JP2014173593A - 複数のタービン部品間の空気の漏れを防止するためのデバイス及び方法 - Google Patents

複数のタービン部品間の空気の漏れを防止するためのデバイス及び方法 Download PDF

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Abstract

【課題】タービン内に使用される異なる熱膨張係数を有する材料の不利な挙動に対抗するデバイス及び方法を提供する。
【解決手段】タービン１０は、第１の熱膨張係数を有する第１の材料製の第１のタービン部品１２を含む。第２のタービン部品１８は第２の熱膨張係数を有する第２の材料製であり、前記第２のタービン部品１８は前記第１のタービン部品１２に隣接している。前記第１及び第２のタービン部品１２，１８の間にスペースがある。シールアセンブリ２８が前記スペースを密封し、前記シールアセンブリ２８の少なくとも一部３０は前記第１又は第２のタービン部品１２，１８の少なくとも１つと実質的に同様な熱膨張係数を有することにより、前記第１及び第２のタービン部品１２，１８の熱膨張又は収縮中前記スペースにシールを維持する。
【選択図】図２

Description

本出願は、タービンに関し、より具体的には、タービン内における複数のタービン部品間の空気の漏れの防止に関する。
航空機及び航空機エンジン産業では一貫して、燃料効率を増大するか、又はその技術の燃料消費率（ＳＦＣ）を低減するための改良が追求されている。自動車産業と同様に、航空機及び航空機エンジン産業におけるＳＦＣを低減する努力の多くはエンジンそのものの全効率を増大することに集中している。また、その目標に向かって努力するに当たって、大部分の注目はエンジンの全重量を低減することに向けられている。材料設計の進歩のため、航空機タービンエンジン内で生じる熱と力に耐えることができるセラミック及び複合材料のようなより軽い材料でより重い金属部品を置き換えることに多くの注目が集中している。エンジンの一定の部品をより軽い材料で置き換えるとエンジンの重量が低減するが、その一方でその材料が航空機エンジン内の高温環境に曝露されたときに幾つかの問題が生じる。そのような問題の１つは、金属部品と、例えばセラミック又は複合材料製の部品との間の相対的な熱膨張の不均衡である。金属部品がセラミック又は複合材料からなる部品に隣接していると、金属とセラミック又は複合材部品とは異なる速度で異なる量膨張することによりその間に不必要なスペースが作り出される可能性がある。エンジン内におけるその不必要なスペース又は開口の位置に応じて、そのスペース又は開口は空気の漏れ又はその他の気流問題を引き起こし得る。漏れ及びその他の気流問題は効率を低減させ得、従ってエンジンのＳＦＣを増大させ得る。漏れ流の不都合な性質及び相対運動のため、入り組んだ、又は「Ｗ」字状のシールのような薄い規格に合った（コンプライアント）シールが一般に利用される。しかし、その「Ｗ」字状のシールが金属とセラミック又は複合材部品との間の中心におかれるシステムにおいて、相対的な熱膨張により、薄いシールが回転（ロール）させられ、それによりシールに高い応力が生じ、シールの有効性及び寿命を低下させる。
従って、当技術分野においては、タービン内に使用される異なる熱膨張係数を有する材料の不利な挙動に対抗するデバイス及び方法に対するニーズが存在する。
従って、タービン内の空気の漏れを防止するためのデバイス及び方法を提供することが望ましい。提供されるタービンは、第１の熱膨張係数を有する第１の材料製の第１のタービン部品、及び第２の熱膨張係数を有する第２の材料製の第２のタービン部品を含み、第２のタービン部品は第１のタービン部品に隣接している。第１及び第２のタービン部品間にはスペースがある。タービンはさらにスペースを密封するシールアセンブリを含む。シールアセンブリの少なくとも一部分は、第１又は第２のタービン部品の少なくとも１つと実質的に同様な熱膨張係数を有することにより、第１及び第２のタービン部品の熱膨張又は収縮中スペース内にシールを維持する。
タービン内の漏れを防止する方法も提供され、この方法は第１と第２のタービン部品間のスペース内にシールアセンブリを配置することによりそのスペースを密封することを含む。第１及び第２のタービン部品はそれぞれ第１及び第２の熱膨張係数を有する第１及び第２の材料でできている。前記シールアセンブリの一部分は前記第１又は第２のタービン部品の少なくとも１つと実質的に同様な熱膨張係数を有する。この方法はさらに、前記第１及び第２のタービン部品の熱膨張又は収縮中スペース内にシールを維持することを含む。
第１と第２の物体の間のスペースを密封するように構成されたシールアセンブリが提供され、これは第１及び第２の端部を有するシール部材を含んでおり、この第２の端部は軸に沿って第１の端部から間隔をあけて離れている。アセンブリはさらに、シール部材の少なくとも一部分を包囲するシールキャリヤを含む。このシールキャリヤは、軸に対して横断する方向における第１及び第２の端部間の相対的運動を防止するように適合している。
図１は、タービンの１つの実施形態の透視図である。 図２は、図１のタービンの線２−２に沿った垂直断面図である。 図３は、周囲温度の変化を経たときの従来技術のタービンの垂直断面図である。 図４は、周囲温度の変化を経たときの図２のタービンの垂直断面図である。 図５は、タービンの代わりの実施形態の透視図である。 図６は、図５の代わりの実施形態のタービンの線６−６に沿った垂直断面図である。 図７は、図５の代わりの実施形態のタービンの線７−７に沿った垂直断面図である。 図８は、タービンの代わりの実施形態の透視図である。 図９は、図８の代わりの実施形態のタービンの線９−９に沿った垂直断面図である。 図１０は、図８の代わりの実施形態のタービンの線１０−１０に沿った垂直断面図である。 図１１は、図１の実施形態の組立方法の工程の垂直断面図である。 図１２は、図１の実施形態の組立方法の工程の垂直断面図である。 図１３は、図５に示した実施形態の組立方法の工程の垂直断面図である。 図１４は、図８に示した実施形態の組立方法の工程の垂直断面図である。
図１、２及び４は、タービン１０の一部分の１つの実施形態を示す。このタービンはライナーを有する燃焼器（図には示してない）を含んでいる。ライナー１２はタービン１０の中心軸（図には示してない）に対してある角度で配置されている。ライナー１２は外側の放射状側面１４及び内側の放射状側面１６を含んでいる。内側の放射状側面１６はチャネル２３と連通しており、このチャネルを通って燃焼ガスがノズル１８まで流れ得る。タービン１０はライナー１２の後方に第一段ノズル１８を含んでいる。ノズル１８は外側の放射状側面２０と内側の放射状側面２２を含んでいる。ノズル１８は、チャネル２３の中心軸に対してある角度で配置された第１の部分２４と、ノズル１８の第１の部分２４から半径方向外方に延びる第２の部分２６を含んでいる。ライナー１２とノズル１８の間にはスペース２７（図４）がある。
タービン１０はさらにシールアセンブリ２８を含んでいる。シールアセンブリ２８はキャリヤ３０とシール部材３２を含んでいる。キャリヤ３０は、ほぼ平坦な軸方向のフランジ３３と、その半径方向外方の部分３３から半径方向内方に延びる第１及び第２のフランジ４４、５０を含んでいる。図２に示したシール部材３２は複数の折り畳み(fold)又は畳み込み(convolution)３５を含む入り組んだ部分３４を含んでいて、ほぼ「Ｗ」字形状の部材となっている。しかし、図２に示したよりも多くの畳み込み３５があってもよい。シール部材３２は第１及び第２の端部３６、３８を含んでいる。第１の端部３６は入り組んだ部分３４の前部にあり、第２の端部３８は入り組んだ部分３４の後部にある。全体に開いた部分４０が入り組んだ部分３４から一般に半径方向に離れて、そして第１と第２の端部３６、３８の間に配置されている。
シールキャリヤ３０は、好ましくは、キャリヤ３０の第１のフランジ４４の前面４２がライナー１２の接触部４６と係合するように、スペース２７に配置されている。第２のフランジ５０の前面４８は、ノズル１８の第２の部分２６の後面５１と係合し得る。しかし、第２のフランジ５０の前面４８は第２の部分２６の後面５１と共に軸方向の抑制(restraint)を創成し得るので、第２の部分２６の後面５１と第２のフランジ５０の前面４８は係合する必要はない。この間に創成される軸方向の抑制は、設置又は組立工程中キャリヤ３０が取り外されるのを保証し得る。シール部材３２の少なくとも一部はキャリヤ３０により包囲されている。より具体的には、軸方向のフランジ３３は開いた部分４０の半径方向外方にあり、キャリヤ３０の第１のフランジ４４の後面５４はシール部材３２の第１の端部３６と係合する。シール部材３２の第２の端部３８はノズル１８の第２の部分２６の前面５６と係合する。このシールアセンブリ２８の構造によって、シールが提供されることにより少なくとも半径方向の空気の漏れを防止する複数の点が得られる。より具体的には、図２に示した実施形態において、ライナー１２の接触部４６と第１のフランジ４４の前面４２との間、シール部材３２の第１の端部３６と第１のフランジ４４の後面５４との間、及びシール部材３２の第２の端部３８とノズル１８の第２の部分２６の前面５６との間にシールが提供され得る。これにより、これらのシールは不利な半径方向の空気の漏れを防止する。また、図２及び４に示した実施形態において、キャリヤ３０はさらに、スペース２７とシール部材３２の少なくとも一部分との間の熱障壁として機能するように構成された第３のフランジ５８を含んでいる。
本発明は、燃焼器のライナー１２と第一段ノズル１８との間の半径方向の漏れを防止するのに特に有利である。このため、本明細書では、かかるタービンの部品を基準系としてシステム及び方法を記載する。また、半径方向、円周方向（周辺）及び軸方向のような用語を用いて、選択された基準系のシステムを説明する。しかしながら、本発明は、この選択された基準系及び記述用語に限定されることはなく、燃焼器のライナー１２及び第一段ノズル１８以外のタービン部品、またタービン内の他の方位に使用し得る。当業者には認識されるように、本明細書で使用する記述用語は、基準系に変化があれば直接適用できないかもしれない。それにも関わらず、本開示はタービン内での位置及び方位に左右されないことを意図しており、システム及び方法を記載するのに使用される相対的用語は単に本開示の適当な説明を提供するためのものである。
図２を参照して、ライナー１２は第１の材料からなり、ノズル１８は第２の材料からなる。好ましくは、ライナー１２はセラミックマトリクス複合材（ＣＭＣ）材料からなり、ノズル１８は金属からなる。ＣＭＣ材料は摩耗し易い傾向があるので、ライナー１２の接触部４６又は第１のフランジ４４の前面４２上、又は２つの部品間に滑らかなコーティングを設け得る。これら２つの材料間の異なる熱膨張係数のため、高温の燃焼ガスが燃焼器から第一段ノズル１８まで進むときのように周囲温度の変化を受けると、ライナー１２とノズル１８は異なる速度で異なる量膨張し得る。例えば、図３に示されているように、ライナー１２’は距離ΔＲライナーだけ膨張し得、ノズル１８’は距離ΔＲノズルだけ膨張し得る。ライナー１２’とノズル１８’の異なる熱膨張のために問題が生じ得、より具体的には、以下にさらに詳細に述べるようにそれらの間のスペースのシールに関する問題が生じ得る。
ライナー１２’とノズル１８’の間にシール部材３２’を備えた従来技術のタービンを図３に示す。ノズル１８’がライナー１２’より大きい量膨張すると、シール部材３２’の第２の端部３８’は第１の端部３６’に対して半径方向に移動する。軸方向に方向付けて配置された畳み込み３５’を有するシール部材３２’は一般にシール部材３２’の軸方向に間隔をあけて離れている部分間の半径方向の大きい相対的運動に耐えることができない。このシール部材３２’の第１と第２の端部３６’、３８’間の半径方向の相対的運動はシールロールといわれることがある。シールロールは、円周方向にモーメントを生じることによりシール部材３２’を円周方向に本質的にねじれさせ得るので不利である。このモーメントＭシールの結果として、シール部材３２’は、移動させられ、おそらくはスペース２７’内でひっくり返るか、又は裂けるか若しくはその他壊れることにより働かなくなり得る。
本明細書に記載したシールアセンブリは、シールロールを実質的に防止することにより、シール部材の故障を潜在的に防止し、ライナー１２とノズル１８の間のスペースにシールを維持する。各々の実施形態におけるキャリヤ３０はノズル１８と同一又は実質的に同様な熱膨張係数を有する材料からなり得る。例えば、キャリヤ３０は金属のようなノズル１８と同一の材料であり得、一方ライナー１２はセラミック、複合材、又はＣＭＣのような異なる材料からなる。しかしながら、代わりの実施形態において、キャリヤ３０はライナー１２と同一又は実質的に同様な熱膨張係数を有する材料からなり得る。熱膨張の量はΔＬ＝Ｌ＊α＊ΔＴにより計算することができる。ここで、Ｌは当該物体の長さであり、αは熱膨張係数であり、ΔＴは温度変化である。１つの実施形態において、キャリヤ３０はノズル１８と同じ又は実質的に同様な熱膨張係数を有する材料からなり得、ΔＲライナーとΔＲノズルの差は．０３０″（．７６２ｍｍ）以下である。従って、熱膨張は熱膨張係数を含めて少なくとも３つの変数に依存するので、ΔＲライナーとΔＲノズルの差は熱膨張係数のみに依存するのではない。従って、当業者には認識されるように、ΔＲライナーとΔＲノズルのかかる差を提供することは、熱膨張が依存する他の変数を変えることによって達成し得る。しかし、ΔＲライナーとΔＲノズルの．０３０″（．７６２ｍｍ）以下の差は本明細書に記載した１つの実施形態に限定され、相対的運動がより多いか又は少ない他の実施形態を制限する意味はないことも当業者には認識されよう。また、第１及び第２のタービン部品が燃焼器のノズルとライナー以外のものである実施形態においては異なる量の相対的運動が規定され得る。さらに、本明細書で言及するタービン部品は、航空機で使用されるガスタービンエンジンのみに限定されることはなく、ガスタービンエンジンを利用する他のタイプの機械のような他の用途用のガスタービンエンジンのタービン部品にも言及し得る。
タービンの周囲環境の温度が上昇すると、ノズル１８は距離ΔＲノズルだけ膨張し、キャリヤは実質的に同様又は同じ量ΔＲキャリヤ膨張するが、ライナー１２は異なる、好ましくはより少ない量ΔＲライナー膨張する。シール部材３２の第１の端部３６はキャリヤ３０の第１のフランジ４４の後面５４と対になり、シール部材３２の第２の端部３８はノズル１８の第２の部分２６の前面５６と対になるので、第１及び第２の端部３６、３８は実質的に同じ又は同様な量だけ動き得、従って第１及び第２の端部３６、３８の間の相対的運動は最小になる。このシール部材３２の第１及び第２の端部３６、３８の間の相対的運動の防止により、上記シールロールの潜在的な問題が防止される。
図１に示した実施形態は、本明細書に記載したライナー１２とノズル１８の間のスペースにおけるシールを維持するように構成された１つの実施形態である。或いは、シールアセンブリ３２は、キャリヤ３０がライナー１２の膨張を実質的に追随するか又は模倣し、シール部材３２の第１及び第２の端部３６、３８の間の半径方向の相対的運動を防止するように構成し得る。
タービンの代わりの実施形態が図４、６及び７並びに図６、９及び１０に示されている。各実施形態において、タービン１１０はライナー１１２を有する燃焼器（図には示してない）を含んでいる。ライナー１１２はタービン１１０の中心軸に対してある角度で配置されている。ライナー１１２は外側の放射状側面１１４と内側の放射状側面１１６を含んでいる。内側の放射状側面はチャネル１２３と連通しており、このチャネルを通って燃焼ガスが第一段に流れ込み得る。タービン１１０はライナー１１２の後方にノズル１１８を含んでいる。ノズル１１８は外側の放射状側面１２０と内側の放射状側面１２２を含んでいる。ノズル１１８はタービン１１０の中心軸に対してある角度で配置された第１の部分１２４とノズル１１８の第１の部分１２４から半径方向外方に延びる第２の部分１２６を含んでいる。ライナー１１２とノズル１１８の間にはスペース１２７がある。
タービン１１０はさらにシールアセンブリ１２８を含んでいる。シールアセンブリ１２８はキャリヤ１３０とシール部材１３２を含んでいる。キャリヤ１３０は第１の部材１３４と第２の部材１３６を含んでいる。第１の部材１３４は軸方向のフランジ１３８とこの軸方向のフランジ１３８から半径方向内方に延びる半径方向のフランジ１４０とを含んでいる。シールキャリヤ１３０の第２の部材１３６は、前部及び後部の半径方向のフランジ１４２、１４４と、これら前部及び後部の半径方向のフランジ１４２、１４４の間にある軸方向のフランジ１４６とを含んでいる。第２の部材１３６の前部及び後部の半径方向フランジ１４２、１４４と軸方向のフランジ１４６はノズル１１８の第２の部分１２６を本質的に包囲している。前部の半径方向フランジ１４２は軸方向前方の位置に延びる第２の軸方向フランジ１４７を含んでいる。
スペース１２７内にはシール部材１３２があり、その一部はシールキャリヤ１３０と係合している。図８に示されているシール部材１３２は複数の折り畳み又は畳み込み１５０を含む入り組んだ部分１４８を含んでおり、ほぼ「Ｗ」字形状の部材となっている。しかし、図６及び９に示したより多くの畳み込み１５０があってもよい。シール部材１３２は第１及び第２の端部１５２、１５４を含んでいる。第１の端部１５２は入り組んだ部分１４８の前方であり、第２の端部１５４は入り組んだ部分１４８の後方である。全体に開いた部分１５６が入り組んだ部分１４８からほぼ半径方向に離れて第１及び第２の端部１５２、１５４の間に配置されている。
シールキャリヤ１３０はシール部材１３２の少なくとも一部分を本質的に包囲している。より具体的には、シールキャリヤ１３０はスペース１２７に位置していて、第１の部材１３４の半径方向のフランジ１４０の前面１５８がライナー１１２の接触部１６０と係合するのが好ましい。シール部材１３２とキャリヤ１３０は、軸方向のフランジ１３８が開いた部分１５６の半径方向外方にあり、第１の部材１３４の半径方向のフランジ１４０の後面１６２がシール部材１３２の第１の端部１５２と係合するように位置している。シール部材１３２の第２の端部１５４は第２の部材１３６の前部の半径方向フランジ１４２の前面１６４と係合している。このシールアセンブリ１２８の構成によって、シールを提供することにより少なくとも半径方向における空気の漏れを防止する複数の点が提供される。より具体的には、シールは、ライナー１１２の接触部１６０と第１の部材１３４の半径方向のフランジ１４０の前面１５８との間、シール部材１３２の第１の端部１５２と第１の部材１３４の半径方向のフランジ１４０の後面１６２との間、及びシール部材１３２の第２の端部１５４と第２の部材１３６の前部の半径方向フランジ１４２の前面１６４との間、並びに前部の半径方向フランジ１４２の後面１６５とノズル１１８の第２の部分１２６との間に提供される。こうして、これらのシールは半径方向の空気の不都合な漏れを防止する。第２の部材１３６の第２の軸方向フランジ１４７はシール部材１３２の少なくとも一部分に対する熱障壁を提供するように適合している。
キャリヤ１３０は、ノズル１１８と同一又は実質的に同様な熱膨張係数を有する材料からなり得る。例えば、キャリヤ１３０は金属のようなノズル１１８と同じ材料でよく、一方ライナー１１２はセラミック、複合材、又はＣＭＣのような異なる材料からなる。しかしながら、代わりの実施形態において、キャリヤ１３０はライナー１１２と同じ又は実質的に同様な熱膨張係数を有する材料からなり得る。
図５及び７並びに図６及び１０に示されているように、第１の部材１３４の軸方向のフランジ１３８は、円周方向に間隔をあけて離れている弾力性の部分１６６（図５）、１６６’（図８）を備えている。図４及び７に示した実施形態において、各々の弾力性の部分１６６は一対の軸方向に配向されたスロット１７０の間に軸方向に細長い部材１６８を含んでいる。スロット１７０は、細長い部材１６８の半径方向の撓み（変形）の量を増大するために設けられ得る。図８及び１０に示した実施形態において、弾力性の部分１６６’は、部分的にスロット１７０’により画定される本質的に円周方向の細長い部材１６８’を含み得る。より具体的には、複数のスロット１７０’があり、各々のスロット１７０’は軸方向部分１７２ａ、細長い円周方向部分１７２ｂ、及びそれらの間の曲がった遷移部分１７２ｃを含んでいる。
各々の実施形態を組み立てる方法が図１１、１２、１３及び１４に示されている。図１１及び１２は図１、２及び４に示したタービン１０の組立を示す。第１のフランジ４４の前面４２がライナー１２の接触部４６と接触し得るように、シールキャリヤ３０をライナー１２と係合させる。同時に、又はその後、シール部材３２の第１の端部３６をキャリヤ３０の第１のフランジ４４の後面５４と係合させる。次にノズル１８をシール部材３２の第２の端部３８と係合させる。より具体的には、ノズル１８の第２の部分２６の前面５６をシール部材３２の第２の端部３８と係合させ得る。ノズル１８を燃焼器及びライナー１２に対して固定し、またシールアセンブリ２８を固定するために、軸方向のフランジ３３を曲げることにより第２のフランジ５０を形成する。組み立てられると、タービン１０は図２及び４に示したように構成される。組立は上に開示した以外の幾つかの方法で達成され得る。このデバイスを組み立てることができる２つの追加のやり方がある。まず、シール部材３２をキャリヤ３０中に係合するか又は組み立て得る。次に、ノズル１８をシール部材３２と係合するようにして組み立て得る。次いで、軸方向のフランジ３３を下に曲げることにより第２のフランジを形成し得る。その後、第２のフランジを用いてキャリヤ３０及びシール部材３２をノズル１８に対して固定する。次に、ノズル１８、キャリヤ３０及びシール部材をライナー１６と係合させ得る。さらに別の代わりの組立方法においては、第２のフランジ５０を予め曲げて図２及び４に示した構造にする。次いで、シール部材３２をキャリヤ３０と共に組み立てるか又は係合させ得る。ノズル部分がセグメントに分割されている場合（図には示してない）、各々のノズルセグメントは、ノズルを第２のフランジ５０がない領域に揃えた後、第２の部分２６の後面５１が第２のフランジ５０の前面４８と揃うようにノズル１８を時計回りに回す（ノズル１８を中心軸に対して回転させる）ことにより、個別に設置し得る。好ましくは、時計回りの回転は、ノズル１８の最後のセグメント（図には示してない）を設置するときに行い得る。
図１３及び１４はそれぞれ図６及び９に示した実施形態の組立を示す。シールキャリヤ１３０の第１の部材１３４を、半径方向のフランジ１４０の前面１５８がライナー１１２の接触部１６０と接触し得るようにライナー１１２と係合させる。同時に、又はその後、シール部材１３２の第１の端部１５２をキャリヤ１３０の半径方向のフランジ１４０の後面１６２と係合させる。キャリヤ１３０の第２の部材１３６を、第２の部材１３６の前部及び後部の半径方向フランジ１４２、１４４及び軸方向のフランジ１４６がノズル１１８の第２の部分１２６を本質的に包囲するようにノズル１１８と係合させる。その後、弾力性の部分１６６、１６６’、より具体的には細長い部材１６８、１６８’が矢印１７８により示されているように半径方向に曲げられているときに、一緒に組み立てられた第２の部材１３６とノズル１１８を矢印１７６で示されているように軸方向に向ける。細長い部材１６８、１６８’の半径方向の撓みにより、第２の部材１３６をシール部材１３２の第２の端部１５４と係合させることが可能になる。より具体的には、シール部材１３２の第２の端部１５４を第２の部材１３６の前部の半径方向フランジ１４２の前面１６４と係合させる。図７及び１０に示されているように、細長い部材１６８、１６８’は各々がそれぞれ鉤形部分１７４、１７４’を含んでいる。鉤形部分１７４、１７４’は、第２の部材１３６と係合することにより、ノズル１１８と第２の部材１３６が軸方向後方に動き得るときノズル１１８の軸方向の運動に抵抗するように構成し得る。代わりの組立方法は、シール部材１３２をキャリヤ１３４に係合させて、シール部材１３２の前面１５２がキャリヤ１３４の後面１６２と接触するようにすることを含む。次に、第２の部材１３６の前面１６４が後方のシール面１５４と接触するように、第２の部材１３６をアセンブリと係合させ得る。ノズル１１８は、第２の部材１３６の係合前、その間又は後に係合させることができる。ノズル１１８は、半径方向部分１２６が第２の部材１３６により半径方向のフランジ１４２及び１４４の間で包囲されるように係合しなければならない。
本明細書に記載したシールアセンブリ１２８は燃焼ライナー１１２と第一段ノズル１１８との間のスペース１２７のシールに限定されない。むしろ、本明細書に記載したシールアセンブリ１２８は第１及び第２のタービン部品の間を密封するように設定され得る。シールアセンブリは、シールの提供が望まれる場合、好ましくは半径方向に望まれるシールを提供するように設定され得る。また、本明細書で言及したタービン部品は航空機に使用されるガスタービンエンジンのみに限定されず、ガスタービンエンジンを利用する他のタイプの機械のような他の用途のガスタービンエンジンのタービン部品も参照され得る。
様々な好ましい実施形態の説明により本発明を例示して来たが、またこれらの実施形態は多少詳細に記載して来たが、本出願人は後記特許請求の範囲を制限したり、又はいかなる意味でもかかる詳細に限定する意図はない。追加の利点及び修正は当業者には明らかであろう。本発明の様々な特徴はユーザーのニーズ及び好みに応じて単独でもいかなる組合せでも使用し得る。本明細書では、現状で知られている本発明を実施するための好ましい方法と共に本発明を説明して来た。しかしながら、本発明自体は後記特許請求の範囲によってのみ規定されるべきである。
１０ タービン
１２ ライナー
１４ 外側の放射状側面
１６ 内側の放射状側面
１８ ノズル
２０ 外側の放射状側面
２２ 内側の放射状側面
２３ チャネル
２４ 第１の部分
２５ 畳み込み
２６ 第２の部分
２７ スペース
２８ シールアセンブリ
３０ キャリヤ
３２ シール部材
３３ 軸方向のフランジ
３４ 入り組んだ部分
３５ 畳み込み
３６ 第１の端部
３８ 第２の端部
４０ 開いた部分
４２ 前面
４４ 第１のフランジ
４６ 接触部
４８ 前面
５０ 第２のフランジ
５１ 後面
５４ 後面
５６ 前面
５８ 第３のフランジ
１１０ タービン
１１２ ライナー
１１４ 外側の放射状側面
１１６ 内側の放射状側面
１１８ ノズル
１２０ 外側の放射状側面
１２２ 内側の放射状側面
１２３ チャネル
１２４ 第１の部分
１２６ 第２の部分
１２７ スペース
１２８ シールアセンブリ
１３０ キャリヤ
１３２ シール部材
１３４ 第２の部材
１３６ 第２の部材
１３８ 軸方向のフランジ
１４０ 半径方向のフランジ
１４２ 前部の半径方向フランジ
１４４ 後部の半径方向フランジ
１４６ 軸方向のフランジ
１４７ 第２の軸方向フランジ
１４８ 入り組んだ部分
１５０ 畳み込み
１５２ 第１の端部
１５４ 第２の端部
１５６ 開いた部分
１５８ 前面
１６０ 接触部
１６２ 後面
１６４ 前面
１６５ 後面
１６６ 弾力性の部分
１６８ 軸方向に細長い部材
１７０ スロット
１７２ａ 軸方向部分
１７２ｂ 円周方向部分
１７２ｃ 曲がった遷移部分
１７４ 鉤形部分
１７６ 矢印
１７８ 矢印
図１は、タービンの１つの実施形態の透視図である。 図２は、図１のタービンの線２−２に沿った垂直断面図である。 図３は、周囲温度の変化を経たときの従来技術のタービンの垂直断面図である。 図４は、周囲温度の変化を経たときの図２のタービンの垂直断面図である。 図５は、タービンの代わりの実施形態の透視図である。 図６は、図５の代わりの実施形態のタービンの線６−６に沿った垂直断面図である。 図７は、図５の代わりの実施形態のタービンの線７−７に沿った垂直断面図である。 図８は、タービンの代わりの実施形態の透視図である。 図９は、図８の代わりの実施形態のタービンの線９−９に沿った垂直断面図である。 図１０は、図８の代わりの実施形態のタービンの線１０−１０に沿った垂直断面図である。 図１１は、図１の実施形態の組立方法の工程の垂直断面図である。 図１２は、図１の実施形態の組立方法の工程の垂直断面図である。 図１３は、図５に示した実施形態の組立方法の工程の垂直断面図である。 図１４は、図８に示した実施形態の組立方法の工程の垂直断面図である。

Claims (20)

  1. 第１の熱膨張係数を有する第１の材料製の第１のタービン部品、
    前記第１のタービン部品に隣接する、第２の熱膨張係数を有する第２の材料製の第２のタービン部品、
    前記第１及び第２のタービン部品の間のスペース、
    前記スペースを密封し、その少なくとも一部分が前記第１又は第２のタービン部品の少なくとも１つと実質的に類似した熱膨張係数を有することにより前記第１及び第２のタービン部品の熱膨張又は収縮中前記スペース内にシールを維持するシールアセンブリ
    を含む、タービン。
  2. 前記第１のタービン部品が燃焼器のライナーであり、前記第２のタービン部品が第一段ノズルである、請求項１記載のタービン。
  3. 前記シールアセンブリの第１の部分が前記ライナーと係合し、前記シールアセンブリの第２の部分が前記ノズルと係合する、請求項２記載のタービン。
  4. 前記シールアセンブリがさらに、シール部材、及び、前記シール部材が前記ライナー又は前記ノズルの少なくとも１つとの接触から孤立されるように前記シール部材の少なくとも一部分を包囲するシールキャリヤを含む、請求項２記載のタービン。
  5. さらに、前記シール部材の少なくとも一部分のための断熱を提供するように適合させた障壁を含む、請求項２記載のタービン。
  6. 前記シール部材が入り組んだ部分を含む、請求項４記載のタービン。
  7. 前記シール部材が、前記シール部材の第１の端部が前記シールキャリヤと対になり、かつ前記シール部材の第２の端部が前記ノズル又は前記ライナーの１つと対になるように位置している、請求項４記載のタービン。
  8. 前記シールキャリヤが、前記第１又は第２のタービン部品の少なくとも１つと実質的に同様な熱膨張係数を有することにより、前記第１及び第２のタービン部品の熱膨張又は収縮中前記スペースにシールを維持する、請求項４記載のタービン。
  9. 前記シールキャリヤが、さらに、前記ライナーと前記シールの第１の端部との間の第１の部材、及び前記ノズルと前記シールの第２の端部との間の第２の部材を含む、請求項４記載のタービン。
  10. 前記第１の部材が前記ライナーと前記シールの前記第１の端部との間の第１のフランジ及び前記第１の部材から軸方向に延びる第２のフランジを含み、前記第２の部材が前記ノズルの一部を包囲する、請求項９記載のタービン。
  11. 前記第１の部材がさらに、ディスクの中心から離れる方向に曲がって少なくともノズルをライナーに隣接して位置させるためのスペースを提供するように適合させた弾力性の部分を含む、請求項９記載のタービン。
  12. 第１及び第２のタービン部品の間のスペースにシールアセンブリを配置することによりそのスペースを密封し、ここで第１及び第２のタービン部品はそれぞれ第１及び第２の熱膨張係数を有する第１及び第２の材料製であり、かつシールアセンブリの一部は第１又は第２のタービン部品の少なくとも１つと実質的に同様な熱膨張係数を有し、
    前記第１及び第２のタービン部品の熱膨張又は収縮中スペースのシールを維持する
    ことを含む、タービンにおける漏れを防止する方法。
  13. 第１のタービン部品が燃焼器のライナーからなり、第２のタービン部品が第一段ノズルからなり、配置する工程がさらに、シールアセンブリの第１の部分をライナーと係合させ、シールアセンブリの第２の部分をノズルと係合させることを含む、請求項１２記載の方法。
  14. シールアセンブリがさらにシール部材及びシールキャリヤを含み、配置する工程がさらに、シール部材をライナー又はノズルの少なくとも１つとの接触から孤立させるようにシール部材の少なくとも一部分を包囲することを含む、請求項１３記載の方法。
  15. さらに、シール部材をライナー又はノズルの１つと対にし、シールキャリヤの一方の端部をライナーと、またシールキャリヤの他方の端部をノズルと対にすることを含む、請求項１４記載の方法。
  16. シールキャリヤが前記第１又は第２のタービン部品の少なくとも１つと実質的に同様な熱膨張係数を有することにより、前記第１及び第２のタービン部品の熱膨張又は収縮中前記スペースにシールを維持する、請求項１４記載の方法。
  17. シールキャリヤがライナー又はノズルの少なくとも１つの熱膨張を本質的に模倣することにより、シール部材の第１及び第２の端部の間の相対的運動を防止する、請求項１６記載の方法。
  18. さらに、シール部材の少なくとも一部分を熱的に絶縁するために障壁を提供することを含む、請求項１４記載の方法。
  19. キャリヤがさらに第１の部材及び第２の部材を含み、方法がさらに、ライナーとシールの第１の端部の間に第１の部材の一部を配置し、ノズルとシールの第２の端部の間に第２の部材の一部を配置することを含む、請求項１４記載の方法。
  20. 第１及び第２の物体の間のスペースを密封するように構成されたシールアセンブリであって、
    第１及び第２の端部を有し、第２の端部が軸に沿って第１の端部から間隔をあけて離れている、シール部材、
    シール部材の少なくとも一部を包囲するシールキャリヤ
    を含んでおり、シールキャリヤが第１及び第２の端部の間の軸に対して横断する方向の相対的運動を防止するように適合している、前記シールアセンブリ。
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