JP2017078414A - タービンブレード - Google Patents
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Abstract
【課題】冷却回路内の渡りリブの応力が緩和されるとともに関連する構成部品の応力が緩和されるガスタービンエンジン用のエーロフォイルを提供する。
【解決手段】ガスタービンエンジン用のエーロフォイル78は、冷却回路120を通じて冷却流体の流れを受け入れることができる。冷却回路120は、エーロフォイル78内に画定され、供給通路122および前縁冷却通路126を備える。これらの通路の間に配置され、かつこれらの通路を少なくとも部分的に画定する渡りリブ140内に配置された複数のインピンジメントオリフィス142を通して、これらの2つの通路は流体連通する。渡りリブ140はさらに、渡りリブの熱応力を緩和するような断面を備えることができる。
【選択図】図4
【解決手段】ガスタービンエンジン用のエーロフォイル78は、冷却回路120を通じて冷却流体の流れを受け入れることができる。冷却回路120は、エーロフォイル78内に画定され、供給通路122および前縁冷却通路126を備える。これらの通路の間に配置され、かつこれらの通路を少なくとも部分的に画定する渡りリブ140内に配置された複数のインピンジメントオリフィス142を通して、これらの2つの通路は流体連通する。渡りリブ140はさらに、渡りリブの熱応力を緩和するような断面を備えることができる。
【選択図】図4
Description
本発明は、タービンブレードに関する。
タービンエンジン、詳細にはガスタービンエンジンまたは燃焼タービンエンジンは、エンジンを通過して多数の回転タービンブレードへ流れる燃焼ガスの流れからエネルギーを取り出す回転エンジンである。ガスタービンエンジンは、陸上および船舶での移動用、ならびに発電用に使用されてきたが、最も一般的には、ヘリコプタを含む航空機などの航空用途で使用されている。航空機では、ガスタービンエンジンは航空機の推進用に使用される。陸上用途では、タービンエンジンはしばしば発電用に使用される。
航空機用ガスタービンエンジンは、エンジン効率を最大にするために高温で作動するように設計されるので、高圧タービンおよび低圧タービンなどの特定のエンジン構成部品の冷却が有利になる場合がある。典型的には、高圧圧縮機および/または低圧圧縮機からの低温の空気を、冷却が必要なエンジン構成部品に通すことによって冷却が行われる。高圧タービン内の温度はおよそ1000℃から2000℃であり、圧縮機からの冷却空気はおよそ500℃から700℃である。圧縮機の空気は高温ではあるが、タービンの空気に比べると温度は低く、タービンを冷却するために使用することができる。
現代のタービンブレードは一般に、冷却空気をブレードの中を通してブレードの様々な部分を冷却するための1つまたは複数の内部冷却回路を含み、また、ブレードの前縁、後縁、および先端などのブレードの様々な部分を冷却するための専用の冷却回路を含むことができる。
前縁と後縁との間を軸方向に延在し、根元と先端との間を半径方向に延在する圧力側および負圧側を画定する外面を有するガスタービンエンジン用のエーロフォイル。エーロフォイルはさらに、その中に配置された冷却回路を備え、冷却回路は、根元から先端に向かって延在し根元でダブテール入口通路に流体連結する供給通路と、前縁に沿って延在する前縁冷却通路と、圧力側と負圧側との間を延在して、供給通路を前縁冷却通路から分離する渡りリブと、渡りリブを通って延在し、前縁冷却通路を供給通路に流体連結するインピンジメントオリフィスとを備える。渡りリブは、渡りリブの熱応力を緩和するように弓形断面を有する。
少なくとも1つの冷却空気入口通路を有し、タービンロータディスクに取り付けられるように構成されたダブテールと、ダブテールから半径方向に延在するエーロフォイルであって、前縁と後縁との間を軸方向に延在し、ダブテールに隣接する根元と先端との間を半径方向に延在する圧力側および負圧側を画定する外面を有するエーロフォイルとを備える、タービンロータディスクを有するガスタービンエンジン用のタービンブレード。ブレードはさらに、エーロフォイル内に配置された冷却回路を備え、冷却回路は、根元から先端に向かって延在し根元でダブテール入口通路に流体連結する供給通路と、前縁に沿って延在する前縁冷却通路と、圧力側と負圧側との間を延在して、供給通路を前縁冷却通路から分離する渡りリブと、渡りリブを通って延在し、前縁冷却通路を供給通路に流体連結するインピンジメントオリフィスとを備える。渡りリブは、渡りリブの熱応力を緩和するように弓形断面を有し、かつインピンジメントオリフィスのうちの少なくともいくつかが通って延在する大きな断面の厚い部分を有する。
前縁と後縁との間を軸方向に延在し、根元と先端との間を半径方向に延在する圧力側および負圧側を画定する外面を有するガスタービンエンジン用のエーロフォイル。エーロフォイルはさらにその中に配置された冷却回路を備え、冷却回路は、根元から先端に向かって延在し根元でダブテール入口通路に流体連結する供給通路と、前縁に沿って延在する前縁冷却通路と、圧力側と負圧側との間を延在して、供給通路を前縁冷却通路から分離する渡りリブと、渡りリブを通って延在し、前縁冷却通路を供給通路に流体連結するインピンジメントオリフィスとを備える。渡りリブは、渡りリブの熱応力を緩和するように弓形断面を有し、インピンジメントオリフィスのうちの少なくともいくつかが通って延在する大きな断面の厚い部分を有し、かつ厚い部分はさらに拡がり部を有する。
本発明の実施形態を、タービンブレード、具体的にはタービンブレードの冷却を対象として説明する。例示する目的のために、本発明は航空機ガスタービンエンジン用のタービンブレードに関して説明される。しかしながら、本発明はそれに限定されるものではなく、他の移動用途、ならびに非移動用途の工業、商業、および住宅用途などの非航空機用途に一般的に適用することができることは理解されるであろう。また、静止ベーンなどのブレード以外のタービンエンジンのエーロフォイルにも適用することができる。
図1は、航空機用ガスタービンエンジン10の概略断面図である。エンジン10は、概ね長手方向に延在する軸線または中心線12を有し、中心線12は前方14から後方16に延在する。エンジン10は、下流方向に直列流れ関係で、ファン20を含むファンセクション18、ブースタまたは低圧(LP:low pressure)圧縮機24および高圧(HP:high pressure)圧縮機26を含む圧縮機セクション22、燃焼器30を含む燃焼セクション28、HPタービン34およびLPタービン36を含むタービンセクション32、ならびに排気セクション38を含む。
ファンセクション18は、ファン20を取り囲むファンケーシング40を含む。ファン20は、中心線12の周りに放射状に配置されたファンブレード42の形態の複数のエーロフォイルを含む。HP圧縮機26、燃焼器30、およびHPタービン34は、燃焼ガスを発生するエンジン10のコア44を形成する。コア44は、ファンケーシング40と結合することができるコアケーシング46に取り囲まれる。
エンジン10の中心線12の周りに同軸に配置されたHPシャフトまたはスプール48は、HPタービン34をHP圧縮機26に駆動接続する。LPシャフトまたはスプール50は、より大きな直径の環状のHPスプール48内で、エンジン10の中心線12の周りに同軸に配置され、LPタービン36をLP圧縮機24およびファン20に駆動接続する。
LP圧縮機24およびHP圧縮機26はそれぞれ複数の圧縮機段52、54を含み、それらにおいては、圧縮機ブレード56、58の形態の一組の回転エーロフォイルが、圧縮機ベーン60、62(ノズルとも呼ばれる)の形態の対応する一組の静止エーロフォイルに対して回転して、段を通過する流体の流れを圧縮または加圧する。単一の圧縮機段52、54においては、多数の圧縮機ブレード56、58は環状に設けることができ、ブレードのプラットフォームからブレードの先端まで中心線12に対して半径方向外向きに延在することができ、一方、対応する静止圧縮機ベーン60、62は、回転ブレード56、58の下流に、かつそれらに隣接して配置される。図1に示すブレード、ベーン、および圧縮機段の数は、単に例示する目的のためだけに選ばれており、他の数も可能であることに留意されたい。
HPタービン34およびLPタービン36はそれぞれ複数のタービン段64、66を含み、それらにおいては、タービンブレード68、70の形態の一組の回転エーロフォイルが、タービンベーン72、74(ノズルとも呼ばれる)の形態の対応する一組の静止エーロフォイルに対して回転して、段を通過する流体の流れからエネルギーを取り出す。単一のタービン段64、66においては、多数のタービンブレード68、70は環状に設けることができ、ブレードのプラットフォームからブレードの先端まで中心線12に対して半径方向外向きに延在することができ、一方、対応する静止タービンベーン72、74は、回転ブレード68、70の上流に、かつそれらに隣接して配置される。図1に示すブレード、ベーン、およびタービン段の数は、単に例示する目的のためだけに選ばれており、他の数も可能であることに留意されたい。
作動時、回転ファン20は外気をLP圧縮機24に供給し、次いでLP圧縮機24は加圧された外気をHP圧縮機26に供給し、HP圧縮機26はさらに外気を加圧する。HP圧縮機26からの加圧空気は燃焼器30内で燃料と混合されて点火され、それによって燃焼ガスが発生する。これらのガスからHPタービン34によっていくらかの仕事が取り出され、HPタービン34はHP圧縮機26を駆動する。燃焼ガスはLPタービン36内に吐出され、そこでLP圧縮機24を駆動するためにさらに仕事が取り出されて、最終的に、排気ガスは排気セクション38を経てエンジン10から排出される。LPタービン36の駆動によってLPスプール50が駆動されて、ファン20およびLP圧縮機24を回転させる。
ファン20によって供給された外気のうちのいくらかは、エンジンコア44をバイパスして、エンジン10の部分、特に高温部分を冷却するために使用することができ、かつ/あるいは、航空機の他の要素を冷却する、またはそれらに動力を与えるために使用することができる。タービンエンジンの文脈では、エンジンの高温部分は通常、燃焼器30の下流、特にタービンセクション32であり、HPタービン34が燃焼セクション28のすぐ下流であるので最も高温の部分となる。冷却流体の他の源は、限定するものではないが、LP圧縮機24またはHP圧縮機26から吐出される流体とすることができる。
図2は、図1のエンジン10のタービンブレード68のうちの1つの形態のエンジン構成部品の斜視図である。タービンブレード68は、ダブテール76およびエーロフォイル78を含む。エーロフォイル78は先端80から根元82まで延在する。ダブテール76は、根元82でエーロフォイル78と一体化したプラットフォーム84をさらに含み、プラットフォーム84は、タービン空気流を半径方向に包含する助けとなる。ダブテール76は、エンジン10のタービンロータディスクに取り付けられるように構成することができる。ダブテール76は少なくとも1つの入口通路を備え、それは、第1の入口通路88、第2の入口通路90、および第3の入口通路92として例示的に示されており、それぞれ、ダブテール76を通って延在して複数の通路出口94でエーロフォイル78と内部流体連通する。入口通路88、90、92がダブテール76の本体内に収まっているようにダブテール76は断面で示されていることを認識すべきである。
図3を参照すると、断面で示されたエーロフォイル78は、凹面状の圧力側壁98および凸面状の負圧側壁100を有し、それらは互いにつながって前縁102および後縁104を有するエーロフォイル形状を画定する。ブレード68は、負圧側壁100の後に圧力側壁98が続くような方向で回転する。したがって、図3に示すように、エーロフォイル78は紙面の上部の方に上向きに回転する。
エーロフォイル78は複数の内部通路を備え、内部通路はブレード68の特定の部分を専ら冷却する1つまたは複数の冷却回路を形成するように配置することができる。エーロフォイル78の断面図である図4に、通路および対応する冷却回路が示されている。図示のエーロフォイル78内の個々のそれぞれの通路の各幾何学的形状は例示的なものであり、それぞれは冷却回路を形成する通路の1つまたは複数の要素を示しており、エーロフォイルを図示の幾何学的形状、寸法、または位置に限定すべきでないことを認識すべきである。
冷却回路は、エーロフォイル78内を半径方向に延在する1つまたは複数の通路によって画定することができる。特定の通路とエーロフォイル78の外面との間を流体連通して、エーロフォイル78の外面に沿って冷却流体のフィルムを形成することができる1つまたは複数のフィルム孔をこれらの通路は備えることができることを認識すべきである。
前縁冷却回路120として示した冷却回路は、エーロフォイル78の内部に配置された複数の通路を備える。前縁冷却回路120は、供給通路122、壁近傍冷却通路124、および前縁冷却通路126を含む。供給通路122は根元82から先端80まで延在し、第1の入口通路88などのダブテール76内の入口と流体連通している。壁近傍冷却通路124は供給通路122と流体連通し、先端80から根元82に向かって延在する。壁近傍冷却通路124はさらに、先端80から根元82まで延在し複数のピンまたはピンバンク132を有するプレナム通路130を含むさらなる通路を備えることができる。プレナム通路130は、根元82から先端80まで延在する1つまたは複数の戻り通路134と根元82近くで流体連通することができる。
前縁冷却通路126もまた供給通路122と流体連通しており、根元82から先端80まで延在し、前縁102に隣接して配置される。渡りリブ140は、供給通路122と前縁冷却通路126との間に配置され、それらを部分的に画定する。渡りリブ140は、エーロフォイル78の内部96をわたり、圧力側壁98と負圧側壁100においてそれぞれ、圧力側と負圧側との間を延在する。渡りリブ140内に配置され根元82から先端80まで延在する1つまたは複数のインピンジメントオリフィス142によって、前縁冷却通路126は供給通路122と流体連通している。
エーロフォイル78の内部96はさらに、1つまたは複数の内部通路150、メッシュ通路152、ピンバンク154、スロット156、インピンジメントオリフィス158、およびフィルム孔によって画定された1つまたは複数のさらなる冷却回路を備えることができ、これらは、エーロフォイル78全体に冷却流体を供給する、またはエーロフォイル78から冷却流体を排出してエーロフォイル78の外部に冷却フィルムを供給する。内部通路150およびメッシュ通路152は、根元82から先端80方向へ、または先端80から根元82方向へ延在し、1つまたは複数の冷却回路を画定するように互いに相互接続することができる。
図5〜10は、供給通路122と前縁冷却通路126との間に配置された渡りリブ140の多くの異なる実施態様を示す。前縁冷却回路120は、エーロフォイル78の根元82と先端80との間を延在する渡りリブのスパン方向の長さに沿って1つまたは複数の渡りリブ140を有することができることを認識すべきである。前縁冷却通路は、エーロフォイル78の外部と前縁冷却通路126との間を延在する複数のフィルム孔を備えることができ、その結果、冷却流体をエーロフォイル78の外面に冷却フィルムとして供給することができることを理解すべきである。図6〜10は図5と実質的に同様とすることができる。したがって、後に続く図面のそれぞれでは、同様の要素は前の図面に関して100の値を加えた同様の符号で識別される。
図5を参照すると、前縁冷却通路126の拡大図は、渡りリブ140の断面形状を最もよく示している。渡りリブ140は、前縁冷却通路126に対して、渡りリブ140の断面弓形長さに沿って画定された実質的に同等な幅を有する凹面状の弓形を有する。インピンジメントオリフィス142は、渡りリブ140の半径方向、スパン方向長さに沿って供給通路122を前縁冷却通路126に流体連結し、根元82と先端80との間を延在する。インピンジメントオリフィス142は、渡りリブ140内で、圧力側壁98と負圧側壁100との間の渡りリブ140の延在部に対して、または供給通路122に隣接する渡りリブに対して実質的に中央に配置することができる。
図6では、拡大図は渡りリブの代替の断面形状を示している。渡りリブ240は、前縁冷却通路226に対して凸面形を有する。渡りリブ240の幅は、渡りリブ240の断面長さにわたって一定に保たれている。複数のインピンジメントオリフィス242は、渡りリブ240のスパン方向長さに沿って延在し、渡りリブ240内で、圧力側壁98と負圧側壁100との間の渡りリブ240の延在部に対して、または供給通路222に隣接する渡りリブに対して実質的に中央に配置することができる。
図7を参照すると、渡りリブ340は、前縁冷却通路326に対して実質的に凹面状の断面弓形を有する。複数のインピンジメントオリフィス342は、供給通路322と前縁冷却通路326との間を延在する。インピンジメントオリフィス342に隣接する渡りリブ340の幅は広くされており、その結果、インピンジメントオリフィス342の両側に2か所の渡りリブ340の厚い部分346が配置される。厚い部分346は、渡りリブ340の幅をインピンジメントオリフィス342に近づくにつれて徐々に連続的に広くすることによって画定される。
インピンジメントオリフィスは、インピンジメントオリフィス342の直径Dに対するインピンジメントオリフィス342の長さLの比L/Dによって定められた厚さを有することができる。長さLはインピンジメントオリフィス342の全長とすることができ、一方、直径Dは調量直径とすることができ、したがって、長さL内で画定されたより広い入口半径または出口半径を含まない。かくして、比(L/D)は少なくとも2とすることができる。長さLは、局所的なリブの幅と同じである全長とすることができる。L/Dを大きな値にすると、流れの発達を改良することができるとともに、インピンジメントオリフィスを通過する空気流れをより正確に方向づけることができる。
図8では、インピンジメントオリフィス442は、圧力側壁98と負圧側壁100との間を延在する渡りリブ440の長さ、または供給通路422に隣接して延在する渡りリブ440の長さに関する渡りリブ440の中央に対しては、渡りリブ440の中央からずれたところに配置されている。インピンジメントオリフィス442は、供給通路422と前縁冷却通路426との間で流体連通するように、渡りリブ440に沿う任意の場所に配置することができることを認識すべきである。
図9は、供給通路522に隣接した平坦な後方表面560、および前縁冷却通路526に対して凸面状の弓形の前方表面562によって画定された渡りリブ540を示す。インピンジメントオリフィス542は、渡りリブ540の厚い部分546をさらに画定する凸面状の前方表面562によって画定された渡りリブ540の最も幅広い部分に配置される。
図10では、渡りリブ640は、前縁冷却通路626に対して概ね凹面状の弓形断面を有する。渡りリブ640はさらに、インピンジメントオリフィス642に隣接して渡りリブ640に配置された拡がり部670によって画定されたインピンジメントオリフィス642を有する。拡がり部670は、インピンジメントオリフィス642の位置で前縁冷却通路626内に突出した弓形の延長部である。拡がり部670はさらに、インピンジメントオリフィス642に隣接する渡りリブ640に対して、渡りリブ640の残りの部分より広い断面の幅を画定する厚い部分を画定することができる。
図5〜10では、冷却流体の流れは、エーロフォイル78の内部96内を移動してエーロフォイル78を冷却し、フィルム孔に移動して冷却流体をエーロフォイル78の外部に排出してエーロフォイル78の外面に沿って冷却フィルムを形成することができる。冷却流体は、第1の入口通路88(図2)などの入口通路から供給通路に送ることができる。冷却流体は、供給通路からインピンジメントオリフィスを通って前縁冷却通路に流れ、そこで冷却流体はフィルム孔を通って排出することができる。
前縁冷却通路に関して凹面状または凸面状になった渡りリブに対する弓形断面によって、渡りリブの応力が緩和されるとともに、エーロフォイルの前縁に隣接する応力によってしばしば影響を受ける関連する構成部品の応力が緩和されることを認識すべきである。
渡りリブの厚い部分によって、冷却流体流れを前縁冷却通路に供給するインピンジメントオリフィスに対する幅がより広くなることをさらに認識すべきである。インピンジメントオリフィスの位置における厚い部分の幅は、インピンジメントオリフィスの直径Dに対するインピンジメントオリフィスの長さLの比L/Dによって定められた厚さを有することができる。L/Dを大きな値にすると、流れの発達を改良することができるとともに、インピンジメントオリフィスを通過する空気流れをより正確に方向づけることができる。
図示のフィルム孔は例示的なものであることをさらに認識すべきである。フィルム孔の配置、向き、数は、図5に示したものから変えることができる。フィルム孔はさらに、インピンジメントオリフィスによって与えられた流れ方向に基づいて配置かつ配向することができ、その結果、冷却流体の流れは、エーロフォイル78の外部に最適に供給される。
本明細書では、最良の態様を含む例を用いて本発明を開示し、また、任意の装置またはシステムの作製および使用、ならびに任意の組み入れられた方法の実施を含め、当業者が本発明を実施できるように本発明を開示している。本発明の特許性を有する範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者が想到する他の例を含むことができる。このような他の例は、特許請求の範囲の文言と相違ない構成要素を含む場合、または特許請求の範囲の文言と実質的に相違ない等価の構成要素を含む場合、特許請求の範囲内であることを意図されている。
10 エンジン
12 長手方向軸線(中心線)
14 前方
16 後方
18 ファンセクション
20 ファン
22 圧縮機セクション
24 低圧(LP)圧縮機
26 高圧(HP)圧縮機
28 燃焼セクション
30 燃焼器
32 タービンセクション
34 HPタービン
36 LPタービン
38 排気セクション
40 ファンケーシング
42 ファンブレード
44 コア
46 コアケーシング
48 HPシャフト/HPスプール
50 LPシャフト/LPスプール
52 圧縮機段
54 圧縮機段
56 圧縮機ブレード
58 圧縮機ブレード
60 圧縮機ベーン(ノズル)
62 圧縮機ベーン(ノズル)
64 タービン段
66 タービン段
68 タービンブレード
70 タービンブレード
72 タービンベーン
74 タービンベーン
76 ダブテール
78 エーロフォイル
80 先端
82 根元
84 プラットフォーム
88 第1の入口通路
90 第2の入口通路
92 第3の入口通路
94 通路出口
96 内部
98 圧力側壁
100 負圧側壁
102 前縁
104 後縁
120 前縁冷却回路
122 供給通路
124 壁近傍冷却通路
126 前縁冷却通路
130 プレナム通路
132 ピンバンク
134 戻り通路
140 渡りリブ
142 インピンジメントオリフィス
150 内部通路
152 メッシュ通路
154 ピンバンク
156 スロット
158 インピンジメントオリフィス
222 供給通路
226 前縁冷却通路
240 渡りリブ
242 インピンジメントオリフィス
322 供給通路
326 前縁冷却通路
340 渡りリブ
342 インピンジメントオリフィス
346 厚い部分
422 供給通路
426 前縁冷却通路
440 渡りリブ
442 インピンジメントオリフィス
522 供給通路
526 前縁冷却通路
540 渡りリブ
542 インピンジメントオリフィス
546 厚い部分
560 後方表面
562 前方表面
626 前縁冷却通路
640 渡りリブ
642 インピンジメントオリフィス
670 拡がり部
12 長手方向軸線(中心線)
14 前方
16 後方
18 ファンセクション
20 ファン
22 圧縮機セクション
24 低圧(LP)圧縮機
26 高圧(HP)圧縮機
28 燃焼セクション
30 燃焼器
32 タービンセクション
34 HPタービン
36 LPタービン
38 排気セクション
40 ファンケーシング
42 ファンブレード
44 コア
46 コアケーシング
48 HPシャフト/HPスプール
50 LPシャフト/LPスプール
52 圧縮機段
54 圧縮機段
56 圧縮機ブレード
58 圧縮機ブレード
60 圧縮機ベーン(ノズル)
62 圧縮機ベーン(ノズル)
64 タービン段
66 タービン段
68 タービンブレード
70 タービンブレード
72 タービンベーン
74 タービンベーン
76 ダブテール
78 エーロフォイル
80 先端
82 根元
84 プラットフォーム
88 第1の入口通路
90 第2の入口通路
92 第3の入口通路
94 通路出口
96 内部
98 圧力側壁
100 負圧側壁
102 前縁
104 後縁
120 前縁冷却回路
122 供給通路
124 壁近傍冷却通路
126 前縁冷却通路
130 プレナム通路
132 ピンバンク
134 戻り通路
140 渡りリブ
142 インピンジメントオリフィス
150 内部通路
152 メッシュ通路
154 ピンバンク
156 スロット
158 インピンジメントオリフィス
222 供給通路
226 前縁冷却通路
240 渡りリブ
242 インピンジメントオリフィス
322 供給通路
326 前縁冷却通路
340 渡りリブ
342 インピンジメントオリフィス
346 厚い部分
422 供給通路
426 前縁冷却通路
440 渡りリブ
442 インピンジメントオリフィス
522 供給通路
526 前縁冷却通路
540 渡りリブ
542 インピンジメントオリフィス
546 厚い部分
560 後方表面
562 前方表面
626 前縁冷却通路
640 渡りリブ
642 インピンジメントオリフィス
670 拡がり部
Claims (20)
- ガスタービンエンジン(10)用のエーロフォイル(78)であって、
前縁(102)と後縁(104)との間を軸方向に延在し、根元(82)と先端(80)との間を半径方向に延在する圧力側(98)および負圧側(100)を画定する外面と、
前記エーロフォイル(78)内に配置された冷却回路であって、
前記根元(82)から前記先端(80)に向かって延在し、前記根元(82)で入口通路(88、90、92)に流体連結する供給通路(122、222、322、422、522)と、
前記前縁(102)に沿って延在する前縁冷却通路(126、226、326、426、526、626)と、
前記圧力側(98)と前記負圧側(100)との間を延在して、前記供給通路(122、222、322、422、522)を前記前縁冷却通路(126、226、326、426、526、626)から分離する渡りリブ(140、240、340、440、540、640)と、
前記渡りリブ(140、240、340、440、540、640)を通って延在し、前記前縁冷却通路(126、226、326、426、526、626)を前記供給通路(122、222、322、422、522)に流体連結するインピンジメントオリフィス(142、242、342、442、542、642)と
を備える冷却回路と
を備え、
前記渡りリブ(140、240、340、440、540、640)が、前記渡りリブ(140、240、340、440、540、640)の熱応力を緩和するように弓形断面を有する、エーロフォイル(78)。 - 前記渡りリブ(340、540、640)が、大きな断面の厚い部分(346、546)を備え、前記インピンジメントオリフィス(342、542、642)のうちの少なくともいくつかが前記厚い部分(346、546)を通って延在する、請求項1記載のエーロフォイル(78)。
- 前記厚い部分(346、546)が、前記インピンジメントオリフィス(342、542、642)の直径Dに対する前記インピンジメントオリフィス(342、542、642)の長さLの比(L/D)が少なくとも2となるような厚さを有する、請求項2記載のエーロフォイル(78)。
- 前記渡りリブ(640)が、前記インピンジメントオリフィス(642)に隣接した少なくとも1つの拡がり部(670)をさらに画定する、請求項3記載のエーロフォイル(78)。
- 前記拡がり部(670)が前記厚い部分(646)をさらに画定する、請求項4記載のエーロフォイル(78)。
- 前記渡りリブ(140、240、340、440、540、640)の断面形状のうち前記前縁(102)の断面形状に平行な部分が10パーセントより少ない、請求項1記載のエーロフォイル(78)。
- 前記渡りリブ(140、240、340、440、540、640)の断面形状のうち直線である部分が10パーセントより少ない、請求項1記載のエーロフォイル(78)。
- 前記インピンジメントオリフィス(142、242、342、542、642)のうちの少なくともいくつかが、前記渡りリブ(140、240、340、540、640)の中央に配置される、請求項1記載のエーロフォイル(78)。
- 前記インピンジメントオリフィス(442)のうちの少なくともいくつかが、前記渡りリブ(440)の中央よりも前記渡りリブ(440)と前記外面との接合部の近くに配置される、請求項1記載のエーロフォイル(78)。
- タービンロータディスクを有するガスタービンエンジン(10)用のブレード(68)であって、
少なくとも1つの冷却空気入口通路(88、90、92)を有し、前記タービンロータディスクに取り付けられるように構成されたダブテール(76)と、
前記ダブテール(76)から半径方向に延在するエーロフォイル(78)であって、前縁(102)と後縁(104)との間を軸方向に延在し、前記ダブテール(76)に隣接する根元(82)と先端(80)との間を半径方向に延在する圧力側(98)および負圧側(100)を画定する外面を有するエーロフォイル(78)と、
前記エーロフォイル(78)内に配置された冷却回路であって、
前記根元(82)から前記先端(80)に向かって延在し、前記根元(82)で前記冷却空気入口通路(88、90、92)に流体連結する供給通路(122、222、322、422、522)と、
前記前縁(102)に沿って延在する前縁冷却通路(126、226、326、426、526、626)と、
前記圧力側(98)と前記負圧側(100)との間を延在して、前記供給通路(122、222、322、422、522)を前記前縁冷却通路(126、226、326、426、526、626)から分離する渡りリブ(140、240、340、440、540、640)と、
前記渡りリブ(140、240、340、440、540、640)を通って延在し、前記前縁冷却通路(126、226、326、426、526、626)を前記供給通路(122、222、322、422、522)に流体連結するインピンジメントオリフィス(142、242、342、442、542、642)と
を備える冷却回路と
を備え、
前記渡りリブ(140、240、340、440、540、640)が、前記渡りリブ(140、240、340、440、540、640)の熱応力を緩和するように弓形断面を有し、かつ前記インピンジメントオリフィス(142、242、342、442、542、642)のうちの少なくともいくつかが厚い部分(346、546)を通って延在する大きな断面の厚い部分(346、546)を有する、ブレード(68)。 - 前記厚い部分(346、546)が、前記インピンジメントオリフィス(342、542、642)の直径Dに対する前記インピンジメントオリフィス(342、542、642)の長さLの比(L/D)が少なくとも2となるような厚さを有する、請求項10記載のブレード(68)。
- 前記渡りリブ(640)が、前記インピンジメントオリフィス(642)に隣接した拡がり部(670)を備える、請求項10記載のブレード(68)。
- 前記拡がり部(670)が前記前縁冷却通路(126、226、326、426、526、626)に隣接する、請求項12記載のブレード(68)。
- 前記渡りリブ(140、240、340、440、540、640)の断面形状に前記前縁(102)の断面形状に平行な部分がない、請求項12記載のブレード(68)。
- 前記渡りリブ(140、240、340、440、540、640)の断面形状に直線である部分がない、請求項14記載のブレード(68)。
- 前記インピンジメントオリフィス(142、242、342、542、642)のうちの少なくともいくつかが、前記渡りリブ(140、240、340、540、640)の中央に配置される、請求項15記載のブレード(68)。
- 前記インピンジメントオリフィス(442)のうちの少なくともいくつかが、前記渡りリブ(440)の中央よりも前記渡りリブ(440)と前記外面との接合部のより近くに配置される、請求項15記載のブレード(68)。
- ガスタービンエンジン(10)用のエーロフォイル(78)であって、
前縁(102)と後縁(104)との間を軸方向に延在し、ダブテール(76)に隣接した根元(82)と先端(80)との間を半径方向に延在する圧力側(98)および負圧側(100)を画定する外面と、
前記エーロフォイル(78)内に配置された冷却回路であって、
前記根元(82)から前記先端(80)に向かって延在し、前記根元(82)で冷却空気入口通路(88、90、92)に流体連結する供給通路(122、222、322、422、522)と、
前記前縁(102)に沿って延在する前縁冷却通路(126、226、326、426、526、626)と、
前記圧力側(98)と前記負圧側(100)との間を延在して、前記供給通路(122、222、322、422、522)を前記前縁冷却通路(126、226、326、426、526、626)から分離する渡りリブ(140、240、340、440、540、640)と、
前記渡りリブ(140、240、340、440、540、640)を通って延在し、前記前縁冷却通路(126、226、326、426、526、626)を前記供給通路(122、222、322、422、522)に流体連結するインピンジメントオリフィス(642)と
を備える冷却回路と
を備え、
前記渡りリブ(140、240、340、440、540、640)が、前記渡りリブ(140、240、340、440、540、640)の熱応力を緩和するように弓形断面を有し、前記インピンジメントオリフィス(342、542、642)のうちの少なくともいくつかが通って延在する大きな断面の厚い部分(346、546)を有し、かつ前記厚い部分(346、546)がさらに拡がり部(670)を有する、エーロフォイル(78)。 - 前記厚い部分(346、546)が、前記インピンジメントオリフィス(642)の直径Dに対する前記インピンジメントオリフィス(642)の長さLの比(L/D)が少なくとも2となるような厚さを有する、請求項18記載のエーロフォイル(78)。
- 前記渡りリブ(140、240、340、440、540、640)の断面形状に前記前縁(102)の断面形状に平行な部分がない、請求項19記載のエーロフォイル(78)。
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