(57)【要約】  ファンアセンブリを提供する。ファンアセンブリが、ハブと、ハブから半径方向外側に延在する複数のロータブレードとを備えるロータを備える。各ロータブレードが、各ブレードの半径方向遠位端にブレード先端を備える。ロータブレードの先端が、ロータ直径を画定する。ファンアセンブリは、ブレード先端に概ね軸方向に位置合わせされた第１の円柱形ケーシングを更に備え、第１のケーシングがロータ直径よりも大きい第１の内側直径を含む。ファンアセンブリは、複数のロータブレードの少なくとも１つのブレード先端に結合されたブラシシールアセンブリを更に備え、ブラシシールアセンブリが、ファンアセンブリの第１の作動モード中にケーシングセグメントに接触するように構成され、ブラシシールアセンブリがファンアセンブリの第２の作動モード中にケーシングセグメントとの接触を回避するように構成されている。【選択図】図１
2015525845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流入口（１２）開口（３４）から下流出口開口（３６）まで延在する長手方向の中心線軸（３２）を含むファンケーシング（４０）を備えるファンアセンブリ（１６）であって、
ハブ（４４）と、前記ハブ（４４）から半径方向外側に延在する複数のロータブレード（４６）とを備えるロータ（４２）であって、前記複数のロータブレード（４６）が、それぞれ前記ファンケーシング（４０）を通る流体流の方向（５２）に前縁（４８）および後縁（５０）、ならびに前記ブレード（４６）の半径方向遠位端にブレード先端（５４）を備え、前記複数のロータブレード（４６）の前記先端（５４）がロータ直径（５８）を画定し、前記ロータ（４２）が前記中心線軸（３２）を中心として回転するように構成されている、ロータ（４２）と、
前記ブレード先端（５４）の周りに円周方向に延在し、前記ブレード先端（５４）に概ね軸方向に位置合わせされた第１の略円柱形ケーシングセグメント（６０）であって、前記第１のケーシングセグメント（６０）が前記ロータ直径（５８）よりも大きい第１の内側直径（６２）を備える、第１の略円柱形ケーシングセグメント（６０）と、
前記複数のロータブレード（４６）の少なくとも１つのブレード先端（５４）に結合されたブラシシールアセンブリ（２００）であって、前記ブラシシールアセンブリ（２００）が、前記ファンアセンブリ（１６）の第１の作動モード中（２０１）に前記ケーシングセグメント（６０）に接触するように構成され、前記ブラシシールアセンブリ（２００）が、前記ファンアセンブリ（１６）の第２の作動モード（２０２）中に前記ケーシングセグメント（６０）との接触を回避するように構成されている、ブラシシールアセンブリ（２００）と
を備えるファンアセンブリ（１６）。
【請求項２】
前記第１のモード（２０１）が、動力出力モードを備える、請求項１に記載のファンアセンブリ（１６）。
【請求項３】
前記第２のモード（２０２）が、オフラインモードおよびアイドルモードの少なくとも１つを備える、請求項１又は２に記載のファンアセンブリ（１６）。
【請求項４】
前記ブラシシールアセンブリ（２００）が、前記ファンアセンブリ（１６）の前記第１の作動モード（２０１）中に、前記ロータ（４２）の回転方向とは反対に半径方向に延在する複数の剛毛を備える、請求項１乃至３のいずれか1項に記載のファンアセンブリ（１６）。
【請求項５】
前記ブラシシールアセンブリ（２００）が、前記複数のブレード先端（５４）の少なくともいくつかに結合されたシュラウド（２１３）を備える、請求項１乃至４のいずれか1項に記載のファンアセンブリ（１６）。
【請求項６】
前記ブラシシールアセンブリ（２００）が、前記複数のブレード先端（５４）の少なくともいくつかの部分に結合されたシュラウド（２１３）を備える、請求項１乃至４のいずれか1項に記載のファンアセンブリ（１６）。
【請求項７】
前記ブラシシールアセンブリ（２００）が、前記複数のブレード先端（５４）の前記少なくともいくつかの前記前縁（４８）に隣接する前記複数のブレード先端（５４）の少なくともいくつかの少なくとも部分に結合されている、請求項１乃至４のいずれか1項に記載のファンアセンブリ（１６）。
【請求項８】
前記ブラシシールアセンブリ（２００）が、前記複数のブレード先端（５４）の前記少なくともいくつかの前記前縁（４８）から前記後縁（５０）まで延在する前記複数のブレード先端（５４）の少なくともいくつかに結合されている、請求項１乃至４のいずれか1項に記載のファンアセンブリ（１６）。
【請求項９】
前記ブラシシールアセンブリ（２００）が、前記ブレード（４６）の半径方向の規定外変動を許容することができる、請求項１乃至８のいずれか1項に記載のファンアセンブリ（１６）。
【請求項１０】
前記ブラシシールアセンブリ（２００）が、少なくとも部分的にケブラーから作製された複数のブラシ繊維を備える、請求項１乃至９のいずれか1項に記載のファンアセンブリ（１６）。
【請求項１１】
ガスタービンエンジン（１０）であって、
上流入口（１２）開口（３４）から下流入口開口（３６）まで延在する長手方向の中心線軸（３２）を含む円柱形のファンケーシング（４０）と、
前記ファンケーシング（４０）内に回転自在に取り付けられたロータブレード（４６）であって、前記ロータブレード（４６）がロータ（４２）に結合された半径方向内側端部とブレード先端（５４）を備える半径方向外側遠位端（５６）とを含み、前記ロータブレード（４６）が前記中心線軸（３２）を中心として回転するように構成され、前記ロータブレード（４６）が前記ブレード先端（５４）の少なくとも部分に結合されているブラシシールアセンブリ（２００）を備えるロータブレード（４６）と
を備える、ガスタービンエンジン（１０）。
【請求項１２】
前記ガスタービンエンジン（１０）が前記ロータブレード（４６）を回転させることができない場合、前記ブラシシールアセンブリ（２００）が、前記ロータブレード（４６）の回転方向とは反対に半径方向に延在する複数のブラシ先端（２０７、３０５）を備える、請求項１１に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項１３】
前記ブラシシールアセンブリ（２００）が、前記前縁（４８）に隣接する前記ブレード先端（５４）の少なくとも部分に結合されている、請求項１１又は１２に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項１４】
前記ブラシシールアセンブリ（２００）が、前記前縁（４８）から前記後縁（５０）に延在する前記ブレード先端（５４）に結合されている、請求項１１又は１２に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項１５】
前記ブラシシールアセンブリ（２００）のブラシ先端（２０７、３０５）が、前記ガスタービンエンジン（１０）の第１の作動モード（２０１）中に前記ファンケーシング（４０）に接触するように構成されている、請求項１１乃至１４のいずれか1項に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項１６】
前記第１のモード（２０１）が、動力出力モードを含む、請求項１５に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項１７】
前記ブラシシールアセンブリ（２００）のブラシ先端（２０７、３０５）が、前記ガスタービンエンジン（１０）の第２の作動モード（２０２）中に前記ファンケーシング（４０）との接触を回避するように構成されている、請求項１１乃至１６のいずれか1項に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項１８】
前記第２のモード（２０２）が、オフラインモードおよびアイドルモードの少なくとも１つを備える、請求項１７に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項１９】
ブラシシールアセンブリ（２００）をガスタービンエンジン（１０）のファンのブレード先端（５４）に取り付ける方法であって、前記ブラシシールアセンブリ（２００）が基部（２０８）およびブラシ先端（２０７、３０５）を備え、前記ブラシ先端（２０７、３０５）が水平から９０°未満の角度で前記基部（２０８）から延在する方法であって、
前記ブラシシールアセンブリ（２００）を受けるように構成されたミル加工された先端（２０６）を生成するために、ロータブレード（４６）の前縁（４８）の周りの前記ブレード先端（５４）のセグメントをミル加工するステップと、
前記ミル加工された先端（２０６）に接着剤を塗布するステップであって、前記接着剤が前記ブラシシールアセンブリ（２００）の前記基部（２０８）を前記ブレード先端（５４）に接着するように構成されているステップと、
前記ブラシ先端（２０７、３０５）が水平から９０°未満の角度で前記ロータブレード（４６）の後縁（５０）の方向に延在するように、前記ブラシシールアセンブリ（２００）の前記基部（２０８）を前記ミル加工された先端（２０６）の中に挿入するステップと
を含む方法。
【請求項２０】
前記ロータブレード（４６）の前記前縁（４８）に、前記ロータブレード（４６）および前記ブラシシールアセンブリ（２００）の前記基部（２０８）の両方を覆う被覆層（２０９）を付着するステップを更に含む、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は、全体的にガスタービンエンジンに関し、より詳細には、ガスタービンエンジン内のブレード先端の漏出を低減するための方法およびアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンのファンケースは、通常のエンジン運転中に、ファンと共に軸方向の空気流を導き、遊離したファンブレードが半径方向または前方に逃げることを防止し、低圧シャフトの半径方向のたわみを制限し、かつブレード先端の鳥の衝突事象を防止する。
【０００３】
従来、ファンは、一次空気流が圧縮機およびエンジンのタービンを通過し、二次空気流が環状の半径方向外側のバイパスダクトを通過するように強制する目的で、ガスタービンエンジン内で使用される。回転するファンブレードとファン筐体の内面との間の隙間が、ファン効率を最適にするような許容範囲内に保たれることが重要である。
【０００４】
少なくともいくつかの公知のガスタービンエンジン内のファン空気流性能を維持するために、ファンのインペラブレードとファンの筐体（例えば、ケーシング）との間の隙間が近距離に設定される。緊密な隙間は、先端の隙間を通る、ブレード先端の周りの逆流漏出を防止することを促進する。ファンインペラの下流で空気圧力がより高いことによって、上流に向かって逆流を駆動する傾向があり、これは先端の隙間で観察される。
【０００５】
いくつかの作動状態では、限定しないが、限界作動状態などでは、閉鎖された隙間が、ブレード筐体間の干渉をもたらす可能性があり、ファン構成要素が現場で故障することにつながる可能性がある。そのような干渉は、隙間を増やすためにブレード先端を切断することによって対処されてきた。しかし、隙間を増やすことによって、ブレード先端の周りの漏出流が増加し、ファンアセンブリの性能が低下する。ファン性能に対する影響は２倍であり、すなわち、インペラの作動領域を減少させ、先端の隙間を増やし、それによって主流の反対方向への流れの漏出を許容することになるであろう。前者によって引き起こされる性能の損失は、例えば、各ブレード先端を曲げ、ブレード翼幅の残りの部分がそれに続いて曲がることによって、ブレードのピッチ角度を調節することによってある程度取り戻すことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１，１６７，８４０号明細書
【発明の概要】
【０００７】
一実施形態では、ファンアセンブリが、ハブと、ハブから半径方向外側に延在する複数のロータブレードとを備えるロータを備える。各ロータブレードが、各ブレードの半径方向遠位端にブレード先端を備える。ロータブレードの先端が、ロータ直径を画定する。ファンアセンブリは、ブレード先端に概ね軸方向に位置合わせされた第１の円柱形ケーシングを更に備え、第１のケーシングがロータ直径よりも大きい第１の内側直径を含む。ファンアセンブリは、複数のロータブレードの少なくとも１つのブレード先端に結合されたブラシシールアセンブリを更に備え、ブラシシールアセンブリが、ファンアセンブリの第１の作動モード中にケーシングセグメントに接触するように構成され、ブラシシールアセンブリが、ファンアセンブリの第２の作動モード中にケーシングセグメントとの接触を回避するように構成されている。
【０００８】
別の実施形態では、ガスタービンエンジンが、上流入口開口から下流出口開口まで延在する長手方向の中心線軸を含む円柱形のファンケーシングを備える。ガスタービンエンジンは、ファンケーシング内に回転自在に取り付けられたロータブレードを更に備える。ロータブレードが、ファンケーシングを通る流体流の方向に前縁および後縁を備える。ロータブレードは、前縁の方向に中心線軸を中心として回転する。ロータブレードは、半径方向遠位端にブレード先端を備える。ロータブレードは、ブレード先端の少なくとも部分に結合されたブラシシールアセンブリを備える。
【０００９】
やはり別の実施形態では、ブラシシールアセンブリをガスタービンエンジンのファンのファンブレード先端に取り付ける方法を提供する。ブラシシールアセンブリが基部およびブラシ先端を備え、ブラシ先端が水平から９０°未満の角度で基部から延在する。方法は、ブラシシールアセンブリを受けるように構成されたミル加工された先端を生成するために、ロータブレードの前縁の周りのブレード先端のセグメントをミル加工するステップを含む。方法は、ミル加工された先端に接着剤を塗布するステップをであって、接着剤がブラシシールアセンブリの基部をブレード先端に接着するように構成されているステップを更に含む。方法は、ブラシ先端が水平から９０°未満の角度でブレードの後縁方向に延在するように、ブラシシールアセンブリの基部をミル加工された先端の中に挿入するステップとを更に含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ロータブレードを含む例示的な高バイパスターボファンのガスタービンエンジンの概略図である。
【図２】高温運転状態下で図１のロータブレードと共に使用するためのブラシシールアセンブリの拡大側面図である。
【図３】冷温運転状態下で図１のロータブレードと共に使用するためのブラシシールアセンブリの拡大側面図である。
【図４】高温運転状態下で図１のロータブレードと共に使用するためのブラシシールアセンブリの拡大側面図である。
【図５】冷温運転状態下で図１のロータブレードと共に使用するためのブラシシールアセンブリの拡大側面図である。
【図６】ブラシシール領域を図示する、ロータブレードを含む例示的な高バイパスターボファンのガスタービンエンジンの拡大側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の詳細な説明は、限定としてではなく、実施例として本発明の実施形態を説明する。本発明は、産業、工業および住居の応用における回転構成要素と静止構成要素との間に向上した封止を提供することに対して一般的な用途を有すると考慮されたい。
【００１２】
本明細書で使用する場合、「１つの（ａ）」または「１つの（ａｎ）」という単語に続いて単数で列挙する要素またはステップは、その例外が明確に列挙されない限り、複数の要素またはステップを除外しないということを理解すべきである。更に、本発明の「一実施形態」への参照は、列挙する特徴を更に組み込む追加の実施形態の存在を除外すると解釈されるようには意図しない。
【００１３】
本開示の実施形態は、作動回転速度で、ブラシ先端が周囲のケースに接触し、運転隙間を最小にするように、ブラシシールをブレード先端に配置する。製造された複合ファンブレードに特有の、本開示によるブラシ先端の取付けは、複合コアと金属製先端キャップとの間にブラシを覆うブレードハードウェア（金属製前縁および先端キャップ）を接着する機能として達成可能である。しかし、非複合ファンブレードを含む、任意の適切なファンブレード上にブラシシールを取り付けることができる。
【００１４】
実施形態によれば、冷温組立状態でブラシがケースに接触しないように、ブラシシール型構造体が、ブラシの先端に接着される。遠心力負荷およびブレードのたわみ変形を受けて、ブラシはケースに接触し、それによって運転隙間がなくなる。
【００１５】
本開示の実施形態は、運転隙間の低減、およびその結果として性能の向上を可能にする。様々な実施形態で、平均約０．１４０インチの運転隙間を除去することによって、約＋０．５ポイント（ｐｔ）ファン効率が改善し、約０．３の燃費消費率（ＳＦＣ）をもたらす。加えて、「強固な（ｈａｒｄ）」隙間を実際に開けることによって現状の摩擦が回避され、それによってロータが旋回する（例えば、意図される移動方向と反対方向に急回転する）機会を低減またはなくすことができるように、隙間を調節することができることも含まれる。突風によって、またはロータに直接加えられる別の力によって発生する可能性がある、ロータが急回転する事態では、ブラシシールはケースに接触せず、したがって損傷を受けることを回避するであろう。更に、ケース摩耗システムをなくすこともできて、４０ポンド近くの重量を節約することにつながる。先端にブラシシールを有するファンブレードの実施形態によれば、ケース摩耗システムは、交換頻度をより少なくすることができ、管理維持費を節約することができる。
【００１６】
図１は、連続的に流体連通する、周囲空気１４を受けるための入口１２、ファンアセンブリ１６、圧縮機１８、燃焼器２０、高圧タービン２２および低圧タービン２４を備える例示的な高バイパス、ターボファンガスタービンエンジン１０の概略図である。高圧タービン２２は、高圧シャフト２６によって圧縮機１８に結合され、低圧タービン２４は、低圧シャフトまたは駆動シャフト２８によってファンアセンブリ１６に結合されている。エンジン１０は、エンジン１０の上流側３４からエンジン１０の下流側３６まで後方に延在する中心線軸３２を含む。一実施形態では、ガスタービンエンジン１０は、オハイオ州、シンシナティのＧｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ社から市販されているＧＥ９０エンジンである。
【００１７】
ファンアセンブリ１６は、中心線軸３２を含むファンケーシング４０を含む。ファンアセンブリ１６が、ハブ４４と、ハブ４４から半径方向外側に延在する複数のロータブレード４６とを備えるロータ４２を備える。各ロータブレード４６は、方向５２（矢印で示す）に前縁４８と後縁５０とを含む。各ロータブレード４６が、ロータブレード４６の半径方向遠位端５６にブレード先端５４を備える。各ロータブレード４６上のブレード先端５４が、ロータ直径５８を画定する。
【００１８】
ファンアセンブリ１６は、ブレード先端５４の周りに円周方向に延在し、概ね軸方向にブレード先端５４に位置合わせされた第１の略円柱形ケーシングセグメント６０を含む。ケーシングセグメント６０は、ロータ直径５８よりも大きい第１の内側直径６２を含む。
【００１９】
作動中、空気はファン１６を通って流れ、圧縮空気が高圧圧縮機１８に供給される。非常に圧縮された空気は、燃焼器２０に搬送される。燃焼器２０からの燃焼ガス３８は、タービン２２および２４を推進する。高圧タービン２２は、第２のシャフト２６および高圧圧縮機１８を回転させ、一方低圧タービン２４は、軸３２を中心として第１のシャフト２８およびファン１６を回転させる。
【００２０】
図２および図３は、ロータブレード４６（図１参照）と共に使用するための、本発明の例示的な実施形態によるブラシシールアセンブリ２００の拡大側面図である。図２および図３は、高温運転状態２０１（例えば、第１の作動モード）および冷温隙間状態２０２（例えば、第２の作動モード）の両方を図示する。例示的な実施形態では、ブラシシールアセンブリ２００はロータブレード４６のミル加工された先端２０６の中でロータブレード４６に結合される。ミル加工された先端２０６は、ブラシシールアセンブリ２００を収容するような寸法に形成されている。別法として、ブラシシールアセンブリ２００は、ミル加工されていないブレード先端５４に結合されることができる。更に、ブラシシールアセンブリ２００は、ブラシシールアセンブリ２００が本明細書に説明するように機能することを可能にする任意の粘着剤、機械的な締め具などを使用してロータブレード４６に結合可能である。ブラシシールアセンブリ２００は、複数のブラシ先端２０７がロータブレード４６の先端に一体となるように、ロータブレード４６の中に一体化され得る。
【００２１】
ブラシシールアセンブリ２００は、基部２０８に結合された複数のブラシ先端２０７を含む。ブラシ先端２０７は、可撓性または剛性であることができる。例示的な実施形態では、ブラシ先端２０７は可撓性であり、高温運転状態２０１中にブラシ先端２０７は撓むことができる一方で、ケース４０に対して乗ることができる。ブラシシールアセンブリ２００は、ロータブレード４６からケーシングセグメント６０に向かって延在して、ブラシシールアセンブリ２００とロータブレード４６との間の隙間２１０を低減することを促進する。ブラシ先端２０７は、高温および／または冷温運転状態における最大荷重および／または所定の隙間を収容するような寸法に形成され得る。ブラシシールアセンブリ２００は、シュラウド２１３を含むことができる。バンパー（図示せず）が、ロータブレード４６に結合され、最大荷重状態で隙間を提供するような寸法に形成されることができる。
【００２２】
例示的な実施形態では、ブラシシールアセンブリ２００は、粘着性接着型サンドイッチ構造体２１５を使用してロータブレード４６に結合される。サンドイッチ構造体２１５は、ロータブレード４６を損傷せず、および／または修正せずに、既存のロータブレード４６にブラシシールアセンブリ２００を加えることを可能にする。同様に、ブラシシールアセンブリ２００は、ロータブレード４６を損傷せずに、除去および／または交換され得る。
【００２３】
ブラシシールアセンブリ２００によって減少した隙間２１０は、摩擦事象の間、ロータの旋回を低減することを促進する。更に、ブラシシールアセンブリ２００は、摩擦性損傷およびケース腐食／摩耗分野の問題を低減し、および／またはなくすことを促進する。ファンアセンブリ１６の組立中に、ブラシシールアセンブリ２００は、アセンブリ隙間公差を増加することを促進し、それによって必要な測定を減少させることができる。冷温隙間状態２０２の間、ブラシシールアセンブリ２００とケース４０との間の隙間によって、通常の回転方向とは反対に回転する間にブラシを摩擦する懸念が軽減する。
【００２４】
図２により詳細に示すように、高温運転状態２０１の間に、ロータブレード４６が遠心力および上昇した温度によって長く伸びる場合、ブラシシールアセンブリ２００がケーシングセグメント６０に接触するように構成されている。図３に示すように、冷温運転／隙間状態２０２の間に、ブラシシールアセンブリ２００は、ケーシングセグメント６０との接触を回避するように更に構成されている。高温運転状態２０１は、エンジン１０の動力出力モードを含む。冷温運転／隙間状態２０２は、少なくともオフラインモードおよびアイドルモードを含む。ロータブレードとファンケーシングとの間の隙間を低減する方法は、ブラシシールアセンブリ２００を用意するステップと、第１の作動モード中にブラシシールアセンブリ２００がファンケーシングに接触し、第２の作動モード中にファンケーシングとの接触を回避するように、ブラシシールアセンブリ２００を少なくとも１つのロータブレード４６に結合するステップとを含む。ロータブレード４６を組み立てる方法が、ブラシシールアセンブリ２００をロータブレード４６の先端５４に結合するステップを含む。追加的に、ロータブレード４６は、ブラシシールアセンブリ２００が中に配置され得るロータブレード４６内の開口を生成するようにミル加工され得る。
【００２５】
特定のロータブレード４６構成の中で、ロータブレード４６の前縁４８全体に、または部分に亘って被覆２０９をブレードの前縁４８に付着することができる。いくつかの実施形態では、被覆２０９は、被覆２０９とロータブレード４６の先端のミル加工された部分との間にブラシシールアセンブリ２００を差し込む働きをする。
【００２６】
図４および図５は、ロータブレード４６と共に使用するための代替のブラシ先端３０５の拡大側面図である。ブラシ先端３０５は、ロータブレード４６に結合され、ケースセグメント６０の方へ延在する。高温運転状態（図４参照）では、ブラシ先端３０５が、ファンケーシング４０および／またはケースセグメント６０に接触することができる。冷温運転／隙間状態（図５参照）では、ブラシ先端３０５は、距離３１０によってケースセグメント６０から分離され得る。ブラシ先端３０５は、ブラシ先端２０７に類似することができる。複数のブラシ先端（図示せず）が、ブラシシール領域３１５内でロータブレード４６に結合され得る。
【００２７】
図２から図５までを通して、ファンアセンブリ１６の第１の作動モード中に、ロータ４２の回転方向から離れた角度に動く複数の剛毛（例えば、ブラシ先端２０７）を有するブラシシールアセンブリ２００が示されている。第２の作動モード中に、回転力および関連する熱の不足によってロータブレード４６が相対的に短くなっている場合、ロータブレード４６が通常の回転方向とは逆の方向に、ケース４０に対してブラシシールアセンブリ２００を摩擦せずに、回転することができるようにケース４０から分離されている状態で、冷温隙間状態２０２にあるブラシシールアセンブリ２００が示されている。ブラシシールアセンブリ２００がケース４０に接触する、通常の方向とは逆の回転は、ブラシシールアセンブリ２００を損傷する原因になるであろう。ブラシシールアセンブリ２００は、摩耗耐性を向上させるために、デラウェア州ウィルミントンのデュポン（ＤｕＰｏｎｔ）社から市販されているケブラー（Ｋｅｖｌａｒ）（登録商標）による設計されたエラストマーから少なくとも部分的に作製された複数のブラシ繊維（例えば、ブラシ先端２０７）を含むことができる。
【００２８】
一実施形態によれば、ブラシシールアセンブリ２００が、複数のロータブレード４６の少なくともいくつかの前縁４８に隣接する複数のブレード先端５４の少なくともいくつかの少なくとも部分に結合されている。代替の実施形態によれば、ブラシシールアセンブリ２００は、複数のロータブレード４６の少なくともいくつかの前縁４８から後縁５０まで、ブレード先端５４の全体的な幅（例えば、図６に示すブラシシール領域）に延在する複数のブレード先端５４の少なくともいくつかに結合されている。
【００２９】
ブラシシールアセンブリ２００は、ロータブレード４６の長さがケース４０と接触せずに、設計されたパラメータからわずかに異なる（例えば、設計仕様書よりも長くなる）ことができるように、ロータブレード４６の半径方向の規定外変動を許容することができる。
【００３０】
例示的な実施形態によれば、ガスタービンエンジン１０は、上流入口開口（例えば、上流側３４）から下流入口開口（例えば、下流側３６）まで延在する長手方向の中心線軸３２を含む円柱形ファンケーシング４０を備える。エンジン１０は、ファンケーシング４０を通る流体流の方向５２に、ファンケーシング４０内に回転自在に取り付けられたロータブレード４６を備える。ロータブレード４６は、前縁４８および後縁５０を備える。ロータブレード４６は、前縁４８の方向に中心線軸３２を中心として回転する。ロータブレード４６は、半径方向の遠位端５６にブレード先端を備える。ロータブレード４６は、ブレード先端５４の少なくとも部分に結合されたブラシシールアセンブリ２００を備える。ブラシシールアセンブリ２００は、ガスタービンエンジン１０がロータブレード４６を回転させることができる場合、ロータブレード４６の回転方向とは反対に半径方向に延在する複数の剛毛（例えば、ブラシ先端２０７）を備える。ブラシシールアセンブリ２００は、前縁４８に隣接するブレード先端５４の少なくとも部分に結合されている。代替の実施形態によれば、ブラシシールアセンブリ２００は、前縁４８から後縁５０まで延在するブレード先端５４に結合されている。
【００３１】
ブラシシールアセンブリ２００のブラシ先端２０７は、動力出力モード（例えば、高温運転状態２０１）を含む、ガスタービンエンジン１０の第１の作動モード中にファンケーシング４０に接触するように構成されている。ブラシシールアセンブリ２００のブラシ先端２０７は、オフラインモードおよびアイドルモードの少なくとも１つ（例えば、冷温隙間状態２０２）を含む、ガスタービンエンジン１０の第２の作動モード中にファンケーシング４０との接触を回避するように構成されている。
【００３２】
一実施形態によって、ブラシシールアセンブリをガスタービンエンジンのファンのロータブレード４６の先端に取り付ける方法を開示する。ブラシシールアセンブリ２００は、基部２０８（例えば、基部部分）およびブラシ先端２０７（例えば、ブラシ部分）を備え、前記ブラシ部分２０７は、水平から９０°未満の角度で前記基部部分２０８から延在する。方法は、前記ブラシシールアセンブリ２００を受けるように構成されたミル加工された先端２０６を生成するために、ロータブレード４６の前縁４８の周りのロータブレード先端５４のセグメントをミル加工するステップを含む。方法は、前記ミル加工された先端２０６に接着剤（図示せず）を塗布するステップであって、接着剤がブラシシールアセンブリ２００の基部２０８をミル加工された先端２０６に接着するように構成されているステップを更に含む。方法は、前記ブラシ先端２０７が水平から９０°未満の角度でロータブレード４６の後縁５０の方向に延在するように、ブラシシールアセンブリ２００の基部２０８をミル加工された先端２０６の中に挿入するステップを更に含む。一実施形態によれば、方法は、ロータブレード４６の前縁４８に被覆層２０９を付着するステップを更に含み、被覆層２０９がロータブレード４６から延在して、前記ブラシシールアセンブリ２００の基部２０８を覆う。
【００３３】
上述の実施形態のファンアセンブリおよび回転可能な部材用ブラシシールアセンブリを形成する方法は、ブレードとケーシングの干渉を低減する一方で、ファン空気流性能を維持するための費用効果の高い、信頼性のある手段を提供する。より具体的には、本明細書に説明するアセンブリおよび方法は、ケーシング領域内のロータの内側直径を増加させ、それによってブレード先端間隙を減少させることを促進する。加えて、上述のアセンブリおよび方法は、ブラシシールアセンブリを使用してブレードの先端とケーシングとの間の隙間を低減することによって、ブレード周辺の漏出の増加を軽減することを促進する。その結果、本明細書に説明するブラシシールおよびファンアセンブリ、ならびに方法は、インペラブレードとケーシングの隙間を低減する一方で、費用効果の高い、信頼性のある態様でファン空気流性能を維持することを促進する。
【００３４】
ここに記載する説明は、最良の形態を含む本発明を開示するための実施例を使用しており、更に当業者が、任意の装置またはシステムを作製し、使用し、かつ任意の組み込まれた方法を実施することを可能にする実施例を使用する。本発明の特許性のある範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者に思い当たる他の実施例を含むことができる。そのような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言とは異ならない構造的要素を有する場合、またはそれらが特許請求の範囲の文言とは実質的には異ならない均等な構造的要素を含む場合、特許請求の範囲内にあると意図するものである。
【符号の説明】
【００３５】
１０  ガスタービンエンジン
１２  入口
１４  周囲空気
１６  ファンアセンブリ
１８  圧縮機
２０  燃焼器
２２  高圧タービン
２４  低圧タービン
２６  高圧シャフト
２８  駆動シャフト
３２  中心線軸
３４  上流側
３６  下流側
３８  燃焼ガス
４０  ファンケーシング
４２  ロータ
４４  ハブ
４６  ロータブレード
４８  前縁
５０  後縁
５２  方向
５４  ブレード先端
５６  半径方向の遠位端
５８  ロータ直径
６０  ケーシングセグメント
６２  第１の内側直径
２００  ブラシシールアセンブリ
２０１  高温運転状態（第１の作動モード）
２０２  冷温運転／隙間状態（第２の作動モード）
２０６  ミル加工された先端
２０７  ブラシ先端
２０８  基部
２０９  被覆
２１０  隙間
２１３  シュラウド
２１５  サンドイッチ構造体
３０５  ブラシ先端
３１５  ブラシシール領域
【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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【国際調査報告】
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