(57)【要約】  タービンエンジンで使用可能なタービン翼（１０）が開示される。タービン翼は内部冷却システム（１４）を有しており、内部冷却システム（１４）は、前縁フィルム冷却シャワーヘッド列なしに、タービン翼（１０）の前縁（１８）の冷却を向上するための前縁インピンジメント通路（１６）を備えている。内部冷却システム（１４）は、前縁壁（２２）から形成される前縁冷却供給通路（２０）を備えていてよく、前縁壁（２２）は前縁先端（２４）を有していて、この前縁先端（２４）は、前縁冷却供給通路（２０）の他の側面よりも、全体的に細長い中空翼（２８）の前縁（１８）の内面（２６）のより近くに進行している。前縁冷却供給通路（２０）は、翼（２８）の前縁（１８）の内面（２６）に衝突するように冷却流体を方向付ける前縁インピンジメントオリフィス（３０）を備えていてよい。内部冷却システム（１４）は、隣接壁の付加的な冷却を提供するために、前縁冷却供給通路（２０）内に、インピンジメントオリフィス（９０）を有する１つ以上の隣接壁リブ（９２）をさらに有していてよい。
2017527727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジンで使用するためのタービン翼（１０）であって、
全体的に細長い中空翼（２８）を備え、該翼（２８）は、前縁（１８）と、後縁（３６）と、正圧側（４８）と、負圧側（５０）と、第１の端部（４０）と、該第１の端部（４０）のほぼ反対側に位置し前記翼（２８）を支持するための第２の端部（４４）と、前記細長い中空翼（２８）内にある少なくとも１つのキャビティ（４６）により形成される内部冷却システム（１４）と、を有しており、
前記内部冷却システム（１４）は、前縁冷却供給通路（２０）と、前記全体的に細長い中空翼（２８）の前記前縁（１８）に沿って該全体的に細長い中空翼（２８）内に位置する前縁インピンジメント通路（１６）と、を有し、
前記前縁冷却供給通路（２０）は、前縁先端（２４）を有する前縁壁（２２）から形成され、該前縁先端（２４）は、前記前縁冷却供給通路（２０）の他の側面よりも、前記全体的に細長い中空翼（２８）の前記前縁（１８）の内面（２６）のより近くに進行しており、
前記前縁インピンジメント通路（１６）内で前記全体的に細長い中空翼（２８）の前記前縁（１８）の前記内面（２６）に衝突するように冷却流体を排出するために、前記前縁冷却供給通路（２０）の前記前縁先端（２４）に少なくとも１つの前縁インピンジメントオリフィス（３０）が設けられており、
前記前縁冷却供給通路（２０）における隣接壁リブ（９２）内に位置する少なくとも１つの隣接壁インピンジメントオリフィス（９０）が設けられており、
前記少なくとも１つの隣接壁インピンジメントオリフィス（９０）の後方及び下流に位置する少なくとも１つの隣接壁半径方向流通路（９４）が設けられており、
翼弦方向に延在する第１のインピンジメントリブ（９６）が、翼弦方向に延在する第２のインピンジメントリブ（９８）からスパン方向で分離されており、前記翼弦方向に延在する第１のインピンジメントリブ（９６）と前記翼弦方向に延在する第２のインピンジメントリブ（９８）とは、前記少なくとも１つの隣接壁インピンジメントオリフィス（９０）を含む隣接壁リブ（９２）と、前記翼（２８）の前縁（１８）との間に延在している
ことを特徴とするタービン翼（１０）。
【請求項２】
前記少なくとも１つの隣接壁リブ（９２）は、前記前縁冷却供給通路（２０）内においてスパン方向で、該前縁冷却供給通路（２０）のＩＤ端部（１００）から前縁冷却供給通路（２０）のＯＤ端部（１０２）まで延在している、請求項１記載のタービン翼（１０）。
【請求項３】
前記少なくとも１つの隣接壁リブ（９２）は、前記正圧側（４８）と、前記前縁冷却供給通路（２０）を形成する前記前縁壁（２２）の第１の前縁区分（５２）との間で延在していて、正圧側隣接壁リブ（６０）を形成する、請求項１記載のタービン翼（１０）。
【請求項４】
前記前縁冷却供給通路（２０）における前記隣接壁リブ（９２）内に位置する前記少なくとも１つの隣接壁インピンジメントオリフィス（９０）は、前記正圧側隣接壁リブ（６０）内に位置する複数の隣接壁インピンジメントオリフィス（９０）を有している、請求項３記載のタービン翼（１０）。
【請求項５】
前記翼弦方向に延在する第１及び第２のインピンジメントリブ（９６，９８）は、前記翼弦方向に延在する複数の第１及び第２のインピンジメントリブ（９８）を有しており、該インピンジメントリブ（９８）は前記正圧側隣接壁リブ（１０４）から翼弦方向に延在しており、前記翼弦方向に延在する第１及び第２のインピンジメントリブ（９６，９８）は、前記複数の隣接壁インピンジメントオリフィス（９０）の入口（１０６）からスパン方向でずらされている、請求項４記載のタービン翼（１０）。
【請求項６】
前記少なくとも１つの隣接壁リブ（９２）は、前記負圧側（５０）と、前記前縁冷却供給通路（２０）を形成する前記前縁壁（２２）の第２の前縁区分（５４）との間で延在していて、負圧側隣接壁リブ（６２）を形成する、請求項１記載のタービン翼（１０）。
【請求項７】
前記前縁冷却供給通路（２０）における前記隣接壁リブ（９２）内に位置する前記少なくとも１つの隣接壁インピンジメントオリフィス（９０）は、前記負圧側隣接壁リブ（６２）内に位置する複数の隣接壁インピンジメントオリフィス（９０）を有している、請求項６記載のタービン翼（１０）。
【請求項８】
前記翼弦方向に延在する第１及び第２のインピンジメントリブ（９６，９８）は、前記負圧側隣接壁リブ（６２）から翼弦方向に延在する、翼弦方向に延在する複数の第１及び第２のインピンジメントリブ（９８）を含み、該翼弦方向に延在する第１及び第２のインピンジメントリブ（９６，９８）は、前記複数の隣接壁インピンジメントオリフィス（９０）の入口（１０６）からスパン方向でずらされている、請求項７記載のタービン翼（１０）。
【請求項９】
前記前縁冷却供給通路（２０）は、スパン方向で延在する第１の前縁壁（５２）と、スパン方向で延在して、前記前縁先端（２４）を形成するように前記第１の前縁壁（５２）に連結される第２の前縁壁（５４）と、から形成され、前記第１の前縁壁（５２）は、前記第２の前縁壁（５４）に対して直交しない、請求項１記載のタービン翼（１０）。
【請求項１０】
前記前縁冷却供給通路（２０）の前記第１及び第２の前縁壁（５２，５４）は、正圧側区分（７２）と、該正圧側区分（７２）に対して直交しない負圧側区分（７４）とから形成される前縁インピンジメント通路（１６）の部分を画定する、請求項９記載のタービン翼（１０）。
【請求項１１】
前記前縁インピンジメント通路（１６）の前記正圧側区分（７２）と前記負圧側区分（７４）とは、横断面Ｃ字形の前縁インピンジメント通路（１６）を形成する、請求項１０記載のタービン翼（１０）。
【請求項１２】
前記第１の前縁壁（５２）は、前記全体的に細長い中空翼（２８）の前記正圧側（４８）を形成する外壁（５６）に整列していて、前記第２の前縁壁（５４）は、前記全体的に細長い中空翼（２８）の前記負圧側（５０）を形成する外壁（５８）に整列している、請求項９記載のタービン翼（１０）。
【請求項１３】
前記前縁冷却供給通路（２０）は、スパン方向で延在する第１の後縁壁（８０）と、スパン方向で延在して、後縁先端（８４）を形成するように前記第１の後縁壁（８０）に連結される第２の後縁壁（８２）とから形成され、前記第１の後縁壁（８０）は、前記第２の後縁壁（８２）に対して直交しない、請求項９記載のタービン翼（１０）。
【請求項１４】
前記前縁冷却供給通路（２０）は、前記全体的に細長い中空翼（２８）の前記正圧側（４８）を形成する外壁（５６）と、前記負圧側（５０）を形成する外壁（５８）とからずらされている、請求項１３記載のタービン翼（１０）。
【請求項１５】
前記前縁冷却供給通路（２０）は、前記全体的に細長い中空翼（２８）の前記正圧側（４８）を形成する前記外壁（５６）と、前記前縁冷却供給通路（２０）の前記第１の後縁壁（８０）との間に延在する正圧側リブ（６０）によって支持されており、かつ、前記全体的に細長い中空翼（２８）の前記負圧側（５０）を形成する前記外壁（５８）と、前記前縁冷却供給通路（２０）の前記第２の後縁壁（８２）との間に延在する負圧側リブ（６２）によって支持されている、請求項１４記載のタービン翼（１０）。
【請求項１６】
前記前縁冷却供給通路（２０）の前記前縁先端（２４）における前記少なくとも１つの前縁インピンジメントオリフィス（３０）は、前記前縁インピンジメントオリフィス（３０）のスパン方向に延在する少なくとも１つの列（６４，６８，７０）内に整列する複数の前縁インピンジメントオリフィス（３０）から形成される、請求項１記載のタービン翼（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載
本発明の開発は、米国エネルギー省、高度タービン開発プログラム、契約番号ＤＥ−ＦＣ２６−０５ＮＴ４２６４４により部分的に支援されたものである。従って、米国政府は本発明において一定の権利を有することがある。
【０００２】
発明の分野
本発明は、一般にタービン翼に関し、より詳細にはガスタービンエンジンの中空タービン翼の前縁冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
通常、ガスタービンエンジンは、空気を圧縮するための圧縮機と、圧縮空気を燃料と混合し混合物に点火するための燃焼器と、出力を発生するためのタービンブレードアセンブリとを有する。燃焼器はしばしば、華氏２５００度を超過し得る高温で作動する。典型的なタービン燃焼器構成は、タービンブレードアセンブリをこのような高温に曝す。従って、タービンブレードは、このような高温に耐え得る材料から製造されなければならない。付加的に、タービンブレードはしばしば、ブレードの耐用寿命を拡大し、過度に高い温度の結果として生じる故障の可能性を減じるために冷却システムを含んでいる。
【０００４】
典型的にはタービンブレードは、一方の端部におけるプラットフォームを有する根元部分と、根元部分に連結されたプラットフォームから外側に向かって延在するブレードを形成する延在部分とから形成される。ブレードは通常、根元部分と反対側の先端と、前縁と、後縁とから成っている。殆どのタービンブレードの内面は通常、冷却システムを形成する冷却通路の入り組んだラビリンスを有している。ブレード内の冷却通路は、タービンエンジンの圧縮機からの空気を受容し、その空気をブレードに通過させる。冷却通路はしばしば、タービンブレードの全ての側面を比較的一様な温度に維持するように設計された多重流路を有している。しかしながら、遠心力と境界層の空気流はしばしば、タービンブレードのいくつかの領域が十分に冷却されるのを妨げ、その結果、局所的な高温スポットが形成される。局所的な高温スポットは、その位置に依存して、タービンブレードの使用可能な耐用期間を減じる恐れがあり、タービンブレードがその交換が必要になるほど損傷される恐れがある。ベーンにも同様に、タービンベーンの使用可能な耐用期間を短縮させる恐れのある局所的な高温スポットが形成される。通常、タービン翼の前縁は、シャワーヘッドを形成する複数のフィルム冷却孔を含む。フィルム冷却孔のシャワーヘッドは前縁を冷却するが、従来のシャワーヘッド構造はしばしば効果的ではない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
タービンエンジンで使用可能なタービン翼が開示されており、このタービン翼は内部冷却システムを有していて、内部冷却システムは、前縁フィルム冷却シャワーヘッドなしに、タービン翼の前縁の冷却を向上するための前縁インピンジメント通路を備えている。内部冷却システムは、前縁壁から形成される前縁冷却供給通路を備えていてよく、前縁壁は前縁先端を有していて、この前縁先端は、前縁冷却供給通路の他の側面よりも、全体的に細長い中空翼の前縁の内面のより近くに進行している。前縁冷却供給通路は、前縁インピンジメント通路内で翼の前縁の内面に衝突するように冷却流体を方向付ける１つ以上の前縁インピンジメントオリフィスを備えていてよい。内部冷却システムは、外壁の付加的な冷却を提供するために、前縁冷却供給通路内に、インピンジメントオリフィスを有する１つ以上の隣接壁リブをさらに備えていてよい。
【０００６】
少なくとも１つの実施形態では、タービン翼は、タービンブレード又はベーンであってよい。タービン翼は全体的に細長い中空翼から形成されていてよく、この翼は、前縁と、後縁と、正圧側と、負圧側と、第１の端部における先端と、第１の端部のほぼ反対側に位置する第２の端部で翼に連結されている、翼を支持し翼をディスクに連結するための根元部と、細長い中空翼内にある少なくとも１つのキャビティにより形成される内部冷却システムと、を有している。内部冷却システムは、前縁冷却供給通路と、全体的に細長い中空翼の前縁に沿って全体的に細長い中空翼内に位置する前縁インピンジメント通路とを備えていてよい。前縁冷却供給通路は、前縁壁から形成されていてよく、この前縁壁は前縁先端を有していて、この前縁先端は、前縁冷却供給通路の他の側面よりも、全体的に細長い中空翼の前縁の内面のより近くに進行している。このような位置で、前縁冷却供給通路は、前縁を冷却するために前縁の内面に対してインピンジメント流体を送ることができる。内部冷却システムは、前縁インピンジメント通路内で全体的に細長い中空翼の前縁の内面に衝突するように冷却流体を排出するために、前縁冷却供給通路の前縁先端に１つ以上の前縁インピンジメントオリフィスをさらに備えていてよい。前縁冷却供給通路の前縁先端における前縁インピンジメントオリフィスは、前縁インピンジメントオリフィスのスパン方向に延在する１つ以上の列内に整列する複数の前縁インピンジメントオリフィスから形成されてよい。
【０００７】
内部冷却システムは、前縁冷却供給通路内の隣接壁リブ内に位置する１つ以上の隣接壁インピンジメントオリフィスと、該少なくとも１つの隣接壁インピンジメントオリフィスの後方かつ下流に位置する１つ以上の隣接壁半径方向流通路とをさらに備えていてよい。内部冷却システムは、翼弦方向に延在する第１のインピンジメントリブをさらに備えていてよく、この第１のインピンジメントリブは、翼弦方向に延在する第２のインピンジメントリブからスパン方向で分離されており、翼弦方向に延在する第１のインピンジメントリブと翼弦方向に延在する第２のインピンジメントリブとは、少なくとも１つの隣接壁インピンジメントオリフィスを含む隣接壁リブと、翼の前縁との間に延在していてよい。
【０００８】
隣接壁リブは、前縁冷却供給通路内においてスパン方向で、前縁冷却供給通路のＩＤ端部から前縁冷却供給通路のＯＤ端部まで延在していてよい。少なくとも１つの実施形態では、隣接壁リブは、正圧側と、前縁冷却供給通路を形成する前縁壁の第１の前縁区分との間で延在していてよく、正圧側隣接壁リブを形成してよい。前縁冷却供給通路における隣接壁リブ内に位置する隣接壁インピンジメントオリフィスは、正圧側隣接壁リブ内に位置する複数の隣接壁インピンジメントオリフィスにより形成されてよい。同様に、翼弦方向に延在する第１及び第２のインピンジメントリブは、翼弦方向に延在する複数の第１及び第２のインピンジメントリブから形成されていてよく、これらのリブは正圧側隣接壁リブから翼弦方向に延在している。翼弦方向に延在する第１及び第２のインピンジメントリブは、複数の隣接壁インピンジメントオリフィスの入口からスパン方向でずらされていてよい。隣接壁リブは、負圧側と、前縁冷却供給通路を形成する前縁壁の第２の前縁区分との間で延在していてよく、負圧側隣接壁リブを形成してよい。前縁冷却供給通路における隣接壁リブ内に位置する隣接壁インピンジメントオリフィスは、負圧側隣接壁リブ内に位置する複数の隣接壁インピンジメントオリフィスを備えていてよい。翼弦方向に延在する第１及び第２のインピンジメントリブは、翼弦方向に延在する複数の第１及び第２のインピンジメントリブを備えていてよく、これらのリブは負圧側隣接壁リブから翼弦方向に延在している。翼弦方向に延在する第１及び第２のインピンジメントリブは、複数の隣接壁インピンジメントオリフィスの入口からスパン方向でずらされていてよい。
【０００９】
前縁冷却供給通路は、スパン方向で延在する第１の前縁壁と、スパン方向で延在して、前縁先端を形成するように第１の前縁壁に連結される第２の前縁壁とから形成されてよく、第１の前縁壁は、第２の前縁壁に対して直交しない。前縁冷却供給通路の第１及び第２の前縁壁は、正圧側区分と、正圧側区分に対して直交しない負圧側区分とから形成される前縁インピンジメント通路の部分を画定してよい。少なくとも１つの実施形態では、前縁インピンジメント通路の正圧側区分と負圧側区分とは、横断面Ｃ字形の前縁インピンジメント通路を形成してよい。さらに、第１の前縁壁は、全体的に細長い中空翼の正圧側を形成する外壁に整列していてよく、第２の前縁壁は、全体的に細長い中空翼の負圧側を形成する外壁に整列していてよい。前縁冷却供給通路は、スパン方向で延在する第１の後縁壁と、スパン方向で延在して、後縁先端を形成するように第１の後縁壁に連結される第２の後縁壁とから形成されてよく、第１の後縁壁は、第２の後縁壁に対して直交しない。
【００１０】
前縁冷却供給通路は、全体的に細長い中空翼の正圧側を形成する外壁と、負圧側を形成する外壁とからずらされていてよい。特に前縁冷却供給通路は、全体的に細長い中空翼の正圧側を形成する外壁と、前縁冷却供給通路の第１の前縁壁との間に延在する正圧側リブによって支持されていてよく、かつ、全体的に細長い中空翼の負圧側を形成する外壁と、前縁冷却供給通路の第２の前縁壁と、の間に延在する負圧側リブによって支持されていてよい。
【００１１】
前縁インピンジメントオリフィスを有する前縁冷却供給通路の利点により、多くの従来のシステムのような翼の前縁におけるフィルム冷却なしに、より高い熱伝達増加率をもった向上された隣接壁インピンジメントが提供される。
【００１２】
前縁冷却供給通路の別の利点は、前縁冷却供給通路により、前縁における隣接壁インピンジメントに供給するための中間通路が提供されることにある。
【００１３】
前縁冷却供給通路のさらに別の利点は、前縁冷却供給通路と前縁との間の距離を減じることができることにより、翼の内部側面の設計における柔軟性が向上することであり、従って、追加したい内部通路のために翼内でリブを幅広にすることができる。
【００１４】
内部冷却システムのさらに別の利点は、インピンジメント列と、隣接壁インピンジメントオリフィスと、外壁に沿ったインピンジメント通路の縁部に向かう流れを引き出す隣接壁半径方向流通路とを組み合わせることにより、良好な冷却分布が達成されることにある。
【００１５】
内部冷却システムの別の利点は、内部冷却システムにより、より高度の背面側対流冷却が行われることである。
【００１６】
内部冷却システムのさらに別の利点は、フィルム冷却の必要がなく、従ってシャワーヘッド穴は全て取り除かれていることにある。
【００１７】
内部冷却システムの別の利点は、前縁シャワーヘッドが設けられていないので、タービン翼が、熱バリヤコーティング破砕に対してより高い抵抗を有していることにある。
【００１８】
内部冷却システムのさらに別の利点は、内部冷却システムが、向上した構成部品冷却効率を有していることである。
【００１９】
内部冷却システムの別の利点は、良好な分布及び低温側熱伝達係数のより高い値により、フィルム冷却の必要性が減じられ、背面冷却が改善されたことにより、内部冷却システムの冷却流体流が減じられることにある。
【００２０】
内部冷却システムのさらに別の利点は、隣接壁インピンジメントオリフィスが、正圧側又は負圧側又はその両方を形成する外壁の内面に衝突させるように流体を方向付けるべく角度付けられていてよく、これにより、内部冷却システムの冷却能力が向上することである。
【００２１】
本発明のさらなる利点は、内部冷却システムが、インピンジメントの２つのサブシステム、即ち、前縁インピンジメントオリフィスと隣接壁インピンジメントオリフィスとを有していてよいことにある。
【００２２】
これらの実施の形態及びその他の実施の形態を以下により詳細に説明する。
【００２３】
本明細書に組み込まれ明細書の一部を成す添付の図面は、本発明の実施形態を示しており、詳細な説明と共に本発明の原理を開示している。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による特徴を備えたタービン翼を示す斜視図である。
【図２】図１の２−２線に沿って切断した図１のタービン翼の断面図である。
【図３】図２のタービン翼内の内部冷却システムを示す概略図である。
【図４】図２の４−４線で示した前縁インピンジメント通路と前縁冷却供給通路の詳細を示す図である。
【図５】図４の５−５線に沿って切断した図１の前縁インピンジメント通路の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１〜図５に示すように、タービンエンジンで使用可能なタービン翼１０が開示されており、このタービン翼１０は内部冷却システム１４を有していて、内部冷却システム１４は、前縁フィルム冷却シャワーヘッドなしに、タービン翼１０の前縁１８の冷却を向上するための前縁インピンジメント通路１６を備えている。内部冷却システム１４は、前縁壁２２から形成される前縁冷却供給通路２０を備えていてよい。この前縁壁２２は前縁先端２４を有していて、この前縁先端２４は、前縁冷却供給通路２０の他の側面よりも、全体的に細長い中空翼２８の前縁１８の内面２６のより近くに進行している。前縁冷却供給通路２０は、前縁冷却供給通路２０内で翼２８の前縁１８の内面２６に衝突するように冷却流体を方向付ける１つ以上の前縁インピンジメントオリフィス３０を備えていてよい。内部冷却システム１４は、外壁５６，５８の付加的な冷却を提供するために、前縁冷却供給通路２０内に、インピンジメントオリフィス９０を有する１つ以上の隣接壁リブ９２をさらに備えていてよい。
【００２６】
少なくとも１つの実施形態では、図１に示すように、タービン翼１０は、タービンブレード又はベーンであってよい。タービン翼１０は全体的に細長い中空翼２８から形成されていてよく、この翼３６は、前縁１８と、後縁３６と、正圧側（pressure side）４８と、負圧側（suction side）５０と、第１の端部４０における先端３８と、第１の端部４０のほぼ反対側に位置する第２の端部４４で翼１０に連結されている、翼１０を支持し翼１０をディスクに連結するための根元部４２と、細長い中空翼２８内にある少なくとも１つのキャビティ４６により形成される冷却システム１４と、を有している。内部冷却システム１４は、図２〜図４に示すように、前縁冷却供給通路２０と、全体的に細長い中空翼２８の前縁１８に沿って全体的に細長い中空翼２８内に位置する前縁インピンジメント通路１６と、を備えていてよい。前縁冷却供給通路２０は、前縁先端２４を有する前縁壁２２から形成されてよく、前縁先端２４は、前縁冷却供給通路２０の他の側面よりも、全体的に細長い中空翼２８の前縁１８の内面２６のより近くに進行している。
【００２７】
前縁冷却供給通路２０は、スパン方向に延在する第１の前縁壁５２と、スパン方向に延在して、前縁先端２４を形成するように第１の前縁壁５２に連結される第２の前縁壁５４と、から形成されてよい。第１の前縁壁５２は第２の前縁壁５４に対して直交しなくてよい。少なくとも１つの実施形態では、図２及び図４に示すように、第１の前縁壁５２は、全体的に細長い中空翼２８の正圧側４８を形成する外壁５６に整列していてよい。第２の前縁壁５４は、全体的に細長い中空翼２８の負圧側５０を形成する外壁５８に整列していてよい。前縁冷却供給通路２０は、全体的に細長い中空翼２８の正圧側４８を形成する外壁５６と、負圧側５０を形成する外壁５８とからずらされていてよい。前縁冷却供給通路２０は、全体的に細長い中空翼２８の正圧側４８を形成する外壁５６と、前縁冷却供給通路２０の第１の前縁壁５２と、の間に延在する正圧側リブ６０によって支持されていてよい。前縁冷却供給通路２０はさらに、全体的に細長い中空翼２８の負圧側５０を形成する外壁５８と、前縁冷却供給通路２０の第２の前縁壁５４と、の間に延在する負圧側リブ６２によって支持されていてよい。前縁冷却供給通路２０はさらに、スパン方向に延在する第１の後縁壁８０と、スパン方向に延在し後縁先端８４を形成するように第１の後縁壁に連結される第２の後縁壁８２と、から形成されてよい。第１の後縁壁８０は第２の後縁壁８２に対して直交しなくてよい。
【００２８】
内部冷却システム１４は、前縁インピンジメント通路１６内で全体的に細長い中空翼２８の前縁１８の内面２６に衝突するように冷却流体を排出するために、前縁冷却供給通路２０の前縁先端２４に１つ以上の前縁インピンジメントオリフィス３０を備えていてよい。少なくとも１つの実施形態では、内部冷却システム１４は、前縁インピンジメントオリフィス３０のスパン方向に延在する列内に整列する複数の前縁インピンジメントオリフィス３０を備えていてよい。少なくとも１つの実施形態では、スパン方向に延在する複数の前縁インピンジメントオリフィス３０の列があってもよく、即ち、淀み線６６においてスパン方向に延在する第１の列６４と、淀み線６６の正圧側４８におけるスパン方向に延在する第２の列６８と、淀み線６６の負圧側５０におけるスパン方向に延在する第３の列７０とがあるが、これに限定されるものではない。前縁インピンジメントオリフィス３０は、任意の適切なサイズの開口、横断面積及び形状を有していてよい。
【００２９】
前縁冷却供給通路２０の第１及び第２の前縁壁５２，５４は、正圧側区分７２と、正圧側区分７２に対して直交しない負圧側区分７４とから形成される前縁インピンジメント通路１６の部分を画定してよい。前縁インピンジメント通路１６の正圧側区分７２と負圧側区分７４とは、横断面Ｃ字形の前縁インピンジメント通路１６を形成してよい。
【００３０】
内部冷却システム１４は、前縁インピンジメントオリフィス３０を備えていてよいが、翼１０の前縁１８から冷却流体を排出しなくてよい。むしろ、冷却流体は、前縁インピンジメント通路１６の半径方向内側又は外側の端部４０，４４から排出されてよい。この構造は、先端３８又はその他の場所の近傍における顕著な直交流を発生させ、前縁インピンジメントオリフィス３０の効果を減じる場合がある。しかしながら、前縁インピンジメントオリフィス３０を収容する前縁先端２４と、翼１０の前縁１８の内面２６との間の距離を減じることにより、従来の構成に対する不都合な影響が低減される。
【００３１】
図４及び図５に示すように、内部冷却システム１４は、前縁冷却供給通路２０における隣接壁リブ９２内に位置する１つ以上の隣接壁インピンジメントオリフィス９０を備えていてよい。内部冷却システム１４は、隣接壁リブ９２の後方に１つ以上の隣接壁半径方向流通路９４をさらに有していてよい。この隣接壁半径方向流通路９４は、インピンジメント冷却流体が隣接壁インピンジメントオリフィス９０を流過した後、この流体を受け取る。隣接壁半径方向流通路９４は、正圧側隣接壁半径方向流通路１１４と、負圧側隣接壁半径方向流通路１１６とを備えていてよい。正圧側隣接壁半径方向流通路１１４及び負圧側隣接壁半径方向流通路１１６は、翼１０からの冷却流体を方向付けて、この冷却流体を内部冷却システム１４から排出する。
【００３２】
隣接壁リブ９２は、前縁冷却供給通路２０内においてスパン方向で、前縁冷却供給通路２０のＩＤ端部１００から前縁冷却供給通路２０のＯＤ端部１０２まで延在していてよい。隣接壁リブ９２は、正圧側４８と、前縁冷却供給通路２０を形成する前縁壁の第１の前縁区分５２との間で延在していてよく、正圧側隣接壁リブ１０４を形成する。少なくとも１つの実施形態では、内部冷却システム１４は、正圧側隣接壁リブ１０４内に位置する複数の隣接壁インピンジメントオリフィス９０を備えていてよい。
【００３３】
内部冷却システム１４は、翼弦方向に延在する第１のインピンジメントリブ９６をさらに備えていてよく、このインピンジメントリブ９６は、翼弦方向に延在する第２のインピンジメントリブ９８とはスパン方向で分離されている。少なくとも１つの実施形態では、内部冷却システム１４は、翼弦方向に延在する複数の第１及び第２のインピンジメントリブ９６，９８を備えていてよく、これらのリブ９６，９８は正圧側隣接壁リブ１０４から翼弦方向に延在している。翼弦方向に延在する第１及び第２のインピンジメントリブ９６，９８は、隣接壁インピンジメントオリフィス９０の入口１０６からスパン方向でずらされていてよい。翼弦方向に延在する第１及び第２のインピンジメントリブ９６，９８は、隣接壁リブ９２から前縁１８に向かって延在していてよい。翼弦方向に延在する第１及び第２のインピンジメントリブ９６，９８は直交流を減じ、翼弦方向に延在する第１及び第２のインピンジメントリブ９６，９８の間に形成される通路１１８内へと冷却流体を方向付け、隣接壁インピンジメントオリフィス９０へと向ける。
【００３４】
隣接壁インピンジメントオリフィス９０は、隣接壁インピンジメントオリフィス９０から出たインピンジメント流体が、正圧側４８を形成する外壁５６の内面２６に、又は負圧側５０を形成する外壁５８の内面２６に、又はこれら両方に接触するように方向付けられて位置していてよい。隣接壁インピンジメントオリフィス９０は、隣接壁インピンジメントオリフィス９０の長手方向軸線が、正圧側４８を形成する外壁５６の内面２６に、又は負圧側５０を形成する外壁５８の内面２６に交差するように角度付けられていてよい。
【００３５】
１つ以上の隣接壁リブ９２は、負圧側５０と、前縁冷却供給通路２０を形成する前縁壁の第２の前縁区分５４との間で延在していてよく、負圧側隣接壁リブ１０８を形成してよい。少なくとも１つの実施形態では、内部冷却システム１４は、負圧側隣接壁リブ１０８内に位置する複数の隣接壁インピンジメントオリフィス９０を備えていてよい。内部冷却システム１４は、翼弦方向に延在する複数の第１及び第２のインピンジメントリブ９６，９８をさらに備えていてよく、これらのリブ９６，９８は負圧側隣接壁リブ１０８から翼弦方向に延在している。翼弦方向に延在する第１及び第２のインピンジメントリブ９６，９８は、複数の隣接壁インピンジメントオリフィス９０の入口１０６からスパン方向でずらされていてよい。
【００３６】
使用中、冷却流体、即ち、これに限定するものではないが例えば空気が、内部冷却システム１４に供給されてよい。この冷却流体は、前縁冷却供給通路２０に入り、スパン方向で、前縁冷却供給通路２０を貫流してよい。冷却流体は、前縁インピンジメントオリフィス３０を貫流することができ、前縁１８の内面２６に衝突してよい。冷却流体は、対流によって温度を上昇させてよく、正圧側４８及び負圧側５０を形成する内面に沿って流れてよい。翼弦方向に延在する複数の第１及び第２のリブ９６，９８は、直交流を減じることができ、インピンジメント流体を隣接壁リブ９２の隣接壁インピンジメントオリフィス９０に向けて方向付けることができる。冷却流体は、前縁インピンジメント通路１６と翼弦方向に延在する第１及び第２のインピンジメントリブ９６，９８によって形成される通路１１８とから、隣接壁リブ９２における隣接壁インピンジメントオリフィス９０を通って排出されてよい。冷却流体は、正圧側４８の外壁５６の内面２６、及び負圧側５０の外壁５８の内面２６に衝突する。冷却流体は、隣接壁リブ９２の後方で、前縁インピンジメント通路１６の半径方向流通路９４内でスパン方向に流れる。
【００３７】
上記説明は、本発明の実施形態を例示、説明及び記述する目的で提供されている。これらの実施の形態に対する変更及び適応は、当業者に明らかになるであろうし、本発明の範囲又は思想から逸脱することなく成し得るものである。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成29年2月10日(2017.2.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジンで使用するためのタービン翼（１０）であって、
全体的に細長い中空翼（２８）を備え、該翼（２８）は、前縁（１８）と、後縁（３６）と、正圧側（４８）と、負圧側（５０）と、第１の端部（４０）と、該第１の端部（４０）のほぼ反対側に位置し前記翼（２８）を支持するための第２の端部（４４）と、前記細長い中空翼（２８）内にある少なくとも１つのキャビティ（４６）により形成される内部冷却システム（１４）と、を有しており、
前記内部冷却システム（１４）は、前縁冷却供給通路（２０）と、前記全体的に細長い中空翼（２８）の前記前縁（１８）に沿って該全体的に細長い中空翼（２８）内に位置する前縁インピンジメント通路（１６）と、を有し、
前記前縁冷却供給通路（２０）は、前縁先端（２４）を有する前縁壁（２２）から形成され、該前縁先端（２４）は、前記前縁冷却供給通路（２０）の他の側面よりも、前記全体的に細長い中空翼（２８）の前記前縁（１８）の内面（２６）のより近くに進行しており、
前記前縁インピンジメント通路（１６）内で前記全体的に細長い中空翼（２８）の前記前縁（１８）の前記内面（２６）に衝突するように冷却流体を排出するために、前記前縁冷却供給通路（２０）の前記前縁先端（２４）に少なくとも１つの前縁インピンジメントオリフィス（３０）が設けられており、
前記前縁冷却供給通路（２０）における隣接壁リブ（９２）内に位置する少なくとも１つの隣接壁インピンジメントオリフィス（９０）が設けられており、
前記少なくとも１つの隣接壁インピンジメントオリフィス（９０）の後方及び下流に位置する少なくとも１つの隣接壁半径方向流通路（９４）が設けられており、
翼弦方向に延在する第１のインピンジメントリブ（９６）が、翼弦方向に延在する第２のインピンジメントリブ（９８）からスパン方向で分離されており、前記翼弦方向に延在する第１のインピンジメントリブ（９６）と前記翼弦方向に延在する第２のインピンジメントリブ（９８）とは、前記少なくとも１つの隣接壁インピンジメントオリフィス（９０）を含む隣接壁リブ（９２）と、前記翼（２８）の前縁（１８）との間に延在している
ことを特徴とするタービン翼（１０）。
【請求項２】
前記少なくとも１つの隣接壁リブ（９２）は、前記前縁冷却供給通路（２０）内においてスパン方向で、該前縁冷却供給通路（２０）のＩＤ端部（１００）から前縁冷却供給通路（２０）のＯＤ端部（１０２）まで延在している、請求項１記載のタービン翼（１０）。
【請求項３】
前記少なくとも１つの隣接壁リブ（９２）は、前記正圧側（４８）と、前記前縁冷却供給通路（２０）を形成する前記前縁壁（２２）の第１の前縁区分（５２）との間で延在していて、正圧側隣接壁リブ（６０）を形成する、請求項１記載のタービン翼（１０）。
【請求項４】
前記前縁冷却供給通路（２０）における前記隣接壁リブ（９２）内に位置する前記少なくとも１つの隣接壁インピンジメントオリフィス（９０）は、前記正圧側隣接壁リブ（６０）内に位置する複数の隣接壁インピンジメントオリフィス（９０）を有している、請求項３記載のタービン翼（１０）。
【請求項５】
前記翼弦方向に延在する第１及び第２のインピンジメントリブ（９６，９８）は、前記翼弦方向に延在する複数の第１及び第２のインピンジメントリブ（９８）を有しており、該インピンジメントリブ（９８）は前記正圧側隣接壁リブ（１０４）から翼弦方向に延在しており、前記翼弦方向に延在する第１及び第２のインピンジメントリブ（９６，９８）は、前記複数の隣接壁インピンジメントオリフィス（９０）の入口（１０６）からスパン方向でずらされている、請求項４記載のタービン翼（１０）。
【請求項６】
前記少なくとも１つの隣接壁リブ（９２）は、前記負圧側（５０）と、前記前縁冷却供給通路（２０）を形成する前記前縁壁（２２）の第２の前縁区分（５４）との間で延在していて、負圧側隣接壁リブ（６２）を形成する、請求項１記載のタービン翼（１０）。
【請求項７】
前記前縁冷却供給通路（２０）における前記隣接壁リブ（９２）内に位置する前記少なくとも１つの隣接壁インピンジメントオリフィス（９０）は、前記負圧側隣接壁リブ（６２）内に位置する複数の隣接壁インピンジメントオリフィス（９０）を有している、請求項６記載のタービン翼（１０）。
【請求項８】
前記翼弦方向に延在する第１及び第２のインピンジメントリブ（９６，９８）は、前記負圧側隣接壁リブ（６２）から翼弦方向に延在する、翼弦方向に延在する複数の第１及び第２のインピンジメントリブ（９８）を含み、該翼弦方向に延在する第１及び第２のインピンジメントリブ（９６，９８）は、前記複数の隣接壁インピンジメントオリフィス（９０）の入口（１０６）からスパン方向でずらされている、請求項７記載のタービン翼（１０）。
【請求項９】
前記前縁冷却供給通路（２０）は、スパン方向で延在する第１の前縁壁（５２）と、スパン方向で延在して、前記前縁先端（２４）を形成するように前記第１の前縁壁（５２）に連結される第２の前縁壁（５４）と、から形成され、前記第１の前縁壁（５２）は、前記第２の前縁壁（５４）に対して直交しない、請求項１記載のタービン翼（１０）。
【請求項１０】
前記前縁冷却供給通路（２０）の前記第１及び第２の前縁壁（５２，５４）は、正圧側区分（７２）と、該正圧側区分（７２）に対して直交しない負圧側区分（７４）とから形成される前縁インピンジメント通路（１６）の部分を画定する、請求項９記載のタービン翼（１０）。
【国際調査報告】
2017527727.tif 000008
2017527727.tif 000009