(57)【要約】【課題】セラミックマトリックス複合材シュラウドの軸方向保持のための高度な固定シーリング概念を提供する。【解決手段】一態様では、本開示は、第１の静止ガスタービン壁及び第２の静止ガスタービン壁を含むガスタービンシーリングアセンブリを目的とする。シールは、第１の静止ガスタービン壁と第２の静止ガスタービン壁との間に配置される。シールは、第１のシールド壁部分及び第２のシールド壁部分を含む第１の材料から構成されたシールド壁を含む。第２の材料から構成されたばねは、第１のばね部分及び第２のばね部分を含む。第１のシールド壁部分は、第１のばね部分に隣接し、第２のシールド壁部分は、第２のばね部分に隣接する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンシーリングアセンブリであって、
第１の静止ガスタービン壁と、
第２の静止ガスタービン壁と、
第１の静止ガスタービン壁と第２の静止ガスタービン壁との間に配置されたシールとを含み、シールは、
第１の材料から構成されたシールド壁であって、第１のシールド壁部分及び第２のシールド壁部分を含むシールド壁と、
第２の材料から構成されたばねであって、第１のばね部分及び第２のばね部分を含むばねとを含み、第１のシールド壁部分は、第１のばね部分に隣接し、第２のシールド壁部分は、第２のばね部分に隣接する、ガスタービンシーリングアセンブリ。
【請求項２】
第１の静止ガスタービン壁は、タービンシュラウドアセンブリマウントを含み、第２の静止ガスタービン壁は、ステータベーンアセンブリマウントを含む、請求項１記載のガスタービンシーリングアセンブリ。
【請求項３】
シールド壁は、第１のシールド壁部分及び第２のシールド壁部分を一体的に接続するコンボリューションを含む、請求項１記載のガスタービンシーリングアセンブリ。
【請求項４】
第１のシールド壁部分は、第１のシールド壁部材を含み、第２のシールド壁部分は、第２のシールド壁部材を含み、第１のシールド壁部材の第１の半径方向壁は、第２のシールド壁部材の第２の半径方向壁に摺動可能に係合して、第１の半径方向壁と第２の半径方向壁との間の嵌合面を画成する、請求項１記載のガスタービンシーリングアセンブリ。
【請求項５】
第１のシールド壁部分は、第１のクリンプ部を含み、第２のシールド壁部分は、第２のクリンプ部を含む、請求項１記載のガスタービンシーリングアセンブリ。
【請求項６】
第１のシールド壁部分は、第１のばね部分と密封可能に係合し、第２のシールド壁部分は、第２のばね部分と密封可能に係合して、シールド壁とばねとの間に密閉チャンバを画成する、請求項１記載のガスタービンシーリングアセンブリ。
【請求項７】
ばねは、第１のばね部分と第２のばね部分とを一体的に接続する３以上のコンボリューションをさらに含む、請求項６記載のガスタービンシーリングアセンブリ。
【請求項８】
第１のばね部分は、第１のシールド壁部分から軸方向内側に配置され、第２のばね部分は、第２のシールド壁部分から軸方向内側に配置される、請求項１記載のガスタービンシーリングアセンブリ。
【請求項９】
第１の材料は、第２の材料よりも相対的に高い温度耐性を含む、請求項１記載のガスタービンシーリングアセンブリ。
【請求項１０】
第２の材料は、第２の材料よりも相対的に高いクリープ耐性を含む、請求項１記載のガスタービンシーリングアセンブリ。
【請求項１１】
ガスタービンであって、
圧縮機と、
燃焼セクションと、
タービンセクションとを含み、タービンセクションは、
タービンシュラウドマウントと、
ステータベーンマウントと、
タービンシュラウドマウントとステータベーンマウントとの間に配置されたシールとを含み、シールは、
第１の材料から構成されたシールド壁であって、第１のシールド壁部分及び第２のシールド壁部分を含むシールド壁と、
第２の材料から構成されたばねであって、３以上のコンボリューションによって一体的に接続された第１のばね部分及び第２のばね部分を含むばねとを含み、第１のシールド壁部分は、第１のばね部分に隣接し、第２のシールド壁部分は、第２のばね部分に隣接する、ガスタービン。
【請求項１２】
請求項１１に記載のガスタービンであって、シールド壁は、第１のシールド壁部分及び第２のシールド壁部分を一体的に接続するコンボリューションを含む、ガスタービン。
【請求項１３】
請求項１１に記載のガスタービンであって、第１のシールド壁部分は、第１のシールド壁部材を含み、第２のシールド壁部分は、第２のシールド壁部材を含み、第１のシールド壁部材の第１の半径方向壁は、第２のシールド壁部材の第２の半径方向壁に摺動可能に係合して、第１の半径方向壁と第２の半径方向壁との間の嵌合面を画成する、ガスタービン。
【請求項１４】
請求項１１に記載のガスタービンであって、第１のシールド壁部分は、第１のクリンプ部を含み、第２のシールド壁部分は、第２のクリンプ部を含む、ガスタービン。
【請求項１５】
請求項１１に記載のガスタービンであって、第１のばね部分は、第１のシールド壁部分から半径方向内側に配置され、第２のばね部分は、第２のシールド壁部分から軸方向内側に配置される、ガスタービン。
【請求項１６】
請求項１１に記載のガスタービンであって、第１の材料は、第２の材料よりも相対的に高い温度耐性、及び第２の材料よりも相対的に高いクリープ耐性を含む、ガスタービン。
【請求項１７】
請求項１１に記載のガスタービンであって、
低圧スプールとファンスプールとを結合する減速機をさらに含むガスタービン。
【請求項１８】
ガスタービンシーリングアセンブリであって、
タービンシュラウドマウントと、
ステータベーンマウントと、
タービンシュラウドマウントとステータベーンマウントとの間に配置されたシールとを含み、シールは、
第１の材料から構成されたシールド壁であって、コンボリューションによって一体的に接続された第１のシールド壁部分及び第２のシールド壁部分を含むシールド壁と、
第２の材料から構成されたばねであって、３以上のコンボリューションによって一体的に接続された第１のばね部分及び第２のばね部分を含むばねとを含み、第１のシールド壁部分は、第１のばね部分から軸方向内側にあり、第２のシールド壁部分は、第２のばね部分から軸方向内側にある、ガスタービンシーリングアセンブリ。
【請求項１９】
第２の材料は、第２の材料よりも相対的に高いクリープ耐性を含む、請求項１８記載のガスタービンシーリングアセンブリ。
【請求項２０】
第１の材料は、第２の材料よりも相対的に高い温度耐性を含む、請求項１８記載のガスタービンシーリングアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本主題は、一般的には、ガスタービンエンジン用シーリングアセンブリに関する。より具体的には、本主題は、種々の材料から構成された着脱可能な部品のための保持ボスを有するガスタービンエンジンの隣接する固定部品のためのシーリングアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは、一般的に、流れの順に、圧縮機セクション、燃焼セクション、タービンセクション、及び排気セクションを含む。動作時には、空気が圧縮機セクションの入口に入り、空気が燃焼セクションに到達するまで、１以上の軸流圧縮機が漸進的に空気を圧縮する。燃料が圧縮空気と混合され、燃焼セクション内で燃焼し、それによって燃焼ガスを生成する。燃焼ガスは、燃焼セクションからタービンセクション内に画成された高温ガス経路を通って流れ、排気セクションを経由してタービンセクションを出る。
【０００３】
特定の構成では、タービンセクションは、流れの順に、高圧（ＨＰ）タービン及び低圧（ＬＰ）タービンを含む。ＨＰタービン及びＬＰタービンは、タービンセクションを通る高温ガス経路を少なくとも部分的に画成する種々の固定タービン部品（例えば、ステータベーンすなわちノズル、タービンシュラウド、シュラウド支持体など）をそれぞれ含む。これらの固定部品は、通常、高温ガスへの長期暴露に耐えることができる材料（例えば、セラミックマトリックス複合材）から構成されている。にもかかわらず、高温ガス経路から半径方向外側に配置された固定部品（例えば、ケーシング）は、好ましくない熱特性を有する場合がある。この点で、高温ガス経路に沿って隣接する固定部品の間にシールを配置して、高温の排気ガスがその間を流れるのを防止することができる。
【０００４】
従来のシーリング構成は、タービンセクションを流れる高温ガスの温度を制限し、それによってガスタービンエンジンの性能を妨げることがある。したがって、種々の材料から構築された着脱可能に結合する部品のための保持ボスを含むガスタービンエンジンの隣接する固定部品をシールするためのシーリングアセンブリは、材料のうちの１つが高い排気ガス温度に耐えることができて、技術において歓迎されるであろう。このようなシーリングアセンブリにより、ガスタービンエンジンがより高温で燃焼することができ、それによって燃費を向上させることができる。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の態様及び利点は、以下の説明において部分的に記載され、或いは説明から明らかになり、或いは本発明の実施を通して知ることができる。
【０００６】
一態様では、本開示は、第１の静止ガスタービン壁及び第２の静止ガスタービン壁を含むガスタービンシーリングアセンブリを目的とする。シールは、第１の静止ガスタービン壁と第２の静止ガスタービン壁との間に配置される。シールは、第１のシールド壁部分及び第２のシールド壁部分を含む第１の材料から構成されたシールド壁を含む。第２の材料から構成されたばねは、第１のばね部分及び第２のばね部分を含む。第１のシールド壁部分は、第１のばね部分に隣接し、第２のシールド壁部分は、第２のばね部分に隣接する。
【０００７】
本開示の別の態様は、ガスタービンを目的とする。ガスタービンは、圧縮機と、燃焼セクションと、タービンシュラウドマウント及びステータベーンマウントを有するタービンセクションとを含む。シールは、タービンシュラウドマウントとステータベーンマウントとの間に配置される。シールは、第１の材料から構成されたシールド壁を含む。シールド壁は、第１のシールド壁部分及び第２のシールド壁部分を含む。第２の材料から構成されたばねは、３以上のコンボリューションによって一体的に接続された第１のばね部分及び第２のばね部分を含む。第１のシールド壁部分は、第１のばね部分に隣接し、第２のシールド壁部分は、第２のばね部分に隣接する。
【０００８】
さらなる一態様では、本開示は、タービンシュラウドマウント及びステータベーンマウントを含むガスタービンシーリングアセンブリを目的とする。シールは、タービンシュラウドマウントとステータベーンマウントとの間に配置される。シールは、第１の材料から構成されたシールド壁を含む。シールド壁は、コンボリューションによって一体的に接続された第１のシールド壁部分及び第２のシールド壁部分を含む。第２の材料から構成されたばねは、３以上のコンボリューションによって一体的に接続された第１のばね部分及び第２のばね部分を含む。第１のシールド壁部分は、第１のばね部分から軸方向内側にあり、第２のシールド壁部分は、第２のばね部分から軸方向内側にある。
【０００９】
本発明の上記その他の特徴、態様及び利点は、以下の説明及び添付の図面を参照すれば、より良く理解されよう。添付の図面は、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成しており、本発明の実施形態を例示し、説明と共に、本発明の原理を説明するのに役立つ。
【００１０】
本発明の完全かつ可能な開示は、その最良の形態を含み、当業者に向けられて、本明細書に記載されており、それは以下の添付の図面を参照している。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本明細書で開示される実施形態による、例示的な高バイパスターボファンジェットエンジンの概略的な断面図である。
【図２】図１に示すガスタービンエンジンの高圧（ＨＰ）タービン部分の拡大した側断面図であり、内部のシーリングアセンブリの位置を示す。
【図３】図２のシーリングアセンブリの一実施形態の断面図であり、シールド壁から軸方向内側に配置されたばねを示す。
【図４】シーリングアセンブリの代替的な実施形態の拡大した断面図であり、ばねとシールド壁とを結合するための２つの保持ボスを示す。
【図５】図２のシーリングアセンブリのさらなる代替的な実施形態の断面図であり、２つのほぼＬ字形状の壁から形成されたシールド壁を示す。
【図６】図２のシーリングアセンブリのさらに別の代替的な実施形態の断面図であり、ばねから軸方向内側に配置されたシールド壁を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態を示すために、ここで詳細に参照を行うが、それの１以上の実施例を添付の図面に示す。詳細な説明は、図面の特徴を参照するために、数字及び文字の符号を用いる。図面及び説明の同様の又は類似の符号は、本発明の同様の又は類似の部材を指すために用いている。本明細書において、用語は、「第１の」、「第２の」、及び「第３の」という用語は、１つの構成要素と別の構成要素とを区別するために交換可能に用いることができ、個々の構成要素の位置又は重要性を示すことを意図しない。「上流」及び「下流」という用語は、流体経路における流体の流れについての相対的な流れの方向を示す。例えば、「上流」は流体がそこから流れる流れの方向を示し、「下流」は流体がそこへ流れる流れの方向を示す。
【００１３】
各実施例は本発明の説明のために提供するものであって、本発明を限定するものではない。実際、本発明の範囲又は趣旨を逸脱せずに、修正及び変更が本発明において可能であることは、当業者にとって明らかであろう。例えば、一実施形態の一部として図示又は記載する特徴は、さらに別の実施形態を与えるために、別の実施形態で用いることができる。したがって、本発明は、添付の請求の範囲及びそれらの等価物の範囲に入るこのような修正及び変更を包括することが意図されている。本発明の例示的な実施形態は、例示の目的のためにターボファンジェットエンジンに組み込まれたタービンシュラウドの文脈で一般的に説明されるが、当業者であれば、本発明の実施形態は、任意のターボ機械に組み込まれた任意のタービンに適用することができ、特許請求の範囲に特に記載されない限り、ガスターボファンジェットエンジンに限定されるものではないことを容易に理解するであろう。
【００１４】
ここで図面を参照すると、図面全体を通して同一符号は同一要素を示しており、図１は、本発明の様々な実施形態を組み込むことができる、本明細書では「ターボファン１０」と呼ばれる例示的な高バイパスターボファン型ガスタービンエンジン１０の概略的な断面図である。図１に示すように、ターボファン１０は、参照のために、それを貫通して延びる長手方向又は軸方向中心軸１２を含む。一般に、ターボファン１０は、ファン部１６の下流に配置されたコアタービン又はガスタービンエンジン１４を含むことができる。
【００１５】
ガスタービンエンジン１４は、一般的に、環状入口２０を画成する実質的に管状の外側ケーシング１８を含むことができる。外側ケーシング１８は、複数のケーシングから形成することができる。外側ケーシング１８は、直列の流れの関係で、ブースタもしくは低圧（ＬＰ）圧縮機２２及び高圧（ＨＰ）圧縮機２４を有する圧縮機セクションと、燃焼セクション２６と、高圧（ＨＰ）タービン２８及び低圧（ＬＰ）タービン３０を有するタービンセクションと、ジェット排気ノズル部３２とを収容することができる。高圧（ＨＰ）シャフトすなわちスプール３４は、ＨＰタービン２８をＨＰ圧縮機２４に駆動的に連結する。低圧（ＬＰ）シャフトすなわちスプール３６は、ＬＰタービン３０をＬＰ圧縮機２２に駆動的に連結する。ＬＰスプール３６はまた、ファン部１６のファンスプール又はシャフト３８に連結することができる。特定の実施形態では、図１に示すように、直接駆動構成などのように、ＬＰスプール３６はファンスプール３８に直接連結することができる。代替的な構成では、間接駆動又はギヤ駆動構成などのように、ＬＰスプール３６は減速機３９を介してファンスプール３８に連結することができる。
【００１６】
図１に示すように、ファン部１６は、ファンスプール３８に結合され、それから半径方向外向きに延在する複数のファンブレード４０を含む。環状ファンケーシング又はナセル４２は、ファン部１６及び／又はガスタービンエンジン１４の少なくとも一部を円周方向に囲む。ナセル４２は、円周方向に間隔を置いて配置された複数の出口ガイドベーン４４により、ガスタービンエンジン１４に対して支持されるように構成することができる。さらに、ナセル４２の下流部４６は、ガスタービンエンジン１４の外側部分を覆うように延在してもよく、それらの間にバイパス空気流路４８を画成することができる。
【００１７】
図２は、図１に示すガスタービンエンジン１４のＨＰタービン２８の部分の拡大した断面図であり、本明細書に開示される種々の実施形態を組み込むことができる。図２に示すように、ＨＰタービン２８は、直列の流れの関係で、１以上のタービンロータブレード５８（１つのみ示す）の列５６から軸方向に離間した１以上のステータベーン５４（１つのみ示す）の列５２を有する第１段５０を含むことができる。ＨＰタービン２８は、１以上のタービンロータブレード６８（１つのみ示す）の列６６から軸方向に離間した１以上のステータベーン６４（１つのみ示す）の列６２を有する第２段６０をさらに含むことができる。ＨＰタービン２８は、１以上のステータベーン９０（１つのみ示す）の列８８を有する第３段８６を含むことができる。図２には示していないが、第３段８６はまた、タービンロータブレードの列を含むことができる。
【００１８】
タービンロータブレード５８、６８は、半径方向外向きに延在し、ＨＰスプール３４（図１）に結合される。図２に示すように、ステータベーン５４、６４、９０及びタービンロータブレード５８、６８は、燃焼セクション２６（図１）からＨＰタービン２８を通って燃焼ガスを導く高温ガス経路７０を少なくとも部分的に画成する。図１に示すように、ステータベーン５４、６４、９０の列５２、６２、８８は、ＨＰスプール３４の周りに環状に配置され、タービンロータブレード５８、６８の列５６、６６は、ＨＰスプール３４の周りに円周方向に間隔を置かれる。ステータベーン５４、６４、９０は、それぞれ半径方向内側ステータベーンマウント９２ａ、９２ｂ、９２ｃ及び半径方向外側ステータベーンマウント９４ａ、９４ｂ、９４ｃ、又は他の任意の適切なハードウェア部品を介してＨＰタービン２８に取り付けられる。
【００１９】
図２に示すように、ＨＰタービン２８の様々な実施形態は、１以上のタービンシュラウドアセンブリ７２を含む。例えば、ＨＰタービン２８は、第１のタービンシュラウドアセンブリ７２（ａ）及び第２のタービンシュラウドアセンブリ７２（ｂ）を含むことができる。各タービンシュラウドアセンブリ７２（ａ）、７２（ｂ）は、一般的に、タービンロータブレード５８、６８の対応する列５６、６６の周りのリング又はシュラウドを形成する。各タービンシュラウドアセンブリ７２（ａ）、７２（ｂ）は、タービンロータブレード５８、６８のブレード先端７６、７８から半径方向に間隔を置かれたタービンシュラウド又はシュラウドシール７４（ａ）、７４（ｂ）を含む。この構成は、ブレード先端７６、７８とシール表面又は高温側表面８０（ａ）、８０（ｂ）との間に隙間を形成する。ブレード先端７６、７８の上及び隙間を通る高温ガス経路７０からの漏れを低減するために、特にターボファン１０の巡航運転時には、ブレード先端７６、７８とタービンシュラウド７４（ａ）、７４（ｂ）との間の隙間を最小にすることが一般的に望ましい。
【００２０】
特定の実施形態では、タービンシュラウド７４（ａ）、７４（ｂ）のうちの少なくとも１つは、連続した一体の又はシームレスなリングとして形成することができる。各タービンシュラウドアセンブリ７２（ａ）、７２（ｂ）は、シュラウドリングアセンブリマウント８４（ａ）、８４（ｂ）又は他の適切なハードウェア部品を介して、ガスタービンエンジン１４のバックボーン又はケーシング８２などの静止した構造に接続することができる。
【００２１】
図１に示すように、空気２００は、その動作中にターボファン１０の入口部分２０２に入る。矢印２０４で示す空気２００の第１の部分は、バイパス流路４８に流入し、矢印２０６で示す空気２００の第２の部分は、ＬＰ圧縮機２２の入口２０に入る。ＬＰ圧縮機２２は、ＨＰ圧縮機２４への途中でそこを流れる空気２０６の第２の部分を徐々に圧縮する。ＨＰ圧縮機２４は、そこを流れる空気２０６の第２の部分をさらに圧縮して、矢印２０８で示す圧縮空気を燃焼セクション２６に供給し、燃焼セクション２６では圧縮空気が燃料と混合して燃焼し、矢印２１０で示す燃焼ガスを提供する。
【００２２】
燃焼ガス２１０は、ＨＰタービン２８を通って流れ、ステータベーン５４、６４、９０及びタービンロータブレード５８、６８が、燃焼ガス２１０から運動エネルギー及び／又は熱エネルギーの第１の部分を抽出する。このエネルギー抽出は、ＨＰ圧縮機２４の動作をサポートする。次に、燃焼ガス２１０は、ＬＰタービン３０を通って流れ、ＬＰシャフトすなわちスプール３６に結合されたＬＰタービンステータベーン２１２及びＬＰタービンロータブレード２１４の連続する段が、燃焼ガス２１０から熱エネルギー及び運動エネルギーの第２の部分を抽出する。このエネルギー抽出によってＬＰシャフトすなわちスプール３６が回転し、それによってＬＰ圧縮機２２及び／又はファンスプールすなわちシャフト３８の動作をサポートする。燃焼ガス２１０は、次にガスタービンエンジン１４のジェット排気ノズル部３２を通って流れる。
【００２３】
ターボファン１０と共に、コアタービン１４は、同様の目的を果たし、陸上用ガスタービン、空気２０６の第２の部分に対する空気２０４の第１の部分の比がターボファンよりも小さいターボジェットエンジン、及びファン部１６がナセル４２を欠いているダクトされないファンエンジンにおいて同様の環境を見ている。ターボファン、ターボジェット、及びダクトされないエンジンの各々では、減速装置（例えば、減速ギヤボックス３９）を任意のシャフトとスプールとの間に含めることができる。例えば、減速機３９は、ＬＰスプール３６とファン部１６のファンシャフト３８との間に配置することができる。
【００２４】
ＨＰ及びＬＰタービンセクション２８、３０、特にＨＰタービン２８を流れる燃焼ガス２１０の温度は、極端な場合がある。例えば、ＨＰタービン２８により／その内部に画成される高温ガス経路７０を流れる燃焼ガス２１０は、華氏２０００度を超える場合がある。この点で、高温ガス経路７０（例えば、ステータベーン５４、６４、９０、タービンロータブレード５８、６８、タービンシュラウドアセンブリ７２ａ、７２ｂなど）に沿って配置される部品は、通常、金属、セラミックマトリックス複合材（ＣＭＣ）、又は高温ガスへの長期暴露に耐えることができる他の任意の材料から構成されている。
【００２５】
にもかかわらず、高温ガス経路７０から半径方向外側に配置された部品（例えば、ケーシング８２）は、好ましくない熱特性を有する場合がある。この点で、高温ガス経路７０に沿って隣接する固定部品の間にシーリングアセンブリ１００を配置して、高温の排気ガスがその間を流れるのを防止することができる。図２に示す実施形態では、例えば、シーリングアセンブリ１００は、シュラウドアセンブリマウント８４（ｂ）と半径方向内側のステータベーンマウント９４との間に配置される。ただし、シーリングアセンブリ１００は、ＨＰタービン２８、ＬＰタービン３０、又はガスタービンエンジン１０の他のどこかの任意の隣接する固定部品の間に配置することができる。シーリングアセンブリ１００は、望ましくはＨＰタービン２８又はＬＰタービン３０の全周の周りに環状に延在する。
【００２６】
図３〜図６は、シーリングアセンブリ１００の様々な実施形態を示す。より具体的には、図３は、図２に示すシーリングアセンブリ１００の拡大した断面図であり、シールド壁１０４の軸方向内側に配置され、それに固定されたばね１０２を示す。図４は、シーリングアセンブリ１００’の代替的な実施形態の拡大した断面図であり、２つの保持ボス１３２、１３４を示す。図５は、シーリングアセンブリ１００’’の別の代替実施形態の拡大した断面図であり、シールド壁１０４’’を形成する２つのほぼＬ字形状の壁１３６、１４２を示す。図６は、シーリングアセンブリ１００’’’のさらなる代替的な実施形態の断面図であり、ばね１０２’’’の軸方向内側に配置され、それに固定されたシールド壁１０４’’’を示す。
【００２７】
図３〜図６に示すように、シーリングアセンブリ１００は、矢印１０８で示す軸方向及び矢印１１０で示す半径方向を規定する。一般に、軸方向は、長手方向軸１２に沿って延びており、半径方向は、長手方向軸１２から垂直に外向きに延びている。
【００２８】
図３を参照すると、シーリングアセンブリ１００は、第２のシールド壁部分１１６から軸方向に離間した第１のシールド壁部分１１４を有するシールド壁１０４を含むことができる。各シールド壁部分１１４、１１６は、同じ長さを有することが好ましいが、異なる長さを有してもよい。湾曲したシールド壁部分又はコンボリューション１１８は、第１のシールド壁部分１１４を第２のシールド壁部分１１６に接続することができる。この点で、シールド壁１０４は、ほぼＵ字形状であってもよい。或いは、一対の隣接するコンボリューション、ほぼ直線状の壁部分（図示せず）によって分離された一対のコンボリューション、又はコンボリューションのない直線状の壁部が、第１及び第２のシールド壁部分１１４、１１６を接続してもよい。さらなる実施形態では、第１及び第２のシールド壁部分１１４、１１６は、互いに直接接続することができ、したがってＶ字形状を形成することができる。シールド壁（すなわち、第１及び第２のシールド壁部分１１４、１１６、シールド壁のコンボリューション１１８など）の様々な部品は、一体的に接続されてもよいし、或いは別個の部品として形成され、例えば、溶接により恒久的に接続されてもよい。
【００２９】
シーリングアセンブリ１００は、第２のばね部分１２２から軸方向に離間した第１のばね部分１２０を有するばね１０２を含むことができる。ばね部分１２０、１２２は、好ましくは同じ長さを有するが、異なる長さを有してもよい。１以上の湾曲したばね部分又はコンボリューションは、第１のばね部分１２２と第２のばね部分１２０とを接続する。例えば、図３は、第１及び第２のばね部分１２０、１２２を接続する３つのコンボリューション１２４、１２６、１２８を示し、それによって、シール１０２はほぼＷ字形状になる。より具体的には、第１の軸方向外側のコンボリューション１２４は第１のばね部分１２０に接続され、第２の軸方向外側のコンボリューション１２６は第２のばね部分１２２に接続される。中心のコンボリューション１２８は、第１及び第２の軸方向外側のコンボリューション１２４、１２６に接続される。第１及び第２の軸方向外側のコンボリューション１２４、１２６は、各々が中心のコンボリューション１２８から軸方向外側に位置しているので、軸方向外側のコンボリューションと呼ばれる。この点で、中心のコンボリューション１２８の中心は、軸方向の中心点を規定する。図３に示すように、第１及び第２の軸方向外側のコンボリューション１２４、１２６は凹状であり、中心のコンボリューションは凸状である。コンボリューション１２４、１２６、１２８は、軸方向に離間している。代替的な実施形態では、ばね１０２は、多少凹状及び／又は凸状のコンボリューションを有してもよい。各コンボリューション１２４、１２６、１２８は、同じ半径及び／又はアーク長を有することが好ましいが、異なる半径及び／又はアーク長を有してもよい。さらなる実施形態では、第１及び第２のシール部分１２０、１２２は、互いに直接接続することができ、したがってＶ字形状を形成することができる。さらに別の実施形態では、第１及び第２のシール部分１２０、１２２は、逆Ｖ字形の部材（図示せず）又は平坦な水平部材（図示せず）により接続することができる。ばね１０２（すなわち、第１及び第２のばね部分１２０、１２２、コンボリューション１２４、１２６、１２８など）の様々な部品は、一体的に接続されてもよいし、或いは別個の部品として形成され、例えば、溶接により恒久的に接続されてもよい。
【００３０】
シーリングアセンブリ１００を図３に示すように組み立てると、シールド壁１０４がばね１０２を軸方向に囲む。すなわち、ばね１０２は、第１及び第２のシールド壁部分１１４、１１６の間にはめ込まれる。この点で、シールド壁１０４は、ばね１０２の一部、例えば、ばね１０２の約１８０度の部分を取り囲んでいる。ただし、シールド壁１０４は、ばね１０２のより多くの又はより少ない部分を取り囲んでもよい。
【００３１】
組立時には、ばね１０２は、第１及び第２の側壁１１４、１１６内で軸方向に配置される。したがって、第１及び第２のばね部分１２０、１２２は、第１及び第２の側壁１１４、１１６に接触する。図３に示すように、第１及び第２の側壁１１４、１１６の端部は、第１及び第２のばね部分１２０、１２２の端部の上にカールするように折り曲げられている。この点で、第１の側壁１１４の端部は第１のクリンプ部１５４を形成し、第１の側壁１１４の端部は第２のクリンプ部１５６を形成する。クリンプ部１５４、１５６は、シールド壁１０４からばね１０２を除去するために、後方に（すなわち、クリンプ部１５４、１５６が第１及び第２のばね部分１２０、１２２の端部の上にカールしないように）屈曲することができる。
【００３２】
組み立て後に、クリンプ部１５４、１５６は、ばね１０２の軸方向及び半径方向内側への移動を可能にする。しかし、クリンプ部１５４、１５６は、ばね１０２がシールド壁１０４に対して移動することができる、半径方向最も外側の位置を制限している。この点で、第１のばね部分１２０は、第１のシールド壁部分１１４に隣接し、かつ摺り接触し、第２のばね部分１２２は、第２のシールド壁部分１１６に隣接し、かつ摺り接触する。したがって、シールド部材１０４は、ばね１０２よりも軸方向及び半径方向に長くすべきである。
【００３３】
シーリングアセンブリ１００は、隣接する固定したガスタービン部品（例えば、シュラウドアセンブリマウント８４（ａ）、８４（ｂ）、ステータベーン半径方向外側マウント９４（ａ）、９４（ｂ）、９４（ｃ）など）とシール係合するように配置される。この点で、シーリングアセンブリ１００は、高温ガス経路７０から半径方向外側の固定したガスタービン部品（例えば、ケーシング８２）に排気ガスが接触することを防止する。
【００３４】
組み立てられると、ばね１０２及びシールド壁１０４は、それらの間に区画１３０を画成する。この区画を、例えば圧縮空気で加圧して、シールド壁部分１１４、１１６が隣接する固定したタービン部品に加える軸方向外向きの力を増大させることができる。次に、これによって、より密着した、より強いシールを形成する。ただし、区画１３０は加圧されなくてもよい。
【００３５】
シールド壁１０４は第１の材料から構成され、ばね１０２は第２の材料から構成される。第１の材料は、第２の材料よりも相対的に高い温度耐性を有する。温度耐性は、少なくとも、高温での構造的一体性及び剛性を維持する能力を意味する。この点で、相対的に高い温度耐性を有する材料は、相対的に低い温度耐性を有する材料よりも相対的に高い温度で、その構造的一体性及び剛性を維持することができる。したがって、シールド壁１０４は、ばね１０２よりも相対的に高い温度に耐えることができる。第２の材料は、動作温度において第１の材料よりも相対的に大きいクリープ耐性を有することができる。この点で、ばね１０２は、より弾性的であり、シールド壁１０４よりも優れた荷重支持能力を維持することができる。第１及び第２の材料は、金属であることが好ましい。一実施形態では、第１の材料は、好ましくはコバルト合金、より好ましくはコバルト−ニッケル−クロム−タングステン系合金（例えば、米国インディアナ州ココモのＨａｙｎｅｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌによって生産されるＨａｙｎｅｓ（登録商標）１８８合金）であり、第２の材料は、ニッケル系高温合金（例えば、米国ニューヨーク州スケネクタディのゼネラルエレクトリック社によって生産されるＲｅｎｅ４１合金）である。
【００３６】
図２に示すように、シーリングアセンブリ１００は、２つの隣接する固定部品の間、例えば、ステータベーンアセンブリマウント９４（ａ）、９４（ｂ）、９４（ｃ）のうちの１つとタービンシュラウド半径方向外側マウント８４（ａ）、８４（ｂ）のうちの１つとの間などをシールする。第１の材料の相対的に高い温度耐性は、シールド壁１０４がより高い燃焼ガス温度に耐えることを可能にする。したがって、燃焼ガス２１０への暴露からばね１０２を保護するために、シーリングアセンブリ１００は、シールド壁１０４がばね１０２から半径方向内側になるように、ターボファン１０に配置される。第２の材料の相対的に大きいクリープ耐性は、隣接する固定部品の間のシーリングを提供する軸方向外向きの力を、ばね１０２が維持することを可能にする。この点で、第１の材料及び異なる第２の材料を用いることによって、シーリングアセンブリ１００が従来のシールよりも高い温度でシーリングを提供することが可能になる。さらに、クリンプ部１５４、１５６は、ばね１０２がシールド壁１０４に対して半径方向に移動できるようにしつつ、シールド壁１０４をばね１０２に脱着可能に装着することを可能にする。
【００３７】
図４は、シーリングアセンブリ１００’の代替的な実施形態を示し、それは、ばね１０２及びシールド壁１０４を固定するために、クリンプ部１５４、１５６の代わりに、第１の保持ボス１３２及び第２の保持ボス１３４を用いる。より具体的には、シールド壁１０４’は、第１のシールド壁部分１１４の軸方向内側から軸方向内向きに延在する第１の保持ボス１３２を含むことができる。第２の保持ボス１３４は、第２のシールド壁部分１１６の軸方向内側から軸方向内向きに延在する。したがって、保持ボス１３２、１３４は、互いに向かい合っている。保持ボス１３２、１３４は、シールド壁１０４’と一体的に形成することができる。保持ボス１３２、１３４は、第１及び第２のシールド壁部分１１４、１１６の幅全体又はその一部のみにわたって延在することができる。保持ボス１３２、１３４は、三角形の断面形状を有してもよい。図４に示すように、三角形の保持ボス１３２、１３４の軸方向最内側部分はまた、その半径方向最内側部分であってもよい。ただし、保持ボス１３２、１３４は、任意の適切な断面形状（例えば、矩形、半球など）を有してもよい。シーリングアセンブリ１００’は、それ以外については、シーリングアセンブリ１００と同様である。
【００３８】
第１及び第２の保持ボス１３２、１３４は、ばね１０２及びシールド壁１０４’を脱着可能に取り付ける。組立時には、第１及び第２のばね部分１２０、１２２の半径方向最も外側の端部が保持ボス１３２、１３４を通過して摺動するまで、第１及び第２のばね部分１２０、１２２は、保持ボス１３２、１３４を通過し、シールド壁部分１１４、１１６に沿って半径方向内側に摺動する。第１及び第２のばね部分１２０、１２２が保持ボス１３２、１３４に沿って摺動する際には、第１及び第２のばね部分１２０、１２２が軸方向内向きに撓曲し、かつ／或いは、第１及び第２のシールド壁部分１１４、１１６が軸方向外向きに撓曲する。
【００３９】
図５は、代替的なシールド壁１０４’’を含む、シーリングアセンブリ１００’’の代替的な実施形態を示す。シールド壁１０４’’は、第１の半径方向壁１３８及び第１の軸方向壁１４０を有する第１のシールド壁部材１３６を含む。シールド壁１０４’’は、第２の半径方向壁１４４及び第２の軸方向壁１４６を有する第２のシールド壁部材１４２をさらに含む。第１及び第２の半径方向壁１３８、１４４は、各々が半径方向と直交する半径方向平面内にあるので、半径方向壁と呼ばれる。同様に、第１及び第２の軸方向壁１４０、１４６は、各々が軸方向と直交する軸方向平面内にあるので、軸方向壁と呼ばれる。軸方向壁１４０、１４６及び半径方向壁１３８、１４４は、互いに垂直であることが好ましいが、他の任意の適切な向きを有してもよい。軸方向壁１４０、１４６は、シールド壁１０４の第１及び第２のシールド壁部分１１４、１１６にほぼ対応している。シーリングアセンブリ１００’’はまた、上述したばね１０２を含む。
【００４０】
シーリングアセンブリ１００’’は、シーリングアセンブリ１００と同様にして（すなわち、クリンプ部１５４、１５６を用いて）組み立てられる。シーリングアセンブリ１００’’がターボファン１０に取り付けられると、ばね１０２によって加えられる軸方向外向きの力がシールド壁部材１３６、１４２を固定したガスタービン部品とシール接触するように押圧し、それによってシーリングアセンブリ１００’’を少なくとも半径方向の適切な位置に保持する。第１の半径方向壁１３８は、嵌合面１５２に沿って第２の半径方向壁１４４に摺動可能に係合する。この点で、半径方向壁１３８、１４４は、シーリングアセンブリ１００’’の熱膨張に応じて互いに近づき、そして離れるように（すなわち、軸方向内向き及び外向きに）摺動する。摩擦は、ばね１０２’’’とシールド壁１０４’’’との間の半径方向の動きを最小限にするが、妨げることはない。永久的にシーリングアセンブリ１００’’の部品のいずれかを互いに、又は固定したガスタービン部品に恒久的に取り付けることは、不要である。
【００４１】
図６は、第１及び第２のシールド壁部分１１４、１１６が第１及び第２のばね部分１２０、１２２の軸方向内側に配置されたシーリングアセンブリ１００’’’のさらなる代替的な実施形態を示す。この点で、シーリングアセンブリ１００’’’は、ばね１０２と同様のほぼＷ字形状を有する代替的なばね１０２’’’と、シールド壁１０４と同様のほぼＵ字形状を有する代替的なシールド部分１０４’’’とを含む。この点で、ばね１０２’’’は第１及び第２のばね部分１２０、１２２を含み、シールド壁１０４’’’は第１及び第２のシールド壁部分１１４、１１６を含む。しかし、シーリングアセンブリ１００とは異なり、ばね１０２’’’は、シールド壁１０４’’’を軸方向に包むように、シールド壁１０４’’’よりも軸方向に長くなっている。
【００４２】
シーリングアセンブリ１００’’’では、シールド壁１０４’’’は、シーリングアセンブリ１００においてシールド壁１０４が向いている方向とは反対に向いている。より具体的には、シールド壁１０４’’’は、シールド壁のコンボリューション１１８の凹部が軸方向最も外側のコンボリューション１２４、１２６の凹部と反対向きになるように配向される。図６では、例えば、シールド壁のコンボリューション１１８は凹形であり、第１及び第２の軸方向外側のコンボリューション１２４、１２６（すなわち、軸方向最も外側のコンボリューション）は凸形である。
【００４３】
組立時には、第１及び第２のシールド壁部分１１４、１１６は、第１及び第２のばね部分１２０、１２２の軸方向内側に配置されている。図６に示すように、第１及び第２のばね部分１２０、１２２は、第１及び第２の側壁１１４、１１６に接触する。シールド壁１０４’’’及びばね１０２’’’は、組立後に加わる圧縮力によって共に保持される。ばね１０２’’’は、シールド壁１０４’’’よりも大きい範囲まで圧縮することができる。
【００４４】
この明細書は、本発明を開示するために実施例を用いており、最良の形態を含んでいる。また、いかなる当業者も本発明を実施することができるように実施例を用いており、任意のデバイス又はシステムを製作し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含んでいる。本発明の特許され得る範囲は、請求項によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。このような他の実施例が請求項の字義通りの文言と異ならない構造要素を含む場合、又は、それらが請求項の字義通りの文言と実質的な差異がない等価な構造要素を含む場合には、このような他の実施例は特許請求の範囲内であることを意図している。
【符号の説明】
【００４５】
１０  ターボファン型ガスタービンエンジン
１２  長手方向軸、軸方向中心軸
１４  コアタービン、ガスタービンエンジン
１６  ファン部
１８  外側ケーシング
２０  環状入口
２２  低圧（ＬＰ）圧縮機
２４  高圧（ＨＰ）圧縮機
２６  燃焼セクション
２８  高圧（ＨＰ）タービン
３０  低圧（ＬＰ）タービン
３２  ジェット排気ノズル部
３４  高圧（ＨＰ）シャフト、ＨＰスプール
３６  低圧（ＬＰ）シャフト、ＬＰスプール
３８  ファンスプール、ファンシャフト
４０  ファンブレード
４２  環状ファンケーシング、ナセル
４４  出口ガイドベーン
４６  下流部
４８  バイパス空気流路
５０  第１段
５２  列
５４  ステータベーン
５６  列
５８  タービンロータブレード
６０  第２段
６２  列
６４  ステータベーン
６６  列
６８  タービンロータブレード
７０  高温ガス経路
７２  タービンシュラウドアセンブリ
７２（ａ）  第１のタービンシュラウドアセンブリ
７２（ｂ）  第２のタービンシュラウドアセンブリ
７４（ａ）  シュラウドシール
７４（ｂ）  シュラウドシール
７６  ブレード先端
７８  ブレード先端
８０  シール表面、高温側表面
８２  ケーシング
８４  シュラウドリングアセンブリマウント、タービンシュラウド半径方向外側マウント
８６  第３段
８８  列
９０  ステータベーン
９２  半径方向内側ステータベーンマウント
９４  半径方向外側ステータベーンマウント
１００  シーリングアセンブリ
１０２  ばね、シール
１０４  シールド壁、シールド部材、シールド部分
１０８  軸方向
１１０  半径方向
１１２  円周方向
１１４  第１のシールド壁部分、第１の側壁
１１６  第２のシールド壁部分、第２の側壁
１１８  シールド壁のコンボリューション
１２０  第１のばね部分、第１のシール部分
１２２  第２のばね部分、第２のシール部分
１２４  第１の軸方向外側のコンボリューション
１２６  第２の軸方向外側のコンボリューション
１２８  中心のコンボリューション
１３０  区画
１３２  第１の保持ボス
１３４  第２の保持ボス
１３６  第１のシールド壁部材
１３８  第１の半径方向壁
１４０  第１の軸方向壁
１４２  第２のシールド壁部材
１４４  第２の半径方向壁
１４６  第２の軸方向壁
１４８  第１の保持キャビティ
１５０  第２の保持キャビティ
１５２  嵌合面
１５４  第１のクリンプ部
１５６  第２のクリンプ部
２００  空気
２０２  入口部分
２０４  空気
２０６  空気
２０８  圧縮空気
２１０  燃焼ガス
２１２  ＬＰタービンステータベーン
２１４  ＨＰタービンロータブレード
【図１】
2017067070.tif 000003
【図２】
2017067070.tif 000004
【図３】
2017067070.tif 000005
【図４】
2017067070.tif 000006
【図５】
2017067070.tif 000007
【図６】
2017067070.tif 000008
【外国語明細書】
2017067070000001.pdf