(57)【要約】      （修正有）【課題】ターボエンジンロータを冷却する方法および装置を提供する。【解決手段】ターボエンジンロータ１００はロータ軸とブレード部材を含み、ブレード部材は高温ガス側および冷却材側を含むプラットフォーム１１１と、翼１１２と、ブレードフットセクションとを備え、ブレードフットセクションはブレードシャンク１１３およびブレード根元部１１４を含み、ブレードシャンクは、プラットフォームの冷却材側から延びており、ブレード根元部はブレード根元部に設けられたロータ軸の固定手段によって受容される根元部固定手段を含み、ロータ軸の固定手段は、ロータ前面から延びており、ロータ軸に形成されたポスト１２３に設けられており、相互接続境界面が、ブレード根元部およびロータ軸に設けられた固定手段の間に形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボエンジンロータ（１００）を冷却する方法において、前記ターボエンジンロータは、ロータ軸（１２０）と、少なくとも１つのブレード部材（１１０）とを含み、
該ブレード部材（１１０）は、高温ガス側および冷却材側を含むプラットフォーム（１１１）と、該プラットフォームの前記高温ガス側に設けられた翼（１１２）と、前記プラットフォームの前記冷却材側に設けられたブレードフットセクションとを備え、該ブレードフットセクションは、ブレードシャンク（１１３）およびブレード根元部（１１４）を含み、前記ブレードシャンク（１１３）は、前記プラットフォームの前記冷却材側から延びており、前記ブレード根元部（１１４）と前記プラットフォームの前記冷却材側との間に配置されており、前記ブレード根元部（１１４）は、該ブレード根元部（１１４）に設けられた、前記ロータ軸（１２０）の固定手段によって受容される根元部固定手段を備え、前記ロータ軸の固定手段は、前記ロータ軸（１２０）に形成されたポスト（１２３）に設けられていて、ロータ前面（１２２）から延びており、
相互接続境界面が、前記ブレード根元部（１１４）および前記ロータ軸（１２０）に設けられた前記固定手段の間に形成されており、前記ロータ前面（１２２）まで延びており、該ロータ前面（１２２）において境界面継目を形成しており、
さらに、ブレードシャンクキャビティ（３３０）が前記プラットフォームの前記冷却材側に隣接して設けられており、前記方法は、第１の流体流（３０６）を前記ロータ前面に沿って前記ブレードシャンクキャビティ内へ案内することを含み、
第２の流体流（３０５）が前記ブレードシャンクキャビティ内へ進入することができ、
前記方法は、さらに、前記第１の流体流が前記第２の流体流よりも比較的低温となるように前記第１の流体流の供給源（３２０）を選択し、組み合わされたシャンクキャビティ流体流（３０７）を形成するように前記ブレードシャンクキャビティ（３３０）内で前記第２の流体流を前記第１の流体流と混合することを含むことを特徴とする、ターボエンジンロータ（１００）を冷却する方法。
【請求項２】
前記ブレードシャンクキャビティ（３３０）に進入する前に、前記第１の流体流（３０６）を、前記ロータ前面（１２２）上に存在する前記境界面継目上に選択的に案内する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
２つの隣接するロータポスト（１２３）の間に設けられた溝の基部と、前記ブレード根元部（１１４）との間に設けられた冷却材プレナム（３２０）から前記第１の流体流（３０６）を抽出することを含む、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記第２の流体流（３０５）を、前記ブレード根元部（１１４）および前記ロータ軸ポスト（１２３）のうちの少なくとも一方の前面に沿って、前記ブレードシャンクキャビティ（３３０）の半径方向内方の位置から、前記ブレードシャンクキャビティ（３３０）内へ案内することを含む、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記第２の流体流（３０５）は、予め使用された冷却材の流れである、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記第２の流体流（３０５）は、前記ロータ前面（１２２）に隣接して設けられたキャビティ（３１０，３４０）から発生する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記第１の流体流（３０６）および前記第２の流体流（３０５）は、互いに別々にキャビティ（３１０，３４０）に進入する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
ターボエンジンロータ（１００）において、該ターボエンジンロータは、ロータ軸（１２０）と、少なくとも１つのブレード部材（１１０）とを含み、
該ブレード部材（１１０）は、高温ガス側および冷却材側を含むプラットフォーム（１１１）と、該プラットフォームの前記高温ガス側に設けられた翼（１１２）と、前記プラットフォームの前記冷却材側に設けられたブレードフットセクションとを備え、該ブレードフットセクションは、ブレードシャンク（１１３）およびブレード根元部（１１４）を含み、前記ブレードシャンク（１１３）は、前記プラットフォームの前記冷却材側から延びており、前記ブレード根元部（１１４）と前記プラットフォームの前記冷却材側との間に配置されており、前記ブレード根元部（１１４）は、該ブレード根元部（１１４）に設けられた、前記ロータ軸（１２０）の固定手段によって受容される根元部固定手段を備え、前記ロータ軸の固定手段は、前記ロータ軸（１２０）に形成されたポスト（１２３）に設けられていて、ロータ前面（１２２）から延びており、
相互接続境界面が、前記ブレード根元部（１１４）および前記ロータ軸（１２０）に設けられた前記固定手段の間に形成されており、前記ロータ前面（１２２）まで延びており、該ロータ前面（１２２）において境界面継目を形成しており、
さらに、ブレードシャンクキャビティ（３３０）が前記プラットフォームの前記冷却材側に隣接して設けられており、
第１のシャンクキャビティ供給ダクトが、前記ロータ前面（１２２）に、前記境界面継目に沿って設けられており、前記ブレードシャンクキャビティ（３３０）と流体連通していることを特徴とする、ターボエンジンロータ（１００）。
【請求項９】
ブレード冷却材供給プレナム（３２０）が、２つの隣接するロータ軸ポスト（１２３）の間に形成された溝の基部と、前記ブレード根元部（１１４）との間に設けられており、前記翼（１１２）の冷却ダクトと流体連通しており、前記第１のシャンクキャビティ供給ダクトは、下流端部において前記ブレードシャンクキャビティ（３３０）と流体連通しており、かつ上流端部において前記ブレード冷却材供給プレナム（３２０）と流体連通しており、特に、前記ブレード冷却材供給プレナム（３２０）と、前記第１のシャンクキャビティ供給ダクトとの間の流路に、調量オリフィスが設けられている、請求項８記載のターボエンジンロータ（１００）。
【請求項１０】
第２のシャンクキャビティ供給ダクトが設けられており、下流端部において前記ブレードシャンクキャビティ（３３０）と流体連通しており、前記第２のシャンクキャビティ供給ダクトは、前記ブレード根元部（１１４）および前記ロータ軸ポスト（１２３）のうちの少なくとも一方の前面に沿って設けられており、前記第２のシャンクキャビティ供給ダクトの上流端部は、前記下流端部よりも半径方向内側に設けられている、請求項８記載のターボエンジンロータ（１００）。
【請求項１１】
前記前面（１２２）の少なくとも一部を被覆するカバープレート（１３０，１３１０，１３２０）が設けられており、前記第１および第２のシャンクキャビティ供給ダクトは、前記前面（１２２）と前記カバープレート（１３０，１３１０，１３２０）との間に設けられている、請求項８記載のターボエンジンロータ（１００）。
【請求項１２】
前記第２のシャンクキャビティ供給ダクトの上流端部は、前記カバープレート（１３０，１３１０）における開口（１３１，１３１１）として設けられている、請求項１１記載のターボエンジンロータ（１００）。
【請求項１３】
請求項１１または１２記載のターボエンジンロータ（１００）用のカバープレート（１３０；１３１０，１３２０）において、該カバープレート（１３０，１３１０，１３２０）は、第１の面および第２の面を含み、かつ半径方向および周方向の範囲を有しており、前記第１の面は、ロータ前面（１２２）に面して取り付けられるように構成および配置されており、
少なくとも１つの溝（１３２，１３３，１３４，１３５，１３１３，１３１２，１３２３）が、前記カバープレート（１３０，１３１０，１３２０）の前記第１の面に設けられており、前記溝は、前記カバープレート（１３０，１３１０，１３２０）が前記ロータ前面（１２２）に取り付けられたときにブレードシャンクキャビティ供給ダクトを形成するように配置および構成されており、前記少なくとも１つの溝（１３２，１３３，１３４，１３５，１３１３，１３１２，１３２３）は、半径方向内側位置から半径方向外側位置まで延びていることを特徴とする、請求項１１または１２記載のターボエンジンロータ（１００）用のカバープレート（１３０；１３１０，１３２０）。
【請求項１４】
請求項１１または１２記載のターボエンジンロータ（１００）用のカバープレート（１３０，１３１０，１３２０）であって、該カバープレート（１３０，１３１０，１３２０）は、第１の面および第２の面を含み、かつ半径方向および周方向の範囲を有しており、前記第１の面は、ロータ前面（１２２）に面して取り付けられるように構成および配置されており、前記第１の面から前記第２の面まで延びた開口（１３１，１３１１）が設けられている、カバープレートにおいて、
前記開口（１３１，１３１１）は、前記カバープレート（１３０）の半径方向内側半分に設けられており、特に少なくとも１つの溝（１３２，１３３，１３４，１３１２）が前記カバープレート（１３０）の前記第１の面に設けられており、前記溝（１３２，１３３，１３４，１３１２）は、前記カバープレート（１３０）が前記ロータ前面（１２２）に取り付けられたときにシャンクキャビティ供給ダクトを形成するように配置および構成されており、前記少なくとも１つの溝（１３２，１３３，１３４，１３１２）は、前記開口（１３１，１３１１）から、該開口（１３１）よりも大きな半径の位置まで延びていることを特徴とする、請求項１１または１２記載のターボエンジンロータ（１００）用のカバープレート（１３０，１３１０，１３２０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、請求項１によるターボエンジンロータを冷却する方法に関する。本開示は、別の独立請求項に記載された、ターボエンジンロータ、および前記ターボエンジンロータ用のカバープレートに関する。さらに、本開示によるロータおよび／またはカバープレートを含むガスタービンが開示されている。
【０００２】
開示の背景
例えばガスタービンなどのターボエンジンのロータにおいて、ブレードシャンクキャビティが一般的に存在し、例えば、周方向で隣接する２つのブレードのシャンクと、それぞれのブレード根元部と、それぞれのブレードプラットフォームと、ロータ軸とによって画成されている。これらのブレードシャンクキャビティは、一般的に、耐荷重ブレード−軸境界面に隣接しても配置されている。
【０００３】
特にガスタービンエンジンにおいて、さらに特にガスタービンエンジンの膨張タービンの第１段において、熱負荷が大きいブレードプラットフォームを冷却し、キャビティを高温作動ガスからパージするためにも、冷却材がブレードシャンクキャビティ内に必要とされることがある。冷却材またはパージ流は、例えば、ガスタービン圧縮機からの圧縮空気によって供給されてもよい。つまり、冷却材またはパージ流は、有効な仕事を提供する作動流体の損失によってエンジン効率に有害な効果を生ずるので、不経済である。
【０００４】
米国特許出願公開第２００５／０２０１８５７号明細書は、ブレード根元部の底部と、ロータ軸に形成された収容溝の底部との間に形成された冷却空気プレナムから、ブレードシャンクキャビティ内へ冷却空気を案内し、これにより、ブレードシャンクキャビティを加圧し、プラットフォームを冷却することを提案している。この文献は、さらに、プラットフォームに沿って冷却材を案内するエアカーテンを形成し、上流のスペースから比較的高温の予め使用された空気の進入を防止または少なくとも抑制するために、ロータ軸ポストの前面に沿ってこの空気を案内することを提案している。しかしながら、この文献の開示は、ブレードシャンクキャビティ内での不経済な新鮮な冷却空気の所要の利用につながる。
【０００５】
米国特許出願公開第２００９／０１７５７３２号明細書は、反対に、高温ガス進入に対抗してブレードシャンクキャビティをパージために、また、プラットフォームを冷却するためにも、回復された冷却空気の流れをリムパージ流と混合することを提案している。米国特許出願公開第２００９／０１７５７３２号明細書の開示に関連した１つの問題は、この空気がブレード根元部とロータポストとの間の境界面に進入する可能性があるということに見られる場合がある。プラットフォーム、シャンクおよびブレード根元部を含むブレード部材の材料は、高温に容易に耐えることができるが、ロータ軸は、より低い耐熱性を有する材料から形成されることがある。つまり、ブレード根元部とロータ軸との間の境界面への高温流体の漏れは、寿命と、ロータ軸側における耐荷重軸−ブレード境界面の超過速度マージンとを、妥協することがある。
【０００６】
米国特許出願公開第２０１４／０１９３２７２号明細書は、２つの異なる冷却材流をブレード−シャンクキャビティへ供給することを提案しており、２つの冷却材は、異なる温度を有してもよい。前記冷却材流のうちの一方の比較的高温の流れは、カバープレートにおける開口を通じて案内および調量されてよい。前記冷却材流の第２の比較的低温の流れは、ブレード根元部とロータ軸ポストとの間の境界面に形成された間隙に沿って流れ、ブレード根元部の下流端部において排出されるように予定されている。したがって、不経済なより低温の冷却空気は、プラットフォームを冷却することに関与しない。
【０００７】
本開示の内容の説明
本開示の課題は、ターボエンジンロータを冷却する改良された方法および装置を提供することである。本開示の別の課題は、過剰な温度を有する流体がロータ軸と接触することを防止することによって、機械的に大きな荷重を受けるブレード−軸境界面の一体性を維持する、ターボエンジンロータを冷却する方法および装置を提供することである。別の態様では、本開示の課題は、冷却材の利用を改良する、ターボエンジンロータを冷却する方法および装置を提供することである。さらに別の態様では、本開示の課題は、冷却材消費を減じる、ターボエンジンロータを冷却する方法および装置を提供することである。本開示の別の課題は、例えば軸などの比較的低い高温強度の材料から形成された構成部材に不十分な冷却を提供しつつ、例えばブレードプラットフォームなどの、高温に耐えることができる幾つかの構成部材の過冷却を回避する、ターボエンジンロータを冷却する方法および装置を提供することである。開示された内容の別の課題は、大きく異なる高温強度から形成された構成部材を接合することを可能にするということに見られる場合がある。
【０００８】
これは、請求項１に記載された内容によって、さらに、装置の独立請求項に記載された内容によって、達成される。
【０００９】
開示された内容のその他の効果および利点は、明示的に言及されているかどうかにかかわらず、以下に提供される開示を考慮して明らかになるであろう。
【００１０】
したがって、ターボエンジンロータを冷却する方法が開示され、ロータは、ロータ軸と、少なくとも１つのブレード部材とを含む。ブレード部材はプラットフォームを含み、プラットフォームは、高温ガス側と冷却材側とを含む。翼がプラットフォーム高温ガス側に設けられており、ブレードフットセクションがプラットフォーム冷却材側に設けられており、ブレードフットセクションは、ブレードシャンクと、ブレード根元部とを含む。ブレードシャンクは、プラットフォーム冷却材側から延びており、ブレード根元部と、プラットフォーム冷却材側との間に配置されており、ブレード根元部は、ブレード根元部に設けられかつロータ軸の固定手段によって収容される根元部固定手段を含む。ブレード根元部と、ロータ軸の固定手段とは、少なくともロータの半径方向でブレード根元部とロータ軸とをインターロックする手段として提供されていることが理解される。これにより、ブレード根元部とロータ軸との固定手段は、対応する係合固定手段を形成している。ロータ軸の固定手段は、特に、雌型固定手段であってよく、ブレード根元部の固定手段は、ロータ軸に設けられた固定手段に受容されてよい。この限りで、ブレード根元部は、ブレード根元部の横方向側部において、すなわち、ブレード部材とロータ軸とがロータとして組み立てられたときに周方向、ただし必ずしも周方向だけというわけではない方向を向く側部において、根元固定手段を有する。ブレード根元部における固定手段は、いわゆるもみの木形根元部を形成するような形状であってよく、したがって、ロータ軸に設けられた固定手段は、いわゆるもみの木状溝であってよいことがさらに理解される。もみの木状の固定は、当該技術分野において公知である。ロータ軸固定手段は、ロータ前面から延びており、ロータ軸に形成されたポストに設けられている。ロータ軸固定手段が雌型固定手段である限りにおいて、ロータ軸固定手段は、ロータ軸に形成されたポストの間に設けられていると言ってよい。他の実施の形態では、ロータ軸固定手段は、ロータ軸ポストによって提供されてもよい。ロータ前面は、軸コアの周囲に配置された環状の前面であってよく、ロータ軸によって提供される固定手段への軸方向アクセスを提供することがさらに理解される。ポストは、前面からロータ軸の軸方向に延びており、同様に、ポストの間に設けられた溝は軸の軸方向に延びていると言ってよい。これに関して、軸方向に延びるとは、前記向きが含まれる一方で、単に軸方向に限定されるのではなく、ポストまたは溝のそれぞれの範囲は、軸方向成分を含むと理解すべきである。特に軸方向に延びていてもよい相互接続境界面は、これにより、ブレード根元部に設けられたそれぞれの固定手段と、ロータ軸との間に形成されており、ロータ前面まで延びており、ロータ前面において境界面継目を形成している。ブレード根元部がロータ軸の雌型固定手段内に収容された場合、横方向境界面が、ブレード根元部のそれぞれの横方向側部とポストとの間に形成され、ロータ前面まで延びており、ロータ前面において境界面継目を形成する。さらに、ブレードシャンクキャビティは、プラットフォーム冷却材側に隣接して設けられている。方法は、第１の流体流をロータ前面に沿ってブレードシャンクキャビティ内へ案内することを含み、第２の流体流は、ブレードシャンクキャビティに進入することができる。方法は、さらに、第１の流体流が比較的低い温度を有するように、または第２の流体流よりも比較的低くなるようにそれぞれ第１の流体流の供給源を選択し、組み合わされたブレードシャンクキャビティ流体流を形成するようにブレードシャンクキャビティ内で第２の流体流を第１の流体流と混合することを含む。後にさらに詳しく説明するように、第２の流体流は幾つかの実施の形態において、目的に合わせてブレードシャンクキャビティに提供されてよいことが認められるであろう。他の実施の形態では、第２の流体流は漏れ流であってもよい。これに関して、本明細書に開示された内容によって、この漏れ流をブレードシャンクキャビティに進入させ、従来技術において可能であるよりも大きな漏れ質量流量を受け入れることが可能になり、本明細書に開示された内容の１つの実施の形態では、前記漏れ流を回避または低減するためにシールを提供するための出費が、これにより著しく減じられる場合があるということが認められる場合がある。
【００１１】
複数のブレードが提供されてもよく、それぞれのブレード根元部は、ロータ軸の周囲に設けられた対応する複数の固定手段に固定されることがさらに認識されるであろう。認識されるように、この方法は、従来技術よりも複数の利点を有する。この方法は、目的のためには必要ではない低い温度レベルにおける不経済な冷却材を節約する可能性を提供する。これは、目的のためには高温すぎることがあるより高温の冷却材流が、必要以上に低温の冷却材流と混合されることによって達成される。これにより、所要の冷却材温度は、第１の流体流と第２の流体流との質量流量比をうまく調節することによって、調節され得る。これは、不経済な低温冷却材の第１の流体質量をかなり低減するように機能する。同様に、それぞれのブレード列の上流におけるキャビティのための、例えば予熱されたパージ空気の流れは、主作動流体流、すなわち、有効仕事を発生するためにブレード翼に沿って案内されるエンジンの流体流れ内へ無駄に漏らす代わりに、少なくとも部分的に再利用されてよい。作動流体温度の低下による損失、混合損失、および主作動流れ場への好ましくない影響による損失は、回避されないとしても、減じられることがある。同様に、高温で存在する他の再利用された冷却材が再利用されてもよく、その場合、この冷却材を、より低温の流体流と混合することによって、ブレードシャンクキャビティにおける全体的な冷却材温度が、予め使用された冷却材の温度よりも低いレベルに低下させられる。エンジンの全体的な冷却材質量流需要の減少が達成され、その結果、性能が高まる。他の実施の形態では、方法を適用するに当たり、ブレードシャンクキャビティ内へのより大きな漏れ流が許容されてよく、これにより、適切なシリングシステムのための出費を減じ、再び、高価な低温冷却材を節約する可能性を生じる。
【００１２】
冷却材は、特定の実施の形態では、冷却空気であってよい。冷却材は、例えば、ガスタービン圧縮機から抽出され、冷却目的のためにガスタービンの膨張タービンへ供給されてよい。
【００１３】
別の態様では、方法は、第１の流体流が、ブレードシャンクキャビティに進入する前に、ロータ前面に存在する境界面継目上を選択的に案内されることを含んでもよい。これにより、特に、上述のようにブレード部材のものと比較してより低い高温強度を有する材料から形成されることがある、ロータ軸の、機械的に高い荷重を受ける部分は、組み合わされた流体流および／または第２の流体流に曝されることから保護され、これらは両方とも、第１の流体流よりも比較的高い温度である。その結果、これらの部分は、より低い温度レベルに維持され、その結果、寿命が延び、超過速度マージンが改善される。
【００１４】
方法は、別の態様では、隣接するロータ軸ポストの間に形成された溝の底部、例えば、雌型固定手段と、ブレード根元部との間に設けられた冷却材プレナムから、第１の流体流を抽出することを含んでもよい。これにより、容易にアクセス可能な冷却材リザーバが使用される。これは、上述の境界面継目に沿った第１の流体流の案内をさらに容易にすることがある。前記冷却材プレナムは、特に、例えばブレードフットセクションに形成されたチャネルを通じて、ブレード翼に設けられた冷却ダクトと流体連通していてもよい。これに関して、冷却材プレナムは、翼のためにも冷却材供給部を形成してもよく、ブレード冷却材供給プレナムと呼ばれてもよい。さらに、第１の流体流は、半径方向内側のブレード冷却材供給プレナムから、半径方向外側のブレードシャンクキャビティへ流れながら、ロータが回転したとき、流体の全圧を増大させる半径方向ポンピング効果による利点を受けることが認識されるであろう。
【００１５】
別の態様では、方法は、第２の流体流を、ブレード根元部およびロータ軸ポストのうちの一方の前面に沿って、ブレードシャンクキャビティの半径方向内方の位置から、ブレードシャンクキャビティ内へ案内することを含む。第２の流体流の流路は、それぞれの前面に厳密に制限されており、境界面継目と接触させられないことを理解する必要がある。境界面継目は、境界面継目に沿って案内されるより低温の第１の流体流によって、より高温の第２の流体流に対してシールドされている。これにより、第２の流体流から、ロータ軸ポストとブレード根元部との間に形成された耐荷重境界面への吸熱が回避される。エンジンが作動させられているときに半径方向内側位置から半径方向外側位置へ方向付けられながら第２の流体流に作用する遠心力により、第２の流体流は、ブレード根元部の前面に沿って流れながら遠心圧縮機と同様の形式で加圧される。ロータ軸との接触が回避されながら、より高温の第２の流体流は、選択的にブレード根元部の前面に沿って案内される。これにより、より高温の流体流は、第１の流体流と混合されて冷却される前に、十分な機械的な高温強度を有する材料から形成された構成部材としか接触させられない。
【００１６】
方法の別の実施の形態では、第２の流体流は、予め使用された冷却材の流れである。これにより、予め使用された冷却材は、上述のように、エンジン主流内へ無駄に排出される代わりに、別の目的のために使用される。既に言及したように、予め使用された冷却材の再利用は、予め使用された冷却剤を、より低温の媒体の第１の流体流と混合し、これによって、プラットフォーム冷却のための適切な温度を有する組み合わされた冷却材流を提供することによって可能である。さらに、第２の流体流は、ロータ前面に隣接して提供されたキャビティ、特にホイールキャビティから生じてもよい。
【００１７】
本開示の幾つかの態様によれば、第１および第２の流体流は互いに別々にキャビティに進入することがさらに認識されるであろう。組み合わされたブレードシャンクキャビティ流体流を形成するために流体流を混合することは、ブレードシャンクキャビティ内において行われる。
【００１８】
さらに、上述の方法の実施に特に適したターボエンジンロータが開示される。
【００１９】
第１の態様において、ターボエンジンロータが開示され、ロータは、ロータ軸と、少なくとも１つのブレード部材とを有する。ブレード部材はプラットフォームを有し、プラットフォームは、高温ガス側と、冷却材側とを含み、翼はプラットフォーム高温ガス側に設けられており、ブレードフットセクションはプラットフォーム冷却材側に設けられている。ブレードフットセクションは、ブレードシャンクと、ブレード根元部とを含み、ブレードシャンクは、プラットフォーム冷却材側から延びており、ブレード根元部と、プラットフォーム冷却材側との間に配置されている。ブレード根元部は、ブレード根元部に設けられかつロータ軸の固定手段によって受容される根元部固定手段を有し、ロータ軸固定手段は、ロータ前面から延びており、ロータ軸に形成されたポストによって提供されている。相互接続境界面は、ブレード根元部とロータ軸とによって提供された相互接続手段の間に形成されており、ロータ前面まで延びており、このロータ前面において境界面継目を形成している。ブレードシャンクキャビティは、プラットフォーム冷却材側に隣接して設けられている。第１のブレードシャンクキャビティ供給ダクトが、ロータ前面に、境界面継目に沿って設けられており、ブレードシャンクキャビティと流体連通している。特に、第１のシャンクキャビティ供給ダクトは、ロータ前面に形成されたそれぞれの境界面継目に沿ってロータ前面に設けられている。
【００２０】
ロータまたはロータの部材のそれぞれに関連する特徴について上記でなされた全ての解説および説明は、開示されたターボエンジンロータに完全に当てはまることは容易に認められるであろう。
【００２１】
ターボエンジンロータの特定の実施の形態では、ブレード冷却材供給プレナムは、ロータ固定手段のベースと、ブレード根元部との間に設けられており、特に、翼の冷却ダクトと流体連通している。第１のブレードシャンクキャビティ供給ダクトは、下流端部においてブレードシャンクキャビティと流体連通しており、上流端部において前記ブレード冷却材供給プレナムと流体連通している。さらに特定の実施の形態では、調量オリフィスは、ブレード冷却材供給プレナムと、ブレードシャンクキャビティとの間の流路、特に、ブレード冷却材供給プレナムと、第１のブレードシャンクキャビティ供給ダクトとの間の流路に設けられている。前記調量オリフィスは、ブレード根元部のベースから延びた、前記調量オリフィスを開放させながらブレード冷却材供給プレナムをロータの前面に部分的にロックする突起が設けられることによって、提供されてよい。
【００２２】
ターボエンジンロータのさらに別の実施の形態では、第２のブレードシャンクキャビティ供給ダクトが設けられており、下流端部においてブレードシャンクキャビティと流体連通している。前記第２のブレードシャンクキャビティ供給ダクトは、ブレード根元部およびロータ軸ポストのうちの少なくとも一方の前面に沿って設けられている。第２のシャンクキャビティ供給ダクトの位置は、境界面継目ではなく、それぞれの前面に隣接して配置されるように厳しく制限されていることを理解する必要がある。境界面継目は、第１のシャンクキャビティ供給ダクトにおいて流れるより低温の流体によって、第２のシャンクキャビティ供給ダクト内を流れるより高温の流体に対してシールドされている。これにより、第２のシャンクキャビティ供給ダクトにおいて流れる流体から、ロータ軸ポストとブレード根元部との間に形成された耐荷重境界面への吸熱が回避される。第２のブレードシャンクキャビティ供給ダクトの上流端部は、下流端部より半径方向内側に設けられている。つまり、前記第２のブレードシャンクキャビティ供給ダクト内の流体は、半径方向外向きに方向付けられた流れ方向を有する。これにより、既に上述したように、ロータの回転中、流体は、ダクトの上流端部からダクトの下流端部へ流れながら、遠心圧縮機と同様に、半径方向ポンピング効果により加圧される。しかしながら、第２のシャンクキャビティ供給ダクトが、ブレード根元部の耐荷重構造から、したがってロータ軸の耐荷重構造から厳密に分離されるように設けられていることに留意されたい。これにより、第２のシャンクキャビティ供給ダクト内をブレード根元部の前面に沿って流れる流体は、少なくとも継目において、ロータ軸と接触しない。これにより、この供給ダクトは、さらに特に第１の流体流と比較したときに、特に高温を有する、上述の第２の流体流を案内するのに特に適している。
【００２３】
より特定の実施の形態では、ロータ前面の少なくとも一部を被覆するカバープレートが設けられている。第１および第２のシャンクキャビティ供給ダクトは、ロータ前面とカバープレートとの間に設けられている。各ダクトは、例えば、ロータ前面に面したカバープレートの面に設けられた溝、ロータ前面に設けられた溝、またはそれらの組み合わせによって設けられた溝によって、提供されてもよい。
【００２４】
さらに、第２のシャンクキャビティ供給ダクトの上流端部は、カバープレートにおける開口として設けられてもよい。
【００２５】
さらに、カバープレートは、ブレード部材およびロータ軸を軸方向でロックするために予定されかつ機能してよい。カバープレートは、半径方向内側および／または外側において、ロータ軸および／またはプラットフォームの内径に設けられた周方向に延びる溝に収容されることによって、ロータにロックされてもよい。
【００２６】
さらに、上述の種類のターボエンジンロータ用のカバープレートが開示され、このカバープレートは、第１の面および第２の面を含み、半径方向および周方向の範囲を有する。認識されるように、カバープレートは、ターボエンジンロータにおける使用を予定されており、所定の位置および向きを有する。すなわち、カバープレートの半径方向および周方向の範囲は、カバープレートそれ自体によって十分に規定される。第１の面は、ロータ前面に面して取り付けられるように構成および配置されており、少なくとも１つの溝がカバープレートの第１の面に設けられている。前記溝は、カバープレートがロータ前面に取り付けられたときにシャンクキャビティ供給ダクトを形成するように配置および構成されている。少なくとも１つの溝は、半径方向内側位置から半径方向外側位置まで延びている。
【００２７】
第１の面および第２の面を含み、半径方向および周方向の範囲を有するカバープレートの幾つかの実施の形態では、第１の面は、ロータ前面に面して取り付けられるように構成および配置されており、開口が第１および第２の面の間に設けられており、開口は、カバープレートの半径方向内側半分に設けられている。より特定の実施の形態では、少なくとも１つの溝がカバープレートの第１の面に設けられており、前記溝は、カバープレートがロータ軸面に取り付けられたときにシャンクキャビティ供給ダクトを形成するように配置および構成されており、前記少なくとも１つの溝は、開口から、開口よりも大きな半径に配置された位置まで延びている。当業者は、カバープレートに設けられ、開口と流体連通した溝が、第２のブレードシャンクキャビティ供給ダクトを形成することを予定されており、第２の流体流またはブレードシャンクキャビティ供給流を案内することを予定されていることを認識するであろう。
【００２８】
本開示の別の態様において、上述のようなロータおよび／またはカバープレートを含むターボエンジン、特にガスタービンエンジンが開示される。
【００２９】
上に開示された特徴および実施の形態は互いに組み合わされてもよいことが理解される。当業者にとって明白かつ明らかな本開示の範囲および請求の範囲に記載された内容の中でさらに別の実施の形態が考えられることがさらに認められるであろう。
【００３０】
図面の簡単な説明
本開示の内容は、ここで、添付の図面に示された選択された典型的な実施の形態によってさらに詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】典型的な膨張タービン段の図である。
【図２】図１のタービン段のロータの正面図である。
【図３】図１および図２の実施の形態において使用されてもよい、典型的なブレード部材のフットセクションの部分的な図である。
【図４】図１および図２の実施の形態において使用されてもよい、カバープレートの典型的な実施の形態を示す図である。
【図５】タービン段の別の典型的な実施の形態を示す図である。
【図６】図５の実施の形態において使用されてもよい、カバープレートの典型的な実施の形態を示す図である。
【図７】図１の実施の形態において使用されてもよい、カバープレートの典型的な実施の形態を示す図である。
【００３２】
図面は極めて概略的であり、教育目的のために必要ない詳細は理解および説明を容易にするために省略されていることもあることが理解される。さらに、図面は、選択された例示的な実施の形態のみを示しており、示されていない実施の形態がさらに、本明細書において請求された内容の範囲に包含され得ることが理解される。
【００３３】
本開示の教示を実施する典型的なモード
方法を適用しかつ本開示による装置を説明する第１の実施の形態が、図１に示されている。ガスタービンエンジンは、ロータ１００およびステータ２００を有する。膨張タービンの第１段が示されており、第１段は、燃焼器の下流の第１段であると理解されるべきである。これに関して、第１段は、２段燃焼を備えるガスタービンエンジンにおける第２の燃焼器の下流に配置されたタービン段であってもよい。作動流体主流５０は、燃焼器から固定の第１のベーン２１０へ流れ、さらに、第１列ブレード部材１１０またはその翼１１２に向かってそれぞれ流れる。ロータはロータ軸１２０を有する。ブレード部材１１０は、従来公知の形式でロータ軸１２０の固定手段によって受容され、例えば、この実施の形態では、もみの木形根元部が、ロータ軸に設けられたもみの木形溝に受容されてもよい。ブレード部材１１０はプラットフォーム１１１を有する。プラットフォーム１１１は、作動流体主流に面した高温ガス側を有し、この高温ガス側にブレード部材１１０の翼１１２が設けられている。プラットフォーム１１１は、ロータの中心もしくはこの図面の下側に向けられた冷却材側も有する。ブレードフットセクションは、プラットフォームの冷却材側に配置されており、もみの木形ブレード根元部１１４と、ブレード根元部とプラットフォーム冷却材側との間に配置されたシャンク１１３とを有する。ブレードシャンクキャビティ３３０は、プラットフォームの冷却材側に隣接して形成されている。翼１１２の先端部はステータセグメント２２０に面している。環状のリムがロータに形成されており、このリムから、ロータ軸のもみの木形収容溝が延びている。これは、環状のロータ前面を提供し、このロータ前面は、カバープレート１３０によってほぼ被覆されている。高い熱負荷を受けるロータの構成部材の冷却を提供するために、冷却材ダクト３００がロータ１００とステータ２００との間に設けられている。ロータ主冷却材流３０１は、ダクト３００を通って案内される。認識されるように、冷却材は、例えば、ガスタービン圧縮機から抽出された加圧空気であってもよい。主冷却材流の第１の部分３０２は、ダクトおよびロータを通ってブレード冷却材供給プレナム３２０内へ流れる。ブレード冷却材供給プレナム３２０は、ブレード根元部と、２つの隣接するロータポストの根元部の間に実質的に設けられた固定手段収容溝の底部との間に設けられている。ロータポストは、ブレード根元部を固定するロータ軸固定手段を提供する。ロータ主冷却材流の第２の部分３０３は、ロータとステータとの間に形成されたラビリンスシール３６０を通って、環状のロータ前面の上流に形成された、上流側においてステータ２００の部分によって画定されたリムキャビティ３１０内へ案内される。冷却材流３０２および３０３は、圧縮機の２つの抽出箇所などの、異なる供給源から発生してもよい。前記冷却材流は、これにより異なる圧力を有してもよく、したがって、異なる流体温度を有してもよい。異なる温度を有する冷却材流体流は、例えば、圧縮機の１つの抽出箇所において共通の流体流を抽出し、この流体流の部分流を熱交換器に案内することによって提供されてもよい。リムキャビティ流３０３の部分は、別のシール３５０を通って作動流体主流内へリムキャビティパージ流３０４として出ていく。リムキャビティパージ流３０４は、作動流体流５０からの高温ガスがリムキャビティ３１０に進入することを防止する。ブレードプラットフォーム１１１の冷却を提供するために、第１の流体流３０６はブレード冷却材供給プレナム３２０からブレードシャンクキャビティ３３０内へ案内される。さらに、第２の流体流３０５は、リムキャビティ３１０からブレードシャンクキャビティ３３０内へ流れる。流体流３０３はリムキャビティ内で既にかなり加熱されていてもよいことが認識されるであろう。すなわち、ブレードシャンクキャビティへ提供される第２の流体流３０５は、通常、ブレード冷却材供給プレナム３２０からブレードシャンクキャビティ３３０へ提供される第１の流体流３０６よりも高温である。ブレードシャンクキャビティ内において、流体流３０５および３０６は混合され、組み合わされた流体流３０７を形成する。この組み合わされた流体流３０７は、第１および第２の流体流の温度の間の温度を有し、ブレードプラットフォーム１１１を冷却し、ブレードシャンクキャビティ３３０をパージするために提供される。組み合わされたブレードシャンクキャビティ流体流は、その後、矢印３０７によって概略的に示したように、例えば下流のカバープレート１４０の領域において、ブレードシャンクキャビティから排出されてもよい。
【００３４】
図２は、図１に示したロータの環状の前面１２２もしくはリムの正面図を示している。ロータ前面１２２は、ロータ軸コア１２１の周囲に環状に配置されている。ロータ軸ポスト１２３は、ブレード部材用の固定手段を提供している。隣接するロータ軸ポスト１２３の間には、環状のロータ前面から延びた、もみの木形溝の形状の雌型固定手段が形成されており、ブレード部材のもみの木形根元部１１４を受容する。シャンクキャビティ３３０は、隣接するブレードシャンクと、プラットフォームと、ロータ軸ポスト１２３の外側半径との間に形成されている。各ブレード部材のために、ブレード冷却材供給プレナム３２０が、ブレード根元部１１４と、それぞれのもみの木形収容溝の底部との間に形成されている。相互接続境界面が、ブレード根元部１１４の係合する固定手段と、ロータポスト１２３との間に形成されている。前記相互接続境界面は、ロータ前面１２２まで延びており、ロータ前面１２２において境界面継目を形成しており、この境界面継目はロータ軸ポスト１２３とブレード根元部１１４との間の境界によって示されている。図面の左側部分には、カバープレート１３０を備えない図が示されている。第１の流体流３０６は、ブレード冷却材供給プレナム３２０から境界面継目に沿ってブレードシャンクキャビティ３３０内へ案内される。第２の流体流３０５は、選択的に、ブレードシャンク１１３とブレード根元部１１４とから成るブレード部材フットセクションの前面に沿って、ブレードシャンクキャビティ内へ案内される。上に説明したように、ブレードシャンクキャビティ内で２つの流れは混合され、プラットフォームを冷却しかつブレードシャンクキャビティをパージするための組み合わされたブレードシャンクキャビティ流体流を提供する。図の右側において、カバープレート１３０の典型的な実施の形態は、ロータ前面に取り付けられて示されている。カバープレートの周方向範囲がブレード部材プラットフォームのものと同じであることは、必須ではないが、考えられる。さらに、カバープレートがブレード部材と整列して配置されることは、必須ではないが、考えられる。カバープレート１３０には開口１３１が設けられている。開口１３１は、ブレードシャンクキャビティ３３０の内側半径またはロータ軸ポスト１２３の外側半径のそれぞれよりも小さい、一点鎖線で示された半径上に配置されている。開口１３１により、第２の流体流３０５は、ブレードフットセクションの前面とカバープレート１３０との間に形成されたダクトに進入し、ブレードシャンクキャビティ３３０内へ導入することができる。同様に、複数のダクトが、第１の流体流３０６を境界面継目に沿って案内するために設けられている。これらのダクトは、ロータポストおよび／またはブレード根元部およびブレードシャンクのそれぞれ、またはロータ前面に面したカバープレート１３０の面、またはそれらの組み合わせに設けられてもよい。明らかになるように、上で説明したように、概して第１の流体流３０６よりも高い温度で存在する第２の流体流３０５は、ブレード部材のみと接触する。比較的低温の第１の流体流３０６は、より高温の流体の進入に対抗して境界面継目をパージし、これにより、ロータ軸ポスト１２３の耐荷重構造は、より高温の流体との接触から保護される。これにより、ロータ軸、特にロータ軸ポストの耐荷重手段は、概してブレード部材の構造体よりも低い温度に維持される。さらに、２つの流体流３０５および３０６がブレードシャンクキャビティにおいて混合されるとき、ロータ軸ポスト１２３の半径方向外側の境界もまた、より高温の第２の流体流３０５と直接接触しないようにほとんど保護される。当業者は、さらに、両流体流３０５および３０６が半径方向外方へ案内されることを認識するであろう。つまり、流体流、ひいてはブレードシャンクキャビティ３３０のパージは、ロータの回転時の流体流３０５および３０６に対する半径方向圧送効果という利点を有する。ブレード冷却材供給プレナム３２０からブレードシャンクキャビティ３３０への流体流３０６を制限するために、ブレード冷却材供給プレナム３２０の前側には調量オリフィスが設けられてもよい。このような調量オリフィスは、例えば、ブレード根元部に設けられた突起によって提供されてもよい。例えば、組み立てられた状態において、以下に図４に関して説明する溝１３２，１３３，１３４によって形成されるような開口１３１またはその他のダクトは、第２の流体流用の調量装置を提供するようにサイズ決めおよび構成されてもよい。
【００３５】
図１および図２に示された実施の形態に関連して使用されてもよい、典型的なブレード部材のブレードフットセクションの典型的な部分図が、図３に示されている。ブレードプラットフォーム１１１の冷却材側には、ブレードシャンク１１３およびブレード根元部１１４が設けられている。ブレードフットセクションの前面には、Ｖ字形凹所セクション１１５および／またはくさび形突出部１１６がそれぞれ設けられている。カバープレートが、ブレードフットセクションの前面に取り付けられ、突出部１１６に確実に定着させられると、ブレード根元部の下方から抽出されてブレードシャンクキャビティへ案内される第１の流体流用の第１のブレードシャンクキャビティ供給ダクトが、凹所セクション１１５とカバープレートとの間に形成される。さらに、カバープレートに設けられた係合ロッキング手段用のロッキング凹所１１８が、ブレードフットセクションの前面に配置されている。即座に明らかになるように、第１の流体流は、ロータ軸前面に形成された境界面継目に沿って流れ、耐荷重構造の温度を低く維持する。流れ調量突起１１７は、ブレード根元部の基部と、その前端部とに配置されており、図１および図２に示したようにブレード冷却材供給プレナム３２０を部分的にブロックし、これにより、第１のシャンクキャビティ供給流体流３０６の質量流量をそれぞれ制限または決定するために機能する。
【００３６】
図４を参照すると、図１および図２に示されたターボエンジンロータにおける図３のブレード部材に関連して使用されてもよい、カバープレート１３０が示されている。図面は、ロータ前面に対面することが予定されたカバープレートの面を示している。開口１３１は、特にカバープレートの半径方向内側半分に設けられている。前記開口は、カバープレートの２つの面の間に流体接続を提供するようにカバープレート１３０を貫通している。溝１３２は、カバープレート１３０の面に設けられている。溝１３２は、開口１３１と流体連通している。当業者に明らかであるが、溝１３２はカバープレートを貫通していないことに留意すべきである。溝１３２は、開口１３１から半径方向外方へ延びており、２つの分岐路１３３および１３４に分岐している。カバープレート１３０が、図示された面がロータ前面に対面するようにロータ面に取り付けられると、開口１３１は、ブレード根元部の半径方向領域に配置されてもよい。溝１３２の半径方向に延びる部分は、例えば、図３に示されたブレードフットセクションの突出面１１６によって被覆されてもよい。これにより、ダクトが形成される。分岐路１３３および１３４は、ブレードフットセクションの前面に沿って延び、ブレードフットセクションの側方へ続くように配置され、これにより、開口１３１とブレードシャンクキャビティとの間の流体連通を提供する。これにより、図３に示されたブレードフットセクションを備えるブレードと、図４に示されたカバープレートとを含むロータが組み立てられると、２つの分岐路１３３および１３４を備える溝１３２は、開口１３１に提供された上流端部と、それぞれのブレードシャンクキャビティに設けられた下流端部とを備える第２のブレードシャンクキャビティ供給ダクトを提供する。カバープレート１３０は、さらに、例えば図３に示されたロッキング凹所１１８と係合することが予定された係合ロッキング手段１３８を有する。
【００３７】
本開示による方法および装置を適用する別の実施の形態が、図５に示されている。下流のタービン段のブレード１１０が示されている。主作動流体流５０は、上流の固定タービンガイドベーン２１５からブレード部材１１０の翼１１２へ流れている。ロータ１００には、ロータ熱シールド１１９があらゆる適切な形式で取り付けられているが、詳細は省略する。当業者によって認識されるように、高温の予め使用された冷却材は、ブレード１１０の上流の、ロータ軸１２０とロータ熱シールド１１９との間に形成されたホイールキャビティ３４０に存在する。ブレード部材１１０は、さらに、シャンク１１３およびブレード根元部１１４を含むブレードフットセクションと、フットセクションと翼１１２との間に配置されたブレードプラットフォーム１１１とを有する。ブレード根元部１１４に設けられた固定手段は、例えば図１および図２に関して説明した形式で、ロータ軸ポストによって提供された固定手段によって受容される。この限りにおいて、ブレード根元部１１４はもみの木形根元部であってもよく、対応するもみの木形溝は、ロータ軸に設けられ、ロータの前面に向かって開放していてもよい。ロータ前面は、再び、ロータ軸コア１２１の周囲に配置された環状のリムであってもよい。ロータ前面はホイールキャビティ３４０に面している。図１および図２に関して説明した形式において、ブレードシャンクキャビティ３３０がブレードプラットフォーム１１１の下方に形成されており、ブレード冷却材供給プレナム３２０は、ブレード根元部１１４と、ロータ軸ポストの間に形成された溝の底部との間に設けられている。ブレード冷却材供給プレナム３２０は、ロータ軸に設けられたブレード冷却材供給ダクト３７０と流体連通している。ブレード冷却流３０７と、ブレード冷却材供給ダクト３７０を通るブレード冷却材供給プレナム３２０がある。ブレード冷却材供給プレナム３２０は、特に、ブレードフットセクションに形成されたダクトを通じて、ブレード翼１１２に設けられた冷却ダクトと流体連通していてもよい。カバープレート１３０は、ホイールキャビティ３４０からの加熱された流体の進入に対してキャビティ３２０および３３０を封止し、さらに、軸方向でブレードをロータ軸に固定するために、環状のロータ前面に設けられている。カバープレート１３０は、半径方向内側において、ロータ軸に設けられた溝に受容され、半径方向外側において、プラットフォームによって提供された溝に受容されてもよい。カバープレートの周方向ロッキングは、ロータ前面のカウンターパートロッキング凹所に受容されてもよいロッキング手段１３８を介して達成されてもよい。図３に関連してより詳細に説明したように、カウンターパートロッキング凹所は、例えば、ブレードフットセクションの前面に設けられてもよい。例えば、製造公差、熱膨張差およびその他の影響するパラメータにより、ロッキングプレートの前記半径方向内側および外側のうちの一方においてほとんど漏れなしのシーリング効果を達成することが可能であってもよいが、他方の側にある程度の遊びが設けられる必要がある場合がある。例えば、ロータ軸との適切なシーリングは、半径方向内側において、さらに、ブレード冷却材供給プレナム３２０内の圧力によって提供されてもよいが、プラットフォーム溝とロッキングプレートとの間にある程度の遊びが設けられる必要がある場合がある。その結果、ホイールスペース３４０からブレードシャンクキャビティ３３０への漏れ流３０８は不可避であってもよく、シーリング効果のあらゆる改良は極めて高価であると分かることがある。本開示によれば、流体流３０６はブレード冷却材供給プレナム３２０からブレードシャンクキャビティ３３０内へ案内され、このブレードシャンクキャビティ３３０において、流体流３０６は漏れ流３０８と混合され、組み合わされたプラットフォーム冷却材および／またはキャビティパージング流を形成する。認識されるように、ブレード冷却材供給プレナム３２０へ供給される流体がホイールキャビティ３４０における予め使用された冷却材よりも低温であるならば、組み合わされたプラットフォーム冷却材流の温度は、漏れ流３０８の温度よりも低い。組み合わされた流体流が漏れ流３０８よりもどれだけ低温であるかは、漏れ流３０８と、ブレードシャンクキャビティ供給流３０６との温度差と、質量流量比とに依存する。さらに、上にも説明したように、ブレード冷却材供給プレナム３２０から発生した第１のブレードシャンクキャビティ供給流３０６は、ロータ前面に形成された、ブレード根元部とロータ軸との間の境界面継目に沿って案内される。これにより、再び、耐荷重ロータ軸構造は、漏れ流３０８および組み合わされたプラットフォーム冷却材流から保護される。これにより、境界面継目は、この位置において、利用可能な最も低温の流体流に曝される。ブレード冷却材供給プレナム３２０とブレードシャンクキャビティ３３０との間に流体連通を提供するブレードシャンクキャビティ供給ダクトは、上で説明したように、ロータ前面とカバープレート１３０との間に設けられている。ブレードシャンクキャビティ供給ダクトを提供する適切な手段は、ロータ前面、カバープレートまたはそれらの組み合わせに設けられてもよい。絞りおよび／または調量手段は、ブレード冷却材供給プレナムからブレードシャンクキャビティへ流れる流体の質量流量を制限および／または決定するために、ブレード冷却材供給プレナムとブレードシャンクキャビティとの間に設けられてもよい。本明細書において説明した方法と、さらに、本明細書に説明した装置とにより、特に、上流のホイールスペースからのより大きな漏れ流を許容し、さらに、ホイールスペース３４０における予め使用された冷却材の一部を回復させ、専用のブレードシャンクキャビティ供給流体を節約するために、特にこの実施の形態におけるカバープレートの半径方向外側において、シーリングの出費をかなり節約することが可能である。
【００３８】
図５の実施の形態に関連して使用されてもよいロッキングプレートの典型的な実施の形態は、図６に示されている。ロータ面に対面することが予定されたカバープレートの面が図示されている。前記面にはＵ字形溝１３５が設けられている。溝１３５はカバープレート１３０を貫通しておらず、カバープレート１３０は、カバープレート１３０の２つの面の間にいかなる流体連通も提供しないことに留意されたい。図５に示したようにカバープレート１３０がロータ前面に取り付けられると、溝１３５の半径方向内側部分は、ブレード冷却材供給プレナム３２０に向かって開放する。溝１３５の半径方向分岐路の半径方向外側端部は、ブレードシャンクキャビティに向かって開放する。溝１３５の半径方向分岐路は、ロータ前面に形成された境界面継目に沿って延びている。カバープレート１３０の面は、少なくともほぼロータ前面と同一平面である。これにより、溝１３５は、ブレード冷却材供給プレナム３２０とブレードシャンクキャビティ３３０との間の流体連通を提供し、この溝を通って、流体流３０６が、ロータ前面においてブレード根元部とロータポストとの間に形成された境界面継目をパージしながら、ブレード冷却材供給プレナム３２０からブレードシャンクキャビティ３３０へ流れてもよい。さらに、カバープレート１３０をロータ前面にロックし、カバープレート１３０を周方向で固定するロッキング手段１３８が示されている。
【００３９】
図１に示されたエンジンの実施の形態に関連して使用されてもよいカバープレート配列の別の実施の形態が、図７に示されている。カバープレート１３１０および１３２０は、ロータ前面の周囲に沿って交互に配置されている。各第１のカバープレート１３１０は、第１のカバープレート１３１０の半径方向内側エッジに設けられた凹所１３１１を有する。第２のカバープレート１３２０と関連してロータ前面に取り付けられると、前記凹所は、図４における開口１３１と同様の開口を形成し、この開口は、溝１３１２と流体連通している。溝１３１２自体は、ロータ前面に対面することが予定されたカバープレート１３１０の前面に設けられている。これにより、ロータ前面に取り付けられると、凹所１３１１および溝１３１２は、図１におけるリムキャビティ３１０から凹所１３１１および溝１３１２を通ってブレードシャンクキャビティ内へ流れる第２の流体流用のダクトを形成する。さらに、溝１３１３が、カバープレート１３１０に設けられており、ブレード冷却材供給プレナムからブレードシャンクキャビティ内へ流れる第１の流体流用のダクトとして機能する。さらに、溝１３２３が、第２のカバープレート１３２０に設けられており、ブレード冷却材供給プレナムからブレードシャンクキャビティ内へ流れる第１の流体流用のダクトを提供する。カバープレート１３１０および１３２０は、周方向で、溝１３１２がロータ軸ポストの前面と重なって配置されるように、配置されてもよい。別の考えられる実施の形態では、溝１３１２は、図４に示されたものと同様に、周方向に延びる分岐路が設けられてもよく、次いで、ブレード根元部の前面と重なって配置されてもよい。しかしながら、前記の重い荷重を受ける境界面構造上により低温の第１の流体流を常に提供し、これにより、境界面構造を、溝１３１２において流れる比較的高温の流体からシールドするために、溝１３２３および１３１３が、ブレード根元部とロータ軸ポストとの間に形成された境界面継目と常に重なるように、カバープレートを周方向で配置することが必須である。
【００４０】
開示の内容は典型的な実施の形態によって説明されているが、これらの実施の形態は、請求された発明の範囲を限定しようとするものではないことが理解される。請求項は、本明細書に明示的に示されていないまたは開示されていない実施の形態をもカバーしており、本開示の教示を実施する典型的なモードにおいて開示されたものから逸脱する実施の形態は、依然として請求項によってカバーされることが認識されるであろう。
【符号の説明】
【００４１】
５０  作動流体主流
１００  ロータ
１１０  ブレード部材
１１１  プラットフォーム
１１２  翼
１１３  シャンク
１１４  ブレード根元部
１１５  凹所セクション
１１６  突出部
１１７  流れ調量突起
１１８  ロッキング凹所
１１９  ロータ熱シールド
１２０  ロータ軸
１２１  ロータ軸コア
１２２  ロータ前面、ロータリム
１２３  ロータ軸ポスト
１３０  カバープレート
１３１  開口
１３２  溝
１３３  溝、溝の分岐路
１３４  溝、溝の分岐路
１３５  溝
１３８  ロッキング手段
１４０  下流のカバープレート
２００  ステータ
２１０  固定のガイドベーン
２１５  固定のガイドベーン
２２０  ステータセグメント
３００  冷却材ダクト
３０１  ロータ主冷却材流
３０２  冷却材流の部分
３０３  冷却材流の部分、リムキャビティ流
３０４  リムキャビティパージ流
３０５  第２の流体流、第２のブレードシャンクキャビティ供給流
３０６  第１の流体流、第１のブレードシャンクキャビティ供給流
３０７  組み合わされたブレードシャンクキャビティ流体流
３０８  漏れ流
３１０  リムキャビティ
３２０  ブレード冷却材供給プレナム
３３０  ブレードシャンクキャビティ、シャンクキャビティ
３４０  ホイールキャビティ
３５０  シール
３６０  ラビリンスシール
３７０  ブレード冷却材供給ダクト
１３１０  第１のカバープレート
１３１１  凹所、開口
１３１２  溝
１３１３  溝
１３２０  第２のカバープレート
１３２３  溝
【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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