(57)【要約】【課題】ロータの熱成長特性と十分に一致した熱成長特性を備えたケーシングを有する圧縮機を提供すること。【解決手段】中心軸線（１１）を有するガスタービンエンジン（１０）のケーシング組立体（１００，２００，３００，４００，５００，７００）は、環状流路面（１１６）を定める金属製内側リング（１１２，２１２，３１２，４１２，５１２，７１２）と、内側リング（１１２，２１２，３１２，４１２，５１２，７１２）と軸方向に整列して該内側リング（１１２，２１２，３１２，４１２，５１２，７１２）の半径方向内向きに位置付けられる金属製外側リング（１１１，２１１，３１１，４１１，５１１，７１１）と、内側及び外側リング間に配置される伝導カット部構造体（１２６，２２７，３２６，４２７，５２７，７２９）と、を備える。【選択図】      図１
2016125485.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸線（１１）を有するガスタービンエンジン（１０）のケーシング組立体（１００，２００，３００，４００，５００，７００）であって、
環状流路面（１１６）を定める金属製内側リング（１１２，２１２，３１２，４１２，５１２，７１２）と、
前記内側リング（１１２，２１２，３１２，４１２，５１２，７１２）と軸方向に整列して該内側リング（１１２，２１２，３１２，４１２，５１２，７１２）の半径方向内向きに位置付けられる金属製外側リング（１１１，２１１，３１１，４１１，５１１，７１１）と、
前記内側及び外側リング間に配置される伝導カット部構造体（１２６，２２７，３２６，４２７，５２７，７２９）と、
を備える、ケーシング組立体（１００，２００，３００，４００，５００，７００）。
【請求項２】
前記伝導カット部が、前記内側及び外側リング間に配置されたキャビティ（１２６，２２６，３２６，４２６，５２６，６３６，７２６）によって定められる、請求項１に記載のケーシング組立体（１００，２００，３００，４００，５００，７００）。
【請求項３】
前記キャビティを周囲環境と連通させる通気部が設けられる、請求項２に記載のケーシング組立体（１００，２００，３００，４００，５００，７００）。
【請求項４】
前記キャビティが、セル状材料（２２７，７２７）で充填される、請求項１に記載のケーシング組立体（１００，２００，３００，４００，５００，７００）。
【請求項５】
前記セル状材料のセルが、前記内側リング（１１２，２１２，３１２，４１２，５１２，７１２）よりも低い熱伝導率を有するセラミック材料で充填される、請求項１に記載のケーシング組立体（１００，２００，３００，４００，５００，７００）。
【請求項６】
前記外側リング（１１１，２１１，３１１，４１１，５１１，７１１）が、互いに当接し且つ機械的ファスナー（１１０，２１０）により共にクランプされる半径方向に整列したフランジ（１０６，１０８）を各々が有する第１及び第２のリング（１０２，２０２，３０２，４０２，５０２，７０２及び１０４，２０４，３０４，４０４，５０４，７０４）により形成され、
前記内側リング（１１２，２１２，３１２，４１２，５１２，７１２）が、該内側リングの第１の端部から延びる環状アーム（１１４，２１４）によって前記リングのうちの一方に結合される、請求項１に記載のケーシング組立体（１００，２００，３００，４００，５００，７００）。
【請求項７】
前記内側リング（１１２，２１２，３１２，４１２，５１２，７１２）が、その第２の端部から前記外側リング（１１１，２１１，３１１，４１１，５１１，７１１）に向けて延びるシールフランジ（１２０）を含む、請求項６に記載のケーシング組立体（１００，２００，３００，４００，５００，７００）。
【請求項８】
前記シールフランジと前記外側リング（１１１，２１１，３１１，４１１，５１１，７１１）との間に弾性シールが配置される、請求項７に記載のケーシング組立体（１００，２００，３００，４００，５００，７００）。
【請求項９】
前記弾性シールが、前記シールフランジに形成されたラベット（１２２）内に配置される、請求項８に記載のケーシング組立体（１００，２００，３００，４００，５００，７００）。
【請求項１０】
前記外側リング（１１１，２１１，３１１，４１１，５１１，７１１）が、
互いから軸方向に離間して配置された半径方向に向いたフランジ（３０６，３０８）を各々が有する第１及び第２のリング（３０２，３０４）と、
前記フランジの半径方向外側端部を相互接続する外寄りリング（３２８，４２８，５２８，７２８）と、
を含み、前記内側リング（１１２，２１２，３１２，４１２，５１２，７１２）が、前記フランジの半径方向内側端部を相互接続して、前記第１及び第２のリングのフランジ、前記外寄りリング、及び前記内側リング（１１２，２１２，３１２，４１２，５１２，７１２）が全体としてキャビティ（１２６，２２６，３２６，４２６，５２６，６３６，７２６）を定める、請求項１に記載のケーシング組立体（１００，２００，３００，４００，５００，７００）。
【請求項１１】
前記外寄りリングが、前記フランジに熱結合される、請求項１０に記載のケーシング組立体（１００，２００，３００，４００，５００，７００）。
【請求項１２】
前記キャビティが、前記内側リング（１１２，２１２，３１２，４１２，５１２，７１２）よりも低い熱伝導率を有するセラミック材料で充填される、請求項１０に記載のケーシング組立体（１００，２００，３００，４００，５００，７００）。
【請求項１３】
前記外側リング（１１１，２１１，３１１，４１１，５１１，７１１）及び前記内側リング（１１２，２１２，３１２，４１２，５１２，７１２）が、全体でモノリシックとして形成される、請求項１０に記載のケーシング組立体（１００，２００，３００，４００，５００，７００）。
【請求項１４】
ケーシング組立体（１００，２００，３００，４００，５００，７００）を製造する方法であって、
ケーシング組立体（１００，２００，３００，４００，５００，７００）を定め、内部に鋳型キャビティ（６３６）を有するセラミック材料を含む鋳型（６００）を提供するステップと、
前記鋳型キャビティ（６３６）内にセラミック材料のブロック体（５２７）を懸架するステップと、
前記鋳型（６００）を溶融金属合金で充填するステップと、
前記金属合金を固化可能にするステップと、
前記鋳型（６００）を取り除いて、前記固化した金属合金内にブロック体（５２７）を残すようにするステップと、
を含む、方法。
【請求項１５】
前記ブロック体（５２７）が、該ブロック体（５２７）内に埋め込まれたワイヤ（６３８）と前記鋳型（６００）とによって懸架される、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体的に、ガスタービンエンジンにおける圧縮機に関し、より詳細には、このような圧縮機のケーシングに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは、直列軸流関係で、圧縮機、燃焼器、及び少なくとも１つのタービンを含む。圧縮機は、ロータ組立体及びステータ組立体を含む。ロータ組立体は、シャフトの周りに配列されたロータブレードの１又はそれ以上の列を含む。ステータ組立体は、ステータベーンの１又はそれ以上の列を含み、該ステータベーンは、ロータブレードの隣接する列の間に配置され、そこを通過する空気流を下流側ロータブレードに配向する。ケーシング組立体は、ステータベーンに対して構造的支持を提供し、ロータブレードを通る流路の外側境界を定める。ロータブレードの先端と周囲のケーシングとの間に適切なクリアランスを維持することは、圧縮機の作動効率を最大にするのに重要なことである。しかしながら、圧縮機は、作動中に高い温度及び変動する温度に晒される。従って、高圧圧縮機、特に圧縮機の後方部分のケーシングにおいては、ロータとステータの熱応答（時定数）の間の不一致に起因して、ケーシングとロータとの間の望ましい半径方向クリアランスを維持することが難しいのが一般的である。
【０００３】
従って、ロータの熱成長特性と十分に一致した熱成長特性を備えたケーシングを有する圧縮機に対する要求が依然としてある。
【発明の概要】
【０００４】
この要求は、ケーシングの内側及び外側リング間に熱流路伝導カット部を有するケーシングを提供する本発明により対処される。
【０００５】
本発明の１つの態様によれば、中心軸線を有するガスタービンエンジンのケーシング組立体が提供され、該ケーシング組立体が、環状流路面を定める金属製内側リングと、上記内側リングと軸方向に整列して該内側リングの半径方向内向きに位置付けられる金属製外側リングと、上記内側及び外側リング間に配置される伝導カット部構造体と、を備える。
【０００６】
本発明の別の態様によれば、伝導カット部が、内側及び外側リング間に配置されたキャビティによって定められる。
【０００７】
本発明の別の態様によれば、キャビティを周囲環境と連通させる通気部が設けられる。
【０００８】
本発明の別の態様によれば、キャビティが、セル状材料で充填される。
【０００９】
本発明の別の態様によれば、セル状材料のセルが、内側リングよりも低い熱伝導率を有するセラミック材料で充填される。
【００１０】
本発明の別の態様によれば、金属壁により定められる六角形セルを有するハニカム体を含む。
【００１１】
本発明の別の態様によれば、キャビティは、内側リングよりも低い熱伝導率を有するセラミック材料で充填される。
【００１２】
本発明の別の態様によれば、外側リングが、互いに当接し且つ機械的ファスナーにより共にクランプされる半径方向に整列したフランジを各々が有する第１及び第２のリングにより形成され、内側リングが、該内側リングの第１の端部から延びる環状アームによって上記リングのうちの一方に結合される。
【００１３】
本発明の別の態様によれば、内側リングが、その第２の端部から外側リングに向けて延びるシールフランジを含む。
【００１４】
本発明の別の態様によれば、シールフランジと外側リングとの間に弾性シールが配置される。
【００１５】
本発明の別の態様によれば、弾性シールが、シールフランジに形成されたラベット内に配置される。
【００１６】
本発明の別の態様によれば、外側リングが、互いから軸方向に離間して配置された半径方向に向いたフランジを各々が有する第１及び第２のリングと、上記フランジの半径方向外側端部を相互接続する外寄りリングと、を含み、内側リングが、フランジの半径方向内側端部を相互接続して、第１及び第２のリングのフランジ、外寄りリング、及び内側リングが全体としてキャビティを定める。
【００１７】
本発明の別の態様によれば、外寄りリングが、上記フランジに熱結合される。
【００１８】
本発明の別の態様によれば、キャビティが、内側リングよりも低い熱伝導率を有するセラミック材料で充填される。
【００１９】
本発明の別の態様によれば、外側リング及び上記内側リングが、全体でモノリシックとして形成される。
【００２０】
本発明の別の態様によれば、ケーシング組立体を製造する方法であって、ケーシング組立体を定め、内部に鋳型キャビティを有するセラミック材料を含む鋳型を提供するステップと、鋳型キャビティ内にセラミック材料のブロック体を懸架するステップと、鋳型を溶融金属合金で充填するステップと、金属合金を固化可能にするステップと、鋳型を取り除いて、固化した金属合金内にブロック体を残すようにするステップと、を含む。
【００２１】
本発明の別の態様によれば、ブロック体が、該ブロック体内に埋め込まれたワイヤと鋳型とによって懸架される。
【００２２】
本発明の別の態様によれば、ガスタービンエンジン用の圧縮機であって、複数の円周方向に離間したロータブレードを有するロータと、該ロータを囲んで位置付けられるケーシング装置と、を備え、該ケーシング装置が、環状流路面を定める金属製内側リングと、内側リングと軸方向に整列して該内側リングの半径方向内向きに位置付けられる金属製外側リングと、内側及び外側リング間に配置される伝導カット部構造体と、を含む。
【００２３】
本発明の別の態様によれば、伝導カット部が、内側及び外側リング間に配置されたキャビティによって定められる。
【００２４】
本発明の別の態様によれば、キャビティが、セル状材料で充填される。
【００２５】
本発明は、添付図面と共に以下の説明を参照することで最もよく理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】圧縮機ケーシングを組み込んだガスタービンエンジンの概略断面図。
【図２】本発明の１つの態様に従って構成された圧縮機ケーシング組立体の一部の半部分断面図。
【図３】本発明の１つの態様に従って構成された代替の圧縮機ケーシング組立体の一部の半部分断面図。
【図４】本発明の１つの態様に従って構成された代替の圧縮機ケーシング組立体の一部の半部分断面図。
【図５】本発明の１つの態様に従って構成された代替の圧縮機ケーシング組立体の一部の半部分断面図。
【図６】本発明の１つの態様に従って構成された代替の圧縮機ケーシング組立体の一部の半部分断面図。
【図７】図６のケーシング組立体を鋳造するのに使用する鋳型組立体の概略断面図。
【図８】本発明の１つの態様に従って構成された代替の圧縮機ケーシング組立体の一部の半部分断面図。
【図９】図８の線９−９に沿って見た部分断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
一般に、本発明は、内側及び外側リングを有する圧縮機ケーシング組立体を提供する。伝導カット部として機能する構造体は、外側及び内側ケーシング間に配置される。本明細書で使用される場合、用語「伝導カット部」は、内側及び外側リング間の伝導熱伝達の物理的経路における熱伝導性の破断部又は段階的変化による低減部を表し、（１）外側リングの温度を低下させる、及び（２）ロータの熱応答とケーシング組立体の熱応答の適合性を改善する目的でケーシング組立体の熱応答を緩慢にする、という作用を有する。
【００２８】
ケーシングにおける伝導カット部の機能原理は、様々な物理的構成を用いて実施することができ、その幾つかの実施例について以下で説明する。
【００２９】
本明細書で使用される場合、用語「軸方向」又は「長手方向」は、ガスタービンエンジンの回転軸に平行な方向を指し、他方、「半径方向」は、軸方向に垂直な方向を指し、及び「接線方向」又は「円周方向」は、軸方向及び半径方向に互い直交する方向を指す点に留意されたい。本明細書で使用される場合、用語「前方」又は「前部」は、構成要素を通過する又は構成要素の周囲を通る空気流の相対的に上流側にある位置を指し、用語「後方」又は「後部」は、構成要素を通過する又は構成要素の周囲を通る空気流の相対的に下流側にある位置を指す。この流れの方向は、図１において矢印「Ｆ」で示される。これらの方向に関する用語は、説明の際に便宜上使用されるに過ぎず、記載される構造体の特定の向きは必須ではない。
【００３０】
ここで、種々の図全体にわたって同じ参照符号が同じ要素を示している図面を参照すると、図１は、ガスタービンエンジンを表し、全体的に符号１０で示される。エンジン１０は、長手方向中心軸線１１と、軸線１１に沿って同軸に配置されたケーシング１４とを有する。エンジン１０はガス発生器コア１６を含み、該ガス発生器コア１６は、多段圧縮機１８、燃焼器２０及び単一段又は多段の何れの高圧タービン２２から構成されて、これら全てが直列軸流関係で中心軸線１１の周りに同軸に配列される。環状外側駆動シャフト２４は、圧縮機１８及び高圧タービン２２を相互接続する。
【００３１】
作動時には、圧縮機１８からの加圧空気は、燃焼器２０において燃料と混合されて点火され、これにより燃焼ガスを発生する。高圧タービン２２によりこれらのガスから幾らかの仕事が取り出され、これにより圧縮機１８が駆動される。燃焼ガスの残りの部分は、コア１６から低圧タービン２６内に排出される。
【００３２】
内側駆動シャフト２８は、外側駆動シャフト２４に対して回転可能に装着される。内側駆動シャフト２８は、低圧タービン２６によって駆動され、また前方ファンシャフト３０を駆動し、これにより前方ファンロータ３２及び場合によってはブースタロータ３４を駆動する。ファンブレード３６及びブースタブレード３８が、それぞれファンロータ３２及びブースタロータ３４に装着されて共に回転するようにする。ファンブレード３６は、環状ファンケーシング４０により囲まれ、該環状ファンケーシング４０は、環状ファンナセル４２により囲まれる。
【００３３】
図２は、エンジン１０に、具体的には圧縮機１８を囲むケーシング１４の一部に組み込むことができるケーシング組立体１００の一部の断面図である。ケーシング組立体１００は、前方リング１０２及び後方リング１０４を含む。前方リング１０２は環状であり、ここから半径方向外向きに延びる前方フランジ１０６を含む。後方リング１０４は環状であり、ここから半径方向外向きに延びる後方フランジ１０８を含む。両方のリングは金属製である。リングに好適な既知の航空宇宙用合金の非限定的な実施例は、ＩＮＣＯＮＥＬ、ＭＡＲ−Ｍ−５０９、ＷＡＳＰＬＯＹ，及びＬ６０５などの鋼鉄、チタン、ニッケル及びコバルト系合金を含む。前方及び後方フランジ１０６，１０８は、互いに当接して、前方及び後方フランジ１０６，１０８において嵌合孔を通って延びる複数の機械的ファスナー１１０により共にクランプされる。ナット及びボルトの組み合わせが図示されているが、他のタイプの機械的ファスナーが周知である。共にクランプされると、前方リング１０２及び後方リング１０４並びにこれらの対応するフランジ１０６，１０８は、全体として、本明細書で「外側リング」１１１と呼ばれる環状構造を定める。
【００３４】
内側リング１１２は、後方リング１０４から半径方向内向きに配置される。内側リング１１２の後方端部は、環状アーム１１４により後方リング１０４に結合される。内側リング１１２は、回転圧縮機ブレード１１８の列の外側端部を近接して囲む環状流路面１１６を組み込む。内側リング１１２の前方端部は、前方リング１０２に向けて半径方向外向きに延びてそこから小さな距離で終端するシールフランジ１２０を含む。シールフランジ１２０は、環状ラベット１２２を含む。後方リング１０４、アーム１１４、内側リング１１２及びシールフランジ１２０は全て、単一の一体式の、単体構造の、又はモノリシックの構造体の一部とすることができる。ラベット１２２は、環状シール１２４を受ける。シール１２４の目的は、内側リング１１２と外側リング１１１との間の漏洩を阻止することである。例示の実施例において、シールは、弾性金属器具であり、Ｃ形断面を有する。
【００３５】
全体として、内側リング１１２、前方リング１０２、及び後方リング１０４は、内側リング１１２と軸方向に整列してその半径方向外向きに配置される開放キャビティ１２６を定める。キャビティ１２６の存在は、内側及び外側リング１１２，１１１間に所定容積の空気を配置することによって、上述の伝導カット部としての役割を果たす。空気は、ケーシング組立体１００を形成する金属合金の約３分の１の熱伝導率（「ｋ」で表される）を有する点に留意されたい。
【００３６】
図３は、上述のケーシング組立体１００と類似した代替のケーシング組立体２００の一部を示している。明示的に記載の無いケーシング組立体２００の要素は、ケーシング組立体１００の対応する要素と同じとみなすことができる。ケーシング組立体２００は、前方フランジ２０６を有する前方リング２０２と、後方フランジ２０８を有する後方リング２０４とを含む。前方及び後方フランジ２０６，２０８は互いに当接して、前方及び後方フランジ２０６，２０８において嵌合孔を通って延びる複数の機械的ファスナー２１０により共にクランプされる。共にクランプされると、前方及び後方リング２０２，２０４は、全体として、本明細書で「外側リング」２１１と呼ばれる環状構造を定める。
【００３７】
内側リング２１２は、後方リング２０４から半径方向内向きに配置される。内側リング２１２の後方端部は、環状アーム２１４により後方リング２０４に結合される。内側リング２１２は、回転圧縮機ブレード２１８の列の外側端部を近接して囲む環状流路面２１６を組み込む。内側リング２１２の前方端部は、前方リング２０２に向けて半径方向外向きに延びるフランジ２２０を含む。後方リング２０４、アーム２１４、内側リング２１２及びフランジ２２０は全て、単一に一体化の、単体構造の、又はモノリシックの構造体の部品とすることができる。
【００３８】
全体として、内側リング２１２、前方リング２０２、及び後方リング２０４は、内側リング２１２と軸方向に整列してその半径方向外向きに配置されるキャビティ２２６を定める。セル状材料２２７のリングがキャビティ２２６内に配置される。本明細書で使用される場合の「セル状材料」とは、横並びになったセルの２次元アレイを含む何らかの物質を意味し、セルは六角形（ハニカムのような）であるか、又は円形、矩形、その他などの他の何らかのセル状形状でよい。様々なハニカム材料が知られており、ここでセルは、薄いシート状金属が接合された壁によって形成される。セルは、図３に示すように、半径方向に平行な長軸で配向することができる。セル状材料２２７の存在は、金属合金の等価質量よりも遙かに低い熱伝導率をこの材料が有するので、上述の伝導カット部としての役割を果たす。
【００３９】
図４は、前方リング３０２及び後方リング３０４を含むケーシング組立体３００の一部を示している。前方リング３０２は環状であり、そこから半径方向外向き及び内向きに延びる前方フランジ３０６を含む。後方リング３０４は環状であり、そこから半径方向外向き及び内向きに延びる後方フランジ３０８を含む。前方及び後方フランジ３０６及び３０８は、互いにから軸方向に離間して配置される。内側リング３１２は、前方及び後方フランジ３０６及び３０８の内側端部を連結する。内側リング３１２は、回転圧縮機ブレード３１８の列の外側端部を近接して囲む環状流路面３１６を組み込む。前方リング３０２、前方フランジ３０６、後方リング３０４、後方フランジ３０８、及び内側リング３１２は全て金属製であり、全て、単一に一体化の、単体構造の、又はモノリシックの構造体の部品とすることができる。
【００４０】
環状外寄りリング３２８は、前方及び後方フランジ３０６，３０８を囲み、前方及び後方フランジ３０６，３０８の半径方向外側端部に熱結合される。外寄りリング３２８は、前方及び後方リング３０２，３０４と同じ材料又は異なる材料から作ることができる。例えば、外寄りリング３２８は、前方及び後方リング３０２，３０４よりも低い熱膨張係数、すなわち「ＣＴＥ」を有する合金を含むことができる。全ての材料は、温度の変化に応答して膨張又は収縮する。ＣＴＥは、温度変化に対して材料のサイズ（すなわち、堆積又は直線寸法）の変化を関係付けている。一般に、ＣＴＥは、αＶ＝１／Ｖ（ｄＶ／ｄＴ）、又はαＬ＝１／Ｌ（ｄＬ／ｄＴ）それぞれで表され、ここでαがＣＴＥ、Ｖが堆積、Ｌが長さ、及びＴが温度である。
【００４１】
外寄りリング３２８の熱結合は、ろう付け、溶接、又は拡散結合などの方法によって達成することができる。例示の実施例において、外寄りリング３２８は、タングステン不活性ガス（「ＴＩＧ」）プロセスにより生成される溶接部３３０にて前方及び後方フランジ３０６，３０８の各々に結合される。
【００４２】
組み立て時には、前方及び後方リング３０２，３０４及び外寄りリング３２８は、全体として本明細書で「外側リング」３１１と呼ばれる環状構造を定める。全体として、内側リング３１２、前方リング３０２、後方リング３０４、及び外寄りリング３２８は、内側リング３１２と軸方向に整列してその半径方向外向きに配置される開放キャビティ３２６を定める。キャビティ３２６は、過剰な内圧を回避するため通気することができる。例示の実施例において、通気は、前方フランジ３０６に形成された小さなオリフィス３３２により可能となる。キャビティ３２６の存在は、内側及び外側リング３１２，３１１間に所定容積の空気を配置することによって、上述の伝導カット部としての役割を果たす。外寄りリング３２８の低い相対ＣＴＥもまた、外側リング３１１の熱応答を緩慢にする役割を果たす。
【００４３】
図５は、図４に示すケーシング組立体３００と同様のケーシング組立体４００を示す。明示的に記載の無いケーシング組立体４００の要素は、ケーシング組立体３００の対応する要素と同じとみなすことができる。ケーシング組立体４００は、前方フランジ４０６を備えた前方リング４０２と、後方フランジ４０８を備えた後方リング４０４と、前方及び後方フランジの内側端部を連結する内側リング４１２と、前方及び後方フランジ４０６，４０８を囲み且つ例えば溶接部４３０により前方及び後方フランジ４０６，４０８の外側端部に熱結合される環状の外寄りリング４２８と、を含む。外寄りリング４２８は、前方及び後方リング４０２，４０４と同じ材料から、又は、外寄りリング３２８について上述したように低ＣＴＥを有する異なる材料から作ることができる。組み立て時には、前方及び後方リング４０２，４０４並びに外寄りリング４２８は、全体として、本明細書で「外側リング」４１１と呼ばれる環状構造を定める。
【００４４】
全体として、内側リング４１２、前方リング４０２、後方リング４０４、及び外寄りリング４２８は、内側リング４１２と軸方向に整列してその半径方向外向きに配置されるキャビティ４２６を定める。キャビティ４２６は、セラミックなど、周囲の材料よりも有意に低い熱伝導率を有する固体材料のブロック体４２７が充填されている。インベストメント鋳造プロセスでコアリング（芯抜き）するのに一般的に使用されるシリカ、アルミナ、又はジルコン系セラミックスなどの材料を用いることができる。ブロック体４２７の存在は、内側及び外側リング４１２，４１１間に所定容積の低伝導率の固体物を配置することによって、上述の伝導カット部としての役割を果たす。既知のセラミック材料は、金属合金の約２０分の１の熱伝導率（ｋ）を有することができる点に留意されたい。
【００４５】
図６は、図４に示したケーシング組立体３００と同様のケーシング組立体５００を示しており、前方フランジ５０６を備えた前方リング５０２と、後方フランジ５０８を備えた後方リング５０４と、前方及び後方フランジ５０６，５０８の内側端部を連結する内側リング５１２と、前方及び後方フランジ５０６，５０８を囲む環状の外寄りリング５２８と、を含む。これらの要素の全ては、例えば、既知のインベストメント鋳造法を用いて単体構造の、一体化の、又はモノリシックの構造体として形成される。モノリシック構造体は、内側リング５１２を除いて、本明細書で「外側リング」５１１と呼ばれる環状構造を構成する。
【００４６】
全体として、内側リング５１２、前方リング５０２、後方リング５０４、及び外寄りリング５２８は、内側リング５１２と軸方向に整列してその半径方向外向きに配置されるキャビティ５２６を定める。キャビティ５２６は、セラミックなど、周囲の材料よりも有意に低い熱伝導率を有する固体材料のブロック体５２７が充填されている。インベストメント鋳造プロセスでコアリング（芯抜き）するのに一般的に使用されるシリカ、アルミナ、又はジルコン系セラミックスなどの材料を用いることができる。ブロック体５２７の存在は、上述の伝導カット部としての役割を果たす。
【００４７】
図７は、ケーシング組立体５００を鋳造することができる１つの実施可能な機構を示している。ケーシング組立体５００の外側輪郭を定め且つ鋳造プロセス中に溶融合金を受ける内部キャビティ６３６を有する鋳型６００が提供される。鋳型６００は、上述のように既知のセラミック材料から構成することができる。コア要素としてブロック体５２７が設けられ、例えば、鋳型６００とブロック体５２７との間に延びるプラチナワイヤ６３８を用いて鋳型キャビティ６３６内で懸架することができる。鋳型は、溶融金属合金を鋳型キャビティ６３６内に導入してこれを固化可能にすることにより、既知の方式で使用される。合金が固化した後、鋳型６００は、既知の方法で取り除かれ、ブロック体５２７を内部に残した状態で仕上げられたケーシング組立体５００が得られる。
【００４８】
図８及び図９は、図６に示したケーシング組立体５００と同様のケーシング組立体７００を示しており、前方フランジ７０６を備えた前方リング７０２と、後方フランジ７０８を備えた後方リング７０４と、前方及び後方フランジ７０６，７０８の内側端部を連結する内側リング７１２と、前方及び後方フランジ７０６，７０８を囲む環状の外寄りリング７２８と、を含む。これらの要素の全ては、例えば、既知のインベストメント鋳造法を用いて単体構造の、一体化の、又はモノリシックの構造体として形成される。モノリシック構造体は、内側リング７１２を除いて、本明細書で「外側リング」７１１と呼ばれる環状構造を構成する。
【００４９】
全体として、内側リング７１２、前方リング７０２、後方リング７０４、及び外寄りリング７２８は、内側リング７１２と軸方向に整列してその半径方向外向きに配置されるキャビティ７２６を定める。キャビティ７２６は、例えばハニカム材料のような上述のセル状材料７２７のリングが充填されている。セル状材料の中空セルは、セラミックなどの周囲の材料よりも有意に低い熱伝導率を有する固体材料７２９が充填される。インベストメント鋳造プロセスでコアリング（芯抜き）するのに一般的に使用されるシリカ、アルミナ、又はジルコン系セラミックスなどの材料を用いることができる。固体材料７２９の存在は、上述の伝導カット部としての役割を果たす。セル状材料７２７は、固体材料を所定位置に保持し、固体材料７２９が劣化した場合でもその効果を維持する役割を果たす。例えば、固体材料がエンジン振動により遊離粉体に細分化された場合、本材料はセル内に留まり、依然として伝導カット部として有効となる。この充填セル状材料は、上述され図２〜６に示された物理的構成の何れでも用いることができる。
【００５０】
本明細書で記載されるケーシング構造は、内側及び外側リング間の伝導カット部を利用し、外側リングの温度を低下させ、ケーシングの熱応答を従来技術のケーシングよりも緩慢にする技術的効果を有する。このことは、ケーシング組立体と内部のロータとの間で熱応答が良好に一致する結果をもたらすことになる。これは、許容可能な半径方向クリアランスを維持する点で従来技術の設計に優る重要な利点を提供することが期待される。
【００５１】
以上、ガスタービンエンジンのケーシング組立体及びその製造方法について説明した。本明細書（何れかの添付の特許請求の範囲、要約書、及び図面を含む）で開示される特徴の全て、及び／又はそのように開示された何れかの方法又はプロセスのステップの全ては、このような特徴及び／又はステップの少なくとも一部が互いに排他的である組み合わせを除いて、あらゆる組み合わせで結合することができる。
【００５２】
本明細書（何れかの添付の特許請求の範囲、要約書、及び図面を含む）で開示される各特徴は、明示的に別途規定のない限り、同じ、等価の又は同様の目的を提供する代替の特徴で置き換えることができる。従って、明示的に別途規定のない限り、開示される各特徴は、一般的な一連の等価又は同様の特徴のうちの１つの実施例に過ぎない。
【００５３】
本発明は、上述の１又は複数の実施形態の詳細事項に限定されない。本発明は、本明細書（何れかの添付の特許請求の範囲、要約書、及び図面を含む）で開示される特徴のうちの何れかの新規の特徴又は何れかの新規の組み合わせ、又はこのように開示される何れかの方法又はプロセスのステップのうちの何れかの新規のステップ又は何れかの新規の組み合わせに拡張することができる。
【００５４】
最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
中心軸線を有するガスタービンエンジンのケーシング組立体であって、環状流路面を定める金属製内側リングと、上記内側リングと軸方向に整列して該内側リングの半径方向内向きに位置付けられる金属製外側リングと、上記内側及び外側リング間に配置される伝導カット部構造体と、を備える、ケーシング組立体。
［実施態様２］
上記伝導カット部が、上記内側及び外側リング間に配置されたキャビティによって定められる、実施態様１に記載のケーシング組立体。
［実施態様３］
上記キャビティを周囲環境と連通させる通気部が設けられる、実施態様２に記載のケーシング組立体。
［実施態様４］
上記キャビティが、セル状材料で充填される、実施態様１に記載のケーシング組立体。
［実施態様５］
上記セル状材料のセルが、上記内側リングよりも低い熱伝導率を有するセラミック材料で充填される、実施態様１に記載のケーシング組立体。
［実施態様６］
上記セル状材料が、金属壁により定められる六角形セルを有するハニカム体を含む、実施態様４に記載のケーシング組立体。
［実施態様７］
上記キャビティが、内側リングよりも低い熱伝導率を有するセラミック材料で充填される、実施態様６に記載のケーシング組立体。
［実施態様８］
上記外側リングが、互いに当接し且つ機械的ファスナーにより共にクランプされる半径方向に整列したフランジを各々が有する第１及び第２のリングにより形成され、上記内側リングが、該内側リングの第１の端部から延びる環状アームによって上記リングのうちの一方に結合される、実施態様１に記載のケーシング組立体。
［実施態様９］
上記内側リングが、その第２の端部から上記外側リングに向けて延びるシールフランジを含む、実施態様８に記載のケーシング組立体。
［実施態様１０］
上記シールフランジと上記外側リングとの間に弾性シールが配置される、実施態様９に記載のケーシング組立体。
［実施態様１１］
上記弾性シールが、上記シールフランジに形成されたラベット内に配置される、実施態様１０に記載のケーシング組立体。
［実施態様１２］
上記外側リングが、互いから軸方向に離間して配置された半径方向に向いたフランジを各々が有する第１及び第２のリングと、上記フランジの半径方向外側端部を相互接続する外寄りリングと、を含み、上記内側リングが、上記フランジの半径方向内側端部を相互接続して、上記第１及び第２のリングのフランジ、上記外寄りリング、及び上記内側リングが全体としてキャビティを定める、実施態様１に記載のケーシング組立体。
［実施態様１３］
上記外寄りリングが、上記フランジに熱結合される、実施態様１２に記載のケーシング組立体。
［実施態様１４］
上記キャビティが、上記内側リングよりも低い熱伝導率を有するセラミック材料で充填される、実施態様１２に記載のケーシング組立体。
［実施態様１５］
上記外側リング及び上記内側リングが、全体でモノリシックとして形成される、実施態様１２に記載のケーシング組立体。
［実施態様１６］
ケーシング組立体を製造する方法であって、ケーシング組立体を定め、内部に鋳型キャビティを有するセラミック材料を含む鋳型を提供するステップと、上記鋳型キャビティ内にセラミック材料のブロック体を懸架するステップと、上記鋳型を溶融金属合金で充填するステップと、上記金属合金を固化可能にするステップと、上記鋳型を取り除いて、上記固化した金属合金内にブロック体を残すようにするステップと、を含む、方法。
［実施態様１７］
上記ブロック体が、該ブロック体内に埋め込まれたワイヤと上記鋳型とによって懸架される、実施態様１６に記載の方法。
［実施態様１８］
ガスタービンエンジン用の圧縮機であって、複数の円周方向に離間したロータブレードを有するロータと、該ロータを囲んで位置付けられるケーシング装置と、を備え、該ケーシング装置が、環状流路面を定める金属製内側リングと、内側リングと軸方向に整列して該内側リングの半径方向内向きに位置付けられる金属製外側リングと、内側及び外側リング間に配置される伝導カット部構造体と、を含む、圧縮機。
［実施態様１９］
上記伝導カット部が、内側及び外側リング間に配置されたキャビティによって定められる、実施態様１８に記載のケーシング組立体。
［実施態様２０］
キャビティが、セル状材料で充填される、実施態様１９に記載のケーシング組立体。
【符号の説明】
【００５５】
１０  エンジン
１１  軸線
１４  ケーシング
１６  ガス発生器コア
１８  圧縮機
２０  燃焼器
２２  高圧タービン
２４  外側駆動シャフト
２６  低圧タービン
２８  内側駆動シャフト
３０  前方ファンシャフト
３２  前方ファンロータ
３４  ブースタロータ
３６  ファンブレード
３８  ブースタブレード
４０  ファンケーシング
４２  ナセル
１００  ケーシング組立体
１０２  前方リング
１０４  後方リング
１０６  前方フランジ
１０８  後方フランジ
１１０  ファスナー
１１１  外側リング
１１２  内側リング
１１４  環状アーム
１１６  流路面
１１８  圧縮機ブレード
１２０  シールフランジ
１２２  ラベット
１２４  環状シール
１２６  開放キャビティ
２００  ケーシング組立体
２０２  前方リング
２０４  後方リング
２０６  前方フランジ
２０８  後方フランジ
２１０  ファスナー
２１１  外側リング
２１２  内側リング
２１４  環状アーム
２１６  流路面
２１８  圧縮機ブレード
２２０  フランジ
２２６  キャビティ
２２７  セル状材料
３００  ケーシング組立体
３０２  前方リング
３０４  後方リング
３０６  前方フランジ
３０８  後方フランジ
３１１  外側リング
３１２  内側リング
３１６  流路面
３１８  圧縮機ブレード
３２８  外寄りリング
３３０  溶接部
３２６  開放キャビティ
３３２  オリフィス
４００  ケーシング組立体
４０２  前方リング
４０４  後方リング
４０６  前方フランジ
４０８  後方フランジ
４１２  内側リング
４３０  溶接部
４２８  外寄りリング
４１１  外側リング
４２６  キャビティ
４２７  固体材料尾
５００  ケーシング組立体
５０２  前方リング
５０４  後方リング
５０６  前方フランジ
５０８  後方フランジ
５１１  外側リング
５１２  内側リング
５２８  外寄りリング
５２６  キャビティ
５２７  ブロック体
６００  鋳型
６３６  内部キャビティ
６３８  ワイヤ
７００  ケーシング組立体
７０２  前方リング
７０４  後方リング
７０６  前方フランジ
７０８  後方フランジ
７１２  内側リング
７２８  外寄りリング
７２７  セル状材料
７２９  固体材料
【図１】
2016125485.tif 000003
【図２】
2016125485.tif 000004
【図３】
2016125485.tif 000005
【図４】
2016125485.tif 000006
【図５】
2016125485.tif 000007
【図６】
2016125485.tif 000008
【図７】
2016125485.tif 000009
【図８】
2016125485.tif 000010
【図９】
2016125485.tif 000011
【外国語明細書】
2016125485000001.pdf