(57)【要約】【課題】ブレードの寿命を増大させるために、ブレードの平均温度が低下され、且つ温度勾配の形成を回避するタービンブレードを提供する。【解決手段】ターボ機械のガスタービンブレード１０は、中央部分に中央配置された第１の冷却回路Ａを備え、この冷却回路Ａは、少なくとも１つの吸い込み側キャビティ３０と、少なくとも１つの圧力側キャビティ３２と、少なくとも１つの中央キャビティ３４と、吸い込み側キャビティの第１の空気吸入開口部と、圧力側キャビティ３２の第２の空気吸入開口部と、少なくとも１つの第１の通路と、少なくとも１つの第２の通路と、中央キャビティ３４およびブレードの圧力側面２２の両方の中に開口する出口開口部４４とを含む。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボ機械のためのガスタービンブレード（１０）であって、該ブレードは、ブレード基部（１４）とブレード先端部（１６）との間に径方向に延びる空気力学面（１２）を有し、該空気力学面は、圧力側面（２２）および吸い込み側面（２４）によって相互連結される前縁（１８）および後縁（２０）を呈し、かつブレード先端部において横断壁（２６）によって閉じられており、前記空気力学面（１２）は、バスタブ（２８）を形成するように前記横断壁（２６）を超えて径方向に延び、前記ブレードは、中央部分に中央配置された第１の冷却回路（Ａ）をさらに備え、該第１の冷却回路（Ａ）が、
ブレードの吸い込み側（２４）に径方向に延びる少なくとも１つの吸い込み側キャビティ（３０）と、
ブレードの圧力側（２２）に径方向に延びる少なくとも１つの圧力側キャビティ（３２）と、
吸い込み側キャビティ（３０）と圧力側キャビティ（３２）との間のブレードの中央部に径方向に延びる少なくとも１つの中央キャビティ（３４）と、
前記吸い込み側キャビティ（３０）に冷却空気を供給するための、吸い込み側キャビティ（３０）の径方向の底部端における第１の空気吸入開口部（３６）と、
前記圧力側キャビティ（３２）に冷却空気を供給するための、圧力側キャビティ（３２）の径方向の底部端における第２の空気吸入開口部（３８）と、
吸い込み側キャビティ（３０）の径方向の頂部端を中央キャビティ（３４）の径方向の頂部端に連通させる、少なくとも１つの第１の通路（４０）と、
圧力側キャビティ（３２）の径方向の頂部端を中央キャビティ（３４）の径方向の頂部端に連通させる、少なくとも１つの第２の通路（４２）と、
中央キャビティ（３４）内およびブレードの圧力側面（２２）内の両方に開口する出口開口部（４４）とを備えることを特徴とするブレード。
【請求項２】
第１の冷却回路（Ａ）とは無関係な第２の冷却回路（Ｂ）をさらに具備し、
前記第２の冷却回路（Ｂ）が、
ブレードの後縁（２０）の近傍で径方向に延びる少なくとも１つの後縁キャビティ（５０）と、
前記後縁キャビティ（５０）内に冷却空気を入れるための、後縁キャビティ（５０）の径方向の底部端における空気吸入開口部（５２）と、
後縁キャビティ（５０）内およびブレードの圧力側面（２２）内の両方に開口する出口スロット（５４）とを備えることを特徴とする、請求項１に記載のブレード。
【請求項３】
ブレードの横断壁（２６）が、第２の冷却回路（Ｂ）の後縁キャビティ（５０）内およびブレード先端部（１６）内の両方に開口する少なくとも１つの排出孔（５８）を含むことを特徴とする、請求項２に記載のブレード。
【請求項４】
ブレード先端部（１６）に最も近い少なくとも１つの出口スロット（５４ａ）が、ターボ機械の長手方向軸に対してブレード先端部（１６）へ向かう傾斜角度（β）を呈することを特徴とする、請求項２または３に記載のブレード。
【請求項５】
ブレード先端部（１６）に向かう前記傾斜角度（β）が、ターボ機械の前記長手方向軸に対して１０°から３０°の範囲内にあることを特徴とする、請求項４に記載のブレード。
【請求項６】
第２の冷却回路（Ｂ）の後縁キャビティ（５０）が、圧力側壁部および吸い込み側壁部にバッフル（６８ａ、６８ｂ）を含み、前記壁部に沿う熱伝達を増大させることを特徴とする、請求項２から５のいずれか一項に記載のブレード。
【請求項７】
第１の冷却回路（Ａ）および第２の冷却回路（Ｂ）とは無関係な第３の冷却回路（Ｃ）をさらに具備し、
前記第３の冷却回路（Ｃ）が、
ブレードの前縁（１８）の近傍に径方向に延びる少なくとも１つの前縁キャビティ（６０）と、
前記前縁キャビティ（６０）内に冷却空気を供給するための、前縁キャビティ（６０）の径方向の底部端における空気吸入開口部（６２）と、
前縁キャビティ（６０）内と、ブレードの圧力側（２２）および吸い込み側（２４）における前縁（１８）内との両方に開口する出口開口部（６４）とを備えることを特徴とする、請求項２から６のいずれか一項に記載のブレード。
【請求項８】
ブレードの横断壁（２６）が、バスタブを冷却するように、第３の冷却回路（Ｃ）の前縁キャビティ（６０）内と、バスタブ（２８）内との両方に開口する少なくとも１つの排出孔（６６）を含むことを特徴とする、請求項７に記載のブレード。
【請求項９】
前記排出孔（６６）が、排出されなければ前記出口開口部（６４）を閉鎖する可能性がある冷却空気からの不純物が、排出されることを可能とするように、第３の冷却回路（Ｃ）の出口開口部（６４）の横断面よりも大きい横断面であることを特徴とする、請求項８に記載のブレード。
【請求項１０】
前縁キャビティ（６０）が、圧力側壁部および吸い込み側壁部にバッフル（７０ａ、７０ｂ）を含み、前記壁部に沿う熱伝達を増大させることを特徴とする、請求項７から９のいずれか一項に記載のブレード。
【請求項１１】
ブレードの横断壁（２６）が、複数の排出孔（４８）を含み、該複数の排出孔（４８）が、バスタブを冷却するために、第１の冷却回路（Ａ）の圧力側キャビティ、吸い込み側キャビティ、および中央キャビティ（３２、３０、３４）内と、バスタブ（２８）内との両方に開口することを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載のブレード。
【請求項１２】
第１の冷却回路（Ａ）の圧力側キャビティ（３２）が、内部熱伝達を増大させるために、側壁間に延びるブリッジ（４６）を含むことを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載のブレード。
【請求項１３】
第１の冷却回路（Ａ）の吸い込み側キャビティ（３０）が、内部熱伝達を増大させるために、側壁間に延びるブリッジ（４６）を含むことを特徴とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載のブレード。
【請求項１４】
第１の冷却回路（Ａ）の圧力側キャビティ（３２）および吸い込み側キャビティ（３０）が、内部熱伝達を増大させるように高アスペクト比を有することを特徴とする、請求項１から１３のいずれか一項に記載のブレード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ機械のためのガスタービンブレードに関する。より詳細には、本発明は、そのようなブレードのための冷却回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボ機械ガスタービン、特に高圧タービンの可動ブレードは、エンジンが運転中であるときに、燃焼ガスによって非常に高い温度にさらされることが知られている。これらの温度は、前記ガスと接触する種々の部品によって損傷なしに耐えることができる値より充分に高い値に達し、それによって前記部品の寿命を制限する。
【０００３】
高圧タービンにおけるガスの温度を上昇させることは、ターボ機械の効率、すなわち、エンジンからのスラストを前記ターボ機械によって推進される飛行機の重量で割った比を増大させることも知られている。その結果として、より高い温度に耐え得るタービンブレードを提供するための努力がなされている。
【０００４】
この問題を解決するために、タービンブレードの温度を低減させる冷却回路を備えるそのようなブレードを提供することは、一般的に行われていることである。そのような回路によって、その基部を経由してブレード内に挿入される冷却空気は、ブレード内に作られるキャビティによって形成される通路に従ってブレードに沿って移動し、次にブレードの表面に開口する開口部を経由して排出される。
【０００５】
フランス国特許第２７６５２６５号は、各々ヘリカルストリップによって、衝撃システムを用いて、かつブリッジのシステムを用いて、冷却される一組のタービンブレードを提案している。冷却は満足のいくようなものであるように見えるが、そのような回路は、製作するのが複雑であり、冷却空気の流れによって引き起こされる熱交換は、一様ではなく、それによってブレードの寿命を不利にする温度勾配を導くことが見出されている。
【特許文献１】仏国特許発明第２７６５２６５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明は、ブレードの寿命を増大させるために、ブレードの平均温度を低下させることを可能にし、かつ温度勾配の形成を回避する冷却回路を有するガスタービンブレードを提案することによって、そのような欠点を緩和しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このために、本発明は、ターボ機械のためのガスタービンブレードであって、該ブレードは、ブレード基部とブレード先端部との間に径方向に延びる空気力学面を有し、該空気力学面は、圧力側面および吸い込み側面によって相互連結される前縁および後縁を呈し、かつブレード先端部において横断壁によって閉じられており、前記空気力学面は、バスタブを形成するように前記横断壁を超えて径方向に延び、ブレードは、中央部分に中央配置された第１の冷却回路をさらに備え、該第１の冷却回路は、ブレードの吸い込み側に径方向に延びる少なくとも１つの吸い込み側キャビティと、ブレードの圧力側に径方向に延びる少なくとも１つの圧力側キャビティと、吸い込み側キャビティと圧力側キャビティとの間のブレードの中央部に径方向に延びる少なくとも１つの中央キャビティと、前記吸い込み側キャビティに冷却空気を供給するための、吸い込み側キャビティの径方向の底部端における第１の空気吸入開口部と、前記圧力側キャビティに冷却空気を供給するための、圧力側キャビティの径方向の底部端における第２の空気吸入開口部と、吸い込み側キャビティの径方向の頂部端を中央キャビティの径方向の頂部端に連通させる少なくとも１つの第１の通路と、圧力側キャビティの径方向の頂部端を中央キャビティの径方向の頂部端に連通させる少なくとも１つの第２の通路と、中央キャビティ内およびブレードの圧力側面内の両方に開口する出口開口部とを備えることを特徴とするブレードを提供する。
【０００８】
ブレードのためのそのような中央配置された第１の冷却回路は、ブレードの寿命を増大させるように、温度勾配を低減すると同時に、ブレードの平均温度が低減されることを可能とする。
【０００９】
好ましくは、ブレードの横断壁は、第１の冷却回路の圧力側キャビティ、吸い込み側キャビティ、および中央キャビティ内に開口し、かつブレードのバスタブ内にも開口する複数の排出孔を有する。
【００１０】
そのような排出孔は、高温ガスに対して保護するために、ブレードのバスタブの底部に空気の膜が確立されることを可能とする。
【００１１】
有利には、第１の冷却回路の圧力側キャビティおよび吸い込み側キャビティは、内部熱伝達を増大させるためにその側壁間に延びるブリッジを含んでいる。
【００１２】
そのようなブリッジは、高温ガスに接触するキャビティ壁部から、中央キャビティに接触しているキャビティのより冷たい壁部へ熱を伝達して、ブレードにおける温度勾配の生成を制限するためのヒートシンクを確立するのにも役立っている。
【００１３】
さらに有利には、第１の冷却回路の圧力側キャビティおよび吸い込み側キャビティは、内部熱伝達を増大させるように高アスペクト比を有する。
【００１４】
タービンブレードは、有利には、第２および第３の冷却回路を含み、第２および第３の冷却回路は、互いに無関係であり、かつ第１の冷却回路とは無関係である。第２および第３の冷却回路は、それぞれ、ブレードの後縁および前縁を冷却するのに役立つ。
【００１５】
本発明の他の特徴および利点は、限定する特徴を持たない実施形態を示す添付図面を参照して与えられる以下の説明から明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、ターボ機械の高圧タービンのための、例えば金属製の可動ブレード１０を示している。もちろん、本発明は、可動であろうと固定であろうと、ターボ機械の他のブレードにも適用され得る。
【００１７】
ブレード１０は、ブレード基部１４とブレード先端部１６との間に径方向に延びる空気力学面１２を有している。ブレード基部１４は、高圧タービンのロータのディスクに取り付けるための部分である。
【００１８】
空気力学面１２は、４つの別個なゾーン、すなわち、ターボ機械の燃焼室から到来する高温ガスの流れに面して配置される前縁１８と、前縁１８とは反対側の後縁２０と、圧力側面２２と、吸い込み側面２４とを呈し、これら側面２２および２４は、前縁１８および後縁２０を相互接続する。
【００１９】
ブレード先端部１６において、ブレードの空気力学面１２は、横断壁２６によって閉じられている。加えて、空気力学面１２は、以下においてブレードの「バスタブ（ｂａｔｈｔｕｂ）」と称されるカップ２８を形成するように、前記横断壁２６をわずかに超えて径方向に延びる。したがって、このバスタブ２８は、横断壁２６によって形成される底部、空気力学面１２によって形成される側壁を備え、ブレード先端部１６に向けて開口している。
【００２０】
本発明によれば、このように形成されるようなブレード１０は、該ブレードを冷却するために中央配置された第１の冷却回路Ａを呈する。
【００２１】
図２に示されるように、第１の冷却回路Ａは、特に、ブレードの吸い込み側２４の近傍に径方向に延びる少なくとも１つの吸い込み側キャビティ３０と、ブレードの圧力側２２の近傍に径方向に延びる少なくとも１つの圧力側キャビティ３２と、吸い込み側キャビティ３０と圧力側キャビティ３２との間に、ブレードの中央部分に径方向に延びる少なくとも１つの中央キャビティ３４とを備えている。
【００２２】
図４に示されるように、吸い込み側キャビティ３０および圧力側キャビティ３２は、バスタブ２８の底部を形成する横断壁２６からブレード基部１４に下方に径方向に延びている。中央キャビティ３４は、同様に横断壁２６から、しかしブレードの高さの一部のみにわたって延びている。中央キャビティ３４は、前縁における後縁方向への最大のサイズを有するキャビティでもある。
【００２３】
第１の空気吸入開口部３６は、吸い込み側キャビティ３０に冷却空気を供給するために、各吸い込み側キャビティ３０の径方向底部端（すなわち、ブレード基部１４の近傍に）に設けられる。同様に、第２の空気吸入開口部３８は、圧力側キャビティ３２に冷却空気を供給するために、各圧力側キャビティ３２の径方向底部端に設けられる。
【００２４】
少なくとも１つの第１の通路４０は、吸い込み側キャビティ３０の径方向最上端（すなわち、ブレード先端部１６）が、中央キャビティ３４の径方向最上端と連通することを可能としている。同様に、少なくとも１つの第２の通路４２は、圧力側キャビティ３２の径方向最上端が、中央キャビティ３４の径方向最上端と連通させる。
【００２５】
これらの第１の通路４０および第２の通路４０４２は、圧力側面２２と吸い込み側面２４との間に延びるキャビティが形成されることを可能とし、該キャビティは、ブレードのバスタブ２８の下方に設けられる。
【００２６】
最後に、第１の冷却回路Ａは、中央キャビティ３４内およびブレードの圧力側面２２内の両方に開口する出口開口部４４を含んでいる。図２の断面平面において、これらの出口開口部４４の数は２個である。
【００２７】
本発明の有利な特性によれば、第１の冷却回路Ａの圧力側キャビティ３２および吸い込み側キャビティ３０は、内部熱伝達を増大させるように高いアスペクト比を有している。冷却キャビティは、断面において、他方の寸法（幅）の少なくとも３倍のある寸法（長さ）を呈するとき、高いアスペクト比を有しているとして考えられる。
【００２８】
本発明の他の有利な特徴によれば、第１の冷却回路Ａの吸い込み側キャビティ３０および圧力側キャビティ３２は、それらの側壁の間に延びるブリッジ４６が設けられる。図２および図４に示されるように、ブリッジ４６は、吸い込み側キャビティおよび圧力側キャビティを横切って延び、それによって、高温ガスに接触しているそれらの側壁と、中央キャビティ３４に接触しているそれらの側壁との間に結合を作り出す。
【００２９】
ブリッジは、キャビティにおける冷却空気の流れにおける乱流を増大させ、それによって冷却の有効性を増大させるのに役立っている。ブリッジは、また、冷却空気とブレードの空気力学面との間の熱交換面積を増大することを可能にする。
【００３０】
加えて、ブリッジは、ヒートシンクを作り出し、このヒートシンクは、高温ガスに接触しているキャビティの高温壁部から、中央キャビティ３４に接触しているキャビティの冷却壁部へ熱を伝達し、それによってブレード温度をより均一にし、ブレード内における温度勾配を制限し、その結果としてブレードの寿命を増大させる。
【００３１】
ブリッジ４６の形状（直径、ピッチ、断面、配列、その他）は、ブレードの熱条件をその寸法制約に対応させるために変動させ得る。それゆえ、ブリッジは、任意の断面、例えば円筒状の、正方形、または長円形からなるようにしても良い。ブリッジは、キャビティの高さ全体にわたって千鳥状の配置または整列して配置されても良い。
【００３２】
本発明の他の有利な特徴によれば、バスタブ２８の底部を形成する横断壁４６は、第１の冷却回路Ａの吸い込み側キャビティ３０、圧力側キャビティ３２、および中央キャビティ３４内に開口し、かつバスタブ２８内にも開口する複数の排出孔４８が設けられている。
【００３３】
したがって、排出孔４８は、吸い込み側キャビティおよび圧力側キャビティ内に流れる冷却空気が、ブレードのバスタブ２８を冷却するのを可能とする。バスタブは、高温ガスの乱流にさらされる高温ゾーンであり、そして冷却される必要がある。
【００３４】
図示された実施の形態においては、第１の冷却回路Ａが、３つの吸い込み側キャビティ３０および２つの圧力側キャビティ３２を有することが認められるはずである。圧力側キャビティおよび吸い込み側キャビティは、互いに無関係に空気が供給され、それゆえそのようなキャビティの数を、ブレードのための寸法設定基準に応じて変化させることができる。キャビティの数およびサイズは、出口開口部４４が、中央キャビティ３４と高温ガス流との間に配置されるのを可能とするように構成されることができる。
【００３５】
第１の冷却回路Ａは、ブレードの吸い込み側２４に開口するいかなる出口開口部をも持たないことも気づくべきである。ブレードによって画定されるスロートから下流側に冷却空気を注入することは、タービンの効率を劣化させる。
【００３６】
さらにまた、ブレード１０は、第１の冷却回路Ａとは無関係な第２の冷却回路をも有している。
【００３７】
図２および図３に示されるように、第２の冷却回路Ｂは、ブレード１０の後縁２０の近傍に径方向に延びる少なくとも１つの後縁キャビティ５０を備えている。この後縁キャビティ５０は、ブレード基部１４からブレードのバスタブ２８の底部を形成する横断壁２６へ径方向に延びる。
【００３８】
第２の冷却回路Ｂは、後縁キャビティ５０の径方向底部端に、冷却空気を後縁キャビティ５０に供給するための空気吸入開口部５２をも備えている。
【００３９】
最後に、複数の出口スロット５４が、冷却空気を排出させるために、後縁キャビティ５０内およびブレード１０の圧力側面２２内の両方に開口している。
【００４０】
出口スロット５４に加えて、第２の冷却回路Ｂは、後縁キャビティ５０内およびブレードの圧力側面２２内の両方に開口する複数の付加的な出口開口部５６を有していても良い。
【００４１】
図１および図２に示されるこれらの付加的な出口開口部５６は、ブレードの後縁２０の冷却が、ブレードの圧力側面２２に沿って流れる冷却空気の膜を形成することによって改善されることを可能とする。
【００４２】
ブレード先端部１６において、第２の冷却回路Ｂは、有利には、横断壁２６を通って、後縁キャビティ５０内およびブレード先端部１６内の両方に開口する少なくとも１つの排出孔５８を含んでいる。
【００４３】
排出孔（群）５８は、したがって、後縁キャビティ５０に流れる冷却空気が、ブレードのバスタブ２８の側壁を冷却することを可能とする。排出孔（群）５８は、排出されなければ出口スロット５４および付加的な出口開口部５６を閉鎖する可能性がある、冷却空気からもたらされる塵埃および不純物を排出させるのにも役立っている。
【００４４】
さらに、本発明の有利な特徴によれば、ブレード先端部１６に最も近いスロットである少なくとも１つの出口スロット５４ａは、ブレード先端部１６に向かって傾斜角度βだけ傾斜しており、他の出口スロット５４は、典型的には、ターボ機械の軸に対して実質的に平行のままである（図３）。
【００４５】
そのような傾斜角度βは、（図示されていない）ターボ機械の軸に関連して画定される。例として、傾斜角度は、５°から５０°の範囲内にあっても良く、そして好ましくは、前記ターボ機械軸に関連して、１０°から３０°の範囲内にある。
【００４６】
ブレード先端部１６に向けてのこの傾斜角度βは、望ましくは、ブレード先端部１６に最も近い２つの出口スロット５４ａ、５４ｂに適用され（図３を参照のこと）、その他の出口スロット５４は、ターボ機械の軸に対して実質的に平行のままとする。
【００４７】
出口スロット５４ａ（５４ｂ）がこのようにして傾斜していることは、ブレード先端部１６におけるブレード１０の後縁２０の冷却を改善するのに役立っている。ブレード先端部１６に最も近い出口スロット５４ａ、５４ｂは、ブレード先端部１６（静圧が、後縁から下流側のゾーンにおける静圧よりも大きなゾーン）に向けて開口しており、それゆえ、膨張率は、後縁から単に下流側に開口する在来の出口スロットと比較して改善されている。
【００４８】
タービンブレード１０は、第１の冷却回路Ａおよび第２の冷却回路Ｂとは無関係な第３の冷却回路Ｃをも有している。この第３の冷却回路Ｃは、ブレードの前縁１８を冷却するのに役立っている。
【００４９】
図２および図３に示されるように、第３の冷却回路Ｃは、ブレード１０の前縁１８の近傍に径方向に延びる少なくとも１つの前縁キャビティ６０を含んでいる。この前縁キャビティ６０は、ブレード基部１４からブレードのバスタブ２８の底部を形成する横断壁２６へ径方向に延びる（図３を参照のこと）。
【００５０】
空気吸入開口部６２は、前縁キャビティ６０に冷却空気を供給するために、前縁キャビティ６０の径方向底部端に設けられる。最後に第３の冷却回路Ｃは、前縁キャビティ６０内と、ブレードの圧力側面２２および吸い込み側面２４上の前縁１８内との両方に開口する出口開口部６４を含んでいる。
【００５１】
横断壁２６において、第３の冷却回路Ｃは、好ましくは、前縁キャビティ６０内と、ブレードのバスタブ２８内との両方に開口する少なくとも１つの排出孔６６を含んでいる。この排出孔６６は、バスタブ２８を冷却し、かつ冷却空気がブレード先端１６からバスタブ２８に向けて循環することを生じさせるべく寄与するのに役立っている。
【００５２】
有利には、排出孔６６は、排出されなければ出口開口部６４を閉鎖する可能性がある、冷却空気からの塵埃および不純物を排出させるように、第３の冷却回路Ｃの出口開口部６４の横断面よりも大きい横断面を呈している。
【００５３】
本発明のタービンブレードの第２の冷却回路Ｂおよび第３の冷却回路Ｃに共通のある特徴が、以下に簡単に説明される。
【００５４】
これらの共通の特徴の１つによれば、後縁キャビティ５０および／または前縁キャビティ６０は、それらの圧力側壁部および吸い込み側壁部に、これらの壁部の熱伝達を増大させるように、バッフルを含んでいる。
【００５５】
したがって、図２および図３において、後縁キャビティ５０は、その圧力側壁部にバッフル６８ａ、およびその吸い込み側壁部にバッフル６８ｂを呈する。同様に、前縁キャビティ６０は、その圧力側壁部にバッフル７０ａ、およびその吸い込み側壁部にバッフル７０ｂを有する。
【００５６】
図２および図３に示されるように、後縁キャビティ５０のバッフル６８ａ、６８ｂ、および前部キャビティ６０のバッフル７０ａ、７０ｂは、有利には、これらのキャビティ内を流れる冷却空気の流れ方向に関して約４５°だけ傾斜されているリブであることもできる。
【００５７】
加えて、圧力側バッフル６８ａ、７０ａは、吸い込み側バッフル６８ｂ、７０ｂとは反対の方向に傾斜させることができる。その場合において、後縁キャビティ５０の圧力側に配置されるディスペンサ６８ａ、または前縁キャビティ６０の圧力側に配置されるディスペンサ７０ａは、好ましくは、吸引側壁に配置されたバッフル６８ｂ、７０ｂに関して、径方向にオフセットされる（すなわち、千鳥状構成に配置される）。
【００５８】
その代わりに、バッフル６８ａ、６８ｂ、７０ａ、および７０ｂは、例えば千鳥状配置にまたは整列されて配置されたスパイクであっても良い。
【００５９】
それらの形状および配置が何であろうと、バッフル６８ａ、６８ｂ、７０ａ、および７０ｂは、内部の熱伝達を増大させるために、キャビティにおける空気の流れにおける乱流を増大させるのに役立つ。
【００６０】
第３の冷却回路Ｃの前縁キャビティ６０内に配置されたバッフル７０ｂ、７０ｂが、オーバーラップを有しても、またはオーバーラップを有さないこともできることも気づくはずである。オーバーラップは、前縁キャビティ６０の圧力側バッフル７０ａが、前縁キャビティの吸い込み側バッフル７０ｂと交差するようにしてバッフルを配置することにある。
【００６１】
ブレード１０の前縁１８の近傍において、冷却は、主として出口開口部６４を経由して熱をポンピングすることによって提供される。加えて、前縁キャビティ６０におけるバッフル７０ａ、７０ｂの存在が、出口開口部６４を機械加工することを困難にし、かつそれらに冷却空気を供給すること（すなわち、出口開口部が、バッフルのすぐ後ろにまたはバッフルに交差して配置されているとき）をも困難にし得る。
【００６２】
第２の冷却回路Ｂおよび第３の冷却回路Ｃに共通の他の特徴によれば、第２の冷却回路Ｂの付加的な出口開口部５６、および第３の冷却回路Ｃの付加的な出口開口部６４は、任意の断面、すなわち円筒状、長円形、朝顔形、その他であることができる。これら出口開口部５６、６４の径およびピッチ（２つの連続する開口部の間の径方向距離）も、ブレード１０の側面２２、２４の冷却を最適化するように構成される。
【００６３】
概して、第２の冷却回路Ｂの付加的な出口開口部５６、および第３の冷却回路Ｃの付加的な出口開口部６４は、冷却空気が、キャビティ（後縁キャビティ５０または前縁キャビティ６０）からの高温ガス流内に排出されることを可能にする。このようにして排出される空気は、燃焼室から到来する高温ガスに対して、ブレード１０の空気力学面１２を保護する冷たい空気の膜を形成する。
【００６４】
ブレードが冷却されるこの方法は、上述において与えられた説明から明らかに由来しており、そして特に一層図５を参照して以下に簡単に説明される。
【００６５】
この図は、ブレード１０の種々の回路ＡからＣに沿って移動する冷却空気の流れを示す図である。これらの冷却回路は、それら冷却回路の各々は、それ自体の直接の冷却空気の供給を有しているから、互いに無関係である。
【００６６】
中央配置された第１の冷却回路Ａは、吸い込み側キャビティ３０および圧力側キャビティ３２を経由して冷却空気が供給される。空気は、これらのキャビティ３０、３２に沿って、ブレード基部１４からブレード先端部１６に向かって移動し、そして横断壁２６において中央キャビティ３４に供給するのに先立って、排出孔４８を経由してバスタブ２８の底部に対する対流熱交換による冷却を提供する。それから空気は、吸い込み側キャビティ３０および圧力側キャビティ３２において空気が流れる径方向とは逆の径方向に、中央キャビティ３４に沿って流れる。最後に、空気は、前記中央キャビティの出口開口部４４を経由してブレードの圧力側へ排出される。
【００６７】
吸い込み側キャビティ３０および圧力側キャビティ３２が、互いに無関係であり、それゆえ冷却空気が流れる流量は、各キャビティで相違しても良いことに気づくはずである。
【００６８】
第２の冷却回路Ｂは、冷却空気が後縁キャビティ５０によって供給される。それゆえ、空気は、ブレード基部１４からブレード先端部１６に向かって後縁キャビティ５０に沿って移動するとともに、出口開口部５４を経由し、そしておそらく付加的な出口開口部５６を経由して、ブレードの圧力側の後縁２０の近傍に排出される。
【００６９】
同様に、第３の冷却回路Ｃは、前縁キャビティ６０を経由して冷却空気が供給される。それゆえ、空気は、ブレード基部１４からブレード先端部１６に向かって前縁キャビティ６０に沿って移動するとともに、前縁１８の近傍において、圧力側に、吸い込み側に、そしてブレードの前縁に出口開口部６４を経由して排出される。
【００７０】
在来のタービンブレード冷却回路と比較すると、本発明は、そのように、タービンの入口においてより高い温度にてブレードを動作させることを可能とする。
【００７１】
一定のタービン動作状態に関して、本発明は、ブレードの平均温度を低減することによってブレードの寿命を増大させることを可能とする。同様に、一定の寿命に関して、本発明は、ブレードの冷却のために必要とされる流量を低減することができ、それによってタービンの効率を増大させることを可能とする。
【００７２】
中央冷却回路の吸い込み側キャビティおよび圧力側キャビティにおけるブリッジの存在は、高温ガスに接触している壁部と中央キャビティに接触している壁部との間の結合を提供することによって、ブレードにより良好な機械的強度を提供することを可能とする。
【００７３】
中央冷却回路は、ブレードの中央部分において、ブレードのバスタブの下方に形成されたキャビティを持つことも可能とする。この特徴は、他のいかなる制約もなく、ほとんど冷却されることが必要とされるゾーンに排出孔を配置することを可能とし、それによってバスタブの底部の冷却を単純化する。そのことは、孔部の配置におけるより大きな公差を許容することを可能とすることによって、排出孔の機械加工を単純化する利点も提供する。
【００７４】
ブレードの中央部分において、排出孔の存在は、ブレードのバスタブの底部を形成する横断壁における熱ポンピングによって行われる冷却を可能とする。これらの排出孔は、高温ガスに対してブレードの側面を保護する空気の膜をも作り出す。
【００７５】
ブレードの後縁において、ブレード先端部に向かって傾斜された１つまたは２つの出口スロットの存在は、ブレード先端部における後縁を冷却することを可能とする。そのことは、後縁キャビティの上端部における冷却を改善することも可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明のタービンブレードの透視図である。
【図２】図１のブレードの断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線における断面図である。
【図５】図１のブレードの種々の冷却回路に関連する冷却空気流を示す図である。
【符号の説明】
【００７７】
１０  ブレード
１２  空気力学面
１４  ブレード基部
１６  ブレード先端部
１８  前縁
２０  後縁
２２  圧力側面
２４  吸い込み側面
２６  横断壁
２８  バスタブ（カップ）
３０  吸い込み側キャビティ
３２  圧力側キャビティ
３４  中央キャビティ
４０  第１の通路
４２  第２の通路
４４、５６、６４  出口開口部
４６  ブリッジ
４８、５８、６６  排出孔
５０  後縁キャビティ
５２  空気吸入開口部
５４、５４ａ、５４ｂ  出口スロット
６０  前縁キャビティ
６８、６８ａ、６８ｂ、７０ａ、７０ｂ  バッフル
Ａ  第１の冷却回路
Ｂ  第２の冷却回路
Ｃ  第３の冷却回路
【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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【外国語明細書】
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