(57)【要約】【課題】  ロータブレード冷却の継続的な改善を行うこと。【解決手段】  ロータブレードは、内部に冷却剤を受け入れるように形成された取付け本体を有する取付け部分を含む。翼形部分は、取付け本体の半径方向外側部分から実質的に半径方向外向きに延び、翼形本体を含む。取付け本体及び翼形本体は、翼形本体を通って冷却剤を送るために実質的に半径方向に延びる複数の主冷却通路を定める。主冷却通路の各々は、翼形本体の先端部分に沿って配置された冷却流出口を備える。翼形本体は、各々が翼形本体の後縁部分に沿って形成された冷却剤出口を有する複数の後縁冷却通路をさらに定める。後縁冷却通路の少なくとも一部は、翼形本体の先端部分に隣接した後縁の半径方向外側部分に沿って形成される。【選択図】      図１
2015224640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービン（２０）のロータと相互接続可能であり、内部に冷却剤（１４０）を受け入れるように形成された取付け本体（１１０）を有する取付け部分（１０２）と、
前記取付け本体の半径方向外側部分から実質的に半径方向外向きに延び、翼形本体（１１６）を含む翼形部分（１０４）であって、前記翼形本体が、前記冷却剤を前記取付け本体から前記翼形本体を通って送るために実質的に半径方向に延びる複数の主冷却通路（１４４）を定め、前記主冷却通路の各々が、前記翼形本体の先端部分（１３６）に沿って配置された冷却流出口を（１４６）備える、翼形部分と、
を備えるロータブレード（２２）であって、
前記翼形本体は、各々が前記翼形本体の後縁部分に沿って形成された冷却剤出口（１５４）を有する複数の後縁冷却通路（１５２）をさらに定め、前記後縁冷却通路の少なくとも一部は、前記翼形本体の前記先端部分に隣接した前記後縁の半径方向外側部分に沿って形成され、前記後縁冷却通路の各々は、前記主冷却通路の少なくとも１つと流体連通する、
ことを特徴とするロータブレード。
【請求項２】
前記後縁冷却通路の少なくとも１つは、前記翼形本体の予め定められた軸方向位置において非円形断面形状を有する、請求項１に記載のロータブレード。
【請求項３】
前記後縁冷却通路の少なくとも１つは、前記翼形本体の予め定められた軸方向位置において実質的に非円形断面形状を有し、前記翼形本体の他の予め定められた軸方向位置において実質的に円形断面形状を有するように定められる、請求項１に記載のロータブレード。
【請求項４】
前記後縁冷却通路の少なくとも１つは、内部に定められたタービュレータ（１７０）を含む、請求項１に記載のロータブレード。
【請求項５】
前記主冷却通路の少なくとも１つは、前記翼形本体の予め定められた半径方向位置において実質的に非円形断面形状を有し、前記翼形本体の他の予め定められた半径方向位置において実質的に円形断面形状を有するように定められる、請求項１に記載のロータブレード。
【請求項６】
前記主冷却通路の各々は、隣接する主冷却通路から流体的に切り離される、請求項１に記載のロータブレード。
【請求項７】
前記複数の主冷却通路は、前記翼形本体の前縁に隣接する前方主冷却通路と、前記後縁部分に隣接する後方主冷却通路と、前記前方主冷却通路と前記後方主冷却通路との間に定められた中間主冷却通路とを備える、請求項１に記載のロータブレード。
【請求項８】
前記後縁冷却通路の少なくとも１つは、前記後方主冷却通路と流体連通する、請求項７に記載のロータブレード。
【請求項９】
前記後縁冷却通路の少なくとも１つは、前記前方主冷却通路と流体連通する、請求項７に記載のロータブレード。
【請求項１０】
前記後縁冷却通路の少なくとも１つは、前記中間主冷却通路と流体連通する、請求項７に記載のロータブレード。
【請求項１１】
タービン（２０）のロータと相互接続可能であり、内部に冷却剤を受け入れるように形成された取付け本体（１１０）を含む取付け部分（１０２）と、
前記取付け本体の半径方向外側部分に形成されたプラットフォーム（１０８）と、
前記プラットフォームから半径方向外向きに延び、翼形本体（１１６）を備える翼形部分（１０４）であって、前記翼形本体が、前記冷却剤を前記取付け本体から前記翼形本体を通って送るために実質的に半径方向に延びる主冷却通路（１４４）を定め、前記主冷却通路が、前記翼形本体の先端部分（１３６）に沿って配置された冷却流出口（１４６）を備える、翼形部分と、
を備えるロータブレード（２２）であって、
前記翼形本体は、各々が前記翼形本体の後縁部分に沿って形成された冷却剤出口（１５４）を有する複数の後縁冷却通路（１５２）をさらに定め、前記後縁冷却通路の各々は、前記主冷却通路の少なくとも１つと流体連通し、前記後縁冷却通路の一部は、前記翼形本体の前記先端部分に隣接した前記後縁の半径方向外側部分に沿って定められる、
ことを特徴とするロータブレード。
【請求項１２】
前記後縁冷却通路の少なくとも１つは、前記翼形本体の予め定められた軸方向位置において非円形断面形状を有する、請求項１１に記載のロータブレード。
【請求項１３】
前記後縁冷却通路の少なくとも１つは、前記翼形本体の予め定められた軸方向位置において実質的に非円形断面形状を有し、前記翼形本体の他の予め定められた軸方向位置において実質的に円形断面形状を有するように定められる、請求項１１に記載のロータブレード。
【請求項１４】
前記後縁冷却通路の少なくとも１つは、内部に定められたタービュレータを含む、請求項１１に記載のロータブレード。
【請求項１５】
前記主冷却通路は、前記翼形本体の予め定められた半径方向位置において実質的に非円形断面形状を有するように定められる、請求項１１に記載のロータブレード。
【請求項１６】
圧縮機（３２）と、
前記圧縮機から下流の燃焼器（１６）と、
前記燃焼器から下流のタービン（２０）と、
前記タービン内部を軸方向に延びるロータシャフト（２４）と、
冷却剤供給源からの冷却剤（１４０）を内部に受け入れるように形成された取付け本体（１１０）を有する取付け部分（１０２）によって、前記ロータシャフトに相互接続されたロータブレード（２２）と、
を備えるガスタービン（１０）であって、
前記ロータブレードは、
前記取付け本体の半径方向外側部分に配置されたプラットフォーム（１０８）と、
前記プラットフォームから実質的に半径方向外向きに延びる翼形本体（１１６）を備える翼形部分（１０４）であって、前記翼形本体が、前記冷却剤を前記取付け本体から前記翼形本体を通って送るために実質的に半径方向に延びる複数の主冷却通路（１４４）を定め、前記主冷却通路の各々が、前記翼形本体の先端部分（１３６）に沿って形成され、ここを通して前記冷却剤の一部を排出するようになっている冷却流出口（１４６）を備える、翼形部分と、
を備え、
前記翼形本体は、各々が前記翼形本体の後縁部分に沿って形成された冷却剤出口（１５４）を有する複数の後縁冷却通路（１５２）をさらに定め、前記後縁冷却通路の少なくとも１つは、前記主冷却通路の少なくとも１つと流体連通する、
ことを特徴とするガスタービン。
【請求項１７】
前記後縁冷却通路の少なくとも１つは、前記翼形本体の予め定められた軸方向位置において非円形断面形状を有する、請求項１６に記載のガスタービン。
【請求項１８】
前記後縁冷却通路の少なくとも１つは、前記翼形本体の予め定められた軸方向位置において実質的に非円形断面形状を有し、前記翼形本体の他の予め定められた軸方向位置において実質的に円形断面形状を有するように定められる、請求項１６に記載のガスタービン。
【請求項１９】
前記後縁冷却通路の少なくとも１つは、内部に定められたタービュレータを含む、請求項１６に記載のガスタービン。
【請求項２０】
前記主冷却通路の少なくとも１つは、前記翼形本体の予め定められた半径方向位置において実質的に非円形断面形状を有するように定められる、請求項１６に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、全体的にはタービンロータブレードに関する。詳細には、本発明は、ロータブレードの冷却に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンは、圧縮機、燃焼器、及びタービンを含む。作動流体（例えば、空気）は、圧縮機に流入して、燃焼器に送られる際に漸進的に圧縮される。圧縮作動流体の少なくとも一部は、天然ガス等の燃料と混合されて、燃焼器に定められた燃焼室に可燃混合気が供給され、可燃混合気は燃焼して高温高圧の燃焼ガスが発生する。燃焼ガスは、タービンに送られる。燃焼ガスからの熱エネルギ及び運動エネルギは、ロータシャフトに結合されるロータブレードの一連の段に伝達され、結果的にシャフトを回転させて仕事を発生するようになっている。例えば、シャフトは、発電機を駆動して発電を行うことができる。
【０００３】
一般に、ロータブレードは、取付け部分及び該取付け部分から半径方向外向きに延びる翼形部分を含む。取付け部分は、ロータブレードをロータシャフトに固定するためのダブテール特徴部を含むことができる。一般に、翼形部分は、前縁、後縁、正圧側面、及び負圧側面を定める翼形本体を含み、正圧側面及び負圧側面は、前縁及び後縁と交わる。一般に、前縁は燃焼ガス流に面し、正圧側面は、燃焼ガスを受け入れて運動エネルギを抽出するように構成される。
【０００４】
タービンセクション内の高温の燃焼ガスは、燃焼ガスとロータブレードとの間の大きな熱エネルギ及び運動エネルギ伝達に相当するので、ガスタービンの全体的な出力が向上する。しかしながら、長時間の高温の燃焼ガスは、ロータブレード、特に翼形本体の後縁部の半径方向外側部の浸食、クリープ、及び／又は低サイクル疲労につながるので、ロータブレードの耐久性が潜在的に制限される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、ロータブレード冷却の継続的な改善が有用である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の態様及び利点は、以下の説明において部分的に記載され、又は、本説明から明らかになることができ、或いは、本発明を実施することによって理解することができる。
【０００７】
本発明の１つの実施形態は、ロータブレードである。ロータブレードは、タービンのロータと相互接続可能な取付け部分を含む。取付け部分は、内部に冷却剤を受け入れるように形成された取付け本体を有する。ロータブレードの翼形部分は、取付け本体の半径方向外側部分から実質的に半径方向外向きに延び、翼形本体を含む。翼形本体は、冷却剤を取付け本体から翼形本体を通って送るために実質的に半径方向に延びる複数の主冷却通路を定める。主冷却通路の各々は、翼形本体の先端部分に沿って配置された冷却流出口を備える。翼形本体は、複数の後縁冷却通路をさらに定める。後縁冷却通路の各々は、翼形本体の後縁部分に沿って形成された冷却剤出口で終端する。後縁冷却通路の少なくとも一部は、翼形本体の先端部分に隣接した後縁の半径方向外側部分に沿って形成される。後縁冷却通路の各々は、前記主冷却通路の少なくとも１つと流体連通する。特定の実施形態において、主冷却通路の各々は、隣接する主冷却通路から流体的に切り離される。
【０００８】
本発明の他の実施形態は、ロータブレードである。ロータブレードは、タービンのロータと相互接続可能な取付け本体を備える取付け部分を含む。取付け本体は、内部に冷却剤を受け入れるように形成される。プラットフォームは、取付け本体の半径方向外側部分に形成され、翼形部分は、プラットフォームから半径方向外向きに延びる。翼形部分は、冷却剤を取付け本体から翼形本体を通って送るために実質的に半径方向に延びる主冷却通路を定める翼形本体を備える。主冷却通路は、翼形本体の先端部分に沿って配置され、主冷却通路から外に冷却剤を送るための冷却流出口を含む。翼形本体は、冷却剤出口を有する複数の後縁冷却通路をさらに定める。後縁冷却通路の各々は、翼形本体の後縁部分に沿って形成される。後縁冷却通路の一部は、翼形本体の先端部分に隣接した後縁の半径方向外側部分に沿って定められる。後縁冷却通路の各々は、主冷却通路の少なくとも１つと流体連通する。
【０００９】
本発明の他の実施形態は、ガスタービンである。ガスタービンは、圧縮機と、該圧縮機から下流の燃焼器と、該燃焼器から下流のタービンとを含む。ロータシャフトは、少なくとも部分的にタービンを貫通して延びる。ロータブレードは、該ロータブレードの取付け部分によってロータシャフトに相互接続される。取付け部分は、冷却剤供給源からの冷却剤を内部に受け入れるように形成された取付け本体を含む。ロータブレードは、取付け本体の半径方向外側部分に配置されたプラットフォームを備える。翼形部分は、プラットフォームから実質的に半径方向外向きに延びる翼形本体を備える。翼形本体は、冷却剤を取付け本体から翼形本体を通って送るために実質的に半径方向に延びる複数の主冷却通路を定める。主冷却通路の各々は、翼形本体の先端部分に沿って形成され、ここを通して前記冷却剤の一部を排出するようになっている冷却流出口を備える。翼形本体は、複数の後縁冷却通路をさらに定める。各々の後縁は、翼形本体の後縁部分に沿って形成された冷却剤出口を含む。後縁冷却通路の少なくとも１つは、主冷却通路の少なくとも１つと流体連通する。
【００１０】
当業者であれば、本明細書を精査するとこのような実施形態の特徴及び態様、並びにその他がより理解されるであろう。
【００１１】
添付図の参照を含む本明細書の残りの部分において、当業者にとって最良の形態を含む本発明の完全且つ有効な開示をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の少なくとも１つの実施形態を組み込むことができる例示的なガスタービンの機能的概念図。
【図２】本開示の種々の実施形態を組み込むことができる例示的なロータブレードの斜視図。
【図３】本発明の１つの実施形態による、図２に示す例示的なロータブレードの上面図。
【図４】本発明の種々の実施形態による、図２及び３に示すロータブレードの側面図。
【図５】本発明の１つの実施形態による例示的な後縁冷却通路の軸方向断面図。
【図６】本発明の１つの実施形態による例示的な後縁冷却通路の軸方向断面図。
【図７】本発明の１つの実施形態による例示的な後縁冷却通路の側面断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
ここで、その１つ又はそれ以上の実施例が添付図面に例示されている本発明の実施形態について詳細に説明する。詳細な説明では、図面中の特徴部を示すために参照符号及び文字表示を使用している。本発明の同様の又は類似した要素を示すために、図面及び説明において同様の又は類似した表示を使用している。本明細書で使用される用語「第１」、「第２」、及び「第３」は、ある構成要素を別の構成要素と区別するために同義的に用いることができ、個々の構成要素の位置又は重要性を意味することを意図したものではない。用語「上流」及び「下流」は、流体通路における流体流れに対する相対的方向を指す。例えば、「上流」は、流体がそこから流れる方向を指し、「下流」は流体がそこに向けて流れ込む方向を指す。用語「半径方向」は、特定の構成要素の軸方向中心線に対して実質的に直交する相対方向を指し、用語「軸方向」は、特定の構成要素の軸方向中心線に対して実質的に平行な及び／又は同軸上に位置合わせされた相対方向を指す。
【００１４】
各実施例は、本発明の限定ではなく、例証として提供される。実際に、本発明の範囲又は技術的思想から逸脱することなく、種々の修正形態及び変形形態を本発明において実施できることは、当業者であれば理解されるであろう。例えば、１つの実施形態の一部として例示され又は説明される特徴は、別の実施形態に使用して更に別の実施形態を得ることができる。従って、本発明は、そのような修正及び変形を特許請求の範囲及びその均等物の技術的範囲内に属するものとして保護することを意図している。本明細書では産業用又は地上設置型のガスタービンが図示され説明されたが、本明細書で図示され説明される本発明は、請求項において特に指定のない限り、産業用又は地上設置型のガスタービンに限定されない。例えば、本明細書に記載の発明は、限定されるものではないが、蒸気タービン、航空機ガスタービン、又は船舶ガスタービン等の任意のタイプのタービンに用いることができる。
【００１５】
同じ参照符号が同じ構成要素を指す各図面を参照すると、図１は、本発明の種々の実施形態を組み込むことができる例示的なガスタービン１０を示す。図示のように、ガスタービン１０は、圧縮機セクション１２と、該圧縮機セクション１２の下流に配置された１つ又はそれ以上燃焼器１６を有する燃焼セクション１４と、該燃焼セクション１４の下流に配置されたタービン２０を有するタービンセクション１８とを含む。一般に、タービン２０は、ロータシャフト２４に相互接続又は結合された多列又は多段のロータブレード２２を含む。連続する列の固定ベーン２６は、連続する列の各ロータブレード２０の間でタービン２０の内部に配置される。ケーシング２８は、固定ベーン及びタービンブレードの各列を取り囲み、少なくとも部分的にタービン２０を通るガス通路を規定する。
【００１６】
作動時、空気等の作動流体３０は、圧縮機セクション１２の圧縮機３２に流入する。作動流体３０は、圧縮機３２を通って燃焼セクション１４の燃焼器１６に送られる際に漸進的に圧縮され、圧縮作動流体３４は燃焼器１６に供給される。燃料は、各燃焼器１６の内部で圧縮作動流体３４と混合されて、混合気は燃焼して高温高速の燃焼ガス３６が発生する。燃焼ガス３６は、燃焼器１６から第１列の固定ベーン２６を横切ってタービン２０に送られる。熱エネルギ及び／又は運動エネルギは、ロータブレード２２によって燃焼ガス３６から抽出され、結果的にロータシャフト２４が回転する、
図２は、本開示の種々の実施形態に組み込むことができ、図１に示すロータブレード２２に取って代わることが意図された例示的なロータブレード１００の斜視図を提示する。図２に示すように、全体的に、ロータブレード１００は、取付け部分１０２と、該取付け部分１０２の半径方向外側部分１０６から半径方向外向きに延びる翼形部分１０４とを含む。１つの実施形態において、ロータブレード１００は、取付け部分１０２と翼形部分１０４との間に形成されたプラットフォーム部分１０８を含む。
【００１７】
１つの実施形態において、取付け部分１０２は、取付け本体１１０を備える。取付け本体１１０は、ロータブレードをロータシャフト２４（図１）に相互接続又は固定するように形成されている。例えば、図２に示すように、取付け本体１１０の一部は、ロータシャフト２４に形成されたもみの木型ダブテールスロット（図示せず）に相補的なもみの木型又はダブテールプロフィールを有する。１つの実施形態において、取付け本体１１０は、ロータブレード１００のシャンク部分１１２を含むか又は定めることができる。本実施形態において、シャンク部分１１２は、圧縮機３２（図１）から供給される圧縮作動流体３４の一部といった冷却剤を収容するためのポケット１１４を含む及び／又は定めることができる。
【００１８】
図３は、本発明の１つの実施形態による、図２に示す例示的なロータブレード１００の上面図を提示する。図２及び３に示すように、全体的には、翼形部分１０４は、翼形本体１１６を含む。翼形本体１１６は、前縁１１８及び後縁１２０を定める。図３に示すように、翼形本体１１６は、正圧側面１２２及び反対の負圧側面１２４を定める。前縁１１８、後縁１２０、正圧側面１２２、及び負圧側面１２４は、協働してキャンバ線１２６を定める。キャンバ線１２６は、長軸１２８及び該長軸１２８に直交する短軸１３０を定める。
【００１９】
図２に示すように、翼形本体１１６は、取付け部分１０２及び／又はプラットフォーム１０８との交差部に定められた根元部分１３２を含む。図示のように、翼形本体１１６は、半径方向１３４に、又はプラットフォーム１０８及び／又は取付け部分１０２から半径方向外向きに延びる。翼形本体１１６は、プラットフォーム１０８及び／又は取付け部分１０２に対して実質的に半径方向に延びることができるので、本明細書では半径方向１３４からの偏角が想定されることを理解されたい。また、図２及び３に示すように、翼形本体１１６は、半径方向遠位端１３８（図２）に形成された先端部分１３６を含む。
【００２０】
図４は、本発明の種々の実施形態によるロータブレード１００の側面図である。図４に示すように、取付け本体１１０は、冷却剤供給源からの冷却剤１４０を収容するように構成されている。例えば、冷却剤１４０は、圧縮機３２からの又は別の冷却剤供給源からの圧縮作動流体３４（図１）の一部を含むことができる。図４に示すように、１つ又はそれ以上の冷却通路入口１４２は、取付け本体１１０に沿って形成することができ、冷却剤供給源と流体連通する。１つの実施形態において、冷却通路入口１４２の少なくとも１つは、ポケット１１４に沿って形成することができる。
【００２１】
種々の実施形態において、図４に示すように、取付け本体１１０及び翼形本体１１６は、内部を実質的に半径方向に延びる少なくとも１つの主冷却通路１４４を定める。１つの実施形態において、取付け本体１１０及び翼形本体１１６は、内部を実質的に半径方向に延びる複数の主冷却通路１４４を定める。ここで、主冷却通路１４４の各々は、取付け本体１１０及び翼形本体１１６の内部に形成され、冷却通路入口１４０から受け入れた冷却剤１４０を単独かつ独立して収容できる。換言すると、複数の主冷却通路１４４が形成される場合、主冷却通路１４４は、相互に流体的に切り離される、つまり流体的に連通していない。
【００２２】
１つの実施形態において、図３及び４に示すように、主冷却通路１４４の各々は、翼形本体の先端部分１３６に沿って配置された冷却流出口１４６を備える。このようにして、主冷却通路１４４は、冷却剤１４０が冷却通路入口１４２から取付け本体１１０、翼形本体１１６を通って先端部分１３６から出て結果的に翼形本体１１６を冷却する、流体連通をもたらす。
【００２３】
１つの実施形態において、主冷却通路１４４は、翼形本体１１６の任意の１つ又はそれ以上の所定の半径方向位置において実質的に非円形の断面形状１４８を有するように形成することができる。この非円形形状によって、主冷却通路１４４の長い周長及び大きな断面積が可能になり、翼形本体１１６を製造容易性及び構造的完全性を維持するのに必要な厚さを越えて厚くするという犠牲を払いことなく、大きな熱伝達率がもたらされる。
【００２４】
主冷却通路１４４が非円形の場合、主冷却通路１４４は、限定されるものではないが、楕円形さもなければ他の細長い形状を含む種々の形状とすることができる。主冷却通路１４４は、規則的に又は不規則に丸くすること又は角度を付けることができる。主冷却通路１４４は、所定に軸に関して対称とすること又は任意の所定の軸に関して非対称とすることができる。図３に示すように、主冷却通路１４４は、正圧側面１２２及び負圧側面１２４の局所プロフィールを模倣するプロフィールを有する細長い側壁部１５０で定めることができ、側壁部１５０は細長く、製造容易性及び構造的完全性を維持するのに必要な厚さに等しいか又はそれよりも大きな厚さとなっている。同様に、主冷却通路１４４は、翼形本体１１６の軸方向で又は主軸に沿ってその円周方向よりも長くすること及び／又はキャンバ線１２６に対して１よりも大きな又は小さなアスペクト比を有することができる。
【００２５】
主冷却通路１４４の実質的な非円形部は、局部に制限すること、主冷却通路１４４の一部の半径方向長さに沿って延びること、又は主冷却通路１４４の全ての半径方向長さに沿って延びることができる。このようにして、主冷却通路１４４の実質的な非円形によって促進される高い熱伝達率が、翼形本体１１６の長さの一部だけで又は翼形本体１１６の全長に沿う部分でもたらされる。
【００２６】
種々の実施形態において、図３及び４に示すように、ロータブレード１００は、翼形本体１１６の内部に定められた少なくとも１つの後縁冷却通路１５２を含む。特定の実施形態において、ロータブレード１００は、複数の後縁冷却通路１５２を含む。図２、３、及び４に示すように、後縁冷却通路１５２の各々は、翼形本体１１６の後縁１２０に沿って形成される冷却剤出口１５４で終端する。
【００２７】
図４に示すように、後縁冷却通路１５２の各々は、主冷却通路１４４の少なくとも１つと流体連通する。１つの実施形態において、主冷却通路１４４は、翼形本体１１６の内部で、前縁１１８の近くに形成された前方主冷却通路１５６と、後縁１２０の近くに形成された後方主冷却通路１５８と、前方主冷却通路１５６と後方主冷却通路１５８との間に形成された中間主冷却通路１６０とを備える。１つの実施形態において、後縁冷却通路１５２の少なくとも１つは後方主冷却通路１５８と流体連通する。１つの実施形態において、後縁冷却通路１５２の少なくとも１つは前方主冷却通路１５６と流体連通する。１つの実施形態において、後縁冷却通路１５２の少なくとも１つは中間主冷却通路１６０と流体連通する。
【００２８】
１つの実施形態において、図４に示すように、後縁冷却通路１５２の少なくとも１つは、翼形本体１１６の先端部分１３６の近くの後縁１２０の半径方向上側部又は外側部に沿って形成される。例えば、１つの実施形態において、後縁冷却通路１５２の少なくとも一部は、プラットフォーム部分１０８から測定した場合、ロータブレード１００の全半径方向高さ１６４に対する翼形本体１１６の上半分１６２に沿って形成される。１つの実施形態において、後縁冷却通路１５２の少なくとも一部は、翼形本体１１６の全半径方向高さ１６４に対する翼形本体１１６の上四半分１６６に沿って形成される。
【００２９】
図５及び６は、本発明の１つの実施形態による、翼形本体１１６の主軸１２８に沿って見た例示的な後縁冷却通路１５２の軸方向断面図である。１つの実施形態において、後縁冷却通路１５２の少なくとも１つは、翼形本体１１６の軸方向中心線又はキャンバ線１２６及び／又は主軸１２８に対して、翼形本体１１６の任意の１つ又はそれ以上の所定の軸方向位置において実質的に非円形の断面形状１６８をもつように定めることができる。この非円形形状１６８によって、後縁冷却通路１５２の長い周長及び大きな断面積が可能になり、翼形本体１１６を製造容易性及び構造的完全性を維持するのに必要な厚さを越えて厚くするという犠牲を払いことなく、大きな熱伝達率がもたらされる。
【００３０】
後縁冷却通路１５２が非円形の場合、後縁冷却通路１５２は、限定されるものではないが、楕円形さもなければ他の細長い形状を含む種々の形状とすることができる。後縁冷却通路１５２は、規則的に又は不規則に丸くすること又は角度を付けることができる。後縁冷却通路１５２は、所定に軸に関して対称とすること又は任意の所定の軸に関して非対称とすることができる。後縁冷却通路１５２は、図５に示すように、翼形本体の正圧側面１２２と負圧側面１２４との間で後縁１２０に沿って延びる弓状側壁部１５０で定めることができる。１つの実施形態において、図６に示すように、後縁冷却通路１５２は、翼形本体１１６の根元部分１３２及び先端部分１３２の方向に後縁１２０に沿って延びる弓状側壁部１５０で定めることができる。後縁冷却通路１５２の実質的な非円形部は、局部に制限すること、後縁冷却通路１５２の一部の軸方向長さ又は主軸長さに沿って延びること、又は後縁冷却通路１５２の全ての軸方向長さ又は主軸長さに沿って延びることができる。
【００３１】
図７は、本発明の１つの実施形態による例示的な後縁冷却通路１５２の側面断面図を提示する。図７に示すように、タービュレータ１７０又は流れ特徴部は、後縁冷却通路１５２の内部に形成されるか又は配置されている。複数の後縁冷却通路１５２が存在する特定の実施形態において、後縁冷却通路１５２の少なくとも一部は、タービュレータ１７０又は流れ特徴部を含む。タービュレータ１７０によって、後縁冷却通路１５２は、所定の軸方向位置又は翼形本体１１６の主軸１２８の沿った位置で実質的に非円形断面形状をもつことができ、他の所定の軸方向位置又は翼形本体１１６の主軸１２８の沿った位置で実質的に円形断面形状をもつことができる。
【００３２】
タービュレータ１７０、より一般的には、タービュレータ１７０は配置される後縁冷却通路１５２の乱流発生セクションは、翼形本体１１６の熱伝達を高めるように作用することができる。乱流は、後縁冷却通路１５２を通る冷却剤１４０の流れを傾かせるように作用し、その結果、大きな局所熱伝達係数をもった境界層が再開する。乱流は、後縁冷却通路１５２の全周に又は一部のセクションに沿うことができ、さらに翼形本体１１６の部品寿命を延ばすこと及び冷却流の所要量を低減することができる。タービュレータ１７０は、電界加工（ＥＣＭ）、レーザーカット、及び／又は追加の製造プロセス等の種々のプロセスで形成することができる。
【００３３】
タービュレータ１７０は、後縁冷却通路１５２の内部の単一の構成要素とすること、又は複数とすることができる。タービュレータ１７０が複数ある場合、一連のタービュレータ１７０を後縁冷却通路１５２の長さに沿って軸方向に配列することができる。
【００３４】
本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、更に、あらゆる当業者があらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること並びにあらゆる包含の方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００３５】
１０  ガスタービン
１２  圧縮機セクション
１４  燃焼セクション
１６  燃焼器
１８  タービンセクション
２０  タービン
２２  ロータブレード
２４  ロータシャフト
２６  固定ベーン
２８  外側ケーシング
３０  作動流体
３２  圧縮機
３４  圧縮作動流体
３６  燃焼ガス
１００  ロータブレード
１０２  取付け部分
１０４  翼形部分
１０６  半径方向外側部分
１０８  プラットフォーム部分
１１０  取付け本体
１１２  シャンク
１１４  ポケット
１１６  翼形本体
１１８  前縁
１２０  後縁
１２２  正圧側面
１２４  負圧側面
１２６  キャンバ線
１２８  長軸
１３０  短軸
１３２  根元部分
１３４  半径方向
１３６  先端部分
１３８  半径方向遠位端
１４０  冷却剤
１４２  冷却通路入口
１４４  主冷却通路
１４６  冷却流出口
１４８  非円形形状
１５０  細長い側壁部
１５２  後縁冷却通路
１５４  冷却剤出口
１５６  前方主冷却通路
１５８  後方主冷却通路
１６０  中間主冷却通路
１６２  上半分
１６４  半径方向高さ
１６６  上四半分
１６８  非円形形状
１７０  タービュレータ
【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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【外国語明細書】
2015224640000001.pdf