(57)【要約】【課題】  フラッタが軽減されたミッドスパンシュラウド組立体を提供する。【解決手段】  ミッドスパンシュラウド組立体１００は、スパーポケット１２２及びファスナ孔１１４を定める正圧側及び負圧側シュラウド本体１０４、１０６と、正圧側及び負圧側シュラウド本体１０４、１０６のスパーポケット１２２、１２６内に延びる第１及び第２の端部１２６、１２８とを有するスパー１１２とを含む。スパー１１２は、タービンブレード２８のボアホール５６を貫通して延び、ファスナ１１８は、正圧側シュラウド本体１０４のファスナ孔１１４、タービンブレード２８のファスナ開口部５８、及び負圧側シュラウド本体１０６のファスナ孔１１６を貫通して延び、正圧側及び負圧側シュラウド本体１０４、１０６を翼形部４０に対して保持するクランプ力を与える。【選択図】      図１
2016037965.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンブレード（２８）のためのミッドスパンシュラウド組立体（１００）であって、
スパーポケット（１２２）及びファスナ孔（１１４）を定める正圧側シュラウド本体（１０４）と、
スパーポケット（１２４）及びファスナ孔（１１６）を定める負圧側シュラウド本体（１０６）と、
前記正圧側シュラウド本体（１０４）の前記スパーポケット（１２２）内に延びる第１の端部（１２６）と、前記負圧側シュラウド本体（１０６）の前記スパーポケット（１２４）内に延びる第２の端部（１２８）とを有し、前記タービンブレード（２８）のボアホール（５６）を貫通して延びるように形成されたスパー（１１２）と、
前記正圧側シュラウド本体（１０４）の前記ファスナ孔（１１４）、前記タービンブレード（２８）のファスナ開口部（５８）、及び前記負圧側シュラウド本体（１０６）の前記ファスナ孔（１１６）を貫通して延びるように形成され、クランプ力を与えて、前記タービンブレード（２８）の正圧側壁（５２）に対して前記正圧側シュラウド本体（１０４）を、前記タービンブレード（２８）の負圧側壁（５４）に対して前記負圧側シュラウド本体（１０６）を保持するファスナ（１１８）と、
を備えるミッドスパンシュラウド組立体（１００）。
【請求項２】
前記正圧側シュラウド本体（１０４）の前記スパーポケット（１２２）内に定められた連結特徴部（１３２）をさらに含む、請求項１に記載のミッドスパンシュラウド組立体（１００）。
【請求項３】
前記負圧側シュラウド本体（１０６）の前記スパーポケット（１２４）内に定められた連結特徴部（１３２）をさらに含む、請求項１〜請求項２のいずれかに記載のミッドスパンシュラウド組立体（１００）。
【請求項４】
前記スパー（１１２）の前記第１及び第２の端部部分（１２６、１２８）のうちの少なくとも一方は、前記スパー（１１２）の軸方向中心線に関して半径方向外向きに延びる連結特徴部（１３６、１４０）を含む、請求項１〜請求項３のいずれかに記載のミッドスパンシュラウド組立体（１００）。
【請求項５】
前記スパー（１１２）の前記第１の端部（１２６）は、前記正圧側シュラウド本体（１０４）の前記スパーポケット（１２２）内に非固定状態で置かれる、請求項１〜請求項３のいずれかに記載のミッドスパンシュラウド組立体１００。
【請求項６】
前記スパー（１１２）の前記第２の端部（１２８）は、前記負圧側シュラウド本体（１０６）の前記スパーポケット（１２４）内に非固定状態で置かれる、請求項１〜請求項３のいずれかに記載のミッドスパンシュラウド組立体（１００）。
【請求項７】
前記正圧側シュラウド本体（１０４）は、前記タービンブレード（２８）の前記正圧側壁（５２）に沿うように形成された嵌合側面部（１０８）を含む、請求項１〜請求項６のいずれかに記載のミッドスパンシュラウド組立体（１００）。
【請求項８】
前記負圧側シュラウド本体（１０６）は、前記タービンブレード（２８）の前記負圧側壁（５４）に沿うように形成された嵌合側面部（１１０）を含む、請求項１〜請求項７のいずれかに記載のミッドスパンシュラウド組立体（１００）。
【請求項９】
前記スパー（１１２）の少なくとも一部は、非円筒形である、請求項１〜請求項８のいずれかに記載のミッドスパンシュラウド組立体（１００）。
【請求項１０】
正圧側壁（５２）、負圧側壁（５４）、ボアホール（５６）、及びファスナ開口部（５８）を有し、前記ボアホール５６及び前記ファスナ開口部（５８）が前記正圧側及び負圧側壁（５２、５４）を貫通して延びる、翼形部（４０）と、
ミッドスパンシュラウド組立体（１００）と、
を備えるタービンブレード（２８）であって、前記ミッドスパンシュラウド組立体（１００）は、
前記正圧側壁（５２）に沿うように形成された嵌合側面部（１０８）を有し、スパーポケット（１２２）及びファスナ孔（１１４）を定める正圧側シュラウド本体（１０４）と、
前記負圧側壁（５４）に沿うように形成された嵌合側面部（１１０）を有し、スパーポケット（１２４）及びファスナ孔（１１６）を定める負圧側シュラウド本体（１０６）と、
前記ボアホール（５６）を貫通して延び、前記正圧側シュラウド本体（１０４）の前記スパーポケット（１２２）内に置かれる第１の端部（１２６）と、前記負圧側シュラウド本体（１０６）の前記スパーポケット（１２４）内に置かれる第２の端部（１２８）とを含むスパー（１１２）と、
前記正圧側シュラウド本体（１０４）の前記ファスナ孔（１１４）、前記ファスナ開口部（５８）、及び前記負圧側シュラウド本体（１０６）の前記ファスナ孔（１１６）を貫通して延び、クランプ力を与えて、前記正圧側シュラウド本体（１０４）及び前記負圧側シュラウド本体（１０６）を対応する前記正圧側壁（５２）及び前記負圧側壁（５４）に対して保持するファスナ（１１８）と、
を備えるタービンブレード（２８）。
【請求項１１】
前記正圧側シュラウド本体（１０４）の前記スパーポケット（１２２）内に定められた連結特徴部（１３２）をさらに含む、請求項１０に記載のタービンブレード（２８）。
【請求項１２】
前記負圧側シュラウド本体（１０６）の前記スパーポケット（１２４）内に定められた連結特徴部（１３６）をさらに含む、請求項１０〜請求項１１のいずれかに記載のタービンブレード（２８）。
【請求項１３】
前記スパー（１１２）の前記第１及び第２の端部部分（１２６、１２８）のうちの少なくとも一方は、前記スパー（１１２）の軸方向中心線に関して半径方向外向きに延びる連結特徴部（１４０）を含む、請求項１０〜請求項１２のいずれかに記載のタービンブレード（２８）。
【請求項１４】
前記スパー（１１２）の前記第１の端部（１２６）は、前記正圧側シュラウド本体（１０４）の前記スパーポケット（１２２）内に非固定状態で置かれる、請求項１０に記載のタービンブレード（２８）。
【請求項１５】
前記スパー（１１２）の前記第２の端部部分（１２８）は、前記負圧側シュラウド本体（１０６）の前記スパーポケット（１２４）内に非固定状態で置かれる、請求項１０に記載のタービンブレード２８。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的にタービンブレードに関する。より詳細には、本発明は、タービンブレードのミッドスパンシュラウド組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンバケット又はタービンローターブレードとしても知られている回転タービンブレードは、ターボ機械のシャフトを回転させることによって高温燃焼ガス又は蒸気といった流動流体からのエネルギを機械的エネルギに変換する。ターボ機械は種々の作動モードに移行するので、タービンブレードは機械的応力及び熱的応力を受ける。
【０００３】
機械的応力は、定常状態の力と一緒に変動力によって引き起こされる場合がある。より具体的には、タービンブレードは、ノズルとしても知られている、タービンブレードの隣接する列の間に配置される固定ベーンの下流で不均一な流体流によって回転する際に変動力を受ける場合がある。ターボ機械に関する基本的な設計検討事項は、タービンブレードの固有周波数での共振、並びに強制応答及び／又は空力弾性不安定性で引き起こされる動的応力を回避又は最小にすることである。
【０００４】
例えば、回転タービンディスク上の各タービンブレードは、固定ベーンからの不均一流で回転する際に動的外力を受ける。タービンブレードは、不均一流の領域で回転する際に、例えば、応力、変位等の動的応答を提示する場合がある。加えて、タービンブレード付きディスクは振動状態になることができ、エネルギ蓄積が最大になる。このことは、応力又は変位が最大レベルであるブレード又はディスク領域によって例証され、ブレード又はディスクの励振力に対する抵抗力は最小である。このような状態は、共振状態として知られている。
【０００５】
解析又は経験的テストが、ターボ機械の作動時にタービンブレード及び／又はローターディスクが共振状態に遭遇する可能性があることを示す場合、共振に遭遇する可能性を最小にするのを助長するステップを採用することができる。例えば、シュラウドのセットは、タービンブレードの各々のスパンに沿って形成することができる。各シュラウドセットは、一般的に、円周方向に延びる一対のシュラウド、タービンブレードの負圧側面から突出した１つのシュラウド、及び同じタービンブレードの正圧側面から突出した１つのシュラウドを含む。シュラウドは、各タービンブレードのブレード根元部分及びブレード先端部分の中間に配置されるので、ミッドスパンシュラウドと呼ばれ場合が多い。しかしながら、ミッドスパンシュラウドは、スパンの物理的中間点だけでなく、タービンブレードスパンに沿って任意の位置に配置することができる。
【０００６】
一般的に、ミッドスパンシュラウドは、タービンブレードの固有周波数での共振、及び／又は変動力又は「フラッタ」によって引き起こされる動的応力を回避又は最小にするのに有効である。しかしながら、一般に、ミッドスパンシュラウドは、タービンブレードの部品として鋳造され、最終タービンブレードを製作するために追加の機械加工又は他の仕上げ工程を必要とする場合がある。このことは、タービンブレードの設計段階でのみ費用効果がある。加えて、ミッドスパンシュラウドの鋳造品は、既存のタービンブレードデザインに組み込むことができない。
【０００７】
タービンブレードにミッドスパンシュラウドを形成する別の方法は、タービンブレードに形成されたボアホールに支持部材を圧入する段階と、各シュラウドを支持部材に結合する段階とを含む。しかしながら、この方法は、タービンブレード上に望ましくない応力をもたらす可能性、及び／又はターボ機械の作動時にタービンブレードと圧入された支持部材との間の熱膨張の差によって、支持部材がボアボールから外れる可能性がある。従って、新規の又は既存のタービンブレードに結合して、フラッタを軽減するために周波数及びモード形を変更するようになった、及び／又はブラケット振動特性を変更するようになった、非鋳造又は非一体式のミッドスパンシュラウド組立体は有用であろう。
【０００８】
本発明の態様及び利点は、以下の説明において部分的に記載され、又は、本説明から明らかになることができ、或いは、本発明を実施することによって理解することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第８，６８４，６９２号明細書
【発明の概要】
【００１０】
本発明の１つの実施形態は、タービンブレードの翼形部のためのミッドスパンシュラウド組立体である。ミッドスパンシュラウド組立体は、スパーポケット及びファスナ孔を定める正圧側シュラウド本体と、スパーポケット及びファスナ孔を定める負圧側シュラウド本体とを含む。ミッドスパンシュラウド組立体は、正圧側シュラウド本体のスパーポケット内に延びる第１の端部と、負圧側シュラウド本体のスパーポケット内に延びる第２の端部とを有するスパーをさらに含む。スパーは、タービンブレードのボアホールを貫通して延びるように形成される。ファスナは、正圧側シュラウド本体のファスナ孔、タービンブレードのファスナ開口部、及び負圧側シュラウド本体のファスナ孔を貫通して延びるように形成され、クランプ力を与えて、タービンブレードの正圧側壁に対して正圧側シュラウド本体を、タービンブレードの負圧側壁に対して負圧側シュラウド本体を保持する。
【００１１】
本発明の別の実施形態は、タービンブレードである。タービンブレードは、正圧側壁、負圧側壁、ボアホール、及びファスナ開口部を有する翼形部を含む。ボアホール及びファスナ開口部は、正圧側及び負圧側壁を貫通して延びる。タービンブレードは、ミッドスパンシュラウド組立体をさらに備える。ミッドスパンシュラウド組立体は、正圧側壁に沿うように形成された嵌合側面部を有する正圧側シュラウド本体を含む。正圧側シュラウド本体は、スパーポケット及びファスナ孔を定める。また、ミッドスパンシュラウド組立体は、負圧側壁に沿うように形成された嵌合側面部を有する負圧側シュラウド本体を含む。負圧側シュラウド本体は、スパーポケット及びファスナ孔を定める。スパーはボアホールを貫通して延びる。スパーは、正圧側シュラウド本体のスパーポケット内に置かれる第１の端部と、負圧側シュラウド本体のスパーポケット内に置かれる第２の端部とを含む。ファスナは、正圧側シュラウド本体のファスナ孔、ファスナ開口部、及び負圧側シュラウド本体のファスナ孔を貫通して延びる。ファスナは、クランプ力を与えて、正圧側シュラウド本体及び負圧側シュラウド本体を対応する正圧側壁及び前記負圧側壁に対して保持する。
【００１２】
本発明の別の実施形態は、ガスタービンである。ガスタービンは、圧縮機、圧縮セクション、及び燃焼セクションを含む。タービンセクションは、ローターシャフトに結合された複数のタービンブレードを含む。タービンブレードの各々は、正圧側壁、負圧側壁、ボアホール、及びファスナ開口部を有する翼形部を含み、ボアホール及びファスナ開口部の各々は、正圧側及び負圧側壁を貫通して延びる。タービンブレードの各々は、タービンブレードに結合されたミッドスパンシュラウド組立体を含む。ミッドスパンシュラウド組立体は、正圧側壁に沿うように形成された嵌合側面部を有する正圧側シュラウド本体を含む。正圧側シュラウド本体は、スパーポケット及びファスナ孔を定める。また、ミッドスパンシュラウド組立体は、負圧側壁に沿うように形成された嵌合側面部を有する負圧側シュラウド本体を含む。負圧側シュラウド本体は、スパーポケット及びファスナ孔を定める。ミッドスパンシュラウド組立体は、ボアホールを貫通して延びるスパーを更に含み、第１の端部及び第２の端部を含む。第１の端部は、正圧側シュラウド本体のスパーポケット内に延び、第２の端部は、負圧側シュラウド本体のスパーポケット内に延びる。ファスナは、正圧側シュラウド本体のファスナ孔、ファスナ開口部、及び負圧側シュラウド本体のファスナ孔を貫通して延びる。ファスナは、正圧側シュラウド本体及び負圧側シュラウド本体を対応する正圧側壁及び負圧側壁に対して保持するクランプ力を与える。
【００１３】
当業者であれば、本明細書を精査するとこのような実施形態の特徴及び態様、並びにその他がより理解されるであろう。
【００１４】
添付図の参照を含む本明細書の残りの部分において、当業者に対してなしたその最良の形態を含む本発明の完全且つ有効な開示をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の少なくとも１つの実施形態を組み込むことができる場合、例示的なガスタービンの概略図。
【図２】本発明の少なくとも１つの実施形態による、例示的なタービンブレードの斜視図。
【図３】本発明の少なくとも１つの実施形態による、例示的なタービンブレードの一部の分解斜視図。
【図４】本発明の１つの実施形態による、例示的なタービンブレードの一部の断面平面図。
【図５】本発明の１つの実施形態による、例示的なタービンブレードの一部の断面平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
ここで、その１つ又はそれ以上の実施例が添付図面に例示されている本発明の実施形態について詳細に説明する。詳細な説明では、図面中の特徴部を示すために参照符号及び文字表示を使用している。本発明の同様の又は類似した要素を示すために、図面及び説明において同様の又は類似した表示を使用している。本明細書で使用される用語「第１」、「第２」、及び「第３」は、ある構成要素を別の構成要素と区別するために同義的に用いることができ、個々の構成要素の位置又は重要性を意味することを意図したものではない。用語「上流」及び「下流」は、流体通路における流体流れに対する相対的方向を指す。例えば、「上流」は、流体がそこから流れる方向を指し、「下流」は流体がそこに向けて流れ込む方向を指す。用語「半径方向」は、特定の構成要素の軸方向中心線に実質的に垂直な相対方向を指し、用語「軸方向」は、特定の構成要素の軸方向中心線に実質的に平行な及び／又は同軸上に整列する相対方向を指す。
【００１７】
各実施例は、本発明の限定ではなく、例証として提供される。実際に、本発明の範囲又は技術的思想から逸脱することなく、種々の修正形態及び変形形態を本発明において実施できることは、当業者であれば理解されるであろう。例えば、１つの実施形態の一部として例示され又は説明される特徴は、別の実施形態と共に使用してさらに別の実施形態を得ることができる。従って、本発明は、そのような修正及び変形を特許請求の範囲及びその均等物の技術的範囲内に属するものとして保護することを意図している。本明細書では産業用又は地上設置型のガスタービンが図示され説明されたが、本明細書で図示され説明される本発明は、請求項において特に指定のない限り、産業用又は地上設置型のガスタービンに限定されない。例えば、本明細書で説明する本発明は、限定されるものではないが、蒸気タービン、航空機ガスタービン、又は船舶ガスタービンを含む任意のタイプのターボ機械で使用することができる。
【００１８】
ここで図面を参照すると、図１は、本発明の種々の実施形態を組み込むことができる、例示的なガスタービン１０のターボ機械の概略図を示す。図示のように、ガスタービン１０は、一般的に、入口セクション１２、該入口セクション１２の下流に配置された圧縮機セクション１４、該圧縮機セクション１４の下流に配置された燃焼器セクション１６内の複数の燃焼器（図示せず）、該燃焼器セクション１６の下流に配置されたタービンセクション１８、及び該タービンセクション１８の下流に配置された排気セクション２０を含む。加えて、ガスタービン１０は、圧縮機セクション１４とタービンセクション１８との間に連結する１又はそれ以上のシャフト２２を含むことができる。
【００１９】
タービンセクション１８は、一般的に、複数のローターディスク２６（そのうちの１つが示されている）を有するローターシャフト２４と、半径方向外向きに延び、各ローターディスク２６に相互結合する複数の回転可能なタービンブレード２８とを含むことができる。さらに、各ローターディスク２６は、タービンセクション１８を通って延びるローターシャフト２４の一部に結合することができる。タービンセクション１８は、ローターシャフト２４及びタービンブレード２８を円周方向に取り囲む外側ケーシング３０をさらに含み、それによってタービンセクション１８を通る高温ガス経路３２を少なくとも部分的に定める。
【００２０】
作動時、空気等の作動流体は、入口セクション１２を通って圧縮機セクション１４に流入し、空気は徐々に圧縮され、燃焼セクション１６の燃焼器に加圧空気が供給される。加圧空気は、燃料と混合して各燃焼器内で燃焼し、高温燃焼ガス３４が発生する。高温燃焼ガス３４は、高温ガス経路３２を通って燃焼器セクション１６からタービンセクション１８に流れ、エネルギ（動力学的及び／又は熱的）が高温ガス３４からタービンブレード２８に伝達され、ローターシャフト２４を回転させる。機械的な回転エネルギは、圧縮機セクション１４に動力を供給する及び／又は発電する等の種々の目的に使用することができる。タービンセクション１８から流出する高温燃焼ガス３４は、ガスタービン１０から排気セクション２０を通って排出することができる。
【００２１】
図２は、本発明の少なくとも１つの実施形態による、例示的なタービンブレード２８の斜視図である。図２に示すように、タービンブレード２８は、一般的に、取付け部分３６、プラットフォーム部分３８、及びプラットフォーム部分３８から実質的に半径方向外向きに延びる翼形部４０を含む。プラットフォーム部分３８は、一般的に、タービンセクション１８（図１）の高温ガス経路３２を通って流れる高温燃焼ガス３４に対する半径方向内側境界として機能する。図２に示すように、取付け部分３６は、プラットフォーム部分３８から実質的に半径方向内向きに延びることができ、ローターブレード２８をローターディスク２６（図１）に相互結合又は固定するように形成されたダブテールのような根元構造を含むことができる。図２に示すように、翼形部４０は、プラットフォーム部分３８から実質的に半径方向外向きに、スパン方向で翼形部４０とプラットフォーム部分３８との間の交差点に定めることができる翼形部４０の根元４２から翼形部４０の先端部分４４まで延びる。先端部分４４は、根元４２の半径方向で反対側に配置される。従って、先端部分４４は、一般的に、ローターブレード２８の半径方向の最も外側の部分を定めることができる。
【００２２】
図３は、本発明の１つの実施形態による、タービンブレード２８の翼形部４０の一部の分解図を提示する。図２及び３に示すように、翼形部４０は、高温ガス３４の流れに向かう又はその中に向けられる前縁４６と、前縁４６の下流の後縁４８とをさらに含む。図２に示すように、前縁４６及び後縁は、根元４２と先端部分４４との間でスパン方向に延びる。
【００２３】
図３に示すように、翼形部４０は、反対側の一対の側壁５０を含む。特定の実施形態において、翼形部４０は、第１の又は正圧側壁５２及び反対側の第２の又は負圧側壁５４を含む。正圧側壁５２及び負圧側壁５４は、翼形部４０の前縁４６と後縁４８との間の翼弦方向に延びる。図２に示すように、正圧側壁５２及び負圧側壁５４は、根元４２と先端部分４４との間でスパン方向に半径方向に延びる。図３に示すように、正圧側壁５２は、一般的に、翼形部４０の空気力学的な略凹形面を含む。対照的に、負圧側壁５４は、一般的に、翼形部４０の空気力学的な略凸形面を定めることができる。
【００２４】
特定の実施形態において、図２及び３に示すように、ミッドスパンシュラウド組立体１００は、翼形部４０に結合される。図３は、翼形部４０から取り外したミッドスパンシュラウド組立体１００を示す。ミッドスパンシュラウド組立体１００は、翼形部４０のスパンに沿って任意の位置に配置することができ、特許請求の範囲及び／又は明細書で規定されない限り、翼形部４０のスパンの物理的中間点に限定されない。ミッドスパンシュラウド組立体１００は、隣接するタービンブレード２８との間で、所定のタービンブレード２８の所望のスパン比率及び／又は所望の翼弦比率で、ローターシャフト２４及び／又はローターディスク２６の周りの全３６０度にわたる接触点をもたらす。この接触部は、翼形部４０の振動特性（固有周波数及びモード形）を変える。
【００２５】
図３に示すように、ミッドスパンシュラウド組立体１００は、一般的に、一対のシュラウド本体１０２を含む。１つの実施形態において、第１の又は正圧側シュラウド本体１０４は、翼形部４０の正圧側壁５２に関連し、第２の又は負圧側シュラウド本体１０６は、翼形部４０の負圧側壁５４に関連する。
【００２６】
図３に示すように、正圧側シュラウド本体１０４は、正圧側壁５２から外向きに延びるか又は突出する。正圧側シュラウド本体１０４は、正圧側壁５２に沿って前縁46と後縁4８の間で少なくとも部分的に延びる。１つの実施形態において、正圧側シュラウド本体１０４は、前縁及び後縁４６、４８の中間で、正圧側壁５２に沿って延びる。特定の実施形態において、正圧側シュラウド本体１０４は、正圧側壁５２の一部に実質的に沿うように形成された内側又は嵌合部分あるいは表面を含む。翼形部４０と接触する内側嵌合部分１０８は、翼形部４０と内側嵌合部分１０８との間の明確な接触を可能にするために、クラウン形状又は明確な隆起領域を有することができる。これは、翼形部４０が鋳造され、部品間で１００％再現可能ではない場合に望ましい。
【００２７】
図３に示すように、負圧側シュラウド本体１０６は、負圧側壁５４から外向きに延びるか又は突出する。負圧側シュラウド本体１０６は、前縁44と後縁４８との間で少なくとも部分的に負圧側壁５４に沿って延びる。１つの実施形態において、負圧側シュラウド本体１０６は、前縁及び後縁４６、４８の実質的に中間で、負圧側壁５４に沿って延びる。１つの実施形態において、図３に示すように、負圧側シュラウド本体１０６は、負圧側壁の一部に実質的に沿うように形成された内側又は嵌合部分あるいは表面１１０を含む。翼形部４０と接触する内側嵌合部分又は表面１１０は、翼形部４０と内側嵌合部分１１０との間に明確な接触を可能にするために、クラウン形状又は明確な隆起領域を有することができる。この場合も同様に、これは、翼形部４０が鋳造され、部品間で１００％再現可能ではない場合に望ましい。
【００２８】
１つの実施形態において、図３に示すように、ミッドスパンシュラウド組立体１００は、翼形部４０に定められたボアホール５６を通って延びる少なくとも１つのスパー１１２を含む。ボアホール５６は、翼形部４０の正圧側及び負圧側壁５２、５４を貫通して延びる。ボアホール５６は、翼形部４０のスパンに沿って根元４２及び先端部分４６の中間に配置されるか又は定められる。特定の実施形態において、翼形部４０は、複数のボアホール５６を含み、ミッドスパンシュラウド組立体１００は、各々が対応するボアホール５６と整列する複数のスパー１１２を含む。図示のように、スパー１１２は、概して円筒形の断面形状を有することができる。しかしながら、他の実施形態において、スパー１１２は、概して非円筒形の断面形状を有することができる。
【００２９】
１つの実施形態において、図３に示すように、正圧側シュラウド本体１０４は、少なくとも１つのファスナ孔１１４を定め、負圧側シュラウド本体１０６は、少なくとも１つのファスナ孔１１６を定め、翼形部４０は、少なくとも１つのファスナ開口部５８を定める。図示のように、ファスナ開口部５８は、正圧側シュラウド本体１０４のファスナ孔１１４、及び負圧側シュラウド本体１０６のファスナ孔１１６と整列する。
【００３０】
特定の実施形態において、図３に示すように、ミッドスパンシュラウド組立体１００は、ファスナ孔１１４、１１６及びファスナ開口部５８を貫通して延びる少なくとも１つのファスナ１１８を含む。ファスナ１１８は、クランプ力又は内向き力を与えて、タービンブレード２８の正圧側壁５２に対して正圧側シュラウド本体１０４を、タービンブレード２８の負圧側壁５４に対して負圧側シュラウド本体１０６を保持するようになっている。１つの実施形態において、ミッドスパンシュラウド組立体１００は、複数のファスナ孔１１４、１１６及びファスナ開口部５８、並びに複数の対応するファスナ１１８を含む。
【００３１】
ファスナ１１８は、ボルト、ピン、リベット等の任意の適切なファスナを含むことができる。図３に示すように、ファスナ１１８は、ファスナ１１８の第１の端部に配置されたヘッド部分１２０を含むことができる。ファスナ１１８の第２の端部は、ネジを形成すること、及び／又は外向きに広がってファスナ１１８を所定位置にロックするように形成することができる。追加的に又は代替的に、ファスナ１１８は、ナット１１９及び／又は溶接等の他の適切な手段によって所定位置に溶接又は保持することができる。
【００３２】
図４は、本発明の１つの実施形態による、スパー１１２においてミッドスパンシュラウド組立体１００を通して切断した翼形部４０の一部の断面平面図である。図４に示すように、第１のスパーポケット１２２は、正圧側シュラウド本体１０４によって及び／又はこの内部に定められ、第２のスパーポケット１２４は、負圧側シュラウド本体１０６によって及び／又はこの内部に定められる。スパーポケット１２２、１２４は、一般的に、ミッドスパンシュラウド組立体１００がタービンブレード２８上に装着又は取り付けられる場合に、ボアホール５６に整列する。特定の実施形態において、正圧側及び負圧側シュラウド本体１０４、１０６の各々は、複数のスパーポケット１２２、１２４を各々定めることができる。
【００３３】
図４に示すように、スパー１１２は、ボアホール５６を貫通してスパーポケット１２２、１２４の各々の中に延びる。１つの実施形態において、スパー１２２の第１の端部１２６は、正圧側シュラウド本体１０４のスパーポケット１２２の中に非固定状態で置かれる及び／又はその中に延びる。１つの実施形態において、スパー１２２の第２の端部１２８は、負圧側シュラウド本体１０６のスパーポケット１２４の中に非固定状態で置かれる及び／又はその中に延びる。１つの実施形態において、スパー１２２の中間部分１３０は、翼形部４０のボアホール５６の中に非固定状態で置かれるか又はその中に延びる。
【００３４】
図５は、本発明の１つの実施形態による、ミッドスパンシュラウド組立体１００を含む翼形部４０の一部の断面平面図を提示する。図５に示すように、スパーポケット１２２、１２４のうちの少なくとも一方は、スパー１１２のそれぞれの端部に定められた相補的連結特徴部と連結するように形成された連結特徴部を定める。例えば、１つの実施形態において、正圧側シュラウド本体１０４のスパーポケット１２２は、スパーポケット１２２の内面１３４の周りに少なくとも部分的に延びる連結特徴部１３２を定める。連結特徴部１３２は、内面１３４から外向きに延びるスロット、溝、又は他の表面窪みとして及び／又はリブ、壁、又は他の突起部として形成することができる。
【００３５】
追加的に又は代替的に、負圧側シュラウド本体１０６のスパーポケット１２４は、スパーポケット１２２の内面１３８の周りに少なくとも部分的に延びる連結特徴部１３６を定める。連結特徴部１３６は、内面１３８から外向きに延びるスロット、溝、又は他の表面窪みとして及び／又はリブ、壁、又は他の突起部として形成することができる。
【００３６】
図５に示すように、スパー１１２の少なくとも一方の端部は、対応するスパーポケット１２２、１２４の連結特徴部１３２、１３４に相補的な連結特徴部１４０を含むことができる。例えば、連結特徴部１４０は、対応する連結特徴部１３２、１３４と連結するように形成されたばねフィンガ１４２、１４４又は他の特徴部を含むことができる。連結特徴部１４０は、ミッドスパンシュラウド組立体１００、特に正圧側及び負圧側シュラウド本体１０４、１０６を、設置時及び／又は作動時に所定位置に保持するために使用することができる。
【００３７】
本明細書で説明して図示するように、本発明は、既存のタービンブレードミッドスパンシュラウド技術よりも優れた種々の技術的利点をもたらす。例えば、このミッドスパンシュラウド組立体１００は、隣接するタービンブレード２８との間で、所定のタービンブレード２８の所望のスパン比率及び／又は所望の翼弦比率で、ローターシャフト２４及び／又はローターディスク２６の周りの全３６０度にわたる接触点をもたらす。この接触部は、翼形部４０の振動特性（固有周波数及びモード形）を変える。
【００３８】
本明細書のミッドスパンシュラウド組立体１００は、１つ又は複数のファスナ及びスパーを用いて取り付けられて、正圧側及び負圧側シュラウド本体１０４、１０６を翼形部４０に保持するようになっている。ファスナ１１８は、正圧側及び負圧側シュラウド本体１０４、１０６を翼形部４０に対して、及び相互にクランプすると同時に、タービンブレード２８の回転時に正圧側及び負圧側シュラウド本体１０４、１０６の半径方向／剪断荷重を伝達するか受け取る。
【００３９】
加えて、ボアホール５６及びファスナ開口部５８は、翼形部４０内にボアホール５６及びファスナ開口部５８を有することに起因する応力集中作用を最小にするように、相互に関して保護作用をもたらすように配置することができる。例えば、ボアホール５６をファスナ開口部５８の上側に重ねることで、翼形部４０の内部の良好な応力状態をもたらすことができる。加えて、非円形（理想的には楕円形）ボアホール５６及び／又はファスナ開口部５８を有することで、翼形部４０上の応力をさらに低減することができる。加えて、スパー１１２は、正圧側及び負圧側シュラウド本体１０４、１０６の遠心荷重を翼形部４０に伝達することができるので、ファスナ１１８の曲げが低減する。追加的に又は代替的に、本明細書に提示されるミッドスパンシュラウド組立体１００は、新規のＯＥＭ部品に組み込むことができる、及び／又は既存のタービンブレードデザインに適合するように構成することができる
本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、また、あらゆる当業者が、あらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること並びにあらゆる組み込み方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００４０】
１０  ガスタービン
１２  入口セクション
１４  圧縮機セクション
１６  燃焼器セクション
１８  タービンセクション
２０  排気セクション
２２  シャフト
２４  ローターシャフト
２６  ローターディスク
２８  ローターブレード
３０  外側ケーシング
３２  高温ガス経路
３４  高温ガス
３６  取付け部分
３８  プラットフォーム部分
４０  翼形部
４２  根元部分
４４  先端部分
４６  前縁
４８  後縁
５０  側壁
５２  正圧側壁
５４  負圧側壁
５６  ボアホール
５８  ファスナ開口部
１００  ミッドスパンシュラウド組立体
１０２  シュラウド本体
１０４  正圧側シュラウド本体
１０６  負圧側シュラウド本体
１０８  内側／嵌合部分
１１０  内側／嵌合部分
１１２  スパー
１１４  ファスナ孔
１１６  ファスナ孔
１１８  ファスナ
１２０  ヘッド部分
１２２  スパーポケット
１２４  スパーポケット
１２６  第１の端部
１２８  第２の端部
１３０  中間部分
１３２  連結特徴部
１３４  内面
１３６  連結特徴部
１３８  内面
１４０  連結特徴部
１４２  ばねフィンガ
１４４  ばねフィンガ
【図１】
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【図２】
2016037965.tif 000004
【図３】
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【図４】
2016037965.tif 000006
【図５】
2016037965.tif 000007
【外国語明細書】
2016037965000001.pdf