(57)【要約】【課題】ターボ機械用ロータブレードを提供する。【解決手段】本開示は、ターボ機械（１０）用ロータブレード（１００）に関する。ロータブレード（１００）は、翼形部（１１４）であって、翼形部（１１４）の根元（１１８）と先端（１１６）との間に延びる冷却通路（１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８）を画定する翼形部（１１４）を含む。翼形部（１１４）はさらに、冷却通路（１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８）と翼形部（１１４）の外面（１２１）との間に配置され、冷却通路（１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８）および外面（１２１）から離間したポケット（１５０）を画定する。ポケット（１５０）は、冷却通路（１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８）と翼形部（１１４）の外面（１２１）との間の熱障害となる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボ機械（１０）用ロータブレード（１００）であって、
翼形部（１１４）であって、前記翼形部（１１４）の根元（１１８）と先端（１１６）との間に延びる冷却通路（１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８）を画定する翼形部（１１４）を備え、前記翼形部（１１４）はさらに、前記冷却通路（１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８）と前記翼形部（１１４）の外面（１２１）との間に配置され、前記冷却通路（１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８）および前記外面（１２１）から離間したポケット（１５０）を画定し、前記ポケット（１５０）は、前記冷却通路（１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８）と前記翼形部（１１４）の前記外面（１２１）との間の熱障害となる、ロータブレード（１００）。
【請求項２】
前記ポケット（１５０）が、前記冷却通路（１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８）から流体的に隔離される、請求項１に記載のロータブレード（１００）。
【請求項３】
前記ポケット（１５０）が、前記冷却通路（１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８）と前記翼形部（１１４）の外面（１２１）との間に完全に配置される、請求項１に記載のロータブレード（１００）。
【請求項４】
前記翼形部（１１４）が、前縁（１２６）および後縁（１２８）を備え、前記翼形部（１１４）が、前記前縁（１２６）から前記後縁（１２８）に延びるキャンバライン（１３０）および前記根元（１１８）と前記先端（１１６）との間に延びる複数の冷却通路（１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８）を画定する、請求項１に記載のロータブレード（１００）。
【請求項５】
隣接する対の前記複数の冷却通路（１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８）の各冷却通路が、前記キャンバライン（１３０）に沿って前記ポケット（１５０）の一部と位置合わせされる、請求項４に記載のロータブレード（１００）。
【請求項６】
前記ポケット（１５０）が、隣接する対の前記複数の冷却通路（１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８）の間の前記キャンバライン（１３０）に沿って配置される、請求項４に記載のロータブレード（１００）。
【請求項７】
前記翼形部（１１４）が、前縁（１２６）および後縁（１２８）を備え、前記翼形部（１１４）が、前記前縁（１２６）から前記後縁（１２８）に延びるキャンバライン（１３０）、前記根元（１１８）から前記先端（１１６）に延びるスパン（１２０）、および前記冷却通路（１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８）と前記翼形部（１１４）の前記外面（１２１）との間に配置された複数のポケット（１５０）を画定する、請求項１に記載のロータブレード（１００）。
【請求項８】
前記複数のポケット（１５０）の第１のポケットが、前記キャンバライン（１３０）に沿って前記複数のポケット（１５０）の第２のポケットから離間している、請求項７に記載のロータブレード（１００）。
【請求項９】
前記複数のポケット（１５０）の第１のポケットが、スパン（１２０）に沿って前記複数のポケット（１５０）の第２のポケットから離間している、請求項７に記載のロータブレード（１００）。
【請求項１０】
前記翼形部（１１４）が、前記根元（１１８）から前記先端（１１６）に延びるスパン（１２０）を画定し、前記ポケット（１５０）が、前記スパン（１２０）のゼロパーセント（１５２）と前記スパン（１２０）の７５パーセント（１５６）との間に配置される、請求項１に記載のロータブレード（１００）。
【請求項１１】
複数のロータブレード（１００）を含むタービンセクション（１８）を備え、各ロータブレード（１００）は、
翼形部（１１４）であって、前記翼形部（１１４）の根元（１１８）と先端（１１６）との間に延びる冷却通路（１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８）を画定する翼形部（１１４）を備え、前記翼形部（１１４）はさらに、前記冷却通路（１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８）と前記翼形部（１１４）の外面（１２１）との間に配置され、前記冷却通路（１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８）および前記外面（１２１）から離間したポケット（１５０）を画定し、前記ポケット（１５０）は、前記冷却通路（１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８）と前記翼形部（１１４）の前記外面（１２１）との間の熱障害となる、ターボ機械（１０）。
【請求項１２】
前記ポケット（１５０）が、前記冷却通路（１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８）から流体的に隔離される、請求項１１に記載のターボ機械（１０）。
【請求項１３】
前記ポケット（１５０）が、前記冷却通路（１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８）と前記翼形部（１１４）の外面（１２１）との間に完全に配置される、請求項１１に記載のターボ機械（１０）。
【請求項１４】
前記翼形部（１１４）が、前縁（１２６）および後縁（１２８）を備え、前記翼形部（１１４）が、前記前縁（１２６）から前記後縁（１２８）に延びるキャンバライン（１３０）および前記根元（１１８）と前記先端（１１６）との間に延びる複数の冷却通路（１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８）を画定する、請求項１１に記載のターボ機械（１０）。
【請求項１５】
隣接する対の前記複数の冷却通路（１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８）の各冷却通路が、前記キャンバライン（１３０）に沿って前記ポケット（１５０）の一部と位置合わせされる、請求項１４に記載のターボ機械（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、ターボ機械に関する。より具体的には、本開示は、ターボ機械用ロータブレードのポケットに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは、一般に、圧縮機セクションと、燃焼セクションと、タービンセクションとを含む。圧縮機セクションは、ガスタービンエンジンに入る空気の圧力を徐々に高め、この圧縮空気を燃焼セクションに供給する。圧縮空気および燃料（例えば、天然ガス）は、燃焼セクション内で混合されて燃焼チャンバで燃焼し、高圧および高温の燃焼ガスを生成する。燃焼ガスは、燃焼セクションからタービンセクションに流れ、そこで膨張して仕事を発生する。例えば、タービンセクションにおける燃焼ガスの膨張は、発電機に接続されたロータシャフトを回転させて電気を発生することができる。
【０００３】
タービンセクションは、一般に、タービンセクションを通って流れる燃焼ガスから運動エネルギおよび／または熱エネルギを抽出する複数のロータブレードを含む。この点において、各ロータブレードは、燃焼ガスの流れ内に配置された翼形部を含む。翼形部は高温環境で動作するため、ロータブレードを冷却する必要があり得る。
【０００４】
特定の構成では、冷却空気をロータブレードによって画定された１つまたは複数の冷却通路を通して送ることで、冷却を行う。典型的には、この冷却空気は、圧縮機セクションから抽気される圧縮空気である。しかし、圧縮機セクションからの抽気は、燃焼に利用可能な圧縮空気の量を減少させ、それによってガスタービンエンジンの効率を低下させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第９０８６０１７号明細書
【発明の概要】
【０００６】
本技術の態様および利点は、その一部を以下の説明に記載しており、またはその説明から明らかになり、または本技術の実施により学ぶことができる。
【０００７】
一実施形態では、本開示は、ターボ機械用ロータブレードに関する。ロータブレードは、翼形部であって、翼形部の根元と先端との間に延びる冷却通路を画定する翼形部を含む。翼形部はさらに、冷却通路と翼形部の外面との間に配置され、冷却通路および外面から離間したポケットを画定する。ポケットは、冷却通路と翼形部の外面との間の熱障害となる。
【０００８】
別の実施形態では、本開示は、複数のロータブレードを有するタービンセクションを含むターボ機械に関する。各ロータブレードは、翼形部であって、翼形部の根元と先端との間に延びる冷却通路を画定する翼形部を含む。翼形部はさらに、冷却通路と翼形部の外面との間に配置され、冷却通路および外面から離間したポケットを画定する。ポケットは、冷却通路と翼形部の外面との間の熱障害となる。
【０００９】
本技術のこれらおよび他の特徴、態様および利点は、以下の説明および添付の特許請求の範囲を参照して、よりよく理解されよう。添付の図面は、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成するものであるが、本技術の実施形態を例示し、また説明とともに本技術の原理を説明する働きをする。
【００１０】
当業者に向けた本技術の最良の様態を含む本技術の充分かつ実施可能な開示が、添付の図を参照しつつ、本明細書に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本明細書に開示された実施形態による例示的なガスタービンエンジンの概略図である。
【図２】本明細書に開示された実施形態による例示的なロータブレードの正面図である。
【図３】本明細書に開示された実施形態によるキャンバラインを示す、例示的な翼形部の断面図である。
【図４】本明細書に開示された実施形態による複数の冷却通路および複数のポケットを示す、図３に示すロータブレードの代替的な断面図である。
【図５】本明細書に開示された実施形態による複数のポケットを半径方向に配置することを示す、図３および図４に示す翼形部の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本明細書および図面における符号の反復使用は、本技術の同じまたは類似の特徴もしくは要素を表すことを意図している。
【００１３】
以下で、本技術の実施形態を詳しく参照するが、その１つまたは複数の例が、添付の図面に示されている。詳細な説明は、図面の特徴を参照するために、数字および文字の符号を使用する。図面および説明の同様のまたは類似の符号は、本技術の同様のまたは類似の部品を参照するために使用されている。本明細書で使用する場合、「第１の」、「第２の」、および「第３の」という用語は、１つの構成要素と別の構成要素とを区別するために交換可能に用いることができ、個々の構成要素の位置または重要性を示すことを意図しない。「上流」および「下流」という用語は、流体経路における流体の流れに対する相対的な方向を指す。例えば、「上流」は流体が流れてくる方向を指し、「下流」は流体が流れていく方向を指す。
【００１４】
各例は、本技術の説明のために提供するものであって、本技術を限定するものではない。実際、本技術の範囲または趣旨を逸脱せずに、修正および変更が本技術において可能であることは、当業者にとって明らかであろう。例えば、一実施形態の一部として図示または記載する特徴は、さらに別の実施形態を与えるために、別の実施形態で用いることができる。したがって、本技術は、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物の範囲に含まれるような修正および変更を包含することが意図されている。
【００１５】
産業用または陸上用ガスタービンが本明細書に示されて説明されているが、本明細書に示されて説明される本技術は、特許請求の範囲に特に明記されない限り、陸上用および／または産業用ガスタービンに限定されない。例えば、本明細書に記載の技術は、限定はしないが、航空ガスタービン（例えば、ターボファンなど）、蒸気タービン、および海洋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。
【００１６】
ここで図面を参照すると、図全体にわたって同一の符号は同じ要素を示しており、図１は、ガスタービンエンジン１０を概略的に示す。ガスタービンエンジン１０は、入口セクション１２と、圧縮機セクション１４と、燃焼セクション１６と、タービンセクション１８と、排気セクション２０とを含むことができる。圧縮機セクション１４およびタービンセクション１８は、シャフト２２によって結合されてもよい。シャフト２２は、単一のシャフトまたはシャフト２２を形成するように互いに結合された複数のシャフトセグメントであってもよい。
【００１７】
タービンセクション１８は、一般に、ロータシャフト２４と、複数のロータディスク２６（そのうちの１つが示されている）と、複数のロータブレード２８とを含むことができる。より具体的には、複数のロータブレード２８は、ロータディスク２６から半径方向外側に延び、ロータディスク２６の１つと相互接続することができる。次に各ロータディスク２６は、タービンセクション１８を通って延びるロータシャフト２４の一部に結合されてもよい。タービンセクション１８は、ロータシャフト２４およびロータブレード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画定する。
【００１８】
動作中、空気または別の作動流体が入口セクション１２を通って圧縮機セクション１４に流れ、そこで空気は徐々に圧縮され、燃焼セクション１６の燃焼器（図示せず）に加圧空気を供給する。加圧空気は、燃料と混合され、各燃焼器内で燃焼して燃焼ガス３４を発生する。燃焼ガス３４は、高温ガス経路３２に沿って燃焼セクション１６からタービンセクション１８に流れる。タービンセクション１８において、ロータブレード２８は、燃焼ガス３４から運動および／または熱エネルギを抽出し、それによってロータシャフト２４を回転させる。次いで、ロータシャフト２４の機械的回転エネルギを使用して、圧縮機セクション１４に動力を供給し、および／または電気を生成することができる。タービンセクション１８から出た燃焼ガス３４は次に、排気セクション２０を介してガスタービンエンジン１０から排出される。
【００１９】
図２は、１つまたは複数のロータブレード２８の代わりにガスタービンエンジン１０のタービンセクション１８に組み込まれ得る、例示的なロータブレード１００の図である。示すように、ロータブレード１００は、軸方向Ａ、半径方向Ｒ、および円周方向Ｃを画定する。一般に、軸方向Ａは、シャフト２４（図１）の軸方向中心線１０２に平行に延び、半径方向Ｒは、軸方向中心線１０２に略直交して延び、円周方向Ｃは、軸方向中心線１０２の周りに略同心に延びる。
【００２０】
図２に示すように、ロータブレード１００は、ダブテール１０４と、シャンク部分１０６と、プラットフォーム１０８とを含むことができる。より具体的には、ダブテール１０４は、ロータブレード１００をロータディスク２６（図１）に固定する。シャンク部分１０６は、ダブテール１０４に結合し、ダブテール１０４から半径方向外側に延びる。プラットフォーム１０８は、シャンク部分１０６に結合し、シャンク部分１０６から半径方向外側に延びる。プラットフォーム１０８は、タービンセクション１８（図１）の高温ガス経路３２を通って流れる燃焼ガス３４の半径方向内側の流れ境界として一般に機能する半径方向外面１１０を含む。ダブテール１０４、シャンク部分１０６、および／またはプラットフォーム１０８は、冷却空気（例えば、圧縮機セクション１４からの抽気）がロータブレード１００に入ることを可能にする吸気ポート１１２を画定することができる。図２に示す実施形態では、ダブテール１０４は、軸方向挿入式モミの木形ダブテールである。あるいは、ダブテール１０４は、任意の適切なタイプのダブテールであってもよい。実際、ダブテール１０４、シャンク部分１０６、および／またはプラットフォーム１０８は、任意の適切な構成を有することができる。
【００２１】
次に図２および図３を参照すると、ロータブレード１００は、翼形部１１４をさらに含む。特に、翼形部１１４は、プラットフォーム１０８の半径方向外面１１０から先端１１６（図５）に半径方向外側に延びる。翼形部１１４は、根元１１８（すなわち、翼形部１１４とプラットフォーム１０８との間の交差点）でプラットフォーム１０８に結合する。翼形部１１４はまた、正圧側面１２２および対向する負圧側面１２４を含む外面１２１を含む（図３）。正圧側面１２２および負圧側面１２４は、燃焼ガス３４（図１）の流れに配向される翼形部１１４の前縁１２６で共に接合されるかまたは相互接続される。正圧側面１２２および負圧側面１２４はまた、前縁１２６から下流に離間した翼形部１１４の後縁１２８で共に接合されるかまたは相互接続される。正圧側面１２２および負圧側面１２４は、前縁１２６および後縁１２８の周りで連続している。正圧側面１２２は、略凹状であり、負圧側面１２４は、略凸状である。
【００２２】
特に図３を参照すると、翼形部１１４は、キャンバライン１３０を画定する。示すように、キャンバライン１３０は、前縁１２６から後縁１２８に延びる。キャンバライン１３０はまた、正圧側面１２２と負圧側面１２４との間に配置され、それらから等距離にある。前縁１２６は、キャンバライン１３０のゼロパーセントに配置され、後縁１２８は、キャンバライン１３０の１００パーセントに配置される。キャンバライン１３０に沿った様々な他の場所（例えば、２５パーセント、５０パーセント、７５パーセントなど）も、同様に定義することができる。
【００２３】
図２に示す実施形態では、ロータブレード１００は、翼形部１１４の先端１１６に結合された先端シュラウド１３２を含む。この点において、先端シュラウド１３２は、一般に、ロータブレード１００の半径方向最外部を画定することができる。先端シュラウド１３２は、ロータブレード１００を越えて逃げる燃焼ガス３４（図１）の量を減少させる。特定の実施形態では、先端シュラウド１３２は、そこから半径方向外側に延びるシールレール１３４を含むことができる。しかし、代替の実施形態は、より多くのシールレール１３４（例えば、２つのシールレール１３４、３つのシールレール１３４など）を含んでもよいし、またはシールレール１３４を全く含まなくてもよい。さらに、ロータブレード１００のいくつかの実施形態は、先端シュラウド１３２を含まなくてもよい。
【００２４】
次に図４を参照すると、翼形部１１４は、そこを通って延びる１つまたは複数の冷却通路を画定することができる。特定の実施形態では、ロータブレード１００の他の部分（例えば、プラットフォーム１０８、シャンク１０６など）が、冷却通路の一部を画定することができる。図示の実施形態では、翼形部１１４は、キャンバライン１３０に沿って配置された７つの冷却通路１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８を画定する。特に、冷却通路１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８は、キャンバライン１３０に沿って離間している。しかし、代替の実施形態では、翼形部１１４は、より多くのまたはより少ない冷却通路を画定してもよく、冷却通路は、任意の適切な方法で配置または構成されてもよい。冷却通路１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８は、明確にするために図３では省略されている。同様に、キャンバライン１３０は、明確にするために図４では省略されている。
【００２５】
冷却通路１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８は、冷却空気を翼形部１１４および先端シュラウド１３２（含まれる場合）に供給する。この点において、冷却通路１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８は、吸気ポート１１２から半径方向外側に先端１１６に延びることができる。いくつかの実施形態では、冷却通路１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８の１つまたは複数は、先端シュラウド１３２によって画定された様々な冷却空洞またはチャンバ（図示せず）に流体結合されてもよい。動作中、圧縮機セクション１４から抽気された圧縮空気のような冷却空気は、冷却通路１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８を通って流れることができる。具体的には、冷却空気は、吸気ポート１１２から翼形部１１４を通って先端１１６または先端シュラウド１３２（含まれる場合）に流れ、それによってロータブレード１００を冷却する。
【００２６】
翼形部１１４はまた、１つまたは複数のポケット１５０を画定する。一般に、ポケット１５０は、中空で断熱的であってもよい。図４に示す実施形態では、翼形部１１４は、７つのポケット１５０を画定する。代替の実施形態では、翼形部１１４は、少なくとも１つのポケット１５０を画定する限り、より多くのまたはより少ないポケット１５０を画定することができる。一般に、ポケット１５０は、互いに分離され、互いに流体的に隔離される。
【００２７】
各ポケット１５０は、冷却通路１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８の一部またはすべてが高温ガス経路３２（図１）から吸収する熱の量を減少させるための熱障害として作用する。より具体的には、ポケット１５０は、図４に示すように、冷却通路１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８と翼形部１１４の外面１２１との間に配置される。すなわち、各ポケット１５０は、冷却通路１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８の少なくとも１つと、正圧側面１２２、負圧側面１２４、前縁１２６、および後縁１２８の１つまたは複数との間に配置される。ポケット１５０は、冷却通路１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８および／または高温ガス経路３２から離間し、それらから流体的に隔離されてもよい。したがって、ポケット１５０は、停滞空気で満たされてもよい。ポケット１５０はまた、ロータブレード１００によって画定された１つまたは複数の抽気孔を介してパージまたは加圧されてもよい。ガスタービンエンジン（図１）の動作中、高温ガス経路３２を通って流れる燃焼ガス３４（図１）からの熱は、翼形部１１４の外面１２１に対流的に伝達する。次にこの熱は、翼形部１１４を通って冷却通路１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８に向かって伝導する。ポケット１５０および、より具体的には、ポケット１５０の停滞空気は、熱抵抗を翼形部１１４に生じさせ、熱が翼形部１１４を通って伝導する速度を低下させる。この点において、ポケット１５０は、冷却空気によって吸収される熱の量を減少させるために、冷却通路１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８と翼形部１１４の外面１２１との間の熱障害となる。
【００２８】
図４は、ポケット１５０が位置することができる様々な場所を示す。上述したように、ポケット１５０は、冷却通路１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８と翼形部１１４の外部高温面１２１との間に配置される。図４に示す実施形態では、ポケット１５０は、冷却通路１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８と翼形部１１４の外面１２１との間に完全に配置される。しかし、いくつかの実施形態では、ポケット１５０は、冷却通路１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８と外面１２１との間に部分的にのみ配置されてもよい。
【００２９】
さらに、ポケット１５０は、キャンバライン１３０に沿った様々な位置に配置することができる。いくつかの実施形態では、例えば、ポケット１５０の少なくとも２つは、キャンバライン１３０に沿って離間していてもよい。ポケット１５０の少なくとも２つはまた、キャンバライン１３０に沿って位置合わせされてもよい。ポケット１５０の少なくとも１つは、隣接する対の冷却通路１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８の間のキャンバライン１３０に沿って配置されてもよい。図４に示す実施形態では、例えば、１つのポケット１５０が、以下の対の冷却通路：冷却通路１３８、１４０；冷却通路１４０、１４２；および冷却通路１４４、１４６の各々の間に配置される。特定の実施形態では、隣接する対の冷却通路１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８の各冷却通路は、キャンバライン１３０に沿ってポケット１５０の１つの部分と位置合わせされてもよい。例えば、図４に示す実施形態では、隣接する冷却通路１４０、１４２は、ポケット１５０の１つの部分と位置合わせされる。しかし、代替の実施形態では、１つまたは複数のポケット１５０が、キャンバライン１３０に沿った任意の適切な位置に配置されてもよい。
【００３０】
次に図５を参照すると、翼形部１１４は、翼形部１１４の根元１１８から翼形部１１４の先端１１６に延びるスパン１２０を画定する。根元１１８は、スパン１２０のゼロパーセントに配置され、先端１１６は、スパン１２０の１００パーセントに配置される。示すように、スパン１２０のゼロパーセントは、１５２によって識別され、スパン１２０の１００パーセントは、１５４によって識別される。さらに、スパン１２０の７５パーセントが、１５６によって識別される。スパン１２０に沿った様々な他の場所（例えば、２５パーセント、５０パーセントなど）も、同様に定義することができる。
【００３１】
図５は、ポケット１５０が配置され得るスパン１２０に沿った様々な場所を示す。いくつかの実施形態では、例えば、ポケット１５０の少なくとも２つは、スパン１２０に沿って離間していてもよい。ポケット１５０の少なくとも２つはまた、スパン１２０に沿って位置合わせされてもよい。少なくとも２つのポケット１５０の部分はまた、スパン１２０に沿って部分的に位置合わせされてもよい。さらに、特定の実施形態では、翼形部１１４は、ポケット１５０を画定するために、スパン１２０の７５パーセント１５６とスパン１２０の１００パーセント１５４との間で非常に薄くてもよい。そのような実施形態では、翼形部１１４によって画定されたポケット１５０のすべては、スパン１２０のゼロパーセント１５２とスパン１２０の７５パーセント１５６との間に配置され得る。しかし、代替の実施形態では、１つまたは複数のポケット１５０は、スパン１２０に沿った任意の適切な位置に配置されてもよい。
【００３２】
上述したように、ポケット１５０は、スパン１２０および／またはキャンバライン１３０に沿って離間していてもよい。この点において、ポケット１５０は、分離されていて連続的ではなく、それによってロータブレード１００が受ける機械的負荷を分配させる。
【００３３】
図４および図５に示す実施形態では、ポケット１５０は、長方形の断面を有する。それにもかかわらず、ポケット１５０は、三角形の断面、楕円形の断面、または任意の他の適切な断面を有してもよい。
【００３４】
さらに詳細に上述したように、ロータブレード１００は、１つまたは複数のポケット１５０を画定し、それによって冷却通路１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８と外面１２１との間に熱障害が生じる。このようにして、ポケット１５０は、冷却通路１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８の一部またはすべてを通って流れる冷却空気が高温ガス経路３２から吸収する熱の量を減少させる。すなわち、ポケット１５０は、冷却空気の冷却能力を保存し、それによってロータブレード１００の改善された熱管理を提供する。この点において、ロータブレード１００の冷却通路１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８の一部またはすべてを通って流れる冷却空気は、従来のロータブレードの対応する冷却通路を通って流れる冷却空気より冷却されたままである。したがって、ロータブレード１００は、従来のロータブレードより少ない冷却空気しか必要とせず、それによってガスタービンエンジン１０の効率が向上する。
【００３５】
ポケット１５０を、ロータブレード１００との関連で上述した。それにもかかわらず、ポケット１５０はまた、ノズルおよびシュラウドなどの固定高温ガス経路構成要素に組み込まれてもよい。実際、ポケット１５０は、任意の適切なターボ機械構成要素に組み込まれてもよい。
【００３６】
この明細書は、本技術を開示するために実施例を用いており、最良の形態を含んでいる。また、いかなる当業者も本技術を実施することができるように実施例を用いており、任意のデバイスまたはシステムを製作し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含んでいる。本技術の特許され得る範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。そのような他の実施例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を含む場合、あるいは特許請求の範囲の文言との実質的な相違がない同等の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあるものとする。
［実施態様１］
ターボ機械（１０）用ロータブレード（１００）であって、
翼形部（１１４）であって、前記翼形部（１１４）の根元（１１８）と先端（１１６）との間に延びる冷却通路（１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８）を画定する翼形部（１１４）を備え、前記翼形部（１１４）はさらに、前記冷却通路（１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８）と前記翼形部（１１４）の外面（１２１）との間に配置され、前記冷却通路（１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８）および前記外面（１２１）から離間したポケット（１５０）を画定し、前記ポケット（１５０）は、前記冷却通路（１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８）と前記翼形部（１１４）の前記外面（１２１）との間の熱障害となる、ロータブレード（１００）。
［実施態様２］
前記ポケット（１５０）が、前記冷却通路（１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８）から流体的に隔離される、実施態様１に記載のロータブレード（１００）。
［実施態様３］
前記ポケット（１５０）が、前記冷却通路（１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８）と前記翼形部（１１４）の外面（１２１）との間に完全に配置される、実施態様１に記載のロータブレード（１００）。
［実施態様４］
前記翼形部（１１４）が、前縁（１２６）および後縁（１２８）を備え、前記翼形部（１１４）が、前記前縁（１２６）から前記後縁（１２８）に延びるキャンバライン（１３０）および前記根元（１１８）と前記先端（１１６）との間に延びる複数の冷却通路（１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８）を画定する、実施態様１に記載のロータブレード（１００）。
［実施態様５］
隣接する対の前記複数の通路（１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８）の各通路が、前記キャンバライン（１３０）に沿って前記ポケット（１５０）の一部と位置合わせされる、実施態様４に記載のロータブレード（１００）。
［実施態様６］
前記ポケット（１５０）が、隣接する対の前記複数の通路（１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８）の間の前記キャンバライン（１３０）に沿って配置される、実施態様４に記載のロータブレード（１００）。
［実施態様７］
前記翼形部（１１４）が、前縁（１２６）および後縁（１２８）を備え、前記翼形部（１１４）が、前記前縁（１２６）から前記後縁（１２８）に延びるキャンバライン（１３０）、前記根元（１１８）から前記先端（１１６）に延びるスパン（１２０）、および前記冷却通路（１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８）と前記翼形部（１１４）の前記外面（１２１）との間に配置された複数のポケット（１５０）を画定する、実施態様１に記載のロータブレード（１００）。
［実施態様８］
前記複数のポケット（１５０）の第１のポケットが、前記キャンバライン（１３０）に沿って前記複数のポケット（１５０）の第２のポケットから離間している、実施態様７に記載のロータブレード（１００）。
［実施態様９］
前記複数のポケット（１５０）の第１のポケットが、前記スパン（１２０）に沿って前記複数のポケット（１５０）の第２のポケットから離間している、実施態様７に記載のロータブレード（１００）。
［実施態様１０］
前記翼形部（１１４）が、前記根元（１１８）から前記先端（１１６）に延びるスパン（１２０）を画定し、前記ポケット（１５０）が、前記スパン（１２０）のゼロパーセント（１５２）と前記スパン（１２０）の７５パーセント（１５６）との間に配置される、実施態様１に記載のロータブレード（１００）。
［実施態様１１］
複数のロータブレード（１００）を含むタービンセクション（１８）を備え、各ロータブレード（１００）は、
翼形部（１１４）であって、前記翼形部（１１４）の根元（１１８）と先端（１１６）との間に延びる冷却通路（１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８）を画定する翼形部（１１４）を備え、前記翼形部（１１４）はさらに、前記冷却通路（１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８）と前記翼形部（１１４）の外面（１２１）との間に配置され、前記冷却通路（１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８）および前記外面（１２１）から離間したポケット（１５０）を画定し、前記ポケット（１５０）は、前記冷却通路（１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８）と前記翼形部（１１４）の前記外面（１２１）との間の熱障害となる、ターボ機械（１０）。
［実施態様１２］
前記ポケット（１５０）が、前記冷却通路（１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８）から流体的に隔離される、実施態様１１に記載のターボ機械（１０）。
［実施態様１３］
前記ポケット（１５０）が、前記冷却通路（１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８）と前記翼形部（１１４）の外面（１２１）との間に完全に配置される、実施態様１１に記載のターボ機械（１０）。
［実施態様１４］
前記翼形部（１１４）が、前縁（１２６）および後縁（１２８）を備え、前記翼形部（１１４）が、前記前縁（１２６）から前記後縁（１２８）に延びるキャンバライン（１３０）および前記根元（１１８）と前記先端（１１６）との間に延びる複数の冷却通路（１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８）を画定する、実施態様１１に記載のターボ機械（１０）。
［実施態様１５］
隣接する対の前記複数の通路（１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８）の各通路が、前記キャンバライン（１３０）に沿って前記ポケット（１５０）の一部と位置合わせされる、実施態様１４に記載のターボ機械（１０）。
［実施態様１６］
前記ポケット（１５０）が、隣接する対の前記複数の通路（１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８）の間の前記キャンバライン（１３０）に沿って配置される、実施態様１４に記載のターボ機械（１０）。
［実施態様１７］
前記翼形部（１１４）が、前縁（１２６）および後縁（１２８）を備え、前記翼形部（１１４）が、前記前縁（１２６）から前記後縁（１２８）に延びるキャンバライン（１３０）、前記根元（１１８）から前記先端（１１６）に延びるスパン（１２０）、および前記冷却通路（１３６、１３８、１４０、１４２、１４４、１４６、１４８）と前記翼形部（１１４）の前記外面（１２１）との間に配置された複数のポケット（１５０）を画定する、実施態様１１に記載のターボ機械（１０）。
［実施態様１８］
前記複数のポケット（１５０）の第１のポケットが、前記キャンバライン（１３０）に沿って前記複数のポケット（１５０）の第２のポケットから離間している、実施態様１７に記載のターボ機械（１０）。
［実施態様１９］
前記複数のポケット（１５０）の第１のポケットが、前記スパン（１２０）に沿って前記複数のポケット（１５０）の第２のポケットから離間している、実施態様１７に記載のターボ機械（１０）。
［実施態様２０］
前記翼形部（１１４）が、前記根元（１１８）から前記先端（１１６）に延びるスパン（１２０）を画定し、前記ポケット（１５０）が、前記スパン（１２０）のゼロパーセント（１５２）と前記スパン（１２０）の７５パーセント（１５６）との間に配置される、実施態様１１に記載のターボ機械（１０）。
【符号の説明】
【００３７】
１０  ガスタービンエンジン
１２  入口セクション
１４  圧縮機セクション
１６  燃焼セクション
１８  タービンセクション
２０  排気セクション
２２  シャフト
２４  ロータシャフト
２６  ロータディスク
２８  ロータブレード
３０  外側ケーシング
３２  高温ガス経路
３４  燃焼ガス
１００  ロータブレード
１０２  軸方向中心線
１０４  ダブテール
１０６  シャンク部分
１０８  プラットフォーム
１１０  半径方向外面
１１２  吸気ポート
１１４  翼形部
１１６  先端
１１８  根元
１２０  スパン
１２１  外面、外部高温面
１２２  正圧側面
１２４  負圧側面
１２６  前縁
１２８  後縁
１３０  キャンバライン
１３２  先端シュラウド
１３４  シールレール
１３６  冷却通路
１３８  冷却通路
１４０  冷却通路
１４２  冷却通路
１４４  冷却通路
１４６  冷却通路
１４８  冷却通路
１５０  ポケット
１５２  ゼロパーセント
１５４  １００パーセント
１５６  ７５パーセント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2018197545.tif 000006
【図５】
2018197545.tif 000007
【外国語明細書】
2018197545000001.pdf