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JP2008106776A - Blade/disk dovetail backcut for blade/disk stress reduction (9fa, stage 1) - Google Patents

Blade/disk dovetail backcut for blade/disk stress reduction (9fa, stage 1) Download PDF

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JP2008106776A
JP2008106776A JP2007277044A JP2007277044A JP2008106776A JP 2008106776 A JP2008106776 A JP 2008106776A JP 2007277044 A JP2007277044 A JP 2007277044A JP 2007277044 A JP2007277044 A JP 2007277044A JP 2008106776 A JP2008106776 A JP 2008106776A
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dovetail
blade
turbine
disk
backcut
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JP2007277044A
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William Zemitis
ウィリアム・ゼミティス
Louis Robert St
ロバート・セント・ルイス
Daniel Snook
ダニエル・スヌーク
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Original Assignee
General Electric Co
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To maximize balance between stress reduction on a disk, stress reduction on a blade and a useful life of the blade. <P>SOLUTION: A turbine blade may include an airfoil; and a blade dovetail corresponding to a dovetail slot in a turbine disk. The blade dovetail may include a dovetail backcut 22 sized and positioned according to blade geometry to maximize a balance between the stress reduction on the disk, the stress reduction on the blade, a useful life of the turbine blade, and maintenance or improvement of the aerodynamical behavior of the turbine blade. A start point of the dovetail backcut 22 which defines a length of the dovetail backcut along a dovetail axis, may be determined relative to a datum line positioned a fixed distance from a front surface of the blade dovetail along a center line of the dovetail axis. The start point of the dovetail backcut 22 may be at least approximately 1.539 inches in an aft direction from the datum line. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、ガスタービン技術に関し、より具体的には、ブレード荷重経路を、その上にブレードが取付けられたディスク内の応力集中特徴形状部及び/又はブレード自体内の応力集中特徴形状部の周りに反らすように設計した改良型のブレード及び/又はディスクダブテールに関する。   The present invention relates to gas turbine technology, and more particularly, to a blade load path around a stress concentration feature in a disk on which the blade is mounted and / or around a stress concentration feature in the blade itself. The present invention relates to an improved blade and / or disk dovetail designed to warp.

一部のガスタービンディスクは、該ディスクの外周部の周りに複数の円周方向に間隔を置いてされたダブテールを含み、これら複数のダブテールは、それらの間にダブテールスロットを形成している。ダブテールスロットの各々は、翼形部分とダブテールスロットに相補的な形状を有するブレードダブテールとが成形されたブレードを軸方向に受け入れる。   Some gas turbine disks include a plurality of circumferentially spaced dovetails around the outer periphery of the disk, the plurality of dovetails forming a dovetail slot therebetween. Each of the dovetail slots axially receives a blade formed with an airfoil portion and a blade dovetail having a shape complementary to the dovetail slot.

ブレードは、ディスク内の冷却スロットを通してまた該ブレードのダブテール部分内に形成された溝又はスロットを通して流入する空気によって冷却することができる。一般的に、冷却スロットは、交互になったダブテール及びダブテールスロットを貫通して円周方向に360°延びる。   The blade can be cooled by air flowing through cooling slots in the disk and through grooves or slots formed in the dovetail portion of the blade. Generally, the cooling slots extend 360 ° circumferentially through alternating dovetails and dovetail slots.

ブレードダブテールとダブテールスロットとの間の接触位置は、張り出したブレードの荷重及び応力集中寸幾何学形状により、寿命制限位置になる可能性があることが判明している。これ迄は、一部のタービンエンジンにおいて、応力を除去するためにダブテールバックカットが使用されてきた。しかしながら、これらのバックカットは、本質的に小さく、ここで対処しようとする問題とは無関係であった。さらに、位置及び除去する材料の量は、ディスク上の応力低減と、ブレード上の応力低減と、ブレードの有効寿命との間の均衡を最大限にするように最適化されてはいなかった。   It has been found that the position of contact between the blade dovetail and the dovetail slot can be a life-limited position due to the overhanging blade load and stress concentration geometry. In the past, dovetail backcuts have been used to relieve stress in some turbine engines. However, these backcuts are inherently small and have nothing to do with the problem to be addressed here. Further, the position and amount of material to be removed has not been optimized to maximize the balance between stress reduction on the disk, stress reduction on the blade, and the useful life of the blade.

従って、本出願は、複数のタービンブレードがディスクに取付けられかつタービンブレードの各々がディスクの対応する形状のダブテールスロット内に係合可能なブレードダブテールを含むようになったタービンディスク及びタービンブレードの少なくとも1つ上の応力を低減する方法について記述する。本方法は、(a)ダブテール軸線に沿ったダブテールバックカットの長さを定める該ダブテールバックカットの開始点を基準線に対して決定するステップと、(b)ダブテールバックカットの切込み角度を決定するステップと、(c)開始点及び切込み角度に従ってブレードダブテール又はディスクダブテールスロットの少なくとも1つから材料を除去して、ダブテールバックカットを形成するステップとを含むことができる。開始点及び切込み角度は、ブレード及びディスクの幾何学形状に従って、ディスク上の応力低減と、ブレード上の応力低減と、タービンブレードの有効寿命と、タービンブレードの空気力学的特性の維持又は改善との間の均衡を最大限にするように最適化することができる。基準線は、ダブテール軸線の中心線に沿ってブレードダブテールの前面から一定の距離に位置させることができ、またステップ(a)は、ダブテールバックカットの開始点が基準線から後方方向に少なくとも約1.539インチになるように実行することができる。   Accordingly, the present application provides at least a turbine disk and a turbine blade having a plurality of turbine blades attached to the disk and each turbine blade including a blade dovetail engageable within a correspondingly shaped dovetail slot of the disk. A method for reducing the stress above one is described. The method includes (a) determining a start point of the dovetail backcut that defines a length of the dovetail backcut along the dovetail axis with respect to a reference line; and (b) determining a cut angle of the dovetail backcut. And (c) removing material from at least one of the blade dovetail or disk dovetail slot according to the starting point and the cut angle to form a dovetail backcut. The starting point and angle of cut depends on the geometry of the blade and disk: the stress reduction on the disk, the stress reduction on the blade, the useful life of the turbine blade, and the maintenance or improvement of the aerodynamic characteristics of the turbine blade. Can be optimized to maximize the balance between them. The reference line can be located at a constant distance from the front face of the blade dovetail along the center line of the dovetail axis, and step (a) includes at least about 1 in the backward direction from the reference line where the start point of the dovetail backcut is .539 inches.

幾つかの実施形態では、タービンブレードの各々は、9FAタービンの第1段内で作動するように構成することができる。ステップ(b)は、切込み角度が最大約3°になるように実行することができる。他の実施形態では、ステップ(b)は、切込み角度が約0.7°になるように実行することができる。基準線におけるブレードダブテールの前面からの一定の距離は、約2.964インチである。   In some embodiments, each of the turbine blades can be configured to operate within the first stage of a 9FA turbine. Step (b) can be performed such that the cut angle is a maximum of about 3 °. In other embodiments, step (b) can be performed such that the cut angle is about 0.7 °. The constant distance from the front face of the blade dovetail at the reference line is about 2.964 inches.

幾つかの実施形態では、開始点及び切込み角度の最適化は、ブレード及びディスクの幾何学形状に関して有限要素解析を行うことによって実行することができる。ステップ(b)は、非平面表面を有するダブテールバックカットを形成するように複数の切込み角度を決定することによって実行することができる。ステップ(c)は、ブレードダブテールから材料を除去することによって実行することができる。他の実施形態では、ステップ(c)は、ディスクダブテールスロットから材料を除去することによって実行することができる。ステップ(c)はまた、ブレードダブテール及びディスクダブテールスロットから材料を除去することによって実行することもできる。ステップ(c)はさらに、ブレードダブテール及びディスクダブテールスロットから除去した材料に基づいて得られた角度が切込み角度を超過しないように実行することができる。   In some embodiments, optimization of the starting point and cut angle can be performed by performing finite element analysis on the blade and disk geometry. Step (b) can be performed by determining a plurality of cut angles to form a dovetail backcut having a non-planar surface. Step (c) can be performed by removing material from the blade dovetail. In other embodiments, step (c) can be performed by removing material from the disk dovetail slot. Step (c) can also be performed by removing material from the blade dovetail and the disk dovetail slot. Step (c) can further be performed such that the angle obtained based on the material removed from the blade dovetail and the disk dovetail slot does not exceed the cut angle.

本出願はさらに、翼形部とタービンディスク内のダブテールスロットに対応するような形状にされたブレードダブテールとを含むことができるタービンブレードについて記述する。ブレードダブテールは、ブレード幾何学形状に従って、ディスク上の応力低減と、ブレード上の応力低減と、タービンブレードの有効寿命と、タービンブレードの空気力学的特性の維持又は改善との間の均衡を最大限にするような寸法及び配置にされたダブテールバックカットを含むことができる。ダブテール軸線に沿ったダブテールバックカットの長さを定める該ダブテールバックカットの開始点は、該ダブテール軸線の中心線に沿ってブレードダブテールの前面から一定の距離に位置した基準線に対して決定することができる。ダブテールバックカットの開始点は、基準線から後方方向に少なくとも約1.539インチとすることができる。   The present application further describes a turbine blade that may include an airfoil and a blade dovetail shaped to correspond to a dovetail slot in the turbine disk. The blade dovetail maximizes the balance between stress reduction on the disk, stress reduction on the blade, the useful life of the turbine blade, and maintenance or improvement of the aerodynamic properties of the turbine blade, according to the blade geometry. Dovetail backcuts that are sized and arranged to include The starting point of the dovetail backcut, which defines the length of the dovetail backcut along the dovetail axis, is determined with respect to a reference line located at a constant distance from the front face of the blade dovetail along the centerline of the dovetail axis Can do. The starting point of the dovetail backcut may be at least about 1.539 inches backward from the baseline.

幾つかの実施形態では、タービンブレードの各々は、9FAタービンの第1段内で作動するように構成することができる。ダブテールバックカットの切込み角度は、最大約3°とすることができる。一部の実施形態では、ダブテールバックカットの切込み角度は、約0.7°とすることができる。基準線におけるブレードダブテールの前面からの一定の距離は、約2.964インチとすることができる。幾つかの実施形態では、ダブテールバックカットは、非平面表面を有することができる。   In some embodiments, each of the turbine blades can be configured to operate within the first stage of a 9FA turbine. The cut angle of the dovetail backcut can be up to about 3 °. In some embodiments, the dovetail backcut cut angle may be about 0.7 °. The constant distance from the front face of the blade dovetail at the reference line may be about 2.964 inches. In some embodiments, the dovetail backcut can have a non-planar surface.

本出願はさらに、翼形部とタービンディスク内のダブテールスロットに対応するような形状にされたブレードダブテールとを含むタービンブレードについて記述する。タービンブレードの各々は、9FAタービンの第1段内で作動するように構成することができる。ダブテール軸線に沿ったダブテールバックカットの長さを定める該ダブテールバックカットの開始点は、該ダブテール軸線の中心線に沿ってブレードダブテールの前面から一定の距離に位置した基準線に対して決定することができる。ダブテールバックカットの開始点は、基準線から後方方向に少なくとも約1.539インチとすることができる。ダブテールバックカットの切込み角度は、最大約3°とすることができる。   The present application further describes a turbine blade that includes an airfoil and a blade dovetail shaped to correspond to a dovetail slot in the turbine disk. Each of the turbine blades may be configured to operate within the first stage of the 9FA turbine. The starting point of the dovetail backcut, which defines the length of the dovetail backcut along the dovetail axis, is determined with respect to a reference line located at a constant distance from the front face of the blade dovetail along the centerline of the dovetail axis Can do. The starting point of the dovetail backcut may be at least about 1.539 inches backward from the baseline. The cut angle of the dovetail backcut can be up to about 3 °.

幾つかの実施形態では、ダブテールバックカットの切込み角度は、約0.7°とすることができる。基準線におけるブレードダブテールの前面からの一定の距離は、約2.964インチとすることができる。本出願のこれらの及びその他の特徴は、図面及び特許請求の範囲に関連させて好ましい実施形態についての以下の詳細な説明を読むことにより、明らかになるであろう。   In some embodiments, the dovetail backcut cut angle may be about 0.7 °. The constant distance from the front face of the blade dovetail at the reference line may be about 2.964 inches. These and other features of the present application will become apparent upon reading the following detailed description of the preferred embodiments in connection with the drawings and the claims.

図1は、その中にガスタービンブレード12が固定されている例示的なガスタービンディスクセグメント10の斜視図である。ガスタービンディスク10は、ダブテールスロット14を含み、ダブテールスロット14は、対応する形状のブレードダブテール16を受けて、ガスタービンブレード12をディスク10に固定する。図2及び図3は、翼形部18とブレードダブテール16とを含むガスタービンブレード12の底部セクションの対向する側面を示している。図2は、ガスタービンブレード12のいわゆる正圧側を示し、図3は、ガスタービンブレード12のいわゆる負圧側を示している。   FIG. 1 is a perspective view of an exemplary gas turbine disk segment 10 having a gas turbine blade 12 secured therein. The gas turbine disk 10 includes a dovetail slot 14 that receives a correspondingly shaped blade dovetail 16 to secure the gas turbine blade 12 to the disk 10. FIGS. 2 and 3 show the opposite sides of the bottom section of the gas turbine blade 12 including the airfoil 18 and the blade dovetail 16. FIG. 2 shows the so-called pressure side of the gas turbine blade 12, and FIG. 3 shows the so-called negative pressure side of the gas turbine blade 12.

ダブテールスロット14は一般的に、「軸方向挿入式」スロットと呼ばれ、ブレード12のダブテール16は、ほぼ軸方向に、つまりディスク10の軸線に対して斜めではあるが該軸線とほぼ平行にダブテールスロット14内に挿入される。   The dovetail slot 14 is generally referred to as an “axially inserted” slot, and the dovetail 16 of the blade 12 is generally axial, that is, oblique to the axis of the disk 10 but substantially parallel to the axis. It is inserted into the slot 14.

ガスタービンディスクの応力集中特徴形状部の実例は、冷却スロットである。ブレード及びディスク10の上流又は下流面には、各ダブテール16及びダブテールスロット14の半径方向内側部分を貫通して完全に360°円周方向に延びる環状の冷却スロットを設けることができる。ブレードがロータディスク10上に取付けられた時、冷却空気(例えば、圧縮機吐出空気)が冷却スロットに供給され、冷却スロットは次に、ダブテールスロット14の半径方向内側部分内に冷却空気を供給し、これをブレード12の基部を貫通して開口した溝又はスロット(図示せず)を通して送りブレード翼形部分18の内部を冷却するようにする。   An example of a stress concentration feature of a gas turbine disk is a cooling slot. An upstream or downstream surface of the blade and disk 10 may be provided with an annular cooling slot that extends completely 360 ° circumferentially through the radially inner portion of each dovetail 16 and dovetail slot 14. When the blade is mounted on the rotor disk 10, cooling air (eg, compressor discharge air) is supplied to the cooling slot, which then supplies cooling air into the radially inner portion of the dovetail slot 14. This feeds the interior of the feed blade airfoil 18 through a groove or slot (not shown) that opens through the base of the blade 12.

ガスタービンディスク応力集中特徴形状部の第2の実例は、ブレード保持ワイヤスロットである。ブレード12及びディスク10の上流又は下流面には、各ダブテール16及びダブテールスロット14の半径方向内側部分を貫通して完全に360°円周方向に延びる環状の保持スロットを設けることができる。ブレードがロータディスク10上に取付けられた時、ブレード保持ワイヤが保持ワイヤスロット内に挿入され、ブレード保持ワイヤが次に、ブレードに対して軸方向保持を与えることが分かるであろう。   A second example of a gas turbine disk stress concentration feature is a blade retention wire slot. An upstream or downstream surface of the blade 12 and disk 10 can be provided with an annular retaining slot that extends through the radially inner portion of each dovetail 16 and dovetail slot 14 and extends completely 360 ° circumferentially. It will be appreciated that when the blade is mounted on the rotor disk 10, the blade retention wire is inserted into the retention wire slot and the blade retention wire then provides axial retention to the blade.

本明細書に記載した特徴形状部は一般的に、あらゆる翼形部及びディスク接触面に適用可能である。図1〜図3に示す構造は、異なるクラスのタービンにわたる多くの異なるディスク及びブレード設計の単なる代表的なものに過ぎない。例えば、異なる寸法及び構成のディスク及びブレードを含む少なくとも3つのクラスのガスタービンが、ニューヨーク州シェネクタディ所在のGeneral Electric Company(GE)によって製造されている。これらには、(1)第1のタービンクラス、すなわちGEの6FA及び6FA+eタービン、(2)第2のタービンクラス、すなわちGEの7FA及び7FA+eタービン、及び(3)第3のタービンクラス、すなわちGEの9FA及び9FA+eタービンが含まれる。加えて、各タービンは、変化するブレード及びディスク幾何学形状を有する複数段をタービン内に含む。   The features described herein are generally applicable to any airfoil and disk contact surface. The structure shown in FIGS. 1-3 is merely representative of many different disk and blade designs across different classes of turbines. For example, at least three classes of gas turbines, including disks and blades of different sizes and configurations, are manufactured by General Electric Company (GE), Schenectady, NY. These include (1) the first turbine class, ie GE 6FA and 6FA + e turbine, (2) the second turbine class, ie GE 7FA and 7FA + e turbine, and (3) the third turbine class, ie GE. 9FA and 9FA + e turbines are included. In addition, each turbine includes multiple stages within the turbine having varying blade and disk geometries.

ブレードダブテール16とディスクダブテールスロット14との間の接触面は、応力集中を受け易く、この応力集中により、タービンディスク10及び/又はタービンブレード12の寿命制限位置となる可能性があることが判った。そのような応力集中を低減させて、ガスタービンブレードの寿命又は空気力学的特性に悪影響を与えずにディスク及び/又はブレードの寿命を最大にすることが望ましいと言える。   It has been found that the contact surface between the blade dovetail 16 and the disk dovetail slot 14 is subject to stress concentrations, which can be the life limit position of the turbine disk 10 and / or turbine blade 12. . It may be desirable to reduce such stress concentrations to maximize disk and / or blade life without adversely affecting gas turbine blade life or aerodynamic characteristics.

図4〜図7を参照すると、ガスタービンブレードダブテール16は、ダブテール正圧側の幾つかの圧力面又はタング20と、ダブテール負圧側の幾つかの圧力面又はタング20とを含む。タービンクラスとブレード及びディスク段とに応じて、ブレードダブテールタング20又はディスクダブテールタング21(図1参照)の負圧側後端部及び正圧側前端部のいずれか又は両方上に、バックカット22を形成することができる。特に図6及び図7を参照すると、バックカット22は、ブレードダブテール16又はディスクダブテールスロット14の正圧面20から材料を除去することによって形成される。材料は、研削加工、フライス加工又は同様のもののようなあらゆる適当な加工法を用いて除去することができ、その加工法は、ブレードダブテール16又はディスクダブテールスロット14を形成するために使用した対応する加工法と同一又は同様なものとすることができる。   4-7, the gas turbine blade dovetail 16 includes several pressure surfaces or tangs 20 on the dovetail pressure side and several pressure surfaces or tangs 20 on the dovetail suction side. Depending on the turbine class and blade and disk stage, a backcut 22 is formed on either or both of the suction side rear end and the pressure side front end of the blade dovetail tongue 20 or the disk dovetail tongue 21 (see FIG. 1). can do. With particular reference to FIGS. 6 and 7, the backcut 22 is formed by removing material from the pressure surface 20 of the blade dovetail 16 or disk dovetail slot 14. The material can be removed using any suitable processing method, such as grinding, milling or the like, which processing method corresponds to the blade dovetail 16 or disk dovetail slot 14 used. It can be the same as or similar to the processing method.

除去される材料の量、従ってバックカット22の寸法は、先ず始めにダブテール軸線に沿ったダブテールバックカットの長さを定める該ダブテールバックカットの開始点を基準線に対して決定することによって決定される。ダブテールバックカットに対して、切込み角度もまた決定され、図6及び図7に示す例示的な角度は、最大3°である。開始点及び切込み角度は、ブレード及びディスクの幾何学形状に従って、ガスタービンディスク10上の応力低減と、ガスタービンブレード12の応力低減と、ガスタービンブレード12の有効寿命と、ガスタービンブレードの空気力学的特性の維持又は改善との間の均衡を最大限にするように最適化される。従って、ダブテールバックカット22が大き過ぎる場合には、バックカットは、タービンブレード12の寿命に悪影響を及ぼすことになる。ダブテールバックカットが小さ過ぎる場合には、タービンブレードの寿命は最大にされることになるが、タービンブレードとディスクとの間の接触面における応力集中は最小にされないことになり、ディスクは、寿命の最大化の恩恵を受けないことになる。   The amount of material removed, and thus the size of the backcut 22, is determined by first determining the start of the dovetail backcut relative to the baseline defining the length of the dovetail backcut along the dovetail axis. The For the dovetail backcut, the cut angle is also determined, with the exemplary angle shown in FIGS. 6 and 7 being a maximum of 3 °. The starting point and infeed angle depend on the geometry of the blade and disk, the stress reduction on the gas turbine disk 10, the stress reduction of the gas turbine blade 12, the useful life of the gas turbine blade 12, and the aerodynamics of the gas turbine blade. Optimized to maximize the balance between maintaining or improving physical characteristics. Accordingly, if the dovetail backcut 22 is too large, the backcut will adversely affect the life of the turbine blade 12. If the dovetail backcut is too small, the life of the turbine blade will be maximized, but the stress concentration at the interface between the turbine blade and the disk will not be minimized, and the disk will You will not benefit from maximization.

バックカット22は、平面とすることができ、或いはそれに代えて図6に破線で示すように、バックカット22’は非平面とすることができる。これに関連して、切込み角度は、開始切込み角度として定められる。幾つかのタービンクラスの場合には、切込み角度は、ブレードダブテール16のブレード荷重面がディスクダブテールスロット14と接触しなくなるほど十分にバックカット22、22’が深くなるまで、開始点から妥当なものになっている。ディスクスロット14との間の接触が失われると、定めたエンベロープの外側のあらゆる深さ又は形状のあらゆる切込みが、許容可能になることになる。   The backcut 22 can be planar, or alternatively, the backcut 22 'can be non-planar, as shown by the dashed line in FIG. In this connection, the cutting angle is defined as the starting cutting angle. For some turbine classes, the cut angle is reasonable from the start until the backcuts 22, 22 ′ are deep enough that the blade loading surface of the blade dovetail 16 does not contact the disk dovetail slot 14. It has become. If contact with the disk slot 14 is lost, any cut of any depth or shape outside the defined envelope will be acceptable.

上述のように、ブレードダブテール16及びディスクダブテールスロット14が幾つかのタング20を含む場合には、ダブテールバックカットの開始点及び/又は切込み角度は、幾つかのタングの各々に対して別個に決定することができる。これに関連して、上にも述べたように、ダブテールバックカットは、タービンブレード及び/又はディスクの正圧側及び負圧側の一方又は両方内に形成することができる。   As described above, if the blade dovetail 16 and the disk dovetail slot 14 include several tangs 20, the starting point and / or incision angle of the dovetail backcut is determined separately for each of the several tangs. can do. In this connection, as also mentioned above, the dovetail backcut can be formed in one or both of the pressure side and the suction side of the turbine blade and / or disk.

ダブテールバックカットの開始点及び切込み角度の最適化は、ブレード及びディスクの幾何学形状に関して有限要素解析を行うことによって決定される。ブレード及びディスクの有限要素格子に対して、エンジンデータに基づいた仮想の熱的及び構造的荷重を適用して、エンジン運転状態をシミュレーションする。バックカットなしの幾何学形状及び一連の変化するバックカット幾何学形状は、有限要素モデルを用いて解析される。バックカット幾何学形状とブレード及びディスク応力との間の伝達関数は、有限要素解析から推測される。次に、所有材料データを用いて予測応力を現場データに相関させて、各バックカット幾何学形状についてブレード及びディスクの寿命とブレードの空気力学的特性とを予測するようにする。最適バックカット幾何学形状及び許容可能なバックカット幾何学形状範囲は、ブレード及びディスクの寿命とブレードの空気力学的特性の両方を考慮することにより決定される。   Optimization of the dovetail backcut start point and cut angle is determined by performing finite element analysis on the blade and disk geometry. Virtual thermal and structural loads based on engine data are applied to the blade and disk finite element grids to simulate engine operating conditions. The geometry without backcuts and a series of changing backcut geometries are analyzed using a finite element model. The transfer function between backcut geometry and blade and disk stress is inferred from finite element analysis. The proprietary material data is then used to correlate the predicted stress to the field data to predict blade and disk life and blade aerodynamic characteristics for each backcut geometry. The optimal backcut geometry and acceptable backcut geometry range are determined by considering both blade and disk life and blade aerodynamic characteristics.

基準線Wもまた、ブレード又はディスクの幾何学形状に従って変化する。基準線Wは、ダブテール軸線の中心線に沿ってブレード又はディスクダブテールの前面から一定の距離に位置する。図21〜図30は、上述したGeneral Electric製タービンクラスの各々についての、また各ブレード及びディスク段についての基準線Wの決定を示している。例えば、図21は、第1のタイプの第1のタービンクラス(6FAタービン)内の第1段ブレード及びディスクにおける基準線Wの決定を示しており、この場合には、基準線Wは、ダブテール軸線の中心線(基準線S)に沿ってブレード及びディスクダブテールの前面から1.704インチに位置している。図22は、第2のタイプの第1のタービンクラス(6FA+eタービン)内の第1段ブレード及びディスクにおける基準線Wの決定を示しており、この場合には、基準線Wは、ダブテール軸線の中心線(基準線S)に沿ってブレード及びディスクダブテールの前面から1.698インチに位置している。図23は、第2のタイプの第1のタービンクラス(6FA+eタービン)内の第2段ブレード及びディスクにおける基準線Wの決定を示しており、この場合には、基準線Wは、ダブテール軸線の中心線(基準線S)に沿ってブレード及びディスクダブテールの前面から1.936インチに位置している。   The reference line W also varies according to the geometry of the blade or disk. The reference line W is located at a certain distance from the front surface of the blade or disk dovetail along the center line of the dovetail axis. FIGS. 21-30 illustrate the determination of the reference line W for each of the General Electric turbine classes described above and for each blade and disk stage. For example, FIG. 21 illustrates the determination of the baseline W for the first stage blades and disks in the first type of first turbine class (6FA turbine), where the baseline W is the dovetail. It is located 1.704 inches from the front face of the blade and disk dovetail along the axis centerline (reference line S). FIG. 22 shows the determination of the reference line W for the first stage blades and disks in the first turbine class (6FA + e turbine) of the second type, where the reference line W is the dovetail axis. Located 1.698 inches from the front of the blade and disk dovetail along the center line (reference line S). FIG. 23 shows the determination of the reference line W for the second stage blades and discs in the first turbine class (6FA + e turbine) of the second type, where the reference line W is the dovetail axis. Located 1.936 inches from the front of the blade and disk dovetail along the center line (reference line S).

図24は、第1のタイプの第2のタービンクラス(7FA+eタービン)内の第1段ブレード及びディスクにおける寸法2.470インチを示している。図25は、第2のタイプの第2のタービンクラス(7FA+eタービン)内の第2段ブレード及びディスクにおける寸法2.817インチを示している。   FIG. 24 shows a dimension of 2.470 inches for the first stage blades and disks in the second turbine class of the first type (7FA + e turbine). FIG. 25 shows a dimension of 2.817 inches in the second stage blade and disk in the second type of second turbine class (7FA + e turbine).

図26は、第1のタイプの第3のタービンクラス(9FA+eタービン)内の第1段ブレード及びディスクにおける寸法2.946インチを示している。図27は、第1のタイプの第3のタービンクラス(9FA+eタービン)内の第2段ブレード及びディスクにおける寸法3.379インチを示している。図28は、第2のタイプの第3のタービンクラス(9FAタービン)内の第1段ブレードにおける寸法2.964インチを示している。   FIG. 26 shows a dimension of 2.946 inches for first stage blades and disks in a third turbine class of the first type (9FA + e turbine). FIG. 27 shows a 3.379 inch dimension for the second stage blade and disk in the third turbine class of the first type (9FA + e turbine). FIG. 28 shows a dimension of 2.964 inches for the first stage blade in the second type of third turbine class (9FA turbine).

図29は、第2のタイプの第2のタービンクラス(7FAタービン)内の第1段ブレード及びディスクにおける寸法2.470インチを示している。図30は、第2のタイプの第2のタービンクラス(7FAタービン)内の第2段ブレード及びディスクにおける寸法2.817インチを示している。基準線Wにより、最適化したダブテールバックカットの開始点を位置決めするための各タービンクラスの各段ブレード及びディスクにおける特定可能な基準点が得られる。   FIG. 29 shows a dimension of 2.470 inches for the first stage blade and disk in the second type of second turbine class (7FA turbine). FIG. 30 shows a dimension of 2.817 inches for the second stage blade and disk in the second type of second turbine class (7FA turbine). The reference line W provides an identifiable reference point for each stage blade and disk of each turbine class for locating the optimized dovetail backcut starting point.

各それぞれのブレード及びディスク段における各タービンクラスの最適化した開始点及び切込み角度の詳細について、図8〜図20及び図31〜図36を参照しながら説明する。上述したように、各ダブテールバックカットの最適開始点及び切込み角度は、ガスタービンディスク上の応力低減と、ガスタービンブレード上の応力低減と、ガスタービンブレードの有効寿命と、ガスタービンブレードの空気力学的特性の維持又は改善との間の均衡を最大限にするように最適化するために、有限要素解析を用いて決定されてきた。具体的な寸法について説明するが、本発明は必ずしも、そのような特定の寸法に限定しようとするものではない。最大ダブテールバックカットは、基準線Wから図示の開始点までの公称寸法によって測定される。有限要素解析によって、より大きなダブテールバックカットは、ガスタービンブレードの許容可能寿命を犠牲にすることになることが判定された。最適寸法を記述する際に、ブレードダブテール16及び/又はディスクダブテールスロット14の幾つかのタング20について別個の値を決定することができる。   Details of the optimized starting point and cut angle for each turbine class at each respective blade and disk stage will be described with reference to FIGS. 8-20 and 31-36. As described above, the optimum starting point and cut angle for each dovetail backcut is the stress reduction on the gas turbine disk, the stress reduction on the gas turbine blade, the useful life of the gas turbine blade, and the aerodynamics of the gas turbine blade. It has been determined using finite element analysis to optimize to maximize the balance between maintenance or improvement of mechanical properties. Although specific dimensions are described, the present invention is not necessarily intended to be limited to such specific dimensions. The maximum dovetail backcut is measured by the nominal dimension from the reference line W to the starting point shown. By finite element analysis, it was determined that a larger dovetail backcut would sacrifice the acceptable life of the gas turbine blade. In describing the optimal dimensions, distinct values can be determined for several tangs 20 of the blade dovetail 16 and / or disk dovetail slot 14.

図8及び図9は、ここではタングの組間の全体的な幅によって識別される3組のダブテールタングを含む第1のタイプの第1のタービンクラス(6FAタービン)内の第1段ブレード及びディスクにおける値を示しており、この場合には、ダブテールバックカットの開始点は、広いタングでは基準線Wから後方方向に少なくとも1.619インチにあり、中間のタングでは基準線Wから後方方向に少なくとも1.552インチにあり、また狭いタングにでは基準線Wから後方方向に少なくとも1.419インチにある。切込み角度は、最大3°である。   FIGS. 8 and 9 show first stage blades in a first type of first turbine class (6FA turbine), including three sets of dovetail tangs, here identified by the overall width between sets of tangs. In this case, the starting point of the dovetail backcut is at least 1.619 inches backward from the reference line W for the wide tongue, and backward from the reference line W for the intermediate tongue. It is at least 1.552 inches, and at least 1.419 inches backward from the reference line W for narrow tangs. The cutting angle is a maximum of 3 °.

図10及び図11は、ここではタングの組間の全体的な幅によって識別される3組のダブテールタングを含む第2のタイプの第1のタービンクラス(6FA+eタービン)内の第1段ブレード及びディスクにおける値を示しており、この場合には、ダブテールバックカットの開始点は、広いタング及び中間のタングでは基準線Wから後方方向に少なくとも1.549インチにあり、また狭いタングでは基準線Wから後方方向に少なくとも1.466インにある。切込み角度は、最大3°である。図12には、ここではタングの組間の全体的な幅によって識別される3組のダブテールタングを含む第2のタイプの第1のタービンクラス(6FA+eタービン)内の第2段ブレード及びディスクを示している。図12は、広いタングでは基準線Wから後方方向に少なくとも0.923インチにあり、また中間のタングでは基準線Wから後方方向に少なくとも1.654インチにあるダブテールバックカットの開始点を示している。   FIGS. 10 and 11 show first stage blades in a second type of first turbine class (6FA + e turbines), including three sets of dovetail tangs, here identified by the overall width between sets of tangs. In this case, the starting point of the dovetail backcut is at least 1.549 inches backward from the reference line W for wide and intermediate tongues, and the reference line W for narrow tongues. At least 1.466 inches in the rearward direction. The cutting angle is a maximum of 3 °. FIG. 12 shows the second stage blades and disks in a second type of first turbine class (6FA + e turbine), including three sets of dovetail tangs, here identified by the overall width between sets of tangs. Show. FIG. 12 shows the starting point of a dovetail backcut that is at least 0.923 inches backward from the reference line W for the wide tongue and at least 1.654 inches backward from the reference line W for the middle tongue. Yes.

図13及び図14は、3組のダブテールタングを含む第1のタイプの第2のタービンクラス(7FA+eタービン)内の第1段ブレード及びディスクにおける値を示している。ダブテールバックカットの開始点は、基準線から後方方向に少なくとも1.945インチにあり、また切込み角度は、最大3°である。ここではタングの組間の全体的な幅によって識別される3組のダブテールタングを含む第1のタイプの第2のタービンクラス(7FA+eタービン)内の第2段ブレード及びディスクの正圧側について、図15は、広いタングでは基準線Wから前方方向に少なくとも1.574インチにあり、中間のタングでは基準線Wから前方方向に少なくとも1.400インチにあり、また狭いタングでは基準線Wから前方方向に少なくとも1.226インチにあるダブテールバックカットの開始点を示している。切込み角度は、最大5°である。図16に示すように、3組のダブテールタングを含む第1のタイプの第2のタービンクラス(7FA+eタービン)内の第2段ブレード及びディスクの負圧側について、ダブテールバックカットの開始点は、基準線から後方方向に少なくとも1.725インチにある。切込み角度は、最大5°である。図17及び図18は、3組のダブテールタングを含む第1のタイプの第3のタービンクラス(9FA+eタービン)内の第1段ブレード及びディスクを示しており、この場合には、ダブテールバックカットの開始点は、基準線Wから後方方向に少なくとも1.839インチにある。切込み角度は、最大3°である。図19には、3組のダブテールタングを含む第1のタイプの第3のタービンクラス(9FA+eタービン)内の第2段ブレードの正圧側を示している。ダブテールバックカットの開始点は、基準線Wから前方方向に少なくとも1.848インチにある。切込み角度は、最大5°である。図20には、3組のダブテールタングを含む第1のタイプの第3のタービンクラス(9FA+eタービン)内の第2段ブレード及びディスクの負圧側を示している。ダブテールバックカットの開始点は、基準線Wから後方方向に少なくとも2.153インチにあり、また切込み角度は、最大5°である。   FIGS. 13 and 14 show values for first stage blades and disks in a first type of second turbine class (7FA + e turbine) that includes three sets of dovetail tangs. The starting point of the dovetail backcut is at least 1.945 inches in the rearward direction from the reference line, and the cut angle is a maximum of 3 °. Here, the pressure side of the second stage blade and disk in the second turbine class of the first type (7FA + e turbine) including three sets of dovetail tangs identified by the overall width between the sets of tongues 15 is at least 1.574 inches forward from the reference line W for the wide tongue, at least 1.400 inches forward from the reference line W for the middle tongue, and forward from the reference line W for the narrow tongue. Shows the starting point of the dovetail backcut at least 1.226 inches. The cutting angle is a maximum of 5 °. As shown in FIG. 16, for the suction side of the second stage blade and disk in the first type second turbine class (7FA + e turbine) including three sets of dovetail tongues, the starting point of the dovetail backcut is the reference Located at least 1.725 inches backward from the line. The cutting angle is a maximum of 5 °. 17 and 18 show first stage blades and disks in a first type of third turbine class (9FA + e turbine) that includes three sets of dovetail tangs, in this case the dovetail backcut The starting point is at least 1.839 inches backward from the reference line W. The cutting angle is a maximum of 3 °. FIG. 19 shows the pressure side of the second stage blade in a first type of third turbine class (9FA + e turbine) that includes three sets of dovetail tangs. The starting point of the dovetail backcut is at least 1.848 inches forward from the reference line W. The cutting angle is a maximum of 5 °. FIG. 20 shows the suction side of the second stage blade and disk in a third turbine class (9FA + e turbine) of the first type including three sets of dovetail tangs. The starting point of the dovetail backcut is at least 2.153 inches in the rearward direction from the reference line W, and the cut angle is a maximum of 5 °.

図31及び図32は、本出願の例示的実施形態による、第2のタイプの第3のタービンクラス(9FA)の第1段ブレード及びディスクを示している。図31は、図示するようにダブテールの負圧側後端部上に位置したバックカットの除去区域を示している。バックカットは、3つのダブテール正圧面(つまり、タング)の各々について、基準線Wから後方方向に少なくとも約1.539インチとすることができる。切込み角度は、約0°〜3°間で変化させることができる。図32に示すような一部の実施形態では、切込み角度は、約0.7°とすることができる。従って、例えば幾つかの実施形態では、バックカットは、上記の位置において0.7°の角度で各正圧面に入り、次にダブテールの残りの部分を通って0.7°の角度で進むことができる。   FIGS. 31 and 32 show a second type of third turbine class (9FA) first stage blades and disks, according to an exemplary embodiment of the present application. FIG. 31 shows the backcut removal area located on the suction side rear end of the dovetail as shown. The backcut can be at least about 1.539 inches in the rearward direction from the reference line W for each of the three dovetail pressure surfaces (ie, tongues). The cutting angle can be varied between about 0 ° and 3 °. In some embodiments as shown in FIG. 32, the cut angle can be about 0.7 °. Thus, for example, in some embodiments, the backcut enters each pressure surface at an angle of 0.7 ° in the above position, and then proceeds through the remainder of the dovetail at an angle of 0.7 °. Can do.

図33及び図34は、本出願の例示的実施形態による、第2のタイプの第2のタービンクラス(7FA)の第1段ブレード及びディスクを示している。図33は、図示するようにダブテールの負圧側後端部上に位置したバックカットの除去区域を示している。バックカットは、3つのダブテール正圧面(つまり、タング)の各々について、基準線Wから後方方向に少なくとも約1.645インチとすることができる。切込み角度は、約0°〜3°間で変化させることができる。図34に示すような一部の実施形態では、切込み角度は、約0.7°とすることができる。従って、例えば幾つかの実施形態では、バックカットは、上記の位置において0.7°の角度で各正圧面に入り、次にダブテールの残りの部分を通って0.7°の角度で進むことができる。   FIGS. 33 and 34 show second stage second turbine class (7FA) first stage blades and disks, according to an exemplary embodiment of the present application. FIG. 33 shows the backcut removal area located on the suction side rear end of the dovetail as shown. The backcut can be at least about 1.645 inches backward from the reference line W for each of the three dovetail pressure surfaces (ie, tongues). The cutting angle can be varied between about 0 ° and 3 °. In some embodiments as shown in FIG. 34, the cut angle may be about 0.7 °. Thus, for example, in some embodiments, the backcut enters each pressure surface at an angle of 0.7 ° in the above position, and then proceeds through the remainder of the dovetail at an angle of 0.7 °. Can do.

図35及び図36は、本出願の例示的実施形態による、第2のタイプの第2のタービンクラスの(7FA)の第2段ブレード及びディスクを示している。図35は、図示するようにダブテールの負圧側後端部上に位置したバックカットの除去区域を示している。バックカットは、3つのダブテール正圧面(つまり、タング)の各々について、基準線Wから後方方向に少なくとも約1.215インチにおいて始まることができる。切込み角度は、約0°〜3°間で変化させることができる。図36に示すような一部の実施形態では、切込み角度は、約2.0°とすることができる。従って、例えば幾つかの実施形態では、バックカットは、上記の位置において2.0°の角度で各正圧面に入り、次にダブテールの残りの部分を通って2.0°の角度で進むことができる。   FIGS. 35 and 36 illustrate a second turbine class (7FA) second stage blade and disk of the second type, according to an exemplary embodiment of the present application. FIG. 35 shows the backcut removal area located on the suction side rear end of the dovetail as shown. The backcut can begin at least about 1.215 inches rearward from the reference line W for each of the three dovetail pressure surfaces (ie, tongues). The cutting angle can be varied between about 0 ° and 3 °. In some embodiments as shown in FIG. 36, the cut angle may be about 2.0 °. Thus, for example, in some embodiments, the backcut enters each pressure surface at an angle of 2.0 ° in the above position and then proceeds through the rest of the dovetail at an angle of 2.0 °. Can do.

ダブテールバックカットは、通常の高温ガス流路検査工程時にユニット内に形成することができることが予想される。この構成の場合には、ブレード荷重経路は、ディスク及び/又はブレード応力集中特徴形状部内の高応力領域の周りに反すべきである。基準線に対する最適開始点及び最適切込み角度を含む逃し切込みパラメータにより、ガスタービンディスク内の応力低減と、ガスタービンブレード内の応力低減と、ガスタービンブレードの有効寿命と、ガスタービンブレードの空気力学的特性の維持又は改善との間の均衡を最大限にするダブテールバックカットが形成される。応力集中の低減は、ガスタービンディスクにおける疲労低減に役立ち、それによって全ディスク疲労寿命の大きな利点を実現する。   It is anticipated that the dovetail backcut can be formed in the unit during the normal hot gas flow path inspection process. For this configuration, the blade load path should be counter to around the high stress area in the disk and / or blade stress concentration feature. Recess cut parameters, including optimal starting point and optimal insertion angle relative to the baseline, reduce stress in the gas turbine disk, reduce stress in the gas turbine blade, useful life of the gas turbine blade, and aerodynamics of the gas turbine blade A dovetail backcut is created that maximizes the balance between maintaining or improving properties. The reduction in stress concentration helps reduce fatigue in gas turbine disks, thereby realizing a significant advantage in overall disk fatigue life.

現在最も実用的かつ好ましい実施形態であると考えられるものに関して本発明を説明してきたが、本発明は、開示した実施形態に限定されるものではなく、それどころか、特許請求の範囲の技術思想及び技術的範囲内に含まれる様々な変更及び均等な構成を保護しようとするものであることを理解されたい。   Although the present invention has been described with respect to what are presently considered to be the most practical and preferred embodiments, the invention is not limited to the disclosed embodiments, but rather, the spirit and technology of the appended claims It should be understood that various changes and equivalent arrangements included within the scope are intended to be protected.

ガスタービンブレードを取付けた例示的なガスタービンディスクセグメントの斜視図。1 is a perspective view of an exemplary gas turbine disk segment with gas turbine blades attached. FIG. この例示的なガスタービンブレードの正圧側の斜視図。FIG. 3 is a perspective view of the pressure side of this exemplary gas turbine blade. この例示的なガスタービンブレードの負圧側の斜視図。FIG. 3 is a perspective view of the negative side of this exemplary gas turbine blade. 材料が除去されることになるブレード又はディスクダブテール区域の拡大図。Figure 3 is an enlarged view of a blade or disk dovetail area where material is to be removed. 材料が除去されることになるブレード又はディスクダブテール区域の拡大図。Figure 3 is an enlarged view of a blade or disk dovetail area where material is to be removed. 材料が除去されることになるブレード又はディスクダブテール区域の拡大図。Figure 3 is an enlarged view of a blade or disk dovetail area where material is to be removed. 材料が除去されることになるブレード又はディスクダブテール区域の拡大図。Figure 3 is an enlarged view of a blade or disk dovetail area where material is to be removed. 第1のタイプの第1のタービンクラス(6FAタービン)内の第1段ブレード又はディスクにおける材料除去区域を示す図。FIG. 2 shows a material removal area in a first stage blade or disk in a first type of first turbine class (6FA turbine). 第1のタイプの第1のタービンクラス(6FAタービン)内の第1段ブレード又はディスクにおける材料除去区域を示す図。FIG. 2 shows a material removal area in a first stage blade or disk in a first type of first turbine class (6FA turbine). 第2のタイプの第1のタービンクラス(6FA+eタービン)内の第1段ブレード又はディスクにおける材料除去区域を示す図。FIG. 3 shows a material removal area in a first stage blade or disk in a second type of first turbine class (6FA + e turbine). 第2のタイプの第1のタービンクラス(6FA+eタービン)内の第1段ブレード又はディスクにおける材料除去区域を示す図。FIG. 3 shows a material removal area in a first stage blade or disk in a second type of first turbine class (6FA + e turbine). 第2のタイプの第1のタービンクラス(6FA+eタービン)内の第2段ブレード又はディスクにおける材料除去区域を示す図。FIG. 4 shows a material removal area in a second stage blade or disk in a first turbine class (6FA + e turbine) of the second type. 第1のタイプの第2のタービンクラス(7FA+eタービン)内の第1段ブレード又はディスクにおける材料除去区域を示す図。FIG. 5 shows a material removal area in a first stage blade or disk in a first type of second turbine class (7FA + e turbine). 第1のタイプの第2のタービンクラス(7FA+eタービン)内の第1段ブレード又はディスクにおける材料除去区域を示す図。FIG. 5 shows a material removal area in a first stage blade or disk in a first type of second turbine class (7FA + e turbine). 第1のタイプの第2のタービンクラス(7FA+eタービン)内の第2段ブレード又はディスクの正圧側における材料除去区域を示す図。FIG. 3 shows a material removal zone on the pressure side of a second stage blade or disk in a second turbine class of first type (7FA + e turbine). 第1のタイプの第2のタービンクラス(7FA+eタービン)内の第2段ブレード又はディスクの負圧側における材料除去区域を示す図。FIG. 3 shows a material removal area on the suction side of a second stage blade or disk in a second turbine class of first type (7FA + e turbine). 第1のタイプの第3のタービンクラス(9FA+eタービン)内の第1段ブレード又はディスクにおける材料除去区域を示す図。FIG. 3 shows a material removal area in a first stage blade or disk in a first type of third turbine class (9FA + e turbine). 第1のタイプの第3のタービンクラス(9FA+eタービン)内の第1段ブレード又はディスクにおける材料除去区域を示す図。FIG. 3 shows a material removal area in a first stage blade or disk in a first type of third turbine class (9FA + e turbine). 第1のタイプの第3のタービンクラス(9FA+eタービン)内の第2段ブレード又はディスクの正圧側における材料除去区域を示す図。FIG. 4 shows a material removal area on the pressure side of a second stage blade or disk in a third turbine class of the first type (9FA + e turbine). 第1のタイプの第3のタービンクラス(9FA+eタービン)内の第2段ブレード又はディスクの負圧側における材料除去区域を示す図。FIG. 4 shows a material removal area on the suction side of a second stage blade or disk in a third turbine class of the first type (9FA + e turbine). 各タービンクラス及びタイプの各段ブレード又はディスクにおける基準線Wの決定を示す図。The figure which shows the determination of the reference line W in each stage blade or disk of each turbine class and type. 各タービンクラス及びタイプの各段ブレード又はディスクにおける基準線Wの決定を示す図。The figure which shows the determination of the reference line W in each stage blade or disk of each turbine class and type. 各タービンクラス及びタイプの各段ブレード又はディスクにおける基準線Wの決定を示す図。The figure which shows the determination of the reference line W in each stage blade or disk of each turbine class and type. 各タービンクラス及びタイプの各段ブレード又はディスクにおける基準線Wの決定を示す図。The figure which shows the determination of the reference line W in each stage blade or disk of each turbine class and type. 各タービンクラス及びタイプの各段ブレード又はディスクにおける基準線Wの決定を示す図。The figure which shows the determination of the reference line W in each stage blade or disk of each turbine class and type. 各タービンクラス及びタイプの各段ブレード又はディスクにおける基準線Wの決定を示す図。The figure which shows the determination of the reference line W in each stage blade or disk of each turbine class and type. 各タービンクラス及びタイプの各段ブレード又はディスクにおける基準線Wの決定を示す図。The figure which shows the determination of the reference line W in each stage blade or disk of each turbine class and type. 各タービンクラス及びタイプの各段ブレード又はディスクにおける基準線Wの決定を示す図。The figure which shows the determination of the reference line W in each stage blade or disk of each turbine class and type. 各タービンクラス及びタイプの各段ブレード又はディスクにおける基準線Wの決定を示す図。The figure which shows the determination of the reference line W in each stage blade or disk of each turbine class and type. 各タービンクラス及びタイプの各段ブレード又はディスクにおける基準線Wの決定を示す図。The figure which shows the determination of the reference line W in each stage blade or disk of each turbine class and type. 第2のタイプの第3のタービンクラス(9FAタービン)内の第1段ブレード又はディスクにおける材料除去区域を示す図。FIG. 3 shows a material removal area in a first stage blade or disk in a second type of third turbine class (9FA turbine). 第2のタイプの第3のタービンクラス(9FAタービン)内の第1段ブレード又はディスクにおける材料除去区域を示す図。FIG. 3 shows a material removal area in a first stage blade or disk in a second type of third turbine class (9FA turbine). 第2のタイプの第2のタービンクラス(7FAタービン)内の第1段ブレード又はディスクにおける材料除去区域を示す図。FIG. 3 shows a material removal area in a first stage blade or disk in a second type of second turbine class (7FA turbine). 第2のタイプの第2のタービンクラス(7FAタービン)内の第1段ブレード又はディスクにおける材料除去区域を示す図。FIG. 3 shows a material removal area in a first stage blade or disk in a second type of second turbine class (7FA turbine). 第2のタイプの第2のタービンクラス(7FAタービン)内の第2段ブレード又はディスクにおける材料除去区域を示す図。FIG. 4 shows a material removal area in a second stage blade or disk in a second type of second turbine class (7FA turbine). 第2のタイプの第2のタービンクラス(7FAタービン)内の第2段ブレード又はディスクにおける材料除去区域を示す図。FIG. 4 shows a material removal area in a second stage blade or disk in a second type of second turbine class (7FA turbine).

符号の説明Explanation of symbols

10 ガスタービンディスクセグメント
12 ガスタービンブレード
14 ダブテールスロット
16 ブレードダブテール
18 翼形部
20 ブレードダブテールタング
21 ディスクダブテールタング
22、22’ バックカット
W 基準線
10 Gas turbine disc segment 12 Gas turbine blade 14 Dovetail slot 16 Blade dovetail 18 Airfoil 20 Blade dovetail tongue 21 Disc dovetail tongue 22, 22 'Back cut W Reference line

Claims (10)

複数のタービンブレード(12)がディスク(10)に取付けられかつタービンブレード(12)の各々がディスク(10)の対応する形状のダブテールスロット(14)内に係合可能なブレードダブテール(16)を含むようになったタービンディスク(10)及びタービンブレード(12)の少なくとも1つ上の応力を低減する方法であって、
(a)ダブテール軸線に沿ったダブテールバックカット(22)の長さを定める該ダブテールバックカット(22)の開始点を基準線に対して決定するステップと、
(b)前記ダブテールバックカット(22)の切込み角度を決定するステップと、
(c)前記開始点及び切込み角度に従って前記ブレードダブテール(16)又はディスクダブテールスロット(14)の少なくとも1つから材料を除去して、前記ダブテールバックカット(22)を形成するステップと、を含み、
前記開始点及び切込み角度を、前記ブレード(12)及びディスク(10)の幾何学形状に従って、該ディスク(10)上の応力低減と、該ブレード(12)上の応力低減と、該タービンブレード(12)の有効寿命と、該タービンブレード(12)の空気力学的特性の維持又は改善との間の均衡を最大限にするように最適化し、
前記基準線を、前記ダブテール軸線の中心線に沿って前記ブレードダブテール(16)の前面から一定の距離に位置させ、前記ステップ(a)が、前記ダブテールバックカット(22)の開始点が前記基準線から後方方向に少なくとも1.539インチにあるように実行される、
方法。
A plurality of turbine blades (12) are attached to the disk (10) and each of the turbine blades (12) has a blade dovetail (16) engageable within a correspondingly shaped dovetail slot (14) of the disk (10). A method for reducing stress on at least one of a turbine disk (10) and a turbine blade (12) adapted to comprise:
(A) determining a start point of the dovetail backcut (22) relative to a reference line defining a length of the dovetail backcut (22) along the dovetail axis;
(B) determining a cut angle of the dovetail backcut (22);
(C) removing material from at least one of the blade dovetail (16) or disk dovetail slot (14) according to the starting point and cut angle to form the dovetail backcut (22);
The starting point and cut angle are determined according to the geometry of the blade (12) and disk (10), the stress reduction on the disk (10), the stress reduction on the blade (12), and the turbine blade ( Optimized to maximize the balance between the useful life of 12) and the maintenance or improvement of the aerodynamic characteristics of the turbine blade (12);
The reference line is positioned at a certain distance from the front surface of the blade dovetail (16) along the center line of the dovetail axis, and the step (a) includes the start point of the dovetail backcut (22) as the reference. Executed to be at least 1.539 inches backward from the line,
Method.
前記タービンブレード(12)の各々が、9FAタービンの第1段内で作動するように構成される、請求項1記載の方法。   The method of any preceding claim, wherein each of the turbine blades (12) is configured to operate within a first stage of a 9FA turbine. 前記ステップ(b)が、前記切込み角度が最大3°になるように実行される、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein step (b) is performed such that the cut angle is a maximum of 3 °. 前記ステップ(b)が、前記切込み角度が0.7°になるように実行される、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein step (b) is performed such that the cut angle is 0.7 °. 前記基準線における前記ブレードダブテール(16)の前面からの一定の距離が、2.964インチである、請求項1記載の方法。   The method of claim 1, wherein the constant distance from the front surface of the blade dovetail (16) at the reference line is 2.964 inches. タービンブレード(12)であって、
翼形部(18)と、タービンディスク(10)内のダブテールスロット(14)に対応するような形状にされたブレードダブテール(16)とを含み、
前記ブレードダブテール(16)が、ブレード幾何学形状に従って、前記ディスク(10)上の応力低減と、該ブレード(12)上の応力低減と、該タービンブレード(12)の有効寿命と、該タービンブレード(12)の空気力学的特性の維持又は改善との間の均衡を最大限にするような寸法及び配置にされたダブテールバックカット(22)を含み、
ダブテール軸線に沿った前記ダブテールバックカット(22)の長さを定める該ダブテールバックカット(22)の開始点が、該ダブテール軸線の中心線に沿って前記ブレードダブテール(16)の前面から一定の距離に位置した基準線に対して決定され、
前記ダブテールバックカット(22)の開始点が、前記基準線から後方方向に少なくとも1.539インチである、
タービンブレード(12)。
A turbine blade (12),
An airfoil (18) and a blade dovetail (16) shaped to correspond to a dovetail slot (14) in the turbine disk (10);
The blade dovetail (16), according to blade geometry, reduces stress on the disk (10), reduces stress on the blade (12), useful life of the turbine blade (12), and the turbine blade A dovetail backcut (22) sized and arranged to maximize the balance between maintaining or improving the aerodynamic properties of (12);
The starting point of the dovetail backcut (22) defining the length of the dovetail backcut (22) along the dovetail axis is a fixed distance from the front of the blade dovetail (16) along the centerline of the dovetail axis Determined with respect to the reference line located at
The starting point of the dovetail backcut (22) is at least 1.539 inches in the rearward direction from the reference line;
Turbine blade (12).
該タービンブレード(12)の各々が、9FAタービンの第1段内で作動するように構成される、請求項6記載のタービンブレード(12)。   The turbine blade (12) of claim 6, wherein each of the turbine blades (12) is configured to operate within a first stage of a 9FA turbine. 前記ダブテールバックカット(22)の切込み角度が、最大3°である、請求項6記載のタービンブレード(12)。   The turbine blade (12) according to claim 6, wherein the cut angle of the dovetail backcut (22) is a maximum of 3 °. 前記ダブテールバックカット(22)の切込み角度が、0.7°である、請求項6記載のタービンブレード(12)。   The turbine blade (12) according to claim 6, wherein the cut angle of the dovetail backcut (22) is 0.7 °. 前記基準線における前記ブレードダブテール(16)の前面からの一定の距離が、2.964インチである、請求項6記載のタービンブレード(12)。   The turbine blade (12) of claim 6, wherein the constant distance from the front surface of the blade dovetail (16) at the reference line is 2.964 inches.
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