(57)【要約】      （修正有）【課題】フィルム冷却特徴を有するターボエンジン構成部品を提供する。【解決手段】高温ガス側表面１１０と、冷却材側表面１２０とを有する壁部１００を備えるターボエンジン構成部品が開示される。少なくとも１つの冷却材排出ダクト２１０が前記壁部１００に設けられており、冷却材排出開口において高温ガス側表面へ開口している。冷却材流れ方向は冷却材排出ダクト２１０の内部から排出開口に向かって規定されており、冷却材排出ダクト２１０は、さらに、壁部１００内に提供された冷却材排出ダクトの画定表面によって画定されている。冷却材排出ダクト２１０は、第１の横断面方向と、第２の横断面方向とを有する。冷却材排出ダクト２１０は、ブラインドキャビティであり、冷却材側表面１２０に向かって閉鎖されており、さらに、第１の横断面方向で測った冷却材排出ダクト２１０の寸法は冷却材流れ方向で減少している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボエンジン構成部品（１）であって、高温ガス側表面（１１０）および冷却材側表面（１２０）を有する壁部（１００）を備え、少なくとも１つの冷却材排出ダクト（２１０）が、該壁部（１００）に設けられ、かつ冷却材排出開口（２１４）において前記高温ガス側表面（１１０）へ開口しており、冷却材流れ方向が前記冷却材排出ダクト（２１０）の内部から前記排出開口（２１４）に向かって規定されており、前記冷却材排出ダクト（２１０）は、さらに、前記壁部（１００）内に設けられた前記冷却材排出ダクト（２１０）の画定表面によって画定されており、前記冷却材排出ダクト（２１０）は、第１の横断面方向と、第２の横断面方向とを有する、ターボエンジン構成部品（１）において、前記冷却材排出ダクト（２１０）は、ブラインドキャビティであり、前記冷却材側表面（１２０）に向かう側で閉鎖されており、さらに、前記第１の横断面方向で測った前記冷却材排出ダクト（２１０）の寸法は、前記冷却材流れ方向に沿って減少していることを特徴とする、ターボエンジン構成部品（１）。
【請求項２】
前記第１の横断面方向で測った前記冷却材排出ダクト（２１０）の寸法は、前記冷却材流れ方向に沿って減少しており、前記第２の横断面方向で測った前記冷却材排出ダクトの寸法は、前記冷却材流れ方向に沿って増大している、請求項１記載のターボエンジン構成部品（１）。
【請求項３】
前記冷却材排出ダクト（２１０）によって提供される流れ横断面は、前記冷却材流れ方向で減少している、請求項１または２記載のターボエンジン構成部品（１）。
【請求項４】
前記冷却材排出開口（２１４）は、スロットであり、該スロットの長手方向範囲は前記第２の横断面方向に沿って延びている、請求項１から３までのいずれか１項記載のターボエンジン構成部品（１）。
【請求項５】
前記冷却材排出ダクト（２１０）は、前記高温ガス側表面の垂線（１１１）に対して第１の角度（α）で傾斜させられており、該傾斜は、前記第１の横断面方向と前記垂線（１１１）とによって規定された平面において与えられており、これにより、前記冷却材排出ダクトの横方向画定表面は、前記壁部（１００）の前記高温ガス側表面（１１０）に向かって配置された第１の表面セクション（２１１）と、前記壁部（１００）の前記冷却材側表面（１２０）に向かって配置された第２の表面セクション（２１２）とを有する、請求項１から４までのいずれか１項記載のターボエンジン構成部品（１）。
【請求項６】
前記冷却材排出ダクト（２１０）は、前記高温ガス側表面（１１０）の垂線（１１１）に対して第１の角度（α）で傾斜させられており、前記傾斜は、前記冷却材流れ方向で見たときに前記構成部品（１）の主作動流体流れ方向（５０）の下流に向けられている、請求項１から５までのいずれか１項記載のターボエンジン構成部品（１）。
【請求項７】
前記冷却材排出ダクト（２１０）は、前記高温ガス側表面（１１０）に向かって配置された第１の表面セクション（２１１）と、前記冷却材側表面（１２０）に向かって配置された第２の表面セクション（２１２）とを有する画定表面によって画定されており、前記第１の表面セクション（２１１）および前記第２の表面セクション（２１２）のうちの少なくとも一方は、平坦な表面セクションを含む、請求項１から６までのいずれか１項記載のターボエンジン構成部品（１）。
【請求項８】
前記壁部（１００）に提供された、前記冷却材排出ダクト（２１０）と流体連通した冷却材供給通路をさらに備え、該冷却材供給通路は、前記冷却材排出ダクト（２１０）の横方向画定表面に対して、ゼロではない角度で前記冷却材排出ダクト（２１０）と接続している、請求項１から７までのいずれか１項記載のターボエンジン構成部品（１）。
【請求項９】
前記冷却材供給通路は、前記冷却材排出ダクト（２１０）との接続部に配置された、前記冷却材供給通路から出る自由ジェット（３４０）を提供する手段（２５０）を有する、請求項１から８までのいずれか１項記載のターボエンジン構成部品（１）。
【請求項１０】
前記冷却材供給通路は、前記壁部（１００）の前記冷却材側表面（１２０）に向かって配置された前記冷却材排出ダクト（２１０）の横方向画定表面セクション（２１２）に設けられた開口（２５１）を介して、前記冷却材排出ダクト（２１０）に接続している、冷却材供給通路に関する請求項１から９までのいずれか１項記載のターボエンジン構成部品（１）。
【請求項１１】
前記冷却材供給通路は、前記壁部（１００）内に前記壁部（１００）の長さ範囲に沿って延びる壁近傍冷却ダクト（２２０，２２１）を有し、前記壁近傍冷却ダクト（２２０，２２１）は第１の端部から第２の端部まで延びており、前記第２の端部は前記冷却材排出ダクト（２１０）に向かって配置されている、冷却材供給ダクトに関する請求項１から１０までのいずれか１項記載のターボエンジン構成部品（１）。
【請求項１２】
流れ加速手段（２５０）が、前記壁近傍冷却ダクト（２２０，２２１）の前記第２の端部に隣接して配置されており、前記第２の端部と前記冷却材排出ダクト（２１０）との間の流体連通を提供している、請求項１１記載のターボエンジン構成部品（１）。
【請求項１３】
冷却材供給通路の壁近傍冷却ダクト（２２０，２２１）を再び引用し、冷却材流入ダクト（２３０）が、前記壁部（１００）の前記冷却材側表面（１２０）から前記壁近傍冷却ダクト（２２０，２２１）まで延びて設けられており、前記壁近傍冷却ダクト（２２０，２２１）の側壁において前記壁近傍冷却ダクト（２２０，２２１）と接続しており、該接続部は、前記壁近傍冷却ダクト（２２０，２２１）の第１の端部に隣接して設けられており、特に、前記壁部（１００）の前記冷却材側表面（１２０）に向かって配置された前記壁近傍冷却ダクト（２２０，２２１）の１つの側に設けられている、請求項１から１２までのいずれか１項記載のターボエンジン構成部品（１）。
【請求項１４】
少なくとも２つの冷却材排出ダクト（２１０）が設けられており、該少なくとも２つの冷却材排出ダクト（２１０）にはそれぞれ、前記高温ガス側表面（１１０）に向かって冷却材排出開口（２１４）が設けられており、該冷却材排出開口（２１４）のそれぞれは、第２の方向に沿う第２の範囲よりも小さな第１の方向に沿う第１の範囲を有する断面を有しており、前記冷却材排出開口（２１４）は、２つの隣接する前記冷却材排出開口（２１４）の短い方の縁部が互いに隣接して配置されるように配置されている、請求項１から１３までのいずれか１項記載のターボエンジン構成部品（１）。
【請求項１５】
前記冷却材排出開口（２１４）は、前記少なくとも２つの冷却材排出ダクト（２１０）の共通の冷却材排出開口（２１５）を提供するために、前記冷却材排出開口（２１４）の前記短い方の縁部において互いに隣接している、請求項１４記載のターボエンジン構成部品（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、請求項１に示されたターボエンジン構成部品に関する。
【０００２】
開示の背景
ターボエンジンにおける熱的に負荷された構成部品をいわゆるフィルム冷却によって冷却することは従来公知である。典型的な例は、ガスタービンエンジンの膨張タービンに見られることがあり、この場合、高温ガス通路、特に第１の膨張タービン段の高温ガス通路におけるブレード、ベーン、プラットフォームおよびその他の構成部品は、これらの構成部品のために使用される材料の許容できる温度を超える温度を有する高温ガス流に曝され、エンジンを作動させるときに構成部品が曝される著しい機械的応力を考慮した場合により一層である。
【０００３】
フィルム冷却を適用する場合、高温作動流体流に曝される構成部品の表面に沿って流れる比較的低温の流体の層が提供される。
【０００４】
構成部品表面にフィルム冷却流体を提供するために、構成部品の高温ガスに曝される壁部の高温ガスに曝される表面に開口したダクトが、構成部品の壁部に設けられる。前記ダクトは、壁部の高温ガスに曝される表面もしくは高温ガス側表面の垂線に対して傾斜させられている。ダクトは特に、前記フィルム冷却流体の層が提供されるように、作動流体の速度成分に対して平行で、かつ高温ガスに曝される表面に対して接線方向の速度成分を有するフィルム冷却流体を排出するように、構成部品に沿って流れる作動流体の主方向へ傾斜させられている。冷却効果は、高温ガスに曝される表面における冷却流体の分布が均一になるほど、より均一になる。分布は、より多くの孔が使用されるほど均一になる。孔の代わりにスロットが設けられると、分布はさらに改善される。しかしながら、性質上、フィルム冷却材排出ダクトの数は制限されている。一方では、例えば、全体的なエンジン性能および効率に対する不利な影響を妥協することを回避するために、冷却材消費が制限される必要がある。他方では、多数の冷却材排出ダクトは、特に構成部品の壁部を完全に貫通しているならば、構造的一体性を妥協することがある。
【０００５】
米国特許出願公開第２００１／００１６１６２号明細書は、壁部の内側に設けられた冷却材供給通路と流体連通した、貫通していない冷却材排出ダクトを提案している。冷却材供給通路は、壁近傍冷却ダクトである。壁近傍冷却ダクトにおいて、向流対流冷却が行われる。これにより、ターボエンジン構成部品の高温ガスに曝される表面における温度分布は、より均一になる。
【０００６】
米国特許第７７６６６１８号明細書は、主作動流体流れ方向を横切って延びるスロット長手方向を有するスロットとして冷却材排出ダクトを提供することを提案している。再び、冷却材排出ダクトは、ブラインドキャビティとして成形されており、壁部の冷却材側に向かって閉鎖されている。主作動流体流の流れ方向を横切るように向けられた長手方向軸線を有する共通の冷却材排出スロットを提供するために、複数の冷却材排出ダクトは、高温ガスに曝される表面において接続している。すなわち、主作動流体流れ方向を横切って、高温ガスに曝される表面上に分散させられた冷却材流を達成することが期待される。しかしながら、冷却材排出ダクトは、高温ガスに曝される表面にすぐ隣接して接続しているので、依然として、高温ガス側表面における著しく不均一な冷却材分布が予想される。
【０００７】
本開示の内容の説明
本開示の課題は、フィルム冷却特徴を有するターボエンジン構成部品を提供することである。１つの態様では、構成部品の改良された冷却が達成される。別の態様では、冷却材の有効利用が提供される。さらに別の態様では、ターボエンジン構成部品の、高温ガスに曝される壁部のより均一な冷却、ひいては高温ガスに曝される壁部におけるより均一な温度分布が達成される。さらに別の態様では、高温ガスに曝される表面における、主作動流体流れ方向を横切る冷却材の分布は、改良される。別の態様では、フィルム冷却特徴は、構成部品の構造的一体性を妥協しないように、十分な材料を維持するように提供される。
【０００８】
開示された内容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】
これは、請求項１に記載されかつ本明細書において以下に示される内容によって達成される。
【００１０】
したがって、高温ガス側表面と冷却材側表面とを有する壁部を備え、少なくとも１つの冷却剤排出ダクトが、前記壁部に設けられ、冷却材排出開口において高温ガス側表面において開口している、ターボエンジン構成部品が開示される。冷却材排出ダクトの冷却材流れ方向は、冷却材排出ダクトの内部から排出開口に向かって規定される。冷却材排出ダクトは、壁部の内面として提供された、冷却材排出ダクトの画定表面によって画定されている。冷却材排出ダクトは、第１の横断面方向と、第２の横断面方向とを有する。特に、第１および第２の横断面方向は、互いに垂直であってもよい。これらの横断面方向は、上記で規定された冷却材流れ方向を横切って、特にこの冷却材流れ方向に対して少なくともほぼ垂直に向けられていることがさらに理解される。さらに特に前記横断面方向は、冷却材排出ダクトの流れ横断面にわたって延びていてもよいことが認められるであろう。冷却材排出ダクトは、ブラインドキャビティであり、冷却材側表面に向かう側で閉鎖されている。冷却材排出ダクトを横切って、第１の横断面方向で測った冷却材排出ダクトの寸法は、冷却材流れ方向で減少している。言い換えれば、冷却材流れ方向で、冷却材排出ダクトは、冷却材排出ダクトを横切って第１の横断面方向で測った冷却材排出ダクトの寸法を考えたとき、テーパしている。排出される冷却材のための冷却材排出ダクト流れ横断面の前記輪郭づけは、排出される冷却材の流れ場に影響する可能性を提供する。これにより、例えば、構成部品の高温ガスに曝される表面における冷却材排出流のより均一な分布が達成されてもよい。
【００１１】
別の実施の形態では、冷却材排出ダクトを横切って、第１の横断面方向で測った冷却材排出ダクトの寸法は、冷却材流れ方向に沿って減少しており、冷却材排出ダクトを横切って、第２の横断面方向で測った冷却材排出ダクトの寸法は、冷却材流れ方向に沿って増大している。言い換えれば、冷却材流れ方向で、冷却材排出ダクトは、冷却材排出ダクトを横切って第１の横断面方向で測った冷却材排出ダクトの寸法を考えたとき、テーパしており、冷却材排出ダクトを横切って、第２の横断面方向で測った冷却材排出ダクトの寸法を考えたとき、拡開している。
【００１２】
冷却材排出ダクトの前記三次元輪郭づけを提供する場合、冷却材排出ダクトから高温ガス側表面へ排出される冷却材の流れ場は、調節されてもよい。冷却材排出ダクトの輪格付けは、流れが、高温ガス側表面の排出位置においてダクトのより広い寸法にわたって均一に分布させられるように、選択されてよい。特に、輪郭づけは、冷却材排出ダクトから出たときに排出された冷却材の均一な速度分布が第２の横断面方向に沿って達成されるように、選択されてよい。第１の方向での冷却材排出ダクトのテーパしたジオメトリは、ひいては、第２の方向では拡開しながら、冷却材排出ダクトから出た冷却材の平均速度を調節するように機能する。したがって、１つの横断面方向での冷却材排出ダクトのテーパと、別の横断面方向での拡開との前記協働は、流れ断面を調節するように機能してよい。冷却材供給ダクトを、壁部を完全には貫通していないブラインドキャビティとして提供することは、機械的強度を高め、構成部品の構造的一体性を保持し、ひいては耐用寿命を延長させるように作用してよい。冷却材排出チャネルが、本文献の枠組みにおいては高温ガス側表面から冷却材側表面まで壁部を完全には貫通していないと理解される非貫通状態であることにより、比較的大きな断面の冷却材排出ダクトを備えるとしても、十分な材料が保存される。さらに、冷却材排出ダクトを、その寸法が１つの横断面方向では増大するが別の横断面方向では減少するように成形することによって、材料強度の減少は、ピーク応力を生じるように局所的に集中させられるのではなく、より大きな体積にわたって分散させられ得る。
【００１３】
さらに、冷却材排出ダクトは、排出される冷却材の流れのための冷却材排出ダクトによって提供される流れ断面が冷却材流れ方向で減少するように、成形されていてもよい。言い換えれば、冷却材流れ方向で、冷却材流のための冷却材排出ダクト断面流れ面積はテーパしている。冷却材流は、冷却材排出ダクトにおいて加速される。冷却材排出ダクトの、輪郭づけられた画成表面からの冷却材排出流の流体はく離は、これにより、有効に回避されてよい。
【００１４】
ターボエンジン構成部品の特定の実施の形態では、第１の横断面方向は、壁部の高温ガス側における主作動流体流れ方向に延びている。この限りにおいて、構成部品は特定の使用を意図したものであり、ひいては、主作動流体流れ方向は、構成部品、および／または構成部品の高温ガスに曝される壁部のそれぞれの十分に規定された向きであることが認められるであろう。構成部品は、例えば、意図した主作動流体流れ方向に独特の形式で関連する空力形状および／または固定手段を有する、ブレード、ベーン、翼、プラットフォーム、ヒートシールドなどであってもよいが、これらに限定されない。
【００１５】
別の態様では、冷却材排出開口は、スロットであり、スロットの長手方向範囲は第２の横断面方向に沿って提供されている。スロットは直線的または曲線的であってよいことに留意すべきである。これに関して、冷却材は、スロットを通って、スロットから出る、第２の横断面方向に沿って延びる冷却材の薄い層の形式で排出される。特に、第２の横断面方向が主作動流体流れ方向を横切るように向けられている、または第１の横断面方向が主作動流体流れ方向に沿って向けられている実施の形態では、出てくる冷却材の前記層は、主作動流体流れ方向を横切って提供され、これにより、主作動流体流れ方向を横切るより均一な冷却材層を生じる。
【００１６】
冷却材排出ダクトは、傾斜させられているか、または別の態様では、高温ガス側表面の垂線に対して第１の角度で傾斜させられていてもよい。したがって、冷却材流れ方向は、壁部の高温ガス側表面に対して接線方向に向けられた方向成分を有し、上述のようにフィルム冷却を補助する。別の態様では、したがって、冷却材排出ダクトから排出された冷却材は、壁部の高温ガス側表面に対して平行に向けられた速度成分を有する。冷却材排出ダクトの方向は、冷却材排出ダクトの軸線によって規定されてよい。別の観点において、冷却材排出ダクトの画定表面の向きが、前記向き、ひいては前記傾斜を規定していると言ってもよい。さらに別の観点において、冷却材排出ダクトの画定表面の平均の向きは、前記向き、ひいては前記傾斜を規定していると言ってもよい。したがって、冷却材排出ダクトの横方向の画定表面は、壁部の高温ガス側表面に向かって配置された第１の表面セクションと、壁部の冷却材側表面に向かって配置された第２の表面セクションとを有する。
【００１７】
傾斜は、幾つかの実施の形態では、第１の横断面方向と、前記垂線とによって規定される平面において提供されてよい。したがって、前記第１の角度は、第１の横断方向と垂線とによって規定された平面に配置されていると言ってもよい。特に、冷却排出開口が、スロットであり、スロットの長い方の側が冷却排出ダクトの第２の横断面方向に沿って向けられている実施の形態に関して、冷却材層は、層のプレーンな表面が高温ガス側表面に向かって傾斜させられながら排出され、フィルム冷却をさらに補助する。
【００１８】
別の実施の形態では、前記傾斜は、冷却材流れ方向に沿って、構成部品の主作動流体流れ方向の下流へ方向付けられてもよい。したがって、前記第１の角度は、主作動流体流れ方向と垂線とによって規定された平面に配置されていると言ってもよい。この場合、別の観点において、高温ガス側表面に沿ったまたは高温ガス側表面に対して接線方向での冷却材排出ダクトの向き、または、冷却材排出ダクトが傾斜させられている方向は、主作動流体流れ方向を規定していると言ってもよい。この実施の形態において冷却材排出ダクトから排出される冷却材は、主作動流体流れ方向の下流方向に向かって傾斜させられる。すなわち、排出される冷却材流は、少なくとも、主作動流体流れ方向に対して平行な速度成分を有するように向けられる。特に、冷却材排出開口がスロットとして提供されており、スロットの長い方の側が主作動流体流れ方向を横切るように向けられている実施の形態では、冷却材の層は、主作動流体流れ方向を横切って有効に分散させられる。この場合、冷却材排出ダクトの第１の画定表面セクションは、壁部の高温ガス側表面に向かって、主作動流体流れ方向に関して上流に配置されているのに対し、第２の画定表面セクションは、壁部の冷却材側表面に向かって、主作動流体流れ方向に関して下流に配置されていると言ってもよい。
【００１９】
ターボエンジン構成部品のさらに別の実施の形態では、冷却材排出ダクトは、高温ガス側表面に向かって配置された第１の表面セクションと、冷却材側表面に向かって配置された第２の表面セクションとを有する画定表面によって画定されており、第１および第２の表面セクションのうちの少なくとも一方は、平坦な表面セクションを有する。前記実施の形態は、スロット状の冷却材排出開口を提供することを補助および促進する。
【００２０】
本明細書に記載されたターボエンジン構成部品のさらに別の実施の形態では、構成部品は、さらに、壁部に設けられた、冷却材排出ダクトと流体連通した冷却材供給通路を有しており、冷却材供給通路は、冷却材排出ダクトの横方向画成表面においてゼロではない角度で冷却材排出ダクトと接続している。前記冷却材供給通路を通じて、壁部の冷却材側に向かって閉鎖された冷却材供給ダクトを提供しながら、冷却材を冷却材排出ダクトへ供給することができる。特に、冷却材供給通路から冷却材排出ダクトへ流出する冷却材は、反対側の画成表面セクションのインピンジメント冷却を行うように、冷却材供給通路から冷却材排出ダクト内へ排出されてもよい。幾つかの実施の形態では、ゼロではない角度は、冷却材供給通路が冷却材排出ダクトと接続した表面に関して、または冷却材排出方向に関して、少なくとも約９０度、特に７０度以上であってもよい。冷却材供給通路は、主作動流体流れ方向に関して下流側に配置された冷却材排出ダクトの横方向画成表面セクションに設けられた開口を介して、冷却材排出ダクトと接続していてもよい。これは、主作動流体流れ方向に関して上流に配置された冷却材排出ダクトの表面セクションのインピンジメント冷却を補助する。特に、冷却材供給通路は、ブラインド端部、または冷却材排出ダクトの冷却材排出流れ方向に関して上流端部から、所定の距離において冷却材排出ダクトと接続していてもよい。これにより、冷却材供給通路から冷却材排出ダクトへ出ていくインピンジメント冷却自由ジェットが、このジェットが衝突する表面上でより均一に拡散することができる。冷却材供給通路を冷却材排出ダクトに接続させる冷却材供給開口またはノズルは、冷却材流れ方向におけるサイズ、または、特定の実施の形態では、直径を有する。前記冷却材供給開口の下側または上流の縁部は、冷却材排出ダクトのブラインド端部または上流端部から所定の距離だけ離間させられており、この距離は、幾つかの実施の形態では、前記冷却材供給開口のサイズまたは直径の５０％以上であり、さらに別の実施の形態では、前記冷却材供給開口のサイズまたは直径の７０％以上である。別の態様では、冷却材供給開口の中心は、冷却材流れ方向に沿って見たときに、冷却材排出ダクトのブラインド端部または上流端部から所定の距離だけ離間させられており、この距離は、前記冷却材供給開口のサイズまたは直径よりも大きく、特に、前記冷却材供給開口のサイズまたは直径の１．２倍以上である。インピンジメント冷却効果が高められる。
【００２１】
冷却材供給通路は、さらに、壁部の冷却材側表面に向かって配置された冷却材排出ダクトの横方向画成表面セクションに設けられた開口を通じて、冷却材排出ダクトに接続されていてもよい。すなわち、壁部の高温ガス側表面に向かって配置された冷却材排出ダクトの横方向画成表面のインピンジメント冷却が、補助される。冷却材排出ダクトを画成する表面の前記高温ガス側に配置された表面セクションに隣接して、冷却材排出ダクトの画成表面と、高温ガス側表面との間には、小さな壁厚のみが存在してよい。さらに、前記壁部セクションは、主作動流体流に関して上流位置に配置されていると、冷却材排出ダクトから排出されるフィルム冷却層からの利益を完全に得られない。すなわち、この壁部セクションは、作動流体流からの熱吸収を特に受けやすいかもしれない。この状況に対する解決策は、本開示によれば、冷却材供給通路と冷却材排出ダクトとの接続部を、冷却材側表面に向かって配置された冷却材排出ダクトの横方向画成表面に提供し、これにより、冷却材供給流を冷却材供給通路から排出し、冷却材供給流を、壁部の高温ガス側表面に向かって配置された冷却材排出ダクトの前記表面セクションへ方向付けることによって、提供される。これにより、それぞれの壁部セクションのインピンジメント冷却は影響される。
【００２２】
冷却材供給通路と冷却材排出ダクトとの接続部と向き合って配置された冷却材排出ダクトの横方向表面セクションのインピンジメント冷却をさらに補助するために、冷却材供給通路から冷却材排出ダクト内へ排出される自由ジェットを提供する手段が設けられてもよい。前記手段は、特に、冷却材供給通路と冷却材排出ダクトとの接続部においてまたはそれに隣接して設けられた、冷却材供給通路の流れ加速セクションとして設けられてもよい。冷却材排出ダクトへの進入前または進入時に冷却材供給流を加速させると、冷却材排出ダクトを横切って高パルスジェットが生ぜしめられ、この高パルスジェットは、冷却材排出ダクトの向き合った画成表面に衝突し、インピンジメント冷却を有効に行う。流れ加速セクションは、冷却材供給通路と冷却材排出ダクトとの接続部に設けられたノズルとして成形されていてもよい。冷却材供給通路は、冷却材供給通路と冷却材排出ダクトとの接続部におけるまたはそれに隣接したより小さな断面を有するスロートまでテーパした第１の流れ断面を有するダクトとして提供されてもよい。冷却材供給通路の流れ加速セクション、特に、連続的な流れ加速を行う加速セクション、例えばノズルを提供すると、単なる調量孔によって提供されるような単純なオリフィスと比較して、より規定された、一方向の自由ジェット流が達成される。インピンジメント冷却効率および有効性が高められ、より予測可能となる。
【００２３】
これに関して、冷却材供給通路と冷却材供給ダクトとの接続部は、壁部の冷却材側表面から壁部の高温ガス側表面に向かって向けられたおよび／または主作動流体流れ方向の上流に向けられた速度成分の少なくとも１つを有するジェット方向で、自由ジェット発生手段から排出される自由ジェットを提供するように設けられていてもよい。
【００２４】
特に、冷却材供給通路は、前記供給体積から冷却材排出ダクトへ冷却材流を提供するように、壁部の冷却材側表面に隣接して設けられた冷却材供給体積と流体連通していてもよい。
【００２５】
本開示によるターボエンジン構成部品のさらに別の実施の形態では、冷却材供給通路は、壁部の長さ方向範囲に沿って壁部内に延びた壁近傍冷却ダクトを含む。壁部の長さ方向範囲は、これに関して、壁部の高温ガス側表面と壁部の冷却材側表面との間にこれらに沿って、または壁部の高温ガス側表面および壁部の冷却材側表面と実質的に整合させられていると理解される。幾つかの態様では、壁部の長さ方向範囲は、高温ガス側表面および冷却材側表面のうちの少なくとも一方に対して平行であると理解されてもよい。特定の態様では、壁部の長さ方向範囲は、主作動流体流れ方向に対して少なくともほぼ平行に延びていると理解されてもよい。壁近傍冷却ダクトは、壁近傍冷却ダクトの第１の端部から、壁近傍冷却ダクトの第２の端部まで延びており、自由ジェットを提供する手段、特定の実施の形態ではノズル、または、より一般的に、流れ加速手段が、壁近傍冷却ダクトの第２の端部に隣接して配置されていてもよい。
【００２６】
幾つかの実施の形態では、壁近傍冷却ダクトの第１の端部は、主作動流体流れ方向に関して壁近傍冷却ダクトの第２の端部の下流に配置されている。この特定の実施の形態により、冷却材供給流が冷却材供給通路から冷却材排出ダクト内へ排出される前に、対流向流壁近傍冷却が行われる。
【００２７】
壁近傍冷却ダクトは、他の実施の形態では、高温ガス側表面に対して少なくともほぼ平行に延びている。
【００２８】
壁近傍冷却ダクトの内面は、壁近傍冷却ダクトの表面と、壁近傍冷却ダクトを通る冷却材供給流との間の熱伝達を高めるように成形されていてよい、および／または、熱伝達を向上させるエレメントを備えてもよい。壁近傍冷却ダクトを画成する表面と、壁近傍冷却ダクトを通る冷却材流との間の熱伝達を強化する、当業者に公知のあらゆる手段が適用されてもよく、この手段は、例えば、向かい合った表面を接続するポスト、壁近傍冷却ダクトの画定表面が波形になっているなどであるが、これらに限定されるわけではない。特定の実施の形態では、壁近傍冷却ダクト内、および壁近傍冷却ダクトの画定表面に、乱流発生エレメントが設けられている。
【００２９】
本開示によるターボエンジン構成部品のさらに別の実施の形態では、冷却材流入ダクトは、壁部の冷却材側表面と、壁近傍冷却ダクトとの間に延びるように設けられており、壁近傍冷却ダクトの側壁において壁近傍冷却ダクトに接続しており、この接続部は、壁近傍冷却ダクトの第１の端部にまたは隣接して設けられており、特に、壁部の冷却材側表面に向かって配置された壁近傍冷却ダクトの側に設けられている。冷却材供給通路と冷却材排出ダクトとの接続部におけるまたはこの接続部に隣接した上述のものと同様の自由ジェット発生手段が、冷却材流入ダクトと壁近傍冷却ダクトとの接続部に隣接してまたはこの接続部に配置されることがさらに考えられる。特に、冷却材流入ダクトが、冷却材側に向かって配置された壁近傍冷却ダクトの画成表面において壁近傍冷却ダクトに接続している実施の形態では、自由ジェットは、高温ガス側表面に向かって配置された、壁近傍冷却ダクトの反対側の画定表面セクションに衝突する。認識されるように、この表面セクションにおける構成部品の壁セクションは、再び主作動流体流れ方向に関して、高温ガス側表面における冷却材排出位置から比較的さらに下流に配置されていてもよく、これにより、比較的高い熱負荷に曝されることがある。冷却材流入ダクトからの衝突する自由ジェットにより、前記壁部セクションの有効なインピンジメント冷却が行われる。
【００３０】
当業者にとっては容易に明らかなように、主作動流体流れ方向を横切るおよび主作動流体流れ方向に沿った壁近傍冷却ダクトの範囲は、冷却材側表面と高温ガス側表面との間の方向の断面範囲よりも大きくなるように選択されてもよい。
【００３１】
本明細書に開示されたターボエンジン構成部品は、ターボエンジン構成部品の壁部に設けられた上記に開示された種類の２つ以上の冷却材排出ダクトを有してもよく、前記少なくとも２つの冷却材排出ダクトにはそれぞれ、壁部の高温ガス側表面に向かって提供された冷却材排出開口が設けられている。前記冷却材排出開口はそれぞれ、第１の横断面方向に沿う第１の範囲が第２の横断面方向に沿う第２の範囲よりも小さくなっている断面を有する。冷却材排出開口は、２つの隣接する冷却材排出開口の短い方の縁部が互いに隣接して配置されるように配置されている。隣接する冷却材排出開口の隣接する短い方の縁部の間の距離は、第２の方向でのそれぞれの冷却材排出開口のより長い範囲よりも、実質的に小さくてもよい。２つの隣接する短い方の縁部の間の前記距離は、第２の方向での隣接する冷却材排出開口それぞれの範囲の、５０％以下、４０％以下、３０％以下、２０％以下、特に１０％以下であってもよい。それぞれの冷却材排出ダクトは、冷却材排出開口の第１の方向に傾斜させられていてもよい。さらに、冷却材排出ダクトは、主作動流体流れ方向で下流に傾斜させられていてもよい。
【００３２】
冷却材排出開口は、第２の方向に沿って互いに整列させられていてもよい。すなわち、言い換えれば、一列の、特にスロット状の冷却材排出開口は、壁部の高温ガス側表面に設けられており、冷却材排出開口の長い範囲は、少なくとも実質的に互いに整列させられている。しかしながら、他の実施の形態では、冷却材排出開口は、ジグザグを形成するように、または波形の形式で配置されていてもよい。認められるように、冷却材排出開口の前記配列により、複数の冷却材層またはシートが高温ガス側表面から排出され、各層またはシートは、第１の横断面方向を横切って延びている。特定の実施の形態では、冷却材排出ダクトは、主作動流体流れ方向に沿って第１の横断面方向と整列させられており、冷却材排出ダクトは、冷却材が、主作動流体流れ方向で下流に方向付けられた速度成分を備えて排出されるように、傾斜させられている。これにより、冷却材は、主作動流体流れ方向を横切って、壁部の高温ガス側表面における冷却材排出開口の下流に有効に分散させられ、これにより、優れたフィルム冷却有効性および効率を提供する。
【００３３】
それぞれが特に上述の形式の冷却材排出ダクトと流れ連通した、隣接する冷却材排出開口の複数の配列は、第１の方向および／または主作動流体流れ方向で提供されかつずらされていてもよい。
【００３４】
ターボエンジン構成部品のさらに別の実施の形態では、少なくとも２つの冷却材排出開口は、前記少なくとも２つの冷却材排出ダクトの共通の冷却材排出開口を提供するように、冷却材排出開口の短い方の縁部において互いに隣接している。この実施の形態により、高温ガス側表面における排出された冷却材の均一な分散が、さらに補助および向上させられてもよい。
【００３５】
認められるように、開示された内容の幾つかの実施の形態は、複雑なダクトジオメトリが構成部品の壁部内に設けられることを必要とすることがある。前記ダクトは、チップ除去方法によって高価にのみ製造されなくてもよいまたは製造されてもよい。これにより、構成部品は、高精度鋳造によって得られてもよい。別の実施の形態では、構成部品は、選択的レーザ溶融または選択的電子ビーム溶融などの付加製造法によって得られてもよいが、これらに限定されるわけではない。
【００３６】
さらに、上述のターボエンジン構成部品を含むガスタービンエンジンが開示される。
【００３７】
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内容の中でさらに別の実施の形態が考えられることがさらに認められるであろう。
【００３８】
本開示の内容は、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】
【００３９】
【図１】冷却材排出ダクトの縦断面を露出させた、上述の冷却特徴を含むターボエンジン構成部品の壁部の断面図である。
【図２】冷却材排出ダクトの第１の典型的な実施の形態を別の縦断面において露出させた、ターボエンジン構成部品の壁部の断面図である。
【図３】冷却材排出ダクトの別の典型的な実施の形態を図２と同様の縦断面において露出させた、ターボエンジン構成部品の壁部の断面図である。
【図４】冷却材排出ダクトおよび冷却材排出開口の第１の配列を備える構成部材壁部の高温ガス側表面を見た図である。
【図５】図３に示されたものと同様の冷却材排出ダクトおよび冷却材排出開口の第２の配列を備える構成部材壁部の高温ガス側表面を見た図である。
【図６】図５の実施の形態の断面図である。
【図７】本開示によるターボエンジン構成部品の典型的な実施の形態を示している。
【００４０】
図面は極めて概略的であり、教育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。
【００４１】
本開示の教示を実施する典型的なモード
図１は、ターボエンジン構成部品の壁部１００の１つの実施の形態を示している。壁部１００は、高温ガス側表面１１０と、冷却材側表面１２０とを有する。構成部品がターボエンジンに取り付けられ、ターボエンジンが作動させられるとき、高温ガス側表面１１０は作動流体流５０に曝されるようになっている。構成部品は、特に、作動流体流が構成部品壁部１００の高温ガス側表面１１０に沿って矢印５０によって示された主作動流体流れ方向に主作動流体流れ下流方向へ流れるように、ターボエンジンに取り付けられるようになっている。この限りにおいて、主作動流体流れ方向に関して構成部品または壁部１００の上流方向および下流方向をそれぞれ規定することが可能である。作動流体流５０は、例えばガスタービンエンジンの膨張タービンにおいて高温で存在する。これにより、特に、このような膨張タービンの第１段に取り付けられた構成部品は冷却を必要とする。冷却材排出ダクト２１０が壁部１００に設けられている。冷却材排出ダクト２１０は、壁部１００内に設けられた画定表面によって画定されている。冷却材排出ダクトの軸線２１３は、高温ガス側表面１１０の垂線１１１に対して角度αで傾斜させられており、壁部内から、高温ガス側表面に設けられた排出開口へ向かう冷却材排出ダクト２１０の向きで考えたときに、作動流体主流の下流方向に向かって傾斜させられている。別の態様では、画定表面の第１のセクション２１１と、画定表面の第２のセクション２１２とは、垂線に対して傾斜させられており、主作動流体流れ方向の下流方向に向かって傾斜させられている。壁部１００は湾曲させられていてもよく、結果的に、高温ガス側表面１１０が湾曲させられていてもよいことが認められるであろう。この例においては、流体排出ダクトが高温ガス側表面へ開口している位置、すなわち排出位置における局所的な垂線が、前記垂線、または前記傾斜の規定のためにそれぞれ適用されることが当業者によって容易に理解されるであろう。冷却材排出流３５０は、高温ガス側表面に設けられた冷却材排出開口を通じて冷却材排出ダクト２１０から排出され、高温ガス側表面１１０上を流れる冷却材層として提供され、一方では、構成部品または構成部品壁部１００それぞれから熱を除去し、さらに、壁部の高温ガス側表面を主作動流体流５０から分離させる。冷却材排出ダクト２１０の傾斜により、第１の表面セクション２１１は高温ガス側表面に向かって配置されており、第２の表面セクション２１２は、壁部１００または構成部品の冷却材側表面に向かってそれぞれ配置されている。別の態様では、それぞれ主作動流体流れ方向に関して、画定表面の第１のセクション２１１は上流に配置されているのに対し、画定表面の第２のセクション２１２は下流に配置されていると言ってもよい。冷却材排出ダクトは、高温ガス側表面から冷却材側表面まで壁部を完全には貫通していないブラインドキャビティとして壁部１００内に設けられている。冷却材排出ダクト２１０は、壁部の冷却材側表面１２０に向かって閉鎖されている。冷却材を冷却材排出ダクト２１０に提供するために、冷却材流入ダクト２３０と壁近傍冷却ダクト２２０とを含む冷却材供給通路が設けられている。複数の冷却材流入ダク���が、通常、壁近傍冷却ダクトと流体連通して、壁近傍冷却ダクトの幅を横切って延びる１つの列において設けられていてもよい。壁近傍冷却ダクト２２０は、壁部１００内に配置されており、この特定の実施の形態では主作動流体流れ方向によって規定された壁部の長さ方向範囲に沿って延びている。特に、壁近傍冷却ダクトは、壁部１００の高温ガス側表面１１０に対して少なくともほぼ平行に延びるように配置されていてもよい。冷却材流入ダクト２３０は、壁部の冷却材側表面１２０から延びている。冷却材流入ダクトは、壁近傍冷却ダクト２２０の側面において、かつ壁近傍冷却ダクトの第１の端部付近において壁近傍冷却ダクトに接続している。前記第１の端部とは、この実施の形態では、主作動流体流れ方向に関して壁近傍冷却ダクトの下流端部である。第１の端部は、壁近傍冷却材流れ方向に関して壁近傍冷却ダクトの上流端部である。壁近傍冷却ダクト２２０は、壁部内に第１の端部から第２の端部まで延びており、第２の端部は主作動流体流れ方向に関して第１の端部の上流に配置されている。ノズル２５０は、壁近傍冷却ダクトの第２の端部に隣接して設けられており、冷却材排出ダクト２１０の側面において、すなわち、壁部の冷却材側表面１２０に向かって配置された第２のまたは下流の表面セクション２１２において、冷却材排出ダクト２１０に接続している。冷却材供給通路は、ゼロではない角度で冷却材排出ダクトに接続しており、この特定の実施の形態では、少なくともほぼ直角で接続している。冷却材流入ダクト２３０は、冷却材側表面１２０へ開口している。これにより、冷却材供給通路は、壁部１００の冷却材側表面１２０に隣接して設けられた冷却材供給体積（空間）１５０と流体連通している。符号３１０で示したように、冷却材供給流は、冷却材供給体積１５０から冷却材流入ダクト２３０内へ流れる。壁近傍冷却ダクト２２０との接続部に、ノズル２４０が設けられている。前記ノズルは、本開示の教示のためには必須ではないが、十分に考えられる実施の形態である。ノズル２４０を通じて、冷却材自由ジェット３２０は、壁近傍冷却ダクト２２０に進入し、壁部の高温ガス側表面に向かって配置された、作動流体流５０からの熱吸収に曝される壁近傍冷却ダクトの画定表面の一部に対してインピンジメント冷却を行うが、前記熱吸収は、高温ガス側表面上を流れる冷却材流３５０によって減じられる。冷却材供給流は、さらに、壁近傍冷却ダクト２２０を通って、壁近傍冷却流３３０として、壁近傍冷却ダクトの第１の端部から壁近傍冷却ダクトの第２の端部へ向けられた方向に流れる。壁近傍冷却流３３０の流れ方向は、主作動流体流れ方向５０に逆らうように向けられている。これにより、壁部の向流冷却が行われる。壁近傍冷却材流３３０と壁近傍冷却ダクト２２０の画定表面との間の熱交換を強化するために、突出したエレメント２２５が前記画定表面に配置されており、タービュレータとして機能する。加えて、タービュレータは、熱伝達に関与する表面積を増大する。壁近傍冷却ダクトを画定する表面と、壁近傍冷却ダクトを通る冷却材流との間の熱伝達を強化する、当業者に公知のその他手段が、突出部の代わりにまたは突出部に加えて存在してもよく、この手���は、例えば、向かい合った表面を接続するポスト、壁近傍冷却ダクトの画定表面が波形になっているなどであるが、これらに限定されるわけではない。壁近傍冷却材流３３０は、次いで、冷却材供給通路からノズル２５０を通って自由ジェット３４０として冷却材排出ダクト２１０内へ排出される。自由ジェット３４０は、冷却材排出ダクト２１０を画定する画定表面の第１の表面セクション２１１に衝突し、前記表面、したがって壁部１００の関連するセクションのインピンジメント冷却を行う。自由ジェット３４０を介して冷却材排出ダクト２１０内へ排出された冷却材は、その後、冷却材排出流３５０として、壁部１００の高温ガス側表面１１０において排出され、上述のようにフィルム冷却流を形成する。ノズル２５０および２４０、ひいては自由ジェットを形成するためにノズルを通る流れの連続的な加速を提供する場合、単なるオリフィスと比較して、より規定された、一方向の自由ジェット流が達成され、これにより、インピンジメント冷却効率を高める。ノズル２５０は、冷却材排出ダクト２１０のブラインド（閉塞）端部、または冷却材排出流方向に関して上流端部から所定の距離において、冷却材排出ダクト２１０と接続していることに留意されたい。これは、図２に関連してさらに詳しく説明される。これにより、自由ジェット３４０は、冷却材排出ダクトの画定表面の第１のセクション２１１にわたってより均一に分散することができる。同様に、同じ理由から、冷却材流入ダクト２３０またはノズル２４０はそれぞれ、壁近傍冷却ダクト２２０の第１のブラインド端部から所定の距離において壁近傍冷却ダクト２２０と接続していることに留意されたい。
【００４２】
冷却材が冷却材排出ダクト２１０を通って排出される前に、冷却材の流れが壁部１００の広範囲の領域を冷却するように機能することが認められるであろう。特に、冷却は、高温ガス側表面１１０に向かって配置された冷却材ダクトの表面領域、すなわち、作動流体流５０からの大きな熱吸収に曝される壁部１００のセクションに対して適用される。さらに、冷却は、主作動流体流れ方向に沿った壁部のかなりの長手方向範囲にわたって有効となることが認められるであろう。さらに図１に見られるように、別の冷却材流入ダクトと、壁近傍冷却ダクトとが、冷却材排出ダクト２１０に隣接して、主作動流体流れ方向に関して冷却材排出ダクト２１０の上流に設けられてもよく、本明細書には示されていないが、当業者にとって明らかな形式で、別の冷却材排出ダクトと流体連通していてもよい。すなわち、壁部１００のほぼ全範囲に冷却特徴が設けられてもよく、壁部１００内のより均一な温度分布が達成されてもよい。さらに、冷却材排出ダクトの画定表面の第１のセクションを支持する、小さな材料厚さが提供された壁部１００の部分の有効な冷却が、前記冷却材排出ダクトの画定表面セクションのインピンジメント冷却により行われる。
【００４３】
図２は、第１の実施の形態における、図１におけるＡ−Ａに沿った断面図を示している。図１に関連して、壁部の縦断面図において壁部内から、壁部１００の高温ガス側表面１１０に設けられた排出開口２１４に向かう冷却材排出ダクトの向きを考慮したとき、流体排出ダクト２１０は収束していることが見られるが、この横断面態様では、同じ向きを考慮したとき、冷却材排出ダクトは拡開している。冷却材排出開口２１４はスロットの形状をとっており、スロットの長手方向は作動流体流５０の方向を横切って延びている。これにより、冷却材排出流３５０は、主作動流体流れ方向を横切って延びる冷却材の層として提供される。冷却材供給通路は、冷却材排出ダクトの第２の画定表面セクション２１２に設けられた冷却材供給開口２５１を介して、冷却材排出ダクトに接続している。冷却材供給開口２５１は、冷却材流れ方向においてサイズＤ、または、この特定の例では、直径Ｄを有している。下側または上流の縁部は、冷却材排出ダクトのブラインド端部または上流端部から所定の距離ｌだけ離間させられており、この距離ｌは、幾つかの実施の形態では、サイズＤの５０％以上であり、さらに別の実施の形態では、サイズＤの７０％以上である。別の態様では、冷却材供給開口２５１の中心は、冷却材流れ方向に沿って見たときに、冷却材排出ダクトのブラインド端部または上流端部から所定の距離Ｌだけ離間させられており、この距離Ｌは、Ｄ以上であり、特に１．２Ｄ以上である。
【００４４】
図３は、第２の実施の形態における、図１におけるＡ−Ａに沿った断面図を示している。再び、構成部品または壁部１００それぞれの断面図が示されており、冷却材排出ダクトを画定した表面の第２のセクション２１２の平面図を提供している。個々の冷却材排出ダクトは、主作動流体流れ方向５０を横切る方向で互いに隣接して配置されている。個々の冷却材排出ダクトは、この断面図で見ると成形されており、壁部１００の高温ガス側表面１１０において互いに接続するように配置されている。１つの共通の冷却材排出スロット２１４が、高温ガス側表面１１０に、壁部の１つの横断面に配置された複数の冷却材排出ダクトのために設けられている。これにより、排出された冷却材３５０の十分に均一な層が高温ガス側表面１１０に提供される。冷却材は、それぞれの冷却材排出ダクトの画定表面の第２のセクション２１２における個々の冷却材供給開口２５１を通って冷却材排出ダクトに供給される。図１に関して説明したように、ノズルは、冷却材供給開口２５１の上流において冷却材供給通路に設けられており、上流とは、この例では、冷却材供給流の方向に関し、これにより、冷却材供給流が冷却材排出ダクトに進入する前に冷却材供給流を加速させ、冷却材供給流を自由ジェットとして冷却材排出ダクト内へ排出する。図１に関して説明したように、冷却材供給開口２５１から排出された自由ジェットは、表面セクション２１２とは反対側に配置された、壁部の高温ガス側表面に向かって冷却材排出ダクトを画定する冷却材排出ダクトの画定表面の第１のセクションに対するインピンジメント冷却のために、提供される。前記第１の画定表面セクションは、この断面図には示されていないが、図１に関して詳細に説明されている。
【００４５】
図４は、本明細書において説明されたターボエンジン構成部品の１つの典型的な実施の形態の高温ガス側表面１１０を見た平面図を示している。主作動流体流れ方向５０を横切って、複数のスロット状の冷却材排出開口２１４がジグザグ状の線に沿って配置されている。冷却材排出開口は、２つの隣接する冷却材排出スロットの短い方の縁部が互いに隣接して配置されるように配置されている。壁部内に設けられた冷却材排出ダクトは、破線によって示されている。
【００４６】
図５は、本明細書において説明された、図３に関して既に言及されたターボエンジン構成部品の別の典型的な実施の形態の高温ガス側表面１１０を見た平面図を示している。主作動流体流れ方向５０を横切って、破線によって示された複数の冷却材排出ダクトが配置されている。冷却材排出ダクトは、高温ガス側表面１１０に向かって、スロット状冷却材排出開口２１４において終わっている。スロットの長い方の範囲は、主作動流体流れ方向をほぼ直角に横切って提供されている。個々の冷却材排出ダクトの冷却材排出開口２１４は、その短い方の縁部において互いに隣接しており、これにより、高温ガス側表面１１０において共通の冷却材排出開口２１５を形成している。図５にＢ−Ｂで示された断面が、図６に示されている。図６に示されたエレメントのほとんどは、上記で詳細に説明されているので、図６に関する付加的な説明は省略されている。冷却材排出ダクト２１０は、その冷却材排出開口２１４において、高温ガス側表面１１０の下方において終わっており、共通の冷却材排出ダクト２１５に接続している。
【００４７】
タービン翼１の１つの典型的な実施の形態が、本開示によるターボエンジン構成部品の１つの実施の形態として図７に示されている。翼１は、前縁１１と、後縁１２とを有する。前縁と後縁との間には吸込側と圧力側とが配置されている。作動流体流５０は、翼の周囲を前縁から後縁へ圧力側および吸込側に沿って流れる。後縁冷却材スロット１３は、公知の形式で後縁に設けられている。翼の壁部１００は、翼内に設けられた、壁部１００の冷却材側表面１２０によって画定された冷却材供給体積１５０を包囲している。壁部の高温ガス側表面１１０は、作動流体流５０に曝される。壁部１００は、複数の冷却材排出ダクト（この図においては参照番号が付されていない）を具備しており、これらの冷却材排出ダクトは、冷却材排出開口２１４において高温ガス側表面へ開口している。各冷却材排出ダクトは、向流壁近傍冷却ダクト２２０または並流壁近傍冷却ダクト２２１のいずれかと流体連通している。各壁近傍冷却ダクトは、冷却材流入ダクト２３０を通じて冷却材供給体積１５０と流体連通している。
【００４８】
開示の内容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ということが認められるであろう。
【符号の説明】
【００４９】
１  ターボエンジン構成部品、翼
１１  前縁
１２  後縁
１３  後縁冷却スロット
５０  作動流体流、主作動流体流れ方向
１００  ターボエンジン構成部品の壁部
１１０  高温ガス側表面
１１１  高温ガス側表面の垂線
１２０  冷却材側表面
１５０  冷却材供給体積
２１０  冷却材排出ダクト
２１１  冷却材排出ダクトを画定する画定表面の第１のセクション
２１２  冷却材排出ダクトを画定する表面の第２のセクション
２１３  冷却材排出ダクトの軸線
２１４  冷却材排出開口、冷却材排出スロット
２１５  共通の冷却材排出開口
２２０  壁近傍冷却ダクト
２２１  並流壁近傍冷却ダクト
２２５  突出エレメント、タービュレータ、乱流発生エレメント
２３０  冷却材流入ダクト
２４０  ノズル
２５０  ノズル、自由ジェット発生手段、流れ加速手段
２５１  冷却材供給開口
３１０  冷却材供給流
３２０  冷却材自由ジェット
３３０  壁近傍冷却材流
３４０  冷却材自由ジェット
３５０  冷却材排出流
α  角度
Ｄ  冷却材排出ダクト内の冷却材流れ方向に沿った冷却材供給開口および／または自由ジェット発生手段のサイズ；冷却材供給開口および／または自由ジェット発生手段の直径
ｌ  冷却材排出ダクトのブラインド端部から冷却材供給開口および／または自由ジェット発生手段の下流縁部までの距離
Ｌ  冷却材排出ダクトのブラインド端部から冷却材供給開口および／または自由ジェット発生手段の中心までの距離
【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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