(57)【要約】【課題】外側ドラムロータアセンブリを提供する。【解決手段】本開示は、第１の外側ドラム（１２１）および第２の外側ドラム（１３１）を含むガスタービンエンジン（１０）用の外側ドラムロータアセンブリ（１１０）に関する。各外側ドラムは、互いに隣接する半径方向に延在するフランジ（１４２）を画定する。複数の外側ドラム翼形部（１１８）は、フランジ（１４２）において第１の外側ドラム（１２１）と第２の外側ドラム（１３１）との間から半径方向に沿って内側に延在する。【選択図】図１
2019060338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジン（１０）用の外側ドラムロータアセンブリ（１１０）であって、
各外側ドラムが互いに隣接する半径方向に延在するフランジ（１４２）を画定する、第１の外側ドラム（１２１）および第２の外側ドラム（１３１）と、
前記フランジ（１４２）において前記第１の外側ドラム（１２１）と前記第２の外側ドラム（１３１）との間から前記半径方向に沿って内側に延在する複数の外側ドラム翼形部（１１８）と、
を含む外側ドラムロータアセンブリ（１１０）。
【請求項２】
前記複数の外側ドラム翼形部（１１８）の内径に結合されたディスク（１５０）をさらに含む、請求項１に記載の外側ドラムロータアセンブリ（１１０）。
【請求項３】
前記ディスク（１５０）は、長手方向に沿って前記複数の外側ドラム翼形部（１１８）に隣接して配置された前記半径方向に沿って延在する第１の保持壁（１５２）を画定し、前記第１の保持壁（１５２）は、前記長手方向に沿って前記複数の外側ドラム翼形部（１１８）の保持を提供する、請求項２に記載の外側ドラムロータアセンブリ（１１０）。
【請求項４】
前記ディスク（１５０）は、少なくとも部分的に前記長手方向に沿って前記ディスク（１５０）を貫通して延在する冷却通路を画定する、請求項２乃至３の何れか１項に記載の外側ドラムロータアセンブリ（１１０）。
【請求項５】
前記ディスク（１５０）に結合された保持リング（１６０）をさらに含み、前記保持リング（１６０）は、前記円周方向に沿って、かつ前記半径方向に沿って延在し、前記長手方向に沿って前記複数の外側ドラム翼形部（１１８）に隣接する壁を画定し、前記保持リング（１６０）は、前記長手方向に沿って前記複数の外側ドラム翼形部（１１８）の保持を提供する、請求項２乃至４の何れか１項に記載の外側ドラムロータアセンブリ（１１０）。
【請求項６】
前記ディスク（１５０）は、前記複数の外側ドラム翼形部（１１８）が配置される長手方向に沿って延在する複数のスロット（１５５）を画定し、前記複数のスロット（１５５）は、円周方向および前記半径方向に沿って前記複数の外側ドラム翼形部（１１８）の保持を提供する、請求項２乃至５の何れか１項に記載の外側ドラムロータアセンブリ（１１０）。
【請求項７】
前記ディスク（１５０）は一体の環状構造である、請求項２乃至６の何れか１項に記載の外側ドラムロータアセンブリ（１１０）。
【請求項８】
前記複数の外側ドラム翼形部（１１８）は、軸方向中心線に対してある角度で前記半径方向に沿って各々延在する、請求項２乃至７の何れか１項に記載の外側ドラムロータアセンブリ（１１０）。
【請求項９】
前記複数の外側ドラム翼形部（１１８）の外側半径端部（１５１）は、前記複数の外側ドラム翼形部（１１８）の内側半径端部（１４９）に対して前記長手方向に沿って上流にある、請求項８に記載の外側ドラムロータアセンブリ（１１０）。
【請求項１０】
前記複数の外側ドラム翼形部（１１８）、前記第１の外側ドラム（１２１）、および前記第２の外側ドラム（１３１）は、機械的締結具が貫通して延在する開口部（１２６，１２７）を各々画定し、前記機械的締結具は、前記複数の外側ドラム翼形部（１１８）、前記第１の外側ドラム（１２１）、および前記第２の外側ドラム（１３１）を互いに結合する、請求項１乃至９の何れか１項に記載の外側ドラムロータアセンブリ（１１０）。
【請求項１１】
各外側ドラム翼形部（１１８）は、前記半径方向に沿って、かつ少なくとも部分的に前記円周方向に沿って外側に延在する翼形部フランジ（１４４）を画定する、請求項１乃至９の何れか１項に記載の外側ドラムロータアセンブリ（１１０）。
【請求項１２】
前記翼形部フランジ（１４４）ならびに前記第１の外側ドラム（１２１）および前記第２の外側ドラム（１３１）の前記フランジ（１４２）は、機械的締結具が貫通して配置される開口部（１２６，１２７）を各々画定し、前記機械的締結具は、前記複数の外側ドラム翼形部（１１８）を前記外側ドラムロータアセンブリ（１１０）に保持する、請求項１１に記載の外側ドラムロータアセンブリ（１１０）。
【請求項１３】
前記第１の外側ドラム（１２１）は前記翼形部フランジ（１４４）の上流側に配置され、前記第２の外側ドラム（１３１）は前記翼形部フランジ（１４４）の下流側に配置される、請求項１１乃至１２の何れか１項に記載の外側ドラムロータアセンブリ（１１０）。
【請求項１４】
前記外側ドラムロータアセンブリ（１１０）に結合された回転可能なトルクフレーム（１０１）をさらに含み、前記トルクフレーム（１０１）は、軸方向中心線の周りに環状に各々画定された内側シュラウド（１１２）および外側シュラウド（１１４）と、前記半径方向に沿って延在し、前記内側シュラウド（１１２）および前記外側シュラウド（１１４）に結合された構造部材（１１６）と、を含む、請求項１乃至１３の何れか１項に記載の外側ドラムロータアセンブリ（１１０）。
【請求項１５】
前記トルクフレーム（１０１）は、前記第１の外側ドラム（１２１）または前記第２の外側ドラム（１３１）のいずれかの第２のフランジ（１４６）に結合される、請求項１４に記載の外側ドラムロータアセンブリ（１１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本主題は、一般的にガスタービンエンジンアーキテクチャに関する。より詳細には、本主題は、外側ドラムロータアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは、一般に、推進推力などの動力を発生するようにガスタービンエンジンを回転させて作動させるために、圧縮機部と共に回転可能な燃焼部の下流にあるタービン部を含む。一般的なガスタービンエンジンの設計基準には、しばしばバランスをとらなければならない、または妥協しなければならない矛盾する基準が含まれ、それには重量、部品数、および／または実装（すなわち、エンジンの軸方向および／または半径方向の寸法）を維持または減少させながら、燃料効率、動作効率および／または出力を増加させることが含まれる。
【０００３】
互いに噛み合う圧縮機部とタービン部は、それらの間にベーンを介さずに回転翼形部の順次の段の間の比較的高い流体速度を利用することが知られている。しかし、公知の互いに噛み合う圧縮機およびタービン部は、互いに噛み合う圧縮機およびタービン部の内側半径からの軸方向、半径方向、熱的、および／または機械的負荷によって制限され、それは互いに噛み合う外側ドラムロータに含まれ得る段数を制限する可能性がある。さらに、公知の互いに噛み合うタービン部は、低圧タービンロータと中圧タービンロータとを互いに噛み合わせるように限定されている。
【０００４】
したがって、軸方向、半径方向、熱的、および／または機械的負荷に起因する外側ドラムロータのサイズおよび構造的寿命の制限を低減または除去し得る構造が必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１６／０１９５０１０号明細書
【発明の概要】
【０００６】
本発明の態様および利点は、その一部を以下の説明に記述しており、またはその説明から明らかになり、または本発明の実施により学ぶことができる。
【０００７】
本開示は、第１の外側ドラムおよび第２の外側ドラムを含むガスタービンエンジン用の外側ドラムロータアセンブリに関する。各外側ドラムは、互いに隣接する半径方向に延在するフランジを画定する。複数の外側ドラム翼形部は、フランジにおいて第１の外側ドラムと第２の外側ドラムとの間から半径方向に沿って内側に延在する。
【０００８】
様々な実施形態では、外側ドラムロータアセンブリは、複数の外側ドラム翼形部の内径に結合されたディスクをさらに含む。一実施形態では、ディスクは、長手方向に沿って複数の外側ドラム翼形部に隣接して配置された半径方向に沿って延在する第１の保持壁を画定する。第１の保持壁は、長手方向に沿って複数の外側ドラム翼形部の保持を提供する。別の実施形態では、ディスクは、少なくとも部分的に長手方向に沿ってディスクを貫通して延在する冷却通路を画定する。さらに様々な実施形態では、外側ドラムロータアセンブリは、ディスクに結合された保持リングをさらに含む。保持リングは、円周方向に沿って、かつ半径方向に沿って延在し、長手方向に沿って複数の外側ドラム翼形部に隣接する壁を画定する。保持リングは、長手方向に沿って複数の外側ドラム翼形部の保持を提供する。さらに別の実施形態では、ディスクは、複数の外側ドラム翼形部が配置される長手方向に沿って延在する複数のスロットを画定する。複数のスロットは、円周方向および半径方向に沿って複数の外側ドラム翼形部の保持を提供する。さらに様々な実施形態では、ディスクは一体の環状構造である。
【０００９】
様々な実施形態では、複数の外側ドラム翼形部は、軸方向中心線に対してある角度で半径方向に沿って各々延在する。一実施形態では、複数の外側ドラム翼形部の外側半径端部は、複数の外側ドラム翼形部の内側半径端部に対して長手方向に沿って上流にある。
【００１０】
別の実施形態では、複数の外側ドラム翼形部、第１の外側ドラム、および第２の外側ドラムは、機械的締結具が貫通して延在する開口部を各々画定する。機械的締結具は、複数の外側ドラム翼形部、第１の外側ドラム、および第２の外側ドラムを互いに結合する。
【００１１】
様々な実施形態では、各外側ドラム翼形部は、半径方向に沿って、かつ少なくとも部分的に円周方向に沿って外側に延在する翼形部フランジを画定する。一実施形態では、翼形部フランジならびに第１の外側ドラムおよび第２の外側ドラムのフランジは、機械的締結具が貫通して配置される開口部を各々画定する。機械的締結具は、複数の外側ドラム翼形部を外側ドラムロータアセンブリに保持する。別の実施形態では、第１の外側ドラムは翼形部フランジの上流側に配置され、第２の外側ドラムは翼形部フランジの下流側に配置される。
【００１２】
さらに様々な実施形態では、外側ドラムロータアセンブリは、外側ドラムロータアセンブリに結合された回転可能なトルクフレームをさらに含む。トルクフレームは、軸方向中心線の周りに環状に各々画定された内側シュラウドおよび外側シュラウドと、半径方向に沿って延在し、内側シュラウドおよび外側シュラウドに結合された構造部材と、を含む。一実施形態では、トルクフレームは、第１の外側ドラムまたは第２の外側ドラムのいずれかの第２のフランジに結合される。
【００１３】
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。
【００１４】
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面を参照している。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本開示の態様によるタービン部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】図１に示すタービン部の一実施形態の概略断面図である。
【図３】図１〜図２に一般的に示す外側ドラムロータアセンブリの各部分の例示的な実施形態の斜視図である。
【図４】図１〜図２に一般的に示す外側ドラムロータアセンブリの各部分の例示的な実施形態の斜視図である。
【図５】図１〜図２に一般的に示す外側ドラムロータアセンブリの各部分の例示的な実施形態の斜視図である。
【図６】図１〜図２に一般的に示す外側ドラムロータアセンブリのトルクフレームの例示的な実施形態の斜視図である。
【図７】図１に示すタービン部の別の実施形態の概略断面図である。
【００１６】
本明細書および図面における符号の反復使用は、本発明の同じまたは類似の特徴もしく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】
【００１７】
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。
【００１８】
本明細書において、「第１の」、「第２の」、および「第３の」という用語は、１つの構成要素と別の構成要素とを区別するために交換可能に用いることができ、個々の構成要素の位置または重要性を示すことを意図しない。
【００１９】
「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。特に断らない限り、「下流」および「上流」は、タービン部からの出口を通って圧縮機部に入ることに伴ってエンジンのコア流路を通る、空気または結果として生じる燃焼ガスの流体流れの一般的な方向を指す。
【００２０】
「低」、「中」、「高」またはそれらのそれぞれの比較級（適用可能な場合）の用語は、特に断らない限り、エンジン内の相対速度をそれぞれ指す。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規定する。あるいは、特に断らない限り、前述の用語は、その最上級で理解されてもよい。例えば、「低タービン」はタービン部内の最も低い最大回転速度タービンを指し、「高タービン」はタービン部内の最も高い最大回転速度タービンを指すことができる。中速とは、低速と高速との間の最大回転速度を指す。
【００２１】
ガスタービンエンジン用の外側ドラムロータアセンブリの様々な実施形態が一般的に提供される。外側ドラムロータアセンブリは、外側ドラムロータと、環状の外側ドラムロータアセンブリから内側に延在する複数の外側ドラム翼形部と、を含む。内側ディスクは、一般に複数の外側ドラム翼形部に結合され、複数の外側ドラム翼形部および外側ドラムロータアセンブリの外側ドラムロータに半径方向の支持を提供する。外側ドラムロータアセンブリは、外側ドラムロータアセンブリに対して軸方向および円周方向の支持を提供する。
【００２２】
本明細書で一般的に提供される外側ドラムロータアセンブリの様々な実施形態は、外側ドラムロータアセンブリの半径の減少を可能にする。外側ドラムロータアセンブリは、最大回転速度を含む外側ドラムロータアセンブリの様々な回転速度に対する１つまたは複数の固有周波数のマージンをさらに改善することができる。さらに、本明細書で一般的に提供される外側ドラムロータアセンブリは、外側ドラムロータアセンブリを第２のタービンロータ（例えば、高速または高圧タービンロータ）の前方または上流に片持ちまたは吊り上げることを可能にすることができ、燃焼部とタービンロータとの間のタービンベーンアセンブリを不要にするか、または取り除くことができる。
【００２３】
互いに噛み合う圧縮機またはタービン部は、重量、部品数、および／または実装（例えば、半径方向および／または軸方向寸法）を低減しながら、燃料効率、動作効率および／または出力を増加させることができる。例えば、互いに噛み合う圧縮機またはタービン部は、ガスタービンエンジンのバイパス比および／または全体の圧力比を増加させることを可能にし、それにより、同様の出力および／または実装の他のエンジンと比較して、燃料効率、動作効率、および／または出力を向上させることができる。互いに噛み合う圧縮機またはタービン部は、効率、性能、または出力を維持または改善しながら、固定翼形部および／または回転翼形部の量をさらに低減し、それによってエンジンの実装および／または重量をさらに低減することができる。さらに、互いに噛み合うタービン部は、軸方向流れ面積と回転速度の二乗との積（「ＡＮ２」と呼ばれる）を減少させることができると共に、タービン部の１段当たりの平均仕事率をさらに低下させることができる。
【００２４】
ここで図面を参照すると、図１は、高バイパスターボファンエンジンとして示された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」と呼ぶ）の概略断面図であり、本開示の一態様によるタービン部９０の例示的な実施形態を組み込んでいる。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、ターボ機械全般に適用することもできる。図１に示すように、エンジン１０は、参照目的のために、それを貫通し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、長手方向Ｌに沿った上流端９９と下流端９８、および円周方向Ｃ（図３〜図４に示す）を画定する。
【００２５】
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、圧縮機部２１、燃焼部２６、および互いに噛み合うタービン部９０（本明細書では「タービン部９０」と呼ぶ）を、長手方向Ｌに沿って直列の流れの配置で包囲するかまたは少なくとも部分的に流す。ファンアセンブリ１４は、一般に、圧縮機部２１のほぼ前方または上流９９に配置される。図１に示す実施形態では、エンジン１０は、圧縮機部２１が第１の圧縮機２２と第２の圧縮機２４とを長手方向Ｌに沿って交互にまたは互いに噛み合った配置で含む２スプール構成を画定する。ファンアセンブリ１４および第１の圧縮機２２は、エンジン１０の上流端９９に向かって第１のシャフト３６に結合され、第１のタービンロータ１００は、エンジン１０の下流端９８に向かって第１のシャフト３６に結合される。第１の圧縮機２２およびファンアセンブリ１４は、第１のタービンロータ１００によって駆動される。第２の圧縮機２４は、第２のシャフト３４に結合され、第２のタービンロータ１２０は、エンジン１０の下流端９８に向かって第２のシャフト３４に結合される。第２の圧縮機２４は、第２のタービンロータ１２０によって駆動される。様々な実施形態では、第１の圧縮機２２は低圧（ＬＰ）圧縮機を画定し、第２の圧縮機２４は高圧（ＨＰ）圧縮機を画定する。さらに様々な実施形態では、第１のタービンロータ１００は低速タービン３０を画定することができ、第２のタービンロータ１２０は高速タービン２８を画定することができる。
【００２６】
他の実施形態では、エンジン１０は、圧縮機部２１がファンロータ１５と、第１の圧縮機２２および第２の圧縮機２４と、を含むファンアセンブリ１４を画定する３スプール構成を画定することができる。第３のタービンロータは、ＩＰ圧縮機を画定する第１の圧縮機を駆動する中速タービンを画定することができる。低速タービン３０を画定する第１のタービンロータ１００は、ファンロータ１５に取り付けられて、ファンアセンブリ１４を駆動する。このような実施形態では、第３のタービンロータは、高速タービン２８を画定する第２のタービンロータ１２０に加えて、またはそれに代えて、第１のタービンロータ１００の間に互いに噛み合って配置されてもよい。
【００２７】
再び図１を参照すると、ファンアセンブリ１４は、ファンロータ１５に結合された複数のファンブレード４２の少なくとも１つの段を含む。複数のファンブレード４２は、ファンロータ１５に結合され、ファンロータ１５から半径方向Ｒに外側に延在する。様々な実施形態では、ファンロータ１５は、長手方向Ｌに沿ってファンブレード４２の複数の段を含むことができる。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んでいる。一実施形態では、ナセル４４は、円周方向に離間して配置された複数の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、その間にバイパス空気流路４８を画定するように、外側ケーシング１８の外側部分の上に（半径方向Ｒに）延在することができる。
【００２８】
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とタービン部９０に結合された第１のシャフト３６との間に配置された減速アセンブリをさらに含むことができる。減速アセンブリは、第１のシャフト３６を介してファンロータ１５が取り付けられているタービン部９０のタービンロータに対してファンロータ１５の回転速度を低下させることができる。
【００２９】
ここで図２を参照すると、エンジン１０のタービン部９０の例示的な実施形態が一般的に提供される。タービン部９０は、長手方向Ｌに沿って交互に配置された（すなわち、互いに噛み合う）第１のタービンロータ１００と第２のタービンロータ１２０とを含む。第１のタービンロータ１００は、軸方向中心線１２の周りに円周方向に沿って延在する環状の外側ドラムロータアセンブリ１１０を含む。外側ドラムロータアセンブリ１１０は、長手方向Ｌに沿って延在し、第２のタービンロータ１２０を少なくとも部分的に取り囲む。
【００３０】
外側ドラムロータアセンブリ１１０は、第１の外側ドラム１２１および第２の外側ドラム１３１を画定する。第１の外側ドラム１２１および第２の外側ドラム１３１は、半径方向Ｒに沿って延在し、長手方向Ｌに沿って互いに隣接するフランジ１４２を各々画定する。このように、第１の外側ドラム１２１および第２の外側ドラム１３１は、長手方向Ｌに沿って外側ドラムロータアセンブリ１１０の各部分を各々画定する。第１の外側ドラム１２１および第２の外側ドラム１３１の各々は、軸方向中心線１２の周りでほぼ環状に延在する。
【００３１】
外側ドラムロータアセンブリ１１０は、半径方向Ｒに沿って内側に延在する複数の外側ドラム翼形部１１８をさらに含む。複数の外側ドラム翼形部１１８は、軸方向中心線１２の周りに円周方向に配置される。外側ドラム翼形部１１８は、フランジ１４２において、第１の外側ドラム１２１と第２の外側ドラム１３１との間にさらに配置される。様々な実施形態では、複数の外側ドラム翼形部１１８は、第１の外側ドラム１２１と第２の外側ドラム１３１との間で外側ドラムロータアセンブリ１１０に各々結合される。
【００３２】
一実施形態では、外側ドラム翼形部１１８、第１の外側ドラム１２１、および第２の外側ドラム１３１は、機械的締結具が貫通して延在する開口部１２６を各々画定する（例えば、ナット、ねじ、リベット、ピンなどを備えたボルトまたはタイロッド）。機械的締結具は、複数の外側ドラム翼形部１１８の各々を、第１の外側ドラム１２１および第２の外側ドラム１３１に結合する。
【００３３】
他の実施形態では、外側ドラム翼形部１１８は、限定はしないが、溶接、ろう付け、はんだ付けまたは接合などの接合プロセスを介して外側ドラムロータアセンブリ１１０に結合されてもよい。
【００３４】
図２では、外側ドラムロータアセンブリ１１０がタービン部９０の一部として示されているが、本明細書で説明される外側ドラムロータアセンブリ１１０は、図１に一般的に示すような互いに噛み合う圧縮機部２１にさらに適用できることを理解されたい。例えば、一実施形態では、第１の圧縮機２２は、第２の圧縮機２４と交互に配置された複数の外側ドラム翼形部１１８を配置する外側ドラムロータアセンブリ１１０を含む。
【００３５】
ここで図３〜図４を参照すると、外側ドラムロータアセンブリ１１０の各部分の斜視図が一般的に示されている。図３は、第１の外側ドラム１２１と第２の外側ドラム１３１との間に配置された複数の外側ドラム翼形部１１８を概略的に示す。図４は、複数の外側ドラム翼形部１１８を概略的に示す。図２〜図４を参照すると、外側ドラム翼形部１１８は、半径方向Ｒに沿って、かつ少なくとも部分的に円周方向Ｃに沿って延在する翼形部フランジ１４４を各々画定することができる。各外側ドラム翼形部１１８の各翼形部フランジ１４４は、第１の外側ドラム１２１と第２の外側ドラム１３１との間の長手方向Ｌに沿って配置された半径方向に延在する壁を画定するように、隣接して円周方向に配置されてもよい。開口部１２６は、翼形部フランジ１４４を通して画定され、外側ドラム翼形部１１８を（例えば、機械的締結具を介して）外側ドラムロータアセンブリ１１０に保持することができる。開口部１２６は、第１の外側ドラム１２１のフランジ１４２、外側ドラム翼形部１１８の翼形部フランジ１４４、および第２の外側ドラム１３１のフランジ１４２の各々を通って延在し、機械的締結具が、外側ドラムロータアセンブリ１１０のドラム１２１、１３１および翼形部１１８の軸方向もしくは長手方向、半径方向および円周方向の保持を提供することを可能にすることを理解されたい。
【００３６】
一実施形態では、翼形部フランジ１４４は、各隣接する翼形部１１８の各隣接する翼形部フランジ１４４が円周方向Ｃに沿って入れ子になっているか、または少なくとも部分的に重なり合っている接合部１４５を各々画定する。様々な実施形態では、接合部１４５は、限定はしないが、ダブテール、タングおよび溝、ラベット、ボックス、ラップなどを画定することができる。一般に、接合部１４５は、翼形部フランジ１４４の各対が円周方向Ｃに沿って互いに少なくとも部分的に重なり合うことを可能にする。
【００３７】
様々な実施形態では、外側ドラムロータアセンブリ１１０は、翼形部フランジ１４４の上流側（例えば、上流端９９に向かって）に配置された第１の外側ドラム１２１と、翼形部フランジ１４４の下流側（例えば、下流端９８に向かって）に配置された第２の外側ドラム１３１と、を画定する。
【００３８】
ここで図３−４を参照すると、外側ドラムロータアセンブリ１１０は、複数の外側ドラム翼形部１１８の内側半径端部１４９に結合されたディスク１５０をさらに含む。様々な実施形態では、ディスク１５０は、半径方向Ｒに沿って複数の外側ドラム翼形部１１８に構造的支持を提供するように、一体の環状構造を画定する。一実施形態では、ディスク１５０は、ロータのリングディスクを画定する。別の実施形態では、ディスク１５０は、ネックおよびボア部分を含むようなウェブディスクを画定する。ディスク１５０はさらに、複数の外側ドラム翼形部１１８に接線方向または円周方向の支持を提供する。
【００３９】
様々な実施形態では、ディスク１５０は、軸方向中心線１２の周りに環状に延在し、複数の外側ドラム翼形部１１８の内側半径端部１４９に配置される。一実施形態では、ディスク１５０と外側ドラム翼形部１１８が一体構造を共に画定する。別の実施形態では、ディスク１５０、外側ドラム翼形部１１８、ならびに第１の外側ドラム１２１および第２の外側ドラム１３１のうちの１つまたは複数が、共に一体構造を画定する。
【００４０】
図２に示すようなさらに様々な実施形態では、ディスク１５０は、少なくとも部分的に長手方向Ｌに沿って貫通して延在する冷却通路１５３を画定することができる。一実施形態では、冷却通路１５３は、少なくとも部分的に円周方向に沿って延在する。別の実施形態では、冷却通路１５３は、ディスク１５０を貫通する蛇行構造を画定する。さらに別の実施形態では、冷却通路１５３は、少なくとも部分的に半径方向Ｒに沿って画定される。冷却通路１５３の様々な実施形態は、エンジン１０のタービン部９０に配置されたディスク１５０にさらに画定されてもよく、外側ドラムロータアセンブリ１１０の内側半径端部１４９に冷却を提供することができる。
【００４１】
一実施形態では、ディスク１５０は、長手方向Ｌに沿って延在する複数のスロット１５５を画定する。複数の外側ドラム翼形部１１８は、ディスク１５０を貫通して画定された各スロット１５５を通って配置される。各スロット１５５は、一般的に、円周方向に沿って配置され、互いに離散している。様々な実施形態では、スロット１５５と外側ドラム翼形部１１８がダブテール接合部を共に画定する。複数のスロット１５５は、円周方向Ｃおよび半径方向Ｒに沿って複数の外側ドラム翼形部１１８の保持を提供する。
【００４２】
ここで図５を参照すると、外側ドラムロータアセンブリ１１０の一部の別の斜視図が一般的に示されている。図５に一般的に示す実施形態では、ディスク１５０は、半径方向Ｒに沿って延在する第１の保持壁１５２を画定する。第１の保持壁１５２は、長手方向Ｌに沿って複数の外側ドラム翼形部１１８の内側半径端部１４９に隣接して配置される。第１の保持壁１５２は、長手方向Ｌに沿って複数の外側ドラム翼形部１１８の保持を提供する。
【００４３】
一実施形態では、第１の保持壁１５２は、円周方向Ｃに沿って互いに分離した複数の別個の壁として画定される。様々な実施形態では、第１の保持壁１５２は、ディスク１５０を貫通して配置された外側ドラム翼形部１１８の量に対応する別個の第１の保持壁１５２の量を画定する。
【００４４】
引き続き図５を参照すると、外側ドラムロータアセンブリ１１０は、ディスク１５０に結合された保持リング１６０をさらに含む。保持リング１６０は、円周方向Ｃに沿って、かつ半径方向Ｒに沿って延在し、長手方向Ｌに沿って複数の外側ドラム翼形部１１８に隣接する壁を画定する。保持リング１６０は、長手方向Ｌに沿って複数の外側ドラム翼形部１１８の保持を提供する。
【００４５】
様々な実施形態では、保持リング１６０およびディスク１５０は、保持リング１６０をディスク１５０に結合するために機械的締結具が貫通して配置される開口部１２７を各々画定する。他の実施形態では、保持リング１６０は、接合プロセス（例えば、溶接、ろう付け、はんだ付けなど）によってディスク１５０に結合される。保持リング１６０および保持壁１５２は、共に長手方向Ｌに沿って外側ドラム翼形部１１８をディスク１５０に保持する。ダブテール接合部を画定するようなスロット１５５は、ディスク１５０に対して外側ドラム翼形部１１８を円周方向および半径方向に保持する。
【００４６】
ディスク１５０は、一般的に、外側ドラム翼形部１１８、第１の外側ドラム１２１、および第２の外側ドラム１３１からの半径方向荷重に対して反作用する構造的支持を提供する円筒形のフープまたはドラムとして機能することができる。第１の外側ドラム１２１および第２の外側ドラムロータ１３１は、トルクおよび軸方向／長手方向の荷重に反作用する、またはそれを伝達する構造的支持を提供する。外側ドラム翼形部１１８の内側半径端部１４９に画定されたディスク１５０は、その振動レジームにわたって外側ドラムロータアセンブリ１１０の応答スペクトルをさらに改善することができる。例えば、ディスク１５０は、１つまたは複数の固有振動周波数と第１のタービンロータ１００の最大回転速度との間のマージンを改善することができる。
【００４７】
本開示は、第１の外側ドラム１２１および第２の外側ドラム１３１を含むが、１つまたは複数の追加の外側ドラムが、図１、図２および図７に一般的に示すような直列配置で含まれて、第１の外側ドラム１２１と第２の外側ドラム１３１との間に結合された複数の外側ドラム翼形部１１８の複数の段を画定することができることを理解されたい。
【００４８】
ここで図１〜図５を参照すると、エンジン１０の動作中に、矢印７４で概略的に示すようなある量の空気が、ナセルおよび／またはファンアセンブリ１４の付随する入口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を横切って通過する際に、矢印７８で概略的に示すような空気の一部は、バイパス空気流路４８に導かれるかまたは送られ、一方、矢印８０で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を通り、入口２０を通って導かれる。空気８０は、圧縮機部２１を通って燃焼部２６に向かって流れるにつれて次第に圧縮される。
【００４９】
ここで、矢印８２で概略的に示すように、圧縮空気は、燃焼部２６内に流れ、そこで燃料が導入され、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、タービン部９０に流入し、タービン部９０の第１のタービンロータ１００および第２のタービンロータ１２０、さらに様々な実施形態では、第３のタービンロータを回転させ、圧縮機部２１および／またはファンアセンブリ１４のそれぞれ結合された回転部材の回転を支援する。
【００５０】
ここで図２および図６を参照すると、第１のタービンロータ１００は、外側ドラムロータアセンブリ１１０に結合されたトルクフレーム１０１をさらに含む。様々な実施形態では、第１の外側ドラム１２１または第２の外側ドラム１３１は、半径方向Ｒに沿って、トルクフレーム１０１が結合される円周方向に少なくとも部分的に沿って延在する第２のフランジ１４６を画定する。様々な実施形態では、トルクフレーム１０１は、図２に一般的に示すように、第２の外側ドラム１３１の下流端に結合される。他の実施形態では、トルクフレーム１０１は、第１の外側ドラム１２１の上流端に結合される。さらに他の実施形態では、トルクフレーム１０１は、第１の外側ドラム１２１と第２の外側ドラム１３１との間に画定され、外側ドラムロータアセンブリ１１０がトルクフレーム１０１の上流および下流に延在する。
【００５１】
図６を参照すると、トルクフレーム１０１の例示的な実施形態が一般的に示されている。トルクフレーム１０１は、内側シュラウド１１２と、内側シュラウド１１２の半径方向Ｒの外側にある外側シュラウド１１４と、を含む。少なくとも１つの構造部材１１６は、内側シュラウド１１２と外側シュラウド１１４とを少なくとも部分的に半径方向Ｒに結合する。図１および図７に一般的に示すような様々な実施形態では、内側ドラムロータ１１１は、トルクフレーム１０１の内側シュラウド１１２に結合され、長手方向Ｌに沿って延在してもよい。
【００５２】
様々な実施形態では、外側ドラム翼形部１１８および構造部材１１６は、正圧側面、負圧側面、前縁、および後縁を画定する翼形部を各々画定する。翼形部を画定する構造部材１１６は、一般的に、トルクフレーム１０１の回転を可能にするように構成される。例えば、外側ドラムロータアセンブリ１１０の一部としてのトルクフレーム１０１は、軸方向中心線１２に沿って、例えば、第１の外側ドラム１２１、第２の外側ドラム１３１、および内側ドラムロータ１１１（図７）と共に回転する第１の速度で第１の方向に回転するように構成される。
【００５３】
内側ドラムロータ１１１は、トルクフレーム１０１の内側半径端部１４９に結合され、長手方向Ｌに沿って（例えば、下流端９８に向かって）延在してもよい。様々な実施形態では、内側ドラムロータ１１１は、長手方向Ｌに沿って互いに結合された複数のリングまたはウェブディスクを含むことができる。例えば、内側ドラムロータ１１１は、取り付けられて、流路７０を通って半径方向Ｒに沿って外側に延在する翼形部を含む、複数の一体ブレード付きロータまたはブレード付きディスクを含むことができる。
【００５４】
ここで図７を参照すると、タービン部９０の別の例示的な実施形態の概略断面図が一般的に示されている。一般的に図示した実施形態では、外側ドラム翼形部１１８、構造部材１１６、またはその両方は、軸方向中心線１２および半径方向Ｒに対して傾斜角１０９を画定することができる。図７に示すような一実施形態では、外側ドラム翼形部１１８、構造部材１１６、またはその両方の外側半径端部１５１が、外側ドラム翼形部１１８、構造部材１１６、またはその両方の内側半径の上流に配置されるように傾斜角１０９が画定される。例えば、傾斜角１０９は、軸方向中心線１２に対して約９０度以上に画定することができる。別の実施形態では、傾斜角１０９は、軸方向中心線１２に対して約１８０度未満である。さらに様々な実施形態では、傾斜角１０９は、軸方向中心線１２に対して約９０度すなわち垂直であってもよい。
【００５５】
図２に示す実施形態では、外側ドラム翼形部１１８、構造部材１１６、またはその両方は、構造部材１１６が内側シュラウド１１２から上流端９９に向かって延在する鈍角または前方傾斜角１０９を画定することができる（すなわち、外側ドラム翼形部１１８の半径方向内側端部１４９、構造部材１１６、またはその両方は、半径方向外側端部１５１よりもさらに下流にある）。鈍角または前方傾斜角１０９は、タービン部９０の回転中にトルクフレーム１０１上の遠心荷重を打ち消すまたは相殺することができる。鈍角傾斜角１０９は、外側ドラム翼形部１１８、構造部材１１６、またはその両方が、トルクフレーム１０１を含む第１のタービンロータ１００ならびに外側ドラムロータ１１０および内側ドラムロータ１１１の１つまたは複数の回転などによる、エンジン１０の動作中の軸方向荷重を打ち消すまたは相殺することを可能にすることができる。鈍角傾斜角１０９は、さらに、構造部材１１６が、コア流路７０を通る燃焼ガス８６の流れに起因する軸方向荷重を打ち消すまたは相殺することを可能にすることができる。
【００５６】
図２に一般的に示すような他の実施形態では、構造部材１１６および／または外側ドラム翼形部１１８は、１つまたは複数の構造部材１１６および／または外側ドラム翼形部１１８が、軸方向中心線１２からほぼ半径方向外側に、または上流端９９に向かって延在するように（すなわち、翼形部１１６、１１８の半径方向内側端部が、半径方向外側端部とほぼ等しいかまたはそれよりさらに上流にあるように）、ほぼ垂直または鋭角の傾斜角１０９を各々画定することができる。
【００５７】
ここでさらに説明するように、トルクフレーム１０１は、燃焼ガス８６から仕事またはエネルギーを抽出して、トルクフレーム１０１、第１の外側ドラムロータ１２１、第２の外側ドラムロータ１３１、および内側ドラムロータ１１１の回転を可能にするように構成される。さらに、構造部材１１６などのトルクフレーム１０１は、長手方向Ｌに沿う荷重などの、エンジン１０のコア流路７０内の燃焼ガス８６からの反作用荷重を伝達するように構成される。構造部材１１６はさらに、内側シュラウド１１２およびこれに取り付けられた内側ドラムロータ１１１、ならびに外側シュラウド１１４およびそれに取り付けられた外側ドラムロータ１２１、１３１から半径方向Ｒおよび円周方向Ｃに沿って荷重を伝達する。
【００５８】
図６に示すトルクフレーム１０１の例示的な実施形態をさらに参照すると、外側バンド１１３が外側シュラウド１１４に結合され、その半径方向Ｒの外側に配置される。外側バンド１１３は、少なくとも部分的に円周方向Ｃに延在する。様々な実施形態では、外側バンド１１３は、トルクフレーム１０１の外側シュラウド１１４の周りに環状に延在する。外側シュラウド１１４に結合された外側バンド１１３は、外側シュラウド１１４を取り囲む環状リングを画定するなどの構造的支持をさらに提供し、外側シュラウド１１４には、外側ドラムロータ１２１、１３１が結合され、長手方向Ｌに沿って延在する。さらに様々な実施形態では、トルクフレーム１０１は、外側シュラウド１１４を外側バンド１１３に結合する半径方向に少なくとも部分的に延在する接続部材１０５をさらに含む。接続部材１０５は、さらに、内側シュラウド１１２および内側ドラムロータ１１１、構造部材１１６、外側シュラウド１１４および外側ドラムロータ１２１、１３１から外側バンド１１３に荷重を伝達することができる。
【００５９】
様々な実施形態では、第２の外側ドラム１３１は、第２の外側ドラム１３１の下流端など、トルクフレーム１０１の外側バンド１１３に結合される。外側ドラムロータアセンブリ１１０、より具体的には、外側ドラムロータ１２１、１３１は、外側バンド１１３から長手方向Ｌに沿って概して片持ちまたは吊り上げられてもよい。外側ドラムロータアセンブリ１１０のディスク１５０は、望ましくない振動モードを減衰させることができる。さらに、接続部材１０５を含むようなトルクフレーム１０１は、外側ドラムロータアセンブリ１１０の高速回転を可能にするような望ましくない振動モードをさらに減衰させることができる。さらに、ディスク１５０は、外側ドラムロータアセンブリ１１０が第２のタービンロータ１２０の前方または上流にオーバーハングされることを可能にすることができ、燃焼部２６とタービン部９０のタービンロータとの間のタービンベーンノズルの存在または必要性を回避することができる。
【００６０】
トルクフレーム１０１は、外側ドラムロータアセンブリ１１０を吊り上げる、もしくは片持ちすることができる、外側ドラムロータ１１０の構造的支持を画定することができる。接続部材１０５は、望ましくないエンジン動特性を減衰させるように構成されたばね特性を画定することができる。接続部材１０５は、構造部材１１６の半径方向の成長、移動、または変位をさらに提供してもよく、一方、外側バンド１１３は構造的剛性を提供する。接続部材１０５は、軸方向もしくは長手方向Ｌに沿った荷重、半径方向Ｒに沿った荷重、ならびに／あるいは長手方向Ｌ、半径方向Ｒ、および／または円周方向Ｃに沿ったねじり、曲げ、振動もしくはねじり荷重などの熱的および機械的荷重を伝達することができる。さらに、接続部材１０５は、外側シュラウド１１４と外側ドラムロータアセンブリ１１０との間に画定されたタービン部９０の二次流路内の高い温度勾配を減衰することができる。
【００６１】
様々な実施形態では、エンジン１０の動作中に、ディスク１５０、外側シュラウド１１４から外側バンド１１３までの接続部材１０５のうちの１つまたは複数を含む外側ドラムロータアセンブリ１１０は、互いに噛み合うタービン部９０または圧縮機部２１用の吊り上げまたは片持ちの外側ドラムロータアセンブリ１１０を支持するのに適切な半径方向の剛性を提供しながら、熱的、軸方向、半径方向および機械的負荷を外側バンド１１３に伝達することができる。さらに、外側バンド１１３は、望ましくない振動モード、高調波またはノイズを減衰させるために十分な剛性を提供し、および／または一般に所望のエンジン動特性を促進することができる。
【００６２】
外側ドラムロータアセンブリ１１０、またはそれの部分もしくはそれの部分の組み合わせは、積層造形または３Ｄ印刷、または鋳造、鍛造、機械加工、または３Ｄ印刷された鋳型から形成された鋳造、またはそれらの組み合わせを使用して形成されてもよい。複数の外側ドラムロータ１１８、第１の外側ドラム１２１、第２の外側ドラム１３１、ディスク１５０、およびトルクフレーム１０１の１つまたは複数の段などの外側ドラムロータアセンブリ１１０またはその一部、および他の部分は、ナット、ボルト、ねじ、ピン、またはリベットなどの締結具を使用して、あるいは溶接、接着、摩擦または拡散接合などの接合方法、あるいは締結具および／または接合方法の組み合わせを使用して機械的に接合することができる。
【００６３】
本明細書で一般的に説明される外側ドラムロータアセンブリ１１０の実施形態は、外側ドラムロータアセンブリ１１０と第２のタービンロータ１２０との相互噛み合いをさらに可能にすることができ、それは第２のタービンロータ１２０（例えば、高圧または高速タービンロータ）の前方または上流を含み、外側ドラムロータアセンブリ１１０（例えば、低速タービンロータとして）、より具体的には、複数の外側ドラム翼形部１１８の少なくとも１つの段が燃焼部２６のすぐ下流にあることを可能にする。このように、ディスク１５０、トルクフレーム１０１、またはそれらの組み合わせは、燃焼部２６の下流の第１のタービンベーンまたはノズルの必要性または存在を排除することができ、タービン部９０の性能および／または効率、エンジン１０の性能、動作性、および／または効率を向上させ、かつ／あるいはエンジン１０の重量、部品数、および／または実装（例えば、長手方向および／または半径方向の寸法）を減少させることができる。さらに様々な実施形態では、トルクフレーム１０１は、吊り上げまたは片持ちの外側ドラムロータアセンブリ１１０および内側ドラムロータ１１１を少なくとも部分的に長手方向Ｌに沿って反対方向に延在することを可能にする構造的支持を提供することができる。
【００６４】
本明細書に示して説明したタービン部９０および圧縮機部２１は、重量、部品数、および／または実装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／または出力を提供することによって、既存のタービン部を改善することができる。第２のタービンロータ１２０、第２の圧縮機２４、またはその両方の間に噛み合っている複数の外側ドラム翼形部１１８は、各回転部品間の固定翼形部の段を除去することによって実装を減らし、部品数を減らすことができる。
【００６５】
さらに、タービン部９０は、重量またはサイズ（例えば、軸方向の長さ）をエンジン１０に追加することなく、減速ギヤボックスに匹敵する効率の利益を提供することができる。例えば、燃焼部２６の下流の第１段としてのタービン部９０の外側ドラムロータアセンブリ１１０は、燃焼器ホットスポットを占める燃焼部２６の設計上の制約を取り除くことによって、エンジン効率をさらに改善することができる。さらに、タービン部９０は、一般に圧縮機部２１から抽出され、しばしばエンジン１０からの潜在的な推進エネルギーを除去すると考えられる冷却空気の要件を低減することによってエンジン１０の効率を改善することができる。
【００６６】
図１〜図７に示し本明細書に記載したシステムは、重量、部品数、および／または実装（例えば、半径方向および／または軸方向の寸法）を維持または減少させながら、燃料消費を低減し、動作性を向上させ、エンジン性能および／または出力を向上させることができる。本明細書で提供されるシステムは、同様の出力を有する他のガスタービンエンジンと比較して実装を維持または低減させながら、ターボファンなどの既存のガスタービンエンジン構成を上回るバイパス比および／または全体の圧力比を高めることを可能にする。本明細書に記載されたシステムは、バイパス比および／または全体の圧力比を改善し、それによって全体のガスタービンエンジン効率を高めるのに役立つことができる。本明細書で提供されるシステムは、冷却空気を必要とする固定翼形部（例えば、ノズルガイドベーン）を低減または除去することによって、全体的なガスタービンエンジン効率を高めることができる。さらに、本明細書で提供されるシステムは、回転翼形部および／または固定翼形部の量（例えば、ブレードおよび／またはベーン）を低減することによって、ガスタービンエンジンの実装および重量を低減し、効率を高めることができる。
【００６７】
さらに、図１〜図７に示し本明細書に記載したシステムは、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、この積を「ＡＮ２」と呼ぶ）を減少させることができる。例えば、図１〜図７に関して示し説明したエンジン１０は、一般に、従来のギヤ付きターボファン構成に比べてＡＮ２を低減することができる。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り、ＡＮ２を低下させると、必要とされる平均段仕事係数（すなわち、回転翼形部の各段における平均必要負荷）が増加する。しかしながら、本明細書に記載したシステムは、タービン部９０の下流端９８に向かって噛み合わせのないタービン構造（すなわち、内側シュラウド１１２）も画定しながら、第１のタービンロータ１００を第２のタービンロータ１２０の１つまたは複数の段の間に噛み合わせることによって、（同様の推力出力および実装のエンジンと比較して）平均段仕事係数を低下させ、タービン部９０の軸方向長さを維持しながら、ＡＮ２を低下させることができる。したがって、第１のタービンロータ１００および第２のタービンロータ１２０は共に翼形部の回転段数を増加させ、平均段仕事係数、したがってＡＮ２を減少させると共に、同様なＡＮ２値を生成するために軸方向長さの増加を緩和することができる。第１のタービンロータ１００は、同様の出力および／または実装のガスタービンエンジンのタービン部に対して、タービン部９０内で、回転翼形部および固定翼形部の総量をさらに低減しながら、ＡＮ２をさらに低減することができる。
【００６８】
さらに、本明細書に記載の図１〜図７に示すシステムは、第１のタービンロータ１００を、高速タービン２８を画定する第２の回転部品１２０の前方または上流９９に噛み合わせることによって、エンジン効率をさらに改善し、翼形部の量をさらに減らし、エンジン重量をさらに低減し、および／または燃焼部の設計制約をさらに緩和することができる。例えば、間に第１のタービンベーンまたはノズルガイドベーンなしに、第１のタービンロータ１００の第１段を燃焼部２６のすぐ下流９８に画定し、さらに第１のタービンロータ１００を第２の回転部品１２０と反対方向に回転するように画定することにより、固定した第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、第１のタービンロータ１００の第１段の全体の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、本明細書に記載したタービン部９０およびエンジン１０は、排出物を削減し、リーンブローアウト（ＬＢＯ）および／または高度再点火を改善し、動作エンベロープの一部または全部にわたる全体的な動作性を改善し、あるいは動作エンベロープを増加させるなどの、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因子を強調しないことによって燃焼部２６の設計に対する制約を取り除くことができる。
【００６９】
さらに、図１〜図７に示し本明細書に記載したシステムは、回転する段の間の固定ベーンの必要性を取り除くかまたは不要にするように、第１の圧縮機２２と第２の圧縮機２４との相互噛み合いを可能にし、それによって部品量、軸方向および／または半径方向寸法などのエンジンの実装、および重量を低減し、エンジン１０の性能および効率を改善することができる。
【００７０】
本明細書は、本発明を開示するために実施例を用いており、最良の形態を含んでいる。また、いかなる当業者も本発明を実施することができるように実施例を用いており、任意の装置またはシステムを製作し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含んでいる。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］
ガスタービンエンジン（１０）用の外側ドラムロータアセンブリ（１１０）であって、
各外側ドラムが互いに隣接する半径方向に延在するフランジ（１４２）を画定する、第１の外側ドラム（１２１）および第２の外側ドラム（１３１）と、
前記フランジ（１４２）において前記第１の外側ドラム（１２１）と前記第２の外側ドラム（１３１）との間から前記半径方向に沿って内側に延在する複数の外側ドラム翼形部（１１８）と、
を含む外側ドラムロータアセンブリ（１１０）。
［実施態様２］
前記複数の外側ドラム翼形部（１１８）の内径に結合されたディスク（１５０）をさらに含む、実施態様１に記載の外側ドラムロータアセンブリ（１１０）。
［実施態様３］
前記ディスク（１５０）は、長手方向に沿って前記複数の外側ドラム翼形部（１１８）に隣接して配置された前記半径方向に沿って延在する第１の保持壁（１５２）を画定し、前記第１の保持壁（１５２）は、前記長手方向に沿って前記複数の外側ドラム翼形部（１１８）の保持を提供する、実施態様２に記載の外側ドラムロータアセンブリ（１１０）。
［実施態様４］
前記ディスク（１５０）は、少なくとも部分的に前記長手方向に沿って前記ディスク（１５０）を貫通して延在する冷却通路を画定する、実施態様２に記載の外側ドラムロータアセンブリ（１１０）。
［実施態様５］
前記ディスク（１５０）に結合された保持リング（１６０）をさらに含み、前記保持リング（１６０）は、前記円周方向に沿って、かつ前記半径方向に沿って延在し、前記長手方向に沿って前記複数の外側ドラム翼形部（１１８）に隣接する壁を画定し、前記保持リング（１６０）は、前記長手方向に沿って前記複数の外側ドラム翼形部（１１８）の保持を提供する、実施態様２に記載の外側ドラムロータアセンブリ（１１０）。
［実施態様６］
前記ディスク（１５０）は、前記複数の外側ドラム翼形部（１１８）が配置される長手方向に沿って延在する複数のスロット（１５５）を画定し、前記複数のスロット（１５５）は、円周方向および前記半径方向に沿って前記複数の外側ドラム翼形部（１１８）の保持を提供する、実施態様２に記載の外側ドラムロータアセンブリ（１１０）。
［実施態様７］
前記ディスク（１５０）は一体の環状構造である、実施態様２に記載の外側ドラムロータアセンブリ（１１０）。
［実施態様８］
前記複数の外側ドラム翼形部（１１８）は、軸方向中心線に対してある角度で前記半径方向に沿って各々延在する、実施態様２に記載の外側ドラムロータアセンブリ（１１０）。
［実施態様９］
前記複数の外側ドラム翼形部（１１８）の外側半径端部（１５１）は、前記複数の外側ドラム翼形部（１１８）の内側半径端部（１４９）に対して前記長手方向に沿って上流にある、実施態様８に記載の外側ドラムロータアセンブリ（１１０）。
［実施態様１０］
前記複数の外側ドラム翼形部（１１８）、前記第１の外側ドラム（１２１）、および前記第２の外側ドラム（１３１）は、機械的締結具が貫通して延在する開口部（１２６，１２７）を各々画定し、前記機械的締結具は、前記複数の外側ドラム翼形部（１１８）、前記第１の外側ドラム（１２１）、および前記第２の外側ドラム（１３１）を互いに結合する、実施態様１に記載の外側ドラムロータアセンブリ（１１０）。
［実施態様１１］
各外側ドラム翼形部（１１８）は、前記半径方向に沿って、かつ少なくとも部分的に前記円周方向に沿って外側に延在する翼形部フランジ（１４４）を画定する、実施態様１に記載の外側ドラムロータアセンブリ（１１０）。
［実施態様１２］
前記翼形部フランジ（１４４）ならびに前記第１の外側ドラム（１２１）および前記第２の外側ドラム（１３１）の前記フランジ（１４２）は、機械的締結具が貫通して配置される開口部（１２６，１２７）を各々画定し、前記機械的締結具は、前記複数の外側ドラム翼形部（１１８）を前記外側ドラムロータアセンブリ（１１０）に保持する、実施態様１１に記載の外側ドラムロータアセンブリ（１１０）。
［実施態様１３］
前記第１の外側ドラム（１２１）は前記翼形部フランジ（１４４）の上流側に配置され、前記第２の外側ドラム（１３１）は前記翼形部フランジ（１４４）の下流側に配置される、実施態様１１に記載の外側ドラムロータアセンブリ（１１０）。
［実施態様１４］
前記外側ドラムロータアセンブリ（１１０）に結合された回転可能なトルクフレーム（１０１）をさらに含み、前記トルクフレーム（１０１）は、軸方向中心線の周りに環状に各々画定された内側シュラウド（１１２）および外側シュラウド（１１４）と、前記半径方向に沿って延在し、前記内側シュラウド（１１２）および前記外側シュラウド（１１４）に結合された構造部材（１１６）と、を含む、実施態様１に記載の外側ドラムロータアセンブリ（１１０）。
［実施態様１５］
前記トルクフレーム（１０１）は、前記第１の外側ドラム（１２１）または前記第２の外側ドラム（１３１）のいずれかの第２のフランジ（１４６）に結合される、実施態様１４に記載の外側ドラムロータアセンブリ（１１０）。
［実施態様１６］
ガスタービンエンジン（１０）であって、
外側ドラムロータアセンブリ（１１０）を含み、前記外側ドラムロータアセンブリ（１１０）は、
各外側ドラムが互いに隣接する半径方向に延在するフランジ（１４２）を画定する、第１の外側ドラム（１２１）および第２の外側ドラム（１３１）を画定する環状の外側ドラムロータアセンブリ（１１０）と、
前記フランジ（１４２）において前記第１の外側ドラム（１２１）と前記第２の外側ドラム（１３１）との間から前記半径方向に沿って内側に延在する複数の外側ドラム翼形部（１１８）と、
を含む、ガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１７］
前記外側ドラムロータアセンブリ（１１０）は、
前記複数の外側ドラム翼形部（１１８）の内径に結合されたディスク（１５０）であって、前記外側ドラムロータアセンブリ（１１０）と共に回転可能なディスク（１５０）をさらに含む、実施態様１６に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１８］
前記ディスク（１５０）に結合された保持リング（１６０）をさらに含み、前記保持リング（１６０）は、前記円周方向に沿って、かつ前記半径方向に沿って延在し、前記長手方向に沿って前記複数の外側ドラム翼形部（１１８）に隣接する壁を画定し、前記保持リング（１６０）は、前記長手方向に沿って前記複数の外側ドラム翼形部（１１８）の保持を提供する、実施態様１７に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１９］
前記外側ドラムロータアセンブリ（１１０）は、
前記外側ドラムロータアセンブリ（１１０）に結合された回転可能なトルクフレーム（１０１）をさらに含み、前記トルクフレーム（１０１）は、軸方向中心線の周りに環状に各々画定された内側シュラウド（１１２）および外側シュラウド（１１４）と、前記半径方向に沿って延在し、前記内側シュラウド（１１２）および前記外側シュラウド（１１４）に結合された構造部材（１１６）と、を含む、実施態様１６に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様２０］
前記複数の外側ドラム翼形部（１１８）および前記構造部材（１１６）のうちの１つまたは複数の外側半径端部（１５１）は、内側半径端部（１４９）に対して前記長手方向に沿って上流側にある、実施態様１９に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【符号の説明】
【００７１】
１０  ガスタービンエンジン
１２  軸方向中心線、軸方向中心線軸
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  入口、環状入口
２１  圧縮機部
２２  第１の圧縮機
２４  第２の圧縮機
２６  燃焼部
２８  高速タービン
３０  低速タービン
３４  第２のシャフト
３６  第１のシャフト
４２  ファンブレード
４４  ナセル
４６  支柱
４８  バイパス空気流路
７０  コア流路
７４  空気
７６  入口
８０  空気
８２  圧縮空気
８６  燃焼ガス
９０  タービン部
９８  下流、下流端
９９  上流、上流端
１００  タービンロータ
１０１  トルクフレーム
１０５  接続部材
１０９  傾斜角、鈍角傾斜角、前方傾斜角
１１０  外側ドラムロータ、外側ドラムロータアセンブリ
１１１  内側ドラムロータ
１１２  内側シュラウド
１１３  外側バンド
１１４  外側シュラウド
１１６  構造部材
１１８  外側ドラム翼形部
１２０  第２の回転部品、第２のタービンロータ
１２１  第１の外側ドラム、第１の外側ドラムロータ
１２１  外側ドラムロータ
１２６  開口部
１２７  開口部
１３１  第２の外側ドラム、第２の外側ドラムロータ
１４２  フランジ
１４４  翼形部フランジ
１４５  接合部
１４６  フランジ
１４９  内側半径端部、半径方向内側端部
１５０  ディスク
１５１  外側半径端部、半径方向外側端部
１５２  保持壁
１５３  冷却通路
１５５  スロット
１６０  保持リング
Ｃ  円周方向
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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【外国語明細書】
2019060338000001.pdf