(57)【要約】【課題】セラミック製ブレードを有するブレード取付組立体を提供すること。【解決手段】ロータホイールにターボ機械ロータブレードを固定するための組立体及び方法が開示される。１つの実施形態において、ブレードとロータホイールとの間に配置されたアダプタ部材が提供され、該アダプタ部材が、ブレード取付部材に相補的なアダプタ取付スロットと、ロータホイール取付スロットに相補的なアダプタ取付部材とを含む。ロータホイール取付スロットに相補的なカバープレート取付部材と、アダプタ部材を係合するためのフックとを有するカバープレートが提供される。組み立てられたときに、カバープレート部材は、アダプタ部材と嵌合可能に係合し、アダプタ部材内にブレードを保持し、ロータホイール内に組立体を保持する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータホイール取付スロットを有するロータホイールにブレード取付部材を有するブレードを固定するための組立体であって、
前記ブレードと前記ロータホイールとの間に配置されたアダプタ部材を備え、該アダプタ部材が、
前記アダプタ取付部材に相補的なアダプタ取付スロットと、
前記ロータホイール取付スロットに相補的なアダプタ取付部材と
を含み、
前記組立体が更に、カバープレート部材を備え、該カバープレート部材が、
前記ロータホイール取付スロットに相補的なカバープレート取付部材と、
前記アダプタ部材を係合するため前記カバープレート取付部材の半径方向内向き端部上に配置されたフック形特徴要素と
を含み、前記フック形特徴要素が、前記カバープレート部材に対して前記アダプタ部材を軸方向に保持し、前記ブレード取付部材が、前記アダプタ取付スロットに軸方向に挿入され、前記カバープレート部材が、前記アダプタ部材の第１の面を嵌合可能に係合し、組み立てられた前記アダプタ取付部材及びカバープレート取付部材が、前記ロータホイール取付スロットに軸方向に挿入される、組立体。
【請求項２】
前記カバープレート部材が更に、前記フック形特徴要素に対して半径方向外向きに延びるパネルを含み、該パネルが、前記アダプタ取付スロット内で前記ブレード取付部材を軸方向に維持する、請求項１記載の組立体。
【請求項３】
前記アダプタ部材が更に、前記アダプタ取付部材と前記アダプタ取付スロットとの間で前記第１の面上に面取り部を含み、前記カバープレート部材が更に、前記アダプタ部材の第１の面上で前記面取り部を係合するため、前記フック形特徴要素と前記パネルとの間に配置された、前記カバープレート部材の嵌合面上に面取り部を含む、請求項２記載の組立体。
【請求項４】
前記カバープレート部材が、前記組立体を覆うシールを提供する、請求項２記載の組立体。
【請求項５】
前記ブレード取付部材が、単一タングダブテール構成を含む、請求項１記載の組立体。
【請求項６】
前記ロータホイール取付スロットの形状と前記ブレード取付部材の形状が互いに対して相補的でない、請求項５記載の組立体。
【請求項７】
前記ロータホイール取付スロットが、２タング構成、３タング構成、又はＴスロット構成のうちの１つを含む、請求項６記載の組立体。
【請求項８】
前記カバープレート部材が、金属合金を含む、請求項１記載の組立体。
【請求項９】
前記ブレードが、セラミック及びセラミックマトリックス複合材（ＣＭＣ）からなるグループから選択された非金属材料、又は金属合金のうちの１つを含む、請求項１記載の組立体。
【請求項１０】
前記ロータホイールが金属を含む、請求項１記載の組立体。
【請求項１１】
前記アダプタ部材が更に、前記アダプタ部材の第２の面上に壁を含み、前記アダプタ部材取付スロットが前記第１の面上だけ開放されているようにする、請求項１記載の組立体。
【請求項１２】
ターボ機械であって、
ステータ内に回転可能に装着されたロータを備え、該ロータが、
シャフトと、
前記シャフト上に装着された１以上のロータホイールと
を含み、前記１以上のロータホイールが、
ロータホイール取付スロットと、
前記ロータホイール取付スロットの形状に相補的でない形状のブレード取付部材を有するブレードと、
前記ブレード取付部材を前記ロータホイール取付スロットに固定するための組立体と
を含み、前記組立体が、
前記ブレードと前記ロータホイールとの間に配置されたアダプタ部材を備え、該アダプタ部材が、
前記ブレード取付部材に相補的であるアダプタ取付スロットと、
前記ロータホイール取付スロットに相補的なアダプタ取付部材と、
カバープレート部材と
を含み、該カバープレート部材が、
前記前記ロータホイール取付スロットに相補的なカバープレート取付部材と、
前記アダプタ部材を係合するため前記カバープレート取付部材の半径方向内向き端部上に配置されたフック形特徴要素と
を含み、前記フック形特徴要素が、前記カバープレート部材に対して前記アダプタ部材を軸方向に保持し、前記ブレード取付部材が、前記アダプタ取付スロットに軸方向に挿入され、前記カバープレート部材が、前記アダプタ部材の第１の面を嵌合可能に係合し、組み立てられた前記アダプタ取付部材及びカバープレート取付部材が、前記ロータホイール取付スロットに軸方向に挿入される、ターボ機械。
【請求項１３】
前記アダプタ部材が更に、前記アダプタ取付部材と前記アダプタ取付スロットとの間で前記第１の面上に面取り部を含み、前記カバープレート部材が更に、
前記アダプタ部材の第１の面上で前記面取り部と係合するため、前記カバープレート部材の嵌合面上に面取り部と、
前記アダプタ取付スロット内で前記ブレード取付部材を軸方向に維持するため前記カバープレート部材上の面取り部から半径方向外向きに延びるパネルと
を含む、請求項１２記載のターボ機械。
【請求項１４】
前記カバープレート部材が、前記組立体を覆うシールを提供する、請求項１３記載のターボ機械。
【請求項１５】
前記ブレード取付部材が、単一タングダブテール構成を含む、請求項１２記載のターボ機械。
【請求項１６】
前記ロータホイール取付スロットの形状と前記ブレード取付部材の形状が互いに対して相補的でなく、前記ロータホイール取付スロットが、２タング構成、３タング構成、又はＴスロット構成のうちの１つを含む、請求項１５記載のターボ機械。
【請求項１７】
前記カバープレート部材が、金属合金を含む、請求項１２記載のターボ機械。
【請求項１８】
前記ブレードが、セラミック及びセラミックマトリックス複合材（ＣＭＣ）からなるグループから選択された非金属材料、又は金属合金のうちの１つを含む、請求項１２記載のターボ機械。
【請求項１９】
前記ロータホイールが金属を含む、請求項１２記載のターボ機械。
【請求項２０】
前記アダプタ部材が更に、前記アダプタ部材の第２の面上に壁を含み、前記アダプタ部材取付スロットが前記第１の面上だけ開放されているようにする、請求項１２記載のターボ機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギー省により授与された契約第ＤＥ−ＦＣ２６−０５ＮＴ４２６４３号に基づき政府の支援を得て為された。政府は、本発明において一定の権利を有する。
【０００２】
本発明は全体的に、ガスタービンのようなターボ機械に関し、より詳細には、回転タービンブレードをロータホイールに取り付けるための組立体及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
ガスタービンのようなターボ機械における回転ブレードは、通常、作動中に極めて高温に曝される。従来、ブレード及び他の特徴要素は、高温用鋼鉄及びニッケル合金のような金属で製作されている。これらの金属製ブレードは、ブレードが作動中に溶融及び変形するのを防ぐため冷却通路を付加する必要がある。金属製ブレードの冷却要件によって提示されるエンジニアリング上の問題の代替手段には、金属製ブレード上にセラミックコーティングを使用すること、及び、例えばセラミックで製作された全体的に非金属のブレードを使用することが含まれていた。セラミック製ブレードは、ターボ機械における効率の向上をもたらす軽量化などの追加の利点を提供する。
【０００４】
金属製ブレードとロータホイールとの間の従来の継手は、複数のタング又は表面を有するモミの木状取付又は根元設計を使用している。例えば、３つのタング設計を用いることができる。対照的に、セラミック製ブレードは通常、単一のタングを有するダブテール設計を使用しており、この構成は、金属ホイールとセラミックブレードとの間の熱的不整合に起因したセラミックブレードの摩耗及び破断を生じ難い傾向がある。ターボ機械に非金属ブレードを備える利点にもかかわらず、モミの木状取付部材を有する金属ブレードを受け入れるよう設計された非金属ブレードダブテール及びロータホイールの相補的形状は、この際に問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７０９４０２１号明細書
【発明の概要】
【０００６】
本開示の第１の態様は、ロータホイール取付スロットを有するロータホイールにブレード取付部材を有するブレードを固定するための組立体を提供する。本組立体は、ブレードとロータホイールとの間に配置されたアダプタ部材を含み、該アダプタ部材が、アダプタ取付部材に相補的なアダプタ取付スロットと、アダプタ取付スロットとは反対側の端部上に配置されたロータホイール取付スロットに相補的なアダプタ取付部材とを有する。本組立体は更に、カバープレート部材を含み、該カバープレート部材が、ロータホイール取付スロットに相補的なカバープレート取付部材と、アダプタ部材を係合するためカバープレート取付部材の半径方向内向き端部上に配置されたフックとを有し、該フックが、カバープレート部材に対してアダプタ部材を軸方向に保持する。組み立て時には、ブレード取付部材が、アダプタ取付スロットに軸方向に挿入され、カバープレート部材が、アダプタ部材の前縁面を嵌合可能に係合し、組み立てられたアダプタ取付部材及びカバープレート取付部材が、ロータホイール取付スロットに軸方向に挿入される。
【０００７】
本開示の第２の態様は、ステータ内に回転可能に装着されたロータを備えたターボ機械を提供し、該ロータが、シャフトと、シャフト上に装着された１以上のロータホイールとを含み、１以上のロータホイールが、ロータホイール取付スロットと、ロータホイール取付スロットの形状に相補的でない形状のブレード取付部材を有するブレードと、ブレード取付部材をロータホイール取付スロットに固定するための組立体とを含む。本組立体は、ブレードとロータホイールとの間に配置されたアダプタ部材を含み、該アダプタ部材が、アダプタ取付部材に相補的なアダプタ取付スロットと、アダプタ取付スロットとは反対側の端部上に配置されたロータホイール取付スロットに相補的なアダプタ取付部材とを有する。本組立体は更に、カバープレート部材を含み、該カバープレート部材が、ロータホイール取付スロットに相補的なカバープレート取付部材と、アダプタ部材を係合するためカバープレート取付部材の半径方向内向き端部上に配置されたフックとを有し、該フックが、カバープレート部材に対してアダプタ部材を軸方向に保持する。組み立て時には、ブレード取付部材が、アダプタ取付スロットに軸方向に挿入され、カバープレート部材が、アダプタ部材の前縁面を嵌合可能に係合し、組み立てられたアダプタ取付部材及びカバープレート取付部材が、ロータホイール取付スロットに軸方向に挿入される。
【０００８】
本開示の第３の態様は、ロータホイール取付スロットを有するロータホイールにブレード取付部材を有するブレードを組み立てる方法を提供する。本方法は、ブレード取付部材に相補的なアダプタ取付スロットを含むアダプタ部材と、ロータホイール取付スロットに相補的なアダプタ取付部材とを提供するステップと、ロータホイール取付スロットに相補的なカバープレート取付部材と、カバープレート取付部材の半径方向内向き端部上に配置されたフックとを提供するステップとを含む。ブレード取付部材が、アダプタ取付スロットに軸方向に挿入され、カバープレート部材は、アダプタ部材の前縁面とカバープレート部材の後縁面とが嵌合可能に係合するようにアダプタ部材の前縁面上に載置される。カバープレート部材によって、ブレード取付部材がアダプタ取付スロット内に軸方向に維持される。次いで、アダプタ取付部材及びカバープレート取付部材がロータホイール取付スロットに軸方向に挿入される。
【０００９】
本発明のこれらの及びその他の態様、利点並びに顕著な特徴は、図面全体を通して同じ参照符号が同様な部品を指している添付図面と関連させて本発明の実施形態を開示した以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ガスタービンの断面図。
【図２】本発明の１つの実施形態による、ロータホイールにブレードを固定するための組立体の分解斜視図。
【図３】本発明の１つの実施形態による、ロータホイールにブレードを固定するための組立体の斜視図。
【図４】本発明の１つの実施形態による、ロータホイールにブレードを固定するための組立体の斜視図。
【図５】本発明の１つの実施形態による、ロータホイールにブレードを固定するための組立体の側面図。
【図６】本発明の１つの実施形態による、ロータホイールに固定されたブレードの斜視図。
【図７】本発明の１つの実施形態による、ロータホイールに固定されたブレードの側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の図面は縮尺通りではない点に留意されたい。当該図面は、本発明の典型的な態様のみを描くことを意図しており、従って、本発明の範囲を限定するものとみなすべきではない。図面では、同じ参照符号は、複数の図面にわたり同じ要素を示している。
【００１２】
本発明の１以上の実施形態は、ガスタービンの形態のターボ機械に関連した用途及びその作動に関して以下で説明する。更に、本発明の１以上の実施形態は、公称寸法のセットを含む、公称サイズに関連して以下で説明する。しかしながら、本発明は、あらゆる好適なタービン及び／又はエンジン（例えば、蒸気タービンなど）にも同様に適用可能である点は、当技術分野に精通し且つ本明細書における教示に関心がある当業者には理解されるはずである。更に、本発明の実施形態は、公称サイズ及び／又は公称寸法の種々のスケールにも同様に適用可能である点は、当技術分野に精通し且つ本明細書における教示に関心がある当業者には理解されるはずである。
【００１３】
図面を参照すると、図１は、ガスタービン１０の断面図を示している。タービン１０は、シャフト１４及び複数の軸方向に離間したロータホイール１８を有するロータ１２を含む。幾つかの実施形態において、各ロータホイール１８は、例えば、鋼鉄のような金属で製作することができる。複数の回転ブレード２０が各ロータホイール１８に機械的に結合される。より具体的には、ブレード２０は、各ロータホイール１８の周りを円周方向に延びる列状に配列される。複数の固定ベーン２２がシャフト１４の周りを円周方向に延び、ブレード２０の隣接する列間に軸方向に位置付けられる。
【００１４】
作動中、大気圧の空気は、圧縮機によって加圧され、燃焼段に送給される。燃焼段では、圧縮機から離れた空気は、空気に燃料を加えて結果として得られる空気／燃料混合気を燃焼させることにより加熱される。次いで、燃焼段における燃料の燃焼から結果として生じるガス流は、タービン１０を通って膨張し、そのエネルギーの一部を送給してタービン１０を駆動し、機械的出力を生成する。駆動トルクを生成するため、タービン１０は、１以上の段からなる。各段は、ベーン２２の列と、ロータホイール１８上に装着された回転ブレード２０の列とを含む。ベーン２２は、燃焼段からの流入ガスをブレード２０上に配向する。これによりロータホイール１８、その結果としてシャフト１４の回転が引き起こされて、機械的出力を生成する。
【００１５】
図２〜７は、ブレード２０をロータホイール１８の周りに円周方向配列で保持する組立体１００の種々の態様を示す。
【００１６】
図２に示すように、各ブレード２０は、ロータホイール１８（図１及び図６〜７）にブレード２０を固定するための雄側ブレード取付部材２８を含む。図６に示すように、各ロータホイール１８はまた、ブレード取付部材２８を挿入できる雌側ロータホイール取付スロット５２を含む。幾つかの実施形態において、ブレード取付部材２８は、ロータホイール取付スロット５２と相補的にすることができる。ブレード取付部材２８及びロータホイール取付スロット５２は、ブレード取付部材２８が、これが挿入される雌側ロータホイール取付スロット５２と同じ数のタング又は表面を有して、ブレード取付部材２８がロータホイール取付スロット５２と対向する面の間が締まり嵌めで嵌合可能に係合するという点で相補的である。例えば、ブレード取付部材２８及びロータホイール取付スロット５２は、それぞれ、雄側単一タングダブテール２７と、相補的に嵌合する雌側単一タングダブテールスロットとを含むことができる。このような実施例において、ブレード取付部材２８は、該ブレード取付部材２８とロータホイール取付スロット５２との間のこの締まり嵌めによって相補的なロータホイール取付スロット５２内に堅固に保持される。
【００１７】
図２〜７に示すような他の実施形態において、ブレード取付部材２８及びロータホイール取付スロット５２は、非相補的とすることができる。図２に示すように、ブレード取付部材２８は、単一のタング２７を備えた雄側ダブテール形状を有することができる。ロータホイール取付スロット５２は、限定ではないが、例えば、２つのタング（図示せず）又は３つのタング３８（図２）など、１つよりも多いタング３８を備えたモミの木状の幾何形状を含む、様々な非相補的（ブレード取付部材２８に対して）幾何形状の何れかを有することができる。他の実施形態では、ロータホイール取付スロット５２は、Ｔ型スロット構成を有することができる。
【００１８】
単一タング２７のブレード取付部材２８を複数タング３８のロータホイール取付スロット５２に挿入できるとしても、すなわち、単一タング２７がロータホイール取付スロット５２の何れかの寸法を超えないとしても、ブレード取付部材２８は、非相補的形状の間の嵌合不良に起因してロータホイール取付スロット５２内に堅固に保持されない。
【００１９】
加えて、ブレード取付部材２８及びロータホイール１８は、同じ又は類似の材料で製作される場合があり、そうでない場合もある。ブレード取付部材２８を含むブレード２０は、金属材料又は非金属材料の何れかで製作することができる。ブレード２０が非金属材料である幾つかの実施形態において、ブレード２０は、例えば、セラミックでコーティングされた金属、セラミック、又はセラミックマトリックス複合材（ＣＭＣ）とすることができる。このような非金属の実施形態は、単一タング２７のダブテール取付部材２８と共に利用することができる。ロータホイール１８は、例えば、鋼鉄又は金属合金のような金属で製作することができる。
【００２０】
ブレード２０をロータホイール１８に固定するために、特にブレード取付部材２８及びロータホイール取付スロット５２が非相補的である場合には、アダプタ部材３０を用いることができる。図２を再度参照すると、アダプタ部材３０は、ブレード２０上のブレード取付部材２８の形状に相補的な形状を有する雌側アダプタ取付スロット３２を含む。具体的には、アダプタ取付スロット３２は、ブレード取付部材２８の単一タング２７ダブテールに相補的な形状を有することができる。アダプタ部材３０はまた、アダプタ部材３０のアダプタ取付スロット３２とは反対側の端部上に雄側アダプタ取付部材３４を含むことができる。アダプタ取付部材３４の幾何形状は、ロータホイール取付スロット５２（図６）の形状及び幾何形状に相補的な形状及び幾何形状を有することができる。具体的には、アダプタ取付部材３４は、ロータホイール取付スロット５２に受けられるような形状及び寸法にされた複数タング３８のモミの木状形状を有することができる。種々の実施形態において、アダプタ取付部材３４は、単一タングダブテール構成、２タングのモミの木状構成、３タングのモミの木状構成、又はＴ型スロット構成を有することができる。ロータホイール取付スロット５２は、アダプタ取付部材３４を受けるような形状及び寸法にすることができる。本明細書で例示される相補的アダプタ取付部材及びスロットペアの特定の形状は、限定を意図するものではない。アダプタ取付スロット３２及びアダプタ取付部材３４の各々は、アダプタ部材３０に沿って実質的に軸方向で長手方向に延びる。
【００２１】
アダプタ部材３０は、アダプタ部材３０の軸方向両端上に配置される第１の面６０及び第２の面６２を含む。アダプタ部材３０が図３〜５に示すようにブレード２０に組み付けられると、アダプタ部材３０は、第１の面６０がブレード２０の前縁６４と実質的に整列し、第２の面６２がブレード２０の後縁６６と実質的に整列するようにブレード２０に対して配向することができる。
【００２２】
アダプタ部材３０が更に、第１の面６０上に面取り部３６を含むことができる。面取り部３６は、アダプタ取付部材３４とアダプタ取付スロット３２との間で第１の面６０に沿った角度を設け、アダプタ取付部材３４の軸方向長さが、アダプタ取付スロット３２を形成するアダプタ部材３０の半径方向外向き部分の軸方向長さよりも短くなるようにする。言い換えると、アダプタ取付スロット３２は、図５に示すように、第１の面６０付近のアダプタ部材３０の軸方向端部上でアダプタ取付部材３４よりも大きな軸方向長さを有し、このアダプタ取付部材３４を超えて延びる。
【００２３】
引き続き図５を参照すると、アダプタ部材３０の第２の面６２上では、アダプタ部材３０は、ブレード取付部材２８が第１の面６０側でアダプタ取付スロット３２に侵入し、且つ第２の面６２側の外に出るのを防ぐ固体面又は壁部３９を含む。図３〜７に示すように、ブレード取付部材２８は、アダプタ取付スロット３２用の開口を有する第１の面６０の側からアダプタ取付スロット３２内に軸方向に挿入される。ブレード取付部材２８は、アダプタ取付スロット３２の軸方向長さを実質的に完全に占有し、これを超えて延びることはない。本明細書において以下で更に考察されるように、アダプタ部材３０はまた、第２の面６２上に配置され、第２の面６２から軸方向外向き及び半径方向内向きに延びてフック形部材を形成する軸方向保持装置７０を含むことができる。
【００２４】
組立体１００は更に、図２に示すようなカバープレート部材４０を含むことができ、該カバープレート部材４０は、金属で製作することができ、より具体的には、種々の実施形態においてニッケル基超合金、チタンアルミナイド（ＴｉＡｌ）、又は他の好適な合金とすることができる。カバープレート部材４０は、ロータホイール取付スロット５２（図６に示す）の形状に実質的に相補的な形状を有するカバープレート取付部材４４を含み、また、アダプタ取付部材３４と幾何形状を実質的に共有する。パネル部材４２（図５）は、カバープレート取付部材４４から半径方向外向きに延び、組み付けられたときに第１の面６０を実質的に覆って、アダプタ取付スロット３２につながる第１の面６０の開口を塞ぐような形状及び寸法にされる。カバープレート部材４０は更に、カバープレート取付部材４４の半径方向内向き端部において、図３〜５のように組み付けられたときにアダプタ部材３０に向けて内向きにフック留めするフック４６を含む。
【００２５】
図２を再度参照すると、カバープレート部材４０は更に、カバープレート取付部材４４とパネル部材４２との間で該カバープレート部材４０の内面上に面取り部４８を含む。組立体１００が組み立てられると、図４〜５に示すように、カバープレート部材４０上の面取り部４８は、アダプタ部材３０の第１の面６０上の面取り部３６と嵌合可能に係合し、すなわち、面取り部４８は、アダプタ部材３０上の面取り部３６の角度と対向する角度で傾いている。
【００２６】
組み立てられると、パネル部材４２は、アダプタ部材３０（図３〜５）の第１の面６０を覆い、ブレード取付部材２８をアダプタ取付スロット３２内に軸方向に維持する。図５で最もよく示されるように、ブレード取付部材２８は、壁３９及びパネル部材４２間でアダプタ取付スロット３２内に保持され、カバープレート部材４０は、アダプタ部材３０と嵌合可能に係合する。更に、フック４６はアダプタ部材３０を係合し、アダプタ部材３０に対するカバープレート部材４０の軸方向位置を固定する。
【００２７】
図６〜７に示すように、組立体１００は、アダプタ取付部材３４及びカバープレート取付部材４４をロータホイール取付スロット５２に軸方向に挿入することによってロータホイール１８に固定される。組立体１００は、アダプタ部材３０及びロータホイール１８それぞれの上の軸方向保持装置７０、７２によってロータホイール取付スロット５２内に軸方向に保持される。軸方向保持装置７０は、図５で最も良く見られ、軸方向保持装置７２は、図６で最も良く見られる。上述のように、軸方向保持装置７０は、アダプタ部材３０の第２の面６２上に配置され、軸方向外向き及び半径方向内向きに延びるフック形状を形成する。ロータホイール１８上の軸方向保持装置７２は、同様の形状にされ、ロータホイール１８の外周付近に配置される。図７に示すように組み付けられると、軸方向保持装置７０、７２は、整列して、軸方向保持ケーブル（図示せず）の配置のため軸方向保持装置７０、７２とロータホイール１８との間のスペース７５を形成する。このようにして、アダプタ部材３０及びカバープレート部材４０は、ブレード２０をロータホイール１８に固定するのを可能にする。
【００２８】
カバープレート部材４０は、組立体１００及びロータホイール１８を覆ってシールを提供し、高温ガスが小さなスペースの中でもロータホイールスロット５２に漏洩するのを防ぐ。このシールは、高温ガスへの曝露に起因した破断又は損傷のリスクを最小限にしながら、異なる熱膨張係数を有する異なる材料から製作されたロータホイール１８とブレード１８の使用を可能にする。特別な形状にされたロータホイール取付スロット５２はタービン環境からの高温ガスに曝されることがないので、シールはまた、ロータホイール１８を製作できる可能性のある材料の範囲を広げることができる。
【００２９】
ブレード２０をロータホイール１８に取り付ける方法も提供される。ブレード２０は、ブレード取付部材２８を含み、ロータホイール１８は、ロータホイール取付スロット５２を含み、これらは、互いに対して非相補的な幾何形状を有することができる。図２に示すように、最初に、上述のようにブレード２０及びアダプタ部材３０が提供される。アダプタ部材３０は、ブレード取付部材２８に相補的な幾何形状を有するアダプタ取付スロット３２を含み、ブレード取付部材２８がアダプタ取付スロット３２に受けられるような形状及び寸法にされるようにし、アダプタ部材３０はまた、ロータホイール取付スロット５２に相補的なアダプタ取付部材３４を含み、アダプタ取付部材３４がロータホイール取付スロット５２内に受けられるような形状及び寸法にされるようにする。ロータホイール取付スロット５２に相補的な幾何形状を有するカバープレート取付部材４４を含むカバープレート部材４０も提供される。内向きに面するフック４６は、カバープレート取付部材４４の半径方向内向き端部上に配置される。
【００３０】
図３〜５に示すように、ブレード取付部材２８は、アダプタ取付スロット３２に軸方向に挿入され、ブレード取付部材２８がアダプタ取付スロット３２を充填して壁３９に当接する。次いで、カバープレート部材４０は、アダプタ部材３０の第１の面６０を覆って載置され、第１の面６０がカバープレート部材４０と嵌合可能に係合するようにする。特にパネル部材４２とすることができるカバープレート部材４０の一部は、アダプタ部材３０の第１の面６０上のアダプタ取付スロット３２の開放端部を覆い、このようにして、ブレード取付部材２８が滑り出るのを防止する。加えて、カバープレート部材４０は、組立体１００を覆ってシールを提供し、動作環境からの高温ガスが組立体内の小さなスペースに侵入するのを防止する。
【００３１】
このようにして組み立てられた組立体１００は、次に、図６〜７に示すようにロータホイール取付スロット５２に軸方向に挿入され、相補的なロータホイール取付スロット５２及びアダプタ取付部材３４／カバープレート取付部材４４が互いに係合する。これにより、ロータホイール１８に対してブレード２０が所定位置にロックされる。次に、組立体は、軸方向保持装置７０、７２及びロータホイール１８間に配置されたケーブルによってロータホイール１８に固定される。
【００３２】
上記の組立体１００及びブレード２０をロータホイール１８に組み立てる方法は、例えば、複数タング３８のモミの木状幾何形状のブレード根元を受け入れるよう設計されたロータホイールに単一タング２７ダブテール形状取付部材を有するブレードを改造することを可能にする。これにより、例えば、ロータホイールとは異なる取付幾何形状を有する非金属ブレード又は金属合金ブレードで既存のタービン１０を改造することができる。
【００３３】
本明細書で使用される用語「第１の」、「第２の」などは、どのような順序、数量、又は重要度を意味するものではなく、むしろ、１つの要素を別の要素と区別するために用いており、本明細書において数詞のない表現は、数量の限定を意味するものではなく、むしろ参照する要素の少なくとも１つが存在することを意味する。数量に関して使用する「約」という修飾語は、記載の数値を包含しており、前後関係によって決まる意味を有する（例えば、特定の数量の測定値に付随するある程度の誤差を含む）。本明細書で使用する場合の「数詞のない表現」の用語は、その用語が意味するものの単数及び複数の両方を含むことを意図しており、従って当該用語が意味するものの１つ又はそれ以上を含む（例えば、「冷却剤」は、１以上の冷却剤を含む）。本明細書に開示した範囲は、包括的であり且つ独立して組み合わせ可能である（例えば、「最大約２５ｍｍまでの又はより具体的には約５ｍｍ〜約２０ｍｍ」の範囲というのは、「約５ｍｍ〜約２５ｍｍ」の範囲の端点及び全ての中間値などを含む）。
【００３４】
本発明の種々の実施形態について説明してきたが、要素の種々の組み合わせ、変型形態、又は改善形態を実施することができ、更にこれらが本発明の範囲内にあることは、本明細書から理解されるであろう。加えて、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況又は物的事項を本発明の教示に適合するように多くの修正を行うことができる。本発明は、本発明を実施するために企図される最良の形態として開示した特定の実施形態に限定されるものではなく、また本発明は、提出した請求項の技術的範囲内に属する全ての実施形態を包含する。
【符号の説明】
【００３５】
１０  タービン
１２  ロータ
１４  シャフト
１８  ロータホイール
２０  ブレード
２２  ベーン
２７  単一タング
２８  ブレード取付部材
３０  アダプタ部材
３２  アダプタ取付スロット
３４  アダプタ取付部材
３６，４８  面取り部
３８  複数タング
３９  壁
４０  カバープレート部材
４２  パネル部材
４４  カバープレート取付部材
４６  フック
５２  根元ホイールスロット
６０  第１の面
６２  第２の面
６４  前縁
６６  後縁
７０，７２  軸方向保持装置
７４  スペース
１００  組立体
【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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【外国語明細書】
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