(57)【要約】【課題】  本発明は、ガスタービンエンジン内でのフィルム冷却に関する。【解決手段】  ガスタービンエンジン内の壁（３２）は、それを貫通して延びる複合シェブロンフィルム冷却孔（３８）の列を有する内面及び外面（３４、３６）を含む。シェブロン孔（３８）は、壁内面（３４）における入口（４０）と壁外面（３６）におけるシェブロン出口（４２）との間で縦方向及び横方向の両方向に発散する。そして、シェブロン孔（３８）の各々が、内面における入口で始まりかつそれらの間に共通のリッジ（５０）を有する一対のウイングトラフ（４８）で終わる円筒形入口ボア（４４）を含む。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合シェブロンフィルム冷却孔（３８）の列を有する対向する内面及び外面（３４、３６）を含み、
前記複合シェブロンフィルム冷却孔（３８）が、前記内面及び外面を貫通して縦方向に延びかつ前記内面（３４）における入口（４０）と前記外面（３６）におけるシェブロン出口（４２）との間で縦方向及び横方向の両方向に発散し、
前記シェブロン孔（３８）の各々が、前記内面における入口で始まりかつそれらの間に共通のリッジ（５０）を有する一対のウイングトラフ（４８）で終わる円筒形入口ボア（４４）を含む、
ガスタービンエンジン壁（３２）。
【請求項２】
前記入口ボア（４４）が、前記内面及び外面（３４、３６）間で傾斜し、
前記ウイングトラフ（４８）が、前記入口ボア（４４）と前記外面（３６）との間で縦方向にかつ前記リッジ（５０）に沿って横方向に発散し、
前記シェブロン出口（４２）の横方向幅が、前記リッジの深さが減少するにつれて該リッジに沿って縦方向に増大して、前記シェブロン孔を通って流れる冷却空気の最少の流れ剥離で拡散を最大にする、
請求項１記載の壁。
【請求項３】
前記ボア（４４）が、前記外面（３６）の下方で終わり、
前記トラフ（４８）の深さが、前記リッジ（５０）に沿って前記ボア（４４）から前記シェブロン出口（４２）まで減少して、前記壁外面（３６）に連続する、
請求項２記載の壁。
【請求項４】
前記トラフ（４８）が、前記ボア（４４）と前記壁外面（３６）との間で前記リッジ（５０）から発散する、請求項３記載の壁。
【請求項５】
前記リッジ（５０）が、前記ウイングトラフ（４８）間で横方向に三角形であり、かつ前記入口ボア（４４）と前記外面（３６）との間で縦方向に直線状である、請求項４記載の壁。
【請求項６】
前記リッジ（５６）が、前記ウイングトラフ（４８）間で横方向に平坦である、請求項４記載の壁。
【請求項７】
前記平坦なリッジ（５６）が、前記入口ボア（４４）と前記外面（３６）との間で三角形である、請求項６記載の壁。
【請求項８】
前記リッジ（６２）が、前記ウイングトラフ（４８）間で横方向に凸状である、請求項４記載の壁。
【請求項９】
前記凸状リッジ（６２）が、前記入口ボア（４４）と前記壁外面（３６）との間で横方向に発散している、請求項８記載の壁。
【請求項１０】
前記リッジ（６２）が、横方向に円弧状の後縁に沿って前記外面（３６）と同一面に連続する、請求項９記載の壁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、総括的にはガスタービンエンジンに関し、より具体的には、ガスタービンエンジン内でのフィルム冷却に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンでは、空気は、圧縮機内で加圧されかつ燃焼器内で燃料と混合されて、高温燃焼ガスを発生する。高圧タービン（ＨＰＴ）はガスからエネルギーを取り出して圧縮機に動力を供給し、また低圧タービン（ＬＰＴ）はガスからエネルギーを取り出して、ターボファン式航空機エンジン用途におけるファンに動力を供給し、或いは船舶及び産業用途における外部シャフトに動力を供給する。
【０００３】
エンジン効率は燃焼ガスの温度に従って増大するが、燃焼ガスはその流路に沿った様々な構成部品を加熱し、このことにより次に、エンジンの長い寿命を得るためにそれらの構成部品を冷却することが必要になる。高温燃焼ガスに曝される流路構成部品は、圧縮機から空気を抽気することによって冷却されるが、抽気した空気は燃焼過程で使用されないので、空気を抽気することはそれに対応してエンジン効率を低下させる。
【０００４】
従って、ガスタービンエンジン冷却技術は、成熟しており、高温流路の様々な構成部品内の冷却回路及び特徴形状における僅かな違いについての多数の特許を含む。
【０００５】
例えば、燃焼器は、運転時に冷却を必要とする半径方向外側及び内側ライナを含む。タービンノズルは、同様に冷却を必要とする、外側及び内側バンド間に支持した中空のベーンを含む。タービンロータブレードは中空であり、一般的にその中に冷却回路を含み、ブレードは、同様に冷却を必要とするタービンシュラウドによって囲まれる。高温燃焼ガスは、これもまたライニングを施されかつ適当に冷却することができる排気口を通して吐出される。
【０００６】
全てのこれらの例示的なガスタービンエンジン構成部品では、一般的に高強度超合金金属の薄い金属壁を用いて、該構成部品を冷却する必要性を最小にしながら、その耐久性を高めるようにしている。エンジン内のそれらの対応する環境におけるこれらの個々の構成部品に合わせて、様々な冷却回路及び特徴形状を調整しているが、これらの全ての構成部品は一般的に、共通してフィルム冷却孔の列を含む。
【０００７】
典型的なフィルム冷却孔は、運転時に壁の外面に沿って冷却空気のフィルムを吐出して外面上を流れる高温燃焼ガスに対する断熱を行うように、加熱壁を貫通して浅い角度で傾斜した円筒形のボアになっている。フィルムは、流れ剥離を招きフィルム冷却効力を低下させることになるその望ましくないブローオフを生じる可能性を最小するために、壁外面上に浅い角度で吐出される。
【０００８】
さらに、フィルム冷却孔は一般的に、全体として外面上に広い面積の冷却空気ブランケットを形成するような接近した間隔の孔の列として配置される。
【０００９】
しかしながら、フィルム冷却境界層の全表面到達範囲を得るのに必要な孔が多くなればなるほど、空気もまた多く必要になり、従って、エンジン効率を低下させることになる。
【００１０】
従って、フィルム冷却孔自体の技術には、可能な限り広く横方向に分散した状態での流れ付着を維持するようにそれらの効力を向上させるための、それらの孔の様々な形態の細かな細部に関する無数の特許が存在する。例えば、単純な円筒形フィルム冷却ボアの吐出端部は、加圧空気が出口から吐出される時に該加圧空気を拡散させるために、冷却される壁の外面に向かって発散させることができる。拡散は、加圧冷却空気の高い速度を低下させて次にその圧力を増大させる空気力学的メカニズムである。
【００１１】
典型的なフィルム冷却孔の拡散出口は、冷却空気の吐出速度を低下させて、望ましくない流れ剥離がない状態で吐出フィルム冷却空気の良好な流れ付着を保証するようにする。また、それに対応して、拡散出口の横方向幅により、フィルムの横方向流れ到達範囲が増大する。
【００１２】
しかしながら、フィルム冷却孔における拡散は、望ましくない流れ剥離を防止するために、拡散出口の発散半角による基準限界値を有する。例えば、拡散角は一般的に、望ましくないフィルム剥離を招くことになる吐出冷却空気の過膨張を防止するために、拡散出口の各側面について約１０度に制限される。
【特許文献１】特開平０２−１９２８９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従って、吐出フィルム冷却空気の良好な流れ付着を維持しながら増大したフィルム到達範囲を有する改良したフィルム冷却孔を得ることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
ガスタービンエンジン内の壁は、それを貫通して延びる複合シェブロンフィルム冷却孔の列を有する内面及び外面を含む。シェブロン孔は、壁内面における入口と壁外面におけるシェブロン出口との間で縦方向及び横方向の両方向に発散する。
【００１５】
好ましくかつ例示的な実施形態に従って、添付の図面に関連して行った以下の詳細な記載において、本発明を本発明のさらなる目的及び利点と共により具体的に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１に概略的に示すのは、縦方向すなわち軸方向中心軸線１２について軸対称であるガスタービンエンジン１０である。エンジンは、直列流れ連通状態で、ファン１４、多段軸流圧縮機１６及びアニュラ型燃焼器１８を含み、高圧タービン（ＨＰＴ）及び低圧タービン（ＬＰＴ）がアニュラ型燃焼器１８に続く。
【００１７】
ＨＰＴは、内側及び外側バンド内に支持された中空のステータベーンの列を有するタービンノズル２０を含む。第１段タービン２２が第１段タービンノズルに続き、第１段タービン２２は、支持ロータディスクから半径方向外向きに延びかつ環状のタービンシュラウドによって囲まれた中空のロータブレードの列を含む。
【００１８】
低圧タービン（ＬＰＴ）２４が高圧タービンの後に続き、低圧タービン（ＬＰＴ）２４は、エンジン設計次第で内部冷却回路を含む場合と含まない場合とがある付加的なノズル及びロータブレードを含む。排気口ライナ２６が、低圧タービンに続く。
【００１９】
運転時に、環境空気２８は、ファン１４によって加圧され、該空気の下方部分は付加的な加圧のために圧縮機１６に流入し、一方、外側部分は、ファン出口から吐出されてターボファン式エンジン用途では推進力をもたらす。圧縮機内で加圧された空気は、燃焼器内で燃料と混合されて高温燃焼ガス３０を発生する。燃焼ガスは、様々なタービンブレード段を通って流れ、これらタービンブレード段が、運転時に燃焼ガスからエネルギーを取り出して圧縮機及びファンに動力を供給する。
【００２０】
図１に示す例示的なターボファン式エンジン１０は、任意の従来型の構成及び作動を有することが可能であるが、改良したフィルム冷却を導入するために本明細書中に述べたように変更される。高温燃焼ガス３０による加熱を受ける上に開示した様々なエンジン構成部品の任意の１つ又はそれ以上は、運転時に圧縮機１６から加圧空気の一部分を抽気することによって適当に冷却されることができる。
【００２１】
この点に関して、冷却を必要とするそれらの加熱構成部品のいずれか１つは薄い金属壁３２を含むことになり、フィルム冷却を利用することができるエンジンの様々な構成部品を代表するものとして、その一部分を図１に示す。
【００２２】
薄い壁３２は一般的に、ガスタービンエンジンの運転中に高温燃焼ガス３０からの加熱により受ける高温において高い強度を有する、コバルト基材料のような従来型の超合金金属で形成される。
【００２３】
流路構成部品すなわち壁３２は、図１にはその一部を平面図で、また図２には横方向断面図で示しており、対向する内壁面及び外壁面３４、３６を含む。壁の内面又は内寄り面は、任意の従来の方法で圧縮機から抽気した空気を受ける、構成部品内に設けられた適当な冷却回路の外側境界を形成する。外面３６は、運転時に高温燃焼ガス３０に曝され、適当なフィルム冷却保護を必要とする。
【００２４】
図１及び図２に示す例示的な構成部品壁３２は、その中で様々なフィルム冷却孔の形態を利用する典型的な実施例として、内側又は外側燃焼器ライナ、タービンノズルベーン、タービンノズルバンド、タービンロータブレード、タービンシュラウド又は排気口ライナの形態とすることができる。
【００２５】
しかしながら、図１及び図２は、構成部品の適用可能なスパンに沿って適当な列の形態で配置されたフィルム冷却孔３８の新規な形態を示す。フィルム冷却孔３８は、それらの複合シェブロンすなわちデルタ構成によって特有のもとして識別される。
【００２６】
より具体的には、図２〜図４に、シェブロン孔３８の例示的な１つをより詳細に示しており、このシェブロン孔３８は、壁を貫通して縦方向に延び、内面３４に同一面に配置された入口４０と外面３６に同一面に配置されたシェブロン出口４２との間で、孔に沿って縦方向及び孔の幅にわたって横方向の両方向に発散する。
【００２７】
シェブロン孔３８の各々は、その入口端部から出口端部までほぼ一定の流れ面積を有する好ましくは円筒形の入口ボア４４を含む。図２に示すように、入口ボアは、縦方向すなわち軸方向中心軸線４６を有し、またボアは、一般的に互いに平行であるその内面又は外面に対して壁を貫通する浅い傾斜角Ａで傾斜している。例えば、入口ボアの傾斜角Ａは、典型的な傾斜フィルム冷却孔に対して用いられる、例えば約２０度〜４５度のような傾斜角として従来通りにすることができるる。
【００２８】
図２及び図３に示す入口ボア４４は、その出口端部において、周囲の壁外面３６に向かって外向きに開いた一対のシェブロン或いはウイング（ｗｉｎｇ）トラフ又は凹部４８の形態で終わる。図２〜図４に示すような２つのトラフ４８は、好ましくはボア出口の中心に位置する共通のアペックスすなわちリッジ（ｒｉｄｇｅ）５０を有する。
【００２９】
上述のように、シェブロン孔の入口ボア４４は、壁内面３４から適当な浅い傾斜角Ａで傾斜しており、該壁内面に沿って、入口ボア４４は、運転時に壁を冷却するために圧縮機から加圧空気２８を受ける。図２に示すように、ウイングトラフ４８は、中心リッジ５０の傾斜角Ｂと各トラフの底面の傾斜角Ｃとの差によって表したように、入口ボア４４の吐出端部と壁外面３６との間で同様に縦方向に発散する。
【００３０】
さらに、２つのトラフ４８はまた、図３に示すように、トラフの横方向幅Ｅが共通のリッジ５０に沿って軸方向に増大するので、該トラフの外寄り端縁間の開先角Ｄだけ横方向にも発散する。
【００３１】
最初に図２に示すように、入口ボア４４は、壁外面３６の下方に位置するその出口で終わり、そこでシェブロン出口４２が始まる。２つのトラフ４８は次に、図４に示すようにリッジ５０に沿ってボア４４からシェブロン出口４２までその深さＦが減少して、壁外面３６に同一面に連続する。
【００３２】
図２及び図４に共に最も良く示すように、２つのトラフ４８は、それらの深さが傾斜角Ｂ、Ｃの差のためにリッジの軸方向長さにわたって増大した状態で、共通のリッジ５０から発散する。入口ボア４４の公称傾斜角Ａは、約２０度〜４５度とすることができ、一方、リッジ５０の傾斜角Ｂは、適当にそれよりも小さくて、リッジが、入口ボア４４よりもさらに浅い吐出角で外面３６と交差するようになる。また、トラフ４８の谷部すなわち底部の傾斜角Ｃは、リッジの傾斜角Ｂよりもさらに小さくて、シェブロン出口の後縁に沿ってさらに浅い吐出角で壁外面３６と交差するようになる。
【００３３】
図３及び図４は、それらの特有の複式三角形構成によるフィルム冷却孔の複合デルタすなわちシェブロン構成を示す。図３では、２つのシェブロンすなわちウイングトラフ４８は、共通の入口ボア４４から横方向に発散し、かつそれらの後縁に沿ってほぼ三角形すなわちシェブロン構成を有する。図４では、２つのトラフ４８は、それらの間の共通のリッジ５０よりも壁内に深く延びて、それらの間の共通のリッジのさらに別の三角形構成すなわち共通のリッジの両側に２つの三角形トラフを形成する。
【００３４】
全体として図２〜図４に示すように、シェブロン出口４２は、外面からのリッジの深さＦが減少すると、中心リッジ５０に沿って縦方向にその横方向幅Ｅが増大する。トラフ４８及び中心リッジ５０の傾斜が異なることを、シェブロン出口４２の横方向幅Ｅを増大させるように有利に用いて、運転時にシェブロン孔を通って流れる冷却空気の流れ剥離が最小又は全くない状態で吐出冷却空気の拡散を最大にすることができる。
【００３５】
図３に示す２つのトラフ４８の各外寄り端縁の発散における半角Ｄ／２は、交互のトラフ４８及びそれらの間の中心リッジ５０によるその後縁におけるシェブロン出口の全体幅Ｅの大きな増大を得ながら、約１０度の基準拡散限界値の範囲内にすることができる。
【００３６】
例えば、シェブロン孔３８は、典型的な拡散孔の方式で壁外面に沿って入口ボア４４からそれらのシェブロン出口４２まで流れ面積が増大して、該シェブロン孔の流れ面積が、介在するリッジ５０によって中断された各出口の２つの三角形トラフ４８に沿って分布するようにすることができる。従って、吐出フィルム冷却空気は、両方のトラフ４８に沿ってかつ共通のリッジ５０上を強制的に流され、トラフの浅い凹部内部で保護され、流れがトラフに沿って吐出されて壁の外面に沿って吐出されたとき燃焼ガスに合流する。このように吐出される冷却空気は、トラフが壁外面と連続する該トラフのより浅い傾斜角Ｃの付加的な利点を享受する。
【００３７】
このように、冷却空気が２つのトラフの増大する幅に沿って横方向に広がり、出口の長い後縁に沿って大きな幅のフィルム冷却層を形成するので、入口ボア４４を通して吐出される加圧冷却空気噴流の最大の拡散をシェブロン出口４２において得ることができる。フィルム冷却到達範囲の大きな増大は、シェブロン出口の横方向幅Ｅの増大と、入口ボア４４の最初の傾斜角Ａよりも小さいより浅い吐出角Ｂ、Ｃで壁外面に接する吐出フィルム冷却空気の流れ付着の改善とによって得ることができる。
【００３８】
図３に示す例示的な実施形態では、リッジ５０は、２つのトラフ４８が外面で終わる位置の前方又は上流の壁外面３６で終わる。このＶ字形構成は、壁の外側から見たとき、横方向幅でのシェブロン出口４２のシェブロンすなわちデルタ形状を際だたせる。さらに、リッジ５０は、入口ボアと外面３６との間で縦方向に直線状であるのが好ましく、或いは必要に応じて、他の形状を有することができる。
【００３９】
図４に示すように、中心リッジ５０は、２つの外寄りウイングトラフ４８間で横方向に深さが三角形であるのが好ましく、またそれらのウイングトラフ４８は、共通のリッジ５０に沿って縦方向に対称であるのが好ましい。この構成では、共通のリッジ５０は、横断面図で三角形であると同時に２つの外側トラフ４８の内寄り面と一致するその２つの側面に沿っても三角形であり、外側トラフ４８の外寄り面は同様に三角形である。
【００４０】
２つのトラフ４８の様々な面及びそれらの間の共通のリッジ５０は、この例示的な実施形態では全て比較的平坦であり、かつそれらの間の適当な円弧形フィレットにおいて互いに結合される。内寄り面は、リッジ５０に沿って横方向に傾斜しており、一方、外寄り面は、壁外面３６に対して垂直であるか又は傾斜している。
【００４１】
例えば、図５は、図２〜図４に示すシェブロン孔３８の複雑な３−Ｄ形状を加工するように特別に構成された放電加工（ＥＤＭ）電極５２を示す。電極は、図２に示す入口ボア４４の所望の直径に加工する円筒形ステムを含み、この円筒形ステムは、開先角Ｄで発散しかつ図４に示す２つのＶ字形ウイングトラフ４８及び三角形リッジ５０を形成するＷ字形下面を有する矩形の基端部とほぼ同軸に配置される。次に、入口ボアの浅い傾斜角Ａで壁３２を貫通して電極５２を単に挿入することによって、必要な多くのフィルム冷却孔の各々について単一の製造工程で、図２〜図４に示すボア及び得られた複雑な複式シェブロン出口４２を壁内に形成することができる。
【００４２】
図６及び図７は、元のシェブロン孔に類似しているが、２つのウイングトラフ４８間で高さが横方向に平坦に切頭されたリッジ５６を含む、符号５４で表した複合シェブロンフィルム冷却孔の別の形態を示す。
【００４３】
上で開示した図４の実施形態では、２つのトラフ４８の外寄り壁は、外面３６に対して垂直すなわち法線方向であり、リッジ５０は、２つのトラフ４８の２つの底平面を対応して形成する２つの三角形平面によって形成される。図６及び図７では、図４の三角形リッジ５０は、その高さが切頭されて、シェブロン出口の３平面構成を対応して形成する切頭リッジ５６を形成する。
【００４４】
図６に示すように、２つの三角形トラフ４８を分離する平坦なリッジ５６は、入口ボア４４とその下流すなわち外面３６における後縁との間でそれ自体が三角形である。このように、平坦なリッジ５６は、壁の外面の下方に陥凹され、壁の外面に到達する前にその中で吐出冷却空気が拡散することができる付加的な面積を形成する。
【００４５】
図７に示す平坦なリッジ５６は、図２に示した傾斜角と同じ適当な浅い傾斜角Ｂを有し、２つのトラフ４８の底面は同様に図２に示すようなより浅い傾斜角Ｃを有することができる。従って、吐出冷却空気は、複合シェブロン出口の幅及び深さに沿って拡散され、かつ幅において横方向に分布され、吐出冷却空気がシェブロン出口の後縁を越えて壁の外面に流れたときに、良好な流れ付着状態になる。
【００４６】
図８は、図６及び図７に示すシェブロン孔５４を加工するように特別に構成されたＥＤＭ電極５８の形態を示す。この場合も、電極５８は、円筒形入口ボア４４を加工するための円筒形ステムを含み、次に開先角Ｄを有する発散矩形基部が続き、基部は、平坦なリッジ５６と２つの垂直な外寄り壁を有する２つの隣接する三角形トラフ４８とを加工するための３平面下面を有する。
【００４７】
図９及び図１０は、リッジ６２の深さが、２つのウイングトラフ４８間で横方向外向きに凸状であるシェブロンフィルム冷却孔６０の別の実施形態を示す。
【００４８】
この実施形態では、凸状リッジ６２は、円弧状であり、輪郭がほぼ三角形であり、かつ入口ボア４４とその下流端部の外面３６との接合部との間で下流方向に発散する。
【００４９】
リッジ６２の後縁は、シェブロン出口の横方向の円弧状下流端部に沿って外面３６に同一面に連続し、凸状後縁は入口孔に向かって上流方向に湾曲する。
【００５０】
先行する２つの実施形態と同様に、図９及び図１０に示す複合シェブロンフィルム冷却孔６０の湾曲した形態もまた、シェブロン出口が傾斜角Ａとは異なって傾斜した状態で入口ボア４４から後方に発散するので、図２に示す複合傾斜角Ｂ、Ｃの利点をやはり享受する。
【００５１】
図１１は、図９及び図１０に示す湾曲シェブロンフィルム冷却孔を加工するように特別に構成された対応するＥＤＭ電極６４を示す。電極は、浅い傾斜角Ａで壁３２を貫通して対応する円筒形入口ボア４４を加工するように構成された円筒形ステムを含む。電極の基端部は、それらの間の開先角Ｄで発散した対向する凸状側面を有し、基端部の下面はこの実施形態における相補形の凸状リッジ６２を加工するための凹状面を含む。凸状側面は、２つのトラフ４８の相補形の凹状側面を形成する。
【００５２】
図５、図８及び図１１に示す３つのＥＤＭ電極５２、５８、６４は、一端部における円筒形入口ステムと反対側端部における円錐形出口コーンとのそれらの同軸整列の形態が類似していることに注目されたい。それらの出口コーンは、断面がほぼ矩形であるが、図５の実施形態の下面内には２つの三角形平面を、図８の実施形態の下面内には３つの三角形平面を、また図１１の実施形態では凹状下面を含むように適当に変更されている。
【００５３】
３つの全ての電極の側壁は、開先角Ｄで同様に発散させることができ、図５及び図８の実施形態の側壁は、ほぼ直線状又は平坦であるが、一方、図１１の実施形態の側壁は円弧状又は凸状である。
【００５４】
次に３つの電極は、浅い傾斜角Ａで対応する薄い壁３２を貫通して押進められ、上で開示した３つの複合シェブロンフィルム冷却孔３８、５４、６０の対応する対称形の実施形態を形成する。これに代えて、３つの電極は、１つの平面における角度Ａと直交平面における別の浅い傾斜角とを含む複合傾斜角で壁を貫通して押進めることができる。この場合には、得られたシェブロン出口は、非対称形になることになる。
【００５５】
３つの電極の両端部を同軸に整列させることにより、図３、図６及び図９に示す幾つかのシェブロン出口を対応する円筒形入口ボア４４から縦方向外向きにかつ該円筒形入口ボア４４とほぼ同軸に付加的に発散させることが可能になる。これらの実施形態におけるシェブロン出口は、複合傾斜角Ｂ、Ｃのために下流方向後方方向に発散するだけでなく、この出口はまた、例えば図３に示すように入口ボア４４から下流方向に幅が増大するので、該入口ボア４４と同軸で横方向に発散するのが好ましい。
【００５６】
上で開示した幾つかの実施形態における複合シェブロン出口のこの複雑な３−Ｄ構成により、冷却空気の対応する噴流がフィルム冷却孔を通して該噴流によって保護される薄い壁の外面上に吐出されるときに、流れ付着を維持しながら対応する流れ拡散によるフィルム到達範囲を最大にするように該複合シェブロン出口の異なる部分を調整することが可能になる。上で開示した３つの基本的な実施形態では、２つのウイングトラフ４８間に介在するリッジは、２つのウイングトラフに対する対応する下部境界を形成する、三角形から切頭形、さらに凸面形までの異なる構成を有する。
【００５７】
２つのウイングトラフの外寄り境界は、壁外面とほぼ垂直すなわち法線方向とすることができるか、或いは特別の設計用途のための必要に応じて円弧状又は傾斜させることができるトラフの側壁によって形成される。
【００５８】
さらに、各シェブロン出口の前縁部分はまた、入口ボア４４の出口端部から下流方向に発散するのが好ましいが、別の実施形態では、前縁部分は入口ボア自体の幅に一致するように幅をより狭くすることができる。
【００５９】
複合シェブロン孔のこれらの様々な実施形態では、シェブロン出口の下流端部の対応する幅Ｅによりフィルム到達範囲が大きく増大することを利用して、構成部品冷却の効率をさらに高め、それに対応してエンジンの効率を向上させることができる。
【００６０】
例えば、図１は、特定の構成部品壁３２の関連したスパンに沿って同一直線上に配置した例示的なシェブロン孔３８の列を示す。各シェブロン出口４２は、従来型のフィルム冷却孔と比較して増大した幅を有することができるので、スパンに沿って必要となる孔の数は少なくなり、そのことにより、対応してフィルム冷却孔の総合流量が減少する。
【００６１】
図６は、一対の列のシェブロン孔５４をスパンにわたって共通の壁３２に沿って互いに千鳥配列することができる別の実施形態を示す。シェブロン出口４２のシェブロンすなわちデルタ構成により、フィルム冷却孔到達範囲内で壁のスパンに沿って横方向に連続した冷却空気のフィルムを促進するように該シェブロン出口を都合良くオーバラップさせることが可能になる。このように、個々のシェブロン出口から吐出された冷却空気は、横方向にオーバラップしかつ孔の列から吐出された集合フィルム冷却層の横方向の連続性を高めることができる。
【００６２】
上述のように、シェブロンフィルム冷却孔のこれらの様々な例示的な実施形態は、一般的にフィルム冷却孔を用いるガスタービンエンジンの任意の構成部品内で使用することができる。複合シェブロン孔出口は、対応するＥＤＭ電極を用いて容易に製造されて、孔出口に新たな拡散性能を導入し、吐出冷却空気噴流のフィルム到達範囲及び流れ付着を向上させるようになる。
【００６３】
本明細書では本発明の好ましくかつ例示的な実施形態であると考えられるものを説明してきたが、当業者には本明細書の教示から本発明の他の変更形態が明らかになるはずであり、従って、全てのそのような変更形態が本発明の技術思想及び技術的範囲内に属するものとして特許請求の範囲内で保護されることが望まれる。
【００６４】
特許請求の範囲に記載した参照符号は、本発明の技術的範囲を狭めるのではなくそれらを容易に理解するためのものである。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】各々が例示的な実施形態による複合シェブロンフィルム冷却孔の列によって冷却される加熱壁を含む、様々な構成部品を有する例示的なガスタービンエンジンの概略図。
【図２】線２−２に沿って取った、図１に示すシェブロン孔の１つを通る横断面図。
【図３】線３−３に沿って取った、図２に示す傾斜したシェブロン孔の平面図。
【図４】線４−４に沿って取った、図３に示すシェブロン出口を通る横方向断面図。
【図５】図１〜図４に示すシェブロン孔を形成するために用いる放電加工（ＥＤＭ）電極の概略図。
【図６】別の実施形態によるシェブロン孔の列の、図３と同様の平面図。
【図７】線７−７に沿って取った、図６に示すシェブロン出口を通る横断面図。
【図８】図６及び図７に示すシェブロン孔を形成するためのＥＤＭ電極の、図５と同様の概略図。
【図９】別の実施形態によるシェブロン孔の、図３と同様の平面図。
【図１０】線１０−１０に沿って取った、図９に示すシェブロン出口の、図４と同様の横方向断面図。
【図１１】図９及び図１０に示すシェブロン孔を形成するための別のＥＤＭ電極の、図５と同様の概略図。
【符号の説明】
【００６６】
２８  環境空気
３０  高温燃焼ガス
３４  壁内面
３６  壁外面
３８  シェブロン孔
４０  入口
４２  シェブロン出口
４４  入口ボア
４８  トラフ
５０  リッジ
Ａ  入口ボアの傾斜角
Ｂ  リッジの傾斜角
Ｃ  トラフの底面の傾斜角
【図１】
2006009785.tif 000003
【図２】
2006009785.tif 000004
【図３】
2006009785.tif 000005
【図４】
2006009785.tif 000006
【図５】
2006009785.tif 000007
【図６】
2006009785.tif 000008
【図７】
2006009785.tif 000009
【図８】
2006009785.tif 000010
【図９】
2006009785.tif 000011
【図１０】
2006009785.tif 000012
【図１１】
2006009785.tif 000013
【外国語明細書】
2006009785000001.pdf