JP5968474B2 - タービンディスクにおける応力を軽減するガスタービン配列および対応するガスタービン - Google Patents

Description

本発明は、概して、ターボ機械アセンブリ、特に、好適にはガスタービンエンジンの高温タービン部分におけるロータブレードおよび回転タービンディスクのアセンブリに関する。

発明の背景
ガスタービンのタービン部分は、通常、固定ベーンおよび回転ブレードの複数の列を有する。１つの列におけるブレードは、通常、互いに同じであり、翼部分と、プラットフォーム部分と、ルート部分とを有する。幾つかのブレード列はさらに、高温ガスがブレード先端部を超えて逃げ出すのを防止するシュラウド部分を有してもよい。ガスタービンエンジン内の軸方向を規定する回転軸線に関して、ルート部分は、ブレードの最も半径方向内側の部分である、すなわち回転軸線に向けられている。半径方向とは、回転軸線に対して垂直と定義され得る。ルート部分は、ロータディスクに設けられた取付溝またはスロットにブレードを取り付けるために使用される。通常、各ロータブレードのために、対応する取付溝が設けられている。ブレードは、特に、各ルート部分を対応する溝内へ軸方向に滑らせることによって組み立てられる。

タービンブレードが、対応するファーツリー（もみの木）輪郭を有することによってタービンディスクに取り付けられることが知られている。このような固定法は、ディスクに対するブレードの正確な位置を提供する。ファーツリー輪郭は、ブレードが取り付けられたタービンエンジンの作動時、ディスクおよびその取り付けられたブレードの回転中にブレードに加えられる半径方向外向きの力、すなわち遠心力に耐えるように十分に強い。作動時、斜めの状態で回転軸線と反対側に面しており、かつ溝の向かい合ったファーツリー輪郭と接触する、ブレードのファーツリー輪郭の側面は、半径方向外方移動に対してブレードを支持し、荷重を受ける側面であると見なすことができる。輪郭の、反対側に面した側面は、荷重を受けない側面であると見なすことができる。なぜならば、これらの側面は、作動時に大きな半径方向の力を一切支持しないからである。

タービンブレードファーツリールートの慣用の形状は、ブレードルートの断面図で見たときに、直線および円弧のみを用いて規定される。この断面図は、タービンのロータ軸線に対して垂直な平面によって規定される。このような形状は、多くの幾何学的および機械的制約に対して最適化されている。

輪郭の側面は、移行領域によって接続されている。移行領域は、交互に凸面と凹面になっている。凸面は、通常は円弧状であるが、常に円弧状であるわけではなく、フィレットまたはネックと呼ばれる。凹面は、通常は円弧状であるが、常に円弧状であるわけではなく、コーナ、ローブ、歯またはラグとして知られている。フィレットは、通常、応力集中の高い領域である。

ルートは、実質的に鏡面対称であってもよい。ルートは、プラットフォームの下面から下方へ延びた、周方向で凹部を形成する一対の対称的な最も上側のネックまたはフィレットと、最も上側のネックから下方へ延びた、周方向で突出部を形成する一対の最も上側ラグまたはローブと、を有する。ネックおよびローブの複数の対称的な対は、交互に下方へ続いていてよい。ルート部分は、一対の対称的な最も下側のネックに一対の対称的な最も下側のローブが続くことによって終わっている。最も下側のローブの対の面は互いに次第に近づき、最も下方の位置において、円弧または平面によって、ルート底部において接続されている。

タービン部分におけるロータブレードは、主ガス通路における高温作動流体によって作用される。これは冷却を必要とすることがある。回転部分は冷却することが困難であることがある。ブレードの寿命を長くするために、ブレードはしばしば、ブレード翼内に設けられた冷却ダクトに冷却流体を通流させることによって冷却される。ブレードのダクトまたは中空内部に冷却流体を供給するために、冷却流体は、例えば、ブレードのルート内の通路を通じて提供されてよい。

ロータブレードに冷却空気を供給する一般的な手段は、タービンディスクの縁部における穴によるものである。これらの穴は、冷却空気を、別個の内部キャビティから、ブレードルートの基部に設けられた通路内へ送る。

より詳しく見てみると、ロータブレード２のブレードルート１の底部における入口２８に冷却流体を供給するために、図１Ａと、図１Ｂにおける断面図とに示したように、タービンディスク５にダクト（図１Ｃにおける参照符号４２を参照）が設けられていてよい。このダクトは、冷却流体をディスクの外部からディスクスロット４０へ送る。ディスクスロット４０から冷却流体は入口２８へ流入する。この配列によるディスクの一例が図１Ｃに示されている。この例は、譲受人United Technologies Corp.への米国特許第４３４４７３８号明細書から得られるものであり、ファーツリー状ディスクスロット４０と、ディスクにおけるダクト４２と、ダクト４２の半径方向外側端部における出口４４と、ディスクの端面における入口４６とを示している。作動時、冷却流体、通常はタービンエンジンの圧縮機部分から得られた空気は、入口４６に進入し、ダクト４２を通過し、出口４４から出る。出口４４において、冷却流体は、最終的に、スロットに挿入された対応するロータブレードにおける冷却通路に進入する。

作動中、出口穴においてディスク内に高い応力が存在し得ることが認識されている。特にフープ応力によって生ぜしめられる、出口の領域における応力集中を最小限に減じることが目標である。

欧州特許出願公開第１８９２３７５号明細書は、ディスクスロット底部におけるカットアウト部を導入することによって、冷却穴とディスクスロット底部との半径方向交差によって生ぜしめられる鋭い角を排除することによる解決手段を既に提供している。

本発明の課題は、ディスクスロットの底部におけるディスクでの応力集中を低減する代替的または改良された設計を提供することである。好適には、ディスクスロットの底部に通じる冷却穴の出口の近くでの応力集中を低減することも本発明の課題である。

発明の概要
この課題は、独立請求項によって解決される。従属請求項は、発明の有利な発展形および変化形を示している。

本発明によれば、少なくとも１つのロータブレードと、タービンディスクとを備えるガスタービンエンジンのタービン部分内のタービン配列、特に、ガスタービン配列が提供される。ロータブレードはルート部分を有する。タービンディスクは少なくとも１つのスロットを有する。このスロットに、ロータブレードのルート部分が固定される、すなわち、全ての運転モードにおいてまたはガスタービンエンジンが停止しているときでさえもロータブレードが所定の位置に保持されるようにロータブレードがスロットに挿入されるもしくは滑り込まされる。スロットは、スロットローブの複数の向かい合った対と、スロットフィレットの複数の向かい合った対とを有する。これは、好適にはローブおよびフィレットの対応する設計を有するロータブレードの固定を可能にする。スロットは、さらに、スロットのスロット底部を有し、スロット底部は、第１の凸面部分を有する。加えて、ロータブレードのルート部分は、スロット底部の第１の凸面部分に対応する第１の凹面部分を有するルート底部を有する。さらに、第１の凸面部分は、タービンディスクを通る冷却ダクトの出口によって貫かれている。

言い換えれば、従来技術によれば実質的に円筒状または底部において平坦な部分を有する円筒状であってよいロータブレードのルートローブは、そのルートローブ内に凹面領域を有するように変更されている。本発明によれば、ルートローブの凹面領域に対して相補的な凸面部分を形成するように、スロット底部がこの形状に従っている。

その結果、第１の凹面部分は、第１の凸面部分の実質的に平行移動である。

つまり、スロット底部、すなわちディスクスロットの基部の形状は、応力を最小限に減じるために輪郭づけられている。特に、スロット底部における冷却出口において終わった冷却通路としての冷却ダクトと組み合わさり、この輪郭は、冷却出口または穴の周囲におけるフープ応力の浸食作用を最小限に減じることを可能にし、これにより、ピーク応力を最小限に減じる。これは、冷却穴の周囲のピーク応力の位置を主フープ応力場から分離するように形状を有効にアンダカットすることによって機能する。

通常、１つのタービンディスクは、複数のロータブレードを結合するための複数のスロットを提供するので、スロット底部の特定の設計は、タービンディスクの全てのスロットまたは少なくとも複数のスロットに適用され得る。

ルート部分のみが本発明のロータブレードのために紹介されているとしても、明らかに、ブレードは、プラットフォームと翼、場合によってはシュラウドをも有する。

概して、本発明は、様々なタイプのディスクスロットおよびロータブレードに適用され得る。好適には、ロータブレードおよびディスクスロットは、ファーツリー設計に従っている。これにより、タービンブレードを取り付けるためのロータディスクが複数のディスクスロットを有し、複数のディスクスロットのそれぞれが、さらに、スロットローブの複数の向かい合った対を有し、スロットローブの対のそれぞれは、実質的に鏡面対称に配置されており、各スロットローブは、スロットローブ凸面部分を有している。さらに、各ディスクスロットは、スロットフィレットの複数の向かい合った対を有し、スロットフィレットの対のそれぞれは、実質的に鏡面対称に配置されており、各スロットフィレットは、スロットフィレット凹面部分を有する。スロットローブおよびスロットフィレットは、その間にスロット側面を備えて交互に配置されている。したがって、底部スロットローブは、上で説明したような設計に従い、凸面部分が下端部に存在する。凸面部分の他に、底部スロットローブは、実質的に凹面状、実質的に円筒状に従ってもよい。

ファーツリー状のブレードルートの形状は、代替的にダブテール（鳩尾状）設計と呼ばれてもよい。

このスロット設計に対応して、ブレードは、ローブの複数の向かい合った対と、フィレットの複数の向かい合った対と、ブレードルートの底部と、複数の側面とを有するブレードルートを有し、ローブとフィレットとが交互に配置されており、各側面が、ローブの１つとフィレットの１つとの間に配置されていると定義されてよい。ローブの各対は、実質的に鏡面対称に配置されており、各ローブは、ローブ凸面部分を有する。フィレットの各対は、実質的に鏡面対称に配置されており、各フィレットは、フィレット凹面部分を有する。

したがって、底部ブレードルートローブは、上で説明したような設計に従い、凹面部分が下端部に存在する。凹面部分の他に、底部ルートローブは、実質的に凸面状、実質的に円筒状に従ってもよい。

明確にするために、スロットローブが、本文献において円筒状と定義された場合は、それは、円筒状部分の面が円筒（または管）の内面であるように切欠が円筒状であることを意味する。それとは異なり、円筒状のルートローブは、ローブの面が、円筒の外面の形状に従うことを意味する。

ローブの“向かい合った”対という言い方は、２つのローブが、互いに鏡面対称であり、かつ直径方向で対面した面を定義することを意味する。したがって、フィレット、側面などの向かい合った対にも同じことが当てはまる。

好適な実施の形態において、ディスクスロットのスロット底部の第１の凸面部分は、第１および第２の凹面部分に移行しており、第１および第２の凹面部分のそれぞれは、第１の凸面部分に隣接しており、さらに、スロットフィレットの複数の向かい合った対の下側スロットフィレットの面を形成している。

好適には、ブレードルートは、この形状に完全に従っており、すなわち、ブレードルート底部の第１の凹面部分は、第１および第２の凸面に移行しており、第１および第２の凸面部分のそれぞれは、第１の凹面部分に隣接しており、さらに、ブレードルートローブの複数の向かい合った対の下側ブレードルートローブの面を形成している。

別の実施の形態において、スロットの第１および／または第２の凹面部分は、ロータブレードの対応する第２の平面部分との係合または面を規定する第１の平面部分に移行しており、第１の平面部分および第２の平面部分は、タービン配列の作動中に、物理的接触または支持接触を行っている。

前述のように、本発明によれば、スロットの第１の凸面部分は、タービンディスクを通る冷却ダクトの出口によって貫かれている。１つの実施の形態において、出口は、第１の凸面部分における切欠のみによって制限される。

これに代えて、出口は、第１の凸面部分、第１の凹面部分および第２の凹面部分において切欠を有するという広がりを有する。言い換えれば、冷却ダクトの出口は、加えて、第１および第２の凹面部分を貫いている。出口は、第１の凸面部分と、第１および第２の凹面部分とにわたって広がっている。出口の縁部は、タービンディスク内へのほとんどの凹部を備える２つのスロット底部領域まで実質的に延びており、この領域は、スロット底部の第１および第２の凹面部分に配置されている。

ブレードルートにおける入口は、前述の出口の広がりに対応してよく、これにより、入口の縁部は、ブレードルートからの最も半径方向の突出部を備えた２つのブレードルート底部領域まで実質的に延びており、これらの領域は、ブレードルートの第１および第２の凸面部分に配置されている。

１つの実施の形態において、冷却ダクトの出口によってスロット底部に形成された縁部は実質的にサドルのような形状を有する。縁部のサドルのような形状は、特に、スロットの上方から見た場合、すなわち、ブレードの翼部分の方向での投影から生じる、円形、楕円形または長円形の周囲線によって形成されてよい。

さらに別の実施の形態において、冷却ダクトは、特に圧縮機から取り出された空気などの冷却流体を、タービンディスクを通って、タービンディスクの側面から、例えば上流または下流の側面から、またはタービンディスク内の環状キャビティから、またはタービンディスクの側面と、隣接する構成部材とによって形成された環状キャビティから、案内するための通路を提供する。通路は直線的であってよいまたは曲線をたどってよい。通路の方向は、軸方向および半径方向のベクトル成分のみを有し、周方向ベクトル成分を有さなくてよい。

別の実施の形態においておよび前に示したように、タービン配列の作動中に冷却流体を出口から入口を通じてロータブレードの中空内部へ案内することができるように、ブレードルートはタービンディスク（５）の冷却ダクトの出口と向かい合った少なくとも１つの入口を有する。冷却流体を妨害または乱流によって案内することができるように、入口は、タービンディスクにおける冷却ダクトの延在部または延長部であってよい。入口と出口とは流体接続されている。

１つの実施の形態において、ブレードルートへの１つの入口のみが存在する。これに代えて、ロータブレードのルート部分は、ルート底部におけるキャビティを有しており、キャビティの底部は、少なくとも１つの入口の少なくとも第１の入口と第２の入口とを規定している。出口によって提供される冷却流体は、キャビティを通じて複数の入口へ分配されてよい。

本発明によれば、前に説明したタービン配列は、好適には、ガスタービンエンジン、特にこのようなガスタービンエンジンのタービン部分に配置されている。

しかしながら、基本的概念は、他のターボ機械にも適用されてよい。基本的概念は、例えば、蒸気タービン、またはモータまたは圧縮機などのその他の回転機械に適用されてよい。その他に、本発明のタービン配列は、同様の取付設計が使用されている場合、回転しないステータベーンを取り付けるために使用することもできる。

本発明の複数の実施の形態が、様々な主体に関して説明されていることが留意されなければならない。

特に、幾つかの実施の形態は、装置タイプクレームに関して説明されているのに対し、他の実施の形態は、方法に関して説明されている。しかしながら、その他の通告がない限り、１つのタイプの主体に属する特徴のあらゆる組合せに加えて、異なる主体に関連する特徴、特に、装置タイプクレームの特徴と、方法タイプクレームの特徴とのあらゆる組合せも本願によって開示されていると考えられることが、当業者は上記および以下の説明から分かるであろう。

本発明の上記で規定した態様および別の態様は、以下で説明される実施の形態の例から明らかであり、実施の形態の例に関して説明される。

ここで発明の実施の形態を、単なる例として、添付の図面に関して説明する。

従来のロータブレードと、従来のロータディスクの部分とを概略的に示す図である。 ロータディスクの一部を示す斜視図である。 ロータディスクの一部と、ロータブレードのブレードルートとを含むタービン配列を示す側面図である。

図面における例示は概略的である。異なる図面における類似または同一の要素に対しては、同じ参照符号が使用されていることに留意されたい。

特徴、特に利点の幾つかは、組み立てられたガスタービンについて説明されるが、明らかに、それらの特徴は、ガスタービンの個々の構成部材にも当てはまるが、一回組み立てられた、作動中の利点を示す。しかしながら、作動中のガスタービンによって説明された場合、いずれの詳細も、作動中のガスタービンに限定されるべきではない。概して、本発明は、回転軸線を中心とする回転運動を提供するその他のタイプの機械に適用されてもよく、このような機械においては、回転部材がキャリヤエレメントに結合される必要があり、これは軸線を中心とする回転移動を行い、これにより遠心力は回転部材に作用する。特にこの技術はガスタービンエンジンまたは蒸気タービンエンジンに適用されてよい。ガスタービンエンジンに関して、本発明は、タービン部分および／または圧縮機部分におけるロータブレードに適用されてよい。

発明の詳細な説明
図１Ａおよび図１Ｂは、従来技術より公知のブレード設計を示している。この公知のブレード設計は、次いで後で図３に示される本発明により、僅かに変更される。図１Ｃは、従来のロータディスク設計を示しており、この従来のロータディスク設計は、図２および図３に示したように本発明により更新される。

図１Ａは、ガスタービンエンジンのロータブレード２を斜視図で示している。図１Ｂは、同じロータブレード２を断面図で示しており、この断面は、エンジンの回転軸線に対して平行な軸方向Ａと、回転軸線に対して垂直な半径方向Ｒとによって規定される平面に配置されている。ロータブレード２は、翼部分１０と、プラットフォーム１２と、ブレードルート部分１とから形成されている。ブレードルート部分１は、ロータディスクにおける対応して成形されたスロットと係合する。ブレードルート部分１は、“ファーツリー（もみの木）”形状として構成されており、これは、ロータディスクが高速で回転させられるときにロータブレードに加えられる遠心力に対する優れた抵抗力により、しばしば好ましい。使用時には、ロータブレード２は、翼部分１０の表面を流れる作動流体の極めて高い温度により、著しい応力を受ける。ブレードの寿命を長くするために、ブレードはしばしば、ブレード内部に設けられた冷却ダクトに冷却流体を通流させることによって冷却される。図１Ｂは、隔離部材２２によって分離された２つの別個のこのようなダクト１８および２０を示している。ダクト１８は、翼部分の内壁と、隔離部材２２とによって画成されている。ダクト２０は、翼部分１０の内部の残りをカバーしており、ロータブレード２の中空内部を画成している。

冷却流体をダクト１８および２０に供給するために、示された例において、ロータブレード２の２つの流体入口２６，２８が設けられている。次いで、図１Ｂに示したように、冷却流体は、ブレード２の外部から入口２６，２８を通ってダクト１８，２０内へ流れる。それぞれ矢印３０，３２によって示したように、流体は、翼部分の前縁および後縁に設けられた穴を通じてブレードから出ていく。

冷却流体を図１Ｂにおける入口２８へ供給するために、冷却ダクトがロータディスクに設けられており、この冷却ダクトは、冷却流体をディスクの外部からスロットへ搬送し、このスロットから冷却流体は入口２８に流入する。このような配列の一例は図１Ｃに示されている。この例は、ファーツリー状ディスクスロット４０と、ロータディスク５における冷却ダクト４２と、ダクト４２の半径方向外側端部における出口４４と、ロータディスク５の端面における冷却ダクトのための入口４６とを示している。図１Ｃにおいて、ロータブレードはディスクスロット４０に挿入されていない。スロットの底部４８も示されている。

作動中、ロータブレードが据え付けられた状態で、冷却流体はキャビティのシステムを通過し、ロータディスク５内に配置された冷却ダクト４２の入口４６まで送られる。次いで、流体は入口４６に進入し、冷却ダクト４２を通過し、出口４４においてロータディスク５から出る。出口４４において流体は最終的に、図１Ｂに入口２８によって示されているように、ロータブレード２の冷却通路に進入する。

図２には、発明的概念の１つの実施の形態を示す、ロータディスク５のセグメントの斜視図が示されている。前の図１Ｃにおけるように、ロータブレード２はこの図には示されていない。空のスロット４０が示されているだけであり、このスロット４０は、後で、ロータブレード２のブレードルート、すなわちルート部分１を滑り込ませるために使用される。もちろん、ロータディスク５は複数のこれらのスロット４０を提供しているが、以下の説明のために１つだけが示されている。この図は、ロータディスク５の１つの軸方向側面の一部が示され、さらに、軸方向Ａおよび周方向に延在する、ロータディスク５のほぼ円筒状の面の一部が示されるように、ロータディスク５の部分を示している。周方向は、特定の箇所において軸方向Ａおよび半径方向Ｒに対して垂直である。ほぼ円筒状の面の一部はスロット４０によって切り取られている。

図面において、タービンディスク５には１つのスロット４０が設けられており、このスロット４０に、対応するロータブレードのルート部分を固定することができる。スロット４０は、スロット４０内へ突き出たスロットローブ１００の複数の向かい合った対と、スロットフィレット１０１の複数の向かい合った対とを有する。“向かい合った”とは、スロット４０が実質的に鏡面対称であり、スロットローブ１００とスロットフィレット１０１とが対称的な対になっていることを意味する。スロット４０は、さらに、回転軸線に最も近いまたは高温ガス通路またはブレード翼まで最も長い距離を有するスロット４０の半径方向端部を規定するスロット底部１０５を有する。スロット底部１０５は、第１の凸面部分１０２を有する。これは、スロット底部１０５において半径方向突出部が設けられていることを意味する。この図には示されておらず、後で図３に示されているが、スロット底部１０５は、第１の凸面部分１０２が、スロット４０に挿入されるルート部分またはロータブレードの第１の凹面部分（図３における参照符号５１）に対応するように配置されている。

図２には、さらに、冷却ダクト４２が破線で示されており、冷却ダクトの出口４４は、スロット底部１０５に設けられている。第１の実施の形態において、図２に示したように、出口４４は、ロータディスク５の側面のうちの一方により近い。代替的な実施の形態（図示せず）において、出口４４は、ロータディスク５の両方の側面まで同じ軸方向距離を有する。

冷却ダクト４２は、円形の横断面または楕円形または長円形の横断面を有する円筒形であってよい。冷却ダクト４２はスロット底部１０５を貫いているまたは貫通しているので、スロット底部１０５の表面には、（冷却ダクト４２とスロット底部１０５の表面との交差部としての）冷却ダクト４２の出口４４を規定する縁部４９が設けられている。縁部４９は、第１の凸面部分１０２により、サドルのような形状を有する。

好適には、出口４４は、軸方向および半径方向に対して垂直な方向、すなわち周方向に延びている。これにより、冷却ダクト４２は、第１の凸面部分１０２と、両周方向で凸面部分１０２に隣接した２つの凹面部分（図３における符号１０３および１０４）とを貫いている。

この設計は特に有利である。なぜならば、ガスタービンエンジンの作動中、冷却穴の周縁に沿ったフープ応力の浸食作用を最小限に減じ、これによりピーク応力を最小限に減じるために、ディスクスロット形状の基部が輪郭づけられているからである。これは、冷却穴の周囲のピーク応力の位置を主フープ応力場から解離させるために形状を有効にアンダカットすることによって実現されている。

図３は、図２に示したようなタービンディスク５を軸方向に見た側面図を示している。さらに、図３は、ガスタービンエンジンの作動中のような、ロータブレード２が既にディスクスロット４０に挿入された状態を示している。参照符号は前の図面のものと同じであるので、全ての部材を完全に詳しく説明する必要はない。前述の説明は全て、さらに図３の構成にも当てはまる。

図３によれば、ルート部分１を備えたロータブレード２は、ディスク５のスロット４０に挿入されている。ディスク５は、スロット４０のスロット底部１０５に向けられかつそこで終わっている冷却ダクト４２を提供している。

ロータブレード２のルート部分１はスロット４０の形状に対応しており、これにより、ルートフィレットはスロットローブ１００に合致し、ルートローブはスロットフィレット１０１に合致する。スロットローブ１００とスロットフィレット１０１との間には、実質的に平坦な面、すなわち、ブレードルート１の対応する第２の平面部分５２または側面のための支持面として提供された第１の平面部分１０６が設けられており、これら両面は、タービン配列の作動中、物理的に接触しかつ支持接触する。

ブレードルート１には、ブレードルート冷却ダクト５３が破線によって示されている。ブレードルート冷却ダクト５３の入口は、ロータディスク５を貫通する冷却ダクト４２と整合させられており、これにより、冷却流体はロータブレード２の内部へ案内される。

図３において、最も低いルートローブまたは最も低いスロットフィレットの特定形状が明らかになっている。最も低いルートローブは、第１の平面部分１０６に続く第１の凹面部分１０３と、別の第１の平面部分１０６に続く第２の凹面部分１０４とによって形成された実質的に円筒形である。第１の凹面部分１０３および第２の凹面部分１０４は、ルート底部５０において結合しているのではない。第１の凹面部分１０３は第１の凸面部分１０２に移行しており、第２の凹面部分１０４も、第２の側から第１の凸面部分１０２へ移行している。第１の凸面部分１０２は、最も低いローブのちょうど中央において、すなわちスロット４０の対称軸線において配置されている。

その周方向延在範囲と比較して、第１の凸面部分１０２は、半径方向では僅かな突出量を有している。周方向延在範囲は、半径方向突出量と比較して１０：１の比であってもよい。

タービンディスク５には、冷却ダクト４２が設けられている。その周方向延在範囲は、二重矢印によって示されており、第１の凸面部分１０２の周方向幅に完全に延びている。好適には、図示したように、周方向延在範囲は、第１の凹面部分１０３の領域に延びており、第２の凹面部分１０４の領域内へも延びている。特に、周方向延在範囲は、第１の凹面部分１０３におけるスロット４０の最も半径方向深さのある領域と、第２の凹面部分１０４におけるスロット４０の最も半径方向深さのある領域まで延びている。

これに代えて、図示したように、第１の凸面部分１０２は、第１の凹面部分１０３内のスロット４０の最も半径方向深さのある領域を超えて延びており、第２の凹面部分１０４内のスロット４０の最も半径方向深さのある領域を超えて延びている。この構成において、第１の凸面部分１０２の広がりは、周方向で実質的にスロット底部１０５の全体にわたっている（周方向は、図３における水平方向に対応する）。

この配列は、ディスクスロット４０のために前に導入したように、ブレードルート底部５０などのブレードルート１の構成にも影響し、ディスクスロット底部１０５の形状に従う。これは、１つの周方向側において始まり、最も低い側面が第２の平面部分５２を提供し、（第１の凹面部分１０３とは反対側の）凸面部分へ移行し、これは再びブレードルート１の第１の凹面部分５１へ移行する。さらに続いて、この第１の凹面部分５１は次いで（第２の凹面部分１０４とは反対側の）別の凸面部分へ移行しており、周方向反対側に配置された別の第２の平面部分へ移行している。

冷却ダクト４２およびその出口４４（図３に明らかに示されていない）に対応して、ブレードルート冷却ダクト５３は、出口４４と同じサイズの入口（図３には明らかに示されていない）を有している。ブレードルート冷却ダクト５３は、翼部分への直線的通路であってもよい。ブレードルート冷却ダクト５３は、図３に示したように、その幅を狭めていてもよい。

前述のタービン配列は、特に、ガスタービンエンジン内のタービン部分の高パワー段に適用されてもよい。

前述の実施の形態は、ロータディスクの寿命に関して大きな利点を有し得る。き裂を発生する恐れがある応力を回避することができる。モニタリングサイクルを引き延ばすことができる。

図３に示したように、ブレードルートおよびスロットにおいて、まさにローブの３つの対とフィレットの３つの対が設けられていると有利であり得ることに留意すべきである。場合によっては、その他の構成も可能であり得る。

Claims (9)

1. タービン配列であって、
   少なくとも１つのロータブレード（２）と、タービンディスク（５）とを備え、前記ロータブレード（２）はルート部分（１）を有し、前記タービンディスク（５）は、前記ロータブレード（２）の前記ルート部分（１）が固定される少なくとも１つのスロット（４０）を有し、該スロット（４０）は、
   −スロットローブ（１００）の複数の向かい合った対と、
   −スロットフィレット（１０１）の複数の向かい合った対と、
   −前記スロット（４０）のスロット底部（１０５）と、を含み、
   該スロット底部（１０５）は、第１の凸面部分（１０２）を有し、
   前記ロータブレード（２）の前記ルート部分（１）は、前記スロット底部（１０５）の前記第１の凸面部分（１０２）に対応する第１の凹面部分（５１）を有するルート底部（５０）を有しており、
   前記第１の凸面部分（１０２）は、前記タービンディスク（５）を通る冷却ダクト（４２）の出口（４４）によって貫かれていることを特徴とする、タービン配列。
2. 前記スロット底部（１０５）の前記第１の凸面部分（１０２）は、第１および第２の凹面部分（１０３，１０４）へ移行しており、該第１および第２の凹面部分（１０３，１０４）のそれぞれは、前記第１の凸面部分（１０２）に隣接しており、さらに、前記スロットフィレット（１０１）の複数の向かい合った対のうちの下側スロットフィレットの面を形成している、請求項１記載のタービン配列。
3. 前記スロット（４０）の第１および／または第２の凹面部分（１０３，１０４）は、ロータブレード（２）の対応する第２の平面部分（５２）との係合面を規定する第１の平面部分（１０６）に移行しており、該第１の平面部分（１０６）および前記第２の平面部分（５２）は、タービン配列の作動中に、物理的接触を行う、請求項１または２記載のタービン配列。
4. 前記冷却ダクト（４２）の前記出口（４４）は、さらに、前記第１および第２の凹面部分（１０３，１０４）を貫いている、請求項３記載のタービン配列。
5. 前記冷却ダクト（４２）の前記出口（４４）によって前記スロット底部（１０５）に形成された縁部（４９）は、実質的にサドルのような形状を有する、請求項１から４までのいずれか１項記載のタービン配列。
6. 前記冷却ダクト（４２）は、前記タービンディスク（５）の側面から、または前記タービンディスク（５）内の環状キャビティから、または前記タービンディスク（５）の側面と、隣接する構成部材とによって形成された環状キャビティから、前記タービンディスク（５）を貫通する通路を提供している、請求項１から５までのいずれか１項記載のタービン配列。
7. 前記ルート部分（１）は、前記タービンディスク（５）の前記冷却ダクト（４２）の前記出口（４４）と向かい合った少なくとも１つの入口（２８）を有し、タービン配列の作動中に冷却流体を前記出口（４４）から前記入口（２８）を通じて前記ロータブレード（２）の中空内部（１８，２０）へ案内することができる、請求項１から６までのいずれか１項記載のタービン配列。
8. 前記ロータブレード（２）の前記ルート部分（１）は、ルート底部（５０）におけるキャビティを有しており、該キャビティの底部は、少なくとも１つの入口（２８）の少なくとも第１の入口と第２の入口とを規定している、請求項７記載のタービン配列。
9. タービン配列が請求項１から８までのいずれか１項記載のように配置されている、タービン配列を含むガスタービン。

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