DE102013109151A1 - Blade assembly for a turbomachine - Google Patents

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Randall Richard Good
Gary Michael Itzel
Aaron Ezekiel Smith
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General Electric Co
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General Electric Co
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/14Form or construction
    • F01D5/18Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
    • F01D5/187Convection cooling

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Abstract

Es sind Laufschaufelanordnungen geschaffen. Die Laufschaufelanordnung enthält einen Schaft und ein Schaufelblatt, das radial außen von dem Schaft positioniert ist. Die Laufschaufelanordnung enthält ferner einen Hauptkühlkreislauf, der in dem Schaufelblatt und dem Schaft ausgebildet ist, wobei der Hauptkühlkreislauf sieben Durchgänge aufweist, wobei jeder der sieben Durchgänge mit einem benachbarten der sieben Durchgänge strömungsmäßig verbunden ist. Eine maximale Rotationszahl in jedem der sieben Durchgänge ist kleiner als oder gleich ungefähr 0,4.Blade assemblies are created. The blade assembly includes a shank and an airfoil positioned radially outward of the shank. The blade assembly further includes a main cooling circuit formed in the airfoil and the shank, the main cooling circuit having seven passages, each of the seven passages being in fluid communication with an adjacent one of the seven passages. A maximum number of rotations in each of the seven passes is less than or equal to about 0.4.

Description

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein Turbomaschinen und insbesondere Laufschaufelanordnungen in Turbomaschinen.The present disclosure relates generally to turbomachines, and more particularly to blade assemblies in turbomachinery.

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNGBACKGROUND TO THE INVENTION

Gasturbinensysteme stellen ein Beispiel für Turbomaschinen dar, die auf den Gebieten beispielsweise der Energieerzeugung weit verbreitet sind. Ein herkömmliches Gasturbinensystem enthält einen Verdichterabschnitt, einen Brennkammerabschnitt und einen Turbinenabschnitt. Während eines Betriebs des Gasturbinensystems sind verschiedene Komponenten in dem System Hochtemperaturströmungen ausgesetzt, die bewirken können, dass die Komponenten ausfallen. Da Strömungen höherer Temperatur im Allgemeinen zur gesteigerter Leistungsfähigkeit, Effizienz und Leistungsabgabe des Gasturbinensystems führen, sollten die Komponenten, die den Hochtemperaturströmungen ausgesetzt sind, gekühlt werden, um dem Gasturbinensystem zu ermöglichen, bei erhöhten Temperaturen zu arbeiten.Gas turbine systems are an example of turbomachinery widely used in the fields of, for example, power generation. A conventional gas turbine system includes a compressor section, a combustor section and a turbine section. During operation of the gas turbine system, various components in the system are exposed to high temperature flows that may cause the components to fail. Because higher temperature flows generally result in increased performance, efficiency, and output of the gas turbine system, the components exposed to the high temperature flows should be cooled to allow the gas turbine system to operate at elevated temperatures.

Für jede Stufe des Turbinenabschnitts oder Heißgaspfadabschnitts eines Gasturbinensystems sollten viele Systemanforderungen erfüllt sein, um Konstruktionsziele, einschließlich einer insgesamt verbesserten Effizienz und Schaufelblattbelastung, zu verwirklichen. Insbesondere sollten die Laufschaufeln der verschiedenen Stufen des Turbinenabschnitts die Betriebsanforderungen für diese spezielle Stufe erfüllen und auch Anforderungen hinsichtlich des Schaufelkühlbereichs und der Wanddicke erfüllen. Anforderungen an die innere Kühlung sollten optimiert werden, was ein einzigartiges Profil des inneren Kerns erfordert, um die Stufenleistungsanforderungen zu erfüllen, die der Turbine ermöglichen, auf eine sichere, effiziente und problemlose Weise zu arbeiten.For each stage of the turbine section or hot gas path section of a gas turbine system, many system requirements should be met to achieve design goals, including overall improved efficiency and airfoil loading. In particular, the blades of the various stages of the turbine section should meet the operating requirements for that particular stage and also meet blade cooling range and wall thickness requirements. Internal cooling requirements should be optimized, requiring a unique inner core profile to meet the stage performance requirements that allow the turbine to operate in a safe, efficient and hassle-free manner.

Insbesondere besteht eine momentane Tendenz bei der Konstruktion von Laufschaufeln darin, die maximale Dicke (zwischen der Druckseite und der Saugseite) des Laufschaufelblattes zu vergrößern, um den aerodynamischen Wirkungsgrad zu verbessern. Ferner sind Reduktionen der Schaufelblattwand- und -rippendicken (zwischen den verschiedenen darin definierten Kühldurchgängen) gefördert worden, um das Gesamtgewicht der Laufschaufel zu minimieren. Die Kombination dieser beiden Tendenzen hat jedoch zu großen Kühldurchgängen mit großen Seitenverhältnissen geführt, die vergrößerte Kühldurchflüsse durch diese erfordern, um den erforderlichen Wärmekonvektionskoeffizienten für eine passende Kühlung von diesen zu erzielen. Die vorliegenden Erfinder haben festgestellt, dass die Mach-Zahl der Kühlströmung durch die Kühldurchgänge infolge dieser Tendenzen verringert wird, was zu gesteigerten Coriolis-Effekten in diesen Kühldurchgänge führt. Für jeden Kühldurchgang hat dies eine ungleichmäßige Kühlung mit einer Erhöhung des Wärmeübergangskoeffizienten auf entweder der Druckseite oder der Saugseite des Durchgangs und einer Verringerung des Wärmeübergangskoeffizienten auf der anderen Seite zur Folge. Als Ergebnis kann eine Kühlung dieser Laufschaufeln ineffizient und ungleichmäßig sein und kann zu einer Schaufelbeschädigung führen.In particular, a current tendency in the design of blades is to increase the maximum thickness (between the pressure side and the suction side) of the blade airfoil to improve aerodynamic efficiency. Further, reductions in airfoil wall and rib thicknesses (between the various cooling passages defined therein) have been promoted to minimize the overall weight of the blade. However, the combination of these two tendencies has led to large, high aspect ratio cooling passages requiring increased cooling flow therethrough to achieve the required thermal convection coefficient for proper cooling thereof. The present inventors have found that the Mach number of the cooling flow through the cooling passages is reduced due to these tendencies, resulting in increased Coriolis effects in these cooling passages. For each cooling passage this results in uneven cooling with an increase in the heat transfer coefficient on either the pressure side or the suction side of the passage and a reduction in the heat transfer coefficient on the other side. As a result, cooling of these blades may be inefficient and uneven and may result in blade damage.

Demgemäß sind verbesserte Laufschaufeln in der Technik erwünscht. Insbesondere wären Laufschaufeln mit verbesserten Kühlkreisläufen, die eine effizientere und gut verteilte Kühlung ergeben, von Vorteil.Accordingly, improved blades are desired in the art. In particular, blades with improved cooling circuits that provide more efficient and well-distributed cooling would be advantageous.

KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

Aspekte und Vorteile der Erfindung sind zum Teil in der folgenden Beschreibung erläutert oder können aus der Beschreibung offensichtlich sein, oder sie können durch Umsetzung der Erfindung in die Praxis erfahren werden.Aspects and advantages of the invention will be set forth in part in the description which follows, or may be obvious from the description, or may be learned by practice of the invention.

In einem Aspekt ist eine Laufschaufelanordnung offenbart. Die Laufschaufelanordnung enthält einen Schaft und ein Schaufelblatt, das radial außen von dem Schaft positioniert ist. Die Laufschaufelanordnung enthält ferner einen Hauptkühlkreislauf, der in dem Schaufelblatt und dem Schaft definiert ist, wobei der Hauptkühlkreislauf sieben Durchgänge aufweist, wobei jeder der sieben Durchgänge mit einem benachbarten der sieben Durchgänge strömungsmäßig verbunden ist. Eine maximale Rotationszahl in jedem der sieben Durchgänge ist kleiner als oder gleich ungefähr 0,4.In one aspect, a blade assembly is disclosed. The bucket assembly includes a shank and an airfoil positioned radially outward of the shank. The bucket assembly further includes a main cooling circuit defined in the airfoil and shaft, the main cooling circuit having seven passages, each of the seven passages being fluidly connected to an adjacent one of the seven passages. A maximum rotation number in each of the seven passes is less than or equal to about 0.4.

Besonders vorteilhafte und bevorzugte Ausführungsformen der Laufschaufelanordnung gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfassen eine oder mehrere der folgenden:
Die Rotationszahl in jedem der sieben Durchgänge liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen ungefähr 0,01 und ungefähr 0,35.
Particularly advantageous and preferred embodiments of the blade assembly according to the first aspect of the present invention include one or more of the following:
The number of rotations in each of the seven passes is preferably in a range between about 0.01 and about 0.35.

Ein erster Durchgang der sieben Durchgänge kann eine maximale Querschnittsfläche in dem Schaufelblatt aufweisen, die um eine Größe in einem Bereich zwischen ungefähr 10% und ungefähr 20% kleiner ist als eine maximale Querschnittsfläche eines anderen Durchgangs der sieben Durchgänge in dem Schaufelblatt.A first pass of the seven passages may have a maximum cross sectional area in the airfoil that is smaller by a size in a range between about 10% and about 20% than a maximum cross sectional area of another passage of the seven passages in the airfoil.

Die Laufschaufelanordnung kann ferner einen Auslassdurchgang aufweisen, der in dem Schaufelblatt definiert ist und mit einem siebten Durchgang der sieben Durchgänge in Strömungsverbindung steht.The bucket assembly may further include an outlet passage defined in the airfoil and a seventh Passage of the seven passages is in fluid communication.

Die Laufschaufelanordnung kann ferner einen vorderen Kühlkreislauf und einen hinteren Kühlkreislauf aufweisen, die jeweils in dem Schaufelblatt und dem Schaft definiert sind.The bucket assembly may further include a front cooling circuit and a rear cooling circuit defined in the airfoil and the shaft, respectively.

Der Hauptkühlkreislauf besteht vorzugsweise aus sieben Durchgängen.The main cooling circuit preferably consists of seven passes.

Die Laufschaufelanordnung kann ferner eine Plattform aufweisen, die radial zwischen dem Schaft und dem Schaufelblatt positioniert ist.The bucket assembly may further include a platform positioned radially between the shank and the airfoil.

Das Schaufelblatt kann Außenflächen aufweisen, die eine Druckseite und eine Saugseite definieren, die sich zwischen einer Vorderkante und einer Hinterkante erstrecken.The airfoil may have outer surfaces defining a pressure side and a suction side extending between a leading edge and a trailing edge.

Die Laufschaufelanordnung kann ferner einen Schwalbenschwanz aufweisen. Der Schwalbenschwanz kann eine Wurzel definieren, und der Hauptkühlkreislauf kann sich bis zu der Wurzel erstrecken.The blade assembly may further include a dovetail. The dovetail may define a root and the main cooling circuit may extend to the root.

In einem anderen Aspekt ist eine Turbomaschine offenbart. Die Turbomaschine weist einen Einlassabschnitt, einen Auslassabschnitt, einen Verdichterabschnitt und einen Turbinenabschnitt auf. Der Turbinenabschnitt weist mehrere Laufschaufelanordnungen auf. Jede der mehreren Laufschaufelanordnungen weist einen Schaft und ein Schaufelblatt auf, das radial außen von dem Schaft positioniert ist. Jede der mehreren Laufschaufelanordnungen enthält ferner einen Hauptkühlkreislauf, der in dem Schaufelblatt und dem Schaft definiert ist, wobei der Hauptkühlkreislauf sieben Durchgänge aufweist, wobei jeder der sieben Durchgänge mit einem benachbarten der sieben Durchgänge strömungsmäßig verbunden ist. Eine maximale Rotationszahl in jedem der sieben Durchgänge ist kleiner als oder gleich ungefähr 0,4.In another aspect, a turbomachine is disclosed. The turbomachine includes an inlet section, an outlet section, a compressor section and a turbine section. The turbine section includes a plurality of blade assemblies. Each of the plurality of blade assemblies includes a stem and an airfoil positioned radially outward of the stem. Each of the plurality of blade assemblies further includes a main cooling circuit defined in the airfoil and shaft, the main cooling circuit having seven passages, each of the seven passages being fluidly connected to an adjacent one of the seven passages. A maximum rotation number in each of the seven passes is less than or equal to about 0.4.

Besonders vorteilhafte und bevorzugte Ausführungsformen der Turbomaschine gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfassen eine oder mehrere der folgenden:
Die Rotationszahl in jedem der sieben Durchgänge liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen 0,01 und 0,35.
Particularly advantageous and preferred embodiments of the turbomachine according to the second aspect of the present invention include one or more of the following:
The number of rotations in each of the seven passes is preferably in a range between 0.01 and 0.35.

Ein erster Durchgang der sieben Durchgänge kann eine maximale Querschnittsfläche in dem Schaufelblatt aufweisen, die um eine Größe in einem Bereich zwischen ungefähr 10% und ungefähr 20% kleiner ist als eine maximale Querschnittsfläche eines anderen Durchgangs der sieben Durchgänge in dem Schaufelblatt.A first pass of the seven passages may have a maximum cross-sectional area in the airfoil that is smaller by a size in a range between about 10% and about 20% than a maximum cross-sectional area of another passage of the seven passages in the airfoil.

Die Turbomaschine kann ferner einen Auslassdurchgang aufweisen, der in dem Schaufelblatt definiert ist und mit einem siebten Durchgang der sieben Durchgänge in Strömungsverbindung steht.The turbomachine may further include an outlet passage defined in the airfoil and in fluid communication with a seventh passage of the seven passages.

Die Turbomaschine kann ferner einen vorderen Kühlkreislauf und einen hinteren Kühlkreislauf aufweisen, die jeweils in dem Schaufelblatt und dem Schaft definiert sind.The turbomachine may further include a front cooling circuit and a rear cooling circuit defined respectively in the airfoil and the shaft.

Der Hauptkühlkreislauf besteht vorzugsweise aus sieben Durchgängen.The main cooling circuit preferably consists of seven passes.

Die Turbomaschine kann ferner eine Plattform aufweisen, die radial zwischen dem Schaft und dem Schaufelblatt positioniert ist.The turbomachine may further include a platform positioned radially between the shaft and the airfoil.

Das Schaufelblatt kann Außenflächen aufweisen, die eine Druckseite und eine Saugseite definieren, die sich zwischen einer Vorderkante und einer Hinterkante erstrecken.The airfoil may have outer surfaces defining a pressure side and a suction side extending between a leading edge and a trailing edge.

Die Turbomaschine kann ferner einen Schwalbenschwanz aufweisen. Der Schwalbenschwanz kann eine Wurzel definieren, und der Hauptkühlkreislauf kann sich bis zu der Wurzel erstrecken.The turbomachine may further include a dovetail. The dovetail may define a root and the main cooling circuit may extend to the root.

Diese und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und beigefügten Ansprüche besser verstanden. Die beigefügten Zeichnungen, die in dieser Offenbarung enthalten sind und einen Teil derselben bilden, veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung und dienen gemeinsam mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erläutern.These and other features, aspects and advantages of the present invention will become better understood with reference to the following description and appended claims. The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of this specification, illustrate embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Eine umfassende und ermöglichende Offenbarung der vorliegenden Erfindung, einschließlich deren bester Ausführungsart, die sich an einen Fachmann auf dem Gebiet richtet, ist in der Beschreibung gegeben, die auf die beigefügten Figuren Bezug nimmt, in denen zeigen:A broad and enabling disclosure of the present invention, including the best mode thereof, which is directed to one skilled in the art, is provided in the description which refers to the accompanying drawings, in which:

1 eine schematische Darstellung eines Gasturbinensystems; 1 a schematic representation of a gas turbine system;

2 eine im Schnitt dargestellte Seitenansicht des Turbinenabschnitts eines Gasturbinensystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; 2 FIG. 4 is a sectional side view of the turbine section of a gas turbine system according to an embodiment of the present disclosure; FIG.

3 eine Perspektivansicht einer Laufschaufelanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; 3 a perspective view of a blade assembly according to an embodiment of the present disclosure;

4 eine Vorderansicht, die die inneren Komponenten einer Laufschaufelanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht; und 4 a front view illustrating the inner components of a blade assembly according to an embodiment of the present disclosure; and

5 eine Draufsicht, die verschiedene innere Komponenten einer Laufschaufelanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. 5 FIG. 10 is a plan view illustrating various internal components of a blade assembly according to an embodiment of the present disclosure. FIG.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Es wird nun im Einzelnen auf Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, von denen ein oder mehrere Beispiele in den Zeichnungen veranschaulicht sind. Jedes Beispiel ist zur Erläuterung der Erfindung, nicht zur Beschränkung der Erfindung vorgesehen. In der Tat wird es für Fachleute auf dem Gebiet offenkundig sein, dass verschiedene Modifikationen und Veränderungen an der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, ohne dass von dem Rahmen oder Umfang der Erfindung abgewichen wird. Zum Beispiel können Merkmale, die als ein Teil einer Ausführungsform veranschaulicht oder beschrieben sind, bei einer anderen Ausführungsform verwendet werden, um eine noch weitere Ausführungsform zu ergeben. Somit ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung derartige Modifikationen und Veränderungen umfasst, wie sie in den Umfang der beigefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente fallen.Reference will now be made in detail to embodiments of the invention, one or more examples of which are illustrated in the drawings. Each example is provided to illustrate the invention, not for the purpose of limiting the invention. In fact, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and changes may be made to the present invention without departing from the scope or spirit of the invention. For example, features that are illustrated or described as part of one embodiment may be used in another embodiment to yield a still further embodiment. Thus, it is intended that the present invention cover such modifications and changes as fall within the scope of the appended claims and their equivalents.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Turbomaschine, die in der dargestellten Ausführungsform ein Gasturbinensystem 10 ist. Das System 10 kann einen Verdichterabschnitt 12, einen Brennkammerabschnitt 14 und einen Turbinenabschnitt 16 enthalten. Der Verdichterabschnitt 12 und der Turbinenabschnitt 16 können über eine Welle 18 miteinander gekoppelt sein. Die Welle 18 kann eine einzelne Welle oder durch mehrere Wellensegmente gebildet sein, die miteinander gekoppelt sind, um die Welle 18 zu bilden. Ein Einlassabschnitt 19 kann eine Luftströmung zu dem Verdichterabschnitt 12 liefern, und Abgase können aus dem Turbinenabschnitt 16 über einen Auslassabschnitt 20 ausgegeben und ausgelassen und/oder in dem System 10 oder einem anderen geeigneten System genutzt werden. 1 shows a schematic representation of a turbomachine, which in the illustrated embodiment, a gas turbine system 10 is. The system 10 can be a compressor section 12 , a combustion chamber section 14 and a turbine section 16 contain. The compressor section 12 and the turbine section 16 can over a wave 18 be coupled with each other. The wave 18 For example, a single shaft or may be formed by a plurality of shaft segments which are coupled together to the shaft 18 to build. An inlet section 19 may be an air flow to the compressor section 12 supply, and exhaust gases can from the turbine section 16 via an outlet section 20 spent and omitted and / or in the system 10 or any other suitable system.

Der Turbinenabschnitt 16 kann mehrere Turbinenstufen enthalten. Zum Beispiel kann der Turbinenabschnitt 16 in einer Ausführungsform drei Stufen aufweisen, wie in 2 veranschaulicht. Zum Beispiel kann eine erste Stufe der Turbine 16 mehrere längs des Umfangs voneinander beabstandete Leitschaufeln 21 und Laufschaufeln 22 enthalten. Die Leitschaufeln 21 können längs des Umfangs um die Welle 18 herum angeordnet und fixiert sein. Die Laufschaufeln 22 können längs des Umfangs um die Welle 18 herum angeordnet und mit der Welle 18 gekoppelt sein. Eine zweite Stufe des Turbinenabschnitts 16 kann mehrere längs des Umfangs voneinander beabstandete Leitschaufeln 23 und Laufschaufeln 24 enthalten. Die Leitschaufeln 23 können längs des Umfangs um die Welle 18 herum angeordnet und fixiert sein. Die Laufschaufeln 24 können längs des Umfangs um die Welle 18 herum angeordnet und mit der Welle 18 gekoppelt sein. Eine dritte Stufe des Turbinenabschnitts 16 kann mehrere längs des Umfangs voneinander beabstandete Leitschaufeln 25 und Laufschaufeln 26 enthalten. Die Leitschaufeln 25 können längs des Umfangs um die Welle 18 herum angeordnet und fixiert sein. Die Laufschaufeln 26 können längs des Umfangs um die Welle 18 herum angeordnet und mit der Welle 18 gekoppelt sein. Die verschiedenen Stufen des Turbinenabschnitts 16 können in der Turbine 16 in dem Pfad der Heißgasströmung 28 angeordnet sein. Es sollte verstanden werden, dass der Turbinenabschnitt 16 nicht auf drei Stufen beschränkt ist, sondern dass vielmehr eine beliebige Anzahl von Stufen innerhalb des Umfangs und Rahmens der vorliegenden Offenbarung liegt.The turbine section 16 can contain several turbine stages. For example, the turbine section 16 in one embodiment, have three stages, as in FIG 2 illustrated. For example, a first stage of the turbine 16 a plurality of circumferentially spaced apart vanes 21 and blades 22 contain. The vanes 21 can along the circumference around the shaft 18 be arranged around and fixed. The blades 22 can along the circumference around the shaft 18 arranged around and with the shaft 18 be coupled. A second stage of the turbine section 16 may be a plurality of circumferentially spaced apart vanes 23 and blades 24 contain. The vanes 23 can along the circumference around the shaft 18 be arranged around and fixed. The blades 24 can along the circumference around the shaft 18 arranged around and with the shaft 18 be coupled. A third stage of the turbine section 16 may be a plurality of circumferentially spaced apart vanes 25 and blades 26 contain. The vanes 25 can along the circumference around the shaft 18 be arranged around and fixed. The blades 26 can along the circumference around the shaft 18 arranged around and with the shaft 18 be coupled. The different stages of the turbine section 16 can in the turbine 16 in the path of the hot gas flow 28 be arranged. It should be understood that the turbine section 16 is not limited to three levels, but rather that any number of stages are within the scope and spirit of the present disclosure.

Jede der Laufschaufeln 22, 24, 26 kann eine Laufschaufelanordnung 30 aufweisen, wie in den 3 bis 5 veranschaulicht. In beispielhaften Ausführungsformen ist die Laufschaufelanordnung 30 gemäß der vorliegenden Offenbarung eine Laufschaufel 22 der ersten Stufe, obwohl in alternativen Ausführungsformen die Laufschaufelanordnung 30 eine beliebige geeignete Laufschaufel sein kann. Die Laufschaufelanordnung 30 kann allgemein einen Schaft 32 und ein Schaufelblatt 34 enthalten. Das Schaufelblatt 34 kann radial außen von dem Schaft 32 positioniert sein und sich radial außen von dem Schaft 32 erstrecken. Außerdem kann die Laufschaufelanordnung 30 eine Plattform 36 enthalten. Die Plattform 36 kann radial zwischen dem Schaft 32 und dem Schaufelblatt 34 positioniert sein und kann ferner entweder den Schaft 32 oder das Schaufelblatt 34 oder beide umgeben. Ferner kann die Laufschaufelanordnung 30 einen Schwalbenschwanz 38 enthalten. Der Schwalbenschwanz 38 kann sich radial innen von dem Schaft 32 erstrecken und in einigen Ausführungsformen ein radial innerer Abschnitt des Schaftes 32 sein. Der Schwalbenschwanz 38 kann zur Kopplung der Laufschaufelanordnung 30 mit einem (nicht veranschaulichten) Laufrad eingerichtet sein.Each of the blades 22 . 24 . 26 can be a blade arrangement 30 have, as in the 3 to 5 illustrated. In exemplary embodiments, the blade assembly is 30 according to the present disclosure, a blade 22 the first stage, although in alternative embodiments, the blade assembly 30 may be any suitable blade. The blade arrangement 30 can generally be a shaft 32 and an airfoil 34 contain. The blade 34 can be radially outside of the shaft 32 be positioned and radially outward of the shaft 32 extend. In addition, the blade assembly 30 a platform 36 contain. The platform 36 can be radial between the shaft 32 and the blade 34 be positioned and can also either the shaft 32 or the blade 34 or both are surrounded. Furthermore, the blade assembly 30 a swallowtail 38 contain. The swallowtail 38 can be radially inward of the shaft 32 extend and, in some embodiments, a radially inner portion of the shaft 32 be. The swallowtail 38 can be used to couple the blade assembly 30 be configured with a (not shown) impeller.

Das Schaufelblatt 34 kann Außenflächen aufweisen, die allgemein eine Druckseite 42 und eine Saugseite 44 enthalten und definieren, die sich zwischen einer Vorderkante 46 und einer Hinterkante 48 erstrecken. Ferner kann sich die Laufschaufelanordnung 34 zwischen einer Spitze 52 und einer Wurzel 54 erstrecken. Die Spitze 52 kann z. B. ein radial äußerer Abschnitt des Schaufelblattes 34 sein. Die Wurzel 54 kann ein radial innerer Abschnitt des Schaftes 32 oder des Schwalbenschwanzes 38 sein.The blade 34 may have outer surfaces, generally a pressure side 42 and a suction side 44 contain and define that are between a leading edge 46 and a trailing edge 48 extend. Furthermore, the blade assembly may 34 between a tip 52 and a root 54 extend. The summit 52 can z. B. a radially outer portion of the airfoil 34 be. The root 54 may be a radially inner portion of the shaft 32 or the swallowtail 38 be.

Eine Schaufelanordnung 30 gemäß der vorliegenden Offenbarung enthält ferner einen oder mehrere Kühlkreisläufe, die darin definiert sind. Ein Kühlkreislauf kann sich allgemein durch das Schaufelblatt 34 und/oder den Schaft 32 erstrecken. Ein Kühlfluid (gewöhnlich Luft oder ein anderes geeignetes Gas) kann durch die Kühlkreisläufe strömen gelassen werden, um die Laufschaufelanordnung 30 und insbesondere das Schaufelblatt 34 zu kühlen. Zum Beispiel kann eine Laufschaufelanordnung 30 einen Hauptkühlkreislauf 60 enthalten. Der Hauptkühlkreislauf 60 kann in dem Schaufelblatt 34 und dem Schaft 32 ausgebildet sein. Zum Beispiel kann sich der Hauptkühlkreislauf 60 durch den Schaft 32 hindurch zu der Wurzel 54 erstrecken, und er kann sich ferner von der Wurzel 54 aus durch den Schaft 32 hindurch und in das Schaufelblatt 34 hinein erstrecken.A scoop arrangement 30 According to the present disclosure further includes one or several cooling circuits defined therein. A refrigeration cycle may generally be through the airfoil 34 and / or the shaft 32 extend. A cooling fluid (usually air or other suitable gas) may be flowed through the cooling circuits to the blade assembly 30 and in particular the airfoil 34 to cool. For example, a blade assembly 30 a main cooling circuit 60 contain. The main cooling circuit 60 can in the airfoil 34 and the shaft 32 be educated. For example, the main cooling circuit 60 through the shaft 32 through to the root 54 extend, and he can further from the root 54 out through the shaft 32 through and into the blade 34 extend into it.

Wie veranschaulicht, enthält der Hauptkühlkreislauf 60 mehrere Kühldurchgänge. Insbesondere enthält, beispielsweise besteht ein Hauptkühlkreislauf 60 gemäß der vorliegenden Offenbarung aus sieben Kühldurchgängen, zu denen ein erster Kühldurchgang 61, ein zweiter Kühldurchgang 62, ein dritter Kühldurchgang 63, ein vierter Kühldurchgang 64, ein fünfter Kühldurchgang 65, ein sechster Kühldurchgang 66 und ein siebter Kühldurchgang 67 gehören. Jeder Kühldurchgang kann sich im Wesentlichen radial durch die Laufschaufelanordnung 30 erstrecken. Jeder Kühldurchgang kann mit benachbarten Kühldurchgängen verbunden sein und auf diese Weise in Strömungsverbindung stehen. Zum Beispiel kann der erste Kühldurchgang 61 mit dem zweiten Kühldurchgang 62 in Strömungsverbindung stehen, der wiederum mit dem dritten Kühldurchgang 63 in Strömungsverbindung stehen kann, etc. An sich können die Kühlkanäle in einer Reihe zwischen der Vorderkante 46 und der Hinterkante 48 ausgerichtet sein, und sie können somit eine Reihe im Wesentlichen in Sehnenrichtung bilden. Die Kühldurchgänge können der Reihe nach angeordnet sein, wobei der erste Kühldurchgang 61 relativ am nächsten an der Hinterkante 48 und der siebte Kühldurchgang 67 relativ am nächsten an der Vorderkante 46 positioniert ist. Ein Kühlfluid kann durch jeden Kühldurchgang in dem Hauptkühlkreislauf 60 strömen. Ferner können die verbundenen Kühldurchgänge ein im Wesentlichen serpentinenförmiges Muster aufweisen, so dass die Strömungsrichtung durch die Kühldurchgänge wechseln kann. Zum Beispiel kann die generelle Strömungsrichtung in dem ersten, dritten, fünften und siebten Kühldurchgang 61, 63, 65 und 67 in eine im Wesentlichen radial nach außen gerichtete Richtung zu der Spitze 52 hin zeigen, und die allgemeine Strömungsrichtung in dem zweiten, vierten und sechsten Kühldurchgang 62, 64 und 66 kann in eine im Wesentlichen radial nach innen gerichtete Richtung zu der Wurzel 54 hin zeigen.As illustrated, the main cooling circuit contains 60 several cooling passages. In particular, for example, there is a main cooling circuit 60 According to the present disclosure, seven cooling passages including a first cooling passage 61 , a second cooling passage 62 , a third cooling passage 63 , a fourth cooling passage 64 , a fifth cooling pass 65 , a sixth cooling passage 66 and a seventh cooling passage 67 belong. Each cooling passage may be substantially radial through the blade assembly 30 extend. Each cooling passage may be connected to adjacent cooling passages and thus be in fluid communication. For example, the first cooling passage 61 with the second cooling passage 62 in fluid communication with the third cooling passage 63 can be in fluid communication, etc. By itself, the cooling channels in a row between the front edge 46 and the trailing edge 48 aligned, and thus can form a series substantially in the chordwise direction. The cooling passages may be arranged in order, the first cooling passage 61 relatively closest to the trailing edge 48 and the seventh cooling passage 67 relatively closest to the leading edge 46 is positioned. A cooling fluid may pass through each cooling passage in the main cooling circuit 60 stream. Further, the connected cooling passages may have a substantially serpentine pattern so that the flow direction may change through the cooling passages. For example, the general flow direction in the first, third, fifth, and seventh cooling passages 61 . 63 . 65 and 67 in a substantially radially outward direction to the tip 52 point, and the general flow direction in the second, fourth and sixth cooling passage 62 . 64 and 66 may be in a substantially radially inward direction toward the root 54 point out.

Jeder Kühldurchgang des Hauptkühlkreislaufs 60 kann wenigstens teilweise in dem Schaufelblatt 34 und optional dem Schaft 32 definiert sein. Ein oder mehrere Kühldurchgänge können zusätzlich einen oder mehrere Einlassabschnitte enthalten, durch die ein Kühlfluid zu dem Hauptkühlkreislauf 60 geliefert wird. Zum Beispiel kann der erste Kühldurchgang 61, wie veranschaulicht, einen ersten Einlassabschnitt 68 und einen zweiten Einlassabschnitt 69 enthalten, die in dem Schaft 32 ausgebildet sind und sich bis zu der Wurzel 54 erstrecken. Die Einlassabschnitte 68, 69 können beispielsweise in dem Schaft 32 zusammentreffen, wie veranschaulicht, um einen einzelnen ersten Kühldurchgang 61 zu bilden.Each cooling passage of the main cooling circuit 60 may at least partially in the airfoil 34 and optionally the shaft 32 be defined. One or more cooling passages may additionally include one or more inlet sections through which a cooling fluid to the main cooling circuit 60 is delivered. For example, the first cooling passage 61 as illustrated, a first inlet section 68 and a second inlet portion 69 included in the shaft 32 are trained and get down to the root 54 extend. The inlet sections 68 . 69 For example, in the shaft 32 as illustrated, around a single first cooling pass 61 to build.

Die Laufschaufelanordnung 30 kann zusätzlich verschiedene andere Kühlkreisläufe enthalten. Zum Beispiel kann die Laufschaufelanordnung 30 einen vorderen Kühlkreislauf 70 enthalten. Der vordere Kühlkreislauf 70 kann in dem Schaufelblatt 34 und dem Schaft 32 ausgebildet sein und kann sich von der Wurzel 54 aus erstrecken, wie veranschaulicht. Ferner kann der vordere Kühlkreislauf 70 in Sehnenrichtung im Wesentlichen benachbart zu der Vorderkante 46, wie beispielsweise zwischen der Vorderkante 46 und dem Hauptkühlkreislauf 60, positioniert sein. Der vordere Kühlkreislauf 70 kann eine beliebige geeignete Anzahl von Kühldurchgängen, wie beispielsweise in beispielhaften Ausführungsformen einen ersten Kühldurchgang 71 und einen zweiten Kühldurchgang 72, enthalten.The blade arrangement 30 may additionally contain various other cooling circuits. For example, the blade assembly 30 a front cooling circuit 70 contain. The front cooling circuit 70 can in the airfoil 34 and the shaft 32 be educated and can move from the root 54 extend as illustrated. Furthermore, the front cooling circuit 70 in the chordwise direction substantially adjacent to the leading edge 46 such as between the leading edge 46 and the main cooling circuit 60 to be positioned. The front cooling circuit 70 For example, any suitable number of cooling passages, such as, for example, a first cooling passage in exemplary embodiments 71 and a second cooling passage 72 , contain.

Die Laufschaufelanordnung 30 kann zusätzlich oder alternativ einen hinteren Kühlkreislauf 80 enthalten. Der hintere Kühlkreislauf 80 kann in dem Schaufelblatt 34 und dem Schaft 32 ausgebildet sein und kann sich von der Wurzel 54 aus erstrecken, wie veranschaulicht. Ferner kann der hintere Kühlkreislauf 80 in Sehnenrichtung im Wesentlichen benachbart zu der Hinterkante 48, wie beispielsweise zwischen der Hinterkante 48 und dem Hauptkühlkreislauf 60, positioniert sein. Der hintere Kühlkreislauf 80 kann eine beliebige Anzahl von Kühldurchgängen, beispielsweise in beispielhaften Ausführungsformen einen ersten Kühldurchgang 81, enthalten.The blade arrangement 30 may additionally or alternatively a rear cooling circuit 80 contain. The rear cooling circuit 80 can in the airfoil 34 and the shaft 32 be educated and can move from the root 54 extend as illustrated. Furthermore, the rear cooling circuit 80 in the chordwise direction substantially adjacent to the trailing edge 48 such as between the trailing edge 48 and the main cooling circuit 60 to be positioned. The rear cooling circuit 80 For example, in exemplary embodiments, a first cooling passage may be any number of cooling passages 81 , contain.

Außerdem können Auslassdurchgänge 90 in dem Schaufelblatt 34 ausgebildet sein. Jeder Auslassdurchgang 90 kann mit einem Durchgang eines Kühlkreislaufs, wie beispielsweise des Hauptkühlkreislaufs 60, des vorderen Kühlkreislaufs 70 oder des hinteren Kühlkreislaufs 80, wie veranschaulicht, verbunden sein und somit in Strömungsverbindung stehen. Die Auslassdurchgänge 90 können vorgesehen sein, um das Kühlfluid durch diese hindurch von den Kühlkreisläufen aus strömen zu lassen und das Kühlfluid aus der Laufschaufelanordnung 30 auszugeben. Insbesondere können die Auslassdurchgänge 90 in dem Schaufelblatt 34 ausgebildet sein und mit dem siebten Durchgang 67 in Strömungsverbindung stehen, wie veranschaulicht, um eine Kühlströmung aus dem Hauptkühlkreislauf 60 auszugeben. In einigen Ausführungsformen können die Auslassdurchgänge 90 zum Beispiel derart ausgerichtet sein, dass das ausgegebene Kühlfluid eine Filmkühlung der Laufschaufelanordnung 30 erzielt.In addition, outlet passages 90 in the airfoil 34 be educated. Each outlet passage 90 can with a passage of a cooling circuit, such as the main cooling circuit 60 , the front cooling circuit 70 or the rear cooling circuit 80 , as illustrated, be connected and thus in fluid communication. The outlet passages 90 may be provided to flow the cooling fluid therethrough from the cooling circuits and the cooling fluid from the blade assembly 30 issue. In particular, the outlet passages 90 in the airfoil 34 be educated and with the seventh passage 67 in flow communication, as illustrated, to a cooling flow from the main cooling circuit 60 issue. In some embodiments, the exhaust passages 90 For example, be aligned such that the output cooling fluid film cooling of the blade assembly 30 achieved.

Indem nun erneut auf den Hauptkühlkreislauf 60 Bezug genommen wird, enthält ein derartiger Kreislauf 60 verschiedene Merkmale und Eigenschaften, die in vorteilhafter Weise eine Kühlung der Laufschaufelanordnung 30 verbessern. Zum Beispiel weist, wie oben erläutert, der Hauptkühlkreislauf 60 sieben Kühldurchgänge auf. Dies stellt eine Erhöhung der typischen Anzahl von Kühldurchgängen, die in bisher bekannten Laufschaufelanordnungen enthalten waren, dar. Durch Erhöhung der Anzahl von Kühldurchgängen können das gesamte Gewicht der Laufschaufelanordnung 30 und die Dicke der Wände und Rippen des Schaufelblattes 34 verringert werden. Ferner kann aber auch die Mach-Zahl der Kühlströmung in den Kühldurchgängen vorteilhafterweise vergrößert werden, was zu verringerten Coriolis-Effekten in den Kühldurchgängen führt, was auf diese Weise eine effizientere und gleichmäßiger verteilte Kühlung der Laufschaufelanordnung 30 durch die Kühldurchgänge ergeben kann. Zum Beispiel haben die vorliegenden Erfinder festgestellt, dass eine Kühlung in einer Laufschaufelanordnung durch Reduktion der Rotationszahl der Kühlströmung in den Kühldurchgängen auf weniger als oder gleich ungefähr 0,4 verbessert wird. Die Rotationszahl ist eine dimensionslose Zahl, die im umgekehrten Verhältnis zu der Coriolis-Kraft steht und basierend auf der Gleichung berechnet werden kann: Ro = ω·b|(W|(ρA)), worin Ro = Rotationszahl (dimensionslos), ω = Umlaufgeschwindigkeit, b = Querschnittslänge des Durchgangs (anders als die Querschnittsbreite a, siehe 5), W = Massendurchsatz des Kühlfluids, ρ = Kühlfluiddichte und A = Querschnittsfläche des Kühldurchgangs (z. B. a·b für einen quadratischen oder rechteckigen Kühldurchgangquerschnitt). Die Konstruktion des vorliegenden Hauptkühlkreislaufs 60 gemäß der vorliegenden Offenbarung stellt somit eine Kühlströmung mit einer maximalen Rotationszahl in jedem der sieben Kühldurchgänge 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67 von weniger als oder gleich ungefähr 0,4, beispielsweise in einigen Ausführungsformen weniger als oder gleich ungefähr 0,35, beispielsweise in einigen Ausführungsformen zwischen ungefähr 0,01 und ungefähr 0,4, wie beispielsweise in einigen Ausführungsformen zwischen ungefähr 0,01 und 0,35, bereit.Now again on the main cooling circuit 60 Reference is made, contains such a cycle 60 various features and properties, which advantageously provide cooling of the blade assembly 30 improve. For example, as explained above, the main cooling circuit 60 seven cooling passages. This represents an increase in the typical number of cooling passages included in heretofore known blade assemblies. By increasing the number of cooling passages, the overall weight of the blade assembly can be increased 30 and the thickness of the walls and ribs of the airfoil 34 be reduced. Further, however, the Mach number of the cooling flow in the cooling passages may also advantageously be increased, resulting in reduced Coriolis effects in the cooling passages, thus providing more efficient and evenly distributed cooling of the blade assembly 30 through the cooling passages. For example, the present inventors have found that cooling in a blade assembly is improved by reducing the number of rotations of the cooling flow in the cooling passages to less than or equal to about 0.4. The rotation number is a dimensionless number that is in inverse proportion to the Coriolis force and can be calculated based on the equation: Ro = ω · b | (W | (ρA)), where Ro = rotational number (dimensionless), ω = rotational velocity, b = cross-sectional length of the passage (other than the cross-sectional width a, see 5 ), W = mass flow rate of the cooling fluid, ρ = cooling fluid density and A = cross-sectional area of the cooling passage (eg, a · b for a square or rectangular cooling passage area). The design of the present main cooling circuit 60 according to the present disclosure thus provides a cooling flow with a maximum rotation number in each of the seven cooling passages 61 . 62 . 63 . 64 . 65 . 66 . 67 less than or equal to about 0.4, for example less than or equal to about 0.35 in some embodiments, for example, between about 0.01 and about 0.4 in some embodiments, such as between about 0.01 and 0 in some embodiments , 35, ready.

Die vorliegenden Erfinder haben außerdem festgestellt, dass weitere zusätzliche Konstruktionseigenschaften des vorliegenden Hauptkühlkreislaufs 60 eine Kühlung der Laufschaufelanordnung 30 verbessern. Zum Beispiel haben die vorliegenden Erfinder die Querschnittsfläche des ersten Durchgangs 61 des Hauptkühlkreislaufs 60 in dem Schaufelblatt 34 im Verhältnis zu der Querschnittsfläche der restlichen Durchgänge 62, 63, 64, 65, 66, 67 in dem Schaufelblatt 34 reduziert. Die Querschnittsfläche kann in der in 5 veranschaulichten Ansicht an einer beliebigen geeigneten Stelle an dem Schaufelblatt 34 berechnet werden. Die maximale Querschnittsfläche in dem Schaufelblatt 34 des ersten Durchgangs 61 kann somit um eine Größe in einem Bereich zwischen ungefähr 10% und ungefähr 20% kleiner sein als eine maximale Querschnittsfläche eines beliebigen anderen Durchgangs 62, 63, 64, 65, 66, 67 in dem Schaufelblatt 34. Eine derartige Reduktion in dem ersten Durchgang 61 im Verhältnis zu den restlichen Durchgängen 62, 63, 64, 65, 66, 67 verringert ferner den Korioris-Effekt in dem ersten Durchgang 61, der eine Stelle ist, an der der Korioris-Effekt früher relativ ausgeprägter gewesen sein kann.The present inventors have also found that additional additional design features of the present main refrigeration cycle 60 a cooling of the blade assembly 30 improve. For example, the present inventors have the cross sectional area of the first passage 61 of the main cooling circuit 60 in the airfoil 34 in relation to the cross-sectional area of the remaining passages 62 . 63 . 64 . 65 . 66 . 67 in the airfoil 34 reduced. The cross-sectional area may be in the in 5 illustrated at any suitable location on the airfoil 34 be calculated. The maximum cross-sectional area in the airfoil 34 the first passage 61 Thus, it may be smaller by a size in a range between about 10% and about 20% than a maximum cross-sectional area of any other passage 62 . 63 . 64 . 65 . 66 . 67 in the airfoil 34 , Such a reduction in the first pass 61 in relation to the remaining passes 62 . 63 . 64 . 65 . 66 . 67 further reduces the Korioris effect in the first pass 61 , which is a place where the Korioris effect used to be relatively more pronounced.

Die vorliegende Konstruktion des Hauptkühlkreislaufs 60 bietet außerdem mehrere weitere Vorteile. Zum Beispiel wird eine Kühlung in den verschiedenen Wenderegionen, in denen eine Kühlströmung zwischen benachbarten Kühlkanälen gedreht wird, aufgrund der vergrößerten Mach-Zahlen der Kühlströmung, wenn die Kühlströmung in die Wenderegionen eintritt, verbessert. Somit liefern die vorliegende Laufschaufelanordnung 30 und der vorliegende Hauptkühlkreislauf 60 eine neue vorteilhafte Lösung für ein durch die vorliegenden Erfinder erkanntes Kühlproblem bei einer Laufschaufelanordnung 30.The present design of the main cooling circuit 60 also offers several other benefits. For example, cooling in the various turning regions in which cooling flow is rotated between adjacent cooling channels is enhanced due to the increased Mach numbers of the cooling flow as the cooling flow enters the turning regions. Thus, the present blade assembly provides 30 and the present main cooling circuit 60 a new advantageous solution for a cooling problem with a blade arrangement recognized by the present inventors 30 ,

Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung, einschließlich der besten Ausführungsart, zu offenbaren und auch um jeden Fachmann auf dem Gebiet zu befähigen, die Erfindung in die Praxis umzusetzen, wozu die Schaffung und Verwendung jeglicher Vorrichtungen oder Systeme und die Durchführung jeglicher enthaltener Verfahren gehören. Der patentierbare Umfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele enthalten, die Fachleuten auf dem Gebiet einfallen. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Umfang der Ansprüche enthalten sein, wenn sie strukturelle Elemente enthalten, die sich von dem Wortsinn der Ansprüche nicht unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit gegenüber dem Wortsinn der Ansprüche unwesentlichen Unterschieden enthalten.This written description uses examples to disclose the invention, including the best mode, and also to enable any person skilled in the art to practice the invention, including the creation and use of any devices or systems, and the performance of any incorporated methods belong. The patentable scope of the invention is defined by the claims, and may include other examples that occur to those skilled in the art. Such other examples are intended to be within the scope of the claims if they include 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.

Es sind Laufschaufelanordnungen geschaffen. Die Laufschaufelanordnung enthält einen Schaft und ein Schaufelblatt, das radial außen von dem Schaft positioniert ist. Die Laufschaufelanordnung enthält ferner einen Hauptkühlkreislauf, der in dem Schaufelblatt und dem Schaft ausgebildet ist, wobei der Hauptkühlkreislauf sieben Durchgänge aufweist, wobei jeder der sieben Durchgänge mit einem benachbarten der sieben Durchgänge strömungsmäßig verbunden ist. Eine maximale Rotationszahl in jedem der sieben Durchgänge ist kleiner als oder gleich ungefähr 0,4.There are created blade assemblies. The bucket assembly includes a shank and an airfoil positioned radially outward of the shank. The bucket assembly further includes a main cooling circuit formed in the airfoil and shaft, the main cooling circuit having seven passages, each of the seven passages being fluidly connected to an adjacent one of the seven passages. A maximum rotation number in each of the seven passes is less than or equal to about 0.4.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
GasturbinensystemGas Turbine System
1212
Verdichterabschnittcompressor section
1414
Brennkammerabschnittcombustor section
1616
Turbinenabschnittturbine section
1818
Wellewave
1919
Einlassabschnittinlet section
2020
Auslassabschnittoutlet
2121
Leitschaufeln der ersten StufeVanes of the first stage
2222
Laufschaufeln der ersten StufeRotor blades of the first stage
2323
Leitschaufeln der zweiten StufeGuide vanes of the second stage
2424
Laufschaufeln der zweiten StufeBlades of the second stage
2525
Leitschaufeln der dritten StufeThird stage vanes
2626
Laufschaufeln der dritten StufeBlades of the third stage
2828
HeißgasströmungHot gas flow
3030
LaufschaufelanordnungBlade assembly
3232
Schaftshaft
3434
Schaufelblattairfoil
3636
Plattformplatform
3838
Schwalbenschwanzdovetail
4242
Druckseitepressure side
4444
Saugseitesuction
4646
Vorderkanteleading edge
4848
Hinterkantetrailing edge
5252
Spitzetop
5454
Wurzelroot
6060
HauptkühlkreislaufMain cooling circuit
6161
Erster KühldurchgangFirst cooling passage
6262
Zweiter KühldurchgangSecond cooling passage
6363
Dritter KühldurchgangThird cooling passage
6464
Vierter KühldurchgangFourth cooling passage
6565
Fünfter KühldurchgangFifth cooling passage
6666
Sechster KühldurchgangSixth cooling passage
6767
Siebter KühldurchgangSeventh cooling passage
6868
Erster EinlassabschnittFirst inlet section
6969
Zweiter EinlassabschnittSecond inlet section
7070
Vorderer KühlkreislaufFront cooling circuit
7171
Erster KühldurchgangFirst cooling passage
7272
Zweiter KühldurchgangSecond cooling passage
8080
Hinterer KühlkreislaufRear cooling circuit
8181
Erster KühldurchgangFirst cooling passage
9090
Auslassabschnittoutlet
aa
Querschnittslänge eines DurchgangsCross-section length of a passage
bb
Querschnittsbreite eines DurchgangsSection width of a passage

Claims (10)

Laufschaufelanordnung, die aufweist: einen Schaft; ein Schaufelblatt, das radial außen von dem Schaft positioniert ist; einen Hauptkühlkreislauf, der in dem Schaufelblatt und dem Schaft definiert ist, wobei der Hauptkühlkreislauf sieben Durchgänge aufweist, wobei jeder der sieben Durchgänge mit einem benachbarten der sieben Durchgänge strömungsmäßig verbunden ist, wobei eine maximale Rotationszahl in jedem der sieben Durchgänge kleiner als oder gleich ungefähr 0,4 ist.Blade assembly comprising: a shaft; an airfoil positioned radially outward of the shaft; a main cooling circuit defined in the airfoil and the shaft, the main cooling circuit having seven passages, each of the seven passages being fluidly connected to an adjacent one of the seven passages, wherein a maximum rotation number in each of the seven passes is less than or equal to about 0.4. Laufschaufelanordnung nach Anspruch 1, wobei die Rotationszahl in jedem der sieben Durchgänge in einem Bereich zwischen ungefähr 0,01 und ungefähr 0,35 liegt.The blade assembly of claim 1, wherein the rotation number in each of the seven passes is in a range between about 0.01 and about 0.35. Laufschaufelanordnung nach Anspruch 1, wobei ein erster Durchgang der sieben Durchgänge eine maximale Querschnittsfläche in dem Schaufelblatt aufweist, die um eine Größe in einem Bereich zwischen ungefähr 10% und ungefähr 20% kleiner ist als eine maximale Querschnittsfläche eines anderen Durchgangs der sieben Durchgänge in dem Schaufelblatt.The blade assembly of claim 1, wherein a first passage of the seven passages has a maximum cross-sectional area in the airfoil that is smaller by a size in a range between about 10% and about 20% than a maximum cross-sectional area of another passage of the seven passages in the airfoil , Laufschaufelanordnung nach Anspruch 1, die ferner einen Auslassdurchgang aufweist, der in dem Schaufelblatt definiert ist und mit einem siebten Durchgang der sieben Durchgänge in Strömungsverbindung steht.The blade assembly of claim 1, further comprising an outlet passage defined in the airfoil and in fluid communication with a seventh passage of the seven passages. Laufschaufelanordnung nach Anspruch 1, die ferner einen vorderen Kühlkreislauf und einen hinteren Kühlkreislauf aufweist, die jeweils in dem Schaufelblatt und dem Schaft definiert sind.The blade assembly of claim 1, further comprising a front cooling circuit and a rear cooling circuit defined respectively in the airfoil and the shaft. Laufschaufelanordnung nach Anspruch 1, wobei der Hauptkühlkreislauf aus sieben Durchgängen besteht.The blade assembly of claim 1, wherein the main cooling circuit consists of seven passes. Laufschaufelanordnung nach Anspruch 1, die ferner eine Plattform aufweist, die radial zwischen dem Schaft und dem Schaufelblatt positioniert ist.The blade assembly of claim 1, further comprising a platform positioned radially between the shaft and the airfoil. Laufschaufelanordnung nach Anspruch 1, wobei das Schaufelblatt Außenflächen aufweist, die eine Druckseite und eine Saugseite definieren, die sich zwischen einer Vorderkante und einer Hinterkante erstrecken.The blade assembly of claim 1, wherein the airfoil has outer surfaces defining a pressure side and a suction side extending between a leading edge and a trailing edge. Laufschaufelanordnung nach Anspruch 1, die ferner einen Schwalbenschwanz aufweist, wobei der Schwalbenschwanz eine Wurzel definiert und wobei sich der Hauptkühlkreislauf vorzugsweise bis zu der Wurzel erstreckt.The blade assembly of claim 1, further comprising a dovetail, wherein the dovetail defines a root and wherein the main cooling circuit preferably extends to the root. Turbomaschine, die aufweist: einen Einlassabschnitt; einen Auslassabschnitt; einen Verdichterabschnitt; einen Brennkammerabschnitt; und einen Turbinenabschnitt, wobei der Turbinenabschnitt mehrere Laufschaufelanordnungen aufweist, wobei jede der mehreren Laufschaufelanordnungen einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche entspricht.A turbomachine comprising: an inlet section; an outlet section; a compressor section; a combustion chamber section; and a turbine section, the turbine section having a plurality of blade assemblies, each of the plurality of blade assemblies any one of the preceding claims.
DE201310109151 2012-09-07 2013-08-23 Blade assembly for a turbomachine Withdrawn DE102013109151A1 (en)

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