JP2012132439A - タービンロータブレードのための根元及びプラットフォーム構成に関する方法、システム、及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非一体形プラットフォームを有するロータブレードにおける根元及びプラットフォーム領域の有利な構成を提供すること。
【解決手段】タービンエンジン用のロータブレード組立体は、取付手段と翼形部との間に置かれ且つ前方部分及び後方部分を有するシャンクを含むタービンブレードと、プラットフォーム正圧側面及びプラットフォーム負圧側面を有するプラットフォームであって、その各々が互いに及びタービンブレードと非一体形の部品を含むプラットフォームと、を含む。プラットフォームは、プラットフォーム正圧側面とプラットフォーム負圧側面との間に接合部を含むことができる。また、プラットフォームは、プラットフォーム正圧側面及びプラットフォーム負圧側面の少なくとも一方と接合部が整列するよう構成することができる。
【選択図】 図４

Description

本出願は、全体的に、タービンロータブレード並びにこれに関連する根元及びプラットフォーム領域の構成に関する。より具体的には、限定ではないが、本出願は、非一体形プラットフォームを有するロータブレードにおける根元及びプラットフォーム領域の有利な構成に関する。

一般に、ガスタービンエンジンは、加圧空気と燃料の混合気を燃焼させて高温燃焼ガスを生成する。燃焼ガスは、タービンブレードの１つ以上の段を通って流れ、負荷及び／又は圧縮機用の動力を生成することができる。タービンブレード間のプラットフォームは、高温燃焼ガスとタービンホイールとの間の熱障壁を与え、ガスタービンの内側流路を画成することができる。タービン内の高温並びに燃焼ガスにより作用する駆動力に起因して、プラットフォームは、高温及び高応力に耐えるよう設計することが必要とされる場合がある。

非一体的に形成されたプラットフォームは、特定の用途において利点をもたらすことが分かっている。非一体形プラットフォームは、一般に、タービンロータブレードの翼形部及び根元部分とは別個に形成されるプラットフォームである。しかしながら、このタイプの配置は、流路の高温ガスが漏洩する可能性のある追加の漏洩路又はシームを設ける場合がある。当業者であれば理解されるように、このような漏洩は、エンジン効率の低下、アクティブ冷却方式の有効性が低いこと、及び領域内の部品への損傷を生じることを含む、幾つかの悪影響をもたらす可能性がある。加えて、確実に且つ堅固に接続しなければならないことによりプラットフォームとロータブレードとの間に接合部が生成される。その結果、漏出を抑制し且つタービンロータブレードの部品間の頑強な接続を促進しながら、非一体形プラットフォーム構成を含むロータブレード構成に関する改善された装置、方法、及び／又はシステムに対する必要性がある。

従って、本出願は、取付手段と翼形部との間に置かれ且つ前方部分及び後方部分を有するシャンクを含むタービンブレードと、プラットフォーム正圧側面及びプラットフォーム負圧側面を有するプラットフォームであって、その各々が互いに及びタービンブレードと非一体形の部品を含むプラットフォームと、を含む、タービンエンジン用のロータブレード組立体を記載している。プラットフォームは、プラットフォーム正圧側面とプラットフォーム負圧側面との間に接合部を含むことができる。また、プラットフォームは、プラットフォーム正圧側面及びプラットフォーム負圧側面の少なくとも一方と接合部が整列するよう構成することができる。

本出願は更に、タービンエンジン用のロータブレード組立体を記載し、該ロータブレード組立体は、取付手段と翼形部との間に置かれ且つ前方シャンク面及び後方シャンク面を有するシャンクを含むタービンブレードを備え、前方シャンク面が角度方向幅を有する前方接面を含み、該前方接面が取付手段と翼形部との間で半径方向に延在し、後方シャンク面が角度方向幅を有する後方接面を含み、該後方接面が取付手段と翼形部との間で半径方向に延在し、該ロータブレード組立体が更に、プラットフォーム正圧側面及びプラットフォーム負圧側面を有するプラットフォームであって、その各々が互いに及びタービンブレードと非一体形の部品を含むプラットフォームを備える。プラットフォームは、プラットフォーム正圧側面とプラットフォーム負圧側面との間に接合部を含むことができる。接合部の前方セクションに沿って、接合部の角度位置が前方シャンク面の角度方向幅内の位置を含むことができ、接合部の後方セクションに沿って、接合部の角度位置が後方シャンク面の角度方向幅内の位置を含むことができる。

本発明は更に、漏洩を阻止するためのロータブレード組立体を構成する方法を記載しており、該ロータブレード組立体が、タービンブレードと、プラットフォーム正圧側面及びプラットフォーム負圧側面を有する非一体形プラットフォームとを含み、ロータブレード組立体が、取付手段と翼形部との間に置かれ且つ前方シャンク面及び後方シャンク面を有するシャンクを含み、前方シャンク面が、角度方向幅を有し且つ取付手段と翼形部との間に半径方向に延在する前方接面を含み、後方シャンク面が、角度方向幅を有し且つ取付手段と翼形部との間に半径方向に延在する後方接面を含む。一実施形態では、本方法は、組み立て時に、プラットフォーム正圧側面とプラットフォーム負圧側面との間に狭い半径方向に延在するシームを有する接合部が生成されるようにプラットフォーム正圧側面とプラットフォーム負圧側面とを構成するステップを含む。接合部の前方セクションに沿って、接合部の角度位置は前方シャンク面の角度方向幅内の位置を含み、接合部の後方セクションに沿って、接合部の角度位置は後方シャンク面の角度方向幅内の位置を含む。

本発明の上記その他の特徴、態様及び利点については、図面と併せて以下の詳細な説明を参照することによって理解を深めることができるであろう。図面を通して、同様の部材には同様の符号を付した。

本出願の実施形態による、タービンロータブレードを利用できるガスタービンエンジンの概略流れ図。 長手方向軸線を通って切り取った図１のガスタービンエンジンの断面図。 本出願の一実施形態によるロータブレード組立体の斜視図。 図３に示すロータホイールの分解図。 本出願の実施形態による、ロータブレード組立体の平面図。 図５のロータブレード組立体の拡大平面図。 本出願の代替の実施形態による、ロータブレード組立体の平面図。 本出願の代替の実施形態による、ロータブレード組立体の平面図。 本出願の代替の実施形態による、ロータブレード組立体の平面図。

以下、本発明の１以上の特定の実施形態について説明する。これらの実施形態を簡潔に説明するため、現実の実施に際してのあらゆる特徴について本明細書に記載しないこともある。実施化に向けての開発に際して、あらゆるエンジニアリング又は設計プロジェクトの場合と同様に、実施毎に異なる開発者の特定の目標（システム及び業務に関連した制約に従うことなど）を達成すべく、実施に特有の多くの決定を行う必要があることは明らかであろう。さらに、かかる開発努力は複雑で時間を要することもあるが、本明細書の開示内容に接した当業者にとっては日常的な設計、組立及び製造にすぎないことも明らかである。

本発明の様々な実施形態の構成要素について紹介する際、単数形で記載したものは、その構成要素が１以上存在することを意味する。「含む」、「備える」及び「有する」という用語は内包的なものであり、記載した構成要素以外の追加の要素が存在していてもよいことを意味する。

本開示は、高温及び／又は高応力に耐えるよう設計されたタービンブレードプラットフォームを含むガスタービンエンジンに関する。ガスタービン内を流れる燃焼ガスの温度が上昇すると、タービンブレードとプラットフォームとの間の温度差が大きくなる可能性があり、その結果、プラットフォームに応力が加わる可能性がある。一体形ブレード及びプラットフォームのための従来型の冷却方法は、温度による影響を減少させることができるが、タービン性能を低下させる可能性もある。従って、プラットフォームは、タービンロータブレードから分離した非一体形の部品として（すなわち、タービンロータブレード及びプラットフォームの両方を組み込んだ単一構造体としてではなく）存在できることを提案している。非一体形プラットフォームは、タービンブレード及びプラットフォームにおいて別個の温度プロフィールが存在するのを可能にすることができ、それにより、プラットフォーム及びタービンブレードの両方に加わる応力を低下させることができる。更に、非一体形プラットフォームは、冷却の軽減を可能にすることができ、そのことにより、ガスタービンエンジンの効率を高めることができる。

しかしながら、分離した非一体形のプラットフォームを有するということは、追加のシーム又は継手がシステムに導入され、そこを通ってエンジンの主流路からの高温ガスがロータブレードの翼形部を迂回できる漏洩路が付加され、エンジン性能が低下する可能性があることを意味する。加えて、このような漏洩は、高温流路ガスの吸込みを可能にし、このような暴露に対して設計されていない部品に損傷を及ぼす恐れがある。本明細書で提供され且つ本発明の例示的な実施形態によれば、このシームは、このような漏洩を低減又は最小限にするよう構成することができる。このようにして、漏洩などの不利な態様の大部分を回避しながら、非一体形プラットフォームの利点を得ることができる。

特定の実施形態では、各プラットフォームは、２つのタービンロータブレード間に配置され、且つ隣接するタービンロータブレードによって支持することができる。更に、各プラットフォームは、タービンロータブレードの位置において隣接するプラットフォームと接合することができる。２つのプラットフォームが一体化されると、プラットフォームは、タービンロータブレードのための開口を形成し、これによりプラットフォームがタービンロータブレードを取り囲み且つタービンロータブレード位置において接合部を形成するのを可能にすることができる。

ここで図１を参照すると、ガスタービンエンジン１２を含む例示的なシステム１０のブロック図が示される。システム１０は、本発明の実施形態を利用できる例示的な応用を提供することは理解されるであろう。特定の実施形態では、本システム１０は、航空機、船舶、機関車、発電システム又はこれらの組合せを含むことができる。図示のガスタービンエンジン１２は、吸気セクション１６、圧縮機１８、燃焼器セクション２０、タービン２２及び排気セクション２４を含む。タービン２２は、シャフト２６を介して圧縮機１８に駆動結合される。矢印で示すように、空気は、吸気セクション１６を通してガスタービンエンジン１２に流入し且つ圧縮機１８内に流れ、圧縮機１８は、燃焼器セクション２０内に流入するのに先立って空気を加圧することができる。図示の燃焼器セクション２０は、圧縮機１８とタービン２２との間でシャフト２６と同心に又は該シャフト２６の周りに環状に配置された燃焼器ハウジング２８を含む。圧縮機１８からの加圧空気は、燃焼器３０に流入し、該燃焼器において加圧空気が燃料と混合されて燃焼し、タービン２２を駆動することができる。燃焼器セクション２０から、高温燃焼ガスは、タービン２２を通って流れて、シャフト２６を介して圧縮機１８を駆動する。例えば、燃焼ガスは、タービン２２内のタービンロータブレードに駆動力を与えてシャフト２６を回転させることができる。タービン２２を通って流れた後、高温燃焼ガスは、排気セクション２４を通してガスタービンエンジン１２から流出することができる。

図２は、長手方向軸線に沿った、図１のガスタービンエンジン１２の一実施形態の側面図である。図示するように、ガスタービン２２は、３つの別個のタービンロータ３１を含む。各ロータ３１は、ロータホイール３４に結合されたロータ組立体３２を含む。各ロータ３１は、ロータホイール３４に結合されたロータブレード組立体３２を含み、該ロータホイール３４は、シャフト２６（図１）に回転可能に取付けることができる。ロータブレード組立体３２は、ロータホイール３４から半径方向外向きに延在するブレードを含むことができ、ブレードは、その一部を高温燃焼ガスの通路内に配置することができる。以下で更に説明するように、ロータブレード組立体３２は、タービンブレード及びタービンブレードプラットフォームを含むことができる。ガスタービン２２は３つのロータ３１を備える３段タービンとして図示しているが、本明細書に記載したタービンブレードプラットフォームは、任意の数の段及びシャフトを備えるタービンの好適なタイプで使用することができる。例えば、プラットフォームは、単一段ガスタービン内、低圧タービン及び高圧タービンを備える複式タービンシステム内、或いは蒸気タービン内に設けることができる。

図１に関して上述したように、空気は、吸気セクション１６を通して流入し且つ圧縮機１８によって加圧することができる。圧縮機１８からの加圧空気は次に、燃焼器セクション２０内に導くことができ、該燃焼器セクション２０において、加圧空気は燃料ガスと混合することができる。加圧空気及び燃料ガスの混合気は一般に、燃焼器セクション２０内で燃焼して高温高圧の燃焼ガスを発生し、この燃焼ガスは、タービン２２内でトルクを発生させるのに使用することができる。具体的には、燃焼ガスは、ロータ組立体３２に駆動力を加えてホイール３４を転回させ、従って、ロータ組立体３２を様々な機械的負荷及び／又は応力に曝す可能性がある。例えば、燃焼ガスは、ロータ組立体３２内のタービンブレード上に駆動力を加える場合がある。駆動力の変動により振動を引き起し、この振動によりロータ組立体３２に応力が加わる可能性がある。更に、内部温度は、約６５０℃以上に達する可能性があり、この温度により、部品は、腐食、酸化、クリープ及び／又は材料疲労を生じ易くなる可能性がある。従って、ロータ組立体３２のプラットフォームは、高い温度能力を備えるようにＣＭＣで構成又は製造することができる。

図３は、図２に示すロータホイール３１のうちの１つの一部の斜視図である。説明を容易にするために、ロータホイール３１の一部分のみを示している。しかしながら、ホイール３１は一般に、該ホイールの円周部に沿って半径方向外向きに延在するロータ組立体３２を備える円形構造を含むことができる。ロータ組立体３２は、タービンブレード３６とタービンブレードプラットフォーム３８とを含むことができる。特定の実施形態では、約６０〜９２個のロータ組立体３２を取付け且つホイール３４及び対応する回転軸線の周りに円周方向に間隔を置いて配置することができる。

ロータブレード組立体３２のブレード３６及びプラットフォーム３８は、金属、金属合金、ＣＭＣ、又はその他の好適な材料で製作することができる。各ブレード３６は、ロータホイール３４の対応する開口４２内に挿入されるダブテール４０とすることができる取付手段を含む。開口４２は、ロータホイール３４の周りの角度位置において円周方向に間隔を置いて配置することができる。ブレード３６はまた、ダブテール４０から半径方向外向きに延在するシャンク４４を含む。特定の実施形態では、ブレード３６は、プラットフォーム３８を支持する隆起部、桟部又はその他の支持構造体を含むことができる。例えば、隆起部は、シャンク４４上又は該シャンク４４から半径方向外向きに延在する翼形部４５上に設置することができる。翼形部４５は、高温燃焼ガスの通路内に配置することができる。運転中に、高温燃焼ガスは、翼形部４５に駆動力を加えてタービン２２（図１）を駆動することができる。

プラットフォーム３８は、その全体をブレード３６のシャンク４４間に配置することができ、且つロータホイール３４内の開口４２間に半径方向に位置付けることができる。ブレード３６は、ホイール３４から半径方向外向きに延在し且つ該ホイール３４の周りに円周方向に間隔を置いて配置されて該ブレード３６間にスペースを形成する。プラットフォーム３８は、ブレード３６間のこれらの円周方向スペース内に位置付けることができる。言い換えれば、プラットフォーム３８は、ブレード３６の単なる一体形延長部ではなく、むしろ、プラットフォーム３８は、ホイール３４からの半径方向位置において延在するスペース又は該スペースの一部分を埋めて、ブレード３６を分離する。更に、プラットフォーム３８は、ブレード３６間に実質的に配置されて、各プラットフォーム３８の大部分が同じ２つの隣接するブレード３６間に設置されるようにすることができる。プラットフォーム３８は、シャンク４４間、翼形部４５間、ダブテール４０間、又はこれらの組合せ間で延在することができる。特定の実施形態では、プラットフォーム３８は、シャンク４４上に設置された隆起部によって取付け且つ支持することができる。別の実施形態では、プラットフォーム３８は、ブレード３６の側面で支持することができる。プラットフォーム３８はまた、シャンクの側面から延在する一体形カバープレート又はスカート４８、４９を含むことができる。

上述のように、プラットフォーム３８は、ブレード３６とは独立した及び／又は別個の部品として存在することができる。換言すると、プラットフォーム３８は、ブレード３６と一体的には形成されていない。プラットフォーム３８は、ＣＭＣ材料で鋳造され、或いは他の方法で形成することができる。プラットフォーム３８は、ＣＭＣコーティング又は層を有する金属、金属合金、或いは他の好適な材料で製作することができる。

上述のように、プラットフォーム接合部又は接合部４６は、隣接するプラットフォーム部品の各々間に形成することができる。本発明の例示的な実施形態によれば、以下でより詳細に検討するように、接合部４６は、ブレード３６の中間の中間角度位置において形成されるのではなく、ブレード３６と同じ円周方向又は角度位置に位置付けることができる。このような実施形態では、プラットフォーム３８は、組み立て時において、接合部４６にてプラットフォームが共に接合されるときにブレード３６の翼形部４５の開口が作製されるように構成することができる。具体的には、プラットフォーム３８の各側面は、タービンブレード３６の一部に対する開口を含むことができる。２つのプラットフォーム３８が互いに隣接して位置付けられると、プラットフォーム３８は、タービンブレード３６の翼形部４５のプロフィールに対応する開口を形成することができる。換言すると、各プラットフォーム３８は、単独では翼形部４５の全周囲にわたる開口を含まない。その代わりに、各プラットフォーム３８は、タービンブレード３６に対する部分的開口を有し、隣接するプラットフォーム３８の部分開口と接合されたときに、タービンブレード３６を取り囲むことができる開口を形成する。このようにして、本発明の実施形態に従って、プラットフォーム３８間の接合部４６は、タービンブレード３６に隣接し又はその近傍に配置することができる。このようにして、接合部４６は、シャンク４４が他の場合には接合部４６を通って漏洩するはずの流体の妨げとなるように、該シャンク４４と重なり会うことができる。従って、この構成、すなわちタービンブレード３６のシャンク４４との接合部４６の整列（並びに本明細書で説明される他の構成）は、非一体形のプラットフォーム３８に起因するプラットフォーム接合部４６によって生成されるシームを通って流入する燃焼ガス及び／又は冷却流体の漏洩を低減又は回避できる点は理解されるであろう。

本明細書で説明されるプラットフォーム３８は、プラットフォーム及びタービンブレードの多くのタイプ及び構成と共に用いることができる。例えば、ブレード３６及びプラットフォーム３８のプロフィール、形状、及び相対的サイズは変わる可能性がある。特定の実施形態では、ブレード３６は、一体形冷却通路を有することができ、及び／又は、例えば、ＣＭＣ、オーバレイコーティング、拡散コーティング又はその他の熱障壁コーティングで被覆して、高温腐食及び高温酸化を防止することができる。更に、ブレード３６は、振動制御を行うことができるように、翼形部４５から半径方向に延在する先端シュラウドを含むことができる。プラットフォーム３８は、該プラットフォーム３８と一体形に鋳造するか、又は以下でより詳細に検討するように別個の部品として取付けることができるシール構造体のような付加的部品を含むことができる。

図４は、図３に示すロータホイール３１の分解図である。各プラットフォーム３８は、ホイールスペースキャビティからブレード３６のシャンク４４をシールするように構成された２つの一体形スカート又はカバープレート４８、４９を含むことができる。プラットフォーム３８は前方スカート４８及び後方スカート４９を含み、その各々はそれぞれ、タービンエンジン１２の前方向及び後方向と一致するように説明することができることは理解されるであろう。プラットフォーム３８はまた、ホイールスペースキャビティのシールを提供するように構成されたエンゼルウィング５０を含むことができる。特定の実施形態では、スカート４８、４９及びエンゼルウィング５０は、プラットフォーム３８と一体形に鋳造し且つＣＭＣで製作することができる。しかしながら、別の実施形態では、スカート４８、４９及び／又はエンゼルウィング５０は、その他の材料で製作することができ、且つ別個の部品として設けることができる。

各プラットフォーム３８は、互いにほぼ対向して配置され且つタービンブレード３６の輪郭とほぼ一致した２つの外部側面５２及び５４を含む。具体的には、一方の外部側面５２は、タービンブレード３６の負圧側面５６と接合するように設計することができ、他方の外部側面５４は、タービンブレードの正圧側面５８と接合するよう設計することができる。図示するように、外部側面５２は、タービンブレード３６の負圧側面５６の凸面形プロフィールと一致するように設計されたほぼ凹面形の表面を含む。外部側面５４は、タービンブレード３６の正圧側面５８の凹面形プロフィールと一致するように設計されたほぼ凸面形表面を含む。ロータホイール３４の周りに位置付けられると、外部側面５２は、ホイール３４上の角度位置に設置された１つのタービンブレード３６の負圧側面５６と接合することができる。他方の外部側面５４は、ホイール３４上の隣接する角度位置に設置された別のタービンブレード３６の正圧側面５８と接合することができる。１つのタービンブレード３６の負圧側面５６は、１つのプラットフォーム３８の外部側面５２と連続することができ、また正圧側面５８は、別のプラットフォーム３８の外部側面５４と連続することができる。理解できるように、別の実施形態では、外部側面５２及び５４のプロフィールは、様々なタービンブレードプロフィールと一致するように変更することができる。例えば、各外部側面５２及び５４は、凸面形、凹面形、平面形、又はその他の好適な幾何学形状を有することができる。上述したように、プラットフォーム３８は一般的に、タービンブレード３６によって外部側面５２及び５４上に支持することができる。特定の実施形態では、隣接するブレード３６による支持は、プラットフォームにかかる応力を低減することができ、プラットフォームのクリープを減少させることができる。

各プラットフォーム３８は、隣接する同様のプラットフォーム３８と接合してタービンブレード３６を取り囲むか又は包含するように設計された中間開口を形成するように設計することができる。具体的には、表面５２は、開口の一方の部分を形成することができ、また表面５４は、開口の他方の部分を形成することができる。２つのプラットフォーム３８が互いに隣接して配置されると、２つのプラットフォーム間の接合部４６（図３）は、タービンブレード３６のための開口の位置に生じるようにすることができる。上述したように、接合部４６を設置することにより、タービンブレード３６のシャンク４４のカバープレート又はスカート４８、４９間における流体の漏洩を減少させることができる。図示のように、２つの隣接するプラットフォーム３８が組み立てられると、接合部４６は、シャンク４４と実質的に同じ角度位置に位置付けられる半径方向シームを含むことができる。タービン環境におけるシームの生成は一定レベルの漏洩を招く点は理解されるであろう。この漏洩を最小限にすることによって、本発明の実施形態が提案するように、吸込みにより生じる部品への悪影響を回避することができ、エンジン効率の向上を達成することができる。

図５から図９は、本出願の例示的な実施形態を示している。検討するように、非一体形プラットフォーム３８は、これらの間の接合部４６が漏洩を抑制するように構成することができる。より具体的には、本発明の特定の実施形態によれば、非一体形プラットフォーム３８は、これらの間の接合部４６がシャンク４４の角度位置において生じるように構成することができる。

幾つかの好ましい実施形態では、シャンク４４は、前方シャンク縁部又は面６２を含むよう構成することができる。場合によっては、前方シャンク縁部又は面６２は、図７に示す実施例のように、狭く且つ僅かに湾曲する（すなわち、むしろ縁部に類似する）ことができる。他の場合では、図５、７、８、及び９に示す実施形態のように、前方シャンク縁部又は面６２は、ほぼ上流側又は前方向に向けられ又は配向された幅広の又は広い半平面、或いは僅かに湾曲した面を含むことができる。同様に、一部の好ましい実施形態では、後方シャンク縁部又は面６４は、図７に示す実施例のように、狭く且つ僅かに湾曲する（すなわち、むしろ縁部に類似する）ことができる。他の場合では、図５、６、８、及び９に示す実施形態のように、後方シャンク縁部又は面６４は、ほぼ下流側又は後方向に向けられ又は配向された幅広の又は広い半平面、或いは僅かに湾曲した面を含むことができる。図５は、平坦な前方シャンク面６２及び平坦な後方シャンク面６４を含む実施形態を示している。図示のように、前方シャンク面６２及び後方シャンク面６４は両方とも、２つの角度又は円周方向位置間に延在する円周方向幅を有することができる。また、図示のように前方シャンク面６２及び後方シャンク面６４は、内側半径方向位置と外側半径方向位置との間に延在することができ、非一体形プラットフォーム３８の半径方向高さ（又は、より具体的には、非一体形プラットフォーム３８の前方及び後方スカート４８、４９の半径方向高さ）とほぼ一致することができる。

図５から図９に示すように、本発明の例示的な実施形態は、タービンエンジン用のロータブレード組立体３２を含むことができる。ロータブレード組立体３２は、ダブテール４０とすることができる図示の取付手段と翼形部４５との間に位置するシャンク４４を有するタービンブレード３６を含むことができる。シャンク４４は、前方部分及び後方部分を有することができる。プラットフォーム３８は、プラットフォーム負圧側面５６及びプラットフォーム正圧側面５８を含むことができ、その各々は、互いに及びタービンブレード３６と非一体形の部品である。図５から図９において、プラットフォーム正圧側面５８は、当該特定の翼形部の正圧側面に隣接するプラットフォームであり、当該プラットフォーム負圧側面５６は、当該特定の翼形部の負圧側面５６に隣接するプラットフォームである点は理解されるであろう。更に、プラットフォーム正圧側面５８は、当該方向で隣接するタービンブレード３６に対するプラットフォーム負圧側面５６として機能できる点は理解されるであろう。同様に、プラットフォーム負圧側面５６は、図３及び図４に示すように、他の方向で隣接するタービンブレード３６に対するプラットフォームに対するプラットフォーム正圧側面５８として機能できる点は理解されるであろう。

上述のように、プラットフォームは、プラットフォーム正圧側面５８とプラットフォーム負圧側面５６との間に接合部４６を含むことができる。好ましくは、接合部４６は、基本的に、非一体形プラットフォーム部品の接続部から生じる狭いシームを含むことができる。特定の実施形態では、プラットフォーム部品は、接合部４６がシャンク４４の前方部分及び後方部分の少なくとも一方と整列するように構成することができる。他の実施形態では、接合部４６は、シャンク４４の前方部分及び後方部分の両方と整列する。

幾つかの実施形態では、シャンク４４の前方部分は、前方シャンク面６２を含むことができ、シャンク４４の後方部分は、後方シャンク面６４を含むことができる。幾つかの好ましい実施形態では、前方シャンク面６２は、取付手段と翼形部との間を半径方向に延在する円周方向又は角度方向幅を有する前方接面を含む。同様に、後方シャンク面６４は、取付手段と翼形部との間を半径方向に延在する角度方向幅を有する後方接面を含む。このような場合、接合部４６の角度位置は、前方シャンク面６２の角度方向幅内の位置を含むように構成することができる。更に、接合部４６の角度位置は、後方シャンク面６４の角度方向幅内の位置を含むように構成することができる。

図示のように、プラットフォーム正圧側面５８は、前方スカート４８及び後方スカート４９を有することができる。同様に、プラットフォーム負圧側面５６は、前方スカート４８及び後方スカート４９を有することができる。スカートは、通常、高温ガス流がロータ組立体の内側半径方向領域に流入するのを阻止するよう構成される点は理解されるであろう。更に、プラットフォーム正圧側面５８とプラットフォーム負圧側面５６との間の接合部４６は、前方接合部４６及び後方接合部４６を含むように説明できる点は理解されるであろう。前方接合部４６は、プラットフォーム正圧側面５８の前方スカート４８とプラットフォーム負圧側面５６の後方スカート４９との間に形成されるほぼ半径方向に延在するシームを含むことができる。幾つかの好ましい実施形態では、前方接合部４６の角度位置は、前方シャンク面６２の角度方向幅内の位置を有することができる。より好ましくは、前方接合部４６の角度部分は、前方シャンク面６２のほぼ角度中間点とすることができる。

プラットフォーム正圧側面５８は後方スカート４９を含むことができ、プラットフォーム負圧側面５６は後方スカート４９を含むことができる。このような場合、後方接合部４６は、プラットフォーム正圧側面５８の後方スカート４９とプラットフォーム負圧側面５６の後方スカート４９との間に形成されたほぼ半径方向に延在するシームを含む。幾つかの好ましい実施形態では、後方接合部４６の角度位置は、後方シャンク面６４の角度方向幅内の位置を含む。より好ましくは、接合部４６の角度位置は、後方シャンク面６４のほぼ角度中間点とすることができる。

プラットフォーム正圧側面５８の前方スカート４８及びプラットフォーム負圧側面５６の前方スカート４８は、前方接合部４６が前方シャンク面６２の半径方向高さに延在するように構成することができる。プラットフォーム正圧側面５８の後方スカート４９及びプラットフォーム負圧側面５６の後方スカート４９は、後方シャンク面６４の半径方向高さに延在するように構成することができる。前方シャンク面６２は、角度方向幅を有する前方接面を含むことができる。前方シャンク面６２は、取付手段と翼形部の間を半径方向に延在することができる。同様に、後方シャンク面６４は、角度方向幅を有する後方接面を含むことができる。後方シャンク面６４は、取付手段と翼形部の間を半径方向に延在することができる。上述のように、接合部４６とシャンク面の整列又は近似整列により、接合部４６を通る漏洩が阻止される。ひとつには、これは、冷却材が通過しなくてはならない蛇行路を生成することによって達成される。

幾つかの実施形態では、前方シャンク面６２及び／又は後方シャンク面６４上にシール構造を形成し、接合部４６並びにプラットフォームスカート４８、４９とシャンク４４との間に形成されるキャビティを通る漏洩流を更に抑制することができる。１つの好ましい実施形態は、前方シャンク面６２及び／又は後方シャンク面６４に沿って半径方向に延在した軸方向に突出するリッジ６６を含む。一実施形態では、前方シャンク面６２は、複数のリッジ６６を含むことができる。図示のように、リッジ６６の断面は矩形とすることができるが、他の形状も実施可能である。リッジ６６は、互いに実質的に平行とすることができる。加えて、前方シャンク面６２は、接合部４６の各側面上に少なくとも１つのリッジ６６を含むことができる。１つの好ましい実施形態では、各リッジ６６は、前方シャンク面６２の実質的に半径方向高さ全体に延在することができる。また、同じ構成を後方シャンク面６４上にも形成できる点は理解されるであろう。

別の実施形態では、図９に示すように、前方接合部４６に隣接するプラットフォーム正圧側面５８は、前方シャンク面６２に向けて突き出た軸方向に延在するリップ部６７を含むことができる。加えて、前方接合部４６に隣接するプラットフォーム負圧側面５６は、前方シャンク面６２に向けて突き出た軸方向に延在するリップ部６７を含むことができる。図示のように、前方シャンク面６２は、内部に形成された半径方向に延在する溝６９を含むことができ、この溝内にプラットフォーム正圧側面５８のリップ部６７及びプラットフォーム負圧側面５６のリップ部６７が延在する。このようにして、プラットフォーム正圧側面５８のリップ６７及び溝６９は、軸方向重なりを有するように構成される。通常、プラットフォーム負圧側面５６のリップ６７及び溝６９は、軸方向重なりを有するように構成される。軸方向重なりは、漏洩が移動しなくてはならない蛇行路を生成する点は理解されるであろう。この構成はまた、プラットフォーム及びシャンクの後方部分上に形成され、同様の結果をもたらすことができる。

別の実施形態（図示せず）において、プラットフォーム正圧側面５８の前方スカート４８及び前方シャンク面６２は、相互連結リッジ６６を有することができる。すなわち、プラットフォーム正圧側面５８の前方スカート４８は、前方シャンク面６２上に形成されるリッジ６６と軸方向に重なり合うリッジ６６を有することができる。同様に、幾つかの実施形態では、プラットフォーム負圧側面５６の前方スカート４８及び前方シャンク面６２もまた、相互連結リッジ６６を含むことができる。リッジ６６は、プラットフォーム正圧側面５８、プラットフォーム負圧側面５６、及び／又は前方シャンク面６２の半径方向高さ全体に延在することができる。この場合も同様に、相互連結リッジ６６は、漏洩が流れなくてはならない蛇行路を生成し、この構成のシール特性が強化される。

本出願は更に、漏洩を抑制する非一体形プラットフォームを有するロータブレード組立体を構成する新規の方法を含む。ロータブレード組立体は、ロータブレードを含むことができ、プラットフォーム正圧側面５８及びプラットフォーム負圧側面５６を含むことができる。ロータブレードは、取付手段と翼形部との間に置かれたシャンク４４を含むことができる。シャンク４４は、前方シャンク面６２及び後方シャンク面６４を有することができる。前方シャンク面６２は、取付手段と翼形部との間に半径方向に延在する角度方向幅を有する前方接面を含むことができる。後方シャンク面６４は、取付手段と翼形部との間に半径方向に延在する角度方向幅を有する後方接面を含むことができる。

本方法は、組み立て時に、プラットフォーム正圧側面５８とプラットフォーム負圧側面５６との間に狭い半径方向に延在するシームを有する接合部４６が生成されるように該プラットフォーム正圧側面５８とプラットフォーム負圧側面５６とを構成するステップを含むことができる。接合部４６の前方セクションに沿って、接合部４６の角度位置は、前方シャンク面６２の角度方向幅内の位置を含むことができる。接合部４６の後方セクションに沿って、接合部４６の角度位置は、後方シャンク面６４の角度方向幅内の位置を含むことができる。

本明細書では、本発明を最良の形態を含めて開示するとともに、装置又はシステムの製造・使用及び方法の実施を始め、本発明を当業者が実施できるようにするため、例を用いて説明してきた。本発明の特許性を有する範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者に自明な他の例も包含する。かかる他の例は、特許請求の範囲の文言上の差のない構成要素を有しているか、或いは特許請求の範囲の文言と実質的な差のない均等な構成要素を有していれば、特許請求の範囲に記載された技術的範囲に属する。

１０ システム
１２ ガスタービンエンジン
１６ 吸気セクション
１８ 圧縮機
２０ 燃焼器セクション
２２ タービン
２４ 排出セクション
２６ シャフト
２８ 燃焼器ハウジング
３０ 燃焼器
３１ ロータ
３２ ロータ組立体
３４ ロータホイール
３６ タービンブレード
３８ タービンブレードプラットフォーム
４０ ダブテール
４２ 開口
４４ シャンク
４５ 翼形部
４６ プラットフォーム接合部
４８ 前方スカート
４９ 後方スカート
５０ エンゼルウィング
５２ プラットフォーム外部側面
５４ プラットフォーム外部側面
５６ プラットフォーム負圧側面
５８ プラットフォーム正圧側面
６２ 前方シャンク面
６４ 後方シャンク面
６６ リッジ
６７ リップ部
６９ 溝

Claims (21)

1. タービンエンジン用のロータブレード組立体であって、
   取付手段と翼形部との間に置かれ且つ前方部分及び後方部分を有するシャンクを含むタービンブレードと、
   プラットフォーム正圧側面及びプラットフォーム負圧側面を有するプラットフォームであって、その各々が互いに及びタービンブレードと非一体形の部品を含むプラットフォームと、
   を備え、プラットフォームが、プラットフォーム正圧側面とプラットフォーム負圧側面との間に接合部を含み、プラットフォームは、プラットフォーム正圧側面及びプラットフォーム負圧側面の少なくとも一方と接合部が整列するよう構成される、ロータブレード組立体。
2. 前記シャンクの前方部分が前方シャンク面を含み、シャンクの後方部分が後方シャンク面を含み、接合部が、前方シャンク面及び後方シャンク面の両方と整列する、請求項１記載のロータブレード組立体。
3. 前記前方シャンク面が、取付手段と翼形部との間を半径方向に延在する角度方向幅を有する前方接面を含み、後方シャンク面６４が、取付手段と翼形部との間を半径方向に延在する角度方向幅を有する後方接面を含み、接合部の角度位置が前方シャンク面の角度方向幅内の位置を含み、接合部の角度位置が後方シャンク面の角度方向幅内の位置を含む、請求項２記載のロータブレード組立体。
4. 前記プラットフォーム正圧側面が前方スカートを含み、プラットフォーム負圧側面が前方スカートを含み、接合部が前方接合部を含み、該前方接合部が、プラットフォーム正圧側面の前方スカートとプラットフォーム負圧側面の前方スカートとの間に形成されるほぼ半径方向に延在するシームを含み、前方シャンク面が角度方向幅を有し、前方接合部の角度位置が前方シャンク面の角度方向幅内の位置を含む、請求項２記載のロータブレード組立体。
5. 前記プラットフォーム正圧側面が後方スカートを含み、プラットフォーム負圧側面が後方スカートを含み、接合部が後方接合部を含み、該後方接合部が、プラットフォーム正圧側面の後方スカートとプラットフォーム負圧側面の後方スカートとの間に形成されるほぼ半径方向に延在するシームを含み、後方シャンク面が角度方向幅を有し、後方接合部の角度位置が後方シャンク面の角度方向幅内の位置を含む、請求項４記載のロータブレード組立体。
6. 前記前方接合部の角度位置が、前方シャンク面のほぼ角度中間点を含む、請求項４記載のロータブレード組立体。
7. 前記前方シャンク面は、取付手段と翼形部との間を半径方向に延在する角度方向幅を有する前方接面を含み、後方シャンク面６４が、取付手段と翼形部との間を半径方向に延在する角度方向幅を有する後方接面を含む、請求項５記載のロータブレード組立体。
8. 前記プラットフォーム正圧側面の前方スカート及びプラットフォーム負圧側面の前方スカートが、前方接合部が前方シャンク面の半径方向高さに延在するように構成され、プラットフォーム正圧側面の後方スカート及びプラットフォーム負圧側面の後方スカートが、後方接合部が後方シャンク面の径方向高さに延在するように構成される、請求項７記載のロータブレード組立体。
9. 前記プラットフォーム正圧側面が後方スカートを含み、プラットフォーム負圧側面が後方スカートを含み、接合部が後方接合部を含み、該後方接合部が、プラットフォーム正圧側面の後方スカートとプラットフォーム負圧側面の後方スカートとの間に形成されるほぼ半径方向に延在するシームを含み、後方シャンク面が角度方向幅を有し、後方接合部の角度位置が後方シャンク面の角度方向幅内の位置を含む、請求項２記載のロータブレード組立体。
10. 前記後方接合部の角度位置が、後方シャンク面のほぼ角度中間点を含む、請求項９記載のロータブレード組立体。
11. 前記プラットフォーム正圧側面及びプラットフォーム負圧側面が、組み立て時に翼形部のベース付近で該翼形部を囲む開口を形成するよう構成され。接合部が、翼形部の前方縁部及び後方縁部と実質的に整列する、請求項１記載のロータブレード組立体。
12. 前記前方シャンク面及び後方シャンク面の少なくとも一方に沿って半径方向に延在し、且つ接合部を通って流入してシャンクとプラットフォームとの間を流れる漏洩流を妨げるよう構成された軸方向突出リッジを更に備える、請求項２記載のロータブレード組立体。
13. 前記前方シャンク面が複数のリッジを含み、リッジが互いに実質的に平行であり、前方シャンク面が接合部の各側面上に少なくとも１つのリッジを含み、該各リッジが前方シャンク面の実質的に半径方向高さ全体に延在する、請求項１２記載のロータブレード組立体。
14. 前記プラットフォーム正圧側面の前方スカート及びプラットフォーム負圧側面の前方スカートが、前方接合部が前方シャンク面の半径方向高さに延在するように構成され、前方接合部に隣接してプラットフォーム正圧側面が前方シャンク面に向かって突き出た軸方向に延在するリップ部を含み、前方接合部に隣接してプラットフォーム負圧側面が前方シャンク面に向かって突き出た軸方向に延在するリップ部を含み、前方シャンク面が、内部に形成された半径方向に延在する溝を含み、該溝内にプラットフォーム正圧側面のリップ部及びプラットフォーム負圧側面のリップ部が延在する、請求項７記載のロータブレード組立体。
15. 前記プラットフォーム正圧側面のリップ部及び溝が軸方向重なりを含むように構成され、プラットフォーム負圧側面のリップ部及び溝が軸方向重なりを含むように構成される、請求項１４記載のロータブレード組立体。
16. 前記プラットフォーム正圧側面の前方スカート及びプラットフォーム負圧側面の前方スカートが、前方接合部が前方シャンク面の半径方向高さに延在するように構成され、プラットフォーム正圧側面の前方スカート及び前方シャンク面が相互連結リッジを含み、プラットフォーム負圧側面の前方スカート及び前方シャンク面が相互連結リッジを含み、プラットフォーム正圧側面の前方スカート上の少なくとも１つのリッジが、プラットフォーム正圧側面の実質的に半径方向高さ全体に延在し、プラットフォーム負圧側面の前方スカート上の少なくとも１つのリッジが、プラットフォーム負圧側面の実質的に半径方向高さ全体に延在し、前方シャンク面上の少なくとも１つのリッジが、前方シャンク面の実質的に半径方向高さ全体に延在し、相互連結が少なくとも軸方向重なりを有する、請求項７記載のロータブレード組立体。
17. 前記複数のタービンブレード、複数のプラットフォーム負圧側面、及び複数のプラットフォーム正圧側面を更に備え、
    プラットフォーム負圧側面及びプラットフォーム正圧側面の各々が、その構成が同様であり、且つ複数のタービンブレードの翼形部を囲むよう構成された複数の開口を画成するように円周方向配列で配置され、
    ロータブレード組立体が更に、複数の円周方向に間隔を置いて配置されるロータホイール取付手段を有するロータホイールを備え、取付手段が、ロータホイールの周りで所定角度位置にてタービンブレードの各々のタービンブレード取付手段を受けるように構成される、請求項２記載のロータブレード組立体。
18. タービンエンジン用のロータブレード組立体であって、
    取付手段と翼形部との間に置かれ且つ前方シャンク面及び後方シャンク面を有するシャンクを含むタービンブレードと、
    を備え、前方シャンク面が角度方向幅を有する前方接面を含み、該前方接面が取付手段と翼形部との間で半径方向に延在し、後方シャンク面が角度方向幅を有する後方接面を含み、該後方接面が取付手段と翼形部との間で半径方向に延在し、
    ロータブレード組立体が更に、
    プラットフォーム正圧側面及びプラットフォーム負圧側面を有するプラットフォームであって、その各々が互いに及びタービンブレードと非一体形の部品を含むプラットフォームと、
    を備え、プラットフォームが、プラットフォーム正圧側面とプラットフォーム負圧側面との間に接合部を含み、接合部の前方セクションに沿って接合部の角度位置が前方シャンク面の角度方向幅内の位置を含み、接合部の後方セクションに沿って接合部の角度位置が後方シャンク面の角度方向幅内の位置を含む、ロータブレード組立体。
19. 前記プラットフォーム正圧側面が前方スカート及び後方スカートを含み、プラットフォーム負圧側面が前方スカート及び後方スカートを含み、接合部の前方セクションが、プラットフォーム正圧側面の前方スカートとプラットフォーム負圧側面の前方スカートとの間に形成されるほぼ半径方向に延在するシームを含み、前方シャンク面が角度方向幅を有し、前方接合部の角度位置が前方シャンク面のほぼ角度中間点を含み、接合部の後方セクションが、プラットフォーム正圧側面の後方スカートとプラットフォーム負圧側面の後方スカートとの間に形成されるほぼ半径方向に延在するシームを含み、後方シャンク面が角度方向幅を有し、後方接合部の角度位置が後方シャンク面のほぼ角度中間点を含む、請求項１８記載のロータブレード組立体。
20. 前記漏洩を阻止するためのロータブレード組立体を構成する方法であって、該ロータブレード組立体が、タービンブレードと、プラットフォーム正圧側面及びプラットフォーム負圧側面を有する非一体形プラットフォームとを含み、ロータブレード組立体が、取付手段と翼形部との間に置かれ且つ前方シャンク面及び後方シャンク面を有するシャンクを含み、前方シャンク面が、角度方向幅を有し且つ取付手段と翼形部との間に半径方向に延在する前方接面を含み、後方シャンク面が、角度方向幅を有し且つ取付手段と翼形部との間に半径方向に延在する後方接面を含み、
    方法が、組み立て時に、プラットフォーム正圧側面とプラットフォーム負圧側面との間に狭い半径方向に延在するシームを有する接合部が生成されるようにプラットフォーム正圧側面とプラットフォーム負圧側面とを構成するステップを含み、接合部の前方セクションに沿って、接合部の角度位置が前方シャンク面の角度方向幅内の位置を含み、接合部の後方セクションに沿って、接合部の角度位置が後方シャンク面の角度方向幅内の位置を含む、方法。
21. 前記後方接合部の角度位置が、後方シャンク面のほぼ角度中間点を含み、前方接合部の角度位置が、前方シャンク面のほぼ角度中間点を含む、請求項２０記載の方法。