 도는 제 5 도의 7-7선을 따라 취한 측면도이며, 플랜지(111), 홈(116)내에 위치하는 전단선(112) 그리고 홈이 형성된 후크 부분(113)을 도시한다.
제 8 도는 부착 핀(120)의 측면도이며, 헤드(122), 지지부(60)와 접촉하는 편평 내면(123), 링과 결합하는 편평외면(124), 그리고 구멍(39, 64)을 한정하는 표면에 접촉하는 원통면(125)을 도시한다. 홈(126)은 구멍(38, 64)내에 용이하게 삽입하도록 제작되며, 딤플(128)은 그것을 제거하기 위하여 핀(120)을 뽑을 필요가 있으면 다른 부품을 손상시킬 공구에 대한 잠재력을 감소시킨다.
양호한 실시예에서, 고압 터빈 노즐(10)은 환형 고온 코어 유동 경로를 형성하며 내부 노즐 지지부(60)의 둘레에 걸쳐 볼트(90)로 엔진 구조 지지 부재에 연결된 내부 노즐 지지부(60)상에 장착된 다수의 원주변상으로 인접한 대우 노즐 베인 세그먼트(11)를 구비한다. 다수의 정렬 핀(92)은 지지부를 위치시키도록 그리고 엔진의 다른 부분에 대하여 노즐을 위치시키도록 수행한다.
내부 노즐 지지부(60)은 상술된 특허출원에 기술된 바와같이 열 장벽 코팅으로 외부 원주 표면상에 피복된 환형 디스커러저 시일을 갖는 연속적인 360도 원주변 링으로 형성된다. 양호한 실시예에서, 노즐 지지부는 엔진 구조에 장착되는 내향 연장 플랜지, 엔진 장착 플랜지의 후방으로 연장하는 원추형부, 그리고 디스커러저 시일이 후방으로 연장하는 외향 연장 플랜지를 구비하며, 노즐 세그먼트 장착 플랜지(34)를 수용하기 위하여 원주 방향으로 연장하는 외향 홈 또는 슬롯(62)을 가지며 원주변으로 방사상 외향 연장한다. 그래서, 상기 외향 슬롯은 외향 연장 플랜지에 전방부(66)와 후방부(68)를 형성한다. 디스커러저 시일 립(70) 하방에서 원주변 후향 홈이 핀(120)을 수용하기 위한 장착 슬롯(62)을 가로질러 그리고 상기 홈에 교차하여 형성된 구멍(64)을 갖는 외부 원주변 평면(69)을 형성하며, 각각의 핀(120)이 노즐 내부 밴드 후방 플랜지(38)내의 구멍(38)에 의해 형성된 한 표면과 지지부(60)내의 구멍(64)에 의해 형성된 두 표면을 결합한다. 이러한 장착 정렬은 핀이 지지부와 후방 플랜지내의 한 접촉면만으로 외팔보식으로 장착될 때보다 더욱 양호한 하중 전달 경로를 제공한다. 또한, 장착 슬롯은 외팔보식 장착보다 더욱 양호한 하중 경로와 안정성을 제공한다.
외부 원주변 평면(69)을 형성하는 홈은 핀(120) 헤드(122)의 높이와 동일한 깊이를 가지므로, 한 편평한 표면은 핀의 헤드와 내부 원주변 평면(71)에 결합할 수 있다. 전방으로 외향 연장하는 플랜지(66)는 엔진의 작동중에 고압 냉각 공기(104)의 손실을 방지하는 시일 와이어(105)를 유지하는 원주변 폐쇄를 형성하도록 노즐 내부 밴드 후방 플랜지(34)내의 쇼울더(36)와 협력하는 외부 원주변에서 두 측면 홈(82)을 구비한다.
고압 터빈 노즐의 조립은 내부 밴드 방사상 스플라인 시일(22)을 인접 터빈 노즐 세그먼트(10)의 방사상슬롯(18)에 삽입시키므로서, 그리고 시일 와이어를 내부 노즐 지시 시일 와이어 홈(82)을 따라 삽입시키므로서 수행된다. 터빈 노즐 세그먼트(10)는 장착 슬롯(62)으로 삽입된 내부 밴드 후방 플랜지(34)와 장착된다. 그래서, 핀(120)은 핀(122)의 헤드가 지지부(60)의 내부 원주변 평면(71)과 인접할때까지 노즐 지지부(60) 외주 원주변 평면(69)을 통해 삽입되며, 핀은 노즐 내부 지지부 전방 및 후방 장착 플랜지(66, 68)를 통해 연장한다. 모든 노즐 세그먼트가 원주 방향으로 설치되면, 스플릿 유지 링(110)은 핀과 노즐 세그먼트를 적소에 유지하도록 설치된다. 전체 조립체가 뒤집히고 노즐 내부 밴드 축방향 스프라인 시일(20)은 그것이 슬롯(19)의 엘보우를 통과하므로서 결합될때까지 슬롯(16)내에 삽입된다. 모든 축방향 연장 노즐 내부 플랫폼 시일(20)이 설치되면, 조립체는 원상태로 뒤집혀지며 정렬 핀(92)과 설치 볼트(90)를 갖는 내부 노즐 지지부(60)를 정렬시키므로서 엔진내에 설치된다. 그리고나서 유지링(110)은 제거된다. 고정 시일(130)은 각각 서로에 대하여 90°오프셋된 4개의 회전 방지 탭(136)으로 설치되며, 내부 노즐을 지지하는 방사상으로 내향 연장하는 플랜지(78)내의 적정 슬롯(80)내에서 정렬된다. 그후 스플릿 유지 링(110)은 재설치되며, 유지 전단선(112)은 슬롯(114)내에 삽입되고 스플릿 유지 링(110)의 스플릿(118)을 통과할때까지 스플릿 유지 링(110)내의 홈(116)을 통해 공급되며, 스플릿 유지 링을 적소에서 고정시킨다. 양호한 실시예에서, 전단선은 용이한 설치를 위하여 원호 형상으로 수행된다.
엔진이 작동하는 동안, 고온 코어 가스 유입(102)이 노즐/터빈 블레이드 공유 영역에서 그리고 노즐 내부밴드 돌출부에서의 노즐 세그먼트 사이에서 발생할 수 있다. 고압 냉각 가스(104)는 고온 가스에 노출된 돌출면으로부터 열을 전도하는 냉각 핀(30)과 돌출부(104)를 통해 유동한다. 이것은 냉각시키기에 어려운 영역이기 때문에, 어떠한 돌출부의 단축이 냉각 공기에 대한 필요 조건을 감축시킨다. 노즐 디스커러저 시일(70)이 하나의 원주 방향으로 연속하는 부재이므로, 고온 가스의 내향 누설이 완충 공동(108)내에서 반드시 차단된다. 고압 공동 정화 공기(106)가 완충 공동내에서 유입된 고온 가스(102)와 혼합하고 다른 원주변 영역에서 고온 코어 가스 유동으로 역누설하여, 환형 완충 공동으로부터 외향하는 순수 유동을 발생시킨다. 볼트 머리가 상기 공동으로부터 제거되고 노즐 디스커러저 시일이 노즐 지지부와 합체되므로, 분할 시일로 부터 스플릿 라인이 제거되며, 편류 손실이 실질적으로 감소한다. 또한, 회전자/고정자 공유 영역으로부터 패스터를 제거하므로서, 내부 노즐 밴드 돌출부의 길이는 감소될 수 있으며, 냉각 공기에 대한 필요 조건을 감소시킬 수 있다. 핀 헤드 부분은 제조를 간단히 하기 위해서 양호한 실시예에서 핀 헤드를 장착시키기 위한 표면을 따라 드릴 구멍 대신에 외부 원주변 평면을 형성하는 홈을 절단하여 노출된다.
본 발명이 양호한 실시예를 참조하여 기술하였지만, 다른 수정이나 변경이 종래 기술에 숙련된 자에 의해 이루어질 수 있다. 그러므로 본 발명은 기술된 실시예에 제한받지 않으며 첨부된 청구범위의 정신 및 영역내에서 설명되는 것을 목적으로 한다.

Claims (15)

  1. 터빈 노즐 및 고정 시일 장착 장치에 있어서, 노즐 내부 밴드 장착 플랜지를 갖는 노즐 세그먼트와, 고압 냉각 공기에 노출되는 표면을 가지며, 상기 장착 플랜지를 수용하기 위한 노즐 지지부와, 나사식 패스너를 사용하지 않고 장착 지지부에 노즐 세그먼트를 유지하기 위한 수단과, 상기 노즐 지지부에 고정된 고정 시일과, 상기 노즐 지지부, 상기 노즐을 장착 지지부내에서 유지하기 위한 수단, 그리고 상기 고정 시일을 결합하는 하나의 스플릿을 갖는 원주변 유지 링을 구비하는 것을 특징으로 하는 터빈 노즐 및 고정 시일 장착 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 노즐을 장착 지지부내에 유지하기 위한 수단은 노즐 지지부의 표면에 결합하는 헤드를 갖는 핀과, 노즐 지지부 및 노즐 내부 밴드 장착 플랜지를 지나는 일련의 구멍에 결합하는 샤프트를 구비하는 것을 특징으로 하는 터빈 노즐 및 고정 시일 장착 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 열 장벽 코팅으로 피복된 종방향으로 연장하는 원주변 표면을 갖는 환형 디스커러저 시일 립의 내부 노즐 지지부와 일체로 되는 것을 특징으로 하는 터빈 노즐 및 고정 시일 장착 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 노즐 지지부는 시일 회전 방지 슬롯을 가지며, 상기 고정 시일은 회전 방지 탭을 가지고, 상기 회전 방지 탭은 엔진이 작동하는 동안 고정 시일의 회전을 방지하기 위하여 회전 방지 슬롯내에 삽입되는 것을 특징으로 하는 터빈 노즐 및 고정 시일 장착 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 원주변 유지 링은 원주변으로 홈이 형성된 후크 부분을 가지며, 상기 노즐 지지부는 원주변 장착 홈을 가지고, 상기 링의 후크 부분은 노즐 지지 원주변 장착 홈에 결합하는 것을 특징으로 하는 터빈 노즐 및 고정 시일 장착 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 유지 링은 방사 방향 내면과 외면에 대응하는 내경과 외경을 가지고, 상기 스플릿은 링의 반경에 대하여 둔각으로 존재하는 것을 특징으로 하는 터빈 노즐 및 고정 시일 장착 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 원주변으로 홈이 형성된 후크 부분은 방사상 외면보다 방사상 내면에 더욱 밀접한 것을 특징으로 하는 터빈 노즐 및 고정 시일 장착 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 스플릿 유지 링은 전방 원주변 평면, 중간 원주변 평면, 후방 원주변 평면, 내부 원주변 표면, 내부 원주변 표면, 중간 원주변 표면 그리고 외부 원주변 표면을 가지며, 상기 전방 및 중간 원주변 평면 사이의 중간 원주변 표면내에 외향하는 홈을 구비하고, 상기 내부 노즐 지지부에 결합하기 위한 원주 방향으로 연장하는 후크를 형성하는 것을 특징으로 하는 터빈 노즐 및 고정 시일 장착 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 스플릿 유지 링은 전단선을 수용하기 위하여 전방 원주변 평면내에 전방으로 향하는 홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 터빈 노즐 및 고정 시일 장착 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 스플릿 유지 링은 전단선을 전방으로 향하는 홈을 삽입할 수 있도록 전방으로 향하는 홈으로부터 외부 원주변 표면까지 방사상으로 외향하는 슬롯을 구비하는 것을 특징으로 하는 터빈 노즐 및 고정 시일 장착 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 전단선은 원호 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 터빈 노즐 및 고정 시일 장착 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 스플릿 유지 링의 전방 원주변 평면은 고정 시일과 노즐 지지부에 결합하며, 상기 원주 방향으로 연장하는 후크를 노즐 지지부내의 홈에 결합하고, 상기 중간 원주변 평면을 노즐 지지부와 노즐 세그먼트 장착 수단에 결합하는 것을 특징으로 하는 터빈 노즐 및 고정 시일 장착 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 노즐 세그먼트를 장착 지지부내에 유지하기 위한 수단은 노즐 지지부의 표면에 결합하는 헤드를 갖는 핀과, 노즐 지지부와 노즐 내부 밴드 장착 플랜지를 통과하는 일련의 구멍에 결합하는 샤프트를 구비하는 것을 특징으로 하는 터빈 노즐 및 고정 시일 장착 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 노즐 세그먼트를 장착 지지부내에 유지하기 위한 수단은 고압 냉각 공기가 노즐 내부 밴드와 노즐 내부 지지부를 통해 누설하는 것을 방지하기 위한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 터빈 노즐 및 고정 시일 장착 장치.
  15. 가스 터빈 엔진을 위한 터빈 노즐 및 고정 시일 장착 장치에 있어서, 방사상으로 내향 연장하며 장착핀 수용 구멍을 갖는 장착 플랜지를 구비하는 터빈 노즐 세그먼트와, 표면의 원주변의 제 1 전방 단부로부터 제 2 후방 단부까지 종방향으로 내면과 외면을 가지고 종방향 축을 갖는 원추형 부분, 상기 원추형 부분으로 부터 원주 방향으로 방사상 내향 연장하고 지지부를 엔진 구조체에 장착하는 수단을 갖는 제 1 플랜지, 상기 원추형 부분 제 2 단부로부터 외부 원주변까지 원주 방향으로 방사상 외향 연장하고 터빈 노즐 세그먼트 장착 플랜지를 수용하도록 방사상으로 외향하는 U형 원주변 홈과 상기 U형 원주변 홈내에 노즐 장착 플랜지를 결합하도록 장착 핀을 수용하는 적어도 하나의 종방향으로 연장하는 구멍을 갖는 시일 세그먼트 장착 수단을 구비하는 제 2 플랜지, 상기 제 2 플랜지 방사상 외부 원주변으로부터 후방으로 연장하는 외부 원주변 표면과 내부 원주변 표면을 가지며 상기 제 2 플랜지와 동일한 물질로 구성되고 상기 디스커러저 시일의 외면에 적용된 열 장벽 코팅에 대한 기판으로서 작용하는 종방향으로 연장하는 환형 디스커러저 시일, 그리고 상기 제 1 및 제 2 플랜지 사이를 연장하며 축방향 원통형 표면과 상기 축방향 원통형 표면으로부터 내향 연장하는 방사상의 제 1 평면과 유지 링을 수용하기 위하여 축방향 원통형 표면의 방사상 내향 후방으로 향하는 제 2 U형 원주변 홈과 후방 평면과 방사상 평면 전방으로 회전 방지 탭을 수용하는 슬롯을 구비하는 제 3 원주변으로 방사상 내향 연장 플랜지를 포함하는 내부 노즐 지지부와, 상기 노즐 지지부 방사상 제 1 평면과 상기 노즐 지지부 축방향 원통형 표면을 견착 관계로 맞대이게 결합하는 제 1 및 제 2 평면과 원주변 외면을 갖는 방사상으로 외향하는 원주변 시일 플랜지와, 상기 노즐 지지부에 슬롯을 단단히 결합시키며 엔진이 작동하는 동안 고정 시일의 회전을 방지시키는 전방 연장 회전 방지 탭을 포함하는 고정 시일 부재와, 내경과 외경을 가지며, 장착 핀과 제 2 플랜지의 제 1 방사상 내부 원주변 평면을 결합시키는 방사상으로 외향 연장하는 원주변 플랜지, 상기 지지부의 방사상으로 내향하는 제 2 U형 원주변 홈에 결합하는 유지 링 플랜지의 전방에서 방사상으로 내향 연장하며 시일 부재 제 2 평면에 결합하는 전면을 갖는 원주변으로 외향 연장하는 후크 부분, 방사상 내부 원주변 표면, 전단선을 수용하는 상기 전면내의 홈, 상기 전단선의 삽입을 위하여 홈과 연통하는 방사상 내면내의 슬롯, 그리고 내경에 대하여 둔각인 는 스플릿 표면과 내경에 대하여 예각인 제 2 표면으로 링을 양분하는 링의 내경에 대하여 둔각인 스플릿을 포함하여, 링의 후크 부분을 지지부에 대하여 둔각을 갖는 표면에 삽입하여 둔각을 갖는 표면이 결합될때까지 지지부 둘레를 후크에 결합시켜 링을 노즐 지지부에 결합하므로써 조립될 수 있는 유지 링과, 상기 유지 링 홈에 결합하도록 원호 형상으로 형성되며 전단선이 상기 홈내에서 회전하는 것을 방지하도록 한 단부에 밴드를 가지므로서, 전단선이 유지 링내의 스플릿을 교차하고 밴드가 슬롯내에 위치할때까지 유지 링이 전단선을 유지 링내의 슬롯을 통해 전단선을 삽입하므로서 적소에 고정되며, 유지 링이 스플릿에서 해체되는 것을 방지하는 스플릿을 교차하는 전단선을 구비하는 것을 특징으로 하는 터빈 노즐 및 고정 시일 장착 장치.
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