KR102326957B1 - 에어포일을 위한 한정된 오목 표면 곡률을 갖는 내부 리브 - Google Patents

Abstract

블레이드 에어포일(25)을 위한 내부 리브(160)가, 내구성을 보장하며 그리고 요구되는 열 전달을 제공하기 위해 한정되는, 오목 표면(162)을 구비한다. 오목 표면(162)은, 압력 측 또는 흡입 측 외측 벽(26, 27)을 바라본다. 폭이 제1 단부(170)와 제2 단부(172) 사이에 존재하며, 그리고 깊이가, 오목 표면(162)의 중점 및 압력 또는 흡입 측 외측 벽(26, 27)과의 깊이 라인의 교점 사이의 수직 깊이 라인의 길이이다. 불규칙적 원호가 교점에 중심을 둔 원호 각도 이내에서 정의되며, 불규칙적 원호는, 오목 표면(162)의 중점에서 깊이와 동등한 제1 원호 반경 및, 깊이와 형상 계수의 곱과 동등한, 원호 각도가 오목 표면(162)과 교차하는 곳의 제2 원호 반경을 구비한다. 형상 계수는, 형상비와 실질적으로 선형의 관련성을 갖는다.

Description

에어포일을 위한 한정된 오목 표면 곡률을 갖는 내부 리브{INTERNAL RIB WITH DEFINED CONCAVE SURFACE CURVATURE FOR AIRFOIL}

본 개시는, 블레이드 에어포일에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 에어포일을 냉각시키기 위해 공기와 같은 유체를 통과시키는 내부 채널을 갖는, 로터 블레이드 또는 스테이터 블레이드와 같은, 중공 터빈 에어포일에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 개시는, 내구성 및 요구되는 열 전달을 보장하기 위한 표준으로 구성되는 오목 표면 또는 곡률을 구비하는 내부 리브에 관한 것이다.

연소 또는 가스 터빈 기관들(이하, "가스 터빈")은, 압축기, 연소기, 및 터빈을 포함한다. 당해 기술 분야에 잘 알려진 바와 같이, 압축기에서 압축되는 공기는 연료와 혼합되며 그리고 연소기에서 점화되고, 이어서 출력을 생성하기 위해 터빈을 통해 팽창된다. 터빈 내부의 구성요소들, 특히 원주 방향으로 배열되는 로터 블레이드 및 스테이터 블레이드는, 자체를 통해 팽창되는 연소 생성물들의 극히 높은 온도 및 압력에 의해 특징지어지는, 우호적이지 않은 환경에 종속된다. 반복적인 열 순환뿐만 아니라 이러한 환경의 극심한 온도 및 기계적 응력을 견디기 위해, 에어포일은 강건한 구조를 가져야만 하며 그리고 적극적으로 냉각되어야만 한다.

인식하게 될 것으로서, 터빈 로터 블레이드 및 스테이터 블레이드는 흔히, 냉각제, 전형적으로 압축기로부터 토출되는 공기가, 그를 통해 순환하게 되는 냉각 시스템을 형성하는, 내부 통로들 또는 회로들을 포함한다. 그러한 냉각 회로들은 전형적으로, 에어포일을 위한 요구되는 구조적 지지를 제공하며 그리고 허용 가능한 온도 프로파일 이내에서 에어포일을 유지하기 위한 복수의 유동 경로 채비(arrangement)를 포함하는, 내부 리브들에 의해 형성된다. 이러한 냉각 회로를 통과하는 공기는 흔히, 에어포일의 리딩 에지, 트레일링 에지, 흡입 측부, 및 압력 측부 상에 형성되는 막 냉각 구멍들(film cooling apertures)을 통해 배기된다.

가스 터빈의 효율은 연소 온도가 상승함에 따라 증가한다는 것을 인식하게 될 것이다. 이 때문에, 블레이드가 더 높은 온도를 견딜 수 있도록 하는 기술 발전에 대한 끊임없는 요구가 존재한다. 이러한 발전은 때때로, 높은 온도를 견딜 수 있는 새로운 재료를 포함하지만, 많은 경우 이들은 블레이드 구조와 냉각 능력을 향상시키기 위해 에어포일의 내부 구성을 개선하는 것을 수반한다. 그러나, 냉각제의 사용이 기관을 효율을 감소시키기 때문에, 증가된 레벨의 냉각제 사용에 너무 과하게 의존하는 새로운 채비는 단지, 다른 채비에 대한 비효율성과 교환하기만 한다. 결과적으로, 냉각제 효율을 개선하는 냉각제 순환 및 내부 에어포일 구성을 제공하는, 새로운 에어포일 채비에 대한 요구가 지속되고 있다.

내부적으로 냉각되는 에어포일들의 채비를 더 복잡하게 하는 고려 사항이, 에어포일 내부 구조물과 외부 구조물 사이에 작동 도중에 발생하는 온도 차이다. 말하자면, 이들이 뜨거운 가스 경로에 노출되기 때문에, 에어포일의 외벽들은 전형적으로, 예를 들어, 그의 각 측부에 한정되는 통로들을 통해 유동하는 냉각제를 구비할 수 있는, 많은 내부 리브들보다, 작동 도중에 훨씬 더 높은 온도에서 잔류한다. 실제로, 통상적인 에어포일 구성은, 길쭉한 내측 리브들이 그 내부에서 압력 측 및 흡입 측 외측 벽들에 평행하게 연장되는, "4-벽" 채비를 포함한다. 높은 냉각 효율은, 4-벽 채비 내에 형성되는, 벽 근처 유동 통로에 의해 달성될 수 있다는 것이 공지된다. 벽 근처 유동 통로들에 동반되는 도전은, 외측 벽들이 내측 벽보다 상당히 더 큰 레벨의 열 팽창을 받는다는 것이다. 다양한 리브 구성이, 이러한 도전들을 해소하기 위해 안출되어 왔다. 특히, 내부 리브 곡률 형상들이, 냉각 및 내구성의 균형을 맞추기 위해 최적화되어야만 한다.

미국 특허공개공보 제2015-0184519호

본 개시의 제1 양태가, 블레이드 에어포일을 위한 내부 리브로서, 사전 결정된 단면적을 갖는 통로 내로 리딩 에지 및 트레일링 에지를 따라 연결되는, 오목 압력 측 외측 벽 및 볼록 흡입 측 외측 벽 내부에 냉각제의 유동을 수용하기 위한, 반경 방향으로 연장되는 챔버를 분할하는 것인, 내부 리브에 있어서,

내부 리브는, 압력 측 외측 벽 및 흡입 측 외측 벽 중 선택된 하나를 바라보는 오목 표면을 포함하고, 오목 표면은: 오목 표면의 제1 단부와 오목 표면의 반대편 제2 단부와 사이의 폭 및, 제1 단부와 반대편 제2 단부 사이의 오목 표면의 중점과 압력 측 외측 벽 및 흡입 측 외측 벽 중 선택된 하나와 깊이 라인의 교점 사이에서 연장되는 깊이 라인의 길이로서 정의되는 깊이, 깊이에 의해 나눗셈되는 폭으로서 정의되는 형상비,

교점에 중심을 둔 원호 각도 이내에서 정의되는 불규칙적 원호로서, 불규칙적 원호는, 오목 표면의 중점에서 깊이와 동등한 제1 원호 반경 및, 깊이와 형상 계수의 곱과 동등한, 원호 각도가 오목 표면과 교차하는 곳의 제2 원호 반경을 구비하고, 형상 계수는, 형상비와 실질적으로 선형의 관련성을 갖는 것인, 불규칙적 원호

에 의해 한정되며, 그리고 폭, 깊이, 형상 계수 및 원호 각도는, 상기 사전 결정된 단면적을 갖는 통로를 제공하도록 구성되는 것인, 내부 리브를 제공한다.

본 개시의 제2 양태가, 블레이드 에어포일을 위한 내부 리브로서, 사전 결정된 단면적을 갖는 통로 내로 리딩 에지 및 트레일링 에지를 따라 연결되는, 오목 압력 측 외측 벽 및 볼록 흡입 측 외측 벽 내부에 냉각제의 유동을 수용하기 위한, 반경 방향으로 연장되는 챔버를 분할하는 것인, 내부 리브에 있어서, 내부 리브는, 압력 측 외측 벽 또는 흡입 측 외측 벽 중 선택된 하나를 바라보는 오목 표면을 포함하고, 오목 표면은: 오목 표면의 제1 단부와 오목 표면의 반대편 제2 단부와 사이의 폭 및, 제1 단부와 반대편 제2 단부 사이의 오목 표면의 중점과 압력 측 외측 벽 및 흡입 측 외측 벽 중 선택된 하나와 깊이 라인의 교점 사이에서 연장되는 깊이 라인의 길이로서 정의되는 깊이, 깊이에 의해 나눗셈되는 폭으로서 정의되는 형상비, 교점에 중심을 둔 원호 각도 이내에서 정의되는 불규칙적 원호로서, 불규칙적 원호는, 오목 표면의 중점에서 깊이와 동등한 제1 원호 반경 및, 깊이와 형상 계수의 곱과 동등한, 원호 각도가 오목 표면과 교차하는 곳의 제2 원호 반경을 구비하고, 형상 계수는, 형상비와 실질적으로 선형의 관련성을 갖는 것인, 불규칙적 원호

에 의해 한정되고, 원호 각도는, 오목 표면의 중점에 중심을 두고, 60도 이상 그리고 120 이하로 연장되며, 형상비는, 형상 계수와 기울기의 곱, 및 y-절편의 합계로서 정의되고, 기울기는 대략 +3.29이고 y-절편은 -0.89 내지 -1.89의 범위에 놓이며, 그리고 폭, 깊이, 형상 계수 및 원호 각도는, 상기 사전 결정된 단면적을 갖는 통로를 제공하도록 구성되는 것인, 내부 리브를 제공한다.

본 개시의 예시적 양태들은, 본 명세서에 설명되는 문제점들 및/또는 논의되지 않는 다른 문제점들을 해소하기 위한 채비들이다.

본 개시의 이러한 및 다른 특징들이, 본 개시의 다양한 실시예들을 도시하는 첨부 도면들과 함께 취해지는 본 개시의 여러 양태들에 대한 뒤따르는 상세한 설명으로부터 더욱 쉽게 이해될 것이다:
도 1은, 본 출원의 특정 실시예가 사용될 수 있는 예시적인 터빈 기관의 개략적 도면이다.
도 2는, 도 1의 연소 터빈 기관의 압축기 섹션에 대한 단면도이다.
도 3은, 도 1의 연소 터빈 기관의 터빈 섹션에 대한 단면도이다.
도 4는, 본 개시의 실시예들이 채택될 수 있는 유형의 터빈 로터 블레이드의 사시도이다.
도 5는, 통상적인 채비에 따른 내측 벽 또는 리브 구성을 구비하는 터빈 로터 블레이드의 단면도이다.
도 6은 통상적인 채비에 따른 내측 벽 구성을 구비하는 터빈 로터 블레이드의 단면도이다.
도 7은 본 개시의 실시예에 따른 내부 리브의 개략도이다.
도 8은, 본 개시의 실시예에 따른 내부 리브를 한정하기 위해 사용되는 형상비 및 형상 계수 사이의 관련성에 대한 도해이다.
본 개시의 도면들은 축적에 맞지 않는다는 것을 알아야 한다. 도면들은 단지 본 개시의 전형적인 양태들을 묘사할 의도이며, 그리고 그에 따라 본 개시의 범위를 제한하는 것으로서 고려되어서는 안 된다. 도면에서, 동일한 참조 부호가 도면들 사이에서 동일한 요소들을 지시한다.

최초의 문제로서, 본 개시를 명백하게 설명하기 위해, 가스 터빈 내부의 관련 기계 구성요소들을 지칭하고 설명할 때, 특정 전문용어를 선택하는 것이 필요하게 될 것이다. 이를 행할 때, 가능하다면, 통상적인 산업적 전문용어가, 자체의 허용되는 의미와 일치하는 방식으로 사용되고 채택될 것이다. 달리 진술되지 않는 한, 그러한 용어는, 본 출원의 문맥 및 첨부 청구항들의 범위와 일치하는 폭 넓은 해석을 제공받아야 한다. 당업자는, 특정 구성요소가 흔히 여러 상이한 또는 중첩되는 용어들을 사용하여 지칭될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 단일 부분인 것으로 여기에서 설명될 수 있는 것은, 다른 문맥에서, 복수의 구성요소를 포함하고, 복수의 구성요소로 이루어지는 것으로서 언급될 수 있다. 대안적으로, 복수의 구성요소를 포함하는 것으로서 여기에서 설명되는 것은, 단일 부분으로서 다른 곳에서 언급될 수 있을 것이다.

부가적으로, 여러 서술적인 용어들이, 본 명세서에서 규칙적으로 사용될 수 있으며, 그리고 이러한 섹션의 시작 부분에서 이러한 용어들을 정의하는 것이 도움이 될 것이다. 이러한 용어들 및 그들의 정의들은, 달리 진술되지 않는 한, 다음과 같다. 여기에서 사용되는 바와 같은, "하류" 및 "상류"는, 터빈 기관을 통한 작동 유체와 같은 유체의 유동, 또는 예를 들어, 연소기를 통한 공기 또는 터빈의 구성 시스템들 중 하나를 통한 냉각제의 유동에 대한 방향을 지시하는 용어들이다. 용어 "하류"는, 유체의 유동의 방향에 대응하며 그리고 용어 "상류"는, 유동에 대향하는 방향을 지칭한다. 용어 "앞쪽" 및 "후미"는, 임의의 추가적 한정성 없이, "앞쪽"이 기관의 전방 또는 압축기 단부를 지칭하며 그리고 "후미"가 기관의 후방 또는 터빈 단부를 지칭하는 것으로, 방향들을 지칭한다. 중심축에 관한 상이한 반경 방향 위치들에 놓이는 부분들을 설명하는 것이 흔히 요구된다. 용어 "반경 방향"은, 축에 수직인 이동 또는 위치를 지칭한다. 이와 같은 경우에, 예를 들어, 제1 구성요소가 제2 구성요소보다 축에 더 가깝게 놓이는 경우, 제1 구성요소는 제2 구성요소의 "반경 방향 내향으로" 또는 "안쪽에" 놓이는 것으로 여기에서 진술될 것이다. 다른 한편, 제1 구성요소가 제2 구성요소보다 축으로부터 더 멀게 놓이는 경우, 제1 구성요소는 제2 구성요소의 "반경 방향 외향으로" 또는 "바깥쪽에" 놓이는 것으로 여기에서 진술될 것이다. 용어 "축 방향"은, 축에 평행한 이동 또는 위치를 지칭한다. 마지막으로, 용어 "원주 방향"은 축 둘레의 이동 또는 위치를 지칭한다. 그러한 용어들은 터빈의 중심축에 관련하여 적용될 수 있다는 것이 인식될 것이다.

배경기술로서, 지금부터 도면들을 참조하면, 도 1 내지 도 4는, 본 출원의 실시예들이 그 내부에서 사용될 수 있는, 예시적인 연소 터빈 기관을 도시한다. 본 개시가 이러한 특정 유형의 용법으로 제한되지 않는다는 점이 당업자에게 이해될 것이다. 본 개시는, 발전, 항공기에서 사용되는 것과 같은, 연소 터빈 기관들, 뿐만 아니라 다른 기관 또는 터보 기계 유형들에서 사용될 수 있을 것이다. 제공되는 예들은, 달리 진술되지 않는 한, 제한하는 것으로 의미하지 않는다.

도 1은, 연소 터빈 기관(10)의 개략적 도면이다. 일반적으로, 연소 터빈 기관들은, 압축 공기의 흐름 내에서 연료의 연소에 의해 생성되는 고온 가스의 가압 유동으로부터 에너지를 추출함에 의해 작동한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 연소 터빈 기관(10)은, 하류의 터빈 섹션 또는 터빈(13)에 공통적인 샤프트 또는 로터에 의해 기계적으로 결합되는 엑시얼 압축기(11), 및 압축기(11)와 터빈(13) 사이에 위치하게 되는 연소기(12)를 갖도록 구성될 수 있을 것이다.

도 2는, 도 1의 연소 터빈 기관에서 사용될 수 있는, 예시적인 복수 스테이지 엑시얼 압축기(11)의 도면을 도시한다. 도시된 바와 같이, 압축기(11)는 복수의 스테이지를 포함할 수 있을 것이다. 각각의 스테이지는, 압축기 스테이터 블레이드들(15)의 열이 뒤따르게 되는, 압축기 로터 블레이드들(14)의 열을 포함할 수 있을 것이다. 따라서, 제1 스테이지가, 작동 도중에 고정형으로 유지되는 압축기 스테이터 블레이드들(15)의 열이 뒤따르게 되는, 중심 샤프트를 중심으로 회전하는 압축기 로터 블레이드들(14)의 열을 포함할 수 있을 것이다.

도 3은, 도 1의 연소 터빈 기관에서 사용될 수 있는, 예시적인 터빈 섹션 또는 터빈(13)의 부분적 도면을 도시한다. 터빈(13)은 복수의 스테이지를 포함할 수 있을 것이다. 3개의 예시적인 스테이지가 도시되지만, 더 많은 또는 더 적은 스테이지가 터빈(13) 내에 존재할 수 있을 것이다. 제1 스테이지가, 작동 도중에 샤프트를 중심으로 회전하는 복수의 터빈 버켓들 또는 터빈 로터 블레이드들(16), 및 작동 도중에 고정 상태를 유지하는 복수의 노즐들 또는 터빈 스테이터 블레이드들(17)을 포함한다. 터빈 스테이터 블레이드들(17)은 일반적으로, 둘레 방향으로 서로 이격되며 그리고 회전축에 대해 고정된다. 터빈 로터 블레이드들(16)은, 샤프트(미도시)에 대한 회전을 위해 터빈 휠(미도시) 상에 장착될 수 있을 것이다. 터빈(13)의 제2 스테이지 또한 도시된다. 제2 스테이지는 유사하게, 회전을 위해 또한 터빈 휠 상에 장착되는 복수의 둘레 방향으로 이격되는 터빈 로터 블레이드들(16)이 뒤따르게 되는, 복수의 둘레 방향으로 이격되는 터빈 스테이터 블레이드들(17)을 포함한다. 제3 스테이지 또한 도시되며, 그리고 유사하게, 복수의 터빈 스테이터 블레이드들(17) 및 로터 블레이드들(16)을 포함한다. 터빈 스테이터 블레이드들(17) 및 터빈 로터 블레이드들(16)이 터빈(12)의 고온 가스 경로 내에 놓인다는 것을 인식하게 될 것이다. 고온 가스 경로를 통한 고온 가스의 유동 방향은 화살표로 지시된다. 당업자중 한 명은 인식할 것으로서, 터빈(13)은, 도 3에 도시되는 것보다 더 많은, 또는 일부 경우에 더 적은 스테이지들을 구비할 수 있을 것이다. 각각의 부가적인 스테이지는, 압축기 로터 블레이드들(16)의 열이 뒤따르게 되는, 압축기 스테이터 블레이드들(17)의 열을 포함할 수 있을 것이다.

작동의 일 예에서, 엑시얼 압축기(11) 내부에서 압축기 로터 블레이드들(14)의 회전은, 공기의 유동을 압축할 수 있을 것이다. 연소기(12)에서, 에너지가, 압축 공기가 연료와 혼합되고 점화될 때, 방출될 것이다. 작동 유체로서 언급될 수 있는 연소기(12)로부터의 고온 가스의 결과적으로 생성되는 유동은 이어서, 터빈 로터 블레이드들(16) 위로 지향되어, 작동 유체의 유동이 샤프트를 중심으로 한 터빈 로터 블레이드들(16)의 회전을 유발하도록 한다. 그로 인해, 작동 유체의 유동의 에너지는, 회전하는 블레이드의 그리고 로터 블레이드들과 샤프트 사이의 연결로 인해 회전하는 샤프트의, 기계적 에너지로 변환된다. 샤프트의 기계적 에너지는 이어서, 압축 공기의 필요한 공급이 생성되도록 압축기 로터 블레이드들(14)의 회전을 그리고 또한 예를 들어 전력을 생성하기 위해 발전기의 회전을 구동하기 위해 사용될 수 있을 것이다.

도 4는, 본 개시의 실시예들이 그 내부에 채택될 수 있는 유형의 터빈 로터 블레이드(16)의 사시도이다. 터빈 로터 블레이드(16)는, 로터 블레이드(16)가 그에 의해 로터 디스크에 부착되는, 근원부(21)를 포함한다. 근원부(21)는, 로터 디스크의 외주면 내의 대응하는 도브테일형 슬롯 내에 장착되도록 구성되는 도브테일부(22)를 포함할 수 있을 것이다. 근원부(21)는, 도브테일부와, 에어포일(25)과 근원부(21)의 접속점에 배치되며 그리고 터빈(13)을 통한 유동 경로의 안쪽 경계의 일부분을 한정하는, 플랫폼(24) 사이에 연장되는, 섕크를 더 포함할 수 있을 것이다. 에어포일(25)이, 작동 유체의 유동을 가로채며 그리고 로터 디스크를 회전하도록 유도하는, 로터 블레이드(16)의 동적 구성요소라는 것을 인식하게 될 것이다. 비록 이러한 예의 블레이드가 터빈 로터 블레이드(16)이지만, 본 개시는 또한, 터빈 스테이터 블레이드들(17)(베인들)을 포함하는, 터빈 기관(10) 내부의 다른 유형의 블레이드들에 적용될 수 있다는 것을 인식하게 될 것이다. 로터 블레이드(16)의 에어포일(25)은, 개별적으로 대향하는 리딩 에지(28)와 트레일링 에지(29) 사이에서 축 방향으로 연장되는, 오목 압력 측(PS) 외측 벽(26) 및 둘레 방향으로 또는 횡 방향으로 반대편의 볼록 흡입 측(SS) 외측 벽(27)을 포함한다는 것이 확인될 것이다. 측벽들(26, 27)은 또한, 플랫폼(24)으로부터 바깥쪽 끝단부(31)까지 반경 방향으로 연장된다. (본 개시의 적용이 터빈 로터 블레이드들로 제한되지 않을 수 있으며, 대신에 스테이터 블레이드들(베인들)에 또한 적용 가능하다는 것이 인식될 것이다. 여기에서 설명되는 여러 실시예에서 로터 블레이드들의 사용은, 달리 진술되지 않는 한, 단지 예시적인 것이다.)

도 5 및 도 6은, 통상적인 채비를 구비하는 로터 블레이드 에어포일(25)에서 확인될 수 있는 것과 같은, 2개의 예시적 내측 벽 구조를 도시한다. 지시되는 바와 같이, 에어포일(25)의 외표면이, 복수의 반경 방향으로 연장되는 그리고 교차하는 리브들(60)을 통해 연결될 수 있는, 비교적 얇은 압력 측(PS) 외측 벽(26) 및 흡입 측(SS) 외측 벽(27)에 의해 한정될 수 있을 것이다. 리브들(60)은, 또한 복수의 반경 방향으로 연장되며 그리고 실질적으로 분리되는 유동 통로들(40)을 한정하는 가운데, 에어포일(25)에 구조적 지지를 제공하도록 구성된다. 전형적으로, 리브들(60)은, 에어포일(25)의 반경 방향 높이의 많은 부분에 걸쳐 유동 통로들(40)을 분할하도록 하기 위해 반경 방향으로 연장되지만, 유동 통로는, 냉각 회로를 한정하도록 하기 위해 에어포일의 외주면을 따라 연결될 수 있을 것이다. 말하자면, 유동 통로들(40)은, 에어포일(25)의 바깥쪽 에지 또는 안쪽 에지에서 뿐만 아니라, 유동 통로 사이에 배치될 수 있는 다수의 더 작은 교차 통로들(44) 또는 침투 구멍들(미도시)을 통해, 유동적으로 소통할 수 있을 것이다. 이러한 방식으로, 특정의 유동 통로들(40)이 함께, 꾸불꾸불한 또는 뱀 형상의 냉각 회로를 형성할 수 있을 것이다. 부가적으로, 냉각제가 그를 통해 유동 통로들(40)로부터 에어포일(25)의 외표면 상으로 방출되는 배출구들을 제공하는, 막 냉각 포트들(미도시)이, 포함될 수 있을 것이다.

리브들(60)은, 여기에서 제공되는 바와 같이 이후 추가로 다시 분할될 수 있는, 2개의 상이한 유형을 포함할 수 있을 것이다. 제1 유형의, 캠버 라인 리브(62)가 전형적으로, 압력 측 외측 벽(26)과 흡입 측 외측 벽(27) 사이의 중점들을 연결하는 리딩 에지(28)로부터 트레일링 에지(29)까지 연장되는 기준 라인인, 에어포일의 캠버 라인에 평행하거나 또는 대략 평행하게 연장되는 길쭉한 리브이다. 흔한 경우로서, 도 5 및 도 6의 예시적인 통상적 구성은, 2개의 캠버 라인 리브(62)를, 즉 압력 측 외측 벽(26)으로부터 치우치며 압력 측 외측 벽(26)에 가까운 방식으로 제공되는 압력 측 내측 벽으로도 또한 지칭 될 수 있는, 압력 측 캠버 라인 리브(63), 및 흡입 측 외측 벽(27)으로부터 치우치며 흡입 측 외측 벽(27)에 가까운 방식으로 제공되는 흡입 측 내측 벽으로도 또한 지칭 될 수 있는, 흡입 측 캠버 라인 리브(64)를 포함한다. 언급된 바와 같이, 이러한 유형의 채비들은 흔히, 2개의 외측 벽(26, 27) 및 2개의 캠버 라인 리브(63, 64)를 포함하는 지배적인 4개의 주된 벽으로 인해, "4-벽" 구성을 구비하는 것으로 지칭된다. 외측 벽들(26, 27) 및 캠버 라인 리브들(62)은, 임의의 현재 공지된 또는 이후에 개발될 기술을 사용하여, 예를 들어, 일체형 구성요소들로서 부가 제조 또는 주조를 통해, 형성될 수 있다는 것을 인식하게 될 것이다.

제2 유형의 리브는, 여기에서 횡단 리브(66)로서 지칭된다. 횡단 리브들(66)은, 4-벽 구성의 벽들 및 내측 리브들을 연결하는 것으로 도시되는, 더 짧은 리브들이다. 지시된 바와 같이, 4개의 벽은, 각각 벽들 중 어떤 벽을 연결하는지에 따라 추가로 분류될 수 있는, 다수의 횡단 리브들(66)에 의해 연결될 수 있을 것이다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 압력 측 외측 벽(26)을 압력 측 캠버 라인 리브(63)에 연결하는 횡단 리브들(66)은, 압력 측 횡단 리브들(67)로 지칭된다. 흡입 측 외측 벽(27)을 흡입 측 캠버 라인 리브(64)에 연결하는 횡단 리브들(66)은, 흡입 측 횡단 리브들(68)로 지칭된다. 압력 측 캠버 라인 리브(63)를 흡입 측 캠버 라인 리브(64)에 연결하는 횡단 리브들(66)은, 중심 횡단 리브들(69)로 지칭된다. 마지막으로, 리딩 에지(28) 근처에서 압력 측 외측 벽(26)과 흡입 측 외측 벽(27)을 연결하는 횡단 리브(66)는, 리딩 에지 횡단 리브(70)로 지칭된다. 리딩 에지 횡단 리브(70)는 또한, 도 5 및 도 6에서, 압력 측 캠버 라인 리브(63)의 리딩 에지 단부 및 흡입 측 캠버 라인 리브(64)의 리딩 에지 단부를 연결한다.

리딩 에지 횡단 리브(70)가 압력 측 외측 벽(26)과 흡입 측 외측 벽(27)을 결합함에 따라, 리딩 에지 통로(42)로 여기에서 지칭되는 통로(40)를 또한 형성한다. 리딩 에지 통로(42)는, 여기에서 설명되는 다른 통로들(40)처럼 유사한 기능성을 구비할 수 있을 것이다. 도시된 바와 같이, 옵션으로서 그리고 여기에서 알려지는 바와 같이, 교차 통로(44)가, 냉각제가 리딩 에지 통로(42)로 및/또는 리딩 에지 통로(42)로부터 바로 후미 중앙 통로(46)로 통과하는 것을 허용한다. 교차 통로(44)는, 통로들(40, 42) 사이에서 반경 방향으로 이격된 관계로 배치되는 임의의 개수의 교차 통로를 포함할 수 있을 것이다.

일반적으로, 에어포일(25) 내의 임의의 내부 구성의 목적은, 냉각 공기가 에어포일(25)의 외측 벽들(26, 27)에 인접한 채널들 내에서 유동하도록 하여, 효율적인 벽 근처 냉각을 제공하는 것이다. 벽 근처 냉각은, 냉각 공기가 에어포일의 고온 외표면들의 근처에 존재하기 때문에 유리하며, 그리고 결과적인 열 전달 계수는, 좁은 채널들을 통해 유동을 제한함에 의해 달성되는 높은 유속으로 인해 높다는 것을 인식하게 될 것이다. 그러나, 그러한 채비들은, 궁극적으로 로터 블레이드의 수명을 단축시킬 수 있는, 에어포일(25) 내부에서 받는 상이한 레벨의 열 팽창으로 인한, 저 사이클 피로를 받기 쉽다. 예를 들어, 작동 시, 흡입 측 외측 벽(27)은, 흡입 측 캠버 라인 리브(64)보다 더 열적으로 팽창한다. 이러한 상이한 팽창은, 에어포일(25)의 캠버 라인의 길이를 증가시키는, 그리고 그로 인해 각각의 이러한 구조물들 사이뿐만 아니라 이들을 연결하는 구조물들 사이에 응력을 야기하는, 경향이 있다. 부가적으로, 압력 측 외측 벽(26) 또한, 더 차가운 압력 측 캠버 라인 리브(63)보다 더 열적으로 팽창한다. 이 경우, 상이함은, 에어포일(25)의 캠버 라인의 길이를 감소시키는, 그리고 그로 인해 각각의 이러한 구조물들 사이뿐만 아니라 이들을 연결하는 구조물들 사이에 응력을 야기하는, 경향이 있다. 하나의 경우에 에어포일 캠버 라인을 감소시키며 그리고 다른 경우에 에어포일 캠버 라인을 증가시키는 경향이 있는, 에어포일 내부의 대립하는 힘들은, 응력 집중으로 이어질 수 있다. 이러한 힘들이 주어진 에어포일의 특정 구조적 구성 자체에 나타나는 다양한 방식 및 힘들이 이때 균형을 맞추고 보상되는 방식은, 로터 블레이드(16)의 부품 수명의 중요한 결정 요인이 된다.

더욱 구체적으로, 통상적인 시나리오에서, 흡입 측 외측 벽(27)은, 고온 가스 경로의 높은 온도에 대한 노출이 흡입 측 외측 벽을 열적으로 팽창하도록 야기함에 따라, 자체의 곡률의 정점에서 외향으로 휘는 경향이 있다. 내부 벽인 흡입 측 캠버 라인 리브(64)는, 동일한 수준의 열 팽창을 받지 않으며 그리고 그에 따라 외향으로 휘는 동일한 경향을 갖지 않는다는 것을 인식하게 될 것이다. 말하자면, 캠버 라인 리브(64) 및 횡단 리브들(66) 그리고 그들의 연결 지점들은, 외측 벽(27)의 열적 성장에 저항한다.

그의 예가 도 5에 도시되는, 통상적인 채비들은, 순응성을 거의 또는 전혀 제공하지 않는 딱딱한 기하 형상으로 형성되는 캠버 라인 리브들(62)을 구비한다. 그로부터 초래되는 저항 및 응력 집중은, 실질적일 수 있다. 문제를 악화시키는 것으로서, 캠버 라인 리브(62)를 외측 벽(27)에 연결하기 위해 사용되는 횡단 리브들(66)은, 선형 윤곽으로 형성되며 그리고 일반적으로 그들이 연결하는 벽들에 대해 직각으로 지향한다. 이는, 횡단 리브들(66)이 기본적으로, 가열된 구조물이 상당히 상이한 속도로 팽창함에 따라, 외측 벽(27)과 캠버 라인 리브(64) 사이의 "차가운" 공간적 관계를 신속하게 유지하도록 작동하게 되는, 경우이다. "주어진" 상황은, 구조물의 특정 구역들에 집중하는 응력을 완화시키는 것을 거의 또는 전혀 방지하지 않는다. 상이한 열 팽창은, 구성요소 수명을 단축시키는, 저 사이클 피로 문제점을 야기한다.

많은 상이한 내부 에어포일 냉각 시스템들 및 리브 구성들이, 과거에 평가되어 왔으며 그리고 이러한 문제점을 바로잡기 위한 시도들이 이루어져 왔다. 하나의 그러한 접근법이, 온도 차이 및 그로 인해 열적 성장 차이가 감소하게 되도록, 외측 벽들(26, 27)을 과냉각시키는 것을 제안한다. 그러나, 이것이 전형적으로 달성되는 방식이, 에어포일을 통해 순환되는 냉각제의 양을 증가시키는 것임을 인식하게 될 것이다. 냉각제가 전형적으로 압축기로부터 토출되는 공기이기 때문에, 공기의 증가된 사용은, 기관의 효율에 부정적인 영향을 가지며 그리고 그에 따라 회피되는 것이 바람직한 해결책이다. 다른 해결책들이, 개선된 제작 방법 및/또는, 동일한 양의 냉각제를 사용하지만 더욱 효율적으로 냉각제를 사용하는, 더욱 복잡한 내부 냉각 구성들의 사용을 제안한 바 있다. 비록 이러한 해결책들이 얼마간 효과적인 것으로 입증되었지만, 각각, 기관의 작동 또는 부품의 제조에 대한 부가적인 비용을 초래하며 그리고, 어떻게 에어포일들이 작동 도중에 열적으로 성장하는지의 관점에서 통상적인 채비의 기하학적 결함인, 근원적 문제점을 직접적으로 해소하는 것이 아니다. 도 6의 일 예에 도시되는 바와 같이, 다른 접근법이, 터빈 블레이드들과 같은 블레이드들의 에어포일에서 흔히 발생하는 균형 잡히지 않은 열 응력을 완화하는, 어떤 곡선형 또는 물방울형 또는 사인곡선형 또는 파동형 내부 리브들(이하, "파동형 리브")을 채택한다. 이러한 구조들은, 목표화된 가요성을 제공하도록 하기 위해 에어포일(25)의 내부 구조의 강성을 감소시키고, 그에 의해 응력 집중이 분산되며 그리고 스트레인이 응력 집중을 더 잘 견딜 수 있는 다른 구조적 구역들로 떠넘겨진다. 이는, 예를 들어, 더 큰 영역에 걸쳐 스트레인을 분산시키는 구역으로 또는 아마도, 전형적으로 더욱 바람직한, 압축 하중에 대해 인장 응력을 떠넘기는 구조물로, 응력을 떠넘기는 것을 포함한다. 이러한 방식으로, 수명을 단축시키는 응력 집중 및 스트레인이 회피될 수 있을 것이다. 파동형 윤곽 리브 구성들을 구현하는 것에 동반되는 도전은, 에어포일(25)의 수명에 걸쳐 기계적인 내구성을 또한 제공할, 리브의 최적화된 곡률을 확인하는 것을 포함한다. 현재의 접근법들은, 리브들의 곡선들을 반복적으로 모델링하는 것, 냉각 효율을 분석하는 것 및 이이서 모델들을 수정하는 것을 포함하며, 이는 시간을 소모하며 그리고 비싸다.

본 개시의 실시예들에 따르면, 내부 리브는, 요구되는 냉각 효율 및 기계적 내구성을 위해, 리브 곡률을 최적화하기 위해 자체의 복수의 물리적 특징에 따라 구성된다. 여기에서 설명되는 특징들을 구비하는 내부 리브는, 냉각 및 기계적 수명 요건을 만족시키는 요구되는 리브 및 통로 형상을 생성하는 가운데, 설계 및 도면 작성 사이클 타임을 크게 감소시킨다.

도 7은 본 개시의 실시예에 따른 내부 리브(160)의 개략도를 도시한다. 내부 리브(160)는, 오목 압력 측 외측 벽(26) 또는 볼록 흡입 측 외측 벽(27) 내부에서 냉각제의 유동을 수용하기 위한 반경 방향으로 연장되는 챔버를 분할하는, 여기에서 설명되는 임의의 리브(예를 들어, 60, 62, 66, 등)일 수 있을 것이다. 설명된 바와 같이, 외측 벽들(26, 27)은, 리딩 에지(28)(도 5 내지 도 6) 및 트레일링 에지(29)(도 5 내지 도 6)를 따라 연결된다. 내부 리브(160)는, 반경 방향으로 연장되는 챔버를, 사전 결정된 단면적을 구비하는 통로들(40)(예를 들어, 도 6)로 분할한다. 각 통로(140)의 단면적은, 임의의 현재 공지된 또는 이후에 개발될 방식으로 결정될 수 있을 것이다. 예를 들어, 외측 벽(26, 27)의 길이가, 특정 에어포일(25)에 대해 식별될 수 있으며, 그리고 각 벽을 따라 제공될 통로들(140)의 개수가, 예를 들어 4 내지 7개로 선택될 수 있다. 부가적으로, 각 통로(140)의 위치에서 필요한 열 전달을 제공하기 위해 요구되는 통로를 통한(지면 내로 또는 지면 밖으로의) 냉각제의 체력 유량은, 각 통로(140)에 대한 요구되는 사전 결정된 단면적으로 이어지도록 통상적인 방식으로 계산될 수 있다.

리브(160)는, 압력 측 외측 벽(26) 및 흡입 측 외측 벽(27) 중의 선택된 하나를 바라보는 오목 표면(162)을 포함한다. 본 개시의 실시예들에 따르면, 오목 표면(162)은, 통로(140)의 요구되는 사전 결정된 단면적 및 리브(160)의 내구성을 보장하도록 한정된다. 더욱 구체적으로, 오목 표면(162)은, 사전 결정된 단면적의 통로(140)를 형성하는 리브(160)가 내구성 있는 것을 보장하도록 설정되는, 복수의 물리적 속성 또는 특성을 갖는다. 오목 표면(162)의 형상이, 압력 측 외측 벽(26) 및 흡입 측 외측 벽(27) 중 어디에 적용되는지에 무관하게 동일한 방식으로, 본 개시의 실시예들에 따라 배열됨으로써, 압력 측 외측 벽(26) 및 흡입 측 외측 벽(27)은, 도 7에 외측 벽(26, 27)으로 총체적으로 표기된다.

최초의 문제로서, 본 실시예들을 명백하게 설명하기 위해, 오목 표면(162) 물리적 속성들을 지칭하고 설명할 때, 특정 전문용어를 선택하는 것이 필요하게 될 것이다. 이를 위해, 뒤따르는 정의가 오목 표면(162)에 관해 적용될 것이다: "폭"(W)은, 오목 표면(162)의 제1 단부(170)와 오목 표면(162)의 반대편 제2 단부(172) 사이의 거리로서 정의된다. "제1 단부"(170) 및 "반대편 제2 단부"(172)는, 관찰자의 시점에 의존하여, 리딩 에지(28) 또는 트레일링 에지(29)에 가장 가까운 오목 표면(162) 상의 개별적인 지점들로서 정의될 수 있을 것이다. 말하자면, 오목 표면(162)의 제1 단부(170)는 리딩 에지(28)(도 6) 및 트레일링 에지(29)(도 6) 중의 하나에 가장 가까운 오목 표면(162) 상의 지점(174)으로서 정의되며 그리고, 오목 표면(162)의 반대편 제2 단부(172)는 리딩 에지(28)(도 6) 및 트레일링 에지(29)(도 6) 중의 다른 하나에 가장 가까운 오목 표면(162) 상의 지점(176)으로서 정의된다. 이러한 지점들(174, 176)은, 여기에서 설명되는 바와 같이 정의되는, 오목 표면(162)이 정지하는 위치들 및, 모든 경우에 그런 것은 아니지만, 표면이 상이한 반경을 갖도록 볼록 방식으로 벽(26, 27)을 향해 연장되도록 충분히 변하는, 다른 곡률로의 전이부들일 수 있을 것이다. "깊이"(D)는, 제1 단부(170)와 반대편 제2 단부(172) 사이의 오목 표면(162)의 중점(M)과 압력 측 외측 벽(26) 및 흡입 측 외측 벽(27) 중의 선택된 하나와 깊이 라인(DL)의 교점(IP) 사이에서 연장되는, 깊이 라인(DL)의 길이로서 정의된다. 깊이 라인(DL)은, 교점(IP)에서 압력 측 외측 벽(26) 및 흡입 측 외측 벽(27) 중의 선택된 하나에 수직이다. "형상비"는, 깊이(D)에 의해 나눗셈되는 폭(W)으로서 정의된다.

오목 표면(162)은, 균일한 반경의 곡률을 구비하지 않는 원호인, 불규칙적 원호를 포함한다. 본 개시의 실시예에서, 원호 각도(α)는 교점(IP)에 중심을 둔다. 특정 에어포일(25)(도 6)을 위해, 원호 각도(α)가 선택되고 유지될 수 있을 것이다. 일 실시예에서, 원호 각도(α)는, 60도 이상 그리고 120 이하일 수 있으며, 그리고 어떤 경우에도, 깊이 라인(DL) 주변에 중심을 둔다. 도시된 예에서, 원호 각도(α)는 대략 90도이다. 다른 예에서, 원호 각도(α)는 대략 45도일 수 있을 것이다. 오목 표면(162)의 불규칙적 원호는, 일 양태에서, 오목 표면(162)의 중점(M)에서의 깊이(D)와 동등한, 제1 원호 반경(R1)을 구비하는 것으로 정의된다. 다른 양태에서, 불규칙적 원호는, 원호 각도(α)가 오목 표면(162)과 교차하는 곳에서 제2 원호 반경(R2)을 구비한다. 제2 원호 반경(R2)은, 깊이(D)와 형상 계수(SF)의 곱과 균등하다.

본 개시의 실시예들에 따르면, 형상 계수(SF)는, 형상비와 실질적으로 선형의 관련성을 갖는다. 이러한 방식으로, 통로(140)의 형상비가 증가함에 따라, 즉, 적은 깊이(깊이(D)가 감소함)와 더 넓은 폭(폭(W)이 증가함)을 구비함에 따라, 오목 표면(162)의 불규칙적 원호의 범위가 증가하도록, 형상 계수(SF)가 또한 증가한다. 오목 표면(162)의 불규칙적 원호의 증가된 범위는, 리브(160)에 더 많은 가요성 및 그에 따라, 리브(160)가 자체의 중심에서 덜 만곡되며 그리고 원호 각도(α)가 오목 표면(162)과 교차하는 곳의 제2 원호 반경(R2)에서 더 만곡되기 때문에, 내구성을 제공한다. 한편, 폭(W), 깊이(D), 형상 계수(SF) 및 원호 각도(α)는, 요구되는 열 전달을 유지하는 사전 결정된 단면적을 갖는 통로(140)를 제공하도록 구성된다. 말하자면, 폭(W), 깊이(D), 형상 계수(SF) 및 원호 각도(α)는, 여기에서 설명되는 바와 같이 성형되는 오목 표면(162)을 사용하여 사전 결정된 단면적을 제공하도록, 예를 들어 통상적인 반복 프로세스에서, 선택될 수 있다.

실질적으로 선형의 관련성의 면에서, 형상비는, 형상 계수(SF)와 기울기의 곱 및 y-절편의 합계로서 정의될 수 있을 것이다. 일 실시예에서, 기울기는 대략 +3.29일 수 있으며 그리고 y-절편은 -1.39일 수 있는 가운데, y-절편은 +/- 0.5의 범위를 가지며, 즉 y-절편은 -0.89 내지 -1.89의 범위 이내에 놓일 수 있을 것이다. 그에 따라, 수식어 "실질적으로"는, 제시된 범위들에 의해 제공되는 것으로 한정된다. 도 8은, 형상 계수(SF)에 대한 형상비(AR)의 하나의 예시적 관련성에 대한 도해를 도시한다. 형상비는 Y 축 상에 놓이며 그리고 형상 계수는 X 축 상에 놓인다. 여기서, 최상의 맞춤 라인(중심 라인)이, +3.29의 기울기 및 -1.39의 y-절편을 제공한다. 가장 위의 라인은 -0.89의 y-절편을 구비하고 가장 아래의 라인은 -1.89의 y-절편을 구비하며, 그리고 그에 따라, y-절편의 면에서 실질적인 선형 관련성의 변동의 일부를 지시한다.

에어포일(25) 내부의 각 통로(140)는, 여기에서 한정되는 오목 표면(162)을 구비할 수 있지만, 외측 벽(26, 27)을 위해 요구되는 통로들(140)의 개수 및 요구되는 열 전달, 즉 사전 결정된 단면적에 의해 결정되는 상이한 폭(W)을 갖는다. 일단 오목 표면(162)이 한정되면, 오목 표면(162)으로부터 외측 벽(26, 27)으로의 곡선들이, 임의의 현재 공지된 또는 이후에 개발될 해결책을 사용하여 한정될 수 있을 것이다.

본 개시의 실시예들은, 최적화된 통로 형상들이 더 짧은 설계 사이클 타임 내에 구현되지만 요구되는 열 전달 및 내구성을 갖도록, 내부 리브(160) 형상을 표준화한다. 여기에서 설명되는 바와 같은 내부 리브(160)의 구성은, 실제 완성된 리브에 또는 주조 코어에 적용 가능할 수 있을 것이다.

여기에서 사용되는 전문용어는, 단지 특정 실시예를 설명할 목적이며 그리고 본 개시를 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 여기에서 사용되는 바와 같은, 단수 형태 "부정관사" 및 "정관사"는, 내용이 분명하게 달리 지시하지 않는 한, 복수 형태를 또한 포함하는 것으로 의도된다. 용어 "포함한다" 및/또는 "포함하는"은, 본 명세서에 사용될 때, 진술된 특징들, 정수들(integers), 단계들, 작동들, 요소들, 및/또는 구성요소들의 존재를 구체화하지만, 하나 이상의 다른 특징들, 정수들, 단계들, 작동들, 요소들, 구성요소들, 및/또는 이들의 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하지 않는다는 것을 추가로 이해하게 될 것이다. "선택적인" 또는 "선택적으로"는, 후속적으로 설명되는 사건 또는 상황이 일어나거나 일어나지 않을 수 있다는 것을, 그리고 설명이, 사건이 일어나는 경우 및 사건이 일어나지 않는 경우를 포함한다는, 의미한다.

여기에서 명세서 및 청구항들 전체에 걸쳐 사용되는, 근사 언어는, 그에 관련되는 기본적인 기능의 변경을 초래함 없이 변화가 허용될 수 있는, 임의의 양적인 표현을 수정하기 위해 적용될 수 있을 것이다. 따라서, "약", "대략", 및 "실질적으로"와 같은, 용어 또는 용어들에 의해 수정되는 값이, 구체화되는 정확한 값에 국한되지 않는다. 적어도 일부의 경우에, 근사 언어는, 값을 측정하기 위한 도구의 정밀도에 대응할 수 있을 것이다. 여기에서 그리고 명세서 및 청구항들 전체에 걸쳐, 범위 제한들은, 조합 및/또는 상호 교체될 수 있으며; 그러한 범위들은, 식별되며 그리고, 내용 또는 언어가 달리 지시하지 않는 한, 그 내부에 수용되는 모든 하위 범위들을 포함한다. 범위의 특정 값에 적용되는 바와 같은 "대략"은, 양자 모두의 값에 적용되며 그리고, 달리 값을 측정하는 도구의 정밀도에 의존하지 않는 한, 진술된 값(들)의 +/- 10%를 지시할 수 있을 것이다.

아래의 청구항들에서의 모든 수단 또는 단계 플러스 기능 요소들의 대응하는 구조물들, 재료들, 작용들, 및 균등물들은, 구체적으로 청구되는 바와 같은 다른 청구된 요소들과 조합으로 기능을 수행하기 위한 임의의 구조물, 재료, 또는 작용을 포함하는 것으로 의도된다. 본 개시의 설명은, 예시 및 설명의 목적으로 제시되었지만, 총망라한 것으로 의도되지 않으며 또는 개시된 형태의 본 개시에 제한되지 않는다. 많은 수정들 및 변형들이, 본 개시의 범위 및 사상으로부터 벗어남 없이 당업자에게 명백할 것이다. 실시예는, 본 개시의 원리 및 실제 적용을 최상으로 설명하기 위해 그리고 다른 당업자들이 예상되는 특정 용도에 적합하게 되는 것과 같은 다양한 수정들을 갖는 다양한 실시예에 대해 본 개시를 이해하는 것을 가능하게 하기 위해, 선택되고 설명되었다.

10: 연소 터빈 기관 11: 엑시얼 압축기
12: 연소기 13: 터빈
14: 압축기 로터 블레이드들 15: 압축기 스테이터 블레이드들
16: 터빈 로터 블레이드들 17: 터빈 스테이터 블레이드들
21: 근원부 24: 플랫폼
25: 에어포일 26: 측벽/외측 벽
27: 측벽/외측 벽 28: 리딩 에지
29: 트레일링 에지 31: 바깥쪽 끝단부
40: 통로 42: 통로
44: 교차 통로 46: 후미 중앙 통로
60: 리브들 62: 캠버 라인 리브들
63: 캠버 라인 리브 64: 캠버 라인 리브
66: 횡단 리브 67: 횡단 리브들
68: 횡단 리브들 69: 횡단 리브들
70: 에지 횡단 리브 140: 통로
160: 내부 리브 162: 오목 표면
170: 제1 단부 172: 제2 단부
174: 지점 176: 지점

Claims (6)

1. 블레이드 에어포일(25)을 위한 내부 리브(160)로서, 사전 결정된 단면적을 갖는 통로(40) 내로 리딩 에지(28) 및 트레일링 에지(29)를 따라 연결되는, 오목 압력 측 외측 벽(26) 및 볼록 흡입 측 외측 벽(27) 내부에 냉각제의 유동을 수용하기 위한, 반경 방향으로 연장되는 챔버를 분할하는 것인, 내부 리브(160)에 있어서,
   내부 리브(160)는, 압력 측 외측 벽(26) 또는 흡입 측 외측 벽(27) 중 선택된 하나를 바라보는 오목 표면(162)을 포함하고, 오목 표면(162)은:
   오목 표면(162)의 제1 단부(170)와 오목 표면(162)의 반대편 제2 단부(172) 사이의 폭 및, 제1 단부(170)와 반대편 제2 단부(172) 사이의 오목 표면(162)의 중점과 압력 측 외측 벽(26) 및 흡입 측 외측 벽(27) 중 선택된 하나와 깊이 라인의 교점(IP) 사이에서 연장되는 깊이 라인의 길이로서 정의되는 깊이,
   깊이에 의해 나눗셈되는 폭으로서 정의되는 형상비,
   교점(IP)에 중심을 둔 원호 각도 이내에서 정의되는 불규칙적 원호로서, 불규칙적 원호는 오목 표면(162)의 중점에서 깊이와 동등한 제1 원호 반경 및 원호 각도가 오목 표면(162)과 교차하는 곳의 제2 원호 반경을 구비하고, 제2 원호 반경은 깊이와 형상 계수의 곱과 동등하며, 형상 계수는 형상비와 선형의 관련성을 갖는 것인, 불규칙적 원호
   에 의해 형성되며, 그리고
   폭, 깊이, 형상 계수 및 원호 각도는, 통로(40)에 상기 사전 결정된 단면적을 제공하도록 구성되는 것인, 내부 리브.
2. 제 1항에 있어서,
   원호 각도는, 오목 표면(162)의 중점에 중심을 두고, 60도 이상 그리고 120 이하로 연장되는 것인, 내부 리브.
3. 제 1항에 있어서,
   오목 표면(162)의 제1 단부(170)는 리딩 에지(28) 또는 트레일링 에지(29) 중의 하나에 가장 가까운 오목 표면(162) 상의 지점(174, 176)으로서 정의되며 그리고, 오목 표면(162)의 반대편 제2 단부(172)는 리딩 에지(28) 또는 트레일링 에지(29) 중의 다른 하나에 가장 가까운 오목 표면(162) 상의 지점(174, 176)으로서 정의되는 것인, 내부 리브.
4. 제 1항에 있어서,
   형상비는, 형상 계수와 기울기의 곱 및 y-절편의 합계로서 정의되고, 기울기는 +3.29이며 그리고 y-절편은 -0.89 내지 -1.89의 범위에 놓이는 것인, 내부 리브.
5. 블레이드 에어포일(25)을 위한 내부 리브(160)로서, 사전 결정된 단면적을 갖는 통로(40) 내로 리딩 에지(28) 및 트레일링 에지(29)를 따라 연결되는, 오목 압력 측 외측 벽(26) 및 볼록 흡입 측 외측 벽(27) 내부에 냉각제의 유동을 수용하기 위한, 반경 방향으로 연장되는 챔버를 분할하는 것인, 내부 리브(160)에 있어서,
   내부 리브(160)는, 압력 측 외측 벽(26) 또는 흡입 측 외측 벽(27) 중 선택된 하나를 바라보는 오목 표면(162)을 포함하고, 오목 표면(162)은:
   오목 표면(162)의 제1 단부(170)와 오목 표면(162)의 반대편 제2 단부(172) 사이의 폭 및, 제1 단부(170)와 반대편 제2 단부(172) 사이의 오목 표면(162)의 중점과 압력 측 외측 벽(26) 및 흡입 측 외측 벽(27) 중 선택된 하나와 깊이 라인의 교점(IP) 사이에서 연장되는 깊이 라인의 길이로서 정의되는 깊이,
   깊이에 의해 나눗셈되는 폭으로서 정의되는 형상비,
   교점(IP)에 중심을 둔 원호 각도 이내에서 정의되는 불규칙적 원호로서, 불규칙적 원호는 오목 표면(162)의 중점에서 깊이와 동등한 제1 원호 반경 및 원호 각도가 오목 표면(162)과 교차하는 곳의 제2 원호 반경을 구비하고, 제2 원호 반경은 깊이와 형상 계수의 곱과 동등하며, 형상 계수는 형상비와 선형의 관련성을 갖는 것인, 불규칙적 원호
   에 의해 형성되며,
   원호 각도는, 오목 표면(162)의 중점에 중심을 두고, 60도 이상 그리고 120 이하로 연장되고,
   형상비는 형상 계수와 기울기의 곱 및 y-절편의 합계로서 정의되고, 기울기는 +3.29이며 그리고 y-절편은 -0.89 내지 -1.89의 범위에 놓이며, 그리고
   폭, 깊이, 형상 계수 및 원호 각도는, 통로(40)에 상기 사전 결정된 단면적을 제공하도록 구성되는 것인, 내부 리브.
6. 제 5항에 있어서,
   오목 표면(162)의 제1 단부(170)는 리딩 에지(28) 및 트레일링 에지(29) 중의 하나에 가장 가까운 오목 표면(162) 상의 지점(174, 176)으로서 정의되며 그리고, 오목 표면(162)의 반대편 제2 단부(172)는 리딩 에지(28) 또는 트레일링 에지(29) 중의 다른 하나에 가장 가까운 오목 표면(162) 상의 지점(174, 176)으로서 정의되는 것인, 내부 리브.

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