(57)【要約】【課題】流れ改善システムを含むターボ機械を提供する。【解決手段】第１のステージは、第１の複数のエーロフォイル部材と、第２の複数のエーロフォイル部材とを含む。第２のステージが、第１のステージを基準としてハウジング内に配置される。第２のステージは、第３の複数のエーロフォイル部材と、第４の複数のエーロフォイル部材とを含む。流れ改善システムが第１のステージおよび第２のステージの各々に付随する。流れ改善システムは、第３の複数のエーロフォイル部材の各々の対応するエーロフォイル部材を基準として第１の複数のエーロフォイル部材の各々の所定のクロッキングを画定し、さらに、第４の複数のエーロフォイル部材の各々を基準として第２の複数のエーロフォイル部材の各々の所定のクロッキングを画定する。この所定のクロッキングは、流れ経路に沿った流れ特性を改善するように構成および配置される。【選択図】図１
2013164069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体経路を含むハウジングと、
前記ハウジング内に配置される第１のステージであって、前記第１のステージが、前記流体経路に沿って配置される、第１の複数のエーロフォイル部材および第２の複数のエーロフォイル部材を含む、第１のステージと、
前記第１のステージを基準として前記ハウジング内に配置される第２のステージであって、前記第２のステージが、前記流体経路に沿って配置される、第３の複数のエーロフォイル部材および第４の複数のエーロフォイル部材を含む、第２のステージと、
前記第１および第２のステージの各々に付随する流れ改善システムであって、前記流れ改善システムが、前記第３の複数のエーロフォイル部材の各々の対応するエーロフォイル部材を基準として前記第１の複数のエーロフォイル部材の各々の所定のクロッキングを画定し、さらに、前記第４の複数のエーロフォイル部材の各々を基準として前記第２の複数のエーロフォイル部材の各々の所定のクロッキングを画定し、前記所定のクロッキングが、前記流れ経路に沿った流れ特性を改善するように構成および配置される、流れ改善システムと
を含む、ターボ機械。
【請求項２】
前記第１の複数のエーロフォイル部材の各々が、第１のマージンにより、前記第３の複数のエーロフォイル部材の各々の対応するエーロフォイル部材を基準として円周方向においてオフセットされる、請求項１記載のターボ機械。
【請求項３】
前記第２の複数のエーロフォイル部材の各々が、第２のマージンにより、前記第４の複数のエーロフォイル部材の各々を基準として円周方向においてオフセットされる、請求項２記載のターボ機械。
【請求項４】
前記第１のマージンが前記第２のマージンと実質的に等しい、請求項３記載のターボ機械。
【請求項５】
タービン部分を構成する、請求項１記載のターボ機械。
【請求項６】
流体経路を含むハウジングと、
前記ハウジング内に配置される第１のステージであって、前記第１のステージが、前記流体経路に沿って配置される第１の複数のエーロフォイル部材を含む、第１のステージと、
前記第１のステージを基準として前記ハウジング内に配置される第２のステージであって、前記第２のステージが、前記流体経路に沿って配置される第２の複数のエーロフォイル部材を含む、第２のステージと、
前記第１および第２のステージの各々に付随する流れ改善システムであって、前記流れ改善システムが、前記第２の複数のエーロフォイル部材の各々の対応するエーロフォイル部材を基準として前記第１の複数のエーロフォイル部材の各々の所定のクロッキングを画定し、前記所定のクロッキングが、前記第１のステージからの別のスピニングウェーブに干渉するように構成および配置される前記第２のステージからのスピニングウェーブを調整するように、構成および配置される、流れ改善システムと
を含む、ターボ機械。
【請求項７】
前記第１の複数のエーロフォイル部材が第１の複数の回転エーロフォイル部材を構成し、前記第２の複数のエーロフォイル部材が第２の複数の回転エーロフォイル部材を構成する、請求項６記載のターボ機械。
【請求項８】
前記第１の複数のエーロフォイル部材が第１の複数の回転エーロフォイル部材および第１の複数の固定エーロフォイル部材を構成し、前記第２の複数のエーロフォイル部材が第２の複数の回転エーロフォイル部材および第２の複数の固定エーロフォイル部材を構成する、請求項６記載のターボ機械。
【請求項９】
スピニングウェーブ低減システムが、前記第１の複数の回転エーロフォイル部材を基準として前記第２の複数の回転エーロフォイル部材の前記所定のクロッキングを画定する、請求項８記載のターボ機械。
【請求項１０】
前記第２の複数の固定エーロフォイル部材が、第２のステージの複数の固定エーロフォイル通路を形成するように互いに間隔を空けて配置される、請求項８記載のターボ機械。
【請求項１１】
スピニングウェーブ低減システムが前記所定のクロッキングを画定し、それにより、前記第１の複数の回転エーロフォイル部材からの移動する第１のスピニングウェーブが前記第２のステージの複数の固定エーロフォイル通路を通過し、前記第２の複数の回転エーロフォイル部材からの移動する第２のスピニングウェーブに干渉するようになる、請求項１０記載のターボ機械。
【請求項１２】
圧縮機部分を構成する、請求項６記載のターボ機械。
【請求項１３】
ターボ機械内の流れを改善するための方法であって、
第１の複数のエーロフォイル部材および第２の複数のエーロフォイル部材を含む第１のターボ機械ステージを横断するように流体流れを誘導するステップと、
前記流れ経路に沿った流れ特性を改善するために、前記第１の複数のエーロフォイル部材に対して円周方向においてオフセットされる第３の複数のエーロフォイル部材、および、前記第２の複数のエーロフォイル部材に対して円周方向においてオフセットされる第４の複数のエーロフォイル部材を有する第２のターボ機械ステージを横断するように前記流体流れを誘導するステップと
を含む、方法。
【請求項１４】
前記第１の複数のエーロフォイル部材を横断するように前記流体流れを誘導するステップが、複数の固定エーロフォイル部材を横断するように前記流体流れを通過させるステップを含む、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記第２の複数のエーロフォイル部材上へと前記流体流れを誘導するステップが、前記複数の固定エーロフォイル部材の下流側に配置される複数の回転エーロフォイル部材を横断するように第１の流体を通過させるステップを含む、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記流体流れを、前記第１の複数のエーロフォイル部材の上を通過させるステップが、前記流体流れを、第１の所定の数の固定エーロフォイル部材を有する第１のターボ機械ステージの上を通過させるステップを含み、前記流体流れを、前記第３の複数のエーロフォイル部材の上を通過させるステップが、前記流体流れを、前記第１の所定の数と等しい第２の所定の数の固定エーロフォイル部材を有する第２のターボ機械ステージの上を通過させるステップを含む、請求項１３記載の方法。
【請求項１７】
前記流体流れを、前記第１の複数のエーロフォイル部材の上を通過させるステップが、前記流体流れを、第１の所定の数の固定エーロフォイル部材を有する第１のターボ機械ステージの上を通過させるステップを含み、前記流体流れを、前記第３の複数のエーロフォイル部材の上を通過させるステップが、前記流体流れを、前記第１の所定の数と異なる第２の所定の数の固定エーロフォイル部材を有する第２のターボ機械ステージの上を通過させるステップを含む、請求項１３記載の方法。
【請求項１８】
前記流体流れを、前記第２の複数のエーロフォイル部材の上を通過させるステップが、前記流体流れを、第１の所定の数の回転エーロフォイル部材を有する第１のターボ機械ステージの上を通過させるステップを含み、前記流体流れを、前記第４の複数のエーロフォイル部材の上を通過させるステップが、前記流体流れを、前記第１の所定の数と等しい第２の所定の数の回転エーロフォイル部材を有する第２のターボ機械ステージの上を通過させるステップを含む、請求項１３記載の方法。
【請求項１９】
前記流体流れを、前記第２の複数のエーロフォイル部材の上を通過させるステップが、前記流体流れを、第１の所定の数の回転エーロフォイル部材を有する第１のターボ機械ステージの上を通過させるステップを含み、前記流体流れを、前記第４の複数のエーロフォイル部材の上を通過させるステップが、前記流体流れを、前記第１の所定の数と異なる第２の所定の数の回転エーロフォイル部材を有する第２のターボ機械ステージの上を通過させるステップを含む、請求項１３記載の方法。
【請求項２０】
流体経路を含むハウジングと、
前記ハウジング内に配置される第１のステージであって、前記第１のステージが、前記流体経路に沿って配置される、第１の複数のエーロフォイル部材および第２の複数のエーロフォイル部材を含む、第１のステージと、
前記第１のステージを基準として前記ハウジング内に配置される第２のステージであって、前記第２のステージが、前記流体経路に沿って配置される、第３の複数のエーロフォイル部材および第４の複数のエーロフォイル部材を含む、第２のステージと、
前記第１および第２のステージの各々に付随する流れ改善システムであって、前記流れ改善システムが、前記第３の複数のエーロフォイル部材の各々の対応するエーロフォイル部材を基準として前記第１の複数のエーロフォイル部材の各々の所定のクロッキングを画定し、さらに、前記第４の複数のエーロフォイル部材の各々を基準として前記第２の複数のエーロフォイル部材の各々の所定のクロッキングを画定し、前記所定のクロッキングが、前記流体経路に沿った流れ特性を改善するように、さらには、前記第１のステージからの別のスピニングウェーブに干渉するように構成および配置される前記第２のステージからのスピニングウェーブを調整するように、構成および配置される、流れ改善システムと
を含む、ターボ機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される主題はターボ機械の技術分野に関し、より詳細には、流れ改善システムを含むターボ機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くのターボ機械は、共通の圧縮機／タービンシャフトまたはロータを介してタービン部分に連結される圧縮機部分と、燃焼器組立体とを含む。圧縮機部分は、複数の連続するステージを通って燃焼器組立体に向かうように圧縮空気流れを誘導する。燃焼器組立体では、圧縮空気流れが燃料と混合されて可燃混合物を生成する。可燃混合物は燃焼器組立体内で燃焼されて高温ガスを生成する。この高温ガスは移行部片を介してタービン部分まで誘導される。高温ガスがタービンを介して膨張して、例えばジェネレータ、ポンプに動力供給するための、または、航空機に動力を供給するための、出力である仕事を生成する。燃焼のための圧縮空気を提供することに加えて、圧縮空気流れの一部は冷却を目的としてタービン部分を通過する。
【０００３】
多くの事例では、圧縮機部分および／またはタービン部分は、固定されたまたは回転する連続する列内に配置される等しい数のブレードを含む。このような場合、ブレード間の円周方向の角度間隔が連続する列の各々において等しい。一般に、円周方向の間隔により、固定された列内のブレードが位置決めされ、さらに、回転する列内のブレードが位置決めされる。この位置決めでは、圧縮機部分および／またはタービン部分の流れ経路に沿って通過する流れの空力性能に関する種々の問題および／または熱環境に関する種々の問題が発生する。製造業者は、回転する列内のブレードの隣接する列または固定された列内のブレードの隣接する列をクロッキングすることにより、すなわちそれらの隣接する列を円周方向においてオフセットさせることにより、流れを制御し、空力性能および／または熱環境に影響を与える。
【０００４】
圧縮機部分では、空気が吸入口に引き込まれ、複数の連続するステージを通過する。連続するステージの各々は、複数の回転バケットまたはブレードの方に空気を誘導するための複数のステータまたはノズルを含む。回転ブレードは圧縮機に沿わせて空気流れを押し込み、それにより、所望される通りに圧力が増加する。固定された構成要素および回転する構成要素を横断して通過する空気により、各ステージにおいて、ある相互作用パターンが得られる。カットオフの上流において、相互作用による摂動が合わさってスピニングウェーブ（ｓｐｉｎｎｉｎｇ  ｗａｖｅ）を発生させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一部の事例では、スピニングウェーブは圧縮機を通って下流に伝播する可能性があり、燃焼器組立体に入る可能性がある。また、スピニングウェーブは上流にも伝播する可能性がある。別の事例では、タービン部分内にスピニングウェーブが生成される可能性があり、このスピニングウェーブは、タービン部分のガス経路に沿って上流または下流に伝播する可能性がある。このようなスピニングウェーブが発生して伝播することにより、圧力パターンが望ましくない非定常状態になる可能性があり、さらには、圧縮機部分から望ましくない騒音が発生する可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
例示の実施形態の一態様によると、ターボ機械が、流体経路を含むハウジングと、ハウジング内に配置される第１のステージとを含む。第１のステージは、流体経路に沿って配置される、第１の複数のエーロフォイル部材と、第２の複数のエーロフォイル部材とを含む。第２のステージが、第１のステージを基準としてハウジング内に配置される。第２のステージは、流体経路に沿って配置される、第３の複数のエーロフォイル部材と、第４の複数のエーロフォイル部材とを含む。流れ改善システムが第１のステージおよび第２のステージの各々に付随する。流れ改善システムは、第３の複数のエーロフォイル部材の各々の対応するエーロフォイル部材を基準として第１の複数のエーロフォイル部材の各々の所定のクロッキングを画定し、さらに、第４の複数のエーロフォイル部材の各々を基準として第２の複数のエーロフォイル部材の各々の所定のクロッキングを画定する。この所定のクロッキングは、流れ経路に沿った流れ特性を改善するように構成および配置される。
【０００７】
例示の実施形態の別の態様によると、ターボ機械が、流体経路を含むハウジングと、ハウジング内に配置される第１のステージとを含む。第１のステージは、流体経路に沿って配置される第１の複数のエーロフォイル部材を含む。第２のステージが、第１のステージを基準としてハウジング内に配置される。第２のステージは、流体経路に沿って配置される第２の複数のエーロフォイル部材を含む。流れ改善システムが第１のステージおよび第２のステージの各々に付随する。流れ改善システムは、第２の複数のエーロフォイル部材の各々の対応するエーロフォイル部材を基準として第１の複数のエーロフォイル部材の各々の所定のクロッキングを画定する。この所定のクロッキングは、第２のステージからのスピニングウェーブが第１のステージからの別のスピニングウェーブに干渉するように構成および配置されるように、第２のステージからのスピニングウェーブを調整するように、構成および配置される。
【０００８】
例示の実施形態のさらに別の態様によると、ターボ機械内の流れを改善するための方法が、第１の複数のエーロフォイル部材および第２の複数のエーロフォイル部材を含む第１のターボ機械ステージを横断するように流体流れを誘導するステップと、流れ経路に沿った流れ特性を改善するために、第１の複数のエーロフォイル部材に対して円周方向においてオフセットされる第３の複数のエーロフォイル部材、および、第２の複数のエーロフォイル部材に対して円周方向においてオフセットされる第４の複数のエーロフォイル部材を有する第２のターボ機械ステージを横断するように流体流れを誘導するステップと、を含む。
【０００９】
例示の実施形態のさらに別の態様によると、ターボ機械が、流体経路を含むハウジングと、ハウジング内に配置される第１のステージとを含む。第１のステージは、流体経路に沿って配置される、第１の複数のエーロフォイル部材と、第２の複数のエーロフォイル部材とを含む。第２のステージが、第１のステージを基準としてハウジング内に配置される。第２のステージは、流体経路に沿って配置される、第３の複数のエーロフォイル部材と、第４の複数のエーロフォイル部材とを含む。流れ改善システムが第１のステージおよび第２のステージの各々に付随する。流れ改善システムは、第３の複数のエーロフォイル部材の各々の対応するエーロフォイル部材を基準として第１の複数のエーロフォイル部材の各々の所定のクロッキングを画定し、さらに、第４の複数のエーロフォイル部材の各々を基準として第２の複数のエーロフォイル部材の各々の所定のクロッキングを画定する。この所定のクロッキングは、流体経路に沿った流れ特性を改善するように、さらには、第２のステージからのスピニングウェーブが第１のステージからの別のスピニングウェーブに干渉するように構成および配置されるように、第２のステージからのスピニングウェーブを調整するように、構成および配置される。
【００１０】
これらのおよび別の利点および特徴が、図面と併せた以下の説明からより明白となる。
【００１１】
本発明とみなされる主題は、本明細書の最後の特許請求の範囲で特に明示されて明確に特許請求される。本発明の上記および別の特徴および利点が、添付図面と併せた以下の詳細な説明より明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】例示の実施形態による流れ改善システムを含むターボ機械を示す概略図である。
【図２】例示の実施形態による、図１のターボ機械の圧縮機部分の複数のエーロフォイル部材を示す概略図である。
【図３】例示の実施形態による、図１のターボ機械のタービン部分の複数のエーロフォイル部材を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の詳細な説明では、例として図面を参照して利点および特徴と併せて本発明の実施形態を説明する。
【００１４】
図１を参照すると、例示の実施形態に従って構築されたターボ機械の全体が２で示されている。ターボ機械２は、タービン部分６に流体的に接続される圧縮機部分４を含む。さらに、燃焼器組立体８が圧縮機部分４およびタービン部分６を流体的に接続させる。燃焼器組立体８は複数の燃焼器を含む、そのうちの１つが１０で示されており、ターボ機械２の周りで環状筒形アレイとして配置されている。燃焼器の数および配置構成は多様であってよい。
【００１５】
示されるように、圧縮機部分４は、共通の圧縮機／タービンシャフト１２を介してタービン部分６に機械的に連結される。圧縮機部分４は、流体経路１６に沿って延在する複数の圧縮機ステージ１４を収容するハウジング１３を含む。示される例示の実施形態では、圧縮機部分４は、第１の圧縮機ステージ２０と、第２の圧縮機ステージ２１と、第３の圧縮機ステージ２２とを含む。タービン部分６は、流体経路２５に沿って延在する複数のステージ２４を収容するハウジング２３を含む。示される例示の実施形態では、タービン部分６の複数のタービンステージ２４は、第１のタービンステージ２６と、第２のタービンステージ２７と、第３のタービンステージ２８とを含む。もちろん、圧縮機部分４およびタービン部分６の中のステージの数が多様であってよいことを理解されたい。
【００１６】
この配置構成では、圧縮機吸入口（特に参照符号は付されない）に入る空気が、流体経路１６に沿って流れ、圧縮機ステージ２０〜２２を通って圧縮されて圧縮空気となる。圧縮空気の第１の部分が燃焼器組立体８内に流れ、可燃性流体に混合され、燃焼され、それにより燃焼ガスが生成される。燃焼ガスは、タービンステージ２６〜２８を通って、タービン部分６の流体経路２５に沿って膨張し、ターボ機械２からの出力である仕事を生成する。圧縮空気の第２の部分は冷却流体としてタービン部分６を通過する。
【００１７】
第１の圧縮機ステージ２０は複数の回転エーロフォイル部材２９を含む。回転エーロフォイル部材２９は、第１のステージのロータ（図示せず）を介して共通の圧縮機／タービンシャフト１２に結合されるブレードまたはバケット３０の形態をとる。第１の圧縮機ステージ２０はまた、複数の固定エーロフォイル部材３２を含む。固定エーロフォイル部材３２は、圧縮機ハウジング１３を基準として固定されて装着される静翼またはノズル３３の形態をとる。ノズル３３は空気流れを第２の圧縮機ステージ２１に向かわせるように誘導する。それに対応して、第２の圧縮機ステージ２１は複数の回転エーロフォイル部材３６を含む。回転エーロフォイル部材３６は、第２のステージのロータ（図示せず）を介して共通の圧縮機／タービンシャフト１２に結合されるブレードまたはバケット３７の形態をとる。第２の圧縮機ステージ２１はまた、複数の固定エーロフォイル部材３９を含む。固定エーロフォイル部材３９は、圧縮機ハウジング１３を基準として固定されて装着される静翼またはノズル４０の形態をとる。ノズル４０は空気流れを第３の圧縮機ステージ２２に向かわせるように誘導する。第３の圧縮機ステージ２２は複数の回転エーロフォイル部材４３を含む。回転エーロフォイル部材４３は、第３のステージのロータ（図示せず）を介して共通の圧縮機／タービンシャフト１２に結合されるブレードまたはバケット４４の形態をとる。第３の圧縮機ステージ２２はまた、複数の固定エーロフォイル部材４６を含む。固定エーロフォイル部材４６は、圧縮機ハウジング１３を基準として固定されて装着される静翼またはノズル４７の形態をとる。ノズル４７は空気流れを次の下流側のステージ（図示せず）または燃焼器組立体８に向かわせるように誘導する。
【００１８】
次に図２を参照して、第２の圧縮機ステージ２１および第３の圧縮機ステージ２２を説明する。示されるように、第２の複数の回転エーロフォイル部材３６は、各々が、吸込側５５および圧力側５６によって接合されるリーディングエッジ５２およびトレーリングエッジ５３を含む。同様に、第２の複数の固定エーロフォイル部材３９は、各々が、吸込側６３および圧力側６４によって接合されるリーディングエッジ６０およびトレーリングエッジ６２を含む。第２の複数の固定エーロフォイル部材３９は、複数の第２のステージのノズル通路を形成するように互いに間隔を空けて配置される。複数の第２のステージのノズル通路のうちの１つが６６で示される。同様に、第３の複数の回転エーロフォイル部材４３は、吸込側７３および圧力側７４によって接合されるリーディングエッジ７０およびトレーリングエッジ７１を含む。第３の複数の固定エーロフォイル部材４６は、吸込側８２および圧力側８３によって接合されるリーディングエッジ７９およびトレーリングエッジ８０を含む。第３の複数の固定エーロフォイル部材４６は、複数の第３のステージのノズル通路を形成するように互いに間隔を空けて配置される。複数の第３のステージのノズル通路のうちの１つが８５で示される。
【００１９】
例示の実施形態の一態様によると、ターボ機械２は、流れ経路１６に沿ってスピニングウェーブモードが伝播するのを低減するスピニングウェーブ低減システム１００の形態をとる流れ改善システムを含む。より具体的には、１０４で示される空気流れなどの、空気流れが、第１のステージ２０から第２のステージ２１に向かって流れる。空気流れ１０４が第２の複数の回転部材３６を横断するように通過してウェイクゾーン（図示せず）を形成する。このウェイクゾーンはトレーリングエッジ５３から離れて第３のステージ２２に向かうように流れる。第２の複数の回転部材３６と第２の複数の固定エーロフォイル部材３９とが相互作用することにより、第１の圧力パターンまたはスピニングウェーブモード１０９を有する第１のスピニングウェーブ１０７が流れ経路１６に沿って発生する。「スピニングウェーブ」という用語は、固定部材と回転部材とが相互作用することにより発生する、非一様な圧力パターンを有する波を含むものとして理解すべきである。第１のスピニングウェーブ１０７は圧縮機部分４内で下流側に伝播し始める。第３の複数の回転エーロフォイル部材４３のトレーリングエッジ７１からの通過する空気流れがウェイクゾーン（図示せず）を形成し、このウェイクゾーンは第３の複数の固定エーロフォイル部材４６上を通過する。第３の複数の回転部材４３と第３の複数の固定エーロフォイル部材４６とが相互作用することにより、第２の圧力パターンまたはスピニングウェーブモード１１５を含む第２のスピニングウェーブ１１３が流れ経路１６に沿って発生する。第２のスピニングウェーブ１１３は圧縮機部分４内で下流側に伝播し始める。
【００２０】
スピニングウェーブ低減システム１００は、第３の複数の回転エーロフォイル部材４３を基準として第２の複数の回転エーロフォイル部材３６を所望される通りにクロッキングし、すなわち、所望される通りに円周方向においてオフセットする。示されるように、スピニングウェーブ低減システム１００は、第１のスピニングウェーブ１０７が第２のステージのノズル通路６６と第３のステージのノズル通路８５との間を通過しかつ第２のスピニングウェーブ１１３が第３のステージのノズル通路８５を通過するように、所望される相対的な位置決めを画定する。スピニングウェーブ低減システム１００によって画定される特定のクロッキングにより、第１のスピニングウェーブモード１０９および第２のスピニングウェーブモード１１５が確実に互いを破壊するように干渉するようになる。このような破壊的に干渉することにより、圧縮機部分４内でのスピニングウェーブモードが下流側に伝播することが低減される。
【００２１】
さらに、例示の一実施形態によると、第１のタービンステージ２６が複数の固定エーロフォイル部材１２９を含む。固定エーロフォイル部材１２９は、タービンハウジング２３を基準として固定されて装着される静翼またはノズル１３０の形態をとる。第１のタービンステージ２６はまた、複数の回転エーロフォイル部材１３２を含む。回転エーロフォイル部材１３２は、第１のステージのロータ（図示せず）を介して共通の圧縮機／タービンシャフト１２に結合されるブレードまたはバケット１３３の形態をとる。バケット１３３は空気流れを第２のタービンステージ２７に向かわせるように誘導する。それに対応して、第２のタービンステージ２７は複数の固定エーロフォイル部材１３６を含む。固定エーロフォイル部材１３６は、タービンハウジング２３を基準として固定されて装着される静翼またはノズル１３７の形態をとる。第２のタービンステージ２７はまた、複数の回転エーロフォイル部材１３９を含む。回転エーロフォイル部材１３９は、第２のステージのロータ（図示せず）を介して共通の圧縮機／タービンシャフト１２に結合されるブレードまたはバケット１４０の形態をとる。ブレード１４０は空気流れを第３のタービンステージ２８に向かわせるように誘導する。第３のタービンステージ２８は複数の固定エーロフォイル部材１４３を含む。固定エーロフォイル部材１４３は、タービンハウジング２３を基準として固定されて装着される静翼またはノズル１４４の形態をとる。第３のタービンステージ２８はまた、複数の回転エーロフォイル部材１４６を含む。回転エーロフォイル部材１４６は、第３のステージのロータ（図示せず）を介して共通の圧縮機／タービンシャフト１２に結合されるブレードまたはバケット１４７の形態をとる。ブレード１４７は空気流れを次の下流側のステージ（図示せず）またはやはり図示されない排気システムに向かわせるように誘導する。
【００２２】
次に図３を参照して、第２のタービンステージ２７および第３のタービンステージ２８を説明する。示されるように、第２の複数の固定エーロフォイル部材１３６は、各々が、吸込側１５５および圧力側１５６によって接合されるリーディングエッジ１５２およびトレーリングエッジ１５３を含む。同様に、第２の複数の回転エーロフォイル部材１３９は、各々が、吸込側１６３および圧力側１６４によって接合されるリーディングエッジ１６０およびトレーリングエッジ１６２を含む。同様に、第３の複数の固定エーロフォイル部材１４３は、吸込側１７３および圧力側１７４によって接合されるリーディングエッジ１７０およびトレーリングエッジ１７２を含む。第３の複数の回転エーロフォイル部材１４６は、吸込側１８２および圧力側１８３によって接合されるリーディングエッジ１７９およびトレーリングエッジ１８０を含む。
【００２３】
例示の実施形態の別の態様によると、ターボ機械２は、マルチステージクロッキング構成２３０の形態をとる流れ改善システムを含む。マルチステージクロッキング構成２３０は、第１のマージン２００により、第３のタービンステージ２８の複数の固定エーロフォイル部材１４３の各々の対応するエーロフォイル部材を基準として、第２のタービンステージ２７の複数の固定エーロフォイル部材１３６の各々を所定の通りに円周方向にオフセットすることまたはクロッキングすることを画定する。加えて、マルチステージクロッキングシステム２３０は、第２のマージン２１０により、第３のタービンステージ２８の回転エーロフォイル部材１４６の対応するエーロフォイル部材を基準として、第２のタービンステージ２７の複数の回転エーロフォイル１３９の各々を所定の通りに円周方向にオフセットすることまたはクロッキングすることを画定する。例示の実施形態の一態様によると、第１のマージンは第２のマージン２１０と実質的に等しくてよい。例示の実施形態の別の態様によると、第１のマージン２００は第２のマージン２１０と異なる。いずれの場合も、マルチステージクロッキングシステム２３０では、１つのステージ内の固定エーロフォイル部材および回転エーロフォイル部材が、第２のステージの固定エーロフォイル部材および回転エーロフォイル部材のうちの対応するエーロフォイル部材を基準としてクロッキングされ、それにより、上流側のウェイクがよりきれいに伝播するような流れ経路が作られる。よりきれいに伝播することによりタービンブレード間の二次流れを低減することができ、それにより機械全体の動作特性を向上させることができる。
【００２４】
ここで、例示の実施形態がターボ機械内の流れを改善するためのシステムを提供することを理解されたい。例示の実施形態は、流れ経路に沿って移動するスピニングウェーブモード間の破壊的な相互作用を調整することにより圧縮機内の流体流れ特性を向上させ、さらに、連続するタービンステージを所定の通りにクロッキングすることによりタービン内の流体流れ特性を向上させる。圧縮機部分内でスピニングウェーブモードが伝播することが低減されることにより、燃焼器の動作が改善され、システムダイナミクスが低減され、ターボ機械の耐用寿命が延びる。例示の実施形態はまた、上流側のウェイクをよりきれいに伝播させるような特定のタービン流れ経路を画定する。上流側のウェイクがよりきれいに伝播することにより、タービンブレード間の二次流れが低減され、それにより機械全体の動作特性が向上する。
【００２５】
スピニングウェーブ低減システムを圧縮機部分内の連続する第２および第３のステージと併せて示してきたが、このスピニングウェーブ低減システムが、連続的であるか、または、追加のステージによって互いに間隔を空けて配置されるかのいずれかである追加の圧縮機ステージを伴ってもよいことを理解されたい。さらに、ターボ機械の圧縮機部分内でスピニングウェーブが伝播するのを低減するものとして例示の実施形態を説明してきたが、例示の実施形態は、ターボ機械のタービン部分内でスピニングウェーブが伝播するのを低減させることにも使用され得る。また、複数の回転エーロフォイル部材の隣接する列をクロッキングすることに加えて、複数の固定エーロフォイル部材の隣接する列も互いを基準としてクロッキングされ得ることを理解されたい。クロッキングが、等しい数のエーロフォイル部材を有する軸方向のブレード列または異なる数のエーロフォイル部材を有するブレード列によって達成され得ることを理解されたい。例えば、クロッキングは、１つの隣接するブレード列を基準として整数倍のエーロフォイル部材を有するブレード列（複数可）を使用することによって達成され得る。
【００２６】
また、例示の実施形態にはターボ機械の隣接するステージをクロッキングすることが含まれ、ここでは、１つのステージ内の複数のステータが隣接する１つのステージ内の複数のステータを基準としてクロッキングされ、その１つのステージ内のロータがその隣接する１つのステージ内のロータを基準としてクロッキングされる。さらに、スピニングウェーブ低減システムを、圧縮機部分を通って下流側にスピニングウェーブが伝播するのを修正することに関連させて説明してきたが、このスピニングウェーブ低減システムは、圧縮機部分を通って上流側に移動するスピニングウェーブを修正するようにも構成され得る。
【００２７】
限定された数の実施形態のみに関連させて本発明を詳細に説明してきたが、本発明がこれらの開示される実施形態に限定されるものではないことは容易に理解されよう。むしろ、本発明は、上述されないが本発明の精神および範囲に合致する任意の数の変形形態、変更形態、置換物または等価の配置構成を組み込むように修正され得る。さらに、本発明の種々の実施形態を説明してきたが、本発明の態様が説明された実施形態の一部のみを含むことができることも理解されたい。したがって、本発明は上述の説明によって限定されるものしてとなみなされるべきではなく、添付の特許請求の範囲の範囲によってのみ限定される。
【符号の説明】
【００２８】
２  ターボ機械
４  圧縮機部分
６  タービン部分
８  燃焼器組立体
１０  複数の燃焼器
１２  共通の圧縮機／タービンシャフト
１３  ハウジング
１４  複数の圧縮機ステージ
１６  流体経路
２０  第１の圧縮機ステージ
２１  第２の圧縮機ステージ
２２  第３の圧縮機ステージ
２３  ハウジング
２４  複数のステージ
２５  流体経路
２６  第１のタービンステージ
２７  第２のタービンステージ
２８  第３のタービンステージ
２９  回転エーロフォイル部材
３０  ブレードまたはバケット
３２  複数の固定エーロフォイル部材
３３  静翼またはノズル
３６  複数の回転エーロフォイル部材
３７  ブレードまたはバケット
３９  複数の固定エーロフォイル部材
４０  静翼またはノズル
４３  複数の回転エーロフォイル部材
４４  ブレードまたはバケット
４６  複数の固定エーロフォイル部材
４７  静翼またはノズル
５２  リーディングエッジ
５３  トレーリングエッジ
５５  吸込側
５６  圧力側
６０  リーディングエッジ
６２  トレーリングエッジ
６３  吸込側
６４  圧力側
６６  複数の第２のステージのノズル通路
７０  リーディングエッジ
７１  トレーリングエッジ
７３  吸込側
７４  圧力側
７９  リーディングエッジ
８０  トレーリングエッジ
８２  吸込側
８３  圧力側
８５  複数の第３のステージのノズル通路
１００  スピニングウェーブ低減システム
１０４  空気流れ
１０７  第１のスピニングウェーブ
１０９  第１の圧力パターンまたはスピニングウェーブモード
１１３  第２のスピニングウェーブ
１１５  第２の圧力パターンまたはスピニングウェーブモード
１２９  複数の固定エーロフォイル部材
１３０  静翼またはノズル
１３２  複数の回転エーロフォイル部材
１３３  ブレードまたはバケット
１３６  複数の固定エーロフォイル部材
１３７  静翼またはノズル
１３９  複数の回転エーロフォイル部材
１４０  ブレードまたはバケット
１４３  複数の固定エーロフォイル部材
１４４  静翼またはノズル
１４６  複数の回転エーロフォイル部材
１４７  ブレードまたはバケット
１５２  リーディングエッジ
１５３  トレーリングエッジ
１５５  吸込側
１５６  圧力側
１６０  リーディングエッジ
１６２  トレーリングエッジ
１６３  吸込側
１６４  圧力側
１７０  リーディングエッジ
１７２  トレーリングエッジ
１７３  吸込側
１７４  圧力側
１７９  リーディングエッジ
１８０  トレーリングエッジ
１８２  吸込側
１８３  圧力側
２００  第１のマージン
２１０  第２のマージン
２３０  マルチステージクロッキング構成
【図１】
2013164069.tif 000003
【図２】
2013164069.tif 000004
【図３】
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