(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジン用のシュラウドセグメントであって、
上記ガスタービンエンジンは、長手方向軸のまわりに設けられた円環状の流路と、該流路内を半径方向に延びる複数の回転ブレードを備えたロータアッセンブリと、周方向に離れた複数のシュラウドセグメントからなり、上記流路の一部を区画するように上記回転ブレードの径方向外側の流路面を形成するシュラウドアッセンブリと、この複数のシュラウドセグメントの上に冷却流体を噴射する手段と、を有するものにおいて、
上記シュラウドセグメントは、第１の面と、該第１の面の反対側となる背面側と、前縁および後縁を規定する一対の軸方向端縁と、前縁に隣接するとともに背面側から延びる第１の支持手段と、後縁に隣接するとともに背面側から延びる第２の支持手段と、蛇行チャンネルと、を含み、
上記蛇行チャンネルは、一方の端縁に沿って延びるとともに該端縁に隣接して延びる上記支持手段の外方に位置する外側通路と、この外側通路の内側に位置する内側通路と、上記外側通路と上記内側通路との間に延びて両者を連通させる曲がり通路部と、この曲がり通路部からシュラウドセグメントの外部へと延び、曲がり通路部から冷却流体を放出するパージ孔と、隣接する支持手段の内方の位置から内側通路へと延びたダクトと、を含み、
上記ダクトは、上記背面側へ噴射された冷却流体の一部が蛇行チャンネルへ流入するように、シュラウドセグメントの背面側と蛇行チャンネルとの間を連通させており、
運転時に、パージ孔へ向かって冷却流体が引き寄せられることにより、曲がり通路部における冷却流体の剥離が阻止されることを特徴とするガスタービンエンジンのシュラウドセグメント。
【請求項２】
上記曲がり通路部が、外径Ｒ01および内径Ｒi1を有する上流側ターン領域と、外径Ｒ02および内径Ｒiを有する下流側ターン領域と、を有し、上記パージ孔が、上流側ターン領域と下流側ターン領域との間に配設されていることを特徴とする請求項１に記載のガスタービンエンジンのシュラウドセグメント。
【請求項３】
複数のトリップストリップが、上記曲がり通路部に扇形のパターンで配設されていることを特徴とする請求項２に記載のガスタービンエンジンのシュラウドセグメント。
【請求項４】
上記曲がり通路部の一部が、半径Ｒ01を有する外側境界と、半径Ｒi1を有する内側境界と、を有し、この曲がり通路部における上記トリップストリップの少なくとも一つは、外側境界および内側境界から離れていることを特徴とする請求項３に記載のガスタービンエンジンのシュラウドセグメント。
【請求項５】
複数のトリップストリップが上記内側境界から離れていることを特徴とする請求項４に記載のガスタービンエンジンのシュラウドセグメント。
【請求項６】
上記蛇行チャンネルが、シュラウドセグメントの横縁に沿って配設された出口を含み、該出口は、上記横縁と上記外側通路との間に延びるとともに、両者間を連通させることを特徴とする請求項１に記載のガスタービンエンジンのシュラウドセグメント。
【請求項７】
第２の蛇行チャンネルをさらに含み、
上記第２の蛇行チャンネルは、反対側の端縁に沿って延びるとともに該端縁に隣接して延びる上記支持手段の外方に位置する外側通路と、この外側通路の内側に位置する内側通路と、隣接する支持手段の内方の位置から内側通路へと延びたダクトと、を含み、
上記ダクトは、上記背面側へ噴射された冷却流体の一部が第２の蛇行チャンネルへ流入するように、シュラウドセグメントの背面側と第２の蛇行チャンネルとの間を連通させている、
ことを特徴とする請求項１に記載のガスタービンエンジンのシュラウドセグメント。
【請求項８】
シュラウドセグメントを通して横方向に延びる複数の横方向チャンネルをさらに含み、この複数の横方向チャンネルは、第１の保持手段と第２の保持手段との内方に位置し、各横方向チャンネルは、各々の間の壁部によって隣り合う横方向チャンネルから分離されており、各横方向チャンネルは、シュラウドセグメントの背面側に配置された入口と、シュラウドセグメントの横縁に配置された出口と、を有し、前記入口がシュラウドセグメントの背面側と横方向チャンネルとを連通させ、背面側に噴射された冷却流体の一部が横方向チャンネルを通して流れるとともにシュラウドセグメントの横縁に沿って横方向チャンネルを出るように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のガスタービンエンジンのシュラウドセグメント。
【請求項９】
ガスタービンエンジン用のシュラウドセグメントであって、
上記ガスタービンエンジンは、長手方向軸のまわりに設けられた円環状の流路と、該流路内を半径方向に延びる複数の回転ブレードを備えたロータアッセンブリと、周方向に離れた複数のシュラウドセグメントからなり、上記流路の一部を区画するように上記回転ブレードの径方向外側の流路面を形成するシュラウドアッセンブリと、この複数のシュラウドセグメントの上に冷却流体を噴射する手段と、を有するものにおいて、
上記シュラウドセグメントは、第１の面と、該第１の面の反対側となる背面側と、前縁および後縁を規定する一対の軸方向端縁と、前縁に隣接するとともに背面側から延びる第１の支持手段と、を含み、
上記シュラウドセグメントは、さらに、蛇行チャンネルを含み、この蛇行チャンネルは、一方の端縁に沿って延びるとともに該端縁に隣接して延びる上記支持手段の外方に位置しかつ下流側の端部を有する外側通路と、この外側通路の内側に位置するとともに上流側の端部を有する内側通路と、上記外側通路と上記内側通路との間に延びて両者を連通させる曲がり通路部と、を含み、
上記端縁から軸方向に離れたリブが、上記内側通路と上記外側通路とを分離するように横方向に延びているとともに、上記曲がり通路部近傍で終端となっており、このリブは、曲がり通路部近傍で半径Ｒiを有し、上記曲がり通路部は、この半径Ｒiよりも少なくとも５倍大きい外径Ｒ01を有する上流側ターン領域を備えており、
上記内側通路に配置された複数のトリップストリップは、上記リブから上記曲がり通路部へ向かって下流側へ延びており、
上記外側通路に配置された複数のトリップストリップは、上記リブから上記曲がり通路部へ向かって上流側へ延びており、
上記曲がり通路部に配置された複数のトリップストリップは、扇形パターンに配列されているとともに、少なくともその一部がリブから離れており、
上記蛇行チャンネルをシュラウドセグメントの外部と連通させるパージ孔が、上記曲がり通路部の上記上流側ターン領域の下流側に設けられており、
上記内側通路に隣接する支持手段の内方の位置から該内側通路へと延びたダクトを備え、このダクトは、上記背面側へ噴射された冷却流体の一部が蛇行チャンネルへ流入するように、シュラウドセグメントの背面側と蛇行チャンネルとの間を連通させており、
運転時に、冷却流体が上記曲がり通路部の外径部分を通してパージ孔へと引き寄せられ、曲がり通路部の外径部分における冷却流体の剥離が抑制されることを特徴とするガスタービンエンジンのシュラウドセグメント。
【発明の詳細な説明】
関連出願との関係
この出願の課題は、トンプソンとケーンにより１９９４年３月３０日に出願され、”蛇行冷却チャンネルを備えたタービンシュラウドセグメント”と題する、本出願人に譲渡された、米国特許出願Ｎｏ．０８／２２０，３１６に関連する。
技術分野
この出願は、ガスタービンエンジンに係り、特にそのタービンシュラウドセグメントに関する。
発明の背景
軸流タービンエンジンは、軸に沿って順次離間されたコンプレッサ，燃焼器，およびタービンを含んでいる。円環状の流路が、コンプレッサ，燃焼器およびタービンを通して軸方向に延びる。コンプレッサは、作動流体を圧縮するために、流入する作動流体に作用する回転ブレードの列を含んでいる。圧縮された作動流体の一部は燃焼器に入り、燃料と混合して点火される。燃焼の生成物つまり高温ガスはタービンを通して流れる。タービンは、交互に配置されたベーンと回転ブレードの列を含む。このタービンにおいて、流入した高温ガスからタービンブレードへとエネルギーが移動する。このエネルギーの一部は、ロータシャフトを介してコンプレッサ部に戻される。
タービンを流れる高温ガスとタービンブレードとの間の相互作用の効率を最適化するために、高温ガスの流れが、内周側および外周側のタービンシュラウドによって区画される円環状の空間内に制限される。内周側のタービンシュラウドは、通常は、ブレードと一体化された複数のプラットフォームである。これらのプラットフォームは、隣接するブレードのプラットフォームと突き合わされ、高温ガスの内周側流路面を形成する。外周側シュラウドは、通常は、回転ブレードの先端の半径方向外側（但し半径方向に近接して）に配置されたリング状アッセンブリからなる。外周側シュラウドは、高温ガスの外周側流路面を形成するように、円周方向に離間した複数個の円弧形セグメントを含んでいる。
このシュラウドセグメントは、高温ガスと直接接触するので、シュラウドセグメントを許容温度限界内に保つために、何らかの形式の冷却が必要である。冷却方法としては、シュラウドセグメントの径方向外側面つまり背面に冷却流体を噴射するインピンジメント冷却、シュラウドセグメントを貫通する冷却孔を形成してシュラウドセグメントの流路面にわたる冷却流体のフィルムを生成するフィルム冷却、が含まれる。シュラウドはエンジンにおける非回転部分であるので、問題はより難しくなっている。結果として、例えばロータブレードにおいて起こるような、冷却流体に作用する回転効果は、シュラウドでは得られない。流れの剥離は、このような冷却可能な非回転構造物において特に問題となる。
インピンジメント冷却およびファイル冷却はいずれも殆どの状況において充分であることが実証されているが、ガスタービンエンジンの進歩により、タービンを流れる高温ガスがより高い温度となっている。このようなより高温の作動流体によって、より効率のよい改善された冷却方法が必要となっている。このような最近の発展した方法が、”最適な冷却を備えたタービンブレード外側エアシールおよび製造方法”と題する、本出願人に同じく譲渡された米国特許出願Ｎｏ．０７／９９３，８６２に開示されている。この出願は、カウンター流の列として、シュラウドセグメントを通して横方向に延びる冷却チャンネルについて開示している。チャンネルは、シュラウドセグメントの背面における入口、セグメント間ギャップ内に冷却流体を吐出する出口、およびチャンネルを通した流れのマッハ数を制御するための流れ方向に沿ったテーパ、を含んでいる。
上記のような構成の全てに共通する制限は、シュラウドセグメントの前縁領域および後縁領域に冷却流体を供給する能力である。各シュラウドセグメントは、該シュラウドセグメントをステータ構造物の所定位置に位置決めするために、前縁および後縁に隣接して支持手段を備えている。この支持手段は、一般に、シュラウドセグメントの前縁・後縁に沿って横方向に延びるとともにシュラウドセグメント背面から径方向外側へ延びるフック又はレールである。このフックやレールは、前縁・後縁近くの背面に衝突させるようにこの領域に流れる冷却流体の流れを阻害する。フィルム冷却用通路を傾斜させて、これらの領域内に部分的に冷却流体を案内することができるが、これらの領域を完全に覆うように充分に浅い角度でフィルム冷却用通路を形成することは現実的でない。最後に、フックやレールは、冷却流体がフックやレールの下の横方向チャンネルに直接噴射されるのを阻害し、フックやレールの下と前縁・後縁領域にわたって背面から延びるキャビティを必要とする。後者により、フックやレールは、シュラウドセグメントからさらに外方に延びることとなり、シュラウドセグメントの重量や剛性が増加する。
一つの解決法は、シュラウドセグメントに蛇行チャンネルを設けることである。蛇行チャンネルは、シュラウドセグメントの軸方向の端縁の少なくとも一方に沿って延びる。蛇行チャンネルは、内側通路、外側通路、およびダクトを含む。外側通路は、端縁に最も近いものであり、曲がり通路部を介して内側通路と連通している。曲がり通路部は、上流側ターン部と下流側ターン部とを有している。これらのターン部は、曲がり通路部を境界づける外径と内径とを有している。上記ダクトは、シュラウドセグメントの背面側における開口から内側通路へと延び、冷却流体を蛇行チャンネルに導入する。
蛇行チャンネルの特徴は、セグメントの端縁の対流冷却に帰着する。セグメントのこの領域は、例えばフック又はレールのような支持手段の外方であり、インピンジメント冷却やフィルム冷却の一般的な方法は、この領域には有効でない。支持手段は、冷却流体をこの領域に与える際の障害物となる。ダクトは、蛇行チャンネルに冷却流体を流すための手段となり、冷却流体は、排出される前に、蛇行チャンネルを通して端縁へと流れる。
上述の技術の存在にもかかわらず、出願人の指示下にある科学者や技術者達は、ガスタービンエンジン用の効率的に冷却されるタービンシュラウドセグメントを発展させるべく働いている。
発明の開示
この発明は、蛇行チャンネルの曲がり通路部の外径が内径よりもかなり大きい場合に、この曲がり通路部において流れの剥離が起こり得る、という認識に基づいている。流れの剥離は、シュラウドセグメントの蛇行チャンネルに隣接した各部に対する冷却流体の冷却能力に悪影響を与える。
本発明によれば、タービンシュラウドセグメントの曲がり通路部に該曲がり通路部からタービンシュラウドセグメントの外部へと延びるパージ孔を有し、このパージ孔が、冷却流体を曲がり通路部の問題となる領域に引き込み、該曲がり通路部の外径領域における流れの剥離を阻止する。
本発明によれば、リブが外側通路と内側通路と間でこれら通路を分離するように横方向に延びており、複数のトリップストリップが、内側通路内においてはリブから下流方向に延び、かつ外側通路においてはリブから上流方向に延びている。また、複数のトリップストリップが、曲がり通路部において扇形のパターンで配設されており、かつ曲がり通路部の部分を通る流れを阻害することなく乱流を発生させるように、リブから離れている。
本発明の一つの詳しい実施例によれば、曲がり通路部の上流側ターン領域の外径は、該曲がり通路部の内径を画定するリブの半径の約１０倍であり、パージ孔は、この曲がり通路部の上流側ターン領域の下流にある。
本発明の主な特徴は、曲がり通路部を有する蛇行チャンネルである。曲がり通路部は、上流側ターン部と下流側ターン部とを有している。他の特徴は、曲がり通路部における上流側ターン部の下流に配設されたパージ孔である。一つの詳しい実施例においては、外側通路と内側通路とを区画するリブから、両通路内において、曲がり通路部へ向かってトリップストリップが延びている。
本発明の主たる利点は、蛇行チャンネルを使用するとともに、パージ孔により蛇行チャンネルの曲がり通路部における剥離を阻止することによって、シュラウドセグメントの臨界領域を充分に冷却し、その結果、タービンシュラウドセグメントの耐久性が向上することである。本発明の他の利点は、トリップストリップを使用するとともに、外側通路と内側通路とを区画するリブからトリップストリップを離すことによって、曲がり通路部の臨界位置への流れの阻害することがないようにして、十分な冷却を行い、タービンシュラウドセグメントの耐久性を高めることである。
本発明の前述および他の目的，特徴および利点は、添付図面に示されているような模範的な実施例の詳細な実施例に鑑みて、より明白になる。
【図面の簡単な説明】
第１図はガスタービンエンジンの部分断面図である。
第２図はタービンシュラウドアッセンブリを含むロータアッセンブリを有するタービンの側面図である。
第３図は点線により冷却チャンネルを示したシュラウドセグメントの側面図である。
第４図は蛇行通路と横方向通路を示すために破断されたシュラウドセグメントの平面図である。
第５図は冷却チャンネルの入口を示すシュラウドセグメントの平面図である。
第６図は下流方向にテーパ付けされた蛇行チャンネルを示すシュラウドセグメントの一部の平面図である。
第７図は、冷却チャンネルを点線で示した、第３図に示されているシュラウドセグメントの他の実施例の側面図である。
第８図は、蛇行通路，横方向の外側通路および内側通路，およびこれら横方向の通路を接続した曲がり通路部示すために破断した、第３図に示すシュラウドセグメントの平面図である。
第９図は、外側通路を内側通路に接続する曲がり通路部を示す、第８図に示されているシュラウドセグメントの拡大部分の平面図である。
発明を実施するための最良な形態
ガスタービンエンジン１２が、第１図に示されている。ガスタービンエンジン１２は、長手方向軸１６のまわりを囲む環状流路１４を含む。この流路が順次通るように、コンプレッサ１８，燃焼器２２およびタービン２４が、軸方向に離間して配置されている。タービン２４は、流路１４を流れる作動流体と接触する複数のロータアッセンブリ２６を含み、作動流体からロータアッセンブリ２６へとエネルギが移動する。このエネルギーの一部は、タービン２４とコンプレッサ１８とを接続する一対の回転シャフト２８を介してコンプレッサ１８に戻され、このエネルギーにより、コンプレッサ１８に入ってくる作動流体が圧縮される。
第２図を参照すると、ロータアッセンブリ３２が、上流側ベーンアッセンブリ３４と下流側ベーンアッセンブリ３６との間の軸方向位置に配置されている。ロータアッセンブリ３２は、径方向に延びる複数のロータブレード４２を有する回転ディスク３８を含んでいる。回転ブレード４２の各々は、基部４４と、先端４８を有するエアフォイル部４６と、内周側プラットフォーム５２と、を含んでいる。基部４４は、ロータアッセンブリ３２の回転中に、ブレード４２をディスク３８に保持する。エアフォイル４６は、流路１４を通して半径方向に延び、タービン２４を流れる作動流体と接触する流路面５４を構成する。内側プラットフォーム５２は、ブレード４２から横方向に延びるとともに、周方向に隣接するブレードのプラットフォームと突き合わされて、径方向内側の流路面５６を構成する。この内周側流路面５６は、作動流体がエアフォイル部４６の流路面５４にわたって流れるようにする。
タービンシュラウド５８が、ロータアッセンブリ３２を中心に、かつその径方向外側で、周方向に延びている。回転ブレード４２の先端４８は、タービンシュラウド５８によって規定される外周側流路面６２に径方向に近接している。流路面６２は、作動流体が径方向外側に流れないようにするとともに、作動流体がエアフォイル部４６の流路面５４にわたって流れるようにする。タービンシュラウド５８の流路面６２とプラットフォーム５２の流路面５６は、作動流体を、ブレード４２が延びる円環状通路内に制限し、作動流体と回転するブレード４２と間で最適な接触が行われるようにしている。
タービンシュラウド５８は、流路１４のまわりに沿って周方向に離間した複数のシュラウドセグメント６４からなり、このセグメント６４の外周側の面６６に冷却流体を流すための手段を含んでいる。第３図から第５図に示すように、各シュラウドセグメント６４は、複数のフック７２とコーティング層７４とを有する基体６８を含んでいる。フック７２は、シュラウドセグメント６４を、隣接するタービンシュラウド５８の構造物に保持する手段を提供する。コーティング層７４は、タービンを流れる高温ガスからセグメントを断熱するための耐熱コーティングと、ロータアッセンブリの回転中にロータブレードの先端と係合する摩耗しやすいコーティングと、を組み合わせたものである。
各セグメント６４は、基体６８を通して延びる複数の冷却チャンネル７６を含んでいる。複数のチャンネル７６は、セグメント６４の前縁に沿う蛇行チャンネル７８と、セグメント６４の後縁に沿うもう一つの蛇行チャンネル８２と、それらの間の複数の横方向チャンネル８４と、を含んでいる。蛇行チャンネル７８は、セグメント６４の外周側の面に入口８８を有するダクト８６を介して、セグメント６４の外周側の面に流体的に連通している。入口８８は、前縁フック７２のすぐ内方に位置しており、ダクト８６はフック７２の下側を延びている。ダクト８６は、冷却流体を蛇行チャンネル７８に流すのに便利な機構を提供するものであり、これにより、前縁に沿うシーリングを分断することがなく、かつ、キャビティがフック７２の下に延びている場合に必要となるような、基体６８からフック７２を外方に伸ばす必要がない。後縁側の蛇行チャンネル８２は、前縁側の蛇行チャンネル７８と同様であり、入口９４を有するダクト９２を含んでいる。
蛇行チャンネル７８は、第１の通路９６と、第１の通路９６の外側の第２の通路９８と、２つの通路９６，９８を接続する曲がり通路部１０２と、出口１０３と、を含んでいる。
後縁に沿う蛇行チャンネル８２は、蛇行チャンネル７８と同様であり、第１の通路１０４と、第２の通路１０６と、２つの通路１０４，１０６を接続する曲り通路部１０８と、出口１０９と、を含んでいる。これらの双方の蛇行チャンネル７８，８２は、該チャンネル７８，８２の全長に亘って分配配置されたトリップストリップ１０２を備えている。トリップストリップ１０２は、チャンネル７８，８２を通る流れを乱して渦流型乱流を生成する手段となるものであり、基体６８とチャンネル７８，８２内を流れる流体との間の熱の移動を増加させる。
横方向チャンネル８４は、一対のフック７２の間で横方向に延びており、第１のセットの横方向チャンネル１１４と第２のセットの横方向チャンネル１１６とを含んでいる。第１のセットの横方向チャンネル１１４は、セグメント６４の一つの横縁１１９に沿って位置する入口１１８を外周側面に有し、かつ、セグメント６４の反対側の横縁１２０に出口１２２を有している。第２のセットの横方向チャンネル１１６は、横縁１２０に沿って位置する入口１２４を外周側面に有し、かつ反対側の横縁１２０に出口１２６を備えている。第１のセット１１４と第２のセット１１６は互いに交互に配設され、各横方向チャンネル８４が、他のセットの横方向チャンネルの一つと間の区画壁を共用する形となっている。蛇行チャンネル７８，８２と同じように、横方向チャンネルは、チャンネル８４の長さに亘って分配配置されたトリップストリップ１３２を備え、横方向チャンネル８４内に渦流を生成する。加えて、横方向チャンネル８４は、該チャンネル８４内の流体流のレイノルド数を制御するために、入口端から出口端へと先細りのテーパになっている。レイノルド数が増すと、基体とチャンネル内に流れる流体との間の熱伝達も増加する。
ここで、蛇行チャンネルは、一定の通路断面積を持つものとして示されているが、蛇行チャンネル内に流れる流体のレイノルド数を制御するために、テーパ付きのチャンネルを使用することもできる。しかしながら、この適用例においては、セグメントの前縁・後縁に沿うチャンネル内のレイノルド数を制御することが必要である、とは考えられていない。第６図に示すようなある適用例では、前縁又は後縁の領域において基体からの熱伝達を最大化するために、この特徴を必要とする。すなわち、第６図に示すように、セグメント６４′は、ダクト８６′を有する一端部から反対側の端部へと先細りのテーパとなっている蛇行チャンネル２８′を備えている。
第７図は、第３図に示されているシュラウドセグメント６４の他の実施例６４ａを示している。この実施例は、セグメント６４ａの前縁に沿う蛇行チャンネル７０ａと、セグメントの後縁に沿う第２の蛇行チャンネル８２ａと、を含んでいる。複数の横方向チャンネル８４ａが、その間に配置されている。これらのチャンネルは、孔８６ａ，９２ａ，１１８ａのような冷却空気孔によって径方向に供給を受けるものであり、これらの冷却空気孔は、隣接する保持手段７２ａの内方の位置から半径方向に延びている。特に、蛇行チャンネル７０ａは、保持フック７２ａの内方に入口８８ａを有するダクト８６ａを介して、セグメント６４ａの外周側の面と流体的に連通している。
第８図に示すように、蛇行チャンネル７０ａは、第１（内側）の通路９６ａと、この第１の通路９６ａの外側の第２（外側）の通路９８ａと、を含んでいる。曲がり通路部１０２ａが２つの通路９６ａ，９８ａを接続する。蛇行チャンネルは、外側通路の下流端１４２に出口１０３ａを備えている。内側通路は外側境界１４３ａを有し、外側通路は外側境界１４３ｂを有し、曲がり通路部は外側境界１４３ｃを有する。
リブ１４５は、シュラウドセグメント６４ａの上流縁から軸方向に離間して位置する。このリブは、内側通路９６ａを外側通路９８ａから分離するために横方向に延び、かつ曲がり通路部１０２ａの近辺で終端となる。このリブは、内側通路の内側境界１４５ａ，外側通路の内側境界１４５ｂおよび曲がり通路部１０２ａの内側境界１４５ｃに沿って延びる。このリブは、曲がり通路部近辺の終端部で半径Ｒiを有している。つまり、リブは曲がり通路部の内側境界に沿って延び、この曲がり通路部で半径Ｒiを有している。第９図に示すように、曲がり通路部１０２ａは、上流側ターン領域１４６と下流側ターン領域１４８とを備えている。上流側ターン領域１４６は、外径Ｒ01を有し、下流側ターン領域１４８は外径Ｒ02を有する。曲がり通路部は、端部領域１５２を有する。この端部領域は、上流側ターン領域１４６および下流側ターン領域１４８に外接するとともにほぼ軸方向に延びる境界１４３ｃによって境界づけられる。曲がり通路部の第１のターン領域の外径Ｒ01は、曲がり通路部（およびリブ）の内径Ｒiよりも少なくとも５倍大きく、かつ実施例においては、半径Ｒiの約１０倍である。
複数のトリップストリップ１１２ａが、内側通路９６ａに配置されている。これらのトリップストリップは、リブから曲がり通路部へ向かって下流側へ延びている。第２のトリップストリップ１１２ｂは、外側通路９８ａに配置されている。この第２の複数のトリップストリップは、リブから曲がり通路部の方へ向かって上流側へ延びている。曲がり通路部における複数のトリップストリップ１１２ｃは、扇形のパターンに配置されている。このトリップストリップ１１２ｃの少なくとも一部は、リブ１４５から離れている。
パージ孔１５４が、曲がり通路部の上流側ターン領域の下流に設けられている。このパージ孔は、蛇行チャンネルの曲がり通路部がシュラウドセグメントの外側と連通した状態に保つ。
運転中に、冷却流体がステータアッセンブリを通して流れ、かつセグメント６４の外周側の面に衝突する。この冷却流体の少なくとも一部は、蛇行チャンネル７８，８２の入口８８，９４ならびに横方向チャンネルの入口１１８，１２２を通して流れる。入口８８から流入した冷却流体は、ダクト８６を通して流れ、蛇行チャンネル７８に流入する。この冷却流体は、第１の通路９６から曲がり通路部１０２を回って第２の通路９８へと流れ、その際に、トリップストリップ１１２と接触する。冷却流体は、出口１０３を通して第２の通路１０２から出る。第２の通路９８を出た流体は、隣接するセグメント６４の間のギャップすなわちセグメント間ギャップ内に流れ込み、ギャップに侵入しようとする高温ガスを排出する。入口９４内に流入した冷却流体は、ダクト９２を介して流れるとともに、全く同様にして、後縁に沿う蛇行チャンネル８２を通して流れ、セグメント６４の反対側の横縁１１９に沿ったセグメント間ギャップへと流れ出る。
冷却流体の流れが曲がり通路部１０２ａに入ると、トリップストリップ１１２ｃによって強い乱流が維持され、また、トリップストリップがリブの半径から離れていることによって、曲がり部の内径に沿った流れが助長される。つまり、曲がり通路部のこの領域に流れを導く開口領域が生じるように、トリップストリップがリブの内径から離れている。パージ孔は、外径Ｒ01で示されている曲がり通路部の第１のターン領域の下流に示されている。パージ孔は、流れをターン領域の外径側に引き寄せるように配置されている。この構造により、仮想線Ｆと曲がり通路部の端部領域１５２における外側境界１４３ｃとの間での流れの剥離の領域の形成が阻止されるとともに、この領域での熱伝達の低下が阻止される。
トリップストリップ１１２ｂをリブ１４５から離れるように下流側に傾斜させて流れがこの方向に旋回するようにしていても、この部分で剥離領域が生じ得ることが実証されている。従って、パージ孔は、冷却流体を、この領域に引き寄せ、ひいては、半径Ｒo2で示されている曲がり通路部の第２つまり下流側ターン領域１４８内に引き寄せる。要するに、曲がり通路部の内径Ｒiに隣接して開口領域を設けるとともに、曲がり通路部の外径の第１ターン領域の下流にパージ孔１５４を設けることにより、曲がり通路部を通して均一な流れの分布が得られ、曲がり通路部の各部で十分な熱伝達が得られる。
冷却流体の他の部分は、入口１１８，１２４に流入するとともに、横方向チャンネル８４を通して流れる。横方向チャンネルの第１のセット１１４の各々は横方向チャンネルの第２のセット１１６の一つに隣接しているので、隣接する横方向チャンネルの中を冷却流体が互いに反対方向に流れる。冷却流体は、トリップストリップ１３２に接触して渦流型の乱流を生成し、かつテーパによって、横方向チャンネル８４を通した流れのレイノルド数が制御される。冷却流体は、出口１２２，１２６を通して横方向チャンネル８４から流出し、セグメント６４の両側のセグメント間ギャップへと流れ、該セグメント間ギャップ内のガスを押し出す。
前縁領域内および後縁領域内を含む基体６８を通したチャンネル７８，８２，８４の分布によって、基体６４におけるホットスポットの発生が最小となる。さらに、出口１０３，１０９，１２２，１２６から出る流体によるセグメント間ギャップの浄化作用によって、セグメント６４の横縁１１９，１２０の損傷を引き起こす可能性のあるセグメント間ギャップ内への高温ガスの侵入や残留を抑制できる。
このような蛇行チャンネル７８，８２を備えることによって、基体６４の前縁領域および後縁領域内に案内される冷却流体を効率よく利用することができる。これらの領域は、回転ブレード４２のポンピング作用の結果、セグメント６４のブレード通過領域に比較して、相対的に熱負荷が低い。ブレードのポンピング作用により、作動流体は、外周側へ流れ、セグメント６４のブレード通過領域の上へ向かう。前縁は、ブレード４２の上流であり、かつ最も高い温度のガス通路流体を有する流路１４の領域内にあるが、セグメント６４の前縁のまわりに漏れる冷却流体が、前縁領域を覆う冷却流体のフィルム（第２図に矢印１３４で示されている）を生成する。後縁領域は、回転ブレード４２の下流であり、ガス流路の流体に露出しているが、この流体は、既に回転ブレード４２によってエネルギが低減しているものである。従って、前縁領域および後縁領域は、セグメント６４のブレード通過領域に比較して少ない冷却で足り、冷却流体を効率的に利用する蛇行チャンネル７８，８２をこれらの領域で使用することができる。
セグメント６４は、鋳造によって製造され得る。この製造工程は、チャンネル７８，８２，８４に相当するコアを形成するステップと、コアのまわりに基体６８を鋳造するステップと、を含んでいる。コアは、支持ロッドによって支持されるが、この支持ロッドによって、符号Ｉで示す位置において、トリップストリップの連続性が分断される。鋳造工程が完了した後、横縁に沿って生じた鋳造孔が、出口として使用されるものを除いて、埋められる。この鋳造孔は、鋳造中にチャンネル用コアを保持するために使用されるコア支持部材により生じるものである。入口８８，９４，１１８，１２４およびダクト８６，９２は、放電加工機のような公知の方法で外周側の面に形成される。フック７２およびシールランドは基体６８に機械加工され、その後、コーティング層７４が流路面に設けられる。
以上、本発明を一実施例について説明したが、本発明の精神と範囲から逸脱することなく種々な変形，省略および追加が可能であることは当業者にとって理解されるべきである。
【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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