JP4316554B2 - ガスタービンエンジンのロータおよびベーンエレメント、ならびにエンジン設計方法 - Google Patents
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Description
再設計された形態には、1つまたは複数の外側ディスク間キャビティを排除すること、内側ブレードプラットフォームおよびシールを排除すること(1つまたは複数のスペーサ上のシーリング用歯部を排除することを含む)、および面積法則の効果をもたらすことなどが含まれる。
Claims (12)
- 各々が内側開口部から外周まで半径方向に延びている複数のディスク(34A〜34G)と、
各々が前記ディスクの対応する1つによって支持される複数のブレード段(36A〜36G)と、
各々が前記ディスクの隣接するペアの間に位置する複数の薄肉のスペーサ(62A〜62F)と、
前記複数のディスクおよび前記複数のスペーサとともに中心軸(502)を中心に回転するように、前記複数のディスクおよび前記複数のスペーサを支持する中心シャフト(28)と、
を備えるロータ(32)と、
複数のベーン段(38A〜38F)を備えるステータと、
を備えるタービンエンジン(20)であって、
前記スペーサが、所定の長手方向の断面を有する第1のスペーサを少なくとも含み、該長手方向の断面の第1の部分(140)は、静止状態で内側に向かってくぼんだアーチ状に湾曲しており、前記第1の部分(140)の外側面(144)および内側面(142)は、静止状態で長手方向の断面が内側に向かってくぼんで湾曲しており、
前記ベーン段が、第1のベーン段を少なくとも含み、この第1のベーン段の内側ベーン先端部(48)は、長手方向にわたって凸状をなし、かつ前記スペーサの第1の部分(140)において前記第1のスペーサの外側面(144)に近接して、該先端部と該外側面との間にギャップ(160)を形成し、
運転状態においてスペーサが半径方向外側に膨張したときに、前記ギャップが前記ベーン先端部に沿って均一になるように、前記ベーン先端部の形状および前記第1のスペーサの外側面の形状が決定されていることを特徴とするタービンエンジン(20)。 - 静止状態で、前記第1のベーン段の前記内側ベーン先端部が、前記第1の部分に沿った前記第1のスペーサの外側面の1cm以内、かつ前記第1の部分に沿った前記第1のスペーサの中心線(520)の2cm以内にあることを特徴とする請求項1に記載のタービンエンジン。
- 静止状態で、前記第1の部分が、5〜100cmの長手方向の曲率半径(RC1)を有し、前記内側ベーン先端部が、5〜100cmの範囲でかつ前記曲率半径(RC1)よりも大きな長手方向の曲率半径(RC2)を有することを特徴とする請求項1に記載のタービンエンジン。
- 前記第1の部分が、少なくとも2.0cmの長手方向のスパン(L1)を有することを特徴とする請求項1に記載のタービンエンジン。
- 前記第1のスペーサの少なくとも1つが、前記ディスクの前記の隣接するペアのうち少なくとも第1のディスクと実質的に単体として一体形成されることを特徴とする請求項1に記載のタービンエンジン。
- 前記第1のスペーサの少なくとも1つが、前記ディスクの前記隣接するペアのうち第1のディスクの一部(126)と実質的に締まりばめした端部(122)を有することを特徴とする請求項1に記載のタービンエンジン。
- 圧縮下で、前記複数のディスクおよび前記複数のスペーサを保持する中心から外れた位置の連結部材が存在しないことを特徴とする請求項1に記載のタービンエンジン。
- 前記第1の部分の前記長手方向の断面が、少なくとも5000rpmの速度の運転条件において、実質的に内側に向かってくぼんでいることを特徴とする請求項1に記載のタービンエンジン。
- 前記シャフトが、高速シャフトであり、
前記複数のディスクが、高速圧縮機のディスクであることを特徴とする請求項1に記載のタービンエンジン。 - 各々が内側開口部からブレードを係合している外周まで半径方向に延びている複数のディスクと、各々が前記ディスクの隣接するペアの間に位置する複数の薄肉のスペーサと、を備えるロータスタックと、
前記ロータスタックを支持するとともに、前記ロータスタック内に締結部分を有する中央シャフトと、
を備えるガスタービンエンジンにおいて、
前記複数のスペーサは、少なくとも1つの第1のスペーサを含み、該第1のスペーサの外側面(144)および内側面(142)は、静止状態で内側に向かってくぼんだアーチ状に湾曲しており、
ゼロ以外の第1の速度により特徴づけられる少なくとも第1の条件のため、前記スペーサのうち第1のスペーサの長手方向の凹面の外形を確定することと、
前記凹面に対し所望の隙間を効果的にもたらすように、第1のベーン段のベーン先端部の凸形状および位置を確定すること、
を含み、
運転状態においてスペーサが半径方向外側に膨張したときに、前記隙間が前記ベーン先端部に沿って均一になるように、前記第1のスペーサの長手方向の凹面の外形および前記ベーン先端部の凸形状を決定することを特徴とするガスタービンエンジン設計方法。 - 模擬実験として実行される請求項10に記載の方法。
- ゼロ以外の第2の速度で繰り返される請求項10に記載の方法。
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