(57)【要約】【課題】非対称なパートスパンシュラウドを有する回転機械の翼を提供する。【解決手段】パートスパンシュラウドの吸い込み側部分を翼の翼形の吸い込み側の表面に結合させる。吸い込み側部分の後縁と翼形の吸い込み側の表面との交わりの場所に定められる翼形の吸い込み側の表面の第１の地点が、スロートと翼形の吸い込み側の表面との交わりの場所に定められる第２の地点よりも上流に位置する。吸い込み側部分の前縁と翼形の吸い込み側の表面との交わりの場所に定められる第３の地点が、翼の前縁に定められる第４の地点よりも下流に位置する。パートスパンシュラウドの圧力側部分を翼形の圧力側の表面に結合させる。ここで、圧力側部分の後縁と翼形の圧力側の表面との交わりの場所に定められる翼形の圧力側の表面の第５の地点が、前記第１の地点よりも下流に位置する。【選択図】図１
2015121221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転機械に使用されるパートスパンシュラウド（２２２）を有している翼（２２０）を製造する方法（４００）であって、
パートスパンシュラウド（２２２）の吸い込み側部分（２３４）を翼（２２０）の翼形（２０２）の吸い込み側の表面（２１８）へと、
回転機械の動作時に吸い込み側部分（２３４）の後縁（２２６）と翼形の吸い込み側の表面（２１８）との交わりの場所に定められる翼形の吸い込み側の表面（２１８）の第１の地点が、スロート（２４６）と翼形の吸い込み側の表面（２１８）との交わりの場所に定められる翼形の吸い込み側の表面（２１８）の第２の地点よりも上流に位置し、かつ
吸い込み側部分（２３４）の前縁（２２４）と翼形の吸い込み側の表面（２１８）との交わりの場所に定められる翼形の吸い込み側の表面（２１８）の第３の地点が、翼の前縁（２１２）に定められる翼の吸い込み側の表面（２１８）の第４の地点よりも下流に位置する
ように、前記吸い込み側部分（２３４）を位置させて結合させるステップ（４０２）と、
パートスパンシュラウド（２２２）の圧力側部分（２３２）を翼形（２０２）の圧力側の表面（２１６）へと、
圧力側部分（２３２）の後縁（２２６）と翼形の圧力側の表面（２１６）との交わりの場所に定められる翼形の圧力側の表面（２１６）の第５の地点が、前記第１の地点よりも下流に位置する
ように、前記圧力側部分（２３２）を位置させて結合させるステップ（４０４）と
を含む方法（４００）。
【請求項２】
前記圧力側部分（２３２）を前記翼形の圧力側の表面（２１６）へと、圧力側部分（２３２）の前縁（２２４）と翼形の圧力側の表面（２１６）との交わりの場所に定められる翼形の圧力側の表面（２１６）の第６の地点が前記第３の地点よりも下流に位置するように、結合させるステップ（４０６）
をさらに含む請求項１に記載の方法（４００）。
【請求項３】
前記圧力側部分（２３２）を前記翼形の圧力側の表面（２１６）へと、前記第５の地点と前記第６の地点との間の軸方向の距離が前記第１の地点と前記第３の地点との間の軸方向の距離よりも大きいか小さいかの一方であるように、結合させるステップ（４０８）
をさらに含む請求項２に記載の方法（４００）。
【請求項４】
前記圧力側部分（２３２）の最大厚さ（２６４）が、前記吸い込み側部分（２３４）の最大厚さ（２６６）よりも大きい請求項２に記載の方法（４００）。
【請求項５】
前記吸い込み側部分（２３４）を前記翼形の吸い込み側の表面（２１８）へと、前記第３の地点が翼（２２０）の軸方向の弦長（２６０）の５％以上の軸方向の距離だけ前記第４の地点の下流に位置するように結合させるステップ（４１０）
をさらに含む請求項１に記載の方法（４００）。
【請求項６】
前記吸い込み側部分（２３４）が、吸い込み側取り合い面（２３８）を備え、前記圧力側部分（２３２）が、圧力側取り合い面（２３６）を備え、
前記圧力側取り合い面（２３６）および前記吸い込み側取り合い面（２３８）を回転機械の動作時に前記圧力側取り合い面（２３６）が隣の翼の吸い込み側取り合い面（２３８）と協働して前記パートスパンシュラウド（２２２）を形成するように構成するステップ
をさらに含む請求項１に記載の方法（４００）。
【請求項７】
回転機械に使用される翼（２２０）であって、
圧力側の表面（２１６）と反対側の吸い込み側の表面（２１８）とを備える翼形（２０２）と、
パートスパンシュラウド（２２２）の吸い込み側部分（２３４）と、
前記パートスパンシュラウド（２２２）の圧力側部分（２３２）と
を備えており、
前記パートスパンシュラウド（２２２）の前記吸い込み側部分（２３４）が、回転機械の動作時に前記吸い込み側部分（２３４）の後縁（２２６）と前記翼形の吸い込み側の表面（２１８）との交わりの場所に定められる前記翼形の吸い込み側の表面（２１８）の第１の地点が、スロート（２４６）と前記翼形の吸い込み側の表面（２１８）との交わりの場所に定められる前記翼形の吸い込み側の表面（２１８）の第２の地点よりも上流に位置し、かつ前記吸い込み側部分（２３４）の前縁（２２４）と前記翼形の吸い込み側の表面（２１８）との交わりの場所に定められる前記翼形の吸い込み側の表面（２１８）の第３の地点が、前記翼の前縁（２１２）に定められる前記翼の吸い込み側の表面（２１８）の第４の地点よりも下流に位置するように、前記翼形の吸い込み側の表面（２１８）に結合し、
前記パートスパンシュラウド（２２２）の前記圧力側部分（２３２）が、前記圧力側部分（２３２）の後縁（２２６）と前記翼形の圧力側の表面（２１６）との交わりの場所に定められる前記翼形の圧力側の表面（２１６）の第５の地点が、前記第１の地点よりも下流に位置するように、前記翼形の圧力側の表面（２１６）に結合している翼（２２０）。
【請求項８】
前記圧力側部分（２３２）が、前記圧力側部分（２３２）の前縁（２２４）と前記翼形の圧力側の表面（２１６）との交わりの場所に定められる第６の地点が前記第３の地点よりも下流に位置するように、前記翼形の圧力側の表面（２１６）に結合している請求項７に記載の翼（２２０）。
【請求項９】
前記第５の地点と前記第６の地点との間の軸方向の距離が、前記第１の地点と前記第３の地点との間の軸方向の距離以上である請求項８に記載の翼（２２０）。
【請求項１０】
前記第５の地点と前記第６の地点との間の軸方向の距離が、前記第１の地点と前記第３の地点との間の軸方向の距離未満である請求項８に記載の翼（２２０）。
【請求項１１】
前記吸い込み側部分（２３４）が、前記第３の地点が前記翼（２２０）の軸方向の弦長（２６０）の５％以上の軸方向の距離だけ前記第４の地点の下流に位置するように、前記翼形の吸い込み側の表面（２１８）に結合している請求項７に記載の翼（２２０）。
【請求項１２】
前記吸い込み側部分（２３４）が、吸い込み側取り合い面（２３８）を備え、前記圧力側部分（２３２）が、圧力側取り合い面（２３６）を備え、
前記圧力側取り合い面（２３６）が、回転機械の動作時に隣の翼の吸い込み側取り合い面（２３８）と協働して前記パートスパンシュラウド（２２２）を形成するように構成されている請求項７に記載の翼（２２０）。
【請求項１３】
前記圧力側部分（２３２）の最大厚さ（２６４）が、前記吸い込み側部分（２３４）の最大厚さ（２６６）よりも大きい請求項７に記載の翼（２２０）。
【請求項１４】
シャフト（１４、１１４）に結合した少なくとも１つのロータホイール（１２、１１２）と、
前記少なくとも１つのロータホイール（１２、１１２）に結合した複数の翼（２０、１２０、２２０）と
を備える回転機械（１０、１１０）であって、
前記翼（２０、１２０、２２０）の各々が、
圧力側の表面（２１６）と反対側の吸い込み側の表面（２１８）とを備える翼形（２０２）と、
パートスパンシュラウド（２２２）の吸い込み側部分（２３４）と、
前記パートスパンシュラウド（２２２）の圧力側部分（２３２）と
を備えており、
前記パートスパンシュラウド（２２２）の前記吸い込み側部分（２３４）が、回転機械の動作時に前記吸い込み側部分（２３４）の後縁（２２６）と前記翼形の吸い込み側の表面（２１８）との交わりの場所に定められる前記翼形の吸い込み側の表面（２１８）の第１の地点が、スロート（２４６）と前記翼形の吸い込み側の表面（２１８）との交わりの場所に定められる前記翼形の吸い込み側の表面（２１８）の第２の地点よりも上流に位置し、かつ前記吸い込み側部分（２３４）の前縁（２２４）と前記翼形の吸い込み側の表面（２１８）との交わりの場所に定められる前記翼形の吸い込み側の表面（２１８）の第３の地点が、前記翼の前縁（２１２）に定められる前記翼の吸い込み側の表面（２１８）の第４の地点よりも下流に位置するように、前記翼形の吸い込み側の表面（２１８）に結合し、
前記パートスパンシュラウド（２２２）の前記圧力側部分（２３２）が、前記圧力側部分（２３２）の後縁（２２６）と前記翼形の圧力側の表面（２１６）との交わりの場所に定められる前記翼形の圧力側の表面（２１６）の第５の地点が、前記第１の地点よりも下流に位置するように、前記翼形の圧力側の表面（２１６）に結合している回転機械（１０、１１０）。
【請求項１５】
前記圧力側部分（２３２）が、前記圧力側部分（２３２）の前縁（２２４）と前記翼形の圧力側の表面（２１６）との交わりの場所に定められる第６の地点が前記第３の地点よりも下流に位置するように、前記翼形の圧力側の表面（２１６）に結合している請求項１４に記載の回転機械（１０、１１０）。
【請求項１６】
前記第５の地点と前記第６の地点との間の軸方向の距離が、前記第１の地点と前記第３の地点との間の軸方向の距離以上である請求項１５に記載の回転機械（１０、１１０）。
【請求項１７】
前記第５の地点と前記第６の地点との間の軸方向の距離が、前記第１の地点と前記第３の地点との間の軸方向の距離未満である請求項１５に記載の回転機械（１０、１１０）。
【請求項１８】
前記吸い込み側部分（２３４）が、前記第３の地点が前記翼（２０、１２０、２２０）の軸方向の弦長（２６０）の５％以上の軸方向の距離だけ前記第４の地点の下流に位置するように、前記翼形の吸い込み側の表面（２１８）に結合している請求項１４に記載の回転機械（１０、１１０）。
【請求項１９】
前記吸い込み側部分（２３４）が、吸い込み側取り合い面（２３８）を備え、前記圧力側部分（２３２）が、圧力側取り合い面（２３６）を備え、
前記圧力側取り合い面（２３６）が、当該回転機械の動作時に隣の翼の吸い込み側取り合い面（２３８）と協働して前記パートスパンシュラウド（２２２）を形成するように構成されている請求項１４に記載の回転機械（１０、１１０）。
【請求項２０】
前記圧力側部分（２３２）の最大厚さ（２６４）が、前記吸い込み側部分（２３４）の最大厚さ（２６６）よりも大きい請求項１４に記載の回転機械（１０、１１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は、概して、回転機械において使用される翼またはバケットに関し、さらに詳しくは、そのような翼を安定させるための翼長途中のシュラウド（パートスパンシュラウド：ｐａｒｔ−ｓｐａｎ  ｓｈｒｏｕｄ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンまたはガスタービンなどの少なくともいくつかの公知の回転機械は、通常は不動の構成要素と回転する構成要素との間に定められる流体の流路を備えている。そのような公知の回転機械は、交互の列にて配置された不動の羽根および回転する翼を備えることができ、羽根の列とすぐ下流の翼の列とが協働し、「段」を形成する。各段は、周状の配列にて不動の構成要素に接続され、流体の流路に径方向内側に延びている何枚かの羽根と、周状の配列にて回転する構成要素に接続され、流体の流路に径方向外側に延びている何枚かの回転翼とを備えることができる。羽根が、すぐ下流の翼の列へと流体の流れを所望の角度で案内するように向けられている。公知の翼は、流体からエネルギを取り出すことによって回転する構成要素および取り付けられた負荷（例えば、発電機またはポンプ）を駆動するために必要な出力を生み出す翼形を備えている。
【０００３】
少なくともいくつかの公知の回転機械においては、回転する構成要素の回転速度によって、例えば回転機械の低圧段に望ましくない大きさの振動および／または軸ねじりが生じる可能性がある。そのような振動および／または軸ねじりを抑えるために、少なくともいくつかの公知の翼は、各々の翼の先端と根元部分との間の径方向における中間的な距離の位置に、翼形から延びるパートスパンシュラウドを備えている。パートスパンシュラウドは、典型的には、回転機械の動作時に、隣り同士の翼の周方向において隣接するパートスパンシュラウドが、回転する構成要素の回転時に互いに接触するように、各々の翼の翼形の圧力側（凹側）および吸い込み側（凸側）の各々に組み合わせられている。
【０００４】
典型的には、パートスパンシュラウドは、パートスパンシュラウドの前縁および後縁が翼の回転の方向に実質的に平行であるように、各々の翼の吸い込み側および隣接する各々の翼の圧力側に組み合わせられている。換言すると、隣り合う翼を翼の先端の上方から翼の根元に向かって径方向に沿って眺めた場合に、パートスパンシュラウドの前縁がすべてほぼ一直線上に位置し、パートスパンシュラウドの後縁がすべてほぼ一直線上に位置する。そのような配置では、そのような対称なパートスパンシュラウドの後縁部分が、隣り合う翼の間の流路のスロート（ｔｈｒｏａｔ）内に少なくとも部分的に延びる可能性がある。すなわち、シュラウドが、隣り合う翼の間の流路の断面積が最小である位置に延び、流体からの仕事の取り出しの効率の喪失を引き起こす可能性がある。さらに、パートスパンシュラウドをさらにスロートの領域に延ばすことが望ましくないと考えられるため、そのような整列したパートスパンシュラウドは、各々の翼の後縁に比較的小さい構造的支持しかもたらさない可能性がある。
【０００５】
少なくともいくつかの公知の翼は、パートスパンシュラウドを前縁が翼の吸い込み側の前縁から隣の翼の圧力側の翼弦における中間的な位置に延びるように組み合わせることによって、これらの欠点を克服しようと試みている。そのような配置においては、パートスパンシュラウドが、回転の方向に整列していない。この配置は、翼の後縁に支持をもたらしつつ、パートスパンシュラウドの後縁をスロートの領域から移動させることを容易にする。しかしながら、パートスパンシュラウドの前縁を翼の吸い込み側の前縁に位置させることは、翼の前縁における流れについて望ましくない程度の妨げを引き起こし、効率の低下につながる可能性がある。
【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２０１１／１５８８１０号明細書
【発明の概要】
【０００７】
一態様においては、回転機械に使用されるパートスパンシュラウドを有している翼を製造する方法が提供される。本方法は、パートスパンシュラウドの吸い込み側部分を翼の翼形の吸い込み側の表面に結合させるステップを含む。吸い込み側部分は、回転機械の動作時に吸い込み側部分の後縁と翼形の吸い込み側の表面との交わりの場所に定められる翼形の吸い込み側の表面の第１の地点が、スロートと翼形の吸い込み側の表面との交わりの場所に定められる翼形の吸い込み側の表面の第２の地点よりも上流に位置するように配置される。さらに、吸い込み側部分は、吸い込み側部分の前縁と翼形の吸い込み側の表面との交わりの場所に定められる翼形の吸い込み側の表面の第３の地点が、翼の前縁に定められる翼の吸い込み側の表面の第４の地点よりも下流に位置するように配置される。さらに本方法は、パートスパンシュラウドの圧力側部分を翼形の圧力側の表面に結合させるステップを含む。圧力側部分は、圧力側部分の後縁と翼形の圧力側の表面との交わりの場所に定められる翼形の圧力側の表面の第５の地点が、前記第１の地点よりも下流に位置するように配置される。
【０００８】
別の態様においては、回転機械に使用される翼が提供される。翼は、圧力側の表面と反対側の吸い込み側の表面とを有する翼形を備える。さらに翼は、翼形の吸い込み側の表面に結合したパートスパンシュラウドの吸い込み側部分を備える。回転機械の動作時に、吸い込み側部分の後縁と翼形の吸い込み側の表面との交わりの場所に定められる翼形の吸い込み側の表面の第１の地点が、スロートと翼形の吸い込み側の表面との交わりの場所に定められる翼形の吸い込み側の表面の第２の地点よりも上流に位置するように配置される。さらに、吸い込み側部分の前縁と翼形の吸い込み側の表面との交わりの場所に定められる翼形の吸い込み側の表面の第３の地点が、翼の前縁に定められる翼の吸い込み側の表面の第４の地点よりも下流に位置するように配置される。さらに翼は、翼形の圧力側の表面に結合したパートスパンシュラウドの圧力側部分を備える。圧力側部分の後縁と翼形の圧力側の表面との交わりの場所に定められる翼形の圧力側の表面の第５の地点が、前記第１の地点よりも下流に位置する。
【０００９】
さらに別の態様においては、回転機械が提供される。回転機械は、シャフトに結合した少なくとも１つのロータホイールと、前記少なくとも１つのロータホイールに結合した複数の翼とを備える。各々の翼が、圧力側の表面と反対側の吸い込み側の表面とを有する翼形を備える。各々の翼は、翼形の吸い込み側の表面に結合したパートスパンシュラウドの吸い込み側部分をさらに備える。回転機械の動作時に、吸い込み側部分の後縁と翼形の吸い込み側の表面との交わりの場所に定められる翼形の吸い込み側の表面の第１の地点が、スロートと翼形の吸い込み側の表面との交わりの場所に定められる翼形の吸い込み側の表面の第２の地点よりも上流に位置するように配置される。さらに、吸い込み側部分の前縁と翼形の吸い込み側の表面との交わりの場所に定められる翼形の吸い込み側の表面の第３の地点が、翼の前縁に定められる翼の吸い込み側の表面の第４の地点よりも下流に位置するように配置される。各々の翼は、翼形の圧力側の表面に結合したパートスパンシュラウドの圧力側部分をさらに備える。圧力側部分の後縁と翼形の圧力側の表面との交わりの場所に定められる翼形の圧力側の表面の第５の地点が、前記第１の地点よりも下流に位置する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】典型的な蒸気タービンの部分切断の斜視図である。
【図２】典型的なガスタービンの概略の断面図である。
【図３】図１の典型的な蒸気タービンまたは図２の典型的なガスタービンにおいて使用される１対の翼の実施形態の斜視図である。
【図４】図３に示した翼に備えることができるパートスパンシュラウドの実施形態の斜視図である。
【図５】図４に示したパートスパンシュラウドの実施形態の概略の断面図である。
【図６】パートスパンシュラウドの別の実施形態の概略の断面図である。
【図７】パートスパンシュラウドのさらに別の実施形態の概略の断面図である。
【図８】パートスパンシュラウドのまた別の実施形態の斜視図である。
【図９】図５に示したパートスパンシュラウドの実施形態の付近の翼にかかるマッハ数について、回転機械の翼の弦に沿った位置の関数としてのグラフである。
【図１０】回転機械に使用されるパートスパンシュラウドを備える翼の製造方法の実施形態を説明するフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本明細書において説明される典型的な方法およびシステムは、公知のパートスパンシュラウドに関する欠点の少なくとも一部を克服する。本明細書において説明される実施形態は、翼の前縁における流れの妨げを減らしつつ、パートスパンシュラウドの後縁をスロートの領域から移動させ、翼の後縁により多くの支持を提供する。より具体的には、公知の回転翼と対照的に、本明細書において説明されるパートスパンシュラウドの実施形態は、パートスパンシュラウドの前縁を翼の吸い込み側の前縁よりも下流に位置させる。
【００１２】
図１および図２が、本発明のパートスパンシュラウドの実施形態が好適となりうる２つの典型的な回転機械の環境を示している。図１が、典型的な蒸気タービン１０の部分切断の斜視図である。
【００１３】
蒸気タービン１０は、軸方向に間隔を開けつつ位置する複数のロータホイール１２を、回転可能なシャフト１４に結合させて備えている。複数の翼２０が、各々のロータホイール１２に機械的に結合し、各々のロータホイール１２から径方向外側に延びている。より具体的には、翼２０が、各々のロータホイール１２を巡って周方向に延びる列にて配置されている。複数の不動の羽根２２が、シャフト１４を周状に囲んでケーシング１６から径方向内側に延びている。より具体的には、不動の羽根２２の列が、翼２０の各々の列の軸方向における上流に位置している。不動の羽根２２の各々の列が、回転可能な翼２０の列と協働し、複数のタービン段のうちの１つを形成するとともに、蒸気タービン１０を通過する蒸気の流路の一部を定めている。
【００１４】
図１に示した実施形態においては、蒸気タービン１０が、５つの段３０、３２、３４、３６、および３８を備えている。段３０が、第１の段であり、５つの段のうちで（径方向において）一番小さい。段３２が、第２の段であり、軸方向における次の段である。段３４が、第３の段であり、５つの段のうちの真ん中に示されている。段３６が、第４の段であり、最後から２番目の段である。段３８が、最後の段であり、（径方向において）最も大きい。他の実施形態においては、段の数が５つよりも多くても、あるいは少なくてもよいことを、理解すべきである。
【００１５】
動作時に、高圧かつ高温の蒸気２４が、ボイラなどの蒸気源（図示されていない）から入口２６を通って導かれる。蒸気２４は、入口２６からケーシング１６を通って下流に導かれ、タービンの各段３０、３２、３４、３６、および３８に遭遇する。蒸気が、各段の複数の翼２０に衝突するときに、シャフト１４の回転を生じさせる。このようにして、蒸気２４の熱エネルギが、機械的な回転のエネルギに変換される。蒸気２４は、排気部（図示されていない）においてケーシング１６を出る。シャフト１４を、これらに限られるわけではないが発電機および／または別のタービンなどの負荷または機械（図示されていない）に取り付けることができる。いくつかの実施形態においては、蒸気タービン１０が、いずれもが同じシャフト１４に同軸に組み合わせられたいくつかのタービンのうちの１つである。蒸気タービン１０は、例えば一体に組み合わせられた高圧タービン、中圧タービン、および低圧タービンのうちの１つであってよい。
【００１６】
ガスタービン１１０の概略の断面図が、図２に示されている。ガスタービン１１０は、軸方向に間隔を開けつつ位置する複数のロータホイール１１２を、シャフト１１４に結合させて備えている。複数の翼１２０が、各々のロータホイール１１２に機械的に結合し、各々のロータホイール１１２から放射状に延びている。より具体的には、翼１２０が、各々のロータホイール１１２を巡って周方向に延びる列にて配置されている。複数の不動の羽根１２２が、シャフト１１４を周状に囲んでケーシング１１６から径方向内側に延びている。より具体的には、不動の羽根１２２の列が、翼１２０の各々の列の軸方向における上流に位置している。不動の羽根１２２の各々の列が、回転可能な翼１２０の列と協働し、複数のタービン段１１８のうちの１つを形成するとともに、ガスタービン１１０を通過するガスの流路の一部を定めている。
【００１７】
動作時に、大気圧の空気が圧縮機１２４によって圧縮され、１つ以上の燃焼器１２６にもたらされる。各々の燃焼器１２６において、圧縮機から出た空気が、空気に燃料を加え、得られた空気／燃料混合物を燃焼させることによって、加熱される。燃料の燃焼からもたらされるガスの流れが、ケーシング１１６を通って下流に導かれ、複数のタービン段１１８に遭遇する。ガスが、各段の複数の翼１２０に衝突するときに、シャフト１１４の回転を生じさせ、したがって機械的な回転のエネルギを生み出す。シャフト１１４を、負荷または機械に取り付けることができる。
【００１８】
１対の翼２２０の実施形態の斜視図が、図３に示されている。翼２２０は、翼２０または翼１２０のいずれかであってよく、以下の説明は、翼２０および翼１２０に等しく当てはまる。各々の翼２２０は、翼形２０２と、翼形２０２の第１の端部２０６に添えられた根元２０４とを備えている。図１に示したロータホイール１２または図２に示したロータホイール１１２などのロータホイールに組み付けられるとき、根元２０４は、翼形２０２の径方向内側の端部に配置される。翼取り付け部材２０８が、根元２０４から突き出している。いくつかの実施形態においては、翼取り付け部材２０８が、蟻継ぎであるが、他の実施形態は、技術的に公知の他の翼取り付け部材の形状および構成を備えることができる。翼形２０２の先端部２１０が、第１の端部２０６の反対側に位置する。図１に示したロータホイール１２または図２に示したロータホイール１１２などのロータホイールに組み付けられるとき、先端部２１０は、翼２２０の径方向外側の端部に配置される。さらに、各々の翼２２０は、前縁２１２、後縁２１４、おおむね凹状の圧力側２１６、およびおおむね凸状の吸い込み側２１８を有している。
【００１９】
パートスパンシュラウド２２２が、各々の翼形２０２の翼長に沿った第１の端部２０６と先端部２１０との間の中間的な位置において、翼２２０の間に配置されている。いくつかの実施形態において、パートスパンシュラウド２２２は、前縁２２４および後縁２２６を有する翼の形状を有している。パートスパンシュラウド２２２の断面形状および断面積の一方または両方は、隣り合う翼２２０の間のパートスパンシュラウド２２２に沿った種々の位置において、異なってもよい。
【００２０】
パートスパンシュラウド２２２の実施形態の斜視図が、図４に示されている。図４の実施形態においては、各々のパートスパンシュラウド２２２が、翼の圧力側２１６に組み合わせられた圧力側部分２３２と、翼の吸い込み側２１８に組み合わせられた吸い込み側部分２３４とを備えている。各々の圧力側部分２３２が、隣接する吸い込み側部分２３４におおむね面する取り合い面２３６を備え、各々の吸い込み側部分２３４が、隣接する圧力側部分２３２におおむね面する取り合い面２３８を備えている。
【００２１】
取り合い面２３６および２３８は、翼２２０の回転動作の際に互いに協働してパートスパンシュラウド２２２を形成するように構成されている。例えば、図４に示した実施形態においては、取り合い面２３６および２３８の各々が、それぞれの中央部２４０および２４２を有している修正された協働する「ｚ字」形を有している。翼２２０が静止しているとき、通常は、或る翼の圧力側の取り合い面２３６の少なくとも一部分と、隣接する翼の隣接する吸い込み側の取り合い面２３８との間に、すき間２４４が定められてよい。翼２２０が回転動作の状態にあるとき、翼２２０は、一般に、圧力側の中央部２４０が隣接する吸い込み側の中央部２４２に沿って滑り、圧力側の取り合い面２３６を吸い込み側の取り合い面２３８に実質的に完全に接触させて、すき間２４４を減らし、あるいは皆無にすることで、翼２２０の先端部２１０に振動の減衰および構造的な支持をもたらすように、ねじれの変化を被る。動作状態において、図３に示されるように、圧力側部分２３２の前縁および吸い込み側部分２３４の前縁が、パートスパンシュラウドの前縁２２４を形成するように協働し、圧力側部分２３２の後縁および吸い込み側部分２３４の後縁が、パートスパンシュラウドの後縁２２６を形成するように協働する。別の実施形態においては、取り合い面２３６および２３８が、必ずしも上述の修正「ｚ字」形を有する必要がなく、翼２２０が回転動作の状態にあるときに圧力側部分２３２および吸い込み側部分２３４が協働してパートスパンシュラウド２２２を形成することを可能にする任意の構成を有することができる。
【００２２】
図４に示したパートスパンシュラウド２２２の実施形態について、２つの隣接する翼２２０の上方から径方向内側の方向へと眺めた概略の断面図が、図５に示されている。翼２２０の回転の方向２３０が、矢印によって大まかに示されている。回転の方向２３０に対して垂直な方向における翼の前縁２１２と翼の後縁２１４との間の距離が、各々の翼２２０の軸方向の弦長２６０を定めている。各々の翼２２０上の任意の地点の位置を、翼の前縁２１２から下流への軸方向の距離２６２によって定義することができる。翼２２０の間の流路のスロート２４６が、点線によって示されている。
【００２３】
図５に示した実施形態の形状を、翼２２０の吸い込み側２１８の地点１、地点２、地点３、および地点４、ならびに圧力側２１６の地点５および地点６に関連して説明することができる。より具体的には、パートスパンシュラウドの後縁２２６が、地点１において吸い込み側２１８と交わり、スロート２４６が、地点２において吸い込み側２１８と交わる。パートスパンシュラウドの前縁２２４は、地点３において吸い込み側２１８と交わり、地点４は、翼の前縁２１２に定められる。パートスパンシュラウドの後縁２２６は、地点５において圧力側２１６と交わり、パートスパンシュラウドの前縁２２４は、地点６において圧力側２１６と交わる。
【００２４】
いくつかの実施形態においては、地点１が地点２よりも上流に位置することで、パートスパンシュラウド２２２のスロート２４６との干渉に起因する効率の喪失の回避を促進する。さらに、いくつかの実施形態においては、パートスパンシュラウドの前縁２２４およびパートスパンシュラウドの後縁２２６が、翼の回転の方向２３０に平行でない。代わりに、パートスパンシュラウドの前縁２２４が、吸い込み側２１８との交わりよりもさらに下流において圧力側２１６に非対称に交わり、パートスパンシュラウドの後縁２２６も、吸い込み側２１８との交わりよりもさらに下流において圧力側２１６に非対称に交わる。換言すると、地点６が、地点３よりも下流に位置し、地点５が、地点１よりも下流に位置する。このようにして、パートスパンシュラウドの後縁２２６が、スロート２４６との干渉を避けるように各々の翼２２０の吸い込み側２１８において比較的上流の位置に配置されるにもかかわらず、それでもなおパートスパンシュラウド２２２が、翼２２０の後縁２１４により近い部位への構造的な支持の提供を促進する。
【００２５】
さらに、特定の実施形態においては、地点３が、距離２５２だけ地点４よりも下流に位置する。このように地点３が翼の前縁２１２に対して下流に位置することで、翼の前縁２１２における到来する高温ガスへの妨げが取り除かれる。特定の実施形態においては、距離２５２が軸方向の弦長２６０の５％以上である場合に、性能の改善が促進される。
【００２６】
パートスパンシュラウド２２２の他の実施形態が、幅広くさまざまな形状を有することができることに、注意すべきである。例えば、図６に示した実施形態においては、地点５と地点６との間の軸方向の距離が、地点１と地点３との間の軸方向の距離よりも大きい。別の例として、図７に示した実施形態においては、地点５と地点６との間の軸方向の距離が、地点１と地点３との間の軸方向の距離よりも小さい。別の実施形態においては、パートスパンシュラウドの前縁２２４とパートスパンシュラウドの後縁２２６との間の距離が、パートスパンシュラウド２２２の長さに沿って非連続的に変化してもよい。さらに、特定の実施形態においては、回転の方向２３０および軸方向の距離２６２の測定方向（どちらも図５に示されている）に対して垂直な方向に測定されるパートスパンシュラウド２２２の厚さが、変化してもよい。例として、図８に示される実施形態においては、圧力側部分２３２の最大厚さ２６４が、吸い込み側部分２３４の最大厚さ２６６よりも大きい。しかしながら、これらの代案の実施形態の各々において、上述したように、地点１は地点２よりも上流に位置し、地点３は地点４よりも下流に位置し、地点５は地点１よりも下流に位置する。
【００２７】
パートスパンシュラウド２２２の付近の翼にかかるマッハ数のグラフが、翼２２０に沿った軸方向の距離２６２の関数として、図９に示されている。詳しくは、軸３０２が増加するマッハ数に対応する一方で、軸３０４は、翼の前縁２１２から下流へと増加する軸方向の距離２６２に対応する。従来の先行技術のパートスパンシュラウドについて、線３０６が、吸い込み側２１８に沿ったマッハ数を表し、線３０８が、圧力側２１６に沿ったマッハ数を表している。同様に、パートスパンシュラウド２２２の実施形態について、線３１０が、吸い込み側２１８に沿ったマッハ数を表し、線３１２が、圧力側２１６に沿ったマッハ数を表している。見て取ることができるとおり、パートスパンシュラウド２２２を使用したときにもたらされるピークマッハ数３１４は、従来の先行技術のパートスパンシュラウドを用いて達成されるピークマッハ数３１６よりも小さい。いくつかの実施形態においては、このピークマッハ数の減少が、パートスパンシュラウド２２２を有する翼２２０が用いられる回転機械の段について、効率の向上をもたらす。
【００２８】
回転機械用のパートスパンシュラウドを備える翼を製造する典型的な方法４００が、図１０に示されている。さらに図４および図５も参照すると、典型的な方法４００は、パートスパンシュラウド２２２の吸い込み側部分２３４を翼形２０２の吸い込み側２１８へと、回転機械の動作時に吸い込み側部分２３４の後縁２２６と吸い込み側２１８との交わりの場所に定められる地点１がスロート２４６と吸い込み側２１８との交わりの場所に定められる地点２よりも上流に位置し、かつ吸い込み側部分２３４の前縁２２４と吸い込み側２１８との交わりの場所に定められる地点３が翼の前縁２１２に定められる地点４よりも下流に位置するように、結合させるステップ４０２を含む。典型的な方法４００は、圧力側部分２３２を翼形２０２の圧力側２１６へと、圧力側部分２３２の後縁２２６と圧力側２１６との交わりの場所に定められる地点５が地点１よりも下流に位置するように、結合させるステップ４０４をさらに含む。
【００２９】
典型的な方法４００は、圧力側部分２３２を圧力側２１６へと、圧力側部分２３２の前縁２２４と圧力側２１６との交わりの場所に定められる地点６が地点３よりも下流に位置するように、結合させるステップ４０６をさらに含む。さらに、方法４００は、圧力側部分を圧力側２１６へと、地点５と地点６との間の軸方向の距離が地点１と地点３との間の軸方向の距離よりも大きく、あるいは小さくなるように、結合させるステップ４０８を含む。さらに、方法４００は、吸い込み側部分２３４を吸い込み側２１８へと、地点３が翼２２０の軸方向の弦長２６０の５％以上の軸方向の距離だけ地点４の下流に位置するように、結合させるステップ４１０を含む。典型的な方法４００は、吸い込み側部分２３４の最大厚さ２６６よりも大きい最大厚さ２６４を有する圧力側部分２３２を設けるステップ４１２をさらに含む。
【００３０】
回転機械において使用される非対称なパートスパンシュラウドを有する翼、およびそのような翼の製造方法について、典型的な実施形態を詳しく上述した。これらの実施形態は、翼の前縁における流れの妨げを軽減しつつ、隣り合う翼の間の流路のスロートから遠ざかるようにパートスパンシュラウドを移動させ、かつ翼の後縁に構造的な支持を提供するうえで、利点をもたらす。さらに、これらの実施形態は、パートスパンシュラウドの付近の翼にかかるピークマッハ数の低減も促進し、したがって回転機械の段の効率の向上を促進する。
【００３１】
本明細書に記載の方法およびシステムは、本明細書において説明された特定の実施形態には限られない。例えば、各々のシステムの構成要素および／または各々の方法の各ステップを、本明細書に記載の他の構成要素および／またはステップから独立かつ別個に使用および／または実行することができる。さらに、各々の構成要素および／またはステップを、別の組立体および方法において使用および／または実行することも可能である。
【００３２】
本発明を種々の具体的な実施形態に関して説明したが、本発明を、特許請求の範囲の技術的思想および技術的範囲の範囲内で、変更を伴って実施できることを、当業者であれば理解できるであろう。本発明の種々の実施形態の個々の特徴が、いくつかの図に示されていて、他の図には示されていないかもしれないが、これはあくまでも便宜上である。さらに、以上の説明における「一実施形態」への言及を、そこで述べられている特徴をやはり備える他の実施形態の存在を排除するものと解釈してはならない。本発明の原理に従い、或る図の任意の特徴を、他の任意の図の任意の特徴と組み合わせて参照および／または請求することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１  地点
２  地点
３  地点
４  地点
５  地点
６  地点
１０  蒸気タービン
１２  ロータホイール
１４  シャフト
１６  ケーシング
２０  翼
２２  羽根
２４  蒸気
２６  入口
３０  タービン段
３２  タービン段
３４  タービン段
３６  タービン段
３８  タービン段
１１０  ガスタービン
１１２  ロータホイール
１１４  シャフト
１１６  ケーシング
１１８  タービン段
１２０  翼
１２２  羽根
１２４  圧縮機
１２６  燃焼器
２０２  翼形
２０４  根元
２０６  第１の端部
２０８  翼取り付け部材
２１０  先端部
２１２  翼の前縁
２１４  翼の後縁
２１６  翼の圧力側
２１８  翼の吸い込み側
２２０  翼
２２２  パートスパンシュラウド
２２４  パートスパンシュラウドの前縁
２２６  パートスパンシュラウドの後縁
２３０  回転の方向
２３２  圧力側部分
２３４  吸い込み側部分
２３６  圧力側取り合い面
２３８  吸い込み側取り合い面
２４０  圧力側の中央部
２４２  吸い込み側の中央部
２４４  すき間
２４６  スロート
２５２  翼の前縁２１２から下流への地点３の距離
２６０  軸方向の弦長
２６２  軸方向の距離
２６４  圧力側部分２３２の最大厚さ
２６６  吸い込み側部分２３４の最大厚さ
３０２  軸
３０４  軸
３０６  線
３０８  線
３１０  線
３１２  線
３１４  ピークマッハ数
３１６  ピークマッハ数
４００  方法
４０２  結合させるステップ
４０４  結合させるステップ
４０６  結合させるステップ
４０８  結合させるステップ
４１０  結合させるステップ
【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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