動翼組立体を冷却するための装置
【課題】動翼組立体の冷却装置を提供する。
【解決手段】動翼組立体（３０）は、プラットフォーム（３２）と、翼形部（３４）と、シャンク（３６）とを含む。翼形部はプラットフォームから半径方向外向きに延在する。シャンクはプラットフォームから半径方向内向きに延在する。シャンクは、正圧側側壁（４２）、負圧側側壁（４４）、上流側側壁（４６）及び下流側側壁（４８）を含む。これらの側壁は少なくとも部分的に冷却回路（９０）を画成する。冷却回路（９０）は、冷却媒体（９５）を受け取って、該冷却媒体を翼形部へ供給するように構成される。上流側側壁は少なくとも部分的に内部冷却通路（８０）を画成し、また少なくとも部分的に外部吸込み区域（７０）を画成する。冷却通路（８０）は冷却回路（９０）から隣接の動翼組立体の吸込み区域へ冷却媒体の一部分を供給するように構成される。
【解決手段】動翼組立体（３０）は、プラットフォーム（３２）と、翼形部（３４）と、シャンク（３６）とを含む。翼形部はプラットフォームから半径方向外向きに延在する。シャンクはプラットフォームから半径方向内向きに延在する。シャンクは、正圧側側壁（４２）、負圧側側壁（４４）、上流側側壁（４６）及び下流側側壁（４８）を含む。これらの側壁は少なくとも部分的に冷却回路（９０）を画成する。冷却回路（９０）は、冷却媒体（９５）を受け取って、該冷却媒体を翼形部へ供給するように構成される。上流側側壁は少なくとも部分的に内部冷却通路（８０）を画成し、また少なくとも部分的に外部吸込み区域（７０）を画成する。冷却通路（８０）は冷却回路（９０）から隣接の動翼組立体の吸込み区域へ冷却媒体の一部分を供給するように構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に云えば、タービン動翼に関し、より具体的には、動翼組立体構成要素のための冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービン・システムは電力・動力発生のような分野で広く利用されている。従来のガスタービン・システムは、圧縮機と、燃焼器と、タービンを含む。ガスタービン・システムの運転中、システム内の様々な構成要素は高温の流れに曝され、その高温の流れは構成要素を故障させることがある。流れの温度をより高くすると、一般にガスタービン・システムの性能、効率及び出力が増大するので、高温の流れに曝される構成要素は、ガスタービン・システムをより高い温度で動作させることができるように冷却しなければならない。
【０００３】
様々なガスタービン・システム構成要素を冷却するための様々な方策が知られている。例えば、冷却媒体を圧縮機から取り出して様々な構成要素へ供給することができる。該システムのタービン部分では、冷却媒体は様々なタービン構成要素を冷却するために利用することができる。
【０００４】
タービン動翼は、冷却しなければならない高温ガス通路構成要素の一例である。不完全に封止された動翼シャンクは高温ガスがその中に入ることを許し、従って、高温ガスが動翼を故障させる虞がある。例えば、シャンクによっては、シャンクに入る高温ガスが１９００°Ｆ以上であるとき、該高温ガスはシャンク・シール・ピンのクリープ及び変形を生じさせる虞があり、またシール・ピンをシャンクから押し出すことがある。更に、高温ガスはシャンク・ダンパー・ピン及びシャンク自体を損傷し、その結果として動翼の故障を招く虞がある。
【０００５】
動翼シャンク構成要素を冷却し且つ高温ガスの吸込み(ingestion) を防止するための様々な方策が当該分野で知られている。例えば、従来技術の１つの方策は、冷却媒体の高圧流を利用して、シャンク空洞を加圧し、もってシャンク上の全ての高温ガス吸込み場所について正の逆流余裕を与えることである。この正の逆流余裕は、高温ガスがシャンクに入ってシャンクを損傷することを防止する。しかしながら、シャンク空洞を加圧するために圧縮機から取り出さなければならない冷却媒体の量がかなり大きくなり、圧縮機を通る流れのこの損失により、ガスタービン・システムの性能、効率及び出力に損失が生じる。更に、シャンク空洞に供給される冷却媒体のかなりの量がシャンク空洞から漏出し且つ高温ガス流路へ放出され、その結果、この冷却媒体が無駄になる。
【０００６】
従って、動翼シャンク用の冷却装置が当該分野で要望されていると思われる。例えば、圧縮機から取り出される冷却媒体の量を最少にし、且つ動翼シャンクの冷却中に無駄にされて失われる冷却媒体の量を最少にする冷却装置があれば有利であろう。更に、動翼シャンクを効果的に冷却しながら、ガスタービン・システムの性能、効率及び出力を最大にする冷却装置があれば有利であろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第７６２８５８８号
【発明の概要】
【０００８】
本発明の様々な面及び利点は、一部は以下に説明し、又は以下の説明から明らかになり、又は本発明の実施により習得されよう。
【０００９】
一実施形態においては、動翼組立体が提供され、該動翼組立体は、プラットフォームと、翼形部と、シャンクとを含む。翼形部はプラットフォームから半径方向外向きに延在することができる。シャンクはプラットフォームから半径方向内向きに延在することができる。シャンクは、正圧側側壁、負圧側側壁、上流側側壁、及び下流側側壁を含むことができる。これらの側壁は少なくとも部分的に冷却回路を画成することができる。冷却回路は、冷却媒体を受け取って、該冷却媒体を翼形部へ供給するように構成することができる。上流側側壁は少なくとも部分的に内部冷却通路を画成することができ、また少なくとも部分的に外部吸込み区域を画成することができる。冷却通路は冷却回路から隣接の動翼組立体の吸込み区域へ冷却媒体の一部分を供給するように構成することができる。
【００１０】
本発明のこれらの及び他の特徴、面及び利点は、以下の説明及び「特許請求の範囲」の記載を参照するとより良く理解されよう。添付の図面は、本明細書に取り入れられて明細書の一部を構成するが、本発明の実施形態を例示していて、以下の説明と共に本発明の原理を説明するのに役立つ。
【００１１】
以下の説明では、当業者を対象として、最良の実施形態を含む、本発明の完全で実現可能な開示を、添付の図面を参照して行う。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、ガスタービン・システムの概略図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に従ったガスタービン・システムのタービン部分の側断面図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に従った動翼組立体の斜視図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に従った動翼組立体の側面図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態に従った動翼組立体の反対側の側面図である。
【図６】図６は、本発明の一実施形態に従ったロータ組立体の一部の断面図である。
【図７】図７は、本発明の一実施形態に従ったロータ組立体の一部の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に本発明の実施形態について詳しく説明するが、実施形態の１つ又は複数の例を図面に示している。各例は本発明の説明のためであって、本発明を制限するものではない。実際に、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく本発明内で様々な修正及び変形を為しうることが当業者には明らかであろう。例えば、一実施形態の一部として例示し又は記述した特徴を別の実施形態に用いて、更に別の実施形態を作ることが可能である。従って、本発明がこのような修正及び変形並びにそれらの等価なものを特許請求の範囲内に入るものとして包含する。
【００１４】
図１はガスタービン・システム１０の概略図である。システム１０は、圧縮機１２と、燃焼器１４と、タービン１６とを含むことができる。圧縮機１２とタービン１６とはシャフト１８によって結合することができる。シャフト１８は単一のシャフトであっても、シャフト１８を形成するために一緒に結合された複数のシャフト・セグメントより成るものであってもよい。
【００１５】
タービン１６は複数のタービン段を含むことができる。例えば、一実施形態では、タービン１６は、図２に示されているように、３つの段を持つことができる。例えば、タービン１６の第１段は、複数の円周方向に間隔をおいて設けられたノズル２１及び動翼２２を含むことができる。それらの複数のノズル２１は、シャフト１８の周りに円周方向に配置して固定することができる。複数の動翼２２は、シャフト１８の周りに円周方向に配置し且つシャフト１８に結合することができる。タービン１６の第２段は、複数の円周方向に間隔をおいて設けられたノズル２３及び動翼２４を含むことができる。複数のノズル２３は、シャフト１８の周りに円周方向に配置して固定することができる。複数の動翼２４は、シャフト１８の周りに円周方向に配置し且つシャフト１８に結合することができる。タービン１６の第３段は、複数の円周方向に間隔をおいて設けられたノズル２５及び動翼２６を含むことができる。複数のノズル２５は、シャフト１８の周りに円周方向に配置して固定することができる。複数の動翼２６は、シャフト１８の周りに円周方向に配置し且つシャフト１８に結合することができる。タービン１６の様々な段はタービン１６の高温ガス流２８の通路内に配置することができる。ここで、タービン１６では３つの段が示されているが、タービン分野で知られている任意の数の段を持つことができることを理解されたい。
【００１６】
複数の動翼２２，２４，２６の各々は、図３に示されるように、動翼組立体３０で構成することができる。動翼組立体３０は、プラットフォーム３２と、翼形部３４と、シャンク３６とを含むことができる。翼形部３４はプラットフォーム３２から半径方向外向きに延在することができる。シャンク３６はプラットフォーム３２から半径方向内向きに延在することができる。
【００１７】
動翼組立体３０は更にダブテール３８を含むことができる。ダブテール３８はシャンクから半径方向内向きに延在することができる。一実施形態の模範的な一面では、ダブテール３８は、動翼組立体３０をシャフト１８に結合するように構成することができる。例えば、ダブテール３８は、シャフト１８に取り付けられたロータ・ディスク（図示せず）に動翼組立体３０を固定することができる。従って、複数の動翼組立体３０はシャフト１８の周りに円周方向に配置され且つシャフト１８に結合されて、図６及び図７に部分的に示されているように、ロータ組立体２０を形成することができる。
【００１８】
必要に応じて、ダブテール３８は、動翼組立体３０内に画成された冷却回路９０へ冷却媒体９５を供給するように構成することができる。例えば、冷却回路９０の入口９２はダブテール３８によって定めることができる。冷却媒体９５は入口９２を通って冷却回路９０に入ることができる。冷却媒体９５は、例えば、膜冷却孔を通って、或いは任意の他の動翼組立体出口孔、通路又は開口を通って、冷却回路９０から出て行くことができる。
【００１９】
冷却媒体９５は一般に圧縮機１２からタービン１６へ供給される。しかしながら、冷却媒体９５は、圧縮機１２から供給される冷却媒体に制限されず、任意のシステム１０の構成要素又は外部の構成要素から供給してもよいことを理解されたい。更に、冷却媒体９５は一般に冷却空気である。しかしながら、冷却媒体９５は空気に制限されず、任意の冷却媒体であってよいことを理解されたい。
【００２０】
翼形部３４は正圧面５２及び負圧面５４を含むことができる。正圧面５２及び負圧面５４は前縁５６及び後縁５８において接続することができる。翼形部３４はその中に少なくとも部分的に冷却回路９０を画成することができる。例えば、正圧面５２及び負圧面５４は少なくとも部分的に冷却回路９０を画成することができる。冷却回路９０は、冷却媒体９５を受け取って、該冷却媒体を翼形部３４へ供給するように構成することができる。例えば、冷却媒体９５は翼形部３４内の冷却回路９０を通って、翼形部３４を冷却することができる。
【００２１】
シャンク３６は、正圧側側壁４２、負圧側側壁４４（図５参照）、上流側側壁４６及び下流側側壁４８を含むことができる。シャンク３６の上流側側壁４６は、外面６２、内面６４、正圧面６６及び負圧面６８（図５参照）を含むことができる。
【００２２】
シャンク３６は、その中に少なくとも部分的に冷却回路９０を画成することができる。例えば、側壁４２、４４、４６及び４８は、少なくとも部分的に冷却回路９０を画成することができる。シャンク３６は更に、上流側上側エンジェル・ウイング１３０、上流側下側エンジェル・ウイング１３４、下流側上側エンジェル・ウイング１３２及び下流側下側エンジェル・ウイング１３６を含むことができる。エンジェル・ウイング１３０及び１３４は上流側側壁４６から外向きに延在することができ、またエンジェル・ウイング１３２及び１３６は下流側側壁４８から外向きに延在することができる。上流側上側エンジェル・ウイング１３０及び下流側上側エンジェル・ウイング１３２は、ロータ組立体２０内に画成された緩衝空洞（図示せず）を封止するように構成することができる。上流側下側エンジェル・ウイング１３４及び下流側下側エンジェル・ウイング１３６は、動翼組立体３０とロータ・ディスク（図示せず）との間にシールを形成するように構成することができる。
【００２３】
シャンク３６は更に、外部吸込み区域７０を画成することができる。外部吸込み区域７０は隣り合う動翼組立体３０の間の区域であり、該区域で高温ガス流２８が動翼組立体３０に入る。一実施形態の模範的な一面では、吸込み区域７０は、一つの動翼組立体３０に関して云えば、少なくとも部分的に上流側側壁４６の負圧面６８に隣接し且つプラットフォーム３２に隣接して画成される。吸込み区域７０は更に、一つの動翼組立体３０に関して云えば、上流側側壁４６の正圧面６６に隣接し且つプラットフォーム３２に隣接して画成される。例えば、システム１０の運転中、高温ガス流２８中の圧力勾配により、高温ガス流２８の少なくとも一部分が、シャンク３６によって画成された堀形空洞(trench cavity) ７５の中へ差し向けられる。堀形空洞７５は上流側上側エンジェル・ウイング１３０にほぼ隣接して画成することができる。高温ガス流２８は更に、堀形空洞７５から吸込み区域７０を通って隣り合う動翼組立体３０の間に及び動翼組立体３０の中に差し向けられる。
【００２４】
動翼組立体３０は上流側シール・ピン１１２を含むことができる。上流側シール・ピン１１２は、図５に示されているように、上流側側壁４６に隣接して配置することができる。例えば、上流側シール・ピン１１２は、上流側側壁４６の負圧面６８に隣接して配置することができ、また上流側側壁４６の負圧面６８に画成されたチャンネル１１３の中に配置することができる。代わりに、チャンネル１１３は上流側側壁４６の正圧面６６に画成することができ、そして上流側シール・ピン１１２をそのチャンネル１１３の中に配置することができる。代わりに、チャンネル１１３は負圧面６８及び正圧面６６の両方に画成することができ、そして上流側シール・ピン１１２を、上流側側壁４６の負圧面６８に画成されたチャンネル１１３の中と、隣接の動翼組立体３０の上流側側壁４６の正圧面６６に画成されたチャンネル１１３の中にそれぞれ配置することができる。動翼組立体３０は更に下流側シール・ピン１１４を含むことができ、下流側シール・ピン１１４は、図５に示されているように、下流側側壁４８に隣接してチャンネル１１５の中に配置することができる。チャンネル１１５は、上流側側壁４６内のチャンネル１１３と同様に、下流側側壁４８内に画成することができる。シール・ピン１１２及び１１４は、当該動翼組立体３０と隣接の動翼組立体３０との間にシールを形成するように構成することができる。例えば、タービン１６の運転中、回転力により、一つの動翼３０のシール・ピン１１２及び１１４を隣接の動翼３０の上流側側壁４６及び下流側側壁４８とそれぞれ相互作用させて、これらの動翼組立体３０の間にシールを構成することができる。例えば、図６に示されているように、上流側シール・ピン１１２は上流側側壁４６の正圧面６６と相互作用して、隣り合う動翼組立体３０の間にシールを構成することができる。
【００２５】
動翼組立体３０は更にダンパー・ピン１１６を含むことができる。ダンパー・ピン１１６は、プラットフォーム３２及び負圧側側壁４４に隣接して、又はプラットフォーム３２及び正圧側側壁４２に隣接して配置することができる。ダンパー・ピン１１６は前端部１１７及び後端部１１８を含む。前端部１１７は上流側側壁４６に隣接して配置することができる。後端部１１８は下流側側壁４８に隣接して配置することができる。ダンパー・ピン１１６は、当該動翼組立体３０と隣接の動翼組立体３０との間の振動を減衰させるように構成することができる。例えば、タービン１６の運転中、回転力により、図６に示されているように、一つの動翼３０のダンパー・ピン１１６を隣接の動翼３０のプラットフォーム３２と相互作用させて、これらの動翼組立体３０の間の振動を減衰させることができる。
【００２６】
動翼組立体３０のシャンク３６は更に、内部冷却通路８０を画成することができる。冷却通路８０は、冷却回路９０から冷却媒体９５の一部分を隣接の動翼組立体３０の吸込み区域７０へ供給するように構成することができる。例えば、冷却通路８０は冷却回路９０からシャンク３６の中を延在することができる。一実施形態の模範的な一面では、冷却通路８０は冷却回路９０から少なくとも部分的にシャンク３６の上流側側壁４６の中を通って延在することができる。しかしながら、冷却通路８０はまた、部分的に又は完全に、正圧側側壁４２、又は負圧側側壁４４、又は下流側側壁４８の中を通って延在することができる。冷却通路８０は更に、図４に示されているように、外部冷却通路開口８４を含むことができる。冷却通路開口８４は、上流側側壁４６によって、例えば、上流側側壁４６の正圧面６６に画成することができる。代わりに、冷却通路開口８４は上流側側壁４６の負圧面６８に画成することができる。冷却媒体９５の一部分が冷却回路９０から冷却通路８０に流れることができ、またその冷却媒体９５は冷却通路８０から冷却通路開口８４を介して排出することができる。
【００２７】
冷却媒体９５は冷却通路８０及び冷却通路開口８４を通って隣接した動翼組立体３０の吸込み区域７０へ供給することができる。例えば、一実施形態の模範的な一面では、図６及び図７に部分的に示されているように、複数の動翼組立体３０がシャフト１８の周りに円周方向に配置され且つシャフト１８に結合されて、ロータ組立体２０をすることができる。各々の動翼組立体３０及び隣接の動翼組立体３０は、図６に示されているように、それらの間に吸込み区域７０を画成することができる。
【００２８】
一実施形態の模範的な一面では、吸込み区域７０に供給された冷却媒体９５は、隣接した動翼組立体３０のシール・ピン１１２の少なくとも一部分と相互作用して、上流側シール・ピン１１２を冷却することができる。例えば、図６に示されているように、上流側シール・ピン１１２の上側端部１１９は吸込み区域７０に隣接して又は吸込み区域７０内に配置することができる。吸込み区域７０に供給された冷却媒体９５は、シール・ピン１１２の上側端部１１９と相互作用して、上側端部１１９を冷却することができる。
【００２９】
一実施形態の模範的な一面では、外部冷却通路開口８４は高温ガス流２８に関してシール・ピン１１２の上流側に位置決めすることができる。一実施形態の別の模範的な面では、外部冷却通路開口８４は高温ガス流２８に関してシール・ピン１１２と実質的に整列させることができる。しかしながら、外部冷却通路開口８４の位置はシール・ピン１１２の上流側の位置又はシール・ピン１１２と整列した位置に制限されず、冷却通路開口８４を通って隣接した動翼組立体３０の吸込み区域７０へ冷却媒体９５を供給することのできるシャンク３６上の任意の場所にすることができることを理解されたい。
【００３０】
一実施形態の模範的な一面では、吸込み区域７０に供給された冷却媒体９５は、隣接した動翼組立体３０のダンパー・ピン１１６の少なくとも一部分と相互作用して、ダンパー・ピン１１６を冷却することができる。例えば、図６に示されているように、ダンパー・ピン１１６の前端部１１７は吸込み区域７０に隣接して又は吸込み区域７０内に配置することができる。吸込み区域７０に供給された冷却媒体９５は、ダンパー・ピン１１６の前端部１１７と相互作用して、前端部１１７を冷却することができる。
【００３１】
一実施形態の模範的な一面では、冷却媒体９５は、冷却通路開口８４を通って冷却通路８０を出たときに、吸込み区域７０内の高温ガス流２８と混合して、高温ガス流２８を冷却することができる。例えば、一実施形態では、高温ガス流２８は約１９００°Ｆよりも高い温度になることがある。冷却媒体９５は高温ガス流２８と混合して、高温ガス流２８を約１９００°Ｆよりも低い温度まで冷却することができる。一実施形態の別の模範的な面では、冷却媒体９５は、冷却通路開口８４を通って冷却通路８０を出たときに、吸込み障壁を構成することができる。この吸込み障壁は、高温ガス流２８が吸込み区域７０に入るのを防止することができる。例えば、冷却媒体９５は、局在化された冷却用噴出流を構成するのに充分な圧力で冷却通路８０を流出して、その結果、吸込み障壁が生じる。
【００３２】
本願発明はまた、動翼組立体３０を冷却するための方法も対象とする。本方法は、例えば、冷却媒体９５を動翼組立体３０内の冷却回路９０へ供給する段階を含むことができる。例えば、冷却媒体９５は、前に述べたように、圧縮機１２からダブテール３８又はシャンク３６を介して冷却回路９０へ供給することができる。本方法は更に、例えば、冷却媒体９５の一部分を、冷却回路９０から内部冷却通路８０を通って隣接の動翼組立体３０の外部吸込み区域７０へ供給する段階を含むことができる。動翼組立体３０は、前に述べたように、プラットフォーム３２と、翼形部３４と、シャンク３６と、ダブテール３８とを含むことができる。
【００３３】
動翼組立体３０は更に、前に述べたように、シール・ピン１１２を含むことができる。動翼組立体３０とその隣接の動翼組立体３０とは更にそれらの間に吸込み区域７０を画成することができ、また、吸込み区域７０に供給された冷却媒体９５が、前に述べたように、隣接の動翼組立体３０のシール・ピン１１２の少なくとも一部分と相互作用して、シール・ピン１１２を冷却することができる。
【００３４】
冷却通路８０は、前に述べたように、外部冷却通路開口８４を含むことができる。冷却通路開口８４は、例えば、前に述べたように、高温ガス流２８に関してシール・ピン１１２の上流側に位置決めすることができ、或いは、高温ガス流２８に関してシール・ピン１１２と実質的に整列させることができる。
【００３５】
動翼組立体３０は更に、前に述べたように、ダンパー・ピン１１６を含むことができる。動翼組立体３０及びその隣接の動翼組立体３０は更に、それらの間に吸込み区域７０を画成することができ、また吸込み区域７０に供給された冷却媒体９５が、前に述べたように、隣接の動翼組立体３０のダンパー・ピン１１６の前端部１１７の少なくとも一部分と相互作用して、前端部１１７を冷却することができる。
【００３６】
冷却媒体９５は、前に述べたように、吸込み区域７０において高温ガス流２８と混合して、高温ガス流２８を冷却することができる。代わりに、冷却媒体９５は吸込み障壁を構成することができる。吸込み障壁は、前に述べたように、高温ガス流２８が吸込み区域７０に入るのを防止することができる。
【００３７】
本発明に従って、高温ガス流２８の吸込みを防止し、シール・ピン１１２を冷却し、且つダンパー・ピン１１６を冷却するために必要とされる冷却媒体９５の量は、有利なことに最少量にすることができる。例えば、圧縮機１２からタービン１６及び様々な動翼組立体３０へ供給される冷却媒体９５の必要量は、シャンクを加圧する設計のような他の様々な動翼構成要素冷却装置及び設計で必要とされる量よりも実質的に低くすることができる。従って、本発明に従って必要とされる冷却媒体９５が最少量であるので、ガスタービン・システム１０のタービン１６における漏れ及び放出により無駄になる冷却媒体９５の量を大幅に低減することができる。更に、本発明に従って必要とされる冷却媒体９５が最少量であるので、タービン１６及びガスタービン・システム１０の性能及び効率を大幅に増大させることができる。
【００３８】
本明細書は、最良の実施形態を含めて、本発明を開示するために、また当業者が任意の装置又はシステムを作成し使用し、任意の採用した方法を遂行すること含めて、本発明を実施することができるようにするために、幾つかの例を使用した。本発明の特許可能な範囲は「特許請求の範囲」の記載に定めており、また当業者に考えられる他の例を含み得る。このような他の例は、それらが「特許請求の範囲」の文字通りの記載から差異のない構造的要素を持つ場合、或いはそれらが「特許請求の範囲」の文字通りの記載から実質的に差異のない等価な構造的要素を含む場合、特許請求の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００３９】
１０ ガスタービン・システム
１２ 圧縮機
１４ 燃焼器
１６ タービン
１８ シャフト
２０ ロータ組立体
２１ 第１段のノズル
２２ 第１段の動翼
２３ 第２段のノズル
２４ 第２段の動翼
２５ 第３段のノズル
２６ 第３段の動翼
２８ 高温ガス流
３０ 動翼組立体
３２ プラットフォーム
３４ 翼形部
３６ シャンク
３８ ダブテール
４２ 正圧側側壁
４４ 負圧側側壁
４６ 上流側側壁
４８ 下流側側壁
５２ 正圧面
５４ 負圧面
５６ 前縁
５８ 後縁
６２ 外面
６４ 内面
６６ 正圧面
６８ 負圧面
７０ 吸込み区域
７５ 堀形空洞
８０ 冷却通路
８４ 外部冷却通路開口
９０ 冷却回路
９２ 冷却回路入口
９５ 冷却媒体
１１２ 上流側シール・ピン
１１３ チャンネル
１１４ 下流側シール・ピン
１１５ チャンネル
１１６ ダンパー・ピン
１１７ 前端部
１１８ 後端部
１１９ 上流側シール・ピンの上側端部
１３０ 上流側上側エンジェル・ウイング
１３２ 下流側上側エンジェル・ウイング
１３４ 上流側下側エンジェル・ウイング
１３６ 下流側下側エンジェル・ウイング
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に云えば、タービン動翼に関し、より具体的には、動翼組立体構成要素のための冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービン・システムは電力・動力発生のような分野で広く利用されている。従来のガスタービン・システムは、圧縮機と、燃焼器と、タービンを含む。ガスタービン・システムの運転中、システム内の様々な構成要素は高温の流れに曝され、その高温の流れは構成要素を故障させることがある。流れの温度をより高くすると、一般にガスタービン・システムの性能、効率及び出力が増大するので、高温の流れに曝される構成要素は、ガスタービン・システムをより高い温度で動作させることができるように冷却しなければならない。
【０００３】
様々なガスタービン・システム構成要素を冷却するための様々な方策が知られている。例えば、冷却媒体を圧縮機から取り出して様々な構成要素へ供給することができる。該システムのタービン部分では、冷却媒体は様々なタービン構成要素を冷却するために利用することができる。
【０００４】
タービン動翼は、冷却しなければならない高温ガス通路構成要素の一例である。不完全に封止された動翼シャンクは高温ガスがその中に入ることを許し、従って、高温ガスが動翼を故障させる虞がある。例えば、シャンクによっては、シャンクに入る高温ガスが１９００°Ｆ以上であるとき、該高温ガスはシャンク・シール・ピンのクリープ及び変形を生じさせる虞があり、またシール・ピンをシャンクから押し出すことがある。更に、高温ガスはシャンク・ダンパー・ピン及びシャンク自体を損傷し、その結果として動翼の故障を招く虞がある。
【０００５】
動翼シャンク構成要素を冷却し且つ高温ガスの吸込み(ingestion) を防止するための様々な方策が当該分野で知られている。例えば、従来技術の１つの方策は、冷却媒体の高圧流を利用して、シャンク空洞を加圧し、もってシャンク上の全ての高温ガス吸込み場所について正の逆流余裕を与えることである。この正の逆流余裕は、高温ガスがシャンクに入ってシャンクを損傷することを防止する。しかしながら、シャンク空洞を加圧するために圧縮機から取り出さなければならない冷却媒体の量がかなり大きくなり、圧縮機を通る流れのこの損失により、ガスタービン・システムの性能、効率及び出力に損失が生じる。更に、シャンク空洞に供給される冷却媒体のかなりの量がシャンク空洞から漏出し且つ高温ガス流路へ放出され、その結果、この冷却媒体が無駄になる。
【０００６】
従って、動翼シャンク用の冷却装置が当該分野で要望されていると思われる。例えば、圧縮機から取り出される冷却媒体の量を最少にし、且つ動翼シャンクの冷却中に無駄にされて失われる冷却媒体の量を最少にする冷却装置があれば有利であろう。更に、動翼シャンクを効果的に冷却しながら、ガスタービン・システムの性能、効率及び出力を最大にする冷却装置があれば有利であろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第７６２８５８８号
【発明の概要】
【０００８】
本発明の様々な面及び利点は、一部は以下に説明し、又は以下の説明から明らかになり、又は本発明の実施により習得されよう。
【０００９】
一実施形態においては、動翼組立体が提供され、該動翼組立体は、プラットフォームと、翼形部と、シャンクとを含む。翼形部はプラットフォームから半径方向外向きに延在することができる。シャンクはプラットフォームから半径方向内向きに延在することができる。シャンクは、正圧側側壁、負圧側側壁、上流側側壁、及び下流側側壁を含むことができる。これらの側壁は少なくとも部分的に冷却回路を画成することができる。冷却回路は、冷却媒体を受け取って、該冷却媒体を翼形部へ供給するように構成することができる。上流側側壁は少なくとも部分的に内部冷却通路を画成することができ、また少なくとも部分的に外部吸込み区域を画成することができる。冷却通路は冷却回路から隣接の動翼組立体の吸込み区域へ冷却媒体の一部分を供給するように構成することができる。
【００１０】
本発明のこれらの及び他の特徴、面及び利点は、以下の説明及び「特許請求の範囲」の記載を参照するとより良く理解されよう。添付の図面は、本明細書に取り入れられて明細書の一部を構成するが、本発明の実施形態を例示していて、以下の説明と共に本発明の原理を説明するのに役立つ。
【００１１】
以下の説明では、当業者を対象として、最良の実施形態を含む、本発明の完全で実現可能な開示を、添付の図面を参照して行う。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、ガスタービン・システムの概略図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に従ったガスタービン・システムのタービン部分の側断面図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に従った動翼組立体の斜視図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に従った動翼組立体の側面図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態に従った動翼組立体の反対側の側面図である。
【図６】図６は、本発明の一実施形態に従ったロータ組立体の一部の断面図である。
【図７】図７は、本発明の一実施形態に従ったロータ組立体の一部の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に本発明の実施形態について詳しく説明するが、実施形態の１つ又は複数の例を図面に示している。各例は本発明の説明のためであって、本発明を制限するものではない。実際に、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく本発明内で様々な修正及び変形を為しうることが当業者には明らかであろう。例えば、一実施形態の一部として例示し又は記述した特徴を別の実施形態に用いて、更に別の実施形態を作ることが可能である。従って、本発明がこのような修正及び変形並びにそれらの等価なものを特許請求の範囲内に入るものとして包含する。
【００１４】
図１はガスタービン・システム１０の概略図である。システム１０は、圧縮機１２と、燃焼器１４と、タービン１６とを含むことができる。圧縮機１２とタービン１６とはシャフト１８によって結合することができる。シャフト１８は単一のシャフトであっても、シャフト１８を形成するために一緒に結合された複数のシャフト・セグメントより成るものであってもよい。
【００１５】
タービン１６は複数のタービン段を含むことができる。例えば、一実施形態では、タービン１６は、図２に示されているように、３つの段を持つことができる。例えば、タービン１６の第１段は、複数の円周方向に間隔をおいて設けられたノズル２１及び動翼２２を含むことができる。それらの複数のノズル２１は、シャフト１８の周りに円周方向に配置して固定することができる。複数の動翼２２は、シャフト１８の周りに円周方向に配置し且つシャフト１８に結合することができる。タービン１６の第２段は、複数の円周方向に間隔をおいて設けられたノズル２３及び動翼２４を含むことができる。複数のノズル２３は、シャフト１８の周りに円周方向に配置して固定することができる。複数の動翼２４は、シャフト１８の周りに円周方向に配置し且つシャフト１８に結合することができる。タービン１６の第３段は、複数の円周方向に間隔をおいて設けられたノズル２５及び動翼２６を含むことができる。複数のノズル２５は、シャフト１８の周りに円周方向に配置して固定することができる。複数の動翼２６は、シャフト１８の周りに円周方向に配置し且つシャフト１８に結合することができる。タービン１６の様々な段はタービン１６の高温ガス流２８の通路内に配置することができる。ここで、タービン１６では３つの段が示されているが、タービン分野で知られている任意の数の段を持つことができることを理解されたい。
【００１６】
複数の動翼２２，２４，２６の各々は、図３に示されるように、動翼組立体３０で構成することができる。動翼組立体３０は、プラットフォーム３２と、翼形部３４と、シャンク３６とを含むことができる。翼形部３４はプラットフォーム３２から半径方向外向きに延在することができる。シャンク３６はプラットフォーム３２から半径方向内向きに延在することができる。
【００１７】
動翼組立体３０は更にダブテール３８を含むことができる。ダブテール３８はシャンクから半径方向内向きに延在することができる。一実施形態の模範的な一面では、ダブテール３８は、動翼組立体３０をシャフト１８に結合するように構成することができる。例えば、ダブテール３８は、シャフト１８に取り付けられたロータ・ディスク（図示せず）に動翼組立体３０を固定することができる。従って、複数の動翼組立体３０はシャフト１８の周りに円周方向に配置され且つシャフト１８に結合されて、図６及び図７に部分的に示されているように、ロータ組立体２０を形成することができる。
【００１８】
必要に応じて、ダブテール３８は、動翼組立体３０内に画成された冷却回路９０へ冷却媒体９５を供給するように構成することができる。例えば、冷却回路９０の入口９２はダブテール３８によって定めることができる。冷却媒体９５は入口９２を通って冷却回路９０に入ることができる。冷却媒体９５は、例えば、膜冷却孔を通って、或いは任意の他の動翼組立体出口孔、通路又は開口を通って、冷却回路９０から出て行くことができる。
【００１９】
冷却媒体９５は一般に圧縮機１２からタービン１６へ供給される。しかしながら、冷却媒体９５は、圧縮機１２から供給される冷却媒体に制限されず、任意のシステム１０の構成要素又は外部の構成要素から供給してもよいことを理解されたい。更に、冷却媒体９５は一般に冷却空気である。しかしながら、冷却媒体９５は空気に制限されず、任意の冷却媒体であってよいことを理解されたい。
【００２０】
翼形部３４は正圧面５２及び負圧面５４を含むことができる。正圧面５２及び負圧面５４は前縁５６及び後縁５８において接続することができる。翼形部３４はその中に少なくとも部分的に冷却回路９０を画成することができる。例えば、正圧面５２及び負圧面５４は少なくとも部分的に冷却回路９０を画成することができる。冷却回路９０は、冷却媒体９５を受け取って、該冷却媒体を翼形部３４へ供給するように構成することができる。例えば、冷却媒体９５は翼形部３４内の冷却回路９０を通って、翼形部３４を冷却することができる。
【００２１】
シャンク３６は、正圧側側壁４２、負圧側側壁４４（図５参照）、上流側側壁４６及び下流側側壁４８を含むことができる。シャンク３６の上流側側壁４６は、外面６２、内面６４、正圧面６６及び負圧面６８（図５参照）を含むことができる。
【００２２】
シャンク３６は、その中に少なくとも部分的に冷却回路９０を画成することができる。例えば、側壁４２、４４、４６及び４８は、少なくとも部分的に冷却回路９０を画成することができる。シャンク３６は更に、上流側上側エンジェル・ウイング１３０、上流側下側エンジェル・ウイング１３４、下流側上側エンジェル・ウイング１３２及び下流側下側エンジェル・ウイング１３６を含むことができる。エンジェル・ウイング１３０及び１３４は上流側側壁４６から外向きに延在することができ、またエンジェル・ウイング１３２及び１３６は下流側側壁４８から外向きに延在することができる。上流側上側エンジェル・ウイング１３０及び下流側上側エンジェル・ウイング１３２は、ロータ組立体２０内に画成された緩衝空洞（図示せず）を封止するように構成することができる。上流側下側エンジェル・ウイング１３４及び下流側下側エンジェル・ウイング１３６は、動翼組立体３０とロータ・ディスク（図示せず）との間にシールを形成するように構成することができる。
【００２３】
シャンク３６は更に、外部吸込み区域７０を画成することができる。外部吸込み区域７０は隣り合う動翼組立体３０の間の区域であり、該区域で高温ガス流２８が動翼組立体３０に入る。一実施形態の模範的な一面では、吸込み区域７０は、一つの動翼組立体３０に関して云えば、少なくとも部分的に上流側側壁４６の負圧面６８に隣接し且つプラットフォーム３２に隣接して画成される。吸込み区域７０は更に、一つの動翼組立体３０に関して云えば、上流側側壁４６の正圧面６６に隣接し且つプラットフォーム３２に隣接して画成される。例えば、システム１０の運転中、高温ガス流２８中の圧力勾配により、高温ガス流２８の少なくとも一部分が、シャンク３６によって画成された堀形空洞(trench cavity) ７５の中へ差し向けられる。堀形空洞７５は上流側上側エンジェル・ウイング１３０にほぼ隣接して画成することができる。高温ガス流２８は更に、堀形空洞７５から吸込み区域７０を通って隣り合う動翼組立体３０の間に及び動翼組立体３０の中に差し向けられる。
【００２４】
動翼組立体３０は上流側シール・ピン１１２を含むことができる。上流側シール・ピン１１２は、図５に示されているように、上流側側壁４６に隣接して配置することができる。例えば、上流側シール・ピン１１２は、上流側側壁４６の負圧面６８に隣接して配置することができ、また上流側側壁４６の負圧面６８に画成されたチャンネル１１３の中に配置することができる。代わりに、チャンネル１１３は上流側側壁４６の正圧面６６に画成することができ、そして上流側シール・ピン１１２をそのチャンネル１１３の中に配置することができる。代わりに、チャンネル１１３は負圧面６８及び正圧面６６の両方に画成することができ、そして上流側シール・ピン１１２を、上流側側壁４６の負圧面６８に画成されたチャンネル１１３の中と、隣接の動翼組立体３０の上流側側壁４６の正圧面６６に画成されたチャンネル１１３の中にそれぞれ配置することができる。動翼組立体３０は更に下流側シール・ピン１１４を含むことができ、下流側シール・ピン１１４は、図５に示されているように、下流側側壁４８に隣接してチャンネル１１５の中に配置することができる。チャンネル１１５は、上流側側壁４６内のチャンネル１１３と同様に、下流側側壁４８内に画成することができる。シール・ピン１１２及び１１４は、当該動翼組立体３０と隣接の動翼組立体３０との間にシールを形成するように構成することができる。例えば、タービン１６の運転中、回転力により、一つの動翼３０のシール・ピン１１２及び１１４を隣接の動翼３０の上流側側壁４６及び下流側側壁４８とそれぞれ相互作用させて、これらの動翼組立体３０の間にシールを構成することができる。例えば、図６に示されているように、上流側シール・ピン１１２は上流側側壁４６の正圧面６６と相互作用して、隣り合う動翼組立体３０の間にシールを構成することができる。
【００２５】
動翼組立体３０は更にダンパー・ピン１１６を含むことができる。ダンパー・ピン１１６は、プラットフォーム３２及び負圧側側壁４４に隣接して、又はプラットフォーム３２及び正圧側側壁４２に隣接して配置することができる。ダンパー・ピン１１６は前端部１１７及び後端部１１８を含む。前端部１１７は上流側側壁４６に隣接して配置することができる。後端部１１８は下流側側壁４８に隣接して配置することができる。ダンパー・ピン１１６は、当該動翼組立体３０と隣接の動翼組立体３０との間の振動を減衰させるように構成することができる。例えば、タービン１６の運転中、回転力により、図６に示されているように、一つの動翼３０のダンパー・ピン１１６を隣接の動翼３０のプラットフォーム３２と相互作用させて、これらの動翼組立体３０の間の振動を減衰させることができる。
【００２６】
動翼組立体３０のシャンク３６は更に、内部冷却通路８０を画成することができる。冷却通路８０は、冷却回路９０から冷却媒体９５の一部分を隣接の動翼組立体３０の吸込み区域７０へ供給するように構成することができる。例えば、冷却通路８０は冷却回路９０からシャンク３６の中を延在することができる。一実施形態の模範的な一面では、冷却通路８０は冷却回路９０から少なくとも部分的にシャンク３６の上流側側壁４６の中を通って延在することができる。しかしながら、冷却通路８０はまた、部分的に又は完全に、正圧側側壁４２、又は負圧側側壁４４、又は下流側側壁４８の中を通って延在することができる。冷却通路８０は更に、図４に示されているように、外部冷却通路開口８４を含むことができる。冷却通路開口８４は、上流側側壁４６によって、例えば、上流側側壁４６の正圧面６６に画成することができる。代わりに、冷却通路開口８４は上流側側壁４６の負圧面６８に画成することができる。冷却媒体９５の一部分が冷却回路９０から冷却通路８０に流れることができ、またその冷却媒体９５は冷却通路８０から冷却通路開口８４を介して排出することができる。
【００２７】
冷却媒体９５は冷却通路８０及び冷却通路開口８４を通って隣接した動翼組立体３０の吸込み区域７０へ供給することができる。例えば、一実施形態の模範的な一面では、図６及び図７に部分的に示されているように、複数の動翼組立体３０がシャフト１８の周りに円周方向に配置され且つシャフト１８に結合されて、ロータ組立体２０をすることができる。各々の動翼組立体３０及び隣接の動翼組立体３０は、図６に示されているように、それらの間に吸込み区域７０を画成することができる。
【００２８】
一実施形態の模範的な一面では、吸込み区域７０に供給された冷却媒体９５は、隣接した動翼組立体３０のシール・ピン１１２の少なくとも一部分と相互作用して、上流側シール・ピン１１２を冷却することができる。例えば、図６に示されているように、上流側シール・ピン１１２の上側端部１１９は吸込み区域７０に隣接して又は吸込み区域７０内に配置することができる。吸込み区域７０に供給された冷却媒体９５は、シール・ピン１１２の上側端部１１９と相互作用して、上側端部１１９を冷却することができる。
【００２９】
一実施形態の模範的な一面では、外部冷却通路開口８４は高温ガス流２８に関してシール・ピン１１２の上流側に位置決めすることができる。一実施形態の別の模範的な面では、外部冷却通路開口８４は高温ガス流２８に関してシール・ピン１１２と実質的に整列させることができる。しかしながら、外部冷却通路開口８４の位置はシール・ピン１１２の上流側の位置又はシール・ピン１１２と整列した位置に制限されず、冷却通路開口８４を通って隣接した動翼組立体３０の吸込み区域７０へ冷却媒体９５を供給することのできるシャンク３６上の任意の場所にすることができることを理解されたい。
【００３０】
一実施形態の模範的な一面では、吸込み区域７０に供給された冷却媒体９５は、隣接した動翼組立体３０のダンパー・ピン１１６の少なくとも一部分と相互作用して、ダンパー・ピン１１６を冷却することができる。例えば、図６に示されているように、ダンパー・ピン１１６の前端部１１７は吸込み区域７０に隣接して又は吸込み区域７０内に配置することができる。吸込み区域７０に供給された冷却媒体９５は、ダンパー・ピン１１６の前端部１１７と相互作用して、前端部１１７を冷却することができる。
【００３１】
一実施形態の模範的な一面では、冷却媒体９５は、冷却通路開口８４を通って冷却通路８０を出たときに、吸込み区域７０内の高温ガス流２８と混合して、高温ガス流２８を冷却することができる。例えば、一実施形態では、高温ガス流２８は約１９００°Ｆよりも高い温度になることがある。冷却媒体９５は高温ガス流２８と混合して、高温ガス流２８を約１９００°Ｆよりも低い温度まで冷却することができる。一実施形態の別の模範的な面では、冷却媒体９５は、冷却通路開口８４を通って冷却通路８０を出たときに、吸込み障壁を構成することができる。この吸込み障壁は、高温ガス流２８が吸込み区域７０に入るのを防止することができる。例えば、冷却媒体９５は、局在化された冷却用噴出流を構成するのに充分な圧力で冷却通路８０を流出して、その結果、吸込み障壁が生じる。
【００３２】
本願発明はまた、動翼組立体３０を冷却するための方法も対象とする。本方法は、例えば、冷却媒体９５を動翼組立体３０内の冷却回路９０へ供給する段階を含むことができる。例えば、冷却媒体９５は、前に述べたように、圧縮機１２からダブテール３８又はシャンク３６を介して冷却回路９０へ供給することができる。本方法は更に、例えば、冷却媒体９５の一部分を、冷却回路９０から内部冷却通路８０を通って隣接の動翼組立体３０の外部吸込み区域７０へ供給する段階を含むことができる。動翼組立体３０は、前に述べたように、プラットフォーム３２と、翼形部３４と、シャンク３６と、ダブテール３８とを含むことができる。
【００３３】
動翼組立体３０は更に、前に述べたように、シール・ピン１１２を含むことができる。動翼組立体３０とその隣接の動翼組立体３０とは更にそれらの間に吸込み区域７０を画成することができ、また、吸込み区域７０に供給された冷却媒体９５が、前に述べたように、隣接の動翼組立体３０のシール・ピン１１２の少なくとも一部分と相互作用して、シール・ピン１１２を冷却することができる。
【００３４】
冷却通路８０は、前に述べたように、外部冷却通路開口８４を含むことができる。冷却通路開口８４は、例えば、前に述べたように、高温ガス流２８に関してシール・ピン１１２の上流側に位置決めすることができ、或いは、高温ガス流２８に関してシール・ピン１１２と実質的に整列させることができる。
【００３５】
動翼組立体３０は更に、前に述べたように、ダンパー・ピン１１６を含むことができる。動翼組立体３０及びその隣接の動翼組立体３０は更に、それらの間に吸込み区域７０を画成することができ、また吸込み区域７０に供給された冷却媒体９５が、前に述べたように、隣接の動翼組立体３０のダンパー・ピン１１６の前端部１１７の少なくとも一部分と相互作用して、前端部１１７を冷却することができる。
【００３６】
冷却媒体９５は、前に述べたように、吸込み区域７０において高温ガス流２８と混合して、高温ガス流２８を冷却することができる。代わりに、冷却媒体９５は吸込み障壁を構成することができる。吸込み障壁は、前に述べたように、高温ガス流２８が吸込み区域７０に入るのを防止することができる。
【００３７】
本発明に従って、高温ガス流２８の吸込みを防止し、シール・ピン１１２を冷却し、且つダンパー・ピン１１６を冷却するために必要とされる冷却媒体９５の量は、有利なことに最少量にすることができる。例えば、圧縮機１２からタービン１６及び様々な動翼組立体３０へ供給される冷却媒体９５の必要量は、シャンクを加圧する設計のような他の様々な動翼構成要素冷却装置及び設計で必要とされる量よりも実質的に低くすることができる。従って、本発明に従って必要とされる冷却媒体９５が最少量であるので、ガスタービン・システム１０のタービン１６における漏れ及び放出により無駄になる冷却媒体９５の量を大幅に低減することができる。更に、本発明に従って必要とされる冷却媒体９５が最少量であるので、タービン１６及びガスタービン・システム１０の性能及び効率を大幅に増大させることができる。
【００３８】
本明細書は、最良の実施形態を含めて、本発明を開示するために、また当業者が任意の装置又はシステムを作成し使用し、任意の採用した方法を遂行すること含めて、本発明を実施することができるようにするために、幾つかの例を使用した。本発明の特許可能な範囲は「特許請求の範囲」の記載に定めており、また当業者に考えられる他の例を含み得る。このような他の例は、それらが「特許請求の範囲」の文字通りの記載から差異のない構造的要素を持つ場合、或いはそれらが「特許請求の範囲」の文字通りの記載から実質的に差異のない等価な構造的要素を含む場合、特許請求の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００３９】
１０ ガスタービン・システム
１２ 圧縮機
１４ 燃焼器
１６ タービン
１８ シャフト
２０ ロータ組立体
２１ 第１段のノズル
２２ 第１段の動翼
２３ 第２段のノズル
２４ 第２段の動翼
２５ 第３段のノズル
２６ 第３段の動翼
２８ 高温ガス流
３０ 動翼組立体
３２ プラットフォーム
３４ 翼形部
３６ シャンク
３８ ダブテール
４２ 正圧側側壁
４４ 負圧側側壁
４６ 上流側側壁
４８ 下流側側壁
５２ 正圧面
５４ 負圧面
５６ 前縁
５８ 後縁
６２ 外面
６４ 内面
６６ 正圧面
６８ 負圧面
７０ 吸込み区域
７５ 堀形空洞
８０ 冷却通路
８４ 外部冷却通路開口
９０ 冷却回路
９２ 冷却回路入口
９５ 冷却媒体
１１２ 上流側シール・ピン
１１３ チャンネル
１１４ 下流側シール・ピン
１１５ チャンネル
１１６ ダンパー・ピン
１１７ 前端部
１１８ 後端部
１１９ 上流側シール・ピンの上側端部
１３０ 上流側上側エンジェル・ウイング
１３２ 下流側上側エンジェル・ウイング
１３４ 上流側下側エンジェル・ウイング
１３６ 下流側下側エンジェル・ウイング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラットフォーム（３２）と、
前記プラットフォーム（３２）から半径方向外向きに延在する翼形部（３４）と、
前記プラットフォーム（３２）から半径方向内向きに延在するシャンク（３６）であって、正圧側側壁（４２）、負圧側側壁（４４）、上流側側壁（４６）及び下流側側壁（４８）を含むシャンク（３６）とを有し、
前記側壁（４２，４４，４６，４８）が少なくとも部分的に冷却回路（９０）を画成し、前記冷却回路（９０）が、冷却媒体（９５）を受け取って、該冷却媒体を前記翼形部（３４）へ供給するように構成されており、前記上流側側壁（４６）が少なくとも部分的に内部冷却通路（８０）を画成し且つ少なくとも部分的に外部吸込み区域（７０）を画成しており、また前記冷却通路（８０）が、前記冷却回路（９０）から隣接の動翼組立体（３０）の吸込み区域（７０）へ冷却媒体（９５）の一部分を供給するように構成されていること、
を特徴とする動翼組立体（３０）。
【請求項２】
前記上流側側壁（４６）は、外面（６２）、内面（６４）、正圧面（６６）及び負圧面（６８）を含み、前記吸込み区域（７０）が前記負圧面（６８）及び前記プラットフォーム（３２）に隣接して画成されている、請求項１記載の動翼組立体（３０）。
【請求項３】
更に、前記上流側側壁（４６）に隣接して配置され且つ前記動翼組立体（３０）と隣接の動翼組立体（３０）との間にシールを形成するように構成されたシール・ピン（１１２）を有している請求項１乃至２のいずれか１項に記載の動翼組立体（３０）。
【請求項４】
前記動翼組立体（３０）及び隣接の動翼組立体（３０）が更にそれらの間に前記吸込み区域（７０）を画成し、前記吸込み区域（７０）に供給された冷却媒体（９５）が前記隣接の動翼組立体（３０）の前記シール・ピン（１１２）の少なくとも一部分と相互作用して、該シール・ピン（１１２）を冷却する、請求項３記載の動翼組立体（３０）。
【請求項５】
前記冷却通路（８０）は外部冷却通路開口（８４）を含み、該冷却通路開口（８４）は高温ガス流（２８）に関して前記シール・ピン（１１２）の上流側に配置されている、請求項３乃至４のいずれか１項に記載の動翼組立体（３０）。
【請求項６】
前記冷却通路（８０）は外部冷却通路開口（８４）を含み、該冷却通路開口（８４）は高温ガス流（２８）に関して前記シール・ピン（１１２）と実質的に整列している、請求項３乃至５のいずれか１項に記載の動翼組立体（３０）。
【請求項７】
前記動翼組立体（３０）は更に、前記プラットフォーム（３２）に隣接して配置されたダンパー・ピン（１１６）を有し、前記ダンパー・ピン（１１６）は前端部（１１７）及び後端部（１１８）を含み、前記前端部（１１７）は前記上流側側壁（４６）に隣接して配置され、前記後端部（１１８）は前記下流側側壁（４８）に隣接して配置され、前記ダンパー・ピン（１１６）は前記動翼組立体（３０）と隣接の動翼組立体（３０）との間の振動を減衰させるように構成されている、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の動翼組立体（３０）。
【請求項８】
前記動翼組立体（３０）及び隣接の動翼組立体（３０）が更に、それらの間に前記吸込み区域（７０）を画成し、前記吸込み区域（７０）に供給された冷却媒体（９５）が前記隣接の動翼組立体（３０）の前記ダンパー・ピン（１１６）の前記前端部（１１７）の少なくとも一部分と相互作用して、該前端部（１１７）を冷却する、請求項７記載の動翼組立体（３０）。
【請求項９】
前記冷却媒体（９５）が前記吸込み区域（７０）内で高温ガス流（２８）と混合して、該高温ガス流（２８）を冷却する、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の動翼組立体（３０）。
【請求項１０】
前記冷却媒体（９５）は、高温ガス流（２８）が前記吸込み区域（７０）に入るのを防止する吸込み障壁を構成する、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の動翼組立体（３０）。
【請求項１】
プラットフォーム（３２）と、
前記プラットフォーム（３２）から半径方向外向きに延在する翼形部（３４）と、
前記プラットフォーム（３２）から半径方向内向きに延在するシャンク（３６）であって、正圧側側壁（４２）、負圧側側壁（４４）、上流側側壁（４６）及び下流側側壁（４８）を含むシャンク（３６）とを有し、
前記側壁（４２，４４，４６，４８）が少なくとも部分的に冷却回路（９０）を画成し、前記冷却回路（９０）が、冷却媒体（９５）を受け取って、該冷却媒体を前記翼形部（３４）へ供給するように構成されており、前記上流側側壁（４６）が少なくとも部分的に内部冷却通路（８０）を画成し且つ少なくとも部分的に外部吸込み区域（７０）を画成しており、また前記冷却通路（８０）が、前記冷却回路（９０）から隣接の動翼組立体（３０）の吸込み区域（７０）へ冷却媒体（９５）の一部分を供給するように構成されていること、
を特徴とする動翼組立体（３０）。
【請求項２】
前記上流側側壁（４６）は、外面（６２）、内面（６４）、正圧面（６６）及び負圧面（６８）を含み、前記吸込み区域（７０）が前記負圧面（６８）及び前記プラットフォーム（３２）に隣接して画成されている、請求項１記載の動翼組立体（３０）。
【請求項３】
更に、前記上流側側壁（４６）に隣接して配置され且つ前記動翼組立体（３０）と隣接の動翼組立体（３０）との間にシールを形成するように構成されたシール・ピン（１１２）を有している請求項１乃至２のいずれか１項に記載の動翼組立体（３０）。
【請求項４】
前記動翼組立体（３０）及び隣接の動翼組立体（３０）が更にそれらの間に前記吸込み区域（７０）を画成し、前記吸込み区域（７０）に供給された冷却媒体（９５）が前記隣接の動翼組立体（３０）の前記シール・ピン（１１２）の少なくとも一部分と相互作用して、該シール・ピン（１１２）を冷却する、請求項３記載の動翼組立体（３０）。
【請求項５】
前記冷却通路（８０）は外部冷却通路開口（８４）を含み、該冷却通路開口（８４）は高温ガス流（２８）に関して前記シール・ピン（１１２）の上流側に配置されている、請求項３乃至４のいずれか１項に記載の動翼組立体（３０）。
【請求項６】
前記冷却通路（８０）は外部冷却通路開口（８４）を含み、該冷却通路開口（８４）は高温ガス流（２８）に関して前記シール・ピン（１１２）と実質的に整列している、請求項３乃至５のいずれか１項に記載の動翼組立体（３０）。
【請求項７】
前記動翼組立体（３０）は更に、前記プラットフォーム（３２）に隣接して配置されたダンパー・ピン（１１６）を有し、前記ダンパー・ピン（１１６）は前端部（１１７）及び後端部（１１８）を含み、前記前端部（１１７）は前記上流側側壁（４６）に隣接して配置され、前記後端部（１１８）は前記下流側側壁（４８）に隣接して配置され、前記ダンパー・ピン（１１６）は前記動翼組立体（３０）と隣接の動翼組立体（３０）との間の振動を減衰させるように構成されている、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の動翼組立体（３０）。
【請求項８】
前記動翼組立体（３０）及び隣接の動翼組立体（３０）が更に、それらの間に前記吸込み区域（７０）を画成し、前記吸込み区域（７０）に供給された冷却媒体（９５）が前記隣接の動翼組立体（３０）の前記ダンパー・ピン（１１６）の前記前端部（１１７）の少なくとも一部分と相互作用して、該前端部（１１７）を冷却する、請求項７記載の動翼組立体（３０）。
【請求項９】
前記冷却媒体（９５）が前記吸込み区域（７０）内で高温ガス流（２８）と混合して、該高温ガス流（２８）を冷却する、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の動翼組立体（３０）。
【請求項１０】
前記冷却媒体（９５）は、高温ガス流（２８）が前記吸込み区域（７０）に入るのを防止する吸込み障壁を構成する、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の動翼組立体（３０）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１９６３７９（Ｐ２０１１−１９６３７９Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６２４８２（Ｐ２０１１−６２４８２）
【出願日】平成２３年３月２２日（２０１１．３．２２）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２２日（２０１１．３．２２）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【Ｆターム（参考）】
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