(57)【要約】【課題】後縁とプラットフォームとの間の接続ゾーンが、接続ゾーンとスティフナとの間の温度勾配を制限することによって冷却されるブレードを提供する。【解決手段】ガスタービン、特にターボジェットのロータブレードであって、エアフォイルと、エアフォイルをブレード基部に接続するプラットフォームとを備え、プラットフォームが、プラットフォームの下流部の下側に延びる少なくとも１個のスティフナを、ブレードに形成されたダクト内、及び、実質的にブレードの後縁に位置合わせされたスティフナに形成された空洞内の冷却流体の流れによってブレードを冷却する冷却手段と共に有し、冷却手段は、下流側に向かう出口開口を含む。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービン、特にターボジェットのロータブレードであって、エアフォイルと、エアフォイルをブレード基部に接続するプラットフォームと、ブレード及びブレード基部に形成された冷却流体フローダクトと共に、エアフォイルとは反対側でプラットフォームから延在し、エアフォイルの後縁の下を通る平らなウェブにより形成された少なくとも１個のスティフナとを備え、ロータブレードが、さらにスティフナの一部に形成された冷却手段を備え、冷却手段が、プラットフォームに隣接し、かつブレードの後縁と実質的に位置合わせして設置される、ブレード。
【請求項２】
前記冷却手段が、空洞を備え、該空洞が、スティフナに形成され、かつブレード基部に形成された供給ダクトと、プラットフォームの下で下流側に開く少なくとも１個の冷却流体出口開口とに接続される、請求項１に記載のブレード。
【請求項３】
空洞からの出口開口または各出口開口が、ブレードの後縁と実質的に平行に向けられる、請求項２に記載のブレード。
【請求項４】
ブレードが高圧段のブレードである場合、スティフナの空洞が、ブレードの軸の方向に沿って、かつ前記ブレードの軸及びタービンの回転の軸に垂直な方向で、数ミリメートルの寸法を呈し、ブレードの軸の方向に対して垂直であって、かつブレードの軸及びタービンの回転の軸に垂直な方向に対して垂直な方向で、約１ｍｍ以下である、請求項２に記載のブレード。
【請求項５】
スティフナの空洞が、鋳造中に製作される、請求項２に記載のブレード。
【請求項６】
空洞からの出口開口または各出口開口が、鋳造中に、又はレーザ穿孔若しくは電気腐食によって製作される、請求項２に記載のブレード。
【請求項７】
請求項１に記載の複数のブレードを含む、ターボジェットタービン。
【請求項８】
請求項７に記載のタービンを含む、ターボジェット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービン、特にターボジェットの高圧タービンのロータブレードに関係する。
【背景技術】
【０００２】
知られている方式では、ガスタービンロータブレードは、吸い込み面すなわち凸状外面と、圧力面すなわち凹状内面とにより形成されたエアフォイルを備え、これらの面は、上流側端で前縁によって、下流側端で後縁によって相互接続され、ここで、「上流側」及び「下流側」が、ガスの流れ方向に対するものである。エアフォイルは、プラットフォームによって、ガスタービンのロータディスクの対応する空洞に挿入するためのダブテール（ｄｏｖｅｔａｉｌ）、クリスマスツリー、又は同様の型のブレード基部に接続される。「スティフナ」と呼ばれる少なくとも１個の補強ウェブが、エアファイルとは反対側でプラットフォームの下流側端に形成され、横に延在し、ブレード基部に接続される。
【０００３】
ブレードは、冷却手段をさらに含み、それによって空気のような流体が、鋳造によってエアフォイル及びブレード基部の内側に形成されたダクト内を流れる。冷却空気は、特に、後縁に沿って下流側へ開き、実質的にブレードの長手方向軸と垂直に、かつプラットフォームと平行に向けられた排気スロットを介して逃げる。
【０００４】
後縁がプラットフォームと接続するゾーンは、冷却空気排気スロットとスティフナとの間に位置し、冷却空気との接触によって冷却されるスティフナの径方向内側部分である。この接続ゾーンは、したがって、冷却空気から隔たり、タービンを通って流れる高温ガスと接触するので、強烈な熱応力にさらされ、ブレードだけでなくタービンまでも破壊する可能性のあるクラックを生じさせる。
【０００５】
プラットフォームに形成され、吸い込み面に開く開口から出る空気の流れによって、この接続ゾーンを冷却するための提案は既に行われているが、この構成は、機械的に十分ではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の特定の目的は、この問題に費用のかからない効果的な解決策を与えることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、後縁とプラットフォームとの間の接続ゾーンが、前記接続ゾーンとスティフナとの間の温度勾配を制限することによって冷却される、上記のタイプのブレードを提供する。
【０００８】
この目的を達成するため、本発明は、ガスタービン、特に、ターボジェットのロータブレードであって、エアフォイルと、エアフォイルをブレード基部に接続するプラットフォームと、ブレード及びブレード基部に形成された冷却流体フローダクトと共に、エアフォイルとは反対側でプラットフォームから延在し、エアフォイルの後縁の下を通る平らなウェブにより形成された少なくとも１個のスティフナとを備え、さらにスティフナの一部に形成された冷却手段を備え、冷却手段は、プラットフォームに隣接し、かつブレードの後縁と実質的に位置合わせして設置される、ブレードを提供する。
【０００９】
有利には、前記冷却手段は、空洞を備え、空洞は、スティフナに形成され、ブレード基部に形成された供給ダクト、及びプラットフォームの下で下流側に開く少なくとも１個の冷却流体出口開口に接続される。
【００１０】
後縁に実質的に位置合わせされたスティフナに形成された冷却空洞は、前記空洞と、後縁とプラットフォームの間の接続部との間に位置する材料を冷却するために役立つ。これは、前記接続部とスティフナとの間の温度勾配の著しい低下と、後縁とプラットフォームとの間の接続部に形成するクラックの危険性の対応する低下をもたらす。
【００１１】
有利には、空洞の１つまたは複数の出口開口は、後縁と実質的に平行である。スティフナの空洞を流れる冷却流体は、したがって、ブレードから出るガスの流れを妨害することなく抜け出る。
【００１２】
スティフナ内の空洞は、冷却流体を送るダクトと共に鋳造中に製作されることができ、空洞からの出口開口は、直径が約０．６ミリメートル（ｍｍ）以上であるときには同様に鋳造中に作られ、或いは、直径がそれよりも小さいときには、出口開口は、レーザ穿孔又は電気腐食によって製作される。
【００１３】
鋳造中に空洞をより簡単に製作できるようにするため、スティフナの厚さを、通常与えられる厚さよりもわずかに大きくすることが可能であり、この過剰な厚さによって生じる重量の増加は、空洞を形成することにより補償される。
【００１４】
本発明は、ブレードの後縁と実質的に位置合わせされた冷却空洞を備えたスティフナが形成された、上記のタイプの複数のブレードを含むターボジェットタービンをさらに提供する。
【００１５】
本発明は、上記のようなタービンを含むターボジェットをさらに提供する。
【００１６】
本発明のその他の利点及び特性は、添付図面を参照して、限定的ではない一実施例として記載された、以下の説明を読むことにより明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１及び図２は、ガスタービン、特にターボジェットの高圧段のブレード１０を表す。このブレード１０は、吸い込み面すなわち凸状外面１２と、圧力面すなわち凹状内面１４とにより形成されたエアフォイルを備え、これらの面は、上流側端で前縁１６によって、下流側端で後縁１８によって相互接続され、ここで、「上流側」及び「下流側」は、タービンを通って流れるガスの流れ方向に対するものである。
【００１８】
このブレードは、実質的に矩形状の横方向のプラットフォーム２０によってブレード基部２２に接続され、それによって、ブレード１０は、ガスタービンのロータのディスク（図示せず）に、前記基部２２をロータディスクの周囲にある相補的な形状の空洞に係止することにより取り付けられる。図示された例では、クリスマスツリー型であるこのオス／メス型係合を用いて、ブレード１０は、ロータディスクで径方向に保持される。ブレード１０の基部２２がディスクの空洞内で軸方向に移動することを阻止する、その他の手段が設けられる。各ロータディスクは、ディスクの外周に規則的に分布した複数台のブレード１０を担持する。
【００１９】
プラットフォーム２０は、さらに補強ウェブ２４及び２６によってブレード基部２２に接続され、これらの補強ウェブは、スティフナと呼ばれ、プラットフォーム２０の上流側端及び下流側端のそれぞれで、プラットフォームからエアフォイルとは反対方向に、実質的にプラットフォーム２０と垂直方向に、かつ、ブレード１０がロータディスクに取り付けられたときに回転の軸に対して横方向すなわち円周方向に延びる。
【００２０】
下流側のスティフナ２６は、後縁１８とプラットフォーム２０との間の接合部の下に延在し、ブレード基部２２に接続される。プラットフォーム２０に実質的に垂直であるスティフナの側方エッジ２８は、その径方向内側エッジ３０が、後縁１８とプラットフォーム２０との間の接合部でプラットフォーム２０の側方エッジに接続される。
【００２１】
上流側のスティフナ２４及び下流側のスティフナ２６は、プラットフォーム２０を強化し、プラットフォームが回転の軸に平行な軸周りに外向きに曲がることを防止し、シールライナ（図示せず）のためのハウジングを、スティフナの間に画定し、シールライナは、プラットフォーム２０の下に配置され、かつ前記ブレード１０とロータディスクの隣接したブレードとの間に延在する。
【００２２】
シールライナは、ガス又は空気が、隣接したブレードのプラットフォーム２０の間でタービンの内部から径方向外向きに通ることを防止し、逆に、ガス又は空気が、隣接したブレードのプラットフォーム２０の間で外側からタービンの内部へ向かって通ることを防止する。
【００２３】
内部の空気は、ブレード基部２２の端面の開口３２に入り、図２に破線で示されるように、ブレード基部２２に形成されブレード１０のエアフォイルの内側に延在する供給ダクト３４に流れ込み、これらのダクトは、ブレード１０の長手方向軸４４と実質的に平行であり、ブレードを冷却するために役立つ。供給ダクトに沿った空気の流れは、破線矢印によって表される。
【００２４】
ブレード１０の後縁１８に近接して位置するチャネル３４は、図１に示され、図２に破線によって表される排気スロット４６へ空気を送る、排気スロット４６は、後縁１８に近接して圧力面１４の一部に形成され、実質的にブレード１０の長手方向軸４４に垂直であり、プラットフォーム２０に平行に向く。
【００２５】
動作中に、後縁１８の排気スロット４６から出る冷却空気は、後縁１８とプラットフォーム２０との間の接続部４８を冷却することができず、接続部４８のエッジが、高温ガスと接触し、かつ高いレベルの熱応力を受ける。本発明は、下流側のスティフナ２６と、後縁１８とプラットフォーム２０の間の接続部４８との間で垂直温度勾配を減少させることにより、この応力を低減する。このため、空洞５０が、後縁１８と実質的に位置合わせされたスティフナ２６に形成され、冷却空気供給ダクト３４及び冷却空気出口手段の両方と連通する。
【００２６】
図１及び図２の実施形態では、空洞５０は、実質的に、矩形状の平行六面体の形態であり、内側エッジ５２と、側方エッジ５４と、外側エッジ５６とを有する。内側エッジ５２は、スティフナ２６の内側エッジ３０に近接し、かつ実質的に内側エッジ３０に平行であるり、側方エッジ５４は、スティフナ２６の側方エッジ２８に近接し、かつ実質的に側方エッジ２８に平行であり、外側エッジ５６は、プラットフォーム２０に実質的に隣接する。空洞５０は、排気スロット４６へ冷却空気を送るダクト３４に直結される。
【００２７】
空洞５０は、プラットフォームの下側で、下流側に開く１個以上の開口５８を介して外部に接続されるので、空気を、空洞５０の内部で連続的に流し、前記空洞５０と、後縁１８とプラットフォーム２０との間の接続部４８との間に位置する材料を、冷却することを可能にする。空洞５０内の空気の流れと、開口５８による空気の排気は、熱を伝達し、空洞５０と後縁１８の接続部４８との間の材料から熱を取り除き、その結果、熱伝導によってこの接続部４８を冷却する。
【００２８】
開口５８の形状及び寸法は任意である。開口は、スティフナ２６の下流側の面に形成してもよい。
【００２９】
典型的に、約５０ｍｍ高の高圧タービンブレードでは、空洞５０は、横の円周方向に約５ｍｍから６ｍｍの長さを有し、ブレードの軸４４方向に約３ｍｍの高さを有し、回転の軸方向に約１ｍｍ以下、たとえば、約０．８ｍｍの厚さを有する。
【００３０】
この空洞５０は、有利には鋳造によって製作される。ブレード１０の下流側のスティフナ２６を弱化することを避けるため、スティフナの厚さは増加され、この厚さの増加によって生じる重量の増加は、空洞５０を形成することにより補償されることができる。
【００３１】
開口５８は、鋳造、レーザ穿孔、又は電気腐食によって製作され、レーザ穿孔技術及び電気腐食技術は、直径が約０．６ｍｍ未満の開口を製作する必要があるときに鋳造に代わる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明のタービンブレードの上流側から見た斜視略図である。
【図２】下流側から見た図１のタービンブレードの斜視略図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  ブレード
１２  吸い込み面
１４  圧力面
１６  前縁
１８  後縁
２０  プラットフォーム
２２  ブレード基部
２４、２６  スティフナ
２８  スティフナの側方エッジ
３０  スティフナの内側エッジ
３２  開口
３４  供給ダクト
４４  軸
４６  排気スロット
４８  接続部
５０  空洞
５２  空洞の内側エッジ
５４  空洞の側方エッジ
５６  空洞の外側エッジ
５８  空洞の開口
【図１】
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【図２】
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【外国語明細書】
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