JP2021156286A - 改善されたロータブレードの制振構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ブレードに必要な構造的完全性を依然として提供しながら、剛性を低下させ、さらに振動ダンパおよびプラットフォームシールの両方の使用を可能にする改善されたロータブレードプラットフォーム設計を提供する。【解決手段】ロータブレード３０およびターボ機械が提供される。ロータブレード３０は、シャンク３８と、シャンク３８から半径方向外側に延びる翼形部３６と、プラットフォーム４２とを有する本体３５を備える。本体３５は、正圧側スラッシュ面５６と負圧側スラッシュ面５８とをさらに備える。正圧側スラッシュ面５６および負圧側スラッシュ面５８のそれぞれがダンパランド１２０を備え、かつスロット７０を画定する。ダンパランド１２０は、スロット７０から半径方向内側に配置される。【選択図】図３

Description

本開示は、一般に、ターボ機械用のロータブレードに関し、より具体的には、改善されたロータブレードの制振構造に関する。

ターボ機械は、エネルギー伝達の目的で様々な産業および用途で利用されている。例えば、ガスタービンエンジンは、一般に、圧縮機セクションと、燃焼セクションと、タービンセクションと、排気セクションとを備える。圧縮機セクションは、ガスタービンエンジンに入る作動流体の圧力を徐々に上昇させ、この圧縮された作動流体を燃焼セクションに供給する。圧縮された作動流体および燃料（例えば、天然ガス）は、燃焼セクション内で混合され、燃焼チャンバ内で燃焼して高圧および高温の燃焼ガスを生成する。燃焼ガスは、燃焼セクションからタービンセクションに流れ、そこで膨張して仕事を発生する。例えば、タービンセクションにおける燃焼ガスの膨張は、例えば、発電機に接続されたロータシャフトを回転させ、電気を発生することができる。次いで、燃焼ガスは、排気セクションを介してガスタービンから排出される。

圧縮機セクションおよびタービンセクションは、一般に、典型的には複数の段に配置された複数のロータブレードを備える。エンジン動作中、振動がロータブレードに導入される場合がある。例えば、圧縮される作動流体の流れ、または高温の燃焼ガスもしくは蒸気の変動が、ロータブレードを振動させることがある。ターボ機械の設計者にとっての基本的な設計上の考慮事項の１つは、ロータブレードの固有振動数での共振、ならびに強制応答および／または空力弾性不安定性によって発生する動的応力を回避または最小化することにより、ロータブレードの高サイクル疲労を制御することである。

例えば、ロータブレードの高サイクル疲労寿命を改善するために、典型的には、振動ダンパがプラットフォームの下および／または間に設けられて振動エネルギーを摩擦的に散逸させ、動作中の対応する振動の振幅を低減する。

既知のロータブレードプラットフォームにおける振動ダンパの使用には課題がある。ロータブレードプラットフォームの設計は、動作中の振動ダンパの有効性に直接影響を与える。例えば、１つの既知の課題は、構造的完全性を維持するために必要とされる既知のブレードプラットフォームの剛性が、低い振動減衰効果をもたらすことである。多くの既知のブレードプラットフォームに伴う別の課題は、プラットフォーム自体に振動ダンパを設置するための空間が限られていることである。例えば、ブレードプラットフォーム上で振動ダンパを使用することにより、空間の不足に起因して防漏シールの使用が制限または阻害される場合がある。

したがって、改善されたロータブレードプラットフォーム設計が当技術分野で望まれている。特に、ブレードに必要な構造的完全性を依然として提供しながら、剛性を低下させるプラットフォームが望まれている。さらに、振動ダンパおよびプラットフォームシールの両方の使用を可能にするロータブレードプラットフォーム設計が望まれている。

本開示によるロータブレードおよびターボ機械の態様および利点は、以下の説明に部分的に記載されており、または説明から明らかとなり、または本技術の実施を通して学ぶことができる。

一実施形態によれば、ターボ機械用のロータブレードが提供される。ロータブレードは、シャンクと、シャンクから半径方向外側に延びる翼形部と、プラットフォームとを有する本体を備える。本体は、正圧側スラッシュ面と負圧側スラッシュ面とをさらに備える。正圧側スラッシュ面および負圧側スラッシュ面のそれぞれがダンパランドを備え、かつスロットを画定する。正圧側スラッシュ面および負圧側スラッシュ面の両方において、ダンパランドは、スロットから半径方向内側に配置される。

別の実施形態によれば、ターボ機械が提供される。ターボ機械は、圧縮機セクションと、燃焼器セクションと、タービンセクションとを備える。ターボ機械は、圧縮機セクションまたはタービンセクションの少なくとも一方に設けられた複数のロータブレードをさらに備える。複数のロータブレードのそれぞれが、シャンクと、シャンクから半径方向外側に延びる翼形部と、プラットフォームとを有する本体を備える。本体は、正圧側スラッシュ面と負圧側スラッシュ面とを備える。正圧側スラッシュ面および負圧側スラッシュ面のそれぞれがダンパランドを備え、かつスロットを画定する。正圧側スラッシュ面および負圧側スラッシュ面の両方において、ダンパランドは、スロットから半径方向内側に配置される。

本ロータブレードおよびターボ機械のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、以下の説明および添付の特許請求の範囲を参照すれば、よりよく理解されるはずである。添付の図面は、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成するものであるが、本技術の実施形態を例示し、明細書における説明と併せて本技術の原理を説明するのに役立つ。

当業者を対象とする本システムおよび方法の作製および使用の最良の態様を含む、本ダンパスタック、ロータブレード、およびターボ機械の十分かつ実施可能な開示が、添付の図を参照する本明細書に記載される。

本開示の実施形態による、ターボ機械の概略図である。 本開示の実施形態による、ロータブレードの正圧側斜視図である。 本開示の実施形態による、ロータブレードおよびダンパピンの負圧側斜視図である。 本開示の実施形態による、隣り合うロータブレードを示す側面図である。 本開示の実施形態による、ロータブレードの正圧側拡大斜視図である。 本開示の他の実施形態による、ロータブレードの正圧側拡大斜視図である。 本開示のまたさらなる実施形態による、ロータブレードの正圧側拡大斜視図である。 本開示の実施形態による、２つの隣り合うロータブレードのダンパランドを示す拡大断面図である。

ここで、本ロータブレードおよびターボ機械の実施形態を詳細に参照するが、その１つまたは複数の例が図面に示されている。各例は、本技術の説明のために提供するものであって、本技術を限定するものではない。実際、特許請求される技術の範囲または趣旨を逸脱せずに、様々な修正および変更が本技術において可能であることは、当業者にとって明らかであろう。例えば、ある実施形態の一部として図示または記載された特徴は、またさらなる実施形態をもたらすために、別の実施形態において使用することができる。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物の範囲内にあるそのような修正および変更を包含することが意図されている。

詳細な説明は、図面の特徴を参照するために、数字および文字の符号を使用する。図面および説明における類似または同様の符号は、本発明の類似または同様の部分を指して使用されている。本明細書で使用する場合、「第１の」、「第２の」、および「第３の」という用語は、ある構成要素を別の構成要素から区別するために交換可能に使用することができ、個々の構成要素の位置または重要性を示すことを意図するものではない。

本明細書で使用する場合、「上流」（または「前方」）、および「下流」（または「後方」）という用語は、流体経路における流体の流れに関する相対的な方向を指す。例えば、「上流」は、流体が流れてくる方向を指し、「下流」は、流体が流れていく方向を指す。「半径方向に」という用語は、特定の構成要素の軸方向中心線に実質的に垂直な相対的な方向を指し、「軸方向に」という用語は、特定の構成要素の軸方向中心線に実質的に平行および／または同軸に整列する相対的な方向を指し、「円周方向に」という用語は、特定の構成要素の軸方向中心線の周囲に延びる相対的な方向を指す。

「概して」、または「約」などの近似の用語は、記載された値のプラスマイナス１０パーセントの範囲内の値を含む。角度または方向の文脈で使用されるとき、そのような用語は、記載された角度または方向のプラスマイナス１０度の範囲を含む。例えば、「概して垂直」は、任意の方向、例えば、時計回りまたは反時計回りの垂直から１０度の範囲内の方向を含む。

ここで図面を参照すると、図１は、ターボ機械の概略図を示しており、ターボ機械は、図示の実施形態ではガスタービン１０である。産業用または陸上用のガスタービンが本明細書に示されて説明されているが、本開示は、特許請求の範囲に特に明記されない限り、陸上用および／または産業用ガスタービンに限定されない。例えば、本明細書に記載の本発明は、限定はしないが、蒸気タービン、航空機用ガスタービン、または船舶用ガスタービンを含む任意のタイプのターボ機械に使用することが可能である。

示すように、ガスタービン１０は、一般に、入口セクション１２と、入口セクション１２の下流に配置された圧縮機セクション１４と、圧縮機セクション１４の下流に配置された燃焼器セクション１６内の複数の燃焼器（図示せず）と、燃焼器セクション１６の下流に配置されたタービンセクション１８と、タービンセクション１８の下流に配置された排気セクション２０とを備える。加えて、ガスタービン１０は、圧縮機セクション１４とタービンセクション１８との間に結合された１つまたは複数のシャフト２２を備えることができる。

圧縮機セクション１４は、一般に、複数のロータディスク２４（そのうちの１つを示す）と、各ロータディスク２４から半径方向外側に延び、各ロータディスク２４に接続されている複数のロータブレード２６とを備えることができる。そして、各ロータディスク２４は、圧縮機セクション１４を通って延びるシャフト２２の一部に結合されてもよいし、その一部を形成してもよい。

タービンセクション１８は、一般に、複数のロータディスク２８（そのうちの１つを示す）と、各ロータディスク２８から半径方向外側に延び、各ロータディスク２８に接続されている複数のロータブレード３０とを備えることができる。そして、各ロータディスク２８は、タービンセクション１８を通って延びるシャフト２２の一部に結合されてもよいし、その一部を形成してもよい。タービンセクション１８は、シャフト２２の一部およびロータブレード３０を円周方向に囲む外側ケーシング３１をさらに備え、それによってタービンセクション１８を通る高温ガス経路３２を少なくとも部分的に画定する。

動作中、空気などの作動流体が入口セクション１２を通って圧縮機セクション１４に流入し、ここで空気が徐々に圧縮され、それにより加圧空気を燃焼器セクション１６の１つまたは複数の燃焼器に供給する。加圧空気は燃料と混合され、各燃焼器内で燃焼されて燃焼ガス３４を発生させる。燃焼ガス３４は、高温ガス経路３２を通って燃焼器セクション１６からタービンセクション１８に流入し、ここでエネルギー（運動エネルギーおよび／または熱エネルギー）が燃焼ガス３４からロータブレード３０に伝達されることにより、シャフト２２が回転する。次いで、機械的回転エネルギーを圧縮機セクション１４への動力供給および／または発電に使用することができる。タービンセクション１８から排出された燃焼ガス３４は次に、排気セクション２０を介してガスタービン１０から排気され得る。

図２〜図８は、本開示の実施形態によるロータブレードの実施形態を示している。示される実施形態では、ロータブレードは、タービンのブレードまたは動翼３０であるが、代替的な実施形態では、ロータブレードは、圧縮機のブレードまたは動翼２６であってもよい。

ロータブレード３０は、翼形部３６およびシャンク３８を含む本体３５を備えることができる。翼形部３６は、シャンク３８から半径方向外側に延びて配置され得る。シャンク３８は、ロータブレード３０の回転を促進するためにロータディスク２８に取り付けられ得る根元部すなわちダブテール４０を含み得る。

翼形部３６は、概して空気力学的輪郭を有し得る。例えば、翼形部３６は、それぞれが前縁と後縁との間に延びる正圧側および負圧側を画定する外面を有し得る。シャンク３８の外面は、正圧側面と、負圧側面と、前縁面と、後縁面とを含み得る。

本体３５は、プラットフォーム４２をさらに含み得る。典型的なプラットフォームは、示すように、翼形部３６とシャンク３８との間の交差部または遷移部に配置され得、シャンクに対して概して軸方向および接線方向に外側に延びることができる。タービンセクション１８において、プラットフォーム４２は、一般に、高温ガス経路３２を通って流れる燃焼ガス３４の半径方向内側の流れ境界として機能する。プラットフォーム４２は、後縁面５４から軸方向に間隔を空けて配置された前縁面５２を備えることができる。前縁面５２は、燃焼ガス３４の流れの中に配置され、後縁面５４は、前縁面５２の下流に配置される。さらに、本体３５は、負圧側スラッシュ面５８から円周方向に間隔を空けて配置された正圧側スラッシュ面５６を備えることができる。

いくつかの実施形態では、図２および図３に示すように、正圧側スラッシュ面５６および／または負圧側スラッシュ面５８は、略平面の面であり得る（従来、場合により平面である、または歪んでいる）。図５〜図７に示す実施形態などの他の実施形態では、正圧側スラッシュ面５６および／もしくは負圧側スラッシュ面５８またはその少なくとも部分は、曲面（ｃｕｒｖｉｐｌａｎａｒ）であり得る。例えば、スラッシュ面５６および／または５８は、軸方向、半径方向、および／または接線方向に対して湾曲していてもよい。

図４は、一対の円周方向に隣接して隣り合うロータブレード３０’、３０’’を示している。示すように、ロータブレード３０の正圧側スラッシュ面５６は、ロータブレード３０がこのように配置されたとき、隣り合うロータブレード３０の負圧側スラッシュ面５８と対向する。上述のように、複数のロータブレード３０が、１つまたは複数のロータディスク２８のそれぞれに設けられ、そこから半径方向外側に延びることができる。ロータディスク２８上に設けられたロータブレード３０は円周方向の配列に組み立てられて、ロータブレード３０がそのように組み立てられたときに、各ロータブレード３０の正圧側スラッシュ面５６が、各隣り合うロータブレード３０の負圧側スラッシュ面５８と対向するようにする。いくつかの実施形態では、各ロータブレード３０の正圧側スラッシュ面５６と各隣り合うロータブレード３０の負圧側スラッシュ面５８とは、円周方向に間隙６０を画定し得る。

再び図３を参照すると、本開示によれば、１つまたは複数のダンパピン９５がロータブレード３０に設けられ得る。各ダンパピン９５は、第２の端部２０２から軸方向に隔てられた第１の端部２００を備え得る。第１の端部２００および第２の端部２０２はそれぞれ肩部２０４、２０６を備え得る。各ダンパピン９５は、ロータブレード３０のスラッシュ面５６、５８（例えば、正圧側スラッシュ面５６または負圧側スラッシュ面５８）に配置されてそれらと接触することができ、示すように、概して軸方向に沿って、したがって概してスラッシュ面５６、５８の長さに沿って延びることができる。

さらに、図４に示すように、本開示によるダンパピン９５は、隣り合う円周方向に隣接するロータブレード３０の隣り合う対向する正圧側スラッシュ面５６または負圧側スラッシュ面５８の間に配置され、それらと接触することができる。

本開示によるダンパピン９５は、好都合にも、振動ダンパとして機能する。動作中、ダンパピン９５は、振動エネルギーを摩擦的に散逸させ、対応する振動の振幅を低減する。

図２および図３は、本体３５の正圧側スラッシュ面５６および負圧側スラッシュ面５８を示している。示すように、本体３５は、本体３５の正圧側スラッシュ面５６内および／または負圧側スラッシュ面５８内に画定された１つまたは複数のスロット７０を備え得る。いくつかの実施形態では、スロット７０は、正圧側スラッシュ面５６および負圧側スラッシュ面５８のそれぞれに沿って画定された１つの連続した溝であり得る。スロット７０は、前縁セグメント７２と、プラットフォームセグメント７４と、後縁セグメント７６とを含むことができる。前縁セグメント７２は、前縁面５２に沿って画定され得、プラットフォームセグメント７４は、プラットフォーム４２に沿って画定され得、後縁セグメント７６は、後縁面５６に沿って画定され得る。本明細書で使用する場合、「〜に沿って画定される」およびその同族語などの用語は、「〜に実質的に平行」または「〜と概して整列する」を意味し得る。

他の実施形態では、スロット７０の前縁セグメント７２および後縁セグメント７６は、ガスタービン１０の軸方向中心線に対して概して半径方向に向けられ得る。同様に、スロット７０のプラットフォームセグメント７４は、ガスタービン１０の軸方向中心線に対して概して軸方向に向けられ得る。いくつかの実施形態では、前縁セグメント７２は、プラットフォームセグメント７４に直接接続され、これに連続していてもよく、プラットフォームセグメント７４は、後縁セグメント７６に直接接続され、これに連続していてもよい。いくつかの実施形態では、プラットフォームセグメント７４は、プラットフォーム４２内に画定され、ガスタービン１０の軸方向中心線に対して軸方向に向けられてもよい。

代替的な実施形態（図示せず）では、スロット７０は不連続であってもよい。そのような実施形態では、前縁セグメント７２、プラットフォームセグメント７４、および後縁セグメント７６は、正圧側スラッシュ面５６および／または負圧側スラッシュ面５８内に円周方向に画定された完全に別個のスロットまたは溝であってもよい。

図３に示すように、本体３５は、負圧側ダンパランド１２０をさらに備えることができる。負圧側ダンパランド１２０は、第２の端部１２４から軸方向に隔てられた第１の端部１２２を備え得る。多くの実施形態では、切り欠き部１２１が負圧側ダンパランド１２０に画定され得る。切り欠き部１２１は、負圧側ダンパランド１２０の第１の端部１２２および第２の端部１２４に形成された肩部スロット部分１２６を備える。肩部スロット部分１２６は、例示的な実施形態では平坦な平面であり得る支持面１２８を画定する。これらの実施形態では、ダンパピン９５の肩部２０４および２０６は、支持面１２８が肩部２０４および２０６に接触し得るように、肩部スロット部分１２６に配置され得る。したがって、ダンパピン９５を負圧側ダンパランド１２０内で支持することができ、使用および動作中の望ましくない過度の回転を低減または防止することができる。

さらに、図３に示すように、スロット７０は、内部にシール８４の一部をしっかりと含むようなサイズにすることができ、すなわち、スロット７０は、ガスタービン１０の動作中にシール８４がスロット７０から滑り落ちるのを防止するようなサイズにすることができる。シール８４は、第１の端部８６と、第２の端部８８とを備えることができ、それらの間に延びることができる。シール８４は、スロット７０内に少なくとも部分的に密封的に適合するようなサイズにすることができる。

図４および図８に示され、かつ上述の構成のように、２つ以上のブレード３０がロータディスク２４上で互いに隣接して配置されるとき、各ロータブレード３０の正圧側スラッシュ面５６のスロット７０は、隣り合うロータブレード３０の負圧側スラッシュ面５８のスロット７０と整列して、チャネルを画定する。互いに隣接して配置されたロータブレード３０は、ロータディスク２４上で互いに直接隣り合うロータブレード３０、および／または互いに直接接触するロータブレード３０を含み得る。シール８４（図３に示す）は、各スロット７０によって画定されたチャネル内に収容され得る。シール８４は、隣接するロータブレード３０’、３０’’の両方のスロット７０の間および中に延び得る。いくつかの実施形態では、シール８４は、タービンセクション１８からの不要な高温ガスがブレード３０の本体３５に漏れるのを防止する。あるいは、またはそれに加えて、多くの実施形態では、シール８４は、圧縮機セクション１４からの圧縮された冷却空気がシャンク３８からタービンセクション１８に漏れるのを防止することができる。

図５〜図７に示すように、正圧側スラッシュ面５６は、第１の端部９２および第２の端部９４を有する正圧側ダンパランド９０をさらに備え得る。いくつかの実施形態では、正圧側ダンパランド９０の第１の端部９２は、第２の端部９４から軸方向に隔てられ得る。様々な実施形態において、正圧側ダンパランド９０の第１の端部９２は、スロット７０の前縁セグメント７２を部分的に画定することができ、スロット７０の後縁セグメント７６を部分的に画定する第２の端部９４まで延びることができる。多くの実施形態では、正圧側ダンパランド９０は、スロット７０から半径方向内側に配置され得る。具体的には、正圧側ダンパランド９０は、スロット７０のプラットフォームセグメント７４から半径方向内側に配置され得る。いくつかの実施形態では、正圧側ダンパランド９０は、スロット７０のプラットフォームセグメント７４に平行に向けられ得る。他の実施形態では、正圧側ダンパランド９０は、ガスタービン１０の軸方向中心線に対して軸方向に向けられ得る。

正圧側ダンパランド９０は、ダンパピン９５をその上に配置するための表面を提供し、ロータブレード３０に振動減衰性をもたらすように機能し得る。多くの実施形態では、正圧側ダンパランド９０の表面は、ダンパピン９５の形状にわずかに合うように形成されて、表面接触および振動減衰を高めることができる。例えば、正圧側ダンパランド９０は、湾曲部分９６と平坦部分９８とをさらに備える。湾曲部分９６は、プラットフォーム４２から平坦部分９８まで円周方向内側に湾曲することができる。正圧側ダンパランド９０の平坦部分９８は、湾曲部分９６から本体３５に画定されたシャンク切り欠き部３９まで半径方向内側に延びることができる。平坦部分９８は、ガスタービン１０の軸方向および半径方向の両方に関してプラットフォーム４２に略平行であり得る。

いくつかの実施形態では、正圧側ダンパランド９０は、スロット７０およびその平坦部分９８に起因して実質的に片持ち梁状に突出し得る。例えば、正圧側ダンパランド９０の平坦部分９８は、湾曲部分９６から半径方向内側に向かって自由端９９まで延び得る。自由端９９は、シャンク切り欠き部３９内で実質的に片持ち梁状に突出して、ロータブレード３０のプラットフォーム４２全体のコンプライアンスを好都合に高め、それにより振動減衰を効果的に高めることができる。様々な実施形態において、正圧側ダンパランド９０の平坦部分９８は、湾曲部分９６から自由端９９まで軸方向内側に先細になり得る。様々な実施形態において、正圧側ダンパランド９０の平坦部分９８は、それぞれの端部において第１のアンダーカット１００および第２のアンダーカット１０２から先細になり得る。

シール８４のためのハウジングを提供することに加えて、スロット７０は、ブレード３０全体に対する振動減衰の増加を可能にする、正圧側ダンパランド９０における材料剛性の低下およびコンプライアンスの増加をもたらし得る。さらに、スロット７０は、スロット深さ７１を含むことができる。スロット深さ７１を変更すること、すなわち増加または減少させることは、好都合にも、正圧側ダンパランド９０の全体的な剛性を増加または減少させ、これにより、全体的な減衰効果を高めることができる。

図５〜図７に示す実施形態などのいくつかの実施形態では、正圧側スラッシュ面５６は、第１のアンダーカット１００および第２のアンダーカット１０２をさらに備え得る。第１のアンダーカット１００および第２のアンダーカット１０２は、好都合利にも、シャンク３８の剛性を変更、すなわち増加または減少させて、全体的な振動減衰効果を高めるように機能する。図５に示す実施形態では、第１のアンダーカット１００および第２のアンダーカット１０２は、ロータブレード３０の本体３５上に円周方向内側に画定された半円形の切断部分であり得る。いくつかの実施形態では、第１のアンダーカット１００および第２のアンダーカット１０２は、実質的に湾曲していてもよいし円弧状であってもよい。図６および図７に示す実施形態などの他の実施形態では、第１のアンダーカット１００および第２のアンダーカット１０２は、複数の半円形の切断部分または台形形状の切断部分を含み得る。

多くの実施形態では、第１のアンダーカット１００は、正圧側ダンパランド９０の第１の端部９２から半径方向内側に直接配置されてもよく、第２のアンダーカット１０２は、第１のアンダーカット１００から軸方向に隔てられもよく、また正圧側ダンパランド９０の第２の端部９４から半径方向内側に直接配置されてもよい。いくつかの実施形態では、第１のアンダーカット１００および第２のアンダーカット１０２は、それぞれ正圧側ダンパランド９０の第１の端部９２および第２の端部９４から半径方向内側に概して延び得る。多くの実施形態では、第１のアンダーカット１００および第２のアンダーカット１０２の両方が、正圧側ダンパランド９０の自由端９９を越えて半径方向内側に延び得る。

第１のアンダーカット１００および第２のアンダーカット１０２は、それぞれスロット７０を部分的に画定し得る。より具体的には、第１のアンダーカット１００は、スロット７０の前縁セグメント７２を部分的に画定し得る。同様に、第２のアンダーカット１０２は、スロット７０の後縁セグメント７６を部分的に画定し得る。様々な実施形態において、第１のアンダーカット１００は、スロット７０の前縁セグメント７２と正圧側ダンパランド９０の平坦部分９８との間に軸方向に配置され得る。第２のアンダーカット１０２は、正圧側ダンパランド９０の平坦部分９８とスロット７０の後縁セグメント７６との間に軸方向に配置され得る。

第１のアンダーカット１００および第２のアンダーカット１０２は、円周方向に規定された最大アンダーカット深さ１０６をそれぞれ有し得る。第１のアンダーカット１００の最大アンダーカット深さ１０６は、第２のアンダーカット１０２の最大アンダーカット深さ１０６と同じであっても異なっていてもよい。第１のアンダーカットおよび／または第２のアンダーカット１０２の最大アンダーカット深さ１０６を変更することにより、好都合にも、正圧側ダンパランド９０の剛性が変化、すなわち増加または減少し、減衰効果が高まる。いくつかの実施形態では、それぞれのアンダーカット１００、１０２の最大アンダーカット深さ１０６は、最大約１．５インチであり得る。他の実施形態では、最大アンダーカット深さ１０６は、最大約１インチであり得る。いくつかの実施形態では、最大アンダーカット深さ１０６は、最大約０．７５インチであり得る。様々な実施形態において、最大アンダーカット深さ１０６は、最大約０．５インチであり得る。他の実施形態では、最大アンダーカット深さ１０６は、最大約０．２５インチであり得る。

図８は、円周方向に隣接して隣り合う一対のロータブレードの断面図を示している。示すように、第１のロータブレード３０’の正圧側ダンパランド９０は、ロータブレード３０’、３０’’がこのように配置されたときに、隣り合う第２のロータブレード３０’’の負圧側ダンパランド１２０と整列する。図８に示すように、ダンパピン９５は、負圧側ダンパランド１２０に沿って配置され得る。動作中、ダンパピン９５は、矢印１３０の方向に移動し、正圧側ダンパランド９０および負圧側ダンパランド１２０の両方に接触して、隣り合うロータブレード３０’、３０’’に振動減衰をもたらすことができる。

さらに、正圧側スラッシュ面５６のスロット深さ７１’は、負圧側スラッシュ面５８のスロット深さ７１’’とは異なっていてもよい。例えば、正圧側スラッシュ面５６のスロット深さ７１’は、負圧側スラッシュ面５８のスロット深さ７１’’よりも大きくてもよいし、小さくてもよい。一般に、正圧側スラッシュ面５６のスロット深さ７１’、円周方向の間隙６０（図４に示す）の幅、および負圧側スラッシュ面５８のスロット深さ７１’’の合計は、シール８４の幅に略等しい、またはそれよりわずかに大きくなり得る。様々な実施形態において、シール８４は、スロット７０よりも小さくてもよく、スロット７０内での熱膨張の余地を有し得る。加えて、シール８４は、その製造バリエーションを可能にするようなサイズにすることができる。

例えば、多くの実施形態では、シール８４の幅は、チャネルの幅の約５％〜約３０％であり得、製造バリエーションとスロット７０内の熱膨張との両方を可能にする。図２〜図８に示す実施形態は、振動減衰ダンパピン９５およびシール８４の両方の使用を可能にする。様々な実施形態において、ブレード３０は、振動減衰ダンパピン９５のみ、シール８４のみ、または振動減衰ダンパピン９５とシール８４との両方を含み得る。

本明細書は、最良の態様を含めて本発明を開示するため、およびどのような当業者も、任意のデバイスまたはシステムの作製および使用ならびに任意の組み込まれた方法の実施を含む本発明の実践を可能にするために、実施例を使用している。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。そのような他の実施例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を含む場合、あるいは特許請求の範囲の文言との実質的な相違がない均等な構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることが意図されている。

１０ ガスタービン
１２ 入口セクション
１４ 圧縮機セクション
１６ 燃焼器セクション
１８ タービンセクション
２０ 排気セクション
２２ シャフト
２４ ロータディスク
２６ ロータブレード、動翼
２８ ロータディスク
３０ ロータブレード、動翼
３０’ 第１のロータブレード
３０’’ 第２のロータブレード
３１ 外側ケーシング
３２ 高温ガス経路
３４ 燃焼ガス
３５ 本体
３６ 翼形部
３８ シャンク
３９ シャンク切り欠き部
４０ 根元部、ダブテール
４２ プラットフォーム
５２ 前縁面
５４ 後縁面
５６ 正圧側スラッシュ面
５８ 負圧側スラッシュ面
６０ 間隙
７０ スロット
７１ スロット深さ
７１’ スロット深さ
７１’’ スロット深さ
７２ 前縁セグメント
７４ プラットフォームセグメント
７６ 後縁セグメント
８４ シール
８６ 第１の端部
８８ 第２の端部
９０ 正圧側ダンパランド
９２ 第１の端部
９４ 第２の端部
９５ 振動減衰ダンパピン
９６ 湾曲部分
９８ 平坦部分
９９ 自由端
１００ 第１のアンダーカット
１０２ 第２のアンダーカット
１０６ 最大アンダーカット深さ
１２０ 負圧側ダンパランド
１２１ 切り欠き部
１２２ 第１の端部
１２４ 第２の端部
１２６ 肩部スロット部分
１２８ 支持面
１３０ 矢印
２００ 第１の端部
２０２ 第２の端部
２０４ 肩部
２０６ 肩部

Claims (15)

1. ターボ機械用のロータブレード（３０）であって、前記ロータブレード（３０）が、
   シャンク（３８）と、前記シャンク（３８）から半径方向外側に延びる翼形部（３６）と、プラットフォーム（４２）とを有し、かつ正圧側スラッシュ面（５６）と負圧側スラッシュ面（５８）とを備える本体（３５）
   を備え、
   前記正圧側スラッシュ面（５６）および前記負圧側スラッシュ面（５８）のそれぞれが、ダンパランド（９０）、（１２０）を備え、かつスロット（７０）を画定し、
   前記正圧側スラッシュ面（５６）の前記ダンパランド（９０）が、前記正圧側スラッシュ面（５６）の前記スロット（７０）から半径方向内側に配置され、前記負圧側スラッシュ面（５８）の前記ダンパランド（１２０）が、前記負圧側スラッシュ面（５８）の前記スロット（７０）から半径方向内側に配置される、ロータブレード（３０）。
2. 前記正圧側スラッシュ面（５６）の前記ダンパランド（９０）および前記負圧側スラッシュ面（５８）の前記ダンパランド（１２０）の両方が、第１の端部（９２）、（１２２）および第２の端部（９４）、（１２４）を備え、前記第１の端部（９２）、（１２２）が軸方向に沿って前記第２の端部（９４）、（１２４）から間隔を空けて配置される、請求項１に記載のロータブレード（３０）。
3. 前記負圧側スラッシュ面（５８）が、前記負圧側スラッシュ面（５８）の前記ダンパランド（１２０）の前記第１の端部（１２２）および前記第２の端部（１２４）の半径方向内側に配置された１つまたは複数のアンダーカット（１００）、（１０２）をさらに備え、前記１つまたは複数のアンダーカット（１００）、（１０２）のそれぞれが、円周方向に規定された最大アンダーカット深さ（１０６）を有する、請求項２に記載のロータブレード（３０）。
4. 前記正圧側スラッシュ面（５６）が、前記正圧側スラッシュ面（５６）の前記ダンパランド（９０）の前記第１の端部（９２）および前記第２の端部（９４）の半径方向内側に配置された１つまたは複数のアンダーカット（１００）、（１０２）をさらに備え、前記１つまたは複数のアンダーカット（１００）、（１０２）のそれぞれが、円周方向に規定された最大アンダーカット深さ（１０６）を有する、請求項２または３に記載のロータブレード（３０）。
5. 前記１つまたは複数のアンダーカット（１００）、（１０２）のそれぞれが円弧状である、請求項４に記載のロータブレード（３０）。
6. 前記１つまたは複数のアンダーカット（１００）、（１０２）のそれぞれの前記最大アンダーカット深さ（１０６）が、最大約１．５インチである、請求項４または５に記載のロータブレード（３０）。
7. 前記１つまたは複数のアンダーカット（１００）、（１０２）が、前記正圧側スラッシュ面（５６）の前記スロット（７０）を少なくとも部分的に画定する、請求項４乃至６のいずれか１項に記載のロータブレード（３０）。
8. 前記正圧側スラッシュ面（５６）の前記スロット（７０）および前記負圧側スラッシュ面（５８）の前記スロット（７０）の両方が、前縁セグメント（７２）と、プラットフォームセグメント（７４）と、後縁セグメント（７６）とを備え、前記前縁セグメント（７２）が前縁面（５２）に沿って画定され、前記プラットフォームセグメント（７４）が前記プラットフォーム（４２）に沿って画定され、前記後縁セグメント（７６）が後縁面（５４）に沿って画定される、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のロータブレード（３０）。
9. 前記正圧側スラッシュ面（５６）の前記ダンパランド（９０）が、前記正圧側スラッシュ面（５６）に画定された前記スロット（７０）の前記プラットフォームセグメント（７４）の半径方向内側に配置され、前記負圧側スラッシュ面（５８）の前記ダンパランド（１２０）が、前記負圧側スラッシュ面（５８）に画定された前記スロット（７０）の前記プラットフォームセグメント（７４）の半径方向内側に配置される、請求項８に記載のロータブレード（３０）。
10. 圧縮機セクション（１４）と、
    燃焼器セクション（１６）と、
    タービンセクション（１８）と、
    前記圧縮機セクション（１４）または前記タービンセクション（１８）のうちの少なくとも一方に設けられた複数のロータブレード（３０）であって、前記複数のロータブレード（３０）のそれぞれが、
    シャンク（３８）と、前記シャンク（３８）から半径方向外側に延びる翼形部（３６）と、プラットフォーム（４２）とを有し、かつ正圧側スラッシュ面（５６）と負圧側スラッシュ面（５８）とを備える本体（３５）
    を備え、
    前記正圧側スラッシュ面（５６）および前記負圧側スラッシュ面（５８）のそれぞれが、ダンパランド（９０）、（１２０）をそれぞれ備え、かつスロット（７０）を画定し、
    前記正圧側スラッシュ面（５６）の前記ダンパランド（９０）が、前記正圧側スラッシュ面（５６）の前記スロット（７０）から半径方向内側に配置され、前記負圧側スラッシュ面（５８）の前記ダンパランド（１２０）が、前記負圧側スラッシュ面（５８）の前記スロット（７０）から半径方向内側に配置される、複数のロータブレード（３０）と
    を備える、ターボ機械。
11. 前記正圧側スラッシュ面（５６）の前記ダンパランド（９０）および前記負圧側スラッシュ面（５８）の前記ダンパランド（１２０）の両方が、第１の端部（９２）、（１２２）および第２の端部（９４）、（１２４）を備え、前記第１の端部（９２）、（１２２）が軸方向に沿って前記第２の端部（９４）、（１２４）から間隔を空けて配置される、請求項１０に記載のターボ機械。
12. 前記負圧側スラッシュ面（５８）が、前記負圧側スラッシュ面（５８）の前記ダンパランド（１２０）の前記第１の端部（１２２）および前記第２の端部（１２４）の半径方向内側に配置された１つまたは複数のアンダーカット（１００）、（１０２）をさらに備え、前記１つまたは複数のアンダーカット（１００）、（１０２）のそれぞれが、円周方向に規定された最大アンダーカット深さ（１０６）を有する、請求項１１に記載のターボ機械。
13. 前記正圧側スラッシュ面（５６）が、前記正圧側スラッシュ面（５６）の前記ダンパランド（９０）の前記第１の端部（９２）および前記第２の端部（９４）の半径方向内側に配置された１つまたは複数のアンダーカット（１００）、（１０２）をさらに備え、前記１つまたは複数のアンダーカット（１００）、（１０２）のそれぞれが、円周方向に規定された最大アンダーカット深さ（１０６）を有する、請求項１１または１２に記載のターボ機械。
14. 前記１つまたは複数のアンダーカット（１００）、（１０２）のそれぞれが円弧状である、請求項１３に記載のターボ機械。
15. 前記１つまたは複数のアンダーカット（１００）、（１０２）のうちのそれぞれの前記最大アンダーカット深さ（１０６）が、最大約１．５インチである、請求項１３または１４に記載のターボ機械。

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