DE102017115458A1

DE102017115458A1 - Wärmeübertragungsvorrichtung und zugehöriges Turbinenschaufelblatt

Info

Publication number: DE102017115458A1
Application number: DE102017115458.2A
Authority: DE
Inventors: Robert Frank Hoskin; James Albert Tallman
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2016-07-12
Filing date: 2017-07-11
Publication date: 2018-01-18
Also published as: JP7109890B2; US20180016916A1; JP2018009570A; US10605093B2; CN107605539B; CN107605539A

Abstract

Verschiedene Ausführungsformen umfassen eine Wärmeübertragungsvorrichtung, während andere Ausführungsformen eine Turbinenkomponente umfassen. In einigen Fällen kann die Vorrichtung enthalten: einen Körperabschnitt, der eine Innenfläche und eine Außenfläche aufweist, wobei die Innenfläche einen inneren Bereich definiert; wenigstens eine Öffnung in dem Körperabschnitt, wobei die wenigstens eine Öffnung positioniert ist, um ein Fluid von dem inneren Bereich durch den Körperabschnitt hindurch zu leiten; und wenigstens eine Fluidaufnahmeeinrichtung, die in der Außenfläche des Körperabschnitts ausgebildet ist, wobei die wenigstens eine Fluidaufnahmeeinrichtung positioniert ist, um ein Nachaufprallfluid von der wenigstens einen Öffnung zu empfangen, wobei die wenigstens eine Öffnung keinen Teil der wenigstens einen Fluidaufnahmeeinrichtung definiert und die wenigstens eine Fluidaufnahmeeinrichtung ein Nachaufprallfluid relativ höherer Geschwindigkeit von einem Fluid relativ geringerer Geschwindigkeit innerhalb eines Aufprallquerstrombereiches trennt.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft die Wärmeübertragung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Wärmeübertragungsvorrichtung und Methoden zur Übertragung von Wärme von einem Gegenstand, wie bspw. einem Turbinenschaufelblatt.
HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
Turbinensysteme werden fortwährend modifiziert, um den Wirkungsgrad zu erhöhen und die Kosten zu senken. Ein Verfahren zur Erhöhung des Wirkungsgrads eines Turbinensystems umfasst eine Erhöhung der Betriebstemperatur des Turbinensystems. Jedoch erfordert ein Betrieb unter hohen Temperaturen für längere Zeitdauern häufig die Verwendung neuerer Materialien, die in der Lage sind, diesen Bedingungen standzuhalten.
Zusätzlich zur Modifizierung von Komponentenmaterialien und Beschichtungen umfasst ein übliches Verfahren zur Erhöhung der Temperaturbeständigkeit einer Turbinenkomponente die Verwendung der Aufprallkühlung. Eine Aufprallkühlung enthält allgemein ein Leiten eines Kühlfluids durch eine oder mehrere Öffnungen innerhalb eines inneren Bereiches eines Gegenstands, wobei das Kühlfluid mit einer inneren Fläche des Gegenstands in Kontakt tritt (d.h. auf diese aufprallt), was wiederum den Gegenstand kühlt. Nach dem Aufprall auf die Innenfläche des Gegenstands wird ein Nachaufprallfluid gewöhnlich von der beaufschlagten Oberfläche weg gerichtet, was eine Querströmung innerhalb der inneren Region erzeugt.
Gewöhnlich enthält die Querströmung ein Nachaufprallfluid höherer Geschwindigkeit, das in der Technik als Nachaufprall-Wandstrahlen bezeichnet wird, sowie ein Fluid geringerer Geschwindigkeit zwischen und neben den Wandstrahlen. Eine Vermischung der Fluide höherer Geschwindigkeit und geringerer Geschwindigkeit erfolgt gewöhnlich in einer ineffizienten Weise und ruft relativ größere Druckverluste in der Querströmung hervor, so dass z.B. die Querströmung eine relativ geringere Druckhöhe aufweist, um eine zusätzliche Funktion, wie bspw. eine zusätzliche oder nachfolgende Aufprallkühlung, zu erzielen. Eine relativ niedrigere Druckhöhe kann zusätzliche Kühlluft erfordern, was unerwünscht ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Verschiedene Ausführungsformen enthalten eine Wärmeübertragungsvorrichtung, während andere Ausführungsformen eine Turbinenkomponente, wie etwa ein Schaufelblatt enthalten. In einigen Fällen kann die Vorrichtung enthalten: einen Körperabschnitt, der eine Innenfläche und eine Außenfläche aufweist, wobei die Innenfläche einen inneren Bereich definiert; wenigstens eine Öffnung in dem Körperabschnitt, wobei die wenigstens eine Öffnung positioniert ist, um ein Fluid aus dem inneren Bereich durch den Körperabschnitt hindurch zu leiten; und wenigstens eine Fluidaufnahmeeinrichtung, die in der Außenfläche des Körperabschnitts ausgebildet ist, wobei die wenigstens eine Fluidaufnahmeeinrichtung positioniert ist, um ein Nachaufprallfluid aus der wenigstens einen Öffnung aufzunehmen, wobei die wenigstens eine Öffnung keinen Abschnitt der wenigstens einen Fluidaufnahmeeinrichtung definiert und die wenigstens eine Fluidaufnahmeeinrichtung ein Nachaufprallfluid mit relativ höherer Geschwindigkeit von einem Fluid relativ geringerer Geschwindigkeit innerhalb eines Aufprallquerstrombereiches trennt.
Ein erster Aspekt der Offenbarung enthält eine Vorrichtung, die aufweist: einen Körperabschnitt, der eine Innenfläche und eine Außenfläche aufweist, wobei die Innenfläche einen inneren Bereich definiert; wenigstens eine Öffnung in dem Körperabschnitt, wobei die wenigstens eine Öffnung positioniert ist, um ein Fluid aus dem inneren Bereich durch den Körperabschnitt hindurch zu leiten; und wenigstens eine Fluidaufnahmeeinrichtung, die in der Außenfläche des Körperabschnitts ausgebildet ist, wobei die wenigstens eine Fluidaufnahmeeinrichtung positioniert ist, um ein Nachaufprallfluid von der wenigstens einen Öffnung aufzunehmen, wobei die wenigstens eine Öffnung keinen Abschnitt der wenigstens einen Fluidaufnahmeeinrichtung definiert und die wenigstens eine Fluidaufnahmeeinrichtung ein Nachaufprallfluid mit relativ höherer Geschwindigkeit von einem Fluid mit relativ geringerer Geschwindigkeit innerhalb eines Aufprallquerstrombereiches trennt.
In der zuvor erwähnten Vorrichtung kann die wenigstens eine Fluidaufnahmeeinrichtung ferner eine Fluidleiteinrichtung aufweisen.
Insbesondere kann die Fluidleiteinrichtung innerhalb der Fluidaufnahmeeinrichtung ausgebildet sein.
Zusätzlich oder als eine Alternative kann die Fluidleiteinrichtung ein innerhalb einer Öffnung der Fluidaufnahmeeinrichtung positioniertes Leitblech aufweisen.
Weiter zusätzlich oder als eine weitere Alternative kann die Fluidleiteinrichtung das Nachaufprallfluid innerhalb der Fluidaufnahmeeinrichtung leiten.
Noch weiter kann die Fluidleiteinrichtung das Nachaufprallfluid von der wenigstens einen Öffnung weg leiten.
In einigen Ausführungsformen einer beliebigen vorstehend erwähnten Vorrichtung kann die wenigstens eine Öffnung unter einem Winkel zwischen 75° und 89° in Bezug auf die Außenfläche des Körperabschnitts geneigt sein.
Insbesondere kann die wenigstens eine Öffnung vorzugsweise in eine Querstromrichtung geneigt sein.
In einigen Ausführungsformen kann eine beliebige vorstehend erwähnte Vorrichtung ferner eine primäre Einströmdüse aufweisen, die mit jeder Öffnung ausgerichtet ist, wobei die primäre Einströmdüse positioniert ist, um ein Fluid in die mit ihr ausgerichtete Öffnung einzuleiten.
Zusätzlich kann die Vorrichtung vorzugsweise ferner eine sekundäre Einströmdüse aufweisen, die nicht mit der wenigstens einen Öffnung ausgerichtet ist, wobei die sekundäre Einströmdüse positioniert ist, um ein Fluid in die wenigstens eine Öffnung einzuleiten.
Insbesondere kann die sekundäre Einströmdüse positioniert sein, um ein Fluid in wenigstens zwei Öffnungen einzuleiten, die nicht mit ihr ausgerichtet sind.
In einigen Ausführungsformen einer beliebigen vorstehend erwähnten Vorrichtung kann die wenigstens eine Fluidaufnahmeeinrichtung wenigstens einen Teil des Nachaufprallfluids zurück durch die wenigstens eine Öffnung leiten.
Zusätzlich oder als eine Alternative kann die Fluidaufnahmeeinrichtung einen Querstrom, der durch das aus der wenigstens einen Öffnung austretende Fluid erzeugt wird, reduzieren.
Weiter zusätzlich oder als eine weitere Alternative kann die wenigstens eine Fluidaufnahmeeinrichtung durch den Körperabschnitt teilweise umschlossen sein.
Ein zweiter Aspekt der Offenbarung enthält eine Turbinenkomponente, die aufweist: einen Körperabschnitt, der eine Innenfläche und eine Außenfläche aufweist, wobei die Innenfläche einen inneren Bereich definiert, wobei der innere Bereich einen ersten Satz Durchgänge mit einem ersten Volumen und einen zweiten Satz Durchgänge enthält, die mit dem ersten Satz Durchgänge strömungsmäßig verbunden sind, wobei der zweite Satz Durchgänge ein zweites Volumen aufweist, das sich von dem ersten Volumen unterscheidet; und wenigstens eine Öffnung in dem Körperabschnitt, wobei die wenigstens eine Öffnung positioniert ist, um ein Fluid aus dem zweiten Satz Durchgänge durch den Körperabschnitt hindurch zu der Außenfläche zu leiten.
Die zuvor erwähnte Turbinenkomponente kann ein Turbinenschaufelblatt enthalten.
In einigen Ausführungsformen kann jede beliebige vorstehend erwähnte Turbinenkomponente ferner eine Koppelleitung aufweisen, die jeden von dem ersten Satz Durchgänge mit einem benachbarten aus dem zweiten Satz Durchgänge verbindet.
Zusätzlich kann die Turbinenkomponente ferner eine Auslassleitung aufweisen, die einen aus dem zweiten Satz Durchgänge mit der wenigstens einen Öffnung verbindet.
Weiter zusätzlich kann die Koppelleitung in Bezug auf die Auslassleitung gewinkelt sein.
Ein dritter Aspekt der Offenbarung enthält eine Vorrichtung, die aufweist: einen Körperabschnitt, der eine Innenfläche und eine Außenfläche aufweist, wobei die Innenfläche einen inneren Bereich definiert; wenigstens eine Öffnung in dem Körperabschnitt, wobei die wenigstens eine Öffnung positioniert ist, um ein Fluid aus dem inneren Bereich durch den Körperabschnitt hindurch zu leiten; und wenigstens eine Fluidaufnahmeeinrichtung, die in der Außenfläche des Körperabschnitt ausgebildet ist, wobei die wenigstens eine Fluidaufnahmeeinrichtung positioniert ist, um ein Nachaufprallfluid von der wenigstens einen Öffnung aufzunehmen; wobei die wenigstens eine Fluidaufnahmeeinrichtung ein Nachaufprallfluid mit relativ höherer Geschwindigkeit von einem Fluid relativ geringerer Geschwindigkeit innerhalb eines Aufprallquerstrombereiches trennt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine perspektivische Vorderansicht eines Gegenstands gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Offenbarung.
2 zeigt eine Schnittansicht des Gegenstands nach 1, geschnitten in Richtung 2-2, gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Offenbarung.
3 zeigt eine Perspektivansicht einer Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Offenbarung.
4 zeigt eine perspektivische Hinteransicht eines Abschnitts einer Vorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Offenbarung.
5 zeigt eine perspektivische Vorderansicht eines Abschnitts eines Gegenstands unter Veranschaulichung eines Strömungsprofils innerhalb des Gegenstands gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Offenbarung.
6 zeigt eine Draufsicht auf das Strömungsprofil, das in 5 veranschaulicht ist, gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Offenbarung.
7 zeigt eine Draufsicht des in 5 veranschaulichten Strömungsprofils gemäß verschiedenen zusätzlichen Ausführungsformen der Offenbarung.
8 zeigt eine schematische Ansicht eines Strömungsprofils innerhalb einer herkömmlichen Vorrichtung.
9 zeigt eine perspektivische Vorderansicht eines Abschnitts eines Gegenstands unter Veranschaulichung eines Strömungsprofils im Innern des Gegenstands gemäß verschiedenen zusätzlichen Ausführungsformen der Offenbarung.
10 zeigt eine Draufsicht des in 9 veranschaulichten Strömungsprofils gemäß verschiedenen weiteren Ausführungsformen der Offenbarung.
11 zeigt eine Schnittansicht des Gegenstands nach 9, geschnitten in Richtung 11-11, gemäß verschiedenen zusätzlichen Ausführungsformen der Offenbarung.
12 zeigt eine Schnittansicht einer Vorrichtung innerhalb eines Gegenstands gemäß verschiedenen zusätzlichen Ausführungsformen der Offenbarung.
13 zeigt eine Perspektivansicht der Vorrichtung nach 12 gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Offenbarung.
14 zeigt eine Perspektivansicht eines Teilbereichs eines Gegenstands gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Offenbarung.
15 zeigt eine Schnittansicht des Gegenstands nach 14, durch den in 14 dargestellten Schnitt A-A, gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Offenbarung.
16 zeigt eine schematische Darstellung eines Fluiddurchgangs im Innern des Gegenstands nach 14 gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Offenbarung.
17 zeigt eine weggeschnittene Großansicht eines Abschnitts des in 14 dargestellten Gegenstands, geschnitten durch den in 16 dargestellten Schnitt B-B, gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Offenbarung.
18 zeigt eine weggeschnittene Ansicht des Gegenstands in 17, durch den Schnitt C-C, gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Offenbarung.
19 zeigt eine weggeschnittene Perspektivansicht eines Teils des Gegenstands nach 14, die ferner Strömungscharakteristika im Inneren des Gegenstands veranschaulicht.
Wenn es möglich ist, werden dieselben Bezugszeichen überall in den Zeichnungen verwendet, um die gleichen Teile zu kennzeichnen. Weitere Merkmale und Vorteile der verschiedenen Ausführungsformen der Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen offenkundig, die anhand eines Beispiels verschiedene Aspekte der Offenbarung veranschaulichen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Verschiedene Ausführungsformen der Offenbarung enthalten eine Vorrichtung zur Kühlung eines Gegenstands, während andere Ausführungsformen Verfahren zur Kühlung eines Gegenstands umfassen. Im Vergleich zu Konzepten, die eines oder mehrere der hier offenbarten Merkmale nicht enthalten, erhöhen z.B. Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung die Kühleffizienz, sie reduzieren die Querströmung, reduzieren die Querstrombeeinträchtigung, reduzieren den Druckverlust, sorgen für eine gesteigerte Wärmeübertragung bei reduziertem Druckabfall, ermöglichen eine Wiederverwendung des Kühlfluids, unterstützen eine serielle Aufprallkühlung, erhöhen die Lebensdauer eines Gegenstands, unterstützen die Verwendung höherer Systemtemperaturen, erhöhen den Systemwirkungsgrad oder ergeben eine Kombination hiervon.
1–3 veranschaulichen eine Ausführungsform eines Gegenstands 100 (1–2) und einer Vorrichtung 200 (2–3), die im Inneren des Gegenstands 100 positioniert ist. Der Gegenstand 100 und/oder die Vorrichtung 200 sind gemäß einem beliebigen geeigneten Fertigungsverfahren hergestellt. Zu geeigneten Fertigungsverfahren gehören, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Gießen, maschinelle Herstellung, additive Fertigung oder eine Kombination von diesen. Z.B. kann eine additive Fertigung der Vorrichtung 200 direktes Metalllaserschmelzen (DMLM, direct metal laser melting), direktes Metalllasersintern (DMLS, direct metal laser sintering), selektives Laserschmelzen (SLM, selective laser melting), selektives Lasersintern (SLS, selective laser sintering), Schmelzschichtung (FDM, fused desposition modeling), jede beliebige sonstige additive Fertigungstechnik oder eine Kombination hiervon.
Bezugnehmend auf 1 enthält der Gegenstand 100 in einer Ausführungsform, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, eine Turbinenlaufschaufel 101 (oder Schaufel). In verschiedenen Ausführungsformen ist die Turbinenlaufschaufel 101 eingerichtet, um in einem Turbinensystem, wie etwa einer Gasturbine oder Dampfturbine, installiert zu sein, oder sie kann eine aus einem Satz von Turbinenlaufschaufeln 101 in einer bestimmten Stufe sein. Wie veranschaulicht, weist die Turbinenlaufschaufel 101 einen Wurzelabschnitt 110, eine Plattform 120, die mit dem Wurzelabschnitt 110 gekoppelt ist, und einen Schaufelblattabschnitt 130 auf, der mit der Plattform 120 gekoppelt ist. Der Wurzelabschnitt 110 ist eingerichtet, um die Turbinenschaufel 101 innerhalb eines Turbinensystems, wie z.B. an einem Laufrad, zu sichern, wie dies in der Technik bekannt ist. Außerdem ist der Wurzelabschnitt 110 eingerichtet, um ein Fluid (z.B. ein Wärmeübertragungsfluid) von dem Turbinensystem zu empfangen und das Fluid in den Schaufelblattabschnitt 130 einzuleiten.
Indem auf die 2–3 verwiesen wird, enthält die Vorrichtung 200 einen Körperabschnitt 201, der eine Innenfläche 203, eine Außenfläche 205, die der Innenfläche gegenüberliegt, und wenigstens eine Öffnung 207 aufweist, die sich zwischen der Innenfläche 203 und der Außenfläche 205 erstreckt. Der Körperabschnitt 201 kann ferner wenigstens eine darin ausgebildete Fluidaufnahmeeinrichtung 209 enthalten. In verschiedenen Ausführungsformen definiert die wenigstens eine Öffnung 207 keinen Teil der wenigstens einen Fluidaufnahmeeinrichtung 209, was bedeutet, dass sie gesonderte Komponenten sind. Die Innenfläche 203 der Vorrichtung 200 definiert einen inneren Bereich 204 (wie z.B. einen inneren Kanal oder eine innere Kammer), wobei der innere Bereich 204 eingerichtet ist, um darin ein Fluid zur Wärmeübertragung (z.B. Kühlung) aufzunehmen. Wenn die Vorrichtung 200 im Inneren eines Gegenstands 100 positioniert ist, wie in 2 veranschaulicht, ist die Außenfläche 205 der Vorrichtung 200 einer Innenwand 103 des Gegenstands 100 zugewandt, wodurch ein äußerer Bereich 206 (wie z.B. ein Kanal oder eine Kammer) zwischen der Außenfläche 205 und der Innenwand 103 definiert ist.
Die wenigstens eine Öffnung 207 ist positioniert, um einen Fluidfluss von dem inneren Bereich 204 durch den Körperabschnitt 201 hindurch und in den äußeren Bereich 206 hinein zu ermöglichen. Wenigstens eine der Öffnung(en) 207 ist eingerichtet (z.B. positioniert), um das Wärmeübertragungsfluid (z.B. Kühlfluid) aus dem inneren Bereich 204 in Richtung der Innenwand 103 des Gegenstands 100 zu richten. Außerdem oder alternativ ist eine Düse 208 über wenigstens einer der Öffnung(en) 207 ausgebildet, wobei sich die Düse 208 von der Außenfläche 205 des Körperabschnitts 201 aus (in Richtung der Innenwand 103) erstreckt, um einen Strömungspfad des Wärmeübertragungsfluids (z.B. Kühlfluids), der aus der (den) Öffnung(en) 207 austritt, zu verlängern und/oder zu modifizieren. Die Düse(n) 208 kann (können) eine beliebige geeignete Höhe (die sich von der Außenfläche aus erstreckt) und/oder Geometrie aufweisen, die für jede der anderen Düse(n) 208 gleich, im Wesentlichen gleich oder anders sein kann bzw. können.
Bezugnehmend auf 4 ist an der Innenfläche 203 des Körperabschnitts 201 wenigstens eine Einströmdüse 400 ausgebildet. Jede der Einströmdüse(n) 400 ist mit einer oder mehreren der Öffnungen 207 strömungsmäßig verbunden und eingerichtet, um das Wärmeübertragungsfluid (z.B. Kühlfluid) aus dem inneren Bereich 204 zu der (den) mit dieser verbundenen Öffnung(en) 207 zu leiten. In einer weiteren Ausführungsform unterstützt ein geneigter, gestufter und/oder gerundeter Einlass der Einströmdüse 400 einen Fluidfluss in dieser, was den Einlassverlust der Öffnung 207 im Vergleich zu anderen Öffnungen ohne Einlassmerkmale oder -übergänge reduziert.
Zusätzlich oder alternativ können zwei oder mehrere Einströmdüsen 400 mit jeder Öffnung 207 gekoppelt sein. Zum Beispiel kann die wenigstens eine Einströmdüse 400 eine primäre Einströmdüse 401 und wenigstens eine sekundäre Einströmdüse 402 enthalten. Die primäre Einströmdüse ist mit einer der Öffnungen 207 ausgerichtet und eingerichtet, um das Wärmeübertragungsfluid (z.B. Kühlfluid) von dem inneren Bereich 204 unmittelbar zu der mit ihr ausgerichteten Öffnung 207 zu leiten. Die sekundäre Einströmdüse 402 ist benachbart zu einer oder mehreren primären Einströmdüsen 401 angeordnet und ist eingerichtet, um das Wärmeübertragungsfluid (z.B. Kühlfluid) aus dem inneren Bereich 204 zu wenigstens einer Öffnung 207 zu leiten, die nicht mit ihr ausgerichtet ist. Jede sekundäre Einströmdüse 402 kann mehrere Öffnungen 207 versorgen und/oder eine der Öffnungen 207 kann durch mehrere sekundäre Einströmdüsen 402 versorgt sein. Durch Koppeln einer Öffnung 207 mit mehreren Einströmdüsen 400 wird in dem Fall, dass eine Einströmdüse 400 teilweise oder vollständig blockiert wird, das Wärmeübertragungsfluid (z.B. Kühlfluid) aus der blockierten Einströmdüse durch das Wärmeübertragungsfluid (z.B. Kühlfluid) aus den anderen Einströmdüsen 400 ergänzt und/oder ersetzt, was die Verwendung von Öffnungen 207 mit verringerten Innendurchmessern 405 ermöglicht.
Wie in 5 veranschaulicht, tritt das Wärmeübertragungsfluid (z.B. Kühlfluid), das aus der (den) Öffnung(en) 207 und/oder der (den) Düse(n) 208 (4) austritt, mit der Innenwand 103 (die lediglich teilweise dargestellt ist) in Kontakt, was eine Aufprallkühlung des Gegenstands 100 (2) erzielt. Beim Austreten aus der (den) Öffnung(en) 207 und/oder der (den) Düse(n) 208 bildet das Wärmeübertragungsfluid (z.B. Kühlfluid) eine Voraufprallfluidströmung 501, die von der Außenfläche 205 in Richtung der Innenwand 103 strömt. Wenn sie mit der Innenwand 103 in Kontakt tritt, bildet die Voraufprallfluidströmung 501 eine Aufprallfluidströmung 503, die entlang der Innenwand 103 strömt. Die Aufprallfluidströmung 503 bildet dann eine Nachaufprallfluidströmung 505, die von der Innenwand 103 zurück in Richtung der Außenwand 205 der Vorrichtung 200 strömt.
Wie von Fachleuten auf dem Gebiet erkannt wird, bildet die Voraufprallfluidströmung 501 aus jeder der Öffnung(en) 207 und/oder der Düse(n) 208, wenn sie mit der Innenwand 103 in Kontakt tritt, mehrere Aufprallfluidströmungen 503, die sich entlang der Innenwand 103 ausbreiten. Bezugnehmend auf die 5 und 6 sind die mehreren Aufprallfluidströmungen 503 allgemein als senkrechte Aufprallfluidströmungen 510 oder parallele Aufprallfluidströmungen 520 in Bezug auf eine Querstromrichtung 515 (eine Richtung der Fluidströmung über der Außenfläche 205) in dem äußeren Bereich 206 veranschaulicht. Ohne durch eine Theorie gebunden sein zu wollen, wird angenommen, dass die Wechselwirkung der zwei oder mehreren Aufprallfluidströmungen 503, die sich in entgegengesetzte oder im Wesentlichen entgegengesetzte Richtungen ausbreiten, eine fontänenartige Region oder einen Wandstrahl erzeugt, die bzw. der die Nachaufprallfluidströmung 505 bildet, die sich von der Innenwand 103 des Gegenstands 100 weg ausbreitet. Zum Beispiel kann die Aufprallfluidströmung 503, die von einer der Öffnungen 207 und/oder Düsen 208 in eine erste Richtung strömt, mit der Aufprallfluidströmung 503 wechselwirken, die in eine entgegengesetzte zweite Richtung von einer anderen Öffnung 207 und/oder Düse 208 strömt, wobei die Wechselwirkung der Aufprallfluidströmungen 503, die in entgegengesetzte Richtungen strömen, einen Wandstrahl zwischen den Öffnungen 207 und/oder den Düsen 208 erzeugt. Wenn mehrere Aufprallfluidströmungen 503, die sich in entgegengesetzte Richtungen ausbreiten, miteinander wechselwirken, können sie mehrere Wandstrahlen bilden, die im Wesentlichen senkrecht oder im Wesentlichen parallel zu der Querstromrichtung 515 verlaufen können.
Bezugnehmend auf die 5–7 ist die eine oder sind die mehreren Fluidaufnahmeeinrichtungen bzw. -merkmale 209 eingerichtet, um das Kühlfluid von wenigstens einer der Nachaufprallfluidströmungen 505 aufzunehmen. In einer Ausführungsform ist die eine oder sind die mehreren Fluidaufnahmeeinrichtungen 209 z.B. eingerichtet, um die Nachaufprallfluidströmung 505 aufzunehmen. In einer weiteren Ausführungsform, wie sie in den 5–6 veranschaulicht ist, ist die Fluidaufnahmeeinrichtung 209 im Inneren des Körperabschnitts 201 teilweise eingeschlossen, so dass z.B. die Fluidaufnahmeeinrichtung 209 wenigstens teilweise im Inneren des Körperabschnitts 201 ausgebildet ist. Wenn sie im Inneren des Körperabschnitts 201 teilweise eingeschlossen ist, enthält die Fluidaufnahmeeinrichtung 209 eine Öffnung 507 durch die Außenfläche 205, wobei die Öffnung 507 eine verringerte (geringere) Dimension im Vergleich zu der Fluidaufnahmeeinrichtung 209 aufweist. In einer weiteren Ausführungsform hält die Fluidaufnahmeeinrichtung 209 die Nachaufprallfluidströmung 505, die durch die Öffnung 507 hindurchtritt, zurück oder im Wesentlichen zurück. Wie hierin verwendet, kann sich der Ausdruck „hält zurück“ darauf beziehen, dass wenigstens 95% des Nachaufprallfluids 505, das in die Fluidaufnahmeeinrichtung 209 eintritt, darin bleibt (z.B. nachdem die Aufprallströmung ausgetreten ist). Außerdem kann sich der Ausdruck „im Wesentlichen zurückhält“, wie er hierin verwendet wird, darauf beziehen, dass wenigstens 80 % des Nachaufprallfluids 505, das in die Fluidaufnahmeeinrichtung 209 eintritt, darin verbleibt. In anderen Ausführungsformen beträgt eine Menge des Nachaufprallfluids 505, die innerhalb der Fluidaufnahmeeinrichtung 209 bleibt, nachdem es die Öffnung 501 passiert hat, wenigstens 50%, wenigstens 60%, wenigstens 70%, wenigstens 75%, zwischen 60% und 80%, zwischen 70% und 80%, oder sie ist eine beliebige Kombination, Teilkombination, ein beliebiger Bereich oder Teilbereich hiervon.
In einer weiteren Ausführungsform, wie in 7 veranschaulicht, ist die Fluidaufnahmeeinrichtung 209 in dem Körperabschnitt 201 ausgebildet, jedoch nicht durch diesen umschlossen. Wenn sie durch den Körperabschnitt 201 nicht umschlossen ist, tritt das Nachaufprallfluid 505 in die Fluidaufnahmeeinrichtung 209 ein, wobei es darin umgelenkt wird und aus der Fluidaufnahmeeinrichtung 209 in einer anderen Richtung als senkrecht zu der Voraufprallfluidströmung 501 austritt. Im Unterschied hierzu tritt die Nachaufprallfluidströmung 505 gegenwärtiger Aufprallkühlvorrichtungen, von denen ein Beispiel in 8 veranschaulicht ist, mit der Außenfläche 205 in Kontakt, wobei sie sich entlang der Außenfläche 205 ausbreitet und anschließend die Voraufprallfluidströmung 501 in einer im Wesentlichen senkrechten Richtung kreuzt 801. Im Vergleich zu dieser herkömmlichen Konfiguration reduziert (reduzieren) die Fluidaufnahmeeinrichtung(en) 209, die gemäß einer oder mehreren der hierin offenbarten Ausführungsformen ausgebildet ist (sind), durch Zurückhalten, im Wesentlichen Zurückhalten und/oder Umlenken der Nachaufprallfluidströmung 505 die Querströmung in dem äußeren Bereich 206, reduzieren den Druckverlust und/oder eine Beeinträchtigung der Voraufprallfluidströmung 501, oder sie ergeben eine Kombination hiervon. Das heißt, die Fluidaufnahmeeinrichtung(en) 209 kann (können) ein Nachaufprallfluid 505 mit relativ höherer Geschwindigkeit von einem Fluid relativ geringerer Geschwindigkeit innerhalb eines Aufprallquerstrombereiches (des äußeren Bereiches 206) trennen. Die reduzierte Querströmung und/oder der reduzierte Druckabfall kann/können die Kühleffizienz erhöhen, die Verwendung von höheren Systemtemperaturen ermöglichen, den Systemwirkungsgrad erhöhen oder für eine Kombination hiervon sorgen.
Zurückkehrend zu den 5–7 enthält die Fluidaufnahmeeinrichtung 209 in einer Ausführungsform eine Fluidleiteinrichtung 530, wie etwa einen Kanal oder eine Vertiefung. In einer anderen Ausführungsform enthält die Fluidleiteinrichtung 530 einen Vorsprung 531, der innerhalb der Fluidaufnahmeeinrichtung 209 ausgebildet ist. Zum Beispiel kann der Vorsprung 531 einen erhöhten Abschnitt enthalten, der sich von der Oberfläche der Fluidaufnahmeeinrichtung 209 aus erstreckt und eine beliebige geeignete Geometrie zur Lenkung des in die Fluidaufnahmeeinrichtung 209 eintretenden Fluids aufweist. Eine geeignete Geometrie enthält einen dreieckigen und/oder halbkreisförmigen erhabenen Abschnitt. Andere geeignete Geometrien enthalten, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, eine polygonale, ovale, gerundete oder eine Kombination hiervon. In einer weiteren Ausführungsform, wie in den 9–10 veranschaulicht, enthält die Fluidleiteinrichtung 530 ein Leit- bzw. Umlenkblech 931, das innerhalb der Öffnung 507 der Fluidaufnahmeeinrichtung 209 positioniert ist. Das Leitblech 931 empfängt die Nachaufprallfluidströmung 505 und lenkt die Strömung in die Fluidaufnahmeeinrichtung 209 mit einem gewünschten Strömungspfad um. In diesen Ausführungsformen kann (können), wie in Bezug auf die 5–7 erläutert, die Fluidaufnahmeeinrichtung(en) 209 (einschließlich z.B. der Fluidleiteinrichtung 230) das Nachaufprallfluid 505 mit relativ höherer Geschwindigkeit von einem Fluid mit relativ geringerer Geschwindigkeit (der Nachaufprallfluidströmung 501) innerhalb eines Aufprallquerstrombereiches (des äußeren Bereiches 206) trennen.
Zusätzlich oder alternativ kann (können) die Öffnung(en) 207 und/oder die Düse(n) 208 eingerichtet sein, um das Fluid in die Fluidaufnahmeeinrichtung 209 einzuleiten. Zum Beispiel ist in einer Ausführungsform, wie in 11 veranschaulicht, ein Durchgang 1103, der sich durch die Düse 208 hindurch erstreckt, in Bezug auf die Außenfläche 205 des Körperabschnitts 209 gewinkelt bzw. geneigt. In einer anderen Ausführungsform lenkt ein Winkel 1105 des Durchgangs 1103 das Fluid teilweise in die Querstromrichtung 515. Der Winkel 1105 des Durchgangs 1103 enthält jeden beliebigen geeigneten Winkel, der sich von einem senkrechten Winkel (d.h. 90° in Bezug auf die Außenfläche 205) zur Lenkung des Kühlfluids in Richtung der Innenwand 103 des Gegenstands 100 unterscheidet. Zu geeigneten Winkeln 1105 des Durchgangs 1103 in Bezug auf die Außenfläche 205 gehören, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, zwischen 60° und 89°, zwischen 70° und 89°, zwischen 70° und 85°, zwischen 75° und 89°, zwischen 75° und 85°, zwischen 75° und 80° oder jede beliebige Kombination, Teilkombination, jeder beliebige Bereich oder Teilbereich hiervon. Zusätzlich kann (können) die Öffnung(en) 207 mit oder ohne die darüber positionierte Düse 208 ähnlich geneigt bzw. gewinkelt sein.
Im Unterschied zu Durchgängen 1101, die senkrecht zu der Außenfläche 205 ausgerichtet sind und die die Voraufprallfluidströmung 501 senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zu der Querstromrichtung 515 richten, richtet der Winkel 1105 des Durchgangs 1103 die Voraufprallfluidströmung 501 in die Querstromrichtung 515. Indem ein Teil der Voraufprallfluidströmung 501 in die Querstromrichtung 515 gerichtet wird, erhöht der Winkel 1105 des Durchgangs 1103 eine Fluidgeschwindigkeit sowohl der Voraufprallfluidströmung 501 als auch der Nachaufprallfluidströmung 505 in der Querstromrichtung 515. In einer weiteren Ausführungsform erhöht die erhöhte Fluidgeschwindigkeit der Nachaufprallfluidströmung 505 die Fluidgeschwindigkeit innerhalb der Fluidaufnahmeeinrichtung 209, was wiederum die Querströmung von den Fluidstrahlen, die aus der (den) Öffnung(en) 207 und/oder der (den) Düse(n) 208 austreten, weg mitreißt.
In manchen Ausführungsformen leitet (leiten) die Fluidaufnahmeeinrichtung(en) 209 nach dem Empfang der Nachaufprallfluidströmung 505 die Strömung zu einer oder mehreren vorbestimmten Stellen im Inneren des Gegenstands 100 und/oder der Vorrichtung 200. Zum Beispiel kann (können) die Fluidaufnahmeeinrichtung(en) 209 in einer Ausführungsform das darin empfangene Nachaufprallfluid zu einem oder mehreren Filmkühllöchern 104 in dem Gegenstand 100 (z.B. den Filmkühllöchern, die bündig oder im Wesentlichen bündig mit einer Außenfläche eines Gegenstands ausgebildet sind, z.B. 1 und 2) leiten. In einer weiteren Ausführungsform leitet (leiten) die Fluidaufnahmeeinrichtung(en) 209 das Nachaufprallfluid für Wiederverwendungs- und/oder serielle Aufprallkühlkonfigurationen.
Obwohl sie hierin in erster Linie in Bezug auf eine Turbinenlaufschaufel beschrieben sind, sind der Gegenstand 100 und die Vorrichtung 200 nicht darauf beschränkt, und sie können einen beliebigen sonstigen geeigneten Gegenstand und/oder eine beliebige sonstige geeignete Vorrichtung enthalten. Zum Beispiel enthält der Gegenstand 100 in einer Ausführungsform, wie sie in den 12–13 veranschaulicht ist, ein Turbinengehäuse 1201, und die Vorrichtung 200 enthält eine (z.B. gekrümmte und/oder zylindrische) Prallhülse 1203. Die Prallhülse 1203 kann mehrere darin ausgebildete Öffnungen 207 enthalten, wobei die Öffnungen 207 eingerichtet sind, um ein Kühlfluid in Richtung auf das Turbinengehäuse 1201 zu richten, das die Prallhülse 1203 umgibt. Außerdem kann die zylindrische Prallhülse 1203 eine oder mehrere Fluidaufnahmeeinrichtungen 209 enthalten, die in deren Außenfläche 205 ausgebildet sind. Die Öffnungen 207 sind eingerichtet, um das Wärmeübertragungsfluid (z.B. Kühlfluid) von der gekrümmten Außenfläche 205 der Prallhülse 1203 zu der gekrümmten Oberfläche des Turbinengehäuses 1201 zu leiten, um Wandstrahlen zu erzeugen, die in die Fluidaufnahmeeinrichtungen 209 in der Prallhülse 1203 zurück gelenkt werden. Weitere geeignete Gegenstände umfassen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, eine hohle Komponente, eine Heißgaspfadkomponente, einen Mantel bzw. ein Deckband, einen Leitapparat, eine Leitschaufel oder eine Kombination hiervon. Für jeden der anderen geeigneten Gegenstände wird eine Geometrie der Vorrichtung 200 ausgewählt, um eine Positionierung der Vorrichtung 200 im Inneren des Gegenstands 100 zu ermöglichen.
14 zeigt eine schematische Perspektivansicht eines Teils eines Gegenstands (einer Turbinenkomponente, wie beispielsweise eines Turbinenschaufelblattes) 1400 gemäß verschiedenen Ausführungsformen. 15 zeigt einen Querschnitt der Komponente 1400 durch eine Linie A-A. Wie veranschaulicht, enthält die Turbinenkomponente 1400 einen Körperabschnitt 1402, der eine Innenfläche 1404 und eine Außenfläche 1406 enthält, wobei die Innenfläche 1404 einen inneren Bereich 1405 definiert. Der innere Bereich 1405 kann einen ersten Satz Durchgänge 1410, die ein erstes Volumen aufweisen, und einen zweiten Satz Durchgänge 1408 enthalten, die mit dem ersten Satz Durchgänge 1410 strömungsmäßig gekoppelt sind, wobei der zweite Satz Durchgänge 1408 ein zweites Volumen aufweist, das sich von dem ersten Volumen unterscheidet. Die Durchgänge 1408 und 1410 sind in 16 in schematisierter Weise isoliert veranschaulicht, wobei die Fluidverbindungen zwischen diesen Durchgängen 1408, 1410 (z.B. die räumlichen Beziehungen und Zwischenverbindungen zwischen den Durchgängen 1408, 1410 dargestellt sind). 17 veranschaulicht eine Nahansicht des Teils der Turbinenkomponente 1400 (z.B. des Schaufelblattes), betrachtet von der Linie B-B in 15 aus, während 18 eine Querschnittsansicht der Turbinenkomponente 1400 von der Linie C-C in 17 aus zeigt. 19 zeigt eine weggeschnittene Perspektivansicht eines Teils der Turbinenkomponente 1400 nach 14, die ferner Strömungscharakteristika im Inneren der Turbinenkomponente 1400 veranschaulicht. Unter Bezugnahme auf die 14–18 ist die Turbinenkomponente 1400 veranschaulicht, wie sie ferner wenigstens eine Öffnung 1412 in dem Körperabschnitt 1402 enthält, wobei die Öffnung(en) 1412 positioniert ist (sind), um ein Fluid (z.B. Wärmeübertragungsfluid) durch eine Leitung 1416 und zum Aufprall auf die Innenfläche 1404 zu leiten.
In einigen Fällen enthält die Turbinenkomponente 1400 (z.B. das Turbinenschaufelblatt) ferner wenigstens eine Koppelleitung 1414, die jeden aus dem ersten Satz Durchgänge 1410 mit einem benachbarten aus dem zweiten Satz Durchgänge 1408 verbindet. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen strömt ein Wärmeübertragungsfluid durch die Leitung 1416, wobei es auf die Innenfläche 1404 aufprallt, sich entlang der Oberfläche 1404 ausbreitet, anschließend als Nachaufprallströmung in einem oder mehreren Wandstrahlen von der Oberfläche 1404 weg strömt, wie dies hierin beschrieben ist. Eine oder mehrere Koppelleitungen 1414 können angeordnet sein, um die Nachaufprallströmung hoher Geschwindigkeit zu sammeln und von der Querströmung relativ geringerer Geschwindigkeit zu trennen und die Strömung relativ höherer Geschwindigkeit in den zweiten Satz Durchgänge 1408 einzuleiten.
Während die Erfindung unter Bezugnahme auf eine oder mehrere Ausführungsformen beschrieben worden ist, wird von Fachleuten auf dem Gebiet verstanden, dass verschiedene Veränderungen vorgenommen werden können und Elemente durch ihre Äquivalente ersetzt werden können, ohne dass von dem Umfang der Erfindung abgewichen wird. Außerdem können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von deren wesentlichen Umfang abzuweichen. Folglich besteht die Absicht, dass die Erfindung nicht auf die spezielle Ausführungsform, die als die beste Ausführungsart offenbart ist, die zur Ausführung dieser Erfindung vorgesehen ist, beschränkt sein soll, sondern dass die Erfindung alle Ausführungsformen umfasst, die in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche fallen. Außerdem sollen alle numerischen Werte, die in der detaillierten Beschreibung angegeben sind, derart interpretiert werden, als würden die genauen und Näherungswerte beide ausdrücklich angegeben werden.
Verschiedene Ausführungsformen umfassen eine Wärmeübertragungsvorrichtung, während andere Ausführungsformen eine Turbinenkomponente umfassen. In einigen Fällen kann die Vorrichtung enthalten: einen Körperabschnitt, der eine Innenfläche und eine Außenfläche aufweist, wobei die Innenfläche einen inneren Bereich definiert; wenigstens eine Öffnung in dem Körperabschnitt, wobei die wenigstens eine Öffnung positioniert ist, um ein Fluid von dem inneren Bereich durch den Körperabschnitt hindurch zu leiten; und wenigstens eine Fluidaufnahmeeinrichtung, die in der Außenfläche des Körperabschnitts ausgebildet ist, wobei die wenigstens eine Fluidaufnahmeeinrichtung positioniert ist, um ein Nachaufprallfluid von der wenigstens einen Öffnung zu empfangen, wobei die wenigstens eine Öffnung keinen Teil der wenigstens einen Fluidaufnahmeeinrichtung definiert und die wenigstens eine Fluidaufnahmeeinrichtung ein Nachaufprallfluid relativ höherer Geschwindigkeit von einem Fluid relativ geringerer Geschwindigkeit innerhalb eines Aufprallquerstrombereiches trennt.
Bezugszeichenliste

100: Gegenstand
101: Turbinenlaufschaufel
103: innere Wand
104: Filmkühllöcher
110: Wurzelabschnitt
120: Plattform
130: Schaufelblattabschnitt
200: Vorrichtung
201: Körperabschnitt
203: Innenfläche
204: innerer Bereich
205: Außenfläche
206: äußerer Bereich
207: Öffnung
208: Düse
209: Fluidaufnahmeeinrichtung
230: Fluidleiteinrichtung
400: Einströmdüse
401: primäre Einströmdüse
402: sekundäre Einströmdüse
405: Innendurchmesser
501: Voraufprallfluidströmung
503: Aufprallfluidströmung
505: Nachaufprallfluidströmung
507: Öffnung
510: senkrechte Aufprallfluidströmungen
515: Querstromrichtung
520: parallele Aufprallfluidströmungen
530: Fluidleiteinrichtung
531: Vorsprung
801: Kreuzungen
931: Leitblech
1101: Durchgang
1103: Durchgang
1105: Winkel
1201: Turbinengehäuse
1203: zylindrische Prallhülse
1400: Turbinenkomponente
1402: Körperabschnitt
1404: Innenfläche
1405: innerer Bereich
1406: Außenfläche
1408: Durchgänge
1410: Durchgänge
1412: Öffnung
1414: Koppelleitung
1416: Leitung

Claims

Vorrichtung, die aufweist: einen Körperabschnitt, der eine Innenfläche und eine Außenfläche aufweist, wobei die Innenfläche einen inneren Bereich definiert; wenigstens eine Öffnung in dem Körperabschnitt, wobei die wenigstens eine Öffnung positioniert ist, um ein Fluid aus dem inneren Bereich durch den Körperabschnitt hindurch zu leiten; und wenigstens eine Fluidaufnahmeeinrichtung, die in der Außenfläche des Körperabschnitts ausgebildet ist, wobei die wenigstens eine Fluidaufnahmeeinrichtung positioniert ist, um ein Nachaufprallfluid von der wenigstens einen Öffnung zu empfangen; wobei die wenigstens eine Öffnung keinen Teil der wenigstens einen Fluidaufnahmeeinrichtung definiert und die wenigstens eine Fluidaufnahmeeinrichtung ein Nachaufprallfluid relativ höherer Geschwindigkeit von einem Fluid relativ niedrigerer Geschwindigkeit innerhalb eines Aufprallquerstrombereiches trennt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine Fluidaufnahmeeinrichtung ferner eine Fluidleiteinrichtung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Fluidleiteinrichtung innerhalb der Fluidaufnahmeeinrichtung ausgebildet ist; und/oder wobei die Fluidleiteinrichtung ein Leitblech aufweist, das innerhalb einer Öffnung der Fluidaufnahmeeinrichtung positioniert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Fluidleiteinrichtung das Nachaufprallfluid innerhalb der Fluidaufnahmeeinrichtung leitet; und/oder wobei die Fluidleiteinrichtung das Nachaufprallfluid von der wenigstens einen Öffnung weg leitet.
Vorrichtung nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Öffnung unter einem Winkel zwischen 75° und 79° in Bezug auf die Außenfläche des Körperabschnitts geneigt ist; wobei die wenigstens eine Öffnung vorzugsweise in eine Querstromrichtung geneigt ist.
Vorrichtung nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, die ferner eine primäre Einströmdüse aufweist, die mit jeder Öffnung ausgerichtet ist, wobei die primäre Einströmdüse positioniert ist, um ein Fluid in die mit ihr ausgerichtete Öffnung zu leiten.
Vorrichtung nach Anspruch 6, die ferner eine sekundäre Einströmdüse aufweist, die mit der wenigstens einen Öffnung nicht ausgerichtet ist, wobei die sekundäre Einströmdüse positioniert ist, um ein Fluid in die wenigstens eine Öffnung einzuleiten; wobei die sekundäre Einströmdüse vorzugsweise positioniert ist, um ein Fluid in wenigstens zwei Öffnungen, die nicht mit ihr ausgerichtet sind, einzuleiten.
Vorrichtung nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine Fluidaufnahmeeinrichtung wenigstens einen Teil des Nachaufprallfluids zurück durch die wenigstens eine Öffnung richtet; und/oder wobei die Fluidaufnahmeeinrichtung eine durch das Fluid, das aus der wenigstens einen Öffnung austritt, erzeugte Querströmung reduziert; wobei die wenigstens eine Fluidaufnahmeeinrichtung durch den Körperabschnitt teilweise umschlossen ist.
Turbinenkomponente, die aufweist: einen Körperabschnitt, der eine Innenfläche und eine Außenfläche aufweist, wobei die Innenfläche einen inneren Bereich definiert, wobei der innere Bereich einen ersten Satz Durchgänge mit einem ersten Volumen und einen zweiten Satz Durchgänge enthält, die mit dem ersten Satz Durchgänge strömungsmäßig gekoppelt sind, wobei der zweite Satz Durchgänge ein zweites Volumen aufweist, das sich von dem ersten Volumen unterscheidet; und wenigstens eine Öffnung in dem Körperabschnitt, wobei die wenigstens eine Öffnung positioniert ist, um ein Fluid aus dem ersten Satz Durchgänge durch den Körperabschnitt hindurch zu dem zweiten Satz Durchgänge zu leiten.
Turbinenkomponente nach Anspruch 9, die ferner eine Koppelleitung aufweist, die jeden aus dem ersten Satz Durchgänge mit einem benachbarten aus dem zweiten Satz Durchgänge verbindet; wobei die Turbinenkomponente vorzugsweise ein Turbinenschaufelblatt enthält.
Turbinenkomponente nach Anspruch 9 oder 10, die ferner eine Auslassleitung aufweist, die einen aus dem zweiten Satz Durchgänge mit der wenigstens einen Öffnung verbindet; wobei die Koppelleitung vorzugsweise in Bezug auf die Auslassleitung geneigt ist.
Vorrichtung, die aufweist: einen Körperabschnitt, der eine Innenfläche und eine Außenfläche aufweist, wobei die Innenfläche einen inneren Bereich definiert; wenigstens eine Öffnung in dem Körperabschnitt, wobei die wenigstens eine Öffnung positioniert ist, um ein Fluid aus dem inneren Bereich durch den Körperabschnitt hindurch zu leiten; und wenigstens eine Fluidaufnahmeeinrichtung, die in der Außenfläche des Körperabschnitts ausgebildet ist, wobei die wenigstens eine Fluidaufnahmeeinrichtung positioniert ist, um ein Nachaufprallfluid von der wenigstens einen Öffnung zu empfangen; wobei die wenigstens eine Fluidaufnahmeeinrichtung ein Nachaufprallfluid relativ höherer Geschwindigkeit von einem Fluid relativ geringerer Geschwindigkeit innerhalb eines Aufprallquerstrombereiches trennt.