(57)【要約】【課題】タービンエンジン構成部品のエアフォイル部の前縁の冷却を改良する。【解決手段】タービンエンジン構成部品は、前縁（３０）と、負圧側（４６）と、正圧側（４２）とを有するエアフォイル部と、前縁（３０）を冷却する冷却流体が流れる半径方向流前縁キャビティ（３４）と、を有する。このタービンエンジン構成部品は、前縁キャビティ（３４）のノーズ部（３６）と衝突して対流伝熱を高める渦（４９）を前縁キャビティ（３４）内に生成するために、前縁キャビティ（３４）の前縁ノーズ部（３６）において互いに接触して複数のＶ字状のトリップストリップを形成する第１の組のトリップストリップ（４０）および第２の組のトリップストリップ（４４）をさらに有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前縁と、負圧側と、正圧側とを有するエアフォイル部と、
前記前縁を冷却する冷却流体が流れる半径方向流前縁キャビティと、
前記前縁キャビティのノーズ部と衝突する渦を前記前縁キャビティ内に生成する手段であって、前記前縁ノーズ部において互いに接触する第１の組のトリップストリップおよび第２の組のトリップストリップを備える手段と、
を備えるタービンエンジン構成部品。
【請求項２】
前記第１の組のトリップストリップが、前記前縁キャビティ内において流れ方向に沿って延びる複数の互いに平行なトリップストリップを含むことを特徴とする請求項１に記載のタービンエンジン構成部品。
【請求項３】
前記第２の組のトリップストリップが、前記前縁キャビティ内において流れ方向に沿って延びる複数の互いに平行なトリップストリップを含むことを特徴とする請求項１に記載のタービンエンジン構成部品。
【請求項４】
複数のＶ字状のトリップストリップを形成するために、前記第１の組のトリップストリップの前縁が、前記ノーズ部において、前記第２の組のトリップストリップの前縁と接触することを特徴とする請求項２に記載のタービンエンジン構成部品。
【請求項５】
前記第１の組のトリップストリップの前縁が、複数の間隙によって、前記第２の組のトリップストリップの前縁から分離されることを特徴とする請求項２に記載のタービンエンジン構成部品。
【請求項６】
前記間隙の各々が、前記トリップストリップの各々の高さの５倍以下の距離で維持されることを特徴とする請求項５に記載のタービンエンジン構成部品。
【請求項７】
前記複数の間隙が、前記エアフォイル部の分割ラインに沿って配置されることを特徴とする請求項５に記載のタービンエンジン構成部品。
【請求項８】
前記トリップストリップの各々が、前記タービンエンジン構成部品が一部をなすエンジンの中心線に対して４５°の角度で配向されることを特徴とする請求項１に記載のタービンエンジン構成部品。
【請求項９】
前記トリップストリップの各々が、前縁を有し、前記トリップストリップの各々の前記前縁が、最も高い熱負荷の領域内に位置付けされることを特徴とする請求項１に記載のタービンエンジン構成部品。
【請求項１０】
前記トリップストリップの各々が、３．０〜２５の範囲内にあるＰ／Ｅ比を有し、Ｐが互いに隣接するトリップストリップ間の半径方向のピッチであり、Ｅがトリップストリップ高さであることを特徴とする請求項１に記載のタービンエンジン構成部品。
【請求項１１】
前記トリップストリップの各々が、０．１５〜１．５０の範囲内にあるＥ／Ｈ比を有し、Ｅがトリップストリップ高さであり、Ｈが前記キャビティの高さであることを特徴とする請求項１に記載のタービンエンジン構成部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービンエンジン構成部品のエアフォイル部の前縁の冷却を、前縁キャビティのノーズ部において互いに接触するＶ字状のトリップストリップを用いて改良することに関する。
【背景技術】
【０００２】
いくつかのタービンエンジン構成部品、例えば、ブレードおよびベーンは、それらが用いられる厳しい環境のせいで、冷却される。これまで、種々の異なる冷却技術が、用いられてきた。このような方式の１つが、図１に示されている。この図には、タービンエンジン構成部品１２のエアフォイル部１０が示されている。図から分かるように、前縁領域の冷却を達成するために、半径方向流前縁キャビティ１４が用いられている。
【０００３】
このような冷却方式にもかかわらず、タービンエンジン構成部品のエアフォイル部の前縁の冷却を改良することが必要とされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、本発明の目的は、タービンエンジン構成部品のエアフォイル部の前縁の冷却を改良することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、タービンエンジン構成部品は、一般的に、前縁と、負圧側と、正圧側とを有するエアフォイル部と、前縁を冷却する冷却流体が流れる半径方向流前縁キャビティと、前縁キャビティのノーズ部と衝突する渦を前縁キャビティ内に生成させる手段と、を備える。この渦生成手段は、前縁ノーズ部において互いに接触する第１の組のトリップストリップおよび第２の組のトリップストリップを備える。
【０００６】
本発明によるＶ字状のトリップストリップを用いる前縁の冷却に関する他の詳細、ならびにこの前縁の冷却に付随する他の目的および利点を、以下の最良の形態および添付の図面によって説明する。なお、添付の図面において、同様の参照番号は、同様の要素を指すものとする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図面を参照すると、図２には、タービンエンジン構成部品のエアフォイル部３２の前縁３０が示されている。この図から分かるように、前縁３０は、エンジン抽気のような冷却流体が半径方向に流れる前縁キャビティ３４を有する。前縁３０は、ノーズ部３６および外部よどみ領域３８も有する。
【０００８】
前縁３０、特に、前縁３０の外部よどみ領域３８に隣接するエアフォイル部３２のノーズ部３６の充分な冷却をもたらすために、トリップストリップの配置が望ましいことが見出されている。以下に述べるトリップストリップの配置構造は、エアフォイル部３２の前縁３０に高伝熱をもたらす。
【０００９】
図２〜図４および図６に示されるように、複数のトリップストリップ４０が、エアフォイル部３２の正圧側４２に配置され、複数のトリップストリップ４４が、エアフォイル部３２の負圧側４６に配置されている。互いに平行のトリップストリップ４０および互いに平行のトリップストリップ４４は、各々、前縁キャビティ３４内において、流れ方向４８に沿って延びている。正圧側４２のトリップストリップ４０は、前縁ノーズ部３６において、負圧側４６のトリップストリップ４４と接触し、図５に示されるようなＶ字形状をなす。冷却空気がこのように配向されたトリップストリップ４０，４４を通り過ぎると、この流れが乱され、大きな渦４９が前縁に生じる（図７を参照）。この大きな渦４９によって、極めて高い伝熱係数が、前縁ノーズ部３６にもたらされる。
【００１０】
キャビティ３４内のトリップストリップ４０，４４のこの配向によっても、エアフォイル部３２の前縁における伝熱が大きくなる。図３および図４に示されるように、トリップストリップ４０，４４は、エンジンの中心線５２に対して約４５°の角度αで配向されてもよい。トリップストリップ４０，４４の前縁５４，５６が、最も高い熱負荷の領域、この場合は、前縁ノーズ部３６に位置付けされている。このトリップストリップの配向によって、乱流の渦４９がキャビティ３４内に生じる。流れは、最初、トリップストリップの前縁と衝突し、エアフォイル面から離れる。次いで、この流れは、トリップストリップの前縁の下流において再び付着し、前縁キャビティ３４とそれに隣接するキャビティ６２との間の仕切りリブ６０に向かって移動する。この流れは、仕切りリブ６０に近づくと、反対側のエアフォイル壁に向かって付勢される。この流れは、正圧側壁４２および負圧側壁４６と直交して導かれ、キャビティ３４の中心で合流する。次いで、この流れは、エアフォイル部３２の前縁３０に向かって戻るように付勢される。この流れの移動によって、大きな渦４９が生じる。この渦４９は、流れをキャビティ３４の前縁に駆り立て、衝突噴流として作用し、これによっても、前縁ノーズ部３６における伝熱を高める。
【００１１】
本発明のトリップストリップ構造を用いることによって、タービンエンジン構成部品の半径方向流前縁キャビティにおいて、このキャビティの前縁ノーズ部における対流伝熱の向上が達成される。
【００１２】
トリップストリップ構造の特定の配向によって、冷却流れは、前縁ノーズ部３６と衝突し、伝熱をさらに高めることができる。トリップストリップ４０，４４の前縁は、前縁キャビティ３４のノーズ部３６に配置される。
【００１３】
必要に応じて、トリップストリップ４０，４４の前縁は、間隙４５によって、分離されてもよい。この間隙４５は、トリップストリップ４０またはトリップストリップ４４の高さの５倍以下の距離で維持されるとよい。
【００１４】
本発明のトリップストリップ構造は、３．０〜２５の範囲内にあるＰ／Ｅ比を有する。ここで、Ｐは、互いに隣接するトリップストリップ間の半径方向ピッチ（距離）であり、Ｅは、トリップストリップ高さである。さらに、ここに述べたトリップストリップ構造は、０．１５から１．５０の範囲内にあるＥ／Ｈ比を有する。ここで、Ｅは、トリップストリップ高さであり、Ｈは、キャビティ３４の高さである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来技術による半径方向流前縁キャビティを有するタービンエンジン構成部品を示す図である。
【図２】タービンエンジンに用いられる２組のトリップストリップを備えるエアフォイルの前縁部の断面図である。
【図３】前縁部の負圧側におけるトリップストリップを示す図である。
【図４】前縁部の正圧側におけるトリップストリップを示す図である。
【図５】トリップストリップの前縁の配置を示す図である
【図６】トリップストリップの三次元図である。
【図７】前縁キャビティに生じた渦を示す図である。
【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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【外国語明細書】
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