(57)【要約】【課題】  エアフォイルの所望の冷却を促進してブレードの耐久性を向上させる内部通路構造体を有するエアフォイルを提供する。【解決手段】    根部と中空のエアフォイルとを含むロータブレードが提供される。中空のエアフォイルは、キャビティ、前縁、および先端部を有する。内部通路構造体（４０）が、キャビティ内に配置され、この内部通路構造体は、第１の径方向通路（９２）と、第２の径方向通路（９４）と、これらの通路の間に配置されたリブ（９６）と、を含む。これらの通路とリブとは、先端壁（９８）に隣接している。第１の径方向通路は、前縁に隣接して配置される。複数のクロスオーバ孔（７４）が、リブに設けられている。クロスオーバ孔の１つ（１００）が、先端壁と面一に設けられている。管路が根部内に配置されており、この管路は、該根部を通って上記の通路に空気流を流入させることができる。【選択図】  図６
2005337256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
根部と、
キャビティ、前縁、および先端部を有する中空のエアフォイルと、
前記キャビティ内に配置されるとともに、前縁に隣接する第１の径方向通路と、第２の径方向通路と、これらの通路の間に配置されるとともに複数のクロスオーバ孔が設けられたリブと、を含み、かつ前記通路と前記リブとが先端壁に隣接しており、前記クロスオーバ孔の１つが前記先端壁と面一に設けられた内部通路構造体と、
前記根部内に配置されるとともに、該根部を通って前記通路に空気流を流入させることができる管路と、を含むことを特徴とするロータブレード。
【請求項２】
第１の径方向通路は、キャビティであることを特徴とする請求項１記載のロータブレード。
【請求項３】
第１の径方向通路は、下方に延びるとともに前記管路に対して開口していることを特徴とする制球項１記載のロータブレード。
【請求項４】
第１の径方向通路と整列して前記先端壁に設けられた少なくとも１つの孔をさらに含むことを特徴とする制球項１記載のロータブレード。
【請求項５】
前記ロータブレードの先端部に設けられた先端ポケットをさらに含むことを特徴とする制球項４記載のロータブレード。
【請求項６】
第１の径方向通路と整列して前記先端壁に設けられた孔は、第１の径方向通路と前記先端ポケットとの間に延びていることを特徴とする制球項５記載のロータブレード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に、ガスタービンのロータブレードに関し、特に、冷却されたガスタービンのロータブレードに関する。
【背景技術】
【０００２】
軸流タービンエンジンのタービンセクションは、回転ディスクとこのディスクの周囲に周方向に配置された複数のロータブレードをそれぞれ含むロータアセンブリを有する。ロータブレードは、エンジンを通るガス流路内に配置されるエアフォイル部を備える。ガス流路内の温度は、エアフォイルの耐久性に悪影響を及ぼす場合が多いので、エアフォイルに冷却空気を通過させてエアフォイルを冷却することが知られている。冷却空気は、エアフォイル材料の温度を減少させて、その耐久性を向上させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来技術の冷却されたロータブレードは、多くの場合、前縁通路１０ａを含む内部通路構造体を利用し、この前縁通路１０ａは、先端部の近傍で終端となっているか（図７参照）、もしくは後縁の前方で終端となる軸方向に延びる通路に接続されている。このような全ての内部通路構造体は、内部対流冷却を阻害する空気流のよどみ領域すなわち比較的低い流速の領域を有する。これらの冷却効率が低い領域に隣接するエアフォイル壁領域は、一般にエアフォイルの他の領域よりも高温であり、望ましくない酸化、機械的熱疲労（ＴＭＦ）、クリープ、および浸食を生じやすい。
【０００４】
従って、エアフォイルの所望の冷却を促進してブレードの耐久性を向上させる内部通路構造体を有するエアフォイルが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれは、根部と中空のエアフォイルとを含むロータブレードが提供される。中空のエアフォイルは、キャビティ、前縁、および先端部を有する。内部通路構造体が、キャビティ内に配置され、この内部通路構造体は、第１の径方向通路と、第２の径方向通路と、これらの通路の間に配置されたリブと、を含む。これらの通路とリブとは、先端壁に隣接している。第１の径方向通路は、前縁に隣接して配置される。複数のクロスオーバ孔が、リブに設けられている。クロスオーバ孔の１つが、先端壁と面一に設けられている。管路が根部内に配置されており、この管路は、該根部を通って上記の通路に空気流を流入させることができる。
【０００６】
いくつかの実施例では、孔が第１の径方向通路と整列して先端壁に設けられる。
【０００７】
本発明のロータブレードの１つの利点は、先端部の近傍における径方向通路内の空気流のよどみ領域が減少するかまたはなくなることである。他の利点は、従来技術の多くの内部通路構造体に比べて先端壁の対流冷却が改善されることである。先端壁と面一に配置されたクロスオーバ孔により、前縁の径方向通路の径方向端部内に冷却空気が通過可能になる。これにより、従来技術の一端が閉じた径方向通路１４ａに典型的に存在する望ましくないよどみ領域１２ａ（図７参照）がなくなる。面一のクロスオーバ孔に冷却空気を供給するキャビティの一端が閉じておらず、（軸方向に延びるキャビティまたは後方に流れる蛇行通路などの）他のキャビティを供給している場合には、従来技術における典型的なよどみ／再循環領域１６ａ（図７参照）もなくなる。さらに、面一のクロスオーバ孔を通過する冷却空気流は、先端壁の対流冷却を改善する。よって、エアフォイルの先端部は、酸化、機械的熱疲労、クリープ、および浸食に対してより大きい耐性を有して高温環境に対応可能となる。
【０００８】
前縁の近傍において、第１の径方向通路と整列して先端壁に孔が設けられた本発明の実施例では、追加の利点が提供される。この孔は、第１の径方向通路から出る冷却空気の経路を提供し、第１の径方向通路内のよどみ領域をなくすことを容易にする。第１の径方向通路、前縁、および先端部に対する孔の位置により、従来より冷却が問題であったエアフォイル領域が冷却可能となる。また、第１の径方向通路の径方向端部における孔の位置により、孔がデブリパージとしても機能することが可能となる。冷却空気に含まれるか、またはエアフォイル内の面から剥がれたデブリは、ブレードが回転するに従って遠心力によって外向きに押し出される。第１の径方向通路の径方向端部に設けられた孔は、デブリを受け入れてエアフォイルの外部に通過させるように配置される。
【０００９】
本発明の上述およびその他の目的、特徴、および利点は、添付図面に示した本発明の好適実施例の詳細な説明により明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１には、ディスク１２と複数のロータブレード１４を有するガスタービンエンジン用のロータブレードアセンブリ１０が示されている。ディスク１２は、ディスク１２の周囲に周方向に配置された複数のリセス１６と、回転中心線１８と、を含み、回転中心線１８を中心に回転可能となっている。各々のブレード１４は、根部２０、エアフォイル２２、プラットフォーム２４、および径方向中心線２５を含む。根部２０は、ディスク１２の１つのリセス１６の形状に嵌合する形状（もみの木形状）を有する。図２〜図５に示すように、根部２０は、さらに管路２６を含み、この管路を通して冷却空気が根部２０に流入してエアフォイル２２へと通過可能となっている。
【００１１】
図１〜図５を参照すると、エアフォイル２２は、基部２８、先端部３０、前縁３２、後縁３４、正圧壁３６（図１参照）、負圧壁３８（図１参照）、および内部通路構造体４０を含む。図２〜図５は、前縁３２と後縁３４とを通る線に沿った断面を示している。正圧壁３６と負圧壁３８とは、基部２８と先端部３０との間に延在するとともに前縁３２と後縁３４とで接合される。
【００１２】
内部通路構造体４０は、根部２０を通ってエアフォイル２２内に延びる第１の管路４２、第２の管路４４、および第３の管路４６を含む。第１の管路４２は、前縁３２に隣接して配置された１つまたは複数の前縁通路４８（“ＬＥ通路”）と流体的に連通している。第１の管路４２は、これらのＬＥ通路４８への冷却空気の主な経路を提供するので、前縁３２は第１の管路４２を通してエアフォイル２２に流入する冷却空気によって主に冷却される。
【００１３】
図２を参照すると、１つまたは複数のＬＥ通路４８の第１の実施例では、第１の管路４２は単一のＬＥ通路５０と流体的に連通しており、この通路５０は前縁３２に隣接している。ＬＥ通路５０の径方向外側端部（すなわち、第１の管路４２の反対側におけるＬＥ通路５０の端部）では、ＬＥ通路５０は軸方向に延びる通路５２（“ＡＥ通路”）と接続されており、このＡＥ通路は、エアフォイル２２の先端部３０に隣接してＬＥ通路５０とエアフォイル２２の後縁３４との間に延びている。図２に示すように、通路５０，５２の間の移行部における断面積は、通路５０，５２内の隣接する領域とほぼ同じであるかこれよりも大きい。従って、移行部内では、断面積の減少によって流れが妨げられない。ＬＥ通路５０は、前縁に沿って配置された複数の冷却孔５４を通してエアフォイル２２の外部と連通している。
【００１４】
図３を参照すると、１つまたは複数のＬＥ通路４８の第２の実施例では、第１の管路は第１のＬＥ通路５６および第２のＬＥ通路５８と流体的に連通している。第１のＬＥ通路５６は前縁３２に隣接し、第２のＬＥ通路５８は第１のＬＥ通路５６のすぐ後方でこれに隣接する。第１のＬＥ通路５６は、前縁３２に沿って配置された複数の冷却孔５４を通してエアフォイル２２の外部と連通している。いくつかの実施例では、第１のＬＥ通路５６は、１つまたは複数の孔６２によって先端部３０または先端ポケット６０と連通している。第２のＬＥ通路５８の径方向外側端部（すなわち、第１の管路４２の反対側における第２のＬＥ通路５８の端部）では、第２のＬＥ通路５８は、エアフォイル２２の先端部３０に隣接してエアフォイル２２の後縁３４まで延びるＡＥ通路５２と接続されている。図３に示すように、通路５８，５２の間の移行部における断面積は、通路５８，５２内の隣接する領域とほぼ同じであるかこれよりも大きい。従って、移行部内では、断面積の減少によって流れが妨げられない。
【００１５】
図４を参照すると、１つまたは複数のＬＥ通路４８の第３の実施例では、第１の管路４２は第１のＬＥ通路６４および第２のＬＥ通路６６と流体的に連通している。第１のＬＥ通路６４は前縁３２に隣接し、第２のＬＥ通路６６は第１のＬＥ通路６４のすぐ後方でこれに隣接する。第１のＬＥ通路６４は、前縁３２に沿って配置された複数の冷却孔５４を通してエアフォイル２２の外部と連通している。第１のＬＥ通路６４の径方向外側端部（第１の管路４２の反対側における第１のＬＥ通路６４の端部）では、第１のＬＥ通路６４は、エアフォイル２２の先端部３０に隣接してエアフォイル２２の後縁３４まで延びるＡＥ通路５２に接続されている。図４に示すように、通路６４，５２の間の移行部における断面積は、通路６４，５２内の隣接する領域とほぼ同じであるかこれよりも大きい。従って、移行部内では、断面積の減少によって流れが妨げられない。第２のＬＥ通路６６は、ＡＥ通路５２の径方向下側で終端となっている。ＡＥ通路５２と第２のＬＥ通路６６との間のリブに配置された１つまたは複数の孔６８が、これらの通路の間で空気流の通過を可能にする。
【００１６】
図５を参照すると、１つまたは複数のＬＥ通路４８の第４の実施例では、第１の管路４２は、単一のＬＥ通路７０と流体的に連通している。１つまたは複数のキャビティ７２が、ＬＥ通路７０の前方に設けられているとともに、複数のクロスオーバ孔７４を通してＬＥ通路７０と連通している。１つまたは複数のキャビティ７２は、前縁３２に隣接する。また、１つまたは複数のキャビティ７２は、前縁３２に沿って配置された複数の冷却孔によってエアフォイル２２の外部と連通している。いくつかの実施例では、キャビティ７２（または複数のキャビティがあれば最も径方向外側のキャビティ）は、１つまたは複数の孔７６によって先端部３０または先端ポケット６０と連通している。ＬＥ通路７０の径方向外側端部（すなわち、第１の管路４２の反対側におけるＬＥ通路７０の端部）では、ＬＥ通路７０は、エアフォイル２２の先端部３０に隣接してエアフォイル２２の後縁３４まで延びるＡＥ通路５２に接続されている。図５に示すように、通路７０，５２の間の移行部における断面積は、通路７０，５２内の隣接する領域とほぼ同じであるかこれよりも大きい。従って、移行部内では、断面積の減少によって流れが妨げられない。
【００１７】
図６を参照すると、図３および図５のような内部通路構造体の好適実施例では、内部通路構造体４０は、（例えば、図３の第１のＬＥ通路５６、または図５のキャビティ７２などの）第１の径方向通路９２、（例えば、図３の第２のＬＥ通路５８、または図５のＬＥ通路７０などの）第２の径方向通路９４、およびこれらの通路の間に配置されたリブ９６を含む。第１の径方向通路９２、第２の径方向通路９４、およびリブ９６は、先端壁９８に隣接する。リブ９６には複数のクロスオーバ孔７４が配置されており、これらのクロスオーバ孔には先端壁９８と面一に設けられたクロスオーバ孔１００が含まれる。上述したように、いくつかの実施例では孔６２，７６が第１の径方向通路の径方向端部に設けられる。この内部通路構造体の好適実施例は、図３，図５に示す内部通路構造体に限定されない。
【００１８】
図２〜図５を参照すると、第２の管路４４は、エアフォイル２２の中間部領域においてＬＥ通路のすぐ後方に配置された蛇行通路７８と流体的に連通している。第２の管路４４は、蛇行通路７８への冷却空気の主な経路を提供するので、中間部領域は第２の管路４４を通してエアフォイル２２に流入する冷却空気によって主に冷却される。蛇行通路７８は、奇数個の径方向セグメント８０を有し、その個数は１つよりも大きく、例えば、３つまたは５つなどである。奇数個の径方向セグメント８０を設けることで、蛇行通路７８の最後の径方向セグメント８２が、確実にＡＥ通路５２に隣接して終端となる。“最後の径方向セグメント”は、蛇行通路に沿って冷却空気を受け入れることができる蛇行流路の最後のセグメントとして定義される。径方向セグメント８０は、約１８０°の湾曲部で互いに接続されており、例えば、第１の径方向セグメントは第２の径方向セグメントと１８０°の湾曲部で接続されており、第２の径方向セグメントは第３の径方向セグメントと１８０°の湾曲部で接続されている。図２〜図５に示した蛇行通路７８は、蛇行通路７８を通る経路が冷却空気を前方、すなわちエアフォイル２２の前縁３２に向かって導くように方向づけられている。他の実施例では、蛇行通路７８は、冷却空気を後方すなわちエアフォイル２２の後縁３４に向かって導くように方向づけてもよい。いくつかの実施例では、典型的には１つまたは複数の冷却孔の形態である冷却空気吸込部（ｓｉｎｋ）８４が、最後のセグメント８２の外側壁（例えば負圧壁）に配置されており、エアフォイル２２からの冷却空気流の流出を可能にする寸法となっている。好適実施例では、これらの１つまたは複数の冷却孔はフィルム孔である。さらに、１つまたは複数の孔８５が、最後の径方向セグメント８２とＡＥ通路とを分離するリブを通って延び、これらの通路の間の流体的連通を可能にしている。
【００１９】
第３の管路４６は、蛇行通路７８とエアフォイル２２の後縁３４との間に配置された１つまたは複数の通路８６と流体的に連通している。第３の管路４６は、エアフォイル２２の先端部に隣接する後縁３４部分を除く後縁３４への冷却空気の主な流路を提供するので、後縁３４は第３の管路４６を通してエアフォイル２２に流入する冷却空気によって主に冷却される。上述したように、エアフォイル２２の先端部３０に隣接する後縁３４部分は、ＡＥ通路５２を通る冷却空気によって冷却される。
【００２０】
ＡＥ通路５２は、後縁３４に隣接して、断面積が減少するテーパ状のセグメント８８を含む。断面積の減少率は、ＡＥ通路５２から流出する冷却空気流を絞るように選択される。断面積の特定の減少率は、個々の用途に適するように選択される。
【００２１】
図２〜図５に示す実施例では、ＬＥ通路とＡＥ通路５２との間の移行部は、冷却空気がＬＥ通路とＡＥ通路５２との間で移動するときの圧力損失が最小となるように最適化された約９０°の湾曲部である。例えば、ＬＥ通路５０，５８，６４，７０は、湾曲部に接近するに従って幅が増加する。これにより、湾曲部の内側の境界９０が９０°よりも大きい角度を成す。このような鈍角により、冷却空気流の流れの通過が容易になり、９０°の湾曲部を有する同様の流路に比べて圧力損失が少なくなる。
【００２２】
上述の全ての通路は、特定の通路における熱伝達を容易にするために１つまたは複数の冷却孔および／または（トリップストリップ、ペデスタル、ピンフィンなどの）冷却特徴部を含みうる。冷却孔および／または冷却特徴部の厳密な種類は、用途によって変更可能であり、複数の種類が使用可能である。本発明は、種々の異なる種類の冷却孔および冷却特徴部とともに使用可能であり、特定の種類のものに限定されない。
【００２３】
いくつかの実施例は、ＡＥ通路５２の径方向外側に配置された先端ポケット６０をさらに含む。先端ポケット６０は、エアフォイル２２の外部に対して開口している。１つまたは複数の孔が、先端ポケット６０とＬＥ通路および／またはＡＥ通路５２との間に配置されたエアフォイル２２の壁部分を貫通している。
【００２４】
上述のロータブレード１４は、エアフォイル２２内の冷却通路の形成にセラミックコアを使用する鋳造プロセスで製造可能である。セラミックコアは、冷却孔やトリップストリップなどの細部を通路内に形成することができる点で有利である。しかし、当業者であれば分かるように、セラミックコアの脆性によりその使用は困難である。上述のロータブレードの内部通路構造体４０は、セラミックコアの耐久性を向上させる特徴部を含むことで鋳造プロセスを容易にする。例えば、第１および第２のＬＥ通路の実施例では、先端ポケット６０からＡＥ通路５２を通って蛇行流路７８内に延在するロッドが使用可能である。このロッドは、１）先端ポケット６０を形成するコア部分、２）ＡＥ通路５２を形成するコア部分、および３）蛇行通路７８を形成するコア部分を支持する。ロッドは、セラミックコアの除去と同時に除去されて、先端ポケット６０とＡＥ通路５２との間、およびＡＥ通路５２と蛇行通路７８との間に孔を残す。コア部分の間にコア連結部（ｃｏｒｅ−ｔｉｅｓ）を使用してもよい。
【００２５】
セラミックコアの耐久性を向上させる本発明の内部通路構造体の他の特徴は、エアフォイル２２の先端部３０に隣接するＡＥ通路５２である。通路５２を後縁３４まで延長することで、通路５２と後縁３４とのコア部分が、エアフォイル２２の外部に配置されたストリンガによって互いに連結可能になる。（例えば、蛇行通路７８の１つまたは複数のセグメントである）内部冷却通路に相当するコア部分も、ロッドまたはコア連結部を介してＡＥ通路５２によって支持可能である。
【００２６】
本発明の動作では、ロータブレード１４のエアフォイル２２部分が、タービンエンジンのコアガス流路内に配置される。エアフォイル２２は、エアフォイル２２を通過する高温のコアガスにさらされる。コアガスよりもかなり低温の冷却空気が、根部２０に配置された管路４２，４４，４６を通してエアフォイル２２内に供給される。
【００２７】
第１の管路４２を通って移動する冷却空気は、前縁３２に隣接して配置された１つまたは複数のＬＥ通路４８に直接流入し、続いて、エアフォイル２２の先端部３０に隣接するＡＥ通路に流入する。比較的大きく、かつさえぎられていないＬＥ通路４８は、前縁３２に所望の冷却量を提供し、なお先端部３０および蛇行通路７８の一部などのエアフォイル２２の他の領域を適切に冷却することができる十分な熱伝達容量を有する体積流量を可能にする。厳密な経路は特定のＬＥ通路４８の実施例によって決まるが、第１の管路４２は、これらのＬＥ通路４８への冷却空気の主な経路を提供する。
【００２８】
第１の管路４２を通って第１の実施例の１つまたは複数のＬＥ通路４８に流入する冷却空気は、比較的低い圧力損失を受けて比較的高い圧力および速度でＡＥ通路５２に流入する。１つまたは複数のＬＥ通路４８の第１の実施例は、前縁３２に隣接する単一の通路５０なので、冷却空気は、前縁３２、正圧壁３６、および負圧壁３８から熱伝達を受ける。この実施例では、ＡＥ通路５２は、エアフォイル２２の翼弦全体にわたって延びる。
【００２９】
第１の管路４２を通って第２の実施例の１つまたは複数のＬＥ通路４８に流入する冷却空気は、第１のＬＥ通路５６と第２のＬＥ通路５８とに分配される。第１のＬＥ通路５６に流入する冷却空気は、前縁３２に隣接して移動して、前縁３２、正圧壁３６、および負圧壁３８から熱伝達を受ける。第１のＬＥ通路５６を通る冷却空気は、前縁３２の径方向長さに沿って配置された冷却孔５４から流出するとともに、通路５６の径方向端部と先端部３０（または先端ポケット６０）との間に配置された１つまたは複数の冷却孔６２を通って流出する。径方向端部に配置された孔６２は、第１のＬＥ通路５６における冷却空気流のよどみを防止する。第２のＬＥ通路５８を通る冷却空気は、比較的低い圧力損失を受けて比較的高い圧力および速度でＡＥ通路５２に流入する。第２のＬＥ通路５８は第１のＬＥ通路５６（そして前縁３２）の後方に位置するので、第２のＬＥ通路５８を通る冷却空気が、前縁３２から受ける熱伝達は比較的少ない。これにより、冷却空気は、前縁３２と接触する場合よりも一般に低い温度でＡＥ通路５２に達する。この実施例では、ＡＥ通路５２は、エアフォイル２２のほぼ翼弦全体にわたって延びる。
【００３０】
第１の管路４２を通って第３の実施例の１つまたは複数のＬＥ通路４８に流入する冷却空気は、第１のＬＥ通路６４と第２のＬＥ通路６６とに分配される。第１のＬＥ通路６４に流入する空気は、比較的低い圧力損失を受けて比較的高い圧力および速度でＡＥ通路５２に流入する。第２のＬＥ通路６６に流入する冷却空気は、径方向端部に達するまで実質的に妨げられずに同様に流れる。冷却空気は、第２のＬＥ通路６６とＡＥ通路５２とを分離するリブに配置された１つまたは複数の冷却孔６８またはエアフォイル２２の壁に配置された冷却孔を通して第２のＬＥ通路から流出することができる。径方向端部に配置された孔６８は、第２のＬＥ通路６６における冷却空気流のよどみを防止する。この実施例では、ＡＥ通路５２は、エアフォイル２２の翼弦全体にわたって延びる。
【００３１】
第１の管路４２を通って第４の実施例の１つまたは複数のＬＥ通路４８に流入する冷却空気は、比較的低い圧力損失を受けて比較的高い圧力および速度でＡＥ通路５２に流入する。ＬＥ通路４８を通る冷却空気の一部は、ＬＥ通路７０と前縁３２との間に配置されたキャビティに流入する。キャビティ７２を通る冷却空気は、前縁３２の径方向長さに沿って配置された冷却孔５４およびキャビティ７２と先端部３０（または先端ポケット６０）の間に配置された１つまたは複数の冷却孔７６を通って流出する。径方向端部に設けられた孔７６は、キャビティ７２内における冷却空気のよどみを防止する。ＬＥ通路７０はキャビティ７２（そして前縁３２）の後方にあるので、ＬＥ通路７０を通る冷却空気が前縁３２から受ける熱伝達は比較的少ない。これにより、冷却空気は、前縁３２と接触する場合よりも一般に低い温度でＡＥ通路５２に達する。
【００３２】
図６に示す内部通路構造体の好適実施例では、（図３の第２のＬＥ通路５８、または図５のＬＥ通路７０などの）第２の径方向通路９４を通過する冷却空気の一部が、リブ９６に配置されたクロスオーバ孔７４を介して第２の径方向通路９４から流出して（図３の第１のＬＥ通路５６、または図５のキャビティ７２などの）第１の径方向通路９２に流入する。面一に設けられたクロスオーバ孔１００を通過する冷却空気は、先端壁９８の表面に沿って流れて所望の対流冷却を提供する。面一に設けられたクロスオーバ孔１００を通って第１の径方向通路９２に流入する冷却空気は、第１の径方向通路９２における先端壁９８の近傍および第２の径方向通路９４における先端壁９８の近傍のよどみ／再循環領域（図７の流れ１２ａ，１６ａ参照）をなくすのを助ける。第１の径方向通路９２の径方向端部に孔６２，７６が設けられた実施例では、これらの孔６２，７６を介して流出する冷却空気も、第１の径方向通路９２における望ましくないよどみ／再循環領域をなくすのを助ける。また、これらの孔６２，７６は、（泥などの）異物がエアフォイルから流出する経路を与えて、先端壁９８に隣接する通路の領域が塞がるおそれを減少させる。さらに、これらの実施例は、従来技術では一般に酸化などの影響を受けやすい先端部３０に隣接する前縁部分１０２の近傍における局部的な熱伝達を増加させる。
【００３３】
上述の全ての実施例では、一般に、ＡＥ通路５２を通る冷却空気の一部が、例えば、先端部３０および／または先端部キャビティとＡＥ通路との間に延びる冷却孔などの冷却孔を介してＡＥ通路５２から流出する。本発明の内部通路構造体、特に、翼弦の長さまたはほぼ翼弦の長さにわたって延びるＡＥ通路５２によって提供される利点は、径方向セグメントを分離するリブに妨げられることなく、先端部３０に冷却孔を穿孔することができるのでエアフォイル２２の製造性が増すことである。
【００３４】
第２の管路４４を通る冷却空気は、Ｐ1で蛇行通路７８に流入する。冷却空気は、各々の径方向セグメント８０および１８０°の湾曲部を通過する。通路７８に流入する冷却空気の一部は、エアフォイル２２の壁に配置された冷却孔を介して通路７８から流出する。蛇行通路７８に流入する冷却空気の残りの部分は、通路７８の最後の径方向セグメント８２に流入する。本発明の内部通路構造体では、最後の径方向セグメント８２に達する冷却空気の圧力は、（例えば、蛇行通路７８内で生じる水頭損失により）典型的にＡＥ通路５２の隣接する領域における冷却空気の圧力Ｐ2よりも低い圧力Ｐ3であり、ここでＰ1＞Ｐ2＞Ｐ3である。このような場合には、冷却空気は、最後の径方向セグメント８２とＡＥ通路５２との間に延びる１つまたは複数の孔８５を介して、ＡＥ通路５２から最後の径方向セグメント８２に流入する（Ｐ2＞Ｐ3）。ＡＥ通路５２からの流入空気に対応するように、エアフォイル２２の外に冷却空気流を流出させる寸法の（例えば、フィルム孔などの）冷却空気吸込部８４が最後のセグメントの（例えば、負圧壁３８である）外側壁に配置される。冷却空気吸込部８４は、蛇行通路７８の最後の径方向セグメント８２における望ましくない流れのよどみを防止する。蛇行通路７８における冷却空気の２つの反対向きの流れは、各々の流れの静圧が他方の静圧に等しくなる位置で静止する。好ましくは、冷却空気吸込部８４は、この静止位置に隣接して配置される。蛇行通路７８に流入する冷却空気の圧力Ｐ1は、ＡＥ通路５２からの流入空気が蛇行通路７８を完全に通過することを防ぐ（Ｐ1＞Ｐ2）。
【００３５】
第３の管路４６を通る冷却空気は、蛇行通路７８と後縁３４との間に配置された１つまたは複数の通路８６に流入する。これらの通路に流入する全ての冷却空気は、エアフォイル２２の壁に配置された冷却孔を通ってまたは後縁３４に沿って流出する。
【００３６】
本発明をその詳細な実施例に基づいて開示および説明したが、当業者であれば分かるように、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、その形態および詳細に種々の変更を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】ロータアセンブリの一部の斜視図である。
【図２】内部通路構造体の第１の実施例を含むロータブレードの断面図である。
【図３】内部通路構造体の第２の実施例を含むロータブレードの断面図である。
【図４】内部通路構造体の第３の実施例を含むロータブレードの断面図である。
【図５】内部通路構造体の第４の実施例を含むロータブレードの断面図である。
【図６】内部通路構造体の１つの実施例を含むロータブレードの一部の拡大断面図である。
【図７】従来技術のロータブレードの一部の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
４０…内部通路構造体
７４，１００…クロスオーバ孔
６２，７６…孔
９２…第１の径方向通路
９４…第２の径方向通路
９６…リブ
９８…先端壁
１０２…先端部に隣接する前縁部分
【図１】
2005337256.tif 000003
【図２】
2005337256.tif 000004
【図３】
2005337256.tif 000005
【図４】
2005337256.tif 000006
【図５】
2005337256.tif 000007
【図６】
2005337256.tif 000008
【図７】
2005337256.tif 000009