(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
構成部品の長手方向軸線に沿って根元部分（２１）と先端部分（２２）を備えており、さらに前縁部（８）、後縁部（９）、前記前縁部と前記後縁部の間で延びている吸引側外壁（１３）、および圧力側外壁（１４）を有する翼部分（７）を備えており、
前記外壁（１３，１４）が根元部分（２１）から先端部分（２２）および／または先端部分から根元部分までの冷却空気の通路のための中央空洞部（１〜６）を取囲んでいるガスタービンエンジン構成部品（２５）において、
前記中央空洞部が、前記吸引側外壁（１３）を前記圧力側外壁（１４）と接続している、長手方向に延びている少なくとも一つの第一ウェブ（１５）により前縁領域（７ａ）と後縁領域（７ｂ）に分割されており、それにより前縁領域（７ａ）内において前縁室（１）を定義していること、
長手方向に延びている第二ウェブ（１６）が設けられており、この第二ウェブが前記第一ウェブ（１５）を吸引側外壁（１３）と接続しており、それにより第二ウェブ（１６）の吸引側（１０）で第一入口室（２）を、後縁領域内において冷却空気のための第二入口室（３）を定義していること、
前記第一ウェブ（１５）が、第一入口室（２）と前縁室（１）の間に少なくとも一つの交差孔（Ｈ１）を備えているのに対して、第二ウェブ（１６）が開口部を有していないこと、および
第一入口室（２）と前縁室（１）の間の第一ウェブ（１５）内の少なくとも一つの交差孔（Ｈ１）が、長手方向に延びている衝突孔の列であること、ならびに
列内の孔（Ｈ１）の横断面積が、先端部分（２２）の領域では根元部分（２１）の領域よりも大きく、孔（Ｈ１）の横断面積が根元部分（２１）から先端部分（２２）まで徐々にあるいは連続的に増大していることを特徴とするガスタービンエンジン構成部品（２５）。
【請求項２】
第一ウェブ（１５）が第二ウェブ（１６）により二つの長手方向壁部分（１５ａ，１５ｂ）に分割されており、第一ウェブ（１５）に沿って位置する第一ウェブ（１５）の領域内において、吸引側外壁（１３）と圧力側外壁（１４）の間の距離の３０％〜７０％の間に分割されていることを特徴とする請求項１記載のガスタービンエンジン構成部品（２５）。
【請求項３】
前記第一ウェブ（１５）がさらに第二入口室（３）と前縁室（１）の間に少なくとも一つの交差孔（Ｈ２）を備えており、前記少なくとも一つの交差孔（Ｈ２）が長手方向に延びている衝突孔の列であることを特徴とする請求項１または２に記載のガスタービンエンジン構成部品（２５）。
【請求項４】
吸引側外壁（１３）および／または圧力側外壁（１４）が、冷却空気を排出するための少なくとも一つの出口孔（Ｆ１〜Ｆ７）を備えており、前記少なくとも一つの出口孔がフィルム冷却孔であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のガスタービンエンジン構成部品（２５）。
【請求項５】
吸引側外壁（１３）を圧力側外壁（１４）と接続している少なくとも一つの第三ウェブ（１７）が、第二入口室（３）を第一中間室（４）から分離するために第二入口室（３）の後縁側に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のガスタービンエンジン構成部品（２５）。
【請求項６】
少なくとも一つの別のウェブ（１８〜１９）が、少なくとも一つの交差孔（Ｈ５〜Ｈ６）を備えていること、
少なくとも一つの別のウェブ（１８〜１９）が、少なくとも二つの交差孔（Ｈ５〜Ｈ６）を備えていること、そして
少なくとも一つの交差孔（Ｈ５〜Ｈ６）が、長手方向に延びている衝突孔の列であることを特徴とする請求項５記載のガスタービンエンジン構成部品（２５）。
【請求項７】
第三ウェブ（１７）および／または第四ウェブ（１８〜１９）内の少なくとも一つの交差孔（Ｈ３〜Ｈ６）の少なくとも一つにおいて、少なくとも一つの交差孔（Ｈ３〜Ｈ６）の列内の交差孔の横断面積が、根元部分（２１）の領域においてよりも先端部分（２２）の領域における方が大きいこと、および
交差孔（Ｈ３〜Ｈ６）の横断面積が、根元部分（２１）から先端部分（２２）まで徐々にあるいは連続的に増大していることを特徴とする請求項５記載のガスタービンエンジン構成部品（２５）。
【請求項８】
後縁領域（７ｂ）は、翼部分（７）の吸引側外壁（１３）または圧力側外壁（１４）において、少なくとも一つの出口孔（Ｆ１）を備えた後縁室（６）を有しており、前記出口孔はフィルム冷却孔であり、少なくとも一つの出口孔の大きさは、翼部分内部の交差孔（Ｈ１〜Ｈ６）の横断面積に合わせて調節されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載のガスタービンエンジン構成部品（２５）。
【請求項９】
前記中央空洞部（１，４〜６）の少なくとも一つが導管（３７）を備えており、この導管が、冷却空気が前記導管（３７）を貫通し、かつ冷却空気が到来する前記中央空洞部（２〜５）と逆の流れ方向を有することができるように、根元部分（２１）および／または先端部分（２２）の領域内で、タービン構成部品（２５）の長手方向軸線に対してほぼ垂直に配置されていること、および
空気流が１８０°だけその方向を変えられるように、導管（３７）が形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載のガスタービンエンジン構成部品（２５）。
【請求項１０】
少なくとも一つの別のウェブ（１７，１８）内の少なくとも一つの交差孔（Ｈ３〜Ｈ６）が、長手方向に延びている孔の列であること、
少なくとも一つの別のウェブ（１７，１８）内の少なくとも一つの交差孔の列（Ｈ３〜Ｈ６）内において、交差孔（Ｈ３〜Ｈ６）が、タービン構成部品（２５）あるいは別のウェブ（１７，１８）の長手軸の方向に相当している第一軸（ｌ１）の方向での長さが、第一軸に対して直角な第二軸（ｌ２）の交差孔（Ｈ３〜Ｈ６）の長さと異なっている横断面を有していること、そして
交差孔（Ｈ３〜Ｈ６）の第一軸（ｌ１）の方向での長さが、交差孔（Ｈ３〜Ｈ６）の第二軸（ｌ２）の方向での長さよりも大きいことを特徴とする請求項５〜９のいずれか一つに記載のガスタービンエンジン構成部品（２５）。
【請求項１１】
第二ウェブ（１６）が第一ウェブ（１５）と比較して肉厚が等しいかあるいは大きい肉厚を有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載のガスタービンエンジン構成部品（２５）。
【請求項１２】
圧力側外壁から吸引側外壁までの第一ウェブ（１５）の長さが、翼部分（７）内部において、横断面の中央面（２４）に対して垂直に測定された吸引側（１０）から圧力側（１１）までの最大距離の５０％〜９０％の範囲であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載のガスタービンエンジン構成部品（２５）。
【請求項１３】
前縁室（１）の少なくとも一つの側に接している、吸引側外壁（１３）および／または圧力側外壁（１４）の部分が、冷却空気を高温通路（３６）内に排出するために、少くとも一つの出口孔（Ｆ４〜Ｆ７）を備えており、前記出口孔がフィルム冷却孔であること、および
少なくとも第二入口室（３）および／または少なくとも一つの他の前記中央空洞部（４〜６）が、吸引側外壁（１３）および／または圧力側外壁（１４）の接している部分の一つにおいて、少なくとも一つの出口孔（Ｆ２，Ｆ３）あるいは少なくとも一つの出口孔の列を備えていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一つに記載のガスタービンエンジン構成部品（２５）。
【請求項１４】
少なくとも一つの前記中央空洞部（１〜６）が、流路の妨害／偏向に有用なリブ（３１ａ）状の構造の形式の、少なくとも一つの乱流促進体（３１）を備えていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一つに記載のガスタービンエンジン構成部品（２５）。
【請求項１５】
第一ウェブ（１５）が翼部分（７）を吸引側半分（７ｃ）と圧力側半分（７ｄ）に長手方法向に分割している中央面（２４）に対して６０〜１２０°の角度で配置されており、および／または第二ウェブ（１６）が６０〜１２０°の角度で第一ウェブ（１５）から延びていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一つに記載のガスタービンエンジン構成部品（２５）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンエンジン用の翼ブレードあるいはベーンと、更にこのようなブレードあるいはベーンの改善された冷却に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンの分野において、高温燃焼ガスは一つ以上のタービンを通って燃焼室から流れる。高温ガスは一つ以上の圧縮機のための動力を提供し、かつ他の目的のために使用できる動力を出力する。従ってタービンブレードおよびベーンは運転効率損失することなく前記高温ガスの高い温度に耐えねばならない。これは冷却によって達することができる。ある程度の制限内でブレード温度を維持するためのタービンブレードの内部冷却の様々な方法が従来技術で知られている。ブレードおよびベーンを冷却する公知の方法は、圧縮機から得られる加圧された冷却空気によりブレードあるいはベーンの内部に通路を供給することにより行われる。冷却技術は、冷媒流路の長さを延ばすことにより、冷却効果を増大させる、蛇行流を作り出す直列に接続した長手方向に整向された通路をいわゆる蛇行冷却回路を含んでいる。蛇行冷却は、連続する長手方向の回路の通路内で冷却空気を再利用することによって効率的である。通路を分けているウェブ内に開口部を設けることにより、内部通路を貫流する冷却空気は、排出前に、ブレードあるいはベーンの対流性冷却および／または“衝突冷却（ｉｍｐｉｎｇｅｍｅｎｔ  ｃｏｏｌｉｎｇ）”を提供することができる。衝突冷却は熱伝達が高いが、冷却空気を再利用できないので無駄が多い。翼の外壁の冷却に有用な別の知られた冷却方法、いわゆる“フィルム冷却”は、ブレードあるいはベーンの翼面あるいは翼内に孔を設けることにより達せられる。衝突冷却とフィルム冷却の組合せは時には難しいことがある。なぜなら衝突冷却に必要な冷却空気の高い圧力により外側翼面からのフィルム冷却流が分離してしまう場合があり、従って冷却効率が下がってしまうからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第５２４６３４０号明細書
【特許文献２】米国特許第２００３／０１３３７９７号明細書
【特許文献３】米国特許第２００７／０１７２３３５号明細書
【特許文献４】米国特許第５６６０５２４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って本発明の課題の一つは、例えば均一な高い着火温度あるいは低温の冷却流を見越しておくために、従来技術に対して改善された内部冷却を有する翼部分のブレードあるいはベーンを提供することである。
【０００５】
上記従来技術はこの課題に対して何の提案も提供しない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、構成部品の長手方向軸線に沿って根元部分と先端部分を備えており、さらに前縁部、後縁部、前記前縁部と前記後縁部の間で延びている吸引側外壁、および圧力側外壁を有する翼部分を備えているガスタービンエンジン構成部品を提供することにより上記の課題を解決する。前記外壁は、根元部分から先端部分および／または先端部分から根元部分までの冷却空気の通路のための中央空洞部を取囲む。前記中央空洞部は、前記吸引側外壁を前記圧力側外壁と接続している少なくとも一つの長手方向に延びている第一ウェブにより前縁領域と後縁領域に分割されており、それにより前縁領域内において前縁室を定義している。従って、前縁室は吸引側外壁、圧力側外壁および前記第一ウェブにより区画されている。さらに、長手方向に延びている第二ウェブが設けられており、前記第二ウェブを吸引側外壁接続しており、それにより第二ウェブ吸引側で第一入口室を、後縁領域内において冷却空気のための第二入口室を定義している。
【０００７】
外壁と内部のウェブは根元部分から先端部分まで延びているのが一般的であるが、隣接した通路間の壁すなわちウェブを横切る接続通路すなわち開口部は可能である。前記第一ウェブは、第一入口室と前縁室の間に冷却空気を通過させるための少なくとも一つの交差孔を備えており、したがって第二ウェブは開口部すなわち通路を有していない。第一入口室と前縁室の間の前記第一ウェブにおける少なくとも一つの交差孔は、第一入口室からの冷却空気のためのただ一つの出口であり、このことは、第一入口室と接している吸引側外壁の部分も、第二ウェブも冷却空気交差孔を有していないことが好ましいことを意味する。
【０００８】
従って本発明の鍵となる特徴は、翼部分における中央ウェブ幾何学形状が構造に対して所望の剛性を備えながら案内されていること、さらに中央空洞部間の交差孔が、前縁部に向かう、冷却空気導管内に二つの分離した入口流を提供する。本発明により冷却されるシステムにより翼を、従ってタービンを例えば高い入口ガス温度で運転することができ、従来技術で使用された高いガス温度に対して同じ（か低い）冷却空気消費量を維持する。
【０００９】
翼部分の様々な設計が従来技術において知られている。例えばいわゆる“二重壁の考え”が知られており、翼部分の吸引側外壁と圧力側外壁に対して平行に、かつ翼部分の吸引側外壁と圧力側外壁の間で延びている、少なくとも一つの長手方向壁が知られている。他方では、長手方向ウェブによる、吸引側外壁と圧力側外壁のわずかな接続が、いわゆる“ガーダーの考え”として知られている。より高い焼成温度を可能にするために努力している最も先進的技術により、衝突冷却とフィルム冷却の両方が可能になる。
【００１０】
特許文献１は、冷却空気交差孔を備えた、半径方向の内部リブあるいはウェブを有する二つの半鋳造品（ｔｗｏ  ｃａｓｔｉｎｇ  ｈａｌｖｅｓ）で製造された翼部分を開示しており、前記ウェブは動翼あるいは静翼の内部を複数の空洞部に分割している。特許文献２と特許文献３は，吸引側外壁と圧力側外壁を接続しているウェブを備えた翼部分を開示しており、ウェブは互いに傾斜を付けて配置されている。上記二重壁の考えとガーダーの考えの組合せは例えば特許文献４において理解できる。ここでは、内壁が外壁間で延びかつ外壁の一部と一体構造である壁を備えている。さらに、中央インサートが設けられており、この中央インサートは、中央インサートと外壁の間に二つの衝突室を形成している。
【００１１】
しかしながら、冷却室を通って流れる冷却空気と冷却室間を流れる空気、特に前縁室内へ流れ込む冷却空気を上手に制御することが依然として望ましい。冷却空気が根元部分から先端部分へと流れると、冷却空気の圧力が低下する。この目的で、本発明により、たとえ増大させることはあっても、翼構造の剛性と安定性を損失することなく、必要とされる圧力に従い冷却空気交差孔の大きさを調節することにより、冷却空気流の圧力を調節することができる。
【００１２】
本発明の第一の好ましい実施例において、第一ウェブは前記第二ウェブにより二つの長手方向壁部分に分割されている。第二ウェブは、第一ウェブに沿った吸引側外壁と圧力側外壁の間の距離の好ましくは３０％〜７０％の間、さらに好ましくは４０％〜６０％の間、最も好ましくは約半分で、第一ウェブに沿って位置する第一ウェブの領域内で第一ウェブに接続する。タービン構成部品の長手方向軸線に沿ったウェブの平面に対して垂直な翼部分の横断面図において、第二ウェブと第一ウェブは一緒に“Ｔ”の字を形成し、その中で第二ウェブは脚部を有しており、吸引側外壁を基礎にしており、第一ウェブは“Ｔ”の字の梁部を形成している。第一ウェブの中央領域での第二ウェブとの接続によって、第一ウェブは二つのアームあるいはアーム部分に分割されており、この二つのアーム部分は吸引側外壁と圧力側外壁として定義することができ、このことは各々が連結した壁による。二つのアーム部分は基本的に同じ長さであるか、あるいは約０．２５〜４．０、好ましくは約０．５〜２．０の範囲の長さの比率の寸法で作られているのが好ましい。第二ウェブは圧力側外壁に接触しないが、一方の側では吸引側外壁の部分に接触し、他方の側では第一ウェブに接触する。
【００１３】
第二ウェブは第一ウェブと肉厚が同じであるか、あるいは第一ウェブよりも厚いのが好ましい。第一ウェブの肉厚に対する第二ウェブの肉厚の比率は１．０１〜１．２０の範囲であるのが好ましい。ウェブは約２〜１０ｍｍの範囲の肉厚を有しているのが好ましく、肉厚はウェブの平面に対して垂直な方向で測定される。ウェブは翼部分を吸引側半分と圧力側半分に長手方向に分割している中央面に対して、約６０〜１２０°の角度で、好ましくは約７５〜１００°の角度で配置されているのが好ましい。翼部分を長手方向に分割しているこの中央面は以下のように定義される。前記中央面から吸引側の外側面までの垂直距離は、前記中央面から横断面図の前記中央面に沿ったどの点での圧力側外壁の外側面までの垂直距離と同じである。第二ウェブは、第一ウェブから約６０〜１２０°の角度で、好ましくは７５〜１００°の角度で延びている。
【００１４】
第一ウェブは、翼部分を吸引側半分と圧力側半分に長手方向に分割している中央面に対して、約６０〜１２０°、好ましくは約７５〜１００°の角度で配置されているのが好ましい。翼部分を長手方向に分割している中央面は以下のように定義される。前記中央面から吸引側外壁の外側表面までの垂直距離は、横断面図における平面に沿った、前記中央面からどの点での圧力側外壁の外側表面までの垂直距離と同じである。第二ウェブは第一ウェブから約６０〜１２０°の角度で、好ましくは約７５〜１００°の角度で延びているのが好ましい。
【００１５】
他の好ましい実施例によれば、第一入口室と前縁室の間の第一ウェブ内の少なくとも一つの交差孔（Ｈ１）は、長手方向に延びている孔、好ましくは衝突孔の列であり、それにより冷却空気は、冷却空気が向けられた壁に衝突することができる。列内の孔Ｈ１の横断面積は、先端部分の領域では根元部分の領域よりも大きいのが好ましく、孔Ｈ１の横断面積は、根元部分から先端部分まで徐々にあるいは連続的に増大しているのが好ましい。孔の横断面形状は、円形であるのが好ましいが、孔は異方性の形状であってもよい。先端部分領域の孔の大きさが増大すると、起こりえる圧力損失を補償するのに有利であり、先端部分に向かって近いほど、空気は流れる。
【００１６】
前記第一ウェブがさらに第二入口室と前縁室の間に少なくとも一つの交差孔Ｈ２を備えているとさらに有利である。前記少なくとも一つの交差孔Ｈ２は、好ましくは長手方向に延びている孔の列、さらに好ましくは衝突孔である。第二入口室から前縁室内に向かっている孔は、根元部分から先端部分まで、基本的に一定の断面積を有しているのが好ましく、それらの孔がすべて円形形状であるのが好ましい。しかしながら、他の（異方性）形状あるいは列内で大きさが変化することも可能である。
【００１７】
第一ウェブは長手方向に延びている二つの衝突孔の列を有しているのが好ましく、第一入口室と前縁室の間の孔は、根元部分から先端部分まで、連続してあるいは徐々に増大する横断面積の、円形横断面で円筒形状を有しているのが好ましいが、第二入口室と前縁室の間の孔は、根元部分から先端部分まで、一定の横断面積を備えた、円形横断面で円筒形状を有しているのが好ましい。
【００１８】
本発明の別の実施例によれば、吸引側外壁（１３）および／または圧力側外壁（１４）が、冷却空気を高温ガス通路内へ排出するための少なくとも一つの出口孔（Ｆ１〜Ｆ７）を備えており、前記少なくとも一つの出口孔が好ましくはフィルム冷却孔であり、さらに好ましくは出口孔の列である。前記フィルム冷却孔は壁の平面に対して垂直に配置されているのではなく、壁に対して鋭角であるのが好ましい。
【００１９】
さらに、吸引側外壁を圧力側外壁と接続している少なくとも一つの第三ウェブが、第二入口室の後縁側に設けられており、それにより第二入口室は第一中間室から分離していると有利である。第三ウェブは第二入口室を第一中間室から分離するように設けられているのが好ましく、第四ウェブは第一中間室を第二中間室から分離するように設けられているのが好ましい。第五ウェブは第二中間室を後縁室から分離するように設けられているのがさらに好ましい。さらに別のウェブは、空洞をさらに多くの中央空洞部に分割することが可能である。
【００２０】
少なくとも一つの別のウェブは、少なくとも一つの交差孔、好ましくは少なくとも二つの交差孔を備えており、交差孔は、長手方向に延びている孔の列、好ましくは衝突孔の列である。前記列の内部において、交差孔は各々、タービン構成部材あるいはウェブの長手方向で互いに重なって配置されているのが好ましい。第三ウェブと第四ウェブは各々、少なくとも一つの交差孔の列、好ましくは二つの孔の列を有しているのが好ましいが、後縁室を定義している、第五ウェブあるいは他のいずれのウェブも衝突孔がない。
【００２１】
少なくとも一つの別のウェブ、好ましくは第三ウェブおよび第四ウェブにおいて、少なくとも一つの、好ましくは二つの交差孔の列内の交差孔の横断面積が、根元部分の領域においてよりも先端部分の領域における方が大きい。さらに、交差孔の横断面積が、根元部分から先端部分まで徐々にあるいは連続的に増大しているのが好ましい。先端部分に向かって横断面積が連続的に増大する、少なくとも一つの孔の列は第一ウェブに設けられており、少なくとも一つの別のウェブ内で一列に並んだ孔の横断面積は、第一ウェブ内の孔に比べて小さく増大するのが好ましい。しかしながら、これらの交差孔は列の全長にわたり横断面積が一定であってもよく、二つ以上の孔の列が一つのウェブ内に設けられており、少なくとも一つの列が根元部分から先端部分の内部で横断面積が一定の孔を有しており、そして少なくとも一つの他の列が根元部分から先端部分まで横断面積が増大する（減少する）孔を有していることも可能である。交差孔の横断面の長軸が、タービン構成部品あるいはウェブの長手方向軸線に対してほぼ平行であり、交差孔の横断面の短軸が、前記長手方向軸線に対してほぼ垂直に配置されているように交差孔はウェブ内に配置されている。従って、円筒形状孔は、円形横断面形状を有しているか、あるいは異方性横断面形状を有しており、交差孔の横断面の長軸は、交差孔の横断面の短軸とは異なっているのが好ましく、交差孔の横断面の長軸は、交差孔の横断面の短軸よりも長いのが好ましい。
【００２２】
二つの隣接した交差孔間（二つの隣接した交差孔二つの第一端部間）の間隔は、列の全長を通じて一定であるが、その間隔は列内で、あるいは違う列間で異なっていてもよい。交差孔の二つの列が一つのウェブ内に配置されている場合、二つの列の孔はタービン構成部品あるいはウェブの長手軸線に沿って同じ高さに設けられているか、あるいは高さ方向で互い違いに設けられている。出口孔の列はウェブの全長、あるいはその一部にわたり延びていてもよい。
【００２３】
交差孔は約０．５〜５ｍｍの範囲の、円形孔に関する直径、あるいは異方性孔に関する長さおよび／または幅を有しているのが好ましい。異方性孔は、例えば約１．２〜約２．５までの、好ましくは２．０までの範囲にまたがる、幅に対する長さの比率でもって設計することができる。これによりウェブに機械的欠陥が無いことが確実に維持され、同時に最大の内部熱伝達係数が交差孔内部で確実に得られる。円形孔の場合、直径比は１．０である。第一ウェブは、翼部分を吸引側半分と圧力側半分に、長手方向に、すなわち半径方向に分割している中央面に対して約６０〜１２０°、好ましくは約７５〜１００°の角度で配置されているのが好ましく、この角度は第一ウェブの前縁側に向かって第一ウェブの吸引側部分と中央面の間で測定されている。前記中央面から吸引側外壁の外側表面までの垂直距離は、前記中央面に沿ったどの点においても、前記中央面から圧力側外壁の外側表面までの垂直距離と同じであり、および／または第二ウェブは約６０〜１２０°、好ましくは約７５〜１００°の範囲で第一ウェブから延びている。
【００２４】
二つの隣接した中央空洞部間の少なくとも一つのウェブは、各々約１０〜３０個の孔、好ましくは２０個の孔の二つの列を有しているのが好ましく、これらの孔は衝突孔であるのが好ましい。
【００２５】
後縁領域は、翼部分の吸引側外壁および／または圧力側外壁において、少なくとも一つの出口孔を備えた後縁室を有しており、前記出口孔はフィルム冷却孔であるのが好ましい。少なくとも一つの出口孔の大きさは、翼部分内部の交差孔の横断面積に合わせて調節されている。後縁領域内の出口孔、好ましくは後縁領域内のすべての個々の出口孔の横断面積は、後縁部に対して最も近くに設けられた、交差孔を有するウェブ内の、個々の交差孔、好ましくはすべての個々の交差孔の横断面積の約２０％〜約５５％の間であるように調節することができる。後縁領域内の出口孔すべての累積面積は、後縁部に対して最も近くに設けられた、交差孔を有するウェブ内の、交差孔すべての累積横断面積の約２０％〜約５５％の間であるように調節されているのがさらに好ましい。
【００２６】
翼部分内の少なくとも三つの中央空洞部は各々、フィルム冷却孔、あるいはフィルム冷却孔の列を備えており、これにより圧力側と吸引側で冷却回路から冷却媒体を出すことができるのが好ましい。長手方向に延びている列内部のこれらフィルム冷却孔の横断面積は、根元部分から先端部分への方向で一定であるのが好ましい。出口孔列はウェブの全長、あるいはウェブの本の一部にわたり延びていてもよい。
【００２７】
冷却回路の通路は、根元部分から先端部分まで、いわゆる蛇行状に延びており、少なくとも一つの中央空洞部、あるいは中央空洞部の各々において、空気は翼部分内への入口での空気の方向に対して逆の方向へ流れる。中央空洞部の少なくとも一つが導管を備えており、この導管は、冷却空気が前記導管を貫通でき、かつ冷却空気が到来する中央空洞部内での冷却空気の方向に対して逆の流れ方向を有するように、根元部分および／または先端部分の領域内で、タービン構成部品の、例えば長手方向軸線に対してほぼ垂直に、すなわち半径方向に対してほぼ垂直に配置されている場合に、このことを達成できる。導管は空気流が約１８０°だけその方向を変えるように向けられているように、すなわち空気流が半径方向で外側に向かう方向から、半径方向で内側へ向かう方向へと、その方向を変えるように形成されている。本発明の好ましい実施例によれば、第二中間室と後縁室は根元部分領域内でこのような導管により接続されており、これにより、第二中間室内で先端部分から根元部分へと、すなわち半径方向で内側に向かって流れる空気は、後縁室内において空気が根元部分から先端部分へと、すなわち半径方向で外側へ向かって流れるように方向を変える。
【００２８】
圧力側外壁から吸引側外壁まで測定された第一ウェブの長さは、横断面図の中央面に対して垂直に測定された場合、翼部分内部において、吸引側から圧力側までのおおよそ最大距離の約５０％〜約９０％、好ましくは約６０％〜約８０％の範囲である。
【００２９】
前縁室の少なくとも一つの側と接している、吸引側外壁および／または圧力側外壁の部分が、冷却空気を高温空気通路内へ排出するために、さらに少なくとも一つの出口孔、好ましくは長手方向に延びている少なくとも二つの出口孔の列を備えているとさらに有利である。前記出口孔はフィルム冷却孔であるのが好ましい。さらに少なくとも第二入口室および／または少なくとも別の中央空洞部が、吸引側外壁および／または圧力側外壁のその接している部分一つにおいて、一つの出口孔の列を備えているのが好ましい。
【００３０】
翼部分を製造するための使用される工程は、限定はされてないが、進歩した可溶性製造技術と従来のセラミックコア技術の両方を備えている。例えば、翼は少なくとも一つのＴ字型ウェブ断面と、少なくとも一つのＶ字型ウェブ断面と、複数のウェブおよび／または少なくとも一つのウェブと吸引側外壁および／または圧力側外壁の組合せを使用して製造することができる。
【００３１】
少なくとも一つの中央空洞部は、好ましくは流路の擾乱、偏向あるいは妨害に必要なリブあるいは他の構造の形式の、タービュレータとも呼ばれている少なくとも一つの乱流促進体を有する少なくとも一つの壁を備えているのが有利である。幾つかの、それどころか中央空洞部はすべて、一つ以上の壁、すなわち吸引側外壁および／または圧力側外壁に沿った少なくとも一つの乱流促進体を有しているのが好ましい。乱流促進体は、衝突孔を通って中央空洞部に入る冷却空気がリブ間で衝突するように配置されているのが好ましい。乱流促進体はタービン構成部品の長手方向軸線に対して垂直に配置されていて、中央空洞部内に延びているのが好ましい。すなわち乱流促進体のリブは、長手方向軸線に対して垂直に、言い換えればタービン構成部品の半径方向にほぼ垂直に、壁から中央空洞部内に延びているのが好ましい。乱流促進体すなわちタービュレータは、好ましくは第一入口室および／または第二入口室および／または後縁室内で、流れ方向に対して斜めに置かれていてもよい。それにより、空気は一致した交差孔および／または出口孔に誘導される。タービュレータあるいはそのリブは、台形であるのが好ましいが、対象であれ非対称であれ、その他の幾何学形状も可能である。タービュレータは、リブのようなタービュレータ構成部品がリブ間での一定の比率、および／または幅と高さの間での一定の比率、および／または隣接したタービュレータリブ間の間隔と幅の間での一定の比率、および／または隣接したタービュレータリブ間の間隔と高さの間での一定の比率を有しているのが好ましい。
【００３２】
本発明の他の実施例は従属請求項に述べてある。
【００３３】
添付の図面に本発明の好ましい実施例を示してある。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明による第一実施例による、タービン部品の縦方向軸線に対して垂直な、タービン構成部品の横断面図である。
【図２】説明することの目的のための、図１の翼部分１の様々な高さにおける横断面図の概略的重ね合わせによる本発明の一実施例に基づいたタービン構成部品の長手方向横断面図である。
【図３】長手方向軸線に対して垂直なタービン構成部品の横断面図であり、交差孔とウェブの角度は傾斜している。
【図４】長手方向軸線に対して垂直なタービン構成部品の横断面図であり、図５の断面Ａ−Ａと図６の断面Ｂ−Ｂに関する線を示してある。
【図５】ａ）は図４のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、ｂ）はａ）の孔の一つの拡大した横断面図を示す。
【図６】ａ）は図４のＢ−Ｂ線に沿った断面図であり、ｂ）はａ）の孔の一つの拡大した横断面図を示す。
【図７ａ】長手方向軸線に対して垂直な、本発明の第二実施例によるタービン構成部品の横断面図である。
【図７ｂ】図７ａのタービュレータの横断面図である。
【図８ａ】本発明の別の実施例によるタービュレータを備えた壁の概略平面図であり、タービュレータは流れ方向に対して垂直に配置されている。
【図８ｂ】本発明の別の実施例によるタービュレータを備えた壁の概略平面図であり、タービュレータは流れ方向に対してある角度の傾斜をもって配置されている。
【図８ｃ】本発明の別の実施例によるタービュレータを備えた壁の概略平面図であり、タービュレータは流れ方向に対してある角度の傾斜をもって配置されている。
【図８ｄ】本発明の別の実施例によるタービュレータを備えた壁の概略平面図であり、図８ａのＣ−Ｃ線を通る断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００３５】
本発明の好ましい実施例を説明する目的のためであるが、本発明の好ましい実施例を制限する目的のためではない図によれば、図１にはタービン構成部品２５の翼部分７、すなわちブレードあるいはベーンの横断面が示してある。タービン構成部品２５の長手方向軸線に対して平行に、すなわち半径方法に延びる平面２４は、図では実質的に翼部分７を吸引側半分７ｃと圧力側半分７ｄに分割して表わした。平面２４から吸引側外壁１３までの間隔は、図１の横断面図で測定した平面２４のいずれの点においても、平面２４から圧力側外壁１４までの間隔に等しい。
【００３６】
吸気側１０と圧力側１１を有する翼部分７は、湾曲した吸引側外壁１３と湾曲した圧力側外壁１４により構成されており、これらの外壁はタービン構成部品２５の前縁部８と後縁部９で互いに結合する。吸引側外壁１３は凸状に形成されており、圧力側外壁１４は高温ガス通路３６に向かって凹状に形成されている。前記外壁１３，１４は境界を定めており、従って中央空洞部を取囲む。この中央空洞部は第一の長手方向に延びている壁あるいはウェブ１５により、前縁領域７ａと後縁領域７ｂに分割されており、この第一のウェブは吸引側外壁を圧力側外壁と接続しており、これにより前縁室１が定義される。図１の実施例による前縁領域８を構成する前記前縁室１は、第一ウェブ１１により第一サイドと、前縁部８と隣接した吸引側外壁１３の部分により第二サイドと、そして前縁部８と隣接した圧力側外壁１４の部分により第三サイドと隣接している。前記第一ウェブ１５および／または他のウェブ１６〜１９は真直ぐであるのが好ましいが、例えば湾曲しているかあるいは捩れていてもよい。横断面図において、第二ウェブ１６と第一ウェブ１５は互いにＴの字を形成しており、第二ウェブ１６は吸引側外壁１３に基部を成す脚部を備え、第一ウェブ１５はＴの字の梁部を形成している。第一ウェブ１５の中央領域における第二ウェブとの接続により、第一ウェブ１５は二つのアームあるいはアーム部分１５ａ，１５ｂに分かれている。この二つの部分は吸引側アーム部分１５ａと圧力側アーム部分１５ｂとして定義されており、この二つの部分は第一ウェブが取り付けられている外壁１３，１４によって決まる。二つのアーム部分１５ａ，１５ｂは基本的に同じ長さａ１，ａ２であるかあるいは長さａ１：ａ２の割合が、約０．２５〜４．０、好ましくは０．５〜２．０の範囲の寸法で作られるのが好ましい。図１においてわかるように、第二ウェブ１６は圧力側外壁１４と接触しないが、一方の側では吸引側外壁１３の部分にだけ接触し、他方の側では第一ウェブ１５に接触する。図１に描かれた平面２４に対して、描かれた第一ウェブ１５は、前縁部８に向かってウェブの吸引側アーム部分１５ａと平面２４の間で測定される、約６０〜約１２０°、好ましくは約１００〜約１２０°の範囲内の角度γで配置されている。圧力側外壁１４から吸引側外壁１３まで測定された第一ウェブ１５の長さは、横断面図の中央面に対して垂直に測定された場合、翼部分７の内部の吸気側１０から圧力側１１の最大距離の約５０％〜約９０％、好ましくは約６０％〜約８０％の範囲内にある。
【００３７】
後縁領域７ｂの内側において、さらに空洞部は第一ウェブ１５の基本的に中央領域を吸引側外壁１３と接続している第二ウェブ１６を長手方法向に延ばすことにより分割されており、それによって第一入口室２は囲まれる。従って前記第一入口室２は、第一サイドでは前記第二ウェブ１６により、第二サイドでは第一ウェブ１５の吸引側アーム部分１５ａにより、そして第三サイドでは吸引側外壁１３の部分に接している。前記第二ウェブ１６は第一ウェブ１５から、約６０〜１００°、好ましくは７０〜９０°の角度δで配置されており、前記角度δは第一ウェブ１５、すなわち第一ウェブ１５の吸引側アーム部分１５ａと、吸引側外壁１３に面している第二ウェブ１６の片側の第二ウェブ１６の間で測定される。
【００３８】
図１によれば、さらに吸引側外壁１３を圧力側外壁１４に接続しているウェブ１７〜１９は、空洞部の後縁領域７ｂをさらに分割するために設けられている。第三ウェブ１７は第二入口室３を第一中間室４から分離しており、この第一中間室は前記第三ウェブ１７、圧力側外壁１４の部分、第四ウェブ１８および吸引側外壁１３の部分により区画されている。前記第四ウェブ１８は、吸引側外壁１３に対して鋭角μで配置されている。第五ウェブ１９を設けることにより、第二中間室５は第四ウェブ１８、圧力側外壁１４の部分、第五ウェブ１９および吸引側外壁１３の部分により囲まれている。第五ウェブ１９と後縁部９の間には後縁室６が設けられている。後縁室は後縁部９に隣接した圧力側外壁１４の部分、吸引側外壁１３の部分、そして同じく第五ウェブ１９により囲まれている。
【００３９】
図１の横断面図において、示した第三ウェブ１７は平面２４に対してほぼ垂直に、かつ基本的に第二ウェブ１６に対してほぼ平行に配置されているが、第四ウェブ１８と第五ウェブ１９は、平面２４に対してわずかに傾斜している。ここで第三ウェブ１７は第二ウェブ１６に対してほぼ平行に配置されており、第二ウェブ１６と第四ウェブ１８が図１の横断面図において互いに向かって傾斜するように、第四ウェブ１８は平面２４に対する第二ウェブ１６の傾斜とは反対の、平面２４に対する傾斜を有している。これとは別のバランスと角度は図３で見ることができる。
【００４０】
図１によれば、第三ウェブ１７と第四ウェブ１８は各々、二つの交差孔Ｈ３，Ｈ４およびＨ５，Ｈ６を備えており、これらの交差孔により冷却空気は一つの中央空洞部から隣接した中央空洞部へ流れることができる。横断面図において、第三ウェブ１７にある交差室は角度が付いている。言い換えると、交差孔の軸線はウェブ１７，１８の長手方向平面に対して垂直ではなく、交差孔Ｈ３，Ｈ４を流れる空気流が第一中間室４内で異なる方向に向くように配置されている。しかしながら第四ウェブ１８あるいは孔の列は各々、図１の横断面図で見た場合、前記交差孔Ｈ１，Ｈ２および／またはＨ５，Ｈ６を通過する空気が各々、ウェブ１５，１８を通って、二つの平行流となって相応した中央空洞部１，５内へ流入するように基本的に互いに平行に配置されている。
【００４１】
図１で見て取れるように、中央空洞部１〜６は囲まれているウェブ１５〜１９および／または外壁１３，１４の数と形状に依存して、様々な横断面形状であってもよい。ここで前縁室１と第一入口室２と後縁室６は、各々が三つのウェブ１５〜１９および／または壁１３，１４と境界を成すように横断面図が基本的に三角形である。二つの中間室４，５は基本的に台形であり、五つの異なるウェブおよび／または壁と巨魁を成す第二入口室３は基本的に横断面図が五つの角部を有している。
【００４２】
ウェブ１５〜１９および／または外壁１３，１４は、タービン構成部品の大きさと型に依存して変わってもよい。図１のタービン構成部品において、例えば第二ウェブ１６はウェブ１５よりも肉厚が大きい。このことはウェブおよび／または翼部分７の幾何図形的配列全体を支持する際の第二ウェブ１６の機能に関連して特に好ましい。さらに図１によれば、その他のウェブ１６〜１９は翼部分７の後縁部９に向かって肉厚が連続的に小さくなる。さらに肉厚はウェブ１５〜１９における交差孔の横断面積に依存してもよい。
【００４３】
交差孔Ｈ１，Ｈ２を備えた第一および第二ウェブのために、冷却媒体流が、通常前縁部８の領域から後縁部７の領域まで翼部分７の内側に向かうように、翼部分７内の中央空洞部１〜６はほとんど直列に配置されているが、空気の一部も入口室２，３から後縁部８に向かって案内される。
【００４４】
本発明による冷却回路２８において、冷却空気は根元部分２１から先端部分２２まで通常の流れ方向によりタービン構成部品２５の翼部分７の内部で流れる。しかしながら、例えば少なくとも一つの通路、例えば図２の通路５における、図２で示したような蛇行した冷却型システムにおいて、空気は先端部分２２から根元部分２１へと流れる。この目的で、図１による翼部分７は通常根元部分２１と先端部分２２の間で延びている六つの中央空洞部１〜６を有しており、そのうちの幾つかは（図２に示したように）根元部分２１に向かって開いている。図１の実施例によれば、例えば圧縮装置から来る冷却空気２９は第一入口室２と第二入口室３を通ってブレードあるいはベーン２５に入り、翼部分７内への入口流は入口矢印１２により描いてある。ブレードあるいはベーン内へ入った後、冷却空気は分散される。言い換えれば前縁部８と後縁部９に向かって案内される。描いた実施例によれば、第一入口室２からの冷却空気は前縁領域７ａ内に、すなわち少なくとも一つの交差孔Ｈ１を通って前縁室１内に、好ましくは第一ウェブ１５内の長手方向に延びている一列の交差孔内に向かう。第二入口室３に入る冷却空気は前縁部８および後縁部９の両方に向かう。第二入口室３から前縁部８の方向に向かう冷却空気は、少なくとも一つの交差孔Ｈ２、好ましくは第一ウェブ１内の長手方向に延びている一列の交差孔を通って前縁室１に入る。第二入口室３から後縁部９の方向に向かう冷却空気は、少なくとも一つの交差孔Ｈ３，Ｈ４、好ましくは第三ウェブ内の二列の交差孔を通って第一中間室４に入る。さらに、冷却空気は第一中間室４の後縁側を区画している第四ウェブ内の少なくとも二つの交差孔を通って第一中間室４から第二中間室５に入る。図１〜７の実施例における前記交差孔Ｈ１〜Ｈ６は、実際は長手方向に、すなわち半径方向に延びている衝突孔の列である。
【００４５】
第三ウェブ１７内の交差孔Ｈ３，Ｈ４の構造が角度を付されているために、第三ウェブ１７の第一列の交差孔Ｈ３を通過する冷却空気は、第一中間室４に接する吸引側外壁１３の部分の方向に向かうが、ウェブ１７の第二列の交差孔Ｈ４を通過する冷却空気は、反対側の、第一中間室４に接する圧力側外壁１４の部分の方向に向かう。第四ウェブ１８の第一列の交差孔Ｈ５と第二列の交差孔Ｈ６を通過する冷却空気は、基本的に平行な二つの空気流として、第二中間室５に接する吸引側外壁１３の部分の方向に向かう。
【００４６】
さらに図１に示した翼部分７は、外壁を貫通する排気出口Ｆ１〜Ｆ７を備えている。これらの排気出口すなわち出口孔はいわゆる翼表面におけるフィルム冷却孔であるのが好ましい。吸引側外壁１３と圧力側外壁１４はどちらもこのような出口孔を有している。図１に示した翼部分７によれば、前縁室１は冷却空気排気、すなわちフィルム冷却孔のためのこのような出口Ｆ４〜Ｆ７を備えており、これらのうち三つの出口Ｆ５〜Ｆ７は吸引側外壁１３を貫通する通路として設けられており、出口Ｆ４は圧力側外壁１４を貫通する通路として設けられている。第一入口室３と第一中間室４は各々、圧力側外壁１４を貫通する出口孔Ｆ３，Ｆ２を備えている。別の出口孔Ｆ１は圧力側外壁１４を貫通する通路として後縁部９に隣接して設けられている。前記後縁フィルム冷却孔（出口孔）Ｆ１を通過している冷却空気の流れは、後縁部９で平面２４に対してほぼ平行な方向を有していてもよく、あるいは先端部分２２に向かって半径方向でかつ上方に角度を付けられていてもよい。
【００４７】
図２はタービン構成部品２５、ここではブレードを示しており、このブレードは脚部２６と本発明の翼部分７を備えている。脚部２６は半径方向へのタービン空気流に役立つブレードプラットフォーム２７と好ましくはありつぎあるいは翼端を備えている（図６参照）。脚部２６は（図示していない）タービンロータディスクに取付いている。内部の蛇行した冷却回路２８は、直列接続された通常長手方向に延びている通路５，６を有しており、これらの通路は図１の横断面図では中央空洞部として形成されており、かつ以下中央空洞部と呼ぶ。
【００４８】
冷却空気は一般的にタービン構成部品２５の根元部分２１から先端部分２２へと流れ、翼部分７は、（図示していない）圧縮機端部出口から排出された冷却空気により供給されている。圧縮機から来る冷却空気は、隣接した長手方向通路あるいは中央空洞部２，３、すなわち第一入口室２と第二入口室３を通って翼部分７に入る。第一入口室２と第二入口室３から来る空気は、前縁室１内に向けられている。前縁室１から、排出空気は、出口孔Ｆ４〜Ｆ７、好ましくはフィルム冷却孔を通って、外壁１３，１４、すなわち翼部分７の吸引側外壁１３および／または圧力側外壁１４を通ってガス通路３６内に出ることができる。フィルム冷却孔に対して付加的あるいは代替的に、塵孔は先端部分２１に設けられていてもよい。一般的に冷却空気は、根元部分２１から先端部分２２へと中央空洞部間で流れると圧力損失をこうむりやすい。したがって、ウェブ１５〜１９間の交差孔Ｈ１〜Ｈ６は、圧力損失が先端部分分２４で翼部分７の中央空洞部間に向けられた空気の量に関して何の影響も持たないように状況に応じて寸法に合わせて作ることができる。
【００４９】
しかしながら第二入口室３からの空気は、上記のように前縁部８だけでなく後縁部９にも向けられている。前記空気流は第三ウェブ１７を貫通し、第一中間室４を通った後、空気流は第四ウェブ１８を通過して第二中間室５に入る。根元部分２１に向けて開放している第二中間室５において、空気は長手方向に、言い換えれば根元部分２１に向けて半径方向で内側に向けて（図２によれば下向きに）流れ、１８０°だけ曲げられて後縁室６に入り、それにより空気はその流れ方向を変え、翼部分７の先端部分２２に向けて上方に再び流れ、後縁室において後縁出口孔Ｆ１を通って、できればさらに、好ましくは先端部分２２だけでなく根元部分２１から先端部分２２までの道程に沿った、翼表面の外壁１３，１４の他のフィルム冷却孔Ｆ２〜Ｆ７を通って排出される。さらに空気の一部は、（図示していない）交差孔Ｈ３〜Ｈ７の列の根元部分を経由してブレードプラットフォーム２７から排出することもできる。
【００５０】
冷却空気は、好ましくはフィルム冷却孔である出口孔Ｆ１〜Ｆ７を通って翼部分を出ることができる。図２における矢印は空気流の方向を示す。ウェブ１５，１７，１８を横切る小さく曲がった矢印はウェブ１５，１７，１８にある交差孔Ｈ１〜Ｈ６を通る冷却空気流を示すが、外壁１３，１４を出る真直ぐな矢印は高温ガス通路３６に入る出口孔、すなわちフィルム冷却孔を示す。
【００５１】
通路、すなわち中央空洞部１〜６は、特に通路横断面積と通路アスペクト比（ｈ／ｗ）により所定の大きさに作られる。これらのパラメータは、交差孔Ｈ１〜Ｈ６の両端の圧力降下と中央空洞部１〜６に入る冷却質量流を定義する。中央空洞部１〜６の幾つかの高さｈと幅ｗは図３で定義されている。各通路に関する通路アスペクト比（ｈ／ｗ）大体以下のような比率を有する。中央空洞部１：ｈ１／ｗ１＝０．８〜１．２、中央空洞部２：ｈ２／ｗ２＝０．３〜０．５、中央空洞部３：ｈ３／ｗ３＝１．７〜２．２、中央空洞部４：ｈ４／ｗ４＝１．１〜１．６、中央空洞部５：ｈ５／ｗ５＝０．５〜１．０、中央空洞部６：ｈ６／ｗ６＝０．１〜０．３である。中央空洞部１〜６は特に、冷却空気が外部の高温ガス通路内への所定の圧力、所定の冷却質量流および所定の速度でもってフィルム冷却孔Ｆ１〜Ｆ７から排出できるように通路面積とアスペクト比により所定の大きさに作られる。幅ｗ１〜ｗ６は図３で示したように定義され、かつ一般的に中央空洞部１および４〜６のための中央長手方向平面２４に沿って測定される。高さｈ１〜ｈ６は図３で示したように定義され、かつ一般的に中央長手方向平面２４に沿って半分だけ、および四つ以上の壁を有する中央空洞部３，４，５にとっては相当する中央空洞部内で前記中央長手方向平面に対して垂直に測定される。三角形の中央空洞部１，２，６の場合、高さｈ１，ｈ２，ｈ６は一般的に中央長手方向平面２４にわたる一つの壁の最大投影長である。
【００５２】
さらに、交差孔Ｈ１〜Ｈ６を含むウェブ１５，１７，１８の肉厚は、隣接した壁の肉厚に従ってその寸法に合わせて作られるかあるいは調整される。壁厚に対するウェブの肉厚の比率は長手方向すなわち半径方向でのウェブ高さに沿って約０．８〜約１．３の範囲で変化し、かつブレード根元部分２１〜ブレード先端部分２２まで徐々にあるいは連続して減少するのが好ましい。
【００５３】
前述のように図に示した実施例によれば、交差孔Ｈ１〜Ｈ６は実際交差孔の列であり、交差孔はタービン構成部品２５あるいはウェブ１５，１７，１８の各々の長手方向において互いに重なって配置されている。二つの隣接した交差孔の間（二つの隣接した交差孔の二つの第一の端部間）の間隔ｐは、列の全長にわたりほぼ一定であるのが好ましい。交差孔Ｈ１〜Ｈ６の二つの列が一つのウェブ１５，１７，１８の中に配置されていると、二つの列の交差孔のどちらかは、タービン構成部品２５あるいはウェブ１５，１７，１８の長手方向軸線に沿って同じ高さで、あるいは互い違いに設けられていてもよい。交差孔はほぼ円筒形であるのが一般的であるが、交差孔の横断面形状は、例えば円形もしくは異方性であってもよい。異方性孔は横断面領域１１の第一主要軸と横断面領域１２の第二主要軸を有するように定義されている。交差孔の第一主要軸１１がタービン構成部品２５あるいはウェブ１５，１７，１８の長手方向軸線に対してほぼ平行であり、交差孔の
第二主要軸１２が前記長手方向軸線に対してほぼ垂直に配置されているように交差孔がウェブ内に配置されているのが好ましい。異方性孔の第一主要軸１１は異方性孔の第二主要軸１２とは等しくないのが好ましく、第一主要軸１１は第二主要軸１２よりも大きいのがさらに好ましい。
【００５４】
異方性の交差孔は約１．２から約２．５にわたる、交差孔の第二主要軸に対する第一主要軸の比率によって明確に大きさを合わせて作られ、その比率は約１．８〜２．２であるのが好ましい。通路を形成している衝突孔Ｈ１〜Ｈ６は、（図３の角度βで定義されているように）衝突壁２３の表面に対して約２５°から約４５°の間の角度βで並べられている。β１，β２およびβ５が図３に示してあるこの角度βは、吸引側外壁１３および／または圧力側外壁１４の内部壁表面での衝突効果が最小となるように、ブレードウェブ１５，１７，１８各々の半径方向長さに沿って変化する。特定の角度β１，β２およびβ５は図３での例のように示してあり、β１は第一交差孔Ｈ１、すなわち交差孔Ｈ１を流れる空気の流れ方向と吸引側外壁１３の間の角度であり、この吸引側外壁は前記第一交差孔Ｈ１を流れる空気流により衝突される。一方β２は第二交差孔Ｈ２、すなわち第二交差孔Ｈ２を流れる空気の流れ方向と圧力側外壁１４の間の角度として定義されており、この圧力側外壁は前記交差孔Ｈ２を通る流れにより衝突される。β５は第五交差孔Ｈ５、すなわち第五交差孔Ｈ５を流れる空気の流れ方向と吸引側外壁１３の間の角度として定義されており、この吸引側外壁は第五交差孔Ｈ５を通る空気流により衝突される。
【００５５】
好ましくは図５に示したように、交差孔Ｈ１〜Ｈ６は、孔直径ｄの約２．５から約３倍の範囲の間隔で、好ましくは孔直径ｄの約３倍の間隔でウェブ（図５の間隔ｐ）に沿って  半径方向に配置されており、円形の孔に関しては、異方的に形成された孔に対する長い軸１１に沿った孔の長さの約２．０から約４．０倍の範囲の間隔でウェブ（図５の間隔ｐ）に沿って半径方向に配置されている。
【００５６】
図５に示したように、前縁室１において交差孔Ｈ１およびＨ２の列は互いに互い違いに並んでいる。図６によれば、第一中間室４において交差孔Ｈ３，Ｈ４も各列において互いに互い違いに並んでいる。さらに第四ウェブ１８の交差孔Ｈ５の第一列の孔は第三ウェブ１７の交差孔Ｈ３の第一列の孔に対して互い違いに並んでおり、第四ウェブ１８の交差孔Ｈ６の第二列の孔は、第三ウェブ１７の交差孔Ｈ４の第二列の孔に対して互い違いに並んでいる。
【００５７】
隣接した凹面壁あるいは凸面壁に対して交差孔Ｈ１〜Ｈ６を有するウェブ１５，１７，１８の整列は、翼部分７の外壁１３，１４の内側表面での通路Ｈ１〜Ｈ６からの衝突冷却効果が最大となり、さらに通路領域とアスペクト比が保たれるように明確に定義される。図３において、第一ウェブ１５は約１５°〜約３０°の範囲のプル角度ε１を有している。ウェブ１５〜１９のプル角度ε１〜ε５は、図３の概略図に関してウェブ１５〜１９と垂直方向Ｖ１〜Ｖ５の間の角度として定義されている。前記垂直方向Ｖ１〜Ｖ５は、図３のプル角度ε１〜ε５の相対位置を明らかにする目的で図３に示してある。第二ウェブ１６において、プル角度ε２は約５５°〜約８０°の範囲にある。第三ウェブ１７において、プル角度ε３は約１０°〜約６０°の範囲にある。第四ウェブ１８において、プル角度ε４は約１０°〜約６０°の範囲にある。第五ウェブ１９において、プル角度ε５は約１０°〜約３０°の範囲にある。
【００５８】
図７ａからわかるように、図示した実施例において、中央空洞部１〜６はすべてタービュレータを備えた少なくとも一つの壁２３を有する。第一および第二中間室４，５と同じく前縁室１も図７ｂに示した実施例によるタービュレータ３１を有する。タービュレータ３１は吸引側外壁１３あるいは圧力側外壁１４において中央空洞部１〜６の内側に設けられている。矢印３３は対応する交差衝突孔Ｈ１〜Ｈ６から来る空気流を示す。交差衝突孔Ｈ１〜Ｈ６から来る空気流が二つのリブ３１ａの間で壁２３に衝突するように、交差衝突孔Ｈ１〜Ｈ６は配置されているのが好ましい。従って、タービュレータ３１あるいはリブ３１ａが各々、長手方向軸線に沿って交差衝突孔Ｈ１〜Ｈ６に対して互い違いのやり方法で配置されていると有利である。交差衝突孔Ｈ１〜Ｈ６から来る空気は、衝突壁表面２３からの熱伝達係数が著しく高まるようにこのようなタービュレータ３１上で、もしくはこのようなリブ３１ａの間の各々壁２３上で衝突すると言える。中央空洞部側３５でのタービュレータ３１の溝面３２に来る空気は、リブ３１ａの側壁に向かって横方向に偏向され、それにより中央空洞部１〜６内に再び向きを変え、すなわち旋回する。第一および第二中間室２，３と後縁室６のタービュレータ３１は、流れ方向に対してある角度を持って傾斜しており、空気の流れは、図２に示したように、中央空洞部２，３，６の内部で半径方向になっている。リブ３１ａは様々な幾何学形状、例えば円形、三角形、台形等であってもよい。
【００５９】
図８ａ〜８ｃは本発明の三つの実施例によるタービュレータ３１の配列を示しており、二つの隣り合ったタービュレータ要素だけ、すなわちリブ３１ａだけが示してある。図８ａによれば、タービュレータ３１は空気の流れ方向Ｄに対して基本的に垂直に配置されている。図８ｂの実施例において、タービュレータ３１もしくはタービュレータのリブ３１ａは各々、約５°〜約９０°の範囲である角度αで配置されていてもよく、例えば流れ方向に対して約４０°であってもよいが、図８ｃの実施例においては、タービュレータ３１は約０°〜約１３５°の範囲の角度αで配置されており、例えば流れ方向に対して約１４０°であってもよい。配置角度αは約４５°〜約１３５°の範囲にあるのが一般的である。
【００６０】
タービュレータ３１もしくはタービュレータのリブ３１ａは各々、空気流の一部に向けられ、少なくとも一つの交差孔、あるいは交差孔Ｈ１〜Ｈ６の列の一つ、もしくはフィルム冷却出口孔Ｆ１〜Ｆ７あるいはフィルム冷却出口孔の列に入る。例えば台形リブ３１ａの基部のようなタービュレータリブ３１ａの下側幅ｘ１は、図８ｄでは参照符号ｘ１で示してある。図８ａのＣ−Ｃ線を通る断面図を示す、図８ｄに図示した実施例によれば、上端部での台形リブ３１ａの幅は、参照符号ｘ２で示してあるが、その高さはｙとして示してある。第一リブの第一上端部から第二リブの第一上端部までの間隔、すなわち二つの隣接したリブ３１ａの二つの相応するか、あるいは同等な端部間の間隔はｚで示してある。傾斜した側、すなわち台形リブ３１ａの台形のシェルにより定義された角度θは、約１０°と約３５°の間で変化するのが好ましい。上側幅ｘ２に対する下側幅ｘ１の比率は約１．２５から約１．５５の範囲にあるのが好ましいが、リブ３１ａの高さｙに対する上側幅ｘ２の比率は約０．７から約１．３の範囲であるのが好ましく、リブ３１ａの高さｙに対する二つのリブ３１ａ間の間隔ｚの比率は、約５から約１２の範囲にあるのが好ましい。
【符号の説明】
【００６１】
１      前縁室
２      第一入口室
３      第三入口室
４      第一中間室
５      第二中間室
６      後縁室
７      翼部分
７ａ    前縁領域
７ｂ    後縁領域
７ｃ    吸引側半分
７ｄ    圧力側半分
８      前縁部
９      後縁部
１０    吸引側
１１    圧力側
１２    空気入口
１３    吸引側外壁
１４    圧力側外壁
１５    第一ウェブ
１５ａ  １５の吸引側アーム部分
１５ｂ  １５の圧力側アーム部分
１６    第二ウェブ
１７    第三ウェブ
１８    第四ウェブ
１９    第五ウェブ
２１    根元部分部分
２２    先端部分分
２３    衝突壁
２４    長手方向平面
２５    タービン構成部品
２６    脚部
２７    プラットフォーム
２８    冷却回路
２９    圧縮装置から来る冷却空気
３０    あり継
３１    乱流促進体、タービュレータ
３１ａ  リブ
３２    溝
３３    冷却空気衝突孔
３４    ２３の側に面する壁
３５    ２３の側に面する中央空洞部
３６    高温ガス通路
３７    導管
【００６２】
Ｄ          空気の流れ方向
Ｈ１〜Ｈ６  交差孔、衝突孔の列
Ｆ１〜Ｆ７  フィルム冷却出口孔
ａ１        １５ａの長さ
ａ２        １５ｂの長さ
ｄ          円形衝突孔の直径
ｈ          中央空洞部の高さ
ｗ          中央空洞部の幅
ｈ／ｗ      アスペクト比
ｌ１        孔の第一主軸
ｌ２        孔の第二主軸
ｘ１        孔の下側幅／基部幅
ｘ２        孔の上側幅
ｙ          ３１ａの高さ
ｚ          ３１ａの二つの対応する端部間の距離
α          ３１ａの配置角度
β          交差孔の角度
β１        吸引側外壁に対するＨ１の角度
β５        吸引側外壁に対するＨ５の角度
γ          １５と２４の間の角度
δ          １５と１６の間の角度
ε１〜ε５  １５〜１９のプル角度
μ          １４と１７の間の角度
θ          ３１ａのシェル角度
【図１】
0005383270.tif 000002
【図２】
0005383270.tif 000003
【図３】
0005383270.tif 000004
【図４】
0005383270.tif 000005
【図５】
0005383270.tif 000006
【図６】
0005383270.tif 000007
【図７ａ】
0005383270.tif 000008
【図７ｂ】
0005383270.tif 000009
【図８ａ】
0005383270.tif 000010
【図８ｂ】
0005383270.tif 000011
【図８ｃ】
0005383270.tif 000012
【図８ｄ】
0005383270.tif 000013