DE2703815B2 - Gekühlte Turbinenhohlschaufel - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine gekühlte Turbinenhohlschaufel der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Eine solche Schaufel ist aus der US-PS 37 99 696 bekannt. Bei dem in Fig. 4 und 5 dieser US-PS beschriebenen Düsenleitschaufcl sind an der Innenwand der Schaufel im Vorderabschnitt in Längsrichtung verlaufende Rippen ausgebildet, die das Kühlluftzuführungsrohr abstützen und einen massiven Querschnitt aufweisen. Hierdurch ergibt sich eine gute Aufprallkühlung auch im Vorderabschnitt der Schaufel, da das Kühlluftzuführungsrohr im Inneren der Hohlschaufel exakt in einem vorbestimmten Abstand zur Schaufelwand gehalten werden kann, und die auftreffenden Luftstrahlen eine günstige »Schrubbwirkung« erzielen können. Da die Schaufel im Bereich ihrer Eintrittskante, wo wenigstens eine dieser Stützrippen angeordnet sein muß, einer besonders hohen Wärmebeanspruchung ausgesetzt ist, sieht man Kühlluftaustrittslöcher in der Schaufelwandung vor, die eine Filmkühlung an der Außenseite bewirken sollen. Dies bedeutet jedoch eine Schwächung der in diesem Bereich der Eintrittskantc auch mechanisch hoch beanspruchten Schaufel.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mechanische strukturelle Versteifung der Schaufel im Bereich ihrer Eintrittskante zu bewirken, ohne die Kühlung in diesem Abschniu zu beeinträchtigen.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Auf diese Weise wird im Bereich der Schaufeleintrittskante eine Rippenabstützung in Gestalt eines geschlossenen Hohlträgers geschaffen, der ein hohes Widerstandsmoment besitzt und auch gegenüber Torsionsbeanspruchungen hoch belastbar ist und trotzdem die Kühlung an dieser Stelle nicht beeinträchtigt. Die bei der bekannten Schaufel vorgenommene Abstützung Ober zwei benachbart zueinander angeordnete Rippen entspricht demgegenüber einem offenen U-Profil, das ein wesentlich geringeres Widerstandsmoment besitzt und insbesondere im Hinblick auf die auftretenden Torsionsbelastungen sehr viel schwächer ist Dabei muß man sich vergegenwärtigen, daß die Wandung des Kühlluftzuführungsrohres in dieser Hinsicht keine Versteifung bringt, weil es mit den Rippen nicht verbunden werden kann. Der erfindungsgemäß vorgesehene Kastenquerschnitt der Hohlrippe bietet außerdem den Vorteil, daß er eine integrale Kühlung ermöglicht, was bei einer massiven Rippe ein erhebliches Problem darstellt Gegenüber dem bekannten Aufbau besitzt der erfindungsgemäße Aufbau nicht

ts einmal gußtechnische Nachteile, da die Hohlrippe auf einfache Weise durch Abänderung des Gießkerns herstellbar ist und ein Hdilkern für den Hohlraum leicht eingefügt werden kann.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine perspektivische, teilweise aufgebrochene Ansicht einer erfindungsgemäß ausgebildeten Turbinenhohlschaufel;

Fig.2 in größerem Maßstab einen Schnitt nach der Linie2-2gemäß Fig. 1.

Die Hohlschaufel weist ein Schaufelblatt 17 mit einer inneren Plattform 18 und einer äußeren Plattform 19 auf. Das Schaufelblatt 17 ist mit einem inneren Quersteg 20 versehen, der zwischen der konkaven und konvexen Flanke verläuft, und den Hohlraum der Schaufel in eine Vorderkammer 21 und eine hintere Kammer 22 unterteilt. In der hinteren Kammer 22 ist ein hinteres Kühlluftzuführungsrohr 23 eingesetzt, das durch Längsrippen 25 und 26 und eine in Längsrichtung verlaufende deformierbare Dichtung 27 gehalten wird. Der rückwärtige Abschnitt der Kammer 22 ist mit Verbindungsstegen 28 versehen, die von einer Flanke der Schaufel nach der anderen verlaufen und diese Flankcnteilc abstützen.

Am hinteren Ende läuft die Kammer 22 in einen in Längsrichtung verlaufenden Hinlerrandschlitz 29 aus.

Damit die Kühlluft nach der hinteren Kammer der Schaufel gelangen kann, steht das Kühlluftzuführungsrohr 23 durch die Plattform 19 hindurch und ist an eine Druckluftquelle angeschlossen. Das Kühlluftzuführungsrohr 23 ist mit Kühlluftaustrittslöchcrn 30 versehen, die eine Aufprallkühlung der Innenwand der rückwärtigen Kammer bewirken und es sind außerdem Filmkühllöcher 31 vorgesehen, die eine Kühlung der äußeren Oberfläche bewirken.

Die vordere Kammer 21 der Schaufel ist mit einem Kühllufteintrittsrohr 32 versehen, das durch die Plattform 19 hindurchsteht und an eine Druckluftquelle angeschlossen ist. Das Rohr 32 wird in der vorderen Kammer 21 durch in Sehnenrichtung verlaufende Rippen 33 und eine in Längsrichtung verlaufende Rippe 34 sowie eine ebenfalls in Längsrichtung verlaufende Hohlrippe 35 gehalten. Diese Hohlrippe 35 erstreckt sich von der Plattform 18 nach der Plattform 19 und ist mit diesen verbunden, so daß sich ein einstückiger Aufbau ergibt. Die Hohlrippe 35 umschließt einen Hohlraum 36, der über Kühllufteintrittsöffnungen41 mit dem Inneren des Kühlluftrohres 32 in Verbindung steht und mit Kühlluftaustrittslöchern 42 mit der Eintrittskante der Schaufel.

Die in das Kühllufteintrittsrohr 32 eintretende Luft strömt aus diesem Rohr über Austrittslöcher 37 gegen die Schaufelinnenwand und durch einen Ausschnitt 38

am Vorderrand des Eintrittsrohres gelangt es ebenfalls auf das Wandinnere der Schaufel. Die durch die Löcher 37 auf das Innere des Schaufelblattes auftreffende Luft strömt zu Filmkühllöchern 39, die ein Entvyeichen der Luft nach der äußeren Oberfläche des Schaufelblattes ermöglichen, um einen Kühlfilm zu bilden. Die durch den Ausschnitt 38 strömende Luft kann dann die Schaufel auf zwei Wegen erreichen. Entweder tritt die Luft direkt durch Kühlluftaustrittslöcher 40 am Vorderrand der Schaufel nach der Schaufeloberfläche aus, oder sie strömt über die Kühllufteintrittsöffnungen 41 in den Hohlraum 36 und fließt von diesem über die Austrittslöcher 42 ab.

Die Kühlluft muß unter einem hohen Druck stehen, damit sie den äußeren Gegendruck überwinden kann. Auf diese Weise ergeben sich hohe innere Belastungen der Schaufel, die durch die Hohlrippe 35 in günstiger Weise aufgenommen werden. Außerdem schafft diese Hohlrippe 35 die Möglichkeit, den Druck genau auf jenen Wert einzustellen, der erforderlich ist, um eine Filmkühlung über die Austrittslöcher 42 zu erreichen. Dies bereitet sonst Schwierigkeiten im Bereich der Schaufeleintrittskante, wo sich die Drücke außerhalb der Schaufel in Abhängigkeit von der Lage schnell ändern können.

Die Hohlrippe braucht nicht die in F i g. 2 dargestellte Stellung einzunehmen, sondern kann auch an anderer Stelle angeordnet werden, wo hohe Belastungen aufzunehmen sind. Es könnten zur Abstützung des Kühllufteintrittsrohres auch zwei Hohlrippen vorgesehen werden, die z. B. die Eintrittskante der Schaufel gegenüber Beanspruchungen der konkaven und konvexen Hanke entlasten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Gekühlte Turbinenhohlschaufel Tür ein Gasturbinentriebwerk mit einem im vorderen Profilieil des Schaufelblattes eingefügten Kühlluftzuführungsrohr. das durch in Schaufellängsrichtung verlaufende, nach innen von der Schaufelwand vorstehende Abstandsrippen im Bereich der Schaufeleintrittskante gehalten ist und das Kühlluftaustrittsöffnungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abstandsrippe als Hohlrippe (35) ausgebildet ist, deren Hohlraum (36) mit Kühlluft beaufschlagt ist

2.Turbinenhohlschaufel nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlrippe (35) mit der inneren und/oder der äußeren Plattform (18, 19) verbunden ist und daß der Kohlraum (36) über Kühllufteintrittslöcher (41) mit dem Schaufelinneren verbunden ist.

3. Turbinenhohlschaufel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kühlluftaustrittslöcher (42) zwischen dem Hohlraum (36) und dem äußeren Vorderrand der Schaufelwand vorgesehen sind.

4.Turbinenhohlschaufel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Kühllufiaustriusiöcher (40) von dem von dem Kühlluftzuführungsrohr (32) und den Rippen (34, 35) gebildeten Innenraum (21, 38) ausgehen.