(57)【要約】  本発明は、モジュール構造に基づくブレードアセンブリに関し、ブレードエレメントは、少なくともロータブレード翼と、フットボード取付け部分（２１４）と、ヒートシールドとを含む。エレメントは、一方の端部において、互いの互換性接続のための手段を有し、他のエレメントに関する翼の接続は、ターボ機械のロータ軸線に対して半径方向またはほぼ半径方向延長部における固定に基づく。フットボード取付け部分に関するブレード翼の組立ては、圧力ばめまたは形状ばめ固定に基づき、または互いに対するフットボード取付け部分に関するブレード翼の組立ては、密着相互接続によって作動される摩擦ロック結合のための金属および／またはセラミック面の使用に基づき、またはフットボード取付け部分に関するブレード翼の組立ては、分離可能、永久的または半永久的な固定による摩擦ロック手段に基づく。少なくともブレード翼は、基本的なブレード翼またはブレード翼の基本的な基礎構造（２１０）の少なくとも一部分を包囲する、流れが提供される外側高温ガス通路ライナ（２００）を有する。
2017500473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モジュール構造に基づくターボ機械用のブレードアセンブリにおいて、
ブレードエレメントは、少なくとも、ブレード翼と、フットボード取付け部分と、ヒートシールドとを含み、前記ブレードエレメントは、一方の端部において、互いの互換性接続のための手段を有しており、他のエレメントに関する翼の接続は、前記ターボ機械のロータ軸線に対して半径方向またはほぼ半径方向の延長部における固定に基づき、前記フットボード取付け部分および／または他のエレメントに関する前記ブレード翼の組立ては、圧力ばめまたは形状ばめ固定に基づき、または前記フットボード取付け部分および／または他のエレメントに関する前記ブレード翼の組立ては、密着相互接続によって作動される摩擦ロック結合のための金属および／またはセラミック面の使用に基づき、または前記フットボード取付け部分および／または他のエレメントに関する前記ブレード翼の組立ては、分離可能、永久的またはほぼ永久的な固定による摩擦ロックされた手段に基づき、少なくとも前記ブレード翼は、基本的なブレード翼の少なくとも１つの部分または前記ブレード翼の基本的な基礎構造を包囲する、流れが提供される少なくとも１つの外側高温ガス通路ライナを有することを特徴とする、モジュール構造に基づくターボ機械用のブレードアセンブリ。
【請求項２】
モジュール構造に基づくターボ機械用のブレードアセンブリにおいて、ブレードエレメントは、少なくとも、ブレード翼と、フットボード取付け部分とを含み、前記ブレードエレメントは、一方の端部において、互いの互換性接続のための手段を有しており、他のエレメント関する翼の接続は、前記ターボ機械のロータ軸線に対して半径方向またはほぼ半径方向で延長部における固定に基づき、前記フットボード取付け部分に関するブレード翼の組立ては、圧力ばめまたは形状ばめ固定に基づき、または互いに対する前記フットボード取付け部分に関する前記ブレード翼の組立ては、密着相互接続によって作動される摩擦ロック結合のための金属および／またはセラミック面の使用に基づき、または前記フットボード取付け部分に関する前記ブレード翼の組立ては、分離可能、永久的またはほぼ永久的な固定による摩擦ロック手段に基づき、少なくとも前記ブレード翼は、基本的なブレード翼の少なくとも１つの部分または前記ブレード翼の基本的な基礎構造を包囲する、流れが提供される少なくとも１つの外側高温ガス通路ライナを有し、流れが提供される外側高温ガス通路ライナは、収縮継手を使用して、翼の基本的なブレード翼または別の基本的な基礎構造に関して接続されていることを特徴とする、モジュール構造に基づくターボ機械用のブレードアセンブリ。
【請求項３】
モジュール構造に基づくターボ機械用のブレードアセンブリにおいて、ブレードエレメントは、少なくとも、ブレード翼と、フットボード取付け部分と、シャンクとを含み、前記ブレードエレメントは、一方の端部において、互いの互換性接続のための手段を有しており、他のエレメントに関する翼の接続は、前記ターボ機械のロータ軸線に対して半径方向またはほぼ半径方向の延長部における固定に基づき、他のエレメントに関する前記ブレード翼の組立ては、圧力ばめまたは形状ばめ固定に基づき、または他のエレメントに関する前記ブレード翼の組立ては、密着相互接続によって作動される摩擦ロック結合のための金属および／またはセラミック面の使用に相互に基づき、または他のエレメントに関する前記ブレード翼の組立ては、分離可能、永久的または半永久的な固定による摩擦ロック手段に基づき、少なくとも基本的なブレード翼は、ロータブレードの空力態様に従う、前記ブレード翼の外側輪郭またはブレード翼の基本的な基礎構造を全体的に包囲する、流れが提供される少なくとも１つの外側高温ガス通路ライナを有しており、該外側高温ガス通路ライナは、前記ブレード翼の前記外側輪郭を形成する少なくとも２つのボディを有しており、これらのボディは、シールおよび／またはセラミック材料が充填された半径方向またはほぼ半径方向の間隙を有することを特徴とする、モジュール構造に基づくターボ機械用のブレードアセンブリ。
【請求項４】
ロータブレード翼は、半径方向で、顕著なまたはスワールした空力輪郭を有する、請求項１から３までのいずれか１項記載のブレードアセンブリ。
【請求項５】
前記ブレード翼の基本的な基礎構造は、ロータブレードの前記フットボード取付け部分から前記ブレード翼の先端部まで延びる桁から成る、請求項１から４までのいずれか１項記載のブレードアセンブリ。
【請求項６】
前記ターボ機械は、高温ガス通路を備えるガスタービンであり、流れが提供される前記外側高温ガス通路ライナは、ブレードの空力態様に従って、前記ガスタービンの高温作動媒体の流れ方向で前記ブレード翼の外側輪郭を部分的に包囲している、請求項１から５までのいずれか１項記載のブレードアセンブリ。
【請求項７】
流れが提供される第１の外側高温ガスライナは、内側において、ロータブレードの空力態様に従って、流れが提供されないまたは部分的に流れが提供される第２の外側高温ガスライナを有する、請求項１から６までのいずれか１項記載のブレードアセンブリ。
【請求項８】
少なくとも、流れが提供される第１の外側高温ガス通路ライナは、ロータブレードの空力態様に従って、前記ブレード翼の外側輪郭を全体的に包囲しており、前記第１の外側高温ガス通路ライナは、前記ブレード翼の前記外側輪郭を完全にまたは部分的に形成する少なくとも２つのボディを含む、請求項１から７までのいずれか１項記載のブレードアセンブリ。
【請求項９】
前記外側高温ガス通路ライナを完全にまたは部分的に形成する前記ボディは、半径方向の境界面に沿ってろう付けまたは溶接されている、請求項８記載のブレードアセンブリ。
【請求項１０】
前記ブレードエレメントの互換性接続のための手段は、摩擦ロック結合または永久接続に基づく、相互の突出部または凹所を有する、請求項１から９までのいずれか１項記載のブレードアセンブリ。
【請求項１１】
前記フットボード取付け部分の内側プラットフォームおよび／またはヒートシールドは、熱応力領域に沿って、少なくとも１つの挿入エレメントおよび／または付加的なサーマルバリヤコーティングを有する、請求項１から１０までのいずれか１項記載のブレードアセンブリ。
【請求項１２】
前記フットボード取付け部分の内側プラットフォームおよび／またはヒートシールドは、熱応力領域において少なくとも１つの挿入エレメントおよび／または機械的インターロックを有し、前記挿入エレメントおよび／または前記機械的インターロックは、ロータブレードの空力態様に従う、請求項１から１０までのいずれか１項記載のブレードアセンブリ。
【請求項１３】
前記挿入エレメントおよび／または前記機械的インターロックは、少なくとも圧力ばめ形式で、ロータブレードの１つのエレメントのスペースにおけるまたはロータブレードの１つのエレメント内の、適切に設計された凹所内へ、付加的な固定手段を含むプッシュローディングドロワの形式で挿入され、前記挿入エレメントおよび／または前記機械的インターロックの上面は、流れが提供されるそれぞれの熱ゾーンを形成している、請求項１１または１２記載のブレードアセンブリ。
【請求項１４】
前記挿入エレメントまたは前記機械的インターロックおよび／または前記付加的なサーマルバリヤコーティングは、熱応力領域に沿って配置されている、請求項１３記載のブレードアセンブリ。
【請求項１５】
前記ブレード翼の内部冷却通路は、流れが提供される第１の外側ガスライナ、流れが提供される第２の外側高温ガスライナおよび／または内側プラットフォームおよび／またはヒートシールドの冷却構造に能動的に接続されている、請求項１から１４までのいずれか１項記載のブレードアセンブリ。
【請求項１６】
冷却は、対流冷却方式および／またはフィルム冷却方式および／またはしみ出し冷却方式および／またはインピンジ冷却方式を含む、請求項１５記載のブレードアセンブリ。
【請求項１７】
ロータブレード翼または桁の内部キャビティは、全体的または部分的に、適切な材料が充填されている、請求項１から１６までのいずれか１項記載のブレードアセンブリ。
【請求項１８】
ロータブレード翼の先端部の領域における外側シェルのアセンブリは、熱的拡張を集中させるための少なくとも１つの補償装置を含む、請求項１から１７までのいずれか１項記載のブレードアセンブリ。
【請求項１９】
前記ターボ機械は、少なくとも圧縮機と、燃焼器と、ガスタービンと、発電機とを含む発電プラントの一部である、請求項１から１８までのいずれか１項記載のブレードアセンブリ。
【請求項２０】
請求項１から１９までのいずれか１項記載のモジュール構造に基づくターボ機械のブレードを組み立てる方法において、モジュール構造に基づくブレードアセンブリは、少なくとも、ブレード翼と、フットボード取付け部分と、ヒートシールドとを含み、エレメントは、一方の端部において、互いの互換性接続のための手段を有し、他のエレメントに関する翼の接続は、前記ターボ機械のロータ軸線に対して半径方向またはほぼ半径方向の延長部における固定に基づき、前記フットボード取付け部分および／または他のエレメントに関するブレード翼の組立ては、圧力ばめまたは形状ばめ固定に基づき、または前記フットボード取付け部分および／または他のエレメントに関する前記ブレード翼の組立ては、密着相互接続によって作動される摩擦ロック結合のための金属および／またはセラミック面の使用に基づき、または前記フットボード取付け部分および／または他のエレメントに関する前記ブレード翼の組立ては、分離可能、永久的または半永久的な固定による摩擦ロック手段に基づき、少なくともブレード翼は、基本的なブレード翼または前記ブレード翼の基本的な基礎構造の少なくとも１つの部分を包囲する、流れが提供される少なくとも１つの外側高温ガス通路ライナを有することを特徴とする、請求項１から１９までのいずれか１項記載のモジュール構造に基づくターボ機械のブレードを組み立てる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ機械、好適にはガスタービンエンジン用のブレードアセンブリに関し、基本的に、１つまたは複数の取外し可能なエレメントまたはモジュールを備えるモジュール式ロータブレードに関する。ブレードという用語は、広い意味で定義するためのものであり、ステータベーン、ヒートシールド等も含む。
【０００２】
基本的に、モジュール式ブレードアセンブリは、様々な互換性のモジュールまたはエレメントを含み、前記部品は代替可能または代替不能である。
【０００３】
モジュール式構造に基づくブレードアセンブリが提供され、ブレード翼を有し、ブレード翼は、ブレード長手方向に延びており、下端部において、選択的に、内側プラットフォームまたはその他の中間実施形態に移行しており、その後、好適にはもみの木形の断面輪郭を備える従来のブレード根元において終わっており、ロータディスクにおけるロータブレードの場合、このブレード根元によってブレードをブレードキャリヤに固定することができ、ブレード翼および／または内側プラットフォームまたはその他の中間実施形態は、その一方の端部において、ブレードエレメントの互換性の接続のための手段を有しており、互いのブレードエレメントの接続は、ターボ機械の軸線に対する半径方向またはほぼ半径方向の延在におけるブレード翼の永久的または半永久的な固定を有しており、内側プラットフォームとのまたは直接にブレード根元とのブレード翼の組立ては、密着相互接続によって作動される摩擦ロック結合（摩擦力による結合）に基づき、または内側プラットフォームに関するまたは直接にブレード根元に関するブレード翼の組立ては、ロータブレードエレメントを互いに固定する金属および／またはセラミック面の使用に基づき、または内側プラットフォームに関するまたは直接にブレード根元に関するブレード翼の組立ては、分離可能または永久的な接続を備える力拘束手段に基づき、少なくともブレード翼は、ロータブレードのブレード翼の少なくとも１つの部分を包囲する少なくとも１つの外側高温ガス通路ライナを有する。
【０００４】
冷却通路は、ロータブレードを冷却するためにブレード翼内に延びており、シャンクの側面にまたは直接にブレード根元を介して配置された供給穴を介して、冷却媒体、特に冷却空気が供給される。
【０００５】
分離可能なまたは永久的な結合は、ボルトまたはリベットによる力拘束を含むか、またはＨＴろう付け、活性ろう付け、またははんだ付けによってなされる。加えて、内側プラットフォームおよび／またはブレード根元は、１つの部材または複合構造から形成することができる。
【０００６】
さらに、内側プラットフォームおよび／またはブレード根元は、熱応力および物理的応力に耐えることができる手段および／または挿入体を含み、前記手段は、全体的にまたは部分的に互換性である。
【０００７】
発明の背景
米国特許出願公開第２０１１／２６８５８２号明細書は、長手方向軸線に沿ってブレードの長手方向に延びるブレード翼を含むブレードを開示している。流れ方向で前縁と後縁とによって画定されたブレード翼は、高温ガス通路の内壁を形成するプラットフォームの下方の下端部においてシャンクへ移行しており、このシャンクは、ファーツリー（もみの木）形の断面輪郭を有する一般的なブレード根元において終わっており、このブレード根元によって、対応する軸方向スロットに挿入することによって、ブレードをブレードキャリヤ、特にロータディスクに固定することができる（例えば、米国特許第４９４０３８８号明細書の図１を参照）。
【０００８】
ロータブレードが、ブレードを冷却するためにブレード翼内に延びた、冷却媒体、特に冷却空気が供給される冷却通路を備えることは周知であり、従来技術である。
【０００９】
前記米国の文献を参照すると、冷却通路は、ブレードを冷却するためにブレード翼内に延びており、側面においてシャンクに配置された供給穴を介して、冷却媒体、特に冷却空気が供給される。シャンクは、ブレード翼と同様に、凹面側と凸面側とを有する。ブレード翼の内部へ斜め上方に延びた供給穴は、シャンクの凸面側において外部空間へ開口している。供給穴の入口に関連して機械的な応力を減じ、それと同時に、ブレードの振動挙動に有利に影響するために、供給穴の入口の周囲に、供給穴のすぐ近傍を越えて到達する平坦な補強エレメントが設けられており、この補強エレメントは、シャンクに一体に形成されており、ブレードと同じ材料から成る。図３における補強エレメントの断面図から分かるように、補強エレメントは、大きな面積の台として形成されており、中央平面の左側に配置された供給穴の開口から、ブレードの中央平面を大幅に超えて到達しており、これにより、補強エレメントは中央平面に対して対称的に形成されており、供給穴の開口も包囲している。
【００１０】
米国特許出願公開第２０１３／００８９４３１号明細書において、タービンシステム用のブレード翼が開示されている。ブレード翼は、第１のボディを有しており、この第１のボディは、ブレード翼の空力輪郭の第１の部分を規定する外面を有し、第１の材料から形成されている。ブレード翼は、さらに、第２のボディを有しており、この第２のボディは、ブレード翼の空力輪郭の第２の部分を規定する外面を有しており、第２のボディは、第２のボディに接続されていて、第１の材料とは異なる温度能力を有する第２の材料から形成されている。別の実施の形態では、タービンシステムのタービンセクション用のノズルが開示されている。ノズルは、空力輪郭を規定する外面を有するブレード翼を有しており、空力輪郭は、前縁と後縁との間に延びる圧力側と吸込側とを有する。ブレード翼は、第１のボディを有しており、この第１のボディは、ブレード翼の空力輪郭の第１の部分を規定する外面を有し、第１の材料から形成されている。ブレード翼は、さらに、第２のボディを有しており、この第２のボディは、ブレード翼の空力輪郭の第２の部分を規定する外面を有しており、第２のボディは、第１のボディに接続されていて、第１の材料とは異なる温度能力を有する第２の材料から形成されている。この米国の文献の添付図面、特に図３〜図６は、詳細な説明とともに、複数の実施の形態を例示しており、この従来技術の原理を説明するために機能する。
【００１１】
米国特許第５７００１３１号明細書は、根元における入口と、ブレード翼表面における複数の半径方向に間隔を置かれたフィルム冷却穴に供給する先端部における排出部とを備えるダイナミック冷却空気通流半径方向通路を有するように前縁および後縁において変更された、ガスタービンエンジン用の内部で冷却されるタービンブレードを示している。半径方向通路の内壁において半径方向に間隔を置かれた蛇行した通路と連通した補充穴は、フィルム冷却穴へ損失される冷却空気を補充する。排出オリフィスは、半径方向長さ全体にわたって一定のフィルム穴の存在を達成するために、逆流マージンに合致するようにサイズ決めされている。圧力降下分配を増大するために、トリップストリップが使用されてもよい。タービンの圧力比が増大し、タービンの重量が減少したときに、エンジン効率が増大することも、当業者によってよく知られている。いうまでもなく、これらのパラメータは限界を有する。タービン速度を増大させることは、ブレード翼荷重をも増大させ、もちろん、タービンの十分な作動は、任意のブレード翼荷重の範囲にとどまる。ブレード翼荷重は、タービンの断面積にタービンの先端部の速度を乗じたものの二乗、またはＡＮ＜２＞によって決まる。明らかに、タービンの回転速度は荷重に著しい影響を与える。本発明によって熟慮された桁／シェル構造は、タービンエンジン設計者に、あらゆる任意のエンジン設計において必要とされる冷却空気の量を減じるという選択肢を与える。加えて、設計者は、シェルを、これまでブレード翼セクションの表面輪郭を規定するために鋳造または鍛造することができなかった新たな高温材料から製造することができる。言い換えれば、本発明により、シェルを、ニオビウム、モリブデンまたはそれらの合金から形成することができ、形状は、公知の放電加工（ＥＤＭ）プロセスまたはワイヤＥＤＭプロセスによって形成される。加えて、本発明の効果的な冷却方式により、シェル部分は、セラミックまたはさらに慣用の材料から形成することができ、設計者に対してさらに利点を提供する。なぜならば、より少ない量の冷却空気が必要とされるからである。
【００１２】
欧州特許第２６４２０７６号明細書は、金属構成部品およびＣＭＣ構成部品用の接続システムを示しており、タービンブレード保持システムおよび回転構成部品保持システムが設けられている。接続システムは、保持ピンと、金属発泡材ブシュと、金属構成部品に配置された第１の開口と、セラミックマトリックス複合構成部品に配置された第２の開口とを有する。第１の開口および第２の開口は、金属構成部品とセラミックマトリックス複合構成部品とが係合させられたときに貫通孔を形成するように構成されている。保持ピンおよび金属発泡材ブシュは、金属構成部品とセラミックマトリックス複合構成部品とを接続するために貫通孔内に作動的に配置される。
【００１３】
米国特許第８１６２６１７号明細書は、桁と、シェル構造とを備えるタービンブレードに関し、桁と、シェルとは両方とも２つのプラットフォーム半部内に固定されている。桁と、シェルとはそれぞれ、２つのプラットフォーム半部が接続されたときに桁およびシェルを半径方向移動に対して固定するために、プラットフォーム半部の内側に形成された溝に嵌合する、下端部における、外方へ延びるレッジを有する。シェルは、桁の外面に形成された溝に滑り込む、シェルから延びるフックによって、桁にも固定される。フックは、シェルと桁との間に蛇行した流れ冷却通路を形成する。桁は、プラットフォーム根元を通じて前縁冷却通路内へ供給された冷却空気を排出するために、前縁領域の下端部において冷却穴を有する。図１および図５に示したように、桁１１は、エルボ形のスロット２１を有し、スロット２１は、桁１１の外面に沿って上部から下部へ延びている。スロット２１は、シェル１２から延びるフック２２を受け入れ、シェル１２を桁１１に固定し、桁とシェルとがたわんで離れるのを最小限に減じるように、成形および位置決めされている。「桁とシェルとがたわんで離れるのを最小限に減じるように...」とは、フックとスロットとが圧力ばめ接続を形成していることを意味しない。
【００１４】
加えて、収縮継手または収縮ばめは、組立て後の相対的なサイズ変化によって締りばめが達成される技術である。これは、通常、組立て前に一方の構成部品を加熱または冷却し、組立て後にこの構成部品を周囲温度に戻し、継手を形成するために熱膨張の現象を利用することによって達成される。例えば、一片の金属排出管の熱膨張により、作業者は、より低温の部品をその一片に嵌め込むことができる。接続された部品が同じ温度に達すると、継手は拘束され、より強くなる。
【００１５】
米国特許第３８１０７１１号明細書に記載のタービンブレードは、冷却されるブレード部分を提供するために多孔質の積層された材料によって被覆された中空のストラットを有しており、タービンホイールに取り付けるための１つまたは２つのベースにおいて終わった支持ストラット部分を有する。タービンブレードは、ブレードと支持部分との接合部において、ストラットにバイキャストされたブレードプラットフォームも有する。ストラットは、それぞれストラットの１つの面を規定する２つの部品を鋳造または鍛造し、翼の前縁においてこれらを互いに接続し、前縁部分を機械加工し、ストラットのブレード部分に面を取り付け、これらを接続し、ブレード部分を所望の翼輪郭に形成し、その後、ブレード面のプラットフォーム端部をカバーするためにプラットフォームをストラット上にバイキャストすることによって、製造されてもよい。
【００１６】
発明の概要
本発明は、ターボ機械、特にガスタービンの様々な作動方式に合わせて最適化された複数の互換性のモジュールまたはエレメントから構成された、ターボ機械のブレードの構造または構成を提供することを課題として有する。別個のプロセスにおいて、様々なモジュールまたはエレメントは修理および／または再調整され得る。
【００１７】
請求項によれば、以下のことが提案される：
すなわち、ブレードの構造は、実質的に、ブレード翼と、内側プラットフォームと、もみの木形断面輪郭とを有しており、このもみの木形断面輪郭によって、ブレードをブレードキャリヤ、例えばロータディスクに、付加的なサブモジュール、特に、好適にはもみの木形断面輪郭を有する、根元とも呼ばれる、内側プラットフォームとフットボード取付け部分との間の中間シャンクを備えるメインモジュールとして、固定することができる。ブレード翼の付加的なサブモジュールとして、先端部は、シール手段を備えるヒートシールドを有する。
【００１８】
したがって、本発明の発明的思想は、基本的に、従来技術に関連して記述および説明されたように一片として形成されたブレード翼と、内側プラットフォームと、フットボード取付け部分とから成る、典型的なブレード構造の使用を残す。
【００１９】
特に、少なくとも２つの別個の部材、すなわち別個のブレード翼および別個の内側プラットフォームから組み立てることができるブレードを使用することによって、ロータブレード全体を交換せずに、特定された別個の部品、モジュール、エレメントの互換性または修理および／または再調整を提供するための、前提条件が生ぜしめられる。
【００２０】
ロータブレードを基本的に４つの別個の部分、すなわち、ヒートシールド、ブレード翼、内側プラットフォームおよびフットボード取付け部分に分割することも可能である。ブレードが、内側プラットフォームとフットボード取付け部分との間に中間シャンクを有する場合、この基本的思想の同じ態様を適用することができる。
【００２１】
通常、内側プラットフォームは、ブレードの一体部分である。それにより、高温での作動中、熱応力が、ロータブレードのブレード翼から内側プラットフォームへの移行部分において生ぜしめられる。これは、ブレード翼の前縁および後縁において、応力集中が生じ、これが、材料の局所的な損傷につながり得るまたは少なくとも再調整の労力を増大することを意味する。
【００２２】
材料の前記応力集中および局所的損傷は、内側プラットフォームをブレード翼部分から切り離すことによって回避することができる。加えて、これらの部分を切り離すことにより、種々の劣化メカニズムも分離することができ、例えば、内側プラットフォームの酸化をブレード翼部分の低サイクル疲労から分離することができる。互いに切り離すことにより、両者は、それ自体を対応するキャリヤにおいて支持しなければならない。同じやり方を、ヒートシールドに関して採用することができる。
【００２３】
ロータブレードの固定された位置の場合、ブレード翼の内側端部における少なくとも固定手段によって、ロータブレードのブレード翼は、内側プラットフォームと密接しているか、または内側プラットフォームと一体に結合されており、内側プラットフォームは、タービン段の高温ガス流路の内径に向かって、タービン段を通る高温ガス流の境界を定めている。他方で、同一平面形式でブレード翼と接続された、またはブレード翼と一体に製造された内側プラットフォームは、半径方向外側で高温ガス流路の境界を定めている。
【００２４】
モジュール構造に基づくターボ機械のブレードアセンブリは、ヒートシールドと、ブレード翼と、内側プラットフォームと、フットボード取付け部分とを含む。ブレード翼および／または内側プラットフォームおよび／またはヒートシールドおよび／またはフットボード取付け部分は、その一方の端部において、前記モジュールの互換性の接続のための手段を有しており、互いに対するロータブレードモジュールの使用された接続は、ターボ機械のロータ軸線に関して半径方向またはほぼ半径方向の延在におけるブレード翼の永久的または半永久的な固定を有する。他のモジュールに関するブレード翼の組立ては、密着相互接続によって作動される直接的または間接的な摩擦ロック結合に基づく。
【００２５】
これに代えて、言及した相互に依存するモジュールに関する翼の組立ては、モジュールを互いに固定する、金属および／またはセラミックの面の使用に基づく。択一的に、他のモジュールに関するブレード翼の組立ては、分離可能または永久的な接続による力拘束手段に基づき、少なくともブレード翼は、ブレード翼の少なくとも１つの部分を包囲する少なくとも１つの外側高温ガス通路ライナを有する。
【００２６】
外側シェルとも呼ばれる外側高温ガス通路ライナは、空力輪郭を有しており、ガスタービンエンジンもしくは発電プラントの様々な作動方式に適応させられた冷却構成および／または材料構成および／または物質的配合における変化を備える互換性モジュールである。
【００２７】
したがって、ロータブレードは、ブレード翼を含み、このブレード翼は、一方の端部において、ブレード翼の分離可能またはほぼ分離可能または永久的または半永久的な接続もしくは固定のために内側プラットフォームの凹所および／またはブーストに挿入するための、半径方向またはほぼ半径方向に方向付けられた手段を有する。
【００２８】
この固定は、密着によって作動される摩擦ロッキングによって、または金属および／またはセラミックの表面コーティングの使用によって、またはボルトまたはリベットを用いる力拘束によって、またはＨＴろう付け、アクティブろう付けまたははんだ付けによって形成することができる。
【００２９】
同じやり方が、ヒートシールドに関してブレード翼にも適用され、内側および外側のモジュールは、１つのピースまたは複合構造から形成することができる。
【００３０】
ターボ機械の個々の作動要求または個々の作動方式によれば、フットボード取付け部分、内側プラットフォーム、ブレード翼、付加的な手段および／または挿入体を含むヒートシールドは、熱的および物理的な応力に抵抗することができ、前記手段および挿入体は、全体的または部分的に互換性である。
【００３１】
しかしながら、第１の列のロータブレードの内側プラットフォームおよびヒートシールドが、周方向で互いに隣接して整列させられ、タービン段の進入開口の領域において環状の高温ガス流を限定することが保証されなければならない。
【００３２】
好適な実施の形態に関して前述したように、ブレード翼の内側端部と内側プラットフォームとの間の取外し可能な固定の場合、内側プラットフォームは、半径方向内方へ方向付けられた端部においてブレード翼の延長部または突起などのフックを挿入するための少なくとも１つの凹所を提供し、これにより、ブレード翼は、少なくともタービン段の軸方向および周方向で固定される。
【００３３】
フック状延長部は、内側プラットフォーム内の溝に適応された十字形の断面を有する。内側プラットフォーム内の凹所は、挿入または取外しのための少なくとも１つの位置を提供し、この位置において、凹所は開口を提供し、この開口を通ってブレード翼のフック状延長部を完全に半径方向移動のみによって挿入することができる。ブレード翼の延長部および内側プラットフォームにおける凹所の形状は、好適には、ばねナット接続のように互いに適応されている。
【００３４】
挿入または取出し目的のために、ブレード翼を、半径方向外方に向けられた端部においてのみ取り扱うことができ、これは、タービン段におけるメンテナンス作業を行うための顕著な特徴である。
【００３５】
本明細書において使用される「半径方向」という用語は、その作動状位置におけるターボ機械と据え付けられたブレードとのロータ軸線に関する。
【００３６】
内側プラットフォームは、中間ピース、例えばシャンクに、またはフットボード取付け部分に直接に、取外し可能に取り付けられることも可能であり、フットボード取付け部分も、タービン段の内側構造もしくは内側構成部品に取外し可能に取り付けられている。そのために、中間ピースは、内側プラットフォームの軸方向、半径方向および周方向の固定のために、内側プラットフォームのフック状延長部を挿入するための少なくとも１つの凹所を提供する。
【００３７】
基本的に、中間ピースは、軸方向、周方向および半径方向での内側プラットフォームの幾らかの移動を許容する。内側プラットフォームの制限されない移動を防止するために、中間ピースに軸方向、周方向および半径方向のストッパが設けられている。軸方向および周方向のストッパにより、ロータブレードのブレード翼は片持ちされるのではなく、外側および内側のプラットフォームにおいて支持される。ヒートシールドライナの上方の空間から半径方向内方にブレード翼を滑らせることによってブレード翼を外側プラットフォームおよび内側プラットフォーム内へ取り付けることができるように、付加的なばねタイプの装置が、内側プラットフォームを中間ピース内の半径方向ストッパに対して押し付ける。
【００３８】
さらに、内側プラットフォームもしくはヒートシールにブレード翼および外側シェルまたは外側シェル部分を取り付ける可能な態様は、ヒートシールドに設けられた凹所にブレード翼の半径方向端部を受け入れることから成る。同様に、ブレード翼の半径方向端部を、内側プラットフォームに設けられた凹所に受け入れることができる。前記凹所は、ブレード翼またはブレード翼アセンブリの外側輪郭に対応するように実質的にブレード翼形状であることができる。すなわち、外側シェル配列を有するブレード翼およびブレード翼アセンブリを、内側プラットフォームとヒートシールドとの間に捕捉することができる。
【００３９】
さらに、「発明の背景」のセクションにおける前記従来技術による既存の解決手段は、本発明の課題の一部のみをカバーしている。発明の最も重要な態様のうちの１つは、少なくとも１つの外側シェルと、必要であれば、個々の作動要求または様々な作動方式に応じて、例えばガスタービンの高温ガス流に曝されない少なくとも１つの中間シェルとを提供することである。ブレード翼キャリヤの機能は、ブレード翼モジュールの機械的荷重を支持することである。高温に関してブレード翼キャリヤを保護し、かつブレード翼モジュールの熱変形を分離するために、外側シェルと、付加的に中間シェルとを適用することができる。
【００４０】
したがって、中間シェルは、いずれの場合にも選択的である。中間シェルは、外側シェルおよび桁の潜在的に異なる熱膨張のためのコンペンセータおよび／または桁の付加的な保護のための冷却シャツとして要求されることがある。中間シェルは、外側シェルと桁との潜在的にことになる熱膨張のための補償装置および／または桁の付加的な保護のための冷却被覆体として、要求されることがある。外側シェルは、概して締りばめによって、選択的な中間シェルまたは桁に接続され、中間シェルも締りばめによって桁に接続される。
【００４１】
先端キャップを有する桁は、付加製造法によって製造され、冷却構成を有しており、この冷却構成は、桁自体を冷却することに加えて、外側シェルおよび選択的な中間シェルに冷却媒体を供給してもよい。
【００４２】
さらに、中間シェルは、外側シェルの損傷の場合に桁に対する付加的な保護を提供する。基本的に、中間シェルは、ターボ機械の様々な作動方式に適応させられた冷却構成および／または材料構成における変更を有する互換性のモジュールである。
【００４３】
複数の重ねられたシェルが提供される場合、シェルは、それらの間にスペースを備えてまたは備えずに構成することができる。
【００４４】
前記シェルは、少なくとも２つのセグメントから形成することができる。好適には、シェルを形成する構成部品は、シェル、シェル構成部品、ブレード翼およびブレードの様々な構成部品の組立ておよび分解を可能にするように互いに接続されている。
【００４５】
原則的に、完成したシェルは、ブレード翼の構造および空力輪郭と一致する前縁および後縁を有する。
【００４６】
特に外側シェルに関して、発明によって達成される利点は、特に、局所的に変化する使用条件に個々にかつ特に合致させられたもしくはガスタービンエンジンもしくは発電プラントの様々な作動方式に適応させられたブレードを製造するために、標準的な構成部品を特に単純な形式で利用することが可能であるということにある。
【００４７】
標準的な設計のブレード翼を用いたとしても、ブレード翼に対する、流れが提供される（流れに晒される）エレメントのジオメトリおよび位置決めを適切に選択することによって、個々のブレードへの流れの影響の局所的な差異を補償または低減することができる。その結果、特定のブレード列における流れの影響は、空力的により均一となる。特に、これにより、ロータブレード領域における振動の励起を低減することが可能である。標準的なロータブレードのブレード翼を様々な使用条件に適応させるために、流れが提供される部品を付加することのこのような利用は、特に、幾何学的に類似の様々な構成部品、すなわちターボ機械の特定の使用条件に個々に適応させられた大量の完成したブレードの製造および貯蓄に置き換わることができる。
【００４８】
流れが提供される外側シェルへの損傷時、修理は、ブレード翼全体ではなく、損傷したサブコンポーネントのみの交換を伴う。モジュール式の設計により、異種の材料を含む、シェルにおける様々な材料の使用が促進される。これにより、構成部材の寿命、冷却空気の使用、空力性能およびコストを最適化するように、シェル構成部品内で、適切な材料を選択することができる。
【００４９】
流れが提供されるシェルアセンブリは、さらに、凹所と、シェルの半径方向終端部および半径方向端部に近いブレード翼の外周面のうちの少なくとも一方との間に設けられたシールを有することができる。その結果、間隙を閉鎖するためにシェルセグメントが外周面においてまたは外周面の近傍でそれらの半径方向境界面に沿ってろう付けまたは溶接することができるならば、しみ出し冷却が提供されるときを除く高温ガス侵入または冷却空気漏れを排除することができる。これに代えて、間隙を通る高温ガスの進入および移動を防止するために、間隙を、柔軟な挿入体またはその他のシール（ロープシール、さねはぎシール、スライディング・ダブテールなど）によって充填することができる。全ての場合において、１つのシェルまたは複数のシェル構成部品の互換性は、維持される。
【００５０】
複数の単一シェル構成部品の半径方向境界面の間隙または溝をセラミックロープによって充填することができる、および／またはセメント混合物を使用することができる。代替手段は、ブレード翼における収縮シェルまたは収縮シェル構成部品である。このような場合にシェルまたはシェル構成部品の互換性が保証されない場合、ブレード翼配列全体を交換することができることが保証されなければならない。内側プラットフォームおよびヒートシールドの両方を、ブレード翼と同様に形成することができる。
【００５１】
特に、前記内側プラットフォームは、少なくとも２つのセグメントから形成することができる。好適には、内側プラットフォームを形成する構成部品は、この内側プラットフォームの組立ておよび分解を可能にするために、互いに接続されているまたはブレード翼および／またはシェル構成部品に接続されている。
【００５２】
プラットフォームの、負荷される側には、１つまたは複数の固定されたまたは取外し可能な挿入体が装備されている。挿入体設備は、例えば高温ガス負荷領域に関して一体的なカバーまたはキャップを形成している。
【００５３】
前記挿入体設備は、熱的および物理的応力に耐えることができるコーティング面を有しており、前記設備は、全体的または部分的に互換性の、挿入体を含む。
【００５４】
外側および内側プラットフォーム内の複数の単一シェルの軸方向および／または半径方向境界面の間隙または溝をセラミックロープによって充填することができるおよび／またはセメント混合物を使用することができる。代替手段は、前記プラットフォームにおける収縮キャップ構成部品である。このような場合に挿入体の互換性が保証されない場合、プラットフォーム全体を交換することができることが保証されなければならない。
【００５５】
ブレード翼またはシェルが内側プラットフォームおよびヒートシールドに取り付けられる特定の形式にかかわらず、望ましくない熱入力を防止し、流れ損失を最小限に減じるために、タービンにおける高温ガスが、前記エレメントにおける凹所と、ブレード翼もしくはブレード翼シェルとの間のあらゆる空間に進入することを防止しなければならない。
【００５６】
ブレード翼が、高温燃焼ガスよりも高圧で冷却媒体により内部で冷却されるならば、高温ガス通路内への過剰な冷却媒体漏れが生じる恐れがある。このような懸念をできるだけ減じるために、シェル配列に関連して１つまたは複数の付加的なシールを設けることができる。シールは、ロープシール、Ｗ字形シール、Ｃ字形シール、Ｅ字形シール、フラットプレートおよびラビリンスシールの内の少なくとも１つであることができる。シールは、例えば金属およびセラミックスを含む様々な材料から形成することができる。
【００５７】
加えて、ロータブレードアセンブリの様々な部分に断熱材料またはサーマルバリヤコーティング（ＴＢＣ）を提供することができる。
【００５８】
本発明の主な利点および特徴は以下の通りである：
−モジュールの熱機械的な分離は、一体設計と比較して部品寿命を改善する。
−冷却および／または材料構成における様々な態様を有するモジュールは、ターボ機械の様々な作動状況に最も良く適合するように選択することができる。
−ブレードの根元からブレード翼の先端部まで延びる内側桁を導入することができ、内側桁を様々な接続手段によって根元におけるアタッチメントに固定することができる。
−ブレード翼は、構成部材寿命、冷却利用、空力性能を最適化し、かつ高温応力および熱的変形に対する抵抗の能力を増大するような形式で選択することができる単一の外側シェル、または付加的な中間シェル構成部品を含む。
−シェルは、様々な配列において分割されており、個々の部分は、適切な材料から形成することができる。
−内側プラットフォームおよびヒートシールドに関する様々なインサートの被せはめまたは導入は、構成部材寿命、冷却利用、空力性能を最適化し、かつ高温応力および熱的変形に対する抵抗の能力を増大するような形式で選択することができる。
−根元、内側プラットフォーム、ブレード翼、ヒートシールドおよび付加的な一体化されたエレメントは、選択された断熱材料またはサーマルバリヤコーティングによって被覆することができる。
−桁は、ブレードを通して冷却媒体を供給するための様々な通路を有する。
−ブレードの全ての上述のエレメント／モジュールの冷却は、選択されたインピンジメント冷却および／またはしみ出し冷却セクションとともに、主に対流冷却から成る。
−互いに対する全てのエレメント／モジュールの互換性は、原則として与えられる。
−互いに対する様々なエレメント／モジュールの固定は、密着によって作動される摩擦ロックによって、または金属および／またはセラミックの表面コーティングの使用によって、またはボルトまたはリベットによる力拘束、またはＨＴろう付け、アクティブろう付けまたははんだ付けによって行うことができる。
−プラットフォームは、一方ではブレード翼およびシェルエレメントに能動的に結合され、他方ではロータおよびステータに能動的に結合された個々の部材から成っていてよい。
−ブレード翼のモジュール設計は、ターボ機械の様々な作動方式に従って、異なる材料を含む、シェルにおける様々な材料の使用を促進する。
−モジュールブレードアセンブリは、交換可能および交換不能なエレメントから成る。
−ブレード翼は、半径方向で顕著なまたは旋回した空力プロフィルを有し、鋳造、機械加工または鍛造され、付加的に、冷却または剛性改善のための内部局所ウェブ構造を備える付加的な特徴を含む。さらに、ブレード翼は、コーティングされてよく、ターボ機械のベース負荷、ピークモード、部分負荷などの作動要求に合わせた調節のためのフレキシブルな冷却構成を有する。
−内側プラットフォームは、金属シートまたはプレートにおいて鋳造、鍛造または製造される。内側プラットフォームは、消費可能であり、所定のサイクルで交換され、加えて、ブレード翼から機械的に分離されてもよく、内側プラットフォームは、力拘束エレメント、すなわちボルトを用いて翼キャリヤに機械的に接続されてもよい。内側プラットフォームは、ＣＭＣまたはセラミック材料によって被覆されてもよい。
−シャンクは、金属シートまたはプレートにおいて鋳造、鍛造または製造される。シャンクは、通常は消費可能ではなく、ブレード翼から機械的に分離されてもよく、シャンクは、加えて、力拘束エレメント、すなわちボルトを用いて翼に機械的に接続されてもよい。内側プラットフォームは、ＣＭＣまたはセラミック材料によって被覆されてもよい。
−ステータの側においてブレード翼に外側プラットフォームが設けられている場合、このエレメントは、金属シートまたはプレートにおいて鋳造、鍛造または製造される。外側プラットフォームは、所定のサイクルに関して消費可能であり、特定のメンテナンス期間として頻繁に交換され、ブレード翼から機械的に切り離されてもよく、加えて、外側プラットフォームは、力拘束エレメント、すなわちボルトを使用してロータブレード翼に機械的に接続されてもよい。外側プラットフォームは、ＣＭＣまたはセラミック材料によって被覆されてもよい。
−流れが提供されるブレード翼またはシェルアセンブリの基礎構造としての桁は、互換性であり、予備製造されており、単独部品または複数部品であり、冷却されないか、または対流冷却構造および／またはフィルム冷却構造および／またはしみ出し冷却構造および／またはインピンジ冷却構造を使用して冷却される。
−外側シェルおよび付加的な中間シェルは、半径方向または周方向パッチを備える、基礎構造への収縮継手を使用する、互換性、消費可能、予備製造された、単独部品または複数部品である。
【００５９】
本発明の前記特徴およびその他の特徴は、以下の詳細な説明および添付の図面からさらに明らかになるであろう。
【００６０】
図面の簡単な説明
引き続き図面に関連した典型的な実施の形態に基づいて発明をさらに詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】ガスタービン用の典型的なロータブレードを示している。
【図２】ロータブレードの縦断面図を示している。
【図３】ロータブレードの別の縦断面図を示している。
【図４】ロータブレード翼の上端部の部分的な縦断面図を示している。
【図５】ロータブレードの根元の部分的な縦断面図を示している。
【図６】ロータブレード翼の断面図を示している。
【図７】ＨＴセラミックによって選択的にシールされた挿入体または機械的なインターロックを備えるプラットフォームを示している。
【図８】ロータブレード翼の先端部の範囲における接合技術を示している。
【図９】ロータブレード翼の先端部の範囲における別の接合技術を示している。
【図１０】様々なエレメントおよび材料から成るロータブレードを異なる図で示している。
【図１１】ロータブレード翼の縦断面図を異なる図で示している。
【図１２】もみの木形輪郭を備える根元部分を示している。
【００６２】
典型的な実施の形態の詳細な説明
図１には、発明の１つの典型的な実施の形態によるロータブレード１００が再現されている。ロータブレード１００は、長手方向軸線１１１に沿ってロータブレードの長手方向に延びるブレード翼１１０を含む。流れ方向で前縁１１２と後縁１１３とによって画定されたブレード翼１１０は、高温ガス通路の内壁を形成する内側プラットフォーム１１５の下方の下端部においてシャンク１１４へ移行しており、このシャンクは、もみの木形輪郭を有する一般的なブレード根元１１６において終わっており、このブレード根元によって、対応する軸方向スロットに挿入することによって、ブレード１００を、特にロータディスクにおけるブレードキャリヤに固定することができる。
【００６３】
内側プラットフォームは、隣接するブレードのプラットフォームと当接し、タービン用のガス通路内壁を形成する。ブレード翼の先端部１１８における、一列の外側ヒートシールド（図示せず）は、ガスタービンの高温ガス通路の外壁を形成している。
【００６４】
図示されていない冷却通路は、ロータブレード１００を冷却するためにブレード翼１１０内に延びており、側部においてシャンク１１４に配置された供給穴１１７を介して、冷却媒体、特に冷却空気が供給される（図２）。シャンク１１４は、ブレード翼１１０と同様に、凹面側と凸面側とを有する。図１において、凸面側が手前に面している。ブレード翼１１０の内部へ斜め上方に延びた供給穴１１７は、シャンク１１４の凸面側において外部空間へ開口している。
【００６５】
図２は、図１の断面線ＩＩ−ＩＩに沿った断面を示している。概して符号２００で示されたロータブレード１００の翼は、外側シェルアセンブリ２２０，２３０と、概してだ円形の桁２１０とを有する。桁２１０は、根元部分１１６から先端部２４０まで長手方向すなわち半径方向へ延びており、下方へ延びる第１の部分２１１と第２の部分２１２とを備える。第１の部分２１１および第２の部分２１２は、アタッチメント２１４に嵌合するように適応された矩形の突出部２１３に形成されている。アタッチメント２１４は、最終的な相補的な部分２１４に係止されており、もみの木形断面輪郭１１６と比較して同じ外側輪郭を備えている。
【００６６】
シャンク１１４は内側プラットフォーム１１５備えて形成されてよいか、またはプラットフォーム１１５は、別個に形成され、シャンクに結合されてもよい。内側プラットフォームは、周方向へ突出しており、タービンディスク（図示せず）において隣接するロータブレードにおける内側プラットフォームに対して当接するようになっている。個々のロータブレードの周囲における漏れを最小限に減じるまたは排除するために、隣接するロータブレードのプラットフォームの間にシール（図示せず）が取り付けられてもよい。
【００６７】
ロータブレード１００の先端部１１８は、桁２１０と一体に形成されていてもよいか、または桁２１０の上端部に適切に結合される別個のピースであってもよい。外側シェル２２０は、桁２１０の表面上に延びており、中央部分２２１において終わっていて、桁２１０の外面から間隔を置かれている。
【００６８】
外側シェル２２０は、圧力側と、吸込側と、前縁１１２と、後縁１１３とを形成している（図１参照）。上述のように、外側シェル２２０は、ガスタービンエンジンの様々な作動方式に応じて、種々の材料から形成されてもよい。外側シェル２２０は、単独のユニットで形成することができるか、桁２１０と同様に、長手方向軸線１１１（図１参照）に沿って分割された様々な部分から成ることができる。
【００６９】
図２に示したように、冷却空気２１５は、さらに（符号１１７参照）、入口２１６と、最終的な相補的な部分２１４における入口に形成された中央開口と、その後、桁２１０において通過させられ、半径方向またはほぼ半径方向に、直線的な通路または内部キャビティ２１７において流れる。
【００７０】
図２によれば、中間シェル２３０が導入されてもよい。中間シェル２３０は、発明の重要な特徴のうちの１つを構成する。中間シェル２３０は、外側シェル２２０および桁２１０の潜在的に異なる熱膨張のための補償装置および／または桁の付加的な保護のための冷却被覆体として必要とされる場合がある。外側シェル２２０は、締りばめによって中間シェル２３０または概して桁２１０に接続されており、中間シェル２３０も、締りばめによって桁２１０に接続されている。
【００７１】
さらに、中間シェル２３０は、外側シェル２２０が損傷した場合に桁２１０に対する付加的な保護を提供する。基本的に、中間シェル２３０は、ガスタービンエンジンの様々な作動方式に適応させられた冷却構成および／または材料構成における変更を有する互換性のモジュールである。複数の重ねられたシェルが提供される場合、シェルは、互いの間にスペースを備えてまたはスペースを備えずに構成されてもよい。
【００７２】
シェルの内部冷却が個々に提供されてもよいか、または冷却はブレード翼の内部冷却と作動的に接続されている。
【００７３】
図３は、図１の断面線ＩＩ−ＩＩに沿った別の断面を示している。図３に関する際立った特徴は、付加的な保持スリーブ２１８が矩形の突出部２１３に導入されているということである。
【００７４】
図４は、ブレード翼の上端部の部分的な縦断面図を示している。ロータブレード１００の先端部１１８は、２４０によってシールされていてもよい。２４０は、桁２１０と一体に形成されていてもよいか、または桁２１０の上端部に適切に結合される別個のピースであってもよい。外側シェル２２０は、桁２１０の表面上に延びている。図４によれば、中間シェル２３０が導入されてもよい。中間シェル２３０は、発明の重要な特徴のうちの１つを構成する。中間シェル２３０は、外側シェル２２０および桁２１０の潜在的に異なる熱膨張のための補償装置および／または桁の付加的な保護のための冷却被覆体として必要とされることがある。外側シェル２２０は、締りばめによって中間シェル２３０または概して桁２１０に接続されており、中間シェル２３０も、締りばめによって桁に接続されている。加えて、図４は、部分的または全体的な形式で、ロータブレード翼のエレメントを貫通する冷却穴２５１，２５２の様々な構成を示している。さらに、図４は、中間シェル２３０における供給キャビティ２６０を示している。桁２１０および様々なシェル２２０，２３０は、流れおよび周囲方向に設けられており、複数の規則的にまたは不規則に分配された冷却穴２５１，２５２は、冷却媒体の流れ方向と比較して、最も変化させられた断面および方向を有する。冷却穴を通って、冷却媒体量は、ロータブレードの外側を流れ、速度の増大はロータブレードの表面に沿って誘発される。
【００７５】
図５は、ロータブレードの根元の部分的な縦断面図を示している。ロータブレード翼の内部キャビティ（図２参照、符号２１７）は、様々な機能を果たすことができる適切な材料２７０によって全体的または部分的に充填されている。
【００７６】
図６は、内側プラットフォーム１１５と、圧力側２８０と、吸込側２９０と、外側シェル２２０と、桁２１０と、充填材料２７０（図５参照）と、供給キャビティ２６０，２６１と、ロータブレード翼の後縁の領域に配置されたリブ２７１とを含むロータブレード翼の断面図を示している。
【００７７】
図７は、ＨＴセラミックによって選択的にシールされた挿入体および／または機械的なインターロック３０１〜３０３を備える、ロータブレードアセンブリのプラットフォーム１１５を示している。この配列は、内側および／または外側プラットフォーム、および／または翼、および／または外側高温ガス通路ライナを含んでよく、熱応力領域に沿ってまたはその中に、すなわちロータブレードの流れが提供されるゾーンに沿ってまたはその中に配置されてもよい。流れが提供されるそれぞれのゾーンを形成する挿入エレメントおよび／または機械的インターロックは、少なくとも圧力ばめ形式で、適切に設計された凹所内へ、または付加的な固定手段３０４によるプッシュローディングドロワの形式で挿入される。加えて、挿入エレメントおよび／または機械的インターロックは、ＨＴセラミックによってシールされてもよい。
【００７８】
図８は、ロータブレード翼の先端部の範囲における接合技術を示している。特に、図８は、桁２１０と外側シェル２２０との間の接続を示している。前記エレメント２１０，２２０は、軸方向で金属クランプ３１０に作用する力Ｆを用いて組み立てられる。ばね３１１は、結果的に金属クランプ３１０および桁２１０に能動的に接続され、間接的に外側シェル２２０に接続されている。
【００７９】
図９は、ロータブレードの先端部の範囲における別の接合技術を示している。桁２１０に関する外側シェル２２０に関する組立ては、ばね３１２および金属カバーエレメント３１３を有する。
【００８０】
図８および図９に関して示された接続の重要な態様は、以下のとおりである：ＣＭＣまたは金属シェルは、敏感な金属桁を保護するために必要である。特にＣＭＣにおける、機械的な点荷重を回避することは、故障のリスクを減じる。ＣＭＣまたは金属外側シェルは、ろう付け、はんだ付けによってまたはＨＴセラミック接着剤を使用して固定されてもよい。この概念は、セラミックブシュとの締りばめ、補償装置（ばね）、金属クランプおよびばねを用いたＣＭＣまたは金属シェルの固定（図８）またはばねおよび金属カバーによる固定（図９）を含む。
【００８１】
図１０ａ〜図１０ｃは、発明の１つの典型的な実施の形態による別のロータブレード１００ａを示している。ロータブレード１００ａは、翼の長手方向軸線に沿ってロータブレードの長手方向に延びるブレード翼１１０ａを含む（図１参照）。流れ方向（図１参照）で前縁と後縁とによって画定されたブレード翼１１０ａは、高温ガス通路の内壁を形成する内側プラットフォーム１１５ａおよび１１５ｂの下方の下端部においてシャンク１１４ａに移行している。シャンク１１４ａは、２つの部分１１４ｂおよび１１４ｃから成り、これらの部分１１４ｂ，１１４ｃは、側方から組み付けることができ、翼１１０ａの延在部１１０ｂを締め付ける。したがって、ブレード根元１１６ａは、３つの部分１１４ｂ，１１４ｃ，１１０ｂから成り、これらの部分は、組み立てられ、集合したもみの木形輪郭を形成する。
【００８２】
内側プラットフォームの個々の部分１１５ａおよび１１５ｂの流れが提供される面は、特別なサーマルコーティングを有するか、熱応力に対抗するように作用する挿入体が取り付けられている。
【００８３】
加えて、ブレードの構成は、図ｃ−ｄに示したように、当業者に明らかである。
【００８４】
図１１ａおよび図１１ｂは、翼１１０ａを示しており、この翼１１０ａは、圧力側と、吸込側と、翼の半径方向で、延在した比較的薄く形成された部分１１０ｂから成る基礎構造とを有する。延在した部分１１０ｂは、フットボード取付け部分の全高にわたって延びている。延在した部分１１０ｂの基本的部分は、もみの木形輪郭から成り、このもみの木形輪郭は、図１０ａ〜図１０ｃに示した隣接するシャンク部分１１４ｂおよび１１４ｃのもみの木形輪郭に能動的に接続される。
【００８５】
最後に、図１２は、もみの木形輪郭１１０ｃを示しており、このもみの木形輪郭１１０ｃは、個々の部分として利用可能であり、翼の上側部分を保持するために使用される溝３１４を有する。
【符号の説明】
【００８６】
１００  ロータブレード
１００ａ  別のロータブレード
１１０  ロータブレード翼
１１０ａ  ロータブレード翼
１１０ｂ  もみの木形輪郭
１１１  長手方向軸線
１１２  ブレード翼の前縁
１１３  ブレード翼の後縁
１１４  シャンク
１１４ａ  コンポーザブルシャンク
１１４ｂ  シャンク部分
１１４ｃ  シャンク部分
１１５  内側プラットフォーム
１１５ａ  内側プラットフォーム部分
１１５ｂ  内側プラットフォーム部分
１１６  ブレード根元、根元部分
１１６ａ  もみの木形根元部分
１１７  供給穴
１１８  ブレード翼の先端部
２００  ロータブレードの実施の形態
２１０  桁
２１１  下方へ延びる第１の部分
２１２  下方へ延びる第２の部分
２１３  矩形の部分
２１４  最終的な相補的部分
２１５  冷却空気または冷却媒体
２１６  入口
２１７  内部キャビティ
２１８  保持スリーブ
２２０  外側シェル
２２１  中央部分
２３０  中間シェル
２４０  先端部
２５１  冷却穴
２５２  冷却穴
２６０  供給キャビティ
２６１  供給キャビティ
２６２  供給キャビティ
２７０  充填材料
２７１  リブ
２８０  圧力側
２９０  吸込側
３０１  挿入体、機械的インターロック
３０２  挿入体、機械的インターロック
３０３  挿入体、機械的インターロック
３０５  固定手段
３１０  金属クランプ
３１１  ばね
３１２  ばね
３１３  カバーエレメント
３１４  溝
【図１】
2017500473.tif 000003
【図２】
2017500473.tif 000004
【図３】
2017500473.tif 000005
【図４】
2017500473.tif 000006
【図５】
2017500473.tif 000007
【図６】
2017500473.tif 000008
【図７】
2017500473.tif 000009
【図８】
2017500473.tif 000010
【図９】
2017500473.tif 000011
【図１０ａ）】
2017500473.tif 000012
【図１０ｂ）】
2017500473.tif 000013
【図１０ｃ）】
2017500473.tif 000014
【図１１ａ）】
2017500473.tif 000015
【図１１ｂ）】
2017500473.tif 000016
【図１２】
2017500473.tif 000017
【国際調査報告】
2017500473.tif 000018
2017500473.tif 000019
2017500473.tif 000020
2017500473.tif 000021
2017500473.tif 000022