(57)【要約】      （修正有）【課題】ディスク上の応力低減と、ブレード上の応力低減と、ブレードの有効寿命との間の均衡を最大限にする。【解決手段】タービンブレードは、翼形部とタービンディスク内のダブテールスロットに対応するブレードダブテールとを含む。ブレードダブテールは、ブレード幾何学形状に従って、ディスク上の応力低減とブレード上の応力低減とタービンブレードの有効寿命とタービンブレードの空気力学的特性の維持又は改善との間の均衡を最大限にするような寸法及び配置にされたダブテールバックカット２２を含む。ダブテール軸線に沿ったダブテールバックカット２２の長さを定めるの開始点は、ダブテール軸線の中心線に沿ってブレードダブテールの前面から一定の距離に位置した基準線に対して決定することができる。ダブテールバックカット２２の開始点は、基準線から後方方向に少なくとも１．５３９インチとすることができる。【選択図】図６
2008106776.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のタービンブレード（１２）がディスク（１０）に取付けられかつタービンブレード（１２）の各々がディスク（１０）の対応する形状のダブテールスロット（１４）内に係合可能なブレードダブテール（１６）を含むようになったタービンディスク（１０）及びタービンブレード（１２）の少なくとも１つ上の応力を低減する方法であって、
（ａ）ダブテール軸線に沿ったダブテールバックカット（２２）の長さを定める該ダブテールバックカット（２２）の開始点を基準線に対して決定するステップと、
（ｂ）前記ダブテールバックカット（２２）の切込み角度を決定するステップと、
（ｃ）前記開始点及び切込み角度に従って前記ブレードダブテール（１６）又はディスクダブテールスロット（１４）の少なくとも１つから材料を除去して、前記ダブテールバックカット（２２）を形成するステップと、を含み、
前記開始点及び切込み角度を、前記ブレード（１２）及びディスク（１０）の幾何学形状に従って、該ディスク（１０）上の応力低減と、該ブレード（１２）上の応力低減と、該タービンブレード（１２）の有効寿命と、該タービンブレード（１２）の空気力学的特性の維持又は改善との間の均衡を最大限にするように最適化し、
前記基準線を、前記ダブテール軸線の中心線に沿って前記ブレードダブテール（１６）の前面から一定の距離に位置させ、前記ステップ（ａ）が、前記ダブテールバックカット（２２）の開始点が前記基準線から後方方向に少なくとも１．５３９インチにあるように実行される、
方法。
【請求項２】
前記タービンブレード（１２）の各々が、９ＦＡタービンの第１段内で作動するように構成される、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ステップ（ｂ）が、前記切込み角度が最大３°になるように実行される、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記ステップ（ｂ）が、前記切込み角度が０．７°になるように実行される、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記基準線における前記ブレードダブテール（１６）の前面からの一定の距離が、２．９６４インチである、請求項１記載の方法。
【請求項６】
タービンブレード（１２）であって、
翼形部（１８）と、タービンディスク（１０）内のダブテールスロット（１４）に対応するような形状にされたブレードダブテール（１６）とを含み、
前記ブレードダブテール（１６）が、ブレード幾何学形状に従って、前記ディスク（１０）上の応力低減と、該ブレード（１２）上の応力低減と、該タービンブレード（１２）の有効寿命と、該タービンブレード（１２）の空気力学的特性の維持又は改善との間の均衡を最大限にするような寸法及び配置にされたダブテールバックカット（２２）を含み、
ダブテール軸線に沿った前記ダブテールバックカット（２２）の長さを定める該ダブテールバックカット（２２）の開始点が、該ダブテール軸線の中心線に沿って前記ブレードダブテール（１６）の前面から一定の距離に位置した基準線に対して決定され、
前記ダブテールバックカット（２２）の開始点が、前記基準線から後方方向に少なくとも１．５３９インチである、
タービンブレード（１２）。
【請求項７】
該タービンブレード（１２）の各々が、９ＦＡタービンの第１段内で作動するように構成される、請求項６記載のタービンブレード（１２）。
【請求項８】
前記ダブテールバックカット（２２）の切込み角度が、最大３°である、請求項６記載のタービンブレード（１２）。
【請求項９】
前記ダブテールバックカット（２２）の切込み角度が、０．７°である、請求項６記載のタービンブレード（１２）。
【請求項１０】
前記基準線における前記ブレードダブテール（１６）の前面からの一定の距離が、２．９６４インチである、請求項６記載のタービンブレード（１２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービン技術に関し、より具体的には、ブレード荷重経路を、その上にブレードが取付けられたディスク内の応力集中特徴形状部及び／又はブレード自体内の応力集中特徴形状部の周りに反らすように設計した改良型のブレード及び／又はディスクダブテールに関する。
【背景技術】
【０００２】
一部のガスタービンディスクは、該ディスクの外周部の周りに複数の円周方向に間隔を置いてされたダブテールを含み、これら複数のダブテールは、それらの間にダブテールスロットを形成している。ダブテールスロットの各々は、翼形部分とダブテールスロットに相補的な形状を有するブレードダブテールとが成形されたブレードを軸方向に受け入れる。
【０００３】
ブレードは、ディスク内の冷却スロットを通してまた該ブレードのダブテール部分内に形成された溝又はスロットを通して流入する空気によって冷却することができる。一般的に、冷却スロットは、交互になったダブテール及びダブテールスロットを貫通して円周方向に３６０°延びる。
【０００４】
ブレードダブテールとダブテールスロットとの間の接触位置は、張り出したブレードの荷重及び応力集中寸幾何学形状により、寿命制限位置になる可能性があることが判明している。これ迄は、一部のタービンエンジンにおいて、応力を除去するためにダブテールバックカットが使用されてきた。しかしながら、これらのバックカットは、本質的に小さく、ここで対処しようとする問題とは無関係であった。さらに、位置及び除去する材料の量は、ディスク上の応力低減と、ブレード上の応力低減と、ブレードの有効寿命との間の均衡を最大限にするように最適化されてはいなかった。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
従って、本出願は、複数のタービンブレードがディスクに取付けられかつタービンブレードの各々がディスクの対応する形状のダブテールスロット内に係合可能なブレードダブテールを含むようになったタービンディスク及びタービンブレードの少なくとも１つ上の応力を低減する方法について記述する。本方法は、（ａ）ダブテール軸線に沿ったダブテールバックカットの長さを定める該ダブテールバックカットの開始点を基準線に対して決定するステップと、（ｂ）ダブテールバックカットの切込み角度を決定するステップと、（ｃ）開始点及び切込み角度に従ってブレードダブテール又はディスクダブテールスロットの少なくとも１つから材料を除去して、ダブテールバックカットを形成するステップとを含むことができる。開始点及び切込み角度は、ブレード及びディスクの幾何学形状に従って、ディスク上の応力低減と、ブレード上の応力低減と、タービンブレードの有効寿命と、タービンブレードの空気力学的特性の維持又は改善との間の均衡を最大限にするように最適化することができる。基準線は、ダブテール軸線の中心線に沿ってブレードダブテールの前面から一定の距離に位置させることができ、またステップ（ａ）は、ダブテールバックカットの開始点が基準線から後方方向に少なくとも約１．５３９インチになるように実行することができる。
【０００６】
幾つかの実施形態では、タービンブレードの各々は、９ＦＡタービンの第１段内で作動するように構成することができる。ステップ（ｂ）は、切込み角度が最大約３°になるように実行することができる。他の実施形態では、ステップ（ｂ）は、切込み角度が約０．７°になるように実行することができる。基準線におけるブレードダブテールの前面からの一定の距離は、約２．９６４インチである。
【０００７】
幾つかの実施形態では、開始点及び切込み角度の最適化は、ブレード及びディスクの幾何学形状に関して有限要素解析を行うことによって実行することができる。ステップ（ｂ）は、非平面表面を有するダブテールバックカットを形成するように複数の切込み角度を決定することによって実行することができる。ステップ（ｃ）は、ブレードダブテールから材料を除去することによって実行することができる。他の実施形態では、ステップ（ｃ）は、ディスクダブテールスロットから材料を除去することによって実行することができる。ステップ（ｃ）はまた、ブレードダブテール及びディスクダブテールスロットから材料を除去することによって実行することもできる。ステップ（ｃ）はさらに、ブレードダブテール及びディスクダブテールスロットから除去した材料に基づいて得られた角度が切込み角度を超過しないように実行することができる。
【０００８】
本出願はさらに、翼形部とタービンディスク内のダブテールスロットに対応するような形状にされたブレードダブテールとを含むことができるタービンブレードについて記述する。ブレードダブテールは、ブレード幾何学形状に従って、ディスク上の応力低減と、ブレード上の応力低減と、タービンブレードの有効寿命と、タービンブレードの空気力学的特性の維持又は改善との間の均衡を最大限にするような寸法及び配置にされたダブテールバックカットを含むことができる。ダブテール軸線に沿ったダブテールバックカットの長さを定める該ダブテールバックカットの開始点は、該ダブテール軸線の中心線に沿ってブレードダブテールの前面から一定の距離に位置した基準線に対して決定することができる。ダブテールバックカットの開始点は、基準線から後方方向に少なくとも約１．５３９インチとすることができる。
【０００９】
幾つかの実施形態では、タービンブレードの各々は、９ＦＡタービンの第１段内で作動するように構成することができる。ダブテールバックカットの切込み角度は、最大約３°とすることができる。一部の実施形態では、ダブテールバックカットの切込み角度は、約０．７°とすることができる。基準線におけるブレードダブテールの前面からの一定の距離は、約２．９６４インチとすることができる。幾つかの実施形態では、ダブテールバックカットは、非平面表面を有することができる。
【００１０】
本出願はさらに、翼形部とタービンディスク内のダブテールスロットに対応するような形状にされたブレードダブテールとを含むタービンブレードについて記述する。タービンブレードの各々は、９ＦＡタービンの第１段内で作動するように構成することができる。ダブテール軸線に沿ったダブテールバックカットの長さを定める該ダブテールバックカットの開始点は、該ダブテール軸線の中心線に沿ってブレードダブテールの前面から一定の距離に位置した基準線に対して決定することができる。ダブテールバックカットの開始点は、基準線から後方方向に少なくとも約１．５３９インチとすることができる。ダブテールバックカットの切込み角度は、最大約３°とすることができる。
【００１１】
幾つかの実施形態では、ダブテールバックカットの切込み角度は、約０．７°とすることができる。基準線におけるブレードダブテールの前面からの一定の距離は、約２．９６４インチとすることができる。本出願のこれらの及びその他の特徴は、図面及び特許請求の範囲に関連させて好ましい実施形態についての以下の詳細な説明を読むことにより、明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、その中にガスタービンブレード１２が固定されている例示的なガスタービンディスクセグメント１０の斜視図である。ガスタービンディスク１０は、ダブテールスロット１４を含み、ダブテールスロット１４は、対応する形状のブレードダブテール１６を受けて、ガスタービンブレード１２をディスク１０に固定する。図２及び図３は、翼形部１８とブレードダブテール１６とを含むガスタービンブレード１２の底部セクションの対向する側面を示している。図２は、ガスタービンブレード１２のいわゆる正圧側を示し、図３は、ガスタービンブレード１２のいわゆる負圧側を示している。
【００１３】
ダブテールスロット１４は一般的に、「軸方向挿入式」スロットと呼ばれ、ブレード１２のダブテール１６は、ほぼ軸方向に、つまりディスク１０の軸線に対して斜めではあるが該軸線とほぼ平行にダブテールスロット１４内に挿入される。
【００１４】
ガスタービンディスクの応力集中特徴形状部の実例は、冷却スロットである。ブレード及びディスク１０の上流又は下流面には、各ダブテール１６及びダブテールスロット１４の半径方向内側部分を貫通して完全に３６０°円周方向に延びる環状の冷却スロットを設けることができる。ブレードがロータディスク１０上に取付けられた時、冷却空気（例えば、圧縮機吐出空気）が冷却スロットに供給され、冷却スロットは次に、ダブテールスロット１４の半径方向内側部分内に冷却空気を供給し、これをブレード１２の基部を貫通して開口した溝又はスロット（図示せず）を通して送りブレード翼形部分１８の内部を冷却するようにする。
【００１５】
ガスタービンディスク応力集中特徴形状部の第２の実例は、ブレード保持ワイヤスロットである。ブレード１２及びディスク１０の上流又は下流面には、各ダブテール１６及びダブテールスロット１４の半径方向内側部分を貫通して完全に３６０°円周方向に延びる環状の保持スロットを設けることができる。ブレードがロータディスク１０上に取付けられた時、ブレード保持ワイヤが保持ワイヤスロット内に挿入され、ブレード保持ワイヤが次に、ブレードに対して軸方向保持を与えることが分かるであろう。
【００１６】
本明細書に記載した特徴形状部は一般的に、あらゆる翼形部及びディスク接触面に適用可能である。図１〜図３に示す構造は、異なるクラスのタービンにわたる多くの異なるディスク及びブレード設計の単なる代表的なものに過ぎない。例えば、異なる寸法及び構成のディスク及びブレードを含む少なくとも３つのクラスのガスタービンが、ニューヨーク州シェネクタディ所在のＧｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｍｐａｎｙ（ＧＥ）によって製造されている。これらには、（１）第１のタービンクラス、すなわちＧＥの６ＦＡ及び６ＦＡ＋eタービン、（２）第２のタービンクラス、すなわちＧＥの７ＦＡ及び７ＦＡ＋eタービン、及び（３）第３のタービンクラス、すなわちＧＥの９ＦＡ及び９ＦＡ＋eタービンが含まれる。加えて、各タービンは、変化するブレード及びディスク幾何学形状を有する複数段をタービン内に含む。
【００１７】
ブレードダブテール１６とディスクダブテールスロット１４との間の接触面は、応力集中を受け易く、この応力集中により、タービンディスク１０及び／又はタービンブレード１２の寿命制限位置となる可能性があることが判った。そのような応力集中を低減させて、ガスタービンブレードの寿命又は空気力学的特性に悪影響を与えずにディスク及び／又はブレードの寿命を最大にすることが望ましいと言える。
【００１８】
図４〜図７を参照すると、ガスタービンブレードダブテール１６は、ダブテール正圧側の幾つかの圧力面又はタング２０と、ダブテール負圧側の幾つかの圧力面又はタング２０とを含む。タービンクラスとブレード及びディスク段とに応じて、ブレードダブテールタング２０又はディスクダブテールタング２１（図１参照）の負圧側後端部及び正圧側前端部のいずれか又は両方上に、バックカット２２を形成することができる。特に図６及び図７を参照すると、バックカット２２は、ブレードダブテール１６又はディスクダブテールスロット１４の正圧面２０から材料を除去することによって形成される。材料は、研削加工、フライス加工又は同様のもののようなあらゆる適当な加工法を用いて除去することができ、その加工法は、ブレードダブテール１６又はディスクダブテールスロット１４を形成するために使用した対応する加工法と同一又は同様なものとすることができる。
【００１９】
除去される材料の量、従ってバックカット２２の寸法は、先ず始めにダブテール軸線に沿ったダブテールバックカットの長さを定める該ダブテールバックカットの開始点を基準線に対して決定することによって決定される。ダブテールバックカットに対して、切込み角度もまた決定され、図６及び図７に示す例示的な角度は、最大３°である。開始点及び切込み角度は、ブレード及びディスクの幾何学形状に従って、ガスタービンディスク１０上の応力低減と、ガスタービンブレード１２の応力低減と、ガスタービンブレード１２の有効寿命と、ガスタービンブレードの空気力学的特性の維持又は改善との間の均衡を最大限にするように最適化される。従って、ダブテールバックカット２２が大き過ぎる場合には、バックカットは、タービンブレード１２の寿命に悪影響を及ぼすことになる。ダブテールバックカットが小さ過ぎる場合には、タービンブレードの寿命は最大にされることになるが、タービンブレードとディスクとの間の接触面における応力集中は最小にされないことになり、ディスクは、寿命の最大化の恩恵を受けないことになる。
【００２０】
バックカット２２は、平面とすることができ、或いはそれに代えて図６に破線で示すように、バックカット２２’は非平面とすることができる。これに関連して、切込み角度は、開始切込み角度として定められる。幾つかのタービンクラスの場合には、切込み角度は、ブレードダブテール１６のブレード荷重面がディスクダブテールスロット１４と接触しなくなるほど十分にバックカット２２、２２’が深くなるまで、開始点から妥当なものになっている。ディスクスロット１４との間の接触が失われると、定めたエンベロープの外側のあらゆる深さ又は形状のあらゆる切込みが、許容可能になることになる。
【００２１】
上述のように、ブレードダブテール１６及びディスクダブテールスロット１４が幾つかのタング２０を含む場合には、ダブテールバックカットの開始点及び／又は切込み角度は、幾つかのタングの各々に対して別個に決定することができる。これに関連して、上にも述べたように、ダブテールバックカットは、タービンブレード及び／又はディスクの正圧側及び負圧側の一方又は両方内に形成することができる。
【００２２】
ダブテールバックカットの開始点及び切込み角度の最適化は、ブレード及びディスクの幾何学形状に関して有限要素解析を行うことによって決定される。ブレード及びディスクの有限要素格子に対して、エンジンデータに基づいた仮想の熱的及び構造的荷重を適用して、エンジン運転状態をシミュレーションする。バックカットなしの幾何学形状及び一連の変化するバックカット幾何学形状は、有限要素モデルを用いて解析される。バックカット幾何学形状とブレード及びディスク応力との間の伝達関数は、有限要素解析から推測される。次に、所有材料データを用いて予測応力を現場データに相関させて、各バックカット幾何学形状についてブレード及びディスクの寿命とブレードの空気力学的特性とを予測するようにする。最適バックカット幾何学形状及び許容可能なバックカット幾何学形状範囲は、ブレード及びディスクの寿命とブレードの空気力学的特性の両方を考慮することにより決定される。
【００２３】
基準線Wもまた、ブレード又はディスクの幾何学形状に従って変化する。基準線Wは、ダブテール軸線の中心線に沿ってブレード又はディスクダブテールの前面から一定の距離に位置する。図２１〜図３０は、上述したＧｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ製タービンクラスの各々についての、また各ブレード及びディスク段についての基準線Ｗの決定を示している。例えば、図２１は、第１のタイプの第１のタービンクラス（６ＦＡタービン）内の第１段ブレード及びディスクにおける基準線Ｗの決定を示しており、この場合には、基準線Ｗは、ダブテール軸線の中心線（基準線Ｓ）に沿ってブレード及びディスクダブテールの前面から１．７０４インチに位置している。図２２は、第２のタイプの第１のタービンクラス（６ＦＡ＋ｅタービン）内の第１段ブレード及びディスクにおける基準線Ｗの決定を示しており、この場合には、基準線Ｗは、ダブテール軸線の中心線（基準線Ｓ）に沿ってブレード及びディスクダブテールの前面から１．６９８インチに位置している。図２３は、第２のタイプの第１のタービンクラス（６ＦＡ＋ｅタービン）内の第２段ブレード及びディスクにおける基準線Ｗの決定を示しており、この場合には、基準線Ｗは、ダブテール軸線の中心線（基準線Ｓ）に沿ってブレード及びディスクダブテールの前面から１．９３６インチに位置している。
【００２４】
図２４は、第１のタイプの第２のタービンクラス（７ＦＡ＋ｅタービン）内の第１段ブレード及びディスクにおける寸法２．４７０インチを示している。図２５は、第２のタイプの第２のタービンクラス（７ＦＡ＋ｅタービン）内の第２段ブレード及びディスクにおける寸法２．８１７インチを示している。
【００２５】
図２６は、第１のタイプの第３のタービンクラス（９ＦＡ＋ｅタービン）内の第１段ブレード及びディスクにおける寸法２．９４６インチを示している。図２７は、第１のタイプの第３のタービンクラス（９ＦＡ＋ｅタービン）内の第２段ブレード及びディスクにおける寸法３．３７９インチを示している。図２８は、第２のタイプの第３のタービンクラス（９ＦＡタービン）内の第１段ブレードにおける寸法２．９６４インチを示している。
【００２６】
図２９は、第２のタイプの第２のタービンクラス（７ＦＡタービン）内の第１段ブレード及びディスクにおける寸法２．４７０インチを示している。図３０は、第２のタイプの第２のタービンクラス（７ＦＡタービン）内の第２段ブレード及びディスクにおける寸法２．８１７インチを示している。基準線Ｗにより、最適化したダブテールバックカットの開始点を位置決めするための各タービンクラスの各段ブレード及びディスクにおける特定可能な基準点が得られる。
【００２７】
各それぞれのブレード及びディスク段における各タービンクラスの最適化した開始点及び切込み角度の詳細について、図８〜図２０及び図３１〜図３６を参照しながら説明する。上述したように、各ダブテールバックカットの最適開始点及び切込み角度は、ガスタービンディスク上の応力低減と、ガスタービンブレード上の応力低減と、ガスタービンブレードの有効寿命と、ガスタービンブレードの空気力学的特性の維持又は改善との間の均衡を最大限にするように最適化するために、有限要素解析を用いて決定されてきた。具体的な寸法について説明するが、本発明は必ずしも、そのような特定の寸法に限定しようとするものではない。最大ダブテールバックカットは、基準線Ｗから図示の開始点までの公称寸法によって測定される。有限要素解析によって、より大きなダブテールバックカットは、ガスタービンブレードの許容可能寿命を犠牲にすることになることが判定された。最適寸法を記述する際に、ブレードダブテール１６及び／又はディスクダブテールスロット１４の幾つかのタング２０について別個の値を決定することができる。
【００２８】
図８及び図９は、ここではタングの組間の全体的な幅によって識別される３組のダブテールタングを含む第１のタイプの第1のタービンクラス（６ＦＡタービン）内の第１段ブレード及びディスクにおける値を示しており、この場合には、ダブテールバックカットの開始点は、広いタングでは基準線Ｗから後方方向に少なくとも１．６１９インチにあり、中間のタングでは基準線Ｗから後方方向に少なくとも１．５５２インチにあり、また狭いタングにでは基準線Ｗから後方方向に少なくとも１．４１９インチにある。切込み角度は、最大３°である。
【００２９】
図１０及び図１１は、ここではタングの組間の全体的な幅によって識別される３組のダブテールタングを含む第２のタイプの第1のタービンクラス（６ＦＡ＋ｅタービン）内の第１段ブレード及びディスクにおける値を示しており、この場合には、ダブテールバックカットの開始点は、広いタング及び中間のタングでは基準線Ｗから後方方向に少なくとも１．５４９インチにあり、また狭いタングでは基準線Ｗから後方方向に少なくとも１．４６６インにある。切込み角度は、最大３°である。図１２には、ここではタングの組間の全体的な幅によって識別される３組のダブテールタングを含む第２のタイプの第1のタービンクラス（６ＦＡ＋ｅタービン）内の第２段ブレード及びディスクを示している。図１２は、広いタングでは基準線Ｗから後方方向に少なくとも０．９２３インチにあり、また中間のタングでは基準線Ｗから後方方向に少なくとも１．６５４インチにあるダブテールバックカットの開始点を示している。
【００３０】
図１３及び図１４は、３組のダブテールタングを含む第１のタイプの第２のタービンクラス（７ＦＡ＋ｅタービン）内の第１段ブレード及びディスクにおける値を示している。ダブテールバックカットの開始点は、基準線から後方方向に少なくとも１．９４５インチにあり、また切込み角度は、最大３°である。ここではタングの組間の全体的な幅によって識別される３組のダブテールタングを含む第１のタイプの第２のタービンクラス（７ＦＡ＋ｅタービン）内の第２段ブレード及びディスクの正圧側について、図１５は、広いタングでは基準線Ｗから前方方向に少なくとも１．５７４インチにあり、中間のタングでは基準線Ｗから前方方向に少なくとも１．４００インチにあり、また狭いタングでは基準線Ｗから前方方向に少なくとも１．２２６インチにあるダブテールバックカットの開始点を示している。切込み角度は、最大５°である。図１６に示すように、３組のダブテールタングを含む第１のタイプの第２のタービンクラス（７ＦＡ＋ｅタービン）内の第２段ブレード及びディスクの負圧側について、ダブテールバックカットの開始点は、基準線から後方方向に少なくとも１．７２５インチにある。切込み角度は、最大５°である。図１７及び図１８は、３組のダブテールタングを含む第１のタイプの第３のタービンクラス（９ＦＡ＋ｅタービン）内の第１段ブレード及びディスクを示しており、この場合には、ダブテールバックカットの開始点は、基準線Ｗから後方方向に少なくとも１．８３９インチにある。切込み角度は、最大３°である。図１９には、３組のダブテールタングを含む第１のタイプの第３のタービンクラス（９ＦＡ＋ｅタービン）内の第２段ブレードの正圧側を示している。ダブテールバックカットの開始点は、基準線Ｗから前方方向に少なくとも１．８４８インチにある。切込み角度は、最大５°である。図２０には、３組のダブテールタングを含む第１のタイプの第３のタービンクラス（９ＦＡ＋ｅタービン）内の第２段ブレード及びディスクの負圧側を示している。ダブテールバックカットの開始点は、基準線Ｗから後方方向に少なくとも２．１５３インチにあり、また切込み角度は、最大５°である。
【００３１】
図３１及び図３２は、本出願の例示的実施形態による、第２のタイプの第３のタービンクラス（９ＦＡ）の第１段ブレード及びディスクを示している。図３１は、図示するようにダブテールの負圧側後端部上に位置したバックカットの除去区域を示している。バックカットは、３つのダブテール正圧面（つまり、タング）の各々について、基準線Wから後方方向に少なくとも約１．５３９インチとすることができる。切込み角度は、約０°〜３°間で変化させることができる。図３２に示すような一部の実施形態では、切込み角度は、約０．７°とすることができる。従って、例えば幾つかの実施形態では、バックカットは、上記の位置において０．７°の角度で各正圧面に入り、次にダブテールの残りの部分を通って０．７°の角度で進むことができる。
【００３２】
図３３及び図３４は、本出願の例示的実施形態による、第２のタイプの第２のタービンクラス（７ＦＡ）の第１段ブレード及びディスクを示している。図３３は、図示するようにダブテールの負圧側後端部上に位置したバックカットの除去区域を示している。バックカットは、３つのダブテール正圧面（つまり、タング）の各々について、基準線Wから後方方向に少なくとも約１．６４５インチとすることができる。切込み角度は、約０°〜３°間で変化させることができる。図３４に示すような一部の実施形態では、切込み角度は、約０．７°とすることができる。従って、例えば幾つかの実施形態では、バックカットは、上記の位置において０．７°の角度で各正圧面に入り、次にダブテールの残りの部分を通って０．７°の角度で進むことができる。
【００３３】
図３５及び図３６は、本出願の例示的実施形態による、第２のタイプの第２のタービンクラスの（７ＦＡ）の第２段ブレード及びディスクを示している。図３５は、図示するようにダブテールの負圧側後端部上に位置したバックカットの除去区域を示している。バックカットは、３つのダブテール正圧面（つまり、タング）の各々について、基準線Wから後方方向に少なくとも約１．２１５インチにおいて始まることができる。切込み角度は、約０°〜３°間で変化させることができる。図３６に示すような一部の実施形態では、切込み角度は、約２．０°とすることができる。従って、例えば幾つかの実施形態では、バックカットは、上記の位置において２．０°の角度で各正圧面に入り、次にダブテールの残りの部分を通って２．０°の角度で進むことができる。
【００３４】
ダブテールバックカットは、通常の高温ガス流路検査工程時にユニット内に形成することができることが予想される。この構成の場合には、ブレード荷重経路は、ディスク及び／又はブレード応力集中特徴形状部内の高応力領域の周りに反すべきである。基準線に対する最適開始点及び最適切込み角度を含む逃し切込みパラメータにより、ガスタービンディスク内の応力低減と、ガスタービンブレード内の応力低減と、ガスタービンブレードの有効寿命と、ガスタービンブレードの空気力学的特性の維持又は改善との間の均衡を最大限にするダブテールバックカットが形成される。応力集中の低減は、ガスタービンディスクにおける疲労低減に役立ち、それによって全ディスク疲労寿命の大きな利点を実現する。
【００３５】
現在最も実用的かつ好ましい実施形態であると考えられるものに関して本発明を説明してきたが、本発明は、開示した実施形態に限定されるものではなく、それどころか、特許請求の範囲の技術思想及び技術的範囲内に含まれる様々な変更及び均等な構成を保護しようとするものであることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】ガスタービンブレードを取付けた例示的なガスタービンディスクセグメントの斜視図。
【図２】この例示的なガスタービンブレードの正圧側の斜視図。
【図３】この例示的なガスタービンブレードの負圧側の斜視図。
【図４】材料が除去されることになるブレード又はディスクダブテール区域の拡大図。
【図５】材料が除去されることになるブレード又はディスクダブテール区域の拡大図。
【図６】材料が除去されることになるブレード又はディスクダブテール区域の拡大図。
【図７】材料が除去されることになるブレード又はディスクダブテール区域の拡大図。
【図８】第１のタイプの第１のタービンクラス（６ＦＡタービン）内の第１段ブレード又はディスクにおける材料除去区域を示す図。
【図９】第１のタイプの第１のタービンクラス（６ＦＡタービン）内の第１段ブレード又はディスクにおける材料除去区域を示す図。
【図１０】第２のタイプの第１のタービンクラス（６ＦＡ＋ｅタービン）内の第１段ブレード又はディスクにおける材料除去区域を示す図。
【図１１】第２のタイプの第１のタービンクラス（６ＦＡ＋ｅタービン）内の第１段ブレード又はディスクにおける材料除去区域を示す図。
【図１２】第２のタイプの第１のタービンクラス（６ＦＡ＋ｅタービン）内の第２段ブレード又はディスクにおける材料除去区域を示す図。
【図１３】第１のタイプの第２のタービンクラス（７ＦＡ＋ｅタービン）内の第１段ブレード又はディスクにおける材料除去区域を示す図。
【図１４】第１のタイプの第２のタービンクラス（７ＦＡ＋ｅタービン）内の第１段ブレード又はディスクにおける材料除去区域を示す図。
【図１５】第１のタイプの第２のタービンクラス（７ＦＡ＋ｅタービン）内の第２段ブレード又はディスクの正圧側における材料除去区域を示す図。
【図１６】第１のタイプの第２のタービンクラス（７ＦＡ＋ｅタービン）内の第２段ブレード又はディスクの負圧側における材料除去区域を示す図。
【図１７】第１のタイプの第３のタービンクラス（９ＦＡ＋ｅタービン）内の第１段ブレード又はディスクにおける材料除去区域を示す図。
【図１８】第１のタイプの第３のタービンクラス（９ＦＡ＋ｅタービン）内の第１段ブレード又はディスクにおける材料除去区域を示す図。
【図１９】第１のタイプの第３のタービンクラス（９ＦＡ＋ｅタービン）内の第２段ブレード又はディスクの正圧側における材料除去区域を示す図。
【図２０】第１のタイプの第３のタービンクラス（９ＦＡ＋ｅタービン）内の第２段ブレード又はディスクの負圧側における材料除去区域を示す図。
【図２１】各タービンクラス及びタイプの各段ブレード又はディスクにおける基準線Ｗの決定を示す図。
【図２２】各タービンクラス及びタイプの各段ブレード又はディスクにおける基準線Ｗの決定を示す図。
【図２３】各タービンクラス及びタイプの各段ブレード又はディスクにおける基準線Ｗの決定を示す図。
【図２４】各タービンクラス及びタイプの各段ブレード又はディスクにおける基準線Ｗの決定を示す図。
【図２５】各タービンクラス及びタイプの各段ブレード又はディスクにおける基準線Ｗの決定を示す図。
【図２６】各タービンクラス及びタイプの各段ブレード又はディスクにおける基準線Ｗの決定を示す図。
【図２７】各タービンクラス及びタイプの各段ブレード又はディスクにおける基準線Ｗの決定を示す図。
【図２８】各タービンクラス及びタイプの各段ブレード又はディスクにおける基準線Ｗの決定を示す図。
【図２９】各タービンクラス及びタイプの各段ブレード又はディスクにおける基準線Ｗの決定を示す図。
【図３０】各タービンクラス及びタイプの各段ブレード又はディスクにおける基準線Ｗの決定を示す図。
【図３１】第２のタイプの第３のタービンクラス（９ＦＡタービン）内の第１段ブレード又はディスクにおける材料除去区域を示す図。
【図３２】第２のタイプの第３のタービンクラス（９ＦＡタービン）内の第１段ブレード又はディスクにおける材料除去区域を示す図。
【図３３】第２のタイプの第２のタービンクラス（７ＦＡタービン）内の第１段ブレード又はディスクにおける材料除去区域を示す図。
【図３４】第２のタイプの第２のタービンクラス（７ＦＡタービン）内の第１段ブレード又はディスクにおける材料除去区域を示す図。
【図３５】第２のタイプの第２のタービンクラス（７ＦＡタービン）内の第２段ブレード又はディスクにおける材料除去区域を示す図。
【図３６】第２のタイプの第２のタービンクラス（７ＦＡタービン）内の第２段ブレード又はディスクにおける材料除去区域を示す図。
【符号の説明】
【００３７】
１０  ガスタービンディスクセグメント
１２  ガスタービンブレード
１４  ダブテールスロット
１６  ブレードダブテール
１８  翼形部
２０  ブレードダブテールタング
２１  ディスクダブテールタング
２２、２２’  バックカット
Ｗ  基準線
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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