(57)【要約】【課題】内部中空スペース（１０）および壁を含む機械部品（１）であり、壁が中空スペースを制限する機械部品を提供する。【解決手段】機械部品は、第１の方向に沿って壁の内側に延びる第１のチャネル（３１）と、壁の内側に延び、内部中空スペース（１０）および第１のチャネル（３１）と流体連通して設けられ、給送チャネルとして機能することを意図される第２のチャネル（３２）と、をさらに含む。第１のチャネルの断面寸法は、給送チャネルの断面寸法よりも大きく、給送チャネルは、第１のチャネルの中に接線方向に接合するように配置される。第３のチャネル（３３ａ）は、壁の内側に延び、第１のチャネル（３１）と流体連通する。第３のチャネルは、壁の表面（１１）に少なくとも実質的に平行に、壁の広がりの少なくとも一部分に沿って第２の方向に、壁の内側に延び、壁近くの冷却チャネルとして機能することを意図される。【選択図】図１
2019019820.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部中空スペース（１０）および壁を含む機械部品（１）であって、前記壁が前記中空スペースを制限し、前記機械部品（１）は、
第１の方向に沿って、および、前記第１の方向における前記壁の広がりの少なくとも一部分に沿って、前記壁の内側に延びる第１のチャネル（３１）と、
前記壁の内側に延び、前記内部中空スペース（１０）および前記第１のチャネル（３１）と流体連通して設けられ、給送チャネルとして機能することを意図される第２のチャネル（３２）であって、
前記第１のチャネル（３１）の断面寸法が、前記給送チャネルの断面寸法よりも大きく、前記給送チャネルが、前記第１のチャネル（３１）の中に接線方向に接合するように配置される、第２のチャネル（３２）と、
前記壁の内側に延び、前記第１のチャネル（３１）と流体連通する第３のチャネル（３３ａ）と
をさらに含み、
前記第２のチャネル（３２）および／または前記第３のチャネル（３３ａ）のうちの少なくとも一方は、前記壁の内側に、前記壁の表面（１１）に少なくとも実質的に平行に、前記壁の広がりの少なくとも一部分に沿って第２の方向に延び、壁近くの冷却チャネルとして機能することを意図されることを特徴とする、機械部品（１）。
【請求項２】
前記壁の表面は、前記部品の外側表面（１１、１２）を構成することを特徴とする、請求項１記載の機械部品（１）。
【請求項３】
前記第３のチャネル（３３ａ、３３ｂ）が少なくとも実質的に平行に延びる前記表面は、前記部品の外側表面であることを特徴とする、請求項１または２記載の機械部品（１）。
【請求項４】
前記壁近くの冷却チャネルが前記壁の内側で前記壁の前記表面（１１、１２）に少なくとも実質的に平行に延びる長さは、前記壁近くの冷却チャネルの水力直径の少なくとも１０倍であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項記載の機械部品（１）。
【請求項５】
第４のチャネル（３４）は、前記壁の内側で少なくとも実質的に前記第１の方向に延び、前記第４のチャネル（３４）は、前記第４のチャネル（３４）の中に接線方向に接合する入口を通して、前記第３のチャネル（３３ａ、３３ｂ）と流体連通し、特に、前記第４のチャネル（３４）の断面寸法は、前記入口の断面寸法よりも大きいことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項記載の機械部品（１）。
【請求項６】
前記第４のチャネル（３４）が前記部品（１）の外部と流体連通するように、前記第４のチャネル（３４）から前記外側表面（１２）に延びる放出チャネル（３５）が設けられることを特徴とする、請求項５記載の機械部品（１）。
【請求項７】
前記第１のチャネル（３１）は、その長さ方向の向きにおけるその軸端部で閉じられることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項記載の機械部品（１）。
【請求項８】
前記第１のチャネル（３１）の長手方向の広がりに沿って、複数の、少なくとも２つの給送チャネル（３２）は、前記第１のチャネル（３１）の中に接合し、および／または、少なくとも２つの第３のチャネル（３３ａ、３３ｂ）は、前記第１のチャネル（３１）と流体連通して設けられることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか１項記載の機械部品（１）。
【請求項９】
前記部品（１）は、流体流の中に配置されるべきプロファイルを備えるように意図され、成形され、前記第１のチャネル（３１）は、淀み点（１３）の意図した位置に少なくとも実質的に位置することを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか１項記載の機械部品（１）。
【請求項１０】
前記機械部品（１）は、ターボエンジンブレード部材、エーロフォイル、および、エーロフォイルの前縁部材のうちの１つであり、圧力側輪郭（１１）と、吸引側輪郭（１２）と、それらの間に設けられる淀み点（１３）とを含むエーロフォイルプロファイルの少なくとも一部分を呈し、前記チャネル（３１、３２、３３ａ、３３ｂ、３４、３５）は、前記エーロフォイルの壁の内側に設けられ、前記第１のチャネル（３１）は、少なくとも実質的に前記エーロフォイルのスパン方向（ｒ）に沿って延びることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれか１項記載の機械部品（１）。
【請求項１１】
少なくとも１つの第３のチャネル（３３ａ）は、前記第１のチャネル（３１）から前記エーロフォイルプロファイルの前記圧力側輪郭（１１）の前記壁の内側に延びることを特徴とする、請求項１０記載の機械部品（１）。
【請求項１２】
第４のチャネル（３４）をさらに含み、前記第４のチャネル（３４）は、少なくとも実質的に前記エーロフォイルのスパン方向（ｒ）に沿って延び、前記第４のチャネル（３４）は、接線方向に接合する流入チャネルを通して前記第３のチャネル（３３ａ）と流体連通することを特徴とする、請求項１１記載の機械部品（１）。
【請求項１３】
前記機械部品（１）は、エーロフォイルの前縁部材であり、前記機械部品（１）は、前記前縁部材をエーロフォイルボディに取り付けるためのインターフェース（１４）を含むことを特徴とする、請求項１０乃至１２のいずれか１項記載の機械部品（１）。
【請求項１４】
基部、エーロフォイルボディ、およびエーロフォイル前縁部材（１）を含むターボエンジンブレード部材であって、前記エーロフォイル前縁部材（１）は、請求項１乃至１３のいずれか１項に開示されるような別個に製造された機械部品であり、前記エーロフォイルボディに取り付けられ、さらに、前記内側中空スペース（１０）の開放端部は、前記基部の方を向き、前記基部のアパーチャと流体連通することを特徴とする、ターボエンジンブレード部材。
【請求項１５】
機械部品（１）を冷却するための方法であって、
第１のチャネル（３１）を前記部品（１）の壁の内側に設けることと、
第２のチャネル（３２）を通して前記第１のチャネル（３１）の中に冷却剤給送流（１３１）を接線方向に給送し、したがって、前記第１のチャネル（３１）の内側に渦流れ（１３２）を発生させることと、
前記第１のチャネル（３１）から第３のチャネル（３３ａ）の中に冷却剤を放出することと、を含み、
前記第２のチャネル（３２）および前記第３のチャネル（３３ａ）のうちの少なくとも一方は、前記壁の内側で前記壁の熱的に負荷を加えられる表面（１１）の下を走り、したがって、前記給送流れ（１３１）および前記第１のチャネル（３１）から放出された前記流れのうちの少なくとも一方は、前記それぞれのチャネルの内側で壁近くの冷却剤流れ（１３３）として機能する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、機械部品に関する。本開示は、ターボエンジンブレード部材にも関する。
【背景技術】
【０００２】
多種多様な技術的な用途では、機械部品は、高温に暴露され、したがって、部品の冷却を必要とする。例としては、限定ではないが、炉の中、例えば燃焼ガスなどの高温流体の中、および高温流体流の中に設けられる部品があり得る。例えば、ガスタービンエンジンの燃焼チャンバおよび高温ガス経路の中またはその周りに設けられる部品は、冷却を必要とする。
【０００３】
冷却剤の効果的な使用は、特に、使用する冷却剤が圧縮機から抜き出される作動流体である場合に、ガスタービンエンジンの効果的な動作にとって１つのキー要因である。冷却効率に影響を及ぼす要因は、部品の材料と冷却剤との間の熱交換である。米国特許第６，９３２，５７３号は、この範囲で、サイクロン冷却と呼ばれ得る、ターボエンジンエーロフォイルの後縁の冷却システムを開示している。幾つかのサイクロン冷却チャネルは、後縁の内側に設けられ、エーロフォイルのスパン方向に沿って延びる。「スパン方向」という用語は、エーロフォイルに関連して、「スパン幅の広がる方向に沿った」ものとして理解されるべきである。給送チャネルは、エーロフォイルの周りの作動流体流の方向に沿って最上流に配設される第１のサイクロンチャネルの中に接線方向に接合する。冷却剤がサイクロンチャネルに接線方向において入ることが理由で、冷却剤は、サイクロンチャネルの中でサイクロン流を生成し、したがって、後縁材料と冷却剤との間の熱伝導を向上させる。第１のサイクロンチャネルからの冷却剤は、下流の次のサイクロンチャネルの中に接線方向に接合するチャネルを通して放出される。最下流のサイクロンチャネルは、後縁の下流位置で冷却剤を放出する。複数のサイクロンチャネルが、ストリーム方向に段階式に後縁体積内に設けられるということができる。サイクロンチャネル間の流体連通は、後縁体積内に設けられる。したがって、米国特許第６，９３２，５７３号の教示によれば、複数のサイクロン冷却チャネルが、エーロフォイル後縁の体積内に設けられるということができる。サイクロン冷却チャネル間の流体連通は、後縁体積内に同じく設けられる連通チャネルを通して設けられる。部品の壁の冷却は、壁の表面から達成される。
【０００４】
さらに、機械部品の内側の効果的な冷却および温度不整合の最小化は、高温レベルでの熱取り込みにさらされる機械部品の寿命を向上させるために重要である。温度不整合に影響を及ぼす１つの要因は、部品の異なる位置における冷却剤温度の分布である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一態様では、部品は、動作中に冷却流体が部品の材料の効果的な冷却を達成するように開示されるものとする。別の態様では、冷却剤の効果的な使用が実現されるものとする。
【０００６】
これらの目標は、請求項１に記載した主題によって成し遂げられる。
【０００７】
開示した主題のさらなる効果および利点については、明示的に述べたか否かにかかわらず、下記に提供する開示に照らして明らかになるであろう。
【０００８】
したがって、内部中空スペースおよび壁を含む機械部品であって、壁が中空スペースを制限する機械部品が開示される。ある特定の実施形態では、壁の少なくとも一部分は、部品の外側表面を提供し得る。機械部品は、第１の方向に沿って、および第１の方向の壁の広がりの少なくとも一部分に沿って、壁の内側に延びる第１のチャネルをさらに含む。第２のチャネルは、壁の内側に延び、内部中空スペースおよび第１のチャネルと流体連通して設けられる。一態様では、第２のチャネルは、斜めに、より詳細には、第１のチャネルに対して垂直に走っている。第１のチャネルの断面寸法は、給送チャネルの断面寸法よりも大きく、特定の実施形態では、給送チャネルの断面寸法の少なくとも２倍大きい。断面寸法は、チャネルの軸に垂直なチャネルを横切って測定した寸法でとすることができ、または、ある特定の例では水力直径とすることができる。任意の断面のチャネルの水力直径ＤＨは、
ＤＨ＝４＊Ａ／Ｐ
として定義され、ここで、Ａは、チャネルの断面積を示し、Ｐは、いわゆる濡れ縁を示す。第２のチャネルは、給送チャネルとして機能することが意図され、また、そう呼ばれることがあり、この第２のチャネルを通して、冷却剤は、動作中に第１のチャネルの中に接線方向に流れ込む。給送チャネルは、第１のチャネルの中に接線方向に接合するように配置される。給送チャネルが第１のチャネルの中に接線方向に接合する点で、給送チャネルを通して第１のチャネルに入る流体は、第１のチャネルの内側でサイクロンまたは渦流れを生成する。したがって、第１のチャネルは、サイクロンチャネルまたは第１のサイクロンチャネルとみなされることがあり、また、そう呼ばれ得る。したがって、流体は、第１のチャネルを囲む材料に強く接触し、流体と囲む材料との間の熱交換が大きく向上する。流体は、例えば、熱的に負荷を加えられる部品を冷却することを意図された冷却剤とし得る。第３のチャネルは、壁の内側に延び、第１のチャネルと流体連通する。第２のチャネルおよび／または第３のチャネルのうちの少なくとも一方は、壁の内側に、壁の表面に少なくとも実質的に平行に、壁の広がりの少なくとも一部分に沿って第２の方向に延び、壁近くの冷却チャネルとして機能することを意図されており、また、そう呼ばれ得る。
【０００９】
本開示の枠組みの範囲内では、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」の使用は、単一であることを何ら規定せず、指定した部材または特徴の複数の存在を除外するものでもないことが留意される。したがって、「少なくとも１つ」または「１つまたは複数の」という意味で読み取るべきである。
【００１０】
動作では、例えば、冷却剤は、中空スペースに供給され得る。中空スペースから、冷却剤は、給送チャネルを通して第１のチャネルに入り得、第３のチャネルを通して第１のチャネルから出て、そこからは適切な様式で放出されるか、または冷却目的のためにさらに使用され得る。
【００１１】
したがって、一態様では、熱的に負荷を加えられる機械部品を冷却するための方法も開示される。冷却剤は、部品の壁に設けられた第１のチャネルの中に給送される。本方法は、サイクロン軸が少なくとも実質的に第１のチャネルの軸と揃えられる第１のチャネルの内側で冷却剤のサイクロンまたは渦流れを誘導することをさらに含む。さらに、方法は、壁近くの冷却チャネルを通して冷却剤を第１のチャネルに給送すること、および／または、第１のチャネルから壁近くの冷却チャネルの中に冷却剤を放出すること、のうちの少なくとも一方を含み、壁近くの冷却チャネルは、壁の内側に、壁の表面に少なくとも実質的に平行に、壁の広がりの少なくとも一部分に沿って所定の方向（第１のチャネルの延びる方向とは異なる方向）に延びる。
【００１２】
ある特定の実施形態では、壁の表面は、部品の外側表面を構成する。その結果、壁近くの冷却チャネルが少なくとも実質的に平行に延びる表面は、部品の外側表面となり得る。
【００１３】
壁近くの冷却チャネルが壁の内側で壁の表面に少なくとも実質的に平行に延びる長さは、ある特定の実施形態では、壁近くの冷却チャネルの水力直径の少なくとも１０倍とし得る。より具体的な実施形態では、この長さは、壁近くの冷却チャネルの水力直径の少なくとも１５倍、または、少なくとも２０倍とし得る。この条件を通じて、大きな相対的熱交換表面は、壁近くの冷却チャネルを貫流する冷却剤のために設けられる。
【００１４】
ある特定の例では、第３のチャネルは、壁の外に、より特定の例では、部品の外側表面に、広がることがあり、したがって、第３のチャネルから放出される冷却剤は、例えば、機械部品の外側表面の流体を冷却するフィルムとして機能し得る。しかしながら、他の例では、第４のチャネルは、壁の内側で少なくとも実質的に第１のチャネルの延びる第１の方向に延びる。第４のチャネルは、第４のチャネルの中に接線方向に接合する入口を通して、第３のチャネルと流体連通して設けられる。ある特定の実施形態では、入口は、第３のチャネルの下流端部として設けられ得る。特に、第４のチャネルの断面寸法は、入口の断面寸法よりも大きく、前記断面寸法は、入口の断面寸法の少なくとも２倍、より具体的には、少なくとも３倍、または、少なくとも４倍とし得る。第３のチャネルから第４のチャネルの中に放出される冷却剤は、接線方向に接合する入口を通して、第１のチャネルに入る流体の冷却剤と同じように、第４のチャネルの内側でループ運動を強制される。したがって、第４のチャネルは、第２のサイクロンチャネルと呼ばれ得る。ある特定の実施形態では、放出チャネルは、第４のチャネルと流体連通して設けられることがあり、壁の外に広がり、特に、部品の外側表面の上に広がる。そのため、第４のチャネルは、部品の外部と流体連通し、放出チャネルを通して放出される流体は、例えば、部品の外側の流体を冷却するフィルムとして機能し得る。
【００１５】
上記に概要を述べた方法は、その限度で、第３のチャネルから第４のチャネル（特定の例では、第１のチャネルに少なくとも実質的に平行に延び得る）の中に冷却剤を給送すること、および、第４のチャネルの内側で冷却剤のサイクロン流を誘導すること、を含み得る。さらに、より具体的な実施形態では、本方法は、第４のチャネルから部品の外側に冷却剤を放出することをさらに含み得る。
【００１６】
他の態様では、内側中空スペースは、その長さ方向の向きにおいて、一方の軸端部で開かれ、他方の軸端部で閉じられ得る。開放端部を通して、冷却剤などの流体が提供されることができ、その結果、流体は、今度は、壁に設けられたチャネルを通って流れることができ、例えば、熱的に負荷を加えられる部品の冷却を達成し得る。
【００１７】
第１のチャネルは、目的のために第１のチャネルと流体連通して設けられる第３のチャネルを通って出て行くために流体を強制してサイクロンチャネルの中に給送するなどのため、その長さ方向の向きにおけるその軸端部で閉じられ得る。また、第４のチャネルは、その長さ方向の向きにおけるその軸端部で閉じられ得る。
【００１８】
さらなる態様では、第１のチャネルの長手方向広がりに沿って、複数の、少なくとも２つの給送チャネルは、第１のチャネルの中に接合し得る、および／または、少なくとも２つの第３のチャネルは、第１のチャネルと流体連通して設けられ得る。それは、第１のチャネルの長手方向広がりに沿ったよりホモジニアスな流れ場をもたらし、それ故に、例えば、第１のチャネルの長手方向広がりに沿ったよりホモジニアスな冷却効果をもたらす。同じことは、第４のチャネルまたは第２のサイクロンチャネルに準用して適用してもよい。そのうえ、複数の壁近くの冷却チャネルは、壁近くの冷却チャネルが延びる壁のよりホモジニアスな冷却をもたらす。
【００１９】
さらに別のより具体的な実施形態では、機械部品は、流体流の中に配置されるべきプロファイルを備えるように意図され、成形され、第１のチャネルは、淀み点の意図した位置に少なくとも実質的に位置する。当業者は、流体流の中に配置されるべきプロファイルを備えるように意図され、成形されたボディの詳細を容易に理解するであろう。当業者は、第１のチャネルの寸法に見合った公差範囲の少なくとも範囲内で、空気力学的に成形されたボディの淀み点の意図した位置を概ね識別できるであろう。当業者は、一般に、例えば、高温流体流の中で、運動エネルギーが熱エネルギーに変換されるせいで、ボディの淀み点が最も高い温度にさらされる、ということを容易に理解するであろう。さらにまた、空気力学的な理由のため、流体とボディとの間の熱伝導は、淀み点で増大されることがある。第１のチャネルが、淀み点の意図した位置に少なくとも実質的に位置するという点で、特に良好な冷却は、熱的に重い負荷を加えられたボディの淀み点位置で提供されることがある。
【００２０】
エーロフォイルのような空間的に拡張されたボディの表面において、淀み点というよりも一種の淀み線が存在し得るということが認識される。しかしながら、当業者は、その用語の意味を容易に認識し、一般化するであろう。
【００２１】
さらにより具体的には、機械部品は、ターボエンジンブレード部材、エーロフォイル、およびエーロフォイルの前縁部材のうちの１つであってもよく、また、圧力側輪郭と、吸引側輪郭と、それらの間に設けられる淀み点または淀み線とをそれぞれ含むエーロフォイルプロファイルの少なくとも一部分を呈してもよく、チャネルは、エーロフォイルの壁の内側に設けられ、第１のチャネルは、少なくとも実質的にエーロフォイルのスパン方向に沿って延びる。第３のチャネルは、ある特定の実施形態では、第１のチャネルからエーロフォイルプロファイルの圧力側輪郭の壁の内側に延び得る。したがって、第４のチャネルが、少なくとも実質的にエーロフォイルのスパン方向に沿って延び、接線方向に接合する流入チャネルを通して第３のチャネルと流体連通する、ということがさらに設けられ得る。ある特定の具体的な実施形態では、第４のチャネルは、エーロフォイルプロファイルの吸引側輪郭で壁の内側に設けられ得る。
【００２２】
特定の例示的な実施形態では、機械部品は、エーロフォイルの前縁部材であり、前縁部材をエーロフォイルボディに取り付けるためのインターフェースを含む。したがって、前縁部材は、エーロフォイルボディの製造のための製造方法とは異なる製造方法を適用して、別個に製造されてもよい。前縁部材およびエーロフォイルボディは、異なる材料から構成されてもよい。例えば、前縁部材は、付加製造方法を適用して製造されてもよく、前縁部材は、粉末材料から粉末材料の溶融および再凝固する層に連続して構築されてもよい。そういった方法は、例えば、選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）や電子ビーム溶融（ＥＢＭ）として知られているが、それらに限定されない。それらは、部品の内側の複雑な内部構造を高精度に形成することを可能にする。エーロフォイルボディは、鋳造され、そうでなければ、従来の製造方法を適用して製造され得る。この種のハイブリッドな製造は、経済的に最も適した、そして、技術的に最も実現可能な、各サブ部品のための製造技術を適用することを可能にする。残余の利点として、付加製造方法を適用してエーロフォイルの一部分をもっぱら製造する際には、より小さな構築チャンバが必要とされ、または、複数の部品が所与の寸法の１つのチャンバで同時に製造され得る。これは、投資費用を節約し、および／または、時間を節約し、ならびに、構築すべき部品の小容量化は、スクラップ発生率の低下に役立つ。
【００２３】
この限度において、基部、エーロフォイルボディ、およびエーロフォイル前縁部材を含むターボエンジンブレード部材が開示される。基部およびエーロフォイルボディは、ある特定の例示的な実施形態では、互いに一体化されて提供され得る。エーロフォイル前縁部材は、上記に開示して検討したタイプの別個に製造された機械部品であり、エーロフォイルボディに取り付けられる。内側中空スペースの開放端部は、基部に向けて指示し、基部のアパーチャと流体連通する。
【００２４】
したがって、当業者は、上の説明に照らして、ターボエンジンブレード部材を製造するための方法の開示も理解するであろう。当業者は、上記の説明と下記に記載するさらなる例示的な実施形態に照らして、機械部品を冷却するための方法の開示も理解するであろう。
【００２５】
上記に開示した特徴および実施形態は互いに組み合されてもよいことが理解される。当業者にとって自明であり明白である本開示の範囲および特許請求される主題の範囲内で、さらなる実施形態が想到できることがさらに理解されるであろう。
【００２６】
本開示の主題は、添付の図面に示す、選択された例示的な実施形態を用いて、ここでより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】上記に開示したタイプの機械部品の１つの例示的な実施形態としての、エーロフォイル用の前縁部材の断面図である。
【図２】前縁部材の一部分の圧力側セクションの斜視図である。
【図３】前縁部材の一部分の吸引側セクションの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図面は非常に概略的であり、理解および描写を容易にするために、教示目的に必須でない詳細は省略されていることがある、ということが理解される。図面は、選択された例証的な実施形態だけを示しており、図示していない実施形態も、本明細書において開示した、および／または特許請求される主題の範囲内に依然として十分に収まり得る、ということがさらに理解される。
【００２９】
図１は、上記に記載したタイプの機械部品の例示的な実施形態としての、エーロフォイルの前縁部材１の断面図を示す。基本的に、前縁部材１は、中空スペース１０を境界決めする壁を含む。下記の説明により理解されるように、中空スペース１０は、冷却剤プレナムとして機能する。壁の外側表面では、前縁部材１の外側輪郭は、上流淀み点１３を呈する。下流方向では、壁の外側表面は、圧力側表面１１および吸引側表面１２を有して淀み点から延びる。前縁部材１の下流側では、インターフェース１４は、壁の外側表面に設けられ、また、ブレード部材またはエーロフォイルボディに連結することを意図している。前縁部材１は、高温流体流で使用することを意図している。したがって、前縁部材１は、冷却システムを具備する。図１の製図平面に垂直である前縁部材のスパン方向では、中空スペース１０は、１つの閉鎖端部と１つの開放端部とを特に含むことがある。ブレード部材に実装されるとき、閉鎖端部は、ブレード先端に向けて設けられるのに対し、開放端部は、ブレード基部に向けて設けられる。開放端部を通して、中空スペース（すなわち、冷却剤プレナム）１０は、ブレード基部のアパーチャと流体連通して設けられ得る。エンジンに設置されるとき、中空スペース１０は、前記アパーチャおよび開放端部を通して、当業者に熟知されている様式でエンジンの冷却剤システムと流体連通されることがある。したがって、前縁部材１が設置されているエンジンの動作中において、冷却剤は、中空スペース１０に供給されることがある。冷却システムは、壁内側のチャネルの配置をさらに含む。淀み点１３エリアの壁の外側表面の下では、２つのチャネル２１および３１がスパン方向に延びる。チャネル２１は、給送チャネル２２を通して、中空スペース、すなわち、プレナム１０と流体連通する。さらに、放出チャネル２３は、チャネル２１と流体連通して設けられ、壁の外側表面の上に広がる。給送チャネル２２は、接線方向にチャネル２１の中に接合する。給送チャネル２２を通してチャネル２１に入る冷却剤流れ１２１は、したがって、チャネル２１の内側で渦またはサイクロン流１２２を生成する。壁とチャネル２１の内側の渦流れ１２２との間の熱伝導は、渦流れ１２２が設けられているという点で、著しく向上する。したがって、冷却剤は、壁隣接チャネル２１の材料を極めて効果的に冷却することができる。チャネル２１から、冷却剤は、１２３で示すように、放出チャネル２３を通して壁の外側表面の上に放出され、そこではエーロフォイルの吸引側の流体を冷却するフィルムとして機能し得る。チャネル３１は、給送チャネル３２を通して中空スペース１０と流体連通する。給送チャネル３２は、チャネル３１の中に接線方向に接合する。したがって、給送チャネル３２を通してチャネル３１に入る冷却剤流れ１３１は、チャネル３１の内側で渦またはサイクロン流１３２を生成する。２つのサイクロンチャネル２１および３１が淀み点エリアの壁の外側表面の下で壁の内側に設けられるという点で、熱的に高負荷を加えられた淀み点エリアは、効果的に冷却される。チャネル３３ａは、チャネル３１と流体連通して設けられ、圧力側表面１１の下の圧力側の壁の内側に延びて、前縁部材の下流端部の少々短めまで基本的に延びる。チャネル３３ａは、その下流端部でチャネル３３ｂと流体連通して設けられ、チャネル３３ｂは、吸引側表面１２の下の壁の内側で、前縁部材１の周りの外側作動流体流の上流方向に延びる。チャネル３３ｂは、接線方向に、チャネル３４および３６の中に隣接し、それら両者は、前縁部材１のスパン方向に延びており、吸引側の上流エリアの壁の内側に設けられる。チャネル３３ｂを通して、チャネル３３ａは、サイクロンチャネル、すなわち、スパン方向に延びるチャネル３４および３６と流体連通する。ここでも、チャネル２１および３１と同様に、渦またはサイクロン流１３４および１３６が、スパン方向に延びるチャネル３４および３６の内側で生成され、これらが壁を効果的に冷却する。放出チャネル３５は、スパン方向に延びるチャネル３４と流体連通して設けられ、吸引側の壁の外側表面の上に広がる。放出チャネル３５は、前縁部材１の周りの作動流体流の流れ方向に対して傾斜し、したがって、放出流れ１３５は、下流方向に向けて傾斜し、かくして、吸引側外側表面１２の流体を冷却するフィルムとして放出される。チャネル３３ａおよび３３ｂが部材１の外側表面の下の壁の内側の壁近くの冷却チャネルとして延びるが、流体流１３３は、スパン方向に延びるチャネル３１からスパン方向に延びるチャネル３４および３６に方向付けられて、壁近くの冷却チャネル３３ａおよび３３ｂを囲む壁の材料を冷却する。冷却流体流１３３は、したがって、壁近くの冷却流体流と呼ばれる。冷却流体流１３３が、スパン方向に延びるチャネル３１からスパン方向に延びるチャネル３４および３６に流れて壁から熱を取り上げるので、流体流１３３は、熱くなる。すなわち、圧力側１１の冷却流体流１３３は、吸引側１２の冷却流体流よりも冷たい。他方、当業者は、一般に、圧力側の壁が吸引側のよりも熱的に高負荷を加えられる、ということを容易に理解するであろう。圧力側の壁が、吸引側の壁よりも低い温度の冷却流体流を用いて冷却される、という点で、吸引側と圧力側との間の材料の温度差は、低減され、熱誘導される部材１内部の応力は、それに応じて低減される。部材１の下流側には、スパン方向に延びるプレナム３７が設けられる。チャネル３３ａは、スパン方向に延びるプレナム３７の中に放出する。チャネル３３ｂは、スパン方向に延びるプレナム３７から給送される。図２および図３を考慮してさらに理解されるであろうように、複数の壁近くの冷却チャネル３３ａおよび３３ｂは、スパン方向に配設される。複数の圧力側の壁近くの冷却チャネル３３ａから、スパン方向に延びるプレナム３７の中に放出される冷却流体は、プレナム３７の内側で混ぜられる。したがって、吸引側の壁近くの冷却チャネル３３ｂに入る冷却流体の温度分布は、だいたい一様にされる。
【００３０】
図２は、図１の前縁部材の壁の圧力側セクションを斜視図で示す。図３は、図１の前縁部材の壁の吸引側セクションを斜視図で示す。矢印ｒは、スパン方向を示す。理解されるのは、チャネル２１、３１、３４および３６の長手方向広がりがスパン方向に延びている、ということである。さらに、スパン方向に延びるプレナム３７は、スパン方向に延びる。さらにまた、可視的であるのは、複数の給送チャネルおよび放出チャネルならびに複数の壁近くの冷却チャネルがスパン方向に配設されている、ということである。スパン方向に隣り合う壁近くの冷却チャネル間の距離は、非限定の例として、４〜５ミリメートルの範囲にあることがある。
【００３１】
部品の壁がかなり複雑な内側のチャネル構成を具備することが認識される。これらは、精密な鋳造方法によって製造され得るが、選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）または電子ビーム溶融（ＥＢＭ）として知られるような、ただし、それらに限定されない、付加的な製造技術によって本明細書で開示するような機械部品を製造することが、特に提案される。原則として、部品がエーロフォイル全体またはブレード部材であってもよいことがさらに認識される。しかしながら、有利であると見出されるかもしれないのは、エンジン部品の選択したセクションだけを付加製造技術によって製造し、その後にそれを他のサブ部品と共に機能部品組立体に接合することである。したがって、エンジン部品の各セクションは、技術的かつ経済的に実現可能な製造技術によって製造されることがある。
【００３２】
例示的な実施形態では、部品は静翼の前縁部材である。これによって、インターフェースが遠心力にさらされないので、エーロフォイルボディに対する前縁部材の固定が容易になる。理解されるのは、現行のブレードへの適用も実現可能であるが、インターフェースでの連結がそれに応じて作用する遠心力に耐える必要がある、ということである。
【００３３】
本開示の主題について、例示的な実施形態を用いて説明してきたが、それらが、特許請求される発明の範囲を限定することを何ら意図されていないことが理解される。特許請求の範囲が、本明細書において明示的に図示または開示されていない実施形態を網羅すること、および、本開示の教示を実施する例示的なモードにおいて開示された実施形態から逸脱する実施形態が、特許請求の範囲によって依然として網羅されることが認識されるであろう。
【００３４】
最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
内部中空スペース（１０）および壁を含む機械部品（１）であって、前記壁が前記中空スペースを制限し、前記機械部品（１）は、
第１の方向に沿って、および、前記第１の方向の前記壁の広がりの少なくとも一部分に沿って、前記壁の内側に延びる第１のチャネル（３１）と、
前記壁の内側に延び、前記内部中空スペース（１０）および前記第１のチャネル（３１）と流体連通して設けられ、給送チャネルとして機能することを意図される第２のチャネル（３２）であって、
前記第１のチャネル（３１）の断面寸法が、前記給送チャネルの断面寸法よりも大きく、前記給送チャネルが、前記第１のチャネル（３１）の中に接線方向に接合するように配置される、第２のチャネル（３２）と、
前記壁の内側に延び、前記第１のチャネル（３１）と流体連通する第３のチャネル（３３ａ）と
をさらに含み、
前記第２のチャネル（３２）および／または前記第３のチャネル（３３）のうちの少なくとも一方は、前記壁の内側に、前記壁の表面（１１）に少なくとも実質的に平行に、前記壁の広がりの少なくとも一部分に沿って第２の方向に延び、壁近くの冷却チャネルとして機能することを意図されることを特徴とする、機械部品（１）。
［実施態様２］
前記壁の表面は、前記部品の外側表面（１１、１２）を構成することを特徴とする、実施態様１に記載の機械部品（１）。
［実施態様３］
前記第３のチャネル（３３ａ、３３ｂ）が少なくとも実質的に平行に延びる前記表面は、前記部品の外側表面であることを特徴とする、実施態様１または２に記載の機械部品（１）。
［実施態様４］
前記壁近くの冷却チャネルが前記壁の内側で前記壁の前記表面（１１、１２）に少なくとも実質的に平行に延びる長さは、前記壁近くの冷却チャネルの水力直径の少なくとも１０倍であることを特徴とする、実施態様１乃至３のいずれか１態様に記載の機械部品（１）。
［実施態様５］
第４のチャネル（３４）は、前記壁の内側で少なくとも実質的に前記第１の方向に延び、前記第４のチャネル（３４）は、前記第４のチャネル（３４）の中に接線方向に接合する入口を通して、前記第３のチャネル（３３ａ、３３ｂ）と流体連通し、特に、前記第４のチャネル（３４）の断面寸法は、前記入口の断面寸法よりも大きいことを特徴とする、実施態様１乃至４のいずれか１態様に記載の機械部品（１）。
［実施態様６］
前記第４のチャネル（３４）が前記部品（１）の外部と流体連通するように、前記第４のチャネル（３４）から前記外側表面（１２）に延びる放出チャネル（３５）が設けられることを特徴とする、実施態様５記載の機械部品（１）。
［実施態様７］
前記第１のチャネル（３１）は、その長さ方向の向きにおけるその軸端部で閉じられることを特徴とする、実施態様１乃至５のいずれか１態様に記載の機械部品（１）。
［実施態様８］
前記第１のチャネル（３１）の長手方向広がりに沿って、複数の、少なくとも２つの給送チャネル（３２）は、前記第１のチャネル（３１）の中に接合し、および／または、少なくとも２つの第３のチャネル（３３ａ、３３ｂ）は、前記第１のチャネル（３１）と流体連通して設けられることを特徴とする、実施態様１乃至７のいずれか１態様に記載の機械部品（１）。
［実施態様９］
前記部品（１）は、流体流の中に配置されるべきプロファイルを備えるように意図され、成形され、前記第１のチャネル（３１）は、淀み点（１３）の意図した位置に少なくとも実質的に位置することを特徴とする、実施態様１乃至８のいずれか１態様に記載の機械部品（１）。
［実施態様１０］
前記機械部品（１）は、ターボエンジンブレード部材、エーロフォイル、および、エーロフォイルの前縁部材のうちの１つであり、圧力側輪郭（１１）と、吸引側輪郭（１２）と、それらの間に設けられる淀み点（１３）とを含むエーロフォイルプロファイルの少なくとも一部分を呈し、前記チャネル（３１、３２、３３ａ、３３ｂ、３４、３５）は、前記エーロフォイルの壁の内側に設けられ、前記第１のチャネル（３１）は、少なくとも実質的に前記エーロフォイルのスパン方向（ｒ）に沿って延びることを特徴とする、実施態様１乃至９のいずれか１態様に記載の機械部品（１）。
［実施態様１１］
少なくとも１つの第３のチャネル（３３ａ）は、前記第１のチャネル（３１）から前記エーロフォイルプロファイルの前記圧力側輪郭（１１）の前記壁の内側に延びることを特徴とする、実施態様１０に記載の機械部品（１）。
［実施態様１２］
第４のチャネル（３４）をさらに含み、前記第４のチャネル（３４）は、少なくとも実質的に前記エーロフォイルのスパン方向（ｒ）に沿って延び、前記第４のチャネル（３４）は、接線方向に接合する流入チャネルを通して前記第３のチャネル（３３ａ）と流体連通することを特徴とする、実施態様１１に記載の機械部品（１）。
［実施態様１３］
前記機械部品（１）は、エーロフォイルの前縁部材であり、前記機械部品（１）は、前記前縁部材をエーロフォイルボディに取り付けるためのインターフェース（１４）を含むことを特徴とする、実施態様１０乃至１２のいずれか１態様に記載の機械部品（１）。
［実施態様１４］
基部、エーロフォイルボディ、およびエーロフォイル前縁部材（１）を含むターボエンジンブレード部材であって、前記エーロフォイル前縁部材（１）は、実施態様１乃至１３のいずれか１態様に開示されるような別個に製造された機械部品であり、前記エーロフォイルボディに取り付けられ、さらに、前記内側中空スペース（１０）の開放端部は、前記基部の方を向き、前記基部のアパーチャと流体連通することを特徴とする、ターボエンジンブレード部材。
［実施態様１５］
機械部品（１）を冷却するための方法であって、
第１のチャネル（３１）を前記部品（１）の壁の内側に設けることと、
第２のチャネル（３２）を通して前記第１のチャネル（３１）の中に冷却剤給送流（１３１）を接線方向に給送し、したがって、前記第１のチャネル（３１）の内側に渦流れ（１３２）を発生させることと、
前記第１のチャネル（３１）から第３のチャネル（３３ａ）の中に冷却剤を放出することと、を含み、前記第２のチャネル（３２）および前記第３のチャネル（３３ａ）のうちの少なくとも一方は、前記壁の内側で前記壁の熱的に負荷を加えられる表面（１１）の下を走り、したがって、前記給送流れ（１３１）および前記第１のチャネル（３１）から放出された前記流れのうちの少なくとも一方は、前記それぞれのチャネルの内側で壁近くの冷却剤流れ（１３３）として機能する、方法。
【符号の説明】
【００３５】
１  機械部品、前縁部材
１０  中空スペース、冷却剤プレナム
１１  圧力側、圧力側表面
１２  吸引側、吸引側表面
１３  淀み点
１４  インターフェース
２１  サイクロンチャネル
２２  給送チャネル
２３  放出チャネル
３１  スパン方向に延びるチャネル、サイクロンチャネル
３２  給送チャネル
３３ａ  第３のチャネル、壁近くの冷却チャネル
３３ｂ  壁近くの冷却チャネル
３４  スパン方向に延びるチャネル、サイクロンチャネル
３５  放出チャネル
３６  スパン方向に延びるチャネル、サイクロンチャネル
３７  スパン方向に延びるプレナム
１２１  冷却剤流れ
１２２  渦流れ、サイクロン流
１２３  放出流れ
１３１  冷却剤流れ
１３２  渦流れ、サイクロン流
１３３  壁近くの冷却剤流れ
１３４  渦流れ、サイクロン流
１３５  放出流れ
１３６  渦流れ、サイクロン流
ｒ  スパン方向
【図１】
2019019820.tif 000003
【図２】
2019019820.tif 000004
【図３】
2019019820.tif 000005
【外国語明細書】
2019019820000001.pdf