JP6924024B2 - 多重壁ブレードのための冷却回路 - Google Patents
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Description
本開示は、一般に、タービンシステムに関し、より詳細には、多重壁タービンブレード冷却回路の圧力損失を低減させることに関する。
ガスタービンシステムは、発電などの分野で幅広く利用されているタービン機械の一例である。従来のガスタービンシステムは、圧縮機セクション、燃焼器セクション、およびタービンセクションを備える。ガスタービンシステムの動作中、タービンブレードなどシステム内の様々な構成部品は、高温の流れにさらされ、これが構成部品を故障させ得る。一般に、より高温の流れによってガスタービンシステムの性能、効率、およびパワー出力は向上するので、高温の流れにさらされる構成部品を冷却してガスタービンシステムが高温で動作することを可能にすることが有利である。
典型的には、ガスタービンシステムのタービンブレードは、内部冷却チャンネルの複雑な迷路を含む。この冷却チャンネルは、ガスタービンシステムの圧縮機から空気を受け取り、この空気を内部冷却チャンネルに通過させてタービンブレードを冷却する。冷却チャンネルを通過した空気のフィード圧は、空気が圧縮機からブリードされるので、一般に重要である。この点で、回復可能でない圧力損失を低減する冷却チャンネルを提供することが有用であり、圧力損失が増加するにつれて、より高いフィード圧が、十分なガス経路圧マージン（逆流マージン）を維持するために必要とされる。フィード圧がより高くなると、（例えば、ロータ内の）二次流れ回路の漏れもより大きくなり、フィード温度もより高くなる。
本開示の第１の態様は、タービンブレードの第１のチャンネルを通じて流れる第１のガス流をタービンブレードの中央プレナムの中へ向きを変えるための第１のターンと、タービンブレードの第２のチャンネルを通じて流れる第２のガス流を中央プレナムの中へ向きを変えるための第２のターンとを備え、中央プレナムにおける第１のガス流と第２のガス流の衝突を低減するように第１のターンは第２のターンからずれているタービンブレード冷却システムを提供する。
本開示の第２の態様は、シャンクと、シャンクに結合されたブレードと、冷却システムとを備え、冷却システムは、ブレードの第１のチャンネルを通じて流れる第１のガス流をブレードの中央プレナムの中へ向きを変えるための第１のターンと、ブレードの第２のチャンネルを通じて流れる第２のガス流をブレードの中央プレナムの中へ向きを変えるための第２のターンとを備え、ブレードの中央プレナムにおける第１のガス流と第２のガス流の衝突を低減するように第１のターンは第２のターンからずれており、衝突の低減によりブレードの中央プレナムにおける圧力損失を減少させるタービンバケットを提供する。
本開示の第３の態様は、シャンクと、シャンクに結合された多重壁ブレードと、冷却システムとを備え、冷却システムは、第１のチャンネルを通じて流れる第１のガス流をブレードの中央プレナムの中へ向きを変えるための第１のターンと、第２のチャンネルを通じて流れる第２のガス流をブレードの中央プレナムの中へ向きを変えるための第２のターンとを備え、第１のガス流および第２のガス流は、中央プレナムにおいて組み合わせられ、ブレードの中央プレナムにおける第１のガス流と第２のガス流の衝突を低減するように第１のターンは第２のターンから角度的にずれており、衝突の低減により中央プレナムにおける圧力損失を減少させるタービンバケットを提供する。
本開示の例示的態様は、本明細書中に記載されている課題および／または検討されていない他の課題を解決する。
本開示のこれらおよび他の特徴は、本開示の様々な実施形態を示す添付図面を併せて見ると本開示の様々な態様についての以下の詳細な説明からより容易に理解されよう。
本開示の図面は原寸に比例していないことに留意されたい。図面は、本開示の典型的な態様を単に示すものであり、したがって、本開示の範囲の限定とみなされるべきでない。図面において、図面間で同じ番号は同じ要素を表す。
上述したように、本開示は、一般に、タービンシステムに関し、より詳細には、多重壁タービンブレード冷却回路の圧力損失を低減させることに関する。
図１を見ると、タービンバケット２の斜視図が示されている。タービンバケット２は、シャンク４と、このシャンク４に結合されるとともにそれから半径方向外側に延びるブレード６（例えば、多重壁ブレード）とを備える。ブレード６は、正圧側８と対向した負圧側１０とを備える。ブレード６は、正圧側８と負圧側１０との間に前縁１２をさらに備えるとともに、この前縁１２の反対側で正圧側８と負圧側１０との間に後縁１４をさらに備える。
シャンク４およびブレード６は、従来の手法により、１種類または複数種類の金属（例えば、鋼鉄、鋼鉄の合金など）からそれぞれ作ることができるとともに、形成（例えば、鋳造、鍛造、またはその他の機械加工）することができる。シャンク４およびブレード６は、一体形成（例えば、鋳造、鍛造、３次元印刷など）することができ、または（例えば、溶接、ろう付け、接着、または他の結合機構によって）続いて接合される別個の構成部品として形成することができる。
図２は、各実施形態による、複数の冷却回路を備えた冷却装置１６を示す図１の線２−２に沿って得られたブレード６の部分断面図である。この例では、冷却装置１６は、ブレード６の負圧側１０の内部２通路蛇行負圧側（ＳＳ）冷却回路１８とともにブレード６の正圧側８の内部２通路蛇行正圧側（ＰＳ）冷却回路２０を備える。２通路蛇行冷却回路の観点で説明されているが、冷却の目的でブレード６の他の領域、シャンク４の他の領域、および／またはバケット２の他の部分へ再分配するために複数の流れチャンネルからの「使用済み」冷却空気が集められる他のタイプの蛇行（例えば、３通路、４通路など）冷却回路および／または非蛇行冷却回路とともに、（以下説明される）本開示の圧力損失低減構造が使用されてもよいことは当業者に明らかなはずである。さらに、圧力損失低減構造は、再分配するために複数のガス流を単一のガス流にまとめることが必要であるブレード６の他のセクション、シャンク４の他のセクション、および／またはバケット２の他の部分に使用されてもよい。
ＳＳ冷却回路１８は、ブレード６の負圧側１０に沿ってブレード６の先端領域４８（図１）に向けて半径方向外側に冷却ガス流２４（例えば、空気）を向けるためのフィードチャンネル２２を備える。図２において、冷却ガス流２４は、紙面から外へ流れるものとして示される。ターン（図示せず）を通過した後、「使用済み」冷却ガス２６の流れは、戻りチャンネル２８を通じてブレード６のシャンク４の方へ逆に向けられる。図２において、冷却ガス流２６は、紙面に流れ込むものとして示される。
ＰＳ冷却回路２０は、ブレード６の正圧側８に沿ってブレード６の先端領域４８（図１）に向けて半径方向外側に冷却ガス流３４（例えば、空気）を向けるためのフィードチャンネル３２を備える。ターン（図示せず）を通過した後、「使用済み」冷却ガス３６の流れは、戻りチャンネル３８を通じてブレード６のシャンク４の方へ逆に向けられる。図２において、冷却ガス流３４は、紙面から外へ流れるものとして示され、一方、冷却ガス流３６は、紙面に流れ込むものとして示される。
各実施形態によれば、図２とともに図３および図５を参照すると、圧力損失低減構造４０（図３）、５０（図５）は、ＳＳ冷却回路１８の戻りチャンネル２８を通じて流れる冷却ガス流２６とＰＳ冷却回路２０の戻りチャンネル３８を通じて流れる冷却ガス流３６とを組み合わせて中央プレナム４４内に単一の組み合わせた冷却ガス流４２を形成するために設けられている。有利には、これは、流れが中央プレナム４４に入るときに冷却ガス流２６、３６の衝突を防ぐことによって圧力損失を低減することで実現される。圧力損失低減構造４０、５０は、冷却ガス流２６、３６が中央部プレナム４４内で互いに衝突しないように位置的（図３）または角度的（図５）に冷却ガス流２６、３６をずらすように構成されている。
ブレード６では、冷却ガス流４２は、中央プレナム４４を半径方向外側へ（図２中紙面から外へ）通過する。中央部プレナム４４から、冷却ガス流４２は、衝突冷却を行うために、例えば、ブレード６の前縁１２に位置する前縁空洞４６（図１）へ再分配することができる。代替としてまたは加えて、冷却ガス流４２は、ブレード６の先端領域４８（図１）へ再分配されてもよい。冷却ガス流４２は、対流冷却を行うためにブレード６、シャンク４、および／またはバケット２の他の部分内の他の位置へ供給することもできる。またさらに、冷却ガス流４２は、ブレード６の外面の膜冷却を行うために使用することができる。ブレード６における圧力損失低減構造４０、５０の位置に応じて、冷却ガス流４２は、例えば、ブレード６の後縁１４における冷却チャンネル／回路へ再分配することもできる。任意の個数の圧力損失低減構造４０、５０が、ブレード６内で用いられ得る。
対向フィードを含む圧力損失低減構造４０の第１の実施形態が図３に示されている。図３に示されるように、ＳＳ冷却回路１８の戻りチャンネル２８を通じて流れる冷却ガス流２６は、戻りチャンネル２８を通じて第１の方向（矢印Ａ）に圧力損失低減構造４０の第１のターン６０へ流れる。第１のターン６０において、冷却ガス流２６は、第１のターン６０の端壁６２および側壁６４によって向きを変えられる（矢印Ｂ）。続いて、向きを変えられた冷却ガス流２６は、冷却ガス流４２の一部を形成する中央部プレナム４４に向けて流れそこに流れ込む（矢印Ｃ）。戻りチャンネル２８および中央部プレナム４４は、リブ６６によって隔てられている。図３に示されるように、冷却ガス流２６は、リブ６６の端部セクション６８のまわりを流れる。
図３には、圧力損失低減構造４０の第２のターン７０も示される。ＰＳ冷却回路２０の戻りチャンネル３８を通じて流れる冷却ガス流３６は、戻りチャンネル３８を通じて第１の方向（矢印Ｄ）に圧力損失低減構造４０の第２のターン７０へ流れる。第２のターン７０において、冷却ガス流３６は、第２のターン７０の端壁７２によって向きを変えられる（矢印Ｅ）。続いて、向きを変えられた冷却ガス流３６は、冷却ガス流４２の別の一部を形成する中央部プレナム４４に向けて流れそこに流れ込む（矢印Ｆ）。戻りチャンネル３８および中央部プレナム４４は、リブ７６によって隔てられている。冷却ガス流３６は、リブ７６の端部セクション７８のまわりを流れる。
図３に示されるように、第１および第２のターン６０、７０の端壁６２、７２は、距離ｄ１だけ互いから（例えば、ブレード６の長さに沿って半径方向に）位置的にずれている。各実施形態によれば、ｄ１は、第１のターン６０の高さ以上とすることができる。さらに、リブ６６、７６の端部セクション６８、７８とともに中央プレナム４４の中への入口Ｉ１、Ｉ２は、距離ｄ２だけ互いから位置的に（例えば、垂直に）ずれている。圧力損失低減構造４０の特定の実施に応じて、ｄ１およびｄ２は、ほぼ等しいものであり得る。加えて、リブ６６の端部セクション６８は、第２のターン７０の端壁７２と同一平面上とすることができる。流れが中央部プレナム４４に入るときに向きを変えられた冷却ガス流２６、３６を案内し整合させるのを助けるために、リブ８０は、第１のターン６０と第２のターン７０との間に配置することができる。有利には、向きを変えられた冷却ガス流２６、３６は、衝突が低減されるとともに関連した圧力損失が低減された状態で中央部プレナム４４に流れ込む。
図４は、圧力損失低減構造４０を示す図１のブレードの部分断面図である。図示されるように、冷却ガス流２６は、戻りチャンネル２８を通じて第１の方向に（図４中の紙面の中に）圧力損失低減構造４０の第１のターン６０（図３）へ流れる。第１のターン６０において、冷却ガス流２６は、第１のターン６０の端壁６２および側壁６４（図３）によって向きを変えられる。続いて、向きを変えられた冷却ガス流２６は、第２の方向に（図４中の紙面から外へ）冷却ガス流４２の一部を形成する中央部プレナム４４に流れ込む。戻りチャンネル２８および中央部プレナム４４は、リブ６６によって隔てられている。
冷却ガス流３６は、戻りチャンネル３８を通じて第１の方向に（図４中の紙面の中に）圧力損失低減構造４０の第２のターン７０（図３）へ流れる。第２のターン７０において、冷却ガス流３６は、第２のターン７０の端壁７２によって向きを変えられる。続いて、向きを変えられた冷却ガス流３６は、第２の方向に（図４中の紙面から外へ）冷却ガス流４２の別の一部を形成する中央部プレナム４４に流れ込む。戻りチャンネル３８および中央部プレナム４４は、リブ７６によって隔てられている。第１および第２のターン６０、７０の端壁６２、７２は、互いから位置的に（例えば、垂直に）ずれている。
角度付きフィードを含む圧力損失低減構造５０の一実施形態が図５とともに図６に示されている。図示されるように、冷却ガス流２６は、戻りチャンネル２８を通じて第１の方向（矢印Ｇ）に圧力損失低減構造５０の第１のターン１６０へ流れる。第１のターン１６０において、冷却ガス流２６は、第１のターン１６０の端壁１６２およびリブ１８０によって向きを変えられる（矢印Ｈ）。向きを変えられた冷却ガス流２６は、冷却ガス流４２の一部を形成する中央部プレナム４４に向けて流れそこに渦巻き状に流れ込む（矢印Ｉ）。戻りチャンネル２８および中央部プレナム４４は、リブ１６６によって隔てられている。冷却ガス流２６は、リブ１６６の端部セクション１６８のまわりを流れる。
図５とともに図６には圧力損失低減構造５０の第２のターン１７０も示される。冷却ガス流３６は、戻りチャンネル３８を通じて第１の方向（矢印Ｊ）に圧力損失低減構造５０の第２のターン１７０へ流れる。第２のターン１７０において、冷却ガス流３６は、第２のターン１７０の端壁１７２およびリブ１８０によって向きを変えられる（矢印Ｋ）。続いて、向きを変えられた冷却ガス流３６は、冷却ガス流４２の別の一部を形成する中央部プレナム４４に向けて流れそこに渦巻き状に流れ込む（矢印Ｌ）。渦巻きは、冷却ガス流２６、３６が組み合わさって冷却ガス流４２を形成するときに、圧力損失を低減するようにも働く。戻りチャンネル３８および中央部プレナム４４は、リブ１７６によって隔てられている。冷却ガス流３６は、リブ１７６の端部セクション１７８のまわりを流れる。
図３に示された圧力損失低減構造４０とは異なり、図５に示された第１および第２のターン１６０、１７０の端壁１６２、１７２は、圧力損失低減構造５０において互いから位置的に（例えば、垂直に）ずれていない。むしろ、第１および第２のターン１６０、１７０の端壁１６２、１７２は、ほぼ同一平面上にある。本実施形態では、リブ１８０ならびに中央プレナム４４の中への入口Ｉ１１およびＩ１２は、冷却ガス流２６、３６を互いから離れるように（例えば、異なる方向に）角度付けて渦を巻かせるように構成され、流れの衝突を低減するとともに関連した圧力損失を低減する。各実施形態では、図５に示されるように、リブ１８０は、対向する冷却ガス流２６、３６をずらすのに十分な角度αで配設することができる。冷却ガス流２６、３６は、中央プレナム４４の中へ通りそこを通過し、組み合わさって冷却ガス流４２を形成する。
流れが中央プレナム４４に入るときに冷却ガス流２６、３６の衝突を防ぐことによって、圧力損失は、圧力損失低減構造４０、５０を用いるときに低減される。したがって、より低いフィード圧が、十分なガス経路圧マージン（逆流マージン）を維持するために必要とされる。さらに、フィード圧が低くなると、（例えば、ロータ内の）二次流れ回路の漏れがより小さくなり、フィード温度もより低くなる。
様々な実施形態において、互いに「結合」されると記載された構成部品は、１つまたは複数の界面に沿って接合され得る。いくつかの実施形態では、これらの界面は別個の構成部品間の接合を含み得、他の場合には、これらの界面は、しっかりとおよび／または一体に形成された相互接続を含み得る。すなわち、場合によっては、互いに「結合」されている構成部品は、同時に、単一の連続部材を定めるように形成され得る。しかしながら、他の実施形態では、これらの結合された構成部品は、別個の部材として形成され、続いて、知られているプロセス（例えば、締結、超音波溶接、ボンディング）によって連結され得る。
要素または層が、別の要素に「接する」、「係合される」、「接続される」、または「結合される」と呼ばれるとき、この要素または層は、他の要素に直接接する、係合される、接続される、または結合されることが可能であり、あるいは介在する要素が存在してもよい。対照的に、要素が、別の要素に「直接接する」、「直接係合される」、「直接接続される」、または「直接結合される」と呼ばれるとき、介在する要素または層は存在し得ない。要素間の関係を説明するために使用される他の用語（例えば、「間に」と「直接間に」、「隣接した」と「直接隣接した」など）も同じように解釈されるべきである。本明細書で使用される場合、用語「および／または」は、関連する列挙された項目の１つまたは複数のうちのいずれかおよび全ての組み合わせを含む。
本明細書中に使用される専門用語は、特定の実施形態を説明するためのものにすぎず、本開示を限定するものではない。本明細書中に使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈上他の意味を明確に示さない限り、複数形も含むことが意図される。本明細書中に使用されるとき、用語「備える、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および／または「備えている、含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、記載した特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成部品が存在することを特定するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成部品、および／またはそれらの集合の存在もしくは追加を除外しないことがさらに理解されよう。
本明細書は、例を用いて本発明を最良の形態を含めて開示するとともに、任意の装置またはシステムを作製および使用し、任意の組み込まれた方法を実行するなど本発明を当業者が実施することも可能にする。本発明の特許性のある範囲は、特許請求の範囲によって定められ、当業者が思い付く他の例を含み得る。そのような他の例は、それらが特許請求の範囲の文言と異ならない構成要素を有する場合、またはそれらが特許請求の範囲の文言からわずかに異なる均等な構成要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることが意図される。
最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
タービンブレード（６）の第１のチャンネル（２８）を通じて流れる第１のガス流を前記タービンブレード（６）の中央プレナム（４４）の中へ向きを変えるための第１のターン（６０、１６０）と、
前記タービンブレード（６）の第２のチャンネル（３８）を通じて流れる第２のガス流を前記中央プレナム（４４）の中へ向きを変えるための第２のターン（７０、１７０）と
を備え、
前記中央プレナム（４４）における前記第１のガス流と前記第２のガス流の衝突を低減するように前記第１のターン（６０、１６０）は前記第２のターン（７０、１７０）からずれているタービンブレード冷却システム。
［実施態様２］
前記タービンブレード（６）は、多重壁タービンブレード（６）を含む、実施態様１に記載のタービンブレード冷却システム。
［実施態様３］
前記衝突の低減により前記中央プレナム（４４）における圧力損失を減少させる、実施態様１に記載のタービンブレード冷却システム。
［実施態様４］
前記第１のターン（６０、１６０）は端壁（６２、１６２）を備えるとともに前記第２のターン（７０、１７０）は端壁（７２、１７２）を備え、前記第１のターン（６０、１６０）の端壁（６２、１６２）は、前記第２のターン（７０、１７０）の端壁（７２、１７２）からずれている、実施態様１に記載のタービンブレード冷却システム。
［実施態様５］
前記ずれは、位置のずれを含む、実施態様４に記載のタービンブレード冷却システム。
［実施態様６］
前記第１のターン（６０、１６０）は、前記位置のずれに等しい長さを有する側壁（６４）をさらに備える、実施態様５に記載のタービンブレード冷却システム。
［実施態様７］
前記第１のターン（６０、１６０）と前記第２のターン（７０、１７０）との間に配設されたリブ（１８０）をさらに備える、実施態様５に記載のタービンブレード冷却システム。
［実施態様８］
前記第１のチャンネル（２８）は、前記ブレード（６）の負圧側に沿って延びるとともに、前記第２のチャンネル（３８）は、前記ブレード（６）の正圧側に沿って延びる、実施態様１に記載のタービンブレード冷却システム。
［実施態様９］
前記ずれは、角度的なずれを含む、実施態様１に記載のタービンブレード冷却システム。
［実施態様１０］
前記第１のターン（６０、１６０）と前記第２のターン（７０、１７０）との間に配設されたリブ（１８０）をさらに備え、前記リブ（１８０）は前記第１のガス流を第１の方向に前記中央プレナム（４４）の中へ向けるとともに、前記リブ（１８０）は前記第２のガス流を第２の異なる方向に前記中央プレナム（４４）の中へ向ける、実施態様９に記載のタービンブレード冷却システム。
［実施態様１１］
前記リブ（１８０）は、前記第１のターン（６０、１６０）および前記第２のターン（７０、１７０）に対してある角度で配置される、実施態様１０に記載のタービンブレード冷却システム。
［実施態様１２］
前記第１のターン（６０、１６０）は端壁（６２、１６２）を備えるとともに前記第２のターン（７０、１７０）は端壁（７２、１７２）を備え、前記第１のターン（６０、１６０）の端壁（６２、１６２）は前記第２のターン（７０、１７０）の端壁（７２、１７２）とほぼ同一平面上にある、実施態様１０に記載のタービンブレード冷却システム。
［実施態様１３］
シャンク（４）と、
前記シャンク（４）に結合されたブレード（６）と、
冷却システムとを備え、
前記冷却システムは、
前記ブレード（６）の第１のチャンネル（２８）を通じて流れる第１のガス流を前記ブレード（６）の中央プレナム（４４）の中へ向きを変えるための第１のターン（６０、１６０）と、
前記ブレード（６）の第２のチャンネル（３８）を通じて流れる第２のガス流を前記ブレード（６）の中央プレナム（４４）の中へ向きを変えるための第２のターン（７０、１７０）とを備え、
前記ブレード（６）の中央プレナム（４４）における前記第１のガス流と前記第２のガス流の衝突を低減するように前記第１のターン（６０、１６０）は前記第２のターン（７０、１７０）からずれており、前記衝突の低減により前記ブレード（６）の中央プレナム（４４）における圧力損失を減少させるタービンバケット（２）。
［実施態様１４］
前記タービンブレード（６）は、多重壁タービンブレード（６）を含む、実施態様１３に記載のタービンバケット（２）。
［実施態様１５］
前記第１のターン（６０、１６０）は端壁（６２、１６２）および側壁（６４）を備えるとともに、前記第２のターン（７０、１７０）は端壁（７２、１７２）を備え、前記第１のターン（６０、１６０）の端壁（６２、１６２）は、前記第２のターン（７０、１７０）の端壁（７２、１７２）から前記第１のターン（６０、１６０）の側壁（６４）の長さに等しい距離だけ位置的にずれている、実施態様１３に記載のタービンバケット（２）。
［実施態様１６］
前記第１のチャンネル（２８）は、前記ブレード（６）の負圧側に沿って延びるとともに、前記第２のチャンネル（３８）は、前記ブレード（６）の正圧側に沿って延びる、実施態様１３に記載のタービンバケット（２）。
［実施態様１７］
シャンク（４）と、
前記シャンク（４）に結合された多重壁ブレード（６）と、
冷却システムとを備え、
前記冷却システムは、
第１のチャンネル（２８）を通じて流れる第１のガス流を前記ブレード（６）の中央プレナム（４４）の中へ向きを変えるための第１のターン（６０、１６０）と、
第２のチャンネル（３８）を通じて流れる第２のガス流を前記ブレード（６）の中央プレナム（４４）の中へ向きを変えるための第２のターン（７０、１７０）と
を備え、前記第１のガス流および前記第２のガス流は、前記中央プレナム（４４）において組み合わせられ、
前記ブレード（６）の中央プレナム（４４）における前記第１のガス流と前記第２のガス流の衝突を低減するように前記第１のターン（６０、１６０）は前記第２のターン（７０、１７０）から角度的にずれており、前記衝突の低減により前記中央プレナム（４４）における圧力損失を減少させるタービンバケット（２）。
［実施態様１８］
前記タービンブレード（６）は、前記第１のターン（６０、１６０）と前記第２のターン（７０、１７０）との間に配設されたリブ（１８０）をさらに備え、前記リブ（１８０）は前記第１のガス流を第１の方向に前記中央プレナム（４４）の中へ向けるとともに、前記リブ（１８０）は前記第２のガス流を第２の異なる方向に前記中央プレナム（４４）の中へ向ける、実施態様１３に記載のタービンバケット（２）。
［実施態様１９］
前記第１のターン（６０、１６０）は端壁（６２、１６２）を備えるとともに前記第２のターン（７０、１７０）は端壁（７２、１７２）を備え、前記第１のターン（６０、１６０）の端壁（６２、１６２）は前記第２のターン（７０、１７０）の端壁（７２、１７２）とほぼ同一平面上にある、実施態様１８に記載のタービンバケット（２）。
［実施態様２０］
前記中央プレナム（４４）内の組み合わされた前記ガス流は、前記冷却システムによって冷却のために前記ブレード（６）またはシャンク（４）の他の領域へ供給される、実施態様１９に記載のタービンバケット（２）。
［実施態様１］
タービンブレード（６）の第１のチャンネル（２８）を通じて流れる第１のガス流を前記タービンブレード（６）の中央プレナム（４４）の中へ向きを変えるための第１のターン（６０、１６０）と、
前記タービンブレード（６）の第２のチャンネル（３８）を通じて流れる第２のガス流を前記中央プレナム（４４）の中へ向きを変えるための第２のターン（７０、１７０）と
を備え、
前記中央プレナム（４４）における前記第１のガス流と前記第２のガス流の衝突を低減するように前記第１のターン（６０、１６０）は前記第２のターン（７０、１７０）からずれているタービンブレード冷却システム。
［実施態様２］
前記タービンブレード（６）は、多重壁タービンブレード（６）を含む、実施態様１に記載のタービンブレード冷却システム。
［実施態様３］
前記衝突の低減により前記中央プレナム（４４）における圧力損失を減少させる、実施態様１に記載のタービンブレード冷却システム。
［実施態様４］
前記第１のターン（６０、１６０）は端壁（６２、１６２）を備えるとともに前記第２のターン（７０、１７０）は端壁（７２、１７２）を備え、前記第１のターン（６０、１６０）の端壁（６２、１６２）は、前記第２のターン（７０、１７０）の端壁（７２、１７２）からずれている、実施態様１に記載のタービンブレード冷却システム。
［実施態様５］
前記ずれは、位置のずれを含む、実施態様４に記載のタービンブレード冷却システム。
［実施態様６］
前記第１のターン（６０、１６０）は、前記位置のずれに等しい長さを有する側壁（６４）をさらに備える、実施態様５に記載のタービンブレード冷却システム。
［実施態様７］
前記第１のターン（６０、１６０）と前記第２のターン（７０、１７０）との間に配設されたリブ（１８０）をさらに備える、実施態様５に記載のタービンブレード冷却システム。
［実施態様８］
前記第１のチャンネル（２８）は、前記ブレード（６）の負圧側に沿って延びるとともに、前記第２のチャンネル（３８）は、前記ブレード（６）の正圧側に沿って延びる、実施態様１に記載のタービンブレード冷却システム。
［実施態様９］
前記ずれは、角度的なずれを含む、実施態様１に記載のタービンブレード冷却システム。
［実施態様１０］
前記第１のターン（６０、１６０）と前記第２のターン（７０、１７０）との間に配設されたリブ（１８０）をさらに備え、前記リブ（１８０）は前記第１のガス流を第１の方向に前記中央プレナム（４４）の中へ向けるとともに、前記リブ（１８０）は前記第２のガス流を第２の異なる方向に前記中央プレナム（４４）の中へ向ける、実施態様９に記載のタービンブレード冷却システム。
［実施態様１１］
前記リブ（１８０）は、前記第１のターン（６０、１６０）および前記第２のターン（７０、１７０）に対してある角度で配置される、実施態様１０に記載のタービンブレード冷却システム。
［実施態様１２］
前記第１のターン（６０、１６０）は端壁（６２、１６２）を備えるとともに前記第２のターン（７０、１７０）は端壁（７２、１７２）を備え、前記第１のターン（６０、１６０）の端壁（６２、１６２）は前記第２のターン（７０、１７０）の端壁（７２、１７２）とほぼ同一平面上にある、実施態様１０に記載のタービンブレード冷却システム。
［実施態様１３］
シャンク（４）と、
前記シャンク（４）に結合されたブレード（６）と、
冷却システムとを備え、
前記冷却システムは、
前記ブレード（６）の第１のチャンネル（２８）を通じて流れる第１のガス流を前記ブレード（６）の中央プレナム（４４）の中へ向きを変えるための第１のターン（６０、１６０）と、
前記ブレード（６）の第２のチャンネル（３８）を通じて流れる第２のガス流を前記ブレード（６）の中央プレナム（４４）の中へ向きを変えるための第２のターン（７０、１７０）とを備え、
前記ブレード（６）の中央プレナム（４４）における前記第１のガス流と前記第２のガス流の衝突を低減するように前記第１のターン（６０、１６０）は前記第２のターン（７０、１７０）からずれており、前記衝突の低減により前記ブレード（６）の中央プレナム（４４）における圧力損失を減少させるタービンバケット（２）。
［実施態様１４］
前記タービンブレード（６）は、多重壁タービンブレード（６）を含む、実施態様１３に記載のタービンバケット（２）。
［実施態様１５］
前記第１のターン（６０、１６０）は端壁（６２、１６２）および側壁（６４）を備えるとともに、前記第２のターン（７０、１７０）は端壁（７２、１７２）を備え、前記第１のターン（６０、１６０）の端壁（６２、１６２）は、前記第２のターン（７０、１７０）の端壁（７２、１７２）から前記第１のターン（６０、１６０）の側壁（６４）の長さに等しい距離だけ位置的にずれている、実施態様１３に記載のタービンバケット（２）。
［実施態様１６］
前記第１のチャンネル（２８）は、前記ブレード（６）の負圧側に沿って延びるとともに、前記第２のチャンネル（３８）は、前記ブレード（６）の正圧側に沿って延びる、実施態様１３に記載のタービンバケット（２）。
［実施態様１７］
シャンク（４）と、
前記シャンク（４）に結合された多重壁ブレード（６）と、
冷却システムとを備え、
前記冷却システムは、
第１のチャンネル（２８）を通じて流れる第１のガス流を前記ブレード（６）の中央プレナム（４４）の中へ向きを変えるための第１のターン（６０、１６０）と、
第２のチャンネル（３８）を通じて流れる第２のガス流を前記ブレード（６）の中央プレナム（４４）の中へ向きを変えるための第２のターン（７０、１７０）と
を備え、前記第１のガス流および前記第２のガス流は、前記中央プレナム（４４）において組み合わせられ、
前記ブレード（６）の中央プレナム（４４）における前記第１のガス流と前記第２のガス流の衝突を低減するように前記第１のターン（６０、１６０）は前記第２のターン（７０、１７０）から角度的にずれており、前記衝突の低減により前記中央プレナム（４４）における圧力損失を減少させるタービンバケット（２）。
［実施態様１８］
前記タービンブレード（６）は、前記第１のターン（６０、１６０）と前記第２のターン（７０、１７０）との間に配設されたリブ（１８０）をさらに備え、前記リブ（１８０）は前記第１のガス流を第１の方向に前記中央プレナム（４４）の中へ向けるとともに、前記リブ（１８０）は前記第２のガス流を第２の異なる方向に前記中央プレナム（４４）の中へ向ける、実施態様１３に記載のタービンバケット（２）。
［実施態様１９］
前記第１のターン（６０、１６０）は端壁（６２、１６２）を備えるとともに前記第２のターン（７０、１７０）は端壁（７２、１７２）を備え、前記第１のターン（６０、１６０）の端壁（６２、１６２）は前記第２のターン（７０、１７０）の端壁（７２、１７２）とほぼ同一平面上にある、実施態様１８に記載のタービンバケット（２）。
［実施態様２０］
前記中央プレナム（４４）内の組み合わされた前記ガス流は、前記冷却システムによって冷却のために前記ブレード（６）またはシャンク（４）の他の領域へ供給される、実施態様１９に記載のタービンバケット（２）。
２ タービンバケット
４ シャンク
６ ブレード
８ 正圧側
１０ 負圧側
１２ 前縁
１４ 後縁
１６ 冷却装置
１８ ＳＳ冷却回路
２０ ＰＳ冷却回路
２２ フィードチャンネル
２４ 冷却ガス
２６ 冷却ガス
２８ 戻りチャンネル
３２ フィードチャンネル
３４ 冷却ガス
３６ 冷却ガス
３８ 戻りチャンネル
４０ 圧力損失低減構造
４２ 冷却ガス
４４ 中央部プレナム
４６ 前縁空洞
４８ 先端領域
５０ 圧力損失低減構造
６０ 第１のターン
６２ 端壁
６４ 側壁
６６ リブ
６８ 端部セクション
７０ 第２のターン
７２ 端壁
７６ リブ
７８ 端部セクション
８０ リブ
１６０ 第１のターン
１６２ 端壁
１６６ リブ
１６８ 端部セクション
１７０ 第２のターン
１７２ 端壁
１７６ リブ
１７８ 端部セクション
１８０ リブ
４ シャンク
６ ブレード
８ 正圧側
１０ 負圧側
１２ 前縁
１４ 後縁
１６ 冷却装置
１８ ＳＳ冷却回路
２０ ＰＳ冷却回路
２２ フィードチャンネル
２４ 冷却ガス
２６ 冷却ガス
２８ 戻りチャンネル
３２ フィードチャンネル
３４ 冷却ガス
３６ 冷却ガス
３８ 戻りチャンネル
４０ 圧力損失低減構造
４２ 冷却ガス
４４ 中央部プレナム
４６ 前縁空洞
４８ 先端領域
５０ 圧力損失低減構造
６０ 第１のターン
６２ 端壁
６４ 側壁
６６ リブ
６８ 端部セクション
７０ 第２のターン
７２ 端壁
７６ リブ
７８ 端部セクション
８０ リブ
１６０ 第１のターン
１６２ 端壁
１６６ リブ
１６８ 端部セクション
１７０ 第２のターン
１７２ 端壁
１７６ リブ
１７８ 端部セクション
１８０ リブ
Claims (9)
- タービンブレード冷却システムであって、当該タービンブレード冷却システムが、
タービンブレード（６）の第１のチャンネル（２８）と、
タービンブレード（６）の第２のチャンネル（３８）と、
第１のチャンネル（２８）と第２のチャンネル（３８）との間に配置されたタービンブレード（６）の中央プレナム（４４）と、
第１のチャンネル（２８）を通って流れる第１のガス流を前記中央プレナム（４４）内へと方向転換させるための第１のターン（６０、１６０）と、
第２のチャンネル（３８）を通って流れる第２のガス流を前記中央プレナム（４４）内へと方向転換させるための第２のターン（７０、１７０）と
を備えており、
前記中央プレナム（４４）における第１のガス流と第２のガス流の衝突を低減するように第１のターン（６０、１６０）が第２のターン（７０、１７０）からずれており、該ずれが、角度的なずれ又はタービンブレード（６）の長さに沿った半径方向における位置的なずれを含む、タービンブレード冷却システム。 - 前記タービンブレード（６）が多重壁タービンブレード（６）を含む、請求項１に記載のタービンブレード冷却システム。
- 第１のチャンネル（２８）がタービンブレードの負圧側に沿って延在し、第２のチャンネル（３８）がタービンブレードの正圧側に沿って延在している、請求項２に記載のタービンブレード冷却システム。
- 第１のターン（６０）が端壁（６２）を含んでおり、第２のターン（７０）が端壁（７２）を含んでおり、前記ずれが、第１のターン（６０）の端壁（６２）と第２のターン（７０）の端壁（７２）との間の半径方向の位置的なずれである、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のタービンブレード冷却システム。
- 第１のターン（６０）が、前記位置的なずれに等しい長さを有する側壁（６４）をさらに備える、請求項４に記載のタービンブレード冷却システム。
- 第１のターン（６０）と第２のターン（７０）との間に配設されたリブ（８０）をさらに備える、請求項５に記載のタービンブレード冷却システム。
- 前記ずれが角度的なずれであって、当該タービンブレード冷却システムが、第１のターン（１６０）と第２のターン（１７０）との間にある角度で配設されたリブ（１８０）をさらに備えており、前記リブ（１８０）が第１のガス流を第１の方向で前記中央プレナム（４４）内へ向けるとともに、前記リブ（１８０）が第２のガス流を第２の異なる方向で前記中央プレナム（４４）内へ向ける、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のタービンブレード冷却システム。
- 第１のターン（１６０）が端壁（１６２）を含んでおり、第２のターン（１７０）が端壁（１７２）を含んでおり、第１のターン（１６０）の端壁（１６２）が第２のターン（１７０）の端壁（１７２）とほぼ同一平面上にある、請求項７に記載のタービンブレード冷却システム。
- タービンバケット（２）であって、
シャンク（４）と、
前記シャンク（４）に結合したブレード（６）と、
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の冷却システムと
を備える、タービンバケット（２）。
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