(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属母材を含むタービンバケット（１０）内の応力を低減する方法であって、当該方法が、
（ａ）１以上のポケット（１１）が形成されたタービンバケット（１０）を準備する段階と、
（ｂ）前記バケットについてチューニングすべき振動数を選択する段階と、
（ｃ）前記バケットを前記選択した振動数にチューニングするのに有用な繊維の配向を決定する段階と、
（ｄ）前記バケット内の１以上のポケット（１１）を、樹脂マトリックス（１８）中に連続繊維（１６）を配向させたポリマー複合材料（１４）で充填する段階であって、前記繊維の配向が、前記バケットの前記選択した振動数チューニングにより決定される、段階と
を含んでおり、得られたバケットが前記選択した振動数をもつ、方法。
【請求項２】
タービンの機械的減衰性を向上させるように、前記選択した振動数の異なる第１の群のバケットと第２の群のバケットとを含む複数のバケットについて、前記段階（ａ）〜（ｄ）を繰り返すことをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
予め選択された振動数にチューニングされた複数のバケット（１０）を含む、蒸気タービン用のバケット組立体であって、前記バケットが、樹脂マトリックス（１８）中に結合された連続繊維（１６）を有するポリマー複合材料（１４）で充填された１以上のポケット（１１）を有する金属母材を含み、前記樹脂マトリックス中の繊維が、前記バケットが前記予め選択された振動数をもつように配置されていて、前記繊維が、少なくとも２つの方向に配向していて、第１の方向に配向した繊維が、第１の方向とは異なる第２の方向に配向した繊維よりも多い、バケット組立体。
【請求項４】
前記複数のバケットが、第１の振動数にチューニングされた第１の群（２２）のバケットと、異なる第２の振動数にチューニングされた第２の群（２４）のバケットとを含み、前記バケットが、タービンの機械的減衰を向上させるように列として組み立てられる、請求項３記載のバケット組立体。
【請求項５】
前記第１の群のバケットが、前記第２の群のバケットと交互に配置されるように、前記バケットが組み立てられる、請求項４記載のバケット組立体。
【請求項６】
前記第１の群及び第２の群の各々の群に属するバケットが、同一の外部空気力学的形状及び輪郭を有し、第１の群のバケットが第２の群のバケットとは異なる複合材料（１４）を有する、請求項４記載のバケット組立体。
【請求項７】
前記第１の群のバケットが、同一の外部空気力学的形状及び輪郭を有し、第１の群のバケットが第２の群のバケットよりも高い強度の複合材料を有する、請求項４記載のバケット組立体。
【請求項８】
前記第１の群のバケットが、同一の外部空気力学的形状及び輪郭を有し、第１の群のバケットが第２の群のバケットとは異なる方向に配向された繊維（１６）を有する、請求項４記載のバケット組立体。
【請求項９】
前記複合材料（１４）が、異なる層内で異なる方向に配向された繊維（１６）を有する複数の異なる織物材料の層（４０、４２）を含む、請求項３記載のバケット組立体。
【請求項１０】
前記複合材料（１４）が、マトリックス（１８）内に準等方性積層又は不規則配向のいずれかの長繊維を含み、少なくとも２つの別個の組の前記バケット（１０）が、バケット列の正味振動数応答を低下させる構成で配列される、請求項３記載のバケット組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、総括的にはタービンバケット内の応力を低減するための方法及び装置に関し、より具体的には、複合材料を使用して、そのような応力を低減しかつバケット振動数を減衰させるための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンバケット（ブレード）は、大きな遠心荷重及び振動応力を受け、またバケットに対する流れ入射角が変動する環境内で作動する。振動応力は、これらの荷重及び応力がバケットの固有振動周波数（固有共振振動数）に近づいた時に増大する。バケットが共振状態で振動する時の振動応力の大きさは、システム内に存在する減衰量（この場合、減衰作用には、材料的、空気力学的及び機械的な要素が含まれる）と刺激レベルとにほぼ比例する。連続結合型バケットの場合には、振動の周波数（振動数）は、ブレードシステム全体の関数であり、必ずしも個々のブレードの関数ではない。
【０００３】
ハイブリッドバケットは、主として金属基体で作られているが、少なくとも１つの「ポケット」が非金属複合材料充填材で充填されたタービンバケット（例えば、蒸気タービンバケット又はガスタービンバケット）を含む。充填材は、元の翼形部表面を有する複合材料マトリックスを得るために、連続ガラス、カーボン、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）又はその他の繊維で補強したポリイミド又はその他のタイプのポリマー樹脂（又は、それらの組合せ）を含むことができる。今日では、複合材料マトリックスは、ウィンデージ（バケットの低流量高速「空転」）状態の間に高いバケット温度を有するタービンにおいて使用するように設計されている。しかしながら、そのような高剛性耐熱複合材料は、金属に対して良好に接着しない。
【０００４】
複合材料で作られたタービンブレードに関する多くの特許が発行されている。例えば、「ガスタービン用の多要素ブレード」の名称の米国特許第５，７２０，５９７号には、金属及び発泡体で作られた航空機用ガスタービンブレードが記載されており、ブレードには、複合材料外皮、耐侵食性皮膜又はその両方が設けられている。また「蒸気タービン用の多要素ブレード」の名称の米国特許第６，１３９，７２８号には、米国特許第５，７２０，５９７号に開示されたのと同様であるが、蒸気タービン用のものである構成が開示されている。しかしながら、これらの特許のいずれも、振動数チューニング及び／又は減衰の利点については記載又は示唆していない。同様に、「異なる密集度の区域を有する蒸気タービンブレード配列」の名称の米国特許第５，９３１，６４１号には、複合材料で製作された蒸気タービンブレードが記載されているが、この特許もまた、振動数チューニング又は減衰については論じていない。さらに、「埋設リブを備えたハイブリッドブレード」の名称の欧州特許第ＥＰ１１５２１２３  Ａ２号には、ハイブリッド法が記載されているが、蒸気又はガスタービンブレードに対する振動数チューニング或いはハイブリッド法の適用については記載されていない。さらに、これらの特許のどれも、繊維を配向するための何らかの方法又は手段を提示していないし、また混合チューニング法を使用して１組のバケットのうちのバケットの固有振動数を変更するために配向又は積層法を使用することができるという知見についても全く開示していない。
【特許文献１】米国特許第５，７２０，５９７号公報
【特許文献２】米国特許第６，１３９，７２８号公報
【特許文献３】米国特許第５，９３１，６４１号公報
【特許文献４】欧州特許第ＥＰ１１５２１２３  Ａ２号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
１つの態様では、本発明の幾つかの構成は、金属母材を有するタービンバケット内の応力を低減する方法を提供する。本方法は、バケット内の１つ又は複数のポケットを、樹脂マトリックス内に連続繊維を有するポリマー複合材料で充填する段階を含み、繊維は、バケットの事前選択した振動数チューニング法及びバケットの減衰法の少なくとも１つにより決定された配向を有する。
【０００６】
別の態様では、本発明の幾つかの構成は、チューニング済みタービンブレードを提供する。本ブレードは、少なくとも１つのバケットを含む。１つ又はそれ以上のバケットは、樹脂マトリックス内に結合された連続繊維を有するポリマー複合材料で充填された１つ又は複数のポケットを備えた金属母材を有する。繊維は、バケットの事前選択した振動数チューニング法及び混合振動数チューニング法の１つにより決定された配向を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本明細書で使用する場合、数詞がない又は「少なくとも1つの」という形で記載した要素又は段階は、そうではないことを明記していない限り、複数のそのような要素又は段階を除外するものではないと理解されたい。さらに、本発明の「１つの実施形態」（又は、「他の実施形態」）という表現は、同様に記載の特徴を組み込んだ付加的な実施形態の存在を除外するか、又は本発明に関連して記載したその他の特徴を除外するかのいずれかと解釈されることを意図していない。さらに、そうではないことを明記しない限り、特定の特性を有する１つ又は複数の要素を「含む」又は「有する」実施形態は、その特性を有しない追加的なそのような要素を含むことができる。
【０００８】
本発明の幾つかの構成では、また図１及び図２を参照すると、連続的に結合した（連続結合型）タービンブレード２０の列又は独立したタービンブレード２０をチューニングする方法を提供し、本方法は、振動の振幅の減少及び／又は減衰特性を促進する。本方法は、ハイブリッドバケット１０の構成において方向性のある繊維１６の配向を使用する段階を含む。バケット１０は、１つ又は複数のポケット１１を備えた金属母材で作ることができ、ポケットは、ポリマー複合材料で充填することができる。複合材料１４は、ポリイミドベースの複合材料又は別の好適な材料タイプとすることができる。複合材料１４は、ガラス、カーボン、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）又はその他の繊維のような繊維１６を含み、これらの繊維は、例えば樹脂マトリックス内に結合される。繊維１６は、単一層内に、複数の層内に、１つ又はそれ以上の織物層内に或いはマトリックス１８全体にわたって含有させることができる。繊維１６の配向は、特定の方式でバケット１０をチューニングするのを可能にするように選択され、かつ／又はバケットの組を「混合チューニング」するように使用することができる。言い換えると、繊維配向は、バケット１０の事前選択したチューニングにより決定される。振動数特性は、本発明の幾つかの構成では、複合材料１４の積層及び硬化の間に繊維１６の配向を調整することによって制御される。本発明の幾つかの構成では、繊維１６の配向及び／又は織物１６の織り方をファインチューニングすることによって、これらの繊維で作られた織物において異なる方向の強度及び弾性係数を制御することが可能になる。
【０００９】
同様に、本発明の幾つかの構成では、また図３〜図７を参照すると、個々のバケット１０の振動数をチューニングするために、繊維１６の特定の配向を使用する。「混合チューニング」は、１つの振動数特性を有する特定の群２２を別の振動数を有する１つ又はそれ以上のその他の群２４と組み合わせる段階を含む。次に、群２２及び２４のブレード２０は、タービン２６（例えば、蒸気タービン又はガスタービン）の機械的減衰性を向上させるのを可能するように、列として組み立てられる（例えば、交互に）。所望の「混合チューニング」の最終結果に応じて、１つ又は２つよりも多い異なる群のブレード２０が存在するようにすることができる。
【００１０】
本発明の構成は、環境が許せばその他の蒸気タービン又はガスタービンのバケット又はブレード（例えば、ガスタービンの前方段圧縮機ブレード）で使用することができる。
【００１１】
本発明の幾つかの構成は、空気力学的形状及び効率を変更せずに、連続結合型バケット１０又は独立型バケット１０の列の固有振動数及び動的応答性の離調（デチューニング）を可能にする。また、本発明の幾つかの構成は、空気力学的形状及び効率を変更せずに、バケット１０の列を個々にチューニングすること又は設計要件を満たすことができない特定のモードをチューニングすることを可能にする。
【００１２】
本発明の幾つかの構成は、複合材料の配向を用いてハイブリッドバケットのポケット区域の剛性を制御して、空気力学的効率を変更せずに個々のバケット振動数をチューニングすることを可能にする。繊維１６は、特定のバケット固有振動数を制御することになる特定の方向における剛性を制御するような様々な方法で配向することができる。複合材料１４は、繊維タイプ、織り方及び配向に基づいて、異なる方向において大きく異なる強度及び弾性係数を有するように設計することができる。
【００１３】
図４〜図６を参照すると、本発明の幾つかの構成は、列内のブレード２０の固有振動数を混合チューニングすることによって、そのブレード列（連続結合型又は独立型）の空気−弾性応答の抑制を促進することを可能にする。これらの構成は、繊維１６の強化剛性を調整するハイブリッド長尺バケット１０設計を使用する。この調整は、繊維材料１６、織り方及び配向の様々な組合せを使用して異なる方向における剛性を制御することによって達成することができる。振動数及び特性が変化するバケット１０はまた、ブレード群の固有振動数を変えるために使用することができる（前掲の米国特許第５，９３１，６４１号は、ハイブリッドバケット基体の設計について記載している）。本発明のこれらの構成では、少なくとも２つの別個の群２２及び２４のブレード２０が製作される。各群２２、２４は、同一の空気力学的形状及び外部輪郭を有するが、ポケット付きブレード２０内に異なる複合材料充填材１４を含み、それによって２つ（又は、それ以上）のブレード群２２及び２４の固有振動数を意図的に変える。例えば、本発明の幾つかの構成では、一方の群２２は、より高い強度又は「より高い剛性」の複合材料１４を使用するが、他方の群２４は、より低い剛性又はより高い減衰性の材料１４を使用する。また例えば、幾つかの構成では、第１の群２２は、１つの方向に配向された繊維１６を使用し(図４参照)、第２の群２４は、第２の方向に配向された繊維１６を使用する。従って、それら本来の固有振動数の差異を利用するように、２つ又はそれ以上のブレード２０の集団を意図的に製造しかつ論理的に組み立てて、ブレードの空気力学的特性に悪影響を与えずに、同期及び非同期振動に対するブレード応答を減衰するようにする。
【００１４】
本発明の様々な構成では、個々のバケットの一次固有振動数、連続結合型バケット列の特定のモードチューニング又はその両方を変更するために、繊維配向、処理法又はその両方が使用される。従って、幾つかの構成では、複合材料積層体は、好ましい方向に整列したより多くの繊維を有し、このことが、関心のある方向における剛性に影響を与え、それによって振動数を制御し又はシフトさせる。本発明の幾つかの構成は、異なる方向に配向された幾つかの異なる織物材料層を使用し、それによって２つ又はそれ以上の方向における剛性に影響を与えて、これらの方向の各々において剛性を異なる状態に制御するのを可能にする。
【００１５】
本発明の幾つかの構成では、また図６を参照すると、マトリックス内での準等方性積層長繊維（［０／４５／９０／−４５］ｎのような、ここでｎは、反復積重ね回数である）又は不規則配向長繊維（シート状にモールドした複合物つまり「ＳＭＣ」のような）が、主として上記のような「混合チューニング」手段として利用される。少なくとも２つの別個の組のバケット及びその対応する固有振動数応答が、そのバケット列の正味振動数応答を低下させるように選択した方式で配列される。
【００１６】
幾つかの構成では、バケット列を混合チューニングするために、繊維配向が使用される。より具体的には、主としてブレードの正圧側面に沿った陥凹部分つまり「ポケット」を備えた２つ又はそれ以上の組のブレード群が、リング状に組み立てられる。これらのブレード群は、タービンの段におけるバケットの組を含む。１つのブレード群は、他の１つ又は複数の組よりも高い共振振動数又は減衰特性を有する。１つの実例構成では、１つのブレード群は、１つの固有振動数が２つの「回転当り（／ｒｅｖ）」基準（例えば、４／ｒｅｖ分割及び５／ｒｅｖ分割）の間に均等に置かれるように構成され、一方、別のブレード群は、別の組の「回転当り（／ｒｅｖ）」刺激（３／ｒｅｖ分割及び４／ｒｅｖ分割回のような）について均等に置かれるように構成された交互の繊維積層配向を有する。固有の異なる減衰性及び振動数応答性は、複合樹脂マトリックス内において異なる繊維材料及び配向を使用する時に生じる。複合繊維織物は、樹脂結合剤と共に使用されて、「ポケット形成」加工の前に存在していた所望の翼形部形状を形成する。
【００１７】
図には、様々なブレード／ポケットの幾何学的形状構成の実施例を示している。図７は、タービン装置内の低圧最終段バケットの典型的な位置を示している。本発明の構成は、温度が許容されるだけ十分に低く、またバケットサイズが許容されるだけ十分に大きいようなタービンの多くの段で使用することができる。本発明の構成はまた、単流式タービンにおいても使用することができる。
【００１８】
本発明の幾つかの構成は、金属と複合材料との間の接着層内における剪断応力を低減すると共に、バケットに対する複合材料の能動的な機械的固定を行う方法を提供する。本発明の構成は、１つ又はそれ以上の異なる繊維又は織糸配向の層からなる複合材料マトリックスに対して適用可能である。
【００１９】
本発明の幾つかの構成では、また図８及び図９を参照すると、ハイブリッドバケット１０構造の幾何学的な貫通「窓」１２及びポケット１１の構成を示している。これらの構成の幾つかにおけるポケット１１は、流路表面との接合部分５６までの緩やかな傾斜を有する。窓１２は、バケット１０に対する複合材料１４の能動的な機械的取付けを助ける。加えて、窓１２は、複合材料１４と金属バケット１０との間の接着層内における剪断応力を低減する。
【００２０】
本発明の幾つかの構成は、ダイ積層（ｄｉｅ  ｌａｙｅｒｅｄ）複合材料１４とバケット１０との間の機械的接合面の改善を促進する複数窓１２構成を備えている。複合材料１４の高い剛性により、バケット１０壁を貫通することが可能になる。（ハイブリッドバケットを有する少なくとも１つの先行技術の構成では、低い耐熱性及び非常に低い剛性を有するポリマーが使用されている。この先行技術の構成における可撓性低温ポリマーではバケット壁を貫通することは不可能である。）
本発明の幾つかの構成では、ハイブリッドバケット１０のポケット１１の幾何学的形状構成は、バケット壁５２を完全に貫通して延びる複数の「窓」１２を含む。ポケット１１は、その縁部の周りで凹状又は凸状のいずれかである。凹状又は凸状構成の選択は、複合材料積層工程の間にいずれが最も有利であるか及び／又はいずれが最も良好な保持特性を有するかに応じて、実験的に行うことができる。窓１２は、ポケット１１及びバケット設計上における応力集中を最少化又は少なくとも減少させるように選択した区域５４内に設置される。窓１２は、該窓１２を備えたバケットの有限要素解析法によって決定されるような様々な形状を有することができる。幾つかの構成では、窓１２は、実験テストによって決定されるような凹状面と凸状面との両方を窓の縁部の周りに使用する。
【００２１】
本発明の幾つかの構成では、複合材料１４は、樹脂結合剤／充填材１８を使用して層状に構成したガラス、カーボン、Ｋｅｖｌａｒ又はその他の材料のような織物１６を含む。層状複合材料１４は、例えば事前含浸した一方向テープ又は織物テープを使用して作られる。層状複合材料を作るための好適な方法の１つのその他の実施例には、注型時に繊維上に樹脂を射出する方法が含まれる。幾つかの構成では、耐熱ポリイミド基材が使用されるが、耐熱能力を有するその他のポリマーもまた好適である。
【００２２】
本発明の充填材に対する金属縁部設計の構成は、前縁において使用することに限定されるものではなく、それに限定されないが、外側寄り縁部を含む全ての縁部に適用可能である。内側寄り縁部は、「湿り」蒸気の半径方向外向きの流れを引き起こす遠心荷重による大きな入射角流又は純粋半径方向流を有する半径方向流れ場と出会うことになる。アンダーカットは、問題の縁部近くの翼形部の厚さに応じて、小さい又は大きい半径を有する。アンダーカットは、応力集中を減少させるような方法でポケットの背壁と徐々に同一面になることになる。
【００２３】
本発明の幾つかの構成は、複合材料がポケット内で硬化する間に、翼形部の両側面上に「コールシート（ｃａｕｌ  ｓｈｅｅｔ）」を有する。コールシートは、ポケットが機械加工された場所に翼形部形状を形成する。「ポケット形成」の前に存在していた翼形部形状を再形成するために、樹脂充填材が使用される。
【００２４】
さらに、本発明の幾つかの構成は、バケットポケット内への複合材料の付加的な機械的取付けを付加し、それによって複合材料と金属翼形部との間の接着層内における剪断応力を低減する方法を提供する。本発明の幾つかの構成はまた、バケット内での複合マトリックスの能動的な機械的保持を付加する。
【００２５】
従って、要約すると、また再び図１及び図２を参照すると、本発明の幾つかの構成は、金属母材を含むタービンバケット１０内の応力を低減する方法を提供する。本方法は、バケット１０内の１つ又は複数のポケット１１を樹脂マトリックス１８内に連続繊維１６を有するポリマー複合材料１４で充填する段階を含む。繊維１６は、バケットの事前選択した振動数チューニングにより決定された配向を有する。
【００２６】
図３〜図７を参照すると、本方法は、バケットの事前選択した振動数チューニング法が少なくとも第１の群２２のブレード２０と第２の群２４のブレード２０との間で異なっている複数のタービンブレード２０内の複数のタービンブレードバケット１０に対して反復することができる。さらに、幾つかの方法は、タービン２６の機械的減衰を達成するように、第１の群２２のブレード２０と第２の群２４のブレード２０とを組み立てる段階を含む。本方法はまた、第１の群２２からのブレード２０と第２の群２４からのブレード２０とを交互に組み立てる段階を含むことができる。また、幾つかの構成では、複数のタービンブレード２０は、同一の外部空気力学的形状及び輪郭を有し、またブレード２０は、少なくとも２つの群２２、２４を含み、１つの群２２は、他の１つ又は複数の群２４よりも高い強度又は剛性のいずれか又は両方を有する複合材料１４をバケット１０内に有する。複数のタービンブレード２０が同一の外部空気力学的形状及び輪郭を有しまたブレード２０が少なくとも２つの群２２、２４を含む本発明の幾つかの構成では、本方法はさらに、1つの群２２において他の１つ又は複数の群２４におけるのとは異なる方向に樹脂マトリックス１８内で繊維１６を配向する段階を含む。
【００２７】
図４〜図６を参照すると、本発明の幾つかの構成はさらに、より多くの繊維が異なる第２の方向３８よりも第１の好ましい方向３６に配向された状態の少なくとも２つの方向に配向された繊維１６で複合材料１４を補充する段階を含む。また、図１０を参照すると、本発明の幾つかの構成は、異なる層内で異なる方向に配向された繊維１６を有する複数の異なる織物材料の層４０、４２で複合材料１４を補充する段階を含む。複合材料１４は、準等方性積層体を含むことができ、本方法はさらに、バケット列の正味振動数応答を低下させるような構成で２つの別個の組のバケットを配列する段階を含むことができる。幾つかの構成では、複合材料は、不規則配向長繊維１６をマトリックス１８内に含み、本方法は、バケット列の正味振動数応答を低下させるような構成で２つの別個の組のバケットを配列する段階を含む。
【００２８】
別の態様では、また再び図１〜図７を参照すると、本発明の幾つかの構成は、チューニング済みタービンブレード２０を提供する。本ブレードは、１つ又は複数のポケット１１を備えた金属母材を含む少なくとも１つのバケット１０を有し、ポケット１１は、樹脂マトリックス１８内に結合された連続繊維１６を有するポリマー複合材料１４で充填される。繊維１６は、バケットの事前選択した振動数チューニングにより決定された配向を有する。本発明の幾つかの構成は、複数のタービンブレード２０を含み、この複数のタービンブレード２０は、少なくとも、第１の振動数にチューニングしたバケット１０を有する第１の群の２２ブレード２０と、異なる第２の振動数にチューニングしたバケット１０を有する第２の群２４のブレード２０とを含む。ブレード２０は、ガス又は蒸気タービン２６の機械的減衰を達成するように組み立てられる。幾つかの構成では、複数のバケット１０は、第１の群２２及び第２の群２４のみからなり、第１の群２２のバケット１０を有するブレード２０は、第２の群２４のバケット１０を有するブレード２０と交互に組み立てられる。本発明の幾つかの構成は、同一の外部空気力学的形状及び輪郭を有する複数のタービンブレード２０を含み、ブレード２０は、その各々がバケット１０内に異なる複合材料１４を有する少なくとも２つの群２２、２４を含む。本発明のさらに別の構成は、同一の外部空気力学的形状及び輪郭を有する複数のタービンブレード２０を含み、ブレード２０は、少なくとも２つの群２２、２４を含む。これらの構成では、１つの群２２は、他の１つ又は複数の群２４よりも高い強度又は剛性のいずれか又は両方を有する複合材料１４をバケット１０内に有する。さらに他の形態は、同一の外部空気力学的形状及び輪郭を有する複数のタービンブレード２０を含む。しかしながら、ブレード２０は、少なくとも２つの群２２、２４を含み、１つの群２２は、他の1つ又は複数の群２４とは異なる方向に配向された繊維１６を有する。
【００２９】
本発明の幾つかの構成は、タービンブレード２０を提供し、本タービンブレード２０では、複合材料１４は、より多くの繊維１６が異なる第２の方向３８よりも第１の好ましい方向３６に配向された状態で少なくとも２つの方向に配向された繊維１６を有する。同様に、また図１０を参照すると、本発明の幾つかの構成は、タービンブレード２０を提供し、本タービンブレード２０では、複合材料１４は、異なる層４０、４２内で異なる方向に配向された繊維１６を有する複数の異なる織物材料の層４０、４２を含む。
【００３０】
本発明のさらに他の構成は、複数のタービンブレード２０を提供し、本複数のタービンブレード２０では、複合材料１４は、マトリックス１８内に準等方性積層又は不規則配向のいずれかの長繊維１６を含む。少なくとも２つの別個の組のバケット１０が、バケット列の正味振動数応答を低下させる構成で配列される。
【００３１】
本発明のさらに別の構成は、タービンブレード２０を提供し、本タービンブレード２０は、その壁５２を完全に貫通した複数の窓ポケット１１を備えたバケット１０を有する。窓１２は、窓ポケット１１における応力集中を最少化するか又は少なくとも減少させる区域５４内に位置決めされ、またブレード２０はさらに、樹脂マトリックス１８と織物材料１６の層とを含む複合材料１４を含む。
【００３２】
従って、本発明の構成により、タービンバケット内の応力を低減すること並びに／或いは特にバケット振動数及び／又は減衰特性を変えることが可能になる。
【００３３】
様々な特定の実施形態に関して本発明を説明してきたが、本発明が特許請求の範囲の技術思想及び技術的範囲内の変更で実施することができることは、当業者には分かるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】タービンブレード内の複数窓ポケットの構成の斜視図。
【図２】図１に示すポケットのようなポケットを充填するのに使用した複合材料の一部分の斜視図。
【図３】本発明の幾つかの構成でタービン内に組み立てられた複数のブレード群の幾つかの斜視図。
【図４】一軸繊維配向の実施例を示す図。
【図５】二軸繊維配向の実施例を示す図。
【図６】準等方性繊維配向の実施例を示す図。
【図７】最終段バケットの位置を示す、双流式ＬＰ蒸気タービンの側面断面図。
【図８】点線が凹状接合面を表し、より具体的には貫通窓の１つを囲む実線が凸状接合面を表しまた貫通窓の２つを囲む点線が凹状接合面を表している、複数窓ポケットの構成の側面図。
【図９】複数窓を備えたバケット断面構成の上面図。
【図１０】複数の織物層を有する複合材料充填材の構成の部分側面図。
【符号の説明】
【００３５】
１０  バケット
１１  ポケット
１２  窓
１４  複合材料
１６  繊維
１８  マトリックス
２０  タービンブレード
２２  第１の群
２４  第２の群
２６  タービン
３６  好ましい方向
３８  第２の方向
４０  異なる層
４２  異なる層
５２  バケット壁
５４  領域
５６  境界部分
【図１】
0005322398.tif 000002
【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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