JP2017526846A - タービンブリスクおよびタービンブリスクを製造する方法 - Google Patents

タービンブリスクおよびタービンブリスクを製造する方法 Download PDF

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Abstract

タービンブリスクが提供される。タービンブリスクは、内側リムと、前記内側リムから半径方向外側に延在する複数の隣接するロータブレードと、シュラウドセグメントであって、複数の隣接するロータブレードのそれぞれのロータブレードに一体に結合され、それにより、複数の隣接するシュラウドセグメントを形成する、シュラウドセグメントと、隣接するシュラウドセグメントのそれぞれのシュラウドセグメント間に画定されるギャップとを含む。ギャップは、複数の隣接するロータブレードにねじり力が加えられると、複数の隣接するシュラウドセグメントを連結することを容易にする幾何形状を有する。【選択図】図1

Description

本開示は、一般に、タービンエンジンに関し、より具体的には、タービンエンジンにおいて使用するためのシュラウド付きタービンブリスクに関する。
少なくとも一部の知られている軸流タービンエンジンは、ロータシャフトおよびロータシャフトに結合された少なくとも1つのタービン段を含む。少なくとも一部の知られている段は、ディスク、および、ディスクから半径方向外側に延在する円周方向に離間したロータブレードを含む。各ロータブレードは、翼型部およびその根元にダブテールを含み、ダブテールはディスク外周の相補的スロットに半径方向に保持される。作動中、ディスクおよびそれに取付けられたブレードは、回転し、それにより、ブレードは実質的な遠心力を生じ、その遠心力は各ダブテールを通ってディスク内に下方に運ばれる。他の知られている段は、ブリスク(すなわち、ブレード付きディスク)として従来より知られるワンピース構成要素として、ディスクと一体に製造されるロータブレードを含む。
少なくとも一部の知られている回転機械において、回転する構成要素の回転速度および/または回転する構成要素に作用する空気力学的力は、回転機械の段に入る振動および軸方向ねじりを誘起する。こうした振動および軸方向ねじりを制限するため、少なくとも1部の知られているブレードは、翼型部から各ブレードに沿って所定の半径方向距離に延在する一体型シュラウドを含む。例えば、一体型シュラウドは、その振動周波数をより望ましい範囲になるよう増加させるために、段の総合剛性を増加させることを容易にする。更に、各ロータブレードが個々の翼型部/ダブテール構成を含む段において、ダブテールとその相補的保持スロットとの間の摩擦ダンピングは、同様に、回転する構成要素に対するダンピングを補助することを容易にする。しかし、一体型シュラウドを含む、知られているブリスクがワンピース構成要素として製造されるため、こうした補助摩擦ダンピングが、構成要素に提供される可能性がない。
米国特許第5201850号明細書
一態様において、タービンブリスクが提供される。タービンブリスクは、内側リムと、前記内側リムから半径方向外側に延在する複数の隣接するロータブレードと、シュラウドセグメントであって、複数の隣接するロータブレードのそれぞれのロータブレードに一体に結合され、それにより、複数の隣接するシュラウドセグメントを形成する、シュラウドセグメントと、隣接するシュラウドセグメントのそれぞれのシュラウドセグメントの間に画定されるギャップとを含む。ギャップは、複数の隣接するロータブレードにねじり力が加えられると、複数の隣接するシュラウドセグメントを連結することを容易にする幾何形状を有する。
別の態様において、発電システムが提供される。発電システムは、作動流体源と、作動流体源から下流で結合されたタービンとを含む。タービンは、少なくとも1つのタービンブリスクを含み、少なくとも1つのタービンブリスクは、内側リムと、内側リムから半径方向外側に延在する複数の隣接するロータブレードと、シュラウドセグメントであって、複数の隣接するロータブレードのそれぞれのロータブレードに一体に結合され、それにより、複数の隣接するシュラウドセグメントを形成する、シュラウドセグメントと、隣接するシュラウドセグメントのそれぞれのシュラウドセグメントの間に画定されるギャップとを含む。ギャップは、複数の隣接するロータブレードにねじり力が加えられると、複数の隣接するシュラウドセグメントを連結することを容易にする幾何形状を有する。
更に別の態様において、タービンブリスクを製造する方法が提供される。方法は、材料の中実なビレットを設けること、材料の中実なビレットから内側リムを画定すること、材料の中実なビレットから複数の隣接するロータブレード画定すること、材料の中実なビレットからシュラウドを画定することを含む。複数の隣接するロータブレードは、内側リムから半径方向外側に延在し、シュラウドは、複数の隣接するロータブレードに一体に結合される。方法は、同様に、シュラウド内にギャップを画定することであって、それにより、複数の隣接するロータブレードのそれぞれのロータブレードに一体に結合したシュラウドセグメントを形成し、それにより、複数の隣接するシュラウドセグメントを形成する、画定することを含む。ギャップは、複数の隣接するロータブレードにねじり力が加えられると、複数の隣接するシュラウドセグメントを連結することを容易にする幾何形状を有する。
本開示のこれらのまた他の特徴、態様、および利点は、以下の詳細な説明が添付図面を参照して読まれるとよりよく理解される。図面において、同様の記号は図面全体を通して同様の部分を示す。
例示的な発電システムの略図である。 図1に示す発電システムにおいて使用されてもよい例示的なブリスクの斜視図である。 エリア3に沿って切取られた図2に示すブリスクの拡大斜視図である。 図2に示すブリスクを製造するプロセスステップの例示的なシーケンスを示す略フロー図である。 図2に示すブリスクにおいて隣接するシュラウドセグメントの間にギャップを画定するプロセスステップの例示的なシーケンスを示す略フロー図である。
別途指示しない限り、本明細書で提供される図面は、本開示の実施形態の特徴を示すことを意味される。これらの特徴は、本開示の1つまたは複数の実施形態を含むいろいろなシステムにおいて適用可能であると思われる。したがって、図面は、本明細書で開示される実施形態を実施するために必要とされる、当業者によって知られている全ての従来の特徴を含むことを意味されない。
以下の明細書および特許請求の範囲において、以下の意味を持つとして規定されるものとする幾つかの用語に対して参照が行われることになる。
単数形「1つの(a)」、「1つの(an)」、「その(the)」は、文脈が別途明確に規定しない限り複数参照を含む。
「オプションの(optional)」または「任意選択で(optionally)」は、その後述べるイベントまたは状況が起こってもよく、起こらなくてもよいこと、および、説明が、イベントが起こる事例およびイベントが起こらない事例を含むことを意味する。
本明細書および特許請求の範囲全体を通して使用される近似言語は、それが関連する基本機能の変化をもたらすことなく、許容可能に変動する可能性がある任意の定量的表現を修飾するために適用されてもよい。したがって、「約(about)」および「実質的に(substantially)」等の1つまたは複数の用語によって修飾される値は、指定される厳密な値に限定されない。少なくとも幾つかの事例において、近似言語は、値を測定するための機器の精度に対応してもよい。ここでまた本明細書および特許請求の範囲全体を通して、範囲制限は、組合されてもよい、および/または、交換されてもよい。こうした範囲は、特定され、文脈または言語が別途指示しない限り、その範囲内の全ての下位範囲を含む。
本開示の実施形態は、タービンブリスクであって、タービンブリスク内に一体化されたシュラウドセグメントを有する、タービンブリスクに関する。例示的な実施形態において、隣接するシュラウドセグメントは、各シュラウドセグメントに結合されたロータブレードにねじり力が加えられると、隣接するシュラウドセグメントを連結することを容易にする幾何形状を有するギャップによって分離される。特に、ギャップ幾何形状は、ロータブレードおよびシュラウドセグメントが、タービンブリスクの回転速度が所定の回転速度に向かって増加するにつれて偏向することを可能にする。したがって、ギャップ幾何形状およびギャップサイズは、タービンブリスクが所定の回転速度に達すると、隣接するシュラウドセグメント間に摩擦接触が達成されることを保証するように選択され、そのことが、ブリスク組立体における摩擦ダンピングを増加させる。
図1は、例示的な発電システム100の略図である。発電システム100は、ガスタービンエンジン組立体102を含み、ガスタービンエンジン組立体102は、圧縮機104、燃焼器106、および、第1の発電機112を駆動するため、燃焼器106において生成されるホットガス110の流れを膨張させることによって動力供給されるガスタービン108を含む。排気ガス114の流れは、タービン108から、排気ガス112から廃熱を回収する廃熱回収ユニット(WHRU:waste heat recovery unit)116に向けて流される。発電システム100は、同様に、WHRU116と流体連通状態で結合した作動流体源118およびWHRU116から下流で結合された第2のタービン120を含む。作動流体122の流れは、WHRU116に向けて流れ、また、一実施形態において、排ガス114からの廃熱は、作動流体122を超臨界状態まで加熱することを促進する。代替的に、WHRU116に向かって流れる作動流体122は、WHRU116に入る前に超臨界状態になる。超臨界作動流体124の流れは、その後、第2のタービン120に向かって流れ、第2のタービン120は、第2の発電機126を駆動するため超臨界作動流体124の流れを膨張させることによって動力供給される。
作動流体122は、発電システム100が本明細書で述べるように機能することを可能にする任意の作動流体である。例示的な作動流体は、二酸化炭素および蒸気を含むが、それに限定されない。代替の実施形態において、作動流体122は、発電システム100が本明細書で述べるように機能することを可能にする任意の熱源によって加熱されてもよく、また、超臨界状態になくてもよい。例えば、作動流体122は、核エネルギーまたは集光型太陽エネルギーによって加熱されてもよい。
図2は、発電システム100(図1に示す)において使用されてもよい例示的なブリスク200の斜視図である。特に、ブリスク200は、例えば、タービン108および120において実装される。例示的な実施形態において、ブリスク200は、中央ディスク部分202、中央ディスク部分202を囲む内側リム204、および内側リム204から半径方向外側に延在する複数のロータブレード206を含む。ロータブレード206は、内側リム204の円周(図示せず)の周りに一定間隔で位置決めされ、各ロータブレード206は、実質的な翼型断面形状を有する。ブリスク200は、同様に、複数のロータブレード206のそれぞれのロータブレードに一体に結合されたシュラウドセグメント208を含む。シュラウドセグメント208は、ブリスク200が本明細書で述べるように機能することを可能にする、ロータブレード206に沿う任意の軸方向場所で一体に結合される。更に、以下でより詳細に述べるように、ギャップ210が、隣接するシュラウドセグメント208間に画定される。ギャップ210は、ロータブレード206にねじり力212が加えられると、隣接するシュラウドセグメント208が連結することを可能にする幾何形状を有する。代替の実施形態において、ギャップ210は、シュラウドセグメント208が、2つ以上のロータブレード206に結合されるように画定される。
作動時、ブリスク200は、ロータブレード206が、例えば、ホットガス110または作動流体122(それぞれが図1に示される)によって衝当されると、中心線軸216の周りに円周方向214に回転する。ブリスク200の回転速度が増加するにつれて、ねじり力212は、ロータブレード216およびシュラウドセグメント208がブリスク200の半径方向軸220の周りで回転方向218に偏向する(すなわち、よりを戻す)ようにさせる。ロータブレード206およびシュラウドセグメント208が回転方向218に偏向することを可能にし、また、発電システム100(図1に示す)が所定の速度に達すると、隣接するシュラウドセグメント208間に摩擦ダンピングを促進するギャップ210のサイズが選択される。
図3は、エリア3(図2に示す)に沿って切取られたブリスク200の拡大斜視図である。上述したように、ギャップ210は、ロータブレード206にねじり力212(図2に示す)が加えられると、隣接するシュラウドセグメント208を連結することを容易にする幾何形状を有する。例示的な実施形態において、ギャップ210は、それぞれが異なる配向で延在する相補的当接壁の対を、隣接するシュラウドセグメント208間に画定することを容易にするZノッチ構成222を有する。特に、第1の相補的側壁対224は第1の側壁225を含み、第2の相補的側壁対228は第2の側壁229を含み、第3の相補的側壁対232は第3の側壁233を含み、それぞれの側壁は隣接するシュラウドセグメント208間に延在する。第1の相補的側壁対224はブリスク200の第1の側面226から延在し、第2の相補的側壁対228はブリスク200の第2の側面230から延在し、第3の相補的側壁対232は、第1の側壁対224と第2の側壁対228との間に延在する。第1の側壁225は、その間に第1の切頭ギャップ部分227を画定し、第2の側壁229は、その間に第2の切頭ギャップ部分231を画定し、第3の側壁233は、その間に第3の切頭ギャップ部分235を画定する。更に、各相補的側壁対224、228、および232は互いに対して斜角で延在する。したがって、ギャップ210の幾何形状は、ロータブレード206およびシュラウドセグメント208が回転方向218に偏向するときに、第3の相補的側壁対232の第3の側壁233の間に摩擦接触を促進するように選択される。
例示的な実施形態において、ギャップ210の配向は、発電システム100(図1に示す)が所定の速度に達すると、隣接するシュラウドセグメント208の側壁225間、側壁229間、および側壁233間に実質的に連続したインタフェース(図示せず)が形成されることを保証するように選択される。特に、ギャップ210の配向は、第3の側壁対232がロータブレード206の中心線236に対して実質的に垂直に延在するように選択される。したがって、第3の側壁対232間のギャップ210は、中心線236に対して実質的に垂直に延在し、ギャップ距離は、ロータブレード206およびシュラウドセグメント208の偏向を増大するように選択され、そのことが、同様に、両者間の摩擦ダンピングを増大させる。第1および第2の側壁対224および228は、隣接するロータブレード206間にギャップ210が延在することを保証する配向で、第3の側壁対232から延在する。
ギャップ210は、同様に、発電システム100の所定の作動条件で、隣接するシュラウドセグメント208間の摩擦接触を保証するように選択された隣接するシュラウドセグメント208間の距離Dを規定する。距離Dは、ロータブレード206の長さ(図示せず)およびブリスク200の所定の回転速度のうちの少なくとも一方の関数として選択される。例えば、ロータブレード206の偏向は、ロータブレード206の長さまたは回転速度のうちの少なくとも一方が増加するにつれて増加し、ロータブレード206の偏向は、ロータブレード206の長さまたは回転速度のうちの少なくとも一方が減少するにつれて減少する。したがって、距離Dは、ロータブレード206の長さまたはブリスク200の回転速度のうちの少なくとも一方が増加するにつれて増加して、偏向の増加を促進し、また、隣接するシュラウドセグメント208間の摩擦接触を保証する。
図4は、ブリスク200を製造するプロセスステップの例示的なシーケンス300を示す略フロー図である。例示的な実施形態において、ブリスク200は、材料の単一円筒ビレット302から製造される。ビレット302は、ブリスク200が本明細書で述べるように機能することを可能にする任意の材料から鍛造または鋳造される。ブリスク200の特徴は、任意の適した材料除去方法であって、コンピュータ数値制御(「CNC:computer numerical control」)ミリング、電気化学的機械加工(「ECM:electro−chemical machining」)、および電気放電機械加工(「EDM:electrical discharge machining」)を含むが、それに限定されない、任意の適した材料除去方法を使用して、その後規定される。
例えば、例示的な実施形態において、シーケンス300は、第1の材料除去ステップ304および第2の材料除去ステップ306を含む。第1のおよび第2の材料除去ステップ304および306のそれぞれにおいて、材料は、先に述べた材料除去方法のうちの任意の方法を使用して除去される。第1の材料除去ステップ304は、中間ブリスク308を形成するため、ビレット302から材料を除去することを含む。特に、材料は、ターニングまたはミリング等のプロセスにおいてビレット302から除去され、それにより、中央ディスク部分202、実質的に連続する一体型シュラウド310、および中央ディスク部分202と一体型シュラウド310との間に延在する外側リム312がビレット302から画定される。
第2の材料除去ステップ306は、ブリスク200を形成することを促進するため、中間ブリスク308から材料を除去することを含む。特に、材料は、ECMまたはEDM等のプロセスにおいて外側リム312および一体型シュラウド310から除去されて、ロータブレード206およびシュラウドセグメント208をそれぞれ画定することを容易にする。一体型シュラウド310からシュラウドセグメント208を画定することは、一体型シュラウド310内でZノッチ構成222を有するギャップ210を画定することを含む。代替の実施形態において、ブリスク200は、付加製造技法を使用して形成される。
図5は、隣接するシュラウドセグメント208の間にギャップ210を画定するプロセスステップの例示的なシーケンス314を示す略フロー図である。上述したように、ギャップ距離D(図3に示す)は、ロータブレード206の長さおよびブリスク200の所定の回転速度のうちの少なくとも一方の関数として選択される。ロータブレード206の長さまたはブリスク200の所定の回転速度のうちの少なくとも一方が比較的低いとき、隣接するシュラウドセグメント208間で摩擦接触を保証するために必要とされる距離Dは、同様に比較的小さい。したがって、ECMまたはEDM等のプロセスにおいて一体型シュラウド310内でギャップ210を画定することは、隣接するシュラウドセグメント208間で摩擦接触を保証することになる比較的小さな距離Dを有するギャップ210を画定することができない場合がある。
シーケンス314は、材料除去ステップ316および材料挿入ステップ318を含む。材料除去ステップ316は、隣接するシュラウドセグメント208間に空間320が画定されるように、一体型シュラウド310から材料を除去することを含む。空間320は、第1のシュラウドインサート322および第2のシュラウドインサート324を空間320内に受取るサイズに作られる。材料挿入ステップ318は、空間320内に第1および第2のシュラウドインサート322および324を挿入すること、および、シュラウドインサート322および324を各シュラウドセグメント208に結合することを含む。シュラウドインサート322および324は、各シュラウドインサート322および324の側壁326がギャップ210を画定するように予備成形される。シュラウドインサート322および324は、限定はしないが、ろう付け等のプロセスにおいて各シュラウドセグメント208に結合される。したがって、シュラウドインサート322および324を、予備成形し空間320内に挿入することは、隣接するシュラウドセグメント間で益々小さなサイズのギャップ210を画定することを促進する。例えば、シーケンス314によって画定されるギャップ210は、ゼロギャップまたは締りばめであり、それにより、隣接するシュラウドセグメント208は、ロータブレード206にねじり力212(図2に示す)が加えられなくても、締りばめによって共に結合される。
本明細書で述べる組立体および方法は、改善された振動ダンピング特性を有するように設計されたタービンブリスクに関する。特に、本明細書で述べるタービンブリスクは、各ロータブレードに結合された一体型シュラウドを含む。所定の幾何形状を有するギャップは、隣接するシュラウドセグメント間に画定にされる。ギャップは、ロータブレードおよびシュラウドセグメントが、タービンブリスクの回転速度が所定の回転速度に向かって増加するにつれて偏向することを可能にする。したがって、ギャップサイズおよび幾何形状は、シュラウドセグメントが所定の回転速度で連結するように選択され、それが、タービンブリスク組立体に摩擦ダンピングを提供する。
本明細書で述べる組立体および方法の例示的な技術的効果は、(a)ブローチ式ダブテールスロットなしのシュラウド付きブリスク設計を提供すること、(b)ブリスクに対して摩擦ダンピングを提供すること、および(c)知られている機械加工公差より所望のギャップ距離が小さいとき、一体型ブリスクのシュラウドセグメント間に摩擦接触ギャップを形成するときに使用するためプロセスステップのシーケンスを提供することのうちの少なくとも1つを含む。
タービンブリスクの例示的な実施形態が詳細に上述されている。組立体は、本明細書で述べる特定の実施形態に限定されるのではなく、むしろ、システムの構成要素および/または方法のステップが、本明細書で述べる他の構成要素および/またはステップから独立にかつ別個に利用されてもよい。例えば、本明細書で述べるタービンブリスクは、同様に、他のプロセスと組合せて使用されてもよく、また、本明細書で述べるタービンエンジンおよび関連する方法だけに関する実施に限定されない。むしろ、例示的な実施形態は、タービンブリスクが作動流体によって作動可能である多くの用途に関連して実装され利用される可能性がある。
本開示の種々の実施形態の特定の特徴が幾つかの図面において示され、他の図面において示されないが、これは、便宜だけのためである。本開示の実施形態の原理に従って、図面の任意の特徴は、任意の他の図面の任意の特徴と組合せて参照および/または特許請求されてもよい。
この書面による説明は、最良モードを含む本開示の実施形態を開示するために、また同様に、任意のデバイスまたはシステムを作り使用すること、および、組込まれる任意の方法を実施することを含む、本開示の実施形態を当業者が実施することを可能にするために例を使用する。本明細書で述べる実施形態の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者が思い付く他の例を含んでもよい。こうした他の例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造的要素を有する場合、または、特許請求の範囲の文言と非実質的相違を有する均等な構造的要素を含む場合、特許請求の範囲に含まれることが意図される。
100 発電システム
102 ガスタービンエンジン組立体
104 圧縮機
106 燃焼器
108 第1のタービン
110 ホットガス
112 第1の発電機
114 排気ガス
116 WHRU
118 作動流体源
120 第2のタービン
122 作動流体
124 超臨界作動流体
126 第2の発電機
200 ブリスク
202 中央ディスク部分
204 内側リム
206 ロータブレード
208 シュラウドセグメント
210 ギャップ
212 ねじり力
214 円周方向
216 中心線軸
218 回転方向
220 半径方向軸
222 Zノッチ構成
224 第1の相補的側壁対
225 第1の側壁
226 第1の側面
227 第1の切頭ギャップ部分
228 第2の相補的側壁対
229 第2の側壁
230 第2の側面
231 第2の切頭ギャップ部分
232 第3の相補的側壁対
233 第3の側壁
235 第3の切頭ギャップ部分
236 中心線
300 シーケンス
302 ビレット
304 第1の材料除去ステップ
306 第2の材料除去ステップ
308 中間ブリスク
310 一体型シュラウド
312 外側リム
314 シーケンス
316 材料除去ステップ
318 材料挿入ステップ
320 空間
322 第1のシュラウドインサート
324 第2のシュラウドインサート
326 側壁

Claims (20)

  1. タービンブリスクであって、
    内側リム(204)と、
    前記内側リム(204)から半径方向外側に延在する複数の隣接するロータブレード(206)と、
    シュラウドセグメント(208)であって、前記複数の隣接するロータブレード(206)のそれぞれのロータブレード(206)に一体に結合され、それにより、複数の隣接するシュラウドセグメント(208)を形成する、シュラウドセグメント(208)と、
    前記隣接するシュラウドセグメント(208)のそれぞれのシュラウドセグメント(208)間に画定されるギャップ(210)とを備え、前記ギャップ(210)は、前記複数の隣接するロータブレード(206)にねじり力(212)が加えられると、前記複数の隣接するシュラウドセグメント(208)を連結することを容易にする幾何形状を有する、タービンブリスク。
  2. 前記ギャップ(210)は、前記隣接するシュラウドセグメント(208)のそれぞれのシュラウドセグメント(208)間に複数の相補的側壁対を画定し、前記複数の相補的側壁対のそれぞれの相補的側壁対は、互いに対して斜角で延在する、請求項1記載のタービンブリスク。
  3. 前記複数の相補的側壁対の少なくとも1つの相補的側壁対は、前記複数の隣接するロータブレード(206)に前記ねじり力(212)が加えられると、摩擦接触状態になる側壁を備える、請求項2記載のタービンブリスク。
  4. 前記複数の相補的側壁対の少なくとも1つの相補的側壁対は、前記複数の隣接するロータブレード(206)のそれぞれのロータブレード(206)の中心線(236)に対して実質的に垂直に延在する側壁を備える、請求項2記載のタービンブリスク。
  5. 前記ギャップ(210)は、前記複数の隣接するロータブレード(206)の長さまたは前記タービンブリスクの所定の回転速度の少なくとも一方の関数として選択される前記隣接するシュラウドセグメント(208)のそれぞれのシュラウドセグメント(208)の間の距離を規定する、請求項1記載のタービンブリスク。
  6. 前記ギャップ(210)は、前記隣接するシュラウドセグメント(208)の間のゼロギャップまたは締りばめの少なくとも一方を画定する、請求項1記載のタービンブリスク。
  7. 前記ギャップ(210)はZノッチ構成(222)を備える、請求項1記載のタービンブリスク。
  8. 発電システム(100)であって、
    作動流体源(118)と、
    前記作動流体源(118)から下流で結合されたタービンとを備え、前記タービンは、少なくとも1つのタービンブリスクを備え、前記1つのタービンブリスクは、
    内側リム(204)と、
    前記内側リム(204)から半径方向外側に延在する複数の隣接するロータブレード(206)と、
    シュラウドセグメント(208)であって、前記複数の隣接するロータブレード(206)のそれぞれのロータブレード(206)に一体に結合され、それにより、複数の隣接するシュラウドセグメント(208)を形成する、シュラウドセグメント(208)と、
    前記隣接するシュラウドセグメント(208)のそれぞれのシュラウドセグメント(208)間に画定されるギャップ(210)とを備え、前記ギャップ(210)は、前記複数の隣接するロータブレード(206)にねじり力(212)が加えられると、前記複数の隣接するシュラウドセグメント(208)を連結することを容易にする幾何形状を有する、発電システム(100)。
  9. 前記ギャップ(210)は、前記隣接するシュラウドセグメント(208)のそれぞれのシュラウドセグメント(208)間に複数の相補的側壁対を画定し、前記複数の相補的側壁対のそれぞれの相補的側壁対は、互いに対して斜角で延在する、請求項8記載のシステム。
  10. 前記複数の相補的側壁対の少なくとも1つの相補的側壁対は、前記複数の隣接するロータブレード(206)に前記ねじり力(212)が加えられると、摩擦接触状態になる側壁を備える、請求項9記載のシステム。
  11. 前記複数の相補的側壁対の少なくとも1つの相補的側壁対は、前記複数の隣接するロータブレード(206)のそれぞれのロータブレード(206)の中心線(236)に対して実質的に垂直に延在する側壁を備える、請求項9記載のシステム。
  12. 前記ギャップ(210)はZノッチ構成(222)を備える、請求項8記載のタービンブリスク。
  13. タービンブリスクを製造する方法であって、
    材料の中実なビレット(302)を設けること、
    材料の前記中実なビレット(302)から内側リム(204)を画定すること、
    前記内側リム(204)から半径方向外側に延在する複数の隣接するロータブレード(206)を材料の前記中実なビレット(302)から画定すること、
    前記複数の隣接するロータブレード(206)に一体に結合されたシュラウドを材料の前記中実なビレット(302)から画定すること、および、
    前記シュラウド内にギャップ(210)を画定することであって、それにより、前記複数の隣接するロータブレード(206)のそれぞれのロータブレード(206)に一体に結合したシュラウドセグメント(208)を形成し、それにより、複数の隣接するシュラウドセグメント(208)を形成する、画定することを含み、前記ギャップ(210)は、前記複数の隣接するロータブレード(206)にねじり力(212)が加えられると、前記複数の隣接するシュラウドセグメント(208)を連結することを容易にする幾何形状を有する、方法。
  14. ギャップ(210)を画定することは、前記隣接するシュラウドセグメント(208)のそれぞれのシュラウドセグメント(208)間に複数の相補的側壁対を画定することを含み、前記複数の相補的側壁対のそれぞれの相補的側壁対は、互いに対して斜角で延在する、請求項13記載の方法。
  15. 複数の相補的側壁対を画定することは、前記複数の隣接するロータブレード(206)のそれぞれのロータブレード(206)の中心線(236)に対して実質的に垂直に前記複数の相補的側壁対の少なくとも1つの相補的側壁対を延在させることを含む、請求項14記載の方法。
  16. ギャップ(210)を画定することは、前記複数の隣接するロータブレード(206)の長さまたは前記タービンブリスクの所定の回転速度の少なくとも一方の関数として前記複数の隣接するシュラウドセグメント(208)のそれぞれのシュラウドセグメント(208)の間の距離を選択することを含む、請求項13記載の方法。
  17. ギャップ(210)を画定することは、
    前記シュラウドから材料を除去することであって、それにより、前記複数の隣接するシュラウドセグメント(208)のそれぞれのシュラウドセグメント(208)間の空間(320)を画定する、除去すること、および、
    前記空間(320)内にシュラウドインサートを挿入することであって、それにより、前記ギャップ(210)が前記シュラウドインサートの間に画定される、挿入することを含む、請求項13記載の方法。
  18. 各シュラウドインサートの側壁が前記ギャップ(210)を画定するように、前記シュラウドインサートを予備成形することを更に含む、請求項17記載の方法。
  19. コンピュータ数値制御ミリング、電気化学的機械加工、または電気放電機械加工のうちの少なくとも1つによって、材料の前記中実なビレット(302)から材料を除去することを更に含む、請求項13記載の方法。
  20. 材料の中実なビレット(302)を設けることは、前記中実なビレット(302)を鍛造することおよび前記中実なビレット(302)を鋳造することのうちの一方を含む、請求項13記載の方法。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10208609B2 (en) 2014-06-09 2019-02-19 General Electric Company Turbine and methods of assembling the same
DE102016119681A1 (de) * 2016-10-14 2018-04-19 Abb Turbo Systems Ag Integral gegossene Strömungsmaschinenanordung und Verfahren zum Herstellen einer Strömungsmaschinenanordnung
US10294954B2 (en) 2016-11-09 2019-05-21 Rolls-Royce North American Technologies Inc. Composite blisk
US10563665B2 (en) 2017-01-30 2020-02-18 Rolls-Royce North American Technologies, Inc. Turbomachine stage and method of making same
US20190337102A1 (en) * 2018-05-07 2019-11-07 General Electric Company Interlocking Stage of Airfoils
DE102018217597A1 (de) * 2018-10-15 2020-04-16 Siemens Aktiengesellschaft Regelradanordnung für eine Dampfturbine sowie Verfahren zum Herstellen einer Regelradanordnung

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4851090A (en) * 1987-05-13 1989-07-25 General Electric Company Method and apparatus for electrochemically machining airfoil blades
DE4015206C1 (ja) * 1990-05-11 1991-10-17 Mtu Muenchen Gmbh
US5201850A (en) * 1991-02-15 1993-04-13 General Electric Company Rotor tip shroud damper including damper wires
DE4439950C2 (de) * 1994-11-09 2001-03-01 Mtu Muenchen Gmbh Metallisches Bauteil mit einer Verbundbeschichtung, Verwendung, sowie Verfahren zur Herstellung von metallischen Bauteilen
US6702549B2 (en) * 2000-03-02 2004-03-09 Siemens Aktiengesellschaft Turbine installation
US6371727B1 (en) * 2000-06-05 2002-04-16 The Boeing Company Turbine blade tip shroud enclosed friction damper
US6435824B1 (en) * 2000-11-08 2002-08-20 General Electric Co. Gas turbine stationary shroud made of a ceramic foam material, and its preparation
US6363612B1 (en) * 2000-12-27 2002-04-02 General Electric Company Method of reducing burr formation during turbine bucket cover machining
US6846160B2 (en) * 2001-10-12 2005-01-25 Hitachi, Ltd. Turbine bucket
US7001152B2 (en) * 2003-10-09 2006-02-21 Pratt & Wiley Canada Corp. Shrouded turbine blades with locally increased contact faces
US7370787B2 (en) * 2003-12-15 2008-05-13 Pratt & Whitney Canada Corp. Compressor rotor and method for making
US8703044B2 (en) * 2006-01-03 2014-04-22 General Electric Company Machine components and methods of fabricating and repairing
JP4713509B2 (ja) * 2007-01-26 2011-06-29 株式会社日立製作所 タービン動翼
US7887295B2 (en) * 2007-11-08 2011-02-15 General Electric Company Z-Notch shape for a turbine blade
DE102008023326A1 (de) * 2008-05-13 2009-11-19 Mtu Aero Engines Gmbh Deckband für Laufschaufeln einer Strömungsmaschine und Strömungsmaschine
CN101285404B (zh) * 2008-06-03 2011-08-03 东方电气集团东方汽轮机有限公司 汽轮机动叶片的围带结构及其加工工艺
DE102009052305A1 (de) * 2009-11-07 2011-05-12 Mtu Aero Engines Gmbh Blisk, Gasturbine und Verfahren zur Herstellung einer derartigen Blisk
FR2970999B1 (fr) * 2011-02-02 2015-03-06 Snecma Aubes de turbomachine en cmc, roue mobile de turbomachine et turbomachine les comportant et procede pour leur fabrication
US20120294729A1 (en) * 2011-05-16 2012-11-22 General Electric Company Cold metal transfer hardfacing of buckets
GB201206269D0 (en) * 2012-04-05 2012-05-23 Napier Turbochargers Ltd Axial Flow Turbine Blisc
CN102877892B (zh) * 2012-10-23 2015-02-11 湖南航翔燃气轮机有限公司 一种涡轮转子叶片及具有其的燃气轮机
US9863249B2 (en) * 2012-12-04 2018-01-09 Siemens Energy, Inc. Pre-sintered preform repair of turbine blades
US20150098802A1 (en) * 2013-10-08 2015-04-09 General Electric Company Shrouded turbine blisk and method of manufacturing same

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