(57)【要約】      （修正有）【課題】圧縮機の前方への漏れを制御するための方法およびシステムを提供する。【解決手段】圧縮機スペーサホイール２０４の上流面と結合される第１の圧縮機ロータホイール２０２と、圧縮機スペーサホイールの下流面と結合される第２の圧縮機ロータホイール２０６を備え、圧縮機スペーサホイールは下流面に形成される少なくとも１つの吸気凹部と、上流面に形成される少なくとも１つの放出凹部と、少なくとも１つの吸気凹部および少なくとも１つの放出凹部を流体連通するように接続する少なくとも１つの軸方向通路２１４とを含む。【選択図】図４
2015081604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービン圧縮機における前方への漏れを制御するための方法であって、圧縮機スペーサホイール（２０４）の上流面に第１の圧縮機ロータホイール（２０２）を結合するステップと、前記圧縮機スペーサホイール（２０４）の下流面に第２の圧縮機ロータホイール（２０６）を結合するステップとを含み、前記圧縮機スペーサホイール（２０４）が、前記下流面に形成される少なくとも１つの吸気凹部（２１３）と、前記上流面に形成される少なくとも１つの放出凹部（２１９）と、前記少なくとも１つの吸気凹部（２１３）および前記少なくとも１つの放出凹部（２１９）を流体連通するように接続する少なくとも１つの軸方向通路（２１４）とを含む方法。
【請求項２】
前記圧縮機スペーサホイール（２０４）において前記少なくとも１つの吸気凹部（２１３）および前記少なくとも１つの放出凹部（２１９）の少なくとも一方を半径方向に形成するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
半円形の断面、長円形の断面、多角形の断面、湾曲部および直線部を含む断面のうちの１つを含むように前記少なくとも１つの吸気凹部（２１３）および前記少なくとも１つの放出凹部（２１９）の少なくとも一方を形成するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
半長円形の断面を含むように前記少なくとも１つの吸気凹部（２１３）および前記少なくとも１つの放出凹部（２１９）の少なくとも一方を形成するステップであって、前記半長円形の断面の幅が、該断面の深さよりも大きいステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
円形の断面、長円形の断面、多角形の断面、直線部および湾曲部を含む断面のうちの１つを含む断面構造を含むように前記少なくとも１つの軸方向通路（２１４）を形成するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記スペーサホイール（２０４）内に形成された後方キャビティ（２１０）から前記軸方向通路（２１４）まで延在するように前記少なくとも１つの吸気凹部（２１３）を形成するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記スペーサホイール（２０４）内に形成された前方キャビティ（２０８）から前記軸方向通路（２１４）まで延在するように前記少なくとも１つの放出凹部（２１９）を形成するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
ガスタービン圧縮機における前方への漏れを制御するためのシステム（２００）であって、圧縮機スペーサホイール（２０４）の上流面に結合される第１の圧縮機ロータホイール（２０２）と、前記圧縮機スペーサホイール（２０４）の下流面に結合される第２の圧縮機ロータホイール（２０６）とを備え、前記圧縮機スペーサホイール（２０４）が、前記下流面に形成される少なくとも１つの吸気凹部（２１３）と、前記上流面に形成される少なくとも１つの放出凹部（２１９）と、前記少なくとも１つの吸気凹部（２１３）および前記少なくとも１つの放出凹部（２１９）を流体連通するように接続する少なくとも１つの軸方向通路（２１４）とを含むシステム（２００）。
【請求項９】
前記少なくとも１つの吸気凹部（２１３）および前記少なくとも１つの放出凹部（２１９）の少なくとも一方が、前記圧縮機スペーサホイール（２０４）において半径方向に配置される、請求項８に記載のシステム（２００）。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの吸気凹部（２１３）および前記少なくとも１つの放出凹部（２１９）の少なくとも一方が、半円形、半長円形、多角形、湾曲部および直線部の組合せのうちの１つである断面構造を含む、請求項８に記載のシステム（２００）。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの吸気凹部（２１３）および前記少なくとも１つの放出凹部（２１９）の少なくとも一方が、半長円形の断面を含み、前記半長円形の断面の幅が、前記断面の深さよりも大きい、請求項８に記載のシステム（２００）。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの軸方向通路（２１４）が、円形、長円形、多角形、直線部および湾曲部の組合せのうちの１つである断面構造を含む、請求項８に記載のシステム（２００）。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの吸気凹部（２１３）が、前記スペーサホイール（２０４）内に形成された後方キャビティ（２１０）から前記軸方向通路（２１４）まで延在する、請求項８に記載のシステム（２００）。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの放出凹部（２１９）が、前記スペーサホイール（２０４）内に形成された前方キャビティ（２０８）から前記軸方向通路（２１４）まで延在する、請求項８に記載のシステム（２００）。
【請求項１５】
ガスタービンシステム（１００）であって、圧縮機部と、該圧縮機部と流れ連通するように結合される燃焼システム（１０４）と、該燃焼システム（１０４）と流れ連通するように結合されるタービン部（１０８）とを備え、前記圧縮機部が、圧縮機スペーサホイール（２０４）の上流面と結合される第１の圧縮機ロータホイール（２０２）および前記圧縮機スペーサホイール（２０４）の下流面と結合される第２の圧縮機ロータホイール（２０６）を備え、前記圧縮機スペーサホイール（２０４）が、前記下流面に形成される少なくとも１つの吸気凹部（２１３）と、前記上流面に形成される少なくとも１つの放出凹部（２１９）と、前記少なくとも１つの吸気凹部（２１３）および前記少なくとも１つの放出凹部（２１９）を流体連通するように接続する少なくとも１つの軸方向通路（２１４）とを含むガスタービンシステム（１００）。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの吸気凹部（２１３）および前記少なくとも１つの放出凹部（２１９）の少なくとも一方が、前記圧縮機スペーサホイール（２０４）において半径方向に配置される、請求項１５に記載のガスタービンシステム（１００）。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの吸気凹部（２１３）および前記少なくとも１つの放出凹部（２１９）の少なくとも一方が、半円形、半長円形、多角形、湾曲部および直線部の組合せのうちの１つである断面構造を含む、請求項１５に記載のガスタービンシステム（１００）。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの吸気凹部（２１３）および前記少なくとも１つの放出凹部（２１９）の少なくとも一方が、半長円形の断面を含み、前記半長円形の断面の幅が、前記断面の深さよりも大きい、請求項１５に記載のガスタービンシステム（１００）。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの軸方向通路（２１４）が、円形、長円形、多角形、直線部および湾曲部の組合せのうちの１つである断面構造を含む、請求項１５に記載のガスタービンシステム（１００）。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの吸気凹部（２１３）が、前記スペーサホイール（２０４）内に形成された後方キャビティ（２１０）から前記軸方向通路（２１４）まで延在する、請求項１５に記載のガスタービンシステム（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般にターボ機械に関し、より具体的には、ガスタービン内の圧縮機段における漏出を制御するための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
少なくとも一部の周知のガスタービンにおいて、周囲空気は、空気取入口を通ってガスタービンの圧縮機部に導かれる。圧縮機部は、燃料と共に点火するために主空気流路を経由して燃焼器部に空気を導く前に空気を圧縮する。少なくとも一部の周知のガスタービンにおいて、より高い段の圧縮機段（すなわち、より下流の段）内に存在する圧縮された空気は、圧縮機部の内部ホイールスペース内に存在するキャビティを通って主空気流路から漏れるように促され得る。このようなキャビティは、圧縮される空気の主流路の半径方向内側に配置されている。より具体的には、より高い圧縮機段内の圧縮された空気は、上流のより低い段の圧縮機段に配置された隣接するロータホイールの上流面および下流面に形成されたキャビティに向かって上流に移動するように促される。特に、漏気を受け入れるこれらのキャビティは、互いに隣接するロータホイールおよびスペーサホイールの間に配置されている。これらのキャビティ内の空気圧が上昇すると、空気の漏れは、より低い段の圧縮機段における主空気流路へ戻っていく。このとき、この漏気は、より低い段の圧縮機段の翼の周囲の空気の流れを撹乱し得る。
【０００３】
少なくとも一部の周知のガスタービンにおいて、空気の前方への漏れは、ガスタービンにおいてストールが発生する可能性が高くなり得る状態を発生させ得る。高い周囲空気の温度は、ガスタービンにおいて圧縮機のストールが発生する可能性をさらに上昇させ得る。このような暑い日の漏れに対処するために、ガスタービンは、圧縮機のストールの発生を防止するためにその規格速度よりも低い速度で動作させなければならない場合がある。
【発明の概要】
【０００４】
一態様において、ガスタービン圧縮機における前方への漏れを制御するための方法が提供される。本方法は、圧縮機スペーサホイールの上流面に第１の圧縮機ロータホイールを結合することを含む。また、本方法は、圧縮機スペーサホイールの下流面に第２の圧縮機ロータホイールを結合することを含み、この場合、圧縮機スペーサホイールは、下流面に形成される少なくとも１つの吸気凹部と、上流面に形成される少なくとも１つの放出凹部と、少なくとも１つの吸気凹部および少なくとも１つの放出凹部を流体連通するように接続する少なくとも１つの軸方向通路とを含む。
【０００５】
別の態様において、ガスタービン圧縮機における漏れを制御するためのシステムが提供される。本システムは、圧縮機スペーサホイールの上流面と結合される第１の圧縮機ロータホイールを含む。また、本システムは、圧縮機スペーサホイールの下流面と結合される第２の圧縮機ロータホイールを含む。圧縮機スペーサホイールは、下流面に形成される少なくとも１つの吸気凹部と、上流面に形成される少なくとも１つの放出凹部と、少なくとも１つの吸気凹部および少なくとも１つの放出凹部を流体連通するように接続する少なくとも１つの軸方向通路とを含む。
【０００６】
さらに別の態様において、ガスタービンシステムが提供される。ガスタービンシステムは、圧縮機部を含む。また、ガスタービンシステムは、圧縮機部と流れ連通するように結合される燃焼システムを含む。また、ガスタービンシステムは、燃焼システムと流れ連通するように結合されるタービン部を含む。圧縮機部は、圧縮機スペーサホイールの上流面と結合される第１の圧縮機ロータホイールを含む。また、圧縮機部は、圧縮機スペーサホイールの下流面と結合される第２の圧縮機ロータホイールを含む。圧縮機スペーサホイールは、下流面に形成される少なくとも１つの吸気凹部と、上流面に形成される少なくとも１つの放出凹部と、少なくとも１つの吸気凹部および少なくとも１つの放出凹部を流体連通するように接続する少なくとも１つの軸方向通路とを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】空気流量に相関するガスタービン圧縮機の圧力比のプロットを示し、さらに、圧縮機のサージ／ストールマージンを示すグラフである。
【図２】例示的なガスタービンエンジンの概略図である。
【図３】図２に示されているガスタービンエンジンの拡大図であり、例示的な漏れ経路を示している。
【図４】図２に示されているガスタービンエンジンの圧縮機部の拡大図であり、例示的な漏れ制御システムを示している。
【図５】図３に示されているガスタービンエンジンで用いる例示的なスペーサホイールの斜視図である。
【図６】図５に示されているスペーサホイールの断面斜視図である。
【図７】代替的な例示的なスペーサホイールの断面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本明細書で使用される場合、「軸方向の」および「軸方向に」という用語は、ガスタービンエンジンの長手方向軸線と略平行に延びる方向および配置を意味する。さらに、「半径方向の」および「半径方向に」という用語は、ガスタービンエンジンの長手方向軸線に対して略垂直に延びる方向および配置を意味する。さらに、本明細書で使用される場合、「周方向の」および「周方向に」という用語は、ガスタービンエンジンの長手方向軸線を中心に円弧状に延びる方向および配置を意味する。また、「流体」という用語は、本明細書で使用される場合、流動する任意の媒質または物質（ガスおよび空気を含むが、これらに限定されない）を含むことが理解されるべきである。
【０００９】
ガスタービンエンジンにおいて、ガスタービンの圧縮機部の動作を評価するときに考慮されるパラメータの中には、各段に関する圧縮機の圧力比および圧縮機を通る空気流量がある。図１は、仮想上の圧縮機に関して、空気流量に相関する圧縮比の例示的なプロットを示すグラフ９である。圧縮機の動作線としばしば呼ばれる、グラフ９の直線１０は、圧縮機の最適な動作に対応する条件を示している。選択されたタービン速度および空気流量に関して、圧縮比（または圧力比）が、所定の値を超える場合、圧縮機のストールが発生する可能性がある。また、グラフ９は、一定速度線１４、１６、１８、２０、および２２を含み、この場合、圧縮機の速度は、毎分回転数（「ＲＰＭ」）で測定されている。線１２は、空気流量に対して観察された圧力比の値であって、圧縮機のストールが発生する可能性のある条件に対応する圧力比の値を結んだものである。線１２は、場合によってサージ線またはストール線と呼ばれるものであり、サージマージンまたはストールマージン２４は、圧縮機の動作線１０とサージ線１２との間の領域として定義される。
【００１０】
少なくとも一部の周知のガスタービンにおいて、より高い圧力の圧縮機段からより低い圧力の圧縮機段への空気の前方への漏れは、特定の空気流量およびタービンＲＰＭにおいて圧力比を大きくする効果があることから、圧縮機部の動作に悪影響を与え得る。このことは、結果としてストールマージンを減少させる効果がある。さらに、特定の周囲空気条件（高い気温などであるが、これに限定されない）は、ストールマージンを減少させ得る（「ホットデイストールマージン（ｈｏｔ  ｄａｙ  ｓｔａｌｌ  ｍａｒｇｉｎ）」）。特に、乱れたまたは過度に高温の空気は、連続的な動翼および静翼の段を通過する空気流を変化させ得る。これにより、過剰な圧力が、ロータ段と隣接する下流の静翼段との間に発生し得る。少なくとも一部の周知のガスタービンにおいて、このように変化した空気流の状態の効果は、圧縮機部のより高い段で大きくなり得る。ストールマージンが減少する条件下では、圧縮機のストールの発生を防止するために、ガスタービンは、その定格速度未満で動作させなければならない場合があり、これにより、ガスタービンの出力の望ましくない低下がもたらされる場合がある。
【００１１】
図２は、例示的なガスタービンエンジン１００の概略図である。エンジン１００は、圧縮機ロータ部１０２および燃焼器アセンブリ１０４を含む。また、エンジン１００は、タービン１０８および共通の圧縮機／タービンシャフト１１０（場合によりタービン軸１１０とも呼ばれる）を含む。
【００１２】
圧縮機ロータ部１０２を通って導かれる空気は、圧縮されて、燃焼器アセンブリ１０４に導かれる。燃料は、燃焼器アセンブリ１０４内に形成された燃焼領域および／または燃焼帯（図示せず）に導かれ、そこで、燃料は、圧縮された空気と混合されて、点火される。結果として得られた燃焼ガスは、タービン１０８に導かれ、そこで、ガス流の熱エネルギーが、機械的な回転エネルギーに変換される。タービン１０８は、回転軸線１０６を中心に回転するように圧縮機タービン軸１１０と回転可能に結合されている。
【００１３】
図３は、ガスタービンエンジン１００（図２に示されている）の、特に、圧縮機ロータ部１０２の拡大図である。圧縮機主空気流１６６は、圧縮機ロータ部１０２を通って導かれる。圧縮機ロータ部１０２は、例えば、ダブテール結合部１５６によってロータホイール１５０と結合された第１の段の動翼１３０と、ダブテール結合部１５８によってロータホイール１５２と結合された第２の段の動翼１３２と、ダブテール結合部１６０によってロータホイール１５４と結合された第３の段の動翼１３４とを含む。さらに、ロータ部１０２は、第１の段の静翼１４０、第２の段の静翼１４２、および第３の段の静翼１４４を含む。スペーサホイール１５５は、ロータホイール１５０と１５２を分離しており、スペーサホイール１５７は、ロータホイール１５２と１５４を分離している。キャビティ１５９は、ロータホイール１５４とスペーサホイール１５７との間に形成されている。同様に、キャビティ１６１は、スペーサホイール１５７の上流の、スペーサホイール１５７とロータホイール１５２との間に形成されており、キャビティ１６３は、ロータホイール１５２の上流の、ロータホイール１５２とスペーサホイール１５５との間に形成されており、キャビティ１６５は、スペーサホイール１５５の上流の、スペーサホイール１５５とロータホイール１５０との間に形成されている。
【００１４】
先ほど説明したように、第３の段の動翼１３４の下流に位置する高圧領域１８０からの、圧縮された空気の漏れ流れ１６２は、半径方向内側に漏れるように促され、漏れ流れ１６４が例えばダブテール結合部１６０を通って導かれるときに圧縮機ロータ部１０２を通って前方向に流れるように促され得る。流れ１６２および１６４は、キャビティ１５９および１６１内の空気圧を上昇させる。流れの部分１６８は、第３の段の動翼１３４の上流の領域１８２に向かって外側に漏れ得るが、この場合、領域１８２の空気圧は、領域１８０の空気圧よりも低くなっている。漏気のさらなる部分１７０は、例えば、第２の段の静翼１４２の上流の領域１８４を通り過ぎて、ダブテール結合部１５８を通り抜けるようにさらに前方へ導かれ得る。キャビティ１６３および１６５内の空気圧が上昇する。これにより、流れの部分１７０の流れの部分１７２が、第２の段の動翼１３２の上流の領域１８６へさらに導かれ得るが、この場合、領域１８６の空気圧は、領域１８２の空気圧よりも低くなっている。
【００１５】
キャビティ１５９、１６１、１６３、および／または１６５内の空気圧の上昇は、漏れ流れの部分１６８および１７２の一因となり、漏れ流れの部分１６８および１７２は、圧縮機ロータ部１０２を通る圧縮された空気の流れに悪影響を与え得る。本明細書で説明されている方法およびシステムは、キャビティ１５９、１６１、１６３、および／または１６５内の空気圧の上昇を防止することによって漏れ流れの部分１６８および１７２に対処しようとする。このことは、漏れ流れ１６２を、圧縮機ロータ部１０２のさらに前方へ導いて、流れの部分１７４  および１７６  として第１の段の動翼１３０の下流の領域１８８を通り過ぎるように促すことによって達成することができる。これにより、漏気の流れは、流れ１７８として第１の段の動翼１３０の下流の領域１９０に放出され、圧縮機主空気流１６６への流れ１７８の導入から発生し得る影響が低減される。
【００１６】
図４は、圧縮機ロータ部１０２の拡大断面図であり、例示的な漏れ制御システム２００を示している。圧縮される空気の主空気流１９９は、圧縮機ロータ部１０２を通って矢印の方向（「下流方向」）に導かれる。圧縮機ロータ部１０２は、隣接するスペーサホイール２０４と回転可能に結合された第１のまたは上流のロータホイール２０２を少なくとも含む。動翼２０１は、任意の適切な結合機構（動翼２０１とロータホイール２０２との間のダブテール結合部２０３を含むが、これに限定されない）を使用してロータホイール２０２の周囲に互いに間隔をあけて結合されている。スペーサホイール２０４は、第２の（下流の）ロータホイール２０６と回転可能に結合されている。例示的な実施形態において、ホイール２０２および２０６は、システム２００が本明細書で説明されているように機能することを可能にする任意の適切な結合方法（図示せず）（ボルトなど）を使用してスペーサホイール２０４と結合される。複数の動翼（図示せず）が、例えば動翼ダブテール結合部２１１によってロータホイール２０６の周囲に互いに間隔をあけて結合されている。例示的な実施形態において、ロータホイール２０２および２０６は、ロータ部１０２のより低い段に配置されており、図３に示されているロータホイール１５０および１５２に類似している。
【００１７】
例示的な実施形態において、上流境界部２０５は、ロータホイール２０２とスペーサホイール２０４との間に延在している。さらに、下流境界部２０７は、スペーサホイール２０４とロータホイール２０６との間に延在している。さらに、スペーサホイール２０４には、上流キャビティ２０８および下流キャビティ２１０が形成されている。漏れ制御システム２００は、境界部２０７に形成された吸気通路２１２と、吸気通路２１２と流体連通するように接続された軸方向通路２１４と、軸方向通路２１４と流体連通するように接続された、境界部２０５に形成された放出通路２１６とを含む。
【００１８】
吸気通路２１２、軸方向通路２１４、および放出通路２１６を設けることによって、キャビティ２１０内の高圧空気は、スペーサホイール２０４を通り抜け、次に、ロータホイール２０２を通り過ぎる（例えばダブテール結合部２０３を経由して）ようにして上流方向に移動するよう促される。このようにして、キャビティ２１０および２０８内の空気圧が、上昇して外側に漏れ、主空気流１９９に戻ることが防止される。さらに、キャビティ２１０および２０８内の空気圧を低下させ、通路２１２、２１４、２１６伝いに空気流路を形成することによって、さらに下流に位置するロータ−スペーサホイールのキャビティ（図示せず）内の空気圧の上昇が防止されるか、または抑制され、これにより、これら下流の位置で主空気流１９９に戻る漏れを低減することが同様に容易となる。
【００１９】
例示的な実施形態において、ロータホイール２０２は、第１のロータ段の一部として圧縮機ロータ部１０２内に配置されており、ロータホイール２０６は、第２のロータ段の一部として圧縮機ロータ部１０２内に配置されている。代替的な実施形態において、ロータホイール２０２および２０６は、ガスタービン圧縮機部内の任意の所望の位置に配置される１対の互いに隣接するロータ段を形成するように相互に結合される。
【００２０】
図５は、ガスタービンエンジン１００（図２に示されている）に使用されるスペーサホイール２０４の後方断面斜視図である。例示的な実施形態において、スペーサホイール２０４は、前方周方向フランジ２０９を含む。吸気通路２１２（図４）のそれぞれは、スペーサホイール２０４の後面２２３に配置された吸気凹部２１３によって部分的に形成されている。放出通路２１６（図４）のそれぞれは、スペーサホイール２０４の前面２２１に形成された放出凹部２１９によって部分的に形成されている。図５では、凹部２１９の半分が示されている。軸方向通路２１４は、対応する１対の凹部２１３および２１９を互いに流体連通するように接続している。例示的な実施形態において、凹部２１３および／または２１９は、軸線１０６（図２に示されている）に対して略半径方向に延在している。代替的な実施形態において、凹部２１３および／または２１９は、システム２００が本明細書で説明されているように機能することを可能にする任意の方法で配置される。凹部２１３および２１９ならびに軸方向通路２１４は、任意の適切な成形方法（鋳造、ドリル加工、およびフライス加工を含むが、これらに限定されない）を使用してスペーサホイール２０４に形成されてもよい。
【００２１】
図６は、スペーサホイール２０４の前方断面斜視図である。図６では、放出凹部２１９の半分が示されている。放出凹部２１９は、少なくとも部分的に湾曲壁２１８によって形成されている。例示的な実施形態において、放出凹部２１９の断面は、略半円形であり、距離２２２および２２４は、互いに等しく、放出凹部２１９の半径になっている。縁２２０は、放出開口２１５（図４に示されている）を部分的に形成している。放出凹部２１９の近傍に、フランジ２０９は、残厚２２６を含む。軸方向通路２１４は、直径２２８を含む。例示的な実施形態において、放出凹部２１９の直径（すなわち、半径２２２または２２４の２倍のサイズ）は、軸方向通路２１４の直径２２８よりも大きい。代替的な実施形態において、放出凹部２１９、吸気凹部２１３、および軸方向通路２１４は、システム２００が本明細書で説明されているように機能することを可能にする任意の相対寸法を有してもよい。
【００２２】
図７は、周方向フランジ３０９を含む代替的な例示的なスペーサホイール３０４の前方断面斜視図である。スペーサホイール３０４において、凹部３１６（図７では、凹部３１６の半分が示されている）は、スペーサホイール３０４の前面３０５に形成されており、非円形の湾曲壁３１８および開口縁３２０を含む。凹部３１６は、半長円または半楕円の形状の断面構造を備える。したがって、例示的な実施形態において、凹部３１６は、深さまたは短半径３２２および半分の幅または長半径３２４を含み、この場合、長半径３２４は、実質的に短半径３２２よりも大きい。したがって、凹部３１６の断面積が、放出凹部２１９（図６に示されている）の断面積と実質的に等しい場合、フランジ３０９の残厚３２６は、フランジ２０９（図６に示されている）の残厚２２６よりも大きくなる。残厚３２６を形成することによって、スペーサホイール３０４では、フランジ３０９の、凹部３１６が位置する領域が、同等の寸法のスペーサホイール２０４と比較してより強固になる。例示的な実施形態において、凹部３１６の全幅（長半径３２４の２倍のサイズ）は、軸方向通路３１４の直径３２８よりも大きい。例示的な実施形態において、軸方向通路３１４は、本明細書で上述されている凹部２１９および２１３に関して説明されているように、凹部３１６と後方凹部（図示せず）とを流体連通するように接続している。さらに、凹部３１６および軸方向通路３１４は、任意の適切な方法（鋳造、ドリル加工、およびフライス加工を含むが、これらに限定されない）を使用して形成されてもよい。
【００２３】
例示的な実施形態において、凹部２１３、２１９、および３１６ならびに軸方向通路２１４および３１４は、円形の、楕円形の、または他の丸い断面構造を有するものとして説明されている。代替的な実施形態において、凹部および軸方向通路は、システム２００が本明細書で説明されているように機能することを可能にする任意の幾何学的形状の断面構造（丸い構造、多角形構造、または丸い部分および直線面の部分の組合せである構造などであるが、これらに限定されない）を有してもよい。
【００２４】
再び図４を参照すると、システム２００を組み込んだ例示的なガスタービンエンジン１００（図１）の動作時に、タービン軸１１０が回転し始めると、周囲空気は、圧縮機ロータ部１０２に吸い込まれる。より高い圧力の圧縮機段（図示せず）からの空気流２５０は、前方へ、すなわち、矢印Ａによって示されている上流方向に漏れるように促され、ロータホイール２０６を通り抜けて  （例えば、ダブテール結合部２１１を伝って）キャビティ２１０に導かれる。キャビティ２１０における空気流２５０は、吸気開口２１７を通って吸気通路２１２にさらに導かれる。次に、空気流２５０は、軸方向通路２１４に導かれ、放出通路２１６を通り抜けて、キャビティ２０８に導かれる。キャビティ２０８から、空気流２５０は、漏れ経路（図示せず）（ダブテール結合部２０３に沿った経路を含むが、これに限定されない）を通ってさらに前方へ導かれる。次に、空気流２５０は、ロータホイール２０２の上流にあるキャビティ（図示せず）に放出されて戻される。例示的な実施形態において、ロータホイール２０２の上流の位置で主空気流１９９（図４に示されている）に戻される空気流２５０の漏れは、主空気流１９９に悪影響を与えないはずである。先ほど説明したように、通路２１２、２１４、および２１６によって漏気を導くことによって、キャビティ２１０および２０８ならびにさらに下流のキャビティ（キャビティ１５９および１６１（図３に示されている）など）内の空気圧が、上昇して、望ましくない形で漏れ、主空気流１９９（または図３に示されているような空気流１６６）に戻されることが防止される。漏れは、本明細書で説明され、図面に示されている特定の圧縮機部品間で発生するものとして説明されているが、ガスタービンエンジンの少なくとも一部の圧縮機部において、前方への漏れは、任意の１対のまたは一連の隣接する圧縮機部の部品間で発生し得ることが理解される。したがって、本明細書の方法およびシステムは、ガスタービンエンジンの圧縮機部内の任意の位置に適用することができる。
【００２５】
上述したシステムおよび方法は、周知のガスタービンの少なくとも一部の欠点を克服する。特に、本明細書で説明されているシステムおよび方法は、より高い圧力の圧縮機段からより低い圧力の段への漏気のための制御された経路であって、主空気流路に戻される漏気の放出が、圧縮機の性能に悪影響を与える可能性が低い経路を実現する。圧縮機部に沿って漏気をさらに前方へと促すことによって、漏気が圧縮比を大きくし得る位置での主空気流路への望ましくない空気の漏れが回避される。結果として、圧縮機部のストールマージン、特に、ホットデイストールマージンが改善される。
【００２６】
圧縮機の漏れを制御するための方法およびシステムの例示的な実施形態が詳細に上述されている。本方法および本システムは、本明細書で説明されている特定の実施態様に限定されるものではなく、それどころか、本システムの構成要素および／または本方法のステップは、本明細書で説明されている他の構成要素および／またはステップから切り離して単独で利用されてもよい。例えば、本方法は、他のタービン部品との関連で使用されてもよく、本明細書で説明されているようなガスタービン圧縮機部に関する実施にのみ限定されるわけではない。それどころか、例示的な実施形態は、多くの他の回転機械用途に関連して実施および利用されてもよい。
【００２７】
本明細書で説明されている方法ステップは例に過ぎない。本開示の精神から逸脱しない、本明細書で説明されているステップ（または工程）の多くの変形例が存在してもよい。例えば、具体的に説明されている場合を除いて、ステップは、異なる順序で実行されてもよいし、あるいは、ステップが、追加、削除、または修正されてもよい。これらの変形例のすべては、特許請求されている発明の一部であると考えられる。
【００２８】
本開示の様々な実施態様の特定の特徴が、一部の図面に示されていて、他の図面には示されていない場合があるが、これは、便宜を図っているに過ぎない。本開示の原理に従って、図面における任意の特徴は、任意の他の図面における任意の特徴と組み合わせて参照および／または特許請求され得る。
【００２９】
この記載された説明では、最良の態様を含めて本明細書で説明されている方法およびシステムを開示するために、さらには、任意の当業者が任意の装置またはシステムの作製および使用ならびに任意の組み込み方法の実行を含めて本開示を実施することを可能にするために、例が使用されている。本開示の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定されており、また、当業者によって想到される他の例を含み得る。このような他の例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造的要素を有する場合または特許請求の範囲の文言と実質的に異ならない均等な構造的要素を含む場合に、特許請求の範囲内にあることが意図されている。
【００３０】
本開示について、様々な特定の実施形態の観点から説明してきたが、当業者は、本開示が特許請求の範囲およびその精神内にある修正を施されて実施され得ることを理解するであろう。
【符号の説明】
【００３１】
９  グラフ
１０  圧縮機の動作線
１２  サージ線
１４  一定速度線
１６  一定速度線
１８  一定速度線
２０  一定速度線
２２  一定速度線
２４  サージ／ストールマージン
１００  ガスタービンエンジン
１０２  圧縮機ロータ部
１０４  燃焼器アセンブリ
１０６  回転軸線
１０８  タービン
１１０  タービン軸
１３０  第１の段の動翼
１３２  第２の段の動翼
１３４  第３の段の動翼
１４０  第１の段の静翼
１４２  第２の段の静翼
１４４  第３の段の静翼
１５０  ロータホイール
１５２  ロータホイール
１５４  ロータホイール
１５５  スペーサホイール
１５６  ダブテール結合部
１５７  スペーサホイール
１５８  ダブテール結合部
１６０  ダブテール結合部
１６２  圧縮された空気の漏れ流れ
１６４  漏れ流れ
１６６  圧縮機主空気流
１６８  流れの部分
１７０  流れの部分
１７２  流れの部分
１７４  流れの部分
１７６  流れの部分
１７８  流れ
１８０  高圧領域
１８２  領域
１８４  領域
１８６  領域
１８８  領域
１９０  領域
１９９  主空気流
２００  システム
２０１  動翼
２０２  ロータホイール
２０３  ダブテール結合部
２０４  スペーサホイール
２０５  境界部
２０６  ロータホイール
２０７  境界部
２０８  キャビティ
２０９  フランジ
２１０  キャビティ
２１１  ダブテール結合部
２１２  吸気通路
２１３  吸気凹部
２１４  軸方向通路
２１５  放出開口
２１６  放出通路
２１７  吸気開口
２１８  湾曲壁
２１９  放出凹部
２２０  縁
２２１  前面
２２２  距離／半径
２２３  後面
２２４  距離／半径
２２６  残厚
２２８  直径
２５０  空気流
３０４  スペーサホイール
３０５  前面
３０９  フランジ
３１４  軸方向通路
３１６  凹部
３１８  湾曲壁
３２０  開口縁
３２２  短半径
３２４  長半径
３２６  残厚
３２８  直径
【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】
2015081604.tif 000009
【外国語明細書】
2015081604000001.pdf