(57)【要約】【課題】  航空機エンジンのの部品点数の増加を抑えて、航空機エンジンの構成の簡略化及び航空機エンジンの軽量化を図る。【解決手段】  バックプレート３７の裏面に、タービンブレード２５のチップフィン５５，５９との接触を許容するハニカムセル５５，６１が一体的に設けられ、バックプレート３７の後端部に、ハニカムセル５５，６１とチップフィン５５，５９との間からリークした燃焼ガスのジェットＪが衝突可能なジェットシールド６１が一体に形成されたこと。【選択図】  図１
2005030316.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンケース内に複数のタービンブレードを囲むように配置されかつ燃焼ガスの影響による前記タービンケースの高温化を抑制する最終段のタービンシュラウドを分割してなるシュラウドセグメントにおいて、
前記タービンケースに保持される弧状のバックプレートと、
前記バックプレートの裏面に一体的に設けられ、前記タービンブレードのチップフィンとの接触を許容するブレード接触部材と、
前記バックプレートの後端部に設けられ、シュラウド軸心側へ突出してあって、前記ブレード接触部材と前記チップフィンとの間からリークした燃焼ガスのジェットが衝突可能なジェットシールドと、を具備してなることを特徴とするシュラウドセグメント。
【請求項２】
前記ジェットシールドは前記バックプレートに一体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のシュラウドセグメント。
【請求項３】
前記ブレード接触部材は、
前記バックプレートの裏面に一体的に設けられ、前記タービンブレードのフロントチップフィンとの接触を許容するフロントブレード接触部材と、
前記バックプレートの裏面における前記フロントブレード接触部材の後側に一体的に設けられ、前記フロントブレード接触部材に対してシュラウド軸心側へ突出してあって、前記タービンブレードのリアチップフィンとの接触を許容するリアブレード接触部材と、を備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシュラウドセグメント。
【請求項４】
前記ジェットシールドの前記リアブレード接触部材に対するシュラウド軸心側への突出量をｍ、前記リアブレード接触部材の前記フロントブレード接触部材に対するシュラウド軸心側への突出量をｋとした場合に、
０．２５ｍ≦ｋ≦０．４２ｍになるように構成されていることを特徴とする請求項３に記載のシュラウドセグメント。
【請求項５】
前記バックプレートの表面に設けられ、前記タービンケースにおけるフロントインサートに嵌挿可能なフロント板ばねと、
前記バックプレートの表面における前記フロント板ばねの後方に設けられ、前記タービンケースにおけるリアインサートに嵌挿可能なリア板ばねと、を具備してなることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれかの請求項に記載のシュラウドセグメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機エンジン等のガスタービンエンジンの技術分野に関わり、特に、ガスタービンエンジンにおけるタービンに用いられるタービンシュラウドのシュラウドセグメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機エンジン等のガスタービンエンジンにおけるタービンにはタービンシュラウドが用いられており、このタービンシュラウドはタービンケース内に複数のタービンブレードを囲むように配置されかつ燃焼ガスの影響による前記タービンケースの高温化を抑制するものである。また、エンジン稼働時に前記タービンシュラウドに過度の熱応力が生じないように、通常、記タービンシュラウドは複数のシュラウドセグメントに分割して構成される。
【０００３】
更に、一般的な前記シュラウドセグメントの構成について説明すると、次のようになる。即ち、一般的なシュラウドセグメントは弧状のバックプレートをセグメント本体として具備しており、前記バックプレートは前記タービンケースに保持されるものである。そして、前記バックプレートの裏面には、前記タービンブレードのチップフィンの接触を許容するブレード接触部材が一体的に設けられている。
【０００４】
また、最終段の前記タービンシュラウドにおける前記ブレード接触部材と前記タービンブレードの前記チップフィンとの間からリークした燃焼ガスのジェットが前記タービンケースに衝突すると、前記タービンケースが局所的に加熱されて、前記タービンケースの機械的強度が低下するおそれがある。そこで、燃焼ガスのジェットによる前記タービンケースへの局所加熱を防止するため、前記タービンケースにおける最終段の前記タービンシュラウドの後方側には、最終段の前記タービンシュラウドにおける前記ブレード接触部材と前記タービンブレードの前記チップフィンとの間からリークした燃焼ガスが衝突可能なジェットカバーが設けられている。
【０００５】
従って、前記ジェットカバーに燃焼ガスのジェットを衝突させて、燃焼ガスのジェットによる局所加熱を防止しつつ、複数の前記シュラウドセグメントによって（換言すれば前記タービンシュラウドによって）燃焼ガスから前記タービンケースを遮蔽することにより、燃焼ガスの影響による前記タービンケースの高温化を抑制することができる。
【０００６】
なお、本発明に関連する先行技術として特許文献１に示すものがある。
【特許文献１】特開平１１−６２５０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前述のように、燃焼ガスのジェットによる局所加熱を防止するのに前記ガスタービンエンジンに前記ジェットカバーを用いる必要がある一方、前記ガスタービンエンジンに前記ジェットカバーを用いると、ガスタービンエンジンの部品点数が増えて、前記ガスタービンエンジンの構成の複雑化及び前記ガスタービンエンジンの重量増大に繋がるという問題がある。
【０００８】
また、前記タービンケースにおける最終段の前記タービンシュラウドの後方側（換言すれば前記タービンケースの一部を構成するリアタービンケース）は、通常、複雑な形状を呈しており、前記ジェットカバーを設置するには適さない。そのため、前記ジェットカバーの取付作業が煩雑化し、前記ガスタービンエンジンの製造コストが高くなるという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は、前記ジェットカバーを用いることなく、燃焼ガスのジェットによる前記タービンケースへの局所加熱を防止することができる、新規な構成のシュラウドセグメントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の発明にあっては、タービンケース内に複数のタービンブレードを囲むように配置されかつ燃焼ガスの影響による前記タービンケースの高温化を抑制する最終段のタービンシュラウドを分割してなるシュラウドセグメントにおいて、
前記タービンケースに保持される弧状のバックプレートと、
前記バックプレートの裏面に一体的に設けられ、前記タービンブレードのチップフィンとの接触を許容するブレード接触部材と、
前記バックプレートの後端部に設けられ、シュラウド軸心側へ突出してあって、前記ブレード接触部材と前記チップフィンとの間からリークした燃焼ガスのジェットが衝突可能なジェットシールドと、を具備してなることを特徴とする。
【００１１】
なお、前記バックプレートは、前記タービンケースに直接的に保持されても、間接的に保持されても差し支えない。
【００１２】
請求項１に記載の発明特定事項によると、前記ブレード接触部材と前記チップフィンとの間からリークした燃焼ガスのジェットを前記ジェットシールドに衝突させることにより、前記ジェットカバーを用いることなく、前記シュラウドセグメント（最終段の前記タービンシュラウド）のみによって燃焼ガスのジェットによる局所加熱を防止することができる。
【００１３】
前述の作用の他に、燃焼ガスのジェットを前記ジェットシールドに衝突させて、燃焼ガスのジェットによる前記タービンケースへの局所加熱を防止しつつ、複数の前記シュラウドセグメントによって（換言すれば前記タービンシュラウドによって）燃焼ガスから前記タービンケースを遮蔽することにより、燃焼ガスの影響による前記タービンケースの高温化を抑制することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明にあっては、請求項１に記載の発明特定事項の他に、前記ジェットシールドは前記バックプレートに一体に形成されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載の発明特定事項によると、請求項１に記載の発明特定事項による作用の他に、前記ジェットシールドは前記バックプレートに一体に形成されているため、前記ジェットシールドと前記バックプレートの結合力が強く、前記ジェットシールドと前記バックプレートから外れることがない。
【００１６】
請求項３に記載の発明にあっては、請求項１又は請求項２に記載の発明特定事項によると、前記ブレード接触部材は、
前記バックプレートの裏面に一体的に設けられ、前記タービンブレードのフロントチップフィンとの接触を許容するフロントブレード接触部材と、
前記バックプレートの裏面における前記フロントブレード接触部材の後側に一体的に設けられ、前記フロントブレード接触部材に対してシュラウド軸心側へ突出してあって、前記タービンブレードのリアチップフィンとの接触を許容するリアブレード接触部材と、を備えていることを特徴とする。
【００１７】
請求項３に記載の発明特定事項によると、請求項１又は請求項２に記載の発明特定事項による作用の他に、前記フロントブレード接触部材と前記フロントチップフィンとの間からリークした燃焼ガスのジェットを前記リアブレード接触部材の前端面（突出した端面）に衝突させることにより、前記リアブレード接触部材と前記リアチップフィンとの間からリークする燃焼ガスのジェットを弱めることができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明特定事項による作用の他に、前記ジェットシールドの前記リアブレード接触部材に対するシュラウド軸心側への突出量をｍ、前記リアブレード接触部材の前記フロントブレード接触部材に対するシュラウド軸心側への突出量をｋとした場合に、
０．２５ｍ≦ｋ≦０．４２ｍになるように構成されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項４に記載の発明特定事項によると、請求項３に記載の発明特定事項による作用の他に、ｋ≦０．４２ｍであるため、燃焼ガスのジェットの衝突による前記リアブレード接触部材の負担が過大になることを回避することができる一方、０．２５ｍ≦ｋであるため、前記リアブレード接触部材と前記リアチップフィンとの間からリークする燃焼ガスのジェットを十分に弱めることができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明特定事項にあっては、請求項１から請求項４のうちのいずれかの請求項に記載の発明特定事項の他に、前記バックプレートの表面に設けられ、前記タービンケースにおけるフロントインサートに嵌挿可能なフロント板ばねと、
前記バックプレートの表面における前記フロント板ばねの後方に設けられ、前記タービンケースにおけるリアインサートに嵌挿可能なリア板ばねと、を具備してなることを特徴とする。
【００２１】
ここで、前記フロント板ばねが前記フロントインサートに嵌挿され、前記リア板ばねが前記リアインサートに嵌挿されることによって、前記バックプレートが前記タービンケースに保持されることになる。
【００２２】
請求項５に記載の発明特定事項によると、請求項１から請求項４のうちのいずれかの請求項に記載の発明特定事項による作用と同様の作用を奏する。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１に記載の発明によれば、前記ジェットカバーを用いることなく、前記シュラウドセグメント（最終段の前記タービンシュラウド）のみによって燃焼ガスのジェットによる前記タービンケースへの局所加熱を防止できるため、前記ガスタービンエンジンの製造コストの低減を図りつつ、前記ガスタービンエンジンの部品点数の増加を抑えて、前記ガスタービンエンジンの構成の簡略化及び前記ガスタービンエンジンの軽量化を図ることができる。
【００２４】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明による効果を奏する他に、前記ジェットシールドと前記バックプレートの結合力が強く、前記ジェットシールドと前記バックプレートから外れることがないため、燃焼ガスのジェットによる局所加熱の防止効果がより安定する。
【００２５】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は請求項２に記載の発明による効果を奏する他に、前記リアブレード接触部材と前記リアチップフィンとの間からリークする燃焼ガスのジェットを弱めることができるため、燃焼ガスのジェットの衝突による前記ジェットシールドの負担を低減して、前記シュラウドセグメントの寿命を延ばすことができる。
【００２６】
請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明による効果の他に、燃焼ガスのジェットの衝突による前記リアブレード接触部材の負担が過大になることを回避しつつ、前記リアブレード接触部材と前記リアチップフィンとの間からリークする燃焼ガスのジェットを十分に弱めることができるため、燃焼ガスのジェットの衝突による前記ジェットシールドの負担を極力低減して、前記シュラウドセグメントの寿命をより一層向上させることができる。
【００２７】
請求項５に記載の発明にあっては、請求項１から請求項４のうちのいずれかの請求項に記載の発明の効果と同様の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
最良の形態に係わる航空機エンジンにおける低圧タービン、及び最良の形態に係わるシュラウドセグメントについて、図１から図５を参照して説明する。
【００２９】
ここで、図１は、図５におけるＩ部の拡大図であって、図２は、最良の形態に係わるシュラウドセグメントの正面図であって、図３は、最良の形態に係わるシュラウドセグメントの平面図であって、図４は、隣接するシュラウドセグメントの接続状態を示す図であって、図５は、最良の形態に係わる航空エンジンにおける低圧タービンの部分断面図である。
【００３０】
また、「前後」とは、図１，図３，図５において左右，図２及び図４において紙面に向かって表裏のことをいう。なお、各図面の向きは特許公報掲載時の状態を基準とし説明する。
【００３１】
図５に示すように、最良の形態に係わる航空エンジンおける低圧タービン１は、低圧タービンケース３を低圧タービン本体として具備している。この低圧タービンケース３は、メインタービンケース５と、メインタービンケース５の後端側に一体的に設けられたリアタービンケース７とからなって、メインタービンケース５の前端側は高圧タービンにおける高圧タービンケース９に連結されている。
【００３２】
メインタービンケース５内には、燃焼ガスを整流する複数段のタービンノズル１１，１３，１５，１７がケース軸方向（前後方向）へ適宜間隔に配置されており、各タービンノズル１１，１３，１５，１７はそれぞれセグメント化されている。また、メインタービンケース５内には、回転可能な複数段のタービンディスク（図示省略）がタービンノズル１１，１３，１５，１７と交互にケース軸方向に適宜間隔に配置されており、各段の前記タービンディスクの外周部には、複数（図５には、各段につき１つのみ図示）のタービンブレード１９，２１，２３，２５がそれぞれ設けられている。ここで、複数段のタービンディスクは一体的に連結されてあって、複数段のタービンディスクは低圧圧縮機の低圧圧縮機ロータ（図示省略）及びファンのファンロータ（図示省略）に一体的に連結されている。更に、メインタービンケース５内には、燃焼ガスの影響による高温化を抑える複数段のタービンシュラウド２７，２９，３１，３３が対応する段の複数のタービンノズル１１，１３，１５，１７を囲むように配置されており、各タービンシュラウド２７，２９，３１，３３はそれぞれセグメント化されている。
【００３３】
従って、図示省略の燃焼器からの燃焼ガスの膨張によって複数段の前記タービンディスクが一体的に回転することにより、低圧タービン１は駆動力を得ることができると共に、複数段の前記低圧圧縮機ロータ及び前記ファンロータを一体的に回転させて、前記低圧圧縮機及び前記ファンを連動して駆動することができる。
【００３４】
図１から図３に示すように、最良の形態に係わるシュラウドセグメント３５は、低圧タービン１における最終段のタービンシュラウド３３を分割してなるものであって、弧状のバックプレート３７をセグメント本体として具備している。また、バックプレート３７の表面には、メインタービンケース５におけるフロントインサート３９に嵌挿可能なフロント板ばね４１が設けられており、バックプレート３７の表面におけるフロント板ばね４１の後方には、メインタービンケース５におけるリアインサート４３に嵌挿可能なリア板ばね４５が設けられている。
【００３５】
ここで、フロント板ばね４１がフロントインサート３９に嵌挿されると共に、リア板ばね４５がリアインサート４３に嵌挿されることによって、バックプレート３７がメインタービンケース５に保持されることになる。更に、バックプレート３７の前端側は、前段のタービンノズル１７におけるアウターバンド４７を保持するようになっている。
【００３６】
また、バックプレート３７の表面には、接続板４９が設けられており、この接続板４９は、バックプレート３７から一方向（図２において右方向，図３において下方向）へ突出した第１接続片５１と、バックプレート３７から他方向（図２において左方向，図３において上方向）へ突出した第２接続片５３とを備えている。ここで、図４に示すように、第１接続片５１は、バックプレート３７との協働により隣接するシュラウドセグメント３５の第２接続片５３を保持するようになっている。
【００３７】
図１に示すように、バックプレート３７の裏面には、タービンブレード２５のフロントチップフィン５５との接触を許容するフロントハニカムセル（フロントブレード接触部材の一例）５７が一体的に設けられており、このフロントハニカムセル５７の前端側には、段差部５７ａが形成されている。また、バックプレート３７の裏面におけるフロントハニカムセル５７の後側には、タービンブレード２５のリアチップフィン５９との接触を許容するリアハニカムセル（リアブレード接触部材の一例）６１が一体的に設けられており、このリアハニカムセル６１はフロントハニカムセル５７に対してシュラウド軸心側（図１において下側）へ突出してある。
【００３８】
また、バックプレート３７の後端側には、リアハニカムセル６１とリアチップフィン５９との間からリークした燃焼ガスのジェットＪが衝突可能なジェットシールド６３が一体に形成されている。ここで、ジェットシールド６３のリアハニカムセル６１に対するシュラウド軸心側への突出量をｍ、リアハニカムセル６１のフロントハニカムセル５７に対するシュラウド軸心側への突出量をｋとした場合に、０．２５ｍ≦ｋ≦０．４２ｍになるように構成されている。
【００３９】
図１から図３に示すように、セグメントフランジ４５の前端には、回止め切欠き６５がフロントハニカムセルにかけて形成されており、この回止め切欠き６５は、メインタービンケース５に取付られた回止めピン６７に係合可能である。
【００４０】
次に、最良の形態の作用について説明する。
【００４１】
リアハニカムセル６１とリアチップフィン５９との間からリークした燃焼ガスのジェットＪをジェットシールド６３に衝突させることにより、ジェットカバーを用いることなく、シュラウドセグメント３５（最終段の前記タービンシュラウド３３）のみによって燃焼ガスのジェットＪによるリアタービンケース７への局所加熱を防止することができる。
【００４２】
ここで、フロントハニカムセル５７とフロントチップフィン５５との間からリークした燃焼ガスのジェットＪをリアハニカムセル６１の前端面（突出した端面）に衝突させることにより、リアハニカムセル６１とリアチップフィン５９との間からリークする燃焼ガスのジェットＪを弱めることができる。特に、ｋ≦０．４２ｍであるため、燃焼ガスのジェットＪの衝突によるリアハニカムセル６１の負担が過大になることを回避することができる一方、０．２５ｍ≦ｋであるため、リアハニカムセル６１とリアチップフィン５９との間からリークする燃焼ガスのジェットＪを十分に弱めることができる。
【００４３】
また、ジェットシールド６３はバックプレート３７の後端側に一体に形成されているため、ジェットシールド６３とバックプレート３７の結合力が強く、ジェットシールド６３とバックプレート３７から外れることがない。
【００４４】
前述の作用の他に、燃焼ガスのジェットＪをジェットシールド６３に衝突させて、燃焼ガスのジェットＪによるリアタービンケース７への局所加熱を防止しつつ、複数のシュラウドセグメント３５によって（換言すればタービンシュラウド２７によって）燃焼ガスから低圧タービンケース３を遮蔽することにより、燃焼ガスの影響による低圧タービンケース３の高温化を抑制することができる。
【００４５】
以上の如き、最良の形態によれば、前記ジェットカバーを用いることなく、シュラウドセグメント３５（最終段の前記タービンシュラウド３３）のみによって燃焼ガスのジェットＪによるリアタービンケース７への局所加熱を防止できるため、航空機エンジンの製造コストの低減を図りつつ、航空機エンジンのの部品点数の増加を抑えて、航空機エンジンの構成の簡略化及び航空機エンジンの軽量化を図ることができる。
【００４６】
また、リアハニカムセル６１とリアチップフィン５９との間からリークする燃焼ガスのジェットＪを弱めることができるため、燃焼ガスのジェットＪの衝突によるジェットシールド６３の負担を低減して、シュラウドセグメント３５の寿命を延ばすことができる。特に、燃焼ガスのジェットＪの衝突によるリアハニカムセル６１の負担が過大になることを回避しつつ、リアハニカムセル６１とリアチップフィン５９との間からリークする燃焼ガスのジェットＪを十分に弱めることができるため、燃焼ガスのジェットＪの衝突によるジェットシールド６３の負担を極力低減して、シュラウドセグメント３５の寿命をより一層向上させることができる。
【００４７】
また、ジェットシールド６３とバックプレート３７の結合力が強く、ジェットシールド６３とバックプレート３７から外れることがないため、燃焼ガスのジェットによるリアタービンケース７への局所加熱の防止効果が安定する。
【００４８】
なお、本発明は、前述の最良の形態の説明に限るものではなく、適宜の変更を行うことにより、その他種々の態様で実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図５におけるＩ部の拡大図である。
【図２】最良の形態に係わるシュラウドセグメントの正面図である。
【図３】最良の形態に係わるシュラウドセグメントの平面図である。
【図４】隣接するシュラウドセグメントの接続状態を示す図である。
【図５】最良の形態に係わる航空エンジンにおける低圧タービンの部分断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１            低圧タービン
３            低圧タービンケース
５            メインタービンケース
７            リアタービンケース
３３            タービンシュラウド
３５            シュラウドセグメント
３７            バックプレート
４５            セグメントフランジ
５５            フロントチップフィン
５７            フロントハニカムセル
５９            リアチップフィン
６１            リアハニカムセル
６３            ジェットシールド
【図１】
2005030316.tif 000003
【図２】
2005030316.tif 000004
【図３】
2005030316.tif 000005
【図４】
2005030316.tif 000006
【図５】
2005030316.tif 000007