JPS60178904A - 金属板パネル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は広義にはガスタービンエンジン用の金属板パネ
ルに関づる。さらに詳しくは、本発明は小半径の曲げ部
を有Ｊる円弧状パネル、特に曲げ部が円弧の方向に対し
てほぼ直角である円弧状パネルに関する。

発明の背狽 ガスタービンエンジンには、燃焼器、高圧タービンおよ
び低圧タービンを含め−Ｃ多数の環状１区域かある。こ
れらの環状区域の各々の境界は、流路を形成するライナ
またはシュラウ１へて定められる。

代表的なライナおよびシュラウ１〜は、支持体に取イ」
けるための取イ」手段を有する多数の円弧状パネルに分
割できる。

従来、このようなパネルは、部品を非精密鋳造してから
精密な切削加コニすることによって形成されてぎた。こ
れらのパネルは、最小ｙｙさを必要とする鋳造上の制約
により重くなりがらである。これらのパネルには、鋳造
過程で生じる気泡のため弱いところもある。さらに、切
削加工に余分な時間を要し、パネルが一層高価になる。

パネルを別の製造技術で形成することもできる。

例えば低圧タービンブレードでは、複数の金属板部材を
一緒に接合してパネルを形成することができる。この場
合も、切削加工の場合と同様、この技術は時間がかかり
不経演である。

発明の目的 本発明の目的は、ガスタービンエンジン用の新しい改良
された円弧状金属板パネルを提供することにある。

本発明の他の目的は、これまで知られているものより安
１ＩＩＩＩな流路ライナを提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、高圧タービン用の新しい改
良された円弧状金属板シュラウドを提供することにある
。

及貝！」Ｌ【 本発明によるガスタービンエンジン用の金属板（５ｈｅ
ｅｔ　ｍｅｔａｌ　）パネルは、応力が加えられた領ｌ
Ｊ！（以下、応力領域と呼ぶ）を含む。この応力領域が
第１平面と交差する第１円弧を定めるとともに、第２平
面と交差づる第２円弧を定める。第２円弧の内側半径は
パネルのＪ９ざの２倍より小さい。

本発明の特定実施例では、金属板シュラウドパネルが、
はぼ円弧状のシュラウド・バッキング（ｂａｃｋｉｎｇ
　）と、第１ウエアと、第ル−ルを備える。第１つ１ブ
がバッキングから外向きに延在し、第ル−ルか第１ウエ
アから延在する。第ル−ルが第１および第２部分を含み
、第２部分が第１部分の方に折り返されており、これに
より応力領域を形成づる。この応力領域は、第１平面と
交差する第１円弧を定めるとともに、第２平面と交差す
る第２円弧を定める。第２円弧の内側半径がパネルの厚
さより小さい。

３、発明の詳細な説明 第１図にガスタービンエンジンの路線図を示す。

このガスタービンエンジン１０は圧縮機１２、燃焼器　
１４、高圧タービン１６および低圧タービン１８を有す
る。これらの環状区域の各々の半径方向の境界は、流路
を形成する構造体により定められている。圧縮機１２の
境界はケーシング２０で定められ、燃焼器１４の境界は
ライナ２２で定められ、そしてタービン１６および１８
の境界はシュラウド２３オよび２６でそれぞれ定められ
る。これらの構造体の各々を支持体に連結しなければな
らない。その上、種々の工学的および組立て上の理由か
ら、各構造体を多数の円弧状パネルに分割するのがよい
。これらの構造体それぞれについての強度、耐熱性、重
量などの必要条件は異なるものの、これらの構造体すべ
てに、支持体に取付けるための強い、信頼性の高い、比
較的安価な取付は手段が共通して必要とされている。

本発明の一つの実施例は、高圧タービンのシュラウド２
３の円弧状セグメン１−を構成層るシュラウドパネル２
４である。第２．３および４図に示づように、シュラウ
ドパネル２４は１枚の金属板から形成される。金属板と
して種々の材料を使用することができる。好適な材料は
、ニッケル、コバルトおよびクロムの元素を単独でまた
は組合ばて含有する高温用の合金よりなる。例えば、こ
のような特徴をもつ材料り、ｔｌ−１ａｓｔａｌｌｏｙ
　Ｘ、　Ｈ８１８８゜Ｌ６０５．　Ｒｅｎｅ’４１　、
　Ｗａｓｐａｌｌｏｙ、　ＭＡ　７５４およびＭＡ９５
６として市販されている。金属板の厚さＴは用途ににつ
で決まる。１一実施例では、厚ざＴが２５ミル以上であ
り、好適実施例では２１Ｊミルから６０ミルの間である
。

シュラウドパネル２４はほぼ円弧状のシュラウド・バッ
キング３８を含む。その円弧形状は、複数のシュラウド
パネル２４により囲まれてるタービンの円周方向４０の
形にほぼ合致している。シュラウドパネル２４は前部取
（ｄ構造４２と後部取付描込４４も含む。図示の取付構
造は例示のためた（〕であり、多数の代りの構造も本発
明のｌ［１１１内に含まれることは明らかであろう。

第４図に示づように、前部取イ」構造４２か第１取付要
素９２および第２取（＝ｌ要要素４よりなる。第１取伺
要素９２は、シュラウド・バッキング３８の前端から外
向きに延在する第１つ１ブ部月９６と、この第１ウェブ
部月９６から延在する第ル−ル部分９８とを含む。第２
取付要素９４は第２レール部分１００と第２ウェブ部拐
１０２とを含む。以下に詳述するように、第１つ１ブ部
材９６および第ル−ル部分９８が第２ウェア部材１０２
および第２レール部分１００に対してそれぞれほぼ合致
するように、要素９４は要素９２の方に折り返されてい
る。こうしてウェア部材９６および１０２がウェブを形
成し、レール部分９８および１００が前部レール３０を
形成する。

同様に、後部取付構造４４が第３取付要素１０４および
第４取イ」要素１０６よりなる。第３取イ」要素１０４
は、シュラウド・バッキング３８の後端から外向きに延
在−りる第３ウェブ部材１０８と、このウェブ部材１０
８から延在する第３レール部分１１０とを含む。第４取
付要素１０６は、第４レール部分１１２と第４ウェブ部
材１１４とを含む。前部取付構造４２の場合と同様、こ
の後部取付構造４４でも、第３ウェブ部材１０８および
第３レール部分１１０が第４ウェブ部祠　１１４および
第４レール部分１１２に対してそれぞれぽは合致するよ
うに、要素１０６が要素１０４の方に折り返されている
。こうしてウェア部材１０８および１１４がウェブを形
成し、レール部分１１０よび１１２が後部レール３２を
形成づる。

第２図に示１−Ｊ：うに、各シュラウドパネル２４を支
持体２８に取付けるには、シュラウドパネル２４の前部
レール３０および後部レール３２を支持体２８の前部ス
ロット３４および後部スロット３６にはめこむことによ
って行われる。シュラウドパネル２４の円周方向４０に
対してほぼ円弧状の形状に加えて、円周方向４０に対し
てほぼ直角に曲げ部４６ａ、　４６ｂ、　４６ｃ、　４
６ｄ、　４６ｅ、　４Ｇｆ、　４６ｇ、および４６ｈが
形成されている。各曲げ部の付近に、円弧の形状および
これに直角な曲げの双方から引張応力および圧縮応力の
両方または一方が生じる応力領域が形成される。

第５図に曲げ部４６ｇの付近のシュラウドパネル２４の
応力領［４８を詳しく示す。応力領域４８は第１平面５
２と交差する第１円弧５０を定める。平面５２は曲げ部
４６Ｃ］の頂点４９に接する面にほぼ平行である。

円弧５０の半径はエンジンの中心線までの距離である。

応力領域４８はさらに第２平面５６と交差する第２円弧
５４を定める。好適例では第２平面５６を第１平ｉｆ＋
ｉ５２に直角な平面とする。円弧５４は応力領域４８の
内面５９の像であり、曲げ部４Ｇ（１１の内側半径に相
当する。一般に、円弧５４の半径６４はシュラウドパネ
ル２４の厚さＴの２倍（２丁）より小さい。曲げ部４６
Ｑの場合、シュラウドパネル２４を折り返しているので
１円弧５４の半径６４はパネル２４の厚さく　１−　）
よりはるかに小さく、ゼロに近い。曲げ部４６０ではシ
ュラウドパネル２４を折り返しているので、円弧５４は
約ｉｓｏ’にわたって伸びる。

曲げ部４６ｇに小半径の曲げを維持づることには色々な
理由がある。第２図に示′づように、前部レール３０は
前部スロット３４にはめこまなくてはならない。この界
面では精密な寸法制御を維持しなければならない。その
結果、レール３０に球根状の端部を生じるような大半径
の曲げはこのはめ合いを邪魔する。その上、レール部分
６８および７０間の隙間６Ｇはろう付けされる。十分な
強度を得るには、隙間６６がその全長にわたって狭くな
りればならない。

従来、代表的には、このような曲げ部の内側半径６４は
破断を避【プるＩこめにシュラウドパネル２４の厚さの
２倍（２１）以上にしなりればならなかった。本発明に
おいては、２１−より小ざくじ口に近いきつい曲げ部を
実現している。金属板パネルを最初その円周方向の円弧
状の形状に成形づることにより、パネルに応力を加える
。これによりパネルに円周方向の引張応力とＪ１縮応力
を勾える。この円弧は、パネルを第２の方向に極めて小
さい半径の円弧を形成するために曲げる間、保持される
。

この方法により二軸方向応力状態が生じ、これによりこ
のような小半径の曲げ部を達成できる。

第２〜５図に示づようにパネルを完全に祈り返１ことが
レール３０および３２を形成Ｊるのに必要であるが、他
の小半径曲げ部がパネルのほかの場所にも必要とされる
。例えば、曲げ部４６ｄの付近の応力領域７２を第６図
に示づ。応力領域７２は第１平面７６と交差り゛る第１
円弧７４を定める。応力領域７２は第２平面８２と交差
する第２円弧７８を定める。曲げ部４６ｄの内径半径に
相当り−る円弧７８は、シュラウドパネル２４の厚さの
２倍（２Ｔ　）より小さい半径８４を有づる。好適実施
例では、半径８４は約１−１であるが、必要ならもっと
小さい半径も実現できる。

従来の鋳造パネルの輪郭を複製づる必要がある場合には
いつでもきつい曲げをつくることができる。例えば、曲
げ部４６ａＪ５よび４６ｃをぎつくして後部スロット３
６と接触する後部レール３２の表面積を増加することが
できる。曲げ部４．６６をぎつくしてつ〕＝ブ９０のウ
ェブ部材１０８おにひ１１４間の結合接触面積を増加す
ることができる。第４図に示づ曲げ部４６ｇの場合のよ
うに、きつい曲げ部の半径は必要ならゼロに近づけるこ
とができる。

第４図に示ずように、取付要素９２および９４、並ひに
取イ」鼓素　１０４および１０６がそれぞれ！Ｅｌいに
合致りる接合部６０Ｊ５よび６１はろう付けするのが望
ましい。これらの接合部をろう付（プする方法の一つは
真空ホンディングである。具体的には米国特許第４　（
１９８４！ｉ　０号に記載されているような方法を用い
るのが１１利である。

本発明がここに説明し図示しｌζ特定の実施例に限定さ
れないことは当業者に明らかであろう。本発明はガスタ
ービンエンジンのタービンのシコラウドに限定されない
。むしろ本発明は、カスターヒジエンジン内のきつい半
径の曲り部を右するあらゆる円弧状金属板パネルに等し
く適用できる。

図面に示した寸法、比例関係ｊ５よび描込関係は例示と
してのみ示したもので、これらは本発明のパネルに用い
られる実際の寸法または比例構造関係ととるべきではな
い。

特許請求の範囲によって限定される本発明の要旨から逸
１１！２−！ｌることなく、多数の変更、変形および全
体的もしくは部分的均等物を採用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はガスタービン」ニンジンの概略図である。 第２図は本発明の′１実施例によるシュラウドパネルと
支持体の断面図である。 第３図は第２図のシュラウドパネルの斜視図である。 第４図は第２図のシュラウドパネルの断面図である。 第５図は金属板パネルの応力領域の斜視図である。 第６図は金属板パネルの別の応力領域の斜視図である。 ２４・・・シュラウドパネル、３０．３２・・・レール
、３４、３６・・・スロワ［〜、 ３８・・・シュラウド・バッキング、 ４０・・・円周方向、４２．４４・・・取付構造、４６
・・・曲げ部４８・・・応力領域、５０・・・第１円弧
、５２・・・第１平面、５４・・・第２円弧、５６・・
・第２平面、６４・・・第２円弧の半径、６８．７０・
・・レール部分、７２・・・応力領域、７４・・・第１
円弧、７６・・・第１平面、７８・・・第２円弧、８２
・・・第２平面、８４・・・第２円弧の半径、９０・・
・ウェア、９２、９４・・・取付要素、９６．１０２・
・・ウェア部材、９８、１００・・・レール部分、１０
４．１０６・・・取付要素、１０８、１１４・・・ウェ
ア部材、１１０．１１２・・・レール部分。 特許出願人ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ６ｄ 区ｊ３ 第１頁の続き ０発　明　者　ハーベイ・マイケル・　アメリマツクリ
ン　イ・ド ｏ発　明　者　トーツス・ジョージ・　アメリウエイク
マン　ンソー 力合衆国、オハイオ州、シンシナティ、ベイベリライブ
、５５１播 乃合衆国、オハイオ州、ウェストφチェスター、ケ・ド
ライブ、７７９旙

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、応力領域を有する金属板パネルであって、上記応力
   領域が第１平面と交差する第１円弧を定めるとともに第
   ２平面と交差する第２円弧を定め、上記第２円弧の半径
   が上記パネルの厚さの２倍より小さいことを特徴とする
   ガスタービンエンジン用の金属板パネル。 ２、上記パネルの厚さが２５ミルより大ぎい特９′Ｆ請
   求の範囲第１項記載の金属板パネル。 ３、上記第２平面が上記第１平面に直交−４る特許請求
   の範囲第１項記載の金属板パネル。 ４、上記第２円弧が約１８０６にわたって伸びる特許請
   求の範囲第３項記載の金属板パネル。 ５、上記第２円弧の半径が上記パネルの厚さより小さく
   、上記応力領域が上記パネルを支持体に取付ける手段を
   構成する特許請求の範囲第４項記載の金属板パネル。 ６、前端および後端を有するほぼ円弧状のシュラウド・
   バッキングと、 上記バッキングから外向きに延在する第１ウエブと、 上記第１ウエアから延在する第ル−ルであって、第１お
   よび第２レール部分を含み、第２レール部分が第ル−ル
   部分の方に折り返されて応力領域を形成している第ル−
   ルとを有し、上記応力領域が第１平面と交差】る第１円
   弧を定めるとともに第２平面と交差する第２円弧を定め
   、上記第２円弧の半径が上記パネルの厚さより小さいこ
   とを特徴とするがスタービンエンジン用の金属板シュラ
   ウドパネル。 ７、上記第１ウエアが上記バッキングに対して第１曲げ
   部を形成し、上記第１曲げ部の内径半径が上記パネルの
   厚さの２倍より小さい特許請求の範囲第６項記載のシュ
   ラウドパネル。 ８、上記第ル−ルが上記第１ウエブに対して第２曲げ部
   を形成し、上記第２曲げ部の内側半径が上記パネルの厚
   さの２倍より小さい特許請求の範囲第６項記載のシュラ
   ウドパネル。 ９．上記第ル−ルが上記バッキングにほぼ平行に延在す
   る特許請求の範囲第６項記載のシュラウドパネル、。 １０、上記第１ウエブが上記バッキングの前端から延在
   し、上記パネルがさらに上記バッキングの後端から外向
   きに延在づ−る第２ウエブと、上記第２ウエブから延在
   する第２レールとを備え、上記第２レールが第３および
   第４レール部分を含み、第４レール部分が第３レール部
   分の方に折り返されて第２応力領域を形成し、上記第２
   応力領域が第３平面と交差づる第、３円弧を定めるとと
   もに第４平面と交差する第４円弧を定め、上記第４円弧
   の半径が上記パネルの厚さより小さい特許請求の範囲第
   ６項記載のパネル。 １１．１枚の金属板から形成されるガスタービンエンジ
   ン用のシュラウドパネルであって、前端および後端を有
   するほぼ円弧状のシュラウド・バッキングと、 上記バッキングから外向きに延在する第１つニブ部材お
   よびこの第１ウェブ部分１）ｒ　＋ら延在づる第ル−ル
   部分を含む第１取イ」要素と、 第２レール部分および第２ウェブ部材を含み、上記第２
   レール部分が上記第ル−ル部分にほぼ合致づるとともに
   上記第２つニブ部材が上記第１ウェブ部（Ａにほぼ合致
   するように、上記第１取付要素の方に折り返されて第１
   応力領域を形成する第２取付要素とを有し、 上記第１応力領域が第１平面と交差する第１円弧を定め
   るととしに第２平面と交差する第２円弧を定め、上記第
   ２円弧の半径が上記パネルの厚さより小さいことを特徴
   とするガスタービンエンジン用のシュラウドパネル。 １２、上記第１つ１１部材が−［、記バッキングに対し
   て第１曲げ部を形成し、上記第１曲げ部の内側半径が上
   記パネルの厚さの２倍より小さい特許請求の範囲第１１
   項記載のシュラウドパネル。 １３、上記第１および第２レール部分が上記第１および
   第２ウェブ部祠に対して第２曲げ部を形成し、上記第２
   曲げ部の内側半径が上記パネルの厚さの２１８より小さ
   い特許請求の範囲第１１項記載のシュラウドパネル。 １４、上記第ル−ル部分が上記バッキングにほぼ平行に
   延在づる特許請求の範囲第１１項記載のシュワウ１〜パ
   ネル。 １５、上記第１取付要素が上記バッキングの前端から延
   在し、上記パネルがざらに、上記バッキングの後端から
   外向きに延在する第３３９１７部材およびこの第３ウェ
   ブ部材から延在づ−る第３レール部分を含む第３取付要
   素と、第４レール部分Ｊ５よび第４ウェブ部材を含む第
   ４取イ」け要素とを尚え、上記第４レール部分および第
   ４つニブ部材が上記第３レール部分および第３ウェブ部
   材にそれぞれほぼ合致するように上記第４取（Ｎｉ　散
   素か上記第３取イ」要素の方に折り返されて第２応力領
   域を形成し、上記第２応力領域か第３平面と交差する第
   ３円弧を定めるとともに第４平面と交差する第４円弧を
   定め、−ト記第４円弧の半径か上記パネルの厚さより小
   さい特許請求の範囲７Ａ１１項記載のシュラウドパネル
   。 １６、上記厚さが２５ミルより人さい１：ｒ　ｎ請求の
   範囲第１１項記載のパネル。