DE2061729A1

DE2061729A1 - Hohlschaufel fur Stromungsmaschinen

Info

Publication number: DE2061729A1
Application number: DE19702061729
Authority: DE
Inventors: Douglas Herbert Derby Petrie James Alexander Steel Thomas Littleover Derby Williamson, (Großbritannien) P
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1969-12-16
Filing date: 1970-12-15
Publication date: 1971-06-24
Also published as: GB1285369A; FR2073855A5; DE2061729C3; DE2061729B2

Description

PATENTANWÄLTE DIPL-ING. CURT WALLACH DIPL.-ING. GÜNTHER KOCH 2061729 DR. TINO HAIBACH

8 MÜNCHEN 2, 15. Dezember 1970

UNSERZElCHENt 12 986 -

Rolls-Royce Limited, Derby, Derbyshire, England.

Hohlschaufel für Strömungsmaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaufel, z.B. eine Turbinenschaufel einer Strömungsmaschine, insbesondere eines Gasturbinenstrahltriebwerks .

Die Erfindung geht aus von einer Hohlschaufel für eine Strömungsmaschine und ist dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens eine in wenigstens die konvexe oder die konkave Oberfläche der Schaufel eingefügte Platte aufweist, daß Kanäle zwischen der Platte und der Schaufelwand angeordnet sind, und daß Löcher in der Platte und der Schaufelwand angeordnet sind, die in Verbindung mit den Kanälen stehen, um einen Strömungspfad für ein Kühlmittel zu bilden, der vom Inneren der Schaufel nach außen führt.

Die Kanäle können entweder auf der inneren Oberfläche der Platte ausgebildet sein oder auf der Außenoberfläche der Schaufelwand.

Die Kanäle werden vorzugsweise als geschlossene Kanäle ausgeführt und können die Gestalt eines X, eines L, eines T besitzen oder sie können in Gestalt eines Hakenkreuzes ausgebildet sein. Die Kanäle können außerdem in Gestalt eines vertikalen Armes ausgebildet sein, von dem mehrere horizontale Arme abzweigen.

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Die Löcher in der Schaufelwand können aufeinander ausgerichtet sein und wenigstens ein solches Loch steht jeweils in Verbindung mit jedem Kanal und die Löcher in der Platte können ebenfalls aufeinander ausgerichtet sein und wenigstens zwei derartige Löcher stehen jeweils mit jedem Kanal in Verbindung.

Es können auch längs des Vorderrandes und des Hinterrandes der Schaufel Löcher vorgesehen sein, um ein Kühlmedium austreten zu lassen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann sowohl die konvexe als auch die konkave Oberfläche der Schaufel mit einer Ausnehmung ausgestattet sein, in die nach der Erfinduni ausgebildete Platten eingesetzt und durch Nicro-Verlötung festgelegt sind.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Teils einer Hochdruckturbine eines Gasturbinenstrahltriebwerks mit einer gemäß der

E_rfindung ausgebildeten Schaufel, Fig. 2 eine perspektivische aufgebrochene Ansicht der in Fig.l dargestellten Schaufel,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 gemäß Fig.2, Fig. 4 in größerem Maßstab einen Teilschnitt der aus Fig,3

ersichtlichen Schaufel,
Fig. 5 eine abgewickelte Ansicht in Richtung des Pfeiles A

gemäß Fig.3*
Fig. 6 eine der Fig.5 entsprechende Ansicht einer abgewandelten Ausführungsform,

Fig. 7 eine weitere Abwandlung der Ausführungsform nach Fig.5* Fig. 8 einen Schnitt nach der Linie VIII-VIII gemäß Fig.7.

Fig. 1 zeigt einen Teil einer Hochdruckturbine eines Gasturbinenstrahltriebwerks mit einem Kranz von Düsenleitschaufeln 10 und

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einem zugeordneten Trägeraufbau 12, mit einer Turbinenscheibe 14 und mit einem Teil.des Triebwerksgehäuses 16. Mehrere im gleichen Winkelabstand angeordnete Schaufeln 18 sitzen auf einer Scheibe und eine dieser Schaufeln ist im einzelnen in den Fig.2,3 und 4 dargestellt.

Die Schaufel 18 besitzt einen Tannenbaumfuß 20, eine Plattform 22, einen stromlinienförmigen Arbeitsabschnitt 24 und ein hohles Sehaufelringsegment 26 mit zwei Dichtungsflanschen 28 und 30. Der Schaufelring ist normalerweise durch eine Kappe abgeschlossen, die aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist. Der Arbeitsabschnitt 24 ist hohl und besitzt eine Anzahl von Löchern 32, die auf parallelen Linien angeordnet sind. Die Löcher jeder Linie weisen einen gleichen Abstand zueinander auf. Sowohl auf

auch
der konvexen als/auf der konkaven Oberfläche des Arbeitsabschnitts ist eine Ausnehmung gleicher Tiefe angeordnet, die eine Platte 34 aufnimmt, derart, daß dann, wenn die Platte in die Ausnehmung eingefügt ist, diese mit der übrigen Oberfläche des stromlinienförmigen Abschnitts fluchtet. Die innere Oberfläche der Platten ist mit mehreren Kanälen 36 in Gestalt eines Kreuzes ausgestattet, wobei der Mittelpunkt Jedes Kreuzes auf jeweils ein Loch 32 ausgerichtet ist. Die Platte ist mit einer Mehrzahl von Löchern 38 ausgestattet, die reihenweise auf parallelen Linien liegen, wobei jedes Loch am Ende eines der Arme eines jeden Kreuzes befindlich ist.

Nicht dargestellte Auslaßöffnungen sind am äußeren Ende des stromlinienförmigen Arbeitsabschnitts 24 angeordnet und es sind Löcher 40 im Schaufelringsegment und Löcher 42 im Schaufelfuß ausgebildet, um Kühlluft durch die Schaufel hindurchtreten zu lassen.

Die Fig.3,4 und 5 zeigen in größerem Maßstab die Lage der Löcher 32 und 38 und es ist ersichtlich, daß die Löcher 32 mit zylindrischen Versenkungen 32a ausgestattet sind. Aus Fig.5 ist ersichtlich, daß die meisten der Kanäle 36 in Gestalt eines voll-

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ständigen Kreuzes ausgebildet sind, jedoch wo der Raum nicht verfügbar ist, nämlich an den Rändern der Platten 34, sind einige der Arme in Gestalt I*· oder T-förmiger Kanäle 36a,36b ausgebildet.

Wie aus Fig.6 ersichtlich, können die Kanäle 36 die Gestalt von Hakenkreuzen 36c ader modifizierten Hakenkreuzen J>6d aufweisen.

In den Fig.7 und 8 sind die Ausnehmungen J>6 mit einem vertikalen Arm und vier horizontalen Armen ausgebildet. Die Löcher 32 liegen zwischen den beiden mittleren horizontalen Armen und die Löcher 38 liegen an den äußersten Enden der horizontalen Arme.

Im Betrieb wird unter Hochdruck stehende relativ kühle Luft vom Verdichter des Gasturbinenstrahltriebwerks abgezapft und durch die öffnungen 42 in das Innere der Schaufel eingeführt. Ein Teil der Kühlluft tritt durch die Löcher 32 in die Kanäle 36 ein und über die Oberfläche des stromlinienförmigen Abschnitts durch die Löcher 38 aus. Der Rest der Kühlluft kühlt den Schaufelring und tritt aus der Schaufel über die Löcher 40 aus.

Es braucht nur eine von diesen Platten vorgesehen zu werden und die Platte oder die Platten werden an dem stromlinienförmigen Arbeitsabschnitt vorzugsweise durch Nicro-Verlötung festgelegt.

Im Vorderrand und im Hinterrand der Schaufel können Löcher derart vorgesehen werden, daß diese Teile der Schaufel mit Kühlluft aus dem Inneren der Schaufel versorgt werden können.

Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung sind die Platten 34 glatt ausgebildet und die Kanäle 30 sind im Hauptkörper der Schaufel Ib ausgebildet.

Patentansprüche ;

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Claims

-5- 2061⁷2Π

Patentansprüche:

ί !!./Hohlschaufel für Strömungsmaschinen, dadurch gekennzei chnet , daß ste wenigstens eine Platte aufweist, die in wenigstens eine der konvexen bzw. konkaven Oberflächen der Schaufel eingefügt ist, und daß zwischen dieser Platte und der Schaufelwandung Kanäle (36) gebildet sind und daß Löcher (3Ö) in der Platte und Löcher (32) in der Schaufelwand mit den Kanälen (36) in Verbindung stehen und einen Strömungsmittelpfad für ein Kühlmittel aus dem Inneren der Schaufel heraus nach deren Außenseite bewirken.
2. Hohlschaufel nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Kanäle (36) an der inneren Oberfläche der Platte ausgebildet sind.
3. Hohlschaufel nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (36) in der Schaufelwandung ausgebildet sind.
4. Hohlschaufel nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (36) als geschlossene Pfade ausgebildet sind.
5. Hohlschaufel nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (36) irgendein Muster oder eine Korabination von zwei oder mehreren Mustern besitzen, die ausgewählt sind aus einer Gruppe, die eine X-Oestalt, eine T-Gestalt, eine L-Gestalt, eine Hakenkreuzgestalt und eine Gestalt aufweist, die aus einem Vertikalarm und mehreren horizontalen Armen besteht.

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6. Hohlschaufel nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine öffnung in der Schaufelwandung in Verbindung mit jedem Kanal steht und wenigstens zwei öffnungen in der Platte vorgesehen sind, die mit jedem Kanal in Verbindung stehen.
7. Hohlschaufel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher in der Schaufelwand aufeinander in einer Reihe paralleler Linien ausgerichtet sind.
8. Hohlschaufel nach Anspruch 6,

" dadurch gekennzeichnet,

daß die Löcher in der Platte aufeinander in einer Reihe paralleler Linien ausgerichtet sind.
9. Hohlschaufel nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte sowohl in die konvexe als auch in die konkave Oberfläche der Schaufel eingefügt ist.
10. Hohlschaufel nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzei chnet , daß ein Loch oder mehrere Löcher im Vorder- bzw. Hinterrand der Schaufel vorgesehen sind, um ein Kühlmedium aus dem Inneren der Schaufel austreten zu lassen.
11. Hohlschaufel nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte oder die Platten an der Schaufelwand durch Nicro»Verlötung festgelegt sind.

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