(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービン内の空気の漏出を防止するためのシステムであって、
ａ）タービンディスク及び動翼アセンブリであって、
タービンディスクから半径方向に延在する複数のディスクポストと、隣接するディスクポスト間の複数のディスクスロットとを備えるタービンディスクであって、第１の熱膨張率を有する第１の材料からなるタービンディスクと、
複数のタービン動翼であって、タービン動翼の１つが、各ディスクスロットの中に受けられ、第２の熱膨張率を有する第２の材料からなる複数のタービン動翼と、
複数のシールプレートであって、シールプレートの１つが、タービン動翼の半径方向内側に各ディスクスロット内に配置され、シールプレートが、ディスクポスト又はタービン動翼のいずれかの熱膨張率と実質的に同様の熱膨張率を有する材料からなり、シールプレートは、複数のディスクポスト又は複数のタービン動翼の少なくとも１つの熱膨張又は熱収縮と同様の量で熱膨張又は熱収縮するようになる、複数のシールプレートと
を備える、タービンディスク及び動翼アセンブリと、
ｂ）アセンブリの少なくとも一部分に結合され、ディスクスロットを封止するように構成されているシール部材であって、シール部材の第１の端部が、タービン動翼に結合し、シール部材の第２の端部が、タービンディスクに結合し、シール部材の第１の端部と第２の端部との間の中間部が、シールプレート及び複数のタービン動翼又は複数のディスクポストの１つに結合する、シール部材と
を備える、システム。
【請求項２】
シールプレートが第１の材料又は第２の材料の１つを含む、請求項１記載のシステム。。
【請求項３】
各シールプレートの形状の少なくとも一部分が、各ディスクスロットの少なくとも一部分と本質的に相補的である、請求項１又は請求項２記載のシステム。。
【請求項４】
アセンブリが、周囲温度の変化を経験する際に、シール部材が、アセンブリの少なくとも一部分の熱膨張又は熱収縮に追従し、ディスクスロットの封止を維持する、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のシステム。
【請求項５】
シール部材が、各ディスクスロットの少なくとも一部分を包む、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載のシステム。
【請求項６】
中間部が、シールプレート及びディスクポストに結合し、
第１の端部が、タービン動翼の熱膨張に追従し、
第２の端部が、タービンディスクの熱膨張に追従し、
中間部が、シールプレート及びディスクポストの熱膨張に追従する、請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載のシステム。
【請求項７】
各プレートの少なくとも一部分に隣接する、アセンブリ上に配置されたワイヤをさらに備える、請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載のシステム。
【請求項８】
シール部材内に流路をさらに備え、ワイヤが流路内に配置される、請求項７記載のシステム。
【請求項９】
ワイヤが、各シールプレートの軸方向に向いた面に隣接している、請求項７記載のシステム。
【請求項１０】
ワイヤが、アセンブリの少なくとも一部分の熱膨張に追従する、請求項７記載のシステム。
【請求項１１】
タービン内の空気の漏出を防止する方法であって、
ａ）タービン動翼及びディスクアセンブリを組み立てるステップであって、アセンブリが、タービンディスクから半径方向に延在する複数のディスクポストと、隣接するディスクポスト間のディスクスロットとを含むタービンディスクであって、タービンディスク及びディスクポストが第１の熱膨張率を有する第１の材料からなる、タービンディスクと、複数のタービン動翼であって、各タービン動翼が第２の熱膨張率を有する第２の材料からなる複数のタービン動翼とを備えており、タービン動翼及びディスクアセンブリを組み立てるステップが、
ａ１）各ディスクスロット内に１つのタービン動翼を配置するステップと、
ａ２）各タービン動翼の半径方向内側の各ディスクスロット内に１つのシールプレートを配置するステップであって、各シールプレートが、ディスクポスト又はタービン動翼のいずれかの熱膨張率と実質的に同様の熱膨張率を有する材料からなり、シールプレートが、複数のディスクポスト又は複数のタービン動翼の少なくとも１つの熱膨張又は熱収縮と同様の量で熱膨張又は熱収縮する、ステップと
を含んでいる、ステップと、
ｂ）シール部材をアセンブリの少なくとも一部分に結合するステップであって、シール部材が各ディスクスロットの少なくとも一部分を封止する、ステップと、
ｃ）シール部材の第１の端部を動翼に結合するステップと、
ｄ）シール部材の第２の端部をディスクに結合するステップと、
ｅ）第１の端部と第２の端部との間のシール部材の中間部をプレート、及び複数の動翼又は複数のポストの１つに結合するステップと
を含む、方法。
【請求項１２】
アセンブリが環境温度の変化を経験する際に、シール部材が、アセンブリの少なくとも一部分の熱膨張又は熱収縮に追従し、スロットの封止を維持する、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
中間部をプレート及びポストに結合するステップをさらに含む、請求項１１又は請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
結合するステップが、各スロットの少なくとも一部分をシール部材で包むステップをさらに含む、請求項１１乃至請求項１３のいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
各プレートの少なくとも一部分に隣接するアセンブリ上にワイヤを配置するステップをさらに含む、請求項１１乃至請求項１４のいずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
ワイヤが、各プレートの軸方向に向いた面に隣接してさらに配置される、請求項１５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される主題は、一般にタービン内の漏出の防止に関するものであり、より具体的には、隣接するタービン部品間での空気の漏れを防止することに関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機及び航空機エンジン産業は、一貫して燃料効率を向上させ、又はその技術の燃料消費率（ＳＦＣ）を減じるための改良を実現しようと努めている。自動車産業と同様に、航空機及び航空機エンジン産業においてＳＦＣを減少させる努力の多くは、エンジン自体の全体的な効率を増加させることに焦点を当ててきた。努力目標に向かって、エンジンの総重量を減少させることにも多くの注目が向けられている。材料設計の進歩により、重い金属部品を航空機のタービンエンジンに生じる熱や力に耐えることができるセラミック及び複合材料のような、より軽量の材料に交換することに多くの注目が向けられてきている。エンジンの特定の部品を軽い材料に交換することによって、エンジンを軽量化することができるが、材料が航空機エンジン内の高温環境に晒される場合に、特定の問題が生じる。問題の１つは、例えば、金属部品とセラミック又は複合材料からなる部品との間の相対的な熱膨張の不一致である。金属部品がセラミック又は複合材料からなる部品に隣接する場合、金属部品、及びセラミック又は複合部品は、異なる量と異なる割合で膨張し、それによって潜在的にそれらの間に望ましくない空間を生成する。望ましくない空間又は開口部のエンジン内の場所に依存して、空間又は開口部が、空気の漏出又はその内部に他の気流の問題につながる可能性がある。漏出及び他の気流の問題は効率を低下させ、それによってエンジンの燃焼消費率（ＳＦＣ）を増加させる可能性がある。したがって、熱膨張の異なる係数を有する、タービンの中で使用される材料の不利な挙動を相殺する装置及び方法が当技術分野で求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第４２０７０２９号明細書
【発明の概要】
【０００４】
したがって、タービンの構成要素間の空気の漏出を防止するための装置及び方法を提供することが望ましい。一実施形態では、タービンディスク及び動翼アセンブリが、提供され、該タービンディスクから半径方向に延在する複数のディスクポストと、隣接するディスクポスト間に複数のディスクスロットとを含むタービンディスクを備えている。タービンディスクは、第１の熱膨張率を有する第１の材料からなる。アセンブリは、さらに、複数のタービン動翼を備えている。タービン動翼の１つは、各ディスクスロット内に受けられる。タービン動翼は、第２の熱膨張率を有する第２の材料からなる。アセンブリは、さらに、複数のシールプレートを備えており、シールプレートの１つは、タービン動翼の半径方向内側の各ディスクスロット内に配置される。シールプレートは、ディスクポスト又はタービン動翼のいずれかの熱膨張率と実質的に同様の熱膨張率を有する材料からなり、シールプレートは、複数のタービンディスクポスト又は複数のタービン動翼の少なくとも１つの熱膨張又は熱収縮と同様の量で熱膨張又は熱収縮するようになる。
【０００５】
タービン内の空気の漏出を防止するためのシステムが提供される。システムは、上記に開示するディスク及び動翼アセンブリと、アセンブリの少なくとも一部分に結合され、ディスクスロットを封止するように構成されたシール部材とを備えている。一実施形態において、アセンブリが、環境温度の変化を経験する場合、シール部材は、アセンブリの少なくとも一部分の熱膨張又は熱収縮に追従し、ディスクスロットの封止を維持する。
【０００６】
タービン動翼及びディスクアセンブリの組み立て方法もまた提供される。アセンブリは、タービンディスクから半径方向に延在する複数のディスクポストと、隣接するディスクポスト間の複数のディスクスロットとを含むタービンディスクを備えている。タービンディスク及びディスクポストは、第１の熱膨張率を有する第１の材料からなる。アセンブリは、さらに、複数のタービン動翼を備えている。各タービン動翼は、第２の熱膨張率を有する第２の材料からなる。方法は、各ディスクスロット内に１つのタービン動翼を配置するステップと、各タービン動翼の半径方向内側の各ディスクスロット内に１つのシールプレートを配置するステップとを含む。各シールプレートは、ディスクポスト又はタービン動翼のいずれかの熱膨張率と実質的に同様の熱膨張率を有する材料からなり、シールプレートは、複数のディスクポスト又は複数のタービン動翼の少なくとも１つの熱膨張又は熱収縮と同様の量で熱膨張又は熱収縮するようになる。
【０００７】
タービン内の空気の漏出を防止する方法が、さらに提供される。方法は、ディスク及び動翼アセンブリを組み立てるステップを含む。アセンブリは、タービンディスクから半径方向に延在する複数のディスクポストと、隣接するディスクポスト間の複数のディスクスロットとを含むタービンディスクを備えている。タービンディスク及びディスクポストは、第１の熱膨張率を有する第１の材料からなる。アセンブリは、さらに、複数のタービン動翼を備えている。各タービン動翼は、第２の熱膨張率を有する第２の材料からなる。組み立てステップはさらに、各ディスクスロット内に１つのタービン動翼を配置するステップと、各タービン動翼の半径方向内側の各ディスクスロット内に１つのシールプレートを配置するステップとを含む。各シールプレートは、ディスクポスト又はタービン動翼のいずれかの熱膨張率と実質的に同様の熱膨張率を有する材料からなり、シールプレートは、複数のディスクポスト又は複数のタービン動翼の少なくとも１つの熱膨張又は熱収縮と同様の量で熱膨張又は熱収縮するようになる。方法は、シール部材が各ディスクスロットの少なくとも一部分を封止するように、シール部材をアセンブリの少なくとも一部分に結合するステップをさらに含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】シールプレートの一実施例を含むディスク及び動翼アセンブリの一実施形態の斜視図である。
【図２】図１のディスク及び動翼アセンブリの後面図である。
【図３】図１のシールプレートの斜視図である。
【図４】図１の線４−４で取られた、タービン内の空気の漏出を防止するためのシステムの一実施形態の側部断面図である。
【図５】従来技術のディスク及び動翼アセンブリの頂部断面図である。
【図６】図４のシステムの上部断面図である。
【図７】熱膨張を経験している図４のシステムを示す上部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
ディスク及び動翼アセンブリ１０の一部分は、図１及び図２に示されている。ディスク及び動翼アセンブリ１０の一部分が示されているが、ディスク及び動翼アセンブリ１０は、周方向に延在して完全なアセンブリになることができることを理解されたい。一実施形態では、例えば、タービンディスク１２は、６０個のディスクポスト１４及び６２個のディスクスロット１６を備え、６２個のディスクスロット１６は、６２個のタービン動翼１８、及び６２個のシールプレート２０を受け、それによって周方向に完全なアセンブリを完成させる。しかし、用途に応じて、各数は、６２個とは異なってもよい。本明細書に開示されるように、「ポスト」及び「ディスクポスト」は、ほとんど同じ意味で使用される。本明細書に開示されるように、「タービン動翼」と「動翼」は、ほとんど同じ意味で使用される。本明細書に開示されるように、「タービンディスク」及び「ディスク」は、ほとんど同じ意味で使用される。本明細書に開示されるように、「スロット」及び「ディスクスロット」は、ほとんど同じ意味で使用される。同様に、「シールプレート」と「プレート」は、ほとんど同じ意味で使用される。
【００１０】
本発明は、ディスク及び動翼アセンブリの軸方向の漏出を防止するために特に有利である。こういうわけで、システム及び方法は、そのような構成要素に言及する枠組みで本明細書で説明される。さらに、前方、後方、半径方向、周方向及び軸方向などの用語は、選択された言及の枠組みの中でシステムを説明するために使用される。しかし、本発明は、言及及び説明の用語の選択された枠組みに限定されるものではなく、ディスク及び動翼アセンブリ以外の構成要素に使用可能であり、及び他の配向の中で使用可能である。言及の枠組みに変更がある場合に、当業者であれば、本明細書で使用される説明的用語が、直接適用されなくてもよいことを認識するであろう。それにもかかわらず、本発明は、タービン内の位置及び配向に依存しないことを意図しており、システム及び方法を記述するために使用される相対的な用語は、本発明の適切な説明を提供するためものに過ぎない。
【００１１】
アセンブリ１０の最も半径方向外側部分に、動翼１８は、翼形部２２を含む。翼形部２２は、それぞれ前縁２４、後縁２６、後面２８及び前面３０を含む（図４）。図１に示すように、角度及び形状のような翼形部２２の構成は、例えば、タービンの使用中に考えられる１つの構成の一実施例である。代替用途のための翼形部２２の代替構成は、当業者にとって容易に明らかであろう。動翼１８は、翼形部２２の半径方向内側のプラットフォーム部分３２をさらに備えている。一実施形態では、プラットフォーム３２は、上面３４、底面（図示せず）、前方部３５及び後方部３７を含む。プラットフォーム３２の半径方向内側に、シャンク部３６が設けられている。さらにより半径方向内側に、動翼１８は、ダブテール部３８を含む。ダブテール部３８は、前面（図示せず）、後面４０、第１の正圧面４２、第２の正圧面４４及び底面（図示せず）を含む。
【００１２】
ディスク１２は、アセンブリ１０の中心（図示せず）で始まり、そこから半径方向外側に延び、軸方向の幅ｗ1を含む。リップ部材４６が、軸方向後方向にディスク１２から延在する。リップ部材４６は、ディスク１２から軸方向に延在する第１の部分４８、及び第１の部分４８から離れて半径方向外側方向に延在する第２の部分５０を含む。複数のポスト１４が、ディスク１２から半径方向外側に延在する。好ましくは、ポスト１４は、ディスク１２の周りに円周方向に均等に離隔され、長さのような実質的に等しい寸法、および実質的に同一の形状を含むことができる。ポスト１４は、より詳細には、前面５１と、後面５２、第１の正圧面５４及び第２の正圧面５６、上面５８及び幅ｗ2を含む。ディスク１２近傍の各正圧面５４、５６の半径方向内側部分に、ポスト１４が周方向に対向して延在する突出部６０、６２を含む。好ましくは、ポスト１４の少なくとも一部分は、突出部６０、６２の半径方向外側にダブテール部３８を含む。空間６４は、ディスクポスト上面５８の半径方向外側に、プラットフォーム３２の内側に、及び周方向に隣接する動翼シャンク３６の間にある。
【００１３】
ポスト１４の間には、スロット１６が設けられている。より詳細には、本明細書に言及するスロット１６は、２本のポスト１４の間の空間として画定される。したがって、スロット１６の少なくとも一部分の形状は、ポスト１４の少なくとも一部分に相補的である。各スロット１６の少なくとも一部分は、全体的にダブテール形状である。各スロット１６は、動翼１８の一部分を受けるように構成されている。より詳細には、スロット１６のダブテール形状部６５は、動翼１８のダブテール部３８を受ける。さらにより詳細には、動翼１８の第１の正圧面４２が、ポスト１４の第２の正圧面５６と相互作用し、動翼１８の第２の正圧面４４が、周方向に隣接するポスト１４の第１の正圧面５４と相互作用するように、動翼１８はスロット１６の中に位置することができる。
【００１４】
アセンブリ１０は、複数のプレート２０をさらに備えている。好ましくは、１つのプレート２０は各スロット１６の中に、スロット１６の略半径方向内側部分及び動翼１８のダブテール部３８の半径方向内側に受けられる。プレート２０はスロット１６内に受けられ、周方向に隣接するポスト１４の第１の正圧面４２及び第２の正圧面４４によって半径方向内側に移動することを防止される。より詳細には、図１から図３に示されているように、プレート２０は、底部６６、反対側端部で底面６６から半径方向外側に延在している各面である前面６８及び後面７０、並びに反対側端部で底面６６から、前面６８と後面７０との間に上面７１、７３まで延在する第１の概ね曲線の縁７２及び第２の概ね曲線の縁７４を備えている。側壁７５、７７は、プレート２０内の空間７９を提供する。プレートは、側壁７５、７７と突出部６０、６２との間の相互作用によって、半径方向外側へ移動することを防止されている。プレートの底部６６とディスク１２との間の空間は、スロット底部７６と呼ぶことができる。
【００１５】
概ね曲線の縁７２、７４は、プレート２０の各側部にリップ７８、８０を画定する。好ましくは、リップ７８、８０は、ポスト１４の正圧面５４、５６の突出部６２、６０と相互作用して、それによってプレート２０は半径方向内側へ移動することを防止されるようにする。図１及び図２に示すように、スロット１６（及びしたがってポスト１４の正圧面５４、５６）は、プレート２０の一部分に対して概ね相補的である形状を有する少なくとも一部分を含む。好ましくは、スロット１６（及びしたがって、ポスト１４の正圧面５４、５６）は、プレート２０の概ね曲線の縁７４、７２に対して概ね相補的な形状を有する少なくとも一部分を含む。好ましくは、各プレート２０は、動翼１８の少なくとも一部分を受ける。
【００１６】
好ましい実施形態では、ディスク１２及びポスト１４が第１の熱膨張率α1を有する第１の材料を含み、動翼１８が第２の熱膨張率α2を有する第２の材料を含むように、アセンブリ１０は異なる材料を備える。好ましくは、プレート２０は、ディスク１２及びポスト１４又は動翼１８のいずれかと同じ、または概ね同様の熱膨張率を有する材料を含む。より好ましくは、プレート２０は、以下により詳細に説明する理由により、ポスト１４と概ね同様の、または同じ熱膨張率を有する材料を含む。別法として、プレート２０は、プレート２０の熱膨張率がポスト１４の熱膨張率に一致する、又は等しいような第１の材料を含む。当業者は、本明細書で考察する「熱膨張」とは、温度の上昇又は低下に起因して、材料が経験する熱膨張及び熱収縮の両方に言及することを理解すべきである。
【００１７】
好ましい実施形態では、動翼１８は、タービン内で生じる高温に耐えることができるＣＭＣのようなセラミック又は複合材料のような材料からなる１つの一体型の部品である。しかし、代替となる実施形態では、動翼１８は、金属のような１つの材料を含む内側部分、及びセラミック又は複合材のような異なる材料を含む第２の被覆部を備えることができる。好ましくは、ディスク１２及びポスト１４は、金属材料のような、動翼１８とは異なる材料を含む。ディスク１２及びポスト１４向けの金属の種類の選択は、関与する用途の種類、及びアセンブリ１０が晒される環境に特有のものとなる。例えば、アセンブリ１０が、タービン燃焼エンジンのステージ１又はステージ２の中に採用される場合には、アセンブリ１０は、例えば、タービン燃焼エンジンのステージ１又はステージ２の部分内で経験される温度のような極めて高い温度に耐えることができる材料から構成される必要がある。
【００１８】
しかし、代替となる実施形態では、材料構成が異なる可能性がある。例えば、動翼１８は、金属材料から形成することができ、ディスク１２、ポスト１４及びプレート２０は、セラミック又は複合材料から構成することができる。
【００１９】
そのような材料の特性を有するプレート２０の利点は、以下でより詳細に考察する。
【００２０】
図４を参照すると、タービン内の空気の漏出を防止するシステムが示されている。システムは、実質的に本明細書に記載するディスク及び動翼アセンブリ１０を備えている。システムの後方側は、第１の端部８４、第２の端部８６、及び第１の端部８４と第２の端部８６との間の中間部８８を有する第１のシール部材８２を備えている。シール部材８２は、アセンブリ１０に沿って周方向に、かつディスク１２の中心軸線（図示せず）に対して同心円状に配置されている実質的に環状の部材である。図４に示す実施形態では、シール部材８２の第１の端部８４は動翼１８と結合し、シール部材８２の第２の端部８６はディスク１２と結合し、中間部８８はプレート２０及びポスト１４と結合する。より詳細には、第１のシール部材８２の第２の端部８６は、ディスク１２のリップ部４６と結合する保持リング９０、及びディスク１２のリップ流路９６の上部９４と結合する前方軸方向に延在する部分９２を備えている。シール部材８２の第２の端部８６でのこれらの結合は、第１の端部８４が後方軸方向に移動することを防止する反力を提供し、それによってアセンブリ１０の残りの部分に対する動翼１８の軸方向の位置を維持することができる。
【００２１】
シール部材８２は、スロット１６を封止するように構成されている。より詳細には、シール部材８２は、ディスク１２から十分に半径方向外側に所定の長さで延びて、したがってスロット１６を含む、アセンブリ１０の一部分を包む。第１のシール部材８２の第１の端部８４と動翼１８との結合、及び、シール部材８２の第２の端部８６とディスク１２との間の結合は、軸方向にスロット１６の封止を提供する。より詳細には、タービンの作動中、又は熱膨張中に、動翼１８が自然に後方向に付勢され得る。したがって、動翼は、第１のシール部材を後方向に付勢しようとすることができる。図４に示すリップ４６の第２の部分５０と相互作用する保持リング９０により、第１のシール部材８２が定位置に固定されている。シール部材８２の中間部８８は、その間に流路１０２を画定する、軸方向前方に延在する一対の付属物９８、１００を含む。中間部８８は、各プレート２０の後面７０及びポスト１４の後面５２に隣接し、交差するように配置されている。第１のシール部材８２の流路１０２の中に、第１のワイヤ１０４が設けられている。
【００２２】
システムの第２の側、又は前方側に第２のシール部材１０６が設けられている。第２のシール部材１０６は、第２の側又は前方側の少なくともスロット底部７６を封止するように構成されている。スロット底部７６を横切って流れ、漏出する空気は圧縮機によって加圧されているので、スロット底部７６からの漏出を防止することが特に重要である。この漏出空気は、タービンを駆動することに向かうのではなく、基本的に廃棄され、それによってエンジン効率が低下する。
【００２３】
第２のシール部材１０６に関してより詳細には、第２のシール部材１０６が、プレート２０、ポスト１４の一部分を包み、プレート２０の半径方向内側に位置するスロット１６の一部分である、スロット１６の底部７６を完全に包む。より詳細には、第２のシール部材１０６は、その間に流路１１２を画定する、軸方向後方に延在する一対の付属物１０８、１１０を含む。付属物１０８、１１０は、それらが、各プレート２０の前面（図示せず）及び各ポスト１４の前面（図示せず）に隣接し、交差するように配置されている。第２のシール部材１０６の流路１１２の中に、第２のワイヤ１１４が設けられている。第２のシール部材１０６は、ディスクと後方の追加的ステージ２のディスク（図示せず）との間でアセンブリ１０に結合されている。ディスクと後方ディスク（図示せず）との間の第２のシール部材上の軸方向の圧縮荷重が、ポスト１４の前面５１及びシールプレート２０の前面６８と同一平面上に第２のシール部材１０６を保持する。より詳細に以下に考察するように、ワイヤ１０４、１１４及びシール部材８２、１０６は、アセンブリ１０の少なくとも一部分の熱膨張に追従し、スロット１６の封止を維持するように構成されている。
【００２４】
アセンブリ１０内にシールプレート２０を設けることは、本明細書で説明する理由から有利である。従来技術のシステムは、図５に示されており、ポスト１４のような、アセンブリ１０の少なくとも一部分の同様の熱膨張率を有するシールプレート２０を含まない。図５に示す従来技術のアセンブリ１０’では、例えば、ディスク１２’及びポスト１４’は、同一の熱膨張率を有する同じ第１の材料を含み、動翼１８’は、異なる熱膨張率を有する異なる第２の材料を含む。例えば、ディスク１２’及びポスト１４’が金属を含み、動翼１８’は、例えば、セラミック又は複合材料を含む。図５に示す従来技術の設計では、ワイヤ１０４’、１１４’及びシール部材８２’、１０６’は、それらがディスク１２’及びポスト１４’に隣接し、交差するよう構成されている。従来技術のシステムは、タービンエンジンの燃焼器部分から残留熱のような環境温度の変化を経験するので、アセンブリ１０’は、自然に少なくとも軸方向（前方及び後方の両方）に熱膨張する。ポスト１４’及び動翼１８’は、異なる熱膨張率を有する異なる材料を含むので、ポスト１４’及び動翼１８’は、異なる量及び異なる比率で膨張する。図５に示すように、ポスト１４’が熱的により多い量で膨張している。ポスト１４’が熱膨張すると、ワイヤ１０４’及び１１４’並びに第１のシール部材８２’及び第２のシール部材１０６■が続いて熱膨張す
る。ポスト１４’と動翼１８’との間の異なる熱膨張に起因して、軸方向の空間Ｓ１’、Ｓ２’が、従来システムの後方側面及び前方側面上に形成される。この空間Ｓ１’、Ｓ２’は、本明細書で考察するように、タービン内の気流に悪影響を及ぼす空気の漏出につながる。漏出は、タービンの効率を低下させ、したがって燃料消費率を増加させる可能性がある。
【００２５】
図６及び７は、タービン内の空気の漏出を防止するためのシステムの一実施形態を示し、その実施形態は、アセンブリ１０の少なくとも一部分の熱膨張率と同一又は同様の熱膨張率を有するプレート２０を備える。図６及び図７に示す実施形態は、アセンブリ１０の少なくとも一部分の熱膨張率と同一又は同様の熱膨張率を有するシールプレート２０を備える。より詳細には、プレート２０は、ポスト１４と同じ又は同様の熱膨張率を有する材料を含む。システムが、環境温度の変化を経験するので、ワイヤ１０４、１１４及び第１のシール部材８２、第２のシール部材１０６の挙動を強調するために、図６及び図７は、ワイヤ１０４、１１４と交差する断面を示している。本明細書で説明するように、第１のシール部材８２の中間部８８は、後方側に位置して、その間に流路１０２を画定する、軸方向前方に延在する一対の付属物９８、１００を備えている。中間部８８は、各プレート２０の後面７０及び各ポスト１４の後面５２に隣接して、交差するように配置されている。第１のシール部材８２の流路１０２の中に、第１のワイヤ１０４が設けられている。第２のシール部材１０６は、その間に流路１１２を画定する、軸方向後方に延在する一対の付属物１０８、１１０を備えている。付属物１０８、１１０は、それらが各プレート２０の前面６８及び各ポスト１４の前面５１に隣接し、交差するように配置されている。第２のシール部材１０６の流路１１２の中に、第２のワイヤ１１４が設けられている。
【００２６】
システムは、図７に示すように、タービンエンジンの燃焼器部分から残留熱のような周囲温度の変化を経験するので、アセンブリ１０は、自然に少なくとも軸方向に熱的に膨張する。ポスト１４及びプレート２０は、動翼１８とは異なる熱膨張率を有する材料を含むので、ポスト１４及びプレート２０が動翼１８とは異なる速度で異なる量で膨張し、潜在的にプレート２０と動翼１８との間に形成する空間Ｓ１、Ｓ２をもたらすが、それによって、図５の従来技術の装置に関して上記に考察したように、シール部材８２’、１０６’とアセンブリ１０’との間の軸方向の空間Ｓ１’、Ｓ２’と同様な問題を提示しない。しかし、プレート２０がディスク１２及びポスト１４と同じ、または概ね同様の熱膨張率を有することに起因して、プレート２０及びポスト１４は、同じ速度で同じ量で熱膨張をする。ワイヤ１０４、１１４、並びに第１のシール部材８２及び第２のシール部材１０６の構成により、ワイヤ１０４、１１４及びシール部材８２、１０６がプレート２０の膨張に追従するので、従来技術の装置が周囲温度の変化を経験する場合に存在する軸方向の空間Ｓ１’、Ｓ２’を防止する。熱膨張の量をΔＬ＝Ｌ＊α＊ΔＴによって算出することができ、この場合、Ｌは、当該の物体の長さであり、αは熱膨張率であり、ΔＴは温度の変化である。したがって、複数の構成要素間の相対的な熱膨張又は熱収縮は、各構成要素の形状のような、これらの各変数に依存する。従来技術の図５に示す従来技術では、動翼１８及びポスト１４は、同じまたは概ね同様の熱膨張率を含んでいない。図６及び図７に示す実施形態では、概ね同様の熱膨張率を有する材料は、各ワイヤ１０４、１１４と、シールプレート２０又はポスト１４のいずれか一方との間に、．０１２”（．３０５ｍｍ）以下の間隙（図５の先行技術の中でＳ１’及びＳ２’として示されている間隙等）が生成されるような量でそれぞれ膨張する。しかし、本明細書の開示は、概ね同様の熱膨張率を有する材料又は構成要素を画定するような間隙寸法に限定されるものではなく、当業者であれば、ΔＬは、上記に考察したように３個の変数に依存しているが、熱膨張率は１つのみであることを認識するであろう。更に、提供されるこれらの値は実施例に過ぎず、タービン構成要素間に封止が所望される場合のような、関係する用途に応じて異なることができる。
【００２７】
本発明を様々な好ましい実施形態の説明によって例示し、これらの実施形態を幾分詳細に説明してきたが、添付の特許請求の範囲をそのような詳細に限定し、または何らかの様式で限定することは出願人の意図するところではない。追加の利点及び修正形態は、当業者には容易に明らかになろう。本発明の様々な特徴は、単独で、又はユーザの必要性及び選択に応じて任意の組み合わせで使用することができる。現在公知のものとして、本発明を実施する好適な方法と共に、本発明の説明を説明してきた。しかし、本発明自体は、添付の特許請求の範囲のみによって定義されるべきである。
【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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【図７】
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