(57)【要約】  荷重分散部を有するシュラウド支持システム（３０）は、リテーナ支持壁（７６）により軸方向に離間した第１の壁部（７２）及び第２の壁部（７４）を有するシュラウドハンガー（７０）と、第１及び第２の壁部とリテーナ支持壁との間にシュラウドハンガー内に配置されたセラミックマトリックス複合材のシュラウドセグメントと、円周方向に離間した第１及び第２のボルト孔（７１）を有し、シュラウドを貫通するリテーナ（８０）と、シュラウドハンガーを貫通して、リテーナの第１及び第２のボルト孔を係合する第１及び第２のボルト（７９）と、を備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷重分散部を有するシュラウド支持システム（３０）であって、
少なくとも円周方向に延び、リテーナ支持壁（７６）により軸方向に離間した第１の壁部（７２）及び第２の壁部（７４）を有するシュラウドハンガー（７０）と、
前記第１及び第２の壁部と前記リテーナ支持壁との間に前記シュラウドハンガー内に配置された複数のシュラウドセグメント（４１）から形成されたセラミックマトリックス複合材のシュラウドと、
円周方向に離間した第１及び第２のボルト孔（７１）を有し、前記シュラウドセグメントを貫通するリテーナ（８０）と、
前記シュラウドハンガーを貫通して、前記リテーナの第１及び第２のボルト孔を係合する第１及び第２のボルト（７９）と、
を備える、シュラウド支持システム（３０）。
【請求項２】
前記シュラウドハンガーが、円周方向に離間した第１及び第２のボルト孔を有する、請求項１に記載の荷重分散部を有するシュラウド支持システム（３０）。
【請求項３】
前記シュラウドハンガーの第１及び第２のボルト孔が、前記シュラウドハンガーを貫通して互いに平行か又はある角度を付けて延びる、請求項２に記載の荷重分散部を有するシュラウド支持システム（３０）。
【請求項４】
前記リテーナ支持壁から垂下したボス（７７）を更に備える、請求項１に記載の荷重分散部を有するシュラウド支持システム（３０）。
【請求項５】
前記ボスの各々においてシュラウドハンガーボルト孔（７１）を更に備える、請求項４に記載の荷重分散部を有するシュラウド支持システム（３０）。
【請求項６】
前記シュラウドセグメントが、第１及び第２のボス間に配置される、請求項４に記載の荷重分散部を有するシュラウド支持システム（３０）。
【請求項７】
前記シュラウドハンガー内に空気拡散キャビティ孔（８９）を更に備える、請求項１に記載の荷重分散部を有するシュラウド支持システム（３０）。
【請求項８】
前記第１及び第２の壁部のうちの１つがバネとして機能する、請求項１に記載の荷重分散部を有するシュラウド支持システム（３０）。
【請求項９】
前記リテーナが、前記シュラウドセグメントを係合する複数の突起部（８２）を有する、請求項１に記載の荷重分散部を有するシュラウド支持システム（３０）。
【請求項１０】
前記リテーナの下方で且つ前記シュラウドハンガー内に配置されたバッフル（９０）を更に備える、請求項１に記載の荷重分散部を有するシュラウド支持システム（３０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示される実施形態は全体的に、ガスタービンエンジンのシュラウドに関する。より詳細には、限定ではないが、本発明の実施形態は、ガスタービンエンジンにおいて利用されるセラミックマトリックス複合材のシュラウド支持システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的なガスタービンエンジンは、一般に、前方端部と後方端部とを有し、これらの間に複数のコア又は推進構成要素が軸方向に位置決めされる。空気入口又は吸気口は、エンジンの前方端部に位置する。吸気口の後に続いて後方端部に向かって、圧縮機、燃焼室、及びタービンがある。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などの追加の構成要素もまたエンジンに含めることができることは、当業者には容易に理解されるであろう。但し、これは網羅的に列挙したものではない。エンジンはまた、通常、エンジンの中心長手方向軸線に沿って軸方向に配置された内部シャフトを有する。内部シャフトは、タービン及び空気圧縮機の両方に接続され、タービンが空気圧縮機に回転入力を提供して圧縮機ブレードを駆動するようになる。
【０００３】
作動時には、空気は、圧縮機において加圧され、燃焼器内で燃料と混合されて高温の燃焼ガスを発生し、該燃焼ガスは、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取り出す。最初に、高圧タービンが燃焼器から高温の燃焼ガスを受け取り、該高圧タービンは、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ロータブレードの列を通って下流側に燃焼ガスを配向するステータノズル組立体を含む。２段タービンにおいて、第２段タービンステータノズル組立体は、第１段ブレードの下流側に位置付けられ、その後に、第２の支持ロータ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続く。タービンは、燃焼ガスエネルギーを機械エネルギーに変換する。
【０００４】
タービンの各々は、ロータディスクから半径方向外向きに延びるロータブレードの１又はそれ以上の段を含むことができる。シュラウド組立体は、タービンロータを囲み、タービンを通って流れる燃焼ガスの外側境界を定める。タービンシュラウドは、単一の単体構造体とすることができ、或いは、複数のセグメントから形成することができる。一部の既知のシュラウド組立体は、エンジンの外側ケーシングに結合されたシュラウドハンガーを含み、該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且つ先端から半径方向外向きに位置付けられた複数のシュラウドに対して支持を提供する。シュラウドは、シュラウドハンガーに単一のボルト接続により結合することができる。しかしながら、亀裂又はボルト不具合が生じた場合、シュラウドは、シュラウドハンガーから連結解除される可能性がある。
【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で使用するための設計寿命要件に適合できなければならない。現在の材料がこのような厳しい温度及び圧力条件で効果的に動作できるようにするために、シュラウドセグメント用に複合材、詳細にはセラミックマトリックス複合材（ＣＭＣ）材料を利用することが実施されており、これは、セラミックマトリックス複合材（ＣＭＣ）材料が金属タイプの部品よりも高い温度性能を有していることに起因する。しかしながら、このようなセラミックマトリックス複合材（ＣＭＣ）材料は、シュラウドセグメント又は構成要素としてＣＭＣを使用した設計及び用途の際に考慮しなければならない機械的特性がある。ＣＭＣ材料は、金属材料と比べたときに、引張延性又は破断歪みが相対的に低い。また、ＣＭＣ材料は、ＣＭＣタイプの材料のシュラウドに対する拘束支持体又はハンガーとして使用される金属合金とは有意に異なる熱膨張係数を有する。
【０００６】
上記のことから分かるように、ガスタービンエンジン構成要素に関するこれら及び他の欠点を克服することが望ましいことになる。その上、ＣＭＣシュラウド支持システムの信頼性を向上させることが望ましいことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】欧州特許第２４８６９６４号公報
【特許文献２】米国特許第７，７４９，５６５号明細書
【発明の概要】
【０００８】
荷重分散部を有するシュラウド支持システムは、少なくとも円周方向に延び、リテーナ支持壁により軸方向に離間した第１の壁部及び第２の壁部を有するシュラウドハンガーと、第１及び第２の壁部とリテーナ支持壁との間にシュラウドハンガー内に配置されたセラミックマトリックス複合材のシュラウドと、円周方向に離間した第１及び第２のボルト孔を有し、シュラウドを貫通するリテーナと、シュラウドハンガーを貫通して、リテーナの第１及び第２のボルト孔を係合する第１及び第２のボルトと、を備える。上記シュラウド支持システムにおいて、シュラウドハンガーは、円周方向に離間した第１及び第２のボルト孔を有する。上記シュラウド支持システムにおいて、シュラウドハンガーの第１及び第２のボルト孔が、シュラウドハンガーを貫通して互いに平行か又はある角度を付けて延びる。上記シュラウド支持システムが、リテーナ支持壁から垂下したボスを更に備える。上記シュラウド支持システムが、ボスの各々においてシュラウドハンガーボルト孔を更に備える。上記シュラウド支持システムにおいて、シュラウドが、第１及び第２のボス間に配置される。上記シュラウド支持システムが、シュラウドハンガー内に空気拡散キャビティ孔を更に備える。上記シュラウド支持システムにおいて、第１及び第２の壁部のうちの１つがバネとして機能する。上記シュラウド支持システムにおいて、リテーナが、シュラウドセグメントを係合する複数の突起部を有する。上記シュラウド支持システムが、リテーナの下方で且つシュラウドハンガー内に配置されたバッフルを更に備える。
【０００９】
上記で概説した特徴の全ては、単に例証として理解すべきであり、本発明のより多くの特徴及び対象物が、本明細書の開示から得ることができる。従って、この発明の概要の非限定的な解釈は、本明細書、請求項、これらと共に含まれる図面全体をより詳細に読むことなく理解されるはずである。
【００１０】
本発明の上述した及び他の特徴及び利点、並びにこれらを実現する方法は、添付図面と共に以下の実施形態の説明を参照することによって明らかになり、シュラウド支持システムがより良好に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ガスタービンエンジンの側断面図。
【図２】組み立てられた例示的なタービンシュラウド支持セクションシステムの側断面図。
【図３】例示的なシュラウド支持システムの分解等角図。
【図４】例示的なシュラウド支持システムの後方から前方を見た断面図。
【図５】シュラウド支持システムの１つのボルト接続部を描いた詳細断面図。
【図６】例示的なシュラウド支持システムのシュラウドハンガーの下側等角図。
【図７】例示的なシュラウドの等角図。
【図８】リテーナの等角図。
【図９】シュラウド支持システムと共に利用されるバッフルの等角図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、その１つ又はそれ以上の実施例が図面に例示されている提示された実施形態について詳細に説明する。各実施例は、説明の目的で提供され、本開示の実施形態を限定するものではない。実際に、本開示の範囲又は技術的思想から逸脱することなく、種々の修正形態及び変形形態を本実施形態において実施できることは、当業者であれば理解されるであろう。例えば、１つの実施形態の一部として例示され又は説明される特徴は、別の実施形態と共に使用して更に別の実施形態を得ることができる。従って、本発明は、そのような修正及び変形を特許請求の範囲及びその均等物の技術的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。
【００１３】
図１〜９を参照すると、セラミックマトリックス複合材（「ＣＭＣ」）シュラウドハンガー支持システムの種々の実施形態が図示されている。シュラウドハンガー支持システムは、限定ではないが、高圧及び低圧タービン並びに圧縮機を含む、ガスタービンエンジンの種々の部分で利用することができる。ハンガー支持システムは、システムを共に保持する荷重分散リテーナ及び冗長カップリングを含む。これらの特徴要素の全ては、製造、動作、又は性能の何れか又は全てを改善する。
【００１４】
本明細書で使用される用語「軸方向」及び「軸方向に」とは、エンジンの長手方向軸線に沿った寸法を意味する。「軸方向」及び「軸方向に」と併せて使用される用語「前方」とは、エンジン入口に向かう方向に移動していること、又はある構成要素が別の構成要素と比較してエンジン入口により近接していることを意味する。「軸方向」又は「軸方向に」と併せて使用される用語「後方」とは、エンジンノズルに向かう方向に移動していること、又はある構成要素が別の構成要素と比較してエンジンノズルにより近接していることを意味する。
【００１５】
本明細書で使用される用語「半径方向」及び「半径方向に」とは、エンジンの長手方向軸線とエンジン外周との間に延びる寸法を意味する。単独で又は用語「半径方向」又は「半径方向に」と併せて使用される用語「近位方向」又は「近位方向に」とは、中心長手方向軸線に向かう方向に移動していること、又はある構成要素が別の構成要素と比較して中心長手方向軸線により近接していることを意味する。単独で又は用語「半径方向」又は「半径方向に」と併せて使用される用語「遠位方向」又は「遠位方向に」とは、エンジン外周に向かう方向に移動していること、又はある構成要素が別の構成要素と比較してエンジン外周により近接していることを意味する。
【００１６】
本明細書で使用される用語「横方向」又は「横方向に」とは、軸方向及び半径方向の両方に対して垂直な寸法を意味する。
【００１７】
全ての方向性の言及（例えば、半径方向、軸方向、近位、遠位、上側、下側、上向き、下向き、左、右、横、前、後、上部、底部、上方、下方、垂直、水平、時計回り、反時計回り）は、読み手の本発明の理解を助けるために識別の目的で使用しているに過ぎず、特に位置、向き、又は本発明の用途に関して限定するものではない。接続に関する言及（例えば、取り付け、結合、接続、及び接合）は、広義に解釈すべきであり、別途指示されていない限り、一群の要素間の中間部材及び要素間の相対移動を含むことができる。従って、接続に関する言及は、必ずしも２つの要素が互いに固定関係で直接接続されることを示唆するものではない。例示的な図面は、単に例証の目的のものであり、本明細書に添付される図面中に示されている寸法、位置、順序及び相対サイズは変えることができる。
【００１８】
最初に図１を参照すると、ガスタービンエンジン１０の概略側断面図が示されている。タービンの機能は、高温高圧の燃焼ガスからエネルギーを抽出して、該エネルギーを仕事を行うために機械エネルギーに変換することである。タービンエンジン１０は、入口端部１２を有し、ここで空気が、圧縮機１４、燃焼器１６、及び多段高圧タービン２０によって定められるコア又はプロパルサー１３に流入する。全体として、プロパルサー１３は、作動中に動力を提供する。ガスタービン１０は、航空機、発電、産業、船舶、又は同様のものに使用することができる。
【００１９】
作動時には、空気は、エンジン１０の空気入口端部１２を通って流入し、少なくとも１つの圧縮段を通って移動して、ここで空気の圧力が増大して燃焼器１６に配向される。圧縮空気は、燃料と混合されて燃焼して高温の燃焼ガスを提供し、該燃焼ガスは、高圧タービン２０に向けて燃焼器１６から流出する。高圧タービン２０において、高温の燃焼ガスからエネルギーが抽出されてタービンブレードの回転を引き起こし、その結果、シャフト２４の回転が生じる。シャフト２４は、エンジンの前面に向けて通過し、タービン設計に応じて、１又はそれ以上の圧縮機段１４、ターボファン１８又は入口ファンブレードを連続的に回転させる。ターボファン１８は、シャフト２８により低圧タービン２１に接続され、タービンエンジン１０に対する推力をもたらす。低圧タービン２１また、追加のエネルギーを抽出して、追加の圧縮機段に動力を供給するのに利用することができる。低圧空気は、エンジンの構成要素の冷却を助けるのにも用いることができる。
【００２０】
ここで図２を参照すると、例示的なシュラウド支持システム３０の側断面図が示される。例示的なタービンが図示されているが、本発明の実施形態は、タービンでの使用に限定されない。タービン２０は、円周方向に離間した固定ベーン（図示せず）の列と、ベーンの下流側にある複数の円周方向に離間したタービンブレード２３と、を含む。ブレード２３は、フォイル形であり、タービンロータディスク（図示せず）に装着される。ブレード２３の各々は、シュラウド４０に向かって半径方向に延びる。シュラウド４０は、エンジン軸線２６の周りに円周方向に延び、複数のシュラウドセグメント４１（図３）から構成される。任意選択的に、シュラウド４０は、単体構造体から形成することができる。シュラウド４０は、タービン２０を流れる高温の燃焼ガスの外側半径方向流路境界を定めるようにブレード２３に対して緊密に構成される。
【００２１】
システム３０は、ハンガー７０と、複数のシュラウドセグメント４１から構成されるシュラウド４０と、リテーナ８０とを含む。バッフル９０は、任意選択的に、シュラウドセグメント４１内でリテーナ８０の真下で用いることができる。システム３０は、エンジンケーシングに接続されて且つエンジンの一部（例えば、タービン）の周りに円周方向に延びるシュラウドハンガー７０を含む。エンジンケーシング３５は、エンジン軸線２６（図１）の周りに円周方向に延びる。ハンガー７０は、エンジンケーシングの半径方向内側から延びている。ハンガー７０は、エンジン軸線２６（図１）の周りに円形構成でシュラウドセグメント４１を保持し、該シュラウドセグメント４１は、エンジンの一部（非限定的な実施例として、圧縮機１４又はタービン２０）内で流れ境界を定める。
【００２２】
シュラウドハンガー７０は、組み合わせた状態でエンジンの中心軸線２６の周りに延びる複数のセグメントによって定められる。シュラウドハンガー７０は、第１の壁部７２及び第２の壁部７４を含み、その各々が半径方向及び円周方向に延びる。ハンガーガセット７６は、第１の壁部７２と第２の壁部７４との間に延びて、軸方向に延びることができ、又は図示のように中心軸線２６に対してある角度で延びることができる。本発明の実施形態によれば、ガセット７６は、第１の壁部７２での低い半径方向高さから、第２の壁部７４での高い半径方向高さまでテーパが付けられる。シュラウドハンガー７０は、エンジンケーシングを係合するのに利用できるタブ又はフック７３，７５を含む。代替として、ガセット７６は、対向する方向で平坦又はテーパ付きとすることができる。これらのフック７３，７５は、装着組立体又は構造体を提供するよう様々な形態をとることができる。
【００２３】
図示のように、シュラウドハンガー７０は、第１の壁部７２と第２の壁部７４との間にスペースを有し、ここにシュラウドセグメント４１を位置付けることができる。シュラウドセグメント４１の最下面は、ガスタービンエンジン内（例えば、圧縮機又はタービン）の空気流路の外面を定める。セグメント４１は更に、最下面上にアブレイダブル（磨耗性）材料４３を含むことができる。シュラウドセグメントから半径方向内向きには、ガスタービンエンジン１０の作動中にロータディスクと共に回転する翼形部ブレード２３がある。
【００２４】
ボルト７９は、シュラウドハンガー７０内に位置付けられ、ハンガーボス７７を通って下向きに延びる。ボルト７９は、シュラウドセグメント４１を通って円周方向に延びるリテーナ８０に接続される。リテーナ８０は、シュラウドハンガー７０内でシュラウドセグメント４１を捕捉して、セグメント４１がシュラウドハンガー７０から外れるのを阻止する。各シュラウドハンガー７０は、円周方向に離間して配置され、シュラウドセグメント４１の円周方向端部付近に配置される２つのボス７７を含む。リテーナ８０がシュラウドセグメント４１を通って延びた状態では、シュラウドセグメント４１は、第１の壁部７２と第２の壁部７４との間でシュラウドハンガー７０のオープンスペース内に捕捉される。リテーナ８０の真下には、シュラウドセグメント４１の冷却を助けるバッフル９０がある。
【００２５】
ここで図３を参照すると、シュラウド支持システムの分解等角組立図が示される。この分解図において、シュラウドハンガー７０は、該シュラウドハンガー上に図示された２つのボルト７９と共に示されている。ボルト７９は、シュラウドハンガー７０を通って延びる。ボルトは、ハンガーボス７７（図２）におけるアパーチャ７１を貫通し、リテーナ８０は、シュラウドセグメント４１を貫通して、リテーナ８０のボルトアパーチャ８５がシュラウドハンガー７０を通過するボルト７９と整列するようになる。リテーナ８０がシュラウドセグメント４１を貫通して延び、ボルト７９がハンガー７０を貫通してリテーナ８０のアパーチャ８５内に延びた状態では、シュラウドセグメント４１は、シュラウドハンガー７０の第１の壁部７２と第２の壁部７４との間に配置されるギャップ内に引き込まれる。バッフル９０は、リテーナ８０の真下に配置され、また、上面４４の真下でシュラウドセグメント４１内に位置付けられる。シュラウドセグメント４１の底面に沿って、アブレイダブル表面材料４３を露出させブレード２３（図２）との係合を助けるようにすることができる。
【００２６】
ここで図４を参照すると、支持システム３０の後方から前方を見た組立断面図が示される。シュラウドハンガー７０は、第１の壁部７２において前方フック７３を含み、該第１の壁部７２は、フック７３から下向きに垂下している。第１の壁部７２の下側端部において、シュラウドハンガー７０の円周方向端部にはボス７７がある。ボルト７９は、ボス７７を通ってリテーナ８０内に下向きに延びる。リテーナ８０は、シュラウドセグメント４１の内部を通過し、従って、シュラウドハンガー７０の境界内でハンガーボス構造体７７間にシュラウドセグメントを捕捉する。シュラウド４１は、ボス７７を離隔する円周方向寸法間に挟装するような円周方向寸法を有するサイズにされた上面を有する。この設計では、シュラウド４１は、別のハンガーシステムを使用する従来技術のシュラウドのような中心ウィンドウを有する必要がない。これにより、シュラウド４１、より具体的にはシュラウド４１の上面における応力集中が軽減される。加えて、ボルト７９は、ボルト曲げを低減するよう互いに平行である。これにより、ボルト耐久性が向上し、連結の改善が得られる。しかしながら、代替の実施形態によれば、ボルト７９は、本開示の実施形態の範囲内で平行でなくてもよい。例えば、ボルト７９は、組立を容易にするために互いに対してある角度で偏位することができる。
【００２７】
ここで図５を参照すると、シュラウドハンガー７０の詳細断面図が示される。この詳細図は、単一のボス７７と、そこを通過するボルト７９とを示している。リテーナ８０の一部は、ボルト７９によりシュラウドハンガー７０に接続されるように図示されている。リテーナ８０は、フランジ８１と、円周方向に延びるアーム８３とを含む。アーム８３は、図示の向きで上方に延びる複数の突出部８２を含む。突起部８２は、シュラウド４１の外壁の下側面に係合する。これは、決定された荷重位置を提供し、シュラウドハンガー７０とシュラウド４１との間の接続部間でシュラウド４１及びアーム８３にわたって荷重を分散する。
【００２８】
ここで図６を参照すると、シュラウドハンガー７０の下側部分の下側斜視図が示される。シュラウドハンガーセグメント７０は、第１の壁部７２と第２の壁部７４とを含む。第１及び第２の壁部７２，７４間には、ガセット又はリテーナ支持壁７６が延びる。シュラウドハンガー７０の上側部分には、シュラウドハンガーセグメント７０をエンジンケーシングに接続するのに利用できるフック７３，７５がある。フックが描かれているが、これは単なる例示に過ぎず、図示のフックの代替として様々なハンガー構造を利用してもよい。第２の壁部７４は、第１の壁部７２から離間して配置され、これらの間にシュラウドセグメント４１（図２）を受けるようにする。ボス７７の各々は、ボルトアパーチャ７１を含む。ボルト孔７１は、シュラウドハンガーを貫通して下向きに延びるシュラウドハンガー７０の上側を通るボルト７９（図５）を受ける。ボス７７の最下面は水平であり、相補的な水平上面を有するリテーナフランジ８１（図５）により組立構造体に当接される。しかしながら、ボス７７のこれらの下面は、リテーナフランジ８１の平行面に相補的であるように角度が付けられ、従って、ボス７７の下面にわたって荷重を担うことができる。
【００２９】
ボルト孔７１に隣接して、空気拡散キャビティ８９がある。これらの孔は、リテーナバッフル９０を通じて既知の供給源からシュラウド冷却空気を提供する。
【００３０】
シュラウドハンガー７０の第２の壁部７４は、バネ構造として機能する。シュラウドセグメント４１（図７）は、壁部７２，７４の間に配置されると、壁部７４は、シュラウドセグメント４１に対して軸方向の力を提供し、シュラウドハンガー７０内にシュラウドセグメントを確定的に配置する。ボルト７９は、セグメント４１を半径方向に保持し、壁７２，７４は、セグメント４１を軸方向に保持する。
【００３１】
ここで図７を参照すると、例示的なシュラウドセグメント４１の等角図が示される。各シュラウドセグメント４１は、半径方向内側壁４２及び半径方向外側壁４４と、前方壁４６及び後方壁４８とによって定められる略中空の断面形状を有する。種々の断面形状を定めることができ、図示の形状は、限定とみなすべきではない。壁４２、支持壁４６，４８は、中空の内部又はキャビティ５０を定め、シュラウドセグメント４１を冷却するためにここを空気が通過することができる。移行壁５２もまた、前方壁４６と半径方向外側壁４４との間に配置することができる。移行壁５２は、エンジン１０の長手方向軸線２６に対して図示のように又は鋭角で湾曲することができる。壁４２，４４，４６，４８，５２は、壁の交差部間の円弧状の又は矩形縁部の移行部により接合することができる。ここで図示されるように、壁は、ほぼ円弧状であり、部品の製造性を改善することができる。
【００３２】
半径方向内側壁４２は、前方壁４６及び後方壁４８を超えて延びて、前方及び後方張り出し部５４，５６を定める。複数のシュラウドセグメント４０が共に位置付けられると、壁４２の半径方向内側に沿って実質的に連続した流れ面６０が定められる。これは、図５の前方から後方を見た図において最もよく分かる。
【００３３】
シュラウドセグメント４１は、一般に「スラッシュ面」と呼ばれる端面６８を含む。スラッシュ面６８は、エンジン１０の中心軸線に平行な「半径方向平面」と呼ばれる平面に位置することができ、或いは、半径方向平面から僅かにオフセットするか、このような半径方向平面に対して鋭角であるように配向することができる。スラッシュ面６８に沿ってレリーフセクション６２，６４があり、組み合わせた状態で隣接するセグメント４１の隣接するレリーフセクションがアパーチャを形成する。複数のセグメント４１がシュラウド又はシュラウド組立体４０を形成するように位置付けられると、シュラウド４０は、スラッシュ面６８に位置付けられた隣接するレリーフセクション６２，６４により形成される複数の円周方向に離間したアパーチャを有する。シュラウド４０は、ハンガー７０及びリテーナ８０からこれらの位置にて支持される。
【００３４】
セグメント４１が完全リングに組み立てられると、隣接するシュラウドセグメント４１にて端面６８間に端部ギャップが存在することができる。端面６８に１又はそれ以上のシールを設けることができる。これらのシールは、一般的に、金属又は他の好適な材料の薄いストリップから形成された「スプライン」シールとして知られており、端面のスロット内に挿入されて隣接するセグメント４１間のギャップにわたって延びる。
【００３５】
シュラウドセグメント４１は、限定ではないが、セラミックマトリックス複合材（ＣＭＣ）を含む、様々な低延性で低熱膨張係数の材料から構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、その幾つかの形態は、窒化ケイ素（ＢＮ）などの柔軟な材料で被覆される。繊維は、セラミックタイプのマトリックス中で被覆され、その１つの形態が炭化ケイ素（ＳｉＣ）である。通常、シュラウドセグメント４１はまた、他の低延性で高温使用可能な材料から構成することができる。ＣＭＣ材料は一般に、低引張延性材料を定めるのに本明細書で使用される約１％以下の室温引張延性を有する。一般に、ＣＭＣ材料は、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、繊維の長さに平行な方向（「繊維方向」）での材料引張強度が、垂直方向の引張強度よりも強い特性を有する。この垂直方向は、マトリックス、層間、２次又は３次繊維方向を含むことができる。様々な物理的特性はまた、繊維方向とマトリックス方向とで異なる可能性がある。
【００３７】
シュラウドセグメント４１は、環境障壁コーティング４３の層を組み込むことができ、これは、ＣＭＣ材料と共に用いるのに好適な既知のタイプのアブレイダブル材料及び／又は摩擦耐性材料とすることができる。この層は、「摩擦コーティング」と呼ばれる場合もある。本明細書で使用される「アブレイダブル」とは、タービンブレード２３が高速度でシュラウドセグメント４１内部で回転したときに、タービンブレード２３の先端と接触している間、摩擦コーティングが磨耗、研磨、又は摩滅することができ、タービンブレード先端に結果として生じる損傷が僅か又は損傷が無いことを意味する。このアブレイダブル特性は、物理的構成又はその何らかの組み合わせによる摩擦コーティング４３の材料組成の結果とすることができる。摩擦コーティング４３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ケイ酸塩などのセラミック層を含むことができる。磨耗部を形成するのに好適な例示的組成及び方法は、米国特許第７，７４９，５６５号（Ｊｏｈｎｓｏｎ他）に記載されており、本特許は、引用により本明細書に組み込まれる。
【００３８】
ここで図８を参照すると、リテーナ８０の斜視図が示される。リテーナ８０は、円周方向端部にてフランジ８１と、対向するフランジ間に延びるアーム８３と、を含む。フランジ８１の各々は、ボルト７９（図４）を受けるボルト孔８５を含む。加えて、アーム８３は、複数の突起部８２を含み、該突起部は、シュラウドセグメント４１を係合して、当該構造体にわたって荷重を分散させ、シュラウドセグメント４１を通した荷重伝達を確動的に位置付ける。突起部８２は、円形の構造体として図示されている。しかしながら、突起部がシュラウド４１を係合するような代替の形状を利用することができる。加えて、突起部８２は、エンジンの軸線方向に延び、シュラウドセグメント４１の揺動を阻止する。フランジ８１に沿って、空気がシュラウドハンガー７０を通り、リテーナ８０を通って該リテーナ８０の真下のバッフル９０に通過するのを可能にする流れキャビティ８７が配置される。リテーナ８０は、レリーフセクション６２，６４にてスラッシュ面６８を通って位置付けられる。
【００３９】
ここで図９を参照すると、バッフル９０の上側斜視図が示される。バッフルは、下面９５と、複数の壁部９１，９２，９３，９４とを含む。バッフルの下面９５は、ボルト７９を受けて、組立体３０の残りの部分へのバッフルの接続を可能にする第１及び第２のボルト孔９６を含む。バッフル９０は、シュラウドセグメント４１に後方インピンジメント冷却を提供する。
【００４０】
構造及び方法に関する上述の記載は、説明の目的で提示されている。この説明は、本発明の構造及び方法を網羅すること又は開示された厳密な形態及び／又はステップに限定することを意図したものではなく、上述の教示に照らして多くの修正形態及び変形形態が実施可能であることは明らかである。本明細書で記載される特徴要素は、どのようにも組み合わせることができる。本明細書で記載される方法のステップは、物理的に実施可能なあらゆる順序で実施することができる。複合材構造体の特定の形態について例示し説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、添付の請求項によってのみ限定されることになる点を理解されたい。
【００４１】
本発明の複数の実施形態を本明細書で説明し例示してきたが、当業者であれば、本明細書で記載される機能を実施し及び／又は本明細書で記載される結果及び／又は利点のうちの１又はそれ以上を得るために他の様々な手段及び／又は構造が想定され、このような変形及び／又は修正形態の各々は、本明細書で記載される実施形態の範囲内にあるとみなされる。より一般的には、本明細書で記載される全てのパラメータ、寸法、材料、及び構成は例証を意味しており、実際のパラメータ、寸法、材料、及び構成は、本発明の教示が利用される１又は複数の特定の用途によって決まることになることは当業者には容易に理解されるであろう。当業者であれば、単に通常の実験を利用して本明細書に記載される本発明の特定の実施形態に対する多くの均等物を認識又は確認することができるであろう。従って、上記の実施形態は単に例証として提示されており、本発明の実施形態は、添付の特許請求の範囲及びその均等物の範囲内で、具体的に記載され特許請求されたものとは別の方法で実施できることを理解すべきである。本開示の発明の実施形態は、本明細書に記載される個々の特徴、システム、製品、材料、キット及び／又は方法に向けられている。これに加えて、このような特徴、システム、製品、材料、キット及び／又は方法が互いに矛盾していない場合、２つ以上のこのような特徴、システム、製品、材料、キット及び／又は方法の何れかの組み合わせは、本開示の発明の範囲内に含まれる。
【００４２】
実施例を用いて、最良の形態を含む実施形態を開示し、更に、あらゆる当業者があらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること及びあらゆる包含の方法を実施することを含む、本発明の装置及び／又は方法を実施することを可能にする。これらの実施例は、網羅的なものではなく、或いは、開示された厳密なステップ及び／又は形態に本開示を限定することを意図するものではなく、上述の教示に照らして多くの修正形態及び変形形態が実施可能である。本明細書で記載される特徴要素は、どのようにも組み合わせることができる。本明細書で記載される方法のステップは、物理的に実施可能なあらゆる順序で実施することができる。
【００４３】
本明細書で定義され使用される全ての定義は、辞書の定義、引用により組み込まれる文献における定義、及び／又は定義される用語の通常の意味に対して規定していると理解すべきである。本明細書及び特許請求の範囲において使用される不定冠詞「ａ」及び「ａｎ」は、明示的にそうでないことを示していない限り、「少なくとも１つ」を意味するものと理解されたい。本明細書及び特許請求の範囲において使用される表現「及び／又は」は、そのように結合された要素の「何れか又は両方」、すなわちある場合では結合的に存在し、他の場合では選言的に存在する要素を意味するものと理解すべきである。
【００４４】
また、そうでないと明確に示されていない限り、１つよりも多いステップ又は行為を含む請求項に記載される何れの方法においても、本方法のステップ又は行為の順番は、方法のステップ又は行為が記載される順番に必ずしも限定されない点を理解されたい。
【００４５】
請求項並びに上述の明細書において、「備える」、「含む」、「担持する」、「有する」、「包含する」、「伴う」、「保持する」、「〜から構成される」などの全ての移行句は、オープンエンドであり、すなわちこれらを含むが限定されないことを意味するものと理解すべきである。米国特許商標庁の米国特許審査手続便覧（セクション２１１１．０３）に記載されているように、「〜からなる」、「〜から基本的になる」という移行句のみが、それぞれクローズド又はセミクローズドの移行句とすべきである。
【符号の説明】
【００４６】
３０  シュラウド支持システム
４０  シュラウド
４１  シュラウドセグメント
７０シュラウドハンガー
７１  シュラウドハンガーボルト孔
７２  第１の壁部
７４  第２の壁部
７６  リテーナ支持壁
７７  ボス
７９  ボルト
８０  リテーナ
８２  突起部
８９  空気拡散キャビティ孔
９０  バッフル
【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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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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