懸垂線状タービン・シール・システム
【課題】タービン内の段間の流体漏れを減らす。
【解決手段】
一実施形態においては、懸垂線状シール構造（４０）を、２つの隣接したロータ・ホイール（３４）のみによって機械的に支持して、２つの隣接したロータ・ホイール（３４）間の容積（４６）を分離しても良い。懸垂線状シール構造（４０）を、隣接したロータ・ホイール（３４）の回転軸の周りに環状に配置しても良い。一実施形態においては、システムは、軸に周りに回転するように構成された一対の隣接したロータ・ホイールと、隣接したロータ・ホイールのみによって機械的に支持される懸垂線状シール構造（ｃａｔｅｎａｒｙ ｓｅａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）であって、隣接したロータ・ホイール間の容積を隣接したロータ・ホイール上を流れる燃焼ガスから分離するように軸の周りに環状に配置された懸垂線状シール構造を備える。
【解決手段】
一実施形態においては、懸垂線状シール構造（４０）を、２つの隣接したロータ・ホイール（３４）のみによって機械的に支持して、２つの隣接したロータ・ホイール（３４）間の容積（４６）を分離しても良い。懸垂線状シール構造（４０）を、隣接したロータ・ホイール（３４）の回転軸の周りに環状に配置しても良い。一実施形態においては、システムは、軸に周りに回転するように構成された一対の隣接したロータ・ホイールと、隣接したロータ・ホイールのみによって機械的に支持される懸垂線状シール構造（ｃａｔｅｎａｒｙ ｓｅａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）であって、隣接したロータ・ホイール間の容積を隣接したロータ・ホイール上を流れる燃焼ガスから分離するように軸の周りに環状に配置された懸垂線状シール構造を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示する主題は、ガス・タービン・エンジンに関し、より具体的には、タービン内のシールに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ガス・タービン・エンジンは、圧縮空気と燃料との混合物を燃焼させて、高温燃焼ガスを生成する。燃焼ガスは、１つまたは複数のタービン段を通って流れて、負荷および／または圧縮機に対してパワーを発生させる場合がある。段間で圧力低下が起こる場合があり、その結果、意図しない経路を通る流体（たとえばバケットまたはブレード冷却用空気）の流れが助長される場合がある。段間の流体漏れを減らすために、シールを段間に配置する場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第２,６２３,３５７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
タービン内の段間の流体漏れを減らす。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
当初に請求される発明と範囲において見合っている特定の実施形態を以下にまとめる。これらの実施形態は、請求される発明の範囲を限定することは意図しておらず、むしろこれらの実施形態は、本発明の可能な形態の簡単な概要を与えることのみを意図している。実際には、本発明は、以下に述べる実施形態と同様の場合も異なる場合もある種々の形態を包含する場合がある。
【０００６】
第１の実施形態においては、システムが、軸に周りに回転するように構成された一対の隣接したロータ・ホイールを備える。またシステムは、隣接したロータ・ホイールのみによって機械的に支持される懸垂線状シール構造（ｃａｔｅｎａｒｙ ｓｅａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）であって、隣接したロータ・ホイール間の容積を隣接したロータ・ホイール上を流れる燃焼ガスから分離するように軸の周りに環状に配置された懸垂線状シール構造を備える。
【０００７】
第２の実施形態においては、システムが、軸の周りに環状に配置されるように構成された懸垂線状シール構造であって、軸の周りに回転するように構成される２つの隣接したロータ・ホイールによって機械的に支持されるように構成された懸垂線状シール構造を備える。懸垂線状シール構造は、隣接したロータ・ホイール間の容積を隣接したロータ・ホイール上を流れる高温流体から分離するように構成されている。またシステムは、懸垂線状シール構造の対向する軸面上において軸の周りに環状に配置されるように構成された一対の接続用接合部であって、懸垂線状シール構造を隣接したロータ・ホイールに取り付けて、懸垂線状シール構造の対向する軸面間における中間支持なしで懸垂線状シール構造を機械的に支持するように構成された接続用接合部を備える。
【０００８】
第３の実施形態においては、システムが回転機械を備え、前記回転機械は、軸の周りに回転する第１のロータ・ホイールであって、第１のロータ・ホイールから半径方向に延びる第１のブレードを備える第１のロータ・ホイールと、軸の周りに回転する第２のロータ・ホイールであって、第２のロータ・ホイールから半径方向に延びる第２のブレードを備える第２のブレードと、第１および第２のロータ・ホイールのみによって機械的に支持される懸垂線状シール構造であって、第１および第２のロータ・ホイール間の容積を、第１および第２のブレードを通って延びる流路から分離するように軸の周りに環状に配置された懸垂線状シール構造と、を備える。
【０００９】
本発明のこれらおよび他の特徴、態様、および優位性は、以下の詳細な説明を添付図面を参照して読むことでより良好に理解される。添付図面では、同様の文字は図面の全体に渡って同様の部分を表わす。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】タービン・シールを用いても良いガス・タービン・エンジンの実施形態の概略的なフロー図である。
【図２】長手軸を通って区分された図１のガス・タービン・エンジンの断面図である。
【図３】タービン段間のシールの実施形態を例示する図２のガス・タービン・エンジンの一部の詳細図である。
【図４】リブを備えるシールの別の実施形態の斜視図である。
【図５】懸垂線状構造の表面に配置されるシール歯を備えるシールの別の実施形態の詳細図である。
【図６】シールの別の実施形態の詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の１つまたは複数の特定の実施形態について説明する。これらの実施形態について簡潔な説明を与えるために、本明細書では実際の具体化のすべての特徴については説明しない場合がある。次のことを理解されたい。すなわち、任意のこのような実際の具体化を開発する際には、任意のエンジニアリングまたはデザイン・プロジェクトの場合と同様に、開発者の特定の目標たとえばシステム関連およびビジネス関連の制約と適合することを達成するために、具体化に固有の多数の決定を行なわなければならない。特定の目標は具体化ごとに変わる場合がある。また、このような開発努力は、複雑で時間がかかる場合があるが、それでも、本開示の利益を受ける当業者にとってはデザイン、作製、および製造の日常的な取り組みであろうということも理解されたい。
【００１２】
本発明の種々の実施形態の要素を導入するとき、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、および「前記」は、要素の１つまたは複数が存在することを意味することを意図している。用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「備える（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、包含的であることを意図しており、列記された要素以外の付加的な要素が存在していても良いことを意味する。
【００１３】
本開示は、隣接したタービン・ホイールによって、付加的な半径方向の支持なしで、動作中に完全に支持される段間のシールを備えるガス・タービン・エンジンに関する。シールは、一対の隣接したタービン・ホイールに取り付けてシールを支持しても良い端部を伴う懸垂線曲線を備える。シール構造が懸垂線形状および軽量であることによって、シール構造を隣接したホイールによって任意の中間支持なしで完全に支持することができる。言い換えれば、シールの実施形態には、２つの隣接したホイール間に配置されるスペーサ・ディスクによって与えられる中間の半径方向の支持体が含まれない。スペーサ・ディスク（開示する実施形態には含まれない）を、回転軸に沿った中間位置において、シールに取り付けるかまたはそこから延ばして、シールを半径方向に支持する場合がある。しかしスペーサ・ディスクを設けると、コストが増加し、および／またはブリッジの荷重がシールに伝わる場合があり、その結果、疲労が生じる場合がある。
【００１４】
したがって、特定の実施形態においては、シールの機械的支持を、回転軸に対してシールの対向する軸方向端部においてシール構造に取り付けられている隣接するタービン・ホイールのみによって行なっても良い。対向する軸方向端部はそれぞれ、回転軸の周りに配置され軸方向において他端から離間に配置された３６０度の周方向表面を備える。中間の半径方向支持をシールに対して与えなくても良い。シールの懸垂線形状によって、曲げ応力が減り、シール構造に沿って生じる荷重が隣接したタービン・ホイールに伝わる場合がある。さらに、中間支持がないので、シールがブリッジの温度および荷重から熱的および／または機械的に分離される場合がある。また中間のシール支持がないことによって、隣接したタービン・ホイール間に連続的で非分割のスペースが設けられ、冷却が高まる場合がある。
【００１５】
図１は、中間支持なしで段間の懸垂線状シールを用いても良いガス・タービン・エンジン１２を備える典型的なシステム１０のブロック図である。特定の実施形態においては、システム１０には、航空機、船舶、機関車、パワー発生システム、またはそれらの組み合わせが含まれていても良い。例示したガス・タービン・エンジン１２は、空気取り入れ口部分１６、圧縮機１８、燃焼器部分２０、タービン２２、および排気部分２４を備えている。タービン２２は、シャフト２６を介して圧縮機１８に結合されている。
【００１６】
矢印で示すように、空気は、ガス・タービン・エンジン１２に、取入口部分１６を通って入り、圧縮機１８内に流れ込んでも良い。圧縮機１８では、空気を燃焼器部分２０内に入れる前に圧縮する。例示した燃焼器部分２０は、圧縮機１８とタービン２２との間のシャフト２６の周りに同心円状または環状に配置された燃焼器ハウジング２８を備える。圧縮機１８から出た圧縮空気は、燃焼器２９に入る。圧縮空気は、燃焼器２９内で燃料と混合および燃焼して、タービン２２を駆動する。
【００１７】
燃焼器部分２０から、高温燃焼ガスがタービン２２を通って流れ、シャフト２６を介して圧縮機１８を駆動する。たとえば、燃焼ガスによってタービン２２内のタービン・ロータ・ブレードに推進力が加えられて、シャフト２６が回転しても良い。タービン２２を通って流れた後で、高温燃焼ガスは、排気部分２４を通ってガス・タービン・エンジン１２を出ても良い。
【００１８】
図２は、長手軸３０に沿って見た図１のガス・タービン・エンジン１２の実施形態の側面図である。図示したように、ガス・タービン２２は、３つの別個の段３１を備えている。各段３１は、ロータ・ホイール３４に結合されたブレード３２の組を備えていても良い。ロータ・ホイール３４は、シャフト２６（図１）に回転可能に取り付けられていても良い。ブレード３２は、ロータ・ホイール３４から半径方向外側に延びていても良く、高温燃焼ガスの経路内に部分的に配置されていても良い。シールが、隣接したロータ・ホイール３４の間に延びていても良く、隣接したロータ・ホイール３４によって支持されていても良い。ガス・タービン２２は、３段タービンとして例示しているが、本明細書で説明するシールは、任意の数の段およびシャフトを伴う好適な任意のタイプのタービンにおいて用いても良い。たとえば、シールは、単一段のガス・タービン内に備わっていても良いし、デュアル・タービン・システム（低圧タービンと高圧タービンとを備える）内に備わっていても良いし、蒸気タービン内に備わっていても良い。さらに、本明細書で説明したシールは、回転圧縮機（たとえば図１に例示した圧縮機１８）内で用いても良い。
【００１９】
図１に関して前述したように、空気が、空気取り入れ部分１６を通って入って、圧縮機１８によって圧縮されても良い。圧縮機１８からの圧縮空気を次に、燃焼器部分２０内に送って、そこで圧縮空気を燃料ガスと混合しても良い。圧縮空気と燃料ガスとの混合物を一般的に、燃焼器部分２０内で焼却して、高温高圧力の燃焼ガスを発生させる。この燃焼ガスを用いて、タービン２２内でトルクを発生させても良い。具体的には、燃焼ガスによって推進力がブレードに加えられて、ホイール３４が回転しても良い。特定の実施形態においては、各タービン段において圧力低下が起こる場合があり、その結果、意図しない経路を通る空気流が促進される場合がある。たとえば、高温燃焼ガスがタービン・ホイール３４間の段間容積内に流れ込む場合があり、その結果、タービン構成部品に熱応力が加わる場合がある。特定の実施形態においては、段間容積を、圧縮機から流出した排気によって冷却しても良い。しかし高温燃焼ガスが段間容積内に流れると、冷却効果が低下する場合がある。したがって、シールを隣接したホイール３４間に配置して、段間容積を高温燃焼ガスからシールして取り囲んでも良い。
【００２０】
図３は、図２に示した一対の隣接したロータ段３１の詳細図である。説明を目的として、段３１の一部のみを例示する。しかし段３１は一般的に、円形のホイール３４を備え、ホイール３４のホイール・ポスト部分３３から、ブレード３２が半径方向外側（矢印３５で示す方向）に延びている。ホイール・ポスト部分３３は、ホイール３４の円周に沿って配置されていても良く、ブレード３２を保持するためのスロットを備えていても良い。特定の実施形態においては、約５０〜１５０のブレードを、ホイール３４および対応する回転軸（一般的に、矢印３７で示す方向に延びる）の周りに、周方向（矢印３６で示したページ奥に延びる方向）に取り付けて離間に配置しても良い。ホイール３４を、ホイールを互いに保持するタイ・ロッドまたはブリッジ３８によって接続しても良い。ブリッジ３８は、ホイール３４間のスペースを通って軸方向（方向３７）に延びても良く、トルクおよび他の負荷をホイール間で伝えても良い。特定の実施形態においては、ブリッジ３８をホイール３４に、ボルト締めしても良いし、溶接しても良いし、または他の方法で取り付けても良い。
【００２１】
懸垂線状シール構造４０が、２つの隣接したホイール３４間を延び、ホイール３４によって機械的に支持されている。懸垂線状シール構造４０を、ホイール３４間に環状（方向３６）に配置しても良く、ホイール３４に、ホイール３４の接合部領域４２において取り付けても良い。各ホイール３４は環状構造を形成していても良く、懸垂線状シール構造４０は、ホイール３４間を環状構造として延びていても良い。動作中に、ホイール３４および懸垂線状シール構造４０は共用軸の周りに回転しても良い。接合部領域４２は、ホイール３４の半径方向外側（方向３５）の部分に配置しても良い。接合部領域４２は、高さ４４がホイール３４の周囲から半径方向内側（矢印４５）に延びていても良い。特定の実施形態においては、懸垂線状シール構造４０は、ブレード３２を保持するホイール３４内の周方向に離間に配置された開口部と同じ半径方向位置（方向３５に延びる）においてまたはその付近で、ホイール３４と接合していても良い。懸垂線状シール構造４０は、段間容積４６を熱的に分離するために隣接したホイール３４に取り付けられた３６０度の円形構造を備えていても良い。
【００２２】
段間容積４６は、圧縮機から流出される排気を受け取って、段間容積４６および隣接したタービン構成部品（たとえばホイール３４およびブリッジ３８）を冷却しても良い。冷却を促進するために、容積４６を可能な限り大きくデザインしても良く、したがってシール構造４０を、ホイール３４の最外部の接合部領域４２に取り付けても良い。具体的には、接合部領域４２を、ホイール３４の半径方向外側（方向３５）の部分に配置しても良い。各接合部領域４２は、高さ４４がホイール・ポスト部分３３から半径方向内側（方向４５）に延びていても良い。特定の実施形態においては、接合部領域４２の高さ４４は少なくとも、ホイール高さ全体の４８の約０〜５０パーセント（およびその間のすべての部分範囲）未満であっても良い。より具体的には、高さ４４は少なくとも、高さ全体４８の約１〜５パーセント未満であっても良い。ホイール３４の半径方向外側部分（方向３５）の方にシール構造４０の位置（接合部領域４２によって概略的に示す）があることによって、段間容積ホイール・キャビティ４６の容積が最大になって、容積４６内の冷却が促進される場合がある。ホイール・キャビティ４６のサイズおよび対応する冷却容量を増加させることによって、強度がより低い材料をホイール３４に対して用いることができる場合がある。また段間容積４６内において半径方向に分割されていないために、冷却が促進される場合もある。具体的には、半径方向３５内において、容積４６は、単にブリッジ３８によって軸方向に分割されている場合がある連続的なスペースである。
【００２３】
懸垂線状シール構造４０は、固定された静翼５０と接合して、高温流体（たとえば高温燃焼ガスまたは蒸気）の流れを、ブレード３２を通過するホイール３４上方に配置された流路５２（矢印で概略的に例示する）内に案内しても良い。具体的には、静翼構造５０は、懸垂線状シール構造４０のシール・ラック５６と接合するシール表面５４を備えていても良い。特定の実施形態においては、ラビリンス・シールを、シール表面材料５４とシール・ラック５６との間に形成しても良い。しかし他の実施形態においては、任意のタイプのシールを形成しても良い。シール・ラック５６は、シール構造４０から半径方向外側（方向３５）に配置しても良く、細い構造またはウェブ５８によって支持しても良い。ウェブ５８の高さ５９は、タービン・デザインおよび構成に対して調整および／または最適化しても良い。
【００２４】
シール構造４０は、ウェブ５８の両側から延びる２つのアーム・セグメント６０および６２を備えている。アーム６０および６２は、懸垂線状の凸曲線を形成し、一様または非一様な断面（方向３７で示す回転軸を横切る方向に見た）と、容積４６に向かって内側に延びる密度とを有している。各アーム６０および６２は、隣接したロータ・ホイール３４から自由に垂れ下がっていても良い（すなわち、別個の構造によって支持されていなくても良い）。また特定の実施形態においては、シール構造４０は、ロータ・ホイール３４に取り付けられていないときに、その形状を維持しても良い。懸垂線形状によって、歪みおよび曲げ応力が小さくなる場合がある。さらに、懸垂線形状であるために、懸垂線状構造４０を隣接したホイール３４によって単独で支持することができる場合があり、その結果、タービン構成部品の重みおよびコストが最小限になる場合がある。具体的には、付加的な半径方向の支持体（たとえば、スペーサ・ディスクによって与えられ得るもの）を必要としない。
【００２５】
アーム６０および６２の端部は一般的に、ホイール３４のリム６６に取り付けられるようにデザインされた接続用接合部（たとえば円周（方向３６）の溝部分６４）を備えていても良い。各溝（ｒａｂｂｅｔ）部分６４は、ホイール・リム６６との溝付き接続部（ｒａｂｂｅｔｅｄ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）を形成しても良い。具体的には、各溝部分６４は、各アーム６０および６２の端部において、ホイール３４のリム６６と適合するように構成された溝または凹部を備えていても良い。各溝部分６４は、リム６６の相補的な３６０度の円周縁と接合する３６０度リングを形成しても良い。溝部分６４を、シール構造４０の対向する軸方向の周方向端部に配置しても良い。たとえば、シール構造は、それぞれ回転軸（方向３７）の周りに配置される２つの３６０度の周方向表面を備えていても良い。他の実施形態においては、他のタイプの接続用接合部６４を用いても良い。とりわけ、フランジ、ベイヨネット（ｂａｙｏｎｅｔ）、スナップ、さねはぎ継ぎ、および締まりばめなどである。特定の実施形態においては、溝部分６４の位置を逆にしても良い。具体的には、リム６６が、アーム６０および６２の端部と接合するように構成された溝部分６４を備えていても良い。さらに、付加的な特徴（たとえば止め輪、タブ、および環状シール・ワイヤ）を、アーム６０および６２を接合部領域４２に固定するために備えていても良い。一例では、小さいボルトを、軸方向の保持（方向３７）用に備えていても良い。特定の実施形態においては、シール構造４０の一方のアーム６０または６２がホイール３４の一体延長部であっても良く、したがって、対向するアーム６０または６２のみが、接続用接合部（たとえば溝部分６４）を、ホイール・リム６６へ取り付けるために有していても良い。また他の実施形態においては、アーム６０および６２をホイール３４に、接合部領域４２に沿った種々の位置において取り付けても良い。たとえば、アーム６０および６２を、ホイール・ポスト部分３３に取り付けても良いし、リム６６から半径方向内側（方向４５）に延びるホイール３４の領域に取り付けても良い。
【００２６】
図４は、シール構造４０の半径方向における内面７０に取り付けられたリブ６８を備えるシール構造４０の別の実施形態の斜視図である。たとえば、リブ６８をシール構造４０に、溶接しても良いし、接着剤で付けても良いし、ボルト締めしても良いし、または他の方法で取り付けても良い。別の例では、リブ６８はシール構造４０の一体部分であっても良い。他の実施形態においては、リブ６８をシール構造４０の半径方向における外面に取り付けても良い。リブ６８によって強固にされて、シール構造４０に沿って生じる歪みが抑制される場合がある。リブ６８を、シール構造４０の円周に沿った異なる角度位置に配置しても良い。特定の実施形態においては、各リブ６８は、ホイール３４間で軸方向３７（図３）に延びる三日月形状を備えていても良い。リブ６８は、表面７０の湾曲に従っても良く、特定の実施形態においては、ウェブ５８の真下において断面が厚くなっていても良い。リブ６８の形状、サイズ、相対寸法、厚さ、および数は、とりわけ、ガス・タービン・エンジンに対する製造上の検討事項および動作パラメータに応じて変えても良い。
【００２７】
また図４には、ホイール３４のリム６６と接合する溝付き接続部６４も例示する。特定の実施形態においては、溝付き接続部６４は、リム６６との締まりばめを形成しても良い。図３に関連して前述したように、懸垂線状シール構造４０は、取り付ける点が２つのみであっても良い（溝付き接続部６４、または溝付き部分のそれぞれにおいて１つの点）。特定の実施形態においては、遠心力（概ね矢印３５の方向に作用）が、懸垂線状シール構造４０を所定の位置に保持するように機能しても良い。
【００２８】
シール・ラック５６は、ウェブ５８から外側に、回転軸（図３に示す方向３７）に略平行となるように延びている。またシール・ラック５６は周方向３６に延びて、３６０度リングを形成している。特定の実施形態においては、細い半径方向のウェブ５８があるために、シール・ラック５６が懸垂線形状から半径方向外側（方向３５）に延びて、シール・ラック５６の幅６９を最大にできるようになっていても良い。シール・ラック５６は、別個の構造であっても良いし、懸垂線状構造４０の一体部分であっても良い。シール・ラック５６、ウェブ５８、および懸垂線状シール構造４０は、同じ材料で構成しても良いし、異なる材料で構成しても良い。特定の実施形態においては、シール・ラック５６、ウェブ５８、および懸垂線状シール構造４０を、高張力鋼鉄またはニッケル系超合金で構成しても良い。
【００２９】
特定の実施形態によれば、ウェブ５８は、懸垂線状構造４０を、シール・ラック５６において起こり得る熱加熱から分離するように機能しても良い。またウェブ５８は、シール・ラック５６を、シール構造４０に及ぼされる機械的負荷から分離するように機能しても良い。シール・ラック５６は、シール・ラックから半径方向外側（方向３５）に延びるシール歯７１を備えていても良い。シール歯７１は、回転軸（図３に示す方向３７）に対して垂直に延びても良いし、回転軸（方向３７）に対して種々の角度をなして延びても良い。シール歯は、懸垂線状構造４０の周りに周方向３６に延びて、３６０度リングを形成しても良い。シール歯７１は、静翼５０（図３）のシール表面５４とのシールを形成しても良い。シール歯７１の数、サイズ、および形状は変えても良い。たとえば、シール歯７１は、とりわけ、三角形またはＴ形状の断面を備えていても良い。
【００３０】
図５に、一体型のシール・ラック７４を備える懸垂線状シール構造７２の別の実施形態を例示する。シール・ラック７４は、シール構造７２の懸垂線曲線７５上に直接配置されている。シール・ラック７４は静翼５０のシール表面５４と接合する。特定の実施形態においては、一体型のシール・ラック７４によって製造が容易になる場合がある。
【００３１】
図６に、シール・ラック５６を支持するウェブ５８から延びる２つの別個の懸垂線曲線状のアーム７８および８０を備える別の懸垂線状シール構造７６を例示する。各アーム・セグメント７８および８０は、段間容積４６内に延びる懸垂線状の凸曲線を備えていても良い。他の実施形態においては、懸垂線状構造７６の厚さ、サイズ、および形状は変えても良い。たとえば、特定の実施形態においては、懸垂線曲線は凹および凸曲線の組み合わせを備えていても良い。他の実施形態においては、懸垂線曲線は、とりわけ、Ｗ形状断面、Ｖ形状断面、Ｍ形状断面、またはＵ形状断面を伴う３６０度リングを備えていても良い。別の例では、任意の数の懸垂線曲線を備えていても良い。さらに、シール・ラック５６およびウェブ５８の相対的な形状およびサイズは変えても良い。
【００３２】
この書面の説明では、例を用いて、ベスト・モードを含む本発明を開示するとともに、どんな当業者も本発明を実行できるように、たとえば任意の装置またはシステムを作りおよび用いること、ならびに取り入れられた任意の方法を行なうことができるようにしている。本発明の特許可能な範囲は、請求項によって規定されるとともに、当業者に想起される他の例を含んでいても良い。このような他の例は、請求項の文字通りの言葉使いと違わない構造要素を有するか、または請求項の文字通りの言葉使いとの差が非実質的である均等な構造要素を含む場合には、請求項の範囲内であることが意図されている。
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示する主題は、ガス・タービン・エンジンに関し、より具体的には、タービン内のシールに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ガス・タービン・エンジンは、圧縮空気と燃料との混合物を燃焼させて、高温燃焼ガスを生成する。燃焼ガスは、１つまたは複数のタービン段を通って流れて、負荷および／または圧縮機に対してパワーを発生させる場合がある。段間で圧力低下が起こる場合があり、その結果、意図しない経路を通る流体（たとえばバケットまたはブレード冷却用空気）の流れが助長される場合がある。段間の流体漏れを減らすために、シールを段間に配置する場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第２,６２３,３５７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
タービン内の段間の流体漏れを減らす。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
当初に請求される発明と範囲において見合っている特定の実施形態を以下にまとめる。これらの実施形態は、請求される発明の範囲を限定することは意図しておらず、むしろこれらの実施形態は、本発明の可能な形態の簡単な概要を与えることのみを意図している。実際には、本発明は、以下に述べる実施形態と同様の場合も異なる場合もある種々の形態を包含する場合がある。
【０００６】
第１の実施形態においては、システムが、軸に周りに回転するように構成された一対の隣接したロータ・ホイールを備える。またシステムは、隣接したロータ・ホイールのみによって機械的に支持される懸垂線状シール構造（ｃａｔｅｎａｒｙ ｓｅａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）であって、隣接したロータ・ホイール間の容積を隣接したロータ・ホイール上を流れる燃焼ガスから分離するように軸の周りに環状に配置された懸垂線状シール構造を備える。
【０００７】
第２の実施形態においては、システムが、軸の周りに環状に配置されるように構成された懸垂線状シール構造であって、軸の周りに回転するように構成される２つの隣接したロータ・ホイールによって機械的に支持されるように構成された懸垂線状シール構造を備える。懸垂線状シール構造は、隣接したロータ・ホイール間の容積を隣接したロータ・ホイール上を流れる高温流体から分離するように構成されている。またシステムは、懸垂線状シール構造の対向する軸面上において軸の周りに環状に配置されるように構成された一対の接続用接合部であって、懸垂線状シール構造を隣接したロータ・ホイールに取り付けて、懸垂線状シール構造の対向する軸面間における中間支持なしで懸垂線状シール構造を機械的に支持するように構成された接続用接合部を備える。
【０００８】
第３の実施形態においては、システムが回転機械を備え、前記回転機械は、軸の周りに回転する第１のロータ・ホイールであって、第１のロータ・ホイールから半径方向に延びる第１のブレードを備える第１のロータ・ホイールと、軸の周りに回転する第２のロータ・ホイールであって、第２のロータ・ホイールから半径方向に延びる第２のブレードを備える第２のブレードと、第１および第２のロータ・ホイールのみによって機械的に支持される懸垂線状シール構造であって、第１および第２のロータ・ホイール間の容積を、第１および第２のブレードを通って延びる流路から分離するように軸の周りに環状に配置された懸垂線状シール構造と、を備える。
【０００９】
本発明のこれらおよび他の特徴、態様、および優位性は、以下の詳細な説明を添付図面を参照して読むことでより良好に理解される。添付図面では、同様の文字は図面の全体に渡って同様の部分を表わす。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】タービン・シールを用いても良いガス・タービン・エンジンの実施形態の概略的なフロー図である。
【図２】長手軸を通って区分された図１のガス・タービン・エンジンの断面図である。
【図３】タービン段間のシールの実施形態を例示する図２のガス・タービン・エンジンの一部の詳細図である。
【図４】リブを備えるシールの別の実施形態の斜視図である。
【図５】懸垂線状構造の表面に配置されるシール歯を備えるシールの別の実施形態の詳細図である。
【図６】シールの別の実施形態の詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の１つまたは複数の特定の実施形態について説明する。これらの実施形態について簡潔な説明を与えるために、本明細書では実際の具体化のすべての特徴については説明しない場合がある。次のことを理解されたい。すなわち、任意のこのような実際の具体化を開発する際には、任意のエンジニアリングまたはデザイン・プロジェクトの場合と同様に、開発者の特定の目標たとえばシステム関連およびビジネス関連の制約と適合することを達成するために、具体化に固有の多数の決定を行なわなければならない。特定の目標は具体化ごとに変わる場合がある。また、このような開発努力は、複雑で時間がかかる場合があるが、それでも、本開示の利益を受ける当業者にとってはデザイン、作製、および製造の日常的な取り組みであろうということも理解されたい。
【００１２】
本発明の種々の実施形態の要素を導入するとき、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、および「前記」は、要素の１つまたは複数が存在することを意味することを意図している。用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「備える（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、包含的であることを意図しており、列記された要素以外の付加的な要素が存在していても良いことを意味する。
【００１３】
本開示は、隣接したタービン・ホイールによって、付加的な半径方向の支持なしで、動作中に完全に支持される段間のシールを備えるガス・タービン・エンジンに関する。シールは、一対の隣接したタービン・ホイールに取り付けてシールを支持しても良い端部を伴う懸垂線曲線を備える。シール構造が懸垂線形状および軽量であることによって、シール構造を隣接したホイールによって任意の中間支持なしで完全に支持することができる。言い換えれば、シールの実施形態には、２つの隣接したホイール間に配置されるスペーサ・ディスクによって与えられる中間の半径方向の支持体が含まれない。スペーサ・ディスク（開示する実施形態には含まれない）を、回転軸に沿った中間位置において、シールに取り付けるかまたはそこから延ばして、シールを半径方向に支持する場合がある。しかしスペーサ・ディスクを設けると、コストが増加し、および／またはブリッジの荷重がシールに伝わる場合があり、その結果、疲労が生じる場合がある。
【００１４】
したがって、特定の実施形態においては、シールの機械的支持を、回転軸に対してシールの対向する軸方向端部においてシール構造に取り付けられている隣接するタービン・ホイールのみによって行なっても良い。対向する軸方向端部はそれぞれ、回転軸の周りに配置され軸方向において他端から離間に配置された３６０度の周方向表面を備える。中間の半径方向支持をシールに対して与えなくても良い。シールの懸垂線形状によって、曲げ応力が減り、シール構造に沿って生じる荷重が隣接したタービン・ホイールに伝わる場合がある。さらに、中間支持がないので、シールがブリッジの温度および荷重から熱的および／または機械的に分離される場合がある。また中間のシール支持がないことによって、隣接したタービン・ホイール間に連続的で非分割のスペースが設けられ、冷却が高まる場合がある。
【００１５】
図１は、中間支持なしで段間の懸垂線状シールを用いても良いガス・タービン・エンジン１２を備える典型的なシステム１０のブロック図である。特定の実施形態においては、システム１０には、航空機、船舶、機関車、パワー発生システム、またはそれらの組み合わせが含まれていても良い。例示したガス・タービン・エンジン１２は、空気取り入れ口部分１６、圧縮機１８、燃焼器部分２０、タービン２２、および排気部分２４を備えている。タービン２２は、シャフト２６を介して圧縮機１８に結合されている。
【００１６】
矢印で示すように、空気は、ガス・タービン・エンジン１２に、取入口部分１６を通って入り、圧縮機１８内に流れ込んでも良い。圧縮機１８では、空気を燃焼器部分２０内に入れる前に圧縮する。例示した燃焼器部分２０は、圧縮機１８とタービン２２との間のシャフト２６の周りに同心円状または環状に配置された燃焼器ハウジング２８を備える。圧縮機１８から出た圧縮空気は、燃焼器２９に入る。圧縮空気は、燃焼器２９内で燃料と混合および燃焼して、タービン２２を駆動する。
【００１７】
燃焼器部分２０から、高温燃焼ガスがタービン２２を通って流れ、シャフト２６を介して圧縮機１８を駆動する。たとえば、燃焼ガスによってタービン２２内のタービン・ロータ・ブレードに推進力が加えられて、シャフト２６が回転しても良い。タービン２２を通って流れた後で、高温燃焼ガスは、排気部分２４を通ってガス・タービン・エンジン１２を出ても良い。
【００１８】
図２は、長手軸３０に沿って見た図１のガス・タービン・エンジン１２の実施形態の側面図である。図示したように、ガス・タービン２２は、３つの別個の段３１を備えている。各段３１は、ロータ・ホイール３４に結合されたブレード３２の組を備えていても良い。ロータ・ホイール３４は、シャフト２６（図１）に回転可能に取り付けられていても良い。ブレード３２は、ロータ・ホイール３４から半径方向外側に延びていても良く、高温燃焼ガスの経路内に部分的に配置されていても良い。シールが、隣接したロータ・ホイール３４の間に延びていても良く、隣接したロータ・ホイール３４によって支持されていても良い。ガス・タービン２２は、３段タービンとして例示しているが、本明細書で説明するシールは、任意の数の段およびシャフトを伴う好適な任意のタイプのタービンにおいて用いても良い。たとえば、シールは、単一段のガス・タービン内に備わっていても良いし、デュアル・タービン・システム（低圧タービンと高圧タービンとを備える）内に備わっていても良いし、蒸気タービン内に備わっていても良い。さらに、本明細書で説明したシールは、回転圧縮機（たとえば図１に例示した圧縮機１８）内で用いても良い。
【００１９】
図１に関して前述したように、空気が、空気取り入れ部分１６を通って入って、圧縮機１８によって圧縮されても良い。圧縮機１８からの圧縮空気を次に、燃焼器部分２０内に送って、そこで圧縮空気を燃料ガスと混合しても良い。圧縮空気と燃料ガスとの混合物を一般的に、燃焼器部分２０内で焼却して、高温高圧力の燃焼ガスを発生させる。この燃焼ガスを用いて、タービン２２内でトルクを発生させても良い。具体的には、燃焼ガスによって推進力がブレードに加えられて、ホイール３４が回転しても良い。特定の実施形態においては、各タービン段において圧力低下が起こる場合があり、その結果、意図しない経路を通る空気流が促進される場合がある。たとえば、高温燃焼ガスがタービン・ホイール３４間の段間容積内に流れ込む場合があり、その結果、タービン構成部品に熱応力が加わる場合がある。特定の実施形態においては、段間容積を、圧縮機から流出した排気によって冷却しても良い。しかし高温燃焼ガスが段間容積内に流れると、冷却効果が低下する場合がある。したがって、シールを隣接したホイール３４間に配置して、段間容積を高温燃焼ガスからシールして取り囲んでも良い。
【００２０】
図３は、図２に示した一対の隣接したロータ段３１の詳細図である。説明を目的として、段３１の一部のみを例示する。しかし段３１は一般的に、円形のホイール３４を備え、ホイール３４のホイール・ポスト部分３３から、ブレード３２が半径方向外側（矢印３５で示す方向）に延びている。ホイール・ポスト部分３３は、ホイール３４の円周に沿って配置されていても良く、ブレード３２を保持するためのスロットを備えていても良い。特定の実施形態においては、約５０〜１５０のブレードを、ホイール３４および対応する回転軸（一般的に、矢印３７で示す方向に延びる）の周りに、周方向（矢印３６で示したページ奥に延びる方向）に取り付けて離間に配置しても良い。ホイール３４を、ホイールを互いに保持するタイ・ロッドまたはブリッジ３８によって接続しても良い。ブリッジ３８は、ホイール３４間のスペースを通って軸方向（方向３７）に延びても良く、トルクおよび他の負荷をホイール間で伝えても良い。特定の実施形態においては、ブリッジ３８をホイール３４に、ボルト締めしても良いし、溶接しても良いし、または他の方法で取り付けても良い。
【００２１】
懸垂線状シール構造４０が、２つの隣接したホイール３４間を延び、ホイール３４によって機械的に支持されている。懸垂線状シール構造４０を、ホイール３４間に環状（方向３６）に配置しても良く、ホイール３４に、ホイール３４の接合部領域４２において取り付けても良い。各ホイール３４は環状構造を形成していても良く、懸垂線状シール構造４０は、ホイール３４間を環状構造として延びていても良い。動作中に、ホイール３４および懸垂線状シール構造４０は共用軸の周りに回転しても良い。接合部領域４２は、ホイール３４の半径方向外側（方向３５）の部分に配置しても良い。接合部領域４２は、高さ４４がホイール３４の周囲から半径方向内側（矢印４５）に延びていても良い。特定の実施形態においては、懸垂線状シール構造４０は、ブレード３２を保持するホイール３４内の周方向に離間に配置された開口部と同じ半径方向位置（方向３５に延びる）においてまたはその付近で、ホイール３４と接合していても良い。懸垂線状シール構造４０は、段間容積４６を熱的に分離するために隣接したホイール３４に取り付けられた３６０度の円形構造を備えていても良い。
【００２２】
段間容積４６は、圧縮機から流出される排気を受け取って、段間容積４６および隣接したタービン構成部品（たとえばホイール３４およびブリッジ３８）を冷却しても良い。冷却を促進するために、容積４６を可能な限り大きくデザインしても良く、したがってシール構造４０を、ホイール３４の最外部の接合部領域４２に取り付けても良い。具体的には、接合部領域４２を、ホイール３４の半径方向外側（方向３５）の部分に配置しても良い。各接合部領域４２は、高さ４４がホイール・ポスト部分３３から半径方向内側（方向４５）に延びていても良い。特定の実施形態においては、接合部領域４２の高さ４４は少なくとも、ホイール高さ全体の４８の約０〜５０パーセント（およびその間のすべての部分範囲）未満であっても良い。より具体的には、高さ４４は少なくとも、高さ全体４８の約１〜５パーセント未満であっても良い。ホイール３４の半径方向外側部分（方向３５）の方にシール構造４０の位置（接合部領域４２によって概略的に示す）があることによって、段間容積ホイール・キャビティ４６の容積が最大になって、容積４６内の冷却が促進される場合がある。ホイール・キャビティ４６のサイズおよび対応する冷却容量を増加させることによって、強度がより低い材料をホイール３４に対して用いることができる場合がある。また段間容積４６内において半径方向に分割されていないために、冷却が促進される場合もある。具体的には、半径方向３５内において、容積４６は、単にブリッジ３８によって軸方向に分割されている場合がある連続的なスペースである。
【００２３】
懸垂線状シール構造４０は、固定された静翼５０と接合して、高温流体（たとえば高温燃焼ガスまたは蒸気）の流れを、ブレード３２を通過するホイール３４上方に配置された流路５２（矢印で概略的に例示する）内に案内しても良い。具体的には、静翼構造５０は、懸垂線状シール構造４０のシール・ラック５６と接合するシール表面５４を備えていても良い。特定の実施形態においては、ラビリンス・シールを、シール表面材料５４とシール・ラック５６との間に形成しても良い。しかし他の実施形態においては、任意のタイプのシールを形成しても良い。シール・ラック５６は、シール構造４０から半径方向外側（方向３５）に配置しても良く、細い構造またはウェブ５８によって支持しても良い。ウェブ５８の高さ５９は、タービン・デザインおよび構成に対して調整および／または最適化しても良い。
【００２４】
シール構造４０は、ウェブ５８の両側から延びる２つのアーム・セグメント６０および６２を備えている。アーム６０および６２は、懸垂線状の凸曲線を形成し、一様または非一様な断面（方向３７で示す回転軸を横切る方向に見た）と、容積４６に向かって内側に延びる密度とを有している。各アーム６０および６２は、隣接したロータ・ホイール３４から自由に垂れ下がっていても良い（すなわち、別個の構造によって支持されていなくても良い）。また特定の実施形態においては、シール構造４０は、ロータ・ホイール３４に取り付けられていないときに、その形状を維持しても良い。懸垂線形状によって、歪みおよび曲げ応力が小さくなる場合がある。さらに、懸垂線形状であるために、懸垂線状構造４０を隣接したホイール３４によって単独で支持することができる場合があり、その結果、タービン構成部品の重みおよびコストが最小限になる場合がある。具体的には、付加的な半径方向の支持体（たとえば、スペーサ・ディスクによって与えられ得るもの）を必要としない。
【００２５】
アーム６０および６２の端部は一般的に、ホイール３４のリム６６に取り付けられるようにデザインされた接続用接合部（たとえば円周（方向３６）の溝部分６４）を備えていても良い。各溝（ｒａｂｂｅｔ）部分６４は、ホイール・リム６６との溝付き接続部（ｒａｂｂｅｔｅｄ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）を形成しても良い。具体的には、各溝部分６４は、各アーム６０および６２の端部において、ホイール３４のリム６６と適合するように構成された溝または凹部を備えていても良い。各溝部分６４は、リム６６の相補的な３６０度の円周縁と接合する３６０度リングを形成しても良い。溝部分６４を、シール構造４０の対向する軸方向の周方向端部に配置しても良い。たとえば、シール構造は、それぞれ回転軸（方向３７）の周りに配置される２つの３６０度の周方向表面を備えていても良い。他の実施形態においては、他のタイプの接続用接合部６４を用いても良い。とりわけ、フランジ、ベイヨネット（ｂａｙｏｎｅｔ）、スナップ、さねはぎ継ぎ、および締まりばめなどである。特定の実施形態においては、溝部分６４の位置を逆にしても良い。具体的には、リム６６が、アーム６０および６２の端部と接合するように構成された溝部分６４を備えていても良い。さらに、付加的な特徴（たとえば止め輪、タブ、および環状シール・ワイヤ）を、アーム６０および６２を接合部領域４２に固定するために備えていても良い。一例では、小さいボルトを、軸方向の保持（方向３７）用に備えていても良い。特定の実施形態においては、シール構造４０の一方のアーム６０または６２がホイール３４の一体延長部であっても良く、したがって、対向するアーム６０または６２のみが、接続用接合部（たとえば溝部分６４）を、ホイール・リム６６へ取り付けるために有していても良い。また他の実施形態においては、アーム６０および６２をホイール３４に、接合部領域４２に沿った種々の位置において取り付けても良い。たとえば、アーム６０および６２を、ホイール・ポスト部分３３に取り付けても良いし、リム６６から半径方向内側（方向４５）に延びるホイール３４の領域に取り付けても良い。
【００２６】
図４は、シール構造４０の半径方向における内面７０に取り付けられたリブ６８を備えるシール構造４０の別の実施形態の斜視図である。たとえば、リブ６８をシール構造４０に、溶接しても良いし、接着剤で付けても良いし、ボルト締めしても良いし、または他の方法で取り付けても良い。別の例では、リブ６８はシール構造４０の一体部分であっても良い。他の実施形態においては、リブ６８をシール構造４０の半径方向における外面に取り付けても良い。リブ６８によって強固にされて、シール構造４０に沿って生じる歪みが抑制される場合がある。リブ６８を、シール構造４０の円周に沿った異なる角度位置に配置しても良い。特定の実施形態においては、各リブ６８は、ホイール３４間で軸方向３７（図３）に延びる三日月形状を備えていても良い。リブ６８は、表面７０の湾曲に従っても良く、特定の実施形態においては、ウェブ５８の真下において断面が厚くなっていても良い。リブ６８の形状、サイズ、相対寸法、厚さ、および数は、とりわけ、ガス・タービン・エンジンに対する製造上の検討事項および動作パラメータに応じて変えても良い。
【００２７】
また図４には、ホイール３４のリム６６と接合する溝付き接続部６４も例示する。特定の実施形態においては、溝付き接続部６４は、リム６６との締まりばめを形成しても良い。図３に関連して前述したように、懸垂線状シール構造４０は、取り付ける点が２つのみであっても良い（溝付き接続部６４、または溝付き部分のそれぞれにおいて１つの点）。特定の実施形態においては、遠心力（概ね矢印３５の方向に作用）が、懸垂線状シール構造４０を所定の位置に保持するように機能しても良い。
【００２８】
シール・ラック５６は、ウェブ５８から外側に、回転軸（図３に示す方向３７）に略平行となるように延びている。またシール・ラック５６は周方向３６に延びて、３６０度リングを形成している。特定の実施形態においては、細い半径方向のウェブ５８があるために、シール・ラック５６が懸垂線形状から半径方向外側（方向３５）に延びて、シール・ラック５６の幅６９を最大にできるようになっていても良い。シール・ラック５６は、別個の構造であっても良いし、懸垂線状構造４０の一体部分であっても良い。シール・ラック５６、ウェブ５８、および懸垂線状シール構造４０は、同じ材料で構成しても良いし、異なる材料で構成しても良い。特定の実施形態においては、シール・ラック５６、ウェブ５８、および懸垂線状シール構造４０を、高張力鋼鉄またはニッケル系超合金で構成しても良い。
【００２９】
特定の実施形態によれば、ウェブ５８は、懸垂線状構造４０を、シール・ラック５６において起こり得る熱加熱から分離するように機能しても良い。またウェブ５８は、シール・ラック５６を、シール構造４０に及ぼされる機械的負荷から分離するように機能しても良い。シール・ラック５６は、シール・ラックから半径方向外側（方向３５）に延びるシール歯７１を備えていても良い。シール歯７１は、回転軸（図３に示す方向３７）に対して垂直に延びても良いし、回転軸（方向３７）に対して種々の角度をなして延びても良い。シール歯は、懸垂線状構造４０の周りに周方向３６に延びて、３６０度リングを形成しても良い。シール歯７１は、静翼５０（図３）のシール表面５４とのシールを形成しても良い。シール歯７１の数、サイズ、および形状は変えても良い。たとえば、シール歯７１は、とりわけ、三角形またはＴ形状の断面を備えていても良い。
【００３０】
図５に、一体型のシール・ラック７４を備える懸垂線状シール構造７２の別の実施形態を例示する。シール・ラック７４は、シール構造７２の懸垂線曲線７５上に直接配置されている。シール・ラック７４は静翼５０のシール表面５４と接合する。特定の実施形態においては、一体型のシール・ラック７４によって製造が容易になる場合がある。
【００３１】
図６に、シール・ラック５６を支持するウェブ５８から延びる２つの別個の懸垂線曲線状のアーム７８および８０を備える別の懸垂線状シール構造７６を例示する。各アーム・セグメント７８および８０は、段間容積４６内に延びる懸垂線状の凸曲線を備えていても良い。他の実施形態においては、懸垂線状構造７６の厚さ、サイズ、および形状は変えても良い。たとえば、特定の実施形態においては、懸垂線曲線は凹および凸曲線の組み合わせを備えていても良い。他の実施形態においては、懸垂線曲線は、とりわけ、Ｗ形状断面、Ｖ形状断面、Ｍ形状断面、またはＵ形状断面を伴う３６０度リングを備えていても良い。別の例では、任意の数の懸垂線曲線を備えていても良い。さらに、シール・ラック５６およびウェブ５８の相対的な形状およびサイズは変えても良い。
【００３２】
この書面の説明では、例を用いて、ベスト・モードを含む本発明を開示するとともに、どんな当業者も本発明を実行できるように、たとえば任意の装置またはシステムを作りおよび用いること、ならびに取り入れられた任意の方法を行なうことができるようにしている。本発明の特許可能な範囲は、請求項によって規定されるとともに、当業者に想起される他の例を含んでいても良い。このような他の例は、請求項の文字通りの言葉使いと違わない構造要素を有するか、または請求項の文字通りの言葉使いとの差が非実質的である均等な構造要素を含む場合には、請求項の範囲内であることが意図されている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸に周りに回転するように構成された一対の隣接したロータ・ホイール（３４）と、
隣接したロータ・ホイール（３４）のみによって機械的に支持される懸垂線状シール構造（４０）であって、隣接したロータ・ホイール（３４）間の容積（４６）を隣接したロータ・ホイール（３４）上を流れる高温流体（５２）から分離するように軸の周りに環状に配置された懸垂線状シール構造（４０）と、を備えるシステム（１０）。
【請求項２】
懸垂線状シール構造（４０）は、容積（４６）内に延びる凸曲線状部分であって、隣接したロータ・ホイール（３４）と接合するように反対方向に延びる少なくとも２つのアーム・セグメント（６０、６２）を有する凸曲線状部分を備える請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項３】
アーム・セグメント（６０、６２）は、隣接したロータ・ホイール（３４）のリム（６６）と接続するように構成された周方向の溝付き部分（６４）を備える請求項２に記載のシステム（１０）。
【請求項４】
懸垂線状シール構造（４０）は、静翼シール表面（５４）と接合するように構成されたシール・ラック（５６）を備える請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項５】
隣接したロータ・ホイール（３４）は、ガス・タービン・エンジン（１２）のシャフト（２６）に結合されている請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項６】
各隣接したロータ・ホイール（３４）は、ロータ・ホイール（３４）から半径方向（３５）に延びるタービン・ブレード（３２）を支持する複数の周方向に離間に配置された開口部を備えており、懸垂線状シール構造（４０）は、隣接したロータ・ホイール（３４）と、周方向に離間に配置された開口部と同じ半径方向位置において接合する請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項７】
タービン（２２）、燃焼器（２０）、圧縮機（１８）、またはそれらの組み合わせを備える請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項８】
軸の周りに環状に配置されるように構成された懸垂線状シール構造（４０）であって、軸の周りに回転するように構成された２つの隣接するロータ・ホイール（３４）によって機械的に支持されるように構成され、隣接したロータ・ホイール（３４）間の容積（４６）を隣接したロータ・ホイール（３４）上を流れる高温流体（５２）から分離するように構成された懸垂線状シール構造（４０）と、
懸垂線状シール構造（４０）の対向する軸面上において軸の周りに環状に配置されるように構成された一対の接続用接合部（６４）であって、懸垂線状シール構造（４０）を２つの隣接したロータ・ホイール（３４）に取り付けて、懸垂線状シール構造の対向する軸面間における中間支持なしで懸垂線状シール構造（４０）を機械的に支持するように構成された接続用接合部（６４）と、を備えるシステム（１０）。
【請求項９】
懸垂線状シール構造（４０）上に配置され、静翼（５０）のシール表面（５４）と接合するように構成されたシール・ラック（５６）を備える請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
懸垂線状シール構造（４０）に沿って離間に環状に配置され、対向する軸面間を延びるリブ（６８）を備える請求項８に記載のシール。
【請求項１】
軸に周りに回転するように構成された一対の隣接したロータ・ホイール（３４）と、
隣接したロータ・ホイール（３４）のみによって機械的に支持される懸垂線状シール構造（４０）であって、隣接したロータ・ホイール（３４）間の容積（４６）を隣接したロータ・ホイール（３４）上を流れる高温流体（５２）から分離するように軸の周りに環状に配置された懸垂線状シール構造（４０）と、を備えるシステム（１０）。
【請求項２】
懸垂線状シール構造（４０）は、容積（４６）内に延びる凸曲線状部分であって、隣接したロータ・ホイール（３４）と接合するように反対方向に延びる少なくとも２つのアーム・セグメント（６０、６２）を有する凸曲線状部分を備える請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項３】
アーム・セグメント（６０、６２）は、隣接したロータ・ホイール（３４）のリム（６６）と接続するように構成された周方向の溝付き部分（６４）を備える請求項２に記載のシステム（１０）。
【請求項４】
懸垂線状シール構造（４０）は、静翼シール表面（５４）と接合するように構成されたシール・ラック（５６）を備える請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項５】
隣接したロータ・ホイール（３４）は、ガス・タービン・エンジン（１２）のシャフト（２６）に結合されている請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項６】
各隣接したロータ・ホイール（３４）は、ロータ・ホイール（３４）から半径方向（３５）に延びるタービン・ブレード（３２）を支持する複数の周方向に離間に配置された開口部を備えており、懸垂線状シール構造（４０）は、隣接したロータ・ホイール（３４）と、周方向に離間に配置された開口部と同じ半径方向位置において接合する請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項７】
タービン（２２）、燃焼器（２０）、圧縮機（１８）、またはそれらの組み合わせを備える請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項８】
軸の周りに環状に配置されるように構成された懸垂線状シール構造（４０）であって、軸の周りに回転するように構成された２つの隣接するロータ・ホイール（３４）によって機械的に支持されるように構成され、隣接したロータ・ホイール（３４）間の容積（４６）を隣接したロータ・ホイール（３４）上を流れる高温流体（５２）から分離するように構成された懸垂線状シール構造（４０）と、
懸垂線状シール構造（４０）の対向する軸面上において軸の周りに環状に配置されるように構成された一対の接続用接合部（６４）であって、懸垂線状シール構造（４０）を２つの隣接したロータ・ホイール（３４）に取り付けて、懸垂線状シール構造の対向する軸面間における中間支持なしで懸垂線状シール構造（４０）を機械的に支持するように構成された接続用接合部（６４）と、を備えるシステム（１０）。
【請求項９】
懸垂線状シール構造（４０）上に配置され、静翼（５０）のシール表面（５４）と接合するように構成されたシール・ラック（５６）を備える請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
懸垂線状シール構造（４０）に沿って離間に環状に配置され、対向する軸面間を延びるリブ（６８）を備える請求項８に記載のシール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１９０２１５（Ｐ２０１０−１９０２１５Ａ）
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７０７１（Ｐ２０１０−２７０７１）
【出願日】平成２２年２月１０日（２０１０．２．１０）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１０日（２０１０．２．１０）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
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