(57)【要約】      （修正有）【課題】リーフシールにおける隙間の変化を満足のいくものとする。【解決手段】第１部材と第２部材１０との間にシールを提供するためのリーフシールアッセンブリ２０を提供する。リーフシールアッセンブリ２０は、複数のリーフエレメント２２と、実質的に平らな第１カバープレート２４ａとを含む。リーフエレメントはパックをなして配置され、各リーフエレメントの第１縁部が第１カバープレートと隣接している。各リーフエレメントの第１縁部には、各リーフエレメントの第１縁部と第１カバープレートとの間に第１縁部の一部に亘って第１隙間２８ａを形成するように構成された、第１肩部３０ａが設けられている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材と第２部材との間にシールを提供するためのリーフシールアッセンブリであって、
前記リーフシールアッセンブリは、複数のリーフエレメント（２２）と、実質的に平らな第１カバープレート（２４ａ）とを備え、
前記リーフエレメントは、パックをなして配置され、各リーフエレメントの第１縁部が前記第１カバープレートと隣接しており、
各リーフエレメントは、前記第１縁部に、第１肩部（３０ａ）を備えており、前記第１肩部（３０ａ）は、各リーフエレメントの前記第１縁部と前記第１カバープレートとの間に、前記第１縁部の一部に亘って、第１隙間（２８ａ）を形成するように構成された、リーフシールアッセンブリ。
【請求項２】
請求項１に記載のリーフシールアッセンブリにおいて、
各リーフエレメントは、根部部分（２６）とシール部分（２７）とを備え、前記第１肩部は、前記根部部分と前記シール部分との間の境界に形成されている、リーフシールアッセンブリ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のリーフシールアッセンブリにおいて、
前記リーフアッセンブリは、実質的に平らな第２カバープレート（２４ｂ）を備え、前記リーフエレメントが、前記第１カバープレートと前記第２カバープレートとの間に挟まれるように、各リーフエレメントの第２縁部が前記第２カバープレートと隣接し、
各リーフエレメントは、前記第２縁部に、第２肩部（３０ｂ）を備え、
前記第２肩部（３０ｂ）は、各リーフエレメントの前記第２縁部と前記第２カバープレートとの間に前記第２縁部の一部に亘って第２隙間（２８ｂ）を形成するように構成された、リーフシールアッセンブリ。
【請求項４】
請求項３に記載のリーフシールアッセンブリにおいて、
各リーフエレメントは、根部部分（２６）とシール部分（２７）とを備え、前記第２肩部は、前記根部部分と前記シール部分との間の境界に形成されている、リーフシールアッセンブリ。
【請求項５】
請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載のリーフシールアッセンブリにおいて、
前記リーフエレメントの前記パックは、前記第１部材（１０）を中心として周方向に配置されている、リーフシールアッセンブリ。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載のリーフシールアッセンブリにおいて、
前記第１部材及び前記第２部材は、互いに関して回転する、リーフシールアッセンブリ。
【請求項７】
請求項１乃至６のうちのいずれか一項に記載のリーフシールアッセンブリを含む、ターボ機械。
【請求項８】
請求項１乃至６のうちのいずれか一項に記載のリーフシールアッセンブリを含む、ガスタービン。
【請求項９】
リーフシールアッセンブリ製造方法であって、
前記方法は、
複数のリーフエレメント及び実質的に平らな第１カバープレートを提供する工程と、
前記各リーフエレメントの第１縁部に第１肩部を形成する工程と、
前各記リーフエレメントの前記第１縁部が前記第１カバープレートと隣接するように前記リーフエレメントを配置する工程とを備え、
前記第１肩部は、前記各リーフエレメントの前記第１縁部と前記第１カバープレートとの間に前記第１縁部の一部に亘って第１隙間を形成するように配置される、方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のリーフシールアッセンブリ製造方法において、
前記製造方法は、更に、
実質的に平らな第２カバープレートを提供する工程と、
前記各リーフエレメントの第２縁部に第２肩部を形成する工程と、
前記各リーフエレメントの前記第２縁部が前記第２カバープレートと隣接するように前記リーフエレメントを配置する工程とを備え、
前記リーフエレメントは、前記第１カバープレートと前記第２カバープレートとの間に挟まれ、前記第２肩部は、前記各リーフエレメントの前記第２縁部と前記第２カバープレートとの間に前記第２縁部の一部に亘って第２隙間を形成するように配置される、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リーフシールアッセンブリに関し、更に詳細にはガスタービンエンジン用リーフシールアッセンブリに関するが、これに限定されない。
【背景技術】
【０００２】
代表的には、リーフシールは、リーフ材料の形材から形成される。これらの形材は、アッセンブリの夫々のリーフの並置されたシール縁部からシール面を形成するように適当に形成されている。詳細には、リーフは、シール縁部を提供するため、回転シャフトを中心として周方向に配置されていてもよい。シール面は、シールバリヤーを提供するように、回転シャフトに向いている。シール縁部は、回転する表面に対して効果的に浮揚する。従って、リーフシールは、更に、シャフトの半径方向位置及び軸線方向位置の変化を吸収できる。
【０００３】
上述のリーフシールアッセンブリは、アッセンブリ内のリーフの数が多く比較的複雑であり、最良の効果を得るためにリーフを正確に整合し離間することが重要であるということは理解されよう。シャフト１０の周囲に配置した代表的なリーフシールを図１ａ及び図１ｂに示す（注意：簡略化を図るため、図１ｂのシャフトの端面図は、円でなく直線として示してある）。リーフ２は、カバープレート４間に配置されている。リーフ２は互いに接合されており、各リーフの根部６のところでカバープレート４に接合されている。根部６を越えると、カバープレート４とリーフ２との間に隙間８がある。
【０００４】
前（上流）隙間８及び後（下流）隙間８が変化したり、これらの隙間８間の比即ち隙間比が変化したりすると、シールの下方変位傾向（blow down）及び上方変位傾向（blow up）に影響が及ぼされる。隙間比が正しくないと、過度の下方変位傾向が生じ、これによりシールが磨耗し、又は過度の上方変位傾向が生じ、これによりシールの漏れが起こる。従って、隙間の大きさが正確であるのが望ましい。
【０００５】
既知のリーフシールでは、リーフパックとカバープレートとの間の隙間８は、機械加工によってカバープレート４に段部１２を形成することによって形成される。この段部の内半径のところでの高さを使用し、カバープレートとリーフパックとの間の隙間を制御する。隙間の精密度に影響が及ぼすのは、以下のファクタである。即ち、カバープレートに段部を機械加工によって形成する上での正確度、及び図２に示すリーフパックの軸線方向幅の変化である。
【０００６】
第１のファクタに関し、経験によれば、段部を正確に機械加工するのは困難である。これは、機械加工中、特にガスタービンエンジンの場合におけるようにシールが比較的大きい場合、（カバープレートを形成する）リングが変形してしまうためである。更に、機械加工プロセスに固有の代表的なプロセス変化がある。かくして、リーフシールの組み立て方法のため、段部の高さに誤差が生じ、そのため、隙間幅ｇに一定のオフセットｏが形成される。
【０００７】
第２のファクタに関し、リーフの軸線方向幅の変化は、選択された製造プロセス、及びリーフが互いにどれだけ正確に配置されたのかで決まる。導入された隙間の変化は、ゼロ乃至リーフ隙間の最大変化である。平均的効果は、リーフパック幅変化の半分に等しい極めて大きいオフセット、即ちｗが生じるという効果である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
これらの二つのファクタのため、平均の追加の隙間Δｇは以下の通りとなる。
【０００９】
Δｇ＝ｏ＋０．５ｗ
ここで、ｏは、機械加工オフセット誤差であり、ｗはリーフパックの幅の変化である。これらの二つのファクタの複合効果により、隙間の変化が満足のいくものでなくなり、従って、本発明はこれに対処する方策を見出そうとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の特徴によれば、第１部材と第２部材との間にシールを提供するためのリーフシールアッセンブリが提供される。リーフシールアッセンブリは、複数のリーフエレメントと、実質的に平らな第１カバープレートとを含み、リーフエレメントはパックをなして配置され、各リーフエレメントの第１縁部が第１カバープレートと隣接しており、各リーフエレメントの第１縁部には、第１肩部が設けられており、第１肩部は、各リーフエレメントの第１縁部と第１カバープレートとの間に第１縁部の一部に亘って第１隙間を形成するように構成されている。
【００１１】
各リーフエレメントは、根部部分及びシール部分を含んでいてもよい。第１肩部は、根部部分とシール部分との間の境界に形成されていてもよい。
【００１２】
リーフアッセンブリは、実質的に平らな第２カバープレートを含んでいてもよい。リーフエレメントが、第１カバープレートと第２カバープレートとの間に挟まれるように、各リーフエレメントの第２縁部が第２カバープレートと隣接していてもよい。各リーフエレメントの第２縁部には、第２肩部が設けられていてもよい。第２肩部は、各リーフエレメントの第２縁部と第２カバープレートとの間に、第２縁部の一部に亘って、第２隙間を形成するように構成されていてもよい。
【００１３】
各リーフエレメントは、根部部分及びシール部分を含んでいてもよい。第２肩部は、根部部分とシール部分との間の境界に形成されていてもよい。
【００１４】
リーフエレメントのパックは、第１部材を中心として周方向に配置されていてもよい。第１部材及び第２部材は、互いに関して回転してもよい。
【００１５】
ターボ機械が、上文中に説明したリーフシールアッセンブリを含んでいてもよい。ガスタービンが、上文中に説明したリーフシールアッセンブリを含んでいてもよい。
【００１６】
本発明の第２の特徴によれば、リーフシールアッセンブリ製造方法が提供される。この方法は、複数のリーフエレメント及び実質的に平らな第１カバープレートを提供する工程と、各リーフエレメントの第１縁部に第１肩部を形成する工程と、各リーフエレメントの第１縁部が第１カバープレートと隣接するようにリーフエレメントを配置する工程とを含み、第１肩部は、各リーフエレメントの第１縁部と第１カバープレートとの間に第１縁部の一部に亘って第１隙間を形成するように配置される。
【００１７】
前記方法は、実質的に平らな第２カバープレートを提供する工程を含んでいてもよい。この方法は、更に、各リーフエレメントの第２縁部に第２肩部を形成する工程を含んでいてもよい。前記方法は、更に、各リーフエレメントの第２縁部が第２カバープレートと隣接するようにリーフエレメントを配置する工程を含んでいてもよい。リーフエレメントは、第１カバープレートと第２カバープレートとの間に挟まれてもよく、第２肩部は、各リーフエレメントの第２縁部と第２カバープレートとの間に第２縁部の一部に亘って第２隙間を形成するように配置してもよい。
【００１８】
次に、本発明を更によく理解するため、及びどのように実施したらよいのかを更に明瞭に示すため、添付図面を例として参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１ａ及び図１ｂは、従来技術のリーフシールアッセンブリの断面図である（簡略化を図るため、図１ｂは、直線状シールのパックを示す）。
【図２】図２は、従来技術のリーフシールアッセンブリのリーフパックの平面図である。
【図３】図３ａ及び図３ｂは、本発明の一例によるリーフアッセンブリの断面図である（簡略化を図るため、図３ｂは、直線状シールのパックを示す）。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図３ａ及び図３ｂを参照すると、本発明の一実施例によるリーフシールアッセンブリ２０は、実質的に平らな第１カバープレート２４ａと第２カバープレート２４ｂとの間に挟まれた複数のリーフエレメント２２を含む。リーフシールアッセンブリ２０は、シャフト１０の周囲に配置されている。図３ｂに示すように、リーフエレメント２２は、根部部分２６のところで互いに接合されている。しかしながら、簡略化を図るため、図３ｂのシャフトの図の端部は、円でなく直線として示してある。それにも関わらず、リーフエレメント２２はシャフト１０の周囲に配置され、半径方向に関して角度をなしている。
【００２１】
リーフエレメント２２は、各リーフエレメント２２の第１縁部が第１カバープレート２４ａと隣接し、各リーフエレメント２２の第２縁部が第２カバープレート２４ｂと隣接し、これらのリーフエレメント２２が第１及び第２のカバープレート２４ａ、２４ｂ間に挟まれるように、一つのパックをなして配置されている。
【００２２】
各リーフエレメント２２は、第１縁部の第１肩部３０ａと、この肩部と対応する、第２縁部の第２肩部３０ｂとを含む。第１肩部３０ａは、各リーフエレメント２２の第１縁部と第１カバープレート２４ａとの間に、第１縁部の一部に亘って第１隙間２８ａが形成されるように構成されている。同様に、第２肩部３０ｂは、各リーフエレメント２２の第２縁部と第２カバープレート２４ｂとの間に、第２縁部の一部に亘って第２隙間２８ｂが形成されるように構成されている。
【００２３】
各リーフエレメント２２は、根部部分２６とシール部分２７とを含む。第１肩部３０ａ及び第２肩部３０ｂは、根部部分２６とシール部分２７との間の境界に形成される。カバープレート２４ａ、２４ｂは、リーフ縁部輪郭の段部（段状）の変化によって、リーフパックから離されている。かくして、隙間２８ａ、２８ｂは、リーフパックの設計によって定められている。従来技術と異なり、カバープレートは、平らなリングで形成されている。
【００２４】
本発明は、カバープレートの製造費用の低減がなされるため、有利である。これは、段部機械加工プロセスがない（カバープレートはシート材料を切ったものであってもよい）ためである。更に、リーフパックとカバープレートとの間の隙間の制御の正確度が大幅に向上した。
【００２５】
本発明に関し、隙間の精密度に影響を及ぼすのは以下のファクタである。即ち、リーフ縁部輪郭の部分である段部（即ち肩部３０ａ、３０ｂ）の正確度、及び図２に示すリーフパックの軸線方向幅の変化である。
【００２６】
第１のファクタに関し、段部の変化は、リーフ製造の部分として精密に制御できる。更に、隙間が多数のリーフによって形成されるため、隙間の変化は、段部の平均的な高さで決まる。リーフ製造プロセスがゼロオフセットで中心決めが行われる場合には、隙間についてオフセットが常にゼロとなる。そうでない場合、製造オフセットは、隙間の平均的変化をオフセットの長期平均(long-term mean)の半分にする。
【００２７】
第２のファクタに関し、リーフの軸線方向幅の変化は、選択された製造プロセス、及びリーフが互いにどの程正確に配置されたのかで決まる。導入される隙間の変化は、リーフ隙間の、ゼロと最大変化との間である。平均的効果は、リーフパックの幅の変化の半分に等しい追加のオフセットが生じるという効果である。
【００２８】
これらの二つのファクタにより、本発明についての平均の追加の隙間Δｇは以下の通りとなる。
【００２９】
Δｇ＝０．５ｌ＋０．５ｗ
ここで、ｌは、リーフ製造についての長期平均オフセット(long term mean offset)であり、ｗはリーフパックの幅の変化である。以上の方程式から、従来技術におけるリーフパックとカバープレートとの間の隙間の変化の主な要因をなくし、これに代えて、良好に制御された製造プロセスでは消失するファクタを導入するということがわかる。従って、本発明は、隙間の精度を向上し、上述の欠点を緩和する。
【符号の説明】
【００３０】
１０  シャフト
２０  リーフシールアッセンブリ
２２  リーフエレメント
２４ａ  第１カバープレート
２４ｂ  第２カバープレート
２６  根部部分
２７  シール部分
２８ａ  第１隙間
２８ｂ  第２隙間
３０ａ  第１肩部
３０ｂ  第２肩部
【図１】
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【図２】
2011140940.tif 000004
【図３】
2011140940.tif 000005
【外国語明細書】
2011140940000001.pdf