JP2017198199A - フィルム孔を有するタービンエンジン用の構成部品 - Google Patents

フィルム孔を有するタービンエンジン用の構成部品 Download PDF

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Abstract

【課題】高温燃焼ガス流を発生し、冷却流体流を供給するタービンエンジン用のエンジン構成部品を実現する。【解決手段】高温燃焼ガスHが沿って流れる高温面94と冷却流体流に面する冷却面96とを有する壁92と、冷却面に設けられた入口100を有する調量部106と、調量部に流体結合され、高温面に設けられた出口102を有する円錐部109とを有し、出口が入口と異なる断面形状および断面領域を有するフィルム孔88であって、調量部の外側表面116に位置する表面線が、調量部106の中心線110に平行であり、かつ、前記円錐部109の外側表面116と接線方向に交差113してその上にあるように、前記調量部106が前記円錐部109に対して向けられる、フィルム孔88とを備える。【選択図】図3

Description

本願発明は、フィルム孔を有するタービンエンジン用の構成部品に関する。
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。
エンジン効率は、燃焼ガスの温度とともに上昇する。しかしながら、燃焼ガスはその流路に沿って様々な構成部品を加熱し、そのため、エンジン寿命を延ばすためにそれらを冷却する必要がある。典型的には、高温ガス通路の構成部品は、圧縮機からの抽気によって冷却される。抽気は圧縮過程には使用されないので、この冷却方法はエンジン効率を低下させる。
タービンエンジンの冷却技術は成熟しており、様々な高温ガス通路の構成部品における様々な態様の冷却回路および冷却機構に対する多くの特許を含む。例えば、燃焼器は、作動中に冷却を必要とする半径方向外側および内側のライナを含む。タービンノズルは、やはり冷却を必要とする外側バンドと内側バンドとの間で支持された中空のベーンを含む。タービンロータブレードは中空で、典型的には内部に冷却回路を含み、ブレードは、やはり冷却を必要とするタービンシュラウドに取り囲まれる。高温燃焼ガスは、やはりライナが設けられて適切に冷却された排気部を通って排出される。
これらの例示的なタービンエンジン構成部品のすべてで、これらを冷却する必要性を最小限にしながら耐久性を向上させるために、典型的には高強度の超合金金属の薄い金属壁が使用される。様々な冷却回路および機構が、エンジン内のこれらの対応する環境においてこれらの個々の構成部品に適合される。さらに、これらの構成部品のすべては、典型的には共通のフィルム冷却孔の列を含む。
典型的なフィルム冷却孔は、加熱された壁を貫通する浅い角度で傾斜した円筒状の孔で、冷却空気のフィルムを壁の外面に沿って吐出させて、作動中に高温燃焼ガスからの流れに対して熱絶縁する。フィルムは浅い角度で吐出されて壁の外側表面を覆って、流れの剥離およびフィルム冷却の有効性の損失につながる望ましくない吹き飛びの可能性を最小限にする。
フィルム孔の入口と出口との間の幾何形状の関係は、エンジン効率およびエーロフォイル冷却に影響を与える可能性がある。
米国特許第8814500号公報
一態様では、実施形態は、高温燃焼ガス流を発生し、冷却流体流を供給するタービンエンジン用のエンジン構成部品に関する。本エンジン構成部品は、高温燃焼ガス流を冷却流体流から隔て、高温流路内で高温燃焼ガスが沿って流れる高温面と冷却流体流に面する冷却面とを有する壁と、少なくとも1つのフィルム孔とを備える。フィルム孔は、冷却面に設けられた入口を有する調量部と、調量部に流体結合され、高温面に設けられた出口を有する円錐部とを有し、出口は入口と異なる断面形状および断面領域を有する。調量部の外側表面に位置する表面線が、調量部の中心線に平行であり、かつ、円錐部の外側表面と接線方向に交差してその上にあるように、調量部は円錐部に対して向けられる。
別の態様では、実施形態は、高温燃焼ガス流を発生し、冷却流体流を供給するタービンエンジン用のエンジン構成部品に関する。本エンジン構成部品は、高温燃焼ガス流を冷却流体流から隔て、高温流路内で高温燃焼ガスが沿って流れる高温面と冷却流体流に面する冷却面とを有する壁と、少なくとも1つのフィルム孔とを備える。フィルム孔は、冷却面に設けられた入口を有する調量部と、調量部に流体結合され、高温面に設けられた出口を有する円錐部と、入口より大きな断面領域を有する出口とを有する。入口中心線に沿って投影された入口断面領域は、同じ中心線に沿って投影された出口断面領域内に完全に入る。
航空機用のタービンエンジンの概略断面図である。 図1のエンジンの燃焼器および高圧タービンの側面断面図である。 図1のエンジンのエンジン構成部品のフィルム孔を通る断面図である。 図1のエンジンのエンジン構成部品のフィルム孔の第2の実施形態を通る断面図である。 フィルム孔の入口の中心線に沿って見たときの1つの出口形状の実施形態の図である。 フィルム孔の入口の中心線に沿って見たときの別の出口形状の実施形態の図である。 フィルム孔の入口の中心線に沿って見たときの別の出口形状の実施形態の図である。 フィルム孔の入口の中心線に沿って見たときの別の出口形状の実施形態の図である。 フィルム孔の入口の中心線に沿って見たときの別の出口形状の実施形態の図である。 フィルム孔の入口の中心線に沿って見たときの1つの出口形状の追加の実施形態の図である。 フィルム孔の入口の中心線に沿って見たときの別の出口形状の追加の実施形態の図である。
記載される本発明の実施形態は、エーロフォイルなどのエンジン構成部品のフィルム孔などの孔の構造を対象とする。例示の目的のため、本発明は、航空機タービンエンジン用のタービン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、ならびに工業、商業、および住宅用途などの非移動用途の非航空機用途にも、圧縮機を含むエンジン内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。
用語「前方に」または「上流に」は、本明細書で使用するとき、エンジン入口、または別の構成部品に比べてエンジン入口に比較的近い構成部品へ向かう方向に動くことを指す。「前方に」または「上流に」と併せて使用される用語「後方に」または「下流に」は、エンジン中心線に関してエンジンの後部または出口へ向かう方向を指す。
さらに、用語「半径方向の」または「半径方向に」は、本明細書で使用するとき、エンジンの長手方向中心軸線とエンジン外周との間を延在する寸法を指す。
方向についてのすべての言及(例えば、半径方向、軸方向、近位、遠位、上側、下側、上向き、下向き、左、右、横、前、後、頂部、底部、上方、下方、垂直、水平、時計回り、反時計回り、上流、下流、後方など)は、読み手が本発明を理解するのを助けるために識別の目的で使用しているに過ぎず、具体的に位置、向き、または本発明の使用に関して限定するものではない。接続についての言及(例えば、取り付けられた、結合された、接続された、および接合された)は、広義に解釈すべきであり、別途指示されていない限り、一群の要素間の中間部材および要素間の相対移動を含むことができる。したがって、接続についての言及は、必ずしも2つの要素が互いに固定された関係で直接接続されることを示唆するものではない。さらに、断面または断面のという用語は、本明細書で使用するとき、中心線に直交し、孔内で概ね冷却剤が流れる方向に直交して切り取られた断面を指すことを理解すべきである。例示する図面は、単に例示の目的であり、本明細書に添付の図面中に示された寸法、位置、順序、および相対的な大きさは変わり得る。
図1は、航空機用のタービンエンジン10の概略断面図である。エンジン10は、概ね長手方向に前方14から後方16に延在する軸線または中心線12を有する。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の周りに半径方向に配置された複数のファンブレード42を含む。HP圧縮機26、燃焼器30、およびHPタービン34は、エンジン10のコア44を形成して、燃焼ガスを発生する。コア44はコアケーシング46に取り囲まれ、コアケーシング46はファンケーシング40と結合することができる。
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、一組の圧縮機ブレード56、58が、対応する一組の静止圧縮機ベーン60、62(ノズルとも呼ばれる)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、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。
圧縮機の段のブレード56、58は、ディスク59に取り付けることができ、ディスク59はHPおよびLPスプール48、50のうちの対応する1つに取り付けられる。ここで、各段はそれら自体のディスク59、61を有する。圧縮機の段のベーン60、62は、周方向配置でコアケーシング46に取り付けることができる。
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、一組のタービンブレード68、70が、対応する一組の静止タービンベーン72、74(ノズルとも呼ばれる)に対して回転させられて、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、多数のタービンベーン72、74は環状に設けることができ、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、対応する回転ブレード68、70は、静止タービンベーン72、74の下流に、かつそれらに隣接して配置され、また、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。
タービンの段のブレード68、70は、ディスク71に取り付けることができ、ディスク71はHPおよびLPスプール48、50のうちの対応する1つに取り付けられる。ここで、各段はそれら自体のディスク71、73を有する。タービンの段のベーン72、74は、周方向配置でコアケーシング46に取り付けることができる。
スプール48、50の一方または両方に取り付けられ、それらとともに回転するエンジン10の部分はまた、個々に、またはまとめて、ロータ53と呼ばれる。コアケーシング46に取り付けられた部分を含むエンジン10の静止部分はまた、個々に、またはまとめて、ステータ63と呼ばれる。
作動時、ファンセクション18を出た空気流は分けられ、その空気流の一部分は、LP圧縮機24内に流れ、LP圧縮機24は次いで、加圧された外気76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76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を発生する。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、そこでさらに仕事が取り出されてLP圧縮機24を駆動し、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。
空気流78の残りの部分は、LP圧縮機24およびエンジンコア44をバイパスして、静止ベーン列、より具体的には、ファン排気側84にある複数のエーロフォイル案内翼82を備える出口案内翼組立体80を通ってエンジン組立体10を出る。より詳細には、半径方向に延在するエーロフォイル案内翼82の周方向列は、ファンセクション18に隣接して使用して、空気流78の方向をいくらか制御する。
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環境では、エンジンの高温部分は、通常、燃焼器30、および燃焼器30の下流の構成部品、特にタービンセクション32であり、そこでは、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である。冷却流体の他の供給源は、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。この流体は、LPまたはHP圧縮機24、26から抜き取られた空気を含むことができる抽気77とすることができ、これは、タービンセクション32のための冷却源として燃焼器30をバイパスする。これは一般的なエンジン構成であり、限定することを意味していない。
図2は、図1のエンジン10の燃焼器30およびHPタービン34の側面断面図である。燃焼器30は、デフレクタ75および燃焼器ライナ79を含む。タービン34のタービンブレード68に軸方向に隣接して、半径方向に離間した静止タービンベーン72の組があり、隣接するベーン72はこれらの間にノズルを形成する。ノズルは、タービン34によって最大限のエネルギーを取り出すことができるように、燃焼ガスを転向させて回転ブレードによりよく流入させる。高温燃焼ガス流Hがベーン72の外面に沿って通るとき、冷却流体流Cはベーン72を通過してベーン72を冷却する。シュラウド組立体81は、タービン34での流れ損失を最小限にするように回転ブレード68に隣接する。同様なシュラウド組立体はまた、LPタービン36、LP圧縮機24、またはHP圧縮機26に付随することができる。図示の冷却流Cは単なる一例にすぎないことを理解すべきである。他の例としては、限定するものではないが、ベーン、ブレード、シュラウド、燃焼ライナ、または冷却が必要な他の任意の構成部品が含まれる。
エンジン10の1つまたは複数のエンジン構成部品は、本明細書でさらに開示する実施形態のフィルム冷却孔またはフィルム孔を設けることができるフィルム冷却基板を含む。フィルム冷却基板を有するエンジン構成部品のいくつかの非限定的な例には、図1〜2で説明したブレード68、70、ベーンまたはノズル72、74、燃焼器デフレクタ75、燃焼器ライナ79、またはシュラウド組立体81を含むことができる。フィルム冷却が用いられる他の非限定的な例としては、タービン移行ダクトおよび排気ノズルが含まれる。
図3は、タービンエンジン10に配置された、フィルム孔として示された孔88の概略断面図である。例示的な実施形態では、孔88は、高温燃焼ガス流Hを冷却流体流Cから隔てる基板92を備えるエーロフォイルの前縁などのエンジン構成部品90に配置される。図1および2に関して上記で説明したように、タービンエンジンの環境では、冷却空気は、ファン20によって供給されエンジンコア44をバイパスする外気、LP圧縮機24からの空気、またはHP圧縮機26からの空気とすることができる。
エンジン構成部品90は、高温燃焼ガス流Hに面する高温面94、および冷却流体Cに面する低温面96を有する基板92を含む。基板92は、エンジン構成部品90の外壁または内壁とすることができるエンジン構成部品90の壁を形成する場合がある。第1のエンジン構成部品90は、低温面96を備える少なくとも1つの内部キャビティ98を画定することができる。高温面94はエンジン構成部品90の外面とすることができる。タービンエンジンの場合、高温面94は1000℃から2000℃の範囲の温度のガスに曝される場合がある。基板92に適する材料としては、限定するものではないが、鋼、チタンなどの耐熱金属、あるいはニッケル、コバルトまたは鉄をベースにした超合金、およびセラミックマトリックス複合材が含まれる。超合金は、等軸、方向性凝固、および単結晶構造の超合金を含むことができる。
エンジン構成部品90は1つまたは複数のフィルム孔88をさらに含み、フィルム孔88は基板92を貫通して延在して、内部キャビティ98とエンジン構成部品90の高温面94との間を流体連通させる。作動中、冷却流体流Cは、内部キャビティ98に供給され、孔88から出て、高温面94上に冷却空気の薄い層またはフィルムを生成して、高温燃焼ガス流Hから高温面94を保護する。図3には孔88を1つだけ示しているが、エンジン構成部品90は、エンジン構成部品90に所望の任意の構成で配置された複数のフィルム孔88を備えることができることは理解されよう。
本明細書で説明する実施形態のいずれにおいても、基板92は概ね平面として示されているが、基板92は多くのエンジン構成部品では湾曲している場合があることを理解することを留意されたい。しかしながら、基板92の曲率は孔88の大きさに比べてわずかであり、したがって、説明および例示のために、基板92を平面として示す。基板92が孔88の区域で平面であろうと曲面であろうと、高温面94および低温面96は、本明細書で示すように互いに平行とすることができる、または非平行な面とすることができる。
孔88は、基板92の低温面96に設けられた入口100と、高温面94に設けられた出口102を含む出口領域と、入口100と出口102とを接続するフィルム孔通路104とを有することができる。フィルム孔通路104は、円形断面を有する調量部106を含んで冷却流体流Cの質量流量を調量することができるが、これは任意の断面形状とすることができる。フィルム孔通路104はまた、冷却流体Cが高温面94上により広く速度のより遅い冷却フィルムを形成するように広がることができる拡散部108を含むことができる。
拡散部108は、フィルム孔通路104を通る冷却流体流Cの方向に対して調量部106の下流にある。拡散部108は、調量部106と直列流れで連通することができる。調量部106は、入口100に、またはその近くに設けることができ、一方、拡散部108は出口102に、またはその近くに画定することができる。ほとんどの実施では、拡散部108は出口102を画定する。
フィルム孔通路104を通る冷却流体流Cは、調量部106の断面領域の幾何学的中心を通過する、本明細書では中心線110とも称するフィルム孔通路104の長手方向軸に沿う。孔88は、中心線110が高温面94および低温面96に直交しないように、フィルム孔通路104を通る冷却流体流Cの下流方向に傾けることができる。
これに代えて、孔88は、中心線110が通過する基板92の局所領域において高温面94および低温面96の一方または両方に直交する中心線110を有することができる。他の実施形態では、孔88の中心線110は、高温燃焼ガス流Hの方向には向けられず、その結果、冷却流体流Cのベクトルは高温燃焼ガスHのベクトルとは異なる。例えば、複合した角度を有するフィルム孔は、断面だけでなく、高温面94を上から下に見ても、高温燃焼ガス流のベクトルと異なる冷却流のベクトルを画定する。
拡散部108は、断面としては、円錐部109、または他の任意の適切な幾何形状を含むことができ、調量部106に流体結合され、高温面94の出口102で終端となる。表面線111は、調量部106の外側表面に位置し、調量部106の中心線110に平行である。調量部106の中心線110と円錐部109の中心線118は交差し、互いに対して同軸ではない。
調量部106は、表面線111が円錐部109の外側表面116と接線方向に交差113してその上にあるように、円錐部109に対して向けられる。このように、表面線111と円錐部109の外側表面116とは、連続線を形成し、フィルム孔通路104の全範囲で共線となる。フィルム孔通路104の全範囲として示されているが、調量部106および円錐部109の外側表面は、全範囲の一部分だけが共平面とすることができる。線111および表面116は、周囲の他の場所の任意の線に位置することができ、外側表面には限定するものではない。
図4では、フィルム孔の別の実施形態が考えられている。この実施形態では、円錐部209は、調量部206から直ぐに延在することができ、したがって、フィルム孔通路204の全長は円錐部209を含む。調量機能はちょうど入口200で狭くなっており、その点において、入口200は調量部206を完全に画定する。この実施形態は第1の実施形態と同様であり、したがって、同様の部品は100を加えた同様の番号で識別され、第1の実施形態の同様の部品についての説明は、特記しなければ追加の実施形態に適用されることは理解されよう。
図5A〜Eを参照すると、入口100の中心線に沿って出口102を見通したときの出口102の断面形状112および領域114の一群の実施形態が示されている。入口100の中心線に沿って出口を見通したときに出口102内に完全に入る入口100とは異なる断面形状112および断面領域114を出口102が有するように形成することができる。各実施形態は第1の実施形態と同様であり、したがって、同様の部品は100ずつ加えた同様の番号で識別され、第1の実施形態の同様の部品についての説明は、特記しなければ追加の実施形態に適用されることは理解されよう。
図5Aおよび5Bは、円112または楕円212の形状の出口102、202の第1および第2の実施形態を示す。ここで、入口100、200は、出口102、202より小さな断面領域の円を含み、入口100、200は、この向きからみたときに1つの点120、220で出口に接する。この点120、220は、形状112、212の縁に沿った任意の位置とすることができる。
図5Cにおいて、出口302の第3の実施形態は、図5Bの向きから90°の向きにした楕円形状312を形成し、円形の入口300を含む。ここで、入口300の2つの部分320、322のみが出口302に接する。この形状は、楕円形状として示されているが、入口の2つの部分のみが出口と接するように頂点が形成された任意の形状とすることができる。
図5Dおよび5Eに示す第4および第5の実施形態では、出口402、502は、ルーローの三角形の形状412、または内向きに湾曲した底部524を有する別の三角形の形状512を含み、入口400、500の中心線410、510に沿って見たとき、入口400、500の少なくとも一部分428、528が内部に位置する少なくとも1つの偏心部426、526を含む。入口400、500の周囲の任意の部分は、出口402、502と共平面とすることができる、または出口402、502に接することができる。入口および出口は、入口が偏心部内になくても同様に互いに接したままとすることができる。
出口と入口との間の関係の実施形態については、出口が複数の偏心部を有し、入口の中心線に沿って出口を見通したときに、入口のいかなる部分も偏心部内に位置しない場合も考えられることを認識すべきである。例えば、図6Aおよび6Bは、入口の中心線610、710に沿って出口602、702を見通したときに、入口600、700の中心線と出口602、702の中心線とが一致している実施形態を示す。
本明細書で開示した実施形態を任意に組み合わせてフィルム孔を形成するのに使用することができることを理解すべきである。フィルム孔は、形状または断面領域が異なり、調量部が出口中心線から軸がずれた、入口および出口の任意の形状を有することができる。
タービンの冷却は、温度が上昇し続ける次世代の構造において重要である。より高効率なエンジンを設計するのに伴ってエンジンのコア温度を引き続き上げていくが、現在の冷却技術をこのことに対して発展させる必要がある。円錐の形状を変えることによって円錐部を最適化するメリットとしては、製造性のために隣接する孔とのスペースの問題を持ち込むことなく、フィルム被覆を改善することが含まれる。本明細書で説明した最終製品は、高温面上により広いフィルム被覆をもたらすであろう。この幾何形状は、前縁の熱的性能を向上させ、耐久性およびエンジンの燃料の燃焼を改善することができる。
開示した設計の用途は、ファンおよびブースタセクションを有するタービンエンジンに限定するものではなく、ターボジェットおよびターボエンジンにも同様に適用可能であることを認識すべきである。
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有する場合、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。
最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
[実施態様1]
高温燃焼ガス流(H)を発生し、冷却流体流(C)を供給するタービンエンジン(10)用のエンジン(10)構成部品(90)であって、
前記高温燃焼ガス流(H)を前記冷却流体流(C)から隔て、前記高温燃焼ガス(H)が沿って流れる高温面(94)と前記冷却流体流(C)に面する冷却面(96)とを有する壁(92)と、
前記冷却面(96)に設けられた入口(100、200,300、400、500、600、700)を有する調量部(106、206)と、前記調量部(106、206)に流体結合され、前記高温面(94)に設けられた出口(102、202、302、402、502、602、702)を有する円錐部(109、209)と、前記入口(100、200、300、400、500、600、700)と異なる断面形状(112、212、312、412、512、612、712)および断面領域(114、214、314、414、514、614、714)を有する前記出口(102、202、302、402、502、602、702)とを有する少なくとも1つのフィルム孔(88)であって、前記調量部(106、206)の外側表面(116、216、316、416、516、616、716)に位置する表面線(111、211)が、前記調量部(106、206)の中心線(110)に平行であり、かつ、前記円錐部(109、209)の外側表面(116、216、316、416、516、616、716)と接線方向に交差(113、213)してその上にあるように、前記調量部(106、206)が前記円錐部(109、209)に対して向けられる、少なくとも1つのフィルム孔(88)と
を備えるエンジン(10)構成部品(90)。
[実施態様2]
前記円錐部(109、209)の中心線(118、218)が、前記調量部(106、206)の前記中心線(110)と同軸ではない、実施態様1に記載のエンジン(10)構成部品(90)。
[実施態様3]
前記入口(100、200、300、400、500、600、700)の前記断面形状(112、212、312、412、512、612、712)が円である、実施態様2に記載のエンジン(10)構成部品(90)。
[実施態様4]
前記出口(102、202、302、402、502、602、702)の前記断面形状(112、212、312、412、512、612、712)が楕円である、実施態様3に記載のエンジン(10)構成部品(90)。
[実施態様5]
前記出口(102、202、302、402、502、602、702)の前記断面形状(112、212、312、412、512、612、712)が三角形(412、512)である、実施態様3に記載のエンジン(10)構成部品(90)。
[実施態様6]
前記三角形(412、512)がルーローの三角形(412)である、実施態様5に記載のエンジン(10)構成部品(90)。
[実施態様7]
前記調量部(106、206)と前記円錐部(109、209)の前記外側表面(116、216、316、416、516、616、716)の一部分のみがそれらの全範囲に沿って共線である、実施態様1に記載のエンジン(10)構成部品(90)。
[実施態様8]
前記入口(100、200、300、400、500、600、700)が、前記入口(100、200、300、400、500、600、700)の前記中心線(110、210、310、410、510、610、710)に沿って前記出口(102、202、302、402、502、602、702)を見通したときに前記出口(102、202、302、402、502、602、702)内に完全に入る、実施態様7に記載のエンジン(10)構成部品(90)。
[実施態様9]
エーロフォイルの前縁をさらに含み、前記少なくとも1つのフィルム孔(88)が前記前縁内に位置する、実施態様1に記載のエンジン(10)構成部品(90)。
[実施態様10]
前記入口(100、200、300、400、500、600、700)が、前記入口(100、200、300、400、500、600、700)の前記中心線(110、210、310、410、510、610、710)に沿って前記出口(102、202、302、402、502、602、702)を見通したときに前記出口(102、202、302、402、502、602、702)内に完全に入る、実施態様1に記載のエンジン(10)構成部品(90)。
[実施態様11]
前記円錐部(209)が前記調量部(206)から直ぐに延在する、実施態様1に記載のエンジン(10)構成部品(90)。
[実施態様12]
前記入口(200)が前記調量部(206)を完全に形成する、実施態様11に記載のエンジン(10)構成部品(90)。
[実施態様13]
高温燃焼ガス流(H)を発生し、冷却流体流(C)を供給するタービンエンジン(10)用のエンジン(10)構成部品(90)であって、
前記高温燃焼ガス流(H)を前記冷却流体流(C)から隔て、高温流路内で前記高温燃焼ガス(H)が沿って流れる高温面(94)と前記冷却流体流(C)に面する冷却面(96)とを有する壁(92)と、
前記冷却面(96)に設けられた入口(100、200、300、400、500、600、700)を有する調量部(106、206)と、前記調量部(106、206)に流体結合され、前記高温面(94)に設けられた出口(102、202、302、402、502、602、702)を有する円錐部(109、209)と、前記入口(100、200、300、400、500、600、700)より大きな断面領域(114、214、314、414、514、614、714)を有する前記出口(102、202、302、402、502、602、702)とを有する少なくとも1つのフィルム孔(88)であって、入口中心線(110、210、310、410、510、610、710)に沿って投影された前記入口断面領域が、前記同じ中心線に沿って投影された前記出口断面領域(114、214、314、414、514、614、714)内に完全に入る、少なくとも1つのフィルム孔(88)と
を備えるエンジン(10)構成部品(90)。
[実施態様14]
前記入口(100、200、300、400、500)の一部分が、前記入口(100、200、300、400、500)の前記中心線(110、210、310、410、510)に沿って前記出口(102、202、302、402、502)を見通したときに前記出口(102、202、302、402、502)に接する、実施態様13に記載のエンジン(10)構成部品(90)。
[実施態様15]
前記入口(300)の2つ部分のみが、前記入口(300)の前記中心線(300)に沿って前記出口(302)を見通したときに前記出口(302)に接する、実施態様13に記載のエンジン(10)構成部品(90)。
[実施態様16]
前記出口(402、502)が少なくとも1つの偏心部(426、526)を有し、前記入口(400、500)の前記中心線(410、510)に沿って前記出口(402、502)を見通したときに前記入口(400、500)の少なくとも一部分が前記偏心部(426、526)内に位置する、実施態様13に記載のエンジン(10)構成部品(90)。
[実施態様17]
前記出口(702)が複数の偏心部(426、526)を有し、前記入口(700)の前記中心線(710)に沿って前記出口(702)を見通したときに前記入口(700)のいかなる部分も前記偏心部(426、526)内に位置しない、実施態様13に記載のエンジン(10)構成部品(90)。
[実施態様18]
前記入口(100、200、300、400、500、600、700)の前記中心線(110、210、310、410、510、610、710)に沿って前記出口(102、202、302、402、502、602、702)を見通したときに前記入口(100、200、300、400、500、600、700)が円または楕円のうちの少なくとも1つの断面を有する、実施態様13に記載のエンジン(10)構成部品(90)。
[実施態様19]
前記入口(200、300、400、500、600、700)の前記中心線(210、310、410、510、610、710)に沿って前記出口(202、302、402、502、602、702)を見通したときに前記出口(202、302、402、502、602、702)が楕円または三角形のうちの少なくとも1つの断面を有する、実施態様18に記載のエンジン(10)構成部品(90)。
[実施態様20]
前記三角形(412)断面がルーローの三角形(412)を含む、実施態様19に記載のエンジン(10)構成部品(90)。
[実施態様21]
前記円錐部(209)が前記調量部(206)から直ぐに延在する、実施態様13に記載のエンジン(10)構成部品(90)。
[実施態様22]
前記入口(200)が前記調量部(206)を完全に形成する、実施態様13に記載のエンジン(10)構成部品(90)。
10 エンジン
12 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 LP圧縮機
26 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スプール
50 LPスプール
52 LP圧縮機段
53 ロータ
54 HP圧縮機段
56 LP圧縮機ブレード
58 HP圧縮機ブレード
59 ディスク
60 LP圧縮機ベーン
61 ディスク
62 HP圧縮機ベーン
63 ステータ
64 HPタービン段
66 LPタービン段
68 HPタービンブレード
70 LPタービンブレード
71 ディスク
72 HPタービンベーン
73 ディスク
74 LPタービンベーン
75 デフレクタ
76 加圧外気
77 抽気
78 空気流
79 燃焼器ライナ
80 出口案内翼組立体
81 シュラウド組立体
82 エーロフォイル案内翼
84 ファン排気側
88 孔
90 エンジン構成部品
92 基板
94 高温面
96 低温面
98 内部キャビティ
100 入口
102 出口
104 フィルム孔通路
106 調量部
108 拡散部
109 円錐部
110 中心線
111 表面線
112 断面形状
113 接線方向の交差
114 領域
116 外側表面
118 中心線
120 点
200 入口
202 出口
204 フィルム孔通路
206 調量部
208 拡散部
209 円錐部
210 中心線
211 表面線
212 断面形状
213 接線方向の交差
214 領域
216 外側表面
218 中心線
220 点
300 入口
302 出口
310 中心線
312 断面形状
314 領域
316 外側表面
318 中心線
320 部分
322 部分
400 入口
402 出口
410 中心線
412 断面形状
414 領域
416 外側表面
418 中心線
420 点
426 偏心部
428 部分
500 入口
502 出口
510 中心線
512 断面形状
514 領域
518 中心線
520 点
524 湾曲した底部
526 偏心部
528 部分
600 入口
602 出口
610 中心線
612 断面形状
614 領域
618 中心線
700 入口
702 出口
710 中心線
712 断面形状
714 領域
718 中心線

Claims (10)

  1. 高温燃焼ガス流(H)を発生し、冷却流体流(C)を供給するタービンエンジン(10)用のエンジン(10)構成部品(90)であって、
    前記高温燃焼ガス流(H)を前記冷却流体流(C)から隔て、前記高温燃焼ガス(H)が沿って流れる高温面(94)と前記冷却流体流(C)に面する冷却面(96)とを有する壁(92)と、
    前記冷却面(96)に設けられた入口(100、200,300、400、500、600、700)を有する調量部(106、206)と、前記調量部(106、206)に流体結合され、前記高温面(94)に設けられた出口(102、202、302、402、502、602、702)を有する円錐部(109、209)とを有し、前記出口(102、202、302、402、502、602、702)が前記入口(100、200、300、400、500、600、700)と異なる断面形状(112、212、312、412、512、612、712)および断面領域(114、214、314、414、514、614、714)を有する少なくとも1つのフィルム孔(88)であって、前記調量部(106、206)の外側表面(116、216、316、416、516、616、716)に位置する表面線(111、211)が、前記調量部(106、206)の中心線(110)に平行であり、かつ、前記円錐部(109、209)の外側表面(116、216、316、416、516、616、716)と接線方向に交差(113、213)してその上にあるように、前記調量部(106、206)が前記円錐部(109、209)に対して向けられる、少なくとも1つのフィルム孔(88)と
    を備えるエンジン(10)構成部品(90)。
  2. 前記円錐部(109、209)の中心線(118)が、前記調量部(106、206)の前記中心線(110)と同軸ではない、請求項1記載のエンジン(10)構成部品(90)。
  3. 前記入口(100、200、300、400、500、600、700)の前記断面形状(112、212、312、412、512、612、712)が円である、請求項2記載のエンジン(10)構成部品(90)。
  4. 前記出口(102、202、302、402、502、602、702)の前記断面形状(112、212、312、412、512、612、712)が楕円である、請求項3記載のエンジン(10)構成部品(90)。
  5. 前記出口(102、202、302、402、502、602、702)の前記断面形状(112、212、312、412、512、612、712)が三角形(412、512)である、請求項3記載のエンジン(10)構成部品(90)。
  6. 前記三角形(412、512)がルーローの三角形(412)である、請求項5記載のエンジン(10)構成部品(90)。
  7. 前記調量部(106、206)と前記円錐部(109、209)の前記外側表面(116、216、316、416、516、616、716)の一部分のみがそれらの全範囲に沿って共線である、請求項1記載のエンジン(10)構成部品(90)。
  8. 前記入口(100、200、300、400、500、600、700)が、前記入口(100、200、300、400、500、600、700)の中心線に沿って前記出口(102、202、302、402、502、602、702)を見通したときに前記出口(102、202、302、402、502、602、702)内に完全に入る、請求項7記載のエンジン(10)構成部品(90)。
  9. 前記入口(100、200、300、400、500、600、700)が、前記入口(100、200、300、400、500、600、700)の前記中心線に沿って前記出口(102、202、302、402、502、602、702)を見通したときに前記出口(102、202、302、402、502、602、702)内に完全に入る、請求項1記載のエンジン(10)構成部品(90)。
  10. 前記円錐部(109、209)が前記調量部から直ぐに延在し、前記入口(100、200、300、400、500、600、700)が前記調量部を完全に形成する、請求項1記載のエンジン(10)構成部品(90)。
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