JP2001323802A - 閉回路冷却される翼形部の膜冷却エアポケット - Google Patents
閉回路冷却される翼形部の膜冷却エアポケットInfo
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Abstract
びる翼を備える半径方向内側及び外側壁を有する。内側
及び外側壁は、区画室が設けられかつインピンジメント
板を有する。外側壁プレナムに流れ込む蒸気は、インピ
ンジメント板を通って流れ外側壁の上部表面をインピン
ジメント冷却する。使用済みのインピンジメント蒸気
は、インサートを有する翼の空洞に流れ込み翼の壁をイ
ンピンジメント冷却する。蒸気は、内側壁中に流れ込み
インピンジメント板を通って内側壁の表面をインピンジ
メント冷却し、翼内表面をインピンジメント冷却するた
めのインサートを有する戻り空洞を通って還流する。翼
形部の外部表面の選んだ部分を空気膜冷却するために、
少なくとも1つのエアポケットが、少なくとも1つの空
洞の壁に設けられる。各エアポケットは、空洞中の冷却
媒体に対して実質的に閉じられ、エアポケットに圧送さ
れる冷却空気は、翼形部の壁の吐出開口を通って流れ、
翼形部を冷却する。
Description
電用のガスタービンに関し、またより具体的にはかかる
タービンの第1段のノズルの冷却に関する。
従来の取り組み方は、供給源から、例えばタービン圧縮
機の中間段及び最終段から高圧の冷却空気を取り出すこ
とであった。かかる方式においては、一連の内部流路が
一般的に用いられ、タービン翼を冷却するための所望の
質量流量目標を達成する。これと対照的に、外部の配管
が空気をノズルに供給するのに用いられる場合、一般的
に空気膜冷却が用いられ、空気はタービンの高温ガス流
中に流出する。先進のガスタービン設計においては、タ
ービンの構成部品を通って流れる高温ガスの温度は、金
属の溶融温度より高い場合があるということが分かって
きた。従って、運転中に高温ガス通路の構成部品を保護
するための冷却機構を確立することが必要であった。蒸
気が、ガスタービンノズル(静翼)、特に複合サイクル
プラント用のノズルを冷却するための好ましい冷却媒体
であることを示した。例えば、米国特許第5,253,
976号を参照されたく、その開示内容は本明細書に参
考として組み込まれる。蒸気冷却されるバケットの詳細
な記述については、米国特許第5,536,143が参
照され、その開示内容は本明細書に参考として組み込ま
れる。ロータを通して第1段及び第2段のバケットに冷
却媒体を供給するための蒸気(または空気)冷却回路の
詳しい記述については、米国特許第5,593,274
号が参照され、その開示内容は本明細書に参考として組
み込まれる。
容量を有するからといって、冷却蒸気を高温のガス流れ
と混合させるのは、効率的でないと考えられる。従っ
て、従来の蒸気冷却されるバケットにおいては、高温ガ
ス通路の構成部品の内部の冷却蒸気を閉回路中に維持す
ることが望ましいと考えられてきた。それにもかかわら
ず、高温ガス通路中の構成部品の一部の領域は、閉回路
中の蒸気で冷却することは実際的に不可能である。例え
ば、ノズル翼の後縁の比較的に薄い構造が、結果的にそ
れらの端縁を蒸気冷却するのを阻止する。従って、ノズ
ル翼のそれらの部分を冷却するには空気冷却が用いられ
る。後縁に沿う空気冷却を伴う蒸気冷却ノズルの詳しい
記述については、米国特許第5,634,766号が参
照され、その開示内容は本明細書に参考として組み込ま
れる。
かつ上記の特許中に開示されたような典型的な閉回路式
蒸気または空気冷却ノズル設計においては、蒸気または
空気を用いてインピンジメントまたは後縁空洞の場合に
は対流によってノズル壁を冷却する。この種の冷却方式
を備える幾つかのケースにおいては、ノズル壁中の熱勾
配が極めて高いレベルに達する可能性があり、そのこと
がノズル壁の局所領域で低いLCF(低サイクル疲労)
寿命を引き起こす可能性がある。
えば空気、の膜冷却を採り入れることで典型的な閉回路
式蒸気または空気冷却ノズル設計を修正し、局所的な熱
勾配を大いに減少させ、その結果、局所的なLCF寿命
を増大させる。より具体的に言えば、本発明は、閉回路
式蒸気または空気冷却ノズルに少なくとも1つのエアポ
ケットを追加することで実施され、さもないと高い熱勾
配により低いLCF寿命となるはずの領域の翼形部表面
を膜冷却するための冷却空気源を提供する。エアポケッ
トは、閉回路式蒸気または空気冷却ガスタービンノズル
の1つあるいはそれ以上の空洞の内側に設置される。空
気が、エアポケット中に管で送り込まれ、次いでエアポ
ケットを翼の外部に連通するように翼形部の壁に設けら
れた空気膜孔を通して高温ガス流路中に流出する。
スタービンのノズル段の高温ガス構成部品を冷却するた
めの冷却装置が設けられ、そこでは閉回路の蒸気または
空気冷却装置及び/又は開回路の空気冷却装置を用いる
ことができる。閉回路の装置においては、複数のノズル
翼セグメントが設けられ、その各々が半径方向の内側及
び外側壁の間に延びる1つあるいはそれ以上のノズル翼
を含む。翼は、内側及び外側壁内の区画室と連通する複
数の空洞を有し、閉回路中に冷却媒体を流し外側及び内
側壁と翼自体を冷却する。この閉回路冷却装置は、以下
に特に述べるいくつかを除いては、以前に引用した米国
特許第5,634,766号に記載されまた示された蒸
気冷却装置と実質的に構造上は類似している。従って、
冷却媒体は、その中のチャンバーに配分されるようにセ
グメントの外側壁内のプレナムに供給され、板のインピ
ンジメント開口を通って流れセグメントの外側壁面をイ
ンピンジメント冷却する。インピンジメント冷却に使用
済みの媒体は、翼を貫通して半径方向に延びる前縁及び
後部空洞へ流れ込む。少なくとも1つの冷却流体戻り/
中間冷却空洞が、半径方向に延びて前縁及び後部空洞の
間に位置している。別個の後縁空洞も設けることもでき
る。後縁空洞自体中における冷却空気の流れは、米国特
許第5,611,662号の主題であり、その開示内容
は本明細書に参考として組み込まれる。その後縁空洞か
らの冷却空気は、内側壁に流れてパージ用空気の供給流
路を通ってホイール空間へ流れあるいは高温ガス通路中
へ流れ込む。さもなくば通常高い熱勾配により低いLC
F寿命となるはずの領域の翼形部表面を冷却するため
に、少なくとも1つのエアポケットが、閉回路式蒸気ま
たは空気冷却ガスタービンノズルの1つあるいはそれ以
上の前述の空洞の内側に設置される。空気が、エアポケ
ット中に管で送り込まれ、次いでエアポケットを翼の外
部に連通するように翼形部の壁に設けられた空気膜孔を
通して高温ガス通路中に流出し、それによって冷却膜を
生成し翼形部表面を冷却する。
施形態において、互いに間隔を置いて配置された半径方
向内側及び外側壁と、内側及び外側壁の間に延び前縁及
び後縁を有する翼とを含み、翼は、前縁及び後縁の間で
翼の半径方向に延びる分離した前縁空洞、後縁空洞、及
び中間空洞と、冷却媒体を受入れるように前縁空洞中に
位置しかつ前縁空洞の内側壁面に向けて冷却媒体を導き
前縁空洞の周りの翼をインピンジメント冷却するための
インピンジメント開口を有するインサートと、冷却媒体
を受入れるように中間空洞中に位置しかつ中間空洞の内
側壁面に向けて冷却媒体を導き中間空洞の周りの翼をイ
ンピンジメント冷却するためのインピンジメント開口を
有するインサートとを含み、後縁空洞は、そこから冷却
空気を受入れるように冷却空気流入口と連通し、その後
縁及びその半径方向内方端のうちのいずれか1つに、使
用済みの冷却空気を翼の外部の高温ガス通路中及び隣接
するタービン段の間のホイール空間中のうちのいずれか
1つに導くための流出口を有する閉回路静翼セグメント
であって、少なくとも1つのエアポケットが、空洞の少
なくとも1つの壁に設けられる。各エアポケットは、そ
れぞれの空洞に対して実質的に閉じていて、冷却空気源
と流体連通し、またポケットの内部と翼の外部の間を流
体連通させ翼形部表面を冷却するための少なくとも1つ
の吐出開口を有する。
わけ第1のノズル段の高温ガスの構成部品を冷却するた
めの閉回路の冷却装置において、それらの構成部品の一
部のものに対する開回路空気冷却装置と組み合わせてさ
らに実施することができる。より具体的に言えば、高い
熱流速及び圧力のもとで必要な構造上の完全さを有する
ノズル翼セグメントが設けられ、加圧された閉回路中を
流れる冷却媒体、好ましくは蒸気により開回路空気冷却
との組み合わせで冷却することができるようにする。従
って、本発明は、タービンの少なくとも第1段におい
て、複数のノズル翼セグメントを備え、その各々が半径
方向外側及び内側壁の間に延びる1つあるいはそれ以上
のノズル翼を含む。翼は、外側及び内側壁の区画室と連
通する複数の空洞を有し、冷却媒体、好ましくは蒸気を
閉回路の流路中に流し外側及び内側壁並びに翼自体を冷
却する。インピンジメント冷却が、第1段のノズル翼の
中間の戻り空洞中だけでなく翼の前縁空洞中にも施され
る。前部及び後部空洞中のインサートは、空洞の壁から
間隔を置いて配置された空洞を通って延びるスリーブを
含む。インサートは、空洞の壁と向かい合うインピンジ
メント孔を有し、それによってインサートに流れ込む蒸
気が、インピンジメント孔を通って外方へ流れ出し翼壁
をインピンジメント冷却する。戻り流路がインサートに
沿って設けられ、使用済みのインピンジメント冷却蒸気
を導く。同様に、戻り中間空洞中のインサートは、イン
ピンジメント冷却媒体を翼の側壁に向かって流すための
インピンジメント開口を有する。それらのインサートは
また、使用済みのインピンジメント冷却蒸気を集めてそ
れを蒸気排出口へ送るための戻り空洞を有する。
い熱勾配により低いLCF寿命となるはずの領域の翼形
部表面を空気膜冷却するために設けられる。より具体的
に言えば、少なくとも1つのエアポケットが、セグメン
トの少なくとも1つの空洞の壁の少なくとも1部分中ま
たはそれに沿って設けられ、また複数の後方に向けられ
た開口が壁を貫通して設けられ、エアポケットをセグメ
ントの外部と連通させる。これらの開口から出る冷却空
気が、前縁及び/又は中間空洞に沿って翼の外部表面を
膜冷却する。従来の開放空気冷却装置もまた、後縁空洞
を冷却するために設けることができる。
けでなくこれらもまた、添付の図面と共になされた本発
明の現時点で好ましい例示的な実施形態のより詳細な以
下の説明を注意深く検討すればより完全に理解されてそ
の良さが分かるであろう。
第1段ノズル用の冷却回路に関し、タービンの様々な他
の態様、その構造、及び運転方法を開示するための以前
に特定した特許が参照される。さて図1を参照すれば、
第1段のノズルの複数の円周方向に配列されたセグメン
トの1つを含む翼10の概略断面が示されている。セグ
メントが互いに接続されて、タービンの第1段のノズル
を通る高温ガス通路を構成するセグメントの環状列を形
成することが分かるであろう。各セグメントは、半径方
向に間隔を置いて配置された外側壁12及び内側壁14
を含み、それぞれ外側壁及び内側壁の間に延びる1つあ
るいはそれ以上のノズル翼10を備える。セグメント
は、隣接するセグメントを互いにシールしてタービンの
内側ケーシング(図示せず)の周りに支持される。従っ
て、外側壁及び内側壁並びにその間に延びる翼は、ター
ビンの内側ケーシングにより全体として支持され、米国
特許第5,685,693号に記載されるように外側の
ケーシング16を取り外したとき、タービンの内側ケー
シングの半体と共に取り外し可能であるということが分
かるであろう。この説明の目的で、翼10が、セグメン
トの唯一の翼を形成するものとして説明するが、翼は前
縁18及び後縁20を有する。内側ケーシング(図示せ
ず)に固定されたセグメントにおいて、第1及び第2段
のノズル、つまり第1及び第2段の回転しない構成部品
は、先に特定した特許に記載されるように、修理や保守
のために内側ケーシングを取り外したときに、タービン
から取り外すことが可能であり、組合わされた閉回路蒸
気冷却及び空気冷却を有する第1及び第2段のノズル
を、空気冷却されたノズル段全体のための交換ノズル段
として用いることができ、それによってタービンは、空
気冷却のみされるタービンから蒸気と空気の組合わせ式
冷却タービンに転換されるということも分かるであろ
う。
2への冷却蒸気入口22を有する。戻り蒸気流出口24
は、またノズルセグメントと連通している。外側壁12
は、上部表面34と外側壁12内に配置されたインピン
ジメント板36と共にプレナム32を画定する外側レー
ル26、前方レール28、及び後方レール30を含む。
(用語「外方に」及び「内方に」または「外側の」及び
「内側の」は、概ね半径方向を指す。)インピンジメン
ト板36と外側壁12の内側壁38との間に配置される
のは、側壁部26、前方壁部28及び後方壁部30の間
に延びる複数の構造リブ40である。インピンジメント
板36は、プレナム32の広がり全体にわたってリブ4
0と重なる。従って、流入口22を通してプレナム32
中に入る蒸気は、インピンジメント板36の開口を通り
抜け外側壁12の内側の表面38をインピンジメント冷
却する。
のノズル翼10は、複数の空洞、例えば、前縁空洞4
2、後部空洞44、3つの中間戻り空洞46,48及び
50並びに後縁空洞52も有する。
れぞれインサート54及び56を有するが、中間空洞4
6,48及び50の各々は、それぞれ同様のインサート
58,60及び62を有し、かかるすべてのインサート
は、概ね中空で、穴の開いたスリーブ形状をしている。
インサートは、そのインサートが設けられることになっ
ている特定の空洞の形状に一致するように成形されるこ
とができる。スリーブの側壁には、インピンジメント冷
却される空洞の壁に向かい合って位置するインサートの
部分に沿って複数のインピンジメント冷却開口が備えら
れる。例えば、前縁空洞42においては、インサート5
4の前方の端縁は弓形になり、また側壁は空洞42の側
壁に形状が概ね一致するはずであり、インサートのかか
る壁のすべては、インピンジメント開口を有する。しか
しながら、空洞42を空洞46から分離するリブ64に
向かい合うスリーブ、つまりインサート54の背面は、
インピンジメント開口を備えないであろう。また一方
で、後部空洞44においては、インサートスリーブ56
の側壁のみがインピンジメント開口を備え、インサート
スリーブ56の前方及び後方壁は、中実で穴が開いてい
ない材料でできている。
り付けられるインサートは、空洞の壁から間隔を置いて
配置されて、冷却媒体、例えば蒸気がインピンジメント
開口を通って流れ空洞の内部壁面に衝突し、従って壁面
を冷却することを可能にしていることが分かるであろ
う。
冷却後の蒸気は、内側壁14及び下部のカバー板68と
により画定されるプレナム66中に流れ込む。構造補強
リブ70は、内側壁14と一体に鋳造される。リブ70
の半径方向内方にインピンジメント板72がある。結果
として、空洞42及び44から流れる使用済みのインピ
ンジメント冷却蒸気は、プレナム66に流れ込み、イン
ピンジメント板72のインピンジメント開口を通って流
れ内側壁14をインピンジメント冷却することが分かる
であろう。使用済みの冷却蒸気は、リブ70の方向寄り
に開口(詳細には図示せず)に向かって流れ、空洞4
6,48及び50を通ってリターン・フローで蒸気流出
口24に還流する。インサート58,60及び62が、
それぞれの空洞を画定する側壁及びリブから間隔を置い
て空洞46,48及び50中に配置される。インピンジ
メント開口は、スリーブの対向する側面に位置し、冷却
媒体、例えば蒸気をインサートの内側からインピンジメ
ント開口を通して流し翼の側壁をインピンジメント冷却
する。使用済みの冷却蒸気は、それからポート24に流
出し、例えば蒸気供給装置に戻っていく。
わせ冷却回路の後縁空洞の空気冷却回路は、概ね特許
5,634,766号に相当し、従ってここでは詳細な
説明を省略する。
たは空気冷却ノズル設計においては、蒸気または空気が
用いられ、インピンジメントによりまたは後縁空洞の場
合には対流によってノズル壁を冷却する。しかしなが
ら、この種の冷却方式の場合には、ノズル壁中の熱勾配
が、極めて高いレベルに達する可能性があり、それがノ
ズル壁の局所領域については低いLCF(低サイクル疲
労)寿命を引き起こす可能性がある。図2は、ノズル壁
の例示的なかかる低いLCF寿命領域を全体として73
で概略的に図示する。75として特定されている低いL
CF寿命領域の1部分は、翼のこの部分が特に低いLC
F寿命を示す可能性があるので、とりわけ興味がある。
領域75は、熱勾配を減少させてLCF寿命を改善する
ことが特に望ましい領域であろう。しかしながら、用途
によっては、確認された寿命を制限する領域73の大部
分または全長に沿って、あるいは概ね同じ構造であるノ
ズルの他の領域で温度勾配を下げることが望ましい場合
がある。
本発明は、冷却媒体、例えば空気を導入することにより
局所的な熱勾配を大いに減少させるように典型的な閉回
路式蒸気または空気冷却ノズル設計を修正することを提
案する。これが、次に局所的なLCF寿命を増大させる
ことになる。より具体的に言えば、本発明は、少なくと
も1つのエアポケット174を閉回路蒸気または空気冷
却ノズルに追加することで実施されて、さもないと通常
高い熱勾配により低いLCF寿命となるはずの領域の翼
形部表面を膜冷却するための冷却空気源を提供する。空
気が、エアポケット174中に管で送られそれから、翼
形部の壁180に設けられエアポケットを翼の外部と連
通させる、ここでは吐出開口または吐出孔とも呼ばれ
る、空気膜孔178を通して高温ガス通路176中に流
出する。エアポケットの内側壁182は、図示された実
施形態におけるように、全く無孔であるかまたは少なく
ともほぼ無孔であり、従ってエアポケットは、それぞれ
の空洞の内部に対して少なくとも実質的に閉じている。
ポケットの配置が、概略的に示されている。図示された
実施形態において、エアポケット174は、半径方向外
側壁12から翼形部10の半径方向の長さのおよそ半分
に沿って半径方向に伸び、外側壁12のところで122
で概略的に示される空気管を介して空気を受入れる。エ
アポケットへの空気の供給は、どのような適当な供給源
からでも得られ、また後縁空洞の空気の源と共通とする
こともできる。図示されたエアポケット174は、翼形
部10の半径方向の長さのわずか1部分に沿って延びて
いるが、かかるポケットは、翼空洞の部分的な長さとす
ることもできるし、または全体の長さに沿って延びるよ
うにすることもできることを理解されたい。さらに、ポ
ケット174は、図示された実施形態において、外側壁
12に設けられる空気入口管122または他の空気源を
有し、それから延びているが、空気源は、翼の半径方向
内方端に設け、それに応じてエアポケットがそこから延
びるようにすることも可能である。
の配置は、図3にも示される。図示された実施形態にお
いて、膜冷却孔は、エアポケットの長さに沿って半径方
向に延びる実質的に線形の列で設けられる。しかしなが
ら、膜冷却孔の列は線形である必要はなく、また孔は、
冷却を行なってLCF寿命を改善させるのに必要または
望ましいと判断されるときには、エアポケットの部分に
設けることに限定されないことを理解されたい。さら
に、膜冷却孔は、図示された実施形態においては一様に
間隔を置いて配置されるが、孔の密度はポケットの長さ
に沿って所望の冷却強さ及び/又は圧力低下を生じるよ
うに変化させることができる。
孔が、局所的な低いLCF寿命領域の上流に位置するよ
うに設けられるのが望ましい。従って、図2及び図3に
関して、現時点で好ましい図示された実施形態において
は、エアポケットは、翼形部の前縁空洞の内側に設置さ
れる。必要もしくは望ましいと思われる場合には、1つ
あるいは複数の追加のエアポケットを前縁空洞に沿って
延びるように設けることができ、及び/又は、追加また
は代わりとして、低いLCF寿命領域が生じる可能性と
得られるLCF寿命の増大と製造の複雑化及び効率の釣
り合いを考慮した必然的な費用効果分析とにより、1つ
あるいはそれ以上のエアポケットを翼形部の1つあるい
は複数の空洞内に設けることができる。
方に向けられる、つまり、翼形部10の壁180の平面
に対して傾斜させることが望ましく、そうすることによ
ってその側壁上にまたは側壁に沿って冷却膜としての流
れを生成し、その近傍及び下流に位置する局所的な低い
LCF寿命領域を冷却し、その領域の熱勾配を減少させ
ることができる。
開冷却空気回路を、閉冷却回路または例えば翼空洞を蒸
気冷却する閉冷却媒体流路及び例えば後縁空洞を空気冷
却する開冷却媒体流路を有する冷却回路に追加して実施
されることが望ましいことが分かるであろう。
実施形態であると考えられるものに関して今まで説明し
てきたが、本発明は、開示された実施形態に制限される
べきではなく、逆に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形態や均等装置を保護す
ることを意図していることを理解されたい。
ルの斜視図。
る図1に示される型の翼の正面図。
Claims (20)
- 【請求項1】 タービン段の1部を形成する静翼セグメ
ントであって、 互いに間隔をおいて配置された内側及び外側壁と;前記
内側及び外側壁の間に延び、前縁及び後縁を有し、前記
前縁及び後縁の間で翼の長手方向に延び冷却媒体を流す
複数の個別の空洞を含む静翼と;少なくとも1つの前記
空洞の壁にまたはその壁に沿って設けられ、その各々が
前記それぞれの空洞に対して実質的に閉じられ、かつ冷
却空気源と流体連通している少なくとも1つのエアポケ
ットと;各ポケットの内部と前記翼の外部表面との間を
流体連通させるための少なくとも1つの吐出開口と;を
含むことを特徴とする静翼セグメント。 - 【請求項2】 インサートスリーブが、前記少なくとも
1つの空洞の内部に配置されかつ前記翼の前記内側壁か
ら間隔をおいてそれらの間に間隙を画定し、前記インサ
ートは前記インサートスリーブ中に前記冷却媒体を流入
させるための流入口を有し、前記インサートスリーブ
は、それを貫通する複数の開口を有し、前記スリーブを
通して前記間隙中に前記冷却媒体を流し前記翼の内側壁
面に向けて衝突させることを特徴とする請求項1に記載
の静翼セグメント。 - 【請求項3】 前記少なくとも1つの吐出開口は、前
記翼の壁に対してある角度で設けられ、それを通って流
れる冷却空気が下流方向に向けて前記翼の外部に導かれ
ることを特徴とする請求項1に記載の翼セグメント。 - 【請求項4】 前記壁を貫通して設けられる複数の吐出
開口があることを特徴とする請求項1に記載の翼セグメ
ント。 - 【請求項5】 前記複数の吐出開口は、実質的に線形の
列で設けられることを特徴とする請求項4に記載の翼セ
グメント。 - 【請求項6】 前記エアポケットは、前記翼の隣接する
前記外側壁から延びることを特徴とする請求項5に記載
の翼セグメント。 - 【請求項7】 互いに間隔をおいて配置された、内側壁
及び少なくとも1つの冷却媒体プレナムを画定する外側
壁と;前記内側及び外側壁の間に延び、前縁及び後縁を
有し、前記前縁及び後縁の間で翼の長手方向に延びそれ
を通して冷却媒体を流す複数の個別の空洞を含む翼と;
前記冷却媒体を前記冷却媒体プレナム中に通すことがで
きる冷却媒体流入口と;を含み、 前記翼は、前記外側壁の前記冷却媒体プレナムを前記空
洞の少なくとも1つと連通させる第1の開口を有し、前
記1つのプレナム及び前記1つの空洞との間で前記冷却
媒体を通すことができるようにし;さらに少なくとも1
つの前記空洞の長さの少なくとも1部分に沿って延びる
ように設けられ、その各々が前記それぞれの空洞の内部
に対して実質的に閉じられ、かつ冷却空気源と流体連通
している少なくとも1つのエアポケットと;前記ポケッ
トの内部と前記翼の外部表面との間を流体連通させるた
めの少なくとも1つの吐出開口と;前記1つの空洞の内
部でその内側壁面から間隔を置いて配置されたインサー
トスリーブであって、前記冷却媒体を前記インサートス
リーブ中に流入させるための流入口を有し、またそれを
貫通する複数の開口を有し、前記開口を通して前記スリ
ーブ及び前記内側壁面の間の空間中に前記冷却媒体を流
し前記翼の前記内部壁面に向けて衝突させ前記翼を冷却
するインサートスリーブと;を含むことを特徴とする、
タービン静翼セグメント。 - 【請求項8】 前記内側壁は、前記内側表面の内方に内
側の区画室を画定する前記内側壁の内側表面に沿って少
なくとも1つのリブを有し、 前記内側表面から間隔を置いた前記内側の区画室のカバ
ーと、前記カバー及び前記内側表面の間のインピンジメ
ント板とをさらに含み、前記翼は前記内側壁の前記プレ
ナムと連通し前記冷却媒体を通すことができる第2の開
口を有し、前記インピンジメント板は、前記冷却媒体を
通すことができる開口を有し、前記内側壁をインピンジ
メント冷却することを特徴とする請求項7に記載のター
ビン翼セグメント。 - 【請求項9】 前記空洞の1つは、前記翼の前記後縁を
貫通する複数の開口を有する後縁空洞を含み、前記後縁
空洞から前記開口を通して前記翼の外部へ冷却媒体を流
すことを特徴とする請求項7に記載のタービン翼セグメ
ント。 - 【請求項10】 前記少なくとも1つの吐出開口は、前
記翼の壁に対してある角度で設けられ、それを通って流
れる冷却空気が下流方向に向けて前記翼の外部に導かれ
ることを特徴とする請求項7に記載のタービン翼セグメ
ント。 - 【請求項11】 前記壁を貫通して設けられる複数の吐
出開口があることを特徴とする請求項7に記載のタービ
ン翼セグメント。 - 【請求項12】 前記複数の吐出開口は、実質的に線形
の列で設けられることを特徴とする請求項11に記載の
タービン翼セグメント。 - 【請求項13】 前記エアポケットは、前記翼の隣接す
る前記外側壁から延びることを特徴とする請求項12に
記載のタービン翼セグメント。 - 【請求項14】 互いに間隔をおいて配置された内側及
び外側壁と;前記内側及び外側壁の間に延び、前縁及び
後縁を有し、前記前縁及び後縁の間で翼の長手方向に延
びる複数の個別の空洞を含む翼と;を含み、 前記内側及び外側壁は、それぞれのプレナムと、各前記
プレナム中のインピンジメント板と、前記外側壁の上部
表面をインピンジメント蒸気冷却するように蒸気を前記
外側壁プレナム中にそして前記外側壁プレナム中のイン
ピンジメント板を通して流すための前記外側壁の中への
流入口とが設けられ;さらに前記空洞のうちの1つの中
にあり、前記外側壁から使用済みのインピンジメント蒸
気を受入れ、前記外側壁から受入れた前記蒸気を前記1
つの空洞の内部壁面に向けて導くインピンジメント開口
を有し、前記1つの空洞の周りで前記翼をインピンジメ
ント冷却するインサートを;含み前記内側壁は、前記使
用済みのインピンジメント蒸気を前記1つの空洞から前
記内側壁プレナムに受け入れる開口を有し、その中のイ
ンピンジメント板を通して流し前記内側壁をインピンジ
メント冷却し;さらに前記空洞のうちの別の1つの中に
あり、前記内側壁から使用済みのインピンジメント蒸気
を受け入れ、前記内側壁から受入れた前記蒸気を前記別
の1つの空洞の内部壁面に向けて導くインピンジメント
開口を有し、前記別の1つの空洞の周りで前記翼をイン
ピンジメント冷却するインサートと;前記別の1つの空
洞から前記使用済みのインピンジメント蒸気を受入れ、
前記内側及び外側壁、前記1つの空洞及び前記別の1つ
の空洞を通る蒸気流れが、前記翼を通る流れの閉回路を
構成するための流出口と;少なくとも1つの前記空洞の
長さの少なくとも1部分に沿って延びるように設けら
れ、その各々が前記それぞれの空洞の内部に対して実質
的に閉じられ、冷却空気源と流体連通し、前記ポケット
の内部と前記翼の外部との間を流体連通させるための少
なくとも1つの吐出開口を有する少なくとも1つのエア
ポケットと;を含むことを特徴とする静翼セグメント。 - 【請求項15】 前記エアポケットは、前記翼の隣接す
る前記外側壁から延び、また実質的に線形の列で配置さ
れた複数の前記吐出開口があることを特徴とする請求項
14に記載の静翼セグメント。 - 【請求項16】 互いに間隔をおいて配置された内側及
び外側壁と;前記内側及び外側壁の間に延び前縁及び後
縁を有し、前記前縁及び後縁の間で前記翼の長手方向に
延び、冷却媒体を流すための複数の個別の空洞を含む翼
と;1つの前記空洞の内部に配置されかつ前記翼の内側
壁面から間隔を置いて配置されたインサートスリーブで
あって、前記冷却媒体を前記インサートスリーブ中へ流
すための前記インサートスリーブへの流入口を有し、ま
たそれを貫通する複数の開口を有し、前記スリーブを通
して前記冷却媒体を流し前記翼の内側壁面に衝突させる
インサートスリーブと;前記空洞の少なくとも1つの半
径方向の長さの少なくとも1部分に沿って延びるように
設けられたエアポケットであって、前記少なくとも1つ
の空洞中で冷却媒体に対して実質的にシールされてお
り、冷却空気源に作動的に結合されたその半径方向外方
端の冷却空気流入口と前記翼の壁を貫通して設けられ前
記エアポケットの内部と前記翼の外部との間に連通路を
構成する複数の冷却空気吐出孔とを有し、前記流入口を
通して前記エアポケット中に流れ込む冷却空気は、前記
吐出孔を通して前記翼の外部へ流れ、前記吐出孔から下
流で前記翼の外部表面の少なくとも1部分に沿って流れ
て冷却空気膜を形成し、前記吐出孔の下流で前記翼の外
部表面を冷却し、それによって前記吐出孔の下流の少な
くとも1部の領域のLCF寿命を増大させることを特徴
とするタービン静翼セグメント。 - 【請求項17】 前記1つの空洞及びその後方の空洞と
で冷却媒体を冷却媒体流入口から半径方向内方に前記翼
を通して前記内側壁に、次いで半径方向外方に前記翼を
通して前記外側壁の冷却媒体排出口に流す閉冷却回路を
構成し、また前記エアポケットは、前記閉冷却回路を構
成する前記空洞の少なくとも1つに沿って延びることを
特徴とする請求項16に記載のタービン翼セグメント。 - 【請求項18】 前記吐出孔の少なくともいくつかは前
記翼の壁に対してある角度で設けられ、それを通って流
れる冷却空気が下流方向に向けて前記翼の外部に導かれ
ることを特徴とする請求項16に記載のタービン翼セグ
メント。 - 【請求項19】 前記複数の吐出孔は、前記翼の長さの
少なくとも1部分に沿って延びる実質的に線形の列で設
けられることを特徴とする請求項16に記載の翼セグメ
ント。 - 【請求項20】 前記エアポケットが、前記翼の隣接す
る前記外側壁から延びることを特徴とする請求項16に
記載の翼セグメント。
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