JP2023525626A - タービンの支柱カバー - Google Patents

Abstract

中心軸に沿って排気ガスの流れを生成するように動作可能なタービン。排気ガスの流れの中に配置されるフロー部を有する支柱と、支柱のフロー部を囲むように配置され、長さを有する支柱カバーと、を有する。支柱カバーは、前縁部、中間翼弦部、及び後縁部を含む。中間翼弦部は均一な断面を有し、後縁部の有する後縁中心は、中間翼弦部と後縁部とが主翼弦面を画定するように配置される。前縁部は、前縁ノーズを画定し、前縁部は、主翼弦面に関してねじられ、前縁ノーズは上記長さに沿って主翼弦面と一致しない曲線を定める。

Description

タービンエンジン（ガスタービン及び蒸気タービンを含む）には、タービンから作動流体を排出するための排気部が含まれている。ガスタービンの場合、作動流体は燃焼ガスの流れであり、蒸気タービンの場合、蒸気及び／又は水蒸気の流れが排出されている。しばしば、この排出の流れの中に支柱（ストラット）を配置させて、この流れの中に位置する軸受（ベアリング）等の構成要素を支持させている。この支柱は、流れと干渉して、増大した背圧を生じさせることにより、タービンの効率を低下させることがある。

本発明に係る態様の一つは、中心軸に沿って排気ガスの流れを生成するように動作可能なタービンであって、排気ガスの流れの中に配置されるフロー部を有する支柱と、支柱のフロー部を囲むように配置されて、長さを有する支柱カバーと、を有するタービンに関する。支柱カバーは、前縁部、中間翼弦部、及び後縁部を含む。中間翼弦部は均一な断面を有し、後縁部の有する後縁中心は、中間翼弦部と後縁部とが主翼弦面を定めるように配置される。前縁部は、前縁ノーズを画定し、前縁部は、主翼弦面に関してねじられ、前縁ノーズは上記長さに沿って主翼弦面と一致しない曲線を定める。

本発明に係る別の態様は、排気部と、支柱カバーとを含むタービンに関する。排気部は、内側フローライナと外側フローライナとを含み、内側フローライナと外側フローライナとは協働して環状のフロー空間を画定し、環状のフロー空間は流動方向の流れを受け入れるように配置される。支柱カバーは、環状のフロー空間内に配置されて、内側フローライナと外側フローライナとの間で流動方向に対して垂直方向に長さを有する。支柱カバーは、主翼弦面を画定する均一な中間翼弦部と、主翼弦面上に位置する後縁中心を有する後縁部と、主翼弦面に対してねじられる前縁ノーズを有する前縁部とを含み、前縁ノーズは、長さに沿って１つだけの位置で主翼弦面と交差する。

本発明に係るさらに別の態様は、排気部と、支柱と、支柱カバーとを含むタービンに関する。排気部は、内側フローライナと外側フローライナとを含み、内側フローライナと外側フローライナとは協働して環状のフロー空間を画定する。支柱は、環状のフロー空間内に配置されるフロー部を有し、内側フローライナと外側フローライナとの間で軸に沿って延在する。支柱カバーは、環状のフロー空間内に配置されて、内側フローライナと外側フローライナとの間で延在し、支柱カバーは、フロー部を囲み、前縁部、中間翼弦部、及び後縁部を含み、それらによって軸に対して垂直に複数の断面を画定する。断面のそれぞれはキャンバ線を画定し、中間翼弦部と後縁部とではキャンバ線は互いに重なり合い、前縁部ではキャンバ線は互いに重なり合わない。

特定の構成要素又は動作の説明について、容易に識別できるように、参照番号中にアラビア数字（算用数字）が用いられているが、それぞれ、はじめに導入された構成要素について図面の番号を指している。

長手方向軸又は中心軸を含む面に沿って取られた、ガスタービンエンジンの長手方向軸の断面図である。 一実施形態に係る支柱アセンブリを例示する図である。 図１に例示したガスタービンエンジン用の、複数の支柱アセンブリの第１の配列を例示する図である。 図１に例示したガスタービンエンジン用の、複数の支柱アセンブリの第２の配列を例示する図である。 流動方向から見た支柱カバーの軸方向の図である。 図５の線１－１、線２－２、線３－３、線４－４、及び線５－５に沿って取られた、図５の支柱カバーの複数の断面をともに示す図である。 図６の断面の一部を拡大して示す図である。

以下、本発明に係る実施形態について詳述するが、本発明は、本明細書に記載され、又は添付した図面に例示した構成の詳細や、構成要素の配置に限定されないことを理解されたい。本発明は、他の実施形態も可能であって、様々な方法で実装又は実施することができる。また、本明細書で使用されている表現法や専門用語は、説明の目的上、用いられており、本発明の範囲を限定することを意図したものではないことを理解されたい。

添付した図面を参照して、システムと方法に関する種々の技術について説明するが、その際、同様の参照番号は、一貫して、同様の構成要素を表している。本特許明細書において、以下で説明される図面と、本開示内容の技術思想を記述するために用いられる様々な実施形態とは、単に説明のためのものであり、本開示内容を限定することを意図したものではない。当業者であれば、本開示内容の技術思想は、任意の適当に配置された装置で実施できることを理解するであろう。あるシステムの構成要素によって実行されるものとして記載された機能は、複数の構成要素によって実行されてもよいことを理解されたい。同様に、例えば、複数の構成要素によって実行されるものとして記載された機能を、一つの構成要素によって実行するように構成することは可能である。本出願では、非限定的な実施形態を参照しながら、複数の革新的な教示内容について説明している。

また、本明細書で使用される単語又は用語は、何らかの例において明示的に限定されていない限り、広義に解釈されるべきである。例えば、「・・・を含む（including）」、「・・・を有する（having）」、「・・・を構成する（comprising）」等の語彙、及びそれらの派生語は、包括的に意味し、限定的に意味していないことを理解されたい。さらに、単一の形態（英語の冠詞の「a」、「an」及び「the」等）は、複数の形態を含み得る。ただし、その文章の内容から、明示的にそうでないことが示されている場合を除く。さらに、本明細書で使用される用語「及び／又は（and/or）」は、列記された関連する項目のうちの１つ以上の任意の可能な組み合わせを示し、包含している。用語「又は」は、包含的で、「及び／又は」を意味する。ただし、その文章の内容から、明示的にそうでないことが示されている場合を除く。さらに、「・・・と関連する（associated with）」及び「・・・と関連する（associated therewith）」等の語彙、及びそれらの派生語は、含む（include）、含まれる（be included within）、つなげる（interconnect with）、収容する（contain）、収容された（be contained within）、接続する（connect to or with）、結合する（couple to or with）、連通する（be communicable with）、協働する（cooperate with）、とじ込む（interleave）、並置する（juxtapose）、近接する（be proximate to）、接続される（be bound to or with）、傾向がある（have a property of）等を含むように意味し得る。さらに、本明細書には複数の実施形態又は構造が記載されているが、ある実施形態について記載された任意の特徴、方法、ステップ、構成要素等は、同様に、他の実施形態に対しても適用可能である。ただし、その文章の内容から、明示的にそうでないことが示されている場合を除く。

また、本明細書では、様々な構成要素、情報、機能、又は動作を指すために、用語「第１」、「第２」、「第３」等が使用されることがあるが、これらの構成要素、情報、機能、又は動作は、これらの用語によって限定されるべきではない。むしろ、これらの数詞は、構成要素、情報、機能又は動作について、互いに区別するために使用されている。例えば、第１の構成要素、情報、機能、又は動作は、第２の構成要素、情報、機能、又は動作として参照することができ、同様に、第２の構成要素、情報、機能、又は動作は、第１の構成要素、情報、機能、又は動作として参照することができるが、本開示内容の範囲から逸脱しないものとする。

加えて、「隣接する（adjacent to）」という用語は、ある構成要素が比較的に近くにあるが、さらなる構成要素とは当接していないことを意味し得る。または、ある構成要素がさらなる部位と当接していることを意味し得る。ただし、その文章の内容から、明示的にそうでないことが示されている場合を除く。さらに、「基づく（based on）」という用語は、「少なくとも部分的に基づく」ことを意図している。ただし、その文章の内容から、明示的にそうでないことが示されている場合を除く。「約（about）」、「実質的に（substantially）」、又は類似の用語は、ある値の変動をカバーすることを意図しているが、その変動は、その寸法について通常の産業界の製造公差内にあるものとする。そのような業界標準が利用できない場合には、その用語の意味として、２０％の変動が用いられ得る。ただし、その文章の内容から、明示的にそうでないことが示されている場合を除く。

図１には、コンプレッサ（圧縮）部１０２と、燃焼部１０６と、タービン部１１０とを、中心軸１１４に沿って配置させたガスタービンエンジン１００が例示されている。コンプレッサ部１０２には複数のコンプレッサ段１１６が含まれており、各コンプレッサ段１１６には一組の回転ブレード１１８と一組の静止ベーン１２０又は調整可能なガイドベーンが含まれている。ロータ１２２は、ブレード１１８を支持し、作動中、中心軸１１４を中心として回転する。幾つかの構造では、単一部品であるロータ１２２は、ガスタービンエンジン１００の長さで延び、両端でベアリング（軸受）によって回転用に支持される。他の構成では、ロータ１２２は、幾つかの別々のスプールから組み立てられ、それらスプールは互いに取り付けられるか、又は複数のディスク部分を一つ又は複数のボルトによって取り付けている。

ガスタービンエンジン１００がコンプレッサ部１０２内に大気を吸い込むことができるようにするため、コンプレッサ部１０２はインレット（入口）部１２４と連通（流通）する。ガスタービンエンジン１００の作動中、コンプレッサ部１０２は大気を吸引すると、その空気を圧縮して、燃焼部１０６に送る。なお、図示したコンプレッサ部１０２は、コンプレッサ部１０２の一例に過ぎず、他の配置や構成は可能である。

図示した構造では、燃焼部１０６は、複数の別々の燃焼器１２６を含み、各燃焼器はそれぞれ作動して、コンプレッサ部１０２から送られる圧縮空気に対して燃料の流れを混合させて、その空気と燃料の混合物を燃焼させて、高温、高圧の燃焼ガス又は排気ガス１２８の流れを生成させる。なお、燃焼部１０６は、多くの異なる配置の仕方が可能である。

タービン部１１０には、複数のタービン段１３０が含まれ、各タービン段１３０には、複数の回転タービンブレード（動翼）１０４と複数の静止タービンベーン（静翼）１０８とが含まれる。タービン段１３０は、タービンインレット（入口）１３２にて燃焼部１０６から送られる排気ガス１２８を受け取ると、そのガスを膨張させて、熱及び圧力エネルギーを回転又は機械的仕事に変換するように構成されている。タービン部１１０は、コンプレッサ部１０２を駆動させるように、コンプレッサ部１０２と接続されている。発電機又は原動機として用いられるガスタービンエンジン１００では、タービン部１１０は、発電機、ポンプ又は他の被駆動装置とも接続される。コンプレッサ部１０２と同様、タービン部１１０についても、他の配置や構成は可能である。

排気部１１２は、タービン部１１０内のタービン最終段１３０から出る排気ガス１２８の膨張した流れを受け入れるように、タービン部１１０の下流側に配置されている。排気部１１２は、タービン部１１０の効率的な動作を確保させるため、タービン部１１０から離れるように排気ガス１２８を効果的に案内するように配置されている。また、排気部１１２は、１つ又は複数の支柱アセンブリ（ストラット・アセンブリ）２００を含むが、それについては、図２を参照して後述する。排気部１１２についても、他の配置や構成は可能である。このように、図示の排気部１１２は、一例に過ぎず、他の配置や構成は可能である。

ガスタービンエンジン１００には制御システム１３４がつなげられている。制御システム１３４は、ガスタービンエンジン１００の種々の動作パラメータを監視して、種々の動作を制御するように動作する。好適な構成では、制御システム１３４は、典型的にはマイクロプロセッサに基づき、メモリ・デバイスとデータ・ストレージ・デバイスとを含み、データの収集、分析、及び保存を行うことができる。さらに、制御システム１３４は、モニタ、プリンタ、インジケータ等を含む種々の装置に出力データを提供することができ、それによってユーザが制御システム１３４と交信（インターフェース）して、入力又は調整を行うことを可能にしている。発電システムについて例を挙げると、ユーザは、電力出力設定値を入力することができ、また制御システム１３４は、種々の制御入力を調整して、効果的な仕方で電力出力を達成することを可能にしている。

制御システム１３４は、様々な動作パラメータを制御することができるが、それらについて非限定的な例を挙げると、可変入口ガイドベーン位置、燃料流量及び圧力、エンジン速度、弁位置、発電機負荷、及び発電機励起等を制御することができる。なお、他の態様では、より少ない制御可能装置を含むことができ、又はより多い制御可能装置を含むことができる。また、制御システム１３４は、様々なパラメータを監視して、ガスタービンエンジン１００が適切に作動することを確保している。監視対象の幾つかのパラメータとして、入口空気温度、コンプレッサ出口温度及び圧力、燃焼器出口温度、燃料流量、発電機出力、ベアリング温度等がある。これら測定値の多くは、ユーザのために表示させたり、ログに記録することができ、そのため、後にレビューが必要とされる場合には、そのレビューを可能にしている。

図２は、支柱アセンブリ２００の拡大断面図である。多くのガスタービンエンジン１００では、図２に例示したものと類似の又は同様の支柱アセンブリ２００が幾つか含まれていることを理解されたい。典型的には、複数の支柱アセンブリ２００は、共通の軸方向位置に配置されていて、ガスタービンエンジン１００の中心軸１１４の周囲に均等に配置されている（例えば、４つの支柱アセンブリ２００が、それぞれ９０度離れて配置されることがある）。なお、他の配置及び間隔も可能であって、例えば、不均等な間隔での配置、軸方向の間隔を変化させた配置、さらに異なる支柱アセンブリ２００の変化させた配置も可能である。

各支柱アセンブリ２００は、支柱（ストラット）２１０と、支柱２１０を覆うように配置される支柱カバー（ストラット・カバー）５００とを含む。例示した構造では、支柱２１０は、外側ケース（ケーシング）２０２に対して固定して取り付けられる第１の端部と、ベアリング（図示略）用の軸受ケース２０６に対して固定して取り付けられる第２の端部とを含む。支柱２１０のフロー部（流れ部分）２１６は、内側フローライナ２０８と外側フローライナ２０４との間に延在し、そこでは潜在的に排気ガス１２８に曝され得る。なお、各端部は、ガスタービンエンジン１００を構成する上で必要とされる異なる構成要素に対して取り付けることができる。支柱２１０は、上記のように取り付けられることで、外側ケース２０２と軸受ケース２０６とを堅固に取り付ける役割を果たし、それによって軸受ケース２０６と、ベアリングによって支持されるロータ１２２とに対して必要な支持を提供している。支柱２１０は、外側フローライナ２０４と内側フローライナ２０８とを貫通し、外側フローライナ２０４と内側フローライナ２０８との一方又は双方に対して取り付けられることができるが、そのように取り付けられなくてもよい。外側フローライナ２０４と内側フローライナ２０８とは、協働して環状の流動空間（流れ域）２１８を画定し、そこを通って排気ガスが流動方向２２２に流れるようにしている。

１つ又は複数の支柱２１０は、多くの構造では、中空状であって、ガスタービンエンジン１００の内部と外部との間に通路（流路）を提供している。その通路は、しばしば、機器の配線、空気のライン、潤滑油のライン等を可能にするために用いられている。例示した構造では、複数の支柱２１０のうちの１つは、潤滑油のラインを含むことができ、それによってベアリングとの間で行き来するように潤滑流体を導いている。また、ベアリング内の振動センサでは、しばしば、センサからの信号をガスタービンエンジン１００の外部に送り、さらに制御システム１３４へと送信するための配線を必要としている。

幾つかの構成では、複数の支柱アセンブリ２００の隣接する対のうちの幾つか又は全てで、交差支柱（クロス・ストラット）アセンブリが設けられている。交差支柱アセンブリは、必要に応じて、追加の支持と安定性とを提供している。各交差支柱アセンブリは、交差支柱（しばしばガセット／補強部品とも呼ばれる）を含み、交差支柱が排気流内に存在する場合には、交差支柱カバーを含むこともある。交差支柱は、所望の構造的支持を提供するが、所望の任意の形状、断面、又は構成を有することができる。例えば、交差支柱として、箱形梁（ボックスビーム）、Ｉ形梁（Ｉビーム）、又は中実梁（ソリッドビーム）を用いることができる。

交差支柱カバーは、完全に又は少なくとも部分的に交差支柱を囲み、空気力学的に形成されていて、それによって、タービンから出る排気ガスの流れの中に交差支柱がある場合に、交差支柱が起因となって生じ得る背圧の増加を低減させている。交差支柱カバーは、必ずしも構造的支持を提供しなくてもよく、そのような場合、薄いシート材料から形成されることがある。しかしながら、幾つかの構成では、交差支柱カバーは、構造的支持を提供できるように、より剛性の高い材料又はより厚い材料から形成されていてもよい。なお、多くのガスタービンエンジン１００の構造では、交差支柱アセンブリを含まないことや、必要とされないことがあることに留意されたい。

好適な構造では、各支柱２１０は、外側ケース２０２と軸受ケース２０６とに対して溶接される。しかしながら、幾つかの構造では、締結具（ファスナ）等の他の取付け手段が用いられることがある。同様に、好ましくは、交差支柱を間から延出させる複数の支柱２１０に対して、各交差支柱が溶接される。

引き続き図２を参照すると、支柱カバー５００は、外側フローライナ２０４から内側フローライナ２０８まで延在して、支柱２１０を覆っている。図２に例示したように、各支柱カバー５００は、外側フローライナ２０４と内側フローライナ２０８と協働して、２つの壁のフィレット（隅肉）２２０を画定している。なお、他の構造では、壁のフィレット２２０の一方又は双方を省くことができる。

各支柱カバー５００は、空気力学的に形成されて、複数の支柱２１０のうちの１つを覆い、その結果、支柱２１０の形状は、空気力学的については考慮することなく、強度と剛性とに基づいて選択され得る。従って、各支柱２１０は、ボックスビーム、Ｉビーム、ソリッドビーム、チャネルビーム、又は所望の任意の他の形状又は形状の組合せから形成されることができる。

支柱カバー５００の空気力学的形状には、湾曲又は楕円状の前縁部５０４と、より狭い湾曲又は楕円状の後縁部６２０とが含まれる。これら前縁部５０４と後縁部６２０との間に延在するテーパー面（テーパー付けられた面）によって中間翼弦部６２２（図６に例示）が画定され、それによって形状を完成させている。

例示した構造では、前縁部５０４は、支柱カバー５００の長さに沿って延在し、一様の軸方向位置を保つ。即ち、前縁部５０４は、中心軸１１４に対して実質的に垂直である。例示した構造では、後縁部６２０は、中心軸１１４に対して垂直に配置されている。なお、幾つかの構造では、前縁部５０４と後縁部６２０との一方又は双方が、テーパー又は傾斜を有することは可能であって、それによって、前縁部５０４及び／又は後縁部６２０が中心軸１１４に対して斜めの角度を定めてもよい。例えば、図６及び図７に例示した支柱カバー５００は、テーパー付けられた又は傾斜した後縁部６２０を含んでいる。

図３では、複数の支柱アセンブリ３００の第１の配列が例示されているが、その際、３つの別々の支柱アセンブリ２００が、互いに（円周方向に）約１２０度離れて（即ち、典型的な製造公差の範囲内で）配置されている。図３に図示したように、各支柱アセンブリ２００は、ガスタービンエンジン１００の半径方向軸（放射軸）に対して傾いた軸に沿って延在している。具体的には、各支柱アセンブリ２００は、軸受ケース２０６と接している（正接している）線又は軸に沿って、内側フローライナ２０８から外側フローライナ２０４まで延在している。より具体的には、各支柱アセンブリ２００の主翼弦面（マスターコード面）３０２が、軸受ケース２０６と接するように配置されている。

図３には、３つの等間隔に配置された、非半径方向の支柱アセンブリ２００が例示されているが、他の構成では、複数の支柱アセンブリ２００の間の間隔を変えてもよく、追加の支柱アセンブリ２００を含んでもよく、１つ又は複数の半径方向に配置された支柱アセンブリ２００を含んでいてもよい。

図４では、複数の支柱アセンブリ４００の第２の配列が例示されているが、その際、６つの支柱アセンブリ２００が軸受ケース２０６の周囲に配置されている。この構成では、上方（上死点）の支柱アセンブリ２００と下方（下死点）の支柱アセンブリ２００とは、主翼弦面３０２に沿って配置されているが、それら主翼弦面３０２は、中心軸１１４と交差する半径方向面（放射面）と一致する。さらなる２つの支柱アセンブリ２００は、ガスタービンエンジン１００の上部にある半径方向面と一致する主翼弦面３０２に沿って配置されている。さらなる２つの支柱アセンブリ２００は、ガスタービンエンジン１００の下部にある非半径方向の主翼弦面３０２に沿って配置されている。

図３の構成と同様に、他の構成でも、複数の支柱アセンブリ２００の間で、異なる間隔又は等しい間隔を含むことができ、また、さらなる支柱アセンブリ２００又はより少ない支柱アセンブリ２００を含むことができ、また、半径方向に整列したより多い主翼弦面３０２又はより少ない主翼弦面３０２を含むことができる。

ガスタービンエンジン１００内で用いられる支柱アセンブリ２００の配置、位置、又は個数は、支柱カバー５００の配置に関しては重大ではない。支柱カバー５００の配置については、図５乃至図７を参照して説明されるが、その配置は、上記要因によって影響を受けない。

図５は、排気ガス１２８の流動方向２２２から見た複数の支柱カバー５００のうちの１つの軸方向の図である。主翼弦面３０２（スケルトン面又はセンター面とも呼ばれる）は、支柱カバー５００の全長にわたって延在するとともに、支柱カバー５００を実質的に二分する面として例示されている。支柱カバー５００の流動方向と平行に取られた様々な断面において、前縁部５０４の最も遠い上流の点（即ち、前縁中心６０４）の位置として、前縁ノーズ５０２が定められている。図５に例示したように、前縁ノーズ５０２は曲線を画定するが、それは、主翼弦面３０２上には存在せず、または一致せず、むしろオフセットされており、この構成では、ただ１つの位置で主翼弦面３０２と交差している。

なお、幾つかの構造では、主翼弦面３０２とは決して交差しない曲線を定めるように、前縁ノーズ５０２を含むことができる。ただし、好適な構成では、それらは（前縁ノーズ５０２と主翼弦面３０２）一か所で交差する。幾つかの構成では、複数の交差が起こり得るが、その際、前縁ノーズ５０２は、放物線、双曲線、又は高次曲線に似ることがある。

図６では、支柱カバー５００の可能な配置において、その空気力学的形状についてより良好に例示している。具体的には、図６では、支柱カバー５００の長さにわたって、支柱カバー５００の形状の変化を良好に示すため、内側フローライナ２０８からそれぞれ異なる距離で取られた５つの断面がともに例示されている。

図６では、様々な断面を実質的に二分する主翼弦面３０２が例示されている（即ち、必ずしも二分されない前縁部５０４を除く）。主翼弦面３０２は、一般的な流動方向と平行であって、様々な断面について基準を提供する。

主翼弦面３０２上に前縁中心６０４と後縁中心６１４とを有する各断面について、主翼弦面３０２は、キャンバ線を画定する。キャンバ線は、完全な支柱カバー５００を定める第１の湾曲縁６１６と第２の湾曲縁６１８との間の中間の点の軌跡として定められる。ねじれていない（曲げられていない）前縁中心６０４を有する対称的な支柱カバー５００の場合、キャンバ線は主翼弦面３０２の上に位置する。他の断面では、キャンバ線は、概して、後縁中心６１４から、前縁部５０４の近くの点まででは主翼弦面３０２と一致するが、各断面では、キャンバ線は、前縁部５０４のねじれに適合するように僅かにそれている。

第１の断面６０２は、支柱カバー５００と内側フローライナ２０８との交点に近い点で、図５の線１－１に沿って取られている。第１の断面６０２は、主翼弦面３０２と交差する後縁中心６１４と、主翼弦面３０２からオフセットされている前縁ノーズ５０２とを定めている。第１の断面６０２の後縁中心６１４と前縁中心６０４との間の距離によって、支柱カバー５００の第１の長さ６２４が画定されている。

支柱カバー５００の第２の断面６０６は、支柱カバー５００と外側フローライナ２０４との交点に近い点で、図５の線２－２に沿って取られている。第２の断面６０６は、主翼弦面３０２上にある後縁中心６１４と、主翼弦面３０２からオフセットされている前縁中心６０４とを画定する。第２の断面６０６の後縁中心６１４と前縁中心６０４との間の距離によって、支柱カバー５００の第２の長さが定さめられいる。支柱カバー５００が、テーパー付けられた又は傾斜した後縁部６２０を含むため、第２の長さ６２６は、第１の長さ６２４よりも短い。

支柱カバー５００の第３の断面６０８は、支柱カバー５００のほぼ中間点にて、図５の線３－３に沿って取られている。第３の断面６０８は、主翼弦面３０２上にある後縁中心６１４と、主翼弦面３０２からオフセットされている前縁中心６０４とを定める。第３の断面６０８の後縁中心６１４と前縁中心６０４との間の距離によって、支柱カバー５００の第３の長さが定められている。第３の長さは、第１の長さ６２４と第２の長さ６２６の間である。

支柱カバー５００の第４の断面６１０は、支柱カバー５００の第１の断面６０２と第３の断面６０８との間の点で、図５の線４－４に沿って取られている。第４の断面６１０は、主翼弦面３０２上にある後縁中心６１４と、主翼弦面３０２からオフセットされている前縁中心６０４とを定めている。第４の断面６１０の後縁中心６１４と前縁中心６０４との間の距離によって、支柱カバー５００の第４の長さが定められている。第４の長さは、第１の長さ６２４と第３の長さの間である。

支柱カバー５００の第５の断面６１２は、支柱カバー５００の第２の断面６０６と第３の断面６０８の間の点で、図５の線５－５に沿って取られている。第５の断面６１２は、主翼弦面３０２上にある後縁中心６１４と、主翼弦面３０２からオフセットされている前縁中心６０４とを定めている。第５の断面６１２の後縁中心６１４と前縁中心６０４との間の距離によって、支柱カバー５００の第５の長さが定められている。第５の長さは、第２の長さ６２６と第３の長さの間である。

図５、図６、及び図７に例示した各構造では、前縁ノーズ５０２は、第４の断面６１０の近傍で第１の断面６０２と第４の断面６１０との間のある点で、主翼弦面３０２と交差する。なお、他の構造では、異なる配置を含むことができ、その際、前縁ノーズ５０２は、異なる点で主翼弦面３０２を横切ることになる。さらに、異なるねじれが考えられるが、例えば、より大きなねじれ、より小さなねじれ、及び異なる方向のねじれが含まれ、その際、前縁ノーズ５０２が主翼弦面３０２と交差しない構成が含まれる。

すべての断面にて、支柱カバー５００の長さ方向と整合する第１の湾曲縁６１６と第２の湾曲縁６１８とに対して前縁部５０４が交じり合うように、各断面の前縁部５０４は、前縁中心６０４の位置にかかわらず、配置されている。即ち、図６に例示したように、長さ方向で見ると、すべての断面にて、第１の湾曲縁６１６は互いに重なり合って、一致するように現れる。同様に、すべての断面にて、第２の湾曲縁６１８は、互いに重なり合って、一致するように現れる。

引き続き図６を参照すると、第１の湾曲縁６１６は、それぞれ、対応する後縁部６２０と交じり合うため、第１の湾曲縁６１６が対応する後縁部６２０に近づくにつれ、それぞれ互いに離れるようになる。同様に、第２の湾曲縁６１８は、それぞれ、対応する後縁部６２０と交じり合うため、第２の湾曲縁６１８が後縁部６２０に近づくにつれ、それぞれ互いに離れるようになる。

後縁部６２０が傾斜又は勾配を有さない構成では、様々な断面の各後縁部６２０は、互いに重なり合うため、図６に例示したように長さ方向で見ると、それぞれ一致するように現れ得る。

図７は、支柱カバー５００の前縁部５０４の拡大図であって、様々な断面での前縁部５０４のオフセットについてより良好に例示した図である。同図から理解できるように、第１の断面６０２は、第１の前縁中心７０２を画定するが、それは、主翼弦面３０２の上方にあるように例示されている。これは、流動方向（即ち、図５参照）から見たとき、主翼弦面３０２の左側へのねじれ又は反時計回りへのねじれに対応し得る。第４の断面６１０は、第４の前縁中心７０４を画定するが、それは、主翼弦面３０２をわずかに下回るように例示されている。従って、前縁ノーズ５０２は、第１の断面６０２と第４の断面６１０との間の点で、主翼弦面３０２と交差する。残りの断面は主翼弦面３０２の下方でさらにオフセットされるが、第２の断面６０６と第５の断面６１２とは互いに非常に接近している。これらの断面のねじれは、流動方向（即ち、図５参照）から見たとき、右側へのねじれ又は時計回りへのねじれに対応する。なお、異なるねじれの形状、方向、大きさ、及び交差点が可能であり、本明細書で例示した内容に本発明は限定されない。従って、図６及び図７に例示した支柱カバー５００は、空気力学的形状を有し、主翼弦面３０２に対する前縁部分２１２のねじれが含まれているが、主翼弦面３０２に対して対称的である中間翼弦部６２２と後縁部２１４も含まれている。

使用時には、外側ケース２０２と軸受ケース２０６又は他の内部部品に対して複数の支柱２１０が取り付けられて、所望の位置で軸受ケース２０６（又は任意の他の内部部品）を支持させる。支柱２１０の大きさ、形状、及び量は、軸受ケース２０６又は他の内部部品に対して所望の支持と剛性とを提供するように選択される。例示した構造では、軸受ケース２０６は、少なくとも部分的にロータ１２２を支持しており、その支持に必要な強度を備えるとともに、望ましくない振動を最小限に抑えるための十分な剛性を備える必要がある。

支柱カバー５００は、内側フローライナ２０８と外側フローライナ２０４との間で延在し、支柱２１０を覆うが、それにより、内部部品を排気ガス１２８と直接的に触れ合うことから保護し、さらに空気力学的形状を提供することにより、支柱２１０に起因して生じ得る流れの中断によって引き起こされ得る損失を低減させている。支柱カバー５００は、前縁ノーズ５０２を画定する前縁部５０４を含むが、好ましくは、前縁ノーズ５０２への接線が流動方向に対して垂直となるように前縁ノーズ５０２を配置する。

なお、動作中、タービン部１１０から出る流れは、何らかの旋回又はスピンを有し得る。同様に、支柱カバー５００は、全ての位置にて流れに対して垂直に前縁ノーズ５０２を整列させるように、ねじれている。支柱カバー５００の長さのある位置で、タービン部１１０から出る流れが、中心軸１１４と平行に流れるが、この位置では、前縁ノーズ５０２は、各支柱カバー５００を分割する主翼弦面３０２と並ぶ。この位置と内側フローライナ２０８との間で、前縁ノーズ５０２は、第１の方向にねじれていてもよく、かつこの位置と外側フローライナ２０４との間で、前縁ノーズ５０２は、反対方向にねじれていてもよい。

以上、本開示内容の例示的な実施形態について、詳細に説明したが、当業者は、本開示内容の最も広範な形態で、その技術思想及び範囲から逸脱することなく、本明細書の開示内容に対して様々な変更、置換、変形、及び改良を行い得ることを理解するであろう。

なお、本出願の説明では、特定の構成要素、ステップ、行為又は機能について、特許請求の範囲に含まれる必要のある必須の構成要素であることを意味するものと読み替えるべきではない。特許対象の発明主題の範囲は、許容される特許請求の範囲によってのみ定められている。なお、請求項（英語の記載）において、厳密に「ミーンズ・フォー（means for）」に分詞が続く場合を除き、ミーンズ・プラス・ファンクション・クレームの適用を意図したものではないものとする。

２００ 支柱アセンブリ（strut assembly）
２０４ 外側フローライナ（outer flow liner）
２０８ 内側フローライナ（inner flow liner）
２１０ 支柱（strut）
２１６ フロー部（flow portion）
３０２ 主翼弦面（master chord plane）
５００ 支柱カバー（strut cover）
５０４ 前縁部（leading-edge portion）
６２０ 後縁部（trailing-edge portion）
６２２ 中間翼弦部（mid-chord portion）

Claims (20)

1. 中心軸に沿って排気ガスの流れを生成するように動作可能なタービンであって、
   排気ガスの流れの中に配置されるフロー部を有する支柱と、
   前記支柱の前記フロー部を囲むように配置されて、長さを有する支柱カバーと、を有し、
   前記支柱カバーは、前縁部、中間翼弦部、及び後縁部を含み、前記中間翼弦部は均一な断面を有し、
   前記後縁部の有する後縁中心は、前記中間翼弦部と前記後縁部とが主翼弦面に関して対照的となるように配置され、
   前記前縁部は、前縁ノーズを画定し、前記前縁部は、前記主翼弦面に関してねじられ、
   前記前縁ノーズは前記長さに沿って前記主翼弦面と一致しない曲線を定める、
   タービン。
2. さらに、内側フローライナと外側フローライナとを含む排気部を含み、前記内側フローライナと前記外側フローライナとは協働して環状のフロー空間を画定し、前記フロー部は前記環状のフロー空間内に配置される、
   請求項１に記載のタービン。
3. 前記支柱カバーは、前記内側フローライナと前記外側フローライナとに対して結合され、前記内側フローライナと前記外側フローライナとの間で前記長さが延びる、
   請求項２に記載のタービン。
4. さらに、前記内側フローライナと前記支柱カバーとの間に形成された第１の壁フィレットと、前記外側フローライナと前記支柱カバーとの間に形成された第２の壁フィレットとを備える、
   請求項３に記載のタービン。
5. 前記前縁部は、前記長さの全体にわたって延在する前縁を含み、前記前縁は、単一の位置で前記主翼弦面と交差する、請求項１に記載のタービン。
6. 前記中心軸と平行に測定された、前記前縁中心から前記後縁中心までの距離は、前記内側フローライナの近くの方が前記外側フローライナの近くの方よりも大きい、
   請求項５に記載のタービン。
7. 前記支柱は、複数の支柱のうちの１つであり、前記支柱カバーは、複数の支柱カバーのうちの１つであり、前記複数の支柱の各支柱と前記複数の支柱カバーの各支柱カバーは、互いに円周方向に離間して配置されている、
   請求項１に記載のタービン。
8. 前記複数の支柱カバーのうちの１つの支柱カバーは、前記タービンの半径方向軸に対して斜めの角度で配置される、
   請求項７に記載のタービン。
9. 排気部と、支柱カバーとを含むタービンであって、
   前記排気部は、内側フローライナと外側フローライナとを含み、前記内側フローライナと前記外側フローライナとは協働して環状のフロー空間を画定し、前記環状のフロー空間は流動方向の流れを受け入れるように配置され、
   前記支柱カバーは、前記環状のフロー空間内に配置されて、前記内側フローライナと前記外側フローライナとの間で前記流動方向に対して垂直方向に長さを有し、前記支柱カバーは、主翼弦面を画定する均一な中間翼弦部と、前記主翼弦面上に位置する後縁中心を有する後縁部と、前記主翼弦面に対してねじられる前縁ノーズを有する前縁部とを含み、前記前縁ノーズは、前記長さに沿って１つだけの位置で前記主翼弦面と交差する、
   タービン。
10. 前記支柱カバーは、前記内側フローライナと前記外側フローライナとに連結され、前記内側フローライナと前記支柱カバーとの間に第１の壁フィレットが形成され、かつ前記外側フローライナと前記支柱カバーとの間に第２の壁フィレットが形成される、請求項９に記載のタービン。
11. 前記前縁は、前記内側フローライナと前記外側フローライナとの間の単一の位置で、前記主翼弦面と交差する、
    請求項９に記載のタービン。
12. 前記主翼弦面は、前記タービンの中心軸を含む半径方向面である、
    請求項９に記載のタービン。
13. 前記流動方向と平行で測定された、前記前縁ノーズから前記後縁中心までの距離は、前記内側フローライナの近くの方が前記外側フローライナの近くの方よりも大きい、
    請求項９に記載のタービン。
14. 前記支柱カバーは、複数の支柱カバーのうちの１つであり、前記複数の支柱カバーの各支柱カバーは、互いに円周方向に離間して配置される、
    請求項９に記載のタービン。
15. 前記複数の支柱カバーのうちの１つの支柱カバーは、前記タービンの半径方向軸に対して斜めの角度で配置される、
    請求項１４に記載のタービン。
16. 排気部と、支柱と、支柱カバーとを含むタービンであって、
    前記排気部は、内側フローライナと外側フローライナとを含み、前記内側フローライナと前記外側フローライナとは協働して環状のフロー空間を画定し、
    前記支柱は、前記環状のフロー空間内に配置されるフロー部を有し、前記内側フローライナと前記外側フローライナとの間で軸に沿って延在し、
    前記支柱カバーは、前記環状のフロー空間内に配置されて、前記内側フローライナと前記外側フローライナとの間で延在し、前記支柱カバーは、前記フロー部を囲み、前縁部、中間翼弦部、及び後縁部を含み、前記軸に対して垂直に複数の断面を画定し、前記断面のそれぞれはキャンバ線を画定し、前記中間翼弦部と前記後縁部とでは前記キャンバ線は互いに重なり合い、前記前縁部では前記キャンバ線は互いに重なり合わない、
    タービン。
17. 前記支柱カバーは、前記内側フローライナと前記外側フローライナとに対して連結され、前記内側フローライナと前記支柱カバーとの間に第１の壁フィレットが形成され、かつ前記外側フローライナと前記支柱カバーとの間に第２の壁フィレットが形成される、
    請求項１６に記載のタービン。
18. 前記複数の断面のそれぞれは、前縁中心と後縁中心とを含み、前記前縁中心から前記後縁中心までで測定される長さを定め、前記長さは、前記複数の断面では均一ではない、
    請求項１６に記載のタービン。
19. 前記複数の断面のそれぞれの前記後縁部は、協働して、テーパー付けられた後縁部を定める、
    請求項１８に記載のタービン。
20. 前記支柱カバーは、複数の支柱カバーのうちの１つであり、前記複数の支柱カバーの各支柱カバーは、互いに円周方向に離間し、前記間隔は不均一である、
    請求項１６に記載のタービン。

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