(57)【要約】【課題】ガスタービンフレーム補強レールを提供すること。【解決手段】ガスタービンエンジンフレームが開示される。例示的なガスタービンエンジンフレームは、ハブ周りに同軸で配置された概ね環状の外部ケーシングと、ハブおよび外部ケーシングに結合され、円周方向に離隔され、個々の支柱がハブから外部ケーシングまで半径方向外向きに延在している支柱と、２つの支柱の間に外部ケーシングと共に円周方向に一体構造で形成された補強レールとを含むことができる。補強レールは、支柱と支柱の間の外部ケーシングの内部表面を越えて半径方向内向きに延在することができる。【選択図】図１
2013185588.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心線軸周りに実質的に同軸で配置された概ね環状の外部ケーシングであって、前記中心線軸から半径方向外向きに面している外部表面および前記中心線軸に向かって半径方向内向きに面している内部表面を備えた外部ケーシングと、
前記外部ケーシング内に配置され、前記外部ケーシングの前記内部表面から半径方向内向きに離隔され、前記中心線軸周りに実質的に同軸で配置されたハブと、
前記ハブおよび前記外部ケーシングに固定して結合され、円周方向に離隔され、個々の支柱が前記ハブから前記外部ケーシングまで概ね半径方向外向きに延在する複数の支柱と、
２つの前記支柱の間に前記外部ケーシングと共に円周方向に一体構造で形成された補強レールと
を備え、前記補強レールが、
複数の前記支柱のうちの第１の支柱に概ね近接する、かつ、複数の前記支柱のうちの第２の支柱に概ね近接する前記外部ケーシングの前記外部表面を越えて半径方向外向きの高さと、
前記第１の支柱と前記第２の支柱の間の前記外部ケーシングの前記内部表面を越えて半径方向内向きの深さと
を有する、ガスタービンエンジンフレーム。
【請求項２】
前記補強レールの前記深さが、前記第１の支柱に近接する最小の深さから、前記第１の支柱と前記第２の支柱の間の実質的に中間の最大の深さまで深くなり、
前記補強レールの前記高さが、前記第１の支柱に近接する最大の高さから、前記第１の支柱と前記第２の支柱の間の実質的に中間の最小の高さまで低くなる、
請求項１記載のガスタービンエンジンフレーム。
【請求項３】
前記補強レールが、前記第１の支柱部分の前記外部ケーシングと前記第２の支柱部分の前記外部ケーシングの間に実質的に直線の荷重経路を提供する、請求項１記載のガスタービンエンジンフレーム。
【請求項４】
前記補強レールが第１の補強レールおよび第２の補強レールを備え、
前記第１の補強レールおよび前記第２の補強レールが概ね円周方向に実質的に平行に配置される、
請求項１記載のガスタービンエンジンフレーム。
【請求項５】
前記補強レールの平均荷重線が実質的に直線である、請求項１記載のガスタービンエンジンフレーム。
【請求項６】
前記補強レールが半径方向内向きに面している表面を備え、
前記補強レールの前記半径方向内向きに面している表面が凹状に湾曲している、
請求項１記載のガスタービンエンジンフレーム。
【請求項７】
前記第１の支柱と前記第２の支柱の間の概ね中間の円周方向に、前記外部ケーシング内に形成されたパッドであって、前記外部ケーシングを貫通して半径方向に延在する中央開口を備えるパッドをさらに備える、
請求項１記載のガスタービンエンジンフレーム。
【請求項８】
前記補強レールが前記パッドと交差する、請求項７記載のガスタービンエンジンフレーム。
【請求項９】
前記第１の支柱に近接する前記外部ケーシングの上に形成された第１のボス、および前記第２の支柱に近接する前記外部ケーシングの上に形成された第２のボスをさらに備え、
前記補強レールが前記第１のボスおよび前記第２のボスと交差する、
請求項１記載のガスタービンエンジンフレーム。
【請求項１０】
前記補強レールが、ウェブで配置され、かつ、前記外部ケーシングの前記内部表面を越えて半径方向内向きに延在する複数の交差リガメントを備える、請求項１記載のガスタービンエンジンフレーム。
【請求項１１】
前記補強レールが、前記補強レールと係合しているファスナの大きな回転を防止するように構成されたファスナインタフェースを備える、請求項１記載のガスタービンエンジンフレーム。
【請求項１２】
中心線軸周りに実質的に同軸で配置された概ね環状の外部ケーシングであって、前記中心線軸から半径方向外向きに面している外部表面および前記中心線軸に向かって半径方向内向きに面している内部表面を備えた外部ケーシングと、
前記外部ケーシング内に配置され、前記外部ケーシングの前記内部表面から半径方向内向きに離隔され、前記中心線軸周りに実質的に同軸で配置されたハブと、
前記ハブおよび前記外部ケーシングに固定して結合され、円周方向に離隔され、個々の支柱が前記ハブから前記外部ケーシングまで概ね半径方向外向きに延在する複数の支柱と、
２つの前記支柱の間に前記外部ケーシングと共に円周方向に一体構造で形成され、概ね円周方向に実質的に平行に配置された第１の補強レールおよび第２の補強レールと
を備え、前記第１の補強レールおよび前記第２の補強レールのそれぞれが、
複数の前記支柱のうちの第１の支柱に概ね近接する、かつ、複数の前記支柱のうちの第２の支柱に概ね近接する前記外部ケーシングの前記外部表面を越えて半径方向外向きの高さと、
前記第１の支柱と前記第２の支柱の間の前記外部ケーシングの前記内部表面を越えて半径方向内向きの深さと
を有し、
前記第１の補強レールの前記深さおよび前記第２の補強レールの前記深さが、前記第１の支柱および前記第２の支柱に近接する最小の深さから、前記第１の支柱と前記第２の支柱の間の実質的に中間の最大の深さまで深くなり、
前記第１の補強レールの前記高さおよび前記第２の補強レールの前記高さが、前記第１の支柱および前記第２の支柱に近接する最大の高さから、前記第１の支柱と前記第２の支柱の間の実質的に中間の最小の高さまで低くなる
ガスタービンエンジンフレーム。
【請求項１３】
前記第１の支柱と前記第２の支柱の間の概ね中間の円周方向に、前記外部ケーシング内に形成されたパッドであって、前記外部ケーシングを貫通して半径方向に延在する中央開口を備えるパッドをさらに備える、請求項１２記載のガスタービンエンジンフレーム。
【請求項１４】
前記パッドが前記第１の補強レールから前記第２の補強レールまで軸方向に延在する、請求項１３記載のガスタービンエンジンフレーム。
【請求項１５】
前記パッドが少なくとも１つの取付け孔を備える、請求項１３記載のガスタービンエンジンフレーム。
【請求項１６】
前記第１の補強レールの平均荷重線および前記第２の補強レールの平均荷重線が、前記第１の支柱と前記第２の支柱の間で実質的に直線である、請求項１２記載のガスタービンエンジンフレーム。
【請求項１７】
前記第１の補強レールおよび前記第２の補強レールのそれぞれが半径方向内向きに面している表面を備え、
前記第１の補強レールの前記半径方向内向きに面している表面、および前記第２の補強レールの前記半径方向内向きに面している表面が凹状に湾曲している、
請求項１２記載のガスタービンエンジンフレーム。
【請求項１８】
低圧圧縮機と、
高圧圧縮機と、
燃焼器と、
第１の軸を介して前記高圧圧縮機を駆動するように配置された高圧タービンと、
第２の軸を介して前記低圧圧縮機を駆動するように配置された低圧タービンと
を備えるガスタービンエンジンであって、
前記第１の軸および前記第２の軸のうちの少なくとも一方がタービンフレームのハブによって少なくとも部分的に支持され、
前記タービンフレームが、
前記ハブと実質的に同軸で配置された概ね環状の外部ケーシングであって、前記ハブから半径方向外向きに面している外部表面および前記ハブに向かって半径方向内向きに面している内部表面を備え、前記内部表面が前記ハブから半径方向外向きに離隔された、外部ケーシングと、
前記ハブおよび前記外部ケーシングに固定して結合され、円周方向に離隔され、個々の支柱が前記ハブから前記外部ケーシングまで概ね半径方向外向きに延在している複数の支柱と、
２つの前記支柱の間に前記外部ケーシングと共に円周方向に一体構造で形成された補強レールであって、第１の支柱と第２の支柱の間の前記外部ケーシングの前記内部表面を越えて半径方向内向きの深さを有する補強レールと
を備えるガスタービンエンジン。
【請求項１９】
前記補強レールが、複数の前記支柱のうちの第１の支柱に概ね近接する、かつ、複数の前記支柱のうちの第２の支柱に概ね近接する前記外部ケーシングの前記外部表面を越えて半径方向外向きの高さを有する、請求項１８記載のガスタービンエンジン。
【請求項２０】
前記補強レールの前記深さが、前記第１の支柱に近接する最小の深さから、前記第１の支柱と前記第２の支柱の間の実質的に中間の最大の深さまで深くなり、
前記補強レールの前記高さが、前記第１の支柱に近接する最大の高さから、前記第１の支柱と前記第２の支柱の間の実質的に中間の最小の高さまで低くなる、
請求項１９記載のガスタービンエンジン。
【請求項２１】
前記補強レールが、前記第１の支柱部分の前記外部ケーシングと前記第２の支柱部分の前記外部ケーシングの間に実質的に直線の荷重経路を提供する、請求項１８記載のガスタービンエンジン。
【請求項２２】
前記補強レール上に圧縮機抽気空気が導かれる、請求項１８記載のガスタービンエンジン。
【請求項２３】
前記補強レールと動作係合した熱シールドをさらに備え、前記熱シールドが前記外部ケーシングの前記内部表面から少なくとも部分的に離隔された、請求項１８記載のガスタービンエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書において開示される主題は、一般に、軸受および軸を支持するためのガスタービンエンジンフレームに関し、より具体的には、ガスタービンエンジンフレームケーシングに関連するレールなどの補強構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは、概ね環状のエンジンフレームによって支持することができる軸受によって支持された１つまたは複数のロータ軸を含むことができる。エンジンフレームは、環状ハブから半径方向外向きに離隔された概ね環状のケーシングを含むことができ、環状ハブとケーシングの間には、円周方向に離隔された複数の支柱が延在している。これらの支柱は、例えば共通鋳造でケーシングおよびハブと一体で形成することができ、あるいはケーシングおよびハブに機械的に適切に取り付けることができる。いずれの場合においても、エンジンフレームは、ロータ軸を支持し、かつ、運転中のロータ軸の偏向を最小化するための適切な構造剛性を有するように構成することができる。
【０００３】
エンジンフレームは、内部ロータ軸受サポートからの荷重を、ハブを介して、概ね等しく離隔された支柱などによってエンジン流路を横切って、ケース上に配置されたフランジに伝達するように構成することができる。軸受荷重は、局所点、例えば支柱端でケースに伝達することができるため、ケースの設計は、フレーム剛性全体にとって重要となり得る。これらの点荷重のため、比較的薄い環状ケース断面で湾曲が生じることがあり、この湾曲によってエンジンフレームに望ましくないたわみ性が導入されることがある。
【０００４】
熱効果は、ガスタービンエンジンフレームの設計において、とりわけ高温セクションの応用例に対してある役割を果たすことがある。例えば、その内部表面がエンジンコア空気に少なくとも部分的に露出される可能性のある熱いケーシングと、エンジン運転中、アンダー−カウル空気に露出される可能性のある比較的低温のスティフナリングとの間に、急峻な温度勾配が現れることがある。これらの勾配は、亀裂をもたらすことになる熱応力の原因になることがあり、また、このように危険な状態を回避するために、補強リングの能動的な加熱を必要とすることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５４８３７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
支柱の数が少ないガスタービンエンジンフレームの場合、実質的に円形のケーシングを維持しながら支柱と支柱の間のケーシング上に実質的に直接荷重経路を提供することが困難となり得る。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題に対する解決法は、例示的な教示として提供された非制限の実施形態例を含む本開示によって提供される。
【０００８】
本開示の少なくともいくつかの態様による例示的なガスタービンエンジンフレームは、中心線軸周りに実質的に同軸で配置された概ね環状の外部ケーシングであって、中心線軸から半径方向外向きに面している外部表面および中心線軸に向かって半径方向内向きに面している内部表面を含む外部ケーシングと、外部ケーシング内に配置され、外部ケーシングの内部表面から半径方向内向きに離隔され、中心線軸周りに実質的に同軸で配置されたハブと、ハブおよび外部ケーシングに固定して結合され、円周方向に離隔され、個々の支柱がハブから外部ケーシングまで概ね半径方向外向きに延在する複数の支柱と、および／または２つの支柱（例えば一対の隣接する支柱）の間に外部ケーシングと共に円周方向に一体構造で形成された補強レールとを含むことができ、補強レールが、複数の支柱のうちの第１の支柱に概ね近接する、かつ、複数の支柱のうちの第２の支柱に概ね近接する外部ケーシングの外部表面を越えて半径方向外向きの高さ、および第１の支柱と第２の支柱の間の外部ケーシングの内部表面を越えて半径方向内向きの深さを有する。
【０００９】
本開示の少なくともいくつかの態様による例示的なガスタービンエンジンフレームは、中心線軸周りに実質的に同軸で配置された概ね環状の外部ケーシングであって、中心線軸から半径方向外向きに面している外部表面および中心線軸に向かって半径方向内向きに面している内部表面を含む外部ケーシングと、外部ケーシング内に配置され、外部ケーシングの内部表面から半径方向内向きに離隔され、中心線軸周りに実質的に同軸で配置されたハブと、ハブおよび外部ケーシングに固定して結合され、円周方向に離隔され、個々の支柱がハブから外部ケーシングまで概ね半径方向外向きに延在する複数の支柱と、および／または２つの支柱（例えば一対の隣接する支柱）の間に外部ケーシングと共に円周方向に一体構造で形成され、これらの第１の補強レールおよび第２の補強レールが概ね円周方向に実質的に平行に配置された第１の補強レールおよび第２の補強レールとを含むことができ、これらの第１の補強レールおよび第２の補強レールのそれぞれが、複数の支柱のうちの第１の支柱に概ね近接する、かつ、複数の支柱のうちの第２の支柱に概ね近接する外部ケーシングの外部表面を越えて半径方向外向きの高さ、および第１の支柱と第２の支柱の間の外部ケーシングの内部表面を越えて半径方向内向きの深さを有する。第１の補強レールの深さおよび第２の補強レールの深さは、第１の支柱および第２の支柱に近接する最小の深さから、第１の支柱と第２の支柱の間の実質的に中間の最大の深さまで深くすることができる。第１の補強レールの高さおよび第２の補強レールの高さは、第１の支柱および第２の支柱に近接する最大の高さから、第１の支柱と第２の支柱の間の実質的に中間の最小の高さまで低くなる。
【００１０】
本開示の少なくともいくつかの態様による例示的なガスタービンエンジンは、低圧圧縮機と、高圧圧縮機と、燃焼器と、第１の軸を介して高圧圧縮機を駆動するように配置された高圧タービンと、および／または第２の軸を介して低圧圧縮機を駆動するように配置された低圧タービンとを含むことができる。第１の軸および／または第２の軸は、タービンフレームのハブによって少なくとも部分的に支持することができる。タービンフレームは、ハブと実質的に同軸で配置された概ね環状の外部ケーシングを含むことができる。外部ケーシングは、ハブから半径方向外向きに面している外部表面およびハブに向かって半径方向内向きに面している内部表面を含むことができ、内部表面は、ハブから半径方向外向きに離隔されている。タービンフレームは、ハブおよび外部ケーシングに固定して結合され、円周方向に離隔され、個々の支柱がハブから外部ケーシングまで概ね半径方向外向きに延在している複数の支柱と、２つの支柱（例えば一対の隣接する支柱）の間に外部ケーシングと共に円周方向に一体構造で形成された補強レールであって、第１の支柱と第２の支柱の間の外部ケーシングの内部表面を越えて半径方向内向きの深さを有する補強レールとを含むことができる。
【００１１】
特許請求の範囲が追求している主題は、とりわけ本明細書において指摘され、かつ、特許請求されている。しかしながら特許請求の範囲の主題および実施形態は、添付の図面に関連して行う以下の説明を参照することによって最も良好に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】例示的なガスタービンエンジンフレームの斜視図である。
【図２】支柱部分の例示的なガスタービンエンジンフレームの断面図である。
【図３】ガスタービンエンジンフレームの例示的なケーシングの詳細外部斜視図である。
【図４】ガスタービンエンジンフレームの例示的なケーシングの詳細内部斜視図である。
【図５】例示的な補強レールを示す例示的なケーシングの断面図である。
【図６】例示的な補強レールを示す例示的なケーシングの断面図である。
【図７】例示的な補強レールを示す例示的なケーシングの断面図である。
【図８】例示的な補強レールを示す例示的なケーシングの断面図である。
【図９】例示的な補強レールを示す例示的なケーシングの断面図である。
【図１０】例示的な補強レールを示すケーシングの断面図である。
【図１１】補強レールの一代替例を含む例示的なケーシングの断面図である。
【図１２】補強レールの一代替例を含むケーシングの詳細斜視図である。
【図１３】例示的なガスタービンエンジンのブロック図である。
【図１４】接線方向に傾斜した支柱を含む例示的なタービンエンジンフレームの軸方向図である。
【図１５】ファスナインタフェースを含む例示的なレールの詳細平面図である。
【図１６】すべて本開示の少なくともいくつかの態様による、熱シールドを支持する補強レールを含む例示的なタービンエンジンフレームを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の詳細説明には、本明細書の一部を形成している添付の図面が参照されている。図面では、同様の記号は、文脈が別途指示していない限り、通常、同様のコンポーネントを識別している。詳細説明、図面および特許請求の範囲の中で説明されている例示的な実施形態は、本発明を制限することは意味していない。ここで示されている主題の精神または範囲を逸脱することなく、他の実施形態を利用することができ、また、他の変更を加えることも可能である。本明細書において概略的に説明され、かつ、図に示されている本開示の態様は、広範囲にわたる様々な異なる構成で配置し、置換し、組合せ、かつ、設計することができ、これらはすべて明確に企図されており、本開示の一部をなしていることは容易に理解されよう。
【００１４】
本開示は、とりわけ、軸受および軸を支持するためのガスタービンエンジンフレームを含み、より具体的には、ガスタービンエンジンフレームケーシングに関連するレールなどの補強構造を含む。
【００１５】
本開示には、いくつかの状況では、ガスタービンエンジンフレームの中央ハブからケーシングまで延在する支柱の数を少なくすることが有利であり得ることが企図されている。例えば支柱の数を１２個から８個に減らすことにより、エンジンフレームの重量を軽くすることができる。しかしながら支柱の数を少なくすると、支柱と支柱の間のケーシング上に直接荷重経路を生成し、一方、実質的に円形のケーシングを提供することが困難になり得る。
【００１６】
本開示には、ケーシングの外側に配置されるレールなどの補強構造を比較的容易に製造することができ、また、中断することなくケーシング内に残すことができることが企図されている。しかしながら補強レールの中央が円形ケーシングの外側に位置するように拘束されると、通常、レールの端部がケーシング上に突出する。支柱の数が少なくなると、それにつれて支柱と支柱の間の弧の長さが長くなり、また、レールの端部がケースからより遠くへ半径方向に延在することになる。レールがケースからより遠くへ半径方向に延在すると、重量および温度勾配の問題が生じることになる。
【００１７】
本開示の少なくともいくつかの態様によるいくつかの実施形態例は、主として引張り応力を伝達し、および／または小さい熱応力に遭遇するように構成された補強構造によって補強された薄い概ね環状のケーシングを含むガスタービンエンジンフレームを含むことができる。いくつかの補強レールの例は、ケーシング内に突出することができ、それによりレールの端部を半径方向内向きに支柱のより近くへもたらすことができる。さらに、ケーシング内に少なくとも部分的に突出する補強レールは、外部補強レールと比較すると、レールのより大きい体積をコア環境に露出させることができるため、ケーシングとレールの間で温度勾配をより小さくすることができる。コア環境への露出が増加するため、レールの温度をケーシングの温度により近くすることができ、したがって熱応力を小さくすることができる。いくつかの実施形態例では、補強レールをケーシング内の温度に受動的に露出することができる。以下で説明するように、いくつかの実施形態例では、熱応力を小さくするために、複数のレールのうちの少なくともいくつかに比較的より暖かい空気または比較的低温の空気を能動的に導くことができる。さらに、ケーシング内に少なくとも部分的に突出する補強レールは、それらがケースを横切る際に実質的に一定の断面を維持することができ、したがってインタフェースハードウェアを支柱と支柱の間のケーシング上に配置するためのより多くの内部空間が許容される。
【００１８】
図１は、本開示の少なくともいくつかの態様による例示的なガスタービンエンジンフレーム１００の斜視図である。エンジンフレーム１００は、中央ハブ１０２、概ね環状の外部ケーシング１０４、およびハブ１０２からケーシング１０４まで概ね半径方向外向きに延在することができる、円周方向に離隔された複数の支柱１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０を含むことができる。
【００１９】
本明細書において説明されているように、ハブから概ね半径方向外向きに延在している支柱は、実質的に半径方向に配向することができ（例えば図１に示されているように）、および／または接線方向に傾斜させることも可能である。図１４は、本開示の少なくともいくつかの態様による、接線方向に傾斜した支柱４０６、４０８、４１０、４１２、４１４、４１６、４１８、４２０を含む例示的なタービンエンジンフレーム４００の軸方向図である。エンジンフレーム４００は、中央ハブ４０２、概ね環状の外部ケーシング４０４、ハブ４０２からケーシング４０４まで概ね半径方向外向きに延在している支柱４０６、４０８、４１０、４１２、４１４、４１６、４１８、４２０、および／またはケーシング４０４の上に配置された１つまたは複数の概ね円周方向の補強レール４３４を含むことができる。支柱４０６、４０８、４１０、４１２、４１４、４１６、４１８、４２０は、半径４０７に対して接線方向、例えば矢印４０９の方向に傾斜させることができる。
【００２０】
図１に戻ると、ケーシング１０４は、支柱１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０の間を概ね円周方向に延在することができる前部補強レール１３４および／または後部補強レール１３６などの補強構造を含むことができる。いくつかの実施形態例では、補強レール１３４および補強レール１３６は、概ね円周方向に実質的に平行に配置することができ、および／または軸方向に離隔されることも可能である。ガスタービンエンジンには、図１３に示されているように１つまたは複数のタービンフレーム１００を使用することができる。
【００２１】
図１３は、本開示の少なくともいくつかの態様による、タービン中央フレーム１２およびタービン後部フレーム１４を含む例示的なガスタービンエンジン（ＧＴＥ）１０のブロック図である。ＧＴＥ１０は、空気がファン１６、低圧圧縮機１８、高圧圧縮機２０、燃焼器２２、高圧タービン２４および／または低圧タービン２６を通って流れるように構成することができる。高圧タービン２４は、軸２８を介して高圧圧縮機２０を駆動することができる。低圧タービン２６は、軸３０を介して低圧タービン１８および／またはファン１６を駆動することができる。軸３０は、タービン中央フレーム１２のハブ１３の中に配置されている軸受２９、および／またはタービン後部フレーム１４のハブ１５の中に配置されている軸受３１によって少なくとも部分的に支持することができる。タービン中央フレーム１２および／またはタービン後部フレーム１４は、概ねタービンフレーム１００と同様にすることができ、また、ハブ１３および／またはハブ１５は、概ねハブ１０２に対応していてもよい。
【００２２】
図２は、本開示の少なくともいくつかの態様による、支柱１０６部分の例示的なガスタービンエンジンフレーム１００の断面図である。ハブ１０２およびケーシング１０４は、中心線軸１０１周りに実質的に同軸で配置することができる。支柱１０６は、ハブ１０２から外部ケーシング１０４まで概ね半径方向に延在することができる。外部ケーシング１０４は、中心線軸１０１から半径方向外向きに面している外部表面１０７を含むことができる。外部ケーシングは、中心線軸１０１に向かって半径方向内向きに面している内部表面１０５を含むことができる。
【００２３】
支柱１０６は実質的に中空にすることができ、および／または半径方向の内部端１２４（ハブ１０２に固定して結合することができる）から半径方向の外部端１２６（ケーシング１０４に固定して結合することができる）まで概ね延在している貫通通路１２２を含むことができる。貫通通路１２２は、冷却空気流が支柱１０６を通って流れるように、および／または１つまたは複数のサービスライン１２８（例えばオイルライン、計装ライン、等々）を収納するように構成することができる。支柱１０６は、その周りに１つまたは複数の整形１３０を受け取ることができる。整形１３０は、コア流路ガスを支柱１０６周りに導くように配置することができる。支柱１０６の半径方向の外部端１２６とケーシング１０４の交点の近傍にボス１３２を配置することができる。ボス１３２は、支柱１０６周りの局部応力を小さくすることができ、および／または以下で説明するように補強レール１３４および／または補強レール１３６とインタフェースすることができる。
【００２４】
本開示の少なくともいくつかの態様によるいくつかの実施形態例では、比較的より暖かい空気または比較的低温の空気を補強レール１３４および／または補強レール１３６に能動的に導くことができる。例えば低圧圧縮機１８および／または高圧圧縮機２０から引き出される比較的熱い圧縮機抽気空気を補強レール１３４および／または補強レール１３６に導くことができる。いくつかの実施形態例では、圧縮機抽気空気を支柱１０６に供給することができ、また、支柱１０６を貫通する１つまたは複数の開口１２３は、抽気空気を補強レール１３４および／または補強レール１３６に導くことができる。比較的より暖かい空気（例えば圧縮機抽気空気）を補強レール１３４および／または補強レール１３６に能動的に導くことにより、補強レール１３４および／または補強レール１３６の温度を高くすることができ、したがって熱応力を小さくすることができる。
【００２５】
いくつかの実施形態例では、支柱１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０は実質的に同様にすることができる。したがって本開示では、支柱１０６を参照してこれらの支柱について説明し、他に特に言及されていない限り、支柱１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０は実質的に同様であることを仮定されたい。
【００２６】
図３は、本開示の少なくともいくつかの態様による、ガスタービンエンジンフレーム１００の例示的な外部ケーシング１０４の詳細外部斜視図である。図４は、本開示の少なくともいくつかの態様による、ガスタービンエンジンフレーム１００の例示的な外部ケーシング１０４の詳細内部斜視図である。外部ケーシング１０４は、支柱１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０に関連付けられたそれぞれのボスの間に配置された１つまたは複数の補強構造を含むことができる。図３および図４に示されているように、外部ケーシング１０４は、支柱１０６に関連付けられたボス１３２と支柱１０８に関連付けられたボス１３３の間を概ね円周方向に延在している前部補強レール１３４および／または後部補強レール１３６を含むことができる。補強レール１３４および／または補強レール１３６は、ボス１３２および／またはボス１３３と交差することができる。２つの隣接するボス１３２の間の外部ケーシング１０４上に１つまたは複数のパッド１３８を配置することができる。例えばパッド１３８は、支柱１０６に関連付けられたボス１３２と支柱１０８に関連付けられたボス１３３の間のケーシング１０４上に配置することができる。補強レール１３４および／または補強レール１３６はパッド１３８と交差することができる。
【００２７】
本開示の少なくともいくつかの態様によるいくつかの実施形態例では、ボス１３２（および他の同様のボス）は、分厚い外部ケーシング１０４部分を備えることができ、および／または中央開口１４０および／または中央開口１４０周りに配置された１つまたは複数の取付け孔１４２を含むことができる。本開示の少なくともいくつかの態様によるいくつかの実施形態例では、パッド１３８（および他の同様のパッド）は、分厚いケーシング１０４部分を備えることができ、および／または中央開口１４４および／または１つまたは複数の取付け孔１４６を含むことができる。中央開口１４０および／または中央開口１４４は、１つまたは複数のサービスライン（例えばオイルライン、計装ライン、等々）をケーシング１０４を貫通して延在させることができる。取付け孔１４２および／または取付け孔１４６を使用して、例えばサービスラインに関連付けられたフランジを取り付けることができる。いくつかの実施形態例は、開口１４０および／または開口１４４を使用して様々なエンジンコンポーネントに冷却空気またはパージ空気を引き渡すことができる。
【００２８】
図５〜図９は、本開示の少なくともいくつかの態様による、補強レール１３６の例を示す例示的なケーシング１０４の断面図である。いくつかの実施形態例では、補強レール１３４は実質的に補強レール１３６と同様に構成することができるが、他の実施形態では、補強レール１３６とは異なるサイズおよび／または形状を使用して補強レール１３４を形成することも可能である。
【００２９】
図５を参照すると、支柱１０８部分では、補強レール１３６は実質的にボス１３３と連続させることができる。補強レール１３６は、外部ケーシング１０４から半径方向外向きに、補強レール１３６が外部ケーシング１０４から半径方向内向きに延在している深さ１５０より実質的に高い高さ１４８だけ延在することができる。いくつかの実施形態例では、補強レール１３６は、ケーシング１０４の内部表面１０５と実質的に同じ高さにすることができる。いくつかの実施形態例では、補強レール１３４は、支柱１０８の前縁１０９に概ね近接して配置することができ、および／または補強レール１３６は、支柱１０８の後縁１１１に概ね近接して配置することができる。
【００３０】
図６を参照すると、補強レール１３６は、支柱１０８と支柱１０８の近傍のパッド１３８の間を、補強レール１３６がケーシング１０４から半径方向内向きに延在している深さ１５０と概ね同じ高さ１４８だけケーシング１０４から半径方向外向きに延在することができる。
【００３１】
図７を参照すると、補強レール１３６は、同じく支柱１０８とパッド１３８の間を、補強レール１３６がケーシング１０４から半径方向内向きに延在している深さ１５０より実質的に低い高さ１４８だけケーシング１０４から半径方向外向きに延在することができる。
【００３２】
図８を参照すると、補強レール１３６は、支柱１０８とパッド１３８の近傍のパッド１３８の間を、補強レール１３６がケーシング１０４から半径方向内向きに延在している深さ１５０より実質的に低い高さ１４８だけケーシングから半径方向外向きに延在することができる。
【００３３】
図９を参照すると、補強レール１３４および／または補強レール１３６は、実質的にパッド１３８と連続させることができる。補強レール１３６は、ケーシング１０４から半径方向内向きに深さ１５０だけ延在することができる。いくつかの実施形態例では、補強レール１３６は、ケーシング１０４の外部表面１０７と実質的に同じ高さにすることができる。
【００３４】
いくつかの実施形態例では、補強レール１３６の深さ１５０は、最小近似支柱１０８から、支柱１０６と支柱１０８の間の実質的に中間であってもよい最大近似パッド１３８まで深くすることができる。いくつかの実施形態例では、補強レール１３６の高さ１４８は、最大近似支柱１０８から、支柱１０６と支柱１０８の間の実質的に中間であってもよい最小近似パッド１３８まで低くすることができる。
【００３５】
本開示の少なくともいくつかの態様によるいくつかの実施形態例では、補強レールの断面積および／または重心分布は、所望の平均荷重線が補強レールに提供されるように配置することができる。例えばケーシングに対する１つまたは複数の補強レールの深さおよび／または高さは、補強レールの断面の重心（例えばケーシングに対する接線）が実質的に直線的に配置されるように構成することができる。このように配置することにより、実質的に直線の平均荷重線を提供することができる。いくつかの実施形態例では、１つまたは複数の補強レールは、一対の隣接する支柱と支柱の間の円周方向に、実質的に一定の断面積を有するように構成することができる。
【００３６】
図１０は、支柱１０６から支柱１０８まで延在している例示的な後部補強レール１３６を示すケーシング１０４の断面図である。いくつかの実施形態例では、補強レール１３６は、支柱１０６と支柱１０８の間を延在している直線１３７に対して少なくともわずかに湾曲させることができる。例えば半径方向内向きに面している補強レール１３６の表面１４１は、凹状に湾曲させることができる。補強レール１３６は、支柱１０６部分の外部ケーシング１０４と支柱１０８部分の外部ケーシング１０４の間に実質的に直線の平均荷重線１３９を提供することができる。
【００３７】
図１１は、補強レール２３６の一代替例を含む例示的なケーシング２０４の断面図である。補強レール２３６は、補強レール２３６を支柱１０６と支柱１０８の間で実質的に直線にすることができる点を除き、補強レール１３６と実質的に同様であってもよい。例えば半径方向内向きに面している補強レール２３６の表面２４１は、実質的に直線にすることができる。補強レール２３６は、支柱２０６部分の外部ケーシング２０４と支柱２０８部分の外部ケーシング２０４の間に実質的に直線の平均荷重線２３９を提供することができる。
【００３８】
図１２は、本開示の少なくともいくつかの態様による、補強レール３３６の一代替例を含む外部ケーシング３０４の詳細斜視図である。補強レール３３６は、外部ケーシング３０４の上に形成された１つまたは複数の補強リガメント３３８、３４０、３４２、３４４を含むことができる。リガメント３３８、３４０、３４２、３４４は、概ね支柱３０６と支柱３０８の間を延在している概ねウェブの形態で配置することができる。いくつかまたはすべてのリガメント３３８、３４０、３４２、３４４は、湾曲させることも、あるいは直線にすることも可能である。いくつかのリガメント３３８、３４０、３４２、３４４は、他のリガメント３３８、３４０、３４２、３４４と一定の角度で交差するように配置することができる。いくつかの実施形態例では、補強レール３３６は、図１０に示されている補強レール１３６と概ね同様の方法で、外部ケーシング３０４から半径方向に内側および／または外側に延在することができる。例えば補強レール３３６は、支柱３０６と支柱３０８の間を延在している直線に対して少なくともわずかに湾曲させることができる。いくつかの実施形態例では、補強レール３３６は、図１１に示されている補強レール２３６と概ね同様の方法で、外部ケーシング３０４から半径方向に内側および／または外側に延在することができる。例えば補強レール３３６は、支柱３０６と支柱３０８の間で実質的に直線にすることができる。いくつかの実施形態例では、リガメント３３８、３４０、３４２、３４４を含む補強レール３３６は、補強レールがないケーシングと比較すると、半径方向に内側である平均荷重線を提供することができる。いくつかの実施形態例では、リガメント３３８、３４０、３４２、３４４を含む補強レール３３６は、支柱３０６と支柱３０８の間で実質的に直線である平均荷重線を提供することができる。
【００３９】
いくつかの実施形態例は、ファスナを動作係合させるように構成された補強レールを含むことができる。図１５は、本開示の少なくともいくつかの態様による、ファスナインタフェース５０２を含む例示的なレール５３６の詳細平面図である。レール５３６は、ガスタービンエンジンフレームの内部表面５００から延在することができる。レール５３６および／または内部表面５００と一体で形成することができるファスナインタフェース５０２は、ナット５０６を受け取るように配置された表面５０４を含むことができ、ナット５０６は、表面５０４を貫通して延在しているボルト５０８とねじによって係合することができる。ファスナインタフェース５０２は、突起５１０上などの側面５１２を含むことができる。シャンクナットを備えることができるナット５０６は、ファスナインタフェース５０２の面５１２と動作係合するように配置された側面５１４を含むことができる。いくつかの実施形態例では、ナット５０６の面５１４と突起５１０の面５１２との係合により、ナット５０６の大きな回転を防止することができる。いくつかの実施形態例では、同様のファスナインタフェース特徴をＤ−ヘッドボルトおよび／または他のファスナとの接続に使用し、それにより回転防止特徴を提供することができる。
【００４０】
いくつかの実施形態例は、他のコンポーネントを支持するように構成された補強レールを含むことができる。図１６は、本開示の少なくともいくつかの態様による、熱シールド６５０を支持している補強レール６３４および／または補強レール６３６を含む例示的なタービンエンジンフレームの横断面図である。補強レール６３４および／または補強レール６３６は、本明細書のどこかで説明されているように、ガスタービンエンジンフレームの外部ケーシング６０４の内部表面６０５に配置することができる。ケーシング６０４の内部表面６０５から少なくとも部分的に離隔されることができる熱シールド６５０は、突起６５２および／または突起６５４を含むことができ、これらは、それぞれ補強レール６３４および／または補強レール６３６上の突起６３５および／または突起６３７と動作係合するように配置することができる。いくつかの実施形態例では、熱シールド６５０はシートメタルから構築することができる。いくつかの実施形態例では、熱シールドと補強レール６３４および／または補強レール６３６との係合により、高サイクル疲労を小さくすることができる減衰効果を提供することができる。
【００４１】
本開示の少なくともいくつかの態様によるいくつかの実施形態例は、鋳造プロセスを使用して構築することができる。例えばケーシング１０４、支柱１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０および／またはハブ１０２は、一体構造で鋳造することができる。本開示の少なくともいくつかの態様によるいくつかの実施形態例は、機械加工プロセスを使用して構築することができる。例えばケーシング１０４、支柱１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０および／またはハブ１０２のうちの少なくともいくつかの特徴は、機械加工によって形成することができる。本開示の少なくともいくつかの態様によるいくつかの実施形態例は、例えば１つまたは複数のファスナ（例えばボルト）などを使用して他のコンポーネントに機械的に取り付けられるか、あるいは結合される１つまたは複数のコンポーネント（例えばケーシング１０４、支柱１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０および／またはハブ１０２）を含むことができる。通常、一体で形成される（例えば一体構造による鋳造、共通ブランクからの機械加工、等々で形成される）コンポーネント、および／または実質的に剛直に一体に結合される（例えば機械的取付け、溶接、等々によって結合される）コンポーネントは、固定して結合される、と呼ぶことができる。
【００４２】
本書は、最良のモードを含めて本発明を開示するために、また、任意のデバイスまたはシステムの構築および使用、ならびに組み込まれている任意の方法の実施を含めて、当業者が誰でも本発明を実施することができるように例が使用されている。本発明の特許性のある範囲は、特許請求の範囲によって定義されており、当業者に思いつく他の例を含むことができる。このような他の例には、それらが特許請求の範囲の文言と同じ構造エレメントを有している場合、あるいはそれらが特許請求の範囲の文言とは実質的に異ならない等価の構造エレメントを含む場合、特許請求の範囲に包含されるものとする。
【符号の説明】
【００４３】
１０  ガスタービンエンジン（ＧＴＥ）
１２  タービン中央フレーム
１３、１５  ハブ
１４  タービン後部フレーム
１６  ファン
１８  低圧圧縮機（低圧タービン）
２０  高圧圧縮機
２２  燃焼器
２４  高圧タービン
２６  低圧タービン
２８、３０  軸
２９、３１  軸受
１００、４００  ガスタービンエンジンフレーム
１０１  中心線軸
１０２、４０２  中央ハブ
１０４、２０４、３０４、４０４、６０４  外部ケーシング
１０５、６０５  外部ケーシングの内部表面
１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０、２０６、２０８、３０６、３０８  支柱
１０７  外部ケーシングの外部表面
１０９  支柱（１０８）の前縁
１１１  支柱（１０８）の後縁
１２２  貫通通路
１２３  開口
１２４  支柱（１０６）の内部端
１２６  支柱（１０６）外部端
１２８  サービスライン
１３０  整形
１３２、１３３  ボス
１３４  前部補強レール
１３６  後部補強レール
１３７  支柱（１０６）と支柱（１０８）の間を延在している直線
１３８  パッド
１３９、２３９  平均荷重線
１４０、１４４  中央開口
１４１  補強レール（１３６）の表面
１４２、１４６  取付け孔
１４８  補強レール（１３６）が外部ケーシングから半径方向外向きに延在している高さ（補強レール１３６の高さ）
１５０  補強レール（１３６）が外部ケーシングから半径方向内向きに延在している深さ
２３６、３３６  補強レール
２４１  補強レール（２３６）の表面
３３８、３４０、３４２、３４４  補強リガメント
４０６、４０８、４１０、４１２、４１４、４１６、４１８、４２０  接線方向に傾斜した支柱
４０７  半径
４０９  半径に対する支柱の傾斜の方向
４３４、６３４、６３６  補強レール
５００  ガスタービンエンジンフレームの内部表面
５０２  ファスナインタフェース
５０４  ファスナインタフェースの表面
５０６  ナット
５０８  ボルト
５１０、６３５、６３７、６５２、６５４  突起
５１２  ファスナインタフェースの側面
５１４  ナットの側面
５３６  レール
６５０  熱シールド
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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