(57)【要約】      （修正有）【課題】ガスタービンエンジンは、高温排気ガス又は加圧空気のいずれかの望ましくない漏れを防止するための様々なシールを必要とする複数の部品を含むが、複数シール部品を排除すると同時に溶接又はその他の機械応力集中部を排除することによってシールを改善しかつそれとは別にその設計及び製造を簡略化するガスタービンシールを提供する。【解決手段】寸法横断面を有する環状シール２０は、第１及び第２の端部２８、３０を有する。第２の端部３０は、オーバラップ係合状態で第１の端部２８内に受けられたネックダウン部分３２を含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
寸法横断面を有する環状シール（２０）であって、
第１の端部（２８）と、
第２の端部（３０）と、
前記第２の端部（３０）上に形成されかつオーバラップ係合状態で前記第１の端部（２８）と内部係合するように構成されたネックダウン部分（３２）と
を含む環状シール（２０）。
【請求項２】
前記ネックダウン部分（３２）が、前記第１及び第２の端部（２８、３０）の相対運動を可能にする長さを有する、請求項１記載の環状シール（２０）。
【請求項３】
前記寸法横断面がＶ字形状を形成する、請求項１記載の環状シール（２０）。
【請求項４】
前記寸法横断面がＷ字形状を形成する、請求項１記載の環状シール（２０）。
【請求項５】
前記寸法横断面がＥ字形状を形成する、請求項１記載の環状シール（２０）。
【請求項６】
ガスタービンエンジンの２つの隣接する部品（１６、１８）をシールするためのシールであって、
寸法横断面を有する環状シール（２０）と、
前記隣接する部品（１６、１８）とシール係合してそれらとの間にシールを形成するように作動可能な第１のシール面（２２）及び第２のシール面（２４）と、
第１の端部（２８）及び第２の端部（３０）と
を含み、前記第２の端部が、該第２の端部上に形成されかつオーバラップ係合状態で前記第１の端部と内部係合するように構成されたネックダウン部分（３２）を有する、シール。
【請求項７】
前記ネックダウン部分（３２）が、前記隣接する部品の並びに前記第１及び第２の端部（２８、３０）の相対運動を可能にする長さを有する、請求項６記載のシール。
【請求項８】
前記寸法横断面がＶ字形状を形成する、請求項６記載のシール。
【請求項９】
前記寸法横断面がＷ字形状を形成する、請求項６記載のシール。
【請求項１０】
前記寸法横断面がＥ字形状を形成する、請求項６記載のシール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相対運動で互いに係合し得る表面間に設けられるシールに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは、高温排気ガス又は加圧空気のいずれかの望ましくない漏れを防止するための様々なシールを必要とする複数の部品を含む。軸方向に隣接する部品は一般に、それらの間に圧縮配置されたリング状又は環状シールを利用している。環状シールは、完全な３６０°部材とすることができ、或いは１以上の位置で円周方向に分割して、ガスタービンエンジンの作動時に受ける温度勾配による該シールの円周方向の膨張を可能にすることができる。環状シールは、半径方向に弾性があり、環状シールは、拘束がない状態で隣接する部品と共に自由に拡張することができるようになる。しかしながら、各円周方向スプリットは、シールを中断して漏洩部位となるおそれがあるギャップを形成する。環状シールはまた、軸方向にも弾性があり、環状シールは、隣接する部品間で軸方向に圧縮されてそれらの間に有効なシールを形成するようにすることができる。
【０００３】
環状シール内の円周方向スプリットを通る漏れを減少させるために、ギャップの一側上においてシール部材に機械的に固定されかつ該ギャップの他側上において該シール部材と摺動接触状態になったカバープレートを使用することができる。それに代えて、２プライシール構成が知られており、この２プライシール構成では、内側シール部材は、外側シール部材内に摺動関係でギャップにわたって延びかつ漏れを減少させるように配置される。両方の構成とも、複数の部品と同時にそれら部品間のあるタイプの機械的連結を必要とする。それら部品を連結する通常使用される方法は、溶接法を含む可能性があり、この溶接法はさらに、シールの複雑さ及び費用を付加する。さらに、溶接部及びその他の機械的連結部の導入は、対応する熱影響ゾーンを生じさせる可能性がある。溶接継手は、必然的に熱集中部となり、この熱集中部には、シール耐久性に悪影響を与える可能性がある過剰材料応力を防止するように対応しなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第３２８６８４０号明細書
【特許文献２】米国特許第４４７７０８６号明細書
【特許文献３】米国特許第４７５９５５５号明細書
【特許文献４】米国特許第６２３７９２１号明細書
【特許文献５】米国特許第６４０２４６６号明細書
【特許文献６】米国特許第６４３１５５５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、複数シール部品を排除すると同時に溶接又はその他の機械応力集中部を排除することによってそのようなシールを改善しかつそれとは別にその設計及び製造を簡略化することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
寸法横断面を有する環状シールは、第１及び第２の端部を有する。第２の端部は、オーバラップ係合状態で第１の端部内に受けられたネックダウン部分を含む。
【０００７】
好ましくかつ例示的な実施形態により、添付図面に関連させてなした以下の詳細な記載において、本発明をその更なる目的及び利点と共に一層具体的に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の例示的な実施形態に係るネステッドシールを備えたガスタービンの一部分の拡大軸方向断面図。
【図２】単独で取出した状態における、図１に示すシールの端面図。
【図３】図２で参照符号３を付した破線円内におけるシールの第１及び第２のネステッド端部の拡大部分断面図。
【図４】付加的な細部を示すために端部をアンネステッド状態にした、図３に示すシールの第１及び第２のネステッド端部の拡大部分断面図。
【図５】本発明の実施形態に係るネステッドシールの横断面図。
【図６】本発明の別の実施形態に係るネステッドシールの横断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１に示すのは、本発明の例示的な実施形態によりシールすることができるガスタービンエンジンの例示的な高圧タービンノズル１０の一部分である。高圧タービンノズル１０は、複数の円周方向に間隔を置いて配置されたノズルベーン１２を含み、各ベーンの半径方向内側部分のみを図示している。ノズルベーン１２は、上流の燃焼器（図示せず）から受けた高温排気ガス１４を導きかつ加速するように作動する。ベーン１２は、半径方向内側バンド１６に一体形に取付けられ、半径方向内側バンド１６は次に、環状支持フランジ１８に取付けられる。
【００１０】
本発明の例示的な実施形態では、環状支持フランジ１８に対して半径方向内側バンド１６をシール接合するために、それらの間に環状シール２０を配置して、接合部を通る漏れを低減又は防止する。環状シール２０は、適切な強度、可撓性及び成形性を有する薄板金属シート又はその他の好適な材料で形成するのが好ましい。環状シール２０は、環状支持フランジ１８と半径方向内側バンド１６との間にわたって半径方向に延びる。シールは、Ｅ字形シール、Ｗ字形シール、Ｖ字形シール又はその他のあらゆる好適な断面のような様々な寸法横断面構成を有することができる。
【００１１】
環状シール２０の用途に応じて、環状シール２０は、単一の一体材料からなるものでもよいし、或いは２以上の環状セグメントを含むものでもよい。環状シール２０は、半径方向内側バンド１６及び支持フランジ１８に接触し、それによってそれらとの間に有効なシールを形成するシール面２２、２４を含む。例示的な実施形態では、環状シール２０は、図３及び図４に詳細に示すように、第１の端部２８及び第２の端部３０を形成した単一の円周方向に延びる要素２６を含む。ネックダウン部分３２は、第２の端部３０内に形成されかつ摺動可能オーバラップ状態で第１の端部２８と内部係合するように構成される。特に図４及び図５を参照すると、あらゆる好適な機械的成形法により形成することができるネックダウン部分は、第１の端部２８よりも小さいがそれと類似している軸方向断面を有し、タービンエンジン１０内に組立てた時に第２の端部が該第１の端部２８内に入れ子状に（ネストテッド）されるのを可能にすることになる。第２の端部３０は、組立て時に該第２の端部を第１の端部２８内に挿入するのを助けるように傾斜状に又はテーパ状にすることができる。
【００１２】
図３及び図４に示す本発明の例示的な実施形態では、ネックダウン部分３２は、ショルダ部３４で終わっており、全エンジン温度プロフィールにわたってネステッド端部２８及び３０のオーバラップ係合を可能にしかつ該ネステッド端部２８及び３０の相対運動を可能にする。上記したような環状シール構成は、ノズル内側バンド１６及び支持フランジ１８間の熱膨張差とその結果生じるそれらの間の相対運動とを考慮した端部２８及び３０間のギャップを必要としない。第２の端部３０がネックダウンしているので、第１及び第２の端部２８及び３０が互いに入れ子状に（ネストテッド）されるのが可能になり、溶接、ロウ付け又はその他の連続結合を必要としない。この結果得られたものは、最終的にその性能に悪影響を与えるおそれがある機械的応力集中を発生させる必要がない堅牢かつ簡単なシール２０である。
【００１３】
上述の通り、環状シール２０は、あらゆる数の寸法横断面を有することができ、それでもなお、第２の端部３０をネックダウンさせて第１の端部２８内に入れ子状になるようにすることによって形成することができる摺動可能ネストテッド相対端部の利点を採用することができる。例えば、図６は、参照符号１２０で示す環状シールの別の実施形態を示しており、この環状シール１２０は、Ｅ字又はＷ字構成の横断面を有することができる。図６に示す環状シール１２０の横断面構成は、図１〜図４に示す環状シール２０の横断面構成とは異なるが、同様の特徴形状部に対応する同じ参照符号を使用している。
【００１４】
本明細書は最良の形態を含む幾つかの実施例を使用して、本発明を開示し、さらにあらゆる装置又はシステムを製作しかつ使用しまたあらゆる組込み方法を実行することを含む本発明の当業者による実施を可能にする。本発明の特許性がある技術的範囲は、特許請求の範囲によって定まり、また当業者が想到するその他の実施例を含むことができる。そのようなその他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言と相違しない構造的要素を有するか又はそれらが特許請求の範囲の文言と本質的でない相違を有する均等な構造的要素を含む場合には、特許請求の範囲の技術的範囲内に属することになることを意図している。
【符号の説明】
【００１５】
１０  高圧タービンノズル
１２  ノズルベーン
１４  排気ガス
１６  半径方向内側バンド
１８  環状支持フランジ
２０  環状シールリング
２２  シール面
２４  シール面
２６  単一の円周方向に延びる要素
２８  第１の端部
３０  第２の端部
３２  ネックダウン部分
３４  ショルダ部
１２０  環状シール
【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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