JP2006029329A - 選択的に薄くされたタービンブレード - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、総括的にはガスタービンエンジンに関し、より具体的には、そのタービンブレードに関する。
【解決手段】 タービンブレード（１６）は、翼形部（１８）、プラットホーム（２０）、シャンク（２２）及びダブテール（２４）を含む。プラットホーム（２０）は、翼形部（１８）の正圧側面（３２）に沿って配置された第１の側面（４６）と、翼形部負圧側（３４）に沿って配置された対向する第２の側面（４８）とを含む。プラットホーム第２の側面（４８）は、翼形部（１８）の中間翼弦の下方に配置された一体型ダンパー保持子（５０）を含み、ブレードの重量を低減するためにプラットホーム第２の側面（４８）の前端及び後端で局部的により薄くなっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、総括的にはガスタービンエンジンに関し、より具体的には、そのタービンブレードに関する。

ガスタービンエンジンでは、空気は圧縮機内で圧縮されて燃焼器で燃料と混合され、高温燃焼ガスを発生する。タービン段は、燃焼ガスからエネルギーを取り出し、圧縮機に動力を供給して有用な仕事を行う。

高圧タービン（ＨＰＴ）は、燃焼器の直後に続き、圧縮機に動力を供給するためにガスからエネルギーを取り出すタービンロータブレードの１つ又はそれ以上の列を含む。

多段低圧タービン（ＬＰＴ）は、ＨＰＴに続き、燃焼ガスから同様にエネルギーを取り出す追加ロータブレードを含み、ターボファン航空機エンジン用途においては通常上流側ファンに動力を供給する。

更に別の構成では、中間圧力タービン（ＩＰＴ）はＨＰＴとＬＰＴとの間に配置され、追加の仕事を行うために燃焼ガスから同様にエネルギーを取り出す追加のタービン段を含む。この構成では、ＩＰＴは、高圧圧縮機から上流側に配置された低圧又はブースター圧縮機に接合して動力を供給することが可能である。また、ＬＰＴは、外部駆動シャフトに動力を供給し、これを用いて標準的な産業用ガスタービンエンジン用途において発電機に動力を供給することができる。

ＨＰＴのロータブレードは、燃焼ガスの最も高い温度を受けて高速で旋回するので、運転中に相当な熱及び遠心応力を受ける。これらの寿命及び耐久性を高めるために、ＨＰＴタービンブレードは通常、ニッケル基金属のような超合金で形成され、耐熱強度を向上させる。

タービンブレードは通常、運転中に圧縮機から抽気された冷却空気が循環される冷却回路を有する中空の翼形部を含む。ブレードはまた、高温燃焼ガスの内側境界を形成する一体型プラットホームを含み、一体型支持ダブテールがその下方に配置される。

ブレードダブテールは、支持タービンロータディスクの外周の対応するダブテールスロットに取り付けられる１つ又はそれ以上の対のダブテールタングすなわちローブを含む。軸方向挿入ダブテールが一般的であり、ロータディスクの外周の周りに配置される軸方向ダブテールスロットを通って延びる。

旋回するブレードの運転中に生じる遠心荷重は、半径方向内向きにダブテールローブを通って対応するディスクポスト中に伝わり、該ポストがロータディスクの外周の周りのダブテールスロットを形成する。ブレード翼形部、プラットホーム及びダブテールは厳密に言えば、種々の目的で構成されるので、これらは、タービン段の長い有効寿命を保証するために適切に制限されなければならない運転中の種々の熱及び遠心荷重を受ける。

従って、支持ロータディスクもまた、ロータブレードの列からの遠心荷重を伝達するよう適切に構成される必要があり、ディスクの長い有効寿命を保証するために応力が制限される。

タービン効率は、多くの相互関連するパラメーターによって影響を受ける。基本的には、タービン効率は、燃焼ガス温度が上昇するにつれて高くすることが可能であるが、燃焼ガスが高温になる程、適切に冷却される必要があるタービン構成部品に加わる熱負荷が増大することになる。抽気空気は燃焼プロセスでは使用されないので、圧縮機から冷却空気を抽気することは、エンジンの効率を低下させることになる。

更に、タービンブレード自体の空気力学的プロファイルは、エンジン効率に影響を及ぼし、翼形部構成もまた、翼形部自体においてだけでなく支持プラットホーム、ダブテール及びロータディスクポストにおいても熱及び遠心荷重並びに応力に影響を及ぼす。

発電機を駆動するための、ＨＰＴ、ＩＰＴ及びＬＰＴを有する３スプール産業用ガスタービンエンジンの最近の開発では、エンジン効率は、例えばＨＰＴの第２段内のタービン翼形部の三次元空気力学的構成を改善することによって高められる。第２段の翼形部の三次元構成を改良するのに最新の分析ツールを使用して、その効率を改善し、該ブレードは、従来見られたものよりもより大きい捻りを軸方向ダブテールに対して受ける。このような軸方向ダブテールは、従来のタービンにおいて耐久性を実証し、これに伴う支持ロータディスクの長い寿命が可能になる。

内側プラットホームにおける翼形部根元又はハブの捻り又は旋回が増すことで、これに従って半径方向軸の周りで同様に捻り及び旋回が加えられていない軸方向ダブテールへの荷重経路が変化する。

翼形部ハブ旋回は、タービンブレードの列内の隣接するプラットホームの間で適切に傾けられた、すなわち角度付の軸方向分割線を必要とする。従って、ブレードプラットホームは、支持する軸方向ダブテールに対して捻れており、全体的な構成だけでなくそこを通る遠心荷重経路にも影響を及ぼす。

各プラットホームは、ロータディスクの外周の周りの全ての列において取り付けられたときに、隣接するプラットホーム間に対応する軸方向分割線を形成する２つのスラッシュ面を含む。プラットホームを捻ると、プラットホームの前端及び後端での対応するコーナーを下にある軸方向ダブテールの上に片持ち状で突出させることになる。

従って、プラットホームの突出するコーナーは、捻りの方向が変化するプラットホームの中間翼弦領域と比べると比較的長くなり、プラットホームの対向するコーナーは、軸方向ダブテールの対応する端縁の後ろにオフセットされ、又は引っ込められる。

プラットホームは通常、対応するダンパー保持子を形成するために後端及び前端で比較的厚く構成されるので、捻りが加えられたプラットホームは、ブレード全体に有意な重量が付加される可能性がある。１つの従来型の構成においては、２つのダンパー保持子が、対応する半径方向に延びるスカートとの接合個所のプラットホームの負圧側のスラッシュ面に位置付けられ、該スカートが従来のエンジェルウィングシールを支持する。

正圧側面スラッシュ面は比較的薄く、細長いダンパーを取り付けるためのシェルフをその下に含む。ダンパーは、ロータディスクの外周に沿って組み立てられたときに、隣接するプラットホームの間で軸方向、半径方向及び円周方向に捕捉され、一体的な２つのダンパー保持子を含む、負圧側スラッシュ面に円周方向で当接する平坦な平面を含む。

このように、拡大されたダンパー保持子は、ブレードの振動運動を摩擦制振するために運転中にプラットホーム間で振動するときに、その制振性能を最大にするように運転中のダンパーの半径方向の向きを維持する。

２つのダンパー保持子は、その突出領域においてプラットホームの前端及び後端に設置されるので、タービンブレードにかなりの重量を付加し、これにより、ダブテールを通ってロータディスク中に伝達される必要がある遠心力を増大させ、これに応じて応力が増大する。

更に、基準平面又は基準パッドの対をその中に設ける必要があることにより、タービンブレード内に追加の重量が導入される。標準的なタービンブレードは、最初は鋳造され、次いでブレードの仕上げの必要に応じて、例えばその翼形部を貫通する多くのフィルム冷却穴を穿孔することなどによる後続の機械加工を受ける。

１つの従来のタービンブレードにおいては、４つの支持突起が、ブレードの対向する側面のダブテールの上方のブレードシャンクから外方に延び、運転中その上の個別のシール本体を支持する。支持突起のうちの２つは、その内側の側面に引っ込んだ基準パッドを有し、該パッドは、隆起を生じるブレードシャンクの局部的に厚い領域であり、その後の機械加工作業のための共通の基準平面を形成する。これらの２つの基準パッドはブレードに重量を付加する。

更にまた、個々のブレードは通常、対応するシリアル番号を含む。このシリアル番号は通常、他の２つの支持突起の間のブレードシャンクの正圧側面に形成される対応する平坦なパッドに設けられる。該パッドは、シャンクの変化する外形から隆起した平坦なランド部であり、タービンブレードに追加の重量を付加する。

タービンブレードの全重量は、ダブテールを通じてタービンロータのディスクポストに伝達されなければならず、共通の支持ディスクによって支持されなければならない対応する遠心力及び応力を生じる。

タービンブレードの全列を支持するタービンディスクの耐久性及び長い寿命を保証するためには、ディスクは通常、タービンの高温環境において高強度の効果がある、例えば、ニッケル基材の超合金材料で形成される。ディスク強度は、これに対応して高価な製造プロセスでディスクを形成する粉末冶金のような最新技術の製造プロセスを用いることによって更に高めることができる。粉末形成タービンロータディスクは、従来の鍛造ディスクより優れた強度向上の効果をもたらすが、これに対応して製造コストがより高くなる。
特開２０００−２９１４０７号公報

従って、運転中の遠心荷重を低減するために選択的に重量を低減し、且つ同等の耐久性及び寿命を達成するために安価な支持ロータディスクの使用を可能にする改良されたタービンブレードを提供することが望まれる。

タービンブレードは、翼形部、プラットホーム、シャンク及びダブテールを含む。プラットホームは、翼形部の正圧側面に沿って配置された第１の側面と、翼形部の負圧側に沿って配置された第２の側面とを含む。プラットホーム第２の側面は、翼形部の中間翼弦の下方に配置された一体型ダンパー保持子を含み、ブレード重量を低減するためにプラットホーム第２の側面の前端及び後端で局部的により薄くなっている。

好ましい例示的な実施形態に従って、本発明の更なる目的及び長所を添付の図面と共に以下の詳細な説明により具体的に説明する。

図１は、別の一般的なガスタービンエンジン用ＨＰＴの第２段タービンロータの代表的な部分を示す。エンジンは、飛行中に航空機に動力を供給するターボファン又は外部ドライブシャフトを駆動するＬＰＴを備えた船舶或いは産業用途のターボファンとして構成することができる。

タービンロータディスク１０は、部分的に示され、ディスクの周囲に形成され且つ相補形のディスクポスト１４によって形成された軸方向ダブテールスロット１２の列を含む。

第２段タービンロータブレード１６の列が、対応するダブテールスロット１２内のロータディスクの周りに取り付けられる。各ブレードは、翼形部１８、プラットホーム２０、シャンク２２、及び単一又は一体部品鋳造で半径方向に互いに一体的に接合された多重ローブ軸方向ダブテール２４を含む。

運転中、高温燃焼ガス２６は、燃焼器（図示せず）内で発生し、タービン翼形部１８の間で適切に流されて、そこからエネルギーが取り出され、ディスク１０を回転させる。ディスクは、空気２８を圧縮する多段軸流圧縮機（図示せず）にシャフトによって適切に接合され、該空気が燃焼器内で燃料と混合されて高温燃焼ガスを発生する。

圧縮された空気２８の一部分は、ロータディスク１０に適切に流されてディスクスロット１２内で個々のタービンブレードに送られ、鋳造プロセスの間に適切に形成された冷却回路３０内において半径方向外方に通って流れる。

従って、個々の翼形部１８は、中空であり且つ適当な隔壁又はリブをその中に含み、これらは、任意の従来的な方法で翼形部を冷却するための冷却回路３０の様々な脚部を形成する。冷却回路は、ブレードプラットホーム、シャンク及びダブテールを通って内方に延びる入口チャネルを含み、入口がダブテールの基部に形成され、やはり従来の方法で最初にその中の圧縮冷却空気を受け入れる。

図２及び図３に示すように、各翼形部１８は、ほぼ凹面形の正圧側面３２と、円周方向又は横方向に対向するほぼ凸面形の負圧側面３４とを含む。この２つの側面は、対向する前縁３６と後縁３８との間の翼弦で軸方向に且つプラットホームにおいて一体的に形成されたハブ又は根元４０と翼形部の遠位端の外側先端４２との間で長手方向又は半径方向スパンで延びる。

以下で説明することを除けば、図１〜図３に例示する基本的な第２段のタービンブレードは、構成及び操作は従来通りであり、且つ合衆国及び世界的にも長年にわたり販売され使用されている商用タービンエンジンでも同様に見られる。上記で指摘したように、この第２段タービンブレードの効率における更なる進歩は、翼形部１８の三次元空気力学的構成を改善することによって達成することができる。

より具体的には、最新のコンピュータ解析を用いて、図１〜図３に例示する翼形部１８の三次元構成、例えば、翼形部の半径方向中心線軸又は積み重ね軸の周りで増大した旋回又は捻れを改良することができる。図３は特に、翼形部が、ロータディスクの軸方向の中心線軸に対して旋回又は捻れる場合があり、その結果対応するプラットホーム２０を捻り又は旋回させることを例示している。

各プラットホームは、円周方向に対向する分割線又はスラッシュ面４４の対を有し、これらは、平行四辺形構成でその前面と後面との間で斜めに延びる。各プラットホーム２０は、ディスク又はブレード自体の軸方向ダブテールの軸方向中心線軸から、例えば約２０度の鋭角傾斜又は捻り角Ａを成して捻られる。プラットホーム２０と下にあるダブテール２４との間の捻られた方向の差違は、ブレードを通る遠心荷重経路に影響を及ぼす。

図３に最初に例示したように、プラットホーム２０は、翼形部正圧側面３２に沿って配置された第１の半体、すなわち側面４６と、翼形部負圧側面３４に沿って配置された円周方向で対向する第２の半体、すなわち側面４８とを含む。プラットホーム第２の側面４８は、図４に詳細に例示されており、翼形部の中間翼弦の下方に配置された一体型の中間翼弦ダンパー保持子５０を含む。保持子５０は、細長いダンパー５２と協働する負圧側スラッシュ面４４に沿ってプラットホームの局部的に拡大された部分である。

図４に例示するダンパー５２は、断面がほぼ三角形であって、且つ２つの拡大された端部突起を含み、その１つが半径方向に延びるロッド又はアンカーを含む。更に後述するように、ダンパーは、隣接するブレードプラットホーム間で捕捉され、ダンパーの平坦な垂直方向又は半径方向の面は、プラットホームの負圧側の平坦な半径方向スラッシュ面に摩擦係合して、ブレードの振動エネルギーを摩擦力によって放散させ、従ってその振動応答が低減される。

局部的に拡大されたダンパー保持子５０は、スラッシュ面に沿って追加の半径方向表面区域を備えており、ダンパーの面が、旋回又はフリッピングがなく半径方向の位置に適切に配向された状態に保持して、ガスタービンエンジンにおける遠心力作用の下でその減衰効力が最大になることが保証される。

タービンブレード全体の重量は最も重要な設計因子であるので、重量は、可能な場合にはブレードの様々な部分の性能を損なうことなく減量されるべきである。例えば、プラットホーム２０自体は、その意図する動作のためにはできる限り薄くすべきであり、ダンパー保持子５０は単に局部的に厚みが大きくなるだけである。

プラットホームは、半径方向の厚みＢを有し、中間翼弦ダンパー保持子５０から前方及び後方の両方で局部的に薄くなり、これに対応してスラッシュ面に沿ってプラットホームの残りの部分よりも半径方向で厚くなる。図４に例示するプラットホーム第２の側面４８は、その前端及び後端の両方で局部的に薄くなり、且つこれらの２つの端部の中間のダンパー保持子５０においてのみ局部的に厚くなる点に注目されたい。

この構成の有意性は、図３に関してより良く示されており、ここではプラットホーム２０の捻られた形態が明らかである。ブレードダブテール２４は、ロータディスクの軸方向又は中心線軸に平行な当該ディスクの周囲を通って延びる軸方向挿入ダブテールである。プラットホーム２０は、ダブテールの軸方向の向きに小さな傾斜角Ａだけ斜めに配置される。

ダブテール及びプラットホームは空間内では異なる向きを有するので、プラットホーム第２の側面４８は、プラットホームの前端でダブテールの上に突出し、一方プラットホームの後端でのプラットホーム第２の側面は、ダブテールから後方に引っ込んでいる。ダンパー保持子５０は、プラットホームの前端と後端との間で半径方向に間隔を置いて配置されるので、翼形部の負圧側及び最小の長さを備えたブレードの下にあるシャンク及びダブテールの両方に密接に隣接して配置される。

図４は、その前端におけるプラットホーム第２の側面４８の実質的な延長又は突出を示す。従来のダンパー保持子は、通常、その前端及び後端の両方における（図示せず）プラットホームの局部的な拡大部分によって図４に示すプラットホームに導入されることになる。プラットホームの突出する前端に沿ってこのように拡大されたダンパー保持子は、運転中ダブテール及び支持ディスクを通して保持する必要のあるかなりの円周方向の長さ及び重量を有すると思われる。

これとは対照的に、２つの従来型の端部ダンパー保持子を用いる代わりに、単一のダンパー保持子５０が、中間翼弦位置で用いられる。単一の保持子５０は、長さが比較的短く、また傾斜スラッシュ面の屈曲領域の翼形部の負圧側に密接に隣接して配置され、更に、さもなければプラットホームの前端及び後端の下に設置されていたはずの実質的に長い従来型ダンパー保持子よりも実質的に長さが短い。

短い単一のダンパー保持子５０は、ブレードプラットホームの重量を実質的に低減し、更に、ダブテール及び支持ディスクを通して保持されなければならないそこからの遠心荷重をこれに対応して低減する。

図４に示すように、プラットホームの半径方向外部表面は、滑らかであり、燃焼ガスの内側境界を定める。ダンパー保持子５０は、プラットホームの下に配置され、且つ隣接するシャンク２２から斜めに又は外方にプラットホーム第２の側面４８の下方にのみ延びており、そこでプラットホームの下面に接する。

シャンク２２は、軸方向に向けられたダブテール２４と、その上の半径方向に配置された、捻れた翼形部及びプラットホームとの間の移行を行うのに適切な輪郭が付けられる点が注目される。シャンク２２の負圧側は、その中間翼弦付近の翼形部の負圧側との共通の接合個所で負圧側スラッシュ面４４に接し、この位置は、ダンパー保持子５０の最小の円周方向長さ及びこれからの最小の追加重量を保証する。

図４に例示する好ましい実施形態では、プラットホーム第２の側面４８は、ダンパー保持子５０の露出された端部と共平面である平坦なスラッシュ面４４を含む。負圧側スラッシュ面４４は、その前端と後端との間に実質的に一定又は一様な厚みＢを有しており、ダンパー保持子自体においてのみ局部的に厚くなっている。

更に、プラットホーム第２の側面４８は、対応する円弧形のフィレット５４において、支持シャンク２２の対向する前端及び後端に沿って内方に延びている半径方向に延在するスカート５６と一体であるのが好ましい。スカート５６は、これからガスタービンエンジン内の隣接するステータとタービンブレードをシールするように従来のエンジェルウィングが対向する方向で軸方向外方に延びる従来型の特徴である。プラットホーム及び一体型のスカートは、最小の厚みで形成することが可能であり、プラットホーム第２の側面は、中間翼弦ダンパー保持子５０の位置においてのみ局部的に厚くなっている。

図５は、プラットホーム２０の負圧側及び２つのスカート５６の間でその下方に延びる支持シャンク２２のほぼ滑らかな負圧側面を示す。図６は、プラットホーム２０の正圧側面領域を例示し、プラットホーム第１の側面４６は図２により詳細に例示するようにその間の円周方向にダンパー５２を捕捉するための隣接するブレード及びプラットホームの対向するプラットホーム第２の側面と相補形である。

図６に例示するプラットホーム第１の側面は、実質的に一様又は一定の厚みＣを有するのが好ましい、対応する平坦なスラッシュ面４４を含み、対向するスラッシュ面の厚みＢよりも好ましくは小さい。従って、プラットホーム第１の側面４６は、そのスラッシュ面に沿ってプラットホーム第２の側面４８より薄く、またプラットホーム第１の側面は、局部的により大きなダンパー保持子をその中に含まない。

図１に例示する隣接するブレードの間に半径方向にダンパー５２を捕捉するために、図６に例示するように、保持子タブすなわちリテーナシェルフ５８の対が、２つのスカートの間でプラットホーム第１の側面４６の下方に間隔を置いて配置される。２つのシェルフ５８は、シャンク２２の対向する前端及び後端で互いに軸方向に間隔を置いて配置され、軸方向に細長いダンパー５２を従来通りに捕捉することができる軸方向に細長いスロットを設ける。

図６に例示するようなリテーナシェルフ５８は、好ましくは無孔であり、且つこれに対応する追加の重量を最小限にするために実用的な程度に薄くなっている。２つのシェルフは、対応するフィレットにおいてシャンクの対向する端部に沿った２つの半径方向スカート５６と連続し、ダンパーの対向する端部を受け入れるための対応するＵ字形端部ソケットを形成する。

シェルフ５８は、典型的なリテーナシェルフの従来型の修正であり、対応する従来のダンパーの支持する脚部を受け入れるために一般的に設けられる穴を持たず、より薄く無孔である。

図２に示すように、リテーナシェルフ５８は、１つのブレードのプラットホーム第１の側面４６と次の隣接するブレードのプラットホーム第２の側面４８との間の閉じ込められた空間内にダンパー５２を捕捉できるような寸法にされ、ダンパー５２の平坦面はプラットホーム第２の側面４８のスラッシュ面と半径方向に整列され、その中間翼弦で一体型ダンパー保持子５０を含む。ダンパーの単一の脚部は、半径方向内向きに延び、ダンパーの制振面は、負圧側スラッシュ面と正確に整列される。

図５に例示する負圧側スラッシュ面に一体型のダンパー保持子５０を導入することによって、ダンパーの適当な作動を可能にすると同時にブレードの重量がかなり低減される。プラットホーム第１の側面４６は、どのようなダンパー保持子も必要が無いようにできる限り薄くされ、最小の厚みのリテーナシェルフ５８が、組み立て時にダンパーを捕捉するために設けられている。

図１及び図２に最初に例示したタービンブレードを選択的に更に薄くすることによって、該ブレードから更に重量を低減することができる。例えば、シャンク２２は、ブレードの間の従来のシールボディー６２を支持するために、その軸方向に対向する前端及び後端に隣接するシャンクの対向する側面から延びる４つの支持突起６０を含む。ブレードは、ロータディスク内に取り付けられると、円周方向に間隔を置いて配置されるので、その対応するシャンクの間に間隔が設けられ、該間隔は対応するシールボディー６２によって適切に埋められる。このように、ブレード間の間隔は、対応するシールボディー６２によって適切に埋められる。

突起６０は、ブレードの対向する側面に対で配列され、図５では、２つの負圧側突起６０が翼形部負圧側３４の半径方向下方で、且つダブテール２４の軸方向に延びるローブの半径方向上方に配置されることを示している。これら２つの負圧側突起６０は、基準面パッド６４の対を定める平坦な遠位端を含む。

従って、これらの基準パッド６４は、ブレードの当初の鋳造の際に生成される２つの突起の対応する部分である。２つの基準パッドにより、これに対してブレード全体の基準にし、その後ブレードの最終製造で鋳造ブレードを取り付け及び機械加工することが可能になる。例えば、鋳造後にフィルム冷却穴（図示せず）の種々の列が、２つの基準パッド６４を基準とした正確な位置で翼形部側壁を通って穿孔される。

図５に例示するシャンク２２の負圧側は、２つの負圧側突起６０を導入することを除いては、表面が途切れることなく滑らかで且つ比較的薄くなっている。特に、シャンクは、基準パッド６４の対の間で軸方向に平滑であり、対応する突起は、運転中シールボディーを支持するためにできるだけ小さくされる。

図５に例示する負圧側突起のこの構成は、基準パッドを導入するための従来型の機構の実質的な修正である。例えば、従来の基準パッド（図示せず）は、例示した２つの突起の内側の側面に隣接する２つの隆起したランド部を付加することによって、図５に例示するブレードの負圧側に導入されるはずである。これらの隆起したランド部は、シャンクの厚みを局部的に増し且つブレードに重量を付加する。これらの隆起したランド部を無くして２つの突起６０の間でシャンクを比較的薄く且つ平滑に保つことによって、追加の重量がブレードから除去され、負圧側突起６０自体は、最小の修正で遠位端基準パッド６４により構成される。

図６は、翼形部正圧側面３２の下方のシャンクから延びる２つの突起６０を例示する。シャンク２２は、これらの２つの正圧側面突起６０の間で平滑且つ比較的薄く、個々のブレードに恒久的なシリアル番号を付与するために、この領域に通常は設けられる他の従来的に隆起したランド部を排除する。各タービンブレードにシリアル番号を付けることは一般的に行われていることであり、これは通常、図６に例示する２つの正圧側面突起６０の間に隆起した平坦なランド部（図示せず）を導入することによって達成される。

シリアル番号ランド部を無くすことによって、シャンクは、ブレードの重量を追加的に低減するために更に選択的に薄くされる。シリアル番号は、別の従来的な実施では、その代わりに後部のエンジェルウィングの下面に位置決めされる。

図１に関して上記に示したように、翼形部１８は中空であり、且つ正圧側面３２及び負圧側３４に沿って取り巻く側壁を含み、対応するリブ又は隔壁が、これらの間で延びて冷却回路の半径方向チャネルを形成する。翼形部の側壁を輪郭削りすることによって追加の重量がブレードから除去され、平均厚みＤを根元４０から先端４２まで減少させることができる。

例えば、翼形部の平均厚みは、翼形部根元で約３７ミルであり、翼形部先端で約２８ミルに低減することができるが、これは、先細の側壁厚みの従来の手法と比較して側壁厚み及び対応する重量のかなりの減少となる。

側壁厚みの減少により、これに伴い運転中の遠心荷重が減少し、ダブテールを通って支持ディスクに伝達される荷重が少なくなる。また、この例示的な第２段タービンブレードは、翼形部の厚みを減らしたにもかかわらず、回転速度を低下させて運転し、これに応じて遠心荷重及び応力が減少するようになる。

図１に示すように、ダブテール２４は、典型的なツリー構成の幾つかの対の中子すなわちローブを備える従来の軸方向挿入タイプのダブテールである。ダブテールは、ロータディスク１０の外周の相補形の軸方向スロット１２に取り付けられ、運転中に個々のブレードから発生する遠心荷重は、対応するダブテールを通ってディスク１０の外周の周りのディスクポスト１４に伝えられる。

単一の中間翼弦ダンパー保持子５０によって個々のブレードの重量がかなり低減され、対応する負圧側突起及び基準パッド６４に替えることで基準ランド部を無くし、シリアル番号ランド部を無くし、並びに翼形部の先細の側壁の厚みを減らすことを考慮すると、支持ディスクによって伝達される遠心荷重が小さくなる。従って、当該ディスクに対する強度要件がこれに応じて小さくなる可能性があり、使用できるディスクも有意に安価になる。

例えば、ディスク１０は、典型的な最新技術の粉末金属ロータディスクと比較すれば、これに伴い低コストで鍛造金属ディスクとして構成することができる。鍛造金属ディスクは、性能、耐久性、又はタービン段寿命を損なうことなく減量されたタービンブレードを支持するのに充分な強度を有する。

本発明の好ましく且つ例示的な実施形態であると考えられるものを本明細書でこれまで述べてきたが、本発明の他の変形形態は可能である。なお、特許請求の範囲に記載された符号は、理解容易のためであってなんら発明の技術的範囲を実施例に限縮するものではない。

支持ロータディスクから半径方向外方に延びるロータブレードを含む第２段タービンロータの一部分の前方から後方に面する立面図。 図１に例示するタービンブレードの後方から前方に面する立面図。 図１に例示し且つ線３−３から見た２つのブレードの部分的に断面の平面図。 図２に例示しダンパーがそれに沿って配置されるプラットホームの負圧側部分の拡大破断図。 図２に例示するブレードのプラットホーム領域の負圧側立面図。 図２に例示するブレードのプラットホーム領域の正圧側面の立面図。

符号の説明

１０ タービンロータディスク
１２ 軸方向ダブテールスロット
１４ 相補形のディスクポスト
１６ 第２段のタービンロータブレード
１８ ブレード翼形部
２０ プラットホーム
２２ シャンク
２４ 多重ローブ軸方向ダブテール
２６ 高温燃焼ガス
２８ 空気
３０ 冷却回路
３２ 翼形部正圧側面
３４ 翼形部負圧側
３６ 翼形部前縁
３８ 翼形部後縁
４０ 翼形部根元
４２ 翼形部外側先端
５２ ダンパー
５８ リテーナシェルフ
６０ 突起
６２ シールボディー

Claims (10)

1. 順に互いに一体的に接合された、翼形部（１８）、プラットホーム（２０）、シャンク（２２）及び多重ローブ軸方向ダブテール（２４）を含むタービンブレード（１６）であって、
   前記翼形部（１８）が、前縁及び後縁（３６、３８）間で翼弦で且つ前記プラットホームにおける根元（４０）と外側先端（４２）との間でスパンで延びた、対向する正圧側面及び負圧側面（３２、３４）を含み、
   前記プラットホーム（２０）が、前記翼形部正圧側面（３２）に沿って配置された第１の側面（４６）と前記翼形部負圧側（３４）に沿って配置された反対側の第２の側面（４８）とを含み、
   前記プラットホーム第２の側面（４８）が、前記翼形部の中間翼弦の下方に一体型ダンパー保持子（５０）を含み、且つ前記プラットホーム第２の側面（４８）の前端及び後端で局部的により薄くなっており、
   前記プラットホーム第２の側面（４８）が、前記シャンク（２２）の対向する端部に沿って対応するフィレット（５４）で半径方向のスカート（５６）と連続することを特徴とするタービンブレード（１６）。
2. 前記プラットホーム（２０）が、前記ダブテール（２４）に対して斜めに配置され、前記プラットホーム第２の側面（４８）が、前記前端で前記ダブテールに突出し、且つ前記後端で前記ダブテールから後ろに引っ込んでおり、前記保持子（５０）が、これらの間で軸方向に間隔を置いて配置される請求項１に記載のタービンブレード。
3. 前記プラットホーム第１の側面（４６）が、前記前端と後端との間でほぼ一様な厚みを有する平坦な第１のスラッシュ面（４４）を含み、
   前記プラットホーム第２の側面（４８）が、前記保持子（５０）と共平面である平坦な第２のスラッシュ面（４４）を含み、該前記第２のスラッシュ面が、前記前端と後端との間でほぼ一様な厚みを有し、
   前記第１のスラッシュ面が前記第２のスラッシユ面よりも薄い請求項２に記載のタービンブレード。
4. 前記保持子（５０）が、前記シャンク（２２）から一体的に前記プラットホーム第２の側面（４８）の下方に延びる請求項３に記載のタービンブレード。
5. 前記プラットホーム第１の側面（４６）の下方に間隔を置いて配置され、且つ前記シャンク（２２）の対向する端部で互いに間隔を置いて配置されるリテーナシェルフ（５８）の対を更に含む請求項４に記載のタービンブレード。
6. 前記リテーナシェルフ（５８）が、無孔であり、且つ前記シャンクの対向する端部に沿って対応するフィレットで前記スカート（５６）に連続する請求項５に記載のタービンブレード。
7. 前記シャンク（２２）が、シールボディー（６２）を支持するためにその対向する前端及び後端に隣接する前記シャンクの対向する側面から延びる４つの突起（６０）を含み、
   前記突起（６０）のうちの２つは、前記翼形部負圧側（３４）の下方に配置され、且つ基準面パッド（６４）の対を形成する平坦な遠位端を含み、
   前記突起（６０）のうちの２つは、前記翼形部正圧側面（３２）の下方に配置され、
   前記シャンク（２２）が、前記２つの正圧側面突起（６０）の間、及び前記２つの負圧側突起（６０）の間で平滑である請求項６に記載のタービンブレード。
8. 前記翼形部（１８）が、中空であり、且つ前記根元（４０）から前記先端（４２）まで平均厚みが減少する前記正圧側面及び負圧側面（３２、３４）に沿って取り巻く側壁を含む請求項７に記載のタービンブレード。
9. 前記ダブテール（２４）が、ロータディスク（１０）の外周の軸方向ダブテールスロット（１２）に取り付けられ、前記ディスクが鍛造金属を含む請求項８に記載のタービンブレード。
10. １つのブレードの前記プラットホーム第１の側面（４６）及び前記他方のブレードのプラットホーム第２の側面（４８）において互いに隣接し、ブレードダンパー（５２）が、前記ダンパー保持子（５０）と摩擦当接してその間で捕捉されることを特徴とする、請求項８に記載のタービンブレード（１６）。

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