JP5583493B2

JP5583493B2 - 回転機械を組み立てるための方法及び装置

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Publication number: JP5583493B2
Application number: JP2010147199A
Authority: JP
Inventors: ドナルド・ジョセフ・カスペルスキ
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2009-06-30
Filing date: 2010-06-29
Publication date: 2014-09-03
Anticipated expiration: 2030-06-29
Also published as: DE102010017435B4; US8251668B2; US20100329872A1; CN101936191B; DE102010017435A1; CH701310A2; CH701310B1; JP2011012677A; CN101936191A

Description

本明細書で記載される実施形態は、全体的に回転機械に関し、より詳細には、タービンエンジンを組み立てるための方法及び装置に関する。

少なくとも一部の公知のタービンエンジンは、複数の回転タービンブレード又はバケットを含み、これらは、ガスタービンエンジンを通って高温の燃焼ガスストリームを送り、又は蒸気タービンエンジンを通って高温の蒸気を送る。公知のバケットは、通常、タービンエンジン内のロータに結合され、ロータと協働してタービンセクションを形成する。更に、これらの公知のバケットは、ロータ上の軸方向位置に応じて半径方向長さを増大させ、ロータ上で発散タービンハブを少なくとも部分的に形成する。公知のガスタービンエンジンの少なくとも一部はまた、ガスタービンエンジンを通って空気を送る複数の回転圧縮機ブレードを含む。これらの公知の圧縮機ブレードは通常、ロータに結合され、該ロータと協働して圧縮機セクションを形成する。更に、これらの公知の圧縮機ブレードは、ロータ上の軸方向位置に応じて半径方向長さを減少させ、ロータ上で発散圧縮機ハブを少なくとも部分的に形成する。

これらの公知のタービンバケット及び圧縮機ブレードの多くは、ロータ内に画成されたダブテール溝内に挿入されるダブテールセクションを含む。通常、このようなダブテール溝及び挿入されたダブテールセクションが組み立てられて、複数の列を形成する。バケットの各列は、タービン段を画成し、ブレードの各列は、圧縮機段を画成する。タービンハブ及び圧縮機ハブは、バケット及びブレードそれぞれの軸方向の設置及び取り外しを容易にするような、所定の延長長さを含む。このような延長長さにより、タービンセクション及び圧縮機セクションの全長及び重量が増加し、組み立ての資本コストが高くなる。更に、タービンセクション及び圧縮機セクションの重量増加は、ある範囲の作動速度においてロータに作用する遠心力の増加を引き起こす可能性がある。ロータに作用するこのような力の増加により、検査及びメンテナンスコストが増大する可能性がある。更に、重量の増加により、ロータ速度の加速及び維持のために燃料使用の追加が生じる可能性がある。このような燃料使用の増加は、稼働コストの増大を招く可能性がある。

米国特許第７１０４７５９号明細書

この発明の概要は、発明を実施するための形態において以下で更に説明される概念の中から選択された内容を簡易的な形態で紹介するために提供される。本概要は、請求項に記載された主題の主要な特徴又は本質的特徴を識別するためのものではなく、更に、請求項に記載された主題の範囲を決定する助けとして使用されるものでもない。

１つの態様において、回転機械を組み立てる方法が提供される。本方法は、回転要素を提供する段階を含む。本方法はまた、回転要素の一部内に第１の軸方向長さを有する第１のダブテールスロットを形成する段階を含む。第１のダブテールスロットが、回転要素の軸方向中心線に実質的に平行である。本方法は更に、回転要素の一部内に第２の軸方向長さを有する第２のダブテールスロットを形成する段階を含む。第２のダブテールスロットが、回転要素の軸方向中心線に実質的に平行である。第２のダブテールスロットの少なくとも一部が、第１のダブテールスロットの少なくとも一部の半径方向外向きにある。第１の軸方向長さは、第２の軸方向長さよりも大きい。本方法はまた、ケーシングの少なくとも一部内に回転要素の少なくとも一部を内包する段階を含む。

別の態様において、回転機械のブレード取り付け機構が提供される。回転機械は、軸方向中心線を有する回転要素を含む。ブレード取り付け機構は、回転要素内に少なくとも部分的に形成される。ブレード取り付け機構は、軸方向中心線に平行な第１の軸方向長さを画成する第１のダブテールスロットを画成する。ブレード取り付け機構はまた、軸方向中心線に平行な第２の軸方向長さを画成する第２のダブテールスロットを画成する。第１の軸方向長さは、第２の軸方向長さよりも大きく、第２のダブテールスロットの少なくとも一部は、第１のダブテールスロットの少なくとも一部を超えて延在する。

別の態様において、タービンエンジンが提供される。タービンエンジンは、軸方向中心線を有する回転要素を含む。エンジンはまた、回転要素内に少なくとも部分的に形成されるブレード取り付け機構を含む。ブレード取り付け機構はまた、軸方向中心線に平行な第１の軸方向長さを画成する第１のダブテールスロットを画成する。ブレード取り付け機構はまた、軸方向中心線に平行な第２の軸方向長さを画成する第２のダブテールスロットを画成する。第１の軸方向長さは、第２の軸方向長さよりも大きく、第２のダブテールスロットの少なくとも一部が第１のダブテールスロットの少なくとも一部を超えて延在する。

例示的なタービンエンジンの概略図。区域２に沿って取った、図１に示すガスタービンエンジンと共に使用できる圧縮機の一部の拡大断面図。区域３に沿って取った、図１に示すガスタービンエンジンと共に使用できるタービンの一部の拡大断面図。図２に示す圧縮機と共に使用できる部分的に組み立てられた圧縮機ブレード取り付け機構の一部の斜視図。図２に示す圧縮機と共に使用できる完全に組み立てられた圧縮機ブレード取り付け機構の一部の斜視図。図２に示す圧縮機と共に使用できる部分的に組み立てられた圧縮機ブレード取り付け機構の一部の斜視図。図２に示す圧縮機と共に使用できる完全に組み立てられた圧縮機ブレード取り付け機構の斜視図。圧縮機ブレード取り付け機構の上流側位置から、図５に示す完全に組み立てられた圧縮機ブレード取り付け機構の一部の斜視図。図３に示すタービンと共に使用できる部分的に組み立てられたタービンバケット取り付け機構の一部の斜視図。図３に示すタービンと共に使用できる完全に組み立てられたタービンバケット取り付け機構の一部の斜視図。取り付け機構の上流側位置から、図８に示す完全に組み立てられた圧縮機ブレード取り付け機構の一部の斜視図。図１に示すガスタービンエンジンの一部を組み立てる例示的な方法を示すフローチャート。図１に示すガスタービンエンジンの別の一部を組み立てる例示的な方法を示すフローチャート。

本明細書に記載される実施形態は、添付図面と共に以下の説明を参照することによってより深く理解することができる。

図１は、回転機械すなわちタービンエンジン、より具体的には例示的なガスタービンエンジン１００の概略図である。エンジン１００は、圧縮機１０２及び複数の燃焼器１０４を含む。各燃焼器１０４は、燃料ノズル組立体１０６を含む。例示的な実施形態において、エンジン１００はまた、タービン１０８と、共通の圧縮機／タービンロータ１１０（場合によってはロータ１１０と呼ばれる）とを含む。ロータ１１０は、ロータ軸方向中心線１１１を画成する。１つの実施形態において、エンジン１００は、９Ｅエンジンと呼ばれることもあるＭＳ９００１Ｅエンジンであり、ＳｏｕｔｈＣａｒｏｌｉｎａ州Ｇｒｅｅｎｖｉｌｌｅ所在のＧｅｎｅｒａｌＥｌｅｃｔｒｉｃＣｏｍｐａｎｙから商業的に入手可能である。

図２は、区域２（図１に示す）に沿って取った、ガスタービンエンジン１００と共に使用される圧縮機１０２の一部の拡大断面図である。圧縮機１０２は、圧縮機ロータ組立体１１２と、流路１１８を少なくとも部分的に画成する圧縮機ケーシング１１６内に位置付けられた圧縮機ステータ組立体１１４とを含む。例示的な実施形態において、圧縮機ロータ組立体１１２は、ロータ１１０の一部を形成する。更に、例示的な実施形態において、圧縮機１０２は、ロータ軸方向中心線１１１の周りに実質的に対称である。また、例示的な実施形態において、圧縮機１０２は、ガスタービンエンジン１００の一部である。或いは、圧縮機１０２は、限定ではないが、スタンドアロン流体圧縮機ユニット及びファンを含む、あらゆるブレード付きの回転多段流体移送装置である。

圧縮機１０２は、複数の段１２４を含み、各段１２４が、円周方向に間隔を置いて配置されたロータブレード組立体１２６の列と、ステータブレード組立体１２８（ステータベーンと呼ばれることもある）の列とを含む。例示的な実施形態において、ロータブレード組立体１２６は、階段状ブレードカップリング又は取り付け機構１３４を介して圧縮機ロータホイール１３０に結合され、各ブレード組立体１２６が圧縮機ロータホイール１３０から半径方向外向きに延在するようにする。また、例示的な実施形態において、複数の圧縮機ロータホイール１３０及び複数の階段状ブレード取り付け機構１３４は、実質的に収束した圧縮機ハブ１４０を少なくとも部分的に画成する。更に、各組立体１２６は、内側ブレード取り付け機構１３４からロータブレード先端部分１３６まで半径方向外向きに延在するロータブレード翼形部分１３２を含む。圧縮機段１２４は、限定ではないが空気を含む駆動又は作動流体と協働し、後続の段１２４において駆動流体が圧縮されるようにする。

作動中、圧縮機１０２は、ロータ１１０を介してタービン１０８により回転される。複数の段１２４を介して低圧又は圧縮機上流領域１４８から収集される流体は、ロータブレード翼形部分１３２によりステータブレード組立体１２８に向けて送られる。流体は、加圧され、流体の圧力は、該流体が流路１１８を通って送られるときに増大する。より具体的には、流体は、連続する段１２４に対してほぼ狭窄した流路１１８により継続して後続の段１２４を通って流れ、該流路１１８を通って送られるときに該流体の圧縮及び加圧を可能にする。続いて、圧縮及び加圧流体は、高圧又は圧縮機下流側領域１５０に送られ、タービンエンジン１００内で使用される。

図３は、区域３（図１に示す）に沿って取った、ガスタービンエンジン１００と共に使用することができるタービン１０８の一部の拡大断面図である。タービン１０８はタービンロータ組立体１５２を含む。タービン１０８はまた、複数の固定ブレード、又はタービンダイアグラム組立体１５４を含み、これらは、流路１５８を少なくとも部分的に画成するタービンケーシング１５６内に位置付けられる。例示的な実施形態において、タービンロータ組立体１５２は、ロータ１１０の一部を形成する。更に、例示的な実施形態において、タービン１０８は、ロータ軸方向中心線１１１の周りに実質的に対称である。また、例示的な実施形態において、タービン１０８は、ガスタービンエンジン１００の一部である。或いは、タービン１０８は、限定ではないが、蒸気タービンを含む、あらゆるブレード付きの回転多段エネルギー変換装置である。

タービン１０８は、複数の段１６４を含み、各段１６４が、円周方向に間隔を置いて配置されたロータブレード又はバケット組立体１６６の列と、ダイアフラム組立体１５４又はノズル組立体１６８の列とを含む。例示的な実施形態において、タービン１０８は、３つの連続する段１６４を含む。或いは、タービン１０８は、本明細書で記載されるようにタービンエンジン１００を機能させることができるあらゆる数の段１６４を含む。また。例示的な実施形態において、バケット組立体１６６は、階段状ブレードカップリング又はバケット取り付け機構１７４を介してタービンロータホイール１７０に結合され、各バケット組立体１６６がタービンロータホイール１７０から半径方向外向きに延在するようにする。複数のタービンロータホイール１７０及び複数の階段状バケット取り付け機構１７４は、実質的に発散するタービンハブ１８０を少なくとも部分的に画成する。タービン段１６４は、限定ではないが、燃焼ガス、蒸気、及び加圧空気を含む、駆動又は作動流体と協働し、駆動流体が後続の段１６４において膨張する。

作動中、例示的な実施形態において、タービン１０８は、燃料ノズル組立体１０６により発生した高圧燃焼ガスを受け取る。ノズル組立体１６８を介して高圧又はタービン上流領域１８８から収集された燃焼ガスは、バケット組立体１６６によりダイアフラム組立体１５４に向けて送られる。燃焼ガスが流路１５８を通して送られると、該燃焼ガスは、少なくとも部分的に圧縮が解除され、燃焼ガスの圧力が少なくとも部分的に低下する。より具体的には、燃焼ガスは、連続する段１６４に対してほぼ拡大した流路１５８により引き続き後続の段１６４を通って流れ、流路１５８を通って送られるときに燃焼ガスの圧縮解除及び減圧を可能にする。続いて、圧縮解除及び減圧がなされた燃焼ガスは、低圧領域１５０に吐出され、タービンエンジン１００内で更に使用されるか、又はタービンエンジン１００から排出される。

図４は、圧縮機１０２（図２に示す）と共に使用することができる部分的に組み立てられた圧縮機ブレード取り付け機構１３４の一部の斜視図である。圧縮機ブレード取り付け機構１３４は、低圧又は上流側領域２０１の上流側に位置付けられた圧縮機ホイール１３０のリムセクション２０２を含む。リムセクション２０２は、複数の軸方向階段状領域、すなわち、ステップ２０４を少なくとも部分的に画成する第１のリムステップ表面２０６を有する第１の軸方向リムステップ２０４と、ステップ２０８を少なくとも部分的に画成する第２のリムステップ表面２１０を有する第２の軸方向リムステップ２０８と、ステップ２１２を少なくとも部分的に画成する第３のリムステップ表面２１４を有する第３の軸方向リムステップ２１２と、を含む。例示的な実施形態において、リムステップ表面２０６、２１０、及び２１４の各々は、ロータ軸方向中心線１１１（図１、２、及び３に示す）に実質的に平行である。或いは、リムステップ表面２０６、２１０、及び２１４の各々は、本明細書で記載されるように圧縮機ブレード取り付け機構１３４を機能させることができるあらゆる方向を有する。

第１の軸方向リムステップ２０４及び第１のリムステップ表面２０６は、低圧領域又は上流側領域２０１の軸方向下流側に位置付けられる。更に、第１のリムステップ表面２０６は、圧縮機ハブ表面２１６の軸方向外向きの第１の半径方向距離ＲＤ₁に位置付けられる。また、第１のリムステップ表面２０６は、上流側領域２０１から軸方向下流側の第１の軸方向長さＡＬ₁に延在する。例示的な実施形態において、第１の軸方向長さＡＬ₁及び第１の半径方向距離ＲＤ₁は、本明細書で記載されるように圧縮機ブレード取り付け機構１３４を機能させることができるあらゆる値を有する。

第２の軸方向リムステップ２０８及び第２のリムステップ表面２１０は、第１のリムステップ２０４及び第１のリムステップ表面２０６の軸方向下流側に位置付けられる。更に、第２のリムステップ表面２１０は、圧縮機ハブ表面２１６の半径方向外向きの第２の半径方向距離ＲＤ₂に位置付けられ、ここでＲＤ₂はＲＤ₁よりも大きい。また、第２のリムステップ表面２１０は、第１のリムステップ表面２０６から軸方向下流側で第２の軸方向長さＡＬ₂に延在する。第１のリムステップ表面２０６及び第２のリムステップ表面２１０は、第１の境界領域２１８を画成する。例示的な実施形態において、第１の境界領域２１８は、第１の軸方向リムステップ２０４及び第２の軸方向リムステップ２０８全体にわたる流体流を可能にするよう僅かに丸みがつけられる。また、例示的な実施形態において、第２の軸方向長さＡＬ₂及び第２の半径方向距離ＲＤ₂は、本明細書で記載されるように圧縮機ブレード取り付け機構１３４を機能させることができるあらゆる値を有する。

第３の軸方向リムステップ２１２及び第３のリムステップ表面２１４は、第２の軸方向リムステップ２０８及び第２のリムステップ表面２１０の軸方向下流側に位置付けられる。更に、第３のリムステップ表面２１４は、圧縮機ハブ表面２１６の半径方向外向きの第３の半径方向距離ＲＤ₃に位置付けられ、ここでＲＤ₃はＲＤ₂よりも大きい。また、第３のリムステップ表面２１４は、第２のリムステップ表面２１０から軸方向下流側で第３の軸方向長さＡＬ₃に延在する。第３のリムステップ表面２１４及び第２のリムステップ表面２１０は、第２の境界領域２２０を画成する。例示的な実施形態において、第２の境界領域２２０は、第３の軸方向リムステップ２１２及び第２の軸方向リムステップ２０８全体にわたる流体流を可能にするよう僅かに丸みがつけられる。また、例示的な実施形態において、第３の軸方向長さＡＬ₃及び第３の半径方向距離ＲＤ₃は、本明細書で記載されるように圧縮機ブレード取り付け機構１３４を機能させることができるあらゆる値を有する。更に、例示的な実施形態において、軸方向リムステップ２０４、２０８、及び２１２が協働して、ハブ表面２１６を上昇する収束圧縮機ハブ表面２１６として画成する。更に、例示的な実施形態において、階段状リムセクション２０２は、上述のように３つの階段状領域を含む。或いは、階段状リムセクション２０２は、本明細書で記載されるように圧縮機ブレード取り付け機構１３４を機能させることができるあらゆる数の階段状領域を含む。

例示的な実施形態において、圧縮機ブレード取り付け機構１３４は、ロータブレード組立体１２６の１つのダブテールセクション２２２を含む。ダブテールセクション２２２は、ロータブレード翼形部部分１３２（図２に示す）の少なくとも１つを受け取る翼形部プラットフォーム２２４を含む。ダブテールセクション２２２はまた、複数のダブテールローブ、すなわち、第１のダブテールローブ２２６、第２のダブテールローブ２２８、及び第３のダブテールローブ２３０を含む。また、例示的な実施形態において、ダブテールセクション２２２は、３つのダブテールローブ２２６、２２８、及び２３０を含む。或いは、ダブテールセクション２２２は、本明細書で記載されるように圧縮機ブレード取り付け機構１３４を機能させることができるあらゆる数のダブテールローブを含む。

更に、例示的な実施形態において、圧縮機ブレード取り付け機構１３４は、ダブテールローブ２２６、２２８、及び２３０を受ける複数のダブテールスロットを含む。より具体的には、リムセクション２０２は、第１のダブテールスロット２３２、第２のダブテールスロット２３４、及び第３のダブテールスロット２３６を画成する。ダブテールスロット２３２、２３４、及び２３６は、それぞれ、ダブテールローブ２２６、２２８、及び２３０の各々を受ける。

また、例示的な実施形態において、第１のダブテールスロット２３２は、第１の軸方向スロット距離すなわち長さＳＬ₁を有し、この距離は、第１の軸方向長さＡＬ₁、第２の軸方向長さＡＬ₂、及び第３の軸方向長さＡＬ₃の和に実質的に等しい。第２のダブテールスロット２３４は、第２の軸方向スロット距離すなわち長さＳＬ₂を有し、この距離は、第２の軸方向長さＡＬ₂及び第３の軸方向長さＡＬ₃の和に実質的に等しい。第３のダブテールスロット２３６は、第３の軸方向スロット距離すなわち長さＳＬ₃を有し、この距離は、第３の軸方向長さＡＬ₃に実質的に等しい。第１、第２、及び第３の軸方向スロット距離ＳＬ₁、ＳＬ₂、及びＳＬ₃はそれぞれ、軸方向中心線１１１に実質的に平行である。更に、第１の軸方向スロット長さＳＬ₁は、第２の軸方向スロット長さＳＬ₂よりも大きく、第２の軸方向スロット長さＳＬ₂は、第３の軸方向スロット長さＳＬ₃よりも大きい。従って、第２の軸方向スロット長さＳＬ₂は、第２の軸方向長さＡＬ₂及び第３の軸方向長さＡＬ₃の和にほぼ等しい距離だけ第１の軸方向長さＡＬ₁の一部に重なり、第３の軸方向スロット長さＳＬ₃は、第３の軸方向長さＡＬ₃にほぼ等しい距離だけ第２の軸方向スロット長さＳＬ₂の一部に重なる。ダブテールスロット２３２、２３４、及び２３６は、互いに半径方向に隣接して画成されて、圧縮機ホイールリム空隙２３８を少なくとも部分的に画成する。更に、例示的な実施形態において、軸方向スロット長さＳＬ₁、ＳＬ₂、及びＳＬ₃は、本明細書で記載されるように圧縮機ブレード取り付け機構１３４を機能させることができるあらゆる値を有する。

例示的な実施形態において、ダブテールローブ２２６、２２８、及び２３０は共に結合されて、互いに対して半径方向に配置される。第１のダブテールローブ２２６は、第１の軸方向ローブ長さＬＬ₁を有し、この長さは、第１の軸方向スロット長さＳＬ₁よりも小さく、第１の軸方向長さＡＬ₁よりも大きいか又は等しい。第２のダブテールローブ２２８は、第２の軸方向ローブ長さＬＬ₂を有し、この長さは、第１の軸方向スロット長さＳＬ₁よりも小さく、第２の軸方向長さＡＬ₂よりも大きい。第３のダブテールローブ２３０は、第３の軸方向ローブ長さＬＬ₃を有し、この長さは、第１の軸方向スロット長さＳＬ₁よりも小さいか又は等しく、第３の軸方向長さＡＬ₃よりも大きい。第１、第２、及び第３の軸方向ローブ長さＬＬ₁、ＬＬ₂、及びＬＬ₃それぞれは、軸方向中心線１１１に実質的に平行である。更に、例示的な実施形態において、第２の軸方向ローブ長さＬＬ₂は、第１の軸方向ローブ長さＬＬ₁にほぼ等しい距離だけ第１の軸方向ローブ長さＬＬ₁の一部に重なり、第３の軸方向ローブ長さＬＬ₃は、第２の軸方向ローブ長さＬＬ₂にほぼ等しい距離だけ第２の軸方向ローブ長さＬＬ₂の一部に重なる。また、例示的な実施形態において、軸方向ローブ長さＬＬ₁、ＬＬ₂、及びＬＬ₃は、明細書で記載されるように圧縮機ブレード取り付け機構１３４を機能させることができるあらゆる値を有する。ダブテールローブ２２６、２２８、及び２３０は、ダブテールスロット２３２、２３４、及び２３６、並びに階段状リムセクション２０２と協働し、圧縮機ホイールリム空隙２３８を画成する。

図５は、圧縮機１０２（図２に示す）と共に使用できる完全に組み立てられた圧縮機ブレード取り付け機構１３４の一部の斜視図である。例示的な実施形態において、ダブテールローブ２２６、２２８、及び２３０は、ダブテールスロット２３２、２３４、及び２３６にそれぞれ完全に挿入されており、ダブテールローブ２２８及び２３０が、階段状リムセクション２０２から低圧又は上流側領域２０１に向けて軸方向に延在する。従って、第１、第２、及び第３の軸方向ローブ長さＬＬ₁、ＬＬ₂、及びＬＬ₃はそれぞれ、第１の軸方向リムステップ２０４、第２の軸方向リムステップ２０８、及び第３の軸方向リムステップ２１２を通って延在しており、同時に、階段状リムセクション２０２から低圧又は上流側領域２０１に向けて延在するように図示されている。

例示的な実施形態において、圧縮機ブレード取り付け機構１３４は、ロータブレード組立体１２６の軸方向設置及び軸方向取り外しに必要な軸方向長さを短縮することにより、圧縮機１０２及びガスタービンエンジン１００の組み立てを容易にする。このような設置／取り外し長さを短縮することにより、圧縮機１０２の全長及び重量が低減され、これによりガスタービンエンジン１００の組み立て資本コストが低減される。その上、圧縮機１０２の重量の減少により、ある範囲の作動速度においてロータ１１０に作用する遠心力が減少し、これにより検査及びメンテナンスコストの増大の可能性が低くなる。更に、重量の減少により、ロータ１１０の速度の加速及び維持のための燃料使用が減少し、これにより稼働コストが減少する。

図６は、圧縮機１０２（図２に示す）と共に使用できる部分的に組み立てられた圧縮機ブレード取り付け機構１３４の一部の斜視図である。図６は、階段状リムセクション２０２の特徴と関連したダブテールセクション２２２の特徴の関係の視覚的説明を容易にしている。具体的には、軸方向設置矢印２３７は、ガスタービンエンジン１００（図１、２、及び３に示す）の組み立て中、より具体的には、圧縮機１０２（図１、２、及び３に示す）の組み立て中の圧縮機ハブ１４０に対するダブテールセクション２２２の移動方向を示している。軸方向取り外し矢印２３９は、ガスタービンエンジン１００の分解中、より具体的には、圧縮機１０２の分解中の圧縮機ハブ１４０に対するダブテールセクション２２２の移動方向を示している。

図７は、階段状リムセクション２０２の特徴と関連したダブテールセクション２２２の特徴の関係の視覚的説明を容易にしている。具体的には、ダブテールセクション２２２は、ガスタービンエンジン１００（図１、２、及び３に示す）の組み立て後、より具体的には、圧縮機１０２の組み立て後、圧縮機ハブ１４０内に完全に挿入される。

図８は、圧縮機ブレード取り付け機構１３４の上流側位置、より具体的には高圧又は下流側領域２１５から完全に組み立てられた機構１３４の一部の斜視図である。圧縮機ホイールリム空隙２３８は、第３のダブテールローブ２３０、第２のダブテールローブ２２８、第１のダブテールローブ２２６、第１のステップ２０４、第２のステップ２０８、及び第３のステップ２１２の各々の少なくとも一部によって少なくとも部分的に画成される。例示的な実施形態において、階段状リムセクション２０２の下流側端部２４０は、第１のダブテールスロット２３２内の下流側端部２４０の軸方向上流側の所定距離（図示せず）に陥凹にされた第１のダブテールスロット２２６の下流側端部２４２に対する基準を提供する。或いは、下流側端部２４２は、下流側端部２４０と実質的に同一平面にされる。

また、例示的な実施形態において、第２のダブテールローブ２２８の下流側端部２４４は、第２のダブテールスロット２２８内の下流側端部２４０の軸方向上流側の所定距離（図示せず）に陥凹にされる。或いは、下流側端部２４４は、下流側端部２４０と実質的に同一平面にある。更に、例示的な実施形態において、第３のダブテールローブ２３０の下流側端部２４６は、下流側端部２４０と実質的に同一平面にある。或いは、下流側端部２４６は、第３のダブテールスロット２３６内の下流側端部２４０の軸方向上流側の所定距離（図示せず）に陥凹にされる。圧縮機ホイールリム空隙２３８の容積を増大させると、上述の関連する利点により圧縮機１０２の重量が低減可能になる。

例示的な実施形態において、圧縮機ブレード取り付け機構１３４は、１つのステップ当たりに１つのスロット及び１つのローブを含む。或いは、圧縮機ブレード取り付け機構１３４は、本明細書で記載されるように機構１３４を機能させることができるあらゆる数のスロット及びローブを１つのステップ当たりに含む。例えば、限定ではないが、機構１３４は２つのステップを含み、各ステップが２つのスロットと２つのローブ（全て図示せず）を含み、又は、機構１３４は２つのステップを含み、各ステップが１つのスロットと１つのローブとを含む（全て図示せず）。その上、例えば、限定ではないが、機構１３４は、２つのステップを含み、第１のステップが、機構の軸方向長さの約２／３わたって延在する２つのスロット及び２つのローブを含み、第２のステップは、機構の軸方向長さの約１／３にわたって延在する（全て図示せず）。

図９は、タービン１０８（図３に示す）と共に使用することができる部分的に組み立てられたタービンバケット取り付け機構１７４の一部の斜視図である。タービンバケット取り付け機構１７４は、低圧又は下流側領域３０１の上流側に位置付けられたタービンホイール１７０のリムセクション３０２を含む。リムセクション３０２は、複数の軸方向階段状領域、すなわち、ステップ３０４を少なくとも部分的に画成する第４のリムステップ表面３０６を有する第４の軸方向リムステップ３０４と、ステップ３０８を少なくとも部分的に画成する第５のリムステップ表面３１０を有する第５の軸方向リムステップ３０８と、ステップ３１２を少なくとも部分的に画成する第６のリムステップ表面３１４を有する第６の軸方向リムステップ３１２と、を含む。第１、第２、及び第３の軸方向リムステップ２０４、２０８、及び２１２それぞれ（全て図４及び５に示す）と、第１、第２、及び第３のリムステップ表面２０６、２１０、及び２１４（全て図４に示す）とは、圧縮機ブレード取り付け機構１３４（図２、４、５、及び６に示す）に関連付けられる。リムステップ表面３０６、３１０、及び３１４は、ロータ軸方向中心線１１１（図１、２、及び３に示す）に実質的に平行である。或いは、リムステップ表面３０６、３１０、及び３１４の各々は、本明細書で記載されるようにタービンバケット取り付け機構１７４を機能させることができるあらゆる方向を有する。

第４の軸方向リムステップ３０４及び第４のリムステップ表面３０６は、低圧領域又は下流側領域３０１の軸方向下流側に位置付けられる。更に、第４のリムステップ表面３０６は、タービンハブ表面３１６の半径方向外向きの第４の半径方向距離ＲＤ₄に位置付けられ、第１、第２、及び第３の半径方向距離ＲＤ₁、ＲＤ₂、及びＲＤ₃はそれぞれ（図４及び５に全て示す）、圧縮機ブレード取り付け機構１３４に関連付けられる。また、第４の軸方向リム表面３０６は、上流側領域３０１から軸方向下流側で第４の軸方向長さＡＬ₄に延在する。第１、第２、及び第３の軸方向長さＡＬ₁、ＡＬ₂、及びＡＬ₃はそれぞれ（（全て図４及び５に示す））、圧縮機ブレード取り付け機構１３４に関連付けられる。例示的な実施形態において、第４の軸方向長さＡＬ₄及び第４の半径方向距離ＲＤ₄は、本明細書で記載されるようにタービンバケット取り付け機構１７４を機能させることができるあらゆる値を有する。

第５の軸方向リムステップ３０８及び第５のリムステップ表面３１０は、第４のリムステップ３０４及び第４のリムステップ表面３０６の軸方向下流側に位置付けられる。その上、第５のリムステップ表面３１０は、タービンハブ表面３１６の半径方向外向きの第５の半径方向距離ＲＤ₅に位置付けられ、ここでＲＤ₅はＲＤ₄よりも大きい。また、第５のリム表面３１０は、第４のリムステップ表面３０６から軸方向下流側で第５の軸方向長さＡＬ₅に延在する。第４のリムステップ表面３０６及び第５のリムステップ表面３１０は、第３の境界領域３１８を画成する。第１及び第２の境界領域２１８及び２２０はそれぞれ（共に図４に示される）、圧縮機ブレード取り付け機構１３４に関連付けられる。例示的な実施形態において、第３の境界領域３１８は、第４の軸方向リムステップ３０４及び第５の軸方向リムステップ３０８全体にわたる流体流を可能にするよう僅かに丸みがつけられる。また、例示的な実施形態において、第５の軸方向長さＡＬ₅及び第５の半径方向距離ＲＤ₅は、本明細書で記載されるようにタービンバケット取り付け機構１７４を機能させることができるあらゆる値を有する。

第６の軸方向リムステップ３１２及び第６のリムステップ表面３１４は、第５のリムステップ３０８及び第５のリムステップ表面３１０の軸方向下流側に位置付けられる。その上、第６のリムステップ表面３１４は、タービンハブ表面３１６の半径方向外向きの第６の半径方向距離ＲＤ₆に位置付けられ、ここでＲＤ₆はＲＤ₅よりも大きい。また、第６のリム表面３１４は、第５のリムステップ表面３１０から軸方向下流側で第６の軸方向長さＡＬ₆に延在する。第６のリムステップ表面３１４及び第５のリムステップ表面３１０は、第４の境界領域３２０を画成する。例示的な実施形態において、第４の境界領域３２０は、第６の軸方向リムステップ３１２及び第５の軸方向リムステップ３０８全体にわたる流体流を可能にするよう僅かに丸みがつけられる。また、例示的な実施形態において、第６の軸方向長さＡＬ₆及び第６の半径方向距離ＲＤ₆は、本明細書で記載されるようにタービンバケット取り付け機構１７４を機能させることができるあらゆる値を有する。更に、例示的な実施形態において、軸方向リムステップ３０４、３０８、及び３１２が協働して、タービンハブ表面３１６を降下する発散タービンハブ表面３１６として画成する。その上、例示的な実施形態において、階段状リムセクション３０２は、上述のように３つの階段状領域を含む。或いは、階段状リムセクション３０２は、本明細書で記載されるようにタービンバケット取り付け機構１７４を機能させることができるあらゆる数の階段状領域を含む。

例示的な実施形態において、タービンバケット取り付け機構１７４は、バケット組立体１６６の１つのダブテールセクション３２２を含む。ダブテールセクション３２２は、少なくとも１つのバケット翼形部部分（図示せず）を受け取る翼形部プラットフォーム３２４を含む。ダブテールセクション３２２はまた、複数のダブテールローブ、すなわち、第４のダブテールローブ３２６、第５のダブテールローブ３２８、及び第６のダブテールローブ３３０を含む。第１、第２、及び第３のダブテールローブ３２６、３２８、及び３３０はそれぞれ（全て図４及び５に示す）、圧縮機ブレード取り付け機構１３４に関連付けられる。また、例示的な実施形態において、ダブテールセクション３２２は、３つのダブテールローブ３２６、３２８、３３０を含む。或いは、ダブテールセクション３２２は、本明細書で記載されるようにタービンバケット取り付け機構１７４を機能させることができるあらゆる数のダブテールローブを含む。

更に、例示的な実施形態において、タービンバケット取り付け機構１７４は、ダブテールローブ３２６、３２８、３３０を受け取る複数のダブテールスロットを含む。より具体的には、リムセクション３０２は、第４のダブテールスロット３３２、第５のダブテールスロット３３４、及び第６のダブテールスロット３３６を画成する。第１、第２、及び第３のダブテールスロット２３２、２３４、及び２３６はそれぞれ（全て図４及び５に示す）、圧縮機ブレード取り付け機構１３４に関連付けられる。ダブテールスロット２３２、２３４、及び２３６の各々は、ダブテールローブ３２６、３２８、３３０の各々をそれぞれ受けとる。

また、例示的な実施形態において、第４のダブテールスロット３３２は、第４の軸方向スロット長さＳＬ₄を有し、この距離は、第４の軸方向長さＡＬ₄、第５の軸方向長さＡＬ₅、及び第６の軸方向長さＡＬ₆の和に実質的に等しい。第１、第２、及び第３の軸方向スロット長さＳＬ₁、ＳＬ₂、及びＳＬ₃はそれぞれ（全て図４及び５に示す）、圧縮機ブレード取り付け機構１３４に関連付けられる。第５のダブテールスロット３３４は、第５の軸方向スロット長さＳＬ₅を有し、この距離は、第５の軸方向長さＡＬ₅、及び第６の軸方向長さＡＬ₆の和に実質的に等しい。第６のダブテールスロット３３６は、第６の軸方向スロット長さＳＬ₆を有し、この距離は、第６の軸方向長さＡＬ₆に実質的に等しい。第４、第５、及び第６の軸方向スロット長さＳＬ₄、ＳＬ₅、及びＳＬ₆はそれぞれ、軸方向中心線１１１に実質的に平行である。更に、第４の軸方向スロット長さＳＬ₄は、第５の軸方向スロット長さＳＬ₅よりも大きく、第５の軸方向スロット長さＳＬ₅は、第６の軸方向スロット長さＳＬ₆よりも大きい。従って、第５の軸方向スロット長さＳＬ₅は、第５の軸方向長さＡＬ₆及び第６の軸方向長さＡＬ₆の和にほぼ等しい距離だけ第４の軸方向長さＡＬ₄の一部に重なり、第６の軸方向スロット長さＳＬ₆は、第６の軸方向長さＡＬ₆にほぼ等しい距離だけ第５の軸方向スロット長さＳＬ₅の一部に重なる。ダブテールスロット３３２、３３４、及び３３６は、互いに半径方向に隣接して画成されて、ホイールリム空隙３３８を少なくとも部分的に画成する。例示的な実施形態において、軸方向スロット長さＳＬ₄、ＳＬ₅、及びＳＬ₆は、本明細書で記載されるように圧縮機ブレード取り付け機構１３４を機能させることができるあらゆる値を有する。

また、例示的な実施形態において、ダブテールローブ３２６、３２８、３３０は、互いに結合され、互いに対して半径方向に配置される。第４のダブテールローブ３２６は、第４の軸方向ローブ長さＬＬ₄を有し、この長さは、第４の軸方向スロット長さＳＬ₄よりも小さく、第４の軸方向長さＡＬ₁よりも大きいか又は等しい。第５のダブテールローブ３２８は、第５の軸方向ローブ長さＬＬ₅を有し、この長さは、第４の軸方向スロット長さＳＬ₄よりも小さく、第５の軸方向長さＡＬ₅よりも大きい。第６のダブテールローブ３３０は、第６の軸方向ローブ長さＬＬ₆を有し、この長さは、第４の軸方向スロット長さＳＬ₄よりも小さいか又は等しく、第６の軸方向長さＡＬ₆よりも大きい。第４、第５、及び第６の軸方向ローブ長さＬＬ₄、ＬＬ₅、及びＬＬ₆は、軸方向中心線１１１に実質的に平行である。その上、例示的な実施形態において、第５の軸方向ローブ長さＬＬ₅は、第４の軸方向ローブ長さＬＬ₄にほぼ等しい距離だけ第４の軸方向ローブ長さＬＬ₄の一部に重なり、第６の軸方向ローブ長さＬＬ₆は、第５の軸方向ローブ長さＬＬ₅にほぼ等しい距離だけ第５の軸方向ローブ長さＬＬ₅の一部に重なる。更に、例示的な実施形態において、軸方向ローブ長さＬＬ₄、ＬＬ₅、及びＬＬ₆は、明細書で記載されるように圧縮機ブレード取り付け機構１３４を機能させることができるあらゆる値を有する。ダブテールローブ３２６、３２８、及び３３０は、ダブテールスロット３３２、３３４、及び３３６、並びに階段状リムセクション３０２と協働し、圧縮機ホイールリム空隙３３８を画成する。

図１０は、タービン１０８（図３に示す）と共に使用することができる完全に組み立てられたタービンバケット取り付け機構１７４の一部の斜視図である。ダブテールローブ３２６、３２８、及び３３０は、ダブテールスロット３３２、３３４、及び３３６にそれぞれ完全に挿入されており、ダブテールローブ３２８及び３２０が、階段状リムセクション２０２から低圧又は下流側領域３０１に向けて軸方向に延在する。従って、の軸方向ローブ長さＬＬ₁、ＬＬ₂、及びＬＬ₃は、第４の軸方向リムステップ３０４、第５の軸方向リムステップ３０８、及び第６の軸方向リムステップ３１２それぞれを通って延在し、並びに階段状リムセクション３０２から低圧又は下流領域３０１に延在するように示されている。

例示的な実施形態において、タービンバケット取り付け機構１７４は、バケット組立体１６６の軸方向設置及び軸方向取り外しに必要な軸方向長さを短縮することにより、タービン１０８及びガスタービンエンジン１００の組み立てを容易にする。このような設置／取り外し長さを短縮することにより、タービン１０８の全長及び重量が低減され、これによりガスタービンエンジン１００の組み立て資本コストが低減される。その上、タービン１０８の重量の減少により、ある範囲の作動速度においてロータ１１０に作用する遠心力が減少し、これにより検査及びメンテナンスコストの増大の可能性が低くなる。更に、重量の減少により、ロータ１１０の速度の加速及び維持のための燃料使用が減少し、これにより稼働コストが減少する。

また、例示的な実施形態において、タービンバケット取り付け機構１７４は、１つのステップ当たりに１つのスロット及び１つのローブを含む。或いは、タービンバケット取り付け機構１７４は、本明細書で記載されるように機構１７４を機能させることができるあらゆる数のスロット及びローブを１つのステップ当たりに含む。例えば、限定ではないが、機構１７４は２つのステップを含み、各ステップが２つのスロットと２つのローブ（全て図示せず）を含み、又は機構１７４は２つのステップを含み、各ステップが１つのスロットと１つのローブとを含む（全て図示せず）。その上、例えば、限定ではないが、機構１７４は、２つのステップを含み、第１のステップが、機構の軸方向長さの約２／３わたって延在する２つのスロット及び２つのローブを含み、第２のステップは、機構の軸方向長さの約１／３にわたって延在する（全て図示せず）。

図１１は、タービンバケット取り付け機構１７４の上流側位置、より具体的には高圧又は上流側領域３１５から完全に組み立てられた機構１３４の一部の斜視図である。タービンホイールリム空隙３３８は、第６のダブテールローブ３３０、第５のダブテールローブ３２８、第４のダブテールローブ３２６、第４のステップ３０４、第５のステップ３０８、及び第６のステップ３１２の各々の少なくとも一部によって少なくとも部分的に画成される。例示的な実施形態において、階段状リムセクション３０２の上流側端部３４０は、第４のダブテールスロット３３２内の上流側端部３４０の軸方向上流側の所定距離（図示せず）に陥凹にされた第４のダブテールスロット３２６の上流側端部３４２に対する基準を提供する。或いは、上流側端部３４２は、上流側端部３４０と実質的に同一平面にされる。

また、例示的な実施形態において、第５のダブテールローブ３２８の上流側端部３４４は、第５のダブテールスロット３３４内の上流側端部３４０の軸方向下流側で所定距離（図示せず）に陥凹にされる。或いは、上流側端部３４４は、上流側端部３４０と実質的に同一平面にされる。更に、例示的な実施形態において、第６のダブテールローブ３３０の上流側端部３４６は、上流側端部３４０と実質的に同一平面にされる。或いは、上流側端部３４６は、第６のダブテールスロット３３６内の上流側端部３４０の軸方向下流側で所定距離（図示せず）に陥凹にされる。圧縮機ホイールリム空隙３３８の容積を増大させると、上述の関連する利点によりタービン１０８の重量が低減可能になる。

図１２は、ガスタービンエンジン１００の一部、すなわち圧縮機１０２（両方とも図２に示す）を組み立てる例示的な方法４００を示すフローチャートである。例示的な実施形態において、回転要素すなわち圧縮機ロータホイール１３０（図２、４、５、６、及び７に示す）の少なくとも一部内に第１の軸方向長さ又は第１のダブテールスロット長さＳＬ₁（図４及び５に示す）を有する第１のダブテールスロット２３２（図４、６、及び８に示す）を形成する（４０２）。第１のダブテールスロット２３２は、軸方向中心線１１１（図１、２、及び３に示す）に実質的に平行である。圧縮機ロータホイール１３０の少なくとも一部内に第２の軸方向長さ又は第２のダブテールスロット長さＳＬ₂（図４及び５に示す）を有する第２のダブテールスロット２３４（図４、６、及び８に示す）を形成する（４０４）。第２のダブテールスロット２３４は、軸方向中心線１１１に実質的に平行である。第２のダブテールスロット２３４の少なくとも一部は、第１のダブテールスロット２３２の少なくとも一部の半径方向外向きにある。第１の軸方向長さ又は第１のダブテールスロット長さＳＬ₁は、第２の軸方向長さ又は第２のダブテールスロット長さＳＬ₂よりも大きい。ダブテールスロット２３２及び２３４は互いに半径方向に隣接する。

また、例示的な実施形態において、第１の軸方向長さ又は第１のダブテールスロット長さＳＬ₁よりも小さい第３の軸方向長さ又は第１のダブテールローブ長さＬＬ₁（図４及び５に示す）を有する第１のダブテールローブ２２６（図４、６、７、及び８に示す）を形成する（４０６）。第１の軸方向長さ又は第１のダブテールスロット長さＳＬ₁よりも小さい第４の軸方向長さ又は第２のダブテールローブ長さＬＬ₂（図４及び５に示す）を有する第２のダブテールローブ２２８（図４、６、７、及び８に示す）を形成する（４０８）。第４の軸方向長さ又は第２のダブテールローブ長さＬＬ₂は、第３の軸方向長さ又は第１のダブテールローブ長さＬＬ₁よりも大きい。第２のダブテールローブ２２８の少なくとも一部は、第１のダブテールローブ２２６の少なくとも一部を超えて延在し、ダブテールローブ２２６及び２２８の一部の各々は、共に結合され且つ互いに対して半径方向に配置される。

更に、例示的な実施形態において、第１のホイールリムステップ表面２０６及び第１の軸方向リムステップ２０４（両方とも図４、６、及び７に示す）が、軸方向中心線１１１から第１の半径方向距離ＲＤ₁（図４及び５に示す）に少なくとも部分的に形成される（４１０）。第２のホイールリムステップ表面２１０及び第２の軸方向リムステップ２０８（両方とも図４、６、及び７に示す）が、軸方向中心線１１１から第２の半径方向距離ＲＤ₁（図４及び５に示す）に少なくとも部分的に形成される（４１２）。第２の半径方向距離ＲＤ₂は、第１の半径方向距離ＲＤ₁よりも大きい。

更に、例示的な実施形態において、軸方向リムステップ２０４、第１のホイールリムステップ表面２０６、第２の軸方向ステップ２０８、及び第２のホイールリムステップ表面２１０は、実質的に収束するハブ表面２１６（図４及び５に示す）、ホイールリム又は階段状リムセクション２０２、及びホイールリム空隙２３８（図４及び８に示す）を少なくとも部分的に画成する。

図１３は、ガスタービンエンジン１００の別の部分、すなわちタービン１０８（両方とも図１及び３に示す）を組み立てる例示的な方法５００を示すフローチャートである。例示的な実施形態において、回転要素すなわちタービンロータホイール１７０（図３、９、及び１０に示す）の少なくとも一部内に第４の軸方向長さ又は第１のダブテールスロット長さＳＬ₄（図９及び１０に示す）を有する第４のダブテールスロット３３２（図９及び１１に示す）が形成される（５０２）。第４のダブテールスロット３３２は、軸方向中心線１１１（図１、２及び３に示す）に実質的に平行である。タービンロータホイール１７０の少なくとも一部内に及び軸方向長さ又は第５のダブテールスロット長さＳＬ₅（図９及び１０に示す）を有する第５のダブテールスロット３３４（図９及び１１に示す）が形成される（５０４）。第５の半径方向距離ＲＤ₅は、第４の半径方向距離ＲＤ₄よりも大きい。第５のダブテールスロット３３４は、軸方向中心線１１１に実質的に平行である。第５のダブテールスロット３３４の少なくとも一部は、第４のダブテールスロット３３２の少なくとも一部の半径方向外向きにある。第４の軸方向長さ又は第４のダブテールスロット長さＳＬ₄は、第５の軸方向長さ又は第５のダブテールスロット長さＳＬ₅よりも大きい。ダブテールスロット３３２及び３３４は、互いに半径方向に隣接している。

また、例示的な実施形態において、第４の軸方向長さ又は第４のダブテールスロット長さＳＬ₄よりも小さい第４の軸方向長さ又は第４のダブテールローブ長さＬＬ₄（図９及び１０に示す）を有する第４のダブテールローブ３２６（図９及び１１に示す）が形成される（５０６）。第４の軸方向長さ又は第４のダブテールスロット長さＳＬ₄よりも小さい第５の軸方向長さ又は第５のダブテールローブ長さＬＬ₅（図９及び１０に示す）を有する第５のダブテールローブ３２８（図９及び１１に示す）が形成される（５０８）。第５の軸方向長さ又は第５のダブテールローブ長さＬＬ₅は、第４の軸方向長さ又は第４のダブテールローブ長さＬＬ₄よりも大きい。第５のダブテールローブ３２８の少なくとも一部は、第４のダブテールローブ３２６の少なくとも一部を超えて延在し、ダブテールローブ３２６及び３２８の一部の各々が共に結合され、互いに対して半径方向に配置される。

更に、例示的な実施形態において、第４のホイールリムステップ表面３０６及び第４の軸方向リムステップ３０４（両方とも図９に示す）が、軸方向中心線１１１から第４の半径方向距離ＲＤ₄（図９及び１０に示す）に少なくとも部分的に形成される（５１０）。第５のホイールリムステップ表面３１０及び第５の軸方向ステップ３０８（両方とも図９に示す）が、軸方向中心線１１１から第５の半径方向距離ＲＤ₅（図９及び１０に示す）に少なくとも部分的に形成される（５１２）。

その上、例示的な実施形態において、第４の軸方向リムステップ３０４、第４のホイールリムステップ表面３０６、第５の軸方向ステップ３０８、及び第５のホイールリムステップ表面３１０は、実質的に発散するハブ表面３１６（図９及び１０に示す）、ホイールリム又は階段状リムセクション３０２、及びホイールリム空隙３３８（図９及び１０に示す）を少なくとも部分的に画成する。

本明細書では、回転装置、より具体的には、圧縮機並びに蒸気タービン及びガスタービンを含むタービンの組み立てを容易にする方法及びシステムの例示的な実施形態が記載される。更に具体的には、圧縮機ブレード及びタービンバケット取り付け機構の両方は、ブレード及びバケット組立体の軸方向の設置及び取り外しそれぞれに必要な軸方向長さを短縮することにより、燃焼器及びタービンそれぞれ、更にガスタービンの組み立てを容易にする。このような設置／取り外し長さの短縮は、圧縮機及びタービンの全体の長さ及び重量の低減を可能にし、これによりガスタービンエンジンの組み立ての資本コストを低減する。その上、圧縮機及びタービンの重量低減は、ある範囲の作動速度において圧縮機及びタービンの両方に共通のロータに作用する遠心力の減少を可能にし、これにより検査及びメンテナンスコストの増大の可能性を低減する。更に、重量低減は、ロータ速度の加速及び維持のために燃料使用を減少させ、これにより稼働コストの低減を可能にする。また、圧縮機及びタービンホイールリム空隙の容積増大は、ガスタービンエンジンの重量低減を更に可能にする。このような重量及び長さの低減に伴う利点はまた、蒸気タービンでも実現することができる。

本明細書で記載される方法及びシステムは、本明細書で記載される特定の実施形態に限定されない。例えば、このようなシステムの構成要素及び／又は各方法の段階は、本明細書で記載される他の構成要素及び／又はステップとは独立して及び別個に使用及び／又は実施することができる。加えて、各構成部品及び／又はステップはまた、他の組み立てパッケージ及び方法と共に使用及び／又は実施することができる。

種々の特定の実施形態について本発明を説明してきたが、請求項の技術的思想及び範囲内にある修正により本発明を実施することができる点は、当業者であれば理解されるであろう。

１００燃焼タービンエンジン（回転機械）
１０２圧縮機
１０４燃焼器
１０６燃料ノズル組立体
１０８タービン
１１０ロータ
１１１ロータ軸方向中心線
１１２圧縮機ロータ組立体
１１４圧縮機ステータ組立体
１１６圧縮機ケーシング
１１８流路
１２４複数の段
１２６ロータブレード組立体
１２８ステータブレード組立体
１３０圧縮機ロータホイール
１３２ロータブレード翼形部部分
１３４階段状ブレードカップリング機構
１３６ロータブレード先端部分
１４０圧縮機ハブ
１４８圧縮機上流側（低圧）領域
１５０圧縮機下流側（高圧）領域
１５２タービンロータ組立体
１５４タービンダイアフラム組立体
１５６タービンケーシング
１５８流路
１６４複数の段
１６６バケット組立体
１６８ノズル組立体
１７０タービンロータホイール
１７４階段状バケット取り付け（ブレードカップリング）機構
１８０タービンハブ
１８８タービン上流側（高圧）領域
１９０タービン下流側（低圧）領域
２０１低圧（上流側）領域
２０２階段状リムセクション
２０４第１の軸方向リムステップ
２０６第１のリムステップ表面
２０８第２の軸方向リムステップ
２１０第２のリムステップ表面
２１２第３の軸方向リムステップ
２１４第３のリムステップ表面
２１５高圧（下流側）領域
２１６圧縮機ハブ表面
２１８第１の境界領域
２２０第２の境界領域
ＲＤ１第１の半径方向距離
ＲＤ２第２の半径方向距離
ＲＤ３第３の半径方向距離
ＡＬ１第１の軸方向長さ
ＡＬ２第２の軸方向長さ
ＡＬ３第３の軸方向長さ
２２２ダブテールセクション
２２４翼形部プラットフォーム
２２６第１のダブテールローブ
２２８第２のダブテールローブ
２３０第３のダブテールローブ
２３２第１のダブテールスロット
２３４第２のダブテールスロット
２３６第３のダブテールスロット
ＳＬ１第１のダブテールスロット長さ
ＳＬ２第２のダブテールスロット長さ
ＳＬ３第３のダブテールスロット長さ
ＬＬ１第１のダブテールローブ長さ
ＬＬ２第２のダブテールローブ長さ
ＬＬ３第３のダブテールローブ長さ
２３７軸方向設置矢印
２３８圧縮機ホイールリム空隙
２３９軸方向取り外し矢印
２４０階段状リムセクションの下流側端部
２４２第１のダブテールローブの下流側端部
２４４第２のダブテールローブの下流側端部
２４６第３のダブテールローブの下流側端部
３０１低圧（下流側）領域
３０２階段状リムセクション
３０４第４の軸方向リムステップ
３０６第４のリムステップ表面
３０８第５の軸方向リムステップ
３１０第５のリムステップ表面
３１２第６の軸方向リムステップ
３１４第６のリムステップ表面
３１５高圧（上流側）領域
３１６タービンハブ表面
３１８第３の境界領域
３２０第４の境界領域
ＲＤ４第４の半径方向距離
ＲＤ５第５の半径方向距離
ＲＤ６第６の半径方向距離
ＡＬ４第４の軸方向長さ
ＡＬ５第５の軸方向長さ
ＡＬ６第６の軸方向長さ
３２２ダブテールセクション
３２４翼形部プラットフォーム
３２６第４のダブテールローブ
３２８第５のダブテールローブ
３３０第６のダブテールローブ
３３２第１のダブテールスロット
３３４第２のダブテールスロット
３３６第３のダブテールスロット
ＳＬ４第４のダブテールスロット長さ
ＳＬ５第５のダブテールスロット長さ
ＳＬ６第６のダブテールスロット長さ
３３８タービンホイールリム空隙
ＬＬ４第４のダブテールローブ長さ
ＬＬ５第５のダブテールローブ長さ
ＬＬ６第６のダブテールローブ長さ
３４０階段状リムセクションの上流側端部
３４２第４のダブテールローブの上流側端部
３４４第５のダブテールローブの上流側端部
３４６第６のダブテールローブの上流側端部
４００例示的な方法
４０２第１のダブテールスロットを形成する
４０４第２のダブテールスロットを形成する
４０６第１のダブテールローブを形成する
４０８第２のダブテールローブを形成する
４１０第１のホイールリムステップ表面を形成する
４１２第２のホイールリムステップ表面を形成する
４１４第１の軸方向リムステップを形成する
５００例示的な方法
５０２第１のダブテールスロットを形成する
５０４第２のダブテールスロットを形成する
５０６第１のダブテールローブを形成する
５０８第２のダブテールローブを形成する
５１０第１のホイールリムステップ表面を形成する
５１２第２のホイールリムステップ表面を形成する
５１４第１の軸方向リムステップを形成する

Claims

軸方向中心線（１１１）を有する回転要素（１１０）を有する回転機械（１００）用のブレード取り付け機構（１７４）であって、前記ブレード取り付け機構が前記回転要素内で少なくとも部分的に形成され、前記ブレード取り付け機構が、
前記軸方向中心線に平行な第１の軸方向スロット長さ（ＳＬ₁）を有する第１のダブテールスロット（２３２）と、
前記軸方向中心線に平行な第２の軸方向スロット長さ（ＳＬ₂）を有する第２のダブテールスロット（２３４）であって、前記第１の軸方向スロット長さ（ＳＬ₁）が前記第２の軸方向スロット長さ（ＳＬ₂）よりも大きく、前記第２のダブテールスロット（２３４）の少なくとも一部が前記第１のダブテールスロット（２３２）の少なくとも一部よりも半径方向外側にある、第２のダブテールスロット（２３４）と、
前記第１の軸方向スロット長さ（ＳＬ₁）よりも短い第１の軸方向ローブ長さ（ＬＬ₁）を有する第１のダブテールローブ（２２６）と、
前記第１の軸方向スロット長さ（ＳＬ₁）よりも短く、前記第１の軸方向ローブ長さ（ＬＬ₁）よりも長い第２の軸方向ローブ長さ（ＬＬ₂）を有する第２のダブテールローブ（２２８）であって、前記第２のダブテールローブ（２２８）の少なくとも一部が前記第１のダブテールローブ（２２６）の少なくとも一部よりも半径方向外側にある第２のダブテールローブ（２２８）と
を画成する、ブレード取り付け機構（１７４）。
前記第１のダブテールスロット（２３２）が、第１のホイールリム表面（２０６）を少なくとも部分的に画成し、該第１のホイールリム表面が、前記軸方向中心線（１１１）から第１の半径方向距離（ＲＤ₁）を少なくとも部分的に画成し、第１のホイールリム表面が前記回転要素（１１０）の軸方向中心線（１１１）に平行であり、
前記第２のダブテールスロット（２３４）が、第２のホイールリム表面（２１０）を少なくとも部分的に画成し、該第２のホイールリム表面が前記軸方向中心線から第２の半径方向距離（ＲＤ₂）を少なくとも部分的に画成し、第２のホイールリム表面が前記回転要素（１１０）の軸方向中心線（１１１）に平行であり、該第２の半径方向距離が前記第１の半径方向距離よりも大きい、
請求項１記載のブレード取り付け機構（１７４）。
前記第１のホイールリム表面（２０６）が、第１の軸方向ステップ（２０４）を少なくとも部分的に画成し、前記第２のホイールリム表面（２１０）が、第２の軸方向ステップ（２０８）を少なくとも部分的に画成する、請求項２記載のブレード取り付け機構（１７４）。
複数の軸方向ステップ（２０２／３０２）が、実質的に収束するハブ（１４０）を少なくとも部分的に画成する圧縮機（１０２）用ホイールリム（２０２）と、実質的に発散するハブ（１８０）を少なくとも部分的に画成するタービン（１０８）用ホイールリム（３０２）とのうちの少なくとも１つを少なくとも部分的に画成する、請求項３記載のブレード取り付け機構（１７４）。
前記実質的に収束するハブ（１４０）が軸方向下流側セクション（２４０）を含み、該セクションが、
共に結合され且つ互いに対して半径方向に配置された前記複数のダブテールローブ（２２６／２２８／２３０）の各々の少なくとも一部（２４２／２４４／２４６）と、
互いに半径方向に隣接した前記複数のダブテールスロット（２３２／２３４／２３６）の各々の少なくとも一部と
を含み、前記複数のダブテールローブ及び前記複数のダブテールスロットが、圧縮機ホイールリム空隙（２３８）を少なくとも部分的に画成する、請求項４記載のブレード取り付け機構（１７４）。
前記実質的に発散するハブ（１８０）が軸方向上流側セクション（３４０）を含み、該セクションが、
共に結合され且つ互いに対して半径方向に配置された前記複数のダブテールローブ（３２６／３２８／３３０）の各々の少なくとも一部（３４２／３４４／３４６）と、
互いに半径方向に隣接した前記複数のダブテールスロット（３３２／３３４／３３６）の各々の少なくとも一部と
を含み、前記複数のダブテールローブ及び前記複数のダブテールスロットが、タービンホイールリム空隙（３３８）を少なくとも部分的に画成する、請求項４記載のブレード取り付け機構（１７４）。
軸方向中心線（１１１）を有する回転要素（１１０）と、
前記回転要素の少なくとも一部内に少なくとも部分的に画成される少なくとも１つのブレード取り付け機構（１７４）であって、請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載のブレード取り付け機構（１７４）と
を備えるタービンエンジン（１００）。