(57)【要約】【課題】本願は、ターボ機械の隣接する部品間の漏出を減らすための複合シールを提供する。【解決手段】複合シールは、金属製シム、金属製支持構造およびセラミック、ガラスまたはエナメルコーティングを含むことができる。シムおよび支持構造は、一緒に接合または融合させることができる。支持構造は、内部の空隙または隙間を含んでよく、コーティングは、支持構造の空隙または隙間の内部、支持構造の部分とシムとの間、および支持構造の外面の実質的に上方にコーティングが施されるように、シムおよび支持構造に塗布されてよい。それによって支持構造はシムとコーティングとの間に機械的付着をもたらすことができる。使用時、コーティングは熱的および／または化学的絶縁をシールの金属製シムおよび支持構造に提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣接するターボ機械部品によって少なくとも部分的に形成されるシールスロット内に置いて、前記部品間に広がる隙間を封止するためのシール組立体（１０）であって、前記シール組立体（１０）が、
シール面（２２）および支持面（２４）を含む金属製シム（１２）と；
前記金属製シム（１２）の前記支持面（２４）に接合された多孔性の金属製支持構造（１４）と；
前記多孔性の金属製支持構造（１４）の上および内部に広がるセラミック、ガラスまたはエナメルコーティング（１６）とを、前記コーティング（１６）が前記金属製シム（１２）の前記支持面側（２４）および前記支持構造（１４）を実質的に覆うように含み、
前記コーティング（１６）の部分が前記金属製シム（１２）の前記支持面（２４）と前記金属製支持構造（１４）の部分との間に位置する、シール組立体（１０）。
【請求項２】
請求項１に記載のシール組立体（１０）であって、前記金属製支持構造（１４）を介して前記コーティング（１６）を前記金属製シム（１２）に機械的に連結させるために、前記コーティング（１６）の部分が、前記支持面（２４）から離れて広がる方向の、前記金属製シム（１２）の前記支持面（２４）と前記金属製支持構造（１４）の部分との間に位置する、シール組立体（１０）。
【請求項３】
前記支持面（２４）から離れて広がる前記方向が、前記支持面（２４）に対して実質的に垂直である、請求項２に記載のシール組立体（１０）。
【請求項４】
前記金属製シム（１２）が、実質的に固体の金属製シム（１２）である、請求項１に記載のシール組立体（１０）。
【請求項５】
前記コーティング（１６）が、前記支持構造（１４）に化学的に結合された、請求項１に記載のシール組立体（１０）。
【請求項６】
前記金属製シム（１２）の前記支持面（２４）および前記金属製支持構造（１４）の少なくとも１つに、前記それぞれの金属製部品の酸化を防ぐように構成された保護用の外側コーティングが含まれる、請求項１に記載のシール組立体（１０）。
【請求項７】
前記金属製支持構造（１４）が、少なくとも１回のろう付けによって前記金属製シム（１２）に拡散接合されている、請求項１に記載のシール組立体（１０）。
【請求項８】
前記金属製支持構造（１４）がメッシュ構造である、請求項１に記載のシール組立体（１０）。
【請求項９】
前記コーティング（１６）の部分が、前記金属製シム（１２）の前記支持面（２４）と、前記金属製シム（１２）の前記支持面（２４）に接合された前記金属製支持構造（１４）の部分との間に位置する、請求項１に記載のシール組立体（１０）。
【請求項１０】
前記コーティング（１６）の部分が、前記金属製シム（１２）の前記支持面（２４）と、前記金属製シム（１２）の前記支持面（２４）に接合されていない前記金属製支持構造（１４）の部分との間に位置する、請求項１に記載のシール組立体（１０）。
【請求項１１】
前記金属製シム（１２）の前記支持面（２４）に接合されていない前記金属製支持構造（１４）の部分が、前記金属製シム（１２）の前記支持面（２４）に接合された前記金属製支持構造（１４）の部分から伸びているか、またはその部分と連結されている、請求項１０に記載のシール組立体（１０）。
【請求項１２】
前記コーティング（１６）が、前記シム（１２）の前記支持面（２４）および前記支持構造（１４）の少なくとも１つと接合されている、請求項１に記載のシール組立体（１０）。
【請求項１３】
前記シム（２１２）の前記シール面（２２２）に接合された第２の多孔性の金属製支持構造（２１４）と；
前記第２の多孔性の金属製支持構造（２１４）の上および内部に広がる第２のセラミック、ガラスまたはエナメルコーティング（２１６）とをさらに含み、その結果、前記第２のコーティング（２１６）が前記金属製シム（１２）の前記シール面側（２２２）および前記第２の支持構造（２１４）を実質的に覆い、
前記第２のコーティング（２１６）の部分が前記金属製シム（２１２）の前記シール面（２２２）と前記第２の金属製支持構造（２１４）の部分との間に位置する、請求項１に記載のシール組立体（２１０）。
【請求項１４】
隣接するターボ機械部品によって少なくとも部分的に形成されたシールスロット内で使用して、前記部品間に広がる隙間を封止するためのシール組立体（１０）を形成する方法であって、前記方法が、
多孔性の金属製支持構造（１４）の少なくとも一部分と金属製シム（１２）を接合する工程と；
セラミック、ガラスまたはエナメルコーティング材料（１６）を前記多孔性の金属製支持構造（１４）に塗布し、その結果、前記コーティング材料が、前記金属製シム（１２）の前記支持面側（２４）および前記支持構造（１４）を覆い、前記金属製シム（１２）の前記支持面（２４）と前記金属製支持構造（１４）の部分との間に位置する部分を含む、工程と；
前記セラミック、ガラスまたはエナメルコーティング材料（１６）の密度を高めて、前記金属製支持構造（１４）によって前記金属製シム（１２）に機械的に固定されたセラミック、ガラスまたはエナメルコーティングを形成する工程とを含む、方法。
【請求項１５】
前記金属製支持構造（１４）の少なくとも一部分と前記金属製シム（１２）の前記支持面（２４）との接合に、前記金属製支持構造（１４）の少なくとも一部分と前記金属製シム（１２）の前記支持面（２４）との拡散接合が含まれる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
セラミック、ガラスまたはエナメルコーティング材料（１６）を前記多孔性の金属製支持構造（１４）に塗布することが、スクリーン印刷またはタオルで拭くことによって高粘度キャスタブルセラミック組成物を塗布することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記支持構造（１４）に塗布した前記セラミック組成物の一部分をドクターブレードによって除去することをさらに含み、前記セラミック組成物の密度を高めることが、前記塗布されたセラミック組成物を硬化させることおよび熱処理することを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
セラミック、ガラスまたはエナメルコーティング材料（１６）を前記多孔性の金属製支持構造（１４）に塗布することが、塗装可能な形態のガラスまたはエナメル系組成物を、塗装、ディップコーティングまたはスプレーコーティングによって塗布することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記ガラスまたはエナメル系組成物の密度を高めることが、前記塗布されたガラスまたはエナメル系組成物を乾燥させることおよび熱処理することを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
第１のタービン部品（１４２）および前記第１のタービン部品（１４２）に隣接する第２のタービン部品（１４４）であって、前記第１および第２のタービン部品（１４２、１４４）が、前記タービン部品（１４２、１４４）間の隙間に広がるシールスロットの少なくとも一部分を形成する、第１および第２のタービン部品（１４２、１４４）と；
前記第１および第２のタービン部品（１４２、１４４）の前記シールスロット内に位置し、それらの間の前記隙間に広がるシールとを含む、ターボ機械であって、前記シールが、
シール面（２２）および支持面（２４）を含む金属製シム（１２）と；
前記金属製シム（１２）の前記支持面（２４）に接合された多孔性の金属製支持構造（１４）と；
前記金属製支持構造（１４）の上および内部に施されたセラミック、ガラスまたはエナメルコーティング（１６）とを含み、その結果、前記コーティング（１６）が前記金属製シム（１２）の前記支持面側（２４）および前記支持構造（１４）を実質的に覆い、前記コーティングの部分が、前記金属製シム（１２）の前記支持面（２４）と前記金属製支持構造（１４）の部分との間に位置する、ターボ機械。
【請求項２１】
前記シール（１０）の前記セラミック、ガラスまたはエナメルコーティング（１６）が、前記第１のタービン部品の第１の側面および前記第２のタービン部品の第１の側面によって集合的に形成される前記シールスロットの第１の側面に位置する、請求項２０に記載のターボ機械。
【請求項２２】
前記金属製シム（１２）が実質的に固体の金属製シム（１２）であり、前記多孔性の金属製支持構造（１４）が金属製メッシュ構造である、請求項２０に記載のターボ機械。
【請求項２３】
前記コーティング（１６）の部分が、前記支持面（２４）に対して実質的に垂直に広がる方向に、前記金属製シム（１２）の前記支持面（２４）と前記金属製支持構造（１４）の部分との間に位置して、前記金属製支持構造（１４）を介して前記コーティング（１６）と前記金属製シム（１２）とを機械的に連結する、請求項２０に記載のターボ機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に漏出を減らすためのシール、より特にターボ機械の隣接する固定部品間の漏出を減らすためにシールスロット内で働くように構成されたシールに関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボ機械の部品間の熱い燃焼ガスおよび／または冷却流の漏出は、一般に電力出力を減少させ、効率を低下させる。例えば、加圧された圧縮機の空気を熱いガス経路の周囲にもたらすことによって、熱い燃焼ガスがタービン内部に含まれることがある。一般に、隣接するタービン部品（固定シュラウド、ノズル、およびダイアフラム、内側シェルケーシング部品、およびローター部品など）間の熱いガス経路に高圧冷却流が漏れると効率が低下し、そのような漏出のない環境と比較して望ましい電力レベルを維持するために燃焼温度の上昇およびエンジンガスタービン効率の低下を必要とする。このように、タービン部品間の漏出を減少させるか除去することによって、タービン効率を改善することができる。
【０００３】
従来、タービン部品の接続部間の漏出は、タービン部品、例えば固定部品などの間に形成されたシールスロットの中に位置する金属製シールで処理される。シールスロットは、一般に部品間の接続部に広がって、その中に位置する金属製シールが接続部からの漏出を封鎖するかまたは阻止する。しかし、タービン部品接続部間の漏出を、タービン部品のシールスロットに位置する金属製スロットシールで防ぐことは、最新のターボ機械が比較的高い温度を生じることによって複雑化される。従来のタービンと比較して高い温度（例えば、１，５００℃超）でタービンを運転することを可能にする新しい材料、例えばセラミックマトリックス複合体（ＣＭＣ）タービン部品を導入することにより、シールスロットで使用するための従来の金属製タービンスロットシールは適切でない可能性がある。
【０００４】
タービン部品接続部間の漏出を金属製シールで防ぐことは、タービン部品のシールスロットが、隣接する部品の対応するスロット部分によって形成される（その中に位置するシールはそれにより部品間の接続部にわたって広がる）という事実によってさらに複雑化される。これらの隣接する部品間の心ずれ（例えば熱膨張、製造、組立および／または設置制限などから生じる）は、構成、形状および／または大きさが経時的に変動することのある、凸凹のあるシールスロット接触面を生成する。そのシールが曲がらないか、変形するかまたはそのような凸凹の原因となる場合、シールスロット接触面のそのような凸凹は、シールスロット内に位置するスロットシール全体にわたって漏出を許容する。残念ながら、隣接するタービン部品の心ずれに起因して、そのような凸凹のあるシールスロット接触面の原因となる多くの従来の金属製シムは、タービンの運転温度の上昇に十分に耐えることができない場合がある。
【０００５】
したがって、タービンの徐々に高くなる運転温度に耐え、シールスロット接触面の凸凹に順応する、典型的なタービンシールスロットで使用するように構成された複合ターボ機械部品接続部シールが望ましいであろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１３／０１３４６７８号明細書
【発明の概要】
【０００７】
第１の態様では、本開示は、部品間に広がる隙間を封止するための、隣接するターボ機械部品によって少なくとも一部分形成されるシールスロット内に置くためのシール組立体を提供する。シール組立体には、金属製シム、多孔性の金属製支持構造、およびセラミック、ガラスまたはエナメルコーティングが含まれる。金属製シムには、シール面と支持面が含まれる。多孔性の金属製支持構造は、金属製シムの支持面に接合されている。セラミック、ガラスまたはエナメルコーティングは、コーティングが金属製シムの支持面側および支持構造を実質的に覆うように、多孔性の金属製支持構造の上方および内部に広がる。コーティングの部分は、金属製シムの支持面と金属製支持構造の部分との間に位置する。
【０００８】
一部の実施形態では、コーティングの部分は、金属製支持構造を介してコーティングを金属製シムに機械的に連結させるために、支持面から離れて広がる方向の、金属製シムの支持面と金属製支持構造の部分との間に位置してよい。そのような実施形態では、支持面から離れて広がる方向は、支持面に対して実質的に垂直であってよい。
【０００９】
一部の実施形態では、金属製シムは、実質的に固体の金属製シムであってよい。一部の実施形態では、コーティングは、支持構造に化学的に接合されてよい。一部の実施形態では、金属製シムの支持面および金属製支持構造の少なくとも１つには、それぞれの金属製部品の酸化を防ぐように構成された保護用の外側コーティングが含まれてよい。一部の実施形態では、金属製支持構造は、少なくとも１つのろう付けを介して金属製シムに拡散接合されてよい。一部の実施形態では、金属製支持構造はメッシュ構造であってよい。一部の実施形態では、コーティングの部分は、金属製シムの支持面と、金属製シムの支持面に接合された金属製支持構造の部分との間に位置してよい。
【００１０】
一部の実施形態では、コーティングの部分は、金属製シムの支持面と、金属製シムの支持面に接合されていない金属製支持構造の部分との間に位置してよい。そのような実施形態では、金属製シムの支持面に接合されていない金属製支持構造の部分は、金属製シムの支持面に接合された金属製支持構造の部分から伸びているか、またはその部分と連結されていてもよい。
【００１１】
一部の実施形態では、コーティングは、シムおよび支持構造の支持面の少なくとも１つに結合されていてよい。一部の実施形態では、シール組立体は、第２のコーティングが金属製シムと第２の支持構造のシール面側を実質的に覆うように、シムのシール面に接合された第２の多孔性の金属製支持構造、ならびに第２の多孔性の金属製支持構造の上および内部に広がる第２のセラミック、ガラスまたはエナメルコーティングをさらに含んでよく、第２のコーティングの部分は、金属製シムのシール面と、第２の金属製支持構造の部分との間に位置してよい。
【００１２】
もう一つの態様では、本開示は、部品間に広がる隙間を封止するための、隣接するターボ機械部品によって少なくとも一部分形成されるシールスロット内で使用するためのシール組立体を形成する方法を提供する。この方法には、多孔性の金属製支持構造の少なくとも一部分を金属製シムと接合することが含まれる。この方法には、コーティング材料が金属製シムの支持面側および支持構造の表面を覆うように、セラミック、ガラスまたはエナメルコーティング材料を多孔性の金属製支持構造に塗布することがさらに含まれ、金属製シムの支持面と金属製支持構造の部分との間に位置する部分が含まれる。この方法には、セラミック、ガラスまたはエナメルコーティング材料の密度を高めて、金属製支持構造を介して金属製シムに機械的に固定されたセラミック、ガラスまたはエナメルコーティングを形成することも含まれる。
【００１３】
一部の実施形態では、金属製支持構造の少なくとも一部分と金属製シムの支持面を接合することには、金属製支持構造の少なくとも一部分を金属製シムの支持面に拡散接合することが含まれてよい。一部の実施形態では、セラミック、ガラスまたはエナメルコーティング材料を多孔性の金属製支持構造に塗布することは、スクリーン印刷またはタオルで拭くことにより高粘度キャスタブルセラミック組成物を塗布することを含むことがある。そのような実施形態では、この方法には、ドクターブレードを介して支持構造に塗布したセラミック組成物の一部分を除去することがさらに含まれてよく、この際、セラミック組成物の密度を高めることは、塗布したセラミック組成物を硬化させることおよび熱処理することを含む。一部の実施形態では、セラミック、ガラスまたはエナメルコーティング材料を多孔性の金属製支持構造に塗布することは、塗装、ディップコーティングまたはスプレーコーティングによって塗装可能な形態のガラスまたはエナメル系組成物を塗布することを含むことがある。そのような実施形態では、ガラスまたはエナメル系組成物の密度を高めることは、塗布したガラスまたはエナメル系組成物を乾燥させることおよび熱処理することを含むことがある。
【００１４】
もう一つの態様では、本開示は第１のタービン部品と第１のタービン部品に隣接する第２のタービン部品を含むターボ機械を提供し、第１および第２のタービン部品は、タービン部品間の隙間に広がるシールスロットの少なくとも一部分を形成する。ターボ機械は、第１および第２のタービン部品のシールスロット内に位置し、それらの隙間に広がるシールをさらに含む。シールは、金属製シム、多孔性の金属製支持構造、およびセラミック、ガラスまたはエナメルコーティングを含む。金属製シムには、シール面と支持面が含まれる。多孔性の金属製支持構造は、金属製シムの支持面に接合されている。セラミック、ガラスまたはエナメルコーティングは、コーティングが金属製シムの支持面側および支持構造を実質的に覆うように、そしてコーティングの部分が金属製シムの支持面と金属製支持構造の部分との間に位置するように、金属製支持構造の上および内部に施される。
【００１５】
一部の実施形態では、シールのセラミック、ガラスまたはエナメルのコーティングは、第１のタービン部品の第１の側面および第２のタービン部品の第１の側面によって集合的に形成されるシールスロットの第１の側面に対して位置付けられてよい。一部の実施形態では、金属製シムは、実質的に固体の金属製シムであり、多孔性の金属製支持構造は、金属製メッシュ構造である。一部の実施形態では、コーティングの部分は、金属製支持構造を介してコーティングを金属製シムに機械的に連結させるために、支持面に対して実質的に垂直に伸びる方向の金属製シムの支持面と金属製支持構造の部分との間に位置してよい。
【００１６】
本開示のこれらおよびその他の目的、特徴、および利点は、添付の図面と併せて、本開示の様々な態様の以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本開示による第１の例示的なスロットシール組立体の一部分の断面図を示す図である。
【図２】シム、支持構造およびコーティング部分の配置を例示するために部分的に組み立てた、図１の例示的なスロットシールの斜視図を示す図である。
【図３】図１の例示的なスロットシールのシムおよび支持構造の部分組立体の斜視図を示す図である。
【図４】図３のシムおよび支持構造の部分組立体の一部分の拡大斜視図を示す図である。
【図５】図４のシムおよび支持構造の部分組立体の一部分の拡大断面図を示す図である。
【図６】タービン部品間の例示的な接続部を封止するための、シールスロット内に位置する例示的なスロットシール組立体の側断面図を示す図である。
【図７】例示的なスロットシール組立体の側断面図を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。本発明の様々な実施形態の要素を導入する場合、冠詞の「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、「この（ｔｈｅ）」、および「前記」は、その要素が１またはそれ以上存在することを意味するものである。用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、含むことを意味し、列挙される要素以外にさらなる要素がありうることを意味する。運転パラメータのいずれの例も、開示される実施形態の他のパラメータを除外するものではない。特定のシールの実施形態に関して本明細書に記載、例示または開示される部品、態様、特徴、構成、配置、使用および同類のものは、本明細書に開示される任意のその他のシール実施形態に同様に適用されてよい。
【００１９】
本開示による、タービンシールスロットで使用するために構成された複合ターボ機械部品接続部シール（例えば、複合タービンスロットシール）、ならびにその製造方法および使用方法は、ＣＭＣ部品を含むタービンの比較的高い運転温度に耐え、かつ／または、シールスロット接触面の凸凹に順応するように構成されている。特に、複合スロットシールは、複合スロットシールの金属製部品と熱いガス流／漏出および／またはシールスロット自体との化学的相互作用を実質的に防ぎ、熱相互作用を実質的に制限するように構成されている。このように、本明細書において提供される複合スロットシールは、高温のタービン用途での使用を可能にする。高温運転に加えて、本開示の複合スロットシールは、シールスロット表面の心ずれおよび／または粗さに起因する漏出を減らすために、シールスロット接触面上の凸凹に順応するように構成されている。
【００２０】
図１〜５に示されるように、例示的なシール１０は、互いに連結された、少なくとも１つのシムまたはプレート１２、少なくとも１つの支持構造または層１４および少なくとも１つのコーティングまたはコーティング層１６を含むシール組立体でありうる。シム１２は、それを通る物質の通過を実質的に防ぐのに効果的でありうる。例えば、シム１２は、実質的に固体であるか、またはターボ機械において生じる圧力および温度でガス、液体および固体の少なくとも１つに実質的に不透過性でありうる。しかし、シム１２は、スロット表面で厚さＴ１の方向のゆがみまたは偏りに対応するために、ターボ機械において生じる圧力および温度で柔軟性も提供することもできる。一実施形態では、シム１２は、実質的に固体のプレートのような金属製部材である。一部のそのような実施形態では、シム１２は、高温金属合金または超合金でありうる。例えば、一部の実施形態では、シム１２（および／または支持構造１４）は、ステンレス鋼またはニッケル系合金（少なくとも一部分）、例えばニッケルモリブデンクロム合金であるＨａｙｎｅｓ２１４、または酸化アルミニウムコーティングをもつＨａｙｎｅｓ２１４から作成されてよい。一部の実施形態では、シム１２は、少なくとも華氏１，５００度、より好ましくは少なくとも華氏１８００度の融解温度をもつ金属から作成されてよい。一部の実施形態では、シム１２は、少なくとも華氏２，２００度の融解温度をもつ金属から作成されてよい。
【００２１】
図１〜５に示されるように、支持構造１４に実質的に対向するシム１２の外側のシール面または側面２２は、実質的に平らであってよい（中立状態）。下でさらに説明されるように、シム１２の外側のシール面２２は、シールスロットを（少なくとも一部分）形成する少なくとも第１および第２の部品間の少なくとも１つの隙間または継目を通って流れる冷却高圧空気流と係合するかまたは相互作用するように構成されてよく、それによってシール１０はシールスロットの第１および第２の部品のシール面に押し込まれるかまたは押し付けられて、ガス、液体および／または固体が隙間または継目を通じて移動することを実質的に防ぐ。したがって、シム１２およびコーティング１６（またはともに行動するシム１２およびコーティング１６）の少なくとも一つは、ターボ機械において経験する圧力で液体、ガスおよび／または固体に実質的に不透過性であるので、シール１０は、シールスロットを通過する少なくとも低い漏出率をもたらす。
【００２２】
図１〜５に示されるように、支持構造１４は、シール面２２と実質的に対向するシム１２の支持面または側面２４と連結されることができる。一部の実施形態では、支持構造１４は、金属、例えばシム１２に関して上記の特徴をもつ金属材料であってよい。シム１２および支持構造１４は、同じであるかまたは実質的に同種の金属材料で形成されてよく、それによって同じであるかまたは実質的に同程度の熱膨張係数（以降、ＣＴＥ）を含む。しかし、シム１２および支持構造１４は、同じであるかまたは実質的に同様の材料で形成される必要はないし、同じであるかまたは実質的に同程度のＣＴＥを含む必要もない。しかし、シム１２および支持構造１４は、それらの間のＣＴＥの違いがそれらの間の拡散接合を破断するか、破壊するか、または下にさらに説明されるように、ターボ機械で使用中のシール１０の繰り返し熱負荷によってそれらの間を無効にすることがないように構成されていることが好ましい。したがって、シム１２のＣＴＥおよび支持構造１４のＣＴＥは、シム１２と支持構造１４との間の拡散接合が、ターボ機械で使用中のシール１０の繰り返し熱負荷によって無効にされない程度までのみ異なってよい。つまり、シム１２および支持構造１４の材料（またはＣＴＥに影響を及ぼす任意のその他の要因）は異なってよいが、シム１２および支持構造１４は、シール１０が、タービンのシールスロットで使用されるときに繰り返し熱負荷を受けた場合にそれらの間の拡散接合が損傷を受けるか無効になることのないように構成されてよい。
【００２３】
支持構造１４は、シム１２の支持面２４と化学的に結合するかまたは（例えば、拡散接合によって）融合することができ、コーティング１６（シム１２に化学的に結合されている）によってしっかりと機械的に連結または付着することのできる支持構造、部材または組立体であってよい。このように、コーティング１６は、支持構造１４によってシム１２にしっかりと機械的に連結または付着させることができる。例えば、支持構造１４は、その中でコーティング１６の部分を保持するための空洞または空隙を含む、実質的に多孔性の金属構造（実質的に非孔質のシム１２とは対照的）であってよい。用語「多孔性の」は、支持構造１４に関して、個別にかつ／または集合的に、コーティング１６が支持構造１４の上面または外面からシム１２に向かって広がる方向に支持構造１４の中に広がることを許容し、かつ、コーティング１６の少なくともいくつかの部分が、シム１２のシール面２４と支持構造１４の少なくとも一部分との間に少なくとも一般にシム１２のシール面２４から離れて広がる方向、例えばシム１２のシール面２４に対して実質的に垂直に位置する、細孔、溝、空隙、隙間、空洞またはその他の内部空間を含む構造、１または複数の部材または機構を説明するために本明細書において使用される。一部の実施形態では、支持構造１４は、図１〜５に示されるように、連動した、織り合わされたまたは混ぜ合わされた部材、繊維または部分による多孔性の金属メッシュ、格子、ハニカムまたは編まれた種類の構造であってよい。
【００２４】
図１〜５に示されるように、支持構造１４の少なくともいくつかの部分（例えば、金属製メッシュ部材または繊維の部分）は、シム１２の支持面２４と融合または接合されていてよい。しかし、一部の実施形態では、支持構造１４のその他の部分は、シム１２の支持面２４から一定の間隔を置かれていてよい（すなわちシム１２と融合または接合していない）。例えば、金属製メッシュ型支持構造１４には、シム１２の支持面２４に融合または接合された第１の部分およびシム１２に接合も融合もしていない第２の部分を含む金属製部材または繊維と、潜在的に、一定の間隔を置かれるシム１２の支持面２４が含まれてよい。このように、支持構造１４の断片または一部分だけがシム１２と接合または融合してよく、支持構造１４の残りの断片または一部分は、接合または融合した部分に連結されている（例えば、機械的に付着している）かまたは接合または融合した部分から伸びている。
【００２５】
シム１２および支持構造１４の少なくとも一部分は、それらが付着することによってタービンのシールスロットで受ける温度、圧力およびその他の条件に事実上耐えることができるように、相互に接合または融合されてよい。例えば、シム１２および支持構造１４の少なくとも一部分は、それらの間に固体化学結合が形成されるような方法で結合または融合されてよい。一部の実施形態では、シム１２および支持構造１４の少なくとも一部分は、（例えば拡散接合を通して）互いに溶接された固体の状態であってよい。一部の実施形態では、シム１２および支持構造１４は、少なくとも１回の高温ろう付けによって互いに拡散接合されてよい。
【００２６】
シール１０のシム１２および／または支持構造１４には、その外側の表面の上方または上に塗布されたかまたは位置する１またはそれ以上の保護コーティング（図示せず）が含まれてよい。例えば、シム１２の外面の少なくとも一部分、例えばシール面２２または支持面２４など、および／または支持構造１４の外面の少なくとも一部分には、少なくとも１つの保護コーティングまたは保護層が含まれてよい。つまり、シム１２の外面の少なくとも一部分（例えば、支持面２４）および／または支持構造１４は、下にある金属製部品（すなわち金属製シム１２または金属製支持構造１４）の上に重なる保護コーティングによって定義されることがある。したがって、互いに拡散接合されているシム１２および／または支持構造１４の一または複数の部分には、保護コーティングまたは保護層が含まれてよい。例えば、支持構造１４は、シム１２の上に重なり、支持面２４を形成する保護コーティングに接合されてよい。金属製シム１２および／または金属製支持構造１４の１または複数の保護コーティングは、下にある金属製部品の酸化を実質的に防ぐかまたは遅らせるように構成されてよい。一部の実施形態では、金属製シム１２および／または金属製支持構造１４の１または複数の保護コーティングは、酸化物、例えばクロム酸化物またはアルミナ酸化物などを含むかまたは実質的に含んでよい。
【００２７】
相互に接合または融合したシム１２および支持構造１４の少なくとも一部分を用いて、シム１２および支持構造１４を保護するために、少なくとも１回のコーティング１６をシール１０に塗布してよい。図１および２に示されるように、コーティング１６は、コーティング１６が少なくとも支持構造１４およびシム１２の支持面２４を実質的に覆うかまたはその上に重なるように（すなわち、コーティングがシール１０の支持構造１４の上方およびその中に広がり、それによってシム１２の支持面２４の上方に広がるように）シール１０に塗布されてよい。コーティング１６は、支持構造１４の細孔または空隙を実質的に埋めることができ、（支持構造１４とは対照的に）実質的に非孔質であってよい。一部の実施形態では、コーティング１６はまた、シール１０のシール面２２側が、コーティング１６によって覆われていないかまたはコーティング１６を含まないシール１０の唯一の側面または縁であるように、シール１０の支持面２４側および側縁を覆うかまたはその上に重なってよい。
【００２８】
コーティング１６は、シール１０がタービンのシールスロット、例えば高温ガスタービンの部品、例えば固定部品などで形成されたシールスロットなどで利用される場合に、少なくとも金属製シム１２（そして潜在的に支持構造１４）の化学的相互作用を実質的に防ぎ、熱相互作用を実質的に制限するのに効果的な１またはそれ以上のコーティング材料であってよい。下でさらに説明されるように、支持構造１４上のコーティング１６は、シールスロットを形成する第１および第２の部品の第１および第２のシール面を密封係合するように構成されることができ、ガス、液体および／または固体が第１および第２の部品の間の隙間または継目を通じて移動することを実質的に防ぐことができる。このように、コーティング１６は、そのようなタービンのシールスロットでのシール１０の使用中に、ケイ化物形成、酸化、熱クリープおよび／または少なくとも金属製シム１２（そして潜在的に支持構造１４）の摩耗を実質的に防ぐのに効果的でありうる。つまり、コーティング１６は、金属系シール、例えば１またはそれ以上の金属製シム１２（そして潜在的に支持構造１４）を含むシール１０が、高温ガスタービン用途で利用されることを許容する。一部の実施形態では、コーティング１６は、少なくとも金属製シム１２および／または支持構造１４を保護すること（例えば、酸化、ケイ化物形成、熱クリープ、摩耗などを防ぐかまたは減らすこと）に効果的なセラミック、ガラスまたはエナメル材料であってよい。
【００２９】
一部の実施形態では、コーティング１６は、結晶質、ガラス質またはガラスセラミック複合体で形成されてよい。そのような実施形態では、コーティング１６には、金属酸化物、窒化物またはオキシ窒化物が含まれてよい。例えば、コーティング１６には、安定化されたかまたは安定化されていないジルコニア、アルミナ、チタニア、アルカリ土類および／または希土類ジルコン酸塩、チタン酸塩、アルミン酸塩、タンタル酸塩およびニオブ酸塩、タングステン酸塩、モリブデン酸塩、ケイ酸塩ホウ酸塩、リン酸塩、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ＭＡＸ相材料（Ｔｉ２ＡｌＣ）などの金属間化合物ならびにそれらの組合せが含まれてよい。一部の実施形態では、コーティング１６は、高温ホウロウ（ｐｏｒｃｅａｉｎ  ｅｎａｍｅｌ）組成物から形成されてよい。例えば、コーティング１６には、アルカリ／アルカリ土類アルミノボロホスホロシリケートガラスおよび充填剤が含まれてよい。コーティング１６には（セラミックであろうと、ガラスであろうとエナメル材料であろうと）、シール１０の運転条件で最適な安定性およびコンプライアンスを提供するために、必要な高温溶融性および流動性が含まれてよい。
【００３０】
一部の実施形態では、コーティング１６（および／または本明細書に記載される保護コーティング）は、少なくとも一部分、選択された種の金属製シム１２（および／または金属製支持構造１４）への拡散、および／または金属製シム１２（および／または金属製支持構造１４）との反応によって、１または複数の金属ケイ化物および／または少なくとも１種の酸化物層を金属製シム１２（および／または金属製支持構造１４）上に形成することによって、金属製シム１２（および／または金属製支持構造１４）上に形成されてよい。選択された種および金属製シム１２（および／または金属製支持構造１４）の拡散／反応によって形成された１または複数の金属ケイ化物は、酸化に対して抵抗性であることがある。選択された種および金属製シム１２（および／または金属製支持構造１４）の拡散／反応によって形成された１またはそれ以上の酸化物層は、それを通して無視できるほどの酸素拡散能を含むことがあり、したがって金属製シム１２（および／または金属製支持構造１４）を保護する。例えば、Ｓｉは利用されて、金属製シム１２（および／または金属製支持構造１４）の中に拡散され、かつ／または金属製シム１２（および／または金属製支持構造１４）と反応することがある。一部の実施形態では、１または複数の金属ケイ化物および／または少なくとも１つの酸化物層を形成するために選択された種としては、Ａｌ、Ｓｉ、Ｂ、それらの合金、またはそれらの組合せを挙げることができる。一部の実施形態では、金属製シム１２（および／または金属製支持構造１４）は、耐熱金属、例えばＭｏ、Ｗ、それらの合金、またはそれらの組合せで形成されてもよいし、それらを含んでもよく、耐熱性金属シム１２（および／または支持構造１４）には、ケイ化物層および／またはアルミナ保護層がコーティング１６の少なくとも一部分として含まれてよい。一部の実施形態では、１または複数の金属ケイ化物および／または少なくとも１つの酸化物層は、高温で、選択された種の充填層（例えば、粉末または同様の形態）と金属製シム１２（および／または金属製支持構造１４）の反応（すなわち、充填シリサイド化／酸化物層法（ｐａｃｋ  ｓｉｌｉｃｉｄｉｎｇ／ｏｘｉｄｅ  ｌａｙｅｒ  ｍｅｔｈｏｄ））によって形成されてよい。その他の実施形態では、金属製シム１２（および／または金属製支持構造１４）上の１または複数の金属ケイ化物および／または少なくとも１つの酸化物層は、気相成長（例えば、化学気相成長（ＣＶＤ）または物理的蒸着（ＰＶＤ））とそれに続く化学および／または熱処理による選択された種（例えば、金属元素／合金）の１またはそれ以上のコーティングによって形成されてよい。
【００３１】
一部のセラミックコーティング１６の実施形態では、セラミックコーティング１６は、高粘度キャスタブル組成物、例えばキャスタブルセメント（例えば、ＣＯＴＲＯＮＩＣＳ  ９０４または９８９）から形成されてよい。高粘度キャスタブル組成物は、スクリーン印刷またはタオルで拭くことによって、接合されたシム１２および支持構造１４に塗布されてよい。接合されたシム１２および支持構造１４にコーティング１６のキャスタブル組成物が塗布された後、過剰なコーティング１６材料は、ドクターブレード法によって除去されて、シール１０上で望ましいかまたは必要な厚さ（例えば、支持構造１４の外面の上面または上方の特定量のコーティングキャスタブル組成物）にすることができる。塗布されてブレードで均された「グリーン」コーティングは、硬化および熱処理によって、接合したシム１２および支持構造１４に対して、コーティング１６材料の密度を高めて化学的に結合するためにさらに加工されてよい。硬化はコーティング１６材料を硬化することができ、熱処理はコーティング１６材料の密度を高めて、閉じた多孔性状態（ｃｌｏｓｅｄ  ｐｏｒｏｓｉｔｙ  ｓｔａｔｅ）にし、最終的に、接合されたシム１２および支持構造１４上にコーティング１６を形成することができる。上記のように、コーティング１６は、金属製シム１２自体に接合されてもよいし、金属製シム１２に重なっている保護コーティングに接合されてもよい。
【００３２】
一部のガラスまたはエナメルコーティング１６の実施形態では、コーティング１６は、塗装可能な形態のガラスまたはエナメル系組成物から形成されてよい。塗装可能な形態のガラスまたはエナメル系組成物には、ガラスまたはエナメル系組成物が接合したシム１２および支持構造１４に塗装されることを可能にする比較的低い粘度を含むことができる、あるいは、接合したシム１２および支持構造１４は、ガラスまたはエナメル系組成物でディップコーティングまたはスプレーコーティングされてよい。一部の実施形態では、ガラスまたはエナメル系組成物には、組成物の粘度を低下させるために溶剤などが含まれてよい。ガラスまたはエナメル系組成物が接合したシム１２および支持構造１４に塗布された後、例えば塗布した組成物から溶剤を除去するために、組成物を乾燥させる。接合したシム１２および支持構造１４上の塗布したガラスまたはエナメル系組成物を乾燥させた後、組成物を熱処理して、シム１２および支持構造１４に化学的に接合され、機械的に連結される、実質的に高密度で滑らかなガラス質のコーティングである、コーティング１６を形成することができる。
【００３３】
一部の代替実施形態では、コーティング１６組成物は、前駆体として配合されてよい。例えば、コーティング１６組成物は、硝酸塩、カルボン酸塩、アルコキシドなどの前駆体スラットからゲル化可能なゾルから形成され、特定の割合が充填剤として添加される。ゲル化可能なゾルは、接合したシム１２および支持構造１４に塗布されて、上述のプロセスのいずれかによってコーティング１６を形成することができる。
【００３４】
上述のように、コーティング１６が少なくとも最初に金属製シム１２（例えば、金属製シム１２の支持面２４の上方にまたはそれに接して）および／または金属製支持構造１４と化学的に接合されるかまたは直接連結されるように、コーティング１６は（それがセラミックであろうと、ガラスであろうと、エナメルであろうと）、金属製シム１２および金属製支持構造１４に塗布されてよい。また、上記のように、金属製シム１２および／または金属製支持構造１４には、保護コーティングが含まれてよい。そのような実施形態では、コーティング１６は、保護コーティングに化学的に接合されてよい（それにより、金属製シム１２および／または金属製支持構造１４に間接的に化学的に接合される）。
【００３５】
コーティング１６は、支持構造１４の空隙（下にさらに説明されるように、支持構造１４とシム１２との間のいずれかの空間を含む）を実質的に埋め、支持構造１４の上面または外面の上方に伸びる（それによってシム１２の支持面２２を覆う）ことができる。下でさらに説明されるように、支持構造１４は、シム１２に化学的に接合され、コーティング１６と機械的に連結されるように構成されてよい。このように、金属製シム１２を熱的にかつ化学的に絶縁するのに効果的なコーティング１６は、少なくとも最初に、金属製シム１２および金属製支持構造１４に化学的に接合され、かつ機械的に固定されてよい。
【００３６】
コーティング１６が少なくとも金属製シム１２（そして潜在的に金属製支持構造１４）に継続的にまたは確実に保護を提供するために、支持構造１４は、金属製シム１２の上に、例えばタービンのシールスロットでシール１０を使用中に露出する可能性のある少なくとも金属製シム１２の側面、縁または部分などの上に、コーティング１６の付着または被覆を維持することに効果的でありうる。例えば、セラミックまたはガラスコーティング１６と金属製シム１２および金属製支持構造１４（またはその上の保護コーティング）との間の化学的結合またはカップリングは、セラミックまたはガラスコーティング１６と金属製シム１２および金属製支持構造１４との間の熱的不整合に起因して、シム１２の熱サイクル（例えばシム１２の使用中に起こる）に耐えないことがある。図１および２に示され上に説明されるように、金属製支持構造１４は金属製シム１２と接合または融合されてよく、コーティング１６は少なくとも支持構造１４の空隙の全体にわたって、またはその空隙内部に提供されてよい。しかし、より具体的には、コーティング１６はまた、少なくとも部分的に、シム１２と支持構造１４の部分との間の、少なくとも一般にシム１２のシール面２２から離れて広がる方向に広がるかまたは位置することがある。一部の実施形態では、コーティング１６は、少なくとも部分的に、シム１２と個々の部材、繊維または支持構造１４の部分（またはその部分）との間の、シム１２の支持面２４に対して実質的に垂直に伸びる方向に位置することがある。それによってコーティング１６は、繊維、部材または支持構造１４の部分（シム１２に融合または接合しているその部分を除いて）の実質的に周囲に提供されるかまたは広がる。このように、繊維、部材または支持構造１４の部分の少なくとも一部が金属製シム１２に接合または融合し、コーティング１６の部分がシム１２と支持構造１４の部分との間に位置しているので、支持構造１４は、コーティング１６がシム１２から分離またはデカップリングすることを防ぐ金属製シム１２へのコーティング１６の機械的付着をもたらす。例えば、コーティング１６と金属製シム１２および／または金属製支持構造１４（またはその上の保護コーティング）との間の化学的結合がその間の熱的不整合のために失敗するならば、繊維、部材または支持構造１４の部分の実質的に周囲（例えば、支持面２４の外面の上方および支持面２４とシム１２の部分間）にあるコーティング１６を置くことが機械的付着をもたらし、機械的付着はコーティング１６が（金属製支持構造１４を介して）金属製シム１２から分離またはデカップリングされるようになることを防ぐ。
【００３７】
上記のように、コーティング１６の部分は、金属製シム１２と金属製シム１２に一定間隔で配置される支持構造１４の部分（例えば、金属製シム１２に接合または融合していないが、金属製シム１２に接合または融合している部分から伸びているか、またはその部分に連結されている部分）との間に位置してよい。コーティング１６の部分はまた、金属製シム１２と、金属製シム１２に接合または融合している支持構造１４の部分との間に位置してもよい。図１および５に示されるように、例えば、金属製シム１２に接合または融合する繊維、部材または支持構造１４の部分は、繊維、部材または支持構造１４の部分とシム１２の支持面２４との間の空間または空隙２６をもたらすかまたは形成する形状を含むかまたは定義することがある。図１、４および５に例示される例示的な実施形態では、シム１２の支持面２４に接合または融合される繊維、部材または支持構造１４の部分は、空間または空隙２６が、それぞれの繊維、部材または支持構造１４の部分とシム１２の支持面２４との間に形成されるように、断面が実質的に円形である。そのような空間または空隙２６をシム１２の支持面または側面２４と支持構造１４（接合している場合）との間に形成する、その他の構成の支持構造１４が利用されてもよい。このように、繊維、部材または支持構造１４の部分の形状または構成は、コーティング１６が、支持構造１４の接合部分とシム１２のシール面または側面２４との間に（例えば、一般にシール面２４から離れて広がる方向に、またはシール面２４に対して実質的に垂直に伸びる方向に）位置することを許容することができる。
【００３８】
図６は、タービン部品、例えば固定部品などの間の例示的な接続部を封止するための、例示的なシールスロット内に位置する例示的なスロットシール組立体１１０の断面図を例示する。例示的なスロットシール組立体１１０は、上記の図１〜５の例示的なスロットシール組立体１０にかなり類似する。そのため、「１」で始まる同様の参照番号は、同様の態様または機能を示すために使用され、そのような態様または機能（およびその代わりとなる実施形態）に向けられる上記の説明は、例示的なスロットシール組立体１１０に等しく当てはまる。特に、図６は、例示的な第１のタービン部品１４２、隣接する例示的な第２のタービン部品１４４、ならびに、第１および第２の部品１４２、１４４によって形成されるシールスロットに取り付けられた例示的な複合スロットシール１１０を含む、例示的なターボ機械の一部分の断面を示す。第１および第２のタービン部品１４２、１４４は、第１および第２の固定部品、例えば、それぞれ、第１および第２の固定部品の第１および第２のノズルであってよい。その他の実施形態では、第１および第２の部品１４２、１４４は、任意のその他の隣接するターボ機械部品、例えば固定されたかあるいは変換するおよび／または回転する（すなわち移動する）タービン部品であってよい。つまり、本明細書に記載される例示的な複合スロットシール１０、１１０は、部品間の漏出を減らすために封止を必要とする任意の数または種類のターボ機械部品用に構成されるか、またはそのターボ機械部品とともに使用することができる。
【００３９】
図６に例示される例示的な部品１４２、１４４および例示的な複合スロットシール１１０の断面は、構造の幅に沿って取られたものであり、それによって構造の例示的な幅および厚さ／高さを示す。図６に例示される構造の相対的な幅、厚さおよび断面形状は例示的であり、構造は任意のその他の相対的な幅、厚さおよび断面形状を含むことがあることが留意される。さらに、構造の長さ（図６の頁の内外に伸びる）は任意の長さであってよく、長さ方向の構造の形状および構成は任意の形状または構成であってよい。また、１つのシールスロットを形成する２つの例示的なタービン部品１４２、１４４しか示されていないが、複数の部品が、互いに連通している複数のシールスロットを形成することがあることにも留意される。例えば、複数のタービン部品が円周方向に配置され、その結果、それによって形成されるシールスロットも円周方向に配置されて互いに連通していることがある。そのような実施形態では、本開示によるスロットシール１０、１１０、２１０は、複数のシールスロットに広がって複数の隙間または接続部を封止し、それにより複数のタービン部品間の漏出を減らすように構成されてよい。
【００４０】
図６に示されるように、第１および第２の隣接するタービン部品１４２、１４４は、互いに一定間隔で配置されることができ、その結果、接続部、隙間または経路１９０が第１および第２の隣接する部品１４２、１４４、例えば固定部品などの間に広がることができる。それによってそのような接続部１９０は、流れ、例えば空気流などを、第１および第２のタービン部品１４２、１４４の間に許容することができる。一部の構成では、第１および第２のタービン部品１４２、１４４は、第１の空気流１５０、例えば冷却空気流などと、第２の空気流１６０、例えば熱い燃焼空気流などとの間に位置することがある。用語「空気流」は、本明細書において、第１および第２のタービン部品１４２、１４４の間の接続部１９０を通って変換される、任意の材料または組成物、あるいは材料または組成物の組合せの動きを説明するために使用されることが留意される。
【００４１】
接続部１９０にわたって広がるシールを受け入れ、それにより接続部１９０を封鎖または遮断するために、第１および第２の隣接する部品１４２、１４４は、各々、図６に示されるようにスロットを含むことがある。例示的な図示される実施形態において、第１の部品１４２は第１のシールスロット１７０を含み、第２の部品は第２のシールスロット１８０を含む。第１および第２のシールスロット１７０、１８０は、その中にシールを受容することのできるいずれの大きさ、形状、または構成も有してよい。例えば、図６に図示される例示的な実施形態に示されるように、第１および第２のシールスロット１７０、１８０は互いに実質的に類似し、鏡に映った関係に位置して、第１の部品１４２の内部から、接続部１９０を横切り、第２の部品１４４の中に広がる正味のスロットまたは空洞を一緒に規定することができる。このように、第１および第２のシールスロット１７０、１８０の組は、シールの対向する部分を支えるための空洞またはシールスロットを一緒に形成し、その結果、シール１１０は隣接する部品１４２、１４４の間に広がる接続部１９０を通過することができる。
【００４２】
第１および第２のタービン部品１４２、１４４が隣接する一部の配置では、第１および第２のシールスロット１７０、１８０は、それらが実質的に一直線に並ぶ（例えば、鏡に映ったかまたは対称な関係に整列する）ように構成されてよい。しかし、製造および組立の制限および／または変動、ならびに使用中の熱膨張、運動などに起因して、第１および第２のシールスロット１７０、１８０は、ゆがむか、捩れるか、曲がるかまたは心がずれることがある。他のシナリオでは、第１および第２のシールスロット１７０、１８０は、鏡に映ったかまたは対称な関係のままでありうるが、第１および第２のシールスロット１７０、１８０の相対的な位置決めは変化することがある（例えば使用、摩耗または運転条件から）。用語「心ずれした」は、本明細書において、シールスロットが、公称もしくは初期の位置または構成と比較して、相対的な位置または配向を変えたどんなシナリオも包含するために使用される。
【００４３】
図６の例示的な第１および第２のタービン部品１４２、１４４の例示的な第１および第２のシールスロット１７０、１８０ならびに例示的なシール１１０に関して、心のずれた構成（図示せず）において、例示的なシール１１０は、心ずれの原因を明らかにし、コーティング１１６と第１および第２のシールスロット１７０、１８０との封止接触を維持して、第１および第２のタービン部品１４２、１４４間に広がる接続部１９０を効果的に遮断または除去し、それによって第１および第２の空気流１５０、１６０が相互作用することを減らすかまたは防ぐために柔軟であることが好ましい。より特に、図６に示されるように、第１および第２の空気流１５０、１６０は接続部１９０と相互作用することができ、その結果、第１の空気流１５０は、シール１１０のシム１１２の外側のシール面１２２に対して作用して、シール１１０のコーティング１１６を第１および第２のシールスロット１７０、１８０の第１の側面１３５、１４５のそれぞれに対して押し付ける「駆動」空気流である。そのようなシナリオにおいて、シール１１０（および／またはコーティング１１６）は、好ましくは、第１および第２のシールスロット１７０、１８０間のどんな心ずれも原因を明らかにするために、第１の空気流１５０によって加えられた力（例えば、第２の空気流１６０によって加えられた力を上回る）の結果として（例えば、弾性的に）変形するほど十分に柔軟であってよいが、接続部１９０に「折り畳まれる」かまたは「押し込まれる」ことに抵抗するほど十分に硬くてよい。つまり、そのようなシナリオにおいて、例示的なシール１１０は、十分に柔軟でありうるが、第１の空気流１５０の力によってシム１１２のコーティング１１６と第１の側面１３５、１４５との封止係合を維持するほど十分に硬いことが好ましい。例えば、金属製シム１１２、金属製支持構造１１４、およびコーティング１１６は、タービンの使用中にシールスロット接触面１３５、１４５上の凸凹に順応するように構成されてよい。一部のそのような実施形態では、コーティング１１６は、タービン／シール１１０の運転温度のそれと類似する転移温度（Ｔｇ）をもつガラス絶縁コーティングであってよく、その結果、ガラスコーティング１１６は運転温度で柔軟または変形可能となって、少なくともコーティング１１６の第１の側面１３５、１４５への輪郭に沿った変形を容易にする。上記のように、心ずれのシナリオにおいて接続部１９０を効果的に封止するために（全方向に）十分に柔軟であることに加えて、例示的なシール１１０は、好ましくは、組立体要件を満たすために十分に硬くてよい。
【００４４】
シール１１０の大きさはどんな大きさであってもよいが、シール１１０を設置する部品１４２、１４４に依存することがあるか、または少なくともそれに関連することがある。例示的なシール１１０の厚さＴ１は、第１および第２のシールスロット１７０、１８０の厚さＴ２よりも小さくてよく、それによって、第１および第２の隣接する部品１４２、１４４を組み立てた場合に第１および第２のシールスロット１７０、１８０によって形成される正味のスロットの厚さＴ２よりも小さくてよい。一部の実施形態では、例示的なシール１１０の厚さＴ１は、好ましくは約０．０１インチ〜約１／４インチの範囲内、より好ましくは約０．０５インチ〜約０．１インチの範囲内でありうる。同様に、部品１４２、１４４が互いに隣接して設置される場合に、シール１１０の幅Ｗ１は、それぞれ、第１および第２の部品１４２、１４４の第１および第２のスロット１７０、１８０によって作成された正味のスロットの幅Ｗ２、および部品１４２、１４４の間の隙間１９０よりも小さいことがある。一部の実施形態では、例示的なシール１１０の幅Ｗ１は、好ましくは約０．１２５インチ〜約０．７５インチの範囲内でありうる。
【００４５】
図６に例示される実施形態で示されるように、例えば、シール１１０は、シールスロット（すなわち、第１および第２のシールスロット１７０、１８０）内に位置付けられ配置されてよく、その結果、第１のまたは冷却空気流１５０がシム１１２の外側のシール面１２２に対して作用して、コーティング１１６を第１および第２のシールスロット１７０、１８０の第１の側面１３５、１４５に押し付ける。シム１１２および／またはコーティング１１６の不浸透性の性質のために、シール１１０はそれにより冷却空気流１５０が隙間１９０を通って第２のまたは熱い燃焼空気流１６０の中に移動することを防ぐ。さらに、コーティング１１６は金属製シム１１２を燃焼空気流１６０の高温から保護する。このように、シール１１０のコーティング１１６の外側またはシール面（例えば、例示的な第１の側面１３５、１４５と相互作用する表面または例示的な第１および第２のシールスロット１７０、１８０のその他のシール面）の少なくとも形状および構成は、シール１１０が設置されているスロット１４２、１４４の形状および構成に関連することがある。つまり、シール１１０のコーティング１１６の少なくとも外側またはシール面の形状および構成、例えば輪郭、表面テクスチャなどは、シール１１０が設置されている第１および第２のシールスロット１７０、１８０との封止係合を確実にするように構成されてよい。例えば、図６の図示例では、シール１１０のコーティング１１６の外側またはシール面は、シール組立体１１０と第１および第２のシールスロット１７０、１８０の第１の側面１３５、１４５との間の、そして最終的に第２のまたは熱い燃焼空気流１６０への、第１の空気流１５０の漏出を効果的に防ぐまたは減らすために（そしてまた、金属製シム１２を熱い燃焼空気流１６０の高温から保護するために）、実質的に滑らかで、かつ実質的に平面の第１および第２のシールスロット１７０、１８０の第１の側面１３５、１４５と実質的に隣接するために平面でありうるか、または実質的に平面の第１および第２のシールスロット１７０、１８０の第１の側面１３５、１４５と実質的に係合することができる。一部の代替実施形態では（図示せず）、少なくともシール１１０のコーティング１１６の外側またはシール面の形状および構成は、第１および第２のシールスロット１７０、１８０の対応するシール面（例えば、図６に例示される第１および第２のシールスロット１７０、１８０の例示的な第１の側面１３５、１４５など）の形状および構成とは異なって造形または構成されることがある。
【００４６】
図７は、本開示によるもう一つの例示的なスロットシール組立体２１０の断面図を示す。例示的なスロットシール組立体２１０は、上記の図１〜６の例示的なスロットシール組立体１０および１１０と実質的に類似する。そのため、「２」で始まる同様の参照番号は、同様の態様または機能を示すために使用され、そのような態様または機能（およびその代わりとなる実施形態）に向けられる上記の説明は、例示的なスロットシール組立体２１０に等しく当てはまる。図７に示されるように、スロットシール組立体２１０は、シール２１０が厚さ方向に対称であるという点でシール組立体１０および１１０とは異なる。したがって、シール２１０は厚さ方向で特に正しい位置に置く必要がないので、シール組立体２１０は、タービンシールスロット中のシール２１０の設置または組立の容易さを提供する。
【００４７】
図７に示されるように、金属製シム１２のシール面２２２と支持面２２４の両方の側面には、それと接合した金属製支持構造２１４が含まれる。一部の実施形態では（図示せず）、支持構造２１４は、金属製シム２１２の１またはそれ以上の側縁の上方およびシール面２２２および支持面２２４の上に広がることがある。同様に、金属製シム２１２のシール面２２２に接合された支持構造２１４と支持面２２４に接合された支持構造２１４の両方には、その上に塗布されたコーティング２１６が含まれる。一部の実施形態では（図示せず）、コーティング２１６は、金属製シム２１２の１またはそれ以上の側縁の上方に、かつ、シール面２２２に接合された支持構造２１４および支持面２２４に接合された支持構造２１４の上に／中に広がることがある。シム２１０のシール面または側面２２２に接合された支持構造２１４の上にまたは中に塗布されたコーティング２１６は、シム２１２シール面側２２を（例えば図６に関して上で考察される冷却空気流１５０から）絶縁または保護することができる。
【００４８】
本明細書に開示されるシール組立体は、従来のスロットシール、例えば固体金属シムシールで可能な漏出率に類似する低い漏出率を提供する一方、最新の高温ターボ機械に適用した場合のケイ化物形成、酸化、熱クリープおよび／または摩耗に関する懸念の増加を除去する。さらに、本明細書に開示されるシール組立体は、既存のシールと比較して製造のばらつきを受けにくいことがある。したがって、本明細書に開示されるシール組立体は、低い製造および運転リスクで漏出を低下させ、ＯＥＭとレトロフィットの両方の用途に適用可能である。
【００４９】
上の説明は例示を目的とするものであり、制限を目的とするものでないことは理解されるべきである。以下の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される本発明の一般的な精神および範囲から逸脱することなく、当業者によって多数の改変および変更が本明細書においてなされてよい。例えば、上記の実施形態（および／またはその態様）は、互いに組み合わせて使用してよい。その上、多くの変更形態を作成して、その範囲から逸脱することなく、特定の状況または材料を様々な実施形態の教示に適合させることができる。本明細書に記載される材料の寸法および種類は、様々な実施形態のパラメータを定義するためのものであるが、それらは決して制限ではなく、単なる例示である。多くのその他の実施形態は、上記の説明を検討することによって当業者に明らかとなる。そのため、様々な実施形態の範囲は、添付される特許請求の範囲を、かかる特許請求の範囲によって権利が与えられる均等物の完全な範囲とともに参照して決定されるべきである。添付される特許請求の範囲において、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「ここで（ｉｎ  ｗｈｉｃｈ）」は、それぞれ用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「ここで（ｗｈｅｒｅｉｎ）」の平易な英語均等物として使用される。さらに、以下の特許請求の範囲において、用語「第１」、「第２」、および「第３」などは単にラベルとして使用され、数値的な必要条件をその対象物に課すものではない。また、用語「動作可能に接続された」は、本明細書において、直接的または間接的に連結されている分かれた別個の部品と、一体形成された（すなわち、モノリシックな）部品の両方から生じる接続をさす。さらに、以下の特許請求の範囲の限定は、ミーンズ−プラス−ファンクション形式では書かれておらず、そのような特許請求の範囲による限定が、さらなる構造を含めない機能の記述とともに「するための手段」という語句を明示的に使用しない限り、かつ使用するまでは、米国特許法第１１２条第６段落に基づいて解釈されるように意図されない。上に記載される全てのかかる目的または利点が、任意の特定の実施形態に従って達成されるとは限らないことは理解されるべきである。従って、例えば、本明細書において教示または示唆されるようなその他の目的または利点を必ずしも達成しなくても、本明細書に教示される１つの利点または利点の群を達成または最適化する方法で、本明細書に記載されるシステムおよび技法が具体化または実行されてよいことを当業者は理解するであろう。
【００５０】
本発明をほんの限定された数の実施形態に関連して詳細に説明したが、本発明がそのような開示された実施形態に限定されないことは容易に理解されるであろう。むしろ、本発明は、従前に記載されていないが本発明の精神および範囲と同等の任意の数の変形、変更、置換または等価配置を組み込むよう変更することができる。さらに、本発明の様々な実施形態が説明されたが、本開示の態様には、説明される実施形態のごく一部しか含まれないことは理解されるべきである。したがって、本発明は、前述の説明によって制限されるとみなされるのではなく、添付される特許請求の範囲によってのみ制限される。
【００５１】
本記載の説明は、本発明を開示するために、最良の形態を含む、また、当業者が本発明を実践することを可能にするために、装置またはシステムを作成および使用し、組み込まれた方法を実行することを含む、例を使用している。本発明の特許適格性を有する範囲は、特許請求の範囲に規定され、それには当業者の念頭に浮かぶその他の例が含まれてよい。かかるその他の例は、それらが特許請求の範囲の文字通りの意味と異ならない構造要素を有する場合、または、それらが特許請求の範囲の文字通りの意味との実質的な差異のない等価な構造要素を含む場合には、特許請求の範囲内にあることが意図される。
【符号の説明】
【００５２】
１０  シール、スロットシール組立体
１２  シム、プレート
１４  支持構造、層
１６  コーティング、コーティング層
２２  シール面、側面、支持面
２４  シール面、側面、支持面
２６  空間、空隙
１１０  複合スロットシール、スロットシール組立体
１１２  シム
１１４  支持構造
１１６  コーティング
１２２  シール面
１３５  シールスロット接触面、第１の側面
１４２  第１のタービン部品、第１の部品、スロット
１４４  第２のタービン部品、第２の部品、スロット
１４５  シールスロット接触面、第１の側面
１５０  第１の空気流、冷却空気流
１６０  第２の空気流、燃焼空気流
１７０  第１のシールスロット
１８０  第２のシールスロット
１９０  隙間、経路
２１０  シール、スロットシール組立体、シム
２１２  金属製シム
２１４  支持構造
２１６  コーティング
２２２  側面、シール面
２２４  支持面
【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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【外国語明細書】
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