JP3111182B2 - タービン・エーロフォイル - Google Patents
タービン・エーロフォイルInfo
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- span
- rib
- airfoil
- cooling circuit
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/14—Form or construction
- F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
- F01D5/187—Convection cooling
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2240/00—Components
- F05D2240/10—Stators
- F05D2240/12—Fluid guiding means, e.g. vanes
- F05D2240/126—Baffles or ribs
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は全般的にガスタービ
ン機関、更に具体的に言えば、そのタービンの回転子羽
根及び固定子ベーンの冷却に関する。
ン機関、更に具体的に言えば、そのタービンの回転子羽
根及び固定子ベーンの冷却に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービン機関は、空気を圧縮する圧
縮機を持ち、この空気が燃焼器に通され、そこで燃料と
混合され点火されて燃焼ガスを発生する。燃焼ガスは下
流側に流れて、タービンの１段又は更に多くの段を通
り、これらのタービン段がそれからエネルギを抽出し
て、圧縮機の動力とすると共に、例えば飛行中の航空機
の動力源となるファンを駆動する余分の出力を発生す
る。
縮機を持ち、この空気が燃焼器に通され、そこで燃料と
混合され点火されて燃焼ガスを発生する。燃焼ガスは下
流側に流れて、タービンの１段又は更に多くの段を通
り、これらのタービン段がそれからエネルギを抽出し
て、圧縮機の動力とすると共に、例えば飛行中の航空機
の動力源となるファンを駆動する余分の出力を発生す
る。
【０００３】タービン段は、回転子円板の外周に固定さ
れた一列のタービン回転子羽根を持ち、その上流側に
は、複数個の固定子ベーンを持つ不動のタービン・ノズ
ルが配置される。燃焼ガスが固定子ベーンの間及びター
ビン羽根の間を流れて、回転子円板を回転させるエネル
ギが抽出される。燃焼ガスは高温であるから、タービン
・ベーン及び羽根は、そのために圧縮機から分流した圧
縮空気の一部分で冷却されるのが典型的である。燃焼器
で使われる圧縮機の空気の任意の部分を転用するため、
必然的に機関の全体的な効率が低下する。そのため、ベ
ーン及び羽根を冷却するための圧縮機分流空気をできる
だけ少なくすることが望まれている。
れた一列のタービン回転子羽根を持ち、その上流側に
は、複数個の固定子ベーンを持つ不動のタービン・ノズ
ルが配置される。燃焼ガスが固定子ベーンの間及びター
ビン羽根の間を流れて、回転子円板を回転させるエネル
ギが抽出される。燃焼ガスは高温であるから、タービン
・ベーン及び羽根は、そのために圧縮機から分流した圧
縮空気の一部分で冷却されるのが典型的である。燃焼器
で使われる圧縮機の空気の任意の部分を転用するため、
必然的に機関の全体的な効率が低下する。そのため、ベ
ーン及び羽根を冷却するための圧縮機分流空気をできる
だけ少なくすることが望まれている。
【０００４】タービン・ベーン及び羽根はエーロフォイ
ルを含み、その上を燃焼ガスが流れる。典型的には、エ
ーロフォイルの中には１つ又は更に多くの蛇行冷却通路
があり、その中に圧縮機分流空気を通してエーロフォイ
ルを冷却する。エーロフォイルは、冷却効果を高めるた
めの種々の乱流部材を含んでおり、冷却空気はエーロフ
ォイルの外面に沿って配置された種々の薄膜冷却孔を介
して通路から吐出される。
ルを含み、その上を燃焼ガスが流れる。典型的には、エ
ーロフォイルの中には１つ又は更に多くの蛇行冷却通路
があり、その中に圧縮機分流空気を通してエーロフォイ
ルを冷却する。エーロフォイルは、冷却効果を高めるた
めの種々の乱流部材を含んでおり、冷却空気はエーロフ
ォイルの外面に沿って配置された種々の薄膜冷却孔を介
して通路から吐出される。
【０００５】エーロフォイルの外面は全体的に凹の圧力
側とそれと反対側の全体的に凸の吸込み側によって構成
され、これらがエーロフォイルの根元及び先端の間を半
径方向に伸びると共に、軸方向に前縁及び後縁の間を伸
びる。エーロフォイルの上に通される燃焼ガスの温度分
布は、圧力側と吸込み側でかなり変化する。そのため、
エーロフォイルの冷却条件及び冷却効果の両方に影響が
ある。熱入力が最大の所では一層強い冷却が望まれる
し、薄膜冷却孔に亘って逆流マージン及びブローイング
比（ｂｌｏｗｉｎｇ ｒａｔｉｏ）を制御しなければな
らない。薄膜冷却孔は、流れの剥離を起こさずに、適当
な逆流マージンで、羽根の面の上に薄膜冷却空気の保護
層を最も効果的に作るのに適当なブローイング比を持っ
ているべきである。
側とそれと反対側の全体的に凸の吸込み側によって構成
され、これらがエーロフォイルの根元及び先端の間を半
径方向に伸びると共に、軸方向に前縁及び後縁の間を伸
びる。エーロフォイルの上に通される燃焼ガスの温度分
布は、圧力側と吸込み側でかなり変化する。そのため、
エーロフォイルの冷却条件及び冷却効果の両方に影響が
ある。熱入力が最大の所では一層強い冷却が望まれる
し、薄膜冷却孔に亘って逆流マージン及びブローイング
比（ｂｌｏｗｉｎｇ ｒａｔｉｏ）を制御しなければな
らない。薄膜冷却孔は、流れの剥離を起こさずに、適当
な逆流マージンで、羽根の面の上に薄膜冷却空気の保護
層を最も効果的に作るのに適当なブローイング比を持っ
ているべきである。
【０００６】米国特許第５、５９１、００７号には、そ
の中にある内部蛇行冷却通路の冷却性能を改善するため
の多層タービン・エーロフォイルが記載されている。エ
ーロフォイルのスパンに亘って２つ又は更に多くの蛇行
冷却通路を独立回路として配置することにより、燃焼ガ
スの熱入力が最大であるエーロフォイルのスパン中間部
分に直接的に冷却空気を通すことができる。各々の蛇行
冷却回路の冷却空気はエーロフォイルを冷却するにつれ
て温度が高くなるので、多層蛇行冷却回路は、エーロフ
ォイルの根元と先端の間を完全に通る普通の半径方向蛇
行冷却回路と比べてその冷却を高めるために、エーロフ
ォイルの特定の領域に冷却空気の目標を定めている。
の中にある内部蛇行冷却通路の冷却性能を改善するため
の多層タービン・エーロフォイルが記載されている。エ
ーロフォイルのスパンに亘って２つ又は更に多くの蛇行
冷却通路を独立回路として配置することにより、燃焼ガ
スの熱入力が最大であるエーロフォイルのスパン中間部
分に直接的に冷却空気を通すことができる。各々の蛇行
冷却回路の冷却空気はエーロフォイルを冷却するにつれ
て温度が高くなるので、多層蛇行冷却回路は、エーロフ
ォイルの根元と先端の間を完全に通る普通の半径方向蛇
行冷却回路と比べてその冷却を高めるために、エーロフ
ォイルの特定の領域に冷却空気の目標を定めている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】然し、多層蛇行冷却回
路を実現するには、軸方向に伸びる分離層リブを設ける
ために、必然的に半径方向に延びるスパン・リブを中断
しなければならない。タービンの回転子羽根は運転中に
かなりの遠心力を受けるから、スパン・リブが中断され
ると、エーロフォイルの遠心荷重をダブテールへ、そし
て更にエーロフォイルを支持する回転子円板に伝えるた
めの荷重経路が中断される。
路を実現するには、軸方向に伸びる分離層リブを設ける
ために、必然的に半径方向に延びるスパン・リブを中断
しなければならない。タービンの回転子羽根は運転中に
かなりの遠心力を受けるから、スパン・リブが中断され
ると、エーロフォイルの遠心荷重をダブテールへ、そし
て更にエーロフォイルを支持する回転子円板に伝えるた
めの荷重経路が中断される。
【０００８】そこで遠心荷重は、スパンの中断を側路す
るエーロフォイルの圧力側及び吸込み側の夫々の部分だ
けを介して伝達しなければならず、その結果、局部的な
応力集中が起こり、それがエーロフォイルの有効寿命に
影響する。更に、軸方向に伸びる層分離リブは、目立っ
た荷重支持を持たずに、単に死重を導入するだけであ
り、その遠心荷重はエーロフォイルの隣接する部分が支
えなければならない。
るエーロフォイルの圧力側及び吸込み側の夫々の部分だ
けを介して伝達しなければならず、その結果、局部的な
応力集中が起こり、それがエーロフォイルの有効寿命に
影響する。更に、軸方向に伸びる層分離リブは、目立っ
た荷重支持を持たずに、単に死重を導入するだけであ
り、その遠心荷重はエーロフォイルの隣接する部分が支
えなければならない。
【０００９】従って、多層タービン・エーロフォイルは
その冷却の点では改善になるが、遠心力並びに振動応答
の両方に対するエーロフォイルの荷重伝達構造を変える
ことにもなる。従って、荷重伝達能力及び冷却効果の両
方の点で、多層タービン・エーロフォイルを更に改善す
ることが望まれている。
その冷却の点では改善になるが、遠心力並びに振動応答
の両方に対するエーロフォイルの荷重伝達構造を変える
ことにもなる。従って、荷重伝達能力及び冷却効果の両
方の点で、多層タービン・エーロフォイルを更に改善す
ることが望まれている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】タービン・エーロフォイ
ルが、横方向に向かい合った第１及び第２の側壁に結合
されて、その中に蛇行冷却回路を構成する複数個の内部
リブを含む。スパン・リブがエーロフォイルの根元及び
先端の間を縦方向に伸びる。傾斜リブが、スパン・リブ
に対して斜めに伸びて、傾斜リブの縦方向の上下に蛇行
冷却回路の夫々の部分を構成する。
ルが、横方向に向かい合った第１及び第２の側壁に結合
されて、その中に蛇行冷却回路を構成する複数個の内部
リブを含む。スパン・リブがエーロフォイルの根元及び
先端の間を縦方向に伸びる。傾斜リブが、スパン・リブ
に対して斜めに伸びて、傾斜リブの縦方向の上下に蛇行
冷却回路の夫々の部分を構成する。
【００１１】本発明の好ましい実施態様並びのその他の
目的及び利点は、以下図面について詳しく説明するとこ
ろから更に良く理解されよう。
目的及び利点は、以下図面について詳しく説明するとこ
ろから更に良く理解されよう。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１には、ガスタービン機関に対
する一例のタービン回転子羽根１０が示されている。羽
根１０がエーロフォイル１２と普通のダブテール１４を
持ち、このダブテールを使って、羽根１０を機関の回転
子円板（図に示してない）に普通のように固定する。エ
ーロフォイル１２の断面が図２に示されており、第１の
即ち圧力側の側壁１６と第２の即ち吸込み側の側壁１８
とが、上流側の前縁２０に沿って、並びに前縁から軸方
向又は弦方向に隔たる下流側の後縁２２に沿って結合さ
れている。
する一例のタービン回転子羽根１０が示されている。羽
根１０がエーロフォイル１２と普通のダブテール１４を
持ち、このダブテールを使って、羽根１０を機関の回転
子円板（図に示してない）に普通のように固定する。エ
ーロフォイル１２の断面が図２に示されており、第１の
即ち圧力側の側壁１６と第２の即ち吸込み側の側壁１８
とが、上流側の前縁２０に沿って、並びに前縁から軸方
向又は弦方向に隔たる下流側の後縁２２に沿って結合さ
れている。
【００１３】図１に示すように、エーロフォイル１２
は、半径方向内側の根元２６から半径方向外側の先端２
８まで、エーロフォイル１２のスパン方向に、縦軸線又
は半径方向軸線２４に沿って縦方向にも伸びている。根
元２６が普通のプラットフォーム３０に構成されてお
り、このプラットフォームがエーロフォイル１２の流れ
の内側境界となり、その下側にダブテール１４が伸びて
いる。
は、半径方向内側の根元２６から半径方向外側の先端２
８まで、エーロフォイル１２のスパン方向に、縦軸線又
は半径方向軸線２４に沿って縦方向にも伸びている。根
元２６が普通のプラットフォーム３０に構成されてお
り、このプラットフォームがエーロフォイル１２の流れ
の内側境界となり、その下側にダブテール１４が伸びて
いる。
【００１４】羽根１０の運転中、燃焼ガス３２が燃焼器
（図に示してない）によって発生され、エーロフォイル
の両方の側壁１６及び１８を通り越して下流側へ流れ
る。燃焼ガス３２の半径方向又は縦方向の温度分布は、
典型的にはエーロフォイルのスパン中央領域の近くでそ
のスパンの約５０％から約８０％で中心ピークになるの
が典型的である。隣り合うエーロフォイル１２の間の２
次流の場により、この温度分布はエーロフォイル１２の
半径方向の高さ又はスパンの約７０％から約８５％まで
の範囲に亘るようにエーロフォイルの圧力側の側壁１６
に対して半径方向外向きにシフトする。従って、圧力側
の側壁１６は、スパンの高さの７０％乃至８５％のスパ
ン中央領域の上方で、最大の熱入力又は負荷を受ける。
（図に示してない）によって発生され、エーロフォイル
の両方の側壁１６及び１８を通り越して下流側へ流れ
る。燃焼ガス３２の半径方向又は縦方向の温度分布は、
典型的にはエーロフォイルのスパン中央領域の近くでそ
のスパンの約５０％から約８０％で中心ピークになるの
が典型的である。隣り合うエーロフォイル１２の間の２
次流の場により、この温度分布はエーロフォイル１２の
半径方向の高さ又はスパンの約７０％から約８５％まで
の範囲に亘るようにエーロフォイルの圧力側の側壁１６
に対して半径方向外向きにシフトする。従って、圧力側
の側壁１６は、スパンの高さの７０％乃至８５％のスパ
ン中央領域の上方で、最大の熱入力又は負荷を受ける。
【００１５】本発明では、燃焼ガス３２の熱負荷の分布
に一層よく合うように、エーロフォイル１２の選択的な
半径方向又はスパン方向の冷却を行う。図面には一例の
ガスタービンの回転子羽根１０が示されているが、本発
明は、本発明に従って同じ様に冷却することができる同
様なエーロフォイルを持つタービンの固定子ベーンにも
等しく適用される。
に一層よく合うように、エーロフォイル１２の選択的な
半径方向又はスパン方向の冷却を行う。図面には一例の
ガスタービンの回転子羽根１０が示されているが、本発
明は、本発明に従って同じ様に冷却することができる同
様なエーロフォイルを持つタービンの固定子ベーンにも
等しく適用される。
【００１６】更に具体的に言うと、第１及び第２の側壁
１６及び１８は、前縁及び後縁２０及び２２の間で互い
に円周方向又は横方向に隔たっていて、全体を参照数字
３４及び３６で示した複数個の内部のスパン・リブ及び
傾斜リブにより一体に結合されている。これらのリブ
は、部分的に別々の縦方向デッキ又は層（ｔｉｅｒ）に
配置された少なくとも１つ、好ましくは２つあるいは更
に多くの独立の蛇行冷却通路又は回路３８を構成し、そ
の内の外層蛇行冷却回路３８ａは部分的に内層蛇行回路
３８ｂより縦方向又は半径方向上方に配置されて、エー
ロフォイル１２を縦方向に差別的に冷却して、燃焼ガス
３２から加えられた熱負荷によりよく合うようにする。
図１に示す実施例では、中央層蛇行冷却回路３８ｃが、
３層形式では外層及び内層の間に縦方向に配置されてい
る。
１６及び１８は、前縁及び後縁２０及び２２の間で互い
に円周方向又は横方向に隔たっていて、全体を参照数字
３４及び３６で示した複数個の内部のスパン・リブ及び
傾斜リブにより一体に結合されている。これらのリブ
は、部分的に別々の縦方向デッキ又は層（ｔｉｅｒ）に
配置された少なくとも１つ、好ましくは２つあるいは更
に多くの独立の蛇行冷却通路又は回路３８を構成し、そ
の内の外層蛇行冷却回路３８ａは部分的に内層蛇行回路
３８ｂより縦方向又は半径方向上方に配置されて、エー
ロフォイル１２を縦方向に差別的に冷却して、燃焼ガス
３２から加えられた熱負荷によりよく合うようにする。
図１に示す実施例では、中央層蛇行冷却回路３８ｃが、
３層形式では外層及び内層の間に縦方向に配置されてい
る。
【００１７】３つの蛇行冷却回路３８ａ−３８ｃの各々
は、ダブテール１４を半径方向内向きに通る独立の半径
方向に伸びる入口流路４０ａ−４０ｃを有する。冷却空
気４２が普通のように圧縮機（図に示してない）から入
口４０ａ−４０ｃに通されて、エーロフォイルを冷却す
る。図１に示す多層蛇行冷却回路３８ａ−３８ｃは、米
国特許第５、５９１、００７号に記載された冷却の利点
を持ち、圧縮機から分流した冷却空気４２の効果及び効
率を最大にするために、エーロフォイルの異なる部分を
局部的に冷却するように選択的に構成することが出来
る。
は、ダブテール１４を半径方向内向きに通る独立の半径
方向に伸びる入口流路４０ａ−４０ｃを有する。冷却空
気４２が普通のように圧縮機（図に示してない）から入
口４０ａ−４０ｃに通されて、エーロフォイルを冷却す
る。図１に示す多層蛇行冷却回路３８ａ−３８ｃは、米
国特許第５、５９１、００７号に記載された冷却の利点
を持ち、圧縮機から分流した冷却空気４２の効果及び効
率を最大にするために、エーロフォイルの異なる部分を
局部的に冷却するように選択的に構成することが出来
る。
【００１８】多層蛇行冷却回路３８は、エーロフォイル
１２の縦方向スパンで必然的に中断されるので、それに
対応してエーロフォイルの荷重伝達能力を局部的に中断
する。羽根１０が運転中に円板の上で回転すると、エー
ロフォイルにはかなりの遠心力が発生され、その大きさ
がエーロフォイルの先端から根元まで増加し、回転する
羽根によって発生する遠心力全体がダブテール１４によ
って回転子円板に伝達される。エーロフォイルの異なる
部分によって支えられる遠心荷重が遠心力による応力を
発生し、この応力はその実効的な荷重伝達断面積に反比
例する。遠心力が、連続的な第１及び第２の側壁１６及
び１８とそれと協働する内部リブとにより、部分的に伝
達される。
１２の縦方向スパンで必然的に中断されるので、それに
対応してエーロフォイルの荷重伝達能力を局部的に中断
する。羽根１０が運転中に円板の上で回転すると、エー
ロフォイルにはかなりの遠心力が発生され、その大きさ
がエーロフォイルの先端から根元まで増加し、回転する
羽根によって発生する遠心力全体がダブテール１４によ
って回転子円板に伝達される。エーロフォイルの異なる
部分によって支えられる遠心荷重が遠心力による応力を
発生し、この応力はその実効的な荷重伝達断面積に反比
例する。遠心力が、連続的な第１及び第２の側壁１６及
び１８とそれと協働する内部リブとにより、部分的に伝
達される。
【００１９】図３に示すように、半径方向に延びるスパ
ン・リブ３４が、第１及び第２の側壁１６及び１８の間
に一体の架橋（ブリッジ）部を作ると共に、応力を少な
くして遠心荷重を支えるための余分の断面積を持たせ
る。図１に示した本発明の重要な特徴として、傾斜リブ
３６が全体的にエーロフォイルの弦に沿って伸びるが、
対応するスパン・リブ３４に対して傾斜角Ａで斜めに傾
斜している。傾斜角Ａは傾斜リブ３６の傾いた向きに応
じて変わるが、９０°より小さいかあるいはそれより大
きい。
ン・リブ３４が、第１及び第２の側壁１６及び１８の間
に一体の架橋（ブリッジ）部を作ると共に、応力を少な
くして遠心荷重を支えるための余分の断面積を持たせ
る。図１に示した本発明の重要な特徴として、傾斜リブ
３６が全体的にエーロフォイルの弦に沿って伸びるが、
対応するスパン・リブ３４に対して傾斜角Ａで斜めに傾
斜している。傾斜角Ａは傾斜リブ３６の傾いた向きに応
じて変わるが、９０°より小さいかあるいはそれより大
きい。
【００２０】各々の傾斜リブは真直ぐで一様な断面であ
ることが好ましく、傾斜角Ａの所に縦方向の中心軸線を
有する。傾斜角Ａは、蛇行冷却効果を高めると共に、傾
斜リブの遠心荷重架橋能力を最大にするために、３０°
乃至６０°の範囲であることが好ましい。夫々の傾斜リ
ブ３６は、その縦方向の上下にある蛇行冷却回路３８の
夫々の部分を定めると共に、側壁１６及び１８と協働し
て、エーロフォイルに余分の遠心荷重伝達能力を持たせ
る。傾斜リブ３６を、スパン・リブ３４に対して法線方
向の向き、即ち角度Ａを９０°にすることは好ましくな
い。それは、この向きにすると、隣接する材料のみによ
って支持しなければならない余分の死重ができるだけで
あるからである。傾斜リブ３６をある縦方向の範囲に亘
って傾けることにより、傾斜リブは側壁１６及び１８の
間に余分の構造的な支持作用を持ち、エーロフォイル１
０の遠心伝達支持能力を改善する。
ることが好ましく、傾斜角Ａの所に縦方向の中心軸線を
有する。傾斜角Ａは、蛇行冷却効果を高めると共に、傾
斜リブの遠心荷重架橋能力を最大にするために、３０°
乃至６０°の範囲であることが好ましい。夫々の傾斜リ
ブ３６は、その縦方向の上下にある蛇行冷却回路３８の
夫々の部分を定めると共に、側壁１６及び１８と協働し
て、エーロフォイルに余分の遠心荷重伝達能力を持たせ
る。傾斜リブ３６を、スパン・リブ３４に対して法線方
向の向き、即ち角度Ａを９０°にすることは好ましくな
い。それは、この向きにすると、隣接する材料のみによ
って支持しなければならない余分の死重ができるだけで
あるからである。傾斜リブ３６をある縦方向の範囲に亘
って傾けることにより、傾斜リブは側壁１６及び１８の
間に余分の構造的な支持作用を持ち、エーロフォイル１
０の遠心伝達支持能力を改善する。
【００２１】図１の実施例では、複数個のスパン・リブ
３４が弦方向に隔たっており、複数個の傾斜リブ３６が
縦方向に隔たっている。傾斜リブ３６は夫々のスパン・
リブ３４から一体に伸びている。幾つかの傾斜リブ３６
が幾つかのスパン・リブ３４に対して斜めに伸び、互い
には略平行である。この配置構成では、エーロフォイル
１２の遠心荷重伝達能力が縦方向には傾斜リブ３６によ
って中断されるが、半径方向には、傾斜リブ３６を斜め
に傾けることにより、中断された荷重伝達能力の一部分
が残される。
３４が弦方向に隔たっており、複数個の傾斜リブ３６が
縦方向に隔たっている。傾斜リブ３６は夫々のスパン・
リブ３４から一体に伸びている。幾つかの傾斜リブ３６
が幾つかのスパン・リブ３４に対して斜めに伸び、互い
には略平行である。この配置構成では、エーロフォイル
１２の遠心荷重伝達能力が縦方向には傾斜リブ３６によ
って中断されるが、半径方向には、傾斜リブ３６を斜め
に傾けることにより、中断された荷重伝達能力の一部分
が残される。
【００２２】図１に示す幾つかのスパン・リブは、エー
ロフォイルの前縁２０に隣接して配置された１番目のス
パン・リブ３４ａを含み、これは少なくともエーロフォ
イルの根元２６から縦方向に伸びて、エーロフォイルの
先端２８の近くで終端するすることが好ましい。１番目
のスパン・リブ３４ａの頂部は、先端２８のすぐ下に隔
たっていて、第１の蛇行冷却回路３８ａの最初の流れ旋
回部を作る。１番目のスパン・リブ３４ａは連続部材と
してダブテール１４の底まで伸びて、ダブテール１４に
対する連続的な遠心伝達支持能力を持つ。
ロフォイルの前縁２０に隣接して配置された１番目のス
パン・リブ３４ａを含み、これは少なくともエーロフォ
イルの根元２６から縦方向に伸びて、エーロフォイルの
先端２８の近くで終端するすることが好ましい。１番目
のスパン・リブ３４ａの頂部は、先端２８のすぐ下に隔
たっていて、第１の蛇行冷却回路３８ａの最初の流れ旋
回部を作る。１番目のスパン・リブ３４ａは連続部材と
してダブテール１４の底まで伸びて、ダブテール１４に
対する連続的な遠心伝達支持能力を持つ。
【００２３】２番目のスパン・リブ３４ｂが後縁２２の
近くに配置されていて、先端２８から縦方向に伸びて根
元３０の近くで終端する。２番目のスパン・リブ３４ｂ
はエーロフォイルの先端２８から一層厚手のエーロフォ
イルの根元２６まで連続していて、この根元に対して遠
心荷重を伝える。これに対応して、１番目すなわち上側
の傾斜リブ３６ａが、１番目のスパン・リブ３４ａの外
側先端の下方から一体に伸び、後縁２２に向かって伸び
る。２番目すなわち下側の傾斜リブ３６ｂが２番目のス
パン・リブ３４ｂから前縁２０に向かって伸び、弦方向
には１番目スパン・リブ３４ａから隔たって、その間に
蛇行冷却回路の一部分を構成する。
近くに配置されていて、先端２８から縦方向に伸びて根
元３０の近くで終端する。２番目のスパン・リブ３４ｂ
はエーロフォイルの先端２８から一層厚手のエーロフォ
イルの根元２６まで連続していて、この根元に対して遠
心荷重を伝える。これに対応して、１番目すなわち上側
の傾斜リブ３６ａが、１番目のスパン・リブ３４ａの外
側先端の下方から一体に伸び、後縁２２に向かって伸び
る。２番目すなわち下側の傾斜リブ３６ｂが２番目のス
パン・リブ３４ｂから前縁２０に向かって伸び、弦方向
には１番目スパン・リブ３４ａから隔たって、その間に
蛇行冷却回路の一部分を構成する。
【００２４】図１に示す実施例では、中央すなわち３番
目のスパン・リブ３４ｃが、弦方向に１番目及び２番目
のスパン・リブ３４ａ及び３４ｂの間に配置され、１番
目及び２番目の傾斜リブ３６ａ及び３６ｂと協働して、
幾つかの蛇行冷却回路３８の夫々の部分を構成する。中
央のスパン・リブ３４ｃはダブテール１４の底から根元
２６まで連続的に上向きに伸び、上側の傾斜リブ３６ａ
より下方の大体スパン中央の所で終端する。１番目及び
中央のスパン・リブ３４ａ及び３４ｃの下側部分がダブ
テール１４の内側で、入口流路４０ａ−４０ｃの夫々の
部分を構成する。
目のスパン・リブ３４ｃが、弦方向に１番目及び２番目
のスパン・リブ３４ａ及び３４ｂの間に配置され、１番
目及び２番目の傾斜リブ３６ａ及び３６ｂと協働して、
幾つかの蛇行冷却回路３８の夫々の部分を構成する。中
央のスパン・リブ３４ｃはダブテール１４の底から根元
２６まで連続的に上向きに伸び、上側の傾斜リブ３６ａ
より下方の大体スパン中央の所で終端する。１番目及び
中央のスパン・リブ３４ａ及び３４ｃの下側部分がダブ
テール１４の内側で、入口流路４０ａ−４０ｃの夫々の
部分を構成する。
【００２５】図１に示す実施例では、２つの傾斜リブ３
６ａ及び３６ｂが種々のスパン・リブ３４だけと協働し
て、何れもダブテール１４の内側の夫々の入口流路４０
ａ−４０ｃから圧縮空気が供給される３つの独立の多層
蛇行冷却回路３８ａ−３８ｃを構成する。従って、各々
の入口流路が別々の蛇行冷却回路に対して新鮮な冷却空
気を直接的に供給し、夫々の蛇行冷却回路３８によって
カバーされるエーロフォイルの各々のスパンの一部分の
領域での冷却効果を改善する。追加の中央のスパン・リ
ブ３４は傾斜リブ３６によって２叉に分かれるが、ある
中間のスパン・リブは傾斜リブ３６と一体である。
６ａ及び３６ｂが種々のスパン・リブ３４だけと協働し
て、何れもダブテール１４の内側の夫々の入口流路４０
ａ−４０ｃから圧縮空気が供給される３つの独立の多層
蛇行冷却回路３８ａ−３８ｃを構成する。従って、各々
の入口流路が別々の蛇行冷却回路に対して新鮮な冷却空
気を直接的に供給し、夫々の蛇行冷却回路３８によって
カバーされるエーロフォイルの各々のスパンの一部分の
領域での冷却効果を改善する。追加の中央のスパン・リ
ブ３４は傾斜リブ３６によって２叉に分かれるが、ある
中間のスパン・リブは傾斜リブ３６と一体である。
【００２６】この構成では、遠心荷重が、幾つかのスパ
ン・リブ３４とエーロフォイルの側壁１６及び１８とに
よって、エーロフォイルの根元１４まで半径方向下向き
に伝えられる。幾つかのスパン・リブ３４が傾斜リブ３
６によって２叉に分かれる場合には、遠心荷重はスパン
・リブの中断部を迂回し、架橋する側壁１６及び１８に
向けられる。傾斜リブ３６が、スパン・リブの中断部を
付加的に架橋するために縦方向に傾いていることによ
り、遠心荷重が傾斜リブ３６によっても縦方向に伝えら
れる。
ン・リブ３４とエーロフォイルの側壁１６及び１８とに
よって、エーロフォイルの根元１４まで半径方向下向き
に伝えられる。幾つかのスパン・リブ３４が傾斜リブ３
６によって２叉に分かれる場合には、遠心荷重はスパン
・リブの中断部を迂回し、架橋する側壁１６及び１８に
向けられる。傾斜リブ３６が、スパン・リブの中断部を
付加的に架橋するために縦方向に傾いていることによ
り、遠心荷重が傾斜リブ３６によっても縦方向に伝えら
れる。
【００２７】図１に示す好ましい実施例では、１番目の
傾斜リブ３６ａはその軸方向の両端で対応するスパン・
リブ３４に一体に結合され、エーロフォイルの先端２８
からダブテール１４の底までの連続的な荷重経路を造
る。同様に、２番目の傾斜リブ３６ｂはその軸方向の両
端で２番目及び３番目のスパン・リブ３４ｂ及び３４ｃ
に一体に結合され、エーロフォイルの先端２８とダブテ
ール１４の間の別の連続的な荷重経路となる。幾つかの
中間のスパン・リブ３４が、遠心荷重の夫々の部分を側
壁１６及び１８を介して伝え、スパンの中断部を架橋
し、こうして遠心荷重を夫々の傾斜リブ３６及びそれら
と一体の１番目及び３番目のスパン・リブ３４ａ及び３
４ｃを介してダブテール１４に伝える。
傾斜リブ３６ａはその軸方向の両端で対応するスパン・
リブ３４に一体に結合され、エーロフォイルの先端２８
からダブテール１４の底までの連続的な荷重経路を造
る。同様に、２番目の傾斜リブ３６ｂはその軸方向の両
端で２番目及び３番目のスパン・リブ３４ｂ及び３４ｃ
に一体に結合され、エーロフォイルの先端２８とダブテ
ール１４の間の別の連続的な荷重経路となる。幾つかの
中間のスパン・リブ３４が、遠心荷重の夫々の部分を側
壁１６及び１８を介して伝え、スパンの中断部を架橋
し、こうして遠心荷重を夫々の傾斜リブ３６及びそれら
と一体の１番目及び３番目のスパン・リブ３４ａ及び３
４ｃを介してダブテール１４に伝える。
【００２８】従って、傾斜リブ３６はエーロフォイルの
側壁１６及び１８と幾つかのスパン・リブ３４と協働し
て、多層蛇行冷却回路の形に構成されたときのエーロフ
ォイル１２の遠心荷重伝達能力を改善する。傾斜リブは
エーロフォイル１２の捩れに対するスチフネスを高め、
エーロフォイルの捩れ振動を拘束する。図１に示す実施
例では、スパン・リブ３４は、１番目の傾斜リブ３６ａ
と協働して一番外側の層の回路として、５つのパスを持
つ第１の蛇行冷却回路３８ａを構成する。２番目の傾斜
リブ３６ｂは夫々のスパン・リブ３４と協働して、半径
方向に一番内側の層の回路として、もう１つの５つのパ
スを持つ蛇行冷却回路３８ｂを構成する。１番目及び２
番目の傾斜リブ３６ａ及び３６ｂは夫々のスパン・リブ
３４と協働して、中央層の回路として、更にもう１つの
５つのパスを持つ蛇行冷却回路３８ｃを構成する。外層
蛇行冷却回路３８ａはその大部分が中央層蛇行冷却回路
３８ｃにより縦方向上方に配置され、中央層蛇行冷却回
路３８ｃはその大部分が内層蛇行冷却回路３８ｂより縦
方向上方に配置されている。
側壁１６及び１８と幾つかのスパン・リブ３４と協働し
て、多層蛇行冷却回路の形に構成されたときのエーロフ
ォイル１２の遠心荷重伝達能力を改善する。傾斜リブは
エーロフォイル１２の捩れに対するスチフネスを高め、
エーロフォイルの捩れ振動を拘束する。図１に示す実施
例では、スパン・リブ３４は、１番目の傾斜リブ３６ａ
と協働して一番外側の層の回路として、５つのパスを持
つ第１の蛇行冷却回路３８ａを構成する。２番目の傾斜
リブ３６ｂは夫々のスパン・リブ３４と協働して、半径
方向に一番内側の層の回路として、もう１つの５つのパ
スを持つ蛇行冷却回路３８ｂを構成する。１番目及び２
番目の傾斜リブ３６ａ及び３６ｂは夫々のスパン・リブ
３４と協働して、中央層の回路として、更にもう１つの
５つのパスを持つ蛇行冷却回路３８ｃを構成する。外層
蛇行冷却回路３８ａはその大部分が中央層蛇行冷却回路
３８ｃにより縦方向上方に配置され、中央層蛇行冷却回
路３８ｃはその大部分が内層蛇行冷却回路３８ｂより縦
方向上方に配置されている。
【００２９】５つのパスを持つ別々の蛇行冷却回路の各
々が夫々１８０°の逆向きの旋回部又はベンドを含み、
ここで冷却空気４２は方向を変えて、かなりの乱流を持
ち、冷却効果を改善する。１番目、３番目及び４番目の
スパン・リブ３４ａ、３４ｃ及び３４ｄの外側端が先端
２８及び１番目並びに２番目の傾斜リブ３６ａ及び３６
ｂと協働して、夫々の最初の旋回部を構成する。従っ
て、３つの別々の蛇行冷却回路３８によって１２個の逆
方向旋回部が構成されるが、これは多層を持たない従来
の蛇行冷却回路で可能な逆方向旋回部の数よりもかなり
多い。
々が夫々１８０°の逆向きの旋回部又はベンドを含み、
ここで冷却空気４２は方向を変えて、かなりの乱流を持
ち、冷却効果を改善する。１番目、３番目及び４番目の
スパン・リブ３４ａ、３４ｃ及び３４ｄの外側端が先端
２８及び１番目並びに２番目の傾斜リブ３６ａ及び３６
ｂと協働して、夫々の最初の旋回部を構成する。従っ
て、３つの別々の蛇行冷却回路３８によって１２個の逆
方向旋回部が構成されるが、これは多層を持たない従来
の蛇行冷却回路で可能な逆方向旋回部の数よりもかなり
多い。
【００３０】これによって、傾斜リブ３６によるエーロ
フォイル１２自体の強度の改善と共に、多層蛇行冷却回
路３８の高められた冷却効果が利用出来るようになる。
冷却空気４２は各々の蛇行冷却回路３８から、一方又は
両方の側壁１６及び１８を通抜ける普通の薄膜冷却孔４
４ａを介して吐出してもよいし、あるいは普通の後縁冷
却孔４４ｂから吐出してもよいし、あるいは普通の先端
冷却孔４４ｃから吐出してもよい。
フォイル１２自体の強度の改善と共に、多層蛇行冷却回
路３８の高められた冷却効果が利用出来るようになる。
冷却空気４２は各々の蛇行冷却回路３８から、一方又は
両方の側壁１６及び１８を通抜ける普通の薄膜冷却孔４
４ａを介して吐出してもよいし、あるいは普通の後縁冷
却孔４４ｂから吐出してもよいし、あるいは普通の先端
冷却孔４４ｃから吐出してもよい。
【００３１】図１の実施例では、上側の蛇行冷却回路３
８ａは、エーロフォイルの前縁にある薄膜冷却孔に冷却
空気を供給する普通の衝突冷却回路と協働する。下側の
蛇行冷却回路３８ｂは、後縁の冷却孔に冷却空気を供給
する普通の後縁冷却回路と協働する。希望によっては、
下側の蛇行冷却回路３８ｂの終り及び後縁冷却回路の初
めにリフレッシュ孔を追加して、入口４０ｂからそれに
対して直接的に追加の冷却空気を供給することができ
る。更に回路は、エーロフォイルに対する普通の先端キ
ャップ形式で見られる先端冷却孔４４ｃとも協働するこ
とができる。
８ａは、エーロフォイルの前縁にある薄膜冷却孔に冷却
空気を供給する普通の衝突冷却回路と協働する。下側の
蛇行冷却回路３８ｂは、後縁の冷却孔に冷却空気を供給
する普通の後縁冷却回路と協働する。希望によっては、
下側の蛇行冷却回路３８ｂの終り及び後縁冷却回路の初
めにリフレッシュ孔を追加して、入口４０ｂからそれに
対して直接的に追加の冷却空気を供給することができ
る。更に回路は、エーロフォイルに対する普通の先端キ
ャップ形式で見られる先端冷却孔４４ｃとも協働するこ
とができる。
【００３２】蛇行冷却回路３８は、側壁１６及び１８の
内側から途中まで蛇行冷却回路の中に伸びる種々の形の
内部ピン又はその他の乱流部材を含めて、タービン羽根
に対する普通の冷却用要素と任意に適当に組合わせて用
いることができる。多層蛇行冷却回路３８の冷却効果が
高められたため、特定の設計の用途では、こういう余分
の冷却を高めるための要素を少なくし又はなくすことが
できる。
内側から途中まで蛇行冷却回路の中に伸びる種々の形の
内部ピン又はその他の乱流部材を含めて、タービン羽根
に対する普通の冷却用要素と任意に適当に組合わせて用
いることができる。多層蛇行冷却回路３８の冷却効果が
高められたため、特定の設計の用途では、こういう余分
の冷却を高めるための要素を少なくし又はなくすことが
できる。
【００３３】図４−６には、本発明の第２の実施例に従
って構成されたスパン・リブ及び傾斜リブ３４及び３６
を持つタービン羽根１０が示されている。この実施例で
は、複数個の１番目の傾斜リブ３６ａが、前縁の近くで
１番目のスパン・リブ３４ａから伸びて、縦方向に相隔
たっていて、互いに平行である。１番目のスパン・リブ
３４ａは、ダブテール１４の底からエーロフォイルの引
っ込んだ先端２８の基部までの縦方向の範囲全体に亘っ
て連続的な荷重経路として伸びている。
って構成されたスパン・リブ及び傾斜リブ３４及び３６
を持つタービン羽根１０が示されている。この実施例で
は、複数個の１番目の傾斜リブ３６ａが、前縁の近くで
１番目のスパン・リブ３４ａから伸びて、縦方向に相隔
たっていて、互いに平行である。１番目のスパン・リブ
３４ａは、ダブテール１４の底からエーロフォイルの引
っ込んだ先端２８の基部までの縦方向の範囲全体に亘っ
て連続的な荷重経路として伸びている。
【００３４】１番目の傾斜リブ３６ａは、２番目のスパ
ン・リブ３４ｂから伸びる複数個の２番目の傾斜リブ３
６ｂと協働する。２番目の傾斜リブ３６ｂは、縦方向に
相隔たっていて、互いに平行であり、それらの間に夫々
の１番目の傾斜リブ３６ａを受入れて、２つの蛇行冷却
回路３８ａ及び３８ｂの夫々の部分を構成する。図４及
び６に示す１番目の傾斜リブ３６ａは、エーロフォイル
の根元と先端の間で、エーロフォイルの前縁側からその
後縁側まで、斜めの傾斜角Ａで上向きに傾斜している
が、この傾斜角は好ましくは３０°乃至６０°の範囲内
にある。２つの蛇行冷却回路を分離するために２番目及
び３番目のスパン・リブ３４ｂ及び３４ｃと一体に形成
された共通の傾斜リブ３６ｂを別として、残りの傾斜リ
ブ３６ａ及び３６ｂは１つのスパン・リブだけに結合さ
れていて、それと協働するスパン・リブの手前で終端し
て、夫々の流れ旋回部を形成する。
ン・リブ３４ｂから伸びる複数個の２番目の傾斜リブ３
６ｂと協働する。２番目の傾斜リブ３６ｂは、縦方向に
相隔たっていて、互いに平行であり、それらの間に夫々
の１番目の傾斜リブ３６ａを受入れて、２つの蛇行冷却
回路３８ａ及び３８ｂの夫々の部分を構成する。図４及
び６に示す１番目の傾斜リブ３６ａは、エーロフォイル
の根元と先端の間で、エーロフォイルの前縁側からその
後縁側まで、斜めの傾斜角Ａで上向きに傾斜している
が、この傾斜角は好ましくは３０°乃至６０°の範囲内
にある。２つの蛇行冷却回路を分離するために２番目及
び３番目のスパン・リブ３４ｂ及び３４ｃと一体に形成
された共通の傾斜リブ３６ｂを別として、残りの傾斜リ
ブ３６ａ及び３６ｂは１つのスパン・リブだけに結合さ
れていて、それと協働するスパン・リブの手前で終端し
て、夫々の流れ旋回部を形成する。
【００３５】特に、１番目の傾斜リブ３６ａは、２番目
のスパン・リブ３４ｂの前側で終端し、２番目の傾斜リ
ブ３６ｂは１番目のスパン・リブ３４ａの後方で終端し
て、蛇行冷却回路内の夫々の１８０°の逆方向ベンド又
は旋回部を構成する。２番目の傾斜リブ３６ｂは１番目
の傾斜リブ３６ａと略平行であって、エーロフォイルの
前縁側からエーロフォイルの後縁側まで同じく上向きに
傾斜することが好ましい。
のスパン・リブ３４ｂの前側で終端し、２番目の傾斜リ
ブ３６ｂは１番目のスパン・リブ３４ａの後方で終端し
て、蛇行冷却回路内の夫々の１８０°の逆方向ベンド又
は旋回部を構成する。２番目の傾斜リブ３６ｂは１番目
の傾斜リブ３６ａと略平行であって、エーロフォイルの
前縁側からエーロフォイルの後縁側まで同じく上向きに
傾斜することが好ましい。
【００３６】図４の実施例では、３番目のスパン・リブ
３４ｃに共通の傾斜リブ３６ｂの前端を一体に形成し
て、大部分が多層の縦方向の構成で配置された２つの蛇
行冷却回路３８ａ及び３８ｂの間の軸方向の仕切りを構
成する。４番目のスパン・リブ３４ｄは、２番目のスパ
ン・リブ３４ｂの下端にある追加の傾斜リブと協働する
追加の傾斜リブを持っている。エーロフォイルの先端２
８の下にも追加の傾斜リブが設けられる。
３４ｃに共通の傾斜リブ３６ｂの前端を一体に形成し
て、大部分が多層の縦方向の構成で配置された２つの蛇
行冷却回路３８ａ及び３８ｂの間の軸方向の仕切りを構
成する。４番目のスパン・リブ３４ｄは、２番目のスパ
ン・リブ３４ｂの下端にある追加の傾斜リブと協働する
追加の傾斜リブを持っている。エーロフォイルの先端２
８の下にも追加の傾斜リブが設けられる。
【００３７】こうして、各々の蛇行冷却回路３８ａ及び
３８ｂが夫々の傾斜リブ３６を利用して、何れもその中
に４個の１８０°の逆方向旋回部を持つ別々の５つのパ
スを持つ蛇行冷却回路を構成する。前に述べた図１の実
施例では、空気流４２が半径方向上向き又は半径方向下
向きの何れかに通され、夫々の逆方向旋回部の間での軸
方向の成分がない。
３８ｂが夫々の傾斜リブ３６を利用して、何れもその中
に４個の１８０°の逆方向旋回部を持つ別々の５つのパ
スを持つ蛇行冷却回路を構成する。前に述べた図１の実
施例では、空気流４２が半径方向上向き又は半径方向下
向きの何れかに通され、夫々の逆方向旋回部の間での軸
方向の成分がない。
【００３８】図４の実施例では、空気流４２は、夫々の
逆方向旋回部の間で軸方向及び半径方向の両方の成分を
持つように傾斜している。何れの実施例でも、多数の逆
方向旋回部は、蛇行冷却回路内部での乱流並びにその冷
却効果をかなり高める。図４の実施例では、第１の蛇行
冷却回路３８ａが空気流４２を入口４０ｃから半径方向
上向きに通し、エーロフォイルの先端２８から吐出され
るようにする。これと対照的に、第２の蛇行冷却回路３
８ｂは最初に空気流４２を入口４０ｂからエーロフォイ
ルのスパン中央へ運び、そこから半径方向内向きにエー
ロフォイルの根元２６に戻し、その後後縁冷却回路に入
る。
逆方向旋回部の間で軸方向及び半径方向の両方の成分を
持つように傾斜している。何れの実施例でも、多数の逆
方向旋回部は、蛇行冷却回路内部での乱流並びにその冷
却効果をかなり高める。図４の実施例では、第１の蛇行
冷却回路３８ａが空気流４２を入口４０ｃから半径方向
上向きに通し、エーロフォイルの先端２８から吐出され
るようにする。これと対照的に、第２の蛇行冷却回路３
８ｂは最初に空気流４２を入口４０ｂからエーロフォイ
ルのスパン中央へ運び、そこから半径方向内向きにエー
ロフォイルの根元２６に戻し、その後後縁冷却回路に入
る。
【００３９】図１の実施例と同じく、図４の実施例は、
２番目のスパン・リブ３４ｂから中央のスパン・リブ３
４ｃまで伸びる共通の１つの２番目の傾斜リブ３６ｂを
含んでいて、独立の第１及び第２の蛇行冷却回路３８ａ
及び３８ｂを隔てる仕切壁を構成している。図４の実施
例の外層回路３８ａはやはり大部分が、内層回路３８ｂ
より縦方向上方に配置されて、エーロフォイル１２を縦
方向に差別的に冷却する。
２番目のスパン・リブ３４ｂから中央のスパン・リブ３
４ｃまで伸びる共通の１つの２番目の傾斜リブ３６ｂを
含んでいて、独立の第１及び第２の蛇行冷却回路３８ａ
及び３８ｂを隔てる仕切壁を構成している。図４の実施
例の外層回路３８ａはやはり大部分が、内層回路３８ｂ
より縦方向上方に配置されて、エーロフォイル１２を縦
方向に差別的に冷却する。
【００４０】図７は本発明の第３の実施例のタービン羽
根１０を示すが、これは大部分が図４の実施例と同様で
あり、傾斜リブ３６ａ及び３６ｂが、図４に示すように
上向きではなく、先端２８及び根元２６の間で、前縁か
ら後縁まで下向きに傾斜する点が異なる。このようにし
て、やはり夫々４個の１８０°の逆方向旋回部を持つ２
つの５つのパスを持つ蛇行冷却回路３８ａ及び３８ｂが
構成される。
根１０を示すが、これは大部分が図４の実施例と同様で
あり、傾斜リブ３６ａ及び３６ｂが、図４に示すように
上向きではなく、先端２８及び根元２６の間で、前縁か
ら後縁まで下向きに傾斜する点が異なる。このようにし
て、やはり夫々４個の１８０°の逆方向旋回部を持つ２
つの５つのパスを持つ蛇行冷却回路３８ａ及び３８ｂが
構成される。
【００４１】図７では、図４の実施例と同じく、上層蛇
行冷却回路３８ａが空気流４２をエーロフォイルの先端
２８に通し、これを先端孔４４ｃから吐出できる。図４
の実施例では、先端孔４４ｃが、エーロフォイルの前縁
側で１番目のスパン・リブ３４ａの近くに配置されてい
るが、図７の実施例では、先端孔４４ｃがエーロフォイ
ルの後縁側近くで、２番目のスパン・リブ３４ｂに隣接
して配置されている。空気流４２をエーロフォイルの後
縁２２に接近して吐出することにより、この領域におけ
る外部ガス圧力が一層低いことにより、上側の蛇行冷却
回路３８ａに通される冷却空気の効果が高められる。リ
ブの傾斜を別とすれば、下側の蛇行冷却回路３８ｂは図
４及び７に示した何れの実施例でも同様である。
行冷却回路３８ａが空気流４２をエーロフォイルの先端
２８に通し、これを先端孔４４ｃから吐出できる。図４
の実施例では、先端孔４４ｃが、エーロフォイルの前縁
側で１番目のスパン・リブ３４ａの近くに配置されてい
るが、図７の実施例では、先端孔４４ｃがエーロフォイ
ルの後縁側近くで、２番目のスパン・リブ３４ｂに隣接
して配置されている。空気流４２をエーロフォイルの後
縁２２に接近して吐出することにより、この領域におけ
る外部ガス圧力が一層低いことにより、上側の蛇行冷却
回路３８ａに通される冷却空気の効果が高められる。リ
ブの傾斜を別とすれば、下側の蛇行冷却回路３８ｂは図
４及び７に示した何れの実施例でも同様である。
【００４２】本発明を図面に示したタービン羽根１０の
例について説明したが、これは、燃焼ガス３２によって
加えられた半径方向の温度分布に一層よく合うように、
選択的なスパン方向の冷却によって利点が得られる同様
なエーロフォイルを持つタービン・ノズル・ベーンにも
用いることができる。上に述べた傾斜層蛇行冷却装置
は、冷却空気の利用を最適にすると共に、エーロフォイ
ル１２の更に望ましい金属温度分布を達成する選択的な
スパン方向の冷却という利点をもたらす。２層及び３層
蛇行冷却回路を説明したが、設計の用途並びに利用し得
る冷却空気圧力に応じてこの他の形式を使ってもよい。
多層蛇行冷却回路３８は、普通の多重パス蛇行冷却通路
に対して使われているのと同じ普通の鋳造技術を使って
容易に製造することができる。
例について説明したが、これは、燃焼ガス３２によって
加えられた半径方向の温度分布に一層よく合うように、
選択的なスパン方向の冷却によって利点が得られる同様
なエーロフォイルを持つタービン・ノズル・ベーンにも
用いることができる。上に述べた傾斜層蛇行冷却装置
は、冷却空気の利用を最適にすると共に、エーロフォイ
ル１２の更に望ましい金属温度分布を達成する選択的な
スパン方向の冷却という利点をもたらす。２層及び３層
蛇行冷却回路を説明したが、設計の用途並びに利用し得
る冷却空気圧力に応じてこの他の形式を使ってもよい。
多層蛇行冷却回路３８は、普通の多重パス蛇行冷却通路
に対して使われているのと同じ普通の鋳造技術を使って
容易に製造することができる。
【００４３】本発明の好ましい実施例と考えられるもの
を説明したが、以上の説明から、当業者には本発明のそ
の他の変更が容易に考えられよう。従って、本発明の範
囲内に含まれるこのような全ての変更が特許請求の範囲
によって確保されると承知されたい。
を説明したが、以上の説明から、当業者には本発明のそ
の他の変更が容易に考えられよう。従って、本発明の範
囲内に含まれるこのような全ての変更が特許請求の範囲
によって確保されると承知されたい。
【図１】傾斜層蛇行冷却回路を含むエーロフォイルを持
つ一例のガスタービン機関のタービン羽根の軸断面図。
つ一例のガスタービン機関のタービン羽根の軸断面図。
【図２】図１に示す羽根のエーロフォイルを線２−２で
切った横断面図。
切った横断面図。
【図３】図１に示す羽根のエーロフォイルを線３−３で
切った半径方向の側面断面図。
切った半径方向の側面断面図。
【図４】本発明の第２の実施例による傾斜層蛇行冷却回
路を含むエーロフォイルを有するタービン羽根の軸断面
図。
路を含むエーロフォイルを有するタービン羽根の軸断面
図。
【図５】図４に示す羽根のエーロフォイルを線５−５で
切った横断面図。
切った横断面図。
【図６】図４に示すエーロフォイルの外側スパン部分を
一部分断面で示した斜視図。
一部分断面で示した斜視図。
【図７】本発明の第３の実施例による傾斜層蛇行冷却回
路を含むエーロフォイルを持つタービン羽根の軸断面
図。
路を含むエーロフォイルを持つタービン羽根の軸断面
図。
１０ タービン回転子羽根 １２ エーロフォイル １４ ダブテール １６ 第１の（圧力側の）側壁 １８ 第２の（吸込み側の）側壁 ２０ 前縁 ２２ 後縁 ２６ 根元 ２８ 先端 ３０ プラットフォーム ３４ スパン・リブ ３６ 傾斜リブ ３８ａ 外層蛇行冷却回路 ３８ｂ 内層蛇行冷却回路 ３８ｃ 中央層蛇行冷却回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート・ウィリアム・ハリス アメリカ合衆国、オハイオ州、ハミルト ン、ヒートン・ストリート、912番 (56)参考文献 特開 平８−14001（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−133001（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−19101（ＪＰ，Ａ) 実開 昭51−17611（ＪＰ，Ｕ) 英国特許出願公開2112468（ＧＢ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01D 5/18 F01D 9/02
Claims (16)
- 【請求項１】 弦方向に隔たる前縁及び後縁（２０、２
２）で結合されていて、根元（２６）から先端（２８）
まで縦方向に伸びる第１及び第２の側壁（１６、１８）
を有するタービン・エーロフォイル（１２）であって、 前記側壁は前記前縁及び後縁（２０、２２）の間で互い
に隔たっていて、蛇行冷却回路（３８）を構成する複数
個の内部リブ（３４）によって結合されており、 前記リブは、根元（２６）及び先端（２８）の間を縦方
向に伸びるスパン・リブ（３４）、及び前記スパン・リ
ブ（３４）に対して斜めに伸びる傾斜リブ（３６）を含
んでおり、前記傾斜リブ（３６）がその縦方向上下に前
記蛇行冷却回路（３８）の夫々の部分を構成しているこ
と、を特徴とするタービン・エーロフォイル。 - 【請求項２】 複数個の傾斜リブ（３６）が縦方向に相
隔たって設けられて、前記スパン・リブ（３４）に対し
て斜めに、そして互いに略平行に伸びている請求項１記
載のタービン・エーロフォイル。 - 【請求項３】 前記複数個の傾斜リブのうちの１番目の
傾斜リブ（３６ａ）が前記スパン・リブ（３４ａ）から
一体に伸びている請求項２記載のタービン・エーロフォ
イル。 - 【請求項４】 前記複数個の傾斜リブのうちの２番目の
傾斜リブ（３６ｂ）が、前記スパン・リブ（３４ａ）か
ら隔たっていて、その間に前記蛇行冷却回路（３８）の
一部分を構成している請求項３記載のタービン・エーロ
フォイル。 - 【請求項５】 複数個のスパン・リブ（３４）が弦方向
に相隔たって設けられており、前記複数個の傾斜リブ
（３６）が夫々のスパン・リブから一体に伸びている請
求項４記載のタービン・エーロフォイル。 - 【請求項６】 前記複数個のスパン・リブのうちの１番
目のスパン・リブ（３４ａ）が前記根元（２６）から縦
方向に伸びて、前記先端（２８）の近くで終端し、２番
目の前記スパン・リブ（３４ｂ）が前記先端（２８）か
ら縦方向に伸びて、前記根元（２６）の近くで終端して
いる請求項５記載のタービン・エーロフォイル。 - 【請求項７】 前記１番目のスパン・リブ（３４ａ）が
前記前縁（２０）に隣接して配置され、前記１番目の傾
斜リブ（３６ａ）が前記１番目のスパン・リブから前記
後縁（２２）に向かって伸び、前記２番目のスパン・リ
ブ（３４ｂ）が前記後縁（２２）に隣接して配置され、
前記２番目の傾斜リブ（３６ｂ）が前記２番目のスパン
・リブから前記前縁（２０）に向かって伸びている請求
項６記載のタービン・エーロフォイル。 - 【請求項８】 前記複数個の傾斜リブのうちの中間のス
パン・リブ（３４）が前記１番目及び２番目のスパン・
リブ（３４ａ、３４ｂ）の間に配置されていて、前記１
番目及び２番目の傾斜リブ（３６ａ、３６ｂ）と協働し
て前記蛇行冷却回路（３８）の夫々の部分を構成してい
る請求項７記載のタービン・エーロフォイル。 - 【請求項９】 ある前記中間のスパン・リブ（３４）は
前記傾斜リブ（３６）によって２叉に分かれており、あ
る中間のスパン・リブは前記傾斜リブと一体である請求
項８記載のタービン・エーロフォイル。 - 【請求項１０】 前記２番目の傾斜リブ（３６ｂ）が前
記２番目のスパン・リブ（３４ｂ）から、前記１番目及
び２番目のスパン・リブ（３４ａ、３４ｂ）の間に隔た
る３番目のスパン・リブ（３４ｃ）まで伸びていて、２
つの独立の蛇行回路（３８ａ、３８ｂ）を構成している
請求項９記載のタービン・エーロフォイル。 - 【請求項１１】 前記２つの蛇行冷却回路が、前記エー
ロフォイルを縦方向に差別的に冷却するために、内層蛇
行冷却回路（３８ｂ）とそれより部分的に縦方向上方に
配置された外層蛇行冷却回路（３８ａ）とで構成されて
いる請求項１０記載のタービン・エーロフォイル。 - 【請求項１２】 複数個の前記１番目の傾斜リブ（３
６）が前記１番目のスパン・リブ（３４ａ）から伸びて
いて、縦方向に相隔たっており、複数個の前記２番目の
傾斜リブ（３６ｂ）が前記２番目のスパン・リブ（３４
ｂ）から伸びていて、縦方向に相隔たっていると共に、
夫々の前記１番目の傾斜リブ（３６ａ）をその間に受け
入れて、前記蛇行冷却回路（３８）の夫々の部分を構成
している請求項７記載のタービン・エーロフォイル。 - 【請求項１３】 前記２番目の傾斜リブ（３８ｂ）が前
記２番目のスパン・リブ（３４ｂ）から、前記１番目及
び２番目のスパン・リブ（３４ａ、３４ｂ）の間で隔た
る３番目のスパン・リブ（３４ｃ）まで伸びて、２つの
独立の蛇行冷却回路（３８ａ、３８ｂ）を構成している
請求項１２記載のタービン・エーロフォイル。 - 【請求項１４】 前記２つの蛇行冷却回路が、前記エー
ロフォイルを縦方向に差別的に冷却するために、内層蛇
行冷却回路（３８ｂ）とそれより部分的に縦方向上方に
配置された外層蛇行冷却回路（３８ａ）とで構成されて
いる請求項１３記載のタービン・エーロフォイル。 - 【請求項１５】 前記１番目及び２番目の傾斜リブ（３
６ａ、３６ｂ）が前記根元（２６）及び先端（２８）の
間で、前記前縁（２０）から前記後縁（２２）まで上向
きに傾斜している請求項１２記載のタービン・エーロフ
ォイル。 - 【請求項１６】 前記１番目及び２番目の傾斜リブ（３
６ａ、３６ｂ）が、前記先端（２８）及び前記根元（２
６）の間で前記前縁（２０）から前記後縁（２２）まで
下向きに傾斜している請求項１２記載のタービン・エー
ロフォイル。
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