(57)【要約】【課題】製造性および耐久性を向上させる排気ダクトアッセンブリ１８のシール２６を提供する。【解決手段】排気ダクトアッセンブリ１８のシール２６は、外側プレート２８と内側プレート３０との間に挟まれたメタルメッシュ部材３２を備える。シール２６は、外側および内側プレート２８，３０における複数のスロットにより画定された複数の可撓部材３４を備える。可撓部材３４により、シールランド３６とシール２６との間の接触領域において、伸縮がもたらされるとともに可撓性が生じる。メタルメッシュ部材３２により、スロットによって生じるギャップおよび漏出通路が実質的に排除される。メッシュ部材３２は、高温エラストマーシール材を含浸させた複数の織り合わされたワイヤストランドからなる。メッシュ部材３２に高温エラストマーシール材を含浸させることにより、シール２６の可撓性を維持しながら封止が向上する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の複数のスロットを備える第１のシートと、
第２の複数のスロットを備える第２のシートと、
前記第１のシートと前記第２のシートとの間に配置されるとともに、複数の織り合わされたメタルストランドを備える可撓メタル部材と、
を備えるシールアッセンブリ。
【請求項２】
前記第２の複数のスロットが、前記第１の複数のスロットに対して交互になるように配置されることを特徴とする請求項１に記載のシールアッセンブリ。
【請求項３】
前記第１の複数のスロットが、対応する第１の複数の可撓部分を画定し、前記第２の複数のスロットが、対応する第２の複数の可撓部分を画定することを特徴とする請求項１に記載のシールアッセンブリ。
【請求項４】
前記可撓メタル部材が、前記第１のシートおよび前記第２のシートの一方に取付けられることを特徴とする請求項１に記載のシールアッセンブリ。
【請求項５】
前記可撓メタル部材が、前記第１のシートおよび前記第２のシートの少なくとも一方に溶接されることを特徴とする請求項４に記載のシールアッセンブリ。
【請求項６】
前記可撓メタル部材が、前記第１および第２の複数のスロットの前記スロットに亘って長手方向に延びることを特徴とする請求項１に記載のシールアッセンブリ。
【請求項７】
前記可撓メタル部材が、２０μｍ〜５μｍの孔を有することを特徴とする請求項１に記載のシールアッセンブリ。
【請求項８】
前記可撓メタル部材が、１０μｍ〜５μｍの孔を有することを特徴とする請求項１に記載のシールアッセンブリ。
【請求項９】
前記可撓メタル部材に、高温エラストマーシール材を含浸させることを特徴とする請求項１に記載のシールアッセンブリ。
【請求項１０】
固定部材と、
可動部材と、
前記固定部材および前記可動部材の一方に固定されたシールと、
を備え、
前記シールが、第１の複数のスロットを有する外側層と、第２の複数のスロットを有する内側層と、前記外側層と前記内側層との間に配置されたメタルメッシュ部材と、を備えることを特徴とする排気ダクトアッセンブリ。
【請求項１１】
前記メタルメッシュ部材が、複数の織り合わされたメタルストランドからなることを特徴とする請求項１０に記載の排気ダクトアッセンブリ。
【請求項１２】
前記メタルメッシュ部材に、高温エラストマーシール材を含浸させることを特徴とする請求項１０に記載の排気ダクトアッセンブリ。
【請求項１３】
前記メタルメッシュ部材に、排気燃焼ガスの温度に耐えうる高温エラストマーシール材を含浸させることを特徴とする請求項１０に記載の排気ダクトアッセンブリ。
【請求項１４】
前記第１の複数のスロットが、対応する前記外側層の第１の複数の可撓部分を画定し、前記第２の複数のスロットが、対応する前記内側層の第２の複数の可撓部分を画定することを特徴とする請求項１０に記載の排気ダクトアッセンブリ。
【請求項１５】
前記第１の複数のスロットが、前記第２の複数のスロットに対して半径方向にオフセットしていることを特徴とする請求項１０に記載の排気ダクトアッセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定部材と可動部材との間のシールに関し、特に、排気ダクトアッセンブリのフィンガシールに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは、通常、排気ガスを方向付ける排気ダクトを備える。多くの排気ダクトアッセンブリは、排気ガスを選択的に方向付ける可動部を備える。そのような排気ダクトアッセンブリは、固定部および可動部を備える。固定部と可動部との間の接合部分において排気ノズルアッセンブリを通って排気ガスが漏出しないように、固定部と可動部との間にシールが必要とされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
シールは、通常、対応する複数のスロットによって形成される複数のフィンガを備える。スロットおよびフィンガの形態により、固定部に対して可動部材が可撓性を有するとともに拡張する。しかし、不都合なことに、スロットにより、スロットを通って排気ガスが流出する漏出通路が生じてしまう。周知のシールでは、漏出を防ぐために交互に配置されたスロットが用いられている。そのような交互に配置されたスロットは、ある程度の成果をもたらすが、依然として漏出通路が生じてしまう恐れがある。周知のシールは、スロットを覆うクロスを内側シートと外側シートとの間に備える。クロスは、Ｎｅｘｔｅｌ（ネクステル：登録商標）耐熱性セラミック繊維などの耐温度性材料から製造される。しかし、不都合なことに、クロスは、時間の経過とともに低下し、摩滅してしまう。さらに、クロスを用いることにより、製造および組立が複雑になってしまう。
【０００４】
したがって、製造性および耐久性を向上させるとともに、固定部と可動部との間を封止する改善された排気ノズル用シールを設計および開発することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、スロットを有する内側プレートと外側プレートとの間に配置されるとともに、該内側および外側プレートにより生じたギャップを通る漏出を実質的に減少させるメタルメッシュ部材を備えた排気ダクトアッセンブリシールに関する。
【０００６】
シールは、内側プレートと外側プレートとの間に挟まれたメタルメッシュ部材を備える。シールは、シールランドに対して付勢される。シールは、内側および外側プレートにおける複数のスロットにより画定された複数の可撓部材を備える。可撓部材により、シールランドとシールとの間の接触領域において、伸縮がもたらされるとともに、可撓性が生じる。メタルメッシュ部材により、スロットによって生じるギャップおよび漏出通路が実質的に排除される。
【０００７】
メタルメッシュ部材は、複数の織り合わされたワイヤストランドからなる。メッシュ部材は、高温エラストマーシール材で含浸される。メタルメッシュ部材に高温エラストマーシール材を含浸させることにより、シールの可撓性を維持しながら封止が向上する。
【０００８】
本発明のシールは、排気ダクトアッセンブリの固定部と可動部との間において所望の可撓性を維持しながらシールを向上させる高温エラストマーシール材を含浸させたメタルメッシュ部材を備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１を参照すると、ガスタービンエンジンアッセンブリ１０は、流入空気を圧縮する圧縮機１２を備える。圧縮空気は、燃焼器１４で燃料と混合され、高温の排気ガス２４の軸方向の流れを引き起こすように点火される。高温の排気ガスにより、タービン１６が駆動して、それにより圧縮機１２が駆動する。排気ダクトアッセンブリ１８により、排出する排気ガス２４が方向付けられる。排気ダクトアッセンブリ１８は、排気ガス２４を選択的に方向付ける固定部２２および可動部２０を備える。固定部２２と可動部２０との間の接合面２５は、排気ダクトアッセンブリ１８から半径方向に排気ガスが漏出しないように実質的に防いでいるシール２６を備える。
【００１０】
図２を参照すると、シール２６は、付勢されてシールランド３６と封止接触する。シール２６は、ガス流２４にさらされる外側プレート２８と、シールランド３６に接触する内側プレート３０と、を備える。メタルメッシュ部材３２は、外側プレート２８と内側プレート３０との間に挟まれている。シール２６は、固定部２２に固定されるとともに、軸方向外側に延びてシールランド３６と接触する。シール取付面３８において、シール２６が固定部２２に取付けられる。シール２６は、一連のリベット５６により取付けられる。リベット５６は、外側プレート２８および内側プレート３０をそれぞれ貫通して延びている。また、リベット５６は、メタルメッシュ部材３２を貫通して延びている。シール２６によりシールランド３６に対して圧力がかかるように、シール２６は半径方向外側に付勢される。この圧力は、過度の摩擦接触を生じさせることなく所望のシールをもたらす程度の圧力である。
【００１１】
シール２６は、シール２６の端部に設けられた複数の可撓部材３４を備える。可撓部材３４により、シールランド３６とシール２６との間の接触範囲において伸縮および可撓性がもたらされる。理解されるように、シール２６は、固定部２２に取付けられて示されているが、可動部２０に固定されて、固定部２２におけるシールランドと接触してもよい。
【００１２】
図３を参照すると、シール２６端部の拡大図が示されている。シール２６は、内側プレート３０と外側プレート２８との間に挟まれた内側メタルメッシュ部材３２を備える。内側プレート３０は、内側プレート３０と外側プレート２８を一緒に固定するオーバラップ部４０を備える。さらに、オーバラップ部４０により、内側プレート３０と外側プレート２８との間にメタルメッシュ部材３２を固定する容易で効果的な手段がもたらされる。
【００１３】
図４を参照すると、シール２６は、対応する複数の可撓部材３４つまりフィンガを画定するように間隔を有する複数のスロット４２を備える。可撓部材３４により、固定部２２に対する可動部２０の動きに適応するのに望ましい可撓性がシール２６に生じる。メタルメッシュ部材３２により、燃焼ガスを流出させるスロット間のギャップが生じなくなる。メタルメッシュ部材３２により、スロット４２によって生じるギャップおよび漏出通路が実質的に排除される。メタルメッシュ部材３２は、スロット４２を通る燃焼ガスの流れを実質的に遮断しながら可撓性を維持する。
【００１４】
メタルメッシュ部材３２は、一連の溶接部５４により外側プレート２８および内側プレート３０の一方に取付けられる。メタルメッシュ部材３２を用いることにより、溶接部５４による取付けがもたらされる。溶接部５４は、外側プレート２８および内側プレート３０の一方、または両方のプレートに設けられてもよい。さらに、溶接部５４は、プラズマ溶接、アーク溶接またはレーザー溶接など当業者に周知の手段でもたらされてもよい。加えて、溶接部５４は、シール２６に沿って長手方向に配置された一連のスポット溶接部として示されているが、溶接部５４は、単一の連続的な溶接部または他の形態であってもよい。
【００１５】
図５および図６を参照すると、内側プレート３０はスロット４２を備え、外側プレート２８はスロット４４を備える。スロット４２，４４は、燃焼ガスの漏出を防ぐように交互に配置されている。スロット４２，４４は間隔を隔てているが、排気ダクトアッセンブリ１８の固定部２２と可動部２４との間の動きを促進するのに望ましいように、シールの端部は可撓性を維持する。内側プレート３０と外側プレート２８との間に配置されたメタルメッシュ部材３２により、排気ダクトアッセンブリ１８からの燃焼ガスの流出が遮断される。
【００１６】
メタルメッシュ部材３２は、複数の織り合わされたワイヤストランド５０からなる。ワイヤストランド５０は、排気ダクトアッセンブリの環境において一般的な温度に適合する特性を有する材料からなることが望ましい。織り合わされたワイヤストランド５０は、ワイヤストランド５０間の複数のオープンスペース５２からなる５〜２０μｍ、望ましくは５〜１０μｍの孔をもたらすように、互いに編み込まれる。実施例においては、孔は、８μｍである。実質的に小さい孔により、メタルメッシュ部材３２を通る漏出が十分に少なくなる。さらに、所望の可撓性を維持しながら、シール２６を通る燃焼ガスの流れをさらに防ぐように、高温エラストマーシーリング材によるメタルメッシュ部材３２の被包またはコーティングが小孔に付与される。
【００１７】
例示的なメタルメッシュ部材３２により、高温エラストマーシーリング材を含浸させる堅固な基材が提供される。高温エラストマーシーリング材は、室温で加硫処理したケイ素であることが好ましい。しかし、所望のように可撓性を維持するとともに、排気ダクトアッセンブリがさらされる温度に適応するあらゆる高温エラストマーシーリング材が、本発明の意図する範囲内にある。メタルメッシュ部材３２に高温エラストマーシーリング材を含浸させることにより、シール２６の所望の可撓性を維持しながら封止が向上する。
【００１８】
メタルメッシュ部材３２に含浸させた高温エラストマーシーリング材により、シール２６の望ましい可撓性を維持しながら封止が向上し、それにより、エンジンの性能および効率が向上する。
【００１９】
本発明の好ましい実施形態が開示されたが、当業者であれば、ある種の変更形態が本発明の範囲内にあることを理解されよう。そのため、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の範囲および内容を決定するために検討されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明による例示的なシールアッセンブリを備えた排気ノズルアッセンブリを有するタービンエンジンの概略図。
【図２】例示的なシールアッセンブリの断面図。
【図３】例示的なシールアッセンブリの拡大断面図。
【図４】例示的なシールアッセンブリの上面図。
【図５】例示的なシールアッセンブリの断面図。
【図６】本発明による例示的なメッシュ部材の斜視図。
【符号の説明】
【００２１】
１０…ガスタービンエンジンアッセンブリ
１２…圧縮機
１４…燃焼器
１６…タービン
１８…排気ダクトアッセンブリ
２０…可動部
２２…固定部
２４…排気ガス
２５…接合面
２６…シール
２８…外側プレート
３０…内側プレート
３２…メタルメッシュ部材
３４…可撓部材
３６…シールランド
３８…シール取付面
４０…オーバラップ部
４２，４４…スロット
５０…ワイヤストランド
５２…オープンスペース
５４…溶接部
５６…リベット
【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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【外国語明細書】
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