JP6558827B2

JP6558827B2 - タービンブレードのミッドスパンシュラウド組立体

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Publication number: JP6558827B2
Application number: JP2015149099A
Authority: JP
Inventors: デビッド・ランドルフ・スプレイシャー; ケビン・レオン・ブルース; ジョン・ウェスリー・ハリス，ジュニア; ダリル・アール・コリンズ; ウィリアム・スコット・ゼミティス
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2014-08-07
Filing date: 2015-07-29
Publication date: 2019-08-14
Anticipated expiration: 2035-07-29
Also published as: JP2016037963A; DE102015112834A1; US20160040535A1; CN205047250U; US9574450B2

Description

本発明は、一般的にタービンブレードに関する。より詳細には、本発明は、タービンブレードのミッドスパンシュラウド組立体に関する。

タービンバケット又はタービンローターブレードとしても知られている回転タービンブレードは、ターボ機械のシャフトを回転させることによって高温燃焼ガス又は蒸気といった流動流体からのエネルギを機械的エネルギに変換する。ターボ機械は種々の作動モードに移行するので、タービンブレードは機械的応力及び熱的応力を受ける。

機械的応力は、定常状態の力と一緒に変動力によって引き起こされる場合がある。より具体的には、タービンブレードは、ノズルとしても知られている、タービンブレードの隣接する列の間に配置される固定ベーンの下流で不均一な流体流によって回転する際に変動力を受ける場合がある。ターボ機械に関する基本的な設計検討事項は、タービンブレードの固有周波数での共振、並びに強制応答及び／又は空力弾性不安定性で引き起こされる動的応力を回避又は最小にすることである。

例えば、回転タービンディスク上の各タービンブレードは、固定ベーンからの不均一流で回転する際に動的外力を受ける。タービンブレードは、不均一流の領域で回転する際に、例えば、応力、変位等の動的応答を提示する場合がある。加えて、タービンブレード付きディスクは振動状態になることができ、エネルギ蓄積が最大になる。このことは、応力又は変位が最大レベルであるブレード又はディスク領域によって例証され、ブレード又はディスクの励振力に対する抵抗力は最小である。このような状態は、共振状態として知られている。

解析又は経験的テストが、ターボ機械の作動時にタービンブレード及び／又はローターディスクが共振状態に遭遇する可能性があることを示す場合、共振に遭遇する可能性を最小にするのを助長するステップを採用することができる。例えば、シュラウドのセットは、タービンブレードの各々のスパンに沿って形成することができる。各シュラウドセットは、一般的に、円周方向に延びる一対のシュラウド、タービンブレードの負圧側面から突出した１つのシュラウド、及び同じタービンブレードの正圧側面から突出した１つのシュラウドを含む。シュラウドは、各タービンブレードのブレード根元部分及びブレード先端部分の中間に配置されるので、ミッドスパンシュラウドと呼ばれ場合が多い。しかしながら、ミッドスパンシュラウドは、スパンの物理的中間点だけでなく、タービンブレードスパンに沿って任意の位置に配置することができる。

一般的に、ミッドスパンシュラウドは、タービンブレードの固有周波数での共振、及び／又は変動力又は「フラッタ」によって引き起こされる動的応力を回避又は最小にするのに有効である。しかしながら、一般に、ミッドスパンシュラウドは、タービンブレードの部品として鋳造され、最終タービンブレードを製作するために追加の機械加工又は他の仕上げ工程を必要とする場合がある。このことは、タービンブレードの設計段階でのみ費用効果がある。加えて、ミッドスパンシュラウドの鋳造品は、既存のタービンブレードデザインに組み込むことができない。

タービンブレードにミッドスパンシュラウドを形成する別の方法は、タービンブレードに形成されたボアホールに支持部材を圧入する段階と、各シュラウドを支持部材に結合する段階とを含む。しかしながら、この方法は、タービンブレード上に望ましくない応力をもたらす可能性、及び／又はターボ機械の作動時にタービンブレードと圧入された支持部材との間の熱膨張の差によって、支持部材がボアボールから外れる可能性がある。従って、新規の又は既存のタービンブレードに結合して、フラッタを軽減するために周波数及びモード形を変更するようになった、及び／又はブラケット振動特性を変更するようになった、非鋳造又は非一体式のミッドスパンシュラウド組立体は有用であろう。

本発明の態様及び利点は、以下の説明において部分的に記載され、又は、本説明から明らかになることができ、或いは、本発明を実施することによって理解することができる。

本発明の１つの実施形態は、タービンブレードの翼形部のためのミッドスパンシュラウド組立体である。ミッドスパンシュラウド組立体は、翼形部の正圧側壁に関連する正圧側シュラウド本体と、翼形部の負圧側壁に関連する負圧側シュラウド本体とを備え、正圧側シュラウド本体及び負圧側シュラウド本体のうちの一方は、結合スパーを定め、結合スパーは、タービンブレードの翼形部内に定められたボアホールを通って少なくとも部分的に延びるように形成される。

本発明の別の実施形態は、タービンブレードである。タービンブレードは、正圧側壁、負圧側壁、ボアホール、及びファスナ開口部を有する翼形部を含む。ボアホール及びファスナ開口部の各々は、正圧側及び負圧側壁を通って延びる。タービンブレードは、ミッドスパンシュラウド組立体をさらに含む。ミッドスパンシュラウド組立体は、正圧側壁に関連する正圧側シュラウド本体と、負圧側壁に関連する負圧側シュラウド本体とを含む。正圧側シュラウド本体及び負圧側シュラウド本体のうちの一方は、結合スパーを定める。結合スパーは、タービンブレードの翼形部内に定められたボアホールを通って少なくとも部分的に延びるように形成される。

本発明の別の実施形態は、ガスタービンである。ガスタービンは、圧縮機セクションと、圧縮機セクションの下流の燃焼セクションと、燃焼セクションの下流のタービンセクションとを備える。タービンセクションは、ローターシャフトに結合された複数のタービンブレードを含む。タービンブレードの各々は、正圧側壁、負圧側壁、ボアホール、及びファスナ開口部を有する翼形部を含み、ボアホール及びファスナ開口部の各々は、正圧側及び負圧側壁を貫通して延びる。タービンブレードの各々は、タービンブレードに結合されたミッドスパンシュラウド組立体を含む。ミッドスパンシュラウド組立体は、正圧側壁に関連する正圧側シュラウド本体と、記負圧側壁に関連する負圧側シュラウド本体とを含む。正圧側シュラウド本体及び負圧側シュラウド本体のうちの一方は、結合スパーを定める。結合スパーは、タービンブレードの翼形部内に定められたボアホールを通って少なくとも部分的に延びるように形成される。

当業者であれば、本明細書を精査するとこのような実施形態の特徴及び態様、並びにその他がより理解されるであろう。

添付図の参照を含む本明細書の残りの部分において、当業者に対してなしたその最良の形態を含む本発明の完全且つ有効な開示をより詳細に説明する。

本発明の少なくとも１つの実施形態を組み込むことができる場合、例示的なガスタービンの概略図。本発明の少なくとも１つの実施形態による、例示的なタービンブレードの斜視図。本発明の少なくとも１つの実施形態による、図２に示す例示的なタービンブレードの分解斜視図。本発明の１つの実施形態による、例示的なシュラウド本体の側面図である。本発明の１つの実施形態による、図２に示すミッドスパンシュラウド組立体を含むタービンブレードの一部の断面平面図。本発明１つの実施形態による、例示的なミッドスパンシュラウド組立体を含む図２に示すタービンブレードの一部の断面平面図。本発明の１つの実施形態による、例示的なミッドスパンシュラウド組立体を含む図２に示すタービンブレードの一部の断面平面図。

ここで、その１つ又はそれ以上の実施例が添付図面に例示されている本発明の実施形態について詳細に説明する。詳細な説明では、図面中の特徴部を示すために参照符号及び文字表示を使用している。本発明の同様の又は類似した要素を示すために、図面及び説明において同様の又は類似した表示を使用している。本明細書で使用される用語「第１」、「第２」、及び「第３」は、ある構成要素を別の構成要素と区別するために同義的に用いることができ、個々の構成要素の位置又は重要性を意味することを意図したものではない。用語「上流」及び「下流」は、流体通路における流体流れに対する相対的方向を指す。例えば、「上流」は、流体がそこから流れる方向を指し、「下流」は流体がそこに向けて流れ込む方向を指す。用語「半径方向」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方向を指し、用語「軸方向」は、特定の構成要素の軸方向中心線に実質的に平行な及び／又は同軸上に整列する相対方向を指す。

各実施例は、本発明の限定ではなく、例証として提供される。実際に、本発明の範囲又は技術的思想から逸脱することなく、種々の修正形態及び変形形態を本発明において実施できることは、当業者であれば理解されるであろう。例えば、１つの実施形態の一部として例示され又は説明される特徴は、別の実施形態と共に使用してさらに別の実施形態を得ることができる。従って、本発明は、そのような修正及び変形を特許請求の範囲及びその均等物の技術的範囲内に属するものとして保護することを意図している。本明細書では産業用又は地上設置型のガスタービンが図示され説明されたが、本明細書で図示され説明される本発明は、請求項において特に指定のない限り、産業用又は地上設置型のガスタービンに限定されない。例えば、本明細書で説明する本発明は、限定されるものではないが、蒸気タービン、航空機ガスタービン、又は船舶ガスタービンを含む任意のタイプのターボ機械で使用することができる。

ここで図面を参照すると、図１は、本発明の種々の実施形態を組み込むことができる、例示的なガスタービン１０のターボ機械の概略図を示す。図示のように、ガスタービン１０は、一般的に、入口セクション１２、該入口セクション１２の下流に配置された圧縮機セクション１４、該圧縮機セクション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）、該燃焼器セクション１６の下流に配置されたタービンセクション１８、及び該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を含む。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との間に連結する１又はそれ以上のシャフト２２を含むことができる。

タービンセクション１８は、一般的に、複数のローターディスク２６（そのうちの１つが示されている）を有するローターシャフト２４と、半径方向外向きに延び、各ローターディスク２６に相互結合する複数の回転可能なタービンブレード２８とを含むことができる。さらに、各ローターディスク２６は、タービンセクション１８を通って延びるローターシャフト２４の一部に結合することができる。タービンセクション１８は、ローターシャフト２４及びタービンブレード２８を円周方向に取り囲む外側ケーシング３０をさらに含み、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定める。

作動時、空気等の作動流体は、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、空気は徐々に圧縮され、燃焼セクション１６の燃焼器に加圧空気が供給される。加圧空気は、燃料と混合して各燃焼器内で燃焼し、高温燃焼ガス３４が発生する。高温燃焼ガス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に流れ、エネルギ（動力学的及び／又は熱的）が高温ガス３４からタービンブレード２８に伝達され、ローターシャフト２４を回転させる。機械的な回転エネルギは、圧縮機セクション１４に動力を供給する及び／又は発電する等の種々の目的に使用することができる。タービンセクション１８から流出する高温燃焼ガス３４は、ガスタービン１０から排気セクション２０を通って排出することができる。

図２は、本発明の少なくとも１つの実施形態による、例示的なタービンブレード２８の斜視図である。図２に示すように、タービンブレード２８は、一般的に、取付け部分３６、プラットフォーム部分３８、及びプラットフォーム部分３８から実質的に半径方向外向きに延びる翼形部４０を含む。プラットフォーム部分３８は、一般的に、タービンセクション１８（図１）の高温ガス経路３２を通って流れる高温燃焼ガス３４に対する半径方向内側境界として機能する。図２に示すように、取付け部分３６は、プラットフォーム部分３８から実質的に半径方向内向きに延びることができ、ローターブレード２８をローターディスク２６（図１）に相互結合又は固定するように形成されたダブテールのような根元構造を含むことができる。図示のように、翼形部４０は、プラットフォーム部分３８から実質的に半径方向外向きに、スパン方向で翼形部４０とプラットフォーム部分３８との間の交差点に定めることができる翼形部４０の根元４２から翼形部４０の先端部分４４まで延びる。先端部分４４は、根元４２の半径方向で反対側に配置される。従って、先端部分４４は、一般的に、ローターブレード２８の半径方向の最も外側の部分を定めることができる。

図３は、本発明の１つの実施形態による、タービンブレード２８の翼形部４０の一部の分解図を提示する。図２及び３に示すように、翼形部４０は、高温ガス３４の流れに向かう又はこれの中に向けられる前縁４６と、前縁４６の下流の後縁４８とをさらに含む。図２に示すように、前縁４６及び後縁は、根元４２と先端部分４４との間のスパン方向に延びる。

図３に示すように、翼形部４０は、反対側の一対の側壁５０を含む。特定の実施形態において、翼形部４０は、第１の又は正圧側壁５０及び反対側の第２の又は負圧側壁５２を含む。正圧側壁５０及び負圧側壁５２は、翼形部４０の前縁４６と後縁４８との間の翼弦方向に延びる。図２に示すように、正圧側壁５０及び負圧側壁５２は、根元４２と先端部分４４との間でスパン方向に半径方向に延びる。図３に示すように、正圧側壁５０は、一般的に、翼形部４０の空気力学的な略凹形面を含む。対照的に、負圧側壁５２は、一般的に、翼形部４０の空気力学的な略凸形面を定めることができる。

特定の実施形態において、図２及び３に示すように、ミッドスパンシュラウド組立体１００は、翼形部４０に結合される。図３は、翼形部４０から取り外したミッドスパンシュラウド組立体１００を示す。ミッドスパンシュラウド組立体１００は、翼形部４０スパンに沿って任意の位置に配置することができ、特許請求の範囲及び／又は明細書で規定しない限り、翼形部４０のスパンの物理的中間点に限定されない。ミッドスパンシュラウド組立体１００は、隣接するタービンブレード２８との間で、所定のタービンブレード２８の所望のスパン比率及び／又は所望の翼弦比率で、ローターシャフト２４及び／又はローターディスク２６の周りの全３６０度にわたる接触点をもたらす。この接触部は、翼形部４０の振動特性（固有周波数及びモード形）を変える。

図３に示すように、ミッドスパンシュラウド組立体１００は、一般的に、一対のシュラウド本体１０２を含む。１つの実施形態において、第１の又は正圧側シュラウド本体１０２は、翼形部４０の正圧側壁５０に関連し、第２の又は負圧側シュラウド本体１０４は、翼形部４０の負圧側壁５２に関連する。

図３に示すように、正圧側シュラウド本体１０２は、正圧側壁５０から外向きに延びるか又は突出する。正圧側シュラウド本体１０２は、正圧側壁５０に沿って前縁４６と後縁４８の間で少なくとも部分的に延びる。１つの実施形態において、正圧側シュラウド本体１０２は、前縁及び後縁４６、４８の中間で、正圧側壁５０に沿って延びる。特定の実施形態において、正圧側シュラウド本体１０２は、正圧側壁５０の一部に実質的に沿うように形成された側面部１０６を含む。翼形部４０と接触する側面部１０６は、翼形部４０と側面部１０６との間の明確な接触を可能にするために、クラウン形状又は明確な隆起領域を有することができる。これは、翼形部４０が鋳造され、部品間で１００％再現可能ではない場合に望ましい。

図３に示すように、負圧側シュラウド本体１０４は、負圧側壁５２から外向きに延びるか又は突出する。負圧側シュラウド本体１０４は、前縁４４と後縁４８との間で少なくとも部分的に負圧側壁５２に沿って延びる。１つの実施形態において、負圧側シュラウド本体１０４は、前縁及び後縁４６、４８の実質的に中間で、負圧側壁５２に沿って延びる。１つの実施形態において、図３に示すように、負圧側シュラウド本体１０４は、負圧側壁５２の一部に実質的に沿うように形成された内側又は側面部あるいは表面１０８を含む。翼形部４０と接触する側面部１０８は、翼形部４０と側面部１０８との間の明確な接触を可能にするために、クラウン形状又は明確な隆起領域を有することができる。この場合も同様に、これは、翼形部４０が鋳造され、部品間で１００％再現可能ではない場合に望ましい。

特定の実施形態において、図３に示すように、翼形部４０は、翼形部４０の正圧側及び負圧側壁５０、５２を貫通して延びる少なくとも１つのボアホール５４を定める。ボアホール５４は、翼形部４０のスパン方向に沿って根元４２及び先端部分４６（図２）の中間に配置されるか又は定められる。１つの実施形態において、図３に示すように、翼形部４０は、複数のボアホール５４を定める。図示のように、ボアホール５４は、概して円筒形の断面形状を有することができる。しかしながら、他の実施形態において、ボアホール５４は、概して非円筒形の断面形状を有することができる。

１つの実施形態において、図３に示すように、正圧側シュラウド本体１０２は、少なくとも１つのファスナ孔１１０を定め、負圧側シュラウド本体１０４は、少なくとも１つのファスナ孔１１２を定め、翼形部４０は、少なくとも１つのファスナ開口部５６を定める。図示のように、ファスナ開口部５６は、正圧側シュラウド本体１０２のファスナ孔１１０と、及び負圧側シュラウド本体１０４のファスナ孔１１２とに整列する。ボアホール５４及びファスナ開口部５６は、翼形部４０内にボアホール５４及びファスナ開口部５６を有することに起因する応力集中作用を最小にするように、相互に関して保護作用をもたらすように構成することができる。例えば、ボアホール５４をファスナ開口部５６の上側に重ねることで、翼形部４０の内部の良好な応力状態をもたらすことができる。加えて、非円形（理想的には楕円形）ボアホール５４及び／又はファスナ開口部５６を有することで、翼形部４０上の応力をさらに低減することができる。

特定の実施形態において、図３に示すように、ミッドスパンシュラウド組立体１００は、ファスナ孔１１０、１１２及びファスナ開口部５６を貫通して延びる少なくとも１つのファスナ１１４を含む。ファスナ１１４は、クランプ力又は内向き力を与えて、タービンブレード２８の正圧側壁５０に対して正圧側シュラウド本体１０２を、タービンブレード２８の負圧側壁５２に対して負圧側シュラウド本体１０４を保持するようになっている。１つの実施形態において、ミッドスパンシュラウド組立体１００は、複数のファスナ孔１１０、１１２及びファスナ開口部５６、並びに複数の対応するファスナ１１４を含む。

ファスナ１１４は、ボルト、ピン、リベット等の任意の適切なファスナを含むことができる。図３に示すように、ファスナ１１４は、ファスナ１１４の第１の端部に配置されたヘッド部分１１６を含むことができる。ファスナ１１４の第２の端部は、ネジを形成すること、又は外向きに広がってファスナ１１４を所定位置にロックするように形成することができる。追加的に又は代替的に、ファスナ１１４は、ナット１１８及び／又は溶接等に他の適切な手段によって所定位置に溶接又は保持することができる。

図４は、本発明の少なくとも１つの実施形態による側面部１０６を示す、正圧側シュラウド本体１０２の側面図である。種々の実施形態において、正圧側シュラウド本体１０２及び／又は負圧側シュラウド本体１０６のうちの少なくとも一方は、１又はそれ以上の結合スパーを定める。特定の実施形態において、図４に示すように、正圧側シュラウド本体１０２は、側面部１０６に沿って定められた又は配置された第１の結合スパー１２０を含む及び／又は定める。１つの実施形態において、結合スパー１２０は、正圧側シュラウド本体１０２と一体である。例えば、結合スパー１２０は、正圧側シュラウド本体１０２の一部として鋳造で又は他の方法で形成することができる。他の実施形態において、結合スパー１２０は、正圧側シュラウド本体１０２に溶接又は他の方法で固定することができる。図示のように、結合スパー１２０は、側面部１０６から外向きに延びる。結合スパー１２０は、略円筒形の断面形状を有することができる。しかしながら、他の実施形態において、結合スパー１２０は、楕円形のような非円筒形の断面形状を有することができる。特定の実施形態において、複数の結合スパー１２０は、正圧側シュラウド本体１０２の側面部１０６に沿って定められる及び／又は配置される。

特定の実施形態において、図３に示すように、負圧側シュラウド本体１０４は、側面部１０８に沿って定められた又は配置された第２の結合スパー１２２を含む及び／又は定める。１つの実施形態において、結合スパー１２２は、負圧側シュラウド本体１０４と一体である。例えば、結合スパー１２２は、負圧側シュラウド本体１０４の一部として鋳造又は別の方法で形成することができる。他の実施形態において、結合スパー１２２は、負圧側シュラウド本体１０４に溶接することができる。結合スパー１２２は、側面部１０８から外向きに延びる。結合スパー１２２は、略円筒形の断面形状を有することができる。しかしながら、他の実施形態において、結合スパー１２２は、楕円形のような概して非円筒形の断面形状を有することができる。特定の実施形態において、複数の結合スパー１２２は、負圧側シュラウド本体１０４の側面部１０８に沿って定められる及び／又は配置される。

図５は、本発明の少なくとも１つの実施形態による、翼形部４０に取り付けられたミッドスパンシュラウド組立体１００を含む翼形部４０の一部の断面平面図である。１つの実施形態において、図５に示すように、正圧側シュラウド本体１０２の結合スパー１２０は、正圧側シュラウド本体１０２が正圧側壁５０に対して配置された場合に、翼形部４０に定められたボアホール５４を通って少なくとも部分的に延びるように形成される。負圧側シュラウド本体１０４の結合スパー１２２は、負圧側シュラウド本体１０４が負圧側壁５２に対して配置された場合に、翼形部４０に定められたボアホール５４を通って少なくとも部分的に延びるように形成される。このように、図５に示すように、結合スパー１２０、１２２は、それぞれのシュラウド本体１０２、１０４からボアホール５４内で互いに向かって延びる。

特定の実施形態において、図４及び５に示すように、正圧側シュラウド本体１０２は、ポケット又は中空部分１２４を定める。特定の実施形態において、図３及び５に示すように、負圧側シュラウド本体１０４は、ポケット又は中空部分１２６を定める。ポケット１２４、１２６は、一般的に、正圧側及び負圧側シュラウド本体１０２、１０４それぞれの質量を低減するので、タービンブレード２８の回転時の結合スパー１２０、１２２及び／又はファスナ１１４の半径方向／剪断荷重が小さくなる。

図６は、本発明の１つの実施形態によるミッドスパンシュラウド組立体１００を含む翼形部４０の一部の断面平面図である。図７は、本発明の１つの実施形態によるミッドスパンシュラウド組立体１００を含む翼形部４０の一部の断面平面図である。種々の実施形態において、図６及び７に示すように、正圧側シュラウド本体１０２は、正圧側シュラウド本体１０２の側面部１０６に沿って定められた第１の結合スパー２２０を定め、負圧側シュラウド本体１０４は、負圧側シュラウド本体１０４の側面部１０８に沿って定められた第２の結合スパー２２２を定める。第１及び第２の結合スパー２２０、２２２は、それぞれの側面部１０６、１０８から外向きに延び、翼形部４０に定められたボアホール５４を通って延びるように形成される。

１つの実施形態において、図６に示すように、第１の結合スパー２２０は、スパーポケット２２４を定める。図示のように、スパーポケット２２４は、内部の第２の結合スパー２２２を受け入れる大きさに作られるか又はそのように形成される。スパーポケット２２４は、スパーポケット２２４と第２の結合スパー２２２との間で圧入又は締まり嵌めを可能にする大きさとすることができる。１つの実施形態において、図７に示すように、第２の結合スパー２２２は、スパーポケット２２６を定める。図示のように、スパーポケット２２６は、内部に第１の結合スパー２２０を受け入れる大きさに作られるか又はそのように形成される。スパーポケット２２６は、スパーポケット２２６と第１の結合スパー２２０との間で圧入又は締まり嵌めを可能にする大きさとすることができる。

本明細書で説明して図示するように、本発明のミッドスパンシュラウド組立体１００は、既存のタービンブレードミッドスパンシュラウド技術よりも優れた種々の技術的利点をもたらす。例えば、本明細書で提示するミッドスパンシュラウド組立体１００は、１つ又は複数のファスナ及びスパーを用いて取り付けられ、正圧側及び負圧側シュラウド本体１０２、１０４を翼形部４０に固定するようになっている。ファスナ１１４は、正圧側及び負圧側シュラウド本体１０２、１０４の両方を翼形部４０に対して、及び相互をクランプすると同時に、タービンブレード２８の回転時に正圧側及び負圧側シュラウド本体１０２、１０４の半径方向／剪断荷重を伝達するか又は受け取る。加えて、一体形の結合スパー１２０、１２２、２２０、２２２によって、シュラウド構成要素は、ファスナアタッチメント又はクランプ手段に起因して正圧側及び負圧側シュラウド本体１０２、１０４のｇ荷重によってもたらされる可能性がある剪断荷重を遮断することができる。

ボアホール５４及びファスナ開口部５６は、翼形部４０内のボアホール５４及びファスナ開口部５６を有することに起因する応力集中作用を最小にするように、相互に関して保護作用をもたらすように構成することができる。例えば、ボアホール５４をファスナ開口部５６の上側に重ねることで、翼形部４０の内部の良好な応力状態をもたらすことができる。加えて、非円形（理想的には楕円形）ボアホール５４及び／又はファスナ開口部５６を有することで、翼形部４０上の応力をさらに低減することができる。

本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、また、あらゆる当業者が、あらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること並びにあらゆる組み込み方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。

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ローターシャフト
２６ローターディスク
２８ローターブレード
３０外側ケーシング
３２高温ガス経路
３４高温ガス
３６取付け部分
３８プラットフォーム部分
４０翼形部
４２根元部分
４４先端部分
４６前縁
４８後縁
５０正圧側壁
５２負圧側壁
５４ボアホール
５６ファスナ開口部
１００ミッドスパンシュラウド組立体
１０２正圧側シュラウド本体
１０４負圧側シュラウド本体
１０６側面部
１０８側面部
１１０ファスナ孔
１１２ファスナ孔
１１４ファスナ
１１６ヘッド部分
１１８ナット
１２０結合スパー
１２２結合スパー
１２４ポケット／中空部
１２６ポケット／中空部
２２０第１の結合スパー
２２２第２の結合スパー
２２４スパーポケット
２２６スパーポケット

Claims

タービンブレード（２８）の翼形部（４０）のためのミッドスパンシュラウド組立体（１００）であって、
前記翼形部の正圧側壁（５０）に関連する正圧側シュラウド本体（１０２）と、
前記翼形部の負圧側壁（５２）に関連する負圧側シュラウド本体（１０４）と、
を備え、
前記正圧側シュラウド本体及び前記負圧側シュラウド本体のうちの一方は、結合スパー（１２０、１２２）を定め、
前記結合スパーは、前記タービンブレードの前記翼形部内に定められたボアホール（５４）を通って少なくとも部分的に延びるように形成される、
ミッドスパンシュラウド組立体。
前記正圧側シュラウド本体は第１の結合スパーを定め、前記負圧側シュラウド本体は第２の結合スパーを定め、前記第１及び第２の結合スパーは、前記ボアホールの内部に延びるように形成される、請求項１に記載のミッドスパンシュラウド組立体。
前記正圧側シュラウド本体は第１の結合スパーを定め、前記負圧側シュラウド本体は第２の結合スパーを定め、前記第１の結合スパーは、その中に前記第２の結合スパーを受け取るように形成されたスパーポケットを定める、ことを特徴とする請求項１に記載のミッドスパンシュラウド組立体。
前記正圧側シュラウド本体は第１の結合スパーを定め、前記負圧側シュラウド本体は第２の結合スパーを定め、前記第２の結合スパーは、内部に前記第１の結合スパーを受け入れるように形成されたスパーポケットを定める、請求項１に記載のミッドスパンシュラウド組立体。
前記正圧側シュラウド本体内に定められたファスナ孔、前記翼形部内に定められたファスナ開口部、及び前記負圧側シュラウド本体内に定められたファスナ孔を貫通して延びるように形成されたファスナをさらに含み、前記ファスナは、クランプ力を与えて、前記翼形部の前記正圧側壁に対して前記正圧側シュラウド本体を、前記翼形部の負圧側壁に対して前記負圧側シュラウド本体を保持する、請求項１に記載のミッドスパンシュラウド組立体。
前記正圧側シュラウド本体及び前記負圧側シュラウド本体のうちの少なくとも一方は、中空部分を含む、請求項１に記載のミッドスパンシュラウド組立体。
前記正圧側シュラウド本体は、前記正圧側壁に沿うように形成された側面部を含み、前記負圧側シュラウド本体は、前記負圧側壁に沿うように形成された側面部を含む、請求項１に記載のミッドスパンシュラウド組立体。
正圧側壁（５０）、負圧側壁（５２）、前記正圧側及び負圧側壁を通って延びるボアホール（５４）及びファスナ開口部（５６）を有する翼形部（４０）と、
ミッドスパンシュラウド組立体（１００）と、
を備えるタービンブレード（２８）であって、前記ミッドスパンシュラウド組立体は、
前記正圧側壁に関連する正圧側シュラウド本体（１０２）と、
前記負圧側壁に関連する負圧側シュラウド本体（１０４）と、
を含み、
前記正圧側シュラウド本体及び前記負圧側シュラウド本体のうちの一方は、結合スパー（１２０、１２２）を定め、
前記結合スパーは、前記タービンブレードの前記翼形部内に定められた前記ボアホールを通って少なくとも部分的に延びるように形成される、
タービンブレード。
前記正圧側シュラウド本体は第１の結合スパーを定め、前記負圧側シュラウド本体は第２の結合スパーを定め、前記第１及び第２の結合スパーは、前記ボアホールの内部に内向きに延びるように形成される、請求項８に記載のタービンブレード。
前記正圧側シュラウド本体は第１の結合スパーを定め、前記負圧側シュラウド本体は第２の結合スパーを定め、前記第１の結合スパーは、内部に前記第２の結合スパーを受け入れるように形成されたスパーポケットを定める、請求項８に記載のタービンブレード。
前記正圧側シュラウド本体は第１の結合スパーを定め、前記負圧側シュラウド本体は第２の結合スパーを定め、前記第２の結合スパーは、内部に前記第１の結合スパーを受け入れるように形成されたスパーポケットを定める、請求項８に記載のタービンブレード。
前記正圧側シュラウド本体内に定められたファスナ孔、前記翼形部内に定められた前記ファスナ開口部、及び前記負圧側シュラウド本体内に定められたファスナ孔を貫通して延びるように形成されたファスナをさらに含み、前記ファスナは、クランプ力を与えて、前記翼形部の前記正圧側壁に対して正圧側シュラウド本体を、前記翼形部の負圧側壁に対して前記負圧側シュラウド本体を保持する、請求項８に記載のタービンブレード。
前記正圧側シュラウド本体及び前記負圧側シュラウド本体のうちの少なくとも一方は、中空部分を含む、請求項８に記載のタービンブレード。
前記正圧側シュラウド本体は、前記正圧側壁に沿うように形成された嵌合側面部を含み、前記負圧側シュラウド本体は、前記負圧側壁に沿うように形成された嵌合側面部を含む、請求項８に記載のタービンブレード。
圧縮機セクション（１４）と、
前記圧縮機セクションの下流の燃焼セクション（１６）と、
前記燃焼セクションの下流のタービンセクション（１８）と、
を備えるガスタービン（１０）であって、
タービンセクションは、ローターシャフト（２４）に結合された複数のタービンブレード（２８）を含み、前記タービンブレードの各々は、正圧側壁（５０）、負圧側壁（５２）、ボアホール（５４）、及びファスナ開口部（５６）を有する翼形部（４０）を含み、前記ボアホール及びファスナ開口部は、前記正圧側及び負圧側壁を貫通して延び、前記タービンブレードの各々は、前記タービンブレードに結合されたミッドスパンシュラウド組立体を含み、該ミッドスパンシュラウド組立体は、
前記正圧側壁に関連する正圧側シュラウド本体（１０２）と、
前記負圧側壁に関連する負圧側シュラウド本体（１０４）と、
を含み、
前記正圧側シュラウド本体及び前記負圧側シュラウド本体のうちの一方は、結合スパー（１２０、１２２）を定め、
前記結合スパーは、前記タービンブレードの前記翼形部内に定められた前記ボアホールを通って少なくとも部分的に延びるように形成される、
ガスタービン。
前記正圧側シュラウド本体は第１の結合スパーを定め、前記負圧側シュラウド本体は第２の結合スパーを定め、前記第１及び第２の結合スパーは、前記ボアホールの内部に内向きに延びるように形成される、請求項１５に記載のガスタービン。
前記正圧側シュラウド本体は第１の結合スパーを定め、前記負圧側シュラウド本体は第２の結合スパーを定め、前記第１の結合スパーは、内部に前記第２の結合スパーを受け入れるように形成されたスパーポケットを定める、請求項１５に記載のガスタービン。
前記正圧側シュラウド本体は第１の結合スパーを定め、前記負圧側シュラウド本体は第２の結合スパーを定め、前記第２の結合スパーは、内部に前記第１の結合スパーを受け入れるように形成されたスパーポケットを定める、請求項１５に記載のガスタービン。
前記ミッドスパンシュラウド組立体は、前記正圧側シュラウド本体内に定められたファスナ孔、前記翼形部内に定められた前記ファスナ開口部、及び前記負圧側シュラウド本体内に定められたファスナ孔を貫通して延びるように形成されたファスナをさらに含み、前記ファスナは、クランプ力を与えて、前記翼形部の前記正圧側壁に対して前記正圧側シュラウド本体を、前記翼形部の前記負圧側壁に対して前記負圧側シュラウド本体を保持する、請求項１５に記載のガスタービン。
前記正圧側シュラウド本体は、前記正圧側壁に沿うように形成された嵌合側面部を含み、前記負圧側シュラウド本体は、前記負圧側壁に沿うように形成された嵌合側面部を含む、請求項１５に記載のガスタービン。