(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口端（２３０）および出口端（２３２）を有し、冷却流体の流れを前記入口端（２３０）から前記出口端（２３２）に導くように構成された環状キャビティ（２２８）と、
前記環状キャビティ（２２８）と流れ連通状態で結合する冷却流体の流れの源であって、前記環状キャビティ（２２８）が、静止構成部品（２３３）と回転構成部品（１２０）とを境界とし、前記回転構成部品（１２０）がウィンデージ効果によって熱を前記環状キャビティ（２２８）内にもたらす、流れの源と、
前記出口端（２３２）と流れ連通状態で結合する冷却通路（２３４）と、
前記環状キャビティ（２２８）内で前記出口端（２３２）から前記入口端（２３０）に向かって延在し、前記環状キャビティ（２２８）を少なくとも２つの流路に分ける第１のウィンデージシールド（２３６）であって、第１の流路（２３８）が前記回転構成部品（１２０）と前記第１のウィンデージシールド（２３６）との間に画定され、第２の流路（２４０）が前記静止構成部品（２３３）と前記第１のウィンデージシールド（２３６）との間に画定され、前記第２の流路（２４０）の温度がウィンデージ効果による前記第１の流路（２３８）の温度よりも低くなるように、前記冷却通路（２３４）が前記第２の流路（２４０）と流れ連通している、第１のウィンデージシールド（２３６）と
を備え、
前記第１のウィンデージシールド（２３６）が、前記第１のウィンデージシールド（２３６）の周りを周方向に離間した溝および山２４６を交互に有する軸方向に延在する波形の補剛機構を備える、ウィンデージシールドシステム（２２４）。
【請求項２】
前記静止構成部品（２３３）が、前記環状キャビティ（２２８）から半径方向外側にある、請求項１記載のシステム（２２４）。
【請求項３】
前記回転構成部品（１２０）が、前記環状キャビティ（２２８）から半径方向内側にある、請求項１記載のシステム（２２４）。
【請求項４】
前記第１のウィンデージシールド（２３６）が円筒形である、請求項１記載のシステム（２２４）。
【請求項５】
前記第１のウィンデージシールド（２３６）がガスタービンエンジンのロータ（１２０）の少なくとも一部分を囲む、請求項１記載のシステム（２２４）。
【請求項６】
前記第１のウィンデージシールド（２３６）が、前記第１のウィンデージシールド（２３６）の前部縁（２４２）の周りを周方向に延在する補剛機構（２４４）を備える、請求項１記載のシステム（２２４）。
【請求項７】
前記第１のウィンデージシールド（２３６）が、前記第１の流路（２３８）および前記第２の流路（２４０）のうちの少なくとも１つを形づくるように構成された曲がった断面を備える、請求項１記載のシステム（２２４）。
【請求項８】
入口端（２３０）および出口端（２３２）を有し、冷却流体の流れを前記入口端（２３０）から前記出口端（２３２）に導くように構成された環状キャビティ（２２８）と、
前記環状キャビティ（２２８）と流れ連通状態で結合する冷却流体の流れの源であって、前記環状キャビティ（２２８）が、静止構成部品（２３３）と回転構成部品（１２０）とを境界とし、前記回転構成部品（１２０）がウィンデージ効果によって熱を前記環状キャビティ（２２８）内にもたらす、流れの源と、
前記出口端（２３２）と流れ連通状態で結合する冷却通路（２３４）と、
前記環状キャビティ（２２８）内で前記出口端（２３２）から前記入口端（２３０）に向かって延在し、前記環状キャビティ（２２８）を少なくとも２つの流路に分ける第１のウィンデージシールド（２３６）であって、第１の流路（２３８）が前記回転構成部品（１２０）と前記第１のウィンデージシールド（２３６）との間に画定され、第２の流路（２４０）が前記静止構成部品（２３３）と前記第１のウィンデージシールド（２３６）との間に画定され、前記第２の流路（２４０）の温度がウィンデージ効果による前記第１の流路（２３８）の温度よりも低くなるように、前記冷却通路（２３４）が前記第２の流路（２４０）と流れ連通している、第１のウィンデージシールド（２３６）と、
前記冷却通路（２３４）内に配置され、第２の静止構成部品（２５２）と第２の回転構成部品（２５４）とを境界とする第２の環状キャビティ（２５０）であって、前記第２の回転構成部品（２５４）が、ウィンデージ効果によって熱を前記第２の環状キャビティ（２５０）内にもたらす、第２の環状キャビティ（２５０）と、
第２のウィンデージシールド（２６８）であって、前記第２の回転構成部品（２５４）によって発生する前記熱が前記第２の静止構成部品（２５２）に向かって伝わることを前記第２のウィンデージシールド（２６８）によって制限するように前記第２の静止構成部品（２５２）と前記第２の回転構成部品（２５４）との間に延在する第２のウィンデージシールド（２６８）と
を備えるウィンデージシールドシステム（２２４）。
【請求項９】
入口端（２３０）および出口端（２３２）を有し、冷却流体の流れを前記入口端（２３０）から前記出口端（２３２）に導くように構成された環状キャビティ（２２８）と、
前記環状キャビティ（２２８）と流れ連通状態で結合する冷却流体の流れの源であって、前記環状キャビティ（２２８）が、静止構成部品（２３３）と回転構成部品（１２０）とを境界とし、前記回転構成部品（１２０）がウィンデージ効果によって熱を前記環状キャビティ（２２８）内にもたらす、流れの源と、
前記出口端（２３２）と流れ連通状態で結合する冷却通路（２３４）と、
前記環状キャビティ（２２８）内で前記出口端（２３２）から前記入口端（２３０）に向かって延在し、前記環状キャビティ（２２８）を少なくとも２つの流路に分ける第１のウィンデージシールド（２３６）であって、第１の流路（２３８）が前記回転構成部品（１２０）と前記第１のウィンデージシールド（２３６）との間に画定され、第２の流路（２４０）が前記静止構成部品（２３３）と前記第１のウィンデージシールド（２３６）との間に画定され、前記第２の流路（２４０）の温度がウィンデージ効果による前記第１の流路（２３８）の温度よりも低くなるように、前記冷却通路（２３４）が前記第２の流路（２４０）と流れ連通している、第１のウィンデージシールド（２３６）と、
前記冷却通路（２３４）内に配置され、一対の静止構成部品（２６０）と第３の回転構成部品（２６２）とを境界とする第３の環状キャビティ（２５８）であって、前記第３の回転構成部品（２６２）が、ウィンデージ効果によって熱を前記第３の環状キャビティ（２５８）内にもたらす、第３の環状キャビティ（２５８）と
第３のウィンデージシールド（２８０）であって、前記回転構成部品（２６２）によって発生する前記熱が前記環状キャビティ（２５８）に向かって伝わることを前記第３のウィンデージシールド（２８０）によって制限するように前記一対の静止構成部品の間を延在する第３のウィンデージシールド（２８０）と
を備えるウィンデージシールドシステム（２２４）。
【請求項１０】
前記静止構成部品（２３３）が、前記環状キャビティ（２２８）から半径方向外側にある、請求項８または９に記載のシステム（２２４）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の分野は一般にターボファンエンジンに関し、より詳細には、タービン組立体のロータキャビティ内の空気の温度を低下させるシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボファンエンジンなどの少なくともいくつかの公知のガスタービンエンジンは、ファン、コアエンジン、およびパワータービンを含む。コアエンジンは、直列流れ関係で一緒に結合された少なくとも１つの圧縮機、燃焼器、および高圧タービンを含む。より詳細には、圧縮機および高圧タービンは、第１の駆動軸を通じて結合されて高圧ロータ組立体を形成する。コアエンジンに入った空気は燃料と混合され、点火されて高エネルギーガス流を形成する。高エネルギーガス流は高圧タービンを通って流れ、高圧タービンを回転可能に駆動し、その結果、軸は圧縮機を回転可能に駆動する。ガス流は、高圧タービンの後方に配置されたパワータービンまたは低圧タービンを通って流れ、膨張する。低圧タービンは、第２の駆動軸に結合されたファンを有するロータ組立体を含む。低圧タービンは、第２の駆動軸を通じてファンを回転可能に駆動する。
【０００３】
少なくともいくつかの公知のターボファンでは、圧縮機から吐出された空気の一部分は、高圧タービンのロータキャビティに向かって送られ、その空気はそこから下流で冷却用に使用される。多くの最新の商用ターボファンは、作動中にターボファンの回転部材の表面と回転部材の周りの空気との間で熱と騒音を発生する。より詳細には、ターボファンの回転部材によって発生する熱は、ロータキャビティを通って流れる圧縮機吐出空気の温度を上昇させる。したがって、圧縮機吐出空気の冷却効率が低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第８５１７６６６号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
１つの態様では、ウィンデージシールドシステムが提供される。システムは、入口端および出口端を有する環状キャビティを含む。環状キャビティは、冷却流体の流れを入口端から出口端に導くように構成される。システムはまた、環状キャビティと流れ連通状態で結合する冷却流体の流れの源を含む。環状キャビティは静止構成部品と回転構成部品とを境界とし、回転構成部品はウィンデージ効果によって熱を環状キャビティ内にもたらす。システムはまた、出口端と流れ連通状態で結合する冷却通路と、環状キャビティ内で出口端から入口端に向かって延在する第１のウィンデージシールドとを含む。第１のウィンデージシールドは、環状キャビティを少なくとも２つの流路に分ける。例えば、回転構成部品と第１のウィンデージシールドとの間に画定された第１の流路と、静止構成部品と第１のウィンデージシールドとの間に画定された第２の流路とに分ける。その結果、第２の流路の温度がウィンデージ効果による第１の流路の温度よりも低くなるように、冷却通路は第２の流路と流れ連通状態で結合される。
【０００６】
別の態様では、ウィンデージシールドシステムが提供される。システムは、冷却流体が通って流れるように構成され、第１の静止構成部品と第２の静止構成部品とを少なくとも部分的に境界とする冷却通路を含む。システムはまた、冷却通路内に配置された環状キャビティを含む。環状キャビティは、第２の静止構成部品と回転構成部品とを境界とし、回転構成部品は、ウィンデージ効果によって熱を環状キャビティ内にもたらす。システムはまた、回転構成部品によって発生する熱が第２の静止構成部品に向かって伝わることをウィンデージシールドによって制限するように、第２の静止構成部品と回転構成部品との間に延在するウィンデージシールドを含む。
【０００７】
さらに別の態様では、ウィンデージシールドシステムが提供される。システムは、冷却流体の流れが通って流れるように構成され、第１の静止構成部品と第２の静止構成部品とを少なくとも部分的に境界とする冷却通路を含む。システムはまた、冷却通路内に配置された環状キャビティを含む。環状キャビティは、一対の静止構成部品と回転構成部品とを境界とし、回転構成部品は、ウィンデージ効果によって熱を環状キャビティ内にもたらす。システムはまた、回転構成部品によって発生する熱が環状キャビティに向かって伝わることをウィンデージシールドによって制限するように、一対の静止構成部品の間に延在するウィンデージシールドを含む。
【０００８】
本開示のこれらのおよび他の特徴、態様、および利点は、図面全体を通して同様な符号が同様な部品を示す添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読めば、よりよく理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】例示的なターボファンエンジンの概略断面図である。
【図２】図１に示すターボファンエンジンに使用することができる例示的な燃焼器組立体の断面図である。
【図３】図２に示す燃焼器組立体に使用することができる例示的なウィンデージシールドの斜視断面図である。
【図４】代替の補剛機構を有する図２に示す燃焼器組立体に使用することができるウィンデージシールドの斜視断面図である。
【図５】代替のウィンデージシールドを有する例示的な燃焼器組立体の断面図である。
【図６】領域６に沿って切り取った図２に示す燃焼器組立体の一部分の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書で提供する図面は、特に指示しない限り、本開示の実施形態の特徴を示すことを意図している。これらの特徴は、本開示の１つまたは複数の実施形態を備える広範なシステムにおいて適用可能であると考えられる。したがって、図面は、本明細書で開示される実施形態の実施に必要とされる、当業者が知っている従来の特徴のすべてを含めることは意図していない。
【００１１】
以下の明細書および特許請求の範囲において、いくつかの用語に言及するが、それらの用語は、以下の意味を有すると定義するものとする。
【００１２】
単数形「１つ（ａ）」、「１つ（ａｎ）」、および「その（ｔｈｅ）」は、文脈においてそうではないと明示しない限り、複数形を含む。
【００１３】
「任意の」または「任意には」という用語は、その用語に続いて記述された事象または状況は起こっても起こらなくてもよく、この記述は、この事象が起こる場合と起こらない場合とを含むことを意味する。
【００１４】
本明細書および特許請求の範囲を通じてここで用いる近似表現は、関連する基本的機能に変化を生じさせることなく変化することが許容される任意の量的表示を修飾するために適用することができる。したがって、「約」、「おおよそ」、および「実質的に」などの用語で修飾された値は、その特定された正確な値に限定されない。少なくともいくつかの場合には、近似表現はその値を測定するための機器の精度に対応することがある。ここで、ならびに本明細書および特許請求の範囲を通して、範囲の限定は組み合せることができる、かつ／または交換することができ、このような範囲は、文脈または用語がそうでないことを示さない限り、そこに含まれるすべての部分範囲として特定され、かつ部分範囲を含む。
【００１５】
本開示の実施形態は、ターボファンなどのタービンエンジン、およびその製造方法に関する。より詳細には、本明細書で説明するタービンエンジンは、例えば、タービンエンジンの高圧タービンのロータキャビティ内の重要な場所に配置された１つまたは複数のウィンデージシールドを含む。例えば、１つまたは複数のウィンデージシールドは、ロータキャビティを通って流れる冷却流体の流路に沿って配置される。ウィンデージシールドはロータキャビティ内で回転構成部品に対して配置されて、回転構成部品によって発生する熱が冷却流体に伝わることを制限する。したがって、ロータキャビティを通って流れる冷却流体の少なくとも一部分の温度は低くなり、それによって、そこから下流の冷却構成部品を冷却するために使用されるとき、冷却効率が上昇する。
【００１６】
図１は、ファン組立体１０２、低圧またはブースタ圧縮機１０４、高圧圧縮機１０６、および燃焼器組立体１０８を含む例示的なターボファンエンジン１００の概略図である。ファン組立体１０２、ブースタ圧縮機１０４、高圧圧縮機１０６、および燃焼器組立体１０８は、流れ連通状態で結合される。ターボファンエンジン１００はまた、燃焼器組立体１０８および低圧タービン１１２と流体連通状態で結合された高圧タービン１１０を含む。ファン組立体１０２は、ロータディスク１１６から半径方向外向きに延在する一列のファンブレード１１４を含む。低圧タービン１１２は、第１の駆動軸１１８によってファン組立体１０２およびブースタ圧縮機１０４に結合され、高圧タービン１１０は第２の駆動軸１２０によって高圧圧縮機１０６に結合される。ターボファンエンジン１００は吸気口１２２および排気口１２４を有する。ターボファンエンジン１００はさらに中心線１２６を含み、この中心線１２６の周りを、ファン組立体１０２、ブースタ圧縮機１０４、高圧圧縮機１０６、ならびにタービン組立体１１０および１１２が回転する。さらに、減速歯車装置１２８は、ファン組立体１０２と低圧タービン１１２との間で第１の駆動軸１１８に沿って結合される。
【００１７】
作動中、吸気口１２２を通ってターボファンエンジン１００に入った空気は、ファン組立体１０２を通ってブースタ圧縮機１０４に向かって送られる。圧縮空気は、ブースタ圧縮機１０４から高圧圧縮機１０６に向かって吐出される。高圧の圧縮空気は、高圧圧縮機１０６から燃焼器組立体１０８に向かって送られて、燃料と混合され、その混合気は燃焼器組立体１０８内で燃焼する。燃焼器組立体１０８によって発生した高温の燃焼ガスはタービン組立体１１０および１１２に向かって送られる。低圧タービン１１２は第１の回転速度で回転し、歯車装置１２８は、ファン組立体１０２が第１の回転速度より低い第２の回転速度で回転するように動作する。これに続いて燃焼ガスは排気口１２４を経てタービンエンジン組立体１００から排出される。
【００１８】
図２は、ターボファンエンジン１００（図１に示す）に使用することができる燃焼器組立体１０８の断面図である。例示的な実施形態では、燃焼器組立体１０８は、外側燃焼器ケーシング２０２と内側燃焼器ケーシング２０４との間に配置された燃焼器ライナ２００を含む。燃焼器ライナ２００は、燃焼器組立体１０８の中心線２０６の周りを周方向に延在して、その中に燃焼室２０８が画定される。さらに、外側燃焼器ケーシング２０２および内側燃焼器ケーシング２０４は中心線２０６の周りを周方向に延在して、半径方向外側の通路２１０および半径方向内側の通路２１２が、燃焼器ライナ２００とケーシング２０２および２０４との間に画定される。環状のドーム組立体２１４は燃焼器ライナ２００と燃料ノズル２１６との間にあって、それらと結合され、燃料ノズル２１６は外側燃焼器ケーシング２０２を通って延在してドーム組立体２１４に結合する。予混合器２１８は、燃料ノズル２１６から燃料を受け入れ、高圧圧縮機１０６（図１に示す）から送られた圧縮空気の第１の流れ２２０を受け入れる。燃料と空気は予混合器２１８によって旋回させられ、混ぜ合わされ、その結果生じた燃料−空気混合物は燃焼室２０８内に吐出される。燃料−空気混合物は燃焼して出口ノズル２２２を通って、高圧タービン１１０（図１に示す）に向かって送られる。
【００１９】
さらに、ターボファンエンジン１００は、高圧圧縮機１０６（すなわち、冷却流体源）から送られる圧縮空気の第２の流れ２２６の少なくとも一部分の温度を低下させるためのウィンデージシールドシステム２２４を含む。より詳細には、ウィンデージシールドシステム２２４は、入口端２３０および出口端２３２を有する第１の環状キャビティ２２８を含む。第１の環状キャビティ２２８は冷却流体源と流れ連通状態で結合され、冷却流体の流れ（すなわち、圧縮流体の第２の流れ２２６）を入口端２３０から出口端２３２に導く。さらに、第１の環状キャビティ２２８は、静止構成部品と、第１の環状キャビティ２２８内にウィンデージ効果によって熱をもたらす回転構成部品とを少なくとも部分的に境界とする。例示的な実施形態では、静止構成部品は、第１の環状キャビティ２２８から半径方向外側に配置された前部内側ノズルサポート２３３であり、回転構成部品は、第１の環状キャビティ２２８から半径方向内側に配置された第２の駆動軸１２０である。ウィンデージシールドシステム２２４はまた、第１の環状キャビティ２２８の出口端２３２と流れ連通状態で結合された冷却通路２３４を含む。
【００２０】
例示的な実施形態では、第１のウィンデージシールド２３６は、第１の環状キャビティ２２８内で出口端２３２から入口端２３０に向かって延在している。したがって、第１のウィンデージシールド２３６は、第１の環状キャビティ２２８を少なくとも２つの流路に分ける。例えば、回転構成部品と第１のウィンデージシールド２３６との間に画定された第１の流路２３８と、静止構成部品と第１のウィンデージシールド２３６との間に画定された第２の流路２４０とに分ける。したがって、圧縮空気の第２の流れ２２６は、第１の流路２３８と第２の流路２４０とに分けられる。第２の流路２４０を通って流れる冷却流体（すなわち、圧縮空気）のウィンデージ効果による温度が、第１の流路２３８を通って流れる冷却流体のウィンデージ効果による温度よりも低くなるように、冷却通路２３４は第２の流路２４０と流れ連通状態で結合される。より詳細には、第１のウィンデージシールド２３６は、回転構成部品によって発生する熱が、第２の流路２４０を通って流れる冷却流体の温度を上昇させることを制限するように配置される。
【００２１】
図３は、燃焼器組立体１０８（図２に示す）に使用することができる第１のウィンデージシールド２３６の斜視断面図である。例示的な実施形態では、第１のウィンデージシールド２３６は概ね円筒形である。したがって、第１のウィンデージシールド２３６は、第１の環状キャビティ２２８（図２に示す）内に配置されると、第１の環状キャビティ２２８内で回転構成部品の少なくとも一部分を囲んで、回転構成部品によって発生する熱が冷却流体の温度を上昇させることを容易に制限する。代替の実施形態では、第１のウィンデージシールド２３６は、中心線１２６の周りを周方向に離間した複数のウィンデージシールドセグメントを含む。
【００２２】
第１のウィンデージシールド２３６はまた、第１のウィンデージシールド２３６の前部縁２４２の周りを周方向に延在する補剛機構を含むことができる。補剛機構は、冷却流体が流れていくことによって生じる第１のウィンデージシールド２３６の振動を容易に低減する。第１のウィンデージシールド２３６は、ウィンデージシールドシステム２２４（図２に示す）が本明細書で説明するように機能することを可能にする任意の補剛機構を含むことができる。例えば、例示的な実施形態では、第１のウィンデージシールド２３６は、前部縁２４２に曲がったリップ部２４４を含む。代替の補剛機構は下記で説明される。
【００２３】
図４は、代替の補剛機構を含む第１のウィンデージシールド２３６の斜視断面図である。例示的な実施形態では、第１のウィンデージシールド２３６は、第１のウィンデージシールド２３６の周りを周方向に離間した溝または山２４６を交互に有する軸方向に延在する波形の補剛機構を含む。第１のウィンデージシールド２３６の振動を容易に低減する溝または山２４６の数は、第１のウィンデージシールド２３６において任意に決めることができる。
【００２４】
図５は、代替の第１のウィンデージシールド２４８を有する燃焼器組立体１０８の断面図である。例示的な実施形態では、第１のウィンデージシールド２４８は、第１の流路２３８および第２の流路２４０のうちの少なくとも１つを形づくる曲がった断面を有する。より詳細には、第１のウィンデージシールド２４８の少なくとも一部分は、第１のウィンデージシールド２４８の曲がった部分が第２の駆動軸１２０の輪郭に実質的に合うように、第２の駆動軸１２０の方に曲がっている。したがって、第２の流路２４０の容積は、第１のウィンデージシールド２３６（図２に示す）によって画定された第２の流路２４０に比べると大きくなり、それによって、その中の冷却流体の温度を第１のウィンデージシールド２３６よりも低くとどめることができる。第１のウィンデージシールド２３６と第２の駆動軸１２０との間の流路面積を一定に保つことによって、冷却流の軸方向速度は実質的に一定にとどまり、それによって、ウィンデージによる温度上昇が起こり得る第２の流路２４０内の冷却流体の滞留時間を短くする。
【００２５】
図６は、領域６に沿って切り取った燃焼器組立体１０８（図２に示す）の一部分の断面図である。例示的な実施形態では、燃焼器組立体１０８は、冷却通路２３４内に配置された第２の環状キャビティ２５０および第３の環状キャビティ２５８を含む。第２の環状キャビティ２５０は、第２の静止構成部品と第２の回転構成部品とを境界とする。例えば、第２の静止構成部品は具体的には前部外側シール静止構成部品２５２であり、第２の回転構成部品は具体的には第２の駆動軸１２０（図２に示す）に結合されたロータホイール２５６の第１の部分２５４である。第３の環状キャビティ２５８は、一対の静止構成部品と第３の回転構成部品とを境界とする。例えば、一対の静止構成部品は具体的には後部内側ノズル静止構成部品２６０であり、第３の回転構成部品は具体的にはロータホイール２５６の第２の部分２６２である。第３の環状キャビティ２５８は、タービンロータ組立体２６６のホイールスペース２６４内に配置され、第３の環状キャビティ２５８は、冷却通路２３４を通って流れる冷却流体の流れの直接の流路の外側に配置される。
【００２６】
第２の駆動軸１２０と同様に、ロータホイール２５６は、第２および第３の環状キャビティ２５０および２５８内にウィンデージ効果によって熱をもたらす。例示的な実施形態では、ウィンデージシールドシステム２２４は、ロータホイール２５６の第１の部分２５４によって発生する熱が第２の静止構成部品に向かって伝わることを第２のウィンデージシールド２６８によって制限するように、第２の静止構成部品と第２の回転構成部品との間に延在する第２のウィンデージシールド２６８を含む。第２の静止構成部品は冷却通路２３４を少なくとも部分的に画定する。したがって、第２のウィンデージシールド２６８は、第２の回転構成部品によって発生した熱を吸収し、第２の環状キャビティ２５０内のウィンデージ容積を減らし、その結果、冷却通路２３４を通って流れる冷却流体に第２の静止構成部品から伝わる熱量を減らす。
【００２７】
例示的な実施形態では、第２のウィンデージシールド２６８は、第２の静止構成部品の第１の部分２７０と第２の部分２７２との間を実質的に半径方向に延在する。より詳細には、第２のウィンデージシールド２６８は、第２の回転構成部品と第２の静止構成部品の曲がった部分２７４との間に配置される。曲がった部分２７４は、第２の静止構成部品の第１の部分２７０と第２の部分２７２との間を延在する。
【００２８】
第２のウィンデージシールド２６８はまた、第２のウィンデージシールド２６８の自由端２７６に配置された補剛機構を含む。補剛機構は、流体が流れていくことによって生じる第２のウィンデージシールド２６８の振動を容易に低減する。第２のウィンデージシールド２６８は、ウィンデージシールドシステム２２４が本明細書で説明するように機能することを可能にする任意の補剛機構を含むことができる。例えば、例示的な実施形態では、第２のウィンデージシールド２６８は、自由端２７６に曲がったリップ部２７８を含む。
【００２９】
いくつかの実施形態では、ウィンデージシールドシステム２２４はまた、第３の環状キャビティ２５８の境界となる一対の静止構成部品の間を延在する第３のウィンデージシールド２８０を含む。したがって、ロータホイール２５６の第２の部分２６２によって発生する熱が第３の環状キャビティ２５８に向かって伝わることを第３のウィンデージシールド２８０によって制限する。第３のウィンデージシールド２８０は、一対の静止構成部品の少なくとも１つの静止構成部品と一体で形成され、一対の静止構成部品の間を実質的に半径方向に延在する。したがって、第３のウィンデージシールド２８０がなければ開放されたキャビティとなって冷却通路２３４を通って流れる冷却流体がウィンデージによって温度上昇されるが、第３のウィンデージシールド２８０は、それを容易に制限する。
【００３０】
本明細書で説明した方法、システム、および装置の例示的な技術的効果は、（ａ）ロータキャビティを通って流れる冷却流体の温度を低下させること、および（ｂ）ロータキャビティを通って流れる冷却流体の冷却効率を上昇させること、のうちの少なくとも１つを含む。
【００３１】
ウィンデージシールドの例示的な実施形態を上記で詳細に説明している。本ウィンデージシールドは本明細書で説明した特定の実施形態に限定されるものではなく、むしろ、本方法のシステムの構成部品および／またはステップは、本明細書で説明した他の構成部品および／またはステップとは独立に、かつ別々に利用することができる。例えば、本ウィンデージシールドはまた、ウィンデージ効果によって冷却流体に伝わる熱を制限することから恩恵を受ける他のシステムと組合せて使用することができ、それは本明細書で説明したシステムおよび方法だけを使って実施することに限定されるものではない。むしろ、例示的な実施形態は、多くの他の機械用途と関連して実施および利用することができる。
【００３２】
本開示の様々な実施形態の特定の特徴は、いくつかの図面には示され、他の図面には示されていないことがあるが、これは単に便宜上のことである。本開示の原理にしたがって、ある図面の任意の特徴は、任意の他の図面の任意の特徴と組合せて参照および／または特許請求することができる。
【００３３】
本明細書では、最良の態様を含む例を用いて実施形態を開示し、また、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入れられた方法の実施を含め、当業者が本実施形態を実施できるように本発明を開示している。本開示の特許性を有する範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者が想到する他の例を含むことができる。このような他の例は、特許請求の範囲の文言と相違ない構成要素を含む場合、または特許請求の範囲の文言と実質的に相違ない等価の構成要素を含む場合、特許請求の範囲内であることを意図されている。
【００３４】
最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
入口端（２３０）および出口端（２３２）を有し、冷却流体の流れを前記入口端（２３０）から前記出口端（２３２）に導くように構成された環状キャビティ（２２８）と、
前記環状キャビティ（２２８）と流れ連通状態で結合する冷却流体の流れの源であって、前記環状キャビティ（２２８）が、静止構成部品（２３３）と回転構成部品（１２０）とを境界とし、前記回転構成部品（１２０）がウィンデージ効果によって熱を前記環状キャビティ（２２８）内にもたらす、流れの源と、
前記出口端（２３２）と流れ連通状態で結合する冷却通路（２３４）と、
前記環状キャビティ（２２８）内で前記出口端（２３２）から前記入口端（２３０）に向かって延在し、前記環状キャビティ（２２８）を少なくとも２つの流路に分ける第１のウィンデージシールド（２３６）であって、第１の流路（２３８）が前記回転構成部品（１２０）と前記第１のウィンデージシールド（２３６）との間に画定され、第２の流路（２４０）が前記静止構成部品（２３３）と前記第１のウィンデージシールド（２３６）との間に画定され、前記第２の流路（２４０）の温度がウィンデージ効果による前記第１の流路（２３８）の温度よりも低くなるように、前記冷却通路（２３４）が前記第２の流路（２４０）と流れ連通している、第１のウィンデージシールド（２３６）と
を備えるウィンデージシールドシステム（２２４）。
［実施態様２］
前記静止構成部品（２３３）が、前記環状キャビティ（２２８）から半径方向外側にある、実施態様１に記載のシステム（２２４）。
［実施態様３］
前記回転構成部品（１２０）が、前記環状キャビティ（２２８）から半径方向内側にある、実施態様１に記載のシステム（２２４）。
［実施態様４］
前記第１のウィンデージシールド（２３６）が円筒形である、実施態様１に記載のシステム（２２４）。
［実施態様５］
前記第１のウィンデージシールド（２３６）がガスタービンエンジンのロータ（１２０）の少なくとも一部分を囲む、実施態様１に記載のシステム（２２４）。
［実施態様６］
前記第１のウィンデージシールド（２３６）が、前記第１のウィンデージシールド（２３６）の前部縁（２４２）の周りを周方向に延在する補剛機構（２４４）を備える、実施態様１に記載のシステム（２２４）。
［実施態様７］
前記第１のウィンデージシールド（２３６）が、前記第１のウィンデージシールド（２３６）の周りを周方向に離間した溝および山２４６を交互に有する軸方向に延在する波形の補剛機構を備える、実施態様１に記載のシステム（２２４）。
［実施態様８］
前記第１のウィンデージシールド（２３６）が、前記第１の流路（２３８）および前記第２の流路（２４０）のうちの少なくとも１つを形づくるように構成された曲がった断面を備える、実施態様１に記載のシステム（２２４）。
［実施態様９］
前記冷却通路（２３４）内に配置され、第２の静止構成部品（２５２）と第２の回転構成部品（２５４）とを境界とする第２の環状キャビティ（２５０）であって、前記第２の回転構成部品（２５４）が、ウィンデージ効果によって熱を前記第２の環状キャビティ（２５０）内にもたらす、第２の環状キャビティ（２５０）と、
第２のウィンデージシールド（２６８）であって、前記第２の回転構成部品（２５４）によって発生する前記熱が前記第２の静止構成部品（２５２）に向かって伝わることを前記第２のウィンデージシールド（２６８）によって制限するように前記第２の静止構成部品（２５２）と前記第２の回転構成部品（２５４）との間に延在する第２のウィンデージシールド（２６８）と
をさらに備える実施態様１に記載のシステム（２２４）。
［実施態様１０］
前記冷却通路（２３４）内に配置され、一対の静止構成部品（２６０）と第３の回転構成部品（２６２）とを境界とする第３の環状キャビティ（２５８）であって、前記第３の回転構成部品（２６２）が、ウィンデージ効果によって熱を前記第３の環状キャビティ（２５８）内にもたらす、第３の環状キャビティ（２５８）と、
第３のウィンデージシールド（２８０）であって、前記回転構成部品（２６２）によって発生する前記熱が前記環状キャビティ（２５８）に向かって伝わることを前記第３のウィンデージシールド（２８０）によって制限するように前記一対の静止構成部品の間を延在する第３のウィンデージシールド（２８０）と
をさらに備える実施態様１に記載のシステム（２２４）。
［実施態様１１］
冷却流体の流れが通って流れるように構成され、第１の静止構成部品と第２の静止構成部品（２５２）とを少なくとも部分的に境界とする冷却通路（２３４）と、
前記冷却通路（２３４）内に配置され、前記第２の静止構成部品（２５２）と回転構成部品（２５４）とを境界とする環状キャビティ（２５０）であって、前記回転構成部品（２５４）が、ウィンデージ効果によって熱を前記環状キャビティ（２５０）内にもたらす、環状キャビティ（２５０）と、
第１のウィンデージシールド（２６８）であって、前記回転構成部品（２５４）によって発生する前記熱が前記第２の静止構成部品（２５２）に向かって伝わることを前記第１のウィンデージシールド（２６８）によって制限するように、前記第２の静止構成部品（２５２）と前記回転構成部品（２５４）との間に延在する第１のウィンデージシールド（２６８）と
を備えるウィンデージシールドシステム（２２４）。
［実施態様１２］
前記第１のウィンデージシールド（２６８）が、前記第２の静止構成部品（２５２）の第１の部分（２７０）と第２の部分（２７２）との間を実質的に半径方向に延在する、実施態様１１に記載のシステム（２２４）。
［実施態様１３］
前記第１のウィンデージシールド（２６８）が、前記回転構成部品（２５４）と、前記静止構成部品（２５２）の前記第１の部分（２７０）と前記第２の部分（２７２）との間を延在する前記第２の静止構成部品（２５２）の曲がった部分（２７４）との間に配置される、実施態様１２に記載のシステム（２２４）。
［実施態様１４］
前記第１のウィンデージシールド（２６８）が、前記第１のウィンデージシールド（２６８）の自由端（２７６）に配置された補剛機構（２７８）を備える、実施態様１１に記載のシステム（２２４）。
［実施態様１５］
前記冷却通路（２３４）内に配置され、一対の静止構成部品（２６０）と第３の回転構成部品（２６２）とを境界とする第２の環状キャビティ（２５８）であって、前記第３の回転構成部品（２６２）が、ウィンデージ効果によって熱を前記第２の環状キャビティ（２５８）内にもたらす、第２の環状キャビティ（２５８）と
第２のウィンデージシールド（２８０）であって、前記第３の回転構成部品（２６２）によって発生する前記熱が前記第２の環状キャビティ（２５８）に向かって伝わることを前記第２のウィンデージシールド（２８０）によって制限するように前記一対の静止構成部品（２６０）の間を延在する第２のウィンデージシールド（２８０）と
をさらに備える実施態様１１に記載のシステム（２２４）。
［実施態様１６］
冷却流体の流れが通って流れるように構成され、第１の静止構成部品と第２の静止構成部品（２５２）とを少なくとも部分的に境界とする冷却通路（２３４）と、
前記冷却通路（２３４）内に配置され、一対の静止構成部品（２６０）と回転構成部品（２６２）とを境界とする環状キャビティ（２５８）であって、前記回転構成部品（２６２）が、ウィンデージ効果によって熱を前記環状キャビティ（２５８）内にもたらす、環状キャビティ（２５８）と、
第１のウィンデージシールド（２８０）であって、前記回転構成部品（２６２）によって発生する前記熱が前記環状キャビティ（２５８）に向かって伝わることを前記第１のウィンデージシールド（２８０）によって制限するように、前記一対の静止構成部品（２６０）の間に延在する第１のウィンデージシールド（２８０）と
を備えるウィンデージシールドシステム（２２４）。
［実施態様１７］
前記第１のウィンデージシールド（２８０）が、前記一対の静止構成部品（２６０）の少なくとも１つの静止構成部品と一体で形成される、実施態様１６に記載のシステム（２２４）。
［実施態様１８］
前記第１のウィンデージシールド（２８０）が、前記一対の静止構成部品（２６０）の間を実質的に半径方向に延在する、実施態様１６に記載のシステム（２２４）。
［実施態様１９］
前記環状キャビティ（２５８）が、タービンロータ組立体（２６６）のホイールスペース（２６４）内に配置される、実施態様１６に記載のシステム（２２４）。
［実施態様２０］
前記環状キャビティ（２５８）が、前記冷却通路（２３４）を通って流れる冷却流体の前記流れの直接の流路の外側に配置される、実施態様１６に記載のシステム（２２４）。
【符号の説明】
【００３５】
１００  ターボファンエンジン
１０２  ファン組立体
１０４  ブースタ圧縮機
１０６  高圧圧縮機
１０８  燃焼器組立体
１１０  高圧タービン
１１２  低圧タービン
１１４  ファンブレード
１１６  ロータディスク
１１８  第１の駆動軸
１２０  第２の駆動軸
１２２  吸気口
１２４  排気口
１２６  中心線
１２８  歯車装置
２００  燃焼器ライナ
２０２  外側燃焼器ケーシング
２０４  内側燃焼器ケーシング
２０６  中心線
２０８  燃焼室
２１０  半径方向外側の通路
２１２  半径方向内側の通路
２１４  ドーム組立体
２１６  燃料ノズル
２１８  予混合器
２２０  第１の流れ
２２２  出口ノズル
２２４  ウィンデージシールドシステム
２２６  第２の流れ
２２８  第１の環状キャビティ
２３０  入口端
２３２  出口端
２３３  内側ノズルサポート
２３４  冷却通路
２３６  第１のウィンデージシールド
２３８  第１の流路
２４０  第２の流路
２４２  前部縁
２４４  曲がったリップ部
２４６  溝または山
２４８  第１のウィンデージシールド
２５０  第２の環状キャビティ
２５２  外側シール静止構成部品
２５４  第１の部分
２５６  ロータホイール
２５８  第３の環状キャビティ
２６０  内側ノズル静止構成部品
２６２  第２の部分
２６４  ホイールスペース
２６６  タービンロータ組立体
２６８  第２のウィンデージシールド
２７０  第１の部分
２７２  第２の部分
２７４  曲がった部分
２７６  自由端
２７８  曲がったリップ部
２８０  第３のウィンデージシールド
【図１】
0006307137.tif 000002
【図２】
0006307137.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0006307137.tif 000006
【図６】
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