JP2017194057A - ガス軸受シール - Google Patents

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Abstract

【課題】ガスタービンエンジン内のシール（９８）機能及び軸受機能を単純化することができるターボ機械及びシール（９８）を提供する。【解決手段】ターボ機械は、圧縮機部、タービン部、及び回転構成部品（１４５）を含む。回転構成部品（１４５）は、圧縮機部及びタービン部の１以上の一部に取り付けられて、圧縮機部及びタービン部の１以上の一部と共に回転可能である。ターボ機械は、ガス軸受（１００）を有するシール（９８）をさらに含む。ガス軸受（１００）は、ターボ機械の半径方向に沿った内面（１０８）、高圧端（１０９）、及び低圧端（１１０）を画成する。ガス軸受（１００）は、回転構成部品（１４５）を支持し、かつ回転構成部品（１４５）とガス軸受（１００）の内面（１０８）との間の、高圧端（１０９）から低圧端（１１０）への空気流を阻止する。【選択図】図１

Description

本発明の主題は、一般にガス軸受に関し、より詳細にはターボ機械に使用するためのシールに組み込まれたガス軸受に関する。
ガスタービンエンジンは、一般に、互いに流れ連通状態に配置されたファン及びコアを含む。ガスタービンエンジンは、一般に、直列の流れの順に、圧縮機部、燃焼器部、タービン部、及び排気部を含む。運転中、空気がファンから圧縮機部の入口に供給される。圧縮機部では、空気が燃焼器部に達するまで、１以上の軸流圧縮機又は遠心圧縮機が空気を徐々に圧縮する。燃料は、圧縮空気と混合され、燃焼部内で燃焼されることで燃焼ガスをもたらす。燃焼ガスは、燃焼部からタービン部に送られる。タービン部を通る燃焼ガスの流れは、タービン部を駆動し、その後排気部を通って、例えば大気に送られる。
従来のガスタービンエンジンは、シャフト、コンプレッサインペラ、タービン、カップリング、シーリングパック、及び所与の運転条件下で最適な運転に必要な他の要素を有するロータアセンブリを含む。これらのロータアセンブリは、重力に起因する一定の静的な力を生成する質量を有し、かつ例えば、運転中のロータアセンブリが不均衡であることに起因して動的な力も生成する。このようなガスタービンエンジンは、ロータアセンブリの回転を可能にしながらこれらの力を維持し支持する軸受を含む。
少なくともいくつかのガスタービンエンジンの場合、これらの軸受は、高圧領域を、隣接する低圧領域からシールしなければならない場所に配置される。典型的には、機械的シールの複数の層が、所望のシールを達成するため、及び軸受に典型的に必要とされる量のオイル潤滑を集める／隔離するために設けられる。しかしながら、このような構成は、過度に複雑なガスタービンエンジンをもたらす可能性がある。したがって、ガスタービンエンジン内のシール機能及び軸受機能を単純化することができる構成要素が有用であろう。具体的には、シール機能及び軸受機能／潤滑機能を実行することができる構成要素が特に有用である。
米国特許９２９７４３８号明細書
本発明の態様及び利点は、以下の説明において部分的に述べられ、又は当該説明から明らかであり、又は本発明の実施により学ぶことができる。
本開示の１つの例示的な実施形態では、ターボ機械が提供される。ターボ機械は、軸線方向及び半径方向を画成する。ターボ機械は、圧縮機部、タービン部、及び圧縮機部及びタービン部のうち１以上の一部に取り付けられて、圧縮機部及びタービン部のうち１以上の一部と共に回転可能な回転構成部品を含む。ターボ機械はまた、ガス軸受を含むシールを含み、ガス軸受は、半径方向に沿った内面、高圧端、及び低圧端を画成する。ガス軸受は、回転構成部品を支持し、回転構成部品とガス軸受の内面との間の、高圧端から低圧端への空気流を阻止する。
本開示の別の例示的な実施形態では、軸線方向及び半径方向を画成するターボ機械用のシールが提供される。ターボ機械は、圧縮機部、タービン部、及び圧縮機部及びタービン部のうち１以上の一部に取り付けられて、圧縮機部及びタービン部のうち１以上の一部と共に回転可能な回転構成部品を含む。シールは、半径方向に沿った内面、高圧端、及び低圧端を画成するガス軸受を含む。ガス軸受は、回転構成部品を支持し、回転構成部品とガス軸受の内面との間の、軸受の高圧端から軸受の低圧端への空気流を阻止する。
本発明の、これら及び他の特徴、態様、及び利点は、以下の説明及び添付の特許請求の範囲を参照することによってより良く理解されるであろう。添付の図面は、本明細書に組み込まれて、本明細書の一部を構成し、本発明の実施形態を例示し、説明と共に本発明の原理を説明するのに役立つ。
最良の態様を含み、当業者に向けられる、本発明の、完全で、本発明を実行可能にする開示は、本明細書に記載されているが、本明細書は、以下の添付の図面を参照している。
本発明の主題の様々な実施形態に係る例示的なガスタービンエンジンの概略断面図である。 本開示の例示的な実施形態に係るシールの側面図である。 図２の例示的なシールの軸線方向図である。 図３の線４−４に沿った、図２の例示的なシールの側面概略断面図である。 本開示の別の例示的な実施形態に係るシールの側面概略断面図である。 本開示のさらに別の例示的な実施形態に係るシールの側面概略断面図である。 本開示のさらに別の例示的な実施形態に係るシールの側面概略断面図である。 本開示のさらに別の例示的な実施形態に係るシールの側面概略断面図である。 本開示のさらに別の例示的な実施形態に係るシールの側面概略断面図である。 本開示のさらに別の例示的な実施形態に係るシールの側面概略断面図である。 本開示のさらに別の例示的な実施形態に係るシールの側面概略断面図である。 本開示のさらに別の例示的な実施形態に係るシールの側面概略断面図である。 本開示のさらに別の例示的な実施形態に係るシールの側面概略断面図である。 本開示のさらに別の例示的な実施形態に係るシールの側面概略断面図である。 本開示の例示的な実施形態に係るノズル部の斜視図である。 本開示の例示的な実施形態に係るガスタービンエンジンの圧縮機部の側面概略図である。 本開示の例示的な実施形態に係るガスタービンエンジンのタービン部の側面概略図である。
以下、本発明の本実施形態について詳しく説明するが、その１以上の例が、添付の図面に示されている。詳細な説明では、図面中の特徴を参照するために数値及び文字による記号が使用されている。図面及び説明の中で同じ又は類似の記号は、本発明の同じ又は類似の部品を参照するために使用されている。本明細書では、「第１」、「第２」、「第３」の用語は、１つの構成要素を他の構成要素から区別するために、交換可能に使用することができ、個々の構成要素の位置又は重要性を意味するものではない。「上流」や「下流」の用語は、流体通路内の流体の流れに対する相対的な方向を示している。例えば、「上流」は、流体が流れる源となる方向を指し、「下流」は、流体が流れる先となる方向を指す。
本開示は、一般に、ターボ機械で使用するためのガス軸受を含むシールに関する。しかしながら、ガス軸受の１つの特質は、航空機エンジン及び他のターボ機械における従来のオイルを必要とする転がり軸受と比較して負荷能力が低い。したがって、本開示の発明者らは、転がり軸受と同じ負荷を維持するために、軸受ごとの個別の負荷が、ターボ機会に含まれるガス軸受の許容負荷容量内に入るように、ガス軸受を用いるターボ機械が同じシャフトを支持するために、より多くのガス軸受を利用する必要があることを発見した。
ガス軸受の数を増やす１つの可能性は、支持されているシャフトの軸線方向長さを増加させることである。しかし、本開示の発明者らは、シャフトの軸線方向長さを増加させることなく、特定のシャフトを支持するガス軸受の数を増やすことが有益であり得ることを発見した。
特に、従来の航空機エンジンは、圧縮機及びタービンのようなターボ機械段から軸受組立体を隔離する。これは、従来の軸受システムが、運転するため（例えば、潤滑のために）に油を用いるという要求に少なくとも部分的に起因する。したがって、従来の軸受は、エンジンの他の領域からシールされる必要がある。しかし、本明細書に記載された１以上の実施形態に係るガス軸受を実施する場合、軸受内の潤滑流体はターボ機械の作動流体と同じである。したがって、本開示の発明者らは、このようなガス軸受が、革新的なターボ機械アーキテクチャを可能にし得ることを発見した。
具体的には、本開示の発明者らは、特定の実施形態では、ガス軸受を、ターボ機械段の段間位置に一体化し、構成部品を支持するガス軸受として機能させ、そのような位置をシールするシールとして機能させることを発見した。したがって、この一体化は、支持されているシャフト及びターボ機械全体の軸線方向長さに影響を与えることなく、ガス軸受を含むシールの利用を可能にし得る。
ここで図面を参照するが、図面全体を通して同じ数字が同じ要素を示す。図１は、本開示の例示的な実施形態に係るターボ機械の概略断面図である。より具体的には、図１の実施形態では、ターボ機械は、ガスタービンエンジンとして、又は本明細書では「ターボファンエンジン１２」と呼ばれる高バイパスターボファンジェットエンジン１２として構成される。図１に示すように、ターボファンエンジン１２は、（基準となる長手方向中心線１３に平行に延在する）軸線方向Ａ１、半径方向Ｒ１及び軸線方向Ａ１の周りに延在する周方向（図示せず）を画成する。一般に、ターボファン１２は、ファン部１４と、ファン部１４の下流に配置されたコアタービンエンジン１６とを含む。
図示された例示的なコアタービンエンジン１６は、概して、環状入口２０を画成する実質的に管状の外側ケーシング１８を含む。ブースタ又は低圧（ＬＰ）圧縮機２２及び高圧（ＨＰ）圧縮機２４を含む圧縮機部と、燃焼部２６と、高圧（ＨＰ）タービン２８及び低圧（ＬＰ）タービン３０を含むタービン部と、ジェット排気ノズル部３２とを、直列流れの関係でコアタービンエンジン１６が備え、外側ケーシング１８が包んでいる。高圧（ＨＰ）シャフトすなわちスプール３４は、ＨＰタービン２８をＨＰ圧縮機２４に駆動可能に接続する。低圧（ＬＰ）シャフトすなわちスプール３６は、ＬＰタービン３０をＬＰ圧縮機２２に駆動可能に接続する。したがって、ＬＰシャフト３６及びＨＰシャフト３４の各々は、ターボファンエンジン１２の運転中に軸線方向Ａ１の周りを回転する回転構成部品である。
依然として図１の実施形態を参照すると、ファン部１４は、離間した状態で、ディスク４２に結合された複数のファンブレード４０を有する可変ピッチファン３８を含む。図示されているように、ファンブレード４０は、概して半径方向Ｒに沿ってディスク４２から外向きに延在している。ファンブレード４０が、ファンブレード４０のピッチを一斉に変更するように構成されている適切なピッチ変更機構４４に動作可能に結合されているため、各ファンブレード４０は、ピッチ軸線Ｐの周りでディスク４２に対して回転可能である。ファンブレード４０、ディスク４２、及びピッチ変更機構４４は、共に、パワーギヤボックス４６を横切るＬＰシャフト３６によって長手方向軸線１３の周りに回転可能である。パワーギヤボックス４６は、ＬＰシャフト３６に対するファン３８の回転速度が、より効率的なファン速度になるように、回転速度を調整するための複数のギヤを含む。より具体的には、ファン部は、パワーギヤボックス４６を横切るＬＰシャフト３６によって回転可能なファンシャフトを含む。したがって、ファンシャフトも、回転構成部品と見なしてもよく、同様に、１以上の軸受によって支持される。
依然として図１の例示的な実施形態を参照すると、ディスク４２は、複数のファンブレード４０を通る空気流を促進するために空気力学的に輪郭が形成された回転可能なフロントハブ４８によって覆われている。さらに、例示的なファン部１４は、ファン３８及び／又はコアタービンエンジン１６の少なくとも一部を円周方向に取り囲む環状のファンケーシング又は外側のナセル５０を含む。例示的なナセル５０は、複数の、円周方向に離間して配置された出口ガイドベーン５２によってコアタービンエンジン１６に対して支持されている。さらに、ナセル５０の下流部５４は、コアタービンエンジン１６の外側部分との間にバイパス空気流路５６を画成するように、コアタービンエンジン１６の外側部分の上部に延在する。
ターボファンエンジン１２の運転中、ある量の空気５８が、ナセル５０及び／又はファン部１４の関連する入口６０を通ってターボファン１２に入る。その量の空気５８がファンブレード４０を横切るとき、矢印６２で示すように空気５８の第１部分がバイパス空気流路５６に向けられ、矢印６４で示すように空気５８の第２部分がコア空気流路３７、より具体的にはＬＰ圧縮機２２に送られる。空気の第１部分６２と空気の第２部分６４との間の比は、バイパス比として一般に知られている。空気の第２部分６４の圧力は、その後、第２部分が高圧（ＨＰ）圧縮機２４を通って燃焼部２６に送られるにつれて増加し、燃焼部２６では、燃料と混合され、燃焼されて燃焼ガス６６を供給する。
燃焼ガス６６は、ＨＰタービン２８を通って送られ、ＨＰタービン２８では、燃焼ガス６６からの熱エネルギー及び／又は運動エネルギーの一部が、ＨＰタービンステータベーン６８の連続的な段を介して抽出される。ＨＰタービンステータベーン６８の連続的な段は、外側ケーシング１８及びＨＰタービンロータブレード７０に結合されており、外側ケーシング１８及びＨＰタービンロータブレード７０は、ＨＰシャフトすなわちスプール３４に結合されている。これにより、ＨＰシャフトすなわちスプール３４が回転し、それによってＨＰ圧縮機２４の運転が支持される。次に、燃焼ガス６６は、ＬＰタービン３０を通って送られる。ＬＰタービン３０では、熱エネルギー及び運動エネルギーの第２部分が、燃焼ガス６６から、ＬＰタービンステータベーン７２の連続的な段を介して抽出される。ＬＰタービンステータベーン７２の連続的な段は外側ケーシング１８及びＬＰタービンロータブレード７４に結合されており、外側ケーシング１８及びＬＰタービンロータブレード７４はＬＰシャフトすなわちスプール３６に結合されている。これにより、ＬＰシャフトすなわちスプール３６が回転し、それによってＬＰ圧縮機２２の動作及び／又はファン３８の回転が支持される。
燃焼ガス６６は、続いてコアタービンエンジン１６のジェット排気ノズル部３２を通って送られて、推進力を供給する。同時に、空気の第１部分６２が、ターボファン１２のファンノズル排気部７６から排出される前にバイパス空気流路５６を通って送られるときに、空気の第１部分６２の圧力は実質的に増加し、それによってさらに推進力を供給する。ＨＰタービン２８、ＬＰタービン３０、及びジェット排気ノズル部３２は、コアタービンエンジン１６を通って燃焼ガス６６を送るための高温ガス通路７８を少なくとも部分的に画成する。
しかしながら、図１に示された例示的なターボファンエンジン１２は、単なる例として提供されており、他の例示的な実施形態では、ターボファンエンジン１２は任意の他の適切な構成を有することができることを理解されたい。さらに他の例示的な実施形態では、本開示の態様は、任意の他の適切なガスタービンエンジンに組み込むことができることを理解されたい。例えば、他の例示的な実施形態では、本開示の態様を、例えば、ターボプロップエンジン、ターボシャフトエンジン、又はターボジェットエンジンに組み込むことができる。また、さらに他の実施形態では、本開示の態様は、蒸気タービン、遠心圧縮機、及び／又はターボチャージャを含むが、これらに限定されない任意の他の適切なターボ機械に組み込むことができる。
ここで図２〜図４を参照すると、本開示の例示的な実施形態に係るシール９８が示されている。具体的には、図２は、本開示の例示的な実施形態に係るシール９８の側面図を提供する。図３は、図２の例示的なシール９８の軸線方向図を提供する。図４は、図３の線４−４に沿った、図２の例示的なシール９８の概略的な断面図を提供する。特定の例示的な実施形態では、例示的なシール９８は、図１を参照して上述した例示的なターボファンエンジン１２に組み込むことができる。
図示されているように、例示的なシール９８は、一般に、軸受１００を含み、描かれている例示的な軸受１００は、軸線方向Ａ２（及び軸線方向Ａ２にほぼ沿って延在する中心軸線１０２）、半径方向Ｒ２、及び周方向Ｃ２（図３）を概略的に画成する。軸受１００は、軸線方向開口１０４を画成し、軸線方向開口１０４内で、例えばターボファンエンジン１２の回転構成部品１４５（図４参照）を支持するように構成されている。軸受１００は、一般に、１以上の軸受パッド１０６と１以上のダンパアセンブリ１０５とを含む。各々の軸受パッド１０６は、回転構成部品１４５を支持するための内面１０８を画成する。１以上のダンパアセンブリ１０５は、軸受パッド１０６に取り付けられているか、又は軸受パッド１０６と一体的に形成されている。さらに、例示的なシール９８は、軸受１００を取り囲む外壁１１１を含み、外壁は、軸受１００のダンパアセンブリ１０５に取り付けられているか、又はダンパアセンブリ１０５と一体的に形成される。
軸受１００は、「ガス」軸受、すなわちオイルフリー／オイルレス軸受として構成されており、したがって、軸受１００は、運転中に、１以上の軸受パッド１０６の内面１０８に、作動ガス（例えば、空気、圧縮空気及び燃焼ガス等）の流れを供給して回転構成部品１４５との分離を形成し、かつそのような回転構成部品１４５（図示せず）を支持する低摩擦手段を提供するように、一般に構成されている。
シール９８は、概して、軸線方向Ａ２に沿った第１端部と、軸線方向Ａ２に沿った、対向する第２端部とを含む。さらに、以下でより詳細に説明するように、図示された例示的な軸受１００は、シール９８の第１端部に近接する高圧端１０９と、シール９８の第２端部に近接する低圧端１１０とを画成する。同様に図示されるように、シール９８は、軸線方向Ａ２に沿った第１端部にあるガス入口１１２と、ガス入口１１２から柱状部１１６まで延在する供給流路１１４（図４）とを含む。柱状部１１６は、以下でより詳細に説明するように、軸受パッド１０６に供給流路１１４からの作動ガスの流れを供給するように構成されている。
さらに、図示された例示的な実施形態では、柱状部１１６は、軸受パッド１０６を実質的に完全に支持する支持部材として構成されている。具体的には、図示されたように、柱状部１１６は軸受パッド１０６に向かって延在し、軸受パッド１０６を支持する。さらに、図示された実施形態では、柱状部１１６は、軸受パッド１０６のほぼ中心に配置されている。より具体的には、図示された軸受パッド１０６は、軸線方向Ａ２に沿って、かつ周方向Ｃ２に沿った中心１１８を画成し、柱状部１１６は、軸受パッドの中心１１８に近接して、軸受パッド１０６に少なくとも部分的に取り付けられているか、軸受パッド１０６と一体的に形成されている。しかしながら、他の実施形態では、柱状部１１６は、軸受パッド１０６の中心ではなく、中心からずれて配置されていてもよい（例えば、図５参照）。
特定の実施形態では、軸受パッド１０６は、作動ガスを分散及び／又は拡散させて、軸受１００の運転中に回転構成部品１４５を支持及び／又は潤滑するように構成されてもよい。このようにして、軸受１００は、静水圧印加対応軸受パッド１０６を提供することができる。例えば、図示された例示的な軸受パッド１０６は、軸受パッド１０６を横切って配置された複数のガス分配孔１２０を含み、回転構成部品１４５を支持及び／又は潤滑するために軸線方向開口１０４内に均一に分布した圧力場を提供する。
図示された例示的な複数のガス分配孔１２０は、軸線方向Ａ２に沿って実質的に均一に離間されている。しかし、以下に説明するように、他の実施形態では、複数のガス分配孔１２０を他の適切な方法で配置することができる。さらに、いくつかの実施形態では、複数のガス分配孔１２０は、一般に、約２ミル（約５０マイクロメートル）〜約１００ミル（約２，５４０マイクロメートル）の範囲の直径、より具体的には約５ミル（約１２７マイクロメートル）〜約２０ミル（約５０８マイクロメートル）である。代替的に、又は付加的に、いくつかの実施形態では、各軸受パッド１０６は、十分に高いガス透過性を有し、柱状部１１６から受け取った作動ガスが軸線方向開口１０４内に十分な圧力を生成して、回転構成部品１４５の支持及び／又は潤滑を提供することを可能にする。
さらに、図示されたように、軸受１００は、軸受１００の円周方向Ｃ２に沿って離間した複数の部分１２２を含む。各部分１２２は、一般に、（例えば、上述したのと同じ方法で構成された）軸受パッド１０６と、ダンパアセンブリ１０５とを含んでもよい。したがって、例えば図３に最も良く見られるように、軸受１００は、周方向Ｃ２に沿って実質的に均等に離間された複数の軸受パッド１０６を含む。軸受パッド１０６の各々は、それぞれの内面１０８を画成し、複数の軸受パッド１０６の内面１０８は共に、回転構成部品１４５を支持するための、周方向Ｃ２に沿った実質的に環状の支持面と、軸線方向Ａ２に沿った直線状の支持面とを画成する（例えば、図４）。
軸受パッド１０６は、軸受１００の動作条件に耐えるのに適した任意の材料から製造することができる。さらに、いくつかの実施形態では、軸受パッド１０６は、例えばターボ機械の運転中における、軸受パッド１０６と回転構成部品１４５との間に形成される薄いガス膜の不安定さを防止するために、気孔率が十分に低い材料から製造されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、軸受パッド１０６は、カーボングラファイト、焼結された多孔質セラミック、及び、コバルト、ニッケル、又は鉄基合金等の金属から得られる焼結された多孔質金属等の多孔質炭素から製造されてもよい。
さらに、いくつかの実施形態では、各部分１２２の軸受パッド１０６及びダンパアセンブリ１０５は、単一の連続的な材料で一体的に形成されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、それぞれの部分１２２の軸受パッド１０６及びダンパアセンブリ１０５が、単一の一体部品を形成するように製造されるように、軸受パッド１０６の各々は、軸受１００のそれぞれの部分１２２のダンパアセンブリ１０５と一体に形成されてもよい。さらに、いくつかの実施形態では、２つ以上の部分１２２を形成する複数の軸受パッド１０６及びダンパアセンブリ１０５を一体的に形成することができ、さらには、軸受１００を形成する複数の軸受パッド１０６及びダンパアセンブリ１０５の各々を、一体的に形成することもできる。
軸受パッド１０６及びダンパアセンブリ１０５は、以下に図示及び説明される一体部品の形成を容易にするのに適した任意の技術によって製造され得る。例えば、いくつかの実施形態では、軸受パッド１０６及びダンパアセンブリ１０５は、選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）、ダイレクトメタルレーザ焼結（ＤＭＬＳ）、電子ビーム溶融（ＥＢＭ）、拡散結合、又は選択的熱焼結（ＳＨＳ）等の、（ラピッドプロトタイピング、３Ｄ印刷としても知られている）付加製造処理によって製造されてもよい。しかしながら、他の実施形態では、軸受パッド１０６及びそれぞれのダンパアセンブリ１０５を含む軸受１００部分１２２のうち１以上が、単一の連続的な材料で一体的に形成され、機械的締結手段等の任意の他の適切な方法で、別個に形成された隣接する軸受１００部分１２２に結合されてもよい。
特に図４を参照すると、上述したように、軸受１００部分１２２の各々は、ダンパアセンブリ１０５を含む。より具体的には、図示された実施形態では、ダンパアセンブリ１０５は、第１流体ダンパキャビティ１２４と第２流体ダンパキャビティ１２６とを少なくとも部分的に画成する。第１流体ダンパキャビティ１２４は、軸受パッド１０６に隣接して配置され、第２流体ダンパキャビティ１２６は、第１流体ダンパキャビティ１２４から離間しているか、又は特に、半径方向Ｒ２に沿って第１流体ダンパキャビティ１２４から離間している。
図示された実施形態では、各軸受１００部分１２２のためのダンパアセンブリ１０５は、概して、第１の外壁１２８と、第２の内壁１３０とを含む。図示された実施形態では、内壁１３０及び外壁１２８は、蛇行した内壁１３０及び蛇行した外壁１２８（すなわち、様々な方向に延在する壁）として構成されている。例えば、軸受パッド１０６は、概して外周１３２を画成する。蛇行した外壁１２８は、軸受パッド１０６の外周１３２に近接した位置で（又は、軸受パッド１０６の外周１３２において）軸受パッド１０６に取り付けられ、又は軸受パッド１０６と一体的に形成され、概略的に軸線方向Ａ２に沿って軸受パッド１０６の中心１１８に向かって延在し、その後軸線方向Ａ２に沿って軸受パッド１０６の中心１１８から離れて戻る方向に延在し、シール９８のハウジング１１３の本体１３４と接続する。同様に、図示された実施形態では、内壁１３０は、軸受パッド１０６の中心１１８に近接した位置で（又は軸受パッド１０６の中心１１８において）軸受パッド１０６に取り付けられ、又は軸受パッド１０６と一体的に形成されており、概略的に半径方向Ｒ２に沿って軸受パッド１０６から離れる方向に延在し、その後軸線方向Ａ２に沿って軸受パッド１０６の中心１１８から離れる方向に延在し、さらにハウジング１１３の本体１３４と接続する。
さらに、概略的に図示されるように、外壁１２８は、概して、半剛性部分１３６及び剛性部分１３８を含み、同様に、内壁１３０は、半剛性部分１４０を含む。図示されたように、外壁１２８は、第１流体ダンパキャビティ１２４を少なくとも部分的に画成し、第２流体ダンパキャビティ１２６を少なくとも部分的に画成する。さらに、軸受パッド１０６は、第１流体ダンパキャビティ１２４を少なくとも部分的に画成し、内壁１３０は、第２流体ダンパキャビティ１２６を少なくとも部分的に画成する。より具体的には、図示された実施形態では、外壁１２８の半剛性部分１３６及び軸受パッド１０６は、共に、第１流体ダンパキャビティ１２４を画成し、外壁１２８の剛性部分１３８及び内壁１３０の半剛性部分１４０は、共に、第２流体ダンパキャビティ１２６を画成する。
本明細書で使用する用語「半剛性」及び「剛性」は相対的な用語であることを理解されたい。したがって、半剛性として説明された軸受１００の構成要素は、剛性として説明された軸受１００の構成要素より前に、曲がるように構成されてもよい。さらに、本明細書において「半剛性」と記載された軸受１００の構成要素は、損傷をほとんど又は全く受けずに、軸受１００の通常運転中に曲がるように構成された構成要素を指す。
さらに、図示された実施形態では、第１流体ダンパキャビティ１２４は、第２流体ダンパキャビティ１２６と、柱状部１１６の一部を介して流体連通している。具体的には、図示された例示的な柱状部１１６は、内壁１３０の一部と外壁１２８の一部とから形成された二重壁の柱状部１１６として構成されている。したがって、柱状部１１６は、外壁１２８の剛性部分１３８及び内壁１３０の半剛性部分１４０によって、半径方向外側の端部で支持される。さらに、半径方向内側の端部において、内壁１３０によって形成された柱状部１１６の部分は、軸受パッド１０６に取り付けられ（又は、軸受パッド１０６と一体的に形成され）、外壁１２８によって形成される柱状部１１６の部分１２８は、外壁１２８の半剛性部分１３６を介して軸受パッド１０６に取り付けられる。
さらに、内壁１３０は、軸受パッド１０６に作動ガスを供給するための内側流路１４２を画成し、外壁１２８及び内壁１３０は共に外側流路１４４を画成する。理解されるであろうように、図示された実施形態では、外側流路１４４は、内側流路１４２と同心であり、内側流路１４２の周りに実質的に環状の形状を画成する。さらに、図示された実施形態では、外側流路１４４は、第１流体ダンパキャビティ１２４及び第２流体ダンパキャビティ１２６が外側流路１４４を通る制限的流れ連通状態になるように、隙間として構成されている。
さらに、第１流体ダンパキャビティ１２４、第２流体ダンパキャビティ１２６、及び外側流路１４４は、すべて共にシールされ、共に、一定の容積を画成する。運転中、第１流体ダンパキャビティ１２４及び第２流体ダンパキャビティ１２６、並びに外側流路１４４の各々が、制動流体で完全に満たされる。制動流体は、例えば、伝熱油等の油であってもよく、或いは任意の適切な非圧縮性流体等の任意の他の適切な流体であってもよい。軸受１００は、軸受パッド１０６に作用する力に応答して、ダンパ流体を第１流体ダンパキャビティ１２４から外側流路１４４／隙間を通って第２流体ダンパキャビティ１２６に移送するように構成されている。
軸受１００に支持された回転構成部品１４５が軸受パッド１０６をほぼ半径方向Ｒ２に沿って押圧するとき等のように、力が軸受パッド１０６に働くとき、ダンパアセンブリ１０５を形成するハウジング１１３の部分によって、軸受パッド１０６が半径方向Ｒ２に沿って移動することが許容され、そのような力を吸収する。より具体的には、軸受パッド１０６を支える柱状部１１６が上（すなわち半径方向外側）に移動すると、外壁１２８の半剛性部分１３６が部分的に変形し（第１流体ダンパキャビティ１２４の容積を減少させ）、第１流体ダンパキャビティ１２４内の制動流体の一部が、隙間として構成された柱状部１１６の外側流路１４４を通され、第２流体ダンパキャビティ１２６に流入する。同時に、外壁１２８の剛性部分１３８は実質的に静止したままであり、内壁１３０の半剛性部分１４０は部分的に変形して第２流体ダンパキャビティ１２６の容積を増加させ、制動流体の一部が、第１流体ダンパキャビティ１２４から柱状部１１６の外側流路１４４を通って供給される。このような動きは、軸受パッド１０６に働く力を吸収し、そのような動きを制動する。例えば、外側流路１４４／隙間の比較的狭い間隔は、半径方向Ｒ２に沿った軸受パッド１０６の比較的迅速な移動に抵抗する。軸受パッド１０６に働く力がない場合、第２流体ダンパキャビティ１２６に移送された制動流体は、流れ方向が逆転し、柱状部１１６の外側流路１４４を通って第１流体ダンパキャビティ１２４に戻る。
さらに、シール９８（軸受１００を含む）がガスタービンエンジンに一旦設置されると、シール９８（軸受１００を含む）を利用して、第１端部（及び軸受１００の高圧端１０９）と第２端部（及び軸受１００の低圧端１１０）との間、回転構成部品１４５と軸受１００の内面１０８との間に、付加的に、実質的に気密のシールを提供する。しかし、その名称が示すように、シール９８の第１端部（及び軸受１００の高圧端１０９）における空気圧は、シール９８の第２端部（及び軸受１００の低圧端１１０）における空気圧より大きい。この圧力差が所定の閾値より大きい場合、圧力差によって、（図４に示されるような）均一に支持されている軸受パッド１０６が、軸線方向Ａ２に対して傾き、軸受１００の低圧端１１０において、回転構成部品１４５に対してこすり合う可能性がある。したがって、特定の実施形態では、シール９８が、シール９８の高圧端１０９からシール９８の低圧端１１０への圧力差を相殺するための１以上の特徴を含むことが有益であり得る。
例えば、図５を参照すると、本開示の別の例示的な実施形態に係るシール９８が示されている。シール９８は、図４を参照して上述した例示的なシール９８と実質的に同じ方法で構成することができ、したがって、同じ又は類似の番号は、同じ又は類似の部分を指すことができる。したがって、シール９８は、概して、軸線方向Ａ２に沿った第１端部と、軸線方向Ａ２に沿った第２端部とを画成する。シール９８はまた、軸受１００を含み、軸受１００は、シール９８の第１端部に高圧端１０９を画成し、シール９８の第２端部に低圧端１１０を画成する。理解されるであろうように、シール９８が一旦ガスタービンエンジンに設置されると、軸受１００の高圧端１０９は、低圧端１１０がさらされる圧力より大きな圧力にさらされる。
軸受１００は、軸受パッド１０６と、ダンパアセンブリ１０５とを含む。軸受パッド１０６は、内面１０８を画成し、軸受パッド１０６を横切って配置された複数のガス分配孔１２０を含み、回転構成部品１４５を支持及び／又は潤滑するための軸線方向開口１０４内に均一に分布した圧力場を提供する。
さらに、ダンパアセンブリ１０５は、図示された実施形態では、軸受パッド１０６を実質的に完全に支持するために軸受パッド１０６に向かって延在する柱状部１１６として構成された支持部材を含む。しかしながら、図示された実施形態では、柱状部１１６は、軸線方向Ａ２に沿って軸受パッド１０６の中心１１８には配置されておらず、軸線方向Ａ２に沿って中心からずれて配置されている。より具体的には、図示された実施形態では、柱状部１１６は、軸線方向Ａ２に沿って、軸受１００の低圧端１１０より軸受１００の高圧端１０９の近くに配置されている。このような構成は、シール９８の軸受１００が高圧端１０９と低圧端１１０との間の圧力差に適応することを可能にする。より具体的には、柱状部１１６を中心からずらして、軸受１００の高圧端１０９により近づけて配置することにより、柱状部１１６は、低圧端１１０より高圧端１０９において、より大きな支持を提供することができる。このような構成により、軸受パッド１０６が回転構成部品１４５に向かって傾かず、ガスタービンエンジンの運転中に低圧端１１０で回転構成部品１４５に対してこすり合わせられる可能性がないことを保証することができる。
しかしながら、他の例示的な実施形態では、軸受１００を含むシール９８は、シール機能及び潤滑機能を実行するための他の適切な構成を有してもよく、さらに、シール９８の軸受１００の高圧端１０９と、シール９８の軸受１００の低圧端１１０との間の圧力差に適応する任意の他の適切な構成を含むことができる。
例えば、図６を参照すると、本開示の別の例示的な実施形態に係るシール９８が提供される。図６の例示的なシール９８は、上述した例示的なシール９８と同様の方法で構成されてもよく、したがって、同様の番号は同様の部品を指すことができる。
例えば、図示された例示的なシール９８は、軸線方向Ａ２に沿った第１端部と、軸線方向Ａ２に沿った第２端部とを画成する。さらに、例示的なシール９８は軸受１００を含み、軸受１００は軸受パッド１０６及びダンパアセンブリ１０５を有する。軸受１００は、さらに、高圧端１０９と低圧端１１０とを画成する。しかし、図示された実施形態では、ダンパアセンブリ１０５は、ダンパアセンブリ１０５内に一体化された支持部材を含んでおらず、その代わりに、軸受１００は、軸受１００の高圧端１０９の近く、及び軸受１００の低圧端１１０の近くに配置された複数の追加の別個の支持部材１５２を含む。ダンパアセンブリ１０５は、シール９８の本体部分に対する軸受パッド１０６の動きを制動するように作用し、支持部材１５２は、半径方向Ｒに沿ってシール９８の軸受パッド１０６に働く力を支持するように働く。
具体的には、図示された例示的なシール９８の軸受１００のダンパアセンブリ１０５は、少なくとも部分的に第１流体ダンパキャビティ１２４及び第２流体ダンパキャビティ１２６を画成するハウジング１４６を含む。第１流体ダンパキャビティ１２４は、半径方向Ｒ２に沿って第２流体ダンパキャビティ１２６から離間している。さらに、ダンパアセンブリ１０５は、運転中に、作動ガスの流れを軸受パッド１０６に供給するために、軸受パッド１０６まで延在する柱状部１４７を含む。柱状部１４７はまた、第１流体ダンパキャビティ１２４及び第２流体ダンパキャビティ１２６に露出したプランジャ１４８を含む。第１流体ダンパキャビティ１２４は、プランジャ１４８の外側の端部とシール９８のハウジング１４６との間に画成された流路１５０を介して、第２流体ダンパキャビティ１２６と流体連通している。流路１５０は、第１流体ダンパキャビティ１２４と第２流体ダンパキャビティ１２６との間の流体移送に抵抗するための隙間として構成され、制動機能を提供する。
図６をさらに参照すると、図示された例示的なシール９８は、軸受１００の高圧端１０９と軸受１００の低圧端１１０との間の圧力差を相殺するように構成されている。具体的には、図示された実施形態では、軸受パッド１０６は、軸受パッド１０６の内面１０８に沿って配置された複数のガス分配孔１２０を含む。しかしながら、図示された実施形態では、複数のガス分配孔１２０は、軸線方向Ａ２に沿って非対称に構成されている。具体的には、図示された実施形態では、複数のガス分配孔１２０は、軸線方向Ａ２に沿って非対称に構成され、内面１０８の低圧半部（軸線方向Ａ２に沿って、軸受パッド１０６の中心１１８から軸受１００の低圧端１１０に画成される）において、内面１０８の高圧半部（軸線方向Ａ２に沿って、軸受パッド１０６の中心１１８から軸受１００の高圧端１０９に画成される）に供給される作動ガスの量と比較して、より多い作動ガスを供給する。特に、図示された実施形態では、軸受１００は、軸受パッド１０６の高圧半部のガス分配孔１２０の数と比較して、軸受パッド１０６の低圧半部により多くのガス分配孔１２０を含む。しかしながら、他の実施形態では、軸受パッド１０６は、付加的に又は代替的に、軸受パッド１０６の高圧半部にあるガス分配孔１２０のサイズと比較して、より大きいガス分配孔１２０を軸受パッド１０６の低圧半部に画成してもよい。
軸受パッド１０６の低圧半部に分配される作動ガスの量が増加することにより、運転中に、軸受１００の低圧端１１０における半径方向Ｒ２に沿った抵抗を増加させることができる。したがって、軸受１００の高圧端１０９と低圧端１１０との間の圧力差は、非対称に分布したガス分配孔１２０によって相殺され、軸受パッド１０６が回転構成部品１４５に向かって傾くこと、及び／又は低圧端１１０で回転構成部品１４５に対してこすり合うことを防止することができる。
しかし、他の実施形態では、圧力差は、任意の他の適切な方法で相殺されてもよい。例えば、図７を参照すると、さらに別の例示的な実施形態に係るシール９８が提供される。図７の例示的なシール９８は、図６の例示的なシール９８と実質的に同じ方法で構成することができ、したがって、同じ又は類似の番号は、同じ又は類似の部分を指すことができる。例えば、図示されたように、シール９８は、高圧端１０９及び低圧端１１０を画成する軸受１００を含む。軸受１００は、軸受パッド１０６、ダンパアセンブリ１０５、及び複数の支持部材１５２をさらに含む。特定の実施形態では、支持部材１５２のうちの１以上は、独立したバネとして構成されてもよく、或いは、軸受１００のハウジングに一体化されたバネ部分であってもよい。
軸受１００の高圧端１０９と軸受１００の低圧端１１０との間の圧力差に適応するために、軸受１００の複数の支持部材１５２は、軸線方向Ａ２に沿って非対称に構成されている。具体的には、シール９８は、軸受１００の低圧端１１０に近接した位置の支持の量と比較して、より多くの支持（すなわち、より大きな抵抗及び剛性）を軸受１００の高圧端１０９に近接した位置に有する。軸受１００の低圧端１１０と比較して、軸受１００の高圧端１０９に提供される付加的な量の支持は、運転中に、軸受１００の高圧端１０９と軸受１００の低圧端１１０との間の予期される圧力差によって駆動することができる。例えば、特定の実施形態では、軸受１００は、低圧端１１０と比較して、少なくとも約１０％の付加的な支持（例えば、抵抗及び剛性）を高圧端１０９に有することができる。しかしながら、他の実施形態では、軸受１００は、軸受１００の低圧端１１０と比較して、軸受１００の高圧端１０９に、少なくとも約１５％の付加的な支持、少なくとも約２５％の付加的な支持、又は少なくとも約５０％の付加的な支持を有することができる。軸受１００の高圧端１０９に提供された付加的な支持によって、シール９８は、シール９８の第１端部／軸受１００の高圧端１０９と、シール９８の第２端部／軸受１００の低圧端１１０との間の圧力差に適応することができる。
さらに、他の例示的な実施形態では、圧力差は、他の任意の適切な方法で相殺されてもよい。例えば、図８を参照すると、さらに別の例示的な実施形態に係るシール９８が提供される。図８の例示的なシール９８は、図６の例示的なシール９８と実質的に同じ方法で構成することができ、したがって、同じ又は類似の番号は、同じ又は類似の部分を指すことができる。
シール９８は、高圧端１０９と低圧端１１０とを画成する軸受１００を含む。軸受１００は、軸受パッド１０６、ダンパアセンブリ１０５、及び複数の支持部材１５２をさらに含む。軸受１００の高圧端１０９と軸受１００の低圧端１１０との間の圧力差に適応するために、シール９８はさらに、軸受１００の軸受パッド１０６に取り付けられた、又は軸受１００の軸受パッド１０６と一体的に形成された機械的シールアセンブリ１５４を含む。図示された例示的な機械的シールアセンブリ１５４は、シール９８の高圧端１０９において軸受パッド１０６に取り付けられた、又は軸受パッド１０６と一体的に形成され、軸受パッド１０６からほぼ軸線方向Ａ２に沿って延在する延長部１５６を含む。図示された例示的な機械的シールアセンブリ１５４はまた、延長部１５６からシール９８の中心軸線に向かって、かつ回転構成部品１４５に向かってほぼ半径方向Ｒ２に沿って延在するシール歯１５８を含む。図示していないが、シール歯１５８は、実質的に連続的に、シール９８の周方向Ｃ２に沿ってさらに延在していてもよい。シール歯１５８は、図示された実施形態では、軸受パッド１０６の内面１０８より半径方向Ｒ２に沿って回転構成部品１４５に近接して配置された先端部１６０を含む。シール歯１５８は、回転構成部品１４５と共に部分的なシールを形成することができる。したがって、シール歯１５８は、圧力差の影響を最小化するように、軸受１００の軸受パッド１０６を、軸受１００の高圧端１０９と軸受１００の低圧端１１０との間の圧力差から遮蔽することができる。
さらに、他の例示的な実施形態では、機械的シールアセンブリ１５４は、任意の他の適切な方法で構成することができる。例えば、図９を参照すると、さらに別の例示的な実施形態に係るシール９８が提供される。図９の例示的なシール９８は、図２〜図４の例示的なシール９８と実質的に同じ方法で構成することができ、したがって、同じ又は類似の番号は、同じ又は同様の部分を指すことができる。
シール９８は、高圧端１０９及び低圧端１１０を画成する軸受１００を含む。軸受１００は、軸受パッド１０６及びダンパアセンブリ１０５をさらに含む。軸受１００の高圧端１０９と軸受１００の低圧端１１０との間の圧力差に適応するために、シール９８は、さらに、シール９８のハウジング１１３に取り付けられた、又はシール９８のハウジング１１３と一体的に形成された例示的な機械的シールアセンブリ１５４を含む。図示された例示的な機械的シールアセンブリ１５４は、複数のラビリンス歯シールを含む。具体的には、機械的シールアセンブリ１５４は、第１シール部材及び第２シール部材を含む。図示された実施形態では、第１シール部材は、低圧端１１０においてハウジング１１３に取り付けられた、又はハウジング１１３と一体的に形成された第１ラビリンス歯シール１６２として構成され、第２シール部材は、高圧端１０９においてハウジング１１３に取り付けられた、又はハウジング１１３と一体的に形成された第２ラビリンス歯シール１６４として構成されている。第１ラビリンス歯シール１６２及び第２ラビリンス歯シール１６４は、回転構成部品１４５に向かって、かつシール９８の中心軸線に向かって、ほぼ半径方向Ｒ２に沿って延在している。
図示された実施形態の場合、第１ラビリンス歯シール１６２及び第２ラビリンス歯シール１６４の各々は、半径方向内側先端１６６を画成する。ラビリンス歯シールは、回転構成部品１４５との隙間をさらに画成する。具体的には、第１ラビリンス歯シール１６２は、半径方向Ｒ２に沿って、回転構成部品１４５との間の第１隙間１６８を画成し、第２ラビリンス歯シール１６４は、半径方向Ｒ２に沿って、回転構成部品１４５との間の第２隙間１７０を画成する。図示された例示的な実施形態では、第１ラビリンス歯シール１６２の第１隙間１６８は、第２ラビリンス歯シール１６４の第２隙間１７０と等しい。特に、図示された実施形態では、軸受パッド１０６は、内面１０８と回転構成部品１４５との間に、半径方向Ｒ２に沿った軸受パッド隙間１７２をさらに画成する。図示された実施形態では、第１ラビリンス歯シール１６２の第１隙間１６８は、軸受パッド１０６の軸受パッド隙間１７２に等しく、したがって、軸受パッド隙間１７２は、第２ラビリンス歯シール１６４の第２隙間１７０にも等しい。
特に、シール９８はさらに、軸受キャビティ１７４及び１以上の加圧流路を画成する。軸受キャビティ１７４は、第１ラビリンス歯シール１６２と第２ラビリンス歯シール１６４との間で、軸受パッド１０６の周りに画成されている。さらに、図示された加圧流路は、第１加圧流路１７６及び第２加圧流路１７８を含む。第１加圧流路１７６は、シール９８のハウジング１１３を通って延在し、軸受キャビティ１７４と気流連通し、低圧端１１０に近接して配置されている。第２加圧流路１７８も、シール９８のハウジング１１３を通って延在し、軸受キャビティ１７４と気流連通し、高圧端１０９に近接して配置されている。
図示された例示的なシール９８の運転中、例示的なシール９８は、軸受キャビティ１７４内の圧力ＰＡ、低圧端１１０におけるシール９８の外側の位置（すなわち、第１圧力位置１８０）における圧力ＰＢ、及び高圧端１０９におけるシールの外側の位置（すなわち、第２圧力位置１８２）における圧力ＰＣを規定する。さらに、軸受１００に供給される作動ガスが、圧力ＰＤを規定する。図示されるように、作動ガスは、シール９８によって画成されるガス入口１１２を通って軸受１００に供給される。シール９８は、第１圧力位置１８０と第２圧力位置１８２との間、軸受パッド１０６と回転構成部品１４５との間のシールとして機能する。軸受キャビティ１７４は、圧力ＰＡに維持されたガスタービンエンジン内の位置と気流連通する第１加圧流路１７６及び第２加圧流路１７８介して圧力ＰＡに維持される。特に、軸受１００を介して所望の空気流を維持するために、軸受１００に供給される作動ガスの圧力ＰＤは、軸受キャビティ１７４の圧力ＰＡより大きくてもよい。さらに、図示された実施形態では、第２圧力位置１８２の圧力ＰＣは、第１圧力位置１８０の圧力ＰＢより大きい。機械的シールアセンブリを含むことにより、軸受キャビティ１７４の圧力ＰＡを、第１圧力位置１８０の圧力ＰＢ、及び第２圧力位置１８２の圧力ＰＣより低くすることが可能になる。最後に、軸受１００に供給される作動ガスの圧力ＰＤは、第２圧力位置１８２の圧力ＰＣ以上であってもよい。要約すると、図示された圧力は、大きさの順序ＰＡ＜ＰＢ＜ＰＣ≦ＰＤを規定することができる。
特定の例示的な実施形態では、以下により詳細に説明するように、図９の例示的なシール９８は、ガスタービンエンジンの圧縮機部及び／又はタービン部内のノズル段に組み込まれてもよいことを理解されたい（図１４〜図１６参照）。例えば、特定の例示的な実施形態では、シール９８は、ＨＰ圧縮機の第３段圧縮機ガイドベーン等の、圧縮機の圧縮機ガイドベーン段に組み込まれていてもよい。このような例示的な実施形態では、圧力ＰＣ、ＰＤは圧縮機の第３段の圧力に等しくてもよく、圧力ＰＢは圧縮機の第２段の圧力に等しくてもよく、圧力ＰＡは圧縮機の第１段の圧力に等しくてもよい。
しかし、他の例示的な実施形態では、図９を参照して上述したシール９８は、任意の他の適切な気流構成を画成することができる。例えば、図１０を参照すると、さらに別の例示的な実施形態に係るシール９８が提供される。図１０の例示的なシール９８は、図９の例示的なシール９８と実質的に同じ方法で構成され、したがって、同じ又は類似の番号は、同じ又は類似の部分を指すことができる。例えば、例示的なシール９８は、第１圧力位置１８０の圧力ＰＢ、及び第２圧力位置１８２の圧力ＰＣを規定する。しかし、図示された実施形態では、例示的なシール９８の軸受キャビティ１７４は圧力ＰＤを規定し、作動ガスは圧力ＰＥで軸受１００に供給される。シール９８が軸受１００を介した圧力変化を規定するように、軸受１００に供給される作動ガスの圧力ＰＥは、軸受キャビティ１７４によって規定される圧力ＰＤより大きくてもよい。特に、軸受キャビティ１７４は、圧力ＰＤで軸受キャビティ１７４に空気流を供給する加圧流路１７６，１７８を介して圧力ＰＤに維持される。圧力ＰＥ、ＰＤは、空気流が、軸受１００を通って軸受キャビティ１７４に入り、回転構成部品１４５と第１ラビリンス歯シール１６２及び第２ラビリンス歯シール１６４との間で第１圧力位置１８０及び第２圧力位置１８２に漏出するように、圧力ＰＢ、ＰＣより大きくてもよい。要約すると、図示された圧力は、大きさの順序ＰＢ＜ＰＣ＜ＰＤ＜ＰＥを規定することができる。
図９の例示的な実施形態と同様に、図１０に示される例示的なシール９８は、ガスタービンエンジンの圧縮機部及び／又はタービン部内のノズル段に組み込んでもよい（図１４〜１６参照）。例えば、特定の例示的な実施形態では、シール９８は、第３段圧縮機ガイドベーン等の圧縮機の、圧縮機ガイドベーン段に組み込まれてもよい。このような例示的な実施形態では、圧力ＰＢは圧縮機の第２段圧力に等しくてもよく、圧力ＰＣは圧縮機の第３段圧力に等しくてもよく、圧力ＰＤは圧縮機の第４段圧力に等しくてもよく、圧力ＰＥは圧縮機の第５段圧力と等しくてもよい。
ここで図１１を参照すると、本開示のさらに別の例示的な実施形態に係るシール９８が提供される。図１１の例示的なシール９８は、図９の例示的なシール９８と実質的に同じ方法で構成することができ、したがって、同じ又は類似の番号は、同じ又は類似の部分を指すことができる。
例えば、シール９８は、高圧端１０９及び低圧端１１０を画成する軸受１００を含む。軸受１００は、軸受パッド１０６及びダンパアセンブリ１０５をさらに含む。軸受１００の高圧端１０９と軸受１００の低圧端１１０との間の圧力差に適応するために、シール９８は、さらに、シール９８のハウジング１１３に取り付けられた、又はシール９８のハウジング１１３と一体的に形成された例示的な機械的シールアセンブリ１５４を含む。図示された例示的な機械的シールアセンブリ１５４は、複数のラビリンス歯シールを含む。具体的には、機械的シールアセンブリ１５４は、低圧端１１０においてハウジング１１３に取り付けられた、又はハウジング１１３と一体的に形成された第１ラビリンス歯シール１６２と、高圧端１０９においてハウジング１１３に取り付けられた、又はハウジング１１３と一体的に形成された第２ラビリンス歯シール１６４とを含む。第１ラビリンス歯シール１６２及び第２ラビリンス歯シール１６４は、回転構成部品１４５に向かって、かつシール９８の中心軸線に向かって、ほぼ半径方向Ｒ２に沿って延在している。
特に、シール９８はさらに、第１ラビリンス歯シール１６２と第２ラビリンス歯シール１６４との間で、軸受パッド１０６の周りに、軸受キャビティ１７４を画成する。しかしながら、図示された実施形態では、シール９８のハウジング１１３は加圧流路を画成しない。したがって、図示された例示的なシール９８の運転中、例示的なシール９８は、第１圧力位置１８０に圧力ＰＡ、第２圧力位置１８２に圧力ＰＣ、及び軸受キャビティ１７４内に圧力ＰＢを規定する。さらに、軸受１００に供給される作動ガスが、圧力ＰＤを規定する。シール９８は、第１圧力位置１８０と第２圧力位置１８２との間のシール９８として機能する。軸受キャビティ１７４は、第２圧力位置１８２の圧力ＰＣより小さく、第１圧力位置１８０の圧力ＰＡより大きい圧力ＰＢに維持される。軸受１００を通り、かつ軸受キャビティ１７４内を通る空気流は、第１ラビリンス歯シール１６２と回転構成部品１４５との間を通って漏れ、第１圧力位置１８０まで到達する場合がある。要約すると、図示された圧力は、大きさの順序ＰＡ＜ＰＢ＜ＰＣ＜ＰＤを規定することができる。
上記の実施形態と同様に、図１１の例示的なシール９８は、ガスタービンエンジンの圧縮機部及び／又はタービン部内のノズル段に組み込まれてもよい（図１４〜図１６参照）。例えば、特定の例示的な実施形態では、シール９８は、第３段圧縮機ガイドベーン等の圧縮機の、圧縮機ガイドベーン段に組み込まれてもよい。このような例示的な実施形態では、圧力ＰＤは圧縮機の第４段の圧力に等しく、圧力ＰＣは圧縮機の第３段の圧力に等しく、圧力ＰＡは圧縮機の第２段の圧力に等しい。
ここで図１２を参照すると、本開示のさらに別の例示的な実施形態に係るシール９８が提供される。図１２の例示的なシール９８は、図９の例示的なシール９８と実質的に同じ方法で構成することができ、したがって、同じ又は類似の番号は、同じ又は類似の部分を指すことができる。
例えば、シール９８は、高圧端１０９及び低圧端１１０を画成する軸受１００を含む。軸受１００は、軸受パッド１０６及びダンパアセンブリ１０５をさらに含む。軸受１００の高圧端１０９と軸受１００の低圧端１１０との間の圧力差に適応するために、シール９８は、さらに、シール９８のハウジング１１３に取り付けられた、又はシール９８のハウジング１１３と一体的に形成された例示的な機械的シールアセンブリ１５４を含む。図示された例示的な機械的シールアセンブリ１５４は、複数のラビリンス歯シールを含む。具体的には、機械的シールアセンブリ１５４は、低圧端１１０においてハウジング１１３に取り付けられた、又はハウジング１１３と一体的に形成された第１ラビリンス歯シール１６２と、高圧端１０９においてハウジング１１３に取り付けられた、又はハウジング１１３と一体的に形成された第２ラビリンス歯シール１６４とを含む。第１ラビリンス歯シール１６２及び第２ラビリンス歯シール１６４は、回転構成部品１４５に向かって、かつシール９８の中心軸線に向かって、概ね半径方向Ｒ２に沿って延在している。
図示された実施形態の場合、第１ラビリンス歯シール１６２及び第２ラビリンス歯シール１６４の各々は、半径方向内側先端１６６を画成する。ラビリンス歯シールは、回転構成部品１４５との隙間をさらに画成する。具体的には、第１ラビリンス歯シール１６２は、半径方向Ｒ２に沿って、回転構成部品１４５との間の第１隙間１６８を画成し、第２ラビリンス歯シール１６４は、半径方向Ｒ２に沿って、回転構成部品１４５との間の第２隙間１７０を画成する。図示された例示的な実施形態では、第１ラビリンス歯シール１６２の第１隙間１６８は、第２ラビリンス歯シール１６４の第２隙間１７０とは異なる。より具体的には、第１ラビリンス歯シール１６２の第１隙間１６８は、第２ラビリンス歯シール１６４の第２隙間１７０より大きい。特に、図示された実施形態では、軸受パッド１０６は、内面１０８と回転構成部品１４５との間に、半径方向Ｒ２に沿った軸受パッド隙間１７２をさらに画成する。図示された実施形態では、第１ラビリンス歯シール１６２の第１隙間１６８は、軸受パッド１０６の軸受パッド隙間１７２より大きく、軸受パッド隙間１７２は、第２ラビリンス歯シール１６４の第２隙間１７０より大きい。このような構成は、軸受１００の高圧端１０９からの高圧空気流が軸受パッド１０６と回転構成部品１４５との間で射出し、それによって望ましくない量の傾き、又は他の非対称性が生じることを防止することができる。
ここで図１３を参照すると、本開示のさらに別の例示的な実施形態に係るシール９８が提供される。図１３の例示的なシール９８は、図９の例示的なシール９８と実質的に同じ方法で構成することができ、したがって、同じ又は類似の数字は、同じ又は類似の部分を指すことができる。
例えば、シール９８は、高圧端１０９及び低圧端１１０を画成する軸受１００を含む。軸受１００は、軸受パッド１０６及びダンパアセンブリ１０５をさらに含む。軸受１００の高圧端１０９と軸受１００の低圧端１１０との間の圧力差に適応するために、シール９８は、さらに、シール９８のハウジング１１３に取り付けられた、又はシール９８のハウジング１１３と一体的に形成された例示的な機械的シールアセンブリ１５４を含む。図示された例示的な機械的シールアセンブリ１５４は、複数のラビリンス歯シールを含む。具体的には、機械的シールアセンブリ１５４は、低圧端１１０においてハウジング１１３に取り付けられた、又はハウジング１１３と一体的に形成された第１ラビリンス歯シール１６２と、高圧端１０９においてハウジング１１３に取り付けられた、又はハウジング１１３と一体的に形成された第２ラビリンス歯シール１６４とを含む。第１ラビリンス歯シール１６２及び第２ラビリンス歯シール１６４は、回転構成部品１４５に向かって、かつシール９８の中心軸線に向かって、概ね半径方向Ｒ２に沿って延在している。
図示した実施形態の場合、第１ラビリンス歯シール１６２及び第２ラビリンス歯シール１６４は、回転構成部品１４５との隙間をさらに画成する。具体的には、第１ラビリンス歯シール１６２は、半径方向Ｒ２に沿って、回転構成部品１４５との間の第１隙間１６８を画成し、第２ラビリンス歯シール１６４は、半径方向Ｒ２に沿って、回転構成部品１４５との間の第２隙間１７０を画成する。図示された例示的な実施形態では、第１ラビリンス歯シール１６２の第１隙間１６８は、第２ラビリンス歯シール１６４の第２隙間１７０と等しい。特に、図示された実施形態では、軸受パッド１０６は、内面１０８と回転構成部品１４５との間に、半径方向Ｒ２に沿った軸受パッド隙間１７２をさらに画成する。図示された実施形態では、第１ラビリンス歯シール１６２及び第２ラビリンス歯シール１６４の第１隙間１６８及び第２隙間１７０は、軸受パッド１０６の軸受パッド隙間１７２と実質的に等しい。
しかし、図示された実施形態では、回転構成部品１４５は、異なる半径方向位置に配置されたシール１６２，１６４用のランド部を含む。具体的には、回転構成部品１４５は、第１ラビリンス歯シール１６２とインターフェースするための第１ランド部１８４と、第２ラビリンス歯シール１６４とインターフェースするための第２ランド部１８６とを画成する。回転構成部品１４５の第１ランド部１８４は、半径方向Ｒ２に沿って第１半径１８８を画成し、同様に、回転構成部品１４５の第２ランド部１８６は、半径方向Ｒ２に沿って第２半径１９０を画成する。図示された実施形態では、第１ランド部１８４の第１半径１８８は、第２ランド部１８６の第２半径１９０より大きい。
さらに、図示された実施形態では、回転構成部品１４５は、軸受１００の軸受パッド１０６の内側に配置され、軸受１００によって支持されるように構成された支持面１９２を含む。支持面１９２は、半径方向Ｒ２に沿って半径１９４をさらに画成する。図示された実施形態では、第１ランド部１８４の第１半径１８８は、支持面１９２の半径１９４より大きく、図示された実施形態では、第２ランド部１８６の第２半径１９０は、支持面１９２の半径１９４より小さい。このような構成は、軸受キャビティ１７４の外側の（例えば、第１圧力位置１８０又は第２圧力位置１８２における）空気圧が軸受キャビティ１７４内の空気圧より大きい場合に、回転構成部品１４５のそれぞれのラビリンス歯シール１６２，１６４とランド部１８４，１８６との間のこのような空気の流れが、軸受パッド１０６と回転構成部品の支持面１９２との間に直接流れないことを保証する。そうでなければ、空気の流れは、軸受パッド１０６と、軸受パッド１０６の一方の側の回転構成部品１４５の支持面１９２との間の隙間を増加させることとなる。
本明細書の考察においては、例えば半径、隙間等に関して「より大きい」及び「より小さい」を使用する場合、より小さい測定値に対して、少なくとも約５％異なる相対的な測定値を参照するものである。例えば、特定の実施形態では、このような相対用語の使用は、より小さい測定値に対して、少なくとも約１０％、少なくとも約１５％、又は少なくとも約２０％異なる相対的な測定値を参照する場合もある。
ここで図１４を参照すると、本開示のさらに別の例示的な実施形態に係るシール９８が提供される。図１４の例示的なシール９８は、図９の例示的なシール９８と実質的に同じ方法で構成することができ、したがって、同じ又は類似の番号は、同じ又は類似の部分を指すことができる。
例えば、シール９８は、高圧端１０９及び低圧端１１０を画成する軸受１００を含む。軸受１００は、軸受パッド１０６及びダンパアセンブリ１０５をさらに含む。軸受１００の高圧端１０９と軸受１００の低圧端１１０との間の圧力差に適応するために、シール９８は、さらに、シール９８のハウジング１１３に取り付けられた、又はシール９８のハウジング１１３と一体的に形成された例示的な機械的シールアセンブリ１５４を含む。
しかしながら、図示された例示的な実施形態では、例示的な機械的シールアセンブリ１５４は、ハウジング１１３に取り付けられた、又はハウジング１１３と一体的に形成された１以上のシールパッドを含む。さらに、図示された実施形態では、回転構成部品１４５は、複数のラビリンス歯シールを含み、１以上のシールパッドは、複数のラビリンス歯シールとのシールを形成するように構成されている。具体的には、機械的シールアセンブリ１５４は、低圧端１１０でハウジング１１３に取り付けられた、又はハウジング１１３と一体的に形成された第１シールパッド１９６と、高圧端１０９でハウジング１１３に取り付けられた、又はハウジング１１３と一体的に形成された第２シールパッド１９７とを含む。第１シールパッド１９６及び第２シールパッド１９７は、概して軸線方向Ａ２に沿って延在している。さらに、回転構成部品は、第１シールパッド１９６と相補的な位置で、回転構成部品１４５に取り付けられるか、又は回転構成部品１４５と一体的に形成された第１ラビリンス歯シール１９８と、第２シールパッド１９７と相補的な位置で、回転構成部品１４５に取り付けられるか、又は回転構成部品１４５と一体的に形成された第２ラビリンス歯シール１９９とを含む。第１シールパッド１９６及び第１ラビリンス歯シール１９８は、共に、軸受キャビティ１７４が第１圧力位置１８０の圧力と異なる圧力に維持されることを可能にし、同様に第２シールパッド１９７及び第２ラビリンス歯シール１９９は、軸受キャビティ１７４が第２圧力位置１８２の圧力と異なる圧力に維持されることを可能にする。
本開示の１以上の実施形態に係るシール９８は、シール９８が、回転構成部品１４５を支持及び／又は潤滑する（「軸受」としての）機能、並びに低圧端１１０からの高圧端１０９をシールする（「シール」としての）機能を含む二重の機能を果たすことを可能にする。具体的には、本開示の１以上の実施形態に係るシール９８は、シール９８が、高圧端１０９と低圧端１１０との間の圧力差に適応しつつ、低圧端１１０から高圧端１０９をシールすることを可能にする。上記の実施形態の１以上に従ったシール９８を含めることにより、ガスタービンエンジンの設計が、より単純になる。
さらに、以下により詳細に説明するように、本開示の例示的な実施形態に係るシール９８は、例えば、図１を参照して上述した例示的なターボファンエンジン１２に組み込むことができる。さらに、本開示の例示的な実施形態に係るシール９８は、別の構成要素と組合せられて、例えば、図１を参照して上述した例示的なターボファンエンジン１２に組み込まれてもよい。例えば、ここで図１５を参照すると、本開示の例示的な実施形態に係るシール９８が、タービンノズル段又は圧縮機ノズル段等のノズル段２００と一体的に図示されている。図示された例示的なノズル段２００は、基部２０２、複数のノズル２０４、及び外側リング２０６を含む。複数のノズル２０４は、基部２０２から外側リング２０６まで延在しており、周方向（図示せず）に沿って離間している。以下に、より詳細に説明されるように、複数のノズル２０４は、ガスタービンエンジンに設置されたときにガスタービンエンジンのコア空気流路３７に配置されてもよい（図１６及び図１７参照）。
基部２０２は、その内部に一体化されたシール９８を含む。シール９８は、図２〜図１４を参照して上述した例示的なシール９８のうちの１以上と同じように構成することができ、したがって、同じ番号は同じ部分又は構成要素を指すことができる。例えば、基部２０２に一体化されたシール９８は、内面１０８を画成する軸受１００を含む。以下に、より詳細に説明するように、図示されたノズル段２００の基部２０２に一体化されたシール９８は、回転構成部品２１４のための軸受１００、及び回転構成部品２１４のためのシール９８の両方として働くことができる。
ここで図１６を参照すると、本開示の例示的な実施形態に係る１以上のシール９８を含むガスタービンエンジンの圧縮機部の概略側面図が提供される。図１６に示す例示的な圧縮機部は、図１を参照して上述した例示的なターボファンエンジン１２の圧縮機部と実質的に同じ方法で構成することができる。したがって、同じ又は類似の番号は、同じ又は類似の部分を指すことができる。
図示されるように、圧縮機部は、一般に、１以上の圧縮機段２０８を有し、かつコア空気流路３７を少なくとも部分的に画成する圧縮機を含む。より具体的には、図示された実施形態では、圧縮機は、３つの圧縮機段２０８を有する低圧（ＬＰ）圧縮機２２である。各圧縮機段２０８は、コア空気流路３７内に周方向Ｃ１（すなわち、軸線方向Ａ１の周りに延在する方向、不図示）に沿って離間して配置された複数の圧縮機ロータブレード２１０を含む。さらに、各圧縮機ロータブレード２１０は、半径方向Ｒ１に沿った内側の端部において、それぞれの圧縮機ロータ２１２に取り付けられている。
ターボファンエンジン１２は、圧縮機部内に、圧縮機部の一部に取り付けられて、圧縮機部の一部と共に回転可能な回転構成部品２１４をさらに含む。回転構成部品２１４は、圧縮機ロータ２１２の様々な段を取り付け、運転中にＬＰ圧縮機２２を駆動／回転させる。より具体的には、回転構成部品２１４は、図示された実施形態ではＬＰシャフト３６として構成されたシャフトと、様々な圧縮機段２０８の間に延在して、これらを接続する複数の圧縮機コネクタ２１６とを含む。特に、ＬＰシャフト３６は、パワーギヤボックス４６を介して、ターボファンエンジン１２のファン部１４内に配置されたファンシャフト２１８にも接続されている。上述したＬＰ圧縮機２２と同様に、図１６に示すＬＰ圧縮機２２は、コア空気流路３７の一部を通る空気流を徐々に圧縮することができる。
図示された実施形態では、ＬＰシャフト３６及び圧縮機コネクタ２１６を含む圧縮機部の回転構成部品２１４は、本開示の例示的な実施形態に係る１以上のシール９８によって支持されている。具体的には、図示された例示的な圧縮機部は、半径方向Ｒ１に沿ってコア空気流路３７の内側に位置し、コア空気流路３７から分離された第１シール９８Ａを含む。第１シール９８Ａは、圧縮機部の静止部品２１５に強固に取り付けられ、回転構成部品２１４、より具体的にはＬＰシャフト３６を直接支持する。特に、圧縮機部は、第１（低圧）空気キャビティ２３４及び第２（高圧）空気キャビティ２３６を画成する。第２空気キャビティ２３６は、第１空気キャビティ２３４より高い圧力を規定することができる。したがって、第２の空気キャビティ２３６に露出した、第１シール９８の軸受１００の一部は、軸受１００の高圧端１０９であってもよく、第１の空気キャビティ２３４に露出した、第１シール９８の軸受１００の一部は、軸受１００の低圧端１１０であってもよい。例えば、特定の実施形態では、第２空気キャビティ２３６は、ガスタービンエンジンの特定の下流位置に加圧冷却空気の流れを供給するように構成されてもよい。
図１６をさらに参照すると、図示された例示的な圧縮機部は、ノズル段２００に一体化された本開示の例示的な実施形態に係る１以上のシール９８をさらに含む。具体的には、図示された例示的な圧縮機部は、２つのノズル段２００を含み、各ノズル段２００は、ＬＰ圧縮機２２の２つの連続する圧縮機段２０８の間に配置されている。さらに、２つのノズル段２００の各々は、回転構成部品２１４、又は回転構成部品２１４の圧縮機コネクタ２１６を支持し、ＬＰ圧縮機２２の２つの圧縮機段２０８であって、それらの間にそれぞれのノズル段２００が配置される２つの圧縮機段２０８同士を接続する。
図１６に示す各ノズル段２００は、図１５を参照して上述した例示的なノズル段２００と同様に構成することができる。例えば、図示された各ノズル段２００は、一般に、基部２０２、複数のノズル２０４、及び外側リング２０６を含む。さらに、複数のノズル２０４は、周方向Ｃ１に沿って離間し、コア空気流路３７を通って基部２０２から外側リング２０６まで延在している。このような構成では、複数のノズル２０４は圧縮機ステータベーンとも呼ばれる。
さらに、基部２０２はシール９８を含み、シール９８内には軸受１００が組み込まれている（図１５も参照）。例えば、上述のように、基部２０２内に含まれるシール９８の軸受１００は、回転構成部品２１４を支持するための内面１０８を画成する複数の軸受パッド１０６を有することができる（図１５も参照）。運転中、ガス軸受１００は、内面１０８を通る作動ガスの流れを供給して、回転構成部品２１４の低摩擦支持を提供することができる。より具体的には、ノズル段２００は、内面１０８が回転構成部品２１４との間の隙間が密接な関係となるように、かつ内面１０８を通って供給される空気流が、内面１０８と回転構成部品２１４との間に薄い流体膜を形成するように構成されてもよい。
さらに、図示された例示的なシール９８の各々について、作動ガスが内面１０８を介して供給され、運転中に回転構成部品２１４を支持する。このような構成では、シール９８の高圧端１０９からシール９８の低圧端１１０に、回転構成部品２１４と軸受１００の内面１０８との間を空気流が流れることが阻止される。
具体的には、ノズル段２００に組み込まれたシール９８を参照すると、コア空気流路３７からの空気流は、シール９８の高圧端１０９からシール９８の低圧端１１０に、回転構成部品２１４とガス軸受１００の内面１０８との間を流れることが阻止される。より具体的には、理解されるであろうように、圧縮機部内で、下流位置における空気流は、一般に、上流位置における空気流より高い圧力を規定する。したがって、下流空気は、ノズル段２００のシール９８の周りの上流において（すなわち、シール９８と回転構成部品２１４との間で）、各高圧端１０９からそれぞれの低圧端１１０に流れようとする場合がある。このような流れは、ＬＰ圧縮機２２の効率を低下させる場合がある。しかしながら、ノズル段２００に一体化されたシール９８が、各ガス軸受１００の内面１０８が、回転構成部品２１４との隙間が密接な関係となるように配置されていること、さらに作動ガスの流れがガス軸受１００の内面１０８を通って供給される（作動ガスの流れが、ガス軸受１００の内面１０８と回転構成部品２１４との間から、外側に向かわせられる）ことを考慮すると、コア空気流路３７内の空気流が、各高圧端１０９からそれぞれの低圧端１１０に、回転構成部品２１４と軸受１００の内面１０８との間を流れることが阻止される。
ここで図１７を参照すると、本開示の例示的な実施形態に係る１以上のノズル段２００を含むガスタービンエンジンのタービン部の概略側面図が示されている。図１７に示す例示的なタービン部は、図１を参照して上述した例示的なターボファンエンジン１２のタービン部と実質的に同じ方法で構成することができる。したがって、同じ又は類似の番号は、同じ又は類似の部分を指すことができる。
図１６を参照して上述した例示的な圧縮機部と同様に、図示された例示的なタービン部は、一般に、１以上のタービン段２２０を有するタービンを含む。タービン部は、コア空気流路３７を少なくとも部分的に画成し、さらに、軸線方向Ａ１、半径方向Ｒ１、及び周方向Ｃ１（すなわち、軸線方向Ａ１の周りに延在する方向、不図示）を画成する。より具体的には、図示された実施形態では、タービンは、７以上のタービン段２２０を有する低圧（ＬＰ）タービン３０である。しかし、他の実施形態では、ＬＰタービン３０は、任意の他の適切な数のタービン段２２０を有してもよい。各タービン段２２０は、コア空気流路３７の周方向Ｃ１に沿って離間して配置された複数のタービンロータブレード２２２を含む。さらに、各タービンロータブレード２２２は、それぞれのタービンロータ２２４に取り付けられている。ガスタービンエンジンはさらに、タービン部内に、タービン部の一部と共に回転可能となるように取り付けられた回転構成部品２１４を含む。より具体的には、回転構成部品２１４は、タービンコネクタ２２６を介してタービンロータ２２４の様々な段を取り付け、ＬＰタービン３０を通る空気流から抽出された回転エネルギーを、出力シャフトに与える。この出力シャフトは、図示された実施形態ではＬＰシャフト３６として構成されている。特定の実施形態では、ＬＰシャフト３６は、ＬＰタービン３０を、例えば、図１６を参照して上述したＬＰ圧縮機２２に接続することができる。
さらに、図１６を参照して上述した例示的な圧縮機部の場合と同様に、図示された例示的なＬＰタービン３０について、ＬＰシャフト３６及びタービンコネクタ２２６を含む回転構成部品２１４は、本開示の例示的な実施形態に係る１以上のシール９８によって支持されている。具体的には、図示された例示的なタービン部は３つのシール９８を含み、各シール９８はそれぞれのノズル段２００に一体化されている。図示された例示的なノズル段２００の各々は、ＬＰタービン３０の２つの連続するタービン段２２０の間に配置されている。
特に、図示された例示的タービン部は、タービンノズル段２００を含まない、連続するタービン段２２０の間に配置されたタービンステータベーン２３０の複数の段２２８をさらに含む。回転構成部品２１４及びタービンステータベーン２３０の各段２２８は、共に、比較的高圧の空気がステータベーン２３０の半径方向内側の端部の周りの下流側に流れ、コア空気流路３７内の低圧位置まで流れることを阻止するための複数のシール９８，２３２を含む。
引き続き図１７を参照すると、図示された各ノズル段２００に一体化された例示的なシール９８を有する図示された各ノズル段２００は、図１５を参照して上述した例示的なノズル段２００と同様の態様で構成することもできる。したがって、図示された各ノズル段２００は、回転構成部品２１４を支持し、シール９８の軸受１００の高圧端１０９からシール９８の軸受１００の低圧端１１０へ、回転構成部品２１４とシール９８の軸受１００の内面１０８との間を通る空気流を阻止するように構成することもできる（図１５も参照）。このような構成では、図１７に示す例示的なノズル段２００は、回転構成部品２１４を支持するための軸受１００と、ノズル段２００と回転構成部品２１４との間のシール９８の両方として働くことができる。
特定の例示的な実施形態では、ガスタービンエンジンは、図１６に示される例示的な圧縮機部と同様の圧縮機部と、図１７に示される例示的タービン部と同様のタービン部とを含むことができる。したがって、このような実施形態では、回転構成部品２１４は、圧縮機部内に配置された複数のノズル段２００と、タービン部内に配置された複数のノズル段２００とによって支持することができる。例えば、ＬＰタービン３０をＬＰ圧縮機２２に駆動接続するＬＰシャフト３６は、ＬＰ圧縮機２２内の１以上のノズル段２００と、ＬＰタービン３０内の１以上のノズル段２００とによって支持することができる。回転構成部品２１４を、このように完全に支持することができる。
しかし、他の実施形態では、ガスタービンエンジンは、任意の他の適切な方法で構成されてもよいことを理解されたい。例えば、他の実施形態では、本明細書に記載の１以上のノズル段２００に加えて、１以上の油潤滑軸受１００を使用することができる。付加的に、又は代替的に、ガスタービンエンジンは、ガスタービンエンジンの回転構成部品２１４をさらに支持するために、ノズル段２００に一体化されていない１以上のガス軸受１００を含むことができる。また、さらに他の実施形態では、圧縮機部及び／又はタービン部は、任意の適切な数のノズル段２００を含むことができ、本明細書で説明する例示的な圧縮機部及びタービン部に組み込まれるノズル段２００の数に限定されない。
本明細書は、最良の態様を含めて本発明を開示すると共に、任意の装置又はシステムを製造及び使用すること、並びに任意の組み込まれた方法を実行することを含む、本発明を実施することが、いかなる当業者にも可能となるように、例を用いている。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、特許請求の範囲の文言との差がない構造要素を含む場合、又は特許請求の範囲の文言との実質的な差がない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にある。
［実施態様１］
軸線方向及び半径方向を画成するターボ機械であって、
圧縮機部及びタービン部と、
圧縮機部及びタービン部のうちの１以上の一部に取り付けられて、圧縮機部及びタービン部のうちの少なくとも１つと共に回転可能な回転構成部品（１４５）と、
ガス軸受（１００）を含むシール（９８）であって、ガス軸受（１００）が半径方向に沿った内面（１０８）、高圧端（１０９）、及び低圧端（１１０）を画成する、シール（９８）とを備え、ガス軸受（１００）が、回転構成部品（１４５）を支持し、回転構成部品（１４５）とガス軸受（１００）の内面との間の、高圧端（１０９）から低圧端（１１０）への空気流を防止する、ターボ機械。
［実施態様２］
高圧端（１０９）が、軸線方向に沿ってガス軸受（１００）の第１端部に画成され、低圧端（１１０）が、軸線方向に沿ってガス軸受（１００）の第２端部に画成される、実施態様１に記載のターボ機械。
［実施態様３］
ガス軸受（１００）が、軸受パッド（１０６）と、軸受パッド（１０６）を支持する複数の支持部材とを含み、複数の支持部材が、軸線方向に沿って非対称に構成されている、実施態様１に記載のターボ機械。
［実施態様４］
ガス軸受（１００）が、軸受パッド（１０６）と、軸受パッド（１０６）を完全に支持する支持部材とを含み、軸受パッド（１０６）が、軸線方向に沿った中心を画成し、支持部材が、軸線方向に沿って中心（１１８）からずらして配置されている、実施態様１に記載のターボ機械。
［実施態様５］
ガス軸受（１００）が軸受パッド（１０６）を備え、軸受パッド（１０６）が、複数の空気分配孔（１２０）を画成し、複数の空気分配孔（１２０）が、軸線方向に沿って非対称に構成されている、実施態様１に記載のターボ機械。
［実施態様６］
シール（９８）が、ガス軸受（１００）の高圧端（１０９）で回転構成部品（１４５）に向かって延在する機械的シールアセンブリ（１５４）をさらに備える、実施態様１に記載のターボ機械。
［実施態様７］
シール（９８）が、機械的シールアセンブリ（１５４）をさらに備え、機械的シールアセンブリ（１５４）が、ガス軸受（１００）の低圧端（１１０）で回転構成部品（１４５）に向かって延在する第１シール部材と、ガス軸受（１００）の高圧端（１０９）で回転構成部品（１４５）に向かって延在する第２シール部材とを含む、実施態様１に記載のターボ機械。
［実施態様８］
シール（９８）が、軸受パッド（１０６）の周りに、第１シール部材と第２シール部材との間に軸受キャビティ（１７４）を画成し、軸受キャビティ（１７４）が圧力を規定し、軸受キャビティ（１７４）の圧力が、ガス軸受（１００）の低圧端（１１０）におけるシール（９８）の外側の圧力より小さく、かつガス軸受（１００）の高圧端（１０９）におけるシール（９８）の外側の圧力より小さい、実施態様７に記載のターボ機械。
［実施態様９］
シール（９８）が、軸受パッド（１０６）の周りに、第１シール部材と第２シール部材との間に軸受キャビティ（１７４）を画成し、軸受キャビティ（１７４）が圧力を規定し、軸受キャビティ（１７４）の圧力が、ガス軸受（１００）の低圧端（１１０）におけるシール（９８）の外側の圧力より大きく、かつガス軸受（１００）の高圧端（１０９）におけるシール（９８）の外側の圧力よりも大きい、実施態様７に記載のターボ機械。
［実施態様１０］
シール（９８）が、軸受パッド（１０６）の周りに、第１シール部材と第２シール部材との間に軸受キャビティ（１７４）を画成し、軸受キャビティ（１７４）が圧力を規定し、軸受キャビティ（１７４）の圧力が、ガス軸受（１００）の低圧端（１１０）におけるシール（９８）の外側の圧力より大きく、かつガス軸受（１００）の高圧端（１０９）におけるシール（９８）の外側の圧力より小さい、実施態様７に記載のターボ機械。
［実施態様１１］
ガス軸受（１００）が軸受パッド（１０６）備え、軸受パッド（１０６）が回転構成部品（１４５）との間に隙間を画成し、第１シール部材が回転構成部品（１４５）との間に隙間を画成し、第２シール部材が記回転構成部品（１４５）との間に隙間を画成し、軸受パッド（１０６）、第１シール部材、及び第２シール部材の、回転構成部品（１４５）との間の隙間がすべてほぼ等しい、実施態様７に記載のターボ機械。
［実施態様１２］
シール（９８）が、作動ガスをガス軸受（１００）に供給するためのガス入口（１１２）を画成し、作動ガスが、ガス軸受（１００）の低圧端（１１０）におけるシール（９８）の外側の圧力よりも大きく、かつガス軸受（１００）の高圧端（１０９）におけるシール（９８）の外側の圧力より大きい圧力でガス軸受（１００）に供給される、実施態様１に記載のターボ機械。
［実施態様１３］
圧縮機部及びタービン部が、部分的に、コア空気流路（３７）を画成し、シール（９８）が、半径方向に沿ってコア空気流路（３７）の内側に配置され、かつ半径方向に沿ってコア空気流路（３７）から離間している、実施態様１に記載のターボ機械。
［実施態様１４］
ターボ機械が、高圧キャビティ及び低圧キャビティを画成し、ガス軸受（１００）の高圧端（１０９）が高圧キャビティに露出し、ガス軸受（１００）の低圧端（１１０）が低圧キャビティに露出している、実施態様１３に記載のターボ機械。
［実施態様１５］
圧縮機部及びタービン部が、部分的にコア空気流路（３７）を画成し、シール（９８）がターボ機械のノズル段（２００）の基部（２０２）として構成され、ノズル段（２００）が、基部（２０２）からコア空気流路（３７）内に延在し、かつターボ機械の円周方向（Ｃ２）に沿って離間している複数のノズル（２０４）をさらに備える、実施態様１に記載のターボ機械。
［実施態様１６］
圧縮機部が、１以上の圧縮機段（２０８）を含む圧縮機（２２）を備え、ノズル段（２００）が１以上の圧縮機段（２０８）に隣接して配置されている、実施態様１５に記載のターボ機械。
［実施態様１７］
タービン部が、１以上のタービン段（２２０）を備えたタービン（３０）を備え、ノズル段（２００）が、１以上のタービン段（２２０）に隣接して配置されている、実施態様１５に記載のターボ機械。
［実施態様１８］
ガス軸受（１００）が、内面を画成する複数の軸受パッド（１０６）を含み、複数の軸受パッド（１０６）が、それぞれ、内面を通る作動ガスの流れを供給して、回転構成部品（１４５）の低摩擦支持を提供する、実施態様１に記載のターボ機械。
［実施態様１９］
軸線方向及び半径方向を規定するターボ機械用のシール（９８）であって、ターボ機械が、圧縮機部及びタービン部と、圧縮機部及びタービン部のうちの１以上の一部に取り付けられて、圧縮機部及びタービン部のうちの１以上の一部と共に回転可能な回転構成部品（１４５）とを備え、シール（９８）が、
半径方向に沿った内面、高圧端（１０９）、及び低圧端（１１０）を画成するガス軸受（１００）を備え、ガス軸受（１００）が、回転構成部品（１４５）を支持し、ガス軸受（１００）の高圧端（１０９）からガス軸受（１００）の低圧端（１１０）への、回転構成部品（１４５）とガス軸受（１００）の内面との間の空気の流れを阻止する、シール（９８）。
［実施態様２０］
高圧端（１０９）が、軸線方向に沿ってシール（９８）の第１端部に画成され、低圧端（１１０）が、軸線方向に沿ってシール（９８）の第２端部に画成される、実施態様１９に記載のシール（９８）。
［実施態様２１］
ガス軸受（１００）が、軸受パッド（１０６）と、軸受パッド（１０６）を支持する複数の支持部材とを含み、複数の支持部材が、軸線方向に沿って非対称に構成されている、実施態様１９に記載のシール（９８）。
［実施態様２２］
ガス軸受（１００）が、軸受パッド（１０６）と、軸受パッド（１０６）を完全に支持する支持部材とを含み、軸受パッド（１０６）が、軸線方向に沿った中心を画成し、支持部材が、軸線方向に沿って中心からずらして配置されている、実施態様１９に記載のシール（９８）。
［実施態様２３］
ガス軸受（１００）が軸受パッド（１０６）を備え、軸受パッド（１０６）が、複数の空気分配孔（１２０）を画成し、複数の空気分配孔（１２０）が、軸線方向に沿って非対称に構成されている、実施態様１９に記載のシール（９８）。
［実施態様２４］
シール（９８）が、ガス軸受（１００）の高圧端（１０９）で回転構成部品（１４５）に向かって延在する機械的シールアセンブリ（１５４）をさらに備える、実施態様１９に記載のシール（９８）。
［実施態様２５］
機械的シールアセンブリ（１５４）が、ガス軸受（１００）の低圧端（１１０）で回転構成部品（１４５）に向かって延在する第１ラビリンス歯シール（１６２）と、ガス軸受（１００）の高圧端（１０９）で回転構成部品（１４５）に向かって延在する第２ラビリンス歯シール（１６４）とを含む、実施態様１９に記載のシール（９８）。
［実施態様２６］
圧縮機部及びタービン部が、部分的にコア空気流路（３７）を画成し、シール（９８）が、ターボ機械のノズル段（２００）の基部（２０２）として構成され、ノズル段（２００）が、基部（２０２）からコア空気流路（３７）内に延在し、かつターボ機械の円周方向（Ｃ２）に沿って離間している複数のノズル（２０４）をさらに備える、実施態様１９に記載のシール（９８）。
１２ ターボファンジェットエンジン
１３ 長手方向又は軸線方向の中心線
１４ ファン部分
１６ ガスタービンエンジン
１８ 外側ケーシング
２０ 入口
２２ 低圧圧縮機
２４ 高圧圧縮機
２６ 燃焼部
２８ 高圧タービン
３０ 低圧タービン
３２ ジェット排気部
３４ 高圧シャフト／スプール
３６ 低圧シャフト／スプール
３８ ファン
４０ ブレード
４２ ディスク
４４ 作動部材
４６ パワーギヤボックス
４８ ナセル
５０ ファンケーシング又はナセル
５２ 出口ガイドベーン
５４ 下流側部分
５６ バイパス空気流路
５８ 空気
６０ 入口
６２ 空気の第１部分
６４ 空気の第２部分
６６ 燃焼ガス
６８ ステータベーン
７０ タービンロータブレード
７２ ステータベーン
７４ タービンロータブレード
７６ ファンノズル排気部
７８ 高温ガス通路
９８ シール
１００ 軸受アセンブリ
１０２ 中心軸線
１０４ 軸線方向開口
１０５ ダンパアセンブリ
１０６ 軸受パッド
１０８ 内面
１０９ 高圧端
１１０ 低圧端
１１１ 外壁
１１２ ガス入口
１１４ 供給流路
１１６ 柱状部
１１８ パッドの中心
１２０ 分配孔
１２２ 軸受部
１２４ 第１流体ダンパキャビティ
１２６ 第２流体ダンパキャビティ
１２８ 外壁
１３０ 内壁
１３２ 外周
１３４ ハウジングの本体
１３６ 外壁の半剛性部分
１３８ 外壁の剛性部分
１４０ 内壁の半剛性部分
１４２ 内側流路
１４４ 外側流路
１４５ 回転構成部品
１４６ シールのハウジング
１４８ プランジャ
１５０ 流路
１５２ 支持部材
１５４ 機械的シールアセンブリ
１５６ 延長部
１５８ シールの歯
１６０ 先端
１６２ 第１ラビリンス歯シール
１６４ 第２ラビリンス歯シール
１６６ 先端
１６８ 第１隙間
１７０ 第２隙間
１７２ 軸受パッド隙間
１７４ 軸受キャビティ
１７６ 第１加圧流路
１７８ 第２加圧流路
１８０ 第１圧力位置
１８２ 第２圧力位置
１８４ 第１ランド部
１８６ 第２ランド部
１８８ 第１半径
１９０ 第２半径
１９２ 支持面
１９４ 半径
２００ ノズル段
２０２ 基部
２０４ ノズル
２０６ 外側リング
２０８ 圧縮機段
２１０ 圧縮機ロータブレード
２１２ 圧縮機ロータ
２１４ 回転構成部品
２１６ 圧縮機コネクタ
２１８ ファンシャフト
２２０ タービン段
２２２ タービンロータブレード
２２４ タービンロータ
２２６ タービンコネクタ
２２８ ステータベーンの段
２３０ ステータベーン
２３２ シール
２３４ 入口ガイドベーン

Claims (15)

  1. 軸線方向及び半径方向を画成するターボ機械であって、
    圧縮機部及びタービン部と、
    圧縮機部及びタービン部のうちの１以上の一部に取り付けられて、圧縮機部及びタービン部のうちの少なくとも１つと共に回転可能な回転構成部品（１４５）と、
    ガス軸受（１００）を含むシール（９８）であって、ガス軸受（１００）が半径方向に沿った内面（１０８）、高圧端（１０９）、及び低圧端（１１０）を画成する、シール（９８）と
    を備えており、ガス軸受（１００）が、回転構成部品（１４５）を支持し、回転構成部品（１４５）とガス軸受（１００）の内面との間の、高圧端（１０９）から低圧端（１１０）への空気流を防止する、ターボ機械。
  2. 高圧端（１０９）が、軸線方向に沿ってガス軸受（１００）の第１端部に画成され、低圧端（１１０）が、軸線方向に沿ってガス軸受（１００）の第２端部に画成される、請求項１に記載のターボ機械。
  3. ガス軸受（１００）が、軸受パッド（１０６）と、軸受パッド（１０６）を支持する複数の支持部材とを含み、複数の支持部材が、軸線方向に沿って非対称に構成されている、請求項１に記載のターボ機械。
  4. ガス軸受（１００）が、軸受パッド（１０６）と、軸受パッド（１０６）を完全に支持する支持部材とを含み、軸受パッド（１０６）が、軸線方向に沿った中心を画成し、支持部材が、軸線方向に沿って中心（１１８）からずらして配置されている、請求項１に記載のターボ機械。
  5. ガス軸受（１００）が軸受パッド（１０６）を備え、軸受パッド（１０６）が、複数の空気分配孔（１２０）を画成し、複数の空気分配孔（１２０）が、軸線方向に沿って非対称に構成されている、請求項１に記載のターボ機械。
  6. シール（９８）が、ガス軸受（１００）の高圧端（１０９）で回転構成部品（１４５）に向かって延在する機械的シールアセンブリ（１５４）をさらに備える、請求項１に記載のターボ機械。
  7. シール（９８）が、機械的シールアセンブリ（１５４）をさらに備え、機械的シールアセンブリ（１５４）が、ガス軸受（１００）の低圧端（１１０）で回転構成部品（１４５）に向かって延在する第１シール部材と、ガス軸受（１００）の高圧端（１０９）で回転構成部品（１４５）に向かって延在する第２シール部材とを含む、請求項１に記載のターボ機械。
  8. シール（９８）が、軸受パッド（１０６）の周りに、第１シール部材と第２シール部材との間に軸受キャビティ（１７４）を画成し、軸受キャビティ（１７４）が圧力を規定し、軸受キャビティ（１７４）の圧力が、ガス軸受（１００）の低圧端（１１０）におけるシール（９８）の外側の圧力より小さく、かつガス軸受（１００）の高圧端（１０９）におけるシール（９８）の外側の圧力より小さい、請求項７に記載のターボ機械。
  9. シール（９８）が、軸受パッド（１０６）の周りに、第１シール部材と第２シール部材との間に軸受キャビティ（１７４）を画成し、軸受キャビティ（１７４）が圧力を規定し、軸受キャビティ（１７４）の圧力が、ガス軸受（１００）の低圧端（１１０）におけるシール（９８）の外側の圧力より大きく、かつガス軸受（１００）の高圧端（１０９）におけるシール（９８）の外側の圧力よりも大きい、請求項７に記載のターボ機械。
  10. シール（９８）が、軸受パッド（１０６）の周りに、第１シール部材と第２シール部材との間に軸受キャビティ（１７４）を画成し、軸受キャビティ（１７４）が圧力を規定し、軸受キャビティ（１７４）の圧力が、ガス軸受（１００）の低圧端（１１０）におけるシール（９８）の外側の圧力より大きく、かつガス軸受（１００）の高圧端（１０９）におけるシール（９８）の外側の圧力より小さい、請求項７に記載のターボ機械。
  11. ガス軸受（１００）が軸受パッド（１０６）備え、軸受パッド（１０６）が回転構成部品（１４５）との間に隙間を画成し、第１シール部材が回転構成部品（１４５）との間に隙間を画成し、第２シール部材が記回転構成部品（１４５）との間に隙間を画成し、軸受パッド（１０６）、第１シール部材、及び第２シール部材の、回転構成部品（１４５）との間の隙間がすべてほぼ等しい、請求項７に記載のターボ機械。
  12. シール（９８）が、作動ガスをガス軸受（１００）に供給するためのガス入口（１１２）を画成し、作動ガスが、ガス軸受（１００）の低圧端（１１０）におけるシール（９８）の外側の圧力よりも大きく、かつガス軸受（１００）の高圧端（１０９）におけるシール（９８）の外側の圧力より大きい圧力でガス軸受（１００）に供給される、請求項１に記載のターボ機械。
  13. 圧縮機部及びタービン部が、部分的に、コア空気流路（３７）を画成し、シール（９８）が、半径方向に沿ってコア空気流路（３７）の内側に配置され、かつ半径方向に沿ってコア空気流路（３７）から離間している、請求項１に記載のターボ機械。
  14. ターボ機械が、高圧キャビティ及び低圧キャビティを画成し、ガス軸受（１００）の高圧端（１０９）が高圧キャビティに露出し、ガス軸受（１００）の低圧端（１１０）が低圧キャビティに露出している、請求項１３に記載のターボ機械。
  15. 圧縮機部及びタービン部が、部分的にコア空気流路（３７）を画成し、シール（９８）がターボ機械のノズル段（２００）の基部（２０２）として構成され、ノズル段（２００）が、基部（２０２）からコア空気流路（３７）内に延在し、かつターボ機械の円周方向（Ｃ２）に沿って離間している複数のノズル（２０４）をさらに備える、請求項１に記載のターボ機械。
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