(57)【要約】  この発明は、ブレードを含む流通装置の動作時において、高速のガス流（１１）に露出されるブレードであって、前記ガス流（１１）の流入側を向く前端部（１）と後端部（２）とを含み、前記前端部（１）は、動作時において、流入ガス流（１１）のよどみ点が、凹部（７）を限定する外側ブレード面（１２）よりもある距離だけ前に生じるような凹部（７）を備え、前記外側ブレード面（１２）は、これにより、少なくとも本質的に前記流入ガス流から保護されていることを特徴とするブレードに関する。【選択図】図１
2008522097.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブレードを含む流通装置の動作時において、高速のガス流（１１）に露出されるブレードであって、前記ガス流（１１）の流入側を向く前端部（１）と後端部（２）とを含み、前記前端部（１）は、動作時において、流入ガス流（１１）のよどみ点が、凹部（７）を限定する外側ブレード面（１２）よりもある距離だけ前に生じるような凹部（７）を備え、前記外側ブレード面（１２）は、これにより、少なくとも本質的に前記流入ガス流から保護されていることを特徴とするブレード。
【請求項２】
前記凹部（７）は、ブレードの付根部（５）から先端部（６）まで延在することを特徴とする請求項１に記載のブレード。
【請求項３】
前記凹部（７）は、前記前端部において、ブレードを横方向に限定する第１および第２の外壁（１０３、１０４）に対して本質的に中央に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載のブレード。
【請求項４】
ブレードの横方向における前記凹部（７）の幅は、前記前端部（１）の幅の少なくとも１０％、特に少なくとも２５％、好ましくは約５０％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のブレード。
【請求項５】
前記凹部（７）の深さは、前記前端部（１）の幅の少なくとも１０％、特に少なくとも２５％、好ましくは約５０％であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のブレード。
【請求項６】
前記ブレードは、第１および第２の側壁（３、４）からなり、前記第１および第２の側壁（３、４）を互いに接合する接合部（８）が前記凹部（７）内に配置されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のブレード。
【請求項７】
前記側壁（３、４）は、金属または複合材料により製作され、前記接合部（８）は、溶接継手であることを特徴とする請求項６に記載のブレード。
【請求項８】
少なくとも１個のダクト（９、１０）が、前記凹部（７）内において、前記前端部（１）を形成する少なくとも一方の壁部分を貫通して配置され、前記ダクト（９、１０）は、前記前端部（１）の最外側部分からある距離に位置することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のブレード。
【請求項９】
少なくとも１個のダクト（９、１０）が、該ダクト（９、１０）を取り巻くとともに、該ダクトが配置される前記壁部分の外面に対して後方に鋭角をなして外方に開口することを特徴とする請求項８に記載のブレード。
【請求項１０】
ガスタービンを備える航空エンジン内において航空エンジン構成要素を形成するとともに、動作時において、プロファイルの前記前端部（１）から後端部（２）へと向かう方向に高速で通過する流体流にさらされることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のブレード。
【請求項１１】
構造的支持要素（１６）であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のブレード。
【請求項１２】
ガスタービンステータ（１４）内の案内部（２４）であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のブレード。
【請求項１３】
流通装置構成要素用区画体であって、ある距離をおいて離間配置されるとともに、両者間にガスダクト（２６）を形成する、前記構成要素の２個の隣接するブレード（２９）の一部分を形成する第１および第２のブレード半分体（２７、２８）からなり、各々の前記ブレード半分体（２７、２８）は、前記構成要素を含む流通装置の動作時においてガス流の流入側を向く前端部と、後端部とを含み、各々の前記ブレード半分体の前記前端部は、隣接する区画体の２個のブレード半分体により形成される前記構成要素のブレードが、凹部（７）を限定する外側ブレード面（１２）よりもある距離だけ前において、流入ガス流（１１）のよどみ点を生じるような凹部（７）を備え、前記外側ブレード面（１２）は、これにより、少なくとも本質的に、前記流入ガス流から保護されることを特徴とする流通装置構成要素用区画体。
【請求項１４】
自身が取り付けられる要素から半径方向に延在する複数個のブレードを含む流通装置構成要素であって、前記ブレードは、流通装置構成要素の外周のまわりにおいてある間隔で離間配置され、少なくとも１個の前記ブレードは、請求項１〜１２のいずれかに記載のブレードであることを特徴とする流通装置構成要素。
【請求項１５】
周方向に互いに接合されるとともに、円形構造を形成する複数個の区画体からなる流通装置構成要素において、少なくとも２個の前記区画体の各々は、請求項１３に記載の区画体を形成することを特徴とする流通装置構成要素。
【請求項１６】
請求項１〜１２のいずれかに記載の少なくとも１個のブレードを含むことを特徴とするガスタービン。
【請求項１７】
請求項１５に記載の少なくとも１個の構成要素を含むことを特徴とするガスタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流通装置に含まれ、該流通装置の動作時において、高速のガス流に露呈されることを意図されるブレードであって、到来するガス流の方を向くように設計される前端部と、後端部とを含むブレードに関する。
【０００２】
流通装置とは、主としてガスタービンを意味するが、本発明は、蒸気タービンまたはポンプ等のその他の種類の流通装置においても実施されうる。以下では、本発明をガスタービンの用途に関して説明する。
【０００３】
加えて、本発明は、いずれも本発明にしたがった少なくとも１個のブレードを備える流通装置構成要素用区画体とこうした流通装置構成要素とガスタービンと航空エンジンとに関する。
【０００４】
ガスタービンは、圧縮段とタービン段と、たとえば航空エンジンの場合は、多くの種類の航空エンジンにおいて、ファンダクトまたはファン段とからなる。本発明にしたがったガスタービンブレードは、ガスタービンのこれらの少なくとも１つの部分に配置されるとともに、前記少なくとも１つの部分の一部分を形成しうる。
【０００５】
このガスタービンブレードは、これによりガスタービンの１個の構成要素を形成し、このことにより、動作時において、自身に沿って自身の前端部から自身の後端部の方へと急速に流れる流体にさらされる。ガスタービンブレードは、一般に、空力設計を有するとともに、好ましくはステータ内の案内部または構造的支持要素を形成するが、ロータ内の翼をも形成しうる。
【背景技術】
【０００６】
翼、案内部および構造的支持要素を形成するとともに、たとえば航空エンジンのガスタービン内において用いられ、かつ急速に流れる流体にさらされるガスタービンブレードは、従来技術において周知であり、かつ十分に文書化されている。
【０００７】
ガスタービンブレードの製造は、側壁またはブレード半分体により構成されるか、または単に、後に前側縁部と、必要に応じて、後側縁部とにおいて相互接合されて前端部と後端部とが創出される単板により構成されることによって行なわれうる。ガスタービンブレードは、一般に金属により製作されるため、前記相互接合は、好ましくは溶接によって行なわれる。これに代わる方法として、前記接合は、特にガスタービンブレードがプラスチックからなる複合材料により製作される場合は、接着接合、または側壁間の接合部における化学反応によって創出される接合とされうる。
【０００８】
動作時において、高速の流体流は、ガスタービンブレードを該ブレードの前端部から該ブレードの後端部に至る方向に通過する。したがって、たとえば前記接合部は、該接合部が位置する表面上において凹凸を創出する場合には、流動状況を、したがってガスタービンブレード全体の空力特性を有意に左右しうる。言うまでもなく、前記接合部によって引き起こされる空力特性への悪影響を回避するとともに、流体が前記接合部に及ぼす効果によって引き起こされる接合部の劣化と弱化とを回避することが望ましい。
【０００９】
周知の技術によれば、この問題は、接合工程を正確に制御して、高品質の接合部を達成することと、その後、必要とされる品質が実際に達成されたことを監視することとによって解決される。これは、当然ながら、多大な労力と費用とを要する。
【００１０】
さらにまた、一般に、接合部の有無にかかわりなく、流体がガスタービンブレードの前端部に及ぼす効果を最小限に抑えるとともに、前記前端部がブレードの空力特性に及ぼす効果を最小限に抑えることが望ましいかもしれない。
【発明の開示】
【００１１】
本発明の目的は、冒頭部分に記載の種類のブレードにおいて、ブレードの設計が、動作時において前端部が該ブレードを通過する高速のガス流により受ける応力を低下させるような設計であるブレードを提供することにある。また他の目的は、動作時において通過するガス流に対して結果的に好ましくない影響を与えることになる前端部のあらゆる凹凸、たとえば製造工程によりもたらされうる凹凸が防がれるような設計を有するブレードを提供することにある。
【００１２】
このブレードの設計は、前記ブレードを信頼性よく、かつ費用効果的に工業生産することを可能にするものでなければならない。
【００１３】
本発明の前記目的は、冒頭部分に記載のブレードにおいて、前端部は、到来するガス流のよどみ点が動作時において、凹部を形成する外側ブレード面よりある距離だけ前に生じるような凹部を備え、前記外側ブレード面は、これにより少なくとも本質的に前記到来するガス流から保護されることを特徴とするブレードによって達成される。このように、前記凹部の形状および大きさは、前記ガス流のよどみ点が前記凹部の前に生じるようなものとされる。
【００１４】
よどみ点とは、流体が低い速度を有するか、またはさらには該よどみ点とブレードとの間において静止する点を意味する。前記速度は、ブレードの側壁に沿って流れる流体の速度より少なくとも低速または本質的に低速である。換言すれば、前端部の部分、特に前記凹部内の流体は、さもなければ流体が急速に通過するはずの条件において、静止するか、またはゆっくりと流れることになる。このことは、前記凹部内に接合部を配置すること、さもなければ必要とされるはずの強度または耐摩耗性より低い強度または耐摩耗性を有する材料を前端部において用いること、前記部分の厚さを減じること、または表面仕上げに関する要求の厳密さを緩和することを可能にする。
【００１５】
好適な実施例によれば、前記凹部は、ブレードの付根部から先端部まで延在する。このようにすると、必要とされる効果が、ブレードの全長に沿って達成されることが保証される。
【００１６】
本発明によれば、前端部の部分において２個の側壁を相互接合する溶接継手等の接合部は、前記凹部内に配置されうるとともに、前記凹部内において延在しうる。前記凹部が、前端部全体にわたって延在し、かつ流体速度が、前記凹部の幅全体にわたって変動する場合は、前記接合部は、流れが最も緩慢になることが予想されうる位置に適切に配置される。しかし、一般には、前記接合部は、ブレードの付根部から先端部へと至る方向に延在する、前記凹部の中心線の部分に配置される。前記接合部は、さらにまた、前記凹部が最も深くなる位置に配置されることが有利である。
【００１７】
本発明の結果として、ガスタービンブレードの前端部に配置される接合部は、ブレードの空力特性に対して可能な限り小さい悪影響を与え、接合部上を急速に流れる流体が接合部に及ぼす効果は、最小限に抑えられ、この接合部により弱化される部分に対する影響は、最小限に抑えられる。
【００１８】
特別な実施例によれば、少なくとも１本のダクトが、前記凹部内において、前記前端部を形成する少なくとも一方の壁部分を貫通して配置され、前記ダクトは、前記前端部からある距離をおいて、一方の側壁において外方に開口する。このようにすると、問題のダクトの適切な設計を手段として、接合部の横における流体の流れをより正確に制御するとともに、さらにまた側壁に沿った流動状況を左右することとが可能になる。
【００１９】
少なくとも１本である前記ダクトは、該ダクトが配置される側壁の外面であって、該ダクトを取り巻く外面に対して後方に鋭角をなして適切に外方に開口する。このようにすると、前記側壁に沿ったいわゆる境界層流が促進され、このことは、空気流が前記側壁の外面に密接に沿って流れることを意味する。
【００２０】
本発明は、さらにまた、流通装置構成要素の区画体において、ある距離をおいて離間配置されるとともに、両者間にガスダクトを形成する、前記構成要素の２個の隣接するブレードの一部分を形成することを意図される第１および第２のブレード半分体からなり、各々の前記ブレード半分体は、前記構成要素を含む流通装置の動作時において到来するガス流の方を向くことを意図される前端部と後端部とを含む区画体からなる。各々の前記ブレード半分体の前端部は、隣接する区画体の２個のブレード半分体により創出される前記構成要素のブレードが、凹部を形成する外側ブレード面よりある距離だけ前において、到来するガス流のよどみ点を生じしめるとともに、これにより、外側ブレード面が、到来するガス流から少なくとも本質的に保護されるような凹部を備える。複数個のこのような区画体を互いに隣接させて配置するとともに、前記区画体を互いに接合することにより、流通装置用の流通装置構成要素を有利な方法で構成することが可能になる。各々の前記区画体は、好ましくは別個に鋳造されるとともに、然る後に溶接により互いに接合される。この溶接継手は、前記凹部内に配置される。
【００２１】
本発明は、さらにまた、自身が取り付けられる要素から半径方向に延在する複数個のブレードであって、流通装置構成要素の周方向にある距離をおいて離間配置されるブレードからなる流通装置構成要素において、少なくとも１個のブレードが、前記にしたがって設計されるブレードであることを特徴とする流通装置構成要素からなる。
【００２２】
加えて、本発明は、周方向に互いに接合されるとともに、円形構造を形成する複数個の区画体からなる流通装置構成要素において、少なくとも２個の前記区画体の各々が、前記のような区画体を形成することを特徴とする流通装置構成要素に関する。
【００２３】
同様に、本発明は、前記のように設計される少なくとも１個のブレードを含むことを特徴とするガスタービンと、少なくとも１個の前記のような流通装置構成要素を含むことを特徴とするガスタービンとに関する。
【００２４】
本発明は、さらにまた、前記のように設計される少なくとも１個のブレードを含むことを特徴とする航空エンジンと、本発明にしたがった少なくとも１個の流通装置構成要素を含むことを特徴とする航空エンジンとに関する。
【００２５】
本発明のさらに他の利点と特徴とは、以下の詳細な説明とその他の従属請求項とから明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に、添付図面を参照して、本発明をより詳細に説明する。
【００２７】
図１に、本発明にしたがったガスタービンブレードの第１の実施例が示されている。このガスタービンブレードは、好ましくは航空エンジン構成要素、たとえばガスタービン内の翼、構造的支持要素または案内部である。図１には、凹部７を備えるブレードの断面図のみが示されている。この凹部７とその機能とは、その他の実施例も参照して、より詳細に説明される。しかしながら、実際の凹部のすぐ前または凹部内において緩慢なガス流を有するよどみ点を生じしめることによりガス流１１に影響を及ぼすとともに、ブレードプロファイルの外側に向かって前記ガス流を案内することが、いかに意図されているかは、図１から明らかである。
【００２８】
図１〜３に、ガスタービンブレードの３つの実施例が示されている。このガスタービンブレードは、前端部１と後端部２と第１の側壁３と第２の側壁４とからなる。前記ガスタービンブレードは、さらにまた、図４を参照すると、ロータまたはステータ等の架わくに取り付けられることが意図される付根部５と、図３の断面図に示されている先端部６とを有する。図４に、前端部１と後端部２と付根部５と先端部６との位置が示されている。取り付けのために、付根部５は、特別な取付け手段を備えうるが、この特別な取付け手段は、本明細書においては示されていない。先端部６もまた、このような取付け手段を備えうるとともに、ロータまたはステータ等の構造要素に取り付けられるように構成されうる。
【００２９】
第２および第３の実施例によれば、図２〜４を参照すると、ガスタービンブレードは、中空であり、側壁３、４の一方を形成するとともに、互いに前側縁部において接合されて前端部１を、後側縁部において接合されて後端部２を形成する２個の各半分体により形成される。これらの半分体は、好ましくは金属により、鋳造または板金成形のいずれかによって製作されるとともに、外側から溶接されることにより互いに接合される。これに代わる方法として、前記半分体は、何らかのその他の材料、たとえば複合材料により製作されうる。ブレードプロファイルは、内部横方向構造的支持要素または同様の補強要素を備えることが十分に可能である。このブレードプロファイルは、翼形を有して空力的に設計されるとともに、好ましくは中空とされる。
【００３０】
凹部７は、後端部２より幅広であるとともに、動作時において自身の方へと流れる流体にさらされる前端部１に配置される。前記凹部７は、動作時において通過する流体にさらされることになるブレードの長さ部分全体に沿って、適切には付根部５から先端部６に至るまでの全長に沿って延在する。当然ながら、これに代わる方法として、不連続な凹部を設けることも可能である。さらにまた、応力の集中に関連ある理由から、前記凹部を、ブレードが取り付けられる部分、すなわち付根部５および／または先端部６において、該ブレードの自由な中央部分と比べてより著しくすることが好ましい。より著しい凹部は、該凹部をより深く延在させることまたは周囲の部分をこれらの凹部において延長させることのいずれかによって達成されうる。
【００３１】
ガスタービンブレードは、好ましくは前記凹部７を設けられた後に、仕上げ側壁３、４を形成させるか、または該側壁の製造に付随するかのいずれかによって側壁３、４を互いに接合される。
【００３２】
凹部７は、到来するガス流１１のよどみ点がブレードの前において生じるような、ブレードの長さを横切る方向の幅と、深さとを有する。このようにすることによって、動作時において、前記よどみ点と前記凹部との間には、緩慢な流れの状態または静止状態の流体が存在する。さらにまた、凹部７の形状は、当然ながら、よどみ点が自身の前において生じしめられることを保証するようなものでなければならない。凹部７の幅は、好ましくは前端部１の最大幅の少なくとも１０％、より好ましくは前端部の最大幅の少なくとも２５％、最も好ましくは前端部の最大幅の約５０％である。同様に、凹部７の深さは、好ましくは前端部１の最大幅の少なくとも１０％、より好ましくは前端部の最大幅の少なくとも２５％、最も好ましくは前端部の最大幅の約５０％である。最大幅とは、本明細書においては、ブレードの外面間における全距離を意味する。図示された実施例において、凹部の深さは、該凹部の幅と略同じ大きさである。前端部の全幅は、この場合は、ブレードの最大厚さに対応する。
【００３３】
本明細書において参照符号８により示される、前端部１において側壁３、４を互いに接合する接合部は、凹部７の中央において、該凹部の最も深い点に位置するとともに、前記凹部内において付根部５から先端部６に至る全体にわたって延在する。接合部８を凹部７に対してこのように配置すると、その結果として、動作時において流体が接合部８に与える効果が低減され、同様に接合部８により翼または案内部の空力特性に対して引き起こされる効果が低減される。この結果として、接合部８をガスタービンブレードの隣接する周囲面からいくらか突出させても、その結果として空力特性が有意に損なわれることはない。
【００３４】
図３および４に、本発明にしたがったガスタービンブレードの第３の実施例が示されている。前記第２の実施例と比較した場合の唯一の相違点は、ブレードが、凹部７内において前端部１に配置されるダクト９、１０を接合部８の各側に含むところである。このような場合は、ガスタービンブレードには、このようなダクトが、各列が翼または案内部の長手方向に延在する１つまたは２つの平行な列をなして設けられるべきであることが認識されるはずである。ダクト９、１０は、均質な壁材料内において斜め後方に延在するとともに、側壁３、４の外面において外方に開口する。これらのダクト９、１０が設けられる結果として、ガスタービンブレードを通る流体の流れが可能になる。適切な設計のダクト９、１０を手段として、凹部７の前におけるよどみ点の位置を左右することと、さらにまた、側壁３、４の外面において、ダクト９、１０が外方に開口する領域で、いわゆる境界層流を達成することが可能になる。このようにすると、前記外面に密接した流れが促進されうる。ダクト９、１０は、ガスタービンブレードを通る中心線から見て、または前記中心線に対して、溶接継手８から斜め外方かつ後方に適切に導かれて、前記ダクトを通る流体の流れが促進される。これらのダクトは、ブレードの中央空洞部が存在する場合には、こうした中央空洞部と連通することなしに、均質な材料のみを貫通して延在する。ダクト９、１０の配置は、本発明にしたがった前記凹部および前記溶接継手の配置に関連ある特徴と必ずしも組み合わされる必要はないが、従来のガスタービンブレードのプロファイルと組み合わされうるとともに、以って本質的に本発明の主題となりうることを強調しておくべきである。
【００３５】
図５に、ステータ１４と、回転可能となるような態様に前記ステータ内において構造的支持要素１６を介して周知の方法で吊設されるロータ１５とを有するガスタービン１３の略断面図が示されている。ただし、前記図には、いかなる軸受も図示されていない。前記ステータは、周知の方法で、航空機の翼（図示せず）に接続される。列をなす動翼１７と列をなす静翼１８とが空気流の方向に交互に配置される第１の圧縮段は、前記構造的支持要素１６の上流、すなわち図において前記支持要素の左に配置される。構造的支持要素１６の下流に、これもまた交互に列をなす動翼１７と列をなす静翼１８とを有する第２の圧縮段がある。この第２の圧縮段の下流には、圧縮された空気に燃料が燃料噴射装置（図示せず）を介して供給されるとともに、燃焼が行なわれる燃焼室１９がある。この燃焼室１９の下流に、前記圧縮段のように、ガス流の方向に見たときに交互に配置される列をなす動翼２０と列をなす静翼２１とを含む実際のガスタービン段がある。
【００３６】
ファンダクト２２は、ステータ１４のまわりに配置される。このファンダクトおよび前記第１の圧縮段の入口において、ロータ１５は、第１の列をなす動翼２３を備える。この列の下流に、ファンダクト２２内において、少なくとも１列の空力案内部２４がある。前記構造的支持要素１６の列内の各構造的支持要素１６もまた、ファンダクト２２を介して、前記案内部２４の下流において半径方向に延在する。
【００３７】
ファンダクト２２内の案内部２４と、圧縮機エアダクトおよび／またはファンダクト２２内の構造的支持要素１６と、さらにまたガスタービン段の動翼２０および静翼２１との少なくとも１個は、本発明の特徴をなすとともに、ガスタービンブレードに関する前記プロファイルのいずれかでありうるようなプロファイルを備えることが有利である。換言すれば、前記案内部と動翼および静翼とのいずれかは、本発明にしたがったガスタービンブレードを形成しうる。圧縮段の動翼１７と静翼１８とを本発明にしたがって設計することも可能である。
【００３８】
図６および７に、それぞれ区画体２５と、複数個のこうした区画体により構成されるガスタービン構成要素とがどのように構成されうるかが示されている。このガスタービン構成要素は、好ましくはガスタービンの一部分を形成し、前記ガスタービンは、さらに航空エンジンの一部分を形成する。
【００３９】
ガスタービン構成要素内において扇形をなす前記区画体２５は、本質的に軸方向に延在するガスダクト２６を有する。圧縮流（図示せず）と、さらにまたある一定の場合にはファン流とのために、前記区画体に半径方向に延在する１個以上のガスダクトを設けることも可能である。
【００４０】
区画体２５は、前記の側壁またはガスタービンブレード半分体３、４に対応するとともに、両者間においてステータ構成要素の周方向にガスダクト２６の範囲を定めるブレード半分体２７、２８からなる。
【００４１】
２個の区画体２５が互いに接合されると、一方のブレード半分体２６と隣接する区画体上の対応するブレード半分体とが一緒になって、本発明にしたがった構造的支持要素２９、たとえば図４の構造的支持要素１６を形成する。
【００４２】
区画体２５は、さらにまた、ブレード半分体２７、２８間において接線方向に延在するとともに、半径方向外方にガスダクト２６を限定する壁部分３０と、ブレード半分体２７、２８間において接線方向に延在するとともに、半径方向内方にガスダクト２６を限定する壁部分３１とを含む。
【００４３】
ブレード半分体２７、２８からなる区画体２５は、周方向に前記区画体２５の範囲を定めるとともに、溶接されることを意図される細長連続面３２からなる端部分を有する。このため、溶接面は、１本の連続曲線によって構成されると言える。
【００４４】
いくつかの異なる溶接方法が可能であるが、好ましくは、レーザまたは電子ビーム溶接が用いられる。
【００４５】
第１および第２のブレード半分体２７、２８は、これにより、本質的に構成要素２５の半径方向に延在する。加えて、前記ブレード半分体は、本質的に構成要素の軸方向の広がりを有する。
【００４６】
区画体２５は、さらにまた、半径方向内方に扇形体の範囲を定める曲面板部分３３と、半径方向外方に扇形体の範囲を定める曲面板部分３４とを有する。
【００４７】
前記扇形体は、周方向に互いに隣接して配置された後に、図２を参照すると、このように、該扇形体の隣接する縁部を半径方向に溶接することにより互いに接合される。このようにすることによって、前記構造的支持要素２９が形成される。
【００４８】
前記の説明にしたがって構成される、同一であるか、または相違するが同一の断面を有する複数個の区画体２５、３５が、図６を参照すると、このように互いに並んで配置される。
【００４９】
前記ステータ構成要素は、たとえばガスタービンの吸気部、中間ハウジング、最後のハウジング部分であるタービン排気ハウジングまたは該ハウジングの一部分を形成しうる。その主要な役割は、軸受の取付け部として作用することと、負荷を伝達することと、ガスのダクトとなることとである。
【００５０】
添付の特許請求の範囲と詳細な説明と添付図面とに示されている本発明によって得られる保護の範囲を逸脱することなしに、前記ガスタービンブレードおよび該ブレードの製造方法の数多くのさらに他の例が、当業者には自明であろうことが認識されるべきである。
【００５１】
たとえば、ガスタービンブレードが前端部から後端部まで多数の区画体によって構成される製造方法も本発明の範囲内に含まれる。換言すれば、組立は、この場合は、合計２個を上回る個数の部分を互いに接合することにより行なわれるが、２個の部分を互いに接合することにより前端部が創出される。本発明には、実際の相互接合が行なわれる前または後に、接合部の位置において凹部が配置される部分に形成される前端部の接合部が含まれる。
【００５２】
しかしながら、本発明によれば、前記側壁は、前端部１および後端部２の両方まで延在するとともに、前記端部の両方を形成する。
【００５３】
本発明にしたがったガスタービンブレードの壁の厚さは、変動し得、かつ本発明の概念から逸脱することなしに本明細書において示される厚さと大幅に異なりうる。同様に、問題のガスタービンブレードが構成される材料は、たとえばその位置によって、したがって動作環境によって変動しうる。たとえば、本発明にしたがったガスタービンブレードが、金属、プラスチック材料、複合材料または積層材料により構成されること、または少なくとも前記材料を含むことは大いに可能である。前記ガスタービンブレードは、動翼２０または静翼２１の場合のように付根部のみにおいて、または案内部２４および構造的支持要素１６の場合のように付根部５と先端部６との両方においてのいずれでも取り付けられうる。
【００５４】
さらにまた、本発明にしたがったガスタービンブレードが配置されるタービンは、好ましくは航空エンジンを形成するが、空気またはガス等の流体が問題のガスタービンブレードを高速で通過することが予想されうるあらゆる種類の定置タービンであってもよいことが認識されるべきである。
【００５５】
「ブレード半分体」という用語は、問題の部分が１個のブレードの正確に半分と定義されなければならないものと解釈されるべきではない。１個のブレード半分体が、たとえばブレードの３／４を形成する一方で、関連あるブレード半分体が残りの１／４を形成することは大いに可能である。
【００５６】
さらに、以下の特許請求の範囲の枠内において、ブレードを中実とすること、すなわち中空としないことも可能である。
【００５７】
一例によれば、前記ブレードを製造する方法は、好ましくは鋳造、鍛造または射出成形により、少なくとも１個のブランクを成形して、第１の側壁と第２の側壁とを創出する段階と、前記側壁を互いに接合して、前記前端部を形成させる段階と、前記前端部において凹部が形成されるような態様に前記側壁を成形する段階とからなる。前記成形は、個別の側壁の製作と関連して、または前記側壁を製作後に再成形することによって行なわれうる。前記側壁は、前記凹部内において互いに溶接される。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明にしたがった流通装置用ブレードの第１の実施例の上方からの断面図である。
【図２】本発明にしたがった流通装置用ブレードの第２の実施例の上方からの断面図である。
【図３】本発明にしたがった流通装置用ブレードの第３の実施例の上方からの断面図である。
【図４】図３のブレードの部分断面斜視図である。
【図５】案内部、ロータブレード、ステータブレードおよび構造的支持要素の形態をとるガスタービンブレードを有するガスタービンの断面略図である。
【図６】本発明にしたがった鋳造扇形体の斜視図である。
【図７】自身の周方向に図６にしたがった複数個の扇形体により構成されるステータ構成要素の図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年1月19日(2007.1.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブレードを含む流通装置の動作時において、高速のガス流（１１）に露出されるブレードであって、前記ガス流（１１）の流入側を向く前端部（１）と後端部（２）とを含み、前記前端部（１）は、動作時において、流入ガス流（１１）のよどみ点が、凹部（７）を限定する外側ブレード面（１２）よりもある距離だけ前に生じるような凹部（７）を備え、前記外側ブレード面（１２）は、これにより、少なくとも本質的に前記流入ガス流から保護されており、前記ブレードは、第１および第２の側壁（３、４）からなり、前記第１および第２の側壁（３、４）を互いに接合する接合部（８）が前記凹部（７）内に配置されることを特徴とするブレード。
【請求項２】
前記凹部（７）は、ブレードの付根部（５）から先端部（６）まで延在することを特徴とする請求項１に記載のブレード。
【請求項３】
前記凹部（７）は、前記前端部において、ブレードを横方向に限定する第１および第２の外壁（１０３、１０４）に対して本質的に中央に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載のブレード。
【請求項４】
ブレードの横方向における前記凹部（７）の幅は、前記前端部（１）の幅の少なくとも１０％、特に少なくとも２５％、好ましくは約５０％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のブレード。
【請求項５】
前記凹部（７）の深さは、前記前端部（１）の幅の少なくとも１０％、特に少なくとも２５％、好ましくは約５０％であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のブレード。
【請求項６】
前記側壁（３、４）は、金属または複合材料により製作され、前記接合部（８）は、溶接継手であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のブレード。
【請求項７】
少なくとも１個のダクト（９、１０）が、前記凹部（７）内において、前記前端部（１）を形成する少なくとも一方の壁部分を貫通して配置され、前記ダクト（９、１０）は、前記前端部（１）の最外側部分からある距離に位置することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のブレード。
【請求項８】
少なくとも１個のダクト（９、１０）が、該ダクト（９、１０）を取り巻くとともに、該ダクトが配置される前記壁部分の外面に対して後方に鋭角をなして外方に開口することを特徴とする請求項７に記載のブレード。
【請求項９】
ガスタービンを備える航空エンジン内において航空エンジン構成要素を形成するとともに、動作時において、プロファイルの前記前端部（１）から後端部（２）へと向かう方向に高速で通過する流体流にさらされることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のブレード。
【請求項１０】
構造的支持要素（１６）であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のブレード。
【請求項１１】
ガスタービンステータ（１４）内の案内部（２４）であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のブレード。
【請求項１２】
流通装置構成要素用区画体であって、ある距離をおいて離間配置されるとともに、両者間にガスダクト（２６）を形成する、前記構成要素の２個の隣接するブレード（２９）の一部分を形成する第１および第２のブレード半分体（２７、２８）からなり、各々の前記ブレード半分体（２７、２８）は、前記構成要素を含む流通装置の動作時においてガス流の流入側を向く前端部と、後端部とを含み、各々の前記ブレード半分体の前記前端部は、隣接する区画体の２個のブレード半分体により形成される前記構成要素のブレードが、凹部（７）を限定する外側ブレード面（１２）よりもある距離だけ前において、流入ガス流（１１）のよどみ点を生じるような凹部（７）を備え、前記外側ブレード面（１２）は、これにより、少なくとも本質的に、前記流入ガス流から保護されることを特徴とする流通装置構成要素用区画体。
【請求項１３】
自身が取り付けられる要素から半径方向に延在する複数個のブレードを含む流通装置構成要素であって、前記ブレードは、流通装置構成要素の外周のまわりにおいてある間隔で離間配置され、少なくとも１個の前記ブレードは、請求項１〜１１のいずれかに記載のブレードであることを特徴とする流通装置構成要素。
【請求項１４】
周方向に互いに接合されるとともに、円形構造を形成する複数個の区画体からなる流通装置構成要素において、少なくとも２個の前記区画体の各々は、請求項１２に記載の区画体を形成することを特徴とする流通装置構成要素。
【請求項１５】
請求項１〜１１のいずれかに記載の少なくとも１個のブレードを含むことを特徴とするガスタービン。
【請求項１６】
請求項１４に記載の少なくとも１個の構成要素を含むことを特徴とするガスタービン。
【請求項１７】
請求項１〜１１のいずれかに記載の少なくとも１個のブレードを含むことを特徴とする航空エンジン。
【請求項１８】
請求項１４に記載の少なくとも１個の構成要素を含むことを特徴とする航空エンジン。
【国際調査報告】
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