(57)【要約】      （修正有）【課題】代替材料に関して上記の欠点を回避するシール配置を提供する。【解決手段】第１の部品（１２）が第１の重なり部（２６）を有する第１の境界部（１６）と、境界部（１６）に連結され、かつ該境界部から突出する第１の固定部（１８）とを有し、第２の部品（１４）が第２の重なり部（２８）を有する第２の境界部（２２）と、境界部（２２）に連結され、かつ該境界部から突出する第２の固定部（２４）とを有し、第１の重なり部（２６）および第２の重なり部（２８）が少なくとも部分的に重なって配置され、第１の境界部（１６）および第２の境界部（２２）が本質的に連続した境界表面を形成し、第１の固定部（１８）と第２の固定部（２４）との間に離隔（ＡＢ）が設けられ、この離隔が少なくとも１つのシール要素によって少なくとも部分的に封止される、第１の部品（１２）および第２の部品（１４）を備える、シール配置（１０）に関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シール配置（１０）であって、
第１の部品（１２）および第２の部品（１４）であって、前記第１の部品（１２）が第１の重なり部（２６）を有する第１の境界部（１６）と、前記境界部（１６）に連結され、かつ該境界部から突出する第１の固定部（１８）とを有し、前記第２の部品（１４）が第２の重なり部（２８）を有する第２の境界部（２２）と、前記境界部（２２）に連結され、かつ該境界部から突出する第２の固定部（２４）とを有し、前記第１の重なり部（２６）および前記第２の重なり部（２８）が少なくとも部分的に重なって配置され、その結果、前記第１の境界部（１６）および前記第２の境界部（２２）が本質的に連続した境界表面を形成し、前記第１の固定部（１８）と前記第２の固定部（２４）との間に離隔（ＡＢ）が設けられ、前記離隔が少なくとも１つのシール要素（４０、６０）によって少なくとも部分的に封止される、第１の部品（１２）および第２の部品（１４）を備え、
前記第１の部品（１２）および前記第２の部品（１４）がセラミック繊維複合材料で作製され、前記シール要素（４０、６０）が前記第１の固定部（１８）に沿って配置され、かつ前記第１の固定部（１８）と前記第２の固定部（２４）との間の前記離隔（ＡＢ）を少なくとも部分的に架橋する少なくとも１つの第１のシート金属要素（４０）を有することを特徴とする、シール配置。
【請求項２】
前記第１のシート金属要素（４０）は、前記離隔（ＡＢ）を完全に架橋することを特徴とする、請求項１に記載のシール配置。
【請求項３】
前記第２の固定部（２４）の係合部（５２）が、前記第１のシート金属要素（４０）内に変位自在に受容されることを特徴とする、請求項２に記載のシール配置。
【請求項４】
前記シール要素は、前記第２の固定部（２４）に沿って配置され、かつ前記第１の固定部（１８）に対する前記離隔（ＡＢ）を部分的に架橋する少なくとも１つの第２のシート金属要素（６０）を有することを特徴とする、請求項１に記載のシール配置。
【請求項５】
封止体（６２）は、前記第１のシート金属要素（４０）と前記第２のシート金属要素（６０）との間に受容され、前記封止体は、前記第１のシート金属要素（４０）と前記第２のシート金属要素（６０）との間に残る残留離隔（ＲＡ）を架橋することを特徴とする、請求項４に記載のシール配置。
【請求項６】
前記第２のシート金属要素（６０）は本質的にＵ字型であることを特徴とする、請求項４または５に記載のシール配置。
【請求項７】
前記第１のシート金属要素（４０）は本質的にＵ字型であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のシール配置。
【請求項８】
前記第１のシート金属要素（４０）または／および前記第２のシート金属要素（６０）は、リベット接合（４２）によって関連の固定部（１８、２４）に連結されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のシール配置。
【請求項９】
前記第１の重なり部（２６）または／および前記第２の重なり部（２８）に、材料の増厚（７０）が設けられることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のシール配置。
【請求項１０】
前記第１の部品（１２）および前記第２の部品（１４）は、ガスタービンのタービン中間ケーシング内に配置され、その結果、前記第１の境界部（１６）および前記第２の境界部（２２）が熱ガスダクトの境界となり、前記第１の固定部（１８）および前記第２の固定部（２４）が前記タービン中間ケーシングの構造要素（２０）に連結されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のシール配置。
【請求項１１】
周方向に互いに隣接して配置され、互いに部分的に重なり、かつ熱ガスダクトの境界となる、複数の部品（１２、１４）を有し、かつ請求項１〜１０のいずれか一項に記載の少なくとも１つのシール配置（１０）を有する、ガスタービン、特に航空機用ガスタービンのためのタービン中間ケーシングであって、前記第１の部品（１２）および前記第２の部品（１４）がいずれの場合にも、周方向に隣接する、タービン中間ケーシング。
【請求項１２】
前記第１の固定部（１８）および前記第２の固定部（２４）は、本質的に半径方向（ＲＲ）に前記第１の境界部（１６）、および前記第２の境界部（２２）からそれぞれ突出する、請求項１１に記載のタービン中間ケーシング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の部品および第２の部品であって、第１の部品が第１の重なり部を有する第１の境界部と、該境界部に連結され、かつ該境界部から突出する第１の固定部とを有し、第２の部品が第２の重なり部を有する第２の境界部と、該境界部に連結され、かつ該境界部から突出する第２の固定部とを有し、第１の重なり部および第２の重なり部が少なくとも部分的に重なって配置され、その結果、第１の境界部および第２の境界部が本質的に連続した境界表面を形成し、第１の固定部と第２の固定部との間に離隔が設けられ、この離隔が少なくとも１つのシール要素によって少なくとも部分的に封止される、第１の部品および第２の部品を備える、シール配置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のシール配置は、特にガスタービンに使用され、好ましくはガスタービンのタービン中間ケーシングに使用される。これまで、シール配置は、フェザーシールを用いて、いわゆる２つの金属部品のグラウンドオーバーラップに作成された。この目的のために、隣接する重なり合った部品には、例えば形彫放電加工によって製造されたスリット状の盲孔が設けられた。しかしながら、形彫放電加工によるこのような盲孔の製造は、導電性材料においてのみ可能である。ガスタービン、特にガスタービン用のタービン中間ケーシングの分野では、代替材料、例えばセラミック繊維複合材料の使用は、従来の金属部品と比較して軽量化を図り、かつ効率を向上させるための調査が高まっている。したがって、上述のような従来のシール配置は、代替材料で作製された部品の選択肢ではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明には、代替材料に関して上記の欠点を回避するシール配置を提供する目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題を解決するために、第１の部品および第２の部品がセラミック繊維複合材料で作製され、シール要素が、第１の固定部に沿って配置され、第１の固定部と第２の固定部との間の離隔を少なくとも部分的に架橋する、少なくとも１つの第１のシート金属要素を有することを提案する。
【０００５】
それにおいて、第１のシート金属要素は、第１の固定部の伸長の一種として機能する。したがって、第１のシート金属要素は、本質的に第１の重なり部に沿って延び、その結果、シート金属要素は第１の部品と第２の部品との間に存在する中間空間を少なくとも部分的に塞ぐことができる。第１の固定部に沿って配置される第１のシート金属要素を提供することにより、セラミック繊維複合材料（ＣＭＣ）で作製された２つの部品間の中間空間の単純な封止が可能となる。
【０００６】
第１のシート金属要素は、離隔を完全に架橋することができる。それにおいて、第２の固定部の係合部が第１のシート金属要素内に変位自在に受容されることが更に可能である。
【０００７】
シート要素はまた、第２の固定部に沿って配置され、かつ第１の固定部に対する離隔を部分的に架橋する少なくとも１つの第２のシート金属要素を有することができる。この目的のために、封止体が第１のシート金属要素と第２のシート金属要素との間に受容され、封止体が第１のシート金属要素と第２のシート金属要素との間に残る残留離隔を架橋することを提案する。
【０００８】
第１のシート金属要素または／および第２のシート金属要素は、本質的にＵ字型であることが好ましい。それにおいて、関連のシート金属要素がこのＵ字の２つの肢部間のそれぞれの第１の固定部または第２の固定部を収容するように、Ｕ字型を設計することができる。さらに、関連のシート金属要素が重なり部または境界部に向かって開口するように、Ｕ字型を構成することができる。
【０００９】
第１のシート金属要素が第２の固定部に対する離隔を完全に架橋する、既に上述した構成では、第２の固定部の係合部は、Ｕ字型の第１のシート金属要素の２つの肢部間に収容される。
【００１０】
封止体が第１のシート金属要素と第２のシート金属要素との間に設けられる、同様に既に記載した構成では、この封止体は、それぞれの固定部に向かって配向されたその端部で、Ｕ字型の第１のシート金属要素の肢部間、かつＵ字型の第２のシート金属要素の肢部間に収容される。
【００１１】
第１のシート金属要素または／および第２のシート金属要素は、リベット接合によって関連の固定部に連結することができる。この目的のために、それぞれの第１の固定部および／または第２の固定部で開口部が設けられる。開口部は、円形孔またはスロットとして形成することができる。第１のシート金属要素または／および第２のシート金属要素は、任意の金属材料または金属間材料で作製することができる。したがって、その金属要素／それらの金属要素はまた、第１の部品または／および第２の部品に対して異なる熱膨張係数を有することができる。スロットの形態での開口部は、異なる熱膨張を補償することができるようにする。
【００１２】
第１の重なり部または／および第２の重なり部に材料の増厚がもたらされ得る。この種の材料の増厚は特に、重なり領域で、部品を損なうことなくＣＭＣ部品での機械的再加工を可能にするのに役立つ。したがって、材料の増厚は、セラミック繊維複合材料で作製された２つの部品における積層公差の等化器の一種として機能する。
【００１３】
第１の部品および第２の部品は、ガスタービンのタービン中間ケーシング内に配置することができ、その結果、第１の境界部および第２の境界部は熱ガスダクトの境界となり、第１の固定部および第２の固定部はタービン中間ケーシングの構造要素に連結される。それにおいて、第１の固定部および第２の固定部は、熱ガスダクトから離れて配向され、この配向は固定部が境界部から突出する特徴を用いて上述されている。
【００１４】
本発明はまた、周方向に互いに隣接して配置され、互いに部分的に重なり、かつ熱ガスダクトの境界となる、複数の部品を有し、かつ上述したように少なくとも１つのシール配置を有する、ガスタービン、特に航空機用ガスタービンのためのタービン中間ケーシングであって、第１の部品および第２の部品がいずれの場合にも、周方向に隣接する、タービン中間ケーシングに関する。
【００１５】
「軸方向」または「軸方向に」、「半径方向」または「半径方向に」、ならびに「周方向」などの方向の指示は、文脈上特に明示または黙示の指示を含まない限り、基本的にガスタービンの機軸に関すると理解されるべきである。
【００１６】
タービン中間ケーシングでは、第１の固定部および第２の固定部は、本質的に半径方向に第１の境界部、および第２の境界部からそれぞれ突出させることができる。
【００１７】
次に、添付の図面を参照して本発明の例示的かつ非限定的な説明が続く。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】簡略化した概略図において、シール配置の一実施形態を示す。
【図２】部分図Ａ）〜図Ｃ）において、図１の断面線Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂ、およびＣ−Ｃに対応する３つの断面図を示す。
【図３】簡略化した概略図において、封止体を有するシール配置の別の実施形態を示す。
【図４】図３の断面線ＩＶ−ＩＶに対応する断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、図１および図２のＡ）〜図２のＣ）の関連の断面図を参照してシール配置１０の説明が続く。図１は、正面図において、第１の部品１２および第２の部品１４を有するシール配置１０を示す。２つの部品１２、１４は、例えば、ガスタービン、特に航空機用ガスタービンのタービン中間ケーシング（本明細書ではより詳細に図示せず）の一部であり得る。両部品１２、１４は、セラミック繊維複合材料（ＣＭＣ）から製造される。
【００２０】
第１の部品１２は、境界部１６と、境界部１６から突出する固定部１８とを有する。固定部１８は、特に、第１の部品１２をより高いレベルの構造部品２０に連結にさせるのに役立つ（図２）。第１の固定部１８および第１の境界部１６は、第１の部品１２を本質的にＴ字型にする。第２の部品１４もまた、境界部２２と、境界部２２から突出する固定部２４とを有する。固定部２４は、特に、第２の部品１４をより高いレベルの構造部品２０に連結にさせるのに役立つ（図２）。第２の固定部２４および第２の境界部２２は、第２の部品１４を本質的にＴ字型にする。
【００２１】
第１の部品１２、および特にその境界部１６は、第１の重なり部２６を有する。第１の重なり部２６は、境界部１６の残りの部分に対して別のレベルにある。具体的には、第１の重なり部２６は、例えばガスタービンの半径方向ＲＲでもあり得る高さ方向ＲＲに、または残りの境界部１６より更に半径方向内側に、より低い。第２の部品１４、および特にその境界部２２は、第２の重なり部２８を有する。第２の重なり部２８は、第２の境界部２２の残りの部分と同じレベルにある。具体的には、第２の重なり部２８は、例えばガスタービンの半径方向ＲＲでもあり得る高さ方向ＲＲに、または残りの第２の境界部２２と機軸（図示せず）から本質的に同じ半径方向距離で、同じ高さにある。
【００２２】
第１の重なり部２６および第２の重なり部２８は、長手方向ＵＲに延在し、この方向は例えば、それぞれの第１の固定部１８または第２の固定部２４を超えて、ガスタービンの周方向ＵＲであり得る。第１の部品１２および第２の部品１４が互いに隣接して配置される場合、それらのそれぞれの重なり部２６、２８が重なる。第１の固定部１８の第１の端部３０と第２の固定部２４の第２の端部３２との間に離隔ＡＢが形成される。
【００２３】
図１および図２に示すようなシール配置１０の場合、第１の部品１２と第２の部品１４との間の離隔ＡＢには、第１のシート金属要素４０が完全に架橋される。第１のシート金属要素４０は、断面が本質的にＵ字型プロファイルである（図２）。第１のシート金属要素４０は、リベット接合４２によって、第１の部品１２、および特にその固定部１８に連結される。換言すれば、第１の固定部１８は、シート金属要素４０に囲まれ、またはそれに取り囲まれるともいえる。それにおいて、第１のシート金属要素４０のＵ字型プロファイルは、Ｕ字の２つの肢部４４、４６が固定部に沿って延在するように設計される。Ｕ字の円弧４８は、第１の部品１２の下側５０または半径方向内側５０に位置する。したがって、第１のシート金属要素４０は、上部で、半径方向に外側に、または境界部１６に向いて開口するプロファイルを有する。
【００２４】
第２の部品１４、および特にその固定部２４は、第１のシート金属要素４０内に変位自在に収容される。換言すれば、第２の固定部２４の係合部５２は、第１のシート金属要素４０内に収容される。本明細書に記載のシール配置１０により、２つの部品１２、１４は互いに対して移動することが可能であり、具体的には熱膨張が補償可能となり、第１の部品１２から第２の部品１４への転移は２つの重なり部２６、２８、および第１のシート金属要素４０によって本質的に封止される。
【００２５】
第１の部品１２および第２の部品１４がガスタービンのタービン中間ケーシングの一部であるときに、この種の封止は特に重要である。このような場合、境界部１６、２２は、環状熱ガスダクトの境界となる。熱ガスの流れ方向を二重矢印で図２に簡略化した様式で示す。流体の流れは、半径方向内側に位置する本実施例にある、熱ガスダクトから離れて配向された側にも生じる。これらの流体の流れは、第１の部品から第２の部品１４への転移領域でシート金属要素４０によって影響または減少される可能性があり、それらの部品はそれらの間の離隔ＡＢで配置される。したがって、第１のシート金属要素４０は、これらの流体の流れのための封止要素を形成する。本明細書に提示したシール配置１０はそれ故に、熱ガスダクトを封止し、かつ同様に第１の部品１２と第２の部品１４との間の転移点で他の流体の流れにシールを提供することができるようにする。図１に示したシール配置１０の複数の実施例は、複数のシール配置が周囲に沿って分布して配置される、タービン中間ケーシング内に提供することができる。
【００２６】
第１のシート金属要素４０は、任意の金属材料または金属間材料で作製することができる。したがって、これは、第１の部品１２および第２の部品１４に対して異なる熱膨張係数を有する。スロット状の開口部４１（破線で示す）は、第１のシート金属要素４０、ならびに第１の部品１２および／または第２の部品１４のあらゆる膨張差を補償するために、第１の部品１２および／または第２の部品１４に設けることができる。第１の部品１２および第２の部品１４は、上述したように、部品１２、１４の円周側端部が互いに異なる、同一設計であってもよい。
【００２７】
図３および図４は、図４が図３の断面線ＩＶ−ＩＶに対応する断面図である、シール配置１０の変形形態を示す。第１のシート金属要素４０は、２つの部品１２と部品１４との間、またはそれらの固定部１８と固定部２４との間の離隔ＡＢを部分的にのみ架橋する。加えて、第２の部品１４は、他の方向から離隔ＡＢを部分的に架橋する第２のシート金属要素６０を有する。Ｕ字型プロファイルおよびリベット４２によって固定することに関して、第１のシート金属要素４０の上述した特性は、第２のシート金属要素６０にも適用され、本明細書では繰り返さない。残留離隔ＲＡは、第１のシート金属要素４０と第２のシート金属要素６０との間に残り、それらの各々が離隔ＡＢを部分的にのみ架橋する。残留離隔ＲＡを架橋し、または封止するために、封止体６２（網掛けで示す）が設けられる。封止体６２は、第１のシート金属要素４０および同様に第２のシート金属要素６０内に収容または装着される。封止体６２は、好適な材料から製造することができ、これは具体的には、セラミック材料または金属で作製することができる。シール配置１０のこの変形形態でも同様に、部品１２、１４は互いに対して変形自在であり、具体的には、それらの部品間に収容される封止体６２に対して変形自在でもある。
【００２８】
第１の部品１２または／および第２の部品１４は、重なり部２６、２８の領域で材料の増厚７０を有することができる。図１〜図４の本実施例では、いずれの場合にも、材料の増厚７０を重なり部２６、２８各々に簡略化した概略で示す。ＣＭＣ部品１２、１４上の材料の増厚は、特に公差を均一にすることができるように機能する。それにおいて、必要に応じて、それぞれの部品１２、１４の構造への損傷を受容する必要なく、材料の増厚７０の領域で材料を除去することが可能である。材料の増厚７０およびこれを除去する可能性によって、重なりは、正確な適合で設計することができ、考えられる最良のシールを達成することを可能にする。
【００２９】
図１および図３は、タービン中間ケーシングの本質的に環状の全体構造の一部である湾曲した部品として部品１２、１４を示す。しかしながら、このようなシール配置は、湾曲した部品を連結することに限定されない。そうではなく、これは、部品が互いに対して移動することと同時に、封止に必要とする直線状の部品において使用されてもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１０  シール配置
１２  第１の部品
１４  第２の部品
１６  第１の境界部
１８  第１の固定部
２０  構造部品
２２  第２の境界部
２４  第２の固定部
２６  第１の重なり部
２８  第２の重なり部
３０  第１の端部
３２  第２の端部
４０  第１のシート金属要素
４１  スロット状の開口部
４２  リベット接合
４４  肢部
４６  肢部
４８  円弧
５０  下側
５２  係合部
６０  第２のシート金属要素
６２  封止体
７０  材料の増厚
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2018168854.tif 000006
【外国語明細書】
2018168854000001.pdf
2018168854000002.pdf
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