(57)【要約】  本発明に従って、モミ形のルートを有するターボ機械ロータブレードが提供され、ロータディスクに固定されるように構成され、ロータディスクは、ロータ軸を中心に回転可能である。ロータ軸に垂直な平面にて、ルートは、第１のルート接触面を有する第１のルート・ローブと、第２のルート接触面を有する第２のルート・ローブと、第３のルート接触面を有する第３のルート・ローブと、を具える。第１のルート接触面は、半径方向のルート・ボトム軸に対して第１のルート角度で傾斜し、第２のルート接触面は、半径方向のルート・ボトム軸に対して第２のルート角度で傾斜し、第３のルート接触面は、半径方向のルート・ボトム軸に対して第３のルート角度で傾斜する。ターボ機械ロータブレードは、第１のルート角度が第２のルート角度より小さく、第２のルート角度が第３のルート角度に実質的に等しいということを特徴とする。同様に、第１のスロット角度、第２のスロット角度および第３のスロット角度を具えるモミ形のスロットを有するターボ機械ロータディスクが提供され、第１のスロット角度は、第２のスロット角度より小さく、第２のスロット角度は、第３のスロット角度に実質的に等しい。さらに、ターボ機械ロータブレードおよびターボ機械ロータディスクを具えるターボ機械ロータが提供される。最後に、ターボ機械ロータを具えるガスタービンエンジンが提供される。
2016507024.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モミ形のルート（２３）を有し、ロータ軸（３１）を中心に回転可能なロータディスク（１１）に固定されるように構成されるターボ機械ロータブレード（２０）であって、
前記ロータ軸（３１）に垂直な平面にて、
前記ルート（２３）は、ルート・ボトム（３６）およびルート・サイドを具え、
前記ルート・サイドは、複数のルート・ローブ（４１、４３、４５）を具え、前記ルート・ローブ（４１、４３、４５）の各々は、前記ロータディスク（１１）のスロット接触面に物理的に接触するように構成されたルート接触面を具え、
前記複数のルート・ローブ（４１、４３、４５）は、第１のルート接触面（３３）を有する第１のルート・ローブ（４１）と、第２の接触面（３４）を有する第２のルート・ローブ（４３）と、第３のルート接触面（３５）を有する第３のルート・ローブ（４５）と、を具え、前記第１のルート・ローブ（４１）は、前記第２のルート・ローブ（４３）より前記ルート・ボトム（３６）に近く、前記第２のルート・ローブ（４３）は、前記第３のルート・ローブ（４５）より前記ルート・ボトム（３６）に近く、
前記第１のルート接触面（３３）は、半径方向のルート・ボトム軸（３２）に対して第１のルート角度（３３１）で傾斜し、前記半径方向のルート・ボトム軸（３２）は、前記ロータ軸（３１）および前記ルート・ボトム（３６）を通る線によって定義され、
前記第２のルート接触面（３４）は、前記半径方向のルート・ボトム軸（３２）に対して第２のルート角度（３４１）で傾斜し、
前記第３のルート接触面（３５）は、前記半径方向のルート・ボトム軸（３２）に対して第３のルート角度（３５１）で傾斜し、
前記第１のルート角度（３３１）、前記第２のルート角度（３４１）および前記第３のルート角度（３５１）のうちの１つ以上は、前記他のルート角度の１°から１５°の範囲である、
ターボ機械ロータブレード（２０）。
【請求項２】
前記第１のルート角度（３３１）、前記第２のルート角度（３４１）および前記第３のルート角度（３５１）のうちの１つ以上は、前記他のルート角度の１°から５°の範囲である、
請求項１に記載のターボ機械ロータブレード（２０）。
【請求項３】
前記第１のルート角度（３３１）は、前記第２のルート角度（３４１）より小さいか大きく、前記第２のルート角度（３４１）は、前記第３のルート角度（３５１）に実質的に等しい、
請求項１または２に記載のターボ機械ロータブレード（２０）。
【請求項４】
前記第１のルート角度（３３１）は、前記第２のルート角度（３４１）または前記第３のルート角度（３５１）より約２°小さいか大きい、
請求項１〜３のいずれかに記載のターボ機械ロータブレード（２０）。
【請求項５】
前記第１のルート角度（３３１）は、前記第２のルート角度（３４１）より約２°小さいか大きく、前記第２のルート角度（３４１）は、前記第３のルート角度（３５１）に等しい、
請求項１〜３のいずれかに記載のターボ機械ロータブレード（２０）。
【請求項６】
前記ルート（２３）は、さらなるルート・サイドを具え、
前記さらなるルート・サイドは、複数のさらなるルート・ローブを具え、
前記ルート・サイドおよび前記さらなるルート・サイドは、互いに円周方向に反対側にある、
請求項１〜５のいずれかに記載のターボ機械ロータブレード（２０）。
【請求項７】
前記複数のルート・ローブ（４１、４３、４５）は、第１のルート形状を具え、前記複数のさらなるルート・ローブは、第２のルート形状を具え、
前記第１のルート形状は、前記第２のルート形状を前記半径方向のルート・ボトム軸（３２）で反転したコピーである、
請求項６に記載のターボ機械ロータブレード（２０）。
【請求項８】
前記ルート・ローブ（４１、４３、４５）の各々は、前記半径方向のルート・ボトム軸（３２）までの最大ルート距離を有し、前記最大ルート距離は、ルート・ローブの表面部と前記半径方向のルート・ボトム軸（３２）の軸部分との間のルート線部分の長さによって定義され、前記ルート線部分は、前記半径方向のルート・ボトム軸（３２）に垂直であり、
前記第１のルート・ローブ（４１）の最大ルート距離は、前記第２のルート・ローブ（４３）の最大ルート距離より小さい、および／または、前記第２のルート・ローブ（４３）の最大ルート距離は、前記第３のルート・ローブ（４５）の最大ルート距離より小さい、
請求項１〜７のいずれかに記載のターボ機械ロータブレード（２０）。
【請求項９】
前記ターボ機械ロータブレード（２０）は、ガスタービンエンジンの一部であり、特に、前記ガスタービンエンジンのタービンセクションおよび／または前記ガスタービンエンジンの圧縮機セクションの一部である、
請求項１〜８のいずれかに記載のターボ機械ロータブレード（２０）。
【請求項１０】
モミ形のスロット（１２）を有し、ロータ軸（３１）を中心に回転可能なターボ機械ロータディスク（１１）であって、
前記ロータ軸（３１）に垂直な平面にて、
前記スロット（１２）は、スロット・ボトム（３７）およびスロット・サイドを具え、
前記スロット・サイドは、複数のスロット・ローブ（４２、４４、４６）を具え、前記スロット・ローブ（４２、４４、４６）の各々は、ターボ機械ロータブレード（２０）のルート接触面に物理的に接触するように構成されたスロット接触面を具え、
前記複数のスロット・ローブ（４２、４４、４６）は、第１のスロット接触面（３３’）を有する第１のスロット・ローブ（４２）と、第２のスロット接触面（３４’）を有する第２のスロット・ローブ（４４）と、第３のスロット接触面（３５’）を有する第３のスロット・ローブ（４６）と、を具え、前記第１のスロット・ローブ（４２）は、前記第２のスロット・ローブ（４４）より前記スロット・ボトム（３７）に近く、前記第２のスロット・ローブ（４４）は、前記第３のスロット・ローブ（４６）より前記スロット・ボトム（３７）に近く、
前記第１のスロット接触面（３３’）は、半径方向のスロット・ボトム軸（３２）に対して第１のスロット角度（３３１’）で傾斜し、前記半径方向のスロット・ボトム軸（３２）は、前記ロータ軸（３１）および前記スロット・ボトム（３７）を通る線によって定義され、
前記第２のスロット接触面（３４’）は、前記半径方向のスロット・ボトム軸（３２）に対して第２のスロット角度（３４１’）で傾斜し、
前記第３のスロット接触面（３５’）は、前記半径方向のスロット・ボトム軸（３２）に対して第３のスロット角度（３５１’）で傾斜し、
前記第１のスロット角度（３３１’）、前記第２のスロット角度（３４１’）および前記第３のスロット角度（３５１’）のうちの１つ以上は、前記他のスロット角度の１°から１５°の範囲である、
ターボ機械ロータディスク（１１）。
【請求項１１】
前記第１のスロット角度（３３１’）、前記第２のスロット角度（３４１’）および前記第３のスロット角度（３５１’）のうちの１つ以上は、前記他のスロット角度の１°から５°の範囲である、
請求項１０に記載のターボ機械ロータディスク（１１）。
【請求項１２】
前記第１のスロット角度（３３１’）は、前記第２のスロット角度（３４１’）より小さいか大きく、前記第２のスロット角度（３４１’）は、前記第３のスロット角度（３５１’）に実質的に等しい、
請求項１０に記載のターボ機械ロータディスク（１１）。
【請求項１３】
前記第１のスロット角度（３３１’）は、前記第２のスロット角度（３４１’）または前記第３のスロット角度（３５１’）より約２°小さいか大きい、
請求項１０〜１２のいずれかに記載のターボ機械ロータディスク（１１）。
【請求項１４】
前記第１のスロット角度（３３１’）は、前記第２のスロット角度（３４１’）より約２°小さいか大きく、前記第２のスロット角度（３４１’）は、前記第３のスロット角度（３５１’）に等しい、
請求項１０〜１２のいずれかに記載のターボ機械ロータディスク（１１）。
【請求項１５】
前記スロット（１２）は、さらなるスロット・サイドを具え、
前記さらなるスロット・サイドは、複数のさらなるスロット・ローブを具え、
前記スロット・サイドおよび前記さらなるスロット・サイドは、互いに円周方向に反対側にある、
請求項１０〜１４のいずれかに記載のターボ機械ロータディスク（１１）。
【請求項１６】
前記複数のスロット・ローブ（４２、４４、４６）は、第１のスロット形状を具え、前記複数のさらなるスロット・ローブは、第２のスロット形状を具え、
前記第１のスロット形状は、前記第２のスロット形状を前記半径方向のスロット・ボトム軸（３２）で反転したコピーである、
請求項１５に記載のターボ機械ロータディスク（１１）。
【請求項１７】
前記スロット・ローブ（４２、４４、４６）の各々は、前記半径方向のスロット・ボトム軸（３２）までの最大スロット距離を有し、前記最大スロット距離は、スロット・ローブの表面部と前記半径方向のスロット・ボトム軸（３２）の軸部分との間のスロット線部分の長さによって定義され、前記スロット線部分は、前記半径方向のスロット・ボトム軸（３２）に垂直であり、
前記第１のスロット・ローブ（４２）の最大スロット距離は、前記第２のスロット・ローブ（４４）の最大スロット距離より小さい、および／または、前記第２のスロット・ローブ（４４）の最大スロット距離は、前記第３のスロット・ローブ（４６）の最大スロット距離より小さい、
請求項１０〜１６のいずれかに記載のターボ機械ロータディスク（１１）。
【請求項１８】
前記ターボ機械ロータディスク（１１）は、ガスタービンエンジンの一部であり、特に、前記ガスタービンエンジンのタービンセクションおよび／または前記ガスタービンエンジンの圧縮機セクションの一部である、
請求項１０〜１７のいずれかに記載のターボ機械ロータディスク（１１）。
【請求項１９】
請求項１〜９のいずれかに記載のターボ機械ロータブレード（２０）および請求項１０〜１８のいずれかに記載のターボ機械ロータディスク（１１）を具えるターボ機械ロータ。
【請求項２０】
前記第１のルート接触面（３３）と前記第１のスロット接触面（３３’）と間の物理的接触、および／または、前記第２のルート接触面（３４）と前記第２のスロット接触面（３４’）との間の物理的接触、および／または、前記第３のルート接触面（３５）と前記第３のスロット接触面（３５’）との間の物理的接触は、前記ターボ機械ロータの動作中に確立される、
請求項１９に記載のターボ機械ロータ。
【請求項２１】
請求項１９または２０に記載のターボ機械ロータを具えるガスタービンエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にターボ機械ロータの設計に関するものである。より詳しくは、本発明は、ルートの接触面角を改良したターボ機械ロータブレードおよびスロットの接触面角を改良したターボ機械ロータディスクに関するものである。
【０００２】
ターボ機械ロータは、一般的に、複数のブレード、ロータ軸およびロータディスクを具える。ブレードは、一般的に、エアロフォイル、プラットフォームおよびルートを具える。ブレードは、ロータブレードまたはロータブレード・アセンブリとも称される。ブレードのルートを用いて、ブレードおよびロータディスクを結合し、ターボ機械のアイドル状態および動作モードの両方において、ブレードをロータディスクに確実に固定する。
【０００３】
ブレードおよびロータディスクを結合するための複数の方法が存在する。１つの方法は、取り付け溝またはスロットをロータディスクの断面の半径方向外側に設けることである。ブレードのルートは、例えば摺動してスロットに挿入される。スロットの形状に対応するルートの形状を選択することによって、確実かつ強力な結合を達成できる。
【０００４】
ロータブレードのルートおよびロータディスクの対応スロットのプロファイルにモミ形状を使用することが知られている。この種のプロファイルは、ロータディスクに対するブレードの正確な配置を提供する。さらにまた、モミ・プロファイルは、ロータディスクがロータディスクに取り付けられたブレードとともに回転する間にブレードにかかる半径方向外向きの力、すなわち遠心力に耐える程比較的強い。しかしながら、ルートの特定の耐用年数の後、ルートは、応力および機械的負荷のため、特にロータディスクのスロット表面に物理的に接触する部分で破損することがある。あるいは、スロット表面またはロータディスクの隣接部分、特に、ロータブレードのルートに物理的に接触する部分またはその近傍に損傷および破損が存在することがある。
【０００５】
それゆえ、ルート全体およびスロット表面全体の応力および機械的負荷の分布を最適化する目的が存在する。より詳しくは、ルートとスロットとの間の接触面全体の応力および機械的負荷の分布が最適化される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この目的は、独立請求項によって達成される。従属請求項は、本発明の有利な発展態様および変更態様を記載する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に従って、モミ形のルートを有するターボ機械ロータブレードが提供される。ルートは、少なくとも１つのルート・サイドを具え、ルート・サイドは、少なくとも３つのルート・ローブを具え、各ルート・ローブは、ルート接触面を具える。ルート接触面の各々は、基準である共通軸に対して傾斜し、その傾斜は、ルート角度によって特徴付けられる。本発明では、これらのルート角度を特定の境界条件で選択することによって、ルート・ローブにかかる応力の分布が最適化され、それゆえ、ルート・ローブの損傷および／または破損の危険が最小化されるということが示される。
【０００８】
ルート接触面の接触面角は、ルート角度と称する。スロット接触面の接触面角は、スロット角度と称する。
【０００９】
本発明は、この原則をルート・ローブからスロット・ローブに転用することを含み、スロットは、ターボ機械ロータディスクのギャップまたはスリットと表現することができる。
【００１０】
最後に、本発明は、損傷および／または破損の危険が減少したターボ機械ロータもまた開示し、このターボ機械ロータは、ターボ機械ロータブレードおよびターボ機械ロータディスクを具え、両者は、それぞれ、上述し、以下で更に詳細に示される境界条件を考慮して選択されるルート角度およびスロット角度を有する。さらに、本発明は、上述したようなターボ機械ロータを具えるガスタービンエンジンに関するものでもある。
【００１１】
本発明の一態様では、モミ形のルートを有し、ロータ軸を中心に回転可能なロータディスクに固定されるように構成されるターボ機械ロータブレードが提供される。ルートは、ルート・ボトムおよびルート・サイドを具える。ルート・サイドは、複数のルート・ローブを具え、ルート・ローブの各々は、ロータディスクのスロット接触面に物理的に接触するように構成されたルート接触面を具える。複数のルート・ローブは、第１のルート接触面を有する第１のルート・ローブと、第２の接触面を有する第２のルート・ローブと、第３のルート接触面を有する第３のルート・ローブと、を具え、第１のルート・ローブは、第２のルート・ローブよりルート・ボトムに近く、第２のルート・ローブは、第３のルート・ローブよりルート・ボトムに近い。第１のルート接触面は、半径方向のルート・ボトム軸に対して第１のルート角度で傾斜し、半径方向のルート・ボトム軸は、ロータ軸およびルート・ボトムを通る線によって定義される。第２のルート接触面は、半径方向のルート・ボトム軸に対して第２のルート角度で傾斜し、第３のルート接触面は、半径方向のルート・ボトム軸に対して第３のルート角度で傾斜する。第１のルート角度、第２のルート角度および第３のルート角度のうちの１つ以上は、他のルート角度の１°から１５°の範囲である。
【００１２】
好ましくは、第１のルート角度、第２のルート角度および第３のルート角度のうちの１つ以上は、他のルート角度の１°から５°の範囲である。
【００１３】
第１のルート角度は、第２のルート角度より小さくてもよいし、大きくてもよく、第２のルート角度は、第３のルート角度に実質的に等しくてもよい。
【００１４】
第１のルート角度は、第２のルート角度または第３のルート角度より約２°小さくてもよいし、大きくてもよい。
【００１５】
第１のルート角度は、第２のルート角度より約２°小さくてもよいし、大きくてもよく、第２のルート角度は、第３のルート角度に等しくてもよい。
【００１６】
本発明の他の態様では、モミ形のスロットを有し、ロータ軸に垂直な平面にてロータ軸を中心に回転可能なターボ機械ロータディスクが提供される。スロットは、スロット・ボトムおよびスロット・サイドを具える。スロット・サイドは、複数のスロット・ローブを具え、スロット・ローブの各々は、ターボ機械ロータブレードのルート接触面に物理的に接触するように構成されたスロット接触面を具える。複数のスロット・ローブは、第１のスロット接触面を有する第１のスロット・ローブと、第２のスロット接触面を有する第２のスロット・ローブと、第３のスロット接触面を有する第３のスロット・ローブと、を具え、第１のスロット・ローブは、第２のスロット・ローブよりスロット・ボトムに近く、第２のスロット・ローブは、第３のスロット・ローブよりスロット・ボトムに近い。第１のスロット接触面は、半径方向のスロット・ボトム軸に対して第１のスロット角度で傾斜し、半径方向のスロット・ボトム軸は、ロータ軸およびスロット・ボトムを通る線によって定義される。第２のスロット接触面は、半径方向のスロット・ボトム軸に対して第２のスロット角度で傾斜し、第３のスロット接触面は、半径方向のスロット・ボトム軸に対して第３のスロット角度で傾斜する。第１のスロット角度、第２のスロット角度および第３のスロット角度のうちの１つ以上は、他のスロット角度の１°から１５°の範囲である。
【００１７】
好ましくは、第１のスロット角度、第２のスロット角度および第３のスロット角度のうちの１つ以上は、他のスロット角度の１°から５°の範囲である。
【００１８】
第１のスロット角度は、第２のスロット角度より小さくてもよいし、大きくてもよく、第２のスロット角度は、第３のスロット角度に実質的に等しい。
【００１９】
第１のスロット角度は、第２のスロット角度または第３のスロット角度より約２°小さくてもよいし、大きくてもよい。
【００２０】
第１のスロット角度は、第２のスロット角度より約２°小さくてもよいし、大きくてもよく、第２のスロット角度は、第３のスロット角度に等しい。
【００２１】
本発明の一態様は、ターボ機械ロータブレード、特にガス・タービンロータブレードであり、以下、ターボ機械ロータブレードは、単純性のためのためにブレードとも称する。ブレードは、モミ形のルートを含み、ロータディスクに固定されるように構成される。ロータディスクは、特にディスクの回転軸として作用するロータ軸を中心に回転可能である。ロータ軸に垂直な平面にて、ルートは、ルート・ボトムおよびルート・サイドを具える。ルート・サイドは、複数のルート・ローブを具え、ルート・ローブの各々は、ロータディスクのスロット接触面に物理的に接触するように構成されたルート接触面を具える。複数のルート・ローブは、第１のルート接触面を有する第１のルート・ローブと、第２のルート接触面を有する第２のルート・ローブと、第３のルート接触面を有する第３のルート・ローブと、を具える。第１のルート・ローブは、第２のルート・ローブよりルート・ボトムに近く、第２のルート・ローブは、第３のルート・ローブよりルート・ボトムに近い。さらに、ルートは、ロータ軸およびルート・ボトムを通る線によって定義される（仮想の）半径方向のルート・ボトム軸を特徴とする。
【００２２】
第１のルート接触面は、半径方向のルート・ボトム軸に対して第１のルート角度で傾斜し、第２のルート接触面は、半径方向のルート・ボトム軸に対して第２のルート角度で傾斜し、第３のルート接触面は、半径方向のルート・ボトム軸に対して第３のルート角度で傾斜する。本発明によれば、ターボ機械ロータブレードは、第１のルート角度が第２のルート角度より小さく、第２のルート角度が第３のルート角度に実質的に等しいということを特徴とする。
【００２３】
ターボ機械は、ロータと流体との間でエネルギーを伝達する機械である。より詳しくは、ターボ機械は、ロータの回転運動と流体の側方流動との間でエネルギーを伝達する。第１の種類のターボ機械は、タービン、例えばガスタービンエンジンのタービンセクションである。タービンは、流体からロータにエネルギーを伝達する。第２の種類のターボ機械は、圧縮機、例えばガスタービンエンジンの圧縮機セクションである。圧縮機は、ロータから流体にエネルギーを伝達する。
【００２４】
ターボ機械は、回転軸を中心に回転する回転機械装置であるロータを具える。さらに、ターボ機械は、ステータおよびケースを具えることができる。
【００２５】
ターボ機械ロータは、複数のブレード、ロータ軸およびロータディスクを具えることができる。ブレードは、複数のブレード・コンポーネント、例えばエアロフォイル、プラットフォームおよびルートを具えることができる。ブレードは、１つの部品で製造することもできるし、互いに相互接続されたブレード・コンポーネントから構成することもできる。
【００２６】
ブレードが３次元の物体であることは明らかである。ブレードが、ロータ軸を中心に回転可能なロータディスクに固定されるように構成されるので、ロータ軸に垂直かつブレードと交差する平面が確定される。それゆえ、ブレードを２次元で分析することができる。この種の平面が多数存在することもまた明らかである。しかしながら、平面のいくつかのみが、上述した接触面角に関する要件を満たす。本発明によれば、ブレードは、これらの要件を満たし、ロータ軸に垂直な少なくとも１つの平面を示さなければならない。
【００２７】
ルートがロータディスクに取り付けられる際、ブレードのルート・ボトムはロータ軸に最も近いルートの部分として定義される。
【００２８】
発明の概念が断面図で説明される場合であっても、一般に、ブレードが軸展開を有すると強調されたい。この軸展開は、軸方向のブレードの射影が、ロータ軸に垂直な平面におけるブレードの断面と同一であるようなものであり、ここで、軸は、ロータ軸を参照する。あるいは、ブレードの軸展開は、ブレード、特にそのルートが軸方向に対してカーブするまたは曲がり、それゆえ、軸方向のブレードの射影が、ロータ軸に垂直な平面におけるブレードの断面と異なるようなものとすることもできる。以下では、常に、ロータ軸に垂直な平面におけるルートの断面が記載される。
【００２９】
ルート・ボトムは、明確な点とすることができる。ロータ軸に最も近いルート部分（ルート・ボトム部分と称する）が凹状にカーブする場合、ルート・ボトムは線部分によって表すこともできる。ルートが、特にルート・ボトム部分において、ダクト、導管または類似の特徴を具える場合、この種のダクト、導管または類似の特徴は、ルート・ボトムを定める際に考慮されない。
【００３０】
ルートは、少なくとも１つのルート・サイドを具える。ルート・サイドは、特にルート・ボトムから、ロータ軸に関してルートから最も遠い点までの全部分をカバーする。例えば、プラットフォームがルートに隣接する場合、ルート・サイドはプラットフォームによって制限される。他の例として、ブレードがルートに隣接している場合、ルート・サイドはブレードによって制限される。さらに、ルート・サイドは、ロータ軸に対して円周方向に向いた表面を有する。
【００３１】
ルート・サイドは、少なくとも３つのルート・ローブを具える。ローブ（文献によっては、突起または角または歯とも称される）は、凸面部分および／または凹面部分および／または平面部分を有することができる。
【００３２】
ルート・ローブは、以下の線部分から囲まれる領域によって定義可能である。
（ａ）２つの隣接するローカル・ルート距離最小点である、半径方向内側のローカル・ルート距離最小点と半径方向外側のローカル・ルート距離最小点との間の面部分。ルート距離は、ルートの面部分と半径方向のルート・ボトム軸の軸部分との間のルート距離線部分の長さによって定義され、ローカル・ルート距離最小点は、ルート距離のローカルの（局所的な）最小点を示し、半径方向内側のローカル・ルート距離最小点は、他のローカル・ルート距離最小点と比較してロータ軸により近い、すなわち半径方向により内側のローカル・ルート距離最小点を示す。
（ｂ）半径方向内側のローカル・ルート距離最小点のルート距離線部分。
（ｃ）半径方向外側のローカル・ルート距離最小点のルート距離線部分。
（ｄ）半径方向内側のローカル・ルート距離最小点と半径方向外側の距離最小点との間の面部分の、半径方向のルート・ボトム軸に対する投影である投影ルート・ローブ線部分。
ルート線部分およびルート距離線部分は、各々、半径方向のルート・ボトム軸に垂直である。言い換えると、ルート・ローブは、ルート・サイドの表面の２つの隣接する湾部間の領域である。
【００３３】
ルート・ボトムが点である場合、ルート・ボトムおよび半径方向内側のローカル・ルート距離最小点は、最も内側のルート・ローブに一致する。ルート・ボトムが線部分である場合、最も内側のルート・ローブのために、最も内側のルート・ローブを部分的に制限している面部分は、半径方向外側のローカル・ルート距離最小点、および、半径方向のルート・ボトム軸とルート・ボトムとの交点によって制限されるように定められる。
【００３４】
明らかに、顕微鏡スケールでは、ルート・サイドは、表面の粗さ、ミクロ亀裂などのため、複数の「顕微鏡のローカルの（局所的な）最小点」を有する。しかしながら、ルート・ローブの制限を定める際には、顕微鏡のローカルの最小点ではなく、巨視的スケールのローカルの最小点のみが考慮される。
【００３５】
各ルート・ローブは、いわゆるルート接触面、例えば第１、第２または第３のルート接触面を具え、このルート接触面は、対応するスロット接触面に物理的に接触するように構成される。ルート接触面は、ルート・ローブの面部分の一部である。ルートを含むブレードがロータディスクに結合され、ブレードおよびロータディスクを具えるターボ機械ロータが動作中のとき、半径方向力、すなわち遠心力が発生する。この半径方向力によって、ルートの部分からスロット表面の部分への圧力が生じる。この圧力が発生する面部分は、接触面と呼ばれている。特に、ターボ機械ロータが動作中でないとき、すなわち回転していないとき、ルート・ローブの表面の他の部分もまた、スロットの表面の部分に物理的に接触することができる。しかしながら、上述したように、表面の部分のみが、ターボ機械ロータの動作中の半径方向力による圧力が発生する接触面と称される。
【００３６】
ルート接触面は、ルート面部分の平面部分である。それゆえ、接触面角は、各接触面に割り当てることができる。接触面角は、半径方向のルート・ボトム軸に対して決定される。明らかに、半径方向のルート・ボトム軸と接触面から延在する線との交点において常に２つの角度が存在する。これらの２つの角度は、第１の角度および第２の角度からなる。第１の角度および第２の角度の合計は、１８０°である。この明細書では、第１の角度が第２の角度以下である場合、第１の角度をルート角度と称し、第２の角度が第１の角度未満である場合、第２の角度をルート角度と称する。
【００３７】
ルート・サイドは、少なくとも３つのルート・ローブを具え、３つのルート・ローブとは、第１のルート・ローブ、第２のローブおよび第３のルート・ローブである。
【００３８】
一般に、ルート・ローブからルート・ボトムまでの距離は、半径方向のルート・ボトム軸の一部である投影ルート・ローブ線部分によって決定することができる。投影ルート・ローブ線部分の中心のルート・ボトムまでの距離は、ルート・ローブからルート・ボトムまでの距離と呼ばれている。
【００３９】
３つのルート・ローブのうち、第１のルート・ローブは、ルート・ボトムに最も近い、すなわち、第１のルート・ローブからルート・ボトムまでの距離は、第２のルート・ローブからルート・ボトムまでの距離より短い。さらに、第３のルート・ローブは、第２のルート・ローブよりはるかにルート・ボトムから離れており、すなわち、第３のルート・ローブは、第２のルート・ローブよりエアロフォイルに近い。
【００４０】
本発明は、特にターボ機械ロータの動作中、ルート・ローブ全体の応力の分布が最適化される接触面角のための境界条件を開示する。境界条件は、第１の接触面角が第２の接触面角より小さく、第２の接触面角が第３の接触面角に実質的に等しいという要件を含む。
【００４１】
第１の接触面角が第２および第３の接触面角より小さいという事実は、動作中の応力の分布のために特に有利である。ターボ機械ロータが回転を開始するとき、主要な圧力は、最初、第２および第３の接触面に与えられる。所定時間後にはじめて、かなりの程度の圧力は、第１の接触面にも与えられる。
【００４２】
本発明では、第２のルート角度および第３のルート角度は、実質的に等しい。本発明の利点の１つは、単純化されたアセンブリおよび製造である。「実質的に等しい」接触面角は、製造公差の範囲内で互いに相違しうる接触面角を具える。第２の接触面角と第３の接触面角との差は、５°以下、好ましくは２°以下、特に好ましくは１°以下である。
【００４３】
ルート・サイドが３つより多いルート・ローブを具える場合、有利となりうる。ルート・サイドが第４のルート・ローブを具える場合、第４のルート・ローブは、上述した３つのルート・ローブの１つか２つに隣接して位置することができる。明らかに、ルート・サイドは、５つ以上のルート・ローブを具えることもできる。
【００４４】
ロータ軸に垂直な平面に複数のルート・ローブを含むルート・サイドの他に、第１実施形態では、ルートは、同一平面にさらなるルート・サイドを含むことができる。ルート・サイドおよびさらなるルート・サイドが、互いに円周方向に反対側にある、と言うことができ、ここで参照される円周とは、ブレードが結合されるロータディスクの円周である。
【００４５】
さらなるルート・サイドは、凸面部分および／または凹面部分および／または平面部分を具えることができる。ルート・サイドは、複数のさらなるルート・ローブを具えることもできる。
【００４６】
言い換えると、これは、ロータ軸に垂直な平面が存在し、ルートのプロファイルは、ルート・サイド（第１のルート・サイドとして作用する）を有し、ルート・サイドは、複数のルート・ローブおよびさらなるルート・サイド（第２のルート・サイドとして作用する）を具え、さらなるルート・サイドは、複数のさらなるルート・ローブを具える、ということを意味する。
【００４７】
さらなる実施形態では、複数のルート・ローブは第１のルート形状を具え、複数のさらなるルート・ローブは第２のルート形状を具え、第１のルート形状は、第２のルート形状を半径方向のルート・ボトム軸で反転したコピーである。
【００４８】
各ルート・ローブには、ルート・ローブ形状を割り当てることができる。ルート・ローブ形状は、ルート・ローブの面部分によって決定される。ルート・ローブ形状は、ルート・ボトムに最も近い部分からから、ルート・ボトムに最も遠い部分までの方向に記載すると、最初に凹面部分を具え、次に半径方向のルート・ボトム軸に最も遠い点を具える凸面部分が続き、次にルート・ローブの接触面を表す平面部分が続き、最後に、再び凹面部分が続く。
【００４９】
ルート・サイドのすべてのルート・ローブ形状の集合は、第１のルート形状によって示される。さらなるルート・サイドのすべてのルート・ローブ形状の集合は、第２のルート形状によって示される。
【００５０】
比喩的には、第１のルート形状および第２のルート形状は、ともに、モミの木に類似した形状を有することができる。
【００５１】
第１のルート形状は、単に半径方向のルート・ボトム軸で反転しただけの第２のルート形状のコピーとすることができる。言い換えると、第１のルート形状は、第２のルート形状に鏡対称形であり、対称軸は、半径方向のルート・ボトム軸である。
【００５２】
この種のルート形状の利点は、これを製造する方法が、簡単かつ手頃なことである。ルート・ローブは、フライス盤によってルート・サイドに研磨することもできる。第１のルート形状および第２のルート形状が互いに類似している場合、研磨方法は実質的に単純化される。
【００５３】
他の実施形態では、第１のルート・ローブの最大ルート距離は、第２のルート・ローブの最大ルート距離より小さい、および／または、第２のルート・ローブの最大ルート距離は、第３のルート・ローブの最大ルート距離より小さい。
【００５４】
ルート・ローブのこの種のアセンブリの利点の１つは、全体の機械的負荷が最適化された方法で複数のルート・ローブ全体に分布するということである。
【００５５】
上記のブレードは、ガスタービンエンジン（ガス・タービンまたは燃焼タービンとも称される）の一部として、利用可能である。ガスタービンエンジンは、一種の内燃機関である。ガスタービンエンジンは、下流のタービンセクションに結合される上流の回転する圧縮機セクションおよびその間の燃焼室を有する。
【００５６】
特に、ブレードは、ガスタービンエンジンの圧縮機セクションの一部とすることができる。追加的または代替的に、ブレードは、ガスタービンエンジンのタービンセクションの一部とすることもできる。
【００５７】
本発明の他の態様は、ターボ機械ロータディスク（ロータディスクとも称する）に関するものである。ロータディスクは、モミ形のスロットを含み、そのロータ軸を中心に回転可能である。ロータ軸に垂直な平面において、スロットは、スロット・ボトムおよびスロット・サイドを具える。スロット・サイドは、複数のスロット・ローブを具え、スロット・ローブの各々は、ロータディスクのルート接触面に物理的に接触するように構成されたスロット接触面を具える。複数のスロット・ローブは、第１のスロット接触面を有する第１のスロット・ローブと、第２のスロット接触面を有する第２のスロット・ローブと、第３のスロット接触面を有する第３のスロット・ローブと、を具える。第１のスロット・ローブは、第２のスロット・ローブよりスロット・ボトムに近く、第２のスロット・ローブは、第３のスロット・ローブよりスロット・ボトムに近い。第１のスロット接触面は、半径方向のスロット・ボトム軸（ロータ軸およびスロット・ボトムを通る線によって定義される）に対して第１のスロット角度で傾斜し、第２のスロット接触面は、半径方向のスロット・ボトム軸に対して第２のスロット角度で傾斜し、第３のスロット接触面は、半径方向のスロット・ボトム軸に対して第３のスロット角度で傾斜する。ターボ機械ロータディスクは、第１のスロット角度が第２のスロット角度より小さく、第２のスロット角度が第３のスロット角度に実質的に等しいということを特徴とする。
【００５８】
スロットは、ロータディスクの断面の半径方向外向きのスリットまたはギャップとして定義することができる。スロットを除いて、ロータディスクは、理想的な円筒形を呈することができる。スロットがロータディスクの断面の半径方向外向きの「空所」をおよびこの「空所」に隣接したロータディスクの面部分を含むことを強調されたい。
【００５９】
スロット・ローブの定義は、ルート・ローブの定義に類似する。スロット・ローブは、以下の架空の線部分から囲まれる架空の領域によって定義される。
（ａ）２つの隣接するローカル・スロット距離最低点である、半径方向内側のローカル・スロット距離最小点と半径方向外側のローカル・スロット距離最小点との間の面部分。スロット距離は、スロットの面部分と半径方向のルート・ボトム軸の軸部分との間のスロット距離線部分の長さによって定義され、ローカル・スロット距離最小点は、スロット距離のローカルの（局所的な）最小点を示し、半径方向内側のローカル・スロット距離最小点は、他のローカル・スロット距離最小点と比較してロータ軸により近い、すなわち半径方向により内側のローカル・スロット距離最小点を示す。
（ｂ）半径方向内側のローカル・スロット距離最小点のスロット距離線部分。
（ｃ）半径方向外側のローカル・スロット距離最小点のスロット距離線部分。
（ｄ）半径方向内側のローカル・スロット距離最小点と半径方向外側のローカル・スロット距離最小点との間の面部分の、半径方向のスロット・ボトム軸に対する投影である、投影スロット・ローブ線部分。
スロット線部分およびスロット距離線部分は、各々、半径方向のスロット・ボトム軸に垂直である。言い換えると、スロット・ローブは、スロット・サイドの表面の２つの隣接する湾部間の領域である。
【００６０】
スロット・ボトムが点である場合、スロット・ボトムおよび半径方向内側のローカル・スロット距離最小点は、最も内側のスロット・ローブに一致する。スロット・ボトムが線部分である場合、すなわち、スロット・ボトムの凸面ディスク面部分である場合、最も内側のスロット・ローブのために、最も内側のルート・ローブを部分的に制限している面部分は、半径方向外側のローカル・スロット距離最小点、および、半径方向のスロット・ボトム軸とスロット・ボトムとの交点によって制限されるように定められる。
【００６１】
明らかに、顕微鏡スケールでは、スロット・サイドは、表面の粗さ、ミクロ亀裂などのため、複数の「顕微鏡のローカルの（局所的な）最小点」を有する。しかしながら、スロット・ローブの制限を定める際には、顕微鏡のローカルの最小点ではなく、巨視的スケールのローカルの最小点のみが考慮される。
【００６２】
このように、本発明のアイディアをロータディスクのスロットに適用することによって、スロットは、ブレードのモミ形のルートに類似して設計される。本発明の同一の概念は、以下に適用される。すなわち、特定の境界条件を考慮してスロット角度を選択することによって、スロット接触面上の応力の分布は最適化され、それゆえ、スロット接触面の損傷および／または破損の危険を最小化することができる。
【００６３】
好適実施態様では、スロットは、さらなるスロット・サイドを具え、さらなるスロット・サイドは、複数のさらなるスロット・ローブを具え、スロット・サイド（第１のスロット・サイドとして作用する）およびさらなるスロット・サイド（第２のスロット・サイドとして作用する）は、互いに円周方向に反対側にある。
【００６４】
複数のスロット・ローブを有するスロット・サイドの円周方向反対側に、複数のさらなるスロット・ローブを有するさらなるスロット・サイドを有することの第１の利点は、一方ではブレードとロータディスクとの間の結合の安定性が増加することである。第２の利点は、増加した数のスロット接触面の全体にわたる応力および機械的負荷が、潜在的により良好に分布することである。
【００６５】
他の好適実施形態は、第２のスロット形状を、半径方向のスロット・ボトム軸で反転したコピーである第１のスロット形状を具える。
【００６６】
ルート・ローブの鏡対称形の対と同様に、スロット・ローブの鏡対称形の対もまた、重要な有利な特徴である。今回、各スロット・ローブはスロット・ローブ形状を示し、第１のスロット形状は、スロット・ローブのスロット・ローブ形状に含まれ、第２のスロット形状は、さらなるスロット・ローブのスロット・ローブ形状に含まれる。
【００６７】
また、利点は、例えば、スロットを製造する際のコスト削減にも生じる。
【００６８】
さらに他の実施形態では、第１のスロット・ローブの最大スロット距離は、第２のスロット・ローブの最大スロット距離より小さい、および／または、第２のスロット・ローブの最大スロット距離は、第３のスロット・ローブの最大スロット距離より小さい。
【００６９】
スロット・ローブのこの種のアセンブリは、全体の機械的負荷が最適化された方法で複数のスロット・ローブ全体に分布するという効果を有する。
【００７０】
好適実施形態では、ガスタービンエンジンは、ロータディスクを具える。特に、ロータディスクは、ガスタービンエンジンの圧縮機セクションおよび／またはタービンセクションの一部とすることができる。
【００７１】
ブレードのルートに関して記載されている詳細、利点および構造上の変化は、一般に、ロータディスクのスロットにも適用され、逆もまた同様であると強調されたい。
【００７２】
本発明の他の態様は、ターボ機械ロータブレードおよびターボ機械ロータディスクを具えるターボ機械ロータに関する。ブレードのルートおよびロータディスクのスロットは、それぞれ、互いに一致するルート形状およびスロット形状を呈する。両方の形状は、ほとんど同一とすることができる。あるいは、２つの形状は、特定の態様で互いに故意に相違することもできる。特に、ターボ機械ロータの動作中、ルートおよびスロットの対応する接触面が密に接触し、対応する残りの面部分が少なく部分的にその間のギャップを示すということは有利である。このことにより、例えば、ルートおよびスロットの異なる熱熱膨張係数または異なる温度に起因するルートおよびスロットの異なる熱膨張を補償することができる。
【００７３】
好適実施形態では、ルート・ローブの接触面とスロット・ローブの接触面との間の物理的接触は、ターボ機械ロータの動作中に行われる。
【００７４】
アイドル状態において、すなわち、ターボ機械ロータが、静止し、半径方向の力、すなわち遠心力がコンポーネント（例えばルートおよびスロット）に動作しないとき、ルート・ローブの接触面とスロット・ローブの接触面との間のギャップが存在しうる。ターボ機械ロータが回転を開始すると、遠心力は、そのルート・ローブを含むそのルートを有するブレードを、スロット接触面の方へ半径方向外側にプッシュまたはプレスする。ローブが経験する遠心力の大きさは、他の要因の中でも特にローブの形状に依存し、特に接触面の角度に依存する。半径方向に最も内側のローブに動作する遠心力の大きさは、接触面角が、隣接するローブの接触面角より小さい場合、低下する。
【００７５】
本発明の最後の態様は、上述した特徴を有するターボ機械ロータを具えるガスタービンエンジンに関する。ガスタービンエンジンは、例えば、航空、乗用車、船舶において機械駆動として用いられ、発電装置に結合されうる。
【００７６】
この発明は、軸を中心に回転することを意図した部分を、その取り付け部分を支持する部分に取り付けることを目的とする。これは、例えば、蒸気タービンまたはガス・タービンのロータブレードに適用される。本発明は、原則として、モーターまたは圧縮機のような他の回転機械においても用いられる。また、遠心力に関する課題は、回転していない装置に対しては存在しないが、本発明のブレード・ルートは回転していないステータ静翼の取り付けのために用いることもできる。
【００７７】
上述の態様および本発明のさらなる態様は、後述する実施形態の説明から明らかであり、実施形態を参照して説明される。
【００７８】
以下、本発明の実施形態は、添付の図面を一例として参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】従来技術のロータディスクの一部の斜視図である。
【図２】従来技術のブレードの斜視図である。
【図３】モミ形のルート部分およびモミ形のスロット部分について、半径方向のルート／スロット・ボトムの軸に対する接触面角に着目した断面図である。
【図４】モミ形のルート部分およびモミ形のスロット部分について、ルートとスロットとの距離に着目した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００８０】
図面における例は、概略的である。複数の図面において類似または同一の要素に対して同一の参照符号が用いられる点に留意されたい。
【００８１】
図１には、従来技術に係る２つのロータディスクの部分、すなわち、ロータディスク１１およびさらなるロータディスク１１’の斜視図が示される。ディスク１１の半径方向外側領域に、複数のスロット１２が示される。各モミ形のスロットは、モミ形のルート（図示せず）に適合するように設計される。
【００８２】
図２は、エアロフォイル２１、プラットフォーム２２およびルート２３を具える従来技術のブレード２０を示す。図面が一定の比率でないことに留意されたい。他の例示的な実施形態では、特にエアロフォイル２１が実質的により大きくなりうる。ルート２３は、ルート・ボトム２４、第１のルート・ローブ２５、第２のルート・ローブ２６および第３のルート・ローブ２７を具える。各ルート・ローブ２５、２６、２７は、その面部分上に接触面を具える。第１のルート２５は第１のルート接触面２５１を具え、第２のルート２６は第２のルート接触面２６１を具え、第３のルート２７は第３のルート接触面２７１を具える。
【００８３】
図３は、ルート２３およびスロット１２の部分を表す。図３には、ロータ軸３１に垂直な平面の断面図が示される。ルート２３は、ルート・ボトム３６を具え、ロータ軸３１およびルート・ボトム３６と交差する半径方向のルート・ボトム軸３２を示す。ルート２３は、ほぼ４５°の第１のルート角度３３１を有する第１のルート接触面３３と、ほぼ５５°の第２のルート角度３４１を有する第２のルート接触面３４と、ほぼ５５°の第３のルート角度３５１を有する第３のルート接触面３５と、を具える。所定のルート角度３３１、３４１、３５１は、一例であり、この例示的な実施形態のみに適用される。
【００８４】
スロット１２は、ほぼ４５°の第１のスロット角度３３１’を有する第１のスロット接触面３３’と、ほぼ５５°の第２のスロット角度３４１’を有する第２のスロット接触面３４’と、ほぼ５５°の第３のスロット角度３５１’を有する第３のスロット接触面３５’と、を具える。図３の例示的な実施形態では、ルート２３およびスロット１２は、それぞれ、同一のルート角度３３１、３４１、３５１およびスロット角度３３１’、３４１’、３５１’を具える。この事実および所定のスロット角度３３１’、３４１’、３５１’は、一例であり、この例示的な実施形態のみに適用される。
【００８５】
他の例示的な実施形態では、ルート２３は、ほぼ４３°の第１のルート角度３３１を有する第１のルート接触面３３と、ほぼ４５°の第２のルート角度３４１を有する第２のルート接触面３４と、ほぼ４５°の第３のルート角度３５１を有する第３のルート接触面３５と、を具える。同様に、スロット１２は、ほぼ４３°の第１のスロット角度３３１’を有する第１のスロット接触面３３’と、ほぼ４５°の第２のスロット角度３４１’を有する第２のスロット接触面３４’と、ほぼ４５°の第３のスロット角度３５１’を有する第３のスロット接触面３５’と、を具える。この実施形態例では、ルート２３およびスロット１２は、それぞれ、同一のルート角度３３１、３４１、３５１およびスロット角度３３１’、３４１’、３５１’を具える。この事実および所定のスロット角度３３１’、３４１’、３５１’は、一例であり、この例示的な実施形態のみに適用される。
【００８６】
図示されるように、第１の接触面角３３１、３３１’は、第２の接触面角３４１、３４１’より小さく、第２の接触面角３４１、３４１’は、第３の接触面角３５１、３５１’に実質的に等しい。
【００８７】
図４は、モミ形のルート２３の部分およびモミ形のスロット１２の部分について、それぞれ、ルートとスロットとの距離に着目した断面図を示す。ルート２３は、ルート・ボトム３６および第１のルート・ローブ４１を具える。第１のルート・ローブ４１は、第１の領域によって定義されるルート２３の一部を具え、第１の領域とは、ルート・ボトム３６と第１のローカル・ルート距離最小点４１４との間の面部分と、４１３および４１４により制限される線部分と、３６および４１３により制限される線部分で決定される第１の投影ルート・ローブ線部分と、によって包囲される。同様に、第２のルート・ローブ４３は、第２の領域によって定義されるルート２３の一部を具え、第２の領域とは、第１のローカル・ルート距離最小点４１４と第２のローカル・ルート距離最小点４３４との間の面部分と、４３３および４３４により制限される線部分と、４１３および４３３により制限される線部分で決定される第２の投影ルート・ローブ線部分と、によって包囲される。同様に、第３のルート・ローブ４５は、第３の領域によって定義されるルート２３の一部を具え、第３の領域とは、第２のローカル・ルート距離最小点４３４と第３のローカル・ルート距離最小点４５４との間の面部分と、４５３および４５４により制限される線部分と、４３３および４５３により制限される線部分で決定される第３の投影ルート・ローブ線部分と、によって包囲される。
【００８８】
図４は、スロット距離もまた示す。スロット１２は、スロット・ボトム３７および第１のスロット・ローブ４２を具える。第１のスロット・ローブ４２は、第１の領域によって定義されるスロット１２の一部を具え、第１の領域とは、スロット・ボトム３７と第１のローカル・スロット距離最小点４２２との間の面部分と、４２１および４２２により制限される線部分と、３７および４２１により制限される線部分で決定される第１の投影スロット・ローブ線部分と、によって包囲される。同様に、第２のスロット・ローブ４４は、第２の領域によって定義されるスロット１２の一部を具え、第２の領域とは、第１のローカル・スロット距離最小点４２２と第２のローカル・スロット距離最小点４４２との間の面部分と、４４１および４４２により制限される線部分と、４２１および４４１により制限される線部分で決定される第２の投影スロット・ローブ線部分と、によって包囲される。同様に、第３のスロット・ローブ４６は、第３の領域によって定義されるスロット１２の一部を具え、第３の領域とは、第２のローカル・スロット距離最小点４４２と第３のローカル・スロット距離最小点４６２との間の面部分と、４６１および４６２により制限される線部分と、４４１および４６１により制限される線部分で決定される第３の投影スロット・ローブ線部分と、によって包囲される。
【００８９】
図４は、ルートとスロットとの間の最大距離に関する本発明の例示的な実施形態をさらに示す。図４に示すように、４１１および４１２により制限される線部分の長さによって決定される第１のルート・ローブ４１の最大ルート距離は、４３１および４３２により制限される線部分の長さによって決定される第２のルート・ローブ４３の最大ルート距離より小さく、第２のルート・ローブ４３の最大ルート距離は、４５１および４５２により制限される線部分の長さによって決定される第３のルート・ローブ４５の最大ルート距離より小さい。同様に、４２３および４２４により制限される線部分の長さによって決定される第１のスロット・ローブ４２の最大スロット距離は、４４３および４４４により制限される線部分の長さによって決定される第２のスロット・ローブ４４の最大スロット距離より小さく、第２のスロット・ローブ４４の最大スロット距離は、４６３および４６４により制限される線部分の長さによって決定される第３のスロット・ローブ４６の最大スロット距離より小さい。
【００９０】
図３および図４の例示的な実施形態は、接触面角３３１、３３１’、３４１、３４１’、３５１、３５１’を示し、これらは、ルートおよびスロット表面全体の応力および機械的負荷の分布に関して特に有利である。
【００９１】
接触面またはベアリング側面角度が等しいブレード・ルートおよびディスク・スロットの設計と比較して、本発明では、第１の側面角度３３１、３３１’が第２の側面角度３４１、３４１’および第３側面角度３５１、３５１’より小さいことにより、第１の接触面３３、３３’には、減少した負荷がかかり、それゆえ、第１のルート・ローブ２５の接触応力および曲げ応力が低減する。その結果、第２の接触面３４、３４’および第３の接触面３５、３５’上の負荷が増加し、それゆえ、第２のルート・ローブ２６および第３のルート・ローブ２７の接触応力および曲げ応力が増加する。
【００９２】
側面接触角度（３３１、３３１’）を減少させると、断面積が減少するために、関連するローブの剛性は低下し（より柔軟になり）、それゆえ、ローブは、適用された接触力からの曲げに対する抵抗力が低下する。このように柔軟性が増加することにより、側面接触面上の負荷の量が減少し、その結果、ルート２３によって支持される総負荷が全ローブ間で再分布され、第２および第３のローブでは、負荷の相対的な増加が生ずる。
【００９３】
接触面３３、３３’、３４、３４’、３５、３５’によって経験される負荷および接触面間の総負荷の分布が発生し、多くの要因によって影響され、多くの要因は、ブレードの質量からの遠心性負荷、ブレードの空気力学的な負荷、熱歪み、ディスクの半径方向の成長およびそれゆえ、ディスク・ポスト／スロットの幾何学的変化を含みうるということを理解されたい。許容度および許容度の積み重ね（ビルドアップ）によって、各ローブの接触面は、設計負荷とは異なる負荷を経験することもありうる。さらに、ローブの各々の接触面上の負荷の分布は、形状によってさらに影響され、それゆえ、ルートおよびスロット形状と、個々のローブ自体の曲げ性状と、によってさらに影響されうる。このように、名目上等しい接触側面角度を有するロータディスク・スロットおよびブレード・ルート設計に対して、動作中の負荷分布は、互いに著しく異なり、ルートまたはディスク・ポスト／スロットの長寿命に有害になりうる。
【００９４】
ブレード・ルートおよびディスク・スロット設計が、名目等しい接触面または側面角度を有し、第１の接触面３３、３３’上の負荷が、第２および第３の表面上の負荷より大きいケースでは、第２および第３の接触面に対する、第１のルートおよびスロット・ローブの接触面角を減少させると、第１のローブの柔軟性は増加し、それゆえ、第１のローブ上の負荷は減少する。これにより、接触面上の負荷の量は減少し、それゆえ、その曲げ応力および第１のローブ２５の曲げ応力は減少する。有利な結果として、第１、第２および第３の接触面の各々の上の総負荷は、より有利に分布する。もちろん、ルート側面およびスロット側面の接触領域が第１、第２および第３の接触側面間で異なる場合、より等しい曲げ応力または圧力が達成可能である。このように、第１の接触面３３、３３’および第１のローブ２５における応力が減少することによって、ブレードおよび／またはディスクの耐用年数を増加させることができる。
【００９５】
他のケースでは、第１のローブ２５の負荷または接触応力および／または曲げ応力を増加することが望ましい場合がある。この場合、この種の増加は望ましいので、ルート２３の冗長な故障条件が存在する。ここで、第２および第３の接触面３４、３４’、３５、３５’は、比較的負荷が小さく、または名目等しく負荷または圧力を与えられた接触面設計より減少した負荷を有する。それゆえ、故障が生じた場合、第２および第３の接触面３４、３４’、３５、３５’およびそれらのローブ２６、２７は、例えば、少なくとも次のサービス間隔まで全負荷を担持することができる。
【００９６】
引用された角度が名目上の角度であり、これらの角度が許容度に依存する点に留意されたい。ルートおよびスロットの接触面は、側面（フランク面）と称することができる。
【００９７】
ルートに関する同一の目的および利点は、１つ以上のスロット接触面角を他に対して増減するための同一原則をもってディスク・スロットを定めるディスク・ポストに適用されうる。
【図１】
2016507024.tif 000003
【図２】
2016507024.tif 000004
【図３】
2016507024.tif 000005
【図４】
2016507024.tif 000006
【国際調査報告】
2016507024.tif 000007
2016507024.tif 000008