(57)【要約】【課題】タービンエンジン（１００）用の翼形部（３２０）アセンブリを提供する。【解決手段】本翼形部（３２０）アセンブリは、１以上のパネル開口（３２４）が形成されている翼形部（３２０）と、１以上の冷却アパーチャ（３０６）を備えたアパーチャパネル（３１０）とを含み、パネル開口（３２４）及びアパーチャパネル（３１０）は、パネル開口にアパーチャパネル（３１０）を装着した時に翼形部（３２０）のほぼ滑らかな外表面が形成されかつアパーチャパネル（３１０）の冷却アパーチャ（３０６）の少なくとも１つが翼形部（３２０）内の１以上の中空内部空洞からの出口通路を形成するように構成される。【選択図】      図９
2010121619.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１以上のパネル開口（３２４）が形成されている翼形部（３２０）と、
１以上の冷却アパーチャ（３０６）を備えたアパーチャパネル（３１０）と
を備えるタービンエンジン（１００）用の翼形部（３２０）アセンブリであって、
パネル開口（３２４）及びアパーチャパネル（３１０）が、パネル開口（３２４）にアパーチャパネル（３１０）を装着した時に翼形部（３２０）のほぼ滑らかな外表面が形成されかつアパーチャパネル（３１０）の冷却アパーチャ（３０６）の少なくとも１つが翼形部（３２０）内の１以上の中空内部空洞からの出口通路を形成するように構成される、タービンエンジン翼形部（３２０）アセンブリ。
【請求項２】
翼形部（３２０）の外壁（４０２）が、翼形部（３２０）の中空内部空洞を囲む翼形部（３２０）の最外壁を含み、
パネル開口（３２４）が、翼形部（３２０）の外壁（４０２）の除去セクションを含み、
アパーチャパネル（３１０）が、アパーチャパネル（３１０）がパネル開口（３２４）内にぴったりと嵌合するようにパネル開口（３２４）と同じ形状及び寸法を含み、
冷却アパーチャ（３０６）が、アパーチャパネル（３１０）の厚さを貫通して延びる中空通路を含み、
アパーチャパネル（３１０）が、少なくとも複数の冷却アパーチャ（３０６）を含む、
請求項１記載のタービンエンジン翼形部（３２０）アセンブリ。
【請求項３】
冷却アパーチャ（３０６）の断面形状が、円形状、楕円形状、矩形形状及び台形形状の１つを含み、
アパーチャパネル（３１０）及びパネル開口（３２４）が両方とも、ほぼ矩形形状を含む、
請求項１記載のタービンエンジン翼形部（３２０）アセンブリ。
【請求項４】
アパーチャパネル（３１０）が、２０個〜５０個の冷却アパーチャ（３０６）を含む、請求項３記載のタービンエンジン翼形部（３２０）アセンブリ。
【請求項５】
冷却アパーチャ（３０６）が、パネル開口（３２４）にアパーチャパネル（３１０）を装着した時に冷却アパーチャ（３０６）がほぼ下流方向を向くような角度でアパーチャパネル（３１０）の厚さを貫通して延びる、請求項１記載のタービンエンジン翼形部（３２０）アセンブリ。
【請求項６】
パネル開口（３２４）及びアパーチャパネル（３１０）が、アパーチャパネル（３１０）が翼形部（３２０）から外れるのを実質的に阻止するようなテーパにされる、請求項１記載のタービンエンジン翼形部（３２０）アセンブリ。
【請求項７】
パネル開口（３２４）のテーパが、外壁（４０２）の外表面においてよりも外壁（４０２）の内表面においてより大きくなったパネル開口（３２４）の幅及び長さの少なくとも１つを含む、請求項６記載のタービンエンジン翼形部（３２０）アセンブリ。
【請求項８】
パネル開口（３２４）及びアパーチャパネル（３１０）が、翼形部（３２０）の外部からアパーチャパネル（３１０）を所望の装着位置に配置するのを可能にするようなテーパにされる、請求項１記載のタービンエンジン翼形部（３２０）アセンブリ。
【請求項９】
パネル開口（３２４）のテーパが、外壁（４０２）の外表面においてよりも外壁（４０２）の内表面においてより小さくなったパネル開口（３２４）の幅及び長さの少なくとも１つを含む、請求項８記載のタービンエンジン翼形部（３２０）アセンブリ。
【請求項１０】
アパーチャパネル（３１０）を貫通する冷却アパーチャ（３０６）の通路が、７０°〜１１０°のＬ字形屈曲部を含む、請求項１記載のタービンエンジン翼形部（３２０）アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、総括的にはタービンエンジンの効率及び／又は作動を向上させるための装置、方法及び／又はシステムに関し、本明細書で使用する場合に、タービンエンジンには、ガスタービンエンジン、航空機タービンエンジン、蒸気タービンエンジン及びその他のタイプの回転エンジンが含まれる。より具体的には、それに限定されないが、本出願は、タービン翼形部冷却オリフィスに関連する装置、方法及び／又はシステム関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンは一般に、圧縮機、燃焼器及びタービンを含む。圧縮機及びタービンは一般に、段の形態で軸方向に積重なった翼形部の列を含む。各段は、円周方向に間隔を置いて配置されかつ中心軸線又はシャフトの周りに固定されたステータブレードの列と、中心軸線又はシャフトの周りで回転するロータブレードの列とを含む。作動中に、圧縮機ロータブレードは一般に、シャフトの周りで回転し、ステータブレードと協働して、空気の流れを加圧する。次に燃焼器内で供給加圧空気を使用して、供給燃料を燃焼させる。次に、燃焼により生じた高温膨張ガスの流れつまり作動流体は、エンジンのタービンセクション通って膨張する。タービンを通る作動流体の流れは、ロータブレードを回転させる。ロータブレードは、中心シャフトに連結されて、ロータブレードの回転によりシャフトが回転する。
【０００３】
このようにして、燃料に含まれたエネルギーは、回転シャフトの機械エネルギーに変換され、この機械エネルギーは、例えば燃焼に必要な供給加圧空気を生成するように圧縮機のロータブレードを回転させ、また電力を発生する発電機のコイルを回転させるために使用することができる。作動時に、極度の高温ガス通路の温度、作動流体の速度及びエンジンの回転速度の故に、上述したように一般に回転ロータブレード及び円周方向に間隔を置いて配置された静止ステータブレードの両方を含むタービン翼形部は、極度の機械的及び熱的負荷によって高応力が加わった状態になる。
【０００４】
増加の一途をたどるエネルギーに対する需要により、一層効率的なタービンエンジンを設計開発することが継続的かつ重点的な目標になっている。タービンエンジンの効率を高めるための幾つかの戦略が知られているが、例えばエンジンの寸法を増大させること、高温ガス通路内の温度を上昇させること及びロータブレードの回転速度を増大させることなどを含むそれらの選択肢は一般に、様々な部品に付加的歪みを加え、それには前述したように既に高応力が加わっているタービン翼形部に対して追加的歪みを加えることが含まれるので、依然として挑戦的な目標である。その結果、タービン翼形部に加わる作動応力及び／又は温度を低下させるか、或いはタービン翼形部がこれらの応力により良好に耐えるのを可能にする改良型の装置、方法及び／又はシステムが強く求められる。
【０００５】
当業者には分かるように、翼形部に関わる困難を軽減するための１つの戦略は、翼形部を冷却することによって、翼形部が受ける温度を高温ガス通路の温度よりも低くすることである。例えば、有効な冷却は、翼形部がより高い燃焼温度に耐えること、高い作動温度における一層大きな機械的応力に耐えること及び／又は翼形部の部品寿命を延長させることを可能にすることができ、これらは全て、タービンエンジンの運転をよりコスト効果がありかつ効率的のものにすることを可能にする。運転時に翼形部を冷却する１つの方法は、内部冷却通路又は回路を使用することによるものである。一般に、これは、タービンエンジンの圧縮機によって供給することができる比較的低温の供給加圧空気を翼形部内の内部冷却回路を通して流すことを含む。加圧空気は、それが翼形部を通って流れる時に翼形部を対流冷却し、そうしない場合には耐えることのできない燃焼温度に翼形部が耐えることを可能にする。
【０００６】
幾つかの実施例では、供給加圧空気は、翼形部の表面上にある小さい孔又はアパーチャを通して放出される。このように放出されると、空気は、翼形部の表面において比較的低温の薄い層又はフィルムを形成し、この薄い層又はフィルムが、その部品を冷却すると共に部品を囲むより高温から部品を遮熱する。このタイプの冷却は普通、「フィルム冷却」と呼ばれる。一般に、翼形部を十分に冷却するためには、一般にその部品の内部空洞から表面まで延びる中空通路である多数のフィルム冷却アパーチャが必要である。しかしながら、当業者には分かるように、従来型の方法によれば、この種の冷却アパーチャは、製作するのに幾分か時間がかかる。より具体的には、その冷却アパーチャは、一旦穿孔されると実質的に修正することが不可能になる。加えて、一定の形状寸法及び特性が翼形部に与えられている場合には、より良好な冷却特性を可能にすることができる複雑な冷却アパーチャを加工することは非常に困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第４８２７５８７号明細書
【特許文献２】欧州特許第０３２６５０８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
その結果、タービン冷却アパーチャをより有効にかつコスト効果があるように形成することに関連する改良型の装置、方法及び／又はシステムに対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
従って、本出願は、タービンエンジン用の翼形部アセンブリを記述しており、本翼形部アセンブリは、１以上のパネル開口が形成されている翼形部と、１以上の冷却アパーチャを備えたアパーチャパネルとを含むことができ、パネル開口及びアパーチャパネルは、パネル開口にアパーチャパネルを装着した時に翼形部のほぼ滑らかな外表面が形成されかつアパーチャパネルの冷却アパーチャの少なくとも１つが翼形部内の１以上の中空内部空洞からの出口通路を形成するように構成される。
【００１０】
幾つかの実施形態では、翼形部の外壁は、翼形部の中空内部空洞を囲む翼形部の最外壁を含むことができ、パネル開口は、翼形部の外壁の除去セクションを含むことができ、アパーチャパネルは、アパーチャパネルがパネル開口内にぴったりと嵌合するようにパネル開口と同じ形状及び寸法を含むことができ、冷却アパーチャは、アパーチャパネルの厚さを貫通して延びる中空通路を含むことができ、またアパーチャパネルは、少なくとも複数の冷却アパーチャを含むことができる。
【００１１】
冷却アパーチャの断面形状は、円形状、楕円形状、矩形形状及び台形形状の１つを含むことができ、アパーチャパネル及びパネル開口は両方とも、ほぼ矩形形状を含むことができる。アパーチャパネルは、２０個〜５０個の冷却アパーチャを含むことができる。冷却アパーチャは、パネル開口にアパーチャパネルを装着した時に冷却アパーチャがほぼ下流方向を向くような角度でアパーチャパネルの厚さを貫通して延びることができる。
【００１２】
パネル開口及びアパーチャパネルは、アパーチャパネルが翼形部から外れるのを実質的に阻止するようなテーパにすることができる。パネル開口のテーパは、外壁の外表面においてよりも外壁の内表面においてより大きくなったパネル開口の幅及び長さの少なくとも１つを含むことができる。パネル開口及びアパーチャパネルは、翼形部の外部からアパーチャパネルを所望の装着し位置に配置するのを可能にするようなテーパにすることができる。パネル開口のテーパは、外壁の外表面においてよりも外壁の内表面においてより小さくなったパネル開口の幅及び長さの少なくとも１つを含むことができる。アパーチャパネルを貫通する冷却アパーチャの通路は、７０°〜１１０°のＬ字形屈曲部を含むことができる。
【００１３】
本出願のこれらの及びその他の特徴は、図面及び特許請求の範囲と関連させて好ましい実施形態の以下の詳細な説明を精査すると明らかになるであろう。
【００１４】
本発明のこれらの及びその他の目的及び利点は、添付図面と関連させてなした本発明の例示的な実施形態の以下のより詳細な説明を注意深く検討することによって、一層完全に理解されかつ評価されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】その中で本発明の一部の実施形態を使用することができる例示的なタービンエンジンの概略図。
【図２】図１に示すガスタービンエンジンの圧縮機セクションの断面図。
【図３】図１に示すガスタービンエンジンのタービンセクションの断面図。
【図４】従来型の翼形部による内部冷却回路及びフィルム冷却孔を示す翼形部の断面図。
【図５】ガスタービンエンジンのタービンセクションで使用することができる冷却アパーチャを備えた例示的なステータブレードの斜視図。
【図６】本発明の例示的な実施形態に係るアパーチャパネルの平面図。
【図７】図６に示すアパーチャパネルの側面図。
【図８】図６に示すアパーチャパネルの前面図。
【図９】本発明の例示的な実施形態に係るパネル開口を備えたタービンエンジン翼形部の表面区域及び幾つかの未装着アパーチャパネルの図。
【図１０】幾つかのアパーチャパネルがパネル開口上に適正に配置された状態における図９と同様な図。
【図１１】本発明の例示的な実施形態に係る翼形部の外壁及びアパーチャパネルの断面図。
【図１２】本発明の別の例示的な実施形態に係る翼形部の外壁及びアパーチャパネルの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に図を参照すると、図１は、ガスタービンエンジン１００の概略図を示している。一般に、ガスタービンエンジンは、加圧空気流内での燃料の燃焼によって発生した高温ガスの加圧流れからエネルギーを取出すことによって作動する。図１に示すように、ガスタービンエンジン１００は、下流のタービンセクションつまりタービン１１０に対して共通シャフトつまりロータによって機械的に結合された軸流圧縮機１０６と、圧縮機１０６及びタービン１１０間に配置された燃焼器１１２とで構成することができる。後述する発明は、ガスタービンエンジン、蒸気タービンエンジン、航空機エンジン及びその他のエンジンを含むあらゆるタイプのタービンエンジンで使用することができることに留意されたい。以下において、本発明は、ガスタービンエンジンに関連させて説明する。この説明は、単に例示的なものであって、決して本発明を限定しようとするものではない。
【００１７】
図２は、ガスタービンエンジンで使用することができる例示的な多段式軸流圧縮機１１８を示している。図示するように、圧縮機１１８は、複数の段を含むことができる。各段は、圧縮機ロータブレード１２０の列及び後続する圧縮機ステータブレード１２２の列を含むことができる。従って、第１段は、中心シャフトの周りで回転する圧縮機ロータブレード１２０の列及び後続しかつ作動時に静止している圧縮機ステータブレード１２２の列を含むことができる。圧縮機ステータブレード１２２は一般に、互いに円周方向に間隔を置いて配置されかつ回転軸線の周りに固定される。圧縮機ロータブレード１２０は、円周方向に間隔を置いて配置されかつシャフトに対して固定され、作動時にシャフトが回転する時に、シャフトの周りで回転する。当業者には分かるように、圧縮機ロータブレード１２０は、シャフトの周りで回転する時に、圧縮機１１８を通って流れる空気つまり作動流体に対して運動エネルギーを与えるように構成される。圧縮機１１８は、図２に示している段よりも多くのその他の段を有することができる。付加的段は、複数の円周方向に間隔を置いて配置された圧縮機ロータブレード１２０及び後続する複数の円周方向に間隔を置いて配置された圧縮機ステータブレード１２２を含むことができる。
【００１８】
図３は、ガスタービンエンジンで使用することができる例示的なタービンセクションつまりタービン１２４の部分図を示している。タービン１２４もまた、複数の段を含むことができる。３つの例示的な段を示しているが、タービン１２４内にはより多くの又はより少ない段を設けることができる。第１段は、作動時にシャフトの周りで回転する複数のタービンバケットつまりタービンロータブレード１２６及び作動時に静止している複数のノズルつまりタービンステータブレード１２８を含む。タービンステータブレード１２８は一般に、互いに円周方向に間隔を置いて配置されかつ回転軸の周りに固定される。タービンロータブレード１２６は、シャフト（図示せず）の周りで回転するようにタービンホイール（図示せず）上に取付けることができる。タービン１２４の第２段もまた、図示している。第２段も同様に、複数の円周方向に間隔を置いて配置されたタービンステータブレード１２８及び後続しかつこれらもまた回転するようにタービンホイール上に取付けられた複数の円周方向に間隔を置いて配置されたタービンロータブレード１２６を含む。第３段も図示しており、同様に複数のタービンステータブレード１２８及びロータブレード１２６を含む。タービンステータブレード１２８及びタービンロータブレード１２６は、タービン１２４の高温ガス通路内に位置していることが分かるであろう。高温ガス通路を通る高温ガスの流れの方向は、矢印で表している。当業者には分かるように、タービン１２４は、図３に示す段よりも多くのその他の段を有することができる。各付加的段は、タービンステータブレード１２８の列及び後続するタービンロータブレード１２６の列を含むことができる。
【００１９】
本明細書で使用する場合に、更なる特定がない状態での「ロータブレード」という表現は、圧縮機１１８又はタービン１２４のいずれかの回転ブレードを指しており、それら回転ブレードには、圧縮機ロータブレード１２０及びタービンロータブレード１２６の両方が含まれることに留意されたい。更なる特定がない状態での「ステータブレード」という表現は、圧縮機１１８又はタービン１２４のいずれかの静止ブレードを指しており、それら静止ブレードには、圧縮機ステータブレード１２２及びタービンステータブレード１２８の両方が含まれる。本明細書では、「翼形部」という用語は、いずれかのタイプのブレードを指すために使用している。従って、更なる特定がない状態で、「翼形部」という用語は、あらゆるタイプのエンジンブレードを網羅しており、圧縮機ロータブレード１２０、圧縮機ステータブレード１２２、タービンロータブレード１２６及びタービンステータブレード１２８を含む。
【００２０】
使用中に、軸流圧縮機１１８内での圧縮機ロータブレード１２０の回転により、空気の流れを加圧することができる。燃焼器１１２において、加圧空気が燃料と混合されかつ点火された時にエネルギーを放出することができる。その結果生じた燃焼器１１２からの高温ガスの流れは次に、タービンロータブレード１２６上に導くことができ、それによって、シャフトの周りでのタービンロータブレード１２６の回転を生じさせ、従って高温ガス流のエネルギーを回転ブレードの機械エネルギーに、またロータブレードとシャフトは連結されているので回転シャフトの機械エネルギーに変換する。次に、シャフトの機械エネルギーを使用して、圧縮機ロータブレード１２０を回転駆動して必要な供給加圧空気を生成するようにし、またさらに発電機を回転駆動して電気を生成することができる。
【００２１】
図４は、より詳細に後述するようなフィルム冷却孔又は冷却アパーチャを有する翼形部２１０の断面図を示している。図示するように、各翼形部２１０は、ノーズつまり前縁２１２、正圧側面つまり正圧表面２１４、負圧側面２１６及び後縁２１８を有する翼形形状構成を含む。翼形部２１０は、ほぼ中空であり、かつ中間隔壁２２４によって２つの内部チャンバ２２０、２２２に分割されている。各内部チャンバ２２０、２２２は、中空挿入体２２６、２２８を封入しており、これらの中空挿入体２２６、２２８は、それぞれのチャンバの内部輪郭とほぼ一致しているが内部輪郭から間隔を置いて配置された状態になった構成を有する。挿入体２２６、２２８は、所定の位置に挿入体アパーチャ２３０を含む。タービン圧縮機１０６からの高圧冷却空気は、従来通りのシステム及び方法により挿入体２２６、２２８内に導かれかつそのような挿入体アパーチャ２３０を通して排出されて、外壁２３１の内側面に衝突して衝突冷却する（矢印で示すように）空気ジェットを形成する。
【００２２】
より具体的には、前縁チャンバ２２０内における挿入体２２０の挿入体アパーチャ２３０は、挿入体２２６と対向する外壁２３１上に衝突するように設置される。挿入体２２６から前縁チャンバ２２０内に強制的に送られた冷却空気は、半径方向に間隔を置いて配置された冷却アパーチャ２３２の列を通って排出される。この排出冷却空気は、翼形部の外表面に隣接して境界空気層を形成して、そのような表面上への高温流体の直接接触を制限して、作動流体から翼形部への熱伝達を抑制する。後縁チャンバ２２２内の冷却空気は、冷却アパーチャ２３２を通して或いは後縁チャンバ２２２から翼形部の後縁２１８まで延びるスリット又は後縁冷却アパーチャ２４４を通して後縁チャンバ２２２から排出される。
【００２３】
図５は、従来型のタービンステータブレード３００の斜視図である。タービンステータブレード３００は一般に、両側に対して端部壁３０４が配置された翼形部形状３０２を含む。端部壁３０４は、タービンステータブレード３００をタービンケーシングに取付ける。図示するように、タービンステータブレード３００は、複数冷却アパーチャ３０６を含む。一般に、図示したもののような冷却アパーチャは、グループにまとめられるか又はパターンとして配置される。図示するように、冷却アパーチャ３０６は、冷却アパーチャ３０６が軸方向位置に沿って半径方向に間隔を置いて配置された幾つかの列の形態で配列される。
【００２４】
図６、図７及び図８は、本出願の例示的な実施形態に係るアパーチャパネル３１０の平面図、前面図及び側面図を示している。図示するように、アパーチャパネル３１０は、実際には矩形とすることができるが、別の用途のためにはその他の形状も可能である。アパーチャパネル３１０は、その中に形成された複数冷却アパーチャ３０６を有することができる。アパーチャパネル３１０上に形成された冷却アパーチャ３０６は一般に、アパーチャパネル３１０の厚さを貫通して延びる中空通路である。幾つかの実施形態では、冷却アパーチャ３０６通路の断面形状は、円形又は長円形とすることができる。幾つかの実施形態では、パネル３１０内には、２０個〜５０個の冷却アパーチャ３０６を形成することができる。冷却アパーチャ３０６は、用途に応じて幾つかのパターン又は配列として配置することができる。図示するように、冷却アパーチャ３０６は、矩形の長さに沿って延びる単一の列として配置することができる。冷却アパーチャ３０６は、図８に最も良く示しているある角度ですなわちパネルの頂面及び底面に対して垂直でない状態でパネル３１０の厚さを貫通して延びることができる。アパーチャパネル３１０は、ニッケル基超合金、セラミック材料又はその他の同様な材料を含む幾つかの材料で製作することができる。
【００２５】
図９は、アパーチャパネル３１０に係合するように構成された３つのパネル開口３２４を有する例示的な翼形部３２０の表面を示しており、係合させた時に、翼形部を個々にドリル加工して各冷却アパーチャ３０６を形成する必要なしに、翼形部３２０内に複数冷却アパーチャ３０６が形成される。作動時における流れの方向は、矢印３２６で表している。パネル開口３２４は一般に、翼形部３２０の外壁を貫通した開口であり、これら開口は、アパーチャパネル３１０を受けかつ装着した時にパネル開口３２４とアパーチャパネル３１０との間でぴったりした嵌合を達成することができるような形状にされる。つまり、パネル開口３２４は一般に、外壁２３１の除去セクションと考えることができる。（本明細書で使用する場合に、「除去した」というのは、外壁の当セクションが存在していないことを意味しており、それには、外壁のそのセクションが除去されている場合と外壁のそのセクションが所定の位置にない状態で翼形部が形成されている場合とが含まれることを意図している。）さらに言えば、アパーチャパネル３１０は、予め形成した冷却アパーチャ３０６を除けば、翼形部から実際に除去された外壁２３１の失われたセクションと同様でありかつパネル開口３２４に適合するような形状にされた部材片と考えることができる。さらに、幾つかの実施形態では、パネル開口３２４は、パネル開口３２４内へのアパーチャパネル３１０の係合時に、アパーチャパネル３１０の冷却アパーチャ３０６が翼形部３２０内の中空冷却空洞（例えば、前述した前縁内部チャンバ２２０又は後縁内部チャンバ２２２）から翼形部３２０の表面までの出口通路を形成する。
【００２６】
図１０は、パネル開口３２４にアパーチャパネル３１０を装着した後における翼形部３２０を示している。一般に、パネル開口３２４にアパーチャパネル３１０が正しく嵌合された状態では、アパーチャパネル３１０の外表面は、翼形部３２０の外表面とほぼ同一平面になることになる。図１０はさらに、矢印３２６によってその方向を示したタービン内の流れに対してパネル３１０をどのように配向することができるかを示している。図示するように、アパーチャパネル３１０は、冷却アパーチャ３０６が下流方向を「指向する」ように配向することができる。つまり、アパーチャパネル３１０は、冷却媒体がほぼ下流方向に吐出される冷却アパーチャ３０６の角度が得られるように配向することができる。
【００２７】
図１１は、本出願の例示的な実施形態に係る翼形部の外壁４０２及びアパーチャパネル３１０の断面図を示している。当業者には分かるように、外壁４０２は、タービンエンジンの高温ガス通路に露出した側である高温側４０４と、一般に翼形部の内部中空空洞つまり翼形部の内部冷却通路の１つに露出した側である低温側４０６とを有することができる。図示するように、幾つかの実施形態では、パネル開口３２４の長さ及び／又は幅は、長さ及び／又は幅が高温側４０４におけるよりも低温側４０６において大きくなるようなテーパにすることができる。アパーチャパネル３１０は、パネル３１０が図示するように開口３２４に係合するようにその形状を同じにすることができる。この構成は、パネル３１０が翼形部から外向き方向に開口３２４から外れて、その外れたアパーチャパネル３１０が作動流体の流れ（その方向を矢印４０８で示す）に入ることになるのを防止する。言うまでもなく、アパーチャパネル３１０は、それが外れて作動流体の流れに入った場合には、下流の部品を損傷させることになる。さらに、当業者には分かるように、翼形部内部の作動圧力は、作動流体の圧力よりも大きい。この圧力差は、図１１に示すテーパ形状としている場合には、作動時にパネル３１０を所定の位置に保持するように作用する。装着したアパーチャパネル３１０はまた、アパーチャパネル３１０とパネル開口３２４との間のろう付け継手又は溶接継手又は機械的継手によって所定の位置に固定することもできる。別の実施形態では、このテーパは、長さ及び／又は幅が高温側４０４におけるよりも低温側４０６において小さくなるように、逆にすることができる。この構成は、例えば翼形部の外部からのアパーチャパネル３１０の簡便な装着を可能にすることになる。
【００２８】
図１２は、本発明の別の実施形態に係る翼形部の外壁４０２及びアパーチャパネル３１０の断面図である。図示するように、この実施形態では、冷却アパーチャ４１２の通路は、通路がアパーチャパネル３１０を貫通して延びる時に方向を変更して、ほぼＬ字形屈曲部を形成する。そのような場合には、しばしば定量スロット（図示せず）を形成し、複数アパーチャが単一の定量スロットに供給するようにすることができる。Ｌ字形屈曲部には、約９０°の方向転換を与えることができる。幾つかの実施形態では、Ｌ字形屈曲部には、７０°〜１１０°の方向転換を与えることができる。より具体的には、冷却アパーチャ４１２は、低温側４０６から始まって上流方向に（つまり、冷却アパーチャ４１２が低温側４０６から、低温側４０６上の開始位置の地点よりもさらに上流に位置した高温側４０４上の地点に向かって延びるように）傾斜させることができる。アパーチャパネル３１０を貫通するほぼ中間地点において、冷却アパーチャ４１２の方向は、約９０°屈曲させることができる（又は、幾つかのケースでは、アパーチャは、別の方向に配向された定量スロット内に供給することができる）。この方向転換により、冷却アパーチャ４１２の方向は一般に、下流方向に（つまり、冷却アパーチャ４１２が方向転換の位置から、方向転換の軸方向位置よりもさらに下流に位置した高温側４０４上の地点に向かって延びるように）傾斜する。当業者には分かるように、流れ方向を屈曲させた場合には同一の冷却媒体流量により高いレベルの冷却が得られるので、このような冷却アパーチャの構成は、有利である。しかしながら、一般に、方向転換は、翼形部の外壁の両側からのドリル加工つまり翼形部の外部から及び翼形部の内部空洞からのドリル加工を必要とするので、そのような構成は、製作するのが極めて困難でありかつ／又はコスト高であった。アパーチャパネル３１０を使用した場合には、パネル開口３２４に装着する前にアパーチャ及び／又は定量スロットをドリル加工することができるので、この困難さを取除くことができる。
【００２９】
本出願の幾つかの部分において、本発明は、ガスタービンエンジンのタービンセクション内に設置したステータブレードでの使用に関連して説明してきたことに留意されたい。本発明は、このタイプの用途に限定されるものではなく、当業者には分かるように、本発明は、ロータブレードを含むその他のタイプのタービン翼形部でも使用することができる。
【００３０】
本発明の好ましい実施形態についての以上の説明から、当業者には、その改良、変形及び変更が明らかであろう。当技術の専門技術範囲内におけるそのような改良、変形及び変更は、特許請求の範囲によって保護されることを意図している。さらに、以上の説明は本出願の記載した実施形態のみに関するものであること、また特許請求の範囲及びその均等物によって定まる本出願の技術思想及び技術的範囲から逸脱することなく本明細書において数多くの変形及び変更を加えることができることを理解されたい。
【符号の説明】
【００３１】
１００  ガスタービンエンジン
１０６  圧縮機
１１０  タービン
１１２  燃焼器
１１８  圧縮機
１２０  圧縮機ロータブレード
１２２  圧縮機ステータブレード
１２４  タービン
１２６  タービンロータブレード
１２８  タービンステータブレード
２１０  翼形部
２１２  前縁
２１４  正圧側面
２１６  負圧側面
２１８  後縁
２２０  前縁内部チャンバ
２２２  後縁内部チャンバ
２２４  中間隔壁
２２６  前縁中空挿入体
２２８  後縁中空挿入体
２３０  挿入体アパーチャ
２３１  外壁
２３２  冷却アパーチャ
２４４  後縁冷却アパーチャ
３００  タービンステータブレード
３０２  翼形部形状
３０４  端部壁
３０６  冷却アパーチャ
３１０  アパーチャパネル
３２０  翼形部
３２４  パネル開口
３２６  矢印
４０２  外壁
４０４  高温側
４０６  低温側
４０８  矢印
【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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【図１１】
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【図１２】
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