CH708326A2 - Gas turbine shroud cooling. - Google Patents

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CH708326A2
CH708326A2 CH01042/14A CH10422014A CH708326A2 CH 708326 A2 CH708326 A2 CH 708326A2 CH 01042/14 A CH01042/14 A CH 01042/14A CH 10422014 A CH10422014 A CH 10422014A CH 708326 A2 CH708326 A2 CH 708326A2
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CH
Switzerland
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portion along
edge
housing
inlet
cooling
Prior art date
Application number
CH01042/14A
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German (de)
Inventor
Christopher Donald Porter
Gregory Thomas Foster
David Wayne Weber
Aaron Ezekiel Smith
Michelle J Rogers
Original Assignee
Gen Electric
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Abstract

Ein Deckbandsegment (130) für ein Gehäuse einer Gasturbine enthält einen Körper, der zur Befestigung an dem Gehäuse in der Nähe einer lokalisierten kritischen Prozessstelle (144) in dem Gehäuse eingerichtet ist. Der Körper hat eine Vorderkante (132), eine Hinterkante (134) und zwei Seitenkanten (136, 138). Die kritische Prozessstelle (144) befindet sich zwischen der Vorderkante (132) und der Hinterkante (134), wenn der Körper an dem Gehäuse befestigt ist. Ein Kühlkanal (146, 148, 158, 160) ist in dem Körper entlang einer von den Seitenkanten (136, 138) mit einem Einlass (166, 154) oder einem Auslass (152, 164) in der Nähe der kritischen Prozessstelle (144) definiert. Der Kühlkanal (146, 148, 158, 160) ist gross genug dimensioniert, um die eine an den Kühlkanal (146, 148, 158, 160) angrenzende Seitenkante (136, 138) auf ein gewünschtes Niveau während des Betriebs der Gasturbine zu kühlen. Die kritischen Prozessstellen (144) können auf Temperaturen, Drücke oder andere messbare Merkmale bezüglich der Gasturbine während ihrer Nutzung bezogen sein.A shroud segment (130) for a housing of a gas turbine includes a body adapted for attachment to the housing proximate a localized critical process location (144) in the housing. The body has a leading edge (132), a trailing edge (134) and two side edges (136, 138). The critical process location (144) is between the leading edge (132) and the trailing edge (134) when the body is attached to the housing. A cooling channel (146, 148, 158, 160) is provided in the body along one of the side edges (136, 138) having an inlet (166, 154) or an outlet (152, 164) near the critical process location (144). Are defined. The cooling passage (146, 148, 158, 160) is sized large enough to cool the side edge (136, 138) adjacent the cooling passage (146, 148, 158, 160) to a desired level during operation of the gas turbine. The critical process locations (144) may be related to temperatures, pressures or other measurable characteristics related to the gas turbine during use.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

[0001] Die vorliegende Erfindung richtet sich allgemein auf die Kühlung eines Turbinendeckbandelementes, das in einem Heissgaspfad der Turbine angeordnet sein kann. The present invention is generally directed to the cooling of a turbine shroud element that may be disposed in a hot gas path of the turbine.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

[0002] Turbinen werden in grossem Umfang in einer Vielzahl von Luftfahrt-, Industrie- und Stromerzeugungsanwendungen zum Verrichten von Arbeit eingesetzt. Jede Turbine enthält im Wesentlichen abwechselnde Stufen von in Umfangsrichtung montierten Statorleitschaufeln und rotierenden Laufschaufeln. Die Statorleitschaufeln können an einer stationären Komponente, wie z.B. einem Gehäuse, befestigt sein, das die Turbine umgibt, und die rotierenden Laufschaufeln können an einem entlang einer axialen Mittellinie der Turbine angeordneten Rotor befestigt sein. Ein verdichtetes Arbeitsfluid, wie z.B. Dampf, Verbrennungsgase oder Luft, strömt entlang eines Gaspfades durch die Turbine zum Erzeugen von Arbeit. Die Statorleitschaufeln beschleunigen und leiten das verdichtete Arbeitsfluid auf die nachfolgende Stufe rotierender Laufschaufeln, um den rotierenden Laufschaufeln eine Bewegung zu verleihen und somit den Rotor zu drehen und Arbeit zu verrichten. Wenn sich etwas von dem verdichteten Arbeitsfluid radial ausserhalb des gewünschten Strömungspfades bewegt, kann sich der Wirkungsgrad der Turbine verringern. Demzufolge enthält das die Turbine umgebende Gehäuse oft radial innere Schalen von Deckbändern, die oft in Segmenten ausgebildet sind. Die Deckbänder umgeben und definieren den Aussenumfang des Heissgaspfades und können sowohl um die Statorleitschaufeln als auch die rotierenden Laufschaufeln herum angeordnet sein. Turbines are used extensively in a variety of aerospace, industrial and power generation applications to perform work. Each turbine generally includes alternating stages of circumferentially-mounted stator vanes and rotating blades. The stator vanes may be attached to a stationary component, e.g. a housing surrounding the turbine, and the rotating blades may be attached to a rotor disposed along an axial centerline of the turbine. A compressed working fluid, such as e.g. Steam, combustion gases or air flow along a gas path through the turbine to produce work. The stator vanes accelerate and direct the compressed working fluid to the subsequent stage of rotating blades to impart movement to the rotating blades to rotate and perform work. If some of the compressed working fluid is moving radially outward of the desired flow path, the efficiency of the turbine may decrease. As a result, the housing surrounding the turbine often includes radially inner shells of shrouds, which are often formed in segments. The shrouds surround and define the outer periphery of the hot gas path and may be disposed about both the stator vanes and the rotating blades.

[0003] Die Turbinendeckbänder werden typischerweise in der gleichen Weise gekühlt, um von dem Heissgaspfad übertragene Wärme abzuführen. Das U.S. Patent 7,284,954 beschreibt ein Turbinendeckbandsegment, das viele maschinell durch das Turbinendeckband hindurch erzeugte kleine Kühlfluidkanäle enthält. Ein Fluid, wie z.B. Druckluft von einem stromaufwärts liegenden Verdichter, kann durch die Fluidkanäle zum Kühlen des Turbinendeckbandes zugeführt werden. Andere Deckbandsegmente nutzen nur einen grösseren eingegossenen «Kern»-Strömungspfad statt der mehreren kleineren maschinell erzeugten Kanäle wie oben. Der Kern erstreckt sich entlang einer gesamten Seite des Deckbandsegmentes von einem axial stromaufwärtigen Ende zu einem axial stromabwärtigen Ende. The turbine shrouds are typically cooled in the same manner to remove heat transferred from the hot gas path. U.S. U.S. Patent 7,284,954 describes a turbine shroud segment that includes many small cooling fluid passages machined through the turbine shroud. A fluid, e.g. Compressed air from an upstream compressor may be supplied through the fluid channels for cooling the turbine shroud. Other shroud segments utilize only a larger cast «core» flow path, rather than the multiple smaller machine generated channels as above. The core extends along an entire side of the shroud segment from an axially upstream end to an axially downstream end.

[0004] Obwohl beide Arten von Deckbandsegmentkühlkanälen einwandfrei arbeiten, wären weitere Verbesserungen im System zum Kühlen von Turbinendeckbändern willkommen, insbesondere Systeme, die den Kühlungsanteil verbessern, der von einem gegebenen Strom bereitgestellt wird und/oder der eine axial selektive gezielte Kühlung an gewünschten Stellen entlang der Deckbandsegmente ermöglicht. Although both types of shroud segment cooling passages operate properly, further improvements in the system for cooling turbine shrouds would be welcome, particularly systems that improve the cooling fraction provided by a given stream and / or the axially selective targeted cooling along desired locations allows the shroud segments.

Kurze Beschreibung der ErfindungBrief description of the invention

[0005] Aspekte und Vorteile der Erfindung werden in der nachstehenden Beschreibung dargestellt oder können aus der Beschreibung ersichtlich sein oder durch die praktische Ausführung der Erfindung erkannt werden. Aspects and advantages of the invention will be set forth in the description which follows, or may be obvious from the description, or may be learned by practice of the invention.

[0006] Gemäss bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenlegung kann ein Deckbandsegment für ein Gehäuse einer Gasturbine einen Körper enthalten, der zur Befestigung an dem Gehäuse in der Nähe einer lokalisierten kritischen Prozessstelle in dem Gehäuse eingerichtet ist. Der Körper hat eine Vorderkante, eine Hinterkante und zwei Seitenkanten sowie eine dem Gehäuse zugewandte erste Oberfläche und eine der ersten Oberfläche gegenüberliegende einem Heissgaspfad zugewandte zweite Oberfläche. Die kritische Prozessstelle befindet sich zwischen der Vorderkante und der Hinterkante, wenn der Körper an dem Gehäuse befestigt ist. Wenigstens zwei Kühlkanäle sind in dem Körper entlang einer von den Seitenkanten definiert. Ein erster von den Kühlkanälen hat einen Einlass und erstreckt sich zu einem Auslass, wovon einer von dem Einlass oder Auslass an die kritische Prozessstelle angrenzt. Ein zweiter von den Kühlkanälen hat einen Einlass und erstreckt sich zu einem Auslass, wovon einer von dem Einlass oder Auslass an die kritische Prozessstelle angrenzt. Der erste und der zweite Kühlkanal sind gross genug dimensioniert, um die eine Seitenkante auf ein gewünschtes Niveau während des Betriebs der Gasturbine zu kühlen. Verschiedene Optionen und Modifikationen sind möglich. [0006] According to certain aspects of the present disclosure, a shroud segment for a housing of a gas turbine may include a body adapted for attachment to the housing proximate a localized critical process location in the housing. The body has a leading edge, a trailing edge, and two side edges, and a first surface facing the housing and a second surface opposite a first surface facing a first gas surface. The critical process location is between the leading edge and the trailing edge when the body is attached to the housing. At least two cooling channels are defined in the body along one of the side edges. A first one of the cooling channels has an inlet and extends to an outlet, one of which adjoins the critical process location from the inlet or outlet. A second of the cooling channels has an inlet and extends to an outlet, one of which is adjacent to the critical process location from the inlet or outlet. The first and second cooling channels are sized large enough to cool the one side edge to a desired level during operation of the gas turbine. Various options and modifications are possible.

[0007] Der erste Kühlkanal des Deckbandsegmentes kann einen ersten Abschnitt entlang der Vorderkante und einen zweiten Abschnitt entlang der einen Seitenkante haben. The first cooling channel of the shroud segment may have a first portion along the leading edge and a second portion along one side edge.

[0008] Der zweite Kühlkanal jedes vorstehend erwähnten Deckbandsegmentes kann einen ersten Abschnitt entlang der einen Seitenkante und einen zweiten Abschnitt entlang der Hinterkante haben. The second cooling channel of each shroud segment mentioned above may have a first portion along one side edge and a second portion along the trailing edge.

[0009] Das Deckbandsegment jedes vorstehend erwähnten Typs kann ferner wenigstens zwei zusätzliche Kühlkanäle entlang der anderen von den Seitenkanten haben, wobei die zwei zusätzlichen Kühlkanäle im Wesentlichen symmetrisch zu den wenigstens zwei Kühlkanälen unter Bezugnahme auf eine Mittenebene des sich zwischen der Vorderkante und der Hinterkante erstreckenden Körpers sind. The shroud segment of each type mentioned above may further have at least two additional cooling channels along the other of the side edges, wherein the two additional cooling channels are substantially symmetrical to the at least two cooling channels with respect to a central plane extending between the leading edge and the trailing edge Body are.

[0010] Der erste Kühlkanal jedes vorstehend erwähnten Deckbandsegmentes kann einen zweiten Auslass angrenzend an die kritische Prozessstelle entlang der anderen Seitenkante haben. The first cooling channel of each shroud segment mentioned above may have a second outlet adjacent to the critical process location along the other side edge.

[0011] Der erste Kühlkanal jedes vorstehend erwähnten Deckbandsegmentes kann einen ersten Abschnitt entlang der Vorderkante und einen zweiten Abschnitt entlang der einen Seitenkante, einen dritten Abschnitt entlang der Vorderkante und einen vierten Abschnitt entlang der anderen Seitenkante haben. The first cooling channel of each shroud segment mentioned above may have a first portion along the leading edge and a second portion along one side edge, a third portion along the leading edge, and a fourth portion along the other side edge.

[0012] Der zweite Kühlkanal jedes vorstehend erwähnten Deckbandsegmentes kann einen zweiten Einlass angrenzend an die kritische Prozessstelle entlang der anderen Seitenkante haben. The second cooling channel of each shroud segment mentioned above may have a second inlet adjacent to the critical process location along the other side edge.

[0013] Der zweite Kühlkanal jedes vorstehend erwähnten Deckbandsegmentes kann einen ersten Abschnitt entlang der einen Seitenkante und einen zweiten Abschnitt entlang der Hinterkante, einen dritten Abschnitt entlang der anderen Seitenkante und einen vierten Abschnitt entlang der Hinterkante haben. The second cooling channel of each shroud segment mentioned above may have a first portion along one side edge and a second portion along the trailing edge, a third portion along the other side edge, and a fourth portion along the trailing edge.

[0014] Der zweite Kühlkanal jedes vorstehend erwähnten Deckbandsegmentes kann mehrere Auslässe enthalten. The second cooling channel of each shroud segment mentioned above may include a plurality of outlets.

[0015] Der Körper und der erste und zweite Kühlkanal jedes vorstehend erwähnten Deckbandsegmentes können aus gegossenem Metall gestaltet sein. The body and the first and second cooling channels of each shroud segment mentioned above may be formed of cast metal.

[0016] Gemäss bestimmten weiteren Aspekten der vorliegenden Offenlegung kann eine Gasturbine einen Verdichterbereich, einen Verbrennungsbereich stromabwärts von dem Verdichterbereich und einen Turbinenbereich stromabwärts von dem Verbrennungsbereich enthalten. Der Turbinenbereich enthält ein eine lokalisierte kritische Prozessstelle definierenden Gehäuse und mehrere in Umfangsrichtung an dem Gehäuse befestigte Deckbandsegmente. Jedes Deckbandsegment enthält einen zur Befestigung an dem Gehäuse eingerichteten Körper. Wenigstens einer von den Körpern hat eine Vorderkante, eine Hinterkante und zwei Seitenkanten, sowie eine dem Gehäuse zugewandte erste Oberfläche und eine der ersten Oberfläche gegenüberliegende einem Heissgaspfad zugewandte zweite Oberfläche. Die kritische Prozessstelle befindet sich zwischen der Vorderkante und der Hinterkante, wenn der Körper an dem Gehäuse befestigt ist. Wenigstens zwei Kühlkanäle sind in dem Körper entlang einer von den Seitenkanten definiert. Ein erster von den Kühlkanälen hat einen Einlass und erstreckt sich zu einem Auslass, wobei einer von dem Einlass oder dem Auslass an die kritische Prozessstelle angrenzt. Ein zweiter von den Kühlkanälen hat einen Einlass und erstreckt sich zu einem Auslass, wobei einer von dem Einlass oder dem Auslass an die kritische Prozessstelle angrenzt. Der erste und der zweite Kühlkanal sind ausreichend gross gestaltet, um die eine Seitenkante auf ein gewünschtes Niveau während des Betriebs der Gasturbine zu kühlen. Wie vorstehend sind verschiedene Optionen und Modifikationen möglich. In accordance with certain further aspects of the present disclosure, a gas turbine may include a compressor section, a combustion section downstream of the compressor section, and a turbine section downstream of the combustion section. The turbine section includes a housing defining a localized critical process location and a plurality of shroud segments attached circumferentially to the housing. Each shroud segment includes a body adapted for attachment to the housing. At least one of the bodies has a leading edge, a trailing edge and two side edges, and a first surface facing the housing and a second surface facing a hot gas path opposite the first surface. The critical process location is between the leading edge and the trailing edge when the body is attached to the housing. At least two cooling channels are defined in the body along one of the side edges. A first one of the cooling channels has an inlet and extends to an outlet with one of the inlet or the outlet adjacent to the critical process location. A second of the cooling channels has an inlet and extends to an outlet, with one of the inlet or the outlet adjacent to the critical process location. The first and second cooling channels are configured sufficiently large to cool the one side edge to a desired level during operation of the gas turbine. As above, various options and modifications are possible.

[0017] Der erste Kühlkanal der Gasturbine kann einen ersten Abschnitt entlang der Vorderkante und einen zweiten Abschnitt entlang der einen Seitenkante haben. The first cooling channel of the gas turbine may have a first portion along the leading edge and a second portion along the one side edge.

[0018] Die Gasturbine jedes vorstehend erwähnten Typs kann ferner wenigstens zwei zusätzliche Kühlkanäle entlang der anderen von den Seitenkanten haben, wobei die zwei zusätzlichen Kühlkanäle im Wesentlichen symmetrisch zu den wenigstens zwei Kühlkanälen unter Bezugnahme auf eine Mittenebene des sich zwischen der Vorderkante und der Hinterkante erstreckenden Körpers sind. The gas turbine of each type mentioned above may further have at least two additional cooling channels along the other of the side edges, the two additional cooling channels being substantially symmetrical with respect to the at least two cooling channels with respect to a central plane extending between the leading edge and the trailing edge Body are.

[0019] Die Gasturbine jedes vorstehend erwähnten Typs kann ferner wenigstens zwei zusätzliche Kühlkanäle entlang der anderen von den Seitenkanten haben, wobei die zwei zusätzlichen Kühlkanäle im Wesentlichen symmetrisch zu den wenigstens zwei Kühlkanälen unter Bezugnahme auf eine Mittenebene des Körpers sind, der sich zwischen der Vorderkante und der Hinterkante erstreckt. The gas turbine of each type mentioned above may further have at least two additional cooling channels along the other of the side edges, the two additional cooling channels being substantially symmetrical to the at least two cooling channels with respect to a central plane of the body extending between the leading edge and the trailing edge extends.

[0020] Der erste Kühlkanal von jeder vorstehend erwähnten Gasturbine kann einen zweiten Auslass angrenzend an die kritische Prozessstelle entlang der anderen Seitenkante haben. The first cooling passage of each gas turbine mentioned above may have a second outlet adjacent to the critical process location along the other side edge.

[0021] Der erste Kühlkanal jeder vorstehend erwähnten Gasturbine kann einen ersten Abschnitt entlang der Vorderkante und einen zweiten Abschnitt entlang der einen Seitenkante, einen dritten Abschnitt entlang der Vorderkante und einen vierten Abschnitt entlang der anderen Seitenkante haben. The first cooling passage of each gas turbine mentioned above may have a first portion along the leading edge and a second portion along one side edge, a third portion along the leading edge, and a fourth portion along the other side edge.

[0022] Der zweite Kühlkanal jeder vorstehend erwähnten Gasturbine kann einen zweiten Einlass angrenzend an die kritische Prozessstelle entlang der anderen Seitenkante haben. The second cooling passage of each gas turbine mentioned above may have a second inlet adjacent to the critical process location along the other side edge.

[0023] Der zweite Kühlkanal jeder vorstehend erwähnten Gasturbine kann einen ersten Abschnitt entlang der einen Seitenkante und einen zweiten Abschnitt entlang der Hinterkante, einen dritten Abschnitt entlang der anderen Seitenkante und einen vierten Abschnitt entlang der Hinterkante haben. The second cooling passage of each gas turbine mentioned above may have a first portion along one side edge and a second portion along the trailing edge, a third portion along the other side edge, and a fourth portion along the trailing edge.

[0024] Der zweite Kühlkanal jedes vorstehend erwähnten Deckbandsegmentes kann mehrere Auslässe enthalten. The second cooling channel of each shroud segment mentioned above may include a plurality of outlets.

[0025] Der Körper und der erste und zweite Kühlkanal jeder vorstehend erwähnten Gasturbine können aus gegossenem Metall gestaltet sein. The body and the first and second cooling channels of each gas turbine mentioned above may be formed of cast metal.

[0026] Der Fachmann wird die Merkmale und Aspekte derartiger Ausführungsformen besser nach Überprüfung der Patentschrift erkennen. Those skilled in the art will recognize the features and aspects of such embodiments better after reviewing the specification.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

[0027] Eine vollständige und grundlegende Offenlegung der vorliegenden Erfindung einschliesslich ihrer besten Ausführungsart für den Fachmann wird nachstehend ausführlicher in dem Rest der Patentschrift unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen: A complete and basic disclosure of the present invention including its best mode for those skilled in the art will be described in more detail in the remainder of the specification with reference to the accompanying drawings, in which:

[0028] Fig. 1 eine schematische Ansicht einer exemplarischen Gasturbine ist, die Aspekte der vorliegenden Offenlegung beinhaltet; FIG. 1 is a schematic view of an exemplary gas turbine incorporating aspects of the present disclosure; FIG.

[0029] Fig. 2 eine vereinfachte Querschnittsansicht eines Abschnittes der Gasturbine von Fig. 1 ist, der ein Deckbandsegment darstellt; FIG. 2 is a simplified cross-sectional view of a portion of the gas turbine of FIG. 1 illustrating a shroud segment; FIG.

[0030] Fig. 3 eine Draufsicht auf ein Deckbandsegment wie in Fig. 2 ist; Fig. 3 is a plan view of a shroud segment as in Fig. 2;

[0031] Fig. 4 eine Seitenansicht des Deckbandsegmentes von Fig. 3 ist; FIG. 4 is a side view of the shroud segment of FIG. 3; FIG.

[0032] Fig. 5 eine Schnittansicht des Deckbandes entlang der Linie 5–5 in Fig. 3 ist; Fig. 5 is a sectional view of the shroud taken along line 5-5 in Fig. 3;

[0033] Fig. 6 eine isometrische Ansicht des Deckbandsegmentes von Fig. 3 ist; Fig. 6 is an isometric view of the shroud segment of Fig. 3;

[0034] Fig. 7 eine Draufsicht auf ein erstes alternatives Deckbandsegment ist; Fig. 7 is a plan view of a first alternative shroud segment;

[0035] Fig. 8 eine Draufsicht auf ein zweites alternatives Deckbandsegment ist; und Fig. 8 is a plan view of a second alternative shroud segment; and

[0036] Fig. 9 eine Draufsicht auf ein drittes alternatives Deckbandsegment ist. Fig. 9 is a plan view of a third alternative shroud segment.

Detaillierte Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

[0037] Es wird nun im Detail auf Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, wovon ein oder mehrere Beispiele in den Zeichnungen dargestellt sind. Die detaillierte Beschreibung verwendet Zahlen- und Buchstabenbezeichnungen, um sich auf Merkmale in den Zeichnungen zu beziehen. Gleiche oder ähnliche Bezeichnungen in den Zeichnungen oder in der Beschreibung wurden verwendet, um gleiche oder ähnliche Teile der Erfindung zu bezeichnen. So wie hierin verwendet, können die Begriffe «erst..», «zweit..» und «dritt..» austauschbar verwendet werden, um eine Komponente von einer anderen zu unterscheiden, und sollen keine Lage oder Bedeutung der individuellen Komponenten anzeigen. Zusätzlich beziehen sich die Begriffe «stromaufwärts» und «stromabwärts» auf die relative Lage von Komponenten in einem Fluidstrompfad. Beispielsweise befindet sich die Komponente A stromaufwärts von der Komponente B, wenn ein Fluid von der Komponente A zu der Komponente B strömt. Umgekehrt befindet sich die Komponente B stromabwärts von der Komponente A, wenn die Komponente B einen Fluidstrom von der Komponente A empfängt. Reference will now be made in detail to embodiments of the invention, one or more examples of which are illustrated in the drawings. The detailed description uses numerical and letter designations to refer to features in the drawings. Like or similar terms in the drawings or the description have been used to designate the same or similar parts of the invention. As used herein, the terms "first", "second" and "third" may be used interchangeably to distinguish one component from another, and are not intended to indicate location or meaning of the individual components. In addition, the terms "upstream" and "downstream" refer to the relative location of components in a fluid flow path. For example, component A is upstream of component B as fluid flows from component A to component B. Conversely, component B is downstream of component A when component B receives a fluid flow from component A.

[0038] Jedes Beispiel wird im Rahmen einer Erläuterung der Erfindung und nicht einer Einschränkung der Erfindung gegeben. Tatsächlich wird es für den Fachmann ersichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen und Varianten in der vorliegenden Erfindung ohne Abweichung von dem Schutzumfang oder Erfindungsgedanken der Erfindung vorgenommen werden können. Beispielsweise können als Teil einer Ausführungsform dargestellte oder beschriebene Merkmale mit einer anderen Ausführungsform verwendet werden, um noch eine weitere Ausführungsform der Erfindung zu ergeben. Somit soll die vorliegende Erfindung derartige Modifikationen und Varianten beinhalten, soweit sie in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente fallen. Each example is given in the context of an explanation of the invention and not a limitation of the invention. Indeed, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the scope or spirit of the invention. For example, features illustrated or described as part of one embodiment can be used with another embodiment to yield yet a further embodiment of the invention. Thus, the present invention is intended to include such modifications and variations as fall within the scope of the appended claims and their equivalents.

[0039] Fig. 1 ist eine schematische Ansicht einer exemplarischen Gasturbine, die ein Deckbandelement gemäss der vorliegenden Offenlegung enthalten kann. Gemäss Darstellung enthält die Gasturbine 11Q einen Einlassbereich III, einen Verdichterbereich 112, einen Verbrennungsbereich 114, einen Turbinenbereich 116 und einen Abgasbereich 117. Eine Welle (Rotor) 122 kann dem Verdichterbereich 112 und dem Turbinenbereich 116 gemeinsam sein und kann ferner eine Verbindung zu einem Generator 105 zur Erzeugung von Elektrizität herstellen. FIG. 1 is a schematic view of an exemplary gas turbine that may include a shroud element according to the present disclosure. FIG. As shown, the gas turbine 11Q includes an inlet section III, a compressor section 112, a combustion section 114, a turbine section 116, and an exhaust section 117. A shaft (rotor) 122 may be common to the compressor section 112 and the turbine section 116 and may further connect to a generator 105 to produce electricity.

[0040] Der Verdichterbereich 112 kann einen Axialströmungsverdichter enthalten, in welchen ein Arbeitsfluid 100, wie z.B. Umgebungsluft in den Verdichter von dem Einlassbereich III aus eintritt, und abwechselnde Stufen 113 von stationären Leitschaufeln und rotierenden Laufschaufeln (dargestellt in Fig. 1 ) passiert. Das Verdichtergehäuse 118 schliesst das Arbeitsfluid 100 ein, während die stationären Leitschaufeln und rotierenden Laufschaufeln das Arbeitsfluid beschleunigen und umlenken, um einen kontinuierlichen Strom von verdichtetem Arbeitsfluid zu erzeugen. Der Grossteil des verdichteten Arbeitsfluids strömt stromabwärts durch den Verbrennungsbereich 114 und dann durch den Turbinenbereich 116. Compressor area 112 may include an axial flow compressor in which a working fluid 100, such as, for example, is used. Ambient air enters the compressor from the inlet region III and passes through alternate stages 113 of stationary vanes and rotating blades (shown in FIG. 1). The compressor housing 118 encloses the working fluid 100 while the stationary vanes and rotating blades accelerate and deflect the working fluid to produce a continuous stream of compressed working fluid. Most of the compressed working fluid flows downstream through the combustion region 114 and then through the turbine region 116.

[0041] Der Verbrennungsbereich 114 kann jede Art von im Fachgebiet bekannter Brennkammer enthalten. Ein Brennkammergehäuse 115 kann in Umfangsrichtung einen Teil oder den gesamten Verbrennungsbereich 114 umgeben, um das verdichtete Arbeitsfluid 100 aus dem Verdichterbereich 112 einem Brennraum 119 zuzuführen. Brennstoff 101 wird ebenfalls dem Brennraum 119 zugeführt. Mögliche Brennstoffe umfassen beispielsweise einen oder mehr von Hochofengas, Koksofengas, Erdgas, verdampftem flüssigen Erdgas (LNG), Wasserstoff und Propan. Das verdichtete Arbeitsfluid 100 mischt sich mit dem Brennstoff 101 in dem Brennraum 119, wo es zum Erzeugen von Verbrennungsgasen mit hoher Temperatur und Druck verbrennt. Die Verbrennungsgase treten dann in den Turbinenbereich 116 ein. The combustion region 114 may include any type of combustor known in the art. A combustion chamber housing 115 may circumferentially surround part or all of the combustion region 114 to supply the compressed working fluid 100 from the compressor region 112 to a combustion chamber 119. Fuel 101 is also supplied to the combustion chamber 119. Possible fuels include, for example, one or more of blast furnace gas, coke oven gas, natural gas, vaporized liquid natural gas (LNG), hydrogen and propane. The compressed working fluid 100 mixes with the fuel 101 in the combustion chamber 119, where it burns to produce combustion gases of high temperature and pressure. The combustion gases then enter the turbine section 116.

[0042] Gemäss Darstellung in den Fig. 1 und 2 sind in dem Turbinenbereich 116 abwechselnde Stufen rotierender Laufschaufeln 124 und stationärer Leitschaufeln 126 am Rotor 122 bzw. am Turbinengehäuse 120 befestigt. Das Arbeitsfluid 100, wie z.B. Dampf, Verbrennungsgase oder Luft, strömt entlang eines Heissgaspfades durch eine Turbine 110 von links nach rechts gemäss Darstellung in Fig. 2 . Die erste Stufe stationärer Leitdüsen 126 beschleunigt und lenkt das Arbeitsfluid 100 auf die erste Stufe rotierender Laufschaufeln 124, was die erste Stufe rotierender Laufschaufeln 124 und den Rotor 122 dazu bringt, sich zu drehen. Das Arbeitsfluid 100 strömt dann über die zweite Stufe stationärer Leitdüsen 126, welche das Arbeitsfluid beschleunigen und auf die nächste Stufe rotierender Laufschaufeln (siehe Fig. 1 ) umlenken, und der Vorgang wiederholt sich für jede nachfolgende Stufe. As shown in FIGS. 1 and 2, alternating stages of rotating blades 124 and stationary vanes 126 are secured to rotor 122 and turbine shell 120, respectively, in turbine section 116. The working fluid 100, such as e.g. Steam, combustion gases or air, flows along a hot gas path through a turbine 110 from left to right as shown in FIG. 2. The first stage of stationary nozzles 126 accelerates and directs the working fluid 100 to the first stage of rotating blades 124, causing the first stage of rotating blades 124 and the rotor 122 to rotate. The working fluid 100 then flows over the second stage of stationary nozzles 126, which accelerate the working fluid and divert it to the next stage of rotating blades (see FIG. 1), and the process repeats for each successive stage.

[0043] Wie es schematisch in Fig. 1 dargestellt ist, kann der radial innere Abschnitt des Turbinengehäuses 120 eine Reihe von Deckbändern 128 enthalten. Die Deckbänder 128 in Fig. 1 sind um Laufschaufeln 124 herum ausgebildet. Fig. 2 stellt sowohl um Laufschaufeln 124 als auch Leitschaufeln 126 ausgebildete Deckbänder 128 dar. Die Deckbänder 128 können in Segmenten ausgebildet sein, wie z.B. als Segment 130 der Fig. 2 – 6 . Es dürfte sich verstehen, dass, obwohl ein Beispiel eines Deckbandsegmentes in Bezug auf eine Laufschaufel 124 dargestellt ist, die vorliegende Offenlegung auch um Leitschaufeln 124 herum ausgebildete Deckbandsegmente beinhaltet. Daher sollte es keine Einschränkung bezüglich der Lage von Deckbändern in dem Gehäuse 120 geben. As shown schematically in FIG. 1, the radially inner portion of the turbine housing 120 may include a series of shrouds 128. The shrouds 128 in FIG. 1 are formed around blades 124. FIG. 2 illustrates shrouds 128 formed about buckets 124 as well as vanes 126. The shrouds 128 may be formed in segments, such as those shown in FIG. as segment 130 of FIGS. 2-6. It should be understood that although an example of a shroud segment is illustrated with respect to a blade 124, the present disclosure also includes shroud segments formed around vanes 124. Therefore, there should be no limitation on the location of shrouds in the housing 120.

[0044] Gemäss Darstellung in Fig. 3 kann jedes Deckbandsegment 130 im Wesentlichen einen Körper mit mehreren Seiten aufweisen. Insbesondere hat jedes Segment 130 eine Vorderkante 132, eine Hinterkante 134 und zwei Seitenkanten 136 und 138. Eine erste Oberfläche 140 ist (radial nach aussen) dem Gehäuse 120 zugewandt und eine der ersten Oberfläche gegenüberliegende zweite Oberfläche 142 ist (radial nach innen) dem Heissgaspfad zugewandt, wo das Arbeitsfluid 100 strömt. As shown in Figure 3, each shroud segment 130 may substantially comprise a body having multiple sides. In particular, each segment 130 has a leading edge 132, a trailing edge 134 and two side edges 136 and 138. A first surface 140 faces (radially outward) the housing 120 and a second surface 142 opposite the first surface is (radially inward) the hot gas path facing where the working fluid 100 flows.

[0045] Eine (nachstehend definierte) kritische Prozessstelle 144 befindet sich zwischen der Vorderkante 132 und der Hinterkante 134, im Wesentlichen zu den rotierenden Laufschaufeln 124 ausgerichtet. Die kritische Prozessstelle 144 könnte beispielsweise eine Stelle maximaler oder anderer kritischer Temperatur entlang des Segmentes während eines Gasturbineneinsatzes, eine Stelle maximalen oder anderen kritischen Druckes entlang des Segmentes während des Gasturbineneinsatzes, eine Stelle eines maximalen oder anderen kritischen gasseitigen Wärmeübertragungskoeffizienten oder eine Stelle maximaler oder anderer kritischer Belastung sein. Die kritische Prozessstelle 144 könnte eine Stelle sein, wo Kühlgase in das Segment nach Durchlaufen eines Kanals eintreten oder austreten können, um eine ausreichende Kühlung des Segmentes zu ermöglichen, während gleichzeitig Rückstromspielraumeinschränkungen berücksichtigt werden. A critical process site 144 (defined below) is located between the leading edge 132 and the trailing edge 134, substantially aligned with the rotating blades 124. For example, the critical processing station 144 could include a location of maximum or other critical temperature along the segment during gas turbine use, a location of maximum or other critical pressure along the segment during gas turbine use, a location of maximum or other critical gas heat transfer coefficient, or a location of maximum or other critical Be burden. The critical process station 144 could be a location where cooling gases can enter or exit the segment after passing through a channel to allow for sufficient cooling of the segment while accommodating rewind margin limitations.

[0046] Ausserdem muss die kritische Prozessstelle kein absolutes Maximum sein, sie könnte jeder beliebige gewünschte Wert sein, der dazu genutzt werden kann, optimale Strömungs- und Wärmeübertragungseigenschaften in der Gasturbine oder in dem Segment selbst zu bestimmen. Viel hängt von den gewünschten Eigenschaften der Gasturbinenströmung an der Stelle des Segmentes 130 usw. ab. Die kritische Prozessstelle entlang des Segmentes 130 könnte bei unterschiedlichen Stufen in einer Gasturbine variieren. Ferner könnten zwei oder mehr derartige kritischer Prozessstellen entlang nur eines Elementes 130 vorhanden sein. Moreover, the critical process location need not be an absolute maximum, it could be any desired value that can be used to determine optimal flow and heat transfer characteristics in the gas turbine or in the segment itself. Much depends on the desired properties of the gas turbine flow at the location of the segment 130 and so forth. The critical process location along the segment 130 could vary at different stages in a gas turbine. Further, two or more such critical process locations could be present along only one element 130.

[0047] Wenigstens zwei Kühlkanäle 146, 148 sind in dem Segment 130 entlang einer von den Seitenkanten 136 definiert. Der erste Kühlkanal 146 hat einen Einlass 150, der (wie dargestellt) auf der ersten Oberfläche 140 in der Nähe der Vorderkante 132 liegen kann. Der erste Kühlkanal 146 hat auch einen an die kritische Prozessstelle 144 angrenzenden Auslass 152. Der zweite Kühlkanal 148 hat einen Einlass 154, der (wie dargestellt) auf der ersten Oberfläche 140 angrenzend an die kritische Prozessstelle 144 liegen kann. Der zweite Kühlkanal 148 hat wenigstens einen Auslass 156, der (wie dargestellt) in der Nähe der Hinterkante 134 liegen kann. At least two cooling channels 146, 148 are defined in the segment 130 along one of the side edges 136. The first cooling channel 146 has an inlet 150 that may be on the first surface 140 (as shown) proximate the leading edge 132. The first cooling channel 146 also has an outlet 152 adjacent to the critical processing station 144. The second cooling channel 148 has an inlet 154 that may be located (as shown) on the first surface 140 adjacent to the critical processing station 144. The second cooling channel 148 has at least one outlet 156 that may be proximate the trailing edge 134 (as shown).

[0048] Es dürfte sich verstehen, dass die Strömung durch einen oder beide Kanäle 146, 148 umgekehrt zu der sein kann, welche dargestellt ist. Beispielsweise könnte die Strömung im ersten Kanal 146 entgegengesetzt (stromaufwärts gerichtet) zu der durch den zweiten Kanal 148 sein. Mit anderen Worten, die Strömung könnte von der Öffnung 152 zur Öffnung 150 (Umkehrung der Einlass/Auslass-Funktionen) verlaufen, wenn dieses gewünscht ist. Die Strömung durch den zweiten Kanal 148 könnte ebenfalls ähnlich umgekehrt sein. It should be understood that the flow through one or both of the channels 146, 148 may be the reverse of that shown. For example, the flow in the first channel 146 could be opposite (upstream) to that through the second channel 148. In other words, the flow could be from port 152 to port 150 (inversion of the inlet / outlet functions) if desired. The flow through the second channel 148 could also be similarly reversed.

[0049] Der erste und zweite Kühlkanal 146, 148 können durch Giessen statt durch mechanische Bearbeitung erzeugt sein. Beispielsweise könnte, wie es bekannt ist, eine Form verwendet werden, in welcher eine Füllsubstanz bereitgestellt wird, die mit dem Pfad des erstes und zweites Kühlkanals 146, 148 übereinstimmt, wobei die Füllsubstanz ausgebrannt und/oder chemisch entfernt wird, um anschliessend die Kanäle zu hinterlassen. Eine derartige Herstellung unter Anwendung von Giessen wenigstens eines Abschnittes der Kanäle kann kosteneffektiver als eine mechanische Bearbeitung der Kanäle oder mehrere kleinere Kanäle sein. Selbst wenn die Kanäle im Wesentlichen durch Giessen geformt werden, können Einlasse und Auslässe zu den Kanälen oder anderen Einrichtungen als Teil der Herstellung mechanisch bearbeitet werden. The first and second cooling channels 146, 148 may be produced by casting rather than machining. For example, as is known, a mold could be used in which a filling substance is provided that matches the path of the first and second cooling channels 146, 148, the filling substance being burned out and / or chemically removed to subsequently supply the channels leave. Such manufacture using casting of at least a portion of the channels may be more cost effective than machining the channels or multiple smaller channels. Even if the channels are formed substantially by casting, inlets and outlets to the channels or other devices can be machined as part of the manufacture.

[0050] Der erste und zweite Kühlkanal 146, 148 können ausreichend gross gestaltet sein, um die Seitenkante 136 und/ oder einen betroffenen Bereich auf einen gewünschten Pegel während des Betriebs der Gasturbine zu kühlen. Die Kanalgrössen sind so gestaltet, dass sie einen ausreichenden Strom ermöglichen, dass Rückstromreserven beachtet werden und die Wärmeübertragung zum Kühlen des Segmentes 130 auf eine gewünschte Temperatur ausreichend ist. Falls gewünscht, kann in einem Beispiel einer Gasturbine, ein Segment 130 mit einer Länge von ca. 16,5 cm (ca. 6,5 Inches), einer Breite von ca. 7,6 cm (ca. 3,0 Inches) und einer allgemeinen Dicke von 0,64 cm (ca. 0,25 Inches), die Kanäle 146, 148 einen Querschnitt von ca. 10,16 cm2 (ca. 0,025 Quadratinches) haben. Demzufolge sind zahlreiche entlang der Stellen der Kühlkanäle 146, 148 verteilte kleine Kanäle zum Kühlen des Segmentes 130 nicht erforderlich. The first and second cooling channels 146, 148 may be made sufficiently large to cool the side edge 136 and / or an affected area to a desired level during operation of the gas turbine. The channel sizes are designed to allow sufficient current, to honor backflow reserves, and to allow heat transfer to cool the segment 130 to a desired temperature. If desired, in one example of a gas turbine, a segment 130 having a length of about 16.5 cm (about 6.5 inches), a width of about 7.6 cm (about 3.0 inches), and 0.25 inches in thickness, the channels 146, 148 have a cross-section of about 10.16 cm 2 (about 0.025 square inches). As a result, numerous small channels distributed along the locations of the cooling channels 146, 148 are not required for cooling the segment 130.

[0051] Gemäss Darstellung kann ein zusätzlicher Satz von Kühlkanälen 158, 160 auf einer anderen Seitenkante 138 vorgesehen sein. Die Kanäle 158, 160 können, falls gewünscht, aber nicht notwendigerweise, im Wesentlichen symmetrisch zu den Kanälen 146, 148 entlang einer zwischen der Vorderkante 132 und der Hinterkante 134 verlaufenden Mittenachse sein. Wie vorstehend hat der erste Kühlkanal 158 einen Einlass 162, welcher sich (wie dargestellt) auf der ersten Oberfläche 140 in der Nähe der Vorderkante 132 befinden kann. Der erste Kühlkanal 158 hat auch einen an die kritische Prozessstelle 144 angrenzenden Auslass 164. Der zweite Kühlkanal 160 hat einen Einlass 166, welcher sich (wie dargestellt) auf der ersten Oberfläche 140 angrenzend an die kritische Prozessstelle 144 befinden kann. Der zweite Kühlkanal 160 hat wenigstens einen Auslass 168, welcher sich (wie dargestellt) in der Nähe der Hinterkante 134 befinden kann. Gemäss Darstellung sind der Einlass 150 und der Einlass 162 ein gemeinsamer einziger Einlass. Jedoch können, wie nachstehend diskutiert, die Einlasse 150, 162 getrennt sein. As shown, an additional set of cooling channels 158, 160 may be provided on another side edge 138. The channels 158, 160 may be, if desired, but not necessarily, substantially symmetrical with the channels 146, 148 along a central axis extending between the leading edge 132 and the trailing edge 134. As before, the first cooling channel 158 has an inlet 162 which may be located (as shown) on the first surface 140 near the leading edge 132. The first cooling passage 158 also has an outlet 164 adjacent to the critical processing station 144. The second cooling passage 160 has an inlet 166 which may be located (as shown) on the first surface 140 adjacent to the critical processing station 144. The second cooling channel 160 has at least one outlet 168 which may be located near the trailing edge 134 (as shown). As shown, the inlet 150 and the inlet 162 are a common single inlet. However, as discussed below, the inlets 150, 162 may be separate.

[0052] Verschiedene Optionen und Modifikationen sind möglich. Beispielsweise können gemäss Darstellung in Fig. 3 die beiden zweiten Kanäle 148, 160 mehrere Auslässe 156, 168 haben, welche sich entlang der Hinterkante 134 befinden können. Derartige mehrfache Ausgänge können maschinell hergestellt oder gegossen sein und können zum Kühlen der Hinterkante 134 eingesetzt werden, wenn sie ausreichend von den zweiten Kanälen 148, 160 beabstandet ist, um eine zusätzliche Kühlung zu erfordern. Einige oder alle von derartigen mehrfachen Auslässen könnten stattdessen oder auch das Austrittssegment 130 an anderen Stellen als der Hinterkante 134, falls gewünscht, verlassen. Various options and modifications are possible. For example, as shown in FIG. 3, the two second channels 148, 160 may have a plurality of outlets 156, 168, which may be along the trailing edge 134. Such multiple exits may be machined or cast and may be used to cool the trailing edge 134 when sufficiently spaced from the second channels 148, 160 to require additional cooling. Some or all of such multiple outlets could instead or even leave the exit segment 130 at locations other than the trailing edge 134, if desired.

[0053] Alternativ hat gemäss Darstellung in Fig. 7 , das modifizierte Segment 130 ́ erste Kanäle 146 ́, 158 ́, jeden mit seinen eigenen individuellen Einlass 150, 162 mit ersten Abschnitten 170, 172 und zweiten Abschnitten 174, 176, die zu Auslässen 152, 164 führen. Gemäss Darstellung in Fig. 3 stehen die ersten Abschnitte 170, 172 miteinander in Verbindung. Falls gewünscht, könnten einige oder alle von den Einlassen im Segment 130 oder 130 ́ anderswo als auf der ersten Oberfläche 140 angeordnet sein. Alternatively, as shown in Figure 7, the modified segment 130 has first channels 146, 158, each with its own individual inlet 150, 162 having first sections 170, 172 and second sections 174, 176 leading to outlets 152, 164 lead. As shown in FIG. 3, the first sections 170, 172 communicate with each other. If desired, some or all of the inlets in segment 130 or 130 could be located elsewhere than on the first surface 140.

[0054] Als weitere Alternative hat gemäss Darstellung in Fig. 8 das modifizierte Segment 130» zweite Kanäle 148 ́, 160 ́, jeder mit individuellen Einlassen 154, 166, die zu ersten Abschnitten 178, 180 und zweiten Abschnitten 182, 184 und dann wie vorstehend zu dem/den Auslässen 156, 168 führen. Jedoch stehen die zweiten Abschnitte 182, 184 in Fig. 8 miteinander in Verbindung. Daher könnte statt des in Fig. 3 dargestellten Aufbaus, der einen ersten Kanal stromaufwärts von der Stelle 144 und zwei zweite Kanäle stromabwärts von der Stelle 144 hat, ein Deckbandsegment gemäss Darstellung in Fig. 8 mit einem stromaufwärtigen Kanal und einem stromabwärtigen Kanal, der entlang der Seitenkanten 136, 138 an der Stelle 144 aufgeteilt ist, hergestellt werden. As a further alternative, as shown in Fig. 8, the modified segment 130 has second channels 148, 160, each with individual inlets 154, 166 leading to first sections 178, 180 and second sections 182, 184 and then leading to the outlet (s) 156, 168. However, the second portions 182, 184 in Fig. 8 communicate with each other. Thus, instead of the structure shown in FIG. 3 having a first channel upstream from point 144 and two second channels downstream from point 144, a shroud segment as shown in FIG. 8 could have an upstream channel and a downstream channel along side edges 136, 138 at location 144.

[0055] Alternativ könnten gemäss Darstellung in Fig. 9 Aufteilungen an zwei oder mehr kritischen Prozessstellen entlang des Deckbandsegmentes vorgesehen sein. Entlang einer Seite des Segmentes 130 ́ ’ ’ erstreckt sich ein erster Kanal 146 vom Einlass 150 zum Auslass 152, ein zweiter Kanal 148 ́ erstreckt sich vom Einlass 154 zum Auslass 153 und ein dritter Kanal 179 erstreckt sich vom Einlass 155 zu Auslässen 156. In ähnlicher Weise erstreckt sich entlang der anderen Seite ein erster Kanal 155 vom Einlass 162 zum Auslass 164, ein zweiter Kanal 160 ́ vom Einlass 166 zum Auslass 165 und ein dritter Kanal 181 erstreckt sich vom Einlass 167 zu Auslässen 168. Demzufolge veranschaulicht Fig. 9 , dass mehr als nur eine Aufteilung zwischen der Vorderkante 132 und der Hinterkante 134 an kritischen Prozessstellen, falls gewünscht, hergestellt werden kann. Es dürfte sich verstehen, dass Aufteilungen nicht symmetrisch oder sogar entlang einer vorgegebenen Seite der Segmente oder zwischen Seiten der Segmente symmetrisch sein müssen. Alternatively, as shown in FIG. 9, divisions may be provided at two or more critical process locations along the shroud segment. Along one side of the segment 130 '', a first channel 146 extends from the inlet 150 to the outlet 152, a second channel 148 extends from the inlet 154 to the outlet 153, and a third channel 179 extends from the inlet 155 to outlets 156 Similarly, along the other side, a first channel 155 extends from the inlet 162 to the outlet 164, a second channel 160 from the inlet 166 to the outlet 165, and a third channel 181 extends from the inlet 167 to outlets 168. Thus, FIG. that more than just a split between the leading edge 132 and the trailing edge 134 may be made at critical process locations, if desired. It should be understood that divisions need not be symmetric or even symmetrical along a given side of the segments or between sides of the segments.

[0056] Die vorstehenden Segmente können am Turbinengehäuse in verschiedenen bekannten Arten mittels Haken, Prallplatten, Klammern usw. befestigt sein. Die vorliegende Erfindung ist auf keinerlei derartige Befestigungsanordnung, Kühlmodus oder irgendein zum Kühlen des Deckbandsegmentes verwendetes spezielles Fluid beschränkt. Beispielsweise kann eine derartige Befestigung vorsehen oder auch nicht, dass das Kühlfluid erst auf die Segmente trifft, um eine Prallkühlung an dem Volumen des Segmentes zu erzeugen, bevor Fluid durch die offengelegten Kanäle strömt. Ausserdem können die Segmente Befestigungsstrukturen, Kühlkanalöffnungen usw. zum Aufnehmen, Berühren oder Kühlen der Düsen 126 enthalten, wenn die Segmente entlang einer Reihe von Leitdüsen im Gegensatz zu einer Reihe von Laufschaufeln 124 angeordnet sind. The projecting segments may be secured to the turbine housing in various known ways by means of hooks, baffles, clamps, etc. The present invention is not limited to any such mounting arrangement, cooling mode, or any particular fluid used to cool the shroud segment. For example, such attachment may or may not provide for the cooling fluid to strike the segments first to create impingement cooling on the volume of the segment before fluid flows through the exposed channels. In addition, the segments may include attachment structures, cooling channel openings, etc., for receiving, contacting, or cooling the nozzles 126 when the segments are disposed along a series of nozzles as opposed to a series of blades 124.

[0057] Es wird angenommen, dass die verschiedenen Ausführungsformen der vorstehenden Deckbandsegmente mit niedrigeren Kosten als frühere Konstruktionen hergestellt werden können. Insbesondere können die Segmente gegossen oder geschmiedet werden, wobei eine reduzierte maschinelle Bearbeitung für Einlasse und Auslässe erforderlich ist, und die grösseren Kanäle durch Giessen geformt werden. Auf diese Weise kann das Deckband leicht so hergestellt werden, dass es die gewünschten Fluidkanäle enthält, die eine Kühlung für die Seiten des Segmentes bereitstellen. Durch Aufteilen der Kanäle an kritischen Prozessstellen 144, wo maximale Temperatur, Druck oder andere messbare Parameter (maximal oder nicht) vorliegen, kann die Kühlung vorteilhaft an einem gewünschten Punkt angeordnet werden, während gleichzeitig ein effizienterer Strom mit weniger Leckage bereitgestellt wird. Die Segmente können somit auf verschiedene Arten abgestimmt werden, um das thermische und strömungstechnische Verhalten zu verbessern. It is believed that the various embodiments of the foregoing shroud segments can be made at a lower cost than previous designs. In particular, the segments may be cast or forged, requiring reduced machining for inlets and outlets, and molding the larger channels by casting. In this way, the shroud can easily be made to contain the desired fluid channels that provide cooling to the sides of the segment. By dividing the channels at critical process locations 144 where maximum temperature, pressure, or other measurable parameters (maximum or not) are present, cooling may be advantageously located at a desired point while providing a more efficient flow with less leakage. The segments can thus be tuned in various ways to improve the thermal and fluidic behavior.

[0058] Diese Beschreibung nutzt Beispiele, um die Erfindung einschliesslich ihrer besten Ausführungsart offenzulegen und um auch jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung einschliesslich der Herstellung und Nutzung aller Elemente und Systeme und der Durchführung aller einbezogenen Verfahren in die Praxis umzusetzen. Der patentfähige Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele umfassen, die für den Fachmann ersichtlich sind. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Schutzumfang der Erfindung enthalten sein, sofern sie strukturelle Elemente besitzen, die sich nicht von dem Wortlaut der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Änderungen gegenüber dem Wortlaut der Ansprüche enthalten. This description uses examples to disclose the invention, including its best mode, and also to enable any person skilled in the art to practice the invention, including the making and use of all elements and systems and practice of all methods involved. The patentable scope of the invention is defined by the claims, and may include other examples that will be apparent to those skilled in the art. Such other examples are intended to be within the scope of the invention if they have structural elements that do not differ from the literal language of the claims, or if they include equivalent structural elements with insubstantial differences from the literal languages of the claims.

[0059] Ein Deckbandsegment für ein Gehäuse einer Gasturbine enthält einen Körper, der zur Befestigung an dem Gehäuse in der Nähe einer lokalisierten kritischen Prozessstelle in dem Gehäuse eingerichtet ist. Der Körper hat eine Vorderkante, eine Hinterkante und zwei Seitenkanten. Die kritische Prozessstelle befindet sich zwischen der Vorderkante und der Hinterkante, wenn der Körper an dem Gehäuse befestigt ist. Ein Kühlkanal ist in dem Körper entlang einer von den Seitenkanten mit einem Einlass oder einem Auslass in der Nähe der kritischen Prozessstelle definiert. Der Kühlkanal ist gross genug dimensioniert, um die eine an den Kühlkanal angrenzende Seitenkante auf ein gewünschtes Niveau während des Betriebs der Gasturbine zu kühlen. Die kritischen Prozessstellen können auf Temperaturen, Drücke oder andere messbare Merkmale bezüglich der Gasturbine während ihrer Nutzung bezogen sein. A shroud segment for a housing of a gas turbine includes a body adapted for attachment to the housing proximate a localized critical process location in the housing. The body has a leading edge, a trailing edge and two side edges. The critical process location is between the leading edge and the trailing edge when the body is attached to the housing. A cooling channel is defined in the body along one of the side edges with an inlet or outlet near the critical process location. The cooling channel is sized large enough to cool the side edge adjacent the cooling channel to a desired level during operation of the gas turbine. The critical process locations may be related to temperatures, pressures or other measurable characteristics related to the gas turbine during use.

Claims (10)

1. Deckbandsegment für ein Gehäuse einer Gasturbine, aufweisend: einen Körper, der zur Befestigung an dem Gehäuse in der Nähe einer lokalisierten kritischen Prozessstelle in dem Gehäuse eingerichtet ist, wobei der Körper eine Vorderkante, eine Hinterkante und zwei Seitenkanten hat, der Körper eine dem Gehäuse zugewandte erste Oberfläche und eine der ersten Oberfläche gegenüberliegende einem Heissgaspfad zugewandte zweite Oberfläche hat, während sich die kritische Prozessstelle zwischen der Vorderkante und der Hinterkante befindet, wenn der Körper an dem Gehäuse befestigt ist; und wenigstens zwei in dem Körper in Bezug auf eine von den Seitenkanten definierte Kühlkanäle, wovon ein erster von den Kühlkanälen einen Einlass hat und sich zu einem Auslass erstreckt, einer von dem Einlass oder Auslass an die kritische Prozessstelle angrenzt, ein zweiter von den Kühlkanälen einen Einlass hat und sich zu einem Auslass erstreckt, einer von dem Einlass oder Auslass an die kritische Prozessstelle angrenzt, wobei der erste und der zweite Kühlkanal ausreichend gross dimensioniert sind, um die eine Seitenkante während des Betriebs der Gasturbine auf ein gewünschtes Niveau zu kühlen.1. shroud segment for a housing of a gas turbine, comprising: a body adapted for attachment to the housing proximate a localized critical process location in the housing, the body having a leading edge, a trailing edge and two side edges, the body having a first surface facing the housing and an opposite surface facing the first surface Hot gas path facing second surface has, while the critical process location between the leading edge and the trailing edge is when the body is attached to the housing; and at least two in the body relative to a cooling channel defined by the side edges of which a first one of the cooling channels has an inlet and extends to an outlet, one adjacent to the critical process location from the inlet or outlet, a second one of the cooling channels has an inlet and extends to an outlet adjacent one of the inlet or outlet to the critical process location, wherein the first and second cooling channels are sized sufficiently large to cool the one side edge to a desired level during operation of the gas turbine. 2. Deckbandsegment nach Anspruch 1, wobei der erste Kühlkanal einen ersten Abschnitt entlang der Vorderkante und einen zweiten Abschnitt entlang der einen Seitenkante hat; und/oder wobei der zweite Kühlkanal einen ersten Abschnitt entlang der einen Seitenkante und einen zweiten Abschnitt entlang der Hinterkante hat.The shroud segment of claim 1, wherein the first cooling channel has a first portion along the leading edge and a second portion along the one side edge; and / or wherein the second cooling channel has a first portion along the one side edge and a second portion along the trailing edge. 3. Deckbandsegment nach Anspruch 1, das ferner wenigstens zwei zusätzliche Kühlkanäle entlang der anderen von den Seitenkanten enthält, wobei die zwei zusätzlichen Kühlkanäle im Wesentlichen symmetrisch zu den wenigstens zwei Kühlkanälen unter Bezugnahme auf eine Mittenebene des sich zwischen der Vorderkante und der Hinterkante erstreckenden Körpers sind.The shroud segment of claim 1, further including at least two additional cooling channels along the other of the side edges, wherein the two additional cooling channels are substantially symmetrical to the at least two cooling channels with respect to a central plane of the body extending between the leading edge and the trailing edge , 4. Deckbandsegment nach Anspruch 1, wobei der erste Kühlkanal einen zweiten Auslass angrenzend an die kritische Prozessstelle entlang der anderen Seitenkante hat; und/oder wobei der erste Kühlkanal einen ersten Abschnitt entlang der Vorderkante und einen zweiten Abschnitt entlang der einen Seitenkante, einen dritten Abschnitt entlang der Vorderkante und einen vierten Abschnitt entlang der anderen Seitenkante enthält.The shroud segment of claim 1, wherein the first cooling channel has a second outlet adjacent to the critical process location along the other side edge; and / or wherein the first cooling channel includes a first portion along the leading edge and a second portion along one side edge, a third portion along the leading edge, and a fourth portion along the other side edge. 5. Deckbandsegment nach Anspruch 1, wobei der zweite Kühlkanal einen zweiten Einlass angrenzend an die kritische Prozessstelle entlang der anderen Seitenkante hat.The shroud segment of claim 1, wherein the second cooling channel has a second inlet adjacent to the critical process location along the other side edge. 6. Deckbandsegment nach Anspruch 1, wobei der zweite Kühlkanal ersten Abschnitt entlang der einen Seitenkante und einen zweiten Abschnitt entlang der Hinterkante, einen dritten Abschnitt entlang der anderen Seitenkante und einen vierten Abschnitt entlang der Hinterkante enthält.The shroud segment of claim 1, wherein the second cooling channel includes first portion along one side edge and a second portion along the trailing edge, a third portion along the other side edge, and a fourth portion along the trailing edge. 7. Deckbandsegment nach Anspruch 1, wobei der zweite Kühlkanal mehrere Auslässe enthält.7. shroud segment according to claim 1, wherein the second cooling channel includes a plurality of outlets. 8. Deckbandsegment nach Anspruch 1, wobei der erste und zweite Kühlkanal aus gegossenem Metall gestaltet sind.8. shroud segment according to claim 1, wherein the first and second cooling channel are formed of cast metal. 9. Gasturbine, aufweisend: einen Verdichterbereich; einen Verbrennungsbereich stromabwärts von dem Verdichterbereich; und einen Turbinenbereich stromabwärts von dem Verbrennungsbereich, wobei der Turbinenbereich ein eine lokalisierte kritische Prozessstelle definierendes Gehäuse und mehrere in Umfangsrichtung an dem Gehäuse befestigte Deckbandsegmente enthält, wovon jedes Deckbandsegment enthält: einen zur Befestigung an dem Gehäuse eingerichteten Körper, wovon wenigstens einer von den Körpern eine Vorderkante, eine Hinterkante und zwei Seitenkanten hat, der Körper eine dem Gehäuse zugewandte erste Oberfläche und eine der ersten Oberfläche gegenüberliegende einem Heissgaspfad zugewandte zweite Oberfläche hat, wobei sich die kritische Prozessstelle zwischen der Vorderkante und der Hinterkante befindet, wenn der Körper an dem Gehäuse befestigt ist; und wenigstens zwei in dem Körper in Bezug auf eine von den Seitenkanten definierte Kühlkanäle, wovon ein erster von den Kühlkanälen einen Einlass hat und sich zu einem Auslass erstreckt, einer von dem Einlass oder dem Auslass an die kritische Prozessstelle angrenzt, ein zweiter von den Kühlkanälen einen Einlass hat und sich zu einem Auslass erstreckt, einer von dem Einlass oder dem Auslass an die kritische Prozessstelle angrenzt, wobei der erste und der zweite Kühlkanal ausreichend gross gestaltet sind, um die eine Seitenkante auf ein gewünschtes Niveau während des Betriebs der Gasturbine zu kühlen.9. A gas turbine, comprising: a compressor section; a combustion region downstream of the compressor region; and a turbine region downstream of the combustion region, the turbine region including a housing defining a localized critical process location and a plurality of shroud segments circumferentially secured to the housing, each shroud segment including: a body adapted for attachment to the housing, at least one of the bodies having a leading edge, a trailing edge and two side edges, the body having a first surface facing the housing and a second surface facing a hot gas path opposite the first surface, the critical one Process location between the leading edge and the trailing edge is located when the body is attached to the housing; and at least two in the body relative to a cooling channel defined by the side edges of which a first one of the cooling channels has an inlet and extends to an outlet, one adjacent to the critical process location from the inlet or the outlet, a second one of the cooling channels Inlet and extending to an outlet, one of the inlet or the outlet adjacent to the critical process location, wherein the first and the second cooling channel are designed sufficiently large to cool the one side edge to a desired level during operation of the gas turbine. 10. Gasturbine nach Anspruch 9, wobei der erste Kühlkanal einen ersten Abschnitt entlang der Vorderkante und einen zweiten Abschnitt entlang der einen Seitenkante hat; und/oder wobei der zweite Kühlkanal einen ersten Abschnitt entlang der der einen Seitenkante und einen zweiten Abschnitt entlang der Hinterkante hat.10. The gas turbine of claim 9, wherein the first cooling channel has a first portion along the leading edge and a second portion along the one side edge; and / or wherein the second cooling channel has a first portion along the one side edge and a second portion along the trailing edge.
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