DE1056427B - Hohle Turbinenschaufel, insbesondere fuer Gasturbinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf gekühlte hohle Turbinensdhaufeln. Es ist bereits bekannt, hohle Turbinenschaufeln dadurch zu kühlen, daß man durch den hohlen Innenraum der Schaufel ein Kühlmittel, z. B. relativ kühle Luft, leitet. Gewöhnlich strömt dabei an den Innenflächen der Schaufeln das Kühlmittel hauptsächlich in Längsrichtung entlang.

Es ist für die Kühlung von hohlen Gasturbinen-Leitschaufeln mit offener Hinterkante. und einem Innenteil, das einen Längskanal bildet, durch den ein Kühlmittel von der Schaufelwurzel radial nach auswärts strömt, bereits bekannt, am. Innenteil Führungselemente vorzusehen, die erwirken, daß das Kühlmittel entlang der Innenfläche der Schaufelflanken in Querrichtung zur offenen Schaufel'hinterkante strömt.

Bei einer hohlen Turbinenschaufel gemäß der Erfindung ist für das Bespülen der Innenfläche der Schaufel vorderkante "urid^: der einen Flanke in Querrichtung der Längskanal mit einem Schlitz oder einer Reihe von Öffnungen versehen, der bzw. die sich an oder in der Nähe der S chaufel Vorderkante mindestens über einen merklichen-"Teil^der*Käntenlänge"er-streckt. '■ Bei Turbinensdhaufeln stellt die Vorderkante gewöhnlich denjenigen Bereich dar, der einer Kühlung am stärksten bedarf, und es hat sich gezeigt, daß sich die Kühlung der "Vorderkante erheblich verbessert, wenn man gemäß der -Erfindung" dafür sorgt, daß das Kühlmittel an der Innenfläche der S chaufel vor derkante und der einen Flanke ^:in Querrichtung entlangströmt. Zwar richtet sich, die Erfindung nicht nach irgendeiner bestimmten Theorie, doch wird ange-. nommen, daß diese Verbesserung im wesentlichen •darauf zurückzuführen ist, daß sich das Kühlmittel schnell um die scharfe Krümmung der Innenfläche der Schaufel an der Vorderkante herumbewegt und die Grenzschicht des Kühlmittels von dieser Fläche· mit besserer Wirkung entfernt, als es der Fall ist, wena die Strömung vorherrschend in Längsrichtung erfolgt. Bei der Ausbildung gemäß der Erfindung kann man praktisch über die gesamte Länge der Vorderkante jeweils frisches Kühlmittel zuführen, wodurch eine etwa gleichmäßige Kühlung längs der Vorderkante gewährleistet ist. Bei einer vorherrschend in Längsrichtung erfolgenden Strömungsbewegung des Kühlmittels würde das Kühlmittel dagegen beim Entlangströmen, an der Vorderkante fortschreitend heißer werden, und infolgedessen würde die Kühlwirkung fortschreitend geringer.

Der Längskanal läßt sich in der Schaufel auf verschiedene Weise bilden. Eine Möglichkeit besteht darin, daß das Innenteil als eine den Schaufelhohlraum in Sehnenrichtung teilende Scheidewand ausgebildet wird, die mit der Innenfläche der anderen Schaufelflanke, vorzugsweise der konvexen Flanke, Hohle Turbinenschaufel,
insbesondere für Gasturbinen

Anmelder:
D. Napier Sd Son Limited, London

Vertreter: Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing._ G. Puls
und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann,

Patentanwälte, - - München 9, Sctiweigerstr. 2

. Beanspruchte Priorität: - . , .

Großbritannien vom. 15rMai 1956

- Michael Joseph French, London,

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die Umgrenzung des Längskanals bildet. Für dieses. Merkmal "wird Schutz-nur in, Verbindung mit den übrigen Merkmalen der Erfindung beansprucht.

Statt einer offenen Hinterkante der Schaufel für den Kühlmittelaustritt, kann in der Schaufel ein " "Έ-ückströmkanal vorgesehen sein, durch den das Kühl-Imittel ^:1 zum Schaufelfuß bzw. zu der Schaufelfußabdeckung zurückgeleitet wird, wobei in dem Fuß bzw. dessen Abdeckung ein Auslaß für das Kühlmittel vorgesehen ist.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung der 4.0 Schaufel, wobei die Schaufelspitze weggebrochen gezeichnet ist, um die Konstruktion im Inneren erkennen zu lassen;

Fig. 2 ist ein Querschnitt längs der Linie H-II in Fig. 1;

Fig. 3 ist ein Teilschnitt längs der Linie III-III in Fig. 2;

Fig. 4 ähnelt Fig. 3, zeigt jedoch eine abgeänderte Ausbildungsform;

Fig. 5 ist ein Fig. 2 ähnelnder Querschnitt durch eine weitere abgeänderte Ausbildungsform.

Die in Fig. 1 bis 3 gezeigte hohle Turbinenschaufel umfaßt einen Tragflügalprofilabschnitt 10, einen Fußabschnitt 11, mittels dessen die Schaufel an dem Turbinenläufer befestigt wird, und eine Schaufelfuß-

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abdeckung 12. Der Tragflügelafoschnitt 10 besitzt eine Vorderkante 13, eine Hinterkante 14, eine konvexe Flanke 15 und eine konkave Flanke 16. In dem. hohlen Innenraum des Tragflügelabschhitts10 ist eine Trennwand 17 aus Metallblech befestigt, die längs ihrer Vorderkante eine Reihe von öffnungen 18 und zwischen diesen öffnungen jeweils Metallzungen 19 aufweist, die in Richtung auf die konvexe Flanke 15 so umgebogen sind, daß sie die Innenfläche dieser Flanke in der Nähe der Vorderkante 13 berühren. Die Hinterkante 20 der Trennwand berührt die Innenfläche der konvexen Flanke 15 an einem Abschnitt, der der Schaufelhinterkante näher benachbart ist. Die Schaufelfuß abdeckung 12 ist mit einer Kühlmitteleinlaßöffnung 21 versehen, und ein in der Zeichnung nitiht sichtbares innenliegendes Umlenkblech, das zweckmäßigerweise eine Verlängerung des unteren Endes der Trennwand 17 darstellt, leitet den Kühlmittelstrom längs der in Fig. 1 eingezeichneten, mit Pfeilen versehenen gestrichelten Linie zu einem Längskanal 22, der auf einer Seite durch die Trennwand 17 und auf der anderen Seite durch die Innenfläche der konvexen Flanke 15' begrenzt wird. Die andere Seite/ der Trennwand 17 und die Innenfläche der konkaven Flanke 16 begrenzen, zusammen einen weiteren Kanal 23, der mit dem Kanal 22 über die öffnungen 18 in Verbindung steht. Die Hinterkante 14 ist mit einer Anzahl von sich an den Kanal 23 anschließenden öffnungen, 24 versehen.

Wenn das Kühlmittel den· Kanal 22 in der Längsrichtung durchströmt, entweichen Teile des Kühlmittels durch die öffnungen 18. Diese Teile des Kühlmittels strömen in Querrichtung an der Innenfläche der Vorderkante 13 entlang, gelangen dann in Querrichtung durch den Kanal 23 zur Schaufelhinterkante und entweichen dort durch die öffnungen 24. Somit werden sämtliche Teile des Tragflügelabschnitts durch das Kühlmittel gekühlt, und man erzielt eine besonders große Kühlwirkung in der Nähe der Vorderkante 13, die vermutlich auf die fegende Wirkung des gekrümmten und sich in Querrichtung bewegenden Kühlmittelstroms zurückzuführen ist, durch welche die Kühlmittelgrenzschicht in diesem Bereich wirksam entfernt wird.

Bei dem abgeänderten Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist eine Trennwand 30 vorgesehen, die in der Nähe ihrer Vorderkante mit erhabenen Vorsprängen oder Warzen 31 versehen ist, welche die konvexe Flanke 15 der Schaufel berühren, und ferner besitzt diese Trennwand Öffnungen 32, die den Öffnungen, 18 in Fig. 1 bis 3 entsprechen.

Bei dem abgeänderten Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist die Trennwand 17 mit einem Abdeckungsteil 33 ausgerüstet, durch das die Querschnittsfläche des Kanals 23 (Fig. 2) verkleinert wird; auf diese Weise ist eine größere Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels in diesem Kanal gewährleistet, so^; daß die Kühlung der konkaven Flanke 16 verbessert wird.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Hohle Turbinenschaufel, insbesondere für Gasturbinen, mit offener Hinterkante und einem Innenteil, das einen Längskanal bildet, durch, den ein Kühlmittel von der Schaufelwurzel radial auswärts und infolge von am Innenteil angebrachten Führungselementen entlang der Innenfläche der Schaufelflanken in Querrichtung zur offenen Sdhaufelhinterkante strömt, dadurch gekennzeichnet, daß für das Bespülen der Innenfläche der S chaufel vorderkante und der einen Flanke in Querrichtung der Längskanal einen Schlitz oder eine Reihe von Öffnungen besitzt, der bzw. die sich an oder in der Nähe der Schaufelvorderkante mindestens über einen merklichen Teil der Kantenlänge erstreckt.

2. Hohle Turbinenschaufel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenteil eine den Sdiaufelhohlraum in Sehnenrichtung teilende Scheidewand ist, die mit der Innenfläche der anderen Schaufelflanke, vorzugsweise der konvexen Flanke, die Umgrenzung das Längskanals bildet.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 853 534, 852 786,
710289;
britische Patentschriften Nr. 685 769, 680581.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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