CH709943A2

CH709943A2 - Verfahren zum maschinellen Bearbeiten einer gegossenen Turbinenschaufel zwecks Herstellung eines Turbinenschaufelplenums für Kühlströmungen.

Info

Publication number: CH709943A2
Application number: CH01016/15A
Authority: CH
Inventors: Xiuzhang James Zhang; Lisa De Bellis; Haiping Wang
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2014-07-18
Filing date: 2015-07-13
Publication date: 2016-01-29
Also published as: CN105275504B; US20160017718A1; DE102015110698A1; US9708916B2; JP6641108B2; CN105275504A; JP2016023643A

Abstract

Verfahren zum maschinellen Bearbeiten einer gegossenen Turbinenschaufel (400) mit einem Schaufelblattabschnitt (402), einem Plattformabschnitt (406) und einem Wurzelabschnitt (408), wobei das Verfahren aufweist: maschinelles Herstellen eines internen Plenums in der Turbinenschaufel, wobei das Plenum eine Plenumkammer (420), einen Plenumdurchgang (428) und einen Plenumeinlass (429) an dem Wurzelabschnitt (408) der Turbinenschaufel aufweist.

Description

Technisches Gebiet

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft Gasturbinen. Die Erfindung betrifft insbesondere das Bereitstellen einer Kühlströmung für Kühldurchgänge in Turbinenschaufeln und für Schaufelplattformen.

Hintergrund der Erfindung

[0002] Der Turbinenabschnitt einer Gasturbine ist während des Betriebs hohen Temperaturen ausgesetzt. Der drehende Abschnitt der Turbine enthält eine Reihe von auf einer Welle angeordneten Rädern. Der Rand der Räder enthält eine ringförmige Anordnung von Schwalbenschwanzschlitzen, die dazu eingerichtet sind, den Schwalbenschwanzabschnitt von Turbinenschaufeln aufzunehmen. Die Turbinenschaufeln erstrecken sich von dem Rand des Rades nach aussen in einen Heissgasdurchgang durch die Turbine. Die Schaufeln auf jedem Rad formen eine Reihe von Schaufeln in der Turbine. Heisse Verbrennungsgase, die durch den Heissgasdurchgang strömen, bringen aerodynamische Kräfte auf die Schaufeln auf, die die Schaufeln, Räder und die Welle veranlassen zu rotieren, um einen Kompressor und eine externe Einrichtung, wie etwa einen elektrischen Generator, anzutreiben.

[0003] Der Turbinenabschnitt enthält Reihen von Leitschaufeln, die an einem stationären Turbinengehäuse befestigt sind. Jede Reihe von Leitschaufeln erstreckt sich von dem Gehäuse nach innen in den Heissgasdurchgang. Reihen von Leitschaufeln wechseln sich mit Reihen von Laufschaufeln ab. Die Leitschaufeln ändern die Richtung und führen die durch den Heissgasdurchgang strömenden Gase in jede nachfolgende Reihe von Laufschaufeln.

[0004] Die heissen Verbrennungsgase können überhitzen und die Turbinenschaufeln beschädigen. Um Überhitzung und Hitzeschäden zu vermeiden, werden die Schaufeln durch Kühlgase gekühlt, die durch interne Durchgänge in den Schaufeln strömen.

[0005] Bezug nehmend auf Fig. 1 weist eine Turbinenschaufel 10 ein Schaufelblatt 12, einen Schaftabschnitt 14, eine Plattform 16 und einen Wurzelabschnitt 18 auf. Die Turbinenschaufeln 10 sind besonders empfindlich auf Beschädigungen entlang der Plattform 16 der Schaufeln 10.

[0006] Turbinenschaufelbeschädigungen würden einen Rückgang in der Gasturbineneffizienz verursachen und würden Auswechslungen erfordern. Materialkosten zum Auswechseln einer beschädigten Schaufel sind gewöhnlich hoch und das Austauschen von Turbinenschaufeln würde einen Ausfall des Gasturbinenbetriebs erfordern. Daher würden die Kosten für den Betrieb einer Gasturbine aufgrund von den Austauschmaterialkosten ansteigen.

[0007] Es war eine stetige Suche nach Verbesserungen, um Beständigkeitsprobleme der Turbinenschaufeln zu lösen. Eine grössere Lebensdauer der Turbinenschaufel würde weniger Auswechslungen der Schaufeln erfordern und die Betriebskosten einer Turbine senken.

[0008] Turbinenschaufeln sind allgemein mit einer gegebenen Anzahl von Luftkanälen oder Kühldurchgängen innerhalb der Turbinenschaufel gegossen. Verschiedene Typen von Kühldurchgängen sind abhängig von den Kühlanforderungen in die Turbinenschaufel gegossen.

[0009] Viele haben versucht eine Kühlung für die Schaufelplattformen bereitzustellen. Kühldurchgänge an den Plattformen werden allgemein mit einem Kühlfluid, wie etwa einer Luftströmung, versorgt, die von einem Luftkanal erhalten wird, der in den Wurzelabschnitt, den Schaufelblattabschnitt oder sowohl in Wurzelabschnitt als auch in den Flügelabschnitt gegossen ist.

[0010] Versuche zur Lösung des Problems der Turbinenschaufelplattformkühlung wurden zum Beispiel in US-Patentnummern 8,641,368; 8,641,377; 2012/0082567; 7,416,391; 7.309,212; 5,382,135; 2009/0202339; 6,416,284; und der JP-Patent Offenlegungsschrift Nr. 2008202547 beschrieben.

Kurze Beschreibung der Erfindung

[0011] Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Hinzufügen oder Modifizieren von Kühldurchgängen in gegossenen Turbinenschaufeln. Die vorliegende Erfindung stellt ein einstellbares Plenum / einstellbare Plenen zur Verteilung einer Kühlströmung in einer Turbinenschaufel bereit, um einen Kühleffekt bereitzustellen, der der hohen Umgebungstemperatur entgegenwirkt. Die einstellbaren Plenen sind in die gegossenen Turbinenschaufeln maschinell eingearbeitet und können als neue Turbinenschaufeln verwendet werden oder zur Verbesserung und Nachrüstung von Turbinenschaufeln, die aktuell im Betrieb sind.

[0012] Ein Ausführungsbeispiel einer gegossenen Turbinenschaufel mit zumindest einem maschinell hergestellten Plenum enthält eine Turbinenschaufel, die bereits gegossen ist und in die zumindest ein Plenum maschinell in die Turbinenschaufel eingebracht ist. Das Plenum enthält zumindest eine Plenumkammer, zumindest einen Plenumdurchgang und einen Einlass an dem Wurzelabschnitt der Turbinenschaufel.

[0013] Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann es vorteilhaft sein, wenn das zumindest eine Plenum maschinell unter Verwendung eines Verfahrens hergestellt wird, das ein elektrochemisches maschinelles Röhrenformungsverfahren (STEM), ein funkenerosives maschinelles Bearbeitungsverfahren (EDM), ein elektrochemisches maschinelles Bearbeitungsverfahren oder eine Kombination davon ist.

[0014] Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann es vorteilhaft sein, wenn der Plenumeinlass an Wurzelabschnitt mit einer Kühlströmungsquelle verbunden ist.

[0015] Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann es vorteilhaft sein, wenn die Turbinenschaufel ferner zumindest einen Kühldurchgang in der Turbinenschaufel aufweist.

[0016] Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann es vorteilhaft sein, wenn das Plenum mit dem zumindest einem Kühldurchgang in der Turbinenschaufel verbunden ist.

[0017] Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann es vorteilhaft sein, wenn das Plenum eine Form aufweist, die rechteckförmig, konisch, zylindrisch, hexagonal, gekrümmt, pyramidenförmig oder eine Kombination davon ist.

[0018] Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann es vorteilhaft sein, wenn das Plenum mehr als einen Plenumdurchgang aufweist, der mit einer einzigen Plenumkammer verbunden ist.

[0019] Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann es vorteilhaft sein, wenn das Plenum einen Plenumdurchgang aufweist, der mit mehr als einer Plenumkammer verbunden ist.

[0020] Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann es vorteilhaft sein, wenn das Plenum nicht mit zumindest einem gegossenen Kühlkanal innerhalb der Turbinenschaufel übereinstimmt.

[0021] Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann es vorteilhaft sein, wenn die Plenumkammer maschinell hergestellt ist, um eine horizontale Abmessung und ein radiale Abmessung aufzuweisen, und die Abmessungen grösser oder gleich dem 1,2-fachen eines Durchmessers des Plenumdurchgangs sind.

[0022] Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann es vorteilhaft sein, wenn das Plenumdurchgang keinen einheitlichen Durchmesser über eine gesamte Länge des Durchgangs zwischen der Plenumkammer und dem Plenumeinlass aufweist.

[0023] Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann es vorteilhaft sein, wenn das Plenum kein radiales Durchgangsloch aufweist, das sich in den Schaufelblattabschnitt erstreckt.

[0024] Ein Verfahren zur Zufuhr einer zusätzlichen Kühlströmung zu einer gegossenen Turbinenschaufel enthält das maschinelle Herstellen von zumindest einem neuen Plenum innerhalb einer Turbinenschaufel, das zumindest eine Plenumkammer, zumindest einen Plenumdurchgang und einen Einlass an einen Wurzelabschnitt der Turbinenschaufel aufweist; das Verbinden der Turbinenschaufel mit einem Turbinenrad, das eine Kühlströmungsquelle innerhalb des Rades aufweist; und das Umlenken der Kühlströmung, um in den Einlass des Plenums an dem Wurzelabschnitt der Turbinenschaufel zu der Plenumkammer innerhalb der Turbinenschaufel hin einzudringen.

[0025] Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, wenn zumindest ein Kühldurchgang innerhalb der Turbinenschaufel bereitgestellt ist.

[0026] Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, wenn zumindest ein Kühldurchgang innerhalb eines Plattformabschnitts der Turbinenschaufel ist.

[0027] Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, dass die Kühlströmung geführt ist, um durch den Plenumdurchgang, die Plenumkammer und den zumindest einen Kühldurchgang zu strömen.

[0028] Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, wenn das zumindest eine Plenum maschinell unter Verwendung eines Verfahrens hergestellt ist, das ein elektrochemisches maschinelles Röhrenformungsverfahren (STEM), eine elektroerosives maschinelles Bearbeitungsverfahren (EDM), ein elektrochemisches maschinelles Verfahren oder eine Kombination davon ist.

[0029] Bei irgendeinem Ausführungsbeispiel des Verfahrens kann es vorteilhaft sein, wenn das maschinelle Bearbeitungsverfahren das Entfernen von Material von innerhalb der Turbinenschaufel beinhaltet, um das Plenum herzustellen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0030] <tb>Fig. 1<SEP>ist eine Darstellung einer konventionellen Turbinenschaufel; <tb>Fig. 2<SEP>ist eine transparente Ansicht eines Schaufelblatt- und eines Plattformabschnitts einer Turbinenschaufel, die konventionell gegossene Kühldurchgänge veranschaulicht; <tb>Fig. 3<SEP>ist eine Seitenansicht eines beispielhaften Paares von Turbinenschaufeln, die auf einem Turbinenrad angeordnet sind, die ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; <tb>Fig. 4<SEP>ist eine Querschnittsansicht einer Turbinenschaufel entlang einer vertikalen Achse der Turbinenschaufel, die ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; <tb>Fig. 5<SEP>ist eine transparente Ansicht eines Schaufelblatt- und Plattformabschnitts einer Turbinenschaufel, die ein Ausführungsbeispiel mit Kühldurchgängen darstellt; und <tb>Fig. 6<SEP>ist eine transparente Querschnittsansicht entlang einer Oberfläche der Plattform, die dem Schaufelblatt zugewandt ist, die ein anderes Ausführungsbeispiel mit mehreren Plenen darstellt.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

[0031] Eine konventionelle Turbinenschaufel 10 ist in Fig. 2 gezeigt, die allgemein ein Schaufelblatt 15 enthält, das an einer Oberfläche der Schaufelplattform 16 angeordnet ist, die Turbinenschaufel 10 kann einen Hauptluftkanal 20 aufweisen, der bereits in die Schaufel gegossen ist, wie etwa durch das Schaufelblatt 12, wie es gezeigt ist. Der Hauptluftkanal 20 kann verwendet werden, um eine Kühlflüssigkeitsströmung für das Schaufelblatt 12 bereitzustellen, und auch eine Kühlströmung für die Kühldurchgänge 24 in der Plattform bereitzustellen. Andre Luftkanäle 22 können auch in die Schaufel 10 gegossen werden und können auch ein Kühlfluid für die Kühldurchgänge 24 oder nur für das Schaufelblatt 12 bereitstellen.

[0032] Die Kühlfluidströmung kann von dem Hauptluftkanal in den die verbundenen Kühldurchgänge 24 umgelenkt werden und die Kühlströmung kann durch die Löcher 26 an den Seiten der Plattform 16 oder an der Oberfläche der Plattform 16 austreten. Der Hauptluftkanal 20 kann ein radiales Durchgangsloch aufweisen, das sich in den Schaufelblattabschnitt 12 oberhalb des Plattformabschnitts 16 erstreckt. Das radiale Durchgangsloch würde einer Kühlungsströmung das Eintreten in das Schaufelblatt 12 ermöglichen, wie es in Fig. 2 gezeigt ist.

[0033] Jedoch können die gegossenen Luftkanäle 20, 22 nicht ausreichend sein, um eine Kühlfluidströmung an die gewünschten Stellen an der Turbinenschaufel zu fördern, wenn sie sich die Kühlanforderungen an eine Turbinenschaufel aufgrund von Verbesserunen in der Gasturbine oder aufgrund von Ungenauigkeiten während des Giessens der Turbinenschaufeln ändern.

[0034] Wie es auf dem Gebiet bekannt ist, ist eine Turbinenschaufel auch als Turbinenlaufschaufel bekannt. Eine Turbinenleitschaufel ist auch als Turbinenleitapparat bekannt; ein Schaftabschnitt ist auch als Halsabschnitt bekannt; und ein Wurzelabschnitt ist auch als Schwalbenschwanz der Turbinenschaufel bekannt. Diese Ausdrücke können austauschbar durchgängig durch die Beschreibung verwendet werden. Entsprechende Teile an unterschiedlichen Ausführungsbeispielen sind gleich nummeriert.

[0035] Fig. 3 stellt eine schematische Ansicht von zwei beispielhaften Turbinenschaufeln 300 bereit, die auf einem Rad 330 in einer Gasturbine angeordnet sind. Auf jedem Rad 330 sind die Turbinenschaufelns 300 nebeneinander angeordnet, um eine ringförmige Anordnung von Schaufeln 300 zu bilden, die eine Reihe von Schaufeln in der Turbine darstellen. Die Turbinenschaufeln 300 können jeweils unabhängig auf dem Rad 330 angeordnet werden. Die Turbinenschaufeln enthalten einen Schaufelblattabschnitt 302, einen Plattformabschnitt 306, einen Schaftabschnitt 304 und einen Wurzelabschnitt 308.

[0036] Die Turbinenschaufeln 300 können nach dem Giessen maschinell bearbeitet werden, um einen oder mehrere zusätzliche interne Plenen innerhalb der Schaufeln 300 zu haben. Ein internes Plenum beinhaltet in diesen Kontext keine sich radial erstreckenden Durchgänge. Eine oder mehrere interne Plenen können maschinell hergestellt werden, um horizontale Kühldurchgänge und Kühllöcher zu verbinden, die in dem Plattformabschnitt 30 der Turbinenschaufel 300 angeordnet sind.

[0037] Die internen Plenen enthalten interne Plenumkammern 320, die mit dem Wurzelabschnitt 308 durch interne Plenumdurchgänge 328 verbunden sind. Die internen Plenumdurchgänge enthalten Einlasse 329 bei oder radial einwärts von dem Rand des Rades 330. Die Einlasse 329 sind offen oder anderweitig in Fluidverbindung mit Quellen von Kühlluft 342, wie etwa Kompressorluft, die von einem Gasturbinenkompressor zu Durchgängen in der Turbine geleitet wird, die radial innen von dem Heissgasdurchgang angeordnet sind. Kühlluft 340 strömt in den Einlass 329 und durch die internen Plenumdurchgänge 328, durch die internen Plenumkammern 320, durch irgendwelche internen Kühldurchgänge in der Plattform 306 und dem Schaufelblatt 302 der Schaufeln, kann dann von diesen Kühldurchgängen abgegeben werden, zum Beispiel in den Heissgasdurchgang. Die Plenumkammern 320 und die Plenumdurchgänge 328 können auch andere Abschnitte der Turbinenschaufel 300 wie erforderlich kühlen oder selbst als Kühldurchgänge wirken, um eine Kühlung für gewünschte Teile der Turbinenschaufel bereitzustellen.

[0038] Die Plenumkammern 320 und die Plenumdurchgänge 328 können durch Entfernen von Material von den Schaufeln 300 durch Verwendung irgend eines maschinellen Bearbeitungsverfahrens erzeugt werden, enthalten ein elektrochemisches maschinelles Röhrenformverfahren (STEM), ein elektroerosives maschinelles Bearbeitungsverfahren (EDM), ein elektrochemisches maschinelles Bearbeitungsverfahren (ECM) und eine Kombination davon.

[0039] Als ein Beispiel ist ein Ausführungsbeispiel vorzugsweise unter Verwendung eines STEM-Verfahrens hegestellt, um ein neues Plenum zu erzeugen, das eine Plenumkammer und einen Plenumdurchgang aufweist. Ein Plenum kann unter Verwendung des STEM-Verfahrens maschinell in einer Turbinenschaufel hergestellt v/erden, durch das Platzieren der Turbinenschaufel in einer säurehaltigen Lösung und durch einen elektrolytischen Prozess, der Material von vorherbestimmten Stellen innerhalb der Turbinenschaufel entfernt.

[0040] Eine Quelle einer Kühlfluidströmung 342, die etwa ein Rotorkühlkreis der Gasturbine, kann Kühlströmung 340 für die Turbinenschaufeln 300 von innerhalb oder angebracht an das Rad 330 einer Gasturbine zuführen. Die Kühlströmung 340 kann in den Plenumdurchgang 320 an dem Wurzelabschnitt 308 der Turbinenschaufel 300 umgelenkt werden, wo ein Zufuhrdruck der Kühlströmung 340 in der Gasturbine gut definiert werden kann. Der Einlass 329 zu dem Plenumdurchgang 328 kann an der Spitze des Wurzelabschnitts 308, entlang eines Aussenumfangs des Wurzelabschnitts 308 oder anderweitig geeignet an dem Wurzelabschnitt 308 bereitgestellt werden.

[0041] Fig. 4 stellt eine Querschnittsansicht einer beispielhaften Turbinenschaufel 400 bereit, die ein Plenum mit einer Plenumkammer 420 zeigt, die mit einem Wurzelabschnitt 408 der Turbinenschaufel 400 unter Verwendung eines Plenumdurchgangs 428 verbunden ist, der einen Plenumeinlass 429 an dem Wurzelabschnitt 408 aufweist. Die Plenumkammer 420 ist auch mit dem Kühldurchgang 424 in der Plattform 426 verbunden.

[0042] Bei einem Ausführungsbeispiel sind die Grössen einer Plenumkammer 420 und eines Plenumdurchgangs 428 relativ festgelegt. Eine Plenumkammer 420 kann eine horizontale Abmessung (D1) und eine radiale Abmessung (D2) aufweisen. Gleichermassen kann ein Plenumdurchgang 428 einen Durchmesser (d) entlang einer Länge (L) des Durchgangs 428 aufweisen. Die Länge (L) kann zwischen der Plenumkammer 420 und dem Plenumeinlass 429 in der Turbinenschaufel 400 definiert werden.

[0043] Die horizontale Abmessung (D1) der Plenumkammer 420 kann grösser oder gleich dem 1,2-fachen des Durchmessers (d) des Plenumdurchgangs 428 sein (z.B. D1 ≥ 1,2*d) und die radiale Abmessung (D2) der Plenumkammer 420 kann grösser oder gleich dem 1,2-fachen des Durchmessers (d) des Plenumkanals 428 sein (z.B. D2 ≥ 1,2*d). Bei einem anderen Ausführungsbeispiel können D1 und D2 einer Plenumkammer 420 ungleich sein. Der Durchmesser (d) kann über die gesamte Länge (L) des Plenumdurchgangs 428 unterschiedlich sein.

[0044] Obwohl nur ein Kühldurchgang 424 in Fig. 4 gezeigt ist, können mehrere Kühldurchgänge 424 in der Turbinenschaufel 400 sein. Die Plenumkammer 420 kann eine Kühlströmung 440 für eine oder mehrere Kühldurchgänge 424 in der Turbinenschaufel 400 bereitstellen, wie es in Fig. 5 gezeigt ist. Eine Plenumkammer 420 kann eine Kühlströmung 440 zu mehr als einem Kühldurchgang 424 in der Plattform 406 zuführen und die Kühlströmung 440 kann die Durchgänge 424 durch Kühllöcher 426 an dem Ende der Plattform 406 verlassen.

[0045] Bei einem Ausführungsbeispiel kann das Plenum kein radiales Durchgangsloch aufweisen, das sich in den Schaufelblattabschnitt 402 erstreckt. Ohne ein radiales Durchgangsloch, das sich von dem Plenum erstreckt, wie etwa ausgehend von der Plenumkammer 420 erstreckend, kann die Kühlströmung 440 vollständig in eine oder mehrere Kühlkanäle 424 umgelenkt werden, die mit der Plenumkammer 420 verbunden sind.

[0046] Bei einem anderen Ausführungsbeispiel können Kühllöcher 426 auch an der Oberfläche der Plattform 406 angeordnet sein, die dem Schaufelblatt 402 zugewandt ist, um eine Kühlströmung für das Schaufelblatt 402 bereitzustellen. Gleichermassen können Kühllöcher 426 auch versorgt werden, um eine Filmkühlung für die Plattform 402 bereitzustellen. Ausserdem kann irgendeine Anordnung von Kühlkanälen 424 und Kühllöchern 426 durch die Plenumkammer 420 und den Plenumdurchgang 428 versorgt werden.

[0047] Bezugnehmend auf Fig. 6 kann mehr als eine Plenumkammer 520 in die Turbinenschaufel 500 maschinell eingebracht werden. Jede der Plenumkammern 520 kann dazu verwendet werden, eine Kühlströmung 540 zu mehr als einem Kühldurchgang 524 zu führen. Die Plenumkammern 520 können maschinell an irgendeiner gewünschten Stelle in der Turbinenschaufel 500 hergestellt werden, die geeignet ist, zum Zuführen einer Kühlströmung 540 zu gewünschten Kühldurchgängen 524 und Stellen an der Schaufel 500.

[0048] Ausserdem kann jede Plenumkammer 520 mit einem einzigen Plenumdurchgang verbunden sein oder mehrere Plenumkammern 520 können mit einem einzigen Plenumdurchgang verbunden sein. Die Anordnung von Plenumkammern 520 und Plenumdurchgängen kann bestimmt werden, wie die Anforderungen auftreten und ist nicht auf eine bestimmte Anordnung beschränkt.

[0049] Ausserdem können die Plenumkammer und der Plenumdurchgang nicht gleichartig geformt sein und können nicht auf eine bestimmte Form beschränkt sein. Das Plenum und der Plenumdurchgang können maschinell hergestellt werden, um eine rechteckförmige Form, eine zylindrische Form, eine konische Form, eine pyramidenförmige Form, eine hexagonale Form oder irgendeine geeignete Form oder eine Kombination davon haben. Zusätzlich kann der Plenumdurchgang auch gekrümmt sein. Die Plenumkammer und der Durchgang können auch in unterschiedlichen Teilen der Turbinenschaufel zu Kühlzwecken vorhanden sein, wie etwa in dem Schaft-, dem Schaufelblatt-, dem Plattform- und dem Wurzelabschnitt.

[0050] Vorteile des maschinellen Herstellens von zusätzlichen Plenen, die mit dem bestehenden Luftkanal in der gegossenen Turbinenschaufel übereinstimmen können oder nicht, enthalten: Bereitstellen einer zusätzlichen Kühlströmungszufuhr für Kühldurchgänge wie gewünscht, wenn die Turbinenbetriebsanforderungen sich ändern; Bereitstellen einer zusätzlichen Kühlströmungszufuhr zu neu vorgeschlagenen Kühldurchgängen, wenn die Turbinenschaufeln verbessert werden; Verbessern von mangelhaft hergestellten Turbinenschaufeln mit während des Giessens falsch angeordneten Luftkanälen; und Bereitstellen einer zusätzlichen Kühlung für die Turbinenschaufel unter Verwendung von maschinell hergestellten Plenumdurchgängen und Plenumkammern.

[0051] Während die Erfindung in Verbindung mit dem beschrieben wurde, was aktuell als das praktischste und bevorzugte Ausführungsbeispiel angesehen wird, ist zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf das offenbarte Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern im Gegenteil dazu beabsichtigt ist, verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen zu umfassen, die innerhalb des Gedankens und des Schutzbereiches der beigefügten Ansprüche enthalten sind.

[0052] Eine gegossene Turbinenschaufel mit zumindest einem maschinell hergestellten Plenum, enthaltend eine Plenumkammer und zumindest einen Plenumdurchgang, der mit einem Plenumeinlass an einem Wurzelabschnitt der Turbinenschaufel verbunden ist, und ein Verfahren zum Zuführen einer Kühlströmung zu der Turbinenschaufel unter Verwendung des maschinell hergestellten Plenums, das die Kühlströmung von dem Wurzelabschnitt der Turbinenschaufel empfängt.

Bezugszeichenliste:

[0053] <tb>10<SEP>konventionelle Turbinenschaufel <tb>12<SEP>Schaufelblattabschnitt <tb>14<SEP>Schaftabschnitt <tb>16<SEP>Plattformabschnitt <tb>18<SEP>Wurzelabschnitt <tb>20<SEP>Hauptluftkanal <tb>22<SEP>andere Luftkanäle <tb>24<SEP>Kühldurchgang <tb>26<SEP>Kühlloch <tb><SEP> <tb>300<SEP>Turbinenschaufel (Ausführungsbeispiel Fig. 3 ) <tb>302<SEP>Schaufelblattabschnitt <tb>304<SEP>Schaftabschnitt <tb>306<SEP>Plattformabschnitt <tb>308<SEP>Wurzelabschnitt <tb>320<SEP>Plenumkammer <tb>328<SEP>Plenumdurchgang <tb>329<SEP>Plenumeinlass <tb>330<SEP>Turbinenrad <tb>340<SEP>Kühlströmung <tb>342<SEP>Kühlströmungsquelle <tb><SEP> <tb>400<SEP>Turbinenschaufel (Ausführungsbeispiel Fig. 4 und 5 ) <tb>402<SEP>Schaufelblattabschnitt <tb>404<SEP>Schaftabschnitt <tb>406<SEP>Plattformabschnitt <tb>408<SEP>Wurzelabschnitt <tb>420<SEP>Plenumkammer <tb>424<SEP>Kühldurchgang <tb>426<SEP>Kühlloch <tb>428<SEP>Plenumdurchgang <tb>429<SEP>Plenumeinlass <tb>440<SEP>Kühlströmung <tb>(d)<SEP>Durchmesser des Plenumdurchgangs <tb>(L)<SEP>Länge des Plenumdurchgangs <tb>(D1)<SEP>horizontale Abmessung der Plenumkammer <tb>(D2)<SEP>Radiale Abmessung der Plenumkammer <tb><SEP> <tb>500<SEP>Turbinenschaufel (Ausführungsbeispiel Fig. 6 ) <tb>502<SEP>Schaufelblattabschnitt <tb>506<SEP>Plattformabschnitt <tb>520<SEP>Plenumkammer <tb>524<SEP>Kühldurchgang <tb>526<SEP>Kühlloch <tb>540<SEP>Kühlströmung

Claims

1. Verfahren zum maschinellen Bearbeiten einer gegossenen Turbinenschaufel mit einem Schaufelblattabschnitt, einem Plattformabschnitt und einem Wurzelabschnitt, wobei das Verfahren aufweist: maschinelles Herstellen eines internen Plenums in der Turbinenschaufel, wobei das Plenum eine Plenumkammer, einen Plenumdurchgang und einen Plenumeinlass an dem Wurzelabschnitt der Turbinenschaufel aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das wenigstens eine Plenum maschinell hergestellt ist unter Verwendung eines Verfahrens, das ein elektrochemisches maschinelles Röhrenformungsverfahren (STEM), ein elektroerosives maschinelles Bearbeitungsverfahren (EDM), ein elektrochemisches maschinelles Bearbeitungsverfahren oder eine Kombination davon ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Plenumeinlass an dem Wurzelabschnitt mit einer Kühlströmungsquelle verbunden ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche ferner aufweisend zumindest einen Kühldurchgang in der Turbinenschaufel, wobei das Plenum mit dem wenigstens einen Kühldurchgang in der Turbinenschaufel verbunden ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Plenum mehr als einen Plenumdurchgang aufweist, der mit einer einzigen Plenumkammer verbunden ist und/oder wobei das Plenum einen Plenumdurchgang aufweist, der mit mehr als einer Plenumkammer verbunden ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Plenum nicht mit dem wenigstens einen gegossenen Luftkanal innerhalb der Turbinenschaufel übereinstimmt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Plenumkammer maschinell hergestellt ist, um eine horizontale Abmessung und eine radiale Abmessung aufzuweisen und die Abmessungen grösser oder gleich dem 1,2-fachen eines Durchmessers des Plenumdurchgangs sind.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Plenumdurchgang keinen einheitlichen Durchmesser durchgängig über die gesamte Länge des Durchgangs zwischen der Plenumkammer und dem Plenumeinlass aufweist.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Plenum kein radiales Durchgangsloch aufweist, das sich in den Schaufelblattabschnitt erstreckt.

10. Verfahren zum Zuführen einer zusätzlichen Kühlströmung zu einer gegossenen Turbinenschaufel, aufweisend: maschinelles Herstellen eines Plenums in einer Turbinenschaufel, wobei das maschinelle Herstellen des Plenums eine Plenumkammer, einen Plenumdurchgang und einen Plenumeinlass in einem Wurzelabschnitt der Turbinenschaufel bildet; Verbinden der Turbinenschaufel mit einem Turbinenrad; wobei der maschinelle Herstellungsschritt das Positionieren eines Einlasses zu dem Plenumdurchgang in der Nähe einer Quelle von Kühlluft aufweist, der dazu eingerichtet ist, Kühlluft in das Plenum aufzunehmen, und Umlenken der Kühlströmung, um in den Einlass des Plenums an dem Wurzelabschnitt der Turbinenschaufel zu der Plenumkammer innerhalb der Turbinenschaufel hin zu gelangen.