(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
根元部（１４）から半径方向外向きに延びる中空翼形部（１２）を備え、
該翼形部（１２）は、幅方向に間隔を置いて配置され、翼弦方向に離れて配置された該翼形部（１２）の前縁及び後縁（２０、２２）において互いに接合された正圧側壁及び負圧側壁（１６、１８）を有し、前記根元部（１４）の半径方向内側の底部（２６）から半径方向外側の翼形部先端（２８）まで半径方向に延びる翼形部外壁（１５）を備え、
前記翼形部（１２）内に冷却回路が設けられ、
前記冷却回路が、半径方向に延び、それぞれが直列に配置された第１、中間及び最終流路（４０、４１、４２）を有し、
前記第１流路（４０）が、前記根元部（１４）を貫通して延び、かつ、前記根元部（１４）の底面に入口（３７）を有し、
前記最終流路（４２）が前記前縁及び後縁の１つと流体連通しており、
前記最終流路（４２）の半径方向内側部分の境界となる半径方向内側壁と前記根元部（１４）とを貫通して延びるようにリフレッシュ用通路（６６）が設けられ、
該リフレッシュ用通路（６６）が、前記根元部（１４）の底面に流入口（６８）を有し、該流入口が前記入口（３７）とは別で、該入口から離間して配設されたガスタービンエンジンのブレード（１０）であって、
前記最終流路（４２）と前記前縁及び後縁の前記一つとの間に配置された縁冷却室（７２）、及び前記最終流路（４２）と前記縁冷却室（７２）との間で半径方向に延びるリブを貫通して配設された冷却空気の排出孔を更に備え、
前記縁冷却室（７２）が前縁の冷却室であり、前記冷却空気排出孔が衝突冷却孔（７４）であることを特徴とするガスタービンエンジンのブレード（１０）。
【請求項２】
前記縁冷却室（７２）から前記前縁（２０）の周りの前記外壁（１５）を貫通して導き出される前縁冷却孔（６０、６２、６４）を更に備えることを特徴とする、請求項１に記載のブレード（１０）。
【請求項３】
根元部（１４）から半径方向外向きに延びる中空翼形部（１２）を備え、
該翼形部（１２）は、幅方向に間隔を置いて配置され、翼弦方向に離れて配置された該翼形部（１２）の前縁及び後縁（２０、２２）において互いに接合された正圧側壁及び負圧側壁（１６、１８）を有し、前記根元部（１４）の半径方向内側の底部（２６）から半径方向外側の翼形部先端（２８）まで半径方向に延びる翼形部外壁（１５）を備え、
前記翼形部（１２）内に冷却回路が設けられ、
前記冷却回路が、半径方向に延び、それぞれが直列に配置された第１、中間及び最終流路（４０、４１、４２）を有し、
前記第１流路（４０）が、前記根元部（１４）を貫通して延び、かつ、前記根元部（１４）の底面に入口（３７）を有し、
前記最終流路（４２）が前記前縁及び後縁の１つと流体連通しており、
前記最終流路（４２）の半径方向内側部分の境界となる半径方向内側壁と前記根元部（１４）とを貫通して延びるようにリフレッシュ用通路（６６）が設けられ、
該リフレッシュ用通路（６６）が、前記根元部（１４）の底面に流入口（６８）を有し、該流入口が前記入口（３７）とは別で、該入口から離間して配設され、
前記最終流路（４２）は、前記後縁（２２）が境界となることを特徴とするガスタービンエンジンのブレード（１０）。
【請求項４】
前記後縁（２２）を貫通して配設された冷却空気排出孔を更に備えることを特徴とする、請求項３に記載のブレード（１０）。
【請求項５】
前記冷却空気排出孔が後縁冷却スロット（７６）であることを特徴とする、請求項４に記載のブレード（１０）。
【請求項６】
根元部（１４）から半径方向外向きに延びる中空翼形部（１２）を備え、
該翼形部（１２）は、幅方向に間隔を置いて配置され、翼弦方向に離れて配置された該翼形部（１２）の前縁及び後縁（２０、２２）において互いに接合された正圧側壁及び負圧側壁（１６、１８）を有し、前記根元部（１４）の半径方向内側の底部（２６）から半径方向外側の翼形部先端（２８）まで半径方向に延びる翼形部外壁（１５）を備え、
前記翼形部（１２）内に前方に流れる蛇行冷却回路（３６）と後方に流れる蛇行冷却回路（３８）とが形成され、
前記冷却回路の各々が、半径方向に延び、それぞれが直列に配置された第１、中間及び最終流路（４０、４１、４２）を有し、
前記第１流路（４０）の各々が、前記根元部（１４）を貫通して延び、かつ、前記根元部（１４）の底面に入口（３７）有し、
前記前方に流れる蛇行冷却回路（３６）の前記最終流路（４２）が、前記前縁（２０）と流体連通し、
前記後方に流れる蛇行冷却回路（３８）の前記最終流路（４２）が、前記後縁（２２）と流体連通しており、
前記前方及び後方の最終流路の半径方向内側部分の境界となる前方及び後方の半径方向内側壁のそれぞれと前記根元部（１４）とを貫通して延びるように前方及び後方のリフレッシュ用通路（６６）が形成され、
前記リフレッシュ用通路（６６）が、前記根元部（１４）の底面に流入口を有し、前記流入口が前記入口（３７）とは別で、該入口から離間して配設された、
ことを特徴とするガスタービンエンジンのブレード（１０）。
【請求項７】
前記前方に流れる蛇行冷却回路（３６）の前記最終流路（４２）と前記前縁（２０）との間に配置された前縁冷却室（７２）、及び前記前方に流れる蛇行冷却回路（３６）の前記最終流路（４２）と前記前縁冷却室（７２）との間で半径方向に延びるリブを貫通して配設された衝突冷却孔（７４）を更に備えることを特徴とする、請求項６に記載のブレード（１０）。
【請求項８】
前記前縁冷却室（７２）から前記前縁（２０）の周りの前記外壁（１５）を貫通して導き出される前縁冷却孔（６０、６２、６４）を更に備えることを特徴とする、請求項７に記載のブレード（１０）。
【請求項９】
前記最終流路（４２）は、前記後方に流れる蛇行冷却回路（３８）の前記後縁（２２）が境界となることを特徴とする、請求項８に記載のブレード（１０）。
【請求項１０】
前記後縁（２２）を貫通して配設された冷却空気排出孔を更に備えることを特徴とする、請求項９に記載のブレード（１０）。
【請求項１１】
前記冷却空気排出孔が後縁冷却スロット（７６）であることを特徴とする、請求項１０に記載のブレード（１０）。
【請求項１２】
前記根元部（１４）の前記底面上にメータリング板（８０）を備え、該メータリング板（８０）が前記リフレッシュ用通路（６６）への前記流入口（６８）を覆い、前記メータリング板（８０）が、前記流入口上にメータリング孔（８２）を有することを特徴とする、請求項１１に記載のブレード（１０）。
【請求項１３】
前記メータリング孔（８２）が調整可能であることを特徴とする、請求項１２に記載のブレード（１０）。
【請求項１４】
前記根元部（１４）の前記底面上にメータリング板（８０）を備え、該メータリング板（８０）が前記リフレッシュ用通路（６６）への前記流入口（６８）を覆い、前記メータリング板（８０）が、前記流入口上にメータリング孔（８２）を有することを特徴とする、請求項６に記載のブレード（１０）。
【請求項１５】
前記メータリング孔（８２）が調整可能であることを特徴とする、請求項１４に記載のブレード（１０）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、ガスタービンエンジンにおけるタービンロータブレード及びステータ羽根の冷却空気回路に関し、より具体的には、ブレード及び羽根の翼形部内の冷却回路への流量をメータリングするために用いられる根元部底部のメータリング板に関する。
【０００２】
【発明の背景】
ガスタービンエンジンは、燃焼器に流路を介して流される空気を圧縮する圧縮機を含み、空気は燃焼器において燃料と混合され、点火されて燃焼ガスを発生する。燃焼ガスは、一つ又はそれ以上のタービン段を通って下流に流れ、該タービン段は、燃焼ガスからエネルギーを取出して圧縮機を駆動し、例えば飛行中の航空機を推進するファンを駆動するために、追加の出力を生成する。タービン段は、ロータディスクの外周に固定されたタービンロータブレードの列を含み、その上流側に複数のステータ羽根を有する固定タービンノズルが設けられる。燃焼ガスは、ロータディスクを回転させるエネルギーを取出すために、ステータ羽根の間及びタービンブレードの間を流れる。ガスタービン内の温度は華氏２５００度を超える場合があり、ブレード寿命の観点からはタービンブレードの冷却が非常に重要である。冷却なしでは、タービンブレードは急速に劣化する。タービンブレードの冷却を改善することは非常に望ましく、冷却を高めるために、ブレードの冷却技術において当業者は、タービンブレード内の内部キャビティの改良された幾何学構造を考案しようとする多くの努力を傾注してきた。燃焼ガスは高温であるため、タービン羽根及びブレードは、通常、この目的のために圧縮機から抽出された圧縮空気の一部によって冷却される。圧縮機空気のどの一部であっても、燃焼器内での使用から転用することは、エンジンの全体効率を必然的に低下させる。そのため、圧縮機の抽出空気を可能な限り少なくして羽根及びブレードを冷却することが望ましい。
【０００３】
通常のタービン羽根及びブレードは、翼形部を含み、その上を燃焼ガスが流れる。典型的なものでは、翼形部は、内部に１つ又はそれ以上の蛇行冷却通路を備え、それらを通して、圧縮機抽気である冷却空気が翼形部を冷却するために流される。翼形部は、冷却効果を高めるための種々の乱流発生器を含むことができ、冷却空気は翼形部の外面の周りに配設された種々のフィルム冷却孔を介して通路から排出される。より高度な冷却効果を追求して、結局のところ、近代のブレードは多重経路の冷却回路に到達している。
【０００４】
蛇行冷却空気回路及びその他のブレード内部の通路を介して冷却空気を流すことは公知であり、これらは、冷却空気が通路を通して移動する過程で、ブレード前縁に衝突冷却する前に空気を予熱する。ブレード前縁を横切る温度差は、衝突冷却するようにブレードの根元を通して冷却空気を導く場合より小さくなり、その結果ブレード前縁における熱応力を低くし、ブレード寿命を高めることができる。これは、冷却流がブレード翼形部の外部をフィルム冷却するために半径方向の前縁冷却孔から流出する前に、ブレード中間スパン部の多くの部分を内部的に冷却することができるため、冷却流の効率的利用となる。
【０００５】
しかしながら、この技術はまた、「逆流マージン」に悪影響を与える。空気流はブレードの内部通路を通って移動するため、折り返し及び乱流促進部による圧力損失は、ある作動条件のもとではブレード前縁への高温ガス吸込みが生じてしまうような状態にまで冷却流圧力を低下させることになる。この望ましくない状態は、逆流と呼ばれる。逆流マージンをより大きくするための１つの手法は、ブレードに供給される冷却空気の流入圧力を増加させることである。供給圧力の増加は、冷却流の漏洩を望ましくない状態にまで増加させることになるので、この手法は常に実行可能なわけではない。この問題を克服するために、衝突のための冷却空気を供給する前縁流の通路にリフレッシュ用通路が備えられた。このリフレッシュ用通路は、ブレード根元部にある冷却流回路の第１流路部分に連結される。この回路は、衝突冷却空気を、ここでは前縁供給流路と呼ばれるその最終流路から、前縁キャビティに供給する。リフレッシュ用通路は、空気流が残りの回路を通ることによって予熱された後に、この最終流路にある空気流をリフレッシュする。米国特許第５，３８７，０８６号及び第５，４０３，１５６号を参照されたい。
【０００６】
前縁供給流路へのリフレッシュ用通路は、ブレードの根元部を通過する蛇行冷却回路の流入口流路に連結され、その結果、蛇行冷却回路の流量に合流する。前縁供給流路への流量及び圧力を調整するために、蛇行冷却回路を通る流れと独立して、リフレッシュ用通路を通る冷却流を調整できるようにすることが望ましい。これは、蛇行通路又は衝突孔圧力低下が所望の値より高い鋳造ブレードが製造される場合に、特に有用である。これは又、ブレードの冷却回路調整にも望ましいものであり、詰り及び磨耗によって引き起こされたようなブレード孔及び蛇行回路の劣化に有用であり、必要なものである。
【０００７】
公知のタービン翼形部の冷却技術には、蛇行冷却回路を形成する内部キャビティの使用が含まれる。具体的には、蛇行通路、前縁衝突ブリッジ、乱流促進部及び乱流発生器、フィルム孔、ピンフィン、後縁孔又は正圧側の抽気スロットが、ブレード冷却のために利用される。改善されたブレード冷却を提供することが望ましい。更により良いブレード冷却を提供するに際しては、ブレードの製造費用の大幅増加を避けることが望ましい。
【０００８】
【発明の概要】
ガスタービンエンジンの中空翼形部は、幅方向に間隔を置いて配置され、翼弦方向に離れて配置された翼形部の前縁及び後縁において互いに接合された正圧側及び負圧側の壁を有し、半径方向内側の底部から半径方向外側の翼形部先端まで半径方向に延びる翼形部外壁を備える。翼形部内の冷却回路は、半径方向に延び、それぞれが直列に配置された第１、中間、及び最終流路を有し、第１流路が翼形部外側からの冷却空気源に流体連通している。最終流路は、前縁又は後縁の一つに流体連通する。リフレッシュ用通路は、最終流路の半径方向内側部分の境界となる半径方向内側の壁を通って延び、かつ冷却空気源と流体連通する。リフレッシュ用通路は、第１流路とは別で、該第１流路から間隔を置いて配置され、かつ独立している。
【０００９】
本発明の一つの例示的な実施形態には、最終流路と前縁及び後縁の一つとの間に配置された縁冷却室、及び最終流路と該縁冷却室との間で半径方向に延びるリブを貫通して配設された冷却空気の排出孔が更に含まれる。縁冷却室を前縁冷却室にすることができ、冷却空気排出孔を衝突冷却孔にすることができ、かつ縁冷却室から前縁の周りの外壁を貫通して導き出される前縁冷却孔を含むこともできる。別の例示的な実施形態においては、最終流路は後縁が境界となり、該後縁を貫通して冷却空気排出孔が配設され、この孔は、後縁冷却スロットとすることもできる。
【００１０】
本発明の例示的な実施形態は、リフレッシュ用通路への流入口を覆うメータリング板を更に含み、該メータリング板は流入口上のメータリング孔を有し、該メータリング孔は調整可能である。本発明の別の例示的な実施形態は、根元部から半径方向外向きに延びる中空翼形部を有するガスタービンエンジンのブレードである。第１流路は、根元部を貫通して延び、根元部底面に入口を有する。リフレッシュ用通路は、最終流路の半径方向内側部分の境界となる半径方向の内側壁と、根元部とを貫通して延びる。リフレッシュ用通路への流入口は根元部底面に配置され、第１流路の入口とは別で、該第１流路から離間して配設される。メータリング板は根元部底面に配設される。
【００１１】
本発明の別の実施形態においては、前方に流れる蛇行冷却回路及び後方に流れる蛇行冷却回路が翼形部内に配置される。冷却回路の各々は、半径方向に延びる第１、中間及び最終流路を有し、それぞれが直列に配置され、各第１流路の各々が根元部を貫通して延び、根元部底面に入口を有する。前方に流れる蛇行冷却回路の最終流路は前縁と流体連通し、後方に流れる蛇行冷却回路の最終流路は後縁と流体連通する。前方及び後方のリフレッシュ用通路は、前方及び後方流路のそれぞれの半径方向内側部分の境界となる前方及び後方の半径方向内側壁を貫通し、根元部を貫通して延びる。リフレッシュ用通路は根元部底面に流入口を有し、流入口は第１流路の入口とは別で、該入口から離間して配設される。
【００１２】
本発明の冷却回路構成は、より低い冷媒供給圧力の使用を可能にする。３流路からなる蛇行経路はまた、流路及び経路をより多く有する回路に比べて、鋳造特性がもたらす圧力低下の変化に対して、脆弱性がより少ない。前縁及び後縁の冷却のための専用回路即ち流路は、外部の熱負荷が最も高い前縁及び後縁において、より良い内部冷却を提供する。リフレッシュ用通路は、前縁及び後縁のために、より低温の空気を混合させ、かくして、蛇行冷却回路を通さなければならない冷媒量を減少させ、摩擦及び折り返しによる流れ損失を減少させる。リフレッシュ用通路は、従前のものに比べ、より高いタービン温度でも、冷却のためのキャビティがより少ない状態でより軽い設計を実用的にする。本発明は、翼形部及びブレードの重量を減らすことを可能にし、前縁及び後縁における冷却流量をより多くすることを可能にする。本発明はまた、異物による損傷、激しい擦過、又はその他の蛇行部の折り返し先端部に孔があく原因となるものによる破壊から翼形部及びブレードを保護することに役立てることができる。他の回路は、冷媒を孔において失い、残りの蛇行冷却回路において冷媒不足を生じさせる。リフレッシュ用回路は、蛇行回路からの冷媒の喪失による熱疲労を減らすために、各キャビティの根元部に流れを供給する。本発明の翼形部及びブレードの設計により、鋳造の結果として蛇行回路又は衝突孔における圧力低下が所望の値より高いものとなった場合には、リフレッシュ用孔を調整して前縁及び後縁への流量及び圧力がより多くなるようにできるため、生産性及び製造歩留まりが増加する。従来技術の設計によれば、この状況では、部品をスクラップとし、鋳造用の中子の金型再加工を持つ必要があった。本発明は、調整可能なメータリング板を備えるので、前縁及び後縁への冷却流量を調整するのに用いることが可能である。メータリング孔を有するメータリング板は、リフレッシュ用通路の流入口上に鑞付けでき、鋳造における堅牢な中子及び軽量シャンクの使用を許容し、リフレッシュ用の流量の調整可能なメータリングを可能にする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明を特徴づける新規な特徴は、特許請求の範囲に記載され、特定されている。本発明を、その更に別の目的及び利点と併せて、より具体的に添付図面を用いて説明する。
【００１４】
図１には、軸流下流方向Ｆに流れる高温ガス流中で作動するように設計された、ガスタービンエンジン用の例示的タービンブレード１０を示す。ブレード１０は、根元部１４から半径方向外向きに延びる中空翼形部１２を含む。根元部１４は、エンジンの中心線１１の周りに配設されるエンジンのロータディスク（図示せず）にブレード１０を固定するために用いられる。図２における翼形部１２の断面図に更に示すように、翼形部１２は、幅方向即ち横方向に間隔を置いて配置され、上流側前縁２０と弦方向に前縁から離れて配置された下流側後縁２２とに沿ってそれぞれ互いに接合された正圧側壁１６及び負圧側壁１８を有する外壁１５を含む。翼形部１２は、翼形部１２のスパン方向である半径方向２４にエンジン中心線１１から離れるように、該翼形部のスパンＳに沿って半径方向内側の底部２６から半径方向外側の翼形部先端２８まで半径方向に延びる。翼形部先端２８は、外壁１５からの外方延長部分即ちスキーラ壁２９を有するスキーラ先端部として示されており、該スキーラ壁は、外側先端壁３１の周りを囲んで該先端壁から半径方向外向きに延び、その内側にスキーラ先端キャビティ３３を形成する。中空翼形部１２の内部から外側先端壁３１を貫通してスキーラ先端キャビティ３３まで延びる先端部冷却孔５９が、先端キャビティを冷却するために用いられる。半径方向内側の底部２６が通常のプラットフォーム３０に形成され、ブレード１０の内側流れの境界部を形成し、そこから下方には根元部１４が延びる。
【００１５】
ブレード１０の作動中には、燃焼ガス３２が燃焼器（図示せず）によって生成され、翼形部外壁１５の正圧側壁１６及び負圧側壁１８の両方の上をそれぞれ下流方向に流れる。ここに示す本発明の例示的な実施形態では、燃焼ガス３２から翼形部１２への熱負荷の分布により良く対応するように、翼形部１２に効率的な冷却をもたらす設計がなされる。図１から図３までに示すガスタービンブレード１０は例示的なものであり、本発明は、同様な冷却ができる同様の翼形部を有するタービンステータ羽根にも同じように適用される。
【００１６】
図２を参照すると、より具体的には、外壁１５を有する中空翼形部１２が断面図で示されており、正圧側壁１６及び負圧側壁１８が、前縁２０と後縁２２との間において、互いに周方向即ち横方向に間隔を置いて配置されている。正圧側壁１６及び負圧側壁１８は、正圧側壁１６と負圧側壁１８の間をそれぞれ延びる全体を３４で示す複数の内部横断リブによって互いに一体に接合されている。横断リブ３４の第１、第２、第３及び第４のリブ１〜４は、それぞれが図３に示すように、単一の前方に流れる３経路蛇行冷却回路３６を定める。第４リブ４、第５リブ５、第６リブ６及び後縁２２は、単一の後方に流れる３経路蛇行冷却回路３８を定める。
【００１７】
図３には、前方及び後方に流れる蛇行冷却回路３６及び３８を通る図２における冷却回路切断線４６に沿って平らに配列された翼形部１２を示す。前方に流れる蛇行冷却回路３６は、冷却回路３６内の蛇行冷却流３５が、前方に流れる蛇行冷却回路３６内を後縁２２から前縁２０に前方に向かう前方翼弦流れ方向４５に流れるように構成される。前方に流れる冷却回路３６は、根元部１４の底面４９に入口３７を備え、前方に流れる蛇行冷却流回路の末端部３９より後方に、蛇行冷却流３５が、後縁２２から前縁２０に前方に向かう前方翼弦流れ方向４５に流れるように配置される。後方に流れる蛇行冷却回路３８は、後方に流れる蛇行冷却回路３８内の蛇行冷却流３５が、後方に流れる蛇行冷却流回路３８内を前縁２０から後縁２２に後方に向かう後方翼弦流れ方向４３に流れるように構成される。後方に流れる蛇行冷却流回路３８は、根元部１４の底面４９に入口３７を備え、後方に流れる蛇行冷却流回路の末端部３９の前方に、蛇行冷却流３５が、前縁２０から後縁２２に後方に向かう後方翼弦流れ方向４３に流れるように配置される。これは、燃焼ガス３２から加えられる熱負荷により良く対応させ、翼形部１２の熱負荷に対して蛇行冷却流３５がより効率的に適合するようにし、翼形部をより効果的に冷却するためである。
【００１８】
前方及び後方に流れる蛇行冷却回路３６及び３８が３経路回路と呼ばれるのは、それぞれが第１流路４０、中間流路４１、最終流路４２として表わされる半径方向に延びる３流路を備えるためである。本発明は、ここに例示的な実施形態として示したような１つの中間流路より多い中間流路を有してもよい。前方に流れる蛇行冷却回路３６の第１流路４０、中間流路４１、最終流路４２は、図３において、それぞれ第１リブから第４リブ１〜４として示した、翼弦方向に間隔を置いて配置された内部リブ３４によって定められ、該リブ３４の間に形成され、かつそれらの横方向側部４７は、正圧側壁１６及び負圧側壁１８が（図２に示す）境界となる。
【００１９】
前方及び後方に流れる蛇行冷却回路３６及び３８の第１流路４０は、翼形部１２の底部２６及びブレード１０の根元部１４を半径方向に貫通して、半径方向外側の第１折り返し流路５０まで半径方向上向きに延びる。前方及び後方に流れる蛇行冷却回路３６及び３８の第１流路４０は、翼形部１２の根元部１４の底面４９の入口３７に始まる。第１折り返し流路５０は、冷却空気を中間冷却流路４１（又は１つ以上の中間冷却流路がある場合の中間冷却流路）に向かうように半径方向内向きに折り返させ、該流路４１は冷却流を半径方向内向きに半径方向内側の第２折り返し流路５２に向かわせ、次に、冷却空気を半径方向上向きに最終冷却流路４２に向かわせる。最終冷却流路４２及び前方及び後方に流れる蛇行冷却回路３６及び３８は、外側先端壁３１で終わり、この先端壁３１では、１つ又はそれ以上の先端冷却孔５９を蛇行冷却流回路のベント孔として用いることができる。翼形部のスキーラ先端部は、外側先端壁３１にある先端冷却孔５９によって冷却される。
【００２０】
ここに示す例示的な実施形態において、前縁冷却室７２が外壁１５の前縁２０と第１リブ１との間に配置される。例示的な実施形態の機能において、排出孔は衝突冷却孔７４であり、前方に流れる蛇行冷却回路３６の最終流路４２から前縁冷却室７２に第１リブ１を貫通して配設される。衝突冷却孔７４は、前方に流れる蛇行冷却回路３６の最終流路４２から前縁冷却室７２に、冷却空気を供給し、そこからフィルム冷却孔を介して冷却空気が流される。フィルム冷却孔は、以下のもの、即ちそれぞれシャワーヘッド、正圧側壁及び負圧側壁のフィルム冷却孔６０、６２、６４の１つ又はそれ以上を含む。
【００２１】
ここに示す例示的な実施形態において、後縁２２は、後縁２２の対流冷却を与えるように設計された後縁冷却スロット７６の形状の排出孔を通る冷却空気によって冷却される。これら２つの装置は、前縁２０及び後縁２２をそれぞれ冷却するために用いられる。
【００２２】
リフレッシュ用通路６６は、前方及び後方に流れる蛇行冷却回路３６及び３８の前記最終流路４２の半径方向内側部分７０の境界となる半径方向内側壁を貫通して延びる。リフレッシュ用通路６６は、根元部１４を完全に貫通して延び、翼形部１２の外部の冷却空気源と流体連通し、更にリフレッシュ用通路６６は、前方及び後方に流れる蛇行冷却回路３６及び３８とは独立し、別に作動する。リフレッシュ用通路６６は、根元部１４の底面４９に流入口６８を有し、該流入口は前方及び後方に流れる蛇行冷却回路３６及び３８の入口３７から離間して配設される。２つのメータリング板８０が根元部１４の底面４９に配置され、それぞれが、リフレッシュ用通路６６の各流入口６８を覆う。メータリング板の各々は、流入口上の中心に位置決めされたメータリング孔８２を有する。メータリング板は調整可能であるので前縁及び後縁への冷却流の量を調整するのに用いることができる。調整可能にすることは、孔径又は孔面積を拡大して孔を拡げることによってなされるか、異なる口径を有する板を用いることによってなされる。メータリング板８０は、鋳造が終わり、ブレード又は翼形部の流れ試験が完了した後に、リフレッシュ用通路６６への流入口６８上に鑞付けすることができる。独立して設けられるリフレッシュ用通路及びメータリング板は、鋳造における堅牢な中子及び軽量シャンクの使用を許容し、リフレッシュ用の流量の調整可能なメータリングを可能にする。
【００２３】
図２に示すのは、本発明の例示的な翼形部の断面図である。前方に流れる蛇行冷却回路３６は、フィルム冷却孔を持たないものとして示されているが、後方に流れる蛇行冷却回路３８は、第１、中間、最終回路４０、４１、４２に正圧側壁のフィルム冷却孔６２を有するように示されている。正圧側壁のフィルム冷却孔６２は、後方に流れる蛇行冷却回路３８の外壁１５の正圧側壁１６に沿って、外壁１５を貫通して配設される。フィルム冷却孔は、エンジンの中心線１１に対して下流側で、かつ、半径方向外向きの合成角度に配置され、外壁１５を貫通して流路及び前縁冷却室７２から導き出される。フィルム冷却孔は、外壁１５の正圧側壁１６及び負圧側壁１８の両方にそれぞれ沿って設置することができる。
【００２４】
翼形部１２は、この技術分野において周知の乱流発生器又はピン（図示せず）のような翼形部の冷却を高めるためのあらゆる従来特性のものを備えてもよい。技術としては周知の熱障壁被覆（ＴＢＣ）を、翼形部１２の熱的特徴を改善するために用いてもよい。
【００２５】
本発明を、図に示す例示的なタービンブレード１０に関して説明してきたが、本発明は、燃焼ガス３２により加えられる半径方向温度分布により良く対応するように、スパン方向の優先冷却を行うことで利点が見出される同様の翼形部を備えるタービンのノズル羽根に用いることもできる。前方及び後方に流れる蛇行冷却回路の翼形部及びブレードは、従来の多重経路の蛇行通路に用いられる通常の鋳造技術を用いて容易に製造することができる。
【００２６】
これまで本発明の好ましい例示的な実施形態と考えられるものについて記載してきたが、本明細書の教示から本発明の他の変形形態は当業者にとっては明らかであり、従って、本発明の技術思想及び技術的範囲に含まれる全てのこうした変形形態が、添付した特許請求の範囲の記載において保護されることを望む。
【００２７】
特許請求の範囲に記載の参照番号は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定することを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の翼形部に組み入れるガスタービンエンジンのロータブレードの斜視図。
【図２】  図１の翼形部の線２−２を通る翼形部のスパン方向中間部の概略横断面図。
【図３】  下流方向に流れる蛇行冷却回路を通る図２の切断線に沿って平らに配列された、図１及び図２に示す例示的なガスタービンエンジン翼形部の断面図。
【符号の説明】
１、２、３、４、５、６  リブ
１２  翼形部
１４  根元部
２０  前縁
２２  後縁
２６  底部
２８  翼形部先端
３０  プラットフォーム
３４  内部リブ
３６  前方に流れる蛇行冷却回路
３７  入口
３８  後方に流れる蛇行冷却回路
４０  第１流路
４１  中間流路
４２  最終流路
４９  根元部の底面
５０  第１折り返し流路
５２  第２折り返し流路
５９  先端冷却孔
６０  フィルム冷却孔
６６  リフレッシュ用通路
６８  流入口
７０  最終流路の半径方向内側部分
７２  前縁冷却室
７４  衝突冷却孔
７６  後縁冷却スロット
８０  メータリング板
８２  メータリング孔
【図１】
0004137508.tif 000002
【図２】
0004137508.tif 000003
【図３】
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