(57)【要約】【課題】  冷却通路を有するタービンバケットを提供する。【解決手段】  種々の実施形態によるタービンバケット（２）は、基部（６）と、基部（６）に結合しかつ基部（６）から半径方向外向きに延びるブレード（８））と、ブレード（８）に結合しかつブレード（８）から半径方向外向きに延びるシュラウド（１０）と、を備え、ブレード（８）は、正圧側面（１４）と、正圧側面（１４）の反対側の負圧側面（１６）と、正圧側面（１４）と負圧側面（１６）との間の前縁（１８）と、前縁（１８）の反対側で正圧側面（１４）と負圧側面（１６）との間の後縁（２０）とを有する本体（１２）と、本体（１２）の中の複数の半径方向に延びる冷却通路（２２）と、複数の半径方向に延びる冷却通路（２２）の少なくとも１つに流体接続し、後縁（２０）において本体（１２）を貫通して延びるブリード孔（２４）と、を含む。【選択図】      図１
2017082785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部（６）と、
前記基部（６）に結合しかつ前記基部（６）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（８）に結合しかつ前記ブレード（８）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（８）は、
正圧側面（１４）と、前記正圧側面（１４）の反対側の負圧側面（１６）と、前記正圧側面（１４）と前記負圧側面（１６）との間の前縁（１８）と、前記前縁（１８）の反対側で前記正圧側面（１４）と前記負圧側面（１６）との間の後縁（２０）とを有する本体（１２）と、
前記本体（１２）の中の複数の半径方向に延びる冷却通路（２２）と、
前記複数の半径方向に延びる冷却通路（２２）のうちの少なくとも１つに流体接続し、前記後縁（２０）において前記本体（１２）を貫通して延びる、少なくとも１つのブリード孔（２４）と、
を含む、タービンバケット（２）。
【請求項２】
前記シュラウド（１０）は、前記本体（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、請求項１に記載のタービンバケット（２）。
【請求項３】
前記複数の出口通路（３０）は、前記少なくとも１つのブリード孔（２４）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（２）。
【請求項４】
前記複数の出口通路（３０）は、前記本体（１２）の前記前縁（１８）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（２）。
【請求項５】
前記本体（１２）の中にプレナム（５３６）（５３６）をさらに備え、前記プレナム（５３６）は、前記複数の半径方向に延びる冷却通路（２２）及び前記少なくとも１つのブリード孔（２４）に流体接続する、請求項１に記載のタービンバケット（２）。
【請求項６】
前記プレナム（５３６）は、追加的な半径方向に延びる冷却通路（２２）から前記複数の半径方向に延びる冷却通路（２２）を流体的に分離する、請求項５に記載のタービンバケット（２）。
【請求項７】
前記プレナム（５３６）は、前記本体（１２）の中で台形断面形状を有する、請求項６に記載のタービンバケット（２）。
【請求項８】
前記シュラウド（１０）は、前記本体（１２）を半径方向にシールする、請求項１に記載のタービンバケット（２）。
【請求項９】
前記複数の半径方向に延びる冷却通路（２２）を通過する冷却流体の全ては、前記少なくとも１つのブリード孔（２４）を通って前記本体（１２）から流出する、請求項８に記載のタービンバケット（２）。
【請求項１０】
基部（６）と、
前記基部（６）に結合しかつ前記基部（６）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（８）に結合しかつ前記ブレード（８）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（８）は、
正圧側面（１４）と、前記正圧側面（１４）の反対側の負圧側面（１６）と、前記正圧側面（１４）と前記負圧側面（１６）との間の前縁（１８）と、前記前縁（１８）の反対側で前記正圧側面（１４）と前記負圧側面（１６）との間の後縁（２０）とを有する本体（１２）と、
前記本体（１２）の中の複数の半径方向に延びる冷却通路（２２）と、
前記複数の半径方向に延びる冷却通路（２２）のうちの少なくとも１つに流体接続し、前記後縁（２０）において前記本体（１２）を貫通して前記正圧側面（１４）又は前記負圧側面（１６）のうちの少なくとも１つまで延びる、少なくとも１つのブリード孔（２４）と、
を含む、タービンバケット（２）。
【請求項１１】
ステータ（８０２）と、
前記ステータ（８０２）の中に含まれるロータ（８０６）と、
を備えるタービンであって、
前記ロータ（８０６）は、
スピンドル（８０８）と、
前記スピンドル（８０８）から半径方向に延びる複数の高温ガス流路（５３８）と、
を含み、
前記高温ガス流路（５３８）のうちの少なくとも１つは、
基部（６）と、
前記基部（６）に結合しかつ前記基部（６）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（８）に結合しかつ前記ブレード（８）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（８）は、
正圧側面（１４）と、前記正圧側面（１４）の反対側の負圧側面（１６）と、前記正圧側面（１４）と前記負圧側面（１６）との間の前縁（１８）と、前記前縁（１８）の反対側で前記正圧側面（１４）と前記負圧側面（１６）との間の後縁（２０）とを有する本体（１２）と、
前記本体（１２）の中の複数の半径方向に延びる冷却通路（２２）と、
前記複数の半径方向に延びる冷却通路（２２）のうちの少なくとも１つに流体接続し、前記後縁（２０）において前記本体（１２）を貫通して延びる、少なくとも１つのブリード孔（２４）と、
を含む、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、最終的にはブレードシュラウド外寄りの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、を有し、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、複数の半径方向に延びる冷却通路のうちの少なくとも１つに流体接続し、後縁において本体を貫通して延びる、少なくとも１つのブリード孔と、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、を有し、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、複数の半径方向に延びる冷却通路のうちの少なくとも１つに流体接続し、後縁において本体を貫通して延びる、少なくとも１つのブリード孔と、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、複数の半径方向に延びる冷却通路のうちの少なくとも１つに流体接続し、後縁において本体を貫通して正圧側面又は負圧側面のうちの少なくとも１つまで延びる、少なくとも１つのブリード孔と、
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、を有し、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、複数の半径方向に延びる冷却通路のうちの少なくとも１つに流体接続し、後縁において本体を貫通して延びる、少なくとも１つのブリード孔と、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】種々の実施形態による一対のバケットの概略的３次元軸方向斜視図。
【図４】図２及び３のバケットの一部の端面図。
【図５】シュラウドを取り外した図２−４のバケットの部分的な３次元透視図。
【図６】図３の断面Ａ１−Ａ１及びＡ４−Ａ４で切り取ったバケット２の切断図。
【図７】種々の実施形態によるバケットの拡大断面図。
【図８】種々の追加的な実施形態によるバケットの拡大断面図。
【図９】種々の実施形態によるバケットの拡大断面図。
【図１０】種々の追加的な実施形態によるバケットの拡大断面図。
【図１１】種々の実施形態によるバケットの拡大断面図。
【図１２】種々の追加的な実施形態によるバケットの拡大断面図。
【図１３】種々の別の実施形態によるバケットの拡大断面図。
【図１４】種々の実施形態によるバケットの拡大断面図。
【図１５】種々の追加的な実施形態によるバケットの拡大断面図。
【図１６】種々の実施形態によるタービンの概略的部分断面図。
【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、半径方向先端の近くでバケットシュラウドの半径方向内寄りに、正圧側面又は負圧側面ブリード孔の少なくとも１つを有するガスターボ機械（又は、タービン）バケットを含む。これらのブリード孔は、半径方向に延びる冷却通路に流体連通し、これは、ブリード孔の半径方向内側位置から半径方向外側位置へのバケットを通る冷却流体の流れを可能にする。種々の実施形態において、ブリード孔は、シュラウドを貫通して延びる従来の半径方向の冷却孔に取って代わる。すなわち、種々の実施形態において、ガスタービンバケットは、ブリード孔の近くのシュラウド内に半径方向に向かう孔を有していない。場合によっては、バケットは、半径方向に延びる冷却通路と流体接続する、シュラウドの半径方向内寄りのプレナムを含む。プレナムは、複数の半径方向に延びる冷却通路及び複数のブリード孔に流体連通することができる。
【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】
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（半径方向に延びる冷却通路に沿った）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。
【００１５】
図３は、バケット組立体の一部を形成する一対のバケット２の概略的な３次元の軸方向斜視図を示す。図１−３を同時に参照する。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１−３）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。図２及び３に示すように、バケット２は、複数の半径方向に延びる冷却通路２２の少なくとも１つに流体接続した少なくとも１つのブリード孔２４（複数を示す）をさらに含むことができる。ブリード孔２４は、後縁２０において本体１２を貫通して延び、半径方向に延びる冷却通路２２を後縁２０の近くの外側領域２６に流体接続する。すなわち、従来のバケットとは対照的に、バケット２は、後縁２０において、シュラウド１０に接近した（例えば隣接した）位置（しかしシュラウド１０の内寄りで）で、本体１２を貫通するブリード孔２４を含む。これにより、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２８（又は、半径方向の間隙）での混合損失を低減すると同時、本体１２の適切な冷却が可能になる。種々の実施形態において、ブリード孔２４は、基部６に向かって後縁２０の長さの約３％から約３０％に沿って広がる（後縁２０におけるブレード８とシュラウド１０の接合部から測って）。
【００１６】
一部の実施形態において、バケット２を冷却するために、冷却流の有意な速度が必要となる場合がある。この速度は、バケットの基部／根元に対して、外側領域２６及び／又は半径方向外側領域２８内の流体／高温ガス混合気の圧力に比べて高圧の流体を供給することで実現できる。従って、この領域に流出する冷却流は、比較的高い速度で出ることができ、高い運動エネルギに結びつく。この流体を半径方向外側領域に排出する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（流れはレール３４の周りを流れる流体と混合する）。しかしながら、バケット２を用いてこの高速流体を外側領域２６に分流すると、バケット２上に反力が発生し、バケット２上の全トルクが増加する可能性がある（結果的に、バケット２を使用するタービンの機械的軸出力が増加する）。加えて、バケット２は、従来のバケットに存在する混合損失機構を減じるのを助けることができる。すなわち、ａ）バケット２は、冷却流と先端漏洩物との混合に関連する半径方向外側領域での混合損失を著しく低減し、ｂ）バケット２は、ブリード孔２４から放出された冷却流を提供して、後縁伴流（例えば、後縁を通過する低運動量流）を加えて後縁伴流混合損失を低減する。本明細書に示すように、ブリード孔２４での流体出口によってもたらされるトルク増加及び混合損失低減の両者は、タービン効率の改善を助けることになる。基部６に供給された冷却流の全圧は供給圧と呼ばれ、半径方向外側領域２８での静圧はシンク圧と呼ばれる。冷却通路にわたって特定の圧力比（静圧（シンク圧）に対する全圧（供給圧）の比率）に維持して、半径方向通路において所望の冷却流量及び冷却流速度を実現することが望ましい。外側領域２６の静圧は、常に半径方向外側領域２８よりも低いので、基部の冷却流の全圧（供給圧）を低減することができるが、領域２６でのシンク圧低減の利点を得ることでシンク圧に対する供給圧の比率を維持することができる。バケット２、４００、５００は、従来のバケットに比べて低いシンク圧を有することができるので、同じ圧力比を維持するために、圧縮機からのより低い圧力を必要とする。これにより、従来のバケットに比較して圧縮機が必要とする仕事（冷却流体を圧縮するための）が低減し、バケット２、４００、５００を使用するガスタービンの効率が改善する。
【００１７】
場合によっては、図３に示すように、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。出口通路３０の各々は、少なくとも１つの半径方向に延びる冷却通路２２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、ブリード孔２４から流体的に分離されるので、半径方向に延びる冷却通路２２からブリード孔２４を通る流れ（例えば、冷却流体）は、出口通路３０に接続した半径方向に延びる冷却通路２２からの流れ（例えば、冷却流体）と接触しない。種々の実施形態において、出口通路３０は、本体１２の前縁１８の近くに配置されるので、出口通路３０は、全てシュラウド１０の前半分３２（シュラウド１０のノッチ３４で示されるほぼ中間点）に配置される。ブリード孔２４及びブリード孔２４をプレナム３６（以下に説明する）する通路は、例えば一定寸法の種々の幾何形状を用いて生成することができ、この通路の断面は、円形、楕円形等とすることができる。他の態様において、ブリード孔２４とプレナム３６との間の通路は、テーパ付き断面とすることができ、プレナムからブリード孔２４の出口まで次第に細くなるか、又はブリード孔２４の出口からプレナム３６まで次第に細くなる。
【００１８】
本明細書に記載の種々の実施形態において、バケット２は、本体１２の中にプレナム３６をさらに含むことができ、プレナム３６は、複数の半径方向に延びる冷却通路２２及び  ブリード孔２４の少なくとも１つに流体接続する。プレナム３６は、複数の半径方向に延びる冷却通路２２からの冷却流のための混合位置を提供することができ、ブリード孔２４を通って後縁２０に開口することができる。プレナム３６は、半径方向に延びる冷却通路２２のセットを半径方向に延びる冷却通路２２から流体的に分離することができる（例えば、後半分３８の通路２２を前半分３２から）。場合によっては、図２に示すように、プレナム３６は、本体１２の中で台形断面とすることができるので（断面を、正力側面を通って切り取った場合）、この断面は、後縁２０において内側の平行辺に比べて長い辺を有する。種々の実施形態によれば、プレナム３６は、後縁２０の長さの約３％から２０％に広がる。
【００１９】
図４は、バケット２の端面図を示し、図５は、シュラウド１０が取り除かれた（プレナム３６がシールされないように）バケット２の部分的な３次元透視図を示す。図２は、ラインＡ−Ａを通るバケット２の断面を示すことが理解される。
【００２０】
図６は、図３の断面Ａ１−Ａ１（Ａ１−Ａ１は、シュラウド１０とブレード８との間の先端フィレットの中の断面）及びＡ４−Ａ４（Ａ４−Ａ４は、シュラウド１０とブレード８との間の先端フィレットの真下のブレード８の断面）で切り取ったバケット２の切断図を示す。この図面は、膨らんだ後縁セクション２０を含むバケット２の他の態様を示す。図６は、従来の後縁デザインＣＴＥに対してセクション２０の一部で膨らんだ後縁を示し、ＣＴＥは、バケット２のＡ２−Ａ２の断面と同じ位置において従来のバケットを切り取った断面である。セクションＡ２−Ａ２でＣＴＥと比較すると、セクション２０は、従来の後縁デザインと比較した場合、ブリード孔２４を収容するための大きな容積を有するが、構造的完全性を得るための十分な金属壁厚さを維持している。
【００２１】
種々の別の実施形態において、図７及び８におけるバケット４００及び５００の断面図にそれぞれ示すように、拡張プレナム５３６は、本体１２の中に広がることができ、半径方向に延びる通路２２の全てと流体連通する。これらの実施形態において、シュラウド１０は、本体１２を半径方向にシールすることができる、すなわちシュラウド１０には出口通路３０が無い。従って、バケット４００（図７）において、半径方向に延びる冷却通路２２を通過する冷却流体の全ては、ブリード孔２４を通って本体１２から流出する。図８は、特定の代替的な実施形態を示し、ブリード孔２４及び正圧側出口３２の両方を含む。この実施形態において、バケット５００は、本体１２の正圧側面１４上に少なくとも１つの正圧側出口３２を含む。正圧側出口３２は、拡張プレナム５３６と流体接続することができ、さらに作動流体と混合するための拡張プレナム５３６から高温ガス流路５３８（図３に示す）への冷却流体の流れを可能にする。種々の実施形態において、拡張プレナム５３６は、シュラウド１０との接合部に沿って測った場合、ブレード８の幅の約６０から約９０％にわたって広がることができる。
【００２２】
図９及び１０は、種々の追加的な実施形態によるバケット６００及び７００の断面図をそれぞれ示す。図９は、後縁２０の奥行きを横切って（頁の方に）プレナム３６の中を少なくとも部分的に延びる、隔壁（例えば、屈曲部）６０２を備えたプレナム３６を有するバケット６００を示す。この実施形態において、バケット６００は、本体１２の正圧側面１４上に少なくとも１つの正圧側出口３２を含む。正圧側出口３２は、プレナム３６と流体接続することができ、さらに作動流体と混合するためのプレナム３６から高温ガス流路５３８（図３に示す）への冷却流体の流れを可能にする。種々の実施形態において、隔壁６０２は、正圧側面１４と負圧側面１６との間の後縁２０に沿って測った場合、ブレード８の奥行きの約３％から約２０％にわたって広がることができる。種々の実施形態によれば、プレナム３６は、プレナム３６を複数の部分に分割する複数の隔壁（例えば、隔壁６０２と類似した）を含むことができることを理解されたい。さらに、本明細書に記載のプレナム（例えば、プレナム３６）は、種々の幾何形状とすることができ、本明細書で説明及び図示する形状は単なる例示であることを理解されたい。図１０は、複数の交差ドリル孔７０２を含むバケット７００を示し、各々は、半径方向に延びる冷却通路２２のうちの別個の１つに流体接続する。各々の交差ドリル孔７０２は後縁２０に開口することができ、種々の実施形態において、所定の角度（例えば、約７５−１０５度）でそれぞれの半径方向に延びる冷却通路２２に整列する。
【００２３】
図１１、１２、及び１３は、種々の実施形態による正圧側出口３２及び負圧側出口１３３２の実施例を含むバケットの上部断面図を示す。
【００２４】
図１４及び１５は、それぞれバケット１４０２及び１５０２の追加的な実施形態の垂直断面図である。バケット１４０２は、プレナム３６及びブリード孔２４を通る流体の流れ方向を変更するための、プレナム３６（番号付与されていない）の中にピンアレイ（例えば、ピンバンクアレイ）１４０４を含むことができる。これらのピン１４０４は、熱伝達を改善して、プレナム領域内のブレード８の正圧側壁及び／又は負圧側壁のブレード金属温度を低減することができる。加えて、これらのピン１４０４は、正圧側壁及び負圧側壁の各内面を結合し、構造的完全性を改善するための構造補強手段として機能する。バケット１５０２は、半径方向に指向しタービュレータ１５０４Ａ（ｒ軸に沿って延びる）又は円周方向に指向したタービュレータ１５０４Ｂ（ｒ軸に直交した軸に沿って延びる）のうちの少なくとも１つを含む、複数の流れタービュレータ１５０４を含むことができる。タービュレータ１５０４Ａ、１５０４Ｂは、プレナム３６を通ってブリード孔２４に向かう流体の流れ分布及び／又は方向を変更することができる。さらに、一部の実施形態において、タービュレータ１５０４Ｂは、ブレード８の負圧側壁と正圧側壁を結合して構造的支持をもたらすこと及び／又はプレナム３６を複数のチャンバに分割してブリード孔２４を通って流出する前にプレナム３６の中の冷却流の分布を調節することができる。
【００２５】
図１６は、種々の実施形態による、タービン８００、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８００は、従来から知られているように、ステータ８０２（ケーシング８０４の中に示す）及びステータ８０２の中のロータ８０６を含む。ロータ８０６は、スピンドル８０８と、スピンドル８０８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、４００、５００、６００、及び／又は７００）を含む。タービン８００の各段の中のバケット（例えば、バケット２、４００、５００、６００、及び／又は７００）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、４００、５００、６００、及び／又は７００）は、タービン８００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、４００、５００、６００、及び／又は７００）は、タービン８００の中の第２段に配置することができ、タービン８００が５つの段（スピンドル８０８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、４００、５００、６００、及び／又は７００）は、タービン８００の中の第３段及び／又は第４段に配置することができる。
【００２６】
種々の実施形態によれば、本明細書に記載のバケット（例えばバケット２、４００、５００、６００、及び／又は７００）のいずれかは、鋳造部品（例えば、鋳造による）で形成できるプレナムを含み得ることを理解されたい。場合によっては、プレナムは、放電加工（ＥＤＭ）で形成することができ、例えば本体の半径方向先端から加工を行う。
【００２７】
種々の実施形態において、孔、通路、及び他の穴は、何らかのバケットにおいて従来の機械加工によって形成することができる。本明細書に記載の何らかの構成要素は、３Ｄプリンティングを使用して形成することができる。
【００２８】
本明細書の種々の実施形態は、ブレードの半径方向出口からシールされたプレナムを開示するが、一部の特定の実施形態において、本明細書に記載の後縁孔に加えて、プレナムから半径方向先端への１又は２以上の出口通路を形成することが可能であることを理解されたい。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
基部と、
上記基部に結合しかつ上記基部から半径方向外向きに延びるブレードと、
上記ブレードに結合しかつ上記ブレードから半径方向外向きに延びるシュラウドと、
を備えるタービンバケットであって、
上記ブレードは、
正圧側面と、上記正圧側面の反対側の負圧側面と、上記正圧側面と上記負圧側面との間の前縁と、上記前縁の反対側で上記正圧側面と上記負圧側面との間の後縁とを有する本体と、
上記本体の中の複数の半径方向に延びる冷却通路と、
上記複数の半径方向に延びる冷却通路のうちの少なくとも１つに流体接続し、上記後縁において上記本体を貫通して延びる、少なくとも１つのブリード孔と、
を含む、タービンバケット。
［実施態様２］
上記シュラウドは、上記本体から半径方向外側領域に延びる複数の出口通路を含む、実施態様１に記載のタービンバケット。
［実施態様３］
上記複数の出口通路は、上記少なくとも１つのブリード孔から流体的に分離される、実施態様２に記載のタービンバケット。
［実施態様４］
上記複数の出口通路は、上記本体の上記前縁の近くに配置される、実施態様３に記載のタービンバケット。
［実施態様５］
上記本体の中にプレナムをさらに備え、上記プレナムは、上記複数の半径方向に延びる冷却通路及び上記少なくとも１つのブリード孔に流体接続する、実施態様１に記載のタービンバケット。
［実施態様６］
上記プレナムは、追加的な半径方向に延びる冷却通路から上記複数の半径方向に延びる冷却通路を流体的に分離する、実施態様５に記載のタービンバケット。
［実施態様７］
上記プレナムは、上記本体の中で台形断面形状を有する、実施態様６に記載のタービンバケット。
［実施態様８］
上記シュラウドは、上記本体を半径方向にシールする、実施態様１に記載のタービンバケット。
［実施態様９］
上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、上記少なくとも１つのブリード孔を通って上記本体から流出する、実施態様８に記載のタービンバケット。
［実施態様１０］
基部と、
上記基部に結合しかつ上記基部から半径方向外向きに延びるブレードと、
上記ブレードに結合しかつ上記ブレードから半径方向外向きに延びるシュラウドと、
を備えるタービンバケットであって、
上記ブレードは、
正圧側面と、上記正圧側面の反対側の負圧側面と、上記正圧側面と上記負圧側面との間の前縁と、上記前縁の反対側で上記正圧側面と上記負圧側面との間の後縁とを有する本体と、
上記本体の中の複数の半径方向に延びる冷却通路と、
上記複数の半径方向に延びる冷却通路のうちの少なくとも１つに流体接続し、上記後縁において上記本体を貫通して上記正圧側面又は上記負圧側面のうちの少なくとも１つまで延びる、少なくとも１つのブリード孔と、
を含む、タービンバケット。
［実施態様１１］
上記シュラウドは、上記本体から半径方向外側領域に延びる複数の出口通路を含む、実施態様１０に記載のタービンバケット。
［実施態様１２］
上記複数の出口通路は、上記少なくとも１つのブリード孔から流体的に分離される、実施態様１１に記載のタービンバケット。
［実施態様１３］
上記複数の出口通路は、上記本体の上記前縁の近くに配置される、実施態様１２に記載のタービンバケット。
［実施態様１４］
上記本体の中にプレナムをさらに備え、上記プレナムは、上記複数の半径方向に延びる冷却通路及び上記少なくとも１つのブリード孔に流体接続し、上記プレナムは、追加的な半径方向に延びる冷却通路から上記複数の半径方向に延びる冷却通路を流体的に分離する、実施態様１０に記載のタービンバケット。
［実施態様１５］
上記シュラウドは、上記本体を半径方向にシールする、実施態様１０に記載のタービンバケット。
［実施態様１６］
上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、上記少なくとも１つのブリード孔を通って上記本体から流出する、実施態様１５に記載のタービンバケット。
［実施態様１７］
上記複数の半径方向に延びる冷却通路のうちの少なくとも１つと流体接続する追加のブリード孔をさらに備え、上記追加のブリード孔は、上記後縁において上記本体を貫通して延びる、実施態様１０に記載のタービンバケット。
［実施態様１８］
ステータと、
上記ステータの中に含まれるロータと、
を備えるタービンであって、
上記ロータは、
スピンドルと、
上記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、
上記複数のバケットのうちの少なくとも１つは、
基部と、
上記基部に結合しかつ上記基部から半径方向外向きに延びるブレードと、
上記ブレードに結合しかつ上記ブレードから半径方向外向きに延びるシュラウドと、
を備えるタービンバケットであって、
上記ブレードは、
正圧側面と、上記正圧側面の反対側の負圧側面と、上記正圧側面と上記負圧側面との間の前縁と、上記前縁の反対側で上記正圧側面と上記負圧側面との間の後縁とを有する本体と、
上記本体の中の複数の半径方向に延びる冷却通路と、
上記複数の半径方向に延びる冷却通路のうちの少なくとも１つに流体接続し、上記後縁において上記本体を貫通して延びる、少なくとも１つのブリード孔と、
を含む、タービン。
［実施態様１９］
上記シュラウドは、上記本体から半径方向外側領域に延びる複数の出口通路を含む、実施態様１８に記載のタービン。
［実施態様２０］
上記複数の出口通路は、上記少なくとも１つのブリード孔から流体的に分離される、実施態様１９に記載のタービン。
【符号の説明】
【００３２】
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
２４  ブリード孔
２６  外側領域
２８  半径方向外側領域
３０  出口通路
３２  正圧側出口
３４  ノッチ
３４  レール
３６  プレナム
３８  後半分
４００  バケット
５００  バケット
５３６  プレナム
５３８  高温ガス流路
６００  バケット
６０２  隔壁
７００  バケット
７０２  交差ドリル孔
８００  タービン
８０２  ステータ
８０４  ケーシング
８０６  ロータ
８０８  スピンドル
１３３２  負圧側出口
１４０２  バケット
１４０４  ピン
１５０２  バケット
１５０４  流れタービュレータ
１５０４Ａ  タービュレータ
１５０４Ｂ  タービュレータ
【図１】
2017082785.tif 000003
【図２】
2017082785.tif 000004
【図３】
2017082785.tif 000005
【図４】
2017082785.tif 000006
【図５】
2017082785.tif 000007
【図６】
2017082785.tif 000008
【図７】
2017082785.tif 000009
【図８】
2017082785.tif 000010
【図９】
2017082785.tif 000011
【図１０】
2017082785.tif 000012
【図１１】
2017082785.tif 000013
【図１２】
2017082785.tif 000014
【図１３】
2017082785.tif 000015
【図１４】
2017082785.tif 000016
【図１５】
2017082785.tif 000017
【図１６】
2017082785.tif 000018
【外国語明細書】
2017082785000001.pdf