(57)【要約】【課題】空気の漏れを低減し、または解消する改良したフィンガシールを提供する。【解決手段】多層式フィンガシール即ちシールアセンブリ１０は、１つ或いは複数の外側リリーフスロット５０を有する外側細部２０と、１つ或いは複数の内側リリーフスロット４５を有する内側細部４０と、外側細部２０と内側細部４０との間に設けられた中間層３０と、から構成される。中間層３０は、空気が、リリーフスロット４５、５０を通過することを防止する。中間層３０は、箔や固体のシート材などの薄い展性材料でできており、空気を実質的に通さない。このシールアセンブリ１０によって、空気の漏れが低減されるか或いは無くなり、エンジンの性能、スラスト、及び燃料効率が向上する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層式フィンガシールであって、
１つ或いは複数の第１のリリーフスロットを有する第１の細部と、
１つ或いは複数の第２のリリーフスロットを有する第２の細部と、
上記第１の細部と上記第２の細部との間に配置された中間層と、を備え、
この中間層は、空気が、１つ或いは複数の上記第１のリリーフスロット及び１つ或いは複数の上記第２のリリーフスロットを通過しないように遮断し、また該中間層は、空気を実質的に通さないことを特徴とする多層式フィンガシール。
【請求項２】
上記中間層は、箔もしくは固体のシート材であることを特徴とする請求項１に記載の多層式フィンガシール。
【請求項３】
上記中間層は、約０．００１インチから約０．００４インチの厚さを有することを特徴とする請求項１に記載の多層式フィンガシール。
【請求項４】
上記第１の細部及び上記第２の細部は、シート材であることを特徴とする請求項１に記載の多層式フィンガシール。
【請求項５】
上記第１の細部及び上記第２の細部は、約０．００５インチから約０．０３インチの厚さを有するシート材であることを特徴とする請求項１に記載の多層式フィンガシール。
【請求項６】
上記第１の細部、上記中間層、及び上記第２の細部は、基本的に、機械式ロック、摩擦ばめ、接着、溶接、リベット継手、及びこれらの組み合わせを含むグループから選択された接続部によって接続されることを特徴とする請求項１に記載の多層式フィンガシール。
【請求項７】
第１の細部は、１つ或いは複数の第１の穴を有し、上記中間層は、１つ或いは複数の中間穴を有し、第２の細部は、１つ或いは複数の第２の穴を有し、１つ或いは複数の上記第１の穴、１つ或いは複数の上記中間穴、ならびに１つ或いは複数の上記第２の穴は、実質的に整列することを特徴とする請求項１に記載の多層式フィンガシール。
【請求項８】
１つ或いは複数の上記第１のリリーフスロット及び１つ或いは複数の上記第２のリリーフスロットは、互いにオフセットされることを特徴とする請求項１に記載の多層式フィンガシール。
【請求項９】
上記多層式フィンガシールアセンブリは、適宜な自由度でもって選択的に動くことを特徴とする請求項１に記載の多層式フィンガシール。
【請求項１０】
上記多層式フィンガシールは、静止位置を維持することを特徴とする請求項１に記載の多層式フィンガシール。
【請求項１１】
ガスタービンエンジン用の排気ノズルであって、
この排気ノズルは、
シンクロナイジングリングと、
１つ或いは複数の第１のリリーフスロットを有する第１の細部と、この第１の細部に隣接する中間層と、この中間層に隣接する１つ或いは複数の第２のリリーフスロットを有する第２の細部と、を有し、かつ上記シンクロナイジングリングに隣接する少なくとも２つの多層式フィンガシールと、
上記シンクロナイジングリングと反対側となる上記の少なくとも２つの多層式フィンガシールの一方の側において、これらの少なくとも２つの多層式フィンガシールに隣接する静止構造体と、を備え、
上記中間層は、空気が、１つ或いは複数の上記第１のリリーフスロット及び１つ或いは複数の上記第２のリリーフスロットを通過しないように遮断し、また該中間層は、空気を実質的に通さないことを特徴とする排気ノズル。
【請求項１２】
上記第１の細部、上記中間層、及び上記第２の細部は、基本的に、機械式ロック、摩擦ばめ、接着、溶接、リベット継手、及びこれらの組み合わせを含むグループから選択された接続部によって、少なくとも２つの上記多層式フィンガシールの各々の第１の端部において、湾曲部に沿って互いに固定されることを特徴とする請求項１１に記載の排気ノズル。
【請求項１３】
上記静止構造体は、少なくとも２つの上記多層式フィンガシールの各々の湾曲部に隣接することを特徴とする請求項１２に記載の排気ノズル。
【請求項１４】
上記第１の細部は、複数の第１の穴を有し、上記中間層は、複数の中間穴を有し、上記第２の細部は、複数の第２の穴を有し、複数の上記第１の穴、複数の上記中間穴、及び複数の上記第２の穴は、実質的に整列することを特徴とする請求項１１に記載の排気ノズル。
【請求項１５】
複数の上記第１の穴、複数の上記中間穴、及び複数の上記第２の穴は、少なくとも２つの上記多層式フィンガシールの各々の第２の端部に位置し、これらの少なくとも２つの多層式フィンガシールの各々は、複数の上記第１の穴、複数の上記中間穴、及び複数の上記第２の穴を通る１つ或いは複数のリベットによって上記シンクロナイジングリングに接続されることを特徴とする請求項１４に記載の排気ノズル。
【請求項１６】
少なくとも２つの上記多層式フィンガシール、上記シンクロナイジングリング、及び上記静止構造体が、シンクロナイジングリングキャビティを形成し、上記中間層は、このシンクロナイジングリングキャビティ内の加圧空気が、少なくとも２つの上記多層式フィンガシールを通過することを防止することを特徴とする請求項１１に記載の排気ノズル。
【請求項１７】
上記静止構造体は、１つ或いは複数のブリード穴を有することを特徴とする請求項１１に記載の排気ノズル。
【請求項１８】
１つ或いは複数の上記第１のリリーフスロット及び１つ或いは複数の上記第２のリリーフスロットは、互いにオフセットされることを特徴とする請求項１１に記載の排気ノズル。
【請求項１９】
上記中間層は、箔もしくは固体のシート材であることを特徴とする請求項１１に記載の排気ノズル。
【請求項２０】
上記第１の細部、上記第２の細部、及び上記中間層は、上記シンクロナイジングリングにリベット結合され、このシンクロナイジングリングは、上記多層式フィンガシールが静止構造体に接触した状態で、静止構造体のキャビティ内で軸方向前方及び後方に移動することを特徴とする請求項１１に記載の排気ノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的にシールに関し、特に多層式のフィンガシールに関する。尚、本発明は、米国海軍の契約番号第Ｎ０００１９−０２−Ｃ−３００３号に基づいて為されたものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、ガスタービンエンジン用のコンバージェント／ダイバージェント排気ノズルが、ジェットエンジンやターボジェットエンジンに使用されている。特定のモードによる運転中にエンジンの性能を向上させるために、ノズルのスロート形状を変更することが行われている。排気ノズルは、ブリード穴を有する静止構造体によって囲まれたシンクロナイジングリングを有してもよい。シールは、シンクロナイジングリングと静止構造体との間に形成されたシンクロナイジングリングキャビティ内の空気を遮断し、加圧されたシンクロナイジングキャビティ内の空気をシールする。シンクロナイジングリングキャビティの内側となる静止構造体の後部のブリード穴によって、ノズルの中心部圧力に打ち勝ってシンクロナイジングリングを後方に移動させるように加圧空気を供給することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般的なシールは、２つの層即ち細部を有し、各々の細部は、リリーフスロットを有する。リリーフスロットは、細部の材料の変形を防止しつつ細部をシンクロナイジングリングの曲線または弓形形状に沿わせることができるように、シールの細部に設けられた１つ或いは複数の開口部である。通常、第１の細部は、第１の細部のリリーフスロットが、第２の細部のリリーフスロットに対してオフセットするように第２の細部上に配置される。シンクロナイジングリングキャビティからの空気は、第１の細部のリリーフスロットを通り、第１の細部と第２の細部との間を経て、第２の細部のリリーフスロットを通って周囲のノズルキャビティに移動し得る。従って、シンクロナイジングリングキャビティの加圧空気が、周囲のノズルキャビティにブリードする結果、エンジンの性能、スラスト（推力）、及び燃料効率が低下する。
【０００４】
従って、周囲のノズルキャビティにブリードするシンクロナイジングリングキャビティの加圧空気を低減しまたは無くす改良したフィンガシールが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
１つ或いは複数の第１のリリーフスロットを有する第１の細部と、１つ或いは複数の第２のリリーフスロットを有する第２の細部と、第１の細部と第２の細部との間に配置された中間層と、を備える多層式フィンガシールが提供される。この中間層は、空気が、１つ或いは複数の第１のリリーフスロット及び１つ或いは複数の第２のリリーフスロットを通過しないように遮断する。この中間層は、空気を実質的に通さない。
【０００６】
また、シンクロナイジングリングと、このシンクロナイジングリングに隣接する少なくとも２つの多層式フィンガシールと、該シンクロナイジングリングと反対側となる少なくとも２つの多層式フィンガシールの一方の側において、これらの少なくとも２つの多層式フィンガシールに隣接する静止構造体と、を備えるガスタービンエンジン用の排気ノズルが提供される。これらの少なくとも２つの多層式フィンガシールの各々は、第１の細部と、この第１の細部に隣接する中間層と、この中間層に隣接する第２の細部と、を有する。第１の細部は、１つ或いは複数の第１のリリーフスロットを有する。第２の細部は、１つ或いは複数の第２のリリーフスロットを有する。中間層は、空気が、１つ或いは複数の第１のリリーフスロット及び１つ或いは複数の第２のリリーフスロットを通過しないように遮断する。この中間層は、空気を実質的に通さない。
【０００７】
中間層は、箔や固体のシート材であってもよい。中間層は、約０．００１インチから約０．００４インチの厚さを有してもよい。第１の細部及び第２の細部は、シート材であってもよい。第１の細部及び第２の細部は、約０．００５インチから約０．０３インチの厚さを有するシート材であってもよい。第１の細部、中間層、及び第２の細部は、基本的に、機械式ロック、摩擦ばめ、接着、溶接、リベット継手、及びこれらの組み合わせを含むグループから選択された接続部によって接続することができる。第１の層は、１つ或いは複数の第１の穴を有してもよく、中間層は、１つ或いは複数の中間穴を有してもよく、第２の層は、１つ或いは複数の第２の穴を有してもよい。１つ或いは複数の第１の穴、１つ或いは複数の中間穴、及び１つ或いは複数の第２の穴は、実質的に整列してもよい。１つ或いは複数の第１のリリーフスロット及び１つ或いは複数の第２のリリーフスロットは、互いにオフセットされる。多層式フィンガシールアセンブリは、適宜な自由度でもって選択的に動かすことができる。多層式フィンガシールは、静止位置を維持してもよい。
【０００８】
第１の細部、中間層、及び第２の細部は、基本的に、機械式ロック、摩擦ばめ、接着、溶接、リベット継手、及びこれらの組み合わせを含むグループから選択された接続部によって、少なくとも２つの多層式フィンガシールの各々の第１の端部において、湾曲部に沿って互いに固定することができる。静止構造体は、少なくとも２つの多層式フィンガシールの各々の湾曲部に隣接する。複数の第１の穴、複数の中間穴、及び複数の第２の穴は、少なくとも２つの多層式フィンガシールの各々の第２の端部に位置してもよい。少なくとも２つの多層式フィンガシールの各々は、複数の第１の穴、複数の中間穴、及び複数の第２の穴を通る１つ或いは複数のリベットによってシンクロナイジングリングに接続される。少なくとも２つの多層式フィンガシール、シンクロナイジングリング、及び静止構造体により、シンクロナイジングリングキャビティを形成することができる。中間層は、このシンクロナイジングリングキャビティ内の加圧空気が、少なくとも２つの多層式フィンガシールを通過することを防止することができる。静止構造体は、１つ或いは複数のブリード穴を有してもよい。第１の細部、第２の細部、及び中間層は、シンクロナイジングリングにリベット結合されてもよい。このシンクロナイジングリングは、多層式フィンガシールが静止構造体に接触した状態で、静止構造体のキャビティ内で軸方向前方及び後方に移動させることができる。
【０００９】
上述の説明及び本発明で開示される他の特徴ならびに利点は、以下の詳細な説明、図面及び添付の請求項から当業者に理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１、図２を参照すると、符号１０によって示されている例示的な実施例のシールアセンブリの一部分が図示されている。図２に示されるように、シールアセンブリ１０は、外側細部２０と、中間層３０と、内側細部４０と、を備える多層式の設計になっている。外側細部２０は、複数の外側リリーフスロット５０を有する。内側細部４０は、外側リリーフスロット５０と類似した複数の内側リリーフスロット４５を有する。内側リリーフスロット４５及び外側リリーフスロット５０によって、外側細部２０及び内側細部４０を、例えば、シンクロナイジングリングの形状などの曲線または弓形形状にすることが可能になると同時に、外側細部２０及び内側細部４０の材料の変形を防止することができる。好ましくは、外側細部２０は、外側細部２０のリリーフスロット５０が内側リリーフスロット４５に対してオフセットするように、内側細部４０に対して配置される。
【００１１】
外側細部２０は、好ましくは１つ或いは複数の外側の穴８０を有し、また内側細部４０は、１つ或いは複数の内側の穴９０を有する。好ましくは、内側の穴９０は、外側の穴８０と同じ大きさである。図１に示すように、外側の穴８０は、内側の穴９０と整列していてもよい。
【００１２】
中間層３０は、外側細部２０と内側細部４０の中間に配置される。外側細部２０、中間層３０、及び内側細部４０は、好ましくは例えば、機械式ロック、摩擦ばめ、接着、溶接、リベット継手などによって互いに接続される。外側細部２０、中間層３０、及び内側細部４０は、好ましくは湾曲部７０に沿った端部６０において互いに接続される。しかしながら、外側細部２０、中間層３０、及び内側細部４０は、任意の寸法や形状にしてもよい。
【００１３】
中間層３０は、外側リリーフスロット５０と内側リリーフスロット４５との間のバリアとして機能する。その結果、空気が、外側リリーフスロット５０を通り、外側細部２０と内側細部４０との間を経て、内側リリーフスロット４５を通って移動することによって、シールアセンブリ１０を通過するようなことが防止される。
【００１４】
シールアセンブリ１０は、静的もしくは動的なシールに用いることができる。シールアセンブリ１０は、任意の自由度を有し得る。例えば、シールアセンブリ１０を、シンクロナイジングリングとともに軸方向や半径方向に移動させることができる。或いは、シールアセンブリ１０を、静止位置即ち固定位置に維持することができる。
【００１５】
中間層３０は、好ましくは外側の穴８０及び内側の穴９０の大きさと実質的に同一の大きさの中間穴８５を有する。中間穴８５は、好ましくは外側の穴８０及び内側の穴９０と整列する。中間穴８５、外側の穴８０、及び内側の穴９０により、シールアセンブリ１０を、例えば、リベットなどによって、例えば、シンクロナイジングリングの面などのある面に取り付けることができる。
【００１６】
中間層３０は、例えば、箔や固体のシート材などの薄い展性材料でできている。中間層３０は、好ましくは欠陥や変形なしに、例えば、シンクロナイジングリングの曲面などの形状に沿うように曲げることが可能で、これにより、この層３０は、空気を実質的に通さない。中間層３０は、好ましくは約０．００１インチから約０．００４インチの間の厚さ、より好ましくは約０．００３インチの厚さを有する。
【００１７】
図３を参照すると、一対のシールアセンブリ１０を有するガスタービンエンジンのノズルの一部分が図示されている。シールアセンブリ１０は、好ましくは１つ或いは複数のリベット、より好ましくは外側の穴８０と中間穴８５と内側の穴９０との１つの組につき１本のリベットによって、外側の穴８０、中間穴８５、及び内側の穴９０を通してシンクロナイジングリング１００に接続することができる。シールアセンブリ１０の各々は、該アセンブリ１０の第１の側にシンクロナイジングリングキャビティ３００を形成する静止構造体２００に対して接している湾曲部７０を有してもよい。この第１の側と反対側のシールアセンブリ１０の第２の側に、ノズルキャビティ４００が存在する。
【００１８】
シールアセンブリ１０によって、シンクロナイジングリング１００と静止構造体２００との間に形成されたシンクロナイジングリングキャビティ３００内の加圧された空気がシールされる。静止構造体２００に設けられたブリード穴２２０によって、加圧空気をシンクロナイジングリングキャビティ３００に供給することができる。この加圧空気により、排気ノズルの圧力に打ち勝って、シンクロナイジングリング１００を、例えば、後方に移動させることができるように、シンクロナイジングリングキャビティ３００に力を加えることができる。シールアセンブリ１０は、シンクロナイジングリング１００上において適宜な自由度でもって、例えば、軸方向や半径方向などの方向に動くことができる。
【００１９】
図３のノズルにおいては、漏れの可能性がある３つの領域が存在する。第１に、漏れは、シールアセンブリ１０とシンクロナイジングリング１００との間のリベット継手を通して生じる可能性がある。第２に、シールアセンブリ１０と静止構造体２００との間の接触面で漏れが生じる可能性がある。第３に、外側リリーフスロット５０及び内側リリーフスロット４５を通して漏れが生じる可能性がある。リリーフスロットを通して発生する漏れは、従来のシールにおいて発生する漏れの大部分を占める。シールアセンブリ１０は、中間層３０を用いることによって、リリーフスロット、特に外側リリーフスロット５０及び内側リリーフスロット４５を通る漏れを低減し、漏れの低減が従来技術より格段に向上する。中間層３０は、シンクロナイジングリングキャビティ３００内の空気が、外側リリーフスロット５０を通り、外側細部２０と内側細部４０との間を移動し、内側リリーフスロット４５を通って周囲のノズルキャビティ４００に到達するのを防止する。従って、加圧されたシンクロナイジングリングキャビティ３００から周囲のノズルキャビティ４００への空気の漏れが、低減されるか或いは無くなる。空気の漏れを低減することによって、エンジンの性能、スラスト（推力）、及び燃料効率が向上する。
【００２０】
例示的な実施例は、外側細部２０と、内側細部４０と、これらの間に配置された中間層３０と、を備える多層式フィンガシールであるものの、本発明の開示は、リリーフスロットを通る空気の漏れを低減しまたは無くすために、他の個数の外側細部２０及び内側細部４０ならびに他の個数の中間層３０を用いることも意図している。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のシールアセンブリの一部分の上面斜視図。
【図２】図１の線Ａ−Ａに沿った本発明のシールアセンブリの一部分の側断面図。
【図３】本発明のシールアセンブリを有するシンクロナイジングリング及び静止構造体の側断面図。
【符号の説明】
【００２２】
１０…シールアセンブリ
２０…外側細部
３０…中間層
４０…内側細部
４５…内側リリーフスロット
５０…外側リリーフスロット
６０…端部
７０…湾曲部
８０…外側の穴
８５…中間穴
９０…内側の穴
【図１】
2007187155.tif 000003
【図２】
2007187155.tif 000004
【図３】
2007187155.tif 000005
【外国語明細書】
2007187155000001.pdf