(57)【要約】【課題】  本発明は、ガスタービンエンジンにおけるタービンのインピンジメントバッフルを提供する。【解決手段】  本インピンジメントバッフル（６２）は、インピンジメント孔（６６）のパターンを有する多孔プレート（６４）を含む。無孔のデフレクタ（６８）が、プレート（６４）から間隔をおいて配置されかつ該プレートよりも小さくて、入口空気を該デフレクタの周りで孔（６６）に向けて偏向させる。バッフル（６２）は、タービンシュラウド（２８）と支持するハンガ（３６）との間に配置され、またデフレクタ（６８）は、ハンガ（３６）とバッフル（６２）との間に配置される。【選択図】      図２
2005194998.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータディスク（２４）から半径方向外向きに延びるタービンロータブレード（２２）の列と、
前記ブレード（２２）を囲むタービンシュラウド（２８）と、
前記シュラウド（２８）を囲みかつ支持し、それを貫通する入口（５６）を含むシュラウドハンガ（３６）と、
前記ハンガ（３６）を囲みかつ支持するシュラウド支持体（４４）と、
前記シュラウド支持体（４４）を囲みかつ支持する外側ケーシング（５４）と、
前記シュラウド（２８）とハンガ（３６）との間に配置され、かつそれらの間で半径方向に間隔をおいて配置された多孔プレート（６４）を含むインピンジメントバッフル（６２）と、
前記ハンガ入口（５６）と整列した状態で前記プレート（６４）から間隔をおいて配置されて、該ハンガ入口からの空気（１４）をその周りで前記多孔プレート（６４）に向けて横方向に偏向させるようになった無孔のデフレクタ（６８）と、
を含むタービン。
【請求項２】
前記プレート（６４）が、円周方向に円弧形であり、また前記デフレクタ（６８）が、前記プレートの円周方向に対向する端部から内側寄りに間隔をおいて配置されている、請求項１記載のタービン。
【請求項３】
前記プレート（６４）が、周囲壁（７０）の下部に一体に結合されてトラフを形成し、また前記デフレクタ（６８）が、前記トラフ内部に配置されている、請求項２記載のタービン。
【請求項４】
前記デフレクタ（６８）が、前記壁（７０）の対向する前方及び後方部分間を跨ぎ、かつ前記対向する端部における前記壁の円周方向に対向する側面部分から内側寄りに間隔をおいて配置されており、
前記多孔プレート（６４）が、前記デフレクタ（６８）の下方及び該デフレクタ（６８）から外側寄りの両方に分散配置された、該多孔プレートを貫通するインピンジメント孔（６６）のパターンを含む、請求項３記載のタービン。
【請求項５】
前記プレート（６４）が円周方向に円弧形であり、また前記デフレクタ（６８）が円周方向に平坦である、請求項４記載のタービン。
【請求項６】
前記デフレクタ（６８）が平坦であり、前記デフレクタ（６４）から離れるように外向きに延びかつ前記前方及び後方壁部分に固定結合された対向する前方及び後方フランジ（７２）を含む、請求項４記載のタービン。
【請求項７】
前記バッフル（６２）が、前記ハンガ（３６）に固定結合されかつ前記シュラウド（２８）の上方に懸架され、また前記デフレクタ（６８）が前記バッフル（６２）に固定結合されている、請求項６記載のタービン。
【請求項８】
前記デフレクタ（６８）が、一側において前記多孔プレート（６４）に対してほぼ平行であり、かつ反対側において前記ハンガを貫通する入口（５６）に対して斜めになった状態で該ハンガに面している、請求項７記載のタービン。
【請求項９】
前記シュラウド支持体（４４）が、空気を前記ハンガ入口（５６）に流すためのそれを貫通する半径方向入口（５８）を含み、
前記外側ケーシング（５４）が、空気を前記支持体入口（５８）に流すためのそれを貫通する半径方向入口（６０）を含む、請求項８記載のタービン。
【請求項１０】
前記バッフル（６２）が、該バッフル内で円周方向中央に置かれた単一のデフレクタ（６８）を含み、
前記ハンガ（３６）が、前記単一のデフレクタと半径方向に整列した単一の入口（５６）を含む、請求項９記載のタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、総括的にはガスタービンエンジンに関し、より具体的にはガスタービンエンジンにけるタービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンでは、空気は圧縮機内で加圧され、燃焼器内で燃料と混合されて高温の燃焼ガスを発生する。幾つかのタービン段において、エネルギーが燃焼ガスから取り出され、該タービン段は、圧縮機を駆動し、またターボファン航空機用途において上流のファンを駆動する付加的動力を生成し或いは陸上車両又は海上船舶の外部シャフトを駆動する際の付加的動力を生成する。
【０００３】
標準的なタービン段は、ステータベーンの列を有するタービンノズルを含み、これらステータベーンは、支持ロータディスクから半径方向外向きに延びるタービンロータブレードの対応する列内に燃焼ガスを向ける。タービンシュラウドは、ロータブレードを囲み、ブレード先端との間に小さな間隙すなわちギャップを形成してブレード先端との間を通り抜ける望ましくない燃焼ガス漏洩を最小にする。
【０００４】
第１段タービンは、燃焼器から最も高温の燃焼ガスを受けるので、その適当な有効寿命を保証するために冷却を必要とする。冷却空気は、圧縮機から抽気され、中空のノズルベーン及びロータブレードを通って流されてそれらに内部冷却を施すようにする。追加の空気が、圧縮機から抽気され、周囲のタービンシュラウドに流されそれを冷却する。
【０００５】
従来技術では、ノズルベーン、タービンブレード及びタービンシュラウドを冷却するための様々な構成が色々とあるが、それらの構成は、複雑さ及び有効性において異なっている。冷却空気の量は、エンジンの効率を最大にするために最小にされるべきではあるが、それでも適当な構成要素の寿命を保証するためには充分な空気が用いられなければならない。
【０００６】
大型ガスタービンエンジンは、対応して大きいベーン、ブレード及びシュラウドを有し、その中に様々な形態の冷却構成を可能にする。しかしながら、小型ガスタービンエンジンは、対応して小さいベーン、ブレード及びシュラウドを有し、従って冷却機構を組み入れることができる空間が限定されるので、それに応じて使用できる冷却構成の形式が制限されることになる。
【０００７】
例えば、ブレード先端を囲むタービンシュラウドは、ハンガ内の相補形支持フックで支持された従来型のレールを含み、このことが、その中に冷却機構を導入するために利用可能な空間を制限する。ハンガ自体は、ハンガ支持体内の相補形フックで支持されたレールを含み、ハンガ支持体は次ぎに、燃焼器ケースのような周囲の外側ケーシングに適当に支持される。
【０００８】
タービンシュラウド、支持ハンガ、ハンガ支持体及び外側ケーシングの入れ子構成は、圧縮機吐出圧（ＣＤＰ）空気の一部分を供給してシュラウドを冷却するために圧縮機と流れ連通状態で配置された、それらを貫通して延びる適当な空気回路を必要とする。
【０００９】
シュラウド自体は、一般的に高温燃焼ガスに耐えるように適当な高強度金属の円弧形セグメントで形成され、シュラウドの内側面は、一般的に介在金属ボンドコートにより該シュラウドに付着されたセラミック断熱皮膜（ＴＢＣ）によって被覆された状態になっている。ＴＢＣは、支持シュラウド内に伝達される熱負荷を低減させるのに有効な断熱を与える。
【００１０】
シュラウド自体は、一般的に圧縮機から抽気した空気によってその外側面を冷却される。シュラウドの冷却の強化は、一般的に小さいインピンジメント孔のパターンで多孔にした薄板状インピンジメントバッフルを組み入れることによって行われる。バッフルをシュラウドの外側に適当な間隔をおいて配置して、冷却空気が、該冷却空気の小さい噴流を形成する個々のインピンジメント孔を通して流れ、シュラウドの背面に衝突してシュラウドを強力に冷却するようにする。
【００１１】
冷却空気は、一般的に、それを半径方向に貫通するか又はそれを実質的に軸方向に斜めに貫通するかの何れかの方向にハンガを貫通する対応する入口穴を通してインピンジメントバッフルに供給される。どちらの構成においても、少数の大きなハンガ入口を環状のシュラウド支持体の周囲の周りに設けて、対応するタービンシュラウドの周りで円周方向に整列されたインピンジメントバッフルの幾つかのセグメントに見られるかなり多数の小さなインピンジメント孔に冷却空気を供給する。
【００１２】
大型のガスタービンエンジンにおいては、一般的にインピンジメントバッフルの周りに充分な拡散を伴った状態でハンガ入口を通して冷却空気の大きな噴流を吐出するのに適当な空間を利用でき、流入空気の速度を低下させると同時にその静圧を増大させることができる。このように、流入冷却空気に全体的に一様な静圧分布を与えて、幾つかのインピンジメントバッフル内の多数のインピンジメント孔を通して実質的に一様なインピンジメント冷却を行うことを保証することができる。
【００１３】
しかしながら、小型ガスタービンエンジン又は空間が限定されている場合の大型エンジンにおいては、ハンガ入口の構成及び配向が制限される可能性があり、それによってインピンジメントバッフルに接触する前に冷却空気を適当に拡散する能力が制限される。
【００１４】
インピンジメント孔を通過する前には拡散が制限された状態の冷却空気の対応する噴流がハンガ入口によってインピンジメントバッフルの外側に形成されるようになった小型ガスタービンエンジンの１つの形式で試験を行った。ハンガ入口から吐出された冷却空気の高速噴流は、比較的低い静圧の局所的区域を形成し、それに対応して局所的インピンジメント孔を通る空気の流量が減少することをこれらの試験は示している。この状況では、入口噴流の直接的な局所的影響を受ける範囲内のインピンジメント孔は、ハンガ入口から横方向に偏位したそれら遠く離れたインピンジメント孔よりもタービンシュラウドの背面をインピンジメント冷却する効果が少ない。
【特許文献１】米国特許５，５８４，６５１号公報
【特許文献２】米国特許５，６６９，７５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
従って、ハンガ入口からの局所的噴流にも拘わらずタービンシュラウドをインピンジメント冷却することができる改良型の構成を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
インピンジメントバッフルは、インピンジメント孔のパターンを有する多孔プレートを含む。デフレクタが、プレートから間隔をおいて配置されかつ該プレートよりも小さくて、入口空気をデフレクタの周りで孔に向けて偏向させる。バッフルは、タービンシュラウドと支持ハンガとの間に配置することができ、またデフレクタは、ハンガとバッフルとの間に配置することができる。
【００１７】
好ましくかつ例示的な実施形態により、本発明をその更なる目的及び利点と共に、添付の図面に関連して行った以下の詳細な記述においてより具体的に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１に概略的に示すのは、長手方向すなわち軸方向の中心軸線に関して軸対称であるガスタービンエンジン１０の一部分である。エンジンは、空気１４を加圧する多段圧縮機１２を含み、この加圧空気は、後方部分を図示したアニュラ型燃焼器１６内に吐出される。空気は、燃焼器内で燃料と混合されかつ点火されて高温燃焼ガス１８を発生する。
【００１９】
燃焼ガスは、高圧タービン（ＨＰＴ）内に吐出され、該ＨＰＴは、外側及び内側バンド間で半径方向に延びる中空のノズルベーン２０の列を有する環状のタービンノズルを含む。ノズルは、任意の従来型の構成を有することが可能であり、外側部分を図示した支持ロータディスク２４から半径方向外向きに延びる第１段タービンロータブレード２２の対応する列内に下流方向に燃焼ガスを向ける。ロータディスクは、それらの間で軸方向に延びる駆動シャフトによって圧縮機の対応するロータに適当に連結されて、作動時にタービンブレード２２によって燃焼ガスから取り出されたエネルギーにより圧縮機を駆動する。
【００２０】
高圧タービンブレード２２と低圧タービン（ＬＰＴ、図示せず）との間には、外側及び内側バンド間で半径方向に延びる中空の支柱ベーン２６の列を含むタービン間ダクトがある。ＬＰＴは、支柱ベーン２６の下流に設置された２つの段を含む。各ＬＰＴ段は、タービンブレードの列が続くノズルベーンの列を含み、該タービンブレードの列は、ターボファン航空機用エンジン用途においてはファンを駆動するのに用いることができる別の駆動シャフトに連結されるか或いは必要に応じて陸上用車両又は海上用船舶に動力を供給するための伝動装置に連結される。
【００２１】
圧縮機、燃焼器、タービンブレード及びベーンは、特定のエンジン用途のために必要に応じて任意の従来型の構成を有することが可能である。エンジンは、比較的大型でかつ高出力にすることが可能であり、又は図１に概略的に示す特定の構成の比較的小型又は低出力にすることが可能である。
【００２２】
上述のように、より小型のガスタービンエンジンは、それに対応して、様々な構成要素を取付ける可能性があるより狭い空間又はボリュームを有し、このことが、その中に適当な冷却を導入する能力に影響を及ぼす。
【００２３】
例えば、図１に示す高圧タービンは、ブレード２２の列を囲むタービンシュラウド２８を含み、また図２には拡大図で示している。タービンシュラウドは、任意の従来型の構成を有することが可能であり、一般的に寄り集まってブレード２２の列の半径方向外側先端の周りに完全な環状のリングを形成する円弧形セグメントの形態で形成される。
【００２４】
各シュラウドは、該シュラウドの背面又は外側面上の対応する半径方向フランジから互いに軸方向反対方向に延びる前方レール３０と軸方向に対向する後方レール３２とを含む。シュラウドの半径方向反対側の内側面は、一般的に従来通りの方法でその間の介在金属ボンドコートによってシュラウドの基体金属に密着された従来型のセラミック断熱皮膜（ＴＢＣ）３４で被覆される。シュラウドのＴＢＣ面は、ブレード２２の先端との間で比較的小さい半径方向間隙すなわちギャップを形成して、作動時にその間での燃焼ガス１８の望ましくない漏洩を最小にするようにする。
【００２５】
図２はまた、従来の方法でシュラウド２８を囲みかつ支持する円弧形シュラウドハンガ３６を示す。例えば、ハンガは、シュラウドの前方レール３０と相補形になるように構成された前方フック３８を含み、前方フック３８が前方レール３０と係合してシュラウドの前端を懸吊する。ハンガはまた、前方フック３８の半径方向外側に配置された前方レール４０と該ハンガの軸方向反対側後端における後方レール４２とを含む。
【００２６】
タービンシュラウドと同様に、シュラウドハンガ３６は、その中に円弧形タービンシュラウド２８の列が支持された該シュラウドハンガの完全な環状の組立体を形成する円弧形セグメントの形態で形成される。
【００２７】
環状のシュラウド又はハンガ支持体４４が、これも同様に従来型の構成でハンガ３６の列を囲みかつ支持する。例えば、シュラウド支持体は、ハンガの前方レール４０と相補形になった前方フック４６を含み、前方フック４６が前方レール４０と係合してハンガの前端を懸吊する。
【００２８】
シュラウド支持体はまた、タービンシュラウドの後方レール３２と相補形になるように構成された後方フック４８を含み、後方フック４８は適当なＣ−クリップ５０を用いて後方レール３２を支持する。中間フック５２が、後方フック４８の半径方向外側に配置されかつハンガの後方レール４２と相補形になって該ハンガの後端を懸吊する。
【００２９】
シュラウド、ハンガ及びシュラウド支持体の様々なレール及びフックは、タービンシュラウド２８が対応するハンガ３６により懸吊され、次にハンガ３６がシュラウド支持体４４により懸吊されるように、簡単な溝形継手（ｔｏｎｇｕｅ−ｉｎ−ｇｒｏｏｖｅ  ｌｏｉｎｔ）で構成要素を組立てるのを可能にする従来型の構成を有している。
【００３０】
図１に示すように、燃焼器ケースのような環状の外側ケーシング５４が、エンジンのタービン及び燃焼セクションを囲みかつ半径方向内側フランジを含み、この半径方向内側フランジに対してシュラウド支持体４４の対応する外側フランジが例えば固締具の列によって適当に結合される。従って、シュラウド、ハンガ、シュラウド支持体及び外側ケーシングは、作動時にタービンシュラウドを第１段ロータブレード２２の列のすぐ上方に懸架又懸吊するように順次半径方向に適当に入れ子嵌合される。
【００３１】
作動時にタービンシュラウド２８の列を冷却するために、圧縮機１２の出口端部から吐出されるＣＤＰ空気の一部分が、シュラウドに適当に導かれる。例えば、図２に示すシュラウドハンガ３６は、それを貫通する開口入口５６の列を含む。シュラウド支持体４４は、それを貫通するより長い開口入口５８の別の列を含む。また、図１に示す外側ケーシング５４は、それを貫通するより大きい入口６０のさらに別の列を含む。
【００３２】
例えば、４つの大きいケーシング入口６０をケーシングの周囲の周りに間隔をおいて配置して、シュラウド支持体４４の外側に形成された比較的大きいプレナム内にひとまとめにして冷却空気を供給することができる。シュラウド支持体は、その中にかなり多数の、例えば２１個のより小さい入口５８を有しており、冷却空気を次にハンガ３６の列とシュラウド支持体との間に形成された小さい環状のプレナム内に分配することができる。また、より少ない数、例えば１４個のハンガ入口５６をハンガ３６の列内に設けて冷却空気をタービンシュラウドの列の周りに分配することができる。
【００３３】
タービンシュラウドに供給される冷却空気１４の冷却効力を高めるために、インピンジメントバッフル６２の列が、最初に図２に示すように、ハンガ３６の列とシュラウド２８の列との間に形成された環状のプレナム内に設けられる。図３は、好ましい実施形態でのインピンジメントバッフル６２のうちの２つを支持するハンガ３６の１つを単体分離して示す。図４は、インピンジメントバッフル６２のうちの１つを単体分離して示す。
【００３４】
最初に図４を参照すると、各インピンジメントバッフル６２は、金属薄板で形成され、適当な横方向又は円周方向の分布パターンでそれを貫通する複数の小さいインピンジメント孔６６を有する底板６４を含む。インピンジメント孔自体は、図２に示すように、タービンシュラウドの半径方向外側面又は背面に対して冷却空気１４の小さい噴流を吐出すようにした任意の従来型の構成を有することができる。例えば、各インピンジメント孔は、約１４ミル（０．３６ｍｍ）の直径を有する円筒形とすることができるが、特定の用途に応じて異なる孔の大きさを用いてもよい。
【００３５】
各インピンジメントバッフル６２自体は、協働するタービンシュラウド及びその支持部材の特定の構成に必要な任意の従来型の構成を有することができる。図２に示すように、インピンジメントバッフルは、ハンガ３６の内側面とその前方及び後方レール間でのタービンシュラウドの外側面との間に形成された小さいプレナム内に設置される。具体的には、インピンジメントバッフルは、ハンガ入口５６の１つのすぐ下方に設置され、作動時にハンガ入口５６から冷却空気の比較的大きな噴流を受ける。
【００３６】
上に示したように、作動時にハンガ入口５６を通して吐出される冷却空気の大きな噴流は、インピンジメントバッフルの上方のプレナムのより大きいボリューム内でダンプ拡散を受けて速度が低下すると同時に静圧が増大する。それでもなお、このような拡散は、プレナムの小さい大きさ（つまり、プレナムの高さ又は流れ入口穴５６でのハンガ内側面とインピンジメントバッフル底板６４との間の距離）と流入空気噴流の直接的配向との観点で不完全である。
【００３７】
従って、図２に示すシュラウド冷却組立体又は装置は、底板６４から半径方向外側に適当に間隔をおいて配置されてハンガ入口５６からの流入空気噴流とバッフルに形成されたインピンジメント孔６６との間にシールドを形成するスプラッシュプレートすなわちデフレクタ６８を含むように改良される、
このように、デフレクタ６８は、半径方向にハンガ５６と整列した直接通視線においてバッフルの多孔プレート６４とハンガ入口５６との半径方向間に配置されて、入口から吐出された流入空気１４を該デフレクタ６８の背後に隠れた多孔プレート６４に向けて該デフレクタ６８自体の周りで横方向すなわち円周方向に偏向させるようにする。
【００３８】
従って、流入空気の速度は、デフレクタ６８に衝突すると損なわれるか又はさらに拡散され、次ぎにより遅い空気が、デフレクタの周りで方向を転換して、底板６４内に見られるインピンジメント孔６６の完全なパターンに流入するようになる。このように、冷却空気１４内の静圧の均一性を、ハンガ入口５６の隔たった位置に関係なくインピンジメントバッフルの円周方向の広がりにわたって改善することができる。
【００３９】
この好ましい実施形態では、デフレクタ６８は、その中には全く孔又は切れ目がない状態の無孔である。無孔の流れデフレクタの試験は、限られた数のハンガ入口を通しての流入空気の大きい噴流にもかかわらずインピンジメントバッフルの冷却効率が向上することを示した。
【００４０】
別の実施形態では、デフレクタは、インピンジメント孔を通しての分配の前に流入空気を別なふうに分散するか又はさらに拡散するように孔のあるものとすることができる。さらに、一部の用途では、互いの内部に一体形にするか又は直列に入れ子嵌合した幾つかのデフレクタを用いて所望の拡散を得ることもできる。
【００４１】
図４に示すように、底板６４は、タービンシュラウドの円周方向の広がりの周りでエンジンの軸方向中心軸線に対して円周方向に円弧形である。デフレクタ６８は、該デフレクタ６８が対応するハンガ入口５６と円周方向に整列するように、バッフルプレートの円周方向に対向する端部から横方向内側寄りに間隔をおいて配置される。このように、シュラウドハンガ内に設けられた各入口５６は、該入口５６と半径方向に整列した対応するデフレクタ６８と向き合って該ハンガ入口からの吐出噴流がデフレクタのほぼ中央において該デフレクタに衝突するようにすることができる。
【００４２】
デフレクタは、各ハンガ入口のすぐ下方の局所的領域に設ける必要があるだけなので、デフレクタは、円弧形インピンジメントバッフルの円周方向長さよりも円周方向長さが実質的に小さいか又は短い。デフレクタは小さ過ぎないようにすべきであり、小さ過ぎると流入空気を不適当に分散させるか又はインピンジメント空気の静圧分配の望ましくない不均一を招くことになる。また、デフレクタは大き過ぎないようにすべきであり、大き過ぎると流入空気がインピンジメント孔に自由に循環するのを制限するか又はエンジンに不必要に重量を加え、それに対応してコストを増大させることになる。
【００４３】
上に示したように、インピンジメントバッフルは、任意の適当な構成を有することが可能であり、また図４に示す好ましい実施形態では、底板６４は、周りの周囲壁７０の下部に一体に結合されて、バッフルの内部にありかつその半径方向外側面又は凹形面が完全に開いたトラフすなわちタブを形成する。デフレクタ６８は、バッフルトラフの内部に適当に配置されかつその中にインピンジメント孔の一部が見られるバッフル底板の一部分の上方に間隔をおいて配置されることができる。
【００４４】
図４及び図５に示すように、デフレクタ６８は、周囲壁７０の対向する前方及び後方部分間を軸方向に跨ぎ、かつ底板の両端部における周囲壁の対向する側面部分から内側寄りすなわち円周方向に間隔をおいて配置される。インピンジメント孔６６のパターンは、小さいデフレクタ６８により覆われていな状態の該デフレクタから円周方向外側寄りだけでなくデフレクタ自体の下方にも分散配置される。このように、インピンジメント孔の少ない部分だけが小さいデフレクタ６８の下方に隠され、孔の大部分はデフレクタによって隠されずにバッフルトラフの内側を循環する冷却空気に直接曝される。
【００４５】
図５に示すように、底板６４は、タービンシュラウドの円周方向の広がりと合致するように円周方向に円弧形である。また、デフレクタ６８は、円周方向に平坦であり、個々のバッフル及びそれらの底板の円周方向に対向する端部間で円周方向に湾曲していない状態になっているのが好ましい。
【００４６】
平坦なデフレクタは、大きさ及び衝突区域が比較的小さく、ハンガ入口からの流入冷却空気がデフレクタの外側面と衝突すると横方向に分配されることを可能にする。平坦なデフレクタはまた、製造するのがより容易であり、そのことによりデフレクタのコストが低減する。別の実施形態では、デフレクタは、利用できる空間内に適合させかつその偏向能力を最大にしてインピンジメント孔を冷却空気の静圧における大きな勾配から保護する必要性に応じて、円弧形を含む他の様々な構成を有することが可能である。
【００４７】
デフレクタ６８の大部分は図５に示すように平坦であることが好ましいが、本実施形態でのデフレクタはさらに、底板６４から離れるように半径方向外向きに延びかつ周囲壁の対応する前方及び後方部分に当接するような寸法にされた対向する前方及び後方フランジ７２を含むのが好ましい。２つのフランジは次ぎに、例えば線溶接７４によって周囲壁に適当に取付けることができる。このように、デフレクタ６８は、インピンジメントバッフル６２の一体形部分になり、後工程でのエンジン内への組み付けのためにインピンジメントバッフル６２とのサブアセンブリとして製造することができる。
【００４８】
図４に示す好ましい実施形態では、バッフル６２はさらに、図２及び図３に示すようにハンガ３６の内側面の表面輪郭に適合するように構成された、周囲壁７０の外端部に一体に結合された外周フランジ又はバンド７６を含む。このように、各インピンジメントバッフルは、バンド７６の周りで個々のハンガ３６の内側面にろう付けされて、該ハンガとのサブアセンブリを形成することができる。デフレクタ６８は、各バッフルの内側に固定結合されるので、ハンガ及びバッフルサブアセンブリの一体形部品を形成する。
【００４９】
この構成では、図２に示すような各タービンシュラウド２８は、ハンガ３６と組立てられた時に対応するハンガ３６により懸吊されることになり、インピンジメントバッフル６２及びそのデフレクタ６８は、ハンガとシュラウドとの間に形成された小さいプレナム内でハンガとシュラウドとの半径方向間に配置されるようになる。
【００５０】
また、この構成では、平坦なデフレクタ６８は、その下側で底板６４に対してほぼ平行であり、かつその反対側上側でハンガを貫通する入口５６に対してさらに斜めに配置された状態でハンガ３６に面する。
【００５１】
ハンガ及びインピンジメントバッフルのための小さい空間を考慮して、入口５６は、ハンガを主として半径方向に貫通し、対応するデフレクタ６８と半径方向に整列している。他の用途では、ハンガ入口５６の配向はさらに、デフレクタ及びインピンジメントバッフルに対して軸方向及び／又は円周方向に傾斜させることもできる。
【００５２】
各バッフル６２は、その中で円周方向中央に置かれた単一のデフレクタ６８を含むのが好ましい。この単一のデフレクタは、インピンジメントバッフルに冷却空気を供給するために設けられたハンガ内の単一の入口５６に対応する。また、図３に示すように、インピンジメントバッフル６２のうちの２つを共通のハンガ３６にろう付けすることができ、図２に示す形式の２つの入口５６を有する共通のハンガ３６は各々、インピンジメントバッフルのうちの１つ及びその中の対応するデフレクタに対応するようになる。
【００５３】
図４に示す円弧形インピンジメントバッフル６２は、対応する円弧形ハンガ３６の下方に見られる円弧形プレナムと合致し、ハンガを半径方向に貫通するハンガ入口５６が空気をそれぞれのインピンジメントバッフルに供給するようになっている。各ハンガの外側面は、周囲のシュラウド支持体４４の内側面と共により大きい環状のチャネル又はプレナムを形成し、この環状のチャネル又はプレナム内に冷却空気１４が集められた後に、ハンガ入口５６の列を通して均一に分配される。
【００５４】
図２に示すシュラウド支持体４４内の入口５８の列は、該シュラウド支持体を半径方向に貫通するのが好ましく、またハンガ内の半径方向入口５６から円周方向に偏位しているのが好ましい。このことは、シュラウドの周囲の周りに一様に分散配置された異なる数のハンガ入口５６及び支持体入口５８を有することによって行うことができる。
【００５５】
図１に示すように、外側ケーシング５４内の入口６０もまた、外側ケーシングを半径方向に貫通して、流入冷却空気をシュラウド支持体と外側ケーシングとの間の比較的大きい環状のプレナム内に流すのが好ましい。ケーシング入口６０の吐出端部は、より少ない数のより大きいケーシング入口６０によって供給された流入空気の大きい噴流を円周方向に分配するための接線方向に傾斜したチューブを含むのが好ましい。
【００５６】
上に開示したシュラウド冷却構成は、ケーシング入口６０を通して冷却空気の全量を受けて、その空気を、シュラウド支持体入口５８を通して次にハンガ入口５６を通して順次円周方向に分配する。冷却空気は、高速で個々のバッフルに流入し、この高速は、対応するデフレクタに衝突すると大きく低下する。
【００５７】
デフレクタに衝突した後に、冷却空気は、円周方向すなわち接線方向に偏向されかつ導かれ、より大きくかつより一様な静圧でバッフルトラフすなわちプレナムの底部内に流入して、インピンジメント冷却空気をインピンジメント孔のパターン全体を通してより一様に分配するようになる。このように、インピンジメン孔の全数を、個々のタービンシュラウドの背面をインピンジメント冷却するのにより良好に使用して、所定量のシュラウド冷却空気でタービンシュラウドを冷却するのを強化し、それによってシュラウド寿命を延長するようにする。
【００５８】
本明細書では本発明の好ましくかつ例示的な実施形態であると考えられるものを説明してきたが、本明細書における教示から本発明のその他の変更が当業者には明らかになるはずである。なお、特許請求の範囲に記載された符号は、理解容易のためであってなんら発明の技術的範囲を実施例に限縮するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】その中にタービンシュラウドを冷却するための好ましい構成を含むガスタービンエンジンの例示的な該略軸方向部分断面図。
【図２】符号２を付した破線の円の範囲内の、図１に示すタービンシュラウド領域の拡大軸方向断面図。
【図３】１つの実施形態におけるインピンジメントバッフルの対を支持する、図２に示すシュラウドハンガの１つを単体分離して示した図。
【図４】その中に取付けられた流れデフレクタを含む、図２及び図３に示すインピンジメントバッフルの１つの斜視図。
【図５】その中に取付けられた流れデフレクタをより詳細に示す、図４に示すインピンジメントバッフルの一部の拡大部分断面図。
【符号の説明】
【００６０】
１０  ガスタービンエンジン
１４  流入空気
１８  高温燃焼ガス
２２  ロータブレード
２８  タービンシュラウド
３６  シュラウドハンガ
４４  ハンガ支持体
５０  Ｃ−クリップ
５６  ハンガ入口
５８  ハンガ支持体入口
６２  インピンジメントバッフル
６４  多孔プレート
６６  インピンジメント孔
６８  デフレクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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