JP2002004803A - 翼形部の後部空洞用の蒸気出口流設計 - Google Patents

翼形部の後部空洞用の蒸気出口流設計

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】ガスタービンのノズル段の高温ガス構成部を冷
却する冷却システムを提供する。 【解決手段】タービン静翼セグメントが内壁１４及び外
壁と、両壁間に延在する静翼とを有し、内外両壁はイン
ピンジメント板７４を有する。外壁に流入する蒸気がイ
ンピンジメント板を通って外壁面のインピンジメント冷
却をなす。使用済みインピンジメント蒸気は静翼の複数
の空洞に流入し、これらの空洞は静翼壁のインピンジメ
ント冷却用の挿入体を有する。蒸気は内壁に流入し、イ
ンピンジメント板を通って内壁面のインピンジメント冷
却をなし、複数の戻り空洞を通って戻る。戻り空洞は静
翼壁面のインピンジメント冷却用の挿入体を有する。ス
カート又はフランジ１０４構造体が設けられて、ノズル
の内壁翼形部隅肉域近辺の蒸気冷却インピンジメント孔
を、後部ノズル空洞を出る蒸気流から遮蔽する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術的背景】本発明は一般的にはガスタービ
ン、例えば、発電用のものに関し、特に、タービンの第
１ノズル段の冷却回路に関する。
【０００２】タービンの動翼とノズルを冷却する伝統的
な方策は、高圧冷却空気を空気源から、例えば、タービ
ン圧縮機の中間段と最終段から抽出することである。一
連の内部流路が、通例、タービン動翼を冷却するための
所望の質量流量目標を達成するために使用される。これ
に対し、外部配管が空気をノズルに供給するために使用
され、通例、空気フィルム冷却が用いられ、空気はター
ビンの高温ガス流内に流出する。先進ガスタービン設計
では、タービン構成部を通り過ぎる高温ガス流の温度が
金属の融点より高くなるおそれがあることが確認されて
いる。従って、運転中このような高温ガス通路構成部を
より確実に保護するための冷却設計が必要である。蒸気
はガスタービンノズル（静翼）、特に複合サイクルプラ
ント用のノズルの冷却に好適な冷却媒体であることがわ
かっている。例えば、米国特許第５２５３９７６号を参
照されたい。この米国特許の開示内容は参照によりここ
に包含される。しかし、蒸気は燃焼ガスより高い熱容量
を有するので、冷却用の蒸気を高温ガス流と混ぜるのは
効率が悪い。従って、冷却蒸気を閉回路内の高温ガス通
路構成部内に保つことが望ましい。しかし、高温ガス通
路の構成部の幾つかの区域を閉回路内の蒸気で冷却する
ことは実際上不可能である。例えば、ノズル翼の後縁の
比較的薄い構造は後縁の蒸気冷却を事実上不可能にす
る。従って、空気冷却をノズル翼の後縁に用い得る。後
縁に沿って空気冷却を行う蒸気冷却ノズルの完全な説明
については、米国特許第５６３４７６６号を参照された
い。この米国特許の開示内容は参照によりここに包含さ
れる。
【０００３】
【発明の概要】本発明はガスタービンのノズル段の高温
ガス構成部を冷却する冷却システムを提供し、このシス
テムでは、閉回路蒸気又は空気冷却システム及び（又
は）開回路空気冷却システムを用い得る。閉回路システ
ムでは複数のノズル静翼セグメントが設けられ、各静翼
セグメントは内壁と外壁との間に延在する一つ以上のノ
ズル静翼を含んでいる。静翼は外壁と内壁内の隔室と連
通している複数の空洞を有し、これにより冷却媒体が、
外壁と内壁と静翼自体とを冷却するための閉回路内を流
れる。この閉回路冷却システムは、後述の幾つかの点を
除けば、前述の米国特許第５６３４７６６号に説示され
ている蒸気冷却システムと構造が実質的に類似してい
る。すなわち、冷却媒体が静翼セグメントの外壁内のプ
レナムに送給されてその中に分布し、板のインピンジメ
ント開口を通ってセグメントの外壁面のインピンジメン
ト冷却をなす。使用済みインピンジメント冷却媒体は静
翼を半径方向に貫通している前縁空洞と後部空洞に流入
する。戻り中間冷却空洞が半径方向に延在し、前縁空洞
と後部空洞との間に存在する。別の後縁空洞を設けても
よい。前縁空洞と後部空洞とを通流する冷却媒体は内壁
内のプレナムに流入し、インピンジメント板のインピン
ジメント開口を通ってセグメントの内壁をインピンジメ
ント冷却する。次いで、使用済みインピンジメント冷却
媒体は中間戻り空洞を通流して静翼をさらに冷却する。
【０００４】また、インピンジメント冷却が第１段ノズ
ル静翼の前縁空洞と後部空洞内で行われ、さらに静翼の
中間戻り空洞内で行われる。前縁空洞と後部空洞内の挿
入体がスリーブからなり、スリーブはそれぞれの入口端
に、空洞の外壁における一体鋳造フランジと連接するた
めのカラーを有し、空洞壁から離間して空洞を貫通して
いる。これらの挿入体は空洞壁と対向する複数のインピ
ンジメント孔を有し、これにより、挿入体に流入した蒸
気がインピンジメント孔を外方に通流して静翼壁をイン
ピンジメント冷却する。戻り流路又は流出路が挿入体に
沿って設けられ使用済みインピンジメント冷却蒸気を通
す。同様に、戻り中間空洞内の挿入体が、インピンジメ
ント冷却媒体を静翼の側壁に衝突するように流すための
インピンジメント開口を有する。これらの挿入体も戻り
流路又は流出路を有し、これらの流路は使用済みインピ
ンジメント冷却蒸気を捕集して蒸気出口に導く。
【０００５】衝突後の蒸気流は後部空洞を出る際、通
常、内壁インピンジメント板の表面によって画成されて
いる内壁のプレナム型空洞内で膨張する。インピンジメ
ント板は翼形部の隅肉域と概して平行に配置されるよう
に湾曲している。従って、この翼形部隅肉域におけるイ
ンピンジメント板のインピンジメント孔は、それらの中
心線が隅肉の表面と直交するように、配向されている。
しかし、これは、これらの孔の多くを、後部空洞から出
る流れに対して概して垂直に配設することになる。従っ
て、後部空洞を出る冷却媒体、例えば蒸気流が、これら
の孔への不安定な低い静圧の蒸気供給をもたらすことに
よってこの区域における蒸気冷却インピンジメント孔の
性能に悪影響を及ぼすおそれがあるという問題が存在す
る。
【０００６】本発明は、特に、第１段ノズルの翼形部隅
肉域における蒸気冷却の健全性を確保するために開発さ
れたものである。
【０００７】従って、本発明は、蒸気流を後部空洞の出
口近辺のインピンジメント孔から実質的に隔離するよう
に蒸気流を後部空洞から排出し得る構造体において具現
される。これは、内壁及び翼形部隅肉インピンジメント
孔が後部空洞から予想しえない蒸気供給を受けることを
防止する。
【０００８】本発明は、特に、空洞挿入体の形状と、第
１段ノズルの半径方向内端におけるフラッシュリブ（流
出リブ）形状に関するものである。さらに詳述すると、
本発明の第１態様によれば、本発明は延長フランジ又は
スカートにおいて具現され、このフランジ又はスカート
は対応挿入体からの出口流を導いてその流れを空洞出口
端近辺のインピンジメント孔から隔離する。第１実施例
において、フラッシュリブボスが後部空洞のうちの少な
くとも一つの空洞の周囲に形成され、フランジ又はスカ
ートがボスから半径方向内方に延在する。インピンジメ
ントボスから延在するスカートは、対応する静翼後部空
洞を出る流れをインピンジメント板の半径方向内側のプ
レナム内に通すとともに、静翼空洞の近辺のインピンジ
メント孔を、流出蒸気流からの悪影響から保護する。
【０００９】本発明の代替的な第２実施例では、後部空
洞の少なくとも一つ用の空洞挿入体のフィンが半径方向
すなわち挿入体の長手方向に延在してフランジを形成す
るようになっており、このフランジは出口流を概して隅
肉域を越えた箇所に導き、これにより空洞近辺のインピ
ンジメント冷却に対する悪影響を実質的に排除する。す
なわち、この実施例における空洞挿入体のフィンは、空
洞とノズル内側壁近辺のインピンジメント孔を遮蔽する
導流スカートとして作用するように延在する。
【００１０】本発明の第２態様は、第１段ノズルの半径
方向内端における空洞挿入体とフラッシュリブボスとの
間の境界の形状に関係する。さらに詳述すると、本発明
の第２態様によれば、インピンジメント板とフラッシュ
リブとの継目に設けたフラッシュリブボス又はインピン
ジメントボスと、空洞挿入体との間の間隙が、両者間の
流れを最少にするように調整され、従って、空洞を出る
流れは、実質的に、戻り流路又は流出路を出る流れに限
定され、翼形部隅肉域のインピンジメント冷却に対する
影響は比較的少なくなる。本発明の好適実施例では、挿
入体は、フランジ状又はスカート状延長構造体の位置に
かかわらず、フラッシュリブボスとの間に調整された間
隙を画成する。この間隙は最も好ましくは約０．０２イ
ンチに調整される。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明のこれら及び他の目的と利
点は、添付図面と関連する本発明の好適実施例の以下の
詳述からより完全に理解されよう。
【００１２】前述のように、本発明は特にタービンの第
１段ノズル用の冷却回路に関するものであり、タービン
の様々な他の態様と、タービンの構造と運転方法につい
ては前述の両米国特許の開示内容を参照されたい。図１
は第１段ノズルの複数の周方向に配置したセグメントの
一つからなる静翼１０の概略を示す断面図である。セグ
メントは互いに結合され、タービンの第１段ノズルを通
る高温ガス通路を画成する環状列のセグメントを構成す
ることを認識されたい。各セグメントは半径方向に相隔
たる外壁１２及び内壁１４と、内外両壁間に延在する一
つ以上のノズル静翼とを含んでいる。セグメントはター
ビンの内殻（図示せず）の周沿いに支持され、隣合うセ
グメントは互いに密封されている。従って、外壁及び内
壁と、両壁間に延在する静翼は全体としてタービンの内
殻によって支持され、米国特許第５６８５６９３号に記
載されているように、外殻の除去時にタービンの内殻両
半分とともに除去することができることを認識された
い。ここでの説明のために、静翼１０をセグメントの単
一静翼を構成するものとして説明する。
【００１３】図１の概略図に示すように、静翼は前縁１
８と、後縁２０と、外壁１２への冷却蒸気入口２２とを
有する。戻り蒸気出口２４がノズルセグメントと連通し
ている。外壁１２は外壁サイドレール（側壁）２６と前
レール（前壁）２８と後ろレール（後壁）３０を含み、
これらのレールは外側カバープレート３４と、外壁１２
内に配置されたインピンジメント板３６とともにプレナ
ム３２を画成している。（外と内という用語は概して半
径方向と関連する。）インピンジメント板３６と、外壁
１２の内面３８との間に複数の構造リブ４０が配置さ
れ、側壁２６と前壁２８と後壁３０との間に延在する。
インピンジメント板３６はプレナム３２の全範囲にわた
って構造リブ４０上に載置されている。その結果、入口
２２を通ってプレナム３２に入る蒸気がインピンジメン
ト板３６の開口を通って外壁１２の内面３８のインピン
ジメント冷却をなす。
【００１４】この実施例では、第１段ノズル静翼１０は
複数の空洞、例えば、前縁空洞４２と、２つの後部空洞
５２、５４と、４つの中間戻り空洞４４、４６、４８、
５０と、後縁空洞５６とを有する。
【００１５】図１に示すように、衝突後の冷却蒸気は、
内壁１４と下側カバープレート７６とによって画成され
たプレナム７３に流入する。構造リブ７５が内壁１４と
一体に鋳造されている。構造リブ７５の半径方向内側に
インピンジメント板７４が存在する。その結果、空洞４
２、５２、５４から流れる使用済みインピンジメント冷
却蒸気がプレナム７３に流入しインピンジメント板７４
のインピンジメント開口を通流して内壁１４をインピン
ジメント冷却する。使用済み冷却蒸気はリブ７５に導か
れて複数の開口（詳細に図示されていない）に向かって
流れ、戻り蒸気流として空洞４４、４６、４８、５０を
通って蒸気出口２４に達する。挿入スリーブ６４、６
６、６８、７０が空洞４４、４６、４８、５０内に配置
され、それぞれの空洞を画成している側壁８８、９０と
隔壁７２、７８、８０、８２、８４から隔てられてい
る。インピンジメント開口は挿入スリーブの相対する側
に存在し、従って冷却媒体、例えば蒸気が、既に概説し
たように、挿入スリーブ内からインピンジメント開口を
通って静翼の側壁８８、９０をインピンジメント冷却す
る。次いで、使用済み冷却蒸気は挿入スリーブと中間空
洞の壁との間の間隙から出口２４に流れて冷却媒体、例
えば、蒸気の供給源に戻る。
【００１６】図１に示した静翼の蒸気冷却及び空気冷却
併用回路の後縁空洞５６の空気冷却回路は、米国特許第
５６３４７６６号のそれに概して対応しているので、こ
こではその詳述を省略する。
【００１７】図２〜図４に示したノズル静翼構造体につ
いて説明すると、図示の実施例では、７つの空洞が冷却
蒸気流のために設けられている。第１すなわち前縁空洞
４２と、後部の第６及び第７空洞５２、５４はこの実施
例では下降流空洞である。他方、第２ないし第５空洞４
４、４６、４８、５０は上昇流すなわち蒸気戻り中間空
洞である。前述のように、この実施例における各蒸気流
空洞には対応空洞挿入体が設けられている。すなわち、
前縁空洞４２と、後部空洞５２、５４はそれぞれ挿入ス
リーブ５８、６０、６２を有し、中間空洞４４、４６、
４８、５０はそれぞれ同様の挿入スリーブ６４、６６、
６８、７０を有する。このような挿入スリーブは全て概
して中空スリーブ形であり、以下に詳述するように多孔
を有する。挿入スリーブは、好ましくは、挿入スリーブ
を設けるべき個々の空洞の形状に対応するように形成さ
れ、スリーブの側部には複数のインピンジメント冷却開
口が、インピンジメント冷却すべき空洞壁と対向する挿
入スリーブの部分に沿って設けられている。例えば、図
２に示すように、前縁空洞４２では、挿入スリーブ５８
の前縁は弧状であり、その側壁は形が概して空洞４２の
側壁に対応しており、挿入スリーブのこのような壁はそ
の長さに沿って複数のインピンジメント開口を有する。
しかし、空洞４２を空洞４４から分離している隔壁７２
に対向している挿入スリーブ５８の背後側はインピンジ
メント開口を有しない。同様に、後部空洞５２、５４で
は、挿入スリーブ６０、６２の側壁はその長さに沿って
インピンジメント開口を有するが、例えば、空洞画成隔
壁８４、８６に面する挿入スリーブ６０、６２の前壁と
後壁は中実無孔材料のものである。
【００１８】空洞４２、４４、４６、４８、５０、５
２、５４内に入れた挿入スリーブは空洞壁から隔てられ
ているので、冷却媒体、例えば蒸気がインピンジメント
開口を通流して空洞の内壁面に衝突することができ、従
って内壁面を冷却し得るということを認識されたい。図
示の実施例では、挿入体は、概略的に４２ａ、４４ａ、
４６ａ、４８ａ、５０ａ、５２ａ、５４ａで示した空洞
リブによって空洞壁から隔てられている。下流方向の冷
却インピンジメント流の劣化を最少にするために、空洞
リブはさらに蒸気を、図示の実施例において挿入体の無
孔壁と対応空洞壁７２、８４、８６、７８、８０、８２
との間に画成されている戻り流路又は流出路５８ａ、６
０ｂ、６０ａ、６２ｂ、６４ｂ、６４ａ、６６ｂ、６６
ａ、６８ｂ、６８ａ、７０ｂ、７０ａに向ける。
【００１９】衝突後の流れの増加し続ける量に対処する
ために、挿入体は遷移形状又は輪郭変化形状を有する。
すなわち、例えば前縁空洞では、空洞挿入体は静翼の半
径方向外端においてほぼＤ形であり、冷却媒体は最初に
そこからこの空洞に入る（図２）。冷却媒体はインピン
ジメント孔（この図には示してない）を通流し静翼外壁
に衝突して同壁をインピンジメント冷却する。図３と図
４に示すように、空洞４２の長さに沿って相隔たる位置
に形成された空洞リブ４２ａによりこの使用済み冷却蒸
気は翼弦方向に流れて前縁空洞挿入体の背後ダンプ流路
５８ａに捕集される。図示のように、静翼に沿って半径
方向内方に向かって、この挿入体５８の背後ダンプ流路
５８ａは、使用済み冷却媒体流量が、まだ挿入体のイン
ピンジメント孔を経て流出しないでいる残りの冷却流に
対して増加するにつれ、寸法が増加する。すなわち、静
翼の長さに沿って、前縁空洞４２の挿入体５８は概して
Ｄ形の輪郭から概してＣ形の輪郭に変わる。後部下降流
空洞５２、５４は同様に、図２と図３と図４を比較すれ
ばわかるように、流れの方向に徐々に遷移する形状を有
する。この例では、後部空洞５２内の挿入体６０は概し
て長方形の輪郭からＨ形の輪郭に遷移し、後部空洞５４
内の挿入体６２は概して３角形の又は狭い辺を有する長
方形の輪郭から概してＶ形の輪郭に遷移する。
【００２０】同様に、上昇流空洞は静翼の半径方向内端
で最大の挿入体寸法を有し（図４）、漸変する挿入体断
面形状を有する。すなわち、静翼の半径方向内端におい
て、これらの挿入体６４、６６、６８、７０は概して長
方形である。しかし、後ろ側と前側のダンプ流路６４
ａ、６４ｂ、６６ａ、６６ｂ、６８ａ、６８ｂ、７０
ａ、７０ｂの寸法が冷却媒体の流れ方向に沿って漸増す
るにつれ、これらの空洞内の挿入体はＨ又はＩビーム形
とみなし得る形になる。これらの空洞でも、空洞リブ４
４ａ、４６ａ、４８ａ、５０ａは対応空洞の長さに沿っ
て相隔たる位置に形成されて挿入体を静翼壁から離隔
し、これらのリブにより使用済み冷却媒体が翼弦方向に
流れて前側と後ろ側のダンプ流路に達する。
【００２１】前述のように、本発明は、特に、第１段ノ
ズル静翼の翼形部隅肉域における蒸気冷却の健全性を確
保するために開発されたものである。すなわち、本発明
は、特に、空洞挿入体の形状と、第１段ノズルの静翼の
半径方向内端におけるフラッシュリブ形状とに関係す
る。図５はノズル静翼セグメントの半径方向内端の斜視
図であり、明示のため中間の戻り空洞と挿入体は省略し
てある。以下にさらに詳述するように、本発明は、特
に、第６及び第７空洞の半径方向内端に形成された延長
体において具現され、延長体はそれぞれの挿入体からの
出口流を導いて、ノズルの内壁翼形部隅肉域９２近辺の
蒸気冷却インピンジメント孔を、これらのノズル後部空
洞５２、５４を出る蒸気流から遮蔽する。
【００２２】本発明を具現するフィン又はスカート延長
体の第１実施例が図６と図７と図８の断面図に示されて
いる。図示のように、第６空洞挿入体６０と第７空洞挿
入体６２の半径方向内端は、それぞれ、静翼１０の半径
方向内端において流れをプレナム７３内に向けるための
フィン９４、９６を有する。フラッシュリブボス９８
が、インピンジメント板７４とフラッシュリブ１００と
の境界において、静翼の半径方向内端における開口の周
囲の少なくとも一部分に形成されている。翼形部隅肉域
９２におけるインピンジメント孔１０２を出口流から遮
蔽するために、本発明の第１実施例では、フランジ又は
スカート１０４がフラッシュリブボス９８から半径方向
に延在する。
【００２３】第６及び第７空洞用のフラッシュリブボス
（インピンジメントボス）及びスカート構造体の形状は
それぞれ図７と図８に明示されており、両図はボス９８
及びスカート１０４と、インピンジメント板７４との関
係も示す。
【００２４】図７について説明すると、インピンジメン
トボスとスカートはノズルフラッシュリブ１００に取付
けられており、スカート１０４は静翼の半径方向内方に
延在して、対応挿入体６０、６２からの出口流を導いて
その流れを空洞出口端近辺のインピンジメント開口１０
２から隔離する。本発明の第２態様の実施例として、フ
ラッシュリブボス９８は挿入体の隣接フィン９４、９６
とともに所定間隙Ｇを画成する。間隙Ｇは好ましくは約
０．０２インチ程度である。この調整された間隙は、空
洞フィン９４とフラッシュリブ１００との間の、空洞５
２からの衝突後の蒸気流を最少にするので、出口流は実
質的に、流出路６０ｂ、６０ａを通る流れに限定され
る。しかし、間隙Ｇを通る最少流は、フラッシュリブボ
ス９８のスカート１０４によって隅肉域９２におけるイ
ンピンジメント孔１０２から隔離される。実際には、フ
ラッシュリブボスから延在するスカートは、このような
間隙流を、静翼空洞から出る流れ、すなわち、矢印Ａで
示した流れとともにインピンジメント板７４の概して半
径方向内側のプレナム内に導くとともに、静翼空洞近辺
のインピンジメント孔１０２を蒸気流の悪影響から保護
する。
【００２５】図８は同様に、第７空洞を通る流れを導い
て、同空洞近辺のインピンジメント孔１０２を、矢印Ｂ
で示した出口流からの悪影響から実質的に保護するよう
なフラッシュリブボスとスカートを設けた例を示す。こ
の実施例でも、第７空洞の挿入体６２にフィン９６が含
まれ、フラッシュリブ１００近辺で従来のように終わっ
ている。この実施例では、さらに、フラッシュリブボス
９８が、挿入体のフィン９６に対して狭い調整された間
隙Ｇを画成するように設けられている。好適実施例では
０．０２インチの間隙が設けられる。フラッシュリブボ
ス９８から半径方向内方に延在する導流スカート１０４
は、この場合も、ノズル内側壁近辺のインピンジメント
板７４のインピンジメント孔１０２を、挿入体流出路６
２ｂから出る流れ及び（又は）フィン９６とフラッシュ
リブボス９８との間の流れによる悪影響から保護する。
【００２６】図９〜図１１に示した本発明の代替的な第
２実施例によれば、第６及び第７空洞用の空洞挿入体の
フィン１９４、１９６は半径方向、すなわち、挿入体の
長手方向に延在してフランジを形成し、出口流を隅肉域
９２を越えた所に導き、これにより空洞近辺のインピン
ジメント孔１０２に対する出口流の悪影響を最少にす
る。すなわち、この実施例では、空洞挿入体のフィン
は、空洞とノズル内壁１４近辺のインピンジメント孔を
遮蔽する導流フランジ又はスカート１９４、１９６とし
て作用する。この実施例でも、フラッシュリブボス１９
８がフラッシュリブ１００の所に設けられ、この実施例
ではフランジ又はスカートと呼ばれる挿入体フィンとの
間の間隙を、好適実施例では約０．０２インチに調整す
る。この調整間隙は、挿入体フランジ１９４、１９６と
フラッシュリブボス１９８との間で、空洞５２、５４か
らの衝突後の蒸気流を最少にするので、出口流は実質的
に、流出路６０ｂ、６０ａ、６２ｂを通る流れに限定さ
れ、挿入体フランジ１９４、１９６はその流れをプレナ
ム内に隅肉域９２の先まで導くことができる。
【００２７】以上、本発明の最適実施例と考えられるも
のについて説明したが、本発明は開示した実施例に限定
されるものではなく、本発明の範囲内で様々な改変と対
等構成が可能であることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による冷却媒体出口流スカート構造体を
設け得る第１段ノズル静翼の概略断面図である。
【図２】第１段ノズル静翼の半径方向外端近辺における
同静翼の概略断面図である。
【図３】図２と同様の概略断面図で、静翼の翼幅中央の
空洞挿入体の形状を示す。
【図４】図２及び図３と同様の概略断面図で、静翼の半
径方向内端近辺の挿入体形状例を示す。
【図５】第１段ノズル静翼セグメントの半径方向内端に
おける同セグメントの概略斜視図である。
【図６】図５の線Ａ−Ａに沿う概略断面図で、本発明の
第１実施例を示す。
【図７】図５の線Ｂ−Ｂに沿う概略断面図で、本発明の
第１実施例を示す。
【図８】図５の線Ｃ−Ｃに沿う概略断面図で、本発明の
第１実施例を示す。
【図９】図５の線Ａ−Ａに沿う概略断面図で、本発明の
第２実施例を示す。
【図１０】図５の線Ｂ−Ｂに沿う概略断面図で、本発明
の第２実施例を示す。
【図１１】図５の線Ｃ−Ｃに沿う概略断面図で、本発明
の第２実施例を示す。
【符号の説明】
１０ タービン静翼 １２ 外壁 １４ 内壁 １８ 前縁 ２０ 後縁 ２２ 冷却蒸気入口 ３２ プレナム ４２ 前縁空洞 ４２ａ 空洞リブ ４４、４６、４８、５０ 中間戻り空洞 ４４ａ、４６ａ、４８ａ、５０ａ 空洞リブ ５２、５４ 後部空洞 ５２ａ、５４ａ 空洞リブ ５６ 後縁空洞 ５８ 前縁空洞挿入スリーブ ５８ａ 戻り流路（流出路） ６０ 後部空洞（第６空洞）挿入スリーブ ６０ａ、６０ｂ 戻り流路（流出路） ６２ 後部空洞（第７空洞）挿入スリーブ ６２ｂ 戻り流路（流出路） ６４、６６、６８、７０ 中間空洞挿入スリーブ ６４ａ、６４ｂ、６６ａ、６６ｂ、６８ａ、６８ｂ、７
０ａ、７０ｂ 戻り流路（流出路） ７３ プレナム ７４ インピンジメント板 ７６ 下側（内側）カバープレート ９２ 翼形部隅肉域 ９４、９６ フィン ９８ フラッシュリブボス（インピンジメントボス） １００ フラッシュリブ １０２ インピンジメント孔（インピンジメント開口） １０４ フランジ又はスカート １９４、１９６ フィン（フランジ又はスカート） １９８ フラッシュリブボス Ｇ 間隙
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スティーブン・ウィリアム・テシュ アメリカ合衆国、サウス・カロライナ州、 シンプソンビル、ミノウ・コート、100番 Ｆターム(参考） 3G002 GA08 GB01

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 タービンの一段の一部分を構成するター
    ビン静翼セグメントであって、相隔たる内壁及び外壁
    と、内壁と外壁との間に延在し前縁と後縁とを有するタ
    ービン静翼であって、前縁と後縁との間にあって該静翼
    の長さ方向に延在する複数の別個の空洞を含み、これに
    より冷却媒体が該静翼を貫通している実質的に閉じた回
    路内を流れるようなタービン静翼と、内壁にその内面と
    離間関係にあるように装着されたインピンジメント板で
    あって、内壁のインピンジメント冷却のために冷却媒体
    を通し得る複数の開口を有するインピンジメント板と、
    内壁に装着され内面から隔てられた内側カバープレート
    であって、該カバープレートと内壁との間にインピンジ
    メント板が存在し、これによりインピンジメント板と該
    カバープレートとの間の内壁のプレナムと、インピンジ
    メント板と内面との間のインピンジメント間隙とを画成
    している内側カバープレートとを備え、静翼の空洞の少
    なくとも一つが静翼の開口を介して内壁のプレナムと連
    通して、少なくとも一つの空洞からプレナム内への冷却
    媒体の通流を可能にし、また、少なくとも一つの空洞を
    出る冷却媒体流をプレナム内に導くとともに少なくとも
    開口の周囲近辺のインピンジメント板の一部分を流出流
    体から実質的に遮蔽するための延長構造体を備えている
    タービン静翼セグメント。
  2. 【請求項２】 フラッシュリブボスが、少なくとも一つ
    の空洞の半径方向内端における静翼と内壁の少なくとも
    一方とインピンジメント板との継目に形成されている、
    請求項１記載のタービン静翼セグメント。
  3. 【請求項３】 フラッシュリブボスは半径方向内方に延
    在するスカートを含み、このスカートは、少なくとも一
    つの空洞を出る冷却媒体流をプレナム内に導くとともに
    少なくとも開口の周囲近辺のインピンジメント板の一部
    分を流出流体から実質的に遮蔽するための延長構造体を
    構成している、請求項２記載のタービン静翼セグメン
    ト。
  4. 【請求項４】 挿入スリーブが少なくとも一つの空洞内
    に配置されかつ静翼の内壁から隔てられてそれとの間に
    間隙を画成し、挿入スリーブは冷却媒体を挿入スリーブ
    内に流すための入口を有し、挿入スリーブはそれを貫通
    している複数の開口を有し、開口により冷却媒体がスリ
    ーブを通って間隙に入り静翼の内壁面に衝突する、請求
    項１記載のタービン静翼セグメント。
  5. 【請求項５】 静翼の長さに沿って相隔たる位置におい
    て内壁面の内方に突出している複数の空洞リブをさらに
    含み、挿入スリーブはリブと係合して、静翼に沿って相
    隔たる位置において挿入スリーブと静翼の内壁面との間
    に間隙を画成している、請求項４記載のタービン静翼セ
    グメント。
  6. 【請求項６】 挿入スリーブと、静翼の内壁面は、両者
    間に静翼の側壁に沿って流路を画成し、この流路は間隙
    と連通して、間隙に流入する冷却媒体を受入れる、請求
    項４記載のタービン静翼セグメント。
  7. 【請求項７】 静翼の長さに沿って相隔たる位置におい
    て内壁面の内方に突出している複数の空洞リブをさらに
    含み、挿入スリーブはリブと係合して、静翼に沿って相
    隔たる位置において挿入スリーブと静翼の内壁面との間
    に間隙を画成しており、リブは少なくとも一つの空洞を
    完全に囲むことなく終わっており、これによりリブの終
    端が、流路内に開いている間隙の端を画成している、請
    求項６記載のタービン静翼セグメント。
  8. 【請求項８】 挿入スリーブは、その半径方向内端にお
    ける少なくとも一つの出口流方向づけフィンをさらに含
    む、請求項４記載のタービン静翼セグメント。
  9. 【請求項９】 少なくとも一つの出口流方向づけフィン
    は、少なくとも一つの空洞の半径方向内端における静翼
    と内壁の少なくとも一方とインピンジメント板との継目
    を半径方向に実質的に越えて延在し、これにより少なく
    とも一つの出口フィンは少なくとも一つのフランジを構
    成し、このフランジは少なくとも一つの空洞を出る冷却
    媒体流をプレナム内に導いて少なくとも開口の周囲近辺
    のインピンジメント板の一部分を流出流体から実質的に
    遮蔽する、請求項８記載のタービン静翼セグメント。
  10. 【請求項１０】 フラッシュリブボスをさらに含み、こ
    のリブボスは、少なくとも一つの空洞の半径方向内端に
    おける静翼と内壁の少なくとも一方とインピンジメント
    板との継目に形成され、挿入スリーブの少なくとも一つ
    のフィンと向かい合って設けられている、請求項８記載
    のタービン静翼セグメント。
  11. 【請求項１１】 フラッシュリブボスは挿入スリーブの
    少なくとも一つのフィンとともに所定間隙を画成してい
    る、請求項１０記載のタービン静翼セグメント。
  12. 【請求項１２】 間隙は約０．０２インチである請求項
    １１記載のタービン静翼セグメント。
  13. 【請求項１３】 フラッシュリブボスは半径方向内方に
    延在するスカートを含み、このスカートは、少なくとも
    一つの空洞を出る冷却媒体流をプレナム内に導くととも
    に少なくとも開口の周囲近辺のインピンジメント板の一
    部分を流出流体から実質的に遮蔽するための延長構造体
    を構成している、請求項１０記載のタービン静翼セグメ
    ント。
  14. 【請求項１４】 少なくとも一つの出口流方向づけフィ
    ンは、挿入スリーブとフラッシュリブボスとの境界を半
    径方向に実質的に越えて延在し、これにより少なくとも
    一つの出口フィンは少なくとも一つのフランジを構成
    し、少なくとも一つの空洞を出る冷却媒体流をプレナム
    内に導いて少なくとも開口の周囲近辺のインピンジメン
    ト板の一部分を流出流体から実質的に遮蔽する、請求項
    １０記載のタービン静翼セグメント。
  15. 【請求項１５】 相隔たる内壁及び外壁と、内壁と外壁
    との間に延在し前縁と後縁とを有する静翼であって、前
    縁と後縁との間にあり、該静翼の長さ方向に延在して冷
    却媒体を通流させる複数の別個の空洞を含む静翼とを備
    え、外壁は少なくとも一つの冷却媒体プレナムを画成し
    ており、内壁は少なくとも一つの冷却媒体プレナムを画
    成しており、また、冷却媒体を外壁のプレナム内に通し
    得る冷却媒体入口を備え、静翼は、外壁のプレナムを空
    洞の少なくとも一つと連通させて一プレナムと一空洞と
    の間の冷却媒体の通流を可能にする第１開口を有し、静
    翼は一空洞を内壁の冷却媒体プレナムと連通させる第２
    開口を有し、静翼は内壁の冷却媒体プレナムを空洞の少
    なくとも他の一つと連通させ、こうして外壁の冷却媒体
    プレナムと、一空洞と、内壁の冷却媒体プレナムと、他
    の一つの空洞との間の実質的に閉じた回路内の冷却媒体
    の通流を可能にし、また、一空洞と他空洞の各空洞中に
    設けられその内壁面から離間している挿入スリーブを備
    え、各挿入スリーブは冷却媒体を該挿入スリーブ内に流
    すための入口を有し、各挿入スリーブはそれを貫通して
    いる複数の開口を有し、冷却媒体がスリーブ開口を通っ
    て該スリーブと内壁面との間の離間域に入って静翼の内
    壁面に衝突し、内壁は、その内面と離間関係にあるよう
    に内壁に装着されたインピンジメント板と、内面から隔
    てられたカバーとを有し、カバーと内面との間にインピ
    ンジメント板が存在し、これによりインピンジメント板
    と該カバーとの間の内壁のプレナムと、インピンジメン
    ト板と内面との間のインピンジメント間隙とを画成して
    おり、静翼の第２開口は内壁のプレナムと連通して冷却
    媒体の通流を可能にし、インピンジメント板は、内壁の
    インピンジメント冷却のために冷却媒体を通し得る複数
    の開口を有し、さらに、一空洞を出る冷却媒体流をプレ
    ナム内に導くとともに第２開口の周囲におけるインピン
    ジメント板の一部分を流出流体から実質的に遮蔽するた
    めの延長構造体を備えている静翼セグメント。
  16. 【請求項１６】 インピンジメントボスが、少なくとも
    一つの空洞の半径方向内端における静翼と内壁の少なく
    とも一方とインピンジメント板との継目に形成されてい
    る、請求項１５記載の静翼セグメント。
  17. 【請求項１７】 フラッシュリブボスは半径方向内方に
    延在するスカートを含み、このスカートは、少なくとも
    一つの空洞を出る冷却媒体流をプレナム内に導くととも
    に少なくとも開口の周囲近辺に位置するインピンジメン
    ト板の一部分を流出流体から実質的に遮蔽するための延
    長構造体を構成している、請求項１６記載の静翼セグメ
    ント。
  18. 【請求項１８】 静翼の長さに沿って相隔たる位置にお
    いて内壁面の内方に突出している複数の空洞リブをさら
    に含み、挿入スリーブはリブと係合して、静翼に沿って
    相隔たる位置において挿入スリーブと静翼の内壁面との
    間に間隙を画成しており、挿入スリーブと、静翼の内壁
    面は、両者間に静翼の側壁に沿って流路を画成し、この
    流路は間隙と連通して、間隙に流入する冷却媒体を受入
    れる、請求項１５記載の静翼セグメント。
  19. 【請求項１９】 挿入スリーブは、その半径方向内端に
    おける少なくとも一つの出口流方向づけフィンをさらに
    含む、請求項１６記載の静翼セグメント。
  20. 【請求項２０】 少なくとも一つの出口流方向づけフィ
    ンは、フラッシュリブボスを半径方向に実質的に越えて
    延在し、これにより少なくとも一つの延在フィンは、少
    なくとも一つの空洞を出る冷却媒体流をプレナム内に導
    いて少なくとも開口の周囲近辺のインピンジメント板の
    一部分を流出流体から実質的に遮蔽する延長構造体を構
    成している、請求項１９記載の静翼セグメント。
  21. 【請求項２１】 フラッシュリブボスは挿入スリーブの
    少なくとも一つのフィンとともに所定間隙を画成してい
    る、請求項１９記載の静翼セグメント。
  22. 【請求項２２】 間隙は約０．０２インチである請求項
    ２１記載の静翼セグメント。
  23. 【請求項２３】 フラッシュリブボスは半径方向内方に
    延在するスカートを含み、このスカートは、少なくとも
    一つの空洞を出る冷却媒体流をプレナム内に導くととも
    に少なくとも開口の周囲近辺のインピンジメント板の一
    部分を流出流体から実質的に遮蔽するための延長構造体
    を構成している、請求項１９記載の静翼セグメント。
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