特許 7706881 改善されたロータブレードのシーリング構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-07-04

(45)【発行日】2025-07-14

(54)【発明の名称】改善されたロータブレードのシーリング構造

(51)【国際特許分類】

   F01D 5/12 20060101AFI20250707BHJP

   F01D 11/00 20060101ALI20250707BHJP

【ＦＩ】

F01D5/12

F01D11/00

【請求項の数】 12

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2020197139

(22)【出願日】2020-11-27

(65)【公開番号】P2021099095

(43)【公開日】2021-07-01

【審査請求日】2023-11-15

(31)【優先権主張番号】16/722,020

(32)【優先日】2019-12-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【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

(74)【代理人】

【識別番号】100129779

【弁理士】

【氏名又は名称】黒川 俊久

(74)【代理人】

【識別番号】100151286

【弁理士】

【氏名又は名称】澤木 亮一

(72)【発明者】

【氏名】マーティン・ジェイムズ・ジャスパー

(72)【発明者】

【氏名】クレール・キャサリン・ナイオチ

(72)【発明者】

【氏名】メルボルン・ジェームズ・マイヤーズ

(72)【発明者】

【氏名】ウィリアム・スコット・ゼミティス

(72)【発明者】

【氏名】ステファン・ダグラス・シャーラー

【審査官】小林 勝広

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１３３５１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１３２３５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０３８３１５６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１７－５０２１９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｄ １／００－１１／２４

Ｆ０２Ｃ １／００－ ９／５８

Ｆ２３Ｒ ３／００－ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

シャフトを有するターボ機械のためのロータブレード（２６、３０）であって、
シャンク（３８）、前記シャンク（３８）から半径方向外向きに延びる翼形部（３６）、およびプラットフォーム（４２）を有する本体（３５）であって、正圧側スラッシュ面（５６）および負圧側スラッシュ面（５８）を備える本体（３５）と、
前記正圧側スラッシュ面（５６）および前記負圧側スラッシュ面（５８）の各々内に画定されたスロット（７０）であって、前記正圧側スラッシュ面（５６）の前記スロット（７０）および前記負圧側スラッシュ面（５８）の前記スロット（７０）は各々、
端部（７２）を画定する上流端部部分（７４）と、
前記上流端部部分（７４）から延びる本体部分（９０）であって、前記上流端部部分（７４）は、前記端部（７２）から前記本体部分（９０）に向かって先細になり、前記上流端部部分（７４）は、前記端部（７２）の一部を覆い、開口部（８０）を画定する保持壁（７８）を備え、前記保持壁（７８）は、内側保持面（１０２）を備え、前記保持壁（７８）は、前記開口部（８０）からの少なくとも１つのオフセット（１５０、１５２）を画定し、前記少なくとも１つのオフセット（１５０、１５２）は、前記ターボ機械のシャフトの軸方向に対して並進的に画定された並進オフセット（１５０）を含む、本体部分（９０）と
を備えるスロット（７０）と
を備える、ロータブレード（２６、３０）。

【請求項2】

前記ロータブレード（２６、３０）は、第１のロータブレード（２６、３０）であり、前記第１のロータブレード（２６、３０）の前記正圧側スラッシュ面（５６）の前記スロット（７０）および第２のロータブレード（２６、３０）の前記負圧側スラッシュ面（５８）の前記スロット（７０）は、ロータディスク（２４、２８）上に互いに隣接して装着されるときにチャネル（８２）を画定する、請求項１に記載のロータブレード（２６、３０）。

【請求項3】

前記本体部分（９０）は、前記上流端部部分（７４）と閉じた下流端部（７６）との間に延びる、請求項２に記載のロータブレード（２６、３０）。

【請求項4】

前記並進オフセット（１５０）は、最大約１．５インチである、請求項１に記載のロータブレード（２６、３０）。

【請求項5】

前記少なくとも１つのオフセット（１５０、１５２）は、前記ターボ機械のシャフトの軸方向に対して回転方向に画定される回転オフセット（１５２）を含む、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のロータブレード（２６、３０）。

【請求項6】

前記回転オフセット（１５２）は、最大約６０度である、請求項５に記載のロータブレード（２６、３０）。

【請求項7】

前記本体部分（９０）内に少なくとも部分的に位置決めされたシール（８４）をさらに備え、前記シール（８４）は、前記保持壁（７８）によって少なくとも部分的に所定の位置に保持され、前記シール（８４）は前記チャネル（８２）に配置される、請求項３に記載のロータブレード（２６、３０）。

【請求項8】

前記スロット（７０）は、前記開口部（８０）から前記閉じた下流端部（７６）まで連続している、請求項３又は７に記載のロータブレード（２６、３０）。

【請求項9】

前記正圧側スラッシュ面（５６）の前記スロット（７０）および前記負圧側スラッシュ面（５８）の前記スロット（７０）は各々、前記それぞれのスラッシュ面（５６、５８）に、前記ターボ機械のシャフトに対して円周方向に画定された深さ（１１０、１１２）を含み、各それぞれのスロット（７０）の前記深さ（１１０、１１２）は、前記上流端部部分（７４）から前記閉じた下流端部（７６）まで変化する、請求項３、７又は８に記載のロータブレード（２６、３０）。

【請求項10】

シャフトを有するターボ機械のためのロータブレード（２６、３０）アセンブリであって、
ロータディスク（２４、２８）と、
互いに隣接して前記ロータディスク（２４、２８）上に装着された第１のロータブレード（２６、３０）および第２のロータブレード（２６、３０）であって、前記第１のロータブレード（２６、３０）および第２のロータブレード（２６、３０）の各々は、
シャンク（３８）、前記シャンク（３８）から半径方向外向きに延びる翼形部（３６）、およびプラットフォーム（４２）を有する本体（３５）であって、正圧側スラッシュ面（５６）および負圧側スラッシュ面（５８）を備える本体（３５）と、
前記正圧側スラッシュ面（５６）および前記負圧側スラッシュ面（５８）の各々内に画定されたスロット（７０）であって、前記正圧側スラッシュ面（５６）の前記スロット（７０）および前記負圧側スラッシュ面（５８）の前記スロット（７０）は各々、
端部（７２）を画定する上流端部部分（７４）と、
前記上流端部部分（７４）から延びる本体部分（９０）であって、前記上流端部部分（７４）は、前記端部（７２）から前記本体部分（９０）に向かって先細になり、前記上流端部部分（７４）は、前記端部（７２）の一部を覆い、開口部（８０）を画定する保持壁（７８）を備え、前記保持壁（７８）は、内側保持面（１０２）を備え、前記保持壁（７８）は、前記開口部（８０）からの少なくとも１つのオフセット（１５０、１５２）を画定し、前記少なくとも１つのオフセット（１５０、１５２）は、前記ターボ機械のシャフトの軸方向に対して並進的に画定された並進オフセット（１５０）を含む、本体部分（９０）と
を備えるスロット（７０）と
を備える第１のロータブレード（２６、３０）および第２のロータブレード（２６、３０）と
を備え、
前記第１のロータブレード（２６、３０）の前記正圧側スラッシュ面（５６）の前記スロット（７０）および前記第２のロータブレード（２６、３０）の前記負圧側スラッシュ面（５８）の前記スロット（７０）は、チャネル（８２）を画定する、
ロータブレード（２６、３０）アセンブリ。

【請求項11】

前記本体部分（９０）は、前記上流端部部分（７４）と閉じた下流端部（７６）との間に延びる、請求項１０に記載のロータブレード（２６、３０）アセンブリ。

【請求項12】

前記少なくとも１つのオフセット（１５０、１５２）は、前記ターボ機械のシャフトの軸方向に対して回転方向に画定される回転オフセット（１５２）を含む、請求項１０又は１１に記載のロータブレード（２６、３０）アセンブリ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、一般に、ターボ機械用のロータブレードに関し、より具体的には、改善されたロータブレードのシーリング構造に関する。

【背景技術】

【0002】

ターボ機械は、エネルギー伝達の目的で様々な産業および用途で利用されている。例えば、ガスタービンエンジンは、一般に、圧縮機セクションと、燃焼セクションと、タービンセクションと、排気セクションとを含む。圧縮機セクションは、ガスタービンエンジンに入る作動流体の圧力を徐々に上昇させ、この圧縮された作動流体を燃焼セクションに供給する。圧縮された作動流体および燃料（例えば、天然ガス）は、燃焼セクション内で混合され、燃焼チャンバ内で燃焼して高圧および高温の燃焼ガスを生成する。燃焼ガスは、燃焼セクションからタービンセクションに流れ、そこで膨張して仕事を発生する。例えば、タービンセクションにおける燃焼ガスの膨張は、例えば、発電機に接続されたロータシャフトを回転させ、電気を発生することができる。次いで、燃焼ガスは、排気セクションを介してガスタービンから排出される。

【0003】

圧縮機セクションおよびタービンセクションは、一般に、典型的には複数の段に配置された複数のロータブレードを含む。エンジン動作中、圧縮される作動流体の流れ、または高温の燃焼ガスもしくは蒸気の変動が、ロータブレードアセンブリ内の漏れを引き起こし、エンジン性能の全体的な損失をもたらすことがある。例えば、タービンセクションからの高温の燃焼ガスがブレードシャンクまたは根元の空洞に漏れ、不要なロータディスクの加熱を引き起こす場合がある。

【0004】

ロータブレード内の漏れを最小化することによってエンジン全体の性能を改善するために、典型的には、シールがロータディスク上のロータブレード間に設けられ、逃げた作動流体または燃焼ガスが通過するのを防止する。

【0005】

しかし、全体的なシールの有効性を改善したいという要望がある。例えば、多くの既知のロータブレードシールに関する１つの問題は、設置が面倒であり、ロータブレードシャンク内の保持を維持するために、１つまたは複数のロッキングプレートなどの追加のハードウェアが必要になることである。追加のハードウェアに障害が発生すると、シールがスロットから外れたり、かつ／または早期に故障したりする可能性がある。

【0006】

したがって、改善されたロータブレードシールの保持設計が当技術分野で望まれている。特に、追加のハードウェアを必要とせず、改善されたシール保持を提供するダンパ設計が有利であろう。

【発明の概要】

【0007】

本開示によるロータブレード、ロータブレードアセンブリ、およびターボ機械の態様および利点は、以下の説明に部分的に記載されており、または説明から明らかとなり、または本技術の実施を通して学ぶことができる。

【0008】

一実施形態によれば、ターボ機械用のロータブレードアセンブリが提供される。ロータブレードアセンブリは、ロータディスクと、互いに隣接してロータディスク上に装着された第１のロータブレードおよび第２のロータブレードとを含む。第１のロータブレードおよび第２のロータブレードは各々、シャンク、シャンクから半径方向外向きに延びる翼形部、およびプラットフォームを有する本体を含む。本体は、正圧側スラッシュ面および負圧側スラッシュ面を含む。スロットが、正圧側スラッシュ面および負圧側スラッシュ面の各々内に画定される。正圧側スラッシュ面のスロットおよび負圧側スラッシュ面のスロットは各々、端部を画定する上流端部部分と、上流端部部分から延びる本体部分とを含む。上流端部部分は、端部から本体部分に向かって先細になる。本体は、端部の一部を覆い、開口部を画定する保持壁をさらに含む。保持壁は、内側保持面をさらに含む。保持壁は、開口部からのオフセットを画定する。第１のロータブレードの正圧側スラッシュ面のスロットおよび第２のロータブレードの負圧側スラッシュ面のスロットは、チャネルを画定する。

【0009】

別の実施形態によれば、ロータブレードが提供される。ロータブレードは、シャンク、シャンクから半径方向外向きに延びる翼形部、およびプラットフォームを有する本体を含む。本体は、正圧側スラッシュ面および負圧側スラッシュ面を含む。スロットが、正圧側スラッシュ面および負圧側スラッシュ面の各々内に画定される。正圧側スラッシュ面のスロットおよび負圧側スラッシュ面のスロットは各々、端部を画定する上流端部部分と、上流端部部分から延びる本体部分とを含む。上流端部部分は、端部から本体部分に向かって先細になる。本体は、端部の一部を覆い、開口部を画定する保持壁をさらに含む。保持壁は、内側保持面をさらに含む。保持壁は、開口部からのオフセットを画定する。

【0010】

別の実施形態によれば、ターボ機械が提供される。ターボ機械は、圧縮機セクションと、燃焼器セクションと、タービンセクションとを含む。ターボ機械は、圧縮機セクションまたはタービンセクションの少なくとも１つに設けられた複数のロータブレードをさらに含む。複数のロータブレードの各々は、シャンク、シャンクから半径方向外向きに延びる翼形部、およびプラットフォームを有する本体を含む。本体は、正圧側スラッシュ面および負圧側スラッシュ面を含む。スロットが、正圧側スラッシュ面および負圧側スラッシュ面の各々内に画定される。正圧側スラッシュ面のスロットおよび負圧側スラッシュ面のスロットは各々、端部を画定する上流端部部分と、上流端部部分から延びる本体部分とを含む。上流端部部分は、端部から本体部分に向かって先細になる。本体は、端部の一部を覆い、開口部を画定する保持壁をさらに含む。保持壁は、内側保持面をさらに含む。保持壁は、開口部からのオフセットを画定する。

【0011】

本ロータブレード、ロータブレードアセンブリ、およびターボ機械のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、以下の説明および添付の特許請求の範囲を参照して、よりよく理解されよう。添付の図面は、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成するものであるが、本技術の実施形態を例示し、明細書における説明と併せて本技術の原理を説明するのに役立つ。

【0012】

当業者へと向けられた本システムおよび方法の作製および使用の最良の態様を含む、本ロータブレード、ロータブレードアセンブリ、およびターボ機械の完全かつ実施可能な開示が、添付の図を参照する本明細書に記載される。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本開示の実施形態による、ターボ機械の概略図である。

【図2】本開示の実施形態による、ロータブレードの斜視正圧側図である。

【図3】本開示の実施形態による、ロータブレードの斜視負圧側図である。

【図4】本開示の実施形態による、そのスロットに設けられたシールを備えたロータブレードの正圧側スラッシュ面の拡大斜視図である。

【図5】本開示の実施形態による、ロータブレードのスラッシュ面の拡大側面図である。

【図6】本開示の実施形態による、２つの隣り合うロータブレードを有するロータブレードアセンブリの側面図である。

【図7】本開示の実施形態による、隣り合うロータブレードを備えたロータブレードアセンブリの拡大底面図である。

【図8】本開示の実施形態による、２つの隣り合うロータブレードのスロット開口部を示す図である。

【図9】本開示の実施形態による、２つの隣り合うロータブレードの本体に沿ったスロットの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

ここで、本ロータブレード、ロータブレードアセンブリ、およびターボ機械の実施形態を詳細に参照するが、その１つまたは複数の例が図面に示されている。各例は、本技術の説明のために提供するものであって、本技術を限定するものではない。実際、特許請求される技術の範囲または趣旨を逸脱せずに、様々な修正および変更が本技術において可能であることは、当業者にとって明らかであろう。例えば、ある実施形態の一部として図示または記載された特徴は、またさらなる実施形態をもたらすために、別の実施形態において使用することができる。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物の範囲内にあるそのような修正および変更を包含することを意図している。

【0015】

詳細な説明は、図面の特徴を参照するために、数字および文字の符号を使用する。図面および説明における類似または同様の符号は、本発明の類似または同様の部分を指して使用されている。本明細書で使用する場合、「第１の」、「第２の」、および「第３の」という用語は、ある構成要素を別の構成要素から区別するために交換可能に使用することができ、個々の構成要素の位置または重要性を示すことを意図するものではない。

【0016】

本明細書で使用する場合、「上流」（または「前方」）、および「下流」（または「後方」）という用語は、流体経路における流体の流れに関する相対的な方向を指す。例えば、「上流」は、流体が流れてくる方向を指し、「下流」は、流体が流れていく方向を指す。

【0017】

「半径方向に」という用語は、特定の構成要素の軸方向の中心線に実質的に垂直な相対的な方向を指し、「軸方向に」という用語は、特定の構成要素の軸方向の中心線に実質的に平行および／または同軸に整列する相対的な方向を指し、「円周方向に」という用語は、特定の構成要素の軸方向の中心線の周囲に延びる相対的な方向を指す。

【0018】

「概して」、または「約」などの近似の用語は、記載された値のプラスマイナス１０パーセントの範囲内の値を含む。角度または方向の文脈で使用されるとき、そのような用語は、記載された角度または方向のプラスマイナス５度の範囲を含む。例えば、「概して垂直」は、任意の方向、例えば、時計回りまたは反時計回りの垂直から５度の範囲内の方向を含む。

【0019】

ここで図面を参照すると、図１は、ターボ機械の一実施形態の概略図を示しており、これは、図示の実施形態ではガスタービン１０である。産業用または陸上用のガスタービンが本明細書に示されて説明されているが、本開示は、特許請求の範囲に特に明記されない限り、産業用および／または陸上用ガスタービンに限定されない。例えば、本明細書に記載のロータブレードおよびロータブレードアセンブリは、限定はしないが、蒸気タービン、航空機用ガスタービン、または船舶用ガスタービンを含む任意のタイプのターボ機械に使用することが可能である。

【0020】

示すように、ガスタービン１０は、一般に、入口セクション１２と、入口セクション１２の下流に配置された圧縮機セクション１４と、圧縮機セクション１４の下流に配置された燃焼器セクション１６内の複数の燃焼器（図示せず）と、燃焼器セクション１６の下流に配置されたタービンセクション１８と、タービンセクション１８の下流に配置された排気セクション２０とを含む。加えて、ガスタービン１０は、圧縮機セクション１４とタービンセクション１８との間に結合された１つまたは複数のシャフト２２を含むことができる。

【0021】

圧縮機セクション１４は、一般に、複数のロータディスク２４（そのうちの１つが示されている）と、各ロータディスク２４から半径方向外向きに延び、各ロータディスク２４に接続されている複数のロータブレード２６とを含むことができる。次に、各ロータディスク２４は、圧縮機セクション１４を通って延びるシャフト２２の一部に結合されるか、またはその一部を形成してもよい。

【0022】

タービンセクション１８は、一般に、複数のロータディスク２８（そのうちの１つが示されている）と、各ロータディスク２８から半径方向外向きに延び、各ロータディスク２８に接続されている複数のロータブレード３０とを含むことができる。次に、各ロータディスク２８は、タービンセクション１８を通って延びるシャフト２２の一部に結合されるか、またはその一部を形成してもよい。タービンセクション１８は、シャフト２２の一部およびロータブレード３０を円周方向に囲む外側ケーシング３１をさらに含み、それによってタービンセクション１８を通る高温ガス経路３２を少なくとも部分的に画定する。

【0023】

動作中、空気などの作動流体が入口セクション１２を通って圧縮機セクション１４に流入し、ここで空気が徐々に圧縮され、それにより加圧空気を燃焼セクション１６の燃焼器に提供する。加圧空気は燃料と混合され、各燃焼器内で燃焼されて燃焼ガス３４を発生する。燃焼ガス３４は、高温ガス経路３２を通って燃焼器セクション１６からタービンセクション１８に流入し、ここでエネルギー（運動エネルギーおよび／または熱エネルギー）が燃焼ガス３４からロータブレード３０に伝達されることにより、シャフト２２が回転する。次いで、機械的回転エネルギーを圧縮機セクション１４への動力供給および／または発電に使用することができる。タービンセクション１８から排出された燃焼ガス３４は次に、排気セクション２０を介してガスタービン１０から排気され得る。

【0024】

図２および図３は、本開示の実施形態によるロータブレードの一実施形態を示している。示される実施形態では、ロータブレードは、タービンブレードまたはバケット３０であるが、代替の実施形態では、ロータブレードは、圧縮機ブレードまたはバケット２６であり得る。

【0025】

ロータブレード３０は、翼形部３６およびシャンク３８を含む本体３５を含むことができる。翼形部３６は、シャンク３８から半径方向外向きに延びて位置決めされ得る。シャンク３８は、ロータブレード３０の回転を促進するためにロータディスク２８に取り付けられ得る根元またはダブテール４０を含み得る。

【0026】

翼形部３６は、概して空気力学的輪郭を有し得る。例えば、翼形部３６は、各々が前縁と後縁との間に延びる正圧側および負圧側を画定する外面を有し得る。シャンク３８の外面は、正圧側面と、負圧側面と、前縁面と、後縁面とを含み得る。

【0027】

本体３５は、本体３５を概して囲むプラットフォーム４２をさらに含み得る。典型的なプラットフォームは、示すように、翼形部３６とシャンク３８との間の交差部または遷移部に位置決めされ得、概して軸方向および接線方向に外向きに延びることができる。タービンセクション１８において、プラットフォーム４２は、一般に、高温ガス経路３２を通って流れる燃焼ガス３４の半径方向内向きの流れ境界として機能する。プラットフォーム４２はまた、軸方向に隔置された前縁面５２および後縁面５４を含むことができる。前縁面５２は、燃焼ガス３４の流れの中に位置決めされ、後縁面５４は、前縁面５２から下流に位置決めされる。さらに、プラットフォーム４２は、円周方向に隔置された正圧側スラッシュ面５６および負圧側スラッシュ面５８を含み得る。

【0028】

いくつかの実施形態では、図２および図３に示されるように、正圧側スラッシュ面５６および／または負圧側スラッシュ面５８は、概して平面であり得る（従来的には平面または傾斜していてもよい）。他の実施形態では、正圧側スラッシュ面５６および／もしくは負圧側スラッシュ面５８またはその少なくとも一部は、曲面（ｃｕｒｖｉｐｌａｎａｒ）であり得る。例えば、図４に示す実施形態では、正圧側スラッシュ面５６または負圧側スラッシュ面５８は、軸方向、半径方向、および／または接線方向に対して湾曲していてもよい。

【0029】

図６は、ロータブレードアセンブリ２００内の一対の円周方向に隣接して隣り合うロータブレード３０’、３０’’の斜視図を示している。示すように、ロータブレード３０の正圧側スラッシュ面５６は、ロータブレード３０がそのように位置決めされたとき、隣り合うロータブレード３０の負圧側スラッシュ面５８と対向する。上述のように、複数のロータブレード３０は、１つまたは複数のロータディスク２８の各々に設けられ得、そこから半径方向外向きに延びることができる。ロータディスク２８上に設けられたロータブレード３０は円周方向アレイに組み立てることができ、それにより各ロータブレード３０の正圧側スラッシュ面５６は、ロータブレード３０がそのように組み立てられたとき、各隣り合うロータブレード３０の負圧側スラッシュ面５８と対向する。いくつかの実施形態では、各ロータブレード３０の正圧側スラッシュ面５６および各隣り合うロータブレード３０の負圧側スラッシュ面５８は、ギャップ６０を画定し得る。

【0030】

再び図２および図３を参照すると、本体３５の正圧側スラッシュ面５６および負圧側スラッシュ面５８が示されている。本体３５は、１つまたは複数のスロット７０を含むことができる。スロット７０は、本体３５の正圧側スラッシュ面５６内および／または負圧側スラッシュ面５８内に画定され得る。スロット７０は、スロット端部または端部７２を画定する上流端部部分７４を含み得る。スロット７０は、スロット端部７２から閉じた下流端部７６に延びることができる。スロット７０は、正圧側スラッシュ面５６および／または負圧側スラッシュ面５８に沿って画定された１つの連続した溝であり得る。いくつかの実施形態では、スロット７０は、本体３５の正圧側スラッシュ面５６および負圧側スラッシュ面５８の各々に円周方向に画定され得る。

【0031】

スロット７０は、上流端部部分７４から閉じた下流端部７６に直接延びる本体部分９０を含む。いくつかの実施形態では、スロット７０の本体部分９０は、上流端部部分７４と連続していてもよい。スロット７０の本体部分９０は、前縁セグメント９２と、プラットフォームセグメント９４と、後縁セグメント９６とを含むことができる。前縁セグメント９２は、前縁面５２に沿って画定され得、プラットフォームセグメント９４は、プラットフォーム４２に沿って画定され得、後縁セグメント９６は、後縁面５４に沿って画定され得る。本明細書で使用する場合、「～に沿って画定される」およびその同族語などの用語は、「～に実質的に平行」または「～と概して整列する」を意味し得る。他の実施形態では、スロット７０の前縁セグメント９２および後縁セグメント９６は、ガスタービン１０の軸方向の中心線に対して概して半径方向に配向され得る。同様に、スロット７０のプラットフォームセグメント９４は、概して軸方向に配向することができる。

【0032】

いくつかの実施形態では、前縁セグメント９２は、プラットフォームセグメント９４に直接接続され、共に連続していてもよい。同様に、プラットフォームセグメント９４は、後縁セグメント９６に直接接続され、共に連続していてもよい。スロット７０は、端部７２から本体部分９０に向かって先細になり得る。より具体的には、スロット７０は、端部７２から本体部分９０の前縁セグメント９２に向かって先細になり得る。

【0033】

図４に示すように、スロット７０の本体部分９０は、内部にシール８４の一部をしっかりと含むようなサイズにすることができ、すなわち、本体部分９０は、ガスタービン１０の動作中にシール８４がスロット７０から滑り落ちるのを防止するようなサイズにすることができる。シール８４は、第１の端部８６と、第２の端部８８とをさらに含み得、それらの間に延び得る。シール８４は、スロット７０に少なくとも部分的に密封的に適応するようなサイズにすることができる。

【0034】

様々な実施形態において、スロット７０は、その長さに沿って、例えば、前縁セグメント９２、プラットフォームセグメント９４、および後縁セグメント９６に沿って１つまたは複数の破壊壁（ｂｒｏｋｅｎ ｗａｌｌ）（図示せず）を含み得る。そのような実施形態では、スロット壁の１つまたは複数は凹んでいてもよく、それによって内部のシール８４のより大きな部分を少なくとも部分的に露出させる。したがって、スロット７０は、いくつかの実施形態では、上流端部部分７４から閉じた下流端部７６まで不連続であり得る。

【0035】

ここで図５を参照すると、スロット７０を示すスラッシュ面５５の一部の拡大側面図が示されている。スラッシュ面５５は、正圧側スラッシュ面５６または負圧側スラッシュ面５８であり得る。図５に示すように、スロット７０の端部７２は、端部７２の一部を覆い、スロット開口部８０を画定する保持壁７８をさらに含むことができる。多くの実施形態では、スロット開口部８０は、シール８４の少なくとも一部をスロット７０にスライド可能に受け入れるように機能する（図４に示すように）。図５に示すように、スロット７０は、互いに分離された第１のスロット壁１０４および第２のスロット壁１０６をさらに含み得る。いくつかの実施形態では、保持壁７８は、第２のスロット壁１０６から外向きに延び、端部７２で開口部８０の第１の開口部部分１２０を画定することができる。加えて、第１のスロット壁１０４は、閉じた下流端部７６から端部７２に延び、端部７２で開口部８０の第２の開口部部分１２２を部分的に画定することができる。第１のスロット壁１０４は、第２の開口部部分１２２に直接接続され、共に連続していてもよい。

【0036】

いくつかの実施形態では、図７に示すように、第１のスロット壁１０４は、保持壁７８の内側保持面１０２を越えて延びることができる。第２のスロット壁１０６は、閉じた下流端部７６から内側保持面１０２に延びることができる。いくつかの実施形態では、第１の開口部部分１２０および第２の開口部部分１２２は、端部７２で円周方向に互いに平行であり得る。

【0037】

図２～図５に示されるものなどのいくつかの実施形態では、第１のスロット壁１０４および第２のスロット壁１０６は、スロット７０の本体部分９０に沿って互いに実質的に平行であり得る。加えて、第１のスロット壁１０４および第２のスロット壁１０６は、上流端部部分７４に沿って互いに離れるように先細になり得る。いくつかの実施形態では、第１のスロット壁１０４と第２のスロット壁１０６は両方とも、本体部分９０から保持壁７８の内側保持面１０２に向かって互いに離れるように先細になり得る。

【0038】

図５に示すように、保持壁７８は、第２の壁１０６から延び、端部７２の一部を覆って開口部８０の第１の開口部部分１２０を画定することができる。第１の開口部部分１２０は、スロット７０への設置中にシール８４がスライドするための滑らかな表面を提供するために、実質的に湾曲状または弧状であり得る。第１の開口部部分１２０は、端部７２から内側保持面１０２に延びることができる。

【0039】

図６～図９に示され、かつ本明細書で論じられる構成のように、２つ以上のブレード３０がロータディスク２４上で互いに隣接して配置されるとき、各ロータブレード３０の正圧側スラッシュ面５６のスロット７０は、隣り合うロータブレード３０の負圧側スラッシュ面５８のスロット７０と整列し、チャネル８２を画定する。互いに隣接して配置されたロータブレード３０は、ロータディスク２４上で互いに直接隣り合うロータブレード３０、および／または互いに直接接触するロータブレード３０（例えば、ブレード３０’およびブレード３０’’）を含み得る。ギャップ６０は、ロータディスク２４上の２つの隣り合うブレード３０の正圧側スラッシュ面５６と負圧側スラッシュ面５８との間に部分的に配置することができる。いくつかの実施形態では、ギャップ６０は、ロータディスク２４上で、各ロータブレード３０の正圧側スラッシュ面５６のスロット７０と隣り合うロータブレード３０の負圧側スラッシュ面５８のスロット７０との間に部分的に位置決めされ得る。

【0040】

多くの実施形態では、チャネル８２は、内部にシール８４をスライド可能に受け入れ、収容するように機能し得る。シール８４は、正圧側スラッシュ面５６のスロット７０から負圧側スラッシュ面５８のスロット７０に延び、ギャップ６０を覆うことができる。いくつかの実施形態では、シール８４は、タービンセクション１８からの不要な高温ガスがブレード３０の本体３５に漏れるのを防止する。あるいは、またはそれに加えて、多くの実施形態では、シール８４は、圧縮機セクション１４からの圧縮された冷却空気がシャンク３８からタービンセクション１８に漏れるのを防止することができる。

【0041】

図７～図９に示すように、ロータブレードアセンブリ２００は、隣り合うロータブレード３０’’、３０’にそれぞれ画定される第１のスロット７０’および第２のスロット７０’’を含む。ロータブレード３０’’の第１のスロット７０’は、ロータディスク２８上で互いに隣接して位置決めされるとき、隣り合うロータブレード３０’の第２のスロット７０’’と整列され得る。第１のスロット７０’は、ロータブレード３０の正圧側スラッシュ面５６または負圧側スラッシュ面５８のいずれかに画定することができる。同様に、第２のスロット７０’’は、隣り合うロータブレード３０の対応する負圧側スラッシュ面５８または正圧側スラッシュ面５６に画定され得る。例えば、第１のスロット７０’がロータブレード３０の正圧側スラッシュ面５６に画定される場合、次に第２のスロット７０’’は、隣り合うロータブレードの負圧側スラッシュ面５８に画定され得、またはその逆であってもよい。

【0042】

ここで図７を参照すると、ロータブレードアセンブリ２００内の円周方向に隣接して隣り合うロータブレード３０’、３０’’の斜視図が示されている。示すように、ロータブレード３０の正圧側スラッシュ面５６内に画定された第１のスロット７０’は、ロータブレード３０がそのように位置決めされたとき、隣り合うロータブレード３０の負圧側スラッシュ面５８内に画定された第２のスロット７０’’と対向する。実際には、図７のように位置決めされると、第１のスロット７０’の開口部８０および第２のスロット７０’’の開口部８０は、内部にシール８４をスライド可能に受け入れるように機能する。

【0043】

図４に示すように、シール８４の第１の端部８６は、開口部８０に入り、スロット７０’、７０’’の本体部分９０を通って閉じた下流端部７６に受け入れられる。シール８４の第２の端部８８が開口部８０を通過し始めると、シール８４の第１の端部８６上の本体部分９０からの圧力は、第２の端部８８を第２のスロット壁１０６に乗せ、上流端部部分７４で内側保持面１０２に対して静止させる。設置されると、シール８４の第１の端部８６は、第１のスロット７０’および第２のスロット７０’’の閉じた下流端部７６と接触することができ、シール８４の第２の端部８８は、内側保持面１０２と接触することができる。

【0044】

いくつかの実施形態では、シール８４の長さは、シール８４の熱膨張を可能にするために、スロット７０’、７０’’の全長よりも短くてもよい。シール８４は、チャネル８２全体を通って延び、隣り合うロータブレード３０’、３０’’間のギャップ６０を閉塞することができる。さらに、第１のスロット７０’および第２のスロット７０’’の内側保持面１０２は、シール８４がスロット７０’、７０’’から後退するのを防止する。

【0045】

図８は、隣り合うロータブレード３０’、３０’’の第１のスロット７０’および第２のスロット７０’’の開口部８０を示している。図８に示すように、保持壁７８は、スロット開口部８０からの並進オフセット１５０を画定し得る。より具体的には、保持壁７８は、スロット７０の第１の開口部部分１２０と第２の壁１０６との間の並進オフセット１５０を画定することができる。

【0046】

いくつかの実施形態では、並進オフセット１５０は、最大約１．５インチであり得る。他の実施形態では、並進オフセット１５０は、最大約１．０インチであり得る。多くの実施形態では、並進オフセット１５０は、最大約０．７５インチであり得る。他の実施形態では、並進オフセット１５０は、最大約０．５インチであり得る。様々な実施形態において、並進オフセット１５０は、最大約０．４インチであり得る。多くの実施形態では、並進オフセット１５０は、最大約０．３インチであり得る。いくつかの実施形態では、並進オフセット１５０は、最大約０．２インチであり得る。他の実施形態では、並進オフセット１５０は、最大約０．１インチであり得る。

【0047】

様々な実施形態において、並進オフセット１５０は、約０．７５インチ～１インチであり得る。多くの実施形態では、並進オフセット１５０は、約０．１インチ～０．７５インチであり得る。様々な実施形態において、並進オフセット１５０は、約０．１インチ～０．５インチであり得る。他の実施形態では、並進オフセット１５０は、約０．１インチ～０．４インチであり得る。多くの実施形態では、並進オフセット１５０は、約０．１インチ～０．３インチであり得る。他の実施形態では、並進オフセット１５０は、約０．１～０．２インチであり得る。

【0048】

あるいは、または並進オフセット１５０に加えて、保持壁７８はまた、回転オフセット１５２を含んでもよい。具体的には、第１の開口部部分１２０は、第２のスロット壁１０６からの並進オフセット１５０と回転オフセット１５２の両方を含むことができる。回転オフセット１５２は、第２のスロット壁１０６に対して角度を付けて画定され得る。いくつかの実施形態では、第１のスロット７０’の並進オフセット１５０は、並進オフセット１５２のために、第１のスロット深さ１１０に沿って変化し得る。同様に、第２のスロット７０’’の並進オフセット１５０は、回転オフセット１５２のために、第２のスロット深さ１１２に沿って変化し得る。

【0049】

いくつかの実施形態では、第２の開口部部分１２２はまた、第２のスロット壁１０６からの回転オフセット１５２を含むことができる。様々な実施形態において、スロット７０の第１の開口部部分１２０の回転オフセット１５２は、同じスロット７０の第２の開口部部分１２２の回転オフセット１５２とは異なり得る。図８に示すように、第１のスロット７０’および第２のスロット７０’’は各々、異なる並進オフセット１５０および回転オフセット１５２を含み得る。例えば、第１のスロット７０’は、同じ回転オフセット１５２の第１の開口部部分１２０および第２の開口部部分１２２を有し得、すなわち、それらは実質的に平行であり、第２のスロット７０’’は、各々が異なる回転オフセット１５２を有する第１の開口部部分１２０および第２の開口部部分１２２を有し得る。

【0050】

図８に示されるものなどの多くの実施形態では、第１のスロット７０’の第１の開口部部分１２０および第２のスロット７０’’の第１の開口部部分１２０は、同じ回転オフセット１５２を有することができる。さらに、第１のスロット７０’の第２の開口部部分１２２および第２のスロット７０’’の第２の開口部部分１２２は各々、異なる回転オフセット１５２を有してもよい。

【0051】

いくつかの実施形態では、回転オフセット１５２は、最大約６０度であり得る。他の実施形態では、回転オフセット１５２は、最大約５０度であり得る。多くの実施形態では、回転オフセット１５２は、最大約４０度であり得る。いくつかの実施形態では、回転オフセット１５２は、最大約３０度であり得る。様々な実施形態において、回転オフセット１５２は、最大約２０度であり得る。多くの実施形態では、回転オフセット１５２は、最大約１０度であり得る。他の実施形態では、回転オフセット１５２は、最大約５度であり得る。

【0052】

他の実施形態では、回転オフセット１５２は、約５度～約６０度であり得る。様々な実施形態において、回転オフセット１５２は、約５度～約５０度であり得る。多くの実施形態では、回転オフセット１５２は、約５度～約４０度であり得る。様々な実施形態において、回転オフセット１５２は、約５度～約３０度であり得る。他の実施形態では、回転オフセット１５２は、約５度～約２０度であり得る。多くの実施形態では、回転オフセット１５２は、約５度～約１０度であり得る。多くの実施形態では、回転オフセット１５２は、約０度～約５度であり得る。

【0053】

図８に見られるように、第１のスロット７０’は、第１のスロット深さ１１０を含むことができ、第２のスロット７０’’は、第２のスロット深さ１１２を含むことができる。第１のスロット深さ１１０と第２のスロット深さ１１２の両方は、端部７２から閉じた下流端部７６まで変化し得る。例えば、第１のスロット深さ１１０または第２のスロット深さ１１２は、スロット７０の端部７２から本体部分９０の前縁セグメント９２まで変化し、すなわち、より大きくまたはより小さくなり得る。一般に、第１のスロット深さ１１０、第２のスロット深さ１１２、およびギャップ６０の長さの合計は、チャネル８２の全長に沿ったシール８４の幅に概して等しい。

【0054】

様々な実施形態において、シール８４は、スロット７０’、７０’’よりもわずかに小さくてもよく、スロット７０’、７０’’内での熱膨張の余地があり得る。加えて、シール８４は、その製造バリエーションを可能にするようなサイズにすることができる。例えば、多くの実施形態では、シール８４の幅は、チャネル８２の幅の約７０％～約１００％であり得、製造バリエーションとスロット７０内の熱膨張の両方を可能にする。図８に示す実施形態では、第１のスロット深さ１１０は、開口部８０での第２のスロット深さ１１２よりも大きいか、かつ／または異なるが、第１および第２のスロットの深さ１１０および１１２は、他の実施形態では開口部８０で概して等しくてもよい。

【0055】

ここで図９を参照すると、スロット７０’、７０’’の本体部分９０に沿った第１のスロット７０’および第２のスロット７０’’の断面拡大図が示されている。例えば、図９は、スロット７０’、７０’’の本体部分９０のプラットフォームセグメント９４に沿っていてもよい。あるいは、図９は、後縁セグメント９６に沿ったスロット７０’、７０’’の断面を示し得る。図９に示すように、第１の深さ１１０は、スロット７０’、７０’’の本体部分９０に沿って第２のスロット深さ１１２よりも短くてもよい。

【0056】

本明細書は、最良の態様を含む本発明を開示するため、およびどのような当業者も、任意のデバイスまたはシステムの作製および使用ならびに任意の組み込まれた方法の実施を含む本発明の実践を可能にするために、実施例を使用している。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。そのような他の実施例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を含む場合、あるいは特許請求の範囲の文言との実質的な相違がない同等の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることを意図している。

【符号の説明】

【0057】

１０ ガスタービン
１２ 入口セクション
１４ 圧縮機セクション
１６ 燃焼器セクション
１８ タービンセクション
２０ 排気セクション
２２ シャフト
２４ ロータディスク
２６ ロータブレード
２８ ロータディスク
３０ ロータブレード
３０’ ロータブレード
３０’’ ロータブレード
３１ 外側ケーシング
３２ 高温ガス経路
３４ 燃焼ガス
３５ 本体
３６ 翼形部
３８ シャンク
４０ 根元／ダブテール
４２ プラットフォーム
５２ 前縁面
５４ 後縁面
５５ スラッシュ面
５６ 正圧側スラッシュ面
５８ 負圧側スラッシュ面
６０ ギャップ
７０ スロット
７０’ 第１のスロット
７０’’ 第２のスロット
７２ スロット端部
７４ 上流端部部分
７６ 閉じた下流端部
７８ 保持壁
８０ スロット開口部
８２ チャネル
８４ シール
８６ 第１の端部
８８ 第２の端部
９０ 本体部分
９２ 前縁セグメント
９４ プラットフォームセグメント
９６ 後縁セグメント
１０２ 内側保持面
１０４ 第１のスロット壁
１０６ 第２のスロット壁
１１０ 第１のスロット深さ
１１２ 第２のスロット深さ
１２０ 第１の開口部部分
１２２ 第２の開口部部分
１５０ 並進オフセット
１５２ 回転オフセット
２００ ロータブレードアセンブリ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】