(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械の回転軸Ａｒのまわりに円周方向に伸びる回転機械（１０）用回転可能なシール素子（３８，３８’，３８”）であって、このシール素子は、円周方向に伸びる支持部材と、円周方向に伸びる対称面（Ｐｌ，Ｐｌ1，Ｐｌ2）を中心にそれぞれ配置された円周方向に伸びる複数のリング（５０，５０’，５０”，４８，４８’，４８”）と、を有し、少なくとも１つのリングが、前記支持部材から離間されており、
前記リングは、内側リング（４８，４８’，４８”）と外側リング（５０，５０’，５０”）を含み、前記内側リングは、前記外側リングよりも前記支持部材に近接して設けられており、前記回転可能なシール素子は、前記回転軸を通る平面によって形成される断面形状を有しており、この断面形状において、
前記内側リング（４８，４８’，４８”）は、軸Ａｒのまわりに円周方向に伸びかつ前記支持部材から第１の方向へと外方に伸びるとともに、円周方向に伸びる第１の側（６８，６８’，６８”）と、円周方向に伸び第１の側から離間した第２の側（７２，７２’，７２”）と、前記第１の方向に面する第１の面（７４，７４’，７４”）と、を有し、前記第１の面は、前記第１の方向で測定した前記支持部材の面からの高さ（Ｈ2，Ｈi，Ｈi）と前記第１の面に隣接して前記円周方向に伸びる対称面に垂直に測定した第１の側と第２の側との間の厚さ（Ｔ2，Ｔi，Ｔi）と、を有し、
前記外側リングは、軸Ａｒのまわりに円周方向に伸びかつ前記内側リングの第１の面から前記第１の方向へと外方に伸びるとともに、円周方向の伸びる第１の側（７６，７６’，７６”）と、円周方向に伸びる第２の側（７８，７８’，７８”）と、前記第１の方向に面する第２の面と、を有し、この第２の面は、前記第１の方向で測定した高さ（Ｈ3，Ｈo，Ｈo）だけ前記第１の面から離間されており、前記第１の面に隣接する位置で前記円周方向に伸びる対称面に垂直に測定した前記外側リングの第１の側と第２の側との間の厚さ（Ｔ3，Ｔo，Ｔo）を有する回転機械用回転可能なシール素子において、
前記外側リングの第１の側と第２の側は、外方の前記第１の方向で互いに向かって集まり、
前記外側リングの第１の側と第２の側は、各々、バンド径（Ｒ3，Ｒ0，Ｒ0）によって前記内側リングの第１の面に接合され、前記バンド径は、前記外側リングの厚さ（Ｔ3，Ｔo，Ｔo）の１／３以下であり、前記内側リングの第１の面は、前記内側リングの第１の側から間隔（Ｐ1，Ｐ’1，Ｐ”1）だけ横方向に伸びるとともに前記内側リングの第２の側から間隔（Ｐ2，Ｐ’2，Ｐ”2）だけ横方向に伸びており、前記外側リングの厚さ（Ｔ3，Ｔo，Ｔo）は、前記バンド径（Ｒ3，Ｒ0，Ｒ0）の少なくとも３倍であり、前記第１の面は、横方向の前記間隔（Ｐ1，Ｐ’1，Ｐ”1），（Ｐ2，Ｐ’2，Ｐ”2）にわたって、前記第１の方向の反対方向には伸びていない、ことを特徴とする、回転機械用回転可能なシール素子。
【請求項２】
横方向の前記間隔（Ｐ1，Ｐ’1，Ｐ”1），（Ｐ2，Ｐ’2，Ｐ”2）が、各々、バンド径（Ｒ3，Ｒ0，Ｒ0）の１／２以上であることを特徴とする、請求項１記載の回転可能なシール素子。
【請求項３】
前記内側リングの第１の側と第２の側は、各々、バンド径（Ｒ2，Ｒi）によって前記支持部材（４６，４６’）の面に接続され、前記支持部材の面は、前記内側リングの第１の側のバンド径から間隔（Ｓ1，Ｓ’1）だけ横方向に伸びるとともに前記内側リングの第２の側のバンド径から間隔（Ｓ2，Ｓ’2）だけ横方向に伸びており、間隔（Ｓ1，Ｓ’1），（Ｓ2，Ｓ’2）にわたって、前記支持部材が前記第１の方向の反対方向には伸びていないことを特徴とする、請求項１記載の回転機械用回転可能なシール素子。
【請求項４】
前記支持部材の間隔（Ｓ1，Ｓ’1），（Ｓ2，Ｓ’2）が、各々、バンド径（Ｒ2，Ｒi）の１／２以上であることを特徴とする、請求項３記載の回転可能なシール素子。
【請求項５】
バンド径（Ｒ2，Ｒi）が前記内側リングの厚さ（Ｔ2，Ｔi）の１／３以下であることを特徴とする、請求項４記載の回転可能なシール素子。
【請求項６】
横方向に伸びる間隔（Ｓ1，Ｓ’1），（Ｓ2，Ｓ’2）が、各々、バンド径（Ｒ2，Ｒi）の１／２以上であることを特徴とする、請求項３記載の回転可能なシール素子。
【請求項７】
支持部材（４６）が、もう１つのリングであり、前記シール素子は、第２の支持部材（４２）を有し、この第２の支持部材から前記もう１つのリングが伸びており、前記第２の支持部材は、前記第１の方向に平行な方向で測定した厚さＴsを有し、前記第２の支持部材の厚さＴsは前記内側リングの厚さＴiの１／２よりも大きいことを特徴とする、請求項３記載の回転可能なシール素子。
【請求項８】
前記円周方向に伸びる対称面に垂直に測定した前記もう１つのリングの厚さがＴ1であり、前記第２の支持部材の厚さＴsが前記内側リングの厚さＴi以上であることを特徴とする、請求項７記載の回転可能なシール素子。
【請求項９】
高さＨ0と厚さＴ0の割合が１．５以下（Ｈ0／Ｔ0≦１．５）であることを特徴とする、請求項３記載の回転可能なシール素子。
【請求項１０】
前記外側リングの第１の側と第２の側は、外方向で互いに向かって集まり、かつこれらの側の間の角度が７から１０度の範囲にあることを特徴とする、請求項３記載の回転可能なシール素子。
【請求項１１】
前記支持部材は、回転軸Ａｒに垂直な方向で測定した厚さＴsを有し、軸Ａｒのまわりに円周方向に伸びかつ前記支持部材から前記第１の方向へと外方に伸びるもう１つのリングを有し、このリングは、円周方向に伸びる第１の側（６２）と、円周方向に伸び第１の側（６２）から離間した第２の側（６４）と、前記第１の方向に面する第１の面と、を有し、前記第１の面は、前記第１の方向で測定した高さＨ1だけ前記支持部材から離間されており、前記第１の面に隣接する位置でかつ前記円周方向に伸びる対称面に垂直に測定した前記第１の側（６２）と前記第２の側（６４）との間の厚さＴ1を有し、
前記内側リング（４８）は、軸Ａｒのまわりに円周方向に伸びかつ前記もう１つのリングの第１の面（６６）から外方へと前記第１の方向に伸びるとともに、前記内側リング（４８）は、前記第１の方向に面するとともに前記第１の面から前記第１の方向で測定した高さＨ2だけ離間された前記内側リング（４８）の第２の面（７４）を有し、
前記外側リング（５０）の第１の側（７６）と第２の側（７８）は、外方向に集まり、かつこれらの側の間の角度が７から１０度の範囲にあり、
前記もう１つのリング（４６）の第１の側（６２）と第２の側（６４）は、各々、前記もう１つのリング（４６）の厚さＴ1の１／３以下であるバンド径Ｒ1によって前記支持部材の面に接合され、前記支持部材（４２）の面（４４）は、前記もう１つのリング（４６）の第１の側でバンド径から間隔（Ｄ1）だけ横方向に伸びるとともに、前記もう１つのリング（４６）の第２の側でバンド径から間隔（Ｄ2）だけ横方向に伸び、これらの間隔の各々はバンド径（Ｒ1）の１／２以上であり、間隔（Ｄ1，Ｄ2）にわたって前記第１の方向の反対方向に伸びることはないとともに、前記支持部材の厚さＴsは前記もう１つのリング（４６）の厚さ（Ｔ1）以上であり、
前記内側リング（４８）の第１の側（６２）と第２の側（６４）は、各々、前記内側リングの厚さ（Ｔ2）の１／３以下のバンド径Ｒ2によって前記もう１つのリングの第１の面（６６）に接合され、前記もう１つのリング（４６）の第１の面は、前記もう１つのリングの第１の側（６２）から間隔Ｓ1だけ横方向に伸びるとともに、前記もう１つのリングの第２の側（６４）から間隔Ｓ2だけ横方向に伸び、各間隔はバンド径Ｒ2の１／２以上であり、かつ間隔Ｓ1とＳ2にわたって前記第１の方向の反対方向に伸びることはなく、
前記外側リング（５０）の厚さ（Ｔ3）に対する高さＨ3の割合は１．５以下（Ｈ3／Ｔ3≦１．５）である、ことを特徴とする請求項１記載の回転機械用回転可能なシール素子。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は作動媒体ガス流路と軸の回転に対して円周方向に伸びる回転可能なシール素子に関する。特に、この発明は複数の堆積されたリングで形成されたシール素子に関する。発明は、作動媒体流路の境界で作動媒体ガスの漏れをブロックするために、ガスタービンエンジンに適用できる。
発明の背景
回転機械の一例として、ガスタービンエンジンがある。ガスタービンエンジンは、エンジンを通して軸方向に伸びる回転翼アッセンブリを持っている。固定翼アッセンブリは回転翼に関して軸方向に伸びる。作動媒体ガスは、回転翼アッセンブリと固定翼アッセンブリを通り、エンジンを介して伸びるとともに、両方のアッセンブリの素材によって境界づけられる。回転翼アッセンブリは、回転翼ディスクと、作動媒体（ガス）流路を介して径方向外方に伸びる複数の回転翼羽根を含んでいる。固定翼アッセンブリは、外部ケースと、固定羽根、又は作動媒体を介して径方向内に伸びるストラット（支柱）を含んでいる。作動媒体流路に境界を設けるために、回転翼アッセンブリの回転ディスクと固定翼アッセンブリのストラッド間にシールアッセンブリが設けられている。
そのような構成の一つの例は、ストリッピニス（ｓｔｒｉｐｉｎｉｓ）とワルシュ（ｗａｌｓｈ）による回転機械用固定翼アッセンブリと題する米国特許第５，１５２，６６６号に示されている。シールアッセンブリは、円周方向に伸び内方向に面するシールランドを含んでいる。シールランドは、固定翼アッセンブリに取付けられており、円周方向に連続である。回転可能なシール素子は機械の回転軸Ａｒのまわりに円周方向に伸びる。回転可能なシール素子は、円周方向に連続な支持部材と、この支持部材から径方向に伸びる複数のシール素子を含んでいる。
回転可能なシール素子はリング間の傾斜した遷移肩を有する複数の堆積されたリングによって形成される。最外側のリングはフィンリングと呼ばれ、支持リングは軸受台リングと呼ばれる。リングは、シール素子が外方に伸びるにつれて、円周方向に垂直な方向において薄くなる。これにより、シール素子質量を減らすことによって、シール素子の応力が減らされる。各回転可能なシール素子は円周方向に連続している。その結果、シール素子が回転軸Ａｒのまわりを回転するにつれて、リングは大きなたが応力にさらされる。動作条件のもとで、回転可能なシール素子は、シールランドに対して摩擦し、シール素子をすり減らすとともに接触領域で熱を発生する。回転翼アッセンブリの回転速度に帰因する非常に大きなたが応力に結合される熱的かつ機械的な応力は、構造がすでにサイクリック応力にさらされた後に、クラックを形成させる。シールレベル取外し条件（高回転速度，非常に熱い温度）からエンジンを加速することと、エンジンの適当なアイドリングを行うこと及び停止するための巡行の後に減速することに、サイクリック応力が帰因する。クラックが、一旦、シール素子の上流側から下流側まで伸びると、クラックは爆発的な割合で径方向内方に成長する。これは、クラックが内方に広がるにつれて、クラックの破断的に作用するたが応力の動作による一部、である。
たが応力はあるエネルギーを提し、そのエネルギーはクラックを成長させる。エネルギーは加えられたたが応力に比例する。各物質に対して、サイクリック被労に関連する基準素子があり、その被労は臨界応力強度素子（Ｋｉｃ）と呼ばれる。Ｋｉｃはクラック先端での応力の強さを示すもので、クラック先端ではクラックの成長が不安定である。Ｋｉｃは平方インチに対するポンドおよび１／２パワー（１／２のｐｓｉ）に対するポンドの単位で表現される。
他の重要なファクターはＫ即時に生じる（Ｋｉ）である。Ｋｉはクラックに対する実際の応力強度ファクターである。それは応力，形状ファクターおよびクラックサイズに関連する。一旦ＫｉがＫｉｃを越えると、臨界応力強度ファクターは越えられ、かつクラック成長は急速に不安定になる。
クラックは、支持部材を通して急速に成長し、壊変につながる支持部材の破断と回転要素下流に対する損害を及ぼす。その結果、一旦クラックが回転ナイフエッジに形成し始めると、ナイフエッジは、所定の寿命のみを有するとともに、取り替えられなければならない。規定の検査期間中にクラックが見失われると、クラックは支持部材に広がり、不随する有害な効果をもたらす。
従って、出願人の譲受人の指示のもとで働いている科学者と技術者達は、シール素子にクラックが始まると寿命を増すためのシール素子を設計するとともに、一つの検査でクラックの形成を見落としたにしても、そのような突発故障に先立って、正規な検査によりシール素子におけるクラックを見付けることを確実にするために、異なる遷移でクラックの成長を遅くする手段を提供することに、努力している。
発明の開示
この発明は、一定のクラックサイズに対して、形状要素（Ｋの値に影響する）を変えることがクラック成長を減少させるとともに、クラック成長を増加させるクラックサイズを増加させるという認識に関して一部述べられている。この形状要素の変化は、クラックが伸びる物質の長さを増加させることによって、クラックの前で単位面積に対する応力を減らすために使用できる。
水平方向のクラックが存在すれば、これは特殊な基準であり、このクラックに構造物の一方の自由側から構造物の他方の自由側まで伸びる。そのようなクラックは貫通クラックと呼ばれる。水平方向の貫通クラックが存在すれば、クラックは、リニアフロントを介して、基本的に一方向のみに伸びなければならない。クラックフロントが長ければ、クラックの長さに対する単位応力が高いので、同じ量のエネルギーで一定の応力印加に対して、クラックの成長が多くなる。この発明は、また、堆積したシール素子間のインタフェースでクラックに対する形状要素を使用することによって、クラック成長の割合がこの位置で減少することの認識について一部述べられている。かくして、クラックが曲げられるか又はある寸法を持っていれば、クラックの成長は遅くされ、単一のクラックフロントを介するよりもある異なった方向に成長するためにクラックはエネルギーを消費する。これにより、応力エネルギーを分散させる面積が大きくなる。この現象の利点を得るための一つの方法は、クラックが面に垂直に伸び後方に曲げられ、長いクラックフロントを生じることを確実にするために堆積したリング間の接続点を使用することである。さらに、堆積リング間の接続点は構造物を取り替えるべきかどうかを決めるための便利な検査位置を提する。
本発明によれば、回転機械用の回転可能なシール素子は、回転軸のまわりに円周方向に伸びるとともに、内部リング（内側リング）と円周方向に伸びる平面のまわりに配置された外部リング（外側リング）を持っており、外部リングは内部リングの面から第１の方向に伸び、面は、平面から横方向に伸びるとともに、シール素子の上流および下流側で平面に向かって内方に伸びる。
本発明によれば、内部リングは軸受台であり、外部リングは円周方向に伸びる平面に対して対称に配置されたフィンであり、円周方向に伸びる面は、クランクフロントがシール素子を介して通過するにつれて、クランクフロントの前縁の位置を通して通過する。
本発明の主な特徴は円周方向に連続であるシール素子にある。シール素子は支持部材と複数の堆積したリングを含んでいる。各リングはそのリングと支持部材間のリングよりも狭いものである。一つの実施例では、素子は外部リングと内部リングからなる。内部リングは外部リングに関して横方向に伸びる面を持っているとともに、外部リングから支持部材の方向に伸びないように傾けられている。一つの実施例においては、外部リングは所定の角度で外方に集まる二つの側を持っている。他の特徴は外部リングの一側から内部リングの面まで伸びるバンド径である。内部リングの面は、内部リングの側に伸びるとともに、外部リングの方に傾けられているか又はリングが配置されている円周方向に伸びる面に直角である。一つの特殊な実施例においては、内部リングに隣り合う位置の外部リングの厚さに対する外部リングの高さの比は１より小さいか等しくかつ１／２である。外部リングと内部リング間のバンド径は外部リングの厚さの１／３以下又は等しく、かつ内部リングの面の平らな部分はバンド径の１／２以下又は等しいものである。
本発明の主な利点はサイクリック被労寿命であり、この被労寿命は、リング間のインタフェースで一つ以上の横方向に成長させるために形成するクラックを生じさせる隣り合うリング間のインタフェースの形状に帰因する。本発明の他の利点はシールアッセンブリの最小サイクリック寿命の予測であり、シールアッセンブリはクラック成長の拡大に関して堆積したリング間のインタフェースの効果によって設けられている。これにより構造物のサイクリック寿命の期間を検査でき、一方、一つの検査でクラックを見付けることが出来なくても、クラックは支持部材まで広がらないことを確認する。
【図面の簡単な説明】
第１図は、エンジンのタービン部の一部を示すために部分的に破断された軸流ガスタービンエンジンの側面図である。
第２図は第１図に示すガスタービンエンジンの部分の側面図であって、複数の円周方向に連続した回転可能なシール素子を示す。
第３図は本発明のシール素子の一実施例の側面図である。
第４図は第３図に示されているシール素子の他の実施例を示す側面図である。
第５図は第３図に示されているシール素子の他の実施例を示す側面図である。
第６図は複数の円周方向に伸びシール素子を有する回転翼ディスクである。
第７図は、航空機ガスタービンエンジンで使用されるような、本発明の一実施例のサイクリック寿命に対するクラック成長深さの間の関係を示すグラフである。
第８図は、シール素子の予測されたサイクリック被労寿命と外部リングと内部リング間の形状との間の関係を示すグラフである。
第９図は、クラックフロントがシール素子を通過するにつれてクラックフロントの形状を示す概略図である。
発明を実施するための最良な形態
第１図は軸流回転機械１０の側面図である。回転機械は圧縮部１２，燃焼部１４およびタービン部１６を含んでいる。作動媒体ガス流路はエンジンを通して軸方向に伸びる。固定翼は、エンジンを介して軸方向で流路の外方に伸び、作動媒体ガスを流路の内方に境界づける。回転翼２４は作動媒体ガスに対して流路の内方に配置されている。
第２図は第１図に示されているタービン部１６の部分拡大図である。固定翼２４は外部ケース２６と複数の固定翼羽根を含んでおり、固定翼羽根は作動媒体流路を介して径方向内方に伸びている。固定翼羽根は複数の円周方向に伸びるシールランド３０に連結されており、シールランドは固定翼の径方向内方に離間されている。シールランドは円周方向に連続である。
回転翼アッセンブリ２４は回転翼ディスク３２と複数の回転翼羽根３４を含んでいる。回転翼羽根は作動媒体流路を介して外部ケースの近傍に伸びている。回転翼羽根は各回転翼羽根の先端に複数のナイフエッジ３６を持っている。ナイフエッジは、各々、回転翼羽根の先端の短い間隔に対して円周方向に伸びる。隣接するナイフエッジは、円周方向に伸びるシールを形成し、シールは円周方向に連続ではないとともに、たが応力にさらされない。
回転翼アッセンブリ２４はまた回転可能なシール素子３８を含んでいる。シール素子は、軸方向に伸びる支持部材４２を有し、軸Ａｒのまわりに円周方向に伸びている。支持部材は面４４を持っている。シール素子は、支持部材の面から外方に伸びるリング４６，４８および５０で示されるように、堆積したリングを持っている。支持部材は、リングに隣り合う支持部材の面に直角な方向に測定された厚さＴｓを持っている。
回転翼アッセンブリは第２のシール素子５２を含んでいる。第２のシール素子は、回転翼ディスク３２から軸方向に伸びる第１の支持部材５４と、この第１の支持部材に接続された第２の支持部材５６を持っている。シール素子３８に関して、シール素子は円周方向に連続する複数の堆積したリングを持っている。シール素子３８と５２はシール素子３６とは逆に円周方向に不連続である。
第３図は第２図に示す回転可能なシール素子の部分拡大図である。回転可能なシール素子は３つの堆積したリング４６，４８および５０を持っている。第１のリングは軸Ａｒのまわりに円周方向に伸びる。第１のリングは、支持部材４２の面４４から方向Ｄｉｒ1において外方に伸びるとともに、円周方向に伸びる平面Ｐｌのまわりに配置されている。この実施例においては、円周方向に伸びる平面は対称な面である。第１のリングは、円周方向に伸びる第１の側６２と、第１の側に円周方向に伸びるとともに平行な第２の側６４を持っている。第１と第２の側は対称な平面から等間隔である。第１のリングは第１の方向に面する第１の面６６を持っている。第１の面は支持部材の面４４から第１の方向に測定された高さＨ1だけ離間されている。第１のリングは第１と第２の側の間で円周方向に垂直に測った厚さＴ1を持っている。厚さＴ1は第１の面の長さである。
第１のリングの第１と第２の側６２，６４は、各々、バンド径Ｒ1で支持部材の面４４に結合されている。バンド径Ｒ1は第１のリングの厚さの１／３以下または等しい（Ｒ1≦１／３Ｔ1）ものである。支持部材の面は、第１のリングの第１の側から間隔Ｄ1だけ横方向に伸びるとともに、第１のリングの第２の側６４からＤ2だけ横方向に伸びている。間隔Ｄ1とＤ2は、それぞれ、バンド径Ｒ1の１／２に等しいか又は大きい（Ｄ1，Ｄ2≧１／２Ｒ1）である。支持部材の面は、このＤ1とＤ2にわたる第１の方向に対向して伸びない。実施例では、第１の方向に傾斜している。支持部材の厚さＴｓは第１のリングの厚さＴ1よりも大きいか等しい。
第２のリング４８は、Ａｒの軸のまわりに円周方向に伸びるとともに、第１のリング４６の第１の面６６から外方に伸びる。第２のリングは、第１の方向に伸びる第１の側６８と、円周方向に伸びるとともに第１の側に平行な第２の側７２を有する。第２のリング４８は円周方向に対して直角に測って、第１と第２の側間の厚さＴ2を持っている。第２のリングは、第１の方向に面する第２の面を有し、第１の方向に測って高さＨ2だけ第１の面から離間されている。第２のリングの第２の面７４は第２の面に隣り合う位置で厚さＴ2に等しい長さを持っている。
第２のリングの第１と第２の側６８，７２はバンド径Ｒ2で第１のリングの第１の面に接合されている。バンド径Ｒ2は、このバンド径Ｒ2に隣接する位置で第２のリングの厚さＴ2の１／３に等しいかそれ以下である（Ｒ2≦１／３Ｔ2）。
第１のリング４６の第１の面６６は、第１のリング４６の第１の側６２から横方向に間隔Ｓ1だけ伸びるとともに、第１のリングの第２の側６４から間隔Ｓ2だけ横方向に伸びる。これらの間隔Ｓ1とＳ2の各々は、バンド径の１／２に等しいか大きい（Ｓ1，Ｓ2≧１／２）。間隔Ｓ1と間隔Ｓ2にわたる表面は第２のリングから反対の第１の方向には伸びない。
他の実施例では、第２のリングは、支持部材に係合するリングである。そのような実施例においては、第２のリングは内部リングであり、第３のリングは外部リングである。内部リングは、第１のリングの面に対してと同様に支持部材の面に対して同じ関係を持っている。そのような実施例は第６図におけるシール素子３８ａとして示されている。他の実施例では、３つ以上のリングが第６図の素子３８として示されている。
第３のリング５０は、軸Ａｒのまわりに円周方向に伸びるとともに、第１の方向における第２のリング４８の第２の面から伸びる。第３のリング５０は円周方向に伸びるとともに、第２の側７８は円周方向の伸びる。第１と第２の側は、外方又は第１の方向に集まるとともに、７から１０度（７°−１０°）の範囲にある側間の角度を持っている。第３のリングは第１の方向に面する第３の面８２を持っている。第３のリングは第１の方向に測って高さＨ3だけ第２の面から離間している。第３のリングは、円周方向直角に測るとともに第２の面に隣り合って第１と第２の側間で厚さＴ3を持っている。厚さＴ3に対する高さＨ3の比は１．５に等しいかそれ以下である（Ｈ3／Ｔ3≦１．５）。この方法は摩擦する間の熱伝達の理由で技術分野において共通に使用される。第３のリングの第１と第２の側７６，７８は、各々、バンド径Ｒ3で第２のリングの第２の面に接合されている。バンド径Ｒ3は、第２の面に隣り合う位置で測って、第３のリングの厚さＴ3の１／３である。
第２のリングの第２の面７４は、第２のリングの第１の側から間隔Ｐ1だけ横方向に伸びるとともに、第２のリングの第２の側からＰ2だけ横方向に伸びる。これらの間隔の各々はバンド径Ｒ3の１／２に等しいか大きい。間隔Ｐ1とＰ2にわたる第２の面は、第１の方向から反対には伸びないとともに、第３のリングから伸びない。
第３図に点線で示すような他の実施例において、第２の面７４ａは第３のリングの方向と第１の方向に伸びる。
第４図はシール素子５８の他の実施例３８′であり、それは水平方向に伸び、円周面Ｐｌ1は回転軸Ａｒに平行である。他の点において、第４図に示されている実施例は、Ｈ3とＴ3の関係、および高さ，厚さ，およびバンド径およびリングの面上の平らな面間の関係を有する第３図の実施例と同様である。
第５図は第４図に示す回転可能なシール素子３８′の他の実施例３８″である。シール素子が配置されるまわりに円周方向に伸びる平面Ｐｌ2は回転Ａｒの軸に対して傾斜し角度付けられている。他の点では、外部リングの最外側面が最外側面から伸びる先端８４を有することを除いて、第３図と第４図に示す実施例と同じであり、先端は固定翼上の円周方向に伸びるシールランド３０に平行な面８６を有する。
第６図は、明確にするために破断されたアッセンブリの部分である回転翼アッセンブリの他の実施例９２の側面図である。図示のように、支持部材９４ａ，９４ｂは円錐状または円筒状である。いずれの場合においても、支持部材の厚さＴ3はシール片に隣り合う位置で支持部材の面に直角に測定される。各シール片上のリングの数は、第６図に示されているシール片の異なる実施例３８，３８ａ，３８ｂによって示されるように、２つ，３つ又は４つである。第６図に示すように、面９５ａは第１の方向から傾斜しており（成長を遅くすることについての形状要素の効果を減少させる）、面９５ｂは第１の方向に向かって傾斜している（形状要素の効果を増加させる）。
第７図は、回転可能なリングにおける実際のテストに基づく、シール素子のサイクリック寿命に対するクラックの深さとの間の関係を示すグラフである。曲線Ａはナイフエッジの側上に傾斜した側を有する構造を示す。曲線Ｂは、第１の方向から傾斜していない面を有する本発明を示す。曲線Ｂに示すように、溝の同じ深さに対する本発明のサイクリック寿命は、大きな径を有するテーパを持つ形状のサイクリック寿命のほぼ２倍（ほぼ８，０００に対して１６，０００サイクル）である。
第８図は、ガスタービンエンジンで使用される構造用の外部および内部リング間のインタフェースで、面の構造に対するサイクリック寿命を比較する、寸法付けされていないグラフである。リング間の遷移での傾斜している側に対して、わずかに傾斜した側が大きく傾斜した側に変わるにつれて、サイクリック寿命の小さな増加がある（テーパ、大きなバンドＲ、小さなバンドＲ）。小さな平たん（フラット＜１／２バンドＲ）を導入することによって、サイクリック寿命が増す。平たん部がバンド径Ｒの１／２に等しいか大きくなるにつれて、サイクリック寿命は非常に増している。
第９図は、クラックがナイフエッジを通して成長するにつれて、径方向におけるクラックの広がりを示すグラフである。各ラインは、クラックフロントが構造物を通していくにつれて、前進するクラックフロントを示す。図示のように、クラックフロントの前縁は対称な円周面Ｐｌに沿って動く。
ガスタービンエンジンの動作中は、回転翼アッセンブリは１分間に何千回転の速度で回転する。たが応力が円周方向に連続であるシール片に発生する。シール片がシールランドに対して摩擦すると、摩擦力が熱を発生するとともに、たが応力に熱的機械的応力を加える。クラックはシール片において最後には形成される。クラックは最外側リング５０を通して広がる（一般にフィンリング又はフィンと呼ばれる）。クラックがリングの上流（第１の）側７６と下流（第２の）側に近づくとき、クラックは非常に速く広がる。クラックは外部リング（第３のリング５０）を通して内部リング（第２のリング４８）を介して内部リングとのインタフェースまで速く動く。
クラックフロントは、交差する自由面（側７６，７８）に、常に直角である。第２の面７４の結果として、クラックフロントは２つのリング間のインタフェースで楕円形または円形である。これは、クラックをある寸法だけ成長させ、クラックを成長させるクラックの大きな長さにわたって歪エネルギーを発する。従って、形状要素は、クラックの成長を減少させ、構造物のサイクリック寿命を増加させる。クラックが第２の（内部）リング４８内に下流方向に動くにつれて（第７図、曲線Ｂを参照）、クラックフロントは、結果、内部リングの上流および下流側に到達する。この点で、クラックは、浅い楕円形（クラックの長さを短くする）になり、かつ支持部材の方向により急速に動き始める。さらなる又は（第３のリング）リングがあれば、クラックは同じ方法で進行する。
クラックが支持部材に到達するにつれて、クラックは再び内部リングに隣接する平らな領域に交差し、クラックを再び楕円形にする。クラックが平らな面に交差しかつこの平らな面に直角であるので、クラックフロントは円形で下流へ急速に動く。クラックフロントが円形であるので、クラックフロントの深さは最内側リングの厚さＴ1のほぼ１／２に等しい。結局、支持部材は、内部リングの厚さよりも大きい厚さを持っているとともに、好ましくは内部リングの厚さＴ1に等しいか大きい厚さを持っている。このことは、クラックが支持部材の上部面から下部面まで伸びないことを確実にし、この方向での貫通クラックを避ける。
径方向に隣り合うリング間のインタフェースでの内部および外部リング（およびそのような形状の第３のリング）の形状要素はクラックフロントを多寸法形状にする。クラックフロントは全てのこれらの方向におけるエネルギーを発散しなければならず、クラックフロントが成長する割合を減少させる。これにより、リングインタフェースでの検査基準が容易になるとともに、もし検査によってシールエレメントにおけるクラックの存在を見落としても、安全性が得られる。もし、クラックフロントが例えば、最外側リングと中央のリング間の第１のインタフェースを通して進行しなければ、構造物には予測できる寿命が存在する。クラックフロントが第２のリングと第１のリング間の次のインタフェースに到達すると、他の予測できる寿命がナイフエッジに存在する。これらの２つの検査によってクラックが発見されないことは、好ましいことではない。クラックの発見によって、回転翼アッセンブリは取り除かれ、突発事故の危険もなく修理が行われる。これにより、構造物のサイクリック寿命の間に検査ができ、クラックが究極の故障まで広がらないことを確実にできる。
発明は詳細な実施例について開示されているけれども、請求された発明の精神と範囲を逸脱することなく、形状およびその詳細の種々な変形ができることは当業者にとって理解できるものである。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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