JP2000345808A - 圧力補償タービン・ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧力損失を最小限にしながら、冷却を改良し
たタービン・ノズルを提供する。 【解決手段】 タービン・ノズルは夫々の空気入口（３
６、３８）を持つ内側及び外側バンド（２２、２４）を
含む。複数個の中空ベーン（２６）が、入口と流れが連
通するようにバンドに一体に結合される。各ベーンはバ
ンドの間を伸びる第１及び第２の冷却流路（４０、４
２）を含む。この２つの流路は、傾斜した隔壁（４６）
によって隔てられている。この隔壁は２つの流路を対応
する入口から遠ざかる向きに収斂させて、冷却空気が吐
出されるときの圧力降下を減らすように構成されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は全体的にガスター
ビンエンジン、更に具体的に言えば、タービン・ノズル
の冷却に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスタービンエンジンでは、空気が圧縮
機で加圧され、燃料と混合されて燃焼器で点火され、高
温燃焼ガスを発生し、この燃焼ガスがタービン段の中を
流れて、それからエネルギを抽出する。ターボファン・
エンジンでは、高圧タービンが圧縮機に動力を供給し、
低圧タービンが、圧縮機より上流側に配置されたファン
に動力を供給する。各々のタービンが、内側及び外側バ
ンドの間に装着したベーンを持つ不動タービン・ノズル
を含み、その後に回転子円板から外向きに伸びる１列の
回転羽根が続く。

【０００３】高圧タービン・ノズルが燃焼器の出口に配
置され、最高温度の燃焼ガスをそれから受取り、下流側
のタービン段でガスからエネルギが抽出されるにつれ
て、温度が下がる。ノズル・ベーン及び回転羽根の両方
が中空のエーロフォイルを持ち、その中に圧縮機から抽
出した空気の一部分を使って、その冷却を行う。圧縮機
から冷却空気を抽出すると、必然的にエンジンの全体的
な効率が低下し、この為、ベーン及び羽根を適切に冷却
しながら、使う冷却空気を出来るだけ少なくすることが
望まれている。

【０００４】ベーンは不動部品であるが、羽根は回転部
品であり、従って、遠心力及び熱応力を含む異なる動作
環境、燃焼ガスと夫々のエーロフォイルの間の伝熱係数
の変動を考えて、異なる冷却装置を持っている。

【０００５】この国で何年にも互って商業的に成功裡に
使われてきた１形式のターボファン航空機エンジンで
は、高圧タービン・ノズルが、ベーン・エーロフォイル
の前縁及び後縁の間に３つの半径方向の冷却流路を持
ち、それらが対応する半径方向リブ又は架橋部（ブリッ
ジ）によって隔てられている。外側バンドにある共通の
入口から各々のベーンに冷却空気が供給され、空気の一
部分が半径方向内向きに前縁流路及び隣接する弦中央(m
idchord)流路に分割される。２つの流路に対する共通の
外側入口を除いて、冷却空気が別々に通される。

【０００６】ベーンが、その圧力側及び吸込み側を通る
種々の膜冷却(film cooling)孔を持ち、これによって２
つの流路からの空気が吐出され、運転中、ベーンの外部
膜冷却を行う。

【０００７】ノズルは、弦中央流路より後方に配置さ
れ、それから対応するリブ及び架橋部によって隔てられ
た第３の流路又は後縁流路をも含む。第３の流路が、ベ
ーンの圧力側及び吸込み側の間に相隔たるピンを含んで
いて、その間に通される冷却空気の熱伝達を高める。各
々のベーンが、１列の後縁出口孔を含み、これから第３
の流路内の冷却空気が吐出される。

【０００８】第３の流路は、外側バンドにあるそれ自身
の入口からその冷却空気を受取ると共に、弦中央リブを
その内側端で截頭することによって、第２の流路からの
空気の別の部分をも受取ることが出来る。別の実施例で
は、弦中央リブは１列のクロスオーバ孔を持っていてよ
く、これが第２の流路からスパンの高さに沿って、第３
の流路への唯一の空気源となる。

【０００９】弦中央流路に通される空気の冷却効果を高
める為、典型的には、ベーンの圧力側又は凹側の内側
に、横方向に伸びる乱流部材リブが配置される。第１の
流路も第３の流路も、それに伴う圧力損失を避ける為に
乱流部材を含んでおらず、受容れることの出来る冷却を
しながら、エンジンの性能を最大にする。

【００１０】典型的には、ベーンの前縁は最も厳しい冷
却条件を持っている。こういう前縁は、最初に高温燃焼
ガスを受ける。そのガスは、ベーンの圧力側及び吸込み
側に沿って分割されて、ベーンの前縁に沿ってかなりの
岐点圧を生ずる。燃焼ガスは、ベーンの前縁に沿って高
い伝熱係数を持つと共に高い静圧を持っている。

【００１１】従って、前縁冷却流路に通される空気は、
高温燃焼ガスが膜冷却孔を介して羽根の中に吸い込まれ
るのを防止する為の逆流余裕を持たせる為には、外部燃
焼ガスの圧力よりも十分高い圧力を持っていなければな
らない。

【００１２】ベーンに通される冷却空気の圧力損失は、
典型的には、冷却用の特徴の複雑さが高まると共に増加
する。乱流部材は冷却効果を高めるが、それは、それに
対応する犠牲を払い、それに対する圧力損失を伴っての
ことである。この為、供給される冷却空気が、最後の出
口孔までの冷却流路の範囲全体に沿って、適切な逆流余
裕を保つ為に、その中での予想される損失に対処する十
分な圧力を持つことが必要になる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上に述べたタービン・
ノズルは、何年もの間、商業的に成功裡に使われてきた
が、エンジンの実質的な動力の伸びにより、現在の設計
によっては満たすことの出来ないような、ノズルの冷却
作用の対応する増加を必要としている。エンジンの動力
の伸びは、燃焼ガス温度の実質的な上昇によってもたら
されている。一層高温の燃焼ガスは、圧縮機から必要と
する冷却空気をあまり増加することなく、更に効果的に
冷却されるタービン・ノズルを必要とする。

【００１４】従って、それに伴う圧力損失を最小限にし
ながら、改良された冷却用のタービン・ノズルを提供す
ることが望まれる。

【００１５】

【課題を解決するための手段】タービン・ノズルが、夫
々の空気入口を持つ内側及び外側バンドを含む。複数個
の中空ベーンが、入口と流れが連通するようにしてバン
ドに一体に結合される。各ベーンが、バンドの間を伸び
ていて、傾斜した隔壁によって隔てられた第１及び第２
の冷却流路を含み、この隔壁が２つの流路を対応する入
口から遠ざかる向きに収斂させて、冷却空気が吐出され
るときの圧力降下を減らす。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１には、一部分だけ示した環状
燃焼器１２の出口側の端に配置された高圧タービン・ノ
ズル１０が示されている。ノズル及び燃焼器は、縦方向
又は軸方向中心線１４に対して軸対称であり、環状ケー
シング１６の内側に適当に取付けられている。

【００１７】ノズル及び燃焼器はガスタービンエンジン
の部分であり、このエンジンは、空気１８が多段圧縮機
（図に示していない）で加圧され、燃料と混合され、燃
焼器で点火されて、高温燃焼ガス２０を発生し、この燃
焼ガスをノズルを介して、支持用の回転子円板から外向
きに伸びる第１段の１列のタービン回転羽根（図に示し
ていない）に吐出されるような任意の普通の形式を持っ
ていてよい。圧縮機が第１の又は高圧タービンから動力
を受け、低圧タービン（図に示していない）が典型的に
は第１のタービンの下流側に配置されて、燃焼ガスから
別のエネルギを抽出して、典型的なターボファン航空機
用エンジンの用途では、圧縮機の上流側に配置された普
通のファン（図に示していない）に動力を供給する。

【００１８】タービン・ノズル１０は半径方向内側バン
ド又はハブ２２と半径方向外側バンド２４を含み、その
間に円周方向に隔たる複数個の固定ベーン２６が、典型
的には一体の鋳物の形で、それと一体に伸びている。

【００１９】図２に示すように、タービン・ノズルは複
数個の円周方向の扇形部分に分けて形成されるのが典型
的であり、その１つを図面に示してあり、これに対応す
る弓形の内側及び外側のバンドが２つ又は更に多くのベ
ーンを持っている。扇形部分が完全なリングに配置され
て、それらの間に適当な封じが設けられて、高温燃焼ガ
ス２０及び冷却空気１８に曝されるときの部品の膨脹及
び収縮による運転中の熱応力を減らす。冷却空気は、圧
縮機に通される空気の一部分を抽出し、それを中空であ
る個別のベーンに適当に通すことによって得られる。

【００２０】各々のベーン２６は、軸方向には前縁及び
後縁３２、３４の間、そして半径方向には内側及び外側
バンドの間を伸びる全体的に凹の圧力側２８及び全体的
に凸の吸込み側３０を持っている。燃焼ガスが最初にベ
ーンの前縁３２に当たり、その後ベーンの両側に沿って
に分割されて、その上を流れ、後縁を通越す。従って、
燃焼ガスはベーンの前縁で最大の静圧にぶつかるが、こ
れはその後ベーンの両側で減少する。

【００２１】図２に示したベーン２６の内の１つの断面
図が、図３に更に詳しく示されている。内側バンド２２
が、冷却空気１８の対応する部分を受取る半径方向内側
の第１の入口３６を含み、外側バンド２４は冷却空気の
夫々の部分に対する対応する半径方向外側又は第２の入
口３８を含む。

【００２２】各々のベーンは、第１の入口３６と流れが
連通するように、内側及び外側バンドの間を半径方向に
伸びる第１の冷却回路又は流路４０をも含む。第２の冷
却回路又は流路４２が、第２の入口３８と流れが連通す
るように、外側及び内側バンドの間を半径方向に各々の
ベーンを通抜ける。図３に示す好ましい実施例では、第
３の冷却回路又は流路４４が、後縁に沿って、第２の流
路に隣接して、半径方向に内側及び外側バンドの間を伸
びている。

【００２３】３つの流路４０、４２、４４は互いに隣接
して配置されていて、その半径方向外側端に対応する内
側及び外側バンドが一体に形成された半径方向に伸びる
隔壁４６及び半径方向に伸びるリブ又は架橋部４８によ
って隔てられている。

【００２４】図３に示す好ましい実施例では、第１の流
路４０がベーンの前縁３０の直ぐ背後でベーンの内側に
配置され、第２の流路４２が第１の流路の直ぐ後側に配
置され、その後ベーンの後縁３４に隣接して配置された
第３の流路４４が続く。この為、第１の流路４０は前縁
冷却流路であり、第３の流路４４は後縁冷却流路であ
り、第２の流路４２はそれらの間に配置されていて、前
縁及び後縁から夫々隔たる弦中央冷却流路である。

【００２５】第１の流路４０には、内側バンド２２にあ
る対応する第１の空気入口３６から冷却空気が供給さ
れ、第２の流路４２には、外側バンド２４にある第２の
空気入口３８から冷却空気が供給される。こうして前縁
及び弦中央冷却流路は、最大の圧力及び最大の冷却能力
を持つ別々の独立した冷却空気源を持っている。冷却空
気が、内側バンドより半径方向内側及び外側バンドより
半径方向外側で共通の圧縮機からの独立の流路を通し
て、これらの２つの流路にも送出される。

【００２６】空気が第１の流路４０を流れて、ベーンを
その前縁に沿って内側から冷却する。複数個の第１の出
口５０が、ベーンの圧力側及び吸込み側の両方を通っ
て、第１の流路に設けられていると共に、内側及び外側
バンドの間を伸びる列に分かれて隔たっている。典型的
には、第１の出口５０は傾斜した膜冷却孔の形をしてお
り、これらの膜冷却孔は、ベーンの外面の上に対応する
膜として冷却空気を吐出する為の任意の普通の形を持っ
ていて、高温燃焼ガスに対する絶縁空気障壁を作ること
が出来る。

【００２７】同様に、第２の流路４２が、ベーンの圧力
側及び吸込み側の両方を通抜けると共に、内側及び外側
バンドの間に列となって隔たる複数個の第２の出口５２
を含む。

【００２８】第１及び第２の出口５０、５２は、高温燃
焼ガスに対する熱絶縁障壁とする為に、ベーンの外面に
沿って、夫々の冷却空気の膜を形成する為の任意の普通
の形を持つ傾斜した膜冷却孔として、ベーンの圧力側及
び吸込み側を通る半径方向の列として配置することが好
ましい。隔壁４６が無孔であって、第１の出口５０が、
対応する第１の入口３６からその中に通された空気に対
する第１の流路４０の唯一の出口となることが好まし
い。

【００２９】同様に、第２の流路４２の境界となるベー
ンの両側を通る第２の出口５２が、第２の入口３８から
通される空気に対する第２の流路に対する出口となる。

【００３０】好ましい実施例では、内側及び外側バンド
が、第３の流路４４の下方及び上方で無孔であって、架
橋部４８が、第２及び第３の流路４２、４４の間で流れ
を連通させる、架橋部を通抜けるクロスオーバ出口５４
の形をした１列の別の第２の出口を持っている。こうす
ることにより、第２の流路４２から通ってきた空気の一
部分が、それから架橋部４８を介して吐出され、第３の
流路４４に冷却空気を供給して、ベーンのこの部分を冷
却する。第３の流路４４からの空気が、ベーンの後縁３
４に沿って、１列の後縁出口孔５６を介して吐出され
る。

【００３１】無孔の隔壁４６は第１の流路４０を第２の
流路４２から隔離し、ベーンの前縁の背後に通される空
気の冷却性能を最大にする。前に述べたように、運転
中、燃焼ガス２０がベーンの前縁３２で分割されると
き、燃焼ガスは最大の静圧に出会う。隔離された前縁流
路４０は、その中に通された対応する圧力の冷却空気１
８が、出来るだけ高いま丶に留まって、運転中、第１の
出口５０を介して高温燃焼ガスを吸込むことを防止する
為の適当な逆流余裕を持たせることを確実にする。

【００３２】しかし、冷却空気１８が第１の流路４０の
中を半径方向外向きに進むとき、それが摩擦によって圧
力損失を受ける。その為、隔壁４６は内側及び外側バン
ドの間で傾斜していて、内側バンドでは前縁３２から一
層遠く、外側バンドでは前縁に一層接近して、第１の流
路４０が第１の入口３６から遠ざかる向きに収斂するよ
うにする。

【００３３】収斂する第１の流路は、空気が半径方向外
向きに進んで、対応する第１の出口５０を介して吐出さ
れるとき、流れの断面積を減少する。従って、収斂する
第１の流路４０は、減少する残りの空気の流量を減少す
る流路の流れ面積と一層よく釣合わせ、空気が第１の流
路４０の中を半径方向外向きに進むときの冷却空気の速
度及び圧力の低下を最小限に抑え、その熱伝達による冷
却効果及び対応する逆流余裕を高める。こうすることに
より、ベーンの前縁３２は、所定量及び所定圧力の冷却
空気１８が供給された場合の、高温燃焼ガス２０からの
熱の流入に対して更に有効な冷却作用を持つように、圧
力補償される。

【００３４】第２の流路４２の１つの境界を形成する傾
斜した隔壁４６は、架橋部４８と協働して、第２の流路
４２を第２の入口３８から半径方向内向きに遠ざかる向
きに収斂させることが好ましい。架橋部４８は隔壁４６
とは反対向きに傾斜させて、第２の入口３８から遠ざか
る向きに第２の流路４２を最大限に収斂させることが好
ましい。こうして共通の隔壁４６は、第１及び第２の流
路４０、４２が互いに反対に、そして夫々の入口から遠
ざかる向きに別々に収斂することが出来るようにする。

【００３５】第２の流路４２は断面積が減少するように
外側バンドから内側バンドまで収斂して、対応する出口
５２、５４から吐出されるときの冷却空気の損失に対処
する。この為、第２の流路４２の冷却空気の圧力及び速
度が、孔から空気が順次吐出されるとき、より一定で均
一になるように保たれる。これが、第２の流路の中を流
れるときの空気の冷却効果を改善すると共に、前縁流路
４０と同じように、膜冷却出口５２の前後でも適当な逆
流余裕を保つ。

【００３６】第１及び第２の流路４０、４２の各々は別
々の専用の空気入口３６、３８を持っており、この為ベ
ーンの重要な前縁３２は、第１の流路４０に通される利
用し得る冷却空気によって最大限に冷却することが出来
る。弦中央流路４２は、ベーンの外側を流れる燃焼ガス
による加熱作用がより少ないから、それに対して送出さ
れる冷却空気は、ベーンの弦中央領域だけでなく、その
後方をも冷却するという別の能力を有する。

【００３７】従って、クロスオーバ出口５４は、第３の
流路４４を介してベーンの後方を冷却するのに使う為
に、第２の流路４２から冷却空気の一部分を取出す。最
初は半径方向の向きに第２の流路４２を流れる空気は、
クロスオーバ孔５４及び第３の流路４４を軸方向に流れ
て、後縁孔５６から吐出される。

【００３８】図３に示すように、各々のベーンは、第１
及び第２の流路４０、４２の各々、好ましくはその圧力
側及び吸込み側の両方に沿って配置された複数個の乱流
部材５８をも含んでいて、冷却空気１８の冷却効果を高
める。乱流部材５８は、冷却空気１８の半径方向に対し
て垂直に又は横方向に配置された軸方向に伸びるリブの
形をしていて、ピッチ間隔Ａで互いに隔たっている。乱
流部材は、第１及び第２の流路４０、４２を半径方向に
流れるときの冷却空気をはじいて、その冷却効果を高め
る。

【００３９】乱流部材は任意の普通の形を持っていてよ
いが、典型的には、例えば約１．３ｍｍのピッチ間隔Ａ
で、約０．４ｍｍの等しい幅及び高さを持っている。図
２に示すように、ベーンの向かい合った圧力側及び吸込
み側にある乱流部材５８は、従来のように、半径方向に
互い違いであることが好ましい。

【００４０】これに対応して、第３の流路４４は複数個
のピン６０を含み、これらのピンはベーンの向かい合っ
た圧力側及び吸込み側の間でこの流路を完全に通抜け、
乱流作用をもたらし、普通のように、第３の流路４４に
於ける冷却効果を高める。

【００４１】乱流部材５８がそれに対応して、第１及び
第２の流路を流れるときの冷却空気の利用し得る圧力を
下げるので、乱流部材は、内側バンドにある第１の入口
３６に隣接した第１の流路４０を除いて、これらの流路
の中に設けることが好ましい。図３に示すように、第１
の流路４０は、内側バンドから最初のスパンのある部分
の高さＢに互って、乱流部材のない領域を含み、この領
域にはベーンの両側で乱流部材がない。この為、第１の
流路４０は、乱流部材のないスパン高さＢの連続した滑
らかな入口領域を持っていて、冷却空気に望ましくない
圧力損失が入込むのを避けている。

【００４２】第１の流路の入口に於ける冷却空気は最大
の圧力及び速度を持っているから、この空気は、乱流部
材を必要としないで、内側バンドに近いベーンの前縁領
域を十分に冷却する為の最大の冷却効果を持っている。
更に、ベーンの前縁に当たるときの燃焼ガス２０の半径
方向の分布は、内側及び外側バンドの近くでは、それに
対応して低下した温度を持っており、こうして第１の流
路の入口から乱流部材を除くことが出来るようにしてい
る。

【００４３】乱流部材のない第１の流路の入口スパン高
さＢは、各々の設計の用途に対して決定することが出
来、図３に示す実施例では、前縁に於けるベーンのスパ
ン高さ全体の約１／４である。この他、乱流部材のピッ
チ間隔Ａに応じて、第１の流路の入口に多数の乱流部材
５８を導入してもよいが、必要ではない。

【００４４】第１の流路４０の入口には乱流部材がない
が、それでも第１の流路は、従来のやり方通り、外側バ
ンド２４まで乱流部材を含んでいることが好ましく、第
２の流路４２は、外側バンド２４から内側バンド２２ま
での半径方向の範囲全体に互って、乱流部材５８を含ん
でいることが好ましい。

【００４５】典型的には、タービン・ノズルは、衝突冷
却を使って冷却効果を高める為に、対応する空所又は流
路に衝突バッフル(baffle)を含んでいる。しかし、図３
に示す好ましい実施例では、第１及び第２の流路４０、
４２は空で、衝突バッフルがその中にないことが好まし
い。冷却作用は、対応する流路の中での内部の対流と対
応する出口からの外部の膜冷却だけによって行われる。
こうすると、衝突バッフルを導入することに伴う複雑さ
が避けられるが、それでもベーン、特にその前縁の有効
な冷却が得られる。

【００４６】上に開示した改良されたタービン・ノズル
は、比較的簡単な形で、改善された冷却効果を持つ特徴
の組合せにもなっている。乱流部材と収斂する流路４
０、４２を戦略的に使うことにより、別々の流路に沿っ
た冷却空気の速度及び圧力を最大にしながら、特にベー
ンの前縁で選択的な冷却作用が得られる。２つの流路に
於ける空気の損失が、流れ面積を減らして圧力降下を減
らすことによって補償される。対応する長い有効寿命を
持つタービン・ノズルで、有効な逆流余裕を保ちなが
ら、冷却作用を高めることが達成される。

【００４７】しかし、ノズル１０を本来その為に設計し
たエンジンが、新形モデルで一層高い動力出力を持つよ
うにすると、ノズルの冷却効果はその限界にぶつかる。
動力を一層高くするには、燃焼ガスの温度を一層高くす
ることを必要とするのが典型的であるが、これは限られ
た冷却能力を持つノズルの有効寿命をかなり短くする。

【００４８】上に述べた改良されたノズル１０は収斂す
る空気流路４０、４２を持っており、これは更に冷却を
強める為に、対応する衝突バッフル６２を後で導入する
のに有利な形になっている。バッフル６２は、第１及び
第２の流路４０、４２に夫々配置される板金スリーブで
ある。

【００４９】第１及び第２の入口３６、３８はそこでの
第１及び第２の流路と同じ位の寸法にすることが好まし
く、バッフルは、それに対応して、夫々内側及び外側バ
ンド２２、２４に配置される大きな入口６４を持ってい
る。冷却空気１８が最初にその入口からバッフルに入
り、衝突孔６６を介して、ベーンの内面に差し向けた冷
却空気のジェットとして吐出される。

【００５０】衝突冷却効果が伝熱係数を高めて、内部冷
却を改善するが、これは衝突孔の前後での実質的な圧力
降下という犠牲を払ってのことである。従って、衝突バ
ッフルを持たないで設計されたノズルは、圧力降下がベ
ーンの膜冷却出口孔に於ける逆流余裕を適当な値より低
い値に対応的に下げる為に、衝突バッフルを後からはめ
込むことが出来ない。普通、衝突バッフルを使うには、
適切な逆流余裕を保つ為に、それを取入れる為にタービ
ン・ノズルの全体的な設計の変更を必要とする。

【００５１】図３及び４に示した先細流路ノズルの設計
の特定の利点は、衝突バッフル６２があってもなくて
も、変更なしに、同じ設計を使うことが出来ることであ
る。第１及び第２の流路４０、４２及びその中の出口孔
は、最初から、バッフルがない場合だけでなく、バッフ
ルがあった場合でも、それから生ずる実質的な圧力降下
に関係なく、確実な逆流余裕を保つような形及び寸法に
する。

【００５２】従って、バッフル６２を持つ又は持たない
ガスタービンエンジンに同じノズルの設計を使うことが
出来、こうしてエンジンの拡大に対してノズルを設計し
直す必要が避けられる。

【００５３】先細流路４０、４２は、その為の大きな入
口を持ち、対応する大きな入口６４を持つバッフルを使
うことが出来るようにする。大きなバッフルの入口は、
その中に最初に通される冷却空気の流れに対する抵抗が
最小限となり、その加速を制限する。冷却空気の加速
は、それに伴う静圧が減少し、こうして衝突孔の前後で
降下する利用し得る圧力が低下するので、望ましくな
い。先細バッフルは、バッフルがその末端に収斂すると
き、冷却空気の利用し得る圧力を最大にし、ベーンのス
パンに互って逆流余裕を保つ。

【００５４】衝突バッフルなしに使われるノズルは、長
い寿命に互って有効な冷却作用を与えながら、コストが
大幅に低下する。エンジンの動力の設計が高くなったと
き、普通は必要な設計のやり直しに伴うコストをかけず
に、同じノズルの設計にバッフルを後からはめ込むこと
が出来る。バッフル付きのノズルに冷却空気を送込み、
その冷却作用を高める為に、エンジンの圧縮機から余分
の空気圧力を容易に得ることが出来る。

【００５５】この発明の好ましい実施例と考えられるも
のを説明したが、当業者には、以上の説明から、この発
明のこの他の変更が容易に考えられよう。従って、この
発明の範囲内に属するこのような全ての変更は、特許請
求の範囲に含まれるものと解されたい。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例に従って燃焼器の出口に配置
された高圧タービン・ノズルの一部分の軸方向断面図。

【図２】実施例による冷却流路を示す、図１のタービン
・ノズルの扇形部分の一部破断斜視図。

【図３】図２に示した１つのノズル・ベーンを全体的に
線３−３で切った軸断面図。

【図４】図３と同様であるが、この発明の別の実施例に
従って衝突バッフルをその中に含む１つのノズル・ベー
ンの軸断面図。

フロントページの続き (72)発明者 ロバート・バリー・ソルダ アメリカ合衆国、マサチューセッツ州、ピ ーボディー、ダイアン・ロード、22番 (72)発明者 ロバート・フランシス・マニング アメリカ合衆国、マサチューセッツ州、ニ ューバリーポート、ロラム・ストリート、 １番

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷却空気（１８）を受取る第１の入口
   （３６）を持つ内側バンド（２２）と、 冷却空気を受取る第２の入口（３８）を持つ外側バンド
   （２４）と、 前記バンドの間を一体に伸び、各々が、前縁及び後縁
   （３２、３４）の間並びに前記バンドの間を伸びる向か
   い合った圧力側及び吸込み側（２８、３０）を持つ複数
   個のベーン（２６）と、 前記第１の入口と流れが連通して、前記バンドの間で各
   々のベーン内を通る第１の冷却流路（４０）と、 前記第２の入口（３８）と流れが連通して、前記バンド
   の間で各々のベーン内を通る第２の冷却流路（４２）
   と、 各々のベーンの中に配置されて第１及び第２の流路を分
   離すると共に、前記第１の流路を前記第１の入口から遠
   ざかる向きに収斂させると共に、前記第２の流路（４
   ２）を前記第２の入口から遠ざかる向きに収斂させるよ
   うに傾斜している隔壁（４６）と、を有しているタービ
   ン・ノズル。
2. 【請求項２】 前記第１の流路（４０）が、前記バンド
   （２２、２４）の間で相隔たる複数個の第１の出口（５
   ０）を持ち、前記第２の流路（４２）が前記バンドの間
   で相隔たる複数個の第２の出口（５２）を持っている請
   求項１記載のタービン・ノズル。
3. 【請求項３】 各々のベーン（２６）が更に、圧力側及
   び吸込み側（２８、３０）の両方に沿って、前記第１及
   び第２の流路（４０、４２）の各々の中に配置された複
   数個の乱流部材（５８）を含む請求項２記載のタービン
   ・ノズル。
4. 【請求項４】 前記第１の流路（４０）には前記第１の
   入口（３６）の近くに前記乱流部材（５８）がなく、前
   記第２の流路には前記第２の入口（３８）の近くに前記
   乱流部材（５８）を含む請求項３記載のタービン・ノズ
   ル。
5. 【請求項５】 前記第１の流路（４０）が前記外側バン
   ド（２４）まで前記乱流部材（５８）を含み、前記第２
   の流路（４２）が前記内側バンド（２２）まで前記乱流
   部材を含む請求項４記載のタービン・ノズル。
6. 【請求項６】 前記第１の流路（４０）が前記ベーンの
   前縁（３２）の背後に配置され、前記第２の流路（４
   ２）が前記第１の流路（４０）より後方で前記前縁（３
   ４）の方へ接近して配置されている請求項４記載のター
   ビン・ノズル。
7. 【請求項７】 各々のベーン（２６）が更に、前記バン
   ド（２２、２４）の間を伸びていて、架橋部（４８）に
   よって前記第２の流路（４２）から隔てられた第３の冷
   却流路（４４）を含み、前記第２の出口が、前記第２及
   び第３の流路（４２、４４）と流れが連通するように、
   前記架橋部を通り抜ける１列のクロスオーバ出口（５
   ４）を含んでいる請求項４記載のタービン・ノズル。
8. 【請求項８】 前記架橋部（４８）が、前記第２の流路
   （４２）を前記第２の入口（３８）から遠ざかる向きに
   収斂させるように、前記隔壁（４６）に対して反対向き
   に傾斜している請求項７記載のタービン・ノズル。
9. 【請求項９】 各々のベーン（２６）が更に、前記第３
   の流路（４４）と流れが連通するように配置された１列
   の後縁孔（５６）を含んでいて、それからの冷却空気を
   ベーンの後縁（３４）に沿って吐出する請求項７記載の
   タービン・ノズル。
10. 【請求項１０】 前記第１及び第２の出口（５０、５
    ２）が膜冷却孔として前記ベーンの圧力側及び吸込み側
    （２８、３０）の中に配置されている請求項４記載のタ
    ービン・ノズル。
11. 【請求項１１】 前記第１及び第２の流路（４０、４
    ２）が空である請求項４記載のタービン・ノズル。
12. 【請求項１２】 更に、前記第１及び第２の流路（４
    ０、４２）の夫々の中に配置された衝突バッフル（６
    ２）を有する請求項４記載のタービン・ノズル。
13. 【請求項１３】 前記第１及び第２の入口（３６、３
    ８）のところで前記第１及び第２の流路（４０、４２）
    が前記第１及び第２の入口（３６、３８）と同じ大きさ
    であって、前記バッフル（６２）がその中での冷却空気
    の加速を少なくする為に対応的に大きな入口（６４）を
    持っている請求項１２記載のタービン・ノズル。
14. 【請求項１４】 前記第１及び第２の流路（４０、４
    ２）及びその中の出口孔が、前記衝突バッフル（６２）
    がその中にあってもなくても、前記出口孔に互って確実
    な逆流余裕を保つような寸法になっている請求項１３記
    載のタービン・ノズル。
15. 【請求項１５】 請求項１３記載のノズルを使う方法に
    於て、 前記ノズル（１０）をその中に前記衝突バッフル（６
    ２）なしにガスタービンエンジンに用いる場合と、 同じ設計のノズル（１０）をその中に前記衝突バッフル
    （６２）を入れて別のガスタービンエンジンに使う場合
    と、を含む前記方法。
16. 【請求項１６】 夫々第１及び第２の空気入口（３６、
    ３８）を持つ内側及び外側バンド（２２、２４）と、前
    記空気入口と流れが連通するように前記バンドに一体に
    結合された複数個の中空ベーン（２６）と、各々の前記
    ベーン（２６）の中を通る第１、第２及び第３の冷却流
    路（４０、４２、４４）とを有し、該第１、第２及び第
    ３の冷却流路は、前記第１及び第２の流路（４０、４
    ２）を互いに反対向きに別々に収斂させるように傾斜し
    た隔壁及び架橋部（４８）によって分離されているター
    ビン・ノズル。
17. 【請求項１７】 前記第１の流路（４０）が前記内側バ
    ンド（２２）に第１の空気入口（３６）を持ち、前記第
    ２の流路（４２）が前記外側バンド（２４）に第２の空
    気入口（３８）を持ち、３つの流路全部が、それから冷
    却空気を吐出する為の夫々の出口孔（５０、５２、５
    ４、５６）を持っている請求項１６記載のタービン・ノ
    ズル。
18. 【請求項１８】 前記隔壁（４６）が無孔であり、前記
    出口孔（５０−５６）が前記ベーンの圧力側及び吸込み
    側（２８、３０）の中に複数の列をなして配置されると
    共に、前記架橋部（４８）の中に１列に配置され、且つ
    前記ベーンの後縁（３４）に沿って別の１列として配置
    されている請求項１７記載のタービン・ノズル。
19. 【請求項１９】 前記第１及び第２の流路（４０、４
    ２）の両方が、前記内側バンド（２２）の第１の入口
    （３６）に隣接する第１の流路（４０）の部分を除い
    て、その中に乱流部材（５８）を含んでいる請求項１８
    記載のタービン・ノズル。
20. 【請求項２０】 前記第１の流路（４０）には、前記内
    側バンド（２２）から前記ベーン（２６）のスパンの約
    １／４に互って、前記乱流部材（４８）が設けられてい
    ない請求項１９記載のタービン・ノズル。
21. 【請求項２１】 前記第１の流路（４０）が各々のベー
    ンの前縁（３２）の背後に配置され、前記第２の流路
    （４２）がそれより後方に配置され、前記第３の流路
    （４４）が前記ベーンの後縁（３４）に隣接して配置さ
    れている請求項１９記載のタービン・ノズル。
22. 【請求項２２】 更に、前記第１及び第２の流路（４
    ０、４２）の夫々に配置された衝突バッフル（６２）を
    有する請求項１８記載のタービン・ノズル。
23. 【請求項２３】 前記第１及び第２の入口（３６、３
    ８）のところで前記第１及び第２の流路（４０、４２）
    が前記第１及び第２の入口（３６、３８）と同じ大きさ
    であり、前記バッフル（６２）が、その中での冷却空気
    の加速を少なくする為の対応的に大きな入口（６４）を
    含む請求項２２記載のタービン・ノズル。
24. 【請求項２４】 前記第１及び第２の流路（４０、４
    ２）及びその出口孔が、前記衝突バッフル（６２）がそ
    の中にあってもなくても、前記出口孔に互って確実な逆
    流余裕を保つような寸法になっている請求項２３記載の
    タービン・ノズル。
25. 【請求項２５】 請求項２３記載のノズルを使う方法に
    於て、前記ノズル（１０）をその中に衝突バッフル（６
    ２）を入れずにガスタービンエンジンに使う場合と、同
    じ設計のノズル（１０）をその中に前記バッフル（６
    ２）を入れて別のガスタービンエンジンに使う場合とを
    含む前記方法。