(57)【要約】【課題】この方法は、ガスタービンエンジンのブレード４２を、エーロフォイル５０、プラットフォーム５２、シャンク５４、及びダブテール５６を含むように製造することを可能にする。【解決手段】プラットフォームはエーロフォイルとシャンクとの間で延び、シャンクはダブテールとプラットフォームとの間で延び、ダブテールはエンジン内にブレードを固定するための少なくとも１つの舌状部８０を含む。この方法は、エーロフォイルからダブテールを貫いて延びる冷却空洞１０２をブレード内に形成する段階を含む。ダブテール内の空洞の部分が、第１の幅ＤＲを有する根元通路部分１２４と、該根元通路とシャンク内の空洞の部分１１４との間で延びる遷移通路部分１２２とを含み、シャンク内の空洞の部分が、根元通路の第１の幅よりも大きい第２の幅ＤＳを有するようになっている。【選択図】　　　図２
2004003486.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エーロフォイル（５０）、プラットフォーム（５２）、シャンク（５４）、及びダブテール（５６）を含み、前記プラットフォームが前記エーロフォイルと前記シャンクとの間で延び、前記シャンクが前記ダブテールと前記プラットフォームとの間で延び、前記ダブテールがガスタービンエンジン内にブレードを固定するための少なくとも１つの舌状部（８０）を含む、ガスタービンエンジン（１０）用のブレード（４２）を製造するための方法であって、
前記エーロフォイル、前記プラットフォーム、前記シャンク、及び前記ダブテールを貫いて延びる冷却空洞（１０２）を該ブレード内に形成する段階を含み、
前記ダブテール内に形成された前記空洞の部分が、第１の幅（ＤＲ）を有する根元通路部分（１２４）と、該根元通路と前記シャンク内に形成された前記空洞の部分（１１４）との間で延びる遷移通路部分（１２２）とを含み、前記シャンク内に形成された前記空洞の部分が、前記根元通路の第１の幅よりも大きい第２の幅（ＤＳ）を有しており、
前記冷却空洞を形成する該ブレードの内表面（１０４）の少なくとも一部を、耐酸化性環境皮膜の層で被覆する段階を更に含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
冷却空洞（１０２）を形成する前記段階が、前記根元通路の第１の幅（ＤＲ）が該根元通路（１２４）内で実質的に一定になるように、また前記遷移部分（１２２）が前記根元通路と前記シャンク内に形成された前記空洞の部分（１１４）との間で傾斜が付けられて該遷移部分の幅（ＤＳ）が該遷移部分内で変化するように、前記ダブテール（５６）内に該冷却空洞を形成する段階を更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
冷却空洞（１０２）を形成する前記段階が、前記ダブテールの遷移部分（１２２）と前記シャンク部分（５４）との間の接合部（１７０）が前記冷却空洞の一部を形成する弓形状を形成するように、該冷却空洞を形成する段階を更に含むことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
該ブレード（４２）の内表面（１０４）の少なくとも一部を被覆する前記段階が、前記ダブテール（５６）内の前記冷却空洞（１０２）の内表面の少なくとも一部を０．００１インチよりも大きい厚さを有する皮膜で被覆する段階を更に含むことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
該ブレード（４２）の内表面（１０４）の少なくとも一部を被覆する前記段階が、前記ダブテール（５６）内におけるライフサイクル疲労割れを減少させるのを助けるように、該ダブテール内の前記冷却空洞（１０２）の内表面を被覆する段階を更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ガスタービンエンジン（１０）用のブレード（４２）であって、
プラットフォーム（５２）と、
該プラットフォームから延びるシャンク（５４）と、
少なくとも１つの舌状部（８０）を含み、該ブレードの一端部と前記シャンクとの間で延びて、ガスタービンエンジン内に該ブレードを取り付けるためのダブテール（５６）と、
前記プラットフォームとブレード先端部（７０）との間で半径方向スパンにわたって延びる第１の側壁（６０）及び第２の側壁（６２）を含むエーロフォイル（５０）と、
前記ダブテール、前記シャンク、前記プラットフォーム、及び前記エーロフォイルにより該ブレード内に形成された冷却空洞（１０２）と、
を含み、
該冷却空洞が、前記ダブテール内に形成されたダブテール部分（１１２）と、前記シャンク及び前記プラットフォーム内に形成されたシャンク部分（１１４）と、前記エーロフォイル内に形成されたエーロフォイル部分（１１６）とを含み、前記シャンク部分が、前記エーロフォイル部分と前記ダブテール部分との間に流れ連通状態で結合され、前記ダブテール部分が根元通路（１２４）と遷移通路（１２２）とを含み、前記根元通路が第１の幅（ＤＲ）を有し、前記シャンク部分が前記根元通路の第１の幅よりも大きい第２の幅（ＤＳ）を有し、前記遷移通路が前記根元通路と前記シャンク部分との間に結合されている、
ことを特徴とするブレード（４２）。
【請求項７】
前記冷却空洞の根元通路の第１の幅（ＤＲ）が、前記冷却空洞（１０２）の正圧側（１３４）と該冷却空洞の負圧側（１３２）との間で測定され、該根元通路の第１の幅が、該根元通路（１２４）内で実質的に一定であることを特徴とする、請求項６に記載のブレード（４２）。
【請求項８】
前記冷却空洞のシャンク通路の第２の幅（ＤＳ）が、前記冷却空洞（１０２）の正圧側（１３４）と該冷却空洞の負圧側（１３２）との間で測定され、前記遷移通路（１２２）と前記シャンク部分（１１４）との接合部（１７０）が弓形状であることを特徴とする、請求項６に記載のブレード（４２）。
【請求項９】
前記冷却空洞の接合部（１７０）が、前記ブレードダブテール（５６）内で生じる作動応力を減少させるのを助けることを特徴とする、請求項８に記載のブレード（４２）。
【請求項１０】
前記ダブテール（５６）が、前記冷却空洞のダブテール部分（１１２）を形成する内表面（１０４）を更に含み、該ダブテールの内表面が、耐酸化性環境皮膜で被覆されていることを特徴とする、請求項６に記載のブレード（４２）。
【請求項１１】
前記ダブテール（５６）が、前記冷却空洞のダブテール部分（１１２）を形成する内表面（１０４）を更に含み、該ダブテールの内表面が、０．００１インチよりも大きい厚さを有する耐酸化性環境皮膜で被覆されていることを特徴とする、請求項６に記載のブレード（４２）。
【請求項１２】
前記冷却空洞（１０２）が、前記ダブテールの低サイクル疲労割れを減少させるのを助けるように構成されていることを特徴とする、請求項６に記載のブレード（４２）。
【請求項１３】
複数のブレード（４２）を含み、該ブレードの各々が、エーロフォイル（５０）、シャンク（５４）、及び該エーロフォイルと該シャンクとの間で延びるプラットフォーム（５２）を含み、該ブレードの各々が、冷却空洞（１０２）と、少なくとも１つの舌状部（８０）を含みかつ該ブレードの各々をエンジン内に固定するように構成されダブテール（５６）とを更に含み、前記シャンクが、前記プラットフォームと前記ダブテールとの間で延び、前記冷却空洞が、前記エーロフォイル、前記プラットフォーム、前記シャンク、及び前記ダブテール内に形成され、該冷却空洞が、流れ連通状態で結合されたダブテール部分（１１２）、シャンク部分（１１４）、及びエーロフォイル部分（１１６）を含み、前記冷却空洞のダブテール部分が、第１の幅（ＤＲ）を有する根元通路（１２４）と遷移通路（１２２）とを含み、前記冷却空洞のシャンク部分が、前記根元通路の第１の幅よりも大きい第２の幅（ＤＳ）を有し、前記冷却空洞の遷移通路が、前記根元通路と前記シャンク部分との間で傾斜が付けられていることを特徴とするガスタービンエンジン（１０）。
【請求項１４】
前記冷却空洞の根元通路の第１の幅（ＤＲ）が、前記冷却空洞（１０２）の正圧側（１３４）と負圧側（１３２）との間で測定され、前記冷却空洞のシャンク部分の第２の幅（ＤＳ）が、前記冷却空洞の正圧側と負圧側との間で測定され、前記根元通路の第１の幅が、該根元通路内で実質的に一定であることを特徴とする、請求項１３に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項１５】
前記冷却空洞の遷移通路（１２２）と前記冷却空洞のシャンク部分（１１４）との間の接合部（１７０）が、半径を形成することを特徴とする、請求項１４に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項１６】
前記冷却空洞（１０２）が、前記ブレード（４２）の各々の低サイクル疲労を減少させるように構成された厚さを有する耐酸化性環境皮膜で被覆されていることを特徴とする、請求項１４に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項１７】
前記冷却空洞（１０２）の少なくとも一部が、０．００１インチよりも大きい厚さを有する耐酸化性環境皮膜で被覆されていることを特徴とする、請求項１４に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項１８】
前記冷却空洞のダブテール部分（１１２）の少なくとも一部が、０．００１インチよりも大きい厚さを有する耐酸化性環境皮膜で被覆されていることを特徴とする、請求項１４に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項１９】
前記冷却空洞（１０２）の各々が、前記ブレードダブテール（５６）の各々内に生じる作動応力を減少させるのを助けることを特徴とする、請求項１４に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項２０】
前記冷却空洞（１０２）が、前記ダブテールの低サイクル疲労割れを減少させるのを助けるように構成されていることを特徴とする、請求項１４に記載のガスタービンエンジン（１０）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的にガスタービンエンジンに関し、より具体的には、ガスタービンエンジンに使用されるタービンブレードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
少なくとも幾つかの公知のガスタービンエンジンは、一連の流れ配列で、エンジンに入る空気流を加圧する高圧圧縮機と、燃料と空気との混合物を燃焼させる燃焼器と、該燃焼器から出る燃焼した混合物である空気流から回転エネルギーを取り出す複数のロータブレードを含むタービンとを有するコアエンジンを含む。タービンは燃焼器から出る高温空気流に曝されるので、タービンの構成部品は、高温空気流によって生じる熱応力を減少させるために冷却される。
【０００３】
回転ブレードは、冷却回路を通して冷却空気を供給される中空のエーロフォイルを含む。エーロフォイルは、冷却空洞を形成する側壁が境界となっている冷却空洞を含む。高圧タービンの構成部品のようなエンジンの構成部品を冷却することは、そのような部品を作るために使用されている材料に熱応力限界があるため必要である。一般的に、冷却空気は、圧縮機の出口から抽気された空気であって、該冷却空気は例えばタービンエーロフォイルを冷却するために使用される。タービンエーロフォイルを冷却した後、冷却空気は燃焼器下流のガス通路に再び流入する。
【０００４】
少なくとも幾つかの公知のタービンエーロフォイルは、該エーロフォイルを冷却するための冷却空気流を流す冷却回路を含む。より具体的には、エーロフォイル内の内部空洞は、冷却空気を導くための流れ通路を形成する。そのような空洞は、例えば多数の経路を有する蛇行通路を形成する。冷却空気は、エーロフォイルの根元部分を通って蛇行通路内へ導かれる。少なくとも幾つかの公知のエーロフォイル設計においては、冷却空洞の断面積を増大させてエーロフォイル部分に流入する冷却空気量を増大させるのを助けるために、根元部分とエーロフォイル部分との間には急激な遷移部がある。内部空洞には熱応力が生じることになるので、空洞を形成する壁は、冷却空洞内の酸化を防止するのを助けるために、環境皮膜で被覆されることができる。冷却通路の寸法形状故に、被覆工程中にエーロフォイルの根元部分内部にも皮膜が堆積する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
内部熱応力に耐えるのを助けるために、少なくとも幾つかの公知のブレードは、ほぼ０．００１インチに等しい厚さを有する環境皮膜の層で被覆される。そのような厚さの環境皮膜を施すことにより、空洞壁の酸化を防止して、ブレードのより高い作動温度区域内で生じるであろう熱的及び機械的応力に対してエーロフォイルが耐えるのを助ける。しかしながら、皮膜がより大きい厚さで施された場合には、環境皮膜の大きい厚さとダブテール内の急激な遷移との組合せにより、ダブテールの遷移区域内に応力が生じた時に、エーロフォイルの根元部分に早期の割れを引き起こすおそれがある。時間の経過と共に、連続稼動によりエンジン内に早期のブレード故障を招くことになる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの態様においては、ガスタービンエンジン用のブレードを製造する方法が提供される。ブレードは、エーロフォイル、プラットフォーム、シャンク、及びダブテールを含み、プラットフォームは、エーロフォイルとシャンクとの間で延び、シャンクは、ダブテールとプラットフォームとの間で延び、ダブテールは、エンジン内にブレードを固定するための少なくとも１つの舌状部を含む。この方法は、エーロフォイル、プラットフォーム、シャンク、及びダブテールを貫いて延びる冷却空洞をブレード内に形成することを含み、ダブテール内に形成された空洞の部分は、第１の幅を有する根元通路部分と、該根元通路とシャンク内に形成された空洞の部分との間で延びる遷移通路部分とを含み、シャンク内に形成された空洞の部分は、該根元通路の第１の幅よりも大きい第２の幅を有する。この方法は更に、冷却空洞を形成するブレードの内表面の少なくとも一部を、耐酸化性環境皮膜の層で被覆することを含む。
【０００７】
本発明の別の態様においては、ガスタービンエンジン用のブレードが提供される。このブレードは、プラットフォームと、該プラットフォームから延びるシャンクと、少なくとも１つの舌状部を含み、ブレードの一端部とシャンクとの間で延びて、ガスタービンエンジン内にブレードを取り付けるためのダブテールとを含む。ブレードは更に、プラットフォームとブレード先端部との間で半径方向スパンにわたって延びる第１の側壁及び第２の側壁を含むエーロフォイルと、ダブテール、シャンク、プラットフォーム、及びエーロフォイルによりブレード内に形成された冷却空洞（１０２）とを含み、該冷却空洞は、ダブテール内に形成されたダブテール部分と、シャンク及びプラットフォーム内に形成されたシャンク部分と、エーロフォイル内に形成されたエーロフォイル部分とを含み、シャンク部分は、エーロフォイル部分とダブテール部分との間に流れ連通状態で結合され、ダブテール部分は、根元通路と遷移通路とを含み、根元通路は第１の幅を有し、シャンク部分は該第１の幅よりも大きい第２の幅を有し、遷移通路は、根元通路とシャンク部分との間に結合されている。
【０００８】
本発明の更に別の態様においては、複数のブレードを含むガスタービンエンジンが提供される。ブレードの各々は、エーロフォイル、シャンク、及び該エーロフォイルと該シャンクとの間で延びるプラットフォームを含む。ブレードの各々は更に、冷却空洞と、エンジン内にブレードを固定するように構成された少なくとも１つの舌状部を含むダブテールとを含む。シャンクは、プラットフォームとダブテールとの間で延び、冷却空洞は、エーロフォイル、プラットフォーム、シャンク、及びダブテールによって形成され、流れ連通状態で結合されたダブテール部分、シャンク部分、及びエーロフォイル部分を含む。ダブテール部分は、第１の幅を有する根元通路と遷移通路とを含む。シャンク部分は、根元通路の第１の幅よりも大きい第２の幅を有し、遷移通路は、根元通路とシャンク部分との間で傾斜が付けられている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、ファン組立体１２、高圧圧縮機１４、及び燃焼器１６を含むガスタービンエンジン１０の概略図である。エンジン１０は更に、高圧タービン１８及び低圧タービン２０を含む。エンジン１０は、吸気側２８と排気側３０とを有する。１つの実施形態においては、エンジン１０は、オハイオ州シンシナチにあるＣＦＭ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌから市販されているＣＦＭ−５６型エンジンである。
【００１０】
作動時には、空気はファン組立体１２を通って流れ、加圧された空気が高圧圧縮機１４に供給される。高度に加圧された空気は、燃焼器１６に送られる。燃焼器１６からの空気流は、タービン１８及び２０を駆動し、タービン２０はファン組立体１２を駆動する。タービン１８は高圧圧縮機１４を駆動する。
【００１１】
図２は、ガスタービンエンジン１０（図１に示す）のようなガスタービンエンジンに使用できるロータ組立体４０の斜視図である。組立体４０は、ロータディスク４４内に取り付けられた複数のロータブレード４２を含む。１つの実施形態においては、ブレード４２は、ガスタービンエンジン１０の高圧タービンのロータブレード段（図示せず）を形成する。
【００１２】
ロータブレード４２は、ロータディスク４４から半径方向外向きに延び、ブレードの各々は、エーロフォイル５０、プラットフォーム５２、シャンク５４、及びダブテール５６を含む。各エーロフォイル５０は、第１の側壁６０及び第２の側壁６２を含む。第１の側壁６０は凸状であって、エーロフォイル５０の負圧側を形成し、第２の側壁６２は凹状であって、エーロフォイル５０の正圧側を形成する。側壁６０及び６２は、エーロフォイル５０の前縁６４とこれから軸方向に間隔をおいて配置された後縁６６とにおいて結合される。より具体的に言うと、エーロフォイル後縁６６は、エーロフォイル前縁６４から弦方向下流側に間隔をおいて配置されている。
【００１３】
第１の側壁６０及び第２の側壁６２は、それぞれプラットフォーム５２に隣接したブレード根元部６８からエーロフォイル先端部７０までスパンにわたって長手方向即ち半径方向外向きに延びる。エーロフォイル先端部７０は、内部冷却チャンバ（図２には図示せず）の半径方向外側の境界を形成する。冷却チャンバは、側壁６０と側壁６２との間でエーロフォイル５０内に境界付けられ、プラットフォーム５２とシャンク５４とを通ってダブテール５６内に延びる。より具体的には、エーロフォイル５０は、内表面（図２には図示せず）と外表面７４とを含み、冷却チャンバはエーロフォイルの内表面によって形成される。
【００１４】
各エーロフォイル５０が各それぞれのプラットフォーム５２から半径方向外向きに延びるように、プラットフォーム５２は、エーロフォイル５０とシャンク５４との間で延びる。シャンク５４は、プラットフォーム５２から半径方向内向きにダブテール５６まで延びる。ダブテール５６は、シャンク５４から半径方向内向きに延びて、ロータディスク４４に対してロータブレード４２を固定するのを助ける。より具体的には、各ダブテール５６は、該ダブテール５６から外向きに延び、それぞれのダブテールスロット８２内へ各ダブテール５６を取り付けるのを助ける少なくとも１つの舌状部８０を含む。例示的な実施形態においては、ダブテール５６は、上方ブレード舌状部８４の対と、下方ブレード舌状部８６の対とを含む。
【００１５】
図３はロータブレード４２の例示的な前縁の部分断面図である。図４はロータブレード４２の例示的な部分側面断面図である。図５は公知のロータブレード１００の一部の例示的な部分側面断面図である。各ブレード４２は、プラットフォーム５２、シャンク５４、及びダブテール５６を含む。上に述べたように、シャンク５４は、プラットフォーム５２とダブテール５６との間で延び、ダブテール５６は、シャンク５４から半径方向内向きにブレード４２の半径方向内端部１０１まで延びる。プラットフォーム５２、シャンク５４、ダブテール５６、及びエーロフォイル５０は中空であって、それらを貫いて延びる冷却空洞１０２を形成している。より具体的には、冷却空洞１０２は、ロータブレード４２内部で該ブレード４２の内表面により境界付けられている。冷却空洞１０２は、該冷却空洞１０２を複数の冷却チャンバ１０８に区画する複数の内壁部１０６を含む。冷却チャンバ１０８の内壁部１０６に対する寸法形状及び相互関係は、意図されたブレード４２の用途に応じて変わる。１つの実施形態においては、内壁部１０６はエーロフォイル５０と一体的に鋳造される。
【００１６】
ブレードの冷却空洞１０２はまた、ダブテール部分１１２、シャンク部分１１４、及びエーロフォイル部分１１６を含み、これらの部分は、冷却空洞のダブテール部分１１２に供給された冷却流体が、該ダブテール部分１１２とシャンク部分１１４とを経て、冷却空洞のエーロフォイル部分１１６内へ送られるように、互いに流れ連通状態で結合されている。冷却空洞のダブテール部分１１２は、互いに流れ連通状態で結合された根元通路部分１２０と遷移通路部分１２２とを含む。より具体的には、根元通路部分１２０は、ブレード端部１０１と遷移通路部分１２２との間で延びる複数の根元通路１２４を含み、遷移通路部分１２２は、根元通路部分１２０とシャンク部分１１４との間で延びる。
【００１７】
根元通路部分１２０は、冷却空洞１０２の負圧側壁１３２と正圧側壁１３４との間で測定された、実質的に一定の幅ＤＲを有する。より具体的には、幅ＤＲは、根元通路部分１２０の半径方向内端部１３８と該根元通路部分１２０の半径方向外端部１４０との間で測定されて、全長１３６にわたって実質的に一定である。根元通路部分の半径方向内端部１３８は、冷却空洞の喉部１４１に隣接し、根元通路部分の半径方向外端部１４０は、遷移通路部分１２２に隣接する。冷却空洞の喉部１４１は、ブレード端部１０１において下方ブレード舌状部８６間に形成され、根元通路部分の半径方向外端部１４０は、上方ブレード舌状部８４間に形成される。従って側壁１３２及び１３４は、該根元通路部分１２０内では実質的に平行である。
【００１８】
遷移通路部分１２２は、根元通路部分１２０から冷却空洞のシャンク部分１１４まで外向きに徐々に傾斜が付けられており、該シャンク部分１１４は、根元通路部分の幅ＤＲよりも大きい幅ＤＳを有する。従って、遷移通路部分１２２の幅ＤＴは、該遷移通路部分１２２の半径方向内端部１４２と半径方向外端部１４４との間で変化する。変化する遷移通路部分の幅ＤＴは、遷移通路部分１２２の全長にわたり根元通路部分の幅ＤＲより大きく、遷移通路部分の半径方向外端部１４４においてシャンク部分の幅ＤＳと等しい。遷移通路部分１２２は、該遷移通路部分の半径方向内端部１４２と半径方向外端部１４４との間で測定された長さ１４６を有する。より具体的には、遷移通路部分の長さ１４６と、予め定められた半径で遷移通路部分１２２と根元通路部分１２０との間に形成された弓形状の接合部１５６との組合せにより、遷移通路部分１２２が根元部分１２０とシャンク部分１１４との間で外向きに徐々に傾斜することが可能になる。更に、遷移通路部分の長さ１４６は、弓形状の接合部１７０が遷移通路部分１２２とシャンク部分１１４との間に形成されることを可能にする。
【００１９】
ロータブレード１００は公知であり、ブレード４２と実質的に同じである。従って、ブレード１００は、プラットフォーム５２、シャンク５４、及びダブテール５６を含む。更に、ブレード１００は、冷却空洞１０２と実質的に同様であって、ブレード１００の内表面２０４によって境界付けられた冷却空洞２０２を含む。ブレードの冷却空洞２０２はまた、エーロフォイル部分１１６、ダブテール部分２１２、及びシャンク部分１１４を含み、これらの部分は、冷却空洞のダブテール部分２１２に供給された冷却流体が、ダブテール部分２１２とシャンク部分１１４とを経て、冷却空洞のエーロフォイル部分１１６内へ送られるように、互いに流れ連通状態で結合されている。冷却空洞のダブテール部分２１２は、互いに流れ連通状態で結合された根元通路部分２２０と遷移通路部分２２２とを含む。より具体的には、根元通路部分２２０は、ブレード端部１０１と遷移通路部分２２２との間で延び、遷移通路部分２２２は、根元通路部分２２０とシャンク部分１１４との間で延びる。
【００２０】
根元通路部分の半径方向内端部１３８は、冷却空洞の喉部１４１に隣接し、根元通路部分の半径方向外端部１４０は、遷移通路部分２２２に隣接する。冷却空洞の喉部１４１は、ブレード端部１０１において下方ブレード舌状部８６間に形成され、根元通路部分の半径方向外端部１４０は、上方ブレード舌状部８４間に形成される。
【００２１】
遷移通路部分２２２は、根元通路部分１２０から冷却空洞シャンク部分１１４まで外向きに拡大する。従って遷移通路部分２２２の幅２４０は、該遷移通路部分１２２の半径方向内端部２４２と半径方向外端部２４４との間で変化する。遷移通路部分の幅２４０は、根元通路部分の幅ＤＲより大きい。遷移通路部分２２２は、該遷移通路部分の半径方向内端部２４２と半径方向外端部２４４との間で測定された長さ２４６を有する。この長さ２４６は遷移通路部分の長さ１４６よりも短いから、遷移通路部分２２２は、該遷移通路部分の幅２４０が該遷移通路部分の半径方向外端部２４４においてシャンク部分の幅ＤＳと等しくなるように、根元通路部分２２２からシャンク部分１１４まで外向きに急激に拡大する。急激に遷移する結果、遷移通路部分２２２と根元通路部分２２０との間に下方コーナ部２５６が形成され、遷移通路部分２２２とシャンク部分１１４との間に上方コーナ部２５８が形成される。更に、長さ２４６は遷移通路部分の長さ１４６より短いから、上方コーナ部２５８は上方ブレード舌状部８４間に形成される。
【００２２】
ブレード４２の作製中にエーロフォイルの内表面１０４は、耐酸化性環境皮膜の層で被覆される。１つの実施形態において、耐酸化性環境皮膜は、ミシガン州ホワイトホールにあるＨｏｗｍｅｔ　Ｔｈｅｒｍａｔｅｃｈから市販されているアルミニド皮膜である。例示的な実施形態において、耐酸化性環境皮膜は、気相アルミニド蒸着法によりエーロフォイルの内表面に施される。弓形状の接合部１５６及び１７０と遷移通路部分１２２との組合せにより、ブレード１００内で許容できる厚さよりも大きい厚さで耐酸化性環境皮膜が施されることが可能になる。具体的には、ブレード１００内部においては、環境皮膜の厚さは０．００１インチよりも小さい値に制限されることが知られている。しかしながら、ブレード４２の内部においては、０．０１５インチの厚さに皮膜を施すことができるようになる。厚さが増したことにより、ブレード１００に施される皮膜の厚さを制限するために使用される製造上の皮膜制御は、ブレード４２内部においては機能を低下させることができ、従ってブレード１００と比較してブレード４２の全体的な製造コストは低減されることになる。
【００２３】
空洞１０２の作製中には、コア（図示せず）がブレード４２内に鋳込まれる。このコアは、液体セラミック及び黒鉛のスラリーをコア型具（図示せず）内に射出して作られる。このスラリーは、加熱されて中実のセラミックエーロフォイルコアを形成する。このエーロフォイルコアが、エーロフォイル型具（図示せず）内に懸架され、このセラミックエーロフォイルコアを囲むようにホットワックスがエーロフォイル型具内に射出される。ホットワックスは凝固して、内部にセラミックコアを懸架した状態でエーロフォイル（図示せず）を形成する。
【００２４】
内部にセラミックコアを有するワックスエーロフォイルは、次にセラミックスラリー内に浸漬され、かつ引き上げられて乾燥される。この工程が数回反復されて、ワックスエーロフォイルを覆ってシェルが形成される。次いでこのシェルからワックスが融かし出されて、内部にコアを懸架した成形型が残り、その成形型内に溶融金属が注入される。金属が固化した後、シェルを割って取り去り、またコアが除去される。
【００２５】
エンジン作動中には、冷却流体が、冷却空洞の根元通路部分１２０を通してブレード４２内に供給される。１つの実施形態においては、冷却流体は、圧縮機１４（図１に示す）のような圧縮機からブレード４２に供給される。ブレードダブテール５６内に入った冷却流体は、根元通路部分１２０と遷移通路部分１２２とを通って、冷却空洞のシャンク部分１１４内に流れる。次に冷却流体は、冷却空洞のエーロフォイル部分１１６内に形成された冷却チャンバ１０８内に流れる。高温の燃焼ガスがブレード４２に衝突するので、ブレード内表面１０４の作動温度が上昇する。作動温度の上昇にも拘わらず、耐酸化性環境皮膜は、ブレード内表面１０４の酸化を減少させるのを助ける。
【００２６】
更に、作動中には、該エンジン作動中に発生する応力がブレードダブテール５６内にも生じるおそれがある。ブレード１００と比較してブレード４２内の耐酸化性環境皮膜の厚さを増大させたことにより、ブレードダブテール５６内における材料劣化を防止し、それによってブレード４２の疲労寿命を維持するのを助ける。より具体的には、弓形状の接合部１５６及び１７０は、ブレードダブテール５６内の耐酸化性環境皮膜の割れを制限し、従ってブレード４２の有効寿命を延ばすのを助ける。更に、作動中には、ブレード１００のコーナ部２５６及び２５８と比較して、弓形状の接合部１５６及び１７０は、ダブテール５６内に生じる作動応力を減少させるのを助け、従って、ブレード４２の有効寿命を延ばすのも助ける。
【００２７】
上述したブレードは、コスト効果が高くかつ高い信頼性がある。ブレードは、該ブレードのダブテール内部の少なくとも一部に形成された冷却空洞を含む。ダブテール内に形成された冷却空洞は、該冷却空洞の様々な部分間に弓形状の遷移部を含む。これらの弓形状の遷移部は、公知のロータブレードと比較して、ダブテール内に生じるおそれがある作動応力を減少させるのを助ける。更に、弓形状の遷移部は、公知のブレードの場合と比較して、ブレードの内表面に耐酸化性環境皮膜のより厚い層を施すことを可能にする。弓形状の接合部は、ブレードダブテール内のより厚い皮膜層の割れを減少させるのを助ける。その結果、環境皮膜と組合せたブレードの寸法形状の設計により、コスト効果と高い信頼性がある方式で、熱疲労寿命を維持して、エーロフォイルの有効寿命を延ばすのを助ける。
【００２８】
本発明を様々な具体的な実施形態に関して説明してきたが、本発明が特許請求の範囲の技術思想及び技術的範囲内で変更を加えて実施可能であることは、当業者には明らかであろう。なお、特許請求の範囲に記載された符号は、理解容易のためであってなんら発明の技術的範囲を実施例に限縮するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガスタービンエンジンの概略図。
【図２】図１に示すガスタービンエンジンに使用できるタービンロータ組立体の斜視図。
【図３】図２に示すタービンロータ組立体に使用できるロータブレードの例示的な側面断面図。
【図４】図３に示すロータブレードの例示的な前面断面図。
【図５】公知のロータブレードの一部の例示的な前面断面図。
【符号の説明】
４０　ロータ組立体
４２　ロータブレード
４４　ロータディスク
５０　エーロフォイル
５２　プラットフォーム
５４　シャンク
５６　ダブテール
６０　エーロフォイルの負圧側
６２　エーロフォイルの正圧側
６４　前縁
６６　後縁
６８　ブレード根元部
７０　エーロフォイル先端部
８０　ダブテール舌状部
８２　ダブテールスロット
【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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