(57)【要約】【課題】ガスタービンエンジン用シュラウドセグメントを提供すること。【解決手段】マトリックスに埋め込まれた強化用繊維を含む複合材料から構成され、対向する第１および第２の端面間に延びる、対向する前壁および後壁と対向する内壁および外壁とにより画定された横断面形状を有するガスタービンエンジン用シュラウドセグメントであって、内壁が円弧状の内部流路面を画定し、複合フィレットが壁のうち第１および第２の壁の間の接合部に配置され、複合フィレットが第１および第２の部分を含み、第２の部分が壁のうち第１の壁内に延びる凹面を有する、シュラウドセグメント。【選択図】図１
2013170578.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリックスに埋め込まれた強化用繊維を含む複合材料から構成され、対向する第１および第２の端面間に延びる、対向する前壁および後壁と対向する内壁および外壁とにより画定された横断面形状を有するガスタービンエンジン用シュラウドセグメントであって、前記内壁が円弧状の内部流路面を画定し、複合フィレットが前記壁のうち第１および第２の壁の間の接合部に配置され、前記複合フィレットが第１および第２の部分を含み、前記第２の部分が前記壁のうち前記第１の壁内に延びる凹面を有する、シュラウドセグメント。
【請求項２】
前記第１の壁の厚さが、前記複合フィレットの前記第２の部分内で最小である、請求項１記載のシュラウドセグメント。
【請求項３】
前記第１の部分が、前記第１および第２の壁に対して鋭角に配置された面を備える、請求項１記載のシュラウドセグメント。
【請求項４】
前記第１の部分が、前記第２の壁の呼び厚さに対して追加した部分を表す、請求項１記載のシュラウドセグメント。
【請求項５】
前記第１の壁が前記内壁である、請求項１記載のシュラウドセグメント。
【請求項６】
前記第２の壁が前記後壁である、請求項１記載のシュラウドセグメント。
【請求項７】
前記複合材料がセラミックマトリックス複合材料を含む、請求項１記載のシュラウドセグメント。
【請求項８】
環状金属ハンガと、
マトリックスに埋め込まれた強化用繊維を含む複合材料から構成され、対向する第１および第２の端面間に延びる、対向する前壁および後壁と対向する内壁および外壁とにより画定された横断面形状を有する、前記ハンガの内側に配置されたシュラウドセグメントであって、前記内壁が円弧状の内部流路面を画定し、複合フィレットが前記壁のうち第１および第２の壁の間の接合部に配置され、前記複合フィレットが第１および第２の部分を含み、前記第２の部分が前記壁のうち前記第１の壁内に延びる凹面をする、シュラウドセグメントと、
前記シュラウドセグメントの半径方向への移動を可能にしながら前記シュラウドセグメントを前記ハンガに対して保持する、前記シュラウドセグメントと係合する前記ハンガに機械的に連結された保持器と
を備えるガスタービンエンジン用シュラウド装置。
【請求項９】
前記保持器が、横方向外側に延びる一対の対向するアームを有する中央部を含む、請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記保持器の面が前記ハンガに対して締め付けられ、前記シュラウドセグメントの前記外壁が、前記ハンガと前記保持器の一部との間に閉じ込められる、請求項８記載の装置。
【請求項１１】
前記ハンガと前記保持器との間にばねが締め付けられ、前記シュラウドセグメントを前記保持器に対して半径方向内側に押圧するように、前記シュラウドセグメントに対して弾性的に当接する、請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
前記内壁が前記前壁を過ぎて軸方向前方に延びて前突出部を画定し、前記内壁が前記後壁を過ぎて軸方向後方に延びて後突出部を画定する、請求項８記載の装置。
【請求項１３】
前記ハンガが環状タービンケースにより囲まれて担持される、請求項８記載の装置。
【請求項１４】
前記ハンガが、前記タービンケースの前レールおよび後レールによりそれぞれ受けられる、軸方向に離間した前フックおよび後フックを備える、請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
前記ハンガが、前端部が後端部に対して半径方向内側に配置された環状本体を備える、請求項８記載の装置。
【請求項１６】
前記前壁および前記外壁の間に配置された、前記前壁および前記外壁に対して鋭角に延びる遷移壁を備える、請求項８記載の装置。
【請求項１７】
前記遷移壁が前記ハンガの前記本体に略平行に延びる、請求項１６記載の装置。
【請求項１８】
前記ハンガが、前記ハンガの前方内側脚部の軸受面に対して、前記シュラウドセグメントを軸方向前方に弾性的に負荷する弾性後方内側脚部を含む、請求項８記載の装置。
【請求項１９】
前記シュラウドセグメントがセラミックマトリックス複合材料を含む、請求項８記載の装置。
【請求項２０】
前記シュラウドセグメントの環状リングが、前記ケース内で環状列に配置される請求項８記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には、ガスタービンエンジンに関し、より詳細には、このようなエンジンのタービン部において低延性材料から形成されたシュラウドに関する。
【０００２】
典型的なガスタービンエンジンは、高圧コンプレッサ、燃焼器、および高圧タービンを直流関係に有するターボ機械コアを備える。コアは、公知の方法で動作して一次ガス流を発生させることができる。高圧タービン（ガス発電機用タービンとも呼ばれる）は、一次ガス流からエネルギーを抽出する１または複数のロータを備える。各ロータは、回転円板により担持されるブレードまたはバケットの環状列を備える。ロータを通る流路は、一部がシュラウドにより画定される。このシュラウドは、ブレードまたはバケットの先端に外接する固定構造である。これらの部品は、非常に高温の環境で動作し、適切な耐用寿命を確保するために空気流により冷却されなければならない。通常、冷却に使用される空気はコンプレッサから抽出（抽気）される。抽気の使用は、燃料消費率（ＳＦＣ）に悪影響を与えるため、一般に最小限にすべきである。
【０００３】
金属シュラウド構造の代わりに、セラミックマトリックス複合材料（ＣＭＣ）等のより良好な高温性能を有する材料を使用することが提案されている。このような材料は、シュラウドセグメント等の物品の設計および適用中に考慮しなければならない特有の機械的特性を有する。例えば、ＣＭＣ材料は、金属材料と比較して、引張延性が比較的低く、または故障に至る歪みが少ない。また、ＣＭＣは、約１．５〜５マイクロインチ／インチ／度Ｆの範囲の熱膨張係数（ＣＴＥ）を有し、これは金属シュラウドの担体として使用される市販の金属合金とは大きく異なる。このような金属合金は、通常、約７〜１０マイクロインチ／インチ／度Ｆの範囲のＣＴＥを有する。
【０００４】
ＣＭＣ材料は、マトリックス材料と強化用繊維との積層体から構成され、少なくともある程度、直交異方性である。本明細書では層間とも呼ばれるマトリックス方向または非主要繊維方向は、通常、複合材料システムの繊維方向よりも弱く（すなわち１／１０以下）、限定設計要因となり得る。
【０００５】
シュラウド構造は、壁同士の接合部に加えられた層間引張応力を受けるため、弱いマトリックス材料に担持されなければならない。このような層間引張応力を、シュラウド設計の限定応力位置とすることができる。
【０００６】
したがって、層間応力を低くした複合シュラウド構造が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第７９６８２１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この必要性は、層間応力を最小限にするように構成されたシュラウドセグメントを提供する本発明により対処される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様によれば、マトリックスに埋め込まれた強化用繊維を含む複合材料から構成され、対向する第１および第２の端面間に延びる、対向する前壁および後壁と対向する内壁および外壁とにより画定された横断面形状を有するガスタービンエンジン用シュラウドセグメントであって、内壁が円弧状の内部流路面を画定し、複合フィレットが壁のうち第１および第２の壁の間の接合部に配置され、複合フィレットが第１および第２の部分を含み、第２の部分が壁のうち第１の壁内に延びる凹面を有する、シュラウドセグメントが提供される。
【００１０】
本発明の別の態様によれば、環状金属ハンガと；、マトリックスに埋め込まれた強化用繊維を含む複合材料から構成され、対向する第１および第２の端面間に延びる、対向する前壁および後壁と対向する内壁および外壁とにより画定された横断面形状を有する、ハンガの内側に配置されたシュラウドセグメントであって、内壁が円弧状の内部流路面を画定し、複合フィレットが壁のうち第１および第２の壁の間の接合部に配置され、複合フィレットが第１および第２の部分を含み、第２の部分が壁のうち第１の壁内に延びる凹面を有する、シュラウドセグメントと；シュラウドセグメントの半径方向への移動を可能にしながらシュラウドセグメントをハンガに対して保持する、シュラウドセグメントと係合するハンガに機械的に連結された保持器とを含む
添付図面と組み合わせて以下の説明を参照することにより、本発明を最適に理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の態様により構成されたシュラウド取付装置を組み込んだ、ガスタービンエンジンのタービン部の一部の概略横断面図である。
【図２】図１に示すシュラウドセグメントの概略斜視図である。
【図３】図２のシュラウドセグメントの底面図である
【図４】図３の一部の拡大図である。
【図５】図１に示すタービン部の一部の断面正面立面図である。
【図６】図１に示すシュラウドセグメントの一部の断面図である。
【図７】図１に示す別のシュラウドセグメントの一部の断面図である。
【図８】図７に示すシュラウドセグメントの一部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
複数の図を通して、同一の参照符号は同一の要素を示す。図１は、公知のタイプのガスタービンエンジンの一部である、タービンの小部分を示す。タービンの機能は、上流の燃焼器（図示せず）からの高温加圧燃焼ガスからエネルギーを抽出して、このエネルギーを公知の方法で機械仕事に変換することである。タービンは、シャフトを通じて上流のコンプレッサ（図示せず）を駆動し、加圧空気を燃焼器に供給する。
【００１３】
本明細書で説明する原理は、ターボファンエンジン、ターボジェットエンジン、およびターボシャフトエンジン、ならびに他の車両または固定の用途で使用するタービンエンジンに等しく適用可能である。さらに、タービンシュラウドを例として使用するが、本発明の原理は、ガスタービンエンジンの一次燃焼ガス流路に少なくとも部分的に晒される低延性流路部品に適用可能である。
【００１４】
タービンは固定ノズル１０を含む。固定ノズル１０は、単一構造または組立構造であり、環状の外側ベルト１４により外接された複数のエーロフォイル状固定タービン翼１２を備える。外側ベルト１４は、タービンノズル１０を通るガス流の外側半径方向境界を画定する。外側ベルト１４は、連続した環状要素であっても、セグメント化されていてもよい。
【００１５】
ノズル１０の下流には、エンジンの中心軸の周りを回転し、エーロフォイル状タービンブレード１６の列を担持するロータディスク（図示せず）がある。複数の円弧状のシュラウドセグメント１８を備えるシュラウドは、タービンブレード１６を近接して囲むことにより、タービンブレード１６を通って流れる高温ガス流のための外側半径方向流路境界を画定するように配置される。
【００１６】
タービンブレード１６の下流には、下流固定ノズル１７がある。下流固定ノズル１７は単一構造または組立構造であり、環状外側ベルト２１により外接された複数のエーロフォイル状固定タービン翼１９を備える。外側ベルト２１は、タービンノズル１７を通るガス流の外側半径方向境界を画定する。外側ベルト２１は、連続した環状要素であっても、セグメント化されていてもよい。
【００１７】
図２に示すように、各シュラウドセグメント１８は、対向する内壁２０および外壁２２と前壁２４および後壁２６とにより画定された、全体が中空の横断面形状を有する。壁の交差部に、丸みのある、尖った、または角状の遷移を使用することができる。シュラウドキャビティ２８は、壁２０、２２、２４、２６内に画定される。遷移壁２９は、前壁２４と外壁２２との間にある角度で延び、横断面で見たときにエンジンの中心縦軸に対して鋭角に配置される。軸方向に細長い取付孔２７が、外壁２２、遷移壁２９、および前壁２４を貫通する。内壁２０は円弧状の半径方向内側流路面３０を画定する。内壁２０は、前壁２４を過ぎて軸方向前方に延びて前フランジまたは突出部３２を画定し、また後壁２６を過ぎて軸方向後方に延びて後フランジまたは突出部３４を画定する。流路面３０は、（例えば前方から見て後方に、またはその逆に）立面図で円弧をたどる。
【００１８】
シュラウドセグメント１８は、公知のタイプのセラミックマトリックス複合（ＣＭＣ）材料から構成される。一般に、市販のＣＭＣ材料はセラミックタイプの繊維、例えばＳｉＣを含み、その形は窒化ホウ素（ＢＮ）等の適合材料で被覆される。繊維はセラミックタイプのマトリックスに担持され、その１つの形は炭化ケイ素（ＳｉＣ）である。通常、ＣＭＣタイプの材料の室温引張延性は約１％以下であり、本明細書で、ＣＭＣタイプの材料は低引張延性材料を定義し意味するために使用される。一般に、ＣＭＣタイプの材料の室温引張延性は、約０．４〜約０．７％の範囲である。これを、少なくとも約５％、例えば約５〜約１５％の範囲の室温引張延性を有する金属と比較する。シュラウドセグメント１８を、他の低延性の高温性能材料から構成することもできる。
【００１９】
ＣＭＣ材料は少なくともある程度直交異方性であり、すなわち、繊維の長さに平行な方向（「繊維方向」）における材料の引張強度が、垂直方向（「マトリックス」、「層間」、または「二次」もしくは「三次」繊維方向）の引張強度よりも強い。係数およびポアソン比等の物理的特性も、繊維方向とマトリックス方向との間で異なる。
【００２０】
シュラウドセグメント１８の流路面３０には、耐環境コーティング（ＥＢＣ）の層を組み込むことができる。この耐環境コーティングは、摩耗性材料および／またはＣＭＣ材料との使用に適した公知のタイプの耐摩擦材料とすることができる。この層は、符号３８で示す「摩擦被膜」と呼ばれる場合がある。本明細書で使用されるように、「摩耗性」という用語は、タービンブレード１６がシュラウドセグメント１８内で高速回転するとき、摩擦被膜３８がタービンブレード１６の先端に接触する間に、タービンブレード先端に損傷をほとんどまたは全く与えることなく摩擦被膜３８を摩耗させ、研磨し、または侵食することができることを意味する。この摩耗性は、摩擦被膜３８の材料組成、その物理的構成、またはこれらの組合せによるものであり得る。摩擦被膜３８は、イットリア安定化ジルコニアまたはアルミノケイ酸バリウムストロンチウム等のセラミック層を含むことができる。参照により本明細書に組み込まれている、摩擦被膜３８を形成するのに適した例示的な組成および方法が、米国特許第７７４９５６５号（Ｊｏｈｎｓｏｎ他）に記載されている。
【００２１】
図３および図４は、摩擦被膜３８をより詳細に示す。図示した例では、摩擦被膜３８にパターンがつけられている。パターンにより、露出されてタービンブレード１６の先端に接触する表面積が減るため、摩擦被膜の摩耗性が高まる。具体的には、摩擦被膜３８に複数の並列溝３９が形成される。溝３９があるため、山４１と谷４３を交互に含む形状が表面に与えられる。溝３９は、全体として前後方向に延び、各溝３９は前端部４５、中央部４７、および後端部４９を有する。平面図で、溝３９は湾曲していてもよい。例えば、図３に示すように、各溝３９は、中央部４７が前端部４５および後端部４９に対して横方向または接線方向にずれるように湾曲する。
【００２２】
シュラウドセグメント１８は、対向する端面４２（一般に「スラッシュ」面とも呼ばれる）を備える。端面４２は、「半径平面」と呼ばれるエンジンの中心軸線に平行な面にあり、半径平面からわずかにずれていてもよく、またはこのような半径平面に対して鋭角になるような向きであってもよい。完全なリング状に組み立てられると、隣接するシュラウドセグメント１８の端面４２間に端部間隙が生じる。１または複数のシール（図示せず）を端面４２に設けることができる。同様のシールは、一般に「スプラインシール」として公知であり、端面４２の長孔に挿入される薄い金属片または他の適切な材料の形をとる。スプラインシールは、シュラウドセグメント１８間の間隙に渡される。
【００２３】
図６は、シュラウドセグメント１８の内部構成をより詳細に示す。内壁２２と後壁２６との間に凹面フィレット１９がある。このフィレット１９は、４つの壁のうちの２つが互いに合わさる４つの交差部のそれぞれにある接合部を表す。動作時に、このタイプの構成は、フィレット１９の位置近くの材料面下方でピーク層間引張応力を受けるため、より弱いマトリックス材料に担持されなければならない。これは、シュラウドセグメント１８の設計における限定応力位置とすることができる。
【００２４】
図７は、別のシュラウドセグメント１１８を示す。基本構成はシュラウドセグメント１８と同様であるが、シュラウドセグメント１１８は、複合材料の層間応力を低くするように構成される。シュラウドセグメント１１８は、対向する内壁１２０および外壁１２２と前壁１２４および後壁１２６とにより画定された全体が中空の横断面形状を有する。シュラウドキャビティ１２８が壁１２０、１２２、１２４、１２６内に画定される。内壁１２２と後壁１２６との間に複合フィレット１１９がある。このフィレット１１９は、４つの壁のうちの２つが互いに合わさる４つの交差部のそれぞれにある接合部を表す。
【００２５】
図８で最もよくわかるように、複合フィレット１１９は、後壁１２６の内面と内壁１２０の内面とに対して鋭角に配置された面を有する第１の部分１１９Ａを含む。第１の部分１１９Ａの面は全体が平坦である。第１の部分１１９Ａは、破線１３０の位置により示されるように、後壁１２６の呼び厚さに対して材料を追加した部分を表す。複合フィレット１１９は、半径Ｒを有する凹面である第２の部分１１９Ｂを備える。第２の部分１１９Ｂの第１の端部１３２が第１の部分１１９Ａに合わさり、第２の部分１１９Ｂの第２の端部１３４が内壁１２０の内面に合わさって遷移する。破線１３６の位置により示されるように、第２の部分１１９Ｂは、後壁１２６の呼び厚さから材料を引いた部分を表す。複合フィレット１１９、特に第２の部分１１９Ｂは、集中層間応力領域に先行または隣接する「アンダーカット」または「薄層化」とすることができる。
【００２６】
第１の部分１１９Ａと後壁１２６の内面との接合部に、なだらかな凹面として示される第１の遷移面１３８がある。同様の結果をもたらす他の構成は、直線またはスプライン形状を有する。
【００２７】
第２の部分１１９Ｂと内壁１２０の内面との接合部に、なだらかな凸面として示される第２の遷移部１４０が配置される。同様の結果をもたらす他の構成は、直線またはスプライン形状を有する。
【００２８】
複合フィレット１１９の外形は、複合材料と適合するように成形される。部品内の強化用繊維は、全体として内壁１２０、複合フィレット１１９、および後壁１２６の境界面の輪郭をたどる（すなわち平行である）。このような表面の輪郭は、外側先端が位置する箇所で繊維が縮んだりしわになったりすることがないように作られる。複合フィレット１１９の外形が例示的な平面断面図に示されるが、実際の形状は様々な部分で異なっていてもよいことに注目されたい。
【００２９】
図示した例では、内壁１２０の厚さが、複合フィレット１１９の第２の部分１１９Ｂの位置で最小である。複合フィレット１１９の正確な形状および寸法を変更して、特定の用途および使用する特定の複合材料に合わせてもよい。
【００３０】
図では、複合フィレット１１９は後壁１２６と前壁１２０との間に配置されている。壁１２０、１２２、１２４、１２６のいずれかまたはすべての間の接合部で、同一または同様の構成を実施してもよいことに注目されたい。
【００３１】
図１に示すように、シュラウドセグメント１８は固定金属エンジン構造に取り付けられる。この例では、固定構造はタービンケース４４の一部である。シュラウドセグメント１８のリングが、保持器４８およびボルト５０の列により円弧状のシュラウドハンガ４６の列に取り付けられる。
【００３２】
図１および図５に示すように、各ハンガ４６は、略軸方向に延びる環状本体５２を備える。本体５２は、前端部が後端部の半径方向内側にあるように角度が付けられる。本体５２には、半径方向に整合したボルト孔５４が間隔を置いて貫通する。環状前方外側脚部５６が本体５２の前端部に配置される。環状前部外側脚部５６は本体５２の略半径方向外側に延び、軸方向後方に延びる前フック５８を備える。環状後方外側脚部６０が本体５２の後端に配置される。環状後方外側脚部６０は本体５２の略半径方向外側に延び、軸方向後方に延びる後フック６２を備える。環状前方内側脚部６４が本体５２の前端部に配置される。環状前方内側脚部６４は本体５２の略半径方向内側に延び、後向きの環状前方軸受面６６を備える。環状後方内側脚部６８が本体５２の後端部に配置される。環状後方内側脚部６８は本体５２の略半径方向内側に延び、前向きの環状後方軸受面７０を備える。より詳細に後述するように、後方内側脚部６８はばね要素として機能するように構成される。本体５２には１または複数の冷却剤供給通路７１が形成され、この冷却剤供給通路７１は、エンジン内の供給源から冷却剤（コンプレッサ抽気等）を受け、冷却剤を本体５２の内側に送る機能を果たす。
【００３３】
ハンガ４６は、以下のようにタービンケース４４に設置される。前フック５８がケース４４の軸方向前向きの前レール７２に受けられる。後フック６２がケース４４の軸方向前向きの後レール７４に受けられる。回転防止ピン７６または他の同様の回転防止構成が前レール７２に受けられ、前フック５８の嵌合長孔（図示せず）内に延びる。
【００３４】
保持器４８の構成を図５により詳細に示す。各保持器４８は、２つの横方向に延びるアーム８０を有する中央部７８を備える。各アーム８０の遠位端は、アーム８０の残りの部分に対して半径方向外側に突出する凹面接触パッド８２を備える。中央部７８は半径方向にアーム８０よりも高くなっており、締付面８４を画定する。半径方向に整合した孔８６が中央部７８を貫通する。全体が管状の挿入部８８が孔８６に加締められるか、または固定され、ねじ切り締結孔を備える。適宜、孔８６にねじ切りして、挿入部８８をなくしてもよい。
【００３５】
保持器４８は、中央部７８と外壁２２の取付孔２７を通して露出される締付面８４とによりシュラウドキャビティ２８内に位置決めされる。保持器４８は、ボルト５０または他の適切な締結具によりハンガ４６のボス９０に対して締め付けられ、ボス９０と締付面との間にばね９２が締め付けられる。各ばね９２は、取り付け孔を有する中央部分と、横方向に延びる対向するアーム９４とを備える。
【００３６】
ボス９０、保持器４８、およびシュラウドセグメント１８の相対寸法は、保持器４８がシュラウドセグメント１８の内側への移動を限定するが、シュラウドセグメント１８をハンガ４６に対して半径方向に締め付けないように選択される。言い換えると、保持器４８により、半径方向外側への移動について明確なクリアランスが可能になる。動作時に、二次流路内の一般的なガス圧負荷により、シュラウドセグメント１８が保持器４８に対して半径方向内側に押圧され、保持器４８はわずかに曲がる。
【００３７】
ばね９２は、組立中に、シュラウドセグメント１８のリングを円形にする最初の研削プロセスのために、シュラウドセグメント１８を保持器４８に対して半径方向内側に保持するように機能する。しかし、ばね９２の大きさは、シュラウドセグメント１８に対して実質的な締付負荷を加えることがないように決められる。
【００３８】
軸方向では、ハンガ４６の後方内側脚部６８が、大きな片持ちばねとして作用して、動作時の空気圧負荷に対抗する。このばね作用により、シュラウドセグメント１８の前壁２４が前方内側脚部６４の前方軸受面６６に対して押圧され、これにより金属ハンガ４６とＣＭＣシュラウドセグメントとの間に確実なシールが形成されるため、冷却流の漏れが減少する。
【００３９】
設置状態で、前突出部３２および後突出部３４が軸方向に近接して配置され、またはシュラウドセグメント１８の前後の部品に軸方向に重なるように配置される。図示した例では、後突出部３４と後ノズルベルト２１との間に重なり構成があり、前突出部３２は前外側ベルト１４に近接して配置される。この構成により、部品間の漏れが最小限になり、一次流路から二次流路への高温ガスの取入れが阻止される。
【００４０】
前述したように、取付孔２７が外壁２２、遷移壁２９、および前壁２４を貫通する。これによりシュラウドセグメント１８は、かなりの量の開放領域を組み込む。取付孔２７の周囲とハンガ４６との間にエアシールはなく、シュラウドセグメント１８は、それ自体ではプレナムとして機能しない。むしろ、シュラウドセグメント１８は、図１に「Ｐ」で全体を示すように、ハンガ４６と協働してプレナムを形成する。具体的には、前軸受面６６とシュラウドセグメント１８の前壁２４との間に環状シール接触がある。また、後軸受面７０とシュラウドセグメント１８の後壁２６との間に環状シール接触がある。シール接触は、前述した後方内側脚部６８のばね作用により確実になる。シュラウドセグメント１８はプレナムの「内部」となると考えられ、ハンガ４６は、プレナムの「外部」となると考えられる。
【００４１】
中空金属衝突バッフル９６が、各シュラウドセグメント１８内に配置される。衝突バッフル９６は、保持器４８にぴったりと適合する。衝突バッフルの内壁には、セグメント１８へ冷却剤を導く複数の衝突孔９８が形成される。衝突バッフル９６の内部は、保持器４８に形成された移送通路７３を通じて冷却剤供給通路７１と連通する。
【００４２】
動作時に、空気が通路７１、移送通路７３、バッフル９６、衝突孔９８を通って流れ、プレナムＰを加圧する。プレナムＰからの使用済冷却空気は、シュラウドセグメント１８の前壁２４に形成されたパージ孔１００を通って排出される。
【００４３】
前述したシュラウド取付装置は、締付負荷をタービンエンジン直接加えることなく低延性シュラウドをタービンエンジンに取り付けるのに有効であり、先行技術と比較して複数の利点を有する。
【００４４】
特に、シュラウド前面の先細縁部（または楔形）形状により、シュラウド取付システムが、負荷をシュラウドセグメント１８の前方からタービンケース４４へ伝え、シュラウドセグメント１８を通して直接伝達することがない。シュラウドセグメント１８の周りに負荷を向け直すことにより、シュラウドセグメント１８の応力が比較的低いままとなる。
【００４５】
さらに、突出部３２、３４により、シュラウドセグメント１８と軸方向に隣接するノズルとの重なりを使用して高温ガスの取入れを阻止しながら、シュラウドセグメント１８が流路に近い支持構造を保護することができる。この重なり構成は、シュラウドからノズルまでのキャビティをパージするために必要とする冷却流が少ないため、全体的なエンジン性能を向上させる。シュラウド材料は、隣接するノズルよりも良好な高温性能と低い応力とを有するため、突出部３２、３４の使用により全体的なタービン寿命が長くなる。
【００４６】
最後に、複合フィレット１１９を組み込むことにより、シュラウドセグメント壁の交差部の層間応力をより大きい領域にわたって分配することができるため、ピーク層間引張応力値が低下する。分析により、前記構成は、複合フィレットがなく主な面内（または繊維方向）応力の大きな変化のない構成と比較して、ピーク層間引張応力を大きく、例えば約５０％低下させることができることがわかっている。
【００４７】
ガスタービンエンジンのためのタービンシュラウド装置について説明した。本発明の特定の実施形態について説明したが、本発明の精神および範囲を逸脱することなく種々の修正を行うことができることが、当業者に明らかである。したがって、本発明の好ましい実施形態および本発明を実施するための最良の態様についての前記説明は、例示の目的のみでなされたものであり、限定の目的でなされたものではない。
【符号の説明】
【００４８】
１０  固定ノズル
１２  タービン翼
１４  外側ベルト
１６  タービンブレード
１７  下流固定ノズル
１８、１１８  シュラウドセグメント
１９  固定タービン翼、凹面フィレット
２０、１２０  内壁
２１  外側ベルト
２２、１２２  外壁
２４、１２４  前壁
２６、１２６  後壁
２７  取付孔
２８、１２８  シュラウドキャビティ
２９  遷移壁
３０  流路面
３２、３４  突出部
３８  摩擦被膜
３９  溝
４１  山
４２  端面
４３  谷
４４  タービンケース
４５  前端部
４６  シュラウドハンガ
４７  中央部
４８  保持器
４９  後端部
５０  ボルト
５２  本体
５４  ボルト孔
５６  環状前方外側脚部
５８  前フック
６０  環状後方外側脚部
６２  後フック
６４  環状前方内側脚部
６６  環状前方軸受面
６８  環状後方内側脚部
７０  環状後方軸受面
７１  冷却剤供給通路
７２  前レール
７３  移送通路
７４  後レール
７６  回転防止ピン
７８  中央部
８０  アーム
８２  凹面接触パッド
８４  締付面
８６  孔
８８  挿入部
９０  ボス
９２  ばね
９４  アーム
９６  衝突バッフル
９８  衝突孔
１００  パージ孔
１１９  複合フィレット
１１９Ａ  第１の部分
１１９Ｂ  第２の部分
１３０、１３６  破線
１３４  第２の端部
１３８  第１の遷移面
１４０  第２の遷移部
Ｐ  プレナム
【図１】
2013170578.tif 000003
【図２】
2013170578.tif 000004
【図３】
2013170578.tif 000005
【図４】
2013170578.tif 000006
【図５】
2013170578.tif 000007
【図６】
2013170578.tif 000008
【図７】
2013170578.tif 000009
【図８】
2013170578.tif 000010