KR19980024232A - 가스 터빈용 에어포일 - Google Patents

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KR19980024232A
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KR1019970044921A
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프란시스코 호세 커나
데이비드 안쏘니 딘겔리스
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스나이더 버나드
제네랄 일렉트릭 캄파니
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Abstract

본 발명은 선단 벽과, 후연에서 수렴하는 한쌍의 측벽에 의해 결합된 후연에 의해 형성되어 실제로 삼각형 단면의 냉각 통로를 형성하는 후연 캐비티와; 상기 통로내에 배열되고, 상기 선단 벽으로부터 이격되고, 대체로 반경 방향으로 도입된 냉각 가스 유동체가 상기 후연쪽의 방향으로 유동하도록 강제하도록 형성된 다수의 가이드 베인을 구비하는 에어포일을 제공한다.

Description

가스 터빈용 에어포일
본 발명은 터빈 구조체에 관한 것이며, 특히 그 후연을 따라 사다리꼴 및/또는 삼각형 형상의 냉각 통로를 구비한 가스 냉각 에어포일용 냉각 장치에 관한 것이다.
가스 터빈 엔진 등에 있어서, 가스를 연소시킴으로써 작동되는 터빈은 압축기를 구동시키며, 다음에 하나 또는 그 이상의 연소기로 공기를 공급한다. 이러한 터빈은 비교적 고온에서 작동한다. 이러한 종류의 엔진의 성능은 이러한 비교적 고온 작동에서 발생하는 열 응력에 견디도록 보다 고온 부품(터빈 로터 블레이드, 고정자 베인 또는 노즐 등등)이 제조되는 재료의 특성에 의해 큰 범위로 한정된다. 특히 이러한 문제점은 터빈 블레이드 및 고정자 베인과 같은 특정 엔진 부품의 비교적 큰 사이즈로 인해서 산업용 가스 터빈 엔진에 있어서 심각하다. 블레이드를 파손시킬 위험없이 작동 온도를 높이고 엔진 효율을 상승시킬 수 있도록, 중공형의 대류 냉각형 터빈 블레이드 및 고정자 베인이 종종 이용된다. 이러한 블레이드 및 베인은 유동체 통로를 제공하는 내부 통로를 가져서 효율적인 냉각을 보장하며, 이에 의해 블레이드 또는 베인의 모든 부분이 비교적 일정한 온도로 유지될 수 있다.
블레이드 및 베인(전체적으로 에어포일이라고 함)의 종래의 냉각 방법은 예를 들면 터빈 압축기의 중간 및 최종 스테이지로부터 공기를 빼냄으로써 공급원으로부터 고압 냉각 공기를 빼내는 것이다. 현대의 터빈 설계 구조에 있어서, 터빈 부품을 지나 유동하는 고온 가스가 금속의 용융 온도보다 높다고 인식되어 왔다. 따라서, 냉각 계획을 설정하여 작동 동안에 고온 가스 경로 부품을 보호할 필요가 있다. 본 발명은 가스 냉각형 에어포일, 특히 이러한 에어포일의 후연을 따라 사다리꼴 또는 삼각형의 냉각 통로를 구비한 것에 초점을 맞추고 있다.
일반적으로, 압축 공기는 냉각을 위해 가스 터빈 에어포일의 가스 터빈의 후연에 근접한 작은 캐비티를 통해 강제된다. 이러한 후연 캐비티는 5°이하의 매우 작은 예각 웨지를 구비한 사다리꼴(통상적으로 삼각형) 단면 영역을 갖는다. 후연에는 필요없지만, 에어포일 근처에 위치된 다른 캐비티는 유사한 기하학적 특성을 나타낼 수 있다. 이러한 기하학적 특성을 가진 냉각 통로에 있어서, 빈약한 냉각 유동체 분배는 과잉 에어포일 금속 온도를 야기시켜, 부품 수명을 단축시킨다.
고정자 베인을 포함한 가스 터빈 에어포일용의 냉각 회로의 예는 미국 특허 제 5,125,798 호, 제 5,340,274 호 및 제 5,464,322 호에 기술되어 있다.
본 발명의 목적은 중공형 에어포일의 후연 캐비티내에 반경 방향으로 위치되어, 삼각형/사다리꼴 냉각 통로의 정점 또는 수렴점쪽으로 보다 효율적인 통로에서 유동을 강제시키는 가이드 베인을 이용함으로써 상술한 냉각 문제점을 제거하는 것이다. 냉각 유동체가 영역을 냉각시키도록 이들 부품쪽으로 이동할 때, 냉각은 대류에 의해 이뤄진다.
몇몇 냉각 장치는 이러한 적용에 대해 기술되어 있다. 각 장치는 약 5°이하의 예각 웨지를 가진 삼각형/사다리꼴 후연 냉각 통로를 가진 에어포일과 합체하여 설계된다.
본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 일련의 작은 가이드 베인은 에어포일의 후연 냉각 통로 또는 캐비티의 반경 방향 외부 부분에 위치되며, 삼각형 통로의 정점쪽으로 베인의 상부로부터 공급된 유동체를 강제하도록 배열된다. 반경방향에서 블레이드의 실제로 중간에 위치되고 함께 배출 채널을 형성하는 한쌍의 보다 큰 가이드 베인 또는 유동체 스플리터는 냉각 가스의 대부분을 베인 캐비티의 선단 벽쪽으로 회수하도록 강제된다. 다음에, 냉각 가스의 상당 부분은 유동체 스플리터의 반경방향 내측에 위치된 다른 일련의 비교적 작은 가이드 베인을 통해 후연쪽으로 다시 유동하도록 강제된다. 다음에, 냉각 가스는 제 1 쌍의 스플리터와 유사하게 설치된 다른 쌍의 유동체 스플리터에 의해 캐비티의 선단 벽쪽으로 회수된다. 다음에, 냉각 가스는 그 반경방향 내부 단부에서 에어포일을 벗어나 유동하기 전에 에어포일의 반경방향 내부 부분에서 후연쪽으로 자유 팽창한다. 이러한 제 1 실시예의 모든 가이드 베인 및 유동체 스플리터는 에어포일의 내부 측벽사이로 전체적으로 연장한다.
그러나, 이러한 설계 구조는 매우 큰 압력 강하가 가이드 베인을 따라 그리고 에어포일 캐비티의 수렴부쪽에서 발생하는 대신에 배출 채널에서 발생하는 경우에 후연쪽으로 유동체를 강제하는 것은 전체적으로 효과적이지 못하다는 것을 알게 되었다.
제 2 실시예에 있어서, 부가적인 가이드 베인이 에어포일의 후연 캐비티에 사용되어 후연의 수렴부 반대로 유동체를 강제한다. 특히, 3세트의 가이드 베인이 후연 캐비티내에 수직으로 이격된 관계로 배치되어, 냉각 가스가 에어포일의 반경 방향 외부 단부로부터 반경방향 내부 단부까지의 꾸불꿀불한 경로를 따라 가게 한다. 각 세트의 가이드 베인은 유동방향에서 길이를 증가시키는 베인을 포함하며, 몇몇 반경방향 유동은 각 가이드 베인의 선연 및 후연 둘레에서 이뤄진다. 다시, 모든 가이드 베인은 에어포일의 측벽사이에서 전체적으로 연장한다. 그러나, 이러한 경우에, 대부분의 냉각 가스는 제 1 일련의 가이드 베인을 통과한 후에, 특히 제 1 세트의 최종 또는 가장 긴 가이드 베인을 통과한 후에 후연으로부터 빠져나간다. 이것은 수렴하는 에어포일 벽에 의해 제공된 저항이 후연으로부터 저저항 유동 경로에서 발생하는 가스에 의해 극복되기에 너무 어렵기 때문이다. 또한, 고온 스폿은 에어포일의 반경방향 외부 단부에서 가장 근접한 적어도 제 1 세트의 가이드 베인의 뒤에서 발생한다.
제 3 및 제 4 실시예에 있어서, 상술한 제 1 및 제 2 실시예의 문제점은 실제로 회피된다. 제 3 실시예에서, 가이드 베인은 벽에서 벽까지 후연 캐비티에 걸쳐 있지 않다. 오히려, 리브는 후연쪽으로의 유동 방향에서 하방으로 경사진 대체로 대향 내부 표면상에 조화된 쌍으로 제공된다. 이들 리브는 수평으로 정렬되거나 수평으로 오프셋된 쌍으로 형성될 수 있다. 또한, 가이드 베인의 높이(반대 측벽쪽으로 그리고 유동 방향에 가로로 리브의 돌출 범위로서 측정한 수평 방향)는 반경 방향 하방으로 통과하는 유동체의 경계층보다 크게 선택되어, 저 운동으로 유동체를 포착하는 수단을 제공하며, 후연 캐비티의 정점쪽으로 이러한 포착된 유동체를 효율적으로 강제한다.
이러한 제 3 실시예의 가이드 베인은 전체 캐비티의 길이에 걸쳐 있지 않아서, 이러한 포착된 유동체가 통로의 정점쪽의 위로 흘려지게 한다. 따라서, 정점의 냉각은 가이드 베인의 높이 및 그 상대적인 배향에 의해 제어된다.
제 4 실시예에서, 후연 캐비티는 2개의 인접한 사다리꼴 통로내로 분할된다. 각 통로는 제 3 실시예와 관련하여 상술한 바와 같이 그 자체의 가이드 베인을 구비하고 있다. 이러한 장치는 단일 반경 방향 연장 리브에 의해 후연 캐비티를 분할함으로써 성취된다. 연통 구멍은 2개의 캐비티를 분리하는 반경방향 리브에 위치되어, 후단 통로내의 가이드 베인을 따라 횡유동을 개선하여 유동 분배 및 냉각을 개선한다. 제 3 및 제 4 실시예에 대해 상술한 가이드 베인 장치에 있어서, 가이드 베인 뒤의 고온 스폿은 실제로 제거된다.
또한 본 발명의 특징은 에어포일의 후연에서 에어포일의 반경 방향 최외측 부분에 다수의 구멍을 선택적으로 제공한다. 이러한 장치는 경계층을 블레이드 벽에 다시 부착하여, 후연을 따라 효율적인 막 냉각을 제공한다.
따라서, 보다 넓은 범위에 있어서, 본 발명은 선단 벽과, 후연에서 수렴하는 한쌍의 측벽에 의해 결합된 후연에 의해 형성되어 실제로 삼각형 단면의 냉각 통로를 형성하는 후연 캐비티와; 상기 통로내에 배열되고, 상기 선단 벽으로부터 이격되고, 대체로 반경 방향으로 도입된 냉각 가스 유동체가 상기 후연쪽의 방향으로 유동하도록 강제하도록 형성된 다수의 가이드 베인을 구비하는 에어포일에 관한 것이다.
다른 실시예에서, 선단 벽과, 후연에서 수렴하는 한쌍의 측벽에 의해 결합된 후연에 의해 형성되어 실제로 삼각형 단면의 냉각 통로를 형성하는 후연 캐비티와, 제 1 측벽으로부터 다른 측벽쪽으로 캐비티내로 돌출하는 제 1 다수의 가이드 베인과, 다른 측벽으로부터 다른 측벽쪽으로 캐비티내로 돌출하는 제 2 다수의 가이드 베인을 구비하며; 상기 제 1 및 제 2 다수의 가이드 베인중 어느것도 에어포일 통해 냉각 액체의 반경 방향 유동방향을 가로지르는 방향으로 중첩하지 않는 가스 터빈용 에어포일에 관한 것이다.
본 발명의 다른 목적 및 장점은 하기의 상세한 설명으로부터 명료해 진다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가스 냉각형 에어포일내의 후연 캐비티의 부분절단 측면도,
도 2는 도 1에 도시된 장치의 사시도,
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 터빈 에어포일내의 후연 캐비티의 내부 가이드 베인을 도시하기 위해 부분 절단한 측면도,
도 4는 도 3에 도시된 에어포일의 부분절단 사시도,
도 5는 본 발명의 제 3 실시예를 도시하기 위해 부분 절단한 터빈 에어포일의 후연 캐비티의 측면도,
도 5a는 내부 가이드 베인의 배열을 도시하는 도 5의 에어포일의 부분단면도,
도 5b는 도 5a의 가이드 베인의 다른 실시예를 도시한 도면,
도 6은 도 5에 도시된 에어포일의 부분절단 사시도,
도 7은 도 5에 도시된 도면과 유사하지만, 후단 캐비티가 반경 방향으로 연장하는 리브에 의해 한쌍의 보다 작은 냉각 통로로 분할되어 있는, 에어포일 장치를 도시하기 위해 부분 절단한 측면도,
도 8은 도 7에 도시한 에어포일의 부분절단 측면도.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10, 10', 100, 120 : 캐비티
12, 38, 54, 68, 102 : 입구
14, 88, 96, 104 : 출구
24, 32, 34, 50, 52, 66 : 스플리터
26, 28, 44, 46, 56, 58, 72, 74, 76, 80, 82, 114, 114',
136, 136', 138, 138' : 가이드 베인
도 1 및 도 2를 참조하면, 가스 터빈 에어포일(예를 들면, 고정자 베인) 후연 캐비티(10)가 그 반경 방향 외부 단부에 반경방향 입구(12)와, 그 반경방향 내부 단부에 반경방향 출구(14)를 구비한 것으로 도시되어 있다. 에어포일은 중공형이며, 캐비티는 단면 형상이 대체로 삼각형이며 후연 부분의 특정 영역을 구비하며, 캐비티의 측벽(16, 18)은 후연(20)에서 수렴되며 이 후연에서 약 5°(대체로 그 이하)의 각도(α)를 형성한다.
에어포일의 후연 캐비티내로의 냉각제 유동체는 유동 화살표(22)로 표시한 바와 같이 위로부터 이뤄지며 스플리터(24)에 의해 초기에 분할된다. 냉각 가스는 입국(12)에 근접한 영역에서 통로의 측벽(16, 18)사이로 연장하는 제 1 세트의 2개의 가이드 베인(26, 28)에 의해 통로의 정점(또는 후연)(20)쪽으로 강제된다. 스플리터 및 가이드 베인(26, 28)은 통로의 상부 영역에서 수직으로 서로 엇갈이며, 스플리터(24)가 후연에 가장 가까우며, 베인(28)이 캐비티 또는 통로의 선단 벽(30)에 가장 가깝다. 스플리터(24) 및 베인(26, 28)은 실제로 수평으로 배향되어 있으며, 가이드 베인(26, 28)은 후연(20)의 방향의 지점으로 테이퍼진 다소 웨지형이다.
가이드 베인(26, 28)의 반경 방향 아래 또는 반경방향 내측은 한쌍의 유동체 스플리터(32, 34)이다. 이들 스플리터 장치는 유동 방향을 캐비티의 선단 벽(30)쪽으로 변경(도 1 및 도 2에서 좌측으로)시키는 리턴 채널(36)을 형성하여, 유동체가 회로의 입구(38)를 통해 다음 반경방향 부분내로 통과하게 한다. 이제 유동체는 유동체 스플리터(32, 34)와 구조 및 위치가 유사한 유동체 스플리터(50, 52)에 의해 형성된 다른 리턴 채널(48)에 들어가기 전에 한쌍의 웨지형 가이드 베인(44, 46)에 의해 후연(20)쪽의 우측으로 이동한다. 이제 유동체는 다른 입구(54)를 통해 한쌍의 웨지형 가이드 베인(56, 58)이 후연(20)쪽 배면으로 유동체를 배향하는 최종 부분으로 유동한다. 최종 가이드(60)는 유동체의 대부분을 출구(14)로 전환한다.
일반적으로, 웨지형 가이드 베인(26, 28; 44, 46; 56, 58)의 세트는 수직 또는 반경 방향으로 정렬되는 반면에, 유동체 스플리터(32, 34; 50, 52)의 세트는 대체로 수직으로 정렬된다.
또한, 유동체 바이패스가 참조부호(62)에서 유동체 스플리터(32)에 인접하여 그리고 참조부호(64)에서 유동체 스플리터(50)에 인접하여 제공되어, 적은 양의 냉각 가스가 달리 꾸불꾸불한 유동 경로를 바이패스하고 그리고 통로를 따라 반경 방향으로 이동하게 한다.
그러나, 상술한 장치는 완전히 만족스럽지 못하다. 종래의 압력 테스트 기술을 이용하며, 이러한 설계 구조가 후연(20)쪽으로 냉각제를 강제시키는데 전체적으로 효과적이지 못하다. 가이드 베인(26, 28, 44, 46, 56, 58)을 따라 그리고 정점 또는 후연(20)에 인접한 채널의 수렴부쪽으로 매우 큰 압력 강하가 발생하는 대신에, 배출 채널(36, 48)에서 매우 큰 압력 강하가 발생한다. 단지 냉각 통로의 정점 또는 후연을 따라 적당한 압력 강하가 발생하지만 냉각이 불충분하다.
이제 다른 냉각 장치를 도시한 도 3 및 도 4를 참조한다. 여기에서는 부가적인 가이드 베인이 제공되어 냉각 공기 유동체를 후연의 정점 또는 수렴 지점쪽으로 강제시킨다. 특히, 중공형 에어포일 후연 캐비티(10')에는 캐비티의 반경 방향 외부 단부내의 입구(68)에 인접하여 위치된 초기 유동체 스플리터(66)가 제공된다. 스플리터(66)는 유동체를 분할하여, 냉각 가스 유동체의 일부가 정점 또는 후연(70)쪽으로 바로 강제되게 한다. 초기에 짧지만 점차 길어지는 일련의 가이드 베인(72, 74, 76, 80, 82)은 유동 화살표(84)로 표시한 바와 같이 본래의 분할 냉각 가스 유동체의 나머지 부분의 대부분의 유동체를 후연쪽으로 배향하게 한다. 이들 가이드 베인은 도 3에 도시한 바와 같이 반경방향 내측방향에서 우측에서 좌측으로 엇갈려 있으며, 후연 캐비티의 전연(85)과 보다 긴 가이드 베인(82)사이의 (적은 양의 냉각 가스용의) 유동체 바이패스(86)가 구비되어 있다. 유동체는 캐비티 또는 통로의 선단 벽(84)쪽 배면으로 출구 영역(88)에서 대체로 역류된다. 다음에, 유동체는 전체적으로 참조부호(90)로 표시한 제 2 세트의 유사한 가이드 베인에 의해 후연쪽으로 배향되고, 역류되며, 참조부호(92)로 표시한 제 3 세트의 유사한 가이드 베인에 의해 후연(70)쪽으로 배향된다. 출구(94)에서 유동체는 베인 출구(96)로 배향된다.
상술한 제 2 회로는 상술한 제 1 회로보다는 성능이 우수하지만 다소의 문제점은 남아있다. 예를 들면, 수렴하는 에어포일 벽(98, 100)에 의해 제공된 유동 저항이 일단 베인(82)을 통과하면 출구(88)를 통해 그리고 후연(70)으로부터 멀리 하부 저항 경로에서 존재하는 유동체에 의해 극복되기 어렵다. 도한, 가이드 베인이 양 에어포일 벽(94, 96)을 결합하기 때문에, 제 1 세트의 가이드 베인(72 내지 82) 및 스플리터(66) 뒤에 고온 스폿이 나타난다.
본 발명의 바람직한 제 3 실시예를 도시한 도 5 및 도 6을 참조한다. 여기에서, 후연 캐비티(100)는 그 반경 방향 외부 단부에 반경방향 입구(102)와, 그 반경방향 내부 단부에 반경방향 출구(104)를 구비하고 있다. 상기 실시예에서와 같이, 에어포일은 중공형이며, 캐비티는 단면 형상이 대체로 삼각형이며, 측벽(106, 108)은 선단 벽(110)으로부터 후연(112)까지 수렴한다.
그러나, 본 실시예에서 다수의 가이드 베인(114, 114')은 캐비티의 측벽(106, 108)의 내부 표면상에 설치된다. 가이드 베인이 측벽사이에서 완전히 연장하지 않거나 유동체의 반경 방향에 교차하는 방향에서 중첩하지 않는다. 오히려, 가이드 베인은 도 5a에 도시한 바와 같이 벽으로부터 상대적으로 작은 거리에서만 돌출한다. 이러한 거리(e)는 반경방향 하방으로 통과하는 유동체의 경계층 높이보다 크다. 바람직하게, 치수(e)는 경계층 치수의 3 내지 5배이다.
가이드 베인(114, 114')은 수직에서 약 45°의 각도(이러한 각도는 변화할 수 있음)로 배향되며, 베인은 유동 방향에서 하방으로 연장한다. 베인(114, 114')은 도 5a에 도시한 것과 같이 유사하고 수평으로 정렬된 쌍으로서 배열될 수도 있다. 엇갈림 배열이 동등하게 효율적이라고 증명되었으며, 보다 큰 유동 단면적의 이점을 제공한다. 또한, 에어포일 주조 공정에도 도움이 된다. 동시에, 가이드 베인의 길이는 캐비티의 선단 벽(110)으로부터 후연(112)까지의 거리의 2/3과 3/4사이가 바람직하다.
가이드 베인으로부터 가이드 베인까지의 반복하는 피치는 주 유동 방향에서의 적당한 열전달을 개선하도록 가이드 베인 높이(e)의 6배보다 커야 하지만, 가이드 베인 높이(e)보다 12보다 크지 않아야 한다. 마지막으로, 베인 필렛 반경(R)대 가이드 베인 높이(e)의 비율은 1/3보다 작지 않아야 하는데, 이는 작동 동안에 가이드 베인의 루트에 응력이 집중되는 것을 방지하기 위함이다.
상술한 장치에 의하면, 가이드 베인 뒤의 고온 스폿은 제거되는데, 이는 주로 베인이 에어포일의 측벽(106, 108)사이에서 전체적으로 연장하지 못하기 때문이다. 또한, 베인 치수(e)가 반경 방향 내측으로 유동하는 유동체의 경계층 높이보다 크기 때문에, 보다 낮은 운동량을 가진 유동체는 포착되어 베인의 실제 전체 길이를 따라 정점 또는 후연(112)쪽으로 유동하도록 강제된다.
또한, 냉각제 유동체는 에어포일을 통해 통과하기 때문에 열을 상승시켜, 경계층 높이가 증가하게 한다는 것을 알 수 있다. 이러한 문제점을 다소 완화시키기 위해서, 구멍(116)은 후연(112)을 따라, 특히 에어포일의 반경 방향 외부 영역에 제공될 수 있으며, 그에 따라 후연을 따라 막 냉각제를 이용하여 과잉 열의 대부분을 제거한다.
이제, 도 7 및 도 8을 참조하면, 도 7 및 도 8에 도시한 실시예는 도 5 내지 도 6에 도시한 실시예와 유사하지만, 후연 캐비티(120)의 중공형 내부는 반경 방향으로 연장하는 격벽 또는 리브(126)에 의해 2개의 보다 작은 통로(122, 124)로 분할된다. 따라서, 하나의 냉각 통로(122)는 선단 벽(128), 측벽(130, 132) 부분 및 격벽 또는 리브(126)에 의해 규정된다. 제 2 냉각 통로(124)는 리브(126), 측벽(130, 132)의 나머지 부분 및 후언(134)에 의해 규정된다.
제 1 통로(122)에서, 다수의 가이드 베인(136, 136')은 도 5 내지 도 6에 도시한 실시에의 가이드 베인과 유사하게 설치된다. 여기에서, 가이드 베인은 제 1 통로(122)의 길이의 2/3 내지 3/4로 연장하며, 다수의 제 2 가이드 베인(138, 138')은 제 2 냉각 통로(124)내에 유사하게 설치되며, 반경 방향 리브 또는 격벽(126)으로부터 후연(134)쪽으로 연장한다. 베인(136, 136', 138, 138')의 배열, 구조 및 기능은 베인(114, 114')와 달리 유사하다.
상술한 바와 같이 동일한 가이드 베인을 가진 2개의 인접한 사다리꼴 캐비티 또는 냉각 통로(122, 124)를 도시한 경우에 있어서, 다수의 연통 구멍(140)이 리브 또는 격벽(126)내에 제공되어 후연(134)을 따라 개선된 유동체 분산 및 냉각을 위해 교차 유동을 향상시킨다.
상술한 장치는 후연 통로의 정점쪽으로의 유동 및 열전달을 개선하는데 효과적으로 실시한다. 냉각 통로의 후연(134)은 냉각 가스가 가장큰 내부 열 플럭스 및 냉각을 위한 가장 낮은 내부 냉각 영역으로 가해지게 한다. 따라서, 본 발명에 의해 제공된 바와 같이 효율적인 냉각 수단은 특히 중요하다.
본 발명은 매우 실제적이고 바람직한 실시예에 대해서 기술하고 있지만, 본 발명은 설명한 실시예로 제한되지 않지만, 반대로 첨부한 특허청구범위의 정신 및 영역에 포함된 다양한 변형예 및 동등한 장치를 포함한다.
본 발명은 중공형 에어포일의 후연 캐비티내에 반경 방향으로 위치되어, 삼각형/사다리꼴 냉각 통로의 정점 또는 수렴점쪽으로 보다 효율적인 통로에서 유동을 강제시키는 가이드 베인을 이용함으로써 종래의 냉각 문제점을 제거하는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 선단 벽과, 후연에서 수렴하는 한쌍의 측벽에 의해 결합된 후연에 의해 형성되어 실제로 삼각형 단면의 냉각 통로를 형성하는 후연 캐비티와; 상기 통로내에 배열되고, 상기 선단 벽으로부터 이격되고, 대체로 반경 방향으로 도입된 냉각 가스 유동체가 상기 후연쪽의 방향으로 유동하도록 강제하도록 형성된 다수의 가이드 베인을 구비하는 에어포일.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드 베인은 다중 반복 세트로 제공되며, 각각의 베인 세트는 상기 가이드 베인의 세트사이에 배열되어 상기 선단 벽쪽으로 냉각 가스를 재배향하게 하는 한쌍의 유동체 스플리터를 더 포함하는 에어포일.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드 베인은 다중의 반복 세트로 제공되며, 각 세트의 베인은 반경 방향으로 점차 보다 길어지는 에어포일.
  4. 제 1 항에 있어서,
    냉각 유동체 입구는 상기 에어포일의 반경 방향 최외측 단부에 제공되며, 유동체 출구는 상기 에어포일의 반경방향 최내측 단부에 제공되는 에어포일.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 가이드 베인은 상기 측벽사이에서 전체적으로 연장하는 에어포일.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 베인은 상기 측벽중 하나의 내부 표면으로부터 돌출하지만 상기 측벽중 다른 측벽으로는 연장하지 않는 제 1 세트의 가이드 베인을 포함하는 에어포일.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 다른 측벽으로부터 돌출하지만 상기 하나의 측벽으로는 연장하지 않는 제 2 세트의 가이드 베인을 포함하는 에어포일.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 세트의 가이드 베인은 실제로 수평으로 정렬되는 에어포일.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각 통로는 반경 방향 리브에 의해 2개의 부분으로 분할되며, 각 부분은 에어포일의 반대 측벽으로부터 연장하는 제 1 및 제 2 다수의 베인을 구비하는 에어포일.
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