(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手回転軸（２０２）を有する回転可能な部材（１２２）を含む回転可能な機械（１２０）において使用するための一体型のシール兼熱シールドデバイス（２７７）であって、
前記回転可能な機械（１２０）の前記回転可能な部材（１２２）に結合するように構成された、放射方向に延在する環状フランジ（３０２）と、
前記フランジ（３０２）から軸方向に延在する多壁シールシールド部材（３０６）であって、前記フランジ（３０２）と一体に形成され、
複数の表面特徴（３１２）を備える第１の壁（４０１）、
前記第１の壁（４０１）に対して放射方向内向きに離間され、流体の流れを排出開口部（５０８）へと導くように構成された第２の壁（４０１）、および
前記第１の壁（４０１）と前記第２の壁（４０１）との間に形成された空洞（４０６）を備える多壁シールシールド部材（３０６）と、
一体に形成され前記第１の壁（４０１）および前記第２の壁（４０１）を封止するように構成されたキャップ端（３１０）と、を備え、
前記フランジ（４０２）、前記シールシールド部材（３０２）、および前記キャップ端（３０２）の各々が焼結金属で形成される、シール兼熱シールドデバイス（２７７）。
【請求項２】
前記フランジ（４０２）、前記シールシールド部材（３０６）、および前記キャップ端（３１０）の各々が、第１の開始端（４０２）から第２の終了端（３１０）まで層状に融着された金属粉末および金属ワイヤのうちの少なくとも一方で形成される、請求項１記載のデバイス（２７７）。
【請求項３】
前記第２の壁（４０１）が、後方軸方向（Ａ）において拡開した表面（４１６）を備え、前記拡開した表面（４１６）に沿って前記キャップ端（３１０）から離れるようにオイルの流れを導くように構成された、請求項１記載のデバイス（２７７）。
【請求項４】
前記回転可能な機械（１２０）がガスタービンエンジン（１２０）を備え、前記回転可能な部材（１２２）がタービンシャフト（２３４、２３６）を備え、前記第２の壁（４０１）が、前記タービンシャフト（２３４、２３６）に摩擦嵌め係合で係合するように構成された後方に延在するリップ（４１４）を備える、請求項３記載のデバイス（２７７）。
【請求項５】
前記フランジ（４０２）が前記タービンシャフト（２３４、２３６）に結合するように構成される、請求項４記載のデバイス（２７７）。
【請求項６】
前記複数の表面特徴（３１２）が、放射方向外向きに延在する隆起部、放射方向内向きに延在する溝、および隆起部と溝部の組み合わせのうちの少なくとも１つを備える、請求項１記載のデバイス（２７７）。
【請求項７】
前記複数の表面特徴（３１２）のうちの少なくともいくつかが、前記長手軸（２０２）に対して０°以上９０°未満の角度（３１４）だけ斜めになっている、請求項１記載のデバイス（２７７）。
【請求項８】
前記表面特徴（３１２）の風損の効果を軽減するように構成された１つまたは複数の二次的な表面特徴（５１４）をさらに備える、請求項７記載のデバイス（２７７）。
【請求項９】
前記シールシールド部材（３０６）の表面（４１６）に結合されたシール対向部（５１６）をさらに備える、請求項１記載のデバイス（２７７）。
【請求項１０】
前記シールシールド部材（３０６）の前記表面（４１６）に結合されたラビリンスシールハニカム対向部（５１６）をさらに備える、請求項９記載のデバイス（２７７）。
【請求項１１】
前記空洞（４０６）に、真空下での封止および絶縁性流体を収容しての封止のいずれかが行われる、請求項１記載のデバイス（２７７）。
【請求項１２】
前記多壁シールシールド部材（３０６）の１つの壁（４０１）および前記フランジ（４０２）の少なくとも一方を通る開口（４０９）を用いて、前記空洞（４０６）に通気およびパージの少なくとも一方が行われる、請求項１記載のデバイス（２７７）。
【請求項１３】
前記空洞（４０６）が圧縮空気源（４１２）からパージされる、請求項１２記載のデバイス（２７７）。
【請求項１４】
前記拡開した表面（４１６）が、軸方向後方位置における第１の内径（５１０）および軸方向前方位置における第２の内径（５１２）を含み、前記第１の内径（５１０）が前記第２の内径（５１２）よりも大きい、請求項３記載のデバイス（２７７）。
【請求項１５】
前記フランジ（４０２）、前記シールシールド部材（３０６）、前記キャップ端（３１０）の前記各々が、焼結材料の一続きの部片で形成される、請求項１記載のデバイス（２７７）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の分野は、一般にガスタービンエンジンに関し、より具体的には、熱の影響からガスタービンエンジンの構成要素を防護するための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
少なくともいくつかの知られているガスタービンエンジンは、ガスタービンエンジン中の特定の領域を他の領域から封止することによって、ガスタービンエンジンの構成要素の寿命を延ばすおよび／または性能特性を改善することを試みる。たとえば、ガスタービンエンジンのいくつかの領域が、熱を生成する構成要素を含み、隣接する領域が、熱に敏感な構成要素を含む場合がある。熱に敏感な構成要素が熱を生成する構成要素によって生成される熱から防護されていれば、これらの構成要素の寿命を延ばすことができる。同様に、ガスタービンエンジンのいくつかの領域は、その中の構成要素の潤滑または冷却用の流体を受容する。他の構成要素が、潤滑および／または冷却流体に敏感である場合がある。加えて、そのような流体は回収され、一定の調整後再利用される場合が多い。そのような構成要素の分離または回収を促進するための流体の収容は、シールおよび／またはシールドを用いて達成される場合がある。そのようなシールドは通常、所望の形状にプレス加工された金属で形成され、プレス加工された別の金属構成要素と対にされて所望の特徴を形成する。そのようなシールドは、プレス加工された金属構造における相対的な剛性の不足を補償するためのダンパの使用を必要とする場合がある。そのような構造により、部品点数およびシールドの形成の複雑さが増加する。追加の部品点数により、シールドの重量も増加する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１５／０１２８６０２号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
１つの態様では、長手回転軸を有する回転可能な部材を含む回転可能な機械の中で使用するための、一体型のシール兼熱シールドデバイスは、回転可能な機械の回転する部材に結合するように構成された環状フランジと、このフランジから軸方向に延在する多壁シールシールド部材と、を含む。多壁シールシールド部材は、フランジと一体に形成される。シールシールド部材は、複数の表面特徴を含む第１の壁、第１の壁に対して放射方向内向きに離間された第２の壁、および第１の壁と第２の壁との間に形成された空洞を含む。一体型のシール兼熱シールドデバイスは、第１および第２の壁と一体に形成されこれらを封止するように構成された、キャップ端も含む。フランジ、シールシールド部材、およびキャップ端の各々は、焼結金属で形成される。
【０００５】
別の態様では、回転可能な機械における第１の空間と第２の空間との間の流体および熱の流れを低減する方法は、付加製造工程を用いて焼結超合金材料の環状シールシールドを形成することを含む。シールシールドは、温度過渡中にシールシールドにおける応力を緩和するように構成された表面特徴のうちの少なくとも１つ、および、シールシールドの放射方向内側表面上に蓄積したオイルの流れをオイル排出開口部に向けて導くように構成されたオイル走行リップを含む。方法は、シールシールドの放射方向内側表面から延在するリップを用いて、シールシールドを回転可能な機械の回転可能な部材に位置合わせすることと、第１の空間と第２の空間との間でシールシールドを回転可能な部材に軸対称に結合することと、をさらに含む。
【０００６】
さらに別の態様では、ガスタービンエンジンは、連続的な流れの関係で結合された多段圧縮器、燃焼器、および高圧（ＨＰ）タービンを含む、コアエンジンを含む。ガスタービンエンジンは、コアエンジンから燃焼排気ガスを受容するように構成された低圧タービンも含む。ガスタービンエンジン内の相対的に低温の空間と相対的に高温の空間との間に、シール兼熱シールドデバイスが配置される。シール兼熱シールドデバイスは、回転可能な機械の回転する部材に結合するように構成された放射方向に延在する環状フランジと、フランジから軸方向に延在する多壁シールシールド部材を含む。多壁シールシールド部材は、フランジと一体に形成される。多壁シールシールド部材は、複数の表面特徴を含む第１の壁、第１の壁に対して放射方向内向きに離間された第２の壁を含む。シールシールド部材は、第１の壁と第２の壁との間に形成された空洞をさらに含む。シール兼熱シールドデバイスは、一体に形成され第１および第２の壁を封止するように構成された、キャップ端も含む。フランジ、シールシールド部材、およびキャップ端の各々は、焼結金属で形成される。
【０００７】
本開示のこれらのおよび他の特徴、態様、および利点は、図面全体を通して同様の文字が同様の部分を表す添付の図面を参照して、続く詳細な説明を読むとき、よりよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】航空機の斜視図である。
【図２】本開示の例示の実施形態による、図１に示すガスタービンエンジンの概略断面図である。
【図３】放射方向機外側の前方の視点から見た、図２に示すシールシールドの斜視図である。
【図４】本開示の例示の実施形態による、シールシールド（図２に示す）の断面図である。
【図５】本開示の例示の実施形態による、シールシールド（図２に示す）の側面立面図である。
【図６】回転可能な機械における第１の空間と第２の空間との間の流体および熱の流れを低減する方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
そうではないと指示されない限り、本明細書において提供する図面は、本開示の実施形態の特徴を例示することを意図している。これらの特徴は、本開示の１つまたは複数の実施形態を備える多種多様なシステムにおいて適用可能であると考えられている。したがって、図面は、本明細書において開示される実施形態の実施のために必要とされる当業者にとって公知の従来の特徴を、全て含むことは意図していない。
【００１０】
以下の明細書および特許請求の範囲において、いくつかの用語に言及するが、これらは、以下の意味を有するように定義されるものとする。
【００１１】
単数形の「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、および「その（ｔｈｅ）」は、文脈がそうではないと明白に示さない限りは、複数の言及対象を含む。
【００１２】
「任意選択の」または「任意選択で」は、続いて記載される事象または状況が、生じる場合も生じない場合もあること、ならびに、その記載が、その事象が生じる事例およびこれが生じない事例を含むことを意味する。
【００１３】
本出願において明細書および特許請求の範囲の全体を通して用いられるように、関係する基本的機能を結果的に変化させずに許容範囲内で変動し得る任意の量的表現を修飾するために、近似に関する言語を適用する場合がある。したがって、「およそ」、「約」、および「実質的に」などの用語で修飾される値は、指定される精確な値に限定されるものではない。少なくともいくつかの事例では、近似に関する原語は、値を測定するための機器の精度に対応する場合がある。本出願において明細書および特許請求の範囲の全体を通して、範囲の限定を組み合わせるおよび／または互いに入れ替えることができる。そのような範囲は識別され、文脈または言語がそうではないと示さない限りは、その中に包含される全ての下位範囲を含む。
【００１４】
本明細書で使用される場合、「軸方向の」および「軸方向に」という用語は、タービンエンジンの中心線と実質的に平行に延びる方向および配向を指す。さらに、「放射方向の」および「放射方向に」という用語は、タービンエンジンの中心線に対して実質的に垂直に延びる方向および配向を指す。加えて、本明細書で使用される場合、「周方向の」および「周方向に」という用語は、タービンエンジンの中心線を中心に弧状に延びる方向および配向を指す。
【００１５】
本明細書に記載の一体型可撓性熱シールドを有する、回転する空気シールの実施形態は、現在利用可能なものよりも費用効果の高い、タービン下方の高温空気からオイルに濡れた内側排出空洞表面を隔離するための装置および方法を提供する。空気シール兼熱シールドは、ガスタービンエンジンのタービン部分の下方の高温空気からのオイルに濡れた内側排出空洞表面の隔離を促進するための包囲された空隙または空洞を含む、可撓性の一体型熱シールド付加製造された回転するシールである。包囲された空洞により、ガスタービンエンジン内での高温領域から低温領域への熱伝達の低減が促進される。高温領域に接触する空気シール兼熱シールドコンポーネントの壁は、渦巻きの形状の熱緩和隆起部を含み、これらにより、この壁が、高い熱負荷にある空気シール兼熱シールドコンポーネントの残りの部分とは独立して、周方向にかつ放射方向に拡張することが可能となる。一体型熱シールドは、渦巻き形状を用いて、高い熱負荷の下で弾性変形するように構成される。ガスタービンエンジン内のタービンと関連付けられた回転するシールとして記載されているが、空気シール兼熱シールドは、任意の高温空気領域と低温空気領域との間に配置されてこれらの領域を熱的に分離するように構成された、単一の一体のコンポーネントを記述している。
【００１６】
図１は、航空機１００の斜視図である。この例示の実施形態では、航空機１００は、ノーズ１０４、テール１０６、およびこれらの間に延在する中空の細長いボディ１０８を含む、胴体１０２を含む。航空機１００は、胴体１０２から側向１１２に離れるように延在する、翼１１０も含む。翼１１０は、通常飛行中の航空機１００の移動の方向１１６における前方の前縁１１４、および翼１１０の反対側の縁部上の後方の後縁１１８を含む。航空機１００は、ブレード付きの回転可能な部材１２２またはファンを駆動して推進力を生成するように構成された、少なくとも１つのエンジン１２０をさらに含む。エンジン１２０は、翼１１０および胴体１０２の少なくとも一方に、たとえばプッシャ構成（図示せず）で、テール１０６に近接して結合される。
【００１７】
図２は、本開示の例示の実施形態による、ガスタービンエンジン１２０の概略断面図である。この例示の実施形態では、ガスタービンエンジン１２０は、高バイパスターボファンジェットエンジンにおいて具現化される。図２に示すように、ターボファンエンジン１２０は、（基準用に設けられた長手軸２０２と平行に延びる）軸方向Ａおよび放射方向Ｒを規定する。一般に、ターボファン１２０は、ファン組立体２０４から下流に配設されたファン組立体２０４およびコアタービンエンジン２０６を含む。
【００１８】
この例示の実施形態では、コアタービンエンジン２０６は、環状の入口２２０を画定する、ほぼ管状の外側ケーシング２０８を含む。外側ケーシング２０８には、連続的な流れの関係で、ブースタまたは低圧（ＬＰ）圧縮器２２２および高圧（ＨＰ）圧縮器２２４を含む圧縮器部分、燃焼部分２２６、高圧（ＨＰ）タービン２２８および低圧（ＬＰ）タービン２３０を含むタービン部分、およびジェット排気ノズル部分２３２が収容されている。高圧（ＨＰ）シャフトまたはスプール２３４が、ＨＰ圧縮器２２４にＨＰタービン２２８を駆動式に接続する。低圧（ＬＰ）シャフトまたはスプール２３６が、ＬＰ圧縮器２２２にＬＰタービン２３０を駆動式に接続する。圧縮器部分、燃焼部分２２６、タービン部分、およびノズル部分２３２が１つになって、コア空気流路２３７を画定する。
【００１９】
この例示の実施形態では、ファン組立体２０４は、離間された関係でファンディスク２４２に結合された複数のファンブレード２４０を有する可変ピッチファン２３８を含む。ファンブレード２４０は、ファンディスク２４２から放射方向外向きに延在する。各ファンブレード２４０は、ファンブレード２４０がファンブレード２４０のピッチを変更するように構成された好適なピッチ変更機構（ＰＣＭ）２４４に作動的に結合されているため、ファンディスク２４２に対してピッチ軸Ｐを中心にして回転可能である。他の実施形態では、ピッチ変更機構（ＰＣＭ）２４４は、複数のファンブレード２４０のピッチを一律にまとめて変更するように構成される。ファンブレード２４０、ファンディスク２４２、およびピッチ変更機構２４４は、動力ギアボックス２４６を横切るＬＰシャフト２３６によって、長手軸２０２を中心にして一緒に回転可能である。動力ギアボックス２４６は、ＬＰシャフト２３６に対するファン２３８の回転速度をより効率的なファン回転速度へと調整するための、複数のギアを含む。
【００２０】
ファンディスク２４２は、複数の可撓性のファンブレード２４０を通る空気流を促進するような空力学的な輪郭とされた、回転可能な前側ハブ２４８によって覆われる。加えて、ファン組立体２０４は、ファン２３８および／またはコアタービンエンジン２０６の少なくとも一部を周方向に取り囲む、環状のファンケーシングまたは外側ナセル２５０を含む。この例示の実施形態では、ナセル２５０は、周方向に離間された複数の出口ガイドベーン２５２によって、コアタービンエンジン２０６に対して支持されるように構成される。さらに、バイパス空気流通路２５６を画定するように、コアタービンエンジン２０６の外側部分にわたって、ナセル２５０の下流部分２５４が延在し得る。
【００２１】
ターボファンエンジン１２０の動作中、空気の体積２５８が、ナセル２５０および／またはファン組立体２０４の関連付けられた入口２６０を通して、ターボファン１２０に入る。空気の体積２５８がファンブレード２４０を横切って通る際、空気の体積２５８の第１の部分２６２は、バイパス空気流通路２５６内に導かれるかまたは案内され、空気の体積２５８の第２の部分２６４は、コア空気流路２３７内に、またはより詳細にはＬＰ圧縮器２２２内に、導かれるかまたは案内される。第１の部分２６２と第２の部分２６４との間の比率は一般に、バイパス比と呼ばれる。第２の部分２６４の圧力が次いで、高圧（ＨＰ）圧縮器２２４を通して燃焼部分２２６内へと案内される際に大きくなり、そこで第２の部分２６４は燃料と混合され、燃やされて燃焼ガス２６６を提供する。
【００２２】
燃焼ガス２６６はＨＰタービン２２８を通して案内され、ここで燃焼ガス２６６からの熱および／または運動エネルギーのある部分が、外側ケーシング２０８に結合されるＨＰタービンステータベーン２６８およびＨＰシャフトまたはスプール２３４に結合されるＨＰタービンロータブレード２７０の連続的な段を介して抽出され、この結果、ＨＰシャフトまたはスプール２３４の回転を引き起こし、これが次いで、ＨＰ圧縮器２２４の回転を駆動する。燃焼ガス２６６は次いでＬＰタービン２３０を通して案内され、ここで熱および運動エネルギーの第２の部分が、燃焼ガス２６６から、外側ケーシング２０８に結合されるＬＰタービンステータベーン２７２および低圧（ＬＰ）ディスク２７５を通るＬＰシャフトまたはスプール２３６に結合されるＬＰタービンロータブレード２７４の連続的な段を介して抽出され、これにより、ＬＰシャフトまたはスプール２３６およびＬＰ圧縮器２２２の回転および／またはファン２３８の回転が駆動される。シールシールド２７７は、ＬＰディスク２７５に結合して、放射方向Ｒにおける熱の流れを低減する。
【００２３】
燃焼ガス２６６は次いで、コアタービンエンジン２０６のジェット排気ノズル部分２３２を通して案内されて、推進力を提供する。同時に、第１の部分２６２の圧力は、第１の部分２６２が、これがターボファン１２０のファンノズル排気部分２７６から排気される前にバイパス空気流通路２５６を通して案内される際、実質的に高まり、同じく推進力を提供する。ＨＰタービン２２８、ＬＰタービン２３０、およびジェット排気ノズル部分２３２は、コアタービンエンジン２０６を通して燃焼ガス２６６を案内するための高温ガス経路２７８を、少なくとも部分的に画定する。
【００２４】
ターボファンエンジン１２０は、図面では単なる例として描写されており、他の例示の実施形態では、ターボファンエンジン１２０は、たとえばターボプロップエンジン、軍需エンジン、および海洋または陸ベースの航空転用エンジンを含め、任意の他の好適な構成を有し得る。
【００２５】
図３は、放射方向機外側の前方の視点から見た、（図２に示す）シールシールド２７７の斜視図である。この例示の実施形態では、シールシールド２７７は、シールシールド２７７を、たとえばＬＰディスク２７５に結合するために用いることのできる、後方環状接続フランジ３０２を含む。シールシールド２７７は、中を通して固定具（図示せず）を受容するように構成された、周方向に離間された複数の接続箇所または開口３０４を含む。シールシールド２７７は、接続フランジ３０２の前面３０８から軸方向前方に延在する、多壁シールシールド部材３０６を含む。シールシールド部材３０６は、フランジ３０２から軸方向前方の遠位端３０７まで延在する。シールシールド部材３０６は、多壁シールシールド部材３０６の複数の壁を封止する前方キャップ端３１０を含む。シールシールド２７７は通常、実質的に円筒の形状とされ、軸２０２を中心に回転対称である。ただし、シールシールド２７７は、シールシールド２７７が配置される場所に近接した既存のコンポーネントと適合するような、より複雑な形状も含み得る。
【００２６】
シールシールド２７７は、放射方向外向きに延在する隆起部３１２、放射方向内向きに延在する溝、または隆起部と溝の組み合わせとして形成され得る、複数の表面特徴３１２を含む。表面特徴３１２は、温度過渡中、シールシールド２７７に熱応力の緩和をもたらす。様々な実施形態では、表面特徴３１２は、軸方向に延在する隆起部および／または溝である。他の実施形態では、表面特徴３１２は、渦巻きまたはらせんとして、軸方向におよび周方向に延在する。表面特徴３１２は、軸２０２に対して一定の角度３１４で軸方向に延在し得るか、または角度３１４は、軸２０２に対して変動し得る。表面特徴３１２の高さ（または深さ）３１６、および軸２０２に対する角度３１４が、シールシールド２７７の放射方向および軸方向の延びを提供する。高さ３１６、角度３１４、および表面特徴３１２の数の各々を、所定の量の延びを提供するように選択することができる。様々な実施形態では、表面特徴３１２は３から１００の間の数であり、軸２０２に対して０°から８９°の間の角度とすることができる。１つの実施形態では、表面特徴３１２は、効果を高めるための追加のフィンを有してまたは有さずに、風損エフェクタとして働く。
【００２７】
この例示の実施形態では、シールシールド２７７は、たとえば付加製造工程を用いて、焼結金属材料で単体として形成される。１つの実施形態では、シールシールド２７７は、付加製造工程によって形成される。焼結金属材料は、限定するものではないが、コバルトクロムおよびオーステナイトのニッケル−クロム系超合金などのような、超合金材料を含む。本明細書で使用される場合、「付加製造」とは、３次元物体が結果的に得られる、物体の形状を１回に１層ずつ連続的に形成するステップを含む、任意の工程を指す。付加製造工程は、たとえば、３次元プリント、レーザネットシェイプ製造、直接金属レーザ焼結（ＤＭＬＳ）、直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）、選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）、プラズマ移行アーク、自由形状製造、などを含む。付加製造工程の１つの代表的な種類では、レーザ光線を用いて、粉末材料を焼結または溶融する。付加製造工程は、原材料として粉末材料またはワイヤを採用できる。さらに、付加製造工程は一般に、物体（物品、構成要素、部品、製品、等）を製造するための高速の方法に関し、この方法では、複数の薄い単位層が連続的に形成されて、物体を作り出す。たとえば、粉末材料の層を設けて（たとえば敷設して）、これにエネルギー線（たとえばレーザ光線）を照射してよく、この結果、各層中の粉末材料の粒子が、連続的に焼結（融着）または溶融されて、固化して層となる。
【００２８】
図４は、本開示の例示の実施形態による、シールシールド２７７の断面図である。この例示の実施形態では、多壁シールシールド部材３０６は、所定の距離４０２だけ放射方向に離間された２つの壁４０１を含み、この距離４０２は、シールシールド２７７の軸方向長さ４０４にわたって変動し得る。空洞４０６は壁４０１同士の間に形成され、この例示の実施形態では、前方端部４０８においてキャップ端３１０により、および後方端部においてフランジ４０２により、閉じられる。他の実施形態では、空洞４０６は、一体に閉じられるか、または、シールシールド２７７の相対的により低温の側に向かって開いている。空洞４０６を、空洞４０６の中および／または外の流体の入れ替わりを防止するように封止してよく、たとえば１つまたは複数の壁４０１を通る開口４０９を用いて通気させてよく、フランジ４０２を通ってパージ源４１２に至るパージ接続部４１０を用いてパージしてよい。空洞４０６を、真空下で封止するかまたは絶縁性流体で充填して、シールシールド２７７の絶縁特性を改善することができる。パージ源４１２は、ＨＰ圧縮器２２４からの抽気の流れとして具現化されてよいか、またはパージ流体の任意の他の源であってよい。
【００２９】
軸方向に延在するリップ４１４は、シールシールド部材３０６の放射方向内側壁４１８の放射方向内側表面４１６から、フランジ４０２にほぼ等しい軸方向位置へと後方に延在する。他の実施形態では、軸方向に延在するリップ４１４は別法として、シールシールド部材３０６の放射方向外側壁の放射方向外側表面から延在してもよい。様々な実施形態では、リップ４１４は、組立中のフランジ４０２の位置合わせ中に、ラベット負荷を提供する。動作中、リップ４１４は、図５においてより詳細に記載するように、フランジ４０２に向かうオイルの逆流の防止を促進し、シールシールド部材３０６を構造的に相手側コンポーネントに対して中心に配置するラベットとして働く。
【００３０】
図５は、本開示の例示の実施形態による、シールシールド２７７の側面立面図である。この例示の実施形態では、相対的により低温のサンプ空間５０２を、相対的により高温のタービン空間５０４から分離する。放射方向外側表面５０６が相対的により高温のタービン空間５０４に面しこれと接触しており、また表面４１６が相対的により低温のサンプ空間５０２に面しこれと接触しているので、シールシールド２７７は、温度過渡、ならびに温度変化および回転中の遠心力に伴う差に起因するシールシールド２７７の材料の膨張に起因して、変形を受ける。放射方向外側表面５０６が相対的に高温であり、表面４１６が相対的に低温であるので、外側表面５０６は、表面４１６よりも大きい量で膨張する傾向にある。放射方向外側表面５０６の膨張は、特徴３１２を軸方向Ａに伸張させるとともに、周方向に延長させる傾向にある。
【００３１】
オイルがサンプの空洞から漏れている場合、放射方向内側表面４１６がオイルで濡れる場合がある。オイルは、表面４１６に沿ってフランジ４０２へと流れることを許されるのではなく、ＬＰシャフト２３６を通して排出開口部５０８内へと導かれる。表面４１６は、シールシールド２７７の後方の直径５１０がシールシールド２７７の前方の直径５１２よりも大きい状態で形成される。表面４１６の傾斜は、表面４１６に沿って流れ５０７が蓄積したオイルを、遠心力で排出開口部５０８を通して汲み出すように構成され、このことによりフランジ４０２への逆流を防止する。
【００３２】
表面特徴３１２は、表面特徴３１２の風損の効果を改善するように調節可能である。風損は通常、エンジンのサンプおよびこれらの空洞を通る流れに関して望ましくない。しかしながら、シールシールド２７７と関連付けられる風損は、表面特徴３１２によって、提供される動力的効果または動力的および音響的効果を低減するように調節可能である。追加の流れ、圧力、および／または圧力変化が必要とされる場合、表面特徴３１２を、寸法に関してまたは配向を、ポンプとして作用するように修正することができる。さらに、表面特徴３１２または表面５０６に、追加の特徴５１４を追加することができる。そのような追加の特徴を、付加製造工程によってなどで、シールシールド２７７と一体に形成されたスクープまたはパドルとして具現化することができる。
【００３３】
シールシールド部材３０６は、シールシールド部材３０６の遠位端３０７に近接して表面４１６に接合、接着、またはこれを有して形成され得る、ラビリンスシールハニカム対向部５１６を受容するように構成される。ラビリンスシールハニカム対向部５１６は、サンプ空間５０２とタービン空間５０４との間の流体の流れを最小化するように構成されたラビリンスシール５１８の一部を形成する。特に、この例示の実施形態では、シールシールド２７７は、動作中のシールシールド２７７の振動モードを軽減するためのダンパを含まない。表面特徴は、シールシールド２７７に、このモードのほとんどを動作範囲外とするのに十分な剛性を提供するように構成される。１つの実施形態では、シールシールド２７７がフランジ４０２によってのみ支持されること、ならびに、ラビリンスシール５１８における接触およびリップ４１４における摩擦嵌めはシールシールド２７７を支持するものではないことに、留意すべきである。
【００３４】
図６は、回転可能な機械における第１の空間と第２の空間との間の流体および熱の流れを低減する方法６００のフロー図である。この例示の実施形態では、方法は、付加製造工程を用いて焼結超合金材料の環状シールシールドを形成すること６０２を含み、このシールシールドは、温度勾配中にシールシールドにおける応力を緩和するように構成された表面特徴のうちの少なくとも１つ、および、シールシールドの放射方向内側表面上に蓄積したオイルの流れをオイル排出開口部５０８に向けて導くように構成されたオイル走行リップを含む。方法６００は、シールシールドの放射方向内側表面から延在するリップを用いて、シールシールドを回転可能な機械の回転可能な部材に位置合わせすること６０４と、第１の空間と第２の空間との間でシールシールドを回転可能な部材に軸対称に結合すること６０６と、をさらに含む。
【００３５】
本開示の様々な実施形態の特定の特徴が、ある図面では示されており他の図面では示されていない場合があるが、これは便宜上のことに過ぎない。本開示の原理に従い、ある図面の任意の特徴が、任意の他の図面の任意の特徴と組み合わせて参照および／または特許請求される場合がある。
【００３６】
この書面による説明は、最良の形態を含めて本実施形態を開示するために、またさらに、いかなる当業者も、任意のデバイスまたはシステムの製作および使用ならびに任意の組み込まれた方法の実行を含め、本実施形態を実施することができるように、例を使用する。本開示の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者が想到する他の例を含み得る。そのような他の例は、これらが特許請求の範囲の文字通りの言語と異ならない構造要素を有する場合、またはこれらが特許請求の範囲の文字通りの言語とほとんど異ならない等価な構造要素を含む場合、特許請求の範囲の範囲内にあることが意図されている。
【００３７】
最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
長手回転軸（２０２）を有する回転可能な部材（１２２）を含む回転可能な機械（１２０）において使用するための一体型のシール兼熱シールドデバイス（２７７）であって、
回転可能な機械（１２０）の回転する部材（１２２）に結合するように構成された、放射方向に延在する環状フランジ（３０２）と、
前記フランジ（３０２）から軸方向に延在する多壁シールシールド部材（３０６）であって、前記フランジ（３０２）と一体に形成され、
複数の表面特徴（３１２）を備える第１の壁（４０１）、
前記第１の壁（４０１）に対して放射方向内向きに離間され、流体の流れを排出開口部（５０８）へと導くように構成された第２の壁（４０１）、および
前記第１の壁（４０１）と前記第２の壁（４０１）との間に形成された空洞（４０６）を備える多壁シールシールド部材と、
一体に形成され前記第１の壁（４０１）および前記第２の壁（４０１）を封止するように構成されたキャップ端（３１０）と、を備え、
前記フランジ、前記シールシールド部材、および前記キャップ端の各々が焼結金属で形成される、シール兼熱シールドデバイス（２７７）。
［実施態様２］
前記フランジ（４０２）、前記シールシールド部材（３０６）、および前記キャップ端（３１０）の各々が、第１の開始端（４０２）から第２の終了端（３１０）まで層状に融着された金属粉末および金属ワイヤのうちの少なくとも一方で形成される、実施態様１に記載のデバイス（２７７）。
［実施態様３］
前記第２の壁（４０１）が、後方軸方向において拡開した表面を備え、前記拡開した表面（４１６）に沿って前記前方キャップ端（３１０）から離れるようにオイルの流れを導くように構成された、実施態様１に記載のデバイス（２７７）。
［実施態様４］
前記回転可能な機械（１２０）がガスタービンエンジン（１２０）を備え、前記回転可能な部材（１２２）がタービンシャフト（２３４、２３６）を備え、前記第２の壁（４０１）が、タービンシャフト（２３４、２３６）に摩擦嵌め係合で係合するように構成された後方に延在するリップ（４１４）を備える、実施態様３に記載のデバイス（２７７）。
［実施態様５］
前記フランジ（４０２）が前記タービンシャフト（２３４、２３６）に結合するように構成される、実施態様４に記載のデバイス（２７７）。
［実施態様６］
前記複数の表面特徴（３１２）が、放射方向外向きに延在する隆起部、放射方向内向きに延在する溝、および隆起部と溝部の組み合わせのうちの少なくとも１つを備える、実施態様１に記載のデバイス（２７７）。
［実施態様７］
前記複数の表面特徴（３１２）のうちの少なくともいくつかが、長手軸（２０２）に対して０°以上９０°未満の角度（３１４）だけ斜めになっている、実施態様１に記載のデバイス（２７７）。
［実施態様８］
前記表面特徴（３１２）の風損の効果を軽減するように構成された１つまたは複数の二次的な表面特徴（５１４）をさらに備える、実施態様７に記載のデバイス（２７７）。
［実施態様９］
前記シールシールド部材（３０６）の表面（４１６）に結合されたシール対向部（５１６）をさらに備える、実施態様１に記載のデバイス（２７７）。
［実施態様１０］
前記シールシールド部材（３０６）の前記表面（４１６）に結合されたラビリンスシールハニカム対向部（５１６）をさらに備える、実施態様９に記載のデバイス（２７７）。
［実施態様１１］
前記空洞（４０６）に、真空下での封止および絶縁性流体を収容しての封止のいずれかが行われる、実施態様１に記載のデバイス（２７７）。
［実施態様１２］
前記多壁シールシールド部材（３０６）の１つの壁（４０１）および前記接続フランジ（４０２）の少なくとも一方を通る開口（４０９）を用いて、前記空洞（４０９）に通気およびパージの少なくとも一方が行われる、実施態様１に記載のデバイス（２７７）。
［実施態様１３］
前記空洞（４０６）が圧縮空気源（４１２）からパージされる、実施態様１２に記載のデバイス（２７７）。
［実施態様１４］
前記拡開した表面（４１６）が、軸方向後方位置における第１の内径（５１０）および軸方向前方位置における第２の内径（５１２）を含み、前記第１の内径（５１０）が前記第２の内径（５１２）よりも大きい、実施態様１に記載のデバイス（２７７）。
［実施態様１５］
前記フランジ（４０２）、前記シールシールド部材（３０６）、および前記キャップ端（３１０）の前記各々が、焼結材料の一続きの部片で形成される、実施態様１に記載のデバイス（２７７）。
［実施態様１６］
前記フランジ（４０２）、前記シールシールド部材（３０６）、および前記キャップ端（３１０）の各々が、高温合金、コバルトクロム、およびオーステナイトのニッケル−クロム系超合金のうちの少なくとも１つで形成される、実施態様１に記載のデバイス（２７７）。
［実施態様１７］
回転可能な機械（１２０）における第１の空間と第２の空間との間の流体および熱の流れを低減する方法（２００）であって、
付加製造工程を用いて焼結超合金材料の環状シールシールドを形成することであって、このシールシールドが、温度過渡中にシールシールドにおける応力を緩和するように構成された表面特徴（３１２）のうちの少なくとも１つ、および、シールシールドの放射方向内側表面上に蓄積したオイルの流れをオイル排出開口部に向けて導くように構成されたオイル走行リップを含む、形成することと、
シールシールドの放射方向内側表面から延在するリップを用いて、シールシールドを回転可能な機械（１２０）の回転可能な部材（１２２）に位置合わせすることと、
第１の空間と第２の空間との間でシールシールドを回転可能な部材に軸対称に結合することと、を含む方法（６００）。
［実施態様１８］
相補の関係にある回転不可能な封止デバイスに係合するように構成された封止面を、シールシールドに結合することをさらに含む、実施態様１７に記載の方法（６００）。
［実施態様１９］
環状シールシールドを形成することが、周方向に離間され回転可能な部材の回転の軸に対して角度を成して位置合わせされた表面特徴（３１２）を有する環状シールシールドを形成することを含む、実施態様１７に記載の方法（６００）。
［実施態様２０］
環状シールシールドを形成することが、回転の軸に対して０°から８９°の間の角度で位置合わせされた表面特徴（３１２）のうちの少なくともいくつかを有する環状シールシールドを形成することを含む、実施態様１８に記載の方法（６００）。
［実施態様２１］
連続的な流れの関係で結合された多段圧縮器、燃焼器、および高圧（ＨＰ）タービン（２２８）を含む、コアエンジンと、
前記コアエンジンから燃焼排気ガスを受容するように構成された低圧タービン（２３０）と、
ガスタービンエンジン（１２０）内の相対的に低温の空間と相対的に高温の空間との間に配置され、
回転可能な機械（１２０）の回転する部材（１２２）に結合するように構成された、放射方向に延在する環状フランジ（３０２）、ならびに
前記フランジ（３０２）から軸方向に延在する多壁シールシールド部材（３０６）であって、前記フランジ（３０２）と一体に形成され、
複数の表面特徴（３１２）を備える第１の壁（４０１）、
前記第１の壁（４０１）に対して放射方向内向きに離間され、流体の流れを排出開口部（５０８）へと導くように構成された第２の壁（４０１）、および
前記第１の壁（４０１）と前記第２の壁（４０１）との間に形成された空洞（４０６）を備える多壁シールシールド部材（３０６）を備える、シール兼熱シールドデバイス（２７７）と、
一体に形成され前記第１の壁（４０１）および前記第２の壁（４０１）を封止するように構成されたキャップ端（３１０）と、を備え、
前記フランジ（３０２）、前記シールシールド部材（３０６）、および前記キャップ端（３１０）の各々が焼結金属で形成される、
ガスタービンエンジン（１２０）。
【符号の説明】
【００３８】
１００  航空機
１０４  ノーズ
１０６  テール
１０８  ボディ
１１０  翼
１１２  側方
１１４  前縁
１１６  方向
１１８  後縁
１２０  ガスタービンエンジン
１２２  ブレード付きの回転可能な部材
２０２  軸
２０４  ファン組立体
２０６  コアタービンエンジン
２０８  外側ケーシング
２２０  環状の入口
２２２  ＬＰ圧縮器
２２４  ＨＰ圧縮器
２２６  燃焼部分
２２８  ＨＰタービン
２３０  ＬＰタービン
２３２  排気ノズル部分
２３４  ＨＰシャフトまたはスプール
２３６  ＬＰシャフトまたはスプール
２３７  コア空気流路
２３８  ファン
２４０  ファンブレード
２４２  ファンディスク
２４４  ピッチ変更機構
２４６  動力ギアボックス
２４８  前側ハブ
２５０  ナセル
２５２  出口ガイドベーン
２５４  下流部分
２５６  バイパス空気流通路
２５８  空気の体積
２６０  入口
２６２  第１の部分
２６４  第２の部分
２６６  燃焼ガス
２６８  ＨＰタービンステータベーン
２７０  ＨＰタービンロータブレード
２７２  ＬＰタービンステータベーン
２７４  ＬＰタービンロータブレード
２７５  ＬＰディスク
２７６  ファンノズル排気部分
２７７  シールシールド
２７８  高温ガス経路
３０２  接続フランジ
３０４  接続箇所または開口
３０６  シールシールド部材
３０７  遠位端
３０８  第前方面
３１０  前方キャップ端
３１２  表面特徴
３１４  角度
３１６  高さ
４０１  壁
４０２  フランジ
４０４  軸方向長さ
４０６  空洞
４０８  前方端部
４０９  開口
４１０  パージ接続部
４１２  パージ源
４１４  リップ
４１６  放射方向内側表面
４１８  放射方向内側壁
５０２  サンプ空間
５０４  タービン空間
５０６  放射方向外側表面
５０７  流れ
５０８  排出開口部
５１０  後方の直径
５１２  前方の直径
５１４  追加の特徴
５１６  シール対向部
５１８  シール
６００  方法
６０２  形成すること
６０４  位置合わせすること
６０６  結合すること
【図１】
0006431950.tif 000002
【図２】
0006431950.tif 000003
【図３】
0006431950.tif 000004
【図４】
0006431950.tif 000005
【図５】
0006431950.tif 000006
【図６】
0006431950.tif 000007