(57)【要約】【課題】多重壁ブレードのための冷却回路を提供すること。【解決手段】１つの実施形態による冷却システムは、ピンフィンバンク冷却回路（４０，１４０，２４０）と、ピンフィンバンク冷却回路（４０，１４０，２４０）に冷却空気を供給する空気供給キャビティ（４６）と、を備え、ピンフィンバンク冷却回路（４０，１４０，２４０）が、多重壁ブレード（６）の少なくとも１つの中央プレナム（２０）及び多重壁ブレード（６）の壁近傍冷却チャンネル（１８）の第１のセットから半径方向外向きに延びてこれらを少なくとも部分的に覆う。【選択図】      図１
2017115878.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却システムであって、
ピンフィンバンク冷却回路（４０，１４０，２４０）と、
前記ピンフィンバンク冷却回路（４０，１４０，２４０）に冷却空気を供給する空気供給キャビティ（４６）と、
を備え、
前記ピンフィンバンク冷却回路（４０，１４０，２４０）が、多重壁ブレード（６）の少なくとも１つの中央プレナム（２０）及び前記多重壁ブレード（６）の壁近傍冷却チャンネル（１８）の第１のセットから半径方向外向きに延びてこれらを少なくとも部分的に覆う、冷却システム。
【請求項２】
前記ピンフィンバンク冷却回路（４０，１４０，２４０）が更に、
開口（４４，１４４，２４４）と、
前記開口（４４，１４４，２４４）内に配置された複数のピン（４２，１４２，２４２）と、
を含む、請求項１に記載の冷却システム。
【請求項３】
前記ピンフィンバンク冷却回路（４０，２４０）の開口（４４，２４４）が、前記空気供給キャビティ（４６，２４６）から前記多重壁ブレード（６）の後縁（１６）に向かって延びる、又は前記ピンフィンバンク冷却回路（１４０）の開口（１４４）が、前記空気供給キャビティ（１４６）から前記多重壁ブレード（６）の前縁（１４）に向かって延びる、請求項２に記載の冷却システム。
【請求項４】
前記壁近傍冷却チャンネル（１８）の第１のセットが、前記多重壁ブレード（６）の正圧側面（８）に隣接して配置される、請求項２に記載の冷却システム。
【請求項５】
前記開口（４４，１４４，２４４）が、前記多重壁ブレード（６）において前記壁近傍冷却チャンネル（１８）の第２のセットにわたって延びてこれを少なくとも部分的に覆い、前記壁近傍冷却チャンネル（１８）の第２のセットが、前記多重壁ブレード（６）の負圧側面（１０）に隣接して配置される、請求項２に記載の冷却システム。
【請求項６】
前記開口（４４，１４４，２４４）が、前記冷却空気（１０６）を前記多重壁ブレード（６）の先端（２２）に配向して先端フィルム（２４）を提供するための少なくとも１つの先端フィルムチャンネル（５４）を含み、前記開口（４４，１４４，２４４）が、前記冷却空気前記多重壁ブレード（６）の正圧側面（８）に配向して正圧側面フィルム（５２）を提供するための少なくとも１つの正圧側面フィルムチャンネル（５０）を含む、請求項２に記載の冷却システム。
【請求項７】
前記開口（４４，１４４，２４４）が、前記空気供給キャビティ（４６）から前記開口（４４，１４４，２４４）の反対側に向けて空気の流れを配向するため前記ピン（４２，１４２，２４２）の何れかが存在しないセクション（５６，１５６，２５６）を含む、請求項２に記載の冷却システム。
【請求項８】
前記開口（４４，１４４，２４４）が、前記空気供給キャビティ（４６）から前記開口（４４，１４４，２４４）の反対側に向けて空気の流れを配向するためのリブ（１００）を含む、請求項２に記載の冷却システム。
【請求項９】
ピンフィンバンク冷却回路（４０，１４０，２４０）を形成する方法であって、
複数の支持ロッド（７０）を用いて第１、第２及び第３のコアを離隔して、コア（６２）組立体を提供するステップと、
前記コア（６２）組立体を用いて金属鋳造物（８０）を生成するステップと、
を含み、
前記金属鋳造物（８０）が、
第１及び第２の金属面の間に形成された開口（９２）と、
前記第１及び第２の金属面における対向する孔（８２）の複数のセットと、
を含み、
前記方法が更に、
前記第１及び第２の金属面における対向する孔（８２）の各セットにプラグ（８４）を挿入するステップと、
を含む、方法。
【請求項１０】
ターボ機械（１０２）であって、
圧縮機構成要素（１０４）と、燃焼器構成要素（１１０）と、少なくとも１つが多重壁ブレード（６）を有する複数のタービンバケット（２）を含むタービン構成要素（１１６）と、を含むガスタービンシステム（１０２）と、
前記多重壁ブレード（６）内に配置された冷却システムと、
を備え、
前記冷却システムが、
複数のピン（４２，１４２，２４２）を有するピンフィンバンク冷却回路（４０，１４０，２４０）と、
前記ピンフィンバンク冷却回路（４０，１４０，２４０）に冷却空気（１０６）を供給する空気供給キャビティ（４６）と、
を含み、
前記ピンフィンバンク冷却回路（４０，１４０，２４０）が、前記多重壁ブレード（６）の少なくとも１つの中央プレナム（２０）及び前記多重壁ブレード（６）の壁近傍冷却チャンネル（１８）の第１のセットから半径方向外向きに延びてこれらを少なくとも部分的に覆う、ターボ機械（１０２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、全体的に、タービンシステムに関し、より詳細には、多重壁ブレードの先端領域のための冷却回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンシステムは、発電などの分野において広く利用されているターボ機械の１つの実施例である。従来のガスタービンシステムは、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。ガスタービンシステムの作動中、システムにおけるタービンブレードのような様々な構成要素は、高温流に晒され、これにより構成要素の機能不全を引き起こす可能性がある。一般に、より高い温度の流れになるほど、ガスタービンシステムの性能、効率、及び出力の向上をもたらすので、ガスタービンシステムが高温で作動できるようにするために、高温流に晒される構成要素を冷却するのが有利である。
【０００３】
タービンブレードは通常、複雑な迷路の内部冷却チャンネルを含む。例えば、ガスタービンシステムの圧縮機によって提供される冷却空気は、内部冷却チャンネルを通過して、タービンブレードを冷却することができる。
【０００４】
多重壁タービンブレード冷却システムは、内部の壁近傍冷却回路を含むことができる。このような壁近傍冷却回路は、例えば、多重壁ブレードの外壁に隣接した壁近傍冷却チャンネルを含むことができる。壁近傍冷却チャンネルは、通常は小型で、必要な冷却流が少ないながらも効果的な冷却を生じさせるのに十分な速度を依然として維持している。また、通常は大型で冷却効果が低い多重壁ブレードの内部チャンネルは、多重壁ブレードの冷却空気の供給源として用いることができ、再分配用に「使用済みの」冷却流を収集して再配向し、多重壁ブレードの熱負荷領域を低下させるための１又はそれ以上の再利用回路にて用いることができる。多重壁ブレードの先端において、壁近傍冷却チャンネル及び低冷却孔の内部チャンネルは、極めて高い熱負荷に晒される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第８，６１６，８４５号明細書
【発明の概要】
【０００６】
本開示の第１の態様は、冷却システムを提供し、該冷却システムが、複数のピンを有するピンフィンバンク冷却回路と、上記ピンフィンバンク冷却回路に冷却空気を供給する空気供給キャビティと、を含み、上記ピンフィンバンク冷却回路が、多重壁ブレードの少なくとも１つの中央プレナム及び上記多重壁ブレードの壁近傍冷却チャンネルの第１のセットから半径方向外向きに延びてこれらを少なくとも部分的に覆う。
【０００７】
本開示の第２の態様は、ピンフィンバンク冷却回路を形成する方法を提供し、本方法が、複数の支持ロッドを用いて第１、第２及び第３のコアを離隔して、コア組立体を提供するステップと、上記コア組立体を用いて金属鋳造物を生成するステップと、を含み、上記金属鋳造物が、第１及び第２の金属面の間に形成された開口と、上記第１及び第２の金属面における対向する孔の複数のセットと、を含み、上記方法が更に、上記第１及び第２の金属面における対向する孔の各セットにプラグを挿入するステップと、を含む。
【０００８】
本開示の第３の態様は、ターボ機械を提供し、該ターボ機械が、圧縮機構成要素と、燃焼器構成要素と、少なくとも１つが多重壁ブレードを有する複数のタービンバケットを含むタービン構成要素と、を含むガスタービンシステムと、上記多重壁ブレード内に配置された冷却システムと、を備え、上記冷却システムが、複数のピンを有するピンフィンバンク冷却回路と、上記ピンフィンバンク冷却回路に冷却空気を供給する空気供給キャビティと、を含み、上記ピンフィンバンク冷却回路が、上記多重壁ブレードの少なくとも１つの中央プレナム及び上記多重壁ブレードの壁近傍冷却チャンネルの第１のセットから半径方向外向きに延びてこれらを少なくとも部分的に覆う。
【０００９】
本開示の例示的な態様は、本明細書で記載される問題及び／又は検討していない他の問題を解決する。
【００１０】
本開示のこれら及び他の特徴要素は、本開示の種々の実施形態を示した添付図面を参照しながら、本開示の種々の態様に関する以下の詳細な説明から容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】幾つかの実施形態による多重壁ブレードを含むタービンバケットの斜視図。
【図２】種々の実施形態による、図１の線Ａ−Ａに沿った、図１の多重壁ブレードの断面図。
【図３】種々の実施形態による、図１の線Ｂ−Ｂに沿った、図１の多重壁ブレードの先端領域の断面図。
【図４】種々の実施形態による、図１の線Ｂ−Ｂに沿った、図１の多重壁ブレードの先端領域の断面図。
【図５】種々の実施形態による、図１の線Ｂ−Ｂに沿った、図１の多重壁ブレードの先端領域の断面図。
【図６】種々の実施形態による、ピンフィンバンク冷却回路の一部を形成する例示的な方法を示す図。
【図７】種々の実施形態による、ピンフィンバンク冷却回路の一部を形成する例示的な方法を示す図。
【図８】種々の実施形態による、ピンフィンバンク冷却回路の一部を形成する例示的な方法を示す図。
【図９】種々の実施形態による、図１の線Ｂ−Ｂに沿った、図１の多重壁ブレードの先端領域の断面図。
【図１０】種々の実施形態による、図１の線Ｂ−Ｂに沿った、図１の多重壁ブレードの先端領域の断面図。
【図１１】種々の実施形態によるガスタービンシステムの概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本開示の図面は縮尺通りではない点に留意されたい。当該図面は、本開示の典型的な態様のみを描くことを意図しており、従って、本開示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。
【００１３】
図において（例えば、図１１において）、「Ａ」軸は軸方向を表している。本明細書で使用される場合、用語「軸方向の」及び／又は「軸方向に」は、ターボ機械（詳細にはロータセクション）の回転軸に実質的に平行な軸線Ａに沿った物体の相対的位置／方向を指す。更に本明細書で使用される場合、用語「半径方向の」及び「半径方向に」は、軸線Ａに実質的に垂直で且つ１箇所でのみ軸線Ａと交わる軸線（ｒ）に沿った物体の相対的位置／方向を指す。加えて、用語「円周方向の」及び／又は「円周方向に」は、軸線Ａを囲み且つあらゆる位置にて軸線Ａと交わらない円周（ｃ）に沿った物体の相対的位置／方向を指す。
【００１４】
上述のように、本開示は、全体的に、タービンシステムに関し、より詳細には、多重壁ブレードの先端領域を冷却するための冷却回路に関する。
【００１５】
実施形態によれば、冷却回路は、冷却効果が低い内部チャンネルにシールドを提供し且つ冷却フィルムを提供しながら、ガスタービンエンジンの多重壁ブレードの先端領域を冷却するよう構成される。シールドはまた、冷却効果が高い壁近傍冷却チャンネルにも提供することができる。冷却回路は、ピンフィンバンク冷却回路を含むことができ、該ピンフィンバンク冷却回路は、冷却効果が低い内部チャンネル又は壁近傍冷却チャンネルから冷却空気を供給することができる。空気は、冷却回路を通過して対流冷却を提供し、冷却フィルムとして排出されて、多重壁ブレードの先端領域を冷却する。
【００１６】
図１を見ると、タービンバケット２の斜視図が示される。タービンバケット２は、シャンク４と、該シャンク４に結合され且つシャンク４から半径方向外向きに延びる多重壁ブレード６とを含む。多重壁ブレード６は、正圧側面８と、反対側の負圧側面１０と、先端領域１２とを含む。多重壁ブレード６は更に、正圧側面８と負圧側面１０の間にある前縁１４、並びに前縁１４の反対側の側部上で正圧側面８と負圧側面１０の間にある後縁１６を含む。
【００１７】
シャンク４及び多重壁ブレード６は各々、１又はそれ以上の金属（例えば、鋼鉄、鋼鉄合金、その他）から形成することができ、従来の手法によって形成（例えば、鋳造、鍛造、又は他の機械加工）することができる。シャンク４及び多重壁ブレード６は、一体的に形成（例えば、鋳造、鍛造、３次元プリント、その他）することができ、或いは、別個の構成要素として形成してもよく、後で接合（例えば、溶接、ろう付け、接着、又は他の結合機構により）される。
【００１８】
図２は、図１の線Ａ−Ａに沿った多重壁ブレード６の断面図である。図示のように、多重壁ブレード６は、例えば、複数の高効果の壁近傍冷却チャンネル１８と、１又はそれ以上の低効果の内部チャンネル（以下、「中央プレナム」と呼ばれる）２０とを含む、冷却チャンネル機構３０を含むことができる。壁近傍冷却チャンネル１８と中央プレナム２０の異なる組合せを用いて、様々な冷却回路を提供することができる。
【００１９】
図３には、ピンフィンバンク冷却回路４０を含む実施形態が示され、図１の線Ｂ−Ｂに沿った多重壁ブレード６の断面図である。ピンフィンバンク冷却回路４０は、図２に示す冷却チャンネル機構３０に対して多重壁ブレード６に沿って半径方向外向きに（例えば、多重壁ブレード６の先端領域に近接して）配置される。この点に関して、図２と図３を比べると、ピンフィンバンク冷却回路４０は、多重壁ブレード６（例えば、ガスタービンの）の回転中に多重壁ブレード６の先端領域１２において通常は生じる極めて高い熱負荷から中央プレナム２０と壁近傍冷却チャンネル１８の少なくとも一部とを効果的に「シールド」する。
【００２０】
ピンフィンバンク冷却回路４０は、多重壁ブレード６の前縁１４と後縁１６との間の領域に形成された開口４４内に配置される複数の熱伝導性（例えば、金属製）のピン４２を含む。図３に示す実施形態において、開口４４は、前方空気供給キャビティ４６から多重壁ブレード６の後縁１６に向かって後方に延びる。図２と図３を比べると、開口４４及びピンフィンバンク冷却回路４０のピン４２のセット（例えば、１又はそれ以上）は、中央プレナム２０の少なくとも１つにわたって延び、少なくとも部分的にこれを覆うことが分かる。更に、再度図２と図３を比べると、開口４４（及びピンフィンバンク冷却回路４０のピン４２の別のセット）は、多重壁ブレード６の正圧側面８に隣接して配置された壁近傍冷却チャンネル１８のセットにわたって延び、少なくとも部分的にこれを覆うことが分かる。
【００２１】
冷却空気は、前方空気供給キャビティ４６を介してピンフィンバンク冷却回路４０の開口４４に供給される。空気供給キャビティ４６は、中央プレナム２０のうちの少なくとも１つに流体結合され、該中央プレナム２０のうちの少なくとも１つから冷却空気を受け取ることができる。他の実施形態において、前方空気供給キャビティ４６は、壁近傍冷却チャンネル１８のうちの少なくとも１つに流体結合され、該壁近傍冷却チャンネル１８のうちの少なくとも１つから冷却空気を受け取ることができる。何れの場合においても、この実施形態では、空気供給キャビティ４６は、多重壁ブレード６の前縁１４付近に配置される。
【００２２】
図１及び２と併せて見て図３において、冷却空気は、空気供給キャビティ４６から（例えば、図３の紙面から外に）開口４４に流入する。冷却空気は、空気供給キャビティ４６から開口４４を通り、ピン４２を通過して多重壁ブレード６の後縁１６に向けて流れる。ピンフィンバンク冷却回路４０のピン４２は、開口４４を通って冷却空気の流れに実質的に垂直に（例えば、図３の紙面の内外に）配向される。ピン４２は、対流的熱流を提供し、乱流を促進して、冷却効果を向上させる。ピンフィンバンク冷却回路４０の開口４４において、冷却空気は、多重壁ブレード６の先端領域１２の隣接する部分から熱を吸収し（例えば、対流により）、下にある壁近傍冷却チャンネル１８及び中央プレナム２０を過剰な熱からシールドする。ピンフィンバンク冷却回路４０の開口４４におけるピン４２の実施可能な位置は、図３に示されている（また図４にも示され、以下で詳細に記載される）。ピン４２の図示の位置は、単に例証に過ぎず、限定を意味するものではない。
【００２３】
冷却空気は、少なくとも１つの先端フィルムチャンネル４８を介して開口４４から（例えば、図３の紙面から外に）流出する。冷却空気は、先端フィルムチャンネル４８により多重壁ブレード６の先端２２に配向される。冷却空気は、多重壁ブレード６の先端２２から先端フィルム２４として排出され、先端フィルム冷却を提供する。加えて、冷却空気は、少なくとも１つの正圧側面フィルムチャンネル５０を通じて開口４４から多重壁ブレード６の正圧側面８に排出され、正圧側面フィルム冷却のためのフィルム５２を提供することができる。
【００２４】
冷却空気はまた、壁近傍冷却チャンネル１８のうちの少なくとも１つから先端２２に排出され、先端フィルム冷却を提供することができる。例えば、図３に示すように、壁近傍冷却チャンネル１８の少なくとも１つは、少なくとも１つの先端フィルムチャンネル５４によって多重壁ブレード６の先端２２に流体結合することができる。冷却空気は、先端フィルムチャンネル５４から排出（図３の紙面から外に）され、先端フィルム冷却のための先端フィルム２４を提供する。先端フィルムチャンネル４８，５０は、単に例証に過ぎず、限定を意味するものではない。
【００２５】
１つの実施形態において、図３に示すように、ピン４２のセットは、開口４４のセクション５６から取り除くことができる。これにより、例えば、ピンフィンバンク冷却回路４０の開口４４の後方部分において前方空気供給キャビティ４６からピン４２に向けた冷却空気の流れ（矢印Ｘ）が誘起される。これは、開口４４にわたってより均一な冷却をもたらす助けとなる。
【００２６】
別の実施形態において、多重壁ブレード６の後縁１６に隣接して配置される後方空気供給キャビティ１４６は、ピンフィンバンク冷却回路１４０に冷却空気を供給するのに用いることができる。このような構成は、図１及び図２と併せて見て図４に示される。
【００２７】
図４に示すピンフィンバンク冷却回路１４０は、多重壁ブレード６の前縁１４と後縁１６との間の領域に形成された開口１４４内に配置される複数の熱伝導性（例えば、金属製）のピン１４２を含む。開口１４４は、後方空気供給キャビティ１４６から多重壁ブレード６の前縁１４に向かって前方に延びる。開口１４４及びピンフィンバンク冷却回路１４０のピン１４２のセット（例えば、１又はそれ以上）は、中央プレナム２０の少なくとも１つにわたって延び、少なくとも部分的にこれを覆う。更に、開口１４４（及びピンフィンバンク冷却回路１４０のピン１４２の別のセット）は、多重壁ブレード６の正圧側面８に隣接して配置された壁近傍冷却チャンネル１８のセットにわたって延び、少なくとも部分的にこれを覆う。
【００２８】
空気供給キャビティ１４６は、中央プレナム２０のうちの少なくとも１つ又は壁近傍冷却チャンネル１８のうちの少なくとも１つに流体結合され、これから冷却空気を受け取ることができる。図３に示した実施形態と同様に、図４に示すピンフィンバンク冷却回路１４０は、多重壁ブレード６の先端領域１２において通常は生じる極めて高い熱負荷から中央プレナム２０及び正圧側壁近傍冷却チャンネル１８の少なくとも一部をシールドするよう構成される。更に、図４に示すピンフィンバンク冷却回路１４０は、先端フィルム冷却及び正圧側面フィルム冷却それぞれのための先端フィルム２４及び正圧側面フィルム５２を提供するよう構成される。
【００２９】
ピン１４２のセットは、開口１４４のセクション１５６から取り除くことができる。これにより、例えば、ピンフィンバンク冷却回路１４０の開口１４４の前方部分において後方空気供給キャビティ１４６からピン１４２に向けた冷却空気の流れ（矢印Ｙ）が誘起される。これは、開口１４４にわたってより均一な冷却をもたらす助けとなる。
【００３０】
更に別の実施形態において、図１及び図２と併せて見て図５に示すように、ピンフィンバンク冷却回路２４０の開口２４４は拡大され、中央プレナム２０（例えば、図３に示すように）だけでなく、多重壁ブレード６の負圧側面１０に隣接して配置された壁近傍冷却チャンネル１８のセットにもわたって延びてこれらを少なくとも部分的に覆うようにすることができる。図３に示した実施形態と同様に、ピンフィンバンク冷却回路２４０の開口２４４は、多重壁ブレード６の正圧側面８に隣接して配置された壁近傍冷却チャンネル１８のセットにわたって延びてこれを少なくとも部分的に覆う。ピン２４２のセットは、開口２４４のセクション２５６から取り除かれて、前方空気供給キャビティ２４６から開口２４４の後方領域への冷却空気の流れを増強することができる。
【００３１】
前方空気供給キャビティ２４６は、壁近傍冷却チャンネル１８の少なくとも１つ又は中央プレナム２０の少なくとも１つに流体結合されて、これから冷却空気を受け取ることができる。図５に示すピンフィンバンク冷却回路２４０は、多重壁ブレード６の先端領域１２において通常は生じる極めて高い熱負荷から、中央プレナム２０、負圧側壁近傍冷却チャンネル１８の少なくとも一部、及び正圧側壁近傍冷却チャンネル１８の少なくとも一部をシールドするよう構成される。更に、図３に示す実施形態と同様に、図５に示すピンフィンバンク冷却回路２４０は、先端フィルム冷却及び正圧側面フィルム冷却それぞれのための先端フィルム２４及び正圧側面フィルム５２を提供するよう構成される。
【００３２】
図５において、前方空気供給キャビティ２４６は、多重壁ブレード６の前縁１４付近に配置される。しかしながら、図４に示す実施形態と同様に、空気供給キャビティ２４６は、多重壁ブレード６の後縁１６付近に配置することもできる。
【００３３】
図６〜８は、１つの実施形態による、ピンフィンバンク冷却回路４０の一部６０を形成する例示的な方法を示している。図６には、ピンフィンバンク冷却回路４０の一部６０を鋳造するプロセスにおいて使用するコア６２（例えば、セラミックコア）の断面図が示される。
【００３４】
コア６２は、スクイーラコアセクション６４、先端コアセクション６６、及び少なくとも１つの本体コアセクション６８を含む。支持ロッド７０は、種々のコアセクション６４，６６，６８を固定し離隔する。スクイーラコアセクション６４は、鋳造後に、外部に半径方向で開放された多重壁ブレード６の先端２２においてキャビティを形成することになる。先端コアセクション６６は、鋳造後、ピンフィンバンク冷却回路４０の開口４４を形成することになる。本体コアセクション６８は、鋳造後、壁近傍冷却チャンネル１８又は中央プレナム２０のうちの少なくとも１つを形成することになる。
【００３５】
図７には、コア６２を用いて（例えば、既知の鋳造法を用いて）製作された金属鋳造物８０の１つの実施例が示されている。鋳造物８０は、コア６２における支持ロッド７０の位置に対応する複数の開口８２を含む。１つの実施形態によれば、図８に示すように、各開口８２は、金属（例えば、真鍮材料）プラグ８４を用いてシールすることができる。プラグ８４は、例えば、開口８２に挿入し、鋳造物８０のキャビティ内リブ８６に圧入又は他の方法で挿入し、スクイーラキャビティ９０のフロア８８及びキャビティ内リブ８６に固定（例えば、ろう付けにより）することができる。この点に関して、プラグ８４は、キャビティ内リブ８６とスクイーラキャビティ９０のフロア８８との間で開口９２を完全に貫通して延び、冷却空気が開口８２を通って開口９２から外部に漏洩するのを防ぐ。
【００３６】
キャビティ内リブ８６とスクイーラキャビティ９０のフロア８８との間の開口９２を用いて、例えば、開口９２を通る冷却空気の流れ（例えば、図８の紙面の内外）に実質的に垂直な向きにされたプラグ８４をピンフィンバンク冷却回路４０の開口４４に設けることができる。この位置において、プラグ８４は、開口９２の両側部で開口８２をシールするだけでなく冷却ピンとしての役割を果たし、対流的熱流を改善し且つ乱流を促進することにより、ピンフィンバンク冷却回路４０の冷却効果を向上させる。ピンフィンバンク冷却回路４０の開口４４におけるプラグ８４の実施可能な位置は、図９に示されている。図９におけるプラグ８４の図示の位置は、単に例証に過ぎず、限定を意味するものではない。プラグ８４は、本明細書で開示される実施形態の何れにも用いることができる。
【００３７】
別の実施形態によれば、図１０に示すように、リブ１００を開口４４内に設けることができる。このようなリブ１００により、ピンフィンバンク冷却回路４０の開口４４の後方部分において前方空気供給キャビティ４６から開口４４内、及びピン４２に向けた冷却空気の流れが（例えば、再配向によって）誘起される。
【００３８】
図１１は、本明細書で用いることができるガスターボ機械１０２の概略図を示す。ガスターボ機械１０２は、圧縮機１０４を含むことができる。圧縮機１０４は、流入する空気１０６の流れを圧縮する。圧縮機１０４は、圧縮空気１０８の流れを燃焼器１１０に送給する。燃焼器１１０は、圧縮空気１０８の流れと燃料１１２の加圧流とを混合して、混合気を点火し、燃焼ガス１１４の流れを生成する。単一の燃焼器１１０のみが図示されているが、ガスターボ機械１０２は、あらゆる数の燃焼器１１０を含むことができる。次いで、燃焼ガス１１４の流れは、タービン１１６に送給され、該タービンは通常、複数のタービンバケット２（図１）を含む。燃焼ガス１１４の流れは、タービン１１６を駆動して、機械的仕事を生成する。タービン１１６にて生成された機械的仕事は、シャフト１１８を介して圧縮機１０４を駆動し、また、発電機及び／又は同様のものなどの外部負荷１２０を駆動するのに用いることができる。
【００３９】
様々な実施形態において、互いに「結合される」ものとして記載される構成要素は、１又はそれ以上の境界部に沿って接合することができる。一部の実施形態において、これらの境界部は、別個の構成要素間の接合部を含むことができ、他の場合では、これらの境界部は、堅固に及び／又は一体的に形成される相互接続部を含むことができる。すなわち、一部の場合において、互いに「結合される」構成要素は、単一の連続部材を定めるよう同時に形成することができる。しかしながら、他の実施形態では、これらの結合された構成要素は、別個の部材として形成されて、その後、既知のプロセス（例えば、締結、超音波溶接、接着）を通じて接合してもよい。
【００４０】
要素又は層が別の要素「の上にある」、「に係合される」、「に接続される」、又は「に結合される」と呼ばれる場合、要素又は層は、直接的に別の要素の上にあり、係合され、接続され、又は結合することができ、或いは、介在要素が存在してもよい。対照的に、要素が別の要素の「直接的に上にあり」、「直接係合され」、「直接接続され」、又は「直接結合される」と呼ばれる場合には、介在する要素又は層は存在しない。要素間の関係を記述するのに使用される他の用語は、同様に解釈すべきである（例えば、「間にある」と「直接間にある」、「隣接する」と「直接隣接する」、その他）。本明細書で使用される用語「及び／又は」は、関連して挙げられる要素の１又はそれ以上の要素の何れか及び全ての組み合わせを含む。
【００４１】
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。
【００４２】
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含む場合、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。
【００４３】
最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
冷却システムであって、
ピンフィンバンク冷却回路と、
上記ピンフィンバンク冷却回路に冷却空気を供給する空気供給キャビティと、
を備え、
上記ピンフィンバンク冷却回路が、多重壁ブレードの少なくとも１つの中央プレナム及び上記多重壁ブレードの壁近傍冷却チャンネルの第１のセットから半径方向外向きに延びてこれらを少なくとも部分的に覆う、冷却システム。
［実施態様２］
上記ピンフィンバンク冷却回路が更に、
開口と、
上記開口内に配置された複数のピンと、
を含む、実施態様１に記載の冷却システム。
［実施態様３］
上記ピンフィンバンク冷却回路の開口が、上記空気供給キャビティから上記多重壁ブレードの後縁に向かって延びる、実施態様２に記載の冷却システム。
［実施態様４］
上記ピンフィンバンク冷却回路の開口が、上記空気供給キャビティから上記多重壁ブレードの前縁に向かって延びる、実施態様２に記載の冷却システム。
［実施態様５］
上記壁近傍冷却チャンネルの第１のセットが、上記多重壁ブレードの正圧側面に隣接して配置される、実施態様２に記載の冷却システム。
［実施態様６］
上記開口が、上記多重壁ブレードにおいて上記壁近傍冷却チャンネルの第２のセットにわたって延びてこれを少なくとも部分的に覆う、実施態様２に記載の冷却システム。
［実施態様７］
上記壁近傍冷却チャンネルの第２のセットが、上記多重壁ブレードの負圧側面に隣接して配置される、実施態様２に記載の冷却システム。
［実施態様８］
上記開口が、上記冷却空気を上記多重壁ブレードの先端に配向して先端フィルムを提供するための少なくとも１つの先端フィルムチャンネルを含む、実施態様２に記載の冷却システム。
［実施態様９］
上記開口が、上記冷却空気上記多重壁ブレードの正圧側面に配向して正圧側面フィルムを提供するための少なくとも１つの正圧側面フィルムチャンネルを含む、実施態様２に記載の冷却システム。
［実施態様１０］
上記開口が、上記空気供給キャビティから上記開口の反対側に向けて空気の流れを配向するため上記ピンの何れかが存在しないセクションを含む、実施態様２に記載の冷却システム。
［実施態様１１］
上記開口が、上記空気供給キャビティから上記開口の反対側に向けて空気の流れを配向するためのリブを含む、実施態様２に記載の冷却システム。
［実施態様１２］
上記ピンの少なくとも１つが、上記ピンフィンバンク冷却回路の鋳造中に形成される対向する孔をシールするためのプラグを含む、実施態様２に記載の冷却システム。
［実施態様１３］
上記冷却空気が、中央プレナム及び上記多重壁ブレードの壁近傍冷却チャンネルから上記空気供給キャビティに供給される、実施態様１に記載の冷却システム。
［実施態様１４］
ピンフィンバンク冷却回路を形成する方法であって、
複数の支持ロッドを用いて第１、第２及び第３のコアを離隔して、コア組立体を提供するステップと、
上記コア組立体を用いて金属鋳造物を生成するステップと、
を含み、
上記金属鋳造物が、
第１及び第２の金属面の間に形成された開口と、
上記第１及び第２の金属面における対向する孔の複数のセットと、
を含み、
上記方法が更に、
上記第１及び第２の金属面における対向する孔の各セットにプラグを挿入するステップと、
を含む、方法。
［実施態様１５］
上記各プラグが、上記ピンフィンバンク冷却回路においてピンを形成する、実施態様１４に記載の方法。
［実施態様１６］
上記第１、第２及び第３のコアが、多重壁ブレードのスクイーラコアセクション、先端コアセクション、及び少なくとも１つの本体コアセクションを含む、実施態様１４に記載の方法。
［実施態様１７］
上記開口が、上記ピンフィンバンク冷却回路の開口を含む、実施態様１４に記載の方法。
［実施態様１８］
上記開口に複数のピンを形成するステップを更に含む、実施態様１４に記載の方法。
［実施態様１９］
ターボ機械であって、
圧縮機構成要素と、燃焼器構成要素と、少なくとも１つが多重壁ブレードを有する複数のタービンバケットを含むタービン構成要素と、を含むガスタービンシステムと、
上記多重壁ブレード内に配置された冷却システムと、
を備え、
上記冷却システムが、
複数のピンを有するピンフィンバンク冷却回路と、
上記ピンフィンバンク冷却回路に冷却空気を供給する空気供給キャビティと、
を含み、
上記ピンフィンバンク冷却回路が、上記多重壁ブレードの少なくとも１つの中央プレナム及び上記多重壁ブレードの壁近傍冷却チャンネルの第１のセットから半径方向外向きに延びてこれらを少なくとも部分的に覆う、ターボ機械。
【符号の説明】
【００４４】
２  タービンバケット
４  シャンク
６  多重壁ブレード
８  正圧側面
１０  負圧側面
１２  先端領域
１４  前縁
１６  後縁
１８  壁近傍冷却チャンネル
２０  中央プレナム
２２  先端
２４  先端フィルム
３０  冷却チャンネル
４０  ピンフィンバンク冷却回路
４２  ピン
４４  開口
４６  前方空気供給キャビティ
４８  先端フィンチャンネル
５０  正圧側面フィルムチャンネル
５２  正圧側面フィルム
５４  先端フィルムチャンネル
５６  開口のセクション
６０  ピンフィンバンクの一部
６２  コア
６４  スクイーラコアセクション
６６  先端コアセクション
６８  本体コアセクション
７０  支持ロッド
８０  金属ケーシング
８２  開口
８４  プラグ
８６  キャビティ内リブ
８８  フロア
９０  スクイーラキャビティ
９２  開口
１００  リブ
１０２  ガスターボ機械
１０４  圧縮機
１０６  空気
１０８  圧縮空気
１１０  燃焼器
１１２  燃料
１１４  燃焼ガス
１１６  タービン
１１８  シャフト
１２０  負荷
１４０  ピンフィンバンク冷却回路
１４２  ピン
１４４  開口
１４６  後方空気供給キャビティ
１５６  開口のセクション
２４０  ピンフィンバンク冷却回路
２４２  ピン
２４４  開口
２４６  前方空気供給キャビティ
２５６  開口のセクション
【図１】
2017115878.tif 000003
【図２】
2017115878.tif 000004
【図３】
2017115878.tif 000005
【図４】
2017115878.tif 000006
【図５】
2017115878.tif 000007
【図６】
2017115878.tif 000008
【図７】
2017115878.tif 000009
【図８】
2017115878.tif 000010
【図９】
2017115878.tif 000011
【図１０】
2017115878.tif 000012
【図１１】
2017115878.tif 000013
【外国語明細書】
2017115878000001.pdf