DE60017437T2 - Rippen zur erhöhung der wärmeübertragung einer mittels kühlluft innengekühlten turbinenschaufel - Google Patents

Rippen zur erhöhung der wärmeübertragung einer mittels kühlluft innengekühlten turbinenschaufel Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft das Kühlen von Bauteilen, die einer heißen Gasatmosphäre ausgesetzt sind, und sie betrifft insbesondere innen konvektiv gekühlte Strömungsprofilstrukturen.
  • 2. Beschreibung des Stands der Technik
  • Es ist bekannt, Strömungsprofilstrukturen, beispielsweise Gasturbinenlaufschaufeln oder -leitschaufeln, die einer heißen Gasatmosphäre ausgesetzt sind, durch Zirkulieren eines Kühlfluids durch innere Kühlpassagen zu kühlen, die in den Strömungsprofilstrukturen definiert sind, um das Niveau an thermischen Spannungen zu verringern und die Spitzenströmungsprofil-Temperaturen in den Strömungsprofilstrukturen zu verringern und so deren strukturelle Integrität und Nutzungslebensdauer zu bewahren.
  • Bei Gasturbinenanwendungen werden Strömungsprofilstrukturen typischerweise durch einen Teil der druckbeaufschlagten Luft, welche von einem Verdichter der Gasturbinenmaschine stammt, gekühlt. Um die Gesamtgasturbinenmaschinen-Effizienz zu bewahren, ist es wünschenswert, so wenig wie möglich der druckbeaufschlagten Luft zu verwenden, um die Strömungsprofilstrukturen zu kühlen. Folglich wurden Anstrengungen unternommen, um die Kühlluft effizient zu nutzen. Beispielsweise beschreibt die GB-Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2 112 467, die am 3. Dezember 1981 im Namen von Schwarzmann et al. eingereicht wurde, ein kühlbares Strömungsprofil mit einer Vorderkantenkühlpassage, in der eine Mehrzahl von identischen und gleichförmige bemessenen Stolperstreifen mit einem Winkel zu einer Längsachse der Kühlpassage angeordnet ist, um Turbulenzen in dem Vorderkantenbereich der Laufschaufel zu erhöhen, der typischerweise der thermisch am meisten beanspruchte Bereich des Strömungsprofils ist.
  • Das US-Patent Nr. 4 416 585, welches am 22. November 1983 Abdel-Messeh erteilt wurde, und das US-Patent Nr. 4 514 144, welches am 30. April 1985 Lee erteilt wurde, beschreiben beide eine gekühlte Laufschaufel mit einer inneren Kühlpassage, in der Paare von gleichförmig bemessenen Rippen winkelmäßig angeordnet sind, um einen Kanal dazwischen zum Kanalisieren des Kühlfluids entlang einem ausgewählten Strömungsweg zu bilden, um den Wärmeübertragkoeffizienten zu erhöhen und gleichzeitig den Kühlfluiddruckabfall in der inneren Kühlpassage zu minimieren.
  • Die europäische Patentanmeldung EP 0 939 196 A2 , die am 1. September 1999 veröffentlicht wurde, beschreibt eine Gasturbinenlaufschaufel, welche eine innere Vorderkantenkühlpassage definiert, die mit einer Mehrzahl von beabstandeten Stolperstreifen versehen ist, die in zwei Reihen mit gleichem Abstand von der Vorderkante der Laufschaufel angeordnet sind. Die Reihen haben die gleiche lineare Dichte von Stolperstreifen.
  • Die deutsche Patentanmeldung DE 195 26 917 A1 , die am 23. Januar 1997 veröffentlicht wurde, beschreibt eine Gasturbinenlaufschaufel, die eine innere Kühlpassage definiert, die mit Seite an Seite angeordneten Reihen von Stolperstreifen ähnlicher Höhe und Breite versehen ist. Die Reihen der Stolperstreifen haben die gleiche lineare Dichte.
  • Obwohl die Strukturen zum Fördern des Wärmeübertrags, die in den vorangehend genannten Referenzen beschrieben wurden, effektiv sind, hat sich herausgestellt, dass es ein Bedürfnis nach einer neuen und verbesserten Struktur zum Fördern des Wärmeübertrags gibt, die eine variable Kühlmittelströmung und variable Wärmeübertragkoeffizientenverteilung erlaubt, die gemäß einer nicht gleichförmigen äußeren Wärmelast eingestellt werden können.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine neue und verbesserte Struktur zum Fördern von Wärmeübertrag bereitzustellen, die angepasst ist, Kühlfluid effizient zum konvektiven Kühlen einer Gasturbinen-Strömungsprofilstruktur zu verwenden.
  • Es ist auch ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine derartige Struktur zum Fördern von Wärmeübertrag bereitzustellen, die variable Kühlströmung- und Wärmeübertragkoeffizienten-Verteilungen erlaubt.
  • Deshalb wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine kühlbare Gasturbinen-Strömungsprofilstruktur mit einer Vorderkante, einer Hinterkante, einer inneren Kühlpassage, durch welche ein Kühlfluid zum konvektiven Kühlen der Strömungsprofilstruktur zirkuliert wird, und einer Struktur zum Fördern von Wärmeübertrag vorgesehen, die in der inneren Vorderkantenkühlpassage vorgesehen ist. Die Struktur zum Fördern von Wärmeübertrag weist eine Mehrzahl von Stolperstreifen auf, die derart angeordnet sind, dass sie ein Strömen des Kühlfluids in Richtung der Vorderkante in einem Paar von gegenläufigen Wirbeln bewirken und so den Wärmeübertrag an der Vorderkante fördern.
  • Gemäß einem weiteren generellen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine gekühlte Strömungsprofilstruktur für eine Gasturbinenmaschine bereitgestellt, aufweisend eine erste und eine zweite gegenüberliegende Seitenwand, die miteinander an einer in Längsrichtung verlaufenden Vorder- und Hinterkante verbunden sind, mindestens eine in Längsrichtung verlaufende innere Kühlpassage zum dort Hindurchleiten eines Kühlfluids zum konvektiven Kühlen der Strömungsprofilstruktur und eine Struktur zum Fördern des Wärmeübertrags, die in der inneren Kühlpassage vorgesehen ist. Die Struktur zum Fördern des Wärmeübertrags weist eine Mehrzahl von Stolperstreifen auf, die in der inneren Kühlpassage angeordnet sind, um eine variable Wärmeübertragkoeffizienten-Verteilung zu bewirken. Jeder der Stolperstreifen hat eine Höhe (h) und eine Breite (w), die ein w/h-Verhältnis definieren. Bei der Mehrzahl von Stolperstreifen wird entlang einer Querachse relativ zur inneren Kühlpassage mindestens eines von Höhe (h), Breite (w) und w/h-Verhältnis variiert. Dies schafft vorteilhafterweise eine variable Strömungs- und Wärmeübertragkoeffizienten-Verteilung, und erlaubt so, Kühlströmungsanforderungen zu reduzieren.
  • Gemäß einem weiteren generellen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Kühlen einer Vorderkante eines Gasturbinenmaschinen-Strömungsprofils mit einer inneren Vorderkantenkühlpassage, welche sich zwischen der ersten und der zweiten Seitenwand erstreckt, geschaffen, welches die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen einer Struktur zum Fördern von Wärmeübertrag in der inneren Vorderkantenkühlpassage, Leiten eines Kühlfluids in die innere Vorderkantenkühlpassage und Bewirken, dass das Kühlfluid in Richtung der Vorderkante in einem Paar von gegenläufigen Wirbeln strömt und so Fördern von Wärmeübertrag an der Vorderkante.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Nachdem so generell die Natur der Erfindung beschrieben wurde, wird nun auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, die illustrativ eine bevorzugte Ausführungsform davon zeigen und für die gilt:
  • 1 ist eine zum Teil weggebrochene Längsschnittansicht einer innen konvektiv gekühlten Laufschaufel gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2a ist eine Schnittansicht, die entlang der Linie 2a–2a von 1 genommen ist;
  • 2b ist eine Schnittansicht, die entlang der Linie 2b–2b von 1 genommen ist;
  • 3 ist eine zum Teil weggebrochene Längsschnittansicht einer innen konvektiv gekühlten Laufschaufel gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 4 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die entlang der Linie 4–4 von 3 genommen ist; und
  • 5 ist eine zum Teil weggebrochene Längsschnittansicht einer innen konvektiv gekühlten Laufschaufel gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Es wird nun auf die 1, 2a und 2b Bezug genommen. Dort ist eine innen konvektiv gekühlte Laufschaufel 10 gezeigt, die zur Verwendung als eine Turbinenlaufschaufel einer konventionellen Gasturbinenmaschine (nicht gezeigt) geeignet ist.
  • Die gekühlte Laufschaufel 10 weist einen Wurzelabschnitt 12, einen Plattformabschnitt 14 und einen hohlen Strömungsprofilabschnitt 16 auf, über den heiße Verbrennungsgase strömen, die von einer Brennkammer (nicht gezeigt) stammen, die einen Teil der Gasturbinenmaschine bildet. Der Wurzelabschnitt 12, der Plattformabschnitt 14 und der Strömungsprofilabschnitt 16 sind typischerweise als eine unitäre Struktur integral gegossen.
  • Gemäß einer Anwendung der vorliegenden Erfindung erstreckt sich die gekühlte Laufschaufel radial von einem Rotor (nicht gezeigt) und ist mit diesem über dem Wurzelabschnitt 12 verbunden. Der Wurzelabschnitt 12 definiert eine Fluidpassage 18, die in Fluidverbindung mit einer Quelle von druckbeaufschlagtem Kühlfluid, typischerweise druckbeaufschlagter Luft, welche von einem Verdichter (nicht gezeigt) der Gasturbinenmaschine stammt, ist.
  • Der hohle Strömungsprofilabschnitt 16 weist eine Druckseitenwand 20 und eine Sogseitenwand 22 auf, die miteinander an in Längsrichtung verlaufender Vorder- und Hinterkante 24 und 26 verbunden sind. Der Strömungsprofilabschnitt 16 weist ferner eine Spitzenwand 28 an einem entfernten Ende davon auf. Wie man in den 1, 2a und 2b erkennt, definiert der Strömungsprofilabschnitt 16 einen inneren Kühl-Passageweg 29, der in einer gewundenen Weise angeordnet ist und durch den Kühlluft geführt wird, um die Laufschaufel 10 konvektiv zu kühlen, wie durch Pfeile 27 in 1 gezeigt.
  • Der Kühl-Passageweg 29 weist eine Vorderkanten-Kühlpassage 30 auf, die sich in Erstreckungsrichtung oder in Längsrichtung der Laufschaufel 10 deren Vorderkantenwand 24 benachbart erstreckt. Die Vorderkanten-Kühlpassage 30 ist in Strömungsverbindung mit Passage 18 und erstreckt sich zu der Spitzenwand 28 der Laufschaufel 10, wo die Kühlmittelluft um 180° in eine zentrale Kühlpassage 32 umgelenkt wird, wie man in 1 sieht. Die Kühlluft strömt dann in Längsrichtung in der zentralen Kühlpassage 32 in Richtung zu dem Wurzelabschnitt 12 der Laufschaufel 10, bevor sie um 180° in Längsrichtung in eine Hinterkanten-Kühlpassage 34 umgelenkt wird, welche sich bis zur Spitzenwand 28 erstreckt und in der eine Mehrzahl von beabstandeten Podesten 36 zwischen der Druck- und Sogseitenwand 20 und 22 der gekühlten Laufschaufel 10 vorgesehen ist. Die Kühlluft wird typischerweise von der Hinterkanten-Kühlpassage 34 über eine Mehrzahl von Auslässen 38 abgegeben, die an ausgewählten Stellen durch die Hinterkante 28 definiert sind, wie man in den 2a und 2b sieht.
  • Die Vorderkanten-Kühlpassage 30 ist durch die Druck- und Sogseitenwand 20 und 22, die Vorderkantenwand 24 und eine Trennwand 40, welche in Längsrichtung der Laufschaufel 10 zwischen der Druck- und Sogseitenwand 20 und 22 verläuft, begrenzt. Wie man in 1 erkennt, bildet die Trennwand 40 einen Spalt zu der Spitzenwand 28, um es der Kühlluft zu erlauben, von der Vorderkanten-Kühlpassage 30 in die zentrale oder Profilsehnenmitten-Kühlpassage 32 zu strömen. Ähnlich erstreckt sich eine zweite Trennwand 42 (siehe 2a und 2b) in Längsrichtung von der Spitzenwand 28 der gekühlten Laufschaufel 10 in Richtung zu dem Wurzelabschnitt 12 zwischen der Druck- und Sogseitenwand 20 und 22 zum Trennen der zentralen Kühlpassage 32 von der Hinterkantenkühlpassage 34 und um so zu bewirken, dass die Kühlluft in gewundener Weise in Richtung zu den Auslässen 38 strömt, welche durch die Hinterkante 26 der gekühlten Laufschaufel 10 definiert sind.
  • Die äußere Wärmebelastung ist üblicherweise wichtiger an der Vorderkante 24 und insbesondere an einem dort positionierten Stagnationspunkt P. Außerdem ist die äußere Oberfläche des Vorderkantenbereichs des Strömungsprofilabschnitts 16, welche dem heißen Gas ausgesetzt ist, groß, verglichen mit der, die der Kühlluft ausgesetzt ist. Deshalb ist es wünschenswert, einen Wärmeübertrag auf die Kühlluft in den Vorderkantenbereich der Laufschaufel 10 zu fördern, um die Kühlströmungsanforderungen bei einem Minimum zu halten.
  • Es hat sich herausgestellt, dass eine effiziente Kühlung dieses Bereichs der Laufschaufel 10 erzielt werden kann, indem man die Kühlluft in Richtung zu der Vorderkante 24 in einem Paar von gegenläufigen Wirbeln V1 und V2 (siehe 4) strömen lässt.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das bewirkt, indem man eine Struktur zum Fördern von Wärmeübertrag bereitstellt, welche eine Mehrzahl von Stolperstreifen oder Rippen mit sich ändernden Abmessungen in deren Längsrichtung vorsieht, wobei die Abmessungen der Stolperstreifen so eingestellt sind, dass sie das gewünschte Strömungsmuster und die Verstärkung bei dem lokalen Wärmeübertrag-Koeffizienten gemäß der auf die Laufschaufel 10 ausgeübten nicht-gleichförmigen äußeren Wärmelast erzeugen.
  • Insbesondere, wie in den 1, 2a und 2b ersichtlich, erstreckt sich eine erste Anordnung von parallelen Stolperstreifen oder Rippen 44s mit sich ändernden Abmessungen von einer inneren Oberfläche der Sogseitenwand 22 mit einem Winkel θ bezogen auf eine Längsachse der Vorderkanten-Kühlpassage 30 oder zu der Richtung der Kühlströmung. Der Wert von θ kann in einem Bereich von etwa 20° Grad bis etwa 60° Grad enthalten sein. Jedoch ist der bevorzugte Bereich des Winkels θ zwischen 40° Grad bis 50° Grad. Wie man in den
  • 2a und 2b sieht, erstreckt sich eine zweite Anordnung von parallelen Stolperstreifen oder Rippen 44p mit sich ändernden Abmessungen von einer inneren Oberfläche der Druckseitenwand 20. Die Stolperstreifen 44p sind parallel und bezogen auf die Stolperstreifen 44s versetzt angeordnet, so dass die Stolperstreifen 44p und 44s sich alternierend sukzessive über die Vorderkanten-Kühlpassage 30 erstrecken.
  • Die Stolperstreifen 44p und 44s können sich bis zur Trennwand 40 erstrecken oder aber auch nicht und sind von der Vorderkantenwand 24 beabstandet.
  • Die Vorderkanten-Kühlpassage 30 hat einen generell dreieckigen Querschnitt und hat eine Höhe (H) an jedem Punkt entlang einer Linie, die rechtwinklig zu einer Mittellinie der Vorderkanten-Kühlpassage 30 ist, wie man in 2a erkennt. Die Stolperstreifen 44p und 44s haben eine Höhe (h) (siehe 2a) und eine Breite (w) (siehe 1), welche eine w/h-Verhältnis definieren. Der bevorzugte Wert des Verhältnisses w/h ist in einem Bereich von 0,05 bis 20 einschließlich enthalten. Der bevorzugte Wert des Verhältnisses der Höhe des Streifens und der Passage h/H ist im Bereich von 0,05 bis 1,0 einschließlich enthalten.
  • Die Abmessungen eines jeden Stolperstreifens 44s und 44p nehmen generell allmählich von einem ersten Ende 46 zu einem zweiten Ende 48 davon ab, wobei das zweite Ende strömungsaufwärts von dem ersten Ende 46 und näher an der Vorderkante 24 angeordnet ist. Die Breite (w), die Höhe (h) und/oder das w/h-Verhältnis können entlang der Länge eines jeden Stolperstreifens 44s und 44p unterschiedlich sein, um das gewünschte Strömungsmuster zu induzieren, welches einen Wärmeübertrag in dem Vorderkantenbereich der Laufschaufel 10 fördert.
  • Die Stolperstreifen 44 und 44s sind typischerweise integral mit der dazugehörigen Seitenwand 20 und 22 gegossen.
  • Konventionelle Stolperstreifen 48p und 48s von gleichförmiger Größe können in der zentralen Kühlpassage 32 vorgesehen sein, um den Wärmeübertrag darin zu fördern. Die Orientierung der Stolperstreifen 44p, 44s, 48p und 48s kann generell gleich sein. Man versteht, dass das wirbelnde Moment der Luft von einer Passage auf die nächste übertragen werden kann. Jedoch ist das nicht notwendigerweise der Fall, da es durch eine 180°-Wende ausgelöscht werden kann und dann durch den nächsten Satz von Stolperstreifen wieder gestartet werden kann.
  • Gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in den 3 und 4 gezeigt ist, kann die Kühlluft veranlasst werden, in einem Paar von gegenläufigen Wirbeln V1 und V2 in einem dreieckförmigen oder trapezförmigen Passage zu strömen, indem man eine Mehrzahl von Stolperstreifen 144s und 144p von gleichförmigen, aber unterschiedlichen Abmessungen in der Passage vorsieht.
  • Insbesondere, wie man in 3 sieht, verläuft eine erste Anordnung von parallelen Stolperstreifen 144s von der Sogseitenwand 122 und der Trennwand 140 in Querrichtung bezogen auf die Strömungsrichtung und die Längsachse der Vorderkanten-Kühlpassage 130. Man versteht jedoch, dass die Stolperstreifen 144s sich nicht notwendigerweise bis zur Trennwand 140 erstrecken müssen. Jeder Stolperstreifen 144s ist von gleichförmigen Abmessungen. Die Stolperstreifen 144s sind gleichförmig verteilt entlang der Längsachse der Vorderkanten-Kühlpassage 130. Eine zweite Anordnung von parallelen Stolperstreifen 145s, die von dem entfernten Ende der ersten Stolperstreifen 144s beabstandet sind, ragt von der Sogseitenwand 122 weg. Die Stolperstreifen 145s sind näher an der Vorderkante 124 angeordnet als die erste Anordnung von Stolperstreifen 144s. Jeder Stolperstreifen 145s hat gleichförmige Abmessungen. Die zweiten Stolperstreifen 145s sind generell schmaler als die ersten Stolperstreifen 144s. Die Höhe (h) und die Breite (w) der Stolperstreifen 145s sind geringer als die Höhe (h) bzw. die Breite (w) der Stolperstreifen 144s. Die Abmessungen der Stolperstreifen 144s und 145s sind so gesetzt, dass sie die gewünschte variable Wärmeübertragkoeffizienten-Verteilung über die Vorderkanten-Kühlpassage 130 liefern.
  • Wie man in 3 erkennt, sind die zweiten Stolperstreifen 145s in Längsrichtung gleichförmig in der Vorderkanten-Kühlpassage 130 verteilt. Der Abstand zwischen benachbarten Stolperstreifen 145s ist geringer als der Abstand zwischen benachbarten Stolperstreifen 144s.
  • Wie man in 4 erkennt, ragen dritte und vierte korrespondierende Anordnungen von Stolperstreifen 144p und 145p von gleichförmigen, aber unterschiedlichen Abmessungen, von der Druckseitenwand 120 nach innen in die Vorderkanten-Kühlpassage 130. Die dritte und vierte Anordnung von Stolperstreifen 144p und 145p sind jeweils in Längsrichtung bezogen auf die korrespondierende erste und zweite Anordnung von Stolperstreifen 144s und 145s versetzt.
  • In der Vorderkanten-Kühlpassage 130 bewirkt das Vorsehen der Stolperstreifen 144s, 144p, 144s und 145p ein Strömen der Kühlluft in einem Paar von gegenläufigen Wirbeln V1 und V2. Der erste Wirbel V1 definiert eine Wirbellinie, welche sich von dem Vorderkantenbereich generell parallel zu einer inneren Oberfläche der Druckseitenwand 120 und dann zurück in Richtung zu dem Vorderkantenbereich erstreckt. Ähnlich definiert der zweite Wirbel V2 eine Wirbellinie, welche von dem Vorderkantenbereich generell parallel zu einer inneren Oberfläche der Sogseitenwand 122 und dann zurück in Richtung zu dem Vorderkantenbereich verläuft.
  • Zusätzlich zu den Vorteilen der ersten Ausführungsform hat die zweite Ausführungsform die Vorteile, einfacher herzustellen zu sein und eine unterschiedliche Beabstandung für unterschiedlich bemessene Stolperstreifen zuzulassen.
  • In einer alternativen Ausführungsform, welche in 5 gezeigt ist, ragt eine erste Anordnung von Stolperstreifen 244 mit variablen Abmessungen und eine zweite Anordnung von gleichförmig bemessenen Stolperstreifen 245 von der Druckseitenwand 220 sowie von der Sogseitenwand 222 der gekühlten Laufschaufel 200 weg. Man versteht, dass jegliche Permutation der ersten zwei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in der gleichen Passage verwendet werden kann, um die gewünschten Ergebnisse zu erzeugen.
  • Man versteht, dass die vorliegende Erfindung auf eine Vielzahl von Kühlschemata angewendet werden kann, einschließlich Vorderkanten-Kühlpassagen, die sich lediglich über die Hälfte der Vorderkante erstrecken. Auch kann die Vorderkantenpassage in einer 90°-Kehre anstelle einer 180°-Kehre, wie vorangehend beschrieben, enden. Man versteht auch, dass der Rest des Kühlschemas, d.h. hinter der Vorderkanten-Kühlpassage, für das Funktionieren der vorliegenden Erfindung unwesentlich ist. Schließlich versteht man, dass die vorliegende Erfindung nicht auf große Stolperstreifen in der Nähe der Wurzel des Strömungsprofils und kleinere in der Nähe der Spitze davon beschränkt ist.

Claims (26)

  1. Kühlbare Gasturbinenmaschinen-Strömungsprofilstruktur (116, 216) mit einer Vorderkante (124, 224), einer inneren Vorderkantenkühlpassage (130, 230), durch welche ein Kühlfluid zirkuliert wird, um die Strömungsprofilstruktur (116, 216) konvektiv zu kühlen, wobei die Passage (116, 216) eine Vorderkantenseite, die näher an der Vorderkante (124, 224) als eine zweite Seite davon angeordnet ist, und eine Struktur zum Fördern von Wärmeübertrag hat, die in der inneren Vorderkantenkühlpassage (130, 230) vorgesehen ist, wobei die Struktur zum Fördern von Wärmeübertrag eine Mehrzahl beabstandeter Stolperstreifen (144S, 144P, 145S, 145P; 244, 245) aufweist, die angeordnet sind, dass sie ein Strömen des Kühlfluids in Richtung der Vorderkante (130, 230) in einem Paar von gegenläufigen Wirbeln bewirken und so Wärmeübertrag an der Vorderkante (130, 230) fördern, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Stolperstreifen (144S, 144P, 145S, 145P; 244, 245) eine erste Anordnung von Stolperstreifen (144S, 144P, 244) und eine zweite Anordnung von Stolperstreifen (145S, 145P, 245) aufweist, wobei die erste Anordnung generell weiter von der Vorderkante (130, 230) angeordnet ist als die zweite Anordnung, wobei mindestens von Höhe (h) und Breite (w) der Stolperstreifen (144S, 144P, 244) der ersten Anordnung generell größer ist als Höhe (h) und/oder Breite (w) der Stolperstreifen (145S, 145P, 245) der zweiten Anordnung, und wobei die Stolperstreifen (144S, 144P, 145S, 145P; 244, 245) in der Vorderkantenseite der Passage (130, 230) näher beieinander sind als in der zweiten Seite davon.
  2. Kühlbare Gasturbinenmaschinen-Strömungsprofilstruktur (116, 216) nach Anspruch 1, wobei die Höhe (h) und die Breite (w) eines jeden Stolperstreifens (144S, 144P, 145S, 145P; 244, 245) ein w/h-Verhältnis definieren und wobei in der Mehrzahl von Stolperstreifen (144S, 144P, 145S, 145P; 244, 245) mindestens eines von Höhe (h), Breite (w) und dem w/h-Verhältnis entlang einer Querachse relativ zu der inneren Vorderkantenkühlpassage (130, 230) variiert wird.
  3. Kühlbare Gasturbinenmaschinen-Strömungsprofilstruktur (116, 216) nach Anspruch 2, wobei in der Mehrzahl von Stolperstreifen (144S, 144P, 145S, 145P; 244, 245) mindestens eines von Höhe (h) und Breite (w) von einem maximalen Wert zu einem minimalen Wert entlang der Querachse in Richtung zu der Vorderkante (124, 224) variiert wird, wobei der Minimalwert in der Nähe der Vorderkante (124, 224) ist.
  4. Kühlbare Gasturbinenmaschinen-Strömungsprofilstruktur (116, 216) nach Anspruch 3, wobei das w/h-Verhältnis in dem Bereich von einschließlich 0,05 bis 20 enthalten ist.
  5. Kühlbare Gasturbinenmaschinen-Strömungsprofilstruktur (116, 216) nach Anspruch 4, wobei die innere Vorderkantenkühlpassage (130, 230) eine Höhe (H) hat und wobei gilt: 0,05 ≤ h/H ≤ 1,0.
  6. Kühlbare Gasturbinenmaschinen-Strömungsprofilstruktur (116, 216) nach Anspruch 2, wobei jeder der Stolperstreifen (144S, 144P, 145S, 145P; 244, 245) ein erstes und ein zweites entgegengesetztes Ende hat, wobei das zweite Ende näher an der Vorderkante (130, 230) angeordnet ist als das erste Ende und strömungsaufwärts bezogen auf das erste Ende angeordnet ist.
  7. Kühlbare Gasturbinenmaschinen-Strömungsprofilstruktur (116, 216) nach Anspruch 6, wobei jeder der Stolperstreifen (144S, 144P, 145S, 145P; 244, 245) mit einem spitzen Winkel θ, bezogen auf eine Längsachse der inneren Vorderkantenkühlpassage (130, 230) orientiert ist und wobei θ in einem Bereich von etwa 20° bis etwa 60° enthalten ist.
  8. Kühlbare Gasturbinenmaschinen-Strömungsprofilstruktur (116, 216) nach Anspruch 2, wobei sich die Stolperstreifen (144S, 144P, 145S, 145P; 244, 245) quer zu einer Längsachse der Passage (130, 230) erstrecken und wobei die erste Anordnung von Stolperstreifen (144S, 144P, 145S, 145P; 244, 245) in der inneren Vorderkantenkühlpassage (130, 230) in Längsrichtung verteilt ist, wobei jeder Stolperstreifen (144S, 144P, 244) der ersten Anordnung variable Abmessungen von einem ersten Ende zu einem zweiten entgegengesetzten Ende davon hat, wobei sich die variablen Abmessungen aus einer Variation von mindestens einem von Höhe (h), Breite (b) und w/h-Verhältnis ergibt.
  9. Kühlbare Gasturbinenmaschinen-Strömungsprofilstruktur (116, 216) nach Anspruch 8, wobei die variablen Abmessungen eines jeden Stolperstreifens (144S, 144P, 145S, 145P; 244, 245) von einem Maximalwert an dem ersten Ende davon auf einen Minimalwert an dem zweiten Ende davon abnehmen, wobei das zweite Ende näher an der Vorderkante (124, 224) angeordnet ist als das erste Ende.
  10. Kühlbare Gasturbinenmaschinen-Strömungsprofilstruktur (116, 216) nach Anspruch 9, wobei die Strömungsprofilstruktur (116, 216) eine Druckseitenwand (120, 220) und eine Sogseitenwand (122, 222) hat, wobei die erste Anordnung von Stolperstreifen (144P, 244) an der Druckseitenwand (120, 220) angeordnet ist, während die zweite Anordnung von Stolperstreifen (145S, 245) an der Sogseitenwand (122) bezogen auf die erste Anordnung von Stolperstreifen (144P, 244) in einer versetzten Weise angeordnet ist.
  11. Kühlbare Gasturbinenmaschinen-Strömungsprofilstruktur (116, 216) nach Anspruch 2, wobei die erste und die zweite Anordnung von Stolperstreifen (144S, 144P, 145S, 145P; 244, 245) relativ zueinander derart versetzt angeordnet sind, dass die Stolperstreifen (144S, 144P, 145S, 145P; 244, 245) der ersten und der zweiten Anordnung in alternierender Aufeinanderfolge entlang einer Längsachse der inneren Vorderkantenkühlpassage (130, 230) angeordnet sind.
  12. Kühlbare Gasturbinenmaschinen-Strömungsprofilstruktur (116, 216) nach Anspruch 2, wobei die Stolperstreifen (144S, 144P, 145S, 145P; 244, 245) der ersten und der zweiten Anordnung von gleichförmigen aber unterschiedliche Abmessungen sind, wobei die Stolperstreifen (145S, 145P, 245) der zweiten Anordnung kleiner sind als die Stolperstreifen (144S, 144P, 244) der ersten Anordnung.
  13. Kühlbare Gasturbinenmaschinen-Strömungsprofilstruktur (116, 216) nach Anspruch 11, wobei jeder Stolperstreifen (144S, 144P, 244) der ersten Anordnung von einem ersten Ende davon zu einem zweiten entgegengesetzten Ende davon variable Abmessungen hat, wohingegen die Stolperstreifen (145S, 145P, 245) der zweiten Anordnung gleichförmige Abmessungen haben.
  14. Kühlbare Gasturbinenmaschinen-Strömungsprofilstruktur (116, 216) nach Anspruch 2, wobei dritte und vierte Anordnungen von Stolperstreifen (144P, 145P, 244, 245), die jeweils mit der ersten und der zweiten Anordnung von Stolperstreifen (144S, 145S, 244, 245) korrespondieren, an einer inneren Oberfläche von Druckseitenwand (120, 220) oder Sogseitenwand (122) den ersten und zweiten Anordnung von Stolperstreifen (144S, 145S, 244, 245) gegenüber angeordnet sind.
  15. Gekühlte Strömungsprofilstruktur (116, 216) für eine Gasturbinenmaschine, aufweisend eine erste Seitenwand und eine zweite entgegengesetzte Seitenwand (120, 122, 220), die an einer Vorderkante (124, 224) und einer Hinterkante (126) miteinander verbunden sind, einer inneren Vorderkanten kühlpassage (130, 230) zum dort Hindurchleiten eines Kühlfluids, um die Strömungsprofilstruktur (116, 216) konvektiv zu kühlen, und eine Struktur zum Fördern von Wärmeübertrag, die in der inneren Kühlpassage (130, 230) vorgesehen ist, wobei die Struktur zum Fördern von Wärmeübertrag eine Mehrzahl von Stolperstreifen (144S, 144P, 145S, 145P; 244, 245) aufweist, die in der inneren Kühlpassage (130, 230) angeordnet sind, um eine variable Wärmeübertragkoeffizienten-Verteilung zu bewirken, wobei jeder der Stolperstreifen (144S, 144P, 145S, 145P; 244, 245) eine Höhe (h) und eine Breite (w) hat, welche ein w/h-Verhältnis definieren, und wobei bei der Mehrzahl von Stolperstreifen (144S, 144P, 145S, 145P; 244, 245) mindestens eines von Höhe (h), Breite (w) und w/h-Verhältnis entlang einer Querachse relativ zu der inneren Kühlpassage (130, 230) variiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Stolperstreifen (144S, 144P, 145S, 145P; 244, 245) angeordnet ist, um eine erste und eine zweite Anordnung von sich quer erstreckenden Stolperstreifen (144S, 144P, 145S, 145P; 244, 245) zu definieren, wobei die erste Anordnung generell weiter von der Vorderkante (124, 224) angeordnet ist als die zweite Anordnung, wobei die Stolperstreifen (145S, 145P, 245) der zweiten Anordnung enger beieinander sind als die Stolperstreifen (144S, 144P, 244) der ersten Anordnung, wobei die Höhe (h) der Stolperstreifen (144S, 144P, 244) der ersten Anordnung generell größer als die Höhe (h) der Stolperstreifen (145S, 145P, 245) der zweiten Anordnung ist.
  16. Gekühlte Strömungsprofilstruktur (116, 216) nach Anspruch 15, wobei bei der Mehrzahl von Stolperstreifen mindestens eines von Höhe (h) und Breite (w) von einem Maximalwert zu einem Minimalwert entlang der Querachse in Richtung der Vorderkante (124, 224) variiert wird, wobei der Minimalwert in der Nähe der Vorderkante vorgesehen ist.
  17. Gekühlte Strömungsprofilstruktur (116, 216) nach Anspruch 16, wobei das w/h-Verhältnis in einem Bereich von einschließlich 0,05 bis 20 enthalten ist.
  18. Gekühlte Strömungsprofilstruktur (116, 216) nach Anspruch 17, wobei die innere Kühlpassage (130, 230) eine Höhe (H) hat, und wobei gilt: 0,05 ≤ h/H ≤ 1,0.
  19. Gekühlte Strömungsprofilstruktur (116, 216) nach Anspruch 15, wobei die Stolperstreifen (144S, 144P, 244) der ersten Anordnung in Längsrichtung in der inneren Kühlpassage (130, 230) verteilt sind, wobei jeder Stolperstreifen (144S, 144P, 244) der ersten Anordnung variable Abmessungen von einem ersten Ende zu einem zweiten entgegengesetzten Ende davon hat, wobei sich die variablen Abmessungen durch eine Variation von mindestens einem von der Höhe (h), der Breite (w) und dem w/h-Verhältnis ergeben.
  20. Gekühlte Strömungsprofilstruktur (116, 216) nach Anspruch 19, wobei die variablen Abmessungen eines jeden Stolperstreifens (144S, 144P, 145S, 145P; 244, 245) von einem Maximalwert an dem ersten Ende davon auf einen Minimalwert an dem zweiten Ende davon abnehmen, wobei das zweite Ende näher an der Vorderkante (124, 224) als das erste Ende und bezogen darauf strömungsaufwärts angeordnet ist.
  21. Gekühlte Strömungsprofilstruktur (116, 216) nach Anspruch 20, wobei die erste Anordnung von Stolperstreifen (144S, 244) an einer inneren Oberfläche der ersten Seitenwand (120, 220) angeordnet ist, während die zweite Anordnung von Stolperstreifen (145P, 245) an einer inneren Oberfläche der zweiten Seitenwand (122) bezogen auf die erste Anordnung von Stolperstreifen (144S, 244) in einer versetzten Weise angeordnet ist.
  22. Gekühlte Strömungsprofilstruktur (116, 216) nach Anspruch 15, wobei die Stolperstreifen (144S, 144P, 244) der ersten Anordnung von den Stolperstreifen (145S, 145P, 245) der zweiten Anordnung in mindestens einem von der Höhe (h), der Breite (w) und dem w/h-Verhältnis verschieden sind.
  23. Gekühlte Strömungsprofilstruktur (116, 216) nach Anspruch 22, wobei die Stolperstreifen (144S, 144P, 145S, 145P; 244, 245) der ersten und der zweiten Anordnung von gleichförmigen, aber unterschiedlichen Abmessungen sind, wobei die Stolperstreifen (145S, 145P, 245) der zweiten Anordnung kleiner als die Stolperstreifen (144S, 144P, 244) der ersten Anordnung sind und wobei die zweite Anordnung von Stolperstreifen (145S, 145P, 245) näher an der Vorderkante (124, 244) angeordnet ist als die erste Anordnung von Stolperstreifen (144S, 144P, 244).
  24. Gekühlte Strömungsprofilstruktur (116, 216) nach Anspruch 22, wobei jeder der Stolperstreifen (144S, 144P, 244) der ersten Anordnung variable Abmessungen von einem ersten Ende zu einem zweiten entgegengesetzten Ende davon hat, während die Stolperstreifen (145S, 145P, 245) der zweiten Anordnung gleichförmige Abmessungen haben.
  25. Gekühlte Strömungsprofilstruktur (116, 216) nach Anspruch 24, wobei eine dritte und eine vierte Anordnung von Stolperstreifen (144P, 145P; 244, 245), die jeweils mit der ersten und der zweiten Anordnung von Stolperstreifen (144S, 145S; 244, 245) korrespondieren, an einer inneren Oberfläche von einer von entweder der ersten oder der zweiten Seitenwand (120, 122, 220) gegenüber der ersten und zweiten Anordnung von Stolperstreifen (144S, 145S; 244, 245) angeordnet sind.
  26. Gekühlte Strömungsprofilstruktur (116, 216) nach Anspruch 15, wobei jeder der Stolperstreifen (144S, 144P, 145S, 145P; 244, 245) ein erstes und ein zweites entgegengesetztes Ende hat, wobei das zweite Ende näher an der Vorderkante (124, 224) als das erste Ende und strömungsaufwärts von dem ersten Ende angeordnet ist, um so einen spitzen Winkel θ bezogen auf eine Längsachse der inneren Kühlpassage (130, 230) zu definieren, und wobei θ in einem Bereich von etwa 20° bis etwa 60° enthalten ist.
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