(57)【要約】【課題】前方端部と後方端部との間に延在するライナを備える燃焼セクションを有しているガスタービンエンジンを提供する。【解決手段】構造部材が、燃焼セクション（２６）の少なくとも一部分又はその周囲に位置する。さらに、ピストンリングホルダが設けられ、第１の端部で構造部材に取り付けられ、第２の端部でライナの後方端部に近接して位置する。ピストンリングホルダは、第１の材料で形成された第１の部分と、第２の材料で形成された第２の部分とを備えるバイメタル部材である。第１の材料の熱膨張係数は、第２の材料の熱膨張係数と異なる。【選択図】図１
2017049002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向を画成するガスタービンエンジンであって、
略軸方向に沿って前方端部と後方端部との間に延在するライナを備える燃焼セクション（２６）であって、ライナが燃焼室（１１４）を少なくとも部分的に画成している燃焼セクション（２６）と、
燃焼セクション（２６）の少なくとも一部分又はその周囲に位置する構造部材と、
第１の端部及び第２の端部を備えるピストンホルダであって、第１の端部で構造部材に取り付けられ、第２の端部でライナの後方端部に近接して位置し、第１の熱膨張係数αH1を有する第１の材料で構成された第１の部分及び第２の熱膨張係数αH2を有する第２の材料で構成された第２の部分をさらに備えており、第１の熱膨張係数αH1が第２の熱膨張係数αH2と異なるピストンリングホルダと
を備えるガスタービンエンジン。
【請求項２】
第１の熱膨張係数αH1は、第２の熱膨張係数αH2よりも大きい、請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項３】
第１の熱膨張係数αH1は、１０００°Ｆ〜１６００°Ｆの温度範囲で、第２の熱膨張係数αH2よりも少なくとも約１０％大きい、請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項４】
ピストンリングホルダが第２の端部に位置するスロットをさらに備えており、当該ガスタービンエンジンが、
ピストンリングホルダのスロット内に配置され、ライナの後方端部に接するように構成されたピストンリング
をさらに備える、請求項１に記載のガスタービンエンジン。
【請求項５】
ピストンリングは、第１の熱膨張係数αPR1を有する第１の材料と、第２の熱膨張係数αPR2を有する第２の材料とで構成されたバイメタルピストンリングであり、第１の熱膨張係数αPR1は第２の熱膨張係数αPR2と異なる、請求項４に記載のガスタービンエンジン。
【請求項６】
ピストンリングが外側ピストンリングであり、ピストンリングの第２の材料が、ピストンリングの第１の材料と比べて、燃焼セクション（２６）のライナのより近くに位置し、ピストンリングの第２の材料の第２の熱膨張係数αPR2が、ピストンリングの第１の材料の第１の熱膨張係数αPR1よりも少なくとも約１０％小さい、請求項５に記載のガスタービンエンジン。
【請求項７】
ピストンリングがライナの後方端部に接する接触面を画成し、ピストンリングが接触面の後方端部に面取りをさらに画成する、請求項４に記載のガスタービンエンジン。
【請求項８】
ピストンリングホルダのスロット内に配置され、ピストンリングをライナの後方端部に向かって押すように構成されたばね要素をさらに備える、請求項４に記載のガスタービンエンジン。
【請求項９】
燃焼セクション（２６）の少なくとも一部分又はその周囲に位置する構造部材を備えており、燃焼セクション（２６）は、前方端部と後方端部との間に延在するライナを有しているガスタービンエンジンのためのピストンリングアセンブリであって、
ライナの後方端部を巡って延在するように構成されたピストンリングと、
第１の端部に位置するガスタービンエンジンの構造部材への取り付けのためのフランジと、第２の端部に位置するピストンリングを受け入れるためのスロットとを備えるとともに、第１の熱膨張係数αH1を有する第１の材料で構成された第１の部分及び第２の熱膨張係数αH2を有する第２の材料で構成された第２の部分をさらに備えており、第１の熱膨張係数αH1は第２の熱膨張係数αH2と異なるピストンリングホルダと
を備えるピストンリングアセンブリ。
【請求項１０】
第１の熱膨張係数αH1が第２の熱膨張係数αH2よりも大きい、請求項９に記載のピストンリングアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本主題は、広くには、ガスタービンエンジンに関し、より詳しくは、ガスタービンエンジン用の燃焼器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、一般に、互いに流体連通して配置されたファン及びコアを備える。さらに、一般的なガスタービンエンジンのコアは、連続する流れの順序にて、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備える。作動時に、空気が、ファンから圧縮機セクションの吸気口へともたらされ、圧縮機セクションにおいて、１つ以上の軸流圧縮機が、空気を燃焼セクションへと達するまで徐々に圧縮する。燃料が圧縮された空気と混合され、燃焼セクションにおいて燃やされて、燃焼ガスをもたらす。燃焼ガスは、燃焼セクションからタービンセクションへと送られる。タービンセクションを通過する燃焼ガスの流れが、タービンセクションを駆動し、次いで排気セクションを通って、例えば大気へと送られる。
【０００３】
より最近では、セラミックマトリックス複合（ＣＭＣ）材料などの非伝統的な高温材料が、ガスタービンエンジンにおける構造的な構成部品として使用されている。例えば、比較的極端な温度に耐えるというＣＭＣ材料の能力に鑑みて、ガスタービンエンジンの燃焼セクションにおける構成部品をＣＭＣ材料で置き換えることに、特段の関心が存在する。より詳しくは、ガスタービンエンジンの内側ライナ及び外側ライナが、より一般的に、ＣＭＣ材料で形成されている。
【０００４】
しかしながら、特定のガスタービンエンジンは、ガスタービンエンジンに取り入れられたＣＭＣ材料の特定の機械的特性に対応する問題を抱えている。例えば、ＣＭＣ材料は、伝統的な金属材料とは異なる熱膨張係数を有する。したがって、外側ライナの後方端部と外ケーシングとの間並びに内側ライナの後方端部と内側支持部材との間のシールの形成が、困難になりうる。
【０００５】
特定のガスタービンエンジンは、内側ライナ及び外側ライナの後方端部を巡るピストンリングを備え、ピストンリングは、外ケーシング又は内側支持部材に取り付けられた１つ以上のピストンリングホルダによってその場に保持される。ピストンリングは、内側及び外側ライナの後方端部とシールを形成することができる。しかしながら、ピストンリングホルダが取り付けられる金属製の構成部品とＣＭＣ製のライナとの間の熱膨張係数の相違に少なくとも部分的に起因して、内側及び外側ライナの後方端部との所望のシールを維持することが、困難となりうる。
【０００６】
したがって、取り付け先の金属製の構成部品とＣＭＣ製のライナとの間の熱膨張係数の相違に対応することができるガスタービンエンジン用のピストンリングアセンブリが、有用であると考えられる。より詳しくは、取り付け先の金属製の構成部品とＣＭＣ製のライナとの間の熱膨張係数の相違に対応することができるガスタービンエンジン用のピストンリングアセンブリであって、より長い有用寿命を有するピストンリングアセンブリが、特に有益であると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第８８３４０５６号明細書
【発明の概要】
【０００８】
本発明の態様及び利点は、一部は以下の説明において述べられ、或いは明細書から自明であってよく、もしくは本発明の実施を通じて習得可能であってよい。
【０００９】
本開示の１つの典型的な実施形態では、軸方向を画成するガスタービンエンジンが提供される。ガスタービンエンジンは、略軸方向に沿って前方端部と後方端部との間に延在するライナを備えている燃焼セクションを備える。ライナは、燃焼室を少なくとも部分的に画成する。ガスタービンエンジンは、燃焼セクションの少なくとも一部分又はその周囲に位置する構造部材と、第１の端部及び第２の端部を備えるピストンリングホルダとをさらに備える。ピストンリングホルダが、第１の端部で構造部材に取り付けられ、第２の端部でライナの後方端部に近接して位置する。ピストンリングホルダは、第１の熱膨張係数αH1を有する第１の材料で形成された第１の部分と、第２の熱膨張係数αH2を有する第２の材料で形成された第２の部分とをさらに備える。第１の熱膨張係数αH1は、第２の熱膨張係数αH2と異なる。
【００１０】
本開示の別の典型的な実施形態では、燃焼セクションの少なくとも一部分又はその周囲に位置する構造部材を備えているガスタービンエンジンのためのピストンリングアセンブリが提供される。燃焼部は、前方端部と後方端部との間に延在するライナを有する。ピストンリングアセンブリは、ライナの後方端部を巡って延在するように構成されたピストンリングと、第１の端部に位置するガスタービンエンジンの構造部材への取り付けのためのフランジ、及び第２の端部に位置するピストンリングを受け入れるためのスロットを備えるピストンリングホルダとを備える。ピストンリングホルダは、第１の熱膨張係数αH1を有する第１の材料で形成された第１の部分と、第２の熱膨張係数αH2を有する第２の材料で形成された第２の部分とをさらに備える。第１の熱膨張係数αH1は、第２の熱膨張係数αH2と異なる。
【００１１】
本開示のさらに別の典型的な実施形態では、燃焼セクションの少なくとも一部分又はその周囲に位置する構造部材を備えているガスタービンエンジンのためのピストンリングアセンブリが提供される。燃焼部は、前方端部と後方端部との間に延在するライナを有する。ピストンリングアセンブリは、第１の端部に位置するガスタービンエンジンの構造部材への取り付けのためのフランジと、第２の端部に位置するスロットとを備えるピストンリングホルダを備える。ピストンリングアセンブリは、ライナの後方端部を巡って延在するように構成されたピストンリングをさらに備える。ピストンリングは、ピストンリングホルダのスロットに受け入れられ、第１の熱膨張係数αPR1を有する第１の材料と、第２の熱膨張係数αPR2を有する第２の材料とを備える。第１の熱膨張係数αPR1は、第２の熱膨張係数αPR2と異なる。
【００１２】
本発明のこれらの特徴、態様、及び利点、並びに他の特徴、態様、及び利点が、以下の説明及び添付の特許請求の範囲を参照して、よりよく理解されるであろう。本明細書に取り入れられて本明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明の実施形態を示しており、明細書と協働して本発明の原理を説明する役に立つ。
【００１３】
当業者へと向けられた本発明の最良の態様を含む本発明の充分かつ本発明を実施可能にする開示が、添付の図面を参照して、明細書において説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本主題の種々の実施形態による典型的なガスタービンエンジンの概略の断面図である。
【図２】本開示の典型的な実施形態による燃焼器アセンブリの概略の断面図である。
【図３】本開示の典型的な実施形態によるピストンリングアセンブリと併せた図２の典型的な燃焼器アセンブリの外側ライナの後方端部の拡大断面図である。
【図４】本開示の典型的な実施形態によるピストンリングの側面図である。
【図５】図４の典型的なピストンリングの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明の現在の実施形態（その１つ以上の例が、添付の図面に示されている）を、詳細に説明する。詳細な説明においては、数字及び文字による記号表示を、図中の各特徴を指して使用する。図面及び説明における類似又は同様の記号表示は、本発明の類似又は同様の部分を指して用いられている。本明細書において使用されるとき、用語「第１」、「第２」、及び「第３」は、或る構成要素を別の構成要素から区別するために入れ換え可能に使用することができ、個々の構成要素の場所又は重要性を意味するものではない。用語「上流」及び「下流」は、流路における流体の流れに対する相対的な方向を指す。例えば、「上流」は、流体が流れてくる方向を指し、「下流」は、流体が流れていく方向を指す。
【００１６】
次に図面を参照すると、同一の数字は、図面の全体を通して、同じ構成要素を示しており、図１が、本開示の典型的な実施形態によるガスタービンエンジンの概略の断面図である。より詳しくは、図１の実施形態に関して、ガスタービンエンジンは、本明細書において「ターボファンエンジン１０」と称される高バイパスのターボファンジェットエンジン１０である。図１に示されるとおり、ターボファンエンジン１０は、軸方向Ａ（参照のために示されている長手方向の中心線１２に平行に延在している）と、半径方向Ｒとを画成する。一般に、ターボファン１０は、ファン部分１４と、ファン部分１４から下流に配置されたコアタービンエンジン１６とを備えている。
【００１７】
図示の典型的なコアタービンエンジン１６は、一般に、環状の吸気口２０を画成する実質的に管状の外ケーシング１８を備えている。外ケーシング１８は、連続する流れの関係にて、ブースタ又は低圧（ＬＰ）圧縮機２２と高圧（ＨＰ）圧縮機２４とを備える圧縮機セクション、燃焼セクション２６、高圧（ＨＰ）タービン２８と低圧（ＬＰ）タービン３０とを備えるタービンセクション、並びにジェット排気ノズル部分３２を囲んでいる。高圧（ＨＰ）シャフト又はスプール３４が、ＨＰタービン２８をＨＰ圧縮機２４へと駆動可能に接続する。低圧（ＬＰ）シャフト又はスプール３６が、ＬＰタービン３０をＬＰ圧縮機２２へと駆動可能に接続する。
【００１８】
図示の実施形態に関して、ファン部分１４は、複数のファンブレード４０を互いに間隔を空けた様相でディスク４２に結合させて有している可変ピッチファン３８を備える。図示のとおり、ファンブレード４０は、略半径方向Ｒに沿ってディスク４２から外方向に延在している。各々のファンブレード４０は、ファンブレード４０がファンブレード４０のピッチを一斉にまとめて変化させるように構成された適切な駆動部材４４へと作動可能に結合させられているおかげで、ピッチ軸Ｐを中心にしてディスク４２に対して回転可能である。ファンブレード４０、ディスク４２、及び駆動部材４４は、動力ギアボックス４６を横切るＬＰシャフト３６によって長手軸１２を中心にして一緒に回転可能である。動力ギアボックス４６は、ＬＰシャフト３６の回転速度をより効率的なファンの回転速度へと減速するための複数の歯車を備える。
【００１９】
図１の典型的な実施形態をさらに参照すると、ディスク４２は、複数のファンブレード４０を通過する気流を促進するように空気力学的に輪郭付けられた回転可能な前部ハブ４８によって覆われている。さらに、典型的なファン部分１４は、ファン３８及び／又はコアタービンエンジン１６の少なくとも一部分の周囲を囲む環状のファンケーシング又は外側ナセル５０を備える。ナセル５０が、複数の周方向に間隔を空けつつ位置する出口案内羽根５２によってコアタービンエンジン１６に対して支持されるように構成されてよいことを、理解すべきである。さらに、ナセル５０の下流部分５４は、コアタービンエンジン１６の外側部分を覆って延在し、コアタービンエンジン１６の外側部分との間にバイパス気流の通路５６を画成することができる。
【００２０】
ターボファンエンジン１０の作動時に、空気５８が、ナセル５０及び／又はファン部分１４の関連の吸気口６０を通ってターボファン１０に進入する。空気５８がファンブレード４０を通り過ぎるとき、矢印６２によって示されるとおりの空気５８の第１の部分は、バイパス気流の通路５６へと導かれ、或いは送られ、矢印６４によって示されるとおりの空気５８の第２の部分は、ＬＰ圧縮機２２へと導かれ、或いは送られる。空気の第１の部分６２と空気の第２の部分６４との間の比は、一般に、バイパス比として知られている。次いで、空気の第２の部分６４の圧力が、高圧（ＨＰ）圧縮機２４を通って燃焼セクション２６へと送られるにつれて高められ、燃焼セクション２６において燃料と混合されて燃やされ、燃焼ガス６６をもたらす。
【００２１】
燃焼ガス６６は、ＨＰタービン２８を通って送られ、ＨＰタービン２８において、燃焼ガス６６からの熱及び／又は運動エネルギの一部が、外ケーシング１８に結合したＨＰタービンステータ翼６８とＨＰシャフト又はスプール３４に結合したＨＰタービンロータブレード７０とからなる順次の段によって抽出され、ＨＰシャフト又はスプール３４を回転させ、したがってＨＰ圧縮機２４の作動を維持する。その後に、燃焼ガス６６は、ＬＰタービン３０を通って送られ、ＬＰタービン３０において、熱及び運動エネルギの第２の部分が、外ケーシング１８に結合したＬＰタービンステータ翼７２とＬＰシャフト又はスプール３６に結合したＬＰタービンロータブレード７４とからなる順次の段によって燃焼ガス６６から抽出され、ＬＰシャフト又はスプール３６を回転させ、したがってＬＰ圧縮機２２の作動及び／又はファン３８の回転を維持する。
【００２２】
その後に、燃焼ガス６６は、コアタービンエンジン１６のジェット排気ノズル部分３２を通って送られ、推進用の推力をもたらす。同時に、空気の第１の部分６２の圧力が、空気の第１の部分６２がターボファン１０のファンノズル排気セクション７６から排気されてやはり推進用の推力をもたらす前に、バイパス気流の通路５６を通って送られるときに大幅に高められる。ＨＰタービン２８、ＬＰタービン３０、及びジェット排気ノズル部分３２が、燃焼ガス６６をコアタービンエンジン１６を通って送るための高温ガスの経路７８を少なくとも部分的に画成する。
【００２３】
しかしながら、図１に示した典型的なターボファンエンジン１０が、あくまでも例示にすぎず、他の典型的な実施形態では、ターボファンエンジン１０が任意の他の適切な構成を有してよいことを、理解すべきである。
【００２４】
次に図２を参照すると、本開示の典型的な実施形態による燃焼器アセンブリ１００の拡大断面図が提示されている。例えば、図２の燃焼器アセンブリ１００は、図１の典型的なターボファンエンジン１０の燃焼セクション２６に配置されてよい。
【００２５】
図示のとおり、燃焼器アセンブリ１００は、一般に、略軸方向Ａに沿って後方端部１０４と前方端部１０６との間に延在する内側ライナ１０２と、やはり略軸方向Ａに沿って後方端部１１０と前方端部１１２との間に延在する外側ライナ１０８とを備える。内側及び外側ライナ１０２、１０８が協働して、両者の間に燃焼室１１４を少なくとも部分的に画成する。内側及び外側ライナ１０２、１０８は、それぞれが環状ドームに取り付けられる。より詳しくは、燃焼器アセンブリ１００は、内側ライナ１０２の前方端部１０６に取り付けられる内側環状ドーム１１６と、外側ライナ１０８の前方端部１１２に取り付けられる外側環状ドーム１１８とを備える。内側及び外側環状ドーム１１６、１１８はそれぞれ、内側ライナ１０２の前方端部１０６及び外側ライナ１０８の前方端部１１２をそれぞれ受け入れるための環状スロット１２２を画成する。
【００２６】
燃焼器アセンブリ１００は、外側ドーム１１８の内側において周方向に沿って間隔を空けつつ位置した複数の燃料空気ミキサ１２４をさらに備える。より詳しくは、複数の燃料空気ミキサ１２４は、半径方向Ｒにおいて外側ドーム１１８と内側ドーム１１６との間に配置される。ターボファンエンジン１０の圧縮機セクションからの圧縮された空気が、燃料空気ミキサ１２４へと流れ、或いは燃料空気ミキサ１２４を通って流れ、ここで圧縮された空気が燃料と混合されて燃やされ、燃焼室１１４において燃焼ガス６６を生じさせる。内側及び外側ドーム１１６、１１８は、燃料／空気ミキサ１２４へと入り、或いは燃料／空気ミキサ１２４を通過する圧縮機セクションからの圧縮された空気のそのような流れをもたらすうえで、助けとなるように構成される。例えば、外側ドーム１１８は、前方端部１２８に外側カウル１２６を備え、内側ドーム１１６は、同様に、前方端部１３２に内側カウル１３０を備える。外側カウル１２６及び内側カウル１３０は、燃料／空気ミキサ１２４のうちの１つ以上へと入り、或いは燃料／空気ミキサ１２４のうちの１つ以上を通過する圧縮機セクションからの圧縮された空気の流れの案内を助けることができる。
【００２７】
さらに、内側及び外側ドーム１１６、１１８の各々は、ターボファンエンジン１０における燃焼器アセンブリ１００の取り付けを助けるように構成された取り付け部を備える。例えば、外側ドーム１１８は、燃焼器の外ケーシング１３６に取り付けられるように構成された取り付け延長部１３４を備え、内側ドーム１１６は、ターボファンエンジン１０内の環状の支持部材１４０に取り付けられるように構成された同様の取り付け延長部１３８を備える。特定の典型的な実施形態では、内側ドーム１１６を、単一の環状の構成部品として一体的に形成することができ、外側ドーム１１８も、同様に、単一の環状の構成部品として一体的に形成することができる。しかしながら、他の典型的な実施形態では、内側ドーム１１６及び／又は外側ドーム１１８を、代案として、任意の適切なやり方で接合される１つ以上の構成部品によって形成してもよいことを、理解すべきである。例えば、外側ドーム１１８に関して、特定の典型的な実施形態では、外側カウル１２６を、外側ドーム１１８とは別に形成し、例えば溶接プロセスを使用して外側ドーム１１８の前方端部１２８に取り付けることができる。同様に、取り付け延長部１３４を、外側ドーム１１８とは別に形成し、例えば溶接プロセスを使用して外側ドーム１１８の前方端部１２８に取り付けてもよい。これに加え、或いはこれに代えて、内側ドーム１１６は、同様の構成を有することができる。
【００２８】
さらに図２を参照すると、典型的な燃焼器アセンブリ１００は、図示の燃料空気ミキサ１２４の周囲に位置する熱シールド１４２をさらに備える。典型的な熱シールド１４２は、図示の実施形態に関して、外側ドーム１１８及び内側ドーム１１６に取り付けられ、外側ドーム１１８及び内側ドーム１１６の間に延在する。熱シールド１４２は、ターボファンエンジン１０の特定の構成部品を燃焼室１１４の比較的極端な温度から保護するように構成される。
【００２９】
図示の実施形態では、内側ライナ１０２及び外側ライナ１０８の各々は、高温性能及び低い延性を有する非金属材料であるセラミックマトリックス複合（ＣＭＣ）材料で形成される。そのようなライナ１０２、１０８に利用される典型的なＣＭＣ材料として、炭化ケイ素、ケイ素、シリカ又はアルミナマトリックス材料、並びにこれらの組合せを挙げることができる。サファイア及び炭化ケイ素などのモノフィラメントを含む酸化安定補強繊維（例えば、ＴｅｘｔｒｏｎのＳＣＳ−６）、並びに炭化ケイ素（例えば、日本カーボン（株）のＮＩＣＡＬＯＮ（登録商標）、宇部興産（株）のＴＹＲＡＮＮＯ（登録商標）、及びＤｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ社のＳＹＬＲＡＭＩＣ（登録商標））、アルミノケイ酸塩（例えば、Ｎｅｘｔｅｌの４４０及び４８０）、並びにチョップドウィスカー及び繊維（例えば、Ｎｅｘｔｅｌの４４０及びＳＡＦＦＩＬ（登録商標））を含み、さらに随意によりセラミック粒子（例えば、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｙ、及びこれらの組合せの酸化物）及び無機フィラー（例えば、パイロフィライト、ウォラストナイト、マイカ、タルク、カイアナイト、及びモンモリロナイト）を含むロービング及びヤーンなど、セラミック繊維をマトリックスに埋め込むことができる。ＣＭＣ材料は、約１０００〜１２００°Ｆの温度において約１．３×１０-6ｉｎ／ｉｎ／°Ｆ〜約３．５×１０-6ｉｎ／ｉｎ／°Ｆの範囲の熱膨張係数を有することができる。
【００３０】
対照的に、内側ドーム１１６、外側ドーム１１８、並びに種々の他の構造的又は非構造的な構成部品は、ニッケル基超合金（約１０００〜１２００°Ｆの温度において約８．３〜８．５×１０-6ｉｎ／ｉｎ／°Ｆの熱膨張係数を有する）又はコバルト基超合金（約１０００〜１２００°Ｆの温度において約７．８〜８．１×１０-6ｉｎ／ｉｎ／°Ｆの熱膨張係数を有する）などの金属で形成されてよい。このように、内側及び外側ライナ１０２、１０８は、燃焼室１１４に生じる極端な温度環境により上手く対処することが可能でありうる。しかしながら、内側及び外側ライナ１０２、１０８を内側及び外側環状ドーム１１６、１１８に取り付けることが、構成部品の機械的特性の相違に起因して問題を生じさせる可能性がある。したがって、複数の特別に設計された取り付けアセンブリ１４４が、外側ライナ１０８の前方端部１１２を外側環状ドーム１１８に取り付け、内側ライナ１０２の前方端部１０６を内側ドーム１１６に取り付けるために利用される。取り付けアセンブリ１４４は、半径方向Ｒに沿った内側及び外側ドーム１１６、１１８並びに内側及び外側ライナ１０２、１０８の間の相対的な熱膨張を受け入れるように構成される。
【００３１】
さらに、内側及び外側ライナ１０２、１０８のそれぞれの後方端部１０４、１１０の封止も、問題を呈する可能性がある。したがって、内側ライナ１０２の後方端部１０４及び外側ライナ１０８の後方端部１１０に、燃焼器アセンブリ１００は、内側ピストンリングアセンブリ１４６及び外側ピストンリングアセンブリ１４８をそれぞれ備えている。内側ピストンリングアセンブリ１４６は、一般に、内側ピストンリングホルダ１５０及び内側ピストンリング１５２を備え、内側ピストンリングホルダ１５０は、第１の端部１５４と第２の端部１５６との間に延在する。内側ピストンリングホルダ１５０は、第１の端部１５４に位置するフランジ１５８と、第２の端部１５６に位置するスロット１６０と、フランジ１５８からスロット１６０まで延在するアーム１６２とを備えている。フランジ１５８は、図示の典型的な実施形態では内側環状支持部材１４０である燃焼セクションの少なくとも一部分又はその周囲に配置された構造部材に取り付けられるように構成されている。スロット１６０は、内側ピストンリング１５２を受け入れるように構成され、内側ピストンリング１５２は、内側ライナ１０２の後方端部１０４を巡って延在して内側ライナ１０２の後方端部１０４に接触し、内側ライナ１０２の後方端部１０４とシールを形成する。
【００３２】
同様に、外側ピストンリングアセンブリ１４８は、一般に、外側ピストンリングホルダ１６６及び外側ピストンリング１６８を備え、外側ピストンリングホルダ１６６は、第１の端部１７０と第２の端部１７２との間に延在する。外側ピストンリングホルダ１６６は、第１の端部１７０に位置するフランジ１７４と、第２の端部１７２に位置するスロット１７６と、フランジ１７４からスロット１７６まで延在するアーム１７８とを備えている。外側ピストンリングホルダ１６６のフランジ１７４は、同様に、図示の典型的な実施形態では燃焼器のケーシング１３６である燃焼セクションの少なくとも一部分又はその周囲に配置された構造部材に取り付けられるように構成されている。より詳しくは、図示の実施形態では、外側ピストンリングホルダ１６６のフランジ１７４が、燃焼器のケーシング１３６とタービンのケーシング１８２との間に取り付けられる。スロット１７６は、外側ピストンリング１６８を受け入れるように構成され、外側ピストンリング１６８は、外側ライナ１０８の後方端部１１０を巡って延在して外側ライナ１０８の後方端部１１０に接触し、外側ライナ１０８の後方端部１１０とシールを形成する。
【００３３】
さらに図２を参照すると、内側ピストンリングアセンブリ１４６は、燃焼室１１４と、内側ライナ１０２と内側環状支持部材１４０との間に画成される高圧通路１８４と、の間にシールを形成するように構成される。同様に、外側ピストンリングアセンブリ１４８は、燃焼室１１４と、外側ライナ１０８と燃焼器のケーシング１３６との間に画成される高圧空間１８６と、の間にシールを形成するように構成される。さらに、内側及び外側ピストンリングアセンブリ１４６、１４８は、内側及び外側ライナ１０２、１０８のそれぞれに減衰をもたらすとともに、略軸方向Ａに沿い、さらには略半径方向Ｒに沿う内側及び外側ライナ１０２、１０８の膨張に適応することができる。さらに、図３を参照してさらに詳しく後述されるように、内側ピストンリングホルダ１５０及び外側ピストンリングホルダ１６６の各々は、それぞれ内側ライナ１０２と内側ピストンリングホルダ１５０の第２の端部１５６或いは外側ライナ１０８と外側ピストンリングホルダ１６６の第２の端部１７２の間の相対の熱膨張の量を減らすように構成された材料で形成されたバイメタル部材として構成される。
【００３４】
ここで図３を参照すると、外側ピストンリングアセンブリ１４８の拡大断面図が示されている。すでに述べたように、外側ピストンリングアセンブリ１４８は、一般に、外側ピストンリングホルダ１６６及び外側ピストンリング１６８を備え、外側ピストンリングホルダ１６６は、第１の端部１７０及び第２の端部１７２を備えている。外側ピストンリングホルダ１６６の第１の端部１７０に位置する外側ピストンリングホルダ１６６のフランジ１７４が、構造部材に取り付けられる。より詳しくは、外側ピストンリングホルダ１６６のフランジ１７４は、燃焼器のケーシング１３６及びタービンのケーシング１８２に取り付けられる。外側ピストンリングホルダ１６６の第２の端部１７２に位置するスロット１７６が、外側ライナ１０８の後方端部１１０の付近に位置し、外側ピストンリング１６８を内部に受け入れて備える。さらに、外側ピストンリングホルダ１６６のアーム１７８が、フランジ１７４からスロット１７６まで延在している。
【００３５】
さらに、外側ピストンリングホルダ１６６は、第１の熱膨張係数αH1を有する第１の材料で形成された第１の部分１８８と、第２の熱膨張係数αH2を有する第２の材料で形成された第２の部分１９０とを備えるバイメタル部材である。第１の材料の第１の熱膨張係数αH1は、第２の材料の第２の熱膨張係数αH2と異なる。より詳しくは、図示の実施形態に関しては、第１の材料の第１の熱膨張係数αH1が、第２の材料の第２の熱膨張係数αH2よりも大きい。
【００３６】
例として、特定の典型的な実施形態では、第１の熱膨張係数αH1は、１０００°Ｆ〜１６００°Ｆの温度範囲で、第２の熱膨張係数αH2よりも少なくとも約１０％大きくてよい。しかしながら、代案として、他の実施形態では、第１の熱膨張係数αH1が、１０００°Ｆ〜１６００°Ｆの温度範囲で、第２の熱膨張係数αH2よりも少なくとも約１２％大きくてよく、或いは第２の熱膨張係数αH2よりも少なくとも約１５％大きくてよい。熱膨張係数のこれらの％の相違は、１０００〜１６００°Ｆの温度範囲で、６×１０-6ｉｎ／ｉｎ／°Ｆ〜１×１０-5ｉｎ／ｉｎ／°Ｆの範囲に包含されうる。
【００３７】
やはり例として、少なくとも特定の典型的な実施形態では、第１の熱膨張係数αH1は、１０００〜１６００°Ｆの温度範囲で、約８×１０-6ｉｎ／ｉｎ／°Ｆ以上であってよく、第２の熱膨張係数αH2は、１０００〜１６００°Ｆの温度範囲で、約７．５×１０-6ｉｎ／ｉｎ／°Ｆ以下であってよい。本明細書において使用されるとき、「約」又は「おおよそ」などといった近似の用語は、１０％の誤差範囲内であることを指すことを、理解すべきである。
【００３８】
とりわけ、図示の実施形態では、外側ピストンリングホルダ１６６の第１の部分１８８（第１の材料で構成される）は、外側ピストンリングホルダ１６６のフランジ１７４とアーム１７８の少なくとも一部とを含む。対照的に、外側ピストンリングホルダ１６６の第２の部分１９０（第２の材料で構成される）は、外側ピストンホルダ１６６のスロット１７６とアーム１７８の少なくとも一部とを含む。より詳しくは、図示の実施形態では、アーム１７８の少なくとも約９０％（９０％）が、第１の材料で形成され、第１の部分１８８に含まれる。しかしながら、他の典型的な実施形態では、アーム１７８の少なくとも約８０％（８０％）が、第１の材料で形成され、第１の部分１８８に含まれてよく、或いはアーム１７８の少なくとも約７０％（７０％）が、第１の材料で形成され、第１の部分１８８に含まれてよく、或いはアーム１７８の少なくとも約６０％（６０％）が、第１の材料で形成され、第１の部分１８８に含まれてよい。しかしながら、上述の構成が、あくまでも例として提示されているにすぎず、他の典型的な実施形態では、外側ピストンリングホルダ１６６が任意の他の適切な構成を有してよいことを、理解すべきである。
【００３９】
さらに図３を参照すると、外側ピストンリング１６８は、外側ピストンリングホルダ１６６のスロット１７６内に配置され、外側ライナ１０８の後方端部１１０に接するように構成される。さらに、外側ピストンリング１６８をライナ１０８の後方端部１１０に向かって押すように構成されたばね要素が、ピストンホルダ１６６のスロット１７６内に配置される。ばね要素は、単一のばねであってよく、或いは図示の実施形態などのように、ばね要素は、１対のばねを含むことができる。具体的には、図示の実施形態は、外側ピストンリングホルダ１６６のスロット１７６と外側ピストンリング１６８との間で圧縮される二重コックルばね（ｄｏｕｂｌｅ  ｃｏｃｋｌｅ  ｓｐｒｉｎｇ）（波形ばねとも称される）１９２を備えている。しかしながら、他の実施形態では、任意の他の適切なばね要素を設けることができ、任意の他の適切な数のばねを設けることができ、或いはばね要素が含まれなくてもよい。
【００４０】
次に図４も参照すると、図３における典型的な外側ピストンリング１６８の側面図が示されている。図示のとおり、典型的な外側ピストンリング１６８は、バイメタルピストンリングとして構成される。より詳しくは、典型的な外側ピストンリング１６８は、第１の熱膨張係数αPR1を有する第１の材料１９４と、第２の熱膨張係数αPR2を有する第２の材料１９６とで形成される。外側ピストンリング１６８の第１の材料１９４の第１の熱膨張係数αPR1は、外側ピストンリング１６８の第２の材料１９６の第２の熱膨張係数αPR2と異なる。より詳しくは、図示の典型的な実施形態に関して、外側ピストンリング１６８の第１の材料１９４の第１の熱膨張係数αPR1は、外側ピストンリング１６８の第２の材料１９６の第２の熱膨張係数αPR2よりも大きい。さらに、外側ピストンリング１６８の第２の材料１９６は、通常は、外側ピストンリング１６８の第１の材料１９４と比べて、外側ライナ１０８の後方端部１１０のより近くに位置する。したがって、外側ピストンリング１６８、より詳しくは外側ピストンリング１６８の第２の材料１９６が、外側ライナ１０８の後方端部１１０に接する接触面１９８を画成する。
【００４１】
例として、特定の典型的な実施形態では、第２の材料１９６の第２の熱膨張係数αPR2は、１０００°Ｆ〜１６００°Ｆの温度範囲で、第１の材料１９４の第１の熱膨張係数αPR1よりも少なくとも約１０％小さくてよい。しかしながら、代案として、他の実施形態では、第２の材料１９６の第２の熱膨張係数αPR2が、１０００°Ｆ〜１６００°Ｆの温度範囲で、第１の材料１９４の第１の熱膨張係数αPR1よりも少なくとも約１２％、又は第１の材料１９４の第１の熱膨張係数αPR1よりも少なくとも約１５％小さくてよい。熱膨張係数のこれらの％の相違は、１０００〜１６００°Ｆの温度範囲で、６×１０-6ｉｎ／ｉｎ／°Ｆ〜１×１０-5ｉｎ／ｉｎ／°Ｆの範囲に包含されうる。
【００４２】
やはり例として、少なくとも特定の典型的な実施形態では、外側ピストンリング１６８の第１の材料１９４の第１の熱膨張係数αPR1は、１０００〜１６００°Ｆの温度範囲で、約８×１０-6ｉｎ／ｉｎ／°Ｆ以上であってよく、外側ピストンリング１６８の第２の材料１９６の第２の熱膨張係数αPR2は、１０００〜１６００°Ｆの温度範囲で、約７．５×１０-6ｉｎ／ｉｎ／°Ｆ以下であってよい。
【００４３】
外側ピストンリング１６８は、接触面１９８の後方端部に面取り２００（図３）をさらに画成する。面取り２００は、作動時のシールへの圧力の再分配を助けることができる。さらに、そのような構成は、外側ライナ１０８がガスタービンエンジンの金属製の構造部品（例えば、燃焼器のケーシング１３６及びタービンのケーシング１８２）に対して膨張又は収縮するときに、接触面１９８と外側ライナ１０８の後方端部１１０との間のより滑らかな相互作用を可能にすることができる。
【００４４】
次に図５も参照すると、典型的な外側ピストンリング１６８の上面図が示されている。図示のとおり、典型的な外側ピストンリング１６８は、外側ピストンリング１６８の第１の端部２０４と第２の端部２０６とが重なり合う膨張領域２０２をさらに備える。膨張領域２０２は、例えば外側ピストンリング１６８を外側ライナ１０８の後方端部１１０の周囲に設置するため、及び外側ライナ１０８の熱膨張を受け入れるために、外側ピストンリング１６８の直径を増加又は減少させることを可能にする。
【００４５】
そのような構成を有する外側ピストンリングアセンブリ１４８は、ＣＭＣ材料で形成される外側ライナ１０８及び金属材料で形成される複数の構成部品の熱膨張係数の不整合に起因して生じかねない二重コックルばね１９２の圧縮の喪失を、減らすことができる。例えば、そのような構成において、外側ピストンリングアセンブリ１４８の外側ピストンリングホルダ１６６のアーム１７８を、ターボファンエンジン１０の作動時に外側ピストンリングホルダ１６６の第２の端部１７２を外側ライナ１０８の後方端部１１０に隣接したままにするような様相で広がるように構成することができる。加えて、そのような構成において、外側ピストンリングアセンブリ１４８の典型的な外側ピストンリング１６８を、「自動で締まる」ように構成することができる。より詳しくは、外側ピストンリング１６８の温度が上昇するにつれ、外側ピストンリング１６８の第２の材料１９６に対する外側ピストンリング１６８の第１の材料１９４のより大きな膨張ゆえに、接触面が外側ライナ１０８の後方端部１１０に押し付けられる。
【００４６】
さらに詳しくは図示されないが、図２に示した内側ピストンリングアセンブリ１４６を、外側ピストンリングアセンブリ１４８と実質的に同じやり方で構成できることを、理解すべきである。例えば、上記で簡単に述べたように、内側ピストンリングアセンブリ１４６の内側ピストンリングホルダ１５０を、第１の材料で形成された第１の部分と第２の材料で形成された第２の部分とを備えるバイメタルピストンリングホルダとして構成することができる。外側ピストンリングホルダ１６６と同様に、内側ピストンリングホルダ１５０の第１の材料は、第２の材料の熱膨張係数よりも大きい熱膨張係数を有することができる。さらに、内側ピストンリング１５２も、バイメタルピストンリングとして構成されてよい。例えば、内側ピストンリング１５２は、内側ピストンリング１５２の第２の材料よりも大きい熱膨張係数を有する第１の材料を備えることができ、第２の材料が内側ライナ１０２のより近くに配置される。さらに、内側ピストンリング１５２は、ここでは説明されないさらなる類似点を有することができる。
【００４７】
本明細書においては、本発明を最良の態様を含めて開示するとともに、あらゆる装置又はシステムの製作及び使用並びにあらゆる関連の方法の実行を含む本発明の実施を当業者にとって可能にするために、いくつかの実施例を使用している。本発明の特許可能な技術的範囲は、特許請求の範囲によって定められ、当業者にとって想到される他の実施例も含むことができる。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から相違しない構造要素を有しており、或いは特許請求の範囲の文言から実質的には相違しない同等の構造要素を含むならば、特許請求の範囲の技術的範囲に包含される。
【符号の説明】
【００４８】
１０  ターボファンジェットエンジン
１２  長手方向の中心線、長手軸
１４  ファン部分
１６  コアタービンエンジン
１８  外ケーシング
２０  吸気口
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分
３４  高圧（ＨＰ）シャフト又はスプール
３６  低圧（ＬＰ）シャフト又はスプール
３８  可変ピッチファン
４０  ファンブレード
４２  ディスク
４４  駆動部材
４６  動力ギアボックス
４８  前部ハブ
５０  ファンケーシング又は外側ナセル
５２  出口案内羽根
５４  下流部分
５６  バイパス気流の通路
５８  空気
６０  吸気口
６２  空気の第１の部分
６４  空気の第２の部分
６６  燃焼ガス
６８  ＨＰタービンステータ翼
７０  ＨＰタービンロータブレード
７２  ＬＰタービンステータ翼
７４  ＬＰタービンロータブレード
７６  ファンノズル排気セクション
７８  高温ガスの経路
１００  燃焼器アセンブリ
１０２  内側ライナ
１０４  内側ライナの後方端部
１０６  内側ライナの前方端部
１０８  外側ライナ
１１０  外側ライナの後方端部
１１２  外側ライナの前方端部
１１４  燃焼室
１１６  内側環状ドーム
１１８  外側環状ドーム
１２２  環状スロット
１２４  燃料／空気ミキサ
１２６  外側カウル
１２８  外側ドームの前方端部
１３０  内側カウル
１３２  内側ドームの前方端部
１３４  取り付け延長部
１３６  燃焼器の外ケーシング
１３８  取り付け延長部
１４０  内側環状支持部材
１４２  熱シールド
１４４  取り付けアセンブリ
１４６  内側ピストンリングアセンブリ
１４８  外側ピストンリングアセンブリ
１５０  内側ピストンリングホルダ
１５２  内側ピストンリング
１５４  内側ピストンリングホルダの第１の端部
１５６  内側ピストンリングホルダの第２の端部
１５８  内側ピストンリングホルダの第１の端部のフランジ
１６０  内側ピストンリングホルダの第２の端部のスロット
１６２  内側ピストンリングホルダのアーム
１６６  外側ピストンリングホルダ
１６８  外側ピストンリング
１７０  外側ピストンリングホルダの第１の端部
１７２  外側ピストンリングホルダの第２の端部
１７４  外側ピストンリングホルダの第１の端部のフランジ
１７６  外側ピストンリングホルダの第２の端部のスロット
１７８  外側ピストンリングホルダのアーム
１８２  タービンのケーシング
１８４  高圧通路
１８６  高圧空間
１８８  外側ピストンリングホルダの第１の部分
１９０  外側ピストンリングホルダの第２の部分
１９２  二重コックルばね
１９４  外側ピストンリングの第１の材料
１９６  外側ピストンリングの第２の材料
１９８  接触面
２００  面取り
２０２  膨張領域
２０４  外側ピストンリングの第１の端部
２０６  外側ピストンリングの第２の端部
Ａ  軸方向
Ｐ  ピッチ軸
Ｒ  半径方向
【図１】
2017049002.tif 000003
【図２】
2017049002.tif 000004
【図３】
2017049002.tif 000005
【図４】
2017049002.tif 000006
【図５】
2017049002.tif 000007
【外国語明細書】
2017049002000001.pdf