(57)【要約】【課題】損傷を生じる振動が低減されたタービンシュラウド組立体を提供すること。【解決手段】高温ガス経路（１１０）に隣接した表面（１０８）を有する内側シュラウド（１０２）と、外側シュラウド（１０４）と、付勢装置（１０６）と、を含むタービンシュラウド組立体（１００）が開示される。付勢装置（１０６）は、高温ガス経路（１１０）から離れる方向（１１２）で内側シュラウド（１０２）を付勢して、内側シュラウド（１０２）を外側シュラウド（１０４）に装着するよう配列及び配置される。別の実施形態において、付勢装置（１０６）は、少なくとも１つのベローズ（１１６）、少なくとも１つの推力ピストン（３００）、又は少なくとも１つのベローズ（１１６）と少なくとも１つの推力ピストン（３００）の組み合わせを含むバネなし付勢装置（１０６）である。高温ガス経路（１１０）に隣接する表面（１０８）を有する内側シュラウド（１０２）を前記高温ガス経路（１１０）から離れる方向（１１２）で外側シュラウド（１０４）に向けて付勢するステップを含む、タービンシュラウド組立体（１００）を装着する方法が開示され、該内側シュラウド（１０２）を付勢するステップが、付勢力が付勢装置（１０６）によって作用されるようにすることを含む。【選択図】      図１
2017036729.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンシュラウド組立体（１００）であって、
高温ガス経路（１１０）に隣接した表面（１０８）を有する内側シュラウド（１０２）と、
外側シュラウド（１０４）と、
付勢装置（１０６）と、
を備え、
前記付勢装置（１０６）が、前記高温ガス経路（１１０）から離れる方向（１１２）で前記内側シュラウド（１０２）を付勢して、前記内側シュラウド（１０２）を前記外側シュラウド（１０４）に装着するよう配列及び配置される、タービンシュラウド組立体（１００）。
【請求項２】
前記付勢装置（１０６）が、バネなし付勢装置（１０６）である、請求項１に記載のタービンシュラウド組立体（１００）。
【請求項３】
前記付勢装置（１０６）が、加圧流体（１１４）によって駆動される、請求項１に記載のタービンシュラウド組立体（１００）。
【請求項４】
前記付勢装置（１０６）が、少なくとも１つのベローズ（１１６）を含む、請求項１に記載のタービンシュラウド組立体（１００）。
【請求項５】
前記少なくとも１つのベローズ（１１６）が、
前記外側シュラウド（１０４）に取り付けられた第１の端部（１１８）と、
前記少なくとも１つのベローズ（１１６）内の圧力増大に応答して前記高温ガス経路（１１０）から離れるように拡大するよう構成された第２の端部（１２０）と、
を含み、前記第２の端部（１２０）が、前記内側シュラウド（１０２）に接続され、該内側シュラウド（１０２）に付勢力を作用するよう構成される、請求項４に記載のタービンシュラウド組立体（１００）。
【請求項６】
前記少なくとも１つのベローズ（１１６）が、加圧流体供給ライン（１２８）を気密的に閉蓋する、請求項１に記載のタービンシュラウド組立体（１００）。
【請求項７】
前記付勢装置（１０６）が、前記内側シュラウド（１０２）に接続され、該内側シュラウド（１０２）に付勢力を作用するよう構成された少なくとも１つの推力ピストン（３００）を含む、請求項１に記載のタービンシュラウド組立体（１００）。
【請求項８】
タービンシュラウド組立体（１００）を装着する方法であって、該方法が、高温ガス経路（１１０）に隣接する表面（１０８）を有する内側シュラウド（１０２）を前記高温ガス経路（１１０）から離れる方向（１１２）で外側シュラウド（１０４）に向けて付勢するステップを含み、該内側シュラウド（１０２）を付勢するステップが、付勢力が付勢装置（１０６）によって作用されるようにすることを含む、方法。
【請求項９】
前記付勢装置（１０６）が、バネなし付勢装置（１０６）である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記付勢装置（１０６）が、加圧流体（１１４）によって駆動される、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記付勢装置（１０６）が、少なくとも１つのベローズ（１１６）、少なくとも１つの推力ピストン（３００）、又は少なくとも１つのベローズ（１１６）と少なくとも１つの推力ピストン（３００）の組み合わせを含む、請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービン構成要素に関する。より詳細には、本発明は、外側シュラウドに装着される内側シュラウドを有するタービン構成要素に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンにおいて、燃焼器の高温ガス経路の回転構成要素を囲むシュラウドのような特定の構成要素は、過酷な温度、化学的環境、及び物理的条件に晒される。内側シュラウドは、高温ガス経路の圧力に抗して外側シュラウドに内側シュラウドを装着するために加えられる圧力により更に機械的応力に晒される。内側シュラウドと外側シュラウドとの間のスペースに圧力が加わると、高温ガス経路内に高圧の流体が漏洩し、タービン効率が低下する。更に、内側シュラウドを外側シュラウドに対して機械的に装着する機構（バネなど）は、高温での有効性の低下を示し、バネ自体が経時的にクリープを生じ、装着圧力が不十分になる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第８，０４７，７７３号明細書
【発明の概要】
【０００４】
例示的な実施形態において、タービンシュラウド組立体は、高温ガス経路に隣接した表面を有する内側シュラウドと、外側シュラウドと、付勢装置と、を含む。付勢装置は、高温ガス経路から離れる方向で内側シュラウドを付勢して、内側シュラウドを外側シュラウドに装着するよう配列及び配置される。
【０００５】
別の実施形態において、タービンシュラウド組立体は、高温ガス経路に隣接した表面を有する内側シュラウドと、外側シュラウドと、バネなし付勢装置と、を含む。バネなし付勢装置は、少なくとも１つのベローズ、少なくとも１つの推力ピストン、又は少なくとも１つのベローズと少なくとも１つの推力ピストンの組み合わせを含み、内側シュラウドを高温ガス経路から離れる方向で付勢して、内側シュラウドを外側シュラウドに装着するよう配列及び配置される。
【０００６】
別の例示的な実施形態において、タービンシュラウド組立体を装着する方法は、高温ガス経路に隣接する表面を有する内側シュラウドを高温ガス経路から離れる方向で外側シュラウドに向けて付勢するステップを含む。内側シュラウドを付勢するステップが、付勢力が付勢装置によって作用されるようにすることを含む。
【０００７】
本発明の他の特徴及び利点は、例証として本発明の原理を示す添付図面を参照しながら、以下のより詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示の１つの実施形態によるタービンシュラウド組立体の断面図。
【図２】本開示の１つの実施形態による、図１の内側シュラウドの斜視図。
【図３】本開示の１つの実施形態によるタービンシュラウド組立体の断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
可能な限り、図面全体を通じて同じ要素を示すために同じ参照符号が使用される。
【００１０】
タービンシュラウド組立体が提供される。本開示の実施形態は、例えば、本明細書で開示される特徴要素の１又はそれ以上を含まない構想と比較すると、効率の向上、耐久性の向上、温度許容範囲の拡大、負荷損失の可能の低減、全体コストの低減、及びシュラウド加圧の必要性の排除をもたらし、又は他の利点を提供し、或いはこれらの組み合わせを提供する。
【００１１】
図１を参照すると、タービンシュラウド組立体１００は、内側シュラウド１０２、外側シュラウド１０４、及び付勢装置１０６を含む。内側シュラウド１０２は、高温ガス経路１１０に隣接する表面１０８を含む。付勢装置１０６は、内側シュラウド１０２を高温ガス経路１１０から離れる方向１１２に付勢して、内側シュラウド１０２を外側シュラウド１０４に装着するよう配列及び配置される。付勢装置１０６は、限定ではないが、ピン１２２、フック、ダブテール、Ｔスロット、又はこれらの組み合わせを含む、あらゆる好適な取り付け機構により内側シュラウド１０２に接続することができる。
【００１２】
１つの実施形態において、付勢装置１０６は、外側シュラウド１０４に対する内側シュラウド１０２の振動を減衰させるのに十分な付勢力を内側シュラウド１０２に作用させる。理論には制約されないが、内側シュラウド１０２の振動は、１つには、内側シュラウド１０２に極めて近接してバケット／ブレードが回転することにより生じる圧力場の変動によって引き起こされると考えられる。別の実施形態において、内側シュラウド１０２と外側シュラウド１０４との間の接触は、高温ガス経路からシュラウド組立体１００内への高温ガスの吸入みを低減する。
【００１３】
１つの実施形態において、内側シュラウド１０２及び外側シュラウド１０４の何れか又は両方は、セラミックマトリックス複合材、金属、モノリシック金属、又はこれらの組み合わせを含む。本明細書で使用される用語「セラミックマトリックス複合材」は、限定ではないが、炭素繊維強化複合材料（Ｃ／Ｃ）、炭素繊維強化炭化ケイ素複合材（Ｃ／ＳｉＣ）、及び炭化ケイ素繊維強化炭化ケイ素複合材（ＳｉＣ／ＳｉＣ）を含む。
【００１４】
１つの実施形態において、表面１０８は、表面１０８を水蒸気、熱及び他の燃焼ガスから保護する環境障壁コーティング（ＥＢＣ）を含む。別の実施形態において、表面１０８は、該表面１０８を熱から保護する熱障壁コーティング（ＴＢＣ）を含む。更に別の実施形態において、ＥＢＣ及びＴＢＣのうちの少なくとも１つは、表面１０８並びに遠位の表面１３２を含む内側シュラウド１０２の外部１３０を被覆する。
【００１５】
１つの実施形態において、タービンシュラウド組立体１００は、バネなし付勢装置１０６を含む。本明細書で使用される用語「バネなし」付勢装置１０６は、内側シュラウド１０２を外側シュラウド１０４に対して装着する付勢力がバネによって生成されない付勢装置１０６である。特定の実施形態において、バネなし付勢装置１０６は、内側シュラウド１０２を外側シュラウド１０４に装着する付勢力を何れかの含まれているバネが発生しない条件下でバネを含むことができる。
【００１６】
１つの実施形態において、付勢装置１０６は、加圧流体１１４によって駆動される。加圧流体１１４は、限定ではないが、空気を含むあらゆる流体とすることができる。加圧空気に好適な供給源は、ガスタービン圧縮機からの空気を含む。
【００１７】
１つの実施形態において、付勢装置１０６は、少なくとも１つのベローズ１１６を含む。別の実施形態において、少なくとも１つのベローズ１１６は、外側シュラウド１０４に取り付けられた第１の端部１１８と、少なくとも１つのベローズ１１６内で内部圧力の増大に応答して高温ガス経路１１０から離れて拡大するよう構成された第２の端部１２０と、を含む。少なくとも１つのベローズ１１６の第２の端部１２０は、内側シュラウド１０２の少なくとも１つの突出部１２４に接続する少なくとも１つのピン１２２に取り付けることができる。１つの実施形態において、第２の端部１２０は、支柱部１２６により少なくとも１つのピン１２２に取り付けられる。
【００１８】
図２を参照すると、１つの実施形態において、内側シュラウド１０２の少なくとも１つの突出部１２４は、挿入アパーチャ２００を含む。挿入アパーチャ２００は、少なくとも１つのピン１２２が挿入アパーチャ２００を通って挿入されて、内側シュラウド１０２を第２の端部１２０に可逆的に取り付けるように配列及び配置される。
【００１９】
図１を参照すると、１つの実施形態において、少なくとも１つのベローズ１１６は、加圧流体供給ライン１２８を気密的に閉蓋する。本明細書で使用される場合、「気密的閉蓋」とは、少なくとも１つのベローズ１１６が加圧流体供給ライン１２８と接合した領域からは加圧流体１１４の漏洩がほとんど又は全くないことを意味し、また、少なくとも１つのベローズ１１６からの加圧流体１１４の漏洩もほとんど又は全くないことを意味する。
【００２０】
図３を参照すると、別の実施形態において、付勢装置は、少なくとも１つの推進ピストン３００を含む。少なくとも１つの推進ピストン３００は、ピストンヘッド３０２と、少なくとも１つのピストンシール３０４とを含む。少なくとも１つの推進ピストン３００は、加圧流体１１４からの圧力増大に応答して高温ガス経路１１０から離れる方向１１２に支柱部１２６を押し付けるように構成される。ピストンヘッド３０２は、内側シュラウド１０２の少なくとも１つの突出部１２４に接続される少なくとも１つのピン１２２に取り付けることができる。１つの実施形態において、ピストンヘッド３０２は、支柱部１２６によって少なくとも１つのピン１２２に取り付けられる。
【００２１】
図３に示される実施形態において、少なくとも１つの推力ピストン３００は、ピストンヘッド３０２と少なくとも１つのピン１２２との間に配置された加圧流体シール３０６を含む。加圧流体シール３０６は、高温ガス経路１１０への加圧流体１１４の漏洩を低減する。理論には制約されないが、加圧流体シール３０６は、加圧流体シール３０６にわたる圧力差、加圧流体シール３０６の周囲、及び動作摩耗に依存する。別の実施形態において、加圧流体シール３０６は、潤滑剤及び非損耗金属ペアのうちの少なくとも１つを含む。
【００２２】
図１及び３を参照すると、タービンシュラウド組立体１００を装着する方法は、内側シュラウド１０２を高温ガス経路１１０から離れる方向１１２で外側シュラウド１０４に向けて付勢するステップを含み、該内側シュラウド１０２を付勢するステップは、付勢力が付勢装置１０６によって作用されることを含む。付勢力は、加圧流体１１４の圧力に比例する。１つの実施形態において、加圧流体１１４は、ガスタービン圧縮機の固定位置にて供給され、該付勢力は、ガスタービン圧縮機が発生する圧力に伴って変化する。別の実施形態において、付勢力は、加圧流体１１４の圧力を調整することにより制御することができる。
【００２３】
１つの実施形態において、内側シュラウド１０２を高温ガス経路１１０から離れる方向１１２で外側シュラウド１０４に向けて付勢することによるタービンシュラウド組立体１００の装着により、内側シュラウド１０２が外側シュラウド１０４から離れて高温ガス経路１１０に向かう方向で付勢されるタービンシュラウド組立体１００と比較して、内側シュラウド１０２の損傷を生じる振動が低減される。理論には制約されないが、かかる損傷を生じる振動は、内側シュラウド１０２と外側シュラウド１０４との間のスペースが流体（例証として、加圧流体１１４など）によって加圧されないタービンシュラウド組立体１００においては悪化する可能性があると考えられる。
【００２４】
１又はそれ以上の実施形態を参照しながら本発明を説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく種々の変更を行うことができ且つ本発明の要素を均等物で置き換えることができる点は、当業者であれば理解されるであろう。加えて、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況又は物的事項を本発明の教示に適合するように多くの修正を行うことができる。従って、本発明は、本発明を実施するために企図される最良の形態として開示した特定の実施形態に限定されるものではなく、また本発明は、提出した請求項の技術的範囲内に属する全ての実施形態を包含することになるものとする。
【符号の説明】
【００２５】
１００  タービンシュラウド組立体
１０２  内側シュラウド
１０４  外側シュラウド
１０６  付勢装置
１１０  高温ガス経路
【図１】
2017036729.tif 000003
【図２】
2017036729.tif 000004
【図３】
2017036729.tif 000005
【外国語明細書】
2017036729000001.pdf