(57)【要約】【課題】タービンロータブレードを冷却する。【解決手段】タービンロータブレードは、タービンロータブレード内で冷却回路を部分的に画定する取付け部分と、この取付け部分から半径方向外側に延在するエーロフォイル部分とを含む。このエーロフォイル部分は冷却回路をさらに画定する。タービンロータブレードはさらに、取付け部分とエーロフォイルとの間に半径方向に配置されたプラットフォーム部分を含む。このプラットフォーム部分は、底部壁、上部壁、前部壁、後部壁および一対の対向する側壁を含む。冷却回路を少なくとも部分的に画定する冷却プレナムは、プラットフォーム部分内に画定される。冷却プレナムは、前部壁と後部壁との間かつ一対の対向する側壁間で少なくとも部分的に画定される。【選択図】図３
2014224531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンロータブレードであって、
ａ．前記タービンロータブレード内で冷却回路を部分的に画定する取付け部分と、
ｂ．前記取付け部分から半径方向外側に延在するエーロフォイル部分であり、前記冷却回路をさらに画定する、エーロフォイル部分と、
ｃ．前記取付け部分と前記エーロフォイルとの間に半径方向に配置されたプラットフォーム部分であり、底部壁、上部壁、前部壁、後部壁および一対の対向する側壁を含む、プラットフォーム部分と、
ｄ．前記プラットフォーム部分内に画定された冷却プレナムであり、前記冷却回路をさらに画定し、前記前部壁と前記後部壁との間かつ前記一対の対向する側壁間で少なくとも部分的に画定される、冷却プレナムと
を備えるタービンロータブレード。
【請求項２】
前記取付け部分と前記エーロフォイル部分との間に延在するシャンク部分をさらに備え、前記シャンク部分は前記冷却プレナム内で少なくとも部分的に覆われる、請求項１記載のタービンロータブレード。
【請求項３】
前記対向する側壁の一方を通って延在する排出口をさらに備え、前記排出口は前記冷却プレナムの外に流体連通を提供する、請求項１記載のタービンロータブレード。
【請求項４】
前記底部壁を通って延在する排出口をさらに備え、前記排出口は前記冷却プレナムの外に流体連通を提供する、請求項１記載のタービンロータブレード。
【請求項５】
前記上部壁は前記冷却プレナム内に配置された内部側を含み、前記タービンロータブレードは前記冷却プレナム内で前記内部側に対して実質的に平行に延在する衝突板をさらに備え、前記衝突板は前記冷却プレナム内で第１の冷却室と第２の冷却室とを画定する、請求項１記載のタービンロータブレード。
【請求項６】
前記衝突板は、前記第１の冷却室と前記第２の冷却室との間に流体連通を提供する複数の衝突冷却孔を含む、請求項５記載のタービンロータブレード。
【請求項７】
前記前部壁、前記後部壁または前記一対の対向する側壁のうちの少なくとも１つに実質的に近接した前記冷却プレナム内で前記底部壁と前記衝突板との間に延在する１つまたは複数のバッフルをさらに備える、請求項５記載のタービンロータブレード。
【請求項８】
前記バッフルを通って延在する１つまたは複数の衝突冷却孔をさらに備え、前記衝突冷却孔は前記第１の冷却室と流体連通する、請求項７記載のタービンロータブレード。
【請求項９】
ガスタービンのタービン部であって、
ａ．ロータシャフトと、
ｂ．前記ロータシャフトに結合されたロータディスクであり、スロットを含み、前記スロットを通って延在する冷却流出口を画定する、ロータディスクと、
ｃ．前記ロータディスクから半径方向外側に延在するタービンロータブレードと
を備え、前記タービンロータブレードは、
ｉ．前記スロット内に配置された取付け部分と、
ｉｉ．前記取付け部分から半径方向外側に延在するエーロフォイル部分と、
ｉｉｉ．前記取付け部分と前記エーロフォイル部分との間に延在する冷却回路であり、前記冷却流出口と流体連通する、冷却回路と、
ｉｖ．前記取付け部分と前記エーロフォイル部分との間に半径方向に配置されたプラットフォーム部分であり、底部壁、上部壁、前部壁、後部壁および一対の対向する側壁を含む、プラットフォーム部分と、
ｖ．前記プラットフォーム部分内に画定された冷却プレナムであり、前記冷却回路をさらに画定し、前記プラットフォーム部分内で前記前部壁と前記後部壁との間かつ前記一対の対向する側壁間で少なくとも部分的に画定される、冷却プレナムと
を備える、タービン部。
【請求項１０】
前記一対の対向する側壁、前記上部壁、前記前部壁もしくは前記後部壁のうちの１つまたは複数を通って流体連通を提供する１つまたは複数の排出口をさらに備える、請求項９記載のタービン部。
【請求項１１】
前記底部壁を通って延在する排出口をさらに備え、前記排出口は前記第１の冷却室の外で前記ロータディスクに向かって流体連通を提供する、請求項９記載のタービン部。
【請求項１２】
前記上部壁は前記冷却プレナム内に配置された内部側を含み、前記タービンロータブレードは前記冷却プレナム内で前記内部側に対して実質的に平行に延在する衝突板をさらに備え、前記衝突板は前記冷却プレナム内で第１の冷却室と第２の冷却室とを画定する、請求項９記載のタービン部。
【請求項１３】
前記衝突板は、前記第１の冷却室と前記第２の冷却室との間に流体連通を提供する複数の衝突冷却孔を含んで、冷却媒体の流れを前記内部側に衝突させる、請求項１２記載のタービン部。
【請求項１４】
前記前部壁、前記後部壁または前記一対の対向する側壁のうちの少なくとも１つに実質的に近接した前記冷却プレナム内で前記底部壁と前記衝突板との間に延在するバッフルをさらに備える、請求項１２記載のタービン部。
【請求項１５】
前記バッフルを通って延在する１つまたは複数の衝突冷却孔をさらに備え、前記衝突冷却孔は前記第１の冷却室と流体連通する、請求項１２記載のタービン部。
【請求項１６】
ガスタービンであって、
ａ．圧縮機部と、
ｂ．前記圧縮機部から下流に配置された燃焼部と、
ｃ．前記燃焼部から下流に配置されたタービン部と
を備え、前記タービン部はロータシャフトおよび前記ロータシャフトに結合されたロータディスクとを含み、前記ロータディスクはそれぞれに冷却流出口を含む複数のスロットを画定し、前記ロータディスクから半径方向外側に延在する複数のタービンロータブレードをさらに含み、それぞれのタービンロータブレードは、
ｉ．対応するスロット内に配置された取付け部分と、
ｉｉ．前記取付け部分から半径方向外側に延在するエーロフォイル部分と、
ｉｉｉ．前記取付け部分と前記エーロフォイル部分との間に延在する冷却回路であり、前記冷却流出口と流体連通する、冷却回路と、
ｉｖ．前記取付け部分と前記エーロフォイル部分との間に半径方向に配置されたプラットフォーム部分であり、底部壁、上部壁、前部壁、後部壁および一対の対向する側壁を含む、プラットフォーム部分と、
ｖ．前記プラットフォーム部分内に画定された冷却プレナムであり、前記冷却回路をさらに画定し、前記プラットフォーム部分内で前記前部壁と前記後部壁との間かつ前記一対の対向する側壁間で少なくとも部分的に画定される、冷却プレナムと
を備える、ガスタービン。
【請求項１７】
冷却室から前記一対の対向する側壁、前記上部壁、前記前部壁、前記後部壁もしくは前記底部壁のうちの１つまたは複数を通って流体連通を提供する１つまたは複数の排出口をさらに備える、請求項１６記載のガスタービン。
【請求項１８】
前記上部壁は前記冷却プレナム内に配置された内部側を含み、前記タービンロータブレードは前記冷却プレナム内で前記内部側に対して実質的に平行に延在する衝突板をさらに備え、前記衝突板は前記冷却プレナム内で第１の冷却室と第２の冷却室とを画定する、請求項１６記載のガスタービン。
【請求項１９】
前記衝突板は、前記第１の冷却室と前記第２の冷却室との間に流体連通を提供する複数の衝突冷却孔を含んで、冷却媒体の流れを前記内部側に衝突させる、請求項１８記載のガスタービン。
【請求項２０】
前記前部壁、前記後部壁または前記一対の対向する側壁のうちの少なくとも１つに実質的に近接した前記冷却プレナム内で前記底部壁と前記衝突板との間に延在するバッフルをさらに備え、前記バッフルは１つまたは複数の衝突冷却孔を含む、請求項１８記載のガスタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、ガスタービンのタービン部用のタービンロータブレードに関する。より詳細には、本発明は、タービンロータブレードの冷却に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常のガスタービンは、入口部、圧縮機部、燃焼部、タービン部および排気部を含む。入口部は、作動流体（たとえば空気）を浄化調整し、この作動流体を圧縮機部に供給する。圧縮機部は、徐々に作動流体の圧力を高め、圧縮された作動流体を燃焼部に供給する。圧縮された作動流体は天然ガスなどの燃料と混合されて、可燃混合気を提供する。
【０００３】
この可燃混合気は燃焼室内に画定された燃焼域に注入され、ここで燃焼されて高温高圧の燃焼ガスが生成される。この燃焼ガスは、燃焼器内に画定された高温ガス経路を通してタービン部に送られる。燃焼ガスから、シャフトに結合されたロータホイールまたはロータディスクに結合された次の段のタービンロータブレードに熱エネルギーおよび運動エネルギーが伝達され、その結果、シャフトを回転させて動作を生み出す。たとえば、シャフトは発電機を駆動して電気を生成することができる。
【０００４】
タービンロータブレードは、通常、エーロフォイル部分、取付け部分または根元部分、および中空土台すなわち根元部分とエーロフォイル部分との間に半径方向に延在するシャンク部分を含む。取付け部分は、一般に、タービンロータブレードをロータディスクに固定するためのダブテールの機構を含む。略長方形であるプラットフォーム部分は、シャンクとエーロフォイルとの間に配置される。プラットフォームは、一般に、底部側すなわち低温側と上部側すなわち高温側とを含み、この高温側は高温燃焼ガスに直接さらされる。エーロフォイルは、一般に、プラットフォームの高温側から半径方向外側に延在する。
【０００５】
タービン部内の高い燃焼ガス温度は、一般に、燃焼ガスとタービンロータブレードとの間の大きな熱エネルギーおよび運動エネルギーの伝達に対応し、その結果、ガスタービンの出力を全体的に高める。しかしながら、高い燃焼ガス温度はタービンロータブレードに腐食、変形および／または低サイクル疲労を引き起こす可能性があるので、タービンロータブレードの耐久性が制限される。したがって、タービンロータブレードを冷却するためのタービンロータブレード冷却スキームおよび方法の継続的な改善が有用になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第８，２１０，８２１号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の態様および利点は下記の説明において記述され、またはその説明から明らかとなり得、または本発明を実施することによって知ることができる。
【０００８】
本発明の一実施形態は、タービンロータブレードである。タービンロータブレードは、タービンロータブレード内で冷却回路を部分的に画定する取付け部分と、この取付け部分から半径方向外側に延在し、冷却回路をさらに画定するエーロフォイル部分と、取付け部分とエーロフォイル部分との間に半径方向に配置されたプラットフォーム部分とを含む。このプラットフォーム部分は、底部壁、上部壁、前部壁、後部壁および一対の対向する側壁を含む。タービンロータブレードはさらに、プラットフォーム部分内に画定された冷却プレナムを含む。この冷却プレナムは、冷却回路をさらに画定する。冷却プレナムは、プラットフォーム部分内で、前部壁と後部壁との間かつ一対の対向する側壁間で少なくとも部分的に画定される。
【０００９】
本発明の別の実施形態は、ガスタービンのタービン部である。タービン部は、ロータシャフトおよびこのロータシャフトに結合されたロータディスクを含む。このロータディスクはスロットを含み、このスロットを通って延在する冷却流出口を画定する。タービン部はさらに、ロータディスクから半径方向外側に延在するタービンロータブレードを含む。このタービンロータブレードは、スロット内に配置された取付け部分、この取付け部分から半径方向外側に延在するエーロフォイル部分、取付け部分とエーロフォイル部分との間に延在する冷却回路を備える。冷却回路は冷却流出口と流体連通する。タービンロータブレードはさらに、取付け部分とエーロフォイル部分との間に半径方向に配置されたプラットフォーム部分を含む。このプラットフォーム部分は、底部壁、上部壁、前部壁、後部壁および一対の対向する側壁を含む。タービンロータブレードはさらに、プラットフォーム部分内に画定された冷却プレナムを含む。この冷却プレナムは、冷却回路をさらに画定する。冷却プレナムは、プラットフォーム部分内で、前部壁と後部壁との間かつ一対の対向する側壁間で少なくとも部分的に画定される。
【００１０】
本発明の別の実施形態は、ガスタービンである。ガスタービンは、圧縮機部と、圧縮機部から下流に配置された燃焼部と、燃焼部から下流に配置されたタービン部とを含む。このタービン部は、ロータシャフトおよびこのロータシャフトに結合されたロータディスクを含み、このロータディスクは冷却流出口を備える複数のスロットを画定する。複数のタービンロータブレードは、ロータディスクから半径方向外側に延在する。タービンロータブレードはそれぞれ、対応するスロット内に配置された取付け部分と、この取付け部分から半径方向外側に延在するエーロフォイル部分と、取付け部分とエーロフォイル部分との間に延在する冷却回路とを備え、この冷却回路は冷却流出口、および取付け部分とエーロフォイル部分との間に半径方向に配置されたプラットフォーム部分と流体連通する。このプラットフォーム部分は、底部壁、上部壁、前部壁、後部壁および一対の対向する側壁を含む。タービンロータブレードはさらに、プラットフォーム部分内に画定された冷却プレナムを含む。この冷却プレナムは、冷却回路をさらに画定する。冷却プレナムは、プラットフォーム部分内で、前部壁と後部壁との間かつ一対の対向する側壁間で少なくとも部分的に画定される。
【００１１】
当業者は、本明細書を再考察することによって、これらの実施形態の特徴および態様などをより正しく理解するであろう。
【００１２】
当業者に対する最良な形態を含む本発明の全面的かつ実施可能な開示は、添付の図面の参照を含む明細書の他の部分においてより詳細に記述される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の少なくとも一実施形態を組み込むことができる、例示のガスタービンの機能ブロック図である。
【図２】本発明の様々な実施形態を包含することができる、例示のタービン部の横断面側面図である。
【図３】本発明の一実施形態による、例示のタービンロータブレードの斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態による、図３に示すタービンロータブレードの横断面正面図である。
【図５】本発明の一実施形態による、図３に示すタービンロータブレードの横断面正面図である。
【図６】本発明の一実施形態による、図５に示すタービンロータブレードの横断面側面図である。
【図７】本発明の一実施形態による、図３に示すタービンロータブレードの横断面正面図である。
【図８】本発明の一実施形態による、図４に示すタービンロータブレード、およびロータディスクの一部分の横断面正面図である。
【図９】本発明の一実施形態による、図５に示すタービンロータブレード、およびロータディスクの一部分の横断面正面図である。
【図１０】本発明の一実施形態による、図６に示すタービンロータブレードの横断面側面図である。
【図１１】本発明の一実施形態による、図１０に示すタービンロータブレード、およびロータディスクの一部分の横断面正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の本実施形態について詳細に述べるが、その１つまたは複数の例が添付の図面に示される。詳細な説明では、数字表示および文字表示を用いて、図面の特徴について述べる。図面および説明における同様または類似の表示は、本発明の同様または類似の部分について述べるために用いられている。本明細書において用いられるように、「第１の」、「第２の」および「第３の」との用語は、１つの構成要素を別の構成要素から区別するために交換可能に用いられ、個々の構成要素の位置または重要性を示すよう意図されたものではない。「上流に」および「下流に」との用語は、流体の通路における流体の流れについて相対的方向を指すものである。たとえば、「上流に」はそこから流体が流れ出る方向を指し、「下流に」はそこへ流体が流れていく方向を指す。「半径方向に」との用語は、特定の構成要素の軸の中心線に対し実質的に垂直な相対的方向を指し、「軸方向に」との用語は、特定の構成要素の軸の中心線に対し実質的に平行な相対的方向を指す。
【００１５】
各例は本発明を説明する目的で示され、本発明を限定するものではない。実際、その範囲または精神から逸脱することなく、本発明に修正および変更を加えることができることは、当業者には明らかであろう。たとえば、一実施形態の一部として図示または記述される特徴は、別の実施形態に用いられて、さらなる実施形態を得ることができる。それゆえ、本発明は、添付の特許請求の範囲およびこれと同等なものの範囲内で生じるそのような修正形態および変更形態に及ぶものと意図される。
【００１６】
次に図面を参照するが、ここで同一の数字は全図面を通して同じ要素を示す。図１は、本発明の様々な実施形態を組み込むことができる、例示のガスタービン１０の機能ブロック図である。図示のとおり、ガスタービン１０は概して、一連のフィルタ、冷却コイル、水分分離器および／またはガスタービン１０に入る作動流体１４（たとえば空気）を浄化や調整する他のデバイスを含むことができる入口部１２を含む。作動流体１４は圧縮機部に流れ、圧縮機１６は作動流体１４に運動エネルギーおよび熱エネルギーを徐々に与えて、圧縮された作動流体１８を生成する。この圧縮された作動流体１８は圧縮機から燃焼部２０に流れ、この燃焼部で燃料供給システム２４からの燃料２２と混合されて、１つまたは複数の燃焼器２６内で可燃混合気を生成する。この可燃混合気は燃焼して、高温高圧の燃焼ガス２８を生成する。この燃焼ガス２８は、高温ガス経路３０を通してタービン部３４の入口３２に向かって送られる。
【００１７】
図２は、本発明の様々な実施形態を包含することができる、例示のタービン部３４の横断面側面図である。図示のとおり、タービン部３４は概して、ロータシャフト３６の周囲に環状列に配置された１つまたは複数のタービンノズルセグメント４０の段３８を含む。１つまたは複数のタービンロータブレード４４の段４２は、ロータシャフト３６の周囲に環状列に配置され、ロータホイールまたはロータディスク４６を介してロータシャフト３６に結合される。タービンノズルセグメント４０は適切な位置に固定され、ガスタービン１０の運転中静止する。タービンロータブレード４４は、ガスタービン１０の運転中ロータシャフト３６と共に回転する。タービンノズルセグメント４０の段３８はそれぞれ、タービンロータブレード４４の段４２より上流に配置される。外部ケーシング４８は、タービンノズルセグメント４０のいくつかの段３８と、タービンロータブレード４４のいくつかの段４２とを周方向に囲む。
【００１８】
図２に示すように、燃焼ガス２８は、タービンノズルセグメント４０の段３８を横断して流れ、タービンロータブレード４４の段４２に向けられる。燃焼ガス２８はタービン部３４を通って流れるため、熱エネルギーおよび運動エネルギーは各段４２でタービンロータブレード４４に伝達され、その結果、ロータシャフト３６を回転させ、動作を生み出す。図１に示すように、たとえば、ロータシャフト３６は圧縮機１６に接続されて圧縮された作動流体１８を生成することができる。あるいはまたは加えて、ロータシャフト３６は、電気を生成する発電機５０にタービン部３４を接続してもよい。図１に示すように、タービン部３４からの排気ガス５２は、タービン部３４を排気筒５６に接続する排気部５４を通って流れる。この排気部５４は、たとえば、環境に放出される前に排気ガス５２から余分な熱を取り除き、除去するための熱回収蒸気発生器（図示せず）を含んでよい。
【００１９】
図３は、本開示の様々な実施形態を組み込むことができ、図２に示すタービンロータブレード４４に代わるものとして意図された、例示のタービンロータブレード１００の斜視図である。図３に示すように、タービンロータブレード１００は概して、取付け部分１０２と、この取付け部分１０２から半径方向外側に延在するエーロフォイル部分１０４と、取付け部分とエーロフォイル部分１０４との間に半径方向に延在するプラットフォーム部分１０６とを備える。具体的な実施形態では、プラットフォーム部分１０６は取付け部分１０２に隣接し、それによって、典型的には取付け部分１０２とプラットフォーム部分１０６との間に延在するタービンロータブレード１００の余分な空洞化したシャンクまたは延在部分（図示せず）を除去する。
【００２０】
エーロフォイル部分１０４は概して、前縁１０８、後縁１１０、根元部分１１２、先端部分１１４、圧力側１１６および吸引側１１８を含む。取付け部分１０２は概して、１つまたは複数の結合機構１２０を含んで、タービンロータブレード１００をロータディスク４６（図２）に結合する。結合機構１２０は、ダブテール形状、モミの木形状、またはタービンロータブレード１００をロータディスク４６（図２）に固定するのに十分な任意の形状でよい。
【００２１】
図３に示すように、具体的な実施形態では、プラットフォーム部分１０６は、前部壁１２２、後部壁１２４、底部壁１２６、上部壁１２８および一対の対向する側壁１３０を含む。前部壁１２２、後部壁１２４および一対の対向する側壁１３０は、底部壁１２６と上部壁１２８との間に連続して延在する。前部壁１２２はプラットフォーム部分１０６の先導部分（ｌｅａｄｉｎｇ  ｐｏｒｔｉｏｎ）１３２を少なくとも部分的に画定し、後部壁１２４はプラットフォーム部分１０６の追従部分（ｔｒａｉｌｉｎｇ  ｐｏｒｔｉｏｎ）１３４を少なくとも部分的に画定する。エーロフォイル部分１０４は概して、上部壁１２８の高温ガス側１３６から半径方向外側に延在する。様々な実施形態において、冷却回路１３８はタービンロータブレード１００の少なくとも一部分内に延在する。一実施形態において、冷却回路１３８は、取付け部分１０２、プラットフォーム部分１０６およびエーロフォイル部分１０４によって少なくとも部分的に画定される。
【００２２】
図４は、本発明の一実施形態による、図３に示すタービンロータブレード１００の一部分の横断面正面図である。図４に示すように、冷却プレナム１４０はプラットフォーム部分１０６内に画定される。冷却プレナム１４０は、冷却回路１３８と流体連通する。一実施形態において、冷却プレナム１４０は、冷却回路１３８を少なくとも部分的に画定し、それによって、タービンロータブレード１００の取付け部分１０２とエーロフォイル部分１０４との間に流体連通を提供する。具体的な実施形態では、冷却プレナム１４０は、前部壁１２２（図３）、後部壁１２４（図３）、底部壁１２６（図３および図４）、上部壁１２８（図３および図４）および一対の対向する側壁１３０（図３および図４）によって少なくとも部分的に画定される。図４に示すように、上部壁１２８はさらに、冷却プレナム１４０内に配置された低温側すなわち内部側１４２を含む。この内部側１４２は、高温ガス側１３６から半径方向に分離され、高温ガス側１３６と熱連通する。
【００２３】
冷却媒体入口１４４は、冷却回路１３８への流体連通を提供する。一実施形態において、冷却媒体入口１４４は、取付け部分１０２の底部側１４６を通って延在する。タービンロータブレード１００は、冷却回路１３８への流体連通を提供する複数の冷却媒体入口１４４を含んでよい。一実施形態において、１つまたは複数の冷却流排出口１４８は、冷却プレナム１４０の外に流体連通を提供する。一実施形態において、少なくとも１つの冷却流排出口１４８は、一対の対向する側壁１３０の少なくとも一方の側壁１３０を通って延在する。加えて、または選択的に、少なくとも１つの冷却流排出口１４８は、底部壁１２６を通って延在してもよい。
【００２４】
図５は、本発明の少なくとも一実施形態による、図４に示すタービンロータブレード１００の一部分の横断面正面図である。図６は、図５に示すタービンロータブレード１００の横断面側面図である。図５および図６に示すように、具体的な実施形態では、衝突板１５０は冷却プレナム１４０内に配置される。衝突板１５０は概して、上部壁１２８の内部表面１４２に対して実質的に平行に延在する。衝突板１５０は、底部壁１２６から半径方向に分離されて、冷却プレナム１４０内で底部壁１２６との間に第１の冷却室１５２を形成する。衝突板１５０は、冷却プレナム１４０内で上部壁１２８との間に第２の冷却室１５４を画定するように上部壁１２８の内部側１４２から半径方向に分離される。具体的な実施形態では、衝突板１５０は、前部壁１２２（図６）、後部壁１２４（図６）および一対の対向する側壁１３０（図５）の間に少なくとも部分的に延在する。
【００２５】
図５および図６に示すように、具体的な実施形態では、複数の衝突冷却孔１５６は衝突板１５０を通って延在する。衝突冷却孔１５６は、円形または円錐形など任意の断面形状であってもよい。衝突冷却孔１５６は、第１の冷却室１５２と第２の冷却室１５４との間に流体連通を提供する。衝突冷却孔１５６は、冷却回路１３８を少なくとも部分的に画定する。
【００２６】
図６に示すように、衝突冷却孔１５６は、衝突板１５０の上部表面１５８に対して斜め、すなわち傾いていてもよい。図６に示すように、１つまたは複数のパージ開口１５９は、前部壁１２２または後部壁１２４を通って延在して、冷却プレナム１４０の外に流体連通を提供することができる。具体的な実施形態では、パージ開口１５９は衝突板１５０の半径方向上方に、かつ／または衝突板１５０の半径方向下方に位置してもよい。
【００２７】
図４および図５に示すように、具体的な実施形態では、タービンロータブレード１００はさらに、上部壁１２８を通って延在する１つまたは複数のフィルム冷却開口１６１を含んでよい。このフィルム冷却開口１６１は、冷却プレナム１４０および／または第２の冷却室１５４から上部壁１２８を通って流体連通を提供して、タービンロータブレード１００の高温ガス側１３６にフィルム冷却を提供する。
【００２８】
図７は、少なくとも一実施形態による、図３に示すタービンロータブレード１００の横断面正面図である。図７に示すように、タービンロータブレード１００はさらに、取付け部分１０２とエーロフォイル部分１０４との間に少なくとも部分的に延在するシャンク部分１６０を含んでよい。このシャンク部分１６０は、冷却プレナム１４０を通って延在し、前部壁１２２（図３）、後部壁１２４（図３）、底部壁１２６（図７）、上部壁１２８（図７）および一対の対向する側壁１３０（図７）の間で少なくとも部分的に覆われる。図７に示すように、シャンク部分１６０はタービンロータブレード１００内で冷却回路１３８を少なくとも部分的に画定する。一実施形態において、衝突板１５０は、冷却プレナム１４０内に配置される。
【００２９】
１つまたは複数の入口通路１６２は、シャンク部分１６０を通って延在して、冷却プレナム１４０への流体連通を提供することができる。具体的な実施形態では、１つまたは複数の入口通路１６２は、冷却回路１３８と第一の冷却室１５２との間に流体連通を提供する。１つまたは複数の出口通路１６４は、入口通路１６２より下流にシャンク部分１６０を通って延在して、冷却プレナム１４０と冷却回路１３８との間に流体連通を提供することができる。具体的な実施形態では、出口通路１６４は、第２の冷却室１５４と冷却回路１３８との間に流体連通を提供する。
【００３０】
図８は、本発明の少なくとも一実施形態による、ロータディスク４６のスロット１６６に結合された、図４に示すタービンロータブレード１００の一部分の横断面正面図である。図８に示すように、タービンロータブレード１００の取付け部分１０２はスロット１６６内に配置され、タービンロータブレード１００の残りの部分はロータディスク４６から半径方向外側に延在する。冷却流出口１６８は、ロータディスク４６を通って延在して、圧縮機（図１）などの冷却媒体源（図示せず）とタービンロータブレード１００の冷却媒体入口１４４との間に流体連通を提供する。
【００３１】
図８に示すように、運転中、圧縮空気などの冷却媒体１７０は、冷却流出口１６８から冷却媒体入口１４４を通って冷却回路１３８に向けられる。冷却媒体１７０は、取付け部分１０２内の冷却回路を通して送られて、取付け部分１０２に伝導冷却および／または対流冷却を提供する。図８に示すように、一実施形態において、冷却媒体１７０は次に上部壁１２８の内部表面１４２上に直接送られ、または衝突させられ、その結果、上部壁１２８に衝突、対流冷却または伝導冷却のうちの少なくとも１つを提供し、具体的には上部壁１２８の高温ガス側１３６から熱を除去する。冷却媒体１７０の一部分は、１つまたは複数の排出口１４８の１つまたは複数を通して送ることができる。一実施形態において、冷却媒体１７０の一部分は、底部壁１２６を通して送られて、ロータディスク４６の外部表面１７２に衝突および／または対流冷却を提供する。加えて、または選択的に、冷却媒体１７０の一部分は、対向する側壁１３０の一方または両方を通って延在する排出口１４８の１つまたは複数を通して送られて、隣接するタービンロータブレード（図示せず）の隣接するプラットフォーム部分（図示せず）の間に冷却を提供することができる。加えて、または選択的に、冷却媒体１７０の一部分はフィルム冷却開口１６１を通して送られて、上部壁１２８の高温ガス側１３６にフィルム冷却を提供することができる。
【００３２】
図９は、本発明の別の実施形態による、図５に示すタービンロータブレード１００、およびロータディスク４６の一部分の横断面を示す。図９に示すように、冷却媒体１７０は取付け部分１０２内に画定された冷却回路１３８の一部分を通って、冷却プレナム１４０の第一の冷却室１５２に流れることができる。冷却媒体１７０の少なくとも一部分は、衝突冷却孔１５６を通って第２の冷却室１５４に送られる。
【００３３】
衝突冷却孔１５６は、上部壁１２８の内部側１４２、一対の対向する側壁１３０の一方もしくは両方、前部壁１２２（図６）または後部壁１２４（図６）のうちの少なくとも１つに冷却媒体１７０の噴流を集中させて、衝突、対流冷却または伝導冷却のうちの少なくとも１つを任意のまたはすべての壁、表面に提供するように構成される。冷却媒体１７０の一部分は１つまたは複数の排出口１４８の１つまたは複数を通して送ることができる。一実施形態において、冷却媒体１７０の一部分は、底部壁１２６内の１つまたは複数の排出口１４８を通して送られて、ロータディスク４６の外部表面１７２に衝突および／または対流冷却を提供する。加えて、または選択的に、冷却媒体１７０の一部分は、対向する側壁１３０の一方または両方を通って延在する１つまたは複数の排出口１４８を通して送られて、隣接するタービンロータブレードの隣接するプラットフォーム部分（図示せず）の間に冷却を提供することができる。加えて、または選択的に、冷却媒体１７０の一部分は、フィルム冷却開口１６１を通して送られて、上部壁１２８の高温ガス側１３６にフィルム冷却を提供することができる。
【００３４】
図１０は、本発明の一実施形態による、図６に示すタービンロータブレードの横断面側面図であり、図１１は、本発明の一実施形態による、図１０に示すタービンロータブレード、およびロータディスクの一部分の横断面正面図である。図１０に示すように、バッフルすなわち壁１７２は底部壁１２６と衝突板１５０との間に延在する。図１０に示すように、バッフル１７２は、底部壁１２６と、前部壁１２２および／または後部壁１２４の一方または両方に近接した衝突板１５０との間に延在してもよい。加えて、または選択的に、図１１に示すように、バッフルは、底部壁１２６と、側壁１３０の一方または両方に近接した衝突板１５０との間に延在してもよい。図１０および図１１に示すように、バッフル１７２は、第一の冷却室１５２および／または第２の冷却室１５４を少なくとも部分的に画定してもよい。１つまたは複数の衝突孔１５６は、バッフル１７２を通って延在して、冷却媒体１７０の衝突噴流を１つまたは複数の側壁１３０（図１１）、前部壁（図１０）および／または後部壁（図１０）に向ける。
【００３５】
この記述は、最良の形態を含んで本発明を開示するために、また、任意のデバイスまたはシステムの作製および使用、ならびに任意の組み込まれた方法の実行を含んで当業者が本発明を実施できるようにするために、例を用いる。本発明の特許取得可能な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むことができる。そのような他の例は、特許請求の範囲の文字通りの言葉と異ならない構造要素を含む場合、または、特許請求の範囲の文字通りの言葉とはわずかに異なる同等の構造要素を含む場合には、特許請求の範囲の内にあるものと意図される。
【符号の説明】
【００３６】
１０  ガスタービン
１２  入口部
１４  作動流体
１６  圧縮機
１８  圧縮された作動流体
２０  燃焼部
２２  燃料
２４  燃料供給システム
２６  燃焼器
２８  燃焼ガス
３０  高温ガス経路
３２  入口
３４  タービン部
３６  ロータシャフト
３８  段
４０  タービンノズルセグメント
４２  段
４４  タービンロータブレード
４６  ロータディスク
４８  外部ケーシング
５０  発電機
５２  排気ガス
５４  排気部
５６  排気筒
１００  タービンロータブレード
１０２  取付け部分
１０４  エーロフォイル部分
１０６  プラットフォーム部分
１０８  前縁
１１０  後縁
１１２  根元部分
１１４  先端部分
１１６  圧力側
１１８  吸引側
１２０  結合機構
１２２  前部壁
１２４  後部壁
１２６  底部壁
１２８  上部壁
１３０  側壁
１３２  先導部分
１３４  追従部分
１３６  高温ガス側
１３８  冷却回路
１４０  冷却プレナム
１４２  内部側、内部表面
１４４  冷却媒体入口
１４６  底部側
１４８  冷却流排出口、排出口
１５０  衝突板
１５２  第１の冷却室
１５４  第２の冷却室
１５６  衝突冷却孔、衝突孔
１５８  上部表面
１５９  パージ開口
１６０  シャンク部分
１６１  フィルム冷却開口
１６２  入口通路
１６４  出口通路
１６６  スロット
１６８  冷却流出口
１７０  冷却媒体
１７２  外部表面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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