(57)【要約】【課題】内部に形成された複数の冷却通路を含む単一本体のタービンシュラウドを提供する。【解決手段】タービンシステム用のタービンシュラウドが開示される。タービンシュラウドは、前端および後端を含む単一本体と、単一本体とタービンシステムのタービンケーシングとの間に形成された冷却チャンバに面する外面と、高温ガス流路に面する内面とを含むことができる。シュラウドはまた、単一本体内に延在する第１の冷却通路と、単一本体の外面を通して形成されて第１の冷却通路を冷却チャンバに流体結合する複数の衝突開口部とを含み得る。加えて、シュラウドは、第２の冷却通路および／または第３の冷却通路を含んでもよい。第２の冷却通路は、前端に隣接して延在することができ、第１の冷却通路と流体連通し得る。第３の冷却通路は、後端に隣接して延在することができ、第１の冷却通路と流体連通し得る。【選択図】図６
2020073790.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンシステム（１０）のタービンケーシング（３６）に結合されたタービンシュラウド（１００）であって、前記タービンシュラウド（１００）は、
単一本体（１０６）であって、
前端（１０８）、
前記前端（１０８）の反対側に配置された後端（１１０）、
前記単一本体（１０６）と前記タービンケーシング（３６）との間に形成された冷却チャンバ（１２２）に面する外面（１２０）、および
前記タービンシステム（１０）の高温ガス流路（ＦＰ）に面する内面（１２４）
を含む単一本体（１０６）と、
前記単一本体（１０６）内に延在する第１の冷却通路（１３０）であって、前記単一本体（１０６）の前記前端（１０８）に隣接して配置された前部（１３４）、前記単一本体（１０６）の前記後端（１１０）に隣接して配置された後部（１３６）、および前記前部（１３４）と前記後部（１３６）との間に配置された中央部（１３２）を含む第１の冷却通路（１３０）と、
前記単一本体（１０６）の前記外面（１２０）を通して形成されて前記第１の冷却通路（１３０）を前記冷却チャンバ（１２２）に流体結合する複数の衝突開口部（１３８）と、
前記前端（１０８）に隣接する前記単一本体（１０６）内に延在する第２の冷却通路（１４２）であって、前記第１の冷却通路（１３０）と流体連通する第２の冷却通路（１４２）、または
前記後端（１１０）に隣接する前記単一本体（１０６）内に延在する第３の冷却通路（１５２）であって、前記第１の冷却通路（１３０）と流体連通する第３の冷却通路（１５２）
の少なくとも１つと
を含む、タービンシュラウド（１００）。
【請求項２】
前記単一本体（１０６）が、前記第１の冷却通路（１３０）内に配置された複数の支持ピン（１４０）をさらに備える、請求項１に記載のタービンシュラウド（１００）。
【請求項３】
前記単一本体（１０６）が、
前記前端（１０８）に隣接して形成された第１のリブ（１４４）であって、前記第１の冷却通路（１３０）と前記第２の冷却通路（１４２）との間に配置され、それらを分離する第１のリブ（１４４）、または
前記後端（１１０）に隣接して形成された第２のリブ（１５４）であって、前記第１の冷却通路（１３０）と前記第３の冷却通路（１５２）との間に配置され、それらを分離する第２のリブ（１５４）
の少なくとも１つをさらに備える、請求項１に記載のタービンシュラウド（１００）。
【請求項４】
前記単一本体（１０６）が、
前記第１のリブ（１４４）を通して形成された第１の複数の衝突孔（１４６）であって、前記第１の冷却通路（１３０）と前記第２の冷却通路（１４２）とを流体結合する第１の複数の衝突孔（１４６）、または
前記第２のリブ（１５４）を通して形成された第２の複数の衝突孔（１５６）であって、前記第１の冷却通路（１３０）と前記第３の冷却通路（１５２）とを流体結合する第２の複数の衝突孔（１５６）
の少なくとも１つをさらに備える、請求項３に記載のタービンシュラウド（１００）。
【請求項５】
前記単一本体（１０６）が、
前記第２の冷却通路（１４２）内に配置された第１の複数の支持ピン（１４８）、または
前記第３の冷却通路（１５２）内に配置された第２の複数の支持ピン（１５８）
の少なくとも１つをさらに備える、請求項１に記載のタービンシュラウド（１００）。
【請求項６】
前記第１の冷却通路（１３０）が、
前記単一本体（１０６）の２つの対向する側面（１１２、１１８）の間に延びる第１の冷却通路壁（１６２）であって、前記第１の冷却通路（１３０）内に配置され、前記前端（１０８）および前記後端（１１０）に平行に延在する第１の冷却通路壁（１６２）
をさらに備える、請求項１に記載のタービンシュラウド（１００）。
【請求項７】
前記第１の冷却通路（１３０）が、
前記単一本体（１０６）の前記前端（１０８）と前記第１の冷却通路壁（１６２）との間に形成された前セクション（１６４）と、
前記単一本体（１０６）の前記後端（１１０）と前記第１の冷却通路壁（１６２）との間に形成された後セクション（１６６）と
を含む、請求項６に記載のタービンシュラウド（１００）。
【請求項８】
前記第１の冷却通路（１３０）が、
前記単一本体（１０６）の２つの対向する側面（１１２、１１８）の間に延在する第１の冷却通路壁（１６２）であって、前記第１の冷却通路（１３０）内に配置され、前記前端（１０８）および前記後端（１１０）に平行に延在する第１の冷却通路壁（１６２）と、
前記単一本体（１０６）の前記２つの対向する側面（１１２、１１８）に平行に、前記前端（１０８）と前記後端（１１０）との間に延在する第２の冷却通路壁（１６８）であって、前記第１の冷却通路（１３０）内に配置され、前記第１の冷却通路壁（１６２）に垂直に延在する第２の冷却通路壁（１６８）と
をさらに備える、請求項１に記載のタービンシュラウド（１００）。
【請求項９】
前記第１の冷却通路（１３０）が、
前記前端（１０８）と前記第１の冷却通路壁（１６２）との間に形成された第１の前セクション（１７０）であって、前記単一本体（１０６）の前記２つの対向する側面の第１の側面（１１２）と前記第２の冷却通路壁（１６８）との間に形成される第１の前セクション（１７０）と、
前記前端（１０８）と前記第１の冷却通路壁（１６２）との間に形成された第２の前セクション（１７２）であって、前記単一本体（１０６）の前記２つの対向する側面の第２の側面（１１８）と前記第２の冷却通路壁（１６８）との間に形成される第２の前セクション（１７２）と、
前記後端（１１０）と前記第１の冷却通路壁（１６２）との間に形成された第１の後セクション（１６６）であって、前記２つの対向する側面の前記第１の側面（１１２）と前記第２の冷却通路壁（１６８）との間に形成される第１の後セクション（１６６）と、
前記後端（１１０）と前記第１の冷却通路壁（１６２）との間に形成された第２の後セクション（１７６）であって、前記２つの対向する側面の前記第２の側面（１１８）と前記第２の冷却通路壁（１６８）との間に形成される第２の後セクション（１７６）と
を含む、請求項８に記載のタービンシュラウド（１００）。
【請求項１０】
前記第１の冷却通路（１３０）または前記第２の冷却通路（１４２）の一方と流体連通する第１の排気孔（１５０）
をさらに備え、
前記第１の排気孔（１５０）が、
前記単一本体（１０６）の前記前端（１０８）、または
前記単一本体（１０６）の前記内面（１２４）
の一方を通って延在する、請求項１に記載のタービンシュラウド（１００）。
【請求項１１】
前記第１の冷却通路（１３０）または前記第３の冷却通路（１５２）の一方と流体連通する第２の排気孔（１６０）、
をさらに備え、
前記第２の排気孔（１６０）が、
前記単一本体（１０６）の前記後端（１１０）、または
前記単一本体（１０６）の前記内面（１２４）
の一方を通って延在する、請求項１０に記載のタービンシュラウド（１００）。
【請求項１２】
タービンシステム（１０）であって、
タービンケーシング（３６）と、
前記タービンケーシング（３６）内に配置された第１の段とを備え、前記第１の段は、
前記タービンケーシング（３６）内でロータ（３０）の周りに円周方向に配置された複数のタービンブレード（３８）、
前記複数のタービンブレード（３８）の下流で、前記タービンケーシング（３６）内に配置された複数のステータベーン（４０）、および
前記複数のタービンブレード（３８）に半径方向に隣接して前記複数のステータベーン（４０）の上流に配置された複数のタービンシュラウド（１００）を含み、前記複数のタービンシュラウド（１００）の各々は、
単一本体（１０６）であって、
前端（１０８）、
前記前端（１０８）の反対側に配置された後端（１１０）、
前記単一本体（１０６）と前記タービンケーシング（３６）との間に形成された冷却チャンバ（１２２）に面する外面（１２０）、および
前記タービンシステム（１０）の高温ガス流路（ＦＰ）に面する内面（１２４）
を含む単一本体（１０６）と、
前記単一本体（１０６）内に延在する第１の冷却通路（１３０）であって、前記単一本体（１０６）の前記前端（１０８）に隣接して配置された前部（１３４）、前記単一本体（１０６）の前記後端（１１０）に隣接して配置された後部（１３６）、および前記前部（１３４）と前記後部（１３６）との間に配置された中央部（１３２）を含む第１の冷却通路（１３０）と、
前記単一本体（１０６）の前記外面（１２０）を通して形成されて前記第１の冷却通路（１３０）を前記冷却チャンバ（１２２）に流体結合する複数の衝突開口部（１３８）と、
前記前端（１０８）に隣接する前記単一本体（１０６）内に延在する第２の冷却通路（１４２）であって、前記第１の冷却通路（１３０）と流体連通する第２の冷却通路（１４２）、または
前記後端（１１０）に隣接する前記単一本体（１０６）内に延在する第３の冷却通路（１５２）であって、前記第１の冷却通路（１３０）と流体連通する第３の冷却通路（１５２）
の少なくとも１つと
を含む、
タービンシステム（１０）。
【請求項１３】
前記複数のタービンシュラウド（１００）の各々の前記第１の冷却通路（１３０）が、
前記単一本体（１０６）の２つの対向する側面の間に延在する第１の冷却通路壁（１６２）であって、前記第１の冷却通路（１３０）内に配置され、前記前端（１０８）および前記後端（１１０）に平行に延在する第１の冷却通路壁（１６２）、または
前記単一本体（１０６）の前記２つの対向する側面に平行に、前記前端（１０８）と前記後端（１１０）との間に延在する第２の冷却通路壁（１６８）であって、前記第１の冷却通路（１３０）内に配置され、前記第１の冷却通路壁（１６２）に垂直に延在する第２の冷却通路壁（１６８）
の少なくとも１つをさらに備える、請求項１２に記載のタービンシステム（１０）。
【請求項１４】
前記複数のタービンシュラウド（１００）の各々が、
前記第２の冷却通路（１４２）内に配置され、前記単一本体（１０６）の前記２つの対向する側面に平行に延在する第３の冷却通路壁（１８６）、または
前記第３の冷却通路（１５２）内に配置され、前記単一本体（１０６）の前記２つの対向する側面に平行に延在する第４の冷却通路壁（１８８）
の少なくとも１つをさらに備える、請求項１３記載のタービンシステム（１０）。
【請求項１５】
前記単一本体（１０６）に形成された前記第１の冷却通路（１３０）の後部（１３６）が、実質的な蛇行パターン（１９４）を含む、請求項１２に記載のタービンシステム（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、タービンシステム用のタービンシュラウドに関し、より具体的には、内部に形成された複数の冷却通路を含む単一本体のタービンシュラウドに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンシステムなどの従来のターボ機械は、発電機のための動力を生成するために利用される。一般に、ガスタービンシステムは、ガスタービンシステムのタービン構成要素に流体（例えば、高温ガス）を通すことによって動力を生成する。より具体的には、吸入空気は、圧縮機に引き込まれて圧縮され得る。圧縮されると、吸入空気は燃料と混合されて燃焼生成物を形成し、燃焼生成物はガスタービンシステムの燃焼器によって点火されてガスタービンシステムの動作流体（例えば、高温ガス）を形成することができる。次に流体は、動力を生成するために、タービン構成要素の複数の回転ブレードおよびロータまたはシャフトを回転させるために流体流路を通って流れることができる。流体は、複数の回転ブレードと、回転ブレードの間に配置された複数の静止ノズルまたはベーンを介して、タービン構成要素を通して導くことができる。複数の回転ブレードがガスタービンシステムのロータを回転させると、ロータに結合された発電機は、ロータの回転から動力を生成することができる。
【０００３】
動作効率を改善するために、タービン構成要素は、タービンシュラウドおよび／またはノズルバンドを含み、動作流体の流路をさらに画定することができる。タービンシュラウドは、例えば、タービン構成要素の回転ブレードに半径方向に隣接して配置することができ、タービン構成要素内に動作流体を導き、かつ／または動作流体の流体流路の外側境界を画定することができる。動作中、タービンシュラウドは、タービン構成要素を通って流れる高温の動作流体に曝される場合がある。時間の経過および／または曝露中、タービンシュラウドは、望ましくない熱膨張を受ける可能性がある。タービンシュラウドの熱膨張により、シュラウドが損傷する可能性があり、かつ／またはシュラウドが動作流体の流体流路を画定するためにタービン構成要素内でシールを維持することができない場合がある。タービンシュラウドが損傷したり、タービン構成要素内で十分なシールが形成されなくなったりすると、動作流体が流路から漏れることがあり、したがってタービン構成要素およびタービンシステム全体の動作効率が低下する。
【０００４】
熱膨張を最小限に抑えるため、タービンシュラウドは典型的には冷却される。タービンシュラウドを冷却するための従来のプロセスは、フィルム冷却および衝突冷却を含む。フィルム冷却は、タービン構成要素の動作中にタービンシュラウドの表面にわたって冷却空気を流すプロセスを伴う。衝突冷却は、タービンシュラウドを通して形成された孔または開口を利用して、動作中にタービンシュラウドの様々な部分に冷却空気を提供する。
【０００５】
これらの冷却プロセスの各々は、タービン構成要素の動作中に問題を引き起こす。例えば、フィルム冷却で利用される冷却空気は、流体流路を通って流れる動作流体と混合することがあり、タービン構成要素内に乱流を引き起こす可能性がある。加えて、タービンシュラウドは、動作中のロータとのシール性を向上し得るパターン化された表面を有することがある。しかし、パターン化された表面は通常、シュラウドを冷却するためのフィルム冷却プロセスの助けにはならない。シュラウドの外壁が可能な限り薄い場合、衝突冷却が最も効果的である。しかし、構造上の要件により、より厚い壁が必要になる場合があり、その結果、衝突冷却の効果が低下する。加えて、タービンシュラウドの様々な部分を通して衝突孔または開口を形成するために、タービンシュラウドは、タービン構成要素に設置される前に共に組み立ておよび／または固着しなければならない複数のピースから形成する必要がある。タービンシュラウドを形成するために組み立てられるピースの数が増えると、タービンシュラウドおよび／またはタービン構成要素の脱結合および／または損傷の可能性が高まる場合がある。
【発明の概要】
【０００６】
本開示の第１の態様は、タービンシステムのタービンケーシングに結合されたタービンシュラウドを提供する。タービンシュラウドは、単一本体であって、前端、前端の反対側に配置された後端、単一本体とタービンケーシングとの間に形成された冷却チャンバに面する外面、およびタービンシステムの高温ガス流路に面する内面を含む単一本体と、単一本体内に延在する第１の冷却通路であって、単一本体の前端に隣接して配置された前部、単一本体の後端に隣接して配置された後部、および前部と後部との間に配置された中央部を含む第１の冷却通路と、単一本体の外面を通して形成されて第１の冷却通路を冷却チャンバに流体結合する複数の衝突開口部と、前端に隣接する単一本体内に延在する第２の冷却通路であって、第１の冷却通路と流体連通する第２の冷却通路、または後端に隣接する単一本体内に延在する第３の冷却通路であって、第１の冷却通路と流体連通する第３の冷却通路の少なくとも１つとを含む。
【０００７】
本開示の第２の態様は、タービンケーシングと、タービンケーシング内に配置された第１の段とを含むタービンシステムを提供する。第１の段は、タービンケーシング内でロータの周りに円周方向に配置された複数のタービンブレード、複数のタービンブレードの下流で、タービンケーシング内に配置された複数のステータベーン、および複数のタービンブレードに半径方向に隣接して複数のステータベーンの上流に配置された複数のタービンシュラウドを含み、複数のタービンシュラウドの各々は、単一本体であって、前端、前端の反対側に配置された後端、単一本体とタービンケーシングとの間に形成された冷却チャンバに面する外面、およびタービンシステムの高温ガス流路に面する内面を含む単一本体と、単一本体内に延在する第１の冷却通路であって、単一本体の前端に隣接して配置された前部、単一本体の後端に隣接して配置された後部、および前部と後部との間に配置された中央部を含む第１の冷却通路と、単一本体の外面を通して形成されて第１の冷却通路を冷却チャンバに流体結合する複数の衝突開口部と、前端に隣接する単一本体内に延在する第２の冷却通路であって、第１の冷却通路と流体連通する第２の冷却通路、または後端に隣接する単一本体内に延在する第３の冷却通路であって、第１の冷却通路と流体連通する第３の冷却通路の少なくとも１つとを含む。
【０００８】
本開示の例示的な態様は、本明細書で説明される問題および／または検討されていない他の問題を解決するように設計される。
【０００９】
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の図面と併せて、本開示の様々な態様の以下の詳細な説明から、より容易に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の実施形態による、ガスタービンシステムの概略図である。
【図２】本開示の実施形態による、タービンブレード、ステータベーン、ロータ、ケーシング、およびタービンシュラウドを含む図１のガスタービンシステムのタービンの一部の側面図である。
【図３】本開示の実施形態による、図２のタービンシュラウドの等角図である。
【図４】本開示の実施形態による、図３のタービンシュラウドの上面図である。
【図５】本開示の実施形態による、図３のタービンシュラウドの側面図である。
【図６】本開示の実施形態による、図４の線６−６に沿ったタービンシュラウドの断面側面図である。
【図７】本開示の追加の実施形態による、冷却通路壁を含むタービンシュラウドの上面図である。
【図８】本開示の追加の実施形態による、図７の線８−８に沿ったタービンシュラウドの断面側面図である。
【図９】本開示のさらなる実施形態による、２つの冷却通路壁を含むタービンシュラウドの上面図である。
【図１０】本開示のさらなる実施形態による、図９の線１０−１０に沿ったタービンシュラウドの断面側面図である。
【図１１】本開示の別の実施形態による、２つの冷却通路壁を含むタービンシュラウドの上面図である。
【図１２】本開示のさらなる実施形態による、冷却通路壁を含むタービンシュラウドの上面図である。
【図１３】本開示のさらなる実施形態による、図１２の線１３−１３に沿ったタービンシュラウドの断面側面図である。
【図１４】本開示の追加の実施形態による、図４のタービンシュラウドの断面側面図である。
【図１５】本開示のさらなる実施形態による、図４のタービンシュラウドの断面側面図である。
【図１６】本開示の別の実施形態による、図４のタービンシュラウドの断面側面図である。
【図１７】本開示の他の実施形態による、タービンシュラウドの上面図である。
【図１８】本開示の他の実施形態による、図１７の線１６−１６に沿ったタービンシュラウドの断面側面図である。
【００１１】
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だけを示すことを目的としており、したがって、本開示の範囲を限定するものとみなすべきではない。図面では、図面間で類似する符号は、類似する要素を表す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
最初の問題として、本開示を明確に説明するために、本開示の範囲内の関連する機械構成要素を参照して説明するときに、特定の専門用語を選択することが必要になる。これを行う場合、可能な限り、一般的な工業専門用語が、その受け入れられた意味と同じ意味で使用および利用される。別途記載のない限り、このような専門用語は、本出願の文脈および添付の特許請求の範囲と一致する広義の解釈を与えられるべきである。当業者であれば、多くの場合、特定の構成要素がいくつかの異なるまたは重複する用語を使用して参照されることがあることを理解するであろう。単一の部品であるとして本明細書に記載され得るものは、複数の構成要素からなるものとして別の文脈を含み、かつ別の文脈で参照されてもよい。あるいは、複数の構成要素を含むものとして本明細書に記載され得るものは、単一の部品として他の場所で参照されてもよい。
【００１３】
さらに、本明細書ではいくつかの記述的用語を規則通りに使用することができ、このセクションの開始時にこれらの用語を定義することが有用であることがわかる。これらの用語およびその定義は、別途記載のない限り、以下の通りである。本明細書で使用する場合、「下流」および「上流」とは、タービンエンジンを通る作動流体または、例えば、燃焼器を通る空気の流れ、またはタービンの構成要素システムの１つを通る冷却剤などの流体の流れに対する方向を示す用語である。「下流」という用語は、流体の流れの方向に相当し、「上流」という用語は、流れの反対の方向を指す。「前方」および「後方」という用語は、別途指定のない限り、方向を指し、「前方」はエンジンの前方または圧縮機端部を指し、「後方」はエンジンの後方またはタービン端部を指す。加えて、「先導する」および「後続する」という用語は、それぞれ、「前方」および「後方」という用語と同様の記述で使用され、および／または理解することができる。多くの場合、異なる半径方向、軸方向および／または円周方向の位置にある部分を記述することが要求される。「Ａ」軸は、軸方向を表す。本明細書で使用する場合、「軸方向の」および／または「軸方向に」という用語は、タービンシステム（特に、ロータセクション）の回転軸と実質的に平行な軸Ａに沿った物体の相対的な位置／方向を指す。さらに本明細書で使用する場合、「半径方向の」および／または「半径方向に」という用語は、軸Ａと実質的に垂直でありかつただ１つの場所において軸Ａと交差する方向「Ｒ」（図１参照）に沿った物体の相対的な位置／方向を指す。最後に、「円周方向の」という用語は、軸Ａの周りの移動または位置を指す（例えば、方向「Ｃ」）。
【００１４】
上述のように、本開示は、タービンシステム用のタービンシュラウド、より具体的には、内部に形成された複数の冷却通路を含む単一本体のタービンシュラウドを提供する。
【００１５】
これらおよび他の実施形態は、図１〜図１８を参照して以下に説明される。しかし、当業者であれば、これらの図に関して本明細書に与えられた詳細な説明は例示のためのものであり、限定するものとして解釈すべきではないことを容易に理解するであろう。
【００１６】
図１は、例示的なガスタービンシステム１０の概略図を示す。ガスタービンシステム１０は、圧縮機１２を含むことができる。圧縮機１２は、流入する空気１８の流れを圧縮する。圧縮機１２は、圧縮空気２０の流れを燃焼器２２に送達する。燃焼器２２は、圧縮空気２０の流れを加圧された燃料２４の流れと混合し、この混合物に点火して燃焼ガス２６の流れを生成する。単一の燃焼器２２のみが示されているが、ガスタービンシステム１０は、任意の数の燃焼器２２を含むことができる。次いで、燃焼ガス２６の流れは、典型的には翼形部（図２参照）およびステータベーン（図２参照）を含む複数のタービンブレードを含むタービン２８に送達される。燃焼ガス２６の流れは、タービン２８、より具体的にはタービン２８の複数のタービンブレードを駆動し、機械的仕事を発生させる。タービン２８で発生された機械的仕事は、タービン２８を通って延在するロータ３０を介して圧縮機１２を駆動し、発電機などの外部負荷３２を駆動するために使用することができる。
【００１７】
ガスタービンシステム１０はまた、排気フレーム３４を含むことができる。図１に示すように、排気フレーム３４は、ガスタービンシステム１０のタービン２８に隣接して配置することができる。より具体的には、排気フレーム３４は、タービン２８に隣接して配置することができ、タービン２８の、および／または燃焼器２２からタービン２８に流れる燃焼ガス２６の流れの実質的に下流に配置することができる。本明細書で説明するように、排気フレーム３４の一部（例えば、外側ケーシング）は、タービン２８のエンクロージャ、シェル、またはケーシング３６に直接結合することができる。
【００１８】
燃焼ガス２６が流れてタービン２８を駆動した後、燃焼ガス２６は、排気フレーム３４を通って流れ方向（Ｄ）に排気、流入および／または排出され得る。図１に示す非限定的な例では、燃焼ガス２６は、流れ方向（Ｄ）に排気フレーム３４を通って流れることができ、ガスタービンシステム１０から（例えば、大気に）排出され得る。ガスタービンシステム１０が複合サイクル発電プラント（例えば、ガスタービンシステムおよび蒸気タービンシステムを含む）の一部である別の非限定的な例では、燃焼ガス２６は、排気フレーム３４から排出され得、流れ方向（Ｄ）で複合サイクル発電プラントの排熱回収ボイラに流入してもよい。
【００１９】
図２を参照すると、タービン２８の一部が示されている。具体的には、図２は、タービンブレード３８の第１の段（１つを示す）、およびタービン２８のケーシング３６に結合されたステータベーン４０の第１の段（１つを示す）を含むタービン２８の一部の側面図を示す。本明細書で説明するように、タービンブレード３８の各段（例えば、第１の段、第２の段（図示せず）、第３の段（図示せず））は、ロータ３０に結合されてその周囲に円周方向に配置され得、かつ燃焼ガス２６によって駆動されてロータ３０を回転させることができる複数のタービンブレード３８を含んでもよい。加えて、ステータベーン４０の各段（例えば、第１の段、第２の段（図示せず）、第３の段（図示せず））は、タービン２８のケーシング３６に結合されてその周りに円周方向に配置され得る複数のステータベーンを含んでもよい。タービン２８の各タービンブレード３８は、ロータ３０から半径方向に延在し、タービン２８を通って流れる燃焼ガス２６の流路（ＦＰ）内に配置された翼形部４２を含むことができる。各翼形部４２は、ロータ３０の半径方向反対側に配置された先端部分４４を含むことができる。タービンブレード３８およびステータベーン４０はまた、ケーシング３６内で互いに軸方向に隣接して配置することもできる。図２に示す非限定的な例では、ステータベーン４０の第１の段は、タービンブレード３８の第１の段の軸方向に隣接して下流に配置されてもよい。明確化のために、タービン２８のすべてのタービンブレード３８、ステータベーン４０および／またはロータ３０のすべてが示されているわけではない。加えて、タービンブレード３８の第１の段およびタービン２８のステータベーン４０の一部のみが図２に示されているが、タービン２８は、タービン２８のケーシング３６全体にわたって軸方向に配置された、複数の段のタービンブレードおよびステータベーンを含むことができる。
【００２０】
ガスタービンシステム１０のタービン２８（図１参照）はまた、複数のタービンシュラウド１００を含むことができる。例えば、タービン２８は、タービンシュラウド１００の第１の段（１つを示す）を含むことができる。タービンシュラウド１００の第１の段は、タービンブレード３８の第１の段および／またはステータベーン４０の第１の段と対応し得る。すなわち、本明細書で説明するように、タービンシュラウド１００の第１の段は、タービンブレード３８の第１の段および／またはステータベーン４０の第１の段に隣接するタービン２８内に配置され、タービン２８を通って流れる燃焼ガス２６の流路（ＦＰ）と相互作用してシールを提供することができる。図２に示す非限定的な例では、タービンシュラウド１００の第１の段は、タービンブレード３８の第１の段に半径方向に隣接して配置することができ、かつ／または実質的に包囲もしくは取り囲むことができる。タービンシュラウド１００の第１の段は、タービンブレード３８の翼形部４２の先端部分４４に半径方向に隣接して配置することができる。加えて、タービンシュラウド１００の第１の段は、タービン２８のステータベーン４０の第１の段に軸方向に隣接しておよび／または上流に配置することもできる。
【００２１】
ステータベーン４０と同様に、タービンシュラウド１００の第１の段は、タービン２８のケーシング３６に結合され、その周りに円周方向に配置され得る複数のタービンシュラウド１００を含むことができる。図２に示す非限定的な例では、タービンシュラウド１００は、タービン２８のケーシング３６から半径方向内向きに延在する結合構成要素４８を介してケーシング３６に結合されてもよい。結合構成要素４８は、タービンシュラウド１００のファスナまたはフック１０２、１０４（図３）に結合されおよび／またはそれらを受け取り、タービンシュラウド１００をタービン２８のケーシング３６に結合、配置、および／または固着するように構成することができる。非限定的な例では、結合構成要素４８は、タービン２８のケーシング３６に結合および／または固定されてもよい。別の非限定的な例（図示せず）では、結合構成要素４８は、タービンシュラウド１００をケーシング３６に結合、配置、および／または固着するためにケーシング３６と一体に形成されてもよい。タービンブレード３８および／またはステータベーン４０と同様に、タービン２８のタービンシュラウド１００の第１の段の一部のみが図２に示されているが、タービン２８は、タービン２８のケーシング３６全体にわたって軸方向に配置された、タービンシュラウド１００の複数の段を含むことができる。
【００２２】
図３〜図６を参照すると、図１のガスタービンシステム１０のタービン２８のタービンシュラウド１００の様々な図が示されている。具体的には、図３は、タービンシュラウド１００の等角図を示し、図４は、タービンシュラウド１００の上面図を示し、図５は、タービンシュラウド１００の側面図を示し、図６は、タービンシュラウド１００の断面側面図を示す。
【００２３】
タービンシュラウド１００は、単一本体１０６を含むことができる。すなわち、図３〜図６に示すように、タービンシュラウド１００は、タービンシュラウド１００が単一の連続した、および／または分離されていない構成要素または部品であるように、単一本体１０６を含むおよび／または単一本体１０６として形成することができる。図３〜６に示す非限定的な例では、タービンシュラウド１００が単一本体１０６から形成されるため、タービンシュラウド１００は、タービンシュラウド１００を完全に形成するための様々な部分の構築、接合、結合、および／または組み立てを必要としなくてもよく、および／またはタービンシュラウド１００がタービンシステム１０内に設置および／または実装され得る前に様々な部分の構築、接合、結合、および／または組み立てを必要としなくてもよい（図２参照）。むしろ、本明細書で説明するように、タービンシュラウド１００の単一の、連続した、および／または分離されていない単一本体１０６が構築されると、タービンシュラウド１００は、タービンシステム１０内にすぐに設置することができる。
【００２４】
タービンシュラウド１００の単一本体１０６、ならびにタービンシュラウド１００の様々な構成要素および／または特徴は、任意の適切な付加製造プロセスおよび／または方法を使用して形成することができる。例えば、単一本体１０６を含むタービンシュラウド１００は、直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）（選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）とも呼ばれる）、直接金属レーザ焼結（ＤＭＬＳ）、電子ビーム溶融（ＥＢＭ）、ステレオリソグラフィ（ＳＬＡ）、バインダ噴射、または任意の他の適切な付加製造プロセスによって形成されてもよい。加えて、タービンシュラウド１００の単一本体１０６は、タービンシュラウド１００を形成するために付加製造プロセスによって利用され得る、および／または動作中にガスタービンシステム１０内のタービンシュラウド１００が経験する動作特性（例えば、曝露温度、曝露圧力など）に耐えることが可能であり得る任意の材料から形成することができる。
【００２５】
タービンシュラウド１００はまた、様々な端部、側面、および／または表面を含むことができる。例えば、図３および図４に示すように、タービンシュラウド１００の単一本体１０６は、前端１０８と、前端１０８の反対側に配置された後端１１０とを含むことができる。前端１０８は、タービン２８内に画定された流路（ＦＰ）を通って流れる燃焼ガス２６が、タービンシュラウド１００の単一本体１０６の隣接する後端１１０を流れる前に隣接する前端１０８を流れることができるように、後端１１０の上流に配置することができる。図３および図４に示すように、前端１０８は、タービン２８がケーシング３６内でタービンシュラウド１００を結合、配置、および／または固着するようにするために（図２参照）、ケーシング３６の結合構成要素４８に結合および／または係合するように構成された第１のフック１０２を含むことができる。加えて、後端１１０は、第１のフック１０２の反対側の単一本体１０６に配置および／または形成された第２のフック１０４を含むことができる。第１のフック１０２と同様に、第２のフック１０４は、タービン２８がケーシング３６内でタービンシュラウド１００を結合、配置、および／または固着するようにするために（図２参照）、ケーシング３６の結合構成要素４８に結合および／または係合するように構成され得る。
【００２６】
加えて、タービンシュラウド１００の単一本体１０６はまた、第１の側面１１２と、第１の側面１１２の反対側に配置された第２の側面１１８とを含むことができる。図３および図４に示すように、第１の側面１１２および第２の側面１１８は各々、前端１０８と後端１１０との間に延在および／または形成され得る。図５を簡単に参照すると、単一本体１０６の第１の側面１１２および第２の側面１１８（図示せず）は、実質的に閉じられ得、および／または中実端壁またはキャップを含み得る。したがって、本明細書で説明するように、第１の側面１１２および第２の側面１１８の中実端壁は、タービン２８内の流体（例えば、燃焼ガス２６、冷却流体）がタービンシュラウド１００に入ること、および／または冷却流体がタービンシュラウド１００内に形成された内部分（例えば、通路）から出るのを実質的に防止することができる。
【００２７】
図３〜図５に示すように、タービンシュラウド１００の単一本体１０６はまた、外面１２０を含むことができる。外面１２０は、単一本体１０６とタービンケーシング３６との間に形成された冷却チャンバ１２２に面することができる（図２参照）。より具体的には、外面１２０は、タービンシュラウド１００の単一本体１０６とタービン２８のタービンケーシング３６との間に形成された冷却チャンバ１２２に配置、形成、対面、および／または直接露出することができる。本明細書で説明するように、タービンシュラウド１００の単一本体１０６とタービンケーシング３６との間に形成された冷却チャンバ１２２は、タービン２８の動作中に冷却流体を受け取り、かつ／またはタービンシュラウド１００に提供することができる。冷却チャンバ１２２に面することに加えて、タービンシュラウド１００の単一本体１０６の外面１２０はまた、それぞれ前端１０８と後端１１０との間、ならびに第１の側面１１２と第２の側面１１８との間に形成および／または配置することができる。
【００２８】
タービンシュラウド１００の単一本体１０６はまた、外面１２０の反対側に形成された内面１２４を含むことができる。すなわち、図３および図５の非限定的な例に示すように、タービンシュラウド１００の単一本体１０６の内面１２４は、外面１２０の半径方向反対側に形成されてもよい。図２に簡単に戻り、図３および図５を引き続き参照すると、内面１２４は、タービン２８を通って流れる燃焼ガス２６の高温ガス流路（ＦＰ）に面することができる（図２参照）。より具体的には、内面１２４は、ガスタービンシステム１０のタービン２８のタービンケーシング３６を通って流れる燃焼ガス２６の高温ガス流路（ＦＰ）に配置、形成、対面、および／または直接露出することができる。加えて、図２に示すように、タービンシュラウド１００の単一本体１０６の内面１２４は、翼形部４２の先端部分４４に半径方向に隣接して配置することができる。燃焼ガス２６の高温ガス流路（ＦＰ）に面することに加えて、外面１２０と同様に、タービンシュラウド１００の単一本体１０６の内面１２４はまた、それぞれ前端１０８と後端１１０との間、ならびに第１の側面１１２と第２の側面１１８との間に形成および／または配置することができる。
【００２９】
図６を参照し、かつ図３〜図５を引き続き参照して、タービンシュラウド１００の追加の特徴をここで説明する。タービンシュラウド１００は、ベース部分１２６を含むことができる。図６に示すように、ベース部分１２６は、タービンシュラウド１００の単一本体１０６の一体部分として形成することができる。加えて、ベース部分１２６は、内面１２４を含むことができ、および／または内面１２４は、タービンシュラウド１００の単一本体１０６のベース部分１２６に形成することができる。タービンシュラウド１００の単一本体１０６のベース部分１２６は、それぞれ前端１０８と後端１１０との間、ならびに第１の側面１１２と第２の側面１１８との間に形成、配置、および／または延在することができる。加えて、ベース部分１２６は、単一本体１０６の第１の側面１１２および第２の側面１１８に形成された中実側壁と一体に形成されてもよい。非限定的な例では、タービンシュラウド１００の単一本体１０６のベース部分１２６は、約１．２５ミリメートル（ｍｍ）（０．０５インチ（ｉｎ））〜約６．３５ｍｍ（０．２５ｉｎ）の厚さを有してもよい。本明細書で説明するように、タービンシュラウド１００のベース部分１２６は、タービンシュラウド１００内に少なくとも１つの冷却通路を少なくとも部分的に形成および／または画定することができる。
【００３０】
タービンシュラウド１００は、衝突部分１２８を含むことができる。ベース部分１２６と同様に、図６に示すように、衝突部分１２８は、タービンシュラウド１００の単一本体１０６の一体部分として形成することができる。衝突部分１２８は、外面１２０を含んでもよく、および／または外面１２０は、タービンシュラウド１００の単一本体１０６の衝突部分１２８に形成されてもよい。タービンシュラウド１００の単一本体１０６の衝突部分１２８は、それぞれ前端１０８と後端１１０との間、ならびに第１の側面１１２と第２の側面１１８との間に形成、配置、および／または延在することができる。加えて、またベース部分１２６と同様に、衝突部分１２８は、単一本体１０６の第１の側面１１２および第２の側面１１８に形成された中実側壁と一体に形成されてもよい。タービンシュラウド１００が単一本体１０６として形成される非限定的な例では、衝突部分１２８は、約１．２５ｍｍ（０．０５ｉｎ）〜約６．３５ｍｍ（０．２５ｉｎ）の厚さを有してもよい。タービンシュラウド１００の衝突部分１２８は、ベース部分１２６と共に、本明細書で説明するように、タービンシュラウド１００内に少なくとも１つの冷却通路を少なくとも部分的に形成および／または画定することができる。
【００３１】
タービンシュラウド１００はまた、ガスタービンシステム１０のタービン２８の動作中にタービンシュラウド１００を冷却するために内部に形成された複数の冷却通路を含むことができる。図６に示すように、タービンシュラウド１００は、タービンシュラウド１００の単一本体１０６内に形成、配置、および／または延在する第１の冷却通路１３０を含んでもよい。より具体的には、図４に簡単に戻ると、タービンシュラウド１００の第１の冷却通路１３０（図４に仮想線で示す）は、それぞれ前端１０８、後端１１０、第１の側面１１２、および第２の側面１１８の間ならびに／またはそれらに隣接する単一本体１０６内に延在することができる。加えて、第１の冷却通路１３０は、ベース部分１２６と衝突部分１２８との間で単一本体１０６内に延在し、かつ／またはそれらによって少なくとも部分的に画定されてもよい。本明細書で説明するように、第１の冷却通路１３０は、冷却チャンバ１２２から冷却流体を受け取ってタービンシュラウド１００を冷却することができる。
【００３２】
第１の冷却通路１３０は、複数の別個のセグメント、セクション、および／または部分を含むことができる。例えば、第１の冷却通路１３０は、前部１３４と後部１３６との間に配置および／または延在する中央部１３２を含んでもよい。図６に示すように、第１の冷却通路１３０の中央部１３２は、タービンシュラウド１００の単一本体１０６の前端１０８と後端１１０との間に中央に形成および／または配置することができる。第１の冷却通路１３０の前部１３４は、タービンシュラウド１００の単一本体１０６の前端１０８に直接隣接して、および中央部１３２の軸方向に隣接しておよび／または軸方向に上流に形成および／または配置され得る。同様に、第１の冷却通路１３０の後部１３６は、前部１３４の反対側で、単一本体１０６の後端１１０に直接隣接して形成および／または配置することができる。加えて、後部１３６は、中央部１３２に軸方向に隣接しておよび／または軸方向に下流に形成されてもよい。図６に示す非限定的な例では、第１の冷却通路１３０の部分１３２、１３４、１３６の各々は、別個のサイズ、より具体的には、半径方向開口部高さを含んでもよい。具体的には、第１の冷却通路１３０の中央部１３２は、第１の半径方向開口部高さを含み得、前部１３４は、第２の半径方向開口部高さを含み得、後部１３６は、第３の半径方向開口部高さを含み得る。第１の冷却通路１３０の後部１３６の第３の半径方向開口部高さは、中央部１３２の第１の半径方向開口部高さよりも大きくてもよく、第１の冷却通路１３０の前部１３４の第２の半径方向開口部高さは、後部１３６の第３の半径方向開口部高さよりも大きくてもよい。第１の冷却通路１３０、およびその様々な部分１３２、１３４、１３６のサイズ（例えば、半径方向開口部高さ）は、限定はしないが、タービンシュラウド１００のサイズ、ベース部分１２６および／もしくは衝突部分１２８の厚さ、タービンシュラウド１００の冷却要求、前部１３４／後部１３６（および本明細書で説明する追加の冷却通路）への所望の冷却流量／速度、ならびに／またはタービンシュラウド１００の前端１０８および／もしくは後端１１０の幾何学的形状もしくは形状を含む様々な要因に依存し得る。図６の非限定的な例では、前部１３４の第２の半径方向開口部高さは、前端１０８におけるタービンシュラウド１００の単一本体１０６のサイズ、形状、および／もしくは幾何学的形状、ならびに／またはタービンシュラウド１００の第１のフック１０２のサイズ、形状、および／もしくは幾何学的形状の結果として、第１の冷却通路１３０の残りの部分１３２、１３６よりも大きくてもよい。加えて、タービンシュラウド１００に形成された第１の冷却通路１３０の部分１３２、１３４、１３６の各々の半径方向開口部高さは、単一のタービンシュラウド内で変化し得る。
【００３３】
第１の冷却通路１３０に冷却流体を提供するために、タービンシュラウド１００はまた、全体を通して形成された複数の衝突開口部１３８を含むことができる。すなわち、図６に示すように、タービンシュラウド１００は、単一本体１０６の外面１２０、より具体的には衝突部分１２８を通して形成された複数の衝突開口部１３８を含むことができる。外面１２０および／または衝突部分１２８を通して形成された複数の衝突開口部１３８は、冷却チャンバ１２２と第１の冷却通路１３０とを流体結合することができる。本明細書で説明するように、ガスタービンシステム１０（図１参照）の動作中、冷却チャンバ１２２を通って流れる冷却流体は、複数の衝突開口部１３８を通過または流れて第１の冷却通路１３０に至り、タービンシュラウド１００を実質的に冷却することができる。
【００３４】
図６に示すように、外面１２０および／または衝突部分１２８を通して形成された衝突開口部１３８のサイズおよび／または数は、単なる例示であることが理解される。したがって、タービンシュラウド１００は、より大きいまたはより小さい衝突開口部１３８を含むことができ、および／または内部に形成されたより多くのまたはより少ない衝突開口部１３８を含むことができる。加えて、複数の衝突開口部１３８がサイズおよび／または形状が実質的に均一であるように示されているが、タービンシュラウド１００に形成された複数の衝突開口部１３８の各々は、別個のサイズおよび／または形状を含み得ることが理解される。タービンシュラウド１００に形成された衝突開口部１３８のサイズ、形状、および／または数は、動作中のガスタービンシステム１０の動作特性（例えば、曝露温度、曝露圧力、タービンケーシング３６内の位置など）に少なくとも部分的に依存し得る。追加的または代替的に、タービンシュラウド１００に形成された衝突開口部１３８のサイズ、形状、および／または数は、タービンシュラウド１００／第１の冷却通路１３０の特性（例えば、ベース部分１２６の厚さ、衝突部分１２８の厚さ、第１の冷却通路１３０の高さ、第１の冷却通路１３０の容積など）に少なくとも部分的に依存し得る。
【００３５】
加えて、図６に示すように、タービンシュラウド１００の単一本体１０６はまた、複数の支持ピン１４０を含むことができる。複数の支持ピン１４０は、第１の冷却通路１３０内に配置することができる。より具体的には、複数の支持ピン１４０の各々は、第１の冷却通路１３０内に配置することができ、単一本体１０６のそれぞれベース部分１２６と衝突部分１２８との間に延在し、かつ／またはそれらと一体に形成することができる。非限定的な例では、複数の支持ピン１４０は、第１の冷却通路１３０の中央部１３２内に形成および／または配置されてもよい。しかし、支持ピン１４０は、第１の冷却通路１３０の別個の部分（例えば、前部１３４、後部１３６）にも配置され得ることが理解される。複数の支持ピン１４０は、第１の冷却通路１３０全体にわたって配置され、ベース部分１２６と衝突部分１２８の両方に支持、構造、および／または剛性を提供することができる。ベース部分１２６と衝突部分１２８の両方が約１．２５ｍｍ（０．０５ｉｎ）〜約６．３５ｍｍ（０．２５ｉｎ）の厚さを含む本明細書で説明する非限定的な例では、ベース部分１２６および衝突部分１２８は、追加の構造または支持なしにガスタービンシステム１０の動作中に振動することがある。ベース部分１２６と衝突部分１２８との間に延在し、かつ／またはそれらと一体に形成される複数の支持ピン１４０を含むことにより、追加の支持、構造、および／または剛性をベース部分１２６と衝突部分１２８の両方に提供し、ガスタービンシステム１０の動作中にベース部分１２６および衝突部分１２８の振動を実質的に防止することができる。支持、構造、および／または剛性をベース部分１２６と衝突部分１２８の両方に提供することに加えて、第１の冷却通路１３０内に配置された複数の支持ピン１４０はまた、本明細書で説明するように、ガスタービンシステム１０（図１参照）の動作中にタービンシュラウド１００の熱伝達および／または冷却を支援することができる。すなわち、本明細書で説明するように、複数の支持ピン１４０は、衝突開口部１３８を含まない、または含むことができるタービンシュラウド１００の部分（例えば、前部１３４、後部１３６）に利用され、依存し、および／または増加した冷却および／または熱伝達を行ってもよい。複数の支持ピン１４０は、任意の適切な付加製造プロセスおよび／または方法を使用してタービンシュラウド１００の単一本体１０６を形成するとき、ベース部分１２６および衝突部分１２８と一体に形成することができる。非限定的な例では、タービンシュラウド１００内に形成された複数の支持ピン１４０は、約０．７５ｍｍ（０．０３ｉｎ）〜約２．５４ｍｍ（０．１０ｉｎ）の幅／直径を含んでもよい。
【００３６】
図６に示すように、第１の冷却通路１３０内に配置された支持ピン１４０のサイズ、形状、および／または数は、単なる例示である。したがって、タービンシュラウド１００は、より大きいまたはより小さい支持ピン１４０、様々なサイズの支持ピン１４０を含むことができ、および／または内部に形成されたより多くのまたはより少ない支持ピンを含むことができる。衝突開口部１３８と同様に、タービンシュラウド１００に形成された支持ピン１４０のサイズ、形状、および／または数は、動作中のガスタービンシステム１０の動作特性（例えば、曝露温度、曝露圧力、タービンケーシング３６内の位置など）に少なくとも部分的に依存し得る。追加的または代替的に、タービンシュラウド１００に形成された支持ピン１４０のサイズ、形状、および／または数は、タービンシュラウド１００／第１の冷却通路１３０の特性（例えば、ベース部分１２６の厚さ、衝突部分１２８の厚さ、第１の冷却通路１３０の高さ、第１の冷却通路１３０の容積など）に少なくとも部分的に依存し得る。
【００３７】
第１の冷却通路１３０に加えて、タービンシュラウド１００はまた、第２の冷却通路１４２を含むことができる。第２の冷却通路１４２は、タービンシュラウド１００の単一本体１０６内に形成、配置、および／または延在することができる。すなわち、図６に示すように、第２の冷却通路１４２は、前端１０８に隣接するタービンシュラウド１００の単一本体１０６内に延在してもよい。第２の冷却通路１４２はまた、単一本体１０６の前端１０８に隣接して、それぞれ第１の側面１１２と第２の側面１１８との間で単一の本体１０６内に形成および／または延在してもよい。非限定的な例では、第２の冷却通路１４２は、第１の冷却通路１３０の中央部１３２および前部１３４に隣接する単一本体１０６内に形成および／または延在してもよい。より具体的には、第２の冷却通路１４２は、第１の冷却通路１３０の中央部１３２に隣接してその上流に配置することができ、第１の冷却通路１３０の前部１３４から半径方向内向きに配置することもできる。非限定的な例では、第２の冷却通路１４２は、第１の冷却通路１３０の前部１３４と内面１２４および／またはベース部分１２６との間に形成または配置されてもよい。
【００３８】
第２の冷却通路１４２はまた、第１のリブ１４４によって第１の冷却通路１３０の前部１３４から分離されてもよい。すなわち、図６に示すように、第１のリブ１４４は、第１の冷却通路１３０と第２の冷却通路１４２との間に形成され、それらを分離することができる。第１のリブ１４４は、タービンシュラウド１００の単一本体１０６と一体に形成することができ、タービンシュラウド１００の前端１０８に隣接して形成されてもよい。加えて、第１のリブ１４４は、第１の側面１１２と第２の側面１１８との間の単一本体１０６内に延在してもよく、単一本体１０６の第１の側面１１２および第２の側面１１８に形成された中実側壁と一体に形成され得る。
【００３９】
タービンシュラウド１００の第２の冷却通路１４２はまた、タービンシュラウド１００の第１の冷却通路１３０と流体連通および／または流体結合することができる。例えば、タービンシュラウド１００の単一本体１０６は、第１のリブ１４４を通して形成された第１の複数の衝突孔１４６を含むことができる。第１のリブ１４４を通して形成された第１の複数の衝突孔１４６は、第１の冷却通路１３０、より具体的には前部１３４と第２の冷却通路１４２とを流体結合し得る。本明細書で説明するように、ガスタービンシステム１０（図１参照）の動作中、第１の冷却通路１３０の前部１３４を通って流れる冷却流体は、複数の衝突孔１４６を通過または流れて第２の冷却通路１４２に至り、タービンシュラウド１００を実質的に冷却することができる。
【００４０】
図６に示すように、第１のリブ１４４を通して形成された衝突孔１４６のサイズ、形状、および／または数は、単なる例示である。したがって、タービンシュラウド１００は、より大きいまたはより小さい衝突孔１４６ 、様々なサイズの衝突孔１４６を含むことができ、および／または内部に形成されたより多くのまたはより少ない衝突孔１４６を含むことができる。外面１２０／衝突部分１２８を通して形成された衝突開口部１３８と同様に、第１のリブ１４４を通して形成された衝突孔１４６のサイズ、形状、および／または数は、動作中のガスタービンシステム１０の動作特性、および／またはタービンシュラウド１００／第２の冷却通路１４２の特性に少なくとも部分的に依存し得る。
【００４１】
第１の冷却通路１３０と同様に、第２の冷却通路１４２はまた、第１の複数の支持ピン１４８を含むことができる。すなわち、タービンシュラウド１００の単一本体１０６は、第２の冷却通路１４２内に配置された第１の複数の支持ピン１４８を含むことができる。第１の複数の支持ピン１４８は、単一本体１０６のそれぞれベース部分１２６と第１のリブ１４４との間に延在し、かつ／またはそれらと一体に形成されてもよい。第１の冷却通路１３０内に配置された支持ピン１４０と同様に、第２の冷却通路１４２内に配置された第１の複数の支持ピン１４８は、支持、構造、および／または剛性を単一本体１０６のベース部分１２６と第１のリブ１４４の両方に提供し得、ガスタービンシステム１０（図１参照）の動作中にタービンシュラウド１００の熱伝達および／または冷却を支援することもできる。また、支持ピン１４０と同様に、第１の複数の支持ピン１４８は、任意の適切な付加製造プロセスおよび／または方法を使用してタービンシュラウド１００の単一本体１０６を形成するとき、ベース部分１２６および第１のリブ１４４と一体に形成することができる。第２の冷却通路１４２内に配置された第１の複数の支持ピン１４８のサイズ、形状、および／または数は、単なる例示であり、動作中のガスタービンシステム１０の動作特性、および／またはタービンシュラウド１００／第２の冷却通路１４２の特性に少なくとも部分的に依存し得る。
【００４２】
また、図６に示すように、タービンシュラウド１００は、第１の排気孔１５０を含むことができる。第１の排気孔１５０は、第２の冷却通路１４２と流体連通することができる。より具体的には、第１の排気孔１５０は、タービンシュラウド１００の第２の冷却通路１４２と流体連通してもよく、そこから軸方向に延在しもよい。図６に示す非限定的な例では、第１の排気孔１５０は、第２の冷却通路１４２からタービンシュラウド１００の前端１０８へと、単一本体１０６を通って延在してもよい。第２の冷却通路１４２と流体連通することに加えて、第１の排気孔１５０は、タービン２８の高温ガス流路（ＦＰ）（図２参照）と流体連通することができる。したがって、第１の排気孔１５０は、第２の冷却通路１４２とタービン２８の高温ガス流路（ＦＰ）とを流体結合することができる。動作中、本明細書で説明するように、第１の排気孔１５０は、タービンシュラウド１００の前端１０８に隣接する第２の冷却通路１４２から、タービン２８を通って流れる燃焼ガス２６の高温ガス流路（ＦＰ）に冷却流体を排出してもよい。単一の排気孔が図６に示されているが、タービンシュラウドの単一本体１０６は、内部に形成され、第２の冷却通路１４２と流体連通する複数の第１の排気孔１５０を含み得ることが理解される。加えて、実質的に丸形／円形および線形であるとして示されているが、第１の排気孔１５０は、非丸形および／または非線形の開口部、チャネルおよび／またはマニホルドであり得ることが理解される。第１の排気孔１５０が非丸形および／または非線形に形成される場合、冷却流体の流れの方向は、タービンシュラウド１００の前端１０８の冷却を改善するように変えることができる。
【００４３】
また、図６に示す非限定的な例では、タービンシュラウド１００はまた、第３の冷却通路１５２を含んでもよい。第３の冷却通路１５２は、タービンシュラウド１００の単一本体１０６内に形成、配置、および／または延在することができる。すなわち、第３の冷却通路１５２は、後端１１０に隣接するタービンシュラウド１００の単一本体１０６内に延在してもよい。第３の冷却通路１５２はまた、単一本体１０６の後端１１０に隣接して、それぞれ第１の側面１１２と第２の側面１１８との間で単一の本体１０６内に形成および／または延在してもよい。非限定的な例では、第３の冷却通路１５２は、第１の冷却通路１３０の中央部１３２および後部１３６に隣接する単一本体１０６内に形成および／または延在してもよい。より具体的には、第３の冷却通路１５２は、第１の冷却通路１３０の中央部１３２に隣接してその下流に配置することができ、第１の冷却通路１３０の後部１３６から半径方向内向きに配置することもできる。非限定的な例では、第３の冷却通路１５２は、第１の冷却通路１３０の後部１３６と内面１２４および／またはベース部分１２６との間に形成または配置されてもよい。
【００４４】
第３の冷却通路１５２はまた、第２のリブ１５４によって第１の冷却通路１３０の後部１３６から分離されてもよい。すなわち、図６に示すように、第２のリブ１５４は、第１の冷却通路１３０と第３の冷却通路１５２との間に形成され、それらを分離することができる。第２のリブ１５４は、タービンシュラウド１００の単一本体１０６と一体に形成することができ、タービンシュラウド１００の後端１１０に隣接して形成されてもよい。加えて、第２のリブ１５４は、第１の側面１１２と第２の側面１１８との間の単一本体１０６内に延在してもよく、単一本体１０６の第１の側面１１２および第２の側面１１８に形成された中実側壁と一体に形成され得る。
【００４５】
タービンシュラウド１００の第３の冷却通路１５２はまた、タービンシュラウド１００の第１の冷却通路１３０と流体連通および／または流体結合することができる。例えば、タービンシュラウド１００の単一本体１０６は、第２のリブ１５４を通して形成された第２の複数の衝突孔１５６を含むことができる。第２のリブ１５４を通して形成された第２の複数の衝突孔１５６は、第１の冷却通路１３０、より具体的には後部１３６と第３の冷却通路１５２とを流体結合し得る。本明細書で説明するように、ガスタービンシステム１０（図１参照）の動作中、第１の冷却通路１３０の後部１３６を通って流れる冷却流体は、第２の複数の衝突孔１５６を通過または流れて第３の冷却通路１５２に至り、タービンシュラウド１００を実質的に冷却することができる。第１の複数の衝突孔１４６と同様に、図６に示すような第２のリブ１５４を通して形成された衝突孔１５６のサイズ、形状、および／または数は、単なる例示であり、動作中のガスタービンシステム１０の動作特性、および／またはタービンシュラウド１００／第３の冷却通路１５２の特性に少なくとも部分的に依存し得る。
【００４６】
第１の冷却通路１３０と同様に、第３の冷却通路１５２はまた、第２の複数の支持ピン１５８を含むことができる。すなわち、タービンシュラウド１００の単一本体１０６は、第３の冷却通路１５２内に配置された第２の複数の支持ピン１５８を含むことができる。第２の複数の支持ピン１５８は、単一本体１０６のそれぞれベース部分１２６と第２のリブ１５４との間に延在し、かつ／またはそれらと一体に形成されてもよい。第２の冷却通路１４２内に配置された第１の複数の支持ピン１４８と同様に、第３の冷却通路１５２内に配置された第２の複数の支持ピン１５８は、支持、構造、および／または剛性を単一本体１０６のベース部分１２６と第２のリブ１５４の両方に提供し得、ガスタービンシステム１０（図１参照）の動作中にタービンシュラウド１００の熱伝達および／または冷却を支援することもできる。また、第１の複数の支持ピン１４８と同様に、第２の複数の支持ピン１５８は、任意の適切な付加製造プロセスおよび／または方法を使用してタービンシュラウド１００の単一本体１０６を形成するとき、ベース部分１２６および第２のリブ１５４と一体に形成することができる。第３の冷却通路１５２内に配置された第２の複数の支持ピン１５８のサイズ、形状、および／または数は、単なる例示であり、動作中のガスタービンシステム１０の動作特性、および／またはタービンシュラウド１００／第３の冷却通路１５２の特性に少なくとも部分的に依存し得る。
【００４７】
また、図６に示すように、タービンシュラウド１００は、第２の排気孔１６０を含むことができる。第２の排気孔１６０は、第３の冷却通路１５２と流体連通することができる。より具体的には、第２の排気孔１６０は、タービンシュラウド１００の第３の冷却通路１５２と流体連通してもよく、そこから延在してもよい。図６に示すように、第２の排気孔１６０は、第３の冷却通路１５２からタービンシュラウド１００の後端１１０へと、単一本体１０６を通って軸方向に延在することができる。第１の排気孔１５０と同様に、第２の排気孔１６０はまた、タービン２８の高温ガス流路（ＦＰ）（図２参照）と流体連通することができる。したがって、第２の排気孔１６０は、第３の冷却通路１５２とタービン２８の高温ガス流路（ＦＰ）とを流体結合することができる。本明細書で説明するように、第２の排気孔１６０は、タービンシュラウド１００の後端１１０に隣接する第３の冷却通路１５２から、タービン２８を通って流れる燃焼ガス２６の高温ガス流路（ＦＰ）に冷却流体を排出してもよい。単一の排気孔が図６に示されているが、タービンシュラウドの単一本体１０６は、内部に形成され、第３の冷却通路１５２と流体連通する複数の第２の排気孔１６０を含み得ることが理解される。加えて、実質的に丸形／円形および線形であるとして示されているが、第２の排気孔１６０は、非丸形および／または非線形の開口部、チャネルおよび／またはマニホルドであり得ることが理解される。第２の排気孔１６０が非丸形および／または非線形に形成される場合、冷却流体の流れの方向は、タービンシュラウド１００の後端１１０の冷却を改善するように変えることができる。
【００４８】
ガスタービンシステム１０（図１参照）の動作中、冷却流体（ＣＦ）は、単一本体１０６を通って流れてタービンシュラウド１００を冷却することができる。より具体的には、タービンシュラウド１００がガスタービンシステム１０の動作中にタービン２８（図２参照）の高温ガス流路を通って流れる燃焼ガス２６に曝されて温度が上昇するにつれて、冷却流体（ＣＦ）は、タービンシュラウド１００を冷却するために単一本体１０６を通して形成および／または延在する複数の冷却通路１３０、１４２、１５２に提供され得、および／またはそれらを通って流れ得る。図６に関して、様々な矢印は、タービンシュラウド１００の単一本体１０６を通って流れる冷却流体（ＣＦ）の流路を表し、および／または示すことができる。非限定的な例では、冷却流体（ＣＦ）はまず、単一本体１０６の外面１２０および／または衝突部分１２８を通して形成された複数の衝突開口部１３８を介して冷却チャンバ１２２から第１の冷却通路１３０に流れてもよい。冷却流体（ＣＦ）は、最初に第１の冷却通路１３０の中央部１３２に入り得る。第１の冷却通路１３０の中央部１３２に／を通って流れる冷却流体（ＣＦ）は、外面１２０／衝突部分１２８および／または内面１２４／ベース部分１２６を冷却し、かつ／またはそこから熱を受け取ることができる。加えて、第１の冷却通路１３０内に配置された複数の支持ピン１４０は、外面１２０／衝突部分１２８および／または内面１２４／ベース部分１２６からの熱の一部を受け取り、かつ／または放散することができる。第１の冷却通路１３０内に入ると、冷却流体（ＣＦ）は分散され、および／またはタービンシュラウド１００の単一本体１０６の前端１０８または後端１１０の一方に向かって軸方向に流れることができる。より具体的には、第１の冷却通路１３０の中央部１３２の冷却流体（ＣＦ）は、第１の冷却通路１３０の前部１３４または第１の冷却通路１３０の後部１３６に軸方向に流れ得る。冷却流体（ＣＦ）は、例えば、第１の冷却通路１３０内の内圧の結果として第１の冷却通路１３０のそれぞれの部分１３４、１３６および／またはタービンシュラウド１００の端部１０８、１１０に流れることができる。
【００４９】
冷却流体（ＣＦ）が第１の冷却通路１３０のそれぞれの部分１３４、１３６および／またはタービンシュラウド１００の端部１０８、１１０に流れた後、冷却流体（ＣＦ）は、タービンシュラウド１００の単一本体１０６内に形成および／または延在する別個の冷却通路１４２、１５２に流れ、タービンシュラウド１００の冷却および／または熱の受け取りを続けることができる。例えば、第１の冷却通路１３０の前端１０８および／または前部１３４に流れる冷却流体（ＣＦ）の一部は、続いて第２の冷却通路１４２に流れてもよい。冷却流体（ＣＦ）は、単一本体１０６の第１のリブ１４４を通して形成された第１の複数の衝突孔１４６を介して第１の冷却通路１３０の前部１３４から第２の冷却通路１４２に流れることができる。第２の冷却通路１４２内に入ると、冷却流体（ＣＦ）は、第２の冷却通路１４２に配置された第１の複数の支持ピン１４８と共に、タービンシュラウド１００の冷却および／またはタービンシュラウド１００からの熱の受け取り／放散を続けることができる。冷却流体（ＣＦ）は、第２の冷却通路１４２から、第１の排気孔１５０を通って流れ、前端１０８に隣接して排気され、タービン２８を通って流れる燃焼ガス２６（図２参照）の高温ガス流路に流入することができる。
【００５０】
同時に、第１の冷却通路１３０の後端１１０および／または後部１３６に流れる冷却流体（ＣＦ）の別個の部分は、続いて第３の冷却通路１５２に流れてもよい。冷却流体（ＣＦ）は、単一本体１０６の第２のリブ１５４を通して形成された第２の複数の衝突孔１５６を介して第１の冷却通路１３０の後部１３６から第３の冷却通路１５２に流れることができる。第３の冷却通路１５２内に入ると、冷却流体（ＣＦ）は、第３の冷却通路１５２に配置された第２の複数の支持ピン１５８と共に、タービンシュラウド１００の冷却および／またはタービンシュラウド１００からの熱の受け取り／放散を続けることができる。次いで、冷却流体（ＣＦ）は、第２の排気孔１６０を通って流れ、後端１１０に隣接して排気され、最終的にタービン２８を通って流れる燃焼ガス２６（図２参照）の高温ガス流路に流入することができる。
【００５１】
図７および図８は、図１のガスタービンシステム１０のタービン２８のタービンシュラウド１００の別の非限定的な例の様々な図を示す。具体的には、図７は、タービンシュラウド１００の上面図を示し、図８は、タービンシュラウド１００の断面側面図を示す。同様の符号を付したおよび／または名前をつけた構成要素は、実質的に同様の様式で機能し得ることが理解される。これらの構成要素の冗長な説明は、明確化のために省略されている。
【００５２】
図７および図８に示すタービンシュラウド１００は、図３〜図６の非限定的な例と比較して、単一本体１０６の別個の部分を通して形成された第１の排気孔１５０および第２の排気孔１６０を含むことができる。例えば、図８を参照すると、第１の排気孔１５０は、タービンシュラウド１００の第２の冷却通路１４２と流体連通してもよく、そこからベース部分１２６を通って延在してもよい。前端１０８に実質的に隣接して配置されたままであるが、第１の排気孔１５０は、単一本体１０６のベース部分１２６を通って概ね半径方向に延在し、かつ／またはベース部分１２６を通して冷却流体（ＣＦ）を排気し得る。加えて、図８に示すように、第２の排気孔１６０は、第３の冷却通路１５２と流体連通してもよく、そこから概ね半径方向に、ベース部分１２６を通って延在してもよい。第２の排気孔１６０は、後端１１０に実質的に隣接して配置されてもよいが、第１の排気孔１５０と同様に、第３の冷却通路１５２から単一本体１０６のベース部分１２６を通って延在し、かつ／またはベース部分１２６を通して冷却流体（ＣＦ）を排気し得る。第１の排気孔１５０と第２の排気孔１６０の両方は、タービン２８を通って流れる燃焼ガス２６（図２参照）の高温ガス流路に冷却流体（ＣＦ）を排気することができる。
【００５３】
図７および図８に示すタービンシュラウド１００はまた、追加の特徴を含むことができる。例えば、タービンシュラウド１００は、第１の冷却通路壁１６２を含んでもよい。第１の冷却通路壁１６２（図７に仮想線で示す）は、第１の冷却通路１３０に含まれおよび／または形成され得、タービンシュラウド１００の単一本体１０６の第１の側面１１２と第２の側面１１８との間に延在することができる。加えて、図７に示すように、第１の冷却通路壁１６２は、前端１０８および後端１１０に実質的に平行な第１の冷却通路１３０内に延在することができる。図８に示す非限定的な例を続けると、第１の冷却通路壁１６２は、第１の冷却通路１３０の中央部１３２に形成されてもよく、単一本体１０６のそれぞれベース部分１２６と衝突部分１２８との間に延在し、かつ／またはそれらと一体に形成されてもよい。第１の冷却通路壁１６２は、任意の適切な付加製造プロセスおよび／または方法を使用してタービンシュラウド１００の単一本体１０６を形成するとき、ベース部分１２６および衝突部分１２８と一体に形成することができる。
【００５４】
第１の冷却通路壁１６２は、第１の冷却通路１３０内に配置された複数の支持ピン１４０に関して本明細書で同様に説明したように、ガスタービンシステム１０（図１参照）の動作中にタービンシュラウド１００の熱伝達および／または冷却を支援するために第１の冷却通路１３０に形成され得る。追加的または代替的に、第１の冷却通路壁１６２を第１の冷却通路１３０に形成して第１の冷却通路１３０を分割し、かつ／または本明細書で説明する冷却プロセス中に冷却流体（ＣＦ）を第１の冷却通路１３０のそれぞれの部分１３４、１３６および／もしくはタービンシュラウド１００の端部１０８、１１０に導くのを支援することができる。すなわち、第１の冷却通路壁１６２は、第１の冷却通路１３０を前セクション１６４および後セクション１６６に実質的に分割することができる。第１の冷却通路１３０の前セクション１６４は、単一本体１０６の前端１０８と第１の冷却通路壁１６２との間に形成され得る。前セクション１６４はまた、前部１３４と同様に、第１の冷却通路１３０の中央部１３２の一部を含むことができる。加えて、第１の冷却通路１３０の後セクション１６６は、単一本体１０６の後端１１０と第１の冷却通路壁１６２との間に形成され得る。後セクション１６６は、第１の冷却通路１３０の中央部１３２の別個のまたは残りの部分、ならびに後部１３６を含むことができる。前セクション１６４および後セクション１６６を第１の冷却通路１３０に形成することによって、第１の冷却通路壁１６２は、冷却流体（ＣＦ）が第１の冷却通路１３０内で確実に分割されるようにすることができる。加えて、第１の冷却通路壁１６２を第１の冷却通路１３０内に形成することによって、本明細書で同様に説明したように、冷却流体（ＣＦ）の所望の部分がそれぞれの前セクション１６４および後セクション１６６を通ってそれぞれ第２の冷却通路１４２および第３の冷却通路１５２に確実に流れるようにすることができる。
【００５５】
図９および図１０は、図１のガスタービンシステム１０のタービン２８のタービンシュラウド１００の追加の非限定的な例の様々な図を示す。具体的には、図９は、タービンシュラウド１００の上面図を示し、図１０は、タービンシュラウド１００の断面側面図を示す。同様の符号を付したおよび／または名前をつけた構成要素は、実質的に同様の様式で機能し得ることが理解される。これらの構成要素の冗長な説明は、明確化のために省略されている。
【００５６】
図９および図１０に示す非限定的な例では、タービンシュラウド１００はまた、第２の冷却通路壁１６８を含んでもよい。第２の冷却通路壁１６８（図９に仮想線で示す）は、第１の冷却通路１３０に含まれおよび／または形成され得、第１の側面１１２および第２の側面１１８に実質的に平行に、タービンシュラウド１００の単一本体１０６の前端１０８と後端１１０との間に軸方向に延在することができる。加えて、第２の冷却通路壁１６８は、第１の冷却通路壁１６２に実質的に垂直に第１の冷却通路１３０内に延在することができる。図１０を参照すると、第１の冷却通路壁１６２と同様に、第２の冷却通路壁１６８は、単一本体１０６のそれぞれベース部分１２６と衝突部分１２８との間に延在し、かつ／またはそれらと一体に形成されてもよい。第２の冷却通路壁１６８は、任意の適切な付加製造プロセスおよび／または方法を使用してタービンシュラウド１００の単一本体１０６を形成するとき、ベース部分１２６および衝突部分１２８と一体に形成することができる。図１０に示す第２の冷却通路壁１６８は、第１の冷却通路１３０の中央部１３２、前部１３４、および後部１３６に形成され、および／またはそれらを通って延在してもよい。
【００５７】
第２の冷却通路壁１６８はまた、第１の冷却通路１３０および／または第１の冷却通路壁１６２内に配置された複数の支持ピン１４０に関して本明細書で同様に説明したように、ガスタービンシステム１０（図１参照）の動作中にタービンシュラウド１００の熱伝達および／または冷却を支援するために第１の冷却通路１３０に形成され得る。追加的または代替的に、第１の冷却通路壁１６２と共に、第２の冷却通路壁１６８を第１の冷却通路１３０に形成して第１の冷却通路１３０を分割し、かつ／または図７および図８に関して本明細書で同様に説明したように、第１の冷却通路１３０内で冷却流体（ＣＦ）を導くのを支援することができる。例えば、第１の冷却通路壁１６２および第２の冷却通路壁１６８は、第１の冷却通路１３０を第１の前セクション１７０、第２の前セクション１７２、第１の後セクション１７４、および第２の後セクション１７６に実質的に分割することができる。第１の冷却通路１３０の第１の前セクション１７０は、単一本体１０６の前端１０８と第１の冷却通路壁１６２との間、ならびに第１の側面１１２と第２の冷却通路壁１６８との間に形成されてもよい。第１の冷却通路１３０の第２の前セクション１７２は、前端１０８と第１の冷却通路壁１６２との間、ならびに第２の側面１１８と第２の冷却通路壁１６８との間に形成されてもよい。第１の前セクション１７０および第２の前セクション１７２は各々、第１の冷却通路１３０の中央部１３２の別個の部分、ならびに前部１３４の別個の部分も含むことができる。加えて、第１の冷却通路１３０の第１の後セクション１７４は、単一本体１０６の後端１１０と第１の冷却通路壁１６２との間、ならびに第１の側面１１２と第２の冷却通路壁１６８との間に形成されてもよい。第１の冷却通路１３０の第２の後セクション１７６は、単一本体１０６の後端１１０と第１の冷却通路壁１６２との間、ならびに第２の側面１１８と第２の冷却通路壁１６８との間に形成されてもよい。第１の後セクション１７４および第２の後セクション１７６は各々、第１の冷却通路１３０の中央部１３２の別個の残りの部分、ならびに後部１３６の別個の部分を含むことができる。図７および図８に関して本明細書で同様に説明したように、第１の前セクション１７０、第２の前セクション１７２、第１の後セクション１７４、および第２の後セクション１７６を第１の冷却通路１３０、第１の冷却通路壁１６２および第２の冷却通路壁１６８に形成することによって、冷却流体（ＣＦ）がガスタービンシステム１０（図１参照）の動作中に第１の冷却通路１３０内で確実に分割されるようにすることができる。
【００５８】
図１１は、タービンシュラウド１００の別の非限定的な例の上面図を示す。図１１に示す非限定的な例では、タービンシュラウド１００は、第２の冷却通路壁１６８のみを含んでもよい。すなわち、タービンシュラウド１００は、第１の冷却通路壁１６２ではなく、第２の冷却通路壁１６８を含み得る。図９および図１０に関して本明細書で同様に説明したように、第２の冷却通路壁１６８（図１１に仮想線で示す）は、第１の冷却通路１３０に含まれおよび／または形成され得る。第２の冷却通路壁１６８は、タービンシュラウド１００の単一本体１０６の前端１０８と後端１１０との間に軸方向に、第１の側面１１２および第２の側面１１８に実質的に平行に延在することができる。加えて、本明細書で説明するように、第２の冷却通路壁１６８は、単一本体１０６のそれぞれベース部分１２６と衝突部分１２８との間に延在し、かつ／またはそれらと一体に形成されてもよく、第１の冷却通路１３０（図１０参照）の中央部１３２、前部１３４、および後部１３６に形成され、および／またはそれらを通って延在してもよい。
【００５９】
図９および図１０に関して本明細書で説明するように、第２の冷却通路壁１６８は、ガスタービンシステム１０（図１参照）の動作中にタービンシュラウド１００の熱伝達および／もしくは冷却を支援するために、ならびに／または第１の冷却通路１３０内で冷却流体（ＣＦ）を導くのを支援するために第１の冷却通路１３０に形成され得る。例えば、第２の冷却通路壁１６８は、第１の冷却通路１３０を第１の側面セクション１７８、および第２の側面セクション１８０に実質的に分割することができる。第１の冷却通路１３０の第１の側面セクション１７８は、単一本体１０６の前端１０８と後端１１０との間、ならびに第１の側面１１２と第２の冷却通路壁１６８との間に形成されてもよい。第１の冷却通路１３０の第２の側面セクション１８０は、単一本体１０６の前端１０８と後端１１０との間、ならびに第２の側面１１８と第２の冷却通路壁１６８との間に形成されてもよい。第１の側面セクション１７８と第２の側面セクション１８０の両方は各々、第１の冷却通路１３０の中央部１３２、前部１３４、および後部１３６の別個の部分、ならびに前部１３４の別個の部分を含むことができる。本明細書で同様に説明したように、第１の側面セクション１７８および第２の側面セクション１８０を第１の冷却通路１３０に形成することによって、第２の冷却通路壁１６８は、冷却流体（ＣＦ）がガスタービンシステム１０（図１参照）の動作中に第１の冷却通路１３０内で確実に分割されるようにすることができる。
【００６０】
図１２および図１３は、図１のガスタービンシステム１０のタービン２８のタービンシュラウド１００の別の非限定的な例の様々な図を示す。具体的には、図１２は、タービンシュラウド１００の上面図を示し、図１３は、図１２に示すタービンシュラウド１００の断面側面図を示す。図７および図８に示す非限定的な例と同様に、図１２および図１３のタービンシュラウド１００は、第１の冷却通路１３０に形成され、単一本体１０６の第１の側面１１２と第２の側面１１８との間に延在する第１の冷却通路壁１６２を含んでもよい。加えて、図１２および図１３に示す非限定的な例では、第２の冷却通路１４２はまた、第３の冷却通路壁１８２を含んでもよい。第３の冷却通路壁１８２（図１２に仮想線で示す）は、第２の冷却通路１４２に含まれおよび／または形成され得、タービンシュラウド１００の単一本体１０６の前端１０８から軸方向に延在することができる。加えて、第３の冷却通路壁１８２は、タービンシュラウド１００の単一本体１０６の第１の側面１１２および第２の側面１１８に実質的に平行に第２の冷却通路１４２内に延在することができる。図１３に示す非限定的な例を続けると、第３の冷却通路壁１８２は、単一本体１０６のそれぞれベース部分１２６と第１のリブ１４４のとの間に形成され、および／もしくは延在し、かつ／またはそれらと一体に形成されてもよい。第３の冷却通路壁１８２は、任意の適切な付加製造プロセスおよび／または方法を使用してタービンシュラウド１００の単一本体１０６を形成するとき、ベース部分１２６および第１のリブ１４４と一体に形成することができる。
【００６１】
第３の冷却通路壁１８２は、タービンシュラウド１００内に配置された複数の支持ピン１４０、１４８に関して本明細書で同様に説明したように、ガスタービンシステム１０（図１参照）の動作中にタービンシュラウド１００の熱伝達および／または冷却を支援するために第２の冷却通路１４２に形成され得る。追加的または代替的に、第３の冷却通路壁１８２を第２の冷却通路１４２に形成して第２の冷却通路１４２を分割し、かつ／または本明細書で説明する冷却プロセス中に第２の冷却通路１４２を通して冷却流体（ＣＦ）を導くのを支援することができる。すなわち、第３の冷却通路壁１８２は、第２の冷却通路１４２を第１のセクション１８４および第２のセクション１８６に実質的に分割することができる。第２の冷却通路１４２の第１のセクション１８４は、単一本体１０６の第１の側面１１２と第３の冷却通路壁１８２との間に形成され得る。第２の冷却通路１４２の第２のセクション１８６は、単一本体１０６の第２の側面１１８と第３の冷却通路壁１８２との間に形成され得る。本明細書で同様に説明したように、第１のセクション１８４および第２のセクション１８６を第２の冷却通路１４２に形成することによって、第３の冷却通路壁１８２は、冷却流体（ＣＦ）がガスタービンシステム１０（図１参照）の動作中に第２の冷却通路１４２内で確実に分割されるようにすることができる。
【００６２】
第２の冷却通路１４２と同様に、第３の冷却通路１５２は、第４の冷却通路壁１８８を含むことができる。図１２および図１３に示す非限定的な例では、第４の冷却通路壁１８８（図１２に仮想線で示す）は、第３の冷却通路１５２に含まれおよび／または形成されてもよく、タービンシュラウド１００の単一本体１０６の後端１１０から軸方向に延在してもよい。加えて、第４の冷却通路壁１８８は、タービンシュラウド１００の単一本体１０６の第１の側面１１２および第２の側面１１８に実質的に平行に第３の冷却通路１５２内に延在することができる。図１３に示す非限定的な例を続けると、第４の冷却通路壁１８８は、単一本体１０６のそれぞれベース部分１２６と第２のリブ１５４のとの間に形成され、および／もしくは延在し、かつ／またはそれらと一体に形成されてもよい。第４の冷却通路壁１８８は、任意の適切な付加製造プロセスおよび／または方法を使用してタービンシュラウド１００の単一本体１０６を形成するとき、ベース部分１２６および第２のリブ１５４と一体に形成することができる。
【００６３】
第４の冷却通路壁１８８は、タービンシュラウド１００内に配置された複数の支持ピン１４０、１５８に関して本明細書で同様に説明したように、ガスタービンシステム１０（図１参照）の動作中にタービンシュラウド１００の熱伝達および／または冷却を支援するために第３の冷却通路１５２に形成され得る。追加的または代替的に、第４の冷却通路壁１８８を第３の冷却通路１５２に形成して第３の冷却通路１５２を分割し、かつ／または本明細書で説明する冷却プロセス中に第３の冷却通路１５２を通して冷却流体（ＣＦ）を導くのを支援することができる。すなわち、第４の冷却通路壁１８８は、第３の冷却通路１５２を第１のセクション１９０および第２のセクション１９２に実質的に分割することができる。第３の冷却通路１５２の第１のセクション１９０は、単一本体１０６の第１の側面１１２と第４の冷却通路壁１８８との間に形成され得る。第３の冷却通路１５２の第２のセクション１９２は、単一本体１０６の第２の側面１１８と第４の冷却通路壁１８８との間に形成され得る。本明細書で同様に説明したように、第１のセクション１９０および第２のセクション１９２を第３の冷却通路１５２に形成することによって、第４の冷却通路壁１８８は、冷却流体（ＣＦ）がガスタービンシステム１０（図１参照）の動作中に第３の冷却通路１５２内で確実に分割されるようにすることができる。
【００６４】
第２の冷却通路１４２と第３の冷却通路１５２の両方に形成されるように示されているが、冷却通路壁１８２、１８８は、第２の冷却通路１４２または第３の冷却通路１５２の一方のみに形成されてもよいことが理解される。すなわち、追加の非限定的な例では、第２の冷却通路１４２のみが第３の冷却通路壁１８２を含むことができ、あるいは、第３の冷却通路１５２が第４の冷却通路壁１８８を含むことができる。加えて、図１２および図１３では、第１の冷却通路壁１６２のみを含むタービンシュラウド１００に形成されるように示されているが、冷却通路壁１８２、１８８は、第１の冷却通路壁１６２と第２の冷却通路壁１６８の両方（図９および図１０参照）、あるいは、第２の冷却通路壁１６８（図１１参照）のみを含むタービンシュラウド１００にも形成することができる。
【００６５】
図１４〜図１８は、図１のガスタービンシステム１０のタービン２８のタービンシュラウド１００の非限定的な例の様々な図を示す。同様の符号を付したおよび／または名前をつけた構成要素は、実質的に同様の様式で機能し得ることが理解される。これらの構成要素の冗長な説明は、明確化のために省略されている。
【００６６】
図１４を参照すると、タービンシュラウド１００の単一本体１０６の非限定的な例は、第１の冷却通路１３０および第３の冷却通路１５２のみを含んでもよい。すなわち、タービンシュラウド１００は、第２の冷却通路１４２（図６参照）を含まなくてもよい。第２の冷却通路１４２を含まないタービンシュラウド１００の単一本体１０６はまた、第１のリブ１４４、第１の複数の衝突孔１４６、および第１の複数の支持ピン１４８をそれぞれ含まなくてもよい。むしろ、図１４に示すように、第１の冷却通路１３０の前部１３４は、ベース部分１２６と衝突部分１２８との間に実質的に延在することができる。加えて、図１４に示す非限定的な例では、第１の排気孔１５０は、第１の冷却通路１３０、より具体的には第１の冷却通路１３０の前部１３４と流体連通してもよく、第１の冷却通路１３０からタービンシュラウド１００の前端１０８に単一本体１０６を通って延在してもよい。
【００６７】
第１の冷却通路１３０の中央部１３２に関して本明細書で同様に説明したように、複数の支持ピン１４０の一部は、前部１３４内に配置されてもよく、および／または第１の冷却通路１３０の前部１３４のベース部分１２６と衝突部分１２８との間に延在してもよい。前部１３４内に配置された複数の支持ピン１４０は、支持、構造、および／または剛性を提供し、かつガスタービンシステム１０の動作中にタービンシュラウド１００の熱伝達および／または冷却を支援するために単一本体１０６のベース部分１２６および衝突部分１２８と一体に形成され得る。
【００６８】
図１５に示す非限定的な例では、タービンシュラウド１００の単一本体１０６は、第１の冷却通路１３０および第２の冷却通路１４２のみを含んでもよい。すなわち、タービンシュラウド１００は、第３の冷却通路１５２（図６参照）を含まなくてもよい。第３の冷却通路１５２を含まない結果として、タービンシュラウド１００の単一本体１０６はまた、第２のリブ１５４、第２の複数の衝突孔１５６、および第２の複数の支持ピン１５８をそれぞれ含まなくてもよい。図１５に示すように、第１の冷却通路１３０の後部１３６は、ベース部分１２６と衝突部分１２８との間に実質的に延在することができる。第２の排気孔１６０は、第１の冷却通路１３０、より具体的には第１の冷却通路１３０の後部１３６と流体連通してもよく、第１の冷却通路１３０からタービンシュラウド１００の後端１１０に単一本体１０６を通って延在してもよい。
【００６９】
第１の冷却通路１３０内に形成および／または配置された複数の支持ピン１４０の一部は、後部１３６内に配置されてもよく、かつ／または第１の冷却通路１３０の後部１３６のベース部分１２６と衝突部分１２８との間に延在してもよい。後部１３６内に配置された複数の支持ピン１４０は、支持、構造、および／または剛性を提供し、かつガスタービンシステム１０の動作中にタービンシュラウド１００の熱伝達および／または冷却を支援するために単一本体１０６のベース部分１２６および衝突部分１２８と一体に形成され得る。
【００７０】
図１５と同様に、図１６に示すタービンシュラウド１００の非限定的な例は、第１の冷却通路１３０および第２の冷却通路１４２のみを含んでもよい。しかし、図１５に示す非限定的な例と比較すると、図１６に示すタービンシュラウド１００の第１の冷却通路１３０は、別個の特徴を含むことができる。例えば、第１の冷却通路１３０の後部１３６は、実質的な蛇行パターン１９４を含み得る。すなわち、図１６に示すように、第１の冷却通路１３０の後部１３６は、蛇行して延在することができる蛇行パターン１９４を含むように、および／またはベース部分１２６と衝突部分１２８との間に広がる複数のターンを含むように形成されてもよい。非限定的な例では、第１の冷却通路１３０の後部１３６に形成された蛇行パターン１９４は、タービンシュラウド１００の単一本体１０６の後端１１０を通って延在する第２の排気孔１６０と流体連通してもよい。第１の冷却通路１３０の後部１３６に形成された蛇行パターン１９４は、本明細書で説明するように、ガスタービンシステム１０の動作中のタービンシュラウド１００の熱伝達および／または冷却を支援することができる。蛇行パターン１９４に含まれるターンの数は、例示的であることが理解される。したがって、第１の冷却通路１３０の後部１３６に形成された蛇行パターン１９４は、図１６に示されているよりも多いまたは少ないターンを含むことができる。加えて、蛇行パターン１９４はまた、図１６に示すように後部１３６に形成されることに加えて、またはそれに代わって、第１の冷却通路１３０の前部１３４にも形成され得ることが理解される。
【００７１】
図１７および図１８は、図１のガスタービンシステム１０のタービン２８のタービンシュラウド１００の追加の非限定的な例の様々な図を示す。具体的には、図１７は、タービンシュラウド１００の上面図を示し、図１８は、タービンシュラウド１００の断面側面図を示す。図１７および図１８に示すタービンシュラウド１００は、第１の冷却通路１３０の後部１３６に形成された蛇行パターン１９４の別の非限定的な例を含むことができる。すなわち、図１７および図１８に示すように、第１の冷却通路１３０の後部１３６は、蛇行して延在することができる蛇行パターン１９４を含むように、および／または単一本体１０６の第１の側面１１２と第２の側面１１８との間に広がる複数のターンを含むように形成されてもよい。第１の冷却通路１３０の蛇行パターン１９４の開口部の各部分はまた、タービンシュラウド１００の単一本体１０６のベース部分１２６と衝突部分１２８との間で半径方向に延在することができる。非限定的な例では、第１の冷却通路１３０の後部１３６に形成された蛇行パターン１９４は、タービンシュラウド１００の単一本体１０６の後端１１０を通って延在する第２の排気孔１６０と流体連通してもよい。第１の冷却通路１３０の後部１３６に形成された蛇行パターン１９４は、本明細書で説明するように、ガスタービンシステム１０の動作中のタービンシュラウド１００の熱伝達および／または冷却を支援することができる。図１８に示すように、第１の冷却通路１３０の中央部１３２から流れる冷却流体（ＣＦ）は、第２の排気孔１６０から排気される前に、蛇行パターン１９４を通って流れ、第１の側面１１２と第２の側面１１８との間を往復することができる。蛇行パターン１９４に含まれるターンの数は、例示的であることが理解される。したがって、第１の冷却通路１３０の後部１３６に形成された蛇行パターン１９４は、図１７および図１８に示されているよりも多いまたは少ないターンを含むことができる。加えて、蛇行パターン１９４   はまた、図１７および図１８に示すように後部１３６に形成されることに加えて、またはそれに代わって、第１の冷却通路１３０の前部１３４にも形成され得ることが理解される。
【００７２】
本明細書では別個の実施形態に関して図示および説明されているが、タービンシュラウド１００は、図３〜図１８の非限定的な例に示す構成の任意の組み合わせを含んでもよいことが理解される。例えば、タービンシュラウド１００は、図１４の非限定的な例に示すものと同様の前部１３４と、図１５の非限定的な例に示すものと同様の後部１３６とを含む第１の冷却通路１３０のみを含んでもよい。別の非限定的な例では、第１の冷却通路１３０のみを含むタービンシュラウド１００は、図１４の非限定的な例に示すものと同様の前部１３４と、図１８の非限定的な例に示すものと同様の蛇行パターン１９４を含む後部１３６とを含んでもよい。
【００７３】
技術的効果は、内部に形成された複数の冷却通路を含む単一本体のタービンシュラウドを提供することである。タービンシュラウドの単一本体により、タービンシュラウドのより複雑な冷却通路構成および／またはより薄い壁が可能になり、これによりタービンシュラウドの冷却が改善される。
【００７４】
本明細書で使用される専門用語は、単に特定の実施形態を説明するためのものに過ぎず、本開示を限定するものではない。本明細書で使用する場合、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」および「この（ｔｈｅ）」は、特に明示しない限り、複数形も含むことが意図される。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および／または「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、本明細書で使用する場合、記載した特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素が存在することを明示するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらの組が存在することまたは追加することを除外しないことがさらに理解されよう。「任意の（ｏｐｔｉｏｎａｌ）」または「任意に（ｏｐｔｉｏｎａｌｌｙ）」は、続いて記載された事象または状況が生じてもよいし、また生じなくてもよいことを意味し、かつ、その説明が、事象が起こる場合と、事象が起こらない場合と、を含むことを意味する。
【００７５】
本明細書および特許請求の範囲を通してここで使用される、近似を表す文言は、関連する基本的機能に変化をもたらすことなく、差し支えない程度に変動できる任意の量的表現を修飾するために適用することができる。したがって、「およそ」、「約」および「実質的に」などの用語で修飾された値は、明記された厳密な値に限定されるものではない。少なくともいくつかの例では、近似を表す文言は、値を測定するための機器の精度に対応することができる。ここで、ならびに本明細書および特許請求の範囲を通して、範囲の限定は組み合わせおよび／または置き換えが可能であり、文脈および文言が特に指示しない限り、このような範囲は識別され、それに包含されるすべての部分範囲を含む。範囲の特定の値に適用される「約」は、両方の値に適用され、値を測定する機器の精度に特に依存しない限り、記載された値の＋／−１０％を示すことができる。
【００７６】
下記の特許請求の範囲におけるミーンズプラスファンクションまたはステッププラスファンクションの要素すべての、対応する構造、材料、動作および均等物は、具体的に請求された他の請求要素と組み合わせてその機能を遂行するための、一切の構造、材料または動作を包含することが意図されている。本開示の記述は、例示および説明の目的で提示されたもので、網羅的であることも、または本開示を開示した形態に限定することも意図されていない。多くの変更および変形は、本開示の範囲および趣旨から逸脱することなく、当業者には明らかであろう。本開示の原理および実際の応用を最もよく説明し、想定される特定の使用に適するように様々な変更を伴う様々な実施形態の開示を他の当業者が理解できるようにするために、実施形態を選択し説明した。
【符号の説明】
【００７７】
５  線
６  線
８  線
１０  ガスタービンシステム
１０  線
１２  圧縮機
１３  線
１６  線
１８  空気
２０  圧縮空気
２２  燃焼器
２４  燃料
２６  燃焼ガス
２８  タービン
３０  ロータ
３２  外部負荷
３４  排気フレーム
３６  ケーシング
３８  タービンブレード
４０  ステータベーン
４２  翼形部
４４  先端部分
４８  結合構成要素
１００  タービンシュラウド
１０２  第１のフック
１０４  第２のフック
１０６  単一本体
１０８  前端
１１０  後端
１１２  第１の側面
１１８  第２の側面
１２０  外面
１２２  冷却チャンバ
１２４  内面
１２６  ベース部分
１２８  衝突部分
１３０  第１の冷却通路
１３２  中央部
１３４  前部
１３６  後部
１３８  衝突開口部
１４０  支持ピン
１４２  第２の冷却通路
１４４  第１のリブ
１４６  第１の複数の衝突孔
１４８  第１の複数の支持ピン
１５０  第１の排気孔
１５２  第３の冷却通路
１５４  第２のリブ
１５６  第２の複数の衝突孔
１５８  第２の複数の支持ピン
１６０  第２の排気孔
１６２  第１の冷却通路壁
１６４  前セクション
１６６  後セクション
１６８  第２の冷却通路壁
１７０  第１の前セクション
１７２  第２の前セクション
１７４  第１の後セクション
１７６  第２の後セクション
１７８  第１の側面セクション
１８０  第２の側面セクション
１８２  第３の冷却通路壁
１８４  第１のセクション
１８６  第２のセクション
１８８  第４の冷却通路壁
１９０  第１のセクション
１９２  第２のセクション
１９４  蛇行パターン
Ａ  軸
Ｃ  方向
Ｄ  流れ方向
Ｒ  方向
ＣＦ  冷却流体
ＦＰ  高温ガス流路
【図１】
2020073790.tif 000003
【図２】
2020073790.tif 000004
【図３】
2020073790.tif 000005
【図４】
2020073790.tif 000006
【図５】
2020073790.tif 000007
【図６】
2020073790.tif 000008
【図７】
2020073790.tif 000009
【図８】
2020073790.tif 000010
【図９】
2020073790.tif 000011
【図１０】
2020073790.tif 000012
【図１１】
2020073790.tif 000013
【図１２】
2020073790.tif 000014
【図１３】
2020073790.tif 000015
【図１４】
2020073790.tif 000016
【図１５】
2020073790.tif 000017
【図１６】
2020073790.tif 000018
【図１７】
2020073790.tif 000019
【図１８】
2020073790.tif 000020
【外国語明細書】
2020073790000001.pdf