(57)【要約】  継手組立体の内部を少なくとも部分的に画定する外側シュラウドと、外側シュラウド内に少なくとも部分的に受け入れられて、それと接触部を形成し、継手組立体の内部の残りの部分を画定する内側シュラウドであって、エンジンの作動中にダクト組立体が動的に動けるように可撓部分を有する内側シュラウドとを有する、タービンエンジンダクト組立体および継手組立体。【選択図】図５
2018529871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のダクト（８２）と、
第２のダクト（８４）と、
前記第１のダクト（８２）を前記第２のダクト（８４）に結合する継手組立体（８６）であって、
前記継手組立体（８６）の内部（１０４）を少なくとも部分的に画定する外側シュラウド（１００）と、
前記外側シュラウド（１００）内に少なくとも部分的に受け入れられて、それと接触部（１１２）を形成し、前記継手組立体（８６）の前記内部（１０４）の残りの部分を画定する内側シュラウド（１０８）であって、前記接触部（１１２）に位置する一組の撓み部（１３６）を画定する一組の切れ目（１３４）を含む内側シュラウド（１０８）と、
前記外側シュラウド（１００）および前記内側シュラウド（１０８）の内部に配置され、前記第１のダクト（８２）と前記第２のダクト（８４）とを流体結合するベローズ（１２０）と
を含む継手組立体（８６）と
を含むガスタービンエンジン（１０）用の抽気ダクト組立体（８０）。
【請求項２】
前記内側シュラウド（１０８）がさらに、フレア部分（１３２）、および前記フレア部分（１３２）の長さの一部分に沿って延在する前記一組の切れ目（１３４）を含む、請求項１記載の抽気ダクト組立体（８０）。
【請求項３】
前記撓み部（１３６）が等間隔に配置される、請求項２記載の抽気ダクト組立体（８０）。
【請求項４】
前記内側シュラウド（１０８）がさらに、移行部分（１３３）および長手方向部分（１３０）を含む、請求項２記載の抽気ダクト組立体（８０）。
【請求項５】
前記一組の切れ目（１３４）が、前記フレア部分（１３２）の長さを通って前記移行部分（１３３）内まで延在する、請求項４記載の抽気ダクト組立体（８０）。
【請求項６】
前記一組の切れ目（１３４）が、異なる長さの撓み部（１３６）を形成する、請求項１記載の抽気ダクト組立体（８０）。
【請求項７】
前記ベローズ（１２０）を前記継手組立体（８６）の前記内部（１０４）に取り付ける少なくとも１つの取付部（１２８、１２９）をさらに含む請求項１記載の抽気ダクト組立体（８０）。
【請求項８】
前記継手組立体（８６）が玉継手組立体である、請求項１記載の抽気ダクト組立体（８０）。
【請求項９】
前記外側シュラウド（１００）および前記内側シュラウド（１０８）が前記接触部（１１２）において球状である、請求項１記載の抽気ダクト組立体（８０）。
【請求項１０】
継手組立体（８６）の内部（１０４）を少なくとも部分的に画定する外側シュラウド（１００）と、
前記外側シュラウド（１００）内に少なくとも部分的に受け入れられて、それと接触部（１１２）を形成し、前記継手組立体（８６）の前記内部（１０４）の残りの部分を画定する内側シュラウド（１０８）であって、前記接触部（１１２）に可撓部分を含む内側シュラウド（１０８）と、
前記外側シュラウド（１００）および前記内側シュラウド（１０８）の内部に配置されたベローズ組立体（１２０）と
を含む前記継手組立体（８６）。
【請求項１１】
前記内側シュラウド（１０８）に含まれ、かつ前記接触部（１１２）に位置する一組の撓み部（１３６）を画定する、等間隔に配置された一組の切れ目（１３４）を前記可撓部分が含む、請求項１０記載の継手組立体（８６）。
【請求項１２】
前記撓み部（１３６）が、前記内側シュラウド（１０８）と前記外側シュラウド（１００）との間の前記接触部（１１２）において荷重を一様に分布させるように構成される、請求項１１記載の継手組立体（８６）。
【請求項１３】
前記内側シュラウド（１０８）が、動作可能に一緒に結合された多数の弓状部品を含む、請求項１１記載の継手組立体（８６）。
【請求項１４】
継手組立体（８６）の内部（１０４）を少なくとも部分的に画定する外側シュラウド（１００）と、
前記外側シュラウド（１００）内に少なくとも部分的に受け入れられて、それと接触部（１１２）を形成し、前記継手組立体（８６）の前記内部（１０４）の残りの部分を画定する内側シュラウド（１０８）であって、前記接触部（１１２）に位置する一組の撓み部（１３６）を画定する一組の切れ目（１３４）を含む内側シュラウド（１０８）と、
前記外側シュラウド（１００）および前記内側シュラウド（１０８）の内部に配置されたベローズ組立体（１２０）と
を含む前記継手組立体（８６）。
【請求項１５】
前記内側シュラウド（１０８）がさらに、前記外側シュラウド（１００）との接触部（１１２）を形成するフレア部分（１３２）を含み、前記一組の切れ目（１３４）が前記フレア部分（１３２）の長さの一部分に沿って延在する、請求項１４記載の継手組立体（８６）。
【請求項１６】
前記内側シュラウド（１０８）がさらに、前記外側シュラウド（１００）を通り過ぎて延在する長手方向部分（１３０）、および前記長手方向部分（１３０）と前記フレア部分（１３２）との間の移行部分（１３３）を含む、請求項１５記載の継手組立体（８６）。
【請求項１７】
前記一組の切れ目（１３４）が、前記フレア部分（１３２）の長さを通って、前記移行部分（１３３）内に延在する、請求項１６記載の継手組立体（８６）。
【請求項１８】
前記撓み部（１３６）が等間隔に配置される、請求項１４記載の継手組立体（８６）。
【請求項１９】
前記ベローズ組立体（１２０）を前記継手組立体（８６）の前記内部（１０４）に取り付ける少なくとも１つの取付部（１２８、１２９）をさらに含む請求項１４記載の継手組立体（８６）。
【請求項２０】
前記外側シュラウド（１００）および前記内側シュラウド（１０８）が前記接触部（１１２）において比較的球状である、請求項１４記載の継手組立体（８６）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、継手組立体用の追従性のある撓み内側シュラウドに関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンエンジン、具体的にはガスタービンエンジンまたは燃焼タービンエンジンは、エンジンを通過する、すなわち、回転ブレードと固定ベーンとの対を含む一連の圧縮機段に入り、燃焼器を通過し、次いで、やはり回転ブレードと固定ベーンとの多数の対を含む多数のタービン段を通る燃焼ガスの流れからエネルギーを取り出す回転式エンジンである。
【０００３】
ダクト組立体は、タービンエンジンの周りに設けられ、タービンエンジンへ行き来する様々な作動流体の流れのための導管を提供する。作動流体の１つは抽気である。圧縮機段で抽気は生成され、圧縮機から送出ダクトを経て取り出される。ガスタービンエンジンの圧縮機段からの抽気は、様々な方法で利用することができる。例えば、抽気は、航空機キャビンに圧力をかけることができ、航空機の重要な部分の氷結を防ぐことができ、あるいは、残りのエンジンを始動するために使用することができる。圧縮機から抽気を取り出すために使用される送出ダクト組立体の構成は、動荷重下での剛性、および熱負荷下での可撓性を必要とする。現在のシステムは、可撓性の要件を満たすためにダクト内に玉継手または軸方向継手を使用しており、これらの継手は、システムの重量を増加させることによりシステムの動的性能を損なう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第１９７４７８０（Ａ）号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一態様では、本明細書で説明される様々な態様は抽気ダクト組立体に関し、この抽気ダクト組立体は、第１のダクトと、第２のダクトと、第１のダクトを第２のダクトに結合する継手組立体とを有し、継手組立体は、外側シュラウドと、内側シュラウドと、ベローズとを有し、外側シュラウドは、継手組立体の内部を少なくとも部分的に画定し、内側シュラウドは、外側シュラウド内に少なくとも部分的に受け入れられて、それと接触部を形成し、継手組立体の内部の残りの部分を画定し、接触部に位置する一組の撓み部を画定する一組の切れ目を含み、ベローズは、外側シュラウドおよび内側シュラウドの内部に配置され、第１のダクトと第２のダクトとを流体結合する。
【０００６】
別の態様では、本明細書で説明される様々な態様は、継手組立体に関し、この継手組立体は、外側シュラウドと、内側シュラウドと、ベローズ組立体とを有し、外側シュラウドは、継手組立体の内部を少なくとも部分的に画定し、内側シュラウドは、外側シュラウド内に少なくとも部分的に受け入れられて、それと接触部を形成し、継手組立体の内部の残りの部分を画定し、接触部に可撓部分を含み、ベローズ組立体は、外側シュラウドおよび内側シュラウドの内部に配置される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】抽気ダクト組立体を有するガスタービンエンジンに概略断面図である。
【図２】多数の継手組立体を有する抽気ダクト組立体の斜視図である。
【図３】図２の抽気ダクト組立体に使用することができる例示的な継手組立体の斜視図である。
【図４】図３の継手組立体の断面図である。
【図５】図３の継手組立体の内側シュラウドの一部分および外側シュラウドの一部分の斜視図である。
【図６】図３の内側シュラウドの斜視図である。
【図７】図３の内側シュラウドの図６とは異なる斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本明細書で開示する態様は、組立中、および高温の抽気ダクトシステムが熱膨張する時にタービンエンジンのファンケースにかかる反力を減らすためのベローズ型フレックス継手を提供することを対象とする。より詳細には、現状の設計は、プロセスの様々なアーティファクト効果のために継手内に差圧が生じ、それによって回転方向に高い剛性を有する可能性がある。内側シュラウドが撓むように修正すると、外側シュラウド面の追従性がなくても回転時に動的に追従する。この撓み部は、内側シュラウドと外側シュラウドとの間の動的に接触する部分で一様に荷重を分布させることができる。
【０００９】
例示の目的のため、本発明は航空機ガスタービンエンジンに関して説明する。ガスタービンエンジンは、陸上および船舶での移動用、ならびに発電用に使用されているが、最も一般的には、ヘリコプタを含む飛行機などの航空用途で使用されている。飛行機では、ガスタービンエンジンは航空機の推進用に使用される。しかしながら、本発明はそれに限定されるものではなく、他の移動用途、ならびに非移動用途の工業、商業、および住宅用途などの非航空機用途に一般的に適用することができることは理解されるであろう。
【００１０】
用語「前方に」または「上流に」は、本明細書で使用するとき、エンジン入口へ向かう方向、または別の構成部品に比べてエンジン入口に比較的近い構成部品へ向かう方向に動くことを指す。「前方に」または「上流に」と併せて使用される用語「後方に」または「下流に」は、エンジン中心線に関してエンジンの後部または出口へ向かう方向を指す。さらに、用語「半径方向の」または「半径方向に」は、本明細書で使用するとき、エンジンの長手方向中心軸線とエンジン外周との間を延びる寸法を指す。
【００１１】
方向に関するすべての言及（例えば、半径方向、軸方向、近位、遠位、上側、下側、上向き、下向き、左、右、横、前、後、頂部、底部、上方、下方、垂直、水平、時計回り、反時計回り、上流、下流、後方など）は、読み手が本発明を理解することを助けるために識別の目的で使用しているに過ぎず、具体的に位置、向き、または本発明の使用に関して限定するものではない。接続に関する言及（例えば、取り付けられた、結合された、接続された、および接合された）は、広義に解釈すべきであり、別途指示されていない限り、一群の要素間の中間部材および要素間の相対移動を含むことができる。したがって、接続に関する言及は、必ずしも２つの要素が互いに固定された関係で直接接続されることを示唆するものではない。例示する図面は、単に例示の目的であり、本明細書に添付の図面中に示された寸法、位置、順序、および相対的な大きさは変わり得る。
【００１２】
図１は、航空機用のガスタービンエンジン１０の概略断面図である。エンジン１０は、概ね長手方向に前方１４から後方１６に延在する軸線または中心線１２を有する。エンジン１０は、下流方向に直列流れ関係で、ファン２０を含むファンセクション１８、ブースタまたは低圧（ＬＰ：ｌｏｗ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）圧縮機２４および高圧（ＨＰ：ｈｉｇｈ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）圧縮機２６を含む圧縮機セクション２２、燃焼器３０を含む燃焼セクション２８、ＨＰタービン３４およびＬＰタービン３６を含むタービンセクション３２、ならびに排気セクション３８を含む。
【００１３】
ファンセクション１８は、ファン２０を取り囲むファンケーシング４０を含む。ファン２０は、中心線１２の周りに半径方向に配置された複数のファンブレード４２を含む。ＨＰ圧縮機２６、燃焼器３０、およびＨＰタービン３４は、エンジン１０のコア４４を形成して、燃焼ガスを発生する。コア４４はコアケーシング４６に取り囲まれ、コアケーシング４６はファンケーシング４０と結合することができる。
【００１４】
エンジン１０の中心線１２の周りに同軸に配置されたＨＰシャフトまたはスプール４８は、ＨＰタービン３４をＨＰ圧縮機２６に駆動接続する。ＬＰシャフトまたはスプール５０は、より大きな直径の環状のＨＰスプール４８内に、エンジン１０の中心線１２の周りに同軸に配置され、ＬＰタービン３６をＬＰ圧縮機２４およびファン２０に駆動接続する。スプール４８、５０の一方または両方に取り付けられ、それらとともに回転するエンジン１０の部分はまた、個々に、またはまとめて、ロータ５１と呼ばれる。
【００１５】
ＬＰ圧縮機２４およびＨＰ圧縮機２６はそれぞれ複数の圧縮機段５２、５４を含み、それらにおいては、一組の圧縮機ブレード５６、５８が、対応する一組の静止圧縮機ベーン６０、６２（ノズルとも呼ばれる）に対して回転して、段を通過する流体の流れを圧縮または加圧する。単一の圧縮機段５２、５４において、多数の圧縮機ブレード５６、５８は、リング状に設けることができ、またブレードのプラットフォームからブレードの先端まで中心線１２に対して半径方向外向きに延在することができ、一方、対応する静止圧縮機ベーン６０、６２は、回転ブレード５６、５８の下流に、かつそれらに隣接して配置される。図１に示すブレード、ベーン、および圧縮機段の数は、単に例示する目的のためだけに選ばれており、他の数も可能であることに留意されたい。圧縮機の段のブレード５６、５８は、各段が個別に有するディスク５３に取り付けることができ、ディスク５３はＨＰおよびＬＰスプール４８、５０のうちの対応する１つにそれぞれ取り付けられる。ベーン６０、６２は、ロータ５１の周りに周方向配置でコアケーシング４６に取り付けられる。
【００１６】
ＨＰタービン３４およびＬＰタービン３６はそれぞれ複数のタービン段６４、６６を含み、それらにおいては、一組のタービンブレード６８、７０が、対応する一組の静止タービンベーン７２、７４（ノズルとも呼ばれる）に対して回転させられて、段を通過する流体の流れからエネルギーを取り出す。単一のタービン段６４、６６において、多数のタービンブレード６８、７０は、リング状に設けることができ、またブレードのプラットフォームからブレードの先端まで中心線１２に対して半径方向外向きに延在することができ、一方、対応する静止タービンベーン７２、７４は、回転ブレード６８、７０の上流に、かつそれらに隣接して配置される。図１に示すブレード、ベーン、およびタービン段の数は、単に例示する目的のためだけに選ばれており、他の数も可能であることに留意されたい。
【００１７】
作動時、回転ファン２０は外気をＬＰ圧縮機２４に供給し、次いでＬＰ圧縮機２４は加圧された外気をＨＰ圧縮機２６に供給し、ＨＰ圧縮機２６は外気をさらに加圧する。ＨＰ圧縮機２６からの加圧空気は燃焼器３０内で燃料と混合されて点火され、それによって燃焼ガスを発生する。これらのガスからＨＰタービン３４によっていくらかの仕事が取り出され、ＨＰタービン３４はＨＰ圧縮機２６を駆動する。燃焼ガスはＬＰタービン３６内に吐出され、ＬＰタービン３６はさらに仕事を取り出してＬＰ圧縮機２４を駆動し、排気ガスは、最終的に、排気セクション３８を経てエンジン１０から排出される。ＬＰタービン３６の駆動によってＬＰスプール５０が駆動されて、ファン２０およびＬＰ圧縮機２４を回転させる。
【００１８】
圧縮機セクション２２からの空気の一部は、１つまたは複数の抽気ダクト組立体８０を経て抽気され、ＨＰタービン３４などの部分、特に高温部分の冷却に使用することができ、かつ／または、発電するため、あるいはキャビン冷暖房システムまたは除氷システムなどの航空機の環境システムを動かすために使用することができる。タービンエンジンの環境では、エンジンの高温部分は通常、燃焼器３０、特にタービンセクション３２の下流側にあり、ＨＰタービン３４は、燃焼セクション２８のすぐ下流側にあるので最も高温の部分である。これらの目的のために圧縮機から抜き取られ使用される空気は、抽気として知られている。
【００１９】
図２を参照すると、例示的な抽気ダクト組立体８０は、半径方向内側の第１のダクト８２および半径方向外側の第２のダクト８４を含む。第１および第２のダクト８２、８４は、それらの定位置に固定することができる。継手組立体８６は、限定はしないが、玉継手、軸方向継手などを含むことができ、第１のダクト８２と第２のダクト８４とを結合する。抽気８８の流れは圧縮機セクション２２から第１のダクト８２内に抜き取られ、第２のダクト８４を通って排気ダクト９０に供給されてエンジン１０または航空機の様々な他の部分で使用することができる。抽気８８の流れは、抽気ダクト組立体８０の部分を加熱し膨張させるように働く可能性がある。第１および第２のダクト８２、８４は固定されている可能性があるので、継手組立体８６は、抽気ダクト組立体８０を作動時に曲げながら、抽気ダクト組立体８０に働く振動または熱膨張などの力を低減または緩和する。
【００２０】
図３は、外側シュラウド１００および内側シュラウド１０８を有する例示的な継手組立体８６を示す。継手組立体８６は、図２のダクトを含む所望の第１にダクトおよび第２のダクトとを流体的に結合するために使用することができる。例示的な継手８６は玉継手であり、図４の断面図により詳細に示されている。より詳細には、丸みを帯びたケーシングまたは外側シュラウド１００は、継手内部１０４を少なくとも部分的に画定する内面１０２を含むように示されている。外側シュラウド１００は単一の一体物とすることができる、あるいは、環状のシュラウド１００を形成するように多数の部品を組み合わせたものとすることができる。内側シュラウド１０８の一部分１０６は、内面１０２の半径方向内側に位置し、さらに継手内部１０４を画定する。内側シュラウド１０８の外面１１０は、外側シュラウド１００の内面１０２に当接して接触部１１２を形成する。内側シュラウド１０８の残り部分１１４は、外側シュラウド１００の外に延在することができる。
【００２１】
ベローズ組立体またはベローズ１２０は、外側シュラウド１００および内側シュラウド１０８の両方の半径方向内側の継手内部１０４に配置される。ベローズ１２０は、第２の端部１２４から離間した第１の端部１２２を有する。第１の端部１２２と第２の端部１２４との間にはいくつかの回旋部１２６を含むことができる。回旋部１２６は、正弦波状の形状として示されているが、このようにする必要はない。ベローズ１２０は可撓性の材料から形成することができ、その回旋部１２６によってベローズ１２０の伸縮が可能となる。
【００２２】
ベローズ１２０は、限定はしないが、第１の取付具１２８および第２の取付具１２９を含む任意の適切な方法で、継手内部１０４の定位置に保持することができる。第１の取付具１２８および第２の取付部１２９は、締まりばめ、圧入、またはその他の方法で継手組立体８６内に取り付けることができる。図示の例では、第１の取付具１２８はベローズ１２０の第１の端部１２２を内側シュラウド１０８内に保持し、第２の取付具１２９はベローズ１２０の第２の端部１２４を外側シュラウド１００内に保持する。継手組立体８６は、第１の取付具１２８および第２の取付具１２９、あるいは、追加または代替の結合機構を使用することを含む任意の適切な方法で、図２の第１および第２のダクト８２、８４などの第１および第２のダクトに取り付ける、またはその他の方法で動作可能に結合することができることは理解されるであろう。
【００２３】
図５は、外側シュラウド１００の一部分内に受け入れられた内側シュラウド１０８の一部分の断面を示し、継手組立体８６の残りの部分を除いている。内側シュラウド１０８は、長手方向部分１３０とフレア部分１３２とに分けることができる。長手方向部分１３０およびフレア部分１３２は移行部分１３３を含み、移行部分１３３は、長手方向部分１３０をフレア部分１３２に接続する。内側シュラウド１０８は、接触部１１２に位置する可撓部分を含むことができる。接触部１１２を含む外側シュラウド１００および内側シュラウド１０８の部分は、わずかに真円性の球状または比較的球状とすることができ、可撓部分はこのような真円性に役立つことは理解されるであろう。図示の例では、フレア部分１３２は一組の切れ目１３４を含み、一組の切れ目１３４は、接触部１１２において内側シュラウド１０８に沿って配置された一組の撓み部１３６を画定する。「一組」は、「１つのみ」を含む任意の数を含むことができることは理解されるであろう。このような撓み部１３６は、内側シュラウド１０８の可撓部分を画定することができる。さらに、この一組の切れ目１３４は一組の溝または穴を含んでこの一組の撓み部１３６を画定することができる。切れ目１３４は、フレア部分１３２の長さに沿って部分的に、または完全に延在して、あるいは、移行部分１３３または長手方向部分１３０内にさえ延在して、所定の長さの撓み部１３６を画定することができる。撓み部１３６は、フレア部分１３２全体に沿って等間隔に配置されているように示されているが（図６参照）、撓み部１３６を不等間隔に配置することも考えられ、あるいは、より大きく、より小さく、より広く、より薄くする、同様な長さまたは異なる長さにする、あるいは、その他の特徴を付けて設計して、特定の継手組立体８６の特定の必要性に適合させることができる。
【００２４】
内側シュラウド１０８は、連続した内側シュラウドのように示されているが、内側シュラウド１０８は、その代わりに、分離することができる、または複数の部品を含むことができることは理解されるであろう。さらなる非限定的な例として、内側シュラウド１０８は、多数の弓状部品から形成することができる。このような弓状部品は、動作可能に一緒に結合することができる。
【００２５】
製造時に生じる真円からの誤差、局所的な表面不完全性、および作動中の非対称な熱膨張歪によって、外側シュラウド１００と内側シュラウド１０８との間にはそれらの接触部１１２で摩擦力が存在する。これらの歪および不完全性は、製造プロセスで定量化して制御することは困難であり、これらによって、接触部に隙間が生じる可能性があり、それによって、システム内で接触荷重が不均一に分布し、振動が生じる可能性がある。マクロレベルの歪およびミクロレベルの不完全性によって、内側シュラウド１０８と外側シュラウド１００との間の接触部では、相互作用する表面の形状が動的に変わり、それは、局所摩耗および摩擦に影響を与える。動的荷重および温度による変化は各組立体特有のものであり、測定および予測することが困難となる可能性がある。
【００２６】
内側シュラウド１０８に被せて外側シュラウド１００を成形するプロセスでは、接触残留予荷重が生じる可能性がある。残留予荷重は、外側シュラウド１００の成形中に荷重をかけられるフレア管１２０が曲がるときにたまる。外側シュラウドに対する成形荷重が除去されると、フレア管１２０ははね返って、外側シュラウドの内面１０２に当たるように動的リング１２８に荷重をかかる。この荷重の大きさは、成形型の形状および関連する内側シュラウド形状の予荷重に依存する。さらに、生じるスラスト荷重、およびベローズ１２０の作動時の形状は、作動時の差圧および熱膨張に関係する。型成形プロセスにこのような形状を使用して、動的リング１２８をフレア管１２０に押し込めることができる。フレア管１２０のばね要素は予荷重がかかって、動的リング１２８と外側シュラウド１００の内面１０２との間の接触を保つ。この相互作用によって、がたのない接触となる。
【００２７】
熱膨張が同様の材料を接触部１１２において使用した場合、これらの影響は差圧による荷重が支配的となる。ベローズ１２０が軸方向に膨張すると、接触部１１２にかかるスラスト荷重が増大する。表面の不完全性および成形歪誤差もまた表面接触荷重全体に影響する。接触荷重全体はこれらの影響が組み合わさったものであり、接触摩擦に直接影響する。
【００２８】
作動中、振動または熱膨張によって、ベローズ１２０の圧縮または膨張を含めて、継手組立体８６の構成部品が動く可能性がある。ベローズがなければ、システムの過大な剛性によってダクト組立体８０の損傷または機能不全が生じるであろう場合でも、ベローズ１２０によって、抽気ダクト組立体８０が動いたり曲がったりすることができる。しかしながら、ベローズ１２０は、外側シュラウド１００と内側シュラウド１０８との間の摩擦力の大きさ、外側シュラウド１００および内側シュラウド１０８の真円度の製造誤差、局所的な表面不完全性、または継手組立体８６の非対称な熱膨張などのさらなるマクロレベルの歪およびミクロレベルの不完全性には対応することができない。
【００２９】
撓み部１３６は、外側シュラウド１００または内側シュラウド１０８の製造プロセスでの真円度誤差、局所的な表面の不完全性、および非対称な熱膨張歪による外側シュラウド１００と内側シュラウド１０８との間の最大摩擦力を低減する。内側シュラウド１０８の可撓部分、具体的には、本明細書で説明する撓み部１３６は、これらのマクロレベルの形状歪およびミクロレベルの表面形状に対応して動的に追従する接触表面を提供する。この追従性のある撓み部１３６は、外側シュラウド１００と内側シュラウド１０８との間の接触部１１２で連続して追従する、独立して動的に変形する接触形状をつけ加える。集中した最大表面接触荷重は低減および分散され、他の撓み部１３６と分担される。さらに、継手組立体８６の回転方向の剛性が低減される。
【００３０】
撓み部１３６は、付勢要素またはばねとして運動学的に押し付けるように動作して、外側シュラウド１００と内側シュラウド１０８との間の接触部１１２に動的に追従することができる。例えば、撓み部１３６は、マクロレベルおよびミクロレベルの歪および不完全性に基づく継手組立体８６の局所的な動きまたは膨張に応じて撓むことができる別々のばねとして動作することができる。したがって、内側シュラウド１０８は、作動中の継手組立体８６の局所的な変形に動的に追従することができ、撓み部１３６は、ダクト組立体８０の回転方向の剛性または捩り剛性を低減して、継手組立体８６がより大きく様々な動きをすることができるようにする。
【００３１】
さらに、撓み部１３６によって、内側シュラウド１０８と外側シュラウド１００との間の２つの合わせ面には接触していない部分は最小限しか残らない。継手組立体８６を高サイクル疲労に対して最適化することができる。内側シュラウド１０８のミクロレベルの形状は、限定はしないが、全振れの指示値（ＴＩＲ：ｔｏｔａｌ  ｉｎｄｉｃａｔｅｄ  ｒｕｎｏｕｔ）が０．１２７ミリメートル（０．００５インチ）より小さくて、非限定的な例として、１６μｉｎより小さい粗さに表面を仕上げることを含めて、正確に制御することができる。摩擦係数は表面粗さに直接関係する。例えば、適切な表面処理を加えることは、摩擦係数をさらに下げるために用いることができる。これに加えて、またはこれに代えて、グラファイト箔と埋め込まれたワイヤメッシュとから作られた追従性のある柔軟な接触型成形積層パッドを撓み部１３６の接触表面に固定することができる。図７は、内側シュラウド１０８の一部分にこのようなパッドまたは表面処理部１４０を含むことができることをさらに示している。これに代えて、外側シュラウド１００の少なくとも一部分にパッドまたは表面処理部を設けることができる。
【００３２】
上記の開示は、プロセスでの形状の変動性および表面接触部の不一致に対応するように追従性をつけ加えたベローズ継手を設けることができることを含む様々な利点を提供する。内側シュラウドの拡がった周囲に沿って独立した撓み要素を設けると、プロセスのアーティファクト効果および差圧よる直接的な回転方向の最大剛性の結合した効果のほとんどを軽減する。接触圧力荷重分布はより均一になり、局所的に高い表面荷重およびそれに関連した摩擦力は最小限となる。接触部での摩擦係数は、接触部での表面処理の使用またはパッド材料の追加によって低減することができる。
【００３３】
まだ説明していない範囲で、様々な実施形態の異なる特徴および構造を、望むように互いを組み合わせて使用することができる。１つの特徴を実施形態のすべてに示していないことがあるが、その特徴が不可能であると解釈されることを意味しているのではなく、説明を簡潔にするためになされたことである。したがって、新たな実施形態を形成するために、その新たな実施形態が明記されていようと、されてなかろうと、異なる実施形態の様々な特徴を望むように組み合わせ適合させることができる。本明細書で説明した特徴のすべての組合せまたは並び替えはこの開示に包含される。
【００３４】
本明細書では、最良の態様を含む例を用いて本発明を開示し、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、当業者が本発明を実施できるようにしている。本発明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有する場合、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。
【００３５】
最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
第１のダクト（８２）と、
第２のダクト（８４）と、
前記第１のダクト（８２）を前記第２のダクト（８４）に結合する継手組立体（８６）であって、
前記継手組立体（８６）の内部（１０４）を少なくとも部分的に画定する外側シュラウド（１００）と、
前記外側シュラウド（１００）内に少なくとも部分的に受け入れられて、それと接触部（１１２）を形成し、前記継手組立体（８６）の前記内部（１０４）の残りの部分を画定する内側シュラウド（１０８）であって、前記接触部（１１２）に位置する一組の撓み部（１３６）を画定する一組の切れ目（１３４）を含む内側シュラウド（１０８）と、
前記外側シュラウド（１００）および前記内側シュラウド（１０８）の内部に配置され、前記第１のダクト（８２）と前記第２のダクト（８４）とを流体結合するベローズ（１２０）と
を含む継手組立体（８６）と
を含むガスタービンエンジン（１０）用の抽気ダクト組立体（８０）。
［実施態様２］
前記内側シュラウド（１０８）がさらに、フレア部分（１３２）、および前記フレア部分（１３２）の長さの一部分に沿って延在する一組の切れ目（１３４）を含む、実施態様１に記載の抽気ダクト組立体（８０）。
［実施態様３］
前記撓み部（１３６）が等間隔に配置される、実施態様２に記載の抽気ダクト組立体（８０）。
［実施態様４］
前記内側シュラウド（１０８）がさらに、移行部分（１３３）および長手方向部分（１３０）を含む、実施態様２に記載の抽気ダクト組立体（８０）。
［実施態様５］
前記一組の切れ目（１３４）が、前記フレア部分（１３２）の長さを通って前記移行部分（１３３）内まで延在する、実施態様４に記載の抽気ダクト組立体（８０）。
［実施態様６］
前記一組の切れ目（１３４）が、異なる長さの撓み部（１３６）を形成する、実施態様１に記載の抽気ダクト組立体（８０）。
［実施態様７］
前記ベローズ（１２０）を前記継手組立体（８６）の前記内部（１０４）に取り付ける少なくとも１つの取付部（１２８、１２９）をさらに含む実施態様１に記載の抽気ダクト組立体（８０）。
［実施態様８］
前記継手組立体（８６）が玉継手組立体である、実施態様１に記載の抽気ダクト組立体（８０）。
［実施態様９］
前記外側シュラウド（１００）および前記内側シュラウド（１０８）が前記接触部（１１２）において球状である、実施態様１に記載の抽気ダクト組立体（８０）。
［実施態様１０］
継手組立体（８６）の内部（１０４）を少なくとも部分的に画定する外側シュラウド（１００）と、
前記外側シュラウド（１００）内に少なくとも部分的に受け入れられて、それと接触部（１１２）を形成し、前記継手組立体（８６）の前記内部（１０４）の残りの部分を画定する内側シュラウド（１０８）であって、前記接触部（１１２）に可撓部分を含む内側シュラウド（１０８）と、
前記外側シュラウド（１００）および前記内側シュラウド（１０８）の内部に配置されたベローズ組立体（１２０）と
を含む前記継手組立体（８６）。
［実施態様１１］
前記内側シュラウド（１０８）に含まれ、かつ前記接触部（１１２）に位置する一組の撓み部（１３６）を画定する、等間隔に配置された一組の切れ目（１３４）を前記可撓部分が含む、実施態様１０に記載の継手組立体（８６）。
［実施態様１２］
前記撓み部（１３６）が、前記内側シュラウド（１０８）と前記外側シュラウド（１００）との間の前記接触部（１１２）において荷重を一様に分布させるように構成される、実施態様１１に記載の継手組立体（８６）。
［実施態様１３］
前記内側シュラウド（１０８）が、動作可能に一緒に結合された多数の弓状部品を含む、実施態様１１に記載の継手組立体（８６）。
［実施態様１４］
継手組立体（８６）の内部（１０４）を少なくとも部分的に画定する外側シュラウド（１００）と、
前記外側シュラウド（１００）内に少なくとも部分的に受け入れられて、それと接触部（１１２）を形成し、前記継手組立体（８６）の前記内部（１０４）の残りの部分を画定する内側シュラウド（１０８）であって、前記接触部（１１２）に位置する一組の撓み部（１３６）を画定する一組の切れ目（１３４）を含む内側シュラウド（１０８）と、
前記外側シュラウド（１００）および前記内側シュラウド（１０８）の内部に配置されたベローズ組立体（１２０）と
を含む前記継手組立体（８６）。
［実施態様１５］
前記内側シュラウド（１０８）がさらに、前記外側シュラウド（１００）との接触部（１１２）を形成するフレア部分（１３２）を含み、前記一組の切れ目（１３４）が前記フレア部分（１３２）の長さの一部分に沿って延在する、実施態様１４に記載の継手組立体（８６）。
［実施態様１６］
前記内側シュラウド（１０８）がさらに、前記外側シュラウド（１００）を通り過ぎて延在する長手方向部分（１３０）、および前記長手方向部分（１３０）と前記フレア部分（１３２）との間の移行部分（１３３）を含む、実施態様１５に記載の継手組立体（８６）。
［実施態様１７］
前記一組の切れ目（１３４）が、前記フレア部分（１３２）の長さを通って、前記移行部分（１３３）内に延在する、実施態様１６に記載の継手組立体（８６）。
［実施態様１８］
前記撓み部（１３６）が等間隔に配置される、実施態様１４に記載の継手組立体（８６）。
［実施態様１９］
前記ベローズ組立体（１２０）を前記継手組立体（８６）の前記内部（１０４）に取り付ける少なくとも１つの取付部（１２８、１２９）をさらに含む実施態様１４に記載の継手組立体（８６）。
［実施態様２０］
前記外側シュラウド（１００）および前記内側シュラウド（１０８）が前記接触部（１１２）において比較的球状である、実施態様１４に記載の継手組立体（８６）。
【符号の説明】
【００３６】
１０  ガスタービンエンジン
１２  中心線
１４  前方
１６  後方
１８  ファンセクション
２０  ファン
２２  圧縮機セクション
２４  低圧（ＬＰ）圧縮機
２６  高圧（ＨＰ）圧縮機
２８  燃焼セクション
３０  燃焼器
３２  タービンセクション
３４  ＨＰタービン
３６  ＬＰタービン
３８  排気セクション
４０  ファンケーシング
４２  ファンブレード
４４  コア
４６  コアケーシング
４８  ＨＰスプール
５０  ＬＰスプール
５１  ロータ
５２  圧縮機段
５３  ディスク
５４  圧縮機段
５６  圧縮機ブレード
５８  圧縮機ブレード
６０  静止圧縮機ベーン
６２  静止圧縮機ベーン
６４  タービン段
６６  タービン段
６８  タービンブレード
７０  タービンブレード
７２  静止タービンベーン
７４  静止タービンベーン
８０  抽気ダクト組立体
８２  第１のダクト
８４  第２のダクト
８６  継手組立体
８８  抽気
９０  排気ダクト
１００  外側シュラウド
１０２  内面
１０４  継手内部
１０６  内側シュラウドの一部分
１０８  内側シュラウド
１１０  外面
１１２  接触部
１１４  残りの部分
１２０  ベローズ
１２２  第１の端部
１２４  第２の端部
１２６  回旋部
１２８  第１の取付具
１２９  第２の取付具
１３０  長手方向部分
１３２  フレア部分
１３３  移行部分
１３４  切れ目
１３６  撓み部
１４０  パッドまたは表面処理部
【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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【国際調査報告】
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