(57)【要約】【課題】ガスタービンエンジン用のタービンバケットを提供する。【解決手段】タービンバケットは、エーロフォイルと、エーロフォイルから半径方向に外側に配置された先端シュラウドと、先端シュラウドから半径方向に外側に配置され、先端シュラウドの第１の端部から第２の端部まで略接線方向に延在するシールレールとを備え得る。シールレールは、第１の端部と第２の端部との間に配置され、略接線方向にエーロフォイルからオフセットされた場所に最大軸方向厚を含み得る。本出願及び結果として得られる特許は、ガスタービンエンジン及びガスタービンエンジンのタービンバケットの先端シュラウドをバランスさせるための方法を更に提供する。【選択図】図１
2015155697.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジン用のタービンバケットであって、
エーロフォイルと、
前記エーロフォイルから半径方向に外側に配置された先端シュラウドと、
前記先端シュラウドから半径方向に外側に配置され、前記先端シュラウドの第１の端部から第２の端部まで略接線方向に延在するシールレールとを備え、前記シールレールは、前記第１の端部と前記第２の端部との間に配置され、前記略接線方向に前記エーロフォイルからオフセットされた場所に最大軸方向厚を備える、タービンバケット。
【請求項２】
前記シールレールは、第１の端部及び第２の端部を備え、前記最大軸方向厚の場所は、前記シールレールの前記第１の端部から第１の距離でかつ前記シールレールの前記第２の端部から第２の距離に配置され、前記第１の距離は前記第２の距離と異なる、請求項１記載のタービンバケット。
【請求項３】
前記シールレールは、前記シールレールの前記第１の端部において第１の軸方向厚を、また前記シールレールの前記第２の端部において第２の軸方向厚を備え、前記第１の軸方向厚は前記第２の軸方向厚に等しい、請求項２記載のタービンバケット。
【請求項４】
前記シールレールは、前記シールレールの前記第１の端部において第１の軸方向厚を、また前記シールレールの前記第２の端部において第２の軸方向厚を備え、前記第１の軸方向厚は前記第２の軸方向厚と異なる、請求項２記載のタービンバケット。
【請求項５】
前記シールレールの前記軸方向厚は、前記シールレールの前記第１の端部から前記最大軸方向厚の場所まで可変的に増加し、前記シールレールの前記軸方向厚は、前記シールレールの前記第２の端部から前記最大軸方向厚の場所まで可変的に増加する、請求項２記載のタービンバケット。
【請求項６】
前記シールレールは、前記最大軸方向厚の場所と、前記シールレールの前記第１の端部及び前記シールレールの前記第２の端部の一方との間に配置された一定軸方向厚の１つ又は複数の領域を備える、請求項２記載のタービンバケット。
【請求項７】
前記最大軸方向厚の場所は、前記エーロフォイルの圧力側の周りにオフセットされる、請求項１記載のタービンバケット。
【請求項８】
前記最大軸方向厚の場所は、前記エーロフォイルの吸引側の周りにオフセットされる、請求項１記載のタービンバケット。
【請求項９】
前記先端シュラウドは、フィレット領域を介して前記エーロフォイルに接続され、前記最大軸方向厚の場所は、前記略接線方向に前記フィレット領域からオフセットされる、請求項１記載のタービンバケット。
【請求項１０】
前記先端シュラウドは、フィレット領域を介して前記エーロフォイルに接続され、前記最大軸方向厚の場所は、前記フィレット領域の一部分と半径方向に整列する、請求項１記載のタービンバケット。
【請求項１１】
前記シールレールは、上流面及び下流面を備え、前記最大軸方向厚の場所は、前記上流面の半径方向に延在する第１の縁部及び前記下流面の半径方向に延在する第２の縁部によって画定される、請求項１記載のタービンバケット。
【請求項１２】
ガスタービンエンジンのタービンバケットの先端シュラウドをバランスさせるための方法であって、
前記先端シュラウドから半径方向に外側に配置され、前記先端シュラウドの第１の端部から第２の端部まで略接線方向に延在するシールレールを設けることと、
最大軸方向厚が、前記第１の端部と前記第２の端部との間でかつ前記略接線方向に前記タービンバケットのエーロフォイルからオフセットされた場所に配置されるように前記シールレールの軸方向厚を変化させることを含む、方法。
【請求項１３】
前記シールレールの前記軸方向厚を変化させることは、前記エーロフォイルの周りで前記先端シュラウドをバランスさせることを含む、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記シールレールの前記軸方向厚を変化させることは、所望の周波数マージンを得るために前記シールレールの質量を分配することを含む、請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
ガスタービンエンジンであって、
圧縮機と、
前記圧縮機と連通状態にある燃焼器と、
前記燃焼器と連通状態にあるタービンであって、周方向アレイに配列された複数のタービンバケットを備える、タービンとを備え、前記タービンバケットのそれぞれは、
エーロフォイルと、
前記エーロフォイルから半径方向に外側に配置された先端シュラウドと、
前記先端シュラウドから半径方向に外側に配置され、前記先端シュラウドの第１の端部から第２の端部まで略接線方向に延在するシールレールとを備え、前記シールレールは、前記第１の端部と前記第２の端部との間に配置され、前記略接線方向に前記エーロフォイルからオフセットされた場所に最大軸方向厚を備える、ガスタービンエンジン。
【請求項１６】
前記シールレールは、第１の端部及び第２の端部を備え、前記最大軸方向厚の場所は、前記シールレールの前記第１の端部から第１の距離でかつ前記シールレールの前記第２の端部から第２の距離に配置され、前記第１の距離は前記第２の距離と異なる、請求項１５記載のガスタービンエンジン。
【請求項１７】
前記シールレールの前記軸方向厚は、前記シールレールの前記第１の端部から前記最大軸方向厚の場所まで可変的に増加し、前記シールレールの前記軸方向厚は、前記シールレールの前記第２の端部から前記最大軸方向厚の場所まで可変的に増加する、請求項１６記載のガスタービンエンジン。
【請求項１８】
前記最大軸方向厚の場所は、前記エーロフォイルの圧力側の周りにオフセットされる、請求項１５記載のガスタービンエンジン。
【請求項１９】
前記最大軸方向厚の場所は、前記エーロフォイルの吸引側の周りにオフセットされる、請求項１５記載のガスタービンエンジン。
【請求項２０】
前記シールレールは、上流面及び下流面を備え、前記最大軸方向厚の場所は、前記上流面の半径方向に延在する第１の縁部及び前記下流面の半径方向に延在する第２の縁部によって画定される、請求項１５記載のガスタービンエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願及び結果として得られる特許は、一般に、ガスタービンエンジンに関し、より詳細には、ガスタービンエンジンのタービンバケット及びガスタービンエンジンのタービンバケットの先端シュラウドをバランスさせるための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンでは、高温燃焼ガスは、一般に、１つ又は複数の燃焼器からトランジションピースを通りタービンの高温ガス経路に沿って流れ得る。幾つかのタービン段は、通常、高温ガス経路に沿って直列に配設され得るため、燃焼ガスは、第１段のノズル及びバケットを通り、その後、タービンの後段のノズル及びバケットを通って流れる。こうして、ノズルは、燃焼ガスをそれぞれのバケットに向けて方向付け、発電機等の負荷を回転させ駆動させ得る。燃焼ガスは、高温ガス経路に沿って燃焼ガスを方向付けるのに同様に役立ち得るバケットを囲む固定周方向シュラウドによって含まれ得る。
【０００３】
或るタービンバケットは、タービンバケットのエーロフォイルから半径方向に外側に配置された先端シュラウドを含み得る。タービンの運転中、先端シュラウドは、振動性応力による高サイクル疲労におけるエーロフォイルの故障を防止し得る。しかし、応力は、先端シュラウドに作用する遠心力のために、エーロフォイルと先端シュラウドとの間のフィレット領域で誘起され得る。或る構成によれば、タービンバケットは、先端シュラウドから半径方向に外側に配置され、タービンの回転の中心軸に関して接線方向に延在するシールレールを同様に含み得る。シールレールは、一般に、対応する固定周方向シュラウド内に形成される溝に入るように半径方向に延在し得る。こうして、シールレールは、先端シュラウドと固定周方向シュラウドとの間で燃焼ガスの漏洩を制御又は防止し得る。更に、シールレールは、先端シュラウドの屈曲を低減し得るが、シールレールの付加質量が、フィレット領域における応力を増加させ得る。
【０００４】
１つの知られている構成によれば、シールレールは、先端シュラウドの第１の端部から第２の端部まで接線方向に延在し、また、シールレールは、接線方向に沿って一定である軸方向厚を有し得る。こうした構成は、先端シュラウドにわたる漏洩を制御し、先端シュラウドの屈曲を低減し得るが、特に先端シュラウドの端部におけるシールレールの付加質量が、フィレット領域における応力を著しく増加させ得る。高い運転温度における応力の増加は、先端シュラウド上での高いクリープレートをもたらす場合があり、高いクリープレートは、タービンバケットの部品寿命を減少させ得る。更に、高温における応力の増加は、タービンバケットの疲労寿命を減少させ得る。更に、こうしたシールレール構成は、タービンバケットの先端シュラウドバランス及び周波数同調を実現することが課題となる場合があり、それが、タービンバケットの部品寿命を同様に減少させ得る。
【０００５】
したがって、タービンバケットの先端シュラウドバランス及び周波数同調を実現するための改善されたシールレール構成を有するタービンバケットについての欲求が存在する。具体的には、こうしたシールレール構成は、先端シュラウドを支持し、所望の周波数マージンを維持するために必要なシールレール質量を同様に提供しながら、適切な先端シュラウドバランスを実現するために最適化され得る。こうして、こうしたシールレール構成は、タービンバケットの部品寿命を増加させ、したがって、タービンの費用のかかる修理及びシャットダウンの発生率を減少させ得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
したがって、本出願及び結果として得られる特許は、ガスタービンエンジン用のタービンバケットを提供する。タービンバケットは、エーロフォイルと、エーロフォイルから半径方向に外側に配置された先端シュラウドと、先端シュラウドから半径方向に外側に配置され、先端シュラウドの第１の端部から第２の端部まで略接線方向に延在するシールレールとを含み得る。シールレールは、第１の端部と第２の端部との間に配置され、略接線方向にエーロフォイルからオフセットされた場所に最大軸方向厚を含み得る。
【０００７】
本出願及び結果として得られる特許は、ガスタービンエンジンのタービンバケットの先端シュラウドをバランスさせるための方法を同様に提供する。方法は、先端シュラウドから半径方向に外側に配置され、先端シュラウドの第１の端部から第２の端部まで略接線方向に延在するシールレールを設けるステップを含み得る。方法は、最大軸方向厚が、第１の端部と第２の端部との間でかつ略接線方向にタービンバケットのエーロフォイルからオフセットされた場所に配置されるようにシールレールの軸方向厚を変化させるステップを同様に含み得る。
【０００８】
本出願及び結果として得られる特許は、ガスタービンエンジンを更に提供する。ガスタービンエンジンは、圧縮機と、圧縮機と連通状態にある燃焼器と、燃焼器と連通状態にあるタービンとを含み得る。タービンは、周方向アレイに配列された幾つかのタービンバケットを含み得る。タービンバケットのそれぞれは、エーロフォイルと、エーロフォイルから半径方向に外側に配置された先端シュラウドと、先端シュラウドから半径方向に外側に配置され、先端シュラウドの第１の端部から第２の端部まで略接線方向に延在するシールレールとを含み得る。シールレールは、第１の端部と第２の端部との間に配置され、略接線方向にエーロフォイルからオフセットされた場所に最大軸方向厚を含み得る。
【０００９】
本出願及び結果として得られる特許の、これらのまた他の特徴及び改善は、幾つかの図面及び添付特許請求の範囲と共に以下の詳細な説明を検討することにより、当業者には明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】圧縮機、燃焼器、及びタービンを含むガスタービンエンジンの概略図である。
【図２】幾つかのタービン段を示す、図１のガスタービンエンジンで使用され得るタービンの一部分の概略図である。
【図３】図２のタービンで使用され得る、エーロフォイルと、先端シュラウドと、シールレールとを含む、知られているタービンバケットの正面平面図である。
【図４】先端シュラウドと、シールレールと、エーロフォイル（隠れ線で示す）とを示す、図３のタービンバケットの一部分の上面平面図である。
【図５】本明細書に記載の、図２のタービンで使用され得るタービンバケットであって、エーロフォイルと、先端シュラウドと、シールレールとを含む、タービンバケットの一実施形態の正面平面図である。
【図６】先端シュラウドと、シールレールと、エーロフォイル（隠れ線で示す）とを示す、図５のタービンバケットの一部分の上面平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、幾つかの図全体を通して同様の数字が同様の要素を指す図面を参照すると、図１は、本明細書で使用され得るガスタービンエンジン１０の概略図を示す。ガスタービンエンジン１０は圧縮機１５を含み得る。圧縮機１５は、流入する空気流２０を圧縮する。圧縮機１５は、圧縮された空気流２０を燃焼器２５に送出する。燃焼器２５は、圧縮された空気流２０を、加圧された燃料流３０と混合し、混合物に点火して、燃焼ガス流３５を生成する。単一の燃焼器２５だけが示されるが、ガスタービンエンジン１０は、任意の数の燃焼器２５を含み得る。燃焼ガス流３５は、次に、タービン４０に送出される。燃焼ガス流３５は、機械的仕事を生成するようにタービン４０を駆動する。タービン４０において生成される機械的仕事は、シャフト４５を介して圧縮機１５をまた発電機等の外部負荷を駆動する。他の構成及び他のコンポーネントが本明細書で使用され得る。
【００１２】
ガスタービンエンジン１０は、天然ガス、種々のタイプの合成ガス、及び／又は他のタイプの燃料を使用し得る。ガスタービンエンジン１０は、限定はしないが、７又は９シリーズヘビーデューティガスタービンエンジン等のガスタービンエンジンを含む、ニューヨーク州スケネクタディ（Ｓｃｈｅｎｅｃｔａｄｙ、  Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ）のＧｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｍｐａｎｙによって提供される幾つかの各種ガスタービンエンジンのうちのいずれか１つであり得る。ガスタービンエンジン１０は、各種の構成を有し、他のタイプのコンポーネントを使用し得る。他のタイプのガスタービンエンジンもまた本明細書で使用され得る。複数のガスタービンエンジン、他のタイプのタービン、及び他のタイプの発電機器もまた、本明細書で共に使用され得る。ガスタービンエンジン１０が本明細書で示されるが、本出願は、蒸気タービンエンジン等の任意のタイプのターボ機械装置に適用され得る。
【００１３】
図２は、ガスタービンエンジン１０内の高温ガス経路５４内に配置された幾つかの段５２を含むタービン４０の一部分の概略図を示す。第１段５６は、タービン４０の中心軸ＣＡの周りに配置された、幾つかの周方向に離間した第１段ノズル５８及び幾つかの周方向に離間した第１段バケット６０を含み得る。第１段５６は、周方向に延在し、第１段バケット６０を囲む第１段シュラウド６２を同様に含み得る。第１段シュラウド６２は、環状配置で互いに隣接して配置された幾つかのシュラウドセグメントを含み得る。同様に、第２段６４は、幾つかの第２段ノズル６６、幾つかの第２段バケット６８、及び第２段バケット６８を囲む第２段シュラウド７０を含み得る。更に、第３段７２は、幾つかの第３段ノズル７４、幾つかの第３段バケット７６、及び第３段バケット７６を囲む第３段シュラウド７８を含み得る。タービン４０の部分が、３つの段５２を含むものとして示されるが、タービン４０は、タービン４０の中心軸ＣＡに沿って配置された任意の数の段５２を含み得る。
【００１４】
図３及び４は、タービン４０の段５２のうちの１つの段で使用され得る、知られているタービンバケット８０を示す。例えば、バケット８０は、タービン４０の第２段６４又は後段で使用され得る。一般的に言えば、タービンバケット８０は、エーロフォイル８２、シャンク８４、及びエーロフォイル８２とシャンク８４との間に配設されたプラットフォーム８６を含み得る。上述したように、幾つかのバケット８０は、タービン４０の段５２内で、周方向アレイに配置され得る。こうして、各バケット８０のエーロフォイル８２は、タービン４０の中心軸ＣＡに関して半径方向に延在することができ、一方、各バケット８０のプラットフォーム８６は、タービン４０の中心軸ＣＡに関して接線方向に延在する。
【００１５】
図に示すように、エーロフォイル８２は、プラットフォーム８６から外側に、バケット８０の先端端９０の周りに配置された先端シュラウド８８まで半径方向Ｒに延在し得る。幾つかの実施形態では、先端シュラウド８８は、フィレット領域９２を介してエーロフォイル８２に接続され得る。シャンク８４は、プラットフォーム８６から内側に、バケット８０の根本端９４まで半径方向に延在することができ、それにより、プラットフォーム８６は、エーロフォイル８２とシャンク８４との間の界面を全体的に画定する。図に示すように、プラットフォーム８６は、タービン４０の運転中にタービン４０の中心軸ＣＡに全体的に平行に延在するように形成され得る。シャンク８４は、バケット８０をタービン４０のタービンディスクに固定するように構成されるダブテール等の根本構造を画定するように形成され得る。タービン４０の運転中に、燃焼ガス流３５は、高温ガス経路５４に沿ってまたバケット８０のプラットフォーム８６にわたって移動し、プラットフォーム８６は、全体的にタービンディスクの外周と共に、高温ガス経路５４の半径方向内部境界を形成し得る。同様に、バケット８０の先端シュラウド８８は、一般に、高温ガス経路５４の半径方向外部境界を形成し得る。
【００１６】
図３及び４に示すように、バケット８０は、先端シュラウド８８から半径方向に外側に配置されたシールレール９６を同様に含み得る。幾つかの実施形態では、シールレール９６は、先端シュラウド８８と一体的に形成され得る。図に示すように、シールレール９６は、タービン４０の中心軸ＣＡに関して接線方向Ｔに延在し得る。具体的には、シールレール９６は、先端シュラウド８８の第１の端部９７から先端シュラウド８８の第２の端部９８まで接線方向Ｔに延在し得る。図に示すように、シールレール９６は、接線方向Ｔに測定されるシールレール９６の長さＬに沿って一定である軸方向Ａに測定される軸方向厚ＡＴを有し得る。上述したように、シールレール９６は、一般に、対応する固定周方向シュラウド内に形成される溝に入るように半径方向に延在し得る。こうして、シールレール９６は、タービン４０の運転中に、先端シュラウド８８と固定周方向シュラウドとの間で燃焼ガスの漏洩を制御又は防止し得る。更に、シールレール９６は、タービン４０の運転中に、先端シュラウド８８の屈曲を低減し得るが、シールレール９６の付加質量が、フィレット領域９２における応力を増加させ得る。
【００１７】
図５及び６は、本明細書で述べるタービンバケット１００の一実施形態を示す。タービンバケット１００は、タービン４０の段５２のうちの１つの段で使用され、一般に、上述したタービンバケット８０と同様な方法で構成され得るが、構造及び機能の幾つかの差異が、本明細書で、以下に述べられる。例えば、バケット１００は、タービン４０の第２段６４又は後段で使用され得る。図に示すように、バケット１００は、エーロフォイル１０２、シャンク１０４、及びエーロフォイル１０２とシャンク１０４との間に配設されたプラットフォーム１０６を含み得る。幾つかのバケット１００は、タービン４０の段５２内で、周方向アレイに配置され得る。こうして、各バケット１００のエーロフォイル１０２は、タービン４０の中心軸ＣＡに関して半径方向に延在することができ、一方、各バケット１００のプラットフォーム１０６は、タービン４０の中心軸ＣＡに関して接線方向に延在する。
【００１８】
図に示すように、エーロフォイル１０２は、プラットフォーム１０６から外側に、バケット１００の先端端１１０の周りに配置された先端シュラウド１０８まで半径方向Ｒに延在し得る。幾つかの実施形態では、先端シュラウド１０８は、フィレット領域１１２を介してエーロフォイル１０２に接続され得る。シャンク１０４は、プラットフォーム１０６から内側に、バケット１００の根本端１１４まで半径方向に延在することができ、それにより、プラットフォーム１０６は、エーロフォイル１０２とシャンク１０４との間の界面を全体的に画定する。図に示すように、プラットフォーム１０６は、タービン４０の運転中にタービン４０の中心軸ＣＡに全体的に平行に延在するように形成され得る。シャンク１０４は、バケット８０をタービン４０のタービンディスクに固定するように構成されるダブテール等の根本構造を画定するように形成され得る。タービン４０の運転中に、燃焼ガス流３５は、高温ガス経路５４に沿ってまたバケット１００のプラットフォーム１０６にわたって移動し、プラットフォーム１０６は、タービンディスクの外周と共に、高温ガス経路５４の半径方向内部境界を形成する。同様に、バケット１００の先端シュラウド１０８は、一般に、高温ガス経路５４の半径方向外部境界を形成し得る。
【００１９】
図５及び６に示すように、バケット１００は、先端シュラウド１０８から半径方向に外側に配置されたシールレール１１６を同様に含み得る。幾つかの実施形態では、シールレール１１６は、先端シュラウド１０８と一体的に形成され得る。図に示すように、シールレール１１６は、タービン４０の中心軸ＣＡに関して接線方向Ｔに延在し得る。具体的には、シールレール１１６は、先端シュラウド８８の第１の端部１１８から先端シュラウド８８の第２の端部１２０まで接線方向Ｔに延在し得る。こうして、シールレール１１６は、シールレール１１６の第１の端部１２２からシールレール１１６の第２の端部１２４まで延在する接線方向Ｔに測定される長さＬを有し得る。タービンの中心軸ＣＡの周りのシールレール１１６の回転方向に関して、第１の端部１２２は前端であり、第２の端部１２４は後端であり得る。図に示すように、シールレール１１６は、シールレール１１６の長さＬに沿って変化する軸方向Ａに測定される軸方向厚を有し得る。シールレール１１６は、シールレール１１６の第１の端部１２２における第１の軸方向厚ＡＴ1及びシールレール１１６の第２の端部１２４における第２の軸方向厚ＡＴ2を有し得る。幾つかの実施形態では、第１の軸方向厚ＡＴ1は第２の軸方向厚ＡＴ2に等しいとすることができる。他の実施形態では、第１の軸方向厚ＡＴ1は第２の軸方向厚ＡＴ2より大きくてもよい。更に他の実施形態では、第１の軸方向厚ＡＴ1は第２の軸方向厚ＡＴ2より小さくてもよい。
【００２０】
或る実施形態によれば、シールレール１１６は、予捩じり構成を有し、したがって、図６に示す接線方向Ｔに関してわずかな捩じり角度で延在し得る。換言すれば、シールレール１１６は、捩じり角度の結果として、タービン４０の中心軸ＣＡに関して略接線方向に延在し得る。
【００２１】
図６に示すように、シールレール１１６は、シールレール１１６の第１の端部１２２と第２の端部１２４との間に配置された場所における第３の軸方向厚ＡＴ3を有し、第３の軸方向厚ＡＴ3は、第１の軸方向厚ＡＴ1及び第２の軸方向厚ＡＴ2より大きくてもよい。具体的には、第３の軸方向厚ＡＴ3は、第１の端部１２２と第２の端部１２４との間に配置された最大軸方向厚の場所１２６においてシールレール１１６の最大軸方向厚ＡＴMAXを構成し得る。図に示すように、最大軸方向厚の場所１２６は、第１の端部１２２から第１の距離Ｄ1でかつ第２の端部１２４から第２の距離Ｄ2に配置されることができ、第１の距離Ｄ1は第２の距離Ｄ2と異なる。換言すれば、最大軸方向厚の場所１２６は、シールレール１１６の長さＬの中心点からオフセットされ得る。幾つかの実施形態では、第１の距離Ｄ1は第２の距離Ｄ2より大きくてもよい。他の実施形態では、第１の距離Ｄ1は第２の距離Ｄ2より小さくてもよい。
【００２２】
或る実施形態によれば、図６に示すように、最大軸方向厚の場所１２６は、エーロフォイル１０２（隠れ線で示される）から接線方向Ｔにオフセットされ得る。具体的には、最大軸方向厚の場所１２６は、エーロフォイル１０２に対して接線方向Ｔに測定される接線方向オフセットＴＯを有し得る。幾つかの実施形態では、最大軸方向厚の場所１２６は、図に示すように、エーロフォイル１０２の圧力側１２８の周りでオフセットされ得る。他の実施形態では、最大軸方向厚の場所１２６は、エーロフォイル１０２の吸引側１３０の周りでオフセットされ得る。幾つかの実施形態では、最大軸方向厚の場所１２６は、フィレット領域１１２（隠れ線で示される）の一部分と半径方向に整列し得る。他の実施形態では、最大軸方向厚の場所１２６は、フィレット領域１１２から接線方向Ｔにオフセットされ得る。
【００２３】
シールレール１１６の軸方向厚は、第１の端部１２２から最大軸方向厚の場所１２６まで増加し、また同様に、第２の端部１２４から最大軸方向厚の場所１２６まで増加し得る。幾つかの実施形態では、シールレール１１６の軸方向厚は、図に示すように、第１の端部１２２から最大軸方向厚の場所１２６まで一定に増加し、また同様に、第２の端部１２４から最大軸方向厚の場所１２６まで一定に増加し得る。他の実施形態では、シールレール１１６は、第１の端部１２２と最大軸方向厚の場所１２６との間に及び／又は第２の端部１２４と最大軸方向厚の場所１２６との間に配置された一定軸方向厚の１つ又は複数の領域を含み得る。更に他の実施形態では、図に示すように、シールレール１１６の軸方向厚は、第１の端部１２２から最大軸方向厚の場所１２６まで可変的に増加し、また同様に、第２の端部１２４から最大軸方向厚の場所１２６まで可変的に増加し得る。
【００２４】
シールレール１１６は、それぞれが第１の端部１２２から第２の端部１２４まで延在する上流面１３２及び下流面１３４を含み得る。或る実施形態によれば、最大軸方向厚の場所１２６は、上流面１３２の半径方向に延在する第１の縁部１３６及び下流面１３４の半径方向に延在する第２の縁部１３８によって画定され得る。幾つかの実施形態では、半径方向に延在する第１の縁部１３６及び半径方向に延在する第２の縁部１３８は、図に示すように、接線方向Ｔに互いに整列し得る。或る実施形態によれば、最大軸方向厚の場所１２６は、上流面１３２の第１の平面及び下流面１３４の第２の平面によって画定され得る。幾つかの実施形態では、第１の平面及び第２の平面は、接線方向Ｔに互いに整列し得る。
【００２５】
長さＬ、第１の軸方向厚ＡＴ1、第２の軸方向厚ＡＴ2、最大軸方向厚ＡＴMAX、第１の距離Ｄ1、第２の距離Ｄ2、及び接線方向オフセットＴＯを含むシールレール１１６の特定の寸法は、先端シュラウド１０８を支持するための必要な質量を同様に提供し、所望の周波数マージンを同様に維持しながら、適切な先端シュラウド１０８のバランスを最適に実現するように選択され得る。シールレール１１６の長さＬに沿って軸方向厚が変化するため、第１及び第２の端部１２２、１２４の近くのシールレール１１６の質量は、フィレット領域１１２における応力を不必要に増加させることなく、先端シュラウド１０８を支持し、先端シュラウド１０８の周りの屈曲を減少させるのに必要な量だけを提供するように選択され得る。一方、最大軸方向厚ＡＴMAX、及び、第１の距離Ｄ1、第２の距離Ｄ2、及び接線方向オフセットＴＯによって決定される最大軸方向厚の場所１２６は、先端シュラウドのバランスを保ち、バケット１００の周波数同調について必要な質量を提供するように選択され得る。したがって、シールレール１１６の構成は、一定軸方向厚を有するシールレール９６と比較して、先端シュラウドバランス及び周波数同調についての改善された最適化を提供し得る。
【００２６】
そのため、本明細書で述べる実施形態は、先端シュラウドバランス及びタービンバケットの周波数同調を実現するための改善されたシールレール構成を有するタービンバケットを提供する。上述したように、シールレール構成は、先端シュラウドを支持するための必要なシールレール質量を同様に提供し、所望の周波数マージンを同様に維持しながら、適切な先端シュラウドバランスを実現するように最適化され得る。こうして、シールレール構成は、最終的に、タービンバケットの部品寿命を増加させ、したがって、タービンの費用のかかる修理及び運転停止の発生率を減少させ得る。
【００２７】
前記の事項が、本出願及び結果として得られる特許の或る実施形態のみに関することは明白である。添付特許請求の範囲及びその均等物によって規定される本発明の全体的な要旨及び範囲から逸脱することなく、様々な変更及び修正が当業者によって本明細書にて行われてもよい。
【符号の説明】
【００２８】
１０  ガスタービンエンジン
１５  圧縮機
２０  空気流
２５  燃焼器
３０  燃料流
３５  燃焼ガス流
４０  タービン
４５  シャフト
５０  外部負荷
５２  タービン段
５４  高温ガス経路
５６  第１段
５８  第１段ノズル
６０  第１段バケット
６２  第１段シュラウド
６４  第２段
６６  第２段ノズル
６８  第２段バケット
７０  第２段シュラウド
７２  第３段
７４  第３段ノズル
７６  第３段バケット
７８  第３段シュラウド
８０  タービンバケット
８２  エーロフォイル
８４  シャンク
８６  プラットフォーム
８８  先端シュラウド
９０  先端端
９２  フィレット領域
９４  根本端
９６  シールレール
９７  第１の端部
９８  第２の端部
１００  タービンバケット
１０２  エーロフォイル
１０４  シャンク
１０６  プラットフォーム
１０８  先端シュラウド
１１０  先端端
１１２  フィレット領域
１１４  根本端
１１６  シールレール
１１８  第１の端部
１２０  第２の端部
１２２  第１の端部
１２４  第２の端部
１２６  最大軸方向厚の場所
１２８  圧力側
１３０  吸引側
１３２  上流面
１３４  下流面
１３６  半径方向に延在する第１の縁部
１３８  半径方向に延在する第２の縁部
【図１】
2015155697.tif 000003
【図２】
2015155697.tif 000004
【図３】
2015155697.tif 000005
【図４】
2015155697.tif 000006
【図５】
2015155697.tif 000007
【図６】
2015155697.tif 000008
【外国語明細書】
2015155697000001.pdf