JP2000352301A - 熱冷却タービンノズル段の内側及び外側バンドにおける熱応力を緩和する装置及び方法 - Google Patents

熱冷却タービンノズル段の内側及び外側バンドにおける熱応力を緩和する装置及び方法

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】１以上のノズル段に冷却用閉回路を有するガス
タービンにおいて、高温ガス流路を流れる高温燃焼ガス
と冷却媒体との温度差によってノズル段の内側及び外側
バンドに生じる熱応力を低減すること。 【解決手段】内側１６及び外側バンド１８と、高温ガス
流路から離れた方の側で内側及び外側バンドとともにプ
レナムを形成しているカバー２８，３０の間の温度不整
合を制御するために、複数の通路が、高温燃焼ガスと連
通しているカバー前縁から高温ガス流路と連通したカバ
ー後縁まで延在する。各通路に混合室４８が設けられ圧
縮機吐出空気と連通して高温燃焼ガスと圧縮機吐出空気
とを混合し、この混合物は通路を流れることにより、カ
バーを加熱しそして内側及び外側バンドとそれぞれのカ
バーとの温度差を最小にする。こうした通路は、カバー
と内側バンド部の間の溶接継手又はろう付継手近傍で特
に有用である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術的背景】本発明は、概括的には、１以上の
ノズル段に冷却用閉回路を有するガスタービンに関する
ものであり、具体的には、高温ガス流路を流れる高温燃
焼ガスと冷却媒体との温度差によってノズル段の内側及
び外側バンドに生じる熱応力を低減することに関する。
【０００２】工業用又は陸上ガスタービンでは、ノズル
段の１以上を冷却するため、冷却媒体を、外側バンドの
一部をなす各ノズルセグメント部のプレナムから１以上
のノズルベーンに通してノズルを冷却し、さらに冷却媒
体を内側バンド部のプレナムに通す。冷却媒体は次いで
内側バンド部から半径方向外側方向に流れ、再び１以上
のノズルベーンを通って排出される。通例、冷却媒体は
蒸気である。１以上のノズルベーンと内側及び外側バン
ド部を含む各ノズルセグメントは通例鋳造品である。内
側及び外側バンドの、高温ガス流路から離れた方の側
に、カバーが装着され、冷却媒体を受入れるプレナムを
画成する。カバーはノズルセグメントと一緒には鋳造さ
れず、好ましくは、後々、例えば溶接又はろう付等によ
って内側及び外側バンド部に取付けられる。この構成で
は、バンドの高温ガス流路側は比較的高い温度に暴露さ
れるのが、流路を流れる高温燃焼ガスに直接暴露されな
いカバーはかなり低い温度に留まる。加えて、カバーは
外側が圧縮機吐出空気に暴露されるが、この圧縮機吐出
空気は、蒸気冷却媒体の温度よりも高い温度を有するも
のの、高温燃焼ガスに暴露される内側及び外側バンドの
温度よりはかなり低い。カバーとバンド部との温度差、
特に、カバーと高温ガス流路に暴露されるバンド部の壁
との溶接線に沿う温度差の結果、高い熱応力が発生す
る。その結果、高温ガス流路内の高温燃焼ガスと、内側
及び外側バンドを流れる冷却媒体及び圧縮機吐出空気と
の温度差を主な原因としてノズル段の内側及び外側バン
ドに沿って発生する熱応力を減らす必要がある。
【０００３】
【発明の概要】本発明の好ましい実施形態によれば、高
温燃焼ガスの温度とカバーを通る冷却媒体の温度の中間
の温度でカバー（特にカバーとノズルバンドの間の継手
近傍）に熱媒体を流すことによって、内側及び外側バン
ドの流路面と冷却媒体及び圧縮機吐出空気に暴露される
カバーとの温度差を減らす。カバーを流れる熱媒体は、
カバーの温度がノズルバンドの流路暴露面のバルク温度
に近づくようにカバーを加熱するため、冷却媒体と圧縮
機吐出空気の温度よりもかなり高い温度を有する。かか
る熱媒体を供給するため、燃焼流路ガスの一部をカバー
前縁の入口に流す。この燃焼ガスはカバーを貫通する通
路を流れ、熱を実質的に均等にカバーに配分した後、カ
バーの後縁から流出して高温ガス流路に入る。流路ガス
は温度が非常に高いので、流路ガス単独では、酸化、流
路表面のバルク温度を超えるカバーのバルク温度の上
昇、逆温度勾配を引き起こし、ひいては同じような高い
熱応力によってカバーの損傷を引き起こすおそれがあ
る。カバー内の加熱通路を流れる熱媒体の温度を最適化
するため、高温燃焼ガスを高圧の圧縮機吐出空気と混合
してカバー内の１以上の通路を流す。圧縮機吐出空気と
連通し、しかもカバーを貫通する通路とも連通した１以
上の流量規制開口を設けることによって、通路に入る高
温流路ガスを圧縮機吐出空気と混合する。その結果、熱
応力を適度に低減すべくカバーを加熱するのに十分な温
度を有する熱媒体が得られ、一方、上述及びその他の問
題は解消される。
【０００４】また、都合のよいことに、燃焼ガスと圧縮
機吐出空気の混合物は、（ｉ）通路の前縁における圧縮
機吐出空気と高温燃焼ガスより圧力が低く、また（ii）
カバーの後縁において高温燃焼ガスより圧力が高い。従
って、冷却媒体はノズルセグメントの前縁と後縁間の通
路を自然に流れる。その結果、カバーは高温ガス流路表
面のバルク温度に非常に近い温度を有し、従って、熱的
不整合によって発生する熱応力を減らしそして構成部の
寿命を延ばしさらに継手の信頼性を高める。
【０００５】本発明の好ましい実施形態では、冷却媒体
を流す冷却回路を有するタービンノズルの内側及び外側
バンドの少なくとも一方における温度不整合を制御する
装置であって、当該装置が、１以上のノズルベーンと該
ノズルベーンの両端に隣接していて高温燃焼ガスを流す
流路を部分的に画成する内側及び外側ノズルバンド部と
を有するノズルセグメントを具備していて、上記内側及
び外側バンド部の一方がタービンの高温ガス流路に暴露
される壁を形成しているとともに壁の高温ガス流路から
離れた方の側にカバーを有していて、該カバーと壁がそ
れらの間に冷却媒体を受入れて冷却回路の一部をなすプ
レナムを画成しており、上記セグメントが、カバーと壁
との温度差を低減すべく冷却媒体と高温燃焼ガスの温度
の中間の温度で熱媒体を流して上記一方のバンド部にお
ける熱応力を低減するための、カバーを貫通した１以上
の通路を含んでいる、装置が提供される。
【０００６】本発明の別の好ましい実施形態では、中間
にタービンノズルベーンを有していて該ノズルベーンに
冷却媒体を流すための冷却回路を有する内側及び外側バ
ンドの少なくとも一方における温度不整合を制御する装
置であって、当該装置が、１以上のノズルベーンと、該
ノズルベーンの両端に隣接していて高温燃焼ガスを流す
流路を部分的に画成する内側及び外側ノズルバンド部と
を有するノズルセグメントを具備していて、上記内側及
び外側バンド部の一方がタービンの高温ガス流路に暴露
される壁を形成しているとともに壁の高温ガス流路から
離れた方の側にカバーを有していて、該カバーと壁がそ
れらの間に冷却媒体を受入れて冷却回路の一部をなすプ
レナムを画成していて、カバーとバンド部の壁はその両
側でそれらの間に継手を形成しており、上記セグメント
が、継手領域におけるカバーと壁との温度差を低減すべ
く冷却媒体と高温燃焼ガスの温度の中間の温度で媒体を
流して上記バンド部における熱応力を低減するための、
カバーを前縁近傍から後縁まで継手近傍で貫通した複数
の通路を含んでいる、装置が提供される。
【０００７】本発明のまた別の好ましい実施形態では、
内側バンドの壁と外側バンドの壁の間にベーンを有する
タービンノズルセグメントの内側バンド又は外側バンド
の壁と、ノズルを通過する高温燃焼ガスの流路から離れ
た方の壁の側にあるカバーとの温度差を低減するための
方法であって、上記壁とカバーが、ノズルベーンの内部
に流す冷却媒体を受入れるプレナムをそれらの間に画成
しており、当該方法が、上記カバーの温度を高めるた
め、カバー内の１以上の通路（４２、６０）に高温燃焼
ガスと冷却媒体の温度の中間の温度で熱媒体を流して段
階を含んでなる方法が提供される。
【０００８】
【発明の実施の形態】図面、特に図１を参照すると、全
体を符号１０で示すノズル段が例示されており、タービ
ン軸を中心として周方向に配置された複数のノズルセグ
メントを備えている。各ノズルセグメント１２には１以
上のノズルベーン１４が含まれ、内側バンド部１６と外
側バンド部１８の間に配置されている。内側バンド部１
６と外側バンド部１８及びノズルベーン１４は、矢印２
０の方向に流れる高温燃焼ガスの流路を画成している。
ノズルセグメントはタービン軸の周りに周方向に配列さ
れ、固定されたシェル２２に固定される。また、図１に
は、タービンのロータの一部をなす複数の周方向に離隔
したバケット２４の一つが例示されており、高温燃焼ガ
スはバケットの間を流れてロータを回転させる。
【０００９】内側バンド部２４と外側バンド部２６は、
それぞれ、共に流路２０の高温燃焼ガスに暴露される内
側壁２５と外側壁２７、及び内側カバー２８と外側カバ
ー３０を備えている。これらのカバーは上記の壁ととも
に、冷却媒体を受入れるプレナムＰを画成しており、図
２では一つのプレナムＰを破線で示してある。具体的に
は、冷却媒体は、外壁プレナムに供給されて半径方向外
側バンド部をインピンジメント冷却し、ベーン１４内部
を通って内側バンド部のプレナムに入る。冷却媒体は後
者のプレナムを流れて内側バンド部をインピンジメント
冷却し、ベーン１４を貫通した半径方向外側方向に延在
する通路を通って排出され回収される。ノズルセグメン
トは、例えば、ニッケル合金材料で鋳造することができ
る。カバー２８、３０は、好ましくは、図５に示した溶
接継手又はろう付継手３２によって鋳造ノズルセグメン
トの壁に固定され、プレナムを画成する。再度図１を参
照すると、内側及び外側バンド部の壁は当然に流路２０
を流れる高温燃焼ガスの高温に暴露されるが、カバー２
８は壁から離れた方の側面で圧縮機吐出空気に暴露され
る。圧縮機吐出空気は無論高温燃焼ガスよりも温度が低
い。加えて、プレナムを経てノズルに供給される冷却媒
体は、圧縮機吐出空気の温度と流路２０を流れる高温ガ
スの温度の中間の温度を有する。前述のように、これは
カバーと内側及び外側バンド部との間に熱的不整合を引
き起こし、その結果内側及び外側バンドセグメントに熱
応力が発生する。本発明は、カバーの温度を、内側壁及
び外側壁の温度に比較的近い温度でしかも壁のバルク温
度と冷却媒体の温度の中間の温度まで上昇させることに
よって、かかる熱応力を最小限又は皆無にする。
【００１０】以上のことを達成するために、図１及び図
２に示すように、各々のカバーは、熱媒体（すなわち、
カバーを加熱してその温度を実質的に壁のバルク温度ま
で上げるための加熱媒体）を流すため、カバー前縁から
後縁まで延在する１以上の通路（好ましくは１対の通路
４２）を有する。図２の内側バンド部１６を参照する
と、カバー２６は各通路４２の入口４０を１以上含んで
いて、通路４２はカバーの前縁４４と後縁４６の間に延
在していて出口４７に至る。各通路４２には前縁４４近
傍に混合室４８が設けられる。図２に最も明瞭に示され
ている通り、ノズルセグメントの前縁と隣接構造体５０
の間にスロット４９が形成されていて、高温ガス流路を
流れる高温ガスがそこを流れて通路４２の入口４０に流
入できるようになっている。さらに、通路５２がカバー
を貫通し、その両端はそれぞれ混合室４８及び圧縮機吐
出空気を含んだ領域５４と連通している。その結果、高
温燃焼ガスと圧縮機吐出空気が混合室４８に供給されて
混合され、カバーの温度を実質的に壁のバルク温度まで
上げるのに十分な温度を有する熱媒体を与える。
【００１１】図３及び図５に最も明瞭に示されている通
り、入口４０及び通路４２は、カバーの両側にカバーと
壁の間の各継手に直接隣接して配設されている。また、
追加の通路４２と入口４０と混合室４８と出口４７を、
カバーの両端の間にカバーの前縁から後縁にかけてカバ
ーを貫通するように設けもよい。これらの追加通路は、
高温燃焼ガスと圧縮機吐出空気の混合物によって、カバ
ーの両端の間でカバーを同様に加熱する。図３及び図４
を参照すると、内側又は外側バンド部に有用な１対のカ
バーの概略が示してある。図３では、例えば、内側カバ
ー２８は両側近傍に通路４２を備えており、図示のカバ
ーに重ね合わせてベーン１４の輪郭を破線で示す。図か
ら分かる通り、各通路４２の出口４７は、高温燃焼ガス
がベーンの後縁から流れる角度と実質的に同じ角度をも
つ。図３に示した通路４２はカバーの両側でカバーとバ
ンド部１６の間の継手に直接隣接していることが分か
る。
【００１２】図４では、カバー全体が高温燃焼ガスと圧
縮機吐出空気の混合物によって加熱される。この形態で
は、蛇行通路がカバーを貫通して設けられている。上記
の実施形態と同様に、入口６２によって高温燃焼ガスが
混合室６４内へと導かれる。高温ガスと圧縮機吐出空気
の混合物が通路６０を流れ、出口６６を経て高温ガス流
へと入る。出口６６はベーンの後縁の角度と実質的に同
じ角度をもつので、流出する熱媒体はベーンの後縁を離
れる高温燃焼ガスと実質的に同じ方向に流れる。
【００１３】半径方向外側バンド部は上述の内側バンド
部と同様に形成されていることが分かる。すなわち、外
側バンド部は同様にその両側近傍に入口を有し、これら
の入口は前縁近傍の混合室と連通していて、そこで圧縮
機吐出空気と高温燃焼ガスとが混合され、カバーの両側
縁に沿う通路を流れて外側カバーの後縁近傍で高温ガス
流路に入る。
【００１４】以上の説明から明らかな通り、カバーの温
度は、高温燃焼ガスと圧縮機吐出空気の混合物によっ
て、内側又は外側バンド部の壁のバルク温度近くまでカ
バーを加熱する温度へと高められる。その結果、カバー
と内壁及び外壁バンド部との温度差が格段に低減して、
熱応力を最小又は皆無にするのに十分なものとなる。ま
た、各カバーを貫通するかなりの数の通路をカバーの両
側に１対の通路と実質的に平行に配設してもよいことを
認識されたい。例えば、図５には、高温燃焼ガスをカバ
ー内の複数の混合室に流し込むための入口が例示されて
おり、これにより高温燃焼ガスと圧縮機吐出空気とが混
合して通路７０を通る。従って、カバー全体を加熱する
ことができる。また、前縁における高温燃焼ガスと圧縮
機吐出空気の圧力は、後縁における流路の圧力より高
い。従って、混合ガスの流れはポンプ圧送を必要とせ
ず、ガスは自然に流れてカバーを加熱する。
【００１５】以上、現時点で最も実用的で好ましいと思
料される実施形態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、特
許請求の範囲で特定した技術的思想及び技術的範囲に属
する様々な変更及び均等な構成を包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るガスタービンのノズル段を示す
断片断面図である。
【図２】 ノズルセグメントの内側バンド部の前縁を示
す拡大断片断面図である。
【図３】 内側又は外側バンドセグメント用のカバーの
概略斜視図である。
【図４】 内側又は外側バンドセグメント用の他のカバ
ーの概略斜視図である。
【図５】 熱媒体通路を示す内側バンドセグメント部の
断片断面図である。
【符号の説明】
１２ ノズルセグメント １４ ノズルベーン １６ 内側バンド部 １８ 外側バンド部 ２０ 高温ガス流路 ２５ 内側バンド部の壁 ２７ 外側バンド部の壁 ２８ 内側カバー ３０ 外側カバー ３２ 溶接又はろう付継手 ４０ 入口 ４２ 通路 ４４ 前縁 ４６ 後縁 ４７ 出口 ４８ 混合室 ５２ 通路 ６０ 蛇行通路 ６２ 入口 ６４ 混合室 ６６ 出口 ７０ 通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゲーリー・マイケル・イトゼル アメリカ合衆国、サウス・カロライナ州、 グリーンビル、エーピーティー．207、ダ ベンポート・ロード、112番 (72)発明者 ビクター・エイチ．エス．・コレイア アメリカ合衆国、ニュー・ハンプシャー 州、ミルトン・ミルズ、ポスト・オフィ ス・ボックス、340番

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 冷却媒体を流す冷却回路を有するタービ
    ンノズルの内側及び外側バンドの少なくとも一方におけ
    る温度不整合を制御する装置であって、当該装置が、 １以上のノズルベーン（１４）と、該ノズルベーンの両
    端に隣接していて高温燃焼ガスを流す流路（２０）を部
    分的に画成する内側及び外側ノズルバンド部（１６、１
    ８）とを有するノズルセグメント（１２）を具備してい
    て、 上記内側及び外側バンド部の一方がタービンの高温ガス
    流路に暴露される壁（２５）を形成しているとともに壁
    の高温ガス流路から離れた方の側にカバー（２８）を有
    していて、該カバーと壁がそれらの間に冷却媒体を受入
    れて冷却回路の一部をなすプレナム（Ｐ）を画成してお
    り、 上記セグメントが、カバーと壁との温度差を低減すべく
    冷却媒体と高温燃焼ガスの温度の中間の温度で熱媒体を
    流して上記一方のバンド部における熱応力を低減するた
    めの、カバーを貫通した１以上の通路（４２、６０）を
    含んでいる、装置。
  2. 【請求項２】 前記通路が高温ガス流路を流れる高温燃
    焼ガスと連通している、請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記通路が、上記カバーの上記壁と反対
    側の圧縮機吐出空気と連通している、請求項１記載の装
    置。
  4. 【請求項４】 前記通路が、高温燃焼ガス及び上記カバ
    ーの上記壁と反対側の圧縮機吐出空気と連通している、
    請求項１記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記通路が、一方のノズルバンド部の前
    縁部近傍に、高温燃焼ガスと圧縮機吐出空気とを混合し
    て当該通路（４２）に高温燃焼ガスと圧縮機吐出空気の
    混合物を流すための、混合室（４８）を有している、請
    求項１記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記通路が、高温燃焼ガスがノズルベー
    ンの後縁から流出する角度と実質的に同じ角度に熱媒体
    を向ける角度の出口（４７）を有している、請求項１記
    載の装置。
  7. 【請求項７】 前記通路（４２）が、バンド部の両端の
    間にその前縁から後縁にかけて略蛇行（６０）して延在
    している、請求項１記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記セグメントの両側でカバー（２８）
    とバンド部の壁（２８）がそれらの間に継手（３２）を
    形成しており、熱媒体を流して継手に沿ってカバーと壁
    との温度差を減らすため、前記通路（４２）がセグメン
    トの片側の継手近傍まで延在しているとともに第２通路
    （４２）がセグメントの反対側に沿う第２継手（３２）
    近傍まで延在している、請求項１記載の装置。
  9. 【請求項９】 中間にタービンノズルベーンを有してい
    て該ノズルベーンに冷却媒体を流すための冷却回路を有
    する内側及び外側バンドの少なくとも一方における温度
    不整合を制御する装置であって、当該装置が、 １以上のノズルベーン（１４）と、該ノズルベーンの両
    端に隣接していて高温燃焼ガスを流す流路（２０）を部
    分的に画成する内側及び外側ノズルバンド部（１６、１
    ８）とを有するノズルセグメント（１２）を具備してい
    て、 上記内側及び外側バンド部の一方がタービンの高温ガス
    流路に暴露される壁（２５）を形成しているとともに壁
    の高温ガス流路から離れた方の側にカバー（２８）を有
    していて、該カバーと壁がそれらの間に冷却媒体を受入
    れて冷却回路の一部をなすプレナム（Ｐ）を画成してい
    て、カバー（２８）とバンド部の壁（２８）はその両側
    でそれらの間に継手（３２）を形成しており、 上記セグメントが、継手領域におけるカバーと壁との温
    度差を低減すべく冷却媒体と高温燃焼ガスの温度の中間
    の温度で媒体を流して上記バンド部における熱応力を低
    減するための、カバーを前縁近傍から後縁まで継手（３
    ２）近傍で貫通した複数の通路（４２）を含んでいる、
    装置。
  10. 【請求項１０】 上記通路（４２）が、高温ガス流路を
    流れる高温燃焼ガス及びカバーの壁とは反対側の圧縮機
    吐出空気と連通している、請求項９記載の装置。
  11. 【請求項１１】 上記通路の各々が、一方のノズルバン
    ド部の前縁部近傍に、高温燃焼ガスと圧縮機吐出空気と
    を混合して当該通路に高温燃焼ガスと圧縮機吐出空気の
    混合物を流すための、混合室（４８）を有している、請
    求項９記載の装置。
  12. 【請求項１２】 内側バンド（１６）の壁と外側バンド
    （１８）の壁の間にベーンを有するタービンノズルセグ
    メントの内側バンド又は外側バンドの壁（２５）と、ノ
    ズルを通過する高温燃焼ガスの流路（２０）から離れた
    方の壁の側にあるカバー（２８）との温度差を低減する
    ための方法であって、上記壁とカバーが、ノズルベーン
    の内部に流す冷却媒体を受入れるプレナム（Ｐ）をそれ
    らの間に画成しており、当該方法が、 上記カバーの温度を高めるため、カバー内の１以上の通
    路（４２、６０）に高温燃焼ガスと冷却媒体の温度の中
    間の温度で熱媒体を流して段階を含んでなる方法。
  13. 【請求項１３】 高温燃焼ガスを通路に流すことを含ん
    でなる、請求項１２記載の方法。
  14. 【請求項１４】 圧縮機吐出空気を通路に流すことを含
    んでなる、請求項１２記載の方法。
  15. 【請求項１５】 高温燃焼ガス及び圧縮機吐出空気を通
    路に流すことを含んでなる、請求項１２記載の方法。
  16. 【請求項１６】 高温燃焼ガスと圧縮機吐出空気を壁の
    前縁近傍の混合室（４８）内で混合して熱媒体を生成さ
    せ、その混合物を前縁近傍から通路を通して壁の後縁ま
    で流すことを含んでなる、請求項１２記載の方法。
  17. 【請求項１７】 壁の後縁で流出する熱媒体を、高温燃
    焼ガスがノズルベーンの後縁から流出するのと実質的に
    同じ角度で流すことを含んでなる、請求項１６記載の方
    法。
  18. 【請求項１８】 通路（６０）がセグメントの両端の間
    に前縁から後縁にかけて蛇行して延在している、請求項
    １６記載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記セグメントの両側でカバーと壁の
    間に継手（３２）を設け、継手近傍に１対の通路（４
    ２）を形成し、この継手近傍の１対の通路に上記熱媒体
    を流す、請求項１６記載の方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8047001B2 (en) 2006-04-21 2011-11-01 Siemens Aktiengesellschaft Media mixing insert for turbine blade in turbine engine
JP2017020493A (ja) * 2015-05-07 2017-01-26 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ タービンバンドのアンチコーディングフランジ
JP2017078409A (ja) * 2015-10-12 2017-04-27 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ 冷却チャンネル及び冷却剤分配プレナムを備えたタービンノズル

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002243154A (ja) * 2001-02-16 2002-08-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン燃焼器尾筒出口構造及びガスタービン燃焼器
US6860108B2 (en) * 2003-01-22 2005-03-01 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Gas turbine tail tube seal and gas turbine using the same
FR2851287B1 (fr) * 2003-02-14 2006-12-01 Snecma Moteurs Plate-forme annulaire de distributeur d'une turbine basse pression de turbomachine
US6742984B1 (en) 2003-05-19 2004-06-01 General Electric Company Divided insert for steam cooled nozzles and method for supporting and separating divided insert
US6843637B1 (en) 2003-08-04 2005-01-18 General Electric Company Cooling circuit within a turbine nozzle and method of cooling a turbine nozzle
US7029228B2 (en) * 2003-12-04 2006-04-18 General Electric Company Method and apparatus for convective cooling of side-walls of turbine nozzle segments
FR2877034B1 (fr) * 2004-10-27 2009-04-03 Snecma Moteurs Sa Aube de rotor d'une turbine a gaz
US7255536B2 (en) * 2005-05-23 2007-08-14 United Technologies Corporation Turbine airfoil platform cooling circuit
CA2870742C (en) 2012-04-27 2017-02-14 General Electric Company Half-spoolie metal seal integral with tube
US9021816B2 (en) * 2012-07-02 2015-05-05 United Technologies Corporation Gas turbine engine turbine vane platform core
US20140096538A1 (en) * 2012-10-05 2014-04-10 General Electric Company Platform cooling of a turbine blade assembly
WO2015020892A1 (en) * 2013-08-05 2015-02-12 United Technologies Corporation Diffuser case mixing chamber for a turbine engine
US9757936B2 (en) * 2014-12-29 2017-09-12 General Electric Company Hot gas path component
DE102015215144B4 (de) * 2015-08-07 2017-11-09 MTU Aero Engines AG Vorrichtung und Verfahren zum Beeinflussen der Temperaturen in Innenringsegmenten einer Gasturbine
CA3182646A1 (en) * 2021-12-24 2023-06-24 Itp Next Generation Turbines, S.L. A turbine arrangement including a turbine outlet stator vane arrangement
US20230399959A1 (en) * 2022-06-10 2023-12-14 General Electric Company Turbine component with heated structure to reduce thermal stress

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3975901A (en) * 1974-07-31 1976-08-24 Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation Device for regulating turbine blade tip clearance
JPH04234537A (ja) * 1990-09-10 1992-08-24 Westinghouse Electric Corp <We> ガスタービン及び同ガスタービンにおける熱膨張差減少方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4126405A (en) * 1976-12-16 1978-11-21 General Electric Company Turbine nozzle
FR2519374B1 (fr) * 1982-01-07 1986-01-24 Snecma Dispositif de refroidissement des talons d'aubes mobiles d'une turbine
US5394687A (en) * 1993-12-03 1995-03-07 The United States Of America As Represented By The Department Of Energy Gas turbine vane cooling system
US5494402A (en) * 1994-05-16 1996-02-27 Solar Turbines Incorporated Low thermal stress ceramic turbine nozzle
DE69515502T2 (de) * 1994-11-10 2000-08-03 Siemens Westinghouse Power Gasturbinenschaufel mit einer gekühlten plattform
US5538393A (en) * 1995-01-31 1996-07-23 United Technologies Corporation Turbine shroud segment with serpentine cooling channels having a bend passage
US5848876A (en) * 1997-02-11 1998-12-15 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Cooling system for cooling platform of gas turbine moving blade

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3975901A (en) * 1974-07-31 1976-08-24 Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation Device for regulating turbine blade tip clearance
JPH04234537A (ja) * 1990-09-10 1992-08-24 Westinghouse Electric Corp <We> ガスタービン及び同ガスタービンにおける熱膨張差減少方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8047001B2 (en) 2006-04-21 2011-11-01 Siemens Aktiengesellschaft Media mixing insert for turbine blade in turbine engine
JP4837090B2 (ja) * 2006-04-21 2011-12-14 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト タービンにおけるタービン翼
JP2017020493A (ja) * 2015-05-07 2017-01-26 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ タービンバンドのアンチコーディングフランジ
CN106437867A (zh) * 2015-05-07 2017-02-22 通用电气公司 涡轮带防弦化凸缘
US10392950B2 (en) 2015-05-07 2019-08-27 General Electric Company Turbine band anti-chording flanges
JP2017078409A (ja) * 2015-10-12 2017-04-27 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ 冷却チャンネル及び冷却剤分配プレナムを備えたタービンノズル

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