(57)【要約】本タービンバケット（２１０）は、翼形部（１８）と該翼形部との半径方向間にほぼ水平なプラットフォーム（１６）を有するシャンク部（１２）とを含み、シャンク部は、前方シャンク壁（２２４）及び後方シャンク壁（２２６）を有し、少なくとも後方シャンク壁（２２６）は、バケットの１つの側面から該バケットの反対側面まで凸面状に湾曲している。シャンク部（１２）には、後方シャンク壁（２２６）から延びる１つ又はそれ以上のエンジェルウイング（２０）が形成され、後方シャンク壁が、プラットフォーム（１６）の下方であるがエンジェルウイング（２０）の最上部よりも上方である区域内において凸面状に湾曲している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
翼形部（１８）と、前記翼形部との半径方向間にほぼ水平なプラットフォーム（１６）を有するシャンク部（１２）とを含み、
前記シャンク部が、前方シャンク壁（２２４）及び後方シャンク壁（２２６）を有し、
少なくとも前記後方シャンク壁（２２６）が、バケットの１つの側面から該バケットの反対側面まで凸面状に湾曲している、
タービンバケット（２１０）。
【請求項２】
前記シャンク部（１２）には、前記後方シャンク壁（２２６）から延びる１つ又はそれ以上のエンジェルウイング（２０）が形成され、前記後方シャンク壁が、前記プラットフォーム（１６）の下方であるが前記１つ又はそれ以上のエンジェルウイング（２０）の最上部よりも上方である区域内において凸面状に湾曲している、請求項１記載のタービンバケット。
【請求項３】
前記バケット（２１０）には、内部冷却キャビティ（２３８）が形成されている、請求項１記載のタービンバケット。
【請求項４】
前記翼形部（１８）が、前縁（３０）及び後縁（３２）を含み、前記後方シャンク壁（２２６）が前記後縁に近接して位置している、請求項１記載のタービンバケット。
【請求項５】
前記内部冷却キャビティが、前記シャンク部（１２）及び翼形部（１８）内に複数のキャビティを含み、前記キャビティ（２３８）の１つが前記後方シャンク壁（２２６）に近接して位置している、請求項３記載のタービンバケット。
【請求項６】
前記翼形部（１８）が前縁（３０）及び後縁（３２）を含み、前記後縁(３２)が、前記後方シャンク壁（２２６）からオーバーハングしている、請求項１記載のタービンバケット。
【請求項７】
前記翼形部（１８）が前縁（３０）及び後縁（３２）を含み、前記後縁(３２)が、前記後方シャンク壁（２２６）からオーバーハングしている、請求項３記載のタービンバケット。
【請求項８】
翼形部（１８）と、前記翼形部との半径方向間にほぼ水平なプラットフォーム（１６）を有するシャンク部（１２）とを含み、
前記シャンク部が、前方シャンク壁（２２４）及び後方シャンク壁（２２６）を有し、
前記後方シャンク壁（２２６）が、バケットの１つの側面から該バケットの反対側面まで凸面状に湾曲し、
前記シャンク部及び翼形部内に複数のキャビティを含む内部冷却キャビティ（３６）が設けられ、
前記キャビティ（２３８）の１つが前記後方シャンク壁（２２６）に近接して位置し、
さらに、前記翼形部（１８）が、前縁（３０）及び後縁（３２）を含み、
前記後縁が、前記後方シャンク壁からオーバーハングしている、
タービンバケット（２１０）。
【請求項９】
前記シャンク部（１２）には、前記後方シャンク壁（２２６）から延びる１つ又はそれ以上のエンジェルウイング（２０）が形成され、前記後方シャンク壁が、前記プラットフォームの下方であるが前記１つ又はそれ以上のエンジェルウイングの最上部よりも上方である区域内において凸面状に湾曲している、請求項８記載のタービンバケット。
【請求項１０】
前記翼形部（１８）が前縁（３０）及び後縁（３２）を含み、前記後縁(３２)が、前記後方シャンク壁（２２６）からオーバーハングしている、請求項９記載のタービンバケット。
【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ブレードに関し、具体的には応力低減のためのタービンブレード後方シャンク壁の設計改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機用エンジンにおける動力系タービン又はブレードのバケットが冷却空気用の中空のコアを必要とする場合、前方及び後方シャンク壁（カバープレート）に対してコア冷却キャビティを近接させることが問題となる可能性がある。たとえば、後方シャンク壁に最も近接した冷却キャビティは、後方壁と冷却キャビティとの間にほとんど十分でない薄い金属リガメントを形成し、高い応力部位を生じ、部品寿命の低下を引き起こすおそれがある。さらに、こうした状況は、翼形部根元後縁の応力緩和のための望ましい条件である、シャンク壁を翼形部後縁からアンダーカット状態にするのを妨げることになる。換言すると、後縁を後方シャンク壁からオーバーハングさせたいという願望と、コアキャビティと後方シャンク壁との間に十分な壁厚さを維持する要求とは相容れないことが多い。
【０００３】
特に翼形部根元後縁における応力の軽減には、熱応力を低下させるような部品の温度制御と翼形部後縁の負荷を軽減するように設計したジオメトリとの両方が必要である。
【０００４】
これに関連して、寄生リークはエンジン性能を低下させるので、タービンバケット又はブレードの密封が重要である。一般的に、隣接するバケット間のリークを低減するために、シールピンが使用される。従って、隣接するシャンクの端部を、バケットの凹面側から凸面側まで比較的近接するように接合することもまた欠かせない。
【特許文献１】特開平０８−２５４１０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、コアキャビティと後方シャンク壁との間に十分な壁厚さを維持しながら、回転タービン翼形部の根元後縁における応力を軽減する。本発明はまた、密封及びリーク低減のための合せ側面表面を維持する。より具体的には、本発明は、凸面状に湾曲した後方シャンク壁を使用し、この後方シャンク壁は、後方シャンク壁と最も近接する冷却キャビティとの間に付加的な材料を備え、また翼形部後縁のオーバーハングを増加させることを可能にする。後方壁は、バケットの１つの側面から他の側面まで湾曲して、隣接する端縁部が整列し、従って隣接するバケット間の密封を可能にすることができる。
【０００６】
幾つかのバケット用途では、前方シャンク壁についても同様に凸面状に湾曲した表面とすることが望ましい場合もあることが分かるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
従って、１つの態様では、本発明はタービンバケットに関し、本タービンバケットは、翼形部と該翼形部との半径方向間にほぼ水平なプラットフォームを有するシャンク部とを含み、シャンク部は、前方シャンク壁及び後方シャンク壁を有し、少なくとも後方シャンク壁は、バケットの１つの側面から該バケットの反対側面まで凸面状に湾曲している。
【０００８】
別の態様では、本発明はタービンバケットに関し、本タービンバケットは、翼形部と該翼形部との半径方向間にほぼ水平なプラットフォームを有するシャンク部とを含み、シャンク部は、前方シャンク壁及び後方シャンク壁を有し、後方シャンク壁は、バケットの１つの側面から該バケットの反対側面まで凸面状に湾曲し、シャンク部及び翼形部内に複数のキャビティを含む内部冷却キャビティが設けられ、キャビティの１つは、後方シャンク壁に近接して位置し、さらに、翼形部は、前縁及び後縁を含み、後縁は、後方シャンク壁からオーバーハングしている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に本発明について、後述する図面に関連して詳細に説明する。
図1は、通常、シャンク部１２、取付け部１４、プラットフォーム部１６及び翼形部（あるいは、単に「翼形」）１８を含む従来型のタービンバケット１０を示す。タービンロータホイール上に取付けられた状態でのバケットに関して、プラットフォーム部１６は、シャンク部１２と翼形部１８との半径方向間に位置し、翼形部１８は、プラットフォームの上面すなわち半径方向外側面に接合される。いわゆる「エンジェルウイング」すなわち密封フランジ２０、２２は、シャンク部１２のそれぞれ前方及び後方壁２４、２６から、離れるように軸方向に突出する。取付け部１４は、通常の「軸方向挿入」型のものとして示しており、タービンロータホイールの円周部上の相補形状溝（図示せず）と噛み合うように設計された「ファーツリー」部２８（取付け部はまた、ダブテール又は他の表面固定構成の形態とすることができる）を含む。本明細書に記載した本発明は、取付け部１４の構成によって限定されるものではないことを理解されたい。翼形部１８は、前縁３０及び後縁３２を有し、この翼形部の正圧側は凹面状表面３４になっている。
【００１０】
図２で最もよく分かるように、バケット１０には、内部冷却回路が形成され、この内部冷却回路は、シャンク部取付け部１４内のより大きい入口及び出口マニフォルド（図示せず）と連通しかつ上向きに翼形部１８内に延びる、シャンク部１２内の冷却通路すなわちキャビティ３６を含む。ここで特に関心があるのは、後方壁２６に近接して設置されたキャビティ３８である。図２及び図３は、キャビティ３８が、それらの間の比較的薄いリガメント４８を介して後方シャンク壁２６に非常に近接していることを示す。図３はまた、タービンホイール上に取付けられた時に、バケット１０のそれぞれのコーナ端縁部４０、４２がバケット１１０のコーナ端縁部１４０、１４２に緊密に整列した状態で、隣接するバケット１０及び１１０が緊密に整列している様子を示す。側面４４及び１４４間のスペースは、約０．０４０インチ程度とすることができ、上述したように、一般的にシールピン（図示せず）をこのスペース内に設置して、隣接するバケット間のリークを防止する。具体的には、１つが上述したように水平方向に配向され、他方が半径方向に配向されて、図３の端縁部４２及び１４２に近接したラジアル面間で接触する２つのシールピンがある。
【００１１】
図４は、図３と同様であるが、さらにバケット１０、１１０の翼形部１８、１１８を示す。この図において注目すべき点は、後縁３２の後方シャンク壁２６に対するオーバーハングの程度である。キャビティ３８と後方シャンク壁２６との間のリガメント４８の幅を増大させるために単に後方壁を延ばすだけでは、許容可能なオーバーハングを得ることができなくなることが分かるであろう。
【００１２】
次に図５に移ると、バケット２１０は、前方及び後方シャンク壁２２４、２２６が形成されていること以外の点ではバケット１０及び１１０と同様である。本発明によると、後方シャンク壁２２６は、側面から側面まで凸面状に湾曲している、つまり凸面が符号４６で示したタービンロータ中心線に対して軸方向に突出するようになっている。このことにより、最も近接した冷却キャビティ２３８と後方シャンク壁２２６との間のリガメント２４８が効果的に厚くなる。さらに、図６で明らかなように、後縁２３２は、従来技術の設計（図４参照）におけるよりも後方シャンク壁２２６に対して大きくオーバーハングさせることができる。同時に、バケット２１０のコーナ端縁部２４０、２４２は、依然として、隣接するバケット３１０の対向するコーナ端縁部３４０、３４２と正確に整列させることができる。
【００１３】
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することを意図するものであることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来型のタービンバケットの斜視図。
【図２】その後方コアキャビティと後方シャンク壁との間の最小壁厚さの位置で切断した、図１に示すバケットの拡大部分斜視図。
【図３】タービンホイール上に取付けられた状態での並んだ関係で示した、１対の従来型バケットの簡略部分平面断面図。
【図４】図３と同様であるが、バケットの翼形部において切断した図。
【図５】本発明の例示的な実施形態による湾曲した後方シャンク壁を有する２つの隣接したバケットの部分平面断面図。
【図６】図５と同様であるが、バケットの翼形部において切断した図。
【符号の説明】
【００１５】
１０、１１０、２１０、３１０  タービンバケット
１２  シャンク部
１４  取付け部
１６  プラットフォーム部
１８、１１８、２１８  翼形部
２０、２２  エンジェルウイング
２４、１２４、２２４  前方シャンク壁
２６、１２６、２２６  後方シャンク壁
３０  前縁
３２  後縁
３６  内部冷却キャビティ
３８、１３８、２３８  後方シャンク壁に最も近接したキャビティ
４０、４２、１４０、１４２、２４０、２４２、３４０、３４２  バケットのコーナ端縁部
４４、１４４  タービンバケットの側面
４８、２４８  リガメント
【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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【図６】
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【国際調査報告】
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2006524301.tif 000010