JP2017057851A - ブレードディスクの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 - Google Patents

Abstract

【課題】タービンディスク及びタービンブレードの少なくとも一方に対する応力を低減できるブレードディスクを提供する。【解決手段】基準ラインに対するダブテールバックカット１３０についてのスタートライン１５０を決定し、ダブテールバックカット１３０についての切断角を決定し、スタートライン１５０及び切断角に応じてブレードダブテール１１０又はディスクダブテールスロットのうちの少なくとも一方から材料を除去して、ダブテールバックカット１３０を形成する。基準ラインは、ブレードダブテールの前面から約２．８６６インチに位置付けることができ、基準ラインに対するダブテールバックカット１３０についてのスタートライン１５０の決定は、ダブテールの正圧側面においてダブテールバックカット１３０のスタートライン１５０が基準ラインから前方方向で少なくとも約２．５６６インチにあるように実施される。【選択図】図５

Description

本出願及び結果として得られる特許は、全体的に、ガスタービンエンジンに関し、より詳細には、装着されたタービンブレードの荷重経路をディスクにおける応力集中特徴要素及び／又はタービンブレード自体における応力集中特徴要素の周りに逸らすように設計された修正タービンブレードダブテール及び／又はディスクダブテールスロットに関する。

ガスタービンディスクは、ダブテールスロットを定めるディスクの外周周りに幾つかの円周方向に離間したダブテールを含むことができる。ダブテールスロットの各々は、タービンブレードを軸方向に受けることができる。タービンブレードは、翼形部分と、ダブテールスロットに相補的な形状を有するブレードダブテールとを有することができる。タービンブレードは、ディスクの冷却スロット及びブレードのダブテール部分に形成された溝又はスロットを通って流入する空気により冷却することができる。通常、冷却スロットは、交互するダブテール及びダブテールスロットの周囲を通って円周方向に延びることができる。

ブレードダブテールとダブテールスロットとの境界位置は、過剰なブレード荷重及び応力集中幾何形状に起因して寿命を制限する位置となる可能性がある。従来、ダブテールバックカットは、このような応力を軽減するため特定のタービンエンジンにおいて使用されてきた。しかしながら、これらのバックカットは、本質的に軽微であり、ディスクに対する応力低減、タービンブレードに対する応力低減及びタービンブレードの有効寿命と調和させるのに最適ではなかった。

従って、タービンブレード及び／又はディスク及びこれらの相互作用の改善に対する要求がある。このようなタービンブレード及び／又はディスクは、タービンブレードの空力的挙動に悪影響を与えることなく、改善されたタービンブレードの寿命及びシステム効率の改善のため全体の応力低減を促進することができる。

米国特許第７，４７６，０８４号明細書

本出願及び結果として得られる特許は、タービンディスク及びタービンブレードの少なくとも一方に対する応力を低減する方法を提供する。本方法は、基準ラインに対するダブテールバックカットについてのスタートラインを決定するステップ（ａ）と、ダブテールバックカットについての切断角を決定するステップ（ｂ）と、スタートライン及び切断角に応じ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うちの少なくとも一方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（ｃ）と、を含むことができる。基準ラインは、ブレードダブテールの前面から約２．８６６インチ（約７２．７９６ミリメートル）に位置付けることができ、ステップ（ａ）は、ダブテールの正圧側面においてダブテールバックカットのスタートラインが基準ラインから前方方向で少なくとも約２．５６６インチ（約６５．１７６ミリメートル）にあるように実施される。

本出願及び結果として得られる特許は、タービンブレードを提供する。タービンブレードは、翼形部及びブレードダブテールを含むことができ、ブレードダブテールは、タービンディスクにおいてダブテールスロットに相応する形状にされ、ブレードダブテールが、正圧側面及び負圧側面を有し、ブレードダブテールが、最適ブレード幾何形状に応じたサイズ及び位置付けにされたダブテールバックカットを含む。ダブテールバックカットのスタートラインは、ダブテール軸に沿ったダブテールバックカットの長さを定め、且つダブテール軸の中心線に沿ってブレードダブテールの前面から約２．８６６インチ（約７２．７９６ミリメートル）に位置付けられた基準ラインに対して決定され、ダブテールの正圧側面においてダブテールバックカットのスタートラインが、基準ラインから前方方向で少なくとも約２．５６６インチ（約６５．１７６ミリメートル）にある。

本出願及び結果として得られる特許は更に、ロータディスクと結合された複数のタービンブレードを備えたタービンロータを提供し、上記各タービンブレードが翼形部とブレードダブテールとを含み、上記ロータディスクが、上記ブレードダブテールに相応する形状にされた複数のダブテールスロットを含み、上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一方が、ブレード及びディスク幾何形状に応じた形状及び位置付けにされたダブテールバックカットを含む。上記ダブテールバックカットのスタートラインが、ダブテール軸に沿った上記ダブテールバックカットの長さを定め、且つ上記ダブテール軸の中心線に沿って上記ブレードダブテールの前面から約２．８６６インチ（約７２．７９６ミリメートル）に位置付けられた基準ラインに対して決定され、上記ダブテールの正圧側面において上記ダブテールバックカットのスタートラインが、上記基準ラインから前方方向で少なくとも約２．５６６インチ（約６５．１７６ミリメートル）にある。

本出願及び結果として得られる特許のこれら及び他の特徴並びに改善は、当業者には、幾つかの図面及び添付の請求項を参照しながら以下の詳細な説明を精査することによって明らかになるであろう。

圧縮機、燃焼器、タービン及び負荷を示すガスタービンエンジンの概略図。 タービンブレードが取り付けられたタービンディスクセグメントの斜視図。 図２のタービンブレードの負圧側面の斜視図。 図２のタービンブレードの正圧側面の斜視図。 本明細書で記載することができるタービンブレードダブテールを備えたタービンブレードの部分斜視図。 図５のタービンブレードダブテールの部分断面図。 本明細書で記載することができるタービンブレードダブテールの代替の実施形態の部分斜視図。

次に、幾つかの図全体を通して同様の参照符号が同様の要素を表す図面を参照すると、図１は、本明細書で使用することができるガスタービンエンジン１０の概略図を示す。ガスタービンエンジン１０は、圧縮機１５を含むことができる。圧縮機１５は、流入する空気２０の流れを圧縮する。圧縮機１５は、圧縮された空気２０の流れを燃焼器２５に供給する。燃焼器２５は、圧縮された空気２０の流れを加圧された燃料３０の流れと混合し、混合気を点火して燃焼ガス３５の流れを生成する。単一の燃焼器２５のみが図示されているが、ガスタービンエンジン１０は、あらゆる数の燃焼器２５を含むことができる。次に、燃焼ガス３５の流れは、タービン４０に供給される。次に、燃焼ガス３５の流れは、タービン４０に供給される。燃焼ガス３５の流れは、タービン４０を駆動して、機械的仕事を生成するようにする。タービン４０において生成される機械的仕事は、シャフト４５を介して圧縮機１５及び発電機及び同様のものなどの外部負荷５０を駆動する。

ガスタービンエンジン１０は、天然ガス、種々のタイプのシンガス、液体燃料、及び／又は他のタイプの燃料並びにこれらの配合物を用いることができる。ガスタービンエンジン１０は、限定ではないが、７又は９シリーズ高出力ガスタービンエンジン及び同様のものなどを含む、ニューヨーク州スケネクタディ所在のＧｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｍｐａｎｙによって提供される複数の異なるガスタービンエンジンのうちの１つとすることができる。ガスタービンエンジン１０は、異なる構成を有することができ、他のタイプの構成要素を用いることができる。また、他のタイプのガスタービンエンジンを用いてもよい。また、複数のガスタービンエンジン、他のタイプのタービン、及び他のタイプの発電機器を本明細書で共に用いることもできる。

図２は、ガスタービンブレード６０を備えたガスタービンディスクセグメント５５の１つの実施例の斜視図である。ディスクセグメント５５は、対応する形状のブレードダブテール７０を受けて、タービンブレード６０をディスク５５に固定するダブテールスロット６５を含むことができる。図３及び４は、翼形部７５及びブレードダブテール７０を含むタービンブレード６０の対向する側部を示している。図３は、タービンブレード６０の正圧側面を示し、図４は、タービンブレード６０の負圧側面を示している。ダブテールスロット６５は通常、ブレード６０のダブテール７０が、略軸方向で、すなわちディスク５５の軸線に傾斜せずに略平行にダブテールスロット６５に挿入することができるので、「軸方向嵌め込み式の」スロットと呼ばれる。

ブレードダブテール７０とディスクダブテールスロット６５との境界面は、応力集中を生じる可能性がある。応力集中特徴要素の１つの実施例は、冷却スロットとすることができる。上述のように、タービンブレード６０及びディスク５５の上流側面又は下流側面は、各ダブテール７０及びダブテールスロット６５の半径方向内側部分の周囲で円周方向に貫通して延びる環状冷却スロットを備えることができる。冷却空気（例えば、圧縮機吐出空気及び同様のもの）は、冷却スロットに供給することができ、該冷却スロットは、冷却空気をダブテールスロット６５の半径方向内側部分に供給して、ブレード６０のベース部分における溝又はスロット（図示せず）を通過させ、ブレード翼形部分７５の内部を冷却する。

応力集中特徴要素の第２の実施例は、ブレード保持ワイヤスロットとすることができる。ブレード６０及びディスク５５の上流側面又は下流側面は、各ダブテール７０及びダブテールスロット６５の半径方向内側部分の周囲で円周方向に貫通して延びる環状保持スロットを備えることができる。ブレード保持ワイヤは、保持ワイヤスロットに挿入することができ、これによりブレードに対して軸方向保持を提供する。これらの実施例の何れか及び同様の状況において、場合によっては、応力集中部は、タービンディスク５５及び／又はタービンブレード６０の寿命制限位置とすることができる。

図５及び６は、本明細書で記載することができるタービンブレード１００の１つの実施例を示す。ブレード１００は、翼形部１０５と、上述のものと類似したダブテール１１０とを含むことができる。ダブテール１１０は、ダブテール正圧側面及びダブテール負圧側面上に延びる１又はそれ以上の圧力面又はタング１２０を含むことができる。ここでは１つのタング１２０が図示されているが、あらゆる数のタング１２０を用いることができる。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、１又はそれ以上のバックカット１３０をブレードダブテールタング１２０の負圧側面後端及び正圧側面前端の何れか又は両方に形成することができる。或いは、バックカット１３０はまた、ダブテールスロット６５（図２を参照）において複数のスロットタング１４０に形成することができる。バックカット１３０は、所定量の材料をタング１４０から除去することにより形成することができる。材料は、研削又はミルプロセス又は同様のものなどのあらゆる好適なプロセスを用いて除去することができる。更に、これらのプロセスは、ブレードダブテール１１０（及び／又はディスクダブテールスロット６５）を形成するのに使用される対応するプロセスと同じ又は類似のものとすることができる。

除去されることになる材料の量及びひいてはバックカット１３０のサイズは、基準ラインＭに対するダブテールバックカット１３０のスタートライン１５０、すなわち、ダブテール軸に沿ったダブテールバックカット１３０の長さを定めるスタートラインを最初に見つけることにより決定することができる。切断角１７０はまた、バックカット１３０に対して決定することができる。スタートライン１５０及び切断角１７９は、タービンディスク５５に対する応力低減と、タービンブレードの有効寿命及びタービンブレード１００の空力挙動の維持又は改善との間の均衡を最大限にするように、ブレード及びディスク幾何形状に応じて最適化することができる。従って、ダブテールバックカット１３０が大きすぎる場合には、バックカット１３０は、タービンブレード１００の耐用年数に悪影響を及ぼす可能性がある。ダブテールバックカット１３０が小さすぎる場合には、タービンブレード１００の寿命は最大になることができるが、タービンブレードとディスク間の境界部における応力集中は、最大の耐用年数による恩恵を得ることはできない。

バックカット１３０は、平坦又は非平坦とすることができる。本明細書では、切断角１７０は、開始切断角として定めることができる。一部のタービンクラスにおいて、切断角１７０は、ブレードダブテール１１０のブレード荷重面がディスクダブテールスロット６５との接触を喪失するほど十分にバックカット１３０が深くなるまでスタートライン１５０から適切にすることができる。ディスクダブテールスロット６５との接触が喪失されると、定められたエンベローブの外部にある何らかの深さ又は形状のカットは、許容可能なものとなる。ブレードダブテール１１０及びディスクダブテールスロット６５は、１又はそれ以上のタング１２０，１４０を含み、バックカット１３０におけるスタートライン１５０及び／又は切断角１７０は、幾つかのタング１２０，１４０の各々と別個に決定することができる。ダブテールバックカット１３０は、タービンブレード１００（及び／又はダブテールスロット６５）の正圧側面及び負圧側面の一方又は両方に形成することができる。

ダブテールバックカット１３０のスタートライン１５０及び切断角１７０は、ブレード及びディスクの幾何形状に有限要素解析を実施することにより決定することができる。エンジンデータに基づいた仮想熱負荷及び構造負荷をブレード１００及びディスク５５の有限要素グリッドに適用し、エンジン作動条件をシミュレートすることができる。有限要素モデルを用いて、バックカット無し幾何形状及び一連の変化するバックカット幾何形状を解析することができる。バックカット幾何形状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することができる。次いで、予測応力を適切な材料データを用いてフィールドデータに相関付けて、各バックカット幾何形状に対するブレード及びディスク寿命並びにブレード空力挙動を予測することができる。ブレード及びディスク寿命並びにブレード空力挙動の両方を考慮することにより、最適なバックカット幾何形状及び許容可能なバックカット幾何形状範囲を決定することができる。

従って、各ダブテールバックカット１３０に対して最適化されたスタートライン１５０及び切断角１７０は、タービンディスクに対する応力低減と、タービンブレードに対する応力低減と、タービンブレードの有効寿命及びガスタービンブレードの空力挙動の維持又は改善との間の均衡を最大限にするように、有限要素解析を用いて決定することができる。特定の寸法について説明しているが、本明細書で記載されるタービンブレード１００は、必ずしもかかる特定の寸法に限定されるものではない。最大ダブテールバックカットは、基準ラインＷからの図示のスタートライン１５０に対する公称距離によって測定することができる。有限要素解析を通じて、ダブテールバックカットが大きいほど、ガスタービンブレードの許容寿命に対する犠牲が生じることになる点が明らかになった。最適寸法の記載において、ブレードダブテール１１０及び／又はディスクダブテールスロット６５の複数のタング１２０，１４０に対して別個の値を決定することができる。

この実施例において、基準ラインＭはまた、ブレード又はディスク幾何形状に従って変えることができる。基準ラインＷは、ダブテール軸の中心線Ｓに沿ってブレード又はディスクダブテールの前面１４５から一定距離に位置付けることができる。この実施例において、基準ラインＭは、バックカット１３０のスタートライン１５０から約２．６４６インチ（約６７．２０８ミリメートル）とすることができる。しかしながら、基準ラインＭは、スタートライン１５０又は前面１４５から約１インチ〜約３．５インチ（約２５〜約８９ミリメートル）又はそれ以上の範囲とすることができる。ここで他の長さを用いることもできる。基準ラインＷは、最適化されたダブテールバックカットスタートラインを位置特定するための各タービンクラスの各ブレード及びディスクに対する特定可能な基準ポイントを提供する。この実施例において、バックカット１３０は、ニューヨーク州スケネクタディ所在のＧｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｍｐａｎｙによって提供される９Ｅ．０４ガスタービンエンジンの第２の段において最適化することができる。

バックカット１３０の長さ１６０は、約０．２２インチ（約５．５８８ミリメートル）、すなわち、スタートライン１５０から前面１４５までとすることができる。しかしながら、長さ１６０は、約０．１５〜約０．３インチ（約３．８１〜約７．６２ミリメートル）の範囲とすることができる。従って、この範囲を前提とすると、基準ラインＷは、ダブテール１１０の前面１４５から約２．８６６インチ（約７２．７９６ミリメートル）に位置付けることができ、上述のバックカット長さの範囲を前提として、スタートライン１５０から約２．７１６インチ〜約２．５６６インチ（約６８．９８６〜約６５．１７６ミリメートル）の範囲とすることができる。（但し、これは、基準ラインＷの位置が固定されたままであることを前提としている。異なる基準ラインＷをここで用いることもできる。）ここで他の距離を用いてもよい。ダブテールバックカット１３０において、切断角１７０もまた決定することができる。この実施例では、切断角１７０は約１．３度とすることができる。しかしながら、切断角１７０は、約０．７度〜約２．０度の範囲とすることができる。ここで他の切断角１７０を用いてもよい。本明細書では、他の好適なサイズ、形状、及び構成を用いることができる。

図７は、本明細書で記載することができるタービンブレード２００の別の実施形態を示す。この実施例において、タービンブレード２００は、２つのタング１２０を備えたダブテール１１０を有することができる。従って、各タング１２０上のバックカット１３０の長さ１６０は、変えることができる。バックカット１３０のスタートライン１５０は、上述したような基準ラインＭからのほぼ同じ距離とすることができるが、バックカットの長さ１６０は可変である。切断角１７０は約１．２度とすることができる。本明細書では他の寸法及び他の角度を用いてもよい。

ダブテールバックカットは、通常の高温ガス経路検査プロセスの間１ユニットに形成することができることが予想される。この構成では、ブレード荷重経路は、ディスク及び／又はブレード応力集中特徴要素における高応力領域の周りに逸らすべきである。基準ラインに対する最適スタートライン及び最適切断角を含むカット軽減パラメータは、ガスタービンディスクにける応力低減、ガスタービンブレードにおける応力低減、ガスタービンブレードの有効寿命、及びガスタービンブレードの空力挙動の維持又は改善との間の均衡を最大限にするダブテールバックカットを定める。応力集中の低減は、ガスタービンディスクの損傷の低減に役立ち、これにより全体のディスク疲労寿命の有意な恩恵を実現する。

上記のことは、本出願及びその結果として得られる特許の特定の実施形態にのみに関連している点を理解されたい。添付の請求項及びその均等物によって定義される本発明の全体的な技術的思想及び範囲から逸脱することなく、当業者であれば多くの変更及び修正を本明細書において行うことができる。

最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様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一方に対する応力を低減する方法であって、上記ディスクには複数のタービンブレードが取り付け可能であり、上記タービンブレードの各々が、上記ディスクの相応の形状にされたダブテールスロットに係合可能なブレードダブテールを含み、上記ブレードダブテールが正圧側面及び負圧側面を有し、
上記方法が、
基準ライン（Ｍ）に対するダブテールバックカットについてのスタートラインを決定して、ダブテール軸に沿った上記ダブテールバックカットの長さを定めるステップ（ａ）と、
上記ダブテールバックカットについての切断角を決定するステップ（ｂ）と、
上記スタートライン及び上記切断角に応じて上記ブレードダブテール又は上記ディスクダブテールスロットのうちの少なくとも一方から材料を除去して、上記ダブテールバックカットを形成するステップ（ｃ）と、
を含み、
上記スタートライン及び上記切断角は、上記ディスクに対する応力低減、上記ブレードに対する応力低減、上記タービンブレードの有効寿命、及び上記タービンブレードの空力挙動の維持又は改善との間の均衡を最大限にするように、ブレード及びディスク幾何形状に応じて最適化され、上記基準ラインは、上記ダブテール軸の中心線に沿って上記ブレードダブテールの前面から約２．８６６インチ（約７２．７９６ミリメートル）に位置付けられ、上記ステップ（ａ）が、上記ダブテールの正圧側面において上記ダブテールバックカットのスタートラインが上記基準ラインから前方方向で少なくとも約２．５６６インチ（約６５．１７６ミリメートル）にあるように実施される、方法。
［実施態様２］
上記ダブテールの負圧側面において、上記ダブテールバックカットのスタートラインが、上記基準ライン（Ｍ）から後方方向で少なくとも約２．５６６インチ（約６５．１７６ミリメートル）にある、実施態様１に記載の方法。
［実施態様３］
上記ダブテールの負圧側面又は正圧側面において、上記ダブテールバックカットのスタートラインが、上記基準ライン（Ｍ）から少なくとも約２．６４６インチ（約６７．２０８ミリメートル）にある、実施態様１に記載の方法。
［実施態様４］
上記ステップ（ｂ）が、上記正圧側面のバックカット及び上記負圧側面のバックカットの各々について上記切断角が最大で２度であるように実施される、実施態様２に記載の方法。
［実施態様５］
上記ステップ（ｂ）が、上記正圧側面のバックカット及び上記負圧側面のバックカットの各々について上記切断角が最大で１．３度であるように実施される、実施態様２に記載の方法。
［実施態様６］
上記スタートライン及び上記切断角は、上記ブレード及びディスク幾何形状に対して有限要素解析を実行することにより最適化される、実施態様５に記載の方法。
［実施態様７］
上記ステップ（ｂ）は、非平坦面を有する上記ダブテールバックカットを定めるために複数の切断角を決定することによって実施される、実施態様１に記載の方法。
［実施態様８］
上記ステップ（ｃ）は、上記ブレードダブテールから材料を除去することにより実施される、実施態様１に記載の方法。
［実施態様９］
上記ステップ（ｃ）は、上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り実施される、実施態様１に記載の方法。
［実施態様１０］
上記ステップ（ｃ）は、上記ブレードダブテールから及び上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り実施される、実施態様１に記載の方法。
［実施態様１１］
上記ステップ（ｃ）は更に、上記ブレードダブテール及び上記ディスクダブテールスロットからの材料除去に基づいて結果として得られた角度が上記切断角を超えないように実施される、実施態様１０に記載の方法。
［実施態様１２］
翼形部とブレードダブテールとを備えたタービンブレードであって、上記ブレードダブテールが、タービンディスクにおいてダブテールスロットに相応する形状にされ、上記ブレードダブテールが、正圧側面及び負圧側面を有し、上記ブレードダブテールが、上記ディスクに対する応力低減、上記ブレードに対する応力低減、上記タービンブレードの有効寿命、及び上記タービンブレードの空力挙動の維持又は改善との間の均衡を最大限にするようにブレード幾何形状に応じたサイズ及び位置付けにされたダブテールバックカットを含み、上記ダブテールバックカットのスタートラインが、ダブテール軸に沿った上記ダブテールバックカットの長さを定め、且つ上記ダブテール軸の中心線に沿って上記ブレードダブテールの前面から約２．８６６インチ（約７２．７９６ミリメートル）に位置付けられた基準ライン（Ｍ）に対して決定され、上記ダブテールの正圧側面において上記ダブテールバックカットのスタートラインが、上記基準ラインから前方方向で少なくとも約２．５６６インチ（約６５．１７６ミリメートル）にある、タービンブレード。
［実施態様１３］
上記ダブテールの負圧側面において、上記ダブテールバックカットのスタートラインが、上記基準ライン（Ｍ）から後方方向で少なくとも約２．５６６インチ（約６５．１７６ミリメートル）にある、実施態様１２に記載のタービンブレード。
［実施態様１４］
上記ダブテールの負圧側面又は正圧側面において、上記ダブテールバックカットのスタートラインが、上記基準ライン（Ｍ）から少なくとも約２．６４６インチ（約６７．２０８ミリメートル）にある、実施態様１２に記載のタービンブレード。
［実施態様１５］
上記正圧側面のバックカット及び上記負圧側面のバックカットの各々について切断角が最大で２度である、実施態様１２に記載のタービンブレード。
［実施態様１６］
上記正圧側面のバックカット及び上記負圧側面のバックカットの各々について上記切断角が最大で１．３度である、実施態様１３に記載のタービンブレード。
［実施態様１７］
上記ダブテールバックカットが非平坦な面を有する、実施態様１２に記載のタービンブレード。
［実施態様１８］
ロータディスクと結合された複数のタービンブレードを備えたタービンロータであって、上記各タービンブレードが翼形部とブレードダブテールとを含み、上記ロータディスクが、上記ブレードダブテールに相応する形状にされた複数のダブテールスロットを含み、上記ブレードダブテールが、正圧側面及び負圧側面を有し、上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一方が、上記ディスクに対する応力低減、上記ブレードに対する応力低減、上記タービンブレードの有効寿命、及び上記タービンブレードの空力挙動の維持又は改善との間の均衡を最大限にするようなブレード及びディスク幾何形状に応じた形状及び位置付けにされたダブテールバックカットを含み、上記ダブテールバックカットのスタートラインが、ダブテール軸に沿った上記ダブテールバックカットの長さを定め、且つ上記ダブテール軸の中心線に沿って上記ブレードダブテールの前面から約２．８６６インチ（約７２．７９６ミリメートル）に位置付けられた基準ラインに対して決定され、上記ダブテールの正圧側面において上記ダブテールバックカットのスタートラインが、上記基準ラインから前方方向で少なくとも約２．５６６インチ（約６５．１７６ミリメートル）にある、タービンロータ。
［実施態様１９］
上記ダブテールの負圧側面において、上記ダブテールバックカットのスタートラインが、上記基準ラインから後方方向で少なくとも約０．２２インチ（約５．５９ミリメートル）にある、実施態様１８に記載のタービンロータ。
［実施態様２０］
上記ダブテールの負圧側面又は正圧側面において、上記ダブテールバックカットのスタートラインが、上記基準ラインから少なくとも約２．６４６インチ（約６７．２０８ミリメートル）にある、実施態様１８に記載のタービンロータ。

１０ ガスタービンエンジン
１５ 圧縮機
２０ 空気
２５ 燃焼器
３０ 燃料
３５ 燃焼ガス
４０ タービン
４５ シャフト
５０ 負荷
５５ ディスクセグメント
６０ ブレード
６５ ダブテールスロット
７０ ダブテール
７５ 翼形部
１００ ブレード
１０５ 翼形部
１１０ ダブテール
１２０ タング
１３０ バックカット
１４０ スロットタング
１４５ 前面
１５０ スタートライン
１６０ 長さ
１７０ 切断角
２００ ブレード

Claims (15)

1. タービンディスク（５５）及びタービンブレード（１００）の少なくとも一方に対する応力を低減する方法であって、前記ディスクには複数のタービンブレードが取り付け可能であり、前記タービンブレードの各々が、前記ディスクの相応の形状にされたダブテールスロット（６５）に係合可能なブレードダブテール（１１０）を含み、前記ブレードダブテールが正圧側面及び負圧側面を有し、
   前記方法が、
   基準ライン（Ｍ）に対するダブテールバックカット（１３０）についてのスタートライン（１５０）を決定して、ダブテール軸に沿った前記ダブテールバックカットの長さ（１６０）を定めるステップ（ａ）と、
   前記ダブテールバックカットについての切断角（１７０）を決定するステップ（ｂ）と、
   前記スタートライン及び前記切断角に応じて前記ブレードダブテール又は前記ディスクダブテールスロットのうちの少なくとも一方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（ｃ）と、
   を含み、
   前記スタートライン及び前記切断角は、前記ディスクに対する応力低減、前記ブレードに対する応力低減、前記タービンブレードの有効寿命、及び前記タービンブレードの空力挙動の維持又は改善との間の均衡を最大限にするように、ブレード及びディスク幾何形状に応じて最適化され、前記基準ラインは、前記ダブテール軸の中心線に沿って前記ブレードダブテールの前面（１４５）から約２．８６６インチ（約７２．７９６ミリメートル）に位置付けられ、前記ステップ（ａ）が、前記ダブテールの正圧側面において前記ダブテールバックカットのスタートラインが前記基準ラインから前方方向で少なくとも約２．５６６インチ（約６５．１７６ミリメートル）にあるように実施される、方法。
2. 前記ダブテール（１１０）の負圧側面において、前記ダブテールバックカット（１３０）のスタートライン（１５０）が、前記基準ライン（Ｍ）から後方方向で少なくとも約２．５６６インチ（約６５．１７６ミリメートル）にある、請求項１に記載の方法。
3. 前記ダブテール（１１０）の負圧側面又は正圧側面において、前記ダブテールバックカット（１３０）のスタートライン（１５０）が、前記基準ライン（Ｍ）から少なくとも約２．６４６インチ（約６７．２０８ミリメートル）にある、請求項１に記載の方法。
4. 前記ステップ（ｂ）が、前記正圧側面のバックカット（１３０）及び前記負圧側面のバックカット（１３０）の各々について前記切断角（１７０）が最大で２度であるように実施される、請求項２に記載の方法。
5. 前記スタートライン（１５０）及び前記切断角（１７０）は、前記ブレード及びディスク幾何形状に対して有限要素解析を実行することにより最適化される、請求項４に記載の方法。
6. 前記ステップ（ｂ）は、非平坦面を有する前記ダブテールバックカット（１３０）を定めるために複数の切断角（１７０）を決定することによって実施される、請求項１に記載の方法。
7. 前記ステップ（ｃ）は、前記ブレードダブテール（１１０）から材料を除去することにより実施される、請求項１に記載の方法。
8. 前記ステップ（ｃ）は、前記ディスクダブテールスロット（６５）から材料を除去することにより実施される、請求項１に記載の方法。
9. 前記ステップ（ｃ）は、前記ブレードダブテール（１１０）から及び前記ディスクダブテールスロット（６５）から材料を除去することにより実施される、請求項１に記載の方法。
10. 前記ステップ（ｃ）は更に、前記ブレードダブテール（１１０）及び前記ディスクダブテールスロット（６５）からの材料除去に基づいて結果として得られた角度が前記切断角（１７０）を超えないように実施される、請求項９に記載の方法。
11. 翼形部（１０５）とブレードダブテール（１１０）とを備えたタービンブレード（１００）であって、前記ブレードダブテールが、タービンディスク（５５）においてダブテールスロット（６５）に相応する形状にされ、前記ブレードダブテールが、正圧側面及び負圧側面を有し、前記ブレードダブテールが、前記ディスクに対する応力低減、前記ブレードに対する応力低減、前記タービンブレードの有効寿命、及び前記タービンブレードの空力挙動の維持又は改善との間の均衡を最大限にするようにブレード幾何形状に応じたサイズ及び位置付けにされたダブテールバックカット（１３０）を含み、前記ダブテールバックカットのスタートライン（１５０）が、ダブテール軸に沿った前記ダブテールバックカットの長さ（１６０）を定め、且つ前記ダブテール軸の中心線に沿って前記ブレードダブテールの前面（１４５）から約２．８６６インチ（約７２．７９６ミリメートル）に位置付けられた基準ライン（Ｍ）に対して決定され、前記ダブテールの正圧側面において前記ダブテールバックカットのスタートラインが、前記基準ラインから前方方向で少なくとも約２．５６６インチ（約６５．１７６ミリメートル）にある、タービンブレード（１００）。
12. 前記ダブテール（１１０）の負圧側面において、前記ダブテールバックカット（１３０）のスタートライン（１５０）が、前記基準ライン（Ｍ）から後方方向で少なくとも約２．５６６インチ（約６５．１７６ミリメートル）にある、請求項１１に記載のタービンブレード（１００）。
13. 前記ダブテール（１１０）の負圧側面又は正圧側面において、前記ダブテールバックカット（１３０）のスタートライン（１５０）が、前記基準ライン（Ｍ）から少なくとも約２．６４６インチ（約６７．２０８ミリメートル）にある、請求項１１に記載のタービンブレード（１００）。
14. 前記正圧側面のバックカット（１３０）及び前記負圧側面のバックカット（１３０）の各々について切断角（１７０）が最大で２度である、請求項１２に記載のタービンブレード（１００）。
15. 前記ダブテールバックカット（１３０）が非平坦面を有する、請求項１１に記載のタービンブレード（１００）。