(57)【要約】  塵埃の軽減を改善するためのタービンブレード（３０）は、前縁（３８）と、後縁（４０）と、前記前縁（３８）及び前記後縁（４０）間に第１の方向で延びる正圧側面（３６）並びに前記前縁（３８）及び前記後縁（４０）間に第２の方向で延びる負圧側面（３４）を定める少なくとも１つの側壁（３１）と、を備え、前記ブレード（３０）が、ブレード根元（４２）からブレード先端（４４）まで半径方向に延び、前記ブレード（３０）が、冷却流体の通過のための複数のチャンバ（５０）を含む中空キャビティ（４６）を有し、前記複数のチャンバ（５０）が、前記ブレード根元（４２）と前記ブレード先端（４４）との間で半径方向に延び、前記チャンバ（５０）の少なくとも１つが、前記ブレード先端（４４）の近傍で約９０度転回する先端転回部（６０，６２）を有し、該先端転回部が、再循環領域を抑制する円弧状コーナーを含むことができる。【選択図】      図１
2016511363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塵埃の軽減を改善するためのタービンブレード（３０）であって、
前縁（３８）と、後縁（４０）と、前記前縁（３８）及び前記後縁（４０）間に第１の方向で延びる正圧側面（３６）並びに前記前縁（３８）及び前記後縁（４０）間に第２の方向で延びる負圧側面（３４）を定める少なくとも１つの側壁（３１）と、
を備え、
前記ブレード（３０）が、ブレード根元（４２）からブレード先端（４４）まで半径方向に延び、前記ブレード（３０）が、冷却流体の通過のための複数のチャンバ（５０）を含む中空キャビティ（４６）を有し、前記複数のチャンバ（５０）が、前記ブレード根元（４２）と前記ブレード先端（４４）との間で半径方向に延び、前記チャンバ（５０）の少なくとも１つが、前記ブレード先端（４４）の近傍で約９０度転回する先端転回部（６０，６２）を有し、該先端転回部が、再循環領域を抑制する円弧状コーナーを含む、タービンブレード（３０）。
【請求項２】
前記先端転回部（６０，６２）が、連続した内壁及び連続した外壁を有する、請求項１に記載のタービンブレード（３０）。
【請求項３】
前記連続した内壁が、少なくとも１つの軸線の周りで湾曲している、請求項２に記載のタービンブレード（３０）。
【請求項４】
前記連続した内壁が、少なくとも２つの軸線の周りで湾曲している、請求項２に記載のタービンブレード（３０）。
【請求項５】
前記連続した外壁が、少なくとも１つの軸線の周りで湾曲している、請求項２に記載のタービンブレード（３０）。
【請求項６】
前記連続した外壁が、少なくとも２つの軸線の周りで湾曲している、請求項２に記載のタービンブレード（３０）。
【請求項７】
前記先端転回部（６０，６２）が、冷却流ストリームラインに近似するよう湾曲している、請求項１に記載のタービンブレード（３０）。
【請求項８】
前記先端転回部（６０，６２）が、流れの再循環領域を排除するよう湾曲している、請求項１に記載のタービンブレード（３０）。
【請求項９】
塵埃の軽減を改善するためのタービンブレード（３０）であって、
正圧側面（３６）及び負圧側面（３４）を定め、前縁（３８）と後縁（４０）との間で２つの方向に延び、根元（４２）から先端（４４）まで延びて実質的に中空の内部（４６）を定める側壁（３１）と、
前記中空の内部（４６）内に配置され半径方向に延びる複数のチャンバ（５０）と、
前記チャンバの半径方向端部に配置され、少なくとも２つの軸線の周りで曲線輪郭を形成して、前記先端（４４）付近で再循環領域を低減するようになった複数の先端転回部（６０，６２）と、
を備える、タービンブレード（３０）。
【請求項１０】
隣接する前記チャンバ（５０）の間に配置された隔壁（６４）を更に備える、請求項９に記載のタービンブレード（３０）。
【請求項１１】
前記隔壁（６４）の上側端部が、少なくとも１つの軸線の周りに湾曲している、請求項１０に記載のタービンブレード（３０）。
【請求項１２】
前記軸線のうちの１つが、略接線方向に延びる、請求項９に記載のタービンブレード（３０）。
【請求項１３】
第３の軸線を更に備える、請求項９に記載のタービンブレード（３０）。
【請求項１４】
前記第３の軸線が、実質的に半径方向に延びる、請求項１３に記載のタービンブレード（３０）。
【請求項１５】
前記先端転回部が、第１のチャンバ（５０）と第２のチャンバ（５０）の併合部分を含む、請求項９に記載のタービンブレード（３０）。
【請求項１６】
塵埃の蓄積を軽減するためのタービンブレード（３０）であって、
前記ブレード（３０）の根元端部、第２の先端端部、前縁（３８）、及び後縁（４０）と、
前記根元端部と前記先端端部との間に延び且つ前記前縁（３８）と前記後縁（４０）との間に延びる側壁と、
正圧側面及び負圧側面と、
前記ブレード内に定められ、隔壁（６４）によって隔てられる複数のチャンバ（５０）を有する略中空の内部（４６）と、
前記隔壁（６４）のほぼ反対側に配置され、少なくとも２つの軸線の周りで湾曲するように曲線輪郭が形成されている少なくとも１つの先端転回部（６０，６２）と、
を備える、タービンブレード（３０）。
【請求項１７】
前記先端転回部（６０，６２）が、第３の軸線の周りで湾曲するように曲線輪郭が形成されている、請求項１６に記載のタービンブレード（３０）。
【請求項１８】
前記３つの軸線のうちの１つが、ほぼ半径方向に延びる、請求項１７に記載のタービンブレード（３０）。
【請求項１９】
前記３つの軸線のうちの１つが、ほぼ接線方向に延びる、請求項１７に記載のタービンブレード（３０）。
【請求項２０】
前記３つの軸線のうちの１つが、前記正圧側面と前記負圧側面との間にほぼ延びる、請求項１９に記載のタービンブレード（３０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ガスタービンエンジン翼形部の冷却に関する。より具体的には、限定ではないが、翼形部内の塵埃蓄積を軽減することによるガスタービン翼形部の冷却の改善に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンエンジンにおいては、空気が圧縮機において加圧され、燃焼器において燃料と混合されて高温の燃焼ガスを発生し、該燃焼ガスがタービン段を通って下流側に流れる。典型的なガスタービンエンジンは一般に、前端と後端とを有し、これらの間にエンジンの複数のコア又は推進構成要素が軸方向に位置付けられる。空気入口すなわち吸気口は、エンジンの前端にある。後端に向かって順番に、吸気口の後に、ファン、圧縮機、燃焼室、及びタービンが続く。例えば、低圧及び高圧圧縮機並びに高圧及び低圧タービンなど、追加の構成要素もエンジンに含めることができることは当業者であれば容易に理解されるであろう。しかしながら、これは網羅的な記載ではない。
【０００３】
圧縮機及びタービンは、一般に、軸方向に多段でスタックされた翼形部の列を含む。各段は、円周方向に離間したステータブレードの列と、タービンエンジンの中央シャフト又は軸の周りで回転するロータ組立体とを含む。多段高圧タービンの後に多段低圧タービンが続き、該低圧タービンは通常、飛行時に航空機に動力を供給する典型的なターボファン航空機エンジンにおいて圧縮機から上流側に配置されたファンに第２のシャフトにより接合される。これらのタービン段は、燃焼ガスからエネルギーを抽出する。
【０００４】
ステータは、円周方向端部にて当接されてガスタービンエンジンの軸線の周りに完全なリングを形成する複数のノズルセグメントにより形成される。各ノズルセグメントは、内側バンドと外側バンドとの間に延びる１又はそれ以上のベーンを備えることができる。ステータノズルは、隣接する下流側タービンブレードでの抽出が最大になるように高温の燃焼ガスを配向する。
【０００５】
タービンロータ組立体は通常、円周方向に離間したロータブレードの少なくとも１つの列を含む。各ロータブレードは、前縁及び後縁にて共に連結される正圧側面及び負圧側面を有する翼形部を含む。各翼形部は、ロータブレードプラットフォームから半径方向外向きに延びる。各ロータブレードはまた、シャンクから半径方向内向きに延びるダブテールを含むことができ、該シャンクは、プラットフォームとダブテールとの間に延びる。ダブテールは、ロータ組立体内のロータブレードをロータディスク又はスプールに装着するのに使用される。既知のブレードは、中空であり、翼形部、プラットフォーム、シャンク、及びダブテールによって内部冷却キャビティが定められるようになっている。
【０００６】
作動時には、空気は、圧縮機において加圧され、燃焼器において燃料と混合されて高温の燃焼ガスを発生し、該燃焼ガスが、複数のタービン段を通って下流側に流れる。典型的なガスタービンエンジンは、高温の燃焼ガスからのエネルギー抽出を最大限にするように高圧タービン及び低圧タービンを利用する。高圧タービンにおいて、燃焼ガスがステータノズル組立体と連動し、これにより支持ロータディスクから半径方向外向きに延びる高圧タービンロータブレードの列を通って燃焼ガスを下流側に配向する。高圧タービンは、最初に、燃焼器から高温燃焼ガスを受け取る。高圧タービンは、第１段ノズルと、ディスク及び複数のタービンブレードを有するロータ組立体とを含む。内部シャフトは、タービンを貫通し、エンジンの中心長手方向軸線に沿って軸方向に配置される。ブレードは、ロータ上に円周方向に分散配置されて半径方向に延び、内部シャフトの回転を引き起こす。内部シャフトは、ロータ及び空気圧縮機に接続され、タービンが空気圧縮機に回転入力を与えて、圧縮機ブレードを駆動するようになる。これにより作動中に圧縮機に動力が供給され、その後タービンを駆動する。燃焼ガスがタービン段を通って下流側に流れると、そこからエネルギーが抽出されて、燃焼ガスの圧力が低下する。
【０００７】
近年、中東、インド又は中国のような塵埃、汚れ及び砂の多い地域でのジェットエンジンの運転が増えており、将来の予測として、この傾向が早まらないにしても少なくとも継続することが示唆される。運転の経験的知識から、このような環境からの塵埃及び汚れがエンジンの構成要素に悪影響を及ぼすことが分かっている。詳細には、空気冷却されるタービン翼形部は、塵埃及び汚れにより閉塞し、又は、翼形部の内部表面上へのこのような堆積からの被覆が引き起こされる可能性がある。このことは、冷却孔の閉塞又は遮断につながり、部分的損傷及び場合によってはエンジンシステムの故障につながる可能性がある。
【０００８】
これらの閉塞問題を解決使用とする従来の取り組みには、先端転回部付近の冷却孔の拡大が挙げられる。しかしながら、この方法は、冷却流を増大させ、エンジン性能の悪化をもたらした。別の取り組みとして、塵埃又は汚れがタービンブレードに侵入するのを阻止することが挙げられる。しかしながら、この取り組みは通常、冷却空気経路内の汚れを清浄にするのにエンジンのウィングからの取り外しが必要となる。加えて、捕捉された汚れが蓄積してより大きな塊になる可能性があり、これが放出されて、翼形部内部又は部品の外部の他の冷却流の通過を迅速に目詰まり又は閉塞させる可能性がある。上記のことから分かるように、これら及び他の欠点は、ロータブレード組立体を通過する冷却空気流を改善するために克服すべきである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許公開第２０１４１７８２０７号明細書
【発明の概要】
【００１０】
幾つかの実施形態によれば、塵埃の軽減を改善するためのタービンブレードは、前縁と、後縁と、前縁及び後縁間に第１の方向で延びる正圧側面並びに前縁及び後縁間に第２の方向で延びる負圧側面を定める少なくとも１つの側壁と、を備え、ブレードが、ブレード根元からブレード先端まで半径方向に延び、ブレードが、冷却流体の通過のための複数のチャンバを含む中空キャビティを有し、複数のチャンバが、ブレード根元とブレード先端との間で半径方向に延び、チャンバの少なくとも１つが、ブレード先端の近傍で約９０度転回する先端転回部を有し、該先端転回部が、再循環領域を抑制する円弧状コーナーを含む。
【００１１】
上記で概説した特徴の全ては、単に例証として理解すべきであり、本発明のより多くの特徴及び対象物が、本明細書の開示から得ることができる。従って、この発明の概要の非限定的な解釈は、本明細書、請求項、これらと共に含まれる図面全体をより詳細に読むことなく理解されるはずである。
【００１２】
本発明の上述した及び他の特徴及び利点、並びにこれらを実現する方法は、添付図面と共に以下の実施形態の説明を参照することによって明らかになり、ブレード先端転回部の塵埃軽減構造がより良好に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】例示的なガスタービンエンジンの概略図。
【図２】図１に示すガスタービンエンジンと共に用いることができる例示的なロータブレードの斜視図。
【図３】例示的なブレードの表面が取り除かれた状態の図２に示すロータブレードの下側等角図。
【図４】図２の例示的なロータブレード内に流れチャンバ及び回路を定める例示的なコアの上側等角図。
【図５】例示的なブレードを貫通した流路を形成する１つのコアの側面図。
【図６】例示的なブレードを貫通した流路を形成する代替のコアの等角図。
【図７】例示的なブレードを貫通した流路を形成する別のコアの側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、その１つ又はそれ以上の実施例が図面に示されている提示された実施形態について詳細に説明する。各実施例は、説明の目的で提供され、本開示の実施形態を限定するものではない。実際に、本開示の範囲又は技術的思想から逸脱することなく、種々の修正形態及び変形形態を本実施形態において実施できることは、当業者であれば理解されるであろう。例えば、１つの実施形態の一部として例示され又は説明される特徴は、別の実施形態と共に使用して更に別の実施形態を得ることができる。従って、本発明は、このような修正形態及び変形形態を添付の請求項及びその均等物の範囲内にあるものとして保護することが意図される。
【００１５】
ここで図１〜７を参照すると、翼形部における塵埃を軽減するための方法及び装置の種々の実施形態が示されている。これらの実施形態は、上向き経路から下向き経路及びその逆の湾曲した曲線輪郭の先端転回部を設けて、例えば少なくとも９０度転回したコーナーにおいて再循環領域及び流れ剥離を低減するようにする。
【００１６】
用語「前方」及び「後方」は、エンジン軸線を基準として使用され、一般に、エンジン軸線の方向でタービンエンジンの前面に向かう又はタービンエンジンの後面に向かうことを意味する。用語「軸方向」及び「軸方向に」と併せて使用される用語「前方」は、エンジン入口に向かう方向に移動していること、又はある構成要素が別の構成要素と比較してエンジン入口により近接していることを意味する。「軸方向」又は「軸方向に」と併せて使用される用語「後方」とは、エンジンの後面又は下流側出口端部に向かう方向に移動していること、又はある構成要素が別の構成要素と比較してエンジンノズルにより近接していることを意味する。
【００１７】
本明細書で使用される用語「半径方向」及び「半径方向に」とは、エンジンの長手方向軸線とエンジン外周との間に延びる寸法を意味する。単独で又は用語「半径方向」又は「半径方向に」と併せて使用される用語「近位方向」又は「近位方向に」は、中心長手方向軸線に向かう方向に移動していること、又はある構成要素が別の構成要素と比較して中心長手方向軸線により近接していることを意味する。単独で又は用語「半径方向」又は「半径方向に」と併せて使用される用語「遠位方向」又は「遠位方向に」とは、エンジン外周に向かう方向に移動していること、又はある構成要素が別の構成要素と比較してエンジン外周により近接していることを意味する。本明細書で使用される用語「横方向」又は「横方向に」とは、軸方向及び半径方向の両方に対して垂直な寸法を意味する。
【００１８】
最初に図１を参照すると、ガスタービンエンジン１０の概略側面図が示される。ガスタービンエンジンの機能は、高温高圧の燃焼ガスからエネルギーを抽出し、このエネルギーを仕事を行うための機械エネルギーに変換することである。ガスタービンエンジン１０は、エンジン入口端部１２を有し、ここで空気は、圧縮機１４、燃焼器１６及び多段高圧タービン２０によりほぼ定められるコア又はプロパルサー１３に流入する。全体として、プロパルサー１３は、作動中の推力又は動力を提供する。ガスタービン１０は、航空機、発電、産業、船舶又は同様のものに使用することができる。
【００１９】
作動時には、空気は、エンジン１０の空気入口端部１２を通って流入し、少なくとも１つの圧縮段を通って移動して、ここで空気の圧力が増大して、燃焼器１６に配向される。圧縮空気は、燃料と混合されて燃焼して高温燃焼ガスを提供し、該燃焼ガスは、燃焼器１６から出て高圧タービン２０に向けて流出する。高圧タービン２０において、高温の燃焼ガスからエネルギーが抽出されてタービンブレードの回転を引き起こし、その結果、シャフト２４の回転が生じる。シャフト２４は、エンジンの前面に向けて通過して、タービン設計に応じて、１又はそれ以上の圧縮機段１４、ターボファン１８、又は入口ファンブレードの回転を継続させる。ターボファン１８は、シャフト２８により低圧タービン２１に接続され、タービンエンジン１０に対して推力をもたらす。また、低圧タービン２１を利用して、更にエネルギーを抽出し、別の圧縮機段に動力を供給することができる。
【００２０】
図２は、ガスタービンエンジン１０（図１に示す）と共に用いることができる例示的なロータブレード３０の斜視図である。例示的なロータブレードが教示され図示されているが、冷却チャンバを有するあらゆる翼形部を本発明の実施形態により改善することができる。従って、本発明の教示は、ロータブレードに限定されず、冷却を必要とする広範囲な翼形部形の構成要素に適用できることは、本発明の開示事項の範囲内にある。各ロータブレード３０は、２方向に延びて略中空の翼形部３２を形成する少なくとも１つの側壁３１を含む。図示の実施形態は、公知の方法でブレード３０をロータディスク（図示せず）に装着するのに使用される一体形ダブテール３３を含む。１つの実施形態において、複数のロータブレード３０は、例えば、ガスタービンエンジン１０のタービン２０（図１）において高圧タービンロータブレード段を形成する。
【００２１】
翼形部３２の少なくとも１つの側壁３１は、第１の側壁３４及び第２の側壁３６を含む。第１及び第２の側壁３４，３６は、前縁３８と後縁４０との間に延びる。第１の側壁３４は、凸面状で、翼形部３２の負圧側面を定め、第２の側壁３６は、凹面状で、翼形部３２の正圧側面を定める。側壁３４及び３６は、翼形部３２の前縁３８と、前縁３８から下流側にある軸方向に離間した後縁４０とにおいて共に接続される。この構成は、翼形部の中空の内部キャビティ４６を定める。加えて、側壁３４及び３６は、先端４４と根元４２との間に延びる。翼形部３２は、複数のフィルム冷却孔４１を含み、該冷却孔４１は、翼形部先端４４とブレード根元４２との間で側壁３４及び３６に沿って半径方向に離間して配置され、少なくとも１つの側壁３１の外側表面３１の冷却を促進するため翼形部３２から冷却流体を排出するようにする。翼形部３２はまた、後縁４０に沿って翼形部先端４４とブレード根元４２との間で半径方向に離間して配置されて、翼形部後縁４０の冷却を促進するため翼形部３２から冷却流体を排出するようにする複数の後縁スロット４５を含む。フィルム孔４１及び後縁スロット４５により強化される熱伝達は、少なくとも１つの側壁３１の翼形部外側表面に沿った冷却を促進する。
【００２２】
ここで図３を参照すると、例示的なタービンブレード３０の下側斜視図が、内部チャンバ５０を示すために側壁３１の一部が取り除かれた状態で負圧側面３４から描かれている。第１の側壁３４及び第２の側壁３６はそれぞれ、ダブテール３３に隣接して位置付けられたブレード根元４２から、内部キャビティ４６の半径方向外側境界を定める翼形部先端４４まで半径方向に延びる。キャビティ４６は、側壁３４及び３６並びに前縁３８及び後縁４０間で翼形部３２内に定められる。例示の実施形態において、キャビティ４６は、複数の冷却チャンバ５０に分割され、これらチャンバは、翼形部３２の特定領域を目標とした冷却回路５４を形成する。冷却チャンバ５０は、回路５４を定めるキャビティ間経路をほぼ通過する根元４２（図２）と先端４４との間の半径方向の流体移動を可能にする。例示の実施形態において、５つの冷却回路５４が設けられる。しかしながら、これは限定ではなく、異なるサイズのキャビティを備えた種々の数の回路５４を形成することができる。
【００２３】
冷却チャンバ５０は、一般に、ブレード３０の内部を通って半径方向に延びる。チャンバ５０はまた、一部の実施形態において、ブレード３０の後縁に向かって接線方向に延びることができる。チャンバ５０は、１又はそれ以上の複数の先端転回部（例えば、先端転回部６０，６２）により先端４４及び根元４２付近で接合することができる。
【００２４】
例示の実施形態は、１又はそれ以上のチャンバ５０から定められる少なくとも４つの回路を含む。例えば、ブレード３０は、前縁に近接したインピンジメント回路と、インピンジメント回路に隣接し、一般にブレードの大きな曲率の領域においてブレードの負圧側面に向かう蛇行回路とを含むことができる。追加の回路は、ブレード３０の後縁に向かって接線方向に進むように配置される。先端転回部は、後縁に向かう垂直方向又は半径方向への延伸から、すなわち、例えば、負圧側面と正圧側面間の方向で転回することができる。
【００２５】
チャンバ５０は、ダブテール３３に配置されたアパーチャ５２を通じて高圧圧縮空気を受け取る。圧縮空気は、ダブテール３３を通ってロータブレード３０内に半径方向に移動する。ブレード３０内には、グループ化されて冷却回路５４を定める複数のチャンバ５０がある。各回路５４は、ブレード３０のキャビティ４６を通って少なくとも半径方向上向き及び下向きに延びる２又はそれ以上のチャンバ５０により定められる。回路５４は、冷却空気がブレード３０を通過し、またアパーチャ４１，４５及び後縁４０を通って外向きに移動する流路を提供するよう蛇行している。
【００２６】
本発明の実施形態において示されるように、チャンバは、ブレード先端４４に向かって延びて、１８０度転回する。これらの転回の各々は、通常、９０度のコーナーで曲線輪郭の又は円滑な表面を提供するよう形成される。例えば、ブレード３０の前縁３８に向かって、冷却回路５４は、第１のコーナー又は先端転回部６０と、第２のコーナー又は先端転回部６２とを含み、これらは、上向きに延びるチャンバ５０と下向きに延びる隣接したチャンバ５０を接続する。チャンバ５０は、ブレード３０のキャビティ４６内の隔壁６４により定められる。隔壁６４は、キャビティ４６全体にわたるチャンバ５０の壁を定める。
【００２７】
これらのチャンバ５０及び先端転回部６２を通過する塵埃及び汚れ粒子の流れを改善するために、隔壁６４は、２つの方向で曲線輪郭を形成している。具体的には、チャンバ５０を定める隔壁６４は、ブレード先端４４に曲線輪郭を形成し、また、ブレード先端４４内に円弧状にされて側壁３１に曲線輪郭を形成している。同様に、先端転回部の上側表面は、側壁３１表面内に円弧状にされ、第１及び第２のコーナー６０，６２によって定められる先端転回部が２つの軸線の周りで円弧状にされるようになる。例えば、先端転回部は、正圧側面と負圧側面との間に延びる軸線の周りで湾曲することができ、軸線は、接線方向又は円周方向に延びることができ、また、垂直方向又は半径方向に延びることができる。
【００２８】
ここで図４を参照すると、ブレード３０内でチャンバ５０を形成するのに利用されるコア７０の上側等角図が示される。これらのコア７０は、内部チャンバ５０の形状を描くのに有用である。参照しやすいように、前縁３８の位置は、全体としてブレード３０に対するコア７０の配置を理解する助けとなるように示される。負圧側面３４及び正圧側面３６はまた、全体的に、コア７０及び前縁３８の配置を基準として示される。先端転回コア６０’，６２’が図示され、図３の先端転回部６０，６２に相当する。先端転回コア６０’は、湾曲部７２の周りで略垂直方向から水平方向に湾曲している。この湾曲部７２は、軸線Ａ−Ａの周りに曲がっている。加えて、先端転回部６０は、第２の軸線Ｂ−Ｂの周りに湾曲し、第２の湾曲部又は半径７４を形成する。第２の先端転回部６２’はまた、２つの軸線Ａ−Ａ及びＢ−Ｂの周りに湾曲している。
【００２９】
引き続き図４を参照すると、コア７０の別の部分も同様に、少なくとも２つの軸線の周りで外側表面に沿った曲率を備えて図示されている。ブレード３０のチャンバに対応するコア部分８０’は、第２の湾曲した表面８６’における上向きに延びる部分８２’と湾曲した上側表面８４’とを含む。コア部分８０’は、同様に、２つの軸線の周りで湾曲し、ブレード内の塵埃又は汚れの軽減のため改善された曲線輪郭を提供している。
【００３０】
追加チャンバ９０’が、再循環領域を排除するための複数の湾曲表面を備えて描かれている。チャンバ５０は、先端転回部６０，６２まで半径方向に延びる。これらの先端転回部の各々は、少なくとも２つの軸線の周りに円弧状の表面を含む。
【００３１】
ここで図５を参照すると、先端転回部６０，６２の側面図が図示される。２つの軸線のうちの１つである軸線Ａは、２つの先端転回部６０，６２によって形成される曲率の中心に描かれる。チャンバ５０’間の中心部分は、完成部品の隔壁を形成する。隔壁６４の最上端部もまた、２つの軸線、軸線Ａと水平軸線Ｂの周りで湾曲している。湾曲先端転回部６０，６２は、コーナーにて急峻に接合される不連続な側面ではなく、円滑な曲線輪郭を有する連続流を維持する。結果として、再循環が制限され、チャンバ５０内部への塵埃蓄積が低減される。
【００３２】
ここで図６を参照すると、コア８０’の等角端面図が示される。この図は、チャンバ８０の表面の近似を描いている。本図で示すように、２つの湾曲表面８４’，８６’は、垂直な軸線の周りで湾曲して、２つの円滑な円弧状表面を提供している。また、ブレード３０の内部に向かう表面を表す表面８７’も湾曲している。この場合も同様に、この曲率により、当該技術分野のもののような鋭利なコーナーにおいて接合される垂直表面として知られる再循環領域が排除される。
【００３３】
ここで図７を参照すると、負圧側面３４の側壁に向かう先端転回部９０の外側曲率に対応する外側表面９１’を有する先端転回部９０’の側面図が描かれている。先端転回部９０に対応するコア９０’は、２つの軸線の周りに湾曲している。第１の軸線である軸線Ａは、紙面に向かって延びており、曲率９２を提供する。第２の軸線である軸線Ｂは、曲率９４を提供する。従って、先端転回部９０の円滑な曲線輪郭表面は、同様に、再循環領域が塵埃蓄積可能にするのを妨げる。むしろ、塵埃蓄積がブレード内で軽減される。このことは、タービンブレードの冷却の向上を可能にし、保守整備に洗浄が必要となるまでのウィングのエンジン時間がより長くなる。
【００３４】
数値流体力学（ＣＦＤ）解析を利用して、ブレード３０と共に描かれた種々のチャンバ５０を通る流れパターンを近似計算することができる。これらの流れパターンが決定すると、チャンバ内及び具体的には先端転回部内で必要とされる曲率を決定し、その後、ブレードの製造に利用される成形プロセスとして形成することができる。
【００３５】
上述のロータブレードは、コスト効果があり、信頼性が高い。ロータブレードは、翼形部の前縁、正圧側面、及び負圧側面に対して冷却することを目的とする幾つかの冷却回路を有する翼形部を含む。幾つかの冷却技術を利用して、インピンジメント冷却及び壁近傍冷却のように翼形部の外部側壁を冷却する。冷却回路内の種々のチャンバの配列は、冷却流体の分離及び絶縁を可能にし、種々のチャンバを通過する冷却流体をより低温にする結果として翼形部の冷却を更に促進させる。このような配列は、限定ではないが、セラミックコアのラピッドプロトタイピングを含む、製造技術の進歩により実施可能となる。より具体的には、従来の冷却方式は、冷却回路内の通路及びチャンバを作成するのに使用されるセラミックコアの製造に関連した製造上の制約により制限されている。新規の生産プロセスは、量産金型により課せられるこのような制約を軽減し、コアの新しい形状及びサイズを可能とする。結果として、ロータブレード内の作動温度がより低温になることで、コスト効果があり信頼性の高い方式でロータブレードの有効寿命を延ばすことができる。
【００３６】
本発明の複数の実施形態を本明細書で説明し例示してきたが、当業者であれば、本明細書で記載される機能を実施し及び／又は本明細書で記載される結果及び／又は利点のうちの１又はそれ以上を得るために他の様々な手段及び／又は構造が想定され、このような変形及び／又は修正形態の各々は、本明細書で記載される実施形態の範囲内にあるとみなされる。より一般的には、本明細書で記載される全てのパラメータ、寸法、材料、及び構成は例証を意味しており、実際のパラメータ、寸法、材料、及び構成は、本発明の教示が利用される１又は複数の特定の用途によって決まることになることは当業者には容易に理解されるであろう。当業者であれば、単に通常の実験を利用して本明細書に記載される本発明の特定の実施形態に対する多くの均等物を認識又は確認することができるであろう。従って、上記の実施形態は単に例証として提示されており、本発明の実施形態は、添付の特許請求の範囲及びその均等物の範囲内で、具体的に記載され特許請求されたものとは別の方法で実施できることを理解すべきである。本開示の発明の実施形態は、本明細書に記載される個々の特徴、システム、製品、材料、キット及び／又は方法に向けられている。これに加えて、このような特徴、システム、製品、材料、キット及び／又は方法が互いに矛盾していない場合、２つ以上のこのような特徴、システム、製品、材料、キット及び／又は方法の何れかの組み合わせは、本開示の発明の範囲内に含まれる。
【００３７】
最良の形態を含む実施例を用いて実施形態を開示し、更に、あらゆる当業者があらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること及びあらゆる包含の方法を実施することを含む、本発明の装置及び／又は方法を実施することを可能にする。これらの実施例は、網羅的なものではなく、或いは、開示された厳密なステップ及び／又は形態に本開示を限定することを意図するものではなく、上述の教示に照らして多くの修正形態及び変形形態が実施可能である。本明細書で記載される特徴要素は、どのようにも組み合わせることができる。本明細書で記載される方法のステップは、物理的に実施可能なあらゆる順序で実施することができる。
【００３８】
本明細書で定義され使用される全ての定義は、辞書の定義、引用により組み込まれる文献における定義、及び／又は定義される用語の通常の意味に対して規定していると理解すべきである。本明細書及び特許請求の範囲において使用される不定冠詞「ａ」及び「ａｎ」は、明示的にそうでないことを示していない限り、「少なくとも１つ」を意味するものと理解されたい。本明細書及び特許請求の範囲において使用される表現「及び／又は」は、そのように結合された要素の「何れか又は両方」、すなわちある場合では結合的に存在し、他の場合では選言的に存在する要素を意味するものと理解すべきである。
【００３９】
また、そうでないと明確に示されていない限り、１つよりも多いステップ又は行為を含む請求項に記載される何れの方法においても、本方法のステップ又は行為の順番は、方法のステップ又は行為が記載される順番に必ずしも限定されない点を理解されたい。
【００４０】
請求項並びに上述の明細書において、「備える」、「含む」、「担持する」、「有する」、「包含する」、「伴う」、「保持する」、「〜から構成される」などの全ての移行句は、オープンエンドであり、すなわちこれらを含むが限定されないことを意味するものと理解すべきである。
【符号の説明】
【００４１】
１０  ガスタービンエンジン
１２  エンジン入口端部
１３  プロパルサー
１４  圧縮機
１６  燃焼器
１８  ターボファン
２０  高圧タービン
２１  低圧タービン
２４  シャフト
２８  シャフト
３０  ロータブレード
【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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【国際調査報告】
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