(57)【要約】  本発明は新規な内部構造を有するタービンブレードまたはベーンに関し、さらにタービンベーンのベーンブレード(１６)の後縁(２０)に配置された開口(２８)より上流で直接接続された新規な乱流要素(４２)に関する。ある順序で配置された各乱流要素は流動冷媒(４０)に対する流れ側部(４４)を有しかつ本発明に基づく凹状様式で部分的に弧状となる。乱流要素(４２)は三日月形状様式である。航空力学的に不利な乱流要素(４２)の形状は圧力損失の増大と冷媒の流れの複雑化を生じる。これは冷媒の消費量を増大せずに開口(２８)の拡張できる。また本発明はより安定した成型コア(１１０)を提供する。タービンベーンのウェブ(３０)の製造のために成型コア(１１０)に必要な開口(１３０)が以前とは異なる距離で配置可能である。ゆえに成型コア後縁(１２０)の領域で成型コア(１１０)に高い安定性が生じ、この領域が破損しにくくなり、より強靭な様式で取り扱われる。
2011527398.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンのためのタービンブレードまたはベーンであって、
前記タービンブレードまたはベーンは、その周囲でホットガスが流動しかつ分散可能な中空の主ブレードまたはベーン部(１６)を有しており、かつその後縁(２０)においては、前記タービンブレードまたはベーンを冷却する冷媒(４０)が流出するための複数の開口(２８)が、介在ウェブ(３０)によって互いに離間されており、前記複数の開口(２８)に流体的に接続された少なくとも一つのキャビティ(３８)が、前記主ブレードまたはベーン部(１６)の内部に設けられており、
前記キャビティ内には、複数の乱流要素(４２)が、前記ウェブ(３０)より上流に設けられており、前記乱流要素は、それぞれ、前記主ブレードまたはベーン部(１６)の吸い込み側壁(２２)の内壁(３４)から前記主ブレードまたはベーン部(１６)の圧縮側壁(２４)の他方の内壁(４８)へ延在し、かつそれぞれ流入側部(４４)を有しており、前記流入側部（４４）は、そこへ到達する冷媒の流れに向かって面しており、
前記乱流要素(４２)の少なくとも一つは、−前記主ブレードまたはベーン部(１６)の長手方向および／または横断方向に見て−、少なくとも部分的に凹状に屈曲した流入側部(４４)を備えたＣ字形状のデザインを有しており、
前記乱流要素(４２)の、互いに対向する端部に位置する弧状端部(４６)は、圧力損失を増大させるように、作動中に、到達する冷媒の流れの方に向かって面するものであることを特徴とするタービンブレードまたはベーン。
【請求項２】
前記乱流要素(４２)は、前記冷媒の流れの主方向に交差する方向において少なくとも一つの列状で、前記ウェブ(３０)より上流に配置されており、かつ／または前記列における前記乱流要素(４２)のそれぞれが少なくとも部分的に凹状に屈曲した流入側部(４４)を有していることを特徴とする請求項１に記載のタービンブレードまたはベーン。
【請求項３】
前記主ブレードまたはベーン部（１６）の長手方向における二つの隣接する前記乱流要素(４２)の間の距離が、前記長手方向におけるその個々の広がりの半分となるほど小さいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のタービンブレードまたはベーン。
【請求項４】
前記内壁(３４，４８)は、−前記主ブレードまたはベーン部(１６)の断面に見て−、前記内壁(３４，４８)が前記タービンブレードまたはベーンの前記後縁(２０)へ向かって互いに近寄る様式で互いに対して傾斜させられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のタービンブレードまたはベーン。
【請求項５】
前記キャビティ(３８)を経て前記開口(２８)へ向かって流れる前記冷媒(４０)の乱流を誘発させるためのさらなる手段(３２，４２)が、前記乱流要素(４２)より上流におよび／または下流において、前記キャビティ(３８)内に設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のタービンブレードまたはベーン。
【請求項６】
前記さらなる手段(３２)は、グリッド状に配置された多数の支柱／支持台(３２)を具備してなることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のタービンブレードまたはベーン。
【請求項７】
前記支柱または支持台(３２)は、円筒形のデザインを有していることを特徴とする請求項６に記載のタービンブレードまたはベーン。
【請求項８】
前記さらなる手段は、複数の要素からなる少なくとも一つの列から形成されており、その輪郭は、前記乱流要素(４２)のうちの一つの輪郭に対応していることを特徴とする請求項５に記載のタービンブレードまたはベーン。
【請求項９】
請求項１のプリアンブルに記載の成型タービンブレードまたはベーンを製造するための成型装置に使用されるための成型コア(１１０)であって、
前記成型コア(１１０)は、前記成型コアが前記成型タービンブレードまたはベーンから取り外された後、冷媒(４０)が流動可能なキャビティ(３８)を前記タービンブレードまたはベーンの中に残存させるために、
−  成型コア後縁(１２０)に隣接する第１の領域であって、前記第１の領域には、複数の第１の開口(１３０)が、前記タービンブレードまたはベーンの前記後縁(１２０)にウェブ(３０)を形成するために配置されている、第１の領域を有しており、かつ、
−  前記第１の開口(１３０)の前記第１の領域に隣接する第２の領域に配置され複数の第２の開口(１４２)であって、それによって、乱流要素(４２)が前記成型タービンブレードまたはベーン内に残存するようになっている、複数の第２の開口(１４２)を有しており、
前記第２の開口(１４２)の少なくとも一つが、前記タービンブレードまたはベーン(１０)において、対応するよう形状付けられたＣ字形状の乱流要素(４２)を形成するために、少なくとも部分的に凹状に形状付けられ、
前記開口(１３０，１４２)の凹部と、前記第２の開口(１４２)の、Ｃ字形状であるために存在している弧状端部とは、前記成型コア後縁(１２０)から離れた側に面することを特徴とする成形コア(１１０)。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載のタービンブレードまたはベーンを製造することができることを特徴とする請求項９に記載の成型コア(１１０)。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンのためのタービンブレードまたはベーンに関するものであり、タービンブレードまたはベーンは、中空主ブレードまたはホットガスがその周囲を流れかつ拡散できるベーン部を有しており、その後縁においては、タービンブレードまたはベーンを冷却する冷媒が流出する複数の開口が介在ウェブによって互いに離間され設けられており、このものにおいて、複数の開口に流体的に接続されている少なくとも一つのキャビティが主ブレードまたはベーン部の内部に設けられており、乱流要素の複数のキャビティがウェブの上流に設けられており、乱流要素のそれぞれが、冷媒が到達する冷媒の流れ方向に面する流入流側を有している。さらに本発明は、成型コアが成型タービンブレードまたはベーンから取り外された後にタービンブレードまたはベーン内に冷媒が流動するキャビティを残存させるために、請求項１のプリアンブルに基づく成型タービンブレードまたはベーンを製造するための成型装置に使用するための成型コアに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冒頭で説明したタイプのタービンブレードまたはベーンおよびそうしたタービンブレードまたはベーンを製造するための成型コアは例えば引用文献１によって公知となっている。公知のタービンブレードまたはベーンは、冷却後縁を有しており、後縁には冷却空気が流出するための複数の開口が介在ウェブ(「ティアドロップ」として知られている)によって互いに離間されている。一般的なキャビティは、後縁に配置された開口の上流に設けられており、キャビティ内では、３つの柱状の支持台(「ピン状フィン」として知られている)の列が存在しており、これは支持台に軽く接触する冷却空気の熱伝達率を高めるために、かつ圧力損失を低減するために設けられている。
【０００３】
引用文献１の図７には上記タービンブレードまたはベーンを製造するために必要な成型コアの斜視図を示されている。成型タービンブレードまたはベーンが製造された後には成型コアによって占められる空間が、タービンブレードまたはベーンにおけるキャビティとして残されており、このものにおいて、成型コア内に設けられた開口には成型材料が充填される。この態様において、ケーシングコアは、タービンブレードまたはベーンの内部に好ましくない影響をもたらす。
【０００４】
引用文献１に開示されるピン状フィンは円柱形状を有しており、かつタービンブレードまたはベーンの主ブレードまたはベーン部の互いに対向して配置される吸い込み側壁の内面と圧縮側壁との内面を接続する。
【０００５】
これに関連して、最大圧力損失および／または冷却空気が流動する後縁に近接する最小断面の領域の適切な選択によって、タービンブレードまたはベーンの後縁にもたらされる冷却空気の量を設定することが公知となっている。しかしながら、この手法は、成型コア後縁に設けられた開口が、依然として相対的に薄手の分割ウェブが開口の間に残される程度にのみ大きいものとなっている成型コアを導くことができる。ただし成型コアの処理中に、成型コアはこのポイントにおいて非常に小さいが破損することがあり、それゆえ使用不可能となる恐れがある。
【０００６】
さらに引用文献１には、冷却空気のための内部に配置されるＣ字形状のガイド要素が開示されており、これは低損失の屈曲および下流領域における冷却空気の誘発をもたらすことを意図したものである。
【０００７】
さらに引用文献２には、空気冷却タービンブレードまたはベーンが開示されている。主ブレードまたはベーン部の中空有壁の吸い込み側または圧縮側の著しく効果的な冷却を得るために、二重壁のキャビティにおいてピンがグリッド状に配置されている。特にピンはダイアモンド形状であり、その角は丸みを帯びており、かつその縁部は内側に凹状にカーブしている。ピン同士の間には、通路によるネットワークが冷却空気のために生じており、これら通路はそれぞれ幅狭の流入開口と幅狭の流出開口とを有しており、その間には拡散およびノズル部が存在する。この拡散およびノズル部は、効果的な冷却を得るために冷却空気を減速させかつ加速させるために使用することを意図されたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第2003/042503号パンフレット
【特許文献２】欧州特許出願公開第1 091 092号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明の目的は、効果的に冷却できかつ最小量の冷媒を使用することで十分な冷却性が得られ、かつ／または、強靭なものとして扱うことが可能な成型装置における成型コアの製造のために使用することができる、ガスタービンのための冒頭で述べたタイプのタービンブレードおよびベーンを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
タービンブレードまたはベーンに関する目的は、請求項１の特徴に基づいたタービンブレードまたはベーンによって達成される。成型コアに関する目的は請求項９の特徴に基づいた成型コアによって達成される。
【００１１】
本発明は、成型コア後縁に配置された第１の開口の長手方向におけるサイズがさらに減少され、そして成型コアにおいて開口の間に配置された分割ウェブが拡大される場合に、よりしっかりとした成型コアを得ることができるという認識に基づくものである。ただし、そうした成型コアを用いて製造されたタービンブレードまたはベーンにおいて、こうした成型コアに設けられた分割ウェブの拡大は、後縁に配置されたタービンブレードまたはベーンから冷媒が逃げる開口を増大させる。なぜなら今までこれら開口は冷媒の消費量を設定するよう機能していたため、拡大された開口によって冷媒の消費量の増大が引き起こされるからである。特にこうした増大は望ましくないものであり、かつガスタービンの効率を低減してしまう。ゆえに、こうした影響に対処するべく、本発明は、タービンブレードまたはベーンにおける後縁開口から上流領域における(より詳細には：開口から流体的に上流に配置されたキャビティにおける)圧力損失を増大させること、それゆえ、冷媒の通路の増大の上記影響に関して(補償しすぎない程度に)補償するためにその増大された流動抵抗を提供することを提案する。さらに増大された圧力損失を得るために−従来から知られている円柱ピン状フィンと比較すると−タービンブレードまたはベーンの後縁における開口から上流での冷媒の流れに関して、本発明はウェブから上流にかけて複数の乱流要素を提供することを提案する。これら乱流要素はそれぞれ、乱流要素に到達する冷媒の流れ方向に面する流入側部を有し、かつ少なくとも部分的に凹状に屈曲している。この寸法は、結果的に生じる冷媒の消費量を増大させることなく、開口の拡大を可能にするものである。
【００１２】
乱流要素の凹状に屈曲した流入側部のさらなる利点として、冷媒における乱流がさらに増大される結果として、主ブレードまたはベーン部の側壁の内面と、側壁に沿う冷媒の流れとの間の伝熱性がさらに増大されることが挙げられる。
【００１３】
この場合において、流入側部の曲率、長手方向の広がりの大きさおよび／または列状に設けられた乱流要素同士の間の距離などの、本発明に基づく乱流要素の形状寸法は、所望の内部圧力損失および／または所望の熱伝導率が定められるように適切に選択される。
【００１４】
この場合、乱流要素間を流れる冷媒の量および差圧に対応して異なる形状寸法間の相互作用を導出することができる。
【００１５】
また、圧力損失および熱伝導率は、冷媒の流れの主方向に交差する列内で、本発明に基づく乱流要素の数の適切な選択によって設定できる。
【００１６】
主ブレードまたはベーン部は吸い込み側壁と圧縮側壁とを備えており、そのそれぞれの内壁がキャビティと、キャビティからウェブ同士の間の開口へ向かって延在しているチャネルとを横方向に規定している。この場合において、乱流要素はそれぞれ二つの内壁の一方から他方の内壁へ向かって延在しており、かつこれら内壁に連結されている。したがって、圧縮側壁の内壁と吸い込み側壁の内壁との間の冷媒の流れは部分的に乱される。また、一方の内面から他方の内面へかけての乱流要素の大きさに関係なく、二つの側壁の内面を、これら内壁が、−主ブレードまたはベーン部の断面に見られるように−、タービンブレードまたはベーンの後縁に向かって近接するように互いに対して傾斜した状態とすることも可能である。それによって、特に、乱流要素が配置されている領域において冷媒が流動可能なタービンブレードおよびベーンの最小の断面を提供することができる。これは、従来技術として知られているタービンブレードまたはベーンに対するさらなる差異をもたらし、このものにおいて、冷媒が流動可能な最小断面は、通常、タービンブレードまたはベーンの後縁において開口またはチャネルを互いに離間させるウェブとウェブとの間に設けられている。
【００１７】
これは、乱流要素の領域への、つまりウェブの領域外への、スロットルポイントのわずかな(だが本質的な)進出をもたらすことができる。
【００１８】
長手方向に見られるように乱流要素はＣ字形状を有している。したがって、乱流要素の弓形態部は円形部分あるいは楕円形部分のように、すなわち三日月形状となっている。流れがその端部にもたらされる場合、そうした形状は、相対的に大きな圧力損失を引き起こすようになる。
【００１９】
さらに乱流要素の弧状端部は作動中にこの端部に到達する冷媒の流れ方向へ少なくともわずかに面する様式で方向付けられるよう提供される。それゆえ、凹状に屈曲した流入側部に衝突する冷媒は、二つの弧状端部によって二つの弧状端部の間に位置する中央部へと向かって案内されかつ捕捉できるようになっており、その結果、著しく大きな動圧が冷媒の流れにおいてその上流に生じ、それによって、著しく高度な圧力損失をもたらすことができる。冷却空気の分流は本発明の乱流要素以外で生じないようにすべきである。
【００２０】
有利な改良は従属請求項によって付与される。
【００２１】
第１の有利な展開によれば、乱流要素は、冷媒の流れの主方向に交差する方向に少なくとも一つの列でウェブの上流において直線的に配置されている。この場合、列における乱流要素のそれぞれが少なくとも部分的に凹状に屈曲した流入側部を有していることが好ましい。それによって、冷媒に関して均一な圧力損失およびタービンまたはベーンの全長手方向の広がりにわたる、−つまり：主ブレードまたはベーン部の全高さにわたる−、均一な熱伝導性を設定できる。なお、冷却に関する局所的な要求を満たすために、本発明に基づいたさまざまな形状の乱流要素を設けること、あるいは列においてさまざまな距離とすることもさらに考えられる。
【００２２】
本発明に基づくタービンブレードまたはベーンの場合、−主ブレードまたはベーン部の長手方向に見て−、二つの隣接する乱流要素の間の距離を長手方向におけるその個々の広がりの半分程度に小さくすることができる。
【００２３】
さらなる有利な展開によれば、キャビティを流れる冷媒の乱流を開口へ誘導するためのさらなる手段を、乱流要素の上流および／または下流に設けることができる。この場合、さらなる手段は、グリッド状(格子状)に構成された複数の支柱または支持台３２(すなわち公知となっている円柱ピン状フィン)を備えてなるものであってもよい。代替案あるいは付加的な案として、さらに本発明に基づく乱流要素からなる少なくとも一つのさらなる列から、さらなる手段を形成することも考えられる。したがって、本発明に基づく乱流要素の単一の列を設けることだけでなく、本発明に基づく乱流要素の複数の列を設けることもでき、これは、それぞれ、冷媒の流れに直交するよう方向付けられていることが好ましい。これによって圧力損失がさらに増大される。
【００２４】
成型タービンブレードまたはベーン内に存在するキャビティおよび流出開口は、成型装置に使用される成型コアによって製造可能であり、この成型コアは、タービンブレードまたはベーンが成型された後、公知の様式でタービンブレードまたはベーンと分離される。請求項１のプリアンブルに基づく成型タービンブレードまたはベーンを製造するために、本発明は、成型コア後縁を備えておりかつタービンブレードまたはベーンの後縁におけるウェブを形成するために当該後縁において複数の第１の開口が配置される、成型装置に使用される成型コアを提案する。加えて、この成型コアは複数の第２の開口を備えており、複数の第２の開口は、第１の開口が配置された第１の領域に近接する第２の領域に配置されている。成型コアにおける第２の開口は、本発明に基づく乱流要素を形成するよう機能する。
【００２５】
本発明によれば、少なくとも部分的に凹形状の少なくとも一つの第２の開口が提供される。タービンブレードまたはベーンにおける、対応するよう形状付けられた乱流要素を形成するために、第２の開口の凹形状部は成型コア後縁から離れた側に面している。そうした成型コアは、本発明に基づくタービンブレードまたはベーンを製造するために使用でき、これは、ウェブの上流において、つまりタービンブレードまたはベーンの内部において、冷媒に関して相対的に高い圧力損失を生じ、その結果として、タービンブレードまたはベーン後縁に設けられた開口同士の間に存在するウェブはより幅狭に形成可能となる。ここで、より幅狭のウェブはその成型コアを使用して得られ、その中で、成型コア後縁における第１の開口も同様に幅狭となっている。成型コアにおける第１の開口同士の間に存在する分割ウェブ−この分割ウェブは成型タービンブレードまたはベーンの後縁における開口を規定する−は、−従来の成型コアに対して−相対的に幅広の形態を有しており、これによって成型コアの全体的な安定性が増大される。したがって、本発明に基づいて構成された成型コアは、成型コア後縁の近傍において従来の成型コアに比べて破損する可能性が低減され、そしてより高い容易性および強靭さを伴って扱うことができるようになる。
【００２６】
本発明の好ましい例示的な実施形態が図面に示されており、以下、この図面の説明に関連して本発明の好ましい例示的な実施形態について詳細に説明するが、同一の参照符号が同一のまたは同様の、すなわち機能的に同一の構成要素に付与されている。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】従来から公知のタービンローターブレードの斜視図である。
【図２】従来から公知のタービンローターブレードの後縁の領域の長手方向部分を示す図である。
【図３】第１の改良に基づく凹状に屈曲した流入側を備える、本発明のタービンブレードまたはベーンの、図２と類似した部分を示す図である。
【図４】本発明に基づくタービンブレードまたはベーンの、列状に配置された乱流要素の他の改良を示す図である。
【図５】本発明に基づくタービンブレードまたはベーンを製造するための本発明に基づく成型コアの斜視図である。
【図６】本発明に基づくタービンブレードまたはベーンの後縁の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１には、本発明に関連するガスタービンブレードまたはベーン１０の斜視図を示す。図１によれば、ガスタービンブレードまたはベーン１０は回転ブレードの形態のものである。本発明は、ガスタービンのガイドベーン(図示せず)に使用することもできる。ガスタービンブレードまたはベーン１０は、断面がのこ歯形状のブレードまたはベーン基部１２と、その上に配置される台１４とを備えている。空気力学的に屈曲された主ブレードまたはベーン部１６は、台１４に隣接しており、かつ前縁１８と後縁２０をと備える。いわゆる「シャワーヘッド」として構成される冷却用開口が前縁１８に設けられており、冷却用開口から内部に流入する冷媒(好ましくは冷却空気)が発生可能となっている。主ブレードまたはベーン部１６は、−図１を参照すると−後方吸い込み側壁２２と前方圧縮壁２４とを備える。介在ウェブ３０によって互いに離間された多数の後縁開口部２８は、後縁２０に沿って設けられている。この場合において、後縁２０は、いわゆるカットバック後縁の形態のものであり、それゆえ開口２８は後縁２０の中央よりも圧縮側に位置するようになっている。
【００２９】
図２には、従来技術として知られた中央線の長さにわたって平面に沿う長手方向区間におけるテイルタービンブレードまたはベーン１０の内部が示されており、それは、主ブレードまたはベーン部１６の後縁１８から後縁２０に向かって、かつブレードまたはベーンの長手方向に延在しており、かつブレードまたはベーン基部１２からブレードまたはベーン先端に向かって延在している。
【００３０】
図２において、後縁開口２８同士の間にウェブ３０が配置されるようになっている複数の後縁開口２８はさらに右側に配置されるよう設けられている。ウェブ３０は、作動中に後縁１８から後縁２０から向かって主ブレードまたはベーン部１６の周囲で流動するホットガスの流れに実質的に平行となるよう延在している。図２において左側に示されるように、グリッド状(格子状)に構成された複数の支柱または支持台３２が設けられている。この場合、支柱３２およびウェブ３０の両方が、吸い込み側壁２２の内面３４から圧縮側壁２４の内面(図示せず)へ向かって延在している。それによって、支柱３２は、吸い込み側壁２２および圧縮側壁２４によって横方向に規定されているタービンブレードまたはベーン１０のキャビティ３８内に配置される。
【００３１】
タービンブレードまたはベーン１０がガスタービンに使用される場合、冷媒(好ましくは冷却空気４０)は作動中にキャビティ３８を通って流動する。タービンブレードまたはベーンの内部にある部分(図２には図示せず)は、通常、支持台３２の広がり部が冷却空気４０の実質的に均一な流入流にさらされるように構成されている。グリッド状に配置された支持台３２への均一な流入流は参照番号４０が付与された矢印で示されている。冷却空気４０は個々の支持台３２に衝突し、このプロセスにおいて冷却空気４０は、冷却空気の流れ４０の主な方向が実質的に変更させられない状態のまま、個々の支持台３２によって方向を変えられる。これによって、ホットガスによってブレードまたはベーン壁２２，２４にもたらされる熱はさらに支持台３２へと導かれ、そこで、支持台３２に衝突する冷却空気４０は熱を吸収しかつ熱を除去する。一度、冷却空気４０が支持台の広がり部を経て流れると、冷却空気４０は、キャビティ３８を開口２８に接続するチャネル４１へ入り込む。冷却空気４０がチャネル４１を経て流入すると、冷却空気４０は、開口２０を通ってタービンブレードまたはベーン１０から流出し、そして主ブレードまたはベーン部１６の周囲で流動するホットガスと混合するようになる。
【００３２】
支持台の広がり部を通る流れとしてもたらされる冷媒４０における乱流は、主ブレードまたはベーン部１６の側壁２２，２４から冷却空気への熱伝達率を増大させ、それによって相対的に効果的な放熱を達成することができる。必要とされる冷却空気４０の量を増大させることなく、側壁２２，２４から冷却空気への熱伝達率をさらに増大させるために、図３に示される本発明は新規な乱流要素４２を提供する。図３に示された乱流要素４１は少なくとも部分的に凹形に屈曲した流入流側の部分４４を有しており、少なくとも部分的に凹形に屈曲した流入流側の部分４４は、冷却空気４０の流入流側に面する。それゆえ本発明の乱流要素４２は、Ｃ字形状(つまり三日月形状の形態)の長手方向セクションを有しており、乱流要素４２の弧端部４６は、作動中にそこに到達する冷媒の流れ方向に向かって少なくともわずかに面する様式で方向付けられている。乱流要素４２は、冷媒の主流動方向に直交する方向に列をなして配置されており、このものにおいて、列をなす乱流要素４２のそれぞれは、少なくとも部分的に凹形に屈曲した流入流側の部分４４を有するか、あるいは、三日月形状のものとなっている。図２に示されるような公知の構成と比較すると、二列のピン状フィンが本発明の一列の乱流要素４２と置き換えられている。
【００３３】
図３および図４に示すように、この場合、乱流要素４２の端部が主ブレードまたはベーン部１６のさまざまな高さで設けられるように、乱流要素４２の三日月形状部をキャビティ３８へと方向付けることができる。タービンに設けられる際には、これら乱流要素は、−その周囲でロータが回転するガスタービンの機械的軸線に関連して、−さまざまな半径で設けられてもよい。なお代替例として、乱流要素４２を長手方向に加えて横方向の両方において三日月形状を有するようにすることも考えられる。これは、少なくとも部分的に球面状の流入流側の部分４４を備える乱流要素４２の全体的なカップ形状またはプレート形状の外形をもたらすこととなり、部分的に大きな圧力損失をもたらす。
【００３４】
タービンブレードまたはベーン１０の内部における、ウェブ３０から上流での本発明の乱流要素４２の位置決めによって、結果的に生じる冷却空気の消費を増大させることなく、開口２８の幅ｄ(図４)を大きくすることが可能となる。一列に配置された支持台３２と比較すると、乱流要素４２は、さらに増大された流れ抵抗を有しており、そのため、冷媒消費に関する増加をもたらす増大された圧力損失はこのポイントにおいて安定したものとなる。
【００３５】
図４によれば、異なる列における本発明の乱流要素４２のさらにさまざまな幾何学的変更が可能なことは言うまでもない。したがって部分的な要求に合わせて、一例として乱流要素４２の長手方向における長さｈ、幅ｂ、ひいては凹形の流入流側４４の曲率、ならびに二つの隣接列間の距離Ｌを適応させることができることが挙げられる。
【００３６】
図６には、新規な乱流要素４２を備える本発明のタービンブレードまたはベーンの図３の部分VIを示す。吸い込み側壁２２および圧縮側壁２４は後縁２０へ向かって延在している。その部分に関連する開口２８は介在ウェブ３０によって互いに離間されている。吸い込み側壁２２の内面３４は、冷媒４０の主な流動方向において吸い込み側壁２２の内面３４と圧縮側壁２４の内面４８とが後縁２０の方へ向かって互いに近接する(つまり互いに対してテーパ形状となる)くさび形態で、圧縮側壁２４の内面４８に対向するよう配置されている。二列の支持台３２は、第一には、内面３４，３８の間で上記主な流動方向において連続して設けられており、かつこれら支持台３２の流体力学的に下流の方向においては、本発明に基づいて構成された一列の乱流要素４２が設けられている。これら乱流要素の後方には、介在チャネル４１とともにウェブ３０が設けられている。
【００３７】
図５には本発明の成型コア１１０の斜視図を示す。成型コア１１０は、成型コア後縁１２０付近の第１の領域に配置されている第１の開口１３０を備える。二列で配置された複数の第２の開口１４２が、第２の領域に隣接して設けられている。第２の開口１４２は、部分的に凹形状の輪郭部を少なくともひとつ有している。
【００３８】
ケーシング装置に成型コア１１０を使用することによって、本発明のタービンブレードまたはベーンを製造するための成型コアを使用することが可能となり、これによって、タービンブレードまたはベーンにおけるキャビティとして、タービンブレードまたはベーンが製造された後に成型コア１１０によって示される空間が残存される。成型コア１１０内に設けられた開口１３０，１４２には、タービンブレードまたはベーン１０が成型されるように成型材料が充填され、続いて、タービンブレードまたはベーン内にウェブ３０および乱流要素４２などの構成要素が配置される。
【００３９】
全体的には、本発明の成型コア１１０は、本発明の、タービンブレードまたはベーンの内部に対して相補的な外形を有する。
【００４０】
本発明は、ローターブレードおよびガイドベーンの両方に使用できる。
【００４１】
全体としては、本発明は、部分的に新規な内部構造を備えるタービンブレードまたはベーンを提供する。新規な要素は、タービンブレードまたはベーンの主タービンまたはベーン部１６の後縁２０に配置されたウェブ３０から上流に設けられている。この構造は乱流要素４２を備えており、乱流要素４２は、列をなすように配置されており、かつ冷媒４０の流入流に晒され得る流入側の部分４４(本発明によれば、部分的に凹状に屈曲している)を有している。乱流要素４２は、三日月形状のものであることが好ましい。乱流要素４２の空気力学的には著しく不便な形状は、圧力損失の増大をもたらし、冷媒を流動しにくくする。これによって、従来のタービンブレードまたはベーンに比べて、結果的に生じ得る冷媒の消費量を増大させることなく、開口２８の幅(図４参照)を大きくすることができる。さらに本発明は非常に安定した成型コア１１０を提供する。なぜなら、タービンブレードまたはベーンのウェブ３０を製造するために成型コア１１０に必要とされる第１の開口１３０が、従来のものよりも、より大きく離間されるためである。これは、成型コア後縁１２０の領域において成型コア１１０のより大きな安定性をもたらし、その結果、成型コアはこの点におけるひび割れなどの破損が少なくなり、そしてより強靭なものとして扱われるようになる。
【符号の説明】
【００４２】
１０  ガスタービンブレードまたはベーン
１２  ベーン基部
１４  台
１６  主ブレードまたはベーン部
１８  後縁
２０  後縁
２２  吸い込み側壁
２４  圧縮側壁
２８  後縁開口部
３０  ウェブ
３２  支柱
３４  内面
３８  キャビティ
４０  冷却空気
４１  チャネル
４２  乱流要素
４４  流入側部
４６  弧端部
４８  内面
１１０  成型コア
１２０  成型コア後縁
１３０  第１の開口
１４２  第２の開口
【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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【国際調査報告】
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