JP5647411B2

JP5647411B2 - 軸流入口及び出口を備えた主及びゲートロータを有する容積式回転構成部品

Info

Publication number: JP5647411B2
Application number: JP2009293581A
Authority: JP
Inventors: カート・デビッド・マーロウ; ローリン・ジョージ・ギフィン
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2008-12-31
Filing date: 2009-12-25
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2029-12-25
Also published as: US8328542B2; CA2689175C; EP2204532A2; JP2010164047A; CN101769165A; EP2204532A3; RU2009148668A; US20100166591A1; CA2689175A1; CN101769165B; RU2532637C2

Description

本発明は、全体的に容積式回転機械及びエンジン並びにこれらの構成部品に関し、より詳細には、主及びゲートロータを備えたこのような機械及び構成部品に関する。

軸流容積式回転機械は、ポンプ、タービン、圧縮機及びエンジンに使用されており、スクリューポンプ、タービン、及び圧縮機と呼ばれることが多い。主及びゲートロータを有する容積式回転機械は、タービン及び圧縮機向けに開示されてきた。軸流ターボ機械は従来、種々のタイプのガスタービンエンジンにおけるファン、圧縮機、及びタービンなどの半径方向ブレード付き構成部品を利用する。軸流ターボ機械は、所与の前面面積に対する高い質量流量及び連続的な準定常流体流れを提供する軸流ターボ機械の能力の組み合わせによって、仕事をするためのエネルギーの使用又は作動流体からのエネルギーの抽出のための幅広い用途がある。ターボ機械設計者の目標は、軽量で小型のターボ機械構成部品又は機械並びにエンジンを提供することである。別の目標は、構成部品及び機械の製造、設置、改修、オーバーホール、及び交換のコストを低減するためにタービン内の部品をできる限り少なくすることである。

米国特許第２，４８１，５２７号公報米国特許第２，６５２，１９２号公報米国特許第４，０８８，４２７号公報米国特許第４，７７６，７７９号公報米国特許第５，１６７，４８９号公報米国特許第５，７７５，１１７号公報米国特許第５，８３６，７５４号公報米国特許第６，００３，３２４号公報米国特許第６，１０５，３７８号公報米国特許第６，１９５，９８３号公報米国特許第６，２１７，３０４号公報米国特許第６，４４７，２７６号公報米国特許第６，５５１，０５４号公報米国特許第６，６７２，８５５号公報米国特許第６，７０２，５５８号公報米国特許第６，７３９，８５１号公報米国特許第６，８２１，０９８号公報米国特許第７，００８，２０１号公報米国特許第７，１７８，３５２号公報米国特許第７，２１４，０３６号公報米国特許出願公開第２００７／０１３４１２１号公報米国特許出願公開第２００７／０２６４１４７号公報欧州特許出願第０４８４８８５Ｂ１号公報欧州特許出願第０６２７０４１Ｂ１号公報英国特許出願第２１６５８９０Ａ号公報スエーデン特許出願第９５６８４０号公報国際特許出願第２００５０３３５１９Ａ１号公報

軸流容積式ガスタービンエンジン構成部品は、全軸流入口から軸方向に間隔を置いて配置された軸流出口まで延びて、主ロータと１つ又はそれ以上のゲートロータとを有する
ロータ組立体を含む。主及びゲートロータは、該主及びゲートロータそれぞれの実質的に平行な主及びゲート軸線の回りを回転可能である。主及びゲートロータは、主及びゲート軸線それぞれの回りを囲む互いに噛み合う主及びゲート螺旋ブレードを有し、主及びゲート螺旋ブレードが、主及びゲート軸線の回りで外接する環状主及びゲートハブから半径方向外向きに延びている。

構成部品の例示的な実施形態は、ロータ組立体を囲むケーシングと主及びゲートハブそれぞれとの間を半径方向に延びる主及びゲート環状交差開口を含む。歯車装置が、主及びゲートロータを互いに同期させる。

主螺旋ブレードの中央部分は、半径方向下流側に延び、主ハブから半径方向外向きに測定したときに全半径方向高さを有する。入口移行セクションは、中央部分の軸方向前方及び上流側にある。主螺旋ブレードは、入口移行セクションにおいて下流側方向で主ハブから半径方向に測定したときに、ゼロ半径方向高さから全半径方向高さを有する十分に構築されたブレードプロフィールに移行する。

構成部品は、中央部分の軸方向後方及び下流側の出口移行セクションを有し、ここで主螺旋ブレードは、下流側方向で主ハブから半径方向に測定したときに、全半径方向高さを有する十分に構築されたブレードプロフィールからゼロ半径方向高さに移行する。

主及びゲート螺旋ブレードは、主及びゲートハブとケーシングとの間で半径方向に配置され、且つ軸流入口から軸流出口まで軸方向下流側に延びる流路において回転可能である。流路は、直列下流側流れ関係で、入口移行セクションに配置された入口流路セクションと、環状中央流路セクションと、出口移行セクションに配置された出口流路セクションとを含む。入口流路セクションの環状入口区域が、入口流路セクションの環状出口区域よりも小さい。出口流路セクションがまた、下流側方向で減少する環状断面積を有することができる。

ロータ組立体の主螺旋ブレードが、第１及び第２のセクションそれぞれにおいて第１及び第２の異なる主捩れスロープを有し、ゲート螺旋ブレードが、第１及び第２のセクションそれぞれにおいて第１及び第２の異なるゲート捩れスロープを有する。

軸流容積式ガスタービンエンジン構成部品の１つの実施形態は、軸流容積式ガスタービンエンジン圧縮機であって、ここで、第１の主及びゲート捩れスロープが、第２の主及びゲート捩れスロープよりもそれぞれ小さい。軸流容積式ガスタービンエンジン構成部品の別の実施形態は、軸流容積式ガスタービンエンジンタービンであって、ここでは、第１の主及びゲート捩れスロープが、第２の主及びゲート捩れスロープよりもそれぞれ大きい

主ロータ及び１つのゲートロータを有する軸流入口容積式圧縮機の斜視図。図１に示す圧縮機のロータ組立体の主及びゲートロータの前方から後方を見た斜視図。図１に示すロータ組立体の主及びゲートロータの前方から後方を見た斜視図。図２に示すロータ組立体の第１及び第２の圧縮セクションを通る主及びゲートロータの上から見た斜視図。図２に示すロータ組立体の圧縮セクションにおける主ロータの側方から見た斜視図。図２に示すロータ組立体の圧縮セクションにおけるゲートロータの側方から見た斜視図。図２及び３に示す、３つの螺旋ブレード又はローブを備えた主ロータと、圧縮機の４つの螺旋ブレード又はローブを備えたゲートロータとの翼配列の断面図。主ロータ及び２つのゲートロータを有するロータ軸流入口容積式圧縮機の圧縮セクションの斜視図。図８に示すロータ組立体の主ロータ及び２つのゲートロータの斜視図。図８及び９に示す圧縮機の入口移行セクションにおける主ロータの螺旋ブレードの掃引前縁の下流側方向の斜視図。図１０に示す主ロータの螺旋ブレードの掃引前縁の側方から見た斜視図。図８及び９に示す圧縮機の出口移行セクションにおける主ロータの螺旋ブレードの後縁の斜視図。４つの螺旋ブレード又はローブを有する主ロータと３つの螺旋ブレード又はローブを有するゲートロータとを備えた、図８に示すロータ組立体の代替の翼配列の概略断面図。６つの螺旋ブレード又はローブを有する主ロータと３つの螺旋ブレード又はローブを有するゲートロータとを備えた、図８に示すロータ組立体の代替の翼配列の概略断面図。８つの螺旋ブレード又はローブを有する図８に示す主ロータと、５つの螺旋ブレード又はローブを有するゲートロータの代替の翼配列の断面図。図１に示す圧縮機のロータ組立体における歯車装置の概略断面図。図８に示す圧縮機のロータ組立体における歯車装置の概略断面図。主ロータ及び１つのゲートロータを有する軸流入口容積式膨張器の概略断面図。主ロータ及び２つのゲートロータを有する軸流入口容積式膨張器の概略断面図。図１８に示す膨張器の入口移行セクションにおける主ロータの螺旋ブレードの掃引前縁の前方から見た斜視図。図１８及び２０に示す膨張器の出口移行セクションにおける主ロータの螺旋ブレードの後縁の前方から見た斜視図。図２２に示す膨張器の出口移行セクションにおける主及びゲートロータの螺旋ブレードの後縁の側方斜視図。２つの主ロータ及び１つのゲートロータを有する圧縮機のロータ組立体の概略断面図。２つの主ロータ及び２つのゲートロータを有する圧縮機のロータ組立体の概略断面図。図２３に示す圧縮機の主及びゲートロータの翼配列の断面図。同一平面でない２つの主ロータと１つのゲートロータとを有する、圧縮機のロータ組立体の翼配列の断面図。

本明細書では、図１〜１７に示す軸流入口容積式ガスタービンエンジン圧縮機８、並びに、主及び１つ又はそれ以上のゲートロータを有する軸流容積式ガスタービンエンジンの構成部品３を表す、主ロータ及び１つ又はそれ以上のゲートロータを有するタービン又は膨張器８８（図１８〜２２に示す）の例示的な実施形態を例証する。主ロータ１２及び１つ又はそれ以上のゲートロータ７を有する軸流容積式ガスタービンエンジンの構成部品は、圧縮機８などによって作動流体２５の連続流にエネルギーを投入するような仕事を行い、又は軸流容積式膨張器もしくはタービンのように作動流体２５の連続流からエネルギーを抽出するよう設計される。

図１〜７は、圧縮機ケーシング９内に主ロータ１２及びゲートロータ７を有する軸流入口容積式ガスタービンエンジン圧縮機８の例示的な実施形態を示す。圧縮機８は、全軸流入入口２０から軸流出口２２まで延びる主及びゲートロータ１２、７を含むロータ組立体１５を有する。圧縮機ケーシング９は、主及びゲートロータ１２、７を囲む。図８〜１５は、ロータ組立体１５が、軸流入口２０から軸流出口２２まで延びる主ロータ１２及び第１及び第２のゲートロータ１３、１４を含む３つのロータを有する、軸流入口容積式ガスタービンエンジン圧縮機８の第２の例示的な実施形態を示す。

図２〜６には、主ロータ１２及び単一のゲートロータ７を有する圧縮機８のロータ組立体１５が示される。ロータ組立体１５は、主及びゲートロータ１２、７のそれぞれの平行な主及びゲート軸線１６、１８の回りを囲む互いに噛み合う主及びゲート螺旋ブレード１７、２７を含む。図２に詳細に示されるように、主及びゲート螺旋ブレード１７、２７は、主及びゲート軸線１６、１８のまわりでそれぞれ外接される主及びゲートハブ５１、５３から半径方向外向きに延びる。圧縮機８のロータ組立体１５の第１及び第２の圧縮セクション２４、２６は、主螺旋ブレード１７の異なる第１及び第２の主捩れスロープ３４、３６と、ゲート螺旋ブレード２７の異なる第１及び第２のゲート捩れスロープ３２、３５とを有する。捩れスロープは、本明細書で記載するロータの螺旋ブレードのピッチに対応し、以下でより詳細に説明する。第１及び第２の圧縮セクション２４、２６を通って軸方向下流側に延びる主螺旋ブレード１７の中央部分１７０は、主ハブ５１からケーシング９まで半径方向外向きに測定したときの全半径方向高さＨを有する。

主及びゲート螺旋ブレード１７、２７は、第１及び第２の圧縮セクション２４、２６の各々内に、一定の第１及び第２の主捩れスロープ３４、３６と、第１及び第２のゲート捩れスロープ３２、３５とをそれぞれ有する。第１及び第２の主捩れスロープ３４、３６は互いに異なり、第１及び第２のゲート捩れスロープ３２、３５は互いに異なる。捩れスロープは、主軸１６などの軸線に沿った距離当たりの螺旋要素（図７に示す主ローブ５７など）の断面４１の回転量として定められる。図２及び４に示すように、捩れスロープは、図２に示す主及びゲート螺旋ブレード１７、２７のような螺旋要素の同じ主又はゲート螺旋縁部４７に沿った２つの隣接するねじ山頂部４４間の軸方向距離ＣＤにより分割される３６０度又は２Ｐｉ半径である。軸方向距離ＣＤは、螺旋の１回転４３の距離である。圧縮機において、第１のセクション２４における第１の捩れスロープは、第２のセクション２６における第２の捩れスロープよりも小さい。

図２及び３に示すように、圧縮機８は、第１及び第２の圧縮セクション２４、２６の上流側及び下流側にそれぞれ配置され且つ圧縮機８を通る軸流を受け入れるように設計された入口及び出口移行セクション２８、３０を含む。ロータ組立体１５及び圧縮機８の第１及び第２の圧縮セクション２４、２６は、入口及び出口移行セクション２８、３０の間で直列の下流側流れ関係で配置される。主螺旋ブレード１７は、主ハブ５１から軸方向下流側方向Ｄで半径方向外向きに測定したときに、下流側方向Ｄでゼロ半径方向高さから全半径方向高さＨになる入口移行セクション２８の十分に構築されたブレードプロフィールに移行する。主螺旋ブレード１７は、主ハブ５１から半径方向で測定したときに、下流側方向Ｄで全半径方向高さＨからゼロ半径方向高さになる出口移行セクション３０の十分に構築されたブレードプロフィールから移行する。入口移行セクション２８は、軸流入口２０を通る完全軸流を提供できるようにし、出口移行セクション３０は、軸流出口２２を通る全軸流を提供できるようにする。

図２を参照すると、流路４０は、主及びゲートハブ５１、５３とケーシング９（図１に示す）との間に半径方向に配置され、軸流入口２０から軸流出口２２に半径方向下流側に延びる。主及びゲート螺旋ブレード１７、２７は、流路内４０で回転可能である。流路４０はまた、主ロータ１２を実質的に囲み、その内部で主螺旋ブレード１７が回転可能である主ロータ流路４５を含む。流路４０は、主ロータ１２のための環状中央流路７０を含む。環状中央流路セクション７０は、主ハブ５１とケーシング９との間で半径方向に配置され、入口及び出口移行セクション２８、３０間で軸方向に延びる。流路４０は、直列の下流側流れ関係で、入口移行セクション２８内に配置された入口流路セクション７６と、第１及び第２の圧縮セクション２４及び２６に配置された環状中央流路セクション７０と、出口移行セクション３０に配置された出口流路セクション７８とを含む。

主及びゲート螺旋ブレード１７、２７は、第１及び第２の圧縮セクション２４及び２６において全半径方向高さＨを有する十分に構築されたブレードプロフィールを有し、第１及び第２の圧縮セクション２４及び２６を通じて圧縮機ケーシング９とシール係合している（主及びゲート螺旋ブレード１７、２７及びケーシング間のシールは図７に示される）。主及びゲート螺旋ブレード１７、２７は、入口、環状中央、及び出口流路セクション７６、７０、７８それぞれにわたって回転する。入口、環状中央、及び出口流路セクション７６、７０、７８は、圧縮機ケーシング９とゲートハブ５１、５３それぞれとの間に配置される。入口、環状中央、及び出口流路セクション７６、７０、７８は、軸流入口２０から軸流出口２２に軸方向且つ下流側方向Ｄに延びる。

入口移行セクション２８は、図２〜６で明らかなように、第１の捩れスロープ３４又はピッチは第２の捩れスロープ３６又はピッチよりも実質的に小さいので、出口移行セクション３０よりも実質的に大きい。出口移行セクション３０を持たない構成も企図される。

ロータ組立体１５は、圧縮機８の動作中入口２０及び出口２２を通る連続した流れを提供する。空気５０の個々の充填は、第１の圧縮セクション２４において且つこれにより取り込まれる。空気５０の充填圧縮は、図２〜４に示すように、第１及び第２の圧縮セクション２４、２６間の圧縮平面ＣＰにわたる第１の圧縮セクション２４から第２の圧縮セクション２６への充填通過として生じる。従って、空気５０の充填全体は、第１及び第２の圧縮セクション２４、２６の両方にある間は圧縮を受ける。

第１の圧縮セクション２４は、空気５０の充填の全容積を包み、軸流入口２０及び軸流出口２２から充填を離隔するよう設計される。取り込まれると、空気５０の流体充填は、圧縮平面ＣＤを越えて、吐出領域として機能する第２の圧縮セクション２６にわたり、充填容量は、軸方向寸法及び場合によっては半径方向寸法で低減される。次いで、空気５０の流体充填は、第２の圧縮セクション２６の下流側の出口移行セクション３０から、図１及び２に示される静的流路１３１に吐出される。出口マッハ数が十分小さい場合、出口移行セクション３０は省略してもよく、静的流路への急激なロータ移行を可能にする。

主及びゲートロータは、それぞれの軸線の回りで回転可能であり、且つ図１６に示すような固定関係によって決まる回転速度で異なる円周方向、すなわち時計回りＣ及び反時計回りＣＣで回転可能である。従って、主及びゲートロータ１２、７は、共に噛み合わされ、図１及び４において、並びに図１６に概略的に示されるようにギアボックス８２内での歯車装置８０によって可能にされるような、固定速度比及び位相関係で互いに対して常に回転するように共に噛み合わされる。主ロータ１２は、主軸１６の回りに回転可能にされ、ゲートロータ７は、ゲート軸線１８の回りを回転可能である。圧縮機８を駆動するための動力は、図１、４、及び１６において主ロータ１２に接続されるように示された駆動シャフト３７を通じて供給することができる。ゲートロータ７及び主ロータ１２は、ギアボックス８２内の歯車装置８０のタイミングギア８４によって互いに噛み合わされ、噛み合っている主及びゲート螺旋ブレード１７、２７間のクリアランスを最小及び制御した状態でロータの適切にタイミング調整された関係を提供する。

主及びゲートロータ１２、７、並びに主及びゲート軸線１６、１８の回りに囲まれた互いに噛み合う主及びゲート螺旋ブレード１７、２７は、図４〜６に示される。主及びゲート螺旋ブレード１７、２７は、主及びゲート螺旋表面２１、２３それぞれを有する。入口及び出口移行セクション３０間には、主螺旋ブレード１７が、主ロータ１２の環状主ハブ５１の環状表面ＣＳから半径方向外向きに延びている。ゲート螺旋ブレード２７は、ゲートロータ７のゲートハブ５３から半径方向外向きに延びている。環状表面ＣＳ及び環状主ハブ５１は、円錐形のように図示されているが、円筒形などの他の形状であってもよい。

主ハブ５１の円筒表面ＣＳは、主螺旋ブレード１７間に軸方向に延びる。主螺旋ブレード１７に沿った主螺旋縁部４７は、該主螺旋縁部とゲート螺旋ブレード２７とが相対的に回転するときに、該ゲート螺旋ブレード２７のゲート螺旋表面２３にシール係合する。ゲート螺旋ブレード２７に沿ったゲート螺旋縁部４８は、該ゲート螺旋縁部と主螺旋ブレード１７とが相対的に回転するときに、主螺旋ブレード１７の主螺旋表面２１にシール係合する。主及びゲートハブ５１、５３は、軸方向に直線状にあり、主及びゲート軸線１６、１８の回りで外接される。主及びゲートハブは、中空又は中実とすることができる。

軸方向から見たときの主及びゲート螺旋ブレード１７、２７は、図７に示すように主及びゲートローブ５７、６７と呼ばれる。図１〜７に示す例示的な圧縮機８は、３つの主ローブ５７と、４つのゲートローブ６７とを有する。小さなケースクリアランスＣＬが図７に破線で示した圧縮機ケーシング９と主及びゲートロータ１２、７との間で維持される。小さな軸方向クリアランスＡＣ（図４に示す）は、上述のようにギアボックス８２のタイミングギア８４によって主及びゲートロータ１２、７自体の間で維持される。ゲートローブの数は、２つのロータ組立体１５の主ローブの数よりも多いか又は少ない。主及びゲート半径ＲＭ、ＲＧは、主及びゲート軸線１６、１８それぞれから、主及びゲートロータ１２、７の主及びゲート螺旋ブレード１７、２７の全半径方向高さＨまで測定される。主及びゲート半径ＲＭ、ＲＧは、実質的に同じ長さであってもよく、同じ長さでなくてもよい。主半径ＲＭは、ゲート半径ＲＧよりも長いように図７に示されている。

図８には、１つの主ロータ１２と２つ又はそれ以上のゲートロータを有し、軸流入口容積式ガスタービンエンジン構成部品３の代表的なものである、例示的な軸流容積式ガスタービンエンジン圧縮機８を示している。図８及び９に示す圧縮機８は、主ロータ１２と、第１及び第２のゲートロータ１３、１４とを有する。図９を参照すると、圧縮機８は、入口及び出口移行セクション２８、３０間に第１及び第２の圧縮セクション２４、２６を有する。入口移行セクション２８、第１及び第２の圧縮セクション２４、２６、並びに出口移行セクション３０は、直列下流側方向流れの関係にあり、圧縮機８内に、及びこれを通って軸方向に連続して流れる作動流体２５を加圧するよう設計される。第１及び第２の圧縮セクション２４、２６は、第１及び第２の異なる捩れスロープ３４、３６をそれぞれ有する。捩れスロープは、上記で説明したように、ロータの螺旋ピッチに対応する。

図８及び９を参照すると、ここで例証されている圧縮機８は、軸流入口２０から出口２２に延びる、主ロータ１２と、第１及び第２のゲートロータ１３、１４とを有するロータ組立体１５を含む。主ロータ１２は、第１及び第２のゲートロータ１３、１４の第１及び第２のゲート螺旋ブレード２７、２９とそれぞれ互いに噛み合う主螺旋ブレード１７を有する。主螺旋ブレード１７は、主軸１６の回りで外接される主ロータ１２の環状主ハブ５１から半径方向外向きに延びる。第１及び第２のゲート螺旋ブレード２７、２９は、第１及び第２のゲート軸線１９、３９の回りでそれぞれ外接される第１及び第２のゲートロータ１３、１４の第１及び第２のゲートバス５３、５５から半径方向外向きに延びる。

図８〜１２を参照すると、ロータ組立体１５は、圧縮機を通る軸流を受け入れる入口及び出口移行セクション２８、３０を含む。主螺旋ブレード１７は、図１０及び１１により詳細に示されるように、主ハブ５１から下流側方向Ｄで測定したときに、ゼロ半径方向高さから全半径方向高さＨになる入口移行セクション２８の十分に構築されたブレードプロフィールに移行する前縁１１７を有する。用語「十分に構築されたブレードプロフィール」とは、主ハブ５１から測定したときに全半径方向高さＨであると定義される。主螺旋ブレード１７は、図１２により詳細に示されるように、主ハブ５１から測定したときに、全半径方向高さＨからゼロ半径方向高さになる出口移行セクション３０の十分に構築されたブレードプロフィールから移行する後縁２１７を有する。圧縮機８の１つの代替の実施形態は、出口移行セクション３０を含まない。

入口移行セクション２８を通る主螺旋ブレード１７部分は前縁１１７であり、図１０に示すように、螺旋状の後方又は下流側掃引として説明することができる。掃引前縁１１７は、流入質量流量を十分に構築されたロータチャンネルに円滑に分割する。基準のロータ相対フレームにおいて超音速マッハ数の高ロータホイール速度を利用する構成部品設計では、このセクションは、圧縮機又は構成部品全体の長さのかなりの部分を占有する可能性がある。

図８及び９は、軸流入口２０から軸流出口２２まで延びる、主ロータ１２、並びに第１及び第２のゲートロータ１３、１４を含む、３つのロータを有するロータ組立体１５を備えた軸流入口容積式ガスタービンエンジン圧縮機８を示している。軸流入口２０は、圧縮機ケーシング９と主及びゲートハブ５１、５３との間でそれぞれ軸方向下流側に延びた、主及びゲート環状交差開口１０、１１を含む。流路４０は、主及びゲートハブ５１、５３とケーシング９との間で半径方向に配向され、軸流入口２０から軸流出口２２まで軸方向下流側に延びる。

流路４０は、主ロータ１２を実質的に囲み、これを通って主螺旋ブレード１７が回転することができる主ロータ流路４５を含む。主ロータ１２の環状中央流路セクション７０は、主ハブ５１の環状円筒外側ハブ表面７２とケーシング９の環状内側ケーシング表面７４との間に半径方向に配置され、内側及び外側移行セクション２８、３０間を軸方向に延びる。主ロータ流路４５は、直列下流側流れ関係で、入口流路セクション７６、環状中央流路セクション７０、及び出口流路セクション７８を含む。

図８及び１１に示した、主ロータ用入口流路セクション７６は、主及びゲートハブ５１、５３の環状入口ハブ表面９０と、ケーシング９の環状入口ケーシング表面９２との間を入口移行セクション２８を通って延びる。環状入口ハブ表面９０及び環状入口ケーシング表面９２は、円錐形で示されているが、円筒形などの他の形状であってもよい。入口流路セクション７６は、下流側方向Ｄ又は前方から後方に向けて増大する環状断面積ＣＡを有する。従って、入口流路セクション７６の環状入口区域ＡＩは、入口流路セクション７６の環状出口区域ＡＯよりも小さい。出口流路セクション７８は、主及びゲートハブ５１、５３の環状出口ハブ表面９４と、ケーシング９の環状出口ケーシング表面９６との間を出口移行セクション３０を通って延びる。環状出口ハブ表面９４及び環状出口ケーシング表面９６は、円錐形で示されているが、円筒形などの他の形状であってもよい。出口流路セクション７８は、下流側方向Ｄ又は前方から後方に向けて減少する環状断面積ＣＡを有する。従って、出口流路セクション７８の環状入口区域は、出口流路セクション７８の環状出口区域ＡＯよりも大きい。入口及び出口流路セクション７６、７８は、軸流入口２０及び軸流出口２２を通ることを含む、圧縮機８を貫流する全軸流を提供することを可能にする。

図８及び１１を参照すると、ロータ組立体１５及び圧縮機８の第１及び第２の圧縮セクション２４、２６は、入口及び出口移行セクション２８、３０間に直列下流側流れ関係で配置される。ロータ組立体１５は、圧縮機８の動作中に入口２０及び出口２２を通る連続した流れを提供する。空気５０の個々の充填は、セクション２４において該セクションにより取り込まれる。充填５０の圧縮は、第１のセクション２４から第２のセクション２６への充填通過として行われる。従って、空気５０の充填全体は、第１及び第２のセクション２４、２６それぞれにあるときに圧縮を受ける。

主及びゲートロータ１２、７は、それぞれの軸線の回りを回転可能であり、主ロータ１２は、第１及び第２のゲートロータ１３、１４とは異なる円周方向で且つ固定関係で決まる同じ回転速度で回転可能である。図１６に示すように、主ゲートロータ１２は時計方向に回転可能であるように示されているが、第１及び第２のゲートロータ１３、１４は反時計回りＣＣで回転可能であるように示されている。従って、主、第１、及び第２のゲートロータ１２、１３、１４は、図１７で概略的に示される歯車装置８０によって定められる、固定の速度比及び位相関係で常に互いに相対的に回転するように共に噛み合わされる。圧縮機８を駆動するための動力は、図１７で示すように、主ロータ１２に接続されるように示された駆動シャフト３７を通じて供給することができる。第１及び第２のゲートロータ１３、１４は、歯車装置８０のタイミングギア８４によって互いに噛み合わされて、噛み合っている主螺旋ブレード１７と第１及び第２の螺旋ゲートブレード２７、２９との間のクリアランスを最小及び制御した状態で、ロータの適切にタイミング調整された関係を提供する。

図９及び１１を参照すると、主螺旋ブレード１７は、主螺旋表面２１を有し、第１及び第２のゲート螺旋ブレード２７、２９は、第１及び第２のゲート螺旋表面２３、３３をそれぞれ有する。主螺旋ブレード１７は、主ロータ１２の環状主ハブ５１の円筒表面ＣＳから半径方向外向きに延びる。第１及び第２の螺旋ゲートブレード２７、２９は、第１及び第２のゲートハブ５３、５５から半径方向外向きに延びる。

主ハブ５１の円筒表面ＣＳは、主螺旋ブレード１７間を軸方向に延びる。主螺旋ブレード１７に沿った主螺旋縁部４７は、第１及び第２のゲート螺旋ブレード２７、２９と相対的に回転するにつれて、該第１及び第２のゲート螺旋ブレード２７、２９の第１及び第２のゲート螺旋表面２３、３３をシール係合する。第１及び第２のゲート螺旋ブレード２７、２９に沿った第１及び第２のゲート螺旋縁部４８、４９は、主螺旋ブレード１７と相対的に回転するにつれて、該主螺旋ブレード１７の主螺旋表面２１をシール係合する。第１及び第２のゲート軸線１９、３９の回りをそれぞれ外接する第１及び第２のゲートハブ５３、５５、並びに主ゲート軸線の回りを外接するゲートハブは、軸方向に直線状である。主及びゲートハブは中空とすることができる。

主、第１、及び第２のゲートロータ１２、１３、１４は、図８及び９に示すロータのブレード構成において、図１３の軸方向断面で示される。主、第１、及び第２のゲートロータ１２、１３、１４は、図１３に示すように、主螺旋ブレード１７及び第１及び第２のゲート螺旋ブレード２７、２９それぞれに対応するゲート、第１、及び第２のロータローブ６７、６８、６９を有する。ケーシング９は破線で示されている。主ロータ１２がＭ個の主ローブ５７又は主螺旋ブレード１７を有し、第１及び第２のゲートロータ１３、１４が、Ｎ個の第１及び第２のロータローブ６８、６９又は第１及び第２のゲート螺旋ブレード２７、２９を有する場合、第１及び第２のロータローブ６８、６９の数Ｎは、Ｎ＝Ｍ／２＋１となり、Ｎ及びＭは整数である。このＮとＭの関係は、３ロータ構成のものである。従って、図８、９及び１３に示す構成では、Ｍ＝４、Ｎ＝３である。主、第１、及び第２のゲートロータ１２、１３、１４の代替の構成は、図４ではＭ＝６及びＮ＝４、図１５ではＭ＝８及びＮ＝５を有するように断面で示されている。

図９を参照すると、主螺旋ブレード１７及び第１及び第２のゲート螺旋ブレード２７、２９は、第１及び第２のセクションそれぞれ内に一定の第１及び第２の捩れスロープ３４、３６を有する。捩れスロープは、図９に示すように、主軸線１６などの軸線に沿った距離当たりの螺旋要素（図１３〜１５に示す、ゲート、第１、及び第２のロータローブ６７、６８、６９を含む）の断面４１の回転量として定義される。図９には、主ロータ断面４１の３６０度回転が示されている。

捩れスロープはまた、図９に示すように、主及びゲート螺旋ブレード１７、２７などの螺旋要素の同じ主又はゲート螺旋縁部４７、４８に沿って２つの隣接するねじ山頂部４４間の軸方向距離ＣＤにより分割される３６０度又は２Ｐｉ半径である。軸方向距離ＣＤは、螺旋の１回転４３の距離である。圧縮機において、第１のセクション２４における第１の捩れスロープ３４は、第２のセクション２６における第２の捩れスロープ３６よりも小さく、該第２のセクションは、単一ゲートロータ構成において図２に示されており、２つ又はそれ以上のゲートロータを備えた構成にも適用可能である。

図１６及び１７は、軸流容積式圧縮機８の２ロータ構成部品１００と３ロータ構成部品１０２をそれぞれ図式的に示している。上記で説明した２ロータの実施形態１００は、主及びゲートロータ１２、７が軸流入口２０から軸流出口２２まで延びるロータ組立体１５を有する。作動流体２５の軸流は矢印で示されている。上記で説明した３ロータの実施形態１０２は、軸流入口２０から軸流出口２２まで延びる主ロータ１２並びに第１及び第２のゲートロータ１３、１４を含む３つのロータを備えた、ロータ組立体１５を有する。

図１８及び１９には、軸流容積式タービン又は膨張器８８の２ロータの実施形態１００と３ロータの実施形態１０２とが図式的に示されている。膨張器８８の２ロータの実施形態１００は、主及びゲートロータ１２、７が軸流入口２０から軸流出口２２まで延びるロータ組立体１５を有する。膨張器８８の３ロータの実施形態１０２は、軸流入口２０から軸流出口２２まで延びる主ロータ１２並びに第１及び第２のゲートロータ１３、１４を備えた、ロータ組立体１５を有する。

膨張器８８の第１及び第２の膨張セクション１２４、１２６は、主及びゲート螺旋ブレード１７、２７の異なる第１及び第２の捩れスロープ３４、３６をそれぞれ有する。主及びゲート螺旋ブレード１７、２７は、第１及び第２の膨張セクション１２４、１２６の各々内に第１及び第２の捩れスロープ３４、３６をそれぞれ有する。膨張器８８において、第１の膨張セクション１２４における第１の捩れスロープ３４は、圧縮機８の真反対側にある第２の膨張セクション１２６における第２の捩れスロープ３６よりも大きい。

動力は、図１７及び１８に示されるように、主ロータ１２に接続されて該主ロータ１２から後方又は下流側に延びるように示された出力シャフト３７を通じて膨張器８８から抽出されるが、該シャフトはまた、主ロータ１２から前方又は上流側に延びてもよい。ゲートロータは、歯車装置８０のタイミングギア８４によって主ロータに接続され、噛み合っている螺旋主ブレード１７と第１及び第２のゲート螺旋ブレード２７、２９との間のクリアランスを最小及び制御した状態でロータの適切にタイミング調整された関係を提供する。

膨張器８８は、入口流路セクション７６と、図１８に示す２ロータの実施形態１００において、図２１に示されるように膨張器ケーシング２０９と主及びゲートロータ１２、７それぞれの主及びゲートハブ５１、５３との間に定められる、主及びゲート環状交差開口１０を含む軸流入口２０とを有する。本明細書で示される膨張器はまた、図２１及び２２に示す出口流路セクション７８を備えた軸流出口２２を有する。図２０に示される入口流路セクション７６は、主及びゲートロータ１２、７それぞれの主及びゲートハブ５１、５３の環状入口ハブ表面９０と、ケーシング２０９の環状入口ケーシング表面９２との間で入口移行セクション２８を通って軸方向に延びる。環状入口ハブ表面９０及び環状入口ケーシング表面９２は、円錐形で示されているが、円筒形などの他の形状であってもよい。入口流路セクション７６は、下流側方向Ｄ又は前方から後方に向けて増大する環状断面積ＣＡを有する。従って、入口流路セクション７６の環状入口区域ＡＩは、入口流路セクション７６の環状出口区域ＡＯよりも小さい。

入口移行セクション２８において、主螺旋ブレード１７は、主ハブ５１から軸方向下流側方向Ｄで半径方向外向きに測定したときに、下流側方向Ｄでゼロ半径方向高さから全半径方向高さＨになる十分に構築されたブレードプロフィールに移行する。ゲート螺旋ブレード２７は、ゲートハブ５３から半径方向Ｄで半径方向外向きに測定したときに、下流側方向Ｄでゼロ半径方向高さから全半径方向高さになる十分に構築されたブレードプロフィールに移行する。

図２１及び２２に示す出口流路セクション７８は、主及びゲートロータ１２、７それぞれの主及びゲートハブ５１、５３の環状出口ハブ表面９４と、膨張器ケーシング２０９の環状出口ケーシング表面９６との間で出口移行セクション３０を通って軸方向に延びる。環状出口ハブ表面９４及び環状出口ケーシング表面９６は、円錐形で示されているが、円筒形などの他の形状であってもよい。出口流路セクション７８は、下流側方向Ｄ又は前方から後方に向けて減少する環状断面積ＣＡを有する。従って、出口流路セクション７８の環状入口区域ＡＩは、出口流路セクション７８の環状出口区域ＡＯよりも大きい。入口及び出口流路セクション７６、７８は、軸流入口２０及び軸流出口２２を通ることを含む、膨張器８８を貫流する全軸流を提供することを可能にするが、軸流出口２２から出る流れにおいて少量又は残留スワールであってもよい。

出口移行セクション３０において、主螺旋ブレード１７は、主ハブ５１から軸方向下流側方向Ｄで半径方向外向きに測定したときに、下流側方向Ｄで全半径方向高さＨからゼロ半径方向高さになる十分に構築されたブレードプロフィールから移行する。ゲート螺旋ブレード２７はまた、主ハブ５１から軸方向下流側方向Ｄで半径方向外向きに測定したときに、下流側方向Ｄで全半径方向高さＨからゼロ半径方向高さになる十分に構築されたブレードプロフィールから移行する。

出口移行セクション３０を通って延びる主螺旋ブレード１７の後縁２１７は、図２１に示すように、螺旋状の後方又は下流側掃引として説明することができる。掃引後縁２１７は、螺旋ブレードの端部からの分離及び渦流を阻止することができる。ゲート螺旋ブレード２７もまた掃引後縁２１７を有するが、図２１に示す主螺旋ブレード１７の掃引後縁２１７とは形状が異なることができる。

ゲート螺旋ブレード２７の後縁２１７は、図２１及び２２の下流方向Ｄとは反対側の上流方向で弓形に湾曲しているように示されている。これらの上流側弓形湾曲後縁２１７は、半径方向内側及び外側後縁セクション２３０、２３２を有し、これらは、ゲートハブ５３及び膨張器ケーシング２０９間に半径方向に配置された後縁２１７に沿ったポイント２３５から離れる下流側方向で後方に掃引される。

気相環境において、高いマッハ数は、高ホイール速度運転を制限する可能性がある。例えば、空気流入マッハ数０．５及び１０００ｆｔ／秒オーダーの補正ホイール速度は、超音速相対ブレード入口マッハ数をもたらすことになる。機械又は構成部品を短縮することができるので、１０００ｆｔ／秒よりも更に大きなホイール速度で動作するのが望ましい。入口相対マッハ数が音速に近づくにつれて、入口衝撃及びチョーキング考慮事項は、平坦面のロータ端部に対するより高速度の運転の利点を実施することを大幅に制限することになる。入口出口流路セクション７６を通過する掃引前縁は、これらの問題を回避可能にする。

軸流容積式エンジン構成部品は、前面面積当たりの高い質量流量並びに圧縮及び膨張の高効率の可能性を備えたエンジン設計を提供する。容積式構成部品の設計はまた、広い速度範囲にわたる回転速度及び準一定圧力比に比例した容積質量流量を提供する。この組み合わせによって、圧縮、燃焼、及び膨張の熱力学的プロセスに関して競合するターボ機械構成部品全体にわたる構成部品及びシステムレベルでの性能向上の可能性を提供する。

本明細書で開示される軸流容積式ガスタービンエンジンの構成部品３は、タービン又は膨張器８８において、図２３〜２６に示すような１つよりも多い主ロータを有することができる。ロータ組立体１５内に２つの主ロータ１２と１つのゲートロータ７とを備えた第１の構成は、図２３に示される。ロータ組立体１５内に２つの主ロータ１２と２つのゲートロータ７とを備えた第２の構成は、図２４に示される。ロータ組立体１５内に２つの主ロータ１２と１つのゲートロータ７とを備えた第１の構成の翼配列は、図２５の軸方向断面に示されている。図２３及び２５はまた、が同一平面上にあるように示される。或いは、主及びゲートロータ１２、７の主及びゲート軸線１６、１８全ては、同一平面ではないが、図２６に示すように平行とすることができる。

本明細書では本発明の好ましく且つ例示的な実施形態であると考えられるものを説明してきたが,本発明の他の変更が本明細書の教示から当業者には明らかになるはずであり,従って,全てのそのような変更は本発明の技術思想及び技術的範囲内に属するものとして特許請求の範囲で保護されることが望まれる。従って、本特許により保護されることを望むものは,特許請求の範囲に記載しかつ特定した発明である。

０ポイント
３ガスタービンエンジン構成部品
７ゲートロータ
８ガスタービンエンジン圧縮機
９圧縮機ケーシング
１０主環状開口
１１ゲート環状開口
１２主ロータ
１３第１のゲートロータ
１４第２のゲートロータ
１５ロータ組立体
１６主軸線
１７主螺旋ブレード
１８ゲート軸線
１９第１のゲート軸線
２０入口
２１主螺旋表面
２２出口
２３第１のゲート螺旋表面
２４第１の圧縮セクション
２５作動流体
２６第２の圧縮セクション
２７第１のゲート螺旋ブレード
２８入口移行セクション
２９第２のゲート螺旋ブレード
３０出口移行セクション
３２第１のゲート捩れスロープ
３３第２のゲート螺旋表面
３４第１の主捩れスロープ
３５第２のゲート捩れスロープ
３６第２の主捩れスロープ
３７出力シャフト
３９第２のゲート軸線
４０流路
４１断面
４３１回転
４４２つの隣接ネジ山頂部
４５主ロータ流路
４７主螺旋縁部
４８第１のゲート螺旋縁部
４９第２のゲート螺旋縁部
５０空気充填
５１主ハブ
５３第１のゲートハブ
５５第２のゲートハブ
５７主ローブ
５８螺旋フルート
５９後縁
６７ゲートローブ
６８第１のゲートローブ
６９第２のゲートローブ
７０中央流路セクション
７２外側ハブ表面
７４環状出口ケーシング表面
７６入口流路セクション
７８出口流路セクション
７９圧縮機流路
８０歯車装置
８２ギアボックス
８４ギア
８８タービン
９０入口ハブ表面
９２円錐入口ケーシング表面
９４円錐出口ハブ表面
９６円錐出口ケーシング表面
１００２つのロータ実施形態
１０２３つのロータ実施形態
１１７前縁
１２４第１の膨張セクション
１２６第２の膨張セクション
１３１静的流路
１７０中央部分
２０９タービンケーシング
２１７後縁
２３０内側後縁セクション
２３２外側後縁セクション
２３５ポイント
ＡＩ環状入口区域
ＡＯ管状出口
ＡＣ軸方向クリアランス
ＣＬケースクリアランス
Ｃ時計回り
ＣＣ半時計回り
ＣＡ断面セクション区域
ＣＤ軸方向距離
ＣＰ圧縮表面
ＣＳ円筒表面区域
Ｄ下流方向
Ｈ全半径方向高さ
ＲＭ主半径
ＲＧゲート半径

Claims

軸流容積式ガスタービンエンジン構成部品（３）であって、
全軸流入口（２０）から下流側軸方向に間隔を置いて配置された軸流出口（２２）まで延びるロータ組立体（１５）を備え、
前記ロータ組立体（１５）が主ロータ（１２）と１つ又はそれ以上のゲートロータ（７）とを含み、
前記主及びゲートロータ（１２、７）が、該主及びゲートロータ（１２、７）それぞれの平行な主及びゲート軸線（１６、１８）の回りを回転可能であり、
前記主及びゲートロータ（１２、７）が、前記主及びゲート軸線（１６、１８）それぞれの回りを囲む２以上の主螺旋ブレード（１７）及び２以上のゲート螺旋ブレード（２７）を有し、
前記主螺旋ブレード（１７）及びゲート螺旋ブレード（２７）は互いに噛み合い、
前記主及びゲート螺旋ブレード（１７、２７）が、前記主及びゲートロータ（１２、７）の主及びゲート軸線（１６、１８）の回りで外接する環状主及びゲートハブ（５１、５３）から半径方向外向きに延び、
前記軸流入口（２０）は、前記ロータ組立体（１５）を囲うケーシング（９）と前記主及びゲートハブ（５１、５３）との間でそれぞれ軸方向に延びる、主及びゲート環状交差開口（１０、１１）を含み、
前記軸流容積式ガスタービンエンジン構成部品（３）は、
軸方向及び下流側に延び、前記主ハブ（５１）から半径方向外向きに測定したときに全半径方向高さ（Ｈ）を有する前記主螺旋ブレード（１７）の中央部分（１７０）と、
前記中央部分（１７０）の軸方向前方及び上流側の入口移行セクション（２８）と、
を更に備え、
前記主螺旋ブレード（１７）が、前記入口移行セクション（２８）において下流側方向（Ｄ）で前記主ハブ（５１）から半径方向に測定したときに、ゼロ半径方向高さから全半径方向高さ（Ｈ）を有する十分に構築されたブレードプロフィールに移行する
ことを特徴とする、軸流容積式ガスタービンエンジン構成部品（３）。
前記中央部分（１７０）の軸方向後方及び下流側の出口移行セクション（３０）と、
を更に備え、
前記主螺旋ブレード（１７）が、前記出口移行セクション（３０）において下流側方向（Ｄ）で前記主ハブ（５１）から半径方向に測定したときに、前記全半径方向高さ（Ｈ）を有する十分に構築されたブレードプロフィールから前記ゼロ半径方向高さに移行する、
請求項１に記載の軸流容積式ガスタービンエンジン構成部品（３）。
前記主及びゲートロータ（１２、７）を共に噛み合わせる歯車装置（８０）を更に備える、
請求項１又は２に記載の軸流容積式ガスタービンエンジン構成部品（３）。
前記主及びゲートハブ（５１、５３）とケーシング（９）との間で半径方向に配置され、且つ前記軸流入口（２０）から前記軸流出口（２２）まで軸方向下流側に延びる流路（４０）を更に備え、
前記主及びゲート螺旋ブレード（１７、２７）が、前記流路（４０）を回転可能であり、
前記流路（４０）が、直列下流側流れ関係で、前記入口移行セクション（２８）に配置された入口流路セクション（７６）と、環状中央流路セクション（７０）と、前記出口移行セクション（３０）に配置された出口流路セクション（７８）とを含み、
前記入口流路セクション（７６）の環状入口区域（ＡＩ）が、前記入口流路セクション（７６）の環状出口区域（ＡＯ）よりも小さい、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の軸流容積式ガスタービンエンジン構成部品（３）。
前記出口流路セクション（７８）が下流側方向（Ｄ）で減少する環状断面積（ＣＡ）を更に有する、
請求項４に記載の軸流容積式ガスタービンエンジン構成部品（３）。
前記ロータ組立体（１５）の主螺旋ブレード（１７）が、第１及び第２のセクション（２４、２６）それぞれにおいて第１及び第２の異なる主捩れスロープ（３４、３６）を有し、
前記ロータ組立体（１５）のゲート螺旋ブレード（２７）が、前記第１及び第２のセクション（２４、２６）それぞれにおいて第１及び第２の異なるゲート捩れスロープ（３２、３５）を有する、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の軸流容積式ガスタービンエンジン構成部品（３）。
軸流容積式ガスタービンエンジン圧縮機（８）であって、
全軸流入口（２０）から下流側軸方向に間隔を置いて配置された軸流出口（２２）まで延びるロータ組立体（１５）を備え、
前記ロータ組立体（１５）が主ロータ（１２）と１つ又はそれ以上のゲートロータ（７）とを含み、
前記主及びゲートロータ（１２、７）が、該主及びゲートロータ（１２、７）それぞれの平行な主及びゲート軸線（１６、１８）の回りを回転可能であり、
前記主及びゲートロータ（１２、７）が、前記主及びゲート軸線（１６、１８）それぞれの回りを囲む互いに噛み合う２以上の主螺旋ブレード（１７）及び２以上のゲート螺旋ブレード（２７）を有し、
前記主及びゲート螺旋ブレード（１７、２７）が、前記主及びゲートロータ（１２、７）の主及びゲート軸線（１６、１８）の回りで外接する環状主及びゲートハブ（５１、５３）から半径方向外向きに延びており、
前記ロータ組立体（１５）の主螺旋ブレード（１７）が、第１及び第２のセクション（２４、２６）それぞれにおいて第１及び第２の異なる主捩れスロープ（３４、３６）を有し、
前記ロータ組立体（１５）のゲート螺旋ブレード（２７）が、前記第１及び第２のセクション（２４、２６）それぞれにおいて第１及び第２の異なるゲート捩れスロープ（３２、３５）を有し、
前記軸流入口（２０）は、前記ロータ組立体（１５）を囲うケーシング（９）と前記主及びゲートハブ（５１、５３）との間でそれぞれ軸方向に延びる、主及びゲート環状交差開口（１０、１１）を含み、
前記軸流容積式ガスタービンエンジン圧縮機（８）は、
軸方向及び下流側に延び、前記主ハブ（５１）から半径方向外向きに測定したときに全半径方向高さ（Ｈ）を有する前記主螺旋ブレード（１７）の中央部分（１７０）と、
前記中央部分（１７０）の軸方向前方及び上流側の入口移行セクション（２８）と、
を更に備え、
前記主螺旋ブレード（１７）が、前記入口移行セクション（２８）において下流側方向（Ｄ）で前記主ハブ（５１）から半径方向に測定したときに、ゼロ半径方向高さから全半径方向高さ（Ｈ）を有する十分に構築されたブレードプロフィールに移行する
ことを特徴とする、
軸流容積式ガスタービンエンジン圧縮機（８）。
軸流容積式ガスタービンエンジン膨張機（８８）であって、
全軸流入口（２０）から下流側軸方向に間隔を置いて配置された軸流出口（２２）まで延びるロータ組立体（１５）を備え、
前記ロータ組立体（１５）が主ロータ（１２）と１つ又はそれ以上のゲートロータ（７）とを含み、
前記主及びゲートロータ（１２、７）が、該主及びゲートロータ（１２、７）それぞれの平行な主及びゲート軸線（１６、１８）の回りを回転可能であり、
前記主及びゲートロータ（１２、７）が、前記主及びゲート軸線（１６、１８）それぞれの回りを囲む互いに噛み合う２以上の主螺旋ブレード（１７）及び２以上のゲート螺旋ブレード（２７）を有し、
前記主及びゲート螺旋ブレード（１７、２７）が、前記主及びゲートロータ（１２、７）の主及びゲート軸線（１６、１８）の回りで外接する環状主及びゲートハブ（５１、５３）から半径方向外向きに延びており、
前記ロータ組立体（１５）の主螺旋ブレード（１７）が、第１及び第２のセクション（２４、２６）それぞれにおいて第１及び第２の異なる主捩れスロープ（３４、３６）を有し、
前記ロータ組立体（１５）のゲート螺旋ブレード（２７）が、前記第１及び第２のセクション（２４、２６）それぞれにおいて第１及び第２の異なるゲート捩れスロープ（３２、３５）を有し、
前記第１の主及びゲート捩れスロープ（３４、３２）が、前記第２の主及びゲート捩れスロープ（３６、３５）よりもそれぞれ大きく、
前記軸流入口（２０）は、前記ロータ組立体（１５）を囲うケーシング（９）と前記主及びゲートハブ（５１、５３）との間でそれぞれ軸方向に延びる、主及びゲート環状交差開口（１０、１１）を含み、
前記軸流容積式ガスタービンエンジン膨張機（８８）は、
軸方向及び下流側に延び、前記主ハブ（５１）から半径方向外向きに測定したときに全半径方向高さ（Ｈ）を有する前記主螺旋ブレード（１７）の中央部分（１７０）と、
前記中央部分（１７０）の軸方向前方及び上流側の入口移行セクション（２８）と、
を更に備え、
前記主螺旋ブレード（１７）が、前記入口移行セクション（２８）において下流側方向（Ｄ）で前記主ハブ（５１）から半径方向に測定したときに、ゼロ半径方向高さから全半径方向高さ（Ｈ）を有する十分に構築されたブレードプロフィールに移行する
ことを特徴とする、
軸流容積式ガスタービンエンジン膨張機（８８）。
軸流容積式ガスタービンエンジン構成部品（３）であって、
全軸流入口（２０）から下流側軸方向に間隔を置いて配置された軸流出口（２２）まで延びるロータ組立体（１５）を備え、
前記ロータ組立体（１５）が１つ又はそれ以上の主ロータ（１２）と１つ又はそれ以上のゲートロータ（７）とを含み、
前記主及びゲートロータ（１２、７）が、該主及びゲートロータ（１２、７）それぞれの平行な主及びゲート軸線（１６、１８）の回りを回転可能であり、
前記主及びゲートロータ（１２、７）が、前記主及びゲート軸線（１６、１８）それぞれの回りを囲む２以上の主螺旋ブレード（１７）及び２以上のゲート螺旋ブレード（２７）を有し、
前記主螺旋ブレード（１７）及びゲート螺旋ブレード（２７）は互いに噛み合い、
前記主及びゲート螺旋ブレード（１７、２７）が、前記主及びゲートロータ（１２、７）の主及びゲート軸線（１６、１８）の回りで外接する環状主及びゲートハブ（５１、５３）から半径方向外向きに延び、
前記軸流入口（２０）は、前記ロータ組立体（１５）を囲うケーシング（９）と前記主及びゲートハブ（５１、５３）との間でそれぞれ軸方向に延びる、主及びゲート環状交差開口（１０、１１）を含み、
前記軸流容積式ガスタービンエンジン構成部品（３）は、
軸方向及び下流側に延び、前記主ハブ（５１）から半径方向外向きに測定したときに全半径方向高さ（Ｈ）を有する前記主螺旋ブレード（１７）の中央部分（１７０）と、
前記中央部分（１７０）の軸方向前方及び上流側の入口移行セクション（２８）と、
を更に備え、
前記主螺旋ブレード（１７）が、前記入口移行セクション（２８）において下流側方向（Ｄ）で前記主ハブ（５１）から半径方向に測定したときに、ゼロ半径方向高さから全半径方向高さ（Ｈ）を有する十分に構築されたブレードプロフィールに移行する
ことを特徴とする、
軸流容積式ガスタービンエンジン構成部品（３）。