(57)【要約】【課題】  本発明は、タービンブレード（１０）用先端キャップ（１００）を提供する。【解決手段】  本先端キャップ（１００）は、約０．０７９インチ（２ミリメートル）未満の厚さを有するＨＳ−１８８薄板材料（１７５）と、薄板材料（１７５）内に配置された６個の孔（１１０）とを含むことができる。孔の直径は、１．０６ミリメートル（０．０４インチ）ほどである。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２ミリメートル（０．０７９インチ）未満の厚さを有するＨＳ−１８８薄板材料（１７５）と、
前記薄板材料（１７５）内に配置された複数の孔（１１０）と、
を含むタービンブレード（１０）用先端キャップ（１００）。
【請求項２】
前記複数の孔（１１０）が、６個の孔（１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０）を含む、請求項１記載の先端キャップ（１００）。
【請求項３】
前記複数の孔（１１０）の各々が、１．０６ミリメートル（０．０４インチ）の直径を有する、請求項１記載の先端キャップ（１００）。
【請求項４】
前記薄板材料（１７５）が、約０．０６２インチ（１．５７ミリメートル）の厚さを有する、請求項１記載の先端キャップ（１００）。
【請求項５】
前記複数の孔（１１０）が、表Ｉに記載した座標値に従った、前記薄板材料（１７５）上の位置を有する、請求項１記載の先端キャップ（１００）。
【請求項６】
薄板材料（１７５）と、
前記薄板材料（１７５）内に配置された複数の孔（１１０）と、を含み、
前記複数の孔（１１０）が、表Ｉに記載した座標値に従った、前記薄板材料（１７５）上の位置を有する、
タービンブレード（１０）用先端キャップ（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンブレード又はバケットに関し、より具体的には、その中に多数の冷却孔を有するタービンブレード先端キャップに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービン構成部品は、それを通る燃焼ガス流の非常に高い温度に曝される。構成部品は、一般的に構造健全性を維持しかつ寿命を延ばすために冷却空気流によって冷却される。冷却空気流の効果的な使用は、タービンブレードの寿命を延ばすことができるだけでなくエンジンの全体的な運転コストを低減するのを促進することができる。
【０００３】
ガスタービンブレード又はバケットは、冷却における特有の技術的課題を有する。先端部分は、一般的に先端キャップを含み、さらに先端キャップから離れるように半径方向に延びる先端スキーラを含むことができる。先端スキーラは、万一タービン運転中に先端間隙が減少した場合における摩擦許容範囲を形成する。先端スキーラはさらに、スキーラへのアクセスが一般的に制限されるので先端冷却の課題を増大させる。
【０００４】
公知の冷却方法は、一般的に先端キャップ内に配置された幾つかの孔を含む。孔は、一般的にブレード内部の１つ又は複数の冷却通路から先端キャップを貫通して延びる。しかしながら、タービンの正常運転時に存在する応力及び高温により、公知の先端キャップ内には過度の酸化、割れ及びクリープ膨れが生じる可能性がある。
【０００５】
冷却することに加えて、先端キャップ内の孔は、ブレード内の塵埃を放出することを可能にする。この放出作用によりさらに、全体効率を向上させることができる。先端キャップはまた、ブレードコア部を塞ぐ働きもする。このような塞ぐ機能は、鋳造の場合に必要となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、先端キャップの形状を最適化する要望がある。先端キャップは、それを貫通する冷却流体流を最適化し、塵埃を放出することを可能にし、かつ材料特性の改善をもたらすことができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
従って、本発明は、タービンブレード用先端キャップを提供する。本先端キャップは、約０．０７９インチ（約２ミリメートル）未満の厚さを有するＨＳ−１８８薄板材料と薄板材料内に配置された多数の孔とを含むことができる。
【０００８】
先端キャップは、６個の孔を含むことができる。孔の各々は、約０．０４インチ（約１．０６ミリメートル）の直径を有することができる。孔は、表Ｉに記載した座標値に従って薄板材料上に配置することができる。薄板材料は、約０．０６２インチ（約１．５７ミリメートル）の厚さを有することができる。先端キャップをタービンブレードに取付けるために電子ビーム溶接によって溶接部を形成することができる。
【０００９】
別の実施形態では、タービンブレード用先端キャップを提供することができる。先端キャップは、薄板材料と薄板材料内に配置された多数の孔とを含むことができる。孔は、表Ｉに記載した座標値に従った、薄板材料上の位置を有することができる。
【００１０】
薄板材料は、約０．０７９インチ（約２ミリメートル）未満の厚さを有することができる。この厚さは、約０．０６２インチ（約１．５７ミリメートル）とすることができる。薄板材料は、ＨＳ−１８８薄板材料を含むことができる。孔の各々は、約０．０４インチ（約１．０６ミリメートル）の直径を有することができる。
【００１１】
更に別の実施形態では、タービンブレードを提供することができる。タービンブレードは、翼形部と翼形部の第１の端部の周りに配置された先端キャップとを含むことができる。先端キャップは、約０．０７９インチ（約２ミリメートル）未満の厚さを有する薄板材料とその中に配置された多数の孔とを含むことができる。６個の孔を用いることができる。
【００１２】
孔は、約０．０４インチ（約１．０６ミリメートル）の直径を有することができる。孔は、表Ｉに記載した座標値に従って薄板材料上に配置することができる。薄板材料は、約０．０６２インチ（約１．５７ミリメートル）の厚さを有することができる。電子ビーム溶接によって形成された溶接部により、先端キャップを翼形部の第１の端部に取付けることができる。
【００１３】
本発明のこれら及びその他の特徴は、図面及び特許請求の範囲と関連させて以下の好ましい実施形態の詳細な説明を検討することにより、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】
【００１４】
ここで、個別の図全体を通して同じ符号が同様の要素を示す図面を参照すると、図１は、従来技術のガスタービンバケット又はブレード１０を示す。バケット又はブレード１０は、正圧側面１４及び負圧側面１６を有する翼形部分１２を含むことができる。翼形部１２はまた、翼形部１２をロータに取付けるための基部１８を含むことができる。基部１８は、翼形部１２とブレード１０をロータに取付けるための根元２２とを剛性支持するプラットホーム２０を有することができる。
【００１５】
外端部分２４において、翼形部１２は、先端キャップ２６を有することができる。先端キャップ２６は、それを貫通して配置された多数の冷却孔２８を有することができる。冷却孔２８は、先端キャップ２６を冷却しかつそれを通して塵埃を放出するためにブレード１０の内部からの冷却空気流の通過を可能にする。さらに、スキーラ先端３０により、先端キャップ２６を囲むことができる。具体的には、先端キャップ２６は、スキーラ先端３０によって囲まれた先端陥凹部３２内に配置することができる。
【００１６】
図２〜図４は、本発明の先端キャップ１００の実施例を示す。先端キャップ１００は、一般的に翼形部１２又はその一部分の形状を有する。先端キャップ１００は、それを貫通して延びる多数の冷却孔１１０を有することができる。具体的には、第１の冷却孔１２０、第２の冷却孔１３０、第３の冷却孔１４０、第４の冷却孔１５０、第５の冷却孔１６０及び第６の冷却孔１７０である。冷却孔１１０は、先端キャップ１００に沿って特定の位置を有することができる。下の表Ｉは、図示するように、各冷却孔１１０についての点Ａからのインチで（及びミリメートルで）表したＸ及びＹ座標の座標値を示す。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
各冷却孔１１０は、約０．０４インチ（±約０．００２インチ）（約１．０６ミリメートル±約０．０５ミリメートル）の直径を有することができる。冷却孔１１０は、先端キャップ表面に対してほぼ垂直な状態で先端キャップ１００を貫通することができる。これらの冷却孔１００の位置により、先端キャップ１００の冷却が最適になることが判った。
【００１９】
先端キャップ１０は、約０．０６２インチ（約１．５７ミリメートル）の厚さを有することができる。また、先端キャップ１００の厚さにより、先端キャップ１００の冷却が最大になることが判った。
【００２０】
先端キャップ１００は、薄板材料１７５から作ることができる。具体的には、ＨＳ−１８８薄板材料（ＡＭＳ５６０８）である。ＨＳ−１８８は、金属合金、具体的にはＨａｙｎｅｓ  Ｓｕｐｅｒ  Ａｌｌｏｙとすることができる。この材料は、優れた耐酸化性及び溶接性を有する。（公知の先端キャップは、約０．０５インチ（約１．２７ミリメートル）の厚さを有するＩＮ６２５を用いていた。）さらに、この材料を先端キャップ１００に使用することにより、耐酸化性及び溶接性が向上するだけでなく先端キャップ１００の冷却が最大になることも判った。
【００２１】
先端キャップ１００は、ニューヨーク州スケネクタディ所在のＧｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｍｐａｎｙから販売されている「７ＦＡ＋Ｅ」型タービンの第１段ブレードのようなバケット又はブレード１０に用いることができる。このようなタービンでは、９２個のブレード１０及び先端キャップ１００を用いることができる。
【００２２】
図２〜図４に示すように、先端キャップ１００は、ブレード１０の先端陥凹部３２内部に配置することができる。先端キャップ１００は、陥凹部３２を完全には埋めることはできない。むしろ、第２の先端キャップ１８０も用いることができる。先端キャップ１００は、陥凹部３２内部で先端キャップ棚１９０上に配置し、１つ又はそれ以上の溶接部２００によって所定の位置に保持することができる。電子ビーム溶接又は類似の溶接方法を用いることができる。
【００２３】
先端キャップ１００はまた、現用のブレード１０を補修するのに用いることができる。酸化、変形及び冷却孔２８深さについて、現用の先端キャップ２５を評価することができる。必要な場合には、現用の先端キャップ２５を取外して、本発明の先端キャップ１００と交換することができる。このような交換によっても、バケット又はブレード１０の全体寿命を増大させることができる。
【００２４】
材料の選定、材料の厚さ、冷却孔１１０の数及び冷却孔１１０の位置を個々にまた全体的に組合せることにより、耐酸化性及び耐クリープ性を改善した本発明の先端キャップ１００を得ることができる。この向上した耐性により、ブレード１０の寿命を延ばしまたタービンの全体効率を向上させることができる。
【００２５】
以上の説明は、本発明の好ましい実施形態のみに関連していることを理解されたく、また多数の変更及び特許請求の範囲に示す参照符号は、本発明の技術的範囲を狭めるためのものではなくそれらを容易に理解するためのものであることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】その中に冷却孔を備えた先端キャップを有する従来技術のタービンブレードの斜視図。
【図２】タービンブレードに配置した、本明細書に記載したような先端キャップの上面図。
【図３】図２のタービンブレード内部の先端キャップの側面断面図。
【図４】図２のタービンブレード内部の先端キャップの別の側面断面図。
【符号の説明】
【００２７】
１０  ガスタービンバケット又はブレード
１２  翼形部
１４  正圧側面
１６  負圧側面
１８  基部
３０  スキーラ先端
３２  先端陥凹部
１００  先端キャップ
１１０  冷却孔
１７５  薄板材料
１８０  第２の先端キャップ
１９０  先端キャップ棚
２００  溶接部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005248958.tif 000007
【外国語明細書】
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