(57)【要約】      （修正有）【課題】ターボエンジンの作動流体通路において使用するための翼を提供する。【解決手段】翼１は、スパン幅方向に沿って基部から先端部まで延び、負圧面と、正圧面と、前縁（４）と、後縁（５）とを有する。翼１は、翼空力ボディを有し、空力ボディは、負圧面側表面と、正圧面側表面と、前縁と、後縁と、先端部とを有し、空力ボディの先端部は、先端部横断面と、先端部横断面を囲繞する横断面輪郭とを有する。リム３は、空力ボディの先端部に配置され、翼の先端部まで延び、正圧面および負圧面における横断面輪郭に従い、翼の前縁４を超えて延び、リム３は、翼の先端部において開放した先端部キャビティを画定する。リム３は、先端部キャビティ７が翼の後縁において開放するように、翼の後縁５において開放する。排出オリフィス８，９を有する流体ダクトは、排出オリフィス８，９を通じて先端部キャビティ７の底部６へ開口する。【選択図】図３
2017180463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボエンジンの作動流体通路において使用するための翼であって、該翼（１）は、スパン幅方向に沿って基部から先端部まで延びており、前記翼は、負圧面と、正圧面と、前縁（４）と、後縁（５）とを有しており、
前記翼（１）は、
翼空力ボディ（２）であって、該空力ボディは、負圧面側表面と、正圧面側表面と、前縁と、後縁と、先端部とを有しており、前記空力ボディの前記先端部は、先端部横断面と、該先端部横断面を囲繞する断面輪郭とを有する、翼空力ボディ（２）と、
該空力ボディの先端部に配置され、前記翼の先端部まで延び、前記正圧面および前記負圧面における前記横断面輪郭に従い、前記翼の前記前縁（４）を超えて延びる、リム（３）であって、該リム（３）は、前記翼の前記先端部において開放した先端部キャビティを画定しており、前記リム（３）は、前記先端部キャビティ（７）が前記翼の前記後縁において開放するように、前記翼の前記後縁（５）において開放している、リム（３）と、
少なくとも１つの流体ダクトであって、排出オリフィス（８，９）を有しており、該排出オリフィス（８，９）を通じて前記先端部キャビティ（７）の底部（６）へ開放している、少なくとも１つのダクトと、を有する、
ターボエンジンの作動流体通路において使用するための翼において、
前記少なくとも１つの流体ダクトは、フィルム冷却ダクトとして提供、配置および構成されていることを特徴とする、ターボエンジンの作動流体通路において使用するための翼。
【請求項２】
前記フィルム冷却ダクトは、前記前縁（４）から前記後縁（５）へ方向付けられた速度成分を有する冷却剤を排出するように提供、配置および構成されていることを特徴とする、請求項１記載の翼。
【請求項３】
少なくとも２つの前記フィルム冷却ダクトが設けられており、少なくとも１つの前記フィルム冷却ダクトは、前記翼の前記負圧面に設けられた前記リム（３）の領域に向かって冷却剤流を方向付けるように設けられており、少なくとも１つの前記フィルム冷却ダクトは、前記翼の前記正圧面に設けられた前記リム（３）の領域に向かって冷却剤流を方向付けるように設けられていることを特徴とする、請求項１または２記載の翼。
【請求項４】
前記少なくとも１つの流体ダクトは、前記空力ボディ（２）の内部と流体連通していることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の翼。
【請求項５】
少なくとも１つの第１の流体ダクトには、前記リム（３）から第１の距離に配置された第１の排出オリフィス（８）が設けられており、少なくとも１つの第２の流体ダクトには、前記第１の排出オリフィスよりも大きな、前記リムからの距離に配置された第２の排出オリフィス（９）が設けられていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の翼。
【請求項６】
前記少なくとも１つの第１の流体ダクトの前記第１の排出オリフィス（８）は、前記リム（３）に隣接して配置されていることを特徴とする、請求項５記載の翼。
【請求項７】
前記少なくとも１つの第１の流体ダクトの前記第１の排出オリフィス（８）は、前記翼の前記負圧面における前記リム（３）に隣接して配置されていることを特徴とする、請求項６記載の翼。
【請求項８】
前記少なくとも１つの第１の流体ダクトの前記第１の排出オリフィス（８）は、円筒形状によって形作られており、前記少なくとも１つの第２の流体ダクトの前記第２の排出オリフィス（９）は、扇形オリフィスであることを特徴とする、請求項５から７までのいずれか１項記載の翼。
【請求項９】
少なくとも１つの別のリム冷却剤ダクトには、前記空力ボディの前記先端部領域において前記リムに隣接して前記空力ボディの外輪郭に設けられた排出オリフィスが設けられており、前記少なくとも１つの別のリム冷却剤ダクトには、前記翼の前記先端部および前記後縁へ方向付けられた速度成分を有する冷却剤を前記翼の外面において排出するように、かつ前記リムの外面上に前記冷却剤を分散させるように、成形および配置されたそれぞれの排出オリフィスが設けられていることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の翼。
【請求項１０】
少なくとも前記翼の後縁領域において、翼反り線の両側に配置された前記リムの２つのセクション（３４，３５）は、前記後縁から見たときに前記翼がチューリップ形ジオメトリに近似するように、前記空力ボディ（２）の前記先端部から前記翼の前記先端部まで拡開していることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項記載の翼。
【請求項１１】
前記リム（３）は、前縁領域（３１）において、少なくともほぼ前記翼のスパン幅方向に対して平行に前記空力ボディ（２）の先端部から前記翼の前記先端部まで延びていることを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか１項記載の翼。
【請求項１２】
前記翼の先端部から前記キャビティの底部まで測定した前記先端部キャビティ（７）の深さは、前記前縁（４）よりも前記後縁（５）において小さいことを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか１項記載の翼。
【請求項１３】
前記先端部キャビティ（７）の深さは、前記前縁（４）から前記後縁（５）まで連続的に減少していることを特徴とする、請求項１２記載の翼。
【請求項１４】
前記後縁において反り線に対して垂直な前記先端部キャビティの後縁横断面積（Ｂ）は、翼弦長の５０％において反り線に対して垂直な前記先端部キャビティの中央横断面積（Ａ）の６０％以下であることを特徴とする、請求項１から１３までのいずれか１項記載の翼。
【請求項１５】
ターボエンジン用のブレーディング部材であって、該ブレーディング部材は、フットと、少なくとも１つの翼とを有しており、該翼は、基部から先端部までスパン幅方向に沿って延びており、前記基部は、前記ブレーディング部材の前記フットに接続されている、ターボエンジン用のブレーディング部材において、前記翼は、請求項１から１４までのいずれか１項記載の翼であることを特徴とする、ターボエンジン用のブレーディング部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ターボエンジンの作動流体通路において使用するための翼に関する。
【０００２】
開示の背景
当業者に公知のように、ターボエンジンはブレードおよびベーンを有する。前記ブレードおよびベーンは翼を有し、前記翼は、負圧面と、正圧面と、前縁と、後縁とを有する。負圧面と、正圧面と、前縁と、後縁との位置は、翼を見ると当業者に即座に明らかになるであろう。例えば、少なくとも亜音速用途のために意図された翼のための一般的な経験則として、翼は、正圧面において凹面状でありかつ負圧面において凸面状であると言うことができる。前縁および後縁は、正圧面と負圧面とを接続している。亜音速および遷音速用途のための翼の提供された例のために、前縁は、後縁と比較したときに比較的より大きな半径を示しているのに対し、後縁は、かなりより小さな半径を備えた形状であるか、または事実上の鋭いエッジとしての形状でさえある。
【０００３】
流体が翼の周囲を前縁から後縁へ流れる時、正圧面における圧力は負圧面における圧力よりも高く、これは、固定ベーンの例において所要の流れ変向を生じ、加えて、回転するブレードの例において駆動力を生じるか、より一般的に言えば、ターボエンジンにおけるエネルギ変換を生じる。翼における望ましくない効果は、翼の先端部を超える正圧面から負圧面への流れである。これらの流れは単なる漏れ流を構成するのみならず、認識されるように、先端部領域において、正圧面における圧力を低下させ、負圧面における圧力を上昇させ、ひいては、エネルギ変換の有効性を妥協する。さらに、翼のスパン幅に沿った圧力勾配は、さらに、不規則な流れパターンを生じ、ひいては、付加的な損失を誘発する場合がある。
【０００４】
シュラウド付きブレードの使用は治癒を提供することがあるが、シュラウド付きブレードの使用はしばしば様々な理由から実行可能ではない。翼先端部を超える漏れ流を減じるための多くの試みが従来技術から公知であり、これらの試みは、翼先端部における間隙の減少、および／またはシーリング配列の提供に焦点を合わせており、これらは全て漏れ質量流を減じるという目標を有している。言うまでもなく、無接触シーリング配列のみが実行可能であり、ひいては、翼先端部流れは、シュラウド付きでないブレードによって完全に回避することはできない。
【０００５】
米国特許第７１１８３２９号明細書（US7,118,329）および米国特許出願公開第２０１５／０２９２３３５号明細書（US2015/0292335）は、基部から先端部までスパン幅方向に沿って延びた、ターボエンジンの作動流体通路において使用するための翼を開示している。翼は、負圧面と、正圧面と、前縁と、後縁とを示している。翼は、翼空力ボディを有しており、空力ボディは、負圧面側表面と、正圧面側表面と、前縁と、後縁と、先端部とを有しており、空力ボディの前記先端部は、先端部横断面と、先端部横断面を囲繞する横断面輪郭とを有している。リムは、空力ボディの先端部に配置されており、空力ボディの先端部から翼の先端部まで延びており、さらに、正圧面および負圧面における前記横断面輪郭に従っており、翼の前縁を超えて延びている。リムは、ちょうど後縁まで延びている。リムは、翼の先端部において開放した先端部キャビティを画定しており、リムは、さらに、翼の後縁において開放しており、それにより、先端部キャビティは翼の後縁において開放している。これにより、先端部キャビティは、翼の後縁において提供される流体、つまり、低圧領域と流体連通している。その結果、正圧面から、翼先端部を超えて、または翼先端部に向かって流れる流体は、これにより、先端部キャビティに吸い込まれ、後縁において排出される。リムは、特にガスタービンエンジンの膨張タービンにおいて使用されるときには高温流体流に曝されることがある、薄い壁の構造部材であることに留意されたい。さらに、内燃ガスタービンエンジンにおいて使用される場合、リムは、煙道ガス流に曝される。
【０００６】
本開示の内容の説明
本開示の課題は、上述の種類の改良された翼を提供することである。より特定の態様において、翼効率に対する先端部漏れ流の影響を減じるように設計された翼を提供することが課題である。さらにより特定の態様では、翼は、翼性能および効率に対する、不都合な先端部漏れ流の影響を減じるように提供される。
【０００７】
これは、請求項１に記載された主体によって達成される。
【０００８】
開示された主体のその他の効果および利点は、明示的に言及されているかどうかにかかわらず、以下に提供される開示を考慮して明らかになるであろう。
【０００９】
したがって、基部から先端部までスパン幅方向に沿って延びた、ターボエンジンの作動流体通路において使用するための翼が開示されている。翼の基部は概してブレードフットに取り付けられていてもよいか、または、翼の基部には、翼の基部をブレードフット部材に取り付けるための取付け手段が設けられていてもよい。ターボエンジンは、幾つかの実施の形態ではガスタービンエンジンであってもよく、より特定の実施の形態ではヘビーデューティーガスタービンであってもよい。翼は、膨張タービンにおける使用が意図されている。翼は、負圧面と、正圧面と、前縁と、後縁とを示している。翼は、翼空力ボディを有しており、空力ボディは、負圧面側表面と、正圧面側表面と、前縁と、後縁と、先端部とを有しており、空力ボディの前記先端部は、先端部横断面と、先端部横断面を囲繞する横断面輪郭とを有している。これに関して、翼および翼空力ボディは別個の部材である必要はないことに留意されたい。翼は、ブレーディング部材の一体的部分であってもよい。翼空力ボディは、翼部材の一体的部分であるか、またはそれ自体がブレーディング部材の一体的部分であってもよい翼の一体的部分である。翼空力ボディは、負圧面側表面、正圧面側表面、前縁および後縁を含む空力形状を示す、翼部材のセクションまたはブレーディング部材のセクションであると理解されるべきであり、空力形状は、流れの逸れおよび／またはロータを駆動するための関連した力とともに、正圧面と負圧面との間の差圧の形成を生じる。ブレーディング部材は、これに関して、固定ベーン列用のブレーディング部材および回転するブレード列用のブレーディング部材であってもよい。翼は、従って、ベーン用の固定翼として使用することが意図されかつ回転するブレード用の回転する翼として使用することが意図された翼であってもよい。翼は、例えば、スパン幅方向に対して平行なねじれ軸線を有するようにねじられていてもよい。空力ボディは、幾つかの実施の形態では、容易に認識されるように、当業者がよく知る空力ボディの外面において開口したあらゆる種類の内部冷却剤ダクトおよび／または冷却剤排出オリフィスを有してもよい。リムは、空力ボディの先端部に配置されており、空力ボディの先端部から翼の先端部まで延びており、さらに、正圧面および負圧面における前記横断面輪郭に従っており、翼の前縁を超えて延びている。特に、リムは、ちょうど後縁まで延びていてもよい。リムは、翼の先端部において開放した先端部キャビティを画定しており、リムは、さらに、翼の後縁において開放しており、それにより、先端部キャビティは翼の後縁において開放している。これにより、先端部キャビティは、翼の後縁において提供された流体、つまり、低圧領域と流体連通している。その結果、正圧面から、翼先端部を超えて、または翼先端部に向かって流れる流体は、これにより、先端部キャビティに吸い込まれ、後縁において排出される。つまり、正圧面からの流体は、完全にではないとしても、少なくとも部分的に、先端部を超えて負圧面へ流れることを防止される。正圧面における流体の損失はこれにより完全には防止されないかもしれないが、前記流体は、負圧面に影響を与えることができないか、または少なくとも前記影響は大幅に減じられる。排出オリフィスを有する少なくとも１つの流体ダクトは、前記排出オリフィスを通じて先端部キャビティの底部へ開口している。前記ダクトは、特に、空力ボディの内部と流体連通していてもよく、例えば冷却剤ダクトとして設けられていてもよい。少なくとも１つの流体ダクトは、フィルム冷却ダクトとして提供され、配置されかつ構成されており、さらに特に、前縁から後縁へ方向付けられた速度成分を有する冷却剤を排出するように配置および構成されていてもよい。フィルム冷却剤ダクトの排出特性、特に冷却剤排出軌道は、排出オリフィスの成形によって決定されることが理解される。この範囲において、当業者は、フィルム冷却の原理、および、フィルム冷却剤排出ダクトおよびオリフィスを提供する場合に従うべきルールをよく知っていると推定される。少なくとも部分的に先端部キャビティにおける主流れ方向と一列になった、排出された冷却剤の前記向きは、先端部キャビティの底部において冷却剤フィルムを維持することを助ける。より特定の態様において、少なくとも１つのフィルム冷却ダクトは、冷却剤の流れが、先端部キャビティを画定するリムの内面に方向付けられるように提供されている。これにより、リムの冷却が行われる。さらに、先端部キャビティの開放端部に向かって方向付けられた速度成分を有する排出された冷却剤は、後縁において排出される先端部キャビティにおける流れを提供することを補助する。
【００１０】
別の態様において、少なくとも２つのフィルム冷却ダクトが設けられており、少なくとも１つのフィルム冷却ダクトは、負圧面に設けられたリムのセクションに向かって冷却剤流を方向付けるように設けられており、少なくとも１つのフィルム冷却ダクトは、翼の圧力面に設けられたリムのセクションに向かって冷却剤流を方向付けるように設けられている。
【００１１】
さらに、リムの外面には、空力ボディの外面への連続的な、滑らかな、継目のない移行部が設けられていることが理解され、かつ自明であると捉えられるべきである。
【００１２】
幾つかの実施の形態では、空力ボディの外面の延長部を構成する外面と、先端部キャビティを画定する内面とから測定されたリムの厚さは、前縁よりも後縁において小さい。その結果、翼の後縁に分離エッジが設けられるとともに、リムの優れた空力特性が生じる。
【００１３】
別の例では、少なくとも１つの第１の流体ダクトには、リムから第１の距離に配置された第１の排出オリフィスが設けられており、少なくとも１つの第２の流体ダクトには、第１の流体ダクトの第１の排出オリフィスよりも大きな、リムからの距離に配置された第２の排出オリフィスが設けられている。幾つかの典型的な実施の形態では、少なくとも１つの第１の流体ダクトの排出オリフィスは、リムに隣接して配置されており、特に、翼の負圧面におけるリムに隣接して配置されていてもよい。第２の流体ダクトは、ちょうど第１の流体ダクトのように、先端部キャビティの底面にフィルム冷却剤を排出するように設けられていてもよく、かつ、類似の条件を満たすように配置されていてもよく、すなわち、先端部キャビティにおける主流れ方向と一列に方向付けられた少なくとも１つの速度成分を有する冷却剤流を排出するように配置されていてもよい。
【００１４】
さらにより特定の実施の形態によれば、少なくとも１つの第１の流体ダクトの第１の排出オリフィスは、円筒状ジオメトリによって形作られており、少なくとも１つの第２の流体ダクトの第２の排出オリフィスは、扇形オリフィスである。したがって、傾斜した第１の流体ダクトにより、それぞれの排出オリフィスは、先端部キャビティの底部においてだ円形ジオメトリを示していることが理解される。扇形の排出オリフィスは、先端部キャビティの底部の表面上に低衝撃冷却剤フィルムを提供するのに適しているのに対し、第１の流体ダクトの非扇形排出オリフィスは、リムキャビティ内部からリムの冷却を提供するためにリムに沿って、高められた速度成分で冷却剤を排出するように設けられていてもよい。
【００１５】
さらに別の態様によれば、少なくとも１つの別のリム冷却剤ダクトには排出オリフィスが設けられていてもよい。排出オリフィスは、リムに隣接して、空力ボディの先端部領域において空力ボディの外輪郭に設けられている。前記少なくとも１つの別のリム冷却剤ダクトには、それぞれの排出オリフィスのジオメトリが設けられている。このジオメトリは、翼の先端部および後縁へ方向付けられた速度成分を有する、翼の外面における冷却剤の排出を促進する。または、より一般的に言えば、インシデントフローが翼設計によって意図されたように提供されるならば、翼の外輪郭に沿った流体の流れに従う。つまり、リムの外面上に冷却剤を分散させるために、少なくとも１つの別のリム冷却剤ダクトが設けられている。つまり、リムの両側面はフィルム冷却によって冷却される。つまり、リムはさらに一層強く冷却され、リムの過熱はさらに一層確実に回避される。より特定の実施の形態では、前記別の排出オリフィスは扇形であってもよい。前記少なくとも別のリム冷却剤ダクトは、幾つかの実施の形態において、翼の正圧面および／または前縁領域に配置されたそれぞれの排出オリフィスが設けられていてもよい。冷却剤、またはより一般的に言えば、少なくとも１つの別のリム冷却剤ダクトから排出された流体は、さらに、翼の正圧面からリムを超えてかつ翼の先端部領域へ流れる作動流体に逆らって付加的な空力バリヤ層を提供するように機能してもよい。付加的に、空力ボディの先端部領域における空力ボディの外輪郭にかつ前縁の領域におけるリムに隣接して、少なくとも１つの別のリム冷却剤ダクトが設けられていてもよい。つまり、比較的高い圧力が存在する翼の領域において、リムの冷却は、リムの外周領域に提供された冷却剤によって行われ、これにより、同時に、漏れ流に対する付加的なシールディングを提供する一方、低圧側においては、冷却は、少なくとも１つの第１の流体ダクトを通じて先端部キャビティ内から提供されてもよい。
【００１６】
上に示したように、少なくとも１つの第１の流体ダクトまたは複数の第１の流体ダクトには、幾つかの実施の形態において、負圧面リムセクションに隣接して先端部キャビティ内に配置されたそれぞれの排出オリフィスが設けられていてもよく、これにより、負圧面におけるリムの冷却を行う。少なくとも１つの別のリム冷却剤ダクト、または複数の別のリム冷却剤ダクトには、より特定の実施の形態において、先端部領域において翼の負圧面および／または前縁領域に配置されたそれぞれの排出オリフィスが設けられていてもよい。上に引用された排出軌道が参照される。正圧面におけるリムの冷却は、同時に作動流体漏れに逆らって付加的な空力シールディングを提供しながら、行われる。
【００１７】
幾つかの実施の形態では、少なくとも翼の後縁領域において、それぞれ翼の反り線の両側に配置または配列されたリムの２つのセクションは、空力ボディの先端部から翼の先端部まで拡開しており、これにより、後縁から見た翼の図は、チューリップ状、カップ状、または、後縁に関連して、実質的にＹ字形のジオメトリに近似している。これは、一方では、狭い後縁において先端部キャビティの増大した排出横断面を提供するように機能する。他方では、このジオメトリは、漏れ流に対する別の障害物を提供するように機能してもよい。なぜならば、このジオメトリは、正圧面および負圧面のいずれかと、翼の先端部領域との間を通過するあらゆる流体のための増大した流れ変向を必要とするからである。
【００１８】
しかしながら、リムは、少なくとも前縁領域において、少なくともほぼ翼のスパン幅方向に対して平行に空力ボディの先端部から翼の先端部まで延びていることが提供されてもよい。これは、さらに、翼の全体的な空力特性を高めるように機能してもよい。
【００１９】
先端部キャビティの底部が空力ボディの先端部表面によって提供されていることがさらに提供されてもよい。すなわち、言い換えれば、空力ボディは、先端部において、または翼の先端部に向かって空力ボディを画定する先端部表面を有する。リム、前記リムは先端部キャビティを限定している、が空力ボディの先端部から翼の先端部まで空力ボディの横断面輪郭に沿って延びているので、空力ボディの先端部表面をリムの底部として提供すること、すなわち、翼の基部に向かって先端部キャビティの画定を提供することは特に適切である。
【００２０】
翼先端部から先端部キャビティの底部までの距離は、先端部キャビティの深さを構成する。幾つかの実施の形態では、翼の先端部からキャビティの底部まで測定した先端部キャビティの深さは、前縁よりも後縁において小さいことが提供されてもよい。幾つかのより特定の実施の形態では、先端部キャビティの深さは前縁から後縁まで連続的に減少している。
【００２１】
開示された主体の別の態様において、先端部キャビティは、翼の反り線に対して垂直に見た先端部キャビティの横断面積が、前縁と後縁との間の位置から、後縁に向かう延びに沿って、または先端部キャビティの排出開口に向かってそれぞれ、狭まるように提供されていてもよい。特に、先端部キャビティは、後縁において反り線に対して垂直に見た先端部キャビティの後縁横断面積が、翼弦長または反り線範囲それぞれの５０％において反り線に対して垂直に見た先端部キャビティの中央横断面積の６０％以下であるように、提供されてもよい。これは、特に、リムまたは先端部キャビティの底部を輪郭付ける際に、またはしたがってそれらの組合せにおいて達成されてもよい。先端部キャビティの横断面を対応して成形する際に、したがって、後縁において排出される先端部キャビティにおける流体流の速度、ひいてはリムキャビティにおける静圧が制御されてもよい。これは、先端部キャビティ内へ注入される流体のための吸込み強度の制御を可能にする。吸込み強度は、幾つかの態様によれば、以下のように調節されてもよい。すなわち、一方では、翼の先端部に隣接して提供されたギャップにおける、翼の正圧面からの少なくともほぼ全ての先端部漏れ流が、先端部キャビティ内へ排出されるのに対し、正圧面からの流体の損失を過剰に高めることが回避される。
【００２２】
さらに、ターボエンジン用のブレーディング部材が開示されており、ブレーディング部材は、フットと、少なくとも１つの翼とを有しており、翼は、基部から先端部までスパン幅方向に沿って延びており、基部は、ブレーディング部材のフットに接続されており、翼は、上述のような翼である。フットは、ブレーディング部材をターボエンジンのステータまたはロータに取り付けるための取付け特徴を有することが理解される。ブレーディング部材は、フットに取り付けられた１つの翼を含んでもよいか、または共通のフットに取り付けられた複数の翼を含んでもよい。少なくとも１つの翼およびフットは、互いに一体に提供されてもよいが、別の例においては、別個の部材として提供されてもよく、ブレーディング部材は、したがって、少なくとも１つの翼部材とフット部材とから組み立てられたブレーディング部材であってもよい。
【００２３】
さらに、上に開示されたような少なくとも１つのブレーディング部材および／または翼を含むターボエンジンが開示されている。ターボエンジンは、特に、ガスタービンエンジンであってもよく、ブレーディング部材および／または翼は、より特に、ガスタービンエンジンの膨張タービンに設けられていてもよい。
【００２４】
上記で使用されているように文脈における“少なくとも１つの”要素または部材の明示は、１つの要素または部材の存在および複数の要素または部材の存在を開示していることが理解される。
【００２５】
上に開示された特徴および実施の形態は互いに組み合わされてもよいことが理解される。当業者にとって明白かつ明らかな本開示の範囲および請求の範囲に記載された主体の中で別の実施の形態が考えられることがさらに認識されるであろう。
【００２６】
図面の簡単な説明
本開示の主体は、ここで、添付の図面に示された選択された典型的な実施の形態によってさらに詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本開示による翼の先端部領域の第１の図である。
【図２】本開示による翼の先端部領域の第２の図である。
【図３】典型的な冷却配列の詳細を概略的に示す、本開示による翼の先端部の平面図である。
【図４】典型的な冷却配列の別の詳細を概略的に示す別の図である。
【００２８】
図面は極めて概略的であり、使用説明目的のために必要ない詳細は理解および説明を容易にするために省略されていることもあることが理解される。さらに、図面は、選択された例示的な実施の形態のみを示しており、示されていない実施の形態がさらに、本明細書において開示および／または請求された主体の範囲に包含され得ることが理解される。
【００２９】
本開示の教示を実施する典型的なモード
図１は、上記説明による翼の先端部領域を示している。翼１は、矢印ｓによって示されたスパン幅方向に沿って、基部から先端部まで延びているが、翼の基部は、この図には示されていない。翼１は、概して、空力ボディ２を有しており、さらに、前縁４と、後縁５と、凹面状の正圧面と、凸面状の負圧面とを有する。正圧面および負圧面は参照符号によって示されていないが、図面におけるそれらの位置は当業者に容易に明らかになるであろう。一般的に、図１は、翼の前縁、正圧面および先端部から見た図を提供していると言うことができる。空力ボディ２は、先端部表面６によって形成された先端部を有する。スパン幅方向の向きに対して平行な、先端部から見た図では、空力ボディ２は、空力ボディの先端部を囲繞する横断面輪郭を示している。前記横断面輪郭は、容易に明らかになるように、正圧面輪郭線、負圧面輪郭線、前縁箇所、および後縁輪郭を有する。リム３は、空力ボディの先端部から翼の先端部まで、空力ボディの先端部における前記横断面輪郭に沿って延びている。リムの外面には、空力ボディの外面への連続的な、滑らかな、継目のない移行部が設けられている。リムは、翼の後縁において開放している。したがって、リムは、先端部キャビティ７を画定している。先端部キャビティ７は、翼の先端部に向かって、かつ後縁において開放している。先端部キャビティ７は、さらに、空力ボディの先端部表面６によって画定されている。空力ボディの先端部表面６は、したがって、同時に、先端部キャビティ７の底部を形成している。認識されるように、ターボエンジンにおいて意図されたように使用された場合、翼の先端部は、相手方のエレメントと向き合って配置される。相手方のエレメントと、翼の先端部とが、ターボエンジンの作動中に相対移動を行うことにより、翼の先端部と相手方のエレメントとの間にはギャップが設けられている。先端部キャビティ７は、後縁において開放したダクトを提供していると言うことができる。翼１が使用されるターボエンジンの作動中、翼の正圧面から、翼先端部と、上述の相手方のエレメントとの間に形成されたギャップを通って、先端部漏れ流が誤って存在する。先端部キャビティ７は、後縁において翼の外部と流体連通しているので、前記漏れ流は、少なくとも部分的に先端部キャビティ７に吸い込まれ、後縁において排出される。したがって、正圧面からの漏れ流は、負圧面に達しないか、または漏れ流の一部のみが負圧面に達し、負圧面に圧力勾配を誘発する。圧力勾配は、潜在的に二次流に関連している。
【００３０】
図２を参照すると、先端部、負圧面および後縁５から見た翼１の先端部領域の図が提供されている。リムの後縁領域３４および３５は、それぞれ翼の負圧面および正圧面に設けられており、空力ボディの先端部から翼の先端部への方向に拡開している。リムの前縁セクション３１は、少なくともほぼスパン幅方向に対して平行に延びている。後縁リムセクション３４および３５の相互の拡開により、後縁から翼先端部領域を見た図は、ほぼＹ字形、チューリップ形またはカップ形に近似している。空力ボディの外面の延長部を構成する外面と、先端部キャビティを画定する内面とから測定されたときのリムの幅は、それぞれ後縁セクション３４および３５において、前縁セクション３１、負圧面セクション３２および正圧面セクション３３における幅よりも小さい。明らかになるように、先端部キャビティ７は、ほぼ翼の反り線（翼形中心線）に沿って延び、かつ後縁において翼の外部と流体連通したダクトであると考えられてもよい。後縁において反り線に対して垂直な排出横断面Ｂは、翼弦長の約５０％において反り線に対して垂直な横断面Ａよりも小さい。例えば、Ｂにおける横断面積は、Ａにおける横断面積の６０％以下である。したがって、前縁から後縁への方向における先端部キャビティ７を通る流体流は、後縁に向かって加速される。その結果、先端部キャビティ７における静圧は、流体が後縁において先端部キャビティ７から排出されると、前縁領域において、後縁におけるよりも高くなる。横断面の前記変化は、一方では、リムが、少なくともほぼ翼空力ボディの全体的な輪郭に従っていることによって達成されてもよく、これにより、最大輪郭厚さの位置から後縁まで先端部キャビティ７の範囲を狭めている。さらに、翼の先端部から先端部キャビティ７の底部６まで測定される先端部キャビティの深さは、後縁において、先端部キャビティのその他の領域における深さよりも小さいことによって達成されてもよい。
【００３１】
図３および図４を参照すると、リム３を冷却するためのフィルム冷却孔の典型的な配列が示されている。図３は、翼１の先端部を見た図を示している。第１の排出オリフィス８を有する第１の流体ダクトが、負圧面におけるリム３に隣接して、先端部キャビティ７の底部６に設けられている。第１の流体ダクトは、空力ボディの内部と流体連通しており、空力ボディの内部は、当業者に一般的に知られる形式の内部冷却構成を有する。第１の流体ダクトは、この例において、概して円筒状の流体ダクトであり、底部６において円筒状のダクトとして終わっている。流体ダクトは、冷却剤を先端部キャビティ７の底部６において先端部キャビティ７の底部６に対して平行な速度成分を有するように排出するために、先端部キャビティ７の底部６の表面に対して傾斜して設けられている。したがって、第１の排出オリフィス８は、先端部キャビティ７の底部６においてだ円形に見えている。第１の排出オリフィス８から排出された冷却剤は、先端部キャビティの底部６と、負圧面におけるリム３とを冷却するために機能する。さらに、扇形の第２の排出オリフィス９を有する第２の流体ダクトが底部６に設けられている。第２の流体ダクトは、空力ボディの内部と流体連通している。第２の流体ダクトは円筒状であってもよいが、その他の適切なジオメトリを示していてもよい。扇形の第２の排出オリフィス９および第２の流体ダクトは、排出流を提供するように設けられており、この排出流は、先端部キャビティ７における流体の主流れ方向の下流に向けられた速度成分を有し、この主流れ方向は、言及したように、後縁に向かって方向付けられており、少なくともほぼ反り線に追従している。当業者は、図面によって、排出オリフィス８，９から排出された冷却剤が、リムの内面にわたって分散させられ、リム３の冷却も行うことを容易に認識するであろう。第２の排出オリフィス９からの排出流は、示された例のうちの幾つかにおいて、付加的な速度成分を有するように向けられてもいる。後縁５のより近くに配置された第２の排出オリフィスは、この例では、翼の正圧面に向かって方向付けられた速度成分をも有する排出流を排出する。先端部キャビティの底部６に開放した第２の流体ダクトも、当業者に公知の形式で、想定された排出方向を補助するように底部の表面に対して適切に傾斜させられていてもよいことが理解される。
【００３２】
図４は、別のリム冷却オリフィス１０を示している。別のリム冷却オリフィス１０は、翼の外側に設けられており、ターボエンジンにおける翼の意図した使用の際、翼の周囲の流体流の流線に従いかつ翼の先端部に向かって向けられた成分を有する排出軌道を有する流体流を排出するように成形されている。別のリム冷却オリフィス１０は、翼の正圧面と、前縁４の領域とに設けられている。別のリム冷却オリフィスは、リム３に隣接して設けられた別のリム冷却剤ダクトの排出オリフィスである。別のリム冷却ダクトは、当業者に公知の形式で、空力ボディ内に設けられた冷却剤ダクトと流体連通している。別のリム冷却オリフィスと、関連する冷却剤ダクトとは、前縁４の領域と、正圧面とにおいてリム３のフィルム冷却を提供するように設けられている。
【００３３】
上記に関して、当業者は、フィルム冷却の原理、およびフィルム冷却目的のために意図された流体ダクトおよび排出オリフィスを提供するときに従うべきルールを、完全に熟知していると推定される。
【００３４】
開示の主体は典型的な実施の形態によって説明されているが、これらの実施の形態は、請求された発明の範囲を限定しようとするものではないことが理解される。請求項は、本明細書に明示的に示されていないまたは開示されていない実施の形態をもカバーしており、本開示の教示を実施する典型的なモードにおいて開示されたものから逸脱する実施の形態は、依然として請求項によってカバーされることが認識されるであろう。
【符号の説明】
【００３５】
１  翼
２  翼の空力ボディ
３  リム
４  前縁
５  後縁
６  空力ボディの先端部表面；先端部キャビティの底部
７  先端部キャビティ
８  第１の排出オリフィス
９  第２の排出オリフィス
１０  別のリム冷却オリフィス
３１  リムの前縁セクション
３２  リムの負圧面セクション
３３  リムの正圧面セクション
３４  負圧面に配置されたリムの後縁セクション
３５  正圧面に配置されたリムの後縁セクション
Ａ  反り線に対して垂直に見た先端部キャビティの中央横断面
Ｂ  反り線に対して垂直に見た先端部キャビティの後縁横断面
Ｓ  スパン幅方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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