(57)【要約】      （修正有）【課題】本開示は、タービンロータと、タービンロータを少なくとも部分的に取り囲むタービンフレームと、外径シールアセンブリとを含むガスタービンエンジンを提供する。【解決手段】タービンロータは、内側シュラウド（１１２）と、外側シュラウド（１１４）と、内側シュラウドと外側シュラウドとを結合する少なくとも１つの接続翼形部とを含む。外側シュラウドは、半径方向に沿って内側に延びる複数の外側シュラウド翼形部（１１８）を含む。外径シールアセンブリは、タービンフレームとタービンロータの外側シュラウドとの間に配置された摺動部分を含む。外径シールアセンブリ（４００）は、摺動部分の長手方向面の半径方向内側の外側シュラウドの二次歯、および摺動部分の半径方向面に隣接して軸方向に画定された一次歯を画定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側シュラウド（１１２）と、外側シュラウド（１１４）と、前記内側シュラウド（１１２）と前記外側シュラウド（１１４）とを結合する少なくとも１つの接続翼形部（１１６）とを備えるタービンロータ（１１０、１２０、１３０）であって、前記外側シュラウド（１１４）は、半径方向（Ｒ）に沿って内側に延びる複数の外側シュラウド翼形部（１１８）を備えるタービンロータ（１１０、１２０、１３０）と、
前記タービンロータ（１１０、１２０、１３０）を少なくとも部分的に取り囲むタービンフレーム（２９５）と、
前記タービンフレーム（２９５）と前記タービンロータ（１１０、１２０、１３０）の前記外側シュラウド（１１４）との間に配置された摺動部分（２９４）を備える外径シールアセンブリ（４００）であって、前記外径シールアセンブリ（４００）は、前記摺動部分（２９４）の長手方向面（３５０）の半径方向内側の前記外側シュラウド（１１４）の二次歯（４０１）、および前記摺動部分（２９４）の半径方向面（３６０）に隣接して軸方向に画定された一次歯（４０２）を画定する外径シールアセンブリ（４００）と
を備える、ガスタービンエンジン（１０）。
【請求項２】
前記摺動部分（２９４）の前記半径方向面（３６０）が、前記半径方向面（３６０）を通る複数の供給孔（３７０）を画定し、空気流（２９９、４１０、４２０）が、前記供給孔（３７０）を出入りする、請求項１に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項３】
前記二次歯（４０１）および前記一次歯（４０２）が各々、前記タービンロータ（１１０、１２０、１３０）の前記外側シュラウド（１１４）に画定される、請求項１乃至２のいずれか１項に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項４】
前記二次歯（４０１）および前記摺動部分（２９４）の前記長手方向面（３５０）が、それらの間に半径方向間隙（３１５）を共に画定する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項５】
前記一次歯（４０２）および前記摺動部分（２９４）の前記半径方向面（３６０）が、それらの間に軸方向間隙（３２５）を共に画定する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項６】
前記摺動部分（２９４）が、前記摺動部分（２９４）を通る複数の通気開口部（４２５）を画定する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項７】
前記タービンフレーム（２９５）に結合された第５のマニホルド（２９２）をさらに備え、前記第５のマニホルド（２９２）が、加圧空気流（２９９、４１０、４２０）を前記外径シールアセンブリ（４００）に供給する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項８】
前記タービンフレーム（２９５）が、前記外径シールアセンブリ（４００）の前記摺動部分（２９４）の変位をもたらすばね構造（５００）をさらに備える、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項９】
一体型タービンエンジン（１０）の静的タービンフレーム（２９５）と外側シュラウドロータとの間のシールアセンブリ（４００）を動作させる方法であって、
空気（２９９、４１０、４２０）を圧縮機セクション（２１）から一体型タービンセクション（９０）の回転可能な外側シュラウド（１１４）に流すことと、
空気軸受（２１０、２２０）を前記外側シュラウド（１１４）と前記シールアセンブリ（４００）の摺動部分（２９４）との間に生成することと、
前記タービンエンジン（１０）のエンジン条件に少なくとも基づいて前記外側シュラウド（１１４）への前記空気流（２９９、４１０、４２０）を調整することと
を含む、方法（８００、９００、１０００、１１００）。
【請求項１０】
前記空気軸受（２１０、２２０）を生成することが、
前記空気流（２９９、４１０、４２０）を二次歯（４０１）とタービンフレーム（２９５）の長手方向面（３５０）との間に画定された半径方向間隙（３１５）に誘導することと、
前記空気流（２９９、４１０、４２０）を一次歯（４０２）と前記摺動部分（２９４）の半径方向面（３６０）との間に画定された軸方向間隙（３２５）に誘導することと
を含む、請求項９に記載の方法（８００、９００、１０００、１１００）。
【請求項１１】
前記空気軸受（２１０、２２０）を生成することが、
高圧流（４１０、４２０）を前記二次歯（４０１）および前記一次歯（４０２）に生成することと、
前記高圧流（４１０、４２０）を前記エンジン（１０）のコア流路（７０）と流体連通する通気開口部（４２５）を通して流出させることと
をさらに含む、請求項１０に記載の方法（８００、９００、１０００、１１００）。
【請求項１２】
前記空気軸受（２１０、２２０）を生成することが、
前記高圧流（４１０、４２０）を介して、開放力（５３０）を前記一次歯（４０２）に隣接する前記摺動部分（２９４）に生成すること
をさらに含む、請求項１１に記載の方法（８００、９００、１０００、１１００）。
【請求項１３】
前記空気軸受（２１０、２２０）を生成することが、
空気流（２９９、４１０、４２０）を前記摺動部分（２９４）と前記外側シュラウド（１１４）の長手方向部分（１１５）との間に画定されたキャビティ（５５０）を介して流出させること
をさらに含む、請求項１１乃至１２のいずれか１項に記載の方法（８００、９００、１０００、１１００）。
【請求項１４】
前記外側シュラウド（１１４）への前記空気流（２９９、４１０、４２０）を調整することが、
前記外側シュラウド（１１４）と前記第２のタービンロータ（１１０、１２０、１３０）の複数の第２のタービン翼形部（１２２）の半径方向外側端部との間の所望のクリアランス間隙を決定すること
をさらに含む、請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の方法（８００、９００、１０００、１１００）。
【請求項１５】
前記外側シュラウド（１１４）への前記空気流（２９９、４１０、４２０）を調整することが、
前記外径シールアセンブリ（４００）と前記外側シュラウド（１１４）との間の所望の半径方向間隙（３１５）を決定することと、
前記外径シールアセンブリ（４００）と前記外側シュラウド（１１４）との間の所望の軸方向間隙（３２５）を決定することと
をさらに含む、請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の方法（８００、９００、１０００、１１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本主題は、一般に、ガスタービンエンジンのアーキテクチャおよび動作に関する。より具体的には、本主題は、タービンセクションのシーリングおよびクリアランス制御の方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは、一般に、圧縮機セクションで回転可能な燃焼セクションの下流にタービンセクションを含み、ガスタービンエンジンを回転させて動作させ、推進力のような動力を生成する。一般的なガスタービンエンジンの設計基準には、重量、部品点数、および／またはパッケージング（すなわち、エンジンの軸方向および／または半径方向寸法）を維持または減少させながら、燃料効率、動作効率、および／または動力出力を増加させることを含む、バランスを取ったり妥協しなければならない相反する基準が含まれていることが多い。
【０００３】
公知の従来の一体型ガスタービンエンジンは、一般に、タービンセクションの回転および静的部材の間にラビリンスシールを含む。空気は、一般に、コア流路への過剰な漏れを避けるためにキャビティ内にシールされる必要がある。さらに、回転外側ドラムまたはシュラウドを含むタービンセクションの場合、ロータおよびステータアセンブリの間の相対的な閉鎖またはクリアランスが変化する。例えば、ラビリンスシールは、一般に、直径が増加するにつれて単位直径あたりの漏れ率が上昇し、それによってラビリンスシールの回転外側ドラムから静的ケース界面への非効率的な増加をもたらす。このように、公知のラビリンスシールアセンブリは、一体型タービンセクションによって生成される効率を回避し得る漏れをもたらすことがある。
【０００４】
さらに、公知のシールアセンブリは、様々な熱条件および回転速度で、シュラウドなどの静的構造に対するロータシールの擦れを可能にするまたは許容するように設計された摩耗性構造を含むことがある。しかし、エンジンが静的構造を動作させて擦るにつれて、経時的にシールアセンブリの有効性が低下し、それによってタービン性能および効率が低下し、一体型タービンセクションの効率を回避してしまうことがある。
【０００５】
このように、静的構造またはフレームに対してロータアセンブリの大きな軸方向および半径方向のシフトを許容することができるガスタービンエンジンの一体型タービンセクション用のシールアセンブリが必要とされている。さらに、経時的な劣化がほとんどまたは全くないシールアセンブリが必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１７／００２２８３７号明細書
【発明の概要】
【０００７】
本発明の態様および利点は、その一部を以下の説明に記載しており、あるいはその説明から明らかになり、あるいは本発明の実施により学ぶことができる。
【０００８】
本開示は、タービンロータと、タービンロータを少なくとも部分的に取り囲むタービンフレームと、外径シールアセンブリとを含むガスタービンエンジンに関する。タービンロータは、内側シュラウドと、外側シュラウドと、内側シュラウドと外側シュラウドとを結合する少なくとも１つの接続翼形部とを含む。外側シュラウドは、半径方向に沿って内側に延びる複数の外側シュラウド翼形部を含む。外径シールアセンブリは、タービンフレームとタービンロータの外側シュラウドとの間に配置された摺動部分を含む。外径シールアセンブリは、摺動部分の長手方向面の半径方向内側の外側シュラウドの二次歯、および摺動部分の半径方向面に隣接して軸方向に画定された一次歯を画定する。
【０００９】
一実施形態では、摺動部分の半径方向面は、半径方向面を通る複数の供給孔を画定し、空気流は、供給孔を出入りする。
【００１０】
別の実施形態では、二次歯および一次歯は各々、タービンロータの外側シュラウドに画定される。
【００１１】
さらに別の実施形態では、二次歯および摺動部分の長手方向面は、それらの間に半径方向間隙を共に画定する。
【００１２】
さらにまた別の実施形態では、一次歯および摺動部分の半径方向面は、それらの間に軸方向間隙を共に画定する。
【００１３】
一実施形態では、摺動部分は、摺動部分を通る複数の通気開口部を画定する。
【００１４】
様々な実施形態では、エンジンは、タービンフレームに結合された第５のマニホルドをさらに含む。第５のマニホルドは、加圧空気流を外径シールアセンブリに供給する。一実施形態では、第５のマニホルドは、第１のタービン軸受から加圧空気を供給する第２のマニホルドと流体連通する圧力調節弁に結合される。別の実施形態では、第５のマニホルドは、圧縮機セクションに結合され、タービンフレームに延びて加圧空気流をシールアセンブリに供給する。
【００１５】
一実施形態では、タービンフレームは、外径シールアセンブリの摺動部分の変位をもたらすばね構造をさらに含む。
【００１６】
本開示の別の態様は、一体型タービンエンジンの静的タービンフレームと外側シュラウドロータとの間のシールアセンブリを動作させるための方法に関する。方法は、空気を圧縮機セクションから一体型タービンセクションの回転可能な外側シュラウドに流すことと、空気軸受を外側シュラウドとシールアセンブリの摺動部分との間に生成することと、タービンエンジンのエンジン条件に少なくとも基づいて外側シュラウドへの空気流を調整することとを含む。
【００１７】
様々な実施形態では、空気軸受を生成することは、空気流を二次歯とタービンフレームの長手方向面との間に画定された半径方向間隙に誘導することと、空気流を一次歯と摺動部分の半径方向面との間に画定された軸方向間隙に誘導することとを含む。
【００１８】
さらに様々な実施形態では、空気軸受を生成することは、高圧流を二次歯および一次歯に生成することと、高圧流をエンジンのコア流路と流体連通する通気開口部を通して流出させることとをさらに含む。一実施形態では、空気軸受を生成することは、高圧流を介して、開放力を一次歯に隣接する摺動部分に生成することをさらに含む。別の実施形態では、空気軸受を生成することは、空気流を摺動部分と外側シュラウドの長手方向部分との間に画定されたキャビティを介して流出させることをさらに含む。
【００１９】
一実施形態では、外側シュラウドへの空気流を調整することは、外側シュラウドと第２のタービンロータの複数の第２のタービン翼形部の半径方向外側端部との間の所望のクリアランス間隙を決定することをさらに含む。
【００２０】
別の実施形態では、外側シュラウドへの空気流を調整することは、外径シールアセンブリと外側シュラウドとの間の所望の半径方向間隙を決定することと、外径シールアセンブリと外側シュラウドとの間の所望の軸方向間隙を決定することとをさらに含む。
【００２１】
さらに別の実施形態では、外側シュラウドへの空気流を調整することは、外径シールアセンブリの第１の側面を加圧することをさらに含む。第１の側面を加圧することは、空気流を外側シュラウドと外径シールアセンブリとの間に供給する。別の実施形態では、外径シールアセンブリの第１の側面を加圧することは、吸引面シールアセンブリを外側シュラウドとタービンフレームとの間で加圧することを含む。
【００２２】
一実施形態では、方法は、外側シュラウドの回転速度、第２のタービンロータの回転速度、排気ガス温度、外側シュラウドに対する材料の熱膨張定数、および第２のタービンロータに対する材料の熱膨張定数の１つまたは複数に対する外側シュラウドおよび第２のタービンロータの半径方向寸法の少なくとも関数を含むルックアップテーブル、伝達関数、および曲線の１つまたは複数に基づいて外側シュラウドおよび第２のタービンロータの１つまたは複数における空気の所望の流れまたは圧力を決定することをさらに含む。
【００２３】
本発明のこれらおよび他の特徴、態様および利点は、以下の説明および添付の特許請求の範囲を参照することによってよりよく理解されるであろう。添付の図面は、本明細書に組み込まれて、本明細書の一部を構成し、本発明の実施形態を例示し、説明と共に本発明の原理を説明するのに役立つ。
【００２４】
本発明の完全かつ可能な開示は、その最良の形態を含み、当業者に向けられて、本明細書に記載されており、それは以下の添付の図を参照している。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本開示の一態様によるタービンセクションの例示的な実施形態を組み込んだ例示的なガスタービンエンジンの概略断面図である。
【図２】タービンセクションを支持する第１のタービン軸受の一実施形態を含む、図１に示すエンジンの燃焼セクションおよびタービンセクションの一実施形態の概略断面図である。
【図３】図１〜図２に示すタービンセクションを支持する第１のタービン軸受を含む、エンジンの一実施形態の概略断面図である。
【図４】図１〜図２に示すタービンセクションを支持する第１のタービン軸受を含む、エンジンの別の実施形態の概略断面図である。
【図５】図１〜図２に示すタービンセクションを支持する第１のタービン軸受を含む、エンジンのまた別の実施形態の概略断面図である。
【図６】図１〜図２に示すタービンセクションを支持する第１のタービン軸受を含む、エンジンのさらに別の実施形態の概略断面図である。
【図７】図１〜図７に示す様々な実施形態による第１のタービン軸受を含む、エンジンを通る流れを示す概略フローチャートである。
【図８】図１〜図７に示し記載されるガスタービンエンジンを動作させる方法を概説する例示的なフローチャートである。
【図９】図１〜図７に示し記載されるガスタービンエンジンのタービンセクションの熱管理の方法を概説する例示的なフローチャートである。
【図１０】図１〜図７に示し記載されるガスタービンエンジンのタービンセクションの熱管理の別の方法を概説する例示的なフローチャートである。
【図１１】図１〜図７に示し記載されるような一体型タービンセクションのクリアランス制御の方法を概説する例示的なフローチャートである。
【図１２】低速タービンロータの回転外側シュラウドと図１〜７に概略的に設けられたタービンセクションのタービンフレームとの間に配置された吸引シールアセンブリの例示的な実施形態を示す図である。
【図１３】低速タービンロータの回転外側シュラウドと図１〜７に概略的に設けられたタービンフレームとの間に配置された吸引シールアセンブリの別の例示的な実施形態を示す図である。
【図１４】図１〜７に概略的に設けられたタービンセクションの外径に配置された吸引シールアセンブリのまた別の例示的な実施形態である。
【００２６】
本明細書および図面における参照文字の反復的な使用は、本発明の同じまたは同様の特徴または要素を表すことを意図している。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
ここで、本発明の実施形態を詳細に参照するが、その１つまたは複数の例が図面に示されている。各例は、本発明の限定としてではなく、本発明の例示として提示される。実際、本発明の範囲または趣旨を逸脱せずに、様々な修正および変更が本発明において可能であることは、当業者にとって明らかであろう。例えば、一実施形態の一部として図示または記載する特徴は、別の実施形態と共に用いて、さらに別の実施形態を得ることができる。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物の範囲に含まれるそのような修正および変更を包含することが意図されている。
【００２８】
本明細書で使用する場合、「第１の」、「第２の」、および「第３の」という用語は、ある構成要素を別の構成要素から区別するために交換可能に使用することができ、個々の構成要素の位置または重要性を示すことを意図するものではない。
【００２９】
「上流」および「下流」という用語は、流体経路における流体の流れに対する相対的な方向を指す。例えば、「上流」は、流体が流れてくる方向を指し、「下流」は、流体が流れていく方向を指す。
【００３０】
「低」、「中」、「高」いう用語、またはそのそれぞれの比較級（該当する場合、〜ｅｒなど）は各々、特に指定のない限り、エンジン内の相対的な速度を指す。例えば、「低タービン」または「低速タービン」は、「高タービン」または「高速タービン」よりも低い回転速度を定義する。あるいは、特に指定のない限り、前述の用語は、その最上級で理解することができる。例えば、「低タービン」は、タービンセクション内の最低回転速度のタービンを指してもよく、「高タービン」は、タービンセクション内の最高回転速度のタービンを指してもよい。
【００３１】
一体型タービンセクションのシーリングシステムの例示的な実施形態が、一般に提供される。ガスタービンエンジンおよびシーリングシステムの実施形態は、タービンセクションの動作および流路漏れの軽減のための冷却空気の効率的な使用を可能にし、それによって全体的なガスタービン効率を改善し、および／または燃料消費量を低減する。シーリングシステムは、一般に、一体型タービンロータのタービンフレームおよび外側シュラウドに吸引シールアセンブリを画定する。シーリングシステムは、一般に、空気のような流体の膜を提供し、比較的一定の間隙を維持するために、タービンフレームのような静的嵌合機構に対して一体型タービンロータの外側シュラウドを位置決めする空気軸受を画定する。
【００３２】
本明細書に示し記載される一体型タービンセクションを有するガスタービンエンジンの実施形態はさらに、高速タービンロータの前方または上流の低速タービンロータの１つまたは複数の段までの、およびそれを含む、一体型の低速タービンロータおよび高速タービンロータの追加の段を可能にすることができる。様々な実施形態では、一体型タービンセクションを有するガスタービンエンジンはさらに、冷却空気消費量をさらに低減し、エンジン効率、性能、および／もしくは動作性を向上させ、かつ／または部品量、重量、および／もしくはパッケージング（すなわち、軸方向および／または半径方向寸法）を減少させることができる。さらに、一体型タービンセクションは、軸方向流れ面積と回転速度の二乗との積（ＡＮ２と呼ばれる積）を減少させ、タービンセクションの１段当たりの平均仕事率をさらに減少させることができる。
【００３３】
ここで図面を参照すると、図１は、本開示の一態様によるタービンセクション９０の例示的な実施形態を組み込んだ、高バイパスターボファンエンジンとして示す例示的なガスタービンエンジン１０（本明細書では「エンジン１０」と呼ばれる）の概略断面図である。以下にターボファンエンジンを参照してさらに説明するが、本開示はまた、プロップファン、ターボジェット、ターボプロップ、およびターボシャフトガスタービンエンジンを含み、海洋用および工業用のタービンエンジンおよび補助動力ユニットを含む、ターボ機械全般にも適用可能である。さらに、以下に３スプールガスタービンエンジンとして説明するが、本開示は、２スプールガスタービンエンジンにも適用可能である。図１に示すように、エンジン１０は、参照目的のためにエンジン１０を通って延びる長手方向または軸方向中心線軸１２を有する。エンジン１０は、長手方向Ｌ、半径方向Ｒ、ならびに長手方向Ｌに沿った上流端部９９および下流端部９８を画定する。
【００３４】
一般に、エンジン１０は、環状入口２０を画定する実質的に管状の外側ケーシング１８を含むことができる。外側ケーシング１８は、直列流れ配置で、圧縮機セクション２１、燃焼セクション２６、および一体型タービンセクション９０（本明細書では「タービンセクション９０」と呼ばれる）を包囲するかまたは少なくとも部分的に通る。一般に、エンジン１０は、上流端部９９から下流端部９８まで直列流れ配置で、ファンアセンブリ１４、圧縮機セクション２１、燃焼セクション２６、およびタービンセクション９０を画定する。図１に示す実施形態では、圧縮機セクション２１は、高圧（ＨＰ）圧縮機２４および中圧（ＩＰ）圧縮機２２を画定する。他の実施形態では、ファンアセンブリ１４は、ファンロータ１５および／または低速シャフト３６に結合され、そこから半径方向Ｒに外側に延びる複数のファンブレード４２の１つまたは複数の段をさらに含むことができる。様々な実施形態では、低速シャフト３６に結合された複数のファンブレード４２の複数の段は、低圧（ＬＰ）圧縮機と呼ばれることがある。
【００３５】
環状ファンケーシングまたはナセル４４は、ファンアセンブリ１４の少なくとも一部および／または外側ケーシング１８の少なくとも一部を円周方向に取り囲む。一実施形態では、ナセル４４は、複数の円周方向に間隔を置いて配置された出口ガイドベーンまたは支柱４６によって外側ケーシング１８に対して支持されてもよい。ナセル４４の少なくとも一部は、それらの間にバイパス空気流通路４８を画定するように、外側ケーシング１８の外側部分（半径方向Ｒ）に延びることができる。
【００３６】
ここで図２を参照すると、エンジン１０のタービンセクション９０の例示的な実施形態が、一般に提供される。タービンセクション９０は、長手方向Ｌに沿って延びるタービンロータ１１０を含む。タービンロータ１１０は、一般に、低速タービンロータを画定する。タービンロータ１１０は、内側シュラウド１１２と、外側シュラウド１１４と、内側シュラウド１１２を外側シュラウド１１４に結合する少なくとも１つの接続翼形部１１６とを含む。外側シュラウド１１４は、半径方向Ｒに沿って内側に延びる複数の外側シュラウド翼形部１１８を含む。様々な実施形態では、内側シュラウド１１２は、半径方向Ｒに沿って外側に延びる複数の内側シュラウド翼形部１１９を含むことができる。
【００３７】
内側シュラウド１１２および外側シュラウド１１４は各々、長手方向Ｌに概して沿って延びる。内側シュラウド１１２および／または外側シュラウド１１４は各々、半径方向Ｒに少なくとも部分的に延びることができる。様々な実施形態では、内側シュラウド１１２は、接続翼形部１１６から延びる。一実施形態では、内側シュラウド１１２は、長手方向Ｌに沿って下流端部９８に向かってさらに延びる。さらに様々な実施形態では、外側シュラウド１１４は、接続翼形部１１６から上流端部９９に向かって、長手方向Ｌに沿って燃焼セクション２６に向かって延びる。
【００３８】
外側シュラウド１１４とタービンフレーム２９５との間には、一般に、パージキャビティの流れおよび圧力（例えば、図４〜図７に示す二次流路７１）を防止および制御するために１つまたは複数のシールアセンブリ４００が配置される。一実施形態では、シールアセンブリ４００は、図１３〜１４でさらに示し記載するような、吸引面シールアセンブリを画定する。
【００３９】
図４に示すように、タービンケーシング１５５は、燃焼セクション２６から長手方向Ｌに沿って、タービンセクション９０を円周方向に包囲して延びる。タービンケーシング１５５は、タービンロータ１１０の外側シュラウド１１４とタービンケーシング１５５との間に半径方向に外径（ＯＤ）二次流路７１を画定することができる。タービンケーシング１５５は、流体が二次流路７１および／またはコア流路７０に出入りすることができる複数のオリフィス１５６を含むことができる。
【００４０】
ここで図２を参照すると、タービンセクション９０は、タービンロータ１１０の１つまたは複数の接続翼形部１１６の前方または上流９９に各々配置された高速タービンロータ１２０および中速タービンロータ１３０をさらに含む。高速タービンロータ１２０は、半径方向Ｒに沿って外側に延びる複数の高速タービン翼形部１２２を含む。中速タービンロータ１３０は、半径方向Ｒに沿って外側に延びる複数の中速タービン翼形部１３２を含む。複数の高速タービン翼形部１２２および中速タービン翼形部１３２は各々、長手方向Ｌに沿って低速タービンロータ１１０の複数の外側シュラウド翼形部１１８の間に配置される。
【００４１】
様々な実施形態では、タービンロータ１１０は、長手方向Ｌに沿って配置された複数の外側シュラウド翼形部１１８、１つまたは複数の接続翼形部１１６、および／または長手方向Ｌに沿って配置された複数の内側シュラウド翼形部１１９などの、回転翼形部の複数の段を画定する。一実施形態では、低速タービンロータ１１０は、高速タービンロータ１２０の前方または上流９９の少なくとも１つの段を画定する。別の実施形態では、タービンセクション９０は、第１の段が高速タービンロータ１２０の各段の前方または上流９９の低速タービンロータ１１０の複数の外側シュラウド翼形部１１８を含む第１の段の翼形部を画定する。
【００４２】
図２に示すようなさらに様々な実施形態では、エンジン１０は、長手方向Ｌに沿って上流端部９９から下流端部９８まで直列流れ配置で、低速タービンロータ１１０の複数の外側シュラウド翼形部１１８、高速タービンロータ１２０の複数の高速タービン翼形部１２２、および低速タービンロータ１１０の複数の外側シュラウド翼形部１１８を画定する。さらに様々な実施形態では、一体型の低速タービンロータ１１０および高速タービンロータ１２０の追加の反復を、接続翼形部１１６の前方または上流９９で画定することができる。
【００４３】
図２に示すようなまた様々な実施形態では、エンジン１０は、高速タービンロータ１２０の下流で長手方向Ｌに沿って一体に低速タービンロータ１１０の２つ以上の段および中速タービンロータ１３０の１つまたは複数の段をさらに画定する。例えば、エンジン１０は、長手方向Ｌに沿って上流端部９９から下流端部９８まで直列流れ配置で、燃焼セクション２６、低速タービンロータ１１０の第１の段１０１、高速タービンロータ１２０、低速タービンロータ１１０、中速タービンロータ１３０、および低速タービンロータ１１０を画定することができる。一実施形態では、エンジン１０は、低速タービンロータ１１０と一体に（すなわち、長手方向Ｌに沿った交互の配置）、一体型の高速タービンロータ１２０および／または中速タービンロータ１３０の追加の段をさらに画定することができる。
【００４４】
別の非限定的な例として、図２に示すように、エンジン１０は、複数の外側シュラウド翼形部１１８、複数の高速タービン翼形部１２２、複数の外側シュラウド翼形部１１８、複数の中速タービン翼形部１３２、複数の外側シュラウド翼形部１１８、追加の複数の中速タービン翼形部１３２、および接続翼形部１１６の直列流れ配置をさらに画定することができる。図２は、１つの段を画定する高速タービンロータ１２０を示しているが、高速タービンロータ１２０は、低速タービンロータ１１０の第１の段１０１と低速タービンロータ１１０の接続翼形部１１６との間に概して１つまたは複数の段を画定し、長手方向に沿ってそれらの間に一体であってもよいことを理解されたい。同様に、図１は、２つの段を画定する中速タービンロータ１３０を示しているが、中速タービンロータ１３０は、高速タービンロータ１２０と低速タービンロータ１１０の接続翼形部１１６との間に概して１つまたは複数の段を画定してもよいことを理解されたい。
【００４５】
ここで図１〜図７を参照すると、様々な実施形態では、低速タービンロータ１１０は、長手方向Ｌに沿って、かつ軸方向中心線１２に対して略同心に延びる低速シャフト３６と駆動可能に接続され、共に回転可能である。一実施形態では、図１に示すように、低速シャフト３６は、タービンセクション９０の低速タービンロータ１１０によって回転駆動される、ファンアセンブリ１４に接続される。低速シャフト３６は、ファンアセンブリ１４のファンロータ１５に接続される。様々な実施形態では、ファンアセンブリ１４は、ＬＰＣをさらに画定する、複数のファンブレード４２の複数の段を画定することができる。
【００４６】
様々な実施形態では、中速タービンロータ１３０は、長手方向Ｌに沿って、かつ軸方向中心線１２に対して略同心に延びる中速シャフト３５と駆動可能に接続され、共に回転可能である。一実施形態では、図１に示すように、中速シャフト３５は、タービンセクション９０の中速タービンロータ１３０によって回転駆動される、ＩＰ圧縮機２２に接続される。
【００４７】
さらに図１〜図７を参照すると、タービンセクション９０の高速タービンロータ１２０は、長手方向Ｌに沿って、かつ軸方向中心線１２に対して略同心に延びるＨＰシャフト３４と駆動可能に接続され、共に回転可能である。ＨＰシャフト３４は、タービンセクション９０の高速タービンロータ１２０によって回転駆動される、ＨＰ圧縮機２４に接続される。
【００４８】
図２を参照すると、タービンセクション９０は、軸方向中心線１２の周りに概して環状に延びる静的タービンフレーム２９５をさらに含む。様々な実施形態では、タービンフレーム２９５は、長手方向に沿ってタービンセクション９０を少なくとも部分的に取り囲む外側タービンケーシングを画定する。さらに様々な実施形態では、タービンフレーム２９５は、（例えば、２つ以上のタービンロータ１１０、１２０、１３０の間の）タービン間フレーム、タービンロータ１１０、１２０、１３０の後方に配置された後方タービンフレーム、および燃焼セクション２６とタービンロータ１１０、１２０、１３０との間に長手方向に配置されるような前方タービンフレームの１つまたは複数を画定する。
【００４９】
一実施形態では、タービンフレーム２９５は、１つまたは複数のタービンベーン１５０を含む。タービンベーン１５０は、複数の固定翼形部（すなわち、ベーン）を円周方向配置で画定することができる。一実施形態では、タービンベーン１５０は、長手方向Ｌに沿って複数の内側シュラウド翼形部１１９の間に配置される。様々な実施形態では、タービンベーン１５０は、低速タービンロータ１１０の接続翼形部１１６の下流９８に配置される。複数の内側シュラウド翼形部１１９の間で一体のタービンベーン１５０、またはその複数は、複数の内側シュラウド翼形部１１９を介して低速タービンロータ１１０からの燃焼ガス８６および仕事またはエネルギー抽出のさらなる調整を可能にすることができる。
【００５０】
図１〜図７に集合的に示すようなエンジン１０の動作中、高速タービンロータ１２０は、一般に、中速タービンロータ１３０よりも高い回転速度で回転する。中速タービンロータ１３０は、一般に、低速タービンロータ１１０よりも高速で回転する。エンジン１０の動作中、矢印７４によって概略的に示すような大量の空気が、ナセルおよび／またはファンアセンブリ１４の関連する入口７６を通ってエンジン１０に入る。空気７４がファンブレード４２を通過すると、矢印７８によって概略的に示すような空気の一部は、バイパス空気流通路４８に誘導されるかまたは送られ、矢印８０によって概略的に示すような空気の別の部分は、ファンアセンブリ１４に誘導されるかまたは通過する。空気８０は、圧縮機セクション２１を通って燃焼セクション２６に向かって流れるにつれて次第に圧縮される。
【００５１】
ここで圧縮空気は、矢印８２によって概略的に示すように、燃焼セクション２６に流れ、ここで燃料９１が導入され、圧縮空気８２の少なくとも一部と混合され、点火されて燃焼ガス８６を形成する。燃焼ガス８６は、タービンセクション９０に流れ、タービンセクション９０の回転部材を回転させ、圧縮機セクション２１および／またはファンアセンブリ１４のそれぞれの結合された回転部材の動作を支持する。
【００５２】
様々な実施形態では、低速タービンロータ１１０、およびそれが取り付けられる低速シャフト３６は、円周方向に沿って第１の方向に回転する。高速タービンロータ１２０、およびそれが取り付けられるＨＰシャフト３４は、円周方向に沿って第１の方向とは反対の第２の方向に回転する。一実施形態では、中速タービンロータ１３０、およびそれが取り付けられる中速シャフト３５は、高速タービンロータ１２０と共回転して、かつ低速タービンロータ１１０と逆回転して第２の方向に回転する。
【００５３】
本明細書で使用され記載される第１の方向および第２の方向は、互いに対する方向を示すことを意図していることをさらに理解されたい。したがって、第１の方向は、時計回りの回転（下流から上流）を指すことができ、第２の方向は、反時計回りの回転（下流から上流）を指すことができる。あるいは、第１の方向は、反時計回りの回転（下流から上流）を指すことができ、第２の方向は、時計回りの回転（下流から上流）を指すことができる。
【００５４】
さらに、エンジン１０の動作中、燃焼セクション２６を出る燃焼ガス８６は、エンジン１０の下流端部９８に向かって概ね低速を形成する。低速タービンロータ１１０の第１の段１０１の低速回転（例えば、接線方向または円周方向に沿った）は、接線方向または円周方向などにおける燃焼ガス８６の速度を、高速タービンロータ１２０の速度にほぼ等しいかそれ以上に加速する。
【００５５】
低速タービンロータ１１０を燃焼セクション２６の後方または下流のタービンセクション９０の第１の段１０１として画定することにより、エンジン１０は、高速タービンを画定する高速タービンロータ１２０の前方または上流で燃焼ガス８６を加速するための第１のタービンベーンまたはノズルガイドベーンの必要性を回避することができる。このように、エンジン１０は、圧縮機セクション２１および／または燃焼セクション２６からの冷却空気の量または質量を低減し、それによって燃焼中により多くのエネルギー（すなわち、圧縮空気）を使用することを可能にすることによってエンジン効率を高めることができる。追加的または代替的に、タービンセクション９０は、必要な冷却空気を低減し、サージマージンおよび／または効率を含む圧縮機セクション２１の性能および／または動作性を向上させることができ、または圧縮機セクション２１から必要な仕事量を減少させることができ、これにより圧縮機セクション２１の軸方向寸法または段を低減し、エンジンのパッケージング、重量、および／または部品点数をさらに減少させ、エンジン１０の性能を全体的に改善することができる。
【００５６】
さらに、第１のタービンベーンまたはノズルガイドベーンの必要性を回避することにより、タービンセクション９０、またはより具体的には、回転段としての第１の段１０１を、燃焼セクション２６内のコア流路７０の環に沿ってピーク温度（すなわち、ハイスポット）に対応するように設計するのではなく、燃焼ガス８６の平均温度に設計することができる。したがって、第１の段１０１の複数の外側シュラウド翼形部１１８のすべてが回転しているので、複数の外側シュラウド翼形部１１８のすべては、コア流路７０の環の周りの他の位置とは対照的に、燃焼ガスからの高温を実質的に受けるまたは一定して曝されるのではなく、燃焼ホットスポットの悪影響に過渡的に耐えるだけでよい。さらに、本明細書に記載のタービンセクション９０は、タービンセクション９０の燃焼ホットスポットの悪影響の減少により、燃焼セクション２６の代替の設計方法を可能にすることができる。したがって、タービンセクション９０は、燃焼安定性をさらに向上させ、排気ガスを減少させ、飛行エンベロープのすべてまたは一部にわたる動作性を高め、高度再点火性能を高め、および／またはリーンブローアウト（ＬＢＯ）を減少させる燃焼セクション２６の設計を可能にすることができる。
【００５７】
ここで図３を参照すると、低速タービンロータ１１０および高速タービンロータ１２０を支持する第１のタービン軸受２００を含むエンジン１０の詳細な概略断面図が、一般に提供される。第１のタービン軸受２００は、低速タービンロータ１１０のハブ１０５と高速タービンロータ１２０に結合されたＨＰシャフト３４との間に半径方向に配置される。第１タービン軸受２００は、第１のタービン軸受２００の外径２１５に沿った、低速タービンロータ１１０のハブ１０５に隣接する外側空気軸受２１０を画定する。第１のタービン軸受２００はさらに、内径２２５に沿った、高速タービンロータ１２０に結合されたＨＰシャフト３４に隣接する内側空気軸受２２０を画定する。
【００５８】
様々な実施形態では、第１のタービン軸受２００は、外側空気軸受２１０の外径２１５の外側環状壁２１１と、内側空気軸受２２０の内径２２５の内側環状壁２２１とを含む。外側および内側環状壁２１１、２２１の各々は、エンジン１０の軸方向中心線１２の周りに円周方向に延び、軸方向中心線１２と略同心である。外側環状壁２１１および内側環状壁２２１は各々、長手方向Ｌに沿って少なくとも部分的に延びる。第１のタービン軸受２００は、長手方向Ｌに少なくとも沿って、外側空気軸受２１０に沿って円周方向に配置された外側の複数のオリフィス２１３をさらに含む。外側の複数のオリフィス２１３は、低速タービンロータ１１０のハブ１０５に隣接する。さらに、第１のタービン軸受２００は、長手方向Ｌに少なくとも沿って、内側空気軸受２２０に沿って円周方向に配置された内側の複数のオリフィス２２３をさらに含む。内側の複数のオリフィス２２３は、高速タービンロータ１２０に結合されたＨＰシャフト３４に隣接する。
【００５９】
様々な実施形態では、外側空気軸受２１０および／または内側空気軸受２２０は、エンジン１０の軸方向中心線１２の周りに円周方向配置で実質的に配置された複数のセグメントで形成され、外側環状壁２１１および／または内側環状壁２２１のような約３６０度の環状表面を共に画定することができる。
【００６０】
図３を参照すると、燃焼セクション２６は、燃焼器アセンブリを概して取り囲み、圧力プレナム８４を画定する圧縮機／ディフューザフレーム２５を含む。圧縮機／ディフューザフレーム２５は、一般に、ＨＰ圧縮機２４の出口の下流で環状圧力プレナム８４を画定し、かつ圧縮空気８２が圧縮機出口圧力を実質的に形成する燃焼チャンバ８５の概して上流でおよび／または燃焼チャンバ８５を半径方向に取り囲む圧力容器を画定する。圧縮機／ディフューザフレーム２５は、一般に、燃焼セクション２６内の概して環状で半径方向内側の内側ディフューザフレーム２７を含む。内側ディフューザフレーム２７は、一般に、圧縮機セクション２１からタービンセクション９０に向かって延び、第１のタービン軸受２００および燃焼器アセンブリを支持する。第１のタービン軸受２００は、内側ディフューザフレーム２７に結合され、内側ディフューザフレーム２７からタービンセクション９０に向かって片持ちにされる。
【００６１】
様々な実施形態では、第１のタービン軸受２００は、外側空気軸受２１０の外側環状壁２１１の外径２１５に少なくとも部分的に環状の溝２１７を画定する。溝２１７は、低速タービンロータ１１０のハブ１０５に半径方向に隣接して配置される。様々な実施形態では、溝２１７は、低速タービンロータ１１０のハブ１０５の上流端部に近接して画定される。例えば、溝２１７は、ハブ１０５の上流端部から（すなわち、エンジン１０の上流端部９９に最も近接したハブ１０５の端部から）ハブ１０５の長手方向スパンの５０％以内に半径方向に隣接する外側空気軸受２１０に画定されてもよい。別の例として、溝２１７は、エンジン１０の上流端部９９に近接した長手方向Ｌに沿ったハブ１０５のスパンの３０％以内で、半径方向Ｒに沿って隣接する第１のタービン軸受２００の外側環状壁２１１に画定されてもよい。
【００６２】
一実施形態では、エンジン１０は、ＨＰ圧縮機２４と第１のタービン軸受２００との間に圧縮機シール界面２４０をさらに画定する。圧縮機シール界面２４０と第１のタービン軸受２００との間で、エンジン１０は、エンジン１０の軸方向中心線１２の周りに少なくとも部分的に円周方向に延びる第１のキャビティ２４５を画定する。エンジン１０は、高速タービンロータ１２０と第１のタービン軸受との間にタービンシール界面２５０をさらに画定する。タービンシール界面２５０と第１のタービン軸受２００との間で、エンジン１０は、エンジン１０の軸方向中心線１２の周りに少なくとも部分的に円周方向に延びる第２のキャビティ２５５を画定する。シール界面２４０、２５０は各々、各シール界面２４０、２５０を画定する吸引面シールアセンブリ４００（図１２〜図１４）を含むことができる。
【００６３】
エンジン１０は、圧力プレナム８４から第１のタービン軸受２００に延び、それらの間で流体連通する第１のマニホルド２６０をさらに含むことができる。圧縮機セクション２１からの圧縮空気８２は、矢印２６１によって概略的に示すように、圧力プレナム８４から第１のマニホルド２６０を通って第１のタービン軸受２００に流れることができる。第１のタービン軸受２００を通る空気２６１は、第１のタービン軸受２００の外側空気軸受２１０および内側空気軸受２２０において、第１および第２の複数のオリフィス２１３、２２３を通って流出する。
【００６４】
第１のタービン軸受２００は、一般に、圧縮空気２６１が第１および第２の複数のオリフィス２１３、２２３を通って流出し、回転構成要素の間に分離流体膜を画定する静圧空気軸受を画定する。第１のタービン軸受２００の外側空気軸受２１０において、圧縮空気２６１は、外側環状壁２１１と低速タービンロータ１１０のハブ１０５との間に流体膜を画定する。第１のタービン軸受２００の内側空気軸受２２０において、圧縮空気２６１は、内側環状壁２２１と高速タービンロータ１２０に結合されたＨＰシャフト３４との間に流体膜を画定する。圧縮機セクション２１からのおよび圧力プレナム８４の加圧空気は、低速タービンロータ１１０のハブ１０５と第１のタービン軸受２００との間の、および高速タービンロータ１２０のＨＰシャフト３４と第１のタービン軸受２００との間のクリアランスの量または距離を少なくとも部分的に画定または決定する。
【００６５】
ここで図４を参照すると、図３に示し記載される第１のタービン軸受２００は、第１のタービン軸受２００内の圧縮空気２６１の一部が、矢印２３１によって概略的に示すように、熱減衰または冷却を行うために高速タービンロータ１２０に流出することができる、高速タービンロータ１２０に軸方向に隣接する冷却オリフィス２３０をさらに画定することができる。様々な実施形態では、高速タービンロータ１２０は、長手方向Ｌおよび半径方向Ｒに沿って少なくとも部分的に通って延びるタービン冷却回路１２５を画定する。タービン冷却回路１２５は、一般に、高速タービンロータ１２０のロータ、ハブ、またはディスクの構造または壁内に画定される。タービン冷却回路１２５は、高速タービン翼形部１２２の構造内にさらに画定されてもよい。タービン冷却回路１２５は、高速タービン翼形部１２２に１つまたは複数の冷却回路出口１２７を画定することができ、そこを通って圧縮空気２３１が高速タービンロータ１２０を出て、タービンセクション９０のコア流路７０に流出する。
【００６６】
様々な実施形態では、第１のタービン軸受２００の冷却オリフィス２３０は、高速タービンロータ１２０の冷却回路１２５への空気流２３１の速度を増加させ、および／または空気流２３１を誘導するためのノズルを画定する。例えば、冷却オリフィス２３０は、圧縮空気２３１が高速タービンロータ１２０の回転速度にほぼ一致するように長手方向Ｌおよび／または円周方向に沿って空気流２３１を加速する、正圧側、負圧側、前縁、および後縁を画定する複数のベーンを画定してもよい。様々な実施形態では、冷却オリフィス２３０内に画定された複数のベーンは、高速タービンロータ１２０と同じ回転方向に沿って（すなわち、同方向または共回転）空気流２３１をさらに加速することができる。例えば、本明細書に記載の実施形態では、冷却オリフィス２３０の複数のベーンは、高速タービンロータ１２０と概して同方向であり、かつ低速タービンロータ１１０とは反対の円周方向に沿って第２の方向に概して沿って空気２３１を加速することができる。しかし、様々な実施形態では、冷却オリフィス２３０は、第１の方向に沿って空気流を加速することができる。
【００６７】
ここで図３〜図４を参照すると、圧縮空気２６１が外側空気軸受２１０とハブ１０５との間の空間を加圧すると、２６２として概略的に示す圧縮空気の一部は、コア流路７０に流出することができる。さらに、圧縮空気２６１が第１のタービン軸受２００と低速タービンロータ１１０のハブ１０５との間の空間を加圧すると、圧縮空気２６１は、外側環状壁２１１の溝２１７によって画定された環状キャビティ２１８に収集される。さらに、圧縮空気２６１が第１のタービン軸受２００と高速タービンロータ１２０に結合されたＨＰシャフト３４との間の空間を加圧すると、圧縮空気２６１は、圧縮機シール界面２４０と第１のタービン軸受２００との間に画定された第１のキャビティ２４５に収集される。様々な実施形態では、圧縮空気２６１は、タービンシール界面２５０と第１のタービン軸受２００との間に画定された第２のキャビティ２５５にさらに収集されてもよい。次に、各キャビティ２１８、２４５、２５５に収集された空気は、矢印２７１によって概略的に示すように、第１のタービン軸受２００内に収集され、第２のマニホルド２７０を通って流出する。第２のマニホルド２７０は、第１のタービン軸受２００から圧力調節弁３００に延び、それらの間で流体連通する。
【００６８】
様々な実施形態では、第２のマニホルド２７０は、環状キャビティ２１８および第１のキャビティ２４５と流体連通する。第２のマニホルド２７０は、環状キャビティおよび第１のキャビティからの空気によって画定される、そこを通る圧縮空気２７１の流れおよび圧力を画定することができる。別の実施形態では、第２のマニホルド２７０は、第２のキャビティ２５５とさらに流体連通する。第２のマニホルド２７０は、環状キャビティ、第１のキャビティ、および第２のキャビティからの空気によって画定される、そこを通る圧縮空気２７１の流れおよび圧力を画定することができる。
【００６９】
様々な実施形態では、エンジン１０は、燃焼セクション２６の圧力プレナム８４から圧力調節弁３００に延び、それらの間で流体連通する第３のマニホルド２８０をさらに含む。一実施形態では、第３のマニホルド２８０は、基準圧力または動圧力を圧力調節弁３００に伝達する。圧力プレナム８４の圧縮空気８２は、矢印２８１によって概略的に示すように、第３のマニホルド２８０を加圧する。
【００７０】
図１〜図４に示すエンジン１０の動作中、圧力プレナムからの圧縮空気２８１は、一般に、圧力プレナム８４の圧力を全体的に反映するかまたは対応することができる、基準圧力を圧力調節弁３００に供給する。圧力調節弁３００は、一般に、第３のマニホルド２８０とその内部の圧縮空気２８１との間、および第２のマニホルド２７０と第１のタービン軸受２００を出る圧縮空気２７１との間の圧力差を調節する。このように、圧力調節弁３００は、低速タービンロータ１１０のハブ１０５と外側空気軸受２１０との間の空気の圧力、ならびに内側空気軸受２２０と高速タービンロータ１２０に結合されたＨＰシャフト３４との間の空気の圧力を調節する。
【００７１】
ここで図５を参照すると、エンジン１０は、図１〜図４示し記載した実施形態と実質的に同様に構成することができる。図５において、エンジン１０は、第２のマニホルド２７０から延び、タービンセクション９０のＯＤ二次流路７１に結合されたＯＤタービン冷却供給マニホルド２７５をさらに画定することができる。一実施形態では、一方向弁３１０がタービン冷却供給マニホルド２７５に結合され、タービンセクション９０のＯＤ二次流路７１への圧縮空気２７１の流れを可能にする。様々な実施形態では、一方向弁３１０は、チャッキ弁または逆止弁と呼ばれ、第１のタービン軸受２００から第２のマニホルド２７０に沿って一方向の流れを可能にすることができる。
【００７２】
図５に示すエンジン１０の動作中、圧力プレナム８４およびその後の第３のマニホルド２８０の圧力が低い場合、圧力調節弁３００が開いて、矢印２９９によって概略的に示すように、圧縮空気を低圧シンクに送る。一実施形態では、低圧シンクは、タービンセクション９０の下流端部９８に向かうコア流路７０を含む。別の実施形態では、低圧シンクは、エンジン１０の半径方向外側の周囲領域（例えば、約１バール以下、または海抜より高い高度などのほぼ周囲または大気圧力条件）を含む。圧力調節弁３００が開いて圧縮空気２９９を低圧シンクに送る場合、一方向弁３１０は一般に閉じる。逆に、圧力プレナム８４の圧力が高い場合、一方向弁３１０は、一般に開き、矢印２７６によって概略的に示すように、圧縮空気の流れをタービンセクション９０に可能にする。圧縮空気２７６は、外側シュラウド１１４およびそこから延びる複数の外側シュラウド翼形部１１８の１つまたは複数のような一体型低速タービンロータ１１０に冷却を供給する。圧縮空気２７６は、追加的または代替的に、ＯＤニ次流路２７１内の１つまたは複数のシールで緩衝を行い、高圧キャビティからの（例えば、燃焼セクション２６から、または一般に、タービンセクション９０のＯＤ二次流路２７１内の他の上流の高圧からの）空気流を制限する。
【００７３】
航空機に含まれる場合、エンジン１０は、限定はしないが、連邦航空局または欧州航空安全機関の基準、規制、または要件によって定義されたものなど、航空機の着陸および離陸（ＬＴＯ）サイクルに少なくとも部分的に基づいて、低圧または高圧として圧力プレナム８４の圧力を画定することができる。例えば、当技術分野で知られているＬＴＯは、一般に、離陸、昇降、接近、着陸、およびタクシーを含む。ＬＴＯは、巡航後および接近前の離陸および降下に続く巡航をさらに含むことができる。一般に、エンジン１０は、昇降および離陸を含むような、巡航条件以上で圧力プレナム８４に高圧を画定する。エンジン１０は、接近、着陸、およびタクシーなどの巡航条件より下で圧力プレナム８４に低圧を画定する。エンジン１０の様々な実施形態は、圧力プレナム８４に定量的に異なる高圧および低圧を画定することができるが、エンジン１０の様々な実施形態は、ＬＴＯに対して定量的に同様の圧力を画定することができることを理解されたい。
【００７４】
エンジン１０は、通常動作中に上述のＬＴＯを画定することができるが、ＬＴＯにおける偏差は、限定はしないが、接近条件に相応するまたはより低い高度など、より低い高度でエンジン１０に高圧を画定することができる。例えば、エンジン１０は、航空機が接近条件から高度または速度を増加させるために動力を増加させる場合、巡航条件またはそれ以上とほぼ同様の高圧を画定することができる。本明細書で使用する場合、巡航条件は、巡航条件とほぼ同様のエンジン１０内の圧力、流れ、および／または温度を画定することができる異常動作条件を含む。さらに、エンジン１０は航空機内に関して説明されているが、限定はしないが、発電用（例えば、工業用、補助動力ユニットなど）、海洋用、機関車用を含む他の装置においても同様の条件を画定することができることを理解されたい。
【００７５】
第１のタービン軸受２００は、第１の段１０１で複数の外側シュラウド翼形部１１８の内側に低速タービンロータ１１０を支持する。例えば、第１のタービン軸受２００は、オーバーハング型または片持ち式の低速タービンロータ１１０を、一般に高速タービンロータ１２０の前方または上流９９に支持することができる。さらに、第１のタービン軸受２００は、高速タービンロータ１２０、およびＨＰ圧縮機２４に結合されたＨＰシャフト３４を支持する。
【００７６】
第１の軸受２００の配置は、低速タービンロータ１１０の上流端部９９に向かって、高速タービンロータ１２０の前方および／または間で一体になるように支持を行うことができる。さらに、第１の軸受２００は、低速タービンロータ１１０の上流端部９９に向かって支持を行い、低速タービンロータ１１０のオーバーハングまたは片持ち重量を燃焼セクション２６の上流の接続翼形部１１６から制限する。さらに、第１の軸受２００は、内側シュラウド１１２と、そこからタービンセクション９０の下流端部９８に向かって延びる複数の内側シュラウド翼形部１１９とのバランスを取る低速タービンロータ１１０の上流端部９９に向かって支持を行う。様々な実施形態では、低速タービンロータ１１０の軸方向に延びるハブ１０５は、１つまたは複数の平衡面をさらに画定することができる。平衡面は、ロータのバランスおよび動作を補助するために低速タービンロータ１１０に重量が加えられ得るか、または重量が低速タービンロータ１１０から除去され得る特徴を画定することができる。
【００７７】
ここで図６を参照すると、低速タービンロータ１１０および高速タービンロータ１２０を支持する第１のタービン軸受２００を含むエンジン１０の別の例示的な実施形態が、一般に提供される。図６に提供される例示的な実施形態は、図１〜図５に示し記載した実施形態と実質的に同様に構成することができる。しかし、図６のエンジン１０の実施形態は、圧力プレナム８４から延びて第１のタービン軸受２００に結合された第４のマニホルド２９０をさらに含む。第４のマニホルド２９０は、矢印２９１によって概略的に示すように、第１のタービン軸受２００を出て、冷却オリフィス２３０を通って流出するような、圧力プレナム８４から第１のタービン軸受２００への空気の流れおよび圧力の流体連通を提供する。第４のマニホルド２９０は、第１のマニホルド２６０およびそれを通って外側空気軸受２１０および内側空気軸受２２０に加圧される圧縮空気２６１とは独立して、圧力プレナム８４からの空気を収集することができる。このように、第４のマニホルド２９０は、冷却オリフィス２３０を通って第１のタービン軸受２００を出て、高速タービンロータ１２０のタービン冷却導管１２５に流出する（矢印２３１によって概略的に示すように）、圧縮空気２６１よりも異なる圧力の圧縮空気２９１を誘発し得る、限定はしないが、絞り弁またはオリフィスプレート、可変ジオメトリ、弁などを含むオリフィス、容積、または領域を画定することができる。
【００７８】
様々な実施形態では、第４のマニホルド２９０は、別個の外部圧縮空気源（例えば、圧力プレナム８４の外側または燃焼セクション２６の外側）に延び、圧力プレナム８４を通る流れまたは圧力とは独立して流れおよび／または圧力を誘発することができる。第４のマニホルド２９０を通る空気２９１の流れおよび／または圧力は、第１のマニホルド２６０を通って第１のタービン軸受２００に入る空気２６１とは別個に能動的または受動的に制御されてもよい。能動的制御は、タービン冷却回路１２５への空気２９１を開放または制限する弁または作動の１つまたは複数を含むことができる。受動的制御は、１つまたは複数のエンジン動作条件において所望の最小または最大流量および／または圧力を供給するように寸法決めされた容積領域を画定する、計量または絞り弁プレート、オリフィス、またはノズル、導管、またはマニホルドの１つまたは複数を含み得る。
【００７９】
ここで図７を参照すると、エンジン１０を通る空気および燃焼ガスの流れを示す例示的なフローチャートが、一般に提供される。図７は、図１〜図６に示し記載したフロー、およびその様々な実施形態を示す。しかし、フローチャートは、図１〜６またはその実施形態の各々に関して説明したいずれか１つまたはいくつかの実施形態を含むか、または省略してもよいことを理解されたい。図７は、エンジン１０のコア流路７０に入る空気８０の初期の流れを示す。空気８０は、ＩＰ圧縮機２２（または、２スプールの実施形態では、ＬＰ圧縮機）およびＨＰ圧縮機２４に入り、燃焼セクション２６に入る圧縮空気８２となる。圧縮空気８２の一部は、圧力プレナム８４から流出し、矢印２６１で概略的に示すように、第１のタービン軸受２００に入る。図１〜図５に示し説明するように、圧縮空気２６１は、外側空気軸受２１０の外側の複数のオリフィス２１３および内側空気軸受２２０の内側の複数のオリフィス２２３を通って流出し、その各々が、それぞれ低速タービンロータ１１０および高速タービンロータ１２０を支持する間隙またはクリアランスを生成する。
【００８０】
図１〜図６に示し説明するように、圧縮空気２６１は、外側空気軸受２１０および内側空気軸受２２０から流出した後、環状キャビティ２１８、第１のキャビティ２４５、および／または第２のキャビティ２５５（図１〜図６）などの１つまたは複数のキャビティに収集され、矢印２７１によって概略的に示すように、第１のタービン軸受２００から圧力調節弁３００に流出する。
【００８１】
図７をさらに参照すると、圧縮空気８２の一部は、矢印２８１によって概略的に示すように、圧力プレナム８４から圧力調節弁３００に直接流出し得る。圧縮空気２８１は、第１のタービン軸受２００から流出する圧縮空気２７１からの入力圧力と、圧力調節弁３００から低圧シンクに流出する空気２９９との差圧と比較して、圧力調節弁３００に基準圧力または動圧力を供給する（例えば、タービンセクション９０の下流のコア流路７０、または周囲条件のような）。
【００８２】
図６〜図７に示すような様々な実施形態では、圧縮空気２９１は、外側空気軸受２１０および内側空気軸受２２０を少なくとも部分的に通過する圧縮空気２６１とは独立して、矢印２３１によって概略的に示すように、第１のタービン軸受２００に入り、高速タービンロータ１２０に流出することができる。
【００８３】
さらに様々な実施形態では、空気の少なくとも一部は、矢印２６２によって概略的に示すように、第１のタービン軸受２００からタービンセクション９０のコア流路または上流に流出することができる。
【００８４】
図７をさらに参照すると、空気の一部は、矢印２７６によって概略的に示すように、圧力調節弁３００からタービンセクション９０のＯＤ二次流路７１に流出することができる。圧縮空気２７６は、高速タービンロータ１２０の間で一体の低速タービンロータ１１０に冷却を供給することができる。様々な実施形態では、一方向弁３１０は、ＯＤ二次流路７１の上流に、圧力調節弁３００に向かう圧縮空気２７１の流れに平行に配置される。一方向弁３１０は、ＯＤ二次流路７１に向かう空気流２７６を制限し、圧力調節弁３００に向かう流れを無効にすることができる。
【００８５】
ここで図８を参照すると、ガスタービンエンジンを動作させる例示的な方法８００を概説するフローチャートが、一般に提供される（以下、「方法８００」と呼ばれる）。方法８００は、一般に、図１〜図７に示し、それに関して記載したようなエンジンの動作を示す。エンジン１０は、一般に、タービンロータ１１０に半径方向に隣接して外側空気軸受２１０を画定する第１のタービン軸受２００と、高速タービンロータ１２０および結合されたＨＰシャフト３４に半径方向に隣接する内側空気軸受２２０とを含む。エンジン１０は、第１のタービン軸受２００に延び、エンジン１０の燃焼セクション２６の圧力プレナム８４と流体連通する第１のマニホルド２６０を含む。第２のマニホルド２７０は、第１のタービン軸受２００に結合される。第２のマニホルド２７０は、第１のタービン軸受２００から圧力調節弁３００へ、または低圧シンク（例えば、エンジンの外側の周囲もしくは大気条件、またはエンジン１０の下流端部に近接したコア流路のような低圧）への流体連通を提供する。図８に概説され、本明細書に記載の方法８００は、低速タービンロータ１１０および高速タービンロータ１２０のような一体型タービンセクション９０の動作および支持を行うことができる。
【００８６】
方法８００は、８１０において、空気を圧力プレナムから第１のタービン軸受に流すことと、８２０において、空気を外側空気軸受と低速タービンロータハブとの間に流すことと、８３０において、空気を内側空気軸受とＨＰシャフトとの間に流すことと、８４０において、空気を第１のタービン軸受から第２のマニホルドを介して圧力調節弁に流すこととを含む。図８は、例示および説明の目的のために特定の順序で実行されるステップを示すが、当業者であれば、本明細書で提供される本開示を使用して、本明細書に開示する方法の任意の様々なステップは、本開示の範囲から逸脱することなく様々な方法で適合、修正、再配置、省略、または拡張することができることを理解するであろう。
【００８７】
図８に概説され、本明細書に記載の方法８００の様々な実施形態では、図１〜図７に示すエンジン１０の実施形態と併せて、８１０におけるステップは、空気２６１を圧力プレナム８４から、外側タービン軸受２１０および内側タービン軸受２２０を含む第１のタービン軸受２００に流すことを含むことができる。８２０において、空気２６１を外側空気軸受２１０と低速タービンロータ１１０のハブ１０５との間に流すことは、外側空気軸受２１０とハブ１０５との間に空気２６１の圧力を画定し、第１のタービン軸受２００と低速タービンロータ１１０のハブ１０５との間に非接触間隙またはクリアランスを画定することを含む。一実施形態では、８３０において、空気を内側空気軸受２２０とＨＰシャフト３４との間に流すことは、空気２６１の圧力を画定し、第１のタービン軸受２００と高速タービンロータ１２０に結合されたＨＰシャフト３４との間に非接触間隙またはクリアランスを画定する。一実施形態では、８４０において、空気２６１を第１のタービン軸受２００から第２のマニホルド２７０を介して圧力調節弁２００に流すことは、図３〜図７に示し記載したように空気２７１の流れおよび圧力を画定する。
【００８８】
一実施形態では、方法８００は、８２２において、第１の供給空気を外側空気軸受と低速タービンロータハブとの間から第２のマニホルドに供給することと、８２４において、第２の供給空気を内側空気軸受とＨＰシャフトとの間から第２のマニホルドに供給することと、８２５において、第１の供給空気および第２の供給空気を第２のマニホルドを通して低圧シンクに流すこととをさらに含む。例えば、８２２における方法８００は、空気２７１を外側空気軸受２１０の溝２１７によって画定された環状キャビティ２１８から供給することと、空気２７１を第１のタービン軸受２００を通して第２のマニホルド２７０に流出させることとを含むことができる。８２４における方法８００は、空気２７１を第１のキャビティ２４５から第１のタービン軸受２００を通して第２のマニホルド２７０に供給することを含むことができる。８２４における方法８００は、空気２７１を第２のキャビティ２５５から第１のタービン軸受２００を通して第２のマニホルド２７０に供給することをさらに含むことができる。８２５における方法８００は、空気２７１を環状キャビティ２１８および第１のキャビティ２４５から収集し、空気２７１の圧力が正規化され、図３〜図７の矢印２７１によって概略的に示すように、第２のマニホルド２７０を通って流出することを含むことができる。８２５における方法８００は、空気２７１を環状キャビティ２１８、第１のキャビティ２４５、および第２のキャビティ２５５から収集し、圧力を正規化し、空気２７１を第２のマニホルド２７０を通して流出させることをさらに含むことができる。
【００８９】
一実施形態では、８２５におけるステップは、第１の供給空気および第２の供給空気を第２のマニホルド２７０を通して圧力調節弁３００に流すことを含む。さらに様々な実施形態では、８２５におけるステップは、第１の供給空気および第２の供給空気を第２のマニホルドを通して低圧シンクに流すことを含むことができる。例えば、低圧シンクは、エンジン１０の外側の、またはタービンセクション９０のコア流路７０の下流端部９８に向かう、周囲または大気圧力条件であってもよい。様々な例では、低圧シンクは、一般に、圧力プレナム８４、第１のタービン軸受２００、または第２のマニホルド２７０内よりも低い圧力を画定する。一実施形態では、低圧シンクは、約１バール以下である。
【００９０】
方法８００の一実施形態では、方法８００は、８５０において、空気を燃焼セクションの圧力プレナムから第３のマニホルドを介して圧力調節弁に流すことをさらに含む。例えば、図１〜図７に示すエンジン１０と併せて実施されるような方法８００は、圧力プレナム８４から圧力調節弁３００への圧縮空気２８１を介して示すように、圧力プレナム８４内の圧力を第３のマニホルド２８０を介して圧力調節弁３００に流すまたは連通させることを含むことができる。
【００９１】
別の実施形態では、方法８００は、８６０において、空気を外側空気軸受と低速タービンロータハブとの間からタービンセクションのエンジンのコア流路に流すことをさらに含む。例えば、図１〜図７を参照すると、８６０における方法８００は、空気流２６２を外側空気軸受２１０の外側の複数のオリフィス２１３からエンジン１０のタービンセクション９０のコア流路７０に誘導することを含む。
【００９２】
ここで図９を参照すると、ガスタービンエンジンを動作させる例示的な方法９００を概説するフローチャートが、一般に提供される（以下、「方法９００」と呼ばれる）。方法９００は、一般に、図１〜図７に示し、それに関して記載したようなエンジンの動作を示す。方法９００は、図８に概説し記載した方法８００に関して概説し記載した、１つまたは複数のステップをさらに含むことができる。エンジン１０は、一般に、タービンロータ１１０に半径方向に隣接して外側空気軸受２１０を画定する第１のタービン軸受２００と、高速タービンロータ１２０および結合されたＨＰシャフト３４に半径方向に隣接する内側空気軸受２２０とを含む。タービンロータ１１０は、一般に、エンジン１０の低速タービンロータ１１０アセンブリを画定する。エンジン１０は、第１のタービン軸受２００に延び、エンジン１０の燃焼セクション２６の圧力プレナム８４と流体連通する第１のマニホルド２６０を含む。第２のマニホルド２７０は、第１のタービン軸受２００に結合される。第３のマニホルド２８０は、燃焼セクション２６に結合され、圧力プレナム８４から圧力調節弁３００への流体連通を提供する。第２のマニホルド２７０は、第１のタービン軸受２００から圧力調節弁３００への流体連通を提供する。図９に概説され、本明細書に記載の方法９００は、低速タービンロータ１１０および高速タービンロータ１２０のような一体型タービンセクション９０の動作および支持を行い、また、高速タービンロータ１２０の熱減衰を行うことができる。
【００９３】
方法９００は、９１０において、空気を圧力プレナムから第１のタービン軸受に流すことと、９２０において、空気を外側空気軸受と低速タービンロータハブとの間に流すことと、９３０において、空気を内側空気軸受とＨＰシャフトとの間に流すことと、９４０において、空気を第１のタービン軸受から第２のマニホルドを介して圧力調節弁に流すことと、９４５において、空気を第１のタービン軸受から高速タービンロータのタービン冷却回路を通して流すこととを含むことができる。９１０、９２０、９３０、および９４０におけるステップおよびその様々な実施形態は、それぞれ、８１０、８２０、８３０、および８４０におけるステップおよびその様々な実施形態で記載されるように実施されてもよい。
【００９４】
図４〜図６に関する様々な実施形態では、９４５におけるステップは、空気流２３１を第１のタービン軸受２００から冷却オリフィス２３０を通して高速タービンロータ１２０のタービン冷却導管１２５に流出させることを含む。例えば、一実施形態では、図４〜図５に示し記載したエンジン１０に関して、第１のタービン軸受２００は、第１のマニホルド２６０および圧力プレナム８４からの圧縮空気２６１を供給し、矢印２３１によって概略的に示すように、高速タービンロータ１２０のタービン冷却回路１２５に隣接する冷却オリフィス２３０を通して流出させる導管を画定する。
【００９５】
一実施形態では、方法９００は、９５０において、方法８００のステップ８５０に記載し、図１〜図７に示し記載したように、空気を燃焼セクションの圧力プレナムから第３のマニホルドを介して圧力調節弁に流すことを含む。
【００９６】
別の実施形態では、方法９００は、９６０において、方法８００のステップ８６０に記載し、図１〜図８に示し記載したように、空気を外側空気軸受と低速タービンロータハブとの間からタービンセクションのコア流路に流すことを含む。
【００９７】
さらに別の実施形態では、空気を高速タービンロータ１２０のタービン冷却回路１２５に流すことは、９７０において、第１のタービン軸受２００からタービン冷却回路１２５に流出する圧縮空気２３１の流れおよび／または圧力を変調または調整することを含む。例えば、図６〜図７を参照すると、圧縮空気２３１の流れおよび／または圧力を変調または調整することは、第１のマニホルド２６０とは独立して空気を第４のマニホルド２９０から流すことを含むことができる。
【００９８】
さらに別の実施形態では、方法９００は、９８０において、第２のマニホルドからの空気圧力および第３のマニホルドからの空気圧力の差を監視することをさらに含むことができる。例えば、空気圧力の差を監視することは、第２のマニホルド２７０の圧縮空気２７１と第３のマニホルド２８０の圧縮空気２８１との間の差を含む。圧縮空気２８１、より具体的には、圧縮空気２８１の圧力は、第１のタービン軸受２００で圧縮空気２６１の所望の圧力を維持するように圧力調節弁３００を動作させるための基準圧力またはマッスル空気（ｍｕｓｃｌｅ  ａｉｒ）を圧力調節弁３００に供給し、所望の間隙またはクリアランスを第１のタービン軸受２００とハブ１０５およびＨＰシャフト３４の各々との間に維持する。
【００９９】
様々な実施形態では、方法９００は、９２２において、第１の供給空気を外側空気軸受と低速タービンロータハブとの間から供給することと、９２４において、第２の供給空気を内側空気軸受とＨＰシャフトとの間から供給することと、９２６において、第１の供給空気および第２の供給空気を第２のマニホルドを通して圧力調節弁に流すこととを含むことができる。９２２および９２４におけるステップは、方法８００のステップ８２２および８２４に記載したのと実質的に同様に実行することができる。
【０１００】
９２６における方法９００は、空気２７１を環状キャビティ２１８および第１のキャビティ２４５から収集し、空気２７１の圧力が正規化され、図３〜図７の矢印２７１によって概略的に示すように、第２のマニホルド２７０を通って流出することを含むことができる。９２６における方法９００は、空気２７１を環状キャビティ２１８、第１のキャビティ２４５、および第２のキャビティ２５５から収集し、圧力を正規化し、空気２７１を第２のマニホルド２７０を通して流出させることをさらに含むことができる。例えば、一実施形態では、９２６におけるステップは、第１の供給空気および第２の供給空気を第２のマニホルド２７０を通して圧力調節弁３００に流すことを含む。
【０１０１】
ここで図１０を参照すると、ガスタービンエンジンの熱管理の例示的な方法１０００を概説するフローチャートが、一般に提供される（以下、「方法１０００」と呼ばれる）。方法１０００は、図１〜図７に示し記載したように、一体型タービンセクション９０の低速タービンロータ１１０の熱減衰を行うことができる。方法１０００は、図８〜図９に概説し記載した方法８００および／または方法９００の１つまたは複数のステップをさらに含むことができる。
【０１０２】
方法１０００は、１０１０において、空気を圧力プレナムから第１のタービン軸受に流すことと、１０２０において、空気を外側空気軸受と低速タービンロータハブとの間に流すことと、１０３０において、空気を内側空気軸受とＨＰシャフトとの間に流すことと、１０４０において、空気を第１のタービン軸受から第２のマニホルドを介して圧力調節弁に流すこととを含むことができる。１０１０、１０２０、１０３０、および１０４０におけるステップおよびその様々な実施形態は、それぞれ、８１０、８２０、８３０、および８４０におけるステップおよびその様々な実施形態で記載されるように実施されてもよい。
【０１０３】
方法１０００は、１０４７において、空気を第１のタービン軸受から第２のマニホルドを介して外径（ＯＤ）二次流路に流すことをさらに含む。例えば、１０４７における方法１０００は、図５の矢印２７６によって概略的に示すように、圧縮空気２７１を第２のマニホルド２７０から、外側タービンケーシング１５５に結合され、ＯＤ二次流路７１と流体連通するタービン冷却供給マニホルド２７５を通して流すことを含むことができる。
【０１０４】
１０４７における方法１０００の一実施形態では、空気２７６をＯＤ二次流路７１を通して流すことは、タービン冷却供給マニホルド２７５で一方向弁（例えば、一方向弁３１０）を越える第２のマニホルド２７０の空気２７１の圧力を画定するなどして、一方向弁３１０を開くことを含むことができる。様々な実施形態では、１０４７における方法１０００は、ＬＴＯの巡航動力条件またはそれ以上でエンジン１０を動作させることを含むことができる。
【０１０５】
一実施形態では、方法１０００は、１０４９において、空気をＯＤ二次流路からコア流路に流すことをさらに含むことができる。例えば、図５に関して、矢印２７６によって概略的に示す圧縮空気は、タービン冷却供給マニホルド２７５からＯＤ二次流路７１を通ってコア流路７０に流れる。より具体的には、圧縮空気２７６は、低速タービンロータ１１０の外側シュラウド１１４および外側シュラウド翼形部１１８に近接して流れ、冷却を供給する。様々な実施形態では、圧縮空気２７６は、ＯＤ二次流路７１内の下流端部９８に向かってさらに流れ、低速タービンロータ１１０に沿って冷却をさらに供給することができる。
【０１０６】
別の実施形態では、方法１０００は、１０９０において、空気を圧力調節弁から低圧シンクに流すことをさらに含むことができる。例えば、図５を参照すると、１０９０における方法１０００は、空気２９９を圧力調節弁３００からシーリングシステムに流し、外径シールアセンブリ（例えば、シールアセンブリ４００）を介するなどして、低速タービンロータ１１０の外側シュラウド１１４とほぼ回転しないタービンフレーム２９５との間の半径方向クリアランスまたは間隙を管理または制御することができる。別の例として、１０９０における方法１０００は、空気２９９をコア流路７０の外側の周囲条件に流すことを含むことができる。様々な実施形態では、１０９０における方法１０００は、巡航動力条件（例えば、接近、着陸、タクシー、または一般に低圧／低高度条件）より下でエンジン１０を動作させることを含む。
【０１０７】
様々な実施形態では、方法１０００は、方法８００および方法９００に示し記載したステップ、例えば、本明細書のステップ１０２２、１０２４、１０２６、１０４５、１０５０、１０６０、１０７０、または１０８０に相応するステップ８２２、８２４、９２６、９４５、８５０、８６０、９７０、または９８０をさらに含むことができる。
【０１０８】
ここで図１１を参照すると、一体型タービンセクションのタービンフレームと外側シュラウドロータとの間でシールアセンブリを動作させる方法の別の例示的な実施形態が、一般に提供される（以下、「方法１１００」）。方法１１００は、図８〜図１０に概説し記載した方法８００、９００、および／または１０００の１つまたは複数のステップをさらに含むことができる。方法１１００は、一体型タービンエンジンの外側シュラウドまたはドラムロータと、ほぼ回転しないタービンフレームとの間のクリアランス間隙の制御を行う。様々な実施形態では、方法１１００は、図１〜図１０に一般に示し記載したエンジン１０で実施されてもよい。方法１１００は、一般に、タービンセクション９０の回転構成要素の間、および外側シュラウド１１４の外径とフレーム２９５との間の吸引面シールアセンブリを含む１つまたは複数のタービンフレームの間の漏れ、または過剰な漏れを軽減する。
【０１０９】
方法１１００の一実施形態は、１１１０において、空気を圧縮機セクションから一体型タービンセクションの回転可能な外側シュラウドに流すことと、１１２０において、タービンエンジンのエンジン条件に少なくとも基づいて外側シュラウドへの空気流を調整することとを含む。様々な実施形態では、空気を圧縮機セクションから流すことは、空気を圧縮機セクション２１からタービンセクション９０に直接流すことを含むことができる。他の実施形態は、方法８００、９００、および１０００に記載のような空気を、例えば第１のタービン軸受２００を通して流すことを含む。
【０１１０】
１１２０における一実施形態では、外側シュラウドへの空気流を調整することは、タービンセクションでの排気ガス温度（ＥＧＴ）および外側シュラウドの回転速度に少なくとも基づく。例えば、空気流を調整することは、タービンセクション９０の回転部材（例えば、一般に低速タービンロータ１１０、または外側シュラウド１１４、具体的には、高速タービンロータ１２０、複数の高速タービンロータ翼形部１２２など）の熱膨張係数に関連する関数、ルックアップテーブル、伝達関数、または曲線に基づく。空気流を調整することは、低速タービンロータ１１０、高速タービンロータ１２０、またはそれらの一部（例えば、外側シュラウド１１４、外側シュラウド翼形部１１８、および第２のタービン翼形部１２２など）の回転速度の１つまたは複数にさらに基づくことができる。このように、１１２０における様々な実施形態では、空気流を調整することは、外側シュラウドを含む第１のタービンロータと一体の第２のタービンロータの回転速度にさらに基づく。
【０１１１】
別の実施形態では、１１２０における方法１１００は、１１３０において、外側シュラウドと第２のタービンロータの複数の第２のタービン翼形部の半径方向外側端部との間の所望のクリアランス間隙を決定することをさらに含む。所望のクリアランス間隙は、一般に、１つまたは複数のシール（例えば、吸引面シールアセンブリ）にわたる、または複数の第２のタービン翼形部１２２の半径方向外側端部または先端と、低速タービンロータ１１０の外側シュラウド１１４の内径との間の空気の所望のまたは最大の許容可能な漏れの関数である。
【０１１２】
１１２０における別の実施形態として、方法１１００は、１１４０において、外径シールアセンブリと外側シュラウドとの間の所望の半径方向間隙を決定することと、１１５０において、外径シールアセンブリと外側シュラウドとの間の所望の軸方向間隙を決定することとをさらに含む。さらに別の実施形態では、方法１１００は、１１６０において、外径シールアセンブリの第１の側面を加圧することをさらに含み、第１の側面を加圧することは、空気流を外側シュラウドと外径シールアセンブリとの間に供給する。例えば、外径シールアセンブリの第１の側面を加圧することは、吸引面シールアセンブリを外側シュラウドとタービンフレームとの間で加圧することを含む。
【０１１３】
ここで図１３を参照すると、外径シールアセンブリ４００は、概して設けられたタービンフレーム２９５と低速タービンロータ１１０の外側シュラウド１１４との間に吸引面シールアセンブリを画定することができる。シールアセンブリ４００は、長手方向Ｌに沿って関節運動するように構成された収縮または摺動部分２９４を含む。摺動部分２９４は、タービンフレーム２９５と外側シュラウド１１４との間に画定される。タービンフレーム２９５はさらに、摺動部分２９４のばね座５０５に反作用するばね構造５００（図１４）を含み、摺動部分２９４が長手方向Ｌに沿って関節運動することを可能にする。
【０１１４】
外径シールアセンブリ４００は、摺動部分２９４の長手方向面３５０の半径方向内側に二次歯４０１を画定する。様々な実施形態では、二次歯４０１および一次歯４０２は各々、低速タービンロータ１１０の外側シュラウド１１４などの回転構成要素に画定される。二次歯４０１と摺動部分２９４の長手方向面３５０との間の空間は、半径方向間隙３１５を画定する。外径シールアセンブリ４００はさらに、摺動部分２９４の半径方向面３６０に軸方向に隣接する一次歯４０２を画定する。一次歯４０２と摺動部分２９４の半径方向面３６０との間の空間は、軸方向隙間３２５を画定する。エンジン１０が回転を開始し、低動力または低温状態（例えば、始動／点火、アイドル、飛行アイドルなど）から増加すると、矢印４１０によって概略的に示す空気は、二次歯４０１および一次歯４０２に流れる。圧力降下は、二次歯４０１と長手方向面３５０との間に生成される流れ４１０の制限によってもたらされる。圧力降下は、摺動部分２９４が一次歯４０２に近づく（すなわち、軸方向間隙３２５が減少する）ように、外側シュラウド１１４に向かって摺動部分２９４に対して作用する力を形成する。エンジン条件が増加すると、一次歯４０２と半径方向部分３６０との間の軸方向間隙３２５は、二次歯４０１と長手方向部分３５０との間の半径方向間隙３１５よりも小さくなる。所望の動作条件（例えば、空力設計点、または限定はしないが、巡航、昇降、離陸、もしくは接近を含む中動力および高動力条件の１つもしくは複数）において、二次歯４０１は、外径シールアセンブリ４００の望ましくない漏れを軽減するための主要な流れの制限として作用し、それによって一体型タービンセクション９０の効率を改善する。
【０１１５】
図１２をさらに参照すると、摺動部分２９４は、図１４に概略的に示すように、空気軸受５２５の平衡によって軸方向間隙３２５に対して全体的に位置決めされる。矢印４２０によって概略的に示す空気流は、摺動部分２９４の半径方向面３６０を通って複数の供給孔３７０を出入りする。空気４２０は、摺動部分２９４と外側シュラウド１１４との間を流出して空気軸受５２５を生成する（図１４）。軸方向間隙３２５が比較的大きいとき、矢印４３０によって概略的に示す空気流は、外側シュラウド１１４と摺動部分２９４との間に比較的小さな圧力上昇を伴って流出する。
【０１１６】
エンジン１０が始動してその動作点まで上昇すると、シールアセンブリ４００の上流の圧力が上昇する。二次歯４０１および一次歯４０２は、シールアセンブリ４００の圧力降下をもたらす。この圧力降下により、高圧閉鎖力５１５が増加し、これが摺動部分２９４に作用して、長手方向Ｌに沿って外側シュラウド１１４に向かって並進させる。シール２９４の摺動部分が外側シュラウド１１４に向かって並進すると、摺動部分２９４の第１の軸受面３７３と外側シュラウド１１４の第２の軸受面３７７との間の空気軸受間隙３７５が減少する。空気流４２０は、複数の供給孔３７０によって空気軸受間隙３７５に注入される。空気軸受間隙３７５の減少は、空気軸受力５２５を形成する流れ４２０の制限を引き起こす。この空気軸受力５２５は、空気軸受３７５が摺動部分２９４の外側シュラウド１１４に向かう継続的な並進により減少するにつれて増加する。空気軸受間隙３７５の閉鎖は、開放力（例えば、空気軸受力５２５、ばね力５１０、および他の開放力５３０）の合計が閉鎖力（例えば、高圧閉鎖力５１５、低圧閉鎖力５２０）に等しくなるまで続く。この時点で、シールアセンブリ４００は、力平衡状態にあり、長手方向Ｌに沿った並進を停止する。
【０１１７】
エンジン動作中、外側シュラウド１１４が摺動部分２９４に対する長手方向Ｌの相対的な位置に沿って移動または並進する場合、空気軸受力５２５は、長手方向Ｌに沿ってシフトし、それによって力の合計が不均衡となり、したがって摺動部分２９４が外側シュラウド１１４の長手方向Ｌに沿った同じ方向に移動し、平衡間隙５２５を回復させる。空気軸受力５２５の自己調整特性により、摺動部分２９４は、外側シュラウド１１４に対してほぼ一定の相対的な位置で動作し、その結果、軸方向間隙３２５は、エンジンの動作中ほぼ一定に保たれる。シールを通る空気流４１０の漏れは、間隙３２５を通して計量され、少なくともほぼ一定の間隙により、漏れの量は少なくなり全体として制御される。
【０１１８】
さらに図１２および図１４を参照すると、流れ４３０は、複数の通気開口部４２５を介して摺動部分２９４を通り、摺動部分２９４と外側シュラウド１１４との間を流出して比較的低圧のコア流路７０と流体連通する。
【０１１９】
複数の通気開口部４２５は、一般に、タービンフレーム２９５（例えば、導管または通路として延びるタービンフレーム２９５を通るオリフィスまたは孔）を通って延びる個別の通路を画定することができる。様々な実施形態では、複数の通気開口部４２５は、摺動部分２９４の半径方向面３６０を通して画定される。複数の通気開口部４２５は、摺動部分２９４を通して隣接する円周方向配置で配置されてもよい。通気開口部４２５は、実質的に円形の断面、または卵形、楕円形、長方形、もしくは多角形の断面積を画定してもよいことを理解されたい。さらに、通気開口部４２５は、変化する断面積を画定することができ、そこを通って流出する空気の流れまたは圧力を増加または減少させる。
【０１２０】
さらに様々な実施形態では、複数の供給孔３７０は、一般に、通気開口部４２５に関して記載のようにタービンフレーム２９５を通って延びる個別の通路を画定することができる。複数の供給孔３７０および通気開口部４２５の各々は、互いから流体的に分離されるように、共に交互の円周方向配置であってもよい（例えば、図１３に示す断面は、供給孔３７０の第１の円周方向位置および通気開口部４２５の第２の円周方向位置に示されている）。
【０１２１】
ここで図１３を参照すると、タービンフレーム２９５および外側シュラウド１１４におけるシールアセンブリ４００を含むタービンセクション９０の一部の別の断面図が、一般に提供される。シールアセンブリ４００は、一般に、タービンフレーム２９５を通って軸方向中心線１２の周りに隣接する円周方向配置で配置された複数の供給孔３７０を含む。供給孔３７０は、圧縮機セクション２１からの空気を供給するマニホルドと流体連通する。
【０１２２】
一実施形態では、マニホルドは、圧力調節弁３００（図３〜図７に示す）からタービンフレーム２９５に延び、これに結合され、加圧空気流２９９、４１０をシールアセンブリ４００に供給する第５のマニホルド２９２である。別の実施形態では、マニホルド２９２は、圧縮機セクション２１（例えば、低圧圧縮機２２または高圧圧縮機２４）からタービンフレーム２９５に直接結合され、上述のように空気２９９、４１０、４２０を供給するように、空気流２９９をシールアセンブリ４００に供給する。
【０１２３】
一般に提供される吸引シールアセンブリ４００の様々な実施形態は、外側シュラウド１１４およびタービンフレーム２９５の円周の周りに延びるほぼ環状の吸引シールアセンブリ４００を含む。二次歯４０１および一次歯４０２は各々、実質的にまたは全体的に円周方向に延び、概して環状タービンフレーム２９５に近接することができる。したがって、二次歯４０１および一次歯４０２は、空気のシーリングを回転外側シュラウド１１４と静的タービンフレーム２９５との間に共に提供し、それによってエンジン効率および性能を改善し、一体型タービンセクション９０に悪影響を及ぼす可能性のある漏れを軽減することができる。
【０１２４】
前述のように、シールアセンブリ４００は、本明細書に記載の流れ４１０および４２０を供給するように、圧縮機セクション２１から空気の一部を直接受け入れることができる。他の実施形態では、シールアセンブリ４００は、圧力調節弁３００からの流れ２９９によって一般に供給されるような、第１のタービン軸受アセンブリ２００からの空気の一部を受け入れることができる。さらに他の実施形態では、シールアセンブリ４００は、外側シュラウド１１４およびシールアセンブリ４００の円周の周りに略均一な圧力を供給するように、圧縮機セクション２１から圧力調節弁３００への空気の一部を受け入れることができる。
【０１２５】
図１１および方法１１００に戻って、様々な実施形態では、１１４０において所望の半径方向間隙を決定することは、摺動部分２９４の長手方向面３５０と二次歯４０１との間の半径方向間隙３１５の所望の距離または変位を決定することを含む。他の実施形態では、１１５０において所望の軸方向間隙を決定することは、半径方向面３６０と一次歯４０２との間の軸方向間隙３２５の所望の距離または変位を決定することを含む。
【０１２６】
さらに様々な実施形態では、方法１１００は、１１１１において、図１２〜図１４に記載のように、空気軸受を外側シュラウドと摺動部分との間に生成することをさらに含む。
【０１２７】
別の実施形態では、１１１１における方法１１００は、１１１２において、空気流を二次歯と摺動部分の長手方向面との間に画定された半径方向間隙に誘導することと、１１１３において、図１２〜図１４に記載のように、空気流を一次歯と摺動部分の半径方向面との間に画定された軸方向間隙に誘導することとをさらに含む。
【０１２８】
様々な実施形態では、１１１１における方法１１００は、１１１４において、高圧流を二次歯および一次歯に生成することと、１１１５において、図１２〜図１４に示し記載のように、高圧流をエンジンのコア流路と流体連通する通気開口部を通して流出させることとをさらに含む。さらに様々な実施形態では、方法１１００は、１１１６において、高圧流を介して、開放力を一次歯に隣接する摺動部分に生成することと、１１１７において、図１２〜図１４に示し記載のように、空気流をシールアセンブリの摺動部分と外側シュラウドの長手方向部分との間に画定されたキャビティを介して流出させることとを含む。
【０１２９】
別の実施形態を参照すると、方法１１００は、１１７０において、空気を圧縮機セクションから外側シュラウドの複数の外側シュラウド翼形部（例えば、外側シュラウド１１４から半径方向内側に延びる外側シュラウド翼形部１１８）と一体の第２のタービンロータ（例えば、高速タービンロータ１２０）に流すことを含む。一実施形態では、空気を第２のタービンロータに流すことは、空気を第２のタービンロータの内径に流して半径方向の熱成長を減衰させることを含む。例えば、図３〜図７に戻ると、内径は、高速タービンロータ１２０のタービン冷却回路１２５を含むことができる。タービン冷却回路１２５は、空気流を複数の高速タービンロータ翼形部１２２に配置して熱成長を軽減または制御し、それによって間隙またはクリアランス（例えば、複数の高速タービン翼形部１２２と、コア流路７０内に隣接するような外側シュラウド１１４の内径との間の半径方向間隙またはクリアランス）を制御することを助けることができる。
【０１３０】
別の実施形態では、方法１１００は、１１７２において、一次流路（例えば、コア流路７０）および二次流路（例えば、二次流路７１）を通る空気の流れおよび圧力を生成することと、１１７４において、空気の少なくとも一部を外側シュラウドとタービンフレーム（例えば、外側シュラウド１１４とタービンフレーム２９５）との間のシールアセンブリ（例えば、吸引シールアセンブリ４００）に誘導することと、１１７６において、空気の少なくとも一部を、１つまたは複数のエンジン動作条件（例えば、着陸／離陸サイクル）に基づいて外側シュラウドの円周の長手方向に沿っておよびその周りに誘導することとを含む。
【０１３１】
さらに別の実施形態では、方法１１００は、１１７８において、空気の少なくとも一部を外側シュラウドの半径方向内側に配置された第２のタービンロータに誘導することをさらに含む。空気の一部は、第２のタービンロータで熱減衰を行い、第２のタービンロータの半径方向の熱成長を軽減する。
【０１３２】
さらにまた別の実施形態では、方法１１００は、１１８０において、ルックアップテーブル、伝達関数、および曲線の１つまたは複数に基づいて外側シュラウドおよび第２のタービンロータの１つまたは複数の空気の所望の流れまたは圧力を決定することを含む。前述したように、関数、曲線、テーブルなどは、外側シュラウド１１４の回転速度、第２のタービンロータ（例えば、高速タービンロータ１２０）の回転速度、排気ガス温度（例えば、タービンセクション９０の燃焼ガス８６の温度）、低速タービンロータ１１０の外側シュラウド１１４に対する材料の熱膨張定数または係数、および第２のタービンロータ（例えば、高速タービンロータ１２０、より具体的には、複数の高速タービンロータ翼形部１２２）に対する材料の熱膨張定数または係数の１つまたは複数に対する外側シュラウド１１４および第２のタービンロータ（例えば、高速タービンロータ１２０）の半径方向寸法の少なくとも関数である。
【０１３３】
本明細書に示し記載したタービンセクション９０は、重量、部品点数、および／またはパッケージングを維持または減少させながら、改善された燃料効率、動作効率、および／または動力出力を提供することによって、既存のタービンセクションを改善することができる。静的界面への外径ロータ（例えば、タービンフレーム２９５への外側シュラウド１１４）における漏れを軽減するクリアランス制御の方法および構造は、一体型タービンセクション９０を介してエンジン１０の性能および効率を改善し、外径の漏れに関連する損失を軽減することを可能にすることができる。高速タービンロータ１２０の複数の高速タービン翼形部１２２の間で一体の低速タービンロータ１１０の複数の外側シュラウド翼形部１１８は、各回転構成要素の間の固定翼形部の段を減らすことによってパッケージングを減少させ、部品点数を減少させることができる。さらに、タービンセクション９０は、重量またはサイズ（例えば、軸方向長さ）をエンジン１０に追加することなく、減速ギアボックスに匹敵する効率的利益を提供することができる。低速タービンロータ１１０は、燃焼セクション２６の下流の第１の段として、燃焼ガス８６の生成を避けるために余分に消費される冷却空気を低減し、それによって圧縮機セクション２１からのより多くのエネルギーをエンジン１０の燃焼および動作に使用することを可能にすることによって、エンジン効率をさらに改善することができる。さらに、タービンセクション９０の燃焼セクション２６と低速タービンロータ１１０との間のノズルガイドベーンを除去することにより、コア流路７０の環に沿った燃焼ガスのホットスポットに関連する設計上の制約を低減または排除することができる。
【０１３４】
本明細書に一般的に示し記載したタービンセクション９０の様々な実施形態は、ドラムもしくはハブ、または一体型ブレード付きロータ（ＩＢＲ）またはブレード付きディスク、またはそれらの組合せに設置された個々のブレードとして構成され得る。ブレード、ハブ、またはブレード付きディスクは、その各々が、限定はしないが、クロム、コバルト、タングステン、タンタル、モリブデン、および／またはレニウムを含むことができる、限定はしないが、ニッケル基合金、コバルト基合金、鉄基合金、またはチタン基合金など、ガスタービンエンジンの高温セクションに適したセラミックマトリックス複合材（ＣＭＣ）材料および／または金属で形成されてもよい。タービンセクション９０、または内側シュラウド１１２、外側シュラウド１１４、接続翼形部１１６、複数の外側シュラウド翼形部１１８、および／もしくは複数の内側シュラウド翼形部１１９を含むその部分の一部もしくは組合せは、付加製造もしくは３Ｄ印刷、または鋳造、鍛造、機械加工、もしくは３Ｄ印刷された鋳型で形成された鋳造、またはそれらの組合せを使用して形成されてもよい。タービンセクション９０、または回転構成要素１１０、１２０、１３０、外側シュラウド１１４、内側シュラウド１１２、および／もしくは様々なシュラウド、シール、および他の詳細部分の段などのその部分は、ナット、ボルト、ねじ、ピン、もしくはリベットなどの締結具を使用して、または溶接、ろう付け、ボンディング、摩擦もしくは拡散ボンディングなどの接合方法を使用して、または締結具および／もしくは接合方法の組合せを使用して機械的に接合されてもよい。さらに、内側および／または外側シュラウド１１２、１１４を含む低速タービンロータ１１０は、差動膨張を可能にする特徴を組み込むことができることを理解されたい。そのような特徴は、限定はしないが、前述の製造方法、様々なシュラウド、シール、材料、および／またはそれらの組合せを含む。
【０１３５】
図１〜図１４に示し、本明細書に記載のシステムおよび方法は、一体型タービンエンジンのタービンセクションの流路の漏れを低減するための方法および構造を提供し、重量、部品点数、および／またはパッケージング（例えば、半径方向および／または軸方向寸法）を維持または減少させながら、燃料消費量を減少させ、動作性を高め、エンジン性能および／または動力出力を増加させることができる。本明細書で提供されるシステムは、同様の動力出力の他のガスタービンエンジンと比較してパッケージングを維持または減少させながら、ターボファンなどの既存のガスタービンエンジン構成に対してバイパス比および／または全体的な圧力比を増加させることを可能にすることができる。本明細書に記載のシステムは、改善されたバイパス比および／または全体的な圧力比に寄与し、それによって全体的なガスタービンエンジン効率を増加させることができる。
【０１３６】
さらに、図１〜図１４に示し、本明細書に記載のシステムおよび方法は、ガスタービンエンジンの流れ面積と回転速度の二乗との積（本明細書では「ＡＮ２」と呼ばれる積）を減少させることができる。例えば、図１〜図１４に示し記載したエンジン１０は、一般に、従来のギア付きターボファン構成に比べて、ＡＮ２を減少させることができる。一般に、回転速度および／または流れ面積を減少させることなどによってＡＮ２を低下させることは、必要とされる平均の段の仕事率（すなわち、回転翼形部の各段の平均必要負荷）を増加させる。しかし、本明細書に記載のシステムは、低速タービンロータ１１０を高速タービンロータ１２０および中速タービン１３０の１つまたは複数の段の間で一体とすることによって、また、タービンセクション９０の下流端部９８に向かって一体ではないタービン構造（すなわち、内側シュラウド１１２および複数の内側シュラウド翼形部１１９）を画定することによって、ＡＮ２を低下させる一方で、（同様の推力出力およびパッケージングのエンジンと比較して）タービンセクション９０の平均の段の仕事率を低下させ、かつ軸方向長さを維持することができる。したがって、低速タービンロータ１１０は、翼形部の回転段の量を増加させる一方、平均の段の仕事率、したがってＡＮ２を減少させ、軸方向長さの増加を軽減して同様のＡＮ２値を生成することができる。低速タービンロータ１１０は、同様の動力出力および／またはパッケージングのガスタービンエンジンのタービンセクションと比較して、タービンセクション９０で回転および固定している翼形部の全体的な量をさらに低減しながら、ＡＮ２をさらに減少させることができる。
【０１３７】
さらに、図１〜図１４に示し、本明細書に記載のシステムおよび方法は、低速タービンロータ１１０を高速タービンロータ１２０の前方または上流９９で一体にすることによって、エンジン効率をさらに改善し、翼形部の量を低減しし、エンジン重量を減少させ、および／または燃焼セクションの設計上の制約を緩和することができる。例えば、低速タービンロータ１１０の第１の段を、燃焼セクション２６のすぐ下流９８として、それらの間に第１のタービンベーンまたはノズルガイドベーンを設けずに画定すると共に、高速タービンロータ１２０と逆回転する低速タービンロータ１１０を画定することにより、固定の第１のタービンベーンまたはノズルガイドベーンとは対照的に、低速タービンロータ１１０の第１の段の全体的な燃焼ホットスポットの影響を低減することができる。このように、本明細書に記載のタービンセクション９０およびエンジン１０は、排気ガスの減少、リーンブローアウト（ＬＢＯ）および／または高度再点火の改善、動作エンベロープの一部またはすべてにわたる全体的な動作性の改善、または動作エンベロープの増加など、他の設計基準のためにホットスポット、または燃焼パターン係数を強調しないことによって、燃焼セクション２６の設計上の制約を除去することができる。
【０１３８】
本明細書は、本発明を最良の態様を含めて開示すると共に、あらゆるデバイスまたはシステムの製作および使用ならびにあらゆる関連の方法の実行を含む本発明の実施を当業者にとって可能にするために、実施例を用いている。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を含む場合、または特許請求の範囲の文言と実質的な差異を有さない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内であることを意図している。
［実施態様１］
内側シュラウド（１１２）と、外側シュラウド（１１４）と、前記内側シュラウド（１１２）と前記外側シュラウド（１１４）とを結合する少なくとも１つの接続翼形部（１１６）とを備えるタービンロータ（１１０、１２０、１３０）であって、前記外側シュラウド（１１４）は、半径方向（Ｒ）に沿って内側に延びる複数の外側シュラウド翼形部（１１８）を備えるタービンロータ（１１０、１２０、１３０）と、
前記タービンロータ（１１０、１２０、１３０）を少なくとも部分的に取り囲むタービンフレーム（２９５）と、
前記タービンフレーム（２９５）と前記タービンロータ（１１０、１２０、１３０）の前記外側シュラウド（１１４）との間に配置された摺動部分（２９４）を備える外径シールアセンブリ（４００）であって、前記外径シールアセンブリ（４００）は、前記摺動部分（２９４）の長手方向面（３５０）の半径方向内側の前記外側シュラウド（１１４）の二次歯（４０１）、および前記摺動部分（２９４）の半径方向面（３６０）に隣接して軸方向に画定された一次歯（４０２）を画定する外径シールアセンブリ（４００）と
を備える、ガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様２］
前記摺動部分（２９４）の前記半径方向面（３６０）が、前記半径方向面（３６０）を通る複数の供給孔（３７０）を画定し、空気流（２９９、４１０、４２０）が、前記供給孔（３７０）を出入りする、実施態様１に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様３］
前記二次歯（４０１）および前記一次歯（４０２）が各々、前記タービンロータ（１１０、１２０、１３０）の前記外側シュラウド（１１４）に画定される、実施態様１に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様４］
前記二次歯（４０１）および前記摺動部分（２９４）の前記長手方向面（３５０）が、それらの間に半径方向間隙（３１５）を共に画定する、実施態様１に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様５］
前記一次歯（４０２）および前記摺動部分（２９４）の前記半径方向面（３６０）が、それらの間に軸方向間隙（３２５）を共に画定する、実施態様１に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様６］
前記摺動部分（２９４）が、前記摺動部分（２９４）を通る複数の通気開口部（４２５）を画定する、実施態様１に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様７］
前記タービンフレーム（２９５）に結合された第５のマニホルド（２９２）をさらに備え、前記第５のマニホルド（２９２）が、加圧空気流（２９９、４１０、４２０）を前記外径シールアセンブリ（４００）に供給する、実施態様１に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様８］
前記第５のマニホルド（２９２）が、第１のタービン軸受（２００）から加圧空気（２９９、４１０、４２０）を供給する第２のマニホルド（２７０）と流体連通する圧力調節弁（３００）に結合される、実施態様７に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様９］
圧縮機セクション（２１）をさらに備え、前記第５のマニホルド（２９２）が、前記圧縮機セクション（２１）に結合され、前記タービンフレーム（２９５）に延びて加圧空気流（２９９、４１０、４２０）を前記シールアセンブリ（４００）に供給する、実施態様８に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１０］
前記タービンフレーム（２９５）が、前記外径シールアセンブリ（４００）の前記摺動部分（２９４）の変位をもたらすばね構造（５００）をさらに備える、実施態様１に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１１］
一体型タービンエンジン（１０）の静的タービンフレーム（２９５）と外側シュラウドロータとの間のシールアセンブリ（４００）を動作させる方法であって、
空気（２９９、４１０、４２０）を圧縮機セクション（２１）から一体型タービンセクション（９０）の回転可能な外側シュラウド（１１４）に流すことと、
空気軸受（２１０、２２０）を前記外側シュラウド（１１４）と前記シールアセンブリ（４００）の摺動部分（２９４）との間に生成することと、
前記タービンエンジン（１０）のエンジン条件に少なくとも基づいて前記外側シュラウド（１１４）への前記空気流（２９９、４１０、４２０）を調整することと
を含む、方法（８００、９００、１０００、１１００）。
［実施態様１２］
前記空気軸受（２１０、２２０）を生成することが、
前記空気流（２９９、４１０、４２０）を二次歯（４０１）とタービンフレーム（２９５）の長手方向面（３５０）との間に画定された半径方向間隙（３１５）に誘導することと、
前記空気流（２９９、４１０、４２０）を一次歯（４０２）と前記摺動部分（２９４）の半径方向面（３６０）との間に画定された軸方向間隙（３２５）に誘導することと
を含む、実施態様１１に記載の方法（８００、９００、１０００、１１００）。
［実施態様１３］
前記空気軸受（２１０、２２０）を生成することが、
高圧流（４１０、４２０）を前記二次歯（４０１）および前記一次歯（４０２）に生成することと、
前記高圧流（４１０、４２０）を前記エンジン（１０）のコア流路（７０）と流体連通する通気開口部（４２５）を通して流出させることと
をさらに含む、実施態様１２に記載の方法（８００、９００、１０００、１１００）。
［実施態様１４］
前記空気軸受（２１０、２２０）を生成することが、
前記高圧流（４１０、４２０）を介して、開放力（５３０）を前記一次歯（４０２）に隣接する前記摺動部分（２９４）に生成すること
をさらに含む、実施態様１３に記載の方法（８００、９００、１０００、１１００）。
［実施態様１５］
前記空気軸受（２１０、２２０）を生成することが、
空気流（２９９、４１０、４２０）を前記摺動部分（２９４）と前記外側シュラウド（１１４）の長手方向部分（１１５）との間に画定されたキャビティ（５５０）を介して流出させること
をさらに含む、実施態様１３に記載の方法（８００、９００、１０００、１１００）。
［実施態様１６］
前記外側シュラウド（１１４）への前記空気流（２９９、４１０、４２０）を調整することが、
前記外側シュラウド（１１４）と前記第２のタービンロータ（１１０、１２０、１３０）の複数の第２のタービン翼形部（１２２）の半径方向外側端部との間の所望のクリアランス間隙を決定すること
をさらに含む、実施態様１１に記載の方法（８００、９００、１０００、１１００）。
［実施態様１７］
前記外側シュラウド（１１４）への前記空気流（２９９、４１０、４２０）を調整することが、
前記外径シールアセンブリ（４００）と前記外側シュラウド（１１４）との間の所望の半径方向間隙（３１５）を決定することと、
前記外径シールアセンブリ（４００）と前記外側シュラウド（１１４）との間の所望の軸方向間隙（３２５）を決定することと
をさらに含む、実施態様１１に記載の方法（８００、９００、１０００、１１００）。
［実施態様１８］
前記外側シュラウド（１１４）への前記空気流（２９９、４１０、４２０）を調整することが、
前記外径シールアセンブリ（４００）の第１の側面を加圧することをさらに含み、前記第１の側面を加圧することが、空気流（２９９、４１０、４２０）を前記外側シュラウド（１１４）と前記外径シールアセンブリ（４００）との間に供給する、実施態様１１に記載の方法（８００、９００、１０００、１１００）。
［実施態様１９］
前記外径シールアセンブリ（４００）の前記第１の側面を加圧することが、吸引面シールアセンブリ（４００）を前記外側シュラウド（１１４）とタービンフレーム（２９５）との間で加圧することを含む、実施態様１８に記載の方法（８００、９００、１０００、１１００）。
［実施態様２０］
前記外側シュラウド（１１４）の回転速度、前記第２のタービンロータ（１１０、１２０、１３０）の回転速度、排気ガス温度、前記外側シュラウド（１１４）に対する材料の熱膨張定数、および前記第２のタービンロータ（１１０、１２０、１３０）に対する材料の熱膨張定数の１つまたは複数に対する前記外側シュラウド（１１４）および前記第２のタービンロータ（１１０、１２０、１３０）の半径方向寸法の少なくとも関数を含むルックアップテーブル、伝達関数、および曲線の１つまたは複数に基づいて前記外側シュラウド（１１４）および第２のタービンロータ（１１０、１２０、１３０）の１つまたは複数における空気（２９９、４１０、４２０）の所望の流れまたは圧力を決定すること
をさらに含む、実施態様１１に記載の方法（８００、９００、１０００、１１００）。
【符号の説明】
【０１３９】
１０  エンジン
１２  軸方向中心線
１４  ファンアセンブリ
１５  ファンロータ
１８  外側ケーシング
２０  環状入口
２１  圧縮機セクション
２２  中圧（ＩＰ）圧縮機
２４  高圧（ＨＰ）圧縮機
２５  圧縮機／ディフューザフレーム
２６  燃焼セクション
２７  内側ディフューザフレーム
３４  ＨＰシャフト
３５  中速シャフト
３６  低速シャフト
４２  ファンブレード
４４  ナセル
４６  支柱
４８  バイパス空気流通路
７０  コア流路
７１  二次流路
７４  空気
７６  関連する入口
７８  空気／矢印
８０  空気
８２  空気
８４  高圧プレナム
８５  燃焼チャンバ
８６  燃焼ガス
９０  （一体型）タービンセクション
９１  燃料
９８  下流端部
９９  上流端部
１０１  第１の段
１０５  ハブ
１１０  低速タービンロータ
１１２  内側シュラウド
１１４  外側シュラウド
１１５  長手方向部分
１１６  接続翼形部
１１７  （長手方向に延びる）回転アーム
１１８  外側シュラウド翼形部
１１９  内側シュラウド翼形部
１２０  高速タービンロータ
１２２  高速タービン翼形部
１２５  タービン冷却回路
１２７  冷却回路出口
１３０  中速タービンロータ
１３２  中速タービン翼形部
１５０  タービンベーン
１５５  タービンケーシング
１５６  複数のオリフィス
２００  第１のタービン軸受アセンブリ
２１０  外側空気軸受
２１１  外側環状壁
２１３  外側の複数のオリフィス
２１５  （第１のタービン軸受の）外径
２１７  溝
２１８  環状キャビティ
２２０  内側空気軸受
２２１  内側環状壁
２２３  内側の複数のオリフィス
２２５  （内側空気軸受の）内径
２３０  冷却オリフィス
２３１  圧縮空気
２４０  圧縮機シール界面
２４５  第１のキャビティ
２５０  タービンシール界面
２５５  第２のキャビティ
２６０  第１のマニホルド
２６１  圧縮空気
２６２  空気
２７０  第２のマニホルド
２７１  圧縮空気
２７５  タービン冷却供給マニホルド
２７６  圧縮空気
２８０  第３のマニホルド
２８１  圧縮空気
２９０  第４のマニホルド
２９１  圧縮空気
２９２  第５のマニホルド
２９４  摺動部分
２９５  タービンフレーム
２９６  静的アーム
２９７  外側壁
２９９  加圧空気流
３００  圧力調節弁
３１０  一方向弁
３１５  半径方向間隙
３２５  軸方向間隙
３５０  長手方向面
３６０  半径方向面
３７０  供給孔
３８０  半径方向部分
３９９  ラビリンスシールアセンブリ
４００  外径シールアセンブリ
４０１  二次歯
４０２  一次歯
４１０  高圧流／高圧空気流
４２０  通気流／高圧流
４２５  通気開口部
４３０  通気流
５００  ばね
５１０  ばね力
５１５  高圧閉鎖力
５２０  低圧閉鎖力
５２５  空気軸受
５３０  開放力
５５０  キャビティ
８００  方法
１０００  方法
１１００  方法
Ｌ  長手方向
Ｒ  半径方向
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2019074076.tif 000015
【図１４】
2019074076.tif 000016
【外国語明細書】
2019074076000001.pdf