(57)【要約】      （修正有）【課題】ガスタービンエンジンの圧縮ガス経路から抽気するためのシステムを提供する。【解決手段】システム（１００）は、ガスタービンエンジンの圧縮機の下流端に配置されたインペラ（３０）を含む。インペラ（３０）は、インペラハブ（５０）と、インペラハブ（５０）に連結されたインペラアーム（５２）と、インペラアーム（５２）から径方向外向きに延び周方向に離間した複数のインペラベーン（５６）と、を含む。インペラアーム（５２）は、インペラアームを貫通するインペラアーム開口（１０２）を画定する。渦流スポイラ（１０４）は、インペラアーム（５２）から径方向内向きに配置され、渦流スポイラを径方向に貫通する渦流スポイラ通路（１１４）を画定する。ブリード空気（１０８）は、圧縮ガス経路からインペラアーム開口（１０２）と渦流スポイラ通路（１１４）の両方を通って径方向内向きに流れる。【選択図】図３
2017223218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジン（１０）の圧縮ガス経路（４２）から抽気するためのシステム（１００）であって、
前記ガスタービンエンジン（１０）の圧縮機（１６）の下流端（５８）に配置されたインペラ（３０）であり、インペラハブ（５０）、前記インペラハブ（５０）に連結されたインペラアーム（５２）、および前記インペラアーム（５２）から径方向外向きに延び周方向に離間した複数のインペラベーン（５６）を備え、前記インペラアーム（５２）は、前記インペラアーム（５２）を貫通するインペラアーム開口（１０２）を画定する、インペラ（３０）と、
前記インペラアーム（５２）から径方向内向きに配置された渦流スポイラ（１０４）であり、前記渦流スポイラ（１０４）を径方向に貫通する渦流スポイラ通路（１１４）を画定する渦流スポイラ（１０４）と、
を備え、
ブリード空気（１０８）が、前記圧縮ガス経路（４２）から前記インペラアーム開口（１０２）と前記渦流スポイラ通路（１１４）の両方を通って径方向内向きに流れる、システム（１００）。
【請求項２】
前記インペラアーム開口（１０２）は、前記複数のインペラベーン（５６）のそれぞれの前縁（６２）の下流に配置されている、請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項３】
前記インペラアーム開口（１０２）は、前記複数のインペラベーン（５６）の隣り合う対の間に周方向に配置されている、請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項４】
前記インペラアーム開口（１０２）は、入口（１２４）および前記入口（１２４）から離間した出口（１２６）を備え、前記出口（１２６）は、前記入口（１２４）の軸方向下流に配置されている、請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項５】
前記インペラアーム（５２）は、前記インペラアーム（５２）を貫通する複数のインペラアーム開口（１０２）を画定し、前記渦流スポイラ（１０４）は、前記渦流スポイラ（１０４）を貫通する複数の渦流スポイラ通路（１１４）を画定している、請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項６】
前記複数のインペラアーム開口（１０２）のそれぞれは、前記複数の渦流スポイラ通路（１１４）のうちの１つと軸方向および周方向の位置が一致している、請求項５に記載のシステム（１００）。
【請求項７】
前記渦流スポイラ（１０４）は、第１の環状壁（１１０）と、前記第１の環状壁（１１０）から軸方向に離間した第２の環状壁（１１２）と、前記第１の環状壁（１１０）から前記第２の環状壁（１１２）まで延びる周方向に離間した複数のフィン（１３６）と、を備える、請求項５に記載のシステム（１００）。
【請求項８】
前記複数のインペラアーム開口（１０２）のうちの１つは、前記複数のインペラベーン（５６）の隣り合う対の全ての間に周方向に配置されている、請求項５に記載のシステム（１００）。
【請求項９】
前記インペラ（３０）は、前記インペラハブ（５０）から軸方向外向きに延び前記渦流スポイラ（１０４）から径方向内向きに配置されたインペラ延長部（６０）を備え、前記インペラ延長部（６０）は、前記インペラ延長部（６０）を径方向に貫通するインペラ延長部開口（１０６）を画定し、ブリード空気（１０８）が、前記渦流スポイラ通路（１１４）から前記インペラ延長部開口（１０６）を通って流れる、請求項１に記載のシステム（１００）。
【請求項１０】
燃焼セクション（１８）と、
タービン（２０）と、
圧縮ガス経路（４２）を画定する圧縮機（１６）と、
を備えるガスタービンエンジン（１０）であって、
インペラハブ（５０）、前記インペラハブ（５０）に連結されたインペラアーム（５２）、および前記インペラアーム（５２）から径方向外向きに延び周方向に離間した複数のインペラベーン（５６）を備えるインペラ（３０）であり、前記インペラアーム（５２）は、前記インペラアーム（５２）を貫通するインペラアーム開口（１０２）を画定する、インペラ（３０）と、
前記インペラアーム（５２）から径方向内向きに配置された渦流スポイラ（１０４）であり、前記渦流スポイラ（１０４）を径方向に貫通する渦流スポイラ通路（１１４）を画定する渦流スポイラ（１０４）と、
を備え、
ブリード空気（１０８）が、前記圧縮ガス経路（４２）から前記インペラアーム開口（１０２）と前記渦流スポイラ通路（１１４）の両方を通って径方向内向きに流れる、ガスタービンエンジン（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概してガスタービンエンジンに関し、特に、ガスタービンエンジンの圧縮ガス経路から抽気するためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは、一般に、直列流の順序で、入口セクション、圧縮機セクション、燃焼セクション、タービンセクション、および排気セクションを含む。動作中、空気は、入口セクションに入り、圧縮機セクションへ流れ、そこでは、燃焼セクションに達するまで１つ以上の軸方向圧縮機によって徐々に圧縮される。燃料は、圧縮空気と混ざり合い燃焼セクション内で燃焼し、それにより燃焼ガスを生成する。燃焼ガスは、燃焼セクションから、タービンセクション内に画定された高温ガス経路を通って流れ、次いで排気セクションを経てタービンセクションから出る。
【０００３】
圧縮機セクションは、軸方向に離間した１つ以上のステージを含むことができる。各ステージは、周方向に離間したステータベーンの列と、ステータベーンの列の下流に配置され周方向に離間したロータブレードの列と、を含むことができる。ステータベーンは、圧縮機セクションを通って流れる空気をロータブレード上へ導き、ロータブレードは、空気に運動エネルギーを加えて、その圧力を増加させる。
【０００４】
特定の構成では、圧縮空気は、油溜めを加圧する、および／または様々な構成要素（例えば、タービンセクションの構成要素）を冷却するなど、様々な用途のために圧縮機セクションから抽気され得る。典型的には、この空気は、圧縮機セクションの外周から抽気され、それにより、ブリード空気（ｂｌｅｅｄ  ａｉｒ）を適切な場所（例えば油溜め）に送るための複雑な配管システムが必要となる。この外部配管システムは、ガスタービンエンジンの重量、複雑さおよび全体的なコストを増加させるので望ましくない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第９０９１１７３号明細書
【発明の概要】
【０００６】
本発明の態様および利点は、以下の説明に部分的に記載されており、または説明から明らかとなり、または本発明の実践を通じて学ぶことができる。
【０００７】
一態様では、本開示は、ガスタービンエンジンの圧縮ガス経路から抽気するためのシステムを対象とする。システムは、ガスタービンエンジンの圧縮機の下流端に配置されたインペラを含む。インペラは、インペラハブと、インペラハブに連結されたインペラアームと、インペラアームから径方向外向きに延び周方向に離間した複数のインペラベーンと、を含む。インペラアームは、インペラアームを貫通するインペラアーム開口を画定する。渦流スポイラ（ｖｏｒｔｅｘ  ｓｐｏｉｌｅｒ）は、インペラアームから径方向内向きに配置され、渦流スポイラを径方向に貫通する渦流スポイラ通路を画定する。ブリード空気は、圧縮ガス経路からインペラアーム開口と渦流スポイラ通路の両方を通って径方向内向きに流れる。
【０００８】
本開示のさらなる態様は、ガスタービンエンジンを対象とする。ガスタービンエンジンは、燃焼セクションと、タービンと、圧縮ガス経路を画定する圧縮機と、を含む。圧縮機は、インペラハブと、インペラハブに連結されたインペラアームと、インペラアームから径方向外向きに延び周方向に離間した複数のインペラベーンと、を有するインペラを含む。インペラアームは、インペラアームを貫通するインペラアーム開口を画定する。渦流スポイラ（ｖｏｒｔｅｘ  ｓｐｏｉｌｅｒ）は、インペラアームから径方向内向きに配置され、渦流スポイラを径方向に貫通する渦流スポイラ通路を画定する。ブリード空気は、圧縮ガス経路からインペラアーム開口と渦流スポイラ通路の両方を通って径方向内向きに流れる。
【０００９】
本発明のこれらおよび他の特徴、態様および利点は、以下の説明および添付の請求項を参照することにより、より一層理解されるであろう。添付の図面は、本明細書に組み込まれ、その一部を構成するものであり、本発明の実施形態を例示し、説明とともに本発明の原理を説明する役割を果たす。
【００１０】
本発明の十分かつ実施可能な開示が、本発明のベストモードを含めて、当業者を対象として添付の図を参照して本明細書に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本明細書に開示する実施形態による例示的なガスタービンエンジンの概略断面図である。
【図２】図１に示したガスタービンエンジンの圧縮機の側断面図であり、インペラと、圧縮空気を圧縮ガス経路から抽気するためのシステムの一実施形態と、を示している。
【図３】図２に示した圧縮ガス経路から圧縮空気を抽気するためのシステムの実施形態の拡大側断面図であり、１つ以上のインペラアーム開口、渦流スポイラ、および１つ以上のインペラ延長部開口を示している。
【図４】図２に示したインペラの正面図であり、１つ以上のインペラアーム開口および渦流スポイラの相対配置を示している。
【図５】図３および図４に示した１つ以上のインペラアーム開口のうちの１つの拡大断面図であり、その様々な特徴を示している。
【図６】図３および図４に示した渦流スポイラの上面図であり、その様々な特徴を示している。
【図７】図３に示した１つ以上のインペラ延長部開口のうちの１つの拡大断面図であり、その様々な特徴を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本明細書および図面における参照文字の反復的な使用は、本発明の同じまたは同様の特徴または要素を表すことを意図している。
【００１３】
ここで本発明の実施形態が詳細に参照され、それらのうちの１つ以上の例が図面に示されている。各例は、本発明の限定としてではなく、本発明の例示として提示される。実際、本発明の範囲または主旨から逸脱せずに、本発明に様々な修正および変形を施し得ることが、当業者にとっては明らかであろう。例えば、一実施形態の一部分として例示または記述する特徴を別の実施形態とともに用いて、またさらなる実施形態を生み出すことができる。よって、本発明は、添付の請求項およびそれらの均等物の範囲内にある、そのような修正形態および変形形態をカバーすることを意図している。
【００１４】
本明細書において、用語「第１の」、「第２の」および「第３の」は、１つの構成要素を別の構成要素から区別するために交換可能に用いることができ、個々の構成要素の位置または重要性を表すことを意図していない。
【００１５】
用語「上流」および「下流」は、流体経路内の流体の流れに対する相対的な方向を意味している。例えば、「上流」は流体が流れて来る方向を意味し、「下流」は流体が流れて行く方向を意味している。
【００１６】
ここで図面を参照すると、図面全体を通して同一の数字が同じ要素を示しており、図１は、本明細書に開示する様々な実施形態を採用し得る例示的なガスタービンエンジン１０の概略断面図である。図１に示すように、ガスタービンエンジン１０は、同エンジンを通って延びる長手方向または軸方向の中心軸線１２を参考のために規定している。
【００１７】
ガスタービンエンジン１０は、概して、環状入口１４を画定する実質的に管状の外側ケーシング１３を含むことができる。外側ケーシング１３は、単一または複数のケーシングから形成され得る。外側ケーシング１３は、直列流の関係で、圧縮機１６、燃焼セクション１８、タービン２０、および排気セクション２２を囲む。圧縮機１６は、圧縮ガス経路４２を画定する、圧縮機ステータベーン２６の１つ以上の連続ステージ、圧縮機ブレード２８の１つ以上の連続ステージ、およびインペラ３０を含む。タービン２０は、高温ガス経路４４を画定する、タービンステータベーン３２の１つ以上の連続ステージ、およびタービンブレード３４の１つ以上の連続ステージを含む。シャフトすなわちスプール２４は、タービン２０と圧縮機１６を駆動的に連結する。シャフト２４は、単一または複数のシャフトセグメントから形成され得る。シャフト２４を回転可能に支持するために、１つ以上の軸受（図示せず）が、１つ以上の油溜め６４内に配置され得る。
【００１８】
図示していないが、ガスタービンエンジン１０は、複数の圧縮機および／または複数のタービンを含むことができる。いくつかの実施形態では、例えば、ガスタービンエンジン１０は、高圧スプール（図示せず）によって高圧タービン（図示せず）に連結された高圧圧縮機（図示せず）と、低圧スプール（図示せず）によって低圧タービン（図示せず）に連結された低圧圧縮機（図示せず）と、を含んでもよい。
【００１９】
ガスタービンエンジン１０の動作中に同エンジンの入口部分１４に空気３６が入る。空気３６は、圧縮機１６に流れ込み、そこでは、シャフト２４に連結された、圧縮機ステータベーン２６および圧縮機ブレード２８の１つ以上の連続ステージが、圧縮ガス経路４２を通って流れる空気３６を徐々に圧縮する。インペラ３０は、この圧縮空気３８を燃焼セクション１８へ送り込み、そこでは、圧縮空気は、燃料と混ざり合い燃焼して燃焼ガス４０を提供する。燃焼ガス４０は、タービン２０を通って流れ、そこでは、シャフト２４に連結された、タービンステータベーン３２およびタービンブレード３４の１つ以上の連続ステージが、同燃焼ガスから運動および／または熱エネルギーを取り出す。このエネルギーの取出しによって、圧縮機１６の動作が支援される。次いで、燃焼ガス４０は、ガスタービンエンジン１０の排気セクション２２を通って同エンジンから出る。
【００２０】
上述したガスタービンエンジン１０は、航空機またはヘリコプタに用いるターボジェットエンジンであるが、ガスタービンエンジン１０は、任意の適切なタイプのガスタービンであってもよく、任意の用途に用いられてもよい。例えば、ガスタービンエンジン１０は、高バイパスターボファン、ダクトレスターボファン、または発電に用いられる産業用ガスタービンであってもよい。
【００２１】
図２は、圧縮機１６の下流部分をより詳細に示している。同図に示すように、圧縮機１６は、軸方向９０、径方向９２、および周方向９４を規定している。一般に、軸方向９０は長手方向軸線１２と平行に延び、径方向９２は長手方向軸線１２から垂直外向きに延び、周方向９４は長手方向軸線１２の周りに同心に延びる。
【００２２】
圧縮機１６は、１つ以上の連続ステージを含む。分かりやすくするために、図２は、圧縮機１６の最終ステージ６６（すなわち最下流ステージ）のみを示している。しかし、圧縮機１６は、ステージ６６の上流に配置されたステージを、必要なまたは所望の数（例えば、０、１、２、３など）だけ含んでもよい。ステージ６６は、周方向に離間した圧縮機ステータベーン２６の列４６と、圧縮機ステータベーン２６の列４６の下流に配置され軸方向に離間して周方向に離間した圧縮機ブレード２８の列４８と、を含む。図２に示す実施形態は、圧縮機ブレード２８の列４８の下流に配置された圧縮機ステータベーン２６の列６８も含んでいるが、いくつかの実施形態は列６８を含まなくてもよい。
【００２３】
上述したように、圧縮機１６は、圧縮空気３８を燃焼セクション１８へ導くために圧縮機１６の下流端５８に配置されるインペラ３０を含む。より具体的には、インペラ３０は、インペラハブ５０と、インペラハブ５０から軸方向および径方向外向きに延びるインペラアーム５２と、を含む。周方向に離間したインペラベーン５６の列５４が、インペラアーム５２から径方向外向きに延びる。いくつかの実施形態では、インペラ３０は、任意選択的に、インペラハブ５０から軸方向外向きに上流方向に延びるインペラ延長部６０を含むことができる。インペラ延長部６０は、含まれる場合には、インペラアーム５２から径方向内向きに配置され、径方向に離間する。
【００２４】
圧縮機ステータベーン２６の列４６、６８、圧縮機ブレード２８の列４８、およびインペラベーン５６の列５４は、空気３６が通って流れる圧縮ガス経路４２を集合的に画定する。特に、圧縮機ステータベーン２６は空気３６を圧縮機ブレード２８へ導き、同ブレードは空気３６に運動エネルギーを加える。この点で、圧縮機ブレード２８は、圧縮機１６を通って流れる空気３６を圧縮空気３８に変換する。インペラベーン５６は、圧縮空気３８の流れを燃焼セクション１８へ導く。
【００２５】
図２および図３は、ガスタービンエンジン１０の圧縮ガス経路４２から空気３６の一部分を抽気するためのシステム１００の一実施形態を示している。空気３６のうちシステム１００が圧縮ガス経路４２から抽気する部分を、以下ではブリード空気１０８と呼ぶ。以下でより詳細に議論するように、システム１００は、１つ以上のインペラアーム開口１０２と、渦流スポイラ１０４と、任意選択的な１つ以上のインペラ延長部開口１０６と、を含む。この点で、圧縮ガス経路４２からのブリード空気１０８は、１つ以上のインペラアーム開口１０２を通って渦流スポイラ１０４に流れ込む。ブリード空気１０８は、次いで、渦流スポイラ１０４から、含まれる場合には、１つ以上のインペラ延長部開口１０６を通って、インペラハブ５０と中心線１２によって画定されそれらの間に配置された空洞１２２に流れ込む。そこから、ブリード空気１０８は、油溜め（例えば油溜め６４）を加圧したり、ガスタービンエンジン１０の様々な構成要素を冷却したりするなど、任意の適切な目的のために用いられ得る。
【００２６】
図４は、インペラ３０の正面図であり、１つ以上のインペラアーム開口１０２の配置の一実施形態を示している。より具体的には、図４に示す実施形態では、インペラアーム５２は、複数のインペラアーム開口１０２を画定し、図４に示す複数のインペラアーム開口１０２のそれぞれは、インペラベーン５６の隣り合う対の間に周方向に配置される。つまり、複数のインペラアーム開口１０２のそれぞれは、複数のインペラベーン５６のそれぞれから周方向にオフセットされる。さらに、インペラアーム開口１０２は、図３に示したように、１つ以上のインペラベーン５６のそれぞれの前縁６２の下流に配置され同前縁から軸方向に離間して配置され得る。
【００２７】
図４に示すように、いくつかの実施形態では、複数のインペラアーム開口１０２は、隣り合うインペラベーン５６の各対の間に周方向に配置され得る。図４では、例えば、第１のインペラベーン５６（ａ）と第１のインペラベーン５６（ａ）の隣の第２のインペラベーン５６（ｂ）との間には、第１のインペラアーム開口１０２（ａ）および第２のインペラアーム開口１０２（ｂ）が周方向に配置されている。第２のインペラベーン５６（ｂ）と第２のインペラベーン５６（ｂ）の隣の第３のインペラベーン５６（ｃ）との間には、第３のインペラアーム開口１０２（ｃ）および第４のインペラアーム開口１０２（ｄ）が周方向に配置されている。第３のインペラベーン５６（ｃ）と第３のインペラベーン５６（ｃ）の隣の第４のインペラベーン（図示せず）との間には、第５のインペラアーム開口１０２（ｅ）および第６のインペラアーム開口１０２（ｆ）が周方向に配置されている。しかし、他の実施形態では、インペラベーン５６の隣り合う各対の間には、より多くのまたはより少ないインペラアーム開口１０２が配置されてもよい。いくつかの実施形態では、複数のインペラアーム開口１０２のうちの少なくとも１つは、インペラベーン５６の隣り合う各対の全ての間に配置される。しかし、インペラアーム５２は、少なくとも１つのインペラアーム開口１０２を画定する限り、必要または所望に応じて、より多くのまたはより少ないインペラアーム開口１０２を画定してもよい。
【００２８】
図５は、インペラアーム開口１０２の１つをより詳細に示している。インペラアーム開口１０２は、圧縮ガス経路４２と渦流スポイラ１０４との間の流体連通を可能にする。この点で、インペラアーム開口１０２は、入口１２４から出口１２６までインペラアーム５２を貫通し、同アームを通る長手方向軸線１２８を規定する。図４に示す実施形態では、出口１２６は、入口１２４から軸方向に離間し、同入口の下流に配置されている。つまり、１つ以上のインペラアーム開口１０２は、軸方向９０と径方向９２の両方でインペラアーム５２を貫通している。しかし、入口１２４および出口１２６は、他の実施形態では軸方向の位置が一致してもよい（すなわち、径方向９２のみでインペラアーム５２を貫通する）。インペラアーム開口１０２は、任意の適切な断面形状（例えば、円形、楕円形、矩形など）を有することができる。
【００２９】
上述し図３および図４に示したように、渦流スポイラ１０４は、インペラアーム５２と中心線１２との間に径方向に配置される。インペラ延長部６０を含む実施形態では、渦流スポイラ１０４は、インペラアーム５２とインペラ延長部６０との間に配置される。渦流スポイラ１０４は、同スポイラを径方向に貫通する１つ以上の渦流スポイラ通路１１４を画定する。この点で、１つ以上のインペラアーム開口１０２から出るブリード空気１０８は、インペラハブ５０と中心線１２との間の空洞１２２への経路の途中で、１つ以上の渦流スポイラ通路１１４を通って流れる。保持バンプ（ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ  ｂｕｍｐ）１３８は、渦流スポイラ１０４をインペラアーム５２に連結することができる。
【００３０】
図３および図６は、複数の渦流スポイラ通路１１４を画定する渦流スポイラ１０４の一実施形態を示している。より具体的には、渦流スポイラ１０４は、第１の環状壁１１０と、第１の環状壁１１０から軸方向に離間した第２の環状壁１１２と、を含む。第１の環状壁１１０から第２の環状壁１１２には、径方向に延びる複数のフィン１３６が延びる。この点で、第１の環状壁１１０、第２の環状壁１１２、および複数のフィン１３６の隣り合う対は、入口１１６および出口１１８を有する１つ以上の渦流スポイラ通路１１４のそれぞれを集合的に画定する。この点で、フィン１３６の数によって、渦流スポイラ１０４を貫通する渦流スポイラ通路１１４の数が制御される。いくつかの実施形態では、渦流スポイラ１０４は、インペラアーム開口１０２と同じ数の渦流スポイラ通路１１４を画定する。しかし、渦流スポイラ１０４は、インペラアーム開口１０２よりも多い渦流スポイラ通路１１４を画定してもよく（例えば、単一のインペラアーム開口１０２が複数の渦流スポイラ通路１１４に供給する）、または、インペラアーム開口１０２よりも少ない渦流スポイラ通路１１４を画定してもよい（例えば、複数のインペラアーム開口１０２が単一の渦流スポイラ通路１１４に供給する）。渦流スポイラ通路１１４は、任意の適切な断面形状（例えば、円形、矩形、三角形など）を有することができる。
【００３１】
図３および図４を再び参照すると、インペラアーム開口１０２のそれぞれは、複数の渦流スポイラ通路１１４のうちの対応する１つと軸方向の位置が一致し径方向に離間している。より具体的には、渦流スポイラ１０４を貫通する複数の渦流スポイラ通路１１４のそれぞれは、長手方向軸線１２０を規定する。図４に示す実施形態では、例えば、渦流スポイラ１０４は、第１の長手方向軸線１２０（ａ）を規定する第１の渦流スポイラ通路１１４（ａ）と、第２の長手方向軸線１２０（ｂ）を規定する第２の渦流スポイラ通路１１４（ｂ）と、第３の長手方向軸線１２０（ｃ）を規定する第３の渦流スポイラ通路１１４（ｃ）と、第４の長手方向軸線１２０（ｄ）を規定する第４の渦流スポイラ通路１１４（ｄ）と、第５の長手方向軸線１２０（ｅ）を規定する第５の渦流スポイラ通路１１４（ｅ）と、第６の長手方向軸線１２０（ｆ）を規定する第６の渦流スポイラ通路１１４（ｆ）と、を含む。同様に、第１のインペラアーム開口１０２（ａ）は第１の長手方向軸線１２８（ａ）を規定し、第２のインペラアーム開口１０２（ｂ）は第２の長手方向軸線１２８（ｂ）を規定し、第３のインペラアーム開口１０２（ｃ）は第３の長手方向軸線１２８（ｃ）を規定し、第４のインペラアーム開口１０２（ｄ）は第４の長手方向軸線１２８（ｄ）を規定し、第５のインペラアーム開口１０２（ｅ）は第５の長手方向軸線１２８（ｅ）を規定し、第６のインペラアーム開口１０２（ｆ）は第６の長手方向軸線１２８（ｆ）を規定する。したがって、渦流スポイラ通路１１４（ａ〜ｆ）のそれぞれの長手方向軸線１２０（ａ〜ｆ）は、対応するインペラアーム開口１０２（ａ〜ｆ）の長手方向軸線１２８（ａ〜ｆ）と同一線上にある。つまり、第１の長手方向軸線１２０（ａ）は第１の長手方向軸線１２８（ａ）と同一線上にあり、第２の長手方向軸線１２０（ｂ）は第２の長手方向軸線１２８（ｂ）と同一線上にあり、第３の長手方向軸線１２０（ｃ）は第３の長手方向軸線１２８（ｃ）と同一線上にあり、第４の長手方向軸線１２０（ｄ）は第４の長手方向軸線１２８（ｄ）と同一線上にあり、第５の長手方向軸線１２０（ｅ）は第５の長手方向軸線１２８（ｅ）と同一線上にあり、第６の長手方向軸線１２０（ｆ）は第６の長手方向軸線１２８（ｆ）と同一線上にある。図４に示すように、渦流スポイラ１０４は、１つ以上のインペラアーム開口１０２のうちの１つと軸方向および周方向の位置が一致しない１つ以上の渦流スポイラ通路１１４（例えば、第２の渦流スポイラ通路１１４（ｂ）と第３の渦流スポイラ通路１１４（ｃ）との間に配置された渦流スポイラ通路）を画定することができる。
【００３２】
図７は、１つ以上のインペラ延長部開口１０６をより詳細に示している。１つ以上のインペラ延長部開口１０６は、含まれる場合には、渦流スポイラ１０４と、インペラハブ５０と中心線１２との間の空洞１２２との間の流体連通を可能にする。上述したように、インペラ延長部６０は、含まれる場合には、インペラハブ５０から軸方向外向きに上流方向に延びる。１つ以上のインペラ延長部開口１０６のそれぞれは、入口１３０から出口１３２までインペラ延長部６０を通り、同延長部を貫通する長手方向軸線１３４を規定する。図７に示す実施形態では、入口１３０および出口１３２は軸方向の位置が一致している。しかし、他の実施形態では、入口１３０および出口１３２は、軸方向に離間してもよい。さらに、インペラ延長部開口１０６のそれぞれは、複数の渦流スポイラ通路１１４のうちの対応する１つと軸方向の位置が一致し、周方向の位置が一致し、径方向に離間してもよい。つまり、インペラ延長部開口１０６のそれぞれの長手方向軸線１３４は、対応する渦流スポイラ通路１１４の長手方向軸線１２０と同一線上にあってもよい。インペラ延長部開口１０６は、任意の適切な形状（例えば、円形、楕円形、矩形など）を有することができる。インペラ延長部６０を含まない実施形態では、渦流スポイラ通路１１４から出るブリード空気１０８は、インペラハブ５０と中心線１２との間の空洞１２２へ直接流れ込む。
【００３３】
上述したように、ブリード空気１０８は、１つ以上のインペラアーム開口１０２を通って圧縮ガス経路４２から出て、渦流スポイラ１０４および１つ以上のインペラ延長部開口１０６（含まれる場合）を通って、インペラハブ５０と中心線１２との間の空洞１２２に流れ込む。この点で、システム１００は、インペラアーム開口１０２を通ってインペラアーム５２内にブリード空気１０８を引き込み、ガスタービンエンジン１０の径方向内側の部分（すなわち空洞１２２）へブリード空気１０８を導く。このようにして、ブリード空気１０８は、ガスタービンエンジン１０を通って（すなわち、インペラハブ５０と中心線１２との間の空洞１２２を通って）適切な場所（例えば油溜め６４）に内部的に送られる。したがって、システム１００は、ブリード空気１０８を送るための複雑な外部配管システムの必要性を排除し、それにより、従来のシステムを用いて圧縮機から抽気するガスタービンエンジンと比較して、ガスタービンエンジン１０の重量、コスト、および複雑さを低減させる。
【００３４】
この明細書は、ベストモードを含めて本発明を開示するために、並びに、任意の装置またはシステムの製作および使用、採用された任意の方法の実施を含めて当業者が本発明を実践することも可能にするために例示を用いている。本発明の特許可能な範囲は、請求項により定義されており、当業者が思い付く他の例を含んでもよい。そのような他の例は、請求項の文言とは相違しない構成要素を含む場合、または、請求項の文言から実質的に相違しない均等な構成要素を含む場合、請求項の範囲内であることを意図している。
［実施態様１］
ガスタービンエンジン（１０）の圧縮ガス経路（４２）から抽気するためのシステム（１００）であって、
前記ガスタービンエンジン（１０）の圧縮機（１６）の下流端（５８）に配置されたインペラ（３０）であり、インペラハブ（５０）、前記インペラハブ（５０）に連結されたインペラアーム（５２）、および前記インペラアーム（５２）から径方向外向きに延び周方向に離間した複数のインペラベーン（５６）を備え、前記インペラアーム（５２）は、前記インペラアーム（５２）を貫通するインペラアーム開口（１０２）を画定する、インペラ（３０）と、
前記インペラアーム（５２）から径方向内向きに配置された渦流スポイラ（１０４）であり、前記渦流スポイラ（１０４）を径方向に貫通する渦流スポイラ通路（１１４）を画定する渦流スポイラ（１０４）と、
を備え、
ブリード空気（１０８）が、前記圧縮ガス経路（４２）から前記インペラアーム開口（１０２）と前記渦流スポイラ通路（１１４）の両方を通って径方向内向きに流れる、システム（１００）。
［実施態様２］
前記インペラアーム開口（１０２）は、前記複数のインペラベーン（５６）のそれぞれの前縁（６２）の下流に配置されている、実施態様１に記載のシステム（１００）。
［実施態様３］
前記インペラアーム開口（１０２）は、前記複数のインペラベーン（５６）の隣り合う対の間に周方向に配置されている、実施態様１に記載のシステム（１００）。
［実施態様４］
前記インペラアーム開口（１０２）は、入口（１２４）および前記入口（１２４）から離間した出口（１２６）を備え、前記出口（１２６）は、前記入口（１２４）の軸方向下流に配置されている、実施態様１に記載のシステム（１００）。
［実施態様５］
前記インペラアーム（５２）は、前記インペラアーム（５２）を貫通する複数のインペラアーム開口（１０２）を画定し、前記渦流スポイラ（１０４）は、前記渦流スポイラ（１０４）を貫通する複数の渦流スポイラ通路（１１４）を画定している、実施態様１に記載のシステム（１００）。
［実施態様６］
前記複数のインペラアーム開口（１０２）のそれぞれは、前記複数の渦流スポイラ通路（１１４）のうちの１つと軸方向および周方向の位置が一致している、実施態様５に記載のシステム（１００）。
［実施態様７］
前記渦流スポイラ（１０４）は、第１の環状壁（１１０）と、前記第１の環状壁（１１０）から軸方向に離間した第２の環状壁（１１２）と、前記第１の環状壁（１１０）から前記第２の環状壁（１１２）まで延びる周方向に離間した複数のフィン（１３６）と、を備える、実施態様５に記載のシステム（１００）。
［実施態様８］
前記複数のインペラアーム開口（１０２）のうちの１つは、前記複数のインペラベーン（５６）の隣り合う対の全ての間に周方向に配置されている、実施態様５に記載のシステム（１００）。
［実施態様９］
前記インペラ（３０）は、前記インペラハブ（５０）から軸方向外向きに延び前記渦流スポイラ（１０４）から径方向内向きに配置されたインペラ延長部（６０）を備え、前記インペラ延長部（６０）は、前記インペラ延長部（６０）を径方向に貫通するインペラ延長部開口（１０６）を画定し、ブリード空気（１０８）が、前記渦流スポイラ通路（１１４）から前記インペラ延長部開口（１０６）を通って流れる、実施態様１に記載のシステム（１００）。
［実施態様１０］
前記渦流スポイラ通路（１１４）は、長手方向軸線（１２０）を画定し、前記インペラ延長部開口（１０６）は、長手方向軸線（１３４）を画定し、前記渦流スポイラ通路（１１４）の前記長手方向軸線（１２０）は、前記インペラ延長部開口（１０６）の前記長手方向軸線（１３４）と同一線上にある、実施態様９に記載のシステム（１００）。
［実施態様１１］
前記渦流スポイラ通路（１１４）から出る前記ブリード空気（１０８）は、前記インペラハブ（５０）およびシャフト（２４）によって画定された空洞（１２２）を通って下流に流れる、実施態様１に記載のシステム（１００）。
［実施態様１２］
前記渦流スポイラ（１０４）から出る前記ブリード空気（１０８）は、油溜め（６４）を加圧する、実施態様１に記載のシステム（１００）。
［実施態様１３］
燃焼セクション（１８）と、
タービン（２０）と、
圧縮ガス経路（４２）を画定する圧縮機（１６）と、
を備えるガスタービンエンジン（１０）であって、
インペラハブ（５０）、前記インペラハブ（５０）に連結されたインペラアーム（５２）、および前記インペラアーム（５２）から径方向外向きに延び周方向に離間した複数のインペラベーン（５６）を備えるインペラ（３０）であり、前記インペラアーム（５２）は、前記インペラアーム（５２）を貫通するインペラアーム開口（１０２）を画定する、インペラ（３０）と、
前記インペラアーム（５２）から径方向内向きに配置された渦流スポイラ（１０４）であり、前記渦流スポイラ（１０４）を径方向に貫通する渦流スポイラ通路（１１４）を画定する渦流スポイラ（１０４）と、
を備え、
ブリード空気（１０８）が、前記圧縮ガス経路（４２）から前記インペラアーム開口（１０２）と前記渦流スポイラ通路（１１４）の両方を通って径方向内向きに流れる、ガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１４］
前記インペラアーム開口（１０２）は、前記複数のインペラベーン（５６）の隣り合う対の間に、前記複数のインペラベーン（５６）のそれぞれの前縁（６２）から下流に周方向に配置されている、実施態様１３に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１５］
前記インペラアーム開口（１０２）は、入口（１２４）および前記入口（１２４）から離間した出口（１２６）を備え、前記出口（１２６）は、前記入口（１２４）から軸方向に離間している、実施態様１３に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１６］
前記インペラアーム（５２）は、前記インペラアーム（５２）を貫通する複数のインペラアーム開口（１０２）を画定し、前記渦流スポイラ（１０４）は、前記渦流スポイラ（１０４）を貫通する複数の渦流スポイラ通路（１１４）を画定し、前記複数のインペラアーム開口（１０２）のそれぞれは、前記複数の渦流スポイラ通路（１１４）のうちの１つと軸方向および周方向の位置が一致している、実施態様１３に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１７］
フィン（１３６）が、前記渦流スポイラ（１０４）の前記複数の渦流スポイラ通路（１１４）の隣り合う各対の間に周方向に配置されている、実施態様１６に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１８］
前記インペラ（３０）は、インペラ延長部（６０）を備え、前記インペラ延長部（６０）は、前記インペラ延長部（６０）を径方向に貫通するインペラ延長部開口（１０６）を画定し、ブリード空気（１０８）が、前記渦流スポイラ通路（１１４）から前記インペラ延長部開口（１０６）を通って流れる、実施態様１３に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様１９］
前記渦流スポイラ通路（１１４）と前記インペラ延長部開口（１０６）は、軸方向の位置が一致している、実施態様１３に記載のガスタービンエンジン（１０）。
［実施態様２０］
前記渦流スポイラ通路（１１４）から出る前記ブリード空気（１０８）は、前記インペラハブ（５０）および前記ガスタービンエンジン（１０）の中心線（１２）によって画定された空洞（１２２）を通って下流に流れて、油溜め（６４）を加圧する、実施態様１３に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【符号の説明】
【００３５】
１０  ガスタービンエンジン
１２  中心線、長手方向軸線、中心軸線
１３  外側ケーシング
１４  環状入口、入口部分
１６  圧縮機
１８  燃焼セクション
２０  タービン
２２  排気セクション
２４  シャフト、スプール
２６  圧縮機ステータベーン
２８  圧縮機ブレード
３０  インペラ
３２  タービンステータベーン
３４  タービンブレード
３６  空気
３８  圧縮空気
４０  燃焼ガス
４２  圧縮ガス経路
４４  高温ガス経路
４６  ステータベーンの列
４８  圧縮機ブレードの列
５０  インペラハブ
５２  インペラアーム
５４  インペラベーンの列
５６  インペラベーン
５８  圧縮機の下流端
６０  インペラ延長部
６２  インペラベーンの前縁
６４  油溜め
６６  圧縮機ステージ
６８  ステータベーンの列
９０  軸方向
９２  径方向
９４  周方向
１００  抽気システム
１０２  インペラアーム開口
１０４  渦流スポイラ
１０６  インペラ延長部開口
１０８  ブリード空気
１１０  第１の環状壁
１１２  第２の環状壁
１１４  渦流スポイラ通路
１１６  入口
１１８  出口
１２０  長手方向軸線
１２２  空洞
１２４  入口
１２６  出口
１２８  長手方向軸線
１３０  入口
１３２  出口
１３４  長手方向軸線
１３６  フィン
１３８  保持バンプ
【図１】
2017223218.tif 000003
【図２】
2017223218.tif 000004
【図３】
2017223218.tif 000005
【図４】
2017223218.tif 000006
【図５】
2017223218.tif 000007
【図６】
2017223218.tif 000008
【図７】
2017223218.tif 000009
【外国語明細書】
2017223218000001.pdf