KR20150109279A - 터보 기계의 회전자 블레이드 또는 가이드 베인의 에어포일부 - Google Patents

터보 기계의 회전자 블레이드 또는 가이드 베인의 에어포일부 Download PDF

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엠마누엘 팍히네티
구일라우메 바그너
마르크 헨체
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알스톰 테크놀러지 리미티드
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Abstract

에어포일부(100)는 냉각 공기를 수용하기 위한 캐비티를 형성하는 외부벽을 갖고, 에어포일부는 상류 방향에 존재하는 선단 에지, 하류 방향에 존재하는 후단 에지, 볼록 흡입측, 오목 압력측을 포함한다. 인서트의 챔버에 진입하는 냉각 공기의 적어도 일부를 초기에 수용하고 에어포일부의 외부벽의 내부면을 냉각시키기 위해 복수의 인서트 개구들을 통해 냉각 공기를 안내하도록 구성된 적어도 하나의 인서트가 캐비티 내에 배치된다. 인서트는 챔버의 외부벽의 윤곽에 일반적으로 합치하지만 그에 대해 이격 관계에 있는 구성을 또한 포함한다. 냉각 공기의 일부는 외부벽을 통해 형성된 복수의 필름 냉각 개구들을 통해 에어포일부를 나온다. 메인 인서트(106)는 적어도 하나의 부가의 인서트(200)를 포함하고, 부가의 인서트는 외부(201)로부터 삽입되고 중간 위치(202)에서 캐비티(101) 내로 전달되고(201a), 이어서 후단 에지(103)로의 방향으로 이동되고(202a), 사전 결정된 위치(203)에 고정된다. 부가의 인서트(200)는 메인 인서트(106)의 단부에서 후단 에지 채널 입구의 크기를 형성한다.

Description

터보 기계의 회전자 블레이드 또는 가이드 베인의 에어포일부 {AIRFOIL PORTION OF A ROTOR BLADE OR GUIDE VANE OF A TURBO-MACHINE}
본 발명은 터보기계, 특히 가스 또는 증기 터빈의 회전자 블레이드들 또는 가이드 베인들의 분야에 관한 것이다. 본 발명의 최종 목표는 냉각류 제어를 향상시키고 인서트 끼워맞춤들을 가능하게 하는 회전자 블레이드 또는 가이드 베인 에어포일의 적절한 냉각을 제공하는 것이다.
이에 따라, 본 발명은 가스 또는 증기 터빈의 회전자 블레이드 또는 가이드 베인 에어포일 조립에 관한 것이고, 기본적으로 각각의 에어포일부의 캐비티 내의 에어포일 인서트들의 특정 또는 모듈형 배열에 관하여 설명한다.
기본적으로, 각각의 에어포일부의 캐비티 내의 에어포일 인서트들의 특정 또는 모듈형 배열은 교체형 및/또는 비-교체형 인서트들로 이루어진다. 사용된 에어포일 인서트들 외에, 회전자 블레이드 또는 가이드 베인은 부가적으로 치환형 및 비치환형 유동-인가(flow-applied) 및 비유동-인가 요소들 포함한다.
이에 따라, 본 발명은 냉각 공기를 수용하기 위한 캐비티를 형성하는 외부벽을 갖는 중공 에어포일부를 갖고, 에어포일부는 상류 방향에 존재하는 선단 에지, 하류 방향에 존재하는 후단 에지, 볼록 흡입측, 오목 압력측을 포함하는, 즉 회전자 블레이드 또는 가이드 베인으로서 터빈 블레이드에 관한 것이다. 인서트의 챔버에 진입하는 냉각 공기의 적어도 일부를 초기에 수용하고 에어포일부의 외부벽의 내부면을 냉각시키기 위해 복수의 인서트 개구들을 통해 냉각 공기를 안내하도록 구성된 적어도 하나의 인서트가 캐비티 내에 배치된다. 인서트는 챔버의 외부벽의 윤곽에 일반적으로 합치하지만 그에 대해 이격 관계에 있는 구성을 추가로 포함한다.
US 8,182,203 B2호는 에어포일; 전폭 방향(span direction)에서 에어포일의 내부를 통해 연장하고, 냉각 유체가 그를 통해 유동하는 공급 채널; 공급 채널로부터 에어포일의 중심선을 따라 에어포일의 후단 에지를 향해 연장하고 에어포일의 외부로 후단 에지에서 개방되어 있는 핀휜 채널(pin fin channel); 핀휜 채널의 공급 채널측에서의 구역에 핀휜 채널을 구성하는 한 쌍의 대향하는 내부벽들로부터 돌출하고 전폭 방향으로 연장하는 간극을 그 사이에 형성하는 복수의 간극 핀휜들; 핀휜 채널의 후단 에지측에서의 구역에 한 쌍의 대향하는 내부벽들을 연결하는 핀휜들; 및 핀휜 채널의 공급 채널측에서의 구역에서 냉각 유체의 채널의 면적을 감소시키도록 간극 내에 배치된 삽입부를 포함하는 터빈 블레이드를 개시하고 있다.
상기 문헌의 터빈 블레이드 및 가스 터빈에서, 삽입부는 간극 핀휜들 사이에 형성된 간극에 배치된다. 따라서, 냉각 유체가 그를 통해 유동하는 핀휜 채널의 공급 채널측에서 채널의 단면적은 삽입부가 배치되지 않은 경우에 비교하여 감소되어, 공급 채널측에서의 구역에서 냉각 유체의 속도가 증가하게 된다. 이는 공급 채널측에서의 구역에서 냉각 효율을 증가시키는데, 이는 핀휜 채널의 냉각 효율을 향상시키고, 따라서 터빈 블레이드의 냉각 성능을 향상시킨다.
EP 2 492 442 A2호를 참조하면, 가스 터빈 엔진 내에 고온 가스들을 안내하기 위한 베인이 제공된다. 베인은 사용시에 엔진의 작동 가스띠(gas annulus)에 걸쳐 있는 중공 에어포일부를 포함한다. 베인은 에어포일부의 내부면 상에 덮개(covering)를 형성하고 충돌 냉각 제트들의 생성을 위한 제트-형성 개구가 그 내부에 형성되어 있는 충돌 튜브를 추가로 포함한다. 충돌 튜브는 덮개를 형성하기 위해 에어포일부 내의 위치로 개별적으로 삽입 가능한 2개의 튜브부들을 포함한다. 충돌 튜브는 튜브부들이 에어포일부 내의 위치에 있을 때, 각각의 튜브부를 외향으로 압박하도록 에어포일부 내에 위치 가능하고 이에 의해 튜브부들을 에어포일부에 대해 적소에 유지하는 팽창 부재를 추가로 포함한다.
US 8,231,329 B2호를 참조하면, 일반적으로 중공 에어포일을 갖는 터빈 블레이드는 냉각 공기를 수용하기 위한 챔버를 형성하는 외부벽을 갖고, 에어포일은 상류 방향에 존재하는 선단 에지, 하류 방향에 존재하는 후단 에지, 볼록 흡입측, 오목 압력측, 및 챔버에 진입하는 냉각 공기의 적어도 일부를 초기에 수용하고 외부벽의 내부면을 냉각시키기 위해 복수의 인서트 개구들을 통해 냉각 공기를 안내하도록 구성된 챔버 내에 배치된 인서트를 포함하고, 인서트는 챔버의 외부벽의 윤곽에 일반적으로 합치하지만 그에 대해 이격 관계에 있는 구성을 추가로 포함하고, 챔버 및 인서트는 이들이 후단 에지를 향해 연장함에 따라 좁아지고, 인서트는 최종적으로 종료하고 챔버는 핀 어레이 섹션에서 최종적으로 종료하고, 인서트의 하류측 종료점의 위치와 핀 어레이 섹션의 상류측 시작점의 위치 사이의 일반적으로 축방향 거리를 포함하는 제1 거리가 존재하고, 핀 어레이 섹션은 하류측 단부에, 복수의 후단 에지 냉각 개구들로의 입구를 형성하는 복수의 개구들을 포함하고, 챔버, 인서트 및 핀 어레이 섹션은 제1 거리가 대략 최소화되도록 구성된다.
US 7,452,182 B2호는 모듈형 가이드 베인 조립체에 관한 것이다. 베인 조립체는 에어포일부, 외부 플랫폼 및 내부 플랫폼을 포함한다. 에어포일부는 적어도 2개의 세그먼트로 제조될 수 있다. 바람직하게는, 부품들은 베인의 조립 및 분해를 허용하도록 함께 연결된다. 따라서, 베인의 손상의 경우에, 수리는 전체 베인에 대조적으로 단지 손상된 하위 부품만의 교체를 수반한다. 모듈형 디자인은 유사하지 않은 재료들을 포함하는 베인 내의 다양한 재료들의 사용을 용이하게 한다. 따라서, 적합한 재료들이 부품 수명, 냉각 공기 사용, 공기 역학적 성능 및 비용을 최적화하도록 선택될 수 있다. 베인은 하나의 단일 구조체에 대조적으로 더 소형의 하위 부품들의 조립체이기 때문에, 베인의 개별 부품들은 더 용이하게 제조될 수 있고, 더 복잡한 특징들이 포함될 수 있다. 이 문헌에 따르면, 에어포일의 일 단부는 내부 플랫폼 및 외부 플랫폼 중 하나 내의 리세스 내에 수용될 수 있다. 조립체는 리세스들과 에어포일의 반경방향 단부와 반경방향 단부에 근접한 에어포일의 외주면 중 적어도 하나 사이에 제공된 밀봉부를 추가로 포함할 수 있다. 그 결과, 고온 가스 침입 또는 냉각 공기 누설이 최소화될 수 있다. 이러한 경우에, 에어포일 세그먼트들, 내부 플랫폼 및/또는 외부 플랫폼 중 하나 이상은 금속간화합물들(Intermetallics), 산화물 분산 강화(Oxide Dispersion Strengthened: ODS) 합금들, 단결정 금속들, 진보형 초합금들(advanced Superalloys), 금속 매트릭스 복합물들, 세라믹들 또는 CMC로 제조될 수 있다.
본 발명의 발명적 사상은 단점이 있는 기술 분야와 관련하여 도시되고 설명된 바와 같이 단일편으로 제조된, 또한 슈라우드(shroud)라 칭하는, 에어포일부, 내부 및 외부 플랫폼으로 이루어진 전형적인 회전자 블레이드 또는 가이드 베인들의 사용을 그만두는 것이다.
특히, 적어도 2개의 개별 부분들, 즉 개별 에어포일부 및 외부 플랫폼 및 개별 내부 플랫폼에 의해 조립될 수 있는 회전자 블레이드 또는 가이드 베인을 사용함으로써, 한편으로는 전체 회전자 블레이드 또는 가이드 베인을 교체하지 않고, 식별된 개별 부분들, 모듈들, 요소들의 상호 교환 능력 또는 수리 및/또는 재생을 제공하도록 필수 조건이 생성된다.
다른 한편으로는, 3개의 분리 가능한 부분들, 즉 외부 플랫폼, 에어포일부 및 내부 플랫폼의 회전자 블레이드들 또는 가이드 베인들을 사용하는 것이 또한 가능하다. 개별의 프로세스에서, 가이드 베인의 다양한 부분들 또는 모듈들 또는 요소들은 수리되고 그리고/또는 재생될 수도 있다.
부가적으로, 본 발명은 기본적으로 에어포일부, 내부 플랫폼, 외부 플랫폼을 포함하는 모듈형 구조에 기초하여 가스 또는 증기 터빈의 향상된 회전자 블레이드 또는 가이드 베인 조립을 설명하고, 반면에 에어포일부 및/또는 플랫폼들은 그 일 단부에 회전자 블레이드 또는 베인 가이드 요소들의 상호 교환 가능한 연결을 위한 수단을 갖고, 반면에 회전자 블레이드 또는 가이드 베인 요소들의 연결부는 반경방향 또는 준-반경방향 연장부에서 에어포일부와 관련하여 그리고 가스 또는 증기 터빈의 축과 관련하여 영구적 또는 반영구적 고정을 갖고, 반면에 마찰-잠금 접합에 기초하여 플랫폼들과 관련하여 에어포일부의 조립은 접착 상호 접속에 의해 작동되고, 또는 금속 및/또는 세라믹 표면의 사용에 기초하여 플랫폼들과 관련하여 에어포일부의 조립은 가이드 베인 요소들을 서로 고정하고, 또는 플랫폼들과 관련하는 에어포일부의 조립은 착탈 가능 또는 영구 연결의 힘 폐쇄 수단에 기초하여, 반면에 적어도 에어포일부는 에어포일부의 적어도 일부를 에워싸는 적어도 하나의 외부 고온 가스 경로 라이너를 포함한다.
더욱이 그리고 기본적으로, 본 발명은 에어포일부의 캐비티 내의 다양한 구성된 에어포일 인서트들의 다양한 가능한 연결을 결정하도록 동일한 또는 유사한 조립체들을 사용한다. 후단 에지 채널 입구의 크기를 감소시키기 위해, 각각의 에어포일 인서트의 단부에서, 하나 이상의 부가의 에어포일 인서트(들)가 사용될 수 있다.
이와 관련하여, 부가의 에어포일 인서트(들)가 메인 에어포일 인서트를 적소에 배치하기 전에 후단 에지 구역에 삽입되어 활주될 수 있다. 부가의 에어포일 인서트(들)는 선택적으로 주조될 수 있다. 부가의 에어포일 인서트(들)의 삽입이 이들의 크기와 관련하여 캐스케이드 원리(cascade principle)에 의해 수행되는데, 즉:
부가의 인서트(도 1, 아이템 200 참조)가 외부로부터 캐비티(도 1, 아이템 202 참조) 내로 삽입되고(도 1, 아이템 201 참조), 이어서 후단 에지(도 1, 아이템 103 참조)로의 방향으로 이동되고(도 1, 아이템 202 참조), 사전 결정된 위치에 고정된다.
적어도 하나의 메인 에어포일 인서트는 그 후에 삽입될 수도 있다. 역으로 진행하는 것이 또한 가능하다.
이에 따라, 적어도 하나의 메인 인서트는 적어도 하나의 부가의 인서트를 포함하고, 이 부가의 인서트는 외부로부터 삽입되고, 중간 위치에서 캐비티 내로 전달되고, 이어서 후단 에지로의 방향으로 이동되고, 사전 결정된 위치에 고정되고, 부가의 인서트는 메인 인서트의 단부에서 후단 에지 채널 입구의 크기를 형성한다.
더욱이, 적어도 하나의 메인 인서트는 메인 인서트의 단부에 후단 에지 채널 입구의 크기를 형성하는 적어도 하나의 부가의 인서트를 포함한다. 이 부가의 인서트는 구조화된 단일체로 이루어진다.
상이한 크기의 인서트들이 회전자 블레이드 또는 가이드 베인의 가로방향으로 배열될 수 있다.
에어포일 인서트들 사이의 다양한 간극들은 경우에 따른 기초로 에어포일 캐비티 내에서 모든 방향들에 제공될 수 있다.
에어포일 인서트들을 참조하는 결합 조립은 기계적으로 고정될 수 있고, 또는 결합 조립은 수축 프로세스를 사용할 수 있다.
기본적으로, 착탈 가능한 또는 영구적인 연결부는 볼트 또는 리벳에 의한, 또는 HT 브레이징, 능동 브레이징, 납땜에 의한 힘 폐쇄를 포함한다. 부가적으로, 개별 인서트는 단일편으로 또는 복합 구조체로 제조될 수 있다.
더욱이, 인서트들은 열량 및 물리적 응력들을 저지하는 것이 가능하고, 언급된 수단은 전체적으로 또는 이들의 부분에서 서로간에 상호 교환 가능하다.
이에 따라, 본 발명의 기본 사상 중 하나는 각각의 회전자 블레이드 또는 가이드 베인이 고유의 몸체 또는 모듈형 구조로 이루어지는지 여부에 무관하게, 회전자 블레이드 또는 가이드 베인 기하학적 형상에서 더 양호하게 적응하기 위해 다수의 인서트들 내의 에어포일부 내의 캐비티 내에 하나 이상의 인서트들을 분할하는 것으로 이루어진다.
이와 관련하여, 본 발명은 에어포일 내에 적절한 냉각을 제공하여, 유동 제어를 향상시키고 인서트 끼워맞춤들을 가능하게 한다.
본 발명의 일 제안된 실시예로서 다수의 에어포일 인서트들 구성을 갖는 것은 디자인 융통성 및 부품 성능을 향상시키는 것을 허용할 것이다.
인서트의 단부에서 후단 에지 채널 입구의 크기를 감소시키기 위해, 하나 이상의 부가의 인서트들이 사용될 수 있다. 부가의 인서트(들)는 삽입될 수 있고 메인 인서트(들)를 적소에 배치하기 전에 후단 에지 구역에서 활주할 수 있다. 부가의 인서트(들)가 선택적으로 주조될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 인서트는 IN939 합금 및 ECY768 합금과 같은, 이들이 층간삽입되는(intercalated) 각각의 에어포일부와 동일한 재료로 제조될 수 있다. 인서트들은 에어포일부의 재료에 비교하여 열에 대한 더 큰 저항성을 가질 수도 있고 갖지 않을 수도 있는 재료로 제조될 수 있다. 예를 들어, 인서트들은 수용 에어포일부의 재료보다 낮은 열 저항성을 갖는 재료로 제조될 수 있다. 인서트들은 저가의 재료로부터 제조될 수 있어 교체 인서트의 비용이 엔진의 수명에 비해 전체 비용들에 상당히 추가되지 않게 될 것이다.
에어포일부 인서트들의 삽입 또는 제거 목적으로, 터빈 스테이지에서 유지보수 작업을 수행하기 위해 현저한 특징인 그 반경방향 외향으로 지향된 단부에서만 언급된 에어포일부 인서트들을 취급하는 것이 가능하다.
용어 "반경방향"은 본 명세서에 사용될 때, 회전자 블레이드 또는 가이드 베인 조립체가 그 동작 위치에 설치될 때 터빈에 대해 반경방향을 의미하도록 의도된다.
더욱이, 내부의 각각의 외부 플랫폼에 에어포일부 및 이들의 인서트부들을 부착하는 방식은, 언급된 요소의 반경방향 단부가 각각의 플랫폼에 제공된 리세스 내에 수용될 수 있다는 사실을 행하는 것으로 이루어진다. 언급된 프로세스들은 에어포일부 및 에어포일 인서트들의 외부 윤곽에 대응하도록 실질적으로 에어포일 형상일 수 있다. 따라서, 선택적으로 외부쉘 장치를 포함하는 에어포일부 조립체는 내부 플랫폼과 외부 플랫폼 사이에 포획될 수 있다.
본 발명의 가장 중요한 해결책들 중 하나는 적어도 하나의 외부쉘, 및 필요하다면 그리고 요구된다면 그리고 개별의 동작 요건들 또는 상이한 동작 체계들에 따라, 원래 에어포일부의 모듈형 변형예들을 위한 에어포일 인서트들과 관련하여 적어도 하나의 비유동-인가된 중간 쉘을 제공하는 것이다. 에어포일 캐리어의 기능은 에어포일 모듈로부터 기계적 부하를 지지하는 것이다. 에어포일 모듈로부터의 개별 열 변형 및 높은 온도와 관련하여 에어포일 캐리어를 보호하기 위해, 외부 및 부가적으로 중간 고온 가스 경로 쉘들이 도입된다.
에어포일부 또는 이들의 인서트들과 관련하여 다수의 중첩된 쉘들이 제공되면, 이들은 서로간에 중간 공간들을 갖거나 갖지 않고 구성될 수 있다.
언급된 쉘들은 적어도 2개의 세그먼트들로 제조될 수 있다. 바람직하게는, 쉘을 형성하는 부품들은 회전자 블레이드 또는 가이드 베인의 쉘, 쉘 부품들, 에어포일부 및 에어포일 인서트들의 조립 및 분해를 허용하기 위해 함께 연결된다.
에어포일부 및 에어포일 인서트들이 고온 연소 가스들보다 더 높은 압력에서 냉각 매체로 내부 냉각되면, 고온 가스 경로 내로의 과잉의 냉각 매체 누설이 발생할 수 있다. 이러한 문제점들을 최소화하기 위해, 하나 이상의 부가의 밀봉부들이 쉘 배열과 관련하여 제공될 수 있다. 밀봉부들은 로프 밀봉부들, W형 밀봉부들, C형 밀봉부들, E형 밀봉부들, 편평 플레이트, 및 미로형 밀봉부들 중 적어도 하나일 수 있다. 밀봉부들은 예를 들어 금속들 및 세라믹들을 포함하는 다양한 재료들로 제조될 수 있다.
본 발명의 주요 장점들은 이하와 같다:
- 향상된 냉각 효율은 냉각제 소비를 감소시키고, 부문들(displines) 사이의 디자인 제약들을 감소시키는 수명 타겟을 성취하는 것을 허용한다.
- 특히 에어포일부 및 에어포일 인서트들과 관련하여, 모듈들의 분리는 일체형 디자인에 비교하여 부품 수명을 향상시킨다.
- 냉각 및/또는 재료 구성에서 상이한 변형들을 갖는 모듈들은 상이한 동작 체계들에 가장 양호한 적합으로 선택될 수 있다.
- 조립된 에어포일부 조립체는 최적화된 부품 수명, 냉각 사용, 공기역학적 성능을 최적화하고, 고온 응력들 및 열 변형들에 대한 저항 능력을 증가시키기 위한 방식으로 선택될 수 있는 단일의 외부쉘 또는 상호 의존성 쉘 부품들을 포함한다.
- 에어포일부의 캐비티 내의 다양한 인서트들의 도입은 부품 수명, 냉각 사용, 공기역학적 성능을 최적화하고, 고온 응력들 및 열 변형들에 대한 저항의 능력을 증가시키는 방식으로 선택될 수 있다.
- 에어포일부 및 에어포일 인서트들, 내부 및 외부 플랫폼, 및 부가의 일체형 요소들은 선택된 열 절연 재료 또는 열 배리어 코팅으로 완성될 수 있다.
- 회전자 블레이드 또는 가이드 베인의 모든 전술된 요소들의 냉각은 충돌 및/또는 필름/용출 냉각의 선택된 중첩 또는 통합을 갖는 대류 냉각으로 주로 이루어진다.
- 회전자 블레이드 또는 가이드 베인, 특히 에어포일 인서트들의 모든 요소들의 서로에 대한 또는 등가의 형태를 갖는 상호 교환성이 원리로서 제공된다.
- 회전자 블레이드 또는 가이드 베인의 기본 플랫폼과 관련하여 또는 에어포일의 내부면 또는 내부 익형(spar)과 관련하여 직접 에어포일부의 캐비티 내의 에어포일 인서트들의 고정은 접착에 의해 작동된 마찰-잠금에 의해 또는 금속 및/또는 세라믹 표면 코팅의 사용을 통해, 또는 볼트 또는 리벳에 의한 힘 폐쇄에 의해, 또는 HT 브레이징, 활성 브레이징 또는 납땜에 의해 이루어질 수 있다.
- 플랫폼들은 한편으로는 에어포일부 및 유동-인가된 쉘 요소들에 능동적으로 연결되고 다른 한편으로는 에어포일 인서트들에 능동적으로 연결되는 개별 부분들로 구성될 수도 있다.
- 에어포일부 및 에어포일 인서트들의 모듈형 디자인은 상이한 동작 체계들에 따라 유사하지 않은 재료들을 포함하는 다양한 재료들의 사용을 용이하게 한다. 부가적으로, 언급된 요소들의 모듈형 디자인은 교체형 및 비교체형의 각각의 치환형 및 비치환형 요소들의 도입을 용이하게 한다.
- 요약하면, 반경방향에서 뚜렷한 또는 소용돌이형 공기역학적 프로파일을 갖는 회전자 블레이드 또는 가이드 베인은 냉각 또는 강성 향상들을 위한 내부 국부적 그리드 구조체를 갖는 부가의 추가의 특징부들을 포함하여 주조, 가공 또는 단조된다. 더욱이, 언급된 에어포일부는 코팅될 수도 있고 가스 터빈의 베이스-부하, 피크-모드, 부분 부하와 같은 동작 요건들로의 조정을 위해 가요성 냉각 구성들을 포함한다.
- 요약하면, 에어포일부는 적어도 하나의 외부 유동-인가된 쉘 조립체의 하부 구조체로서 정의된다. 쉘은 냉각 또는 강성 향상을 위한 그리드 구조체를 갖고 대류 및/또는 필름 및/또는 용출 및/또는 충돌 냉각 구조체를 사용하여 상호 교환 가능하고, 사전 제조되거나 가변 제조된 단일의 또는 다부분 비냉각 또는 냉각되고, 에어포일 몸체에 대해 수축점을 사용하여 결합된다.
- 요약하면, 결합, 제조, 재생, 분해 프로세스들을 참조하면, 즉 에어포일 인서트들 및 외부쉘(들)에 대해:
외부쉘은 자석 펄스 효과(MPW/C 자기 펄스 용접/크림핑), 폭발 또는 하이드로 성형을 사용하여 에어포일부의 코어 구조체로 수축될 수도 있고, 에어포일 인서트들을 참조하는 결합 프로세스는 에어포일부의 캐비티를 참조하는 모든 방향들에서 열적 수축이 보조될 수 있다. 수축은 모든 동작 조건들 하에서 간섭 끼워맞춤을 의미한다. 특히 외부쉘을 참조할 때 결합 프로세스는 에어포일부와 외부쉘 사이의 상이한 열팽창을 갖는 재료의 선택들에 의해 보조될 수 있고; 외부쉘의 더 낮은 열팽창은 더 높은 온도들에서 에어포일부 구조체로의 쉘의 강제된 끼워맞춤을 유도한다. 수축 조립 프로세스는 국부적인 투명한, 또한 딥(deep)이라 칭하는 용접 단계들(EB, 레이저, 저항 용접)에 의해 또는 브레이징 또는 힙핑(hipping) 또는 접착제에 의해 보강될 수 있다. 브레이징 프로세스는 브레이즈-에어포일부의 중간층을 갖는 수축 프로세스의 장점을 취할 수 있다. 에어포일 인서트들을 참조하는 결합 조립은 기계적으로 고정될 수 있다.
전술된 설명들은 본 발명의 다른 양태들과 함께, 본 발명을 특징화하는 다양한 특징들과 함께, 본 발명을 구체적으로 지적한다. 본 발명, 그 동작 장점들 및 그 사용들의 더 양호한 이해를 위해, 본 발명의 예시적인 실시예들이 도시되어 있는 첨부 도면 및 설명을 참조할 것이다.
본 발명의 장점들 및 특징들은 유사한 요소들이 유사한 부호들로 식별되어 있는 첨부 도면과 함께 취한 이하의 상세한 설명 및 청구범위를 참조하여 더 양호하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 회전자 블레이드 또는 가이드 베인의 개략 구조를 도시하는 사시도.
도 2는 제2 회전자 블레이드 또는 가이드 베인의 단면도.
도 3은 다수의 캐비티들을 포함하는 다른 블레이드 또는 가이드 베인의 단면도.
도 4는 삼각형 형상의 다수의 인서트들을 도시하는 도면.
도 5는 상이한 형상들 및 배향들을 갖는 다수의 인서트들을 포함하는 다른 블레이드 또는 가이드 베인의 종단면도.
도 1에 도시된 바와 같이, 터보기계류의 회전자 블레이드 또는 가이드 베인의 에어포일부(100)는 단면이 블레이드 형상으로 형성되고, 전폭 방향으로, 즉 블레이드의 수직 방향으로 연장한다.
에어포일부(100)는 선단 에지(102)에 형성되고 에어포일부(100)의 유동 방향으로 후단 에지(103)로 연장하는 중공부인 일체형 캐비티(101)를 갖는다. 적어도 선단 에지(102)의 구역에서, 에어포일부(100)의 외부벽(104)은 전방 캐비티(101)와 연통하는 다수의 필름-냉각 구멍들(105)을 포함한다. 달리 말하면, 에어포일부(100)는 그 내부에, 유동 방향 또는 에어포일부(100)로 연장하는 제1 일체형 캐비티(101)를 갖는다. 내부 캐비티(101)는 격벽이 중공부를 전방 캐비티와 후방 캐비티로 분할할 수 있는 방식으로 적어도 하나의 격벽(도시 생략)을 구비할 수도 있다.
외부로부터 유도된 냉각 유체, 예를 들어 압축기로부터 추출된 압축 공기가 에어포일부(100)의 구조체를 적절하게 냉각한다.
캐비티(101) 내에서, 메인 중공(205) 인서트(106)가 캐비티(101)의 내부벽으로부터 사전 결정된 공간에 배치된다. 다른 한편으로, 캐비티가 격벽들을 구비하면, 후방 캐비티 공간에서, 후방 인서트는 또한 후방 캐비티의 내부벽으로부터 사전 결정된 공간에 배치된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 필름-냉각 구멍들(105)은 전방 캐비티(101)와 에어포일부(100)의 외부를 연결하는 관통 구멍들이고, 흡입면(107)과 압력면(108)에서 방향에 소정 간격들로 이러한 필름-냉각 구멍들을 구비한다.
더욱이, 필름 냉각 구멍들(105)은 선단 에지(102)로부터 후단 에지(103)로 경사진 경사 구멍들로서 전방 캐비티(101)로부터 외부로 형성된다.
더욱이, 에어포일부(100)의 후방 캐비티는 핀휜 채널(109)을 구비하고, 이 핀휜 채널은 후방 캐비티(101)로부터 에어포일(100)(도시 생략)의 중심선을 따라 후단 에지(103)로 연장하는 중공부이고 간극 핀휜들(110) 및 핀휜들(111)이 제공되어 있는 구역이다.
간극 핀휜들(110)은 핀휜 채널(109)의 후방 캐비티측에서 구역들로부터 돌출하는 복수의 실질적으로 칼럼형 부재들이고, 구역들은 핀휜 채널(109)을 구성하는 한 쌍의 내부벽들이다. 전술된 내부벽들로부터 간극 핀휜들(110)의 돌출량은 후방 또는 부가의 인서트(200)의 단부가 삽입될 수 있는 간극을 간극 핀휜들(110) 사이에 형성하기 위해 설정된다.
핀휜들(111)은 핀휜 채널(109)의 후단 에지(103)측에서 구역들을 연결하는 복수의 실질적으로 칼럼형 부재들이고, 상기 구역들은 핀휜 채널(109)을 구성하는 한 쌍의 내부벽들이다. 핀휜들(111)의 형상 및 배열은 공지된 것들일 수 있고, 특히 한정되는 것은 아니다.
핀휜 채널(109)은 냉각 유체가 충돌 냉각을 위해 사용된 후에 그를 통해 유동하는 후단 에지(103)의 구역에 있는 후방 캐비티 내의 채널이고, 에어포일부(100)의 후단 에지(103)의 부근을 냉각시키기 위한 핀휜 냉각에 관련된 구조체를 구성하고, 후단 에지(103)에서 외부로 개방된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 부가의 핀휜들(112)은 적어도 에어포일부의 중간 구역을 따라, 에어포일부(100)의 내부벽과 메인 인서트(106)의 외부벽 사이의 캐비티 내에, 흡입측(107)과 압력측(108)의 모두를 따라 제공된다. 또한, 핀휜들(112)의 형상 및 배열은 공지된 것들일 수 있고, 특히 한정되는 것은 아니다.
메인 인서트(106)의 전방부는 전방 및 후속 캐비티(101)와 함께, 에어포일부(100)의 선단 에지(102) 및 다른 내부벽을 냉각시키기 위한 충돌 냉각에 관련된 구조체를 구성한다. 메인 인서트(106)의 전방부는 전방 캐비티(101)의 단면 형태에 유사한 단면 형태를 갖는 실질적으로 원통형 부재로 이루어진다. 더욱이, 메인 인서트(106)의 전방부는 그를 통해 유동하는 냉각 유체가 전방 캐비티(101)의 내부벽에 대해 분출하는 복수의 배출 구멍들(113)을 갖는다.
에어포일부(100)가 격벽들을 구비하면, 인서트의 후방부는 에어포일부(100)의 각각의 측면을 냉각시키기 위한, 전방 인서트와 같은 충돌 냉각과 관련된 구조체를 또한 구성한다. 후방 인서트는 또한 캐비티의 후방부의 단면 형태에 유사한 단면 형태를 갖는 실질적으로 원통형 부재로 이루어진다.
후단 에지 채널 입구(109)의 크기를 감소시키기 위해, 각각의 에어포일 메인 인서트(106)의 단부에는, 부가의 에어포일 인서트(200)가 사용된다.
일 가능성은 부가의 에어포일 인서트(200)가 삽입되고 메인 에어포일 인서트(106)를 적소에 배치하기 전에 후단 에지 구역(103) 내에서 활주한다. 부가의 에어포일 인서트(200)가 선택적으로 주조될 수 있다. 부가의 에어포일 인서트(200)의 삽입은 이들의 크기와 관련하여 캐스케이드 원리에 의해 수행되는데, 즉:
부가의 에어포일 인서트(200)는 외부(201)로부터 삽입되고 중간부(202)에서 캐비티(101) 내에 전달되고(201a), 이어서 후단 에지(103)로의 방향으로 이동되고(202a), 사전 결정된 위치(203)에 고정된다.
메인 에어포일부 인서트(106)는 그 후에 삽입될 수도 있다. 그러나, 역으로 진행하는 것도 또한 가능하다. 최종 언급된 경우에, 부가의 인서트(200)는 가로방향 탄성부(204)를 구비하여, 그 최종 위치(203)에 도달할 때까지 메인 인서트(106)의 단부측 구속부 상으로 압박될 수 있다. 메인 인서트(106)와 부가의 인서트(200) 사이의 연결부는 이에 따라 부가의 인서트(200)가 임의의 가로방향 탄성부(204)를 갖지 않는 경우에도 설계된다. 따라서, 연결부는 예를 들어 양 인서트들의 구역에 위치된 고정 부재들(도시 생략)의 도입에 의해 기계적으로 얻어질 수 있다.
더욱이, 부가의 인서트(200)는 외부(201)로부터 삽입되어 중간 위치에서 캐비티(101) 내로 전달되고(201a), 이어서 선단 에지(102)의 방향으로 대안적으로 이동되고 최종 사전 결정된 위치에 고정될 수 있다. 부가적으로, 부가의 인서트(200)는 에어포일부의 하부측으로부터 삽입될 수 있고 또는 에어포일부의 캐비티의 요소이고, 이어서 후단 에지 또는 선단 에지의 방향으로 이동될 수 있고 최종 사전 결정된 위치에 고정될 수 있다. 이에 따라, 부가의 인서트(200)는 메인 인서트(106)의 단부에서 후단 에지 캐비티의 크기를 형성하고, 또는 부가의 인서트는 에어포일의 내부벽과 후속의 메인 인서트 사이에 선단 에지 캐비티를 형성한다.
요약하면, 터보기계류의 회전자 블레이드 또는 가이드 베인의 에어포일부(100)는 냉각 공기를 수용하기 위한 캐비티를 형성하는 외부벽을 갖고, 에어포일부는 상류 방향에 존재하는 선단 에지, 하류 방향에 존재하는 후단 에지, 흡입측, 압력측을 포함한다. 적어도 하나의 인서트가 인서트의 챔버에 진입하는 냉각 공기의 적어도 일부를 초기에 수용하고 에어포일부의 외부벽의 내부면을 냉각시키기 위해 복수의 인서트 개구들을 통해 냉각 공기를 안내하도록 구성된 캐비티 내에 배치된다. 더욱이, 인서트는 챔버의 외부벽의 윤곽에 일반적으로 합치하지만 그에 대해 이격 관계에 있는 구성을 포함한다. 냉각 공기의 일부는 외부벽을 통해 형성된 복수의 필름 냉각 개구들을 통해 에어포일부를 나오고 그리고/또는 냉각 유체의 일부는 후단 에지에서 에어포일을 나온다. 적어도 하나의 메인 인서트(106)는 외부(201)로부터 제1 옵션으로서 삽입되고 중간 위치(202)에서 캐비티(101) 내로 전달되는(201a) 적어도 하나의 부가의 인서트(200)를 포함하고, 이어서 부가의 인서트는 후단 에지(103) 또는 선단 에지(102)로의 방향으로 이동되고(202a) 최종 사전 결정된 위치(203)에 고정된다. 제2 옵션은 부가의 인서트(200)가 에어포일부의 하부측으로부터 삽입될 수 있거나 또는 에어포일부의 캐비티의 요소로 구성된다는 사실로 이루어진다. 이에 따라, 부가의 인서트는 후단 에지 또는 선단 에지의 방향으로 이동되고, 최종 사전 결정된 위치에 고정되고, 부가의 인서트(200)는 메인 인서트(106)의 단부에서 후단 에지 캐비티의 적어도 하나의 크기를 형성하고, 또는 부가의 인서트는 에어포일부의 내부벽과 후속의 배치된 메인 인서트 사이에 적어도 하나의 선단 에지 캐비티를 형성한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 에어포일부(100a)는 메인 인서트(106a) 및 부가의 인서트(250)를 포함한다. 부가의 인서트가 주조된다.
도 2는 종래의 공랭식 에어포일부(100a)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 에어포일(100a)은 외부벽(104)을 포함하고, 선단 에지(102), 압력측(108), 흡입측(107) 및 후단 에지(103)를 갖는다. 에어포일(100a)은 일반적으로 중공형이고, 사전 선택된 위치에서 메인 인서트(106a)와 부착된 비-중공형 인서트(250)로 분할된다. 냉각 구조체는 일반적으로 도 1과 동일하다. 터빈 압축기로부터의 고압 냉각 공기가 종래의 시스템 및 방법에서와 같이 메인 인서트(106a) 내로 안내되고, 충돌 냉각(260)을 위해 챔버(205)의 내부벽을 타격하는 공기의 제트를 형성하기 위해 다수의 배출 구멍들(113)을 통해 배기된다. 더 구체적으로, 캐비티(101) 내의 메인 인서트(106a)의 배출 구멍들(113)은 메인 인서트(106a)에 대향하는 외부벽(104) 상에 충돌하도록 위치된다. 챔버(205) 내로 그리고 메인 인서트(106a)를 통해 강제되는 냉각 공기는 필름 냉각(262) 개구들(105)의 반경방향으로 이격된 열들을 통한 대류 냉각(261)이 에어포일부(100a)의 외부벽(104)을 통해 통과한 후에 배기된다.
요약하면, 터보기계류의 회전자 블레이드 또는 가이드 베인의 에어포일부(100a)는 냉각 공기를 수용하기 위한 캐비티를 형성하는 외부벽을 갖고, 에어포일부는 상류 방향에 존재하는 선단 에지, 하류 방향에 존재하는 후단 에지, 볼록 흡입측, 오목 압력측, 및 인서트의 챔버에 진입하는 냉각 공기의 적어도 일부를 초기에 수용하고 에어포일부의 외부벽의 내부면을 냉각시키기 위해 복수의 인서트 개구들을 통해 냉각 공기를 안내하도록 구성된 캐비티 내에 배치된 적어도 하나의 인서트를 포함한다. 인서트는 챔버의 외부벽의 윤곽에 일반적으로 합치하지만 그에 대해 이격 관계에 있는 구성을 더 포함한다. 부가적으로, 냉각 공기의 일부는 외부벽을 통해 형성된 복수의 필름 냉각 개구들을 통해 에어포일부를 나오고 그리고/또는 냉각 유체의 일부는 후단 에지에서 에어포일을 나온다. 적어도 하나의 메인 인서트(106a)는 메인 인서트(106a)의 단부에 후단 에지 캐비티의 크기를 형성하는 적어도 하나의 부가의 인서트(250)를 포함하고 그리고/또는 적어도 하나의 메인 인서트는 메인 인서트의 시작부에서 선단 에지 캐비티의 크기를 형성하는 적어도 하나의 부가의 인서트를 포함한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 터보기계류의 회전자 블레이드 또는 가이드 베인의 에어포일부(100b)는 냉각 공기를 수용하기 위한 캐비티(또한 도 1 및 도 2 참조)를 형성하는 외부벽(104)을 갖는다. 에어포일부는 상류 방향에 존재하는 선단 에지(102), 하류 방향에 존재하는 후단 에지(103), 흡입측 및 압력측을 포함한다. 다른 디자인 특징들이 도 1 및 도 2로부터 취해질 수 있다.
도 1 및 도 2에 따른 실시예들과 관련하여, 메인 인서트(106b)는 하류측에 전치된 부가의 인서트(300)(또한 도 2 참조), 다수의 내부에 전치된 부가의 인서트들(320, 320a, 320b)과 함께 다양한 캐비티들을 형성하는데, 여기서 냉각 매체의 유동은 이들 캐비티들을 따라 개별 또는 후속의 및/또는 다수의 냉각(263, 264)을 보장한다.
요약하면, 터보기계류의 회전자 블레이드 또는 가이드 베인의 에어포일부(100b)는 냉각 공기가 제공되는 캐비티(또한 도 1 및 도 2 참조)를 형성하는 외부벽(104)을 갖는다. 에어포일부는 상류 방향에 존재하는 선단 에지(102), 하류 방향에 존재하는 후단 에지(103), 볼록 흡입측, 오목 압력측을 포함한다. 다른 디자인 특징들이 도 1 및 도 2로부터 취해질 수 있다. 적어도 하나의 메인 인서트(106b)가 인서트의 챔버에 진입하는 냉각 공기의 적어도 일부를 초기에 수용하고 에어포일부의 외부벽의 내부면을 냉각시키기 위해 복수의 인서트 개구들을 통해 냉각 공기를 안내하도록 구성된 캐비티 내에 배치된다. 메인 인서트(106b)는 메인 인서트(106b)의 내측 윤곽에 일반적으로 합치하는 다수의 부가의 인서트들(320, 320a, 320b)의 구성을 추가로 포함한다. 부가의 인서트들(320, 320a, 320b)의 내부측은 메인 인서트(106b)의 다수의 서브-캐비티들을 형성한다.
메인 및/또는 부가의 인서트들은 에어포일부의 반경방향 또는 준-반경방향 및/또는 가로방향 또는 준-가로방향으로 연장하고, 에어포일부의 하나 이상의 배향들을 따라 상이한 형상들을 갖고 분할된다, 도 4 및 도 5, 아이템 401, 402; 501 내지 504 참조. 언급된 상이한 형상들은 규칙 또는 불규칙 삼각형(도 4 참조), 사각형, 오각형, 테이퍼진 몸체에 대응한다.
에어포일부는 터보기계류의 축에 비교하여 반경방향 또는 준-반경방향에서 뚜렷한 또는 소용돌이형 또는 맞춤형 공기역학적 프로파일을 갖는다(도 5, 아이템 500 참조).
본 발명이 가장 실용적인 것으로 고려되는 것과 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 본 발명은 개시된 실시예(들)에 한정되는 것은 아니고, 대조적으로 첨부된 청구범위의 사상 및 범주 내에 포함된 다양한 수정들 및 등가의 배열들을 커버하도록 의도되고, 이 범주는 법 하에서 허용된 바와 같은 모든 이러한 수정들 및 등가의 구조들을 포함하기 위해 가장 넓은 해석에 따라야 한다는 것이 이해되어야 한다. 더욱이, 상기 설명에서 단어 '바람직한', '바람직하게는', '바람직' 또는 '유리하게'의 사용은 이와 같이 설명된 특징이 더 바람직할 수도 있지만, 그럼에도 불구하고 필수적인 것은 아닐 수도 있고 이러한 것이 결여된 임의의 실시예가 본 발명의 범주 내에 있는 것으로서 고려될 수도 있고, 범주는 이어지는 청구범위에 의해 규정되어 있다는 것이 이해되어야 한다. 청구범위를 숙독할 때, "단수 표현", "적어도 하나" 및 "적어도 일부"와 같은 단어가 사용될 때, 청구범위에서 구체적으로 반대로 언급되지 않으면, 단지 하나의 아이템에 청구항을 한정하려는 의도는 없는 것으로 의도된다. 또한, 용어 "적어도 일부" 및/또는 "일부"가 사용될 때, 아이템은 구체적으로 반대로 언급되지 않으면 일부 및/또는 전체의 아이템을 포함할 수도 있다.
100: 에어포일부 100a: 에어포일부
100b: 에어포일부 101: 캐비티
102: 선단 에지 103: 후단 에지
104: 외부벽 105: 필름 냉각 구멍들 또는 개구들
106: 메인 중공 인서트, 100 참조 106a: 메인 중공 인서트, 100a 참조
106b: 메인 중공 인서트, 100b 참조 107: 흡입면
108: 압력면 109: 핀휜 채널
110: 간극 핀휜들 111: 핀휜들
112: 부가의 핀휜들 113: 공기 배출 구멍들
200: 부가의 에어포일 인서트 201: 외부 위치
201a: 전달로 202: 중간 위치
202a: 이동로 203: 최종 위치
204: 가로방향 탄성부 205: 챔버, 에어포일의 내부 개구
250: 부가의 인서트, 100a 참조 260: 충돌 냉각
261: 대류 냉각 262: 필름 냉각
263: 냉각 264: 냉각
300: 부가의 인서트, 100b 참조 320: 캐비티
320a: 캐비티 320b: 캐비티
401: 인서트 402: 인서트
500: 맞춤화된 블레이드 또는 베인 501: 인서트
502: 인서트 503: 인서트
504: 인서트

Claims (17)

  1. 터보기계류의 회전자 블레이드 또는 가이드 베인의 에어포일부(100)로서, 상기 에어포일부는 냉각 공기를 수용하기 위한 캐비티를 형성하는 외부벽을 갖고, 상기 에어포일부는 상류 방향에 존재하는 선단 에지, 하류 방향에 존재하는 후단 에지, 볼록 흡입측, 오목 압력측, 및 인서트의 챔버(205)에 진입하는 상기 냉각 공기의 적어도 일부를 초기에 수용하고 상기 에어포일부의 외부벽의 내부면을 냉각시키기 위해 복수의 인서트 개구들을 통해 상기 냉각 공기를 안내하도록 구성된 상기 캐비티 내에 배치된 적어도 하나의 상기 인서트를 포함하고, 상기 인서트는 상기 챔버(205)의 외부벽의 윤곽에 일반적으로 합치하는 구성을 또한 갖고, 상기 냉각 공기의 일부는 상기 외부벽을 통해 형성된 복수의 필름 냉각 개구들을 통해 상기 에어포일부를 나오고 그리고/또는 상기 냉각 유체의 일부는 상기 후단 에지에서 상기 에어포일을 나오고, 적어도 하나의 메인 인서트(106)는 적어도 하나의 부가의 인서트(200)를 포함하는 상기 에어포일부에 있어서,
    상기 부가의 인서트(200)는 상기 캐비티(101) 내의 최종 사전 결정된 위치(203)에 고정되고, 상기 부가의 인서트는 상기 메인 인서트(106)와 관련하여 상기 후단 에지 또는 상기 선단 에지의 윤곽을 형성하는 것을 특징으로 하는 에어포일부.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 부가의 인서트(200)는 가로방향 탄성부(204) 또는 상기 메인 인서트(106)와 관련하여 형상-맞춤 연결을 위한 고정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 에어포일부.
  3. 터보기계류의 회전자 블레이드 또는 가이드 베인의 에어포일부(100a)로서, 상기 에어포일부는 냉각 공기를 수용하기 위한 캐비티를 형성하는 외부벽을 갖고, 상기 에어포일부는 상류 방향에 존재하는 선단 에지, 하류 방향에 존재하는 후단 에지, 볼록 흡입측, 오목 압력측, 및 인서트의 챔버(205)에 진입하는 상기 냉각 공기의 적어도 일부를 초기에 수용하고 상기 에어포일부의 외부벽의 내부면을 냉각시키기 위해 복수의 인서트 개구들을 통해 상기 냉각 공기를 안내하도록 구성된 상기 캐비티 내에 배치된 적어도 하나의 상기 인서트를 포함하고, 상기 인서트는 상기 챔버(205)의 외부벽의 윤곽에 일반적으로 합치하지만, 그에 대해 이격 관계에 있는 구성을 또한 갖고, 상기 냉각 공기의 일부는 상기 외부벽을 통해 형성된 복수의 필름 냉각 개구들을 통해 상기 에어포일부를 나오고 그리고/또는 상기 냉각 유체의 일부는 상기 후단 에지에서 상기 에어포일을 나오는 상기 에어포일부에 있어서,
    상기 적어도 하나의 메인 인서트(106a)는 상기 메인 인서트(106a)의 단부에서 상기 후단 에지 캐비티의 윤곽을 형성하는 적어도 하나의 부가의 인서트(250)를 포함하고, 그리고/또는 상기 적어도 하나의 메인 인서트는 상기 메인 인서트의 시작부에서 상기 선단 에지 캐비티의 윤곽을 형성하는 적어도 하나의 부가의 인서트를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어포일부.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 부가의 인서트(106a)는 구조화된 단일의 몸체(250)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 에어포일부.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 메인 인서트(106b)는 적어도 하나의 부가의 인서트(300) 및/또는 상기 챔버(205)의 내부측을 통한 다수의 인서트 구성을 포함하고, 상기 다수의 인서트 구성은 상기 메인 인서트(106b)와 관련하여 서브 캐비티들(320,320a,320b)을 형성하는 것을 특징으로 하는 에어포일부.
  6. 제 5 항에 있어서, 적어도 2개는 동일한 냉각 매체를 재사용하고 순차적 또는 준-순차적 냉각(260, 263, 264)으로서 동작하는 상기 메인 인서트의 내부측을 통해 서브-캐비티들을 순차적으로 배치하는 것을 특징으로 하는 에어포일부.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에어포일부 내의 상기 캐비티는 적어도 하나의 메인 인서트 또는 다수의 메인 인서트들 및/또는 부가의 인서트들 중 적어도 하나 또는 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 에어포일부.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 메인 인서트 및/또는 부가의 인서트들은 상기 에어포일부의 반경방향 또는 준-반경방향 및/또는 가로방향 또는 준-가로방향으로 연장하는 것을 특징으로 하는 에어포일부.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 메인 인서트 및/또는 부가의 인서트들은 분할되고(401, 402), 상기 에어포일부의 하나 이상의 배향들을 따라 상이한 형상들 또는 프로파일들(501, 502, 503, 504)을 갖는 것을 특징으로 하는 에어포일부.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 상이한 형상들은 규칙 또는 불규칙 삼각형, 사각형, 오각형, 테이퍼진 몸체(401, 402; 501, 502, 503, 504)에 대응하는 것을 특징으로 하는 에어포일부.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 공급 채널이 유동 방향에서 상기 에어포일부(100, 100a)의 내부를 통해 연장하고, 상기 공급 채널을 통해 냉각 유체가 유동하는 것을 특징으로 하는 에어포일부.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 핀휜 채널(pin fin channel;109)이 상기 공급 채널로부터 상기 에어포일의 중심선을 따라 상기 에어포일부의 후단 에지를 향해 연장하고 상기 후단 에지(103)에서 상기 에어포일부의 외부로 개방하는 것을 특징으로 하는 에어포일부.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 간극 핀휜들(110)이 상기 핀휜 채널의 공급 채널측에서의 구역에서 상기 핀휜 채널을 구성하는 한 쌍의 대향하는 내부벽들로부터 돌출하고 상기 에어포일부의 유동 방향으로 연장하는 간극을 그 사이에 형성하는 것을 특징으로 하는 에어포일부.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 핀휜들(111)은 핀휜 채널(109)의 후단 에지측에서의 구역에서 한 쌍의 대향하는 내부벽들과 연결되는 것을 특징으로 하는 에어포일부.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 격벽부가 상기 핀휜 채널(109)의 공급 채널측에서의 구역에서 상기 냉각 유체의 채널의 면적을 감소시키도록 상기 간극 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 에어포일부.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에어포일부는 상기 터보기계류의 축에 대해 반경방향 또는 준-반경방향에서, 뚜렷한(pronounced) 또는 소용돌이형 또는 맞춤형 공기역학적 프로파일을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 에어포일부.
  17. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 에어포일의 조립은 이하의 단계들:
    적어도 하나의 부가의 인서트(200)가 외부(201)로부터 삽입되고, 중간 위치(202)에서 상기 캐비티(101) 내로 전달되고(201a), 이어서 상기 후단 에지(103) 또는 상기 선단 에지(102)로의 방향으로 이동되고(202a), 최종 사전 결정된 위치(203)에 고정되고, 또는 상기 부가의 인서트(200)가 상기 에어포일부의 하부측으로부터 삽입되고 또는 상기 부가의 인서트는 상기 에어포일부의 캐비티의 요소이고, 이후에 상기 부가의 인서트는 상기 후단 에지 또는 상기 선단 에지의 방향으로 이동되고 최종 사전 결정된 위치에 고정되는 단계들을 특징으로 하는 에어포일부.
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