(57)【要約】  幾つかの実施形態によれば、ＣＭＣハンガースリーブ（７０）がセラミック基複合材のシュラウドパネルを保持するために設けられる。スリーブは、リテーナ（６０）又はケーシング（２９）によって上側ハンガー（７１）に接続することができる。ハンガースリーブは、その内部に配置された流路パネル（８０）を有する半径方向内側開口部を含む。ＣＭＣ流路パネルが時間、摩擦又はその両方により摩耗した場合、パネルはアセンブリ全体を交換することなく交換することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のＣＭＣハンガースリーブ脚部（７２，１７２）と、第２のＣＭＣハンガースリーブ脚部（７４，１７４）とを有し、第１及び第２のＣＭＣハンガースリーブ脚部（７２，１７２）（７４，１７４）は、半径方向内側端部で離間して配置されているＣＭＣハンガースリーブ（７０）と、
半径方向内側端部で第１及び第２のＣＭＣハンガースリーブ脚部（７２，１７２）（７４，１７４）の間に配置されているＣＭＣ流路パネル（８０）と、
第１及び第２のＣＭＣハンガースリーブ脚部（７２，１７２）（７４，１７４）の半径方向外側端部の間の間隔と、
ＣＭＣハンガースリーブ（７０）を通過して流路パネル（８０）を冷却する冷却空気流路（６８）と、を備えるセラミック基複合材のハンガーアセンブリ（３０）。
【請求項２】
タービンケーシング（２９）に接続可能な上側シュラウドハンガー（４０，１４０）をさらに備える、請求項１に記載のセラミック基複合材のハンガーアセンブリ（３０）。
【請求項３】
ハンガースリーブ（７０）に隣接して配置され、一方向のハンガースリーブ（７０）の窓（６２）よりも大きい寸法を一方向に有するリテーナ（６０）をさらに備える、請求項２に記載のセラミック基複合材のハンガーアセンブリ（３０）。
【請求項４】
第１のＣＭＣハンガースリーブ脚部（７２，１７２）及び第２のＣＭＣハンガースリーブ脚部（７４，１７４）が一体構造である、請求項３に記載のセラミック基複合材のハンガーアセンブリ（３０）。
【請求項５】
一体構造が、断面逆Ｕ字状である、請求項４に記載のセラミック基複合材のハンガーアセンブリ（３０）。
【請求項６】
上側シュラウドハンガー（４０，１４０）を通過してリテーナ（６０）に向かう締結具（５４）をさらに備える、請求項３に記載のセラミック基複合材のハンガーアセンブリ（３０）。
【請求項７】
上側シュラウドハンガー（４０，１４０）が第１の脚部（１７２）と、第２の脚部（１７４）とを有する、請求項２に記載のセラミック基複合材のハンガーアセンブリ（３０）。
【請求項８】
第１のハンガースリーブ脚部（１７２）が上側シュラウドハンガー（４０，１４０）に固定されている、請求項７に記載のセラミック基複合材のハンガーアセンブリ（３０）。
【請求項９】
第２のハンガースリーブ脚部（１７４）が上側シュラウドハンガー（４０，１４０）に固定されている、請求項８に記載のセラミック基複合材のハンガーアセンブリ（３０）。
【請求項１０】
第１の脚部（７２，１７２）及び第２の脚部（７４，１７４）が流路パネル（８０）の肩部（８２，８４）を係合する表面を有する、請求項１に記載のセラミック基複合材のハンガーアセンブリ（３０）。
【請求項１１】
上側シュラウドハンガー（４０，１４０）とリテーナ（６０）の１つとＣＭＣ流路パネル（８０）との間に延びるリーフシール（６７）をさらに備える、請求項１に記載のセラミック基複合材のハンガーアセンブリ（３０）。
【請求項１２】
ＣＭＣ流路パネル（８０）がＵ字状である、請求項１に記載のセラミック基複合材のハンガーアセンブリ（３０）。
【請求項１３】
ＣＭＣ流路パネル（８０）が第１及び第２のＣＭＣハンガースリーブ脚部（７２，１７２）（７４，１７４）に着座する肩部（８２，８４）を有する、請求項１２に記載のセラミック基複合材のハンガーアセンブリ（３０）。
【請求項１４】
肩部（８２，８４）が水平である、請求項１３に記載のセラミック基複合材のハンガーアセンブリ（３０）。
【請求項１５】
肩部（８２，８４）が傾斜している、請求項１３に記載のセラミック基複合材のハンガーアセンブリ（３０）。
【請求項１６】
冷却空気流路（６８）が上側シュラウドハンガー（４０，１４０）を通って延びる、請求項２に記載のセラミック基複合材のハンガーアセンブリ（３０）。
【請求項１７】
第１のＣＭＣハンガースリーブ脚部（７２，１７２）及び第２のＣＭＣハンガースリーブ脚部（７４，１７４）が一体構造である、請求項１６に記載のセラミック基複合材のハンガーアセンブリ（３０）。
【請求項１８】
一体的に形成され、垂下している保持脚部（１６４，１６６）によって画定される上側シュラウドハンガー（４０，１４０）とＣＭＣハンガースリーブ（７０）の少なくとも一部をさらに備える、請求項１６に記載のセラミック基複合材のハンガーアセンブリ（３０）。
【請求項１９】
ＣＭＣハンガースリーブの第１の脚部（７２，１７２）及び第２の脚部（７４，１７４）が互いに独立し、保持脚部（１６４，１６６）に接続されている、請求項１８に記載のセラミック基複合材のハンガーアセンブリ（３０）。
【請求項２０】
間隔に隣接して配置され、一方向の間隔よりも大きい寸法を一方向に有するリテーナ（６０）をさらに備える、請求項１に記載のセラミック基複合材のハンガーアセンブリ（３０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、一般に、ガスタービンエンジン用シュラウドに関する。より具体的には、限定するものではないが、本実施形態は、ガスタービンエンジンにおいて利用されるセラミック基複合材のシュラウド用セラミック基複合材のハンガースリーブに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常のガスタービンエンジンは、一般に、前方端部及び後方端部を有し、その幾つかのコア又は推進力部品がそれらの間に軸方向に配置されている。空気入口又は空気吸入口が、エンジンの前方端部に位置している。後方端部へと向かって順番に、吸入口に続いて圧縮機、燃焼チャンバ、タービンが配置されている。追加の部品、例えば低圧及び高圧圧縮機、並びに低圧及び高圧タービンもまた、ガスタービンエンジンに含まれ得ることは当業者には容易に明らかになるであろう。しかし、これは網羅的なリストではない。ガスタービンエンジンはまた、通常エンジンの長手方向中心軸に沿って軸方向に配置された内側シャフトを有する。内側シャフトは、タービンと空気圧縮機の両方に接続され、それによりタービンは回転入力を空気圧縮機に供給して圧縮機ブレードを駆動する。
【０００３】
動作中、空気が圧縮機内で加圧され、燃焼器内で燃料と混合されて高温燃焼ガスを発生し、この高温燃焼ガスはタービン段を通って下流側に流れる。これらのタービン段は、燃焼ガスからエネルギーを抽出する。高圧タービンはまず、燃焼器から高温燃焼ガスを受け取り、支持ロータディスクから半径方向外側に延びる高圧タービンロータブレードの列を通して燃焼ガスを下流側に導くステータノズルアセンブリを含む。２段タービンでは、第２の段ステータノズルアセンブリが第１の段ブレードの下流側に配置され、その後には、第２の支持ロータディスクから半径方向外側に延びる第２の段ロータブレードの列が続く。タービンは、燃焼ガスエネルギーを機械的エネルギーに変換する。
【０００４】
高圧及び低圧タービンの各々は、ロータディスクから半径方向外側に延びる１つ以上のロータブレード段を含むことができる。シュラウドアセンブリは、タービンロータを取り囲み、タービンを通って流れる燃焼ガスの外側境界を画定する。タービンシュラウドは、単一の一体構造であってもよいし、複数のセグメントから形成されてもよい。幾つかの公知のシュラウドアセンブリは、シュラウドハンガーを含み、シュラウドハンガーは、タービンブレードの先端に隣接して半径方向外側に配置された複数のシュラウドを支持するためにエンジンの外側ケーシングに結合されている。
【０００５】
シュラウドは、タービンエンジンの動作温度及び圧力環境における使用に対する設計寿命要件を満たすことが可能でなければならない。現在の材料がそのような困難な温度及び圧力条件で効果的に動作することを可能にするために、シュラウドセグメントで使用するための複合材、具体的にはセラミック基複合材（ＣＭＣ）材料の利用が、金属部材より高い耐熱性を有するという理由で行われている。しかし、そのようなセラミック基複合材（ＣＭＣ）には、シュラウドセグメント又は部品としてのＣＭＣの使用の設計及び適用中に考慮しなければならない機械特性がある。ＣＭＣ材料は、金属材料と比較すると、比較的低い引張延性又は低い破断歪みを有する。また、ＣＭＣ材料の熱膨張係数は、ＣＭＣ質材料のシュラウドに対する拘束用の支持体又はハンガーとして使用される金属合金とは著しく異なる。したがって、ＣＭＣシュラウドセグメントが動作中に１つの表面上で拘束されて冷却される場合、応力が生じてそのセグメントの破断を招く可能性がある。
【０００６】
既存のシュラウド構造に関する別の目標は、シュラウドの流路部分で応力レベル及び勾配を向上させること、したがって、ハードウェアの耐久性を向上させることである。さらに、隣接するブレードが熱条件に起因して膨張及び収縮する場合、ブレードは交換を必要とするシュラウドを摩擦する可能性がある。経時的に、摩擦によってブレード又はシュラウドは交換が必要となる。シュラウド部分が、シュラウド構造全体ではなく流路領域で交換できるということもまた望ましい。
【０００７】
前述からわかるように、ガスタービンエンジン構成部材の機能及び耐久性の態様を向上させることが望ましい。さらに、ＣＭＣシュラウドの信頼性、部材品質、製造性を向上させ、シュラウドアセンブリの流路部分のみの交換を可能にすることが望ましい。
【０００８】
本明細書の背景技術に含まれる情報（ここで引用される参照及びその記載又は考察を含む）は、技術的な参照のためだけに含まれ、本実施形態の範囲を拘束する主題とみなされるものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１３／１５６５５６号明細書
【発明の概要】
【００１０】
幾つかの実施形態によれば、ＣＭＣハンガースリーブが、セラミック基複合材のシュラウドパネルを保持するために設けられる。ハンガーは、リテーナによって上側ハンガーに接続されている。ハンガースリーブは、その内部に配置された流路パネルを有する半径方向内側開口部を含む。この流路パネルが時間、摩擦又はその両方により摩耗した場合、流路パネルはアセンブリ全体を交換することなく交換することができる。
【００１１】
幾つかの実施形態によれば、セラミック基複合材のハンガーアセンブリは、第１のＣＭＣハンガースリーブ脚部と、第２のＣＭＣハンガースリーブ脚部とを有するＣＭＣハンガースリーブを備え、第１及び第２のＣＭＣハンガースリーブ脚部は、半径方向内側端部で離間して配置することができる。ＣＭＣ流路パネルは、半径方向内側端部で第１及び第２のＣＭＣハンガースリーブ脚部の間に配置されている。間隔は、第１及び第２のＣＭＣハンガースリーブ脚部の半径方向外側端部の間とすることができ、冷却空気流路がＣＭＣハンガースリーブを通過して流路パネルを冷却する。
【００１２】
上記に概説した特徴のすべては、単に例示的なものとして理解されるべきであり、ＣＭＣシュラウド用ＣＭＣハンガースリーブの多くのさらなる特徴及び目的は、本明細書での開示から得ることができる。この概要は、以下の詳細な説明でさらに説明されて簡略化した形で概念の選択を紹介するために提供される。この概要は、請求される主題の主要な特徴又は本質的特徴を識別するよう意図されてはおらず、また、請求される主題の範囲を限定するために使用されるよう意図されてもいない。本発明の特徴、詳細、有用性及び利点のより広範な提示が、添付の図面に図示されるとともに添付の特許請求の範囲において規定される本発明の種々の実施形態の以下の記載においてなされる。したがって、この概要を、ここに含まれる明細書、特許請求の範囲、及び図面の全体をさらに読むことなく限定的な解釈として理解すべきではない。
【００１３】
添付の図面と併せて実施形態の以下の説明を参照することによって、これらの例示的な実施形態の上記及びその他の特徴及び利点、並びにそれらを達成する方法がより明らかになり、ＣＭＣシュラウド用ＣＭＣハンガースリーブがよりよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】例示的なガスタービンエンジンの側面断面図である。
【図２】ＣＭＣハンガースリーブ及びＣＭＣシュラウド又は流路パネルを含む組み立てられた例示的なタービンアセンブリの側面断面図である。
【図３】第１の例示的なシュラウドハンガーの等角図である。
【図４】第２の例示的なシュラウドハンガーの等角図である。
【図５】さらに別の例示的なシュラウドハンガーの等角図である。
【図６】例示的なシュラウドハンガーと共に使用するＣＭＣ流路パネルの等角図である。
【図７】第２の例示的なシュラウドアセンブリの等角図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、実施形態についての参照が詳細に行われるが、その１つ以上の実施例が図面に示されている。各実施例は、開示される実施形態の限定ではなく説明として示している。実際には、本開示の範囲及び精神から逸脱せずに、本実施形態では種々の修正及び変更を加えることができることは、当業者には明らかであろう。例えば、一実施形態の一部として例示し又は説明した特徴は、別の実施形態で使用してさらに別の実施形態を生成することができる。したがって、本発明は、そのような修正及び変更を添付の特許請求の範囲及びその等価物の範囲内に属するものとして保護することを意図している。
【００１６】
図１〜７を参照すると、ＣＭＣシュラウド用セラミック基複合材（「ＣＭＣ」）のハンガースリーブの様々な実施形態が示されている。シュラウドのハンガースリーブは、別のアーキテクチャであり、シュラウドの流路部分は軸方向に沿って複数の部分に分離されており、流路表面の大部分はパネルから形成され、部材品質及び製造性を促進する。これらの特徴のすべては、製造、動作又は性能の一部又はすべてを向上させる。
【００１７】
本明細書で使用する場合、「軸方向の」又は「軸方向に」という用語は、エンジンの長手軸に沿った次元を示す。「軸方向の」又は「軸方向に」に関連して使用される「前方」という用語は、エンジン入口、又は他の部品と比較してエンジン入口に比較的近い部品に向かう方向に移動することを示す。「軸方向の」又は「軸方向に」に関連して使用される「後方」という用語は、エンジンノズル、又は他の部品と比較してエンジンノズルに比較的近い部品に向かう方向に移動することを示す。本明細書で使用する場合、「半径方向の」又は「半径方向に」という用語は、エンジンの長手方向中心軸とエンジン外周との間を延びる次元を示す。
【００１８】
最初に図１を参照すると、ガスタービンエンジン１０の概略側面断面図が示されている。ガスタービンエンジン１０の機能は、高圧かつ高温の燃焼ガスからエネルギーを抽出し、そのエネルギーを仕事用の機械的エネルギーに変換することである。ガスタービンエンジン１０は、入口端部１２を有し、空気がコア又はプロパルサ１３に入り、プロパルサ１３は、概して高圧圧縮機１４、燃焼器１６、及び多段高圧タービン２０によって画定される。集合的に、プロパルサ１３は、動作中に推力又は動力を提供する。ガスタービンエンジン１０は、航空、発電、工業、船舶などに使用することができる。
【００１９】
動作時には、空気はガスタービンエンジン１０の空気の入口端部１２を通って入り、１以上の圧縮段を通って移動し、圧縮段で空気圧力が増大され、燃焼器１６へ誘導される。この圧縮空気を燃焼器１６で燃料と混合して燃焼して、高温燃焼ガスを提供し、ガスは燃焼器１６を出て高圧タービン２０の方へ向かう。高圧タービン２０で、エネルギーを高温燃焼ガスから抽出して、タービンブレードを回転させ、それによってシャフト２４を回転させる。シャフト２４は、ガスタービンエンジン１０の前面の方へ進み、タービン設計に応じて、１つ以上の圧縮機段１４、１５、入口ファンブレード１９を有するファン１８を引き続き回転させる。ファン１８は、シャフト２８によって低圧タービン２１に接続され、ガスタービンエンジン１０に対する推力を生み出す。低圧タービン２１はまた、さらなるエネルギーを抽出して追加の低圧圧縮機段１５に動力供給するために利用することができる。低圧圧縮機１５からの低圧空気は、同様に、エンジンの部品の冷却を助けるために使用することができる。
【００２０】
ここで図２を参照すると、例示的なシュラウド支持アセンブリ３０の側面断面図が示されている。例示的なタービンを示しているが、本実施形態は、タービン用途に限定されるものではない。高圧タービン２０（図１）は、１列の周方向に隔置された静翼（図示せず）と、これらの静翼の軸方向下流側の複数の周方向に隔置されたタービンブレード２３とを含む。タービンブレード２３は、薄片状であり、タービンロータディスク（図示せず）に取り付けられる。タービンブレード２３の各々は、シュラウドアセンブリ３０の方へ半径方向に延びる。シュラウドアセンブリ３０は、エンジン軸線２６（図１）を中心に周方向に延び、周方向で複数の流路パネル８０から構成され得る。シュラウドアセンブリ３０は、タービンブレード２３に対して緊密に構成され、シュラウドアセンブリ３０が高温燃焼ガスが高圧タービン２０を通って流れるための外側の半径方向の流路境界を画定するようにタービン効率を向上させる。タービン効率は、根元部から先端まで、及び前縁と後縁との間で翼形部の正圧及び負圧側に作用する燃焼ガスの差圧からエネルギーを抽出する翼形部表面の能力に基づいている。
【００２１】
シュラウドアセンブリ３０は、様々な形状を備えることができる上側シュラウドハンガー４０を含む。エンジンケーシング２９が、エンジン軸線２６（図１）を中心に周方向に延びる。上側シュラウドハンガー４０は、エンジンケーシング２９の半径方向内側から延び、エンジン軸線２６（図１）を中心にハンガースリーブ７０を円形に保持する。ハンガースリーブ又はシュラウドスリーブ７０は、適切な位置に流路パネル８０を保持し、ガスタービンエンジン１０、非限定的な例として、圧縮機１４又は高圧タービン２０の部分内の流れ境界を画定する。
【００２２】
示されているように、上側シュラウドハンガー４０は断面略Ｕ字状であり、第１の半径方向に延びる脚部４２と、第２の半径方向に延びる脚部４４と、第１及び第２の脚部４２、４４の間に延びる第３の軸方向に延びる脚部４６とを含む。第１及び第２の脚部４２、４４は、エンジン軸線２６を中心に周方向に延びる。上側シュラウドハンガー４０は、周方向に延びる。上側シュラウドハンガー４０は、金属で形成してもよいし、或いはセラミック基複合材材料から形成してもよい。第１及び第２の脚部４２、４４の半径方向外側端部には、エンジンケーシング２９の構造と係合するフック４８が存在する。フック４８は、軸方向に延びてエンジンケーシング２９の係合構造と嵌合する。例えば、フック４８が概して雄部であり、タービンケーシングは雌部受け入れ構造を含む。さらに、フック４８が示されているが、他の構成を利用してもよく、例えば、雄部をエンジンケーシング２９に位置させることができ、雌部を上側シュラウドハンガー４０に位置させることができる。別の実施形態によれば、本開示の範囲内であるハンガースリーブ７０は、エンジンケーシング２９に延びてこれと接続することができ、上側シュラウドハンガー４０は、取り除いてもよい。
【００２３】
複数の支持ウェブ又はガセット５０が、第１の脚部４２と第２の脚部４４との間に延びることができる。ガセット５０は、上側ハンガーの周方向に離間して配置することができる。支持ウェブ又はガセット５０は、第１の脚部４２と第２の脚部４４との間に延びることができ、軸方向に、又は示されているように中心のエンジン軸線２６に対して斜めに延びることができる。例えば、本実施形態は、第１の脚部４２のより低い半径方向高さから第２の脚部４４のより高い半径方向高さにテーパ状のガセット５０を設ける。或いは、ガセット５０は、反対方向にテーパ状であってもよいし、水平に延びてもよい。
【００２４】
軸方向脚部４６は、締結具５４を受け入れる１つ以上の離間して配置されたボルト開口５２を含む。締結具５４は、上側シュラウドハンガー４０を通ってリテーナ又はバッフル６０内に延びる。リテーナ６０は、ハンガースリーブ７０を捕え、ハンガースリーブ７０を上側シュラウドハンガー４０に引き寄せる。例えばボルトである締結具５４は、互いに平行でボルトの緩みを少なくすることができる。これは、ボルト耐久性を向上させ、接合部を強化する。しかし、別の実施形態によれば、締結具５４を互いに対して斜めに配置して、組み立てを容易にするために例えば半径方向にすべてが延びてもよい。
【００２５】
ハンガースリーブ７０は、周方向に延び、ＣＭＣシュラウドスリーブ前方脚部７２と、ＣＭＣハンガースリーブ後方脚部７４とを備える。前方脚部７２は、上側部分７１と、下側部分７３と、上側及び下側部分７１、７３の間に半径方向に延びる部分７５とを含むＣ字状で形成されている。同様に、後方脚部７４は、上側部分７６と、下側部分７７と、半径方向に延びる部分７８とを含み、断面コ字状を画定する。ハンガースリーブ７０、上側シュラウドハンガー４０及びシュラウド流路パネル８０は、一般に「スラッシュ面」と呼ばれる周方向端部面を含む。スラッシュ面は、半径方向平面と呼ばれるガスタービンエンジン１０の中心線軸２６に平行な平面に存在してもよいし、又は半径方向平面からわずかにオフセットさせてもよいし、又はこのような半径方向平面に対して鋭角となるように配向させてもよい。
【００２６】
ハンガースリーブ７０は２つの脚部部分７２、７４を有するものとして示されているが、このスリーブセグメント７９は図３に示すようにワンピースセグメントである。これは、示されている図における切断した断面の位置によるものである。しかし、当業者であれば、ハンガースリーブ７０は、本明細書にさらに記載され示されるような２ピース以上の構造で形成することができることを理解されよう。
【００２７】
ハンガースリーブ７０の周方向セグメント、流路パネル８０のセグメント及び上側シュラウドハンガー４０のセグメントが組み立てられると、完全なリング形状となる。端部ギャップは、隣接するセグメントのスラッシュ面の間に存在することができる。１つ以上のシールを、これらのスラッシュ面に設けることができる。これらのシールは一般に、金属又は他の適切な材料の薄いストリップの形状をとる「スプライン」シールとして知られており、端部面内のスロットに挿入されて隣接するセグメントの間のギャップ全体にわたる。加えて、上側シュラウドハンガー４０の周方向端部、ハンガースリーブ７０及び流路パネル８０は組み立てられると、位置合わせ又はオフセットされるか、もしくはそれらの幾つかの組合せであってよい。
【００２８】
前方脚部７２及び後方脚部７４は、窓６２によって半径方向外側端部で離間して配置されている。前方脚部７２及び後方脚部７４は、異なる周方向位置で交互に接合されている。ハンガースリーブ７０は、ハンガースリーブ７０の周方向長さに応じて１つ以上の窓６２を含むことができる。リテーナ６０は窓６２を通って延び、窓６２に対応する１以上の寸法より大きな寸法となるサイズにされており、締結具５４が締め付けられると、リテーナ６０が半径方向にハンガースリーブ７０を上側シュラウドハンガー４０に引っ張るようになっている。
【００２９】
バッフル６０は、幾つかの実施形態によれば、一端部で上側シュラウドハンガー４０に係合する逆Ｔ字状であってもよい。このＴ字状は、半径方向に延びる脚部６４と、横方向に延びる脚部６６とを有する。冷却空気流路６８は、バッフル６０を通って延び、ＣＭＣシュラウドの流路パネル８０に冷却空気を供給することができる。冷却空気流路６８は、空気を上側シュラウドハンガー４０から受けることができる。これらの孔は、公知の源、例えば圧縮機からのシュラウドの冷却空気をリテーナ／バッフル６０を通して流路パネル８０に供給する。
【００３０】
バッフル６０は、開口６１内で締結具５４を受け入れる。バッフル６０の下側表面は、例えばアレイ状に配置された１つ以上の冷却開口を含み、裏側インピンジメント冷却を流路パネル８０に提供する。
【００３１】
横方向脚部６６は、半径方向内側端部に隣接するレリーフ、スロット、又は他の特徴部６５を含むことができる。本実施形態によれば、リーフシールのようなシール６７は、特徴部６５に配置されている。リーフシール６７は、リテーナ６０からの冷却空気を押し出して流路パネル８０の上側表面８３を冷却する。
【００３２】
流路パネル８０が、下側部分７３、７７の間に延びている。流路パネル８０の下側表面８１がタービンブレード２３に隣接して配置され、上側表面８３がリテーナ６０に対向してリテーナ６０からの冷却空気を受ける。流路パネル８０は、前方軸方向端部近傍の第１の肩部８２と、第２の後方軸方向端部近傍の第２の肩部８４とを含む。第１の肩部８２は、第１の又は前方軸方向部分７３の上側表面と係合する。第２の肩部８４は、第２の又は後方軸方向部分７７の上側表面と係合する。
【００３３】
第１の肩部８２は、断面図において水平に示されている。同様に、第２の肩部８４もまた、水平に示されている。下側部分７３、７７の対応する接触表面もまた、示されている実施形態では水平である。肩部８２、８４及び下側部分７３、７７の水平面は、互いに係合する圧力平坦部を画定する。これは、流路パネル８０の係合及び下側部分７３、７７の支持を可能にする。或いは、圧力平坦部は、水平ではなく傾斜又はテーパ状の表面であってもよい。
【００３４】
アーム８６、８８が、肩部８２、８４から延びている。アーム８６、８８は、半径方向に延びてもよいし、又は前方及び後方脚部７２、７４の範囲内で斜めに延びてもよい。シール６７は、特徴部領域６５からアーム８６、８８へ延びる。アーム８６、８８は、下側部分７３、７７の端部間の間隔よりも広く離間して配置されている。
【００３５】
ハンガースリーブ７０及び流路パネル８０は、それだけに限定されるものではないが、セラミック基複合材（ＣＭＣ）を含む様々な低延性で低熱膨張係数の材料から形成することができる。一般に、ＣＭＣ材料は、セラミック繊維、例えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含み、これらからなる形態が、窒化ホウ素（ＢＮ）などの適合材料で被覆される。繊維は、セラミック質基材で被覆され、その１つの形は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）である。通常、シュラウドハンガー４０はまた、他の低延性で高温可能な材料から形成することができる。ＣＭＣ材料は、一般に、約１％以下の室温引張延性を有し、本明細書では、低引張延性材料を画定するために使用される。ＣＭＣ材料は、一般に、約０．４％〜約０．７％の範囲の室温引張延性を有する。
【００３６】
ＣＭＣ材料は、繊維の長さ（「繊維方向」）に対して平行な方向の材料張力強度が直交方向の張力強度より強いという特徴を有する。
【００３７】
この直交方向は、基材層間の２次又は３次繊維方向を含むことができる。様々な物理特性はまた、繊維方向と基材方向との間で異なることができる。
【００３８】
少なくとも下側部分７３、７７の下部外側表面及び流路パネル８０の下側表面８１は、環境障壁被覆層を組み込むことができ、この層は、ＣＭＣ材料との使用に適した公知のタイプの研磨可能材料及び／又は耐摩擦性材料とすることができる。この層は、「摩耗コート」と呼ばれることがある。本明細書で使用する場合、「研磨可能」という用語は、タービンブレード２３が延在する流路パネル８０内で高速で回転している間、タービンブレード２３の先端との接触中に、タービンブレード先端をほとんど又はまったく損傷することなく、摩耗コートを研磨、研削、又は腐食で除去することが可能であることを示唆する。この研磨可能特性は、摩耗コートの材料組成の結果、その物理的構成、又はそれらの幾つかの組合せによって得ることができる。摩耗コートは、イットリア安定化ジルコニア又はバリウムストロンチウムアルミノシリケートなどのセラミック層を備えることができる。
【００３９】
ここで図３を参照すると、シュラウドのハンガースリーブ７０の等角図が示されている。ハンガースリーブ７０は、周方向に延びるセグメント７９として示されている。セグメント７９は、単一の構造として周方向に完全に延びる長とすることができる。或いは、示されているように、セグメント７９は短くしてもよく、複数のセグメントが、高圧タービン２０を囲むように利用される。
【００４０】
また、示すように、ハンガースリーブ７０は、上側表面６３に窓６２を含む。窓６２は、様々なサイズで形成することができ、窓６２を画定する構造によって画定される。構造体の上側表面６３は、周方向に様々な幅を有するものであってもよいし、及び／又は周方向に異なる距離で離間して配置されてもよい。上側表面６３の幅又は間隔は、ローディング、リテーナ６０のサイズ、上側シュラウドハンガー４０からの冷却空気の伝導、及び他の変形例に応じることができる。例えば、示されているセグメント７９は、中心に位置してもよいし、又は図４に示すように中心に集中した構成を有してもよいし、又は中心を外れてもよい単一の窓６２を有することができる。或いは、セグメント７９は、２つ以上の窓６２を有してもよい。さらに、１つ以上の窓６２は、図５に示すように、隣接するセグメントの隣接する窓と嵌合して大型の窓を画定するようにスリーブセグメント７９の周方向端部へ延びることができる。
【００４１】
ここで図６を参照すると、ハンガースリーブ７０から除去された流路パネル８０の等角図が示されている。流路パネルの下側表面８１及び上側表面８３は、示されるように湾曲させてもよいし、或いは、複数の流路パネル８０が高圧タービン２０の周方向形状に近似できるように直線状であってもよい。
【００４２】
流路パネル８０はまた、平坦な圧力表面を画定する肩部８２、８４を備える。肩部８２、８４及びアーム８６、８８は、下側部分７３、７７の間のハンガースリーブ７０の開口部６９（図５）内に流路パネル８０を保持する。パネルは、肩部８２、８４と下側表面８１から延びるパネルの側壁との間の直角アーキテクチャを利用するが、他のアーキテクチャも利用することができる。例えば、流路パネル８０は、肩部表面と側壁との間の角度が９０度にならないように傾斜した圧力平坦部を含むことができる。下側表面８１から延びる側壁もまた、９０度で下側表面から延びるのではなく傾斜させることができる。様々な別の形状を使用して、流路パネル８０とハンガースリーブ７０の係合を保持することができる。
【００４３】
上側パネル表面８３はまた、上述のように冷却空気をリテーナ６０から受ける。インピンジメント冷却空気は、流路パネル８０の温度を適切な温度で、又は適切な動作範囲内に維持するのに役立つ。
【００４４】
流路パネル８０は、肩部８２、８４が着座すると下側表面８１が下側部分７３、７７の下側表面と面一になるように寸法決めされている。
【００４５】
本明細書に示すように、壁の間の接合部は、概して丸みを付けられており、部材の製造を向上させることができる。しかし、鋭角隅部のような他の構成を使用することもできる。
【００４６】
ここで図７を参照すると、シュラウドアセンブリ１３０の第２の実施形態が示されている。シュラウドアセンブリ１３０の上側端部には、前述した実施形態と同様の第１の脚部１４２と、第２の脚部１４４とを有する上側シュラウドハンガー１４０が存在する。第１及び第２の脚部１４２、１４４の上側端部は、エンジンケーシング１２９と接続するためのフック１４８を含む。シュラウドのハンガベース１４７が、第１の脚部１４２と第２の脚部１４４との間に延びている。第１及び第２の脚部１４２、１４４の組合せにおいて、ハンガベース１４７は、上側シュラウドハンガー１４０に対してＵ字状を形成する。支持ウェブ又はガセット１５０が、第１及び第２の脚部１４２、１４４の間に延びている。冷却流路１６８が、上側シュラウドハンガー１４０を通過している。
【００４７】
上側シュラウドハンガー１４０と一体的に形成される別のリテーナ１６０が、ハンガベース１４７から垂下している。第１のリテーナ脚部１６４及び第２のリテーナ脚部１６６が、シュラウドハンガー１４０から垂下している。前述した構造と同様に、脚部１６４、１６６は、上側シュラウドハンガー１４０の一部又はすべてを画定しているセグメント構造と共に周方向に延びる。
【００４８】
ＣＭＣハンガースリーブ１７０の別の実施形態は、保持脚部１６４、１６６に接続されている。ハンガースリーブ１７０は、分離した第１及び第２のＣＭＣハンガースリーブ脚部１７２、１７４によって画定される。脚部１７２、１７４は、半径方向及び周方向に延び、リテーナ脚部１６４、１６６に固定されている。第１のＣＭＣハンガースリーブ脚部１７２及び第２のＣＭＣハンガースリーブ脚部１７４は、流路パネル１８０に係合する下側端部を含む。流路パネル１８０は、肩部を有する。肩部１８２、１８４が、脚部１７２、１７４の対応する表面と係合する表面を有して形成されている。
【００４９】
リーフシール１６７は、Ｕ字状の流路パネル１８０と上側シュラウドハンガー１４０との間に延びることができる。冷却流路１６８は、シュラウドハンガー１４０を開口して通り、かつ保持脚部１６４、１６６の間の経路でインピンジメント冷却を流路パネル１８０に提供することを可能にする。
【００５０】
構造及び方法の上記の説明は、例示の目的で提示したものである。排他的であること、又はこれらの構造及び方法を開示の厳密な形状及び／もしくはステップに限定することを意図するものではなく、上記の教示に照らして多くの修正及び変更が可能であることが明らかである。本明細書で説明された特徴は、任意の組合せで組合せることができる。本明細書に説明された方法のステップは、物理的に可能であれば、いかなる順序で実行してもよい。特定の形の複合構造について図示及び説明したが、それに限定されるものではなく、本明細書に添付の特許請求の範囲のみによって限定されることが理解される。
【００５１】
複数の発明の実施形態を本明細書で説明及び図示してきたが、当業者であれば、本明細書で説明された機能を実行し、かつ／或いは、結果及び／又は１つ以上の利点を得るための様々な他の手段及び／又は構造を容易に想到し、そのような変更及び／又は修正のそれぞれは、本明細書で説明された実施形態の範囲内にあるとみなされる。より一般的には、本明細書で説明されたすべてのパラメータ、寸法、材料及び構成は例示的であることを意味し、実際のパラメータ、寸法、材料、及び／又は構成は、本発明の教示が使用される特定の１つ以上の用途に依存することを、当業者であれば容易に理解するであろう。当業者は、決まり切った実験だけを使用して、本明細書で説明された特定の発明の実施形態の多くの等価物を認識し、又は確認することができるであろう。したがって、上記の実施形態は単なる１例として提示され、添付の特許請求の範囲及びその等価物の範囲内では、発明の実施形態は、具体的に記載及び請求されるものとは異なるように実施することができることを理解されたい。本開示の発明の実施形態は、本明細書で説明されたそれぞれの個々の特徴、システム、物品、材料、キット及び／又は方法を対象としている。加えて、２つ以上のそのような特徴、システム、物品、材料、キット、及び／又は方法のいかなる組合せも、そのような特徴、システム、物品、材料、キット、及び／又は方法が互いに矛盾しないならば、本開示の発明の範囲内に含まれる。
【００５２】
最良の形態を含む例を用いて本実施形態を開示し、さらに、任意の装置又はシステムの作製及び使用、並びに任意の組み入れられた方法の実施を含め、当業者が装置及び／又は方法を実行できるようしている。これらの例は、網羅的であることを意図していないし、又は開示されたまさにそのステップ及び／又は形式に本開示を限定することを意図するものでもなく、上記の教示を考慮して多くの修正及び変更が可能である。本明細書で説明された特徴は、任意の組合せで組合せることができる。本明細書に説明された方法のステップは、物理的に可能であれば、いかなる順序で実行してもよい。
【００５３】
本明細書で規定され、使用されるすべての定義は、辞書の定義、参照によって組み込まれた文献における定義、及び／又は定義された用語の通常の意味より優先されると理解されるべきである。本明細書及び特許請求の範囲内に使用される時、不定冠詞「１つの（ａ及びａｎ）」は、明らかに反対の示されない限り、「１以上の」を意味すると理解されるべきである。本明細書及び特許請求の範囲内で使用される句「及び／又は」は、そのように結合される要素の「いずれか１つ又は両方」、すなわち、ある場合において接続的に存在し、他の場合において選言的に存在する要素を意味すると理解されるべきである。
【００５４】
また、反対に明示されない限り、２つ以上のステップ又は動作を含む本明細書に記載するあらゆる方法において、その方法のステップ又は動作の順序は、必ずしもその方法のステップ又は動作が列挙される順序に限定されるわけではないことも理解されたい。
【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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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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