(57)【要約】      （修正有）【課題】ターボ機械の回転エーロフォイルの構成要素を提供する。【解決手段】構成要素の翼幅方向に位置合わせされるエーロフォイル１２、シャンク、およびそれらの間に在って翼幅方向に対して横方向に配向されるプラットフォーム１８を有する。プラットフォームは、エーロフォイルに隣接した半径方向の外側表面２０、およびその半径方向の外側表面中に画定される少なくとも１つの窪んだ領域３２を有する。窪んだ領域は、窪んだ領域から上流および下流に在る半径方向の外側表面の部分を含むプラットフォーム平面から翼幅方向の反対側に延び、プラットフォームの端壁と隣接し、そこからエーロフォイルに向けて延び、その境界がプラットフォーム平面によって囲まれる表面形状を画定し、端壁からエーロフォイルに向けて延びるプロフィール形状を有し、プラットフォームの剛性を増加させるような大きさで形作られる。【選択図】図３
2014001729.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボ機械の回転エーロフォイルの構成要素であって、前記構成要素は、前記構成要素の翼幅方向に位置合わせされるエーロフォイル部分、シャンク部分、およびそれらの間に在って前記翼幅方向に対して横方向に配向されるプラットフォームを含む、回転エーロフォイルの構成要素において、前記プラットフォームは、
前記エーロフォイル部分に隣接した半径方向の外側表面であって、前記半径方向の外側表面は、前記ターボ機械中に設置されたとき流れ方向に流れるガス流に晒されるように前記ターボ機械中に設置されたとき、ガス流経路の半径方向の内側境界を画定するように適合させる、半径方向の外側表面と、
前記シャンク部分に隣接し、前記半径方向の外側表面から対向する側に配置される半径方向の内側表面と、
前記半径方向の外側表面と前記半径方向の内側表面の間の前記翼幅方向の横断面と、
対向する側に配置される第１および第２の端壁であって、前記端壁のそれぞれが、前記半径方向の外側表面と前記半径方向の内側表面の間に在って、それらと隣接し、そして前記流れ方向におおよそ位置合わせされる、第１および第２の端壁と、
前記半径方向の外側表面中の少なくとも１つの第１の窪んだ領域であって、前記第１の窪んだ領域は、プラットフォーム平面から前記翼幅方向と反対のシャンク方向に延び、前記プラットフォーム平面は、前記第１の窪んだ領域から前記流れ方向に反対の上流方向において前記半径方向の外側表面の上流部分を含み、かつ、また、前記第１の窪んだ領域から前記流れ方向において前記半径方向の外側表面の下流部分を含み、前記第１の窪んだ領域は、前記第１の端壁と隣接し、そこから前記エーロフォイル部分に向けて延び、前記第１の窪んだ領域は、前記シャンク方向で見たとき、表面形状を画定し、前記第１の窪んだ領域は、前記流れ方向に対して横方向にプロフィール形状を画定し、そして前記第１の端壁から前記エーロフォイル部分に向けて延びる、少なくとも１つの第１の窪んだ領域とを含む、回転エーロフォイルの構成要素。
【請求項２】
前記第１の窪んだ領域と前記半径方向の内側表面の相補部分の間の前記プラットフォームの前記横断面がおおよそ一様な厚さを有するように、前記半径方向の内側表面の前記相補部分は、前記第１の窪んだ領域の前記プロフィール形状に対して相補的であるプロフィール形状を有する、請求項１記載の回転エーロフォイルの構成要素。
【請求項３】
前記第１の窪んだ領域の前記プロフィール形状は、前記第１の端壁から前記エーロフォイル部分に向けて延びる、連続的な弧状で凹状のプロフィール形状である、請求項１記載の回転エーロフォイルの構成要素。
【請求項４】
前記第１の窪んだ領域と前記半径方向の内側表面の相補部分の間の前記プラットフォームの前記横断面が、おおよそ一様な厚さを有するように、前記半径方向の内側表面の前記相補部分は、前記第１の窪んだ領域の前記連続的な弧状で凹状のプロフィール形状に対して相補的である連続的な弧状で凸状のプロフィール形状を有する、請求項３記載の回転エーロフォイルの構成要素。
【請求項５】
前記第１の窪んだ領域の前記プロフィール形状は、前記第１の端壁から前記エーロフォイル部分に向けて延びる、連続的な平面的プロフィール形状である、請求項１記載の回転エーロフォイルの構成要素。
【請求項６】
前記第１の窪んだ領域と前記半径方向の内側表面の相補部分の間の前記プラットフォームの前記横断面が、おおよそ一様な厚さを有するように、前記半径方向の内側表面の前記相補部分は、前記第１の窪んだ領域の前記連続的な平面的プロフィール形状に対して相補的である連続的な平面的プロフィール形状を有する、請求項５記載の回転エーロフォイルの構成要素。
【請求項７】
前記第１の窪んだ領域の前記表面形状は、前記プラットフォーム平面によって囲まれる境界を有し、前記境界は、前記半径方向の外側表面の前記上流部分に隣接して位置決めされる上流境界部分で、前記第１の端壁からもっとも遠くに延びる、請求項１記載の回転エーロフォイルの構成要素。
【請求項８】
前記第１の窪んだ領域の前記表面形状は、前記プラットフォーム平面によって囲まれる境界を有し、前記境界は、前記半径方向の外側表面の前記上流部分と前記下流部分の中間に位置決めされる中間の境界部分で、前記第１の端壁からもっとも遠くに延びる、請求項１記載の回転エーロフォイルの構成要素。
【請求項９】
前記第１の窪んだ領域の前記表面形状は、前記プラットフォーム平面によって囲まれる境界を有し、前記境界は、前記半径方向の外側表面の前記下流部分に隣接して位置決めされる下流境界部分で、前記第１の端壁からもっとも遠くに延びる、請求項１記載の回転エーロフォイルの構成要素。
【請求項１０】
前記第１の窪んだ領域は、前記プラットフォームの横断面の厚さの２０％〜１００％である前記プラットフォーム平面からの最大の範囲を有する、請求項１記載の回転エーロフォイルの構成要素。
【請求項１１】
前記半径方向の外側表面中に第２の窪んだ領域をさらに含み、
前記エーロフォイル部分は、前記第１の窪んだ領域と前記第２の窪んだ領域の間に在り、
前記第２の窪んだ領域は、前記プラットフォーム平面から前記シャンク方向に延び、
前記第２の窪んだ領域は、前記第２の端壁と隣接し、そこから前記エーロフォイル部分に向けて延びる、請求項１記載の回転エーロフォイルの構成要素。
【請求項１２】
前記構成要素は、地上設置式ガスタービンエンジンのタービンバケットである、請求項１記載の回転エーロフォイルの構成要素。
【請求項１３】
地上設置式ガスタービンエンジンのバケットであって、前記バケットは、前記バケットの翼幅方向に位置合わせされるエーロフォイル部分、シャンク部分、およびそれらの間に在って、前記翼幅方向に対して横方向に配向されるプラットフォームを含む、バケットにおいて、前記プラットフォームは、
前記エーロフォイル部分に隣接した半径方向の外側表面であって、前記半径方向の外側表面は、前記ガスタービンエンジン中に設置されたとき流れ方向に流れるガス流に晒されるように前記ガスタービンエンジン中に設置されたとき、ガス流経路の半径方向の内側境界を画定するように適合させる、半径方向の外側表面と、
前記シャンク部分に隣接し、前記半径方向の外側表面から対向する側に配置される半径方向の内側表面と、
前記半径方向の外側表面と前記半径方向の内側表面の間の前記翼幅方向の横断面と、
対向する側に配置される第１および第２の端壁であって、前記端壁のそれぞれが、前記半径方向の外側表面と前記半径方向の内側表面の間に在って、それらと隣接し、そして前記流れ方向におおよそ位置合わせされる、第１および第２の端壁と、
前記半径方向の外側表面中の少なくとも１つの第１の窪んだ領域であって、前記第１の窪んだ領域は、プラットフォーム平面から前記翼幅方向と反対のシャンク方向に延び、前記プラットフォーム平面は、前記第１の窪んだ領域から前記流れ方向に反対の上流方向において前記半径方向の外側表面の上流部分、前記第１の窪んだ領域から前記流れ方向において前記半径方向の外側表面の下流部分、および前記第１の窪んだ領域と前記エーロフォイル部分の間に前記半径方向の外側表面の一部分を含み、前記第１の窪んだ領域は、前記第１の端壁と隣接し、そこから前記エーロフォイル部分に向けて延び、前記第１の窪んだ領域は、前記シャンク方向で見たとき、表面形状を画定し、前記表面形状は、前記プラットフォーム平面によって囲まれる境界を有し、前記第１の窪んだ領域は、前記流れ方向に対して横方向にプロフィール形状を画定し、そして前記第１の端壁から前記エーロフォイル部分に向けて延びる、少なくとも１つの第１の窪んだ領域と、
前記半径方向の内側表面の相補部分であって、前記第１の窪んだ領域と前記相補部分の間の前記プラットフォームの前記横断面が、おおよそ一様な厚さを有するように、前記相補部分は、前記第１の窪んだ領域の前記プロフィール形状に対して相補的であるプロフィール形状を有する、相補部分とを含む、バケット。
【請求項１４】
前記第１の窪んだ領域と前記相補部分の間の前記プラットフォームの前記横断面が、おおよそ一様な厚さを有するように、前記第１の窪んだ領域の前記プロフィール形状は、前記第１の端壁から前記エーロフォイル部分に向けて延びる、連続的な弧状で凹状のプロフィール形状であり、かつ前記半径方向の内側表面の前記相補部分は、前記第１の窪んだ領域の前記連続的な弧状で凹状のプロフィール形状に対して相補的である連続的な弧状で凸状のプロフィール形状を有する、請求項１３記載のバケット。
【請求項１５】
前記第１の窪んだ領域と前記相補部分の間の前記プラットフォームの前記横断面が、おおよそ一様な厚さを有するように、前記第１の窪んだ領域の前記プロフィール形状は、前記第１の端壁から前記エーロフォイル部分に向けて延びる、連続的な平面的プロフィール形状であり、かつ前記半径方向の内側表面の前記相補部分は、前記第１の窪んだ領域の前記連続的な平面的プロフィール形状に対して相補的である連続的な平面的プロフィール形状を有する、請求項１３記載のバケット。
【請求項１６】
前記第１の窪んだ領域の前記表面形状の前記境界は、前記半径方向の外側表面の前記上流部分に隣接して位置決めされる上流境界部分で、前記第１の端壁からもっとも遠くに延びる、請求項１３記載のバケット。
【請求項１７】
前記第１の窪んだ領域の前記表面形状の前記境界は、前記半径方向の外側表面の前記上流部分と前記下流部分の中間に位置決めされる中間の境界部分で、前記第１の端壁からもっとも遠くに延びる、請求項１３記載のバケット。
【請求項１８】
前記第１の窪んだ領域の前記表面形状の前記境界は、前記半径方向の外側表面の前記下流部分に隣接して位置決めされる下流境界部分で、前記第１の端壁からもっとも遠くに延びる、請求項１３記載のバケット。
【請求項１９】
前記第１の窪んだ領域は、前記プラットフォームの横断面厚さの２０％〜１００％である前記プラットフォーム平面からの最大の範囲を有する、請求項１３記載のバケット。
【請求項２０】
前記半径方向の外側表面中に第２の窪んだ領域をさらに含み、
前記エーロフォイル部分は、前記第１の窪んだ領域と前記第２の窪んだ領域の間に在り、
前記第２の窪んだ領域は、前記プラットフォーム平面から前記シャンク方向に延び、
前記第２の窪んだ領域は、前記第２の端壁と隣接し、そこから前記エーロフォイル部分に向けて延びる、請求項１３記載のバケット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、ガスタービンおよび他のターボ機械類の回転エーロフォイルの構成要素に関する。より具体的には、本発明は、その中で半径方向の剛性を高め、圧縮応力を低下させるように構成されるプラットフォームを有するタービンのエーロフォイルの構成要素に関する。
【背景技術】
【０００２】
バケット（ブレード）およびノズル（静翼）が、ガスタービンのタービンセクション内において高温ガス経路中に位置決めされる構成要素の実施例である。ノズルは、固定された構成要素であるのに対して、バケットは、タービンセクション内でロータホイールに取り付けられる回転構成要素であり、それは、高温の燃焼ガスの熱エネルギーを機械的エネルギーに変換する。
【０００３】
非限定の実施例として、図１に、発電産業で使用されるタイプの地上設置式ガスタービンエンジンのバケット１０を概略的に示す。図１に示すように、バケット１０は、シャンク１４から延びるエーロフォイル１２を含む。バケット１０は、そのシャンク１４上に形成されるあり継ぎ１６を備え、バケット１０は、従来、ロータホイール（図示せず）の周辺に画定される相補的なスロット中に受け入れられた結果として、そのあり継ぎによって、ロータホイールに固定することができるものとしてさらに示してある。あり継ぎ１６は、従来、「軸方向差し込み（axial entry）」タイプのものになるように構成され、あり継ぎ１６は、ロータホイール中に対して相補的に形作られるあり継ぎスロットと嵌合するように適合させた「モミの木（fir tree）」形状を有する。バケット１０のエーロフォイル１２は、ガスタービンエンジンのタービンセクション内において高温ガス経路に直接晒される。また、バケット１０は、高温ガス経路の半径方向の内側境界の一部分を形成し、その結果として、非常に高い熱負荷を被るプラットフォーム１８を有するものとして示してある。バケット１０の他の比較的伝統的な特徴は、シャンク１４の前部および後部の端部から離れて軸方向に突き出す密封フランジ（「ヴァリー」（angel wing））１９を含むことである。
【０００４】
ガスタービンのバケット（およびブレード）は、通常、タービンの動作温度および条件に対して所望の機械的および環境上の特性を有するニッケルベース、コバルトベースまたは鉄ベースの超合金から形成される。ガスタービンの効率がその動作温度に依存するので、ますます高くなる温度に耐えることが可能である構成要素に対する需要がある。構成要素の最大局所温度が、その合金の溶解温度に近づくにつれて、強制空気冷却が必要になる。この理由のために、ガスタービンのバケットのエーロフォイルは、空気を、エーロフォイル内の内部冷却通路を強制的に通過させ、次いでエーロフォイル表面の冷却穴から放出させる、複雑な冷却スキームがしばしば必要になる。
【０００５】
プラットフォーム１８が被る高い熱負荷は、また、構成要素の寿命に害を及ぼす。具体的には、高い熱負荷によって、プラットフォーム１８が膨れて過度に変形する恐れがあり、低周波疲労（ＬＣＦ：low cycle fatigue）およびクリープ破壊を生じる可能性に繋がる。図２に、プラットフォーム変形の１つの形態を概略的に表し、その図は、バケット１０のプラットフォーム領域の断片的な図を示す。図２に示すように、プラットフォーム１８の変形は、プラットフォーム１８の半径方向にもっとも外側の（上部の）表面２０において膨らみ２２が生じる恐れがある。膨らみ２２は、バケット１０の翼幅方向（図２の矢印によって示す）に突き出し、それは、エーロフォイル１２がプラットフォーム１８から延びる方向に対応する。高温の燃焼ガスがプラットフォーム表面２０を横切って流れるので（また、図２の矢印によって示す）、膨らみ２２は、性能を低下させる下流渦を生じる可能性がある。熱負荷およびそれらによってもたらされる有害な結果を低減させるために、従来の慣例は、バケット１０のシャンク１４およびプラットフォーム１８に関して、しばしばエンジンのコンプレッサセクション（図示せず）から抽気される空気から得られる冷却空気流の形態で冷却スキームを用いることである。しかし、このパージ流は、タービンエンジンの全体性能にとっては高価になり、したがって、冷却空気流をいくらかでも減少させることは、タービン効率に有利なことになるはずである。
【０００６】
上記の事項を考慮すると、冷却空気流をいくらかでもさらに増加させることが必要でなく、バケットのプラットフォームの変形の傾向および程度を減少させることができれば、望ましいことになるはずである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１１／００４４８１８号明細書
【発明の概要】
【０００８】
本発明は、ターボ機械の回転エーロフォイルの構成要素を提供し、その構成要素は、構成要素の翼幅方向に位置合わせされるエーロフォイル部分と、シャンク部分と、それらの間に在って翼幅方向に対して横方向に配向されるプラットフォームとを有する。プラットフォームは、ターボ機械の動作の間、プラットフォームの変形およびその中の応力を減少させる目的で、構成要素の翼幅方向の剛性が高められることを示すように構成される。
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、プラットフォームは、エーロフォイル部分に隣接した半径方向の外側表面と、シャンク部分に隣接し、半径方向の外側表面から対向する側に配置される半径方向の内側表面とを有する。半径方向の外側表面は、構成要素がターボ機械中に設置されたときターボ機械の流れ方向でターボ機械を通って流れるガス流に晒されるようにガス流経路の半径方向の内側境界を画定するように、適合させる。プラットフォームの横断面は、翼幅方向で半径方向の外側表面と半径方向の内側表面によってそれらの間に画定される。プラットフォームは、向かい合って配置される第１および第２の端壁によってさらに境界が定められ、各端壁が、半径方向の外側表面と半径方向の内側表面の間に在って、それらと隣接し、流れ方向とおおよそ位置合わせされる。少なくとも１つの第１の窪んだ領域が、プラットフォームの半径方向の外側表面中に画定される。第１の窪んだ領域は、プラットフォーム平面から翼幅方向に対して反対のシャンク方向に延び、プラットフォーム平面は、流れ方向に対して反対側の第１の窪んだ領域から上流の方向に半径方向の外側表面の上流部分を含み、また、第１の窪んだ領域から流れ方向の半径方向の外側表面の下流部分を含む。第１の窪んだ領域は、第１の端壁と隣接し、そこからエーロフォイル部分に向けて延びる。第１の窪んだ領域は、シャンク方向で見たとき、表面形状を画定し、そして、流れ方向に対して横方向に在って、第１の端壁からエーロフォイル部分に向けて延びるプロフィール形状を画定する。
【００１０】
本発明の具体的な態様によれば、回転エーロフォイルの構成要素は、地上設置式ガスタービンエンジンのバケットとすることができる。本発明の別の具体的な態様によれば、プラットフォームの半径方向の内側表面は、第１の窪んだ領域のプロフィール形状に対して相補的であるプロフィール形状を有する相補部分を有し、したがって、第１の窪んだ領域と相補部分の間のプラットフォームの横断面は、おおよそ一様な厚さを有する。
【００１１】
本発明の技術的な効果は、プラットフォームの窪んだ領域が、プラットフォームの半径方向の剛性を増加させるように働き、そうすると、ターボ機械の動作の間、プラットフォーム中の応力および変形を減少させることが可能であることである。窪んだ領域の都合のよい効果は、バケットの具体的な設計要件に関連するプラットフォームの熱および力学的な負荷に対処するために容易に適合させることができる。
【００１２】
本発明の他の態様および利点は、次の詳細な記述からより良く理解されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】タービンバケットの斜視図である。
【図２】高い熱負荷のために生じたバケットのプラットフォーム中の変形を表す、図１のバケットのプラットフォーム領域の断片的な側面図である。
【図３】図２に示すものと同様のバケットのプラットフォーム領域の断片的な側面図であるが、本発明の実施形態によって変更された半径方向の外側表面を有するものとしてプラットフォームを表す図である。
【図４】変更されたプラットフォームの横断面のプロフィールのための代替えの構成を示す、図３の切断線４−４に沿って取った断片的な横断面である。
【図５】変更されたプラットフォームの横断面のプロフィールのための代替えの構成を示す、図３の切断線４−４に沿って取った断片的な横断面である。
【図６】変更されたプラットフォームの表面形状のための代替えの構成を示す、図３のプラットフォームの半径方向の外側表面を示す断片的な平面図である。
【図７】変更されたプラットフォームの表面形状のための代替えの構成を示す、図３のプラットフォームの半径方向の外側表面を示す断片的な平面図である。
【図８】変更されたプラットフォームの表面形状のための代替えの構成を示す、図３のプラットフォームの半径方向の外側表面を示す断片的な平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図３〜８に、回転エーロフォイルの構成要素のプラットフォーム領域の実施形態を概略的に示す。便宜上、本発明は、図１に示すバケット１０を参照して以下に述べ、そして、そのようなものとして、一致した参照番号を図面の全体にわたって使用して、図１を参照して識別されるものと同じ、または機能的に同等の要素を識別する。しかし、本発明は、地上設置式ガスタービンエンジンのバケットに限定されず、それよりも、ターボ機械の回転エーロフォイルの構成要素にもっと広く適用できることを理解すべきである。
【００１５】
上記に基づき、図３は、バケット１０のプラットフォーム領域を表し、図２と同様の観点から観察しているものと理解することができる。さらにまた、バケット１０は、バケット１０の翼幅方向に位置合わせされるエーロフォイル１２と、シャンク１４と、それらの間に在るプラットフォーム１８とを含む。便宜上、シャンク１４は、翼幅方向に対して反対のバケット１０のシャンク方向に延びているものとして述べ、それらの方向は、図３の矢印によって両方を示す。さらにまた、プラットフォーム１８は、翼幅方向およびシャンク方向に対して横方向に、かつ高温の燃焼ガスがプラットフォーム１８の半径方向の外側表面２０を横切って流れる、流れ方向（また、図３の矢印によって示す）におおよそ平行に配向されていると見ることができる。そのように、半径方向の外側表面２０は、エンジンのタービンセクション内においてガス流経路の半径方向の内側境界を画定し、したがって、高温の燃焼ガス流に直接晒される。プラットフォーム１８は、シャンク１４に隣接し、かつ半径方向の外側表面２０から対向する側に配置される半径方向の内側表面２４も有していると表され、したがって半径方向の外側表面２０および半径方向の内側表面２４は、それらの間で翼幅方向に横断面を画定する。最後に、また、図３に、半径方向の外側表面２０と半径方向の内側表面２４の間に在って、それらと隣接するプラットフォーム１８の端壁２６を示す。さらに、端壁２６は、流れ方向におおよそ位置合わせされる。プラットフォーム１８は、また、図３に見られる端壁２６から対向する側に配置される別の端壁（図示せず）を有することを理解すべきである。この構成では、バケット１０のあり継ぎ１６は、タービンホイールの軸方向あり継ぎスロット中に設置されるように構成される（図示せず）。
【００１６】
バケット１０およびその特徴は、従来、ガスタービン中で使用するのに適切なタイプのニッケルベース、コバルトベースまたは鉄ベースの超合金から形成することができる。注目すべきであるが非限定の実施例は、ＧＴＤ−１１１（登録商標）（ゼネラルエレクトリック社：General Electric Co.）、ＧＴＤ−４４４（登録商標）（ゼネラルエレクトリック社）、ＩＮ−７３８、Ｒｅｎｅ（商標）Ｎ４（ゼネラルエレクトリック社）、Ｒｅｎｅ（商標）Ｎ５（ゼネラルエレクトリック社）、Ｒｅｎｅ（商標）Ｎ１０８（ゼネラルエレクトリック社）およびＲｅｎｅ（商標）Ｎ５００（ゼネラルエレクトリック社）など、ニッケルベースの超合金を含む。バケット１０は、ガスタービンエンジン内で晒される高温および応力に耐えるように、等軸、一方向凝固（ＤＳ：directionally solidified）または単結晶（ＳＸ：single crystal）の鋳物として形成することができる。また、バケット１０をセラミック複合材料（ＣＭＣ：ceramic matrix composite）の材料から形成することは、本発明の範囲内にあり、その非限定の実施例は、その強化および／またはマトリックスが、シリコン、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ケイ化ニオブおよびケイ化モリブデンなどの金属シリサイド合金など、シリコン含有材料から形成されるＣＭＣ材料を含む。
【００１７】
図３に見ることができるように、プラットフォーム１８の半径方向の外側表面２０は、その前縁２８の近くで先細りにされ、それは、エーロフォイル１２の前縁３０とおおよそ一致する。前縁２８の下流では（流れ方向で）、プラットフォーム１８の半径方向の外側表面２０は、より平面的である、言い換えると、流れ方向にほとんど平行である。しかし、重要な例外は、図３に見られるように、プラットフォーム平面３４としてここに言うことになるものからシャンク方向に延びる窪んだ領域３２である。プラットフォーム平面３４は、半径方向の外側表面２０の少なくとも上流部分２０Ａおよび下流部分２０Ｂを含む平面として、ここに画定される。図３に表すように、上流部分２０Ａは、窪んだ領域３２に対して上流方向（図３に示す）に、言い換えると、流れ方向の反対方向に位置決めされる。さらにまた、半径方向の外側表面２０の下流部分２０Ｂは、窪んだ領域３２の下流に、言い換えると、流れ方向に位置決めされる。窪んだ領域３２は、端壁２６（図４〜８）と隣接し、壁２６から、必ずしもそうでないが、エーロフォイル１２に向けて延び、その場合、プラットフォーム平面３４は、また、エーロフォイル１２に隣接した半径方向の外側表面２０の一部分２０Ｃを含む。図３から明白であるように、全窪んだ領域３２は、プラットフォーム平面３４から（下に）変位する。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態によれば、窪んだ領域３２は、プラットフォーム１８の半径方向の剛性を増進させるように働き、そうすると、バケット１０が、ターボ機械のタービンセクション内においてその動作条件に付随する大きい熱および力学的な負荷に晒されたとき、膨らみ（図２）が生じない、または少なくともあまり生じそうにないように、プラットフォーム１８の変形およびその中の応力を減少させることができる。図４および５を参照して議論するように、窪んだ領域３２の横断面の形状は、連続的であるが、弧状で凹状にすることができる、またはより平面的にすることができる（プラットフォーム平面３４に対して鋭角で）。図３に示し、図６〜８に見られるように、窪んだ領域３２は、シャンク方向で見ると、プラットフォーム平面３４によって囲まれる境界３６を有する表面形状を画定する。さらにまた、図４および５に最良に見ることができるように、窪んだ領域３２は、プロフィール形状を画定し、それは、流れ方向に対して横方向に在り、かつ窪んだ領域３２が端壁２６からエーロフォイル１２に向かって延びるにつれて、窪んだ領域３２の輪郭によって画定される。
【００１９】
一般に図３に示し、より具体的には図４および５に示すように、半径方向の内側表面２４は、半径方向の外側表面２０中の窪んだ領域３２に対して相補的であることが好ましい領域３８を画定する。より具体的には、相補的な領域３８は、窪んだ領域３２のプロフィール形状に対して相補的であることが好ましいプロフィール形状を有し、それによって、その間のプラットフォーム１８の横断面が、おおよそ一様な厚さを有する、言い換えると、たかが従来の鋳物／機械加工の公差しか変化しない。図４では、窪んだ領域３２および相補的な領域３８のプロフィールは、共に連続的で弧状であり、窪んだ領域３２が凹状の形状を有し、領域３８が相補的な凸状の形状を有している。他方では、図５に、窪んだ領域３２および相補的な領域３８のプロフィールが連続的であるが、平面的であり、したがって窪んだ領域３２および相補的な領域３８が、互いに実質的に平行であることを表す。
【００２０】
窪んだ領域３２および相補的な領域３８のプロフィールが、図４および５に示す実施例に限定されず、たとえば、示したものよりもっと凹状である、またはそれほどでもない窪んだ領域３２、および示したものよりもっと凸状である、またはそれほどでもない相補的な領域３８は、また、本発明の範囲内に含まれることを理解すべきである。具体的には、窪んだ領域３２および相補的な領域３８のプロフィールは、バケット１０がその中に設置されるターボ機械の動作の間、バケット１０が被ることになる熱および力学的な負荷に従って適合させることができる。そのように、プラットフォーム平面３４からの窪んだ領域３２の最大の範囲は、変化させることができる。一般に、プラットフォームの横断面厚さ（半径方向の外側表面２０と半径方向の内側表面２４の間の距離としてここで定義される）の少なくとも２０％である最大の範囲が、プラットフォーム１８の半径方向の（翼幅方向）剛性を著しく増加させるために必要であると考えられる。この目的に適切な範囲の具体的な実施例は、プラットフォーム厚さの約２０％〜約１００％であると考えられ、より好ましい範囲は、プラットフォーム厚さの約４０％〜約８０％であると考えられる。既存のバケット設計の解析的な研究によると、最大範囲が約２.５ｍｍ（約１００ミル）である凹状に形作られた窪んだ領域によって、変形およびその結果として生じる圧縮応力を十分に減少させることを可能にすることができ、それによって、約２０％以上ＬＣＦ寿命を向上させることが予測された。さらにまた、解析された設計は、下流渦が生じないことになるはずの程度まで変形を減少させると予測され、それによって、バケットに関する空力性能が向上するとまた予測された。
【００２１】
ここで図６〜８を参照すると、バケット１０のシャンク方向で見たエーロフォイル１２およびプラットフォーム１８の断片が示されている。図６〜８に、窪んだ領域３２の表面形状およびその境界３６が示されている。図６〜８の実施形態は、窪んだ領域３２の境界３６の全体の形状が異なっている。図６では、境界３６の上流部分３６Ａが、半径方向の外側表面２０の上流部分２０Ａの近くで、端壁２６からもっとも遠くに延びている。対照的に、図７および８は、それぞれ、境界３６の中央部３６Ｃおよび下流部分３６Ｂで、端壁２６からもっとも遠くに延びていることを示す。図６〜８では、窪んだ領域３２、およびそれに応じて、半径方向の内側表面２４の相補的な領域３８のサイズおよび形状を、また、プラットフォーム１８の剛性を増加させるように適合させることができることを理解すべきである。バケット１０の負荷条件および対応する寿命要件に依存して、最適な構成を、これらの形状、さらにまたその変形から選択することができる。
【００２２】
図３〜８およびそれに関する記述が、エーロフォイル１２の一方側だけのプラットフォーム１８中の窪んだ領域３２の存在について述べているが、エーロフォイル１２の反対側のプラットフォーム１８の領域を同様に構成することができることを理解すべきである。言い換えると、プラットフォーム１８は、プラットフォーム１８の半径方向の外側表面２０中の第２の窪んだ領域と、プラットフォーム１８の半径方向の内側表面２４中の第２の相補的な領域とを有するように形成することができ、エーロフォイル１２が、これらの追加の窪んだ領域と相補的な領域の間に、および図３〜８に示す領域３２と領域３８の間に位置決めされている。第２の窪んだ領域は、プラットフォーム平面３４からシャンク方向に延び、反対側の端壁と隣接し、そしてそこからエーロフォイル１２に向けて延びることが好ましい。
【００２３】
具体的な実施形態に関して本発明を述べてきたが、当業者が他の形態を採用することができることも明らかである。たとえば、窪んだ領域３２およびその相補的な領域３８の物理的な構成は、バケットの全体構成ができるように、示した物理的な構成と違うことができる。したがって、本発明の範囲は、次の請求項によってのみ限定すべきである。
【符号の説明】
【００２４】
１０  バケット
１２  エーロフォイル
１４  シャンク
１６  あり継ぎ
１８  プラットフォーム
１９  密封フランジ
２０  半径方向の外側表面
２０Ａ  上流部分
２０Ｂ  下流部分
２０Ｃ  一部分
２２  膨らみ
２４  半径方向の内側表面
２６  端壁
２８  前縁
３０  前縁
３２  窪んだ領域
３４  プラットフォーム平面
３６  境界
３６Ａ  上流部分
３６Ｂ  下流部分
３６Ｃ  中央部
３８  相補的な領域
【図１】
2014001729.tif 000003
【図２】
2014001729.tif 000004
【図３】
2014001729.tif 000005
【図４】
2014001729.tif 000006
【図５】
2014001729.tif 000007
【図６】
2014001729.tif 000008
【図７】
2014001729.tif 000009
【図８】
2014001729.tif 000010