DE4443696A1 - Gas=cooled gas=turbine blade - Google Patents
Gas=cooled gas=turbine bladeInfo
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- F01D5/12—Blades
- F01D5/14—Form or construction
- F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
- F01D5/187—Convection cooling
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine gekühlte Turbinenschaufel von Gasturbinen aller Art für beliebige unter zumindestens gerin gem Überdruck stehende gasförmige Kühlmedien, wie z. B. Luft oder Dampf, wobei die Schaufel im Inneren gerade oder serpen tinenförmig angelegte zumindestens partiell parallele Kühl kanälen aufweist, in denen das Kühlmedium zirkuliert.The invention relates to a cooled turbine blade from Gas turbines of all kinds for anyone under at least small gaseous cooling media, such as B. air or steam, with the scoop straight or serpentine inside at least partially parallel cooling has channels in which the cooling medium circulates.
Bekanntlich sind die Leistung und der Wirkungsgrad von bei hohen Temperaturen betriebenen Gasturbinen umso höher, je hö her die Betriebstemperaturen sind. Da die Temperaturfestig keit des Turbinenmaterials aber begrenzt ist, werden die den höchsten Temperaturen ausgesetzten Teile, wie die Leit- und Laufschaufeln, gekühlt. Als Kühlmedium wird meist Druckluft benutzt, welche vom Verdichter abgezweigt wird. Die durch die Entnahme der Luft vom Verdichter bedingte Verringerung von Wirkungsgrad und Leistung der Maschine muß dabei kleiner sein als die durch die Kühlung bewirkte Zunahme, da ansonsten die Kühlung nutzlos wird. Das bedeutet, daß die Kühlung mit einem möglichst geringen Verbrauch an Kühlluft zu erfolgen hat.As is well known, the performance and efficiency of high temperature operated gas turbines, the higher the forth are the operating temperatures. Because the temperature resistant speed of the turbine material is limited, however parts exposed to the highest temperatures, such as the control and Blades, cooled. Compressed air is usually used as the cooling medium used, which is branched off from the compressor. The through the Extraction of air from the compressor The efficiency and performance of the machine must be lower than the increase caused by the cooling, otherwise cooling becomes useless. That means cooling with the lowest possible consumption of cooling air Has.
Als Kühlung kann eine Konvektions-, Film- oder Prallkühlung bzw. Kombinationen aus diesen Kühlungsarten verwendet werden. Convection, film or impact cooling can be used as cooling or combinations of these types of cooling can be used.
Die Konvektionskühlung kann beispielsweise im einfachsten Fall dadurch erfolgen, daß die in die hohle Schaufel einge brachte Kühlluft die Wärme von den Innenflächen der Schaufel wand aufnimmt.Convection cooling can, for example, be the simplest Case in that the inserted into the hollow blade cooling air brought the heat from the inner surfaces of the blade wall records.
Es können aber auch mehrere parallele und ein zeln mit Kühlmedium gespeiste Kühlkanäle vorhanden sein (z. B. DE-PS 30 23 022 C2). So ist beispielsweise bei den Laufschau feln einer Gasturbine die Profilnase mit einem separat ange speisten Nasenkanal versehen, durch den die Kühlluft aus Richtung des Schaufelfußes strömt, bevor sie aus der Schau felspitze austritt. Man will dadurch verhindern, daß die ge samte Kühlung zusammenbricht, wenn der Nasenkanal durch einen Fremdkörper oder eine ähnliche Ursache leck wird. Diese Lö sung hat den Nachteil, daß die Kühlluft schlecht ausgenutzt wird, was der o.g. Forderung nach einem möglichst geringen Kühlluftverbrauch entgegensteht.However, several parallel and one can also be used cooling channels fed with cooling medium (e.g. DE-PS 30 23 022 C2). This is the case with the running show, for example a profile of a gas turbine with a separately fed nasal channel through which the cooling air exits Direction of the blade foot flows before it out of sight Felspitze emerges. One wants to prevent the ge All cooling collapses when the nasal canal passes through a Foreign body or a similar cause will leak. This Lö solution has the disadvantage that the cooling air is poorly used what the above Demand for the lowest possible Cooling air consumption stands in the way.
Günstiger sind in dieser Hinsicht Turbinenschaufeln, welche z. B. aus DE-OS 29 06 365 bekannt sind, bei denen der Reihe nach vom Kühlmedium durchströmte Kühlkanäle vorhanden sind. Durchströmt die Kühlluft der Reihe nach diese verschiedenen Kühlkanäle, wie es z. B. bei einem Serpentinenkühlsystem der Fall ist, dann wird die Kühlluft infolge der größeren Lauf länge wesentlich besser ausgenutzt, d. h. sie kann mehr Wärme aufnehmen. Solche Kühlsysteme haben aber die problematische Eigenschaft, daß kleine Primärschäden, beispielsweise ein kleines Loch in der Kanalwand, zu großen Folgeschäden führen können. Der Kühlkanal kann stromab dieses Loches nicht mehr ausreichend mit dem Kühlmedium versorgt werden, so daß das Material überhitzt wird und weitere Schäden entstehen.In this respect, turbine blades are cheaper, which e.g. B. from DE-OS 29 06 365 are known, in which the series cooling channels through which cooling medium flows are present. The cooling air flows through these different ones in turn Cooling channels, such as. B. in a serpentine cooling system Case is, then the cooling air is due to the larger run length much better utilized, d. H. it can do more heat take up. Such cooling systems have the problematic Property that small primary damage, for example a small hole in the channel wall, lead to major consequential damage can. The cooling channel can no longer downstream of this hole are adequately supplied with the cooling medium so that the Material is overheated and further damage occurs.
Die Erfindung versucht, all diese Nachteile zu vermeiden. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, eine mit einem gasförmigen Kühl medium vorwiegend konvektiv kühlbare Turbinenschaufel zu schaffen, bei welcher trotz einer bzw. mehreren Leckagestel len im Kühlkanal stromab dieser Leckagestellen eine effektive Kühlung aufrecht erhalten wird.The invention tries to avoid all these disadvantages. your the task is based, one with a gaseous cooling medium predominantly convectively coolable turbine blade create in which despite one or more leakage points len in the cooling channel downstream of these leakage points Cooling is maintained.
Erfindungsgemäß wird dies bei einer Turbinenschaufel gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1 dadurch erreicht, daß in den Rippenwänden zwischen den in gleicher Richtung durch strömten parallelen benachbarten Kühlkanälen Querverbindungs öffnungen angeordnet sind.According to the invention, this is according to a turbine blade Preamble of claim 1 achieved in that the rib walls between in the same direction flowed parallel connecting parallel cooling channels openings are arranged.
Die Vorteile der Erfindung bestehen unter anderem darin, daß bei einer Leckagestelle eines Kanals die Lauflänge stromab aus dem Nachbarkanal bzw. den Nachbarkanälen mit Kühlluft versorgt und vor Überhitzung geschützt wird. Sofern die Schaufeln durch Gießen hergestellt werden, haben die Quer verbindungsöffnungen zusätzlich den Vorteil, den Gußkern zu stabilisieren, was die Gießbarkeit erleichtert und dünnerer Kanäle erlaubt. Die Kanalzwischenwände wirken zusätzlich als Kühlrippen. Außerdem werden die Wärmespannungen durch die Öffnungen kleiner als sie bei durchlaufenden Zwischenwänden wären.The advantages of the invention include that in the event of a leak in a duct, the run length downstream from the adjacent duct or the neighboring ducts with cooling air is supplied and protected against overheating. If the Buckets made by casting have the cross connection openings additionally the advantage of the cast core stabilize, which makes the castability easier and thinner Channels allowed. The channel partitions also act as Cooling fins. In addition, the thermal stresses caused by the Openings smaller than those with continuous partition walls would be.
Es ist besonders zweckmäßig, wenn bei einer Turbinenschaufel mit Tragflügelprofil in der Profilnase mindestens zwei in gleicher Richtung durchströmte parallele Kühlkanäle mit be sagten Querverbindungsöffnungen angeordnet sind. Dadurch wird zusätzlich die Nasenwand mechanisch verstärkt. Sie wird resi stenter gegen Einschlag.It is particularly useful when using a turbine blade with wing profile in the profile nose at least two in parallel cooling channels flowed in the same direction with be said cross-connection openings are arranged. This will additionally the nose wall mechanically reinforced. She will resi more resistant to impact.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die über besagte Querverbin dungsöffnungen miteinander verbundenen und in gleicher Rich tung durchströmten parallelen Kühlkanäle nahe der Oberfläche der Schaufelwand angeordnet sind (Near Wall-Kühlung). Dadurch wird ebenfalls die bekannte Empfindlichkeit gegen Einschläge reduziert und die Kühlung ist besonders wirksam. It is also advantageous if the said cross-connection opening openings interconnected and in the same direction flow through parallel cooling channels near the surface the blade wall are arranged (near wall cooling). Thereby is also the known sensitivity to impacts reduced and the cooling is particularly effective.
Schließlich weisen die Querverbindungsöffnungen in Längs richtung der in gleicher Richtung durchströmten parallelen Kühlkanäle mit Vorteil einen Gesamtquerschnitt von 10% bis 200% des einzelnen Kanalquerschnitts auf. Benachbarte Quer verbindungsöffnungen können vorteilhaft jeweils einen kon stanten Abstand voneinander aufweisen, was eine einfache Her stellung bedeutet, oder sie haben einen variablen Abstand voneinander, was zu einer zweckmäßigen Anpassung an lokal erhöhte Leckagerisiken führt.Finally, the cross-connection openings point in the longitudinal direction direction of the parallel flow in the same direction Cooling channels with advantage a total cross section from 10% to 200% of the individual channel cross-section. Adjacent cross connection openings can advantageously each have a con have a constant distance from each other, which is a simple Her position means or they have a variable distance from each other, resulting in an appropriate adaptation to local leads to increased leakage risks.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Querverbindungsöff nungen beim Vorhandensein von mehr als zwei in gleicher Rich tung durchströmten parallelen Kühlkanälen in Längsrichtung der Kühlkanäle jeweils versetzt auf den gegenüberliegenden Seiten eines Kühlkanales angeordnet oder alternativ jeweils in einer Flucht angeordnet sind. Die versetzte Anordnung hat den Vorteil mehrfacher Umlenkungen des Kühlmediums, während die fluchtende Anordnung den Ausgleich über mehrere Kühlkanä le begünstigt.Furthermore, it is advantageous if the cross-connection opening if there are more than two in the same direction flow through parallel cooling channels in the longitudinal direction the cooling channels are each offset on the opposite Arranged sides of a cooling channel or alternatively each are aligned. The staggered arrangement has the advantage of multiple deflections of the cooling medium, while the aligned arrangement compensates for several cooling channels le favors.
Außerdem ist es zweckmäßig, wenn zur Realisierung der Near Wall-Kühlung bei einer Turbinenschaufel zunächst die Kühlka näle durch Bohren oder Erodieren hergestellt werden und anschließend die Querverbindungsöffnungen auf elektrochemi schem Wege erzeugt werden. Damit ist eine effektive Herstel lung des erfindungsgemäßen Kühlsystems möglich.It is also useful if to implement the near Wall cooling with a turbine blade first of all the cooling box channels are produced by drilling or eroding and then the cross-connection openings on electrochemical are generated. This is an effective manufacture development of the cooling system according to the invention possible.
Eine andere Möglichkeit zur Herstellung einer derartig kühl baren Turbinenschaufel besteht im schichtweisen Aufbringen und Verbinden von Schichten mit Kühlkanalstruktur, welche die Querverbindungsöffnungen enthält, und mit Deckschichten da zwischen und an der Profiloberfläche. Die Kühlkanäle können dann sehr nahe an der Oberfläche angeordnet sein, was die Kühleffektivität erhöht.Another way to make one so cool The turbine blade is made in layers and joining layers with cooling channel structure, which the Contains cross-connection openings, and there with cover layers between and on the profile surface. The cooling channels can then be placed very close to the surface what the Cooling effectiveness increased.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung an hand von gekühlten Lauf- und Leitschaufeln einer Gasturbine dargestellt.Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing hand of cooled rotor and guide blades of a gas turbine shown.
Es zeigenShow it
Fig. 1 einen Längsschnitt einer Laufschaufel mit Sepenti nenkühlsystem; Figure 1 is a longitudinal section of a rotor blade with Sepenti cooling system.
Fig. 2 einen Querschnitt durch Fig. 1 in der Ebenen II-II; FIG. 2 shows a cross section through FIG. 1 in planes II-II;
Fig. 3 einen Querschnitt einer Laufschaufel mit einer an deren Kühlkanalanordnung als in Fig. 2; FIG. 3 shows a cross section of a rotor blade with a cooling channel arrangement than in FIG. 2;
Fig. 4 einen Teillängsschnitt durch Fig. 3 in der Ebene IV-IV in der Rippenwand; Fig. 4 is a partial longitudinal section through Figure 3 in the plane IV-IV in the rib wall.
Fig. 5 einen Längsschnitt einer Laufschaufel mit in Schau fellängsrichtung geraden parallelen Kühlkanälen und jeweils in einer Flucht angeordneten Querverbin dungsöffnungen zwischen den Kanälen; Fig. 5 shows a longitudinal section of a rotor blade with in display fellängsrichtung straight parallel cooling channels and respectively disposed in alignment Querverbin dung openings between the channels;
Fig. 6 einen Querschnitt durch Fig. 5 in der Ebene VI-VI; Fig. 6 is a cross section through Figure 5 in the plane VI-VI.
Fig. 7 einen Längsschnitt einer Laufschaufel mit in Schau fellängsrichtung geraden parallelen Kühlkanälen und jeweils versetzt angeordneten Querverbindungsöff nungen; Fig. 7 voltages a longitudinal section of a blade having in display fellängsrichtung straight parallel cooling channels and each staggered Querverbindungsöff;
Fig. 8 einen Längsschnitt einer Leitschaufel mit quer an geordnetem Serpentinenkühlsystem. Fig. 8 is a longitudinal section of a guide vane with transverse to ordered serpentine cooling system.
Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentli chen Elemente gezeigt. Die Strömungsrichtung des Kühlmediums ist mit Pfeilen bezeichnet.It is only essential for understanding the invention Chen elements shown. The flow direction of the cooling medium is marked with arrows.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von mehreren Ausfüh rungsbeispielen und der Fig. 1 bis 8 näher erläutert. The invention is explained in more detail with reference to several examples of embodiments and FIGS . 1 to 8.
Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Turbinenschaufel ist eine konvektiv gekühlte Laufschaufel, welche aus Schaufelfuß 1 und Schaufelkörper 2 besteht. Im Inneren der Schaufel ist ein Serpentinenkühlsystem angeordnet, welches aus zwei parallelen Kühlkanälen 3 und 3′ besteht, die sich in Schaufellängsrich tung vom Schaufelfuß 1 bis zur Schaufelspitze 4 erstrecken, dort in Richtung Schaufelfuß 1 umgelenkt werden und anschließend am Schaufelfuß 1 wiederum in Richtung Schaufel spitze 4 der Laufschaufel umgelenkt werden. Das Kühlmedium 5 tritt dann nahe der Schaufelspitze 4 an der Abströmseite aus der Laufschaufel aus. Zwischen den beiden parallelen und in gleicher Richtung vom Kühlmedium 5, beispielsweise Luft, durchströmten Kühlkanäle 3 und 3′ sind Rippenwände 6 angeord net, welche erfindungsgemäß Querverbindungsöffnungen 7 auf weisen. Diese sind in Schaufellängsrichtung in einem konstan ten Abstand voneinander angeordnet und deshalb leicht her stellbar. In einem anderen Ausführungsbeispiel können die Querverbindungsöffnungen 7 auch in einem variablen Abstand voneinander angeordnet sein, was zu einer bessere Anpaßbarkeit an lokal erhöhte Leckagerisiken führt. Die Rippenwände 8 zwischen den parallelen, aber in unterschiedlicher Richtung vom Kühlmedium 5 durchströmten Kühlkanäle weisen gemäß Fig. 1 dagegen keine Querverbindungsöffnungen auf.The turbine blade shown in FIGS. 1 and 2 is a convectively cooled rotor blade, which consists of blade root 1 and blade body 2 . Inside the blade, a serpentine cooling system is arranged, which consists of two parallel cooling channels 3 and 3 ', which extend in the blade longitudinal direction from the blade root 1 to the blade tip 4 , are deflected there in the direction of the blade root 1 and then on the blade root 1 again in the direction of the blade tip 4 of the rotor blade can be deflected. The cooling medium 5 then emerges from the blade near the blade tip 4 on the outflow side. Between the two parallel and in the same direction from the cooling medium 5 , for example air, flow through cooling channels 3 and 3 'are rib walls 6 angeord net, which according to the invention have cross-connection openings 7 . These are arranged in the longitudinal direction of the blades at a constant distance from one another and are therefore easy to manufacture. In another exemplary embodiment, the cross-connection openings 7 can also be arranged at a variable distance from one another, which leads to better adaptability to locally increased leakage risks. The ribs 8 between the walls parallel, but flowed through in a different direction from the cooling medium 5 have cooling channels according to FIG. 1, however, no cross-connection openings.
An der Schaufelspitze 4 befinden sich Austrittsöffnungen 9 für eventuelle Schmutzpartikel oder andere Fremdkörper im Kühlmedium 5.At the blade tip 4 there are outlet openings 9 for possible dirt particles or other foreign bodies in the cooling medium 5 .
Durch die Querverbindungsöffnungen 7 erhält der Gußkern we sentlich mehr Stabilität, was die Gießbarkeit erleichtert und dünnere Kanäle 3 erlaubt.Through the cross-connection openings 7 , the casting core we get considerably more stability, which facilitates the pourability and allows thinner channels 3 .
Wird nun ein Kanal, beispielsweise der Kühlkanal 3′ an einer Stelle durch einen Fremdkörper oder eine andere Ursache leck, was einen Kühlluftverlust an das äußere Heißgas verursacht, so wird dieser Kanal 3′ stromab der Lauflänge über die Quer verbindungsöffnungen 7 mit zusätzlicher Luft aus dem Kühlka nal 3 versorgt, so daß der Kühlkanal 3′ vor Überhitzung und einer damit eventuell verbundenen Vergrößerung der Leckage stelle geschützt wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Rippenwände 6 zwischen den in der gleichen Richtung vom Kühlmedium 5 durchströmten Kühlkanälen 3 und 3′ als Kühl rippen wirken.If a channel, for example the cooling channel 3 'leaks at one point due to a foreign body or another cause, which causes a loss of cooling air to the external hot gas, this channel 3 ' is downstream of the barrel length via the cross connection openings 7 with additional air from the Kühlka channel 3 supplied so that the cooling channel 3 'is protected from overheating and any associated increase in the leakage point. A further advantage is that the fin walls 6 between the flow-through in the same direction from the cooling medium 5 cooling channels 3 and 3 act as a cooling fin '.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Laufschaufel sind in der Pro filnase mehrere, hier drei parallele Kühlkanäle 3, 3′, 3′′ angeordnet, welche in gleicher Richtung vom Kühlmedium 5 durchströmt werden und über Querverbindungsöffnungen 7 mit einander verbunden sind. Diese sind, wie aus dem Teillängs schnitt in Fig. 4 zu erkennen ist, in einem konstanten Ab stand a voneinander in Längsrichtung der Schaufel angeordnet.In the blade shown in Fig. 3, several, here three parallel cooling channels 3 , 3 ', 3 ''are arranged in the pro filnase, which are flowed through in the same direction by the cooling medium 5 and are connected to one another via cross-connection openings 7 . These are, as can be seen from the partial longitudinal section in Fig. 4, at a constant distance a from each other arranged in the longitudinal direction of the blade.
Betrachtet man in Fig. 3 den mittleren Kühlkanal 3′ im Nasen bereich der Laufschaufel, dann liegen die gegenüberliegenden Querverbindungsöffnungen 7 des Kühlkanals 3 zum Kühlkanal 3′ bzw. 3′′ in Längsrichtung der Schaufel jeweils in einer Flucht. Dadurch wird bei einer Leckagestelle ein Kühlluftaus gleich über mehr als zwei Kühlkanäle erzielt. Selbstverständ lich könnten die Querverbindungsöffnungen in einem anderen Ausführungsbeispiel auch jeweils versetzt angeordnet sein, so daß das Kühlmedium mehrfach umgelenkt wird. Neben den be reits o.g. Vorteilen wird bei diesen Ausführungsbeispielen die Nasenwand mechanisch verstärkt und resistenter gegen Ein schlag.Looking at Fig. 3, the middle cooling channel 3 'in the nose area of the blade, then the opposite cross-connection openings 7 of the cooling channel 3 to the cooling channel 3 ' and 3 '' in the longitudinal direction of the blade in each case in alignment. As a result, cooling air is obtained from more than two cooling channels at a leak point. Of course, the cross-connection openings could also be arranged offset in another embodiment, so that the cooling medium is deflected several times. In addition to the advantages already mentioned, the nose wall is mechanically reinforced and more resistant to impact in these exemplary embodiments.
Fig. 5 und Fig. 6 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel. Hier sind in der Laufschaufel einer Gasturbine sehr viele feine, sich in Schaufellängsrichtung erstreckende, parallel zueinander verlaufende Kühlkanäle 3 angeordnet, durch welche das Kühlmedium 5 vom Schaufelfuß 1 durch den Schaufelkörper 2 strömt, bevor es über Austrittsöffnungen an der Spitze 4 des Schaufelkörpers 2 austritt. Die Kühlkanäle 3 sind dabei nahe der Profiloberfläche angeordnet, so daß man von einer Near Wall-Kühlung sprechen kann. Die parallelen, in gleicher Richtung vom Kühlmedium, beispielsweise Luft oder Dampf, durchströmten Kühlkanäle 3 sind über Querverbindungsöffnungen 7, welche bei diesem Ausführungsbeispiel bei allen Kanälen 3 jeweils in einer Flucht liegen, miteinander verbunden. Fig. 5 and Fig. 6 show a further embodiment. Here, in the blade of a gas turbine, a large number of fine cooling channels 3 , which extend in the longitudinal direction of the blades and run parallel to one another, are arranged, through which the cooling medium 5 flows from the blade root 1 through the blade body 2 before it exits via outlet openings at the tip 4 of the blade body 2 . The cooling channels 3 are arranged near the profile surface, so that one can speak of near wall cooling. The parallel cooling channels 3 , through which cooling medium, for example air or steam, flows in the same direction, are connected to one another via cross-connection openings 7 , which in this embodiment are in alignment with all channels 3 .
Selbstverständlich können in einem anderen Ausführungsbei spiel, wie in Fig. 7 dargestellt, die Querverbindungsöffnun gen 7 der benachbarten Kühlkanäle auch versetzt angeordnet sein.Of course, in another exemplary embodiment, as shown in FIG. 7, the cross-connection openings 7 of the adjacent cooling channels can also be arranged offset.
Entsteht nun beispielsweise auf Grund eines Fremdkörperein schlages ein Loch 10 in einem Kühlkanal 3, dann wird durch zusätzliche Zuführung von Kühlmedium 5 aus den benachbarten parallelen Kühlkanälen der durch das Loch 10 verursachte Ver lust an Kühlmedium ausgeglichen oder eventuell eindringendes Heißgas wird mit Kühlmedium verdünnt, so daß die Kühlung nicht zusammenbricht.If, for example, a hole 10 is formed in a cooling channel 3 due to a foreign body impact, then additional cooling medium 5 from the adjacent parallel cooling channels compensates for the loss of cooling medium caused by hole 10 or any penetrating hot gas is diluted with cooling medium, so that the cooling does not break down.
Die Kühlkanäle 3 werden für die Near Wall-Kühlung beispiels weise durch Bohren oder Erodieren in einem ersten Arbeitsgang hergestellt, wobei anschließend die Querverbindungsöffnungen 7 durch einen zweiten, elektrochemischen (EMC) Arbeitsgang erzeugt werden. Vorstellbar ist auch die Herstellung des aus Kühlkanälen 3 mit Querverbindungsöffnungen 7 bestehenden Kühlsystems in einem Arbeitsgang. Eine andere Möglichkeit zur Herstellung der Near Wall-Kühlung besteht im schichtweisen Aufbringen und Verbinden von Schichten mit Kühlkanalstruktur, welche die Querverbindungen 7 der parallelen Kühlkanäle 3 enthält, und Deckschichten, welche ebenfalls Querverbindungs öffnungen 7 im Sinne der Erfindung haben können, dazwischen und an der Profiloberfläche. In einem anderen Ausführungs beispiel können die Deckschichten auch geschlossen sein. Durch die Redundanz wird eine Anordnung der Kühlkanäle 3 näher an der Oberfläche ermöglicht und das bekannte Problem der Empfindlichkeit auf Einschläge wird beseitigt.The cooling channels 3 are produced for near wall cooling, for example, by drilling or eroding in a first operation, with the cross-connection openings 7 then being produced by a second, electrochemical (EMC) operation. It is also conceivable to produce the cooling system consisting of cooling channels 3 with cross-connection openings 7 in one operation. Another possibility for producing the near-wall cooling is to apply and connect layers in layers with a cooling channel structure, which contains the cross-connections 7 of the parallel cooling channels 3 , and cover layers, which may also have cross-connection openings 7 in the sense of the invention, between and at the Profile surface. In another embodiment, the cover layers can also be closed. The redundancy enables the cooling channels 3 to be arranged closer to the surface and the known problem of sensitivity to impacts is eliminated.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die o.g. Aus führungsbeispiele bezüglich Gasturbinenlaufschaufeln be schränkt.Of course, the invention is not limited to the above. Off examples of leadership in relation to gas turbine blades limits.
In Fig. 8 wird deshalb eine Leitschaufel gezeigt, deren Ser pentinenkühlsystem nicht wie in den bereits beschriebenen Beispielen eine Längsstruktur aufweist, sondern es ist quer im Schaufelkörper 2 angeordnet. Das Serpentinenkühlsystem be steht aus zwei parallel verlaufenden Kühlkanälen 3 und 3′, in denen das Kühlmedium 5 vom Schaufelfuß 1 unter mehrfacher Richtungsänderung zur Schaufelspitze 4 entlangströmt. Die Kanäle 3 und 3′ sind dabei durch eine Rippenwand 6 voneinan der getrennt, welche in konstanten Abständen Querverbindungs öffnungen 7 enthält. Auch hier tritt beispielsweise bei einem Loch 10 im Kühlkanal 3 ein "Selbstheileffekt" auf, indem aus dem Nachbarkanal 3′ durch die Querverbindungsöffnungen 7 zu sätzliche Kühlluft 5 in den beschädigten Kanal 3 einströmt und deshalb nach dem Loch 10 die Lauflänge stromab des Kühl kanals 3 mit einer ausreichenden Menge an Kühlluft 5 versorgt werden kann.Therefore, in FIG. 8 is a stationary blade is shown, which does not have Ser pentinenkühlsystem as in the previously described examples, a longitudinal structure, but it is arranged transversely in the blade body 2. The serpentine cooling system consists of two parallel cooling channels 3 and 3 ', in which the cooling medium 5 flows from the blade root 1 with multiple changes of direction to the blade tip 4 . The channels 3 and 3 'are separated by a rib wall 6 voneinan, which contains cross-connection openings 7 at constant intervals. Again, a "self-healing effect" occurs, for example in a hole 10 in the cooling channel 3, by flowing from the neighboring duct 3 'by the cross-connection openings 7 to additional cooling air 5 in the damaged duct 3 and therefore with the hole 10, the run length downstream of the cooling channel 3 can be supplied with a sufficient amount of cooling air 5 .
BezugszeichenlisteReference list
1 Schaufelfuß
2 Schaufelkörper
3 Kühlkanal
3′ Kühlkanal
3′′ Kühlkanal
4 Schaufelspitze
5 Kühlmedium
6 Rippenwand zwischen parallelen und in gleicher Richtung
durchströmten benachbarten Kühlkanälen
7 Querverbindungsöffnungen
8 Rippenwand zwischen in entgegengesetzten Richtungen
durchströmten benachbarten Kühlkanälen
9 Öffnung
10 Leckagestelle
a Abstand zwischen den Querverbindungsöffnungen 1 blade root
2 blade bodies
3 cooling channel
3 ′ cooling channel
3 ′ ′ cooling duct
4 blade tip
5 cooling medium
6 rib wall between parallel and adjacent cooling channels in the same direction
7 cross-connection openings
8 rib wall between adjacent cooling channels through which flow flows in opposite directions
9 opening
10 leakage point
a Distance between the cross connection openings
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19944443696 DE4443696A1 (en) | 1994-12-08 | 1994-12-08 | Gas=cooled gas=turbine blade |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19944443696 DE4443696A1 (en) | 1994-12-08 | 1994-12-08 | Gas=cooled gas=turbine blade |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE4443696A1 true DE4443696A1 (en) | 1996-06-13 |
Family
ID=6535268
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19944443696 Withdrawn DE4443696A1 (en) | 1994-12-08 | 1994-12-08 | Gas=cooled gas=turbine blade |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE4443696A1 (en) |
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