DE2818132C3 - Luftgekühlte Laufschaufel für eine Gasturbine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine luftgekühlte Laufschaufel der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung. Eine solche Laufschaufel ist aus der DE-OS 23 54 693 bekannt. Bei dieser bekannten Turbinenschaufel erfolgt die Abdichtung zwischen dem Kühlluft-Einlaßrohr und der inneren Wandoberfläche des Schaufelblattes dadurch, daß das Ende des Einlaßrohres nach außen hin in eine Innennut der inneren Oberfläche des Schaufelblattes hinein plastisch verformt wird. Diese Deformation des äußeren Einlaßrohrendes ist sehr schwierig und aufwendig und es kann durch Lastübertragung vom Einlaßrohr auf die Schaufel ein Festfressen zwischen den beiden Teilen erfolgen, so daß es Schwierigkeiten bereitet, das Kiihlluft-Einlaßrohr bei Bedarf wieder aus dem Schaufelblatt zu entnehmen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Zusammenbau von Kühlluft-Einlaßrohr und Schaufelblatt unter Abdichtung im Spitzenteil zu vereinfachen und im Betrieb eine dauerhafte und günstige Abdichtung beizubehalten, ohne daß die Demontage der beiden Teile dadurch behindert würde.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Durch die im Betrieb wirkenden Zentrifugalkräfte wird zwar der Dichtungsdruck und damit die Abdich tung verbessert, jedoch werden keine wesentlichen Kräfte vom Einlaßrohr auf das Schaufelblatt übertragen, weil das Einlaßrohr sich immer frei gegenüber der Schaufel bewegen und ausdehnen kann, so daß die Gefahr des Festfressens wesentlich vermindert ist.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird rs möglich, das Kühlluft-Einlaßrohr durch die offene Spitze der Schaufel einzusetzen, so daß keine großen Montagelöcher in dem mechanisch am höchsien beanspruchten Schaufelfußteilen angebracht werden müssen, und die Schaufel kann einstückig hergestellt werden.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

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

Fig. 1 eine perspektivische Tciiansicht einer Laufschaufel eines Triebwerks,

Fig.2 einen Schnitt der Schaufel gemäß Fig. i entlang der mittleren Sehnenlinie,

Fig.3 in größerem Maßstab einen Schnitt der Schaufelspitze gemäß F i g. 2.

to Die Ausbildung der Laufschaufeln 17 wird nachstehend unter Bezugnahme auf die F i g. 1 bis 3 der Zeichnung beschrieben.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, weist jede Laufschaufel 17 einen Schaufelfuß 19 auf, der über einen Schaft 20 das

'5 hohle Schaufelblatt 21 trägt. Am schaufelfußseitigen Ende dieses Schaufelblattes 21 ist eine innere Plattform 22 angeordnet, die einer. Teil der Oberfläche bildet, welche die Gasströmung durch die Turbine innen begrenzt.

Weil die Laufschaufeln in einer Umgebung sehr heißer Gase arbeiten, sind sie mit einer Luftkühlung ausgestattet, und die hierfür erforderliche Luft wird aus der den Verdichter durchströmenden Luft abgezapft. In diesem Fall wird die Luft der Stirnseite des Schaftes 20 zugeführt, wo sie in einen Kanal 23 eintritt, der sich über die Länge des Schaftes erstreckt und die Luft in das Innere eines bearbeiteten Kühlluft-Einlaßrohres 24 aus Metallblech eintreten läßt.

Das Einlaßrohr 24 weist einen stromlinienförmigen Abschnitt auf, der mit Löchern 29 versehen ist und vom Schaft 20 über zwei Ansätze 25 getragen wird, die in den Schaft 20 hineinragen, außerdem ist eine Querbohrung 26 durch den Schaft 20 und .Ίίε Ansätze 25 geführt, und durch diese Bohrung ist ein Zapfen 27 hindurchgeführt, um das Einlaßrohr 24 festzulegen. Am äußeren Ende ist das Einlaßrohr durch eine Kappe 28 verschlossen. Das Einlaßrohr dichtet das Innere der Schaufel benachbart zum Plattformendc des Schaufelblattes ab, so daß eine Kammer gebildet wird, aus der Kühlluft nur durch die Löcher 29 in der Rohrwandung austreten kann.

Das Einlaßrohr 24 hat eine Querschnittsform, die der Schaufelinnenwand 30 des Schaufelblattes 21 ähnlich ist, und das Einlaßrohrist so bemessen und angeordnet, daß zwischen der Innenwand 30 und dem Einlaßrohr ein kleiner Spalt verbleibt, dessen Größe so bemessen ist. daß den Kühierfordernissen Rechnung getragen wird.

Die in Form von Strahlen durch die Löcher 29 abfließende Kühlluft trifft daher auf die Innenwand 30 auf und bewirkt eine Prallkühlung dieser Oberfläche.

Dann strömt die Luft durch die Löcher 31 nach der äußeren Oberfläche der Schaufel und bewirkt eine Filmkühlung dieser Oberfläche.

Die Konstruktion der Schaufel gemäß der Erfindung wird das Spitzenende der Schaufel offengelassen und das Einlaßrohr 24 wird benutzt, um die Abdichtung dieser offenen Spitze zu bew irker

Wie am besten aus Fig.3 ersichtlich ist, ist benachbart zur Spitze des Einlaßrohres 24 die Innenwand 30 des Schaufelblattes mit einer Rippe 32

W) versehen, die nach der Außenwand des Einlaßrohres vorsteht, so daß ein kleiner Zwischenraum zwischen dem Ende und dem Rohr besteht. Die Rippe 12 ist mit einer im Winkel angestellten Oberfläche 33 verschon, die mit der äußeren Oberfläche des Rohres /usamn.cn-

h^r> wirkt, um einen sich verjüngenden Spalt 34 zu bilden, ν bei dieser Spalt nach der Spitze der Schaufel hin schmaler wird.

Innerhalb des Spaltes 34 liegt ein Dichtungsring 35

aus geschmeidigem streckbarem Metall. In den Fig. 2 und 3 ist dieser Dichtungsring nur im Schnitt ersichtlich. aber in F i g. 1 ist der Dichtungsring strichliert dargestellt und es ist ersichtlich, daß ein eir.ziger Draht zu einem Dichtungsring so gebogen ist, daß er um die äußere Oberfläche des Einlaßrohres palit. Es kann sich jedoch als zweckmäßig erweisen, diesen Draht aus zwei oder mehreren Abschnitten herzustellen.

Wenn das Triebwerk im Betrieb befindlich ist, dann wirken die Zentrifugalkräfte auf den Draht 35 ein und drücken diesen radial nach außen in den sich verjüngenden Spalt 34, wodurch eine gute Dichtung zwischen dem Spitzenabschnitt der äußeren Oberfläche des Einlaßrohres 24 und der Rippe 32 und demgemäß gegenüber der inneren Oberfläche 30 des Schaufelblattes erhalten wird. Hierdurch wird in Verbindung mit der Kappe 28 wirksam das offene Ende des hohlen Sci-aufelblattes abgedichtet und der Eingriff zwischen dem Draht 35 und dem Einlaßrohr 24 ergibt außerdem eine Reibungsdämpfung der Vibrationsbewegung des Einlaßrohres innerhalb der Schaufel und infolgedessen wird die Gefahr des Festfressens vermindert.

Das, Einiaßrohr 24 und das stromlinienförmige Schaufelblatt 21 sind so bemessen, daß die Wand des Schaufelblattes über die Eingriffsstelle zwischen Rippe 32 und Einlaßrohr 24 vorsteht, so daß ein Raum 36 in der Spitze der Schaufel gebildet wiro, der durch die vorstehenden Seitenwände des Arbeitsabschnitts und die Kappe 28 definiert ist. Dieser Raum 36 besitzt aerodynamische Vorteile und schafft außerdem die Möglichkeit, die Spitze der Schaufel gegen einen festen Dichtring im Gehäuse reiben zu lassen, es kann dabei eine gewisse Abnutzung der Wand erfolgen, ohne dadurch die Arbeitsweise der Schaufel wesentlich zu beeinträchtigen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Luftgekühlte Laufschaufel für eine Gasturbine mit einem im hohlen Schaufelblatt angeordneten Kühlluft-Einlaßrohr, das im Bereich der offen ausgebildeten Schaufelspitze geschlossen und gegenüber der Innenwand des Schaufelblattes abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung des Kühlluft-Einlaßrohres (24) gegenüber der Schaufelinnenwand (30) des Schaufelblattes von einem Dichtungsring (35) gebildet ist, der in einem sich radial nach außen verjüngenden Spalt

(34) zwischen dem Kühlluft-Einlaßrohr (24) und der Schaufelinnenwand (30) derart angeordnet ist, daß er unter der Wirkung der Zentrifugalkräfte in den Spalt gedrückt wird.

2. Laufschaufel nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß der sich verjüngende Spalt (34) zwischen einer Rippe (32), die von der Schaufelinnenwand (30) vorsteht und der äußeren Oberfläche des Kühlluft-Einlaßrohres (24) gebildet ist.

3. Laufschaufel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring aus einem Draht

(35) aus formbarem Metall besteht.