(57)【要約】【課題】  シュラウドセグメント７の冷却効率を適正に維持しつつ、シュラウドセグメント７を冷却空気ＣＡによって十分に冷却することができ、シュラウドセグメント７の寿命を長くする。【解決手段】  セグメント本体９に冷却空気ＣＡが流れる多数の冷却孔２７が形成され、セグメント本体９のインナー面９ａに多数の座ぐり穴２９が対応する冷却孔２７の出口を囲むように形成され、各座ぐり穴２９は、セグメント本体９の弧方向に沿って長くなるような長穴形状にそれぞれ構成されるか、或いは丸穴形状にそれぞれ構成されていること。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンケース内に配置されかつエンジン稼動中にタービン動翼の先端との適正なクリアランスを保つ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、
インナー面が前記タービン動翼の先端とのラビングを許容できるように構成され、前記タービンケースに保持される弧状のセグメント本体と、
前記セグメント本体に形成され、前記セグメント本体のアウター面側とインナー面側を連通するように貫通してそれぞれ構成され、冷却空気が流れる多数の冷却孔と、
前記セグメント本体のインナー面に対応する前記冷却孔の出口を囲むように形成された多数の座ぐり穴と、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】
各座ぐり穴は、前記セグメント本体の弧方向に沿って長くなるような長穴形状にそれぞれ構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】
各座ぐり穴は、丸穴形状にそれぞれ構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４】
前記座ぐり穴の深さは、エンジン稼動中に前記タービン動翼の先端とのラビングによって前記セグメント本体のインナー面が削られることを想定した場合における、前記セグメント本体のインナー面の想定削れ量より深くなるように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３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。
【請求項５】
前記セグメント本体のアウター面に形成され、底面側が多数の前記冷却孔によって前記セグメント本体のインナー面側に連通してあって、冷却空気が供給される冷却窪みと、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に記載のシュラウドセグメント。
【請求項６】
前記セグメント本体に形成され、前記冷却窪みの内壁と前記セグメント本体の外壁を連通するように貫通してそれぞれ構成され、冷却空気が流れる複数の補助冷却孔と、を具備してなることを特徴とする請求項５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効率良く仕事を取り出すために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配置されかつエンジン稼動中にタービン動翼の先端との適正なクリアランスを保つものである。また、エンジン稼動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する等の理由から、通常、前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てあって、燃焼ガスの影響による前記タービンシュラウドの温度上昇を抑えるため、各シュラウドセグメントは冷却空気によって冷却されるようにそれぞれ構成されている。
【０００３】
そして、一般的な前記シュラウドセグメントの構成について具体的に説明すると、次のようになる。即ち、前記シュラウドセグメントは前記タービンケースに保持されるセグメント本体を具備しており、このセグメント本体のインナー面は前記タービン動翼の先端とのラビングを許容できるように構成されている。また、前記セグメント本体のアウター面には、冷却空気が供給される冷却窪みが形成されている。更に、前記セグメント本体には、冷却空気が流れる多数の冷却孔が形成されており、各冷却孔は、前記冷却窪みの底面側と前記セグメント本体のインナー面側を連通するように貫通してそれぞれ構成されている。
【０００４】
なお、通常、前記ガスタービンエンジンにおける圧縮機により圧縮された圧縮空気の一部を冷却空気として利用している。
【０００５】
従って、前記タービンシュラウド（複数の前記シュラウドセグメント）がエンジン稼動中に前記タービン動翼の先端との適正なクリアランスを保つことにより、前記タービンは効率良く仕事を取り出すことができる。また、前記冷却窪みに冷却空気が供給されると、多数の前記冷却孔に冷却空気が流れて、前記シュラウドセグメントを冷却することができる。
【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２０００−２９１４１０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、エンジン稼動中に前記セグメント本体のインナー面と前記タービン動翼の先端とのラビング（擦り）により前記冷却孔の出口側が削られると、削り屑（前記セグメント本体のインナー面の削り屑の他に、前記タービン動翼の先端の削り屑を含む）が前記冷却孔内に残留して前記冷却孔の閉塞を招くことがある。そのため、前記シュラウドセグメントにおける多数の前記冷却孔の中で、閉塞状態の冷却孔が増えると、前記シュラウドセグメントの冷却効率（前記タービンシュラウドの冷却効率）が低下して、冷却空気によって前記シュラウドセグメント（前記タービンシュラウド）を十分に冷却することができず、前記シュラウドセグメント（前記タービンシュラウド）の寿命が短くなるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明にあっては、タービンケース内に配置されかつエンジン稼動中にタービン動翼の先端との適正なクリアランスを保つ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、
インナー面が前記タービン動翼の先端とのラビングを許容できるように構成され、前記タービンケースに保持される弧状のセグメント本体と、
前記セグメント本体に形成され、前記セグメント本体のアウター面側とインナー面側を連通するように貫通してそれぞれ構成され、冷却空気が流れる多数の冷却孔と、
前記セグメント本体のインナー面に対応する前記冷却孔の出口を囲むように形成された多数の座ぐり穴と、を具備してなることを特徴とする。
【０００９】
請求項１に記載の発明特定事項によると、前記セグメント本体のインナー面に多数の前記座ぐり穴が対応する前記冷却孔の出口を囲むように形成されているため、各冷却孔の出口側を前記セグメント本体のインナー面に対して没入させることができる。これにより、エンジン稼動中に前記セグメント本体のインナー面と前記タービン動翼の先端とのラビング（擦り）により前記セグメント本体のインナー面が削られても、前記座ぐり穴が残存している限り、前記冷却孔の出口側が削られることはない。
【００１０】
前述の作用の他に、前記タービンシュラウド（複数の前記シュラウドセグメント）がエンジン稼動中に前記タービン動翼の先端との適正なクリアランスを保つことにより、前記タービンは効率良く仕事を取り出すことができる。また、冷却空気が前記セグメント本体のアウター面側へ供給されると、多数の前記冷却孔に冷却空気が流れて、前記シュラウドセグメントを冷却することができる。
【００１１】
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、各座ぐり穴は、前記セグメント本体の弧方向に沿って長くなるような長穴形状にそれぞれ構成されていることを特徴とする。
【００１２】
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による作用の他に、各座ぐり穴は前記セグメント本体の弧方向に沿って長くなるような長穴形状にそれぞれ構成されているため、エンジン稼動中に前記セグメント本体のインナー面と前記タービン動翼の先端とのラビングが生じても、前記座ぐり穴が残存する限り、前記セグメント本体のインナー面における前記冷却孔の周縁部が削られることはない。
【００１３】
請求項３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、各座ぐり穴は、丸穴形状にそれぞれ構成されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項３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と同様の作用を奏する。
【００１５】
請求項４に記載の発明にあっては、請求項１から請求項３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、前記座ぐり穴の深さは、エンジン稼動中に前記タービン動翼の先端とのラビングによって前記セグメント本体のインナー面が削られることを想定した場合における、前記セグメント本体のインナー面の想定削れ量より深くなるように構成されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載の発明特定事項によると、請求項１から請求項３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の他に、前記座ぐり穴の深さは前記想定削り量よりも深くなるように構成されているため、エンジン稼動中に前記セグメント本体のインナー面と前記タービン動翼の先端とのラビング（擦り）により前記セグメント本体のインナー面が削られても、前記座ぐり穴が消滅することはなく、換言すれば前記冷却孔の出口側が削られることはない。
【００１７】
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特定事項の他に、前記セグメント本体のアウター面に形成され、底面側が多数の前記冷却孔によって前記セグメント本体のインナー面側に連通してあって、冷却空気が供給される冷却窪みと、を具備してなることを特徴とする。
【００１８】
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の他に、冷却空気が前記冷却窪みへ供給されると、前記冷却窪みから多数の前記冷却孔に冷却空気が流れる。
【００１９】
請求項６に記載の発明にあっては、請求項５に記載の発明特定事項の他に、前記セグメント本体に形成され、前記冷却窪みの内壁と前記セグメント本体の外壁を連通するように貫通してそれぞれ構成され、冷却空気が流れる複数の補助冷却孔と、を具備してなることを特徴とする。
【００２０】
請求項６に記載の発明特定事項によると、請求項５に記載の発明特定事項による作用の他に、前記冷却窪みに冷却空気が供給されると、多数の前記冷却孔の他に、多数の前記補助冷却孔に冷却空気が流れるため、前記シュラウドセグメント（前記タービンシュラウド）の冷却効率を高めることができる。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に記載の発明によれば、エンジン稼動中に前記セグメント本体のインナー面と前記タービン動翼の先端とのラビング（擦り）により前記セグメント本体のインナー面が削られても、前記座ぐり穴が残存している限り、前記冷却孔の出口側が削られることはないため、削り屑が前記冷却孔内に入り込むことが少なくなって、削り屑の残留による前記冷却孔の閉塞を抑制できる。そのため、前記シュラウドセグメントの冷却効率（前記タービンシュラウドの冷却効率）を適正に維持しつつ、前記シュラウドセグメント（前記タービンシュラウド）を冷却空気によって十分に冷却することができ、前記シュラウドセグメントの寿命（前記タービンシュラウドの寿命）を長くすることができる。
【００２２】
請求項２に記載の発明によれば、エンジン稼動中に前記セグメント本体のインナー面と前記タービン動翼の先端とのラビングが生じても、前記座ぐり穴が残存する限り、前記セグメント本体のインナー面における前記冷却孔の周縁部が削られることはないため、削り屑の残留による前記冷却孔の閉塞がほとんど生じなくなって、請求項１に記載の発明の効果をより一層向上させることができる。
【００２３】
請求項３に記載の発明にあっては、請求項１に記載の発明の効果と同様の効果を奏する。
【００２４】
請求項４に記載の発明によれば、エンジン稼動中に前記セグメント本体のインナー面と前記タービン動翼の先端とのラビング（擦り）により前記セグメント本体のインナー面が削られても、前記冷却孔の出口側が削られることはないため、請求項１又は請求項２に記載の発明の効果がより安定する。
【００２５】
請求項５に記載の発明によれば、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。
【００２６】
請求項６に記載の発明によれば、請求項５に記載の発明の効果を奏する他に、前記シュラウドセグメントの冷却効率（前記タービンシュラウドの冷却効率）を高めることができるため、前記シュラウドセグメントの寿命（前記タービンシュラウドの寿命）を更に長くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の最良の形態について図１から図５を参照して説明する。
【００２８】
ここで、図１は、本発明の最良の形態に係わるガスタービンエンジンにおける高圧タービンの一部断面図であって、図２は、図３におけるＩ−Ｉ線に沿った断面図であって、図３は、本発明の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、図２におけるＩＩ部の拡大断面図であって、図５は、別態様の座ぐり穴を示す拡大断面図である。また、「前後」とは、図１及び図３において左右，図２，図４，図５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。
【００２９】
図１に示すように、本発明の最良の形態に係わるタービンシュラウド１は、航空機エンジン等のガスタービンエンジンにおける高圧タービンに用いられるものであって、高圧タービンケース３内に配置されかつエンジン稼動中にタービン動翼５の先端との適正なクリアランスを保つものである。そして、タービンシュラウド１は複数のシュラウドセグメント（図１には、１つのみ図示）７に分割してあって、シュラウドセグメント７の具体的な構成は次のようになる。
【００３０】
図１から図３に示すように、本発明の最良の形態に係わるシュラウドセグメント７は、高圧タービンケース３に保持される弧状のセグメント本体９を具備しており、このセグメント本体９のインナー面９ａはタービン動翼５の先端とのラビング（擦り）を許容できるように構成されている。また、セグメント本体９の前端には、高圧タービンケース３におけるフロントケースフック１１の周溝１３に嵌挿可能なセグメントインサート１５が一体に形成されており、セグメント本体９の後端付近には、断面コの字形状のＣ型クリップ１７によって高圧タービンケース３におけるリアケースフック１９に保持されるセグメントフック２１が形成されている。ここで、セグメントインサート１５がフロントケースフック１１の周溝１３に嵌挿され、セグメントフック２１がリアケースフック１９に保持されることにより、セグメント本体９が高圧タービンケース３に保持されることになる。
【００３１】
セグメント本体９のアウター面９ｂには、冷却空気ＣＡが供給される冷却窪み２３が形成されている。なお、冷却空気ＣＡは、圧縮機（図示省略）によって圧縮された空気であって、フロントケースフック１１の導入孔２５から高圧タービンケース３とタービンシュラウド１との間に導入されるものである。また、セグメント本体９には、冷却空気ＣＡが流れる多数の冷却孔２７が形成されており、各冷却孔２７は、冷却窪み２３の底面２３ａ側（セグメント本体９のアウター面９ｂ側）とセグメント本体９のインナー面９ａ側を連通するように貫通してそれぞれ構成されている。
【００３２】
更に、セグメント本体９のインナー面９ａには、多数の座ぐり穴２９が対応する冷却孔２７の出口を囲むように形成されている。ここで、各座ぐり穴２９は、図２及び図４に示すように、セグメント本体９の弧方向（図２及び図４において左右方向）に沿って長くなるような長穴形状にそれぞれ構成されてあって、座ぐり穴２９の深さは、エンジン稼動中にタービン動翼５の先端とのラビングによってセグメント本体９のインナー面９ａが削られることを想定した場合における、セグメント本体９のインナー面９ａの想定削れ量ｍより深くなるように構成されている。
【００３３】
なお、各座ぐり穴２９は、セグメント本体９の弧方向に沿って長くなるような長穴形状にそれぞれ構成される代わりに（図４参照）、図５に示すように、丸穴形状にそれぞれ構成されるようにしても差し支えない。
【００３４】
図２から図４に示すように、セグメント本体９の一側部（図２及び図４において左側部，図３において上側部）及び他側部（図２及び図４において右側部，図３において下側部）には、複数の補助冷却孔３１が形成されており、各補助冷却孔３１は、冷却窪み２３の内壁２３ｂとセグメント本体９の外壁９ｃを連通するように貫通してそれぞれ構成されている。また、セグメント本体９の両外壁９ｃには、エアシール３３の側部が嵌挿可能なシール溝３５が形成されている。なお、エアシール３３は、隣接するシュラウドセグメント７間から冷却空気ＣＡ（図１参照）が主流側（図２及び図４において下側）へリークすることを抑えるものである。
【００３５】
次に、本発明の最良の形態の作用について説明する。
【００３６】
セグメント本体９のインナー面９ａに多数の座ぐり穴２９が対応する冷却孔２７の出口を囲むように形成されているため、各冷却孔２７の出口側をセグメント本体９のインナー面９ａに対して没入させることができる。また、座ぐり穴２９の深さは想定削り量ｍよりも深くなるように構成されているため、エンジン稼動中にセグメント本体９のインナー面９ａとタービン動翼５の先端とのラビングによりセグメント本体のインナー面が削られても、座ぐり穴２９が消滅することはない。これにより、エンジン稼動中にセグメント本体９のインナー面９ａとタービン動翼５の先端とのラビングによりセグメント本体９のインナー面９ａが削られても、冷却孔２７の出口側が削られることはない。
【００３７】
特に、各座ぐり穴２９はセグメント本体９の弧方向に沿って長くなるような長穴形状にそれぞれ構成されている場合には、（図４参照）、エンジン稼動中にセグメント本体９のインナー面９ａとタービン動翼５の先端とのラビングが生じても、セグメント本体９のインナー面９ａにおける冷却孔２７の周縁部が削られることはない。
【００３８】
前述の作用の他に、タービンシュラウド１（複数のシュラウドセグメント７）がエンジン稼動中にタービン動翼５の先端との適正なクリアランスを保つことにより、前記高圧タービンは効率良く仕事を取り出すことができる。また、冷却空気ＣＡが冷却窪み２３へ供給されると、冷却窪み２３から多数の冷却孔２７及び複数の補助冷却孔３１に冷却空気ＣＡが流れて、シュラウドセグメント７を冷却することができる。ここで、冷却窪み２３に冷却空気ＣＡが供給されると、多数の冷却孔２７の他に、複数の補助冷却孔３１に冷却空気ＣＡが流れるため、シュラウドセグメント７の冷却効率（タービンシュラウド１の冷却効率）を高めることができる。
【００３９】
以上の如き、本発明の最良の形態によれば、エンジン稼動中にセグメント本体９のインナー面９ａとタービン動翼５の先端とのラビングによりセグメント本体９のインナー面９ａが削られても、冷却孔２７の出口側が削られることはないため、削り屑が冷却孔２７内に入り込むことが少なくなって、削り屑の残留による冷却孔２７の閉塞を十分かつ安定して抑制することができる。そのため、シュラウドセグメント７の冷却効率（タービンシュラウド１の冷却効率）を適正に維持しつつ、シュラウドセグメント７（タービンシュラウド１）を冷却空気ＣＡによって十分に冷却することができ、シュラウドセグメント７の寿命（タービンシュラウド１の寿命）を長くすることができる。
【００４０】
特に、各座ぐり穴２９はセグメント本体９の弧方向に沿って長くなるような長穴形状にそれぞれ構成されている場合には、エンジン稼動中にセグメント本体９のインナー面９ａとタービン動翼５の先端とのラビングが生じても、セグメント本体９のインナー面９ａにおける冷却孔２７の周縁部が削られることはないため、削り屑の残留による冷却孔２７の閉塞がほとんど生じなくなって、前述の効果がより一層向上する。
【００４１】
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】
【００４２】
【図１】本発明の最良の形態に係わるガスタービンエンジンにおける高圧タービンの一部断面図である。
【図２】図３におけるＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【図３】本発明の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】図２におけるＩＩ部の拡大断面図である。
【図５】別態様の座ぐり穴を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１          タービンシュラウド
３          高圧タービンケース
５          タービン動翼
７          シュラウドセグメント
９          セグメント本体
２３          冷却窪み
２７          冷却孔
２９          座ぐり穴
【図１】
2005042616.tif 000003
【図２】
2005042616.tif 000004
【図３】
2005042616.tif 000005
【図４】
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【図５】
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