JP6563431B2 - ガスタービンエンジン用の流路組立体 - Google Patents

ガスタービンエンジン用の流路組立体 Download PDF

Info

Publication number
JP6563431B2
JP6563431B2 JP2017007237A JP2017007237A JP6563431B2 JP 6563431 B2 JP6563431 B2 JP 6563431B2 JP 2017007237 A JP2017007237 A JP 2017007237A JP 2017007237 A JP2017007237 A JP 2017007237A JP 6563431 B2 JP6563431 B2 JP 6563431B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
duct
ducts
ring
central member
array
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2017007237A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2017187016A (ja
Inventor
ドナルド・マイケル・コーズマイヤー
ブライアン・ハリス・ファラー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of JP2017187016A publication Critical patent/JP2017187016A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6563431B2 publication Critical patent/JP6563431B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00Stators
    • F01D9/02Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/04Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/005Selecting particular materials
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/08Cooling; Heating; Heat-insulation
    • F01D25/14Casings modified therefor
    • F01D25/145Thermally insulated casings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00Stators
    • F01D9/02Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00Stators
    • F01D9/02Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/04Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
    • F01D9/047Nozzle boxes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/04Air intakes for gas-turbine plants or jet-propulsion plants
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00Application
    • F05D2220/30Application in turbines
    • F05D2220/32Application in turbines in gas turbines
    • F05D2220/323Application in turbines in gas turbines for aircraft propulsion, e.g. jet engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00Components
    • F05D2240/10Stators
    • F05D2240/12Fluid guiding means, e.g. vanes
    • F05D2240/128Nozzles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00Materials; Properties thereof
    • F05D2300/60Properties or characteristics given to material by treatment or manufacturing
    • F05D2300/603Composites; e.g. fibre-reinforced
    • F05D2300/6033Ceramic matrix composites [CMC]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Media Introduction/Drainage Providing Device (AREA)

Description

本発明は、一般にガスタービンエンジンに関し、具体的にはガスタービンエンジン内の流路構造体に関する。
典型的なガスタービンエンジンは、直列流関係で高圧圧縮機、燃焼器、及び高圧タービンを有するターボ機械コアを含む。コアは、公知の方式で動作して一次ガス流を発生させることができる。実際の用途では、コアは、典型的には、出力タービン、ファン、オーグメンタ等のような他の要素と組み合わされて、プロペラの回転、飛行中の航空機への動力供給、又は機械負荷の駆動などの特定用途のための有用なエンジンを形成する。
ガスタービンエンジンは、作動流体をエンジンの種々の構成要素を通して導く、部分的にダクト、ライナ、管体、及び同様の構造体によって定められた流路を含む。流路の一部は、高温高速ガスを受ける。従来技術の流路構成要素、特にエンジンの熱セクション内の流路構成要素は、熱障壁コーティング(「TBC」)で保護された合金構造体を用いることが多い。
金属構造体は、セラミックマトリックス複合材(CMC)のようなより低密度の材料で置き換えることができる。このような材料は、合金と比べて著しい重量の削減をもたらす。
CMC材料に関する1つの問題は、合金で作られた構成要素と同じように製造すること又は機械的に締結することができず、従って、金属構成要素を直接置き換えることができないことである。
CMC材料に関する別の問題は、金属材料に比べて、引張り延性又は破壊ひずみが比較的低いことである。またCMCは、合金とは著しく異なる熱膨張係数(CTE)を有する。
米国特許第9061349号明細書
上記問題の少なくとも1つは、各々が流路チャネルを定める外周壁構造体を有する2つ又はそれ以上のダクトを含み、該ダクトが支持構造体を用いてアレイ状に組み立てられる流路組立体によって対処される。
本明細書で説明する技術の1つの態様によれば、ガスタービンエンジン用の流路装置は、アレイ状に配置された複数のダクトであって、各ダクトがその上流端から下流端へ延びる流れチャネルを定める閉じた外周を有する外周壁構造体を含む、複数のダクトと、該複数のダクトをアレイ構造に位置決めする支持構造体と、を含む。
本明細書で説明する技術の別の態様によれば、ガスタービンエンジン用の流路装置は、環状中心部材と、環状中心部材の周りにリング状に配置された複数のダクトであって、各ダクトがその上流端から下流端へ延びる流れチャネルを定める閉じた外周を有する外周壁構造体を含む、複数のダクトと、該複数のダクトを取り囲む少なくとも1つのリングと、中心部材と少なくとも1つのリングとの間に延びた半径方向部材の半径方向アレイと、を含む。
本発明は、添付図面と共に以下の説明を参照することによって最もよく理解することができる。
例示的なダクトの側面図。 図1のダクトの後方立面図。 図1のダクトの平面図。 図1及び図2に示すダクトを用いた例示的な流路組立体の側断面図。 図4の線5−5に沿った図。 図5の線6−6に沿った図。 例示的な流路組立体の断面図。 図7の線8−8に沿った図。 例示的な流路組立体の断面図。 図9の線10−10に沿った図。 図9の線11−11に沿った図。
種々の図面を通して同一の参照符号が同じ要素を表す図面を参照すると、図1は、より詳細に後述する種々の形式の流路組立体を構築するために用いることができる例示的なダクト10を示す。ダクト10は、上流端14から下流端16に延びた外周壁構造体12を含む。外周壁構造体12は、閉じた外周の周りに延び、それにより上流端14から下流端16に延びた流れチャネル19を取り囲みかつ定める。
軸線方向又は長手方向を表す長手方向軸線「A」が図1に示されている。半径方向軸線「R」は、長手方向軸線Aに対して垂直であり、半径方向を表す。図2に見られるように、接線軸線「T」は、長手方向軸線A及び半径方向軸線Rの両方に対して垂直であり、円周方向又は接線方向を表す。本明細書で用いる場合、軸線、半径、及び接線といった方向を表す用語は、説明上の便宜的な基準の目的で用いられ、説明された構造体が何らかの特定の絶対方位を有する必要はない。
外周壁構造体12は、特定の用途に必要なあらゆる都合の良い形態をとることができる。図示した特定の例において、外周壁構造体12は、一対の離間した横壁18を含む。横壁18の内側端は、長手方向軸線Aの周りに生成された回転体である内側壁20によって接続される。横壁18の外側端は、外側壁22によって接続され、これもまた長手方向軸線Aの周りに生成された回転体である。この構成において、流れチャネル19は、概ね台形の流れ領域を有する。
外周壁構造体12は、一群の構成要素から構築することができる。構成要素は、結合、機械的締結、又はそれ以外の方法で接合することができる。あるいは、外周壁構造体12は、一体型のユニット式又はモノリシックな構造体とすることができる。
上記のように、特定の用途に合わせて他の形態が可能である。例えば、独立した内側壁20を排除することができ、一対の横壁18を互いの内側端で併合して概ね三角形の流れ領域を形成することができる。その他の可能性として、多角形及び曲線形状が挙げられる。
流れチャネル19は、上流端14から下流端16まで一定の流れ領域を有することができる。あるいは、上流端14に対する下流端16での流れ領域の比は、1以外であってもよい。換言すれば、該領域は、流れチャネル19を通る流れ方向で増大又は減少することができ、その結果、ダクト10はノズル又はディフューザとして機能する。
流れチャネル19は、軸線方向に位置合わせすることができ、又はそこを通って流れる流体の接線速度に影響を及ぼすように方向付けることができる。例えば、これを用いて流体の接線速度又は「渦(swirl)」を増大又は低減させることができる。非軸線配向を図3において点線で示す。
ダクト10は、全部又は一部を低密度の高温可能材料(high−temperature capable material)で構築することができる。このような材料の例は、セラミックマトリックス複合材(「CMC」)のような複合材料を含む。一般に、市販のCMC材料は、セラミック型マトリックス内に保持されたセラミック型繊維を含む。CMC材料の公知のタイプの例は、広範な分類であるSiC/SiC、C/SiC、C/C及びOx/Ox(酸化物−酸化物)を用いて言及される。
一般に、このような材料は、低密度、高温可能性、及び高い強度対重量比を有するが、合金よりも延性が低く、合金よりも一般に製造及び機械的締結が困難でもある。これらの材料を本明細書では一般的に「セラミック基複合材」と呼ぶ。
一般原則として、支持構造体、例えば1つ又はそれ以上のストラット、ブレース、ブラケット、又はリングなどを用いてダクト10を支持及び位置決めして、2つ又はそれ以上のダクトのアレイにすることにより、2つ又はそれ以上のダクト10を組み立てて流路構造体を定めることができる。アレイの非限定的な例は、直線、矩形、多角形、弧、又はリング構成を含む。このような弧又はリング構成を利用する構造体の非限定的な例として、吸排出システム、流路、及びタービンフレームが挙げられる。流路構造体を作製する際に、ダクト10は、支持構造体(例えば変化するサイズのストラット)を収容するために、異なるくさび形、配向角度等を有することができる。さらに、ダクト10の幾つか又は全てを異なる輪郭のものにして、組み立てると蛇状又は他の形状の非円形排出システム又は他の流路になるようにすることができる。
図4〜図6は、例示的な流路組立体24を示す。この特定の例は、混流ターボファンエンジンの最終タービン段又はタービン後部フレーム(図示せず)の直ぐ後方、かつオーグメンタ又はアフターバーナ(図示せず)の上流に位置することになる。流路組立体24の基本構成要素は、ハブ26と、内側ディフューザライナ28と、中心本体30と、ダクト10のアレイと、前方クローズアウト(closeout)32のアレイと、後方クローズアウト34のアレイと、前方リング36と、後方リング38とを含む。これらの構成要素の各々を以下でより詳細に説明する。
ハブ26は、中心構造部材であり、概ね環状であって前方端40と後方端42とを有する。これは、例えば合金で構築することができる。前方タブ44のアレイは、前方端40から軸線方向前方に延びる。後方タブ46のアレイは、後方端42から軸線方向後方に延びる。前方タブ44及び後方タブ46の各々は、その遠位端が半径方向内向き又は外向きに動くことができるように弾性的に屈曲することが可能な、比較的細い細長部材である。
上で説明し図1〜図3に示すような複数のダクト10が、ハブ26の周りに環状又はリング状に配列される。ダクト10は、第1のダクト10の横壁18の1つが隣接するダクト10の横壁18の1つと近接するように位置決めされ、それにより2つの隣接するダクト10間に間隙48を定める。図示した例において、ダクト10は混合器として働く。この機能を達成するために、外周壁構造体12に複数の穴50が穿孔される。動作時、コア流ストリーム「C」が流れチャネル19を通って進み、同時にダクト10の外部の空間は、コア流ストリームCより静圧が高いファン流ストリーム「F」に晒される。動作時、ファン流ストリームFは、穴50を通過してコア流ストリームCと混合する。
前方リング36は、ダクト10の上流端14を取り囲み、それらの横方向間隔を維持する。あらゆる適切な取付け手段を用いることができる。図示した例において、機械式ファスナ52が、前方リング36を通り、ダクト10の対応する穴54を通って延びる。種々の手段を用いて、ダクト10に機械式ファスナ52による集中荷重がかかることを防止することができる。
前方クローズアウト32は、ハブ26の周りに環状又はリング状に配列される。各前方クローズアウト32は、2つの隣接するダクト10の間の間隙48と接線方向で位置合わせするように位置決めされる。図6で分かるように、前方クローズアウト32は、隣接するダクト10の横壁18を受けて間隙48をシールする、概ねC形の断面を有する。前方クローズアウト32の外側端は、例えば図示したファスナ55を用いて、前方リング36に結合される。前方クローズアウト32の内側端は、ハブ26に結合される。図示した例において、前方クローズアウト32は、ハブ26の穴58を通って半径方向内向きに延びるピン56を含む。
後方リング38は、ダクト10の下流端16を取り囲み、それらの横方向間隔を維持する。あらゆる適切な取付け手段を用いることができる。図示した例において、機械式ファスナ60が、後方リング38を通り、ダクト10の対応する穴62を通って延びる。種々の手段を用いて、ダクト10に機械式ファスナ60による集中荷重がかかることを防止することができる。
後方クローズアウト34は、ハブ26の周りに環又はリング状に配列される。各後方クローズアウト34は、2つの隣接するダクト10の間の間隙48と接線方向で位置合わせするように位置決めされる。後方クローズアウト34は、隣接するダクト10の横壁18を受けて間隙48をシールする、前方クローズアウト32と同様の概ねC形の断面を有する。後方クローズアウト34の外側端は、例えば図示したファスナ64を用いて、後方リング38に結合される。後方クローズアウト34の内側端は、ハブ26に結合される。図示した例において、後方クローズアウト34は、ハブ26の穴68を通って半径方向内向きに延びるピン66を含む。
図示した例において、後方クローズアウト34はまた、オーグメンタ又はアフターバーナの一部としても機能する。後方クローズアウト34の1つ又はそれ以上は、半径方向フレームホルダ70を組み込み、後方クローズアウト34の1つ又はそれ以上は、一連の穴又はノズルを通して燃料を受け入れてこれを排出するように動作する半径方向スプレーバー72を組み込む。次に、燃料は、下流のオーグメンタ又はアフターバーナ(図示せず)の燃焼セクション内で点火され、燃焼して、付加的な推力を生じさせる。
内側ディフューザライナ28は、概ね環状の構造体であり、セラミック基複合材で作ることができる。内側ディフューザライナ28の後方端74は、前方タブ44のリングの上に着座し、図示したファスナ76によってそこに取り付けることができる。この配置は、ハブ26と内側ディフューザライナ28との間の、ある程度の半径方向コンプライアンスを許容する。
中心本体30は、概ね円錐形の構造体であり、セラミック基複合材で作ることができる。中心本体30の前方端78は、後方タブ46の上に着座し、図示したファスナ80によってそこに取り付けることができる。この配置は、ハブ26と中心本体30との間に、ある程度の半径方向コンプライアンスを許容する。
動作時、ハブ26、前方クローズアウト32、後方クローズアウト34、前方リング36、及び後方リング38は、ダクト10を位置決めしてこれが流路を定めるようにする支持構造体を定める。これによりダクト10は、熱い高速ガス流を収容して案内する機能を果たすことが可能になる。完全な流路組立体24は、合金のみで構築された均等な構造体よりも軽量になると考えられる。
図7及び図8は、上述のようなダクトを用いて構築することができる別の形式の流路組立体124の例を示す。流路組立体124の基本構成要素は、サンプハウジング126と、ダクト100のアレイと、前方クローズアウト132のアレイと、後方クローズアウト134のアレイと、前方リング136と、後方リング138とを含む。これらの構成要素の各々を以下でより詳細に説明する。
サンプハウジング126は、中心構造部材であり、概ね環状であって前方端140と後方端142とを有する。これは、例えば合金で構築することができる。サンプハウジング126は、シャフト182を取り囲む。サンプハウジング126とシャフト182との間に位置する環状体積を「サンプ」184と呼ぶ。サンプ184内で、シャフト182は転がり接触軸受186に装着される。軸受186は、シール組立体188によって境界を定められる。環状軸受支持アーム190は、本体から半径方向内向きに延びて軸受186の外輪192を受ける。軸受186の内輪194は、シャフト182に装着される。
一対の環状シール支持アーム196が、軸受サンプハウジング126から内向きに延びる。各シール支持アーム196は、シール組立体188の静止部分を支える。各シール組立体188の回転部分は、シャフト182に装着される。図示した例において、シール組立体188は、ラビリンスシールなどの非接触シールである。
複数のダクト100が、サンプハウジング126の周りに環状又はリング状に配列される。ダクト100は、上述のダクト10と概ね同様の構造であり、それぞれ上流及び下流端114、116と、一対の離間した横壁118と、内側壁120と、外側壁122とを含む。ダクト100の具体的に記載されていない要素は、上述のダクト10と同一であるとみなすことができる。ダクト100は、第1のダクト100の横壁118の1つが隣接するダクト100の横壁118の1つと近接するように位置決めされ、それにより2つの隣接するダクト100の間に間隙148を定める。
前方リング136は、ダクト100の上流端114を取り囲み、それらの横方向間隔を維持する。図示した例において、機械式ファスナ152が、前方リング136を通り、ダクト100の対応する穴154を通って延びる。
前方クローズアウト132は、サンプハウジング126の周りに環又はリング状に配列される。各前方クローズアウト132は、2つの隣接するダクト100の間の間隙148と接線方向で位置合わせするように位置決めされる。前方クローズアウト132は、隣接するダクト100の横壁118を受けて間隙148をシールする、概ねC形の断面を含むことができる。前方クローズアウト132の外側端は、例えば図示したファスナ155を用いて、前方リング136に結合される。前方クローズアウト132の内側端は、例えば図示した機械式ファスナ156を用いて、サンプハウジング126に結合される。
後方リング138は、ダクト100の下流端116を取り囲み、それらの横方向間隔を維持する。図示した例において、機械式ファスナ160が、後方リング138を通り、ダクト100の対応する穴162を通って延びる。
後方クローズアウト134は、サンプハウジング126の周りに環又はリング状に配列される。各後方クローズアウト134は、2つの隣接するダクト100の間の間隙148と接線方向で位置合わせするように位置決めされる。後方クローズアウト134は、隣接するダクト100の横壁118を受けて間隙148をシールする、前方クローズアウト132と同様の概ねC形の断面を含むことができる。後方クローズアウト134の外側端は、例えば図示したファスナ164を用いて、後方リング138に結合される。後方クローズアウト134の内側端は、例えば図示した機械式ファスナ166を用いて、サンプハウジング126に結合される。前方及び後方クローズアウト132及び134は、サンプハウジング126とリング136及び138との間の構造接続部として働き、ダクト100が外部構造荷重を支えないようになっている。
図9〜図11は、上述のようなダクトを用いて構築することができる別の形式の流路組立体224の例を示す。流路組立体224の基本構成要素は、サンプハウジング226と、ダクト200のアレイと、ストラット231のアレイと、前方クローズアウト232のアレイと、後方クローズアウト234のアレイと、前方リング236と、後方リング238とを含む。これらの構成要素の各々を以下でより詳細に説明する。
サンプハウジング226は、概ね環状の中心構造部材である。これは、例えば合金で構築することができる。サンプハウジング226は、シャフト282を取り囲み、サンプ284を定める。サンプ284内で、シャフト282は転がり接触軸受286に装着される。軸受286は、一対のシール組立体288によって境界を定められる。サンプハウジング226、軸受228、及びシール組立体288の構造は、上述のものと同様である。
複数のダクト200が、サンプハウジング226の周りに環状又はリング状に配列される。ダクト200は、上述のダクト10と概ね同様の構造であり、それぞれ上流及び下流端214、216と、一対の離間した横壁218と、内側壁220と、外側壁222とを含む。ダクト200の具体的に記載されていない要素は、上述のダクト10と同一であるとみなすことができる。ダクト200は、第1のダクト200の横壁218の1つが隣接するダクト200の横壁218の1つと近接するように位置決めされ、それにより2つの隣接するダクト200の間に間隙248を定める。
ストラット231は、サンプ226の周りに環状又はリング状に配列され、サンプハウジング226と外部リング233との間に延びる。外部リング233は、連続的なもの又はセグメント化されたものとすることができる。ストラット231は、サンプ226に結合され、外部リング233にも結合される。図示した例において、ストラット231は、サンプハウジング226及び外部リング233と一体に形成されたものとして示されている。ストラット231の機械的構成は、本発明にとって重要ではなく、他の配置が可能である。例えば、ストラット231は、分離した構成要素とすることができ、これは機械式ファスナを用いてサンプハウジング226及び/又は外部リング233に接続される。ストラット231は、サンプ226と外部リング233との間の構造接続部として働き、その結果、ダクト200が外部構造荷重を支えないようになっている。
前方リング236は、ダクト200の上流端214を取り囲み、それらの横方向間隔を維持する。図示した例において、機械式ファスナ252が、前方リング236を通り、ダクト200の対応する穴254を通って延びる。
前方クローズアウト232は、サンプハウジング226の周りに環又はリング状に配列される。各前方クローズアウト232は、2つの隣接するダクト200の間の間隙248と接線方向で位置合わせするように位置決めされる。前方クローズアウト232は、隣接するダクト200の横壁218を受けて間隙248をシールする、概ねC形の断面を含むことができる。前方クローズアウト232の外側端は、例えば図示したファスナ255を用いて、前方リング236に結合される。前方クローズアウト232の内側端は、例えば図示した機械式ファスナ256を用いて、サンプハウジング226に結合される。
後方リング238は、ダクト200の下流端216を取り囲み、それらの横方向間隔を維持する。図示した例において、機械式ファスナ260が、後方リング238を通り、ダクト200の対応する穴262を通って延びる。
後方クローズアウト234は、サンプハウジング226の周りに環又はリング状に配列される。各後方クローズアウト234は、2つの隣接するダクト200の間の間隙248と接線方向で位置合わせするように位置決めされる。後方クローズアウト234は、隣接するダクト200の横壁218を受けて間隙248をシールする、前方クローズアウト232と同様の概ねC形の断面を含むことができる。後方クローズアウト234の外側端は、例えば図示したファスナ264を用いて、後方リング238に結合される。後方クローズアウト234の内側端は、例えば図示した機械式ファスナ266を用いて、サンプハウジング226に結合される
流路組立体224は、従来のタービンフレームと同様の構成である。この配置において、ダクト200は、フレーム組立体のライナとして効果的に用いられる。
本明細書で説明した流路組立体は、従来の流路構造体に対して多数の利点を有する。配列された複合ドック(doc)を用いて構築されるフレーム組立体は、金属構成要素の構築を直接模倣しようして別個の複合ベーンを用いて構築することができる複合拡散フレームよりも、全体として複雑さが少なく、費用も低い。この手法は、タービン中心フレーム又はタービン後部フレームといったいずれかのフレームをライニングする手段として用いることができる。この手法は、吸入、並びに排出システムに適合させることができる。
上記でガスタービンエンジン用の流路構造体を説明した。本明細書(いずれかの添付の特許請求の範囲、要約書、及び図面を含む)で開示される特徴の全て、及び/又はそのように開示されたいずれかの方法又はプロセスのステップの全ては、このような特徴及び/又はステップの少なくとも一部が互いに排他的である組み合わせを除いて、あらゆる組み合わせで結合することができる。
本明細書(いずれかの添付の特許請求の範囲、要約書、及び図面を含む)で開示される各特徴は、明示的に別途規定のない限り、同じ、等価の又は同様の目的を提供する代替の特徴で置き換えることができる。従って、明示的に別途規定のない限り、開示される各特徴は、一般的な一連の等価又は同様の特徴のうちの1つの実施例に過ぎない。
本発明は、上述の1又は複数の実施形態の詳細事項に限定されない。本発明は、本明細書(いずれかの添付の特許請求の範囲、要約書、及び図面を含む)で開示される特徴のうちのいずれかの新規の特徴又はいずれかの新規の組み合わせ、又はこのように開示されるいずれかの方法又はプロセスのステップのうちのいずれかの新規のステップ又はいずれかの新規の組み合わせに拡張することができる。
10:ダクト
12:構造体
14:端
14:端
16:端
18:壁
19:チャネル
20:壁
22:壁
24:組立体
26:ハブ
28:ライナ
30:中心本体
32:クローズアウト
34:クローズアウト
36:リング
38:リング
40:端
42:端
44:タブ
46:タブ
48:間隙
50:穴
52:ファスナ
54:穴
55:ファスナ
56:ピン
58:穴
60:ファスナ
62:穴
64:ファスナ
68:穴
70:フレームホルダ
72:スプレーバー
74:端
76:ファスナ
78:端
80:ファスナ
100:ダクト
114:端
116:端
118:壁
120:壁
122:壁
124:組立体
126:ハウジング
132:クローズアウト
134:クローズアウト
136:リング
138:リング
140:端
142:端
152:ファスナ
154:穴
156:ファスナ
160:ファスナ
162:穴
164:ファスナ
166:ファスナ
182:シャフト
184:サンプ
186:軸受
188:組立体
190:アーム
192:輪
194:輪
196:アーム
200:ダクト
214:端
216:端
218:壁
220:壁
222:壁
224:組立体
226:ハウジング
226:ハウジング
231:ストラット
232:クローズアウト
233:リング
234:クローズアウト
234:クローズアウト
236:リング
236:リング
238:リング
238:リング
248:ギャップ
248:ギャップ
252:ファスナ
254:穴
255:ファスナ
256:ファスナ
260:ファスナ
262:穴
264:ファスナ
266:ファスナ
282:シャフト
284:サンプ
286:軸受
286:軸受
288:シール組立体

Claims (16)

  1. アレイ状に配置された複数のダクト(10、100、200)であって、各ダクト(10、100、200)がその上流端から下流端へ延びる流れチャネルを定める閉じた外周を有する外周壁構造体を備えた、複数のダクト(10、100、200)と、
    前記複数のダクト(10、100、200)をアレイ構造に位置決めする支持構造体と、
    を備え、
    前記アレイ構造は、完全なリングであり、
    前記支持構造体は、前記複数のダクト(10、100、200)を囲む少なくとも1つの連続的なリング(36、38、136、138、236、238)を含
    前記支持構造体は、前記ダクト(10、100、200)のアレイの中に位置決めされた環状中心部材(26、126、226)と、
    前記環状中心部材(26、126、226)と前記少なくとも1つのリング(36、38、136、138、236、238)との間に延びた半径方向部材(32、34、132、134、231、232、234)の半径方向アレイと、
    を更に備え、
    前記半径方向部材は、隣接するダクトの横壁の一部をその中に受ける開放端の凹部を有するクローズアウトである、ガスタービンエンジン用の流路装置(24、124、224)。
  2. 前記ダクト(10、100、200)のアレイの中に位置決めされた環状中心部材(26、126、226)と、
    前記中心部材と前記少なくとも1つのリング(36、38、136、138、236、238)との間に延びた半径方向部材(32、34、132、134、231、232、234)の半径方向アレイと
    を更に含み、
    前記半径方向部材(32、34、132、134、231、232、234)の半径方向内側端は、穴(58、68)に受け入れられるピン(56、66)を用いて前記中心部材に結合される、請求項1に記載の装置。
  3. 前記ダクト(10、100、200)は、セラミック基複合材材料を含む、請求項1又は2に記載の装置。
  4. 前記外周壁構造体は、内側壁(20、120、220)及び外側壁(22、122、222)によって互いに接合された一対の離間した横壁(18、118、218)を備える、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の装置。
  5. 前記ダクト(10、100、200)の前記上流端の流れ領域に対する前記ダクト(10、100、200)の前記下流端の流れ領域の比が1以外である、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の装置。
  6. 前記外周壁構造体は、全体としてモノリシックである、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の装置。
  7. 前記の半径方向部材は、隣接するダクト(200)間に配置されたストラット(231)である、請求項2に記載の装置。
  8. 隣接するダクトの横壁(18、118、218)の一部をその中に受ける開放端の凹部を有する少なくとも1つのクローズアウト(32、34、132、134、232、234)をさらに備えた、請求項7に記載の装置。
  9. 前記支持構造体は、隣接するダクト(10、100、200)の横壁(18、118、218)の一部をその中に受ける開放端の凹部を有する少なくとも1つのクローズアウト(32、34、132、134、232、234)を含む、請求項1に記載の装置。
  10. 環状中心部材(26、126、226)と、
    前記環状中心部材(26、126、226)の周りにリング状に配置された複数のダクト(10、100、200)であって、各ダクト(10、100、200)がその上流端から下流端へ延びる流れチャネルを定める閉じた外周を有する外周壁構造体を備えた、複数のダクト(10、100、200)と、
    前記複数のダクト(10、100、200)を取り囲む少なくとも1つのリング(36、38、136、138、236、238)と、
    前記中心部材と前記少なくとも1つのリング(36、38、136、138、236、238)との間に延びた半径方向部材(32、34、132、134、231、232、234)の半径方向アレイと、
    を備え、
    前記半径方向部材(32、34、132、134、231、232、234)の半径方向内側端は、穴(58、68)に受け入れられるピン(56、66)を用いて前記中心部材に結合される、ガスタービンエンジン用の流路装置(24、124、224)。
  11. 前記半径方向部材のアレイは、隣接するダクト(10、100、200)の横壁(18、118、218)の一部をその中に受ける開放端凹部を有する少なくとも1つのクローズアウト(32、34、132、134、232、234)を含む、請求項10に記載の装置。
  12. 前記中心部材(26)の軸線方向前方又は後方に配置された少なくとも1つの付加的環状部材(28、30)と、
    前記中心部材(26)から軸線方向に延び、その遠位端が前記付加的環状部材(28、30)に結合された、複数の可撓性タブ(44、46)と、
    をさらに備えた、請求項10又は11に記載の装置。
  13. 前記中心部材(26)は、サンプハウジングである、請求項10乃至12のいずれか1
    項に記載の装置。
  14. 前記半径方向に延びた部材が、隣接するダクト(10、100、200)間に配置され
    たストラット(231)である、請求項13に記載の装置。
  15. 前記隣接するダクト(10、100、200)の横壁(18、118、218)の一部
    をその中に受ける開放端凹部を有する少なくとも1つのクローズアウト(32、34、132、134、232、234)をさらに備えた、請求項14に記載の装置。
  16. 前記ダクト(10、100、200)は、セラミック基複合材料を含む、請求項10乃至15のいずれか1項に記載の装置。
JP2017007237A 2016-03-30 2017-01-19 ガスタービンエンジン用の流路組立体 Expired - Fee Related JP6563431B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/085,552 US10443415B2 (en) 2016-03-30 2016-03-30 Flowpath assembly for a gas turbine engine
US15/085,552 2016-03-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017187016A JP2017187016A (ja) 2017-10-12
JP6563431B2 true JP6563431B2 (ja) 2019-08-21

Family

ID=57906575

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017007237A Expired - Fee Related JP6563431B2 (ja) 2016-03-30 2017-01-19 ガスタービンエンジン用の流路組立体

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10443415B2 (ja)
EP (1) EP3225784B1 (ja)
JP (1) JP6563431B2 (ja)
CN (1) CN107269321B (ja)
BR (1) BR102017001738A2 (ja)
CA (1) CA2955538C (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10816205B2 (en) 2018-05-30 2020-10-27 Raytheon Technologies Corporation Thermally isolated combustor pre-diffuser

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB585335A (en) 1941-06-23 1947-02-05 Alan Arnold Griffith Improvements in or relating to axial-flow compressors, turbines and the like
GB2267736B (en) * 1992-06-09 1995-08-09 Gen Electric Segmented turbine flowpath assembly
US5362344A (en) 1993-02-03 1994-11-08 Avco Corporation Ducted support housing assembly
EP1534934B1 (en) 2002-08-14 2007-05-23 Volvo Aero Corporation Method for manufacturing a stator component
US7200933B2 (en) * 2002-08-14 2007-04-10 Volvo Aero Corporation Method for manufacturing a stator component
US6895756B2 (en) 2002-09-13 2005-05-24 The Boeing Company Compact swirl augmented afterburners for gas turbine engines
US7093359B2 (en) 2002-09-17 2006-08-22 Siemens Westinghouse Power Corporation Composite structure formed by CMC-on-insulation process
GB2402717B (en) * 2003-06-10 2006-05-10 Rolls Royce Plc A vane assembly for a gas turbine engine
US7013635B2 (en) 2003-12-30 2006-03-21 United Technologies Corporation Augmentor with axially displaced vane system
US7094021B2 (en) * 2004-02-02 2006-08-22 General Electric Company Gas turbine flowpath structure
US7513102B2 (en) 2005-06-06 2009-04-07 General Electric Company Integrated counterrotating turbofan
US7721547B2 (en) 2005-06-27 2010-05-25 Siemens Energy, Inc. Combustion transition duct providing stage 1 tangential turning for turbine engines
US7322796B2 (en) * 2005-08-31 2008-01-29 United Technologies Corporation Turbine vane construction
US7824152B2 (en) * 2007-05-09 2010-11-02 Siemens Energy, Inc. Multivane segment mounting arrangement for a gas turbine
US8371812B2 (en) 2008-11-29 2013-02-12 General Electric Company Turbine frame assembly and method for a gas turbine engine
US8371810B2 (en) 2009-03-26 2013-02-12 General Electric Company Duct member based nozzle for turbine
US8408011B2 (en) 2009-04-30 2013-04-02 Pratt & Whitney Canada Corp. Structural reinforcement strut for gas turbine case
US8500392B2 (en) 2009-10-01 2013-08-06 Pratt & Whitney Canada Corp. Sealing for vane segments
US9915154B2 (en) * 2011-05-26 2018-03-13 United Technologies Corporation Ceramic matrix composite airfoil structures for a gas turbine engine
US8894365B2 (en) 2011-06-29 2014-11-25 United Technologies Corporation Flowpath insert and assembly
US9200536B2 (en) * 2011-10-17 2015-12-01 United Technologies Corporation Mid turbine frame (MTF) for a gas turbine engine
US20130149127A1 (en) 2011-12-09 2013-06-13 General Electric Company Structural Platforms for Fan Double Outlet Guide Vane
US9951692B2 (en) 2011-12-23 2018-04-24 Gkn Aerospace Sweden Ab Support structure for a gas turbine engine
CA2825849A1 (en) 2011-12-29 2013-07-04 Elliott Company Hot gas expander inlet casing assembly and method
US20130236301A1 (en) 2012-03-09 2013-09-12 General Electric Company Apparatus And System For Directing Hot Gas
US20130239585A1 (en) 2012-03-14 2013-09-19 Jay A. Morrison Tangential flow duct with full annular exit component
CA2870754C (en) 2012-04-27 2017-09-05 General Electric Company Connecting gas turbine engine annular members
GB201215906D0 (en) 2012-09-06 2012-10-24 Rolls Royce Plc Guide vane assembly
US10605086B2 (en) * 2012-11-20 2020-03-31 Honeywell International Inc. Turbine engines with ceramic vanes and methods for manufacturing the same
CA2919845A1 (en) 2013-08-06 2015-02-12 General Electric Company Mounting apparatus for low-ductility turbine nozzle
US9061349B2 (en) 2013-11-07 2015-06-23 Siemens Aktiengesellschaft Investment casting method for gas turbine engine vane segment
EP2878433B1 (en) * 2013-11-29 2016-04-20 AIRBUS HELICOPTERS DEUTSCHLAND GmbH Shrouded rotary assembly from segmented composite for aircraft and method for its manufacture
US9845692B2 (en) * 2015-05-05 2017-12-19 General Electric Company Turbine component connection with thermally stress-free fastener

Also Published As

Publication number Publication date
CA2955538C (en) 2020-01-07
JP2017187016A (ja) 2017-10-12
EP3225784A1 (en) 2017-10-04
CA2955538A1 (en) 2017-09-30
BR102017001738A2 (pt) 2017-12-12
US20170284211A1 (en) 2017-10-05
US10443415B2 (en) 2019-10-15
CN107269321A (zh) 2017-10-20
CN107269321B (zh) 2020-04-14
EP3225784B1 (en) 2019-05-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6184042B2 (ja) 熱応力の無いファスナーを用いたタービン構成要素の接続装置
JP5697366B2 (ja) ガスタービンエンジン用の機械式継手
US10202869B2 (en) Connection for a fairing in a mid-turbine frame of a gas turbine engine
EP2546574B1 (en) Ceramic matrix composite combustor vane ring assembly
JP5178053B2 (ja) 半径方向のコンプライアント部材の取付方法及び装置
US9188024B2 (en) Exhaust section for bypass gas turbine engines
US10422241B2 (en) Blade outer air seal support for a gas turbine engine
EP1706594B1 (en) Sliding joint between combustor wall and nozzle platform
US9494053B2 (en) Diffuser with strut-induced vortex mixing
US10533437B2 (en) Inner diffuser case for a gas turbine engine
US20090246012A1 (en) Turbine stator mount
JP2016527445A (ja) 低延性タービンノズルのための取付装置
JP2017518454A (ja) 主要ストラットと小型ストラットを備えた排気ガスディフューザ
JP2016211579A (ja) 伸縮継手を備えたタービンシュラウドセグメントアセンブリ
US20230044297A1 (en) Stator apparatus for a gas turbine engine
US10563534B2 (en) Blade outer air seal with seal arc segment having secondary radial supports
JP2013151934A (ja) タービン排気ディフューザシステム
JP6563431B2 (ja) ガスタービンエンジン用の流路組立体
JP2017150795A (ja) 燃焼器アセンブリ
US9528392B2 (en) System for supporting a turbine nozzle
JP7012444B2 (ja) 後期噴射特徴部を有するトランジションダクトアセンブリ
US9957825B2 (en) Non-linearly deflecting brush seal land
US11828466B2 (en) Combustor swirler to CMC dome attachment
US20230358403A1 (en) Combustor dilution with vortex generating turbulators

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180307

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180313

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180612

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20181204

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20190213

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20190402

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190603

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190625

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190724

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6563431

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees