DE2065334B2

DE2065334B2 - Kühlsystem für die inneren und äußeren massiven Plattformen einer hohlen Leitschaufel

Info

Publication number: DE2065334B2
Application number: DE2065334A
Authority: DE
Inventors: Ned Alexander Loveland Hope; James Edgar Cincinnati Sidenstick; Robert John Cincinnati Smuland
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1969-12-01
Filing date: 1970-08-29
Publication date: 1978-06-01
Also published as: DE2065334A1; DE2065334C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kühlsystem für die inneren und äußeren Plattformen einer hohlen Leitschaufel für axial durchströmte Gasturbinen, wobei die Leitschaufeln Durchlässe zur Zufuhr von Kühlmittel in das Innere des hohlen Schaufelblattes aufweisen.

Ein derartiges Kühlsystem ist aus der CH-PS 32 20 022 bekannt.

Um die obere Arbeitstemperatur der Turbine zu erhöhen und damit einen Teil der theoretisch möglichen Erhöhung des Wirkungsgrades zu erzielen, ist in der CH-PS 3 22 022 eine Hohlschaufel mit Kühlmitteldurchströmung durch das Schaufelblatt beschrieben, wobei die innere und äußere Plattform durch das vorbeistreichende Kühlmittel gekühlt wird. Die Kühlung der Plattformen ist in dieser Anordnung nicht optimal, da die Plattformoberflächen nur teilweise mit dem Kühlmittel in Berührung kommen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Kühlsystem zu schaffen, bei dem auch die Plattformen der Leitschaufel unter Ausnutzung des durch das hohle Schaufelblatt strömenden Kühlmittels optimal kühlbar sind.

Diese Aufgabe wird bei einer Hohlschaufel der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Prallblech außerhalb des Slrömungskanals jeweils im Abstand zu den inneren und äußeren Plattformen angeordnet ist, das gleichmäßig verteilte öffnungen aufweist, und daß in der Wand der inneren und äußeren Plattformen gerichtete Kanäle ausgebildet sind, derart, daß durch sie ein Teil des austretenden Kühlmittels als Kühlmitvelfilm längs der inneren und der äußeren Begrenzung des anschließenden Strömungskanals verteilt wird.

Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung verlaufen die Kanäle in den Plattformen etwa unter dem gleichen Winkel wie der Abströmwinkel des Schaufelblattes.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß mit den Prallblechen und Kühlmittelkanälen gemäß der Erfindung die Piattfor-

■r> men der hohlen Leitschaufel auf ihrer ganzen Oberfläche gleichmäßig gekühlt werden können. Dies geschieht einerseits durch Prallkühlung und andererseits im wesentlichen durch Filmkühlung an der stromabwärts gelegenen Plattformkante.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung einer Leitschaufel mit Plattformen,

F i g. 2 einen Längsschnitt durch die Plattformen der Leitschaufel nach F i g. 1.

Fig. 1 zeigt eine hohle luftgekühlte Leitschaufel 10, die für die Einfügung in einen Leitschaufelkranz eingerichtet ist. Sie ist mit inneren bzw. äußeren Plattformen 12 bzw. 14 versehen, welche durch ein hohles Schaufelblatt 16 miteinander verbunden sind.

Um eine wirksame Kühlung für die inneren und äußeren Plattformen 12 und 14 zu erhalten, sind innere und äußere Prallbleche 40 und 42 vorgesehen, die das Kühlmittel gegen die inneren und äußeren Plattformen 12 und 14 in Form einer Vielzahl von Strahlen hoher Geschwindigkeit richten, um eine hohe Wärmeübergangsgeschwindigkeit zu erreichen.

Durch die innere Plattform 12 und das innere Prallblech 40 hindurch führen Kanäle 37 in das Schaufelblatt 16 hinein, und in ähnlicher Weise kann Kühlmittel, über Kanäle 38 durch die äußere Plattform 14 und das äußere Prallblech 42 hindurch in das Schaufelblatt geleitet werden, um dieses zu kühlen.

Das innere Prallblech 40 verläuft zwischen den sich in radialer Richtung nach innen erstreckenden Plattformflanschen 44 und 46 und ist an diesen durch Schweißen, Hartlöten oder auf andere geeignete Weise befestigt. Ebenso erstreckt sich das äußere Prallblech 42 zwischen radial nach außen ragende Flansche 48 und 50, die einen integralen Teil der äußeren Plattform 14 bilden. Es ist an diesen in geeigneter Weise befestigt.

Die Figuren zeigen, daß der strömungsabwärts gelegene Flansch 50 der äußeren Plattform 14 mit einer Vielzahl von Kanälen 52 ausgestattet ist, um das Kühlmittel, das auf die äußere Plattform 14 rufgeprallt ist, zu der strömungsabwärts gelegenen Kante der Plattform zu leiten. Dies ist durch die Strömungspfeile der F i g. 2 angedeutet. In ähnlicher Weise ist die innere Plattform 12 mit einer Vielzahl von Kanälen 54 versehen, die das Kühlmittel, welches, auf die innere Plattform 12 aufgeprallt ist, zu seiner strömungsabwärts gelegenen Kante leiten. Bekanntlich erteilt die Leitschaufel 10 im Betrieb einem Arbeitsmittel von beispielsweise einer Brennkammer, das in Richtung des Pfeiles 56 strömt, eine Strömungsrichtungsänderung entsprechend ihrem Abströmwinkel C. Um Verluste im Arbeitsmittel bei der Mischung und Impulsverluste, die den Wirkungsgrad der Turbine beeinträchtigen, auf ein Minimum zu verringern, verlaufen die Kanäle 52, 54 vorzugsweise in einem Winkel B, A zu der axialen Ebene, welcher etwa gleich dem Abströmungswinkel C ist.

Im Betrieb wird ein geeignetes Kühlmittel, beispielsweise Luft aus dem Kompressor der Gasturbine, durch geeignete Kanäle zu den Prallblechen 40 und 42 geleitet. Ein Teil des Kühlmittels aus dem Kanal 79 strömt durch die Öffnungen 80 im Prallblech 42, prallt gegen die äußere Oberfläche der äußeren Plattform 14 und strömt von dort durch die Kanäle 52 in den Arbeitsmittelstrom. Der andere Teil strömt in das Schaufelblatt 16 hinein, um dieses zu kühlen.

In ähnlicher Weist: ström! ein Teil des Kühlmittels

vom Kanal 77 durch die öffnungen 80 im Prallblech 40, prallt gegen die innere Plaltform 12 und strömt dann durch die Kanäle 54 in den Arbeitsmittelstrom. Dadurch ergibt sich eine weitere Kühlung des strömungsabwärts gelegenen Teils der Plattform 12.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kühlsystem für die inneren und äußeren Plattformen einer hohlen Leitschaufel für axial durchströmte Gasturbinen, wobei die Leitschaufeln Durchlässe zur Zufuhr von Kühlmittel in das Innere des hohen Schaufelblattes aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Prallblech (40, 42) i> außerhalb des Strömungskanals jeweils im Abstand zu den inneren und äußeren Plattformen (12, 14) angeordnet ist, das gleichmäßig verteilte öffnungen (80) aufweist, und daß in der Wand der inneren und äußeren Plattformen (12, 14) gerichtete Kanäle (54, r 52) ausgebildet sind, derart, daß durch sie ein Teil des austretenden Kühlmittels als Kühlmittelfilm längs der inneren und der äußeren Begrenzung des anschließenden Strömungskanals verteilt wird.

2. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn- -i zeichnet, daß die Kanäle (52,54) in den Plattformen (12, 14) etwa unter dem gleichen Winkel (A, B) wie der Abströmwinkel (C) des Schaufelblattes verlaufen.