(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端部において外側及び内側バンド（３８、４０）に固定接合された一対の中空のノズル羽根（３６）を含み、
前記羽根の各々の前記内側バンド（４０）は、前記羽根と対応する、該内側バンドを貫通する供給開口（４２）と、前記羽根の真下の該内側バンドの周辺部から延びて該内側バンドの下方に対応する空洞（４６）を形成する一体形のスカート（４４）とを有し、
該スカートは、該内側バンドの軸方向の両端部において該スカートを貫通して延びて前記空洞と流体連通した複数の前方及び後方パージ孔（４８、５０）を備え、
前記空洞を密閉して該空洞内で冷却空気を循環させ前記内側バンドを冷却することができるように、前記スカートにろう付けされた裏当て板（６２）を有するハニカムシール（６０）が設けられている、ことを特徴とするタービンノズル（３０）。
【請求項２】
前記羽根の各々の内側に配置され、かつ前記冷却空気を前記空洞に供給するために前記供給開口（４２）のうちの対応する１つを貫通して前記空洞内に延びるインゼクタ管（７０）を備えるインピンジメント・バッフル（６４）を更に含むことを特徴とする、請求項１に記載のタービンノズル。
【請求項３】
前記インゼクダ管（７０）は、前記裏当て板（６２）に面し前記冷却空気の流れを阻止するためのキャップ（７２）と、前記冷却空気を横方向に前記空洞内に吐出するための側面開口（７４）とを有することを特徴とする、請求項２に記載のタービンノズル。
【請求項４】
前記一対の中空のノズル羽根（３６）の各々は、共通の分割線（８０）を有する前記外側及び内側バンド（３８、４０）の対応する半部分との共通の鋳造品で構成され、前記共通の分割線は互いにろう付けされて前記外側及び内側バンド内に前記羽根の対を有する一体形のノズルセグメントを形成することを特徴とする、請求項１に記載のタービンノズル。
【請求項５】
前記羽根は、軸方向に対向する前縁及び後縁（７６、７８）を有し、
前記スカート（４４）は、前記羽根の対に跨る前方壁、前記羽根の対に跨る後方壁、及び前記羽根の対の対向する側部に配置された一対の対向する端壁を含む、ことを特徴とする、請求項４に記載のタービンノズル。
【請求項６】
前記スカートの後方壁は、前記裏当て板（６２）の後方端を受け入れる保持スロット（８２）を含み、また前記スカートの前方壁及び端壁は、前記裏当て板に当接してろう付けされた平滑なランド（８４）を含むことを特徴とする、請求項５に記載のタービンノズル。
【請求項７】
前記裏当て板（６２）は、無孔でありかつ前記スカート（４４）の全周辺部の内側範囲内で前記内側バンド（４０）から間隔を置いて配置されて、前記内側バンドを対流冷却するために前記冷却空気を該内側バンドの内面に沿って妨げられることなく循環させることができることを特徴とする、請求項６に記載のタービンノズル。
【請求項８】
前記羽根の各々の内側に配置され、かつ前記冷却空気を前記空洞に供給するために前記供給開口（４２）のうちの対応する１つを貫通して前記空洞内に延びるインゼクタ管（７０）を備えるインピンジメント・バッフル（６４）を更に含むことを特徴とする、請求項７に記載のタービンノズル。
【請求項９】
前記一対の中空のノズル羽根（３６）の各々の内側に配置され、前記冷却空気を前記空洞に供給するために前記供給開口（４２）のうちの対応する１つを貫通して前記空洞内に延びるインゼクタ管（７０）を備えるインピンジメント・バッフル（６４）を更に有し、
前記インゼクダ管（７０）は、前記裏当て板（６２）に面し前記冷却空気の流れを阻止するためのキャップ（７２）と、前記冷却空気を横方向に前記空洞内に吐出するための側面開口（７４）とを有することを特徴とする、請求項１に記載のタービンノズル。
【請求項１０】
前記羽根（３６）の各々は、共通の分割線（８０）を有する前記外側及び内側バンド（３８、４０）の対応する半部分との共通の鋳造品で構成され、前記共通の分割線は互いにろう付けされて前記外側及び内側バンド内に前記羽根の対を有する一体形のノズルセグメントを形成し、
前記スカート（４４）は、前記内側バンド（４０）との共通の鋳造品で構成され、かつそれらの間に前記ろう付けされた分割線を備える前記羽根の対に跨る前方壁、それらの間に前記ろう付けされた分割線を備える前記羽根の対に跨る後方壁、及び前記羽根の対の対向する側部に配置された一対の対向する端壁を含む、ことを特徴とする、請求項９に記載のタービンノズル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的にガスタービンエンジンに関し、より具体的には、該ガスタービンエンジン内のタービンノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスタービンエンジンでは、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の燃焼ガスを発生し、この高温燃焼ガスがタービン段を通って下流に流れ、タービン段が高温燃焼ガスからエネルギーを取り出す。高圧タービンが、燃焼器から高温燃焼ガスを最初に受けるが、該高圧タービンはステータノズルを含み、このステータノズルが支持ロータディスクから半径方向外向きに延びる高圧タービンのロータブレードの列を通して燃焼ガスを下流方向に向ける。二段式タービンでは、第２段ステータノズルが、第１段ブレードの下流に配置され、別の支持ディスクから半径方向外向きに延びる第２段ロータブレードの列がこの第２段ステータノズルに続く。
【０００３】
第１及び第２ロータディスクは、対応するロータシャフトにより圧縮機に結合され、作動中に圧縮機を駆動する。多段式低圧タービンは、二段式高圧タービンの下流に配置され、一般的に、典型的なターボファン航空機エンジン構成では飛行中の航空機に動力を供給するために、第２ロータシャフトにより圧縮機の上流に配置されたファンに結合される。
【０００４】
燃焼ガスがタービン段を通って下流に流れるとき、燃焼ガスからエネルギーが取り出されて該燃焼ガスの圧力が低下する。例えば、第２段タービンノズルにわたって大きな圧力降下が起こるので、一般的に段間シールを設けてノズルの周りの燃焼ガス漏れをシールする。
【０００５】
より具体的には、作動中にそれらと共に回転するように２つの第１ロータディスク間の軸方向位置に環状の段間シールリングが取り付けられており、また段間シールリングは半径方向外向きに延びるラビリンスシール歯状突起を含む。ハニカムステータシールが、シール歯状突起に近接して第２段ノズルの内側端に取り付けられ、その間の流体流れを最小にするようにシール歯状突起との間でラビリンスシールを形成する。
【０００６】
段間シールリングは、シール歯状突起の一側に前方空洞を形成する環状の前方部分と歯状突起の反対側に後方空洞を形成する後方部分とを含む。
【０００７】
ノズル羽根は、中空であり、作動中に羽根を冷却するために用いられる圧縮器からの加圧空気の一部を供給される。次に、羽根用空気の一部は、内側バンドを通して半径方向内向きに流れて、パージ空気をシール歯状突起の両側の対応する前方及び後方パージ空洞に供給する前方及び後方パージ孔の対応する列を通して吐出される。
【０００８】
ノズル羽根自体の冷却を強化するために、羽根は、一般的にそれを貫通する多数のインピンジメント孔を備える金属薄板構造をもつ１つ又はそれ以上のインピンジメント・バッフル又はインサートをその中に含む。インピンジメント・バッフルの周囲壁は、中空の羽根の内面に近接して間隔をおいて配置されており、インピンジメント空気の対応する噴流を該羽根の内面に向けて吐出して該羽根の冷却を強化する。インピンジメント済みの空気は、その後羽根の正圧側面又は負圧側面或いはその両方を貫通して形成された多数のフィルム冷却孔を通して吐出されることができる。
【０００９】
羽根を支持する半径方向外側及び内側のノズルバンドは、燃焼ガス流の対応する境界を形成するので、その冷却は対応してより少なくてすむ。典型的な構成では、各ノズル羽根は、外側バンドから外向きに延びる入口管即ちスプーリを含み、この入口管即ちスプーリ中に圧縮機からの冷却空気が供給される。空気は、各羽根の内側のインピンジメント・バッフルを通して半径方向内向きに流れ、一般的にその一部は内側バンドを通して半径方向に流れてパージ空気を対応する前方及び後方パージ空洞に供給する。
【００１０】
民間用で見られる１つの構成では、移送管が、内側バンドを貫通して延びて、内側バンドに近接して間隔をおいて配置された金属薄板カバーにより個々の羽根の下に形成された小さな空洞内にインピンジメント前の空気を直接供給するようになっている。金属薄板カバー自体は、移送管を通して導かれる空気によりインピンジメント冷却され、インピンジメント済みの空気は、その後例えば前方のパージ空洞内に向けられる。
【００１１】
段間ハニカムシールは、対応する内側バンドの部分に適当に固定状態に取り付けられた金属薄板の裏当て板又はプレートを含み、該ハニカムシールのための専用の冷却回路を備えないのが一般的である。
【００１２】
内側バンド及びそれに取り付けられたハニカムシールの構成は、多数の部品を必要とし、このことがコスト及び構成の複雑さを増大させる。また、この構成は、個々のノズル羽根のすぐ下方に限定された局部的な冷却能力をもたらす。
【００１３】
しかしながら、改良されたターボファン・ガスタービンエンジンの開発においては、燃焼器から吐出され第２段タービンノズルに流れる燃焼ガスは、従来のエンジンにおける典型的な中央にピークをもつ温度プロファイルに比較して内側バンド側に偏った最高温度即ちピークをもつ。従って、内側バンドは、作動中により大きい熱負荷を受けるので、作動中に第２段ノズルの適当な有効寿命を保証するために特別に構成された冷却構成を必要とする。
【特許文献１】
米国特許第６０７７０３４号
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、段間ハニカムシールを支持する構成において内側バンドを冷却できるような改良されたタービンノズルを提供することが望まれる。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
タービンノズルは、外側バンドと内側バンドとの間に取り付けられた中空のノズル羽根を含む。内側バンドは、該内側バンドの周辺部の周りに一体形のスカートを含む。ハニカムシールの裏当て板が、スカートに取り付けられてその中に空洞を形成する。内側バンドは、冷却空気を空洞に供給するための供給開口を含み、またスカートは、冷却空気を吐出するための前方及び後方のパージ孔を含む。作動中に、空洞を通って流れる空気は、内側バンドの裏側を冷却し、その後パージ孔を通して吐出される。
【００１６】
本発明を、好ましい例示的な実施形態によって、その更なる目的及び利点と共に、添付の図面と関連してなされる以下の詳細な説明においてより具体的に説明する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１に概略的に示しているのは、飛行中の航空機に動力を供給するように構成されたターボファン航空機エンジンの例示的な形態のガスタービンエンジン１０の１部である。エンジンは、長手方向即ち軸方向中心軸線１２の周りに軸対称であり、ファン（図示せず）の下流に配置された従来の多段式軸流圧縮機１４を含む。空気１６は、最初にファン及び圧縮機を通してエンジンに流入し、圧縮機内で加圧されて、後方部分が示されている環状の燃焼器１８中に吐出される。空気は、燃焼器内で燃料と混合されて点火されて高温の燃焼ガス２０を発生し、該高温燃焼ガスは燃焼器から連続して対応するタービン段に吐出される。
【００１８】
二段式高圧タービン（ＨＰＴ）が、周囲の環状の内側ケーシング２２内における例示的な構成で図１に示されている。
【００１９】
ＨＰＴは、燃焼器の出口端から燃焼ガスを最初に受ける環状の第１段タービンノズル２４を含む。第１段ノズルは、任意の従来の構成を有することができ、エンジン内に適当に支持された半径方向外側及び内側のバンドに固定状態に取り付けられた中空のステータ羽根の列を含む。
【００２０】
第１段ロータブレード２６の列は、第１支持ロータディスク２８の周囲から半径方向外向きに延びており、最初にノズル２４から吐出された燃焼ガスからエネルギーを取り出す。
【００２１】
第２段タービンノズル３０が、第１段ブレード２６のすぐ下流に適当に取り付けられ、対応する第２段ロータディスク３４から半径方向外向きに延びる下流側の第２段ロータブレード３２の列を通る燃焼ガスを向け直す。第１及び第２ロータディスク２８、３４は、それらの間に延びる共通のロータシャフトにより圧縮器１４のロータに固定接合されており、作動中に２つのロータブレード段により取り出されたエネルギーが、圧縮機を駆動するために用いられる。
【００２２】
図１及び図２に示す第２段タービンノズル３０は、セグメント化されたリングになっており、該リングは、半径方向の両端部において対応する半径方向外側及び内側バンド３８、４０に固定接合された一対の中空のノズル又はステータ羽根３６を含む。バンドは、円弧形のセグメントであり、好ましくは１つのバンドセグメントにつき２つだけの羽根を備え、各セグメントは、互いに円周方向に隣接して配置され、従来の方法で該セグメント間に配置された対応するスプラインシールによって互いにシールされる。
【００２３】
図１に示す例示的な構成では、燃焼ガス２０は、流路スパンの半径方向中央とは対称的に内側流路境界の方に偏った最大即ちピーク温度をもつ半径方向の温度プロファイルＴを有する状態で、燃焼器１８から吐出される。このように、第２段タービンノズルの内側バンド４０は、普通のように燃焼ガスの温度プロファイルが中央にピークをもつような他の場合と比較して、より高い熱負荷を受けることになる。より低いスパン位置にピークをもつ温度プロファイルは、エンジン性能を向上させるが、それに対応してノズル内側バンドにより高い熱負荷をかけることになる。
【００２４】
従って、第２段ノズルの内側バンド４０は、図２により詳細に示すような改良された構成を有しており、この構成は、第１及び第２の高圧タービンロータ段の間で用いるための簡単かつ費用効果の良い組立体として、内側バンドを効果的に冷却する。
【００２５】
図２に示すノズルセグメントの各々は、該ノズルセグメントを半径方向に貫通して延びる一対の供給開口４２を含み、該供給開口４２は、２つの羽根３６のそれぞれと対応している。また、内側バンドは、該内側バンドの周辺部から半径方向内向きに延びる一体形のスカート４４を含み、共通の冷却空洞即ちプレナム４６を形成する。冷却空洞は、その上を高温燃焼ガスが流れる内側バンドの外側にある外面と対向する該内側バンドの内面の露出した内側領域を最大にするように、各セグメントの内側バンドの下方にかつ両方の羽根の真下に延びている。
【００２６】
スカートは、冷却空洞と流体連通するために内側バンドの軸方向の両端部においてスカートを貫通して延びる前方パージ孔４８の列と後方パージ孔５０の列とを含む。供給開口４２は、共通のチャンバー即ち空洞４６への冷却空気の流入口を形成し、またパージ孔４８、５０は、共通の空洞からの出口を形成する。
【００２７】
再び図１を参照すると、段間シールが、第１及び第2ロータディスク２８、３４の間に形成され、それから半径方向外向きに延びる複数のラビリンスシール歯状突起５４を有する環状の段間シールリング５２を含む。リング５２は、第１ディスク２８に隣接して環状の前方パージ空洞５６を形成する環状の前方部分と、第2ロータディスク５８に隣接して環状の後方パージ空洞５８を形成する環状の後方部分とを含む。シールリング５２は、任意の従来の構成を有することが可能であって、その前方及び後方部分は、一般的に、それぞれのロータディスク内に対応するロータブレード２６、３２の軸方向のダブテールを保持するための一体形のブレードリテーナの形態になっている。
【００２８】
シール歯状突起５４は段間ステータハニカムシール６０と協働し、段間ステータハニカムシール６０は、該ハニカムシールに適当に取り付けられた金属薄板の裏当て板又はプレート６２を有する。ハニカムシールは、第２段ノズルの内側バンドにより支持されて、前方及び後方空洞５６、５８の間の圧力差を維持するために対応するシール歯状突起５４との間で比較的小さい半径方向の間隙を形成する。金属薄板の裏当て板６２は、図３の中央に示すリブのような補強リブによって局部的に補強することができる。
【００２９】
図１及び図２に示す好ましい実施形態形態では、裏当て板６２は、冷却空洞４６をシール状態で密閉するようにスカート４４にろう付けされて、作動中に内側バンドの裏側の冷却を強化するために該冷却空洞内で冷却空気を循環させることができるようにする。
【００３０】
図２及び図３により詳細に示すように、裏当て板６２は、空洞４６の全周辺部の周りで該空洞にろう付けされることにより空洞４６をシール状態に密閉するために無孔であることが好ましい。また、裏当て板は、周囲のスカート４４の全周辺部の内側範囲内の円周方向において内側バンドからほぼ一様な間隔を置いて配置されて、内側バンドの内面全体に沿って冷却空気を実質的に妨げられることなく循環させ該内側バンドを対流冷却することを可能にする。このように、冷却空気は、作動中に冷却空洞４６に直接流入し、内側バンドの実質的に全範囲内を循環して、内側バンドの外面上を流れる燃焼ガスの高い熱負荷から該内側バンドを冷却することができる。
【００３１】
図１及び図３に最も良く示すように、羽根３６の各々は、任意の従来の方法で中空の羽根の内面に近接して間隔をおいて配置された金属薄板構造の有孔のインピンジメント・バッフル即ちインサート６４を含むのが好ましい。バッフルは、作動中に羽根の内面に向けて冷却空気１６を対応するインピンジメント空気の噴流として導く多数の小さい孔を含む。
【００３２】
図１に示すように、外側バンドは、該外側バンドを貫通し対応するインピンジメント・バッフルの上端と流体連通して半径方向に延びる対応する入口管即ちスプーリ６６を含み、該スプーリ６６は、圧縮機からの抽出空気の１部を従来の方法でインピンジメント・バッフル内に導き、該バッフルを通して半径方向内向きに流す。バッフル内に導かれた冷却空気は、羽根内側のバッフルのインピンジメント孔を通してその一部が吐出され、その後、羽根の対向する正圧側面又は負圧側面或いは両側面に配置された従来のフィルム冷却孔６８を通して吐出されることができる。
【００３３】
図３に示すように、各バッフル６４はまた、供給開口４２のうちの対応する１つを貫通して共通の空洞内に延びる出口インゼクダ管７０を含み、該出口インゼクダ管７０が、最初にノズル羽根の内面のインピンジメント冷却を行っていないインピンジメント前の空気の１部をバッフル内から空洞４６に直接供給するようにするのが好ましい。バッフル６４の底部は金属薄板により閉じられ、この金属薄板にインゼクタ管７０が適当にろう付けされることができる。
【００３４】
図２及び図３に示す好ましい実施形態では、インゼクタ管７０は、円筒形であり、該インゼクタ管に適当にろう付けされた円形の金属薄板のキャップ７２を有する。キャップは、裏当て板６２に面し該裏当て板に向けてのインピンジメント冷却空気の流れを阻止している。これに対応して、各インゼクタ管７０は、空洞内で循環するように横方向に該空洞内に冷却空気を吐出するための少なくとも1つ側面開口７４を含む。
【００３５】
図３に示す好ましい実施形態では、キャップ７２は無孔であり、インゼクタ管７０は、冷却空気の冷却空洞４６内への多方向の噴射を行うように、互いに間隔を置いて配置された側面開口７４のうちの４つを含む。
【００３６】
インゼクタ管７０は、十分な冷却空気の流量を冷却空洞内に吐出するために適当な流通面積を備えた寸法にされ、１つ又はそれ以上の側面開口７４は、インゼクタ管自体の流通面積に実質的に等しい総合した流通面積を有するのが好ましい。このように、冷却空気は、横方向に冷却空洞内に効率的に噴射され、内側バンドの内面の対流冷却を最大にすることができる。
【００３７】
冷却空洞４６の半径方向の高さは、１つのノズルセグメント当たり２つのインゼクタ管から共通の空洞４６内に吐出された冷却空気の循環を保証するほど十分な大きさであり、該空洞内で実質的に妨げられることなく流れが循環する。従って、インゼクタ管７０は、内側バンドから空洞のスパンを横切って半径方向内方に延びて、端部キャップ７２を裏当て板６２に近接して位置させる。また、側面開口７４は、冷却空気を妨げられることなく横方向に空洞全体にわたって分配するために、内側バンドと裏当て板との間の中央に配置されるのが好ましい。
【００３８】
裏当て板６２は金属薄板であり、また内側バンド及び周囲のスカートは局部的に異なる作動環境に曝される実質的により厚い金属鋳造の構成部品であるので、それらは、対応して作動中に異なる熱応答性を有する。インピンジメント冷却の下では局部的に高い熱応力及び歪みを受けることになるような速い熱応答性の裏当て板６２を直接インピンジメント冷却するのを最小にするか又は回避するために、キャップ７２がインゼクタ管の端部に設けられる。裏当て板の歪みは、次にハニカムシールを歪ませて、ラビリンスシール歯状突起５４との間のシール性能に悪影響を及ぼす可能性がある。
【００３９】
インゼクダ管から冷却空気を横方向に吐出することによって、冷却空洞４６の周囲の構成部品をより一様に冷却することが可能になり、該構成部品内の熱応力を減少させ、対応する歪みを減少させる。また、最も顕著なことは、内側バンドの内面の大部分が、空洞４６内の循環する冷却空気に曝されて作動中に内側バンド自体が効果的に冷却されるようになることである。
【００４０】
図１及び図２に示すように、羽根３６の各々は、軸方向に対向する前縁７６及び後縁７８を有する。各羽根はまた、前縁と後縁との間で軸方向にかつ外側及び内側バンドの間で半径方向のスパンにわたって延びる、全体として凹面形の正圧側面と全体として凸面形の対向する負圧側面とを含む。
【００４１】
図２に示すように、スカート４４は、羽根の前縁の下方に配置された前方壁と羽根の後縁の下方に配置された後方壁とを含む。また、スカートの円周方向に対向する一対の側壁又は端壁が、各内側バンドセグメントの羽根の対の対向する側部に配置され、該一対の側壁又は端壁は、両方の羽根の真下にほぼ矩形の共通の冷却空洞４６を形成する。
【００４２】
図２及び図３に示すように、羽根３６の各々は、共通の端面即ち分割線８０を有する外側バンド３８及び内側バンド４０の対応する半部分との共通の鋳造品で構成され、該分割線８０は、互いにろう付けされて対応する外側及び内側バンド内に羽根の対を有する一体形のノズルセグメントを形成するのが好ましい。このように、各羽根は、対応する外側バンド及び内側バンドの部分と対応する一体形のスカートの部分と共に鋳造することができ、次いで２つの羽根セグメント及びスカートの相補形の部分は、共通の分割線において互いに接合され該共通の分割線に沿ってろう付けされて、２つの羽根及び協働するバンドセグメントをもつ個々の一体化された組立体を形成する。次に、ノズルセグメントは、タービンノズルの全円周の周りで互いに隣接されるが、その端面の間に従来のシール配置になっている従来のスプラインシールを含む。
【００４３】
図３に示す好ましい実施形態では、スカート４４は、内側バンド４０との共通の鋳造品の１部分であり、スカートの前方壁及び後方壁は、鋳造中及び分割線においてろう付けすることによって組み立てられる前には、鋳造分割線に沿って最初は分割されている。スカート端壁の対応する壁は、最初は各羽根セグメント内に鋳造され、互いにろう付けされたスカートが共通の空洞４６の全周辺部を取り囲むようになる。
【００４４】
図１及び図２に示す好ましい実施形態では、内側バンドのスカートの後方壁は、軸方向前方に面する円周方向に延びる保持スロット８２を含み、該保持スロット８２は、裏当て板６２との間で舌状突起と溝とからなる機械的継手を構成して裏当て板６２の後方端を受け入れる。図２に示すように、スカートの残りの２つの端壁及び前方壁は、当接状態で裏当て板６２の対応する周辺部を受けるように構成されたほぼ平坦で平滑な狭いランド８４を含み、次に該周辺部は従来通りの方法でランド８４にろう付けされることができる。
【００４５】
また、裏当て板６２の前方端は、軸方向断面が円弧形又はＬ字形であり、スカートとのろう付け継手を拡張するためにスカート前方壁の相補形の円弧形外面に一致しているのが好ましい。このように、ランドは、裏当て板のスカートに対する周辺部の狭いろう付けシール部を形成し、裏当て板のろう付けシールされた後方端は保持スロット８２中に機械的に捕捉され、裏当て板のろう付けシールされた前方端は、該裏当て板のスカートに対する結合強度を増すように剪断荷重を支持するような構成にされる。
【００４６】
図１に示す共通の冷却空洞４６との間の圧力差は、前方パージ空洞５６の場合よりも後方パージ空洞５８の場合のほうが大きいので、後方保持スロット８２は該後方パージ空洞５８におけるより大きい圧力差に抗するように裏当て板の機械的な保持力を強化する。
【００４７】
上に開示したタービンノズルは、内側バンドの冷却を強化すると同時に前方及び後方パージ空洞内への所望のパージ流量を補完するように特別に構成された内側バンド及び協働するスカートを提供する。このような要素の組み合わせは、性能を損なうことなく更に内側バンド全体の冷却を向上させる段間ハニカムシールを支持するタービンノズルに対して、部品数を減少させ、複雑さを減らし、かつ費用を実質的に節減する。
【００４８】
ハニカムシールの裏当て板は、剛性のある鋳造スカート４４に対して該スカートにろう付けすることによって直接取り付けられる。内側バンドと裏当て板との間に形成された冷却空洞４６は、内側バンドの裏側全体にわたる冷却空気の実質的に妨げられることのない循環をもたらし、オフセンタピークをもつ燃焼ガスプロファイルによる増大した熱負荷に抗して該内側バンドを効果的に冷却する。インゼクタ管７０は、内側バンドの冷却空洞中に最大圧力かつ最大冷却能力をもつ状態でインピンジメント前の冷却空気を供給するために、対応するインピンジメント・バッフル６４の内側端に直接接合される。
【００４９】
空気は、インゼクタ管の側面開口７４を通して噴射されて、裏当て板の熱応力及び対応する該裏当て板の歪みを減少させるためにハニカムシールの裏当て板を直接にインピンジメント冷却することなく、共通の空洞内で循環する。内側バンドのスカートに対する裏当て板のろう付けに加えて単一の保持スロッド８２が、ハニカムシールの効率的な保持をもたらし、従来のボルト止めされたハニカムシール又は舌状突起と溝とからなる様々な形態の支持フックを備えるハニカムシールよりも複雑さを減少させる。
【００５０】
スカートを内側バンドと一体化することにより、個々の羽根セグメントと外側及び内側バンドの対応する部分との共通の鋳造品を使用し、製造の複雑さ及び関連するコストを低減させることができる。この好ましい実施形態では、２つの羽根セグメントが、互いにろう付けされて、スカートの周辺部にろう付けされたハニカムシールの無孔の裏当て板を用いることによって簡単に閉じられる開口端をもつ共通の空洞４６を備えるノズルのダブレットセグメントを形成する。
【００５１】
代わりに、３つの羽根セグメントが、互いにろう付けされて、３つのスカート壁をもつ外側寄りの羽根セグメントと２つのスカート壁をもつ内側寄りの羽根セグメントとを備え、全体で裏当て板によって閉じられる共通の空洞を形成する、ノズルのトリプレットセグメントを形成することができる。また、単一の羽根セグメントでさえ、裏当て板によって閉じられる４つのスカート壁により形成されたそれ自身の内側バンド空洞を有することができる。
【００５２】
最後に、バンドのスカートの前方及び後方壁が円周方向に連続していることに鑑み、前方及び後方パージ孔４８、５０は、従来は制約された空間構成においては可能ではなかった最大の接線方向の傾斜で前方及び後方壁の中に形成することができる。このように、パージ孔は、噴射されるパージ空気の速度を最大にし、前方及び後方パージ空洞を形成する回転するディスクとの速度差を最小にするように方向付けられることができる。従って、共通の冷却空洞４６からのパージ空気の改善された吐出効率が得られる。
【００５３】
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、当業者には本発明の他の変更が、本明細書中の教示するところから明らかになるはずであり、従って、本発明の技術思想及び技術的範囲に入る全てのそのような変更は、添付の特許請求の範囲で保護されることが望まれる。
【００５４】
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】
【図１】  本発明の例示的な実施形態による第２段タービンノズルを有する例示的なターボファン・ガスタービンエンジンの１部の軸方向の部分概略断面図。
【図２】  好ましい実施形態による、図１に示すタービンノズルのセグメントのうちの１つの下面の分解斜視図。
【図３】  図１に示すタービンノズルの１部の、線３−３に沿った後方から前方に見た部分断面図。
【符号の説明】
１０  ガスタービンエンジン
１４  多段式軸流圧縮機
１６  空気
１８  燃焼器
２０  燃焼ガス
２４  第１段タービンノズル
２６  第１段ロータブレード
３０  第２段タービンノズル
３２  第２段ロータブレード
３６  ノズル羽根
３８  外側バンド
４０  内側バンド
４４  スカート
４６  共通の冷却空洞
５２  段間シールリング
５６  前方のパージ空洞
５８  後方のパージ空洞
６０  段間ステータハニカムシール
６２  裏当て板
６４  インピンジメント・バッフル
６８  フィルム冷却孔
７６  羽根の前縁
７８  羽根の後縁
８２  保持スロット
【図１】
0004315245.tif 000002
【図２】
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【図３】
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