(57)【要約】【課題】  周囲温度以外の温度に曝されたとき異なる寸法変化率又は量を有する第１構成部品（５０）と第２構成部品（１００）とを互いに取付けるか又は該構成部材間の空間をシールするための構造体。【解決手段】  該構造体は、第２構成部品（１００）と組み合わされた第２取付け構造体（２１０）に摺動可能に係合する、第１構成部品（５０）と組み合わされた第１取付け構造体（２０８）を含み、それによって第２構成部品（１００）が第１構成部品（５０）に対して独立して浮動運動することを可能にする。構造体は、割りリング、層状リング、又は多重割りリングを含むことができる。【選択図】      図2
2004176911.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲温度以外の温度に曝されたとき異なる寸法変化率又は量を有する第１構成部品（５０）と第２構成部品（１００）とを互いに取付けるか又は該構成部品間の空間をシールするための構造体であって、該構造体は、前記第１構成部品（５０）と前記第２構成部品（１００）との間に固定配置された複数の支持部材（２００）を含み、前記支持部材（２００）の各々は、空洞（２０６）を形成し、かつ前記第２構成部品（１００）に設けられた対をなす第２取付け構造体（２１０）に摺動可能に係合する少なくとも第１取付け構造体（２０８）を該空洞内に受け入れて、前記第２構成部品（１００）が前記第１構成部品（５０）に対して半径方向及び軸方向のうちの少なくとも1つの方向に独立して動くように浮動することができるようになっており、該構造体は更に、前記第１構成部品（５０）と前記第２構成部品（１００）との間の空間内に在る媒体と前記第２構成部品（１００）により形成された空間（３０）内に在る別の媒体との間の連通を実質的に防止することを特徴とする構造体。
【請求項２】
前記第１取付け構造体（２０８）は、割りリング、層状リング、及び互いに取付けられた多重割りリングからなる群から選択された少なくとも第１リングを含み、前記少なくとも第１リングは、前記第２構成部品（１００）の周りで前記支持部材（２００）の前記空洞（２０６）内に配置されており、また前記対をなす第２取付け構造体（２１０）は、割りリング、層状リング、及び互いに取付けられた多重割りリングからなる群から選択された少なくとも２つの第２リングを含み、前記第２リングは、該第２リング間で前記第１リングに摺動可能に係合するように間隔を置いて配置され、前記第２リングの表面の少なくとも一部分が、前記少なくとも第１リングの表面の少なくとも一部分に常に重なっていることを特徴とする、請求項１に記載の構造体。
【請求項３】
前記第２リングは、前記第２構成部品（１００）の上で摺動可能であることを特徴とする、請求項２に記載の構造体。
【請求項４】
前記第１構成部品（５０）及び前記第２構成部品（１００）は、ガスタービンエンジン（１０）の構成部品であることを特徴とする、請求項２に記載の構造体。
【請求項５】
前記第１構成部品（５０）は、燃焼器ケーシング及びタービンケーシングからなる群から選択され、また前記第２構成部品（１００）は、前記第１構成部品（５０）が燃焼器ケーシングである場合には燃焼器ライナであり、前記第１構成部品（５０）がタービンケーシングである場合にはタービンシュラウドリングであることを特徴とする、請求項４に記載の構造体。
【請求項６】
前記第１構成部品（５０）は、スチール及び鉄合金からなる群から選択された材料を含み、また前記第２構成部品（１００）は、セラミック複合材料を含むことを特徴とする、請求項５に記載の構造体。
【請求項７】
前記第１構成部品（５０）の表面は、断熱皮膜で被覆され、また前記第２構成部品（１００）の表面は、断熱皮膜材料、及び前記セラミック複合材料と前記タービンエンジン（１０）内の燃焼生成ガスとの間の反応を抑制する材料からなる群から選択された材料で被覆されていることを特徴とする、請求項６に記載の構造体。
【請求項８】
周囲温度以外の温度に曝されたとき異なる寸法変化率又は量を有する第１構成部品（３００）と第２構成部品（３２０）とを互いに取付けるための構造体であって、該構造体は、前記第１構成部品（３００）の表面（３０２）上に形成された複数の隆起部（３１０）と該第１構成部品（３００）の該表面と対向する前記第２構成部品（３２０）の表面内に形成された複数の対応する空洞（３３０）とを含み、前記隆起部（３１０）の各々は、前記第２構成部品（３２０）が前記第１構成部品（３００）に対して半径方向及び軸方向のうちの少なくとも１つの方向に独立して動くように浮動することができるように、前記空洞（３３０）の１つに摺動可能に係合していることを特徴とする構造体。
【請求項９】
周囲温度以外の温度に曝されたとき異なる寸法変化率又は量を有する第１構成部品（３００）と第２構成部品（３２０）とを互いに取付けるための構造体であって、該構造体は、前記第２構成部品（３２０）の表面上に形成された複数の隆起部（３１０）と該第２構成部品（３２０）の該表面と対向する前記第１構成部品の表面内に形成された複数の対応する空洞とを含み、前記隆起部（３１０）の各々は、前記第２構成部品（３２０）が前記第１構成部品（３００）に対して半径方向及び軸方向のうちの少なくとも１つの方向に独立して動くように浮動することができるように、前記空洞の１つに摺動可能に係合していることを特徴とする構造体。
【請求項１０】
周囲温度以外の温度に曝されたとき異なる寸法変化率又は量を有する第１構成部品（５０）と第２構成部品（１００）とを互いに取付けるか又は該構成部品間の空間をシールするための構造体であって、該構造体は、
前記第１構成部品（５０）と前記第２構成部品（１００）との間に固定配置された複数の支持部材（２００）を含み、
前記支持部材（２００）の各々は、空洞（２０６）を形成し、かつ少なくとも第１リング（２０８）と少なくとも２つの対をなす第２リング（２１０）とを含み、前記少なくとも第１リング（２０８）及び前記少なくとも２つの第２リング（２１０）は、割りリング、層状リング、及び互いに取付けられた多重割りリングからなる群から選択され、前記第１リング（２０８）は、前記第２構成部品（１００）の周りで前記支持部材（２００）の前記空洞（２０６）内に配置され、また前記少なくとも２つの第２リング（２１０）は、該第２リング間で前記少なくとも第１リング（２０８）に摺動可能に係合するように間隔を置いて配置され、前記少なくとも２つの第２リング（２１０）の表面の少なくとも一部分が、前記少なくとも第１リング（２０８）の表面の少なくとも一部分に常に重なるようになっており、
複数の隆起部が、前記第１構成部品（５０）の表面上に形成され、また複数の対応する凹みが、前記第１構成部品（５０）の前記表面に対向する前記第２構成部品（１００）の表面内に形成され、前記隆起部の各々は前記空洞の１つに摺動可能に係合しており、
前記リング（２０８、２１０）と前記隆起部及び前記凹みの組合せとは、前記第２構成部品（１００）が前記第１構成部品（５０）に対して半径方向及び軸方向のうちの少なくとも１つの方向に独立して浮動運動することを可能にし、該構造体は更に、
前記第１構成部品（５０）と前記第２構成部品（１００）との間の空間内に在る媒体と前記第２構成部品（１００）により形成された空間内に在る別の媒体との間の連通を実質的に防止する、
ことを特徴とする構造体。
【請求項１１】
周囲温度以外の温度に曝されたときに異なる寸法変化率又は量を有する第１構成部品（５０）と第２構成部品（１００）とを互いに取付け、かつ前記第１構成部品（５０）と前記第２構成部品（１００）との間の空間内に在る媒体と前記第２構成部品（１００）により形成された空間内に在る媒体との間の連通を実質的に防止するための方法であって、該方法は、（１）長手方向すなわち軸方向及び半径方向を有し、全体として異なる半径方向寸法を有し、またそれらの長手方向軸線が室温において実質的に一致するように互いに間隔を置いて配置された、第１構成部品（５０）と第２構成部品（１００）とを設ける段階と、（２）前記第２構成部品（１００）が前記第１構成部品（５０）に対して半径方向及び軸方向のうちの少なくとも1つの方向に独立して動くように浮動することができるように、前記第１構成部品（５０）を前記第２構成部品（１００）に摺動可能に取付けるために、前記第１構成部品（５０）と前記第２構成部品（１００）との間に配置され、その各々が空洞（２０６）を形成し該空洞内に第１取付け構造体（２０８）を受け入れる複数の支持部材（２００）を設ける段階と、（３）対をなす第２取付け構造体（２１０）を前記第２構成部品上に設ける段階と、（４）前記第１構成部品（５０）を前記第２構成部品（１００）に取付けるために前記第１取付け構造体（２０８）を前記対をなす第２構造体（２１０）に摺動可能に係合させる段階と、を含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記第１取付け構造体（２０８）は、割りリング、層状リング、及び互いに取付けられた多重割りリングからなる群から選択された少なくとも第１リングを含み、前記第１リングは、前記第２構成部品（１００）の周りで前記支持部材（２００）の前記空洞（２０６）内に配置され、また前記対をなす第２取付け構造体（２１０）は、割りリング、層状リング、及び互いに取付けられた多重割りリングからなる群から選択された少なくとも２つの第２リングを含み、前記第２リングは、該第２リング間で前記第１リングに摺動可能に係合するように間隔を置いて配置され、前記第２リングの表面の少なくとも一部分は、前記少なくとも第１リングの表面の少なくとも一部分に常に重なっており、該方法は更に、前記第１構成部品（５０）と前記第２構成部品（１００）との間の空間内に在る媒体が前記第２構成部品（１００）により形成された空間に入るのを実質的に防止することを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第２リングは、前記第２構成部品（１００）の上で摺動可能であることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
割りリング、層状リング、及び互いに取付けられた多重割りリングからなる群から選択された少なくとも第１リングと少なくとも２つの第２リングとを、該第１リングが隆起部の周りで前記空洞内に配置され、また該第２リングが該第２リング間で前記第１リングと摺動可能に係合するように間隔を置いて前記隆起部の周りに配置され、該第２リングの表面の少なくとも一部分が前記少なくとも第１リングの表面の少なくとも一部分に常に重なるように、設ける段階を更に含むことを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１構成部品（５０）及び前記第２構成部品（１００）は、ガスタービンエンジン（１０）の構成部品であることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１構成部品（５０）は、燃焼器ケーシング及びタービンケーシングからなる群から選択され、前記第２構成部品（１００）は、前記第１構成部品（５０）が燃焼器ケーシングである場合には燃焼器ライナであり、前記第１構成部品（５０）がタービンケーシングである場合にはタービンシュラウドリングであることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１構成部品（５０）は、ニッケル基超合金及びコバルト基超合金からなる群から選択された材料を含み、また前記第２構成部品（１００）は、セラミック複合材料を含むことを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１構成部品（５０）の表面は、断熱皮膜で被覆され、また前記第２構成部品（１００）の表面は、断熱皮膜材料、及び前記セラミック複合材料と前記タービンエンジン（１０）内の燃焼生成ガスとの間の反応を阻止する材料からなる群から選択された材料で被覆されていることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
第１構成部品（５０）と、前記第１構成部品（５０）により形成された空間の内部に配置された第２構成部品（１００）と、周囲温度以外の温度に曝されたとき異なる寸法変化率又は量を有する前記第１構成部品（５０）と前記第２構成部品（１００）とを互いに取付けるか又は該構成部品間の空間をシールするための構造体とを含み、該構造体は、前記第１構成部品（５０）と前記第２構成部品（１００）との間に固定配置された複数の支持部材（２００）を含み、前記支持部材（２００）の各々は、空洞（２０６）を形成し、かつ前記第２構成部品（１００）が前記第１構成部品（５０）に対して半径方向及び軸方向のうちの少なくとも1つの方向に独立して動くように浮動することができるように、前記第２構成部品（１００）に設けられた対をなす第２取付け構造体（２１０）に摺動可能に係合する少なくとも第１取付け構造体（２０８）を該空洞内に受け入れており、該構造体は更に、前記第１構成部品（５０）と前記第２構成部品（１００）との間の空間内に在る媒体と前記第２構成部品（１００）により形成された空間内に在る別の媒体との間の連通を実質的に防止することを特徴とするタービンエンジン。
【請求項２０】
第１構成部品（５０）と、前記第１構成部品（５０）により形成された空間の内部に配置された第２構成部品（１００）と、周囲温度以外の温度に曝されたとき異なる寸法変化率又は量を有する前記第１構成部品（５０）と前記第２構成部品（１００）とを互いに取付けるか又は該構成部品間の空間をシールするための構造体とを含み、前記構造体は、
前記第１構成部品（５０）と前記第２構成部品（１００）との間に固定配置された複数の支持部材（２００）を含み、
前記支持部材（２００）の各々は、空洞（２０６）を形成し、かつ少なくとも第１リング（２０８）と少なくとも２つの対をなす第２リング（２１０）とを含み、前記少なくとも第１リング（２０８）及び前記少なくとも２つの第２リング（２１０）は、割りリング、層状リング、及び互いに取付けられた多重割りリングからなる群から選択され、前記第１リング（２０８）は、前記第２構成部品（１００）の周りで前記支持部材（２００）の前記空洞内に配置され、また前記少なくとも２つの第２リング（２１０）は、該少なくとも２つの第２リング（２１０）の表面の少なくとも一部分が前記少なくとも第１リング（２０８）の表面の少なくとも一部分に常に重なるように、該少なくとも２つの第２リング間で前記少なくとも第１リング（２０８）に摺動可能に係合するように間隔を置いて配置されており、
複数の隆起部が、前記第１構成部品（５０）の表面上に形成され、また複数の対応する凹みが、前記第１構成部品（５０）の前記表面に対向する前記第２構成部品（１００）の表面内に形成され、前記隆起部の各々は前記空洞の１つに摺動可能に係合しており、
前記リングと前記隆起部及び前記凹みの組合せとは、前記第２構成部品（１００）が前記第１構成部品（５０）に対して半径方向及び軸方向のうちの少なくとも１つの方向に独立して浮動運動することを可能にし、該構造体は更に、
前記第１構成部品（５０）と前記第２構成部品（１００）との間の空間内に在る媒体と前記第２構成部品（１００）により形成された空間内に在る別の媒体との間の連通を実質的に防止する、
ことを特徴とするタービンエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる熱膨張係数、率又は量を有する構成部品を互いに取付けるか又は該構成部品間の空間をシールするための構造体に関する。具体的には、本発明は、ガスタービンエンジンの高温遮熱構成部品を隣接する構成部品に取付けるか又はこのような構成部品間の空間をシールするための構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱膨張及び熱収縮を受ける構成部品を、同様に異なる率の熱膨張及び熱収縮を受ける支持部材を用いて支持することは今まで長い間の問題であった。構成部品及び支持部材が剛体として結合されている場合には、それらの各々は、応力を受けることになり、ついには機械的破損を招く可能性がある。この問題は、どちらか一方又は両方がセラミックのような脆弱な材料から製作される場合に特に深刻である。例えば、この問題は、ガスタービンエンジンにおいて、特にこのようなエンジンの燃焼領域及びタービン領域において起こる可能性がある。
【０００３】
航空機に推力を与えるガスタービンエンジン又は電力を発電するガスタービンエンジンのようなガスタービンエンジンは、通常、環状のガス流路内に配置された回転翼形ブレード及び固定翼形ブレードの交互の段を収容するケーシングを含む。このようなタービンエンジンの効率的な作動を保証するためには、回転翼形ブレードの先端とガス流路の半径方向外側壁面との間の間隙は、可能な限り小さいことが重要である。間隙が大き過ぎる場合、ブレード先端を横切って過度のガス漏洩が起こり、それによってタービンの効率が低下する。しかしながら、間隙が漏洩を減少させるように縮小される場合には、一部のタービン作動状態の下で回転ブレードの先端がガス流路壁面と接触を生じ、それによってブレードと壁面の両方を損傷させることになる懼れがある。
【０００４】
最適のブレード先端の間隙が達成されて該ブレード先端を横切るガス漏洩が最小限に維持されることを保証する方法として、シュラウドリングを用いて回転翼形ブレード段を囲むことが従来のやり方であった。通常、シュラウドリングは、該シュラウドリングがタービンの環状ガス流路の半径方向外側壁面の一部分を形成する半径方向内側表面を構成するような方法で、タービンケーシングに取付けられる。シュラウドリングは、高い公差で極めて容易に製作されるが、タービン作動中に最適の先端間隙が維持されることを保証する点において課題が未だ存在している。これらの課題は、主としてタービンケーシング、シュラウドリング、及び翼形ブレード組立体の異なる熱膨張率に関連する。従って、例えば、タービンケーシング及びシュラウドリングが同じ熱膨張係数を有していたとしても、それらの質量における及びそれらがタービン作動中に曝される温度における差により、依然として異なる膨張又は収縮率又は量を生じることになる。従って、シュラウドリング及び可能性としてタービンケーシングが変形する危険性がある。
【０００５】
同様に、ガスタービンエンジンの燃焼室は、金属で作られた燃焼室ケーシングを極めて高い燃焼ガスの温度から保護するためにセラミック燃焼室ライナ（又は燃焼器ライナとしても一般に知られている）で裏張りすることができる。この場合も、セラミック及び金属の異なる熱膨張又は熱収縮係数又は率により、どちらか一方又は両方が変形することになり結果として機械的応力が生じることになる危険性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、異なる熱膨張又は熱収縮係数、率、又は量を有する構成部品を、該構成部品の早期の破損を招く懼れがある該構成部品の形状変形の危険性を軽減するか又は排除するように、互いに取付けるか又は支持するための構造体を提供することは非常に望ましい。また、ガスタービンエンジンの高温セクションのライナと隣接する要素との間に最適の間隙を維持するのに役立つような、タービンのライナを支持するための構造体を提供することも非常に望ましい。更に、異なる熱膨張又は熱収縮係数、率、又は量を有する２つの構成部品間の空間を、該空間内に在る媒体と１つの構成部品の内部空間内に在る別の媒体との間の連通を実質的に防止するように、シールする構造体を提供することもまた非常に望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、周囲温度以外の温度に曝されたとき異なる寸法変化率又は量を有する第１構成部品と第２構成部品とを互いに取付けるか又は該構成部品間の空間をシールするための構造体及び方法を提供する。第１構成部品及び第２構成部品は、長手方向すなわち軸方向及び半径方向を有する。構造体は、第１及び第２構成部品間に固定配置された複数の支持部材を含み、該支持部材は、第２構成部品が第１構成部品に対して半径方向及び軸方向のうちの少なくとも１つの方向に独立して動くように浮動することができるように、第１構成部品を第２構成部品に摺動可能に取付ける。第１構成部品及び第２構成部品は、異なる半径方向寸法を有し、それらの長手方向軸線が室温において実質的に一致するように、互いに間隔を置いて配置される。第２構成部品の円周の周りの任意の位置で測定された、第１及び第２構成部品間の間隙の変化が所要の間隙値より小さいときに、長手方向軸線は、実質的に一致していると言われる。支持部材の各々は、空洞を形成し、第２構成部品上に設けられた対をなす第２取付け構造体に摺動可能に係合する少なくとも第１取付け構造体を含む。支持部材は、第１構成部品の円周面に直接的又は間接的に固定取付けされるか又は該円周面内に形成されることができる。
【０００８】
本発明の１つの形態において、複数の支持部材は第１構成部品に固定取付けされる。第１取付け構造体は、半径方向に拡張可能でありかつ支持部材の表面と第２構成部品の円周面との間で支持部材内に配置された少なくとも第１リングを含む。対をなす第２取付け構造体は、第２構成部品の円周面上に摺動可能に配置されかつ第１リングの直径とは全体として異なる直径を有する少なくとも２つの第２リングを含み、第２リングの表面の少なくとも一部分と隣接する第１リングの表面の少なくとも一部分との間に常に重なり部分があるようになっている。第２リングは、該第２リング間で第１リングに摺動可能に係合するように互いに間隔を置いて配置される。
【０００９】
本発明の別の形態でにおいて、第１構成部品を第２構成部品に取付けるための本発明の構造体は、第１構成部品の円周面内に形成された複数の空洞と第２構成部品の円周面から該空洞の方向に半径方向に延びるピン及びボスからなる群から選択された複数の隆起部とを含む。各空洞は、該空洞内で対応するピン又はボスと摺動可能に係合するように、該ピン又はボスと対向して配置される。
【００１０】
本発明の更に別の形態において、周囲温度以外の温度に曝されたとき異なる寸法変化率を有する第１構成部品と第２構成部品とを互いに取付け、かつ該構成部品間の空間をシールするための方法が提供される。該方法は、（１）長手方向すなわち軸方向及び半径方向を有し、全体として異なる半径方向寸法を有し、またそれらの長手方向軸線が室温において実質的に一致するように互いに間隔を置いて配置された、第１構成部品と第２構成部品とを設ける段階と、（２）第２構成部品が第１構成部品に対して半径方向及び軸方向のうちの少なくとも１つの方向に独立して動くように浮動することができるように、該第１構成部品を該第２構成部品に摺動可能に取付けるために、該第１構成部品と該第２構成部品との間に配置され、その各々が空洞を形成しかつ第１取付け構造体を含む複数の支持部材を設ける段階と、（３）対をなす第２取付け構造体を第２構成部品上に設ける段階と、（４）第１構成部品を第２構成部品に取付けるために第１取付け構造体を対をなす第２構造体に摺動可能に係合させる段階とを含む。構造体は更に、第１及び第２構成部品間の空間内に在る媒体が第２構成部品により形成された空間内に入るのを防止する。
【００１１】
本発明の他の特徴及び利点は、本発明の以下の詳細な説明及び同じ符号が同じ要素を指している添付の図面を熟読することにより明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、周囲温度以外の温度に曝されたとき異なる熱膨張係数或いは異なる寸法変化率又は量を有する第１構成部品と第２構成部品とを互いに取付けるためか又は該構成部品間の空間をシールするための構造体及び方法を提供する。本発明により、燃焼生成物の極めて高い温度からガスタービンエンジンのような熱装置の金属ケーシングを保護することにおける又は熱装置の隣接する部分の異なる熱膨張又は熱収縮係数又は率の影響を軽減することにおける用途が見出される。例えば、本発明の支持又はシール構造体は、それらの異なる熱膨張率によりどちらの部品にも応力が加わることがなく、また早期の機械的破損が生じることがないように、燃焼器ライナをガスタービンエンジンの燃焼室の壁面に取付けるために用いられる。別の用途では、本発明の支持又はシール構造体は、ガスタービンエンジンにおいて、タービンのシュラウドリングと翼形ブレードとの間に最適に近い間隙を維持するように、タービンセクションのシュラウドリングをケーシングに取付けるために用いられる。本発明の支持又はシール構造体は更に、第１構成部品と第２構成部品との間の空間内に在る媒体が第２構成部品により形成された空間に入るのを防止し、又はその逆の場合も防止する。
【００１３】
図１は、第１の実施形態の燃焼室すなわち燃焼器３０のセクションを示すタービンエンジンのセクション１０の概略図であり、該燃焼室すなわち燃焼器３０内において、燃料が燃焼用空気と混合され点火されてタービン（図示せず）に動力を供給するための大量の燃焼生成ガス流を生成する。燃焼室すなわち燃焼器３０は、一般的に燃焼器ケーシング５０と共通の長手方向軸線２０を有するほぼ円筒形の形状を有し、円筒形の燃焼器ライナ１００により形成される。ケーシング５０は、一般的にスチール、又は鉄とニッケル、コバルト及びクロム等のような１つ又はそれ以上の他の金属とを含む合金のような金属で製作される。約９００〜１１００℃ほどの高温に耐えることができる材料を選ぶことが望ましい場合がある。１つの実施形態では、燃焼器ライナ１００は、繊維強化セラミックベース複合材のようなセラミック材料で製作される。適当な材料は、ＳｉＣ繊維強化ＳｉＣベース複合材である。繊維強化セラミック複合材は、例えば米国特許第４，８８９，６８６号、第４，９４４，９０４号、第５，１５４，７８７号、及び日本公開平６−９２７７号に開示されており、その開示内容は参考文献として本明細書中に組み入れられる。別の実施形態では、燃焼器ライナ１００は、極めて高い燃焼温度に耐えることができる金属合金で製作することができる。セラミック燃焼器ライナ１００は、該燃焼器ライナ１００がケーシング５０に対して独立して動いて該燃焼器ライナ１００及びケーシング５０の材料の異なる熱膨張係数を吸収することができるように、燃焼セクション１０内に配置される。一般的に、冷却空気の量が、燃焼器ライナ１００とケーシング５０との間の空間を通して流され、ケーシング５０の温度が極端に上昇しないことを保証する。この冷却空気は、燃焼室３０内に漏洩することなく、燃焼生成物の温度を低下させることが望ましい。本発明の取付け具はまた、シール機構を形成してこのような漏洩を防止することができる利点がある。
【００１４】
燃焼室の別の実施形態では、図２に示すように、燃焼室３０は、タービンエンジンケーシング５０と共通の長手方向軸線２０を有する環状の形状を有する。「環状の形状」という用語には、その長手方向軸線に沿って一定又は変化する直径を有する構造体が含まれる。タービンエンジンの燃焼室セクション１０は、前に開示したような金属又は合金で製作された外側金属ケーシング５０と内側金属ケーシング７０とを有する。外側金属ケーシング５０の内側表面５２及び内側金属ケーシング７０の外側表面７２は、イットリウム及びジルコニウムの酸化物又はジルコニウム及びスカンジウムの酸化物のような通常のセラミック断熱皮膜材料で被覆されるのが望ましい場合がある。断熱皮膜は、金属ケーシングへの熱伝達を減少させ、それによって該金属ケーシングの平均温度を低下させる。外側燃焼器ライナ１００は、外側金属ケーシング５０の内側表面５２に隣接して配置される。内側燃焼器ライナ１２０が、内側金属ケーシング７０の外側表面７２に隣接して配置される。燃焼器ライナ１００及び１２０は、それらがケーシング５０及び７０に対して独立して動いて燃焼器ライナ及びケーシングの材料の異なる熱膨張係数を吸収することができるように、燃焼器セクション１０内に配置される。燃焼器ライナ１００及び１２０は、前に開示したように、炭化ケイ素繊維で強化された炭化ケイ素ベースのようなセラミックベース複合材を含むことができる。
【００１５】
本発明の支持又はシール構造体がまた、図１に示されるが、この図は一定の縮尺で描かれてはいない。構造体は、燃焼器ライナ１００を燃焼器ケーシング５０に取付けるための支持部材２００を含み、やはり燃焼器ライナ１００が燃焼器ケーシング５０に対して独立して半径方向又は軸方向に動くのを可能にする。燃焼器が、図２に示す形状のような環状の形状を有する実施形態において、本発明の類似の構造体（図示せず）もまた、内側燃焼器ライナ１２０を内側燃焼器ケーシング７０に取付けるために用いられる。本発明の１つの実施形態では、支持部材２００は、一般的に円筒形の環状の形状を有しており、その外側円周面は外側ケーシング５０の内側表面５２に固定取付けされる。支持部材２００は、円周方向部分２０２と２つの対向する半径方向内向きに延びる部分２０４とを有する。円周方向部分２０２及び半径方向内向きに延びる部分２０４は、協働して空洞２０６を形成する。層状リング２０８又は割りリング２１０を含む２つの対をなす取付け構造体が、空洞２０６の内部に配置される。第１取付け構造体は、複数の第１層状又は割りリング２０８を含む。リング２０８は、空洞２０６の内側円周面に隣接して配置され、互いにかつ外側燃焼器ライナ１００の外側表面１０２から間隔を置いて配置される。複数の第２層状又は割りリング２１０は、第１リング２０８の直径よりも全体的に小さい平均直径を有しており、燃焼器ライナ１００の外側表面１０２に隣接して配置される。第２リング２１０は、該第２リング２１０の各々が２つの隣接する第１リング２０８の間に摺動可能に係合しかつ該２つの隣接する第１リング２０８に重なるように、互いに間隔を置いて配置される。第２リング２１０の外側円周面は、空洞２０６の円周方向部分２０２の内側表面から間隔を置いて配置される。層状リング２０８又は割りリング２１０は、半径方向に膨張又は収縮して燃焼器ライナ１００及びケーシング５０の異なる熱膨張又は熱収縮係数又は率を吸収することができる。第１リング２０８及び第２リング２１０の各々は、図３（Ａ）、図３（Ｂ）、及び図３（Ｃ）に示すように、単一の割りリング、二重の層状リング、又は同じ直径を有し互いに取付けられた複数の割りリングの構成を有することができる。層状リング２０８又は割りリング２１０は、前に開示したようなセラミックベース複合材料のようなセラミック材料で製作することができる。しかしながら、断熱皮膜を備えるか又は備えない適当な金属もまた、リング２０８及び２１０に用いることができる。燃焼器ライナ１００は、燃焼生成ガスの極めて高い温度に曝されるので、半径方向に膨張する傾向がある。第２リング２１０は、該リング内の割れ目の存在又は不連続の性質のために、燃焼器ライナ１００と共に膨張する。従って、第２リング２１０の各々は、少なくとも隣接する第１リング２０８の上で摺動して、燃焼器ライナ１００内に応力が蓄積されないように該燃焼器ライナ１００の膨張を吸収する。
【００１６】
支持リング２０８及び２１０はまた、支持部材２００と燃焼器ライナ１００との間のシールとしても働き、該ケーシング５０と該燃焼器ライナ１００との間の空間から燃焼室３０内への冷却空気の望ましくない漏洩を防止する。このような漏洩の防止は、エンジンの高い効率を維持するのに役立つ。
【００１７】
同様に、燃焼室３０が環状の形状を有する実施形態においては、層状リング又は割りリングの支持部材及び組立体が、内側燃焼器ライナ１２０を内側燃焼器ケーシング７０に取付けるために用いられる。この場合には、支持部材２００は、例えば内側燃焼器ケーシング７０の外側円周面７２に直接的又は間接的に固定取付けされる。この場合、支持部材２００の空洞２０６は、内側燃焼器ライナ１２０の内側円周面１２２に向かって外向きに面する。空洞２０６は、前述のようにリング２０８及び２１０を同様に受け入れる。
【００１８】
図４は、タービンエンジンの第２構成部品３２０を第１構成部品３００に取付けるための構造体を示し、該構造体は、第２構成部品が第１構成部品に対してほぼ対称的に膨張又は収縮するのを可能にする。このような構造体は、前に開示した支持リング２０８及び２１０の組立体に加えて燃焼室の長さに沿って配置されて、２つの構成部品３００及び３２０の同心性を実質的に維持することができる。１つの実施形態では、第１構成部品は、燃焼室ケーシングとすることができ、また第２構成部品は、燃焼器ライナとすることができる。別の実施形態では、第１構成部品は、金属タービンケーシングとすることができ、また第２構成部品は、タービンブレードを囲むセラミック製シュラウドリングとすることができる。第１構成部品３００は、半径方向内向きに延びるピン又はボス３１０のような複数の隆起部を有する。ピン又はボス３１０は、第１構成部品３００の内側表面３０２の円周の周りに間隔を置いて配置される。第１構成部品３００の内側表面３０２全体又はその一部分及びピン又はボス３１０は、前に開示したように、セラミックの断熱皮膜で被覆することができる。第２構成部品３２０は、第１構成部品３００の内側表面３０２の内側にかつ該内側表面に隣接して配置される。第２構成部品３２０は、前に開示したように、炭化ケイ素繊維で強化された炭化ケイ素ベースのようなセラミック複合材料で製作されるのが望ましい場合がある。第２構成部品３２０はまた、燃焼ガス生成物の成分とシュラウドリング材料との間の反応を抑制することになる材料で被覆することもできる。例えば、ケイ素は、この目的には有効であり、また物理蒸着、溶浸、又はプラズマ蒸着のような任意の従来の方法により第２構成部品３２０の表面に付着させることができる。複数のくぼみ又は空洞３３０が、第２構成部品３２０の外側表面３２２内に形成され、各くぼみ又は空洞３３０は、ピン又はボス３１０に対向して設置され、該ピン又はボスに摺動可能に係合する。ピン及びくぼみの寸法は、それらの組合せが第１構成部品３００に対しての第２構成部品３２０のほぼ対称的な膨張を可能にするように、高度の公差に管理されることができる。ピン又はボス３１０と対応するくぼみ３３０との間の間隙もまた、第２構成部品３２０が第１構成部品３００に対して軸方向に動くことを可能にして、２つの構成部品の熱膨張におけるいかなる差も吸収することができる。ピン又はボス３１０が第２構成部品３２０上に形成され、くぼみ又は空洞３３０が第１構成部品３００上に形成された場合であっても、本発明は同様に有効であることが理解される。
【００１９】
前述し図３に示したような層状リング取付け具が、燃焼器及びガスタービンエンジン内に実装されて試験された。第１実施例では、燃焼器ライナは、ＳｉＣ繊維強化ＳｉＣセラミックベースの複合材で製作された。燃焼器ライナの外側表面に隣接する各リングの内側表面上にＺｒＯ2ベースの断熱皮膜を有する２つの層状リングシールが、燃焼器ライナと燃焼器ケーシングとの間のコンプライアント取付け具としてまた圧縮機空気が燃焼器中に漏洩するのを防止するシールとして用いられた。別の試験において、アルミナセラミック・クロス（Nextel  440）の層が、リングの内側表面と燃焼器ライナの外側表面との間に配置されて、燃焼器ライナと層状リングとの間のあらゆる可能性のある化学的相互作用を防止した。耐熱試験が、これらの層状リングシールについて１５０時間以上の間実施されて成功した。
【００２０】
第２実施例では、タービンエンジンのシュラウドリングには、層状リングシール／取付け具が設けられ、シュラウドリングの１端には複数のスロットが配置された。スロットの各々には、固定された金属製支持構造体に取付けられた半径方向のボスが摺動可能に受け入れられた。層状リングシール／取付け具と半径方向のボスとの組合せは、１０００時間以上の間General Electric製  ＰＧＴ−２型エンジンの外側タービンエンジンケーシングに対してシュラウドリングの半径方向位置を成功裏に維持した。
【００２１】
様々な実施形態がここに説明されているが、様々な要素の組合せ、変更、均等の構成、又はそれらの改良が、当業者によってなされることができる。また、特許請求の範囲に記載された符号は、理解容易のためであってなんら発明の技術的範囲を実施例に限縮するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】タービンエンジンの燃焼器の第１の実施形態におけるセクションの概略図。
【図２】別のタービンエンジンの燃焼器の第２の実施形態におけるセクションの概略図。
【図３】（Ａ）は、本発明の支持構造体内で用いることができる割りリングを示す図。（Ｂ）は、本発明の支持構造体内で用いることができる層状リングを示す図。（Ｃ）は、本発明の支持構造体内で用いることができる多重割りリングを示す図。
【図４】ピンと関連する空洞との組合せを含む支持構造体を用いてタービンケーシング内の所定の位置に保持されたタービンシュラウドの断面図。
【符号の説明】
【００２３】
１０  ガスタービンエンジン
２０  長手方向軸線
３０  燃焼室
５０  エンジンケーシング
５２  エンジンケーシングの内側表面
１００  燃焼器ライナ
１０２  燃焼器ライナの外側表面
２００  支持部材
２０２  支持部材の円周方向部分
２０４  支持部材の半径方向内向きに延びる部分
２０６  空洞
２０８  第１リング
２１０  第２リング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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