(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣接するターボ機械構成要素（１１０、１２０）の間のギャップ（１９０）を密封するためのシール組立体（１００）であって、
実質的に透過性の材料から成っている第１の外側シム（２０２）と、
前記第１の外側シムに作動可能に結合され、実質的に不浸透性の材料から成っている第２の外側シム（２０４）と
を備え、
前記第１の外側シムは、上部位置に配置され、前記第２の外側シムは、前記シール組立体の低圧面に隣接して下部位置に配置され、
前記第１の外側シム及び前記第２の外側シムは、前記ギャップにわたって延び、前記隣接するターボ機械構成要素の各々と係合して、前記ターボ機械構成要素の間の前記ギャップを実質的に密封するように配置される、シール組立体。
【請求項２】
隣接するターボ機械構成要素（１１０、１２０）の間のギャップ（１９０）を密封するためのシール組立体（１００）であって、
前記ターボ機械構成要素で生じる圧力で気体、液体、及び固体のうちの少なくとも１つに対して透過性で可撓性の材料から成っている第１の外側シム（２０２）と、
前記ターボ機械構成要素で生じる圧力で気体、液体、及び固体のうちの少なくとも１つに実質的に不浸透性の材料から成っている第２の外側シム（２０４）と、
前記第１及び第２の外側シムの間に配置された内側シム（４１２、４１４、４１６）及び充填材層（４１８、４２０）のうちの少なくとも１つと
を備え、
前記第１の外側シム、第２の外側シム、並びに内側シム及び充填材層のうちの少なくとも１つは、作動可能に相互結合され、
前記第１の外側シムは、上部位置に配置され、前記第２の外側シムは、前記シール組立体の低圧面に隣接して下部位置に配置され、
少なくとも前記第２の外側シムは、前記ギャップにわたって延び、前記隣接するターボ機械構成要素の各々と係合して、前記ターボ機械構成要素の間の前記ギャップを実質的に密封するように配置される、シール組立体。
【請求項３】
前記第２の外側シムは、第１のタービン構成要素の内部に配置された第１のシールスロットと、第２のタービン構成要素の内部に配置された第２のシールスロットとの間のギャップに向かい合うシール面を含む、請求項２に記載のシール組立体。
【請求項４】
前記第１の外側シムは、金網織物構造体、リボン網織物構造体、又は組み合わされた金網織物及びリボン網織物構造体から成っている、請求項１又は請求項２に記載のシール組立体。
【請求項５】
前記第２の外側シムは、固体金属材料から成っている、請求項１又は請求項２に記載のシール組立体。
【請求項６】
前記シール組立体は、前記第１の外側シムと前記第２の外側シムの間に配置された内側シム及び充填材層のうちの少なくとも１つを含み、前記内側シムが実質的に固体であり、前記内側シム及び充填材層のうちの少なくとも１つは、前記第１の外側シム及び前記第２の外側シムのうちの少なくとも１つに作動可能に結合される、請求項１に記載のシール組立体。
【請求項７】
前記充填材層は、金網織物布、平坦リボン網織物布、ハニカム構造、波形シム、及び柔軟シムのうちの少なくとも１つを含む、請求項２又は請求項６に記載のシール組立体。
【請求項８】
前記シール組立体は、
第１の充填材層に隣接して、前記第１の外側シムと前記第１の充填材層との間に配置された第１の内側シムと、
第２の充填材層に隣接して、前記第２の外側シムと前記第２の充填材層との間に配置された第２の内側シムと
を含む、請求項６に記載のシール組立体。
【請求項９】
前記シール組立体は、少なくとも２つの充填材層の間に配置された少なくとも１つの内側シムを含み、前記少なくとも１つの内側シムは、前記少なくとも２つの充填材層のうちの少なくとも１つに隣接する、請求項８に記載のシール組立体。
【請求項１０】
第１のステータ（１１０）と、
第２のステータと（１２０）、
前記第１のステータと前記第２のステータとの間に配置されたシール組立体（１００）と
を備えるターボ機械。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本出願は、全体的には漏れを低減するための改善された可撓性を有するシールに関し、より詳細には、ターボ機械の隣接する固定構成要素の間の漏れを低減するためのシムシールに関する。
【技術分野】
【０００２】
ターボ機械の構成要素の間の高温燃焼ガス及び／又は冷却流の漏れは、一般的に、出力低下及び効率低下を引き起こす。例えば、高温燃焼ガスは、高温ガス経路の周囲に加圧された圧縮機空気を供給することによってタービン内に閉じ込めることができる。典型的には、隣接するステータ構成要素（シュラウド、ノズル、及びダイヤフラムなど）の間の高圧冷却流の高温ガス経路中への漏れは、有害な寄生損失をもたらす場合がある。このような寄生損失は、効率を低下させ、燃焼温度を高めることを必要とする場合があり、ＮＯＸの増加（低温で生成されるＣＯは、部分負荷だけで発生する）、及びこのようなステータ間の漏れの環境放出に比べると所望の出力レベルを維持するために及びエンジンガスタービン効率の低下につながる。従って、タービン効率は、ステータ間の漏れ部位を低減又は排除することによって改善することができる。
【０００３】
シールを有する各ステータ構成要素の間の接合部の間の漏れを防止することは、隣接するステータ構成要素が、異なる形状の表面を有し、高温条件下で異なって膨張して構成要素の間で位置合わせ不良を引き起こすので複雑である。更に、シールは、製造、組み立て、及び設置の制限に合格し、ターボ機械に関連する堅牢性の制約を満たし、かつターボ機械で生じる比較的高い力及び温度に耐える必要がある。
【０００４】
現在、一般に、ターボ機械は、冷却流の漏れを制限するように隣接するステータ構成要素の間に配置された、不浸透性の外側シムを含む織物金属布ベースのシールを使用する。このような布シールは、多くの場合、両側に湾曲した「シェパードフック」を有する金属シムの周りに巻き付けられた多孔性の織物金網布層を有する。しかしながら、「シェパードフック」の作成及び布／金属シールの組み立てに伴う製造のばらつきは、ステータ間の接合部のような隣接するターボ機械構成要素の間の漏れ率を十分に低減しない又は実質的に排除しないシールをもたらす場合がある。同様に、一部の布シールは、設置又は組み立て時に構成要素の間の空間又はギャップ内で丸くなる（ｃｒｉｍｐ）又はさもなければ塑性変形する傾向があり、結果的に所望通りに有効に機能しない。
【０００５】
従って、隣接するステータ構成要素の間、より詳細には位置合わせ不良のターボ機械構成要素の間といった、ターボ機械構成要素の間の漏れを、可撓性シールを利用することで低減又は実質的に排除すること望ましいことになる。従って、高馬力ガスタービンエンジンのステータ構成要素と他の構成要素との間で使用する改良されたシール組立体を提供することが望ましく、シール組立体は、使用時、構成要素の間の何らかの位置合わせ不良の存在下で改善された密封を提供するように十分な可撓性を有する。このようなシールは、実質的に温度耐性及び耐摩耗性（すなわち、長い構成要素寿命）があり、ターボ機械に関連する製造、組み立て、設置、及び堅牢性要件を満たすことが更に望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第８，６７８，７５４号
【発明の概要】
【０００７】
本開示の１つの態様によれば、隣接するターボ機械構成要素の間のギャップを密封するためのシール組立体が提供される。本組立体は、実質的に透過性の材料から成っている第１の外側シムと、第１の外側シムに作動可能に結合される第２の外側シムとを備える。第２の外側シムは、実質的に不浸透性の材料から成っている。第１の外側シムは、上部位置に配置され、第２の外側シムは、シール組立体の低圧面に隣接して下部位置に配置される。第１の外側シム及び第２の外側シムは、ギャップにわたって延び、隣接するターボ機械構成要素の各々と係合して、ターボ機械構成要素の間のギャップを実質的に密封するように配置される。
【０００８】
本開示の別の態様によれば、隣接するターボ機械構成要素の間のギャップを密封するための別のシール組立体が提供される。本組立体は、第１の外側シムと、第２の外側シムと、第１及び第２の外側シムの間に配置された内側シム及び充填材層のうちの少なくとも１つを備える。第１の外側シムは、ターボ機械構成要素で生じる圧力で気体、液体、及び固体のうちの少なくとも１つに対して透過性で可撓性の材料から成っている。第２の外側シムは、ターボ機械構成要素で生じる圧力で気体、液体、及び固体のうちの少なくとも１つに実質的に不浸透性の材料から成っている。第１の外側シム、第２の外側シム、並びに内側シム及び充填材層のうちの少なくとも１つは、作動可能に相互結合される。第１の外側シムは、上部位置に配置され、第２の外側シムは、シール組立体の低圧面に隣接して下部位置に配置される。少なくとも第２の外側シムは、ギャップにわたって延び、隣接するターボ機械構成要素の各々と係合して、ターボ機械構成要素の間のギャップを実質的に密封するように配置される。
【０００９】
本開示の別の態様によれば、ターボ機械が開示される。ターボ機械は、隣接するターボ機械構成要素の間のギャップを密封するためのシール組立体を含む。ターボ機械は、第１のステータと、第２のステータと、第１のステータと第２のステータとの間に配置されたシール組立体とを備える。シール組立体は、第１の外側シムと第２の外側シムとを含む。第１の外側シムは、第１のステータ及び第２のステータで生じる圧力で流体流に対して透過性で可撓性の材料から成っている。第２の外側シムは、第１の外側シムに作動可能に結合され、第１のステータ及び第２のステータで生じる圧力で流体流に対して実質的に不浸透性の材料から成っている。第１の外側シムは、上部位置に配置され、第２の外側シムは、シール組立体の低圧面に隣接して下部位置に配置される。第１の外側シム及び第２の外側シムは、第１のステータと第２のステータとの間のギャップにわたって延びて、第１のステータ及び第２のステータの各々と係合して、それらの間の前記ギャップを実質的に密封するように配置される。
【００１０】
本開示のこれらの及びその他の特徴、態様並びに利点は、図面全体を通して同様の符号が同様の部分を表す添付図面を参照して以下の詳細な説明を読むことでより良好に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本明細書に開示する１又はそれ以上の実施形態による、圧縮機、燃焼器及びタービンを示すターボ機械より詳細にはガスタービンエンジンの概略図。
【図２】本明細書に開示する１又はそれ以上の実施形態による、使用時、例示的な隣接構成要素の間の経路を密封する例示的なシール組立体を示す、図１のガスタービンエンジンといった例示的なターボ機械の一部の垂直断面図。
【図３】本明細書に開示する１又はそれ以上の実施形態による、第２の例示的なシール組立体の垂直断面図。
【図４】本明細書に開示する１又はそれ以上の実施形態による、第３の例示的なシール組立体の垂直断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下の詳細な説明において、説明の一部を成す添付の図面の参照がなされ、ここには実施可能な特定の実施形態が例示的に示されている。これらの実施形態は当業者が実施形態を実施できるように十分詳細に説明されており、他の実施形態を利用できること、及び実施形態の範囲から逸脱することなく論理的、機械的、電気的及び他の変更を行うことができることを理解されたい。従って、以下の詳細な説明は、本開示の範囲を限定するものと理解すべきではない。
【００１３】
本発明の種々の実施形態の要素を導入する際に、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、及び「ｓａｉｄ」は、要素の１つ又はそれ以上が存在することを意味するものとする。用語「備える」、「含む」、及び「有する」は、包括的であることが意図され、記載した要素以外の追加の要素が存在し得ることを意味する。作動パラメータの何らかの実施例は、開示した実施形態の他のパラメータを排除しない。何らかの詳細なシール実施形態に関して本明細書で説明、図示、さもなければ開示する構成要素、態様、特徴、構成、配列、用途などは、本明細書に開示する何らかの他のシール実施形態に同様に適用することができる。
【００１４】
同様の数字は複数の図面にわたって同様の要素に言及する図面を参照すると、図１は、本明細書で用いることができるようなターボ機械、より詳細にはガスタービンエンジン１０の概略図を示す。ガスタービンエンジン１０は、圧縮機１２を含むことができる。圧縮機１２は、流入する空気１４を圧縮する。圧縮機１２は、圧縮空気流１６を燃焼器１８に送給する。燃焼器１８は、圧縮空気流１６を加圧燃料流２０と混合し、混合気に点火して燃焼ガス流２２を作り出す。単一の燃焼器１８のみが示されているが、ガスタービンエンジン１０は、複数の燃焼器８を含むことができる。次に、燃焼ガス流２２は、タービン２４に送給される。燃焼ガス流２２は、タービン２４を駆動して機械仕事を発生する。タービン２４で発生した機械仕事は、軸２６を介して圧縮機１２を駆動すると共に発電機などの外部負荷２８を駆動する。
【００１５】
ガスタービンエンジン１０は、天然ガス、様々な種類のシンガス、及び／又は他の種類の燃料を使用することができる。ガスタービンエンジン１０は、限定されるものではないが、米国ニューヨーク州スケネクタディ所在のゼネラルエレクトリック社から提供される、７又は９シリーズの高出力ガスタービンエンジン等を含む多様なガスタービンエンジンの任意の１つとすることができる。ガスタービンエンジン１０は、異なる構成を有することができ、他の種類の構成要素を使用することができる。また、本明細書では、他の種類のガスタービンエンジンを使用することができる。本明細書では、多重ガスタービンエンジン、他の種類のタービン、及び他の種類の発電機器を一緒に使用することもできる。
【００１６】
ここで図２を参照すると、  例示的な第１のタービン構成要素１１０、隣接する例示的な第２のタービン構成要素１２０、及び第１及び第２のタービン構成要素１１０、１２０に組み込まれた例示的なシール２００を含む、図１のガスタービンエンジン１０のような例示的なターボ機械１００の一部の断面が示されている。図２に示す例示的な実施形態において、第１及び第２のタービン構成要素１１０、１２０は、それぞれ第１のステータの第１のノズル及び第２のステータの第２のノズルとすることができる。他の実施形態において、第１及び第２のタービン構成要素１１０、１２０は、任意の隣接するターボ機械構成要素とすることができる。換言すると、本明細書に記載の例示的なシールは、漏れを低減して、気体、液体及び／又は固体が構成要素の間を移動するのを実質的に阻止するためにシールを必要とする任意の数又は任意の種類のターボ機械構成要素のために構成すること又はこれらと一緒に使用することができる。
【００１７】
図２に示す例示的な隣接するタービン構成要素１１０、１２０及び例示的なシール２００の断面は、構造体の幅に沿っており、構造体の例示的な幅及び厚さ／高さを示す。図２に示す構造体の相対幅、厚さ及び断面形状は例示的であり、構造体は、任意の他の相対幅、厚さ及び断面形状を含むことができることに留意されたい。さらに、構造体の長さ（図２の紙面から内外に延びる）は、任意の長さとすることができ、長さ方向の構造体の形状及び構成は、任意の形状又は構成とすることができる。
【００１８】
図２に示すように、第１及び第２のタービン構成要素１１０、１２０は、ギャップ又は経路１９０が第１及び第２の構成要素１１０、１２０の間に延びるように、互いに間隔を置いて配置することができる。このようなギャップ又は経路１９０によって、第１及び第２のタービン構成要素１１０、１２０の間の空気流のような流体流が可能になる。一部の構成において、第１及び第２のタービン構成要素１１０、１２０は、高圧冷却空気流のような第１の空気流１５０と低圧の高温燃焼空気流のような第２の空気流１６０との間に配置することができる。本明細書では用語「空気流」は、第１及び第２のタービン構成要素１１０、１２０の間のギャップ又は経路１９０を通って平行移動する任意の物質又は組成物、或いは物質又は組成物を組み合わせたものの移動を表すために使用されることに留意されたい。
【００１９】
ギャップ又は経路１９０にわたって延びるシールを受け入れてギャップ又は経路１９０を遮るか又は遮断或いは密封するために、図２に示すように、第１及び第２のタービン構成要素１１０、１２０の各々は、シールスロットを含むことができる。例示的な実施形態において、第１のタービン構成要素１１０は、第１のシールスロット１７０を含み、第２のタービン構成要素１２０は、第２のシールスロット１８０を含む。第１及び第２のシールスロット１７０、１８０は、内部にシールを受け入れることができる任意のサイズ、形状、又は構成を有することができる。例えば、図２の例示的な実施形態に示すように、第１及び第２のシールスロット１７０、１８０は一緒になって、実質的に相似形で鏡映関係に配置され、第１のタービン構成要素１１０の内部からギャップ又は経路１９０を横切って第２のタービン構成要素１２０の内部に延びる最終的なスロット又はキャビティを定めることができる。このように、対の第１及び第２のシールスロット１７０、１８０は、一緒になってキャビティを形成してシールの反対側を支持することができ、シール２００は、第１及び第２のタービン構成要素１１０、１２０の間に延びるギャップ又は経路１９０を貫通する。
【００２０】
第１及び第２のタービン構成要素１１０、１２０が隣接した一部の構成において、第１及び第２のシールスロット１７０、１８０は、これらが隣接して実質的に整列するように構成することができる（例えば、鏡映又は対称関係で）。しかしながら、製造及び組み立て限界、及び／又は変動、並びに使用時の熱膨張、移動などに起因して、第１及び第２のシールスロット１７０、１８０は、斜めになる、回転する、角度が付く、さもなければ位置合わせ不良となる場合がある。他のシナリオでは、第１及び第２のシールスロット１７０、１８０は、鏡映又は対称関係のままとすることができるが、第１及び第２のシールスロット１７０、１８０の相対位置は変化する場合がある（使用、摩耗又は作動条件で）。本明細書では、用語「位置合わせ不良」は、あらゆるシナリオを包含するように用いられ、シールスロットは、通常又は初期位置或いは構成に対して相対位置又は配向が変化している。
【００２１】
図２の例示的な第１及び第２のタービン構成要素１１０、１２０の例示的な第１及び第２のシールスロット１７０、１８０、及び例示的なシール２００に関して、構成要素１１０、１２０の例示的な位置合わせ不良「Ｘ」によって示される位置合わせ不良配置において、例示的なシール２００は、位置合わせ不良に対処し、第１及び第２のシールスロット１７０、１８０との密封接触状態を維持し、第１及び第２のタービン構成要素１１０、１２０の間に延びるギャップ又は経路１９０を効果的に遮断又は無くして、結果的に第１及び第２の空気流１５０、１６０が相互作用するのを低減又は阻止するために可撓性である必要がある。より詳細には、図２に示すように、第１及び第２の空気流１５０、１６０はギャップ又は経路１９０と相互作用することができ、例示的なシール２００が第１及び第２のシールスロット１７０、１８０の第１の側面１３５、１４５のそれぞれに付勢されるように、第１の空気流１５０は「駆動」空気流である。このようなシナリオにおいて、シール２００は、好ましくは、第１の空気流１５０によって付与された力（例えば、第２の空気流１６０によって付与された力を上回る）の結果として弾性的に変形して、第１及び第２のシールスロット１７０、１８０の間のあらゆる位置合わせ不良に対処するために十分な可撓性を有するが、ギャップ又は経路１９０の中に「折り曲がる」さもなければ「押し込まれる」のに抗するように十分な剛性を有することができる。換言すると、このようなシナリオにおいて、例示的なシール２００は、好ましくは十分な可撓性も有するが更に十分な剛性を有することができ、第１の空気流１５０の力によって第１の側面１３５、１４５との密封係合を維持するようになっている。
【００２２】
前述のように、位置合わせ不良シナリオにおいて、ギャップ又は経路１９０を効果的に密封するのに十分な可撓性／剛性（全ての方向に）を有することに加えて、例示的なシール２００は、好ましくは、組立要件を満足させるのに十分な剛性を有することができる。例えば、１つの例示的な組み立て方法において、最初に例示的なシール２００を第１のタービン構成要素１１０の第１のシールスロット１７０に挿入し、次に、例示的なシール２００が第２のシールスロット１８０内に延びるように、第２のタービン構成要素１２０を第１のタービン構成要素１１０と隣接する位置に移動させることができる。このような例示的な組み立て方法の間に、例示的なシール２００は、「破壊力」を受ける場合がある。このような力は、第２のタービン構成要素１２０が所定位置に移動する際に、第２のタービン構成要素１２０の第２のシールスロット１８０と整列していない例示的なシール２００の自由端に起因する可能性がある。このような状況において、第２のタービン構成要素１２０の内面は、例示的なシール２００の自由端と接触して、例示的なシール２００を「破壊」するように作用する可能性がある。このような例示的な組み立て誤差に対応するために、例示的なシール２００は、所定限界までこのような「破壊力」に抗するのに十分な剛性を有することができ、この限界を越えると例示的なシール２００は「崩壊」する（すなわち、「破壊」される）ことになる。このような「破壊力」（所定限界）に抗する例示的なシール２００の能力の限度又は限界は、例示的なシール２００が損なわれている（すなわち、「破壊」されている」）場合に、組み立て作業者が気付くか又は検知できるように選択又は設計することができる。
【００２３】
また、図２に示すように、例示的なシール２００の厚さＴ１は、第１及び第２のシールスロット１７０、１８０の厚さＴ２未満、従って第１及び第２のタービン構成要素１１０、１２０が組を立てた場合に第１及び第２のシールスロット１７０、１８０によって生じる最終的なスロットの厚さＴ２未満とすることができ。一部の実施形態において、例示的なシール２００の厚さＴ１は、好ましくは約２５ｍｍ〜約１５０ｍｍの範囲、より好ましくは約４９ｍｍ〜約１３０ｍｍの範囲、更により好ましくは約５９ｍｍ〜１２０ｍｍの範囲とすることができる。代替的な実施形態（図示せず）において、設置前の例示的なシール２００の厚さＴ１は、第１及び第２のタービン構成要素１１０、１２０の厚さＴ２よりも大きくすることができる。代替的な実施形態の場合（図示せず）、例示的なシール２００を圧縮して第１及び第２のシールスロット１７０、１８０内に嵌合することができ、その結果、このような圧縮のために構成された一部分又は構成要素を含むことができる。例えば、米国特許第６，７３３，２３４号、米国特許公開番号２００９／００８５３０５、及び米国特許出願番号１３／３０６，０９０には、このような「圧縮嵌め」特徴部を有する指向性シールであり、この開示内容全体は引用により本明細書に組み込まれている。
【００２４】
図２に示すように、例示的なシール２００は、シール２００の外側部分に位置決めされた第１の外側シム又はプレート２０２と、シール２００の内側部分に位置決めされた第２の外側シム又はプレート２０４とを含む組立体とすることができ、第１の外側シム２０２及び第２の外側シム２０４は、相互結合する。例示的な第１及び第２の外側シム２０２、２０４を組み合わせたものは、位置合わせ不良の構成要素１１０、１２０を許容するためのシールの可撓性を維持しながら、物質が通過するのを実質的に防止するのに有効である。より具体的には、第１の外側シム２０２は、ターボ機械で生じる圧力での気体、液体、及び固体のうちの少なくとも１つに対して本質的に透過性に形成される。このような性能を実現するために、第１の外側シム２０２は、金網織物構造体、リボン網織物構造体、又はこれらの組み合わせ等の可撓性の透過性材料で形成される。第２の外側シム２０４は、固体材料のような実質的に不浸透性の材料で形成される。このように、例示的な第１又は第２の外側シム２０２、２０４は、第１及び第２の構成要素１１０、１２０の第１及び第２のシールスロット１７０、１８０のシール面と密封係合して、気体、液体、及び／又は固体が第１及び第２の構成要素１１０、１２０の間のギャップ１９０を通って移動するのを実質的に阻止し、第１及び第２の外側シムの両方が固体材料で形成されたシールよりも、本質的により可撓性を有するシールを提供することができる。シール組立体２００の低い剛性、従って高い可撓性により、シールは、例示的な第１及び第２のタービン構成要素１１０、１２０、並びに第１及び第２のシールスロット１７０、１８０の幾何学的形状に上手く適合するはずなので、より大きな位置合わせ不良条件下で、より少ない漏れにつながるはずである。
【００２５】
図２の図示の実施形態において、例えば、第１の空気流１５０は、第１の外側シム２０２の透過性及び第２の外側シム２０４の不浸透性によって、例示的な第２の外側シム２０４を第１及び第２のシールスロット１７０、１８０の第１の側面１３５、１４５に対して押し付けることができる。第２の外側シム２０４の不浸透性は、さらに空気流がギャップ１９０を通って低圧の第２の空気流１６０に移動するのを阻止する。前述のように、第１の外側シム２０２は、ターボ機械において受ける圧力で液体、気体、及び／又は固体に対して実質的に透過性の任意の材料又は材料の組み合わせから作られ、第１の外側シム２０２は、小さな剛性及び大きな可撓性をもたらすようになっている。第２の外側シム２０４は、ターボ機械において受ける圧力で液体、気体、及び／又は固体に対して実質的に不浸透性の任意の材料又は材料の組み合わせから作られ、第２の外側シム２０４は、低い漏れ率をもたらすようになっている。例えば、第２の外側シム２０４は、ターボ機械で一般に用いられる固体バーのシムシールに匹敵する漏れ率を有する場合がある。前述のように、ある実施形態において、第１の外側シム２０２は、金網織物構造体、リボン網織物構造体、又はこれらの組み合わせで形成され、第２の外側シム２０４は、固体金属素材とすることができる。
【００２６】
図２に示す実施形態において、例示的な第１の外側シム２０２は上部位置にあり、例示的な第２の外側シム２０４は下部位置にあると言うことができる。本明細書では、用語「上部」、「下部」、及び「中央」又は「内部」は、それを通る流体流、より具体的にはそれを通る流体の圧力に対する絶対位置を反映するように用いられる。図２に示す例示的な実施形態において、シール組立体１００は、第２の外側シム２０４が、第１及び第２の構成要素１１０、１２０の第１及び第２のシールスロット１７０、１８０の「密封」又は「低圧」面（すなわち、それぞれ例示的な第１及び第２の構成要素１１０、１２０の第１の側面１３５、１４５）に隣接した状態で組み込まれる。しかしながら、代替的な実施形態において、第２の外側シム２０４は、中央又は中間位置（以下に更に説明するように）になるようにシール面又は第１の側面１３５に隣接して設けない場合もあるが、第１の外側シム２０２に対して依然として下部位置にある。
【００２７】
一部の実施形態において、第１及び第２の外側シム２０２、２０４は、好ましくは、ターボ機械内で一般に生じる温度といった高い温度に対して耐性をもつことができ、そうでなければ高温に耐えることができない。例えば、一部の実施形態において、第１及び第２の例示的なシム２０２、２０４は、ステンレス鋼又はニッケルモリブデンクロム合金のようなニッケル系合金を含むことができる（少なくとも一部が）。
【００２８】
例示的な第１及び第２の外側シム２０２、２０４のサイズは、任意のサイズとすることができる。例示的なシール組立体２００に関して前述したように、第１及び第２の外側シム２０２、２０４の幅Ｗ１は、それぞれ第１及び第２の構成要素１１０、１２０の第１及び第２のスロット１７０、１８０と、構成要素１１０、１２０が互いに隣接して設置された場合の構成要素１１０、１２０の間のギャップ１９０とによってもたらされる最終的なスロット幅Ｗ２未満とすることができる。同様に、例示的な第１及び第２のシム２０２、２０４の厚さＴ１及び長さは様々とすることができる。一部の実施形態において、第１及び第２の外側シム２０２、２０４の幅Ｗ１、厚さＴ１、及び長さのうちの少なくとも１つは、例示的なシール２００が組み込まれる構成要素１１０、１２０及び例示的なシール２００の何らかの他の構成要素に依存するか又は少なくともこれらに関連する。例示的な第１及び第２のシム２０２、２０４の両方を含む一部の実施形態において、第１及び第２の外側シム２０２、２０４の幅Ｗ１、厚さＴ１、及び長さのうちの少なくとも１つは互いに異なる。
【００２９】
また、例示的な第１及び第２の外側シム２０２、２０４の形状及び構成は様々とすることができる。例示的な図示の実施形態において、第１及び第２の外側シム２０２、２０４は、実質的に滑らかな外側表面を有する平面体である。一部の実施形態において、第２の外側シム２０４の外部シール面（例えば、例示的な第１及び第２のシールスロット１７０、１８０の例示的な第１の側面１３５、１４５又は他のシール面と相互作用する表面）の少なくとも形状及び構成は、第１及び第２の外側シム２０２、２０４が組み込まれるスロット１１０、１２０の形状及び構成に関連付けることができる。例えば、図２に示す実施例において、例示的な第２の外側シム２０４の外部底面は、第１及び第２のシールスロット１７０、１８０の実質的に平面の第１の側面１３５、１４５と実質的に当接するか又は実質的に接触するように平面であり、シール組立体２００と第１及び第２のシールスロット１７０、１８０の第１の側面１３５、１４５との間の、従って第２の空気流１６０への第１の空気流１５０の漏れを有効に阻止又は低減するようになっている。換言すると、外側シール面の輪郭のような例示的な第１及び第２の外側シム２０２、２０４の形状及び構成は、第１及び第２のシールスロット１７０、１８０が確実に密封係合するように構成することができる。一部の代替的な実施形態において（図示せず）、外側シール面の輪郭のような第２の外側シム２０４の形状及び構成は、第１及び第２のシールスロット１７０、１８０の対応するシール面（例えば、図２に示す第１及び第２のシールスロット１７０、１８０の例示的な第１の側面１３５、１４５）とは異なるように成形又は構成することができる。
【００３０】
前述のように、例示的なシール２００は、透過性の第１の外側シム２０２の包含を踏まえて大きな可撓性を有し、固定された第１及び第２のターボ機械構成要素１１０、１２０（従って、第１及び第２のシールスロット１７０、１８０、及びそれによって形成される何らかのシール面）の間に予期される何らかの位置合わせ不良に対処するようになっている。加えて、例示的なシール２００は、ギャップ１９０に押し込められるか又は変形するのを阻止するために十分な剛性を有し、組み立て要件を満たすために十分な剛性を有し、ターボ機械要件を満たすために十分な堅牢性を有する。結果として、図２に示す例示的なシール２００のような第１及び第２の例示的なシム２０２、２０４を含む例示的なシールの実施形態は、シール組立体２００が、全体として、ターボ機械で使用するために前述の可撓性、剛性、及び堅牢性を提供して、隣接する構成要素の間の位置合わせ不良に対処して低い漏れ率を維持するように構成することができる。
【００３１】
以下で説明するように、第１及び第２の外側シム２０２、２０４を相互結合する方法は、シール組立体２００の性能に影響を及ぼす場合もある。例えば、第１及び第２の外側シム２０２、２０４を相互結合する方法は、さらに少なくともシール組立体２００の可撓性（例えば、第１及び第２の構成要素１１０、１２０の間の位置合わせ不良にさらに対処する能力に関して）及びシール組立体２００の剛性（例えば、組み立て要件を満たす能力に関して）に影響を及ぼす場合がある。同様に、第１及び第２の外側シム２０２、２０４の形状又は構成は、取付け機構の影響を受ける場合がある。例えば、取付け機構は、第１及び第２の外側シム２０２、２０４の外部表面輪郭又は形状に影響を及ぼす場合がある。従って、一部の例示的な実施形態において、シール組立体２００は、相互結合した第１及び第２の外側シム２０２、２０４を含み、シール組立体２００の可撓性、剛性、形状、及び構成は、シール組立体２００が低い漏れ率を維持して、図２に示す第１及び第２の構成要素１１０、１２０のようなターボ機械構成要素の設置要件を満たす。また、取付け機構は、好ましくは、ターボ機械に関連する堅牢性限界（例えば、高温及び圧力）に耐えることができる。一部の実施形態において、第１及び第２の例示的なシム２０２、２０４は、高温接着剤、高強度ファスナ、溶着部、ろう付け、他のタイプの公知の締結手段によって相互結合することができる。図示のシール組立体２００は、第１の外側シム２０２及び第２の外側シム２０４を相互結合するための手段を含まないようし示されているが、ここで説明した結合手段を含み得ることを理解されたい。
【００３２】
図３は、全体が参照符号３００で示されるシール組立体の例示的な代替的な実施形態を示す。例示的なシール組立体３００は、前述の図２に示す例示的なシール組立体２００に類似しており、数字「２」ではなく「３」が前にある同様の参照符号は、同様の要素を示すように使用される。前記の例示的なシール組立体２００に関する説明は、例示的なシール組立体２００に対する代替的な実施形態又は他の変更例に関する説明を含む、例示的なシール組立体３００（及び本明細書で説明する例示的なシール３００の代替的な実施形態）に同じように適用する。例えば、例示的なシール組立体３００（及び本明細書で説明する例示的なシール３００の代替的な実施形態）は、例示的なシール２００に関して前述したように、ターボ機械において小さな漏れ率をもたらす可撓性、剛性、及び堅牢性要件又は能力を満たすように構成することができる。
【００３３】
例示的なシール組立体２００と同様に、例示的なシール組立体３００は、隣接する構成要素（図示せず）のシールスロットと密封係合するために、それぞれ上部及び下部位置に第１及び第２の外側シム３０２、３０４を含むことができる。加えて、例示的なシール組立体２００と同様に、ターボ機械で生じる圧力で気体、液体、及び固体のうちの少なくとも１つに対して本質的に透過性を有する第１の外側シム３０２が形成される。より具体的には、第１の外側シム３０２は、金網織物構造体、リボン網織物構造体、又はこれらの組み合わせなどの可撓性の透過性材料で形成される。第２の外側シム３０４は、固体材料のような実質的に不浸透性な材料で形成される。
【００３４】
例示的なシール組立体２００と異なり、例示的なシール組立体３００は、第１及び第２の外側シム３０２、３０４を相互結合するための機構として、例示的な中央溶着部３０６と、第１及び第２の外側シム３０２、３０４の間に配置された中間層とを含む。
【００３５】
図３に示す例示的なシール組立体３００において、第１及び第２の外側シム３０２、３０４は、第１及び第２の外側シム３０２、３０４の幅の中間又は中心部分において例示的な溶着部３０６によって相互結合する。中央溶着部３０６は、シール組立体３００の可撓性及び剛性の最小の所望レベルの維持しながら、第１及び第２の外側シム３０２、３０４を結合するのに有効とすることができる。このような一部の実施形態において、中央溶着部３０６は、シール組立体３００の長さに沿って比較的短い距離だけ延び（例えば、所定のスポット又はポイント）、このような一連の中央溶着部３０６は、シム組立体３００の長さに沿って設けられる。このような他の一部の実施形態において、中央溶着部３０６は、シール組立体３００の長さに沿って比較的長い距離だけ延びる（例えば、回転シーム溶着）。このような一部のシール組立体３００の実施形態において、１又はそれ以上の「長い」中央溶着部３０６を設けることができる。一部の代替的な実施形態において（図示せず）、第１及び第２の外側シム３０２、３０４は、シール組立体３００の幅及びシール組立体３００の長さのうちの少なくとも１つに沿って間隔を置いて配置される又は交互配置された複数の別個の溶着部によって（例えば、シール組立体３００の長さに沿って短い距離だけ延びる複数の溶着部によって）相互結合することができる。例えば、例示的な第１及び第２の外側シム３０２、３０４は、シール組立体３００の長さに沿って短い距離だけ延び、シール組立体３００の幅及び長さに沿って交互配置される溶着部によって相互結合することができる。このような一部の実施形態において、シール組立体３００の外側に隣接して配置される溶着部よりも少ない数の中央溶着部を設けることができる。前述のような相互に溶着された第１及び第２の外側シム３０２、３０４を含む一部のシール組立体の実施形態において、溶着部は、スポット溶着部、レーザ溶着部、摩擦溶着部、シーム溶着部、又はこれらの組み合わせとすることができる。一部の代替的な実施形態において、第１及び第２の外側シム３０２、３０４は、互いにろう付けすることができる。
【００３６】
この特定の実施形態において、シール組立体３００は、第１及び第２の外側シム３０２、３０４の間に配置された一対の中間可撓性布層を含む。より具体的には、シール組立体３００は、第１の布層３０８及び第２の布層３１０を含む。いくつかの布は、シール組立体３００は、任意数の布層を含むことができる。可撓性布層３０８、３１０は、金網織物又は任意の可撓性のある高温材料で作ることができる。例えば、金属発泡体、中空ボックスタイプのシム、又は追加の溶着シム層を使用することができる。可撓性布層３０８、３１０は、前述の「上部」、「下部」、「中央」に関連して中央（中間）位置にある。第１及び第２の外側シム３０２、３０４及び可撓性布層３０８、３１０は、高温接着剤、高強度ファスナ、溶着、及び他のタイプの従来の締結手段により結合することができる。シール組立体３００及びその構成要素は、任意の所望のサイズ、形状、又は構成を有することができる。可撓性布層３０８、３１０は、実質的に全体の剛性を高めることなくシール組立体３００に厚さをもたらす。また、可撓性布層３０８、３１０は、潜在的な組み立て又は保守管理の問題を軽減する。また。追加の非金属充填材は、全体的な可撓性に影響を与えることなく厚さを付与するために使用することができる。
【００３７】
図４は、全体が参照符号４００で示されるシール組立体の例示的な代替的な実施形態を示す。例示的なシール組立体４００は、それぞれ前述の及び図２〜３に示す例示的なシール組立体２００、３００に類似しており、数字「２」又は「３」ではなく「４」が前にある同様の参照符号は、同様の要素を示すように使用される。前記の例示的なシール組立体２００、３００に関する説明は、例示的なシール組立体２００、３００に対する代替的な実施形態又は他の変更例に関する説明を含む、例示的なシール組立体４００（及び本明細書で説明する例示的なシール４００の代替的な実施形態）に同じように適用する。例えば、例示的なシール組立体４００（及び本明細書で説明する例示的なシール４００の代替的な実施形態）は、例示的なシール組立体２００、３００に関して前述したように、ターボ機械において小さな漏れ率をもたらす可撓性、剛性、及び堅牢性要件又は能力を満たすように構成することができる。
【００３８】
例示的なシール組立体２００、３００と同様に、例示的なシール組立体４００は、隣接する構成要素（図示せず）のシールスロットと密封係合するために、それぞれ上部及び下部位置に第１及び第２の外側シム４０２、４０４を含むことができる。前記の実施形態と同様に、第１の外側シム４０２は、ターボ機械で受ける圧力で液体、気体、及び／又は固体に対して実質的に透過性の任意の材料又は材料の組み合わせから作られており、第１の外側シム４０２は、小さな剛性及び大きな可撓性をもたらす。第２の外側シム４０４は、ターボ機械において受ける圧力で液体、気体、及び／又は固体に対して実質的に不浸透性の任意の材料又は材料の組み合わせから作られ、これによって小さな漏れ率がもたらされる。例示的なシール組立体３００と同様に、例示的なシール組立体４００は、第１及び第２の外側シム４０２、４０４を相互結合するための機構として例示的な中央溶着部４０６を含む。
【００３９】
図４に示す例示的なシール組立体４００において、第１及び第２の外側シム４０２、４０４は、第１及び第２の外側シム４０２、４０４の幅の中間又は中心部分において例示的な溶着部４０６によって相互結合する。
【００４０】
例示的なシール組立体２００、３００の代替的な実施形態に関して前述したように、例示的なシール４００は、第１及び第２の外側シム４０２、４０４の追加の中間の構成要素層を含む。図４に示すように、シール組立体４００は、それぞれ例示的な第１及び第２の外側シム４０２、４０４に隣接する例示的な第３及び第４のシム４１２、４１４と、それぞれ第３及び第４のシム４１２、４１４に隣接してこれらの内部の例示的な第１及び第２の充填材層４１８及び４２０と、第１及び第２の充填材層４１８、４１２の間に配置された例示的な第５のシム４１６とを含む。シール組立体４００の例示的な実施形態において、例示的な第１の外側シム４０２、例示的な第２の外側シム４０４、例示的な第３の外側シム４１２、例示的な第４のシム４１４、例示的な第１の充填材層４１８、例示的な第２の充填材層４２０、及び例示的な第５のシム４１６は、構成要素又は層の全てを貫通する少なくとも１つの内側に配置された溶着部４０６によって相互結合する。前述のように、例示的なシール組立体４００の構成要素又は層は、少なくとも１つの組み合わせ又はグループの取付け機構によって相互結合することができる。
【００４１】
例示的な第３、第４、及び第５のシム４１２、４１４、４１６は、例示的な第１又は第２の外側シム４０２、４０４のどちらか一方と同じか又は実質的に類似した形状、サイズ、及び構成とすることができるが、そうでなくてもよい。例えば、例示的な第３及び第４のシム４１２、４１４は、例示的な第１又は第２の外側シム４０２、４０４のどちらか一方と同じとすることができるが、例示的な第５のシム４１６は、一部の態様において、第１及び第２の外側シム４０２、４０４と異なることができる。別の実施例として、例示的な第３、第４及び第５のシム４１２、４１４、４１６のうちの少なくとも１つは、厚さ及び／又は材料特性以外は、第１又は第２の外側シム４０２、４０４のどちらか一方と実質的に同じサイズとすることができる。例示的な第３及び第４のシム４１２、４１４を含む一部の実施形態において、第３及び第４のシム４１２、４１４は、実質的に固体として、それぞれ第１及び第２の外側シム４０２、４０４に隣接して配置することができる。例示的な第３及び第４のシム４１２、４１４を含む一部の実施形態において、第３及び第４のシム４１２、４１４は、実質的に透過性として、それぞれ第１及び第２の外側シム４０２、４０４に隣接して配置することができる。例示的な第３及び第４のシム４１２、４１４を含む一部の実施形態において、第３及び第４のシム４１２、４１４は、実質的に固体又は透過性として、それぞれ第１及び第２の外側シム４０２、４０４に隣接して配置することができる。同様に、例示的な第５のシム４１６を含む一部の実施形態において、第５のシム４１６は、実質的に固体として、それぞれ例示的な第１及び第２の外側シム４０２、４０４に隣接して配置することができる。例示的な第５のシム４１６を含む一部の実施形態において、第５のシム４１６は、実質的に透過性として、それぞれ例示的な第１及び第２の外側シム４０２、４０４に隣接して配置することができる。図４に示す図示の実施形態において、例示的な第３、第４、及び第５のシム４１２、４１４、４１６は、シート金属シムである。
【００４２】
一部の実施形態において、例示的な第３、第４、及び第５のシム４１２、４１４、４１６は、溶着時に、シール組立体４００の内部に包含される任意の追加の透過層（透過性の第１の外層４０２に加えて）に材料を提供するのに有効な場合がある。例えば、第１及び第２の充填材層４１８、４２０のどちらか一方といった少なくとも１つの追加の透過層が、シール組立体４００に提供される場合、第３、第４、及び第５のシム４１２、４１４、４１６からの材料は、例えば、溶着プロセスで加熱される際に隣接する透過層中に部分的に流れ込む場合がある。このように、第３、第４、及び第５のシム４１２、４１４、４１６は、第１及び第２の外側シム４０２、４０４がシール組立体４００の構成要素の取付け時に何らかの透過層に対する「ドナー」材料として作用するのを阻止することができ、結果的に第１及び第２の外側シム４０２、４０４がこのような取付けプロセス（例えば、溶着）時に実質的に変形するのを阻止することができる。例えば、例示的な第１及び第２の外側シム４０２、４０４のうちの１つに直接隣接する少なくとも１つの追加の透過層を含み、例示的な第３、第４、及び第５のシム４１２、４１４、４１６（又は何らかの他の「ドナー」シム）が提供されない一部の例示的なシール組立体４００の実施形態において、シール組立体４００の各構成要素を一緒に溶着することは、第１及び第２の外側シム４０２、４０４が部分的に少なくとも１つの透過層に流れ込み、結果的に第１及び第２の外側シム４０２、４０４の外側表面の凹部形成につながり傾向がある。このような実施形態において、第２の外側シム４０４の外部表面は、前述のようにシール面として作用するので、シール面の凹部は、シール組立体４００の密封能力又は性能に悪影響を与える場合がある。
【００４３】
シール組立体４００の一部の代替的な実施形態において（図示せず）、例示的な第３、第４、及び第５のシム４１２、４１４、４１６（及び任意の他の固体シム）のうちの少なくとも１つを備えなくてもよい。例えば、例示的なシール組立体４００は、例示的な第３及び第４のシム４１２及び４１４を含むが、第５のシム４１６を含まない場合がある。別の実施例として、例示的なシール組立体４００は、第５のシム４１６を含むが、例示的な第３及び第４のシム４１２、４１４を含まない場合がある。同様に、シール組立体４００の一部の代替的な実施形態において（図示せず）、例示的な第３、第４及び第５のシム４１２、４１４、４１６に加えて追加のシム層又は構成要素を備えることができる。
【００４４】
例示的なシール組立体４００は、任意の数又はタイプの充填材シム又は層を含むことができ、この充填材シム又は層は、例えば、第１及び第２の外側シム４０２、４０４の中間とすることができる。前述の図４に示すように、例示的なシール組立体４００は、例示的な第２及び第３のシム４１２、４１４のすぐ中間に（従って例示的な第１及び第２の外側シム４０２、４０４の中間に）例示的な第１及び第２の充填材シム又は層４１８、４２０を含む。一部の実施形態において、例示的な充填材層は、堅牢性の厚さをシール組立体４００に与えることができ、依然としてシール組立体４００が（シール組立体４００の他の層又は構成要素と相まって）、前述の適切な可撓性、剛性、及び堅牢性品質を有して、小さな漏れ率及び設置要件を実現するようになっている。
【００４５】
第１及び第２の例示的な充填材シム又は層４１８、４２０は、任意の材料、形状、サイズ、及び構成とすることができる。一部の実施形態において、例示的な第１及び第２の充填材層４１８、４２０は、シール組立体４００の他の層又は構成要素（例示的な第１、第２、第３、第４又は第５のシム４０２、４０４、４１２、４１４、４１６）に比較してより多孔性及び／又は可撓性とすることができる。一部の実施形態において、例示的な第１及び第２の充填材層４１８、４２０は、減衰特性又は能力（すなわち、シール組立体４００の少なくとも一部の振動又は変動の振幅を低減する能力）をシール組立体４００に提供することができる。例えば、第１及び第２の充填材層４１８、４２０は、第１の外側シム４０２に加えて、金網織物構造体、リボン網織物構造体、又はこれらの組み合わせなどの金属布の可撓性層とすることができる。別の実施例として、第１及び第２の充填材層４１８、４２０は、ハニカム構造又は金属発泡体などの、１又は複数の比較的剛性の低い材料充填材構造の層とすることができる。更に別の実施例として、第１及び第２の充填材層４１８、４２０は、波形シム、柔軟シム、中空シム、及びこれらの組み合わせなどの任意の可撓性の「スペーサ」構造の層とすることができる。
【００４６】
シール組立体４００の一部の代替的な実施形態において（図示せず）、追加の充填材層は、例示的な第１及び第２の充填材層４１８、４２０に加えて設けることができる。シール組立体の一部の他の代替的な実施形態において（図示せず）、第１及び第２の充填材層４１８、４２０のうちの１つだけを備えることができる。更に別の代替的な実施形態において（図示せず）、例示的な第３、第４、及び第５のシム４１２、４１４、４１６（及び第２の外側シム４０４以外の何らかの他の固体シム）を備えなくてもよく、結果的にシール組立体４００は、第１及び第２の外側シム４０２、４０４の中間の第１及び第２の充填材層４１８、４２０のうちの少なくとも１つを含むだけとすることができる。同様に、一部の代替的な実施形態において、第１及び第２の充填材層４１８、４２０のような充填材シム又は層の配置は、図４のシール組立体４００とは異なるものとすることができる。例えば、１又はそれ以上の充填材層は、第１及び第２の外側シム４０２、４０４に直接隣接することができる。様々な構成を含むこのような層状シール組立体の更なる説明は、米国特許公開番号２０１３／０１０６０６６「ターボ機械のための層状シール」に見出すことができ、この出願は本出願人に譲渡され、引用により本明細書に組み込まれている。
【００４７】
本明細書に開示するシール組立体の一部の代替的な実施形態において（図示せず）、図３及び４に示す金属溶着部３０６、４０６のようなシール組立体の構成要素又は層の全てを貫通する溶着部又は他の取付け機構を含む代わりに、層又は構成要素は、順番に溶着することができ、より具体的には、一部の層又は構成要素を相互に結合し、次に、１又はそれ以上の残りの層又は構成要素にグループとして結合することができる。例えば、図４のシール組立体４００の例示的な代替的な実施形態において、例示的な第１及び第２の充填材層４１８、４２０並びに例示的な第３、第４及び第５のシム４１２、４１４、４１６を、最初に１又はそれ以上の比較的強力な溶着部によって一緒に溶着し、次に、第１及び第２の外側シム４０２、４０４を、１又はそれ以上の比較的軽度の溶着部によってこれに溶着することができる。
【００４８】
本明細書に開示するシール組立体の一部の代替的な実施形態において（図示せず）、例示的な第１及び第２の外側シム又は層の形状又は構成は、図２〜４に開示する第１及び第２の外側シムとは異なる構成とすることができる。具体的には、図４のシール組立体４００の例示的な代替的な実施形態において（図示せず）、第１及び第２の外側シム４０２、４０４は、シール組立体４００の側面において、シール組立体４００の内側に向かって厚さＴ３に沿って延びる部分を含むことができる。例示的な第１及び第２の外側シム４０２、４０４は、シール組立体４００の幅Ｗ３に沿って延びる例示的な第１の部分と、組立体４００の内側に向かってシール組立体４００の厚さＴ３に沿って延びる例示的な第２の部分とを含むことができる。第１及び第２の部分は、例示的な第１及び第２の外側シムと一体で形成することができる。様々な形状及び構成を含むこのようなシール組立体の更なる説明は、米国特許公開番号２０１３／０１０６０６６「ターボ機械のための層状シール」に見出すことができ、この出願は本出願人に譲渡され、引用により本明細書に組み込まれている。
【００４９】
前述のように、シール組立体２００、３００、４００及びこれらの代替的な実施形態は、透過性材料で形成されるので、ターボ機械で生じる圧力で気体、液体、及び固体のうちの少なくとも１つに対して本質的に透過性の第１の外側シム２０２、３０２、４０２を含む。より具体的には、開示された実施形態において、第１の外側シム２０２、３０２、４０２は、金網織物構造体、リボン網織物構造体、又はこれらの組み合わせで形成される。開示されたシール組立体２００、３００、４００及びこれらの代替的な実施形態は、しっかりした材料で形成された第２の外側シム２０４、３０４、４０４を含む。より具体的には、開示された実施形態において、第２の外側シム２０４、３０４、４０４は、固体金属材料のような固体材料で形成される。このように、例示的な第２の外側シム２０４、３０４、４０４は、開示された第１及び第２の構成要素の第１及び第２のシールスロットのシール面と密封可能に係合して、気体、液体、及び／又は固体が第１及び第２の構成要素の間のギャップを通って移動するのを実質的に阻止しながら、透過性、従って可撓性の材料で形成された第１の外側シム２０２、３０２、４０２の組み込みに起因して、両方が固体材料で形成された第１及び第２の外側シムを含むシールに比較して、本質的により高い可撓性を提供することができる。シール組立体の低い剛性によって、シールは、シール組立体２００、３００、４００の第１及び第２のシールスロットの幾何学形状に上手く適合することになるので、大きな位置合わせ不良の条件下でより小さな漏れが可能となるはずである。
【００５０】
加えて、本明細書に開示するシール組立体（例えば、シール組立体２００、３００、４００及びこれらの代替的な実施形態）は、ターボ機械に適用する場合、製造、組み立て、及び堅牢性の問題を排除しながら、二重固体シム、より具体的には固体金属シムシール（薄い又は厚い）のような固体の第１及び第２の外側シムを含む組立体で可能なような、小さな漏れ率を提供する。加えて、本明細書に開示するシール組立体は、既存の布シールと比べて製造ばらつきに左右されることがない。本明細書に開示するシール組立体は、低い製造及び作動リスクで漏れを低減しながら、幾何学形状の差に適合する大きな可撓性を提供し、ＯＥＭ及び改造用途の両方に適用可能である。
【００５１】
上記の説明は例証を意図するものであり、限定ではない点を理解されたい。添付の請求項及びその均等物によって定義される本発明の全体的な技術的思想及び範囲から逸脱することなく、当業者であれば多くの変更及び修正を本明細書において行うことができる。例えば、上述の実施形態（及び／又はその態様）は、互いに組み合わせて用いることができる。加えて、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況又は物的事項を本発明の教示に適合するように多くの修正を行うことができる。本明細書で説明される寸法及び材料のタイプは、本発明の種々の実施形態のパラメータを定義する目的のものであり、これらの実施形態は、限定を意味するものではなく単に例示的である。上記の説明を精査すると、多くの他の実施形態があることが当業者には明らかであろう。従って、本発明の種々の実施形態の範囲は、添付の請求項並びに請求項が権利を与えられる完全な範囲の均等物を基準として定められるべきである。添付の請求項において、用語“を含む”及び“であって”は、それぞれ用語「備える」及び「において」の平易な相当語として使用されている。その上、添付の請求項において、「第１の」「第２の」「第３の」等の用語は、単なる標識として用いられ、これの対象に数値的条件を課すものではない。同様に、本明細書で用いる場合、用語「作動可能に接続された」は、直接的又は間接的に結合されている独立した別個の構成要素、及び一体形成された（すなわち、モノリシック）構成要素の両方によって生じる結合に言及する。更に、添付の請求項の限定は、ミーンズ・プラス・ファンクションの形式で記載されておらず、かかる請求項の限定が語句「〜するための手段」に続けて他の構造を含まない機能の表明を記載したものでない限り、米国特許法第１１２条第６項に基づいて解釈されるべきではない。上記で説明した全てのこのような目的又は利点が特定の実施形態によって必ずしも達成できる訳ではない点を理解されたい。すなわち、例えば、本明細書で説明したシステム及び技法は、本明細書で教示又は提案することができる他の目的又は利点を必ずしも達成することなく、本明細書で教示された１つの利点又は利点のグループを達成又は最適化する様態で具現化又は実施できることは当業者には理解されるであろう。
【００５２】
限られた数の実施形態のみに関して本開示を詳細に説明してきたが、本開示はこのような開示された実施形態に限定されないことは理解されたい。むしろ、本開示は、上記で説明されていない多くの変形、改造、置換、又は均等な構成を組み込むように修正することができるが、これらは、本開示の技術的思想及び範囲に相応する。加えて、本発明の種々の実施形態について説明してきたが、本発明の態様は記載された実施形態の一部のみを含むことができる点を理解されたい。従って、本開示は、上述の説明によって限定されると見なすべきではなく、添付の請求項の範囲によってのみ限定される。
【００５３】
本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本開示を開示し、更に、本開示を当業者が実施及び利用することを可能にする。本開示の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本開示の範囲内にあるものとする。本発明の特定の特徴のみを本明細書で例示し説明してきたが、当業者であれば、多くの変更形態及び変形が想起されるであろう。従って、本開示の真の精神の範囲内にあるこのような変更形態及び変更全ては、添付の請求項によって保護されるものとする点を理解されたい。
【符号の説明】
【００５４】
１０  ガスタービンエンジン
１２  圧縮機
１４  流入空気流
１６  圧縮空気流
１８  燃焼器
２０  加圧燃料流
２２  燃焼ガス流
２４  タービン
２６  軸
２８  外部負荷
１００  ターボ機械
１１０  第１のタービン構成要素
１２０  第２のタービン構成要素
１３５  第１の側面
１４５  第１の側面
１５０  第１の空気流
１６０  第２の空気流
１７０  第１のシールスロット
１８０  第２のシールスロット
１９０  ギャップ又は経路
２００  シール
２０２  第１のシム
２０４  第２のシム
３００  シール
３０２  第１のシム
３０４  第２のシム
３０６  溶着部
３０８  第１の布層
３１０  第２の布層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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