(57)【要約】【課題】翼形内の冷却通路を通る冷却媒体の所望の流れプロファイルを生じる翼形及び翼形の製造方法を提供する。【解決手段】  翼形は、正圧面と、正圧面に対向する負圧面と、正圧面及び負圧面間の翼形内のキャビティと、正圧面及び負圧面間のキャビティの下流の後縁とを含む。後縁を通る第１の組の冷却通路は、キャビティから後縁までの流体連通を提供する。第１の組の冷却通路における各々の冷却通路間の第１の仕切りは、後縁の正圧面から負圧面まで延在する。【選択図】図１
2014047787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
翼形であって、
ａ．正圧面と、
ｂ．前記正圧面に対向する負圧面と、
ｃ．前記正圧面及び前記負圧面間の前記翼形内のキャビティと、
ｄ．前記正圧面及び前記負圧面間の前記キャビティの下流の後縁と、
ｅ．前記キャビティから前記後縁までの流体連通を提供する、前記後縁を通る第１の組の冷却通路と、
ｆ．前記後縁の前記正圧面から前記負圧面まで延在する、前記第１の組の冷却通路における各々の冷却通路間の第１の仕切りとを備えている、
翼形。
【請求項２】
前記第１の組の冷却通路における各々の冷却通路間に複数の第１の仕切りを更に備えている、請求項１に記載の翼形。
【請求項３】
前記キャビティから前記後縁までの流体連通を提供する、前記後縁を通る第２の組の冷却通路を更に備え、前記第１の組の冷却通路は、前記第２の組の冷却通路よりも幅が広い、請求項１に記載の翼形。
【請求項４】
前記キャビティから前記後縁までの流体連通を提供する、前記後縁を通る第３の組の冷却通路を更に備え、前記第２の組の冷却通路は、前記第３の組の冷却通路よりも幅が広い、請求項３に記載の翼形。
【請求項５】
前記後縁の上流の前記第２の組の冷却通路における各々の冷却通路間に延在する第２の組のピンを更に備えている、請求項３に記載の翼形。
【請求項６】
前記第２の組のピンは、前記第２の組の冷却通路における各々の冷却通路内で軸方向に少しずつずらして配置される、請求項５に記載の翼形。
【請求項７】
前記後縁の前記正圧面から前記負圧面まで延在する、前記第２の組の冷却通路における各々の冷却通路間の第２の仕切りを更に備えている、請求項３に記載の翼形。
【請求項８】
各々の第１の仕切りは、各々の第２の仕切りよりも幅が広い、請求項７に記載の翼形。
【請求項９】
前記第１の組の冷却通路は軸方向にテーパーしている、請求項１に記載の翼形。
【請求項１０】
翼形であって、
ａ．正圧面と、
ｂ．前記正圧面に対向する負圧面と、
ｃ．前記正圧面及び前記負圧面間の前記翼形内のキャビティと、
ｄ．前記正圧面及び前記負圧面間の前記キャビティの下流の後縁と、
ｅ．前記キャビティから前記後縁までの流体連通を提供する、前記後縁を通る第１の組の冷却通路と、
ｆ．前記後縁の上流の前記第１の組の冷却通路における各々の冷却通路間に延在する第１の組のピンとを備えている、
翼形。
【請求項１１】
前記第１の組のピンは、前記第１の組の冷却通路における各々の冷却通路内で軸方向に少しずつずらして配置される、請求項１０に記載の翼形。
【請求項１２】
前記キャビティから前記後縁までの流体連通を提供する、前記後縁を通る第２の組の冷却通路を更に備え、前記第１の組の冷却通路は、前記第２の組の冷却通路よりも幅が広い、請求項１０に記載の翼形。
【請求項１３】
前記キャビティから前記後縁までの流体連通を提供する、前記後縁を通る第３の組の冷却通路を更に備え、前記第２の組の冷却通路は、前記第３の組の冷却通路よりも幅が広い、請求項１２に記載の翼形。
【請求項１４】
前記後縁の上流の前記第２の組の冷却通路における各々の冷却通路間に延在する第２の組のピンを更に備えている、請求項１２に記載の翼形。
【請求項１５】
前記後縁の前記正圧面から前記負圧面まで延在する、前記第２の組の冷却通路における各々の冷却通路間の第２の仕切りを更に備えている、請求項１２に記載の翼形。
【請求項１６】
前記第１の組の冷却通路は軸方向にテーパーしている、請求項１０に記載の翼形。
【請求項１７】
翼形であって、
ａ．正圧面と、
ｂ．前記正圧面に対向する負圧面と、
ｃ．前記正圧面及び前記負圧面間の前記翼形内のキャビティと、
ｄ．前記正圧面及び前記負圧面間の前記キャビティの下流の後縁と、
ｅ．前記キャビティから前記後縁までの流体連通を提供する、前記後縁を通る第１の組の冷却通路と、
ｆ．前記キャビティから前記後縁までの流体連通を提供する、前記後縁を通る第２の組の冷却通路であって、前記第１の組の冷却通路は前記第２の組の冷却通路よりも幅が広い、前記第２の組の冷却通路と、
ｇ．前記第１の組の冷却通路を通る流れを減少させるための第１の手段とを備えている、
翼形。
【請求項１８】
前記第２の組の冷却通路を通る流れを減らすための第２の手段を更に備えている、請求項１７に記載の翼形。
【請求項１９】
前記キャビティから前記後縁までの流体連通を提供する、前記後縁を通る第３の組の冷却通路を更に備え、前記第２の組の冷却通路は、前記第３の組の冷却通路よりも幅が広い、請求項１７に記載の翼形。
【請求項２０】
前記第１の組の冷却通路は軸方向にテーパーしている、請求項１７に記載の翼形。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、翼形及び翼形の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンは、工業及び商業運転において広く使用されている。電力を発生するために使用される一般的な商業用の蒸気又はガスタービンは、固定及び回転翼形の交互の段を含む。例えば、静翼は、タービンを囲むケーシングのような固定構成要素に取り付けられ、動翼は、タービンの中心線に沿って位置するロータに取り付けられる。圧縮された作動流体（例えば、蒸気、燃焼ガス、又は空気だがこれに限らない）がタービンを流れ、静翼が圧縮された作動流体を加速し、後段の動翼上に誘導して動翼に運動を与えることで、ロータを回転させて仕事を行う（即ち、推力を発生する）。
【０００３】
タービンの効率は、一般に、圧縮された作動流体の温度の上昇と共に増加する。しかしながら、タービン内の温度上昇が過大になると、タービンの翼形の寿命を縮め、ひいてはタービンに関連する修理、保守、及び停止期間を増やすことになる。そのため、翼形に対する冷却を行うために様々な設計及び方法が開発されている。例えば、冷却媒体を翼形内のキャビティに供給して、翼形から熱を対流的及び／又は伝導的に除去することができる。特定の実施形態では、冷却媒体はキャビティから出て翼形内の冷却通路を通って流れて、翼形の外面に対して膜冷却を行うことができる。
【０００４】
翼形内のキャビティ及び冷却通路は、一般にロストワックス法と呼ばれるインベストメント鋳造法を用いて製造することができる。ロストワックス法では、翼形内のキャビティを画定するためにセラミックコアを使用する。ワックスがセラミックコア上に塗布され、ワックス表面は翼形にとって望ましい曲率に成形される。次いで、ワックスで覆われたセラミックコアを液体セラミック溶液に繰り返し浸漬して、ワックス表面上にセラミックシェルを形成する。次いで、ワックスを加熱してセラミックコアとセラミックシェルの間からワックスを除去すると、セラミックコアとセラミックシェルの間に、翼形の鋳型としての役割を果たす空洞が形成される。次いで、溶融金属を鋳型に注入して翼形を形成する。金属が冷えて凝固した後、セラミックシェルを壊して取り除くと、ワックスの除去によって生じた空洞の形状になった金属がむき出しになる。次いで、セラミックコアを溶解して、キャビティ及び冷却通路を備えた翼形を製造する。
【０００５】
翼形を流れる冷却媒体の量を減らすために様々な努力が試みられている。例えば、冷却通路の寸法及び／又は幅を縮小することにより、冷却媒体への熱伝達を向上させると共に、翼形を流れる冷却媒体の量も減らすことができる。しかしながら、小さな冷却通路はそれに応じて小さな、セラミックコアからの突起を必要とし、これらの突起は鋳造プロセス中にダメージを受けやすい。特に、セラミックコアの両端付近の、セラミックコアからの突起は、鋳造中に折れやすい。小さな冷却通路をなおも提供しながらセラミックコアを強化しようという努力の一環として、セラミックコアからの突起を両端では大きく中央では狭くしてもよい。しかしながら、大きな突起はそれに応じて大きな冷却通路を通る冷却媒体流を不均一なものとし、翼形の中央の小さな冷却通路から十分な冷却媒体流を奪うことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第８０９６７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、翼形内の冷却通路を通る冷却媒体の所望の流れプロファイルを生じる翼形及び翼形の製造方法が有用であろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の態様及び利点は、以下の説明において後述するが、その説明から自明なものとすることができ、或いは本発明の実施により学ぶことができる。
【０００９】
本発明の一実施形態は、翼形であって、正圧面と、正圧面に対向する負圧面と、正圧面及び負圧面間の翼形内のキャビティと、正圧面及び負圧面間のキャビティの下流の後縁とを含む。後縁を通る第１の組の冷却通路は、キャビティから後縁までの流体連通を提供する。第１の組の冷却通路における各々の冷却通路間の第１の仕切りは、後縁の正圧面から負圧面まで延在する。
【００１０】
本発明の別の実施形態は、翼形であって、正圧面と、正圧面に対向する負圧面と、正圧面及び負圧面間の翼形内のキャビティと、正圧面及び負圧面間のキャビティの下流の後縁とを含む。後縁を通る第１の組の冷却通路は、キャビティから後縁までの流体連通を提供する。第１の組のピンは、後縁の上流の第１の組の冷却通路における各々の冷却通路間に延在する。
【００１１】
本発明はまた、翼形であって、正圧面と、正圧面に対向する負圧面と、正圧面及び負圧面間の翼形内のキャビティと、正圧面及び負圧面間のキャビティの下流の後縁とを有する翼形を含む。後縁を通る第１の組の冷却通路は、キャビティから後縁までの流体連通を提供する。後縁を通る第２の組の冷却通路は、キャビティから後縁までの流体連通を提供し、第１の組の冷却通路は第２の組の冷却通路よりも幅が広い。翼形は、第１の組の冷却通路を通る流れを減少させるための第１の手段を更に含む。
【００１２】
本明細書を精査することにより、当業者には、そのような実施形態の特徴及び態様並びにその他がより良好に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
添付図面を参照することを含む本明細書の残り部分において、当業者に対する本発明の最良の形態を含む本発明の完全且つ有効な開示をより具体的に説明する。
【図１】本発明の第１の実施形態に従った翼形の斜視図である。
【図２】図１に示す翼形を製造するためのコアの平面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に従った翼形の斜視図である。
【図４】図３に示す翼形を製造するためのコアの平面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に従った翼形の斜視図である。
【図６】図５に示す翼形を製造するためのコアの平面図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に従った翼形の斜視図である。
【図８】図７に示す翼形を製造するためのコアの平面図である。
【図９】図８に示すコア内の応力の例示的なグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、その１つ又はそれ以上の実施例を添付図面に示している本発明の現在の実施形態を詳細に参照することにする。詳細な説明では、図面における特徴を指すために数字表示又は文字表示を使用する。図面及び説明における同様又は類似の表示は、本発明の同様又は類似の部品を参照するのにも使用している。ここで使用しているように、「第１の」、「第２の」、及び「第３の」という用語は１つの構成要素と別の構成要素を区別するために互換性を持って使用することができ、個々の構成要素の位置又は重要性を意味することを意図していない。更に、「上流」及び「下流」という用語は、流体経路における構成要素の相対位置を指す。例えば、流体が構成要素Ａから構成要素Ｂへと流れる場合、構成要素Ａは構成要素Ｂの上流にある。反対に、構成要素Ｂが構成要素Ａからの流体流を受ける場合、構成要素Ｂは構成要素Ａの下流にある。
【００１５】
各々の実施例は、本発明を説明するために提示されるものであり、本発明を限定するものではない。実際に、本発明の技術的範囲又は技術的思想を逸脱することなく、本発明に修正及び変更を加えることができることは、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又は説明された特徴を、別の実施形態で使用し、更なる実施形態を得ることができる。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲及びそれらの同等物の技術的範囲にあるような、上述の修正及び変更を含むことを意図している。
【００１６】
本発明の様々な実施形態は、翼形及び翼形の製造方法を含む。翼形は、概して、凹曲率を有する正圧面と、凸曲率を有して正圧面に対向する負圧面と、正圧面及び負圧面間の翼形内のキャビティと、正圧面及び負圧面間のキャビティの下流の後縁とを含む。翼形は、後縁を通る１つ以上の組の冷却通路を更に含み、これらの冷却通路はキャビティから後縁までの流体連通を提供する。１つ以上の組の冷却通路は、冷却通路を通る流れを減らすための様々な手段を含んでよい。特定の実施形態では、例えば、手段として、後縁の一部の冷却通路間の１つ以上の仕切りが含まれる。他の特定の実施形態では、手段として、一部の冷却通路間に延在する１組のピンが含まれる。本発明の例示的実施形態は、概して、タービンに組み込まれた翼形に関連して説明されているが、特許請求の範囲において具体的に詳述しない限り、本発明の実施形態がタービンに限定されないことが、当業者には本明細書の教示から容易に理解されるであろう。
【００１７】
次に、図全体にわたって同一の数字が同じ要素を示す図面を参照すると、図１は、本発明の第１の実施形態に従った翼形１０の斜視図を提供する。図１に示すように、翼形１０は、概して、凹曲率を有する正圧面１２と、凸曲率を有して正圧面１２に対向する負圧面１４とを含む。正圧面１２及び負圧面１４は互いに離隔されて、正圧面１２及び負圧面１４間の翼形１０内にキャビティ１６を画定する。キャビティ１６は、冷却媒体が翼形１０内を流れて翼形１０から熱を除去するための蛇行経路を提供することができる。翼形１０は、正圧面１２及び負圧面１４間のキャビティ１６の下流の後縁１８と、キャビティ１６から後縁１８までの流体連通を提供する、後縁１８を通る複数の冷却通路２０とを更に含む。ここで使用しているように、「後縁」という用語は、翼形１０の最下流部分に限定されるのではなく、キャビティ１６の下流にある、正圧面１２及び／又は負圧面１４上の翼形１０の部分を含んでもよい。
【００１８】
冷却通路２０は、各々の組の冷却通路２０が異なる寸法、形状、及び／又は幅を有する、複数の組に配設してもよい。例えば、後縁１８の上部及び下部に位置する第１の組の冷却通路２２は、後縁１８の中央に位置する第２の組の冷却通路２４よりも大きな寸法及び／又は幅を有してもよい。図１に示す特定の実施形態では、例えば、第１の組の冷却通路２２は、後縁１８の上部の３つの冷却通路２０と、下部の３つの冷却通路２０とを含むことができる。図１に示すように、各々の冷却通路２０は軸方向にテーパーさせてもよく、第１の組の冷却通路２２における各々の冷却通路２０は、第２の組の冷却通路２４における各々の冷却通路２０の約３倍の大きさの寸法及び／又は幅を有してもよい。第１の組の冷却通路２２における冷却通路２０の数は１〜１０の間かそれ以上で変化してもよく、特許請求の範囲において具体的に詳述しない限り、本発明がいかなる組の冷却通路２２，２４のいかなる特定の数の冷却通路２０にも限定されないことが、当業者には本明細書の教示から容易に理解されるであろう。同様に、各組の冷却通路２０の間の寸法、及び／又は幅の差は、翼形１０の寸法や翼形１０内の異なる組の冷却通路２２，２４の数に応じて、約１．１倍〜１０倍かそれ以上の間で変化してもよく、特許請求の範囲において具体的に詳述しない限り、本発明は、特定の差の寸法及び／又は幅の冷却通路２０に限定されない。
【００１９】
第１及び第２の組の冷却通路２２，２４間の寸法、形状、及び／又は幅の差は、通常、後縁１８の長さに沿った冷却媒体流において望ましくない不均衡を生じさせることになる。具体的には、第１の組の冷却通路２２の寸法及び／又は幅が大きいと、第１の組の冷却通路２２を通って流れる冷却媒体が多くなり、場合によっては第２の組の冷却通路２４を通る冷却媒体流が不十分になる。この不均衡を減らすために、第１の組の冷却通路２２は、第１の組の冷却通路２２を通る流れを減らすための手段を更に含むことができる。図１に示す特定の実施形態では、例えば、この手段に使われる構造には、第１の組の冷却通路２２における各々の冷却通路２０間の第１の仕切り３０が含まれる。各々の第１の仕切り３０は、基本的に、後縁１８の正圧面１２から負圧面１４まで延在する、ポスト、タブ、スタブ、ピン、又は同様の構造である。そのため、各々の第１の仕切り３０は、第１の組の冷却通路２２における各々の冷却通路２０を通る冷却媒体流を部分的に遮断して、後縁１８の長さに沿った冷却媒体流の不均衡を減らすことができる。更に、第１の組の冷却通路２２を他の冷却通路２０以上にテーパーさせて、この不均衡を更にもっと減らすことができる。
【００２０】
図２は、図１に示す翼形１０を製造するのに使用することができるコア４０の平面図を提供する。図２に示すように、コア４０は蛇行部分４２を含み、この蛇行部分４２から複数の細長い分岐又は突起４４が延在している。蛇行部分４２は、概して、翼形１０内のキャビティ１６の寸法及び位置に対応し、突起４４は、概して、後縁１８を通る冷却通路２０の寸法及び位置に対応している。例えば、図２に示すように、突起４４は、コア４０の上部及び下部にある第１の組の突起４６にグループ化され、これらはコア４０の中央にある第２の組の突起４８における残りの突起４４の寸法及び／又は幅の約３倍である。更に、第１の組の突起４６は、タブ又はノッチ５０を含み、これらは、概して、図１に関して説明した第１の組の冷却通路２２における第１の仕切り３０の位置に対応している。第１の組の突起４６の寸法及び／又は幅が増大すると、その後の鋳造操作中の、突起４４のダメージに対する耐久性や抵抗力が向上する。
【００２１】
コア４０は、鋳造中にコア４０に必要とされる密接な配置を維持しつつ、鋳造材料（例えば、高合金金属）に伴う高温に耐える十分な強度を有する任意の材料から製造することができる。例えば、コア４０は、セラミック材料、セラミック複合材料、又はその他の適切な材料から鋳造することができる。鋳造又は別の方法で製造した後、レーザー、放電加工機、ドリル、ウォータージェット、又はその他の適切な装置を用いて、図２に示す蛇行部分４２、突起４４、及び／又はノッチ５０を精製又は形成することができる。次いで、コア４０を周知のようにロストワックス法に利用する。例えば、コア４０は、翼形１０にとって望ましい厚さ及び曲率に容易に成形されるワックス又はその他の適切な材料で被覆することができる。次いで、ワックスで覆われたコア４０を液体セラミック溶液に繰り返し浸漬して、ワックス表面上にセラミックシェルを形成する。次いで、ワックスを加熱してコア４０とセラミックシェルの間からワックスを除去すると、コア４０とセラミックシェルの間に、翼形１０の鋳型としての役割を果たす空洞が形成される。次いで、溶融金属を鋳型に注入して翼形１０を形成する。金属が冷えて凝固した後、セラミックシェルを壊して取り除くと、ワックスの除去によって生じた空洞の形状になった金属がむき出しになる。次いで、コア４０を溶解して、図１に示すキャビティ１６、冷却通路２０、及び第１の仕切り３０を備えた翼形１０を製造する。
【００２２】
図３は、本発明の第２の実施形態に従った翼形１０の斜視図を提供する。図３に示すように、翼形１０は、概して、図１に関して前述したように、正圧面１２、負圧面１４、キャビティ１６、後縁１８、及び冷却通路２０を含む。この特定の実施形態では、冷却通路２０は、各々の組の冷却通路２０が異なる寸法及び／又は幅を有する、第１、第２、及び第３の組の冷却通路２２，２４，２６に配設される。図３に示すように、例えば、第１の組の冷却通路２２は後縁１８の上部及び下部に位置する単一の冷却通路２０を含み、第２の組の冷却通路２４は第１の組の冷却通路２２における各々の冷却通路２０の隣に位置する単一の冷却通路２０を含み、第３の組の冷却通路２６は後縁１８の中央に位置する残りの冷却通路２０を含む。図３に示す特定の実施形態では、各々の冷却通路２０を軸方向にテーパーさせてもよい。第１の組の冷却通路２２における各々の冷却通路２０は、第３の組の冷却通路２６における各々の冷却通路２０の約５倍の大きさの寸法及び／又は幅を有してもよく、第２の組の冷却通路２４における各々の冷却通路２０は、第３の組の冷却通路２６における各々の冷却通路２０の約３倍の大きさの寸法及び／又は幅を有してもよい。第１及び第２の組の冷却通路２２，２４の冷却通路２０の数は１〜１０の間かそれ以上で変化してもよく、特許請求の範囲において具体的に詳述しない限り、本発明がいかなる組の冷却通路２２，２４，２６のいかなる特定の数の冷却通路２０にも限定されないことが、当業者には本明細書の教示から容易に理解されるであろう。同様に、各組の冷却通路２２，２４，２６の間の寸法、及び／又は幅の差は、翼形１０の寸法や翼形１０内の異なる組の冷却通路２２，２４，２６の数に応じて、約１．１倍〜１０倍かそれ以上の間で変化してもよく、特許請求の範囲において具体的に詳述しない限り、本発明は、特定の差の寸法、形状、及び／又は幅の冷却通路２０に限定されない。
【００２３】
第１、第２、及び第３の組の冷却通路２２，２４，２６間の寸法、形状、及び／又は幅の差は、通常、後縁１８の長さに沿った冷却媒体流において望ましくない不均衡を生じさせることになる。具体的には、第１及び第２の組の冷却通路２２，２４の寸法及び／又は幅が大きいと、第１及び第２の組の冷却通路２２，２４を通って流れる冷却媒体が多くなり、場合によっては第３の組の冷却通路２６を通る冷却媒体流が不十分になる。この不均衡を減らすために、第１及び／又は第２の組の冷却通路２２，２４は、各冷却通路２０を通る流れを減らすための手段を更に含むことができる。図３に示す特定の実施形態において、例えば、第１の組の冷却通路２２における手段に使われる構造には、第１の組の冷却通路２２における各々の冷却通路２０間の複数の第１の仕切り３０が含まれる。各々の第１の仕切り３０は、基本的に、後縁１８の正圧面１２から負圧面１４まで延在する、ポスト、タブ、スタブ、ピン、又は同様の構造である。そのため、複数の第１の仕切り３０は、第１の組の冷却通路２２における各々の冷却通路２０を通る冷却媒体流を部分的に遮断することができる。第２の組の冷却通路２４における手段に使われる構造には、同様に、第２の組の冷却通路２４における各々の冷却通路２０間の１つ以上の第２の仕切り３２が含まれる。第１及び第２の組の冷却通路２２，２４を通る流れを減らすための手段の組み合わせにより、後縁１８の長さに沿った冷却媒体流の不均衡が減る。更に、第１及び／又は第２の組の冷却通路２２，２４を第３の組の冷却通路２６以上にテーパーさせて、この不均衡を更にもっと減らすことができる。
【００２４】
図４は、図３に示す翼形１０を製造するのに使用することができるコア４０の平面図を提供する。図４に示すように、コア４０はここでもまた、図２に関して前述したように、蛇行部分４２、突起４４、及びノッチ５０を含むことができる。図４に示す特定の実施形態では、突起４４は、それぞれ、第１、第２、及び第３の組の冷却通路２２，２４，２６における冷却通路２０の位置及び寸法に対応する第１、第２、及び第３の組の突起４６，４８，４９に配設される。具体的には、第１の組の突起４６は、コア４０の上部及び下部の突起４４を含み、これらは第３の組の突起４９における突起４４の寸法及び／又は幅の約５倍である。同様に、第２の組の突起４８は、第１の組の突起４６に隣接する突起４４を含み、これらは第３の組の突起４９における突起４４の寸法及び／又は幅の約３倍である。最後に、第３の組の突起４９は、コア４０の中央に位置する。更に、第１及び第２の組の突起４６，４８は、タブ又はノッチ５０を含み、これらは、概して、図３に関して説明した第１及び第２の組の冷却通路２２，２４における第１及び第２の仕切り３０，３２の位置に対応している。第１及び第２の組の突起４６，４８の寸法及び／又は幅が増大すると、その後の鋳造操作中の、突起４４のダメージに対する耐久性や抵抗力が向上する。
【００２５】
図５は、本発明の第３の実施形態に従った翼形１０の斜視図を提供し、図６は、図５に示す翼形１０を製造するためのコア４０の平面図を提供する。図５及び６に示すように、翼形１０及びコア４０は、概して、図１〜４に示す実施形態に関して前述したのと同じ構成要素を含む。この特定の実施形態では、各々の冷却通路２０を軸方向にテーパーさせてもよい。第１の組の冷却通路２２における各々の冷却通路２０は、第３の組の冷却通路２６における各々の冷却通路２０の約４倍の大きさの寸法及び／又は幅を有してもよく、第２の組の冷却通路２４における各々の冷却通路２０は、第３の組の冷却通路２６における各々の冷却通路２０の約３倍の大きさの寸法及び／又は幅を有してもよい。第１及び第２の組の冷却通路２２，２４における冷却通路２０を通る流れを減らすための手段に使われる構造には、ここでもまた、図３に関して前述したように、第１及び第２の仕切り３０，３２が含まれる。しかしながら、図５に示す特定の実施形態では、各々の第１の仕切り３０は各々の第２の仕切り３２よりも幅が広い。具体的には、各々の第１の仕切り３０は、特定の実施形態にもよるが、各々の第２の仕切り３２よりも約１．１〜５倍かそれ以上幅が広くてもよい。そのため、幅広の第１の仕切り３０を第１の組の冷却通路２２における幅広の冷却通路２０と組み合わせて、後縁１８の長さに沿った冷却媒体流の不均衡を減らすことができる。更に、第１及び／又は第２の組の冷却通路２２，２４を第３の組の冷却通路２６以上にテーパーさせて、この不均衡を更にもっと減らすことができる。
【００２６】
図６に最も明瞭に示されているように、第１の組の突起４６は、コア４０の上部及び下部の突起４４を含み、これらは第３の組の突起４９における突起４４の寸法及び／又は幅の約４倍であり、第２の組の突起４８は、第３の組の突起４９における突起４４の寸法及び／又は幅の約３倍である。第１及び第２の組の突起４６，４８の寸法及び／又は幅が増大すると、その後の鋳造操作中の、突起４４のダメージに対する耐久性や抵抗力が向上する。
【００２７】
図７は、本発明の第４の実施形態に従った翼形１０の斜視図を提供し、図８は、図７に示す翼形１０を製造するためのコア４０の平面図を提供する。具体的には、翼形１０は、概して、図１に関して前述したように、正圧面１２、負圧面１４、キャビティ１６、後縁１８、及び冷却通路２０を含む。この特定の実施形態では、第１の組の冷却通路２２は、後縁１８の上部及び下部に２つの冷却通路２０を含み、第２の組の冷却通路２４は、後縁１８の中央に位置する冷却通路２０を含む。各々の冷却通路２０を軸方向にテーパーさせてもよく、第１の組の冷却通路２２における各々の冷却通路２０は、第２の組の冷却通路２４における各々の冷却通路２０の約３倍の大きさの寸法及び／又は幅を有してもよい。第１の組の冷却通路２２における冷却通路２０を通る流れを減らすための手段に使われる構造には、後縁１８の上流の第１の組の冷却通路２２における各々の冷却通路２０間に延在する第１の組のピン６０が含まれる。ピン６０は、冷却通路２０を通る冷却媒体流を阻害して、第１の組の冷却通路２２を通って流れる冷却媒体の量を減らすと共に、翼形１０と冷却媒体の間の熱交換も向上させることができる。図７に示す特定の実施形態で示すように、１つ以上のピン６０を冷却通路２０内で軸方向に少しずつずらして配列して、更に熱交換を向上させ、冷却通路２０を通る冷却媒体流を制御することができる。そのため、第１の組のピン６０を第１の組の冷却通路２２における幅広の冷却通路２０と組み合わせて、後縁１８の長さに沿った冷却媒体流の不均衡を減らすことができる。更に、第１の組の冷却通路２２を第２の組の冷却通路２４以上にテーパーさせて、この不均衡を更にもっと減らすことができる。また更なる実施形態において、図３及び５に示す第２の組の冷却通路２４を通る流れを減らすための手段には、後縁１８の上流の第２の組の冷却通路２４における各々の冷却通路２０内の第２の組のピンが含まれ、この代替構造の更なる図示は必要ないことが、当業者には本明細書の教示から容易に理解されるであろう。
【００２８】
図８で最も明瞭に示されているように、コア４０はここでもまた、図２に関して前述したように、蛇行部分４２及び突起４４を含むことができる。図８に示す特定の実施形態では、突起４４は、第１及び第２の組の突起４６，４８に配設され、これらはそれぞれ、第１及び第２の組の冷却通路２２，２４における冷却通路２０の位置及び寸法に対応している。具体的には、第１の組の突起４６は、コア４０の上部及び下部の２つの突起４４を含み、これらは第２の組の突起４８における突起４４の寸法及び／又は幅の約３倍である。更に、第１の組の突起４６は、図７に関して説明した第１の組の冷却通路２２における第１の組のピン６０の位置に略対応する複数の孔６２を含む。第１の組の突起４６の寸法及び／又は幅が増大すると、その後の鋳造操作中の、突起４４のダメージに対する耐久性や抵抗力が向上する。
【００２９】
図９は、図８に示すコア４０内の応力の例示的なグラフを提供する。具体的には、水平軸は、ピン６０が有る場合と無い場合の突起４４の幅の割合を表し、垂直軸は、ピン６０が有る場合と無い場合の突起にかかる応力の割合を表す。図９に示すように、突起４４の幅を２倍にし、突起にピン６０を追加することにより、突起４４のそばを横切る応力が５０％以上低下する。図８に示す特定の実施形態に関しては、第１の組の突起４６における突起４４が第２の組の突起４８における突起４４よりも約３倍の大きさ及び／又は幅であるが、第１の組の突起４６における突起４４を横切る応力は、第２の組の突起４８における突起４４を横切る応力の２０％未満と計算される。
【００３０】
本明細書は、実施例を使用して、最良の形態を含む本発明を開示し、更にあらゆる装置又はシステムを製作且つ使用すること及びあらゆる組み込まれた方法を実行することを含む本発明の実施を当業者が行うのを可能にする。本発明の特許性がある技術的範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者が想到するその他の実施例を含むことができる。そのようなその他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言と相違しない構造的要素を有する場合、又はそれらが特許請求の範囲の文言と本質的でない相違を有する同等な構造的要素を含む場合には、特許請求の範囲の技術的範囲内に属することになるものとする。
【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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【外国語明細書】
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