JPH022442B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はタービンエンジンの動翼の密封装置に
係る。

航空機に搭載されたタービンエンジンの場合に
比較的頻繁に行われるようにタービンエンジンの
回転数を変更させると、周知の如く、タービンの
各段のロータとこのロータを包囲する通常金属製
リングとの間の間隙に対しては、これを所定範囲
内の値に維持するよう、特にこの間隙がゼロ又は
マイナスになつてロータの羽根に損傷を与えるこ
とがないよう特別の処理がとられる。タービンの
各段のロータの羽根と該ロータを包囲する金属リ
ングとの間の間隙を、タービンエンジンのケーシ
ングと、ロータの羽根及びデイスクと、各段の前
記リングとへの選択的通風によつて運転中に調整
することは特に良く知られている。この目的で使
用される通風のための空気つまり通風用空気は通
常タービンエンジンに設けられた圧縮機の部分で
採取され、その風力のかなりの部分が前述の間隙
調整に使用される。

1977年７月22日出願のジエネラルエレクトリツ
ク社の仏国特許出願第7722513号にはガスタービ
ンエンジンの構造が開示されている。この構造は
複数のセラミツクセグメントで構成された環状熱
遮蔽部材と中空断面をもつ金属リングとを備えて
おり、セラミツクセグメント上の上流側縁及び下
流側縁に溝が形成されており、金属リングはター
ビンエンジンのケーシング内部に配置されてい
て、セラミツクセグメントの溝と係合するよう構
成された支持用径方向部材を有している。前述の
仏国特許出願の第７ページに記載の如く、金属リ
ングの内側中空部は調圧チヤンバとして使用し
得、セラミツクセグメントの後方に空気を流すた
めの一連の穴がこの調圧チヤンバからセラミツク
セグメントの上縁及び下縁の近傍に夫々形成され
た複数の腔部にかけて穿設されている。調圧チヤ
ンバは圧縮機から採取された空気など冷却用流体
と流れの上で連通し得る。その他、調圧チヤンバ
からの冷却用空気を流してセラミツクセグメント
の背面を冷却するよう形成された穴も具備されて
いる。

この先行技術では複数のセラミツクセグメント
が環状の熱遮蔽部材を構成し、セラミツクセグメ
ントでターンの羽根が回り且つ高温の燃焼ガスが
流れる空間と、セラミツクセグメントを支持する
金属リングとの間に装着される。このようなセラ
ミツクセグメントは種々の利点をもたらす。例え
ば高温耐性が十分であるため、セラミツクセグメ
ントの外面の冷却が完全には阻止されてなくても
少なくとも圧縮機より採取される通風空気の消費
は少量ですむ。その代り、セラミツクセグメント
と中空断面をもつ金属リングとの熱膨張係数が互
いに極めてことなるため、この膨張係数差に起因
してセラミツクセグメントに、場合によつてはセ
ラミツクセグメントの寿命を短縮し又はセラミツ
クセグメントを破壊する大きな応力が発生するの
を回避するための特別の装置を講じなければなら
ない、またセラミツクセグメントは、特にタービ
ンスペース内を連通する極めて高温の燃焼ガスが
金属リングの全ての面と接触するのを回避すべ
く、金属リングとセラミツクセグメントとから成
る複合リングに気密性が与えられるよう金属リン
グに内側から固定する必要がある。仏国特許出願
第7722513号の明細書ではこの気密性の問題をセ
ラミツクセグメントの支持部材に気密性確保とい
う別の機能を与えることにより解決している。し
かし乍らこれら支持部材はやはり金属製であつ
て、これら部材と一体形成されている金属リング
と直接熱接触するため、前述の仏国特許出願では
セラミツクセグメントの特定部分と直接接触する
支持部材の面を鋸歯状にしている。こはれセラミ
ツクセグメントとの接触面を削減し、それによつ
て金属リングへの熱伝導を減少させるための装置
である。しかし乍らこのようにすると、前述の如
く支持部材に形成された歯が損傷し且つこれらの
歯と極めて局部的に接触するセラミツクセグメン
トが破損する危険が生じるだけでなく、前記接触
面の気密性が大幅に低下する。また、金属リング
とセラミツクセグメントとの間の大きな熱膨張係
数差により、これら２種類の部材の対応する面の
相互間の接触状態を変化させてその結果これら接
触面の部位において気密性を変えるような相対運
動がこれら部材間に生じ得る。

本発明の目的は、セラミツクセグメントを支持
する金属リングと、金属リングが滑動するフラン
ジとの間の気密性を確保し得るタービンエンジン
の動翼の密封装置を提供することにある。

本発明によれば、前記目的は、タービンエンジ
ンの動翼の先端と前記エンジンの外側ケーシング
との間を密封すべく前記動翼の列を包囲し、前記
エンジンの径方向に沿つて移動自在なセラミツク
ス製の環状の熱遮蔽部材と、前記熱遮蔽部材の内
周面に被覆されており、前記動翼の先端が接触す
る時に摩耗する材料で作られた摩耗部材と、前記
外側ケーシングの内側に固定された環状の２つの
径方向フランジの間に設けられており、前記熱遮
蔽部材を包囲かつ支持する中空断面の金属リング
と、前記金属リングが前記エンジンの回転軸のま
わりに回転するのを阻止すべく前記金属リングと
前記２つの径方向フランジの少くともいずれか一
方との間に設けられた止め部材と、前記金属リン
グの中に前記エンジンの圧縮機からの高温の圧縮
空気を導入する導入手段と、前記エンジンのガス
流に関して上流側における前記金属リングの環状
の一端面に設けられた環状の第１の溝と、前記ガ
ス流に関して下流側における前記金属リングの環
状の他端面に設けられた環状の第２の溝と、前記
第１の溝と前記２つの径方向フランジの一方との
間に設けられた第１の密封部材と、前記第２の溝
と前記２つの径方向フランジの他方との間に設け
られた第２の密封部材とからなるタービンエンジ
ンの動翼の密封装置、及びタービンエンジンの動
翼の先端と前記エンジンの外側ケーシングとの間
を密封すべく前記動翼の列を包囲すると共に前記
外側ケーシングの内側に設けられた環状の２つの
径方向フランジの間に設けられており、前記エン
ジンの径方向に沿つて移動自在なセラミツクス製
の環状の熱遮蔽部材と、前記熱遮蔽部材の内周面
に被覆されており、前記動翼の先端が接触する時
に摩耗する材料で作られた摩耗部材と、前記２つ
の径方向フランジの間に設けられており、前記熱
遮蔽部材を包囲する中空断面の金属リングと、前
記金属リングが前記エンジンの回転軸のまわりに
２回転するのを阻止すべく前記金属リングと前記
２つの径方向フランジの少くもいずれか一方との
間に設けられた止め部材と、前記金属リングの中
に前記エンジンの圧縮機からの高温の圧縮空気を
導入する導入手段と、前記エンジンのガス流に関
して上流側における前記熱遮蔽部材の環状の一端
面に設けられた環状の第１の溝と、前記ガス流に
関して下流側における前記熱遮蔽部材の環状の他
端に面に設けられた環状の第２の溝と、一端が前
記金属リングの環状の一端面に固定されており、
他端が前記金属リングの内側に伸長すると共に前
記第１の溝と係合する第１の環状突起部を有する
第１の係合部材と、一端が前記金属リングの環状
の他端面に固定されており、他端が前記金属リン
グの内側に伸長すると共に前記第２の溝と係合す
る第２の環状突起部を有する第２の係合部材と、
前記第１の環状突起部の対向する位置において前
記第１の係合部材の外側面に設けられた環状の第
３の溝と、前記第２の環状突起部の対向する位置
において前記第２の係合部材の外側面に面に設け
られた環状の第４の溝と、前記第３の溝と前記２
つの径方向フランジの一方との間に設けられた第
１の密封部材と、前記第４の溝と前記２つの径方
向フランジの他方との間に設けられた第２の密封
部材とからなるタービンエンジンの動翼の密封装
置によつて達成される。

本発明によれば、万一動翼の先端が摩耗部材に
接触しても、熱遮蔽部材を包囲かつ支持する金属
リングがタービンエンジンの回転軸のまわりに回
転するのを阻止し得、２つの径方向フランジと接
触する第１の密封部材及び第２の密封部材が破損
するのを防止し得、金属リングと２つの径方向リ
ングとの間の気密性を確実に確保し得る。

以下、添付図面に基づき種々の非限定的具体例
を挙げて本発明を説明する。

第１図には、タービンエンジンの１つのタービ
ン段のロータが符号１Ａで、ロータ１Ａより燃焼
ガス流の上流側に位置するデイストリビユータが
符号２Ａで示されている。ロータ１Ａは、タービ
ンエンジンのケーシング３に固定されたリングに
より一定の間隙ｅをおいて包囲されている。この
リングは本発明の一具体例では次の如く構成され
ている。即ち、該リングは２つの径方向フラン
ジ、特にケーシング３の内面に固定された上流側
フランジ４ｍ並びに下流側フランンジ４Ｖのほぼ
平面状の環状面の相互間に装着されている。

フランジ４ｖは本具体例ではケーシング３の外
側にＴ形横断面を有する延長部４ｖ１を有してお
り、延長部４ｖ１は、ロータ１Ａとデイストリビ
ユータ２Ａとに対応するケーシング３の部分に固
定された外側径方向フランジ３ｖと、タービンエ
ンジンの次の段（完全に図示しなかつた）のデイ
ストリビユータ２Ｂに対応するケーシング３の部
分に固定された外側径方向フランジ３ａとの間
に、例えばボルト（図示せず）によつて固定され
ている。中空断面をもつ金属リング５Ａは上流側
径方向隔壁５ｍに固定された内側環状隔壁５ｉで
実質的に構成されている。隔壁５ｍ及び５ｉは接
続部材６の長手方向環状第１溝内に嵌合された長
手方向フランジ５ｂによつて支持されており、接
続部材６の径方向環状溝６Ａはデイストリビユー
タ２Ａの外側径方向環状フランジ２ｂ上に嵌合さ
れている。金属リング５Ａの下流側径方向隔壁５
ｖはＬ形横断面をもつ冠状部材の長手方向フラン
ジで構成されており、この冠状部材の長手方向フ
ランジは一連のボルト７を介して金属リング５Ａ
の内側隔壁５ｉの先端に固定されている。このア
センブリは金属リング５Ａの径方向の面、即ちフ
ランジ４ｖ及び４ｍの平面部と向かい合う径方向
の側壁５ｖ及び５ｍの表面がやはり平面状であつ
てフランジ４ｖ及び４ｍの平面部と滑動可能な状
態で接触するよう構成されている。金属リング５
Ａの側壁５ｖ及び５ｍの環状溝内には、例えば黒
鉛化アスベストなどで形成された密封部材として
の２つの環状パツキン９ｖ及び９ｍが配置されて
おり、そのため金属リング５Ａが特に熱膨張によ
つて多少の相対運動が生じるにも拘らず、前述の
滑動する接触面における気密性が確保される。

金属リング５Ａの側壁５ｖ及び５ｍには、更
に、下方に伸長する径方向部材が続いている。こ
れらの部材は第１図の具体例では２つの内側径方
向カラー５ｖ１及び５ｍ１で構成されており、カ
ラー５ｖ１及び５ｖ２は夫々弓形横断面を有する
部分５ｖ２及び５ｍ２を備えており、これらはタ
ービンエンジンの中心軸に向かう方向に伸長して
いる。部分５ｖ２及び５ｍ２は凸面が金属リング
の径方向正中面側に向くよう湾曲しており、且つ
タービンエンジンの中心軸に対する直交面を挾ん
で対称的に配置されている。適切なセラミツク材
料で形成された複数のセラミツクセグメント８は
第２図の如く組立てられて金属リング５Ａとロー
タ１Ａとの間の環状の熱遮蔽部材を構成する。各
セグメント８は夫々上流側縁及び下流側縁に弓形
横断面をもつ溝を備えている。これらの溝は部分
５ｍ２及び５ｖ２と夫々係合する。第２図に示さ
れているように、各セグメント８の長手方向縁の
一方は一種の凸部８ａを形成しており、凸部８ａ
は隣接のセグメント８の対応長手方向縁に形成さ
れた一種の凹部８内に適切な間隙をもつて嵌合さ
れる。セグメント８はまた中央部近傍で外面上に
長手方向溝８ｃを有している。この溝にはピン８
ｄが実質的に間隙をもたず周縁沿いに篏装され、
ピン８ｄの両端は部分５ｖ１と５ｍ１とに任意の
適切な手段を介して夫々固定される。本具体例で
は各ピン８ｄの両端の断面積が縮小されており
夫々上流側と下流側とで部分５ｍ１と５ｖ１との
対応穴に挿入される。この嵌合作業は側壁５ｖを
隔壁５ｉにボルト留めする前に行う。このように
各セグメント８はピン８ｄを介して、場合により
金属リング５ａとセラミツクセグメント８との異
なつた熱膨張に左右されずに金属リング５Ａに固
定される。金属リング５Ａの熱膨張又は熱収縮量
は通常セグメント８の熱膨張又は熱収縮量より大
きく、従つて金属リング５Ａに固定された複数の
金属ピン８ｄ相互間の間隔も大きくなるため、各
セグメント８の凹部８ｂに嵌合される隣接のセグ
メント８の凸部８ａの周縁間隙を変えればこの膨
張差を補償することができる。

セグメント８を支持する部分５ｖ２及び５ｍ２
は環状溝を有しており、金属リング５とセグメン
ト８との間の径方向膨張差を補償するに足る十分
な弾性を有するようにかなり薄く形成し得る。

本発明の別の特徴によれば、金属リング５Ａの
径方向面中少なくとも１つ、特に下流側の側壁５
ｖの表面とこれに対応するフランジ４ｖの表面と
は、金属リング５Ａがフランジ４ｖ及び４ｍに対
し周方向に移動しないように固定するための手段
を備えている。この手段は、第１図の具体例で
は、好ましくは金属リング５Ａを周方向又は径方
向のうち少なくとも一方に自由に膨張せしめるよ
うな間隔をもつて互いに係合するようフランジ４
ｖと側壁５ｖとの夫々の表面上に形成された止め
部材としてのツメ１０ｖで構成されている。ツメ
１０ｖに代えて、同様の機能をもつ突起及び／又
は凹所を形成してもよい。

前述の説明に従えば、中空断面をもつ金属リン
グ５Ａの外面は環状のコレクタ１２内に連通する
ようケーシング３の所定の部分上に形成された一
連の開口１１に向かつて開放されていることにな
る。コレクタ１２はケーシング３の前述の所定の
部分の外面に形成されており、コレクタ１２内に
適切な圧力の通風用空気を導入する少なくとも１
つの導管１３がこれに連通している。この通風用
空気の供給源については後で詳述する。可撓性導
管１４は本具体例ではベローで構成されており、
各開口１１をＵ形横断面をもつリング状の穿孔プ
レート１５内部に連通させる。プレート１５はエ
アーデイストリビユータとしての役目を果たす。
プレート１５は部分１５ａが金属リング５Ａの内
壁５ｉから少し離れてこれと平行に伸長している
のに対し、部分１５ｂ及び１５ｃが金属リング５
Ａの側壁５ｍ及び５ｖの内面とほぼ平行に伸長し
ている。加圧状態でコレクタ１２内に導入された
空気は矢印に沿つて循環し、開口１１と可撓性導
管１４とを介してプレート１５内に侵入し、金属
リング５Ａの隔壁５ｉ，５ｍ及び５ｖの内面に接
触してこれらの面の温度調節を行なう。即ち、導
管１３を介して導入される空気の温度に応じてこ
れらの面が冷却又は加熱される。この空気は側壁
４ｖに形成された穴を介して下流の環状スペース
内に侵入し、ここには図示されていない通路を介
して例えばタービンエンジンの円錐形エゼクタに
向かつて流出する。ロータ１Ａとこれに対応する
セグメント８との間隙ｅの調整に適した通風用空
気の分布調整システムについては後で説明する。

セグメント８の内面は公知タイプの摩耗部材と
しての摩耗可能材料層１６を具備する。層１６は
プラズマフレームガンもしくはヘラを用いて、又
はハンダ付け処理により、予め付着しておいても
よい。

第３図から第６図に示されている本発明の他の
具体例は第１図及び第２図の具体例と以下の点に
おいてのみ異なる。尚、第１図及び第２図に示さ
れている部材と同一の部材は第３図から第６図で
も同一符号で示している。第３図はタービンエン
ジンの高圧タービンの２つの段の部分を示してい
る。これら両段のロータは１Ａ及び１Ｂで示し、
ロータ１Ａ及び１Ｂと対応するデイストリビユー
タは２Ａ及び２Ｂ、ロータ１Ａ及び１Ｂを夫々包
囲する金属リングは５Ａ及び５Ｂで示している。
各金属リング、例えば５Ａ、の径方向の面と協働
する２つのフランジ４ｖ及び４ｍは一定の径方向
間隙JAをもつて金属リング５Ａの外側隔壁５ｅ
を同軸的に包囲する金属製の円筒リング４ｍ１に
より互いに連結されている。円筒リング４ｍ１は
上流側縁が径方向フランジ４ｍに固定されてお
り、下流側縁が別の径方向フランジ４ｍ２に固定
されている。

フランジ４ｍ２自体は一連のボルト（第３図に
は図示せず）によりフランジ４ｖの外側延長部分
４ｖ１に接続されている。また、第１段の場合、
即ち金属リング５Ａの場合は、前記と同一のボル
ト列がフランジ４ｍ及び延長部４ｖ１を径方向フ
ランジ１７ｍに固定する役割も果たしている。フ
ランジ１７ｍは第２段のデイストリビユータ２Ｂ
を支持する円筒状ケーシングの径方向フランジを
構成する。フランジ４ｍ及び４ｖと、フランジ４
ｍ及び４ｖに夫々隣接するデイストリビユータ２
Ａ及び２Ｂとの間の気密性は多数の環状パツキン
により確保されているが、これらパツキンの詳細
な説明は不要につき省略する。円筒リング４ｍ１
により互いに接続された２つのフランジ４ｍ及び
４ｖは従つて一種の溝を構成することになる。こ
の溝はタービンエンジンの対応する段の内部に向
けて径方向に開放されており、金属リング５Ａと
セグメント８とで構成された複合リングが当該溝
内に装着される。その方法は前述と同様である
が、次の点で異なる。即ち本具体例では金属リン
グ５Ａ自体がＵ形断面をもつ２つの環状の半部材
５Ａ１及び５Ａ２からなり、半部材５Ａ１及び５
Ａ２が金属リング５Ａの径方向の正中面上で第６
図の複数のピン１８を介して互いに接合される。
ピン１８は長手方向離隔材の役割を果たす。第６
図から明らかなようにピン１８は長さが金属リン
グ５Ａの内側空洞部の横断方向寸法にほぼ等し
く、両端がネジ１８ｍ及び１８ｖを外側から留め
得るよう内ネジを有しており、ネジ１８ｍ及び１
８ｖを締めると半部材５Ａ１及び５Ａ２が互いに
固定される。ピン１８は各金属リング５Ａに沿つ
て規則的に配分するのが好ましい。一方複数のセ
グメント８は第１図を参照しながら説明したよう
に上流側の縁と下流側の縁とが互いに連結され、
上流側の縁及び下流側の縁の所定の構内に、環状
突起部としての部分５ｖ２，５ｍ２を有する係合
部材としてのカラー５ｖ１，５ｍ１を夫々係合す
ることによつて各セグメント８毎に支持される。
部分５Ｖ２及び５ｍ２を有するカラー５ｖ１及び
５ｍ１は第５図に示されている如く２つの環状つ
ばを構成する。これらのつばは各々が複数の径方
向スリツトｆを有している。スリツトｆは対応す
るつば、例えば部分５ｍ２に大きな応力が生じる
のを回避するためのものであり、スリツトｆが無
いと前記つばの内外両縁間の温度差に起因する応
力が生じ得る。また密封部材としてのパツキン９
ｍ及び９ｖは部分５ｍ２及び５ｖ２を有するカラ
ー５ｖ１及び５ｍ１の外側上に形成された外部溝
内、特にセグメント８の上流側縁及び下流側縁の
対応溝と弾性クリツプ式に係合部する部分５ｍ２
及び５ｖ２の凹部内に配置される。パツキン９ｍ
及び９ｖは２つの径方向のフランジ４ｍ及び４ｖ
の互いに向き合う径方向の面の最も内側の部分と
も協働して、金属リング５Ａ及びセグメント８
と、フランジ４ｍ及び４ｖとの間の振幅の小さい
相対移動が径方向及び周方向のうち少なくとも一
方に生じ得るような状態で金属リング５Ａ及びセ
グメント８の気密性を確保せしめる。

第１図及び第２図に示されている具体例の場合
と同様に、前記の相対移動は制限されているが、
本具体例ではこの制限を側面が互に平行なツメ１
０ｍ及び１０ｖ（第５図も参照のこと）によつて
行う。ツメ１０ｍ及び１０ｖは夫々セグメント４
ｍ又は４ｖの対応面に形成された突起部１９ｍ又
は１９ｖと係合する。第５図から明らかなよう
に、本具体例ではツメ１０ｍと対応する突起部１
９ｍとがフランジ４ｍに対する金属リング５Ａと
セグメント８の限定的径方向移動を可能にするよ
うな状態で協働する。これはツメ１０ｖと突起部
１９ｖとに関しても同様である。本発明の装置に
係る止め部材は、ツメ１０ｖ，１０ｍ、突起部１
９ｖ，１９ｍで構成される。

本具体例では更に２つの弾性的に変形し得る２
つのバネ板２０ａ及び２０ｂ（第４図）がセグメ
ント８とこれに対応する金属リング５Ａとの間に
挿着される。バネ板２０ａ及び２０ｂは本具体例
では第６図の如くエンジンの軸方向に沿つて配置
されており、各バネ板２０ａ及び２０ｂの中央部
が特にピン２１ａ及び２１ｂによつて金属リング
５Ａの内壁５ｉに固定されている。ピン２１ａ及
び２１ｂは２つの半部材５Ａ１及び５Ａ２の下方
の部分に近い縁に形成された穴に嵌め込まれてい
る。一方、各バネ板２０ａ及び２０ｂの先端は
夫々対応するセグメント８の上流部及び下流部と
協働する。本具体例ではこれらバネ板、例えば２
０ａ（第６図）、の対応する先端をセグメント８の
外面に形成された第６図のエンジンの軸方向の溝
２２と係合させることによつて前述の協働状態を
得る。各セグメント８の内面に具備された摩耗可
能な材料の層１６と対応するロータ１Ａの羽根の
先端との間の間隙ｅが何らかの理由で消失して
も、ロータ１Ａの羽根によりセグメント８上に加
えられる衝撃の径方向の成分がバネ板２０ａ及び
２０ｂをたわませる効果をもたらすことは明白で
あろう。

第３図に示されている如く、高圧タービンの各
段で金属リング、例えば５Ａに接続された部材４
ｍ−４ｍ１−４ｍ２はタービンエンジンのケーシ
ング３の対応する部分と共に環状のコレクタ１２
Ａ又は１２Ｂを規定する。このコレクタにはほぼ
径方向の導管１３Ａ又は１３Ｂの少なくとも１つ
を介して通風用の空気が供給される。中空断面を
もつ各金属リング、例えば５Ａの内部には、環状
のデイストリビユータを構成するＵ形横断面を有
する穿孔プレート１５が設けられており、これは
環状のエアーデイストリビユータを構成する。プ
レート１５には可撓性の導管、特に１４Ａの如き
金属ベローを介して剛性の導管２３Ａに連結され
る中実プレートが外側へ向けて固定されている。
導管２３Ａの最も外側の円筒部分は導管２３Ａの
外径より少し大きい直径を有する開口を介して金
属リング５Ａの上方隔壁５ｅを貫通し、更に４ｍ
１を貫通してコレクタ１２Ａに連通している。こ
の場合、導管２３Ａは公知の方法により気密性を
もつて円筒リング４ｍ１に嵌め込まれる。通風用
空気は従つて種々の導管、例えば導管２３Ａとこ
れに連結された導管１４Ａとを通つてプレート１
５内に導入された後矢印の如く流れて、次いでプ
レート１５を介して流出して金属リング５Ａの側
壁と内壁との内表面に接触する。通風空気はこの
ようにして金属リング５Ａの壁面の温度調整を行
つた後、例えば導管２３Ａの外壁と金属リング５
Ａの壁面５ｅの該当孔との間に存在する前述の間
隙を介して流出する。その結果空気は狭い環状チ
ヤンバjA内に流入し、次いで開口２４，２５及
び２６を介して高圧タービンの第２段に向かつて
流出する。開口２４はフランジ４ｖの外側への延
長部４ｖ１に形成されており、残り２つは高圧タ
ービンの第２段のデイストリビユータ２Ｂの支持
部材に形成されている。第１段から流出した通風
用空気はこのようにして第２段の狭い環状チヤン
バjB内に流入し、そこで対応する金属リング５
Ｂからの通風用空気と混合させる。この混合空気
は開口２８を介して環状チヤンバjBから流出し、
次いで低圧タービンの（詳細には図示せず）第１
段のデイストリビユータ２ｃの支持部材に形成さ
れた開口２９を貫通し、最終的に開口３０を介し
て低圧タービンの第１段のチヤンバ内に流出す
る。

第３図に点線で示される一変形例では開口２
８，２９及び３０が省略されており、高圧タービ
ンの第２段の金属リング５Ｂより流出した通風用
空気は上流へ向かつて、即ち第２段のタービンリ
ング１Ｂに関して説明した流れ方向と逆の方向
に、環状チヤンバjB内を循環する。金属リング
５Ｂからの空気は次いで開口２５を介してデイス
トリビユータ２Ｂの支持部材に形成された密閉チ
ヤンバ３１内に到達する。このチヤンバには前述
の如く金属リング５Ａからの通風用空気も開口２
４を介して流入する。これら２つの空気の流れは
次いで径方向の導管３２内に侵入する。管３２に
はケーシング３の外側に別の径方向の導管３２ａ
が続いており、導管３２ａの他端（図示せず）は
タービンエンジン（図示せず）の排気室に連通し
ている。

第７図はタービンエンジンを簡略的に示してい
る。エンジンは例えばブロワ３３と、Ｎ個の段を
もつコンプレツサ３４と、燃焼室３５と、２つの
段３６Ａ及び３６Ｂをもつ高圧タービンと、低圧
タービン３７とを有しており、第３６Ａ及び３６
Ｂの各々に前述のいずれかの具体例の金属リング
５Ａとセグメント８が１つずつ配置されている。
第７図の具体例ではタービンエンジンがその調整
を確実に行うべく計算機を具備するものと想定し
た。この計算機はブロツク４０で示されている。

計算機４０はタービンエンジン内に既に存在し
ている種々の検出器より送出される信号から、例
えばＮ２（高圧タービンの回転速度）の如きター
ビン運転状態、又はPs₃（燃焼室３５内の圧力）の
如き圧力に関する情報を処理して信号を送出す
る。この信号はスロツトル４１に送られ、スロツ
トル４１は通風用空気を金属リング５Ａ及び５Ｂ
（高圧タービンの２つの段に対応）に供給する径
方向の導管１３Ａ及び１３Ｂを、受信する信号に
応じて通風用空気採取管４２及び４３のいずれか
一方に連通させるか又は双方に同時に連通させ
る。

管４２がブロワ３３の風路内の余り高くない温
度T₁の空気を採取するのに対し、管４３は高圧
コンプレツサ３４の出口近傍の段内の比較的高い
温度T₂の空気を採取する。管４３の途中には仕
切り弁４３が設けられている。

計算機４０は、金属リング５Ａ，５Ｂに供給さ
れる混合気の温度が翼の先端間隙を作動条件に応
じて最適化するのに適した温度になるよう、温度
T₁の空気と温度T₂の空気との流量比を変化させ
る任意の中間位置にスロツトル４１を配置させ得
る。

２つの金属リング５Ａ及び５Ｂの温度調整に使
用された通風用空気は次いで第３図に基づき説明
した２つの回路のいずれか一方、例えば点線で示
した変形例の回路に従い導管３２ａを介してター
ビンエンジンの排気室方向へ流出する。従つて高
圧タービンの各段のロータの羽根とそのロータを
包囲する金属リングとの間の間隙（第３図のｅ）
は、スロツトル４１を制御することにより金属リ
ングに管４２からの冷風及び管４３からの熱風を
適宜に混合するようスロツトル４１を制御する計
算機４０により自動的に調整し得る。

一変形例では冷風を高圧コンプレツサ３４（第
７図）の調整用第３段の下流で採取し、熱風をこ
の高圧コンプレツサの出口近傍の段、例えば最終
段内で採取する。この場合、通風用空気はその機
能を果たした後、第３図に基づき説明した主とし
て開口２８，２９及び３０を通る回路に従い低圧
タービノン３７方向へ排出される。

第８図はタービンエンジンの高圧タービンの２
つの段の一変形例を部分的に示している。タービ
ンエンジンのケーシング３の壁面はタービンの第
１段の部位に突出部４４ａを有しており、突出部
４４ａ上に径方向導管４４が装着されている。導
管４４には高圧コンプレツサの出口近傍の段内で
採取された圧縮空気が供給される。前記の段の選
択はこの圧縮空気の圧力がタービンの対応段内の
圧力より大きくなるよう考慮して行う。例えば、
タービンスペース内の圧力が第１段の入口で、
7.1バール、出口で、4.3バールであれば、前記圧
縮空気は高圧コンプレツサの最終段の１つ、例え
ば第３段内で約12.5バールの圧力下で採取し得
る。導管44の先にはタービン内部に向けて導管４
５が続いている。導管４５は２つのフランジ４ｍ
及び４ｖと金属リング５Ａの外側隔壁５ｅとを連
結させる円筒リング４ｍ１を径方向に貫通してお
り、導管４５のタービン内部側の最先端は前述の
種々の構成部材が異なる膨張率で膨張しても２つ
の管４５及び４６が常に気密性をもつて接触した
状態で径方向で小振幅の相対運動を行い得るよう
軽く摩擦する程度の間隙をもつて剛性導管４６内
に嵌入されている。導管４６自体は円筒リング４
ｍ１に固定されている。

円筒リング４ｍ１に固定された導管４６は可撓
性導管、特にベロー形管１４Ａを介して剛性導管
４８に接続されている。導管４８は金属リング５
Ａの特に内側隔壁５ｉに固定されており、第３図
に基づいて説明した如く金属リング５Ａの内側空
洞部に配置されたプレート１５を貫通してセグメ
ント８の外面、特にこの外面に形成された凹部８
ｅと連通している。セグメント８のこれら凹部８
ｅは本具体例では弓形の断面をもつ樋の形状を有
しており、各セグメント８の凹部８ｅが互に連通
し合つて環状溝を形成するようセグメント８の２
つの周辺縁の一方から他方へと伸長している。こ
の環状溝には前述の少なくとも１つの導管４４−
４５−４６−１４Ａ−４８を介して、又は好まし
くは金属リング５Ａの周囲に規則的に配分された
複数の類似の径方向導管を介して、圧縮空気が供
給される。これに関し留意すべきこととして、第
３図及び第８図の軸面は互いに異なつており、径
方向導管１３及び４４はタービンの軸と直交する
同一平面に隣接してはいるが、２つの異なる軸面
上に位置している。セグメント８の外面には、セ
グメント８の上流側縁と下流側縁とに圧縮空気を
導入するための複数の長手方向溝４９が形成され
ており、従つてパツキン９ｍ及び９ｖの外部側面
は圧縮空気の圧力下におかれる。この圧力は例え
ば12.5バールであつて、タービンスペース内の同
一レベルにおける7.1又は4.3バールの圧力よりも
大きく、そのためタービンの羽根が入つている前
記スペース内を流れる極めて高温の燃焼ガスがパ
ツキン９ｍ及び９ｖの周囲に流入しその結果金属
リング５Ａと接触する現象が回避される。この熱
い空気が金属リング５Ａと接触すると前述した通
風用空気と逆の熱作用が当該リングに及ぼされる
ことになる。

高圧タービンの第２段の金属リング５Ｂに支持
されている複数のセグメント８も１つの連続した
環状溝を形成する複数の凹部８ｅを外面上に有し
ている他、圧縮空気を通すための複数の長手方向
溝４９を少なくとも第１段側に備えている。但し
該タービンスペース内の圧力はタービンの第２段
の入口と出口とにおいて夫々2.7及び1.6バールに
すぎないため、第３図に基づき説明したように径
方向導管１３Ａ（第３図）を介してコレクタ１２
Ａ内に導入される高圧タービンの第１段の例えば
3.7バール程度の通風用空気の一部を圧縮空気と
して使用してもよい。それには長手方向導管５０
を具備してコレクタ１２Ａを高圧タービンの第２
段のフランジ４ｍに形成された突起部１９ｍに連
通させ、金属リング５Ｂの対応径方向壁面に形成
された更に別の通路５１によりこの突起部１９ｍ
と溝４９とを連通させるだけでよい。

第９図に示されている変形例では高圧タービン
第１段のセグメント８に使用される圧縮空気が当
該第１段の上流のタービンエンジン燃焼室の単数
又は複数のフレーム管を包囲するスペース内で開
口５２を介して直接採取され、上流側のフランジ
４ｍに形成された開口５３を介して第１段からセ
グメント８の外面上に形成された長手方向溝４９
へと流出する。高圧タービン第２段の圧縮空気は
第８図の場合と同様に第１段の環状コレクタ１２
Ａから採取された通風用空気の一部で構成され
る。

以上第１図から第９図を参照しながら説明して
きた本発明の具体例は既に示したように種々の変
形が可能であり、いずれの変形も本発明の範囲内
に含まれる。高圧タービン第２段のリングに加え
られる圧縮空気として通風用空気の一部を使用し
てもよい（第８図及び第９図）。セグメント８の
外面の凹部８ｅの形成は任意であり、凹部又はこ
れら凹部が無い場合のセグメントの外面への圧縮
空気もやはり任意の事項である。計算機４０（第
７図）を具備していないタービンエンジンの場合
は間隙ｅ（第１図及び第３図）を調整するための
公知回路を具備し得る。その場合は入力情報とし
てN₂及びPs₃又は等価の情報を使用する。いずれ
の場合にも導管１３Ａ及び１３Ｂ内の通風用空気
の流量は適切に選択されたタービンエンジンの作
動パラメータに従うスロツトル４１により制御し
得る。各セグメント８に対応するバネ板２０ａ及
び２０ｂ（第４図及び第６図）の個数は任意であ
り、その形状並びに金属リング５Ａとセグメント
８とへの固定法も自由に選択し得る。これらバネ
板に代えて他の弾性手段、例えばコイルバネ、高
温耐性のある弾性材料製プラグ等を使用してもよ
い。セグメント８は２つの異なるタイプ、即ち各
先端に突出端を備えたタイプとを各先端に凹所を
備えたタイプとに分けてもよい。

フランジ４ｍ又は４ｖの面に形成された突起部
１９ｍ又は１９ｖと、側壁５ｍ又は５ｖの面に形
成されたツメ１０ｍ又は１０ｖとを入れ換えても
よい。

第１０図の軸方向断面図ではタービンエンジン
のタービン段のロータ１Ａが一定の間隙ｅをもつ
てリングに包囲されており、該リングがタービン
エンジンのケーシング３に固定されていると共に
本発明の参考例として次の如く構成されている。
このリングは実質的に金属リング５Ａからなつて
おり、金属リング５Ａの側壁５ｍ及び側壁５ｖが
夫々２つの長手方向フランジ５ｓ１及び５ｓ２部
分でケーシング３に内側から固定されている。こ
の固定は２列のリベツト５４又は等価のボルトに
より実施し得る。側壁５ｍの先には上流方向に長
手方向フランジ５ｂが続いており、フランジ５ｂ
は第１図に基づき説明した如くタービンの当該段
のデイストリビユータ（図示せず）に金属リング
５Ａを固定させるのに使用し得る。フランジ５ｍ
及び５ｖは、カラー５ｍ１及び５ｖ１で構成され
ており、カラー５ｍ１及び５ｖ１は、互に向き合
う面上にほぼ長手方向のフランジ状の部分５ｍ２
及び５ｖ２を備えている。部分５ｍ２及び５ｖ２
はセグメント８の上流側縁及び下流側縁に夫々形
成された溝８ｍ及び８ｖと夫々に係合する。セグ
メント８を第１３図に斜視図で示した。部分５ｍ
２及び５ｖ２と、各セラミツクセグメント８の溝
８ｍ及び８ｖの内面との間にはスリツトのある円
環形状のパツキン９ｍ及び９ｖが部分５ｍ２及び
５ｖ２により締め付けられ、その結果極めて高温
の気体がタービン羽根の回転するスペースからセ
グメント８の外面方向へ部分フランジ５ｍ２及び
５ｖ２の輪郭沿いに流動する現象が回避されるよ
う挿入されている。

更に、フランジ５ｍはセグメント８との間に一
定の径方向間隔をおいて下流方向に伸長する長手
方向フランジ５ｉを備えている。フランジ５ｉは
金属リング５Ａの内側隔壁を構成し、先端が例え
ば一例のボルト（図示せず）などによりフランジ
５ｖの対応部に気密性をもつて接続されている。
フランジ５ｉの下ではフランジ５ｉから一定の距
離ｄにおいて、２つのフランジ５ｍ及び５ｖの互
いに向き合う面がこれらフランジとカラー５ｍ１
及び５ｖ１との接続部とほぼ同一レベルに金属製
の舌状体５ｌ１及び５ｌ２の列を具備している。
舌状体５ｌ１及び５ｌ２は弾性を有すべく十分に
薄いことが好ましく、第１１図の拡大断面図に示
されているように舌状体５ｌ１と５ｌ２とが交互
に配置される。即ち舌状体５ｌ１及び５ｌ２は、
セグメント８の外面上にセグメント８を部分５ｍ
２及び５ｖ２に弾性的に当接させる圧力が加えら
れるよう配置されている。第１４図に示した参考
例では、舌状体５ｌ１及び５ｌ２の丸い先端のみ
がセグメント８の外面に押付けられる。また、少
なくとも一方の列の舌状体、例えば５ｌ１はいず
れも中央突起５５（第１２図も参照）を有してお
り、これら突起がセグメント８外面の中央溝８ｒ
と係合して、複数のセグメント８からなるリング
の少なくとも一方向の回転運動を制止する。実
際、タービンエンジンのロータは常に同一方向に
回転するため、間隙ｅ（第１０図）が消失した場
合ロータにより少なくとも数個のセグメント８に
伝達され得る衝撃の正接成分即ち周方向成分は常
に同一の方向を有する。従つて第１２図及び第１
３図から明らかなように、各セグメント８の外面
上に形成された溝８ｒは一端が開放され反対端が
閉鎖されていてよい。第１２図に示される如く、
セグメント８の隣接し合う縁は摩耗可能材料層１
６で被覆されていてもよい内面の近傍で瓦の如く
入れ子式に重なり合うよう連結される。そのため
にはセグメント８から外側へ向けて耳８ｔを各セ
グメント８の一方の縁に形成し、且つ突出部８ｓ
を他方の周縁に形成するとよい。この突出部８ｓ
はセグメント８と、カラー５ｍ１及び５ｖ１との
間に膨張差がある場合に、これを補償すべく周方
向に一定の間隙をもつて隣接セグメント８の耳８
ｔの下側に嵌合するよう形成する。

タービンエンジンのケーシング３を金属リング
５Ａの部位で適宜な管を介して貫通している径方
向導管１３Ａは、例えば段内を流れる空気の圧力
及び温度の観点から適切に選択されたタービンエ
ンジンの圧縮段などで採取された通風用空気を、
外部開放面を介して金属リング５Ａ内に導入し得
る。このように導管１３Ａを介して導入された通
風用空気は金属リング５Ａの内側隔壁５ｉに直接
ぶつかり、金属リング５Ａの径方向の側壁５ｍ及
び５ｖにも接触する。一方、側壁５ｍ及び５ｖは
夫々カラー５ｍ１及び５ｖ１の部位に貫通孔５６
ｍ及び５６ｖを有しており、そのためタービンの
羽根が回転するスペースとセグメント８の舌状体
５ｌ１及び５ｌ２が具備されている部位とが互い
に連通し合う。また、側壁５ｍには舌状体５ｌ
１，５ｌ２の外側のスペースを圧縮されたスペー
ス、例えばタービンエンジンの燃焼室の単数又は
複数のフレーム管の外側のスペースに連通させる
複数の穴５７が長手方向延長部５ｂの近傍に形成
されている。そのためこれらの穴５７と舌状体５
ｌ１及び５ｌ２間の不連続部分と穴５６ｍ及び５
６ｖとを介して流れる空気はタービンの羽根が回
転するスペース内の極めて高温の気体がセグメン
ト８からなるリングを支持する金属リングの方向
へ上昇するのを阻止する障壁空気の役割を果た
す。

以上第１０図から第１４図を参照しながら説明
してきた本発明の参考例は、間隙ｅ（第１０図）
が消失した場合に各セラミツクセグメント８が舌
状体５ｌ１及び５ｌ２の弾性変形により軸から離
れる方向へ移動し得、その結果これらセグメント
８の損傷又は破壊が完全に回避されるという主要
利点を有する。

導管１３Ａを介して金属リング５Ａ内部に導入
された通風用空気は次いで径方向フランジ５ｖを
貫通する長手方向管５０を介してタービンの次の
段のデイストリビユータ（図示せず）方向へ流出
し得る。

第１０図から第１４図の参考例において、通風
口５６ｍ及び５６ｖは無くてもよい。

セグメント８からなるリングの固定手段は任意
に選択し得、主として舌状体５ｌ１の中央突起５
５とセグメント８の周縁溝８ｒとで構成された前
述の手段と異なつていてよい。

また、言うまでもなく、第１０図から第１４図
に示されている参考例の隣接セグメント間の接続
手段に本発明の一具体例（第１図から第９図）の
突起部及び凹所を使用してもよい。

本発明の他の具体例の瓦状に重合されたセグメ
ントを一具体例で使用しても、本発明の範囲から
逸脱することにはならない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一具体例の部分縦断面図、第
２図は第１図の線−に沿た部分横断面図、第
３図は本発明の一具体例の変形例の部分縦断面
図、第４図及び第５図は夫々第６図の線−と
第３図の線−とに関する部分横断面図、第６
図は第４図の線−に関する部分縦断面図、第
７図はタービンエンジンの簡略説明図、第８図及
び第９図は本発明の一具体例の圧縮空気回路の２
つ異なる具体例を示す部分縦断面図、第１０図は
本発明の参考例の部分縦断面図、第１１図及び第
１２図は夫々第１０図の線XI−XIとXII−XIIとに関
する断面図、第１３図は第１０図に部分的に示さ
れているリングのセラミツクセグメントの１つを
示す斜視図、第１４図は第１０図の本発明の参考
例の一変形例を示す説明図である。 １Ａ，１Ｂ…ロータ、２Ａ，２Ｂ，２Ｃ…デイ
ストリビユータ、３…ケーシング、４ｍ…フラン
ジ、４ｖ…フランジ、５Ａ，５Ｂ…金属リング、
５ｍ…側壁、８…セラミツクセグメント、９ｍ，
９ｖ…パツキン、１０ｍ，１０ｖ…ツメ、１２，
１２Ａ，１２Ｂ…環状コレクタ、１３，１３Ａ，
１３Ｂ，２３Ａ，３２，４４，４５，４６，４８
…導管、１５…プレート、４ｍ１…円筒リング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ タービンエンジンの動翼の先端と前記エンジ
   ンの外側ケーシングとの間を密封すべく前記動翼
   の列を包囲し、前記エンジンの径方向に沿つて移
   動自在なセラミツクス製の環状の熱遮蔽部材と、
   前記熱遮蔽部材の内周面に被覆されており、前記
   動翼の先端が接触する時に摩耗する材料で作られ
   た摩耗部材と、前記外側ケーシングの内側に固定
   された環状の２つの径方向フランジの間に設けら
   れており、前記熱遮蔽部材を包囲かつ支持する中
   空断面の金属リングと、前記金属リングが前記エ
   ンジンの回転軸のまわりに回転するのを阻止すべ
   く前記金属リングと前記２つの径方向フランジの
   少くともいずれか一方との間に設けられた止め部
   材と、前記金属リングの中に前記エンジンの圧縮
   機からの高温の圧縮空気を導入する導入手段と、
   前記エンジンのガス流に関して上流側における前
   記金属リングの環状の一端面に設けられた環状の
   第１の溝と、前記ガス流に関して下流側における
   前記金属リングの環状の他端面に設けられた環状
   の第２の溝と、前記第１の溝と前記２つの径方向
   フランジの一方との間に設けられた第１の密封部
   材と、前記第２の溝と前記２つの径方向フランジ
   の他方との間に設けられた第２の密封部材とから
   なるタービンエンジンの動翼の密封装置。 ２ 前記止め部材が、前記金属リングの環状の一
   端面と前記２つの径方向フランジの一方との間に
   設けられている特許請求の範囲第１項に記載の装
   置。 ３ 前記止め部材が、前記金属リングの環状の一
   端面に設けられた凹所と、前記２つの径方向フラ
   ンジの一方に設けられた突起部とからなる特許請
   求の範囲第２項に記載の装置。 ４ タービンエンジンの動翼の先端と前記エンジ
   ンの外側ケーシングとの間を密封すべく前記動翼
   の列を包囲すると共に前記外側ケーシングの内側
   に設けられた環状の２つの径方向フランジの間に
   設けられており、前記エンジンの径方向に沿つて
   移動自在なセラミツクス製の環状の熱遮蔽部材
   と、前記熱遮蔽部材の内周面に被覆されており、
   前記動翼の先端が接触する時に摩耗する材料で作
   られた摩耗部材と、前記２つの径方向フランジの
   間に設けられており、前記熱遮蔽部材を包囲する
   中空断面の金属リングと、前記金属リングが前記
   エンジンの回転軸のまわりに回転するのを阻止す
   べく前記金属リングと前記２つの径方向フランジ
   の少なくともいずれか一方との間に設けられた止
   め部材と、前記金属リングの中に前記エンジンの
   圧縮機からの高温の圧縮空気を導入する導入手段
   と、前記エンジンのガス流に関して上流側におけ
   る前記熱遮蔽部材の環状の一端面に設けられた環
   状の第１の溝と、前記ガス流に関して下流側にお
   ける前記熱遮蔽部材の環状の他端面に設けられた
   環状の第２の溝と、一端が前記金属リングの環状
   の一端面に固定されており、他端が前記金属リン
   グの内側に伸長すると共に前記第１の溝と係合す
   る第１の環状突起部を有する第１の係合部材と、
   一端が前記金属リングの環状の他端面に固定され
   ており、他端が前記金属リングの内側に伸長する
   と共に前記第２の溝と係合する第２の環状突起部
   を有する第２の係合部材と、前記第１の環状突起
   部の対向する位置において前記第１の係合部材の
   外側面に設けられた環状の第３の溝と、前記第２
   の環状突起部の対向する位置において前記第２の
   係合部材の外側面に面に設けられた環状の第４の
   溝と、前記第３の溝と前記２つの径方向フランジ
   の一方との間に設けられた第１の密封部材と、前
   記第４の溝と前記２つの径方向フランジの他方と
   の間に設けられた第２の密封部材とからなるター
   ビンエンジンの動翼の密封装置。 ５ 前記止め部材が、前記金属リングの環状の一
   端面と前記２つの径方向フランジの一方との間、
   及び前記金属リングの環状の他端面と前記２つの
   径方向フランジの他方との間の夫々に設けられて
   いる特許請求の範囲第４項に記載の装置。 ６ 前記止め部材が、前記金属リングに設けられ
   た凹所と、前記２つの径方向フランジに設けられ
   た突起部とからなる特許請求の範囲第５項に記載
   の装置。 ７ 前記金属リングが、前記熱遮蔽部材を前記エ
   ンジンの径方向内側に付勢する弾性部材を有する
   特許請求の範囲第４項から第６項のいずれか一項
   に記載の装置。 ８ 前記弾性部材が、一端が前記金属リングに固
   定されていると共に他端が前記熱遮蔽部材に当接
   する板バネからなる特許請求の範囲第７項に記載
   の装置。 ９ 前記板バネが、前記金属リングの周方向に沿
   つて交互に配列された第１の板バネ及び第２の板
   バネからなり、前記第１の板バネは、一端が前記
   金属リングに固定されていると共に他端が前記上
   流側に伸長しており、前記第２の板バネは、一端
   が前記金属リングに固定されていると共に他端が
   前記下流側に伸長している特許請求の範囲第８項
   に記載の装置。 １０ 前記第１の板バネの他端及び前記第２の板
   バネの他端が丸みづけられている特許請求の範囲
   第９項に記載の装置。