特許 6347893 翼長方向に延びる流れブロッカを備えるタービン翼冷却システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6347893

(24)【登録日】2018年6月8日

(45)【発行日】2018年6月27日

(54)【発明の名称】翼長方向に延びる流れブロッカを備えるタービン翼冷却システム

(51)【国際特許分類】

   F01D 9/02 20060101AFI20180618BHJP

   F01D 5/18 20060101ALI20180618BHJP

   F02C 7/18 20060101ALI20180618BHJP

   F01D 25/12 20060101ALI20180618BHJP

【ＦＩ】

   F01D9/02 102

   F01D5/18

   F02C7/18 A

   F01D25/12 E

【請求項の数】9

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2017-504049(P2017-504049)

(86)(22)【出願日】2014年7月24日

(65)【公表番号】特表2017-529479(P2017-529479A)

(43)【公表日】2017年10月5日

(86)【国際出願番号】US2014047934

(87)【国際公開番号】WO2016014056

(87)【国際公開日】20160128

【審査請求日】2017年3月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】390039413

【氏名又は名称】シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト

【氏名又は名称原語表記】Ｓｉｅｍｅｎｓ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100135633

【弁理士】

【氏名又は名称】二宮 浩康

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】ジョージ リアン

(72)【発明者】

【氏名】ナン ジアン

【審査官】 高吉 統久

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６１−２０５３０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５４−１６０９１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５６−０３４９３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／００３８７３５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 欧州特許出願公開第１９４７２９５（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｄ ５／１８

Ｆ０１Ｄ ９／０２

Ｆ０１Ｄ ２５／１２

Ｆ０２Ｃ ７／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

タービン翼（１２）であって、
外壁（３０）から形成され、かつ、前縁（３２）と、後縁（３４）と、正圧面（３６）と、負圧面（３８）と、翼（２８）の第１の端部（４０）および該第１の端部（４０）とは反対側の第２の端部（４２）と、全体として細長い中空の翼（２８）の内部形態内に配置された冷却システム（１０）とを有する、全体として細長い中空の翼（２８）と、
該翼（２８）の内径側端部（４６）における横断面積よりも前記翼（２８）の外径側端部（４４）の近くでより大きな横断面積を有する、前記冷却システム（１０）の少なくとも１つの冷却チャネル（１６）と、
該少なくとも１つの冷却チャネル（１６）を形成する内面（５０）における第１の端部（４８）から、翼長方向に延びる方向で前記第１の端部（４８）よりも前記少なくとも１つの冷却チャネル（１６）の中間点（５４）により近く配置された第２の端部（５２）に向かって延びており、かつ、前記内面（５０）における基部（５６）から、該基部（５６）よりも前記少なくとも１つの冷却チャネル（１６）の中心軸線（６０）により近く配置された先端部（５８）まで延びた、少なくとも１つの中間流れブロッカ（１４）と、
を備え、
前記少なくとも１つの中間流れブロッカ（１４）は、より大きな横断面積を有する、前記中間流れブロッカの前記第１の端部（４８）から、前記少なくとも１つの冷却チャネル（１６）の前記中間点（５４）のより近くに配置されたより小さな横断面積を有する、前記中間流れブロッカの前記第２の端部（５２）まで、先細になっていることを特徴とする、タービン翼（１２）。

【請求項2】

前記少なくとも１つの中間流れブロッカ（１４）の前記基部（５６）は、前記少なくとも１つの中間流れブロッカ（１４）の前記第１の端部（４８）から前記少なくとも１つの中間流れブロッカ（１４）の前記第２の端部（５２）まで、前記少なくとも１つの冷却チャネル（１６）を形成した前記内面（５０）と接触している、請求項１記載のタービン翼（１２）。

【請求項3】

前記少なくとも１つの中間流れブロッカ（１４）は、該少なくとも１つの中間流れブロッカ（１４）の前記基部（５６）から前記先端部（５８）まで先細になっている、請求項１または２記載のタービン翼（１２）。

【請求項4】

前記基部（５６）から前記先端部（５８）までの長さの、前記基部（５６）から２５％以内における前記少なくとも１つの中間流れブロッカ（１４）の横断面積は、前記基部（５６）から前記先端部（５８）までの長さの、前記先端部（５８）から２５％以内における前記少なくとも１つの中間流れブロッカ（１４）の横断面積よりも大きい、請求項１から３までのいずれか１項記載のタービン翼（１２）。

【請求項5】

前記少なくとも１つの中間流れブロッカ（１４）は、前記全体として細長い中空の翼（２８）を形成する材料とは異なる材料から形成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のタービン翼（１２）。

【請求項6】

前記少なくとも１つの中間流れブロッカ（１４）は、２つの中間流れブロッカ（１４）を含み、第１の中間流れブロッカ（６２）は、前記少なくとも１つの冷却チャネル（１６）の第１の側（６６）から延びており、第２の中間流れブロッカ（６４）は、前記少なくとも１つの冷却チャネル（１６）の第２の側（６８）から延びている、請求項１から５までのいずれか１項記載のタービン翼（１２）。

【請求項7】

前記少なくとも１つの冷却チャネル（１６）の第１の側（６６）は、前記少なくとも１つの冷却チャネル（１６）の第２の側（６８）とは、前記少なくとも１つの冷却チャネル（１６）の略反対側にある、請求項１から６までのいずれか１項記載のタービン翼（１２）。

【請求項8】

前記少なくとも１つの冷却チャネル（１６）の第１の側（６６）は、前記正圧面（３６）を形成する前記外壁（３０）から、前記負圧面（３８）を形成する前記外壁（３０）まで延びており、前記少なくとも１つの冷却チャネル（１６）の第２の側（６８）は、前記正圧面（３６）を形成する前記外壁（３０）から、前記負圧面（３８）を形成する前記外壁（３０）まで延びている、請求項１から７までのいずれか１項記載のタービン翼（１２）。

【請求項9】

前記少なくとも１つの中間流れブロッカ（１４）の前記第１の端部（４８）は、外径側プラットフォーム（７８）に配置されている、請求項１から８までのいずれか１項記載のタービン翼（１２）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一般にタービン翼に関し、より詳細には中空タービン翼内の冷却システムに関する。

【背景技術】

【0002】

通常、ガスタービンエンジンは、空気を圧縮するための圧縮機と、圧縮空気を燃料と混合し混合物に点火するための燃焼器と、動力を発生するためのタービンブレードアセンブリとを有する。燃焼器は、多くの場合、華氏２２６０度を超過し得る高温で作動する。典型的なタービン燃焼器構成は、タービンベーンアセンブリをこのような高温に曝す。その結果、タービンベーンは、このような高温に耐えることができる材料から形成されなければならない。加えて、タービンベーンは、多くの場合、ベーンの寿命を延長しかつ過剰な温度の結果としての故障の可能性を減じるために、冷却システムを有する。

【0003】

通常、タービンベーンは、内側端部における内径（ＩＤ）側プラットフォームと、外側端部における外径（ＯＤ）側プラットフォームとを有する翼から形成されている。ベーンは通常、前縁および後縁を有しており、ほとんどのタービンベーンの内側形態は、通常、冷却システムを形成する冷却チャネルの入り組んだ迷路を含んでいる。ベーンにおける冷却チャネルは通常、タービンエンジンの圧縮機から空気を受け取り、空気をベーンに通過させる。冷却チャネルは多くの場合、タービンベーンの全ての形態を比較的均一な温度に維持するように設計された複数の流路を有している。ＩＤおよびＯＤにおける大きな断面流れ領域を有するタービンベーンに十分な冷却を提供することは困難であった。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0004】

ガスタービンエンジンのタービン翼用の冷却システムが開示されており、冷却システムは、内部通流チャネルマッハ数を維持するために１つまたは複数の冷却チャネル内に配置された、翼長方向（spanwise）に延びる中間流れブロッカを有する。１つまたは複数の冷却チャネルは、内側端部よりも、翼の外側端部の近くでより大きな横断面積を有していてもよい。１つまたは複数の冷却チャネルは、冷却チャネル内へ延びる中間流れブロッカを有していてもよい。少なくとも１つの実施の形態では、中間流れブロッカは、翼の外側端部から半径方向内方へ延びていてもよい。中間流れブロッカは、正圧面（pressure side）から負圧面（suction side）へのまたはその逆向きの冷却流体の移動を制限してもよい。中間流れブロッカは、半径方向外側へ行くに従って、冷却チャネルの横断面積もまた増大するのに応じてサイズが増大していてもよい。このような構成は、内部通流チャネルマッハ数を設計限界内に維持する。

【0005】

少なくとも１つの実施の形態では、タービン翼は、外壁から形成され、かつ、前縁と、後縁と、正圧面と、負圧面と、翼の第１の端部と、第１の端部とは反対側の第２の端部とを有する全体として細長い（generally elongated）中空の翼と、全体として細長い中空の翼の内部形態内に配置された冷却システムとを有していてもよい。冷却システムの１つまたは複数の冷却チャネルは、翼の内径側端部よりも、翼の外径側端部の近くでより大きな横断面積を有していてもよい。１つまたは複数の中間流れブロッカは、少なくとも１つの冷却チャネルを形成する内面における第１の端部から、翼長延在方向で冷却チャネルの中間点により近く配置された第２の端部まで延びていてもよく、内面における基部から、少なくとも１つの冷却チャネルの中心軸線により近く配置された先端部まで延びている。中間流れブロッカは、より大きな横断面積を有する第１の端部から、冷却チャネルの中間点のより近くに配置されたより小さな横断面積を有する第２の端部まで先細になっていてもよい。中間流れブロッカの基部は、中間流れブロッカの第１の端部から中間流れブロッカの第２の端部まで、冷却チャネルを形成する内面と接触していてもよい。中間流れブロッカは、また、中間流れブロッカの基部から先端部まで先細になっていてもよい。基部から先端部までの長さの、基部から２５％以内における中間流れブロッカの横断面積は、基部から先端部までの長さの、先端部から２５％以内における中間流れブロッカの横断面積よりも大きくてもよい。少なくとも１つの実施の形態では、中間流れブロッカは、丸み付けられた先端部を有していてもよい。

【0006】

中間流れブロッカは２つの中間流れブロッカを含んでもよく、第１の中間流れブロッカは少なくとも１つの冷却チャネルの第１の側から延びていてもよく、第２の中間流れブロッカは少なくとも１つの冷却チャネルの第２の側から延びていてもよい。冷却チャネルの第１の側は、冷却チャネルの第２の側とは、冷却チャネルの略反対側にある。冷却チャネルの第１の側は、正圧面を形成する外壁から、負圧面を形成する外壁まで延びていてもよい。冷却チャネルの第２の側は、正圧面を形成する外壁から、負圧面を形成する外壁まで延びていてもよい。中間流れブロッカの第１の端部は、外径側プラットフォームに配置されていてもよい。

【0007】

冷却システムの冷却チャネルは、外径側プラットフォームにおける入口と、内径側プラットフォームにおける出口とを備える前縁冷却チャネルを含んでもよい。冷却システムの冷却チャネルは、翼弦方向に延びた冷却チャネル区間を備えた、外径側プラットフォームから内径側プラットフォームまで延びた翼弦中間蛇行冷却チャネルを含んでもよい。複数のトリップストリップは、正圧面を形成する外壁から冷却チャネル内へ延びていてもよく、複数のトリップストリップは、負圧面を形成する外壁から少なくとも１つの冷却チャネル内へ延びていてもよい。冷却チャネルは、翼長方向に延びる蛇行した冷却チャネルを形成する複数の冷却チャネルから形成されていてもよく、少なくとも１つの内方流れ冷却チャネルは、少なくとも１つの中間流れブロッカを有していてもよく、少なくとも１つの外方流れ冷却チャネルは、少なくとも１つの中間流れブロッカを有する。前縁内方流れ冷却チャネルは、１つまたは複数の中間流れブロッカを有していてもよく、少なくとも２つの内方流れ冷却チャネルおよび少なくとも２つの外方流れ冷却チャネルは、少なくとも１つの中間流れブロッカを有していてもよい。

【0008】

使用中、冷却流体は、前縁冷却チャネルの入口を通じて冷却流体供給源から冷却システム内へ流入してもよい。冷却流体が前縁冷却チャネルに流入するとき、流体は中間流れブロッカに衝突し、これは、冷却流体の速度を高める。なぜならば、中間流れブロッカは、前縁冷却チャネルの横断面積を減少させているからである。第１の区間を通流する流体の速度は、設計内部通流チャネルマッハ数以上である。冷却流体は、トリップストリップにも衝突し、トリップストリップは熱伝達の量を増大する。冷却流体は、前縁冷却チャネルを通って流れてもよく、第１の転回部を通じて第２の区間へ排出されてもよい。冷却流体が第２の区間において半径方向外方へ流れるとき、タービン翼の横断面積は、外端に向かって半径方向外方へ行くに従って拡大している。しかしながら、中間流れブロッカのサイズは、設計内部通流チャネルマッハ数を維持するように、半径方向外方へ行くに従って増大している。中間流れブロッカは、基本的に、設計内部通流チャネルマッハ数を維持するために、第２の区間を１つの開放流れチャネルから外端の近くにおける２つの狭い流れチャネルに変化させていてもよい。冷却流体は、第２の区間を通って半径方向外方へ流れてもよく、第２の転回部を通じて第３の区間へ排出されてもよい。第３の区間において、冷却流体は、第３の区間における中間流れブロッカによって形成された２つの狭い流れチャネルを通って半径方向内方へ流れ、第３の区間における中間流れブロッカの半径方向内側において合流させられる。中間流れブロッカは、第３、第４および第５の区間を通る冷却流体の流れを維持する。冷却流体は、第３、第４および第５の区間を通って流れ、そこで冷却流体の温度は上昇し、冷却流体は、後縁排出オリフィスを通じて排出される。

【0009】

冷却システムの利点は、内端よりも外端においてより大きな横断面積を備える冷却チャネルを有する第２段および第３段の翼において典型的なように、より大きな外端を備える翼を冷却するために冷却システムが格別によく機能するという点である。

【0010】

冷却システムの別の利点は、１つまたは複数の中間流れブロッカの使用がチャネル流マッハ数の激しい減少を回避するという点である。

【0011】

冷却システムのさらに別の利点は、通流チャネルマッハ数を維持するために蛇行チャネル流れ領域が大きくなりすぎている蛇行冷却チャネルの外側部分に１つまたは複数の中間流れブロッカを設けることによって、外径側プラットフォームにおける低質量フラックスのための拡散問題を排除することができる点である。

【0012】

冷却システムの別の利点は、本明細書に説明された中間流れブロッカの配列が、低質量フラックス流れチャネルにおいて一般的に見られる冷却流れ分配不良を排除し、その代わりに、冷却空気を翼壁の外壁に向かって押し付け、流れチャネル通流速度を押し上げ、これにより、チャネル熱伝達向上を増大させることができる点である。

【0013】

冷却システムのさらに別の利点は、中間流れブロッカのサイズ決めが、冷却チャネルの全てまたは一部において一定の冷却流れチャネル横断面積を達成するようにカスタマイズされてもよいという点である。

【0014】

これらの実施の形態およびその他の実施の形態を、以下でさらに詳細に説明する。

【0015】

明細書の一部に組み込まれ明細書の一部を形成する添付の図面は、ここに開示される本発明の実施の形態を例示し、詳細な説明と共に本発明の原理を開示する。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】冷却システムを備える翼の透視図である。

【図2】図１における断面線２−２に沿った翼の断面図である。

【図3】図１における断面線３−３に沿った翼の断面切断図である。

【図4】図３における断面線４−４に沿った翼の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

図１〜図４に示すように、ガスタービンエンジンのタービン翼１２用の冷却システム１０が開示されており、冷却システム１０は、内部通流チャネルマッハ数を維持するために１つまたは複数の冷却チャネル１６内に配置された、翼長方向に延びる中間流れブロッカ１４を有する。１つまたは複数の冷却チャネル１６は、内側端部２０における横断面積よりも、翼１２の外側端部１８の近くでより大きな横断面積を有していてもよい。１つまたは複数の冷却チャネル１６は、冷却チャネル１６内へ延びる中間流れブロッカ１４を有していてもよい。少なくとも１つの実施の形態では、中間流れブロッカ１４は、翼１２の外側端部１８から半径方向内方へ延びていてもよい。中間流れブロッカ１４は、正圧面２２から負圧面２４へのまたはその逆向きの冷却流体の移動を制限してもよい。中間流れブロッカ１４は、半径方向外側へ行くに従って、冷却チャネル１６の横断面積も増大するのに応じてサイズが増大していてもよい。このような構成は、内部通流チャネルマッハ数を設計限界内に維持する。

【0018】

少なくとも１つの実施の形態では、タービン翼１２は、外壁３０から形成され、かつ、前縁３２と、後縁３４と、正圧面２２と、負圧面２４と、翼２６の第１の端部４０および第１の端部４０とは反対側の第２の端部４２と、全体として細長い中空の翼２８の内面内に配置された冷却システム１０とを有する、全体として細長い中空の翼２８から形成されていてもよい。冷却システム１０の１つまたは複数の冷却チャネル１６は、翼１２の内径側端部４６における横断面積よりも、翼１２の外径側端部４４の近くでより大きな横断面積を有していてもよい。１つまたは複数の中間流れブロッカ１４は、冷却チャネル１６を形成する内面５０における第１の端部４８から、翼長延在方向で冷却チャネル１６の中間点５４により近く配置された第２の端部５２まで延びていてもよく、内面５０における基部５６から、冷却チャネル１６の中心軸線６０により近く配置された先端部５８まで延びている。別の実施の形態では、１つまたは複数の中間流れブロッカ１４は、翼２６の第１の端部４０から第２の端部４２までなどの、１つまたは複数の冷却チャネル１６の全長にわたって延びていてもよい。少なくとも１つの実施の形態では、１つまたは複数の中間流れブロッカ１４は、翼１２を形成するために使用されるのと同じ材料から形成されていてもよい。中間流れブロッカ１４は、別個の構成部材であってもよいし、翼１２と一体に形成されていてもよい。さらに別の実施の形態では、中間流れブロッカ１４は、全体として細長い中空翼２８を含む、翼１２を形成するために使用される材料とは異なる材料から形成されていてもよい。中間流れブロッカ１４を形成するために使用される材料は、チタン−アルミニウム（ＴｉＡｌ）などの、ただしこれに限定されない軽量材料であってもよいが、これに限定されない。

【0019】

少なくとも１つの実施の形態では、図４に示すように、中間流れブロッカ１４は、より大きな横断面積を有する第１の端部４８から、冷却チャネル１６の中間点５４のより近くに配置されたより小さな横断面積を有する第２の端部５２まで先細になっていてもよい。中間流れブロッカ１４の基部５６は、図２および図３に示すように、中間流れブロッカ１４の第１の端部４８から中間流れブロッカ１４の第２の端部４２まで冷却チャネル１６を形成した内面５０と接触していてもよい。中間流れブロッカ１２は、また、中間流れブロッカ１４の基部５６から先端部５８まで先細になっていてもよい。少なくとも１つの実施の形態では、基部５６から先端部５８までの長さの、基部５６から２５％以内における中間流れブロッカ１４の横断面積は、基部５６から先端部５８までの長さの、先端部５８から２５％以内における中間流れブロッカ１４の横断面積よりも大きくてもよい。少なくとも１つの実施の形態では、中間流れブロッカ１４は、丸み付けられた先端部を有していてもよい。１つまたは複数の冷却チャネル１６は、２つの中間流れブロッカ１４を有していてもよい。第１の中間流れブロッカ６２は冷却チャネル１６の第１の側６６から延びていてもよく、第２の中間流れブロッカ６４は冷却チャネル１６の第２の側６８から延びていてもよい。冷却チャネル１６の第１の側６６は、冷却チャネル１６の第２の側６８とは、冷却チャネル１６の略反対側にあってもよい。冷却チャネル１６の第１の側６６は、正圧面２２を形成する外壁３０から、負圧面２４を形成する外壁３０まで延びていてもよい。冷却チャネル１６の第２の側６８は、正圧面２２を形成する外壁３０から、負圧面２４を形成する外壁３０まで延びていてもよい。別の実施の形態では、複数の中間流れブロッカ６２は、第１の側６６または第２の側６８、またはその両方から延びていてもよい。別の実施の形態では、１つの中間流れブロッカ６２が第２の側６８から延びている一方、２つ以上の中間流れブロッカ６２が第１の側６６から延びていてもよい。少なくとも１つの実施の形態では、中間流れブロッカ１４の第１の端部４８は、外径側プラットフォーム４４に配置されていてもよい。

【0020】

図３に示すように、冷却システム１０の冷却チャネル１６は、外径側プラットフォーム７８における入口７２と、内径側プラットフォーム８０における出口７４とを備える前縁冷却チャネル７０を含んでもよい。冷却システム１０の冷却チャネル１６は、翼弦方向に延びた冷却チャネル区間８２を備えた、外径側プラットフォーム７８から内径側プラットフォーム８０まで延びた１つまたは複数の翼弦中間蛇行冷却チャネル７６を含んでもよい。冷却システム１０は、正圧面２２を形成する外壁３０から冷却チャネル１６内へ延びる複数のトリップストリップ８４と、負圧面２２を形成する外壁３０から冷却チャネル１６内へ延びる複数のトリップストリップ８４とを有していてもよい。冷却チャネル１６は、翼長方向に延びる蛇行した冷却チャネル８６を形成する１つまたは複数の冷却チャネル１６を有していてもよい。１つまたは複数の内方流れ冷却チャネル８８は、少なくとも１つの中間流れブロッカ１４を有していてもよく、１つまたは複数の外方流れ冷却チャネル９０は、少なくとも１つの中間流れブロッカ１４を有していてもよい。少なくとも１つの実施の形態では、前縁内方流れ冷却チャネル７０は、１つまたは複数の中間流れブロッカ１４を有していてもよく、少なくとも２つの内方流れ冷却チャネル８８および少なくとも２つの外方流れ冷却チャネル９０は、１つまたは複数の中間流れブロッカ１４を有していてもよい。前縁内方流れ冷却チャネル７０は、内側リブ９２から前縁３２に向かって延びる１つの中間流れブロッカ１４を有していてもよい。中間流れブロッカ１４は、翼１２の外径側端部４４に配置された第１の端部４８を有していてもよい。

【0021】

図３に示すように、冷却システム１０は、少なくとも１つの実施の形態において、５パス翼長方向延在蛇行冷却チャネル８６を有していてもよい。５パス翼長方向延在蛇行冷却チャネル８６は、前縁内方流れ冷却チャネル７０と、２つの内方流れ冷却チャネル８８と、２つの外方流れ冷却チャネル９０とを含んでもよい。前縁内方流れ冷却チャネル７０は、入口９６を有していてもよく、第１の区間９８であってもよい。外方流れ冷却チャネル９０は、第２の区間１００を形成していてもよく、第１の転回部１０２を介して第１の区間９８と流体連通していてもよい。内方流れ冷却チャネル８８は、第３の区間１０４を形成していてもよく、第２の転回部１０６を介して第２の区間１００と流体連通していてもよい。別の外方流れ冷却チャネル９０は、第４の区間１０８を形成していてもよく、第３の転回部１１０を介して第３の区間１０４と流体連通していてもよい。最後の内方流れ冷却チャネル８８は、第５の区間１１２を形成していてもよく、第４の転回部１１４を介して第４の区間１０８と流体連通していてもよい。第５の区間１１２は、冷却流体を冷却システム１０から排出するために複数の後縁排出オリフィス１１６と流体連通していてもよい。

【0022】

２つの内方流れ冷却チャネル８８は、それぞれ、内側リブ９２から内方流れ冷却チャネル８８の中心軸線６０に向かって延びる２つの中間流れブロッカ１４を有していてもよい。２つの中間流れブロッカ１４は、互いに内方流れ冷却チャネル８８の反対側に配置されていてもよい。２つの中間流れブロッカ１４は、正圧面２２と負圧面２４との間の内方流れ冷却チャネル８８の中間点９４に配置されていてもよい。中間流れブロッカ１４は、翼１２の外径側端部４４に配置された第１の端部４８を有していてもよい。

【0023】

２つの外方流れ冷却チャネル９０は、それぞれ、内側リブ９２から外方流れ冷却チャネル９０の中心軸線６０に向かって延びる２つの中間流れブロッカ１４を有していてもよい。２つの中間流れブロッカ１４は、互いに外方流れ冷却チャネル９０の反対側に配置されていてもよい。２つの中間流れブロッカ１４は、正圧面２２と負圧面２４との間の外方流れ冷却チャネル９０の中間点９４に配置されていてもよい。別の実施の形態では、中間流れブロッカ１４は、中間点９４から正圧面２２または負圧面２４に向かってずれていてもよい。中間流れブロッカ１４は、１つまたは複数の冷却チャネル１６内の中間点９４に沿って整列させられていても、正圧面２２または負圧面２４に向かって等しくずらされていても、または、異なる距離だけまたは異なる方向へずらされていてもよい。中間流れブロッカ１４は、翼１２の外径側端部４４に配置された第１の端部４８を有していてもよい。

【0024】

使用中、冷却流体は、前縁冷却チャネル７０の入口７２を通じて冷却流体供給源から冷却システム１０内へ流入してもよい。冷却流体が前縁冷却チャネル７０に流入するとき、流体は中間流れブロッカ１４に衝突し、これは、冷却流体の速度を高める。なぜならば、中間流れブロッカ１４は、前縁冷却チャネル７０の横断面積を減少させているからである。第１の区間９８を通流する流体の速度は、設計内部通流チャネルマッハ数以上である。冷却流体は、トリップストリップ８４にも衝突し、トリップストリップは熱伝達の量を増大する。冷却流体は、前縁冷却チャネル７０を通って流れてもよく、第１の転回部１０２を通じて第２の区間１００へ排出されてもよい。冷却流体が第２の区間１００において半径方向外方へ流れるとき、タービン翼１２の横断面積は、外端１８に向かって半径方向外方へ行くに従って拡大している。しかしながら、中間流れブロッカ１４のサイズは、設計内部通流チャネルマッハ数を維持するように、半径方向外方へ行くに従って増大している。中間流れブロッカ１４は、基本的に、設計内部通流チャネルマッハ数を維持するために第２の区間１００を１つの開放流れチャネルから外端１８の近くにおける２つの狭い流れチャネルに変化させていてもよい。冷却流体は、第２の区間１００を通って半径方向外方へ流れてもよく、第２の転回部１０６を通じて第３の区間１０４へ排出されてもよい。第３の区間１０４において、冷却流体は、第３の区間１０４における中間流れブロッカ１４によって形成された２つの狭い流れチャネルを通って半径方向内方へ流れ、第３の区間１０４における中間流れブロッカ１４の半径方向内側において合流させられる。中間流れブロッカ１４は、第３、第４および第５の区間１０４，１０８，１１２を通る冷却流体の流れを維持する。冷却流体は、第３、第４および第５の区間１０４，１０８，１１２を通って流れ、ここで冷却流体の温度は上昇し、冷却流体は、後縁排出オリフィス１１６を通じて排出される。

【0025】

少なくとも１つの実施の形態では、中間流れブロッカ１４を備える冷却システム１０の構成は、プリント部品製造技術の利用により構成されていてもよい。中間流れブロッカ１４は翼内側リブに対して平行な同じ方向ではないので、セラミック中子ダイを介して、本明細書に開示されたこの複雑な冷却ジオメトリのためのセラミック中子を製造することは不可能である。プリント部品製造技術によって、セラミック中子はプリントされ、次いで、中間流れブロッカ１４を備えた冷却システム１０を備えた翼１２を製造するために使用することができる。代替的に、中間流れブロッカ１４を備えた冷却システム１０を備えた翼１２は、１つまたは複数の金属からプリントすることができる。

【0026】

上記説明は、本発明を例示、説明および記述するという目的で提供されている。これらの実施の形態に対する変更および適応は、当業者に明らかになるであろうし、本発明の範囲または思想から逸脱することなく成し得るものである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】