JP2001073802A - ガスタービン用蒸気冷却システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスタービン用蒸気冷却システムにおいて、
冷却蒸気の供給と戻りを改善する。 【解決手段】 ガスタービン用の蒸気冷却回路が、ロー
タのリムに隣接した蒸気供給管５６に沿って軸方向に半
径方向の蒸気流を移行させるための供給エルボ２０６に
結合されている円周方向に互いに間隔をおいて配置され
ている半径方向の管５４に蒸気を供給する穿孔管アセン
ブリ４８を含む。この供給管は、第１段と第２段のバケ
ットに蒸気を供給するために、１−２スペーサの後面上
に配置されている円周方向に互いに間隔を置いたマニホ
ルドセグメント１２０に蒸気を供給する。これらのバケ
ットからの使用済み蒸気が、１−２スペーサの前面上に
配置されている円周方向に互いに間隔をおいた複数のマ
ニホルドセグメント１７０に流れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般的にタービンに
関し、特に、高温ガス構成要素を冷却し、例えば複合サ
イクルシステムで使用される熱回収蒸気発生器のような
帰路に使用済みの冷却蒸気を戻す、閉路蒸気冷却通路を
使用する陸上設置の発電用ガスタービンに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばガスタービンのバケットのような
高温ガス通路構成要素の蒸気冷却が過去において提案さ
れており、陸上設置の発電プラントで有効であることが
確認されている。ガスタービンは一般的に空冷式であ
り、例えばジェットエンジンは高温ガス構成要素を冷却
するために圧縮機放出空気を使用するが、蒸気を冷却材
として使用することに伴なう損失が、圧縮機抽気空気を
冷却のために抽出することによって生じる損失ほどには
大きくないので、蒸気冷却の方が効率がよい。さらに、
複合サイクル動作においては、蒸気がガスタービン構成
要素を冷却する時に蒸気に付与される熱エネルギーが、
複合サイクル動作で蒸気タービンを駆動するための有効
な仕事として回収されるので、蒸気冷却は特に有利であ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の譲受人と共通
である譲受人の米国特許第５，５９３，２７４号には、
例えばバケットのようなロータの高温ガス構成要素に冷
却蒸気を供給しかつ使用済みの冷却蒸気を帰路に戻す、
同心の蒸気通路を有するガスタービンが開示されてい
る。しかし、冷却蒸気の供給と戻りにおける様々な改良
と改善とが本発明によって実現される。

【０００４】本発明は、ガスタービンのロータの高温ガ
ス経路構成要素を冷却しかつ使用済みの冷却蒸気を帰路
に戻す閉路蒸気冷却システムを提供する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】一般的に、このシステム
は、ガスタービンロータの軸線に概ね沿って冷却蒸気が
通過するように冷却入口渦巻形ケーシングから冷却蒸気
を受け取る穿孔管アセンブリを含む。供給された冷却蒸
気は、後部軸ディスク内の管を通過して流れてロータの
リムの付近に冷却蒸気を搬送するように、概ね半径方向
に流れの向きを変えられる。冷却蒸気は、ガスタービン
ロータを構成する積み重ねられたホイールとスペーサの
中の開口を通って延びる複数の供給通路または供給管に
よって、ロータのリムに沿って軸方向に供給される。供
給通路または供給管の各々は供給マニホルドセグメント
に冷却蒸気を供給し、複数の供給マニホルドはロータの
周りに円周方向に互いに間隔をおいて配置されている。
各供給マニホルドセグメントは、バケットを冷却するた
めにガスタービンの第１段または第２段であることが好
ましい各タービンホイールの第１および第２のバケット
の各々に冷却蒸気を供給する、複数の出口ポートと供給
通路とを含む。使用済みの冷却蒸気は、バケットから、
戻り通路と入口ポートとを経由して、ロータのリムの周
囲に円周方向に互いに間隔をおいて配置されている複数
の戻りマニホルドセグメントに戻される。各戻りマニホ
ルドセグメントは、ロータのリムに沿って後部軸ディス
クに延びる軸方向の戻り管に接続されている。戻り管に
沿って軸方向に流れる使用済みの冷却蒸気は、後部ディ
スク内を延びる半径方向の管に送り込まれ、穿孔管アセ
ンブリに戻され、帰路、例えば、複合サイクルシステム
の熱回収蒸気発生器に送り出される。

【０００６】上記で一般的に説明した冷却蒸気システム
の様々な態様が特に重要である。例えば、供給熱媒体と
戻り熱媒体の流れがロータのリムにおいて半径方向と軸
方向との間で向きを変える。流れの向きを変えるため
に、新規の構成と用途のエルボが、軸方向の管と半径方
向の管とに連通する後部ディスク内の半径方向に開口す
るスロット内に設けられている。例えば、半径方向から
軸方向に供給蒸気の流れの向きを変える、ロータのリム
に沿った蒸気供給管に連通する半径方向の供給管を相互
に接続するエルボが設けられる。同様に、エルボは、使
用済み冷却媒体の流れの方向を軸方向から半径方向に変
えるために、軸方向の戻り管を半径方向の管に相互に接
続する。こうしたエルボは、後部ディスクのスロット内
に容易に組み込まれる一体的に鋳造された部品であるこ
とが好ましい。

【０００７】本発明の別の態様では、冷却蒸気供給マニ
ホルドと使用済み冷却蒸気戻りマニホルドの各々は、円
周方向に互いに間隔をおいて配置されたマニホルドセグ
メントに設けられている。供給マニホルドセグメントお
よび戻りマニホルドセグメントも、軸方向に互いに間隔
をおいて配置されている。各マニホルドは１対のホイー
ルのバケットと連通している。例えば、各供給マニホル
ドは、軸方向に両側に隣接するホイールの特定のバケッ
トと連通している。同様に、戻りマニホルドセグメント
は、同様に戻りマニホルドセグメントの両側に位置して
いる特定のバケットからの使用済み冷却蒸気を受け取
る。供給マニホルドセグメントと戻りマニホルドセグメ
ントとをバケット内の個々の通路に相互に接続するため
にスプールが使用される。本発明の他の様々な態様が、
下記の詳細な説明と図面とを参照することによってさら
に明らかになるだろう。

【０００８】本発明による好ましい一実施様態では、軸
方向に互いに間隔をおいて配置されているホイールを取
り付けているバケットと、ホイールの間のスペーサとを
有するタービンロータにおけるバケット冷却システムで
あって、ロータのリムの周囲に、かつこのリムに隣接し
て円周方向に互いに間隔をおいて配置されている複数の
冷却媒体供給通路と、ロータのリムの周囲に、かつこの
リムに隣接して円周方向に互いに間隔を置いて配置され
ている複数の使用済み冷却媒体戻り通路と、ロータのリ
ムの周囲にかつ隣接して円周方向に互いに間隔を置いて
配置されており、冷却媒体を受け入れるために供給通路
の少なくとも１つと各々が連通しており、かつ、軸方向
に互いに間隔を置いて配置されているホイールのタービ
ンバケットのための冷却媒体入口と供給マニホルドセグ
メントとを接続する複数の供給ポートを各々が有する複
数の供給マニホルドセグメントと、ロータのリムの周囲
にかつこのリムに隣接して円周方向に互いに間隔を置い
て配置されており、使用済み冷却媒体を受け入れるため
に戻り通路の少なくとも１つと各々が連通しており、か
つ、軸方向に互いに間隔をおいて配置されているホイー
ルのタービンバケットのための使用済み冷却媒体出口と
戻りマニホルドセグメントとを接続する複数の戻りポー
トを各々が有する複数の戻りマニホルドセグメントとを
有するバケット冷却システムが提供される。

【０００９】本発明による別の好ましい一実施様態で
は、軸方向に互いに間隔を置いて配置されているホイー
ルを取り付けているバケットと、ホイールの間のスペー
サとを有するタービンロータにおけるバケット冷却シス
テムであって、ロータのリムの周囲に、かつこのリムに
隣接して円周方向に互いに間隔をおいて配置されてい
る、概ね軸方向に延びる複数の冷却媒体供給通路と、ロ
ータのリムの周囲に、かつこのリムに隣接して円周方向
に互いに間隔をおいて配置されている、概ね軸方向に延
びる複数の使用済み冷却媒体戻り通路と、冷却媒体を軸
方向の冷却媒体供給通路に供給する、第１の組の概ね半
径方向に延びる複数の通路と、使用済み冷却媒体を軸方
向の使用済み冷却媒体戻り通路から戻す、第２の組の概
ね半径方向に延びる複数の通路と、ロータの一部分を形
成しかつ軸方向に延びるスロットを周囲に有する後部デ
ィスクと、軸方向に延びる通路と半径方向に延びる通路
とを相互に接続し、かつ概ね軸方向の方向と概ね半径方
向の方向との間で流れの向きを変えるための通路を有す
る、スロット内に配置されている複数の流れ向き変更部
材とを有するバケット冷却システムが提供される。

【００１０】本発明によるさらに別の好ましい一実施様
態では、軸方向に互いに間隔をおいて配置されているホ
イールを取り付けているバケットと、ホイールの間のス
ペーサとを有するタービンロータにおけるバケット冷却
システムであって、ロータのリムの周囲に、かつこのリ
ムに隣接して円周方向に互いに間隔をおいて配置されて
おり、かつバケットと連通している概ね軸方向に延びる
複数の冷却媒体搬送通路と、熱媒体を搬送する、軸方向
の通路と連通している概ね半径方向に延びる複数の通路
と、ロータの一部分を形成しかつ軸方向に延びるスロッ
トを周囲に有する後部ディスクと、軸方向に延びる通路
と半径方向に延びる通路とを相互に接続し、かつ概ね軸
方向の方向と概ね半径方向の方向との間で流れの向きを
変えるための通路を有する、スロット内に配置されてい
る複数の流れ向き変更部材とを有するバケット冷却シス
テムが提供される。

【００１１】本発明によるさらに別の好ましい実施様態
では、軸方向に互いに間隔をおいて配置されているホイ
ールを取り付けているバケットと、ホイールの間のスペ
ーサとを有するタービンロータにおけるバケット冷却シ
ステムであって、ロータに沿って概ね軸方向に延びる冷
却媒体供給通路と、ロータに沿って概ね軸方向に延びる
冷却媒体戻り通路と、供給通路に連通しており、かつ、
軸方向に互いに間隔をおいて配置されているホイールの
タービンバケットのための冷却媒体入口と供給マニホル
ドとを接続する複数の供給ポートを有する、ロータのリ
ムに隣接し冷却媒体を受け取る供給マニホルドと、戻り
通路に連通し、かつ、軸方向に互いに間隔をおいて配置
されているホイールのタービンバケットのための使用済
み冷却媒体出口と戻りマニホルドとを接続する複数の戻
りポートを有する、ロータのリムに隣接し、使用済み冷
却媒体を受け取る戻りマニホルドと、供給マニホルドと
冷却媒体入口との間と、戻りマニホルドと使用済み冷却
媒体出口との間とに配置されている球面形の端部部分を
有する薄肉のスプールとを有するバケット冷却システム
が提供される。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１を参照すると、この図
には、本発明の好ましい実施形態を組み込んだ、全体が
参照番号１０で示されるタービン部分が示されている。
タービン部分１０は、タービンロータＲを囲むタービン
ハウジング１２を含む。ロータＲは、この例では、ホイ
ール１４、１６、１８，２０を含む４つの連続する段を
含み、これらのホイールの１４、１６、１８、２０は、
円周方向に互いに間隔をおいて配置されている複数のバ
ケットすなわちブレード２２、２４、２６、２８を支持
している。ホイール１４、１６、１８、２０はスペーサ
３０、３２、３４の間に交互に配置されている。スペー
サ３０、３２、３４の外側リムは、複数のステータブレ
ードまたはノズル３６、３８、４０と半径方向に整合し
ており、第１の組のノズル４２が第１のバケット２２の
前方に位置している。したがって、この図には、第１の
段がノズル４２とバケット２２とを含み、第２の段がノ
ズル３６とバケット２４とを含み、第３の段がノズル３
８とバケット２６とを含み、最後に、第４の段がノズル
４０とバケット２８とを含む４段のタービンが示されて
いることが理解できるだろう。ロータホイールとスペー
サは、互いに整合しているホイール穴とスペーサ穴とを
通過する円周方向に互いに間隔をおいて配置されている
複数のボルト４４によって互いに固定されている。複数
の燃焼器（その１つを参照番号４５で概略的に示す）が
タービン部分の周囲に配置されており、この燃焼器は、
ノズルとバケットを含むタービン部分の高温ガス通路を
通して高温の燃焼ガスを供給してロータを回転させる。
ロータは、後部軸を形成する穿孔管アセンブリ（全体と
して参照番号４８で示されている）と一体的に形成され
ている後部ディスク４６も含む。

【００１３】好ましくは最初の２つの段の少なくとも一
方の組のバケットまたは好ましくは両方の組のバケット
２２、２４に、冷却蒸気であることが好ましい、冷却用
の熱媒体が供給される。冷却蒸気は穿孔管アセンブリ４
８を通して供給され、戻される。図１と図２を参照する
と、好ましい一実施形態では、穿孔管アセンブリ４８
は、後部ディスク４６内に設けられている半径方向に延
びる複数の管５４に冷却蒸気が流れるように蒸気プレナ
ム５２から冷却蒸気が供給される環状の通路５０を含
む。管５４は、第１段のバケットと第２段のバケット中
の冷却通路と連通している、円周方向に互いに間隔をお
いて配置されている軸方向に延びる熱媒体供給管５６と
連通している。高温度の使用済み冷却蒸気、すなわち戻
り冷却蒸気は、第１段のバケットと第２段のバケットと
から、円周方向に互いに間隔をおいて配置されている軸
方向に延びる複数の戻り管５８を通って流れる。戻り管
５８は、その後端部において、後部ディスク４６内の半
径方向に内方に延びる戻り管６０と連通している。戻り
管６０から、使用済み冷却蒸気は、冷却蒸気供給源に戻
るか、または、複合サイクルシステムで使用される熱回
収蒸気発生器に流れるために、穿孔管アセンブリ４８の
中央孔８８の中に流れ込む。

【００１４】軸方向に延びる供給管５６と戻り管５８は
それぞれロータのリムに隣接してかつロータの周囲に位
置しており、供給管と戻り管の各々は、軸方向に重ねら
れたホイールとスペーサを貫通する軸方向に整合した開
口を通って延びているということが、上述の説明から理
解できるだろう。例えば、第４段のホイール２０とスペ
ーサ３４との整合した穴６２、６４が図４に示されてい
る。同様の整合した穴が、第１段と第２段と第３段の各
々のホイールとスペーサとの中に設けられている。

【００１５】図４に示すように、冷却媒体供給管５６と
冷却媒体戻り管５８をそれぞれに支持するブシュが、ホ
イール穴とサポート穴の中の様々な位置に設けられてい
る。例えば、ブシュ６６とブシュ６８が、スペーサ３４
を貫通する開口６４の両端部の付近に配置されている。
同様のブシュが、第３段のスペーサ３２の両端部の付近
に配置されている。ブシュ７３がホイール１６の前部の
開口に設けられており、ブシュ７５がスペーサ３０の後
部の開口に設けられている。同様のブシュが供給管の整
合した開口の中に設けられている。

【００１６】図４を参照すると、この図には、戻り管５
８が詳細に示してある。しかし、ロータのリムの周りに
互いに間隔をおいて配置されている供給管と戻り管は、
本発明に関連する諸側面において互いに類似しているの
で、特に指摘しない限り、その一方の説明をするだけで
十分であり、他方の説明は不要であることが理解される
だろう。さらに、供給管５６と戻り管５８は、ロータの
軸線Ａ（図４）から等しい半径位置に中心を有し、円周
方向に互いに等しい間隔を置いて配置されている。これ
らの各管は、その管の長さに沿った軸方向に互いに間隔
をおいた位置に複数の隆起したランド７０を有する薄肉
の構造を有する。ランド７０の軸方向の位置は、ホイー
ルとスペーサとを貫通する開口中のブシュの位置に一致
している。各々のランド７０の間には薄肉の管部分７２
がある。ランド７０の外側の外部表面が薄肉部分７２の
外部表面から半径方向に外側にあることを理解された
い。移行部分７４が、各々のランド７０とこれらに隣接
した薄肉部分７２との間に設けられている。この移行部
分は、ランドの外側表面から薄肉部分の外側表面へと半
径方向に内方に移行する円弧状の外側表面を有する。膨
らんだランドすなわちフランジ７６が、各々の管の後部
部分に隣接して設けられている。供給管と戻り管、ロー
タ内にこれらの管を保持する方法、および、これらの管
のためのシールに関するさらに詳細な説明に関しては、
本明細書に各々の開示内容が引例として組み入れられて
いる１９９９年６月１６日付で出願された米国特許出願
番号０９／３３４，１８７（代理人摘要番号５１ＤＶ−
９８１７，８３９−５６１）と、１９９９年５月３日付
で出願された米国特許出願番号０９／３０４，２０２
（代理人摘要番号５１ＤＶ−９８５６，８３９−５８
１）と、１９９９年６月１４日付で出願された米国特許
出願番号０９／３３２，３３０（代理人摘要番号５１Ｄ
Ｖ−９８５８，８３９−５８３）とを参照されたい。

【００１７】次に、図５から図７を参照すると、これら
の図では、穿孔管アセンブリ４８は、ロータの一部分を
形成し、かつ、ロータ軸線Ａを中心に回転するように取
り付けられている。穿孔穴アセンブリ４８は後部ディス
ク４６を含み、例えば蒸気のような冷却媒体の流れをタ
ービンバケットに供給し、使用済みの冷却媒体の流れを
帰路に送るための通路を提供する。前述のように、冷却
システムは、複合サイクルシステムの閉路蒸気冷却供給
および戻りシステムの一部分として、すなわち、高圧蒸
気タービン排気からの分流として実現されてもよく、ま
たは、既存のプラント内供給から供給されてもよい。穿
孔管アセンブリ４８は、外側の管８２と、ロータ軸の回
転軸の周囲の外側管８２と同心である内側の管８４とを
含む。外側の管８２と内側の管８４はそれぞれに環状の
冷却蒸気供給通路８６を形成し、一方、内側の管８４は
使用済み冷却蒸気通路８８を形成する。図６を特に参照
すると、蒸気グランド９０が穿孔管アセンブリ４８の周
囲に配置されており、プレナム５２を形成する。蒸気グ
ランド９０は固定されておりかつ穿孔管アセンブリ４８
がロータ軸線Ａを中心に回転することが理解されるだろ
う。蒸気プレナム５２は適切な供給源（図示されていな
い）からの蒸気供給に接続されており、かつ、外側の管
８２と内側の管８４との間の通路８６に冷却蒸気を供給
する、外側の管８２を貫いて形成されている蒸気入口９
４と連通している。図６を参照すると、この図では、ば
ねで偏倚されていることが好ましいラビリンス型のシー
ル９６、９８が、外側の管８２の周囲を密閉するため
に、蒸気グランド９０の両側に設けられている。この構
造の変形として、ラビリンスシールの代わりにブラシシ
ール（ｂｒｕｓｈ ｓｅａｌ）を使用してもよく、また
は、ラビリンスシールとブラシシールとの組合せを使用
してもよい。蒸気グランド９０の後端部は、使用済みの
冷却蒸気を受け取るために、帰路Ｒによって概略的に示
されている定置蒸気管に接続されている。蒸気グランド
は、さらに、蒸気が後部の主軸受１０４（図６）に外方
に流れないように、ラビリンスシールを通過して漏れる
蒸気を捕集する漏出蒸気プレナム１００、１０２も含
む。軸受１０４は従来通りの軸受であり、後部ディスク
４６と一体の後部軸１０６を含む。したがって、軸１０
６は、穿孔管アセンブリ８０と共に回転することが可能
である。

【００１８】図５を参照すると、穿孔管アセンブリ４８
の前端部は、全体として参照番号１０８で示されている
末端キャップアセンブリを含む。末端キャップ１０８
は、熱媒体供給通路８６からの熱媒体を半径方向の管５
４に連通させる通路と、半径方向の戻り管６０からの使
用済み冷却蒸気を戻り通路８８に戻す通路とを含む。末
端キャップアセンブリ１０８の詳細な説明に関しては、
本明細書に引例として組み入れてある１９９８年１２月
１８日付で出願された米国特許出願番号０９／２１６，
３６３（代理人摘要番号５１ＤＶ−９８０２；８３９−
５４０）を参照されたい。

【００１９】次に、図８と図９を参照すると、冷却媒体
供給管５６の各々が、全体として参照記号ＳＭで示すマ
ニホルドに冷却媒体を供給することが理解されるであろ
う。マニホルドＳＭは、スペーサ３０の後面と第２段の
ホイール１６の前面との間に位置していることが好まし
い、円周方向に互いに間隔をおいて配置されている複数
の供給マニホルドセグメント１２０（図１３）を含む。
供給マニホルドセグメント１２０が各々の供給管５６に
対して設けられており、半径方向に内方に延びる形でぶ
ら下がっている中央の突起１２４を有する円弧状のリム
１２２（図１３）を含む。突起１２４は、冷却媒体供給
管５６と接続する、軸方向に後方に開口する入口ポート
１２６を有する。図９を参照して、さらに明確に述べる
と、スプール１２８が、冷却媒体供給管５６の前端部と
入口ポート１２６とを相互接続している。このスプール
は、球面形の端部部分を有する短い管を含む。例えば、
スプール１２８は、冷却媒体供給管５６の端部の環状の
内側表面に係合する球面形の端部部分１３０を有する。
同様に、スプール１２８の反対側の端部は、マニホルド
セグメント１２０の入口ポート１２６の環状の内側表面
に係合する球面形の端部部分１３２を有する。本明細書
で開示する全てのスプールの端部の球面形形状が、スプ
ールとこれに関連した接続部品または接続通路との間の
相対的な動きを吸収する。この特定の場合、軸方向の熱
膨張と遠心荷重とに起因する各スプール１２８と供給管
５６とマニホルドセグメント１２０との間の相対的な動
きが吸収される。

【００２０】マニホルドセグメント１２０は、その軸方
向の端面の各々に沿って、マニホルドセグメント１２０
内のプレナム１３８（図９）と連通している複数の出口
ポート１３４、１３６も含む。この例では、マニホルド
セグメント１２０は、例えば第２段のホイール１６のバ
ケットのような隣接するホイールのバケットに冷却媒体
を供給する、軸方向に後方に開口している６個の出口ポ
ート１３４を有する。これに加えて、マニホルドセグメ
ント１２０は、軸方向に前方に開口している６個の出口
ポート１３６（図９）を含む。各々の出口ポート１３６
は、第１段のホイール１４と第２段のホイール１６との
間のスペーサ３０を貫通する通路１４０と軸方向に整合
する。

【００２１】さらに明確に述べると、スプール１４２
が、後方の出口ポート１３４の各々とホイール１６のバ
ケット２４の一体的な前方延長部分１４４との間に配置
されている。一体的な延長部分１４４はバケットと一体
的に鋳造されて、第２段のバケットのための冷却媒体入
口を形成することが好ましい。バケットの鳩尾鋳造部品
（ｂｕｃｋｅｔ ｄｏｖｅｔａｉｌ ｃａｓｔｉｎｇ
ｓ）と中実ブロックの形に鋳造延長部分１４４を一体的
に鋳造すれば、この延長部分１４４がより低コストで得
られることがわかった。延長部分ブロックを鋳造した後
に、この延長部分ブロックを機械加工し、すなわち、ス
プール１４２を収容する軸方向の入口開口を備えるよう
に穿孔する。こうしたブロックの形に最初に一体的に鋳
造することによって、バケット鳩尾内の開口の正確な位
置の精度が向上する。しかし、スプール１４２を収容す
るために、バケット鳩尾内の予め穿孔した穴の中に、別
々の中空管を蝋付けすることも可能であるということを
理解されたい。スプール１４２はスプール１２８と同様
のタイプであり、すなわち、出口ポート１３４の一部分
と延長部分１４４の一部分との中に嵌りこむ球面形の端
部部分を有する。

【００２２】通路１４０の各々には、供給マニホルドセ
グメント１２０からの軸方向に前向きの出口ポート１３
６に別のスプール１４８を介して連通する供給連絡管１
４６が設けられている。したがって、各々の連絡管１４
６の後端部は、スプール１４８の前方球面形部分を受け
入れる環状の座を有し、一方、これと同様に、出口ポー
ト１３６の各々は、スプール１４８の後方球面形部分を
受け入れる環状の座を有する。図９に示すように、各々
の連絡管１４６は、直径方向に膨らんだランド１５０を
その連絡管の後方端部の付近に有し、直径方向に膨らん
だランド１５２をその連絡管の長さの中間に有する。各
々の連絡管１４６は、スペーサ３０を通過する開口１４
０の前端部の面取り部１５６上に載る半径方向に膨らん
だフランジ１５４を拡大部分１５２の前端部に含む。各
々の連絡管１４６は第１段のホイール１４に向かって前
方に延び、これに加えて、管１４６の片持ち梁状に突出
した前端部分上に保持スリーブ隆起部を形成する軸方向
に互いに間隔をおいて配置されている１対のフランジ１
５８、１６０を有する。連絡管１４６の前端部はスプー
ル１６２に接続されており、スプール１６２の反対側の
端部は、第１段のホイールのバケットの後方延長部分１
６４に接続されている。したがって、延長部分１６４
は、第１段のバケットのための冷却媒体入口を形成す
る。連絡管１４６は、スペーサ３０の表面に対するフラ
ンジ１５４の係合によって、軸方向に後向きに（すなわ
ち、図９では左から右に）移動しないように固定されて
いる。第１段のホイールの各バケットの後方延長部分１
６４の各々を、延長部分１４４と同様に、機械加工され
た軸方向の開口を有するブロックの形にバケット鳩尾と
一体的に鋳造することが好ましい。

【００２３】保持スリーブ１６６が連絡管１４６のフラ
ンジ１５８、１６０の上に載っており、各スリーブは、
フランジ１５４に係合している後端部を有する。各保持
管の反対側の端部は１６８において外開きに広がってお
り、連絡管１４６の軸方向延長部分を収容するために第
１段のバケットの後方表面から僅かな距離だけ離れてい
る。連絡管と保持スリーブの詳細に関しては、本明細書
に開示内容を引例として組み込んでいる１９９９年５月
１４日付で出願された同時係属中の特許出願番号０９／
３１２，３３４を参照されたい。

【００２４】供給マニホルドは、さらに、そのマニホル
ドの翼部の先端と後面とに窪み１２７も含む（図１
３）。スペーサ３０の後面上の円周方向に互いに間隔を
おいて配置されている半径方向内向きのフランジがこの
窪みの中に係合して、供給マニホルドを供給管と接続し
た状態に保持する。

【００２５】要約すると、円周方向に互いに間隔をおい
て配置されている軸方向に延びる冷却媒体供給管５６
は、冷却媒体（好ましくは冷却蒸気）を、ロータの周囲
に配置されている供給マニホルドセグメント１２０のプ
レナム１３８に供給する。冷却媒体は出口ポート１３４
内を通って軸方向に後方に向かって流れ、第２段のホイ
ール１６のバケット２４に冷却媒体を供給する。冷却媒
体は、出口ポート１３６を経由して軸方向に前方に供給
され、連絡管１４６内を通過して第１段のホイール１４
のバケット２２の中に流れ込む。第２段のバケット２４
を通過する流れの経路が図４と図８に示してあるが、第
１段のホイールのバケットと第２段のホイールのバケッ
トとの中の流れは本発明の一部を形成しない。

【００２６】次に、図１０を参照すると、第１段のホイ
ールのバケットと第２段のホイールのバケットとからの
使用済み冷却媒体は、全体として参照記号ＲＭによって
示してある戻りマニホルドに戻り、戻りマニホルドは使
用済み冷却蒸気を戻り管５８に供給する。戻りマニホル
ドＲＭは、スペーサ３０の前面と第１段のホイール１４
の後面との間に位置していることが好ましい円周方向に
互いに間隔をおいて配置されている複数の戻りマニホル
ドセグメント１７０（図１２）を含む。図１２を参照す
ると、各々の戻りマニホルドセグメントが半径方向に外
側のリム１７２と内方に延びる突起１７４とを有し、リ
ム１７２と突起１７４とがプレナム１７６を形成する。
各々の突起１７４は、マニホルドセグメント１７０から
スプール１８０を経由して戻り管１５８に戻り蒸気を流
す、軸方向に後方に開口する出口ポート１７８を有す
る。出口、すなわち出口ポート１７８は、スプール１８
０の球面形端部部分１８２と嵌め合い係合する概ね環状
の座を有する。スプール１８０の反対側の端部は、戻り
管５８の前端部の環状の座１８６に係合する同様の球面
形部分１８４を有する。

【００２７】各々の戻りマニホルドセグメント１７０の
リム１７２は、後方に開口する複数（例えば６個）の入
口ポート１８８と、前方に開口する複数（例えば６個）
の入口ポート１９０とを含む。第１段のバケット２２か
らの使用済み冷却媒体をマニホルドセグメント１７０に
送るために、延長部分９２が第１段のバケット２２のバ
ケット鳩尾の各々の後面上に一体的に鋳造され、そのバ
ケットのための冷却媒体出口を形成することが好まし
い。球面形の端部部分を両端に有するスプール１９４
が、各々の延長部分１９２の端部の環状部分と各々の入
口ポート１９０の端部の環状部分とに嵌りこむ。したが
って、使用済み冷却媒体は、第１段のバケット２２か
ら、延長部分１９２とスプール１９４と入口ポート１９
０とを経由して、円周方向に配置されたマニホルドプレ
ナム１７６の中に流れ込む。

【００２８】使用済み冷却蒸気を第２段のバケット２４
から戻りマニホルドプレナム１７６に送るために、複数
の戻り連絡管１９６が、介在スペーサ３０を貫通して軸
方向に延びる穿孔穴１９８の中を通る形で設けられてい
る。戻り連絡管１９６の各々は、穿孔穴１９８と係合す
るランド２００、２０２、２０４を有する。直径が大き
いフランジ２０６が、スペーサ３０を貫通する開口１９
８の縁に当たって載っており、それによって、戻り連絡
管１９６の軸方向の前方移動を阻止する。保持スリーブ
２０８がフランジ２０６と一方の端部で係合し、第２段
のバケットの前面と共に小さな軸方向の間隙を形成する
反対側のフレア形端部を有する。したがって、連絡管１
９６は、スペーサ３０の後面に対してそのフランジ２０
６が係合することによって、前方へ軸方向移動しないよ
うに固定されており、かつ第２段のバケットの前面に対
して保持スリーブのフレア形の端部が係合し、かつスリ
ーブ２０８の前端部がフランジ２０６に突き当たること
によって、後方への軸方向移動が制限されている。

【００２９】上述の実施形態のように、スプール２１０
は、第２段のバケットの（好ましくは一体的に鋳造され
ている）前方への延長部分２１２を連絡管１９６の後端
部と相互に接続し、延長部分２１２は第２段のバケット
用の冷却媒体出口を形成する。同様に、スプール２１４
が、戻り連絡管１９６の前端部と戻りマニホルドセグメ
ント１７０の入口ポート１８８との間を相互に接続す
る。スプール２１０とスプール２１４は上述の構造と同
様の構造であり、すなわち、隣接する部品の環状表面内
に嵌りこむ球面形部分を両端部に有する。

【００３０】図１０に示しているように、連絡管１９６
は、軸方向に隣接しておりかつ半径方向に挿入されてい
る供給マニホルドセグメント１２０の上を通過すること
を理解されたい。しかし、再び図８と図９を参照する
と、供給マニホルドセグメント１２０と第１段のバケッ
ト２２とを相互に接続し、かつ供給マニホルドセグメン
トのリム１２２の両端部または両先端に位置している少
なくとも１対の供給連絡管１４６は、戻りマニホルドセ
グメント１７０の中央部分内に同じ円周方向の位置に形
成されている開口２２０（図８、図１０）の中を通るい
うことが理解されるだろう。供給マニホルドセグメント
１２０からの残りの供給連絡管１４６は、円周方向に互
いに隣接している戻りマニホルドセグメント１７０のリ
ム１７２の外側翼部の下を通る。さらに、図８の考察か
ら、供給マニホルドセグメント１２０は、戻りマニホル
ドセグメント１７０の内方に半径方向に互いに間隔をお
いて配置されているだけでなく、セグメント１２０とセ
グメント１７０とが円周方向に互い違いに配置されてい
るということにも留意されたい。

【００３１】戻りマニホルドセグメントの各々は、この
マニホルドセグメントの翼部先端と前面とに窪み１７５
も含む。スペーサ３０の前面上の円周方向に互いに間隔
をおいて配置されており、かつ半径方向に内方に向いて
いるフランジ１７７（図９）が窪み１７５に嵌りこみ、
戻りマニホルドセグメントを戻り管と共に所定の位置に
保持する。

【００３２】第１段のバケットと第２段のバケットとの
ための戻り冷却システムを要約して説明すると、使用済
み冷却媒体（例えば冷却蒸気）は第１段のバケット２２
から鳩尾形の延長部分１９２とスプール１９４とを通っ
て後方に流れ、入口ポート１９０を経由して戻りマニホ
ルドセグメントのプレナム１７６の中に流れ込む。第２
段のバケット２４からの使用済み冷却蒸気はバケットの
鳩尾形延長部分２１２からスプール２１０と連絡管１９
６とスプール２１４とを経由して前方に流れ、入口ポー
ト１８８を経由して戻りマニホルドセグメントプレナム
１７６の中に流れ込む。使用済み冷却蒸気は関連するエ
ルボと半径方向の管と軸方向の通路８８とを経由して戻
り管へと流れるためにプレナム１７６からスプール１８
０を経由して戻り管５８の中に流れ込む。

【００３３】接続部品は環状の座を有してもよいが、動
作中における離脱および／または圧潰とを防止するため
に、薄肉のスプールの球面形の端部部分１３２は、嵌め
合い部品上の球面形の座と係合し合ってもよいというこ
とを理解されたい。遠心荷重による半径方向の動きを防
止するために、球面形の座はスプールの半径方向の方向
配置が特に重要である。スプール端部における締まりば
めが漏れを防止し、遠心荷重に打勝つのに十分な予荷重
を与え、動作中の自己整合を実現する。スプールの球面
形の端部はＴｒｉｂａｌｌｏｙ ８００で被覆されてい
ることが好ましい。スプールの球面形端部部分とその球
面形の座の一例を図１９に示してある。スプール２５０
は、球面形の端部部分２５２を有するスプール１２８、
１４２、１４８、１６２、１９４、２１０、２１４また
は１７０のいずれか１つを含んでよい。隣接する部品２
５４が、図に示すように環状の座または球面形の座２５
６を有してよい。

【００３４】次に、図２、図５、および図１４−１８を
参照すると、供給熱媒体と戻り熱媒体との流れの向きを
軸方向と半径方向との間で移行させるための後部ディス
ク４６内の相互接続部（例えばエルボ）を説明する。図
２を参照すると、後部ディスク４６は、円周方向に互い
に間隔をおいて配置されており、かつ半径方向に開口す
る複数の概ね鳩尾形のスロット２００を含む。スロット
２００は、供給相互接続部と戻り相互接続部、例えばエ
ルボ２０２とエルボ２０４とをそれぞれ受け入れる。こ
れらのエルボの各々は、スロット２００の中に軸方向に
エルボを挿入することができるように、かつ、半径方向
に外方に移動しないようにエルボを保持することができ
るように、後部ディスク４６の周りの鳩尾に対して概ね
相補形の形状の外側表面を有する。図１４を参照する
と、この図には供給エルボ２０６が示してある。供給エ
ルボ２０６は鋳造材料で形成されており、かつ、図に示
すように９０°の角度に曲がっている移行穴２１２を経
由して互いに連通している、縦方向に延びる穴部分２０
８と半径方向に延びる穴部分２１０とを有することが好
ましい。エルボ２０６の後端部は、半径方向に内向きに
開いている溝２１４を含む。

【００３５】図１５を参照すると、この図には戻りエル
ボ２１６が示してある。戻りエルボ２１６は軸方向に延
びる穿孔開口２１８と、半径方向に延びる穿孔開口２２
０とを含み、この穿孔開口２１８と穿孔開口２２０は、
９０°の角度に曲がっている移行穴２２２を経由して互
いに連通している。戻りエルボ２１６の後端部は、半径
方向に内向きに開口する溝２２４も含む。供給エルボ２
０６の半径方向に開口する穴２１０と、戻りエルボ２１
６の半径方向に開口する穴２２０の両方は、円周方向か
つ半径方向に片寄っている供給管５４と戻り管６０とに
各々に適合するように、円周方向と半径方向とにおいて
相互に片寄っているということを理解されたい。

【００３６】供給エルボ２０６の軸方向に延びる穴２０
８と戻りエルボ２１６の軸方向に延びる穴２１８は、上
述のスプールと同様に構成されているスプールを経由し
て、軸方向に延びる供給管５６と戻り管５８とに相互に
接続している。戻りエルボ２１６と軸方向に延びる戻り
管５８とを相互に接続するスプール２２６の例を図４に
示す。同様のスプールが供給エルボ２０６と供給管５６
を相互に接続する。

【００３７】図１６を参照すると、供給管５４の半径方
向外側の端部と戻り管６０の半径方向外側の端部の各々
はつば２３０を有する。エルボと半径方向の管との間の
流体連通を達成するために、このつばの外側端部は、関
連のエルボの半径方向に延びる穴２１０または穴２２０
とのフレア式の嵌め合い係合を実現するようにフレア形
になっている。半径方向の管とエルボとを相互に接続す
るために、図１７に示すスプリングクリップ２３２が設
けられている。このスプリングクリップ２３２は、円周
方向に互いに間隔をおいて配置されており、かつ半径方
向に外向きに向けられているボス２３６を含む半径方向
部分２３４を有するアングルを含み、このボス２３６は
開口２３８を有する。スプリングクリップ２３２の概ね
軸方向に延びる部分２４０は１対の軸方向に延びる脚部
２４１を有し、これらの脚部２４１は概ね半円形の穴２
４２を形成し、かつ、その末端部に隣接した半径方向に
外方に突き出す１対のボス２４４の形で終端する。図１
６に示しているように、スプリングクリップ２３２は、
つば２３０の下に位置する軸方向部分２４０の腕部を有
するボルト２４３によって、関連するエルボ２０６また
はエルボ２１６にボルト止めされている。特に、ボス２
４４は、つば２３０の下側に係合する。

【００３８】図５に示しているように、スロット２００
の相互間の後部ディスク４２の後面４２は、半径方向内
向きに開いている溝２４６を有する。エルボ２０６、２
１６はスロット２００内に軸方向に挿入される時には、
半径方向に外向きにばねで押されていてもよい円周方向
に延びるバンドまたはワイヤ２４８が、溝２１４、２２
４、２４６の中に挿入され、それによって、エルボは軸
方向に後方に移動しないように保持され、溝２４６とバ
ンド２４８はエルボに対する軸方向の止め子を形成す
る。エルボ２０６の後部フランジ２５０とエルボ２１６
の後部フランジ２５２はそれぞれに後部ディスク４６の
後面に突き当たり、ロータに対するこれらのエルボの相
対的な軸方向の前方移動を阻止する。図１８は、後部デ
ィスク４６の対応するスロット２００内の供給エルボお
よび戻りエルボを示している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好ましい一実施形態による冷却システ
ムの各部分を組み入れているタービンセクションを示
す、ガスタービンの一部分の断面図である。

【図２】図解を容易にするために一部が切取断面図の形
である、タービンロータの一部分の部分斜視図である。

【図３】図４、図５、図６、図７の関係を示すブロック
図である。

【図４】熱媒体戻り管を示している、ロータのリムを示
す部分断面図である。

【図５】半径方向の供給管と戻り管と、これらの管と穿
孔管アセンブリとの連通を示す、ロータのリムに隣接し
たロータの後部部分の拡大断面図である。

【図６】図５に示されている穿孔管アセンブリの延長部
分を形成する拡大断面図である。

【図７】穿孔管アセンブリの後端部の拡大断面図であ
る。

【図８】供給マニホルドセグメントと戻りマニホルドセ
グメントとによって各々に相互接続されている供給管と
戻り管とを示す、一部が切取断面図の形である部分斜視
図である。

【図９】供給マニホルドセグメントと、隣接するホイー
ルのバケットに冷却媒体を搬送する様々な通路とを示
す、図８の線５−５に概ね沿った拡大部分断面図であ
る。

【図１０】軸方向に隣接したバケットから戻り管に使用
済み冷却媒体を戻すための戻りマニホルドセグメントを
示す、図８の線６−６に概ね沿った部分断面図である。

【図１１】供給マニホルドセグメントと戻りマニホルド
セグメントの間の関係を示す縮小断面図である。

【図１２】戻りマニホルドセグメントの斜視図である。

【図１３】供給マニホルドセグメントの斜視図である。

【図１４】冷却媒体の流れの向きを軸方向と半径方向と
の間で変える供給エルボの断面図である。

【図１５】冷却媒体の流れの向きを軸方向と半径方向と
の間で変える戻りエルボの断面図である。

【図１６】後部ディスクの半径方向に延びる熱媒体搬送
管とエルボとの間の接続を示す、一部が断面図の形の部
分側面図である。

【図１７】エルボと半径方向の管との間の接続を行うた
めのスプリングクリップの斜視図である。

【図１８】前向きの方向で後部ディスクを見た部分立面
図である。

【図１９】断面図の形で示されている隣接部品の球面形
の座の中に係合している球面形の端部部分を有する、典
型的なスプールの部分立面図である。

【符号の説明】

１０ タービン部分 １２ タービンハウジング １４、１６、１８、２０ ホイール ２２、２４、２６，２８ ブレードまたはバケット ３０、３２、３４ スペーサ ３６、３８、４０、４２ ステータブレードまたはノズ
ル ４４ ボルト ４５ 燃焼器 ４６ 後部ディスク ４８ 穿孔管アセンブリ ５０ 環状通路 ５２ 蒸気プレナム ５４ 管 ５６ 熱媒体供給管 ５８、６０ 戻り管 ６２、６４ 穴 ６６、６８、７３、７５ ブシュ ７０ ランド ７２ 薄肉の管部分 ７４ 移行部分 ７６ ランドまたはフランジ ８０ 穿孔管アセンブリ ８２ 外側の管 ８４ 内側の管 ８６ 環状の冷却蒸気供給通路 ８８ 中央孔、使用済み冷却蒸気通路 ９０ 蒸気グランド ９４ 蒸気入口 ９６、９８ ラビリンスシール １００、１０２ 漏出蒸気プレナム １０４ 後部主軸受 １０６ 後部軸 １０８ 端部キャップアセンブリ １２０ 供給マニホルドセグメント １２２、１７２ リム １２４、１７４ 突起 １２６、１８８、１９０ 入口ポート １２７、１７５ 窪み １２８、１４２、１４８、１６２、１８０、１９４、２
１０、２１４、２２６スプール １３０、１３２ 端部部分 １３４、１３６、１７８ 出口ポート １３８、１７６ プレナム １４０ 通路 １４４ 延長部分 １４６ 供給連絡管 １５０、１５２、２０２、２０４ ランド １５４、１５８、１６０、１７７、２０６ フランジ １５６ 面取り部 １５８ 戻り管 １６４ 延長部分 １６６、２０８ 保持スリーブ １６８ 保持スリーブ端部 １７０ 戻りマニホルドセグメント １８２ 球面形の端部部分 １８４ 球面形部分 １８６ 環状の座 １９２、２１２ 鳩尾形の延長部分 １９６ 戻り連絡管 １９８ 穿孔穴 ２００ スロット ２０２、２０４ エルボ ２１０ 半径方向に延びる穿孔部分 ２１２ 移行穴、延長部分 ２１４、２２４、２４６ 溝 ２１６ 戻りエルボ ２１８、２２０ 穿孔穴 ２２２ 移行穴 ２３０ つば ２３２ スプリングクリップ ２３４ 半径方向部分 ２３６、２４４ ボス ２３８ 穴 ２４０ 概ね軸方向に延びる部分 ２４１ 軸方向に延びる脚部 ２４２ 概ね半円形の穴 ２４３ ボルト ２４８ バンドまたはワイヤ ２５０、２５２ 後部フランジ ２５４ 隣接部品 ２５６ 球面形の座 Ａ ロータの回転軸線 Ｒ ロータ、帰路 ＲＭ 戻りマニホルド ＳＭ 供給マニホルド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ケビン ジョゼフ バーブ アメリカ合衆国 12065 ニューヨーク州 ハーフムーン ダッチェス パース ４ (72)発明者 ミン チェン リー アメリカ合衆国 45241 オハイオ州 シ ンシナティ オールド チムニー コート 9849 (72)発明者 スーザン マリー ハイド アメリカ合衆国 12309 ニューヨーク州 スケネクタデイ チューリップ ツリー レイン 11 (72)発明者 トーマス チャールズ マーシー アメリカ合衆国 12051 ニューヨーク州 コックサッキー タミー トレイル エ ー−25 (72)発明者 ロナルド リチャード ウエゾリック アメリカ合衆国 12203 ニューヨーク州 アルバニー サー チャールズ ウェイ 505 (72)発明者 クリストファー チャールズ グリン アメリカ合衆国 45013 オハイオ州 ハ ミルトン ニュー ロンドン ロード 1230 (72)発明者 マーティン シー． ヘムズワース アメリカ合衆国 45246 オハイオ州 シ ンシナティ メイプル トレース 648

Claims (28)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸方向に互いに間隔をおいて配置されて
   いるホイール（１４、１６、１８、２０）を取り付けて
   いるバケット（２２、２４、２６、２８）と、前記ホイ
   ールの間のスペーサ（３０、３２、３４）とを有するタ
   ービンロータ（Ｒ）におけるバケット冷却システムであ
   って、 前記ロータのリムの周囲に、かつ前記リムに隣接して円
   周方向に互いに間隔をおいて配置されている複数の冷却
   媒体供給通路（５６）と、 前記ロータの前記リムの周囲に、かつ前記リムに隣接し
   て円周方向に互いに間隔をおいて配置されている複数の
   使用済み冷却媒体戻り通路（５８）と、 前記ロータの前記リムの周囲に、かつ前記リムに隣接し
   て円周方向に互いに間隔を置いて配置されている複数の
   供給マニホルドセグメント（１２０）であって、各々
   は、前記冷却媒体を受け入れるために前記供給通路の少
   なくとも１つに連通しており、かつ、この供給マニホル
   ドセグメントと前記軸方向に互いに間隔をおいて配置さ
   れているホイールの前記タービンバケットのための冷却
   媒体入口（１４４、１６４）とを接続する複数の供給ポ
   ート（１３４、１３６）を有する複数の供給マニホルド
   セグメント（１２０）と、 前記ロータの前記リムの周囲に、かつ前記リムに隣接し
   て円周方向に互いに間隔をおいて配置されている複数の
   戻りマニホルドセグメント（１７０）であって、各々
   は、使用済み冷却媒体を受け入れるために前記戻り通路
   の少なくとも１つに連通しており、この戻りマニホルド
   セグメントと前記軸方向に互いに間隔をおいて配置され
   ている前記ホイールの前記タービンバケットのための使
   用済み冷却媒体入口（１９２、２１２）とを接続する複
   数の戻りポート（１８８、１９０）を有する複数の戻り
   マニホルドセグメント（１７０）とを有するバケット冷
   却システム。
2. 【請求項２】 前記冷却媒体を前記ホイールの１つのホ
   イール（１６）上の１組のバケット（２４）に供給す
   る、前記供給マニホルドセグメントの各々のための第１
   の組の前記複数の供給ポート（１３４）と、前記冷却媒
   体を前記ホイールの別のホイール（１４）上の第２の組
   のバケット（２２）に供給する、前記供給マニホルドセ
   グメントの各々のための第２の組の前記複数の供給ポー
   ト（１３６）とを含む、請求項１に記載の冷却システ
   ム。
3. 【請求項３】 前記第１および第２の組の供給ポートの
   各々と、前記１つのホイールと前記別のホイールの各組
   のバケットとを相互に接続する少なくとも１つのスプー
   ル（１４２、１６２）を含む、請求項２に記載の冷却シ
   ステム。
4. 【請求項４】 前記使用済み冷却媒体を前記ホイールの
   前記１つのホイール（１６）上の１組のバケット（２
   ４）から戻す、前記戻りマニホルドセグメントの各々の
   ための第１の組の前記複数の戻りポート（１８８）と、
   前記使用済み冷却媒体を前記ホイールの前記別のホイー
   ル（１４）上の１組のバケット（２２）から戻す、前記
   戻りマニホルドセグメントの各々のための第２の組の前
   記複数の戻りポート（１９０）とを含む、請求項１に記
   載の冷却システム。
5. 【請求項５】 前記第１および第２の組の戻りポートの
   各々と、前記１つのホイールと前記別のホイールの各組
   のバケットとを相互に接続するスプール（１９４、２１
   ０）を含む、請求項４に記載の冷却システム。
6. 【請求項６】 前記冷却媒体を前記ホイールの１つのホ
   イール（１６）上の１組のバケット（２４）に供給す
   る、前記供給マニホルドセグメントの各々のための第１
   の組の前記複数の供給ポート（１３４）と、前記冷却媒
   体を前記ホイールの別のホイール（１４）上の第２の組
   のバケット（２２）に供給する、前記供給マニホルドセ
   グメントの各々のための第２の組の前記複数の供給ポー
   ト（１３６）と、前記使用済み冷却媒体を前記１つのホ
   イール（１６）上の１組のバケット（２４）から戻す、
   前記戻りマニホルドセグメントの各々のための第１の組
   の前記複数の戻りポート（１８８）と、前記使用済み冷
   却媒体を前記別のホイール（１４）上の１組のバケット
   （２２）から戻す、前記戻りマニホルドセグメントの各
   々のための第２の組の前記複数の戻りポート（１９０）
   とを含む、請求項１に記載の冷却システム。
7. 【請求項７】 前記供給マニホルドセグメントと前記戻
   りマニホルドセグメントは、前記タービンロータに沿っ
   て軸方向に互いに間隔をおいて配置され、かつ、前記軸
   方向に互いに間隔をおいて配置されているホイール（１
   ４、１６）の間のスペーサ（３０）の軸方向に互いに反
   対側の側部上に位置している、請求項１に記載の冷却シ
   ステム。
8. 【請求項８】 前記冷却媒体を前記ホイールの１つのホ
   イール（１４）上の１組のバケット（２２）に供給す
   る、前記供給マニホルドセグメントの各々のための１組
   の前記複数の供給ポート（１３６）と、前記スペーサ
   （３０）を貫通して延び、かつ前記組の前記供給ポート
   （１３６）と前記１つのホイール（１４）上の前記組の
   前記バケット（２２）とを相互に接続する管（１４６）
   と、前記使用済み冷却媒体を前記ホイールの別のホイー
   ル（１６）上の１組のバケット（２４）から戻す、前記
   戻りマニホルドセグメントの各々のための１組の前記複
   数の戻りポート（１８８）と、前記スペーサ（３０）を
   貫通して延び、かつ前記組の前記供給ポートと前記別の
   ホイール上の前記組の前記バケットとを相互に接続する
   管（１９６）とを含む、請求項７に記載の冷却システ
   ム。
9. 【請求項９】 前記第１の管（１４６）と前記第２の管
   （１９６）の一方は、前記供給マニホルドセグメントと
   前記戻りマニホルドセグメントを貫通して延びる、請求
   項８に記載の冷却システム。
10. 【請求項１０】 前記供給マニホルドセグメントと前記
    戻りマニホルドセグメントは軸方向に互いに間隔をおい
    て配置され、かつ、円周方向に互い違いに配置されてい
    る、請求項１に記載の冷却システム。
11. 【請求項１１】 前記供給マニホルドセグメントと前記
    戻りマニホルドセグメントは軸方向に互いに間隔をおい
    て配置され、かつ、半径方向に相互に片寄っている、請
    求項１に記載の冷却システム。
12. 【請求項１２】 前記供給マニホルドセグメントは円弧
    状のリム（１２０）と半径方向内方に延びる突起（１２
    ４）とを含み、前記突起は、前記冷却媒体供給通路の１
    つに連通し、冷却媒体を前記冷却媒体供給通路の１つか
    ら受けとる入口ポート（１２６）を有する、請求項１に
    記載の冷却システム。
13. 【請求項１３】 前記戻りマニホルドセグメントは円弧
    状のリム（１７２）と半径方向内方に延びる突起（１７
    ４）とを含み、前記突起は、前記冷却媒体戻り通路の１
    つに連通し、使用済み冷却媒体を前記冷却媒体戻り通路
    の１つから受けとる出口ポート（１７８）を有する、請
    求項１に記載の冷却システム。
14. 【請求項１４】 前記供給マニホルドセグメントと前記
    戻りマニホルドセグメントの各々は、円弧状のリム（１
    ２０、１７２）と前記リムの両端部の中間にあって半径
    方向内方に延びる突起（１２４、１７４）とを含み、前
    記供給マニホルドセグメント各々の前記突起は、前記冷
    却媒体供給通路の１つに連通し、冷却媒体を前記冷却媒
    体供給通路の１つから受けとる入口ポート（１２６）を
    有し、前記戻りマニホルドセグメント各々の前記突起
    は、前記使用済み冷却媒体戻り通路の１つに連通し、使
    用済み冷却媒体を前記使用済み冷却媒体戻り通路の１つ
    から受けとる出口ポート（１７８）を有する、請求項１
    に記載の冷却システム。
15. 【請求項１５】 前記供給マニホルドセグメントと前記
    戻りマニホルドセグメントは軸方向に互いに間隔を置い
    て配置されており、円周方向に互い違いになっており、
    かつ、前記供給マニホルドセグメントと前記戻りマニホ
    ルドセグメントは半径方向に相互に片寄っている、請求
    項１４に記載の冷却システム。
16. 【請求項１６】 前記供給マニホルドセグメントと前記
    戻りマニホルドセグメントは軸方向に互いに間隔をおい
    て配置され、かつ円周方向に互い違いになっており、前
    記供給マニホルドセグメントと前記戻りマニホルドセグ
    メントは半径方向に相互に片寄っており、前記冷却媒体
    を前記ホイールの１つのホイール（１４）上の１組のバ
    ケット（２２）に供給する、前記供給マニホルドセグメ
    ントの各々のための１組の前記複数の供給ポート（１３
    ６）と、前記スペーサ（３０）を貫通して延び、かつ前
    記組の前記供給ポートと前記１つのホイール上の前記組
    の前記バケットを相互に接続する管（１４６）と、前記
    使用済み冷却媒体を前記ホイールの別のホイール（１
    ６）上の１組のバケット（２４）から戻す、前記戻りマ
    ニホルドセグメントの各々のための１組の前記複数の戻
    りポート（１８８）と、前記スペーサ（３０）を貫通し
    て延び、かつ前記組の前記供給ポートと前記別のホイー
    ル上の前記組の前記バケットとを相互に接続する管（１
    ９６）を有する、請求項１に記載の冷却システム。
17. 【請求項１７】 前記供給管と前記戻り管の一方は、前
    記供給マニホルドセグメントと前記戻りマニホルドセグ
    メントの一方を貫通して延びる、請求項１６に記載の冷
    却システム。
18. 【請求項１８】 前記冷却媒体供給通路と前記使用済み
    冷却媒体戻り通路とが前記ロータの前記リムに沿って概
    ね軸方向に延びており、前記軸方向に延びる各供給通路
    と戻り通路に連通している、概ね半径方向に延びる複数
    の冷却媒体供給通路（５４）および冷却媒体戻り通路
    （５６）と、前記半径方向に延びる通路と前記軸方向に
    延びる通路とを相互に接続し、かつ半径方向と軸方向の
    間で熱媒体の流れを変えるための通路（２０８、２１
    ０、２１２、２１８、２２０、２２２）を有するエルボ
    （２１０、２１６）を有し、前記ロータは円周方向に互
    いに間隔をおいて配置され、半径方向に開口し、前記エ
    ルボを受け入れて保持するスロット（２００）を有する
    後部ディスク（４６）を含む、請求項１に記載の冷却シ
    ステム。
19. 【請求項１９】 前記スロットは軸方向に開口してお
    り、前記エルボは前記スロット内に軸方向に収容されう
    るようになっており、前記エルボが後方に軸方向に動か
    ないように前記エルボを前記スロット内に保持する止め
    子（２１４、２１８）を有する、請求項１８に記載の冷
    却システム。
20. 【請求項２０】 前記タービンバケット用の少なくとも
    １つの前記冷却媒体入口と前記冷却媒体出口は、軸方向
    の開口を備えるように機械加工された、前記バケットの
    一体的に鋳造された軸方向の延長部分で形成されてお
    り、前記開口の中に係合する球面形の端部部分を有する
    スプールを有する、請求項１に記載の冷却システム。
21. 【請求項２１】 軸方向に互いに間隔をおいて配置され
    ているホイール（１４、１６、１８、２０）を取り付け
    ているバケット（２２、２４、２６、２８）と、前記ホ
    イールの間のスペーサ（３０、３２、３４）とを有する
    タービンロータ（Ｒ）におけるバケット冷却システムで
    あって、 前記ロータのリムの周囲に、かつ前記リムに隣接して円
    周方向に互いに間隔をおいて配置されている、概ね軸方
    向に延びる複数の冷却媒体供給通路（５６）と、 前記ロータの前記リムの周囲に、かつ前記リムに隣接し
    て円周方向に互いに間隔をおいて配置されている、概ね
    軸方向に延びる複数の使用済み冷却媒体戻り通路（５
    ８）と、 前記冷却媒体を前記軸方向の冷却媒体供給通路に供給す
    る、第１の組の概ね半径方向に延びる複数の通路（５
    ４）と、前記使用済み冷却媒体を前記軸方向の使用済み
    冷却媒体戻り通路から戻す、第２の組の概ね半径方向に
    延びる複数の通路（５６）と、 前記ロータの一部分を形成し、かつ軸方向に延びるスロ
    ット（２００）を周囲に有する後部ディスク（４６）
    と、 前記軸方向に延びる通路と前記半径方向に延びる通路と
    を相互に接続し、かつ、概ね軸方向と概ね半径方向との
    間で流れの向きを変えるための通路（２０８、２１０、
    ２１２、２１８、２２０、２２２）を有する、前記スロ
    ット内に配置されている複数の流れ向き変更部材（２０
    ６、２１６）とを有するバケット冷却システム。
22. 【請求項２２】 前記軸方向に延びる通路は、前記ホイ
    ールと前記スペーサとを貫通する軸方向に整合する穿孔
    穴の中を延びる管（５６、５８）を含み、前記半径方向
    に延びる通路は、前記後部ディスクを貫通する穿孔穴内
    を延びており、前記流れ向き変更部材の前記通路は、前
    記軸方向に延びる管と前記半径方向に延びる管とに連通
    している、請求項２１に記載の冷却システム。
23. 【請求項２３】 前記スロットは軸方向に開口してお
    り、前記部材は前記スロット内に軸方向に収容可能であ
    り、前記部材が後方に軸方向に移動しないように前記部
    材を前記スロット内に保持する止め子（２４６、２４
    ８）を有する、請求項２１に記載の冷却システム。
24. 【請求項２４】 軸方向に互いに間隔をおいて配置され
    ているホイール（１４、１６、１８、２０）を取り付け
    ているバケット（２２、２４、２６、２８）と、前記ホ
    イールの間のスペーサ（３０、３２、３４）とを有する
    タービンロータ（Ｒ）におけるバケット冷却システムで
    あって、 前記ロータのリムの周囲に、かつ前記リムに隣接して円
    周方向に互いに間隔をおいて配置されており、かつ前記
    バケットと連通している、概ね軸方向に延びる複数の冷
    却媒体搬送通路（５６、５８）と、 前記軸方向通路と連通し、前記熱媒体を搬送する、概ね
    半径方向に延びる複数の通路（５４、５６）と、 前記ロータの一部分を形成し、かつ軸方向に延びるスロ
    ット（２００）を周囲に有する後部ディスクと、 前記軸方向に延びる通路と前記半径方向に延びる通路と
    を相互に接続し、かつ、概ね軸方向と概ね半径方向との
    間で流れの向きを変えるための通路を有する、前記スロ
    ット内に配置されている複数の流れ向き変更部材（２０
    ６、２１６）とを含むバケット冷却システム。
25. 【請求項２５】 前記軸方向に延びる通路は、前記ホイ
    ールと前記スペーサとを貫通する軸方向に整合する穿孔
    穴の中を延びる管（５６、５８）を含み、前記半径方向
    に延びる通路は、前記後部ディスクを貫通する穿孔穴内
    を延びる管（５４、６０）を含み、前記流れ向き変更部
    材の前記通路は、前記軸方向に延びる通路と前記半径方
    向に延びる通路とに連通しており、前記スロットは軸方
    向に開口しており、前記部材は、前記スロット内に前記
    軸方向に収容可能である、請求項２４に記載の冷却シス
    テム。
26. 【請求項２６】 １つの軸方向に前記スロット内を前記
    部材が軸方向に移動しないように前記部材を保持する、
    前記部材と前記後部ディスクとの間に係合する部材（２
    ４８）を含む、請求項２５に記載の冷却システム。
27. 【請求項２７】 軸方向に互いに間隔をおいて配置され
    ているホイールを取り付けているバケットと、前記ホイ
    ールの間のスペーサとを有するタービンロータにおける
    バケット冷却システムであって、 前記ロータに沿って概ね軸方向に延びる冷却媒体供給通
    路（５６）と、 前記ロータに沿って軸方向に延びる冷却媒体戻り通路
    と、 前記供給通路と連通し、前記ロータのリムに隣接し、前
    記冷却媒体を受け取る供給マニホルド（ＳＭ）であっ
    て、この供給マニホルドと、前記軸方向に互いに間隔を
    おいて配置されているホイールの前記タービンバケット
    用の冷却媒体入口（１４４、１６４）とを接続する複数
    の供給ポート（１３４、１３６）を有する供給マニホル
    ド（ＳＭ）と、 前記戻り通路と連通し、前記ロータのリムに隣接し、使
    用済み冷却媒体を受け取る戻りマニホルド（ＲＭ）であ
    って、この戻りマニホルドと、前記軸方向に互いに間隔
    をおいて配置されているホイールの前記タービンバケッ
    ト用の使用済み冷却媒体出口（１９２、２１２）とを接
    続する複数の戻りポート（１８８、１９０）を有する戻
    りマニホルド（ＲＭ）と、 前記供給マニホルドと前記冷却媒体入口の間と、前記戻
    りマニホルドと前記使用済み冷却媒体出口との間とに配
    置されている球面形の端部部分を有する薄肉のスプール
    （１４２、１４８、１６２、１９４、２１０、２１４）
    とを有するバケット冷却システム。
28. 【請求項２８】 前記スプールは、前記スプールの前記
    球面形端部部分のための球面形の座（２５６）を有する
    嵌め合い部品に隣接する、請求項２７に記載の冷却シス
    テム。