DE2856643C2

DE2856643C2 - Innengekühlte Hohlschaufel für Axialturbinen

Info

Publication number: DE2856643C2
Application number: DE2856643A
Authority: DE
Inventors: Charles Edward Tempe Ariz. Corrigan
Original assignee: Garrett Corp
Current assignee: Garrett Corp
Priority date: 1977-04-20
Filing date: 1978-12-29
Publication date: 1982-08-05
Also published as: GB2038957B; DE2856643A1; US4221539A; FR2444157B1; GB2038957A; FR2444157A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf innengekühlte Hohlschaufeln für Axialturbinen, mit übereinander geschichteten, dem Profilquerschnitt entsprechenden, dünnen Schichtplatten, die in ihrer Gesamtheit das Schaufelblatt bilden und die aus einer Umfangswand und den Hohlraum unterteilenden Querwänden bestehen, wobei in der Umfangswand jeder Schichtplatte voneinander getrennte Aussparungen vorgesehen sind, die die Innenseite der Umfangswand mit der Außenseite zum Kühlmittelaustritt verbinden.

Ein derartiges Schaufelblatt ist aus der US-PS 78 183 bekannt. Bei diesem bekannten Schaufelblatt sind die Aussparungen regelmäßig über den Umfang verteilt und jede der Aussparungen ist Y-förmig ausgebildet, wobei jeweils ein einziger Kanal mit dem hohlen Innenraum des Schaufelblattes in Verbindung steht und eine breite Auslaßöffnung nach außen vorgesehen ist Der StrömungsmitteSdurchfluß erfolgt stwa senkrecht zur Austrittsfläche.

Aus der DE-AS 14 76 921 ist ferner ein Schaufelblatt bekannt bei welchem die den Abgasstrom führenden Kanäle in einem spitzen Winkel zur äußeren Oberflache verlaufen. Die Auslaßkanäle sind hierbei vollständig voneinander getrennt und voneinander unabhängig, sie verlaufen im wesentlichen parallel zueinander.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, unter Beibehaltung der erforderlichen baulichen Festigkeit die Kühlwirkung derartiger Schaufeln zu verbessern und

is dadurch optimal auszugestalten, daß die Turbulenz des Hauptkühlflusses in der Nähe der Druckfläche des Blattes so gering wie möglich gehalten wird.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht daß die Aussparungen, wie bekannt regelmäßig über den Umfang verteilt sind und daß jede der Aussparungen Y-förmig ausgebildet ist wobei die beiden Kanäle von der Innenseite ausgehen und der gemeinsame Kanal an der Außenseite derart spitzwinklig zur Umfangsrichtung ausmündet, daß dessen Mündung von den Mündungen benachbarter Aussparungen geschnitten ist

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die vorstehend angegebene Aufgabe dadurch gelöst, daß einzelne Querwände mit Kanälen versehen sind, die eine Kühlmittelverbindung zwischen schaufelsaugseitigen inneren Kühlmittel-Auftreffzonen und den schaufeldruckseitigen Aussparungen herstellen, und daß die Aussparungen spitzwinklig zur Umfangsrichtung ausmünden.

Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Maßgeblich für die einwandfreie Lösung der vorbezeichneten Aufgabe ist, daß die Auslaßkanäle die jeweils nächstbenachbarten, stromabwärts liegenden Kanäle überlappen oder in diese übergehen. Die überlappende Ausgestaltung ergibt daß die entsprechenden Kanäle vertikal benachbarter Schichten voneinander in Sehnenrichtung versetzt sind bzw. die Kanäle vertikal benachbarter Schichten miteinander ausgerichtet sind, wobei eine abgestufte oder leistenartige Ausgestaltung an der Druckfläche vorgesehen ist

Der Auslaßkanal geht in den stromabwärts benachbarten Auslaßkanal über und weist somit einen in Längsrichtung verlaufenden Abschnitt vom Winkel 0°

so auf. Der Nutzeffekt eines jeden Auslaßkanales besteht darin, einen Auslaßkühlstrom mit einem Nutzwinkel oder effektiven Winkel von der Größe zwischen etwa 20° und 0° einzuführen, d. h, daß jeder Kanal Segmente aufweist, die auf die zugeordnete Oberfläche mit derartigen unterschiedlichen Winkeln münden. Diese unterschiedlichen Segmente ergeben den nutzbaren effektiven Winkel der Einführung des Auslaßkühlstromes. Der geringe effektive Einführwinkel des Kühlstromes an die Außenfläche des Schaufelblattes wird durch die sich allmählich ändernden Auslaßkanäle erzielt, die sich in Längsrichtung der äußeren Oberfläche in einem genügend großen Abstand erstrecken, damit ein Übergang in die in Stromabwärtsrichtung nächstliegende Öffnung erzielt wird. Dabei wird der Kühlluftstrom benutzt, um zuerst die Saugfläche zu kühlen, indem der Fluß auf die Innenfläche und dann der Auslaß dieses Kühlluftstromes in die Öffnungen auf die Druckfläche auftrifft, derart, daß die Turbulenz im Hauptfluß in der

Nähe der Druckfläche ein Minimum wird. Dadurch wird der aerodynamische Wirkungsgrad des Kühlluftstromes wesentlich verbessert. Während des Betriebes der Turbine tritt ein Heißgasstrom zwischen den verschiedenen Schaufelblättern ein und steht an den Außendruck- und -saugflächen in Momentaustauschbeziehung. Der Kühlmittelstrom wird durch einen oder mehrere Kanäle in radialer Richtung nach außen in Kammern eingeführt Daß äußere Ende des Schaufelblattes ist dabei durch ein entsprechendes Abschlußelement verschlossen, so daß der Austritt des Kühlmittelstromes aus den Innenkanälen im Blättinneren nur über die hierfür vorgesehenen öffnungen vor sich geht Der Kühlmittelstrom in der Kammer wird dann in Sehnenrichtung in die Auftreffzone gerichtet, wo er auf is die Innenfläche der Umfangswand auftrifft, dadurch wird die verhältnismäßig dünne Umfangswand, die ein Segment der Außensaugfläche bildet, von der Innenseite gekühlt Die Außenfläche des Schaufelblattes ist dabei glatt und weist keine Austrittsöffnung^pn auf. Der Saugabschnitt der Umfangswand wird somit innengekühlt, ohne daß ein den Wirkungsgrad verringernder Strömungsmittelfluß auf die Außensaugfläche gerichtet wird. Der in Sehnenrichtung verlaufende Strömungsmittelfluß durch die Aussparungen fördert die Turbulenz des Strömungsmittelflusses in der Auftreffzone vor dem Austritt durch die Aussparung.

Insgesamt ergibt die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Schaufelblattes einen sehr geringen effektiven Einführwinkel des Strömungsmittelflusses des Kühlstromes in den Hauptströmungsmittelfluß in der Nähe der Außenfläche.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Teilansicht einer Hohlschaufel gemäß der Erfindung,

Fig.2 eine perspektivische Teilansicht von Details der Darstellung nach F i g. 1, und zwar des Teiles, der in F i g. 1 mit einem strichpunktierten Kreis und mit der Ziffer 2 gekennzeichnet ist, in vergrößertem Maßstab,

Fig.3 eine perspektivische Darstellung der Hohlschaufel nach Fig. 1, wobei Teile herausgebrochen dargestellt sind,

Fig.4 eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform der Hohlschaufel nach der Erfindung,

F i g. 5 eine perspektivische Teilansicht des Teiles des Schaufelblattes, der in F i g. 4 mit einem strichpunktierten Kreis und ml·! der Ziffer 5 gekennzeichnet ist, in vergrößertem Maßstab, und so

F i g. 6 eine perspektivische Ansicht eines Teiles eines Hohlschaufelblattes nach F i g. 4.

In den F i g. 1 bis 3 ist ein Schaufelblatt einer Axialturbine in Form eines stationären, axialen Hohlschaufelblattes 20 dargestellt Das Hohlschaufelblatt 20 ist laminiert und weist eine Vielzahl von einzelnen dünnen Schichtplatten 22 auf, die in radialer Richtung übereinandergeschichtet und miteinander verbunden sind, so daß sie das Schaufelblatt der Hohlschaufel 20 bilden. Wie in F i g. 3 gezeigt, kann die Hohlschaufel mit eo oberen und unteren Plattformen 24, 26 versehen sein, die auch aus einer Vielzahl von dünnen Schichtplatten aufgebaut sein können, welche sich, wie in der Zeichnung angedeutet, in axialer Richtung erstrecken.

Vorzugsweise weist jedes einzelne Hohlschaufelblatt 22 einen identischen Aufbau und eine kontinuierliche Umfangswand 28 auf, die einen zentrischen Hohlraum 30 umeibt. Die verschiedenen zentrischen Hohlräume 30 bilden zusammen einen großen Innenhohlraum oder Durchgangskanal im Inneren des vervollständigten Schaufelblattes, das einen Kühlmittelstrom aus einem anderen Teil der Turbine aufnehmen kann, z. B. über eine oder beide Plattformen. In ähnlicher Weise bilden die Umfangswände 28 einer jeden dünnen Platte zusammen einen Hauptteil des aktiven Paares von Außenflächen des Schaufelblattes, nämlich der Außendruckfläche 32 und der Außensaugfläche 34, die in Momentaustauschbez'ehung mit dem größeren Heißgasströmungsmitteldurchfuß der Turbine angeordnet sind, wie durch die Pfeile 36 angedeutet

Jede dünne Platte besitzt ferner eine Vielzahl von getrennten Aussparungen in der Umfangswand, die sich teilweise hindurch erstrecken, so daß beim Schichten und Verbinden bzw. Verkleben der dünnen Platten miteinander die Aussparungen Durchflußkühlkanäle innerhalb des Schaufelblattes 20 festlegen. In einem Teil einer jeden dünnen Platte sind verschiedene gekrümmte, gerade und serpentinenförmige Aussparungen 38 und 40 vorgesehen; dieser Teil entspricht Segmenten der auflaufenden oder ablaufenden Ränder des Schaufelblattes. Zwischen den auflaufenden und ablaufenden Rändern bildet jede dünne Platte ein Segment sowohl der Außendruckflächen als der Außensaugflächen 32 und 34, und weist eine Vielzahl von identischen Aussparungen 42 auf, die regelmäßig in Richtung eines jeden der entsprechenden Segmente der Druck- und Saugaußenflächen angeordnet sind. Jede Aussparung 42 hat Y-Form mit zwei parallelen, in Sehnenrichtung versetzten, in der Spannweite verlaufenden Kanälen 44 und 46, deren jeder in den Hohlraum 30 der zugeordneten dünnen Platte mündet Von etwa der Mitte eines in Richtung der Sehne verlaufenden Übergangsteiles 48 einer jeden Y-förmigen Aussparung 42 verläuft ein Kanal 50 nach außen, der in ein entsprechendes Segment entweder der Außendruck- oder -saugfläche mündet.

Jeder Kanal 50 krümmt sich ziemlich stark in einer sehnenartig nach abwärts verlaufenden Richtung in bezug auf die Richtung des Luftstromes an der entsprechenden Außenfläche vorbei, und erstreckt sich — wie in F i g. 2 dargestellt — in Stromabwärtsrichtung soweit, daß der nächstbenachbarte, stromabwärts gerichtete Kanal 50 aufgenommen wird. In Verbindung mit dieser ziemlich langen Erstreckung des äußeren Teiles eines jeden Kanales 50 gewährleistet dieser zusammen mit der gekrümmten Form, daß der daraus austretende Kühlmittelfluß in den benachbarten Heißgasströmungsmittelfluß der Turbine nahezu parallel eintritt. Man hat festgestellt, daß der Kanal 50 bei dieser Anordnung einen effektiven Einführwinkel des Ausströmkühlflusses in den benachbarten Heißgasströmungsmittelstrom von weniger als etwa 5°, und vorzugsweise etwa 3° ergibt. Ferner gewährleistet die Formgebung des Kanales 50, daß seine Querschnittsfläche allmählich in Stromabwärtsrichtung zunimmt und als ein Diffusionskanal für den Ausströmkühlfluß wirkt

Im Betrieb der Anordnung nach F i g. 1 bis 3 wird jedes Hohlschaufelblatt 20 durch Übereinanderschichten aller einzelnen dünnen Platten 22 in radialer Richtung und durch anschließendes entsprechendes Verkleben zu einem einheitlichen Körper aufgebaut Jede dünne Platte wird individuell ausgebildet, z. B. nach herkömmlichen fotochemischen Ätzmethoden, wodurch der Aufbau von sorgfältig konfigurierten, jedoch kleinen Kühlkanälen, z. B. den Aussparungen 42, in besonders wirksamer und wirtschaftlicher Weise er-

reicht wird. Jedes der vervollständigten Schaufelblätter ist auf dem Umfang einer zentrischen Nabe befestigt und ergibt einen Kreisring solcher Schaufelblätter, die normalerweise zwischen zwei umlaufenden Turbinenrädern innerhalb der Turbine eingebaut sind. Ein Strom verhältnismäßig kühlen Strömungsmittels wird von außen in den inneren Hohlraum JO eingeführt und strömt durch jeden der Kanäle 44, 46 einer jeden Aussparung 42, um ein verhältnismäßig starkes Auftreffen des Kühlstromes auf die Wände des zentrischen Übergangsteiles 48 zu verstärken und ein gutes Mischen des Kühlflusses innerhalb der Einbuchtung zu gewährleisten. Durch diesen Auftreffeffekt wird die Kühlung der Umfangswand verbessert. Der Kühlmittelfluß aus dem Übergangsteil 48 strömt gemäß Pfeil 36 nach F i g. 2 dann durch den Kanal 50 zur entsprechenden Außendruck- oder -saugfläche 32,34. Die verhältnismäßig lange, stromabwärts gerichtete Form eines jeden Kanales 50 zusammen mit der dadurch erzielten Diffusionswirkung wie auch die nahezu parallele Anordnung der Einführung des austretenden Strömungsmittelflusses in den benachbarten Heißgasstromdurchfluß verbessern die Filmkühlung der Außenfläche 32, 34. Hierbei soll eine relativ stationäre Schicht des gekühlten Strömungsmittels längs der Außenfläche aufrechterhalten werden, die sich hinreichend langsam bewegt, so daß die Schicht als isolierende Schicht wirkt, um eine unerwünschte Erwärmung der Außenfläche durch den benachbarten Heißgasstrom zu verhindern. Diese Filmkühlung steht im Gegensatz zur sog. »Konvektionskühlung«, die auf dem Prinzip beruht, daß ein Kühlmittelfluß wesentlich höherer Geschwindigkeit an der Oberfläche aufrechterhalten wird, um Wärme von der Oberfläche durch Konvektion anstatt durch Isolieren der Außenfläche gegenüber einer benachbarten Wärmequelle abzuführen. Der kleine effektive Einführwinkel des Ausströmkühlflusses nach vorliegender Erfindung hält das Aufbrechen der Schicht aus isolierendem Strömungsmittel auf einem Minimum und bewirkt eine Verstärkung der Filmkühlung; in ähnlicher Weise reduziert die Diffusionswirkung des Ausströmöffnungsabschnittes die Geschwindigkeit des Ausströmkühlmediums, das in den isolierenden Film auf der Außenfläche fließt

Der verhältnismäßig lange Ausströmöffnungskanal, der sich über den gesamten Weg von einem stromaufwärts gelegenen Ausströmöffnungskanal zum nächstbenachbarten stromabwärts gelegenen Ausströmöffnungskanal erstreckt, verbessert die Entwicklung und Aufrechterhaltung des isolierenden Filmes.

Vorzugsweise weist jede der dünnen Platten ein oder mehrere Stützstreben 52 auf, die sich in Richtung der Spannweite erstrecken, wobei entgegengesetzte Enden einer jeden Strebe 52 integral mit den zugeordneten Segmenten der Saug- und Druckseite der Außenflächen ausgebildet sind. Jede der Streben 52 ist dünner als die Umfangswand 28, um eine kontinuierliche Strömungsmittelverbindung über den gesamten Innenhohlraum 30 zu gewährleisten.

In den F i g. 4 bis 6 ist eine weitere Ausführungsform eines Hohlschaufelblattes 60 dargestellt Ähnlich dem Schaufelblatt 20 nacji F i g. 1 weist das Schaufelblatt 60 eine Vielzahl von übereinander geschichteten, miteinander verbundenen dünnen Platten 62 auf, wobei jedes Hohlschaufelblatt 60 am Umfang einer zentrischen Nabe angeordnet ist, damit eine kreisförmige Anordnung von Hohlschaufelblättern 60 erhalten wird. Die einzelnen dünnen Platten 62 sind in radialer Richtung relativ zu der axialen Gestalt des Hohlschaufelblattes und der Richtung des Hauptgasflusses der Turbine übereinander geschichtet. Jede dünne Platte 62 hat eine im wesentlichen identische Gestalt, obgleich die besonders äußere Geometrie einer jeden Platte geringfügige Unterschiede haben kann, damit beim Übereinanderschichten aller dünnen Platten eine verdrehte Schaufelkonfiguration erzielt werden kann, wie sich am besten der Fig.4 entnehmen läßt. Jede

ίο dünne Platte 62 bildet ebenfalls ein Segment der Außendruck- und -saugflächen 66 und 68.

Jede dünne Platte 62 besitzt eine kontinuierliche Umfangswand 70, die entsprechende Druck- und Saugabschnitte hat, welche die Segmente der Außendruck- und -saugflächen 66 und 68 bilden. Die Umfangswand 70 einer jeden dünnen Platte umschließt einen zentrischen Hohlraum, und die zenirisehen Hohlräume bilden zusammen einen verhältnismäßig großen und ausgedehnten zentrischen Kanal zur Aufnahme des Kühlmittelflusses.

Ein erster Satz von Querwänden 72 erstreckt sich etwa in Spannweite über den zentrischen Hohlraum und zwischen den Druck- und Saugabschnitten der Umfangswand 70; die Querwände 72 haben eine Dicke, die etwa gleich der Dicke der Umfangswände 70 ist. Beim Übereinanderanordnen und Verbinden der dünnen Platten miteinander zur Ausbildung des vollständigen Schaufelblattes unterteilt der erste Satz von Querwänden 72 den zentrischen Hohlraum in eine Vielzahl von Kammern 74, deren jede einen Kühlmittelfluß aus ausgebildeten Kanälen aufnimmt

Der Aufbau einer jeden dünnen Platte weist ferner eine innere Wand 78 auf, die in geringem Abstand nach innen in bezug auf den Saugabschnitt der Umfangswand 70 versetzt ist. Die Innenwand 78 erstreckt sich etwa in Sehnenrichtung längs der Haupterstreckung der Saugfläche 68, damit ein Auftreffvolumen oder eine Auftreffzone 80 zwischen der inneren Wand 78 und dem entsprechenden Saugabschnitt der Umfangswand 70 definiert wird. Der erste Satz von Querwänden 72 erstreckt sich auch über die Auftreffzone 80, so daß letztere in Segmente unterteilt wird, die jeder der Kammern 74 entsprechen. Aus Festigkeitsgründen ist ein zweiter Satz von Querwänden 82 vorgesehen, der sich etwa in der Spannweite zwischen dem Druckabschnitt der Umfangswand 70 und der inneren Wand 78 oder zwischen der inneren Wand 78 und dem Saugabschnitt der Umfangswand 70 erstreckt Diese Querwände 82 haben eine geringere Dicke als die

so Umfangswand 70 und der erste Satz von Querwänden 72, damit eine Strömungsmittelverbindung quer zu den Querwänden 82 erhalten wird. Die innere Wand 70 weist ferner eine Vielzahl von Aussparungen 84 auf, die beim Übereinanderschichten und Verbinden der verschiedenen dünnen Platten zu der endgültigen Schaufelblattkonfiguration entsprechende Kanäle darstellen, welche eine Strömungsniittelverbindung zwischen der zentralen Kammer 74 und den zugeordneten Teilen der Auftreffzone 80 in einer Weise ergeben, die nur einen in der Spannweite gerichteten Strömungsmittelfluß von der Kammer 74 in die Auftreffzone 80 ermöglichen, damit ein im wesentlichen senkrechtes Auftreffen gegen eine Innenfläche 85 des Saugabschnittes der Umfangswand 70 erzielt wird.

Wie dargestellt, weisen drei der Querwände 72 ferner innere Kanäle 86 auf, die eine Strömungsniittelverbindung zwischen einem der drei Abschnitte der Auftreffzone 80 und der Außendruckfiäche 66 ergeben. Wie am

besten der Fig.5 zu entnehmen ist, verlaufen die Kanäle 86 gekrümmt in Stromabwärtsrichtung bei Annäherung an die Außendruckfläche 66 und erstrekken sich längs der Außendruckfläche in einem genügend großen Abstand, damit der nächste, stromabwärts gelegene Kanal, der einer entsprechenden stromabwärts gelegenen Querwand 72 zugeordnet ist, aufgenommen wird. Daraus ergibt sich, daß die Kanäle 86 so ausgebildet sind, daß sie ähnlich den Kanälen 50 der Ausführungsform nach Fig. 1 arbeiten, damit die Kanäle 86 eine verbesserte Filmkühlung der Außendruckfläche 66 aufgrund der größeren Länge des Kanales 86, der sich erweiternden Querschnittsgestalt, damit er als Diffusionskanal wirken kann, und der Gestalt des Kanales 86 ergeben, die den Eintritt des Ausströmflusses in den Heißgas-Hauptstrom der Turbine etwa parallel dazu, d. h. in einem effektiven Winkel von 5° oder weniger, und vorzugsweise etwa 3° gewährleistet. Jede dünne Platte 62 weist dabei notwendigerweise Aussparungen in der Umfangswand 70 in den auflaufenden und ablaufenden Randteilen des Schaufelblattes auf.

Das Schaufelblatt 60 wird vorzugsweise durch fotochemisches Ätzen einer jeden dünnen Platte 62 hergestellt, damit alle inneren öffnungen und Aussparungen darin ausgebildet werden. Die dünnen Platten werden dann in radialer Richtung übereinander geschichtet und zu einem einheitlichen Gegenstand so verbunden bzw. verklebt, daß die komplizierten Kühlkanäle und Aussparungen, die vorstehend beschrieben wurden, entstehen. Verschiedene solche Schaufelblätter 60 werden dann miteinander in regelmäßig versetztem Abstand um den Umfang einer Nabe miteinander befestigt oder in sonstiger Weise verbunden, damit ein Kreisring aus Schaufelblättern 60 gebildet wird, der stationär und nichtumlaufend mit der Turbine der vorbeschriebenen Art befestigt werden kann.

Während des Betriebes der Turbine strömt ein Heißgasstrom zwischen den verschiedenen Schaufelblättern 60 und steht in Momentaustauschbeziehung zu den Außendruck- und -saugflächen 66 und 68. Der Kühlmittelstrom wird durch einen oder mehrere Kanäle 76 in radialer Richtung nach außen in die Kammern 74 eingeführt. Das äußere Ende des Schaufelblattes 60 ist dabei durch ein entsprechendes Abschlußelement so verschlossen, daß das Ausströmen des Kühlmittelstromes aus den Innenkanälen innerhalb des Blattes nur über die Aussparungen 86 und 88 vor sich geht. Der Kühlmittelfluß in der Kammer 74 wird dann in Richtung der Spannweite in die Auftreffzone 80 gerichtet, wo er auf die innere Fläche 85 der Umfangswand 70 auftrifft. Auf diese Weise wird die verhältnismäßig dünne Umfangswand, die ein Segment der Außensaugfläche bildet, durch Auftreffwirkung von der Innenseite gekühlt. Es ist wichtig, festzuhalten, daß bei dieser Ausführungsform die Außensaugfläche 68 des Schaufelblattes 60 glatt ist und keine Ausströmöffnungen darauf besitzt. So wird der Saugabschnitt der Umfangswand 70 innen gekühlt, ohne daß ein den Leistungsfaktor reduzierender Strömungsmittelfluß auf die Außensaugfläche 68 gerichtet wird. Der in der Spannweite gerichtete Strömungsmittelfluß durch die Aussparungen 84 verstärkt wesentlich die Turbulenz des Strömungsmittelflusses in der Auftreffzone 80 vor dem Austritt durch den Kanal 86. Wie weiter oben erwähnt, verbessert die Konfiguration des Kanales 86 die Filmkühlung der Außendruckfläche in ähnlicher Weise wie in Verbindung mit der Ausführungsform nach F i g. 1 erläutert.

Aus Vorstehendem ergibt sich, daß die Anordnung nach den F i g. 4 bis 6 eine verbesserte Methode zum Kühlen eines laminierten Schaufelblattes 60 zeigt, die das Einführen des Kühlmittelflusses in radialer Richtung in den zentralen Hohlraum, der aus den verschiedenen Kammern 74 besteht, einschließt Der Kühlmittelstrom wird dann in der Spannweite im wesentlichen senkrecht gegen die innere Fläche 85 des Teiles der Umfangswand 70 gerichtet, die die Außensaugfläche des Schaufelblattes 60 definiert, so daß eine Auftreff- oder Konvektionskühlung dieses Teiles der Umfangswand verstärkt wird, ohne daß ein Kuhistrom auf die Saugfläche 68 ausgeübt wird. Nach Kühlung der Innenfläche 85 wird der Kühlstrom dann auf die Druckfläche 66 in solcher Weise abgegeben, daß die Filmkühlung der Außendruckfläche dadurch verstärkt wird. Insbesondere wird die Filmkühlung der Außendruckfläche dadurch erreicht, daß der Kühlstrom in einer sehnenartigen Stromabwärtsrichtung mit einem effektiven Winkel von weniger als etwa 5° zur Richtung des Heißgasstromes, der die Außendruckfläche passiert hat, abgegeben wird, und daß der Kühlstrom, solange er sich in den Kanal 86 befindet, und bevor er an die Außendruckfläche 66 abgegeben wird, verteilt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Innengekohlte Hohlschaufel für Axialturbinen, mit übereinander geschichteten, dem Profilquerschnitt entsprechenden, dünnen Schichtplatten, die in ihrer Gesamtheit das Schaufelblatt bilden und die aus einer Umfangswand und den Hohlraum unterteilenden Querwänden bestehen, wobei in der Umfangswand jeder Schichtplatte voneinander getrennte Aussparungen vorgesehen sind, die die Innenseite der Umfangswand mit der Außenseite zum Kühlmittelaustritt verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (40, 44, 46, 30), wie bekannt, regelmäßig über den Umfang verteilt sind und daß jede der Aussparungen Y-förmig ausgebildet ist, wobei die beiden Kanäle (44, 46) von der Innenseite ausgehen und der gemeinsame Kanal (50) an der Außenseite derart spitzwinklig zur Umfangsrichtung ausmündet, daß dessen Mündung von den Mündungen benachbarter Aussparungen geschnitten ist

2. Innengekühlte Hohlschaufel für Axiaiturbinen, mit übereinander geschichteten, dem Profilquerschnitt entsprechenden, dünnen Schichtplatten, die in ihrer Gesamtheit das Schaufelblatt bilden und die aus einer Umfangswand und den Hohlraum unterteilenden Querwänden bestehen, wobei in der Umfangswand jeder Schichtplatte voneinander getrennte Aussparungen vorgesehen sind, die die Innenseite der Umfangswand mit der Außenseite zum Kühlmittelaustritt verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Querwände (72) mit Kanälen (86) versehen sind, die eine Kühlmittelverbindung zwischen schaufelsaugseitigen inneren Kühlmittel-Auftreffzonen (80) und den schaufeldruckseitigen Aussparungen (87) herstellen, und daß die Aussparungen (87) spitzwinklig zur Umfangsrichtung ausmünden.

3. Innengekühlte Hohlschaufel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (50, 86) mit einer Querschnittsfläche ausgebildet ist, die sich von einem Übergangsteil (48) aus in Stromabwärtsrichtung allmählich vergrößert

4. Innengekühlte Hohlschaufel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schichtplatte (62) eine innere Wand (78) aufweist, an der die Querwände (72) enden und von der in entgegengesetzten Richtungen weitere Querwände (82) ausgehen, und daß die Wand (78) Öffnungen (84) aufweist, die Kuhlmittelverbindungen zwischen der zentralen Kammer (74) und der Auftreffzone (80) ergeben.