(57)【要約】  タービンのためのブレードであって、このブレードは、ブレード根元と、このブレード根元（１２）から半径方向外方に延びるエアロフォイル（１３）とを備え、このエアロフォイル（１３）は、腹面壁（１６）に沿って、且つ、腹面壁（１６）と背面壁（１８）との間に配置されている第１の内側壁（４７、４５）に沿って、半径方向に延びている腹面空洞（３３、３６）と、背面壁（１８）に沿って、且つ、腹面壁（１６）と背面壁（１８）との間に配置されている第２の内側壁（４７、４３）に沿って、半径方向に延びている背面空洞（３４、３７）とを含む、第１の内部冷却回路を備える。第１の冷却回路は、腹面壁（１６）と背面壁（１８）との間を各々が延びている２つの貫通壁（５９、５７、５５、５３）の間に画定されている１つの内側貫通空洞(３５、３８）を含む。腹面空洞（３３、３６）と背面空洞（３４、３７）と内側貫通空洞（３５、３８）は互いに連続的に流体連結されている。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンのためのブレード（１０）であって、前記ブレードの半径方向内側の端部を画定するブレード根元（１２）と、前記ブレード根元（１２）から半径方向外方に延びており、且つ、腹面壁（１６）と、そのエアロフォイルの前縁（２０）と後縁（２２）とにおいて前記腹面壁（１６）に連結されている背面壁（１８）とを有する、エアロフォイル（１３、１１３、２１３）とを備え、前記エアロフォイル（１３、１１３、２１３）は、前記腹面壁（１６）に沿って、且つ、前記腹面壁（１６）と前記背面壁（１８）との間に配置されている第１の内側壁（４７、４５）に沿って半径方向に延びている、少なくとも１つの腹面空洞（３３、３６）と、前記背面壁（１８）に沿って、且つ、前記腹面壁（１６）と前記背面壁（１８）との間に配置されている第２の内側壁（４７、４３）に沿って半径方向に延びている少なくとも１つの背面空洞（３４、３７）とを含む、第１の内部冷却回路を少なくとも備えるブレード（１０）において、
前記第１の内部冷却回路は、さらに、前記腹面壁（１６）と前記背面壁（１８）との間を各々が延びている２つの貫通壁(５９、５７、５５，５３）の間に画定されている少なくとも１つの内側貫通空洞（３５、３８）を含み、前記内側貫通空洞（３５、３８）は前記腹面壁（１６）と前記背面壁（１８）とに沿って半径方向に延びており、前記腹面空洞（３３、３６）と前記背面空洞（３４、３７）と前記内側貫通空洞（３５、３８）は互いに連続的に流体連結されていることを特徴とするブレード。
【請求項２】
前記腹面空洞（３３、３６）と前記背面空洞（３４、３７）と前記内側貫通空洞（３５、３８）はこの順序で互いに連続的に流体連結されている請求項１に記載のブレード。
【請求項３】
前記第１の内側壁（４５）は前記貫通壁（５５、５７）の第１の貫通壁に連結されており、前記第２の内側壁（４３、４７）は前記貫通壁の第２の貫通壁（５３、５９）に連結されている請求項１又は２に記載のブレード。
【請求項４】
前記第１の内側壁（４５）に連結されているか又は前記第２の内側壁（４３、４７）に連結されている第３の貫通壁（５３、５５，５７、５９、６１）を備え、前記第１の内部冷却回路は、前記腹面壁と前記背面壁と前記第３の貫通壁（５３、５５，５７、５９、６１）とに沿って半径方向に延びる第２の貫通空洞（３８、３５，３９）を含む請求項１〜３のいずれか１項に記載のブレード。
【請求項５】
前記腹面空洞（３６、２３３、２３６）と前記背面空洞（３７、２４１、２３７）は、前記内側貫通空洞（３８、２３５、２３８）のどちらかの側に配置されており、通路（６８）が、前記内側貫通空洞（３８、２３５、２３８）を通過することなしに、前記腹面空洞（３７、２４１、２３７）を前記背面空洞（３７、２４１、２３７）に流体連結する請求項１〜４のいずれか１項に記載のブレード。
【請求項６】
前記内側貫通空洞（３８、２３５、２３８）に対して、前記腹面空洞（３６、２３３、２３６）は前記後縁（２２）側に配置されており、前記背面空洞（３７、２４１、２３７）は前記前縁（２０）側に配置されている請求項５に記載のブレード。
【請求項７】
前記第１の内側壁（４７、４５）と前記第２の内側壁（４７、４３）は各々に２つの貫通壁（６１、５９、５７、５５、５３、５１）によって区切られており、前記貫通壁（６１、５９、５７、５５、５３、５１）の各々は前記腹面壁（１６）と前記背面壁（１８）との間を延びる請求項１〜６のいずれか１項に記載のブレード。
【請求項８】
前記腹面壁（１６）は、前記内側貫通空洞（３５、３８）を前記エアロフォイル（１３）の外側に連結する少なくとも１つのオリフィス（３５ｃ、３８ｃ）を有する請求項１〜７のいずれか１項に記載のブレード。
【請求項９】
前記エアロフォイル（１３）は、前記第１の内部冷却回路（２３３、２４１、２３５）と同一である第２の内部冷却回路（２３６、２３７、２３８）を備え、特に、前記第１の内部冷却回路の前記第１の内側壁（２４５）は、前記第２の内部冷却回路の前記第２の内側壁と併合されている請求項１〜８のいずれ１項に記載のブレード。
【請求項１０】
前記ブレードの半径方向外側端部（１４）にタブを備え、前記第１の内部冷却回路は、前記背面壁（１８）に沿って半径方向に延びており、且つ、前記タブの冷却空洞（４２）に供給するように構成されている、補助背面空洞（４１、１３７、２３４）を備える請求項１〜９のいずれ１項に記載のブレード。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載のブレードを備えるターボ機械（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、例えば航空機ターボ機械内で使用されることが可能であるタービンのためのブレードのようなブレードに関し、さらに特に、こうしたブレードの内部冷却に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機ターボ機械は、通常は、１つ又は複数のタービンをその燃焼室の燃焼ガスが回転駆動する燃焼室を備える。こうしてタービンブレードが受ける高温度から、そのタービンブレード、特に可動ブレードを保護するために、例えば燃焼室の上流から得られる比較的低温の冷却空気のような冷却材を、ブレードの内側で循環させるように中空であるブレードを備えることが知られている。
【０００３】
本出願人の特許文献１（国際公開第２０１５／１６２３８９号）は、均一性が改善されている冷却回路を備えるターボ機械タービンのためのブレードを説明している。特に、このブレードは、エアロフォイルの厚さの中に幾つかの空洞を含む。
【０００４】
しかし、性能要件の増大が、ターボ機械の効率の増大につながり、したがって、ブレードの内側の冷却材の流量を増大させることなしにタービンの中を通過する燃焼ガスの温度の上昇を引き起こす。したがって、上記ブレードは満足できる結果を有するが、高温度に対するより高い耐久性を有するブレードが必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１５／１６２３８９号
【発明の概要】
【０００６】
この目的のために、本開示は、タービンのためのブレードに関し、このタービンは、ブレードの半径方向内側の端部を画定するブレード根元と、このブレード根元から半径方向外方に延びており、且つ、腹面壁と、そのエアロフォイルの前縁と後縁とにおいて腹面壁に連結されている背面壁とを有する、エアロフォイルとを備え、このエアロフォイルは、腹面壁に沿って、且つ、腹面壁と背面壁との間に配置されている第１の内側壁に沿って、半径方向に延びている、少なくとも１つの腹面空洞と、背面壁に沿って、且つ、腹面壁と背面壁との間に配置されている第２の内側壁に沿って、半径方向に延びている、少なくとも１つの背面空洞とを含む第１の内部冷却回路を少なくとも備え、このブレードは、第１の冷却回路が、さらに、前縁と後縁とから離れて、腹面壁と背面壁との間を各々が延びている２つの貫通壁（ｔｈｒｏｕｇｈ  ｃａｖｉｔｙ）の間に画定されている、少なくとも１つの内側貫通空洞(ｉｎｎｅｒ  ｔｈｒｏｕｇｈ  ｃａｖｉｔｙ）を含み、この内側貫通空洞は腹面壁と背面壁とに沿って半径方向に延びており、腹面空洞と背面空洞と内側貫通空洞とが互いに連続的に流体連結されていることを特徴とする。
【０００７】
本開示においては、特に言及しない限り、上流及び下流は、ターボ機械の中を通過する（上流から下流への）通常のガスの流れの方向に関して定義される。上流及び下流は、一般的に前縁から後縁に向かってブレードの外側を循環するガスに関して表現されており、ブレードの内側を循環する冷却材（冷却流体）に関して表現されてはいない。以下では、簡明性のためにかつ一般性を失わずに、術語「冷却材」、又は、より簡明には、空気が、区別なく使用されるだろう。
【０００８】
さらに、タービンの軸線は、タービンのローターの回転軸線を表す。その軸方向が、タービンの軸線の方向に対応し、エアロフォイルがそれに沿って延びる半径方向が、この軸線に対して垂直であり且つこの軸線に交差する方向である。したがって、半径方向は、エアロフォイルの縦方向に相当する。同様に、軸方向平面が、タービンの軸線を含む平面であり、半径方向平面が、この軸線に対して垂直な平面である。横断平面が、半径方向即ち縦方向に対して直交する平面である。周縁が、半径方向平面に属する円として表され、その中心はタービンの軸線に属する。接線方向又は周方向が、周縁に対する正接の方向である。接線方向又は周方向は圧縮機の軸線に対して垂直であるが、その軸線を通過しない。
【０００９】
本開示の意味の範囲内においては、空洞が、半径方向において、その壁の長さの少なくとも半分にわたって、好ましくはその壁の概ね全長にわたって、その壁に隣接している場合に、その空洞は半径方向に壁に沿って延びると見なされる。さらに、半径方向においてエアロフォイルの長さの少なくとも半分にわたって、好ましくはエアロフォイルの概ね全長にわたって、２つの空洞が壁によって隔てられている場合に、１つの空洞が別の空洞とは別個であると見なされる。
【００１０】
上記の内側貫通空洞の存在によって、貫通壁は、相対的に高温である腹面壁及び背面壁のようなブレードの外側部分と、相対的に低温である第１及び第２の内側壁のようなブレードの内側部分との間の、膨張の格差に順応するための変形の自由を有する。したがって、ブレードの内部構造がより可とう性にされ、このことが、ブレード内における応力の出現を制限し、したがって、温度差に対するブレードの耐久性とブレードの寿命とを増大させる。腹面空洞と背面空洞と内側貫通空洞とが互いに連続的に流体連結されていることが、さらに、冷却材の働きを最大化することと、ブレード内側の温度を均一化することとを可能にし、このことがさらにブレード内の応力の減少に貢献する。
【００１１】
第２の内側壁は、第１の内側壁とは別個あるか又は併合（一致）していてもよい。第２の内側壁が第１の内側壁と併合している場合には、腹面空洞と背面空洞は互いに隣接している。この実施態様では、冷却空気の循環方向が、腹面空洞と背面空洞との間で、エアロフォイルの厚さ内で逆向きにされることが可能である。エアロフォイルの厚さは、横断平面内における、腹面空洞と背面空洞との間の翼形中心線に対して垂直な方向を示す。
【００１２】
さらに、第１の内側壁と第２の内側壁は、各々に、上記貫通壁の一方と連結されていてもよい。この場合に、第１及び第２の内側壁は、同じ貫通壁に、又は、異なる貫通壁に連結されることが可能である。
【００１３】
幾つかの実施態様では、腹面空洞と背面空洞と内側貫通空洞とが、この順序で互いに流体連結されている。上記の順序で上記空洞を連結することが、可動ブレードのための空気の働きをさらに最適化することも可能にする。実際に、ブレードアセンブリの回転によって、空気流がエアロフォイルの内側を上昇しているか又は下降しているかに応じて、コリオリ力がブレードの腹面壁又は背面壁に沿って冷却空気を押しつける。上述の順序は、腹面空洞内の腹面壁に対して空気を押しつけ、背面空洞内の背面壁に対して空気を押しつけ、その次に、同様に、内側貫通空洞内の腹面壁に対して空気を押しつけることを可能にする。したがって、腹面壁及び背面壁との冷却空気の相互作用が最大化されると同時に、内側壁との冷却空気の相互作用が限定され、このことが、腹面壁と背面壁との冷却をそれぞれに且つ同時に改善することと、一方では腹面壁及び背面壁と、他方では腹面壁と内側壁との間で、ブレード内の温度勾配を制限することとを可能にする。これに加えて、より詳細に後述されるように、腹面壁の機械的特性と、背面壁の機械的特性と、内側壁の機械的特性とが、温度に依存してもよい。特に、これらの機械的特性は、閾値温度までは概ね一定不変であり、この閾値温度よりも高い温度では漸進的に劣化する可能性がある。したがって、閾値温度より低い温度に内側壁を冷却することは無益である。
【００１４】
幾つかの実施態様では、腹面空洞及び／又は背面空洞は、半径方向に縮小する横断面を有する。好ましくは、腹面空洞は、エアロフォイルの半径方向内側端部からエアロフォイルの半径方向外側端部に向かって縮小する横断面を有してもよい。代替案として、又は、これに加えて、背面空洞は、エアロフォイルの半径方向外側端部からエアロフォイルの半径方向内側端部に向かって縮小する横断面を有してもよい。腹面空洞及び／又は背面空洞が半径方向に収束していることが、これらの空洞内での流れを改善し、及び、再循環渦を（防止することはなくとも）制限することを可能にする。これに加えて、腹面空洞と背面空洞とが同じ内側壁のどちらかの側において隣接している時に、半径方向に関してこれらの腹面空洞と背面空洞とを隔てる内側壁を傾けることが、これらの空洞が互いに流体連通しているか否かに係わらず、構造的に単純な形で上記構成を実現することを可能にする。さらに、この構成は、特に、腹面空洞内の腹面壁に対して、及び、背面空洞内の背面壁に対して、空気が押しつけられる時に、空気と内側壁との間の制限された相互作用によって容易化される。
【００１５】
幾つかの実施態様では、第１の内側壁は上記貫通壁のうちの第１の貫通壁に連結されており、且つ、第２の内側壁は上記貫通壁のうちの第２の貫通壁に連結されている。第１の貫通壁は第２の貫通壁とは別個である。このことは、第１の内側壁と第２の内側壁とが別個であるということを意味する。したがって、腹面空洞と背面空洞は、内側貫通空洞のどちらかの側に配置されている。
【００１６】
幾つかの実施態様では、ブレードは、第１の内側壁に連結されているか又は第２の内側壁に連結されている第３の貫通壁を備え、内部冷却回路は、腹面壁と背面壁と第３の貫通壁とに沿って半径方向に延びる第２の貫通空洞を含む。この第２の貫通空洞は内部にあってもよく、即ち、前縁から又は後縁から離れる形に延びてもよく、又は、第３の貫通壁と、前縁において又は後縁において接合する腹面壁及び背面壁との間に画定されていてもよい。第２の貫通空洞の存在が、ブレードの内部構造がより高い可とう性を有することを可能にする。
【００１７】
幾つかの実施態様では、第３の貫通壁が第１の内側壁に対して（それぞれに第２の内側壁に対して）連結されているので、腹面空洞（それぞれに背面空洞）は第１の貫通空洞と第２の貫通空洞とに隣接している。したがって、第１及び第２の貫通空洞は、腹面空洞（それぞれに背面空洞）のどちらかの側に備えられていてもよい。これらの実施態様では、第１及び第２の貫通空洞は、第１の貫通空洞と第２の貫通空洞と第１の内側壁（それぞれに第２の内側壁）と背面壁（それぞれに背面壁）とに沿って半径方向に延びる単一の腹面空洞（それぞれに背面空洞）によって隔てられている。
【００１８】
幾つかの実施態様では、腹面空洞と背面空洞とが内側貫通空洞のどちらかの側に配置されており、通路が、内側貫通空洞を通過することなしに、腹面空洞を背面空洞に連結する。一方、背面空洞は、内側貫通空洞に流体連結されることが可能である。これらの実施態様では、腹面空洞と背面空洞と内側貫通空洞とが、それ自体の上にトロンボーンワインディング（ｔｒｏｍｂｏｎｅ  ｗｉｎｄｉｎｇ）の形で配置されている。上記通路は、好ましくは、エアロフォイルの半径方向外側端部に配置されている。
【００１９】
幾つかの実施態様では、内側貫通空洞に対して、腹面空洞は後縁側に配置されており、及び、背面空洞は前縁側に配置されている。したがって、冷却空気は、腹面空洞と背面空洞との間で、後縁から前縁に向かって、即ち、タービンを駆動する空気に対する対向流の形で循環する。相対的に新鮮な冷却空気が、前縁側でエアロフォイルから放出されることが恐らく可能であり、この前縁側では、冷却空気はエアロフォイルに沿って下流に流れ、後述する流体膜による冷却の保護冷却層を形成する。
【００２０】
幾つかの実施態様では、第１の内側壁と第２の内側壁の各々が２つの貫通壁によって区切られており、及び、これらの貫通壁の各々は腹面壁と背面壁との間を延びる。２つの貫通壁によって区切られている各々の内側壁は、概ねＨ形の内部構造を画定することが可能である。したがって、これらの実施態様では、ブレードは、概ね二重Ｈ形の内部構造を備え、サイドバーが貫通壁である。これと同様に、必要に応じた数の内側壁と貫通壁とを有する、概ね三重Ｈ形、概ね四重Ｈ形、又は、さらに多重のＨ形の内部構造を想定することが可能である。２つの連続した貫通壁が、第１又は第２の内側壁によって互いに連結されていない場合に、上記の内側貫通空洞によって隔てられることが可能である。
【００２１】
幾つかの実施態様では、腹面壁は、内側貫通空洞をエアロフォイルの外側に連結する少なくとも１つのオリフィス、好ましくは複数のオリフィスを有する。このオリフィスは、恐らくは他の類似のオリフィス又は異なるオリフィスとの組合せの形で、内側貫通空洞のための空気出口としての役割を果たしてもよい。このオリフィスは、腹面壁に沿って、内側貫通空洞内を循環させられ終わった空気を放出することを可能にする。したがって、このオリフィスは、「フィルム冷却」としてより広く知られている流体膜による保護冷却層を形成し、この保護冷却層は、腹面壁の温度を低下させるだけでなく、空洞内の冷却空気の加熱も減少させることにも寄与し、このことが、腹面空洞が内側貫通空洞に対して相対的に後縁側に位置している時には、特に有利であることが判明している。採用随意に、オリフィスが後縁に向かって方向付けられることが可能であり、このことは、空気流の均一性を向上させ且つ保護層を強化する。
【００２２】
幾つかの実施態様では、ブレードは、内部冷却回路と同一（ｉｄｅｎｔｉｃａｌ）である第２の内部冷却回路を備え、特に、第１の内部冷却回路の第１の内側壁が第２の内部冷却回路の第２の内側壁と併合されている。
【００２３】
「同一である（ｉｄｅｎｔｉｃａｌ）」によって、第２の内部冷却回路は、腹面壁に沿って、且つ、腹面壁と背面壁との間に配置されている第１の内側壁に沿って、半径方向に延びる少なくとも１つの腹面空洞と、腹面壁と背面壁との間に配置されている第１の内側壁とを備えてもよく、少なくとも１つの背面空洞が、背面壁に沿って、且つ、腹面壁と背面壁との間に配置されている第２の内側壁に沿って、半径方向に延びており、第２の冷却回路は、さらに、前縁から且つ後縁から離れて、腹面壁と背面壁との間を各々が延びる２つの貫通壁の間に画定されている、少なくとも１つの内側貫通空洞を含んでよく、内側貫通空洞は腹面壁と背面壁とに沿って半径方向に延び、腹面空洞と背面空洞と内側貫通空洞とが互いに連続的に流体連結されているということが理解される。採用随意に、第２の内部冷却回路は、第１の内部冷却回路に関するその他の詳細な特徴要素の全部又は一部を有してもよい。
【００２４】
さらに、この構成は反復する形で実現されることが可能である。したがって、幾つかの実施態様は、第２の内部冷却回路と同一である第３の内部冷却回路を備え、特に、第２の内部冷却回路の第１の内側壁が第３の内部冷却回路の第２の内側壁と併合される。このようにして、幾つかの他の内部冷却回路が、同一の仕組みにしたがって実現されてもよい。
【００２５】
幾つかの実施態様では、ブレードはその半径方向外側端部にタブを備え、第１の内部冷却回路は、背面壁に沿って半径方向に延びており、且つ、概ねタブの下に位置しているそのタブの冷却空洞に供給するように構成されている、補助背面空洞を備える。タブは、ブレードの先端部内に、即ち、ブレードの半径方向外側端部に位置した空洞であり、上記端部に向かって開いており、且つ、底部壁及びフランジによって区切られており、上記フランジは前縁と後縁との間を延びる。そのタブの冷却空洞は、エアロフォイル先端部における冷却を改善することを意図されており、このエアロフォイル先端部は従来においては動作中のブレードのホットスポット（ｈｏｔ  ｓｐｏｔ）であり、冷却が困難であり、且つ、限られた寿命を有する。
【００２６】
幾つかの実施態様では、エアロフォイルは、腹面壁と背面壁とに沿って半径方向に延びており、且つ、前縁に隣接している上流空洞を備える前縁冷却回路と、上流空洞の冷却空気の供給のために上流空洞に流体連結されている第１の供給空洞とを備える。上流空洞の供給が第１の供給空洞を経由して間接的であることによって、わずかしか働いていない依然として相対的に新鮮である空気が、上流空洞の半径方向外側端部にまで供給されることが可能であり、このことがエアロフォイル先端部における前縁での冷却を改善する。上流空洞と第１の供給空洞との間の流体連通が衝撃装置（ｉｍｐａｃｔ  ｄｅｖｉｃｅ）によって生じさせられることが可能である。このような衝撃装置は複数の流路を備えてもよい。これらの流路は、空洞のサイズに対して相対的に小さい断面を有し、及び／又は、概ね半径方向に位置していてもよい。これらの流路は、本明細書では上流空洞の壁である対向壁に衝突する噴射を形成するように、且つ、したがって熱交換を局所的に改善するように、その流路の中を通過する空気を加速するように構成されることが可能である。
【００２７】
幾つかの実施態様では、エアロフォイルは、腹面壁と背面壁とに沿って半径方向に延びており且つ後縁に隣接している下流空洞を備える後縁冷却回路と、下流空洞の冷却空気の供給のために下流空洞に流体連結されている第２の供給空洞とを備える。下流空洞の供給が第２の供給空洞を経由して間接的であることによって、わずかしか働いていない依然として相対的に新鮮である空気が、下流空洞の半径方向外側端部にまで供給されることが可能であり、このことがエアロフォイル先端部における前縁での冷却を改善する。下流空洞と第２の供給空洞との間の流体連結が、第２の供給空洞の下流空洞を隔てる壁の半径方向のほぼ全長に沿って設けられている複数の穴によって実現されることが可能である。この複数の穴は「キャリブレーション（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）」と呼称されることがある。
【００２８】
本開示は、さらに、タービンのためのブレードにも関し、このタービンは、ブレードの半径方向内側の端部を画定するブレード根元と、このブレード根元から半径方向外方に延びており、且つ、腹面壁と、そのエアロフォイルの前縁と後縁とにおいて腹面壁に連結されている背面壁とを有する、エアロフォイルとを備え、このエアロフォイルは、少なくとも第１の貫通壁と第２の貫通壁と第３の貫通壁と第４の貫通壁とを含む第１の内部冷却回路を少なくとも備え、上記貫通穴の各々は、前縁と後縁とから離れて、腹面壁と背面壁との間を延び、少なくとも１つの内側壁が、第１の貫通壁と第２の貫通壁との間で腹面壁と背面壁とに沿って半径方向に延びる第１の内側貫通空洞を画定するように、腹面壁と背面壁との間に配置されており、且つ、第２の貫通壁と第３の貫通壁とに連結されており、腹面空洞が腹面壁と内側壁と第２及び第３の貫通壁とに沿って半径方向に延び、背面空洞が背面壁と内側壁と第２及び第３の貫通壁とに沿って半径方向に延び、第２の内側貫通空洞が、第３の貫通壁と第４の貫通壁との間で腹面壁と背面壁とに沿って半径方向に延びる。こうしたブレードは、上述した特徴要素の全部又は一部を有してもよい。
【００２９】
本開示は、さらに、上述したブレードを備えるターボ機械にも関する。術語「ターボ機械」は、駆動力を発生させるガスタービン装置のすべてを意味し、こうしたガスタービン装置の中では、高温ガスの高速噴射に対する反動による推進のために必要とされるスラストを提供するターボジェットエンジンと、駆動力が駆動シャフトの回転によって提供されるタービンエンジンとが特に良く知られている。例えば、タービンエンジンは、ヘリコプター、船舶、列車のためのエンジンとして、又は、産業用エンジンとして使用される。ターボプロップ（プロペラを駆動するタービンエンジン）も、航空機エンジンとして使用されるタービンエンジンである。
【００３０】
非限定的な具体例として示されている本発明の実施形態の以下の詳細な説明を理解することによって、本発明とその利点とがより適切に認識されるだろう。この説明は添付図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】第１の実施形態によるタービンのためのブレードを斜視図の形で示す。
【図２】図１の平面ＩＩ−ＩＩに沿った断面図の形で第１の実施形態によるブレードを示す。
【図３】図１の平面ＩＩＩ−ＩＩＩによる断面図の形で第１の実施形態によるブレードを示す。
【図４】図１の平面ＩＶ−ＩＶによる断面図の形で第１の実施形態によるブレードを示す。
【図５】図１の平面Ｖ−Ｖによる断面図の形で第１の実施形態によるブレードを示す。
【図６】図１の平面ＶＩ−ＶＩによる断面図の形で第１の実施形態によるブレードを示す。
【図７】第１の実施形態によるブレードの内側の冷却材の流れを合成する図である。
【図８】図１の平面ＩＩＩ−ＩＩＩによる断面図の形で、使用中の、第１の実施形態によるブレードの変形を概略的に示す。
【図９】図１の平面ＩＸ−ＩＸによる断面図の形で第１の実施形態によるブレードを示す。
【図１０】第２の実施形態によるブレードの内側の冷却材の流れを合成する図である。
【図１１】第３の実施形態によるブレードの内側の冷却材の流れを合成する図である。
【図１２】第４の実施形態によるブレードの内側の冷却材の流れを合成する図である。
【図１３】実施形態の１つによるブレードを含むターボ機械の部分略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１は、第１の実施形態によるガスタービンのための中空ローターブレード１０の一例を斜視図の形で示す。冷却空気（図示されていない）が、ブレードの内側で、エアロフォイル１３の縦方向Ｒ−Ｒ’（図では垂直方向であり、ローターの回転軸線Ｘ−Ｘ’に対して半径方向）に沿って、ブレードの先端部１４（図１では頂部において）に向かって、ブレードの根元１２の底部からエアロフォイル１３の中に流れ、その次に、この冷却空気は、主ガス流に合流するために出口を通って外に出る。根元１２は、ブレード１０の半径方向内側端部を形成し、先端部１４は、ブレード１０の半径方向外側端部を形成する。
【００３３】
特に、この冷却空気は、エアロフォイル１３の内側に位置している内部冷却回路内を循環し、この内部冷却回路の幾つかの分枝は、タブ内に備えられている貫通穴１５においてブレードの先端部１４に到達する。
【００３４】
エアロフォイルの本体は、腹面壁１６と背面壁１８とを画定するように輪郭形成されている。腹面壁１６は概ね凹形の形状を有し、上流に方向付けられているその外側面を通って、高温ガス流に、即ち、そのガスの圧力側上に面するように見える第１のものである。背面壁１８は凸形であり、下流に方向付けられているその外側面に沿って、高温ガス流に、即ち、ガスの吸引側上に、それに続いて面するように見える。
【００３５】
腹面壁１６と背面壁１８は、前縁２０の位置と後縁２２の位置とにおいて接合し、腹面壁１６と背面壁１８はブレードの先端部１４とブレードの根元１２の頂部との間を半径方向に延びる。
【００３６】
上述したように、エアロフォイル１３は、図２から図９を参照して詳細に説明する第１の内部冷却回路を備える。特に、図２から図６は、エアロフォイル１３の半径方向内側端部からその半径方向外側端部への連続的な断面を示す。
【００３７】
図３は、横断平面に沿った断面の形でエアロフォイル１３を示す。平面ＩＩＩ−ＩＩＩが、好ましくは、縦方向において、エアロフォイル１３の寸法の１０％から９０％の間に位置しており、好ましくは２０％から８０％の間に位置しており、より好ましくは２５％から７５％の間の位置している。
【００３８】
図３に示されているように、ブレードは、半径方向に延びる壁によって互いに隔てられている空洞３１−４１を備える。より具体的に述べると、ブレード１０は、前縁２０と後縁２２とから離れて、腹面壁１６と背面壁１８との間を各々が延びる貫通壁を備える。この実施形態では、ブレードは、７つの貫通壁５１、５３、５５、５７、５９、６１、６３を備える。図示されているように、これらの貫通壁の断面は概ね直線状であってもよい。
【００３９】
さらに、ブレード１０は、腹面壁１６と背面壁１８とから離れて、腹面壁１６と背面壁１８との間に各々が配置されている内側壁、即ち、この場合には３つの内側壁４３、４５、４７を備える。図示されているように、これらの内側壁は横断面において概ね直線状であってもよい。
【００４０】
内側壁は、概ねＨ形の構造を形成するように貫通壁を対の形に連結する。さらに具体的に述べると、この実施形態では、内側壁４３は貫通壁５１と貫通壁５３とを連結し、内側壁４５は貫通壁５５と貫通壁５７とを連結し、内側壁４７は貫通壁５９と貫通壁６１とを連結し、これによって３つの概ねＨ形の構造が形成され、上記３つの構造は、腹面壁１６と背面壁１８とによってだけ互いに連結されている。
【００４１】
図３に示されているように、上記の概ねＨ形の構造は、内側貫通空洞によって対の形に隔てられている。したがって、この実施形態では、ブレード１０は２つの内側貫通空洞３５、３８を備える。内側貫通空洞３５（それぞれに内側貫通空洞３８）は、別個のＨ構造に属している２つの貫通壁５７、５９（それぞれに２つの貫通壁５３、５５）の間に画定されており、腹面壁１６と背面壁１８とに沿って半径方向に延びる。
【００４２】
したがって、腹面壁１６と、背面壁１８と、内側壁４３、４５、４７と、貫通壁５１、５３、５５、５７、５９、６１、６３は、その特徴と役割とが詳細に後述される複数の空洞を画定する。
【００４３】
上流空洞３１は腹面壁１６と背面壁１８とに沿って半径方向に延び、貫通穴５１によって区切られている。上流空洞３１は前縁２０に隣接している。
【００４４】
第１の供給空洞３２は、腹面壁１６と貫通壁５１と内側壁４３と貫通壁５３との間に画定されている。第１の供給空洞３２が腹面壁１６と内側壁とに沿って半径方向に延びる限りにおいて、第１の供給空洞３２は腹面空洞とも呼ばれることがある。第１の供給空洞３２は、例えば上記の衝突装置による、冷却空気の供給のために、上流空洞３１に流体連結されている。第１の供給空洞３２は、それ自体としては、例えば流路のような、ブレード根元１２内に配置されている空気入口部分を経由して、冷却空気を供給されてもよい。
【００４５】
上流空洞３１と第１の供給空洞３２とが、エアロフォイル１３の前縁２０におけるエアロフォイルの冷却を確実なものにする前縁冷却回路を形成する。
【００４６】
同様に、下流空洞４０は腹面壁１６と背面壁１８とに沿って半径方向に延び、貫通壁６３によって区切られている。下流空洞４０は後縁２２に隣接している。
【００４７】
第２の供給空洞３９が、腹面壁１６と貫通壁６１と背面壁１８と貫通壁６３との間に画定されている。第２の供給空洞３９は、例えば上記のキャリブレーションによる、その第２の供給空洞３９の冷却空気の供給のために、下流空洞４０に流体連結されている。第２の供給空洞３９は、それ自体としては、例えば流路のような、ブレード根元１２内に配置されている空気入口部分を経由して冷却空気を供給されてもよい。
【００４８】
下流空洞４０と第２の供給空洞３９は、エアロフォイル１３の後縁２２におけるエアロフォイル１３の冷却を確実なものにする後縁冷却回路を形成する。
【００４９】
エアロフォイル１３は、さらに、この場合には２つの腹面空洞３３、３６から選択されることが可能である少なくとも１つの腹面空洞を含む第１の内部冷却回路を備える。腹面空洞３３（それぞれに腹面空洞３６）は、腹面壁１６と、腹面壁１６と背面壁１８との間に配置されている内側壁４７（それぞれに内側壁４５）とに沿って半径方向に延びる。腹面空洞３３（それぞれに腹面空洞３６）を画定する上記内側壁４７（それぞれに内側壁４５）は、第１の内側壁と呼称されることが可能である。さらに、腹面空洞３３（それぞれに腹面空洞３６）は、貫通壁５９、６１（それぞれに貫通壁５５、５７）によって区切られており、第１の内側壁４７（それぞれに第１の内側壁４５）は、上記貫通壁５９、６１に対して（それぞれに上記貫通壁５５、５７に対して）連結されている。
【００５０】
第１の内部冷却回路は、さらに、少なくとも１つの背面空洞を備え、この場合に、この背面空洞は３つの背面空洞３７、４１、３４から選択されることが可能である。背面空洞３７（それぞれに背面空洞４１、それぞれに背面空洞３４）は、背面壁１８と、腹面壁１６と背面壁１８との間に配置されている内側壁４３（それぞれに内側壁４５、それぞれに内側壁４７）とに沿って、半径方向に延びる。背面空洞３７（それぞれに背面空洞４１、それぞれに背面空洞３４を画定する上記内側壁４３（それぞれに内側壁４５、それぞれに内側壁４７）は、第２の内側壁と呼称されることが可能である。第２の内側壁は、上記の第１の内側壁とは別個であっても、この第１の内側壁と併合されていてもよい。第１の内側壁と第２の内側壁とが併合されている場合には、その対応する腹面空洞と背面空洞とが上記第１及び第２の内側壁のどちらかの側に配置されていてもよい。例えば、それは、腹面空洞３３と背面空洞３４と内側壁４７であってもよい。これとは逆に、第１及び第２の内側壁が別個である場合には、対応する腹面空洞と背面空洞は、同じ内側壁のどちらかの側に位置していない。この例が、第１の内側壁４５によって画定されている腹面空洞３６と、第２の内側壁４３によって画定されている背面空洞３７とによって示されることが可能である。
【００５１】
さらに、腹面空洞３７（それぞれに背面空洞４１、それぞれに背面空洞３４）は、貫通壁５１、５３（それぞれに貫通壁５５、５７、それぞれに貫通壁５９、６１）によって区切られており、第２の内側壁４３（それぞれに第２の内側壁４５、それぞれに第２の内側壁４７）は、上記貫通壁５１、５３に対して（それぞれに上記貫通壁５５、５７に対して、それぞれに上記貫通壁５９、６１に対して）連結されている。
【００５２】
これに加えて、第１の冷却回路は、さらに、この場合には３つの内側貫通空洞３８、３５、３９から選択されることが可能な少なくとも１つの内側貫通空洞を含む。内側貫通空洞３８（それぞれに３５、それぞれに３９）は、２つの貫通壁５１、５３（それぞれに５５、５７、それぞれに５９、６１）の間に画定されており、腹面壁１６と背面壁１８とに沿って半径方向に延びる。
【００５３】
したがって、この第１の実施形態では、腹面壁１６と、腹面壁１６と背面壁１８との間に配置されている第１の内側壁４７とに沿って半径方向に延びる少なくとも１つの腹面空洞３３を含む、第１の内部冷却回路が識別されることが可能であり、少なくとも１つの背面空洞３４が、背面壁１８と、腹面壁１６と背面壁１８との間に配置されている第２の内側壁４７とに沿って半径方向に延び、第１の内側壁と併合されているこの場合には、第１の冷却回路は、さらに、前縁２０と後縁２２とから離れて、腹面壁１６と背面壁１８との間を各々が延びる２つの貫通壁５７、５９の間に画定されている、少なくとも１つの内側貫通空洞３５を含み、内側貫通空洞３５は、腹面壁１６と背面壁１８とに沿って半径方向に延びる。第１の内側壁４７（したがって第２の内側壁）は、上記貫通壁の１つ、即ち、貫通壁５９に連結されている。
【００５４】
この実施形態では、エアロフォイル１３は別の第１の内部冷却回路を備え、この別の第１の内部冷却回路は、腹面壁１６と、腹面壁１６と背面壁１８との間に配置されている第１の内側壁４５とに沿って半径方向に延びる、少なくとも１つの腹面空洞３６と、背面壁１８に沿って、且つ、腹面壁１６と背面壁１８との間に配置されている第２の内側壁４３に沿って半径方向に延びる、少なくとも１つの背面空洞３７とを含み、第１の冷却回路は、さらに、前縁２０と後縁２２とから離れて、腹面壁１６と背面壁１８との間を各々が延びる２つの貫通壁５３、５５の間に画定されている、少なくとも１つの内側貫通空洞３８を含み、この内側貫通空洞３８は、腹面壁１６と背面壁１８とに沿って半径方向に延びる。第１の内側壁４５と第２の内側壁４３の各々は、上記貫通壁の１つに連結されており、即ち、貫通壁５３、５５にそれぞれに連結されている。
【００５５】
図２は、図３の部分よりも半径方向により内側に位置するエアロフォイル１３の部分を示す（図１を参照されたい）。図２に示されているように、エアロフォイルの半径方向内側部分において、通路５３ａが、背面空洞３７を内側貫通空洞３８に流体連結するために、貫通壁５３内に配置されている。さらに、通路５９ａは、背面空洞３４を内側貫通空洞３５に流体連結するために、貫通壁５９内に配置されている。したがって、背面空洞３４（それぞれに背面空洞３７）と内側貫通空洞３５（それぞれに内側貫通空洞３８）とが、空洞３４から空洞３５への（それぞれに空洞３７から空洞３８への）流体の通過を表す矢印によって示されているように、連続的に流体連結されている。
【００５６】
より概括的に述べると、通路５９ａ（それぞれに通路５３ａ）は、背面空洞３４（それぞれに、背面空洞３７）と内側貫通空洞３５（それぞれに内側貫通空洞３８）とを流体連結するために、ブレード１３の半径方向内側部分内に配置されている。
【００５７】
図４は、図３の部分よりも半径方向により外方に位置するエアロフォイル１３の部分を示す（図１を参照されたい）。図４に示されているように、エアロフォイルの半径方向に外側の部分では、通路４７ｂが、腹面空洞３３を背面空洞３４に流体連結するために、内側壁４７内に配置されている。したがって、腹面空洞３３と背面空洞３４とが、上記空洞の間の流体の通過を表す矢印によって示されているように、互いに流体連結されている。さらに概括的に述べると、通路４７ｂは、腹面空洞３３と背面空洞３４とを流体連結するように、エアロフォイル１３の半径方向外側部分内に配置されている。
【００５８】
このことから、腹面空洞３３と背面空洞３４と内側貫通空洞３５とが、この順序で、互いに連続的に流体連結されている。
【００５９】
図５は、図４の部分よりも半径方向により外方に位置するエアロフォイル１３の部分を示す（図１を参照されたい）。図５に見てとれるように、底部壁６４は、腹面空洞３３の半径方向外側端部と、背面空洞３４の半径方向外側端部と、内側貫通空洞３５の半径方向外側端部と、第２の供給空洞３９の半径方向外側端部と、下流空洞４０の半径方向外側端部とを閉じる。さらに、底部壁６６は、内側貫通空洞３８の半径方向外側端部を閉じる。他方では、上流空洞３１と、第１の供給空洞３２と、腹面空洞３６と、背面空洞３７と、背面空洞４１とが、半径方向に底部壁６４、６６を超えて延びる。
【００６０】
図６は、図５の部分よりも半径方向により外方に位置するエアロフォイル１３の部分を示す（図１を参照されたい）。図６に見てとれるように、通路６８は、底部壁６６によって、内側貫通空洞３８を通過することなしに、腹面空洞３６を背面空洞３７に流体連結する。したがって、腹面空洞３６と背面空洞３７は、これらの空洞の間の流体の通過を表す矢印によって示されているように、互いに連続的に流体連結している。この場合には、通路６８は内側貫通空洞３８の上に張り出す。さらに概括的に述べると、通路６８は、腹面空洞３６と背面空洞３７とを流体連結するために、エアロフォイル１３の半径方向外側部分内に配置されている。
【００６１】
上述したように、腹面空洞３６と背面空洞３７と内側貫通空洞３８は、この順序で互いに連続的に流体連結されている。
【００６２】
他方では、背面空洞４１は、半径方向にタブの下に位置している、そのタブの冷却空洞４２の供給のための補助背面空洞としての役割を果たしてもよい。好ましくは前縁２０と後縁２２との間の中間位置に、前縁と後縁とから離れて、背面側に補助背面空洞４１を配置することが、補助背面空洞４１内を冷却空気が流れている時にその冷却空気の加熱を制限することと、先端部１４の効果的な冷却のために可能な限り低温の流体をタブの冷却空洞４２に配送することとを可能にする。底部壁６４の故に、冷却空洞４２は、補助背面空洞４１によってだけ供給され、腹面空洞３３、背面空洞３４、内側貫通空洞３５、第２の供給空洞３９及び下流空洞４０から流体的に分離されている。
【００６３】
図７は、図３の部分から、上述した実施形態における冷却空気の循環を図式化する。互いに連続的に流体連結している空洞が、同一の点の密度によって表現されている。矢印が想定可能な流体の循環方向を示し、この方向は、次のように決定される。
【００６４】
この実施形態では、空気入口部分が、冷却空気空洞の供給のためにブレード根元１２内に備えられていてもよい。例えば、空気入口部分は、第１の供給空洞３２と腹面空洞３３と腹面空洞３６と第２の供給空洞３９と補助背面空洞４１の少なくとも１つ又は各々のために備えられてもよい。
【００６５】
これらの条件下で得られる冷却材の循環の方向が、図８に示されている。図８から理解できるように、冷却材は、供給空洞３２、３９内と、腹面空洞３３、３６内と、内側貫通空洞３５、３８内と、下流空洞４０内とを、根元１２から先端部１４に向かって循環し、背面空洞３４、３７内を先端部１４から根元１２に向かって循環する。
【００６６】
ブレード１０が上に取り付けられているローターが、図８に示されている方向Ｓに回転する時に、冷却空気はさらにコリオリ力を受ける。供給空洞３２、３９内と、腹面空洞３３、３６内と、内側貫通空洞３５、３８内と、下流空洞４０内とにおける、上述した循環方向の故に、空気は上記空洞の腹面側に対して押しつけられ、このことが図８に実線で示されている。これとは対照的に、背面空洞３４、３７内では、空気は上記空洞の背面側に対して押しつけられる。
【００６７】
この冷却と、貫通壁及び内側壁の配置とによって、動作中にエアロフォイル１３内に蓄積される熱機械的応力は著しく減少させられる。実際に、図８は、さらに、エアロフォイル１３の構造が被る変形を概略的に示す。図８から見てとれるように、腹面壁１６と背面壁１８は、動作時にこれらがより高い温度になるので、内側壁４３、４５、４７に比べてより大きく変形する。空洞３５、３８（及び、ある程度は本開示の意味の範囲内の内側貫通空洞の定義に一致する第２の貫通空洞３９）のような内側貫通空洞の存在が、この膨張差を吸収することと、貫通壁によってとられる湾曲から差し引かれることが可能なので、エアロフォイル１３内の応力を最小化することとを可能にする。
【００６８】
さらに、内側壁４３、４５、４７の存在と比較的小さい変形とが、横断方向に延びる底部壁６４、６６を適正に支持することを可能にする。実際に、内側壁４３、４５、４７は、腹面壁１６と背面壁１８よりも低い温度にあるので、すべての条件が同じ場合に、より優れた機械的特性を有し、より堅固であり、且つ、タービンの回転に関連した遠心力から結果的に生じる応力に対してより適切に耐久する。内側壁４３、４５、４７による力の回復は、さらに、腹面壁１６と背面壁１８を救済し、したがって腹面壁１６と背面壁１８の寿命が増大する。
【００６９】
エアロフォイル１３の内側における且つフォイル１３の外側に向かう空気の循環を可能にするオリフィスの存在を示すように、考察されるエアロフォイル１３の断面（図１の平面ＩＸ−ＩＸ）が選択されているということを除いて、図９は図３と概ね同一である。
【００７０】
オリフィス６２、好ましくは複数のオリフィスが、第１の供給空洞３２と上流空洞３１との間において貫通壁５１内に配置されている。オリフィス６２は、上述したように、上流空洞３１に冷却空気を間接的に供給することを可能にする。
【００７１】
オリフィス６９、好ましくは複数のオリフィスが、第２の供給空洞３９と下流空洞４０との間において貫通壁６３内に配置されている。オリフィス６９は、上述したように、下流空洞４０に冷却空気を間接的に供給することを可能にする。
【００７２】
さらに、オリフィス３１ｃ、３５ｃ、３８ｃ、４０ｃのような放出オリフィスが腹面壁１６内に備えられており、それぞれに上流空洞３１と内側貫通空洞３５、３８と下流空洞４０とに開いている。放出オリフィス３１ｃ、３５ｃ、３８ｃ、４０ｃは、上記オリフィスの下流においてエアロフォイル１３の外側表面上に保護流体膜を形成するように構成されてもよい。この目的のために、オリフィス３１ｃ、３５ｃ、３８ｃ、４０ｃは後縁２２に向かって方向配置されることが可能である。この場合には、上記オリフィスは、それぞれに、空洞３２、３３、３６、４０をそれぞれに保護する保護膜３２’、３３’、３６’、４０’を形成する。
【００７３】
同様に、放出オリフィス３１ｄが、特に前縁において、背面壁１８内に備えられてもよい。この場合には、放出オリフィス３１ｄは、上流空洞３１をエアロフォイル１３の外側に連結し、背面空洞３７を保護することが意図されている保護流体膜３７’の形成を可能にする。
【００７４】
図９から見てとれるように、空洞と放出オリフィスは、回路がそれ自体を保護するように備えられている。例えば、腹面空洞３６を通って中に入る空気が、背面空洞３７に向かって循環し、その次に内側貫通空洞３８に向かって進み、その次に、放出オリフィス３８ｃを通して放出され、この放出オリフィス３８ｃは、腹面空洞３６を保護する保護流体膜３６’を形成することに貢献する。空気が概ね逆流の形で空洞内を循環すること、即ち、後縁から前縁に向かって循環することが、この目的のために有利である。この例では、空気出口空洞、即ち、内側貫通空洞３８が、空気入口空洞即ち腹面空洞３６の上流に位置しているので、これが当てはまる。同じことが、前縁冷却回路と、空洞３３−３５によって形成されている内部冷却回路とに当てはまる。
【００７５】
ブレード１０は、ロストワックスキャスティングによって、それ自体は公知である方法によって製造されてよい。そうするために、コア（ｃｏｒｅ）が予め製造され、このコアは、型の製造中に空洞のために配置される空間を占める。
【００７６】
一方では空洞３３−３５に対応するコアと、他方では空洞３６−３８に対応するコアが、例えば、型の中でのインサートの使用を伴う可能性がある鋳造によって、又は、付加製造によって、任意の適切な方法によって製造されることが可能である。
【００７７】
型の製造中のコアの保持は、当業者に公知である方法で行われることが可能である。一方では空洞３３−３５に対応するコアと、他方では空洞３６−３８に対応するコアが、根元１２内に位置している２つの支持物によって支持されることが可能である。過剰な数の支持物を回避し、且つ、根元１２の構成を単純化するために、コア１つ当たりに１つだけの支持物を備えることが可能であり、コアの保持は、非局在化された付加物（ｄｅｌｏｃａｌｉｚｅｄ  ａｐｐｅｎｄａｇｅ）によって完了される。この付加物は、好ましくは、最終的なブレードの中に開口部を形成するために備えられ、この場合に、この開口部は蝋付けボール（ｂｒａｚｅｄ  ｂａｌｌ）によって再封止される。
【００７８】
金属の注入とコアの破壊の後に、空洞が脱じん操作を受けてもよい。そうするために、例えばブレード先端部において、エアロフォイル内に脱じん穴を備えることが可能である。必要に応じて、底部壁６４、６６によってそれぞれに閉じられる貫通空洞３５、３８を脱じんするために、タブの冷却空洞４２及び／又は通路６８の形状が、コアに固定されている棒の通過と、鋳物からの脱じん穴の直接的な形成とを可能にするように、及び／又は、エアロフォイルの鋳造後の機械加工による脱じん穴の形成を可能にするように適合化されてもよい。この脱じん穴は、恐らくは、動作中に破片の放出を可能にすることも可能にする。
【００７９】
図１０から図１２は、他の実施形態におけるタービンのためのブレードを示す。これらの図では、第１の実施形態の要素に相当するか又はそれと同一である要素が、百の位の数字を伴った同一の参照番号で表されており、ここで再び説明されることはない。
【００８０】
図１０から図１２は、図７の略図に類似した略図であり、上述したものと同じ慣例にしたがって示されている。
【００８１】
図１０に示されている第２の実施形態によるエアロフォイル１１３では、空洞１３７は補助背面空洞として使用されている。空洞１４１は、腹面空洞１３６と内側貫通空洞１３８との間に連続的に流体連結されている背面空洞として使用されている。この実施形態では、図６に関連して説明されている通路６８に類似した通路を備えることが必要ではないので、図５に関連して説明されている底部壁６６が、腹面空洞１３６と背面空洞１４１とを閉じるために延長されることが可能である。
【００８２】
したがって、この実施形態では、エアロフォイルは、腹面空洞１３３と背面空洞１３４と内側貫通空洞１３５とを含む第１の内部冷却回路と、腹面空洞１３６と背面空洞１４１と内側貫通空洞１３８とを含む第２の内部冷却回路とを備える。本開示の意味の範囲内において、この実施形態の第１及び第２の内部冷却回路は互いに同一である。さらに、前縁冷却回路及び後縁冷却回路の空洞１３１、１３２、１３９、１４０は無変更である。
【００８３】
この実施形態は、上述した冷却空洞４２よりも大きいタブの冷却空洞を実現することを可能にし、且つ、内部冷却回路のコアの同様の製造を可能にする。
【００８４】
図１１に示されている第３の実施形態によるエアロフォイル２１３では、空洞２３６−２３８によって形成されている第１の内部冷却回路は、第１の実施形態による第１の内部冷却回路（空洞３６−３８）と同一である。しかし、空洞２３４は補助背面空洞として使用される。空洞２４１は、腹面空洞２３３と内側貫通空洞２３５との間に連続的に流体連結されている背面空洞として使用される。したがって、腹面空洞２３３と、内側貫通空洞２３５を通過しない背面空洞２４１との間に通路（図６に関連して説明された通路６８に類似した通路）を配置するために、第１の実施形態に関して、腹面空洞２３３と補助背面空洞２３４とが底部壁６４を貫通して延びることを可能にするように、図５に関連して説明されている底部壁６４を変更することが必要である。
【００８５】
したがって、この実施形態では、エアロフォイルは、腹面空洞２３３と背面空洞２４１と内側貫通空洞２３５とを含む第１の内部冷却回路と、腹面空洞２３６と背面空洞２３７と内側貫通空洞２３８とを含む第２の内部冷却回路とを備える。本開示の意味の範囲内において、この実施形態の第１及び第２の内部冷却回路は互いに同一である。さらに、第１の内部冷却回路の第１の内側壁２４５は、第２の内部冷却回路の第２の内側壁と併合されている。
【００８６】
この実施形態は、補助背面空洞２３４の空気入口部分を第２の供給空洞２３９の空気入口部分と併合することを可能にし、このことがエアロフォイル根元の構成とその製造とを容易化する。
【００８７】
図１２に示されている第４の実施形態によるエアロフォイル３１３は、空洞３３６、３３７、３３８によってこの場合に形成されている第１の内部冷却回路だけを備えるということを除いて、第３の実施形態によるエアロフォイル２１３に類似している。この実施形態は、有利には、上述したエアロフォイルよりも小さいサイズのエアロフォイルのために実現されることが可能である。エアロフォイル３１３のサイズをさらに縮小するために、一方では、上流空洞３３１を第１の供給空洞３３２と一体化すること、及び／又は、他方では、下流空洞３４０を第２の供給空洞３３９と一体化することとが可能だろう。上述した実施形態は、三重Ｈ形構造を形成するように構成されている内側壁と貫通壁とを有するが、第４の実施形態によるブレード３１３の内側壁と貫通壁は二重Ｈ形構造を形成する。こうした構造によって得られ且つ他の実施形態に関して説明されている効果が、必要な変更を加えて置き換えられる。
【００８８】
本明細書で説明されている実施形態のいずれか１つによるブレード１０は、図１３に概略的に示されているように、ターボ機械１００のタービンのための可動ブレードであってもよい。
【００８９】
本発明が特定の実施形態の事例に関して説明されてきたが、特許請求項に記載されている本発明の全般的範囲からの逸脱なしに、変更がこれらの事例に加えられることが可能である。例えば、空洞内の流体の流れが、好ましい実施形態に対応する特定の方向に沿って説明されてきたが、本開示で説明されている冷却材の循環方向とは異なる冷却材の循環方向を強制するために、上記空洞の間の通路の半径位置を変更すること、及び／又は、ブレード根元の空気入口部分を再構成することが可能であるということが、当業者には明らかだろう。
【００９０】
これに加えて、上記空洞が滑らかで且つ中空であると表されてきたが、熱交換を増大させるために、これらの空洞内にフローディスラプター（ｆｌｏｗ  ｄｉｓｒｕｐｔｏｒ）を備えることが可能である。
【００９１】
一般的に、上記の様々な例示／説明した実施形態の個々の特徴要素が追加の実施形態の形に組み合わされることが可能である。したがって、上記説明と上記図面は、限定的なものではなく、例示的なものとして認識されなければならない。
【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】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年12月11日(2019.12.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
さらに、背面空洞３７（それぞれに背面空洞４１、それぞれに背面空洞３４）は、貫通壁５１、５３（それぞれに貫通壁５５、５７、それぞれに貫通壁５９、６１）によって区切られており、第２の内側壁４３（それぞれに第２の内側壁４５、それぞれに第２の内側壁４７）は、上記貫通壁５１、５３に対して（それぞれに上記貫通壁５５、５７に対して、それぞれに上記貫通壁５９、６１に対して）連結されている。
【手続補正２】
【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】
タービンのためのブレード（１０）であって、前記ブレードの半径方向内側の端部を画定するブレード根元（１２）と、前記ブレード根元（１２）から半径方向外方に延びており、且つ、腹面壁（１６）と、そのエアロフォイルの前縁（２０）と後縁（２２）とにおいて前記腹面壁（１６）に連結されている背面壁（１８）とを有する、エアロフォイル（１３、１１３、２１３）とを備え、前記エアロフォイル（１３、１１３、２１３）は、前記腹面壁（１６）に沿って、且つ、前記腹面壁（１６）と前記背面壁（１８）との間に配置されている第１の内側壁（４７、４５）に沿って半径方向に延びている、少なくとも１つの腹面空洞（３３、３６）と、前記背面壁（１８）に沿って、且つ、前記腹面壁（１６）と前記背面壁（１８）との間に配置されている第２の内側壁（４７、４３）に沿って半径方向に延びている少なくとも１つの背面空洞（３４、３７）とを含む、第１の内部冷却回路を少なくとも備えるブレード（１０）において、
前記第１の内部冷却回路は、さらに、前記腹面壁（１６）と前記背面壁（１８）との間を各々が延びている２つの貫通壁(５９、５７、５５，５３）の間に画定されている少なくとも１つの内側貫通空洞（３５、３８）を含み、前記内側貫通空洞（３５、３８）は前記腹面壁（１６）と前記背面壁（１８）とに沿って半径方向に延びており、前記腹面空洞（３３、３６）と前記背面空洞（３４、３７）と前記内側貫通空洞（３５、３８）は互いに連続的に流体連結されており、
前記腹面空洞（３６、２３３、２３６）と前記背面空洞（３７、２４１、２３７）は、前記内側貫通空洞（３８、２３５、２３８）のどちらかの側に配置されており、通路（６８）が、前記内側貫通空洞（３８、２３５、２３８）を通過することなしに、前記腹面空洞（３７、２４１、２３７）を前記背面空洞（３７、２４１、２３７）に流体連結することを特徴とするブレード。
【請求項２】
前記腹面空洞（３３、３６）と前記背面空洞（３４、３７）と前記内側貫通空洞（３５、３８）はこの順序で互いに連続的に流体連結されている請求項１に記載のブレード。
【請求項３】
前記第１の内側壁（４５）は前記貫通壁（５５、５７）の第１の貫通壁に連結されており、前記第２の内側壁（４３、４７）は前記貫通壁の第２の貫通壁（５３、５９）に連結されている請求項１又は２に記載のブレード。
【請求項４】
前記第１の内側壁（４５）に連結されているか又は前記第２の内側壁（４３、４７）に連結されている第３の貫通壁（５３、５５，５７、５９、６１）を備え、前記第１の内部冷却回路は、前記腹面壁と前記背面壁と前記第３の貫通壁（５３、５５，５７、５９、６１）とに沿って半径方向に延びる第２の貫通空洞（３８、３５，３９）を含む請求項１〜３のいずれか１項に記載のブレード。
【請求項５】
前記内側貫通空洞（３８、２３５、２３８）に対して、前記腹面空洞（３６、２３３、２３６）は前記後縁（２２）側に配置されており、前記背面空洞（３７、２４１、２３７）は前記前縁（２０）側に配置されている請求項１〜４のいずれか１項に記載のブレード。
【請求項６】
前記第１の内側壁（４７、４５）と前記第２の内側壁（４７、４３）は各々に２つの貫通壁（６１、５９、５７、５５、５３、５１）によって区切られており、前記貫通壁（６１、５９、５７、５５、５３、５１）の各々は前記腹面壁（１６）と前記背面壁（１８）との間を延びる請求項１〜５のいずれか１項に記載のブレード。
【請求項７】
前記腹面壁（１６）は、前記内側貫通空洞（３５、３８）を前記エアロフォイル（１３）の外側に連結する少なくとも１つのオリフィス（３５ｃ、３８ｃ）を有する請求項１〜６のいずれか１項に記載のブレード。
【請求項８】
前記エアロフォイル（１３）は、前記第１の内部冷却回路（２３３、２４１、２３５）と同一である第２の内部冷却回路（２３６、２３７、２３８）を備え、特に、前記第１の内部冷却回路の前記第１の内側壁（２４５）は、前記第２の内部冷却回路の前記第２の内側壁と併合されている請求項１〜７のいずれ１項に記載のブレード。
【請求項９】
前記ブレードの半径方向外側端部（１４）にタブを備え、前記第１の内部冷却回路は、前記背面壁（１８）に沿って半径方向に延びており、且つ、前記タブの冷却空洞（４２）に供給するように構成されている、補助背面空洞（４１、１３７、２３４）を備える請求項１〜８のいずれ１項に記載のブレード。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載のブレードを備えるターボ機械（１００）。
【国際調査報告】
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