JP2009536994A - ブレード/ディスクにおける応力低減のためのブレード/ディスクダブテールバックカット(6FA+e、第2段) - Google Patents

ブレード/ディスクにおける応力低減のためのブレード/ディスクダブテールバックカット(6FA+e、第2段) Download PDF

Info

Publication number
JP2009536994A
JP2009536994A JP2009509530A JP2009509530A JP2009536994A JP 2009536994 A JP2009536994 A JP 2009536994A JP 2009509530 A JP2009509530 A JP 2009509530A JP 2009509530 A JP2009509530 A JP 2009509530A JP 2009536994 A JP2009536994 A JP 2009536994A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
dovetail
blade
disk
turbine
backcut
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
JP2009509530A
Other languages
English (en)
Inventor
モール,パトリック・ジェイ
フェルナンデス,エミリオ
ラジャンナ,アニル・ビー
シーランガン,ムルゲェサン
デワンガン,カムレッシュ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of JP2009536994A publication Critical patent/JP2009536994A/ja
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/30Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
    • F01D5/3007Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of axial insertion type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00Manufacture
    • F05D2230/10Manufacture by removing material
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00Geometry
    • F05D2250/10Two-dimensional
    • F05D2250/19Two-dimensional machined; miscellaneous
    • F05D2250/193Two-dimensional machined; miscellaneous milled
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/94Functionality given by mechanical stress related aspects such as low cycle fatigue [LCF] of high cycle fatigue [HCF]
    • F05D2260/941Functionality given by mechanical stress related aspects such as low cycle fatigue [LCF] of high cycle fatigue [HCF] particularly aimed at mechanical or thermal stress reduction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

ガスタービンディスク上のブレード負荷経路をわきに逸らして、ディスク疲労寿命の大幅な利点を得ることができる。ガスタービンディスクに対して複数のガスタービンブレードが取付け可能であり、ガスタービンブレードの各々は、ガスタービンディスクの対応する形状のダブテールスロット内に係合可能なブレードダブテールを含む。ガスタービンディスク応力を低減するために、最適な材料除去区域が、ガスタービンディスクにおける応力低減と、ガスタービンブレードの有効寿命と、ガスタービンブレードの空気力学的作用の維持又は改善との間のバランスを最大にするように、ブレード及び/又はディスクジオメトリに従って定められる。材料除去区域から材料を除去することにより、最大のバランスが得られる。
【選択図】 図12

Description

本発明は、ガスタービン技術に関し、より具体的には、その上にブレードが取付けられたディスク内の応力集中形状部及び/又はブレード自体内の応力集中形状部の周りでブレード負荷経路をわきに逸らすように設計した改良型のブレード及び/又はディスクダブテールに関する。
一部のガスタービンディスクは、該ディスクの外周部の周りに複数の円周方向に間隔をおいて配置されたダブテールを含み、それらダブテール間にダブテールスロットが形成されている。ダブテールスロットの各々は、翼形部分と該ダブテールスロットに対して相補的形状を有するブレードダブテールとが形成されたブレードを軸方向に受ける。
ブレードは、ディスク内の冷却スロットを通してまた該ブレードのダブテール部分内に形成された溝又はスロットを通して流入する空気によって冷却することができる。一般的に、冷却スロットは、交互になったダブテール及びダブテールスロットを通って円周方向に360°延びる。
ブレードダブテールとダブテールスロットとの間の接触面部位は、過剰ブレード負荷及び応力集中ジオメトリにより寿命制限部位となる可能性がある。過去において、一部のタービンエンジンでは、応力を緩和するためにダブテールバックカットが使用されてきた。しかしながら、これらのバックカットは、実際には微小なものであって、ここで扱う問題とは関係がなかった。さらに、位置及び除去材料の量は、ディスクにおける応力低減と、ブレードにおける応力低減と、ブレードの有効寿命との間のバランスを最大にするようには最適化されなかった。
本発明の例示的な実施形態では、タービンブレード又はタービンディスクの少なくとも1つにおける応力を低減する方法を提供する。複数のタービンブレードがディスクに取付け可能であり、またタービンブレードの各々は、ディスクの対応する形状のダブテールスロット内に係合可能なブレードダブテールを含む。本方法は、(a)ダブテール軸線に沿ったダブテールバックカットの長さを定める該ダブテールバックカットの開始点を基準線に対して決定するステップと、(b)ダブテールバックカットの切込み角度を決定するステップと、(c)開始点及び切込み角度に従ってブレードダブテール又はディスクダブテールスロットの少なくとも1つから材料を除去して、ダブテールバックカットを形成するステップとを含む。開始点及び切込み角度は、ディスクにおける応力低減と、ブレードにおける応力低減と、タービンブレードの有効寿命と、タービンブレードの空気力学的作用の維持又は改善との間のバランスを最大にするように、ブレード及びディスクジオメトリに従って最適化される。加えて、基準線は、ダブテール軸線の中心線に沿ってブレードダブテールの前面から一定の距離に置かれ、ステップ(a)は、ダブテールバックカットの開始点が、幅広タングに対しては基準線から後方方向に少なくとも0.923インチでありまた中間タングに対しては基準線から後方方向に少なくとも1.654インチであるように行われる。
本発明の別の例示的な実施形態では、タービンブレードを提供し、本タービンブレードは、翼形部とブレードダブテールとを含み、ブレードダブテールは、タービンディスク内のダブテールスロットに対応する形状にされる。ブレードダブテールは、ロータディスクにおける応力低減と、タービンブレードにおける応力低減と、タービンブレードの有効寿命と、タービンブレードの空気力学的作用の維持又は改善との間のバランスを最大にするようなブレードジオメトリに従った寸法及び配置にされたダブテールバックカットを含む。ダブテール軸線に沿ったダブテールバックカットの長さを定める該ダブテールバックカットの開始点は、該ダブテール軸線の中心線に沿ってブレードダブテールの前面から一定の距離に置かれた基準線に対して決定される。ダブテールバックカットの開始点は、幅広タングに対しては基準線から後方方向に少なくとも0.923インチでありまた中間タングに対しては基準線から後方方向に少なくとも1.654インチである。
本発明のさらに別の実施形態では、タービンロータを提供し、本タービンロータは、ロータディスクに結合された複数のタービンブレードを含み、各ブレードは、翼形部とブレードダブテールとを含み、またロータディスクは、ブレードダブテールに対応する形状にされた複数のダブテールスロットを含む。ブレードダブテール及びダブテールスロットの少なくとも1つは、ロータディスクにおける応力低減と、タービンブレードにおける応力低減と、タービンブレードの有効寿命と、タービンブレードの空気力学的作用の維持又は改善との間のバランスを最大にするようなブレード及びディスクジオメトリに従った寸法及び配置にされたダブテールバックカットを含む。ダブテール軸線に沿ったダブテールバックカットの長さを定める該ダブテールバックカットの開始点は、該ダブテール軸線の中心線に沿ってブレードダブテールの前面から一定の距離に置かれた基準線に対して決定される。ダブテールバックカットの開始点は、幅広タングに対しては基準線から後方方向に少なくとも0.923インチでありまた中間タングに対しては基準線から後方方向に少なくとも1.654インチである。
図1は、その中にガスタービンブレード12が固定された例示的なガスタービンディスクセグメント10の斜視図である。ガスタービンディスク10は、対応する形状のブレードダブテール16を受けてガスタービンブレード12をディスク10に固定するダブテールスロット14を含む。図2及び図3は、翼形部18とブレードダブテール16とを含むガスタービンブレード12の底部セクションの両側面を示している。図2は、ガスタービンブレード12のいわゆる正圧側を示しており、また図3は、ガスタービンブレード12のいわゆる負圧側を示している。
ダブテールスロット14は一般的に、「軸方向挿入」スロットと呼ばれ、ブレード12のダブテール16は、このダブテールスロット14内にほぼ軸方向に、つまりディスク10の軸線とほぼ平行であるが傾斜した方向に挿入される。
ガスタービンディスクの応力集中形状部の実例は、冷却スロットである。ブレード及びディスク10の上流又は下流面には、各ダブテール16及びダブテールスロット14の半径方向内側部分を貫通して円周方向に完全に360°延びる環状冷却スロットを設けることができる。ブレードがロータディスク10上に取付けられると、冷却空気(例えば、圧縮機吐出空気)が冷却スロットに供給され、冷却スロットは次に、冷却空気をダブテールスロット14の半径方向内側部分内に供給して、ブレード12の基部を貫通して開口した溝又はスロット(図示せず)を通して送給し、ブレード翼形部部分18の内部を冷却するようにすることが分かるであろう。
ガスタービンディスクの応力集中形状部の第2の実例は、ブレード保持ワイヤスロットである。ブレード12及びディスク10の上流又は下流面には、各ダブテール16及びダブテールスロット14の半径方向内側部分を貫通して円周方向に完全に360°延びる環状保持スロットを設けることができる。ブレードがロータディスク10上に取付けられると、ブレード保持ワイヤが保持ワイヤスロット内に挿入され、ブレード保持ワイヤは次に、ブレードを軸方向に保持することが分かるであろう。
本明細書に記載した形状部は一般的に、あらゆる翼形部及びディスク接触面に適用可能である。図1〜図3に示す構造は、異なるクラスのタービンにわたる多くの異なるディスク及びブレード設計を単に表しているに過ぎない。例えば、異なる寸法及び構成のディスク及びブレードを含む少なくとも3つのクラスのガスタービンが、ニューヨーク州スケネクタディ所在のGeneral Electric社によって製造されており、それらは、例えばGE 6FA(及び6FA+e)、7FA+e並びに9FA+e型タービンである。さらに、各タービンは、該タービン内に様々なブレード及びディスクジオメトリを有する複数の段を含んでいる。
ブレードダブテール16とディスクダブテールスロット14との間の接触面は、応力集中を受け、それによりタービンディスク10及び/又はタービンブレード12の寿命制限部位となる可能性があることが判明した。そのような応力集中を低減して、ガスタービンブレードの寿命又は空気力学的作用に悪影響を与えずにディスク及び/又はブレードの寿命を最大にすることが望ましいと言える。
図4〜図7を参照すると、ガスタービンブレードダブテール16は、ダブテール正圧側に幾つかの圧力面つまりタング20を含み、またダブテール負圧側に幾つかの圧力面つまりタング20を含む。タービンクラス並びにブレード及びディスク段に応じて、ブレードダブテールタング20又はディスクダブテールタング21(図1参照)の負圧側後端部及び正圧側前端部のいずれか又は両方上にバックカット22を作ることができる。特に図6及び図7を参照すると、バックカット22は、ブレードダブテール16又はディスクダブテールスロット14の正圧面から材料を除去することによって形成される。材料は、研削又はフライス加工又はこれらに類した加工のようなあらゆる適当な方法を用いて除去することができ、これらの方法は、ブレードダブテール16又はディスクダブテールスロット14を形成するために使用した対応する方法と同一又は同様なものとすることができる。
除去するべき材料の量、従ってまたバックカット22の寸法が、ダブテール軸線に沿ったダブテールバックカットの長さを定める該ダブテールバックカットの開始点を基準線に対して最初に決めることによって決定される。ダブテールバックカットに対する切込み角度も決定され、図6及び図7に示す例示的な角度は、最大3°である。開始点及び切込み角度は、ガスタービンディスク10における応力低減と、ガスタービンブレード12における応力低減と、ガスタービンブレード12の有効寿命と、ガスタービンブレードの空気力学的作用の維持又は改善との間のバランスを最大にするように、ブレード及びディスクジオメトリに従って最適化される。従って、ダブテールバックカット22が大き過ぎる場合には、バックカットは、タービンブレード12の寿命に悪影響を有する。ダブテールバックカットが小さ過ぎる場合には、タービンブレードの寿命は最大化されるが、タービンブレード及びディスク間の接触面における応力集中が最小化されないことになり、ディスクは、最大になった寿命による利点が得られない。
バックカット22は、平面とすることができ、或いは図6に破線で示すようにバックカット22’は、それに代えて非平面とすることができる。これに関連して、切込み角度は、開始切込み角度として定められる。幾つかのタービンクラスの場合には、切込み角度は、開始点から、ブレードダブテール16のブレード負荷面がディスクダブテールスロット14と接触しなくなるのに十分なほどバックカット22、22’が深くなるまで適切である。ディスクスロット14と接触しなくなると、規定エンベロープの範囲外のあらゆる深さ又は形状のあらゆる切込みが許容可能となる。
上に述べたように、ブレードダブテール16及びディスクダブテールスロット14が幾つかのタング20、21を含む場合には、ダブテールバックカットの開始点及び/又は切込み角度は、幾つかのタングの各々に対して別個に決定することができる。これに関連して、これまた上に述べたように、ダブテールバックカットは、タービンブレード及び/又はディスクの正圧側及び負圧側の1つ又は両方内に形成することができる。
ダブテールバックカットの開始点及び切込み角度の最適化は、ブレード及びディスクジオメトリについて有限要素解析を実行することによって決定される。ブレード及びディスクの有限要素格子に対してエンジンデータに基づいた仮想熱負荷及び構造負荷を加えて、エンジン運転状態をシミュレートする。バックカットのないジオメトリ及び一連の可変バックカットジオメトリは、有限要素モデルを使用して解析される。バックカットギオメトリとブレード及びディスク応力との間の伝達関数は、有限要素解析から推測される。予測応力は次に、各バックカットジオメトリに対するブレード及びディスク寿命並びにブレードの空気力学的作用を予測するために、独自仕様の材料データを使用して現場データと相関される。最適バックカットジオメトリ及び許容可能バックカットジオメトリ範囲は、ブレード及びディスク寿命とブレードの空気力学的作用との両方を考慮することによって決定される。
基準線Wもまた、ブレード又はディスクジオメトリに従って変化する。基準線Wは、ダブテール軸線の中心線に沿ってブレード又はディスクダブテールの前面から一定の距離に置かれる。図21〜図27は、前述したGeneral Electric社のタービンクラスの各々に対する並びに各ブレード及びディスク段に対する基準線Wの定義を示している。例えば、図21は、第1のタイプの第1のタービンクラス(6FA)における第1段ブレード及びディスクに対する基準線Wの定義を示しており、基準線Wは、ダブテール軸線の中心線(基準線S)に沿ってブレード及びディスクダブテールの前面から1.704インチに置かれる。図22は、第2のタイプの第1のタービンクラス(6FA+e)における第1段ブレード及びディスクに対する基準線Wの定義を示しており、基準線Wは、ダブテール軸線の中心線(基準線S)に沿ってブレード及びディスクダブテールの前面から1.698インチに置かれる。図23は、第2のタイプの第1のタービンクラスにおける第2段ブレード及びディスクに対する基準線Wの定義を示しており、基準線Wは、ダブテール軸線の中心線(基準線S)に沿ってブレード及びディスクダブテールの前面から1.936インチに置かれる。図24は、第2のタービンクラス(7FA+e)における第1段ブレード及びディスクに対する2.470インチの寸法を示し、また図25は、第2のタービンクラスにおける第2段ブレード及びディスクに対する2.817インチの寸法を示している。図26は、第3のタービンクラス(9FA+e)における第1段ブレード及びディスクに対する2.964インチの寸法を示し、また図27は、第3のタービンクラスにおける第2段ブレード及びディスクに対する3.379インチの寸法を示している。基準線Wは、最適化ダブテールバックカット開始点を定位するための各タービンクラスの各段ブレード及びディスクに対する同定可能な基準点をもたらす。
各タービンクラスにおける各それぞれのブレード及びディスク段に対する最適化開始点及び切込み角度の詳細については、図8〜図20を参照しながら説明する。上述したように、各ダブテールバックカットの最適化開始点及び切込み角度は、ガスタービンディスクにおける応力低減と、ガスタービンブレードにおける応力低減と、ガスタービンブレードの有効寿命と、ガスタービンブレードの空気力学的作用の維持又は改善との間のバランスを最大にするように、有限要素解析を用いて決定された。特定の寸法を記述するが、本発明は、必ずしもそのような特定の寸法に限定しようとするものではない。最大ダブテールバックカットは、基準線Wから示した開始点までの公称距離によって測定される。より大きなダブテールバックカットがガスタービンブレードの許容可能寿命に対して犠牲を生じるかは、有限要素解析によって確認した。最適寸法を記述するのに、ブレードダブテール16及び/又はディスクダブテールスロット14の幾つかのタング20、21に対して別個の値を決定することができる。
図8及び図9は、第1のタイプの第1のタービンクラスの第1段ブレード及びディスクであって、ここではタングの組間の一般的な幅によって識別された3つのダブテールタングの組を含む第1段ブレード及びディスクに対する値を示しており、この場合に、ダブテールバックカットの開始点は、幅広タングに対しては基準線Wから後方方向に少なくとも1.649インチであり、中間タングに対しては基準線Wから後方方向に少なくとも1.552インチであり、また幅狭タングに対しては基準線Wから後方方向に少なくとも1.519インチである。切込み角度は、最大3°である。
図10及び図11は、第2のタイプの第1のタービンクラスの第1段ブレード及びディスクであって、ここではタングの組間の一般的な幅によって識別された3つのダブテールタングの組を含む第1段ブレード及びディスクに対する値を示しており、この場合に、ダブテールバックカットの開始点は、幅広タング及び中間タングに対しては基準線Wから後方方向に少なくとも1.549インチであり、また幅狭タングに対しては基準線Wから後方方向に少なくとも1.466インチである。切込み角度は、最大3°である。図12には、ここではタングの組間の一般的な幅によって識別された3つのダブテールタングの組を含む第2のタイプの第1のタービンクラスの第2段ブレード及びディスクを示しており、この図は、ダブテールバックカットの開始点が、幅広タングに対しては基準線Wから後方方向に少なくとも0.923インチであり、また中間タングに対しては基準線Wから後方方向に少なくとも1.654インチであることを示している。切込み角度は、最大5°である。
図13及び図14は、3つのダブテールタングの組を含む第2のタービンクラスにおける第1段ブレード及びディスクに対する値を示している。ダブテールバックカットの開始点は、基準線Wから後方方向に少なくとも1.945インチであり、切込み角度は、最大3°である。タングの組間の一般的な幅によって識別された3つのダブテールタングの組を含む第2のタービンクラスにおける第2段ブレード及びディスクの正圧側の場合に、図15は、ダブテールバックカットの開始点が、幅広タングに対しては基準線Wから前方方向に少なくとも1.574インチであり、中間タングに対しては基準線Wから前方方向に少なくとも1.400インチであり、また幅狭タングに対しては基準線Wから前方方向に少なくとも1.226インチであることを示している。切込み角度は、最大5°である。3つのダブテールタングの組を含む第2のタービンクラスにおける第2段ブレード及びディスクの負圧側の場合には、図16に示すように、ダブテールバックカットの開始点は、基準線Wから後方方向に少なくとも1.725インチであり、また切込み角度は、最大5°である。
図17及び図18は、3つのダブテールタングの組を含む第3のタービンクラスの第1段ブレード及びディスクを示しており、この場合に、ダブテールバックカットの開始点は、基準線Wから後方方向に少なくとも1.839インチである。切込み角度は、最大3°である。図19には、3つのダブテールタングの組を含む第3のタービンクラスにおける第2段ブレードの正圧側を示している。ダブテールバックカットの開始点は、基準線Wから前方方向に少なくとも1.848インチであり、また切込み角度は、最大5°である。図20には、3つのダブテールタングの組を含む第3のタービンクラスにおける第2段ブレード及びディスクの負圧側を示している。ダブテールバックカットの開始点は、基準線Wから後方方向に少なくとも2.153インチであり、また切込み角度は、最大5°である。
ダブテールバックカットは、通常の高温ガス通路検査作業中にユニット内に形成することができることを理解されたい。この構成の場合には、ブレード負荷経路は、ディスク及び/又はブレードの応力集中形状部内の高い応力領域の周りでわきに逸らすべきである。基準線に対する最適化開始点及び最適化切込み角度を含む応力緩和切込みのパラメータにより、ガスタービンディスクにおける応力低減と、ガスタービンブレードにおける応力低減と、ガスタービンブレードの有効寿命と、ガスタービンブレードの空気力学的作用の維持又は改善との間のバランスを最大にするダブテールバックカットが定まる。応力集中の低減は、ガスタービンディスクにおける過酷な状況を軽減させ、それによって全体的ディスク疲労寿命の大幅な改善を実現する働きをする。
現時点で最も実用的かつ好ましい実施形態であると考えられるものに関して本発明を説明してきたが、本発明は、開示した実施形態に限定されるものではなく、逆に特許請求の範囲の技術思想及び技術的範囲内に含まれる様々な変更及び均等な構成を保護しようとするものであることを理解されたい。
ガスタービンブレードを取付けた例示的なガスタービンディスクセグメントの斜視図。 その例示的なガスタービンブレードの正圧側の斜視図。 その例示的なガスタービンブレードの負圧側の斜視図。 材料が除去されるブレード又はディスクダブテール区域の拡大図。 材料が除去されるブレード又はディスクダブテール区域の拡大図。 材料が除去されるブレード又はディスクダブテール区域の拡大図。 材料が除去されるブレード又はディスクダブテール区域の拡大図。 第1のタイプの第1のタービンクラスにおける第1段ブレード又はディスクに対する材料除去区域を示す図。 第1のタイプの第1のタービンクラスにおける第1段ブレード又はディスクに対する材料除去区域を示す図。 第2のタイプの第1のタービンクラスにおける第1段ブレード又はディスクに対する材料除去区域を示す図。 第2のタイプの第1のタービンクラスにおける第1段ブレード又はディスクに対する材料除去区域を示す図。 第1のタービンクラスにおける第2段ブレード又はディスクに対する材料除去区域を示す図。 第2のタービンクラスにおける第1段ブレード又はディスクに対する材料除去区域を示す図。 第2のタービンクラスにおける第1段ブレード又はディスクに対する材料除去区域を示す図。 第2のタービンクラスにおける第2段ブレード又はディスクの正圧側に対する材料除去区域を示す図。 第2のタービンクラスにおける第2段ブレード又はディスクの負圧側に対する材料除去区域を示す図。 第3のタービンクラスにおける第1段ブレード又はディスクに対する材料除去区域を示す図。 第3のタービンクラスにおける第1段ブレード又はディスクに対する材料除去区域を示す図。 第3のタービンクラスにおける第2段ブレード又はディスクの正圧側に対する材料除去区域を示す図。 第3のタービンクラスにおける第2段ブレード又はディスクの負圧側に対する材料除去区域を示す図。 各タービンクラスの各段ブレード又はディスクに対する基準線Wの決定を示す図。 各タービンクラスの各段ブレード又はディスクに対する基準線Wの決定を示す図。 各タービンクラスの各段ブレード又はディスクに対する基準線Wの決定を示す図。 各タービンクラスの各段ブレード又はディスクに対する基準線Wの決定を示す図。 各タービンクラスの各段ブレード又はディスクに対する基準線Wの決定を示す図。 各タービンクラスの各段ブレード又はディスクに対する基準線Wの決定を示す図。 各タービンクラスの各段ブレード又はディスクに対する基準線Wの決定を示す図。
符号の説明
10 ガスタービンディスク
12 ガスタービンブレード
14 ダブテールスロット
16 ブレードダブテール
18 翼形部
20 タング
21 ディスクダブテールタング
22 バックカット

Claims (12)

  1. タービンディスク及びタービンブレードの少なくとも1つにおける応力を低減する方法であって、複数のタービンブレードがディスクに取付け可能であり、前記タービンブレードの各々が、前記ディスクの対応する形状のダブテールスロット内に係合可能なブレードダブテールを含み、また前記ブレードダブテールが、幅広タング、中間タング及び幅狭タングとして3つのタングを含んでおり、当該方法が、
    (a)ダブテール軸線に沿ったダブテールバックカットの長さを定める該ダブテールバックカットの開始点を基準線に対して決定するステップと、
    (b)前記ダブテールバックカットの切込み角度を決定するステップと、
    (c)前記開始点及び切込み角度に従って前記ブレードダブテール又はディスクダブテールスロットの少なくとも1つから材料を除去して、前記ダブテールバックカットを形成するステップと
    を含んでおり、前記開始点及び切込み角度が、前記ディスクにおける応力低減と、前記ブレードにおける応力低減と、前記タービンブレードの有効寿命と、前記タービンブレードの空気力学的作用の維持又は改善との間のバランスを最大にするように、ブレード及びディスクジオメトリに従って最適化され、
    前記基準線が、前記ダブテール軸線の中心線に沿って前記ブレードダブテールの前面から一定の距離に置かれ、
    前記ダブテールバックカットの開始点が、前記幅広タングに対しては前記基準線から後方方向に少なくとも0.923インチでありまた前記中間タングに対しては前記基準線から後方方向に少なくとも1.654インチであるように、前記ステップ(a)が行われる、方法。
  2. 前記ステップ(b)が、前記切込み角度が最大5°であるように行われる、請求項1記載の方法。
  3. 前記開始点及び切込み角度を最適化することが、前記ブレード及びディスクジオメトリに対して有限要素解析を実行することによって行われる、請求項2記載の方法。
  4. 前記ステップ(b)が、非平面表面で前記ダブテールバックカットを定めるように複数の切込み角度を決定することによって行われる、請求項1記載の方法。
  5. 前記ステップ(c)が、前記ブレードダブテールから材料を除去することによって行われる、請求項1記載の方法。
  6. 前記ステップ(c)が、前記ディスクダブテールスロットから材料を除去することによって行われる、請求項1記載の方法。
  7. 前記ステップ(c)が、前記ブレードダブテール及びディスクダブテールスロットから材料を除去することによって行われる、請求項1記載の方法。
  8. 前記ステップ(c)が、前記ブレードダブテール及びディスクダブテールスロットから除去する材料に基づいて得られる角度が前記切込み角度を越えないようにさらに行われる、請求項7記載の方法。
  9. タービンブレードであって、
    翼形部とブレードダブテールとを含み、
    前記ブレードダブテールが、タービンディスク内のダブテールスロットに対応する形状にされ、かつ幅広タング、中間タング及び幅狭タングとして3つのタングを含み、
    前記ブレードダブテールが、前記ディスクにおける応力低減と、該タービンブレードにおける応力低減と、該タービンブレードの有効寿命と、該タービンブレードの空気力学的作用の維持又は改善との間のバランスを最大にするようなブレードジオメトリに従った寸法及び配置にされたダブテールバックカットを含み、
    ダブテール軸線に沿った前記ダブテールバックカットの長さを定める該ダブテールバックカットの開始点が、該ダブテール軸線の中心線に沿って前記ブレードダブテールの前面から一定の距離に置かれた基準線に対して決定され、
    前記ダブテールバックカットの開始点が、前記幅広タングに対しては前記基準線から後方方向に少なくとも0.923インチでありまた前記中間タングに対しては前記基準線から後方方向に少なくとも1.654インチである、
    タービンブレード。
  10. 前記ダブテールバックカットの切込み角度が、最大5°である、請求項9記載のタービンブレード。
  11. 前記ダブテールバックカットが、非平面表面を有する、請求項9記載のタービンブレード。
  12. タービンロータであって
    ロータディスクに結合された複数のタービンブレードを含み、
    各ブレードが、翼形部とブレードダブテールとを含み、
    前記ロータディスクが、前記ブレードダブテールに対応する形状にされた複数のダブテールスロットを含み、
    前記ブレードダブテールが、幅広タング、中間タング及び幅狭タングとして3つのタングを含み、
    前記ブレードダブテール及びダブテールスロットの少なくとも1つが、前記ロータディスクにおける応力低減と、前記タービンブレードにおける応力低減と、前記タービンブレードの有効寿命と、前記タービンブレードの空気力学的作用の維持又は改善との間のバランスを最大にするようなブレード及びディスクジオメトリに従った寸法及び配置にされたダブテールバックカットを含み、
    ダブテール軸線に沿った前記ダブテールバックカットの長さを定める該ダブテールバックカットの開始点が、該ダブテール軸線の中心線に沿って前記ブレードダブテールの前面から一定の距離に置かれた基準線に対して決定され、
    前記ダブテールバックカットの開始点が、前記幅広タングに対しては前記基準線から後方方向に少なくとも0.923インチでありまた前記中間タングに対しては前記基準線から後方方向に少なくとも1.654インチである、
    タービンロータ。
JP2009509530A 2006-05-12 2006-05-12 ブレード/ディスクにおける応力低減のためのブレード/ディスクダブテールバックカット(6FA+e、第2段) Ceased JP2009536994A (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2006/018473 WO2007133204A1 (en) 2006-05-12 2006-05-12 BLADE/DISK DOVETAIL BACKCUT FOR BLADE/DISK STRESS REDUCTION (6FA+e, STAGE 2)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009536994A true JP2009536994A (ja) 2009-10-22

Family

ID=38694179

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009509530A Ceased JP2009536994A (ja) 2006-05-12 2006-05-12 ブレード/ディスクにおける応力低減のためのブレード/ディスクダブテールバックカット(6FA+e、第2段)

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP2019913A4 (ja)
JP (1) JP2009536994A (ja)
CN (1) CN101438029B (ja)
WO (1) WO2007133204A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017223224A (ja) * 2016-06-13 2017-12-21 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ ブレードの応力を低減するロックワイヤタブバックカット

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8057187B2 (en) * 2008-09-08 2011-11-15 General Electric Company Steam turbine rotating blade for a low pressure section of a steam turbine engine
ITCO20130004A1 (it) * 2013-02-20 2014-08-21 Nuovo Pignone Srl Metodo per realizzare una girante da segmenti a settore
US20160319680A1 (en) * 2015-04-29 2016-11-03 General Electric Company Blade/disk dovetail backcut for blade/disk stress reduction for a second stage of a turbomachine
US20160319747A1 (en) * 2015-04-29 2016-11-03 General Electric Company Blade/disk dovetail backcut for blade/disk stress reduction for a first stage of a turbomachine
CN106289893B (zh) * 2015-05-25 2019-01-25 西安航空动力股份有限公司 一种轮盘盘心孔疲劳试验件的制造方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6232202A (ja) * 1985-08-05 1987-02-12 Hitachi Ltd ブレ−ドダブテ−ル
JPS63134804A (ja) * 1986-11-25 1988-06-07 Hitachi Ltd タ−ビン動翼の取付構造
JPS63138403U (ja) * 1987-03-04 1988-09-12
JPH04134605U (ja) * 1991-06-07 1992-12-15 三菱重工業株式会社 蒸気タービンの動翼
JPH08105301A (ja) * 1994-09-30 1996-04-23 Gec Alsthom Electromec Sa いわゆる「樅の木形足」状の根部を含む、タービンブレードのアンカー内の応力ピークの軽減のための配置
JP2000337294A (ja) * 1999-04-30 2000-12-05 General Electric Co <Ge> 応力除去された動翼支持構造

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1453838A (en) * 1973-04-17 1976-10-27 Lucas Industries Ltd Rotor assemblies
US4191509A (en) * 1977-12-27 1980-03-04 United Technologies Corporation Rotor blade attachment
GB2228540B (en) * 1988-12-07 1993-03-31 Rolls Royce Plc Cooling of turbine blades
US5494408A (en) * 1994-10-12 1996-02-27 General Electric Co. Bucket to wheel dovetail design for turbine rotors
DE19705323A1 (de) * 1997-02-12 1998-08-27 Siemens Ag Reduzierung von lokalen Spannungen in Schaufelfußnuten
GB2345943B (en) * 1998-12-04 2003-07-09 Glenn Bruce Sinclair Precision crowning of blade attachments in gas turbines
US6439851B1 (en) * 2000-12-21 2002-08-27 United Technologies Corporation Reduced stress rotor blade and disk assembly
EP1584792A1 (de) * 2004-04-08 2005-10-12 Siemens Aktiengesellschaft Schaufelbefestigung für einen Verdichter oder eine Turbine
US7156621B2 (en) * 2004-05-14 2007-01-02 Pratt & Whitney Canada Corp. Blade fixing relief mismatch

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6232202A (ja) * 1985-08-05 1987-02-12 Hitachi Ltd ブレ−ドダブテ−ル
JPS63134804A (ja) * 1986-11-25 1988-06-07 Hitachi Ltd タ−ビン動翼の取付構造
JPS63138403U (ja) * 1987-03-04 1988-09-12
JPH04134605U (ja) * 1991-06-07 1992-12-15 三菱重工業株式会社 蒸気タービンの動翼
JPH08105301A (ja) * 1994-09-30 1996-04-23 Gec Alsthom Electromec Sa いわゆる「樅の木形足」状の根部を含む、タービンブレードのアンカー内の応力ピークの軽減のための配置
JP2000337294A (ja) * 1999-04-30 2000-12-05 General Electric Co <Ge> 応力除去された動翼支持構造

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017223224A (ja) * 2016-06-13 2017-12-21 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ ブレードの応力を低減するロックワイヤタブバックカット
JP7220977B2 (ja) 2016-06-13 2023-02-13 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ ブレードの応力を低減するロックワイヤタブバックカット

Also Published As

Publication number Publication date
EP2019913A4 (en) 2011-06-01
EP2019913A1 (en) 2009-02-04
CN101438029A (zh) 2009-05-20
WO2007133204A1 (en) 2007-11-22
CN101438029B (zh) 2012-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4870754B2 (ja) 動翼/ディスク(7FA+e、第2段)の応力を低減するための動翼/ディスクダブテールバックカット
US7476085B2 (en) Blade/disk dovetail backcut for blade/disk stress reduction (6FA+E, stage2)
US7476083B2 (en) Blade/disk dovetail backcut for blade/disk stress reduction (7FA+e, stage 1)
US7476084B1 (en) Blade/disk dovetail backcut for blade/disk stress reduction (6FA and 6FA+e, stage 1)
US7419362B2 (en) Blade/disk dovetail backcut for blade/disk stress reduction (9FA+e, stage 1)
JP2008106778A (ja) 動翼/ディスク(7fa、第1段)の応力を低減するための動翼/ディスクダブテールバックカット
US7438532B2 (en) Blade/disk dovetail backcut for blade/disk stress reduction (9FA+e, stage 2)
EP3144480A1 (en) Blade dovetail backcut for stress reduction in the blade
US20130164137A1 (en) Turbofan flow path trenches
US20080101939A1 (en) Blade/disk dovetail backcut for blade/disk stress reduction (7FA, stage 2)
EP2484867B1 (en) Rotating component of a turbine engine
EP1942252B1 (en) Airfoil tip for a rotor assembly
JP2009536994A (ja) ブレード/ディスクにおける応力低減のためのブレード/ディスクダブテールバックカット(6FA+e、第2段)
JP2008106776A (ja) ブレード/ディスク(9fa、第1段)の応力を低減するためのブレード/ディスクダブテールバックカット
US8925201B2 (en) Method and apparatus for providing rotor discs
JP7220977B2 (ja) ブレードの応力を低減するロックワイヤタブバックカット

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100421

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20101214

A045 Written measure of dismissal of application [lapsed due to lack of payment]

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A045

Effective date: 20110426