(57)【要約】      （修正有）【課題】圧縮機の段間の漏れが効率を低下させる。第１に漏れ自体が圧縮機を通る主流の圧力を低下させ、第２に漏れ流れがシュラウドキャビティから出て主流路に再び入るときに混合損失が発生する。これを防止するために漏れ流れが圧縮機の主流に再び入るときに発生する混合損失を低減するシステム及び装置を提供する。【解決手段】タービンエンジンの圧縮機であって、少なくとも部分的に、回転構造１０３によって包囲され、それらの間にシュラウドキャビティ１０９を形成するシュラウド１０１を備えた静翼６２を含む圧縮機において、圧縮機は、シュラウドキャビティ１０９内に配置された複数の接線流インデューサを備え、各接線流インデューサは、回転時、接線方向成分を誘導し、且つ／又はシュラウドキャビティ１０９から出る漏れ流れの速度を増加させるように構成される回転構造１０３上に配置された面からなる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンエンジンの圧縮機（５２）であって、少なくとも部分的に、回転構造（１０３）によって包囲され、それらの間にシュラウドキャビティ（１０９）を形成するシュラウド（１０１）を備えた静翼（６２）を含む圧縮機（５２）において、前記圧縮機（５２）は、
前記シュラウドキャビティ（１０９）内に配置された複数の接線流インデューサ（１４１）を備え、
各接線流インデューサ（１４１）は、回転時、接線方向成分を誘導し、且つ／又は前記シュラウドキャビティ（１０９）から出る漏れ流れの速度を増加させるように構成される前記回転構造上に配置された面からなる、圧縮機（５２）。
【請求項２】
前記接線流インデューサ（１４１）の各々は、回転時、上流の隙間（１３７）を介して前記シュラウドキャビティ（１０９）から出て前記圧縮機（５２）の主流路に再び入る漏れ流れに接線方向成分を誘導するように構成される前記回転構造（１０３）上に配置された面からなる、請求項１に記載の圧縮機（５２）。
【請求項３】
前記シュラウドキャビティ（１０９）は、前記シュラウド（１０１）の前端面と、前記シュラウド（１０１）の前記前端面に対向する前記回転構造（１０３）の面との間に維持された軸方向隙間を含む上流キャビティ部分（１１５）を含み、
前記接線流インデューサ（１４１）は、前記上流キャビティ部分（１１５）内に配置される、請求項２に記載の圧縮機（５２）。
【請求項４】
前記上流キャビティ部分（１１５）は、前記シュラウド（１０１）の外側半径方向前縁部上に配置された前縁フランジによって部分的に包囲され、
前記接線流インデューサ（１４１）の外側半径方向縁部は、前記前縁フランジの軸方向終端部の半径方向位置の内側寄りで終端しており、
前記シュラウド（１０１）の前記前端面に対向する前記回転構造（１０３）はステップ（１２５）を含み、
前記回転構造（１０３）は、動作中に前記タービンの軸線を中心に回転する構成要素を含み、
前記静翼（６２）は、前縁部及び後縁部と、内側半径方向端部に前記シュラウド（１０１）とを有する翼形部を含む固定構成要素を含み、
前記上流の隙間は、前記シュラウド（１０１）の外側半径方向前縁部と、前記シュラウド（１０１）の前記外側半径前縁部に対向する前記回転構造（１０３）との間に隙間を含む、請求項３に記載の圧縮機（５２）。
【請求項５】
前記シュラウドキャビティ（１０９）は、
前記シュラウド（１０１）の内側面と、前記シュラウド（１０１）の前記内側面に対向する前記回転構造（１０３）の面との間に半径方向隙間を有する中間キャビティ部分（１１７）と、
前記シュラウド（１０１）の後端面と、前記シュラウド（１０１）の前記後端面に対向する前記回転構造（１０３）の面との間に軸方向隙間を有する下流キャビティ部分（１１９）とを含み、
前記上流キャビティ部分（１１５）、前記中間キャビティ部分（１１７）、及び前記下流キャビティ部分（１１９）は流体連通しており、
前記圧縮機（５２）のある作動状態の間に、前記漏れ流れは、下流の隙間（１３５）を介して前記シュラウドキャビティ（１０９）に入り、前記下流キャビティ部分（１１９）を通って半径方向内側に流れ、前記中間キャビティ部分（１１７）を通って軸方向上流方向に流れ、前記上流キャビティ部分（１１５）を通って半径方向外側に流れ、前記上流の隙間（１３７）を介して前記シュラウドキャビティ（１０９）から出る漏れを含む、請求項３に記載の圧縮機（５２）。
【請求項６】
前記接線流インデューサ（１４１）は、面を誘導するフィンを含み、
前記フィンは、前記面がほぼ回転方向へ向かうように構成される、請求項５に記載の圧縮機（５２）。
【請求項７】
前記フィンは、前記上流キャビティ部分（１１５）内の前記回転構造（１０３）のほぼ半径方向に位置合わせされた面から軸方向に延在する、請求項６に記載の圧縮機（５２）。
【請求項８】
前記上流キャビティ部分（１１５）はステップ（１２５）を含み、
前記フィンは、前記ステップ（１２５）のほぼ軸方向に位置合わせされた面から半径方向に延在する、請求項６に記載の圧縮機（５２）。
【請求項９】
前記フィンは「Ｌ」字型を有し、
前記「Ｌ」字型の第１の脚部は略軸方向に延在し、
前記「Ｌ」字型の第２の脚部は略半径方向に延在し、
前記フィンの厚みは略円周方向に延在する、請求項６に記載の圧縮機（５２）。
【請求項１０】
前記フィンの配向は、前記フィンが半径方向に配向された基準線（１５１）に対して∠Θを成すように半径方向にオフセットされ、
∠Θは−２０°〜２０°の間の値を有する、請求項６に記載の圧縮機（５２）。
【請求項１１】
前記フィンの配向は、前記フィンが軸方向に配向された基準線（１５３）に対して∠Ωを成すようにオフセットされ、
∠Ωは−２０°〜２０°の間の値を有する、請求項６に記載の圧縮機（５２）。
【請求項１２】
前記フィンの配向は、前記フィンが前記回転部品の回転方向へ傾くように軸方向にオフセットされる、請求項６に記載の圧縮機（５２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、タービンエンジンの効率及び／又は動作を向上させるシステム及び装置に関する。より詳細には、限定されるものではないが、本発明は圧縮機の動作、特に、漏れ流れの主流路への効率的な再導入に関する改良型システム及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、タービンエンジンの性能は、エンジンのタービン及び圧縮機セクションの段の間に発生する漏れを除去又は削減する機能によって大いに影響を受ける。一般に、これは、回転構成要素と固定構成要素の間に存在する隙間が原因で生じる。より詳細には、圧縮機では、漏れは一般的に、固定されている圧縮機静翼のシュラウドと、シュラウドに対向し、シュラウドを実質的に包囲する回転バレルとによって規定されるキャビティから発生する。高圧から低圧へと流れることで、この漏れは、主流路の流れの反対の方向である流れをもたらす。即ち、流れはシュラウドの下流側からシュラウドキャビティに入り、上流側に流れて、そこでシュラウドの上流側から主流へと再び放出される。
【０００３】
当然のことながら、シールはこの流れを制限するために使用される。しかし、１つの面が移動していて、もう一つの面が静止しているとすると、従来のシールはこの漏れ流れの発生の大半を防ぐことができない。固定構造と回転構造の間の隙間を削減することが望ましいが、それを除去することは、通常は、回転構成要素の遠心特性だけでなく、回転構成要素と固定構成要素の間で必然的に異なる熱的特性が原因で実用的ではない。更に熱的及び遠心特性を左右する構成要素の製造上の公差と作動状態のばらつきを考えると、一般的に、漏れ隙間が少なくとも特定の作動状態の間に形成することは事実である。もちろん、漏れは一般的に、漏れ隙間全体に存在する圧力差によって生じる。しかし、漏れ隙間全体の圧力差を減少させることはできるかもしれないが、作動流体速度の構成要素の空力設計に望ましくない制限を課すので、これは一般的に高くなり過ぎる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この類の圧縮機の漏れが、少なくとも２つの目に見える点でエンジンの効率を低下させることは理解されるであろう。第１に、漏れ自体が圧縮機を通る主流の圧力を低下させ、従って、燃焼器に供給される前に主流の圧力を所望のレベルまで上昇させるためにエンジンが消費しなければならないエネルギーを増加させる。第２に、漏れ流れがシュラウドキャビティから出て主流路に再び入るときに、混合損失が発生する。
【０００５】
当業者には理解されるように、この種の混合損失は深刻であり、圧縮機の効率の大幅な損失をもたらす。混合損失が比較的高い理由の１つは、混合点において、漏れ流れと主流が異なる方向及び／又は異なる速度で流れているからである。より詳細には、前の段の動翼をちょうど通過している主流は、比較的高速で有意な接線方向成分を持って流れる。それに対して、シュラウドキャビティを通って典型的な歪曲経路を通り抜ける漏れ流れは、比較的低速で流れ、主に半径方向に配向されており、主流の接線方向成分が欠けている。
【０００６】
そのため、漏れ流れが圧縮機の主流に再び入るときに発生する混合損失を低減する改良型システム及び装置が必要である。
【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圧縮機であって、少なくとも部分的に、回転構造によって包囲され、それらの間にシュラウドキャビティを形成するシュラウドを備えた静翼を含む圧縮機において、圧縮機は、シュラウドキャビティ内に配置された複数の接線流インデューサを備え、各接線流インデューサは、回転時、接線方向成分を誘導し、且つ／又はシュラウドキャビティから出る漏れ流れの速度を増加させるように構成される回転構造上に配置された面からなる圧縮機を説明する。
【０００８】
例示的実施形態において、接線流インデューサは、回転時、上流の隙間を介してシュラウドキャビティから出て圧縮機の主流路に再び入る漏れ流れに接線方向成分を誘導するように構成される回転構造上に配置された面を含む。
【０００９】
例示的実施形態において、シュラウドキャビティは、シュラウドの前端面と、シュラウドの前端面に対向する回転構造の面との間に維持された軸方向隙間を含む上流キャビティ部分を含む。例示的実施形態において、接線流インデューサは、上流キャビティ部分内に配置される。
【００１０】
例示的実施形態において、上流キャビティ部分は、シュラウドの外側半径方向前縁部上に配置された前縁フランジによって部分的に包囲され、接線流インデューサの外側半径方向縁部は、前縁フランジの軸方向終端部の半径方向位置の内側寄りで終端しており、シュラウドの前端面に対向する回転構造はステップを含む。例示的実施形態において、回転構造は、動作中にタービンの軸線を中心に回転する構成要素を含み、静翼は、前縁部及び後縁部と、内側半径方向端部にシュラウドとを有する翼形部を含む固定構成要素を含み、上流の隙間は、シュラウドの外側半径方向前縁部とシュラウドの外側半径前縁部に対向する回転構造との間に隙間を含む。
【００１１】
例示的実施形態において、シュラウドキャビティは、シュラウドの内側面と、シュラウドの内側面に対向する回転構造の面との間に半径方向隙間を含む中間キャビティ部分と、シュラウドの後端面と、シュラウドの後端面に対向する回転構造の面との間に軸方向隙間を含む下流キャビティ部分とを含む。例示的実施形態において、上流キャビティ部分、中間キャビティ部分、及び下流キャビティ部分は流体連通しており、圧縮機のある作動状態の間に、漏れ流れは下流の隙間を介してシュラウドキャビティに入り、下流キャビティ部分を通って半径方向内側に流れ、中間キャビティ部分を通って軸方向上流方向に流れ、上流キャビティ部分を通って半径方向外側に流れ、上流の隙間を介してシュラウドキャビティから出る漏れを含む。
【００１２】
例示的実施形態において、接線流インデューサは、面を誘導するフィンを含み、フィンは、面がほぼ回転方向へ向かうように構成される。
【００１３】
例示的実施形態において、フィンは、上流キャビティ部分内の回転構造のほぼ半径方向に位置合わせされた面から軸方向に延在する。
【００１４】
例示的実施形態において、上流キャビティ部分はステップを含み、フィンは、ステップのほぼ軸方向に位置合わせされた面から半径方向に延在する。例示的実施形態において、フィンは「Ｌ」字型を有し、「Ｌ」字型の第１の脚部は略軸方向に延在し、「Ｌ」字型の第２の脚部は略半径方向に延在し、フィンの厚みは略円周方向に延在する。
【００１５】
例示的実施形態において、フィンの配向は、フィンが半径方向に配向された基準線に対して∠Θを成すように半径方向にオフセットされ、∠Θは−２０°〜２０°の間の値を有する。例示的実施形態において、フィンの配向は、フィンが軸方向に配向された基準線に対して∠Ωを成すようにオフセットされ、∠Ωは−２０°〜２０°の間の値を有する。例示的実施形態において、フィンの配向は、フィンが回転部品の回転方向へ傾くように軸方向にオフセットされている。
【００１６】
本発明は、更に、タービンエンジンの圧縮機であって、少なくとも部分的に、回転構造によって包囲され、それらの間にシュラウドキャビティを形成するシュラウドを備えた静翼と、シュラウドキャビティ内の回転構造上に等間隔に配置された複数の流れインデューサであって、各々が面を有するフィンを含む流れインデューサとを備える圧縮機において、フィンが回転方向へ向かうように構成され、フィンは、回転時、シュラウドキャビティ流から出る漏れ流れに接線方向成分を誘導するように構成される圧縮機を説明する。
【００１７】
本発明のこれら及びその他の特徴は、図面及び添付の特許請求の範囲に関連してなされる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って明らかになるであろう。
【００１８】
本発明のこれら及びその他の特徴は、添付図面に関連してなされる以下の本発明の例示的実施形態のより詳細な説明を十分考慮することによってより完全に理解及び認識されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態を使用することができる例示的なガスタービンエンジンの概略図である。
【図２】図１のガスタービンエンジンにおける圧縮機の断面図である。
【図３】図１のガスタービンエンジンにおけるタービンの断面図である。
【図４】従来のシュラウドキャビティの図である。
【図５】本発明の実施形態を含むシュラウドキャビティの図である。
【図６】本発明の代替的実施形態を含むシュラウドキャビティの図である。
【図７】本発明の代替的実施形態を含むシュラウドキャビティの図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
背景として、ここで各図を参照すると、図１〜３は、本発明の実施形態を使用することができる例示的なガスタービンエンジンを示す。図１は、ガスタービンエンジン５０の概略図である。一般に、ガスタービンエンジンは、圧縮空気流中の燃料の燃焼により生成される加圧高温ガス流からエネルギーを抽出することによって作動する。図１に示すように、ガスタービンエンジン５０は、共通のシャフト又はロータによって下流のタービンセクション又はタービン５４に機械的に連結されている軸流圧縮機５２と、圧縮機５２とタービン５４との間に位置付けられている燃焼器５６とを備えて構成される。
【００２１】
図２は、図１のガスタービンエンジンで使用することができる例示的な多段軸流圧縮機５２の図を示す。図示のように、圧縮機５２は複数の段を含む。各段は、一列の圧縮機動翼６０と、それに続く一列の圧縮機静翼６２とを含む。（なお、図２には示されていないが、圧縮機静翼６２はシュラウドを備えて形成され、その一例が図４に示されている。）従って、第１の段は、中心シャフトを中心に回転する一列の圧縮機動翼６０と、動作中は静止したままのそれに続く一列の圧縮機静翼６２とを含む。圧縮機静翼６２は、一般的に互いに円周方向に離間配置され、回転軸を中心に固定されている。圧縮機動翼６０は円周方向に離間配置され、シャフトに取り付けられており、動作中にシャフトが回転すると、圧縮機動翼６０はそれを中心に回転する。当業者には理解されるように、圧縮機動翼６０は、シャフトを中心に回転すると、圧縮機５２を通って流れる空気又は作動流体に運動エネルギーを付与するように構成される。圧縮機５２は、図２に示されている段以外にその他の段を有していても良い。付加的な段は、複数の円周方向に離間配置された圧縮機動翼６０と、それに続く複数の円周方向に離間配置された圧縮機静翼６２とを含む。
【００２２】
図３は、図１のガスタービンエンジンに使用することができる例示的なタービンセクション又はタービン５４の部分図を示す。タービン５４もまた、複数の段を含む。３つの例示的な段が示されているが、タービン５４内により多くの又はより少ない段が存在していても良い。第１の段は、動作中にシャフトを中心に回転する複数のタービンバケット又はタービン動翼６６と、動作中は静止したままの複数のノズル又はタービン静翼６８とを含む。タービン静翼６８は、一般的に互いに円周方向に離間配置され、回転軸を中心に固定されている。タービン動翼６６は、タービンホイール（図示せず）上に取り付けられて、シャフト（図示せず）を中心に回転する。タービン５４の第２の段もまた示されている。第２の段は、同様に、複数の円周方向に離間配置されたタービン静翼６８と、同じくタービンホイール上に取り付けられて回転する複数の円周方向に離間配置されたタービン動翼６６とを含む。第３の段もまた示されており、同様に、複数のタービン静翼６８及びタービン動翼６６を含む。タービン静翼６８及びタービン動翼６６は、タービン５４の高温ガス経路内にあることが理解されるであろう。高温ガス経路を通る高温ガスの流れ方向は、矢印で示されている。当業者には理解されるように、タービン５４は、図３に示されている段以外にその他の段を有していても良い。各々の付加的な段は、一列のタービン静翼６８と、それに続く一列のタービン動翼６６とを含む。
【００２３】
使用中、軸流圧縮機５２内での圧縮機動翼６０の回転により、空気流が圧縮される。燃焼器５６では、圧縮空気が燃料と混合され、点火されると、エネルギーが放出される。燃焼器５６から得られた作動流体と呼ばれる高温ガス流は、次いで、タービン動翼６６上に配向され、作動流体の流れはシャフトを中心にタービン動翼６６の回転を誘導する。それによって、作動流体の流れのエネルギーは、回転翼の機械的エネルギーに、更に動翼とシャフトとの間の接続により回転シャフトの機械的エネルギーに変換される。シャフトの機械的エネルギーは、次いで、圧縮空気の必要な供給が生じるように圧縮機動翼６０の回転を駆動するのに、更には、例えば電気を生成するために発電機を駆動するのに使用される。
【００２４】
当然のことながら、本出願の発明を明確に伝えるために、タービンエンジンの特定の機械構成要素又は部品を参照及び説明する専門用語を選択することが必要である。可能な限り、その一般的な意味に適合するように一般的な工業用語が使用及び採用されることになる。しかし、そのような専門用語は広義を与えられており、本明細書において意図した意味及び添付の特許請求の範囲の技術的範囲が不当に制限されるように狭義に解釈されないものとする。特定の構成部品は異なる名称で呼ばれることがよくあることは、当業者には理解されるであろう。加えて、本明細書において単一部品として記載されているものは、別の状況においては複数の構成要素部品を含み、複数の構成要素部品からなるものとして参照しても良く、或いは、本明細書において多数の構成要素部品を含むものとして記載されているものは、単一部品に形成し、場合によっては、単一部品として参照しても良い。従って、本明細書に記載された本発明の技術的範囲を理解する際に、提示された専門用語及び説明だけでなく、本明細書に記載したような構成要素の構造、構成、機能、及び／又は使用法にもまた留意すべきである。
【００２５】
加えて、記述用語を本明細書で使用する場合がある。これらの用語の意味は、以下の定義を含むものとする。「動翼」という用語は、別途指定のない限り、圧縮機５２又はタービン５４のいずれかの回転翼を指し、圧縮機動翼６０及びタービン動翼６６の両方を含む。「静翼」という用語は、別途指定のない限り、圧縮機５２又はタービン５４のいずれかの固定翼を指し、圧縮機静翼６２及びタービン静翼６８の両方を含む。「翼」という用語は、本明細書において、いずれかの形式の翼を指すのに使用されることになる。従って、別途指定のない限り、「翼」という用語は、圧縮機動翼６０、圧縮機静翼６２、タービン動翼６６、及びタービン静翼６８を含む、全ての形式のタービンエンジン翼を含める。更に、本明細書で使用される「下流」及び「上流」は、タービンを通る作動流体の流れに対する方向を示す用語である。従って、「下流」という用語は、流れの方向を意味し、「上流」という用語は、タービンを通る流れの反対の方向を意味する。これらの用語に関連して、「後方」及び／又は「後縁」という用語は、下流方向、下流端部、及び／又は記載されている構成要素の下流端部の方向を指す。また、「前方」及び／又は「前縁」という用語は、上流方向、上流端部、及び／又は記載されている構成要素の上流端部の方向を指す。「半径方向」という用語は、軸線に垂直な動き又は位置を指す。この用語は、軸線に対して異なる半径方向位置にある部品を説明するのに必要となることが多い。この場合、第１の構成要素が第２の構成要素よりも軸線に接近して位置する場合、本明細書では、第１の構成要素は、第２の構成要素の「内側寄り」又は「半径方向内側」にあると表現することができる。反対に、第１の構成要素が第２の構成要素よりも軸線から遠くに位置する場合、本明細書では、第１の構成要素は、第２の構成要素の「外側寄り」又は「半径方向外側」にあると表現することができる。「軸方向」という用語は、軸線に平行な動き又は位置を指す。また、「円周方向」という用語は、軸線を中心とした動き又は位置を指す。
【００２６】
再び各図を参照すると、図４は、従来のシュラウド１０１を有する静翼６２を示す。図示のように、タービンエンジンの動作中に回転する構造（本明細書において回転構造１０３と呼ばれる）は、シュラウド１０１を包囲する。静翼６２は静止しており、タービンエンジンの外部ケーシング（図示せず）に接続していることが理解されるであろう。この接続は、望ましくは静翼６２の翼形部１０５を圧縮機の流路即ち主流（矢印１０６で示される）内に位置付ける。静翼６２は、主流の方向に基づいてこのように名付けられる前縁部１１１及び後縁部１１２を有し、シュラウド１０１で終端する。上述した理由によって、回転構造１０３は一般的に固定シュラウド１０１を包囲するが、一般的に２つの構成要素の間には隙間が維持されている。これらの隙間は、一般的に、シュラウドキャビティ１０９として本明細書において呼ばれるものを形成する。シュラウド１０１の機能としては、一般的に、内径に沿って特定の列内の静翼６２を接続すること、流路の内側境界を規定する面を提供すること、及び／又は漏れ流れを阻止する対向する回転構造によってシールを形成することが挙げられる。
【００２７】
その他の構成も可能であるが、ほとんどの場合、シュラウドキャビティ１０９は、一般的に、シュラウド１０１に対して与えられた位置で識別される、３つの小さな相互接続されたキャビティを有するものとして説明することができる。従って、シュラウドキャビティ１０９は、上流キャビティ部分１１５、中間キャビティ部分１１７、及び下流キャビティ部分１１９を含む。
【００２８】
シュラウドキャビティ１０９の上流キャビティ部分１１５とは、一般的に、シュラウド１０１の前端面と、それに対向する回転構造１０３の面との間に維持される軸方向隙間を指す。シュラウドキャビティの上流部分もまた、図４に示すように、シュラウド１０１上に位置付けられている前縁フランジ１２１によって幾分包囲されている。加えて、場合によっては、更に図４に示すように、上流キャビティ部分１１５は、シュラウドの前端面に対向する回転構造内に形成されたステップ１２５を含んでも良い。
【００２９】
シュラウドキャビティ１０９の中間キャビティ部分１１７は、図示のように、シュラウド１０１の内側面と、それに対向する回転構造の面との間の半径方向隙間として説明することができる。シュラウドキャビティの中間部分内に、図示したナイフエッジシール１２７のようなシールが構成されることがあることは理解されるであろう。
【００３０】
シュラウドキャビティ１０９の下流キャビティ部分１１９は、一般的に、シュラウド１０１の後端面と、それに対向する回転構造１０３の面との間に維持される軸方向隙間を指す。下流キャビティ部分１１９は、図示のように、通常はシュラウド１０１の後縁部上に位置付けられている後縁フランジ１２９によって幾分包囲されている。
【００３１】
動作中、前述のように、シュラウドキャビティ１０９から漏れが発生する。この漏れは、一般的に、静翼６２全体に存在する圧力差によって誘発される。漏れは、一般的に以下の経路（矢印１３３で示される）を辿るものであり、下流の隙間１３５を介してシュラウドキャビティ１０９に入り、次いで、下流キャビティ部分１１９を通って半径方向内側に流れ、次いで、軸方向上流方向（主流の方向に対しての「上流」である）に流れ、次いで、半径方向外側方向に流れ、次いで、上流の隙間１３７を介してシュラウドキャビティ１０９から出る。
【００３２】
当業者には理解されるように、漏れがシュラウドキャビティ１０９から出て主流に再び入るときに、混合損失が発生し、深刻であることが多い。これらの損失が一般的に高い理由の１つは、混合点において、漏れ流れと主流が異なる方向及び／又は異なる速度で流れているからである。前述のように、前の段の動翼６０をちょうど通過する主流は、比較的高速で有意な接線方向成分を持って流れる。それに対して、漏れは一般的に比較的低速で流れており、従来のシュラウドキャビティ１０９の典型的な構成（その１つが図４に示されている）だとすると、漏れは半径方向外側方向に移動し、従って、一般的に主流の接線方向成分が欠けている。流れ速度及び／又は方向の差により、混合損失が増大する。
【００３３】
次に、図５〜７を参照すると、本発明の実施形態に従った接線流インデューサ１４１の実施例を含む同様のシュラウドキャビティ１０９が示されている。接線流インデューサ１４１は、本明細書において規定されているように、回転時、少なくとも部分的な接線方向成分を誘導し、且つ／又は上流の隙間１３７を介してシュラウドキャビティ１０９から出る漏れ流れの速度を増加させるように構成される面を含む。従って、接線流インデューサ１４１は、多くの異なる形状からなっていても良く、その特定の形状は、シュラウドの上流側に沿ってシュラウドキャビティの形状によって規定されることになる。一般に、接線流インデューサ１４１は、平坦面を含むように形成され、その平面は、半径方向／軸方向平面（即ち、一般的にタービンの軸線と交差する平面）にほぼ位置合わせされている。後述するように、この配列の変形例も可能である。即ち、接線流インデューサ１４１の平坦面は、半径方向に配向された基準線及び／又は軸方向に配向された基準線と角度を成すようにわずかに斜めに又はオフセットしても良い。また、実施形態では、図示されていないが、わずかに湾曲した面を含んでも良い。この種の実施形態では、この湾曲した面は回転方向に向かって凹形状を呈する。
【００３４】
接線流インデューサ１４１を説明する別の様式は、シュラウドキャビティ１０９の上流キャビティ部分１１７内に維持している位置関係である。前述のように、上流キャビティ部分１１５は、一般的に、シュラウド１０１の前端面と、それに対向する回転構造１０３の面との間に維持される軸方向隙間を指す。シュラウドキャビティの上流部分もまた、図４に示すように、シュラウド１０１上に位置付けられている前縁フランジ１２１によって幾分包囲されている。以下に記載の実施例に示すように、接線流インデューサ１４１は、上流キャビティ部分１１５内の回転構造１０３から軸方向に延在するフィンを含む。これらのフィン１４１は、円周方向にほぼ垂直になる、即ち、回転方向に向かって幅広面（平坦であるか又は若干湾曲する）を呈するように配向される。場合によっては、既述のように、上流キャビティ部分１１５はステップ１２５を含んでも良い。これらの場合、接線流インデューサ１４１はまた、ステップの面から半径方向に延在するフィンを含んでも良い。好適な実施形態では、接線流インデューサ１４１の外側半径方向縁部は、前縁フランジ１２１の半径方向位置の内側寄りで終端する。このようにして、作動状態が変化する間、２つの構成要素間の接触を回避することができる。
【００３５】
図５に示すように、ある実施形態では、接線流インデューサ１４１は、上流キャビティ部分１１５内に位置付けられているフィン１４１を含む。フィン１４１は、多くの異なる形状からなっていても良いが、図示のように、「Ｌ」字型を有する。この形状は、シュラウド１０１及び周囲のシュラウドキャビティ１０９の形状だとすると、うまく機能することができる。図５の斜視図を考えると、「Ｌ」の下端脚部は軸方向に延在するのに対して、上端脚部は半径方向に延在する。フィン１４１の比較的薄い厚みは、図示のように、一般的に円周方向に延在する。
【００３６】
この構成及び配向が軸方向／半径方向平面を形成し、これが回転構造の一部として圧縮機の軸線を中心に回転すると、漏れが上流の隙間１３７から出るときに漏れ流れにエネルギーを付与することが理解されるであろう。回転することにより、このエネルギーが、漏れが出るときに漏れに接線方向成分を付与し、且つ／又は漏れの速度を増加させて、主流に再び入る流れが招く混合損失を低減することになることが理解されるであろう。
【００３７】
次に、図６を参照すると、接線流インデューサ１４１の代替的実施形態が示されている。図６に示すフィン１４１は、図５の形状と同様であるが、下部の軸方向に延在する脚部が欠けており、他の形状で示されている。しかし、図６のフィン１４１の形状はまた、流出する漏れに所望の流れ方向及び／又は速度を付与するのに効果的であり、一部のシュラウドキャビティ１０９により良い形状であると判明している。図６は、半径方向／軸方向平面からわずかに斜めに又はオフセットされている面を有するフィン１４１の一例を提供する。図示のように、フィン１４１は、半径方向に配向された基準線１５１に対して∠Θを成す方向に延在する。実施形態において、フィン１４１の配向のこのようなオフセットは、フィンが回転方向へ「傾く」ように行なわれる。その他の実施形態では、フィン１４１の配向のこのようなオフセットは、フィンが回転方向から「それる」ように行なわれる。好適な実施形態では、フィン１４１は、∠Θがほぼ−２０°〜２０°の間であるように配向されることになる。より好ましくは、フィン１４１は、∠Θがほぼ−１０°〜１０°の間であるように配向されることになる。この角度は、所望の流れが形成されるように「調整」することができることが理解されるであろう。
【００３８】
次に、図７を参照すると、接線流インデューサ１４１の別の代替的実施形態が示されている。この場合、フィン１４１は弓形形状を有する。前述のように、多くの構成が可能であり、図７のフィン１４１は、流出する漏れに所望の接線流方向及び／又は速度を付与するのに効果的であり、特定のシュラウドキャビティ１０９の形状により良い形状であると判明している。図７は、半径方向／軸方向平面からわずかに斜めに又はオフセットされている面を有するフィン１４１の別の例を提供する。図示のように、フィン１４１は、軸方向に配向された基準線１５３に対して∠Ωを成す方向に延在する。上記の図６と同様に、フィン１４１の配向のこのようなオフセットは、フィンが回転方向へ「傾く」ように行なわれても良く、或いは、フィンが回転方向から「それる」ように行なわれても良い。好適な実施形態では、フィン１４１は、∠Ωがほぼ−２０°〜２０°の間であるように配向されることになる。より好ましくは、フィン１４１は、∠Ωがほぼ−１０°〜１０°の間であるように配向されることになる。この角度は、所望の流れが形成されるように「調整」することができることが理解されるであろう。
【００３９】
接線流インデューサ１４１は、所望の漏れ流れが達成されるように円周方向に離間配置される。一般的に、複数の接線流インデューサ１４１は、それらが取り付けられる回転構造１０３の円周の周囲に等間隔に離間配置されることになる。加えて、接線流インデューサ１４１をフィンとして形成することが好適な実施形態であるが、必要条件ではないことが理解されるであろう。
【００４０】
当業者には理解されるように、複数の例示的実施形態に関して上述した多くの様々な特徴及び構成は、本発明のその他の可能な実施形態を形成するように更に選択的に適用することができる。簡潔にするため、及び当業者の能力を考慮して、各々の可能な繰り返しは本明細書で詳細には述べていないが、添付の複数の請求項によって包含される全ての組み合わせ及び可能な実施形態は、本出願の一部をなすものとする。加えて、本発明の複数の例示的実施形態の上記の説明から、当業者であれば改善、変更、及び修正が理解されるであろう。当該技術分野の範囲内にあるそのような改善、変更、及び修正はまた、添付の特許請求の範囲によって保護されるものとする。更に、上記のことは、本出願の記載した実施形態のみに関連するが、添付の特許請求の範囲及びその同等物によって定められる本出願の技術的精神及び技術的範囲から逸脱することなく、多くの変更及び修正を本明細書において行なうことができる点を理解されたい。
【符号の説明】
【００４１】
５０  ガスタービンエンジン
５２  圧縮機
５４  タービン
５６  燃焼器
６０  圧縮機動翼
６２  圧縮機静翼
６６  タービン動翼
６８  タービン静翼
１０１  シュラウド
１０３  回転構造
１０５  翼形部
１１１  前縁部
１１２  後縁部
１０９  シュラウドキャビティ
１１５  上流キャビティ部分
１１７  中間キャビティ部分
１１９  下流キャビティ部分
１２１  前縁フランジ
１２５  ステップ
１２７  ナイフエッジシール
１２９  後縁フランジ
１３５  下流の隙間
１３７  上流の隙間
１４１  接線流インデューサ
１５１  半径方向に配向された基準線
１５３  軸方向に配向された基準線
【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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【外国語明細書】
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