(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータと、
前記ステータに対して回転するように構成されたロータと、
前記ステータまたは前記ロータの円周に沿って配置された複数の軸方向溝と、
前記円周に沿って配置された複数の動翼セグメントであって、前記複数の動翼セグメントの各動翼セグメントが、取り付け基部に結合された動翼を備える、複数の動翼セグメントと、
その各々が、複数の軸方向溝のうちの対応する軸方向溝と前記複数の動翼セグメントのうちの対応する取り付け基部との間に配置される複数の不均一な動翼取り付けアダプタと、
を有する回転機械を備え、
前記複数の動翼セグメントは、前記円周の周りに不均一な動翼間隔を有する、
システム。
【請求項２】
前記複数の軸方向溝は前記円周の周りに不均一な溝間隔を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記複数の動翼セグメントは複数の不均一な動翼セグメントを含み、
各不均一な動翼セグメントは、対応する取り付け基部上の対応する動翼の位置が異なっている、
請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記複数の不均一な動翼セグメントは第１の不均一な動翼セグメントを含み、
前記第１の不均一な動翼セグメントは、第１の動翼と第１の取り付け基部とを有し、
前記第１の動翼は前記第１の取り付け基部に、前記第１の取り付け基部の第１の中心線に対して第１の距離に結合され、
前記複数の不均一な動翼セグメントは第２の不均一な動翼セグメントを含み、
前記第２の不均一な動翼セグメントは、第２の動翼と第２の取り付け基部とを有し、前記第２の動翼は前記第２の取り付け基部に、前記第２の取り付け基部の第２の中心線に対して第２の距離に結合され、
前記第１および第２の距離は互いに異なっている、
請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記複数の不均一な動翼取り付けアダプタは、第１のアダプタを含み、
前記第１のアダプタは、前記第１のアダプタの第１の中心線に対して第１の距離に設けられた第１のマウント容器を有し、
前記複数の不均一な動翼取り付けアダプタは、第２のアダプタを含み、
前記第２のアダプタは、前記第２のアダプタの第２の中心線に対して第２の距離に設けられた第２のマウント容器を有し、
前記第１および第２の距離は互いに異なっている、
請求項１乃至４のいずれかに記載のシステム。
【請求項６】
前記複数の軸方向溝は前記ステータの前記円周に沿って配置される、請求項１乃至５のいずれかに記載のシステム。
【請求項７】
前記複数の軸方向溝は前記ロータの前記円周に沿って配置される、請求項１乃至６のいずれかに記載のシステム。
【請求項８】
前記回転機械は圧縮機を含む、請求項１乃至７のいずれかに記載のシステム。
【請求項９】
前記回転機械はタービンを含む、請求項１乃至８のいずれかに記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示する主題は、回転機械に関し、より詳細には、ロータの周りに配置された動翼、またはステータの周りに配置された静翼を有するタービンおよび圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
タービン・エンジンは、流体の流れからエネルギーを取り出して、エネルギーを有用な仕事に変換する。たとえば、ガス・タービン・エンジンは、燃料空気混合気を燃焼させて高温燃焼ガスを発生させ、高温燃焼ガスは次に、タービン動翼を通って流れてロータを駆動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第１，５３４，７２１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、タービン動翼を回転させると伴流および頭部波が形成され、これらは、ガス・タービン・エンジン内の構造を刺激する可能性がある。たとえば、伴流および頭部波によって、高温燃焼ガスの流路において静翼、ノズル、翼、および他の構造体の震動、早期摩耗、および損傷が生じる場合がある。さらに、伴流および頭部波の周期的性質によって、ガス・タービン・エンジン内に共振挙動が生成される場合があり、その結果、ガス・タービン・エンジン内に形成される振幅振動がますます大きくなる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
当初に請求される発明と範囲において見合っているある実施形態を以下にまとめる。これらの実施形態は、請求される発明の範囲を限定することは意図されておらず、むしろこれらの実施形態は、本発明の可能な形態の簡単な概要を与えることのみが意図されている。実際には、本発明は、以下に述べる実施形態と同様の場合も異なる場合もある種々の形態を包含する場合がある。
【０００６】
第１の実施形態においては、システムは回転機械を備え、回転機械は、ステータと、ステータに対して回転するように構成されたロータと、ステータまたはロータの円周に沿って配置された複数の軸方向溝と、円周に沿って配置された複数の動翼セグメントであって、複数の動翼セグメントの各動翼セグメントは、複数の軸方向溝のうちの対応する軸方向溝内に支持された取り付け基部に結合された動翼を備え、複数の動翼は円周の周りに不均一な動翼間隔を有する、複数の動翼セグメントと、を備えている。
【０００７】
第２の実施形態においては、システムは回転機械を備え、回転機械は、回転軸の周りに円周方向に配置された複数の第１の軸方向のマウントと、回転軸の周りに円周方向に配置された複数の第２の軸方向のマウントとを備え、各第１の軸方向のマウントは、対応する第２の軸方向のマウントと、回転軸に沿った軸方向に結合し、複数の動翼が複数の第２の軸方向のマウントに結合し、複数の動翼は回転軸の周りに円周方向に不均一の動翼間隔を有する。
【０００８】
第３の実施形態においては、システムはターボ機械を備え、ターボ機械は、ステータと、ステータに対して回転するように構成されたロータと、ロータの円周に沿って配置された複数の軸方向溝と、複数の軸方向溝に結合された複数の動翼であって、ロータとステータとの間の流体流れ経路内に配置され、円周に沿って不均一な動翼間隔を有する複数の動翼と、を備えている。
【０００９】
本発明のこれらおよび他の特徴、態様、および優位性は、以下の詳細な説明を添付図面を参照して読むことでより良好に理解される。なお図面の全体に渡って同様の文字は同様の部品を表わす。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】長手軸を通して区分された図１のガス・タービン・エンジンの実施形態の断面図である。
【図２】不均一間隔の動翼を伴うロータの実施形態の正面図である。
【図３】不均一間隔の動翼を伴うロータの実施形態の正面図である。
【図４】不均一間隔の動翼を伴うロータの実施形態の正面図である。
【図５】各ロータが異なる不均一間隔の動翼を有する３つのロータの実施形態の斜視図である。
【図６】動翼間に異なるサイズのスペーサを伴うロータの実施形態の正面図の部分である。
【図７】動翼間に異なるサイズのスペーサを伴うロータの実施形態の平面図である。
【図８】動翼間に異なるサイズのスペーサを伴うロータの実施形態の平面図である。
【図９】Ｔ形状を有する動翼の実施形態の正面図である。
【図１０】異なるサイズの基部を有する動翼を伴うロータの実施形態の正面図の部分である。
【図１１】異なるサイズの基部を有する動翼を伴うロータの実施形態の平面図である。
【図１２】異なるサイズの基部を有する動翼を伴うロータの実施形態の平面図である。
【図１３】静翼間に異なるサイズのスペーサを伴うステータの実施形態の正面図の部分である。
【図１４】異なるサイズの基部を有する静翼を伴うステータの実施形態の正面図の部分である。
【図１５】不均一間隔に配置された溝を伴うロータの実施形態の正面図の部分である。
【図１６】不均一間隔に配置された軸方向溝を伴うロータの実施形態の斜視図の部分である。
【図１７】不均一間隔に配置された溝を伴うステータの実施形態の正面図の部分である。
【図１８】軸方向溝内に不均一間隔に配置された動翼基部を伴う不均一間隔に配置された動翼を有するロータの実施形態の正面図の部分である。
【図１９】軸方向溝内に不均一間隔に配置された静翼基部を伴う不均一間隔に配置された静翼を有するステータの実施形態の正面図の部分である。
【図２０】動翼基部の中心に置かれた動翼を伴う動翼セグメントの実施形態の正面図である。
【図２１】動翼基部中心の左側にシフトした動翼を伴う動翼セグメントの実施形態の正面図である。
【図２２】動翼基部中心の右側にシフトした動翼を伴う動翼セグメントの実施形態の正面図である。
【図２３】動翼取り付けアダプタと、動翼取り付けアダプタ内に取り付けられた動翼セグメントであって、動翼取り付けアダプタ内の中心に置かれる動翼セグメントと、の実施形態の正面図である。
【図２４】動翼取り付けアダプタと、動翼取り付けアダプタ内の動翼セグメントであって、動翼取り付けアダプタ中心の左側にシフトしている動翼セグメントと、の実施形態の正面図である。
【図２５】動翼取り付けアダプタと、動翼取り付けアダプタ内の動翼セグメントであって、動翼取り付けアダプタ中心の右側にシフトしている動翼セグメントと、の実施形態の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の１または複数の特定の実施形態について説明する。これらの実施形態について簡潔に説明するために、本明細書では実際の実施のすべての特徴については説明しない場合がある。当然のことながら、任意のこのような実際の実施を起こす際には、任意のエンジニアリングまたはデザイン・プロジェクトの場合と同様に、開発者の具体的な目標たとえばシステム関連およびビジネス関連の制約との適合を実現するために、実施に固有の多数の決定を行なわなければならない。具体的な目標は実施ごとに違う場合がある。また当然のことながら、このような開発努力は、複雑で時間がかかる場合があるが、それでも、本開示の利益を受ける当業者にとってはデザイン、作製、および製造の日常的な取り組みであろう。
【００１２】
本発明の種々の実施形態の要素を導入するとき、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、および「前記」は、要素の１つまたは複数が存在することを意味することが意図されている。用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、包含的であることが意図されており、列記された要素以外の付加的な要素が存在していても良いことを意味する。
【００１３】
開示した実施形態は、伴流および頭部波の進行を緩和するための回転機械またはターボ機械（たとえば、タービンまたは圧縮機）内の不均一間隔の動翼に向けられている。後述するように、不均一間隔の動翼によって、伴流および頭部波の周期的性質が緩和または除去され、その結果、回転機械内で共振挙動が生じる可能性が減る。言い換えれば、不均一間隔の動翼および静翼によって、伴流および頭部波の振幅が動翼および静翼の周期的な間隔に起因して増加可能であること（したがって、伴流および頭部波の周期的な推進力）が緩和または除去される場合がある。その代わりに、不均一間隔の動翼および静翼によって、伴流および頭部波によって生じる他の回転および固定翼または構造体の応答が、それらの非周期的な発生により抑制および緩和される場合がある。ある実施形態においては、不均一間隔の動翼を、以下を用いて実現しても良い。隣接する動翼間の異なるサイズのスペーサ、隣接する動翼の異なるサイズの基部、軸方向溝間の不均一間隔、翼の位置をその基部の上部においてシフトさせること、翼基部およびその翼をシフトさせる軸方向のマウントを用いること、またはそれらの任意の組み合わせである。不均一間隔の動翼には、特定の段（たとえば、タービンまたは圧縮機段）の円周に沿って設けられた不均一間隔の動翼、段ごとに不均一間隔の動翼の両方が含まれていても良いし、またはそれらの組み合わせが含まれていても良い。不均一な動翼間隔によって、回転動翼が発生させる伴流および頭部波が効果的に緩和および抑制され、その結果、このような伴流および頭部波によって回転および固定翼または構造体上に生じる震動、早期摩耗、および損傷の可能性が減る。以下の実施形態ではガス・タービンに関連して説明しているが、当然のことながら、任意のタービン内で不均一な動翼間隔を用いて、固定部分における共振挙動を抑制および緩和しても良い。さらに、開示内容は、空気以外の流体（たとえば、水、蒸気など）を移動させる回転機械にも及ぶことが意図されている。
【００１４】
不均一間隔のまたは総数が変更された回転動翼または固定静翼の開示した実施形態を、任意の好適な回転機械（たとえばタービン、圧縮機、および回転のポンプ）内で用いても良い。しかし、説明の目的上、開示した実施形態はガス・タービン・エンジンに関連して示す。図１は、ガス・タービン・エンジン１５０の実施形態の断面側面図である。以下でさらに説明するように、不均一間隔のまたは総数が変更された回転動翼または固定静翼をガス・タービン・エンジン１５０内で用いて、流体流れ中の伴流および頭部波の周期的な振動、震動、および／または高調波動作を緩和および／または抑制しても良い。たとえば、不均一間隔のまたは総数が変更された回転動翼または固定静翼を、ガス・タービン・エンジン１５０の圧縮機１５２およびタービン１５４内で用いても良い。さらに、不均一間隔のまたは総数が変更された回転動翼または固定静翼を、圧縮機１５２およびタービン１５４の１段または多段において用いても良く、また段ごとに違っていても良い。
【００１５】
例示した実施形態においては、ガス・タービン・エンジン１５０は、空気取り入れ口部分１５６、圧縮機１５２、１または複数の燃焼器１５８、タービン１５４、および排気部分１６０を備えている。圧縮機１５２は、複数の圧縮機段１６２（たとえば、１〜２０段）を備え、それぞれ、複数の回転圧縮機動翼１６４および固定圧縮機静翼１６６を有している。圧縮機１５２は、空気取り入れ口部分１５６から空気を取り入れて、段１６２において空気圧を漸次的に増加させるように構成されている。最終的に、ガス・タービン・エンジン１５０は、圧縮空気を、圧縮機１５２から１または複数の燃焼器１５８へ送る。各燃焼器１５８は、圧縮空気を燃料と混合し、燃料空気混合気を燃焼し、高温燃焼ガスをタービン１５４の方へ送るように構成されている。したがって、各燃焼器１５８は、１または複数の燃料ノズル１６８と尾筒１７０とを備え、尾筒１７０はタービン１５４の方へつながっている。タービン１５４は、複数のタービン段１７２（たとえば、１〜２０段）、たとえば段１７４、１７６、および１７８を備えている。それぞれ、複数の回転タービン動翼１８０と固定ノズル・アセンブリまたはタービン静翼１８２とを有している。そしてまた、タービン動翼１８０は、対応するタービン・ホイール１８４に結合され、タービン・ホイール１８４は、回転シャフト１８６に結合されている。タービン１５４は、燃焼器１５８から高温燃焼ガスを取り入れ、漸次的に高温燃焼ガスからエネルギーを取り出して、タービン段１７２における動翼１８０を駆動するように構成されている。高温燃焼ガスによってタービン動翼１８０の回転が生じると、シャフト１８６が回転して、圧縮機１５２および任意の他の好適な負荷（たとえば発電機）が駆動される。最終的には、ガス・タービン・エンジン１５０は、燃焼ガスを排気部分１６０を通して拡散および排出する。
【００１６】
以下に詳細に説明するように、不均一間隔のまたは総数が変更された回転動翼または固定静翼の種々の実施形態を圧縮機１５２およびタービン１５４内で用いて、流体力学を、望ましくない挙動（たとえば共振および震動）が減るように調整しても良い。たとえば、図２〜１４を参照して述べるように、圧縮機動翼１６４、圧縮機静翼１６６、タービン動翼１８０、および／またはタービン静翼１８２の不均一間隔を、ガス・タービン・エンジン１５０内に形成される伴流および頭部波を緩和するか、抑制するか、または振動数シフトさせるように選んでも良い。同様に、図１５〜１７を参照して述べるように、動翼および／または静翼が不均一間隔に配置されているのは、ステータおよび／またはロータの周りの溝が不均一間隔だからである。したがって、ステータおよび／またはロータ上への溝の配置を、ガス・タービン・エンジン１５０内に形成される伴流および頭部波を緩和し、抑制し、または振動数シフトさせるように選んでも良い。さらに、図１８〜２２を参照して述べるように、動翼基部上で動翼を移動させることによって、動翼基部と溝との間の均一な間隔を保ちながら動翼を不均一間隔に配置しても良い。その結果、タービン１５０内に形成される伴流および頭部波が緩和され、抑制され、または周波数シフトする。最後に、図２３〜２５を参照して述べるように、動翼取り付けアダプタによって動翼を不均一間隔に配置することを、均一間隔に配置した溝内で翼基部および対応する翼をシフトさせることによって行なっても良い。これによって、タービン内に形成される伴流および頭部波が緩和されるか、抑制されるか、または振動数シフトする結果、ガス・タービン・エンジン１５０の性能が向上して寿命が延びる。
【００１７】
図２は、不均一間隔に配置された動翼を伴うロータ２００の実施形態の正面図である。ある実施形態においては、ロータ２００を、タービン、圧縮機、または別の回転機械内に配置しても良い。たとえば、ロータ２００を、ガス・タービン、蒸気タービン、水車、またはそれらの任意の組み合わせ内に配置しても良い。さらに、ロータ２００を、多段の回転機械であって、各段が、不均一間隔に配置された動翼の同じかまたは異なる配置を有する回転機械において用いても良い。
【００１８】
例示したロータ２００は、不均一間隔に配置された動翼２０８を有している。動翼２０８は、ロータ２００を中間線２０６によって２つの等しい部分２０２および２０４（たとえば、それぞれ１８０度）に分割することによって説明しても良い。ある実施形態においては、各部分２０２および２０４は、異なる数の動翼２０８を有していても良く、その結果、不均一な動翼間隔が形成される。たとえば、例示した上部部分２０２は３つの動翼２０８を有し、一方で、例示した下部部分２０４は６つの動翼２０８を有する。したがって、上部部分２０２の動翼２０８の数は下部部分２０４の半分である。他の実施形態においては、上部および下部部分２０２および２０４は、動翼２０８の数が、約１〜１．００５、１〜１．０１、１〜１．０２、１〜１．０５、または１〜３倍違っていても良い。たとえば、下部部分２０４に対する上部部分２０２の動翼２０８の割合は、約５０〜９９．９９パーセント、７５〜９９．９９パーセント、９５〜９９．９９、または９７〜９９．９９パーセントの範囲であっても良い。しかし、上部および下部部分２０２および２０４間の動翼２０８の任意の数の違いを用いて、固定翼または構造体上の動翼２０８の回転に付随する伴流および頭部波を緩和および抑制しても良い。
【００１９】
加えて、動翼２０８を、各部分２０２および２０４内で均等または不均等間隔に配置しても良い。たとえば、例示した実施形態においては、上部部分２０２における動翼２０８は、第１の円周間隔２１０（たとえば、弧長）だけ互いと均等間隔に配置され、一方で、下部部分２０４における動翼２０８は、第２の円周間隔２１２（たとえば、弧長）だけ互いと均等間隔に配置されている。各部分２０２および２０４は等しい間隔を有しているが、円周間隔２１０は円周間隔２１２と異なっている。他の実施形態においては、円周間隔２１０は、上部部分２０２において動翼２０８ごとに違っていても良く、および／または円周間隔２１２は、下部部分２０４において動翼２０８ごとに違っていても良い。これらの実施形態のそれぞれにおいて、不均一な動翼間隔は、翼または構造体の回転によって伴流および頭部波が周期的に発生することに起因して固定翼および構造体上で共振が生じる可能性を小さくするように構成されている。不均一な動翼間隔によって、伴流および頭部波が、不均一な回転翼または構造体によってそれらが非周期的に発生することにより効果的に抑制および緩和される場合がある。このように、不均一な動翼間隔によって、種々の下流側構成部品（たとえば、静翼、ノズル、ステータ、翼など）に対する伴流および頭部波の影響を軽減することができる。
【００２０】
図３は、不均一間隔に配置された動翼を伴うロータ２２０の実施形態の正面図である。ある実施形態においては、ロータ２２０を、タービン、圧縮機、または別の回転機械内に配置しても良い。たとえば、ロータ２２０を、ガス・タービン、蒸気タービン、水車、またはそれらの任意の組み合わせ内に配置しても良い。さらに、ロータ２２０を、多段の回転機械であって、各段が、不均一間隔に配置された動翼の同じかまたは異なる配置を有する回転機械において用いても良い。
【００２１】
例示したロータ２２０は、不均一間隔に配置された動翼２３４を有している。動翼２３４は、ロータ２２０を中間線２３０および２３２によって４つの等しい部分２２２、２２４、２２６、および２２８（たとえば、それぞれ９０度）に分割することによって説明しても良い。ある実施形態においては、部分２２２、２２４、２２６、および２２８のうち少なくとも１つ以上が、その他の部分と比べて異なる数の動翼２３４を有していても良く、その結果、不均一な動翼間隔が形成される。たとえば、部分２２２、２２４、２２６、および２２８は、１、２、３、または４の異なる数の動翼２３４を、個々の部分内に有していても良い。例示した実施形態においては、各部分２２２、２２４、２２６、および２２８は、異なる数の動翼２３４を有している。部分２２２は、円周距離２３６だけ互いと等間隔に配置された３個の動翼を有し、部分２２４は、円周距離２３８だけ互いと等間隔に配置された６個の動翼を有し、部分２２６は、円周距離２４０だけ互いと等間隔に配置された２個の動翼を有し、部分２２８は、円周距離２４２だけ互いと等間隔に配置された５個の動翼を有している。この実施形態においては、部分２２４および２２６は偶数だが異なる数の動翼２３４を有し、一方で、部分２２２および２２８は奇数だが異なる数の動翼２３４を有している。他の実施形態においては、部分２２２、２２４、２２６、および２２８は、偶数および奇数の動翼２３４からなる任意の構成を有していても良い。ただし、少なくとも１つの部分が残りの部分と比べて異なる数の動翼２３４を有している。たとえば、部分２２２、２２４、２２６、および２２８は、互いと比べた動翼２３４の数が、約１〜１．００５、１〜１．０１、１〜１．０２、１〜１．０５、または１〜３倍違っていても良い。
【００２２】
加えて、動翼２３４を、各部分２２２、２２４、２２６、および２２８内で均等または不均等間隔に配置しても良い。たとえば、例示した実施形態においては、部分２２２における動翼２３４は、第１の円周間隔２３６（たとえば、弧長）だけ互いと均等間隔に配置され、部分２２４における動翼２３４は、第２の円周間隔２３８（たとえば、弧長）だけ互いと均等間隔に配置され、部分２２６における動翼２３４は、第３の円周間隔２４０（たとえば、弧長）だけ互いと均等間隔に配置され、部分２２８における動翼２３４は、第４の円周間隔２４２（たとえば、弧長）だけ互いと均等間隔に配置されている。各部分２２２、２２４、２２６、および２２８は等しい間隔を有しているが、円周間隔２３６、２３８、２４０、および２４２は部分ごとに違っている。他の実施形態においては、円周間隔は各個々の部分内で違っていても良い。これらの実施形態のそれぞれにおいて、不均一な動翼間隔は、伴流および頭部波の周期的な発生により共振が生じる可能性を小さくするように構成されている。さらに、不均一な動翼間隔によって、回転翼または構造体の伴流および頭部波による固定翼または構造体の応答が、動翼２３４によってそれらが非周期的に発生することにより効果的に抑制および緩和される場合がある。このように、不均一な動翼間隔によって、種々の下流側構成部品（たとえば、静翼、ノズル、ステータ、翼など）に対する伴流および頭部波の影響を軽減することができる。
【００２３】
図４は、不均一間隔に配置された動翼を伴うロータ２５０の実施形態の正面図である。ある実施形態においては、ロータ２５０は、タービン、圧縮機、または別の回転機械内に配置しても良い。たとえば、ロータ２５０は、ガス・タービン、蒸気タービン、水車、またはそれらの任意の組み合わせ内に配置しても良い。さらに、ロータ２５０を、多段の回転機械であって、各段が、不均一間隔に配置された動翼の同じかまたは異なる配置を有する回転機械において用いても良い。
【００２４】
例示したロータ２５０は、不均一間隔に配置された動翼２６４を有している。動翼２６４は、ロータ２５０を中間線２５８、２６０、および２６２によって３つの等しい部分２５２、２５４、および２５６（たとえば、それぞれ１２０度）に分割することによって説明しても良い。ある実施形態においては、部分２５２、２５４、および２５６のうち少なくとも１つ以上が、その他の部分と比べて異なる数の動翼２６４を有していても良く、その結果、不均一な動翼間隔が形成される。たとえば、部分２５２、２５４、および２５６は、２または３種の異なる数の動翼２６４を個々の部分内に有していても良い。例示した実施形態においては、各部分２５２、２５４、および２５６は、異なる数の動翼２６４を有している。部分２５２は、円周距離２６６だけ互いと等間隔に配置された３個の動翼を有し、部分２５４は、円周距離２６８だけ互いと等間隔に配置された６個の動翼を有し、部分２５６は、円周距離２７０だけ互いと等間隔に配置された５個の動翼を有している。この実施形態においては、部分２５２および２５６は奇数だが異なる数の動翼２６４を有し、一方で、部分２５４は偶数の動翼２６４を有している。他の実施形態においては、部分２５２、２５４、および２５６は、偶数および奇数の動翼２６４からなる任意の構成を有していても良い。ただし、少なくとも１つの部分が残りの部分と比べて異なる数の動翼２６４を有している。たとえば、部分２５２、２５４、および２５６では、互いと比べた動翼２６４の数が、約１〜１．００５、１〜１．０１、１〜１．０２、１〜１．０５、または１〜３倍違っていても良い。
【００２５】
加えて、動翼２６４を、各部分２５２、２５４、および２５６内で均等または不均等間隔に配置しても良い。たとえば、例示した実施形態においては、部分２５２における動翼２６４は、第１の円周間隔２６６（たとえば、弧長）だけ互いと均等間隔に配置され、部分２５４における動翼２６４は、第２の円周間隔２６８（たとえば、弧長）だけ互いと均等間隔に配置され、および部分２５６における動翼２６４は、第３の円周間隔２７０（たとえば、弧長）だけ互いと均等間隔に配置されている。各部分２５２、２５４、および２５６は等しい間隔を有しているが、円周間隔２６６、２６８、および２７０は部分ごとに違っている。他の実施形態においては、円周間隔は各個々の部分内で違っていても良い。これらの実施形態のそれぞれにおいて、不均一な動翼間隔は、伴流および頭部波の周期的な発生によって共振が生じる可能性を小さくするように構成されている。さらに、不均一な動翼間隔によって、回転翼または構造体の伴流および頭部波による固定翼または構造体の応答が、動翼２６４によってそれらが非周期的に発生することにより効果的に抑制および緩和される場合がある。このように、不均一な動翼間隔によって、種々の下流側構成部品（たとえば、静翼、ノズル、ステータ、翼など）に対する伴流および頭部波の影響を軽減することができる。
【００２６】
図５は、３つのロータ２８０、２８２、および２８４の実施形態の斜視図である。各ロータは、異なる不均一間隔の動翼２８６を有している。たとえば、例示したロータ２８０、２８２、および２８４は、図１に例示したような圧縮機１５２またはタービン１５４の３つの段に対応していても良い。例示したように、ロータ２８０、２８２、および２８４はそれぞれ、対応する上部部分２８８、２９０、および２９２と、対応する下部部分２９４、２９６、および２９８との間に、不均一間隔の動翼の２８６を有している。たとえば、ロータ２８０は、上部部分２８８に３つの動翼２８６、下部部分２９４に５つの動翼２８６を備え、ロータ２８２は、上部部分２９０に４つの動翼２８６、下部部分２９６に６つの動翼２８６を備え、およびロータ２８４は、上部部分２９２に５つの動翼２８６、下部部分２９８に７つの動翼２８６を備えている。したがって、各対応するロータ２８０、２８２、および２８４において、上部部分２８０、２８２、および２８４の方が、下部部分２９４、２９６、および２９８と比べて、動翼２８６の数が多い。例示した実施形態においては、動翼２８６の数は、上部部分ごとに動翼２８６が１づつ増加し、一方で、下部部分ごとに動翼２８６が１つづつ増加する。他の実施形態においては、各個々のロータ内でおよび／またはロータごとに、上部および下部部分の動翼２８６の数が、約１〜１．００５、１〜１．０１、１〜１．０２、１〜１．０５、または１〜３倍違っていても良い。加えて、動翼２８６を、各部分２８８、２９０、２９２、２９４、２９６、および２９８内で均等または不均等間隔に配置しても良い。
【００２７】
これらの実施形態のそれぞれにおいて、不均一な動翼間隔は、伴流および頭部波の周期的な発生によって共振が生じる可能性を小さくするように構成されている。さらに、不均一な動翼間隔によって、回転翼または構造体の伴流および頭部波による固定翼または構造体の応答が、動翼２８６によってそれらが非周期的に発生することにより効果的に抑制および緩和される場合がある。このように、不均一な動翼間隔によって、種々の下流側構成部品（たとえば、静翼、ノズル、ステータ、翼など）に対する伴流および頭部波の影響を軽減することができる。図５の実施形態において、不均一な動翼間隔が、各個々のロータ２８０、２８２、および２８４内およびロータごと（たとえば、段ごと）の両方において、設けられている。その結果、ロータごとの不均一性によって、回転機械内の伴流および頭部波の周期的な発生によって生じる共振の可能性がさらに小さくなる場合がある。
【００２８】
図６は、動翼３１６の基部３１４間に異なるサイズのスペーサ３１２を伴うロータ３１０の実施形態の正面図の部分である。特に、異なるサイズのスペーサ３１２によって、等しいサイズの基部３１４および／または動翼３１６を伴う種々の不均一な動翼間隔構成を実施することができ、その結果、動翼３１６の製造コストが下がる。任意の数およびサイズのスペーサ３１２を用いて不均一な動翼間隔を実現しても良いが、例示した実施形態には、異なるサイズの３つのスペーサ３１２が、説明の目的上、含まれている。例示したスペーサ３１２は、「Ｓ」と標示される小さいスペーサと、「Ｍ」と標示される中間のスペーサと、「Ｌ」と標示される大きなスペーサとを含んでいる。スペーサ３１２のサイズは円周方向に違っていても良い。これを、小さいスペーサに対して寸法３１８、中間のスペーサに対して寸法３２０、および大きなスペーサに対して寸法３２２で示す。ある実施形態においては、複数のスペーサ３１２を、隣接する基部３１４間に配置しても良い。スペーサ３１２はサイズが等しいかまたは異なっている。言い換えれば、異なるサイズのスペーサ３１２は、一片構造であっても良いし、または多片構造であって複数のより小さいスペーサを用いてより大きな間隔を形成するものであっても良い。いずれかの実施形態において、寸法３１８、３２０、および３２２は、約１〜１０００パーセント、５〜５００パーセント、または１０〜１００パーセントの割合で漸次的に増加しても良い。他の実施形態においては、ロータ３１０は、より多いかまたはより少ない異なるサイズのスペーサ３１２（たとえば、２〜１００、２〜５０、２〜２５、または２〜１０）を備えていても良い。異なるサイズのスペーサ３１２（たとえば、Ｓ、Ｍ、およびＬ）を、種々の繰り返しパターンで配置しても良いし、またはランダムな順序で配置しても良い。
【００２９】
図７は、動翼３２８の基部３２６間に異なるサイズのスペーサ３２４を伴うロータ３２２の実施形態の平面図である。図６の実施形態と同様に、異なるサイズのスペーサ３２４によって、等しいサイズの基部３２６および／または動翼３２８を伴う種々の不均一な動翼間隔構成を実施することができ、その結果、動翼３２８の製造コストが下がる。任意の数およびサイズのスペーサ３２４を用いて不均一な動翼間隔を実現しても良いが、例示した実施形態には、異なるサイズの３つのスペーサ３２４が、説明の目的上、含まれている。例示したスペーサ３２４は、「Ｓ」と標示される小さいスペーサと、「Ｍ」と標示される中間のスペーサと、「Ｌ」と標示される大きなスペーサとを含んでいる。図５を参照して前述したように、スペーサ３２４のサイズは円周方向に違っていても良い。異なるサイズのスペーサ３２４（たとえば、Ｓ、Ｍ、およびＬ）を、種々の繰り返しパターンで配置しても良いし、またはランダムな順序で配置しても良い。
【００３０】
例示した実施形態においては、スペーサ３２４は動翼３２８の基部３２６と、角度を付けた境界面３３０において接合している。たとえば、角度を付けた境界面３３０は、ロータ３２２の回転軸（線３３４で示す）に対してある角度３３２で配向されている。角度３３２は、約０〜６０度、５〜４５度、または１０〜３０度の範囲であっても良い。例示した角度を付けた境界面３３０は、直線状の縁部または平坦面である。しかし、境界面３３０の他の実施形態では、非直線状の形状を有していても良い。
【００３１】
図８は、動翼３４６の基部３４４間に異なるサイズのスペーサ３４２を伴うロータ３４０の実施形態の平面図である。図６および８の実施形態と同様に、異なるサイズのスペーサ３４２によって、等しいサイズの基部３４４および／または動翼３４６を伴う種々の不均一な動翼間隔構成を実施することができ、その結果、動翼３４６の製造コストが下がる。任意の数およびサイズのスペーサ３４２を用いて不均一な動翼間隔を実現しても良いが、例示した実施形態には、異なるサイズの３つのスペーサ３４２が、説明の目的上、含まれている。例示したスペーサ３４２は、「Ｓ」と標示される小さいスペーサと、「Ｍ」と標示される中間のスペーサと、「Ｌ」と標示される大きなスペーサとを含んでいる。図６を参照して前述したように、スペーサ３４２のサイズは円周方向に違っていても良い。異なるサイズのスペーサ３４２（たとえば、Ｓ、Ｍ、およびＬ）を、種々の繰り返しパターンで配置しても良いし、またはランダムな順序で配置しても良い。
【００３２】
例示した実施形態においては、スペーサ３４２は、動翼３４６の基部３４４と、非直線状の境界面３５０において接合している。たとえば、境界面３５０は、第１の湾曲部分３５２と第２の湾曲部分３５４とを備えていても良く、これらは互いに同じであっても良いし異なっていても良い。しかし、境界面３５０は他の非直線状の形状を有していても良い。たとえば、異なる角度の複数の直線状セグメント、１もしくは複数の凸部、１もしくは複数の凹部、またはそれらの組み合わせである。例示したように、第１および第２の湾曲部分３５２および３５４は互いに反対方向に曲がっていても良い。しかし、湾曲部分３５２および３５４は、任意の他の湾曲形状を規定していても良い。
【００３３】
図９は、Ｔ形状３６１を有する動翼３６０の実施形態の正面図である。動翼３６０は、開示した実施形態により不均一な動翼間隔で配置しても良い。例示した動翼３６０は、基部部分３６２と動翼部分３６４とを備えていても良い。これらは互いと一体（たとえば、一片）になっていても良い。基部部分３６２は、第１のフランジ３６６、第１のフランジ３６６からずれている第２のフランジ３６８、フランジ３６６および３６８間を延びるネック３７０、ならびにフランジ３６６および３６８間に配置された対向するスロット３７２および３７４を備えている。組み立ての間、フランジ３６６および３６８とスロット３７２および３７４とは、ロータの周りの円周レール構造と噛み合うように構成されている。言い換えれば、フランジ３６６および３６８とスロット３７２および３７４とは、ロータに沿って円周方向にスライドして所定の場所まで来るように構成されており、その結果、動翼３６０は軸方向および半径方向に固定される。図６〜８の実施形態において、これらの動翼３６０を円周方向に離間に配置することを、同様の基部部分を有する異なるサイズの複数のスペーサを用いて行なっても良く、その結果、不均一な動翼間隔の動翼３６０が実現される。
【００３４】
図１０は、動翼３８８の異なるサイズの基部３８６を伴うロータ３８４の実施形態の正面図の部分である。特に、異なるサイズの基部３８６によって、スペーサを伴うかまたは伴わない種々の不均一な動翼間隔構成を実施することができる。スペーサを異なるサイズの基部３８６とともに用いる場合、スペーサを等しいサイズまたは異なるサイズにして、不均一な動翼間隔の柔軟性を高めても良い。任意の数の異なるサイズの基部３８６を用いて、不均一な動翼間隔を実現しても良いが、例示した実施形態には、異なるサイズの３つの基部３８６が、説明の目的上、含まれている。例示した基部３８６は、「Ｓ」と標示される小さい基部と、「Ｍ」と標示される中間の基部と、「Ｌ」と標示される大きな基部とを含んでいる。基部３８６のサイズは円周方向に違っていても良い。これを、小さい基部に対して寸法３９０、中間の基部に対して寸法３９２、大きな基部に対して寸法３９４で示す。たとえば、これらの寸法３９０、３９２、および３９４は、約１〜１０００パーセント、５〜５００パーセント、または１０〜１００パーセントの割合で漸次的に増加しても良い。他の実施形態においては、ロータ３８４は、より多いかまたはより少ない異なるサイズの基部３８６（たとえば、２〜１００、２〜５０、２〜２５、または２〜１０）を備えていても良い。異なるサイズの基部３８６（たとえば、Ｓ、Ｍ、およびＬ）を、種々の繰り返しパターンで配置しても良いし、またはランダムな順序で配置しても良い。
【００３５】
図１１は、動翼４０４を支持する異なるサイズの動翼基部４０２を伴うロータ４００の実施形態の平面図である。図１０の実施形態と同様に、異なるサイズの基部４０２によって、スペーサを伴うかまたは伴わない種々の不均一な動翼間隔構成を実施することができる。任意の数およびサイズの基部４０２を用いて不均一な動翼間隔を実現しても良いが、例示した実施形態には、異なるサイズの３つの基部４０２が、説明の目的上、含まれている。例示した基部４０２は、「Ｓ」と標示される小さい基部と、「Ｍ」と標示される中間の基部と、「Ｌ」と標示される大きな基部とを含んでいる。図１０を参照して前述したように、基部４０２のサイズは円周方向に違っていても良い。異なるサイズの基部４０２（たとえば、Ｓ、Ｍ、およびＬ）を、種々の繰り返しパターンで配置しても良いし、またはランダムな順序で配置しても良い。
【００３６】
例示した実施形態においては、基部４０２は、互いと、角度を付けた境界面４０６において接合している。たとえば、角度を付けた境界面４０６は、ロータ４００の回転軸（線４０９で示す）に対してある角度４０８で配向されている。角度４０８は、約０〜６０度、５〜４５度、または１０〜３０度の範囲であっても良い。例示した角度を付けた境界面４０６は直線状の縁部または平坦面である。しかし、境界面４０６の他の実施形態は非直線状の形状を有していても良い。
【００３７】
図１２は、動翼４１４を支持する異なるサイズの動翼基部４１２を伴うロータ４１０の実施形態の平面図である。図１０および１２の実施形態と同様に、異なるサイズの基部４１２によって、スペーサを伴うかまたは伴わない種々の不均一な動翼間隔構成を実施することができる。任意の数およびサイズの基部４１２を用いて不均一な動翼間隔を実現しても良いが、例示した実施形態には、異なるサイズの３つの基部４１２が、説明の目的上、含まれている。例示した基部４１２は、「Ｓ」と標示される小さい基部と、「Ｍ」と標示される中間の基部と、「Ｌ」と標示される大きな基部とを含んでいる。図１０を参照して前述したように、基部４１２のサイズは円周方向に違っていても良い。異なるサイズの基部４１２（たとえば、Ｓ、Ｍ、およびＬ）を、種々の繰り返しパターンで配置しても良いし、またはランダムな順序で配置しても良い。
【００３８】
例示した実施形態においては、基部４１２は互いと非直線状の境界面４１６において接合している。たとえば、境界面４１６は第１の湾曲部分４１８と第２の湾曲部分４２０とを備えていても良く、これらは互いに同じであっても良いし異なっていても良い。しかし、境界面４１６は他の非直線状の形状を有していても良い。たとえば、異なる角度の複数の直線状セグメント、１もしくは複数の凸部、１もしくは複数の凹部、またはそれらの組み合わせである。例示したように、第１および第２の湾曲部分４１８および４２０は互いと反対方向に曲がっていても良い。しかし、湾曲部分４１８および４２０は任意の他の湾曲形状を規定していても良い。
【００３９】
図１３は、静翼４４６の基部４４４間に異なるサイズのスペーサ４４２を伴うステータ４４０の実施形態の正面図の部分である。特に、異なるサイズのスペーサ４４２によって、等しいサイズの基部４４４および／または静翼４４６を伴う種々の不均一な静翼間隔構成を実施することができ、その結果、静翼４４６の製造コストが下がる。任意の数およびサイズのスペーサ４４２を用いて不均一な静翼間隔を実現しても良いが、例示した実施形態には、異なるサイズの３つのスペーサ４４２が、説明の目的上、含まれている。例示したスペーサ４４２は、「Ｓ」と標示される小さいスペーサと、「Ｍ」と標示される中間のスペーサと、「Ｌ」と標示される大きなスペーサと、を含んでいる。スペーサ４４２のサイズは円周方向に違っていても良い。これを、小さいスペーサに対して寸法４４８、中間のスペーサに対して寸法４５０、および大きなスペーサに対して寸法４５２で示す。ある実施形態においては、複数のスペーサ４４２を、隣接する基部４４４間に配置しても良い。スペーサ４４２はサイズが等しいかまたは異なっている。言い換えれば、異なるサイズのスペーサ４４２は、一片構造であっても良いし、または多片構造であって複数のより小さいスペーサを用いてより大きな間隔を形成するものであっても良い。いずれかの実施形態において、寸法４４８、４５０、および４５２は、約１〜１０００パーセント、５〜５００パーセント、または１０〜１００パーセントの割合で漸次的に増加しても良い。他の実施形態においては、ステータ４４０は、より多いかまたはより少ない異なるサイズのスペーサ４４２（たとえば、２〜１００、２〜５０、２〜２５、または２〜１０）を備えていても良い。異なるサイズのスペーサ４４２（たとえば、Ｓ、Ｍ、およびＬ）を、種々の繰り返しパターンで配置しても良いし、またはランダムな順序で配置しても良い。
【００４０】
図１４は、静翼４６４の異なるサイズの基部４６２を伴うステータ４６０の実施形態の正面図の部分である。特に、異なるサイズの基部４６２によって、スペーサを伴うかまたは伴わない種々の不均一な静翼間隔構成を実施することができる。スペーサを異なるサイズの基部４６２とともに用いる場合、スペーサを等しいサイズまたは異なるサイズにして、不均一な静翼間隔の柔軟性を高めても良い。任意の数の異なるサイズの基部４６２を用いて不均一な静翼間隔を実現しても良いが、例示した実施形態には、異なるサイズの３つの基部４６２が、説明の目的上、含まれている。例示した基部４６２は、「Ｓ」と標示される小さい基部と、「Ｍ」と標示される中間の基部と、「Ｌ」と標示される大きな基部とを含んでいる。基部４６２のサイズは円周方向に違っていても良い。これを、小さい基部に対して寸法４６６、中間の基部に対して寸法４６８、大きな基部に対して寸法４７０で示す。たとえば、これらの寸法４６６、４６８、および４７０は、約１〜１０００パーセント、５〜５００パーセント、または１０〜１００パーセントの割合で漸次的に増加しても良い。他の実施形態においては、ステータ４６０は、より多いかまたはより少ない異なるサイズの基部４６２（たとえば、２〜１００、２〜５０、２〜２５、または２〜１０）を備えていても良い。異なるサイズの基部４６２（たとえば、Ｓ、Ｍ、およびＬ）を、種々の繰り返しパターンで配置しても良いし、またはランダムな順序で配置しても良い。
【００４１】
前述したように、本実施形態においては、回転機械（たとえば圧縮機またはタービン）における流体力学の調整を、回転動翼もしくは固定静翼間の間隔の調整および／または回転動翼もしくは固定静翼の総数の調整によって行なっても良い。このような調整によって、回転機械における共振挙動（たとえば、伴流および頭部波に起因する共振挙動）が生じる可能性が実質的に低減または除去される場合がある。図２〜１４の実施形態では、不均一間隔の回転動翼または固定静翼を、具体的には、動翼基部間のスペーサのサイズを変えることによって、または動翼基部のサイズを変えることによって実現している。図１５〜１７の実施形態では、具体的には、動翼および／または静翼間隔の変更を、動翼および／または静翼基部を受け取るロータまたはステータ上の取り付け溝の箇所を制御することによって行なう。こうして、ロータおよび／またはステータ上の溝の箇所を変えることによって、動翼および／または静翼の間隔が対応して変化し、その結果、伴流および頭部波の周波数が増加または減少する場合がある。伴流および頭部波の周波数の変化によって、上流および下流構造体の振動応答が増加または減少する場合がある。このような周波数の変化によって、長く続く共振応答が流路に沿った構造体（たとえば、ロータ、ステータなど）内で特定の回転速度において起こることが防止される場合がある。
【００４２】
図１５は、不均一間隔に配置された動翼セグメント５０２を伴うロータ５００の実施形態の断面正面図である。動翼セグメント５０２は、ロータ５００の周りに、３つの距離５０４、５０６、および５０８（Ｓ、Ｍ、およびＬと標示される）によって不均一間隔に配置されている。動翼セグメント５０２によって、動翼５１０および動翼基部５１２が規定されている。動翼５１０は、ロータ５００上で不均一間隔に配置された溝５２０（たとえば、軸方向溝）を介して不均一間隔に配置されている。本実施形態では３つの距離だけを例示しているが、他の実施形態では、動翼間のより多くの距離が含まれていても良い（たとえば、２、３、４、５、１０、１０００の異なる距離）。ロータ５００上の溝５２０の箇所および数ならびに対応する動翼総数を変えることによって、伴流および／または頭部波の周波数を変えることができ、その結果、上流および下流構造体の振動応答が変わる（すなわち、他の構造体における共振応答が抑制または防止される）。
【００４３】
図１６は、不均一間隔に配置された軸方向溝５２０を伴うロータ５００の実施形態の断面斜視図であり、動翼セグメント５０２を伴わない不均一間隔に配置された軸方向溝５２０を例示している。各動翼セグメント５０２は、軸方向５１９にスライドして、軸５２１に沿った対応する溝５２０内に入る。簡単にするために、図１６では１つの動翼セグメント５０２のみを示しているが、各溝５２０が動翼セグメント５０２を支持する。溝５２０の円周間隔が変わることによって、不均一間隔の動翼５１０が可能になる。本実施形態では、溝５２０を、３つの距離、小５２２、中５２４、および大５２６で離間に配置しているが、溝５２０を、特定のデザインの必要性に応じて、任意の数の距離（たとえば、２、３、４、５、１０、１００、１０００などの異なる距離）で離間に配置しても良い。軸方向溝５２０は動翼基部５１２とはまり合い、その結果、動翼セグメント５０２がロータ５００上に保持される。本実施形態においては、溝５２０によって、動翼基部５１２の対応する形状とマッチするダブテール形状が形成されている。他の実施形態においては、溝５２０が、動翼基部の形状に対応する種々の形状（たとえば、Ｔ形状、湾曲状、円形状、四角形状、矩形状、半円形状など）を規定しても良いし、逆もまた同様である。さらに、本実施形態では雌の軸方向溝が雄の動翼基部に接続する場合を例示しているが、他の実施形態では逆の構成を用いる。たとえば、ロータ５００が雄の突出部を備えて、これが動翼基部５１２内の雌の容器とはまり合っても良い。
【００４４】
図１７は、不均一間隔に配置された静翼を伴うステータ５４０の実施形態の断面正面図である。動翼セグメント５４２は、ステータ５４０の周りに３つの距離５４４、５４６、および５４８（対応して、Ｓ、Ｍ、およびＬと標示される）によって不均一間隔に配置されている。動翼セグメント５４２によって、静翼５５０および静翼基部５５２が規定されている。静翼５５０間の距離は、ステータ５４０内に不均一間隔に配置された溝５４１（たとえば、ダブテール形状の軸方向溝）によって変わる。本実施形態では３つの距離を例示しているが、他の実施形態には、セグメント５４２間のより多くの距離（たとえば、４、５、６、１０、１０００の異なる距離）が含まれていても良い。さらに、本ステータ５４０では、雌の軸方向溝が雄の静翼基部５５２に接続する場合を例示しているが、他の実施形態では逆の構成を用いる。たとえば、ステータ５４０が雄の突出部を備えて、これが静翼基部５６２内の雌の容器とはまり合っても良い。ステータ５４０上の溝の箇所および数ならびに対応する静翼総数を変えることによって、伴流および頭部波の周波数が増加または減少する場合があり、その結果、上流および下流構造体の振動応答が変わる。
【００４５】
動翼および／または静翼間隔を、溝の箇所を制御することによって変更する図１５〜１７の実施形態とは違って、図１８〜２２の実施形態では、動翼および／または静翼間隔を、動翼および／または静翼の、その対応する基部上での配置を制御することによって変更する。こうして、基部上での動翼および／または静翼の箇所を変えることによって、動翼および／または静翼の間隔が対応して変化し、その結果、伴流および頭部波の周波数が増加または減少する場合がある。伴流および頭部波の周波数の変化によって、上流および下流構造体の振動応答が増加または減少する場合がある。このような周波数の変化によって、長く続く共振応答が流路に沿った構造体（たとえば、ロータ、ステータなど）内で特定の回転速度において起こることが防止される場合がある。
【００４６】
図１８は、均一間隔に配置された動翼基部５７４を有する不均一間隔に配置された動翼５７６を伴うロータ５７０の実施形態の断面正面図である。ロータ５７０は動翼セグメント５７２を備え、各動翼セグメント５７２は動翼基部５７４と動翼５７６とを有している。動翼セグメント５７２は、ロータ５７０に基部５７４を介して接続している。基部５７４は、軸方向にスライドして、ロータ５７０の溝５７３内に入る。さらに、本ステータ５７０では、雌の軸方向溝が雄の動翼基部５７４に接続する場合を例示しているが、他の実施形態では逆の構成を用いる。
【００４７】
図１８の本実施形態では、溝５７３は、ロータ５７０の円周に沿って均一間隔に配置されている。均一な間隔の溝５７３によって、均一な間隔（距離Ｄ５７８と標示される）の動翼基部５７４が可能になる。動翼基部５７４はロータ５７０に沿って均一間隔に配置されているが、動翼５７６は、対応する動翼基部５７４と比べて均一間隔には配置されていない。図２０〜２２を参照して、以下でより詳細に説明するように、動翼５７６を、基部５７４の中心に置いても良いし、基部５７４の中心の左側にシフトさせても良いし、または右側にシフトさせても良い。その結果、不均一間隔の動翼５７６の形成は、基部５７４上に動翼５７６を配置することによって行なわれ、動翼５７６をスペーサを介して不均一間隔に配置することでも、基部サイズを変えることでも、ロータ５７０上の溝５７３の箇所を変えることでもない。前述したように、不均一な動翼間隔によって、伴流および頭部波によって生じる回転機械内の共振挙動の可能性が実質的に低減または除去される。
【００４８】
図１９は、均一間隔に配置された静翼基部６０４を有する不均一間隔に配置された静翼６０６を伴うステータ６００の実施形態の断面正面図である。図１８に例示したロータ５７０に対する前述の説明と同様に、ステータ６００は動翼セグメント６０２を備え、各動翼セグメント６０２は基部６０４と静翼６０６とを有している。動翼セグメント６０２はステータ６００に基部６０４を介して接続している。基部６０４は、軸方向にスライドして、ステータ６００の溝６０３内に入る。さらに、本ステータ６００では、雌の軸方向溝が雄の静翼基部６０４に接続する場合を例示しているが、他の実施形態では逆の構成を用いる。
【００４９】
図１９の本実施形態においては、溝６０３は、ステータ６００の円周に沿って均一間隔に配置されている。均一な間隔の溝６０３によって、均一な間隔（距離Ｄ６０８と標示される）の基部６０４が可能になる。静翼基部６０４はステータ６００に沿って均一間隔に配置されているが、静翼６０６は、対応する基部６０４と比べて均一間隔には配置されていない。図１９に例示するように、静翼６０６の中には、その対応する基部６０４の中心（すなわち、基部の中心）に置かれているものもあり、同時に、基部６０４の中心の左側または右側にシフトしているものもある。その結果、不均一間隔の静翼６０６の形成は、基部６０４上に静翼６０６を配置することによって行なわれ、静翼６０６をスペーサを介して不均一間隔に配置することでも、基部サイズを変えることでも、ステータ６００上の溝６０３の箇所を変えることでもない。不均一な静翼間隔によって、伴流および頭部波によって生じる回転機械内の共振挙動の可能性が実質的に低減または除去される。
【００５０】
図２０は、図１８および１９の線２０−２０内で取った動翼セグメントの実施形態の正面図である。例示したように、動翼セグメント６３０は、動翼６３２が動翼基部６３４の中心に置かれている。具体的には、動翼６３２の中心は、中心線６３６によって例示される基部６３４の中心と一直線をなしている。図２１は、図１８および１９の線２１−２１内で取った動翼セグメントの実施形態の正面図である。例示したように、動翼セグメント６３０は、動翼６３２が動翼基部６３４の中心線６３６の左側にシフトしている。より具体的には、中心線６３８によって例示される動翼６３２の中心は、基部中心線６３６から距離６４０だけずれている。図２２は、図１８および１９の線２２−２２内で取った動翼セグメントの実施形態の正面図である。例示したように、動翼セグメント６３０は、動翼６３２が動翼基部６３４の中心線６３６の右側にシフトしている。すなわち、中心線６３８によって例示される動翼６３２の中心は、基部中心線６３６から距離６４２だけずれている。図２０〜２２では、動翼基部６３４に対して動翼６３２の３つの位置のみを例示しているが、種々の実施形態においては、基部６３４に対して動翼６３２の任意の数の位置（たとえば、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、またはそれ以上）を用いても良い。このように、異なる動翼セグメント６３０（たとえば、異なる動翼位置を伴う）を、ロータおよび／またはステータ内に取り入れて不均一な動翼間隔を形成することが、ロータおよび／またはステータ上に均一な間隔の溝を保持しながら可能である。前述したように、不均一な静翼／動翼間隔によって、伴流および頭部波によって生じる回転機械内の共振挙動の可能性が実質的に低減または除去される。
【００５１】
いくつかの実施形態においては、取り付けアダプタ用いて、不均一間隔の動翼および／または静翼を可能にしても良い。図２３〜２５に、動翼取り付けアダプタ６７０内に配置された動翼セグメント６７２を例示する。動翼取り付けアダプタ６７０は、図１８および１９のロータ５７０またはステータ６００の溝内に軸方向に取り付けても良い。動翼取り付けアダプタ６７０によって、ステータおよび／またはロータ上に均一な間隔の溝を設けることができる一方で、不均一な動翼間隔を可能にして伴流および頭部波の周波数を変えることができる。伴流および頭部波の周波数の変化によって、上流および下流構造体の振動応答が増加または減少する場合がある。このような周波数の変化によって、長く続く共振応答が流路に沿った構造体（たとえば、ロータ、ステータなど）内で特定の回転速度において起こることが防止される場合がある。
【００５２】
図２３は、動翼取り付けアダプタ６７０と動翼取り付けアダプタ６７０内に取り付けた動翼セグメント６７２との実施形態の正面図であり、動翼セグメント６７２は、動翼取り付けアダプタ６７０内の中心に置かれている。例示した実施形態の動翼取り付けアダプタ６７０は、ステータおよび／またはロータの溝内に挿入するためのダブテール形状を規定している。本実施形態ではダブテール形状を例示しているが、当然のことながら、動翼取り付けアダプタ６７０は、種々の形状（たとえば、Ｔ形状、湾曲状、円形状、半円形状、四角形状、矩形状など）を、ロータおよび／またはステータ内の溝の形状に応じて取っても良い。さらに、動翼取り付けアダプタ６７０は、動翼セグメント６７２がはまるキャビティ６７１を画定している。本実施形態では、動翼セグメント６７２を受け取るキャビティ６７１を伴う動翼取り付けアダプタ６７０を例示しているが、動翼取り付けアダプタ６７０の他の実施形態では、動翼セグメント６７２の雌部分に接続する雄部分を規定しても良い。
【００５３】
前述した実施形態と同様に、動翼セグメント６７２は動翼基部６７４と動翼６７６とを備えている。動翼基部６７４は、動翼取り付けアダプタ６７０のキャビティ６７１内にはまる。このように、動翼取り付けアダプタ６７０によって、動翼セグメント６７２はステータおよび／またはロータ上の所定の場所に保持される。図２３の実施形態においては、動翼セグメント６７２の中心は、中心線６７８によって例示される動翼取り付けアダプタ６７０の中心と一直線をなしている。図２３の中心位置決めは、アダプタ６７０内の中心線６７８に対するキャビティ６７１の中心位置決めによって実現される。
【００５４】
図２４は、動翼取り付けアダプタ６７０と動翼取り付けアダプタ６７０内の動翼セグメント６７２との実施形態の正面図である。図２４では、動翼セグメント６７２は、アダプタ６７０の中心線６７８の左側にシフトしている。具体的には、中心線６８０によって例示される動翼セグメント６７２の中心は、中心線６７８から距離６８２だけずれている。動翼セグメント６７２を中心を外して（たとえば、左側にずれた距離６８２で）位置決めすることは、アダプタ６７０内の中心線６７８に対して左側キャビティ６７１を中心を外して位置決めすることによって実現する。言い換えれば、アダプタ６７０によって、中心を外した位置決めが実現される一方で、動翼セグメント６７２は均一な動翼セグメントであっても良く、また取り付け溝は均一間隔に配置しても良い。したがって、動翼セグメント６７２を動翼取り付けアダプタ６７０のキャビティ６７１内に配置したときに、動翼セグメント６７２は左側にシフトする。同様に、図２５は、動翼取り付けアダプタ６７０と動翼取り付けアダプタ６７０内の動翼セグメント６７２との実施形態の正面図であり、動翼セグメント６７２は動翼取り付けアダプタ中心線６７８の右側にシフトしている。例示したように、中心線６８０によって例示される動翼セグメント６７２の中心は、中心線６７８の右側に距離６８４だけシフトしている。この場合もやはり、図２４と同様に、動翼取り付けアダプタ６７０内にキャビティ６７１を配置することによって、動翼セグメント６７２が右側にむかってシフトする。このように、動翼取り付けアダプタ６７０によって、ロータおよび／またはステータの周りに不均一な動翼間隔を容易に設けられる。
【００５５】
本発明の開示した実施形態の技術的効果には、回転機械（たとえば圧縮機またはタービン）において動翼（または静翼）を不均一間隔に配置できることが含まれる。不均一な動翼間隔は、以下を用いて実現しても良い。隣接する動翼間の異なるサイズのスペーサ、異なるサイズの動翼支持基部、ステータおよび／またはロータの周りに不均一間隔に配置された溝、基部上の種々の位置に配置された動翼、動翼セグメント全体をシフトさせる動翼取り付けアダプタ、またはそれらの組み合わせである。不均一な動翼間隔を、多段の回転機械（たとえば複数のタービン段または複数の圧縮機段）に適用しても良い。たとえば、各段が不均一な動翼間隔を有していても良く、その動翼間隔は他の段と同じであっても良いし異なっていても良い。これらの実施形態のそれぞれにおいて、不均一な動翼間隔は、伴流および頭部波の周期的な発生によって共振が生じる可能性を小さくするように構成されている。さらに、不均一な動翼間隔によって、伴流および頭部波によって生じる回転および固定翼または構造体の応答が効果的に抑制および緩和される場合がある。このように、不均一な動翼間隔によって、種々の上流および下流側構成部品（たとえば、静翼、ノズル、ステータ、翼など）に対する伴流および頭部波の影響を小さくすることができる。
【００５６】
この書面の説明では、実施例を用いて、本発明を、ベスト・モードも含めて開示するとともに、どんな当業者も本発明を実施できるように、たとえば任意の装置またはシステムを作りおよび用いること、ならびに取り入れた任意の方法を実行することができるようにしている。本発明の特許可能な範囲は、請求項によって定められるとともに、当業者に想起される他の実施例を含んでいても良い。このような他の実施例は、請求項の文字通りの言葉使いと違わない構造要素を有する場合、または請求項の文字通りの言葉使いとの違いが非実質的である均等な構造要素を含む場合には、請求項の範囲内であることが意図されている。
【図１】
0005926916.tif 000002
【図２】
0005926916.tif 000003
【図３】
0005926916.tif 000004
【図４】
0005926916.tif 000005
【図５】
0005926916.tif 000006
【図６】
0005926916.tif 000007
【図７】
0005926916.tif 000008
【図８】
0005926916.tif 000009
【図９】
0005926916.tif 000010
【図１０】
0005926916.tif 000011
【図１１】
0005926916.tif 000012
【図１２】
0005926916.tif 000013
【図１３】
0005926916.tif 000014
【図１４】
0005926916.tif 000015
【図１５】
0005926916.tif 000016
【図１６】
0005926916.tif 000017
【図１７】
0005926916.tif 000018
【図１８】
0005926916.tif 000019
【図１９】
0005926916.tif 000020
【図２０】
0005926916.tif 000021
【図２１】
0005926916.tif 000022
【図２２】
0005926916.tif 000023
【図２３】
0005926916.tif 000024
【図２４】
0005926916.tif 000025
【図２５】
0005926916.tif 000026