(57)【要約】      （修正有）【課題】１つの列のエーロフォイルを隣接又は近接する列のエーロフォイルの位置に関して位置決めする。【解決手段】目標エーロフォイル１３０列は、第１の上流側エーロフォイル１３０列及び第１の下流側エーロフォイル１３０列と両側で境を接し、第１の上流側及び第１の下流側エーロフォイル１３０列は、ほぼ同数の類似するエーロフォイル１３０と、動翼の列及び静翼の列のうち一方の列を含み、目標エーロフォイル１３０列は他方の列を含む。第１の上流側エーロフォイル列のエーロフォイル１３０の少なくとも９０％及び第１の下流側エーロフォイル列のエーロフォイル１３０の少なくとも９０％が２５％ピッチ〜７５％ピッチのクロッキング関係を成すように、第１の上流側及び第１の下流側エーロフォイル列のエーロフォイル１３０の周囲方向の位置を規定する。【選択図】図４
2010156339.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンエンジン（１００）の目標エーロフォイル（１３０）列に作用する動作応力を減少する方法であって、前記目標エーロフォイル（１３０）列は、前記目標エーロフォイル（１３０）の列から上流側方向に第１のエーロフォイル（１３０）の列を含む第１の上流側エーロフォイル（１３０）列及び前記目標エーロフォイル（１３０）列から下流側方向に第１のエーロフォイル（１３０）の列を含む第１の下流側エーロフォイル（１３０）列と両側で境を接し、前記第１の上流側エーロフォイル（１３０）列及び前記第１の下流側エーロフォイル（１３０）列は、ほぼ同数の類似するエーロフォイル（１３０）を有し且つ共に動翼（１２０）、（１２６）の列及び静翼（１２２）、（１２８）の列のうち一方の列を含み、前記目標エーロフォイル（１３０）列は他方の列を含む方法において、
前記第１の上流側エーロフォイル（１３０）列の前記エーロフォイル（１３０）の少なくとも９０％及び前記第１の下流側エーロフォイル（１３０）列の前記エーロフォイル（１３０）の少なくとも９０％が２５％ピッチから７５％ピッチのクロッキング関係を成すように、前記第１の上流側エーロフォイル（１３０）列の前記エーロフォイル（１３０）及び前記第１の下流側エーロフォイル（１３０）列の前記エーロフォイル（１３０）の周囲方向の位置を規定する過程から成る方法。
【請求項２】
前記第１の上流側エーロフォイル（１３０）列は、前記目標エーロフォイル（１３０）列から上流側方向に第２のエーロフォイル（１３０）の列を含む第２の上流側エーロフォイル（１３０）列と境を接し；
前記第２の上流側エーロフォイル（１３０）列は、前記目標エーロフォイル（１３０）列から上流側方向に第３のエーロフォイル（１３０）の列を含む第３の上流側エーロフォイル（１３０）列と境を接し；
前記第３の上流側エーロフォイル（１３０）列の前記エーロフォイル（１３０）の少なくとも９０％及び前記第１の上流側エーロフォイル（１３０）列の前記エーロフォイル（１３０）の少なくとも９０％が２５％ピッチから７５％ピッチのクロッキング関係を成すように、前記第３の上流側エーロフォイル（１３０）列の前記エーロフォイル（１３０）及び前記第１の上流側エーロフォイル（１３０）列の前記エーロフォイル（１３０）の周囲方向の位置を規定する過程を更に含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第１の上流側エーロフォイル（１３０）列の前記エーロフォイル（１３０）の少なくとも９０％及び前記第１の下流側エーロフォイル（１３０）列の前記エーロフォイルの少なくとも９０％が４５％ピッチから５５％ピッチのクロッキング関係を成すように、前記第１の上流側エーロフォイル（１３０）列の前記エーロフォイル（１３０）及び前記第１の下流側エーロフォイル（１３０）列の前記エーロフォイル（１３０）を構成する過程を更に含む請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記第１の上流側エーロフォイル（１３０）列は、圧縮機（１１８）の１４段目の動翼（１２０）の列を含み；
前記目標エーロフォイル（１３０）列は、前記圧縮機（１１８）の前記１４段目の静翼（１２２）の列を含み；
前記第１の下流側エーロフォイル（１３０）列は、前記圧縮機（１１８）の１５段目の動翼（１２０）の列を含む請求項１記載の方法。
【請求項５】
少なくとも３か月にわたり使用されており且つ少なくとも３つの連続する軸方向に積層されたエーロフォイル（１３０）の列を含むタービンエンジン（１００）にあって、前記エーロフォイル（１３０）の列のうち１つ以上の列に作用する動作応力を減少するように前記タービンエンジン（１００）の動作を修正する方法において、
（ａ）前記タービンエンジン（１００）が前記タービンエンジン（１００）の圧縮機又はタービンの一方において互いにごく近接して位置する１対のエーロフォイル（１３０）列、すなわち第１のエーロフォイル（１３０）列及び第２のエーロフォイル（１３０）列を有するか否か；動作中に前記第１のエーロフォイル（１３０）列及び前記第２のエーロフォイル（１３０）列の間で相対運動はほぼ起こらないか；前記第１のエーロフォイル（１３０）列と前記第２のエーロフォイル（１３０）列との間に配置された第３のエーロフォイル（１３０）列に関してほぼ同一の相対運動は起こるか否か；及びほぼ同数の類似する形状のエーロフォイル（１３０）を有するか否かを識別する過程と；
（ｂ）前記第１のエーロフォイル（１３０）列の前記エーロフォイル（１３０）の少なくとも９０％及び前記第２のエーロフォイル（１３０）列の前記エーロフォイル（１３０）の少なくとも９０％が２５％ピッチから７５％ピッチのクロッキング関係を成すように、前記第１のエーロフォイル（１３０）列の前記エーロフォイル（１３０）及び前記第２のエーロフォイル（１３０）列の前記エーロフォイル（１３０）を構成する過程とを含む方法。
【請求項６】
前記第１のエーロフォイル（１３０）列の前記エーロフォイル（１３０）の少なくとも９０％及び前記第２のエーロフォイル（１３０）列の前記エーロフォイル（１３０）の少なくとも９０％が４５％ピッチから５５％ピッチのクロッキング関係を成すように、前記第１のエーロフォイル（１３０）列の前記エーロフォイル（１３０）及び前記第２のエーロフォイル（１３０）列の前記エーロフォイル（１３０）を構成する過程を更に含む請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記第１のエーロフォイル（１３０）列は、前記圧縮機（１１８）の１４段目の動翼（１２０）の列を含み；
前記第２のエーロフォイル（１３０）列は、前記圧縮機（１１８）の１５段目の動翼（１２０）の列を含む請求項５記載の方法。
【請求項８】
少なくとも３つの連続する軸方向に積層されたエーロフォイル（１３０）の列を含むガスタービンエンジン（１００）を組み立てることを含む製造動作にあって、前記エーロフォイル（１３０）列のうち１つ以上の列に作用する動作応力を減少するように前記ガスタービンエンジン（１００）の前記エーロフォイル（１３０）列を組み立てる方法において、
（ａ）前記タービンエンジン（１００）の圧縮機又はタービンのいずれか一方において互いにごく近接して位置する１対のエーロフォイル（１３０）列、すなわち第１のエーロフォイル（１３０）列及び第２のエーロフォイル（１３０）列を含み；動作中に前記第１のエーロフォイル（１３０）列と前記第２のエーロフォイル（１３０）列との間にほぼ相対運動が起こらず；前記第１のエーロフォイル（１３０）列と前記第２のエーロフォイル（１３０）列との間に配置された第３のエーロフォイル（１３０）列に関してほぼ同一の相対運動が起こり；且つほぼ同数の類似する形状のエーロフォイル（１３０）を有するガスタービンエンジンの構造を識別する過程と；
（ｂ）過程（ａ）において識別されたガスタービンエンジン構造である組み立てられたガスタービンエンジン（１００）の少なくとも大半に関して、前記第１のエーロフォイル（１３０）列の前記エーロフォイル（１３０）の少なくとも９０％及び前記第２のエーロフォイル（１３０）列の前記エーロフォイル（１３０）の少なくとも９０％が２５％ピッチから７５％ピッチのクロッキング関係を成すように、前記第１のエーロフォイル（１３０）列の前記エーロフォイル（１３０）及び前記第２のエーロフォイル（１３０）列の前記エーロフォイル（１３０）の周囲方向の位置を規定する過程とを含む方法。
【請求項９】
過程（ａ）において識別されたガスタービンエンジン構造である組み立てられたガスタービンエンジン（１００）のほぼすべてに関して、前記第１のエーロフォイル（１３０）列の前記エーロフォイル（１３０）及び前記第２のエーロフォイル（１３０）列の前記エーロフォイル（１３０）のほぼすべてが４５％ピッチから５５％ピッチのクロッキング関係を成すように、前記第１のエーロフォイル（１３０）列の前記エーロフォイル（１３０）及び前記第２のエーロフォイル（１３０）列の前記エーロフォイル（１３０）の周囲方向の位置を規定する過程を更に含む請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記第１のエーロフォイル（１３０）列は、前記圧縮機（１１８）の１４段目の動翼（１２０）の列を含み；
前記第２のエーロフォイル（１３０）列は、前記圧縮機（１１８）の１５段目の動翼（１２０）の列を含む請求項８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービンエンジンの設計、組み立て及び動作の方法に関する。特に、本発明は、ある特定の動作上の利点が実現されるように、１つの列のエーロフォイルを隣接又は近接する列のエーロフォイルの位置に関して位置決めする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは圧縮機、燃焼器及びタービンを通常含む。一般に、圧縮機及びタービンは、複数の段を成して軸方向に積層されたエーロフォイル又は翼の列を含む。各段は、一般に、周囲方向に互いに離間して配置された固定された静翼の列と、周囲方向に互いに離間して配置され、中心軸又はシャフトに関して回転する動翼の列とを含む。一般に、動作中、圧縮機の動翼は軸に関して回転することにより、空気の流れを圧縮する。圧縮空気は、供給される燃料を燃焼するために燃焼器において使用される。燃焼の結果生じる高温ガスの流れはタービンを通過する間に膨張し、それにより、タービン動翼は軸に関して回転する。このようにして、燃料に含まれるエネルギーは、回転する翼の機械的エネルギーに変換される。機械的エネルギーは圧縮機の動翼を回転するために使用されてもよいし、発電機のコイルを回転することにより電気を発生するために使用されてもよい。動作中、非常に高い温度、作動流体の速度及び動翼の回転速度によって、圧縮機及びタービンの双方を通して、静翼及び動翼は非常に大きな応力を受ける。
【０００３】
タービンエンジンの圧縮機及びタービン部分の双方において、近接又は隣接する段の静翼の列又は動翼の列は、ほぼ同数の周囲方向に互いに離間した翼を有する構成である場合が多い。タービンエンジンの空気力学的効率を向上しようとする中で、１つの列の翼の周囲方向の位置を近接又は隣接する列の翼の周囲方向の位置に対して位置合わせする、すなわち「クロッキング」する努力がなされてきた。しかし、従来のクロッキング方法では、エンジンの空気力学的効率の向上が最小限にとどまるか又はないに等しいほどであるうえに、動作中エーロフォイルに作用する機械的応力は一般に増加してしまうことがわかった。動作応力の増加が翼の障害を引き起こし、その結果、ガスタービンエンジンに大きな損傷を与えることは言うまでもない。少なくとも、動作応力の増加はエーロフォイルの部品寿命を短くするので、エンジンの動作コストは増加する。
【０００４】
エネルギーに対する需要は増し続け、そのため、更に効率のよいタービンエンジンを設計製造すると言う目標は、いっそう重要になってきている。しかし、タービンエンジンの効率を向上する方法の多くは、エンジンの圧縮機及びタービン部分のエーロフォイルに作用する応力を増加する。すなわち、一般に、大型化すること、点火温度を更に高くすること及び／又は回転速度を上げることを含めて、いくつかの手段によってタービン効率は向上されるのであるが、それらの方法はいずれも動作中のエーロフォイルに更に大きな歪みを生じさせる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５，４８６，０９１号公報
【特許文献２】米国特許第５，６８１，１４２号公報
【特許文献３】米国特許第６，１７４，１２９号公報
【特許文献４】米国特許第６，４０２，４５８号公報
【特許文献５】米国特許第６，５５４，５６２号公報
【特許文献６】米国特許第６，９１３，４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、タービンエーロフォイルに作用する応力を減少する新たな方法及びシステムが必要とされる。タービンエーロフォイルに作用する動作応力を減少するようにエーロフォイルをクロッキングする新たな方法又はシステムは、より効率のよいタービンエンジンを設計製造するという目標に近づく重要な一歩になるだろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
従って、本発明は、タービンエンジンの目標エーロフォイル列に作用する動作応力を減少する方法であって、目標エーロフォイル列は、目標エーロフォイル列から上流側方向に第１のエーロフォイルの列を含む第１の上流側エーロフォイル列及び目標エーロフォイル列から下流側方向に第１のエーロフォイルの列を含む第１の下流側エーロフォイル列と両側で境を接し、第１の上流側エーロフォイル列及び第１の下流側エーロフォイル列は、ほぼ同数の類似するエーロフォイルを有し且つ共に動翼の列及び静翼の列のうち一方の列を含み、目標エーロフォイル列は他方の列を含む方法において、第１の上流側エーロフォイル列のエーロフォイルの少なくとも９０％及び第１の下流側エーロフォイル列のエーロフォイルの少なくとも９０％が２５％ピッチ〜７５％ピッチのクロッキング関係を成すように、第１の上流側エーロフォイル列のエーロフォイル及び第１の下流側エーロフォイル列のエーロフォイルの周囲方向の位置を規定する過程から成る方法を説明する。
【０００８】
いくつかの実施形態において、第１の上流側エーロフォイル列は、目標エーロフォイル列から上流側方向に第２のエーロフォイルの列を含む第２の上流側エーロフォイル列と境を接し、第２の上流側エーロフォイル列は、目標エーロフォイル列から上流側方向に第３のエーロフォイルの列を含む第３の上流側エーロフォイル列と境を接し、方法は、第３の上流側エーロフォイル列のエーロフォイルの少なくとも９０％及び第１の上流側エーロフォイル列のエーロフォイルの少なくとも９０％が２５％ピッチ〜７５％ピッチのクロッキング関係を成すように、第３の上流側エーロフォイル列のエーロフォイル及び第１の上流側エーロフォイル列のエーロフォイルの周囲方向の位置を規定する過程を更に含む。
【０００９】
いくつかの実施形態において、方法は、第１の上流側エーロフォイル列のエーロフォイルの少なくとも９０％及び第１の下流側エーロフォイル列のエーロフォイルの少なくとも９０％が４５％ピッチ〜５５％ピッチのクロッキング関係を成すように、第１の上流側エーロフォイル列のエーロフォイル及び第１の下流側エーロフォイル列のエーロフォイルを構成する過程を更に含む。
【００１０】
いくつかの実施形態において、第１の上流側エーロフォイル列は、圧縮機の１４段目の動翼の列を含み、目標エーロフォイル列は、圧縮機の１４段目の静翼の列を含み、第１の下流側エーロフォイル列は、圧縮機の１５段目の動翼の列を含む。
【００１１】
本発明は、（少なくとも３か月にわたり使用されており且つ少なくとも３つの連続する軸方向に積層されたエーロフォイルの列を含むタービンエンジンにあって）、エーロフォイルの列のうち１つ以上の列に作用する動作応力を減少するようにタービンエンジンの動作を修正する方法であって、（ａ）タービンエンジンがタービンエンジンの圧縮機又はタービンの一方において互いにごく近接して位置する１対のエーロフォイル列、すなわち第１のエーロフォイル列及び第２のエーロフォイル列を有するか否か；動作中に第１のエーロフォイル列及び第２のエーロフォイル列の間で相対運動はほぼ起こらないか；第１のエーロフォイル列と第２のエーロフォイル列との間に配置された第３のエーロフォイル列に関してほぼ同一の相対運動は起こるか否か；及びほぼ同数の類似する形状のエーロフォイルを有するか否かを識別する過程と；（ｂ）第１のエーロフォイル列のエーロフォイルの少なくとも９０％及び第２のエーロフォイル列のエーロフォイルの少なくとも９０％が２５％ピッチ〜７５％ピッチのクロッキング関係を成すように、第１のエーロフォイル列のエーロフォイル及び第２のエーロフォイル列のエーロフォイルを構成する過程とを含む方法を更に説明する。
【００１２】
いくつかの実施形態において、方法は、第１のエーロフォイル列のエーロフォイルの少なくとも９０％及び第２のエーロフォイル列のエーロフォイルの少なくとも９０％が４５％ピッチ〜５５％ピッチのクロッキング関係を成すように、第１のエーロフォイル列のエーロフォイル及び第２のエーロフォイル列のエーロフォイルを構成する過程を更に含む。      
【００１３】
いくつかの実施形態において、第１のエーロフォイル列は、圧縮機の１４段目の動翼の列を含み、第２のエーロフォイル列は、圧縮機の１５段目の動翼の列を含む。
【００１４】
本発明は、（少なくとも３つの連続する軸方向に積層されたエーロフォイルの列を含むガスタービンエンジンを組み立てることを含む製造動作にあって）、エーロフォイル列のうち１つ以上の列に作用する動作応力を減少するようにガスタービンエンジンのエーロフォイル列を組み立てる方法であって、（ａ）タービンエンジンの圧縮機又はタービンのいずれか一方において互いにごく近接して位置する１対のエーロフォイル列、すなわち第１のエーロフォイル列及び第２のエーロフォイル列を含み；動作中に第１のエーロフォイル列と第２のエーロフォイル列との間にほぼ相対運動が起こらず；第１のエーロフォイル列と第２のエーロフォイル列との間に配置された第３のエーロフォイル列に関してほぼ同一の相対運動が起こり；且つほぼ同数の類似する形状のエーロフォイルを有するガスタービンエンジンの構造を識別する過程と；（ｂ）過程（ａ）において識別されたガスタービンエンジン構造である組み立てられたガスタービンエンジンの少なくとも大半に関して、第１のエーロフォイル列のエーロフォイルの少なくとも９０％及び第２のエーロフォイル列のエーロフォイルの少なくとも９０％が２５％ピッチ〜７５％ピッチのクロッキング関係を成すように、第１のエーロフォイル列のエーロフォイル及び第２のエーロフォイル列のエーロフォイルの周囲方向の位置を規定する過程とを含む方法を更に説明する。
【００１５】
いくつかの実施形態において、方法は、（過程（ａ）において識別されたガスタービンエンジン構造である組み立てられたガスタービンエンジンのほぼすべてに関して）、第１のエーロフォイル列のエーロフォイル及び第２のエーロフォイル列のエーロフォイルのほぼすべてが４５％ピッチ〜５５％ピッチのクロッキング関係を成すように、第１のエーロフォイル列のエーロフォイル及び第２のエーロフォイル列のエーロフォイルの周囲方向の位置を規定する過程を更に含む。いくつかの実施形態において、第１のエーロフォイル列は、圧縮機の１４段目の動翼の列を含み、第２のエーロフォイル列は、圧縮機の１５段目の動翼の列を含む。
【００１６】
本発明の上記の特徴及び他の特徴は、添付の図面及び特許請求の範囲と関連させて以下の好適な実施形態の詳細な説明を検討することにより明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
本発明の上記の目的及び利点並びに他の目的及び利点は、添付の図面と関連させて以下の本発明の実施形態の更に詳細な説明を慎重に検討することにより更に完璧に理解されるだろう。
【図１】図１は本発明の実施形態が使用されてもよいタービンエンジンの一例を示した概略図である。
【図２】図２は本発明の実施形態が使用されてもよいガスタービンエンジンの圧縮機を示した断面図である。
【図３】図３は本発明の実施形態が使用されてもよいガスタービンエンジンのタービンを示した断面図である。
【図４】図４はクロッキング関係の一例を示したエーロフォイルの隣接する列の概略図である。
【図５】図５はクロッキング関係の一例を示したエーロフォイルの隣接する列の概略図である。
【図６】図６はクロッキング関係の一例を示したエーロフォイルの隣接する列の概略図である。
【図７】図７は本発明の実施形態に係るクロッキング関係を示したエーロフォイルの隣接する列の概略図である。
【図８】図８は本発明の例示された実施形態に係るクロッキング関係を示したエーロフォイルの隣接する列の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図面を参照して説明する。図１は、ガスタービンエンジン１００を示した概略図である。一般に、ガスタービンエンジンは、圧縮空気の流れの中で燃料を燃焼することにより生じる高温ガスの加圧流れからエネルギーを取り出すことによって動作する。図１に示されるように、ガスタービンエンジン１００は、共通の軸又は回転翼により下流側のタービン部分又はタービン１１０に機械的に結合された軸流圧縮機１０６と、圧縮機１０６とタービン１１０との間に配置された燃焼器１１２とを有するように構成される。尚、本発明は、ガスタービンエンジン、蒸気タービンエンジン、航空機エンジンなどを含むあらゆる種類のタービンエンジンにおいて使用されてよい。更に、本明細書において説明される発明は、多軸構成及び再熱構成を有するタービンエンジンで使用されてもよく、また、ガスタービンエンジンの場合、例えば環状燃焼器構成又は筒形燃焼器構成などの多様な構造の燃焼器と共に使用されてもよい。以下、図１に示されるように、ガスタービンエンジンを例として本発明を説明する。以下の説明が単なる例示であり、本発明を全く限定しないことは当業者に理解されるだろう。
【００１９】
図２は、ガスタービンエンジンにおいて使用されてもよい多段軸流圧縮機１１８の一例を示した図である。図示されるように、圧縮機１１８は複数の段を含んでもよい。各段は圧縮機動翼１２０の列と、それに続く圧縮機静翼１２２の列とを含む。従って、１段目は、中心軸に関して回転する圧縮機動翼１２０の列と、それに続く動作中は静止したままである圧縮機静翼１２２の列とを含む。圧縮機静翼１２２は、一般に互いに周囲方向に離間して配置され、回転軸に関して固定されている。圧縮機動翼１２０は回転翼の軸に関して互いに周囲方向に離間して配置され、動作中、軸に関して回転する。当業者に理解されるだろうが、動翼は、圧縮機１１８を通って流れる空気又は作動流体に運動エネルギーを与える。圧縮機１１８が図２に示される段の他に多くの段を有してもよいことは当業者に理解されるだろう。それら他の段は、複数の互いに周囲方向に離間して配置された圧縮機動翼１２０と、それに続く複数の互いに周囲方向に離間して配置された圧縮機静翼１２２とをそれぞれ含んでもよい。
【００２０】
図３は、ガスタービンエンジンにおいて使用されるタービン１２４の一例を示した部分図である。タービン１２４は複数の段を含んでもよい。例として３つの段が示されるが、タービン１２４に含まれる段の数は４以上又は２以下であってもよい。１段目は、動作中に軸に関して回転する複数のタービンバケット又はタービン動翼１２６と、動作中静止したままである複数のノズル又はタービン静翼１２８とを含む。タービン静翼１２８は、一般に互いに周囲方向に離間して配置され、回転軸に関して固定されている。タービン動翼１２６はタービン翼車（図示せず）に装着されてもよく、軸（図示せず）に関して回転する。タービン１２４の２段目も示される。２段目も同様に複数の互いに周囲方向に離間して配置されたタービン静翼１２８と、それに続く複数の互いに周囲方向に離間して配置されたタービン動翼１２６とを含み、タービン動翼１２６も同様にタービン翼車に装着されて回転する。３段目も示され、３段目も同様に複数の互いに周囲方向に離間して配置されたタービン静翼１２８と、タービン動翼１２６とを含む。タービン静翼１２８及びタービン動翼１２６は、タービン１２４の高温ガス流路に位置していることが理解されるだろう。高温ガス流路を通過する高温ガスの流れの方向は、矢印により示される。当業者に理解されるように、タービン１２４は、図３に示される段の他にも多くの段を有してよい。それら他の段は、複数の互いに周囲方向に離間して配置されたタービン静翼１２８と、それに続く複数の互いに周囲方向に離間して配置されたタービン動翼１２６とをそれぞれ含んでもよい。
【００２１】
尚、本明細書において使用される用語「動翼」は、詳細に指定されない場合、圧縮機１１８又はタービン１２４のいずれかの回転羽根を表し、圧縮機動翼１２０及びタービン動翼１２６の双方を含む。用語「静翼」は、詳細に指定されない場合、圧縮機１１８又はタービン１２４のいずれかの静止羽根を表し、圧縮機静翼１２２及びタービン静翼１２８の双方を含む。本明細書において、用語「エーロフォイル」は、いずれかの種類の翼を表すために使用される。従って、詳細に指定されない場合、用語「エーロフォイル」は、圧縮機動翼１２０、圧縮機静翼１２２、タービン動翼１２６及びタービン静翼１２８を含むあらゆる種類のタービンエンジン翼を含む。
【００２２】
使用中、軸流圧縮機１１８の内部で圧縮機動翼１２０が回転することにより、空気の流れが圧縮されてもよい。燃焼器１１２において、圧縮空気が燃料と混合され、点火されるときにエネルギーが放出されてもよい。その結果発生する高温ガスの流れは、燃焼器１１２からタービン動翼１２６に沿って送り出されてもよい。それにより、軸に関してタービン動翼１２６が回転し、高温ガスの流れのエネルギーは回転軸の機械的エネルギーに変換される。その後、軸の機械的エネルギーは、圧縮機動翼１２０の回転を駆動するために使用されてもよく、それにより、必要な圧縮空気が生成される。更に、例えば電気を発生するために、機械的エネルギーは発電機に供給されてもよい。
【００２３】
ガスタービンの圧縮機１０６及びタービン１１０の双方において、多くの場合、近接又は隣接するエーロフォイル１３０の列がほぼ同一の構成を有してもよい。すなわち、エーロフォイル１３０の列は、列の周囲に沿って同様の間隔で離間して配置された同様の大きさの同数のエーロフォイルを有してもよい。その場合、更に、２つ以上の列が互いに相対運動を起こさずに動作する場合（例えば２つ以上の動翼の列又は２つ以上の静翼の列の動作などの場合）、それらの列のエーロフォイルは「クロッキング」されてもよい。本明細書において使用される場合の用語「クロッキング」は、近接する列のエーロフォイルの周囲方向の位置に対して１つの列のエーロフォイルの周囲方向の位置が固定されていることを表す。
【００２４】
図４〜図７は、エーロフォイル１３０の列のクロッキングの例を簡略化して示した概略図である。図４〜図７は、並列して配置された３列のエーロフォイル１３０を含む。図４〜図７の外側の２つのエーロフォイル１３０の列は、動翼の列をそれぞれ表してもよく、中央の列は静翼の列を表してもよい。あるいは、当業者に理解されるように、外側の２列が静翼の列を表し、中央の列が動翼の列を表してもよい。当業者に理解されるだろうが、静翼であるか又は動翼であるかに関わらず、外側の２列は互いに対して相対運動しない（すなわち共に静止したままであるか又は共に動作中同一の速度で回転する）が、中央の列に対しては、外側の２列は共にほぼ同一の相対運動を示す（すなわち中央の列が静止したままである間に外側の２列が共に回転するか又は中央の列が回転する間に外側の２列は共に静止したままである）。更に、先に説明したように、外側の２列の間のクロッキングを最も有効にするために、各列は類似の構成を有していなければならない。従って、図４〜図７の外側の２列はほぼ同数のエーロフォイルを有し、且つ各列のエーロフォイルは同様の大きさであり、各列の周囲に沿って同様の間隔で配置されると想定できる。
【００２５】
図４〜図７の配置例に関して、外側の第１のエーロフォイル列を第１のエーロフォイル列１３４と呼び、中央のエーロフォイル列を第２のエーロフォイル列１３６と呼び、他方の外側のエーロフォイル列を第３のエーロフォイル列１３８と呼ぶ。第１のエーロフォイル列１３４と第３のエーロフォイル列１３８との相対運動は矢印１４０により示される。圧縮機１１８又はタービン１２４を通る流れの方向を表す流れ方向は、圧縮機又はタービンのいずれの場合にも、矢印１４２により示される。尚、図４〜図７において使用される例のエーロフォイル列は「第１の」、「第２の」及び「第３の」という用語によって説明される。この説明は、図４〜図７の各々における他の列に関する図示される列の相対的位置にのみ適用され、タービンエンジンの他のエーロフォイル列に関する全般的な位置を示すものではない。例えば、「第１のエーロフォイル列１３６」の上流側に他のエーロフォイル列が配置されてもよい（すなわち、第１のエーロフォイル列１３６は必ずしもタービンエンジンにおける第１番目のエーロフォイル列ではない）。
【００２６】
本明細書において使用される場合の１つのエーロフォイル列の「ピッチ」は、特定の１つの列の周囲に沿った反復パターンの測定値を表す。従って、ピッチは、例えば１つの特定の列の中の１つのエーロフォイルの前縁と同一の列の隣接するエーロフォイルのうちいずれか一方のエーロフォイルの前縁との間の周囲方向の距離として説明されてもよい。また、ピッチは、例えば１つの特定の列の中の１つのエーロフォイルの後縁と同一の列の隣接するエーロフォイルのうちいずれか一方のエーロフォイルの後縁との間の周囲方向の距離を表してもよい。クロッキングを最も有効にするために、２つの列がほぼ同様のピッチ測定値を有することが理解されるだろう。図示されるように、第１のエーロフォイル列１３４と第３のエーロフォイル列１３８はほぼ同一のピッチを有し、図４の第３のエーロフォイル列１３８において、このピッチは距離１４４として表される。尚、図４〜図７のクロッキングの例は、近接又は隣接するエーロフォイル列の種々のクロッキング関係を説明する首尾一貫した方法を概説し且つそれを理解させるために提示されている。一般に、以下に更に詳細に説明されるように、２つの列のクロッキング関係は、ピッチ測定値に占める割合（％）として表される。すなわち、クロッキング関係は、２つの列のエーロフォイルがクロッキングされているか又はずれている距離を示すピッチ測定値の割合（％）である。従って、ピッチ測定値の割合は、例えば１つの特定の列の中の１つのエーロフォイルの前縁と第２の列の対応するエーロフォイルの前縁とが互いにずれている周囲方向の距離を表してもよい。
【００２７】
図４〜図７は、外側の２列、すなわち第１のエーロフォイル列１３４及び第３のエーロフォイル列１３８のいくつかの異なるクロッキング関係の例を示す。図４において、第３のエーロフォイル列１３８は第１のエーロフォイル列１３４に対して約０％ピッチでずれていることがわかるだろう。従って、図示されるように、第３のエーロフォイル列１３８の中の１つのエーロフォイル１３０の周囲方向の位置は、第１のエーロフォイル列１３４の対応するエーロフォイル１３０からピッチ測定値の約０％のオフセットだけ遅れている。これは当然ながら、第３のエーロフォイル列１３８のエーロフォイル１３０が第１のエーロフォイル列１３４の対応するエーロフォイル１３０とほぼ同一の周囲方向の位置を維持していることを意味する。すなわち、第１のエーロフォイル列１３４の中の１つのエーロフォイル１３０の前縁（図中符号１４８により示される）は、第３のエーロフォイル列１３８の対応するエーロフォイル１３０の前縁（図中符号１５０により示される）よりピッチ測定値の約０％の周囲方向の距離だけ前に出ている。これは、対応するエーロフォイルの前縁がほぼ同一の周囲方向の位置を占めることを意味する。
【００２８】
図５において、第３のエーロフォイル列１３８は第１のエーロフォイル列１３４に対して約２５％ピッチずれていることがわかるだろう。従って、図示されるように、第３のエーロフォイル列１３８の中の１つのエーロフォイル１３０の周囲方向の位置は、第１のエーロフォイル列１３４の対応するエーロフォイル１３０からピッチ測定値の約２５％のオフセットだけ（外側の列の相対運動の方向に見て）遅れている。すなわち、第１のエーロフォイル列１３４の中の１つのエーロフォイル１３０の前縁（図中符号１５４により示される）は、第３のエーロフォイル列１３８の対応するエーロフォイル１３０の前縁（図中符号１５６により示される）よりピッチ測定値の約２５％の周囲方向の距離だけ前に出ている。
【００２９】
図６において、第３のエーロフォイル列１３８は第１のエーロフォイル列１３４に対して約５０％ピッチずれていることがわかる。従って、図示されるように、第３のエーロフォイル列１３８の中の１つのエーロフォイル１３０の周囲方向の位置は、第１のエーロフォイル列１３４の対応するエーロフォイル１３０からピッチ測定値の約５０％のオフセットだけ（外側の列の相対運動の方向に見て）遅れている。すなわち、第１のエーロフォイル列１３４の中の１つのエーロフォイル１３０の前縁（図中符号１５８により示される）は、第３のエーロフォイル列１３８の対応するエーロフォイル１３０の前縁（図中符号１６０により示される）よりピッチ測定値の約５０％の周囲方向の距離だけ前に出ている。
【００３０】
図７において、第３のエーロフォイル列１３８は第１のエーロフォイル列１３４に対して約７５％ピッチずれていることがわかる。従って、図示されるように、第３のエーロフォイル列１３８の中の１つのエーロフォイル１３０の周囲方向の位置は、第１のエーロフォイル列１３４の対応するエーロフォイル１３０からピッチ測定値の約７５％のオフセットだけ（外側の列の相対運動の方向に見て）遅れている。すなわち、第１のエーロフォイル列１３４の中の１つのエーロフォイル１３０の前縁（図中符号１６２により示される）は、第３のエーロフォイル列１３８の対応するエーロフォイル１３０の前縁（図中符号１６４により示される）よりピッチ測定値の約７５％の周囲方向の距離だけ前に出ている。
【００３１】
当然ながら、エーロフォイル１３０は、先に説明した関係（すなわち０％ピッチ、２５％ピッチ、５０％ピッチ、７５％ピッチ）とは異なるピッチでクロッキングされてもよい（すなわち第１のエーロフォイル列と第３のエーロフォイル列との間で異なるオフセットを維持してもよい）。先に説明したクロッキング関係のうちいくつかは（以下に更に詳細に説明される）本発明のいくつかの特定の実施形態に含まれるが、それらも単なる例示であり、近接又は隣接するエーロフォイルの列のクロッキング関係を説明する方法の理解を容易にすることを意図して提示される。クロッキング関係を説明するために別の方法が採用されてもよいことは当業者に理解されるだろう。本明細書において採用される方法の例は、本発明を限定することを全く意図しない。重要であるのは、クロッキング関係を説明する方法ではなく、以下に説明され且つ特許請求の範囲に記載されるような近接するエーロフォイルの相対的位置、すなわちクロッキング関係である。
【００３２】
解析的モデル化及び実験データを通して、ある特定のクロッキング構成が圧縮機１１８及びタービン１２４に動作上のある特定の利点をもたらすことが判明した。詳細には、動作中にエーロフォイル列がさらされるエーロフォイル、特に静翼の振動及び揺動を含む機械的応力又は動作応力は、隣接及び／又は近接するエーロフォイル列のクロッキング関係によって著しく大きな影響を受けることが判明した。ある特定のクロッキング関係は、特定のエーロフォイル列に作用する動作応力を増加するのに対し、他のクロッキング関係は、その列に作用する応力を減少する。更に、図４〜図７は、３つのエーロフォイル列を含むクロッキング構成のみを示すが、動作上の更なる利点が実現されるように、更に多くの列に及ぶクロッキング関係が使用されてもよいことも判明した。
【００３３】
図８は、本発明の例示的な実施形態に係るクロッキング構成を示す。図８は、並列して示される５つのエーロフォイル列、すなわち第１のエーロフォイル列１７１；第２のエーロフォイル列１７２；第３のエーロフォイル列１７３；第４のエーロフォイル列１７４；及び第５のエーロフォイル列１７５を含む。当業者に理解されるだろうが、第１のエーロフォイル列１７１、第３のエーロフォイル列１７３及び第５のエーロフォイル列１７５は動翼を表してもよく、それらの動翼の列の間にある第２のエーロフォイル列１７２及び第４のエーロフォイル列１７４は静翼の列を表してもよい。あるいは、第１のエーロフォイル列１７１、第３のエーロフォイル列１７３及び第５のエーロフォイル列は静翼を表してもよい。その場合、静翼の列の間にある第２のエーロフォイル列１７２及び第４のエーロフォイル列１７４は動翼を表してもよい。更に、当業者に理解されるだろうが、第１のエーロフォイル列１７１、第３のエーロフォイル列１７３及び第５のエーロフォイル列１７５は、それぞれ静翼であるか又は動翼であるかに関わらず、動作中、互いにほぼ相対運動をしない（すなわち、それらのエーロフォイル列が静翼である場合はすべての列が静止したままであり、動翼である場合にはすべての列が同一の速度で回転する）。また、第２のエーロフォイル列１７２及び第４のエーロフォイル列１７４は、それぞれ静翼であるか又は動翼であるかに関わらず、動作中、互いにほぼ相対運動をしない（すなわち、それらのエーロフォイル列が静翼である場合は２つの列は静止したままであり、動翼である場合には２つの列は同一の速度で回転する）。当然ながら、第１のエーロフォイル列１７１、第３のエーロフォイル列１７３及び第５のエーロフォイル列１７５は、第２のエーロフォイル列１７２及び第４のエーロフォイル列１７４に対してほぼ同一の相対運動をする（すなわち、第２のエーロフォイル列１７２及び第４のエーロフォイル列１７４が静止したままであるのに対し、第１のエーロフォイル列１７１、第３のエーロフォイル列１７３及び第５のエーロフォイル列１７５は回転するか、あるいは第２のエーロフォイル列１７２及び第４のエーロフォイル列１７４が回転するのに対し、他の３列は静止したままであるかのいずれかである）。当業者に理解されるだろうが、図８のエーロフォイル列は、タービンエンジンの圧縮機１１８又はタービン１２４に配置されてもよい。
【００３４】
更に、前述したように、一般に、クロッキング構成を更に有効にするために、第１のエーロフォイル列１７１、第３のエーロフォイル列１７３及び第５のエーロフォイル列１７５はほぼ同一の構成を有してもよい。従って、図８の第１のエーロフォイル列１７１、第３のエーロフォイル列１７３及び第５のエーロフォイル列１７５は、同数のエーロフォイル又はほぼ同数のエーロフォイルを一般に有してもよい。各列のエーロフォイルはほぼ同じ大きさであり且つ各列の周囲に沿ってほぼ同一の間隔で配置されてもよい。
【００３５】
図８において、本発明の一実施形態によれば、第３のエーロフォイル列１７３は、第１のエーロフォイル列１７１に対して約５０％ピッチでクロッキングされてもよい。従って、図示されるように、第３のエーロフォイル列１７３の１つのエーロフォイルの周囲方向の位置は、第１のエーロフォイル列１７１の対応するエーロフォイルから（それら２つの列の相対運動の方向に見て）ピッチ測定値の約５０％のオフセットだけ遅れている。すなわち、第１のエーロフォイル列１７１の１つのエーロフォイル（図中符号１８２により示される）の前縁は、第３のエーロフォイル列１７３の対応するエーロフォイル（図中符号１８４により示される）よりピッチ測定値の約５０％の周囲方向の距離だけ前に出ている。
【００３６】
解析的モデル化及び実験データにより、多くの利点の中でも、第１のエーロフォイル列１７１と第３のエーロフォイル列１７３との間に示される近似値、すなわち５０％ピッチのクロッキング構成は、振動及び揺動などの機械的応力を含めた動作中に第２のエーロフォイル列１７２に作用する応力を減少するという利点が確認された。すなわち、ある特定のエーロフォイル列に隣接する２つのエーロフォイル列、すなわち図８に示される配列に従って特定の列の両側に位置するエーロフォイルの列をクロッキングすることにより、特定の列のエーロフォイルに作用する動作応力を著しく減少できること及びいくつかの実施形態及び用途において５０％ピッチ値にごく近いクロッキング構成又は５０％ピッチ値のクロッキング構成はほぼ最大限のレベルの応力除去を実現することがわかった。更に、５０％ピッチ値＋１０％又は−１０％の範囲内のクロッキング値は最大限に近い応力減少レベルで応力を減少することも判定された。（本明細書において使用される場合の５０％ピッチ＋／−１０％は、４５％ピッチ〜５５％ピッチのピッチ範囲である。）当業者に理解されるように、動作応力の減少は、他の多くの利点の中でも、エーロフォイルの部品寿命を延ばし、その結果、より費用効率のよいタービン動作を可能にする。
【００３７】
いくつかの実施形態において、第１のエーロフォイル列１７１及び第３のエーロフォイル列１７３のように２つのエーロフォイル列がクロッキングされる場合、第１のエーロフォイル列１７１は圧縮機動翼１２０の列であってもよく、第２のエーロフォイル列１７２は圧縮機静翼１２２の列であってもよく、第３のエーロフォイル列１７３は圧縮機動翼１２０の列であってもよい。特に、本発明の例示的な実施形態において、第１のエーロフォイル列１７１は、圧縮機の１４段目の圧縮機動翼１２０の列であってもよく、第２のエーロフォイル列１７２は、圧縮機の１４段目の圧縮機静翼１２２の列であってもよく、第３のエーロフォイル列１７３は、圧縮機の１５段目の圧縮機動翼１２０の列であってもよい。本実施形態のいくつかの場合において、１４段目及び１５段目は、ニューヨーク州SchenectadyのThe General Electric Companyが製造している7F又は9FガスタービンエンジンのF級圧縮機の１４段目及び１５段目であってもよい。更に、本例及び本実施形態において、圧縮機は合わせて１７のエーロフォイル段を有してもよく、各段は１つの動翼列と、それに続く１つの静翼列を有する。１４段目の動翼列は合わせて６４枚の動翼を有してもよく、１５段目の動翼列は合わせて６４枚の動翼を有してもよい。最後に、いくつかの実施形態において、１４段目の静翼列は合わせて１３２枚の静翼を有してもよく、１５段目の静翼列は合わせて１３０枚の静翼を有してもよい。実験データ及び解析的モデル化によって、本明細書において説明され且つ特許請求されるようなクロッキング関係は、本段落で説明された圧縮機構成に適用されるとよく機能することがわかった。
【００３８】
更に、別の実施形態において、第１のエーロフォイル列１７１は、圧縮機の１５段目の圧縮機動翼１２０の列であってもよく、第２のエーロフォイル列１７２は、圧縮機の１５段目の圧縮機静翼１２２の列であってもよく、第３のエーロフォイル列１７３は、圧縮機の１６段目の圧縮機動翼１２０の列であってもよい。本実施形態のいくつかの場合において、１５段目及び１６段目は、ニューヨーク州SchenectadyのThe General Electric Companyが製造している7F又は9FガスタービンエンジンのF級圧縮機の１５段目及び１６段目であってもよい。更に、本例及びいくつかの実施形態において、圧縮機は合わせて１７のエーロフォイル段を有してもよく、各段は１つの動翼列と、それに続く１つの静翼列とを有する。１５段目の動翼列は合わせて６４枚の動翼を有してもよく、１６段目の動翼列は合わせて６４枚の動翼を有してもよい。最後に、いくつかの実施形態において、１５段目の静翼列は合わせて１３０枚の静翼を有してもよく、１６段目の静翼列は合わせて１３２枚の静翼を有してもよい。実験データ及び解析的モデル化によって、本明細書において説明され且つ特許請求されるようなクロッキング関係は、本段落で説明された圧縮機構成に適用されるとよく機能することがわかった。
【００３９】
解析的モデル化及び実験データによれば、先に説明したクロッキング構成より広い範囲のクロッキング構成により動作上の利点及び応力減少は実現されるが、いくつかの実施形態において、その利点及び応力減少のレベルは前述の構成ほど優れていないことも確認された。第１のエーロフォイル列１７１と第３のエーロフォイル列１７３との約５０％ピッチ＋／−５０％のクロッキング構成において動作応力が減少されてもよい。（本明細書において使用される場合、５０％ピッチ＋／−５０％は２５％ピッチ〜７５％ピッチのピッチ範囲である。）先に説明したように、オフセット範囲が５０％ピッチレベルに近づくにつれて、よりよい結果が得られる。約５０％ピッチ＋／−３０％の範囲（すなわち３５％ピッチ〜６５％ピッチのピッチ範囲）内のオフセットは、この狭い範囲を外れた値と比べて、容易に認められるほどの動作上の利点及び応力減少を実現できる。
【００４０】
図８は、更に２つのエーロフォイル列、すなわち第４のエーロフォイル列１７４及び第５のエーロフォイル列１７５を含む。先に第２のエーロフォイル列１７２に関して説明したのと同様に、第３のエーロフォイル列１７３に対して第５のエーロフォイル列１７５をクロッキングすることにより、第４のエーロフォイル列１７４に作用する動作応力が減少されてもよい。いくつかの実施形態において、中央のエーロフォイル列に対する応力を減少するために２つのエーロフォイル列がクロッキングされる場合、中央のエーロフォイル列は静翼の列であってもよく且つクロッキングされる２つのエーロフォイル列は動翼の列であってもよい。他の実施形態において、中央のエーロフォイル列は動翼の列であってもよく且つクロッキングされる２つのエーロフォイル列は静翼の列であってもよい。エーロフォイル列は圧縮機エーロフォイル列又はタービンエーロフォイル列のいずれであってもよい。
【００４１】
更に、ある特定のエーロフォイル列に隣接する２つを越えるエーロフォイル列、すなわち特定のエーロフォイル列の両側のエーロフォイル列以外のエーロフォイル列もクロッキングすることにより、特定のエーロフォイル列に作用する動作応力を更に減少できることがわかった。いくつかの実施形態において、第４のエーロフォイル列１７４の相対位置に位置する列の動作応力が更に大幅に減少されるように、第１のエーロフォイル列１７１、第３のエーロフォイル列１７３及び第５のエーロフォイル列１７５が互いに対してクロッキングされてもよい。この場合、第３のエーロフォイル列１７３は、第１のエーロフォイル列１７１に対して約５０％ピッチでクロッキングされてもよく、且つ第５のエーロフォイル列１７５は、第３のエーロフォイル列１７３に対して約５０％ピッチでクロッキングされてもよい。従って、図示されるように、第１のエーロフォイル列１７１の１つのエーロフォイル（図中符号１８２を参照）の前縁は、第３のエーロフォイル列１７３の対応するエーロフォイル（図中符号１８４を参照）よりピッチ測定値の約５０％の周囲方向の距離だけ前に出ており、第３のエーロフォイル列１７３のエーロフォイル（図中符号１８４を参照）の前縁は、第５のエーロフォイル列１７５の対応するエーロフォイルの前縁よりピッチ測定値の約５０％の周囲方向の距離だけ前に出ている。クロッキングされる３つのエーロフォイル列を含む実施形態において使用されてもよいピッチ値の範囲は、クロッキングされるエーロフォイル列が２つである実施形態の場合に使用されてもよいピッチ値の範囲と同一である。すなわち、第３のエーロフォイル列１７３が第１のエーロフォイル列１７１に対して約５０％ピッチでクロッキングされ且つ第５のエーロフォイル列１７５が第３のエーロフォイル列１７３に対して約５０％ピッチでクロッキングされる場合、第４のエーロフォイル列１７４に配置されたエーロフォイルに対する応力除去はほぼ最大限になる。
【００４２】
更に、第１のエーロフォイル列１７１、第３のエーロフォイル列１７３及び第５のエーロフォイル列１７５に関して、先に挙げた範囲内の他のクロッキング構成によっても、第４のエーロフォイル列１７４に対する容易に認められるほどの大きな動作上の利点及び動作応力の減少が実現されることも判定された。従って、４５％ピッチ〜５５％ピッチ、３５％ピッチ〜６５％ピッチ又は２５％ピッチ〜７５％ピッチなどのピッチ範囲がすべて使用され、それぞれ程度は異なるがよい結果を得た。更に、動作上の利点及び応力減少を実現するために、第１のエーロフォイル列１７１と第３のエーロフォイル列１７３とのクロッキング関係と、第３のエーロフォイル列１７３と第５のエーロフォイル列１７５とのクロッキング関係は同一である必要はない（ただし、ほぼ同一であってもよい）。すなわち、３つの列がクロッキングされている場合、第１のエーロフォイル列１７１と第３のエーロフォイル列１７３とのクロッキング関係が先に挙げた範囲のうち１つの範囲の中にあり、且つ第３のエーロフォイル列１７３と第５のエーロフォイル列１７５とのクロッキング関係が（第１のエーロフォイル列１７１と第３のエーロフォイル列１７３とのクロッキング関係とは異なるが）先に挙げた範囲のうち１つの範囲の中にあるならば、動作上の利点及び応力減少は実現される。簡単に言えば、それらが共に最も広いピッチ範囲、すなわち２５％ピッチ〜７５％ピッチの範囲内にある限り、動作上の利点は得られるのである。いくつかの実施形態において、第１のエーロフォイル列１７１及び第３のエーロフォイル列１７３と、第３のエーロフォイル列１７３及び第５のエーロフォイル列１７５とをそれぞれ同一に近いピッチ又は同一のピッチでクロッキングすることにより、実現される動作上の利点及び応力除去を達成できる。
【００４３】
いくつかの実施形態において、３つのエーロフォイル列がクロッキングされる場合、第１のエーロフォイル列１７１、第３のエーロフォイル列１７３及び第５のエーロフォイル列１７５は動翼の列であってもよく且つ第２のエーロフォイル列１７２及び第４のエーロフォイル列１７４は静翼の列であってもよい。他の実施形態において、第１のエーロフォイル列１７１、第３のエーロフォイル列１７３及び第５のエーロフォイル列１７５は静翼の列であってもよく且つ第２のエーロフォイル列１７２及び第４のエーロフォイル列１７４は動翼の列であってもよい。いずれの場合にも、エーロフォイル列は、タービンエンジンの圧縮機又はタービンに配置されてもよい。更なる利点として、例えば第１のエーロフォイル列１７１及び第３のエーロフォイル列１７３を含む場合、又は第１のエーロフォイル列１７１、第３のエーロフォイル列１７３及び第５のエーロフォイル列１７５を含む場合であって相互にクロッキングされたエーロフォイルの列に作用する動作応力も減少できる。
【００４４】
更に、いくつかの実施形態において、第１のエーロフォイル列１７１、第３のエーロフォイル列１７３及び第５のエーロフォイル列１７５のような３つのエーロフォイル列がクロキングされている場合、第１のエーロフォイル列１７１は圧縮機動翼１０２の列であってもよく、第２のエーロフォイル列１７２は圧縮機静翼１２２の列であってもよく、第３のエーロフォイル列１７３は圧縮機動翼１２０の列であってもよく、第４のエーロフォイル列１７４は圧縮機静翼１２２の列であってもよく、第５のエーロフォイル列１７５は圧縮機動翼１２０の列であってもよい。特に、本発明の例示的な実施形態において、第１のエーロフォイル列１７１は圧縮機の１４段目の圧縮機動翼１２０の列であってもよく、第２のエーロフォイル列１７２は圧縮機の１４段目の圧縮機静翼１２２の列であってもよく、第３のエーロフォイル列１７３は圧縮機の１５段目の圧縮機動翼１２０の列であってもよく、第４のエーロフォイル列１７４は圧縮機の１５段目の圧縮機静翼１２２の列であってもよく、第５のエーロフォイル列１７５は圧縮機の１６段目の圧縮機動翼１２０の列であってもよい。本実施形態のいくつかの場合、１４段目、１５段目及び１６段目は、ニューヨーク州SchenectadyのThe General Electric Companyが製造している7F又は9FガスタービンエンジンのF級圧縮機の１４段目、１５段目及び１６段目であってもよい。更に、本例及びいくつかの実施形態において、圧縮機は合わせて１７のエーロフォイル段を有してもよく、各段は１つの動翼列と、それに続く１つの静翼列とを有する。１４段目の動翼列は合わせて６４枚の動翼を有してもよく、１５段目の動翼列は合わせて６４枚の動翼を有してもよく、１６段目の動翼列は合わせて６４枚の動翼を有してもよい。最後に、いくつかの実施形態において、１４段目の静翼列は合わせて１３２枚の静翼を有してもよく、１５段目の静翼列は合わせて１３０枚の静翼を有してもよく、１６段目の静翼列は合わせて１３２枚の静翼を有してもよい。実験データ及び解析的モデル化によって、本明細書において説明され且つ特許請求されるようなクロッキング関係は、本段落で説明された圧縮機構成に適用されるとよく機能することがわかった。
【００４５】
以上の本発明の好適な実施形態の説明から、当業者は改善、変更及び変形を認知するだろう。当該技術の範囲内のそのような改善、変更及び変形は、添付の特許請求の範囲の範囲内に含まれることが意図される。更に、以上の説明は説明された本発明の実施形態にのみ関連し、添付の特許請求の範囲及びその同等物により定義されるような本発明の趣旨の範囲から逸脱せずに多くの変更及び変形が実施されてもよいことは明らかである。
【符号の説明】
【００４６】
１００    ガスタービンエンジン
１１８    圧縮機
１２０    圧縮機動翼
１２２    圧縮機静翼
１２４    タービン
１２６    タービン動翼
１２８    タービン静翼
１３０    エーロフォイル
１３４    第１のエーロフォイル列
１３６    第２のエーロフォイル列
１３８    第３のエーロフォイル列
１７１    第１のエーロフォイル列
１７２    第２のエーロフォイル列
１７３    第３のエーロフォイル列
１７４    第４のエーロフォイル列
１７５    第５のエーロフォイル列
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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