DE19546722B4

DE19546722B4 - Leitschaufelträger für eine Gasturbine

Info

Publication number: DE19546722B4
Application number: DE1995146722
Authority: DE
Inventors: Christoph Jacobi; Eduard Primoschitz
Original assignee: Alstom SA
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 1995-12-14
Filing date: 1995-12-14
Publication date: 2005-03-31
Anticipated expiration: 2015-12-15
Also published as: DE19546722A1

Abstract

Leitschaufelträger für eine Gasturbine, der über seine axiale Längsausdehnung mit einer Mehrzahl von über den Umfang gleichmässig verteilten Kühlkanälen versehen ist, und wobei diese Kühlkanäle in einem Gussteil (1) des Leitschaufelträgers parallel zu dessen strömungsbegrenzender Wand (7) ausgerichtet sind, und die Kühlkanäle als in das Gussteil (1) des Leitschaufelträgers eingegossene Kühlrohre (2) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Kühlrohr (2) mit einer wärmeisolierenden Schicht 3 ummantelt ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Gasturbinentechnik. Sie betrifft einen Leitschaufelträger mit Kühlkanälen.
STAND DER TECHNIK
Derartige Leitschaufelträger für Gasturbinen sind bekannt. Sie werden in der Regel aus einem Sphäroguss hergestellt und bei Betrieb aus Gründen der thermischen Symmetrie mittels Luft gekühlt. Hierfür ist ein Leitschaufelträger entweder doppelschalig aufgebaut, wie beispielsweise in EP 0 040 267 beschrieben, oder er ist mit einer Anzahl gebohrter Kühlkanäle versehen. In beiden Fällen werden durch den speziellen Aufbau des Leitschaufelträgers Strömungskanäle für ein Kühlmedium ausgebildet. Ein doppelschaliger Aufbau stellt bei der Herstellung des Leitschaufelträgers hohe Anforderungen an die Giesstechnik. Das Bohren von Kühlkanälen in einen gegossenen Leitschaufelträger ist eine komplexe Aufgabe mit vergleichsweise hoher Durchlaufzeit, bezogen auf das gesamte Herstellungsverfahren für einen Leitschaufelträger.
Zur Vermeidung dieser Nachteile ist es auf dem Fachgebiet der Giessereitechnik an sich bekannt, Kanäle in einem Gussteil dadurch herzustellen, dass vor dem Giessvorgang in die Giessform entsprechend ausgeformte Rohrgebilde eingelegt und anschliessend umgossen werden, wie beispielsweise in DE 43 17 727 dargelegt. Hierbei stellt sich allerdings das Problem, dass die eingelegten Formteile besonderen, vorrangig thermischen, Beanspruchungen unterliegen, was wiederum die Werkstoffauswahl erheblich einschränkt und verteuert. Bei einem späteren bestimmungsgemässen Einsatz des Gussteils unter wechselnden thermischen Beanspruchungen, wie dies beispielsweise in Gasturbinen der Fall ist, folgen aus der unterschiedlichen Werkstoffauswahl zusätzliche Spannungen innerhalb des Gussteils.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Leitschaufelträger für eine Gasturbine der eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, dass seine Fertigung vereinfacht wird, und damit sowohl die Fertigungszeit als auch die Produktionskosten reduziert werden. Desweiteren soll der Leitschaufelträger bei wechselnden Betriebsbedingungen eine höhere thermische Stabilität aufweisen.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche gelöst.
Ein Vorteil der Erfindung ist unter anderem darin zu sehen, dass durch eine thermische Isolationsschicht, mit der jedes Kühlrohr ummantelt ist, die variierenden thermischen Beanspruchungen aufgrund wechselnder Betriebsbedingungen nur stark verzögert die Kühlrohre beeinflussen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Die einzige Fig. zeigt einen Teilquerschnitt durch einen Leitschaufelträger. Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt. Nicht dargestellt ist beispielsweise die Anordnung eines Leitschaufelträgers in einer Gasturbine. Auch die in dem Leitschaufelträger angeordneten Leitschaufeln werden lediglich durch ihre Leitschaufelfüsse repräsentiert.
WEG ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
In der einzigen Fig. ist mit 1 ein Gussteil eines Leitschaufelträgers bezeichnet. Bei der Herstellung dieses Gussteils 1 werden in die Giessform Kühlrohre 2 derart eingelegt, dass sie parallel zur strömungsbegrenzenden Wand 7 des Leitschaufelträgers in der Nähe von Leitschaufelfüssen 4 verlaufen. Die Kühlrohre 2 sind mit einer wärmeisolierenden Schicht 3 ummantelt. Dieser wärmeisolierenden Schicht 3 kommt eine doppelte Funktion zu. Zum einen verhindert sie während des Giessvorgangs das Aufschmelzen der Kühlrohre 2, und des weiteren dient die wärmeisolierende Schicht 3 während des Betriebes einer Gasturbine als Wärmeschutz für die Kühlrohre 2. Damit wird erzielt, dass die Kühlrohre 2 bei wechselnden Betriebsbedingungen und den dadurch verursachten thermischen Schwingungen weitgehend unbeeinflusst bleiben. Die Kühlrohre 2 sind damit geringeren Dehnungschwingungen unterworfen, was der thermischen Stabilität und Symmetrie des Leitschaufelträgers zugute kommt.
Jedes Kühlrohr 2 weist an der Abströmseite des Leitschaufelträgers eine Einlassöffnung 6 für ein Kühlmedium auf, und des weiteren ist ein Kühlrohr 2 durch eine Anzahl Strömungskanäle 5 mit Leitschaufelfüssen 4 verbunden. Das Kühlmedium durchströmt also das Kühlrohr 2 von der Einlassöffnung 6 bis zu den Leitschaufelfüssen 4 und kühlt damit den Leitschaufelträger und anschliessend die Leitschaufelfüsse 4.
Durch das direkte Eingiessen der Kühlrohre 2 mit der wärmeisolierenden Schicht 3 werden auf einfache Art und mit vergleichsweise geringem Bearbeitungsaufwand Strömungskanäle für ein Kühlmedium in einem Leitschaufelträger bereitgestellt.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das gezeigte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So sind beispielsweise auch mehrere Kühlrohre 2 pro Schaufelposition mit mehreren Strömungskanälen 5 pro Leitschaufelfuss denkbar im Sinne der Erfindung.

1: Gussteil eines Leitschaufelträgers
2: Kühlrohr
3: Isolationsschicht
4: Leitschaufelfuss
5: Strömungskanal
6: Einlassöffnung
7: strömungsbegenzende Wand

Claims

Leitschaufelträger für eine Gasturbine, der über seine axiale Längsausdehnung mit einer Mehrzahl von über den Umfang gleichmässig verteilten Kühlkanälen versehen ist, und wobei diese Kühlkanäle in einem Gussteil (1) des Leitschaufelträgers parallel zu dessen strömungsbegrenzender Wand (7) ausgerichtet sind, und die Kühlkanäle als in das Gussteil (1) des Leitschaufelträgers eingegossene Kühlrohre (2) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Kühlrohr (2) mit einer wärmeisolierenden Schicht 3 ummantelt ist.
Leitschaufelträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Kühlrohr (2) zu einer Anzahl Leitschaufelfüssen (4) eine Strömungsverbindung (5) für ein Kühlmedium aufweist.
Leitschaufelträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Kühlrohr (2) auf der Abströmseite des Leitschaufelträgers eine Einlassöffnung (6) für ein Kühlmedium aufweist.