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特許7150863タービンアセンブリのため冷却アセンブリ
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(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】
(24)【登録日】2022-09-30
(45)【発行日】2022-10-11
(54)【発明の名称】タービンアセンブリのため冷却アセンブリ
(51)【国際特許分類】
   F01D 5/18 20060101AFI20221003BHJP
【FI】
F01D5/18
【請求項の数】 11
(21)【出願番号】P 2020544905
(86)(22)【出願日】2018-03-14
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2021-08-19
(86)【国際出願番号】 US2018022314
(87)【国際公開番号】W WO2019177600
(87)【国際公開日】2019-09-19
【審査請求日】2021-03-05
(73)【特許権者】
【識別番号】390041542
【氏名又は名称】ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ
(74)【代理人】
【識別番号】100105588
【弁理士】
【氏名又は名称】小倉 博
(72)【発明者】
【氏名】ラータイ、ニコラス、ウィリアム
(72)【発明者】
【氏名】ペッカー、トラヴィス
(72)【発明者】
【氏名】ロード、キース
(72)【発明者】
【氏名】ジョーンズ、ジェフェリー
(72)【発明者】
【氏名】キトルソン、ジャコブ
(72)【発明者】
【氏名】レデヅマ、グスタホ
【審査官】高吉 統久
(56)【参考文献】
【文献】英国特許出願公開第02279705(GB,A)
【文献】中国特許出願公開第106481366(CN,A)
【文献】独国特許出願公開第19944923(DE,A1)
【文献】特開2001-073704(JP,A)
【文献】欧州特許出願公開第1557533(EP,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F01D 5/18
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
タービンアセンブリ(10)の翼形部(102)の内側に配置された冷却剤ソースチャンバ(302、702、802、902、1002、1102、1202)であって、前記タービンアセンブリ(10)の前記翼形部(102)の内側に冷却剤(630)を導くように構成され、前記翼形部(102)は、前記翼形部(102)の半径方向長さ(124)に沿って前記翼形部(102)のハブ端部(130)と前記翼形部(102)のチップ端部(128)との間に延在するように構成され、前記翼形部(102)の前記チップ端部(128)は、チップ本体(144)およびチップレール(142)を含む、冷却剤ソースチャンバ(302、702、802、902、1002、1102、1202)と、
前記翼形部(102)の前記チップ本体(144)の内側に配置された第1の本体冷却チャンバ(304A、704A、904A)および第2の本体冷却チャンバ(304B、704B、904B)であって、前記第2の本体冷却チャンバ(304B、704B、904B)の少なくとも一部は、前記翼形部(102)の前記半径方向長さ(124)に沿って前記チップ端部(128)と前記第1の本体冷却チャンバ(304A、704A、904A)との間に配置され、前記第1または第2の本体冷却チャンバ(304A、704A、904A、304B、704B、904B)の少なくとも一方は、前記冷却剤ソースチャンバ(302、702、802、902、1002、1102、1202)と流体結合され、前記冷却剤ソースチャンバ(302、702、802、902、1002、1102、1202)は、前記冷却剤(630)の少なくとも一部を前記第1または第2の本体冷却チャンバ(304A、704A、904A、304B、704B、904B)の1つまたは複数に導くように構成される、第1の本体冷却チャンバ(304A、704A、904A)および第2の本体冷却チャンバ(304B、704B、904B)と、
前記翼形部(102)の前記チップレール(142)の内側に配置されたレール冷却チャンバ(306、706、806、906、1006、1106、1206)であって、前記第1または第2の本体冷却チャンバ(304A、704A、904A、304B、704B、904B)の少なくとも1つと流体結合され、前記第1または第2の本体冷却チャンバ(304A、704A、904A、304B、704B、904B)の前記少なくとも一方は、前記冷却剤(630)の少なくとも一部を前記少なくとも一方の前記第1または第2の本体冷却チャンバ(304A、704A、904A、304B、704B、904B)から前記レール冷却チャンバ(306、706、806、906、1006、1106、1206)に導くように構成される、レール冷却チャンバ(306、706、806、906、1006、1106、1206)と、
を含む冷却アセンブリ(103、703、803、903、1003、1103、1203)。
【請求項2】
前記レール冷却チャンバ(306、706、806、906、1006、1106、1206)の1つもしくは複数または前記第1もしくは第2の本体冷却チャンバ(304A、704A、904A、304B、704B、904B)の1つもしくは複数と流体結合された1つまたは複数の排出チャネルをさらに含み、前記1つまたは複数の排出チャネルは、前記冷却剤(630)を前記翼形部(102)の外に導くように構成される、請求項1に記載の冷却アセンブリ(103、703、803、903、1003、1103、1203)。
【請求項3】
前記翼形部(102)の正圧側内面(514、934)および前記翼形部(102)の負圧側内面(516、936)をさらに含み、前記第1の本体冷却チャンバ(304A、704A、904A)および前記第2の本体冷却チャンバ(304B、704B、904B)は、前記翼形部(102)の前記正圧側内面(514、934)と前記翼形部(102)の前記負圧側内面(516、936)との間で少なくとも部分的に延在するように構成される、請求項1または2に記載の冷却アセンブリ(103、703、803、903、1003、1103、1203)。
【請求項4】
前記第1の本体冷却チャンバ(304A、704A、904A)は、第1の軸線(624A、724A、924A)の少なくとも一部に沿って延在してそれを包含し、前記第2の本体冷却チャンバ(304B、704B、904B)は、異なる第2の軸線(624B、724B、924B)の少なくとも一部に沿って延在してそれを包含し、前記第1の軸線(624A、724A、924A)の少なくとも一部および前記第2の軸線(624B、724B、924B)の少なくとも一部は、互いに実質的に平行であるかまたは斜めである、請求項1または2に記載の冷却アセンブリ(103、703、803、903、1003、1103、1203)。
【請求項5】
前記第1の本体冷却チャンバ(304A、704A、904A)は前記第1の軸線(624A、724A、924A)の少なくとも一部に沿って延在し、前記第2の本体冷却チャンバ(304B、704B、904B)は前記第2の軸線(624B、724B、924B)の少なくとも一部に沿って延在し、前記第1の軸線(624A、724A、924A)は、前記翼形部(102)の半径方向長さ(124)に実質的に垂直な方向に延在するように構成され、前記第2の軸線(624B、724B、924B)は、前記翼形部(102)の半径方向長さ(124)に実質的に垂直な方向に延在するように構成される、請求項4に記載の冷却アセンブリ(103、703、803、903、1003、1103、1203)。
【請求項6】
前記第1または第2の本体冷却チャンバ(304A、704A、904A、304B、704B、904B)の少なくとも一方の内側に配置された複数のピン(1118)または複数のタービュレータのうちの1つまたは複数をさらに含み、前記複数のピン(1118)または複数のタービュレータのうちの前記1つまたは複数は、前記第1または第2の本体冷却チャンバ(304A、704A、904A、304B、704B、904B)の前記少なくとも一方の内側の前記複数のピン(1118)または前記複数のタービュレータの周りに前記冷却剤(630)を導くように構成される、請求項1または2に記載の冷却アセンブリ(103、703、803、903、1003、1103、1203)。
【請求項7】
前記第1または第2の本体冷却チャンバ(304A、704A、904A、304B、704B、904B)の少なくとも一方の内側に配置された複数の壁(1218)をさらに含み、前記複数の壁(1218)は、前記第1または第2の本体冷却チャンバ(304A、704A、904A、304B、704B、904B)の前記少なくとも一方の内側の前記複数の壁(1218)の周りに前記冷却剤(630)を導くように構成される、請求項1または2に記載の冷却アセンブリ(103、703、803、903、1003、1103、1203)。
【請求項8】
前記翼形部(102)の前記チップレール(142)の内側に配置された2つ以上のレール冷却チャンバ(306、706、806、906、1006、1106、1206)をさらに含み、前記2つ以上のレール冷却チャンバ(306、706、806、906、1006、1106、1206)のうちの少なくとも1つのレール冷却チャンバ(306、706、806、906、1006、1106、1206)は、少なくとも1つの他のレール冷却チャンバ(306、706、806、906、1006、1106、1206)と流体結合される、請求項1または2に記載の冷却アセンブリ(103、703、803、903、1003、1103、1203)。
【請求項9】
前記翼形部(102)の前記チップ本体(144)の内側に配置された3つ以上の本体冷却チャンバ(304,704,804)をさらに含み、前記3つ以上の本体冷却チャンバ(304,704,804)のうちの少なくとも1つは、少なくとも1つの他の本体冷却チャンバ(304,704,804)と流体結合される、請求項1または2に記載の冷却アセンブリ(103、703、803、903、1003、1103、1203)。
【請求項10】
前記翼形部(102)の前記チップ本体(144)の内側に配置されたインピンジメントバッフルまたは蛇行回路(1004,1104、1204)のうちの1つまたは複数をさらに含み、前記第1の本体冷却チャンバ(304A、704A、904A)は、前記インピンジメントバッフルまたは前記蛇行回路(1004,1104、1204)のうちの前記1つまたは複数によって前記第2の本体冷却チャンバ(304B、704B、904B)と流体結合される、請求項1または2に記載の冷却アセンブリ(103、703、803、903、1003、1103、1203)。
【請求項11】
第1の本体冷却チャンバ(304A、704A、904A)または第2の本体冷却チャンバ(304B、704B、904B)の少なくとも一方を翼形部(102)の内側に配置された冷却剤ソースチャンバ(302、702、802、902、1002、1102、1202)と流体結合するステップ(1402)であって、前記第1の本体冷却チャンバ(304A、704A、904A)および前記第2の本体冷却チャンバ(304B、704B、904B)は、前記翼形部(102)のチップ本体(144)の内側に配置され、前記翼形部(102)は、前記翼形部(102)の半径方向長さ(124)に沿って前記翼形部(102)のハブ端部(130)と前記翼形部(102)のチップ端部(128)との間に延在するように構成され、前記翼形部(102)の前記チップ端部(128)は、前記チップ本体(144)およびチップレール(142)を含み、前記冷却剤ソースチャンバ(302、702、802、902、1002、1102、1202)は、冷却剤(630)を前記冷却剤ソースチャンバ(302、702、802、902、1002、1102、1202)から出て、前記第1または第2の本体冷却チャンバ(304A、704A、904A、304B、704B、904B)の少なくとも一方に導くように構成され、前記第2の本体冷却チャンバ(304B、704B、904B)の少なくとも一部は、前記翼形部(102)の前記半径方向長さ(124)に沿って前記チップ端部(128)と前記第1の本体冷却チャンバ(304A、704A、904A)との間に配置される、ステップ(1402)と、
前記翼形部(102)の前記チップレール(142)の内側に配置されたレール冷却チャンバ(306、706、806、906、1006、1106、1206)を、前記第1または第2の本体冷却チャンバ(304A、704A、904A、304B、704B、904B)の少なくとも一方と流体結合するステップ(1404)であって、前記第1または第2の本体冷却チャンバ(304A、704A、904A、304B、704B、904B)の前記少なくとも一方は、前記冷却剤(630)の少なくとも一部を前記第1または第2の本体冷却チャンバ(304A、704A、904A、304B、704B、904B)から前記レール冷却チャンバ(306、706、806、906、1006、1106、1206)に導くように構成される、ステップ(1404)と、
を含む方法(1300)。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書に記載される主題は、タービン翼形部などの機器のための冷却アセンブリに関する。
【背景技術】
【0002】
タービンアセンブリは、エンジンの動作中に熱負荷が増加することがあり得る。タービンアセンブリの構成要素を損傷から保護するために、冷却流体をタービンアセンブリ内および/またはタービンアセンブリ上に導くことができる。構成要素の温度は、構成要素の寿命とタービン効率のバランスをとるために、インピンジメント冷却、構成要素内の通路を通る冷却流および膜冷却の組合せによって管理することができる。効率の向上は、焼成温度を上げる、冷却流量を減らす、またはそれらの組合せで実現することができる。
【0003】
公知のタービンアセンブリの冷却に関する1つの問題は、タービンブレードのチップとレールの内部冷却が不十分であることである。タービンブレードのチップ端部にあるレールは高い熱負荷を受け、翼形部のチップ端部がタービンブレードの最も高温な領域の1つになる。外部チップ流れ場は過度にカオス的であり、タービンブレードの総熱負荷を低減するために過剰な量の冷却流体を必要とする場合がある。したがって、改善されたシステムは、改善された冷却範囲と翼形部の内側の改善された冷却ポテンシャルを提供し、それにより、翼形部の重要な部分の平均的および/または局所的な内部温度を下げ、エンジンのより効率的な動作を可能にし、かつ/またはタービン機械の寿命を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】米国特許出願公開第2015/104327号明細書
【発明の概要】
【0005】
一実施形態では、冷却アセンブリは、タービンアセンブリの翼形部の内側に配置された冷却剤ソースチャンバを含む。冷却剤ソースチャンバは、冷却剤をタービンアセンブリの翼形部の内側に導くように構成されている。翼形部は、翼形部の半径方向長さに沿って翼形部のハブ端部と翼形部のチップ端部との間で延在する。翼形部のチップ端部は、チップ本体およびチップレールを含む。冷却アセンブリは、翼形部のチップ本体の内側に配置された第1の本体冷却チャンバおよび第2の本体冷却チャンバを含む。第2の本体冷却チャンバの少なくとも一部は、翼形部の半径方向長さに沿ってチップ端部と第1の本体冷却チャンバとの間に配置される。第1または第2の本体冷却チャンバの少なくとも一方は、冷却剤ソースチャンバと流体結合される。冷却剤ソースチャンバは、冷却剤の少なくとも一部を第1または第2の本体冷却チャンバの1つまたは複数に導くように構成される。冷却アセンブリはまた、翼形部のチップレールの内側に配置されたレール冷却チャンバを含む。レール冷却チャンバは、第1または第2の本体冷却チャンバのうちの少なくとも一方と流体結合される。第1または第2の本体冷却チャンバの少なくとも一方は、冷却剤の少なくとも一部を少なくとも一方の第1または第2の本体冷却チャンバからレール冷却チャンバに導くように構成される。
【0006】
一実施形態では、冷却アセンブリは、タービンアセンブリの翼形部の内側に配置された冷却剤ソースチャンバを含む。冷却剤ソースチャンバは、冷却剤をタービンアセンブリの翼形部の内側に導くように構成されている。翼形部は、翼形部の半径方向長さに沿って翼形部のハブ端部と翼形部のチップ端部との間で延在する。翼形部のチップ端部は、チップ本体およびチップレールを含む。冷却アセンブリは、翼形部のチップ本体の内側に配置された第1の本体冷却チャンバおよび第2の本体冷却チャンバを含む。第2の本体冷却チャンバの少なくとも一部は、翼形部の半径方向長さに沿ってチップ端部と第1の本体冷却チャンバとの間に配置される。第1または第2の本体冷却チャンバの少なくとも一方は、冷却剤ソースチャンバと流体結合される。冷却剤ソースチャンバは、冷却剤の少なくとも一部を第1または第2の本体冷却チャンバの1つまたは複数に導くように構成される。冷却アセンブリはまた、翼形部のチップレールの内側に配置されたレール冷却チャンバを含む。レール冷却チャンバは、第1または第2の本体冷却チャンバのうちの少なくとも一方と流体結合される。第1または第2の本体冷却チャンバの少なくとも一方は、冷却剤の少なくとも一部を少なくとも一方の第1または第2の本体冷却チャンバからレール冷却チャンバに導くように構成される。1つまたは複数の排出チャネルは、レール冷却チャンバのうちの1つもしくは複数または第1もしくは第2の本体冷却チャンバのうちの1つもしくは複数と流体結合される。1つまたは複数の排出チャネルは、冷却剤の少なくとも一部を翼形部の外に導くように構成される。
【0007】
一実施形態では、方法は、第1の本体冷却チャンバまたは第2の本体冷却チャンバの少なくとも一方を翼形部の内側に配置された冷却剤ソースチャンバと流体結合するステップを含む。第1の本体冷却チャンバおよび第2の本体冷却チャンバは、翼形部のチップ本体の内側に配置される。翼形部は、翼形部の半径方向長さに沿って翼形部のハブ端部と翼形部のチップ端部との間で延在する。翼形部のチップ端部は、チップ本体およびチップレールを含む。冷却剤ソースチャンバは、冷却剤を冷却剤ソースチャンバから出て、第1または第2の本体冷却チャンバの少なくとも一方に導くように構成される。第2の本体冷却チャンバの少なくとも一部は、翼形部の半径方向長さに沿ってチップ端部と第1の本体冷却チャンバとの間に配置される。本方法はまた、翼形部のチップレールの内側に配置されたレール冷却チャンバを、第1または第2の本体冷却チャンバの少なくとも一方と流体結合するステップを含む。第1または第2の本体冷却チャンバの少なくとも一方は、冷却剤の少なくとも一部を第1または第2の本体冷却チャンバからレール冷却チャンバに導くように構成される。
【0008】
本発明の主題は、添付の図面を参照して非限定的な実施形態の以下の説明を読むことによって、より良く理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1】一実施形態によるタービンアセンブリを示す図である。
図2】一実施形態による翼形部の斜視図である。
図3】一実施形態による翼形部の部分断面斜視図である。
図4】一実施形態による図3の翼形部の断面上面図である。
図5】一実施形態による図3の翼形部の断面上面図である。
図6】一実施形態による翼形部の断面正面図である。
図7】一実施形態による翼形部の断面正面図である。
図8】一実施形態による翼形部の断面正面図である。
図9】一実施形態による翼形部の断面正面図である。
図10】一実施形態による翼形部の断面正面図である。
図11】一実施形態による翼形部の断面正面図である。
図12】一実施形態による翼形部の断面正面図である。
図13】一実施形態による図12の翼形部の断面上面図である。
図14】一実施形態による、翼形部を冷却するための方法のフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
本明細書に記載された本発明の主題の1つまたは複数の実施形態は、タービン翼形部のチップ端部を効果的に冷却するシステムおよび方法に関する。タービン翼形部のチップ端部にあるレールは、空力損失を減らし、タービンアセンブリの効率を高めることを促進するために使用される。翼形部のチップ端部は高い熱負荷を受け、効果的に冷却するのが難しい。本システムおよび方法は、冷却剤ソースチャンバを2つ以上の本体冷却チャンバの少なくとも1つと流体結合し、2つ以上の本体冷却チャンバの少なくとも1つを翼形部のチップ端部の内側の1つまたは複数のレール冷却チャンバと流体結合する。例えば、冷却剤または冷却流体は、翼形部のチップ端部の内部温度を効果的に冷却するために、冷却剤ソースチャンバの内側から、2つ以上の本体冷却チャンバおよび1つまたは複数のレール冷却チャンバを通して導かれ得る。本明細書の主題の1つの技術的効果は、翼形部のチップ端部の内側を冷却する効果を高めることである。例えば、翼形部のチップ本体の内側および翼形部のチップ端部のチップレールの内側の複数の冷却チャンバを通して冷却剤を導くことにより、翼形部の内側の潜在的な熱伝達の増加が改善される。本明細書の主題の1つの技術的効果は、改善された冷却であり、それにより、冷却剤の流れまたは体積を減少させて翼形部の温度を低下させ、それにより部品寿命を延ばし、計画外の停止を減少させることができる。
【0011】
図1は、一実施形態によるタービンアセンブリ10を示す。タービンアセンブリ10は、空気が矢印50の方向でタービンアセンブリ10に入る入口16を含む。空気は、入口16から圧縮機18を通り、燃焼器20を通り、タービン22を通って排気部24に向かう方向50に移動する。回転シャフト26は、タービンアセンブリ10の1つまたは複数の回転部品を貫通し、かつそれらに連結されている。
【0012】
圧縮機18およびタービン22は、複数の翼形部を含む。翼形部は、1つまたは複数のブレード30、30’またはガイドベーン36、36’であってもよい。ブレード30、30’は、ガイドベーン36、36’から方向50に軸方向にオフセットされている。ガイドベーン36、36’は固定部品である。ブレード30、30’は、シャフト26と動作可能に結合され、シャフト26と共に回転する。
【0013】
図2は、一実施形態による、図1のタービンアセンブリ10の翼形部102の斜視図を示す。翼形部102は、タービンアセンブリ10で使用されるタービンブレードであってもよい。翼形部102は、正圧側114と、正圧側114の反対側の負圧側116と、を有する。正圧側114および負圧側116は、前縁118および前縁118の反対側の後縁120によって相互接続される。正圧側114は、概して凹状形状であり、負圧側116は、前縁118と後縁120との間で概して凸状形状である。例えば、概して凹状の正圧側114および概して凸状の負圧側116は、圧縮された作動流体がタービンアセンブリ10を通って流れる空気力学的表面を提供する。
【0014】
翼形部102は、前縁118と後縁120との間で軸方向長さ126に延びている。任意選択で、軸方向長さ126は、前縁118と後縁120との間の翼弦方向長さと呼ばれてもよい。翼形部102は、チップ端部128とハブ端部130との間で翼幅方向長さまたは半径方向長さ124に延びている。例えば、軸方向長さ126は、半径方向長さ124に対してほぼ垂直である。1つまたは複数の実施形態では、ハブ端部130は、タービンアセンブリ10の回転シャフト26と動作可能に結合することができ、翼形部102は、翼形部102の半径方向長さ124に沿って回転シャフト26から離れて延在する。
【0015】
翼形部102のチップ端部128は、チップレール142およびチップ本体144を有する。チップレール142は、一般にスキーラーチップと呼ばれるブレードチップレールである。チップレール142は、翼形部102の正圧側114および負圧側116にそれぞれ配置された正圧側チップレール142Aおよび負圧側チップレール142Bを含む。例えば、正圧側チップレール142Aは、翼形部102の前縁118と後縁120との間の正圧側114の周囲に沿って少なくとも部分的に延在してもよく、負圧側チップレール142Bは、翼形部102の前縁118と後縁120との間の負圧側116の周囲に沿って少なくとも部分的に延在してもよい。任意選択で、チップレール142は、正圧側114または負圧側116の一方だけの周囲に沿って延在してもよい。任意選択で、チップレール142は、正圧側114および負圧側116に沿って延在してもよく、1つまたは複数のチップレールは、正圧側114と負圧側116との間、および前縁118と後縁120との間に延在する。
【0016】
翼形部102は、翼形部102の正圧側114と負圧側116との間に延在する、チップ端部128の近くのチップフロア面132を有する。正圧側チップレール142Aは、チップフロア面132から半径方向外向きに延び、翼形部102の軸方向長さ126に沿って前縁118と後縁120との間に延在する。例えば、正圧側チップレール142Aは、翼形部102の半径方向長さ124に沿って、チップフロア面132から離れて延在する。正圧側チップレール142Aの経路は、正圧側チップレール142Aは、正圧側114の外側半径方向縁部と整列するように、正圧側114の外側半径方向縁部に隣接するか、またはその近くにある。負圧側チップレール142Bは、チップフロア面132から半径方向外向きに延び、翼形部102の軸方向長さ126に沿って前縁118と後縁120との間に延在する。例えば、負圧側チップレール142Bは、翼形部102の半径方向長さ124に沿ってチップフロア面132から離れた距離に延在する。負圧側チップレール142Bの経路は、負圧側チップレール142Bが負圧側116の外側半径方向縁部と整列するように、翼形部102の負圧側116の外側半径方向縁部に隣接するか、またはその近くにある。任意選択で、正圧側チップレール142Aおよび負圧側チップレール142Bは、翼形部102の軸方向長さ126に沿って前縁118と後縁120との間の代替的なプロファイルに従ってもよい。例えば、正圧側チップレール142Aおよび/または負圧側チップレール142Bは、それぞれ正圧側114または負圧側116の外側半径方向縁部からある距離だけ離れて動いてもよい。
【0017】
翼形部102のチップ端部128に複数の排出孔112を設けることができる。図示する実施形態では、翼形部102は、チップ端部128のチップレール142に配置された複数の上部レール排出孔112a、内側レール排出孔112b、および外側レール排出孔112cを含む。レール排出孔112a、112b、112cは、前縁118と後縁120との間のチップレール142に沿って互いに実質的に等しい距離または他の所定の距離で配置されてもよい。さらに、翼形部102は、チップ端部128のチップ本体144に配置された複数の本体排出孔112d、複数のソース排出孔112e、および複数のチップフロア排出孔112fを含むことができる。本体排出孔112dおよびソース排出孔112eは、前縁118と後縁120との間の正圧側114および負圧側116(図示せず)の少なくとも一つに沿って互いに実質的に等しいまたは他の所定の距離だけ離れて配置される。任意選択で、翼形部102は、互いに均一または不均一な距離で配置され得る任意の数のチップレール排出孔、本体排出孔、チップフロア排出孔、および/またはソース排出孔を含むことができる(例えば、パターン構成、ランダム構成、またはパターンとランダムの組合せなど)。排出孔112は、任意の共通および/または独特の形状および/またはサイズ、あるいはその中の任意の組合せを有することができる。それに加えてまたはその代わりに、翼形部102は、翼形部102の半径方向長さ124に沿って前縁118および/または後縁120に沿って配置された任意の数の排出孔を含むことができる。
【0018】
図3は、一実施形態による翼形部102の断面C-Cの部分断面斜視図を示す。翼形部102は、翼形部102の半径方向長さ124に沿って翼形部102のチップ端部128に配置された冷却アセンブリ103を含む。図3の図示した実施形態では、冷却アセンブリ103は、2つの本体冷却チャンバ304A、304Bおよびレール冷却チャンバ306を含む。任意選択で、冷却アセンブリ103は、3つ以上の本体冷却チャンバ304A、304B、2つ以上のレール冷却チャンバ306、またはそれらの任意の組合せを含むことができる。冷却アセンブリ103の代替的な実施形態は、以下でより詳細に説明される。
【0019】
本体冷却チャンバ304A、304Bは、翼形部102のチップ本体144の内側に配置される。本体冷却チャンバ304A、304Bは、翼形部102のチップ本体144内に完全に収容される。図示する実施形態では、第2の本体冷却チャンバ304Bは、第1の本体冷却チャンバ304Aに対してチップフロア面132に近接して配置される。例えば、第2の本体冷却チャンバ304Bの少なくとも一部は、翼形部102の半径方向長さ124に沿って、チップフロア面132と第1の本体冷却チャンバ304Aとの間に配置される。任意選択で、第1および第2の本体冷却チャンバ304A、304Bは、翼形部102のチップ本体144の内側に任意の代替的構成で配置されてもよい。それに加えてまたはその代わりに、冷却アセンブリ103は、翼形部102のチップ本体144の内側に配置された、および/または翼形部102の内側に任意の構成で配置された任意の数の本体冷却チャンバ304を含んでもよい。
【0020】
レール冷却チャンバ306は、翼形部102のチップレール142の内側に配置され、単一のレール冷却チャンバ306として、正圧側チップレール142Aおよび負圧側チップレール142Bに沿って延在する。図示する実施形態では、レール冷却チャンバ306は、翼形部102のチップレール142内に完全に収容される。例えば、レール冷却チャンバ306は、正圧側チップレール142Aの内側で翼形部102の正圧側114に沿って延在し、負圧側チップレール142Bの内側で翼形部102の負圧側116に沿って延在する。任意選択で、レール冷却チャンバ306は、翼形部102のチップ本体144とチップレール142との間に延在してもよい。それに加えてまたはその代わりに、冷却アセンブリ103は、翼形部102のチップレール142の内側に配置され、チップ本体144の一部の内側およびチップレール142の内側に配置された2つ以上のレール冷却チャンバ306、あるいはそれらの任意の組合せを含んでもよい。例えば、冷却アセンブリ103は、異なる負圧側レール冷却チャンバとは別個の正圧側レール冷却チャンバを含むことができ、両方が2つの単一のレール冷却チャンバ306などとして正圧側チップレール142Aおよび負圧側チップレール142Bに沿って少なくとも部分的に延在する2つ以上のレール冷却チャンバを含むことができる。
【0021】
冷却アセンブリ103はまた、翼形部102の内側に完全に収容される冷却剤ソースチャンバ302を含む。冷却剤ソースチャンバ302は、翼幅方向または半径方向長さ124に沿って、本体冷却チャンバ304およびレール冷却チャンバ306に対してハブ端部130に近接する位置に配置される。図示する実施形態では、冷却剤ソースチャンバ302は、軸方向長さ126(図1)に沿って、かつ半径方向長さ124(図示せず)に沿って翼幅方向に延在する単一の冷却チャンバである。任意選択で、冷却アセンブリ103は、任意の数の冷却剤ソースチャンバ302を含むことができる。例えば、冷却アセンブリ103は、翼幅方向に延在することができる1つまたは複数の冷却剤ソースチャンバを含んでもよく、あるいは、通路、チャネル、入口、出口、リブ、ピンバンク、回路、サブ回路、膜孔、プレナム、メッシュ、タービュレータなどの複数の特徴部を有する複雑な冷却回路であってもよい。
【0022】
冷却剤ソースチャンバ302は、半径方向長さ124に沿って翼形部102のハブ端部130に近接する1つまたは複数の入口通路(図示せず)と流体結合される。入口通路は、冷却剤を翼形部102の外側の位置から冷却剤ソースチャンバ302内に導くことができる。例えば、冷却剤は、翼形部102を冷却し、かつ/または翼形部102の温度を管理するため、あるいはタービンアセンブリ10の翼形部102の1つまたは複数の構成要素または特徴部の温度を管理するために、冷却剤ソースチャンバ302に導くことができる。
【0023】
第1の本体冷却チャンバ304Aは、冷却剤ソースチャンバ302と第1の本体冷却チャンバ304Aとの間に延在する1つまたは複数のソース冷却剤チャネル312を介して冷却剤ソースチャンバ302と流体結合される。例えば、冷却剤ソースチャンバ302は、第1の本体冷却チャンバ304Aを冷却するために、冷却剤ソースチャンバ302の内側の少なくともいくつかの冷却剤を1つまたは複数のソース冷却剤チャネル312を通して第1の本体冷却チャンバ304A内に導く。任意選択で、冷却剤ソースチャンバ302は、冷却剤ソースチャンバ302が冷却剤を第1および第2の本体冷却チャンバ304A、304Bに導くことができるように、第1および第2の本体冷却チャンバ304A、304Bの両方と流体結合されてもよい。例えば、1つまたは複数のソース冷却剤チャネル312が第2の本体冷却チャンバ304Bと流体結合されてもよく、1つまたは複数の異なるソース冷却剤チャネル312が第1の本体冷却チャンバ304Aと流体結合されてもよい。任意選択で、冷却剤ソースチャンバ302が、複数のソース冷却剤チャネル312を有する任意の数の本体冷却チャンバ304に流体結合されてもよい。ソース冷却剤チャネル312は、翼形部102の内側の任意の場所に配置することができ、翼形部102の内側の1つまたは複数の表面の温度を制御するために、冷却剤ソースチャンバ302から第1の本体冷却チャンバ304Aに導かれる冷却剤の方向、圧力、量(例えば、体積)などを制御するために、例えば、円形、楕円形、長円形、切頭円錐形、長方形、または角形など、向き、形状、および直径が変化する。
【0024】
第1の本体冷却チャンバ304Aは、第2の本体冷却チャンバ304Bと第1の本体冷却チャンバ304Aとの間に延在する1つまたは複数の本体冷却剤チャネル314を介して第2の本体冷却チャンバ304Bに流体結合される。例えば、第1の本体冷却チャンバ304Aは、第2の本体冷却チャンバ304Bを冷却するために、第1の本体冷却チャンバ304Aの内側から1つまたは複数の本体冷却剤チャネル314を通って第2の本体冷却チャンバ304Bに冷却剤の少なくとも一部を導く。任意選択で、第2の本体冷却チャンバ304Bは、冷却剤ソースチャンバ302と流体結合されてもよく、第1の本体冷却チャンバ304Aと流体結合されなくてもよい。
【0025】
レール冷却チャンバ306は、第2の本体冷却チャンバ304Bとレール冷却チャンバ306との間に延在する1つまたは複数のレール冷却剤チャネル316を介して、第2の本体冷却チャンバ304Bに流体結合される。例えば、第2の本体冷却チャンバ304Bは、レール冷却チャンバ306を冷却するために、第2の本体冷却チャンバ304Bの内側から1つまたは複数のレール冷却剤チャネル316を通ってレール冷却チャンバ306に冷却剤の少なくとも一部を導く。図示する実施形態では、レール冷却剤チャネル316は、第2の本体冷却チャンバ304Bを、正圧側チップレール142Aの内側および負圧側チップレール142Bの内側のレール冷却チャンバ306と流体結合させる。任意選択で、レール冷却剤チャネル316は、第2の本体チャンバ304Bを正圧側チップレール142Aの内側のレール冷却チャンバ306と流体結合してもよく、第2の本体チャンバ304Bを負圧側チップレール142Bの内側のレール冷却チャンバ306と流体結合しなくてもよい。それに加えてまたはその代わりに、レール冷却チャンバ306は、第1の本体冷却チャンバ304Aと流体結合され、第2の本体冷却チャンバ304Bと流体結合されてもよい。例えば、1つまたは複数のレール冷却剤チャネル316は、第1の本体冷却チャンバ304Aからレール冷却チャンバ306に冷却剤を導いてもよく、1つまたは複数の他のレール冷却剤チャネル316は、第2の本体冷却チャンバ304Bからレール冷却チャンバ306に冷却剤を導いてもよい。任意選択で、レール冷却チャンバ306は、冷却剤ソースチャンバ302と流体結合されてもよい。任意選択で、レール冷却チャンバ306、第1および/または第2の本体冷却チャンバ304A、304B、または冷却剤ソースチャンバ302のうちの1つまたは複数は、任意の構成で任意の他の冷却チャンバと流体結合されてもよい。
【0026】
図示する実施形態では、レール冷却チャンバ306は、長方形の断面形状を有する。任意選択で、レール冷却チャンバ306の少なくとも一部は、例えば、円形、楕円形、シェブロン、砂時計形、ひし形、正弦波状または波状、および/または鋸歯状など、非長方形の断面形状を有してもよい。任意選択で、冷却チャンバ306の幅、高さ、形状、および/または容積は、その軸方向長さに沿って変化してもよい。
【0027】
図4は、一実施形態による、図3の断面A-Aの詳細な断面上面図を示す。断面A-Aは、翼形部102の軸方向長さ126に沿って翼幅方向にレール冷却チャンバ306を通って延びる。チップレール142は、前縁118と後縁120との間で翼形部102の正圧側114および負圧側116の周囲に沿って延在する。チップレール142は、レール内面416およびレール外面418を含む。レール内面416は、チップレール142の周囲に沿って延在し、チップフロア面132に向かう方向に面して配置される。さらに、レール外面418は、チップレール142の周囲に沿って延在し、チップフロア面132から離れる方向に面して配置される。例えば、レール内面416は翼形部102の内部に向かう方向に面し、レール外面418は翼形部102から離れる方向に面する。
【0028】
レール冷却チャンバ306は、翼形部102の周囲に沿って延在するレール内面416とレール外面418との間のチップレール142の内側に配置される。レール冷却チャンバ306は、レール内面416とレール外面418との間に延在し、チップレール142に沿って互いに一定の距離を置いて配置される複数の仕切り420を含む。仕切り420は、壁、タービュレータ、エクステンションなどであってもよく、部分的に、実質的に、または全体的になど、レール冷却チャンバ306を複数のレール冷却チャンバ306に分離して封止することができる。例えば、仕切り420は、冷却剤が1つのレール冷却チャンバから別のレール冷却チャンバに流れる量を低減するか、または実質的に防止することができる。
【0029】
図示する実施形態では、レール冷却チャンバ306は、各仕切りが他の各仕切り420から実質的に均一な距離を置いて配置された6つの仕切り420を含む。仕切り420は、各仕切り420の間に2つのレール冷却剤チャネル316が配置されるように配置される。任意選択で、レール冷却チャンバ306は、仕切り420の間に配置された任意の数のレール冷却剤チャネル316で互いに均一または不均一に離間され得る任意の数の仕切り420を含んでもよい。任意選択で、レール冷却チャンバ306は、正圧側チップレール142Aに沿って仕切り420を含まなくてもよく、負圧側チップレール142Bに沿って仕切り420を含まなくてもよく、正圧側および/または負圧側チップレール142A、142B、あるいはその中の任意の組合せに沿って配置された任意の数の仕切り420および冷却剤チャネル316を含んでもよい。例えば、仕切り420および/またはレール冷却剤チャネル316は、翼形部102の内側の1つまたは複数の表面の温度を制御するために(図3の)第2の本体冷却チャンバ304Bからレール冷却チャンバ306に導かれる冷却剤の方向、量(例えば、体積)などを制御するために、レール冷却チャネル306の内側のチップレール142に沿った任意の場所に配置され得る。
【0030】
図5は、一実施形態による図3の断面B-Bの詳細な断面上面図を示す。断面B-Bは、翼形部102の軸方向長さ126に沿って翼幅方向に第2の本体冷却チャンバ304Bを通って延びる。第2の本体冷却チャンバ304Bの断面図の詳細のみが示されているが、第1の本体冷却チャンバ304Aは、第2の本体冷却チャンバ304Bと同じまたは実質的に同様の構成を有することができる。
【0031】
翼形部102は、正圧側内面514および負圧側内面516を含む。第2の本体冷却チャンバ304Bは、軸方向長さ126に沿って翼幅方向に、正圧側内面514と負圧側内面516との間で少なくとも部分的に延在する。図示する実施形態では、第2の本体冷却チャンバ304Bは、翼形部102の内側の前縁118に近い場所から後縁120に近い場所まで、正圧側内面514と負圧側内面516との間で細長く延在する単一のチャンバである。任意選択で、第2の本体冷却チャンバ304Bは、第2の本体冷却チャンバ304Bを、実質的に均一または不均一な形状および/またはサイズ(例えば、図13に示す)を有し得る複数の冷却チャンバまたはチャネルに分離し得る1つまたは複数の壁または仕切りなどを含んでもよい。任意選択で、第1および/または第2の本体冷却チャンバ304A、304Bは、実質的に均一または不均一な形状および/またはサイズを有し得る複数の冷却チャンバまたはチャネルを含む第1および/または第2の本体冷却チャンバ304A、304Bを分離し得る任意の数の壁または仕切りを含むことができる。例えば、第1の本体冷却チャンバ304Aは単一のチャンバであってもよく、第2の本体冷却チャンバ304Bは1つまたは複数の壁、間仕切り、または仕切りなどを有してもよい。任意選択で、第1および/または第2の本体冷却チャンバ304A、304Bは、任意の代替的構成を有してもよい。
【0032】
第2の本体冷却チャンバ304Bは、第1の本体冷却チャンバ304Aと第2の本体冷却チャンバ304Bとの間に延在する1つまたは複数の本体冷却剤チャネル314で第1の本体冷却チャンバ304Aと流体結合される。図示する実施形態では、本体冷却剤チャネル314は、軸方向長さ126に沿った翼幅方向のパターン構成で翼形部102の内側に配置される。任意選択で、本体冷却剤チャネル314は、翼形部102の内側の任意の場所に任意のパターン構成またはランダム構成で配置することができる。例えば、翼形部102は、後縁120に対して前縁118に近接する位置に配置された複数の本体冷却剤チャネル314を含むことができ、翼形部102は、正圧側114に対して負圧側116に近接する位置に配置された複数の本体冷却剤チャネル314、またはその中の任意の組合せを含むことができる。本体冷却剤チャネル314は、翼形部102の内側の1つまたは複数の表面の温度を制御するために、(図3の)第1の本体冷却チャンバ304Aから第2の本体冷却チャンバ304Bに導かれる冷却剤の方向、圧力、量(例えば、体積)などを制御するために、翼形部102の内側の任意の場所に配置することができ、例えば、円形、楕円形、長円形、切頭円錐形、長方形、または角形など、向き、形状、および直径が変化してもよい。
【0033】
図6は、図2の翼形部102の断面C-Cの冷却アセンブリ103の部分断面正面図を示す。冷却剤ソースチャンバ302は、1つまたは複数のソース冷却剤チャネル312を介して第1の本体冷却チャンバ304Aと流体結合される。例えば、ソース冷却剤チャネル312は、冷却剤ソースチャンバ302の第1の表面602と第1の本体冷却チャンバ304Aの第1の表面604との間に延在する通路または導管である。冷却剤ソースチャンバ302は、冷却剤ソースチャンバ302の内側からソース冷却剤チャネル312を通って第1の本体冷却チャンバ304A内に冷却剤630の少なくとも一部を導く。図示する実施形態では、3つのソース冷却剤チャネル312は、冷却剤ソースチャンバ302を第1の本体冷却チャンバ304Aと流体結合し、実質的に均一な体積の冷却剤630が3つのソース冷却剤チャネル312のそれぞれを通して導かれる。任意選択で、任意の数のソース冷却剤チャネル312は、冷却剤ソースチャンバ302を第1の本体冷却チャンバ304Aと流体結合してもよく、ソース冷却剤チャネル312は、実質的に均一または不均一な量の冷却剤630を3つのソース冷却剤チャネル312の各々に導いてもよい。
【0034】
第1の本体冷却チャンバ304Aは、1つまたは複数の本体冷却剤チャネル314を介して第2の本体冷却チャンバ304Bと流体結合される。例えば、本体冷却剤チャネル314は、第1の本体冷却チャンバ304Aの第2の表面606と第2の本体冷却チャンバ304Bの第1の表面608との間に延在する通路または導管である。第1の本体冷却チャンバ304Aは、冷却剤630の少なくとも一部を、第1の本体冷却チャンバ304Aの内側から、本体冷却剤チャネル314を介して第2の本体冷却チャンバ304Bに導く。図示する実施形態では、7つの本体冷却剤チャネル314が第1および第2の本体冷却チャンバ304A、304Bを流体結合し、実質的に均一な体積の冷却剤630が7つの本体冷却剤チャネル314の各々を通して導かれる。任意選択で、任意の数の本体冷却剤チャネル314が、第1および第2の本体冷却チャンバ304A、304Bを流体結合してもよく、本体冷却剤チャネル314が、実質的に均一または不均一な体積の冷却剤630を本体冷却剤チャネル314の各々を通して導いてもよい。
【0035】
第2の本体冷却チャンバ304Bは、1つまたは複数のレール冷却剤チャネル316を介してレール冷却チャンバ306と流体結合される。例えば、レール冷却剤チャネル316は、第2の本体冷却チャンバ304Bの第2の表面610とレール冷却チャンバ306の第1の表面612との間に延在する通路または導管である。第2の本体冷却チャンバ304Bは、冷却剤630の少なくとも一部を、第2の本体冷却チャンバ304Bの内側から、レール冷却剤チャネル316を通ってレール冷却チャンバ306に導く。図示する実施形態では、2つのレール冷却剤チャネル316が、第2の本体冷却チャンバ304Bをレール冷却チャンバ306と流体結合する。実質的に均一な体積の冷却剤630が、レール冷却剤チャネル316の各々を通して導かれる。例えば、レール冷却剤チャネル316は、第2の本体冷却チャンバ304Bを、正圧側チップレール142Aの内側および負圧側チップレール142Bの内側のレール冷却チャンバ306と流体結合する。任意選択で、レール冷却剤チャネル316は、第2の本体冷却チャンバ304Bを正圧側チップレール142Aの内側のレール冷却チャンバ306と流体結合してもよく、第2の本体冷却チャンバ304Bを負圧側チップレール142Bの内側のレール冷却チャンバ306、またはその中の任意の組合せと流体結合しなくてもよい。レール冷却剤チャネル316は、レール冷却チャンバ306に導かれる冷却剤の方向、圧力、量(例えば、体積)などを制御するために、例えば、円形、楕円形、長円形、切頭円錐形、長方形、または角形など、向き、形状、直径などが変化してもよい。
【0036】
第1および第2の本体冷却チャンバ304A、304Bは、翼形部の正圧側内面514と負圧側内面516との間で延在する。図示する実施形態では、第1および第2の本体冷却チャンバ304A、304Bは、正圧側内面514と負圧側内面516との間に延在する単一のチャンバである。任意選択で、第1または第2の本体冷却チャンバ304A、304Bの1つまたは複数は、正圧側内面514と負圧側内面516との間で部分的にのみ延在してもよい。
【0037】
第1の本体冷却チャンバ304Aは、正圧側内面514と負圧側内面516との間で第1の軸線624Aの少なくとも一部に沿って延在し、それを包含する。さらに、第2の本体冷却チャンバ304Bは、正圧側内面514と負圧側内面516との間で第2の軸線624Bの少なくとも一部に沿って延在し、それを包含する。図示する実施形態では、第1の本体冷却チャンバ304Aの第1の軸線624Aと第2の本体冷却チャンバ304Bの第2の軸線624Bは平行である。任意選択で、第1および第2の軸線624A、624Bは、互いに斜めなどであってもよい。さらに、第1の軸線624Aは、翼形部102の半径方向長さに実質的に垂直な方向に延在し、第2の軸線624Bも、翼形部102の半径方向長さに実質的に垂直な方向に延在する。任意選択で、第1または第2の軸線624A、624Bの1つまたは複数は、第1または第2の軸線624A、624Bの1つまたは複数が翼形部102の半径方向長さに垂直にならないように、任意の代替的方向に延在してもよい。任意選択で、第1または第2の本体冷却チャンバ304A、304Bの1つまたは複数は、半径方向長さ124に垂直ではない異なる軸線に沿って延在し、それを包含してもよい。例えば、第1および/または第2の本体冷却チャンバ304A、304Bは、半径方向長さ124と実質的に平行な異なる軸線に沿って延在してもよい。
【0038】
任意選択で、第1または第2の本体冷却チャンバ304A、304Bの1つまたは複数の少なくとも一部は、半径方向長さ124に垂直ではない複数の軸線または表面に沿って延在し、それを包含してもよい。例えば、第1および/または第2の冷却チャンバ304A、304Bの少なくとも一部は、楕円形、シェブロン、砂時計形、ひし形、正弦波または波状、鋸歯状、または任意の代替的な非長方形の断面を有してもよい。
【0039】
1つまたは複数の実施形態では、冷却アセンブリ103は、少なくとも一部の冷却剤を翼形部102の外に導く1つまたは複数の排出チャネルを含むことができる。例えば、1つまたは複数の排出チャネルは、レール冷却チャンバ306、第1の本体冷却チャンバ304A、第2の本体冷却チャンバ304B、または冷却剤ソースチャンバ302のうちの1つまたは複数と流体結合して、冷却剤を翼形部102の外に導くことができる。排出チャネルはまた、本明細書では、ソース排出チャネル662、本体排出チャネル664、またはレール排出チャネル666と呼ばれることもある。ソース排出チャネル662は、翼形部102の正圧側114および/または負圧側116に沿って、図2のソース排出孔112eを介して、冷却剤ソースチャンバ302の外にいくらかの冷却剤630を導くことができる。本体排出チャネル664は、翼形部102の正圧側114および/または負圧側116に沿って図2の本体排出孔112dを通って第1および/または第2の本体冷却チャンバ304A、304Bの外に冷却剤630を導くことができる。本体排出チャネル664は、いくらかの冷却剤630を、翼形部の図2のチップフロア排出孔112fを通って第2の本体冷却チャンバ304Bの外に導くことができる。レール排出チャネル666は、いくらかの冷却剤630を、チップレール142の上面614に沿ってレール排出孔112aを通って、レール内面416に沿ったレール排出孔112bを通って、および/またはレール外面418に沿ったレール排出孔112cを通って、レール冷却チャンバから外に導くことができる。1つまたは複数の排出孔またはチャネル112a、112b、112c、112d、112e、112fは、翼形部から排出される冷却剤の方向、圧力、量(例えば、体積)などを制御するために、例えば、円形、楕円形、長円形、切頭円錐形、長方形、角形、またはその中の任意の組合せなどの、向き、形状、直径などの変化を有することができる。
【0040】
図示した実施形態では、冷却アセンブリ103は、ソース排出チャネル662、2つの本体排出チャネル664、および3つのレール排出チャネル666を含み、これらは翼形部102の負圧側116および負圧側チップレール142Bに沿って翼形部102の外に冷却剤を導く。任意選択で、冷却アセンブリ103は、冷却剤を翼形部102の外面に沿って翼形部102の外に導くことができる任意の数のソース排出チャネル662、本体排出チャネル664、および/またはレール排出チャネル666を含んでもよい。任意選択で、冷却アセンブリ103は、ソース排出チャネル、本体排出チャネル、および/またはレール排出チャネルを欠いていてもよい。任意選択で、冷却アセンブリ103は、任意のランダム構成またはパターン構成で翼形部102の軸方向長さ126(図2)および/または半径方向長さ124に沿った任意の場所に配置できる任意の数の排出チャネルを含んでもよい。
【0041】
1つまたは複数の実施形態では、図3図6のチャンバ302、304、306を分離する表面602、604、606、608、610、612は、本明細書ではインピンジメントバッフルと呼ぶこともできる。冷却剤630は、冷却チャンバを含まない翼形部102に対して翼形部102のチップ端部128の温度を下げるために、インピンジメントバッフル内のチャネル312、314、316を通って、翼形部102のチップ端部128の内側に配置された各冷却チャンバに導かれる。インピンジメントバッフルは、代替的な構成要素によって互いに流体結合されている冷却チャンバと比べて、より大きい、対向する壁上の熱伝達量を有する領域またはエリアを作成することができる。
【0042】
1つまたは複数の実施形態では、冷却アセンブリ103は、第1の本体冷却チャンバ304Aの1つまたは複数の内側、第2の本体冷却チャンバ304Bの内側、あるいはレール冷却チャンバ306(図示せず)の内側に配置された1つまたは複数のタービュレータ、ピン、任意の代替的な冷却特徴部などを含むことができる。タービュレータ、ピンなどは、タービュレータ、ピンなどを含まない冷却チャンバと比較して、冷却アセンブリ103の1つまたは複数の冷却チャンバの内側の熱伝達量を増加させることができる。
【0043】
図7は、一実施形態による、図2の翼形部102の断面C-Cの冷却アセンブリ703の部分断面正面図を示す。冷却アセンブリ703は、翼形部102のチップ本体144の内側に配置された冷却剤ソースチャンバ702を含み、冷却剤ソースチャンバ702は、1つまたは複数のソース冷却剤チャネル712を介して第1の本体冷却チャンバ704Aと流体結合される。冷却剤ソースチャンバ702は、冷却剤ソースチャンバ702の内側からソース冷却剤チャネル712を介して第1の本体冷却チャンバ704Aに冷却剤630の少なくとも一部を導く。冷却アセンブリ703はまた、翼形部102のチップ本体144の内側に配置され、かつ1つまたは複数の第1の本体冷却剤チャネル714Aを介して第1の本体冷却チャンバ704Aと流体結合される第2の本体冷却チャンバ704Bを含む。第1の本体冷却チャンバ704Aは、第1の本体冷却チャンバ704Aの内側から第1の本体冷却剤チャネル714Aを通って第2の本体冷却チャンバ704Bに冷却剤630の少なくとも一部を導く。
【0044】
冷却アセンブリ703はまた、翼形部102のチップ本体144の内側に配置され、かつ1つまたは複数の第2の本体冷却剤チャネル714Bを介して第2の本体冷却チャンバ704Bと流体結合される第3の本体冷却チャンバ704Cを含む。第2の本体冷却チャンバ704Bは、第2の本体冷却チャンバ704Bの内側から第2の本体冷却剤チャネル714Bを通って第3の本体冷却チャンバ704Cに冷却剤630の少なくとも一部を導く。冷却アセンブリ703はまた、翼形部102のチップレール142の内側に配置され、かつ1つまたは複数のレール冷却剤チャネル716を介して第3の本体冷却チャンバ704Cと流体結合されるレール冷却チャンバ706を含む。第3の本体冷却チャンバ704Cは、冷却剤630の少なくとも一部を、第3の本体冷却チャンバ704Cの内側からレール冷却剤チャネル716を介してレール冷却チャンバ706に導く。冷却剤チャネル712、714A、714B、716は、冷却剤チャネル312、314A、314B、および316に関して上述したように、向き、形状、直径などの変化を有してもよい。
【0045】
第1、第2、および第3の本体冷却チャンバ704A、704B、704Cは、翼形部の正圧側内面514と負圧側内面516との間で延在する。第1の本体冷却チャンバ704Aは、正圧側内面514と負圧側内面516との間の第1の軸線724Aに沿って延在し、それを包含する。第2の本体冷却チャンバ704Bは、正圧側内面514と負圧側内面516との間の第2の軸線724Bに沿って延在し、それを包含する。第3の本体冷却チャンバ704Cは、正圧側内面514と負圧側内面516との間の第3の軸線724Cに沿って延在し、それを包含する。例えば、第1の本体冷却チャンバ704Aの第1の軸線724A、第2の本体冷却チャンバ704Bの第2の軸線724B、および第3の本体冷却チャンバ704Cの第3の軸線724Cは平行である。さらに、第1の軸線724Aは、翼形部102の半径方向長さ124に実質的に垂直な方向に延在し、第2の軸線724Bは、翼形部102の半径方向長さ124に実質的に垂直な方向に延在し、第3の軸線724Cは、翼形部102の半径方向長さ124に実質的に垂直である方向に延在する。任意選択で、第1、第2、または第3の軸線724A、724B、724Cのうちの1つまたは複数は、第1、第2、または第3の軸線724A、724B、724Cのうちの1つまたは複数が翼形部102の半径方向長さに対して垂直にならないように、任意の代替的方向に延在してもよい。任意選択で、第1、第2、または第3の本体冷却チャンバ704A、704B、704Cの1つまたは複数の少なくとも一部は、冷却チャンバ304A、304Bに関して上述したように、半径方向長さ124に垂直ではない複数の軸線または表面に沿って延在し、それを包含してもよい。
【0046】
図示する実施形態では、第1、第2、および第3の本体冷却チャンバ704A、704C、704Cは、実質的に均一な形状およびサイズを有し、正圧側内面514と負圧側内面516との間で延在する。任意選択で、本体冷却チャンバ704の1つまたは複数は、例えば、楕円形、シェブロン、砂時計形、ひし形、正弦波または波状、鋸歯状、または他の任意の非長方形断面形状などの固有の形状および/またはサイズを有してもよく、正圧側内面514と負圧側内面516との間などよりも短い距離で延在してもよい。例えば、第1の本体冷却チャンバ704Aは、第2および/または第3の本体冷却チャンバ704B、704Cの容積よりも大きいまたは小さい容積を有してもよい。任意選択で、第1、第2、および第3の本体冷却チャンバ704A、704B、704Cはそれぞれ、他の本体冷却チャンバ704と比べて独特の形状、サイズ、および容積を有してもよい。
【0047】
1つまたは複数の実施形態では、第1の本体冷却チャンバ704A、第2の本体冷却チャンバ704B、および/または第3の本体冷却チャンバ704Cのうちの1つは、他の第1、第2、または第3の本体冷却チャンバ704A、704B、704Cのうちの1つまたは複数と流体結合されてもよい。任意選択で、第1、第2、または第3の本体冷却チャンバ704A、704B、704Cのうちの1つまたは複数は、レール冷却チャンバ706と流体結合されてもよい。任意選択で、第1、第2、または第3の本体冷却チャンバ704A、704B、704Cのうちの1つまたは複数は、冷却剤ソースチャンバ702と流体結合されてもよい。任意選択で、任意の数の本体冷却チャンバ704を、任意の数の他の本体冷却チャンバ704、冷却剤ソースチャンバ702、および/またはレール冷却チャンバ706と流体結合してもよい。任意選択で、冷却アセンブリ703は、冷却剤ソースチャンバ702、他の本体冷却チャンバ704、レール冷却チャンバ706、またはそれらの任意の組合せのうちの1つまたは複数と流体結合された4つ以上の本体冷却チャンバ704を含んでもよい。
【0048】
1つまたは複数の実施形態では、冷却アセンブリ703は、冷却剤の少なくとも一部を翼形部102(図示せず)の外に導く1つまたは複数の排出チャネルを含むことができる。例えば、1つまたは複数の排出チャネルは、レール冷却チャンバ706、第1の本体冷却チャンバ704A、第2の本体冷却チャンバ704B、第3の本体冷却チャンバ704C、または冷却剤ソースチャンバ702のうちの1つまたは複数と流体結合して、冷却剤を翼形部102の外に導くことができる。
【0049】
図8は、一実施形態による、図2の翼形部102の断面C-Cの冷却アセンブリ803の部分断面正面図を示す。冷却アセンブリ803は、翼形部102のチップ本体144の内側に配置された冷却剤ソースチャンバ802を含み、冷却剤ソースチャンバ802は、1つまたは複数のソース冷却剤チャネル812を介して第1の本体冷却チャンバ804Aと流体結合される。第1の本体冷却チャンバ804Aは、1つまたは複数の第1の本体冷却剤チャネル814Aを介して第2の本体冷却チャンバ804Bと流体結合され、第2の本体冷却チャンバ804Bは、1つまたは複数の第2の本体冷却剤チャネル814Bを介して第3の本体冷却チャンバ804Cと流体結合される。例えば、冷却剤630は、冷却剤ソースチャンバ802から第1の本体冷却チャンバ804A、次いで第2の本体冷却チャンバ804B、次いで第3の本体冷却チャンバ804Cに導かれる。
【0050】
冷却アセンブリ803はまた、1つまたは複数の第1のレール冷却剤チャネル816Aを介して第3の本体冷却チャンバ804Cと流体結合される翼形部102のチップレール142の内側に配置された第1のレール冷却チャンバ806Aを含む。冷却アセンブリ803はまた、1つまたは複数の第2のレール冷却剤チャネル818を介して第1のレール冷却チャンバ806Aと流体結合される翼形部102のチップレール142の内側に配置された第2のレール冷却チャンバ806Bを含む。例えば、冷却剤630は、第3の本体冷却チャンバ804Cから第1のレール冷却チャンバ806A、次いで第2のレール冷却チャンバ806Bに導かれる。
【0051】
図示する実施形態では、第1および第2のレール冷却チャンバ806A、806Bはそれぞれ、正圧側チップレール142Aおよび負圧側チップレール142B内に完全に収容される。さらに、第1および第2のレール冷却チャンバ806A、806Bは、実質的に均一な形状、サイズ、および容積を有し、レール内面416付近とレール外面418との間でチップレール142の内側に実質的に等しい距離で延在する。任意選択で、第1または第2のレール冷却チャンバ806A、806Bの1つまたは複数は、負圧側チップレール142B内ではなく正圧側チップレール142A内に収容されてもよい。任意選択で、第1または第2のレール冷却チャンバ806A、806Bの1つまたは複数は、他のレール冷却チャンバに対して、レール冷却チャンバ306に関して上述したものなど、独特の形状、サイズ、および/または容積を有してもよい。任意選択で、冷却アセンブリ803は、レール冷却チャンバ306に関して上述したものなど、任意の固有および/または共通の形状、サイズ、構成を有する3つ以上のレール冷却チャンバ806を含んでもよい。
【0052】
1つまたは複数の実施形態では、第1、第2、または第3の本体冷却チャンバ804A、804B、804Cのうちの1つまたは複数は、第1または第2のレール冷却チャンバ806A、806Bのうちの1つまたは複数と流体結合され得る。例えば、第2および第3の本体冷却チャンバ804B、804Cは両方とも、第1のレール冷却チャンバ806Aと直接流体結合され得る。1つまたは複数のレール冷却剤チャネル816Bは、第2の本体冷却チャンバ804Bと第1のレール冷却チャンバ806Aとの間に延在することができ、1つまたは複数の他のレール冷却剤チャネル816Aは、第3の本体冷却チャンバ804Cと第1のレール冷却チャンバ806Aとの間に延在することができる。任意選択で、冷却剤ソースチャンバ802、本体冷却チャンバ804、またはレール冷却チャンバ806のうちの任意の1つまたは複数は、任意の他の冷却剤ソースチャンバ802、本体冷却チャンバ804、またはその中の任意の構成のレール冷却チャンバ806と流体結合されてもよい。
【0053】
1つまたは複数の実施形態では、冷却アセンブリ803は、冷却剤の少なくとも一部を翼形部102(図示せず)の外に導く1つまたは複数の排出チャネルを含むことができる。例えば、1つまたは複数の排出チャネルは、第1のレール冷却チャンバ806A、第2のレール冷却チャンバ806B、第1の本体冷却チャンバ804A、第2の本体冷却チャンバ804B、第3の本体冷却チャンバ804C、または冷却剤ソースチャンバ802のうちの1つまたは複数と流体結合されて、冷却剤を翼形部102の外に導くことができる。排出チャネルは、排出孔およびチャネル112a、112b、112c、112d、112e、112fに関して上述したものなど、向き、形状、直径などの任意の変化を有してもよい。
【0054】
図9は、一実施形態による、図2の翼形部102の断面C-Cの冷却アセンブリ903の部分断面正面図を示す。冷却アセンブリ903は、翼形部102のチップ本体144の内側に配置された冷却剤ソースチャンバ902を含む。冷却剤ソースチャンバ902は、1つまたは複数のソース冷却剤チャネル912を介して、第1の本体冷却チャンバ904A、正圧側冷却チャンバ905A、および負圧側冷却チャンバ905Bと流体結合される。例えば、冷却剤ソースチャンバ902は、冷却剤630の一部をソース冷却剤チャネル912Bを介して第1の本体冷却チャンバ904Aに導き、冷却剤630の一部をソース冷却剤チャネル912Aを介して正圧側および負圧側冷却チャンバ905A、905Bに導く。
【0055】
第1の本体冷却チャンバ904Aは、正圧側冷却チャンバ905A、負圧側冷却チャンバ905B、および第2の本体冷却チャンバ904Bと流体結合している。例えば、第1の本体冷却チャンバ904Aは、1つまたは複数の第1の正圧チャネル915Aを介して冷却剤630の一部を正圧側冷却チャンバ905Aに導き、1つまたは複数の第1の負圧チャネル915Bを介して、冷却剤630の一部を負圧側冷却チャンバ905Bに導き、1つまたは複数の本体冷却剤チャネル914を通して冷却剤630の一部を第2の本体冷却チャンバ904Bに導く。
【0056】
第2の本体冷却チャンバ904Bもまた、正圧側冷却チャンバ905Aおよび負圧側冷却チャンバ905Bと流体結合している。例えば、第2の本体冷却チャンバ904Bは、1つまたは複数の第2の正圧チャネル917Aを通して冷却剤630の一部を正圧側冷却チャンバ905Aに導き、1つまたは複数の第2の負圧チャネル917Bを通して冷却剤630の一部を負圧側冷却チャンバ905Bに導く。図示する実施形態では、第1および第2の本体冷却チャンバ904A、904Bはそれぞれ、正圧側冷却チャンバ905Aと流体結合され、負圧側冷却チャンバ905Bと流体結合される。任意選択で、第1または第2の本体冷却チャンバ904A、904Bの1つまたは複数は、任意の組合せで正圧側または負圧側冷却チャンバ905A、905Bの1つまたは複数と流体結合されてもよい。
【0057】
正圧側冷却チャンバ905Aおよび負圧側冷却チャンバ905Bは、レール冷却チャンバ906と流体結合されている。例えば、正圧側冷却チャンバ905Aは、冷却剤630の一部を1つまたは複数のレール冷却剤チャネル916を通して正圧側チップレール142Aの内側に配置されたレール冷却チャンバ906に導き、負圧側冷却チャンバ905Bは、冷却剤630の一部を1つまたは複数の他のレール冷却剤チャネル916を通して負圧側チップレール142Bの内側に配置されたレール冷却チャンバ906に導く。
【0058】
第1および第2の本体冷却チャンバ904A、904Bは、正圧側冷却チャンバ905Aと負圧側冷却チャンバ905Bとの間に延在する。例えば、第1および第2の本体冷却チャンバ904A、904Bは、翼形部の正圧側内面934と負圧側内面936との間で部分的に延在する。第1の本体冷却チャンバ904Aは、正圧側内面934と負圧側内面936との間の第1の軸線924Aに沿って延在し、それを包含する。第2の本体冷却チャンバ904Bは、正圧側内面934と負圧側内面936との間で、第1の軸線924Aと実質的に平行な第2の軸線924Bに沿って延在し、それを包含する。任意選択で、第1の軸線924Aおよび第2の軸線924Bは、互いに斜めなどであってもよい。さらに、第1の軸線924Aは、翼形部102の半径方向長さ124に実質的に垂直な方向に延在し、第2の軸線924Bも、翼形部102の半径方向長さ124に実質的に垂直な方向に延在する。
【0059】
あるいは、正圧側冷却チャンバ905Aは、第1の表面944と反対側の第2の表面946との間に延在視、負圧側冷却チャンバ905Bは、第1の表面948と反対側の第2の表面950との間に延在する。正圧側冷却チャンバ905Aは、第1の表面944と第2の表面946との間の正圧軸線925Aに沿って延在し、それを包含する。負圧側冷却チャンバ905Bは、第1の表面948と第2の表面950との間の負圧軸線925Bに沿って延在し、それを包含し、負圧軸線925Bは正圧軸線925Aと実質的に平行である。正圧軸線925Aおよび負圧軸線925Bは、翼形部102の半径方向長さ124と実質的に平行である。さらに、正圧軸線925Aは、第1および第2の軸線924A、924Bに実質的に垂直な方向に延在し、負圧軸線925Bは、第1および第2の軸線924A、924Bにも実質的に垂直な方向に延在する。
【0060】
任意選択で、第1の本体冷却チャンバ904A、第2の本体冷却チャンバ904B、正圧側冷却チャンバ905A、または負圧側冷却チャンバ905Bのうちの1つまたは複数は、1つまたは複数の代替的な表面の間に延在してもよく、そうして、第1の軸線924A、第2の軸線924B、正圧軸線925A、または負圧軸線925Bのうちの1つまたは複数が任意の代替的な方向に延在してもよい。例えば、本体冷却チャンバ904A、904B、正圧側冷却チャンバ905A、および/または負圧側冷却チャンバ905Bは、任意の代替的な共通または独自の形状および/またはサイズを有してもよく、異なる軸線またはその中の任意の組合せに沿って延在し、それを包含してもよい。任意選択で、冷却チャンバ904A、904B、905A、905Bのうちの1つまたは複数の少なくとも一部は、冷却チャンバ304A、304Bに関して上述したように、半径方向長さ124に垂直ではない複数の異なる軸線または表面に沿って延在し、それを包含してもよい。
【0061】
1つまたは複数の実施形態では、冷却アセンブリ903は、冷却剤の少なくとも一部を翼形部102(図示せず)の外に導く1つまたは複数の排出チャネルを含むことができる。例えば、1つまたは複数の排出チャネルは、レール冷却チャンバ906、第1の本体冷却チャンバ904A、第2の本体冷却チャンバ904B、正圧側冷却チャンバ905A、負圧側冷却チャンバ905B、または冷却剤ソースチャンバ902のうちの1つまたは複数と流体結合されて、冷却剤を翼形部102の外に導くことができる。排出チャネルは、排出孔およびチャネル112a、112b、112c、112d、112e、112fに関して上記で説明されたものなど、向き、形状、直径などの任意の変化を有してもよい。
【0062】
図10は、一実施形態による、図2の翼形部102の断面C-Cの冷却アセンブリ1003の部分断面正面図を示す。冷却アセンブリ1003は、翼形部102のチップ本体144の内側に配置された冷却剤ソースチャンバ1002を含む。冷却剤ソースチャンバ1002は、1つまたは複数のソース冷却剤チャネル1012を通して蛇行回路1004と流体結合される。例えば、冷却剤ソースチャンバ1002は、冷却剤630の一部を、ソース冷却剤チャネル1012を通して蛇行回路1004に導く。
【0063】
蛇行回路1004は、半径方向長さ124に沿った方向に直列に流体接続され、かつ翼形部102のチップ本体144の内側に完全に収容される複数の冷却剤通路1014を含む。図示する実施形態では、蛇行回路1004は、実質的に共通の形状およびサイズを有する2つの通路1014A、1014Bを含む。任意選択で、回路1004は、任意の数の通路1014を含むことができ、各通路は、例えば、チャンバ304に関して前述したものなど、任意の共通または固有の形状および/またはサイズを有してもよい。通路1014は、正圧側114と負圧側116との間で実質的に長手方向に延在する。
【0064】
蛇行回路1004は、翼形部102のチップレール142の内側に配置されたレール冷却チャンバ1006と流体結合される。蛇行回路1004は、蛇行回路1004の1つまたは複数の冷却剤通路1014から1つまたは複数のレール冷却剤チャネル1016を通ってレール冷却チャンバ1006に冷却剤630の一部を導く。任意選択で、冷却アセンブリ1003は、冷却剤の少なくとも一部を翼形部102(図示せず)の外に導く1つまたは複数の排出チャネルを含んでもよい。例えば、1つまたは複数の排出チャネルは、レール冷却チャンバ1006の1つまたは複数、蛇行回路1004の冷却剤通路1014の1つまたは複数、あるいは冷却剤ソースチャンバ1002と流体結合して、冷却剤を翼形部102の外に導くことができる。排出チャネルは、排出孔およびチャネル112a、112b、112c、112d、112e、112fに関して上記で説明されたものなど、向き、形状、直径などの任意の変化を有してもよい。
【0065】
図11は、一実施形態による、図2の翼形部102の断面C-Cの冷却アセンブリ1103の部分断面正面図を示す。冷却アセンブリ1103は、翼形部102のチップ本体144の内側に配置された冷却剤ソースチャンバ1102を含む。冷却剤ソースチャンバ1102は、1つまたは複数のソース冷却剤チャネル1112を介して蛇行回路1104と流体結合される。例えば、冷却剤ソースチャンバ1102は、冷却剤ソースチャンバ1102からソース冷却剤チャネル1112を通って蛇行回路1104に冷却剤630の一部を導く。さらに、蛇行回路1104は、1つまたは複数のレール冷却剤チャネル1116を介してレール冷却チャンバ1106と流体結合される。例えば、蛇行回路1104は、冷却剤630の一部を蛇行回路1104から、レール冷却剤チャネル1116を通ってレール冷却チャンバ1106に導く。
【0066】
蛇行回路1104は、半径方向長さ124に沿った方向に直列に流体接続され、かつ翼形部102のチップ本体144の内側に完全に収容される2つの冷却剤通路1114A、1114Bを含む。蛇行回路1104は、冷却剤通路1114に沿って配置された複数のピン1118を含む。ピン1118は、ピン1118の周りに冷却剤630を導くことにより、通路1114に沿った冷却剤630の流れを妨害する。図示する実施形態では、第1の通路1114Aは、7つの第1のピン1118Aを含む。各第1のピン1118Aは、第1の通路1114Aの第1の表面1120と反対側の第2の表面1122との間に延在する。さらに、第2の通路1114Bは、7つの第2のピン1118Bを含む。各第2のピン1118Bは、第2の通路1114Bの第1の表面1124と反対側の第2の表面1126との間に延在する。任意選択で、第1および/または第2の通路1114A、1114Bは、任意の共通または代替的な固有の表面の間で完全にまたは部分的に延在することができる任意の数のピン1118を含んでもよい。ピン1118は、ピン1118を含まない蛇行回路1104と比較して、通路1114の内側の熱伝達量を増加させることができる。それに加えてまたはその代わりに、第1および/または第2の通路1114A、1114B、および/またはレール冷却チャンバ1106は、任意の数のピン、タービュレータ、壁などを有してもよく、これらは、ピン、タービュレータ、壁などを含まない冷却アセンブリ1103に比べて、通路1114の内側またはレール冷却チャンバ1106の内側の熱伝達量を増加させることができる。
【0067】
図12は、一実施形態による、図2の翼形部102の断面C-Cの冷却アセンブリ1203の部分断面正面図を示す。図13は、図2の翼形部102の断面B-Bの冷却アセンブリ1203の断面上面図を示す。図12および図13は、ここで併せて説明される。
【0068】
冷却アセンブリ1203は、翼形部102のチップ本体144の内側に配置された冷却剤ソースチャンバ1202を含む。冷却剤ソースチャンバ1202は、1つまたは複数のソース冷却剤チャネル1212を介して蛇行回路1204と流体結合される。例えば、冷却剤ソースチャンバ1202は、冷却剤ソースチャンバ1202からソース冷却剤チャネル1212を通って蛇行回路1204内に冷却剤630の一部を導く。さらに、蛇行回路1204は、1つまたは複数のレール冷却剤チャネル1216を介してレール冷却チャンバ1206と流体結合される。例えば、蛇行回路1204は、冷却剤630の一部を蛇行回路1204からレール冷却剤チャネル1216を通ってレール冷却チャンバ1206に導く。
【0069】
蛇行回路1204は、2つの冷却剤通路1214A、1214Bを含み、これらは互いに直列に流体接続され、翼形部102のチップ本体144の内側に完全に収容される。蛇行回路1204は、冷却剤通路1214に沿って配置された複数の壁1218を含む。壁1218は、前縁118から後縁120まで壁1218の周りで冷却剤630を前後に(例えば、ページ内およびページ外に)導くことによって、通路1214に沿って冷却剤630の流れをガイドする。図12の例示の実施形態では、第1の通路1214Aは2つの壁1218Aを含み、各壁1218Aは、第1の通路1214Aの第1の表面1220と反対側の第2の表面1222との間に少なくとも部分的に延在する。第1の通路1214Aの内側に配置された壁1218Aは、冷却剤630が、蛇行回路1204に沿った第1の通路1214Aに沿って前後方向に(例えば、図12の画像の外に、そして中に)動くように、冷却剤630を各壁1218Aの周りの方向にガイドする。
【0070】
さらに、図12および図13に示すように、第2の通路1214Bは複数の壁1218Bを含み、各壁1218Bは、第2の通路1214Bの第1の表面1224と反対側の第2の表面1226との間に少なくとも部分的に延在する。第2の通路1214Bの内側に配置された壁1218Bは、冷却剤630が、蛇行回路1204に沿った第2の通路1214Bに沿って前後方向に(例えば、図12の画像の外に、そして中に)動くように、冷却剤630を各壁1218Bの周りの方向にガイドする。例えば、図13に示すように、壁1218は、翼形部102の温度を管理するために、冷却剤630を翼形部の内側の1つまたは複数の場所または位置にガイドすることができる。任意選択で、第1および/または第2の通路1214A、1214Bは、冷却剤630を前後方向、または蛇行回路1204に沿った任意の代替パターンまたはランダムな方向に導くことができる任意の数の壁1218を含むことができる。
【0071】
図3図13は、翼形部102の内側の冷却アセンブリの7つの実施形態を示している。それに加えてまたはその代わりに、図3図13に示す冷却アセンブリの1つまたは複数の特徴部または構成要素は、任意の組合せ、構成などで組み合わされてもよい。任意選択で、冷却アセンブリは、任意の構成で互いに流体結合された任意の数の冷却剤ソースチャンバ、本体冷却チャンバ、またはレール冷却チャンバを有してもよい。任意選択で、冷却剤ソースチャンバ、本体冷却チャンバ、またはレール冷却チャンバは、任意の代替的な形状、サイズ、向き、構成などを有してもよい。
【0072】
図14は、一実施形態による、冷却アセンブリ(例えば、冷却アセンブリ103、703、803、903、1003、1103、または1203)で翼形部102を冷却するための方法1300のフローチャートを示す。ステップ1402で、翼形部102の冷却剤ソースチャンバ(例えば、冷却剤ソースチャンバ302)は、1つまたは複数のチャネル(例えば、ソース冷却剤チャネル312)により、2つ以上の本体冷却チャンバ(例えば、図3の第1の本体冷却チャンバ304Aまたは第2の本体冷却チャンバ304B)の少なくとも1つと流体結合される。例えば、ソース冷却剤チャネル312は、冷却剤ソースチャンバ302と第1の本体冷却チャンバ304Aとの間の通路であってもよい。任意選択で、冷却剤ソースチャンバ302は、第1および第2の本体冷却チャンバ304A、304Bの両方、第2の本体冷却チャンバ304Bのみ、またはその中の任意の組合せと流体結合されてもよい。冷却剤ソースチャンバ302は、少なくとも一部の冷却剤を、冷却剤ソースチャンバ302の内側からソース冷却剤チャネル312を通って、冷却剤ソースチャンバ302と流体結合された第1の本体冷却チャンバ304Aおよび/または第2の本体冷却チャンバ304Bに導く。
【0073】
さらに、第1の本体冷却チャンバ304Aは、第2の本体冷却チャンバ304Bと流体結合されている。例えば、第1の本体冷却チャンバ304Aは、1つまたは複数の本体冷却剤チャネル314によって第2の本体冷却チャンバ304Bと流体結合されてもよい。第1の本体冷却チャンバ304Aは、冷却剤630の少なくとも一部を、第1の本体冷却チャンバ304Aの内側から1つまたは複数の本体冷却剤チャネル314を通って第2の本体冷却チャンバ304Bに導く。
【0074】
ステップ1404で、第1または第2の本体冷却チャンバ304A、304Bの少なくとも一方が、1つまたは複数のチャネル(例えば、レール冷却剤チャネル316)によってレール冷却チャンバ(例えば、レール冷却チャンバ306)と流体結合される。例えば、レール冷却剤チャネル316は、第2の本体冷却チャンバ304Bとレール冷却チャンバ306との間の通路であってもよい。レール冷却チャンバ306は、翼形部102のチップレール142の内側に配置される。例えば、第2の本体冷却チャンバ304Bは、翼形部102の正圧側のチップレール142Aおよび/または負圧側のチップレール142Bの内側のレール冷却チャンバ306に冷却剤を導くことができる。
【0075】
任意選択で、冷却剤ソースチャンバ302、第1の本体冷却チャンバ304A、第2の本体冷却チャンバ304B、またはレール冷却チャンバ306のうちの1つまたは複数は、1つまたは複数の排出チャネルと流体結合されてもよい。例えば、排出チャネルは、1つまたは複数のチャンバから出て、翼形部102の外に冷却剤を導くことができる。排出チャネルは、翼形部102の温度、翼形部102の1つまたは複数の内面または外面、翼形部102の1つまたは複数の構成要素などの温度を変化させるために、冷却剤を翼形部から出て翼形部の1つまたは複数の外面、例えば正圧側、負圧側、前縁、後縁、レール内面、レール外面、チップフロア面、またはその中の任意の組合せなどに導くことができる。
【0076】
本明細書に記載の主題の一実施形態では、冷却アセンブリは、タービンアセンブリの翼形部の内側に配置された冷却剤ソースチャンバを含む。冷却剤ソースチャンバは、冷却剤をタービンアセンブリの翼形部の内側に導くように構成されている。翼形部は、翼形部の半径方向長さに沿って翼形部のハブ端部と翼形部のチップ端部との間で延在する。翼形部のチップ端部は、チップ本体およびチップレールを含む。冷却アセンブリは、翼形部のチップ本体の内側に配置された第1の本体冷却チャンバおよび第2の本体冷却チャンバを含む。第2の本体冷却チャンバの少なくとも一部は、翼形部の半径方向長さに沿ってチップ端部と第1の本体冷却チャンバとの間に配置される。第1または第2の本体冷却チャンバの少なくとも一方は、冷却剤ソースチャンバと流体結合される。冷却剤ソースチャンバは、冷却剤の少なくとも一部を第1または第2の本体冷却チャンバの1つまたは複数に導くように構成される。冷却アセンブリはまた、翼形部のチップレールの内側に配置されたレール冷却チャンバを含む。レール冷却チャンバは、第1または第2の本体冷却チャンバのうちの少なくとも一方と流体結合される。第1または第2の本体冷却チャンバの少なくとも一方は、冷却剤の少なくとも一部を少なくとも一方の第1または第2の本体冷却チャンバからレール冷却チャンバに導くように構成される。
【0077】
任意選択で、冷却アセンブリはまた、1つまたは複数のレール冷却チャンバと、あるいは1つまたは複数の第1もしくは第2の本体冷却チャンバと、流体結合された1つまたは複数の排出チャネルを含む。1つまたは複数の排出チャネルは、冷却剤を翼形部の外に導くように構成される。
【0078】
任意選択で、冷却アセンブリはまた、翼形部の正圧側内面と翼形部の負圧側内面とを含む。第1の本体冷却チャンバおよび第2の本体冷却チャンバは、翼形部の正圧側内面と翼形部の負圧側内面との間で少なくとも部分的に延在するように構成される。
【0079】
任意選択で、第1の本体冷却チャンバは、第1の軸線の少なくとも一部に沿って延在してそれを包含し、第2の本体冷却チャンバは、異なる第2の軸線の少なくとも一部に沿って延在してそれを包含する。第1の軸線の少なくとも一部および第2の軸線の少なくとも一部は、互いに実質的に平行であるかまたは斜めであるかの少なくとも一方である。
【0080】
任意選択で、第1の本体冷却チャンバは、第1の軸線の少なくとも一部に沿って延在してそれを包含し、第2の本体冷却チャンバは、異なる第2の軸線の少なくとも一部に沿って延在してそれを包含する。第1の軸線は、翼形部の半径方向長さに実質的に垂直な方向に延在するように構成され、第2の軸線は、翼形部の半径方向長さに実質的に垂直な方向に延在するように構成される。
【0081】
任意選択で、冷却アセンブリはまた、第1または第2の本体冷却チャンバの少なくとも一方の内側に配置された複数のピンまたは複数のタービュレータのうちの1つまたは複数を含む。複数のピンまたは複数のタービュレータの1つまたは複数は、第1または第2の本体冷却チャンバの少なくとも一方の内側の複数のピンまたは複数のタービュレータの周りに冷却剤を導くように構成される。
【0082】
任意選択で、冷却アセンブリはまた、第1または第2の本体冷却チャンバの少なくとも一方の内側に配置された複数の壁を含む。複数の壁は、第1または第2の本体冷却チャンバの少なくとも一方の内側の複数の壁の周りに冷却剤を導くように構成される。
【0083】
任意選択で、冷却アセンブリはまた、翼形部のチップレールの内側に配置された2つ以上のレール冷却チャンバを含む。2つ以上のレール冷却チャンバのうちの少なくとも1つのレール冷却チャンバは、少なくとも1つの他のレール冷却チャンバと流体結合される。
【0084】
任意選択で、冷却アセンブリはまた、翼形部のチップ本体の内側に配置された3つ以上の本体冷却チャンバを含む。3つ以上の本体冷却チャンバのうちの少なくとも1つは、少なくとも1つの他の本体冷却チャンバと流体結合される。
【0085】
任意選択で、冷却アセンブリはまた、翼形部のチップ本体の内側に配置された1つまたは複数のインピンジメントバッフルまたは蛇行回路を含む。第1の本体冷却チャンバは、インピンジメントバッフルまたは蛇行回路の1つまたは複数によって第2の本体冷却チャンバと流体結合される。
【0086】
本明細書に記載の主題の一実施形態では、冷却アセンブリは、タービンアセンブリの翼形部の内側に配置された冷却剤ソースチャンバを含む。冷却剤ソースチャンバは、冷却剤をタービンアセンブリの翼形部の内側に導くように構成されている。翼形部は、翼形部の半径方向長さに沿って翼形部のハブ端部と翼形部のチップ端部との間で延在する。翼形部のチップ端部は、チップ本体およびチップレールを含む。冷却アセンブリは、翼形部のチップ本体の内側に配置された第1の本体冷却チャンバおよび第2の本体冷却チャンバを含む。第2の本体冷却チャンバの少なくとも一部は、翼形部の半径方向長さに沿ってチップ端部と第1の本体冷却チャンバとの間に配置される。第1または第2の本体冷却チャンバの少なくとも一方は、冷却剤ソースチャンバと流体結合される。冷却剤ソースチャンバは、冷却剤の少なくとも一部を第1または第2の本体冷却チャンバの1つまたは複数に導くように構成される。冷却アセンブリはまた、翼形部のチップレールの内側に配置されたレール冷却チャンバを含む。レール冷却チャンバは、第1または第2の本体冷却チャンバのうちの少なくとも一方と流体結合される。第1または第2の本体冷却チャンバの少なくとも一方は、冷却剤の少なくとも一部を少なくとも一方の第1または第2の本体冷却チャンバからレール冷却チャンバに導くように構成される。1つまたは複数の排出チャネルは、レール冷却チャンバのうちの1つもしくは複数または第1もしくは第2の本体冷却チャンバのうちの1つもしくは複数と流体結合される。1つまたは複数の排出チャネルは、冷却剤の少なくとも一部を翼形部の外に導くように構成される。
【0087】
任意選択で、冷却アセンブリはまた、翼形部の正圧側内面と翼形部の負圧側内面とを含む。第1の本体冷却チャンバおよび第2の本体冷却チャンバは、翼形部の正圧側内面と翼形部の負圧側内面との間で少なくとも部分的に延在するように構成される。
【0088】
任意選択で、第1の本体冷却チャンバは、第1の軸線の少なくとも一部に沿って延在してそれを包含し、第2の本体冷却チャンバは、異なる第2の軸線の少なくとも一部に沿って延在してそれを包含する。第1の軸線の少なくとも一部および第2の軸線の少なくとも一部は、互いに実質的に平行であるかまたは斜めであるかの少なくとも一方である。
【0089】
任意選択で、第1の本体冷却チャンバは、第1の軸線の少なくとも一部に沿って延在してそれを包含し、第2の本体冷却チャンバは、異なる第2の軸線の少なくとも一部に沿って延在してそれを包含する。第1の軸線は、翼形部の半径方向長さに実質的に垂直な方向に延在するように構成され、第2の軸線は、翼形部の半径方向長さに実質的に垂直な方向に延在するように構成される。
【0090】
任意選択で、冷却アセンブリはまた、第1または第2の本体冷却チャンバの少なくとも一方の内側に配置された複数のピンまたは複数のタービュレータのうちの1つまたは複数を含む。複数のピンまたは複数のタービュレータの1つまたは複数は、第1または第2の本体冷却チャンバの少なくとも一方の内側の複数のピンまたは複数のタービュレータの周りに冷却剤を導くように構成される。
【0091】
任意選択で、冷却アセンブリはまた、第1または第2の本体冷却チャンバの少なくとも一方の内側に配置された複数の壁を含む。複数の壁は、第1または第2の本体冷却チャンバの少なくとも一方の内側の複数の壁の周りに冷却剤を導くように構成される。
【0092】
任意選択で、冷却アセンブリはまた、翼形部のチップレールの内側に配置された2つ以上のレール冷却チャンバを含む。2つ以上のレール冷却チャンバのうちの少なくとも1つのレール冷却チャンバは、少なくとも1つの他のレール冷却チャンバと流体結合される。
【0093】
任意選択で、冷却アセンブリはまた、翼形部のチップ本体の内側に配置された3つ以上の本体冷却チャンバを含む。3つ以上の本体冷却チャンバのうちの少なくとも1つは、少なくとも1つの他の本体冷却チャンバと流体結合される。
【0094】
任意選択で、冷却アセンブリはまた、翼形部のチップ本体の内側に配置された1つまたは複数のインピンジメントバッフルまたは蛇行回路を含む。第1の本体冷却チャンバは、インピンジメントバッフルまたは蛇行回路の1つまたは複数によって第2の本体冷却チャンバと流体結合される。
【0095】
本明細書で説明する主題の一実施形態では、方法は、第1の本体冷却チャンバまたは第2の本体冷却チャンバの少なくとも一方を翼形部の内側に配置された冷却剤ソースチャンバと流体結合するステップを含む。第1の本体冷却チャンバおよび第2の本体冷却チャンバは、翼形部のチップ本体の内側に配置される。翼形部は、翼形部の半径方向長さに沿って翼形部のハブ端部と翼形部のチップ端部との間で延在する。翼形部のチップ端部は、チップ本体およびチップレールを含む。冷却剤ソースチャンバは、冷却剤を冷却剤ソースチャンバから出て、第1または第2の本体冷却チャンバの少なくとも一方に導くように構成される。第2の本体冷却チャンバの少なくとも一部は、翼形部の半径方向長さに沿ってチップ端部と第1の本体冷却チャンバとの間に配置される。本方法はまた、翼形部のチップレールの内側に配置されたレール冷却チャンバを、第1または第2の本体冷却チャンバの少なくとも一方と流体結合するステップを含む。第1または第2の本体冷却チャンバの少なくとも一方は、冷却剤の少なくとも一部を第1または第2の本体冷却チャンバからレール冷却チャンバに導くように構成される。
【0096】
本明細書で使用する場合、単数形で記載され、単語「a」または「an」の後に続く要素またはステップは、複数の前記要素またはステップを除外しないものとして理解されるべきであるが、そのような除外が明示的に述べられている場合は除く。さらに、本発明で説明された主題の「一実施形態」への言及は、列挙された特徴をも組み込む追加の実施形態の存在を排除するものとして解釈されることを意図していない。さらに、明示的な反対の記載がない限り、特定の特性を有する要素または複数の要素を「含む(comprising)」または「有する(having)」実施形態は、その特性を有さない追加のそのような要素を含んでもよい。
【0097】
上記の説明が制限ではなく例示を意図していることを理解されたい。例えば、上記の実施形態(および/またはその態様)は、互いに組み合わせて使用することができる。さらに、本発明の範囲を逸脱することなく、特定の状況または材料を本明細書に記載の主題の教示に適応させるために、多くの修正を加えてもよい。本明細書に記載の材料の寸法およびタイプは、開示された主題の要因を定義することを意図しているが、決して限定的ではなく例示的な実施形態である。他の多くの実施形態は、上記の説明を検討することにより当業者にとって明らかになるであろう。したがって、本明細書に記載の主題の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照して、そのような特許請求の範囲が権利を与えられる等価物の全範囲と共に決定されるべきである。添付の特許請求の範囲において、「含む(including)」および「ここで(in which)」という用語を「含む(comprising)」および「ここで(wherein)」という用語のそれぞれの平易な英語の同義語として用いている。さらに、以下の請求項において、「第1」、「第2」および「第3」などの用語は単にラベルとして使用され、それらの対象物に数値的な要件を課すことを意図しない。さらに、以下の請求項の限定事項は、そのような請求項の限定事項が「のための手段(means for)」という語句をさらなる構造への言及を欠く機能の記述と一緒に明示的に使用していない限り、ミーンズプラスファンクション(means-plus-function)形式での記載ではなく、米国特許法第112条(f)に基づく解釈を意図していない。
【0098】
本明細書は、本明細書に記載の主題のいくつかの実施形態を開示するために実施例を用いており、また、装置またはシステムを製作および使用し、方法を実行することを含む、開示された主題の実施形態の実施を当業者に可能にするように、最良の形態を用いている。本明細書に記載の主題の特許され得る範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、特許請求の範囲の文言との差がない構造要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言との実質的な差がない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることを意図する。
【符号の説明】
【0099】
10 タービンアセンブリ
16 入口
18 圧縮機
20 燃焼器
22 タービン
24 排気部
26 回転シャフト
30 ブレード
36 ガイドベーン
50 方向
102 翼形部
103 冷却アセンブリ
112 排出孔
112a 上部レール排出孔、チャネル
112b 内側レール排出孔、チャネル
112c 外側レール排出孔、チャネル
112d 本体排出孔、チャネル
112e ソース排出孔、チャネル
112f チップフロア排出孔、チャネル
114 正圧側
116 負圧側
118 前縁
120 後縁
124 半径方向長さ
126 軸方向長さ
128 チップ端部
130 ハブ端部
132 チップフロア面
142 チップレール
142A 正圧側チップレール
142B 負圧側チップレール
144 チップ本体
302 冷却剤ソースチャンバ
304 本体冷却チャンバ
304A 第1の本体冷却チャンバ
304B 第2の本体冷却チャンバ
306 レール冷却チャンバ
312 ソース冷却剤チャネル
314 本体冷却剤チャネル
314A 冷却剤チャネル
314B 冷却剤チャネル
316 レール冷却剤チャネル
416 レール内面
418 レール外面
420 仕切り
514 正圧側内面
516 負圧側内面
602 第1の表面
604 第1の表面
606 第2の表面
608 第1の表面
610 第2の表面
612 第1の表面
614 上面
624A 第1の軸線
624B 第2の軸線
630 冷却剤
662 ソース排出チャネル
664 本体排出チャネル
666 レール排出チャネル
702 冷却剤ソースチャンバ
703 冷却アセンブリ
704 本体冷却チャンバ
704A 第1の本体冷却チャンバ
704B 第2の本体冷却チャンバ
704C 第3の本体冷却チャンバ
706 レール冷却チャンバ
712 ソース冷却剤チャネル
714A 第1の本体冷却剤チャネル
714B 第2の本体冷却剤チャネル
716 レール冷却剤チャネル
724A 第1の軸線
724B 第2の軸線
724C 第3の軸線
802 冷却剤ソースチャンバ
803 冷却アセンブリ
804 本体冷却チャンバ
806 レール冷却チャンバ
806A 第1のレール冷却チャンバ
806B 第2のレール冷却チャンバ
812 ソース冷却剤チャネル
814A 第1の本体冷却剤チャネル
814B 第2の本体冷却剤チャネル
816A 第1のレール冷却剤チャネル
816B レール冷却剤チャネル
818 第2のレール冷却剤チャネル
902 冷却剤ソースチャンバ
903 冷却アセンブリ
904A 第1の本体冷却チャンバ
904B 第2の本体冷却チャンバ
905A 正圧側冷却チャンバ
905B 負圧側冷却チャンバ
906 レール冷却チャンバ
912 ソース冷却剤チャネル
912A ソース冷却剤チャネル
912B ソース冷却剤チャネル
914 本体冷却剤チャネル
915A 第1の正圧チャネル
915B 第1の負圧チャネル
916 レール冷却剤チャネル
917A 第2の正圧チャネル
917B 第2の負圧チャネル
924A 第1の軸線
924B 第2の軸線
925A 正圧軸線
925B 負圧軸線
934 正圧側内面
936 負圧側内面
944 第1の表面
946 第2の表面
948 第1の表面
950 第2の表面
1002 冷却剤ソースチャンバ
1003 冷却アセンブリ
1004 蛇行回路
1006 レール冷却チャンバ
1012 ソース冷却剤チャネル
1014 冷却剤通路
1014A 通路
1014B 通路
1016 レール冷却剤チャネル
1102 冷却剤ソースチャンバ
1103 冷却アセンブリ
1104 蛇行回路
1106 レール冷却チャンバ
1112 ソース冷却剤チャネル
1114 冷却剤通路
1114A 第1の通路、冷却剤通路
1114B 第2の通路、冷却剤通路
1116 レール冷却剤チャネル
1118 ピン
1118A 第1のピン
1118B 第2のピン
1120 第1の表面
1122 第2の表面
1124 第1の表面
1126 第2の表面
1202 冷却剤ソースチャンバ
1203 冷却アセンブリ
1204 蛇行回路
1206 レール冷却チャンバ
1212 ソース冷却剤チャネル
1214 冷却剤通路
1216 レール冷却剤チャネル
1218 壁
1218A 壁
1218B 壁
1220 第1の表面
1222 第2の表面
1224 第1の表面
1226 第2の表面
1300 方法
1402 ステップ
1404 ステップ

図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14