(57)【要約】【課題】翼形部を通るクーラント流を増加又は強化すること。【解決手段】ロータブレードは、翼形部を含む。翼形部は、根元から先端までスパン方向で且つ前縁と後縁との間で半径方向外向きに延びる正圧側壁及び負圧側壁を含む。先端は、先端フロアと、複数のクーラント出口と、先端フロアから半径方向外向きに延びる正圧側部分及び負圧側部分を有する先端レールと、を含む。冷却通路は、翼形部内に囲まれて、クーラント出口のうちの１又はそれ以上と流体連通している。バッフルが、先端フロア全体を横断して正圧側部分から負圧側部分まで半径方向外向きに延びて第１の先端ポケット及び第２の先端ポケットを定める。スロットが先端レールの負圧側部分に沿って配置され、第１又は第２の先端ポケットのうちの１つから外への流体連通をもたらし、対応する先端ポケット内の圧力を低減する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータブレード（２８）であって、
根元（４８）から先端（５０）までスパン方向で且つ前縁（５２）と後縁（５４）との間で翼弦方向でプラットフォーム（４２）から半径方向外向きに延びる正圧側壁（４４）及び負圧側壁（４６）を含む翼形部（４０）を備え、
前記先端が、先端フロア（６２）と、該先端フロア（６２）に沿って配置される複数のクーラント出口（６４）とを含み、前記先端が更に、前記先端フロア（６２）から半径方向外向きに延びる先端レール（６６）を含み、前記先端レール（６６）が、前記前縁（５２）及び後縁（５４）にて連結される正圧側部分（６８）及び負圧側部分（７０）を有し、
前記ロータブレード（２８）が更に、
クーラントを通過させるために前記翼形部内に囲まれて、前記クーラント出口（６４）のうちの１又はそれ以上と各々が流体連通した複数の冷却通路（５６）と、
前記先端フロア全体にわたって前記正圧側部分（６８）から前記負圧側部分（７０）まで半径方向外向きに延びて第１の先端ポケット（７４）及び第２の先端ポケット（７６）を定めるバッフル（７２）と、
前記先端レールの負圧側部分に沿って配置され、前記第１又は第２の先端ポケットのうちの１つから外への流体連通をもたらすスロット（８２）と、
を含む、ロータブレード（２８）。
【請求項２】
前記スロット（８２）が、前記先端フロア（６２）から半径方向外向きに延びる、請求項１に記載のロータブレード（２８）。
【請求項３】
前記クーラント出口（６４）の少なくとも１つが、前記第１の先端ポケット（７４）内で前記先端フロア（６２）に沿って配置される、請求項１に記載のロータブレード（２８）。
【請求項４】
前記クーラント出口（６４）の少なくとも１つが、前記第２の先端ポケット（７６）内で前記先端フロア（６２）に沿って配置される、請求項１に記載のロータブレード（２８）。
【請求項５】
前記バッフル（７２）内に形成される開口（９６）を更に備え、前記開口（９６）が、前記第１の先端ポケット（７４）と前記第２の先端ポケット（７６）との間の流体連通を提供する、請求項１に記載のロータブレード（２８）。
【請求項６】
前記バッフル（７２）は、前記クーラントの一部が前記バッフルの上部（９８）を越えて隣接する先端ポケット内に流入できるように構成されている、請求項１に記載のロータブレード（２８）。
【請求項７】
前記先端フロア全体にわたって前記正圧側部分（６８）から前記負圧側部分（７０）まで半径方向外向きに延びて第３の先端ポケット（９２）を定める二次バッフル（９０）を更に備える、請求項１に記載のロータブレード（２８）。
【請求項８】
前記先端レール（６６）の負圧側部分（７０）に沿って配置され、前記第３の先端ポケット（９２）から外への流体連通をもたらすスロット（９４）を更に備える、請求項７に記載のロータブレード（２８）。
【請求項９】
ロータブレード（２８）を通るクーラント流を促進させるシステムであって、
加圧されたクーラントを前記ロータブレード（２８）に沿って形成された冷却通路入口（６０）に供給するクーラント供給源を備え、
前記ロータブレード（２８）が、
ロータシャフト（２４）と相互接続可能であり且つ前記冷却通路入口（６０）のうちの少なくとも１つを形成する装着主部（３８）を有する装着部（３６）と、
根元（４８）から先端（５０）までスパン方向で且つ前縁（５２）と後縁（５４）との間で翼弦方向でプラットフォーム（４２）から半径方向外向きに延びる正圧側壁（４４）及び負圧側壁（４６）を有する、前記装着部に結合された翼形部（４０）と、
を含み、
前記先端が、先端フロア（６２）と、該先端フロア（６２）に沿って配置される複数のクーラント出口（６４）とを含み、前記先端が更に、前記先端フロア（６２）から半径方向外向きに延びる先端レール（６６）を含み、前記先端レール（６６）が、前記前縁（５２）及び後縁（５４）にて連結される正圧側部分（６８）及び負圧側部分（７０）を有し、
前記ロータブレード（２８）が更に、
前記翼形部に通過してクーラントを送るために前記翼形部内に囲まれて、前記クーラント入口のうちの１又はそれ以上と各々が流体連通した複数の冷却通路（５６）と、
前記先端フロア全体にわたって前記正圧側部分（６８）から前記負圧側部分（７０）まで半径方向外向きに延びて第１の先端ポケット（７４）及び第２の先端ポケット（７６）を定めるバッフル（７２）と、
前記先端レールの負圧側部分に沿って配置され、前記第１又は第２の先端ポケットのうちの１つから外への流体連通をもたらすスロット（８２）と、
を含む、システム。
【請求項１０】
前記スロット（８２）が、前記先端フロア（６２）から半径方向外向きに延びる、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記クーラント出口（６４）の少なくとも１つが、前記第１の先端ポケット（７４）内で前記先端フロア（６２）に沿って配置され、前記クーラント出口（６４）の少なくとも１つが、前記第２の先端ポケット（７６）内で前記先端フロア（６２）に沿って配置される、請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記バッフル（７２）内に形成されるクーラント開口を更に備え、前記クーラント開口が、前記第１の先端ポケット（７４）と前記第２の先端ポケット（７６）との間の流体連通を提供する、請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
前記バッフル（７２）は、前記クーラントの一部が前記バッフルの上部（９８）を越えて隣接する先端ポケット内に流入できるように構成されている、請求項９に記載のシステム。
【請求項１４】
前記先端フロア全体にわたって前記正圧側部分（６８）から前記負圧側部分（７０）まで半径方向外向きに延びて第３の先端ポケット（９２）を定める二次バッフル（９０）を更に備える、請求項９に記載のシステム。
【請求項１５】
前記先端レール（６６）の負圧側部分（７０）に沿って配置され、前記第３の先端ポケット（９２）から外への流体連通をもたらす二次スロットを更に備える、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
ガスタービン（１０）であって、
圧縮機と、
前記圧縮機から下流側に配置された燃焼器と、
前記燃焼器から下流側に配置されたタービンと、
を備え、前記タービンが、前記タービンを貫通して軸方向に延びるロータシャフト（２４）と、前記ロータシャフトを円周方向に囲んで間に高温ガス経路を定める外側ケーシング（３０）と、前記ロータシャフトに相互接続されてロータブレード（２８）の段を定める複数のロータブレード（２８）と、を含み、
前記各ロータブレード（２８）が、
ロータシャフト（２４）と相互接続可能であり且つ前記冷却通路入口（６０）のうちの少なくとも１つを形成する装着主部（３８）を有する装着部（３６）と、
根元（４８）から先端（５０）までスパン方向で且つ前縁（５２）と後縁（５４）との間で翼弦方向でプラットフォーム（４２）から半径方向外向きに延びる正圧側壁（４４）及び負圧側壁（４６）を有する、前記装着部に結合された翼形部（４０）と、
を含み、
前記先端が、先端フロア（６２）と、該先端フロア（６２）に沿って配置される複数のクーラント出口（６４）とを含み、前記先端が更に、前記先端フロア（６２）から半径方向外向きに延びる先端レール（６６）を含み、前記先端レール（６６）が、前記前縁（５２）及び後縁（５４）にて連結される正圧側部分（６８）及び負圧側部分（７０）を有し、
前記ロータブレード（２８）が更に、
前記翼形部に通過してクーラントを送るために前記翼形部内に囲まれて、前記クーラント入口のうちの１又はそれ以上と各々が流体連通した複数の冷却通路（５６）と、
前記先端フロア全体を横断して前記正圧側部分（６８）から前記負圧側部分（７０）まで半径方向外向きに延びて第１の先端ポケット（７４）及び第２の先端ポケット（７６）を定めるバッフル（７２）と、
を含み、前記少なくとも１つのクーラント出口（６４）が前記第１の先端ポケット（７４）内で前記先端フロア（６２）に沿って配置され、前記クーラント出口（６４）の少なくとも１つが、前記第２の先端ポケット（７６）内で前記先端フロア（６２）に沿って配置され、
前記ロータブレード（２８）が更に、
前記先端レールの負圧側部分に沿って配置され、前記第１又は第２の先端ポケットのうちの１つから外への流体連通をもたらすスロット（８２）と、
を含む、ガスタービン（１０）。
【請求項１７】
前記スロット（８２）が、前記先端フロア（６２）から半径方向外向きに延びる、請求項１６に記載のガスタービン（１０）。
【請求項１８】
前記バッフル内に形成されたスロット（９６）を更に備え、該スロット（９６）が、前記第１の先端ポケット（７４）と前記第２の先端ポケット（７６）との間の流体連通を提供する、請求項１６に記載のガスタービン（１０）。
【請求項１９】
前記バッフル（７２）は、前記クーラントの一部が前記バッフルの上部（９８）を越えて隣接する先端ポケット内に流入できるようなサイズにされている、請求項１６に記載のガスタービン（１０）。
【請求項２０】
前記先端フロア全体にわたって前記正圧側部分（６８）から前記負圧側部分（７０）まで半径方向外向きに延びて第３の先端ポケット（９２）を定める二次バッフル（９０）を更に備え、前記先端レール（６６）の負圧側部分（７０）に沿って二次スロットが配置され、該二次スロットが、前記第３の先端ポケット（９２）から外への流体連通をもたらす、請求項１６に記載のガスタービン（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体的に、タービンのロータブレードに関する。より詳細には、本発明は、ロータブレードを通るクーラント流を促進するよう構成された先端を有するロータブレードに関する。
【背景技術】
【０００２】
空気を吸い込むターボ機械（例えば、ガスタービン）において、空気は圧縮機によって加圧された後、燃料と混合されて環状列の燃焼器内で点火され、高温の燃焼ガスを発生する。高温ガスは、各燃焼器から移行部品を通り、環状高温ガス経路に沿って流れるようになる。タービン段は通常、高温ガス経路に沿って配置され、高温ガスが第１段ノズル及びロータブレードにわたって流れ、次いで、後続のタービン段のノズル及びロータブレードにわたって流れる。ロータブレードは、タービンロータシャフトに結合された複数のロータディスクに固定することができ、各ロータディスクは、ロータシャフトに装着される。ロータブレードは一般に、実質的に平坦なプラットフォームから半径方向外向きに延びる翼形部と、ロータブレードをロータディスクのうちの１つに固定するためプラットフォームから半径方向内向きに延びる装着部とを含む。翼形部の先端は通常、先端とシュラウドとの間に小さなクリアランスギャップが定められるようにタービンの固定シュラウド又はシールから半径方向内向きに離間して配置される。加圧空気のようなクーラントを翼形部に通すために、複数の冷却通路が翼形部内に定められる。特定の構成において、クーラントを先端において冷却通路から外に送るために、先端に沿って複数のクーラント出口が定められる。
【０００３】
冷却通路を通るクーラントの流れは、主として、クーラントの供給圧力と、クーラント出口又はその直ぐ下流側にある翼形部先端にて通常形成される静圧との間の圧力差により引き起こされる。例えば、空力負荷最適化、作動速度の低下、及び／又はタービン負荷要件の変化に起因して、供給圧力が低すぎる場合には、冷却流の要求に適合するために静圧の低下又は減少が必要となる。従って、翼形部を通るクーラント流を増加又は強化するために、先端において低下又は減少した静圧を提供するロータブレード先端設計の改善が有用となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第８，５００，３９６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の態様及び利点は、以下の説明において記載され、又は、本説明から明らかにすることができ、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。
【０００６】
本発明の１つの実施形態は、翼形部を有するロータブレードである。翼形部は、根元から先端までスパン方向で且つ前縁と後縁との間で翼弦方向でプラットフォームから半径方向外向きに延びる正圧側壁及び負圧側壁を含む。先端は、先端フロアと、該先端フロアに沿って配置される複数のクーラント出口とを含む。先端は更に、先端フロアから半径方向外向きに延びる先端レールを含む。先端レールは、前縁及び後縁にて連結される正圧側部分及び負圧側部分を有する。複数の冷却通路が、クーラントを通過させるために翼形部内に囲まれる。各冷却通路又は冷却通路の少なくとも一部は、クーラント出口のうちの１又はそれ以上と流体連通している。バッフルは、先端フロア全体にわたって正圧側部分から負圧側部分まで半径方向外向きに延びて第１の先端ポケット及び第２の先端ポケットを定める。スロットは、先端レールの負圧側部分に沿って配置され、第１又は第２の先端ポケットのうちの１つから外への流体連通をもたらす。
【０００７】
本発明の別の実施形態は、ロータブレードを通るクーラント流を促進させるシステムである。本システムは、加圧されたクーラントをロータブレードに沿って形成された冷却通路入口に供給するクーラント供給源を含む。ロータブレードは、装着主部を有する装着部を含む。装着主部は、ロータシャフトと相互接続可能である。冷却通路入口のうちの少なくとも１つは、装着主部により形成される。翼形部は、装着部から半径方向外向きに延び、根元から先端までスパン方向で且つ前縁と後縁との間で翼弦方向でプラットフォームから半径方向外向きに延びる正圧側壁及び負圧側壁を含む。先端は、先端フロアと、該先端フロアに沿って配置される複数のクーラント出口とを含む。先端は更に、先端フロアから半径方向外向きに延びる先端レールを含む。先端レールは、前縁及び後縁にて連結される正圧側部分及び負圧側部分を含む。複数の冷却通路は、翼形部に通過してクーラントを送るために該翼形部内に囲まれる。各冷却通路は、クーラント入口のうちの１又はそれ以上と各々が流体連通している。バッフルは、先端フロア全体を横断して正圧側部分から負圧側部分まで半径方向外向きに延びて第１の先端ポケット及び第２の先端ポケットを定める。スロットは、先端レールの負圧側部分に沿って配置され、第１又は第２の先端ポケットのうちの１つから外への流体連通をもたらす。
【０００８】
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、圧縮機と、圧縮機から下流側に配置された燃焼器と、燃焼器から下流側に配置されたタービンと、を含む。タービンは、タービンを貫通して軸方向に延びるロータシャフトを含む。外側ケーシングは、ロータシャフトを円周方向に囲んで間に高温ガス経路を定める。複数のロータブレードは、ロータシャフトに相互接続されて、全体としてロータブレードの段を定める。各ロータブレードは、装着主部を有する装着部を含む。装着主部は、ロータシャフトと相互接続可能であり、冷却通路入口のうちの少なくとも１つは、装着主部内に形成される。ロータブレードが更に、装着部に結合されて、根元から先端までスパン方向で且つ前縁と後縁との間で翼弦方向でプラットフォームから半径方向外向きに延びる正圧側壁及び負圧側壁を有する翼形部を含む。先端は、先端フロアと、該先端フロアに沿って配置される複数のクーラント出口とを含む。先端は更に、先端フロアから半径方向外向きに延びる先端レールを含む。先端レールは、前縁及び後縁にて連結される正圧側部分及び負圧側部分を含む。複数の冷却通路は、翼形部に通過してクーラントを送るために該翼形部内に囲まれる。各冷却通路は、クーラント入口のうちの１又はそれ以上と流体連通している。バッフルは、先端フロア全体を横断して正圧側部分から負圧側部分まで半径方向外向きに延びて第１の先端ポケット及び第２の先端ポケットを定める。少なくとも１つのクーラント出口は、第１の先端ポケット内で先端フロアに沿って配置され、該クーラント出口の少なくとも１つが、第２の先端ポケット内で先端フロアに沿って配置される。スロットは、先端レールの負圧側部分に沿って配置され、第１又は第２の先端ポケットのうちの１つから外への流体連通をもたらす。
【０００９】
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。
【００１０】
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】
【００１１】
【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図。
【図２】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ロータブレードの斜視図。
【図３】本発明の少なくとも１つの実施形態による、例示的なロータブレードの先端の拡大斜視図。
【図４】図３に示した例示的なロータブレード先端の拡大上面図。
【図５】本発明の少なくとも１つの実施形態による、例示的なロータブレードの拡大斜視図。
【図６】本発明の少なくとも１つの実施形態による、例示的なロータブレードの拡大斜視図。
【図７】本発明の少なくとも１つの実施形態による、例示的なロータブレードの拡大斜視図。
【図８】本発明の少なくとも１つの実施形態による、例示的なロータブレードの拡大斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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る方向を指す。用語「半径方向」は、特定の構成要素の軸方向中心線に実質的に垂直な相対方向を指し、用語「軸方向」は、特定の構成要素の軸方向中心線に実質的に平行な及び／又は同軸に整列された相対方向を指す。
【００１３】
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、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、別の実施形態で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、このような修正形態及び変形形態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、本明細書に記載される本発明は、限定ではないが、蒸気タービン、航空機ガスタービン又は船舶用ガスタービンを含む、あらゆるタイプのタービンで用いることができる。
【００１４】
ここで図面を参照すると、図１は、ガスタービン１０の１つの実施形態の概略図を示す。ガスタービン１０は、一般に、入口セクション１２と、該入口セクション１２の下流側に配置される圧縮機セクション１４と、該圧縮機セクション１４の下流側に配置される燃焼器セクション１６内の複数の燃焼器（図示せず）と、燃焼器セクション１６の下流側に配置されるタービンセクション１８と、タービンセクション１８の下流側に配置される排気セクション２０とを含む。加えて、ガスタービン１０は、圧縮機セクション１４とタービンセクション１８との間に結合される１又はそれ以上のシャフト２２を含むことができる。
【００１５】
タービンセクション１８は、一般に、複数のロータディスク２６（その１つが図示されている）と、各ロータディスク２６から半径方向外向きに延びて相互接続されている複数のロータブレード２８とを有するロータシャフト２４を含むことができる。次いで、各ロータディスク２６は、タービンセクション１８を貫通して延びるロータシャフト２４の一部に結合することができる。タービンセクション１８は更に、ロータシャフト２４及びロータブレード２８を円周方向に囲む外側ケーシング３０を含み、これによりタービンセクション１８を通る高温ガス経路３２が少なくとも部分的に定められる。
【００１６】
作動中、空気などの作動流体は、入口セクション１２を通って圧縮機セクション１４に流入し、ここで空気が漸次的に加圧され、従って、加圧空気を燃焼セクション１６の燃焼器に提供する。加圧空気は、燃料と混合されて各燃焼器内で燃焼され、高温の燃焼ガス３４を生成する。高温の燃焼ガス３４は、高温ガス経路３２を通って燃焼器セクション１６からタービンセクション１８まで流れ、ここでエネルギー（運動及び／又は熱）が高温ガス３４からロータブレード２８に伝達され、従って、ロータシャフト２４が回転を生じるようになる。次いで、機械的回転エネルギーを用いて圧縮機セクション１４に動力を供給し、電気を発生させることができる。タービンセクション１８から出た高温の燃焼ガス３４は、排気セクション２０を介してガスタービン１０から排出することができる。
【００１７】
図２は、本発明の１又はそれ以上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２８の斜視図である。
【００１８】
図２に示すように、ロータブレード２８は一般に、装着主部３８を有する装着又はシャンク部３６と、実質的に平坦なプラットフォーム４２から実質的に半径方向外向きに延びる翼形部４０とを含む。プラットフォーム４２は一般に、タービンセクション１８（図１）の高温ガス経路３２を通って流れる高温の燃焼ガス３４に対する半径方向内向き境界として機能する。図２に示すように、装着又はシャンク部３６の装着主部３８は、プラットフォーム４２から半径方向内向きに延びることができ、相互接続してロータブレード２８をロータディスク２６に固定するよう構成された根元構造体（ダブテールのような）を含むことができる。
【００１９】
翼形部４０は、正圧側壁４４と、対向する負圧側壁４６とを含む。正圧側壁４４及び負圧側壁４６は、翼形部４０とプラットフォーム４２との間の交差部に定めることができる翼形部４０の根元４８から翼形部４０の先端５０まで、スパン方向でプラットフォーム４２から実質的に半径方向外向きに延びる。正圧側壁４４及び負圧側壁４６は、翼形部４０の前縁５２と後縁５４との間で翼弦方向に延びる。正圧側壁４４は一般に、翼形部４０の空力的凹状外面を含む。同様に、負圧側壁４６は一般に、翼形部４０の空力的凸状外面を定めることができる。先端５０は、根元と半径方向の反対側に配置される。従って、先端５０は一般に、ロータブレード２８の半径方向最外部を定めることができ、すなわち、ガスタービン１０の固定シュラウド又はシール（図示せず）に隣接して位置付けるよう構成することができる。
【００２０】
図２に示すように、複数の冷却通路５６（図２において破線で示される）は、翼形部４０内で囲まれて、クーラント５８を正圧側壁４４と負圧側壁４６との間で翼形部４０を通って送り、従って、対流冷却を提供する。クーラント５８は、翼形部４０を冷却するため、圧縮機セクション１４（図１）からの加圧空気の一部、及び／又は蒸気もしくは他の何れかの好適な流体又はガスを含むことができる。ロータブレード２８に沿って１又はそれ以上の冷却通路入口６０が配置される。１つの実施形態において、１又はそれ以上の冷却通路入口６０は、装着主部３８内に、又は装着主部３８に沿って、或いは装着主部３８によって形成される。冷却通路入口６０は、少なくとも１つの対応する冷却通路５６と流体連通している。
【００２１】
図３は、本発明の１つの実施形態による、図２に示すような翼形部４０の先端５０の拡大斜視図である。図３及び図４に示すように、先端５０は先端フロア６２を含む。先端フロア６２は一般に、翼形部４０の正圧側壁４４と負圧側壁４６の間、並びに前縁５２と後縁５４の間に延びる。複数のクーラント出口６４が先端フロア６２に沿って配置される。各冷却通路５６（図２）は、クーラント出口６４の少なくとも１つと流体連通している。
【００２２】
図３に示すように、先端レール６６が、先端フロア６２から半径方向外向きに延びる。先端レール６６は、正圧側部分６８及び負圧側部分７０を含む。正圧側部分６８は、先端フロア６２の外周に沿って延び、全体として正圧側壁４４と輪郭が共形となる。負圧側部分７０は、先端フロア６２の外周に沿って延び、全体として負圧側壁４６と輪郭が共形となる。正圧側部分６８及び負圧側部分７０は、前縁５２において、及び後縁５４及び／又は後縁５４に近接して連結及び／又は交差する。
【００２３】
１つの実施形態において、図３及び４に示すように、バッフル７２は、先端フロア６２から半径方向外向きに延びる。バッフル７２は、先端フロア６２にわたって先端レール６６の正圧側部分６８から負圧側部分７０に延びる。１つの実施形態において、バッフル７２、先端レール６６、及び先端フロア６２は、翼形部４０の先端５０に沿って第１の先端ポケット７４及び第２の先端ポケット７６を定める。第１の先端ポケット７４は、全体として翼形部４０の前縁５２に隣接及び／又は近接して定められる。第２の先端ポケット７６は、全体としてバッフル７２から翼形部４０の後縁５４に向かって延びる。種々の実施形態において、クーラント出口６４の少なくとも一部は、第１の先端ポケット７４内で先端フロア６２に沿って形成され、クーラント出口６４の少なくとも一部は、第２の先端ポケット７６内で先端フロア６２に沿って形成される。作動時には、高温ガス３４は、翼形部４０の正圧側壁４４上に配向され、従って、各ロータブレード２８の正圧側壁４４に沿って高圧領域７８を生成する。ロータブレード２８が回転し、及び／又は高温ガス３４の一部が先端５０を越えて漏洩すると、負圧側壁４６に沿って減圧又は低圧（高圧領域に対して）領域８０が生じる。通常、クーラント５８は、ガスタービン１０の種々の動作モードに全体として関連する種々の供給圧力で、クーラント供給源（圧縮機セクション１４（図１）のような）からクーラント通路入口６０を通って冷却通路５６に供給される。冷却通路５６を通り、先端５０にてクーラント出口６４から出るクーラント５８の流れは、主として、クーラント通路入口６０における供給圧力と、翼形部４０の先端５０、特に先端ポケット７４、７６内に通常定められる静圧との圧力差によって生じる。例えば、空力負荷最適化、作動速度の低下、及び／又はタービン負荷要件の変化に起因して、供給圧力が低すぎる場合には、冷却流の要求に適合するために静圧の低下又は減少が必要となる。
【００２４】
種々の実施形態において、図３及び４に示すように、先端レール６６の負圧側部分７０に沿ってスロット又は開口８２が形成される。１つの実施形態において、先端レール６６の負圧側部分７０に沿ってスロット８２が形成されて、第１の先端ポケット７４から低圧又は減圧領域８０内へのクーラント５８の流体連通を可能にするクーラント流路８４を定め、従って、第１の先端ポケット７４内の静圧が低下し、これにより特に前縁５２に近接した翼形部４０を通るクーラント流が促進又は増強される。
【００２５】
図５、６、７、及び８は、本発明の種々の実施形態による、翼形部４０の先端５０の拡大斜視図である。１つの実施形態において、図５に示すように、スロット又は開口８６は、先端レール６６の負圧側部分７０に沿って定められて、第２の先端ポケット７６から低圧又は減圧領域８０内へのクーラント５８の流体連通を可能にするクーラント流路８８を定めるようにし、従って、第２の先端ポケット７６内の静圧が低下し、これにより特に翼形部４０の中間部分及び／又は後縁５４に近接した翼形部４０を通るクーラント流が促進又は増強される。
【００２６】
１つの実施形態において、図６に示すように、先端５０は、第１のスロットを定めるスロット８２と、第２のスロット８８を定めるスロット８６とを含むことができ、ここで両スロット８２、８６は、先端レール６６の負圧側部分７０に沿って定められて、第１及び第２の先端ポケット７４，７６それぞれから低圧又は減圧領域８０内へのクーラント５８の流体連通を可能にするクーラント流路８４、８８を定めるようにし、従って、第１及び第２の先端ポケット７４，７６両方の内部の静圧が低下して、これにより翼形部４０の前縁５２、中間部分、及び／又は後縁５４両方に近接した翼形部４０を通るクーラント流が促進又は増強される。１つの実施形態において、図７に示すように、先端５０は、先端フロア６２から及び先端レール６６の正圧側部分６８から負圧側部分７０まで半径方向外向きに延びて第３の先端ポケット９２を定める二次バッフル９０を含むことができる。スロット９４は、先端レール６６の負圧側部分７０に沿って定められて、第３の先端ポケット９２から低圧又は減圧領域８０内へのクーラント５８の流体連通を可能にするクーラント流路９６を定めるようにし、従って、第３の先端ポケット９２内の静圧を低下させ、これにより翼形部４０の後縁５４に近接して翼形部４０を通るクーラント流を促進又は増強する。
【００２７】
１つの実施形態において、図８に示すように、バッフル７２は、クーラント５８の少なくとも一部が第１及び第２の先端ポケット７４，７６間に流れることができるように構成される。例えば、スロット又は開口９６は、バッフル７２に沿って形成することができ、従って、これらの間に流路９８が定められる。これに加えて、又は代替として、バッフル７２は、第１の先端ポケット７４に流入するクーラント５８の少なくとも一部がバッフル７２の上部９８を越えて流れることができるような先端フロア６２からのサイズにされ、従って、第１の先端ポケット７４における静圧が低下し、これにより翼形部４０の前縁５２に近接した翼形部４０を通るクーラント流を促進又は増強することができる。
【００２８】
本明細書で説明し例示したように、本発明は、既存のロータブレード先端技術に優る様々な技術的利点を提供する。例えば、本発明は、種々の冷却流に対して、特にロータブレード翼形部の前縁に沿った流れに対してより低い静圧を提供する。より低い静圧は、先端を別個の先端ポケット又は領域に分離して、異なる先端ポケットを異なる圧力ゾーンと接続することにより達成される。先端での低減された静圧は、冷却通路入口での所要のクーラント供給圧力を低減し、従って、タービン性能全体の改善をもたらすことができる。
【００２９】
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】
【００３０】
１０  ガスタービン
１２  入口セクション
１４  圧縮機セクション
１６  燃焼セクション
１８  タービンセクション
２０  排気セクション
２２  シャフト
２４  ロータシャフト
２６  ロータディスク
２８  ロータブレード
３０  外側ケーシング
３２  高温ガス経路
３４  高温ガス
３６  装着／シャンク部
３８  装着主部
４０  翼形部
４２  プラットフォーム
４４  正圧側壁
４６  負圧側壁
４８  根元
５０  先端
５２  前縁
５４  後縁
５６  冷却通路
５８  クーラント
６０  クーラント通路入口
６２  先端フロア
６４  クーラント出口
６６  先端レール
６８  正圧側部分
７０  負圧側部分
７２  バッフル
７４  第１の先端ポケット
７６  第２の先端ポケット
７８  高圧領域
８０  低圧領域
８２  スロット
８４  クーラント流路
８６  スロット
８８  クーラント流路
９０  二次バッフル
９２  スロット
９４  クーラント流路
９６  スロット／開口
９８  上部
【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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【外国語明細書】
2015224634000001.pdf