JP2003269384A - 流れ案内アセンブリ - Google Patents

流れ案内アセンブリ

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JP2003269384A JP2003061211A JP2003061211A JP2003269384A JP 2003269384 A JP2003269384 A JP 2003269384A JP 2003061211 A JP2003061211 A JP 2003061211A JP 2003061211 A JP2003061211 A JP 2003061211A JP 2003269384 A JP2003269384 A JP 2003269384A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 衝撃波／端壁の干渉損失を低減するような非
軸対称トラフを有する端壁を提供する。 【解決手段】 遷音速タービン機械エアフォイルにおけ
る衝撃波力を低減する端壁形状は、少なくとも１つの流
れ通路２４の前部部分から少なくとも１つの流れ通路２
４の後縁部分の近傍の点まで伸びる非軸対称トラフ３０
を含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転するタービン
機械に用いられ、遷音速のタービン機械のエアフォイル
における衝撃力を低減するための、端壁（エンドウォー
ル）の形状に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ジェットエンジンの圧縮機段階やタービ
ン段階などの回転するタービン機械において、流れ通路
はエアフォイル表面と内側端壁（インナーエンドウォー
ル）とによって画定される。運転中に内側端壁の近傍で
衝撃波が発生する。この衝撃波の存在により、衝撃波が
内側端壁と干渉する場所で圧力損失が起こる。従って、
遷音速流体が通路を流れるときに起こる衝撃（衝撃波）
／端壁の干渉損失を低減することが大いに望ましい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、衝撃（衝撃波）／端壁の干渉損失を低減するような
非軸対称トラフを有する端壁を提供することである。本
発明の他の目的は、通路の横断方向の圧力ひずみの低減
が実現可能である非軸対称の端壁を提供することであ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上述の目的は本発明の端
壁形状によって達成される。本発明によれば、少なくと
も１つの流れ通路を形成する遷音速タービン機械エアフ
ォイルにおける衝撃力（衝撃波力）を低減するための端
壁形状は、少なくとも一つの流れ通路の前部の部分から
少なくとも一つの流れ通路の後縁の部分の近傍の点まで
伸びる、非軸対称トラフからなる。本明細書において、
非軸対称という用語は、トラフが軸方向、円周方向、半
径方向のいずれか１つのみに延在ないし伸びてはいな
い、ということを意味する。どちらかと言えばトラフは
同時に軸方向と円周方向の両方に延在ないし伸びてい
る。
【０００５】本発明の端壁形状のその他の詳細、並びに
その他の目的および付随する利点は、以下の詳細な説明
および添付図面に示されている。添付図面においては類
似の参照符号は類似の要素を表す。
【０００６】
【発明の実施の形態】添付図面を参照して、図１は、タ
ービンエンジンの圧縮機段階または高圧タービン段階な
どの回転機械に用いられる、流れ案内アセンブリ１０の
一部を示したものである。流れ案内アセンブリ１０は複
数のブレードまたはベーン１２を有しており、これらブ
レードまたはベーン１２はそれぞれエアフォイル１４と
プラットフォーム１６を有しており、またプラットフォ
ーム１６は内側端壁１８の一部を形成している。各エア
フォイル１４は、圧力側部２０、吸込側部２２、前縁部
２３および後縁部２６を有している。アセンブリ１０の
隣接するエアフォイル１４は、流体流れ通路２４を形成
している。通常、プラットフォーム１６は、フルスパン
にわたる衝撃波が各エアフォイル１４の後縁部２６から
発散するような形状になっている（図２および図３の点
線参照）。その結果、後縁部２６の後部ないし後方のプ
ラットフォーム下流部の近傍において、マッハ数の横断
方向の大きなばらつきが生じ、これが圧力損失と効率低
下の原因となる。
【０００７】本発明によれば、各プラットフォーム１６
の後縁部分２８に非軸対称トラフ３０が設けられてい
る。各トラフ３０は、それぞれの流れ通路２４の前縁部
分３２から流れ通路２４の後縁部分の近傍の点３４まで
延在ないし伸びている。図１から明らかなように、トラ
フ３０は単に軸方向に、または単に円周方向に伸びては
いない。どちらかと言えばトラフ３０は、同時に軸方向
と円周方向の両方に延在ないし伸びている。
【０００８】次に図２から図４までを参照して、トラフ
３０は、流れ通路の咽喉部（スロー飛ぶ）の軸上の位置
３２に隣接して最大（MAX）の振幅ないし深さを有して
いる。特定のトラフ３０の実際の最大振幅は、求めよう
とする空力的効果によって異なる。最大振幅点３４か
ら、トラフ３０は、好ましくは、滑らかに上方にカーブ
ないし湾曲し、第１の点４０に至ってエアフォイル１４
の第１のものの圧力側部２０に融合ないし一体化し、ま
た第２の点４２に至ってエアフォイル１４の第２のもの
の吸込側部２２に融合ないし一体化している。トラフ３
０の横断方向の屈曲部には、中央の凹面部分３６と実質
的に凸面の部分３７および３８が包含されてもよい。必
要ならば図１および図４に示すように、トラフ３０は先
端から末尾までの屈曲部を有してもよく、この屈曲部は
エアフォイル１４の吸込側２２の後部部分４４の屈曲部
と実質的に同じである。
【０００９】所望に応じて、各プラットフォーム１６の
コーナー部分３９は隣接するプラットフォーム１６のト
ラフ３０と融合ないし一体化するように、僅かに下方に
曲げられてもよい。
【００１０】各プラットフォーム１６にトラフ３０を組
み込むことで、プラットフォーム１６の表面の近傍にお
いて、衝撃力（衝撃波力）の低減とマッハ数のひずみの
低減が生じる。さらに衝撃（衝撃波）／端壁の干渉が最
小化され、その結果、横断方向のマッハ数のひずみの低
減、圧力損失の低減、および効率の増加が得られる。ト
ラフは流れ通路２４の内部および後方において衝撃（衝
撃波）の影響ないし効果を最小化する。トラフ３０はタ
ービン機械の圧縮機段階、およびタービン機械のタービ
ン段階を含む各種の流れ案内アセンブリ、つまり流れ案
内用の組立体に組み込み可能であるが、これに限定され
ない。
【００１１】以上のとおり、本発明によれば、上述した
目的、手段、および利点を完全に満足する端壁形状が提
供されたことは明らかである。また上記においては本発
明をその特定の実施形態について説明したが、上記の説
明を読むことで当業者にはその他の別法、変更、および
変形は明らかである。よって、添付の特許請求の範囲の
広い範囲はこれらの別法、変更、および変形を包含する
ように意図されたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる外形ないし形状を備えた内側端
壁を有する、タービン機械の流れ案内アセンブリの一部
を示した上面図である。
【図２】図１の線２−２に沿った断面図である。
【図３】図２の線３−３に沿った断面図である。
【図４】図３の線４−４に沿った断面図である。
【符号の説明】
１０ 流れ案内アセンブリ １４ エアフォイル １６ プラットフォーム １８ 内側端壁 ２４ 流れ通路 ３０ 非軸対称トラフ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェイ．ブレント ストーバック アメリカ合衆国，コネチカット 06415, コルチェスター，ダイアン レーン 15 (72)発明者 ジョエル エイチ．ワーグナー アメリカ合衆国，コネチカット 06109, ウェザーズフィールド，クリアフィールド ロード 203 (72)発明者 アンドリュー エス．アジャールワーラ アメリカ合衆国，コネチカット 06118, イースト ハートフォード，エバンス ア ベニュー 54 Ｆターム(参考） 3G002 BA04 BB01 3H033 AA02 AA16 BB03 BB08 BB18 CC01 DD06 EE06 EE08

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エアフォイルとプラットフォームとをそ
    れぞれ有する複数のブレードと、 前記ブレードの前記エアフォイルによって画定される複
    数の流れ通路とを有すし、 前記流れ通路のそれぞれが、前記ブレードの隣接するも
    の同士のプラットフォームによって画定される内側端壁
    を有し、および前記流れ通路の各前記内側端壁が、各前
    記流れ通路の内部および後方における衝撃の効果を最小
    化するための手段を有してなる、ことを特徴とする回転
    機械用の流れ案内アセンブリ。
  2. 【請求項２】 前記衝撃の効果を最小化する手段が、前
    記流れ通路の内部の地点から前記流れ通路の後方の地点
    まで伸びる非軸対称トラフである、ことを特徴とする請
    求項１記載の流れ案内アセンブリ。
  3. 【請求項３】 各前記トラフが、各ブレードに付属する
    前記プラットフォームの一部の中に位置している、こと
    を特徴とする請求項２記載の流れ案内アセンブリ。
  4. 【請求項４】 前記トラフが、前記流れ通路の前縁部分
    に隣接する位置で初期振幅を有し、流れ通路の咽喉部の
    軸上の位置に隣接して最大振幅を有し、および前記プラ
    ットフォームの下流延長部に最終振幅を有しており、ま
    た前記初期振幅および前記最終振幅が前記最大振幅より
    小さい、ことを特徴とする請求項２記載の流れ案内アセ
    ンブリ。
  5. 【請求項５】 各前記エアフォイルが吸込側を有し、各
    前記トラフが前記エアフォイル吸込側の後部部分の屈曲
    と実質的に同じ屈曲を有する、ことを特徴とする、請求
    項２記載の流れ案内アセンブリ。
  6. 【請求項６】 前記複数のブレードが複数のタービンブ
    レードである、ことを特徴とする請求項１記載の流れ案
    内アセンブリ。
  7. 【請求項７】 前記複数のブレードが複数の圧縮機ブレ
    ードである、ことを特徴とする請求項１記載の流れ案内
    アセンブリ。
  8. 【請求項８】 少なくとも２つのエアフォイルによって
    画定される少なくとも１つの流れ通路を有する遷音速タ
    ービン機械エアフォイルにおける衝撃力を低減するため
    の端壁形状であって、 前記少なくとも１つの流れ通路の前部部分から前記少な
    くとも１つの流れ通路の後縁部分の近傍の地点まで伸び
    る非軸対称トラフを有してなる、ことを特徴とする端壁
    形状。
  9. 【請求項９】 前記非軸対称トラフが、通路咽喉部の軸
    上の位置の近傍に最大振幅を有する、ことを特徴とする
    請求項８記載の端壁形状。
  10. 【請求項１０】 前記トラフが、前記前縁部分において
    初期振幅を有し、前記後縁部分の近傍の前記地点の付近
    で最終振幅を有しており、また前記初期振幅および前記
    最終振幅がいずれも前記最大振幅より小さい、ことを特
    徴とする請求項９記載の端壁形状。
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