特開 2024-18991 重ねられたプレート部材を使用したタービンノズル又はタービンブレードの振動減衰システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024018991

(43)【公開日】2024-02-08

(54)【発明の名称】重ねられたプレート部材を使用したタービンノズル又はタービンブレードの振動減衰システム

(51)【国際特許分類】

   F01D 5/16 20060101AFI20240201BHJP

   F01D 9/02 20060101ALI20240201BHJP

【ＦＩ】

F01D5/16

F01D9/02 102

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023104972

(22)【出願日】2023-06-27

(31)【優先権主張番号】17/815,376

(32)【優先日】2022-07-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】515322297

【氏名又は名称】ゼネラル エレクトリック テクノロジー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＧｍｂＨ

【住所又は居所原語表記】Ｂｒｏｗｎ Ｂｏｖｅｒｉ Ｓｔｒａｓｓｅ ８， ５４００ Ｂａｄｅｎ， Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ

(74)【代理人】

【識別番号】100105588

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 博

(72)【発明者】

【氏名】ザカリー ジョン スナイダー

(72)【発明者】

【氏名】ジョン マコーネル デルヴォー

(72)【発明者】

【氏名】ジェームズ タイソン バルカム ザ サード

(72)【発明者】

【氏名】ブライアン デンバー ポッター

【テーマコード（参考）】

3G202

【Ｆターム（参考）】

3G202BA02

3G202BB03

3G202GA08

(57)【要約】      （修正有）

【課題】重ねられたプレート部材を使用したタービンノズル又はタービンブレード用の振動減衰システムを提供する。
【解決手段】振動減衰システム１２０は、タービンノズル１１２又はタービンブレード１１４用の振動減衰要素１６６を含む。本体開口部１６０は、タービンノズル１１２又はタービンブレード１１４の先端部１３２と基端部１３０との間においてタービンノズル１１２又はタービンブレード１１４内を延在する。振動減衰要素１６６は、本体開口部１６０内に重ねられた複数のプレート部材１７０を含む。各プレート部材１７０は、ノズル１１２又はブレード１１４の振動を減衰させる摩擦が生じるように、少なくとも１つの隣接するプレート部材１７０と面接触している。本体開口部１６０は内側寸法を有し、各プレート部材１７０は、振動を減衰させるために、本体開口部１６０の内側寸法と摩擦係合する外側寸法を有する。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

タービンノズル（１１２）又はタービンブレード（１１４）の振動減衰システム（１２０）用の振動減衰要素（１６６）であって、
前記タービンノズル（１１２）又はタービンブレード（１１４）の本体開口部（１６０）内の重ねられた複数のプレート部材（１７０）であって、各プレート部材（１７０）は、少なくとも１つの隣のプレート部材（１７０）と面接触しており、前記本体開口部（１６０）は内側寸法を有し、各プレート部材（１７０）は、振動を減衰させるために、前記本体開口部（１６０）の内側寸法と摩擦係合する外側寸法を有する、複数のプレート部材（１７０）
を含む、振動減衰要素（１６６）。

【請求項2】

各プレート部材（１７０）は中央開口部（１８０）を含み、前記振動減衰要素（１６６）は、前記本体開口部（１６０）内を延在する細長い本体部（１８６）であって、前記本体開口部（１６０）に対して固定された細長い本体部（１８６）を更に含み、前記細長い本体部（１８６）は、重ねられた複数のプレート部材（１７０）の各プレート部材（１７０）の中央開口部（１８０）を貫通する、請求項１に記載の振動減衰要素（１６６）。

【請求項3】

重ねられた複数のプレート部材（１７０）の各プレート部材は、杯状であり、前記細長い本体部（１８６）を自由にスライドする、請求項２に記載の振動減衰要素（１６６）。

【請求項4】

重ねられた複数のプレート部材（１７０）は少なくとも２つのグループ（２００）に分離されており、前記細長い本体部（１８６）に設けられた保持部材（１９２）が、各グループ（２００）の一番端のプレート部材（１７０Ｘ）と係合して、それぞれのグループ（２００）が前記細長い本体部（１８６）に対して相対的に移動するのを防止する、請求項２に記載の振動減衰要素（１６６）。

【請求項5】

前記本体開口部（１６０）は、前記タービンノズル（１１２）又はタービンブレード（１１４）の本体部（１２８）の先端部（１３２）と基端部（１３０）との間において、前記本体部（１２８）内を延在し、前記細長い本体部（１８６）は、第１の自由端部（１８８）と、前記基端部（１３０）及び前記先端部（１３２）の一方の端部に対して固定された第２の端部（１９０）とを有している、請求項２に記載の振動減衰要素（１６６）。

【請求項6】

前記細長い本体部（１８６）の第２の端部（１９０）は、前記本体部（１２８）の先端部（１３２）に対して固定され、前記第１の自由端部（１８８）は前記基端部（１３０）に向かって延びており、
重ねられた前記複数のプレート部材（１７０）が前記細長い本体部（１８６）に対して相対的に移動するのを防止するために、前記細長い本体部（１８６）に設けられた保持部材（１９２）を更に含む、請求項５に記載の振動減衰要素（１６６）。

【請求項7】

前記細長い本体部（１８６）の第２の端部（１９０）は、前記タービンノズル（１１２）又はタービンブレード（１１４）の本体部（１２８）の基端部（１３０）に対して固定され、前記第１の自由端部（１８８）は、前記先端部（１３２）に向かって延びており、
重ねられた前記複数のプレート部材（１７０）が前記細長い本体部（１８６）に対して相対的に移動するのを防止するために、前記細長い本体部（１８６）に設けられた保持部材（１９２）を更に含む、請求項５に記載の振動減衰要素（１６６）。

【請求項8】

前記細長い本体部（１８６）は、前記細長い本体部の長さ方向に中空であり、
前記細長い本体部（２２０）の中空を貫通するケーブル（２１２）と、
前記ケーブル（２１２）の端部（２１６）に結合された保持体（２１４）であって、前記保持体（２１４）は、前記細長い本体部（２２０）の重ねられた複数のプレート部材（１７０）の一番端のプレート（１７０Ｘ）と係合して、重ねられた複数のプレート部材（１７０）を前記細長い本体部（２２０）に保持する、保持体（２１４）と
を含む、請求項２に記載の振動減衰要素（１６６、２６６）。

【請求項9】

重ねられた前記複数のプレート部材（１７０）を貫通するケーブル（２１２）、及び
前記ケーブル（２１２）の端部（２１６）に結合された保持体（２１４）であって、前記保持体（２１４）は、重ねられた前記複数のプレート部材（１７０）の一番端のプレート（１７０Ｘ）と係合して、重ねられた前記複数のプレート部材（１７０）を前記ケーブル（２１２）に保持する、保持体（２１４）
を含む、請求項１に記載の振動減衰要素（１６６）。

【請求項10】

タービンノズル（１１２）又はタービンブレード（１１４）用の振動減衰システム（１２０）であって、
前記タービンノズル（１１２）又はタービンブレード（１１４）の先端部（１３２）と基端部（１３０）との間において、前記タービンノズル（１１２）又はタービンブレード（１１４）の本体部（１２８）内を延在する本体開口部（１６０）、及び
前記本体開口部（１６０）内に配置された振動減衰要素（１６６）であって、前記振動減衰要素（１６６）は、前記タービンノズル（１１２）又はタービンブレード（１１４）の本体開口部（１６０）内に、重ねられた複数のプレート部材（１７０）を含み、各プレート部材（１７０）は、少なくとも１つの隣のプレート部材（１７０）と面接触している、振動減衰要素（１６６）
を含み、
前記本体開口部（１６０）は内側寸法を有し、各プレート部材（１７０）は、振動を減衰させるために、前記本体開口部（１６０）の内側寸法と摩擦係合する外側寸法を有する、振動減衰システム（１２０）。

【請求項11】

各プレート部材（１７０）は中央開口部（１８０）を含み、前記振動減衰システム（１２０）は、前記本体開口部（１６０）内を延在する細長い本体部（１８６）であって、前記本体開口部（１６０）に対して固定された細長い本体部（１８６）を更に含み、前記細長い本体部（１８６）は、各プレート部材（１７０）の中央開口部（１８０）を貫通する、請求項１０に記載の振動減衰システム（１２０）。

【請求項12】

重ねられた複数のプレート部材（１７０）の各プレート部材は、杯状であり、前記細長い本体部（１８６）を自由にスライドする、請求項１１に記載の振動減衰要素（１６６）。

【請求項13】

重ねられた複数のプレート部材（１７０）は少なくとも２つのグループ（２００）に分離されており、前記細長い本体部（１８６）に設けられた保持部材（１９２）が、各グループ（２００）の一番端のプレート部材（１７０Ｘ）と係合して、それぞれのグループ（２００）が前記細長い本体部（１８６）に対して相対的に移動するのを防止する、請求項１１に記載の振動減衰要素（１６６）。

【請求項14】

前記本体開口部（１６０）は、前記タービンノズル（１１２）又はタービンブレード（１１４）の本体部（１２８）の先端部（１３２）と基端部（１３０）との間において、前記本体部（１２８）内を延在し、前記細長い本体部（１８６）は、第１の自由端部（１８８）と、前記基端部（１３０）及び前記先端部（１３２）の一方の端部に対して固定された第２の端部（１９０）とを有している、請求項１１に記載の振動減衰要素（１６６）。

【請求項15】

前記細長い本体部（１８６）の第２の端部（１９０）は、前記本体部（１２８）の先端部（１３２）に対して固定され、前記第１の自由端部（１８８）は前記基端部（１３０）に向かって延びており、
重ねられた前記複数のプレート部材（１７０）が前記細長い本体部（１８６）に対して相対的に移動するのを防止するために、前記細長い本体部（１８６）に設けられた保持部材（１９２）を更に含む、請求項１４に記載の振動減衰要素（１６６）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、一般に、タービンノズル又はタービンブレードの振動を減衰させることに関する。更に、本開示は、タービンノズル又はタービンブレードの本体開口部内に、重ねられた複数のプレート部材を使用した振動減衰要素を含む振動減衰システムに関する。振動減衰要素は、ヘリカル金属リボンばねを含むこともできる。

【背景技術】

【0002】

タービンを運転するときの１つの懸念事項は、運転中に、タービンブレード又はタービンノズルが振動応力を受ける傾向があることである。多くの設備では、タービンは頻繁に加減速される条件下で運転される。タービンの加減速中、ブレードのエアフォイルは、少なくとも瞬間的には、ある周波数における振動応力を受け、多くの場合、二次周波数又は三次周波数における振動応力を受ける。ノズルのエアフォイルも同様の振動応力を受ける。例えば、ガスの温度、圧力、及び／又は密度が変動すると、ロータアセンブリ全体、特にノズル又はブレードのエアフォイル内で振動が生じる恐れがある。タービン部及び／又は圧縮機部の上流から周期的、又は「脈動」的に出て行くガスも、望ましくない振動を生じさせる恐れがある。エアフォイルが振動応力を受けると、その振動の振幅が、ガスタービンの動作又は構成要素の寿命に悪影響を及ぼす恐れがある値まで容易に増大することがある。

【発明の概要】

【0003】

以下に記載する全ての態様、実施例、及び特徴は、技術的に可能なあらゆる方法で組み合わせることができる。

【0004】

本開示の一態様は、タービンノズル又はタービンブレードの振動減衰システム用の振動減衰要素を提供する。前記振動減衰要素は、前記タービンノズル又はタービンブレードの本体開口部内の重ねられた複数のプレート部材であって、各プレート部材は、少なくとも１つの隣のプレート部材と面接触しており、前記本体開口部は内側寸法を有し、各プレート部材は、振動を減衰させるために、前記本体開口部の内側寸法と摩擦係合する外側寸法を有する、複数のプレート部材を含む。

【0005】

本開示の別の態様は、上記の態様を含み、重ねられた前記複数のプレート部材の各プレート部材は中央開口部を含み、前記振動減衰要素は、前記本体開口部内を延在する細長い本体部であって、前記本体開口部に対して固定された細長い本体部を更に含み、前記細長い本体部は、重ねられた前記複数のプレート部材の各プレート部材の中央開口部を貫通する。

【0006】

本開示の別の態様は、上記の態様のうちのいずれかの態様を含み、重ねられた複数のプレート部材の各プレート部材は、杯状であり、前記細長い本体部を自由にスライドする。

【0007】

本開示の別の態様は、上記の態様のうちのいずれかの態様を含み、重ねられた複数のプレート部材は少なくとも２つのグループに分離されており、前記細長い本体部に設けられた保持部材が、各グループの一番端のプレート部材と係合して、それぞれのグループが前記細長い本体部に対して相対的に移動するのを防止する。

【0008】

本開示の別の態様は、上記の態様のうちのいずれかの態様を含み、前記本体開口部は、前記タービンノズル又はタービンブレードの本体部の先端部と基端部との間において、前記本体部内を延在し、前記細長い本体部は、第１の自由端部と、前記基端部及び前記先端部の一方の端部に対して固定された第２の端部とを有している。

【0009】

本開示の別の態様は、上記の態様のうちのいずれかの態様を含み、前記細長い本体部の第２の端部は、前記タービンノズル又はタービンブレードの前記本体部の先端部に対して固定され、前記第１の自由端部は前記基端部に向かって延びており、重ねられた前記複数のプレート部材が前記細長い本体部に対して相対的に移動するのを防止するために、前記細長い本体部に設けられた保持部材を更に含む。

【0010】

本開示の別の態様は、上記の態様のうちのいずれかの態様を含み、前記細長い本体部の第２の端部は、前記タービンノズル又はタービンブレードの本体部の基端部に対して固定され、前記第１の自由端部は、前記先端部に向かって延びており、重ねられた前記複数のプレート部材が前記細長い本体部に対して相対的に移動するのを防止するために、前記細長い本体部に設けられた保持部材を更に含む。

【0011】

本開示の別の態様は、上記の態様のうちのいずれかの態様を含み、前記細長い本体部は、前記細長い本体部の長さ方向に中空であり、前記細長い本体部の中空を貫通するケーブルと、前記ケーブルの端部に結合された保持体であって、前記保持体は、前記細長い本体部の重ねられた複数のプレート部材の一番端のプレートと係合して、重ねられた前記複数のプレート部材を前記細長い本体部に保持する、保持体とを含む。

【0012】

本開示の別の態様は、上記の態様のうちのいずれかの態様を含み、重ねられた前記複数のプレート部材を貫通するケーブル、及び前記ケーブルの端部に結合された保持体であって、前記保持体は、重ねられた前記複数のプレート部材の一番端のプレートと係合して、重ねられた前記複数のプレート部材を前記ケーブルに保持する、保持体を含む。

【0013】

本開示の一態様は、タービンノズル又はタービンブレード用の振動減衰システムを含む。振動減衰システムは、前記タービンノズル又はタービンブレードの本体部の先端部と基端部との間において、前記本体部内を延在する本体開口部、及び前記本体開口部内に配置された振動減衰要素であって、前記振動減衰要素は、前記タービンノズル又はタービンブレードの本体開口部内に、重ねられた複数のプレート部材を含み、各プレート部材は、少なくとも１つの隣のプレート部材と面接触している、振動減衰要素を含み、前記本体開口部は内側寸法を有し、重ねられた前記複数のプレート部材の各プレート部材は、振動を減衰させるために、前記本体開口部の内側寸法と摩擦係合する外側寸法を有する。

【0014】

本開示の別の態様は、上記の態様のうちのいずれかの態様を含み、重ねられた前記複数のプレート部材の各プレート部材は中央開口部を含み、前記振動減衰システムは、前記本体開口部内を延在する細長い本体部であって、前記本体開口部に対して固定された細長い本体部を更に含み、前記細長い本体部は、各プレート部材の中央開口部を貫通する。

【0015】

本開示の別の態様は、上記の態様のうちのいずれかの態様を含み、重ねられた複数のプレート部材の各プレート部材は、杯状であり、前記細長い本体部を自由にスライドする。

【0016】

本開示の別の態様は、上記の態様のうちのいずれかの態様を含み、重ねられた複数のプレート部材は少なくとも２つのグループに分離されており、前記細長い本体部に設けられた保持部材が、各グループの一番端のプレート部材と係合して、それぞれのグループが前記細長い本体部に対して相対的に移動するのを防止する。

【0017】

本開示の別の態様は、上記の態様のうちのいずれかの態様を含み、前記細長い本体部は、第１の自由端部と、前記基端部及び前記先端部の一方の端部に対して固定された第２の端部とを有している。

【0018】

本開示の別の態様は、上記の態様のうちのいずれかの態様を含み、前記細長い本体部の第２の端部は、前記タービンノズル又はタービンブレードの前記本体部の先端部に対して固定され、前記第１の自由端部は前記基端部に向かって延びており、
重ねられた前記複数のプレート部材が前記細長い本体部に対して相対的に移動するのを防止するために、前記細長い本体部に設けられた保持部材を更に含む。

【0019】

本開示の別の態様は、上記の態様のうちのいずれかの態様を含み、前記細長い本体部の第２の端部は、前記タービンノズル又はタービンブレードの本体部の基端部に対して固定され、前記第１の自由端部は、前記先端部に向かって延びており、
重ねられた前記複数のプレート部材が前記細長い本体部に対して相対的に移動するのを防止するために、前記細長い本体部に設けられた保持部材を更に含む。

【0020】

本開示の別の態様は、上記の態様のうちのいずれかの態様を含み、前記細長い本体部は、前記細長い本体部の長さ方向に中空であり、前記細長い本体部の中空を貫通するケーブルと、前記ケーブルの端部に結合された保持体であって、前記保持体は、前記細長い本体部の重ねられた複数のプレート部材の一番端のプレートと係合して、重ねられた複数のプレート部材を前記細長い本体部に保持する、保持体とを含む。

【0021】

本開示の別の態様は、上記の態様のうちのいずれかの態様を含み、重ねられた前記複数のプレート部材を貫通するケーブル、及び前記ケーブルの端部に結合された保持体であって、前記保持体は、重ねられた前記複数のプレート部材の一番端のプレートと係合して、重ねられた前記複数のプレート部材を前記ケーブルに保持する、保持体を含む。

【0022】

本開示の別の態様は、上記の態様のうちのいずれかの態様を含み、前記本体開口部は、前記細長い本体部の対応する外側寸法よりも大きい寸法を有し、それによって、前記細長い本体部は前記本体開口部内で限られた範囲を移動することができ、前記本体開口部内における前記細長い本体部の撓みにより振動を減衰することができる。

【0023】

本開示の別の態様は、上記の態様のうちのいずれかの態様の振動減衰システムを含むタービンノズル又はタービンブレードを含む。

【0024】

本開示の一態様は、タービンノズル又はタービンブレードの振動減衰システム用の振動減衰要素を含み、前記振動減衰要素は前記タービンノズル又はタービンブレードの本体開口部内にヘリカル金属リボンばねを含み。前記本体開口部は内側寸法の内面を有し、前記ヘリカル金属リボンばねは、振動を減衰させるために前記本体開口部の内面と摩擦係合する外側寸法を有する。

【0025】

本開示の別の態様は、タービンノズル又はタービンブレードの本体開口部に振動減衰要素を設置する方法を含み、本方法は、重ねられた複数のプレート部材の各プレート部材の中央開口部を貫通するようにケーブルを配置することであって、前記ケーブルは、重ねられた前記複数のプレート部材を前記ケーブルに保持するための保持体を含む、ケーブルを配置すること、及び重ねられた前記複数のプレート部材を、前記ケーブルが前記複数のプレート部材を貫通した状態で、前記タービンノズル又はタービンブレードの本体開口部１６０に配置することを含む。

【0026】

本開示の別の態様は、上記の態様のうちのいずれかの態様を含み、細長い中空の本体部が、前記ケーブルを覆い、重ねられた複数のプレート部材の各プレート部材の中央開口部を貫通するように、前記中空の細長い本体部２２０を配置することを更に含み、重ねられた複数のプレート部材を前記本体開口部に配置することは、前記細長い中空の本体部を使用して、重ねられた複数のプレート部材を挿入することを含む。

【0027】

本開示の別の態様は、上記の態様のうちのいずれかの態様を含み、前記細長い中空本体部を、重ねられた複数のプレート部材及び前記本体開口部から取り外し、重ねられた前記複数のプレート部材を前記本体開口部内に残すことを更に含む。

【0028】

本開示に記載されている２つ以上の態様（本概要に記載されている態様を含む）を組み合わせて、本明細書に具体的に記載されていない実装を得ることができる。

【0029】

１つ以上の実装の詳細は、添付図面及び以下の発明を実施するための形態に記載されている。他の特徴、目的及び利点は、発明を実施するための形態及び図面、並びに特許請求の範囲から明らかになる。

【0030】

本開示のこれらの特徴及び他の特徴は、本開示の様々な実施形態を示す添付図面と併せて、以下の本開示の発明を実施するための形態の様々な態様から、より容易に理解される。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】ガスタービンシステムの形式である例示的なターボマシンの断面図である。

【図2】本開示の実施形態による例示的なタービンの一部の断面図である。

【図3】本開示の実施形態による、振動減衰システムを含む例示的なタービンノズルの斜視図である。

【図4】本開示の実施形態による、振動減衰システムを含む例示的なタービンブレードの斜視図である。

【図5】本開示の実施形態による、重ねられた複数のプレート部材を含む振動減衰要素を含む振動減衰システムを有するタービンノズル又はタービンブレードの概略断面図である。

【図6】本開示の他の実施形態による、平面状である重ねられた複数のプレート部材の拡大断面図である。

【図7】本開示の追加的な実施形態による、図６のビュー線７－７から見た振動減衰要素の断面図である。

【図8】本開示の他の実施形態による、重ねられた複数のプレート部材を含む振動減衰要素を含む振動減衰システムを有するタービンノズル又はタービンブレードの概略断面図である。

【図9】本開示の実施形態による、図８のビュー線９－９から見たプレート部材及び細長い本体部の拡大断面図である。

【図10】本開示の他の実施形態による、図８に類似するが、振動減衰要素の細長い本体部に設けられた保持体を含む概略断面図である。

【図11】本開示の追加的な実施形態による、重ねられた複数のプレート部材を含む振動減衰要素を含む振動減衰システムを有するタービンノズル又はタービンブレードの概略断面図である。

【図12】本開示の他の実施形態による、重ねられた複数のプレート部材を含む振動減衰要素を含む振動減衰システムを有するタービンノズル又はタービンブレードの概略断面図である。

【図13】本開示の追加的な実施形態による、グループ化された重ねられたプレート部材を含む振動減衰要素を含む振動減衰システムを有するタービンノズル又はタービンブレードの概略断面図である。

【図14】本開示の実施形態による、振動減衰要素を含む振動減衰システムの位置決めシステムの側面図である。

【図15】本開示の実施形態による、図１４の位置決めシステムを備えた振動減衰要素を含む振動減衰システムを有するタービンノズル又はタービンブレードの概略断面図である。

【図16】本開示の他の実施形態による、振動減衰要素を含む振動減衰システムの位置決めシステムの側面図である。

【図17】本開示の他の実施形態による、図１６の位置決めシステムを有する振動減衰要素を含む振動減衰システムを有するタービンノズル又はタービンブレードの概略断面図である。

【図18】本開示の他の実施形態による、ヘリカル金属リボンばねを含む振動減衰要素を含む振動減衰システムを有するタービンノズル又はタービンブレードの概略断面図である。

【図19】本開示の他の実施形態による、ヘリカル金属リボンばねを含む図１８の振動減衰要素の拡大概略断面図である。

【0032】

本開示の図面は必ずしも同一の縮尺ではないことに留意されたい。図面は、本開示の典型的な態様のみを示すことを意図しており、したがって、本開示の範囲を限定するものと見なされるべきではない。図面において、同様の番号は、図面間にわたって同様の要素を表す。

【発明を実施するための形態】

【0033】

最初に、本開示の対象を明確に説明するために、タービン内の関連する機械の構成要素に言及して説明するときに、特定の用語を選択することが必要になる。可能な限り、一般的な業界用語が、その業界で受け入れられている意味と一致する態様で使用され、採用される。特に明記しない限り、上記の用語は、本出願の文脈及び特許請求の範囲と一致する広い解釈を与えられるべきである。当業者は、多くの場合、特定の構成要素がいくつかの異なる用語又は重複する用語を使用して言及される場合があることを理解する。本明細書において単一の部品として説明されているものは、別の文脈では、複数の構成要素を含むことがあり、複数の構成要素を含むものとして言及されることがある。あるいは、本明細書において複数の構成要素を含むものとして説明されているものは、他の箇所では単一の部品として言及されることがある。

【0034】

更に、本明細書では、いくつかの記述用語が規則的に使用される場合があり、発明を実施するための形態の始めにこれらの用語を定義しておくことが有益である。中心軸に対して異なる半径方向の位置に配置された部品の説明を要求されることがある。用語「半径の」は、軸に対して垂直な動き又は位置を表す。例えば、第１の構成要素が第２の構成要素よりも軸の近くに存在している場合、本明細書では、第１の構成要素は、第２の構成要素の「半径方向内側に」又は「内側に」あると記載される。一方、第１の構成要素が第２の構成要素よりも軸から遠くに存在する場合、本明細書では、第１の構成要素は第２の構成要素の「半径方向外側に」又は「外側に」あると記載される場合がある。用語「軸の」は、軸に対して平行な動き又は位置を表す。最後に、用語「円周の」は、軸の周りの動き又は位置を表す。このような用語は、タービンの中心軸に関連して適用できることが理解される。

【0035】

更に、本明細書では、以下に説明するように、いくつかの記述用語が規則的に使用される場合がある。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互換的に使用することができ、個々の構成要素の位置及び重要度を意味することを意図するものではない

【0036】

明細書で使用される用語は、特定の実施形態のみを説明することを目的としており、本開示を限定することを意図するものではない。本明細書において、「１つ（ａ）」、「１つ（ａｎ）」、及び「この（ｔｈｅ）」は、文脈が明らかに複数形を含むことを示していない限り、複数形を含むことを意図している。用語「含む」及び／又は「含んでいる」は、本明細書で使用される場合、言及された特徴、整数、工程、動作、要素、及び／又は構成要素が存在していることを述べているが、１つ以上の他の特徴、整数、工程、動作、要素、構成要素、及び／又はそれらのグループの存在及び追加を排除しないことが更に理解される。「任意の」又は「任意に」は、その後に記述される事象若しくは状況が発生してもよいし発生しなくてもよいこと、又はその後に記述される構成要素若しくは要素が存在してもよいし存在しなくてもよいことを意味し、また、その記述が、その事象が発生する又はその構成要素が存在する例と、その事象が発生しない又はその構成要素が存在しない例とを含むことを意味する。

【0037】

ある要素又は層が、別の要素又は層「に接触する」、「に係合されている」、「に接続されている」、又は「に結合されている」ものとして言及されている場合、他の要素又は層に、直接的に接触、係合、接続、又は結合していてもよいし、介在する要素又は層が存在していてもよい。対照的に、ある要素が、別の要素又は層「に直接的に接触」、「に直接的に結合」、「に直接的に接続」、又は「に直接的に結合」しているものとして言及されている場合、介在する要素又は層は存在していない。要素間の関係を説明するために使用される他の言葉は、同じように解釈されるべきである(例えば、「間に」と「直接的に間に」、「隣接する」と「直接的に隣接する」など)。本明細書において、用語「及び／又は」は、列挙された関連する複数の項目のうちの１つ以上の項目のあらゆる組み合わせを含む。

【0038】

本開示の実施形態は、タービンノズル（静止ベーン）又はタービンブレード（回転ブレード）用の振動減衰要素を含む振動減衰システムを提供する。システムは、タービンノズル又はタービンブレードの本体部の先端部と基端部との間において、本体部内を延在する（例えば、ノズル又はブレードの位置的に他の複数の部分の間においてエアフォイル内を延在する）本体開口部を含むことができる。振動減衰要素は、タービンノズル又はタービンブレードの本体開口部内に、重ねられた複数のプレート部材を含む。各プレート部材は、ノズル又はブレードの振動を減衰させる摩擦が生じるように、少なくとも１つの隣接するプレート部材と面接触している。更に、本体開口部は内側寸法を有し、各プレート部材は、振動を減衰させるために、本体開口部の内側寸法と摩擦係合する大きさの外側寸法を有する。

【0039】

特定の実施形態において、各プレート部材は中央開口部を含むことができ、細長い本体部は、重ねられた複数のプレート部材の各プレート部材の中央開口部を貫通することができる。細長い本体部は、本体開口部に対して固定されている。代替実施形態では、振動減衰要素は、ヘリカル金属リボンばねを含む。関連する組立方法も開示されている。重ねられたプレート部材又はヘリカル金属リボンばねを含む振動減衰要素は、単純な配置でノズル又はブレードの振動を低減し、ノズル又はブレードに余分に大きな質量を追加することがない。従って、振動減衰要素は、ノズルの基端部又はブレードの先端部に遠心力を更に加えることはなく、ノズル又はブレードの構成を変更する必要もない。

【0040】

図面を参照すると、図１に、本開示の教示を適用することができるタービンを含む例示的な機械の断面図が示されている。図１では、燃焼タービン又はガスタービン（ＧＴ）システム１００（以下、「ＧＴシステム１００」という）の形態のターボマシン９０が示されている。ＧＴシステム１００は、圧縮機１０２と燃焼器１０４とを含む。燃焼器１０４は、燃焼領域１０５及び燃料ノズル部１０６を含む。また、ＧＴシステム１００は、タービン１０８と、圧縮機／タービンに共通のシャフト１１０（以下、「ロータ１１０」と称する）とを含む。

【0041】

サウスカロライナ州グリーンビルのゼネラル・エレクトリック・カンパニイから市販されている７ＨＡ．０３エンジンとすることができる。本開示は、任意の特定のＧＴシステムに限定されず、他のエンジン（例えば、ゼネラル・エレクトリック・カンパニイの他のＨＡ、Ｆ、Ｂ、ＬＭ、ＧＴ、ＴＭ及びＥクラスのエンジンモデル及び他の会社のエンジンモデル）に実装することができる。更に重要なのは、本開示で教示していることは、必ずしもＧＴシステムのタービンにのみ適用可能というわけではなく、実際には任意の種類の産業機械又は他のタービン（例えば、蒸気タービン、ジェットエンジン、（図１に示すような）圧縮機、ターボファン、ターボチャージャなど）に適用することができる。したがって、ＧＴシステム１００のタービン１０８に言及しているのは、単に説明目的のためであり、これに限定しているわけではない。

【0042】

図２は、タービン１０８の例示的な部分の断面図を示す。図示の例では、タービン１０８は、図１のＧＴシステム１００で使用することができる４つの段Ｌ０～Ｌ３を含んでいる。４つの段は、Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２、及びＬ３と呼ばれる。段Ｌ０は第１の段であり、４つの段のうちの最小の段（半径方向について）である。段Ｌ１は第２の段であり、第１の段Ｌ０に軸方向において隣接するように配置されている。段Ｌ２は第３の段であり、第２の段Ｌ１に軸方向において隣接するように配置されている。段Ｌ３は第４の最後の段であり、最大の段（半径方向において）である。４つの段は一例として示されているに過ぎず、各タービンは４つより多い又は少ない段を有していてもよいことが理解される。

【0043】

複数の静止タービンベーン又はタービンノズル１１２（以下、「ノズル１１２」又は「複数のノズル１１２」）は、複数の回転タービンブレード１１４（以下、「ブレード１１４」、又は「複数のブレード１１４」）と協働してタービン１０８の各段Ｌ０～Ｌ３を形成し、タービン１０８の作動流体経路の一部を画定することができる。各段のブレード１１４は、例えば、ブレードをロータ１１０（図１）に円周方向に結合するそれぞれのロータホイール１１６によって、ロータ１１０（図１）に結合されている。すなわち、ブレード１１４は、例えば、ロータホイール１１６によって、円周方向に間隔を空けてロータ１１０に機械的に結合される。静止ノズル部１１５は、ケーシング１２４に取り付けられた複数の静止ノズル１１２であって、ロータ１１０（図１）の周りにおいて円周方向に間隔を空けて配置された複数の静止ノズル１１２を含んでいる。ブレード１１４はロータ１１０（図１）と共に回転し、従って遠心力を受けるが、ノズル１１２は静止していることがわかる。

【0044】

図１及び図２を参照する。動作においては、空気が圧縮機１０２に流れ、加圧された空気が燃焼器１０４に供給される。具体的には、加圧された空気は、燃焼器１０４に一体化された燃料ノズル部１０６に供給される。燃料ノズル部１０６は、燃焼領域１０５と流体連通している。また、燃料ノズル部１０６は、燃料源（図１には示されていない）と流体連通しており、燃焼領域１０５に燃料と空気を供給する。燃焼器１０４は、燃料に点火して燃焼し、燃焼ガスを発生する。燃焼器１０４はタービン１０８と流体連通しており、燃焼された燃料（例えば作動流体）が作動流体経路に供給されることにより、タービン１０８内で、燃焼ガス流からの熱エネルギーが機械的回転エネルギーに変換され、ブレード１１４が回転する。タービン１０８は、ロータ１１０に回転可能に結合され、ロータ１１０を駆動する。圧縮機１０２は、ロータ１１０に回転可能に結合されている。ロータ１１０の少なくとも一端は、圧縮機１０２又はタービン１０８から軸方向に延在し、発電機、負荷圧縮機、及び／又は別のタービンなど（これらに限定されることはない）の負荷又は機械（図示せず）に取り付けることができる。

【0045】

図３及び図４は、本開示の振動減衰システム１２０及び振動減衰要素１６６の実施形態で使用することができる型式の（静止）ノズル１１２又は（回転）ブレード１１４の斜視図をそれぞれ示している。本明細書で説明されるように、図５、図８、図１０－図１３、図１５、図１７、及び図１８は、本開示の様々な実施形態による振動減衰システム１２０を含むノズル１１２又はブレード１１４の概略断面図を示している。

【0046】

図３及び図４を参照すると、各ノズル１１２又はブレード１１４は本体部１２８を含んでおり、本体部１２８は、基端部１３０と、先端部１３２と、基端部１３０と先端部１３２との間に延在するエアフォイル１３４とを有している。図３に示されるように、ノズル１１２は、基端部１３０に外側端壁１３６を含み、先端部１３２に内側端壁１３８を含んでいる。外側端壁１３６は、ケーシング１２４（図２）に結合する。図４に示されるように、ブレード１１４は、基端部１３０にダブテール１４０を含んでおり、ダブテール１４０によって、ブレード１１４はロータ１１０（図２）のロータホイール１１６（図２）に取り付けられる。ブレード１１４の基端部１３０は、ダブテール１４０とプラットフォーム１４６との間に延在するシャンク１４２を更に含むことができる。プラットフォーム１４６は、エアフォイル１３４とシャンク１４２との接合部に配置され、タービン１０８を流れる作動流体経路（図２）の内側境界の一部を画定する。

【0047】

ノズル１１２及びブレード１１４のエアフォイル１３４は、ノズル１１２又はブレード１１４において作動流体の流れを遮る構成要素であって、ブレード１１４の場合には、ロータ１１０（図１）を回転させる構成要素であることが理解される。ノズル１１２及びブレード１１４のエアフォイル１３４は、凹状の正圧面側（ＰＳ）外壁１５０と、円周方向又は横方向において反対側に位置する凸状の負圧面側（ＳＳ）外壁１５２とを含んでおり、外壁１５０及び１５２は、反対側に位置する前縁１５４と後縁１５６との間で軸方向に延在していることが分かる。側壁１５０及び１５２は、半径方向に、基端部１３０（すなわち、ノズル１１２については外側端壁１３６であり、ブレード１１４についてはプラットフォーム１４６である）から先端部１３２（すなわち、ノズル１１２については内側端壁１３８であり、ブレード１１４については先端部１５８である）に延在している。図示された例では、ブレード１１４は、先端シュラウドを含んでいないが、本開示は、先端部１５８において先端シュラウドを含むブレードに等しく適用可能であることを教示していることに留意する。図３～４に示すノズル１１２及びブレード１１４は例示に過ぎず、本開示の教示は多種多様なノズル及びブレードに適用できる。

【0048】

タービンの動作中、ノズル１１２又はブレード１１４は、いくつかの異なる加振作用によって振動が引き起こされることがある。例えば、作動流体の温度、圧力、及び／又は密度の変動によって、ロータアセンブリ全体、特にブレード１１４又はノズル１１２のエアフォイル及び／又は先端で振動が引き起こされることがある。タービン部及び／又は圧縮機部の上流で周期的又は「脈動」的に排出されるガスも、望ましくない振動を引き起こすことがある。本開示は、ノズル又はブレードの設計を大幅に変更することなく、静止タービンノズル１１２又は回転タービンブレード１１４の振動を低減させることを目的としている。

【0049】

図５は、本開示の実施形態による振動減衰システム１２０を含むノズル１１２又はブレード１１４の概略断面図を示す。（図５、図８、図１０～図１３、図１５、図１７、及び図１８の概略断面図におけるノズル１１２は、説明を容易にするために、図３に示されるノズルと比較して垂直に反転され、内側端壁１３８なしの状態で示されている。基端部１３０と先端部１３２を参照すると、ノズル１１２では、ブレード１１４と比較して逆であることを理解されたい）。タービンノズル１１２又はタービンブレード１１４用の振動減衰システム１２０は、本体部１２８の先端部１３２と基端部１３０との間において本体部１２８を通り、エアフォイル１３４を通る本体開口部１６０を含むことができる。本体開口部１６０は、基端部１３０と先端部１３２との間の距離の一部分に延在していてもよいし、基端部１３０及び先端部１３２のうちの一方又は両方を貫通してもよい。本体開口部１６０は、ブレード１１４の基端部１３０を起点としてもよいし、（図３に示すように）ノズル１１２の先端端１３２を起点としてもよい。

【0050】

本体開口部１６０は、どんな構造の本体部１２８のどの部分にも画定することができる。例えば、本体部１２８が、例えば、本体部に冷却回路を画定するための内部仕切り壁（図示せず）を含む場合、本体開口部１６０は、本体部１２８の仕切り壁の内部空洞として画定することができる。本体開口部１６０は、本体部１２８の概ね半径方向に延在している。しかしながら、本体部１２８の半径方向の範囲に対して本体開口部１６０にある程度の角度を付けたり、曲げたりすることは可能である。本体開口部１６０は内面１６２を有している。

【0051】

例えば図５及び図８に示すように、本体開口部１６０は、基端部１３０において開口し、先端部１３２において終端していてもよく、図１１に示すように、先端部１３２において開口し、基端部１３０まで延在していてもよい。開放端は、ノズル１１２又はブレード１１４に振動減衰システム１２０を組み立てる助けになり、開放端によって、既存のノズル又はブレードに振動減衰システムを取り付けることができる。図５に示すように、本体開口部１６０が基端部１３０を貫通する場合、本体開口部１６０を塞ぐ蓋又は固定部材１７６を備えることができる。図１１に示されるように、本体開口部１６０が先端部１３２を貫通する場合、本体開口部１６０用の蓋又は固定部材１９６を備えることができる。蓋又は固定部材１７６、１９６を使用して本体開口部１６０を塞ぐこともできる。あるいは、これから説明するように、蓋又は固定部材１７６、１９６は、本体開口部１６０を塞ぎ、細長い本体部１８６（又は図１７の細長い中空の本体部２２０）を本体開口部１６０内に使用可能な状態で取り付けることができる。

【0052】

ノズル１１２又はブレード１１４用の振動減衰システム１２０は、本体開口部１６０内に配置された振動減衰要素１６６を含むことができる。振動減衰要素１６６は、タービンノズル１１４又はタービンブレード１１４の本体開口部１６０内に、重ねられた複数のプレート部材１７０を含むことができる。図６は、本体開口部１６０内の多数のプレート部材１７０の拡大断面図を示す。図５及び図６に示すように、各プレート部材１７０は、少なくとも１つの隣接するプレート部材１７０と面接触している。本体開口部１６０内には、任意の数（例えば５０、１００、５００、１０００など）のプレート部材１７０を積み重ねることができる。表面接触によって、ノズル１１２又はブレード１１４が動く間にプレート部材１７０が擦れ合うので振動が減衰する。

【0053】

更に、本体開口部１６０は、内側寸法ＩＤを有する内面１６２を有し、各プレート部材１７０は、ノズル１１２又はブレード１１４が動いている間の振動を減衰させるために、本体開口部１６０の内側寸法ＩＤに摩擦係合する大きさの外側寸法ＯＤ１を有する。すなわち、各プレート部材１７０の外側寸法ＯＤ１は、本体開口部１６０の内面１６２と摩擦し、例えば、ノズル１１２又はブレード１１４のエアフォイル１３４が動いている間の振動を減衰する。１つの非限定的な例では、プレート部材１７０の外側寸法ＯＤ１と本体開口部１６０の内面１６２の内側寸法ＩＤとの間の差は、約０．０４～０．０６ミリメートル（ｍｍ）の範囲内とすることができ、これにより、プレート部材１７０を挿入することができるが、ノズル１１２又はブレード１１４のエアフォイル１３４の使用中にエアフォイル１３４が相対的に動く間に摩擦係合することが可能になる。

【0054】

プレート部材１７０は様々な形態をとることができる。図５では、各プレート部材は中実のプレート部材であるが、杯状になっている。すなわち、各プレート部材１７０は、プレート部材の一方の側に凹面を有し、他方の側に凸面を有し、プレート部材１７０は、杯を重ねるやり方で積み重ねることができる。図６は、各プレート部材１７０が平板状である他の実施形態を示す。各プレート部材１７０の外形は、概ね本体開口部１６０の外形と一致している。図７の断面図（図６のライン７－７参照）に示す一例では、本体開口部１６０及びプレート部材１７０は、円形の断面形状を有することができる。しかしながら、他の形状も可能であり、楕円形若しくは長円形、又は多角形（正方形、長方形、五角形など）などが可能であるが、これらの形状に限定されることはない。

【0055】

各プレート部材１７０は、振動を減衰させる所望の動きを実現するのに十分な厚さを有することができる。非限定的な一例では、各プレート部材１７０は、約０．７６ミリメートル（ｍｍ）～２．５４ミリメートル（ｍｍ）の間の厚さＴ（図６）を有することができる。各プレート部材１７０の厚さＴは、各プレート部材の幅の１０％以下である。プレート部材１７０は、特定の用途に必要とされる所望の耐振性を有する任意の材料（例えば、金属又は金属合金）で作製することができる。一部の実施形態では、プレート部材１７０は十分に高い硬度又は剛性が必要とされることがあり、この結果、金属又は金属合金よりも剛性の高い代替材料（セラミックマトリックス複合材料（ＣＭＣ）などであるが、これに限定されることはない）が必要となる可能性がある。また、プレート部材１７０は、その摩擦特性を変化させるために、様々なコーティング材料で被覆することができる。プレート部材１７０の外側エッジは、本体開口部１６０の内面１６２と平行で内面１６２に近接するように構成することができる。

【0056】

多数のプレート部材１７０は、任意の方法で本体開口部１６０に保持されるようにすることができる。図５及び図６に示すように、多数のプレート部材１７０は、その多数のプレート部材が保持されるように本体開口部１６０の端部１７２に当接させることができる。本体開口部１６０が本体部１２８内を延在する場合、本体開口部１６０の先端部１３２における端部１７２は、蓋又は固定部材（図６には示されておらず、図５に基端部１３０用に示された蓋部材１７６と同様のものである）、例えば、本体開口部１６０を塞ぐプラグ又は他の機構を含むことができる。いずれにしても、理解されるように、ブレードが回転すると、ブレード１１４にかかる遠心力によって、多数のプレート部材１７０は、タービンブレード１１４の本体部１２８の先端部１３２の端部１７２に押し付けられる。同様に、多数のプレート部材１７０の重量によって、プレート部材１７０は、静止ノズル１１４の本体開口部１６０の先端部１３２における端部１７２に押し付けられる。後者の場合、図８に示すように、ばね又は他の付勢システム１７８を使用して、静止構成要素（ノズル１１２など）の定位置にプレート部材１７０を保持することもできる。本体開口部１６０の基端部１３０の対向端部１７４は、図５に示すように、既知の又は将来的に開発される任意の蓋部材又は固定部材１７６によって塞ぐことができる。本明細書に記載される蓋部材又は固定部材１７６（及び１９６）は、既知の又は将来的に開発される任意の機構（溶接、締結具、及び雄雌コネクタを含むが、これらに限定されることはない）を用いて固定することができる。

【0057】

図８は、本開示の他の実施形態による振動減衰システム１２０を含むノズル１１２又はブレード１１４の概略断面図を示す。この実施形態では、図８と図９の上から見た図に示されるように、多数のプレート部材１７０の各プレート部材１７０は、中央開口部１８０を含む。振動減衰要素１６６は、本体開口部１６０内に延在する細長い本体部１８６であって、本体開口部１６０に対して固定された細長い本体部１８６を含むことができる。細長い本体部１８６は、重ねられた複数の部材１７０の各プレート部材１７０の中央開口部１８０を貫通している。中央開口部１８０及び細長い本体部１８６は、プレート部材１７０が細長い本体部１８６を自由にスライドするような大きさ及び形状に形成されている。従って、重ねられた複数のプレート部材１７０の各々は、平面状又は杯状であり、細長い本体部１８６を自由にスライドすることができる。

【0058】

細長い本体部１８６は、第１の自由端部１８８と、基端部１３０又は先端部１３２（図８では基端部１３０）に対して固定された第２の端部１９０とを含む。本体開口部１６０は、細長い本体部１８６の対応する外側寸法ＯＤ２（図８）よりも大きい内側寸法ＩＤ（図６）を有し、それによって、細長い本体部１８６は本体開口部１６０内で限られた範囲を移動することができ、本体開口部１６０内における細長い本体部１８６の撓みにより振動を減衰することができる。細長い本体部１８６は、タービンノズル１１２又はブレード１１４の本体部１２８の先端部１３２と基端部１３０との間を半径方向に延在するので、本体開口部１６０内における細長い本体部１８６の撓みによって振動を減衰させることができる。

【0059】

細長い本体部１８６の長さは、ノズル１１２又はブレード１１４内で所望の撓み及び振動減衰を実現するために望まれる長さであって、以下に説明されるように、任意の数のプレート部材１７０を配置するために望まれる長さとすることができる。細長い本体部１８６は、プレート部材１７０が細長い本体部１８６に対して自由にスライドするように所望の断面形状を有することができる。例えば、細長い本体部１８６及び中央開口部１８０は、円形又は楕円形の断面形状を有することができ、すなわち、それらは円筒形又は棒状である（例えば、図９参照）。しかしながら、他の断面形状も可能である。細長い本体部１８６は、特定の用途に必要とされる所望の耐振性を有する任意の材料（例えば、金属又は金属合金）で作ることができる。一部の実施形態では、細長い本体部１８６は、十分に高い硬度又は剛性が必要となることがあり、この場合、金属又は金属合金よりも剛性の高い代替材料（セラミックマトリックス複合材料（ＣＭＣ）などであるが、この材料に限定されることはない）が必要とされることがある。図８の実施形態では、細長い本体部１８６は、固体部材（例えば、固体ロッド）とすることができる。

【0060】

図１０は、本開示の追加の実施形態による振動減衰システム１２０を含むノズル１１２又はブレード１１４の概略断面図を示す。図８及び図１０において、細長い本体部１８６の第２の端部１９０は、タービンノズル１１２又はタービンブレード１１４の本体部１２８の基端部１３０に対して固定され、第１の自由端部１８８は、先端部１３２に向かって延びている。図６及び図８において、複数のプレート部材１８０は、本体開口部１６０の内側端部１７２に接触することによって本体開口部内に保持される。図１０は、重ねられた複数のプレート部材１７０が細長い本体部１８６に対して相対的に移動するのを防止するために、保持部材１９２が細長い本体部１８６の端部１８８に配置されている実施形態を示す。ここで、プレート部材１７０は、本体開口部１６０の端部１７２ではなく、保持部材１９２に接触している。保持部材１９２は、プレート部材１７０が細長い本体部１８６から滑り落ちることが防止されるような任意の形状又は大きさを有することができる。

【0061】

図１１は、本開示の他の実施形態による振動減衰システム１２０を含むノズル１１２又はブレード１１４の概略断面図を示す。図１１において、細長い本体部１８６の第２の端部１９０は、本体部１２８の先端部１３２に対して固定されており、第１の自由端部１８８は、基端部１３０に向かって延びている。ここで、細長い本体部１８６の保持部材１９４は、重ねられた複数のプレート部材１７０が細長い本体部１８６に対して相対的に移動するのを防止する。保持部材１９４は、プレート部材１７０が細長い本体部１８６から滑り落ちるのを防止するような形状又は大きさを有することができる。いずれにしても、理解されるように、ブレードが回転すると、ブレード１１４にかかる遠心力によって、多数のプレート部材１７０が、タービンブレード１１４の本体部１２８の先端部１３２の端部１７２に押し付けられる。同様に、多数のプレート部材１７０の重量は、ばね又は他の力システム１７８（図８）からの補助を伴うことで、使用中に、プレート部材を、静止ノズル１１４の基端部１３０の細長い本体部１８６の保持部材１９４に付勢する。本体開口部１６０の先端部１３２の端部１７２は、既知の又は将来的に開発される蓋又は固定部材１９６によって閉じることができる。

【0062】

図８、図１０及び図１１において、第２の端部１９０は、既知の方法又は将来的に開発される方法で固定することができる。タービンブレード１１４に使用される図１１に示す一例では、第２の端部１９０は、タービン１０８（図１～図２）の動作中の半径方向の負荷によって、即ち、遠心力によって固定することができる。別の例では、第２の端部１９０は、例えば、カプラー、締結具、及び／又は溶接を用いた結合技術によって、物理的に固定することができる。例えば、細長い本体部１８６は、ねじ部付き締結具によって先端部１３０又は基端部１３２に物理的に固定することができる第２の端部１９０を含むことができる。

【0063】

図１２は、本開示の他の実施形態による振動減衰システム１２０を含むノズル１１２又はブレード１１４の概略断面図を示す。図１２は、重ねられた複数のプレート部材１７０の各プレート部材１７０が中央開口部１８０を含むことを除いて、図５に実質的に類似している。図８、図１０、及び図１１とは異なり、細長い本体部１８６は省略されている。

【0064】

重ねられた複数のプレート部材１７０は、複数の方法を用いることによってその位置が保持されてもよいし、動きが制限されてもよい。先に述べたように、細長い本体部１８６の保持部材１９２（図１０）、１９４（図１１）を使用して、プレート部材１７０を拘束してもよい。したがって、本開示の実施形態では、細長い本体部１８６の保持部材１９２、１９４を使用して、タービンノズル１１２又はタービンブレード１１４の本体開口部１６０内において、動作状態で細長い本体部１８６に対してプレート部材１７０を保持することができる。図１３は、重ねられた複数のプレート部材１７０が少なくとも２つのグループ２００に分離されている別の実施形態の断面図を示す。図１３では、３つのグループ２００Ａ～Ｃが示されているが、任意の数のグループを使用することができる。細長い本体部１８６の保持部材２０２は、それぞれのグループが細長い本体部１８６に対して相対的に移動するのを防止するために、各グループ２００Ａ～２００Ｃの一番端のプレート部材１７０Ｘと係合する。本体開口部１６０の端部１７２が、先端部１３２に最も近いグループ２００Ａを保持してもよいし、別の保持部２０２（図示せず）を使用してもよい。各グループが任意の数のプレート部材１７０を含む任意の数のグループ２００を使用して、所望の振動減衰を実現することができる。

【0065】

重ねられた複数のプレート部材１７０を本体開口部１６０に設置することは、使用中はプレート部材１７０を重ねられた形態で確実に位置決めする様々な方法で実行することができる。一実施形態では、プレート部材１７０は、重ねられた形態で（例えば、１枚ずつ及び／又はグループで）本体開口部１６０に慎重に位置決めすることができる。別の実施形態において、プレート部材１７０は細長い本体部１８６に位置決めされ、細長い本体部１８６は、本体開口部１６０に位置決めされ、本体開口部１６０に対して固定される。この方法では、図８、図１０、図１１及び図１３に示すように、細長い本体部１８６は本体開口部１６０に存在し、すなわち、細長い本体部１８６は振動減衰システム１２０の一部である。

【0066】

別の実施形態では、位置決めシステム２１０を使用して、重ねられた複数のプレート部材１７０を設置することができる。図１４～図１５は、位置決めシステム２１０を使用してタービンノズル１１２又はタービンブレード１１４の本体開口部１６０に振動減衰要素１６６を設置する方法の実施形態を示す。図１４は、タービンノズル１１２又はタービンブレード１１４の本体開口部１６０に、重ねられた複数のプレート部材１７０を配置する及び／又は挿入するためのケーブル２１２を含む位置決めシステム２１０の側面図を示す。図１５は、図１４の位置決めシステム２１０を有するノズル１１２又はブレード１１４の断面図を示す。

【0067】

タービンノズル１１２又はタービンブレード１１４の本体開口部１６０に振動減衰要素１６６を設置する方法は、図１４に示すように、重ねられた複数のプレート部材１７０の各々の中央開口部１８０をケーブル２１２が貫通するように配置することを含むことができる。この実施形態では、各プレート部材１７０は、ケーブル２１２が貫通する中央開口部１８０を含む。プレート部材１７０は、重ねられたプレート部材が形成されるように、任意の方法で（例えば、プレート部材１つずつ及び／又はプレート部材をグループで）ケーブル２１２に配置することができる。保持体２１４は、多数のプレート部材１７０をケーブル２１２に保持するために、一番端のプレート部材１７０Ｘと係合する。保持体２１４は、ケーブル２１２の端部２１６に接続可能な構造であって、プレート部材２１４がケーブル２１２から滑り落ちることを防止するのに十分な大きさを有する構造とすることができる。図１４では、プレート部材１７０は杯状であるが、この形状に代えて、プレート部材を平坦な形状とすることができる。ケーブル２１２は、複数のプレート部材１７０を貫通するように張架することができる細長い可撓性の要素であって、振動減衰要素１６６の設置に耐え、更に、運転中のタービンノズル１１２又はタービンブレード１１４の環境に耐えるのに十分な強度を有する細長い可撓性の要素とすることができる。一実施例では、ケーブル２１２は、金属ロープ、金属合金ロープ、織り込まれた撚線、又は単一の撚線とすることができる。

【0068】

図１５は、重ねられた複数のプレート部材１７０を、ケーブル２１２が複数のプレート部材１７０を貫通した状態で、タービンノズル１１２又はタービンブレード１１４の本体開口部１６０に配置する様子を示す。一実施例では、当該位置決めには、重ねられた複数のプレート部材１７０をケーブル２１２を使用して垂直に吊り下げることと、保持体２１４が本体開口部１６０の端部１７２に到達するまで、重ねられた複数のプレート部材１７０を本体開口部１６０内に下降させることを含むことができる。ケーブル２１２は、本明細書で説明するように、蓋又は固定部材１７６に固定してもよいし、固定しない構成で残してもよい。いずれにしても、プレート部材１７０は、振動減衰システム１２０の振動減衰要素１６６の一部として使用されるように、本体開口部１６０内に重ねられた状態で配置される。この設置方法を使用する場合、振動減衰システム１２０の振動減衰要素１６６は、重ねられた複数のプレート部材１７０と、重ねられた複数のプレート部材１７０を貫通するケーブル２１２と、ケーブル２１２の端部２１６に結合された保持体２１４とを含む。保持体２１４は、重ねられた複数のプレート部材１７０の一番端のプレート１７０Ｘと係合して、重ねられた複数のプレート部材１７０を（少なくとも設置中に、あるいは使用中に）ケーブル２１２に保持する。

【0069】

図１６～図１７は、タービンノズル１１２又はタービンブレード１１４の本体開口部１６０に振動減衰要素１６６を設置する方法の代替実施形態を示す。図１６は、細長い中空の本体部２２０を含む位置決めシステム２１０の側面図を示す。細長い中空の本体部２２０は、ケーブル２１２を覆っており、重ねられた複数のプレート部材１７０の内側に存在している。図１７は、細長い中空の本体部２２０を含む位置決めシステム２１０を有するノズル１１２又はブレード１１４の断面図を示す。細長い中空の本体部２２０は、その長さ方向に沿って中空、すなわち管状である。細長い本体部２２０は、他の点では、本明細書に記載の細長い本体部１８６と同一である。

【0070】

図１６に示すように、この実施形態は、重ねられた複数のプレート部材１７０の中央開口部１８０を貫通するようにケーブル２１２を配置するステップと、細長い中空の本体部２２０が、ケーブル２１２を覆い、重ねられた複数のプレート部材１７０の各プレート部材の中央開口部１８０（図９）を貫通するように、細長い中空の本体部２２０を配置するステップとを更に含む。これらのステップは、どのような順序で実行してもよい。例えば、これらのステップは、ａ）プレート部材１７０がケーブル２１２を覆うようにプレート部材１７０を配置した後、細長い中空の本体部２２０がケーブル２１２を覆うように細長い中空の本体部２２０をプレート部材１７０に挿入するようにしてもよいし、ｂ）プレート部材１７０が細長い中空の本体部２２０を覆うようにプレート部材１７０を配置した後、ケーブル２１２を細長い中空の本体部２２０に貫通させるようにしてもよい。あるいは、これらのステップを同時に実行してもよい。ケーブル２１２を細長い中空の本体部２２０に貫通させ、プレート部材１７０が、細長い中空の本体部２２０と、細長い中空の本体部２２０に貫通したケーブル２１２との両方を覆うように、プレート部材１７０を配置してもよい。

【0071】

図１７は、重ねられた複数のプレート部材１７０を本体開口部１６０に配置するステップを示しており、このステップには、細長い中空の本体部２１２を使用して、重ねられた複数のプレート部材１７０を挿入することが含まれる。すなわち、重ねられた複数のプレート部材１７を配置することには、細長い中空の本体部２２０とケーブル２１２の両方を使用することを含む。細長い中空の本体部２２０は、ケーブル２１２だけを使用する場合よりも、重ねられたプレート部材１７０が更にきれいに一列に並ぶように維持するのを支援することができ、プレート部材１７０をタービンノズル１１２又はタービンブレード１１４の本体開口部に挿入する間に一定の力を加えることができる。図１６及び図１７に示すように、振動減衰要素１６６を、細長い中空の本体部２２０及びケーブル２１２と共に、重ねられた複数のプレート部材１７０に恒久的に取り付けるために、蓋又は固定部材１７６を細長い中空の本体部２２０に結合することができる。

【0072】

この設置方法を用いる場合、振動減衰システム１２０の振動減衰要素１６６は、重ねられた減衰プレート部材１７０と、細長い本体部２２０であって、細長い本体部２２０の長さ方向に中空である細長い本体部２２０と、重ねられた複数のプレート部材１７０を貫通するケーブル２１２と、ケーブル２１２の端部２１６に結合された保持体２１４とを含む。この場合も、保持体２１４は、重ねられた複数のプレート部材１７０のうちの一番端のプレート１７０Ｘと係合して、重ねられた複数のプレート部材１７０をケーブル２１２に（少なくとも設置中に、あるいは使用中に）保持する。細長い中空の本体部２２０も保持体２１４に係合することができるが、これは必ずしも全ての例に必要ではないかもしれない。いずれにしても、細長い中空の本体部２２０は、細長い本体部１８６と同様に機能する。

【0073】

再び図１５を参照すると、方法の代替実施形態において、重ねられた複数のプレート部材１７０が、図１７に示すように細長い中空の本体部２２０を使用してタービンノズル１１２又はタービンブレード１１４の本体開口部１６０に設置されると、細長い中空の本体部２２０は、重ねられた複数のプレート部材１７０内から取り外され、複数のプレート部材１７０をケーブル２１２と共に本体開口部１６０内に残すことができる。このプロセスは任意の形態を取ることができる。一実施例では、重ねられた複数のプレート部材１７０は、（例えば、プレート部材１７０と本体開口部の内面１６２との間において一番端のプレート部材１７０Ｘに対向するように配置することが可能な細長い要素（図示せず）を用いて）本体開口部１６０に保持することができ、細長い中空の本体部２２０は、重ねられた複数のプレート部材１７０の中央開口部１８０からスライドさせて本体開口部１６０の外に出すことができる。図１５に示すように、ケーブル２１２は本体開口部１６０内に残る。

【0074】

図１８は、本開示の別の実施形態による、タービンノズル１１２又はタービンブレード１１４用の振動減衰システム１２０の振動減衰要素２６６の断面図を示す。図１９は、図１８の振動減衰要素の概略拡大断面図である。この実施形態では、振動減衰要素２６６は、タービンノズル１１２又はタービンブレード１１４の本体開口部１６０内にヘリカル金属リボンばね２７０を含む。本体開口部１６０は、内側寸法ＩＤの内面１６２を有し、ヘリカル金属リボンばね２７０は、ノズル１１２又はブレード１１４が動いている間の振動を減衰させるために本体開口部１６０の内面１６２と摩擦係合する外側寸法ＯＤ３を有する。ヘリカルばね２７０は、所望の振動減衰が得られ、隣接する巻き部分の間に所望の摩擦面係合が得られる任意の適切なスプリング金属で作ることができる。ヘリカルばね２７０の巻き部分は、所望の幅及び／又は所望の形状を有することができ、ヘリカルばね２７０の接触する巻き部分の間の摩擦相互作用をカスタマイズするために、本明細書で説明されるようにプレート部材１７０を被覆することができる。ヘリカル金属リボンばね２７０の巻き部分の外縁表面は、本体開口部１６０の内面１６２と平行になるように構成することができる。任意選択で、ヘリカル金属リボンばね２７０の一端又は両端を任意の方法で固定することができる。

【0075】

本明細書に記載されているような細長い本体部１８６又は細長い中空の本体部２２０は、ヘリカル金属リボンばね２７０を貫通するように任意選択で設けることができる。

【0076】

本方法に関連して説明された実施形態では、タービンノズル１１２又はタービンブレード１１４の本体部１２８の基端部１３０は、本体開口部１６０にアクセスする入口を提供しており、細長い本体部１８６、２２０は、基端部１３０において、タービンノズル１１２又はタービンブレード１１４の本体部１２８に対して固定されている。本方法に関する本開示の教示は、アクセスする入口が先端部１３２によって提供される実施形態、及び／又は、細長い本体部１８６、２２０がタービンノズル１１２又はタービンブレード１１４の本体部１２８に対して先端部１３２において固定される実施形態に適用できることが認識される。

【0077】

タービンノズル１１２又はタービンブレード１１４の動作中、振動減衰システム１２０の振動減衰要素１６６は、先端部１３２、すなわちエアフォイル１３４の先端部１３２が、ノズル１１２又はブレード１１４の基端部１３０に対して相対的な動きをするように動作する。ここで、振動減衰システム１２０は、先端部１３２の撓みによる相対的な動きと、重ねられた複数のプレート部材１７０が互いに係合すること及び／又は本体開口部１６０の内面１６２と摩擦係合することによって、振動減衰をすることができる。備わっている場合、ヘリカル金属リボンばね２７０の接触面は、振動を減衰させるために同様の摩擦係合を提供する。図８、図１０、図１３、図１７及び図１８の実施形態では、振動減衰システム１２０は、細長い本体部１８６、２２０の自由端部１８８が、先端部１３２、すなわちエアフォイル１３４と共に動き、ノズル１１２又はブレード１１４の基端部１３０に対して相対的な動きをするように動作する。ここで、振動減衰システム１２０は、細長い本体部１８６、２２０の撓みと、重ねられた複数のプレート部材１７０が互いに係合すること及び／又は本体開口部１６０の内面１６２と摩擦係合することを通じて、振動減衰することもできる。あるいは、備わっている場合には、ヘリカル金属リボンばね２７０が、重ねられたプレート部材１７０と同様の摩擦係合を提供する。

【0078】

振動減衰は、いくつかの方法でカスタマイズすることができる。例えば、プレート部材１７０のサイズ、数、形状、コーティング、厚さ、及び材料、重ねられたプレート部材１７０のグループ化（図１３）、又は細長い本体部１８６又は細長い中空の本体部２２０を設けたり、その形態をカスタマイズする（例えば、細長い本体部１８６又は細長い中空の本体部２２０の剛性、プレート部材１７０に対する細長い本体部１８６又は細長い中空の本体部２２０の固定度合い、及び／又は細長い本体部１８６又は細長い中空の本体部２２０の長さをカスタマイズする）ことができるが、これらに限定されることはない。同様に、ヘリカル金属リボンばね２７０が使用される場合、振動減衰は、いくつかの方法でカスタマイズすることができる。例えば、金属リボンのサイズ及び形状、巻き数、コーティング、巻き部分の厚さ、材料、又は細長い本体部１８６もしくは細長い中空の本体部２２０を設けたり、その形態をカスタマイズする（例えば、細長い本体部１８６又は細長い中空の本体部２２０の剛性、ヘリカルばね２７０に対する細長い本体部１８６又は細長い中空の本体部２２０の固定度合い、及び／又は細長い本体部１８６又は細長い中空の本体部２２０の長さをカスタマイズする）ことができるが、これらに限定されることはない。

【0079】

本体開口部１６０は、基端部１３０又は先部端１３２で終端してもよいし、基端部１３０又は先端部１３２を貫通してもよい。任意の形態の蓋又は固定部材１７６、１９６を設けて、開口部２６０を閉じ、及び／又は本体開口部１６０を閉じて、細長い本体部１８６（図１７の２２０）の第２の端部１９０を基端部１３０に対して固定的に結合してもよい。蓋及び固定部材１７６、１９６は、細長い本体部１８６（図１７の２２０）を本体開口部１６０の基端部１３０又は先端部１３２に対して固定的に結合する既知の又は将来的に開発される任意の構造（例えば、細長い本体部１８６、２２０用の締結具又は溶接部を有するプレート）を含むことができる。

【0080】

様々な実施形態によれば、タービンノズル１１２又はタービンブレード１１４の動作中にタービンノズル１１２又はタービンブレード１１４の振動を減衰する方法は、レベルが異なる様々な振動減衰を提供することを含む。例えば、方法は、本体開口部１６０内に半径方向に配置された細長い本体部１８６、２２０であって、タービンノズル１１２又はタービンブレード１１４の本体部１２８の先端部１３２と基端部１３０との間に延在する細長い本体部１８６、２２０が撓むことによって、振動を減衰させることができる。前述のように、細長い本体部１８６、２２０は、第１の自由端部１８８と、本体部１２８の基端部１３０又は先端部１３２に対して固定された第２の端部１９０とを含むことができる。本方法は、細長い本体部１８６、２２０を取り囲むことができる重ねられた複数のプレート部材１７０が互いに摩擦係合する及び／又は複数のプレート部材１７０が本体開口部１６０の内面１６２と摩擦係合することによって、振動を減衰させることもできる。

【0081】

あるいは、本方法は、細長い本体部１８６、２２０を取り囲むことができるヘリカル金属リボンばね２７０の巻き部分が互いに摩擦係合する及び／又は巻き部分が本体開口部１６０の内面１６２と摩擦係合することによって、振動を減衰させることもできる。重ねられたプレート部材１７０又はヘリカル金属リボンばね２７０が表面接触することによって摩擦が生じ、したがって、振動による入力エネルギーが消散する。また、摩擦力によって、細長い本体部１８６、２２０の動きが制限され、したがって変位を減少させることができる。回転ブレード１１４の場合、ノズル１１２と比較して、摩擦係合による振動減衰は増加する可能性がある。これは、遠心力が、重ねられたプレート部材１７０どうしの摩擦係合の力若しくはヘリカルばね２７０の巻き部分どうしの摩擦係合の力、及び／又は重ねられたプレート部材１７０若しくはヘリカルばね２７０の巻き部分と本体開口部１６０の内面１６２との摩擦係合の力を増加させるからである。

【0082】

本明細書で説明する一部の実施形態は、運転中に遠心力を受け、したがって、高性能の振動減衰を維持する特定の構造を必要とする回転タービンブレード１１４に主に適用可能であることは明らかである。しかし、上述の実施形態のいずれも、タービンノズル１１２又はタービンブレード１１４の一部とすることができる。

【0083】

本開示の実施形態は、簡単な構造でノズル１１２又はブレード１１４の振動を低減するために、重ねられた複数のプレート部材１７０又はヘリカル金属リボンばね２７０を含む振動減衰要素１６６を提供する。前述のように、様々な保持システムを使用して、プレート部材１７０の位置又はプレート部材１７０のグループの位置を維持することができる。振動減衰システム１２０は、ノズル１１２又はブレード１１４に余分な質量をそれほど加えるものではないので、振動減衰システム１２０は、ブレード先端部に更なる遠心力を追加することがなく、ノズル又はブレードの構成に変更を必要とすることもない。更に、振動減衰システム１２０が存在していると、ノズル１１２又はブレード１１４の応力を低減することができ、それによって、そのような構成要素の耐用年数を延ばすことができる。

【0084】

本明細書及び特許請求の範囲を通じて使用される近似を表す文言は、関連する基本的機能に変化をもたらすことなく、差し支えない程度に変動し得る任意の量的表現を修飾するために適用することができる。したがって、「およそ」、「約」、及び「実質的に」などの用語によって修飾された値は、明記された厳密な値に限定されるものではない。少なくとも一部の例では、近似を表す文言は、値を測定するための機器の精度に対応する場合がある。ここに記載されたこと並びに本明細書及び特許請求の範囲を通して、範囲の限定を組み合わせること及び／又は置き換えることが可能である。文脈又は文言が特に指示しない限り、このような範囲は識別され、それに包含される全ての部分範囲を含む。範囲の特定の端の値に適用される「約」は、当該範囲の両端の値に適用され、値を測定する機器の精度に特に依存しない限り、記載された端の値の＋／－１０％を示すことができる。

【0085】

特許請求の範囲におけるミーンズプラスファンクション又はステッププラスファンクションの要素すべての、対応する構造、材料、動作、及び均等物は、具体的に請求された他の請求要素と組み合わせてその機能を実施するための、一切の構造、材料、又は動作を包含することを意図している。本開示の記載は、例示及び説明の目的で提示されており、可能な全てのものを含んでいることも、開示された形態で本開示に限定することも意図するものではない。当業者には、本開示の範囲及び趣旨から逸脱することなく多くの改変及び変形が明らかである。本開示の原理及び実際の用途を最適に説明し、想定される特定の使用に適するように様々な修正を加えた様々な実施形態についての開示を他の当業者が理解することができるようにするために、本実施形態が選択され、かつ記載された。

【符号の説明】

【0086】

９０ ターボマシン
１００ ガスタービン（ＧＴ）システム
１０２ 圧縮機
１０４ 燃焼器
１０５ 燃焼領域
１０６ 燃料ノズル部
１０８ タービン
１１０ シャフト
１１２ タービンノズル
１１４ タービンブレード
１１５ 静止ノズル部
１１６ ロータホイール
１２０ 振動減衰システム
１２４ ケーシング
１２８ 本体部
１３０ 基端部
１３２ 先端部
１３４ エアフォイル
１３６ 外側端壁
１３８ 内側端壁
１４０ ダブテール
１４２ シャンク
１４６ プラットフォーム
１５０、１５２ 外壁
１５４ 前縁
１５６ 後縁
１５８ 先端部
１６０ 本体開口部
１６２ 内面
１６６ 振動減衰要素
１７０ プレート部材
１７０Ｘ 一番端のプレート部材
１７２ 端部
１７４ 対向端部
１７６ 固定部材
１７８ 力システム
１８０ 中央開口部
１８６ 細長い本体部
１８８ 自由端部
１９０ 端部
１９２ 保持部材
１９４ 保持部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【外国語明細書】