DE102011053702A1 - Turbinenschaufelblatt und Verfahren zur Kühlung eines Turbinenschaufelblattes - Google Patents

Turbinenschaufelblatt und Verfahren zur Kühlung eines Turbinenschaufelblattes Download PDF

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Abstract

Gemäß einem Aspekt der Erfindung enthält eine Turbine eine erste Seitenwand, ein zwischen der ersten Seitenwand und einer zweiten Seitenwand positioniertes Schaufelblatt und einen ersten Kanal in dem Schaufelblatt in der Nähe eines Hochtemperaturbereiches, wobei der erste Kanal konfiguriert ist, um ein Kühlfluid aufzunehmen, wobei sich der Hochtemperaturbereich in der Nähe einer Verbindungsstelle zwischen der ersten Seitenwand und einer Hinterkante des Schaufelblattes befindet. Die Turbine enthält ferner einen ersten Diffusor in Strömungsverbindung mit dem ersten Kanal, wobei der erste Diffusor konfiguriert ist, um das Kühlfluid zur Erzeugung eines Films auf einer Oberfläche der ersten Seitenwand zu leiten.

Description

  • HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
  • Der hierin offenbarte Gegenstand betrifft Turbinen. Insbesondere betrifft der Gegenstand ein in einer Turbine zu positionierendes Schaufelblatt.
  • In einer Gasturbine wandelt eine Brennkammer chemische Energie eines Brennstoffs oder eines Luft-Brennstoff-Gemisches in Wärmeenergie um. Die Wärmeenergie wird durch ein Fluid, häufig Luft aus einem Verdichter, zu einer Turbine befördert, in der die Wärmeenergie in mechanische Energie umgewandelt wird. Mehrere Faktoren beeinflussen den Wirkungsgrad der Umwandlung der Wärmeenergie in mechanische Energie. Zu den Faktoren können Schaufelpassierfrequenzen, Brennstoffzufuhrschwankungen, Brennstoffart und -reaktivität, Brennkammerkopfvolumen, Brennstoffdüsenkonstruktion, Luft-Brennstoff-Profile, Flammengestalt, Luft-Brennstoff-Vermischung, Flammenhalten, Verbrennungstemperatur, Turbinenkomponentenkonstruktion, Verdünnung zur Milderung der Heißgaspfadtemperatur und Abgastemperatur gehören. Z. B. können hohe Verbrennungstemperaturen an ausgewählten Stellen, wie beispielsweise der Brennkammer und den Turbinendüsenbereichen, einen verbesserten Verbrennungswirkungsgrad und eine verbesserte Leistungserzeugung ermöglichen. In einigen Fällen können hohe Temperaturen in bestimmten Brennkammer- und Turbinenbereichen die Lebensdauer verkürzen und den Verschleiß und die Abnutzung bestimmter Komponenten vergrößern. Demgemäß ist es wünschenswert, Temperaturen in der Turbine zu bewältigen, um Verschleiß zu reduzieren und die Lebensdauer von Turbinenkomponenten zu erhöhen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung enthält eine Turbine eine erste Seitenwand, ein zwischen der ersten Seitenwand und einer zweiten Seitenwand positioniertes Schaufelblatt und einen ersten Kanal in dem Schaufelblatt in der Nähe eines Hochtemperaturbereiches, wobei der erste Kanal konfiguriert ist, um ein Kühlfluid aufzunehmen, wobei sich der Hochtemperaturbereich in der Nähe einer Verbindungsstelle zwischen der ersten Seitenwand und einer Hinterkante des Schaufelblattes befindet. Die Turbine enthält ferner einen ersten Diffusor in Strömungsverbindung mit dem ersten Kanal, wobei der erste Diffusor konfiguriert ist, um das Kühlfluid zu leiten, um einen Film auf einer Oberfläche der ersten Seitenwand zu bilden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Kühlen einer Verbindungsstelle zwischen einer Hinterkante eines Schaufelblattes und einer Seitenwand einer Gasturbine offenbart. Das Verfahren enthält ein Leiten eines Kühlfluids zu wenigstens einem Kanal in der Hinterkante, Leiten des Kühlfluids von dem wenigstens einen Kanal zu einem Diffusor in der Nähe der Verbindungsstelle zwischen der Hinterkante und der Seitenwand und Strömenlassen des Kühlfluids von dem Diffusor aus, um einen Film auf einer Oberfläche der Seitenwand zu erzeugen, wodurch die Seitenwand gekühlt wird.
  • Diese und weitere Vorteile und Merkmale werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen offensichtlicher.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Der Gegenstand, der als die Erfindung angesehen wird, ist in den Ansprüchen am Schluss der Beschreibung besonders angegeben und klar und deutlich beansprucht. Das Vorstehende sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung erschließen sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen zeigen:
  • 1 eine schematisierte Zeichnung einer Ausführungsform einer Gasturbine, die eine Brennkammer, eine Brennstoffdüse, einen Verdichter und eine Turbine enthält;
  • 2 eine Perspektivansicht einer Ausführungsform eines Turbinenleitapparatabschnitts;
  • 3 eine detaillierte schematisierte Zeichnung einer Ausführungsform eines Abschnitts eines Turbinenschaufelblattes;
  • 4 eine detaillierte Perspektivansicht einer Ausführungsform eines Abschnitts eines Turbinenschaufelblattes; und
  • 5 eine detaillierte Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform eines Abschnitts eines Turbinenschaufelblattes.
  • Die detaillierte Beschreibung erläutert Ausführungsformen der Erfindung gemeinsam mit Vorteilen und Merkmalen anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • 1 zeigt eine schematisierte Darstellung einer Ausführungsform eines Gasturbinensystems 100. Das System 100 enthält einen Verdichter 102, eine Brennkammer 104, eine Turbine 106, eine Welle 108 und eine Brennstoffdüse 110. In einer Ausführungsform kann das System 100 mehrere Verdichter 102, Brennkammern 104, Turbinen 106, Wellen 108 und Brennstoffdüsen 110 enthalten. Wie dargestellt, sind der Verdichter 102 und die Turbine 106 über die Welle 108 miteinander gekoppelt. Die Welle 108 kann durch eine einzelne Welle oder mehrere Wellensegmente gebildet sein, die miteinander gekoppelt sind, um die Welle 108 zu bilden.
  • In einem Aspekt verwendet die Brennkammer 104 flüssigen und/oder gasförmigen Brennstoff, wie beispielsweise Erdgas oder ein wasserstoffreiches Synthesegas, um die Turbinenmaschine zu betreiben. Z. B. stehen die Brennstoffdüsen 110 mit einer Brennstoffversorgung und Druckluft aus dem Verdichter 102 in Strömungsverbindung. Die Brennstoffdüsen 110 erzeugen ein Luft-Brennstoff-Gemisch und geben das Luft-Brennstoff-Gemisch in die Brennkammer 104 aus, wodurch eine Verbrennung bewirkt wird, die ein heißes unter Druck stehendes Abgas erzeugt. Die Brennkammer 104 leitet das heiße unter Druck stehende Abgas durch ein Übergangsstück hindurch in einen Turbinenleitapparat (oder „Leitapparat der Stufe 1”) hinein, wodurch eine Drehung der Turbine 106 bewirkt wird, während das Gas den Leitapparat oder die Leitschaufel verlässt und auf die Turbinenschaufel oder Laufschaufel gerichtet wird. Die Drehung der Turbine 106 veranlasst die Welle 108 umzulaufen, wodurch die Luft verdichtet wird, während sie in den Verdichter 102 einströmt. In einer Ausführungsform sind Schaufelblätter (auch Leitschaufeln oder Laufschaufeln) in verschiedenen Abschnitten der Turbine, wie beispielsweise in dem Verdichter 102 oder der Turbine 106, angeordnet, wo die Gasströmung über den Schaufelblättern aufgrund von ungleichmäßigen Temperaturen einen Verschleiß und eine wärmebedingte Ermüdung von Turbinenbauteilen verursacht. Eine Steuerung der Temperatur von Teilen des Turbinenschaufelblattes und nahe gelegener Seitenwände kann den Verschleiß reduzieren und eine höhere Verbrennungstemperatur in der Brennkammer ermöglichen, wodurch das Leistungsverhalten verbessert wird. Eine Kühlung von Bereichen in der Nähe der Schaufelblätter und Seitenwände von Turbinen ist nachstehend unter Bezugnahme auf die 2–5 im Einzelnen erläutert. Obwohl die folgende Beschreibung primär auf Gasturbinen gerichtet ist, sind die beschriebenen Konzepte nicht auf Gasturbinen beschränkt.
  • 2 zeigt eine Perspektivansicht einer Ausführungsform eines Turbinenleitapparatabschnitts 200. Der Leitapparat 200 enthält ein Schaufelblatt 202, das zwischen einer äußeren Seitenwand 204 und einer inneren Seitenwand 206 positioniert ist. Der Turbinenleitapparat 200 empfängt eine Heißgasströmung 208 von einer Brennkammer, wobei die Strömung eine Drehung von Turbinenlaufschaufeln (die auch als „Laufschaufelblätter” bezeichnet werden) bewirkt. In einem Aspekt wird die Heißgasströmung 208 unter Druck gesetzt, während sie an der Vorderkante 210 und der Hinterkante 212 des Schaufelblattes 202 vorbeiströmt. Die Hinterkante 212 ist mit der äußeren Seitenwand 204 und der inneren Seitenwand 206 an Verbindungsstellen 214 bzw. 216 gekoppelt. Während das Heißgas 208 über dem Schaufelblatt 202 strömt, leiten Kühlkanäle 219 ein Kühlfluid 209 in das Heißgas ein, wodurch ausgewählte Bereiche des Leitapparates 200, wie beispielsweise die Hinterkante 212, gekühlt werden. In einer Ausführungsform sind Reihen von Kühlkanälen 219 in dem Schaufelblatt 202 angeordnet, wobei das Kühlfluid 209 dazu verwendet wird, das Schaufelblatt 202 und die Seitenwände 204 und 206 zu kühlen.
  • Wie dargestellt, enthält das Schaufelblatt 202 Kanäle 219, die an der Hinterkante 212 angeordnet sind. Ein Diffusor 220 ist mit wenigstens einem Kanal 219 in der Nähe der Verbindungsstelle 214 zwischen der Hinterkante 212 und der äußeren Seitenwand 214 gekoppelt. In ähnlicher Weise ist ein Diffusor 222 mit wenigstens einem Kanal 219 in der Nähe der Verbindungsstelle 216 zwischen der Hinterkante 212 und der inneren Seitenwand 216 gekoppelt. Die Diffusoren 220 und 222 können eine beliebige geeignete Konfiguration und Gestalt aufweisen, um die Kühlfluidströmung zu veranlassen, einen Bereich in der Nähe der Verbindungsstellen 214 und 216 zu kühlen. In einer Ausführungsform ist wenigstens einer der Diffusoren 220 und 222 elliptisch geformt, wie dies nachstehen in Bezug auf 4 erläutert ist. In einer anderen Ausführungsform ist wenigstens einer der Diffusoren 220 und 222 dreieckig gestaltet, wie dies nachstehend in Bezug auf 5 erläutert ist. Außerdem kann die Geometrie der Diffusoren 220 und 222 als eine konturierte Öffnung beschrieben sein, die eine Ausbildung eines Films des Kühlfluids auf der Seitenwand 204, 206 fördert. Wie in 2 veranschaulicht, sind die Diffusoren 220 und 222 konfiguriert, um eine Temperatur der Oberflächen 224 und 226 der Seitenwände 204 bzw. 206 zu steuern. Außerdem kann der Leitapparat 200 ferner eine Kühlfluidströmung entlang der Seitenwandrückseiten 228 und 230 verwenden, um eine Temperatur der Seitenwände 204 bzw. 206 zu kontrollieren.
  • Weiterhin bezugnehmend auf die Ausführungsform nach 2 strömt das Kühlfluid aus den Kanälen 219 in dem Schaufelblatt 202, wobei die Kanäle 219 benachbart zu den Verbindungsstellen 214 und 216 das Kühlfluid durch die Diffusoren 220 bzw. 222 leiten. Das Kühlfluid kühlt Turbinenbereiche oder -zonen des Heißgaspfades sowie Komponenten des Leitapparates 200, wie beispielsweise das Schaufelblatt 202 und die Seitenwände 204 und 206. Z. B. sind die Diffusoren 220 und 222 konfiguriert, um einen Kühlfluidfilm auf den Seitenwandflächen 224 und 226 zu erzeugen, wobei der Film die Seitenwände 204 bzw. 206 kühlt. Außerdem sorgen die Kanäle 219 der Diffusoren 220 und 222 für eine Konvektions- und Konduktionskühlung an der Hinterkante 212. Ferner isoliert der Kühlfluidfilm die Seitenwände 204 und 206 gegen hohe Temperaturen, die sich aufgrund des hohen Drucks in Bereichen in der Nähe der Verbindungsstellen 214 und 216 ausbilden, während das Heißgas an dem Schaufelblatt 202 vorbeiströmt. In Ausführungsformen ist das Kühlfluid ein beliebiges geeignetes Fluid, das die Leitapparatkomponenten und ausgewählte Bereiche der Gasströmung, wie beispielsweise Hochtemperatur- und Hochdruckbereiche innerhalb des Leitapparates, kühlt. Z. B. ist das Kühlfluid eine Druckluftversorgung aus dem Verdichter, wobei die Druckluft aus der zu der Brennkammer geleiteten Luftzufuhr abgeleitet wird. Somit ist das Kühlfluid eine zugeführte Druckluft, die die Brennkammer umströmt und verwendet wird, um die Turbinenleitapparatkomponenten zu kühlen. Demgemäß reduzieren die Diffusoren 220 und 222, die in der Nähe der Verbindungsstellen 214 bzw. 216 angeordnet sind, die Menge der zur Kühlung eingesetzten Druckluft durch Verbesserung der Kühlung der Turbinenkomponenten und Bereiche in der Nähe der Komponenten. Infolgedessen wird eine erhöhte Druckluftmenge zu der Brennkammer zur Umwandlung in mechanische Ausgangsleistung geleitet, um die Gesamtleistung und den gesamten Wirkungsgrad der Turbinenmaschine zu verbessern und dabei durch Reduktion der Oxidation und der wärmebedingten Ermüdung die Lebensdauer von Turbinenleitapparatteilen zu verlängern. Ferner ermöglicht die offenbarte Einrichtung des Turbinenleitapparates 200 und der Kühlkomponenten 219, 220, 222 niedrigere Temperaturen sowie eine gleichmäßigere Temperaturverteilung an der Seitenwand 204, 206 und der Hinterkante 212. In Aspekten sind Turbinenteile, einschließlich der Schaufelblätter und Seitenwände, aus rostfreiem Stahl oder einer Legierung ausgebildet, wobei die Teile eine Wärmeermüdung erfahren können, falls sie während eines Maschinenbetriebs nicht richtig gekühlt werden. Es sollte beachtet werden, dass die Vorrichtung und das Verfahren zur Steuerung der Temperatur in einer Turbinenmaschine zur Kühlung von Turbinenleitapparaten, wie in den 2-5 veranschaulicht, sowie von Laufschaufeln, Verdichterleitschaufeln oder beliebigen sonstigen Schaufelblättern oder Schaufeln innerhalb einer Turbinenmaschine angewandt werden können.
  • 3 zeigt eine detaillierte schematisierte Darstellung einer Ausführungsform eines Abschnitts eines Turbinenleitapparates 300. Der Turbinenleitapparat 300 enthält einen Diffusor 302 in der Nähe einer Verbindungsstelle 304 zwischen einer Schaufelblatthinterkante 306 und einer Seitenwand 308. Ein Kühlfluid 312 wird aus einem Kanal 310 durch den Diffusor 302 hindurch, wie durch einen Strömungspfeil 314 veranschaulicht, in Richtung auf einen Hochtemperaturbereich 316 geleitet. In einer Ausführungsform bezieht sich der Hochtemperaturbereich 316 auf die Turbinenkomponenten, wie beispielsweise Abschnitte der Seitenwand 308, sowie einen Bereich in der Nähe der Komponenten, die erhöhte Temperatur und erhöhten Druck relativ zu anderen Komponenten in dem gleichen Bereich der Turbine ausgesetzt sind. Das Kühlfluid kühlt den Hochtemperaturbereich 316 und die Verbindungsstelle 304 sowie die Hinterkante 306 und die Seitenwand 308. In einer Ausführungsform bewirkt die Heißgasströmung aus der Brennkammer die Erzeugung von Hochtemperatur- und Hochdruckbereichen in dem Leitapparat 300 beispielsweise in der Nähe der Hinterkante 306 und der Seitenwand 308. Die Einrichtung des Diffusors 302 und des Kanals 310 in unmittelbarer Nähe der Verbindungsstelle 304 verbessert die Kühlung eines Hochtemperaturbereiches in dem Leitapparat 300. Das Kühlfluid strömt durch den Diffusor 302, wie durch den Pfeil 314 veranschaulicht, wobei die Strömung einen Külfluidfilm auf einer Oberfläche 318 der Seitenwand 308 ausbildet. In einer Ausführungsform kann die Fläche 318 eine Wärmeschutzbeschichtung 320 aufweisen. Die Wärmeschutzbeschichtung 320 weist beliebige geeignete Wärmeschutzmaterialien auf. In einem nicht beschränkenden Beispiel weist die Wärmeschutzbeschichtung 320 ein Metallsubstrat, eine metallische Haftschicht und eine keramische Deckschicht auf. Die Wärmeschutzbeschichtung 320 schützt Turbinenkomponenten, wie beispielsweise die Seitenwand 308, vor anhaltenden Hitzebelastungen durch Verwendung thermisch isolierender Materialien, die eine wesentliche Temperaturdifferenz zwischen den metallischen Legierungen der Komponenten und der Beschichtungsoberfläche ermöglichen. Demgemäß ermöglicht die Wärmeschutzbeschichtung 320 höhere Betriebstemperaturen, während sie dabei die thermische Beaufschlagung von Turbinenkomponenten, beispielsweise der Seitenwand 308, begrenzt. In der dargestellten Ausführungsform sind der Diffusor 302 und der Kanal 310 an einer Stelle angeordnet, die einen Absatz 322 bildet, der hinsichtlich der Abmessung der Dicke der Wärmeschutzbeschichtung 320 ähnlich ist. Wenn die Wärmeschutzbeschichtung 322 auf die Seitenwand 308 aufgebracht wird, wird der Absatz 322 gefüllt, wodurch ein glatter Übergang für die Kühlströmung 314, wenn diese aus dem Diffusor 302 austritt, geschaffen wird. Diese Einrichtung beseitigt zusätzliche Herstellungsschritte, um die verbesserte Verbindungsstelle 304 zu schaffen und dabei der Kühlströmung 314 zu ermöglichen, einen Kühlfluidfilm auf einer Oberfläche 318 der Seitenwand 308 zu erzeugen.
  • 4 zeigt eine detaillierte Perspektivansicht einer Ausführungsform eines Abschnitts eines Turbinenleitapparates 400. Der Leitapparat 400 enthält einen elliptischen Diffusor 402, der an oder in der Nähe einer Verbindungsstelle 404 zwischen der Hinterkante 406 und der Seitenwand 408 positioniert ist. Der elliptische Diffusor 402 ist mit einem Kühlfluidkanal verbunden, wobei das Kühlfluid aus dem elliptischen Diffusor 402 strömt, um eine Temperatur von Leitapparatteilen in der Nähe der Verbindungsstelle 404 und dem nahe gelegenen Hochtemperaturbereich zu kontrollieren. Der elliptische Diffusor 402 kann konfiguriert sein, um einen Film auf einer Oberfläche 410 der Seitenwand 408 zu bilden, wobei die Ausbildung des Films die Oberfläche 410 kühlt. Der Kühlfluidkanal des elliptischen Diffusors 402 kühlt ferner die Hinterkante 406 durch Konvektion und Konduktion. Wie dargestellt, enthält die Schaufelblatthinterkante 406 mehrere Kanäle 412 zur Kühlung des Schaufelblattes. In einer Ausführungsform leitet eine Kühlfluidzuführung Druckluft oder irgendein anderes geeignetes Kühlfluid zu mehreren Durchgängen oder Kanälen an dem Schaufelblatt und der Rückseite der Seitenwand 408, wobei der elliptische Diffusor 402 eine Kühlung der Seitenwand 408, der Hinterkante 406 und der Verbindungsstelle 404 verbessert, wodurch die Lebensdauer der Leitapparatkomponenten, wie beispielsweise des Schaufelblattes und der Seitenwand 408, verlängert wird.
  • 5 zeigt eine detaillierte Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform eines Abschnitts eines Turbinenleitapparats 500. Der Leitapparat 500 enthält einen dreieckigen Diffusor 502, der an einer Verbindungsstelle 504 zwischen der Hinterkante 506 und der Seitenwand 508 positioniert ist. Der dreieckige Diffusor 502 ist mit wenigstens einem Kühlfluidkanal gekoppelt, wobei die Kühlfluidströmung aus dem Diffusor 502 eine Temperatur von Leitapparatteilen in der Nähe der Verbindungsstelle 504 und dem nahe gelegenen Hochtemperaturbereich 512 steuert. Die Schaufelblatthinterkante 506 enthält mehrere Kanäle 510, um das Schaufelblatt zu kühlen. Es sollte beachtet werden, dass die Gestalt der Öffnung des Diffusors 502 eine beliebige geeignete Gestalt zur Kühlung ausgewählter Teile der Turbine sein kann. Die Gestalt des Diffusors 502 kann auf der Basis anwendungsspezifischer Parameter, Randbeschränkungen bei der Herstellung und/oder Kosten ausgewählt werden. In einer Ausführungsform werden die Kanäle 510 in dem Schaufelblatt gebohrt, und der Diffusor 502 wird durch elektrochemisches-mechanisches Fräsen oder Schleifen der Öffnung auf die ausgewählte Form erzeugt. In einer anderen Ausführungsform werden die Kanäle 510 und der Diffusor 502 in den ausgewählten Formen gegossen.
  • Während die Erfindung in Einzelheiten in Verbindung mit lediglich einer begrenzten Anzahl von Ausführungsformen beschrieben worden ist, sollte ohne weiteres verstanden werden, dass die Erfindung nicht auf derartige offenbarte Ausführungsformen beschränkt ist. Vielmehr kann die Erfindung modifiziert werden, um eine beliebige Anzahl von Veränderungen, Modifikationen, Ersetzungen oder äquivalenten Einrichtungen aufzunehmen, die hier vorstehend nicht beschrieben sind, die jedoch dem Wesen und Umfang der Erfindung entsprechen. Außerdem ist es zu verstehen, dass, obwohl verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden sind, Aspekte der Erfindung lediglich einige von den beschriebenen Ausführungsformen umfassen können. Demgemäß ist die Erfindung nicht als durch die vorstehende Beschreibung beschränkt aufzufassen, sondern nur durch den Umfang der beigefügten Ansprüche beschränkt.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung enthält eine Turbine eine erste Seitenwand, ein zwischen der ersten Seitenwand und einer zweiten Seitenwand positioniertes Schaufelblatt und einen ersten Kanal in dem Schaufelblatt in der Nähe eines Hochtemperaturbereiches, wobei der erste Kanal konfiguriert ist, um ein Kühlfluid aufzunehmen, wobei sich der Hochtemperaturbereich in der Nähe einer Verbindungsstelle zwischen der ersten Seitenwand und einer Hinterkante des Schaufelblattes befindet. Die Turbine enthält ferner einen ersten Diffusor in Strömungsverbindung mit dem ersten Kanal, wobei der erste Diffusor konfiguriert ist, um das Kühlfluid zur Erzeugung eines Films auf einer Oberfläche der ersten Seitenwand zu leiten.
  • Bezugszeichenliste
  • Fig. 1
    • 100
    Turbinensystem
    102
    Verdichter
    104
    Brennkammer
    106
    Turbine
    108
    Welle
    110
    Düse
    112
    Brennstoffzufuhr
    Fig. 2
    200
    Abschnitt eines Turbinenleitapparates
    202
    Schaufelblatt
    204
    äußere Seitenwand
    206
    innere Seitenwand
    208
    Heißgasströmung
    209
    Kühlfluid
    210
    Vorderkante
    212
    Hinterkante
    214
    Verbindungsstelle zwischen Hinterkante und Seitenwand
    216
    Verbindungsstelle zwischen Hinterkante und Seitenwand
    219
    Kühlkanäle
    220
    Diffusor
    222
    Diffusor
    224
    Oberfläche der Seitenwand
    226
    Oberfläche der Seitenwand
    228
    Rückseite der Seitenwand
    230
    Rückseite der Seitenwand
    Fig. 3
    300
    Abschnitt eines Turbinenleitapparates
    302
    Diffusor
    304
    Verbindungsstelle
    306
    Hinterkante
    308
    Seitenwand
    310
    Kanal
    312
    Kühlfluidzufuhr
    314
    Kühlfluidströmung
    316
    Hochdruckbereich
    318
    Oberfläche
    320
    Wärmeschutzbeschichtung
    Fig. 4
    400
    Abschnitt eines Turbinenleitapparates
    402
    elliptischer Diffusor
    404
    Verbindungsstelle
    406
    Hinterkante
    408
    Seitenwand
    410
    Oberfläche der Seitenwand
    412
    Kanäle in der Hinterkante
    Fig. 5
    500
    Abschnitt eines Turbinenleitapparates
    502
    dreieckiger Diffusor
    504
    Verbindungsstelle
    506
    Hinterkante
    508
    Seitenwand
    510
    Kanäle in der Hinterkante

Claims (10)

  1. Schaufelblatt (202), das zwischen einer ersten (204) und einer zweiten Seitenwand (206) einer Gasturbine anzuordnen ist, wobei das Schaufelblatt (202) aufweist: eine Vorderkante (210) des Schaufelblattes (202); eine Hinterkante (212) des Schaufelblattes (202), wobei die Hinterkante (212) eine erste Verbindungsstelle (214) aufweist, an der die Hinterkante (212) mit der ersten Seitenwand (204) gekoppelt ist; einen ersten Kanal (219, 302) in der Nähe der ersten Verbindungsstelle (214), wobei der erste Kanal (219, 302) konfiguriert ist, um ein Kühlfluid (312) aufzunehmen; und einen ersten Diffusor (220) in Strömungsverbindung mit dem ersten Kanal (219, 302), wobei der erste Diffusor (220) konfiguriert ist, um das Kühlfluid (312) zur Kühlung einer Oberfläche (224, 318) der ersten Seitenwand (204) zu leiten.
  2. Schaufelblatt (202) nach Anspruch 1, das mehrere Kanäle (219) aufweist, die den ersten Kanal (219, 302) enthalten, wobei die mehreren Kanäle (219) sich benachbart zu der Hinterkante (212) befinden, wobei das Kühlfluid (312) durch die mehreren Kanäle (219, 302) strömt, um die Hinterkante (212) zu kühlen.
  3. Schaufelblatt (202) nach Anspruch 1, wobei der erste Diffusor (220) konfiguriert ist, um die Oberfläche (224) der ersten Seitenwand (204) und die Schaufelblatthinterkante (212) zu kühlen, um einen Verschleiß der ersten Seitenwand (204) und des Schaufelblattes (202) zu reduzieren.
  4. Schaufelblatt (202) nach Anspruch 1, wobei das Kühlfluid (312) komprimiertes Gas aufweist, das einen Film auf der Oberfläche (224) der ersten Seitenwand (204) bildet, um die Oberfläche (224) zu kühlen.
  5. Schaufelblatt (202) nach Anspruch 1, wobei der erste Diffusor (220) einen Diffusor aufweist, der aus der Gruppe bestehend aus einem dreieckigen Diffusor (502) und einem elliptischen Diffusor (402) ausgewählt ist.
  6. Verfahren zum Kühlen einer Verbindungsstelle (214, 216, 304) zwischen einer Hinterkante (212, 306) eines Schaufelblattes (202) und einer Seitenwand (204, 206) einer Gasturbine, wobei das Verfahren aufweist: Leiten eines Kühlfluids (312) zu wenigstens einem Kanal (219, 310) in der Hinterkante (212, 306); Leiten des Kühlfluids (312) von dem wenigstens einen Kanal (219, 310) zu einem Diffusor (220, 222, 302) in der Nähe der Verbindungsstelle (214, 216, 304) zwischen der Hinterkante (212, 306) und der Seitenwand (204, 206, 308); und Strömenlassen des Kühlfluids (314) aus dem Diffusor (302), um einen Film auf einer Oberfläche (224, 226, 318) der Seitenwand (204, 206, 308) zu bilden, wodurch die Seitenwand (204, 206, 308) gekühlt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Leiten des Kühlfluids (312) ein Leiten des Kühlfluids (312) zu mehreren Kanälen (219, 310) benachbart zu der Hinterkante (212, 306) aufweist, wobei die mehreren Kanäle (219, 310) den wenigstens einen Kanal (218, 310) enthalten, wobei das Kühlfluid (312) durch die mehreren Kanäle (218, 310) strömt, um die Hinterkante (212, 306) zu kühlen.
  8. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Strömenlassen des Kühlfluids (218, 310) aus dem Diffusor ein Strömenlassen des Kühlfluids zu einem Hochtemperaturbereich der Seitenwand aufweist, wobei der Hochtemperaturbereich sich in der Nähe der Verbindungsstelle befindet.
  9. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Leiten des Kühlfluids (312) ein Leiten eines komprimierten Gases aus einem Verdichter (102) aufweist.
  10. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Leiten des Kühlfluids (312) aus dem wenigstens einen Kanal (219, 310) zu dem Diffusor (220, 222, 302) ein Leiten des Kühlfluids (312) zu einem ausgewählten Diffusor aus der Gruppe mit einem dreieckigen Diffusor (502) und einem elliptischen Diffusor (402) aufweist.
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