(57)【要約】      （修正有）【課題】冷却回路内の渡りリブの応力が緩和されるとともに関連する構成部品の応力が緩和されるガスタービンエンジン用のエーロフォイルを提供する。【解決手段】ガスタービンエンジン用のエーロフォイル７８は、冷却回路１２０を通じて冷却流体の流れを受け入れることができる。冷却回路１２０は、エーロフォイル７８内に画定され、供給通路１２２および前縁冷却通路１２６を備える。これらの通路の間に配置され、かつこれらの通路を少なくとも部分的に画定する渡りリブ１４０内に配置された複数のインピンジメントオリフィス１４２を通して、これらの２つの通路は流体連通する。渡りリブ１４０はさらに、渡りリブの熱応力を緩和するような断面を備えることができる。【選択図】図４
2017078414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジン（１０）用のエーロフォイル（７８）であって、
前縁（１０２）と後縁（１０４）との間を軸方向に延在し、根元（８２）と先端（８０）との間を半径方向に延在する圧力側（９８）および負圧側（１００）を画定する外面と、
前記エーロフォイル（７８）内に配置された冷却回路であって、
前記根元（８２）から前記先端（８０）に向かって延在し、前記根元（８２）で入口通路（８８、９０、９２）に流体連結する供給通路（１２２、２２２、３２２、４２２、５２２）と、
前記前縁（１０２）に沿って延在する前縁冷却通路（１２６、２２６、３２６、４２６、５２６、６２６）と、
前記圧力側（９８）と前記負圧側（１００）との間を延在して、前記供給通路（１２２、２２２、３２２、４２２、５２２）を前記前縁冷却通路（１２６、２２６、３２６、４２６、５２６、６２６）から分離する渡りリブ（１４０、２４０、３４０、４４０、５４０、６４０）と、
前記渡りリブ（１４０、２４０、３４０、４４０、５４０、６４０）を通って延在し、前記前縁冷却通路（１２６、２２６、３２６、４２６、５２６、６２６）を前記供給通路（１２２、２２２、３２２、４２２、５２２）に流体連結するインピンジメントオリフィス（１４２、２４２、３４２、４４２、５４２、６４２）と
を備える冷却回路と
を備え、
前記渡りリブ（１４０、２４０、３４０、４４０、５４０、６４０）が、前記渡りリブ（１４０、２４０、３４０、４４０、５４０、６４０）の熱応力を緩和するように弓形断面を有する、エーロフォイル（７８）。
【請求項２】
前記渡りリブ（３４０、５４０、６４０）が、大きな断面の厚い部分（３４６、５４６）を備え、前記インピンジメントオリフィス（３４２、５４２、６４２）のうちの少なくともいくつかが前記厚い部分（３４６、５４６）を通って延在する、請求項１記載のエーロフォイル（７８）。
【請求項３】
前記厚い部分（３４６、５４６）が、前記インピンジメントオリフィス（３４２、５４２、６４２）の直径Ｄに対する前記インピンジメントオリフィス（３４２、５４２、６４２）の長さＬの比（Ｌ／Ｄ）が少なくとも２となるような厚さを有する、請求項２記載のエーロフォイル（７８）。
【請求項４】
前記渡りリブ（６４０）が、前記インピンジメントオリフィス（６４２）に隣接した少なくとも１つの拡がり部（６７０）をさらに画定する、請求項３記載のエーロフォイル（７８）。
【請求項５】
前記拡がり部（６７０）が前記厚い部分（６４６）をさらに画定する、請求項４記載のエーロフォイル（７８）。
【請求項６】
前記渡りリブ（１４０、２４０、３４０、４４０、５４０、６４０）の断面形状のうち前記前縁（１０２）の断面形状に平行な部分が１０パーセントより少ない、請求項１記載のエーロフォイル（７８）。
【請求項７】
前記渡りリブ（１４０、２４０、３４０、４４０、５４０、６４０）の断面形状のうち直線である部分が１０パーセントより少ない、請求項１記載のエーロフォイル（７８）。
【請求項８】
前記インピンジメントオリフィス（１４２、２４２、３４２、５４２、６４２）のうちの少なくともいくつかが、前記渡りリブ（１４０、２４０、３４０、５４０、６４０）の中央に配置される、請求項１記載のエーロフォイル（７８）。
【請求項９】
前記インピンジメントオリフィス（４４２）のうちの少なくともいくつかが、前記渡りリブ（４４０）の中央よりも前記渡りリブ（４４０）と前記外面との接合部の近くに配置される、請求項１記載のエーロフォイル（７８）。
【請求項１０】
タービンロータディスクを有するガスタービンエンジン（１０）用のブレード（６８）であって、
少なくとも１つの冷却空気入口通路（８８、９０、９２）を有し、前記タービンロータディスクに取り付けられるように構成されたダブテール（７６）と、
前記ダブテール（７６）から半径方向に延在するエーロフォイル（７８）であって、前縁（１０２）と後縁（１０４）との間を軸方向に延在し、前記ダブテール（７６）に隣接する根元（８２）と先端（８０）との間を半径方向に延在する圧力側（９８）および負圧側（１００）を画定する外面を有するエーロフォイル（７８）と、
前記エーロフォイル（７８）内に配置された冷却回路であって、
前記根元（８２）から前記先端（８０）に向かって延在し、前記根元（８２）で前記冷却空気入口通路（８８、９０、９２）に流体連結する供給通路（１２２、２２２、３２２、４２２、５２２）と、
前記前縁（１０２）に沿って延在する前縁冷却通路（１２６、２２６、３２６、４２６、５２６、６２６）と、
前記圧力側（９８）と前記負圧側（１００）との間を延在して、前記供給通路（１２２、２２２、３２２、４２２、５２２）を前記前縁冷却通路（１２６、２２６、３２６、４２６、５２６、６２６）から分離する渡りリブ（１４０、２４０、３４０、４４０、５４０、６４０）と、
前記渡りリブ（１４０、２４０、３４０、４４０、５４０、６４０）を通って延在し、前記前縁冷却通路（１２６、２２６、３２６、４２６、５２６、６２６）を前記供給通路（１２２、２２２、３２２、４２２、５２２）に流体連結するインピンジメントオリフィス（１４２、２４２、３４２、４４２、５４２、６４２）と
を備える冷却回路と
を備え、
前記渡りリブ（１４０、２４０、３４０、４４０、５４０、６４０）が、前記渡りリブ（１４０、２４０、３４０、４４０、５４０、６４０）の熱応力を緩和するように弓形断面を有し、かつ前記インピンジメントオリフィス（１４２、２４２、３４２、４４２、５４２、６４２）のうちの少なくともいくつかが厚い部分（３４６、５４６）を通って延在する大きな断面の厚い部分（３４６、５４６）を有する、ブレード（６８）。
【請求項１１】
前記厚い部分（３４６、５４６）が、前記インピンジメントオリフィス（３４２、５４２、６４２）の直径Ｄに対する前記インピンジメントオリフィス（３４２、５４２、６４２）の長さＬの比（Ｌ／Ｄ）が少なくとも２となるような厚さを有する、請求項１０記載のブレード（６８）。
【請求項１２】
前記渡りリブ（６４０）が、前記インピンジメントオリフィス（６４２）に隣接した拡がり部（６７０）を備える、請求項１０記載のブレード（６８）。
【請求項１３】
前記拡がり部（６７０）が前記前縁冷却通路（１２６、２２６、３２６、４２６、５２６、６２６）に隣接する、請求項１２記載のブレード（６８）。
【請求項１４】
前記渡りリブ（１４０、２４０、３４０、４４０、５４０、６４０）の断面形状に前記前縁（１０２）の断面形状に平行な部分がない、請求項１２記載のブレード（６８）。
【請求項１５】
前記渡りリブ（１４０、２４０、３４０、４４０、５４０、６４０）の断面形状に直線である部分がない、請求項１４記載のブレード（６８）。
【請求項１６】
前記インピンジメントオリフィス（１４２、２４２、３４２、５４２、６４２）のうちの少なくともいくつかが、前記渡りリブ（１４０、２４０、３４０、５４０、６４０）の中央に配置される、請求項１５記載のブレード（６８）。
【請求項１７】
前記インピンジメントオリフィス（４４２）のうちの少なくともいくつかが、前記渡りリブ（４４０）の中央よりも前記渡りリブ（４４０）と前記外面との接合部のより近くに配置される、請求項１５記載のブレード（６８）。
【請求項１８】
ガスタービンエンジン（１０）用のエーロフォイル（７８）であって、
前縁（１０２）と後縁（１０４）との間を軸方向に延在し、ダブテール（７６）に隣接した根元（８２）と先端（８０）との間を半径方向に延在する圧力側（９８）および負圧側（１００）を画定する外面と、
前記エーロフォイル（７８）内に配置された冷却回路であって、
前記根元（８２）から前記先端（８０）に向かって延在し、前記根元（８２）で冷却空気入口通路（８８、９０、９２）に流体連結する供給通路（１２２、２２２、３２２、４２２、５２２）と、
前記前縁（１０２）に沿って延在する前縁冷却通路（１２６、２２６、３２６、４２６、５２６、６２６）と、
前記圧力側（９８）と前記負圧側（１００）との間を延在して、前記供給通路（１２２、２２２、３２２、４２２、５２２）を前記前縁冷却通路（１２６、２２６、３２６、４２６、５２６、６２６）から分離する渡りリブ（１４０、２４０、３４０、４４０、５４０、６４０）と、
前記渡りリブ（１４０、２４０、３４０、４４０、５４０、６４０）を通って延在し、前記前縁冷却通路（１２６、２２６、３２６、４２６、５２６、６２６）を前記供給通路（１２２、２２２、３２２、４２２、５２２）に流体連結するインピンジメントオリフィス（６４２）と
を備える冷却回路と
を備え、
前記渡りリブ（１４０、２４０、３４０、４４０、５４０、６４０）が、前記渡りリブ（１４０、２４０、３４０、４４０、５４０、６４０）の熱応力を緩和するように弓形断面を有し、前記インピンジメントオリフィス（３４２、５４２、６４２）のうちの少なくともいくつかが通って延在する大きな断面の厚い部分（３４６、５４６）を有し、かつ前記厚い部分（３４６、５４６）がさらに拡がり部（６７０）を有する、エーロフォイル（７８）。
【請求項１９】
前記厚い部分（３４６、５４６）が、前記インピンジメントオリフィス（６４２）の直径Ｄに対する前記インピンジメントオリフィス（６４２）の長さＬの比（Ｌ／Ｄ）が少なくとも２となるような厚さを有する、請求項１８記載のエーロフォイル（７８）。
【請求項２０】
前記渡りリブ（１４０、２４０、３４０、４４０、５４０、６４０）の断面形状に前記前縁（１０２）の断面形状に平行な部分がない、請求項１９記載のエーロフォイル（７８）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービンブレードに関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンエンジン、詳細にはガスタービンエンジンまたは燃焼タービンエンジンは、エンジンを通過して多数の回転タービンブレードへ流れる燃焼ガスの流れからエネルギーを取り出す回転エンジンである。ガスタービンエンジンは、陸上および船舶での移動用、ならびに発電用に使用されてきたが、最も一般的には、ヘリコプタを含む航空機などの航空用途で使用されている。航空機では、ガスタービンエンジンは航空機の推進用に使用される。陸上用途では、タービンエンジンはしばしば発電用に使用される。
【０００３】
航空機用ガスタービンエンジンは、エンジン効率を最大にするために高温で作動するように設計されるので、高圧タービンおよび低圧タービンなどの特定のエンジン構成部品の冷却が有利になる場合がある。典型的には、高圧圧縮機および／または低圧圧縮機からの低温の空気を、冷却が必要なエンジン構成部品に通すことによって冷却が行われる。高圧タービン内の温度はおよそ１０００℃から２０００℃であり、圧縮機からの冷却空気はおよそ５００℃から７００℃である。圧縮機の空気は高温ではあるが、タービンの空気に比べると温度は低く、タービンを冷却するために使用することができる。
【０００４】
現代のタービンブレードは一般に、冷却空気をブレードの中を通してブレードの様々な部分を冷却するための１つまたは複数の内部冷却回路を含み、また、ブレードの前縁、後縁、および先端などのブレードの様々な部分を冷却するための専用の冷却回路を含むことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第８６５７５７６号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前縁と後縁との間を軸方向に延在し、根元と先端との間を半径方向に延在する圧力側および負圧側を画定する外面を有するガスタービンエンジン用のエーロフォイル。エーロフォイルはさらに、その中に配置された冷却回路を備え、冷却回路は、根元から先端に向かって延在し根元でダブテール入口通路に流体連結する供給通路と、前縁に沿って延在する前縁冷却通路と、圧力側と負圧側との間を延在して、供給通路を前縁冷却通路から分離する渡りリブと、渡りリブを通って延在し、前縁冷却通路を供給通路に流体連結するインピンジメントオリフィスとを備える。渡りリブは、渡りリブの熱応力を緩和するように弓形断面を有する。
【０００７】
少なくとも１つの冷却空気入口通路を有し、タービンロータディスクに取り付けられるように構成されたダブテールと、ダブテールから半径方向に延在するエーロフォイルであって、前縁と後縁との間を軸方向に延在し、ダブテールに隣接する根元と先端との間を半径方向に延在する圧力側および負圧側を画定する外面を有するエーロフォイルとを備える、タービンロータディスクを有するガスタービンエンジン用のタービンブレード。ブレードはさらに、エーロフォイル内に配置された冷却回路を備え、冷却回路は、根元から先端に向かって延在し根元でダブテール入口通路に流体連結する供給通路と、前縁に沿って延在する前縁冷却通路と、圧力側と負圧側との間を延在して、供給通路を前縁冷却通路から分離する渡りリブと、渡りリブを通って延在し、前縁冷却通路を供給通路に流体連結するインピンジメントオリフィスとを備える。渡りリブは、渡りリブの熱応力を緩和するように弓形断面を有し、かつインピンジメントオリフィスのうちの少なくともいくつかが通って延在する大きな断面の厚い部分を有する。
【０００８】
前縁と後縁との間を軸方向に延在し、根元と先端との間を半径方向に延在する圧力側および負圧側を画定する外面を有するガスタービンエンジン用のエーロフォイル。エーロフォイルはさらにその中に配置された冷却回路を備え、冷却回路は、根元から先端に向かって延在し根元でダブテール入口通路に流体連結する供給通路と、前縁に沿って延在する前縁冷却通路と、圧力側と負圧側との間を延在して、供給通路を前縁冷却通路から分離する渡りリブと、渡りリブを通って延在し、前縁冷却通路を供給通路に流体連結するインピンジメントオリフィスとを備える。渡りリブは、渡りリブの熱応力を緩和するように弓形断面を有し、インピンジメントオリフィスのうちの少なくともいくつかが通って延在する大きな断面の厚い部分を有し、かつ厚い部分はさらに拡がり部を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】航空機用ガスタービンエンジンの概略断面図である。
【図２】冷却空気入口通路を有する図１のエンジンのタービンブレードの形態のエンジン構成部品の斜視図である。
【図３】図２のエーロフォイルの断面図である。
【図４】図３のエーロフォイルの断面図の中に配置された複数の内部通路の図である。
【図５】凹面状の弓形の渡りリブを含む図４のエーロフォイルの前縁の拡大図である。
【図６】凸面状の弓形の渡りリブを含む図４のエーロフォイルの前縁の拡大図である。
【図７】厚い部分をさらに備える図５の渡りリブの拡大図である。
【図８】中央からずれたインピンジメントオリフィスをさらに備える図５の渡りリブの拡大図である。
【図９】供給通路に隣接して平坦な側を備える図７の渡りリブの拡大図である。
【図１０】厚い部分を画定する拡がり部を備える図７の渡りリブの拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態を、タービンブレード、具体的にはタービンブレードの冷却を対象として説明する。例示する目的のために、本発明は航空機ガスタービンエンジン用のタービンブレードに関して説明される。しかしながら、本発明はそれに限定されるものではなく、他の移動用途、ならびに非移動用途の工業、商業、および住宅用途などの非航空機用途に一般的に適用することができることは理解されるであろう。また、静止ベーンなどのブレード以外のタービンエンジンのエーロフォイルにも適用することができる。
【００１１】
図１は、航空機用ガスタービンエンジン１０の概略断面図である。エンジン１０は、概ね長手方向に延在する軸線または中心線１２を有し、中心線１２は前方１４から後方１６に延在する。エンジン１０は、下流方向に直列流れ関係で、ファン２０を含むファンセクション１８、ブースタまたは低圧（ＬＰ：ｌｏｗ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）圧縮機２４および高圧（ＨＰ：ｈｉｇｈ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）圧縮機２６を含む圧縮機セクション２２、燃焼器３０を含む燃焼セクション２８、ＨＰタービン３４およびＬＰタービン３６を含むタービンセクション３２、ならびに排気セクション３８を含む。
【００１２】
ファンセクション１８は、ファン２０を取り囲むファンケーシング４０を含む。ファン２０は、中心線１２の周りに放射状に配置されたファンブレード４２の形態の複数のエーロフォイルを含む。ＨＰ圧縮機２６、燃焼器３０、およびＨＰタービン３４は、燃焼ガスを発生するエンジン１０のコア４４を形成する。コア４４は、ファンケーシング４０と結合することができるコアケーシング４６に取り囲まれる。
【００１３】
エンジン１０の中心線１２の周りに同軸に配置されたＨＰシャフトまたはスプール４８は、ＨＰタービン３４をＨＰ圧縮機２６に駆動接続する。ＬＰシャフトまたはスプール５０は、より大きな直径の環状のＨＰスプール４８内で、エンジン１０の中心線１２の周りに同軸に配置され、ＬＰタービン３６をＬＰ圧縮機２４およびファン２０に駆動接続する。
【００１４】
ＬＰ圧縮機２４およびＨＰ圧縮機２６はそれぞれ複数の圧縮機段５２、５４を含み、それらにおいては、圧縮機ブレード５６、５８の形態の一組の回転エーロフォイルが、圧縮機ベーン６０、６２（ノズルとも呼ばれる）の形態の対応する一組の静止エーロフォイルに対して回転して、段を通過する流体の流れを圧縮または加圧する。単一の圧縮機段５２、５４においては、多数の圧縮機ブレード５６、５８は環状に設けることができ、ブレードのプラットフォームからブレードの先端まで中心線１２に対して半径方向外向きに延在することができ、一方、対応する静止圧縮機ベーン６０、６２は、回転ブレード５６、５８の下流に、かつそれらに隣接して配置される。図１に示すブレード、ベーン、および圧縮機段の数は、単に例示する目的のためだけに選ばれており、他の数も可能であることに留意されたい。
【００１５】
ＨＰタービン３４およびＬＰタービン３６はそれぞれ複数のタービン段６４、６６を含み、それらにおいては、タービンブレード６８、７０の形態の一組の回転エーロフォイルが、タービンベーン７２、７４（ノズルとも呼ばれる）の形態の対応する一組の静止エーロフォイルに対して回転して、段を通過する流体の流れからエネルギーを取り出す。単一のタービン段６４、６６においては、多数のタービンブレード６８、７０は環状に設けることができ、ブレードのプラットフォームからブレードの先端まで中心線１２に対して半径方向外向きに延在することができ、一方、対応する静止タービンベーン７２、７４は、回転ブレード６８、７０の上流に、かつそれらに隣接して配置される。図１に示すブレード、ベーン、およびタービン段の数は、単に例示する目的のためだけに選ばれており、他の数も可能であることに留意されたい。
【００１６】
作動時、回転ファン２０は外気をＬＰ圧縮機２４に供給し、次いでＬＰ圧縮機２４は加圧された外気をＨＰ圧縮機２６に供給し、ＨＰ圧縮機２６はさらに外気を加圧する。ＨＰ圧縮機２６からの加圧空気は燃焼器３０内で燃料と混合されて点火され、それによって燃焼ガスが発生する。これらのガスからＨＰタービン３４によっていくらかの仕事が取り出され、ＨＰタービン３４はＨＰ圧縮機２６を駆動する。燃焼ガスはＬＰタービン３６内に吐出され、そこでＬＰ圧縮機２４を駆動するためにさらに仕事が取り出されて、最終的に、排気ガスは排気セクション３８を経てエンジン１０から排出される。ＬＰタービン３６の駆動によってＬＰスプール５０が駆動されて、ファン２０およびＬＰ圧縮機２４を回転させる。
【００１７】
ファン２０によって供給された外気のうちのいくらかは、エンジンコア４４をバイパスして、エンジン１０の部分、特に高温部分を冷却するために使用することができ、かつ／あるいは、航空機の他の要素を冷却する、またはそれらに動力を与えるために使用することができる。タービンエンジンの文脈では、エンジンの高温部分は通常、燃焼器３０の下流、特にタービンセクション３２であり、ＨＰタービン３４が燃焼セクション２８のすぐ下流であるので最も高温の部分となる。冷却流体の他の源は、限定するものではないが、ＬＰ圧縮機２４またはＨＰ圧縮機２６から吐出される流体とすることができる。
【００１８】
図２は、図１のエンジン１０のタービンブレード６８のうちの１つの形態のエンジン構成部品の斜視図である。タービンブレード６８は、ダブテール７６およびエーロフォイル７８を含む。エーロフォイル７８は先端８０から根元８２まで延在する。ダブテール７６は、根元８２でエーロフォイル７８と一体化したプラットフォーム８４をさらに含み、プラットフォーム８４は、タービン空気流を半径方向に包含する助けとなる。ダブテール７６は、エンジン１０のタービンロータディスクに取り付けられるように構成することができる。ダブテール７６は少なくとも１つの入口通路を備え、それは、第１の入口通路８８、第２の入口通路９０、および第３の入口通路９２として例示的に示されており、それぞれ、ダブテール７６を通って延在して複数の通路出口９４でエーロフォイル７８と内部流体連通する。入口通路８８、９０、９２がダブテール７６の本体内に収まっているようにダブテール７６は断面で示されていることを認識すべきである。
【００１９】
図３を参照すると、断面で示されたエーロフォイル７８は、凹面状の圧力側壁９８および凸面状の負圧側壁１００を有し、それらは互いにつながって前縁１０２および後縁１０４を有するエーロフォイル形状を画定する。ブレード６８は、負圧側壁１００の後に圧力側壁９８が続くような方向で回転する。したがって、図３に示すように、エーロフォイル７８は紙面の上部の方に上向きに回転する。
【００２０】
エーロフォイル７８は複数の内部通路を備え、内部通路はブレード６８の特定の部分を専ら冷却する１つまたは複数の冷却回路を形成するように配置することができる。エーロフォイル７８の断面図である図４に、通路および対応する冷却回路が示されている。図示のエーロフォイル７８内の個々のそれぞれの通路の各幾何学的形状は例示的なものであり、それぞれは冷却回路を形成する通路の１つまたは複数の要素を示しており、エーロフォイルを図示の幾何学的形状、寸法、または位置に限定すべきでないことを認識すべきである。
【００２１】
冷却回路は、エーロフォイル７８内を半径方向に延在する１つまたは複数の通路によって画定することができる。特定の通路とエーロフォイル７８の外面との間を流体連通して、エーロフォイル７８の外面に沿って冷却流体のフィルムを形成することができる１つまたは複数のフィルム孔をこれらの通路は備えることができることを認識すべきである。
【００２２】
前縁冷却回路１２０として示した冷却回路は、エーロフォイル７８の内部に配置された複数の通路を備える。前縁冷却回路１２０は、供給通路１２２、壁近傍冷却通路１２４、および前縁冷却通路１２６を含む。供給通路１２２は根元８２から先端８０まで延在し、第１の入口通路８８などのダブテール７６内の入口と流体連通している。壁近傍冷却通路１２４は供給通路１２２と流体連通し、先端８０から根元８２に向かって延在する。壁近傍冷却通路１２４はさらに、先端８０から根元８２まで延在し複数のピンまたはピンバンク１３２を有するプレナム通路１３０を含むさらなる通路を備えることができる。プレナム通路１３０は、根元８２から先端８０まで延在する１つまたは複数の戻り通路１３４と根元８２近くで流体連通することができる。
【００２３】
前縁冷却通路１２６もまた供給通路１２２と流体連通しており、根元８２から先端８０まで延在し、前縁１０２に隣接して配置される。渡りリブ１４０は、供給通路１２２と前縁冷却通路１２６との間に配置され、それらを部分的に画定する。渡りリブ１４０は、エーロフォイル７８の内部９６をわたり、圧力側壁９８と負圧側壁１００においてそれぞれ、圧力側と負圧側との間を延在する。渡りリブ１４０内に配置され根元８２から先端８０まで延在する１つまたは複数のインピンジメントオリフィス１４２によって、前縁冷却通路１２６は供給通路１２２と流体連通している。
【００２４】
エーロフォイル７８の内部９６はさらに、１つまたは複数の内部通路１５０、メッシュ通路１５２、ピンバンク１５４、スロット１５６、インピンジメントオリフィス１５８、およびフィルム孔によって画定された１つまたは複数のさらなる冷却回路を備えることができ、これらは、エーロフォイル７８全体に冷却流体を供給する、またはエーロフォイル７８から冷却流体を排出してエーロフォイル７８の外部に冷却フィルムを供給する。内部通路１５０およびメッシュ通路１５２は、根元８２から先端８０方向へ、または先端８０から根元８２方向へ延在し、１つまたは複数の冷却回路を画定するように互いに相互接続することができる。
【００２５】
図５〜１０は、供給通路１２２と前縁冷却通路１２６との間に配置された渡りリブ１４０の多くの異なる実施態様を示す。前縁冷却回路１２０は、エーロフォイル７８の根元８２と先端８０との間を延在する渡りリブのスパン方向の長さに沿って１つまたは複数の渡りリブ１４０を有することができることを認識すべきである。前縁冷却通路は、エーロフォイル７８の外部と前縁冷却通路１２６との間を延在する複数のフィルム孔を備えることができ、その結果、冷却流体をエーロフォイル７８の外面に冷却フィルムとして供給することができることを理解すべきである。図６〜１０は図５と実質的に同様とすることができる。したがって、後に続く図面のそれぞれでは、同様の要素は前の図面に関して１００の値を加えた同様の符号で識別される。
【００２６】
図５を参照すると、前縁冷却通路１２６の拡大図は、渡りリブ１４０の断面形状を最もよく示している。渡りリブ１４０は、前縁冷却通路１２６に対して、渡りリブ１４０の断面弓形長さに沿って画定された実質的に同等な幅を有する凹面状の弓形を有する。インピンジメントオリフィス１４２は、渡りリブ１４０の半径方向、スパン方向長さに沿って供給通路１２２を前縁冷却通路１２６に流体連結し、根元８２と先端８０との間を延在する。インピンジメントオリフィス１４２は、渡りリブ１４０内で、圧力側壁９８と負圧側壁１００との間の渡りリブ１４０の延在部に対して、または供給通路１２２に隣接する渡りリブに対して実質的に中央に配置することができる。
【００２７】
図６では、拡大図は渡りリブの代替の断面形状を示している。渡りリブ２４０は、前縁冷却通路２２６に対して凸面形を有する。渡りリブ２４０の幅は、渡りリブ２４０の断面長さにわたって一定に保たれている。複数のインピンジメントオリフィス２４２は、渡りリブ２４０のスパン方向長さに沿って延在し、渡りリブ２４０内で、圧力側壁９８と負圧側壁１００との間の渡りリブ２４０の延在部に対して、または供給通路２２２に隣接する渡りリブに対して実質的に中央に配置することができる。
【００２８】
図７を参照すると、渡りリブ３４０は、前縁冷却通路３２６に対して実質的に凹面状の断面弓形を有する。複数のインピンジメントオリフィス３４２は、供給通路３２２と前縁冷却通路３２６との間を延在する。インピンジメントオリフィス３４２に隣接する渡りリブ３４０の幅は広くされており、その結果、インピンジメントオリフィス３４２の両側に２か所の渡りリブ３４０の厚い部分３４６が配置される。厚い部分３４６は、渡りリブ３４０の幅をインピンジメントオリフィス３４２に近づくにつれて徐々に連続的に広くすることによって画定される。
【００２９】
インピンジメントオリフィスは、インピンジメントオリフィス３４２の直径Ｄに対するインピンジメントオリフィス３４２の長さＬの比Ｌ／Ｄによって定められた厚さを有することができる。長さＬはインピンジメントオリフィス３４２の全長とすることができ、一方、直径Ｄは調量直径とすることができ、したがって、長さＬ内で画定されたより広い入口半径または出口半径を含まない。かくして、比（Ｌ／Ｄ）は少なくとも２とすることができる。長さＬは、局所的なリブの幅と同じである全長とすることができる。Ｌ／Ｄを大きな値にすると、流れの発達を改良することができるとともに、インピンジメントオリフィスを通過する空気流れをより正確に方向づけることができる。
【００３０】
図８では、インピンジメントオリフィス４４２は、圧力側壁９８と負圧側壁１００との間を延在する渡りリブ４４０の長さ、または供給通路４２２に隣接して延在する渡りリブ４４０の長さに関する渡りリブ４４０の中央に対しては、渡りリブ４４０の中央からずれたところに配置されている。インピンジメントオリフィス４４２は、供給通路４２２と前縁冷却通路４２６との間で流体連通するように、渡りリブ４４０に沿う任意の場所に配置することができることを認識すべきである。
【００３１】
図９は、供給通路５２２に隣接した平坦な後方表面５６０、および前縁冷却通路５２６に対して凸面状の弓形の前方表面５６２によって画定された渡りリブ５４０を示す。インピンジメントオリフィス５４２は、渡りリブ５４０の厚い部分５４６をさらに画定する凸面状の前方表面５６２によって画定された渡りリブ５４０の最も幅広い部分に配置される。
【００３２】
図１０では、渡りリブ６４０は、前縁冷却通路６２６に対して概ね凹面状の弓形断面を有する。渡りリブ６４０はさらに、インピンジメントオリフィス６４２に隣接して渡りリブ６４０に配置された拡がり部６７０によって画定されたインピンジメントオリフィス６４２を有する。拡がり部６７０は、インピンジメントオリフィス６４２の位置で前縁冷却通路６２６内に突出した弓形の延長部である。拡がり部６７０はさらに、インピンジメントオリフィス６４２に隣接する渡りリブ６４０に対して、渡りリブ６４０の残りの部分より広い断面の幅を画定する厚い部分を画定することができる。
【００３３】
図５〜１０では、冷却流体の流れは、エーロフォイル７８の内部９６内を移動してエーロフォイル７８を冷却し、フィルム孔に移動して冷却流体をエーロフォイル７８の外部に排出してエーロフォイル７８の外面に沿って冷却フィルムを形成することができる。冷却流体は、第１の入口通路８８（図２）などの入口通路から供給通路に送ることができる。冷却流体は、供給通路からインピンジメントオリフィスを通って前縁冷却通路に流れ、そこで冷却流体はフィルム孔を通って排出することができる。
【００３４】
前縁冷却通路に関して凹面状または凸面状になった渡りリブに対する弓形断面によって、渡りリブの応力が緩和されるとともに、エーロフォイルの前縁に隣接する応力によってしばしば影響を受ける関連する構成部品の応力が緩和されることを認識すべきである。
【００３５】
渡りリブの厚い部分によって、冷却流体流れを前縁冷却通路に供給するインピンジメントオリフィスに対する幅がより広くなることをさらに認識すべきである。インピンジメントオリフィスの位置における厚い部分の幅は、インピンジメントオリフィスの直径Ｄに対するインピンジメントオリフィスの長さＬの比Ｌ／Ｄによって定められた厚さを有することができる。Ｌ／Ｄを大きな値にすると、流れの発達を改良することができるとともに、インピンジメントオリフィスを通過する空気流れをより正確に方向づけることができる。
【００３６】
図示のフィルム孔は例示的なものであることをさらに認識すべきである。フィルム孔の配置、向き、数は、図５に示したものから変えることができる。フィルム孔はさらに、インピンジメントオリフィスによって与えられた流れ方向に基づいて配置かつ配向することができ、その結果、冷却流体の流れは、エーロフォイル７８の外部に最適に供給される。
【００３７】
本明細書では、最良の態様を含む例を用いて本発明を開示し、また、任意の装置またはシステムの作製および使用、ならびに任意の組み入れられた方法の実施を含め、当業者が本発明を実施できるように本発明を開示している。本発明の特許性を有する範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者が想到する他の例を含むことができる。このような他の例は、特許請求の範囲の文言と相違ない構成要素を含む場合、または特許請求の範囲の文言と実質的に相違ない等価の構成要素を含む場合、特許請求の範囲内であることを意図されている。
【符号の説明】
【００３８】
１０  エンジン
１２  長手方向軸線（中心線）
１４  前方
１６  後方
１８  ファンセクション
２０  ファン
２２  圧縮機セクション
２４  低圧（ＬＰ）圧縮機
２６  高圧（ＨＰ）圧縮機
２８  燃焼セクション
３０  燃焼器
３２  タービンセクション
３４  ＨＰタービン
３６  ＬＰタービン
３８  排気セクション
４０  ファンケーシング
４２  ファンブレード
４４  コア
４６  コアケーシング
４８  ＨＰシャフト／ＨＰスプール
５０  ＬＰシャフト／ＬＰスプール
５２  圧縮機段
５４  圧縮機段
５６  圧縮機ブレード
５８  圧縮機ブレード
６０  圧縮機ベーン（ノズル）
６２  圧縮機ベーン（ノズル）
６４  タービン段
６６  タービン段
６８  タービンブレード
７０  タービンブレード
７２  タービンベーン
７４  タービンベーン
７６  ダブテール
７８  エーロフォイル
８０  先端
８２  根元
８４  プラットフォーム
８８  第１の入口通路
９０  第２の入口通路
９２  第３の入口通路
９４  通路出口
９６  内部
９８  圧力側壁
１００  負圧側壁
１０２  前縁
１０４  後縁
１２０  前縁冷却回路
１２２  供給通路
１２４  壁近傍冷却通路
１２６  前縁冷却通路
１３０  プレナム通路
１３２  ピンバンク
１３４  戻り通路
１４０  渡りリブ
１４２  インピンジメントオリフィス
１５０  内部通路
１５２  メッシュ通路
１５４  ピンバンク
１５６  スロット
１５８  インピンジメントオリフィス
２２２  供給通路
２２６  前縁冷却通路
２４０  渡りリブ
２４２  インピンジメントオリフィス
３２２  供給通路
３２６  前縁冷却通路
３４０  渡りリブ
３４２  インピンジメントオリフィス
３４６  厚い部分
４２２  供給通路
４２６  前縁冷却通路
４４０  渡りリブ
４４２  インピンジメントオリフィス
５２２  供給通路
５２６  前縁冷却通路
５４０  渡りリブ
５４２  インピンジメントオリフィス
５４６  厚い部分
５６０  後方表面
５６２  前方表面
６２６  前縁冷却通路
６４０  渡りリブ
６４２  インピンジメントオリフィス
６７０  拡がり部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2017078414.tif 000012
【外国語明細書】
2017078414000001.pdf