DE102016124019A1

DE102016124019A1 - Kühlkreislauf für eine mehrwandige Schaufel

Info

Publication number: DE102016124019A1
Application number: DE102016124019.2A
Authority: DE
Inventors: Aaron Ezekiel Smith; Gregory Thomas Foster; David Wayne Weber; Joseph A. Weber
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2015-12-21
Filing date: 2016-12-12
Publication date: 2017-06-22
Also published as: CN106894844A; CH711981A2; JP2017122445A; US9926788B2; US20170175547A1; JP7073039B2; CN106894844B

Abstract

Ein Kühlsystem gemäß einer Ausführungsform enthält: einen serpentinenförmigen Kühlkreislauf (40, 140, 240), wobei der serpentinenförmige Kühlkreislauf einen ersten Zweig (42, 142, 242), der sich in eine erste Richtung erstreckt, einen zweiten Zweig (46, 146, 246), der sich in eine zweite Richtung erstreckt, und eine Biegung (45, 145, 245) enthält, die den ersten Zweig (42, 142, 242) und den zweiten Zweig (46, 146, 246) strömungsmäßig miteinander verbindet; und einen Luftzuführhohlraum (44, 144, 244) zur Zuführung von Kühlluft zu dem serpentinenförmigen Kühlkreislauf (40, 140, 240); wobei der erste Zweig (42, 142, 242) des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs (40, 140, 240) sich radial nach außen von wenigstens einem zentralen Sammelraum (20) einer mehrwandigen Schaufel (6) aus erstreckt und diesen wenigstens teilweise bedeckt und wobei der zweite Zweig (46, 146, 246) des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs (40, 140, 240) sich radial nach außen von einem ersten Satz wandnaher Kühlkanäle (18) der mehrwandigen Schaufel aus erstreckt und diesen wenigstens teilweise bedeckt.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung betrifft die bei anhängigen US-Anmeldungen mit den Nummern: ..., GE Aktenzeichen 282168-1 , 282169-1 , 212171-1 , 283464-1 , 283467-1 , 283463-1 und 284160-1 , die alle am ... eingereicht worden sind.
HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
Die Offenbarung betrifft allgemein Turbinensysteme und insbesondere einen Kühlkreislauf für einen Spitzenbereich einer mehrwandigen Laufschaufel.
Gasturbinensysteme sind ein Beispiel für Turbomaschinen, die in Gebieten, wie beispielsweise zur Energieerzeugung, in weitem Umfang eingesetzt werden. Ein herkömmliches Gasturbinensystem enthält einen Verdichterabschnitt, einen Brennkammerabschnitt und einen Turbinenabschnitt. Während eines Betriebs eines Gasturbinensystems sind verschiedene Komponenten in dem System, wie beispielsweise Turbinenschaufeln, Strömungen mit hoher Temperatur ausgesetzt, die einen Ausfall der Komponenten bewirken können. Da Strömungen höherer Temperatur im Allgemeinen eine höhere Leistung, einen erhöhten Wirkungsgrad und eine erhöhte Leistungsabgabe eines Gasturbinensystems zur Folge haben, ist es vorteilhaft, die Komponenten, die den Strömungen hoher Temperatur ausgesetzt sind, zu kühlen, um dem Gasturbinensystem zu ermöglichen, bei erhöhten Temperaturen zu arbeiten.
Turbinenlaufschaufeln enthalten gewöhnlich ein verzweigtes Labyrinth aus inneren Kühlkanälen. Kühlluft, die z.B. einem Verdichter eines Gasturbinensystems zugeführt wird, kann durch die inneren Kühlkanäle durchgeleitet werden, um die Turbinenlaufschaufeln zu kühlen.
Kühlsysteme für mehrwandige Turbinenschaufeln können innere wandnahe Kühlkreisläufe enthalten. Derartige wandnahe Kühlkreisläufe können z.B. wandnahe Kühlkanäle benachbart zu den Außenwänden einer mehrwandigen Laufschaufel enthalten. Die wandnahen Kühlkanäle sind gewöhnlich klein, wobei sie weniger Kühlströmung erfordern, während sie dennoch eine hinreichende Geschwindigkeit aufrechterhalten, damit eine effektive Kühlung stattfindet. Andere, gewöhnlich größere innere Kanäle mit geringerer Kühleffektivität einer mehrwandigen Laufschaufel können als eine Quelle für Kühlluft verwendet werden und können in einem oder mehreren Wiederverwendungskreisläufen verwendet werden, um „verbrauchte“ Kühlströmung zu sammeln und erneut umzuleiten, um sie zu Lastregionen mit geringerer Wärme der mehrwandigen Schaufel erneut zu verteilen. An der Spitze einer mehrwandigen Laufschaufel sind die wandnahen Kühlkanäle und die inneren Kanäle mit geringerer Kühleffizienz sehr hohen Wärmebelastungen ausgesetzt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Ein erster Aspekt der Offenbarung ergibt ein Kühlsystem, das enthält: einen serpentinenförmigen Kühlkreislauf, wobei der serpentinenförmige Kühlreislauf einen ersten Zweig, der sich in eine erste Richtung erstreckt, einen zweiten Zweig, der sich in eine zweite Richtung erstreckt, und eine Biegung enthält, die den ersten Zweig und den zweiten Zweig strömungsmäßig verbindet; und einen Luftzuführhohlraum zur Zuführung von Kühlluft zu dem serpentinenförmigen Kühlkreislauf; wobei der erste Zweig des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs sich radial nach außen von wenigstens einem zentralen Sammelraum einer mehrwandigen Schaufel aus erstreckt und den wenigstens einen zentralen Sammelraum wenigstens teilweise bedeckt und wobei der zweite Zweig des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs sich radial nach außen von einem ersten Satz wandnaher Kühlkanäle der mehrwandigen Schaufel aus erstreckt und den ersten Satz wandnaher Kühlkanäle wenigstens teilweise bedeckt.
In dem zuvor erwähnten Kühlsystem kann der erste Zweig des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs sich von dem Luftzuführhohlraum aus zu einer Hinterkante der mehrwandigen Schaufel hin erstrecken, und der zweite Zweig des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs kann sich von der Biegung aus zu einer Vorderkante der mehrwandigen Schaufel hin erstrecken.
Zusätzlich oder als eine Alternative kann sich der erste Zweig des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs von dem Luftzuführhohlraum aus zu einer Vorderkante der mehrwandigen Schaufel hin erstrecken, während sich der zweite Zweig des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs von der Biegung aus zu einer Hinterkante der mehrwandigen Schaufel hin erstrecken kann.
In einigen Ausführungsformen eines beliebigen vorstehend erwähnten Kühlsystems kann der erste Satz wandnaher Kühlkanäle benachbart zu einer Druckseite der mehrwandigen Schaufel angeordnet sein.
In einigen Ausführungsformen eines beliebigen vorstehend erwähnten Kühlsystems kann sich der erste Zweig des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs über einem zweiten Satz wandnaher Kühlkanäle in der mehrwandigen Schaufel erstrecken und den zweiten Satz wandnaher Kühlkanäle wenigstens teilweise bedecken.
Insbesondere kann der zweite Satz wandnaher Kühlkanäle benachbart zu einer Saugseite der mehrwandigen Schaufel angeordnet sein.
In jedem beliebigen vorstehend erwähnten Kühlsystem kann wenigstens einer von dem ersten Zweig oder dem zweiten Zweig des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs wenigstens einen Spitzenfilmkanal zur Leitung der Kühlluft zu einer Spitze der mehrwandigen Schaufel, um einen Spitzenfilm bereitzustellen, enthalten.
In einigen Ausführungsformen eines beliebigen vorstehend erwähnten Kühlsystems kann der zweite Zweig des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs wenigstens einen Druckseitenfilmkanal zur Leitung der Kühlluft zu einer Druckseite der mehrwandigen Schaufel, um einen Druckseitenfilm bereitzustellen, enthalten.
Zusätzlich oder als eine Alternative kann die Kühlluft zu dem Luftzuführhohlraum von einem zentralen Sammelraum oder einem wandnahen Kühlkanal der mehrwandigen Schaufel aus geliefert werden.
Ein zweiter Aspekt der Offenbarung ergibt eine mehrwandige Turbinenschaufel, die enthält: ein Kühlsystem, das im Inneren der mehrwandigen Turbinenschaufel angeordnet ist, wobei das Kühlsystem enthält: einen serpentinenförmigen Kühlkreislauf, wobei der serpentinenförmige Kühlkreislauf einen ersten Zweig, der sich in eine erste Richtung erstreckt, einen zweiten Zweig, der sich in eine zweite Richtung erstreckt, und eine Biegung enthält, die den ersten Zweig und den zweiten Zweig strömungsmäßig miteinander verbindet; und einen Luftzuführhohlraum zur Zuführung von Kühlluft zu dem serpentinenförmigen Kühlkreislauf; wobei der erste Zweig des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs sich radial nach außen von wenigstens einem Sammelraum der mehrwandigen Turbinenschaufel aus erstreckt und diesen wenigstens teilweise bedeckt und wobei der zweite Zweig des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs sich radial nach außen von einem ersten Satz wandnaher Kühlkanäle der mehrwandigen Turbinenschaufel aus erstreckt und diesen wenigstens teilweise bedeckt.
In der zuvor erwähnten mehrwandigen Turbinenschaufel kann sich der erste Zweig des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs von dem Luftzuführhohlraum aus in Richtung auf eine Hinterkante der mehrwandigen Schaufel erstrecken, und der zweite Zweig des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs kann sich von der Biegung aus in Richtung auf eine Vorderkante der mehrwandigen Schaufel erstrecken.
Zusätzlich oder als eine Alternative kann sich der erste Zweig des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs von dem Luftzuführhohlraum aus in Richtung auf eine Vorderkante der mehrwandigen Schaufel erstrecken, und der zweite Zweig des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs kann sich von der Biegung aus in Richtung auf eine Hinterkante der mehrwandigen Schaufel erstrecken.
In einigen Ausführungsformen einer beliebigen vorstehend erwähnten mehrwandigen Turbinenschaufel kann der erste Satz wandnaher Kühlkanäle benachbart zu einer Druckseite der mehrwandigen Schaufel angeordnet sein.
In einigen Ausführungsformen einer beliebigen vorstehend erwähnten mehrwandigen Turbinenschaufel kann sich der erste Zweig des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs über einem zweiten Satz wandnaher Kühlkanäle in der mehrwandigen Schaufel erstrecken und diesen wenigstens teilweise bedecken.
Insbesondere kann der zweite Satz wandnaher Kühlkanäle benachbart zu einer Saugseite der mehrwandigen Schaufel angeordnet sein.
In einigen Ausführungsformen einer beliebigen vorstehend erwähnten mehrwandigen Turbinenschaufel kann wenigstens einer von dem ersten Zweig oder dem zweiten Zweig des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs wenigstens einen Spitzenfilmkanal zur Leitung der Kühlluft zu einer Spitze der mehrwandigen Schaufel, um einen Spitzenfilm bereitzustellen, enthalten.
In einigen Ausführungsformen einer beliebigen vorstehend erwähnten mehrwandigen Turbinenschaufel kann der zweite Zweig des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs wenigstens einen Druckseitenfilmkanal enthalten, um die Kühlluft zu einer Druckseite der mehrwandigen Schaufel zu leiten, um einen Druckseitenfilm bereitzustellen.
In einigen Ausführungsformen einer beliebigen vorstehend erwähnten mehrwandigen Turbinenschaufel kann die Kühlluft zu dem Luftzuführhohlraum von einem zentralen Sammelraum oder einem wandnahen Kühlkanal der mehrwandigen Schaufel aus geliefert werden.
In bevorzugten Anwendungen kann die mehrwandige Turbinenschaufel einer beliebigen vorstehend erwähnten Art einen Abschnitt einer Turbinenlaufschaufel bilden, wobei die Turbinenlaufschaufel einen Schaft enthalten kann, der mit der mehrwandigen Turbinenschaufel verbunden ist.
Ein dritter Aspekt der Offenbarung ergibt eine Turbomaschine, die enthält: ein Gasturbinensystem, das eine Verdichterkomponente, eine Brennkammerkomponente und eine Turbinenkomponente enthält, wobei die Turbinenkomponente mehrere Turbinenlaufschaufeln enthält und wobei wenigstens eine der Turbinenlaufschaufeln eine mehrwandige Schaufel enthält; und ein Kühlsystem, das im Inneren der mehrwandigen Schaufel angeordnet ist, wobei das Kühlsystem enthält: einen serpentinenförmigen Kühlkreislauf, wobei der serpentinenförmige Kühlkreislauf einen ersten Zweig, der sich in eine erste Richtung erstreckt, und einen zweiten Zweig enthält, der sich in eine zweite Richtung erstreckt; und einen Luftzuführungshohlraum zur Zuführung von Kühlluft zu dem serpentinenförmigen Kühlkreislauf; wobei der erste Zweig des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs sich radial nach außen von wenigstens einem zentralen Sammelraum der mehrwandigen Schaufel aus erstreckt und diesen wenigstens teilweise bedeckt und wobei der zweite Zweig des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs sich radial nach außen von einem ersten Satz wandnaher Kühlkanäle der mehrwandigen Schaufel aus erstreckt und diesen wenigstens teilweise bedeckt.
Die anschaulichen Aspekte der vorliegenden Offenbarung lösen die hierin beschriebenen Probleme und/oder andere Probleme, die nicht erläutert sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und weitere Merkmale dieser Offenbarung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung verschiedener Aspekte der Offenbarung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen leichter verstanden, die verschiedene Ausführungsformen der Offenbarung zeigen.
1 zeigt eine Perspektivansicht einer Turbinenlaufschaufel, die eine mehrwandige Schaufel gemäß Ausführungsformen enthält.
2 zeigt eine Querschnittsansicht der mehrwandigen Schaufel nach 1, geschnitten entlang der Linie A-A in 1, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
3 zeigt eine Querschnittsansicht eines Spitzenbereiches der mehrwandigen Schaufel nach 1, geschnitten entlang der Linie B-B in 1, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
4 zeigt eine Querschnittsansicht eines Spitzenbereiches der mehrwandigen Schaufel nach 1, geschnitten entlang der Linie B-B in 1, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
5 zeigt eine Querschnittsansicht eines Spitzenbereiches der mehrwandigen Schaufel nach 1, geschnitten entlang der Linie B-B nach 1, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
6–8 zeigen ein veranschaulichendes Verfahren zur Erzeugung eines Abschnitts eines serpentinenförmigen Kühlkreislaufs mit zwei Durchgängen gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
9 zeigt eine schematische Darstellung eines Gasturbinensystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
Es sei erwähnt, dass die Zeichnung der Offenbarung nicht maßstabsgetreu ist. Die Zeichnung ist dazu gedacht, lediglich typische Aspekte der Offenbarung zu zeigen, und sollte folglich nicht in einem den Schutzumfang der Offenbarung beschränkenden Sinne betrachtet werden. In der Zeichnung kennzeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente zwischen den Zeichnungen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In den Figuren, z.B. in 9, repräsentiert die „A“-Achse eine axiale Orientierung. In dem hierin verwendeten Sinne bezeichnen die Ausdrücke „axial“ und/oder „in Axialrichtung“ die relative Position/Richtung von Objekten entlang der Achse A, die im Wesentlichen parallel zu der Drehachse der Turbomaschine (insbesondere des Rotorabschnitts) verläuft. Wie ferner hierin verwendet, beziehen sich die Ausdrücke „radial“ und/oder „in Radialrichtung“ auf die relative Position/Richtung von Objekten entlang einer Achse (r), die im Wesentlichen senkrecht zu der Achse A verläuft und die Achse A an nur einer einzigen Stelle schneidet. Außerdem beziehen sich die Ausdrücke „Umfangs-“ oder „in Umfangsrichtung“ auf die relative Position/Richtung von Objekten entlang eines Umfangs (c), der die Achse A umgibt, aber die Achse A an keiner Stelle schneidet.
Wie vorstehend erwähnt, betrifft die Offenbarung allgemein Turbinensysteme und insbesondere einen Kühlkreislauf zur Kühlung eines Spitzenbereiches einer mehrwandigen Schaufel.
Gemäß Ausführungsformen ist der Kühlkreislauf dazu eingerichtet, den Spitzenbereich einer mehrwandigen Schaufel einer Gasturbine zu kühlen, während er eine Abschirmung für innere Kanäle geringer Kühleffizienz bzw. -leistung schafft und einen Kühlfilm bereitstellt. Die Abschirmung kann auch für wandnahe Kühlkanäle hoher Kühleffizienz bzw. -leistung geschaffen werden. Der Kühlkreislauf kann einen serpentinenförmigen Kühlkreislauf mit zwei Durchgängen enthalten, der mit einer Kühlluft aus einem inneren Kanal geringer Kühleffizienz oder einem wandnahen Kühlkanal gespeist werden kann. Luft tritt durch den Kühlkreislauf hindurch, wobei sie eine Konvektionskühlung erzielt, und wird als ein Kühlfilm ausgestoßen, um den Spitzenbereich der mehrwandigen Schaufel zu kühlen.
Unter Verweis auf 1 ist eine Perspektivansicht einer Turbinenlaufschaufel 2 veranschaulicht. Die Turbinenlaufschaufel 2 enthält einen Schaft 4 und eine mehrwandige Schaufel 6, die mit dem Schaft 4 verbunden ist und sich von diesem aus radial nach außen erstreckt. Die mehrwandige Schaufel 6 enthält eine Druckseite 8, eine gegenüberliegende Saugseite 10 und einen Spitzenbereich 12. Die mehrwandige Schaufel 6 enthält ferner eine Vorderkante 14 zwischen der Druckseite 8 und der Saugseite 10 sowie eine Hinterkante 16 zwischen der Druckseite 8 und der Saugseite 10 auf einer der Vorderkante 14 gegenüberliegenden Seite.
Der Schaft 4 und die mehrwandige Schaufel 6 können jeweils aus einem oder mehreren Metallen (z.B. Stahl, Stahllegierungen etc.) erzeugt sein und können gemäß herkömmlichen Methoden erzeugt (z.B. gegossen, geschmiedet oder in sonstiger Weise maschinell hergestellt) sein. Der Schaft 4 und die mehrwandige Schaufel 6 können integral ausgebildet (z.B. gegossen, geschmiedet, dreidimensional gedruckt, etc.) sein oder können als gesonderte Komponenten erzeugt sein, die anschließend (z.B. über Schweißen, Löten, Kleben oder andere Verbindungsmechanismen) aneinandergefügt werden.
2 zeigt eine Querschnittsansicht der mehrwandigen Schaufel 6, geschnitten entlang der Linie A-A nach 1. Wie veranschaulicht, kann die mehrwandige Schaufel 6 z.B. eine Anordnung 30 von Kühlkanälen enthalten, die mehrere wandnahe Kühlkanäle 18 hoher Kühleffizienz bzw. -leistung und einen oder mehrere innere Kanäle 20 geringer Kühleffizienz bzw. -leistung enthält, die hier nachstehend als „zentrale Sammelräume“ bezeichnet werden. Es können verschiedene Kühlkreisläufe unter Verwendung verschiedener Kombinationen der wandnahen Kühlkanäle 18 und der zentralen Sammelräume 20 geschaffen werden.
Eine Ausführungsform, die einen serpentinenförmigen Kühlkreislauf 40 mit zwei Durchgängen enthält, ist in 3 dargestellt, die eine Querschnittsansicht der mehrwandigen Schaufel 6 ist, die entlang der Linie B-B nach 1 geschnitten wurde. Der serpentinenförmige Kühlkreislauf 40 mit zwei Durchgängen ist radial außen entlang der mehrwandigen Schaufel 6 (z.B. näher an dem Spitzenbereich 12 der mehrwandigen Schaufel 6) relativ zu der Anordnung 30 von Kühlkanälen, die in 2 veranschaulicht ist, angeordnet. Beim Vergleich von 2 mit 3 „schirmt“ insofern der serpentinenförmige Kühlkreislauf 40 mit zwei Durchgängen effektiv die zentralen Sammelräume 20 und wenigstens einige der wandnahen Kühlkanäle 18 gegenüber den sehr hohen Wärmebelastungen ab, die während einer Rotation der mehrwandigen Schaufel 6 (z.B. in einer Gasturbine) gewöhnlich an dem Spitzenbereich 12 der mehrwandigen Schaufel 6 auftreten.
Der serpentinenförmige Kühlkreislauf mit zwei Durchgängen enthält einen ersten Zweig 42, der sich über den zentralen Sammelräumen 20 erstreckt und diese wenigstens teilweise bedeckt. Der erste Zweig 42 erstreckt sich von einem vorderen Luftzuführhohlraum 44 aus nach hinten in Richtung der Hinterkante 16 der mehrwandigen Schaufel 6. Obwohl er in 3 dargestellt ist, wie er sich über allen der zentralen Sammelräume 20 erstreckt, kann sich der erste Zweig 42 des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs 40 mit zwei Durchgängen im Allgemeinen über einem oder mehreren der zentralen Sammelräume 20 erstrecken.
Der serpentinenförmige Kühlkreislauf 40 mit zwei Durchgängen enthält ferner einen zweiten Zweig 46, der sich über einem Satz (z.B. einem oder mehreren) der wandnahen Kühlkanäle 18, die benachbart zu der Druckseite 8 der mehrwandigen Schaufel 6 angeordnet sind, erstreckt und den Satz der wandnahen Kühlkanäle 18 wenigstens teilweise bedeckt. Eine Biegung 45, die benachbart zu der Hinterkante 16 der mehrwandigen Schaufel 6 angeordnet ist, verbindet den ersten und den zweiten Zweig 42, 46 des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs 40 mit zwei Durchgängen strömungsmäßig miteinander. Der zweite Zweig 46 erstreckt sich von der Biegung 45 aus in Richtung der Vorderkante 14 der mehrwandigen Schaufel 6. Beim Vergleich von 2 mit 3 kann ersehen werden, dass in dieser Ausführungsform der zweite Zweig 46 sich über all den wandnahen Kühlkanälen 18 erstreckt, die benachbart zu der Druckseite 8 der mehrwandigen Schaufel 6 angeordnet sind. Im Allgemeinen kann sich der zweite Zweig 46 des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs 40 mit zwei Durchgängen jedoch über einem oder mehreren der wandnahen Kühlkanäle 18 erstrecken, die benachbart zu der Druckseite 8 der mehrwandigen Schaufel 6 angeordnet sind.
Kühlluft wird zu dem ersten Zweig 42 des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs 40 mit zwei Durchgängen über den Luftzuführhohlraum 44 geliefert. Der Luftzuführhohlraum 44 kann mit wenigstens einem der zentralen Sammelräume 20 strömungsmäßig verbunden sein und Kühlluft von diesen empfangen. In anderen Ausführungsformen kann der Luftzuführhohlraum 44 mit wenigstens einem der wandnahen Kühlkanäle 18 strömungsmäßig verbunden sein und Kühlluft von diesem empfangen. In jedem Fall ist der Luftzuführhohlraum 44 in dieser Ausführungsform in der Nähe der Vorderkante 14 der mehrwandigen Schaufel 6 angeordnet.
In 3, betrachtet in Verbindung mit den 1 und 2, strömt Kühlluft aus dem Luftzuführhohlraum 44 (z.B. aus der Seite in 3 heraus) in den ersten Zweig 42 hinein durch die Biegung 45 und in den zweiten Zweig 46 hinein. In dem ersten und dem zweiten Zweig 42, 46 und der Biegung 45 des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs 40 mit zwei Durchgängen nimmt die Kühlluft Wärme (z.B. über Konvektion) von angrenzenden Abschnitten des Spitzenbereiches 12 der mehrwandigen Schaufel 6 auf, wobei die darunter liegenden wandnahen Kühlkanäle 18 und die zentralen Sammelräume 20 gegen übermäßige Hitze abgeschirmt werden. Die Kühlluft strömt über wenigstens einen Spitzenfilmkanal 48 aus dem ersten und dem zweiten Zweig 42, 46 heraus (z.B. aus der Seite heraus in 3). Die Kühlluft wird durch die Spitzenfilmkanäle 48 zu der Spitze 22 der mehrwandigen Schaufel 6 gerichtet. Die Kühlluft wird aus der Spitze 22 der mehrwandigen Schaufel 6 in Form eines Spitzenfilms 24 ausgestoßen, um eine Spitzenfilmkühlung zu erzielen. Außerdem wird die Kühlluft aus dem zweiten Zweig 46 heraus zu der Druckseite 8 der mehrwandigen Schaufel 6 durch wenigstens einen Druckseitenfilmkanal 50 ausgestoßen, um einen Film 52 zur druckseitigen Filmkühlung bereitzustellen.
Die Kühlluft kann auch aus wenigstens einem der wandnahen Kühlkanäle 18 zu der Spitze 22 ausgegeben werden, um eine Spitzenfilmkühlung zu erzielen. Z.B. kann, wie in 3 veranschaulicht, wenigstens einer der wandnahen Kühlkanäle 18 benachbart zu der Saugseite 10 der mehwandigen Schaufel 6 mit der Spitze 22 der mehrwandigen Schaufel 6 durch wenigstens einen Spitzenfilmkanal 54 strömungsmäßig verbunden sein. Kühlluft wird aus den Spitzenfilmkanälen 54 ausgestoßen (aus der Seite in 3 heraus), um einen Spitzenfilm 24 zur Spitzenfilmkühlung bereitzustellen.
In einer weiteren Ausführungsform kann ein hinterer Luftzuführhohlraum 144, der benachbart zu der Hinterkante 16 der mehrwandigen Schaufel 6 angeordnet ist, verwendet werden, um Kühlluft zu dem serpentinenförmigen Kühlkreislauf 140 mit zwei Durchgängen zu liefern. Eine derartige Konfiguration ist in 4 dargestellt, wobei sie in Verbindung mit den 1 und 2 betrachtet wird.
Der serpentinenförmige Kühlkreislauf 140 mit zwei Durchgängen, der in 4 veranschaulicht ist, enthält einen ersten Zweig 142, der sich über wenigstens den zentralen Sammelräumen 20 erstreckt und diese wenigstens teilweise bedeckt. Der erste Zweig 142 erstreckt sich von einem hinteren Luftzuführhohlraum 144 aus nach vorne, in Richtung der Vorderkante 14 der mehrwandigen Schaufel 6. Ein zweiter Zweig 146 des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs 140 mit zwei Durchgängen erstreckt sich über einem Satz (z.B. einem oder mehreren) der wandnahen Kühlkanäle 18, die benachbart zu der Druckseite 8 der mehrwandigen Schaufel 6 angeordnet sind, und bedeckt den Satz der wandnahen Kühlkanäle 18 wenigstens teilweise. Eine Biegung 145, die benachbart zu der Vorderkante 14 der mehrwandigen Schaufel 6 angeordnet ist, verbindet den ersten und den zweiten Zweig 142, 146 des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs 140 mit zwei Durchgängen strömungsmäßig miteinander. Der zweite Zweig 145 erstreckt sich von der Biegung 145 aus in Richtung der Hinterkante 16 der mehrwandigen Schaufel 6.
Der Luftzuführhohlraum 144 kann mit wenigstens einem der zentralen Sammelräume 20 oder wenigstens einem der wandnahen Kühlkanäle 18 strömungsmäßig verbunden sein und Kühlluft von diesem empfangen. Wie bei der in 3 veranschaulichten Ausführungsform ist der serpentinenförmige Kühlkreislauf 140 mit zwei Durchgängen, der in 4 dargestellt ist, dazu eingerichtet, die zentralen Sammelräume 20 und wenigstens einige der druckseitigen wandnahen Kühlkanäle 18 gegenüber den sehr hohen Wärmebelastungen abzuschirmen, die gewöhnlich an dem Spitzenbereich 12 der mehrwandigen Schaufel 6 auftreten. Ferner ist der serpentinenförmige Kühlkreislauf 140 mit zwei Durchgängen, der in 4 dargestellt ist, dazu eingerichtet, einen Spitzenfilm 24 und einen druckseitigen Film 22 zur Spitzenfilmkühlung bzw. Druckseitenfilmkühlung bereitzustellen.
In einer noch weiteren Ausführungsform, wie sie in 5 dargestellt ist, betrachtet in Verbindung mit den 1 und 2, kann ein erster Zweig 242 eines serpentinenförmigen Kühlkreislaufs 240 mit zwei Durchgängen vergrößert sein, um sich nicht nur über den zentralen Sammelräumen 20 (z.B. wie in 3), sondern über auch einem Satz (z.B. einem oder mehreren) der wandnahen Kühlkanäle 18, die benachbart zu der Saugseite 10 der mehrwandigen Schaufel 6 angeordnet sind, zu erstrecken und diese wenigstens teilweise zu bedecken. Der erste Zweig 242 erstreckt sich von einem Luftzuführhohlraum 244 aus in Richtung der Hinterkante 16 der mehrwandigen Schaufel 6. Wie in der in 3 dargestellten Ausführungsform erstreckt sich der zweite Zweig 246 des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs 240 mit zwei Durchgängen über einem Satz (z.B. einem oder mehreren) der wandnahen Kühlkanäle 18, die benachbart zu der Druckseite 8 der mehrwandigen Schaufel 6 angeordnet sind, und bedeckt den Satz der wandnahen Kühlkanäle 18 wenigstens teilweise. Eine Biegung 245, die benachbart zu der Hinterkante 16 der mehrwandigen Schaufel 6 angeordnet ist, verbindet den ersten und den zweiten Zweig 242, 246 des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs 240 mit zwei Durchgängen strömungsmäßig miteinander. Der zweite Zweig 246 erstreckt sich von der Biegung 245 aus in Richtung der Vorderkante 14 der mehrwandigen Schaufel 6.
Der Luftzuführhohlraum 244 kann mit wenigstens einem der wandnahen Kühlkanäle 18 oder wenigstens einem der zentralen Sammelräume 20 strömungsmäßig verbunden sein und Kühlluft von diesem empfangen. Der serpentinenförmige Kühlkreislauf 240 mit zwei Durchgängen, der in 5 dargestellt ist, ist dazu eingerichtet, die zentralen Sammelräume 20, wenigstens einige der saugseitigen wandnahen Kühlkanäle 18 und wenigstens einige der druckseitigen wandnahen Kühlkanäle 18 gegen die sehr hohen Wärmebelastungen abzuschirmen, die gewöhnlich an dem Spitzenbereich 12 der mehrwandigen Schaufel 6 auftreten. Ferner ist, ähnlich der in 3 veranschaulichten Ausführungsform, der serpentinenförmige Kühlkreislauf 240 mit zwei Durchgängen, der in 5 dargestellt ist, dazu eingerichtet, einen Spitzenfilm 24 und einen Druckseitenfilm 52 zur Spitzenfilmkühlung bzw. Druckseitenfilmkühlung bereitzustellen.
In 5 ist der Luftzuführhohlraum 244 in der Nähe der Vorderkante 14 der mehrwandigen Schaufel 6 angeordnet, wobei sich der erste Zweig 242 des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs 240 mit zwei Durchgängen in Richtung der Hinterkante 16 der mehrwandigen Schaufel 6 erstreckt. Ähnlich wie bei der in 4 veranschaulichten Ausführungsform kann der Luftzuführhohlraum 244 jedoch in der Nähe der Hinterkante 16 der mehrwandigen Schaufel 6 angeordnet sein, wobei sich der erste Zweig 242 des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs 240 mit zwei Durchgängen in Richtung der Hinterkante 16 der mehrwandigen Schaufel 6 erstreckt.
6–8 zeigen ein anschauliches Verfahren zur Erzeugung eines Abschnitts 60 des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs 40 mit zwei Durchgängen gemäß einer Ausführungsform. Eine Querschnittsansicht eines Kerns 62 (z.B. eines Keramikkerns) zur Verwendung in einem Prozess zum Gießen des Abschnitts 60 des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs 40 mit zwei Durchgängen ist in 6 veranschaulicht.
Der Kern 62 enthält einen Anstreiferkernabschnitt 64, einen Spitzenkernabschnitt 66 und wenigstens einen Körperkernabschnitt 68. Haltestangen 70 sichern und trennen die verschiedenen Kernabschnitte 64, 66 und 68 an- bzw. voneinander. Der Anstreiferkernabschnitt 64 bildet nach dem Gießen einen Hohlraum an der Spitze 22 der mehrwandigen Schaufel 6 aus, der in Radialrichtung zu der Außenseite hin offen ist. Der Spitzenkernabschnitt 66 bildet nach dem Gießen einen der Zweige 42, 46 des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs 40 mit zwei Durchgängen aus. Der Körperkernabschnitt 68 bildet nach dem Gießen wenigstens einen der wandnahen Kühlkanäle 18 oder der zentralen Sammelräume 20 aus.
Ein Beispiel für ein Metallgussstück 80, das unter Verwendung des Kerns 62 (z.B. mit bekannten Gießtechniken) erzeugt wurde, ist in 7 dargestellt. Das Gussstück 80 enthält mehrere Öffnungen 82, die den Stellen der Haltestangen 70 in dem Kern 62 entsprechen. Gemäß einer Ausführungsform, wie in 8 veranschaulicht, kann jede Öffnung 82 unter Verwendung eines Stopfens 84 aus Metall (z.B. einem Hartlötmaterial) dichtend verschlossen werden. Der Stopfen 84 kann z.B. in eine Öffnung 82 eingeführt, in eine hohlrauminterne Rippe 86 des Gussstücks 80 eingepresst oder in sonstiger Weise eingeführt und (z.B. durch Hartlöten) an dem Boden 88 des Anstreiferhohlraums 90 und der hohlrauminternen Rippe 86 gesichert werden. Insofern erstrecken sich die Stopfen 84 vollständig durch die Öffnung 92 hindurch zwischen der hohlrauminternen Rippe 86 und dem Boden 88 des Anstreiferhohlraums 90, wodurch Kühlluft daran gehindert wird, aus der Öffnung 92 heraus durch die Öffnungen 82 hindurch nach außen zu entweichen.
Die Öffnung 92 zwischen der hohlrauminternen Rippe 86 und dem Boden 88 des Anstreiferhohlraums 90 kann z.B. dazu verwendet werden, einen der Zweige 42, 46 des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs 40 mit zwei Durchgängen zu schaffen, wobei die Stopfen 84 im Wesentlichen senkrecht zu der Strömung der Kühlluft (z.B. in die Seite in 8 hinein oder aus dieser heraus) durch die Öffnung 92 hindurch ausgerichtet sind. In dieser Position verschließen die Stopfen 84 nicht nur die Öffnungen 82 auf gegenüberliegenden Seiten der Öffnung 92 dichtend, sondern sie dienen ferner als Kühlstifte, die die Kühleffizienz des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs 40 mit zwei Durchgängen erhöhen, indem sie die konvektive Wärmeströmung verbessern und eine turbulente Luftströmung fördern. Mögliche Stellen für die Stopfen 84 in dem ersten und in dem zweiten Zweig 42, 46 des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs 40 mit zwei Durchgängen sind in den 3–5 veranschaulicht. Die dargestellten Stellen für die Stopfen 84 in den 3–5 dienen lediglich der Veranschaulichung und sollen keineswegs beschränkend sein.
9 zeigt eine schematische Ansicht einer Gasturbinenmaschine 102, wie sie hierin verwendet werden kann. Die Gasturbinenmaschine 102 kann einen Verdichter 104 enthalten. Der Verdichter 104 verdichtet eine ankommende Luftströmung 106. Der Verdichter 104 liefert eine Strömung verdichteter Luft 108 zu einer Brennkammer 110. Die Brennkammer 110 vermischt die Strömung der verdichteten Luft 108 mit einer unter Druck stehenden Brennstoffströmung 112 und zündet das Gemisch, um eine Strömung von Verbrennungsgasen 114 zu erzeugen. Obwohl nur eine einzige Brennkammer 110 veranschaulicht ist, kann die Gasturbinenmaschine 102 eine beliebige Anzahl von Brennkammern 110 enthalten. Die Strömung der Verbrennungsgase 114 wird wiederum zu einer Turbine 116 geliefert, die gewöhnlich mehrere Turbinenlaufschaufeln 2 (1) enthält. Die Strömung der Verbrennungsgase 114 treibt die Turbine 116 an, um mechanische Arbeit zu verrichten. Die mechanische Arbeit, die in der Turbine 116 verrichtet wird, treibt den Verdichter 104 über eine Welle 118 an und kann verwendet werden, um eine externe Last 120, wie bspw. einen elektrischen Generator und/oder dergleichen, anzutreiben.
In verschiedenen Ausführungsformen können Komponenten, die als miteinander „verbunden“ beschrieben sind, entlang einer oder mehrerer Verbindungsstellen miteinander verbunden sein. In einigen Ausführungsformen können diese Verbindungsstellen Verbindungen zwischen verschiedenen Komponenten enthalten, und in anderen Fällen können diese Verbindungsstellen eine fest und/oder integral ausgebildete Zwischenverbindung enthalten. Das heißt, Komponenten, die miteinander „verbunden“ sind, können in einigen Fällen gleichzeitig ausgebildet sein, um ein einziges kontinuierliches Element zu definieren. Jedoch können diese verbundenen Komponenten in anderen Ausführungsformen als gesonderte Elemente erzeugt und anschließend über bekannte Prozesse (z.B. Befestigung, Ultraschallschweißen, Kleben) miteinander verbunden werden.
Wenn auf ein Element oder eine Schicht derart Bezug genommen wird, dass sie sich „an“ einem anderen Element befindet, mit diesem „in Eingriff steht“, „verbunden ist“ oder „gekoppelt ist“, kann es bzw. sie sich direkt an dem anderen Element befinden oder direkt mit diesem in Eingriff stehen, verbunden oder gekoppelt sein, oder es können zwischengeschaltete Elemente vorhanden sein. Im Unterschied hierzu sind keine zwischengeschaltete Elemente oder Schichten vorhanden, wenn auf ein Element derart Bezug genommen wird, dass es sich „direkt an“ dem anderen Element befindet, mit diesem „direkt in Eingriff steht“, „direkt verbunden ist“ oder „direkt gekoppelt ist“. Andere Worte, die verwendet werden, um die Beziehung zwischen Elementen zu beschreiben, sollten in gleicher Weise interpretiert werden (z.B. „zwischen“ im Vergleich zu „direkt zwischen“, „benachbart“ im Vergleich zu „direkt benachbart“, etc.). In dem hierin verwendeten Sinne enthält der Ausdruck „und/oder“ eine beliebige und alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugehörigen aufgeführten Elemente.
Die hierin verwendete Terminologie dient lediglich dem Zweck der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und soll für die Offenbarung nicht beschränkend sein. In dem hierin verwendeten Sinne sollen die Singularformen „ein“, „eine“ und „der“, „das“ bzw. „die“ auch die Pluralformen umfassen, sofern der Kontext nicht deutlich etwas anderes angibt. Es wird ferner verstanden, dass die Ausdrücke „aufweist“ und/oder „aufweisen“, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, die Gegenwart der angegebenen Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten spezifizieren, jedoch die Gegenwart oder Aufnahme einer/eines oder mehrerer weiterer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder deren Gruppen nicht ausschließen.
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 und Systeme und die Durchführung jeglicher enthaltener Verfahren gehören. Der patentierbare Umfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele umfassen, die Fachleuten auf dem Gebiet einfallen. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Schutzumfang der Ansprüche enthalten sein, wenn sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich von dem Wortsinn der Ansprüche nicht unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Unterschieden gegenüber dem Wortsinn der Ansprüche enthalten.
Bezugszeichenliste

2: Turbinenlaufschaufel
4: Schaft
6: mehrwandige Schaufel
8: Druckseite
10: Saugseite
12: Spitzenbereich
14: Vorderkante
16: Hinterkante
18: wandnaher Kühlkanal
20: zentraler Sammelraum
22: Spitze
24: Spitzenfilm
30: Kühlkanäle
40: serpentinenförmiger Kühlkreislauf mit zwei Durchgängen
42: erster Zweig
44: vorderer Luftzuführhohlraum
45: Biegung
46: zweiter Zweig
48: Spitzenfilmkanal
50: Druckseitenfilmkanal
52: Film
54: Spitzenfilmkanal
60: Abschnitt des Kühlkreislauf mit zwei Durchgängen
62: Kern
64: Anstreiferkernabschnitt
66: Spitzenkernabschnitt
68: Körperkernabschnitt
70: Haltestange
80: Metallgussstück
82: Öffnung
84: Stopfen
86: hohlrauminterne Rippe
88: Boden
90: Anstreiferhohlraum
92: Öffnung
102: Gasturbinenmaschine
104: Verdichter
106: Luft
108: verdichtete Luft
110: Brennkammer
112: Brennstoff
114: Verbrennungsgase
116: Turbine
118: Welle
120: Last
140: serpentinenförmiger Kühlkreislauf mit zwei Durchgängen
142: erster Zweig
144: Luftzuführhohlraum
145: Biegung
146: zweiter Zweig
240: serpentinenförmiger Kühlkreislauf mit zwei Durchgängen
242: erster Zweig
244: Luftzuführhohlraum
245: Biegung
246: zweiter Zweig

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

GE 282168-1 [0001]
GE 282169-1 [0001]
GE 212171-1 [0001]
GE 283464-1 [0001]
GE 283467-1 [0001]
GE 283463-1 [0001]
GE 284160-1 [0001]

Claims

Kühlsystem, das aufweist: einen serpentinenförmigen Kühlkreislauf (40, 140, 240), wobei der serpentinenförmige Kühlkreislauf einen ersten Zweig (42, 142, 242), der sich in eine erste Richtung erstreckt, einen zweiten Zweig (46, 146, 246), der sich in eine zweite Richtung erstreckt, und eine Biegung (45, 145, 245) aufweist, die den ersten Zweig (42, 142, 242) und den zweiten Zweig (46, 146, 246) strömungsmäßig miteinander verbindet; und einen Luftzuführhohlraum (44, 144, 244) zur Zuführung von Kühlluft zu dem serpentinenförmigen Kühlkreislauf (40, 140, 240), wobei der erste Zweig (42, 142, 242) des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs (40, 140, 240) sich radial nach außen von wenigstens einem zentralen Sammelraum (20) einer mehrwandigen Schaufel (6) aus erstreckt und diese wenigstens teilweise bedeckt und wobei der zweite Zweig (46, 146, 246) des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs (40, 140, 240) sich radial nach außen von einem ersten Satz wandnaher Kühlkanäle (18) der mehrwandigen Schaufel aus erstreckt und diesen wenigstens teilweise bedeckt.
Kühlsystem nach Anspruch 1, wobei der erste Zweig (42, 242) des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs (40, 240) sich von dem Luftzuführhohlraum (44, 244) aus in Richtung einer Hinterkante (16) der mehrwandigen Schaufel erstreckt und wobei der zweite Zweig (46, 246) des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs (40, 240) sich von der Biegung (45, 245) aus in Richtung einer Vorderkante (14) der mehrwandigen Schaufel erstreckt.
Kühlsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Zweig (142) des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs (140) sich von dem Luftzuführhohlraum (144) aus in Richtung einer Vorderkante (14) der mehrwandigen Schaufel erstreckt und wobei der zweite Zweig (145) des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs (140) sich von der Biegung (145) aus in Richtung einer Hinterkante (16) der mehrwandigen Schaufel erstreckt.
Kühlsystem nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Satz der wandnahen Kühlkanäle (18) benachbart zu einer Druckseite (8) der mehrwandigen Schaufel angeordnet ist.
Kühlsystem nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Zweig (42, 142, 242) des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs (40, 140, 240) sich über einem zweiten Satz wandnaher Kühlkanäle (18) in der mehrwandigen Schaufel erstreckt und diesen wenigstens teilweise bedeckt, wobei der zweite Satz wandnaher Kühlkanäle (18) benachbart zu einer Saugseite (10) der mehrwandigen Schaufel angeordnet ist.
Kühlsystem nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens einer von dem ersten Zweig (42, 142, 242) oder dem zweiten Zweig (46, 146, 246) des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs (40, 140, 240) wenigstens einen Spitzenfilmkanal (48) zur Leitung der Kühlluft zu einer Spitze (22) der mehrwandigen Schaufel, um einen Spitzenfilm (24) bereitzustellen, enthält.
Kühlsystem nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Zweig (46, 146, 246) des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs (40, 140, 240) wenigstens einen Druckseitenfilmkanal (50) zur Leitung der Kühlluft zu einer Druckseite (8) der mehrwandigen Schaufel, um einen Druckseitenfilm (52) bereitzustellen, enthält.
Kühlsystem nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühlluft zu dem Luftzuführhohlraum (44, 144, 244) von einem zentralen Sammelraum (20) oder einem wandnahen Kühlkanal (18) der mehrwandigen Schaufel aus geliefert wird.
Mehrwandige Turbinenschaufel (6), die aufweist: ein Kühlsystem, das im Inneren der mehrwandigen Turbinenschaufel angeordnet ist, wobei das Kühlsystem enthält: einen serpentinenförmigen Kühlkreislauf (40, 140, 240), wobei der serpentinenförmige Kühlkreislauf einen ersten Zweig (42, 142, 242), der sich in eine erste Richtung erstreckt, einen zweiten Zweig (46, 146, 246), der sich in eine zweite Richtung erstreckt, und eine Biegung (45, 145, 245) aufweist, die den ersten Zweig (42, 142, 242) und den zweiten Zweig (46, 146, 246) strömungsmäßig miteinander verbindet; und einen Luftzuführhohlraum (44, 144, 244) zur Zuführung von Kühlluft zu dem serpentinenförmigen Kühlkreislauf (40, 140, 240); wobei der erste Zweig (42, 142, 242) des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs (40, 140, 240) sich radial nach außen von wenigstens einem zentralen Sammelraum (20) der mehrwandigen Turbinenschaufel aus erstreckt und diesen wenigstens teilweise bedeckt und wobei der zweite Zweig (46, 146, 246) des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs (40, 140, 240) sich radial nach außen von einem ersten Satz wandnaher Kühlkanäle (18) der mehrwandigen Turbinenschaufel aus erstreckt und diesen wenigstens teilweise bedeckt.
Turbomaschine (102), die aufweist: ein Gasturbinensystem (102), das eine Verdichterkomponente (104), eine Brennkammerkomponente (110) und eine Turbinenkomponente (116) enthält, wobei die Turbinenkomponente (116) mehrere Turbinenlaufschaufeln (2) enthält und wobei wenigstens eine der Turbinenlaufschaufeln eine mehrwandige Schaufel (6) enthält; und ein Kühlsystem, das im Inneren der mehrwandigen Schaufel angeordnet ist, wobei das Kühlsystem enthält: einen serpentinenförmigen Kühlkreislauf (40, 140, 240), wobei der serpentinenförmige Kühlkreislauf (40, 140, 240) einen ersten Zweig (42, 142, 242), der sich in eine erste Richtung erstreckt, einen zweiten Zweig (46, 146, 246), der sich in eine zweite Richtung erstreckt, und eine Biegung (45, 145, 245) enthält, die den ersten Zweig (42, 142, 242) und den zweiten Zweig (46, 146, 246) strömungsmäßig miteinander verbindet; und einen Luftzuführhohlraum (44, 144, 244) zur Zuführung von Kühlluft zu dem serpentinenförmigen Kühlkreislauf (40, 140, 240); wobei der erste Zweig (42, 142, 242) des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs (40, 140, 240) sich radial nach außen von wenigstens einem zentralen Sammelraum (20) der mehrwandigen Schaufel aus erstreckt und diesen wenigstens teilweise bedeckt und wobei der zweite Zweig (46, 146, 246) des serpentinenförmigen Kühlkreislaufs (40, 140, 240) sich radial nach außen von einem ersten Satz wandnaher Kühlkanäle (18) der mehrwandigen Schaufel aus erstreckt und diesen wenigstens teilweise bedeckt.