(57)【要約】【課題】タービンバケットアッセンブリおよびタービンシステムを提供する。【解決手段】アッセンブリは、第１の軸線方向の長さを有し、一体型プラットフォームを有するシングルローブジョイントと；セグメント化されたエーロフォイルを備える。エーロフォイルは、プラットフォームから半径方向外向きに延在するルート部セグメント、ルート部セグメントに連結されている先端部セグメントを有しており、先端部セグメントは、第１の軸線方向の長さよりも短い第２の軸線方向の長さを有している。アセンブリは更にシングルローブジョイントに対応する幾何学形状を備える受容部を有し、シングルローブジョイントに連結されるタービンホイールを含む。タービンホイール材料は、ルート部セグメント材料および先端部セグメント材料よりも、低い耐熱性および高い熱膨張を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一体型プラットフォーム（１１２）を有するシングルローブジョイント（１０８）であって、前記ジョイント（１０８）は、第１の軸線方向の長さ（１１４）を有する、シングルローブジョイント（１０８）と、
セグメント化されたエーロフォイル（１１０）であって、前記セグメント化されたエーロフォイル（１１０）は、前記一体型プラットフォーム（１１２）から半径方向外向きに延在するルート部セグメント（１２４）、および、前記ルート部セグメント（１２４）に連結されている先端部セグメント（１２２）を有しており、前記先端部セグメント（１２２）は、第２の軸線方向の長さ（１１８）を有しており、前記第２の軸線方向の長さ（１１８）は、前記第１の軸線方向の長さ（１１４）よりも小さい、セグメント化されたエーロフォイル（１１０）と、
前記シングルローブジョイント（１０８）に対応する幾何学形状を備える受容部を有し、前記シングルローブジョイント（１０８）に連結されているタービンホイール（１０５）と
を含む、タービンバケットアッセンブリ（２００）であって、
前記先端部セグメント（１２２）は、先端部セグメント材料を含み、前記ルート部セグメント（１２４）は、ルート部セグメント材料を含み、前記タービンホイール（１０５）は、タービンホイール材料を含み、前記タービンホイール材料は、前記ルート部セグメント材料および前記先端部セグメント材料よりも、低い耐熱性および高い熱膨張を有している、タービンバケットアッセンブリ（２００）。
【請求項２】
前記タービンホイール材料が、ニッケル基超合金、コバルト基超合金、または超合金鋼である、請求項１記載のアッセンブリ（２００）。
【請求項３】
前記ルート部セグメント材料が、チタンアルミナイドである、請求項１記載のアッセンブリ（２００）。
【請求項４】
前記先端部セグメント材料が、チタンアルミナイドである、請求項１記載のアッセンブリ（２００）。
【請求項５】
前記セグメント化されたエーロフォイル（１１０）の前記先端部セグメント（１２２）の上に一体的に位置付けされている先端部シュラウド（１０９）をさらに含む、請求項１記載のアッセンブリ（２００）。
【請求項６】
前記先端部シュラウド（１０９）が、前記先端部シュラウド（１０９）の外側表面の上において前記シングルローブジョイント（１０８）から遠位に位置付けされているシーリングレール（１１１）を含む、請求項５記載のアッセンブリ（２００）。
【請求項７】
前記シングルローブジョイント（１０８）に対応する前記タービンホイール（１０５）の前記幾何学形状が、前記タービンホイール（１０５）のリムを画定している、請求項１記載のアッセンブリ（２００）。
【請求項８】
前記シングルローブジョイント（１０８）が、軸線方向のジョイント、円周方向のジョイント、ダブテールジョイント、ダドジョイント、ボックスジョイント、さねはぎジョイント、または、それらの組み合わせによって、前記タービンホイール（１０５）に取り外し可能に連結されている、請求項１記載のアッセンブリ（２００）。
【請求項９】
前記ルート部セグメント（１２４）が、軸線方向のジョイント、円周方向のジョイント、湾曲したダブテールジョイント、ダドジョイント、ボックスジョイント、さねはぎジョイント、または、それらの組み合わせによって、前記先端部セグメント（１２２）に連結されている、請求項１記載のアッセンブリ（２００）。
【請求項１０】
前記ルート部セグメント（１２４）に取り外し可能に連結されているダンパー（１２８）をさらに含む、請求項１記載のアッセンブリ（２００）。
【請求項１１】
前記セグメント化されたエーロフォイル（１１０）の前縁部（１０４）の上に位置付けされている衝撃ストリップ（１０７）をさらに含む、請求項１記載のアッセンブリ（２００）。
【請求項１２】
前記セグメント化されたエーロフォイル（１１０）の後縁部（１０６）の上に位置付けされている衝撃ストリップ（１０７）をさらに含む、請求項１記載のアッセンブリ（２００）。
【請求項１３】
一体型プラットフォーム（１１２）を有するシングルローブジョイント（１０８）であって、前記ジョイント（１０８）は、第１の軸線方向の長さ（１１４）を有する、シングルローブジョイント（１０８）と、
セグメント化されたエーロフォイル（１１０）であって、前記セグメント化されたエーロフォイル（１１０）は、前記一体型プラットフォーム（１１２）から半径方向外向きに延在するルート部セグメント（１２４）、および、前記ルート部セグメント（１２４）に連結されている先端部セグメント（１２２）を有しており、前記先端部セグメント（１２２）は、第２の軸線方向の長さ（１１８）を有しており、前記第２の軸線方向の長さ（１１８）は、前記第１の軸線方向の長さ（１１４）よりも小さい、セグメント化されたエーロフォイル（１１０）と、
前記シングルローブジョイント（１０８）に対応する幾何学形状を備える受容部を有し、前記シングルローブジョイント（１０８）に連結されているタービンホイール（１０５）と
を含む、タービンバケットアッセンブリ（２００）であって、
前記先端部セグメント（１２２）は、先端部セグメント材料を含み、前記ルート部セグメント（１２４）は、ルート部セグメント材料を含み、前記タービンホイール（１０５）は、タービンホイール材料を含み、前記タービンホイール材料は、超合金であり、前記ルート部セグメント材料は、チタンアルミナイドであり、前記先端部セグメント材料は、チタンアルミナイドである、タービンバケットアッセンブリ（２００）。
【請求項１４】
圧縮機セクション（１４）と、
前記圧縮機セクション（１４）から空気を受け入れるように構成されている燃焼器セクション（１６）と、
前記燃焼器セクション（１６）に流体連通しているタービンセクション（１８）であって、前記タービンセクション（１８）は、ステーターおよびタービンバケットアッセンブリ（２００）を含む、タービンセクション（１８）と
を含むタービンシステム（１０）であって、前記タービンバケットアッセンブリ（２００）は、
一体型プラットフォーム（１１２）を有するシングルローブジョイント（１０８）であって、前記ジョイント（１０８）は、第１の軸線方向の長さ（１１４）を有する、シングルローブジョイント（１０８）と、
セグメント化されたエーロフォイル（１１０）であって、前記セグメント化されたエーロフォイル（１１０）は、前記一体型プラットフォーム（１１２）から半径方向外向きに延在するルート部セグメント（１２４）、および、前記ルート部セグメント（１２４）に連結されている先端部セグメント（１２２）を有しており、前記先端部セグメント（１２２）は、第２の軸線方向の長さ（１１８）を有しており、前記第２の軸線方向の長さ（１１８）は、前記第１の軸線方向の長さ（１１４）よりも小さい、セグメント化されたエーロフォイル（１１０）と、
前記シングルローブジョイント（１０８）に対応する幾何学形状を備える受容部を有し、前記シングルローブジョイント（１０８）に連結されているタービンホイール（１０５）と
を含み、
前記先端部セグメント（１２２）は、先端部セグメント材料を含み、前記ルート部セグメント（１２４）は、ルート部セグメント材料を含み、前記タービンホイール（１０５）は、タービンホイール材料を含み、前記タービンホイール材料は、前記ルート部セグメント材料よりも、低い耐熱性および高い熱膨張を有している、タービンシステム（１０）。
【請求項１５】
タービンバケットアッセンブリ（２００）の最終段を含む、複数の軸線方向に間隔を置いて配置されたタービンバケットアッセンブリ（２００）の段をさらに含む、請求項１４記載のタービンシステム（１０）。
【請求項１６】
前記エーロフォイル（１１０）が、前縁部（１０４）および後縁部（１０６）を有しており、前記前縁部（１０４）、前記後縁部（１０６）、前記先端部セグメント（１２２）、および前記ルート部セグメント（１２４）のうちの少なくとも１つに取り付けられている少なくとも１つの衝撃ストリップ（１０７）をさらに含む、請求項１５記載のタービンシステム（１０）。
【請求項１７】
衝撃ストリップ（１０７）が、前記複数のタービン段のうちの１つまたは複数において、前記複数のタービンバケットアッセンブリ（２００）の前記先端部セグメント（１２２）の前記前縁部（１０４）に取り付けられている、請求項１６記載のタービンシステム（１０）。
【請求項１８】
衝撃ストリップ（１０７）が、前記最終段を除いて、前記複数のタービン段のうちの１つまたは複数において、前記複数のタービンバケットアッセンブリ（２００）の前記先端部セグメント（１２２）の前記後縁部（１０６）に取り付けられている、請求項１６記載のタービンシステム（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービンコンポーネントおよびタービンシステムに関する。より具体的には、本発明は、タービンバケットアッセンブリ、および、１つまたは複数のタービンバケットアッセンブリを有するタービンシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
少なくともいくつかの公知のガスタービンエンジンは、燃焼器、圧縮機、および／またはタービンを含み、タービンは、ローターディスクを含み、ローターディスクは、それから半径方向外向きに延在する複数のローターブレードまたはバケットを含む。複数の回転タービンブレードまたはバケットは、ガスタービンエンジンまたは蒸気タービンエンジンのいずれかを通して、燃焼ガスまたは蒸気などのような高温流体を導く。少なくともいくつかの公知のバケットのルート部は、ダブテールを用いてディスクに連結されており、ダブテールは、ローターディスクの中に形成されている対応するダブテールスロットの中に挿入され、ブレード付きのディスク、または「ブリスク」を形成する。そのようなタービンエンジンは、比較的に高い温度で動作し、比較的に大型になり得るので、そのようなエンジンの動作能力は、バケットを製作する際に使用される材料、および／または、バケットのエーロフォイル部分の長さによって、少なくとも部分的に限定される可能性がある。性能の向上を促進させるために、少なくともいくつかのエンジン製造業者は、エンジンのサイズを大きくし、したがって、バケットのエーロフォイル部分の長さの増加を結果として生じさせている。そのような増加は、より長いバケットが適切な位置に保持されることを確実にするように、ダブテールおよびダブテールスロットのサイズを大きくすることを必要とする可能性がある。
【０００３】
修理可能なおよび／または交換可能なエーロフォイル先端部部分の有無にかかわらず、タービンバケットアッセンブリは、様々な力に曝される。そのような力は、タービンバケットアッセンブリの異なる部分が異なる特性を有することを必要とする。材料の位置に応じて、密度の変化が利益を提供し得るということが知られている。しかし、特に、特定の材料に関して、有益な結果を提供する特性のさらなる特徴付けが、追加的な利益を提供することとなる。
【０００４】
改善を伴うタービンバケットアッセンブリ、および、タービンバケットアッセンブリを有するタービンシステムが、当技術分野で望ましいということとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第８６６８４５６号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ある実施形態では、タービンバケットアッセンブリは、一体型プラットフォームを有するシングルローブジョイントであって、ジョイントは、第１の軸線方向の長さを有する、シングルローブジョイントと；セグメント化されたエーロフォイルであって、セグメント化されたエーロフォイルは、一体型プラットフォームから半径方向外向きに延在するルート部セグメント、および、ルート部セグメントに連結されている先端部セグメントを有しており、先端部セグメントは、第２の軸線方向の長さを有しており、第２の軸線方向の長さは、第１の軸線方向の長さよりも小さい、セグメント化されたエーロフォイルと；シングルローブジョイントに対応する幾何学形状を備える受容部を有し、シングルローブジョイントに連結されているタービンホイールとを含む。先端部セグメントは、先端部セグメント材料を含み、ルート部セグメントは、ルート部セグメント材料を含み、タービンホイールは、タービンホイール材料を含み、タービンホイール材料は、ルート部セグメント材料および先端部セグメント材料よりも、低い耐熱性および高い熱膨張を有している。
【０００７】
別の実施形態では、タービンバケットアッセンブリは、一体型プラットフォームを有するシングルローブジョイントであって、ジョイントは、第１の軸線方向の長さを有する、シングルローブジョイントと；セグメント化されたエーロフォイルであって、セグメント化されたエーロフォイルは、一体型プラットフォームから半径方向外向きに延在するルート部セグメント、および、ルート部セグメントに連結されている先端部セグメントを有しており、先端部セグメントは、第２の軸線方向の長さを有しており、第２の軸線方向の長さは、第１の軸線方向の長さよりも小さい、セグメント化されたエーロフォイルと；シングルローブジョイントに対応する幾何学形状を備える受容部を有し、シングルローブジョイントに連結されているタービンホイールとを含む。先端部セグメントは、先端部セグメント材料を含み、ルート部セグメントは、ルート部セグメント材料を含み、タービンホイールは、タービンホイール材料を含み、タービンホイール材料は、超合金であり、ルート部セグメント材料は、チタンアルミナイドであり、先端部セグメント材料は、チタンアルミナイドである。
【０００８】
別の実施形態では、タービンシステムは、圧縮機セクションと、圧縮機セクションから空気を受け入れるように構成されている燃焼器セクションと、燃焼器セクションに流体連通しているタービンセクションであって、タービンセクションは、ステーターおよびタービンバケットアッセンブリを含む。タービンバケットアッセンブリは、一体型プラットフォームを有するシングルローブジョイントであって、ジョイントは、第１の軸線方向の長さを有する、シングルローブジョイントと；セグメント化されたエーロフォイルであって、セグメント化されたエーロフォイルは、一体型プラットフォームから半径方向外向きに延在するルート部セグメント、および、ルート部セグメントに連結されている先端部セグメントを有しており、先端部セグメントは、第２の軸線方向の長さを有しており、第２の軸線方向の長さは、第１の軸線方向の長さよりも小さい、セグメント化されたエーロフォイルと；シングルローブジョイントに対応する幾何学形状を備える受容部を有し、シングルローブジョイントに連結されているタービンホイールとを含む。先端部セグメントは、先端部セグメント材料を含み、ルート部セグメントは、ルート部セグメント材料を含み、タービンホイールは、タービンホイール材料を含み、タービンホイール材料は、ルート部セグメント材料および先端部セグメント材料よりも、低い耐熱性および高い熱膨張を有している。
【０００９】
本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を併用して、以下の好適な実施形態のより詳細な説明から明らかになることとなる。図面は、例として、本発明の原理を図示している。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の実施形態による、タービンバケットアッセンブリを有するタービンシステムの概略図である。
【図２】本開示の実施形態による、タービンバケットの中のセグメント化されたエーロフォイルを有するタービンバケットアッセンブリの斜視図である。
【図３】本開示の実施形態による、後方段タービンバケット（たとえば、４段タービンの第３段または第４段において使用するためのバケット）の右側平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
可能な限り、同じ参照数字は、図面全体を通して、同じパーツを表すように使用されることとなる。
【００１２】
提供されるのは、タービンバケットアッセンブリおよびタービンシステムである。加えて、そのようなタービンバケットアッセンブリおよびタービンシステムを組み立てる方法および／または作り出す方法が、本開示から明らかである。たとえば、本明細書で開示されている特徴のうちの１つまたは複数を含まない類似の概念と比較して、本開示の実施形態は、より高価でより時間のかかる完全なタービンバケットの除去および修理／交換を必要とすることなく、先端部セグメントが単独で修理されることを可能にすることによって、（たとえば、先端部擦れ事象、過熱、および／または、任意の他の損傷事象による）損傷のより容易な修理を可能にし、全体の運転コストおよびメンテナンスコストを低減させ、修理のための運転休止期間の継続時間を低減させ、他の適切な利点を可能にし、より大きくまたはより小さくサイズ決めされたエンジンおよび／またはタービンバケットが使用されることを可能にし、タービンバケットアッセンブリの一部分がより高い温度に露出されることを可能にし、タービンバケットアッセンブリの特定の部分の特性が追加的な力に対して抵抗力があるということを可能にし、タービンバケットアッセンブリの一部分のために追加的な材料を使用することを可能にし、または、それらの組み合わせを可能にする。
【００１３】
図１は、ガスタービンエンジンシステム、発電システム、ブレード／バケットを利用する任意の他の適切なシステム、または、それらの組み合わせなどのような、タービンシステム１０の概略図である。本明細書で使用されているように、「ブレード」の用語は、「バケット」の用語と交換可能に使用されている。適切なタービンバケットが、図３に示されており、図３は、ガスタービンの後方段（たとえば、４段タービンの第３段または第４段）において使用するためのバケットを図示している。一実施形態では、システム１０は、吸気セクション１２、吸気セクション１２から下流にある圧縮機セクション１４、吸気セクション１２から下流に連結されている燃焼器セクション１６、燃焼器セクション１６から下流に連結されているタービンセクション１８、および排気セクション２０を含む。タービンセクション１８は、ローターシャフト２２を介して圧縮機セクション１４に駆動可能に連結されている。燃焼器セクション１６は、複数の燃焼器２４を含み、圧縮機セクション１４に連結されており、燃焼器２４のそれぞれが、圧縮機セクション１４に流体連通するようになっている。燃料ノズルアッセンブリ２６は、燃焼器２４のそれぞれに連結されている。タービンセクション１８は、圧縮機セクション１４に、ならびに、それに限定されないが、発電機および／または機械的な駆動用途などのような負荷２８に、回転可能に連結されている。圧縮機セクション１４および／またはタービンセクション１８は、ローターシャフト２２に連結されている少なくとも１つのブレードまたはタービンバケット３０を含む。
【００１４】
動作の間に、吸気セクション１２は、圧縮機セクション１４に向けて空気を導く。圧縮機セクション１４は、入口空気をより高い圧力および温度まで圧縮し、燃焼器セクション１６に向けて圧縮空気を吐出する。圧縮空気は、燃料と混合および点火させられ、燃焼ガスを発生させ、燃焼ガスは、タービンセクション１８へ流れ、タービンセクション１８は、圧縮機セクション１４および／または負荷２８を駆動する。具体的には、圧縮空気の少なくとも一部分が、燃料ノズルアッセンブリ２６に供給される。燃料は、燃料ノズルアッセンブリ２６に導かれる。燃料は、燃焼器セクション１６の燃料ノズルアッセンブリ２６の下流で、空気と混合および点火させられる。燃焼ガスが、発生させられ、タービンセクション１８へ導かれる。ガスストリーム熱エネルギーは、タービンセクション１８の中の機械的な回転エネルギーに変換される。排気ガスは、タービンセクション１８から出ていき、排気セクション２０を通って周囲雰囲気へ流れる。
【００１５】
図２は、システム１０とともに使用することができるタービンバケット３０を有するタービンバケットアッセンブリ２００の斜視図である。タービンバケット３０は、エーロフォイル１１０を有している。エーロフォイル１１０は、セグメント化されている（たとえば、先端部セグメント１２２およびルート部セグメント１２４を有しており、それらは、別々に形成されているか、または、セグメントジョイント１３０において分離可能である）。タービンバケット３０は、正圧側面１０２および負圧側面１０３を含み、正圧側面１０２および負圧側面１０３は、前縁部１０４および後縁部１０６において一緒に接続されている。正圧側面１０２は、概して凹形の幾何学形状を含み、負圧側面１０３は、概して凸形の幾何学形状を含む。タービンバケット３０は、ジョイント１０８、および／または、ジョイント１０８とエーロフォイル１１０との間に延在するプラットフォーム１１２などのような任意の他の適切な特徴部を含む。
【００１６】
ジョイント１０８は、ダブテールであるか、マルチローブ型であるか、シングルローブ型であるか、ブリスクの一部分であるか、エーロフォイル１１０と一体であるか（たとえば、プラットフォーム１１２がエーロフォイル１１０に移行する場所で、タービンバケット３０の中に継ぎ目または不整合部（ｉｎｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｉｅｓ）が存在しないようになっている）、タービンバケット３０を固定するための別の適切なメカニズムもしくはデバイスであるか、または、それらの組み合わせである。コンポーネント（たとえば、ホイール１０５、ルート部セグメント１２４、および先端部セグメント１２２）の中の材料の熱膨張の係数は、それぞれのコンポーネント同士の間のジョイントタイプを決定づける。たとえば、材料が、広範囲の温度にわたり、ほとんど同一のまたは同一の熱膨張の係数を有しているとき、コンポーネント同士の間のジョイント１０８は、シングルローブジョイントまたはマルチローブジョイントのいずれかにすることが可能である。マルチローブジョイントが、状況次第で好適である可能性がある。それとは対照的に、材料が、非類似の熱膨張の係数を有しているとき、コンポーネント同士の間のシングルローブジョイントが、好適である可能性がある。
【００１７】
一実施形態では、タービンバケット３０は、ジョイント１０８を介してホイール１０５に連結し、ホイール１０５から半径方向外向きに延在している。ジョイント１０８は、ホイール１０５の中のそれぞれの受容部に対応するシングルローブ幾何学形状を有しており、任意の適切な技法によって、ホイール１０５に取り外し可能にまたは恒久的に連結させることが可能である。１つの適切な技法は、軸線方向のジョイントまたは円周方向のジョイントによって、ホイール１０５に取り外し可能に連結されているジョイント１０８を含む。別の適切な技法は、ダブテールジョイント、ダドジョイント、ボックスジョイント、さねはぎ（ｔｏｎｇｕｅ−ａｎｄ−ｇｒｏｏｖｅ）ジョイント、または、それらの組み合わせによって、ホイール１０５に取り外し可能に連結されているジョイント１０８を含む。
【００１８】
一実施形態では、ホイール１０５は、対応する複数のタービンバケット３０のシングルローブジョイント１０８に対応する幾何学形状を備える複数の受容部を有するタービンホイールであり、ホイール１０５の幾何学形状は、タービンホイールのリムを画定している。代替的な実施形態では（図１）、タービンバケット３０は、ジョイント１０８を介してローターシャフト２２に直接的に連結し、ローターシャフト２２から半径方向外向きに延在している。
【００１９】
一実施形態では、ジョイント１０８は、固定を促進させる軸線方向のジョイント長さ１１４を有している。一実施形態では、プラットフォーム１１２が、ジョイント１０８から半径方向外向きに延在しており、（図２および図３に示されているように、）軸線方向のジョイント長さ１１４に等しいかまたはおおよそ等しいプラットフォーム長さ１１７を有している。
【００２０】
一実施形態では、エーロフォイル１１０は、ジョイント１０８から半径方向外向きに延在し、プラットフォーム１１２の外側プラットフォーム表面から半径方向外向きに延在し、軸線方向のジョイント長さ１１４におおよそ等しい初期エーロフォイル長さ１１９を有し、および／または、タービンバケット３０の先端部端部１１６において先端部端部長さ１１８まで軸線方向の長さが減少しており、先端部端部長さ１１８が、図３に示されているように右側プロファイルから見たときに、軸線方向のジョイント長さ１１４よりも短くなるようになっている。先端部端部長さ１１８および先端部幅は、タービンバケット３０および／またはシステム１０の用途に応じて、変化することが可能である。エーロフォイル１１０は、プラットフォーム１１２から先端部端部１１６へ測定される第１の長さまたは半径方向の長さ１２０を有しており、たとえば、タービンバケット３０の性能の向上を可能にする。エーロフォイル長さ１２０は、タービンバケット３０またはシステム１０の用途に応じて、変化することが可能である。一実施形態では、エーロフォイル１１０は、ホイール１０５へのロッキングを促進させるようにサイズ決めされたエーロフォイル幅を有している。
【００２１】
エーロフォイル１１０は、タービンバケット３０のセグメント化された部分である。一実施形態では、図２に示されているように、エーロフォイル１１０は、第２のセグメントまたはルート部セグメント１２４に（取り外し可能にまたは恒久的に）連結されている第１のセグメントまたは先端部セグメント１２２を含む。ルート部セグメント１２４は、ホイール１０５またはローターシャフト２２（図１を参照）の近位にある。先端部セグメント１２２は、ホイール１０５またはローターシャフト２２（図１を参照）から遠位にあり、たとえば、先端部シュラウド１０９またはシーリングレール１１１の近位にある。一実施形態では、先端部セグメント１２２は、セグメントジョイント１３０において、ルート部セグメント１２４に連結されており、ルート部セグメント１２４は、マルチローブセグメントジョイントであり、たとえば、軸線方向のセグメントジョイント、円周方向のセグメントジョイント、湾曲したダブテールセグメントジョイント、ダドセグメントジョイント、ボックスセグメントジョイント、さねはぎセグメントジョイント、または、それらの組み合わせである。別の実施形態では、先端部セグメント１２２は、セグメントジョイント１３０において、ルート部セグメント１２４に連結されており、ルート部セグメント１２４は、シングルローブセグメントジョイントであり、たとえば、軸線方向のセグメントジョイント、円周方向のセグメントジョイント、湾曲したダブテールセグメントジョイント、ダドセグメントジョイント、ボックスセグメントジョイント、さねはぎセグメントジョイント、または、それらの組み合わせである。本明細書で使用されているように、「軸線方向のセグメントジョイント」の用語は、エーロフォイル１１０の断面の軸線方向の長さに沿って形成されているセグメントジョイントを説明するために使用されている。本明細書で使用されているように、「円周方向のジョイント」の用語は、エーロフォイル１１０の円周方向の幅に沿って形成されているセグメントジョイントを説明するために使用されている。
【００２２】
先端部セグメント１２２は、たとえば、約２５パーセント、約４０パーセント、４０パーセント超、約５０パーセント未満、約５０パーセント、約５０パーセント超、約６０パーセント、約４０パーセントから約６０パーセントの間、約７５パーセント、約２５パーセントから約７５パーセントの間、約４０パーセントから約７５パーセントの間、または、その中の任意の適切なコンビネーション、サブコンビネーション、レンジ、もしくはサブレンジなどのような、タービンバケット長さ１２０に対する相対比率を有することによって、タービンバケット長さ１２０に比較可能な先端部セグメント長さ１２６を含む。先端部セグメント長さ１２６は、軸線方向の長さ１２９を有するエーロフォイル１１０の中間領域まで延在しており、軸線方向の長さ１２９は、図３に示されているように右側プロファイルから見たときに、先端部端部長さ１１８よりも大きく、初期エーロフォイル長さ１１９よりも小さい。
【００２３】
一実施形態では、エーロフォイル１１０は、ルート部セグメント１２４に連結されている少なくとも１つの中間シュラウドダンパー１２８を含み、たとえば、エーロフォイル１１０の中の振動を減衰させ、および／または、システム１０の動作の間に、エーロフォイル１１０に構造支持部を提供する。一実施形態では、中間シュラウドダンパー１２８は、ルート部セグメント１２４と先端部セグメント１２２との間に位置付けされている減衰ピン（図示せず）と協調して働き、たとえば、先端部セグメント１２２が、ルート部セグメント１２４から切り離されることを選択的に防止する。追加的にまたは代替的に、減衰ピン（図示せず）は、ジョイント１０８とホイール１０５の受容部との間で使用され、バケット３０をホイール１０５に固定することが可能である。
【００２４】
一実施形態では、タービンバケット３０は、先端部セグメント１２２の上に一体的に位置付けされている先端部シュラウド１０９を含む。先端部シュラウド１０９は、先端部セグメント１２２の外側表面１１３の上においてジョイント１０８から遠位に位置付けされている１つまたは複数のシーリングレール１１１などのような、先端部セグメント１２２を保護するための特徴部を含む。一実施形態では、先端部シュラウド１０９は、先端部セグメント１２２の断面積をカバーするベース部を含む。
【００２５】
先端部セグメント１２２、ルート部セグメント１２４、ジョイント１０８、および／またはホイール１０５は、システム１０の運転要求に耐えることができる材料、および／または、タービンバケット３０の特徴部と連動して動作することができる材料の任意の適切な組み合わせを含む。材料は、類似の材料、同じ材料、または異なる材料であり、それは、重量およびコストの検討と、より高い温度および／または速度における性能の検討との間のバランスを実現するように選ばれる。
【００２６】
先端部セグメント１２２のための適切な材料は、セラミックマトリックス複合材料、チタンアルミナイド、ルート部セグメント１２４および／もしくはホイール１０５の中の材料と類似の熱膨張もしくはそれよりも低い熱膨張を有する材料、（たとえば、より高い動作温度に露出されている先端部セグメント１２２を適応させるために）ルート部セグメント１２４および／もしくはホイール１０５の中の材料と類似の耐熱性もしくはそれよりも高い耐熱性を有する材料、（たとえば、より低い回転質量をタービンバケット３０の中に結果として生じさせる）ルート部セグメント１２４および／もしくはホイール１０５の中の材料と類似の密度もしくはそれよりも低い密度を有する材料、または、それらの組み合わせを含むが、それらに限定されない。本明細書で説明されている１つの例示的な実施形態では、先端部セグメント１２２は、チタンアルミナイド材料を含む。
【００２７】
ルート部セグメント１２４、プラットフォーム１１２、およびジョイント１０８は、互いに一体的に形成されており、そのため、同じ材料から製造されている。ルート部セグメント１２４のための適切な材料は、超合金、チタンアルミナイド、先端部セグメント１２２の中の材料と類似の熱膨張もしくはそれよりも高い熱膨張を有する材料、先端部セグメント１２２の中の材料と類似の耐熱性もしくはそれよりも低い耐熱性を有する材料、ホイール１０５の中の材料と類似の熱膨張もしくはそれよりも低い熱膨張を有する材料、（たとえば、より高い動作温度に露出されている先端部セグメント１２２を適応させるために）ホイール１０５の中の材料と類似の耐熱性もしくはそれよりも高い耐熱性を有する材料、（たとえば、より低い回転質量をタービンバケット３０の中に結果として生じさせる）ホイール１０５の中の材料と類似の密度もしくはそれよりも低い密度を有する材料、または、それらの組み合わせを含むが、それらに限定されない。本明細書で説明されている例示的な実施形態では、ルート部セグメント１２４は、チタンアルミナイド材料を含み、それは、先端部セグメント１２２の中で使用されているチタンアルミナイド材料と同じまたは異なっている。
【００２８】
ホイール１０５のための適切な材料は、コバルト基超合金、ニッケル基超合金、超合金鋼、ルート部セグメント１２４および／もしくは先端部セグメント１２２の中の材料と類似の熱膨張もしくはそれよりも高い熱膨張を有する材料、ルート部セグメント１２４および／もしくは先端部セグメント１２２の中の材料と類似の耐熱性もしくはそれよりも低い耐熱性を有する材料、ルート部セグメント１２４および／もしくは先端部セグメント１２２の中の材料と類似の密度もしくはそれよりも高い密度を有する材料、または、それらの組み合わせを含むが、それらに限定されない。本明細書で説明されている例示的な実施形態では、ホイール１０５は、上記で議論されている特性を有する超合金を含む。
【００２９】
本明細書で使用されているように、「セラミックマトリックス複合材」の用語は、炭素繊維強化炭素（Ｃ／Ｃ）、炭素繊維強化炭化ケイ素（Ｃ／ＳｉＣ）、および炭化ケイ素繊維強化炭化ケイ素（ＳｉＣ／ＳｉＣ）を含むが、それらに限定されない。一実施形態では、セラミックマトリックス複合材料は、モノリシックのセラミック構造体と比較して、増加された伸び、破壊靭性、熱衝撃、動的負荷能力、および異方性特性を有する。
【００３０】
本明細書で使用されているように、「チタンアルミナイド」の用語は、ＴｉＡｌ2（たとえば、約２モルＡｌに対して約１モルＴｉのモル比）、ＴｉＡｌ3（たとえば、約３モルＡｌに対して約１モルＴｉのモル比）、Ｔｉ3Ａｌ（たとえば、約１モルＡｌに対して約３モルＴｉのモル比）、または、それらの他の適切な混合物などのような、重量％で約４５％Ｔｉおよび約５０％Ａｌ（ＴｉＡｌ）、ならびに／または、約１モルＡｌに対して約１モルＴｉのモル比の典型的な組成を含むが、それらに限定されない。
【００３１】
本明細書で使用されているように、「超合金」の用語は、ニッケル基合金、コバルト基合金、または合金鋼を含むが、それらに限定されない。１つの典型的なニッケル基超合金材料は、Ｎｅｗ  Ｈａｒｔｆｏｒｄ、ＮＹのＳｐｅｃｉａｌ  Ｍｅｔａｌ  ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによってＩＮＣＯＮＥＬ（登録商標）７１８の商品名で販売されており、それは、重量％で、約５０．０〜５５．０％Ｎｉ、約１７．０〜２１．０％Ｃｒ、約４．７５〜５％Ｎｂ、約２．８〜３．３％Ｍｏ、約１．０％Ｃｏ、約０．６５〜１．１５％Ａｌ、約０．３５％Ｍｎ、約０．３５％Ｓｉ、約０．２〜０．８％Ｃｕ、約０．３％Ｔｉ、約０．０８％Ｃ、約０．０１５％Ｓ、約０．０１５％Ｐ、および約０．００６％Ｂ、ならびに残部Ｆｅの組成を有している。例示的なＣｒＭｏＶ（鋼ベースの）超合金組成は、重量％で、約０．９０〜１．５０％Ｍｏ、約０．９０〜１．２５％Ｃｒ、約０．５５〜０．９０％Ｍｎ、約０．３５〜０．５５％Ｎｉ、約０．２５〜０．３３％Ｃ、０．２０〜０．３０％Ｖ、約０．３５％Ｓｉ未満、約０．３５％Ｃｕ未満、０．０１２％Ｐ未満、約０．０１２％Ｓ未満、ならびに、残部Ｆｅおよび微量不純物の組成を有している。
【００３２】
再び図２を参照すると、一実施形態では、タービンバケット３０は、エーロフォイル１１０の上に衝撃ストリップ１０７を含み、それは、それが取り付けられているコンポーネントの衝撃靭性を増加させる。衝撃ストリップ１０７は、エーロフォイル１１０の少なくとも一部分と類似のまたは異なる材料から作り出すことが可能であり、および／または、エーロフォイル１１０の少なくとも一部分と類似のまたは異なる特性を持つことが可能である。衝撃ストリップ１０７は、（示されているように）タービンバケット３０の前縁部１０４の上に位置付けされているか、タービンバケット３０の後縁部１０６の上に位置付けされているか、先端部セグメント１２２の上に位置付けされているか、ルート部セグメント１２４の上に位置付けされているか、または、それらの組み合わせの上に位置付けされている。一実施形態では、先端部セグメント１２２の前縁部１０４の上の衝撃ストリップ１０７は、任意のおよび／またはすべてのタービン段の上にあり、一方、先端部セグメント１２２の後縁部１０６の上の衝撃ストリップ１０７は、最終段を除く任意のおよび／またはすべてのタービン段の上にある。
【００３３】
衝撃ストリップ１０７は、たとえば、物理学ベースの方法（たとえば、幾何学形状など）および材料科学方法（たとえば、合金化など）に基づいて、１つまたは複数の化学的な技法および／または機械的な技法によって取り付けられている。一実施形態では、衝撃ストリップ１０７は、たとえば、鋳込み、現場での押し出し成形、現場での鍛造、他の適切な技法、または、それらの組み合わせなどのような、現場での材料処理を介して、化学的に取り付けられている。追加的にまたは代替的に、一実施形態では、衝撃ストリップ１０７は、拡散接合、合金ろう付け、溶接、他の適切な技法、または、それらの組み合わせなどのような、材料初期後処理（ｐｏｓｔ−ｍａｔｅｒｉａｌ  ｉｎｉｔｉａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）を介して、化学的に取り付けられている。別の実施形態では、衝撃ストリップ１０７は、グルー、リベット、ステムピン、ボタン、もしくはリテンションジョイント（たとえば、ダドジョイント、ボックスジョイント、および／もしくは、さねはぎジョイント）、他の適切な技法、または、それらの組み合わせを介して、機械的に取り付けられている。
【００３４】
本発明は、１つまたは複数の実施形態を参照して説明されてきたが、本発明の範囲を逸脱することなく、様々な変形例を作ることが可能であり、そのエレメントの代わりに均等物を用いることが可能であるということが、当業者によって理解されることとなる。加えて、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況または材料を本発明の教示に適合させるように、多くの修正例を作ることが可能である。したがって、本発明は、本発明を実施するために考えられるベストモードとして開示されている特定の実施形態に限定されるべきではないというだけでなく、本発明は、添付の特許請求の範囲の範囲内に入るすべての実施形態を含むこととなるということが意図されている。加えて、詳細な説明において特定されているすべての数値は、正確な値および概略値が両方とも明示的に特定されているかのように、解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００３５】
１０  タービンシステム
１２  吸気セクション
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  ローターシャフト
２４  燃焼器
２６  燃料ノズルアッセンブリ
２８  負荷
３０  タービンバケット
１０２  正圧側面
１０３  負圧側面
１０４  前縁部
１０５  ホイール
１０６  後縁部
１０７  衝撃ストリップ
１０８  ジョイント
１０９  先端部シュラウド
１１０  エーロフォイル
１１１  シーリングレール
１１２  プラットフォーム
１１３  外側表面
１１４  軸線方向のジョイント長さ
１１６  先端部端部
１１７  プラットフォーム長さ
１１８  先端部端部長さ
１１９  初期エーロフォイル長さ
１２０  エーロフォイル長さ
１２２  先端部セグメント
１２４  ルート部セグメント
１２６  先端部セグメント長さ
１２８  中間シュラウドダンパー
１２９  軸線方向の長さ
１３０  セグメントジョイント
２００  タービンバケットアッセンブリ
【図１】
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【図２】
2015224636.tif 000004
【図３】
2015224636.tif 000005
【外国語明細書】
2015224636000001.pdf