(57)【要約】【課題】シュラウド内に出口経路を有するタービンバケットを提供する。【解決手段】  実施形態によるタービンバケットは、基部と、基部に結合しかつ基部から半径方向外向きに延びるブレードと、ブレードに結合しかつブレードから半径方向外向きに延びるシュラウドと、を備え、ブレードは、正圧側面と、正圧側面の反対側の負圧側面と、正圧側面と負圧側面との間の前縁と、前縁の反対側で正圧側面と負圧側面との間の後縁とを有する本体と、本体の中の複数の半径方向に延びる冷却通路と、を含み、シュラウドは、本体の中で複数の半径方向に延びる冷却通路の第１のセットと流体接続する複数の半径方向に延びる出口通路と、少なくとも部分的に円周方向で前記シュラウドを通って延び、本体の中の複数の半径方向に延びる冷却通路の第２の別のセットの全てと流体接続する出口経路と、を含む。【選択図】      図１
2017082783.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部（６）と、
前記基部に結合しかつ前記基部から半径方向外向きに延びるブレード（８）と、
前記ブレードに結合しかつ前記ブレードから半径方向外向きに延びるシュラウド（１０）と、
を備えるタービンバケット（２）であって、
前記ブレードは、
正圧側面（１４）と、前記正圧側面の反対側の負圧側面（１６）と、前記正圧側面と前記負圧側面との間の前縁（１８）と、前記前縁の反対側で前記正圧側面と前記負圧側面との間の後縁（２０）とを有する本体（１２）と、
前記本体の中の複数の半径方向に延びる冷却通路（２２）と、
を含み、
前記シュラウドは、
前記本体の中で前記複数の半径方向に延びる冷却通路の第１のセットと流体接続する複数の半径方向に延びる出口通路（３０）と、
少なくとも部分的に円周方向で前記シュラウドを通って延び、前記本体の中の前記複数の半径方向に延びる冷却通路の第２の別のセットの全てと流体接続する出口経路（２２０）と、
を含む、タービンバケット。
【請求項２】
前記複数の半径方向に延びる出口通路は、前記本体から半径方向外側領域に延びる、請求項１に記載のタービンバケット。
【請求項３】
前記複数の半径方向に延びる出口通路は、前記シュラウドの出口経路から流体的に分離される、請求項２に記載のタービンバケット。
【請求項４】
前記複数の半径方向に延びる出口通路は、前記本体の前縁の近くに配置される、請求項３に記載のタービンバケット。
【請求項５】
前記シュラウドは、前半と後半分との間のほぼ中間点を示すノッチを含み、前記出口経路は、前記後半分において前記シュラウドを貫通して延び、前記本体の前記後縁の近くで開口する、請求項１に記載のタービンバケット。
【請求項６】
前記本体の中の前記複数の半径方向に延びる冷却通路の前記第２の別のセットを通過する冷却流体の全ては、前記出口経路を通って前記本体から流出する、請求項５に記載のタービンバケット。
【請求項７】
前記複数の半径方向に延びる出口通路は、前記本体の前記前縁の近くで、前記シュラウドの半径方向外寄りの位置に流体的に開口し、前記出口経路は、前記本体の前記後縁の近くで、前記シュラウドに半径方向で隣接する位置に開口する、請求項６に記載のタービンバケット。
【請求項８】
基部（６）と、
前記基部に結合しかつ前記基部から半径方向外向きに延びるブレード（８）と、
前記ブレードに結合しかつ前記ブレードから半径方向外向きに延びるシュラウド（１０）と、
を備えるタービンバケット（２）であって、
前記ブレードは、
正圧側面（１４）と、前記正圧側面の反対側の負圧側面（１６）と、前記正圧側面と前記負圧側面との間の前縁（１８）と、前記前縁の反対側で前記正圧側面と前記負圧側面との間の後縁（２０）とを有する本体（１２）と、
前記本体の中の複数の半径方向に延びる冷却通路（２２）と、
を含み、
前記シュラウドは、
前記シュラウドの前半分と後半分との間の中間点を示すノッチ（２３０）と、
少なくとも部分的に円周方向で前記シュラウドを通って前記前半分から前記後半分に延び、前記本体の中の前記複数の半径方向に延びる冷却通路と流体接続する出口経路（２２０）と、
を含む、タービンバケット。
【請求項９】
前記複数の半径方向に延びる冷却通路は、前記本体から前記出口経路に延び、前記本体は、前記本体から流出する冷却流体の流れをガイドするために後縁の近くで少なくとも１つのリブ／ガイドベーンをさらに含む、請求項８に記載のタービンバケット。
【請求項１０】
前記出口経路は、前記シュラウドの前記前半分と前記後半分との間のノッチを貫通して延びる、請求項８に記載のタービンバケット。
【請求項１１】
前記出口経路は、前記本体のほぼ前記前縁から前記本体のほぼ前記後縁まで広がる、請求項１０に記載のタービンバケット。
【請求項１２】
前記出口経路は、前記本体のほぼ前記後縁の近くで開口する、請求項８に記載のタービンバケット。
【請求項１３】
前記出口経路は、半径方向で前記シュラウドに隣接する位置に開口する、請求項１２に記載のタービンバケット。
【請求項１４】
前記本体の中の前記複数の半径方向に延びる冷却通路を通過する冷却流体の全ては、前記出口経路を通って前記本体から流出する、請求項９に記載のタービンバケット。
【請求項１５】
ステータ（５０２）と、
前記ステータの中に含まれるロータ（５０６）と、
を備えるタービン（５００）であって、
前記ロータは、
スピンドル（５０８）と、
前記スピンドルから半径方向に延びる複数のバケット（６０２）と、
を含み、
前記複数のバケットのうちの少なくとも１つは、
基部（６）と、
前記基部に結合しかつ前記基部から半径方向外向きに延びるブレード（８）と、
前記ブレードに結合しかつ前記ブレードから半径方向外向きに延びるシュラウド（１０）と、
を備えるタービンバケット（２）であって、
前記ブレードは、
正圧側面（１４）と、前記正圧側面の反対側の負圧側面（１６）と、前記正圧側面と前記負圧側面との間の前縁（１８）と、前記前縁の反対側で前記正圧側面と前記負圧側面との間の後縁（２０）とを有する本体（１２）と、
前記本体の中の複数の半径方向に延びる冷却通路（２２）と、
を含み、
前記シュラウドは、
前記本体の中で前記複数の半径方向に延びる冷却通路の第１のセットと流体接続する複数の半径方向に延びる出口通路（３０）と、
少なくとも部分的に円周方向で前記シュラウドを通って延び、前記本体の中の前記複数の半径方向に延びる冷却通路の第２の別のセットの全てと流体接続する出口経路（２２０）と、
を含む、タービン。
【請求項１６】
前記複数の半径方向に延びる出口通路は、前記本体から半径方向外側領域に延び、前記本体は、前記本体から流出する冷却流体の流れをガイドするために後縁の近くで少なくとも１つのリブ／ガイドベーンをさらに含む、請求項１５に記載のタービン。
【請求項１７】
前記複数の半径方向に延びる出口通路は、前記本体の前記後縁の近くに配置される、請求項１５に記載のタービン。
【請求項１８】
前記シュラウドは、前半と後半分との間のほぼ中間点を示すノッチを含み、前記出口経路は、前記前半分から前記後半分に前記シュラウドを貫通して延び、前記本体の前記後縁の近くで開口する、請求項１５に記載のタービン。
【請求項１９】
前記複数の半径方向に延びる出口通路は、前記本体の前記後縁の近くで前記シュラウドの半径方向外寄りの位置に流体的に開口する、請求項１８に記載のタービン。
【請求項２０】
前記出口経路は、前記本体の前記後縁の近くで前記シュラウドに半径方向で隣接する位置に開口する、請求項１９に記載のタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示される主題は、タービンに関する。詳細には、本明細書に開示される主題は、ガスタービンのバケットに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービは、作動流体（例えば、ガス）の流れを回転ロータに結合したタービンバケットに送る静止ブレード組立体を含む。これらのバケットは、タービンの中の高温、高圧環境に耐えるようにデザインされている。いくつかの従来のシュラウド付きタービンバケット（例えば、ガスタービンバケット）は、放射状の冷却孔を有し、この冷却孔によって、冷却流体（すなわち、圧縮機段からの高圧空気流）の通路がこれらのバケットを冷却するのを可能にする。しかしながら、この冷却流体は、従来ではバケット本体の半径方向先端で放出されており、最終的には半径方向空間の中での混合損失の一因になる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第８３４８６１２号明細書
【発明の概要】
【０００４】
本開示の種々の実施形態はタービンバケットを含み、タービンバケットは、基部と、基部に結合しかつ基部から半径方向外向きに延びるブレードと、ブレードに結合しかつブレードから半径方向外向きに延びるシュラウドと、を備え、ブレードは、正圧側面と、正圧側面の反対側の負圧側面と、正圧側面と負圧側面との間の前縁と、前縁の反対側で正圧側面と負圧側面との間の後縁とを有する本体と、本体の中の複数の半径方向に延びる冷却通路と、を含み、シュラウドは、本体の中で複数の半径方向に延びる冷却通路の第１のセットと流体接続する複数の半径方向に延びる出口通路と、少なくとも部分的に円周方向でシュラウドを通って延び、本体の中の複数の半径方向に延びる冷却通路の第２の別のセットの全てと流体接続する出口経路と、を含む。
【０００５】
本開示の第１の態様はタービンバケットを含み、タービンバケットは、基部と、基部に結合しかつ基部から半径方向外向きに延びるブレードと、ブレードに結合しかつブレードから半径方向外向きに延びるシュラウドと、を備え、ブレードは、正圧側面と、正圧側面の反対側の負圧側面と、正圧側面と負圧側面との間の前縁と、前縁の反対側で正圧側面と負圧側面との間の後縁とを有する本体と、本体の中の複数の半径方向に延びる冷却通路と、を含み、シュラウドは、本体の中で複数の半径方向に延びる冷却通路の第１のセットと流体接続する複数の半径方向に延びる出口通路と、少なくとも部分的に円周方向でシュラウドを通って延び、本体の中の複数の半径方向に延びる冷却通路の第２の別のセットの全てと流体接続する出口経路と、を含む。
【０００６】
本開示の第２の態様はタービンバケットを含み、タービンバケットは、基部と、基部に結合しかつ基部から半径方向外向きに延びるブレードと、ブレードに結合しかつブレードから半径方向外向きに延びるシュラウドと、を備え、ブレードは、正圧側面と、正圧側面の反対側の負圧側面と、正圧側面と負圧側面との間の前縁と、前縁の反対側で正圧側面と負圧側面との間の後縁とを有する本体と、本体の中の複数の半径方向に延びる冷却通路と、を含み、シュラウドは、シュラウドの前半分と後半分との間の中間点を示すノッチと、少なくとも部分的に円周方向でシュラウドを通って前半分から後半分に延び、本体の中の複数の半径方向に延びる冷却通路と流体接続する出口経路と、を含む。
【０００７】
本開示の第３の態様はタービンを含み、タービンは、ステータと、ステータの中に含まれるロータと、を備え、ロータは、スピンドルと、スピンドルから半径方向に延びる複数のバケットと、を含み、複数のバケットのうちの少なくとも１つは、基部と、基部に結合しかつ基部から半径方向外向きに延びるブレードと、ブレードに結合しかつブレードから半径方向外向きに延びるシュラウドと、を備え、ブレードは、正圧側面と、正圧側面の反対側の負圧側面と、正圧側面と負圧側面との間の前縁と、前縁の反対側で正圧側面と負圧側面との間の後縁とを有する本体と、本体の中の複数の半径方向に延びる冷却通路と、を含み、シュラウドは、本体の中で複数の半径方向に延びる冷却通路の第１のセットと流体接続する複数の半径方向に延びる出口通路と、少なくとも部分的に円周方向でシュラウドを通って延び、本体の中の複数の半径方向に延びる冷却通路の第２の別のセットの全てと流体接続する出口経路と、を含む。
【０００８】
本発明のこれら及び他の特徴要素は、添付図面を参照しながら本発明の例示的な実施形態に関する以下のより詳細な説明を精査することによってより完全に理解され認識されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】種々の実施形態によるタービンバケットの側面概略図。
【図２】種々の実施形態による図１のバケットの拡大断面図。
【図３】図２のバケットの３次元透視図。
【図４】種々の別の実施形態によるバケットの拡大断面図。
【図５】図４のバケットの部分３次元透視図。
【図６】種々の別の実施形態によるバケットの拡大断面図。
【図７】図６のバケットの部分３次元透視図。
【図８】種々の別の実施形態による別のバケットの拡大断面図。
【図９】種々の実施形態による後縁に隣接した少なくとも１つのリブ／ガイドベーンを含むバケットの一部の概略的上部切断図。
【図１０】種々の実施形態によるタービンの概略的断面図．
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の図面は必ずしも縮尺通りではない点に留意されたい。当該図面は、本発明の典型的な態様のみを描くことを意図しており、従って、本発明の範囲を限定するものとみなすべきではない。図面では、同じ参照符号は、複数の図面にわたり同じ要素を示している。
【００１１】
本明細書に説明したように、開示された主題は、タービンに関する。詳細には、開示された主題は、ガスタービン内の冷却流体流に関する。
【００１２】
従来の手法とは対照的に、本開示の種々の実施形態は、出口経路を有するシュラウドを含むガスターボ機械（又はタービン）バケットを備える。出口経路は、ブレード内の複数の半径方向に延びる冷却通路と流体接続することができ、さらにこれらの冷却通路のセット（例えば、２又は３以上）からの冷却流体の出口を、シュラウドに半径方向で隣接しかつバケットの後縁に隣接した位置に向けることができる。
【００１３】
各図面に説明するように、「Ａ」軸は、（明瞭化のために省略されたタービンロータの軸に沿った）軸方向を表す。本明細書で使用される用語「軸方向」及び／又は「軸方向に」は、軸Ａに沿った物体の相対的な位置／方向を指し、ターボ機械（特にロータセクション）の回転軸に実質的に平行である。本明細書で使用される用語「半径方向」及び／又は「半径方向に」は、軸「ｒ」に沿った物体の相対的な位置／方向を指し、軸Ａに実質的に直交しかつ１つの位置でのみ軸Ａを交差する。加えて、用語「円周方向」及び／又は「円周方向に」は、円周「ｃ」に沿った物体の相対的な位置／方向を指し、軸Ａを取り囲むが軸Ａとは交差しない。各図の共通の符号は、各図での実質的に同じ構成要素を示すことを理解されたい。
【００１４】
ガスタービン内でバケットを冷却するために、冷却流は、翼形部の中の冷却通路を通過する際に大きな速度を有する必要がある。この速度は、バケットの基部／根元に対して、バケットの半径方向外側領域における流体／高温ガスの圧力に比べて高い圧力を供給することで実現できる。高速で半径方向外側領域に流出する冷却流は、高い運動エネルギに関連する。この高い運動エネルギの冷却流が半径方向外側領域に排出する冷却出口を備えた従来のバケットデザインにおいて、このエネルギは廃棄されるだけでなく半径外側領域における追加的な混合損失をもたらす（先端レールと隣接するケーシングとの間の隙間からの先端漏洩と混合する）。
【００１５】
図１を参照すると、種々の実施形態によるタービンバケット２（例えば、ガスタービン  ブレード）の側面概略図が示されている。図２は、図１に概略的に示す半径方向先端セクション４に特に注目したバケット２の拡大断面図を示す。図１及び２を同時に参照する。図示のように、バケット２は、基部６、基部６に結合したブレード８（さらに基部６から半径方向外向きに延びる）、及びブレード８の半径方向外寄りでブレード８に結合したシュラウド１０を含むことができる。従来から知られているように、基部６、ブレード８、及びシュラウド１０の各々は、１又は２以上の金属（鋼、鋼合金）から形成することができ、さらに従来の方法によって（例えば、鋳造、鍛造、又は機械加工で）作ることができる。基部６、ブレード８、及びシュラウド１０は一体形成することができ（例えば、鋳造、鍛造、３Ｄプリンティング）、又は別個の構成要素として形成した後に接合する（例えば、溶着、ろう付け、接着、又は他の接合機構で）ことができる。
【００１６】
詳細には、図２は、本体１２、例えば外部ケーシング又はシェルを含むブレード８を示す。本体１２（図１−２）は、正圧側面１４及び該正圧側面１４の反対側の負圧側面１６を有する（図２では負圧側面１６は遮られている）。また、本体１２は、正圧側面１４と負圧側面１６との間の前縁１８、並びに正圧側面１４と負圧側面１６との間で前縁１８の反対側の後縁２０を含む。図２から分かるように、バケット２は、本体１２の中に複数の半径方向に延びる冷却通路２２をさらに含む。これらの半径方向に延びる冷却通路２２によって、冷却流体（例えば、空気）は、半径方向内側位置（例えば、基部６の近く）から半径方向外側位置（例えば、シュラウド１０の近く）に流れることができる。半径方向に延びる冷却通路２２は、本体１２に沿って、例えば、鋳造、鍛造、３Ｄプリンティング時に又は他の従来の製造技術で通路又は導管として作製することができる。
【００１７】
図２に示すように、場合によっては、シュラウド１０は、本体１２から半径方向外側領域２８に延びる複数の出口通路３０を含む（例えば、本体１２の前縁１８の近く）。出口通路３０は、半径方向に延びる冷却通路２２の第１のセット２００に流体接続するので、対応する半径方向に延びる冷却通路２２（第１のセット２００の）を通過する冷却流体は、シュラウド１０を貫通して延びる出口通路３０を通って本体１２から流出する。種々の実施形態において、図２に示すように、出口通路３０は、半径方向に延びる冷却通路２２の第２のセット２１０（第１のセット２００とは別個の）とは流体的に分離される。すなわち、図２に示すように、種々の実施形態において、シュラウド１０は、シュラウド１０を通って少なくとも部分的に円周方向に延びると共に、本体１２内で半径方向に延びる冷却通路２２の第２のセット２１０の全てと流体接続する出口経路２２０を含む。シュラウド１０は、複数の（例えば、２又は３以上、第２のセット２１０を形成する）半径方向に延びる冷却通路２２のための出口を備え、半径方向に延びる第１のセット２００の冷却通路２２とは分離された流体経路を提供する出口経路２２０を含む。
【００１８】
図１及び２で分かるように、シュラウド１０は、シュラウド１０の前半分２４０と後半分２５０との間の略中間点を示すノッチ（レール）２３０を含むことができる。種々の実施形態において、半径方向に延びる冷却通路２２の第２のセット２１０を通過する全ての冷却流体は、出口経路２２０を通って本体１２から流出する。種々の実施形態において、半径方向に延びる冷却通路２２の第１のセット２００は、シュラウド１０の半径方向外寄りの位置２８に開口（ｏｕｔｌｅｔ）するが、半径方向に延びる冷却通路２２の第２のセット２１０は、シュラウド１０に半径方向に隣接した位置２７０に開口する（例えば、本体１２の半径方向外寄り、シュラウドノッチ２３０の最外点の半径方向内寄り）。場合によっては、出口経路２２０は、ブレード８の本体１２の中のチャンバ２６０と流体接続し、チャンバ２６０は、シュラウド１０内の半径方向に延びる冷却通路２２の第２のセット２１０と出口経路２２０との間の流体通路をもたらす。種々の実施形態において、チャンバ２６０／出口経路２２０は、リブ又はガイドベーン（図９）を含むことができ、冷却流体の流れがシュラウド１０から流出する際に所望の流体軌跡に一致するのを助けることをさらに理解されたい。
【００１９】
図３は、シュラウド１０を下方から見たバケット２の部分的な３次元透視図を示し、種々の特徴部を図示する。図３に明示するように、シュラウド１０の一部の出口経路２２０は、チャンバ２６０と流体接続しており、チャンバ２６０は、出口経路２２０の延長部と見なすこと（又はその逆）ができることを理解されたい。さらに、チャンバ２６０及び出口経路２２０は、１つの構成要素で形成することができる（例えば、従来の製造技術によって）。例えば、出口経路２２０を収容するために、後半分２５０のシュラウド１０の部分は、前半分２４０のシュラウド１０の部分よりも厚く（半径方向に測定して）できることをさらに理解されたい。
【００２０】
図４において、本明細書の種々の追加的な実施形態によれば、バケット３０２は、シュラウド１０の中で前半分２４０と後半分２５０との間で広がる出口経路２２０を含み、半径方向に延びる冷却通路の第１のセット２００及び半径方向に延びる冷却通路の第２のセット２１０の両方からの冷却流の全ては、出口経路２２０を通過する。図２に示すバケット２の実施形態と同様に、バケット３０２は、出口経路２２０と一致する大きさのチャンバ２６０を含むことができる。本実施形態において、出口経路２２０は、シュラウド１０の前半分２４０と後半分２５０との間でノッチ２３０を貫通して延び、シュラウド１０に半径方向に隣接した位置２７０において、本体１２の後縁２０の近くで開口する。種々の特定の実施形態において、出口経路２２０は、本体１２の略前縁１８から本体１２の略後縁２０まで広がる。
【００２１】
図５はバケット３０２の部分的な３次元透視図を示し、種々の特徴部を図示する。図５を明示するために、シュラウド１０の一部である出口経路２２０は、チャンバ２６０と流体接続しており、チャンバ２６０は、出口経路２２０の延長部と見なすこと（又はその逆）ができることを理解されたい。さらに、チャンバ２６０及び出口経路２２０は、１つの構成要素で形成することができる（例えば、従来の製造技術によって）。後半分２５０のシュラウド１０の部分は、前半分２４０のシュラウド１０の部分と実質的に同じ厚さ（半径方向に測定して）とすることができることをさらに理解されたい。
【００２２】
図６は、種々の追加的な実施形態によるバケット４０２を示す。図示のように、バケット４０２は、各々が半径方向に延びる冷却通路２２の第２のセット２１０に流体接続する出口通路３０を含むことができ、対応する半径方向に延びる冷却通路２２（第２のセット２１０の）を通過する冷却流体は、シュラウド１０を貫通する出口通路３０を通って本体１２から流出する。種々の実施形態において、出口通路３０は、本体１２の中の半径方向に延びる冷却通路２２の第１のセット２００から流体的に分離される。本明細書の他の実施形態の態様で説明するように、バケット４０２内のシュラウド１０は出口経路２２０を含むこともでき、出口経路２２０は、少なくとも部分的に円周方向にシュラウドを通って延びると共に、本体１２内の半径方向に延びる冷却通路２２の第１のセット２００に流体接続する。出口経路２２０は、複数の（２又は３以上の、第１のセット２００を形成する）半径方向に延びる冷却通路２２の出口をもたらす。また、バケット４０２は、出口経路２２０と流体接続しかつシュラウド１０の前半分２４０の近くに配置されたチャンバ２６０を含むことができる。本実施形態において、出口経路２２０は、シュラウド１０の前半分２４０と後半分２５０との間のノッチ２３０を貫通して延び、シュラウド１０に半径方向に隣接した位置２７０において、本体１２の後縁２０の近くで開口する。種々の特定の実施形態において、出口経路２２０は、本体１２の略前縁１８から本体１２の略後縁２０まで広がる。特定の実施形態において、図７のバケット４０２の概略的透視図でより実際的に分かるように、半径方向に延びる出口通路３０（第２のセット２１０、後縁２０の近く）のセットは、出口経路２２０をバイパスし、冷却流体の流れを出口通路３０及びシュラウド１０の半径方向外寄りに配置された半径方向外側領域４２８に供給するのを可能にする。図７に明示するように、シュラウド１０の一部である出口経路２２０は、チャンバ２６０と流体接続するので、チャンバ２６０は、出口経路２２０の延長部と見なすことができる（又はその逆）。さらに、チャンバ２６０及び出口経路２２０は、１つの構成要素で形成することができる（例えば、従来の製造技術によって）。前半分２４０のシュラウド１０の部分は、後半分２５０のシュラウド１０の部分よりも厚く（半径方向に測定して）できることをさらに理解されたい。
【００２３】
図８は、種々の実施形態による、付加的なバケット８０２の概略的な拡大断面図である。バケット８０２は、シュラウド１０の前半分２４０に配置された第２のレール８３０を含むシュラウド１０を備えることができる。出口経路２２０は、第２のレール６３０からレール２３０まで広がることができ、後縁２０において、シュラウド１０の後半分２５０の近くで位置２７０に流出する。
【００２４】
従来のバケットとは対照的に、出口経路２２０を有するバケット２、３０２、４０２、８０２により、レール２３０を超えて（円周方向にレール２３０を超えて、又はレール２３０の下流に）、後縁１２の近くを流れる高温ガスの方向に一致して、高速冷却流をシュラウド１０から排出できる。高温ガスと同様に、シュラウド１０（出口経路２２０を通って）から排出する冷却流の反力は、バケット２、３０２、４０２、８０２上の反力を生じることができる。この反力は、バケット２、３０２、８０２上も全トルクを増大させること、及びバケット２、３０２、４０２、８０２を用いるタービンの機械的軸出力を増大させることができる。シュラウド１０の半径方向外寄りの領域において、静圧は、前半分領域２４０よりも後半分領域２５０の方が低い。冷却流体の圧力比は、半径方向外寄り位置４２８に近い高温ガス通路での排出圧力（「シンク圧力（ｓｉｎｋ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）」と呼ばれる）に対する基部６での冷却流体の供給圧力の比率で定義される。各タイプのガスタービンのバケットに関して、特定の冷却流体の圧力比の要求が存在し得るが、シンク圧力が低下すると、基部６に近い入口での高圧冷却流体に関する要求が低減する。出口経路２２０を含むバケット２、３０２、４０２、８０２は、従来のバケットに比べてシンク圧力を低減できるので、同じ圧力比を維持するために、圧縮機からの供給圧力をより低くできる。このことは、圧縮機が必要とする（冷却流体を圧縮するための）仕事を低減し、従来のバケットに対して、バケット２、３０２、４０２、８０２を使用するガスタービンでの効率が高くなる。さらに、バケット２、３０２、４０２、８０２は、このようなバケットを使用するタービンの混合損失を低減するのを助けることができる。例えば、従来構成に見られる冷却流と先端漏洩流との混合に関連する半径方向外側領域２８での混合損失は、出口経路２２０から流出する冷却流体の方向性流れによって著しく低減される。さらに、出口経路２２０から流出する冷却流体は、高温ガス流の方向に整列し、低温流体流と高温流体流との間の混合損失が低減する。出口経路２２０は、冷却流体と前縁の高温ガス流との混合を低減するのをさらに助けることができ（従来のバケットに比べて）、レール２３０は、カーテン様の機構としての機能を果たす。出口経路２２０は、先端シュラウド１０を通じて冷却流体を循環させるので、従来のバケットに比べてシュラウド１０の金属温度が低下する。ガスタービンの燃焼温度を上昇させるための連続運転に関して、バケット２、３０２、４０２、８０２は、このようなバケットを使用するタービンの冷却を高めることができ、高い燃焼温度及び大きなタービン出力が可能になる。
【００２５】
図９は、後縁２０の近くに、冷却流体の流れがシュラウド１０の近くで流出するようにガイドするための少なくとも１つのリブ／ガイドベーン９０２を含む、バケット２の一部の概略的上部切断図を示す。リブ／ガイドベーン９０２は、冷却流体の流れを高温ガス通路の方向と一致させるのを助けることができる。
【００２６】
図１０は、種々の実施形態による、タービン５００、例えばガスタービンの概略的な部分断面図である。タービン４００は、従来から知られているように、ステータ５０２（ケーシング５０４の中に示す）及びステータ５０２の中のロータ５０６を含む。ロータ５０６は、スピンドル５０８と、スピンドル５０８から半径方向に延びる複数のバケット（例えば、バケット２、３０２、４０２、８０２）を含む。タービン５００の各段の中のバケット（例えば、バケット２、３０２、４０２、８０２）は、実質的に同じタイプのバケット（例えば、バケット２）とすることができることを理解されたい。場合によっては、バケット（例えば、バケット２、３０２、及び／又は４０２）は、タービン５００の中間段に配置することができる。すなわち、タービン５００が４つの段（従来から知られているようにスピンドル５０８に沿って軸方向に配置される）を含む場合、バケット（例えば、バケット２、３０２、４０２、８０２）は、タービン５００の中の第２段、第３段、又は第４段に配置することができ、タービン５００が５つの段（スピンドル５０８に沿って軸方向に配置される）を有する場合、バケット（例えば、バケット２、３０２、４０２、８０２）は、タービン５００の中の第３段に配置することができる。
【００２７】
本明細書で使用される用語は、単に特定の実施形態を説明するためのものに過ぎず、本開示を限定するものではない。本明細書で使用される単数形態は、前後関係から明らかに別の意味を示さない限り、複数形態も含む。更に、本明細書内で使用する場合に、「含む」及び／又は「備える」という用語は、そこに述べた特徴部、完全体、ステップ、動作、要素及び／又は構成部品の存在を明示しているが、１つ又はそれ以上の特徴部、完全体、ステップ、動作、要素、構成部品及び／又はそれらの群の存在又は付加を排除するものではないことは理解されるであろう。
【００２８】
本明細書は、開示される主題の実施例を用いて、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及び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】
【００２９】
２  タービンバケット
３  段
４  半径方向先端セクション
６  基部
８  ブレード
１０  シュラウド
１２  本体
１４  正圧側面
１６  負圧側面
１８  前縁
２０  後縁
２２  冷却通路
２８  半径方向外側領域
３０  出口通路
２００  第１のセット
２１０  第２のセット
２２０  出口経路
２３０  レール
２４０  前半分
２５０  後半分
２６０  チャンバ
２７０  位置
３０２  バケット
４００  タービン
４０２  バケット
４２８  半径方向外寄り位置
５００  タービン
５０２  ステータ
５０４  ケーシング
５０６  ロータ
５０８  スピンドル
６０２  バケット
６３０  第２のレール
８０２  バケット
８３０  第２のレール
９０２  リブ／ガイドベーン
【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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【外国語明細書】
2017082783000001.pdf