(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンエンジンのためのシール構成であって、
静翼を備える非回転可能静翼組立体を備え、
前記静翼は、
径方向外側を向いた表面（５６）、径方向内側を向いた表面（２６）、前方部分（６０）、および後方部分（５８）を有する径方向内側静翼プラットフォーム（１２）と、
径方向外側静翼プラットフォーム（３０）と、
圧力側表面（４４）および反対の吸込み側表面（４６）を備える翼型（２８）であって、前記圧力側表面（４４）および前記吸込み側表面（４６）は、前記翼型（２８）の前縁（４８）から後縁（５０）へと軸方向に、および内径基部（５２）から外径先端部（５４）へと径方向に概して延び、前記翼型（２８）は、前記径方向内側静翼プラットフォーム（１２）と前記径方向外側静翼プラットフォーム（３０）との間に位置決めされ、且つ前記径方向内側静翼プラットフォーム（１２）および前記径方向外側静翼プラットフォーム（３０）に結合される、翼型（２８）と、
周縁シール機構部（１４）であって、
圧力側タブ（６２）および吸込み側タブ（６４）を備える前方周縁シール脚部（２４）であって、各タブ（６２、６４）は、前記径方向内側静翼プラットフォーム（１２）の前記径方向内側を向いた表面（２６）の周辺縁に位置決めされ、前記静翼の前記翼型（２８）から径方向内向きに延びる、前方周縁シール脚部（２４）、ならびに
前記径方向内側静翼プラットフォーム（１２）の前記径方向内側を向いた表面（２６）の長さに沿って、前記径方向内側静翼プラットフォーム（１２）の圧力側から吸込み側へと周方向に延びる後方周縁シール脚部（６６）であって、前記径方向内側静翼プラットフォーム（１２）の後方端において、前記静翼の前記翼型（２８）から径方向内向きに延びる後方周縁シール脚部（６６）  、
を備える周縁シール機構部（１４）と、
前記径方向内側静翼プラットフォームの前記径方向内側を向いた表面（２６）を覆い、前記後方周縁シール脚部（６６）まで軸方向に後方に延びる衝突板（１６）と、
前記衝突板（１６）の径方向内側に位置させられる周縁シール封じ込め構造（２０）であって、前記径方向内側静翼プラットフォーム（１２）の前記後方部分（５８）にわたって、前記後方周縁シール脚部（６６）まで軸方向に延びるキャップ部分（１８）を備える周縁シール封じ込め構造（２０）と、
を備え、
前記周縁シール封じ込め構造（２０）は、前記キャップ部分（１８）から径方向内向きに延び、軸方向において前記キャップ部分（１８）の前方縁（７２）と後方縁（７４）との間に位置決めされる脚部分（６８）をさらに備え、前記脚部分（６８）は、前記圧力側タブ（６２）と前記吸込み側タブ（６４）との間で周方向に延び、これにより前記周縁シール封じ込め構造（２０）の前記脚部分（６８）と、前記圧力側タブ（６２）と、前記吸込み側タブ（６４）と、が組み合わさって、前記前方周縁シール脚部（２４）を形成しており、
前記前方周縁シール脚部（２４）と、前記径方向内側静翼プラットフォーム（１２）の前記径方向内側を向いた表面（２６）と、前記後方周縁シール脚部（６６）と、は周縁空洞（２２）を定め、
冷却空洞（２５）が、前記周縁シール封じ込め構造（２０）と前記衝突板（１６）との間に定められ、前記冷却空洞は前記後方周縁シール脚部（６６）まで軸方向に後方に延びて、前記径方向内側静翼プラットフォーム（１２）の前記後方部分（５８）に冷却を提供する、シール構成。
【請求項２】
前記脚部分（６８）は、前記キャップ部分（１８）とは別に形成され、溶接またはロウ付けによって前記キャップ部分（１８）に結合される、請求項１に記載のシール構成。
【請求項３】
前記周縁シール封じ込め構造（２０）は、前記キャップ部分（１８）を定める第１の径方向レベルに位置させられる第１の部分（９０）と、前記第１の部分（９０）から径方向内向きに曲げられ且つ第２の径方向レベルへと延びて、前記脚部分（６８）を定めた第２の部分（９２）と、を備えるモノリシックな薄板から形成される、請求項１に記載のシール構成。
【請求項４】
前記周縁シール封じ込め構造（２０）の前記脚部分（６８）の径方向の延在は、前記圧力側タブ（６２）および前記吸込み側タブ（６４）の径方向の延在に対応する、請求項２または３に記載のシール構成。
【請求項５】
前記周縁シール封じ込め構造（２０）の前記キャップ部分（１８）の前記前方縁（７２）および前記後方縁（７４）は、前記径方向内側静翼プラットフォーム（１２）に形成された第１および第２の周方向延在スロット（８２、８４）内にそれぞれ受け入れられ、前記スロット（８２、８４）は、前記周縁シール封じ込め構造（２０）の径方向位置を固定するように構成される、請求項１から４のいずれか一項に記載のシール構成。
【請求項６】
前記周縁シール封じ込め構造（２０）は、前記径方向内側静翼プラットフォーム（１２）に溶接またはロウ付けされる、請求項１から５のいずれか一項に記載のシール構成。
【請求項７】
前記冷却空洞（２５）は、前記翼型（２８）の内部空洞と連通して前記翼型（２８）から冷却流体を受け入れ、それによって、前記冷却空洞（２５）からの前記冷却流体は、前記衝突板（１６）を介して前記径方向内側静翼プラットフォーム（１２）の後側に衝突する、請求項１から６のいずれか一項に記載のシール構成。
【請求項８】
ガスタービンエンジンのタービン段であって、
軸（Ａ）の周りに定められる静翼組立体（１０）であって、
径方向外側を向いた表面（５６）、径方向内側を向いた表面（２６）、前方部分（６０）、および後方部分（５８）を有する径方向内側静翼プラットフォーム（１２）と、
径方向外側静翼プラットフォーム（３０）と、
前記径方向内側静翼プラットフォーム（１２）と前記径方向外側静翼プラットフォーム（３０）との間に延びる翼型（２８）と、
周縁シール機構部（１４）であって、
圧力側タブ（６２）および吸込み側タブ（６４）を備える前方周縁シール脚部（２４）であって、各タブ（６２、６４）は、前記径方向内側静翼プラットフォーム（１２）の前記径方向内側を向いた表面（２６）の周辺縁に位置決めされ、前記静翼組立体（１０）の前記翼型（２８）から径方向内向きに延びる、前方周縁シール脚部（２４）、ならびに
前記径方向内側静翼プラットフォーム（１２）の前記径方向内側を向いた表面（２６）の長さに沿って、前記径方向内側静翼プラットフォーム（１２）の圧力側から吸込み側へと周方向に延びる後方周縁シール脚部（６６）であって、前記径方向内側静翼プラットフォーム（１２）の後方端において、前記静翼組立体（１０）の前記翼型（２８）から径方向内向きに延びる後方周縁シール脚部（６６）  、
を備える周縁シール機構部（１４）と、
前記径方向内側静翼プラットフォームの前記径方向内側を向いた表面（２６）を覆い、前記後方周縁シール脚部（６６）まで軸方向に後方に延びる衝突板（１６）と、
前記衝突板（１６）の径方向内側に位置させられる周縁シール封じ込め構造（２０）であって、前記径方向内側静翼プラットフォーム（１２）の前記後方部分（５８）にわたって、前記後方周縁シール脚部（６６）まで軸方向に延びるキャップ部分（１８）を備える周縁シール封じ込め構造（２０）と、
を備え、
前記周縁シール封じ込め構造（２０）は、前記キャップ部分（１８）から径方向内向きに延び、軸方向において前記キャップ部分（１８）の前方縁（７２）と後方縁（７４）との間に位置決めされる脚部分（６８）をさらに備え、前記脚部分（６８）は、前記圧力側タブ（６２）と前記吸込み側タブ（６４）との間で周方向に延び、前記周縁シール封じ込め構造（２０）の前記脚部分（６８）と、前記圧力側タブ（６２）と、前記吸込み側タブ（６４）とが組み合わさって前記前方周縁シール脚部（２４）を形成しており、
前記前方周縁シール脚部（２４）と、前記径方向内側静翼プラットフォーム（１２）の前記径方向内側を向いた表面（２６）と、前記後方周縁シール脚部（６６）とは周縁空洞（２２）を定め、
冷却空洞（２５）が、前記周縁シール封じ込め構造（２０）と前記衝突板（１６）との間に定められ、前記冷却空洞は前記後方周縁シール脚部（６６）まで軸方向に後方に延びて、前記径方向内側静翼プラットフォーム（１２）の前記後方部分（５８）に冷却を提供する、
静翼組立体（１０）と、
前記静翼組立体の軸方向下流に配置される動翼組立体（３８）であって、上流方向に突出し、前記径方向内側静翼プラットフォーム（１２）の前記後方部分（５８）から径方向内側に離間された遠位端を有するエンゼルウイング延在部（４２）を備える動翼プラットフォーム（４０）を備える動翼組立体（３８）と、
を備える、タービン段。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本出願は、2017年8月22日に出願された米国仮出願第62/548,649号の優先権を主張し、この米国仮出願の内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。
【０００２】
本発明は、ガスタービンエンジンに関し、より詳細には、ガスタービンエンジンにおけるタービン動翼のための周縁シール構成に関する。
【背景技術】
【０００３】
産業用ガスタービンエンジンでは、高温圧縮ガスが生成される。燃焼システムは、空気を圧縮機から受け入れ、燃料と混合して混合物を燃焼させることで空気を高エネルギーレベルまで高め、その後に燃焼器の生成物がタービンを通じて膨張させられる。高温のガス流が、電力生成のための発電機を駆動するために使用される機械的仕事を生成するために、タービンを通じて流されて膨張する。タービンは、高温ガス流からのエネルギーを、エンジンの回転子シャフトを駆動する機械的エネルギーへと変換するために、固定子の静翼および回転子の動翼の複数の段を概して含む。タービン入口温度は、タービン部品の材料特性および冷却能力に制限される。これは、上流の段のタービンの動翼および静翼にとって、それらの翼型がシステムにおいて最も高温のガス流に曝されるため、特に重要である。
【０００４】
タービン区域と圧縮機区域との両方が、高温作動ガスを圧縮および膨張させるための、例えば動翼などの回転可能な構成部品と協働する、例えば静翼などの静止または非回転の構成部品を有する。機械内の多くの構成部品は、構成部品が過熱するのを防止するために、冷却流体によって冷却されなければならない。
【０００５】
タービン区域は、タービン静翼およびタービン動翼の交互の列を典型的に含む。静翼および動翼は、組み立てられるときに静翼環体および動翼環体を形成するそれぞれのプラットフォームから各々突出する。静翼環体および動翼環体は、概して互いと相対する周縁を各々有し、それらの間で少なくとも部分的に冷却空洞を定める。
【０００６】
現代のエンジンで実施される高圧力比および高いエンジン点火温度を考慮して、例えば、タービン区域内の静止した静翼および回転する動翼といった、翼型などの特定の構成部品は、構成部品の過熱を防止するために、圧縮機区域における圧縮機から排出される空気などの冷却流体で冷却されなければならない。動翼環体と静翼環体との間で部分的に位置させられる空洞を通る冷却空気の流れは、隣接する構成部品を冷却できる。
【０００７】
冷却流体を含む機械内における、高温ガス経路から円板状空洞への高温作動ガスの摂取は、例えばより高い円板温度および動翼根元温度を生み出すことで、エンジンの性能および効率を低下させる。周縁シールを通じてなど、高温ガス経路から円板状空洞への作動ガスの摂取は、耐用期間を短縮させる可能性もある、および/または、円板状空洞およびその周辺の構成部品の失陥をもたらす可能性もある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、タービンエンジンのためのシール構成が提供される。シール構成は、静翼を備える非回転可能静翼組立体を備える。静翼は、径方向内側静翼プラットフォームと径方向外側静翼プラットフォームとを備える。径方向内側静翼プラットフォームは、径方向外側を向いた表面と、径方向内側を向いた表面と、前方部分と、後方部分と、を有する。静翼は、圧力側表面および反対の吸込み側表面を含む翼型をさらに備える。圧力側表面および吸込み側表面は、翼型の前縁から後縁へと軸方向に、および内径基部から外径先端部へと径方向に概して延びる。翼型は、径方向内側静翼プラットフォームと径方向外側静翼プラットフォームとの間で位置決めされ、径方向内側静翼プラットフォームおよび径方向外側静翼プラットフォームに結合される。シール構成は周縁シール機構部をさらに備える。周縁シール機構部は、圧力側タブと吸込み側タブとを備える前方周縁シール脚部を備える。各タブは、径方向内側静翼プラットフォームの径方向内側を向いた表面の周辺縁に位置決めされ、静翼の翼型から径方向内向きに延びる。周縁シール機構部は、径方向内側静翼プラットフォームの径方向内側を向く表面の長さに沿って、径方向内側静翼プラットフォームの圧力側から吸込み側へと周方向に延びる後方周縁シール脚部も備える。後方周縁シール脚部は、径方向内側静翼プラットフォームの後方端において静翼の翼型から径方向内向きに延びる。衝突板は、径方向内側静翼プラットフォームの径方向内側を向いた表面を覆い、後方周縁シール脚部まで軸方向に後方に延びる。周縁シール封じ込め構造は、衝突板の径方向内側に位置させられる。周縁シール封じ込め構造は、径方向内側静翼プラットフォームの後方部分にわたって後方周縁シール脚部まで軸方向に延びるキャップ部分を備える。周縁シール封じ込め構造は、キャップ部分から径方向内向きに延び、軸方向においてキャップ部分の前方縁と後方縁との間に位置決めされる脚部分をさらに備える。脚部分は、環状シール封じ込め構造の脚部分と、圧力側タブと、吸込み側タブと、が組み合わさって前方周縁シール脚部を形成するように、圧力側タブと吸込み側タブとの間で周方向に延びる。前方周縁シール脚部と、径方向内側静翼プラットフォームの径方向内側を向いた表面と、後方周縁シール脚部と、は周縁空洞を定める。冷却空洞が、周縁シール封じ込め構造と衝突板との間に定められ、冷却空洞は、径方向内側静翼プラットフォームの後方部分５８に冷却を提供するために、後方周縁シール脚部までに後方に延びる。
【０００９】
本発明の第２の態様によれば、ガスタービンエンジンのためのタービン段が提供される。タービン段は、軸の周りに定められる静翼組立体を備える。静翼組立体は、径方向内側静翼プラットフォームと径方向外側静翼プラットフォームとを備える。径方向内側静翼プラットフォームは、径方向外側を向いた表面と、径方向内側を向いた表面と、前方部分と、後方部分と、を有する。翼型が、径方向内側静翼プラットフォームと径方向外側静翼プラットフォームとの間で延びる。タービン段は、周縁シール機構部をさらに備える。周縁シール機構部は、圧力側タブと吸込み側タブとを備える前方周縁シール脚部を備える。各タブは、径方向内側静翼プラットフォームの径方向内側を向いた表面の周辺縁に位置決めされ、静翼の翼型から径方向内向きに延びる。周縁シール機構部は、径方向内側静翼プラットフォームの径方向内側を向く表面の長さに沿って、径方向内側静翼プラットフォームの圧力側から吸込み側へと周方向に延びる後方周縁シール脚部も備える。後方周縁シール脚部は、径方向内側静翼プラットフォームの後方端において静翼の翼型から径方向内向きに延びる。衝突板は、径方向内側静翼プラットフォームの径方向内側を向いた表面を覆い、後方周縁シール脚部まで軸方向に後方に延びる。周縁シール封じ込め構造は、衝突板の径方向内側に位置させられる。周縁シール封じ込め構造は、径方向内側静翼プラットフォームの後方部分にわたって後方周縁シール脚部まで軸方向に延びるキャップ部分を備える。周縁シール封じ込め構造は、キャップ部分から径方向内向きに延び、軸方向においてキャップ部分の前方縁と後方縁との間に位置決めされる脚部分をさらに備える。脚部分は、環状シール封じ込め構造の脚部分と、圧力側タブと、吸込み側タブと、が組み合わさって前方周縁シール脚部を形成するように、圧力側タブと吸込み側タブとの間で周方向に延びる。前方周縁シール脚部と、径方向内側静翼プラットフォームの径方向内側を向いた表面と、後方周縁シール脚部と、は周縁空洞を定める。冷却空洞が、周縁シール封じ込め構造と衝突板との間に定められ、冷却空洞は、径方向内側静翼プラットフォームの後方部分５８に冷却を提供するために、後方周縁シール脚部まで軸方向に後方に延びる。タービン段は、静翼組立体の軸方向下流に配置される動翼組立体をさらに備える。動翼組立体は、上流方向に突出し、径方向内側静翼プラットフォームの後方部分から径方向内側に離間される遠位端を有するエンゼルウイング延在部を備える動翼プラットフォームを備える。
【００１０】
本発明のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、以下の図面、説明、および特許請求の範囲を参照して、より良く理解されるであろう。
【００１１】
本発明は、図の助けによって、より詳細に示されている。図は、好ましい構成を示しており、本発明の範囲を限定しない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の例示の実施形態の周縁シール組立体を含むタービンエンジンの一部分の側面図である。
【図２】図１の一部分の詳細図である。
【図３】静翼/動翼における所定位置においての、本発明の例示の実施形態の周縁シール組立体の径方向外向きの方向における斜視図である。
【図４】本発明の例示の実施形態の周縁シール組立体の側面図である。
【図５】静翼/動翼における所定位置においての、本発明の例示の実施形態の周縁シール組立体の径方向外向きの方向における斜視図である。
【図６】静翼/動翼における所定位置においての、本発明の例示の実施形態の周縁シール組立体の径方向外向きの方向における斜視図である。
【図７】静翼/動翼における所定位置においての、本発明の例示の実施形態の周縁シール組立体の径方向外向きの方向における詳細な斜視図である。
【図８】本発明の例示の実施形態の周縁シール組立体の、接線方向において見たときの断面側面図である。
【図９】本発明の例示の実施形態の周縁シール組立体の追加の前の、静翼の鋳造および機械加工の形状の斜視図である。
【図１０】本発明の例示の実施形態の周縁シール封じ込め構造の斜視図である。
【図１１】本発明の例示の実施形態の衝突板の斜視図である。
【図１２】本発明の第2の変形による周縁シール組立体の、接線方向において見たときの断面側面図である。
【図１３】図１２に示された周縁シール組立体の斜視図である。
【図１４】図１２に示された周縁シール組立体の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
好ましい実施形態の以下の詳細な説明では、その説明の一部を形成する添付の図面が参照され、その図面では、本発明が実施され得る特定の実施形態が、限定を用いることなく例示を用いて示されている。他の実施形態が利用され得ることと、本発明の精神および範囲から逸脱することなく変更が行われ得ることとが、理解されるべきである。
【００１４】
大まかには、本発明の実施形態は、径方向内側静翼プラットフォームと、径方向外側静翼プラットフォームと、翼型と、を含む静翼組立体を含む、タービンエンジンのための周縁シール構成を提供する。径方向内側静翼プラットフォームは、圧力側タブおよび吸込み側タブを含む前方周縁シール脚部と、内側静翼プラットフォームの径方向内側を向いた表面の後縁端を覆う後方周縁シール脚部と、を有する周縁シール機構部を、径方向内側を向いた表面に沿って含む。衝突板が径方向内側静翼プラットフォームの後方部分を覆い、周縁シール封じ込め構造が衝突板と前方周縁シール脚部との間の領域を径方向内側で覆い、径方向内側静翼プラットフォームの後方部分を覆う。
【００１５】
ガスタービンエンジンは、圧縮機区域と、燃焼器と、タービン区域と、を備え得る。圧縮機区域は周囲空気を圧縮する。燃焼器は、圧縮された空気を燃料と混合し、混合物を燃焼し、作動流体を形成する高温ガスを含む燃焼生成物を作り出す。作動流体はタービン区域へと進む。タービン区域内には、静翼と動翼との周方向の列があり、動翼は回転子に結合されている。静翼と動翼との列の各々の対は、タービン区域内の段を形成する。タービン区域は、静翼、動翼、および回転子を収容する固定されたタービンケーシングを備える。ガスタービンの動翼は、シャフト回転の機械的な仕事を生成するために、燃焼システムから高温ガスを受け入れる。
【００１６】
静翼および動翼は、特にタービンエンジンのより早い段において、高温を被る。静翼および動翼は、組み立てられたときに静翼環体および動翼環体を形成するそれぞれのプラットフォームから各々突出する。静翼環体および動翼環体は、概して互いと相対する周縁を各々有し、それらの間で少なくとも部分的に冷却空洞を定める。静翼は、回転子の動翼の２つの段の間に形成される周縁空洞へと延びる。
【００１７】
本開示では、「径方向」という用語およびその派生語と、「軸方向」という用語およびその派生語とは、図１に描写されているように、回転軸またはエンジン軸Ａに関して定められる。「前方」（または「上流」）という用語と、「後方」（または「下流」）という用語とは、概して軸方向における作動高温ガス流体の流れ方向に関して定められる。
【００１８】
図１および図２は、ガスタービンエンジンのタービン段内の、既知の種類のタービン静翼１０を示している。静翼１０の組立体は、径方向内側静翼プラットフォーム１２と径方向外側静翼プラットフォーム３０とを備える。翼型２８が、径方向内側静翼プラットフォーム１２と径方向外側静翼プラットフォーム３０との間で、径方向において翼長方向に延びており、翼型２８の両端においてプラットフォーム１２、３０に結合されている。翼型２８は、圧力側表面４４（前）と、反対の吸込み側表面４６（後）と、を備える。圧力側表面４４および吸込み側表面４６は、静翼翼型２８の前縁４８から後縁５０へと軸方向に、内径（ＩＤ）部または基部５２から外径（ＯＤ）部または先端部５４へと径方向に概して延びている。
【００１９】
径方向内側静翼プラットフォームまたはＩＤ静翼プラットフォーム１２は、静翼翼型２８のＩＤ基部５２に連結し、作動高温ガス流経路３２の内径境界を定める径方向外側を向いた表面５６を備える。ＩＤ静翼プラットフォーム１２は、径方向内側を向いた表面２６をさらに含む。ＩＤ静翼プラットフォーム１２は前方部分６０と後方部分５８とを備え、後方部分５８は、静翼翼型２８の基部５２の下流へと部分的に延びる。ＩＤ静翼プラットフォーム１２の後方部分５８は後にさらに詳述されている。
【００２０】
静翼１０の軸方向下流または後方に位置決めされた回転可能な動翼３８が示されている。動翼３８は動翼プラットフォーム４０を含む。動翼プラットフォーム４０は、上流方向または前方方向において突出する遠位端を有するエンゼルウイング延在部４２を含む。動翼３８の動翼プラットフォーム４０のエンゼルウイング延在部４２の一部分は、エンゼルウイング延在部４２の上流の遠位端が、ＩＤ静翼プラットフォーム１２の後方部分５８から径方向内側に位置決めされるように、ＩＤ静翼プラットフォーム１２の後方部分５８と重なることができる。
【００２１】
周縁空洞２２が、ＩＤ静翼プラットフォーム１２の後方部分５８において、ＩＤ静翼プラットフォーム１２から径方向内側に形成されている。隣接する動翼プラットフォーム４０からのエンゼルウイング延在部４２は、周縁空洞２２の径方向内側に位置決めされている。ＩＤ静翼プラットフォーム１２の径方向内側を向いた表面２６は、ＩＤ静翼プラットフォーム１２の後方部分５８において周縁シール特徴部１４を含む。周縁シール特徴部１４は、周縁空洞２２を封止するために、漏れを低減するために、およびエンジン性能を向上させるために、動翼プラットフォーム４０のエンゼルウイング延在部４２と相互作用する。
【００２２】
先に記載された周縁シール機構部１４は、冷却剤の供給がないＩＤ静翼プラットフォーム１２の後方端において空間を取るため、冷却の困難をもたらす。静翼翼型２８の後縁５０の温度は、後縁５０の上流で行われる冷却のため、前縁４８より概して高くなる。これは、ＩＤ静翼プラットフォーム１２の後方部分５８を冷却する課題を提起する。ＩＤ静翼プラットフォーム１２の後方部分５８は、例えば翼型２８の後方冷却通路（図示略）から、冷却剤が供給され得る冷却空洞２５を備え得る。図２に示されているように、従来から、封じ込めキャップ１８が、冷却空洞２５を覆うために、ＩＤ静翼プラットフォーム１２に溶接またはロウ付けされ得る。そのため、冷却空洞２５において受け入れられた冷却剤は、ＩＤ静翼プラットフォーム１２の後側に衝突するように許容され、ＩＤ静翼プラットフォーム１２に溶接またはロウ付けされ得る多孔性の衝突板１６を介して径方向外向きに流れる。しかしながら、周縁シール特徴部１４が所定位置にある場合、周縁シール特徴部１４自体にわたって冷却通路はない。冷却孔は、冷却空洞からプラットフォームへと、ＩＤ静翼プラットフォーム１２の後方端に穿孔され得る。しかしながら、これらの冷却孔は、タービンエンジンの効率を低下させる可能性がある。本発明の実施形態は、改良された周縁シール機構部１４が所定位置にあるＩＤ静翼プラットフォーム１２の後方部分５８に冷却を提供する。従来の周縁シール機構部１４は、圧力側４４から吸込み側４６への長さで延びる、静翼１０へと完全に鋳造された前方周縁シール脚部２４および後方周縁シール脚部６６を備える。
【００２３】
図１および図２に示された構成では、封じ込めキャップ１８は、ＩＤ静翼プラットフォーム１２の径方向内側を向いた表面２６を、前方周縁シール脚部２４へと後方へ覆っている。前方周縁シール脚部２４の後方の部分は、封じ込めキャップ１８または衝突板１６によって覆われていない。この問題を是正するために、実施形態は、封じ込めキャップ１８と周縁シールとがここでは一体にされていることを示している。
【００２４】
本発明の例示の実施形態が、図３〜図１４を参照して示されている。図示しているように、改良された周縁シール特徴部１４が、圧力側タブ６２と吸込み側タブ６４とを備える前方周縁シール脚部２４を備える（例えば、図５および図９参照）。ここで言及されている「タブ」という用語は、取り付けられた基部の全長（周方向において測定される）を網羅しない構成部品である。タブ６２、６４は、例えば鋳造によって、ＩＤ静翼プラットフォーム１２と一体に形成され得る。タブ６２、６４は同じ軸方向の場所に位置決めされており、各タブ６２、６４は、ＩＤ静翼プラットフォーム１２の径方向内側を向いた表面２６の周辺縁に位置決めされている。各タブ６２、６４は、静翼の翼型２８から径方向内向きに延びている。さらに、ＩＤ静翼プラットフォーム１２の径方向内側を向いた表面２６の長さに（周方向に）沿って、プラットフォーム１２の圧力側から吸込み側へと延びる後方周縁シール脚部６６が設けられている。後方周縁シール脚部６６は、ＩＤ静翼プラットフォーム１２の後方端において静翼の翼型２８から径方向内向きに延びている。衝突板１６は、ＩＤ静翼プラットフォームの径方向内側を向く表面２６を覆い、後方周縁シール脚部６６まで軸方向に後方に延びている。
【００２５】
本発明の態様によれば、周縁シール封じ込め構造２０が衝突板１６の径方向内側に位置させられている。周縁シール封じ込め構造２０はキャップ部分１８と脚部分６８とを備える。キャップ部分１８は、ＩＤ静翼プラットフォーム１２の後方部分５８にわたって後方周縁シール脚部６６まで軸方向に延びている。脚部分６８は、キャップ部分１８から径方向内向きに延び、軸方向においてキャップ部分１８の前方縁７２と後方縁７４との間に位置決めされている。脚部分６８は、圧力側タブ６２と吸込み側タブ６４との間で周方向に延びている。それによって、周縁シール封じ込め構造２０の脚部分６８と、圧力側タブ６２と、吸込み側タブ６４と、は組み合わさって前方周縁シール脚部２４を形成している。前方周縁シール脚部２４と、ＩＤ静翼プラットフォーム１２の径方向内側を向く表面２６と、後方周縁シール脚部６６と、は「周縁空洞」と称され得るおおよそＵ字形の空洞２２を定めている。冷却空洞２５が周縁シール封じ込め構造２０と衝突板１６との間に定められる。冷却空洞２５は、ＩＤ静翼プラットフォーム１２の後方部分５８に冷却を提供するために、後方周縁シール脚部６６まで軸方向に後方に延びている。
【００２６】
図３〜図１１に示された変形の第１のセットでは、周縁シール封じ込め構造２０のキャップ部分１８は、大まかには、ＩＤ静翼プラットフォーム１２の圧力側から吸込み側へと延びるＩＤ静翼プラットフォーム１２の径方向内側を向いた表面２６の側方の外部形状におおよそ合致するように成形されており、衝突板１６から径方向内側の空間にわたって覆う。周縁シール封じ込め構造２０は、溶接またはロウ付けによってＩＤ静翼プラットフォーム１２に取り付けられ得る。溶接／ロウ付けの結合部は、漏れを防止するために、タブ６２、６４と境界面を含めて、周縁シール封じ込め構造２０の周りすべてに典型的には設けられる。冷却空洞２５が衝突板１６と周縁シール封じ込め構造２０との間に形成される。
【００２７】
一実施形態では、図３〜図５に示されているように、周縁シール封じ込め構造２０は、ＩＤ静翼プラットフォーム１２の径方向内側を向いた表面２６の後方部分５８を覆うために、後方周縁シール脚部６６から前方に延びるキャップ部分１８を備える。キャップ部分１８は、一定の径方向レベルにおいて、平坦な表面を含み得る。脚部分６８は、キャップ部分１８から径方向内向きに延びており、前方周縁シール脚部２４の圧力側タブ６２と吸込み側タブ６４との間で周方向にさらに延びている。脚部分６８は、この場合、例えば溶接またはロウ付けによって、キャップ部分１８に結合されてもよい。図５は、周縁シール封じ込め構造２０の組み立て取り付けの前の径方向内側を向いた表面２６を示している。図３および図４は、キャップ部分１８と脚部分６８とが組み立てられている状態での周縁シール封じ込め構造２０を示している。脚部分６８の径方向の延在はタブ６２、６４の径方向の延在に対応できる。
【００２８】
別の実施形態では、図６〜図１０に示されているように、周縁シール封じ込め構造２０は、モノリシックな薄板から一体品で形成される。薄板はキャップ部分１８として構成され、第１の径方向レベルに位置させられる第１の部分９０を備える。薄板は、第１の部分９０から径方向内向きに曲げられた第２の部分９２をさらに備える。第２の部分９２は脚部分を定める。第２の部分９２は、軸方向においてキャップ部分１８の前方縁７２と後方縁７４との間に位置させられ、軸方向において圧力側タブ６２および吸込み側タブ６４と共通の位置とさせられ得る。脚部分６８の径方向の延在はタブ６２、６４の径方向の延在に対応し得る。図６〜図８は、ＩＤ静翼プラットフォーム１２に組み付けられた周縁シール封じ込め構造２０を示しており、図９は、衝突板１６および周縁シール封じ込め構造２０の組み立ての前のＩＤ静翼プラットフォーム１２の径方向内側の表面を示しており、図１０は、組み立ての前の周縁シール封じ込め構造２０だけを示している。図１１に示されているような衝突板１６は、ＩＤ静翼プラットフォーム１２の径方向内側を向く表面２６の後方部分５８に沿って空間内に配置され得る。
【００２９】
第２の変形では、図１２〜図１４に示されているように、周縁シール封じ込め構造２０のキャップ部分１８の前方縁７２および後方縁７４は、径方向内側静翼プラットフォーム１２に形成された周方向に延びる第１および第２のスロット８２、８４にそれぞれ受け入れられる。スロット８２、８４は、ＩＤ静翼プラットフォーム１２の圧力側から吸込み側へとずっと延びることができる。スロット８２、８４は、動作の間に周縁シール封じ込め構造２０の径方向位置を固定するように構成されている。図示された例では、周縁シール封じ込め構造２０は、図８および図１０に示された先に記載した実施形態と同様に、キャップ部分１８を定める第１の部分と、脚部分６８を定めるために第１の部分から径方向内向きに曲げられた第２の部分と、を有する金属の単一の薄板から形成されている。代替の実施形態（図示略）では、キャップ部分１８と脚部分６８とは、図３および図４において示した先に記載した実施形態と同様に、別々に形成されてから結合されてもよい。
【００３０】
周縁シール封じ込め構造２０は、溶接またはロウ付けによってＩＤ静翼プラットフォーム１２に取り付けられ得る。溶接またはロウ付けの結合部は、漏れを防止するために、タブ６２、６４と境界面を含めて、周縁シール封じ込め構造２０の周りすべてに典型的には設けられる。周縁シール封じ込め構造２０をスロット８２、８４内に組み付けることで、溶接またはロウ付けの結合部は圧縮していて引っ張られておらず、これは溶接／ロウ付けの失陥の危険性を低減することを確実にする。さらに、周縁シール封じ込め構造２０をスロット８２、８４内に拘束することで、溶接／ロウ付けの取り付けの失陥の場合に、静翼からの周縁シール封じ込め構造２０の完全な分離を防止する。周縁シール封じ込め構造２０は、周縁シール封じ込め構造２０をＩＤ静翼プラットフォーム１２の圧力側から吸込み側へと、またはその逆へと、接線方向で滑らせることで、静翼に組み付けられてもよい。スロット８２、８４と周縁シール封じ込め構造２０とは、容易な組み立てを確保するために同じ半径に切断され得る。
【００３１】
先に記載した実施形態のすべてにおいて、周縁シール封じ込め構造２０は、ＩＤ静翼プラットフォーム１２の径方向内側を向いた表面２６の大きな領域に封止する能力を提供し、ＩＤ静翼プラットフォーム１２の後方部分５８の全体の領域でないとしても、大部分の領域を覆う。周縁シール封じ込め構造２０と衝突板１６との間に定められる冷却空洞２５は、冷却流体を翼型２８から受け入れるために翼型２８の内部空洞または冷却通路と連通していてもよい。冷却空洞２５からの冷却流体は、ＩＤ静翼プラットフォーム１２の効果的な冷却を提供するために、衝突板１６を介してＩＤ静翼プラットフォーム１２の後側に衝突できる。
【００３２】
周縁シール機構部１４は、カバーを持ち上げることなく静翼および動翼の軸方向の分解を可能にもする。先に記載した実施形態は、周縁シール特徴部１４の上方においてＩＤ静翼プラットフォーム１２へのより効果的な後側の冷却のための方法を提示している。これは、局所的な高温側の温度を低減し、部品の耐用期間を増加させ、冷却空気の消費を低減し、性能を向上させる。封じ込めキャップ１８を周縁シール特徴部１４と一体にすることで、周縁シール特徴部１４の性能を維持する一方で、より良好な冷却がＩＤ静翼プラットフォーム１２の後方部分５８へともたらされる。
【００３３】
タービンエンジンのためのシール構成が、複数の静翼１０と、ロータ円板７４の周りの隣接する動翼組立体と、を含んでもよい。周縁シール機構部１４と組み合わされた周縁シール封じ込め構造２０は、冷却されたＩＤ静翼プラットフォーム１２の後方部分５８のさらなる冷却を可能にする。この特定の領域を冷却するために、より少ない追加の孔が必要であってもよく、効率の向上を可能にするために、より少ない冷却剤を用いることが必要であってもよい。
【００３４】
特定の実施形態が詳細に記載されているが、当業者は、それらの詳細への様々な変更および代替が本開示の全体の教示に鑑みて発展され得ることを理解するであろう。したがって、開示されている特定の構成は、単に例示であって、本発明の範囲に関して限定しないように意味されており、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲の全体の広さと、その任意およびすべての等価とによって与えられるものである。
【符号の説明】
【００３５】
10  タービン静翼、静翼
12  径方向内側静翼プラットフォーム、ID静翼プラットフォーム
14  周縁シール特徴部
16  衝突板
18  封じ込めキャップ、キャップ部分
20  周縁シール封じ込め構造
22  周縁空洞
24  前方周縁シール脚部
25  冷却空洞
26  径方向内側を向く表面
28  静翼翼型、翼型
30  径方向外側静翼プラットフォーム
32  作動高温ガス流経路
38  動翼
40  動翼プラットフォーム
42  エンゼルウイング延在部
44  圧力側表面、圧力側
46  吸込み側表面、吸込み側
48  前縁
50  後縁
52  内径基部
54  外径先端部
56  径方向外側を向く表面
58  後方部分
60  前方部分
62  圧力側タブ
64  吸込み側タブ
66  後方周縁シール脚部
68  脚部分
72  前方縁
74  後方縁
82、84  スロット
90  第1の部分
92  第2の部分
A  回転軸、エンジン軸
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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