(57)【要約】【課題】  本発明は、タービンの軸線の周りに環状の配列で配置されたノズルセグメントの内側・外側プラットホームの隣接する側端縁を冷却する冷却システムを提供する。【解決手段】  ノズル端縁に対する冷却システムは、冷却媒体を収容したチャンバ（４６）を含む。第１及び第２の細長いプレナム（４８、７０）が、各プラットホームの対向する側端縁（４２、７２）に沿って配置される。入口通路（５０、７４）が、冷却媒体をチャンバから各プレナム内に伝える。各プレナムからの出口通路（５２、７８）が、プラットホームの側端縁の出口孔（５４、８０）で終端して、隣接するノズルセグメント間のギャップを冷却する。通路（５６、８２）が、各プレナムと連通し、フィルム冷却孔で終端してプラットホーム表面をフィルム冷却する。各プレナム内では、入口通路は、出口通路及び通路と直接通視線方向の流れ連通状態になっていない。【選択図】      図４
2005140119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線（３２）を有するタービン用のノズルセグメント（３４）であって、
前記軸線にほぼ平行に延びる側端縁（４２、７２）を有する内側及び外側プラットホーム（３６、３８）並びに前記内側及び外側プラットホーム間で延びる少なくとも１つのノズルベーン（４０）と、
冷却媒体の供給源（４６）と、前記１つのプラットホームの側端縁（４２、７２）の少なくとも１つに沿って延びる第１の細長いプレナム（４８、７０）と、前記プレナム（４８、７０）に沿って間隔をおいた位置で前記供給源（４６）と該プレナムとの間を連通した複数の入口通路（５０、７４）と、前記プレナムに沿って間隔をおいた位置で該プレナムと連通しかつ前記１つのプラットホームの１つの側端縁（４２、７２）に沿って間隔をおいた位置で該１つのプラットホームの１つの側端縁を貫通した出口開口（５４、８０）を有する複数の出口通路（５２、７８）と、前記プレナムと前記１つのプラットホームの表面に沿って配置されて該プラットホーム表面に沿って冷却媒体を供給しかつ該プラットホーム表面をフィルム冷却するようになった複数のフィルム冷却孔（５８、８４）とに連通した通路（５６、８２）とを含む、前記プラットホームの少なくとも１つに対する冷却システムと、
を含み、
前記入口通路（５０、７４）、出口通路（５２、７８）及び通路（５６、８２）が、該入口通路（５０、７４）が該出口通路（５２、７８）及び通路（５６、８２）内への冷却媒体の直接通視線方向流を持たないように配列されている、
ノズルセグメント。
【請求項２】
前記ベーン（４０）が正圧及び負圧側を有し、前記冷却システムが、前記１つのプラットホームの対向する側端縁（７２）に沿って延びる第２の細長いプレナム（７０）と、前記第２のプレナム（７０）に沿って間隔をおいた位置で前記供給源と該第２のプレナムとの間を連通した複数の第２の入口通路（７４）と、前記第２のプレナム（７０）に沿って間隔をおいた位置で該第２のプレナムと連通しかつ前記１つのプラットホームの対向する側端縁（７２）に沿って間隔をおいた位置で該１つのプラットホームの対向する側端縁を貫通した第２の出口開口（８０）を有する複数の間隔をおいて配置された出口通路（７８）と、前記第２のプレナム（７０）と前記プラットホームの表面に沿って配置されて該プラットホーム表面に沿って冷却媒体を供給しかつ該プラットホーム表面をフィルム冷却するようになった複数の第２のフィルム冷却孔（８４）とに連通した第２の通路（８２）とを含み、
前記第２の入口通路（７４）、第２の出口通路（７８）及び第２の通路（８２）が、該第２の入口通路が該第２の出口通路及び第２の通路内への冷却媒体の直接通視線方向流を持たないように配列され、前記ベーンの負圧側における１つの側端縁（４２）に沿って延びる前記第１のプレナム（４８）が、前記ベーンの正圧側における対向する側端縁（７２）に沿って延びる前記第２のプレナム（７０）が該１つのプラットホームの対向する端縁（７２）に対して設置されているよりも、該１つのプラットホームの１つの端縁（４２）により近接して設置されている、
請求項１記載のノズルセグメント。
【請求項３】
前記ベーンが正圧及び負圧側表面を有し、前記冷却システムが、前記１つのプラットホームの対向する側端縁（７２）に沿って延びる第２の細長いプレナム（７０）と、前記第２のプレナム（７０）に沿って間隔をおいた位置で前記供給源と該第２のプレナムとの間を連通した複数の第２の入口通路（７４）と、前記第２のプレナムに沿って間隔をおいた位置で該第２のプレナム（７０）と連通しかつ前記１つのプラットホームの対向する側端縁（７２）に沿って間隔をおいた位置で該１つのプラットホームの対向する側端縁を貫通した第２の出口開口（８０）を有する複数の間隔をおいて配置された出口通路（７８）と、前記第２のプレナム（７０）と前記１つのプラットホームの表面に沿って配置されて該プラットホーム表面に沿って冷却媒体を供給しかつ該プラットホーム表面をフィルム冷却するようになった複数の第２のフィルム冷却孔（８４）とに連通した第２の通路（８２）とを含み、
前記第２の入口通路（７４）、第２の出口通路（７８）及び第２の通路（８２）が、該第２の入口通路が該第２の出口通路及び第２の通路内への冷却媒体の直接通視線方向流を持たないように配列され、前記最初に述べたフィルム冷却孔（５８）が、前記プラットホーム表面をフィルム冷却するために該プラットホーム表面に沿って冷却媒体を前記ベーンの負圧側表面にほぼ平行な方向に流すように配向されている、
請求項１記載のノズルセグメント。
【請求項４】
前記ベーンが正圧及び負圧側を有し、前記冷却システムが、前記１つのプラットホームの対向する側端縁（７２）に沿って延びる第２の細長いプレナム（７０）と、前記第２のプレナム（７０）に沿って間隔をおいた位置で前記供給源と該第２のプレナムとの間を連通した複数の第２の入口通路（７４）と、前記第２のプレナムに沿って間隔をおいた位置で該第２のプレナムと連通しかつ前記１つのプラットホームの対向する側端縁（７２）に沿って間隔をおいた位置で該１つのプラットホームの対向する側端縁を貫通した第２の出口開口（８０）を有する複数の第２の出口通路（７８）と、前記第２のプレナムと前記プラットホームの表面に沿って配置されて該プラットホーム表面に沿って冷却媒体を供給しかつ該プラットホーム表面をフィルム冷却するようになった複数の第２のフィルム冷却孔（８４）とに連通した第２の通路（８２）とを含み、
前記第２の入口通路（７４）、第２の出口通路（７８）及び第２の通路（８２）が、該第２の入口通路（７４）が該第２の出口通路及び第２の通路内への冷却媒体の直接通視線方向流を持たないように配列され、前記ベーンの正圧側におけるプラットホーム表面に沿って設置された前記第２のフィルム冷却孔（８４）が、前記プラットホームの対向する端縁に向かう方向に配向されている、
請求項１記載のノズルセグメント。
【請求項５】
前記第１のプレナム（４８）が両端部で閉じられている、請求項１記載のノズルセグメント。
【請求項６】
前記ベーンが正圧及び負圧側を有し、前記冷却システムが、前記１つのプラットホームの対向する側端縁に沿って延びる第２の細長いプレナム（７０）と、前記第２のプレナムに沿って間隔をおいた位置で前記供給源と該第２のプレナムとの間を連通した複数の第２の入口通路（７４）と、前記第２のプレナムに沿って間隔をおいた位置で該第２のプレナムと連通しかつ前記１つのプラットホームの対向する側端縁に沿って間隔をおいた位置で該１つのプラットホームの対向する側端縁を貫通した第２の出口開口（８０）を有する複数の第２の出口通路（７８）と、前記第２のプレナムと前記１つのプラットホームの表面に沿って配置されて該プラットホーム表面に沿って冷却媒体を供給しかつ該プラットホーム表面をフィルム冷却するようになった複数の第２のフィルム冷却孔（８４）とに連通した第２の通路（８２）とを含み、
前記第２の入口通路（７４）、第２の出口通路（７８）及び第２の通路（８２）が、該第２の入口通路が該第２の出口通路及び第２の通路内への冷却媒体の直接通視線方向流を持たないように配列され、前記ベーンの負圧側における１つの側端縁（８８）に隣接する前記１つのプラットホームの表面の一部分が、該１つのプラットホームの残りの表面部分よりも下方に陥凹している、
請求項１記載のノズルセグメント。
【請求項７】
軸線（３２）を有するタービンであって、
前記軸線の周りに円周方向の配列で配置された複数のノズルセグメント（３４）と、
各セグメントのプラットホームの少なくとも１つに対する冷却システムと、
を含み、
前記ノズルセグメントの各々が、内側及び外側プラットホーム（３６、３８）と前記内側及び外側プラットホーム間で延びる少なくとも１つのノズルベーン（４０）とを含み、前記プラットホームが、前記軸線にほぼ平行に延びかつ隣接するノズルセグメントのプラットホームの側端縁とほぼ円周方向に整合した側端縁（４２、７２）を含み、
前記冷却システムが、冷却媒体の供給源（４６）と、前記１つのプラットホームの側端縁（４２、７２）の少なくとも１つに沿って延びる第１の細長いプレナム（４８、７０）と、前記プレナムに沿って間隔をおいた位置で前記供給源（４６）と該プレナムとの間を連通した複数の入口通路（５０、７４）と、前記プレナムに沿って間隔をおいた位置で該プレナムと連通しかつ前記１つのプラットホームの１つの側端縁に沿って間隔をおいた位置で該１つのプラットホームの１つの側端縁を貫通して隣接するノズルセグメントのプラットホームの側端縁に向けて冷却媒体を流すようになった出口開口（５４、８０）を有する複数の出口通路（５２、７８）と、前記プレナムと前記１つのプラットホームの表面に沿って配置されて該プラットホーム表面に沿って冷却媒体を供給しかつ該プラットホーム表面をフィルム冷却するようになった複数のフィルム冷却孔（５８、８４）とに連通した通路（５６、８２）とを含み、前記入口通路（５０、７４）、出口通路（５２、７８）及び通路（５６、８２）が、該入口通路が該出口通路及び通路内への冷却媒体の直接通視線方向流を持たないように配列されている、
タービン。
【請求項８】
前記セグメントの各々が、正圧及び負圧側を備えたベーンを有し、各セグメントに対する前記冷却システムが、前記１つのプラットホームの対向する側端縁（７２）に沿って延びる第２のプレナム（７０）と、前記第２のプレナム（７０）に沿って間隔をおいた位置で前記供給源と該第２のプレナムとの間を連通した複数の第２の入口通路（７４）と、前記第２のプレナム（７０）に沿って間隔をおいた位置で該第２のプレナムと連通しかつ前記１つのプラットホームの対向する側端縁に沿って間隔をおいた位置で該１つのプラットホームの対向する側端縁を貫通して別の隣接するセグメントのプラットホームの側端縁に向けて冷却媒体を流すようになった第２の出口開口（８０）を有する複数の第２の出口通路（７８）と、前記第２のプレナムと前記プラットホームの表面に沿って配置されて該プラットホーム表面に沿って冷却媒体を供給しかつ該プラットホーム表面をフィルム冷却するようになった複数の第２のフィルム冷却孔（８４）とに連通した第２の通路（８２）とを含み、前記第２の入口通路（７４）、第２の出口通路（７８）及び第２の通路（８２）が、該第２の入口通路が該第２の出口通路及び第２の通路内への冷却媒体の直接通視線方向流を持たないように配列されている、請求項７記載のタービン。
【請求項９】
軸線（３２）を有するタービン用のノズルセグメント（３４）であって、
内側及び外側プラットホーム（３６、３８）並びに前記内側及び外側プラットホーム間で延びる少なくとも１つのノズルベーン（４０）と、
前記プラットホームの少なくとも１つに対する冷却システムと、
を含み、
前記プラットホームが、前記ベーンのそれぞれの負圧及び正圧側に隣接する対向する側端縁（４２、７２）を有し、
前記冷却システムが、冷却媒体の供給源（４６）と、前記１つのプラットホームの対向する側端縁に沿って延びる第１及び第２の細長いプレナム（４８、７０）と、前記第１及び第２のプレナムに沿って間隔をおいた位置で前記供給源（４６）と該第１及び第２のプレナム（４８、７０）との間をそれぞれ連通した複数の第１及び第２の入口通路（５０、７４）と、前記各プレナムに沿って間隔をおいた位置で該第１及び第２のプレナムとそれぞれ連通しかつ前記１つのプラットホームのそれぞれの対向する側端縁（４２、７２）に沿って間隔をおいた位置で該１つのプラットホームのそれぞれの対向する側端縁を貫通した出口開口（５４、８０）を有する複数の第１及び第２の出口通路（５２、７８）と、前記第１及び第２のプレナムとそれぞれ連通しかつ前記１つのプラットホームの表面に沿って配置されて該プラットホーム表面に沿って冷却媒体を供給し該プラットホーム表面をフィルム冷却するようになった複数のフィルム冷却孔（５８、８４）と連通した複数の第１及び第２の通路（５６、８２）とを含み、
前記第２のプレナム（７０）が前記ベーンの正圧側におけるプラットホームの側端縁（７２）から間隔をおいて配置されているよりも前記第１のプレナム（４８）が前記ベーンの負圧側におけるプラットホームの側端縁（４２）により近接して間隔をおいて配置された状態で、前記第１及び第２のプレナム（４８、７０）が、前記ベーンの負圧及び正圧側に隣接して前記プラットホームのそれぞれの側端縁に沿って延びている、
ノズルセグメント。
【請求項１０】
前記第１及び第２のプレナムの各々が両端部で閉じられている、請求項９記載のノズルセグメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、総括的にはガスタービンのノズルセグメントに対する冷却システムに関し、具体的には、タービンの軸線の周りに環状の配列で配置された隣接するノズルセグメントの内側及び外側プラットホームの隣接する側端縁を冷却するための冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンにおいては、環状配列のノズルを高温ガス流路内に配置して、バケットが最適性能になるようにガス流を方向転換させかつ加速する。例えば、タービンの第１段では、環状の内側及び外側バンド間でほぼ半径方向に延びる複数の円周方向に間隔をおいて配置されたノズルベーンが設けられており、環状の内側及び外側バンドが、ガスがタービンの多段を通って流れるとき、ガス流を環状の構成に閉じ込める働きをする。タービンロータ上に取付けられた複数の円周方向に間隔をおいて配置されたバケットが、環状配列のノズルの軸方向下流側に配置され、ノズルと共にタービン段を形成する。タービンの第１段の例えばノズルは、一般的にノズルセグメントの形態で配置される。各ノズルセグメントは、内側プラットホーム及び外側プラットホーム並びにそれらプラットホーム間で延びる少なくとも１つのベーンを含む。ノズルセグメントは、互いに円周方向に整合した状態で配置される。具体的には、各ノズルセグメントの内側及び外側プラットホームは、それぞれ隣接するセグメントの内側及び外側プラットホームと円周方向に整合した状態になっている。このような配置では、プラットホーム端縁に沿って隣接するセグメント間にギャップが形成される。従来のノズルプラットホーム端縁は、冷却されないか、隣接するノズルセグメントからのフィルム冷却によって冷却されるか又はノズルセグメント内の大きなインピンジメント空洞からノズルセグメント間のギャップまで延びた長い孔によって冷却されるかであった。しかしながら、隣接するノズルからのフィルム冷却でプラットホーム端縁を冷却することは、冷却フィルムがノズルのセグメント間ギャップを横切るときに冷却効力の低下を引き起こす。インピンジメント空洞から延びる長い孔を用いる場合には、その孔による端縁の対流冷却は、連続的ではなくむしろ不連続的であり、従ってそれほど有効ではない。
【０００３】
一部の従来のノズル設計では、隣接するプラットホーム端縁は、ノズルのセグメント間ギャップが高温ガス流ベクトルに平行に整列するように構成される。しかしながら、ノズルセグメントの隣接する端縁を完全に整列させることは、製造上の問題及び熱機械の問題により実施することもまた維持することも難しい。プラットホーム表面に沿った高温ガスのコア流境界層は、セグメント間ギャップが流れの方向と整列していない場合には、乱れ（トリップ（ｔｒｉｐ））を生じる可能性があることを理解されたい。プラットホームの隣接する端縁における境界層のトリップは、プラットホームの端縁付近での熱伝達におけるスパイク（ｓｐｉｋｅ）を生じ、またギャップを横切るあらゆるフィルム冷却媒体の冷却効力の低下を生じることにもなる。
【０００４】
内側セグメントギャップを流れベクトルに平行に整列させることが望ましいにもかかわらず、ロータの軸線にほぼ平行に延びるノズルプラットホーム端縁を設けることが他の理由から有益である。このことは、タービンシェルの上半分を取外さずにノズルを取外すことを可能にし、結果としてより費用がかからずかつより自由度のある整備作業を可能にする。その結果、セグメント間ギャップは、ベーンの下流側のコア流と整列しないことになる。このような設計は、隣接するノズルセグメントのプラットホーム端縁間で不整合を引き起こし、コア流が前向き段部に「出会う」ことになるあらゆるプラットホーム変形に対して一層敏感である。従って、タービン軸線にほぼ平行に延びるノズルセグメントプラットホームの端縁は、境界層のトリップのために厳しい熱的過酷状態（ｔｈｅｒｍａｌ  ｄｉｓｔｒｅｓｓ）に曝される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、端縁がタービン軸線にほぼ平行になっているノズルセグメントの端縁を冷却することに関連する前述の問題を最小にするか又は排除することになる冷却システムを提供することが望ましいことが分かった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の好ましい実施形態によると、内側及び外側プラットホームの各々の少なくとも１つの端縁、好ましくは両端縁に沿って、細長いプレナムが設けられる。各プレナムには、冷却媒体、例えば圧縮機吐出空気の供給源との間で連通した複数の供給又は入口通路が設けられる。供給通路は、プレナムに沿って間隔をおいた位置で細長いプレナムと連通する。複数の出口通路は、各プレナムに沿って間隔をおいた位置で各プレナムと連通した状態で設けられ、プラットホームの対応する側端縁に沿って間隔をおいた位置で該プラットホームの対応する側端縁を貫通する出口開口を有する。追加の通路は、プレナムと連通した状態で配置され、高温ガス流路に露出したプラットホーム表面の複数のフィルム冷却孔で終端する。従って、プレナムからフィルム冷却孔に供給された冷却媒体により、高温ガス流路内に露出したプラットホーム表面がフィルム冷却される。
【０００７】
各プレナムからの出口通路及び通路は、各入口通路が出口通路及び通路と直接通視線を持たないように、設置される。その結果、冷却媒体は、各プレナムの壁面に衝突し、プラットホームの端縁に付加的な内部対流冷却を与える。その上、冷却媒体供給通路は、プレナムの長さに沿って実質的に均一の圧力及び流量の冷却媒体を供給し、不連続的ではなく連続的な冷却効果をもたらす。この配列の結果として、プラットホームの端縁は、（ｉ）冷却される端縁にプレナムが近接することによる伝導及び対流の両方、（ｉｉ）出口通路を通って流れる冷却媒体が出口開口を通して端縁の下方及びセグメント間ギャップ内に流れること、（ｉｉｉ）入口から出口まで直接通視線方向流がないことによるプレナム内部での供給冷却媒体の衝突及び（ｉｖ）フィルム冷却によって冷却される。
【０００８】
本発明による好ましい実施形態では、軸線を有するタービン用のノズルセグメントを提供し、本ノズルセグメントは、軸線にほぼ平行に延びる側端縁を有する内側及び外側プラットホーム並びに内側及び外側プラットホーム間で延びる少なくとも１つのノズルベーンを含み、本ノズルセグメントはさらに、冷却媒体の供給源と、１つのプラットホームの側端縁の少なくとも１つに沿って延びる第１の細長いプレナムと、プレナムに沿って間隔をおいた位置で供給源と該プレナムとの間を連通した複数の入口通路と、プレナムに沿って間隔をおいた位置で該プレナムと連通しかつ１つのプラットホームの１つの側端縁に沿って間隔をおいた位置で該１つのプラットホームの１つの側端縁を貫通した出口開口を有する複数の出口通路と、プレナムと１つのプラットホームの表面に沿って配置されて該プラットホーム表面に沿って冷却媒体を供給しかつ該プラットホーム表面をフィルム冷却するようになった複数のフィルム冷却孔とに連通した通路とを含む、プラットホームの少なくとも１つに対する冷却システムを含み、入口通路、出口通路及び通路は、該入口通路が該出口通路及び通路内への冷却媒体の直接通視線方向流を持たないように配列されている。
【０００９】
本発明による別の好ましい実施形態では、軸線を有するタービンを提供し、本タービンは、軸線の周りに円周方向の配列で配置された複数のノズルセグメントと、各セグメントのプラットホームの少なくとも１つに対する冷却システムとを含み、該ノズルセグメントの各々は、内側及び外側プラットホームと該内側及び外側プラットホーム間で延びる少なくとも１つのノズルベーンとを含み、また該プラットホームは、軸線にほぼ平行に延びかつ隣接するノズルセグメントのプラットホームの側端縁とほぼ円周方向に整合した側端縁を含み、また冷却システムは、冷却媒体の供給源と、１つのプラットホームの側端縁の少なくとも１つに沿って延びる第１の細長いプレナムと、プレナムに沿って間隔をおいた位置で供給源と該プレナムとの間を連通した複数の入口通路と、プレナムに沿って間隔をおいた位置で該プレナムと連通しかつ１つのプラットホームの１つの側端縁に沿って間隔をおいた位置で該１つのプラットホームの１つの側端縁を貫通して隣接するノズルセグメントのプラットホームの側端縁に向けて冷却媒体を流すようになった出口開口を有する複数の出口通路と、プレナムと１つのプラットホームの表面に沿って配置されて該プラットホーム表面に沿って冷却媒体を供給しかつ該プラットホーム表面をフィルム冷却するようになった複数のフィルム冷却孔とに連通した通路とを含み、入口通路、出口通路及び通路は、該入口通路が該出口通路及び通路内への冷却媒体の直接通視線方向流を持たないように配列されている。
【００１０】
本発明によるさらに別の好ましい実施形態では、軸線を有するタービン用のノズルセグメントを提供し、本ノズルセグメントは、内側及び外側プラットホーム並びに内側及び外側プラットホーム間で延びる少なくとも１つのノズルベーンと、プラットホームの少なくとも１つに対する冷却システムとを含み、該プラットホームは、ベーンのそれぞれの負圧及び正圧側に隣接する対向する側端縁を有し、また該冷却システムは、冷却媒体の供給源と、１つのプラットホームの対向する側端縁に沿って延びる第１及び第２の細長いプレナムと、第１及び第２のプレナムに沿って間隔をおいた位置で供給源と該第１及び第２のプレナムとの間をそれぞれ連通した複数の第１及び第２の入口通路と、各プレナムに沿って間隔をおいた位置で該第１及び第２のプレナムとそれぞれ連通しかつ１つのプラットホームのそれぞれの対向する側端縁に沿って間隔をおいた位置で該１つのプラットホームのそれぞれの対向する側端縁を貫通した出口開口を有する複数の第１及び第２の出口通路と、第１及び第２のプレナムとそれぞれ連通しかつ１つのプラットホームの表面に沿って配置されて該プラットホーム表面に沿って冷却媒体を供給し該プラットホーム表面をフィルム冷却するようになった複数のフィルム冷却孔と連通した複数の第１及び第２の通路とを含み、第２のプレナムがベーンの正圧側におけるプラットホームの側端縁から間隔をおいて配置されているよりも第１のプレナムがベーンの負圧側におけるプラットホームの側端縁により近接して間隔をおいて配置された状態で、第１及び第２のプレナムは、ベーンの負圧及び正圧側に隣接してプラットホームのそれぞれの側端縁に沿って延びている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
ここで図面、特に図１を参照すると、ロータホイール１４、１６及び１８を有するロータ１２を含む、全体を符号１０で表した多段タービンセクションが示されている。ロータホイール１４、１６及び１８は、タービンの高温ガス流路内にそれぞれバケット２０、２２及び２４を支持する。第１、第２及び第３のノズル段が、同様に示され、それぞれノズルベーン２６、２８及び３０として表されている。ノズルベーン２６、２８及び３０は高温ガスを方向転換しかつ加速して、タービンの軸線３２の周りでバケット及びロータを回転させることが分かるであろう。
【００１２】
図２を参照すると、第１段ノズルは、複数のノズルセグメント３４で形成され、ノズルセグメントの各々は、内側プラットホーム３６及び外側プラットホーム３８を有し、少なくとも１つのノズルベーン２６が内側及び外側プラットホーム間で延びている。ノズルセグメント３４は、内側及び外側プラットホームの各々の対向する端縁が隣接するセグメントのそれぞれ内側及び外側プラットホームの隣接する端縁と円周方向に整合した状態で、タービンの軸線の周りに環状の配列で配置されることが分かるであろう。従って、内側プラットホーム３６の対向する端縁は、隣接するセグメントの隣接する端縁と円周方向に整合し、従ってセグメント間ギャップを形成する。同様に、外側プラットホーム３８は、それらの間にセグメント間ギャップを形成した隣接するセグメントのそれぞれの端縁と円周方向に整合した対向する端縁を有する。図面を検討することで分かるであろうが、ノズルセグメント間ギャップは、直線状、すなわちタービンの軸線にほぼ平行であり、このことがタービンシェルの上半分を取外さずにノズルを取外すことを可能にする。特にベーン２６の後方側のプラットホーム端縁は、厳しい熱応力を受けるので先端技術の冷却システムを必要とすることが分かるであろう。冷却システムは、内側及び外側プラットホームに関して対称形になっており、１つのプラットホーム冷却システムの説明は、他のプラットホーム冷却システムの説明としても十分であろう。
【００１３】
次に図４及び図５を参照すると、ノズルセグメントの負圧側に沿った端縁４２を有する内側プラットホーム３６が示されている。つまり、プラットホームの負圧及び正圧側端縁は、ベーン２６のそれぞれ負圧及び正圧側面に最も接近した側端縁を意味する。各プラットホームは、該プラットホーム内のほぼ中央に設置されたチャンバ４６に供給される冷却媒体、例えば圧縮機吐出空気の供給源を含む。チャンバ４６は、冷却媒体をノズルの様々な部分に供給し、本冷却システムの一部を形成する。
【００１４】
本発明の冷却システムは、プラットホームの負圧側端縁４２に沿ってほぼ平行にかつ高温ガス流路内の高温ガスに曝されるプラットホームの表面の下方に延びる。プレナム４８は、両端部で閉じられる。プレナムは、ノズルと一体に鋳造することができ或いは１つの端部において穿孔して塞ぐこともできる。図５及び図６に示すテーパ付き拡大端部は、プレナムがプラグ（図示せず）を受入れるようにする。プレナム４８は、断面が円形として示している。プレナムの断面は、円形以外、例えば長方形又はその他の形状にすることもできることが分かるであろう。複数の第１の入口通路５０は、チャンバ４６からの冷却媒体をプレナム４８内に伝える。第１の入口通路５０は、互いに間隔を置いて配置されかつプレナム４８に沿ってほぼ等間隔に配置される。このようにして、冷却媒体は、第１のプレナム４８に供給され、プレナムの長さ全体にわたってプレナム４８を比較的一定の圧力に維持する。図示するように、複数の第１の出口通路５２は、プレナム４８に沿って間隔をおいた位置でプレナム４８と連通しておりかつプラットホームの側端縁４２を貫通する出口開口５４を有する。出口通路５２は、プレナムに沿ってほぼ等間隔に配置され、また出口５４は、プラットホームの側端縁４２に沿って同様に等間隔に配置される。
【００１５】
さらに、第１の通路５６は、プレナム４８とプラットホームの表面に形成されて高温ガス流路に露出した表面をフィルム冷却するようになったフィルム冷却孔５８との間で冷却媒体を伝える。入口通路５０、出口通路５２及び通路５６は、冷却媒体がプレナム４８内に流入するとき、入口通路５０が出口通路５２及び通路５６内への冷却媒体の直接通視線方向流（ｄｉｒｅｃｔ  ｌｉｎｅ−ｏｆ−ｓｉｇｈｔ  ｆｌｏｗ）を持たないように配列される。その結果、プレナムの表面のインピンジメント冷却が行われ、内部対流冷却が強化されることになる。プレナム４８内での冷却媒体の近接により、プラットホームの側端縁４２の伝導及び対流冷却がもたらされることが分かるであろう。さらに、通路５２及び出口５４は、隣接するプラットホーム間でセグメント間ギャップ内に冷却媒体を伝えて、隣接するノズルの側端縁を冷却する。プラットホームの負圧側においては、フィルム冷却孔５８は、プラットホームにほぼ沿った流れの方向に、すなわちほぼベーンの負圧側の方向に延びる方向に、フィルム冷却媒体を向けるように配置されることが分かるであろう。
【００１６】
図６を参照すると、プラットホーム３６の対向する側端縁７２、すなわちプラットホームの正圧側端縁７２にほぼ平行に延びる第２のプレナム７０が設けられる。プレナム７０は、第１のプレナム４８が側端縁４２から間隔を置いて配置されるよりもプラットホームの対向する側端縁７２からさらに大きく間隔を置いて配置される。プレナム７０は、両端部で閉じられており、プレナム４８と同様に構成することができる。負圧側におけると同様に、複数の第２の入口通路７４が、プレナム７０に沿って間隔をおいた位置でノズルセグメントの中央チャンバ４６と第２のプレナム７０との間を連通しており、チャンバ４６からプレナム７０に冷却媒体を供給する。同様に、複数の第２の出口通路７８が、プラットホームの側端縁７２に沿って第２のプレナム７０から第２の出口開口８０に冷却媒体を伝える。出口開口８０及び通路７８は、互いにほぼ等間隔に配置される。最後に、第２の通路８２は、第２のプレナム７０と正圧側に隣接するプラットホームの表面に沿って配置された複数のフィルム冷却孔８４とに連通している。フィルム冷却孔８４は、ベーンを通り過ぎる高温ガスのほぼ流れの方向にフィルム冷却媒体を向けるように配向される。従って、第２のフィルム冷却孔８４は、セグメント間ギャップを横切って冷却媒体を向けて隣接するノズルセグメントの後端縁部分をフィルム冷却するようにする。
【００１７】
プラットホームの正圧側と隣接するプラットホームの負圧側との間のあらゆる熱スパイク又は流れのトリップを最小にするために、プラットホームの後端縁に隣接しかつ負圧側端縁に沿ったプラットホーム端縁部分８８が、図２及び図３におけるように、高温ガス流路内のプラットホーム表面の隣接する部分９０（図２）の下方にわずかに陥凹している。その結果、負圧側に沿ったプラットホームの後端縁部分は、隣接するプラットホームの正圧側に沿った端縁の高さに等しいか又はそれ以下の高さになり、それによって負圧側端縁に沿った熱スパイク及び隣接するノズルセグメント間の傾斜流のあらゆるトリップ発生を防止することになる。
【００１８】
上述の冷却方式の場合には、各プラットホームの第１及び第２のプレナム内での冷却媒体の近接により、プラットホームの端縁の伝導及び対流冷却がもたらされることが分かるであろう。さらに、第２のフィルム冷却孔８４は、隣接するセグメントの負圧側に沿ってだけでなく、セグメントの正圧側の下流部分に沿ってもフィルム冷却を与える。フィルム冷却孔５８は、セグメントの負圧側に沿ったプラットホーム表面をフィルム冷却する。第１及び第２の冷却孔５４及び８０は、高温ガス流路に露出したプラットホーム表面のすぐ下方に位置し、セグメント間ギャップ内に冷却媒体を供給して端縁を冷却する。最後に、出口通路及び通路と向かい合わせの入口通路の配列は、冷却媒体の直接通視線方向流が生じないようになっており、その結果、端縁の伝導及び対流冷却を強化することになる。
【００１９】
現在最も実用的かつ好ましい実施形態であると考えられるものに関して本発明を説明してきたが、本発明は、開示した実施形態に限定されるべきではなく、また、特許請求の範囲に記載された符号は、理解容易のためであってなんら発明の技術的範囲を実施例に限縮するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の好ましい実施形態による、第１段ノズル内にノズルセグメントプラットホーム端縁冷却システムを組み入れた３段式タービンの一部分の部分概略図。
【図２】第１段ノズルのノズルセグメントの斜視図。
【図３】負圧側から見た、ノズルセグメントのプラットホームの対向する側端縁及びベーンを示す拡大部分斜視図。
【図４】プラットホーム表面を除去してプラットホーム内部の冷却システムを示した状態の、図３と同様な図。
【図５】プラットホーム表面を除去して冷却システムを露出させた状態の内側プラットホームの斜視図。
【図６】プラットホーム表面を除去して冷却システムを露出させた状態の内側プラットホームの正圧側における斜視図。
【符号の説明】
【００２１】
２６  ノズルベーン
３６  内側プラットホーム
４２、７２  プラットホーム側端縁
４６  チャンバ
４８、７０  プレナム
５０、７４  入口通路
５２、７８  出口通路
５４、８０  出口開口
５６、８２  通路
５８、８４  フィルム冷却孔
【図１】
2005140119.tif 000003
【図２】
2005140119.tif 000004
【図３】
2005140119.tif 000005
【図４】
2005140119.tif 000006
【図５】
2005140119.tif 000007
【図６】
2005140119.tif 000008