DE4003803A1 - Gekühlte Schaufeln für ein Gasturbinentriebwerk - Google Patents

Gekühlte Schaufeln für ein Gasturbinentriebwerk

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf Gasturbinentriebwerke und insbesondere auf innenseitig gekühlte Rotorschaufeln.
Wie bestens bekannt ist, hat die Flugzeug-Triebwerkindu­ strie erhebliche Anstrengungen unternommen, um die Lei­ stungsfähigkeit der Gasturbinentriebwerke unter gleichzei­ tiger Verringerung deren Masse zu steigern. Es ist ersicht­ lich das Endziel, das optimale Schub-zu-Masse-Verhältnis, das verfügbar ist, zu erreichen. Selbstverständlich ist ei­ nes der primären Gebiete der Konzentration die "heiße Sek­ tion" des Triebwerks, da es bekannt ist, daß das Schub-zu- Masse-Verhältnis des Triebwerks erheblich verbessert wird, indem die Temperatur der Turbinengase gesteigert wird. Je­ doch ist die Gastemperatur der Turbine durch die Beschrän­ kungen in bezug auf die Metalltemperatur der Bauteile des Triebwerks begrenzt. Es wurden bis heute erhebliche An­ strengungen unternommen, um höhere Turbinenbetriebstempera­ turen zu erreichen, indem bemerkenswerte technologische Fortschritte in der Innenkühlung der Turbinenschaufeln zur Anwendung gebracht wurden. Beispiele von einigen dieser vielen Ausführungen auf diesem Gebiet sind in der US-PS 3 533 711, der US-PS 4 073 599 und der US-PS 4 180 373 gege­ ben.
Alle diese Kühltechniken zur Innenkühlung nach dem Stand der Technik umfassen ein wirksames konvektives Kühlungs­ schema, indem Serpentinenkanäle in die Schaufelkörpersek­ tion der Schaufel eingegliedert werden. Eine andere bemer­ kenswerte Technik ist in dem der Beaufschlagung oder Spei­ sung dienenden Rohrkörper oder Hohlraum, der in den Innen­ raum der hohlen Turbinenschaufel eingefügt wird, zu sehen.
Jedoch sind im großen und ganzen die am meisten vorherr­ schenden Kühltechniken, die derzeit bei Flugzeug-Triebwerk­ schaufeln zur Anwendung kommen, diejenigen, für die die oben angegebenen Patente Beispiele liefern. In typischer Weise verwenden diese Techniken drei Kühlkreisläufe, näm­ lich den Kühlkreislauf an der vorlaufenden Kante, im Be­ reich der Mittelsehne und an der nachlaufenden Kante. Bei dem Kühlkreislauf an der vorlaufenden Kante (Vorderkante) tritt die Luft in den Zufuhrraum ein, sie wirkt auf die Vorderkante ein und tritt durch Film- oder Schleierkühlöff­ nungen aus. Bei dem Kühlkreislauf im Mittelsehnenbereich tritt die Luft in Zufuhrräume ein, bewegt sich serpentinen­ förmig durch eine Anordnung von drei Serpentinenwegen oder -kanälen fort und tritt als Filmkühlungsluft aus. In dem Kühlkreislauf an der nachlaufenden Kante (Hinterkante) tritt die Luft durch einen Zufuhrraum ein und wird durch eine axiale Beaufschlagung (üblicherweise eine einfache oder doppelte Beaufschlagung) zugemessen, bevor sie an der Schaufelhinterkante austritt.
Trotz der intensiven und ausgedehnten Bemühungen auf seiten der Industrie, um die Kühlwirkung von Turbinenschaufeln zu optimieren, weist der gegenwärtige Stand der Technik von Schaufeln noch immer ersichtliche Nachteile auf. Beispiels­ weise wird die Filmkühlung, die zur Ausbildung einer Hülle von Kühlluft um die Außenfläche des Schaufelkörpers herum ideal ist, nicht optimiert, weil das Druckverhältnis über die den Film erzeugenden Öffnungen geringer ist als optimal für all diese Öffnungen. Der Druckabfall durch die Schaufel wird nicht optimiert, weil ein erheblicher Druckabfall au­ genscheinlich durch die scharfen Kehren oder schroffen Wen­ dungen der Kühlluft um die Ecken bzw. Kanten der Serpenti­ nenkanäle herum auftritt. Auch wird die Sehnenlänge der ge­ samten Schaufel an der Spitze nicht optimiert, da die für das Umkehren der Kühlluft in den Serpentinenkanälen notwen­ dige Fläche die minimale Abmessung oder Größe des Spitzen­ bereichs beschränkt. Ersichtlicherweise hat auch die ge­ samte Sehnenlänge an der Spitze der Schaufel einen erhebli­ chen Einfluß auf deren Masse, auf die Größe und die Masse der die Schaufel tragenden Laufradscheibe und auf die durch die Rotationswirkungen der Schaufel (Schaufelzug) erzeugten Kräfte.
Es wurde nun gefunden, daß die Nachteile, auf die oben hin­ gewiesen wurde, vermieden werden können, indem eine doppel­ wandige Schaufelausgestaltung vorgesehen wird, wobei der Raum zwischen den Wänden einen Radialkanal oder einen Film­ öffnung-Zufuhrkanal benachbart zur Druckfläche, zur Sogflä­ che, zur Hinterkante und zur Vorderkante abgrenzt, um eine radiale Strömung von Kühlluft, die von einer Kühlluftquelle zugeführt wird, zu erzielen. Von dieser Quelle wird eben­ falls eine mittige, radial sich erstreckende Zufuhrkammer mit Kühlluft gespeist, welche mit dem Zufuhrkanal durch eine Vielzahl von radial verlaufenden Öffnungen in der In­ nenwand in Verbindung steht, wobei jede dieser Öffnungen so bemessen ist, daß das Druckverhältnis über die Filmkühlöff­ nungen hinweg optimiert wird.
Gemäß der Erfindung führen die mittige Zufuhrkammer und der Zufuhrkanal der Schaufel eine axial gerichtete Filmkühl- Luftströmung zur Außenwand der Schaufel, wodurch eine opti­ male Filmkühlwirkung erzeugt wird, und sie bilden einen Ka­ nal für eine radiale Luftströmung zur Spitze der Schaufel, wodurch eine maximale interne Konvektion hervorgerufen wird. Die radiale Luftströmung zur Schaufelspitze erzeugt wirksam eine aerodynamische Abdichtung zwischen der Schau­ felspitze und der dieser zugeordneten äußeren Umhüllung oder Luftabschlußfläche. Das beruht, wie ersichtlich ist, darauf, daß die radialen Innenkanäle in der drehenden Schaufel sich wie eine Zentrifugalpumpe verhalten. Wenn die Kühlluft durch die Filmkühlöffnungen und an der Spitze der Schaufel ausgestoßen wird sowie der Zufuhrkanal von Kühl­ luft geleert wird, so wird dieser Kanal kontinuierlich durch Kühlluft von der mittigen Zufuhrkammer erneut ge­ speist und die Luft für diesen Kanal ergänzt. Da die Luft in dieser mittigen Zufuhrkammer einer Zentrifugalwirkung ausgesetzt wird, wird der Druck in dieser progressiv hö­ her, wenn die Luft sich radial nach außen zur Schau­ felspitze hin bewegt. Da der Zufuhrkanal, der den Filmkühl­ öffnungen eine Axialströmung und der Schaufelspitze eine Radialströmung zuführt, aufgrund des höheren radialen Strö­ mungswiderstandes als die mittige Zufuhrkammer bei ihrem Verlauf zur Schaufelspitze hin einer progressiven Druckab­ nahme unterliegt, nützt diese Anordnung den Vorteil der na­ türlichen Konsequenz dieser Pumpeigenschaft aus, um einen Deltadruck über die Rippe, welche die mittige Zufuhrkammer und den Zufuhrkanal trennt, zu erzeugen, wodurch die den Raum speisende Luftströmung ergänzt wird. Insofern erlaubt ein geeigneter Widerstand gegenüber der Strömung im Zufuhr­ kanal und eine geeignete Bemessung der Zufuhröffnungen eine Regelung des Druckverhältnisses an den Filmkühlöffnungen für eine optimale Filmkühlwirkung, eine maximale innere Konvektion und einen maximalen aerodynamischen Abschluß an der Schaufelspitze.
Die Luft von der mittigen Zufuhrkammer dient mehreren Funk­ tionen. Sie erfüllt nicht nur das Ergänzen der Luft im Zu­ fuhrkanal, welche die Filmkühlöffnungen speist, sondern sie liefert auch eine Radialströmung an der Innenfläche der Außenwand der Schaufel für eine maximale Konvektion und sie liefert eine Schaufelspitzenströmung für eine aerodynami­ sche Abdichtung an der Schaufelspitze. Die Luft wird folg­ lich von den Zufuhröffnungen in genau ausgebildeter Weise geführt und gerichtet, so daß sie in den Zuführkanal, wie es gefordert wird, eintritt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte, durch Luft innenseitig gekühlte Turbinenschaufel für ein Gasturbinentriebwerk zu schaffen.
Ein Merkmal dieser Erfindung ist darin zu sehen, eine ver­ besserte Turbinenschaufel für ein Gasturbinentriebwerk zur Verfügung zu stellen, die einen oder mehrere Zufuhrkanäle für eine kühlende Filmluft umfaßt, welche mit Kühlluft von einer radial verlaufenden Zufuhrkammer gespeist oder er­ gänzt wird, die mittig in dem Schaufelkörper angeordnet ist, indem Kühlluft durch radial beabstandete Öffnungen, die den Zufuhrkanal mit der Zufuhrkammer verbinden, zuge­ führt wird.
Ein weiteres Merkmal dieser Erfindung wird darin gesehen, daß die verbesserte innenseitig gekühlte Turbinenschaufel die üblichen Serpentinenkanäle beseitigt.
Ein noch weiteres Merkmal dieser Erfindung besteht darin, daß eine doppelwandige Turbinenschaufel geschaffen wird, wobei der Raum zwischen der Außenwand des Schaufelkörpers und der benachbarten Wand einen Zuführkanal begrenzt, der kontinuierlich Luft am Schaufelfuß empfängt, um die Film­ kühlöffnungen in der Außenwand der Schaufel zu speisen, und wobei die benachbarte oder angrenzende Wand einen radial verlaufenden Raum begrenzt, der ebenfalls kontinuierlich Luft am Schaufelfuß empfängt, um Luft in den Zufuhrkanal durch Öffnungen, die in dieser angrenzenden Wand radial be­ abstandet sind, ergänzend einzuführen.
Die Aufgabe sowie die Ziele wie auch die Vorteile und Merk­ male der Erfindung werden aus der folgenden, auf die Zeich­ nung Bezug nehmenden Beschreibung deutlich. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer Turbinenschaufel längs der Profilsehnenachse gemäß der Erfindung;
Fig. 2 den Schnitt nach der Linie 2-2 in der Fig. 1;
Fig. 3 ein Diagramm des Strömungsbildes innenseitig der Turbinenschaufel;
Fig. 4 einen Teilschnitt der Spitze einer Turbinenschau­ fel in einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung.
Der Erfindungsgegenstand ist insbesondere wirkungsvoll für Turbinenschaufeln eines Gasturbinentriebwerks, bei dem eine innere Kühlung der Schaufeln erwünscht ist. Die Konstruk­ tion von innenseitig gekühlten Turbinenschaufeln ist in der Literatur beschrieben, weshalb aus Gründen der Einfachheit hier nur derjenige Teil der Schaufel erläutert werden wird, der für das Verständnis der Erfindung notwendig ist. Für Einzelheiten von Gasturbinentriebwerken und Turbinenschau­ feln wird auf die Triebwerke F100 und JT9D der Firma Pratt & Whitney Aircraft, ein Glied der United Technologies Cor­ poration, verwiesen.
Wie den Fig. 1 und 2 zu entnehmen ist, umfaßt die allgemein mit der Bezugszahl 10 bezeichnete Schaufel eine Außenwand oder einen Mantel 12, der eine Druckfläche 14, eine Sogflä­ che 16, eine vorlaufende Kante (Vorderkante) 18 und eine nachlaufende Kante (Hinterkante) 20 bestimmt. Die Schaufel wird in doppelwandiger Ausgestaltung gegossen, wobei sich die Innenwand 22 allgemein gleich und parallel zur Außen­ wand 12 erstreckt, jedoch von dieser beabstandet ist, um einen radial verlaufenden Kanal 26 abzugrenzen. Da dieser Kanal 26 Kühlluft zu den Film- oder Schichtkühlöffnungen 28 und zur Schaufelspitze 30 führt, wird der Kanal 26 als Zu­ fuhrkanal bezeichnet. Wenngleich der Zufuhrkanal als aus einer Mehrzahl von Speisekanälen bestehend dargestellt ist, so wird die Anzahl dieser Kanäle durch die besondere Anwen­ dung bestimmt. Dieser Kanal ist eher ein dynamischer als ein statischer Kanal, weil Kühlluft konstant in diesem strömt insofern, als sie kontinuierlich zugeführt und kon­ tinuierlich als Filmkühlluft ausgestoßen wird. Das ist am besten in Fig. 2 zu erkennen, die schematisch zeigt, daß am unteren Teil des Zufuhrkanals 26 einströmende Luft radial zur Spitze 30 der Schaufel strömt.
Kühlluft wird auch kontinuierlich zum mittleren Hohlraum geführt, welcher ein radial verlaufender Kanal 32 ist. Wie aus der folgenden Beschreibung deutlich wird, wird dieser Kanal, da durch diesen Hohlraum Kühlluft zum Zuführkanal 26 geführt wird, um die Kühlluft zu ersetzen, die durch die Filmkühlungsöffnungen 28 ausgestoßen wird, im folgenden als Zufuhrkammer 32 bezeichnet.
Es wird in Betracht gezogen, daß der Zufuhrkanal 26 und die Zuführkammer 32 Luft von einem Kompressor empfangen, wie das bei diesen Konstruktionen typisch ist.
Aus dem Obigen wird deutlich, daß sich die Kühlluft im Zu­ fuhrkanal 26 radial vom Fuß zur Spitze der Schaufel hin be­ wegt und die radial beabstandeten Filmkühlöffnungen 28 speist, wodurch die Kühlluft aufgebraucht wird. Da jedoch der Zufuhrkanal 26 ständig mit der Zufuhrkammer 32 über die radial beabstandeten Öffnungen 36 in Verbindung steht, wird immer eine Zufuhr von Kühlluft als Ersatz erreicht. Er­ sichtlicherweise wird die Kühlluft im Zufuhrkanal 26 und in den Zufuhrkammern 32 unter Druck gesetzt, wenn sie sich zur Schaufelspitze bewegt, was auf die Drehung der Schaufel zu­ rückzuführen ist. Wegen dieser Eigenheit sind die Filmkühl­ öffnungen in der Nähe der Schaufelspitze in einer Position, um Kühlluft unter einem akzeptablen Druckpegel zu empfan­ gen.
Die Zufuhrkammer 32 ist im allgemeinen ein hohler Raum, der sich vom Fuß zur Spitze der Schaufel erstreckt und durch die Innenwand 22 begrenzt ist. Rippen, wie die Rippen 40 und 42, können eingegliedert werden, um eine strukturelle Integrität für die Schaufel zu erlangen. Die Verwendung von Rippen wird jedoch selbstverständlich von der speziellen Konstruktion der Schaufel und ihrer Anwendung bestimmt.
Da die Öffnungen 36 dazu dienen, die Kühlluft im Zufuhrka­ nal 26 zu ergänzen, werden sie im folgenden als Ergänzungs­ kühlöffnungen 36 bezeichnet. Die Ergänzungskühlöffnungen dienen neben anderen Funktionen als Einrichtungen, um den Zuführkanal 26 mit Kühlluft zu versorgen, und als Einrich­ tungen, um die Kühlwirkung durch eine maximierte Konvekti­ onskühlung zu steigern, indem der in die Filmkühlöffnungen eintretenden Strömung eine Turbulenz vermittelt wird. Es hat sich gezeigt, daß ein Wiederauffüllen oder Ergänzen der Speisekanäle durch die Ergänzungsöffnungen 36 eine erhebli­ che Verbesserung in der Kühlwirkung gegenüber einer Schau­ fel, die ohne diese Ergänzungskühlöffnungen getestet wurde, bringt. Die Abmessungen dieser Öffnungen können so gewählt werden, daß ein gewünschter Druckabfall erzielt wird, um das gewünschte Druckverhältnis an den Filmkühlöffnungen zu erreichen.
Eine Kühlung kann ferner dadurch gesteigert werden, daß Hemm- oder Sperrleisten 46 in den Zuführkanal 26 eingeglie­ dert werden. Diese Sperrleisten erfüllen eine zusätzliche Funktion neben dem Kühlungsaspekt, indem sie eine Druckab­ fallcharakteristik erzeugen. Dies kann erwünscht sein, wenn die an die Schaufelspitze aufgrund der Zentrifugalwirkung der Luft im Zufuhrkanal 26 und in der Zuführkammer 32 sich annähernde Kühlluft unter einen Überdruckzustand gelangt und es notwendig ist, diesen Druck zu vermindern, um das Druckverhältnis zu erreichen, das zur Optimierung der Bil­ dung des aus den Filmkühlöffnungen 28 austretenden Films notwendig ist.
Aus dem Obigen wird deutlich, daß der Zufuhrkanal 26 und die Zuführkammer 32 geradlinig durchlaufende Radialkanäle sind und insofern die üblicherweise verwendeten serpenti­ nen- oder schlangenförmigen Kanäle beseitigen. Dieses Merk­ mal ermöglicht es dem Konstrukteur der Schaufel, die Spit­ zenabmessung zu vermindern, da dort nicht länger die Um­ kehrübergänge der serpentinenförmigen Kanalkonstruktion aufgenommen werden müssen und der Konstrukteur nunmehr in der Lage ist, aerodynamische Spitzenabschlußtechniken zur Anwendung zu bringen. Dadurch ist der aerodynamische Kon­ strukteur in der Lage, die Schaufelspitzen-Sehnenlänge mit dem Minimum zu wählen, das durch Erwägungen in bezug auf aerodynamische Leistung gefordert wird, ohne übermäßig Rücksicht auf die Größenerfordernisse für die innere Küh­ lung zu nehmen. Selbstverständlich führt dieses Merkmal mehrere Vorteile mit sich, die in der Turbinenkonstruktion erwünscht und vorteilhaft sind. Durch dieses Merkmal kann in vorteilhafter Weise die Schaufel leichter gemacht wer­ den, hat sie eine erheblich verminderte Zugwirkung und kann die die Schaufel tragende Laufradscheibe leichter gefertigt werden. All diese Merkmale beeinflussen in günstiger Weise die Masse (das Gewicht), die Leistungsfähigkeit und die Le­ bensdauer der Turbine.
Im Betrieb tritt, wie das Strömungsbild von Fig. 3 zeigt, Kühlluft in die Schaufel in deren Fußbereich am untersten Ende der Schaufel ein und durch den Flügelkörper zur Spitze der Schaufel, wie durch die gestrichelten Pfeile A und die ausgezogenen Pfeile B dargestellt ist. Öffnungen in der Spitze erlauben, daß ein Teil der Luft an dieser Stelle ausgestoßen wird, wobei ein Anteil der Kühlluft zum Schau­ fel- oder Siebkopf an der Vorderkante strömt und ein Teil der Kühlluft zur Hinterkante geleitet wird, wie durch die horizontalen Pfeile C und D jeweils angedeutet ist.
Wenn die Luft sich radial auswärts zur Schaufelspitze hin bewegt, ergänzt die Luft in der Zufuhrkammer (Pfeil B) ständig die Luft im Zufuhrkanal (Pfeil A). Insofern wird der Zufuhrkanal ständig mit Kühlluft versorgt. Wegen der Pumpwirkung, die mit der Drehung der Schaufeln verknüpft ist, wird der Druck an der Spitze, wo er am meisten benö­ tigt wird, aus sich heraus erzeugt. Das gewährleistet, daß das geeignete Druckverhältnis an den oder über den Filmöff­ nungen aufrechterhalten wird, und zwar längs der gesamten Fläche des Außenmantels.
Da die Innenwand die Rippen ersetzt, die die Serpenti­ nenkanäle bildeten, dient die Innenwand als eine Wärmeüber­ gangsfläche, um dieselbe Wärmekonvektionseigenschaft zu bieten, die der Serpentinenkonstruktion zugemessen wird oder eigen ist.
Wie im Obigen beschrieben ist, bietet diese Erfindung neue Techniken für den Turbinenkonstrukteur, die bisher diesem Konstrukteur niemals zur Verfügung standen. Beispielsweise können die Schaufeln, die gemäß der Erfindung aufgebaut sind, eine Niederdruckquelle für die Kühlluft verwenden, um die notwendige Kühlwirkung zu erzielen. Die Erfindung schafft Einrichtungen, um die Sehnenabmessung der Schaufel an der Spitze mit den damit verbundenen Vorteilen zu ver­ ringern. Wegen des Merkmals der ständigen Ergänzung kann die auf der Konvektion beruhende Größe in der Aufwärmung der Kühlluft optimiert werden.
Es hat sich analytisch herausgestellt, daß die Kühlwirkung gegenüber bisher bekannten Turbinenschaufeln mit einem Wert von annähernd +30% verbessert wird, was einer Verminderung der mittleren Metalltemperatur der Schaufel von annähernd 94°C (200°F) für eine typische Anwendung gleichwertig ist. Auch bietet eine diese Erfindung verwendende Schaufel die Möglichkeit aus sich heraus, in einer Umgebung zu arbeiten, wobei die Einlaßtemperatur der Turbine um erhebliche Werte von etwa 150°C (300°F) oder darüber erhöht werden kann oder alternativ die Standzeit der Schaufel in hohem Maß ge­ steigert werden kann, wie auch die kosten für die Schaufel erheblich vermindert werden, indem für billigere Materia­ lien eine verbesserte Kühlwirkung ausgenutzt wird. Die An­ wendung dieser Erfindung eignet sich auch aus sich heraus für verbesserte aerodynamische Verhältnisse an der Schau­ felspitze, da die den Serpentinenkanälen eigenen Umkehrer­ fordernisse, die Kompliziertheiten einführen, vermieden werden.
Die Fig. 4 zeigt eine abgewandelte, bevorzugte Ausführungs­ form für den Spitzenbereich der Turbinenschaufel. Bei die­ ser Spitze wird die Luft im Radialkanal 50 nahe der Sogflä­ che 54 zur Spitze der Schaufel nahe der Druckfläche 56 ge­ führt. Der Kanal 50 ist abgewinkelt, so daß der an der Spitze durch die Ausstoßöffnung 58 austretende Luftstrom einen vorbestimmten Winkel aufweist, der die aerodynamische Abdichtwirkung zwischen der Spitze und ihrer zugeordneten äußeren Umhüllung oder ihrem Mantel 60, die bzw. der ledig­ lich schematisch dargestellt ist, begünstigt.
Die Geometrie dieser Schaufel bietet auch gewisse Vorteile in bezug auf die Herstellung nach der üblichen Praxis des Gießens mit Wachsausschmelzmodellen. Während des Gießvor­ gangs erstrecken sich alle keramischen Kernelemente, die die inneren Kühlkanäle bilden, durch den Fuß des Schaufel­ körpers, wo sie fest erfaßt werden können, um eine Kernver­ schiebung während des Gießens zu vermeiden. Diese Geometrie eignet sich auch aus sich heraus für eine leichte Säureaus­ laugung des Kernmaterials im Anschluß an das Gießen.
Bei einer erfindungsgemäßen, innenseitig durch Luft gekühl­ ten Turbinenschaufel für eine Gasturbine mit einem nachlau­ fenden Kantenbereich, einem vorlaufenden Kantenbereich und einem mittigen Sehnenbereich schließt jeder Bereich einen gerade durchlaufenden Radialkanal ein, der mit Kühlluft vom Fuß der Schaufel zu deren Spitze hin gespeist wird. Die Ra­ dialkanäle (Zufuhrkanäle) auf der Druck- sowie Sogseite führen die Kühlluft zu Filmkühlöffnungen in der Schaufel­ körperfläche. Der Radialkanal (Zufuhrkammer) im mittigen Sehnenbereich speist die Zufuhrkanäle in ergänzender Weise mit Kühlluft durch die Zufuhrkanäle sowie die Zufuhrkammer untereinander verbindende Ergänzungskühlöffnungen. Die Dre­ hung der Schaufel erzeugt eine zentrifugale Pumpwirkung für die Luft innerhalb der Zufuhrkammer, um die Kühlwirkung der Kühlluft zu maximieren. Die an der Spitze ausgestoßene Luft kühlt die Schaufelspitze und bewirkt einen aerodynamischen Abschluß an dieser Spitze, während der vor- und nachlaufen­ den Kante in gleichartiger Weise Kühlluft zugeführt wird.
Wenngleich die Erfindung zeichnerisch und wörtlich unter Bezugnahme auf bestimmte Einzelheiten der Ausführungsformen erläutert wurde, so ist klar, daß dem Fachmann bei Kenntnis der durch die Erfindung vermittelten Lehre verschiedene Abwandlungen in Einzelheiten des Erfindungsgegenstandes an die Hand gegeben sind, die jedoch als in den Rahmen der Er­ findung fallend anzusehen sind.

Claims (7)

1. Axialturbine für ein Gasturbinentriebwerk, die durch ein Turbinen-Arbeitsmittel angetrieben wird, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von luftgekühlten Schaufeln (10), von denen jede eine dem Turbinen-Arbeitsmittel ausgesetzte Schaufelkörperfläche (12) aufweist, die eine Druckseite (14), eine Sogseite (16), einen Fußbereich, einen Spitzen­ bereich (30) und einen mittigen Sehnenbereich mit In­ nenkanälen, die wenigstens einen gerade durchlaufenden Ra­ dialkanal umfassen, welcher einen ersten Zufuhrkanal (26) benachbart zur Druckseite (14) bildet und Kühlluft vom Fußbereich zu einer Öffnung im Spitzenbereich (30) führt, bestimmt, durch eine Mehrzahl von radial beabstandeten, mit Kühlluft von dem Zufuhrkanal (26) gespeisten Filmkühlöff­ nungen (28) in der Schaufelkörperfläche (12), durch einen zweiten, gerade durchlaufenden Radialkanal, der in dem mit­ tigen Sehnenbereich eine Zufuhrkammer (32) bildet, die Kühlluft vom Fußbereich zu einer Öffnung im Spitzenbereich (30) führt, und durch eine Mehrzahl von radial beabstande­ ten Ergänzungskühlöffnungen (36), die mit der Zufuhrkammer (32) in Verbindung stehen und Ergänzungsluft in den Zufuhr­ kanal (26) einspeisen, wobei die Drehung der Turbine der Luft in den Radialkanälen (26,32) eine Zentrifugalwirkung zur Erhöhung des Drucks der Kühlluft bei ihrer Strömung zum Spitzenbereich (30) der Schaufel (10) hin vermittelt.
2. Axialturbine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen weiteren, gerade durchlaufenden Radialkanal, der der Sogseite (16) benachbart ist und einen zweiten Zufuhrkanal bildet, welcher mit einer Mehrzahl von radial beabstandeten Filmkühlöffnungen in der Schaufelkörperfläche (12) versehen ist, und durch eine Mehrzahl von radial beabstandeten Er­ gänzungskühlöffnungen (36), die von der Zufuhrkammer (32) Kühlluft in den zweiten Zufuhrkanal einspeisen.
3. Axialturbine für ein Gasturbinentriebwerk mit einer Mehrzahl von innenseitig durch Luft gekühlten Schaufeln, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Schaufeln (10) einen Schaufelkörper hat, der eine Druckseite (14), eine Sogseite (16), einen Spitzenbereich (30), einen Fußbereich, eine vorlaufende Kante (18) und eine nachlaufende Kante (20) be­ stimmt, daß eine an die Innenfläche des Schaufelkörpers allgemein angrenzende, an dieser Innenfläche in paralleler Lagebeziehung abgestützte Wandanordnung (22) eine Mehrzahl von gerade durchlaufenden Radialkanälen (26), die einen Einlaß am Fußbereich und einen Auslaß am Spitzenbereich (30) haben sowie einen Zufuhrkanal abgrenzen, bestimmt, von denen jeder Kanal eine Mehrzahl von radial beabstandeten Filmkühlöffnungen (28) aufweist, welche Kühlluft zur Aus­ bildung eines Kühlluftfilms über der Druckseite (14) sowie der Sogseite (16) ausstoßen, daß die Innenfläche der beab­ standeten Wandanordnung (22) einen zusätzlichen, gerade durchlaufenden Radialkanal (32) mit einem Einlaß am Fußbe­ reich sowie einem Auslaß am Spitzenbereich (30), welcher eine Zufuhrkammer bildet, abgrenzt, daß in der Wandanord­ nung (22) eine Vielzahl von Ergänzungskühlöffnungen (36) ausgebildet ist, die mit der Zufuhrkammer (32) in Verbin­ dung stehen und den Zufuhrkanälen (26) Kühlluft als Ersatz für die von den Zufuhrkanälen durch die Filmkühlöffnungen (28) hindurch abgegebene Kühlluft zuführen, und daß Ein­ richtungen zur Einspeisung von Kühlluft in den Fußbereich vorhanden sind, wobei die Kühlluft in der Zufuhrkammer (32) durch die durch die drehenden Schaufeln (10) erzeugte Zen­ trifugalwirkung unter Druck gesetzt und die Sehnenlänge durch die Anwendung von gerade durchlaufenden Radialkanälen (26, 32) minimiert wird.
4. Axialturbine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaufelkörper und die Wandanordnung (22) ein ein­ teiliges Gußstück sind.
5. Axialturbine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich die Filmkühlöffnungen (28) in radialer Richtung vom Fußbereich zum Spitzenbereich (30) erstrecken.
6. Axialturbine nach einem der Ansprüche 2 bis 5, da­ durch gekennzeichnet , daß sich die Ergänzungskühlöffnungen (36) in radialer Richtung vom Fußbereich zum Spitzenbereich (30) erstrecken.
7. Axialturbine nach einem der Ansprüche 3 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ergänzungskühlöffnungen (36) in der Wandanordnung (22) in einem einheitlichen Gießvor­ gang mit dieser ausgebildet werden.
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