(57)【要約】【課題】ブレード先端の後縁冷却が改善されたブレード先端設計を提供すること。【解決手段】ロータブレードは、ブレード先端と該ブレード先端に形成された先端キャビティとを有する翼形部を含む。先端キャビティは、先端から半径方向内向きに凹状にされ且つ翼形部の正圧及び負圧側壁によって連続的に囲まれる先端キャップを含む。先端キャップは更に、該先端キャップを貫通して延び且つ翼形部内に定められた内側キャビティと先端キャビティとの間の流体連通を提供するアパーチャを含む。排気ポートは、先端キャビティから後縁、正圧側壁又は負圧側壁のうちの１つを通る流体連通を提供する。先端キャビティを定める負圧側壁及び正圧側壁のうちの少なくとも一方の一部が、半径方向に対して先端キャビティから外向きに傾斜して延びる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
翼形部（１０６）を有するロータブレード（１００）であって、該翼形部が、
前縁（１２４）及び後縁（１２６）と、
前記前縁及び後縁において接続される正圧側壁（１１４）及び負圧側壁（１１６）と、
前記前縁及び後縁間で前記正圧及び負圧側壁に沿って延びた半径方向外表面（１２２）を有するブレード先端（１２０）と、
冷却媒体（１３０）を受け取るための内側キャビティ（１３２）と、
を有し、
前記翼形部が更に、
前記ブレード先端において形成され、前記半径方向外表面から半径方向内向きに凹状にされ且つ前記正圧及び負圧側壁によって連続的に囲まれた先端キャップ（１３６）を含む先端キャビティ（１３４）を備え、
前記先端キャップが更に、前記先端キャップの内表面（１４６）及び半径方向反対側の上面（１４８）を貫通して延びて前記内側キャビティと前記先端キャビティとの間の流体連通を提供するアパーチャ（１４４）を含み、
前記翼形部が更に、
前記先端キャビティから前記後縁、前記正圧側壁又は負圧側壁を通って流体連通を提供する排気ポート（１５０，１５４，１５６）を備え、
前記先端キャビティを定める前記負圧側壁又は正圧側壁のうちの少なくとも一方の一部が、半径方向に対して前記先端キャビティから外向きに傾斜して延びる、ロータブレード（１００）。
【請求項２】
前記排気ポートが、前記先端キャップの上面と、前記ブレード先端の半径方向外表面との間で前記後縁を通って延びる、請求項１に記載のロータブレード（１００）。
【請求項３】
前記排気ポートが、前記後縁に近接して前記先端キャップの上面と前記ブレード先端の半径方向外表面との間で前記負圧側壁を通って延びる、請求項１に記載のロータブレード（１００）。
【請求項４】
前記排気ポートが、前記後縁に近接して前記先端キャップの上面と前記ブレード先端の半径方向外表面との間で前記正圧側壁を通って延びる、請求項１に記載のロータブレード（１００）。
【請求項５】
前記先端キャップが、該先端キャップの外周に沿って前記正圧及び負圧側壁に接続される、請求項１に記載のロータブレード（１００）。
【請求項６】
前記先端キャップの上面内に定められるトレンチ（１６４）を更に備える、請求項１に記載のロータブレード（１００）。
【請求項７】
前記トレンチが、前記翼形部のキャンバー線（１２８）に沿って延びる、請求項６に記載のロータブレード（１００）。
【請求項８】
前記トレンチが、前記翼形部のキャンバー線に沿って前記翼形部の後縁から前縁に向かって延びる、請求項６に記載のロータブレード（１００）。
【請求項９】
前記先端キャップの内表面及び上面を通って延びるアパーチャが、前記翼形部の後縁に向かった角度が付けられる、請求項１に記載のロータブレード（１００）。
【請求項１０】
前記先端キャビティを定める前記正圧側壁又は前記負圧側壁の内表面のうちの少なくとも一方が、半径方向に対して前記先端キャビティから外向きに傾斜して延びる、請求項１に記載のロータブレード（１００）。
【請求項１１】
前記翼形部の後縁に沿って定められ且つ前記先端キャップの半径方向下方に位置付けられる孔（１５８）を更に備え、前記孔が、前記内側キャビティと流体連通している、請求項１に記載のロータブレード（１００）。
【請求項１２】
前記排気ポートが、前記翼形部の後縁において前記ブレード先端の半径方向外向きの表面を通って延びており、該排気ポートが、前記先端キャビティと流体連通している、請求項１に記載のロータブレード（１００）。
【請求項１３】
圧縮機セクション（１４）と、
燃焼セクション（１６）と、
ロータシャフト（２４）と、該ロータシャフトに結合された複数のロータブレードとを有するタービンセクション（１８）と、
を備えたガスタービン（１０）であって、
前記ロータブレードが各々、
前縁（１２４）及び後縁（１２６）と、
前記前縁及び後縁において接続される正圧側壁（１１４）及び負圧側壁（１１６）と、
前記前縁及び後縁間で前記正圧及び負圧側壁に沿って延びた半径方向外表面（１２２）を有するブレード先端（１２０）と、
冷却媒体（１３０）を受け取るための内側キャビティ（１３２）と、
を有する翼形部（１０６）を含み、
前記翼形部が更に、
前記ブレード先端において形成され、前記半径方向外表面から半径方向内向きに凹状にされ且つ前記正圧及び負圧側壁によって連続的に囲まれた先端キャップ（１３６）を含む先端キャビティ（１３４）を備え、
前記先端キャップが更に、前記先端キャップの内表面（１４６）及び半径方向反対側の上面（１４８）を貫通して延びて前記内側キャビティと前記先端キャビティとの間の流体連通を提供するアパーチャ（１４４）を含み、
前記翼形部が更に、
前記先端キャビティから前記後縁、前記正圧側壁又は負圧側壁を通って流体連通を提供する排気ポート（１５０，１５４，１５６）を備え、
前記先端キャビティを定める前記負圧側壁又は正圧側壁のうちの少なくとも一方の一部が、半径方向に対して前記先端キャビティから外向きに傾斜して延びる、ガスタービン（１０）。
【請求項１４】
前記排気ポートが、前記先端キャップの上面と、前記ブレード先端の半径方向外表面との間で前記後縁を通って延びる、請求項１３に記載のガスタービン（１０）。
【請求項１５】
前記排気ポートが、前記後縁に近接して前記先端キャップの上面と前記ブレード先端の半径方向外表面との間で前記負圧側壁を通って延びる、請求項１３に記載のガスタービン（１０）。
【請求項１６】
前記排気ポートが、前記後縁に近接して前記先端キャップの上面と前記ブレード先端の半径方向外表面との間で前記正圧側壁を通って延びる、請求項１３に記載のガスタービン（１０）。
【請求項１７】
前記先端キャップの上面内に定められるトレンチ（１６４）を更に備え、該トレンチが、前記翼形部のキャンバー線に沿って前記翼形部の後縁から前縁に向かって延びる、請求項１３に記載のガスタービン（１０）。
【請求項１８】
前記先端キャビティを定める前記正圧側壁の内表面又は前記先端キャビティを定める前記負圧側壁の内表面のうちの少なくとも一方が、半径方向に対して前記先端キャビティから外向きに傾斜して延びる、請求項１３に記載のガスタービン（１０）。
【請求項１９】
前記翼形部の後縁に沿って定められ且つ前記先端キャップの半径方向下方に位置付けられる孔（１５８）を更に備え、前記孔が、前記内側キャビティと流体連通している、請求項１３に記載のガスタービン（１０）。
【請求項２０】
前記排気ポートが、前記翼形部の後縁において前記ブレード先端の半径方向外向きの表面を通って延びており、該排気ポートが、前記先端キャビティと流体連通している、請求項１３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、ロータブレードの後縁部分を冷却するよう構成されたフレア状（広がり）先端を有するロータブレードに関する。
【背景技術】
【０００２】
空気吸込み式のターボ機械（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、次いで燃料と混合されて燃焼器の環状アレイ内で点火され、燃焼ガスを発生する。高温ガスは、ライナを通過し、ターボ機械のタービンセクション内に定められる高温ガス経路内に送られる。ロータシャフトに接続されたタービンロータブレードの１又はそれ以上の列を介して、燃焼ガスから運動エネルギーが取り出される。取り出された運動エネルギーにより、ロータシャフトの回転が生じ、従って、仕事が生成される。
【０００３】
１又は複数のタービンロータブレードは、一般に、極めて高温の環境で動作する。十分な耐用期間を達成するために、ブレードは通常、様々な内部冷却通路又はキャビティを含む。ガスタービンの作動中、圧縮空気などの冷却媒体が、内部冷却通路を通って送られる。冷却媒体の一部は、ブレード表面に沿って定められた種々の冷却孔を通じて内部冷却通路から流出し、これにより高い表面温度を低下させることができる。一般に、冷却媒体を介して効果的に冷却するのが困難な領域は、タービンロータブレードのブレード先端部分、より詳細にはブレード先端の後縁領域である。
【０００４】
ブレード先端は一般に、タービンロータブレードの半径方向末端に定められ、ブレードの列を囲むタービンシュラウドから半径方向内向きに位置付けられる。タービンシュラウドは、高温ガス経路の半径方向外向き境界を定める。ブレード先端がタービンシュラウドに近接していることにより、ブレード先端を冷却することが困難になる。シュラウドとブレード先端が近接していることにより、先端を通過する高温作動流体の漏洩が最小限となり、これに応じてタービン効率が改善される。
【０００５】
特定のブレード設計において、凹状の先端キャップ並びに正圧側壁及び負圧側壁によって形成される先端キャビティは、最小の先端クリアランスを得ると同時にブレード先端の十分な冷却を確保する手段を提供する。正圧側壁及び負圧側壁は、先端キャップから半径方向外向きに延びる。正圧側壁及び負圧側壁の少なくとも一方の少なくとも一部は、フレア状にされ、すなわち、ブレードの半径方向中心線に対して外向きに傾斜している。正圧側壁は、ブレードの前縁部分にて負圧側壁と交差する。しかしながら、正圧側壁は、後縁では負圧側壁と交差せず、従って、これらの間に開口を形成する。この構成は一般に、後縁に沿ったブレードの適切な壁厚さが無いことに起因している。
【０００６】
作動時には、冷却媒体は、内部通路から先端キャップの孔を通って先端キャビティに排出され、このようにして正圧及び負圧側壁並びに先端キャップ表面を効果的に冷却する。しかしながら、翼形部の前縁及び後縁を効果的に冷却することもまた、望ましい場合がある。従って、ブレード先端の後縁冷却が改善されたブレード先端設計に対する要求がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第８，６３２，３１１号明細書
【発明の概要】
【０００８】
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。
【０００９】
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、翼形部を含み、該翼形部が、前縁及び後縁と、前縁及び後縁において接続される正圧側壁及び負圧側壁と、前縁及び後縁間で正圧及び負圧側壁に沿って延びた半径方向外表面を有するブレード先端と、冷却媒体を受け取るための内側キャビティと、を備える。翼形部は更に、ブレード先端において形成された先端キャビティを備える。先端キャビティは、半径方向外表面から半径方向内向きに凹状にされ且つ正圧及び負圧側壁によって連続的に囲まれた先端キャップを含む。先端キャップが更に、先端キャップの内表面及び半径方向反対側の上面を貫通して延びたアパーチャを含む。アパーチャは、内側キャビティと先端キャビティとの間の流体連通を提供する。排気ポートが、先端キャビティから後縁、正圧側壁又は負圧側壁を通って流体連通を提供する。先端キャビティを定める負圧側壁又は正圧側壁のうちの少なくとも一方の一部が、半径方向に対して先端キャビティから外向きに傾斜して延びる。
【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、直列流れ順に、圧縮機セクション、燃焼セクション、及びタービンセクションを含む。タービンセクションは、ロータシャフトと、該ロータシャフトに結合された複数のロータブレードとを含む。各ロータブレードが、前縁及び後縁と、前縁及び後縁において接続される正圧側壁及び負圧側壁と、前縁及び後縁間で正圧及び負圧側壁に沿って延びた半径方向外表面を有するブレード先端と、冷却媒体を受け取るための内側キャビティと、を有する翼形部を含む。翼形部が更に、ブレード先端において形成された先端キャビティを含む。先端キャビティは、半径方向外表面から半径方向内向きに凹状にされ且つ正圧及び負圧側壁によって連続的に囲まれた先端キャップを含む。先端キャップが更に、先端キャップの内表面及び半径方向反対側の上面を貫通して延びて内側キャビティと先端キャビティとの間の流体連通を提供するアパーチャを含む。排気ポートが、先端キャビティから後縁、正圧側壁又は負圧側壁を通って流体連通を提供する。先端キャビティを定める負圧側壁又は正圧側壁のうちの少なくとも一方の一部が、半径方向に対して先端キャビティから外向きに傾斜して延びる。
【００１１】
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。
【００１２】
添付図を参照した本明細書において、当業者に対してなしたその最良の形態を含む本発明の完全且つ有効な開示を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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ブロック図。
【図２】図１に示されたガスタービンに組み込むことができ且つ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】本発明の少なくとも１つの実施形態による例示的な翼形部の一部の斜視図。
【図４】本発明の少なくとも１つの実施形態による、例示的な翼形部の一部の斜視図。
【図５】本発明の少なくとも１つの実施形態による、図４に示す切断線Ａ−Ａに沿った翼形部の一部の側方断面図。
【図６】本発明の少なくとも１つの実施形態による、例示的な翼形部の一部の斜視図。
【図７】本発明の少なくとも１つの実施形態による、図６に示す切断線Ｂ−Ｂに沿った翼形部の一部の側方断面図。
【図８】本発明の少なくとも１つの実施形態による、図６に示す切断線Ｃ−Ｃに沿った翼形部の一部の断面図。
【図９】本発明の少なくとも１つの実施形態による、例示的な翼形部の一部の斜視図。
【図１０】本発明の少なくとも１つの実施形態による、図９に示す切断線Ｄ−Ｄに沿った翼形部の一部の側方断面図。
【図１１】本発明の少なくとも１つの実施形態による、例示的な翼形部の一部の斜視図。
【図１２】本発明の少なくとも１つの実施形態による、図１１に示す切断線Ｅ−Ｅに沿った翼形部の一部の側方断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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の要素を示すために、図面及び説明において同様の又は類似の記号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。
【００１５】
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、そのような修正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、産業用及び／又は地上設置型のガスタービンに限定されない。例えば、本明細書で記載される本発明は、限定ではないが、蒸気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。
【００１６】
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、該入口セクション１２の下流側に配置された圧縮機セクション１４、圧縮機セクション１４の下流側に配置された燃焼器セクション１６内にある複数の燃焼器（図示せず）、燃焼器セクション１６の下流側に配置されたタービンセクション１８、及びタービンセクション１８の下流側に配置された排気セクション２０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。
【００１７】
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）を有するロータシャフト２４と、ロータディスク２６から半径方向外向きに延び且つ相互接続された複数のロータブレード２８と、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を通っ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を少なくとも部分的に定める。
【００１８】
作動中、空気などの作動流体が入口セクション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圧縮されて、燃焼セクション１６の燃焼器に加圧空気が提供される。加圧空気は、燃料と混合されて各燃焼器内で燃焼し、燃焼ガス３４を生成する。燃焼ガス３４は、燃焼器セクション１６から高温ガス経路３２を通ってタービンセクション１８に流入し、ここで燃焼ガス３４からロータブレード２８にエネルギー（運動及び／又は熱）が伝達され、その結果、ロータシャフト２４が回転するようになる。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、及び／又は電力を発生させることができる。次に、タービンセクション１８から流出する燃焼ガス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。
【００１９】
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、また、図１に示すロータブレード２８の代わりにガスタービン１０のタービンセクション１８に組み込むことができる例示的なロータブレード１００の斜視図である。図２に示すように、ロータブレード１００は一般に、装着本体１０４を有する装着部又はシャンク部１０２と、ロータブレード１００のプラットフォーム部１１０から半径方向１０８で外向きに延びる翼形部１０６とを含む。プラットフォーム１１０は一般に、タービンセクション１８（図１）の高温ガス経路３２を通って流れる燃焼ガスに対する半径方向内向きの境界として機能する。図２に示すように、装着部又はシャンク部１０２の装着本体１０４は、プラットフォーム１１０から半径方向内向きに延びることができ、ロータブレード１００をロータディスク２６（図１）に相互接続又は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。
【００２０】
翼形部１０６は、該翼形部１０６を囲む外表面１１２を含む。外表面１１２は、正圧側壁１１４及び対向する負圧側壁１１６によって少なくとも部分的に定められる。正圧側壁１１４及び負圧側壁１１６は、翼形部１０６の根元１１８からブレード先端又は翼形部１０６の先端１２０までスパン方向で、プラットフォーム１１０から実質的に半径方向外向きに延びる。翼形部１０６の根元１１８は、翼形部１０６とプラットフォーム１１０との間の交差部にて定めることができる。ブレード先端１２０は、根元１１８の半径方向反対側に配置される。従って、ブレード先端１２０の半径方向外表面１２２は、一般に、ロータブレード１００の半径方向最外部分を定めることができる。
【００２１】
正圧側壁１１４及び負圧側壁１１６は、燃焼ガス３４の流れに向けられた翼形部１０６の前縁１２４において共に接合又は相互接続される。正圧側壁１１４及び負圧側壁１１６はまた、前縁１２４から下流側に離間して配置された翼形部１０６の後縁１２６において共に接合又は相互接続される。正圧側壁１１４及び負圧側壁１１６は、後縁１２６の周りで連続している。正圧側壁１１４はほぼ凹面状であり、負圧側壁１１６はほぼ凸面状である。翼形部１０６の翼弦は、前縁１１４と後縁１１６を接続する直線の長さであり、前縁１１４から後縁１１６までの方向は通常、翼弦方向として記述される。正圧側壁１１４及び負圧側壁１１６を二分する翼弦線は、通常、翼形部１０６の翼形中心線又はキャンバー線１２８と呼ばれる。
【００２２】
タービンロータブレードの内部冷却は周知であり、通常は、ガスタービンエンジン１０の圧縮機セクション１４（図１）から抽気される比較的低温の圧縮空気のような冷却媒体（実線及び破線の矢印で示される）を利用し、該媒体は、ロータブレード１００の装着部又はシャンク部１０２を通って内側キャビティ又は通路１３２に好適に送られ、内側キャビティ又は通路１３２は、正圧側壁１１４と負圧側壁１１６との間の翼形部１０６内に少なくとも部分的に定められる。
【００２３】
内側キャビティ１３２は、従来の何れかの形態をとることができ、通常は蛇行通路の形態である。冷却媒体１３０は、装着部又はシャンク部１０２から内側キャビティ１３２に流入して内側キャビティ１３２を通過し、外表面１１２にわたって流れる燃焼ガス３４の加熱効果により翼形部１０６を好適に冷却するようにする。フィルム冷却孔（図示せず）は、正圧側壁１１４及び／又は負圧側壁１１６上に配置されて、翼形部１０６の外表面１１２を従来の方式でフィルム冷却することができる。
【００２４】
種々の実施形態において、先端キャビティ又はプレナム１３４は、ブレード先端１２０にて又はその内部に形成される。先端キャビティ１３４は、先端キャップ１３６によって少なくとも部分的に形成される。図２に示されるように、先端キャップ１３６は、ブレード先端１２０及び／又は該ブレード先端１２０の上面１２２から半径方向内向きに凹状にされて、先端キャビティ１３４のフロア部分を形成する。先端キャップ１３６は、正圧側壁１１４及び負圧側壁１１６によって連続的に囲まれる。
【００２５】
先端キャップ１３６は、翼形部１０６の前縁及び後縁１２４，１２６間で先端キャップ１３６の外周１４２に沿って正圧側壁１１４の内表面又は側部１３８及び負圧側壁１１６の内表面又は側部１４０に接したシールに接続され及び／又はシールを形成する。先端キャップ１３６は更に、先端キャップ１３６の内表面又は側部１４６及び上面又は側部１４８を通って延びて、内側キャビティ１３２と先端キャビティ１３４との間の流体連通を提供する複数の孔又はアパーチャ１４４を含む。
【００２６】
図３は、本発明の少なくとも１つの実施形態によるブレード先端１２０を含む翼形部１０６の一部の斜視図を示す。図４は、本発明の少なくとも１つの実施形態による、ブレード先端１２０を含む翼形部１０６の一部の斜視図を示す。図４は、本発明の少なくとも１つの実施形態による、ブレード先端１２０を含む翼形部１０６の一部の斜視図を示す。
【００２７】
特定の実施形態において、図３に示すように、先端キャビティ１３４を定める負圧側壁１１６又は正圧側壁１１４のうちの少なくとも一方の一部は、半径方向１０８に対して及び／又は翼形部１０６の外表面１１２に対して先端キャビティ１３４から外向きに傾斜して延びる。半径方向１０８は、先端キャップ１３６の上面１４８に実質的に垂直とすることができる。
【００２８】
種々の実施形態において、図３に示すように、先端キャビティ１３４を定める負圧側壁１１６の一部、及び先端キャビティ１３４を定める正圧側壁１１４の一部は、半径方向１０８に対して及び／又は翼形部１０６の外表面１１２に対して先端キャビティ１３４から外向きに傾斜して延びる。種々の実施形態において、先端キャビティ１３４を定める負圧側壁１１６の一部は、半径方向１０８に対して及び／又は翼形部１０６の外表面１１２に対して先端キャビティ１３４から外向きに傾斜して延びる。種々の実施形態において、先端キャビティ１３４を定める正圧側壁１１４の一部は、半径方向１０８に対して及び／又は翼形部１０６の外表面１１２に対して先端キャビティ１３４から外向きに傾斜して延びる。
【００２９】
先端キャビティ１３４を定める負圧側壁１１６の内表面又は側部１４０の一部は、半径方向１０８に対して先端キャビティ１３４から外向きに傾斜して延びて、従って、先端キャビティ１３４の全体体積を増大させることができる。これに加えて又は代替として、図３に示すように、先端キャビティ１３４を定める正圧側壁１１４の内表面又は側部１３８の一部は、半径方向１０８に対して先端キャビティ１３４から外向きに傾斜して延びて、従って、先端キャビティ１３４の全体体積を増大させることができる。
【００３０】
種々の実施形態において、図３に示すように、少なくとも１つの排気ポート１５０は、先端キャビティから後縁１２６、正圧側壁１１４又は負圧側壁１１６を通じた冷却媒体の流体連通を提供する。翼形部１０６は、あらゆる数の排気ポート１５０を含むことができ、請求項に別途指定のない限り、提供される図面に示され本明細書で記載される排気ポート１５０の特定の数又は特定の場所に限定されない。
【００３１】
種々の実施形態において、図３に示すように、翼形部１０６は、後縁１２６を通って延びる排気ポート１５０を含む。排気ポート１５０は、一般に、先端キャップ１３６の上面１４６とブレード先端１２０の半径方向外表面１２２との間に定められ及び／又は位置付けることができる。１つの実施形態において、排気ポート１５０は、翼形部１０６のキャンバー線１２８（図２）に沿って又はこれと整列して後縁１２６を通って延びる。排気ポート１５０は、円形又は長円であるか、もしくは何らかの好適な断面形状を有することができる。
【００３２】
図３に示すように、複数のアパーチャ１４４のうちの少なくとも１つのアパーチャ１５２は、排気ポート１５０に近接及び／又は隣接した先端キャップ１３６の内表面１４６及び上面１４８を通って延びることができる。アパーチャ１５２は、排気ポート１５０から上流側にある領域において内側キャビティ１３２と先端キャビティ１３４との間に流体連通をもたらす。
【００３３】
種々の実施形態において、図４に示すように、翼形部１０６は、先端キャップ１３６の上面１４８とブレード先端１２０の半径方向外表面１２２との間で後縁１２６に近接及び／又は隣接して負圧側壁１１６を通って延びる１又はそれ以上の排気ポート１５４を含むことができる。これに加えて又は代替として、翼形部１０６は、先端キャップ１３６の上面１４８とブレード先端１２０の半径方向外表面１２２との間で後縁１２６に近接及び／又は隣接して正圧側壁１１４を通って延びる１又はそれ以上の排気ポート１５６を含むことができる。
【００３４】
特定の実施形態において、図４及び５に示すように、アパーチャ１５２は、翼形部１０６の後縁１２６に向かって角度が付けられる。特定の実施形態において、１又はそれ以上の孔１５８が、先端キャップ１３６の半径方向下方及び／又は排気ポート１５０の半径方向下方で翼形部１０６の後縁１２６に沿って定められる。１又はそれ以上の孔１５８は、内側キャビティ１３２と流体連通することができる。種々の実施形態において、図５に示すように、排気ポート１５０は、該排気ポート１５０の入口１６０がその出口１６２よりも小さく又は小さい断面積を有するようにテーパが付けられ、又は形状にすることができる。
【００３５】
図６は、本発明の少なくとも１つの実施形態によるブレード先端１２０を含む翼形部１０６の一部の斜視図を示す。図７は、少なくとも１つの実施形態による、図６に示される切断線Ｂ−Ｂに沿った翼形部１０６の一部の側断面図を示す。図８は、本発明の少なくとも１つの実施形態による、図６に示される切断線Ｃ−Ｃに沿った翼形部の一部の断面図を示す。
【００３６】
特定の実施形態において、全体として図６〜８に示すように、先端キャップ１３６の上面１４８内にトレンチ、スロット又は溝１６４のような表面窪み部が定められる。トレンチ１６４は、排気ポート１５０に近接して定めることができる。特定の実施形態において、トレンチ１６４は、翼形部１０６の後縁１２６から前縁１２４に向かって延びる。特定の実施形態において、トレンチ１６４は、翼形部１０６のキャンバー線１２８（図２）に沿って延びる。特定の実施形態において、トレンチ１６４は、排気ポート１５０を少なくとも部分的に定めることができる。
【００３７】
図９は、本発明の少なくとも１つの実施形態によるブレード先端１２０を含む翼形部１０６の一部の斜視図を示す。図１０は、少なくとも１つの実施形態による、図９に示す切断線Ｄ−Ｄに沿った翼形部１０６の一部の側方断面図を示す。特定の実施形態において、図９及び１０に示すように、翼形部１０６は、後縁１２６に近接して負圧側壁１１６に沿って位置付けられて先端キャビティ１３４の外部への流体連通を提供する排気ポート１５４を含むことができる。これに加えて又は代替として、翼形部１０６は、後縁１２６に近接して正圧側壁１１４に沿って位置付けられて先端キャビティ１３４の外部への流体連通を提供する排気ポート１５６を含むことができる。特定の実施形態において、図９及び１０に示すように、翼形部１０６は、後縁１２６に沿って定められた１又は複数の孔１５８を含むことができる。
【００３８】
図１１は、本発明の少なくとも１つの実施形態によるブレード先端１２０を含む翼形部１０６の一部の斜視図を示す。図１２は、少なくとも１つの実施形態による、図１１に示す切断線Ｅ−Ｅに沿った翼形部１０６の一部の側方断面図を示す。特定の実施形態において、図１１及び１２に全体的に示されるように、翼形部１０６は、翼形部１０６の後縁１２６においてブレード先端１２０の半径方向外表面１２２を通って延びる排気ポート１６６を含むことができる。図１２に示すように、排気ポート１６６の一部は、翼弦方向に延びた後に半径方向上向きに転回して、半径方向外表面１２２を貫通することができる。このようにして、排気ポート１６６は、冷却媒体の一部をブレード先端１２０からガスタービン１０のシュラウド（図示せず）に向けて半径方向外向きに配向することができる。図１２に示すように、排気ポート１６６は、先端キャビティ１３４と流体連通している。
【００３９】
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、また、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組み込み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】
【００４０】
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  燃焼器セクション
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
１００  ロータブレード
１０２  装着／シャンク部
１０４  装着本体
１０６  翼形部
１０８  半径方向
１１０  プラットフォーム
１１２  外表面
１１４  正圧側壁
１１６  負圧側壁
１１８  根元
１２０  先端
１２２  半径方向外表面
１２４  前縁
１２６  後縁
１２８  翼形中心線又はキャンバー線
１３０  冷却媒体
１３２  内側キャビティ
１３４  先端キャビティ
１３６  先端キャップ
１３８  内表面−正圧側面の
１４０  内表面−負圧側壁の
１４２  外周
１４４  孔／アパーチャ
１４６  内表面
１４８  上面
１５０  排気ポート
１５２  アパーチャ
１５４  排気ポート
１５６  排気ポート
１５８  孔
１６０  入口
１６２  出口
１６４  トレンチ／スロット／溝
１６６  排気ポート
【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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【図１２】
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【外国語明細書】
2016211547000001.pdf