DE60027650T2 - Leitschaufel für eine Strömungsmaschine - Google Patents

Leitschaufel für eine Strömungsmaschine Download PDF

Info

Publication number
DE60027650T2
DE60027650T2 DE60027650T DE60027650T DE60027650T2 DE 60027650 T2 DE60027650 T2 DE 60027650T2 DE 60027650 T DE60027650 T DE 60027650T DE 60027650 T DE60027650 T DE 60027650T DE 60027650 T2 DE60027650 T2 DE 60027650T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
passage
platform
flow
trailing edge
wall
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE60027650T
Other languages
English (en)
Other versions
DE60027650D1 (de
Inventor
Mark F. Coventry Zelesky
Gary D. Loveland Steuber
Daniel E. Tolland Kane
Brian Middletown Merry
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Raytheon Technologies Corp
Original Assignee
United Technologies Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by United Technologies Corp filed Critical United Technologies Corp
Application granted granted Critical
Publication of DE60027650D1 publication Critical patent/DE60027650D1/de
Publication of DE60027650T2 publication Critical patent/DE60027650T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00Stators
    • F01D9/02Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/04Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/14Form or construction
    • F01D5/18Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
    • F01D5/187Convection cooling
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/80Platforms for stationary or moving blades
    • F05B2240/801Platforms for stationary or moving blades cooled platforms
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00Components
    • F05D2240/80Platforms for stationary or moving blades
    • F05D2240/81Cooled platforms
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Statorleitschaufel mit gekühltem Innenraum und betrifft im Spezielleren eine Statorleitschaufel mit einer kühlbaren Plattform.
  • Eine Rotationsmaschine mit axialer Strömung, wie z.B. ein Gasturbinentriebwerk für ein Flugzeug, weist einen Kompressionsabschnitt, einen Verbrennungsabschnitt und einen Turbinenabschnitt auf. Ein ringförmiger Strömungsweg für Arbeitsmediumgase verläuft axial durch die Abschnitte des Triebwerks bzw. der Maschine hindurch.
  • Die Maschine führt den Arbeitsmediumgasen Brennstoff zu und verbrennt den Brennstoff in dem Verbrennungsabschnitt, um heiße, druckbeaufschlagte Gase zu bilden. Die heißen Arbeitsmediumgase werden durch den Turbinenabschnitt expandiert, um Energie in Form von Arbeit aus den Gasen zu extrahieren. Die Energie wird zu dem Kompressionsabschnitt übertragen, um den Druck der einströmenden Gase zu erhöhen.
  • Der Turbinenabschnitt beinhaltet einen Rotor zum Empfangen dieser Arbeit von den heißen Arbeitsmediumgasen. Der Rotor erstreckt sich axial durch die Maschine. Der Rotor beinhaltet eine Rotoranordnung in dem Turbinenabschnitt. Ferner weist der Rotor auch eine Rotoranordnung in dem Kompressionsabschnitt auf. Die Rotoranordnungen weisen Anordnungen von Rotorlaufschaufeln auf, die sich nach außen durch den Arbeitsmediumströmungsweg erstrecken, durch den die Gase hindurch geleitet werden. Anordnungen der Rotorlaufschaufeln in dem Turbinenabschnitt erhalten Energie von den heißen Arbeitsmediumgasen und treiben die Rotoranordnung mit hohen Geschwindigkeiten um eine Rotationsachse an. Anordnungen von Rotorlaufschaufeln in dem Kompressionsabschnitt übertragen Energie auf die Arbeitsmediumgase, um die Gase zu verdichten, während die Strömungsprofile durch den Rotor um die Rotationsachse angetrieben werden.
  • Die Maschine beinhaltet einen Stator, der um den Rotor herum angeordnet ist. Der Stator weist eine Statoranordnung mit einem äußeren Gehäuse auf. Das äußere Gehäuse erstreckt sich umfangsmäßig um den Arbeitsmediumströmungsweg herum, um den Strömungsweg zu begrenzen. Die Statoranordnung weist Dichtungselemente auf, wie z.B. ein in Umfangsrichtung verlaufendes Dichtungselement, das radial um die Rotoranordnung herum angeordnet ist. Das Dichtungselement ist aus bogenförmigen Segmenten gebildet, die dem Dichtungselement eine Änderung des Durchmessers in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der Maschine ermöglichen. Das Dichtungselement ist in unmittelbarer Nähe zu den Spitzen der Rotorlaufschaufeln angeordnet, um dadurch eine Dichtung zu bilden, die die Leckage von Arbeitsmediumgasen aus dem Strömungsweg blockiert.
  • Die Statoranordnung weist ferner Anordnungen von Statorleitschaufeln auf, die sich über den Arbeitsmediumströmungsweg radial nach innen erstrecken. Die Statorleitschaufeln werden üblicherweise als Leitschaufel-Cluster bezeichnet und umfassen ein oder mehrere Strömungsprofile oder Statorleitschaufeln. Die Statorleitschaufeln sind umfangsmäßig um die Achse A der Maschine herum angeordnet und mit einem kleinen umfangsmäßigen Spalt G voneinander beabstandet.
  • Die Anordnungen der Statorleitschaufeln sind strömungsaufwärts von den Anordnungen der Rotorlaufschaufeln sowohl in dem Kompressionsabschnitt als auch in dem Turbinenabschnitt angeordnet. Die Statorleitschaufeln führen die Arbeitsmediumgase, während die Gase den Strömungsweg entlang strömen. Jede Statorleitschaufel weist ein Strömungsprofil auf, das dazu ausgebildet ist, die Arbeitsmediumgase beim Hindurchströmen der Gase durch die Maschine aufzunehmen, mit diesen in Wechselwirkung zu treten und sie abzugeben. Die Statorleitschaufeln haben eine Konstruktion, wie z.B. eine innere Plattform und eine äußere Plattform, die den Strömungsweg für die Arbeitsmediumgase begrenzen.
  • Die Strömungsprofile in dem Turbinenabschnitt sind unter Betriebsbedingungen in die heißen Arbeitsmediumgase eingetaucht. Bestimmte Strömungsprofile in dem Turbinenabschnitt, wie z.B. Statorleitschaufeln in der Hochdruckturbine, werden durch Hindurchströmenlassen von Kühlluft durch das Strömungsprofil gekühlt, um inakzeptabel hohe Temperaturen in den Wänden des Strömungsprofils zu vermeiden. Jede Statorleitschaufel weist eine oder mehrere große Öffnungen an ihrem inneren Ende sowie in der Nähe ihres äußeren Endes nahe dem äußeren Gehäuse auf, um die Kühlluft zu empfangen.
  • Ein Federdichtungselement, das üblicherweise als Federdichtung bezeichnet wird, ist typischerweise bei modernen Maschinen zwischen jedem Paar umfangsmäßig voneinander beabstandeter Statorleitschaufeln vorgesehen. Das Dichtungselement überbrückt den Spalt G zwischen den Statorleitschaufeln, um die Leckage von der Schaufel zugeführter Kühlluft in den Arbeitsmediumströmungsweg durch Hindurchfließen durch den Spalt G zu blockieren. Als ein Beispiel ist eine solche kühlbare Anordnung von Wandsegmenten in dem US-Patent 4,767,260 gezeigt, erteilt für Clevenger et al., mit dem Titel "Statorleitschaufelplattform-Kühleinrichtung". Der Federdichtungsschlitz erstreckt sich typischerweise in einen Bereich in der Nähe einer hinteren Schiene zum Anbringen der Statorleitschaufel an einer benachbarten Konstruktion. Bei manchen Ausbildungen ist eine radial verlaufende Federdichtung in der Schiene angeordnet. Bei anderen Ausbildungen wird ein Paar Federdichtungen verwendet, um einen Kühlluftkanal zum Strömenlassen von Kühlluft zwischen den Federdichtungen zu einer strömungsabwärtigen Stelle zu bilden, wie dies in dem US-Patent 4,688,988, erteilt für Olsen mit dem Titel "Kühlbare Statoranordnung für Gasturbinenmaschine" gezeigt ist. Die Statorleitschaufel weist typischerweise viele kleine Kühlluftöffnungen auf, die sich von dem Inneren des Strömungsprofils zur Außenseite des Strömungsprofils erstrecken. Die Kühlluftöffnungen kühlen das Strömungsprofil durch Konvektion und geben Kühlluft an der Gaswegoberfläche ab, um eine Filmkühlung von solchen Bereichen des Strömungsprofils, wie dem Vorderkantenbereich oder dem Hinterkantenbereich, zu schaffen.
  • Die Wandsegmente der äußeren Luftdichtung und die Plattformen der Statorleitschaufeln befinden sich in inniger Berührung mit den heißen Arbeitsmediumgasen und werden in unterschiedlichen Mengen mit Wärme von den Gasen über der Oberfläche der Plattform beaufschlagt. Die äußeren Luftdichtungssegmente und die Plattformen der Turbinenleitschaufeln werden mit Kühlluft von den Öff nungen versorgt, die sich in Strömungsverbindung mit inneren Kühlpassagen befinden. Ein Beispiel findet sich in dem US-Patent 5,413,458, erteilt für Calderbank, mit dem Titel "Turbinenleitschaufel mit einem Plattformhohlraum mit Doppelzufuhr für Kühlfluid". Bei Calderbank beinhaltet die Turbinenleitschaufel einen Plattformhohlraum mit einem ersten Einlass, der sich auf der Druckseite befindet, und mit einem zweiten Einlass, der sich auf der Sogseite der Statorleitschaufel befindet. Eine Kühlpassage erstreckt sich von beiden Stellen nach hinten, so dass eine Strömung in der gleichen Richtung zu der Hinterkante der Plattform hin stattfindet. Die Strömung sorgt für eine Konvektionskühlung und Filmkühlung durch Abgeben von Kühlfluid durch Austrittsleitungen, wie z.B. Filmkühlungsöffnungen, die sich von der Passage zu Strömungsflächen an der Plattform erstrecken.
  • Ein frühes Beispiel eines Kühlungskonzepts für eine Leitschaufelplattform ist gezeigt in dem US-Patent 3,628,880, erteilt für Smuland et al., mit dem Titel "Leitschaufelanordnung und Temperatursteueranordnung". Das US-Patent 4,017,213, erteilt für Przirembel, mit dem Titel "Turbomaschinerie-Leitschaufel oder -Laufschaufel mit gekühlten Plattformen" zeigt Anordnungen kleiner Kühlleitungen zum Schaffen einer Kombination aus Aufprall-, Konvektions- und Filmkühlung für die Plattform. Die selektive Platzierung der Leitungen beinhaltet eine Leitung, die sich durch die Plattformhinterkante erstreckt, um die Hinterkante einer Konvektionskühlung zu unterziehen. Das US-Patent 4,946,346, erteilt für Ito, mit dem Titel "Gasturbinenleitschaufel" zeigt eine Mehrzahl kleiner Leitungen, die sich durch den Hinterkantenbereich erstrecken, sowie Filmkühlungsöffnungen, die in Verbindung mit den Öffnungen verwendet werden.
  • Serpentinenpassagen werden ebenfalls bereits zum Kühlen von äußeren Luftdichtungen und zum Kühlen von Turbinenleitschaufeln verwendet. Ein Beispiel einer äußeren Luftdichtungskonstruktion mit Serpentinenpassagen findet sich in dem US-Patent 5,538,393, erteilt für Thompson et al., mit dem Titel "Turbinenverkleidungssegment mit Serpentinenkühlkanälen mit gebogener Passage". Bei Thompson ist die äußere Luftdichtung mit einer Mehrzahl von Serpentinenkanälen versehen, die sich zwischen den Seiten des äußeren Luftdichtungssegments erstrecken. Ein Serpentinenkanal wurde auch in dem US-Patent 4,353,679 verwendet, das für Hauser erteilt wurde und den Titel "Fluidgekühltes Element" hat. Bei Hauser verläuft der Serpentinenkanal nach hinten sowie von Seite zu Seite und erzeugt einen Strömungsweg, der von der Hinterkante nach vorne in die Plattform verläuft, um Filmkühlluft abzugeben, die dann nach hinten über die Plattform strömt.
  • Trotz der vorstehend erläuterten Techniken versuchen die Wissenschaftler und Ingenieure der Anmelderin eine relativ einfache Kühlpassage für den Hinterkantenbereich einer Plattform für eine Statorleitschaufel zu entwickeln, um die Plattformen der Statorleitschaufeln zu kühlen.
  • Die vorliegende Erfindung basiert zum Teil auf der Erkenntnis, dass Kantenbereiche der Plattform für eine Statorleitschaufel in der Nähe der Sogseite besonders unter Wärmeübertragungsbelastungen aufgrund von Endwandeffekten in der Strömung leiten, wie diese teilweise durch die Strömung zwischen den Anordnungen der Statorleitschaufeln verursacht werden. Auch basiert die Erfindung auf der Erkenntnis, dass ausgeleitete Kühlluft von einer Statorleitschaufel zum Kompensieren der Kühlerfordernisse für eine benachbarte Konstruktion verwendet werden kann.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Plattform für eine Statorleitschaufel eine Passage mit zwei Durchgängen für Kühlfluid auf, die in dem Hinterkantenbereich der Leitschaufel angeordnet sind, wobei die Passage in Richtung auf die Seiten verläuft und um sich selbst zurückgeführt ist, um die Strömung mit dem am äußersten Ende befindlichen Bereich der Passage, der der Hinterkante benachbart ist, umzukehren, um zumindest die Hälfte der in die Passage eintretenden Strömung aufzunehmen und die Strömung der Gaswegoberfläche benachbart sowie durch die Hinterkante hindurch abzugeben (der Begriff "Strömung", wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf die Menge an Kühlfluid, die in einer bestimmten Zeitdauer fließt).
  • Gemäß einem ausführlichen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hat die Passage einen Umkehrbereich benachbart der Seite der Plattform, der die Passage zum Durchlaufen von Winkelbereichen in dem Umkehrbereich veranlasst, wobei deren Summe größer ist als 180 Grad.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Passage derart orientiert, dass die Strömung gegen eine Wand der Passage auftrifft, die in einem Winkel zu der Strömung angeordnet ist, um den Wärmetransfer in diesen Bereichen zu erhöhen.
  • Gemäß einem speziellen Ausführungsbeispiel verursachen die Strömungseigenschaften von Austrittsleitungen aus der Passage in Strömungsverbindung mit dem Äußeren der Plattform, dass zumindest die Hälfte der Strömung, die an dem der Kante benachbarten Bereich der Passage eintritt, über die Hinterkante der Plattform austritt.
  • Ein primäres Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht in einer Kühlpassage mit Schenkeln, die in dem Hinterkantenbereich des Strömungsprofils angeordnet sind. Die Schenkel weisen einen Strömungsweg auf, der sich in entgegengesetzten Richtungen zu den Seiten der Plattform hin erstreckt. Bei einem speziellen Ausführungsbeispiel besteht ein Merkmal in einem Umkehrbereich zwischen benachbarten Schenkeln, der eine Umkehr des Strömungsweges über eine Summe von Winkeln veranlasst, die größer ist als 180 Grad. Ein weiteres Merkmal besteht in einer Rippe, die sich durch die Passage sowie in Richtung zu der ankommenden Strömung erstreckt. Noch ein weiteres Merkmal besteht in einem Schenkel der Passage, der parallel zu der Sogseite ist und in Richtung auf die Hinterkante der Plattform gerichtet ist. Ein weiteres Merkmal besteht in dem Flächenverhältnis von Austrittsleitungen zu der Querschnittsströmungsfläche der Passage sowie in der Strömungscharakteristik der Leitungen in dem Bereich der Passage benachbart der Hinterkante sowie strömungsaufwärts von der Vorderkante.
  • Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Effizienz der Maschine sowie in der hohen Lebensdauer der Statorlaufschaufel, wobei dies aus der wirksamen Nutzung von Kühlluftfluid in dem Hinterkantenbereich der Plattform resultiert. Ein weiterer Vorteil besteht in der hohen Lebensdauer der benachbarten Statorleitschaufel und der strömungsabwärtigen Rotorlaufschaufeln, wobei diese aus dem Leiten von Kühlluft bei ihrem Austritt aus der Plattform in Form von Strahlen resultiert, um eine Filmkühlung der benachbarten Struktur zu schaffen. Noch ein weiterer Vorteil besteht in der gesteigerten Wärmeüber tragung in kritischen Bereichen der Plattform, wobei dies daraus resultiert, dass die Strömung in der Passage auf Wände in diesen Bereichen auftrifft, um die lokalen Wärmeübertragungskoeffizienten zu erhöhen. Noch ein weiterer Vorteil besteht in der Gießbarkeit des Strömungsprofils, die aufgrund der Verwendung einer Passage resultiert, die eine Länge, eine Breite und zwei Durchgänge aufweist, wobei dies die Gießbarkeit unterstützt.
  • Einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden lediglich anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen beschrieben; darin zeigen:
  • 1 eine Seitenaufrissansicht einer Rotationsmaschine, wie z.B. einer Turbogebläse-Gasturbinenmaschine, mit einer Rotationsachse Ar;
  • 2 eine teilweise im Schnitt und teilweise voll dargestellte vergrößerte Seitenaufrissansicht unter Darstellung eines Bereichs des Verbrennungsabschnitts und des Turbinenabschnitts der in 2 gezeigten Gasturbinenmaschine unter Darstellung einer Anordnung von Statorleitschaufeln in dem Turbinenabschnitt;
  • 3 eine Perspektivansicht der in 2 dargestellten äußeren Plattform unter Darstellung der Beziehung eines Federdichtungselements zu Schlitzen, die auf der Druckseite und der Sogseite von benachbarten Statorleitschaufeln gebildet sind;
  • 4 eine Perspektivansicht eines Paares von Statorleitschaufeln des in 2 gezeigten Typs;
  • 5 eine teilweise im Schnitt dargestellte und teilweise weggebrochene Perspektivansicht zur Veranschaulichung von Kühlpassagen, die in dem Hinterkantenbereich der in 4 gezeigten Statorleitschaufeln angeordnet sind;
  • 6A eine von unten gesehene und teilweise weggeschnittene Darstellung des Hinterkantenbereichs der in 5 gezeigten Statorleitschaufel;
  • 6B eine Schnittdarstellung entlang der Linie 6B-6B der 6A, wobei Bereiche der Leitschaufel weggebrochen sind;
  • 6C eine alternative Ausführungsform des in 5A gezeigten Ausführungsbeispiels;
  • 6D eine alternative Ausführungsform des in 5A dargestellten Ausführungsbeispiels;
  • 7 eine von oben gesehen Ansicht anhand des Richtungspfeils 7 des Hinterkantenbereichs der äußeren Plattform der Statorleitschaufel; und
  • 7A eine alternative Ausführungsform des in 7 dargestellten Ausführungsbeispiels.
  • 1 zeigt eine schematische Seitenaufrissdarstellung einer Rotationsmaschine 10, wie z.B. einer Turbogebläse-Gasturbinenmaschine. Die Maschine ist um eine Symmetrieachse A angeordnet und weist eine Rotationsachse Ar auf. Die Maschine beinhaltet einen Kompressionsabschnitt 2, einen Verbrennungsabschnitt 14 und einen Turbinenabschnitt 16. Ein ringförmiger, primärer Strömungsweg 18 für Arbeitsmediumgase erstreckt sich axial durch die Abschnitte der Maschine. Ein Bypass-Strömungsweg 20 befindet sich außerhalb von dem primären Strömungsweg. Die Maschine ist teilweise weggebrochen dargestellt, um einen Stator 22 und einen Rotor 24 in dem Turbinenabschnitt darzustellen. Der Stator 22 beinhaltet eine Statoranordnung 26 mit einem äußeren Gehäuse 28, das sich umfangsmäßig um den primären Strömungsweg herum erstreckt.
  • 2 zeigt eine vergrößerte Seitenaufrissansicht eines Teils des Turbinenabschnitts 16 der 1. Der Rotor 24 beinhaltet eine Rotoranordnung 32. Die Rotoranordnung hat eine Rotorscheibe 34 und eine Anordnung oder Mehrzahl von Rotorlaufschaufeln (d.h. eine unbestimmte Anzahl von zwei oder mehr) Rotorlaufschaufeln, wobei diese durch die Rotorlaufschaufel 36 dargestellt sind. Jede Rotorlaufschaufel weist eine Plattform 38 auf. Die Plattform begrenzt den Arbeitsmediumströmungsweg 18 in Richtung nach innen. Die Rotorlaufschaufeln erstre cken sich radial nach außen durch den Arbeitsmediumströmungsweg in unmittelbare Nähe zu dem Stator 22.
  • Der Stator 22 beinhaltet ferner ein Dichtungselement 42. Das Dichtungselement ist von dem äußeren Gehäuse abgestützt. Das Dichtungselement ist in unmittelbarer Nähe zu dem äußersten Bereich der Rotorlaufschaufeln 36 angeordnet und begrenzt den Arbeitsmediumströmungsweg 18 nach außen. Das Dichtungselement ist aus einer Mehrzahl bogenförmiger äußerer Luftdichtungssegmente gebildet, wie diese durch das bogenförmige Segment 44 dargestellt sind. Jedes Segment ist durch einen kleinen umfangsmäßigen Spalt (nicht gezeigt) von dem benachbarten Segment beabstandet. Die Dichtungssegmente bewegen sich nach innen und nach außen bei der nach innen und nach außen gehenden Bewegung des äußeren Gehäuses 28 der Statoranordnung 26 ansprechend auf Betriebsbedingungen der Maschine. Das segmentierte Dichtungselement 42 weist eine sehr geringe Umfangsfestigkeit auf und leistet verminderten Widerstand gegen eine Bewegung des Gehäuses 28 im Vergleich zu einem Dichtungselement, das einstückig und in Umfangsrichtung ununterbrochen ausgebildet ist.
  • Die Statoranordnung 26 erstreckt sich umfangsmäßig um die Achsen A und Ar. Die Statoranordnung wird üblicherweise als Gehäuse- und Leitschaufelanordnung bezeichnet. Die Statoranordnung beinhaltet eine Anordnung von Statorleitschaufel-Clustern, wie diese durch den Cluster 36 dargestellt sind. Die Cluster sind umfangsmäßig um die Achse A herum angeordnet. Jeder Cluster wird üblicherweise als Statorleitschaufel bezeichnet. Die Statorleitschaufel weist eine Außendurchmesser-Plattform 48 mit einer Gaswegoberfläche 52 sowie eine Innendurchmesser-Plattform 54 mit einer Gaswegoberfläche 56 auf. Die Gaswegoberflächen an den Plattformen verlaufen in Umfangsrichtung und axial, um den Arbeitsmediumströmungsweg 18 in Radialrichtung zu begrenzen. Ein oder mehrere Strömungsprofile, wie diese durch das Strömungsprofil 58 dargestellt sind, erstrecken sich radial zwischen den Plattformen durch den Arbeitsmediumströmungsweg. Jedes Strömungsprofil weist eine Vorderkante 59 und eine Hinterkante 60 auf.
  • Zusätzlich zu dem äußeren Gehäuse 28 beinhaltet die Statoranordnung ein inneres Gehäuse 62. Die Statorleitschaufel hat eine innere Schiene 64 zum Positionieren der Statorleitschaufel von dem inneren Gehäuse aus. Jede Statorleitschaufel ist von dem inneren Gehäuse aus mittels Bolzen 66 positioniert, die sich durch die innere Schiene hindurch erstrecken. Die Statorleitschaufel weist eine oder mehrere äußere Schienen auf, wie diese durch die Schiene 68 dargestellt sind, um die Statorleitschaufel von dem äußeren Gehäuse her zu positionieren. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist jede Statorleitschaufel von dem äußeren Gehäuse aus mittels Bolzen, Stiften oder Ansätzen (nicht gezeigt) positioniert, die mit der äußeren Schiene in Eingriff stehen.
  • Der Stator 22 weist einen Innendurchmesserbereich 70 und einen Außendurchmesserbereich 72 auf. Der Stator hat ein erstes ringförmiges Plenum 74 für Kühlfluid, wie z.B. Kühlluft von dem Kompressionsabschnitt 12, das sich umfangsmäßig um den Außendurchmesserbereich 72 erstreckt. Ein zweites ringförmiges Plenum 76 für Kühlluft erstreckt sich umfangsmäßig um den Innendurchmesserbereich 70 des Stators. Jede Statorleitschaufel 46 hat wenigstens eine Öffnung in jedem Ende, die das Innere der Leitschaufel in Strömungsverbindung mit dem Plenum bringt, um der Leitschaufel Kühlluft zuzuführen. Diese Öffnungen sind durch die der äußeren Plattform benachbarte Öffnung 78 sowie durch die der inneren Plattform benachbarte Öffnung 82 dargestellt.
  • 3 zeigt eine Perspektivansicht eines Teils eines Paares einander benachbarter Statorleitschaufeln 46a, 46b unter Darstellung eines Teils der äußeren Plattformen 48a, 48b, wobei die montierte Position der Plattform 48b in unterbrochenen Linien dargestellt ist. Wie in 2 und 3 gezeigt ist, weist jede Plattform der Statorleitschaufel 46 ferner Schlitze auf. Die Schlitze sind durch die Federdichtungsschlitze 84, 86 und den Verlängerungsschlitz 88 an der äußeren Plattform sowie durch die Federdichtungsschlitze 92, 94 und den Verlängerungsschlitz 96 an der inneren Plattform 54 dargestellt. Paare von Federdichtungsschlitzen in einander benachbarten Leitschaufeln weisen in Umfangsrichtung, um ein zugeordnetes Federdichtungselement aufzunehmen, wie dieses durch das Federdichtungselement 98 dargestellt ist. Jedes Federdichtungselement 98 erstreckt sich im montierten Zustand zwischen einem Paar einander benachbarter Statorleitschaufeln 46a, 46b. Das Federdichtungselement hat einen axialen Schenkel 102 und einen radialen Schenkel 104. Das Federdichtungselement wirkt verschiebbar mit den zugeordneten Statorleitschaufeln zusammen, um für eine Dichtung in dem Spalt G zwischen den einander benachbarten Leitschaufeln zu sorgen. Die Statorleitschaufeln und die Federdichtungselemente bilden wirkungsmäßig eine in Umfangsrichtung kontinuierliche Barriere zwischen dem Arbeitsmediumströmungsweg 18 und dem Plenum 74, wobei die Federdichtungselemente den Spalt G schließen und eine Gleitbewegung an den Leitschaufeln ausführen, während sich die Statoranordnung ansprechend auf Betriebsbedingungen der Maschine nach innen und nach außen bewegt.
  • 4 zeigt eine von unten gesehene Perspektivansicht des Paares der einander benachbarten Statorleitschaufeln 46a, 46b. Das Strömungsprofil 58 hat strömungsleitende Oberflächen, die sich zwischen der Vorderkante 59 und der Hinterkante 60 erstrecken, wobei es sich z.B. um eine Sogfläche 106 und eine Druckfläche 108 handelt.
  • Wie in 2 und 5 gezeigt ist, weist die äußere Plattform 48 eine Vorderkante 112 auf. Eine Hinterkante 114 ist von der Vorderkante axial durch eine Distanz Cr beabstandet, wobei diese rechtwinklig zu der Hinterkante gemessen wird. Die Vorderkante und die Hinterkante der Plattform liegen jeweils in einer radialen Ebene, die rechtwinklig zu der Achse A der Maschine im montierten Zustand ist. Die Plattform hat eine Sogseite 116 und eine Druckseite 118. Die Sogseite der einen Plattform ist der Druckseite der benachbarten Plattform zugewandt. Jede Seite erstreckt sich zwischen der Vorderkante und der Hinterkante. Die Druckseite ist von der Sogseite lateral über eine Breite Wpl beabstandet. Die Breite Wpl wird entlang einer Linie parallel zu der Hinterkante der Plattform gemessen.
  • Die äußere Plattform 48 hat einen Vorderkantenbereich 122 vor dem Strömungsprofil 58. Die Plattform hat einen Profilsehnenmittelbereich, von dem das Strömungsprofil wegragt. Die Plattform hat einen Hinterkantenbereich 126 hinter dem Profilsehnenmittelbereich. Der Hinterkantenbereich der Plattform ragt von der hintersten Befestigungsschiene 48 zu der Hinterkante nach hinten.
  • Die innere Plattform 54 weist eine Vorderkante 132 und eine Hinterkante 134 auf, die von der Vorderkante axial über eine Distanz Cr gemessen rechtwinklig zu der Hinterkante beabstandet ist. Die Vorderkante und die Hinterkante der Plattform liegen jeweils in einer radialen Ebene, die rechtwinklig zu der Achse A der Maschine im montierten Zustand ist. Die Plattform hat eine Sogseite 136 und eine Druckseite 138. Die Sogseite der einen Plattform ist der Druckseite der benachbarten Plattform zugewandt. Jede Seite erstreckt sich zwischen der Vorderkante und der Hinterkante. Die Druckseite ist lateral von der Sogseite über eine Breite Wpl beabstandet. Die Breite Wpl wird entlang einer Linie parallel zu der Hinterkante der Plattform gemessen. Die Breite der Außendurchmesser-Plattform Wpl und die Breite der Innendurchmesser-Plattform Wpl sind nicht gleich.
  • Die innere Plattform 54 weist einen Vorderkantenbereich 142 vor dem Strömungsprofil 58 auf. Die Plattform hat einen Profilsehnenmittelbereich 144, von dem das Strömungsprofil weg ragt. Die Plattform hat einen Hinterkantenbereich 146 hinter dem Profilsehnenmittelbereich. Der Hinterkantenbereich der Plattform ragt von der hintersten Befestigungsschiene 64 zu der Hinterkante nach hinten.
  • 5 zeigt eine vergrößerte Perspektivansicht der in 4 dargestellten Statorleitschaufel 46, wobei Teile der Leitschaufel in den Hinterkantenbereichen 126, 146 weggebrochen sind. Die äußere Plattform 48 hat eine äußere Öffnung 78, die in Strömungsverbindung mit dem äußeren Plenum 74 für Kühlluft ist. Die innere Plattform 54 hat eine Sogseitenöffnung 82s und eine Druckseitenöffnung 82p. Jede der Öffnungen 82s, 82p ist in Strömungsverbindung mit dem inneren Kühlluft-Plenum 76. Eine innere Öffnung 148 an der Innenseite der äußeren Plattform 78 sowie eine innere Öffnung 152 an der Innenseite der inneren Plattform 54 in dem Hinterkantenbereich 126, 146 jeder Plattform platzieren den jeweiligen Hinterkantenbereich in Strömungsverbindung mit dem zugeordneten Plenum für Kühlluft.
  • 6A zeigt eine von unten gesehene Draufsicht auf die innere Plattform 54 der Statorleitschaufel 46 in Richtung des Pfeils 6 der 5. Die Plattform ist weggebrochen dargestellt, um den Hinterkantenbereich 146 der Plattform zu veranschaulichen. Die Plattform hat eine erste Wand 154 in dem Hinterkantenbereich, die sich lateral zwischen den Seiten 136, 138 erstreckt. Die erste Wand weist die Öffnung 152 auf, die dazu ausgebildet ist, die Plattform in Strömungsverbindung mit dem inneren Plenum 76 zu bringen. Die Plattform hat eine zweite Wand 156 benachbart der Hinterkante 134, die sich lateral zwischen den Seiten 136, 138 erstreckt und von der ersten Wand axial beabstandet ist, so dass ein Hohlraum 158 für Kühlfluid dazwischen verbleibt. Der Hohlraum ist in Erstreckungsrichtung durch ein Paar in Erstreckungsrichtung weisende Wände begrenzt, wobei eine Wand 160 hiervon in 5 dargestellt ist. Die Wand ist in Erstreckungsrichtung von der Gaswegoberfläche 56 beabstandet. Die Plattform hat eine Sogseitenwand 162. Die Sogseitenwand erstreckt sich von der ersten Wand 154 zu der zweiten Wand 156, um den Hohlraum 158 auf der Sogseite der Plattform lateral zu begrenzen. Ein Bereich der Sogseitenwand erstreckt sich im Wesentlichen parallel zu der Sogseite 136 der Leitschaufelplattform. Eine Druckseitenwand 164 erstreckt sich von der ersten Wand zu der zweiten Wand, um den Hohlraum auf der Druckseite lateral zu begrenzen.
  • Die Druckseitenwand 164 weist eine Einzelrippe 166 auf, die lateral von der Druckseitenwand in Richtung zur Sogseitenwand 136 geht. Die Rippe ist axial von der ersten Wand 154 und der zweiten Wand 156 beabstandet, um eine Serpentinenpassage 168 in dem Hohlraum 158 für Kühlfluid zu bilden. Die Passage hat einen ersten (vorderen) Durchgang 169 und einen hinteren Durchgang 170, die sich in allgemein seitlichen Richtungen über die Plattform erstrecken. Eine Mehrzahl von Auslösestreifen 171 ist in der Passage an der Wand 160 angeordnet, wie dies in 5 unter der Gaswegoberfläche 56 dargestellt ist. Die Auslösestreifen sind gerade oder pfeilförmig. Die Passage hat eine Länge L gemessen entlang der Mittellinie der Passage, die kleiner oder gleich Eineinviertel der Breite der Plattform Wpl ist (L ≤ 1,25 Wpl). Die Passage hat eine Breite Wpa gemessen rechtwinklig zu der Mittellinie der Passage. Die Breite ist relativ groß und liegt in einem Bereich von 10 bis 15 % der Breite Wpl der Plattform (0,1 Wpl ≤ Wpa ≤ 0,15 Wpl).
  • Die Rippe 166 ist axial von der ersten Wand 154 und lateral von der Sogseitenwand 162 unter Freilassung eines ersten Umkehrbereichs 172 dazwischen beabstandet. Die Rippe hat einen Vorsprung 174, der mit einem Winkel in Richtung zu der ersten Wand und der Richtung der ankommenden Strömung von Kühlluft unter Betriebsbedingungen angeordnet ist. Der in einem Winkel angeordnete Vor sprung veranlasst ein Drehen bzw. eine Richtungsänderung der Passage um einen stumpfen Winkel a. Der erste Umkehrbereich hat danach eine zusätzliche Drehung bzw. Richtungsänderung um einen Winkel b von 180 Grad aus.
  • Der Vorsprung 174 weist eine Wand 176 parallel zu der Sogseitenwand 162 auf, die im Wesentlichen parallel zu der Sogseite 136 des Strömungsprofils sowie parallel zu der Sogseitenwand verläuft. Die beiden Wände 162, 176 lenken die Strömung in der Passage 168 gegen die der Hinterkante 134 benachbarte zweite Wand 156, und zwar an einer Stelle benachbart der Sogseite der Plattform, und die Strömung durchläuft einen zweiten Umkehrbereich 177, der einen stumpfen Winkel c hat.
  • Wie in 6A gezeigt ist, ist eine Mehrzahl von Austrittsleitungen 178, 182 dazu ausgebildet, das Kühlfluid von der Passage zu dem Äußeren der Plattform unter Betriebsbedingungen strömen zu lassen. Die Mehrzahl der Austrittsleitungen beinhaltet mindestens eine Filmkühlleitung, wie diese durch die Filmkühlleitungen 178 dargestellt sind, die in Strömungsverbindung mit der Gaswegoberfläche 56 der Plattform sind. Die Mehrzahl der Austrittsleitungen beinhaltet mindestens eine Hinterkantenleitung, wie diese durch die Hinterkantenleitungen 182 dargestellt sind, die sich zwischen dem hinteren Durchgang 170 der Passage und der Hinterkante 134 der Statorleitschaufel erstrecken.
  • In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der hinterste Bereich der Passage (hinterer Durchgang oder hinterer Schenkel 170) in Strömungsverbindung mit der Plattformoberfläche durch vier Filmkühlleitungen 178 mit einer Gesamtquerschnittsfläche Arfc und einer zugehörigen Strömungscharakteristik Crfc unter Betriebsbedingungen. Die Gesamtquerschnittsfläche stellt eine Summe aus den Flächen der vier Filmkühlleitungen dar. Weiterhin ist ein Bereich der Passage strömungsaufwärts von dem hintersten Schenkel in Strömungsverbindung mit der Oberfläche der Plattform durch drei Filmkühlleitungen 178, die sich in dem ersten Umkehrbereich 172 befinden und eine Gesamtquerschnittsströmungsfläche Apfc und eine zugehörige Strömungscharakteristik Cpfc unter Betriebsbedingungen aufweisen. Somit erstrecken sich nur sieben Filmkühlleitungen von dem Inneren der Plattform zu dem Äußeren der inneren Plattform, wobei die restliche Strömung durch andere Austrittsleitungen in der Hinterkante austritt, die nicht in Strömungsverbindung mit der Gaswegoberfläche der Plattform stehen. Bei den anderen Austrittsleitungen handelt es sich um die vier Hinterkantenleitungen 182 mit einer Gesamtquerschnittsströmungsfläche Arte und einer zugehörigen Strömungscharakteristik Crte zum Abgeben von Kühlfluid, welches in den hinteren Schenkel an der Hinterkante gelangt. Die Flächen sind für das in 6A dargestellte Ausführungsbeispiel derart gewählt, dass die Gesamtquerschnittsfläche Arte in etwa 7 % der Querschnittsströmungsfläche Arpa des letzten Schenkels an einer Stelle A entspricht, die der ersten der Austrittsleitungen benachbart ist (entweder der Austrittsleitung 178 oder der Austrittsleitung 182 des letzten Schenkels). Die Fläche der Filmkühlöffnungen Arfc, die sich von dem hinteren Schenkel zu der Gaswegoberfläche erstrecken, beträgt etwa 6 % der Querschnittsströmungsfläche Arpa des hinteren Schenkels. Die Querschnittsströmungsfläche Apfc der Filmkühlöffnungen in dem ersten Umkehrbereich 172 beträgt ca. 5 % der Querschnittsströmungsfläche Arpa des hinteren Schenkels 170.
  • Die Rippe und die Wände kooperieren, um eine Mehrzahl von Schenkeln zu bilden, die in serienmäßiger Weise bezogen auf einander angeordnet sind. Die Schenkel der Passage nehmen die Strömung auf, wenn sich die Strömung durch die Passage bewegt, wobei die Strömung dennoch durch diese Mehrzahl von Schenkeln hindurchgeht, während sie nur zwei Durchgänge durch den Hinterkantenbereich der Plattform absolviert. Die Schenkel beinhalten einen ersten Schenkel 184, einen zweiten Schenkel 186, den hintersten oder hinteren Schenkel 170 sowie einen vierten Schenkel 188. Der hintere Schenkel ist erstreckungsgleich mit dem hinteren Durchgang.
  • Der erste Schenkel 184 ist in einem Winkel α (α = a + b) zu dem strömungsabwärtigen benachbarten zweiten Schenkel 186 angeordnet. Der hintere Schenkel 170 bildet den hintersten Schenkel der Passage und ist in einem Winkel c zu dem strömungsaufwärtigen benachbarten Schenkel angeordnet. Bei diesem speziellen Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem strömungsaufwärtigen benachbarten Schenkel um den zweiten Schenkel 186. Der hintere Schenkel 170 erstreckt sich lateral über die halbe Breite Wpl der Plattform gemessen parallel zu der Hinterkante 134.
  • Der vierte Schenkel 188 platziert die sich durch die erste Wand 154 erstreckende Öffnung 152 in Strömungsverbindung mit dem ersten Schenkel 184. Somit bildet der vierte Schenkel 188 einen Eintrittsabschnitt der Passage. 6B zeigt eine Schnittdarstellung der Passage 168 durch den vierten Schenkel hindurch entlang der Linie 6B-6B. Die Passage hat eine Breite Wpa von ca. 0,2 Inch (5 mm) sowie eine Höhe Hpa von ca. 0,1 Inch (2,5 mm). Die Passage hat im Allgemeinen ein Dimensionsverhältnis Hpa/Wpa von etwa 0,5.
  • Der vierte Schenkel 188 ist der Druckseitenwand der Plattform benachbart und erstreckt sich im Wesentlichen parallel zu der Druckseite 138 der Plattform. Ein dritter Umkehrbereich 192 ist zwischen dem vierten Schenkel 188 und dem ersten Schenkel 184 angeordnet. Die Passage erfährt in dem dritten Umkehrbereich 192 eine Umlenkung über einen Winkel d, der größer als 90° ist. Nach dem dritten Umkehrbereich 192 verläuft die Passage entlang des ersten, geraden Schenkels 184. Wie vorstehend erwähnt worden ist, verbindet der erste Umkehrbereich 172 sequentiell den ersten Schenkel 184 mit dem zweiten Schenkel 186. Der erste Umkehrbereich 172 veranlasst die Passage zur Ausführung einer Richtungsänderung um Winkel, deren Summe größer ist als 180°. Der erste Umkehrbereich 172 ist gefolgt von dem geraden zweiten Schenkel 186 der Passage und sodann von dem zweiten Umkehrbereich 177 zwischen dem zweiten Schenkel 186 und dem hinteren Schenkel 170. Der zweite Umkehrbereich 177 veranlasst die Passage zu einer Richtungsänderung über einen spitzen Winkel, der größer als 45° ist.
  • 6C zeigt eine alternative Ausführungsform der in 6A dargestellten inneren Plattform 54, die eine einzelne Hinterkantenleitung 812 in Strömungsverbindung mit der Hinterkante aufweist. In übriger Hinsicht kann es sich um die gleiche Ausführungsform wie die in 6A dargestellte handeln. Die Kühlluft tritt in einem Strahl oder einer Strömung unter Druck in unmittelbarer Nähe zu der Druckseite 138 des Strömungsprofils sowie in unmittelbarer Nähe zu der Sogseite des benachbarten Strömungsprofils aus.
  • 6D zeigt eine alternative Ausführungsform der in 6 dargestellten inneren Plattform 54. Die Plattform weist eine einzelne Hinterkantenleitung 194 auf, die sich lateral zu der Verlängerung 96 des Federdichtungsschlitzes erstreckt. In üb riger Hinsicht handelt es sich um die gleiche Ausführungsform wie die in 6A gezeigte. In der Verlängerung des Federdichtungsschlitzes ist keine Federdichtung angeordnet. Als Ergebnis hiervon bildet die Federdichtung 196 in Zusammenwirkung mit der benachbarten Verlängerung des Federdichtungsschlitzes 96 (wie z.B. 96a und 96b) eine Hinterkantenleitung 198 in beiden Plattformen, die sich nach hinten zu der Hinterkante 134a und 134b der beiden benachbarten Leitschaufeln 46a und 46b erstreckt. Die Leitung 194 hat eine Querschnittsfläche von 6 bis 15 % der Querschnittsfläche des der Leitung 194 benachbarten Schenkels 170.
  • 7 zeigt eine von oben gesehene Schnittdarstellung der äußeren Plattform 48a in dem Hinterkantenbereich 126 in der durch den Pfeil 7 in 5 dargestellten Richtung. Wie in 7 gezeigt ist, hat die äußere Plattform eine Passage 202a in dem Hinterkantenbereich, die zwei Durchgänge 204a, 206a unter Durchlaufung eines ersten Umkehrbereichs 208a und eines zweiten Umkehrbereichs 210a ausführt. Drei Filmkühlungsöffnungen sind in dem zweiten Umkehrbereich 210a vorgesehen. Die Passage verjüngt sich rasch in lateraler Richtung in dem hinteren Schenkel und endet in einer lateralen Leitung 212a, die sich lateral erstreckt, wie dies auch bei der Hinterkantenleitung des in 6D dargestellten Ausführungsbeispiels der Fall ist. Die Verlängerung 88 des Federdichtungsschlitzes bildet eine Hinterkantenleitung 214a, die ähnlich der Hinterkantenleitung 198 der 6D ist. Die Leitung 212a weist eine Querschnittsfläche von 6 bis 15 % der Querschnittsfläche des der Leitung 212a benachbarten Durchgangs 206a auf.
  • 3 veranschaulicht die vorstehend erläuterte Perspektivansicht von Bereichen der beiden einander benachbarten Statorleitschaufeln 46a, 46b, die in 4 gezeigt sind. 3 veranschaulicht die Beziehung der Federdichtungsschlitze 84, 86 und der Verlängerung 88 des Federdichtungsschlitzes zu der in 7 gezeigten lateral verlaufenden Leitung 212a. Wie in 7 und in 3 gezeigt ist, erstreckt sich die Leitung auf der Druckseite 118a der Leitschaufel 46a. Die Leitung ist in Strömungsverbindung mit den Verlängerungen 88a, 88b des Federdichtungsschlitzes. Das Federdichtungselement 98 dichtet das strömungsaufwärtige Ende der Verlängerung ab. Das Federdichtungselement und die Verlängerung bilden die Hinterkantenleitung 214a, 214b, die sich zu der Hinterkante 114 er streckt, um Kühlfluid nach hinten zu lenken, nachdem die Kühlluft aus dem hinteren Schenkel oder Durchgang 206a der äußeren Plattform 48a ausgeströmt ist.
  • Während des Betriebs der in 1 dargestellten Gasturbinenmaschine 10 strömen Arbeitsmediumgase den primären Strömungsweg 18 der Maschine entlang sowie durch den Verbrennungsabschnitt 14 hindurch. Die Arbeitsmediumgase enthalten Sauerstoff, der mit dem Brennstoff verbrannt wird, um die Temperatur der Gase zu erhöhen. Diese heißen Gase werden durch den Turbinenabschnitt 16 expandiert, wobei sie die Anordnung von Statorleitschaufeln 46 unmittelbar strömungsabwärts von dem Verbrennungsabschnitt 14 durchlaufen. Grenzschichten der Arbeitsmediumgase bilden sich an den Gaswegoberflächen 52, 56 der äußeren Plattform 48 und der inneren Plattform 54.
  • Kühlluft von dem Kompressionsabschnitt 12 wird in das ringförmige innere Plenum 76 eingeleitet, das der inneren Plattform 54 benachbart ist. Die Kühlluft strömt in zwei Durchgängen 169, 170 durch die Schenkel 188, 186, 184 und 170 der Passage in dem Hinterkantenbereich 146 der Plattform. Die Kühlluft kühlt das Strömungsprofil in konvektiver Weise und wird in einem gewissen Ausmaß für eine Filmkühlung verwendet. Die Strömungscharakteristiken der Passage Cpa, der Filmkühlleitungen Cpfc, Crfc und der Hinterkantenleitungen Crte sind derart eingerichtet, dass sich grundlegende Kühlluftströmungen für die Lebensdauerbedingungen der Statorleitschaufel ergeben. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel folgt die Strömung der Kühlluft für die Lebensdauerbedingungen der Leitschaufel in enger Weise der Strömung, die bei den Sea Level Take Off-Bedingungen der Maschine bzw. des Triebwerks (SLTO bzw. Startbedingungen ab Meereshöhe) vorgeschrieben sind. Bei diesen Bedingungen wird mindestens die Hälfte der Kühlluft, die in die Druckseitenöffnung der Leitschaufel eintritt, durch die Passage hindurch geleitet. Bei diesem speziellen Ausführungsbeispiel treten etwa 60 % der Kühlluft in die Passage ein.
  • Beim Hindurchströmen der Kühlluft durch die Passage werden über 60 % der in die Passage eintretenden Kühlluft durch den hinteren Schenkel 170 der Passage benachbart der Hinterkante ausgeleitet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden in etwa Dreiviertel der Luft in dieser Weise ausgeleitet.
  • Nur etwa ein Viertel der in die Passage 168 eintretenden Kühlluft wird in den ersten Umkehrbereich 172 abgegeben. Die Kühlluft wird durch die drei Filmkühlleitungen 178 in einem strömungsaufwärtigen Bereich der Plattform abgegeben. Die Abgabe an dieser Stelle sorgt für ein weiteres Eindringen in die Grenzschicht, die sich an der benachbarten Gaswegoberfläche 56 bildet, als eine Abgabe von Filmkühlleitungen, die der Hinterkante benachbart sind. Es ist wünschenswert, eine Abgabe von Kühlluft in diesen Teil der Grenzschicht aufgrund des nachteiligen Einflusses zu vermeiden, den ein solches Eindringen auf die aerodynamische Effizienz der Statorleitschaufeln hat. Die vier Filmkühlleitungen 178, die sich von dem Hinterkantendurchgang (hinterer Schenkel 170) nach außen erstrecken, haben eine geringere Auswirkung auf die aerodynamische Effizienz, da ihr Eindringen in den Strömungsweg nur einen kleinen Bereich der Grenzschicht an der Plattform an einer weniger kritischen Stelle an der Rückseite der Statorleitschaufel stört.
  • Während der Strömung der Kühlluft durch die Passage werden somit ca. 70 % bis 80 % der Strömung durch die Leitungen 178, 182 in dem hinteren Schenkel 170 der Passage abgegeben. Die Strömungseigenschaften der Hinterkantenleitungen und der Filmkühlleitungen Crte und Crcf in dem hinteren Schenkel sind derart eingerichtet, dass in etwa die Hälfte (55 %) der in den hinteren Schenkel eintretenden Strömung durch die Hinterkantenleitungen 182 abgegeben wird und in etwa die Hälfte (45 %) der Strömung durch die Filmkühlleitungen 178 abgegeben wird. Der erwartete Bereich der Strömung für die Hinterkantenleitungen 182 beträgt etwa 40 bis 60 % der in den hinteren Schenkel 170 eintretenden Strömung, wobei der Rest durch die Filmkühlleitungen 178 abgegeben wird. Darüber hinaus sind die Strömungseigenschaften der Filmkühlöffnungen 178 strömungsaufwärts von dem hinteren Schenkel 170 derart gewählt, dass nur ca. 25 % (d.h. 20 bis 30 %) der in die Passage eintretenden Strömung durch die drei Filmkühlleitungen 178 in dem ersten Umkehrbereich 172 abgegeben werden. Diese Kombination aus Filmkühlleitungen und Hinterkantenleitungen schafft ein geringeres Ausmaß an Filmkühlströmung und konvektiver Kühlströmung durch die Leitungen auf die Sogseite der Statorleitschaufel als das Ausmaß des Strömungsfilms und der konvektiven Kühlströmung zu der Hinterkante in dem hinteren Schenkel 170 der Leitschaufel.
  • Die durch die Hinterkantenleitungen 182 abgegeben Kühlluft wird nach hinten an einer Stelle abgegeben, die sich näher bei der Druckseite 138 der inneren Plattform 54 befindet. Die Strömung hat eine Geschwindigkeitskomponente in der Rotationsrichtung der Rotorlaufschaufeln 36 der benachbarten Rotoranordnung 32. Die Strömungscharakteristik Crte der Hinterkantenleitungen stellt sicher, dass die Kühlluft in Strahlen oder Strömungen unter Druck austritt, die die Grenzschicht durchstößt, die sich an der Hinterkante 114 der Plattform bildet. Die Strahlen schicken einen Film von Kühlluft aus, der sich über die Plattformen 38 der strömungsabwärtigen Rotorlaufschaufeln ausbreitet. Dies schafft eine Filmkühlung für die Rotorlaufschaufeln durch Abschirmen eines Bereichs der Plattform der Rotorlaufschaufeln vor den heißen Arbeitsmediumgasen. Durch Abgeben von etwa 40 % der Strömung der Kühlluft durch die Hinterkantenleitungen 182 werden somit weniger als 30 % der in die Passage 168 eintretenden Luft in dem ersten Umkehrbereich 172 an die Gaswegoberfläche der Plattform abgegeben, wobei in etwa ein Drittel durch die Filmkühlöffnungen 178 in den hinteren Schenkel 170 abgegeben wird. Wie bereits erwähnt wurde, reduziert dies das Eindringen der Filmkühlluft in die auf der Gaswegoberfläche gebildete Grenzschicht, wobei dies eine vorteilhafte Wirkung auf die aerodynamische Effizienz der Stufe der Statorleitschaufeln hat.
  • Ein spezieller Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in dem konvektivem Wärmetransfer, der intern zwischen der Sogseite der Plattform stattfindet, und zwar aufgrund der Abfolge von Windungen bzw. Richtungsänderungen, die die Kühlluft bei ihrer Strömung durch den ersten Umkehrbereich 172 absolviert. Die aerodynamischen Effekte der Drehung bzw. Richtungsänderung steigern den konvektiven Wärmetransfer durch Verursachen von Eintrittseffekten in der Strömung. Der gesteigerte konvektive Wärmetransfer in diesem Abschnitt der Plattform verstärkt die Wirkung auf die Plattformtemperatur, die die Filmkühlung durch die drei Filmkühlleitungen schafft. Diese Eintrittseffekte setzen sich fort und werden durch den Vorsprung 174 sowie den Rest der Windung verstärkt. Die Summe der Winkel des Drehbereichs bzw. Richtungsänderungsbereichs ist größer als 180° und beinhaltet den Winkel a, über den sich die Strömung bewegt, während die Strömung in Richtung auf den Vorsprung 174 an der Rippe 166 geleitet wird. Die Strömungsunterbrechung durch den Vorsprung 174 sorgt für eine starke Erhöhung der Turbulenz in der Strömung und erhöht den Koeffizienten des konvektiven Wärmetransfers und sorgt für ein Ausmaß an konvektivem Wärmetransfer auf der Sogseite des Strömungsprofils, das es ermöglicht, das Ausmaß der durch die drei Filmkühlleitungen geschaffenen Filmkühlung in diesem Bereich der Plattform zu akzeptieren. Die Strömung passiert dann den zweiten Schenkel 186, der eine Richtungsänderung der Strömung veranlasst und die Strömung in Richtung auf den Richtungsänderungsbereich 177 an der zweiten (Hinterkanten-)Wand 156 lenkt. Dies veranlasst die Strömung sich wiederum in Richtung auf die Sogseite in der Hinterkante sowie in die Ecke zu bewegen, um Wärme von der Plattform auf das Kühlfluid in diesem Bereich der Plattform zu übertragen. Anschließend setzt sich die Strömung lateral durch den hinteren Schenkel fort.
  • Der hintere Schenkel weist pfeilförmige Auslösestreifen 171 auf, die sich an der Gaswegwand 160 über die Breite der Passage 168 erstrecken. Die Auslösestreifen sind in strömungsabwärtiger Richtung von der ankommenden Strömung weg winkelig ausgebildet, um die Bildung von gegenläufig rotierenden Wirbeln V1, V2 zu unterstützen, die über die Gaswegwand der Plattform scheuern und den konvektiven Wärmetransferkoeffizienten erhöhen. Die Passage ist in lateraler Richtung verjüngt, um die Geschwindigkeit der Strömung sowie die Reynolds-Zahl (Verhältnis der Momentkräfte zu den Viskositätskräften in dem Fluid) bei der Bewegung der Strömung entlang des hinteren Schenkels zu erhöhen, um dadurch den konvektiven Wärmetransferkoeffizienten zu erhöhen. Die Strömung wird dann durch die Filmkühlleitungen 178 und die Hinterkantenleitungen 182 abgegeben, wie dies vorstehend erläutert wurde.
  • Ein spezieller Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung von nur zwei Durchgängen 169, 170 zum Schaffen von Kühlung in dem Hinterkantenbereich 126 der Statorleitschaufel 46. Die beiden Durchgänge, strömungsabwärts von der Schiene 64, schaffen ein Temperaturgefälle zwischen der Kühlluft und den Wänden der Plattform, das in dem ersten Umkehrbereich 172 größer ist als das Temperaturgefälle in einer Multidurchgangs-Konfiguration mit mehr als zwei Durchgängen durch den Hinterkantenbereich. Die Länge der Passage 168 (und die sich daraus ergebende Aussetzung der Kühlluft gegenüber dem Wärmetransferbereich) vor dem Erreichen des ersten Umkehrbereichs 172 ist ein Indikator für die Auswirkung der Anzahl von Durchgängen auf das Temperaturgefälle zwi schen der Wand und der Kühlluft in dem ersten Umkehrbereich. Ein dimensionsloses Maß für die Länge der Passage für Wärmetransfereffekte vergleicht die Länge der Serpentinenpassage in dem Hinterkantenbereich mit der Breite des Hinterkantenbereichs. Die Länge der Passage 168 beträgt weniger als das Eineinhalbfache der Breite Wpl der Plattform und beträgt bei der dargestellten Konstruktion weniger als das Eineinviertelfache der Breite der Plattform. Außerdem ist das Dimensionsverhältnis von Höhe zu Breite der Passage relativ gering. Die Passage hat ein Höhen-/Breiten-Verhältnis, das in dem unverjüngten Bereich etwa ein Halb beträgt.
  • Die vorliegende Erfindung hat eine relativ kurze und relativ breite Passage mit großen Windungsbereichen und einer vorstehenden Struktur in kritischen Bereichen der Plattform geschaffen, um die Menge der in die Gaswegoberfläche des Strömungsprofils strömenden Kühlluft zu reduzieren und dadurch gleichzeitig einen Vorteil hinsichtlich der aerodynamischen Effizienz der Statorleitschaufel zu erzielen. Die Größe der Passage erleichtert auch das Gießen der Passage im Vergleich zu Konstruktionen, die viele engere Durchgänge aufweisen.
  • Wie in 7 gezeigt ist, wird Kühlluft von der äußeren Plattform 48a der Statorleitschaufel lateral aus der Leitung 212a gegen die Sogseite 116b der benachbarten Statorleitschaufel 48b abgegeben und dann nach hinten geleitet, um eine Filmkühlung für die strömungsabwärte Anordnung der Rotorlaufschaufeln zu schaffen. Ein spezieller Vorteil dieser Konfiguration besteht darin, dass Kühlluft von der Druckseite von einer Statorleitschaufel für eine Aufprallkühlung der Sogseite der benachbarten Statorleitschaufel verwendet wird, wodurch wiederum die Notwendigkeit zur Schaffung von Filmkühlöffnungen an der Gaswegoberfläche der benachbarten Statorleitschaufel an einer strömungsaufwärtigen Stelle reduziert wird. Das Verfahren zum Kühlen des Paares von Statorleitschaufeln beinhaltet somit die Schritte der Bildung einer Plattform 48a an einer ersten Statorleitschaufel 46a sowie einer Plattform 48b an der benachbarten (zweiten) Statorleitschaufel 46b, die jeweils Federdichtungsschlitze 86a, 86b sowie eine Verlängerung 88a, 88b der Federdichtungsschlitze aufweisen. Der Schritt der Bildung des Federdichtungsschlitzes geht einher mit einer Verlängerung des Schlitzes auf die Hinterkante von einer oder beiden Statorleitschaufeln. Der Schlitz kann durch spanende Bearbeitung, wie z.B. elektrochemisches Abtragen (EDM) oder Schleifen gebildet werden. Es ist eine einfache Sache, den Schlitz einfach fortzuführen anstatt einen weiteren Schlitz in der Seite der Plattform speziell auszubilden.
  • Somit besteht ein spezieller Vorteil dieses Ausführungsbeispiels des Verfahrens zum Kühlen der Statorleitschaufel sowie der strömungsabwärtigen Rotorlaufschaufel in der einfachen Konstruktionsweise der Hinterkantenleitung, indem lediglich die Ausbildung des Federdichtungsschlitzes verlängert wird. Der Federdichtungsschlitz wird während des spanenden Bearbeitungsvorgangs einfach verlängert, anstatt kurz nach dem Schnittpunkt mit dem radialen Federdichtungsschlitz zu enden.
  • Der nächste Schritt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht in der Bildung eines radial verlaufenden (in Erstreckungsrichtung) Federdichtungsschlitzes 84 in der sich von der Plattform weg erstreckenden Schiene. Der radiale Federdichtungsschlitz schneidet den ersten Federdichtungsschlitz. Ein weiteres Federdichtungselement 98 ist in dem Schlitz angeordnet und hat einen ersten Schenkel 102, der in dem ersten Federdichtungsschlitz 86a, 86b angeordnet ist und der sich nicht in die Hinterkantenverlängerung 88a, 88b des Strömungsprofils erstreckt. Das Federdichtungselement 98 weist den zweiten Schenkel 104 auf, der integral mit dem ersten Schenkel ausgebildet ist und sich radial erstreckt. Das Federdichtungselement ist somit in dem zweiten Federdichtungsschlitz derart angeordnet, dass das Federdichtungselement in Axialrichtung festgelegt ist.
  • Das Verfahren beinhaltet die Bildung einer Austrittsleitung 212a an der Innenseite der Plattform, die den hinteren Schenkel 206a beinhaltet, der sich der Hinterkante benachbart über die Plattform erstreckt, um Kühlluft von der ersten Leitschaufel unter Betriebsbedingungen hindurch zu leiten. Die laterale Strömung in dem lateralen hinteren Schenkel 206a richtet die Strömung mit der Austrittsleitung 212a sowie der durch die Leitung hindurch geführten Strömung aus. Das Verfahren beinhaltet das Führen der Leitung in einer derartigen Weise, dass die Strömung unter Betriebsbedingungen in der Austrittsleitung eine Strömung bildet, die auf die Sogseite 116b der Plattform der zweiten Leitschaufel auftrifft. Unter dem Begriff "Auftreffen" ist zu verstehen, dass die Strömung auf die Seite auftrifft oder in unmittelbarer Nähe zu dieser gelangt, um für eine Aufprallkühlung der Seite zu sorgen.
  • Das Verfahren beinhaltet das Hindurchleiten der Kühlluft nach hinten in die Hinterkantenleitung 214, die durch die Schlitze gebildet ist, um einen Strahl von Kühlluft in der Verlängerung des Federdichtungsschlitzes zu bilden. Der Strahl oder die Strömung von Kühlluft wird auf die benachbarte strömungsabwärtige Struktur gerichtet, um eine Filmkühlung für die strömungsabwärtige Struktur zu schaffen. Bei einer alternativen Ausführungsform kann das Verfahren zum Bilden einer Kühlpassage unter Verwendung einer Verlängerung des Federdichtungsschlitzes das Blockieren des Endes des Federdichtungsschlitzes an der Verlängerung beinhalten, um eine nach hinten gehende Bewegung des Federdichtungselements in dem Federdichtungsschlitz zu unterbinden, oder aber in der spanenden Ausbildung einer äquivalenten Einrichtung zu der Verlängerung von der Hinterkante jeder Plattform, die den Federdichtungsschlitz nicht erreicht. Wie in 7A gezeigt ist, kann die Verlängerung des Schlitzes in nur einer Statorleitschaufelplattform ausgebildet sein, wie z.B. der Plattform 48b, während in der Plattform 48a keine Verlängerung vorhanden ist.
  • Ein spezieller Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in dem Wärmetransfer, der aus dem Auftreffen der Kühlluft aus der Passage 212a auf der gegenüberliegenden Sogseite 116b des benachbarten Strömungsprofils resultiert. Der Effekt wird auf der Sogseite der Plattform 48b weiter verstärkt, indem die Plattformkonstruktion die Verlängerung 88b des Federdichtungsschlitzes begrenzt. Die den Schlitz begrenzende Konstruktion erstreckt sich lateral von dem dickeren Bereich der Plattform weg und bewirkt die Bildung eines Kanals mit niedrigem Dimensionsverhältnis, der den Wärmetransferkoeffizienten durch Reduzieren des hydraulischen Durchmessers erhöht.
  • Unter manchen Betriebsbedingungen öffnet sich der Spalt G geringfügig, so dass Kühlluft nach außen durch den Spalt G entweichen kann. Dies sorgt für eine Filmkühlung der Sogseite und der Druckseite der Plattform. Eine besonders strenge Betriebsbedingung der Maschine ist die Betriebsbedingung bei Start von Meereshöhe (SLTO). Unter diesen Bedingungen beschleunigt die Maschine rasch aus dem Leerlaufschubzustand auf einen sehr hohen Schubzustand für den Start von Meereshöhe. Der Spalt G zwischen einander benachbarten Statorleitschaufeln im Leerlauf ist relativ klein im Vergleich zu dem Spalt G, der bei Reiseflugbedingungen auftritt. Der Spalt G bei Reiseflugbedingungen resultiert daraus, dass sich das äußere Gehäuse in Abhängigkeit von dem Wärmetransfer von dem Arbeitsmediumströmungsweg 18 auf das äußere Gehäuse in Richtung nach außen bewegt und die Anordnung der Statorleitschaufeln auf einen größeren Durchmesser bewegt wird. Die plötzliche Zunahme in dem Volumen an heißen Arbeitsmediumgasen beim Start von Meereshöhe, die von der Brennkammer in den Turbinenabschnitt gelangen, führt zu einem raschen Anstieg der Temperatur der Oberflächen der Rotorlaufschaufeln in unmittelbarer Nähe des Strömungsweges. Gleichzeitig werden die Rotorlaufschaufeln Übergangskräften ausgesetzt, während die Rotationsgeschwindigkeit der Rotoranordnung rasch zunimmt. Es geht nur eine geringe Menge an Kühlluft durch die Federdichtungsschlitze in diesem Betriebszustand verloren. Als Ergebnis hiervon ist die Luft stärker auf die Verlängerung des Federdichtungsschlitzes als bei Reiseflugbedingungen begrenzt. Die Kühlluft wird nach hinten geleitet, um in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Kühlluftstrahlen zu bilden. Ein Kühlluftfilm entwickelt sich, wenn die Rotorlaufschaufeln die Kühlluftstrahlen passieren und verringert den Wärmetransfer auf die Vorderkante der Plattform der strömungsabwärtigen Rotorlaufschaufeln. In dem stabilen Zustand bzw. Dauerzustand öffnet sich der Spalt G weiter als beim Start von Meereshöhe, und ein Teil der Kühlluft strömt dann nach außen, um einen Kühlluftfilm zum Schützen der Oberflächen der Statorleitschaufel zu bilden, wobei der übrige Film die Rotorlaufschaufeln kühlt.

Claims (20)

  1. Kühlbare Statorleitschaufel (46) für eine Rotationsmaschine mit einer Achse A und einem Strömungsweg für Arbeitsmediumsgase, wobei die Statorleitschaufel (46) daran angepasst ist, in Strömungsverbindung mit einem Zuführplenum (76) für ein Kühlfluid zu sein, wobei die Statorleitschaufel ein radial nach außen in den Arbeitsmediumströmungsweg ragendes Strömungsprofil (58) hat, wobei das Strömungsprofil eine Vorderkante (59), eine Hinterkante (60) und strömungsleitende Oberflächen hat, die sich zwischen den Kanten erstrecken, wobei die Statorleitschaufel (46) eine Schiene (64) der Hinterkante benachbart hat, welche die Statorleitschaufel daran angepasst macht, mit einer Abstützung zusammenzuwirken, und ferner aufweisend eine Struktur, welche den Arbeitsmediumsströmungsweg begrenzt, die aufweist: eine Plattform (54) mit einer Gaswegoberfläche (56) zum Begrenzen des Strömungswegs, die aufweist: eine Vorderkante (132) und eine Hinterkante (134), die axial von der Vorderkante beabstandet ist, eine Sogseite (136) und eine Druckseite (138), die lateral von der Sogseite beabstandet ist, einen Vorderkantenbereich (142), vor dem Strömungsprofil, einen Profilsehnenmittelbereich (144), von dem das Strömungsprofil wegragt, und einen Hinterkantenbereich (146), der von der hintersten Schiene (64) der Plattform nach hinten ragt, eine erste Wand (154), in dem Hinterkantenbereich, die sich lateral zwischen den Seiten erstreckt, eine zweite Wand (156), die der Hinterkante benachbart ist, die sich lateral zwischen den Seiten erstreckt, und die axial von der ersten Wand unter Ausbildung eines Hohlraums (158) für Kühlfluid dazwischen beabstandet ist, eine Druckseitenwand (164), die sich der Druckseite (138) der Leitschaufelplattform benachbart von der ersten Wand (154) zu der zweiten Wand (156) erstreckt, um den Hohlraum (158) zu begrenzen, eine Sogseitenwand (162), die sich der Sogseite (136) der Leitschaufelplattform von der ersten Wand (154) zu der zweiten Wand (156) benachbart erstreckt, um den Hohlraum (158) zu begrenzen, und die dadurch gekennzeichnet ist, dass die erste Wand eine Öffnung (152) hat, welche die Plattform daran angepasst macht, in Strömungsverbindung mit dem Plenum (76) zu sein und dadurch, dass sie ferner aufweist: eine Rippe (166), die sich lateral von der Druckseitenwand (164) in Richtung zu der Sogseitenwand (162) erstreckt, und die axial von der ersten Wand (154) und von der zweiten Wand (156) beabstandet ist, um eine Serpentinenpassage (168) in dem Hohlraum für Kühlfluid zu bilden, wobei die Passage einen ersten Durchgang (169) und einen zweiten Durchgang (170) hat, wobei die Rippe (166) axial von der ersten Wand (154) beabstandet ist und lateral von der Sogseitenwand (162) unter Bildung eines ersten Umkehrbereichs (172) dazwischen beabstandet ist; und eine Mehrzahl von Austrittsleitungen (178, 182), die daran angepasst sind, das Kühlfluid von der Passage zu dem Äußeren der Plattform zu leiten, wobei die Mehrzahl von Austrittsleitungen mindestens eine Filmkühlleitung (178) in Strömungsverbindung mit der Gaswegoberfläche der Plattform und mindestens eine Hinterkantenleitung (182) aufweisen, die sich zwischen der Passage (168) und der Hinterkante (134) erstreckt; wobei die Rippe (166) und die Wände (154, 156, 162, 164) kooperieren, um eine Passage mit zwei Durchgängen und Schenkeln zu bilden, die in serienmäßiger Weise bezogen auf einander angeordnet sind zum sequentiellen Aufnehmen der Strömung, wenn sich die Strömung durch die Passage bewegt, wobei der zweite der Hinterkante (134) benachbarte Durchgang Kühlfluid aufnimmt, welches während des ersten Durchgangs durch einen strömungsaufwärtigen Bereich des Hinterkantenbereichs erwärmt wurde; wobei ein Teil der Passage strömungsaufwärts von dem hintersten Durchgang (170) in Strömungsverbindung mit der Oberfläche der Plattform durch mindestens eine Filmkühlleitung (178) mit einer Gesamtquerschnittsströmungsfläche Apfc und einer zugehörigen Strömungscharakteristik Cpfc unter Betriebsbedingungen ist; wobei der hintere Durchgang (170) in Strömungsverbindung mit der Plattformoberfläche durch mindestens eine Filmkühlleitung (178) mit einer Gesamtquerschnittsfläche Arfc und einer zugehörigen Strömungscharakteristik Crfc unter Betriebsbedingungen ist und in Strömungsverbindung mit der Hinterkante (134) der Plattform durch mindestens eine Hinterkantenleitung (182) mit einer Gesamtquerschnittsfläche Arte und einer zugehörigen Strömungscharakteristik Crte zum Abgeben von Kühlfluid ist, welches in den hinteren Durchgang an der Hinterkante gelangt; und wobei die Flächen und die zugehörigen Strömungscharakteristiken derart eingerichtet sind, dass mehr als 60% des Kühlfluids, welches in die Passage (168) gelangt, von dem hintersten Schenkel (170) zu dem Äußeren der Plattform zum Kühlen der benachbarten Turbinenstruktur und zum Liefern einer Filmkühlung an die Hinterkante (134) fließt, so dass weniger als 40% des Kühlfluids, welches in die Serpentinenpassage (168) gelangt, strömungsaufwärts des hinteren Schenkels (170) in den Strömungsweg für Arbeitsmediumsgase unter einem Betriebszustand der Maschine injiziert wird und wobei der Umkehrbereich (172) an einer der Sogseitenwand der Plattform benachbarten Stelle angeordnet ist, um eine konvektive Kühlung an dieser Stelle zu erhöhen.
  2. Kühlbare Statorleitschaufel nach Anspruch 1, wobei die Sogseite (136) und die Druckseite (138) eine Breite Wpl gemessen entlang einer Linie parallel zur Hinterkante (134) der Plattform beabstandet sind, und wobei die Passage (168) eine Breite Wpa gemessen rechtwinklig zur Mittellinie der Passage hat, die in einem Bereich von 10% bis 15% der Breite Wpl der Plattform (0,1 Wpl ≤ Wpa = ≤ 0,15 Wpl) ist, und eine Länge L gemessen an der Mittellinie der Passage hat, die kleiner oder gleich eineinhalb Mal der Breite der Plattform Wpl ist (L ≤ 1,5 Wpl).
  3. Kühlbare Statorleitschaufel nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Umkehrbereich (172) sequentiell den ersten Durchgang (169) mit dem zweiten Durchgang (170) verbindet, so dass die Passage sich um Winkel dreht, deren Summe größer als 180 Grad ist, um in dem Umkehrbereich einen konvektiven Wärmetransfer zu schaffen.
  4. Kühlbare Statorleitschaufel nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Rippe (166) einen Vorsprung (174) in dem ersten Umkehrbereich (172) hat, der mit einem Winkel in Richtung zu der ersten Wand (154) und der Richtung der ankommenden Strömung unter Betriebsbedingungen angeordnet ist, um die Passage um einen ersten Winkel (a) zu drehen, wobei der Umkehrbereich (172) danach eine Drehung von 180 Grad hat, wobei der Vorsprung (174) an der Rippe (166) einen Wärmetransfer von der Plattform zu dem Kühlfluid schafft, wenn die Strömung turbulent mit dem Vorsprung wechselwirkt, der in Richtung der ankommenden Strömung geneigt ist zum Lenken der Strömung in den großen Umkehrbereich.
  5. Kühlbare Statorleitschaufel nach Anspruch 4, wobei der Vorsprung (174) eine Wand (176) parallel zu einem Teil der Sogseitenwand (162) hat, wobei die Wand an dem Vorsprung im wesentlichen parallel zu der Sogseite (136) des Strömungsprofils und parallel zu einem Teil der Sogseitenwand (162) ist zum Lenken der Strömung in der Passage gegen die zweite Wand (156) benach bart der Hinterkante (134) an einer der Sogseite (136) der Plattform benachbarten Stelle.
  6. Kühlbare Statorleitschaufel nach Anspruch 5, wobei die Wände und die Rippe (166) eine Mehrzahl von Schenkeln bilden, die einen ersten Schenkel (184) zwischen der Rippe (166) und der ersten Wand (152), einen zweiten Schenkel (186) zwischen dem Vorsprung (174) der Rippe (166) und der Sogseitenwand (162) und einen hinteren Schenkel (170) zwischen der Rippe (166) und der zweiten Wand (156) aufweist, wobei der erste Schenkel (184) mit einem Winkel zu dem strömungsabwärts benachbarten zweiten Schenkel (186) angeordnet ist, wobei der hintere Schenkel (170) der hinterste Schenkel der Passage ist und mit einem Winkel (C) zu dem strömungsaufwärtig benachbarten Schenkel (186) angeordnet ist und einen zweiten Umkehrbereich (177) bildet und sich lateral über die Hälfte der Breite Wpl der Plattform gemessen parallel zu der Hinterkante (134) erstreckt, und ferner einen vierten Schenkel (188) benachbart der Öffnung (152) der Passage (168) aufweist, wobei der vierte Schenkel (188) der Druckseitenwand (164) der Plattform benachbart ist und im wesentlichen parallel zu der Druckseitenwand (164) der Plattform geht.
  7. Kühlbare Statorleitschaufel nach Anspruch 6, wobei die Passage (168) einen dritten Umkehrbereich (192) hat, der sequentiell den vierten Schenkel (188) und den benachbarten strömungsabwärtigen Schenkel (184) verbindet, so dass sich die Passage um Winkel (d) dreht, deren Summe größer als 90 Grad ist.
  8. Kühlbare Statorleitschaufel nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei sich der hintere Durchgang (170) in seiner Breite in der Erstreckung des hinteren Durchgangs lateral in Richtung zu der Druckseite (138) der Plattform abnehmend verjüngt.
  9. Kühlbare Statorleitschaufel nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Querschnittsströmungsflächen Apfc, Arfc und Arte der Leitungen (178, 182) jeweils in einem Bereich von etwa 4 bis 10% der Querschnittsströ mungsfläche Arpa des hinteren Schenkels (170) an einer Stelle (A) benachbart zu der ersten Austrittsleitung des hinteren Schenkels liegen.
  10. Kühlbare Statorleitschaufel nach Anspruch 9, wobei die Summe der Querschnittsflächen Apfc, Arfc und Arte der Leitungen (178, 182) kleiner als 25% der Querschnittsströmung Arpa des letzten Schenkels (170) ist, so dass der hintere Schenkel (170) mehr als 70% der Kühlströmung erhält, die in die Serpentinenpassage (168) strömt, um den strömungsabwärtigen Plattformen der benachbarten Rotorlaufschaufeln eine Filmkühlung zu verschaffen, und wobei weniger als 15% des Kühlfluids, welches in die Serpentinenpassage (168) gelangt, strömungsaufwärts des hinteren Durchgangs (170) in den Strömungsweg für Arbeitsmediumsgase unter mindestens einem Betriebszustand injiziert wird.
  11. Kühlbare Statorleitschaufel nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Strömungseigenschaften so eingerichtet sind, dass weniger als etwa 30% der Strömung in der Passage (168) durch die Filmkühlleitungen (178) strömungsaufwärts des hintersten Durchgangs (170) in der Plattform abgegeben wird und mehr als etwa 70% der Strömung durch Austrittsleitungen (178, 182) in dem hintersten Durchgang (170) in der Plattform unter mindestens einem Betriebszustand abgegeben wird.
  12. Kühlbare Statorleitschaufel nach Anspruch 11, wobei etwa 25% der Strömung in der Passage (168) durch die Filmkühlleitungen (178) strömungsaufwärts des hintersten Durchgangs (170) in der Plattform abgegeben werden und etwa 75% der Strömung durch die Austrittsleitungen (178, 182) in der hintersten Passage (170) in der Plattform unter mindestens einem Betriebszustand abgegeben werden.
  13. Kühlbare Statorleitschaufel nach Anspruch 11 oder 12, wobei die durch die Hinterkantenleitungen (182) abgegebene Strömung in einem Bereich von etwa 40 bis 60% der Strömung ist, die in den hintersten Durchgang (170) gelangt, und wobei die durch die Filmkühlleitungen (178) in dem Hinterkantenbereich abgegebene Strömung in einem Bereich von etwa 40 bis 60% der in den hintersten Durchgang (170) in der Plattform gelangenden Strömung ist.
  14. Kühlbare Statorleitschaufel nach Anspruch 11, wobei die durch die Hinterkantenleitungen (182) für den hintersten Durchgang (170) abgegebene Strömung größer als die durch die Filmkühlleitungen (178) für den hintersten Durchgang (170) abgegebene Strömung ist.
  15. Kühlbare Statorleitschaufel für eine Rotationsmaschine mit einer Achse A und einem Strömungsweg für Arbeitsmediumsgase, wobei die Statorleitschaufel (46) daran angepasst ist, mit einem Versorgungsplenum (76) für ein Kühlfluid in Strömungsverbindung zu sein, wobei die Statorleitschaufel ein radial nach außen in den Arbeitsmediumsströmungsweg ragendes Strömungsprofil (58) hat, wobei das Strömungsprofil eine Vorderkante (59), eine Hinterkante (60) und Strömungsleitoberflächen hat, die sich zwischen den Kanten erstrecken, wobei die Statorleitschaufel eine Schiene (64) der Hinterkante (60) benachbart hat, welche die Statorleitschaufel daran angepasst macht, mit einer Abstützung zusammenzuwirken, und ferner aufweisend eine Struktur, welche den Arbeitsmediumsströmungsweg begrenzt, die aufweist: eine Plattform (54) mit einer Gaswegoberfläche (56) zum Begrenzen des Strömungswegs, die aufweist: eine Vorderkante (132) und eine Hinterkante (134), die axial von der Vorderkante um eine Länge Cv gemeesen in der Axialrichtung rechtwinklig zu der Hinterkante der Plattform beabstandet ist, eine Sogseite (136) und eine Druckseite (138), die lateral von der Sogseite eine Breite Wpl gemessen entlang einer Linie parallel zur Hinterkante der Plattform beabstandet ist, wobei jede Seite von der Vorderkante zur Hinterkante geht, einen Vorderkantenbereich (142) vor dem Strömungsprofil, einen Profilsehnenmittelbereich (144), von dem das Strömungsprofil ausgeht, und einen Hinterkantenbereich (146), der von der hintersten Schiene der Plattform nach hinten geht, erste Wand (154) in dem Hinterkantenbereich, die sich lateral zwischen den Seiten erstreckt, eine zweite Wand (156) der Hinterkante (134) benachbart, die sich lateral zwischen den Seiten erstreckt, und die axial von der ersten Wand (154) unter Bildung eines Hohlraums (158) für Kühlfluid dazwischen beabstandet ist, eine Druckseitenwand (164), die von der ersten Wand (154) zu der zweiten Wand (156) geht, um den Hohlraum zu begrenzen, eine Sogseitenwand (162), die sich im wesentlichen parallel zur Sogseite (136) der Leitschaufelplattform von der ersten Wand (154) zu der zweiten Wand (156) erstreckt, um den Hohlraum (158) zu begrenzen, und die dadurch gekennzeichnet ist, dass die erste Wand eine Öffnung (152) hat, welche die Plattform daran angepasst macht, in Strömungsverbindung mit dem Plenum (76) zu sein, und ferner aufweisend: eine Einzelrippe (166), die lateral von der Druckseitenwand (164) in Richtung zur Sogseitenwand (162) geht und die axial von der ersten Wand (154) und der zweiten Wand (156) beabstandet ist, um eine Serpentinenpassage (168) in dem Hohlraum für Kühlfluid zu bilden, wobei die Passage eine Länge L gemessen entlang der Mittellinie der Passage hat, die kleiner oder gleich eineinviertel der Breite der Plattform Wpl ist (L ≤ 1,25 Wpl) und die eine Breite Wpa gemessen rechtwinklig zur Mittellinie der Passage hat, die in einem Bereich von 10 bis 15% der Breite Wpl der Plattform ist (0,1 Wpl ≤ Wpa ≤ 0,15 Wpl), wobei die Rippe (166) axial von der ersten Wand (154) und lateral von der Sogseitenwand (162) unter Bildung eines ersten Umkehrbereichs (172) dazwischen beabstandet ist, wobei die Rippe (166) hat einen Vorsprung (174), der mit einem Winkel in Richtung zu der ersten Wand (154) und der Richtung der ankommenden Strömung unter Be triebsbedingungen angeordnet ist, um die Passage um einen ersten Winkel (a) zu drehen, wobei der Umkehrbereich (172) danach eine zusätzliche Drehung von 180 Grad hat, wobei der Vorsprung (174) eine Wand (176) parallel zu einem Teil der Sogseitenwand (162) hat, die im wesentlichen parallel zu einem Teil der Sogseite (136) des Strömungsprofils und parallel zu der Sogseitenwand (162) geht zum Lenken von der Strömung in der Passage gegen die zweite Wand (156) der Hinterkante (134) benachbart an einer der Sogseite der Plattform benachbarten Stelle; eine Mehrzahl von Austrittsleitungen (178, 182), die daran angepasst sind, das Kühlfluid von der Passage zu dem Äußeren der Plattform fließen zu lassen, wobei die Mehrzahl von Austrittsleitungen mindestens eine Filmkühlleitung (178) in Strömungsverbindung mit der Gasweg-oberfläche der Plattform und mindestens eine Hinterkantenleitung (182) hat, die sich zwischen der Passage und der Hinterkante (134) erstreckt; wobei die Rippe (166) und die verbleibenden Wände kooperieren, um eine Passage mit zwei Durchgängen und einer Mehrzahl von Schenkeln, die in einer seriellen Weise bezogen aufeinander angeordnet sind zum sequentiellen Aufnehmen der Strömung von Kühlfluid, wenn sich die Strömung durch die Passage bewegt, wobei der zweite Durchgang (170) Kühlfluid aufnimmt, welches während des ersten Durchgangs (169) in dem Hinterkantenbereich erwärmt wurde, wobei die Mehrzahl von Schenkeln einen ersten Schenkel (184) zwischen der Rippe (166) und der ersten Wand (154), einen zweiten Schenkel (186) zwischen dem Vorsprung (174) der Rippe (166) und der Sogseitenwand (162) und einen hinteren Schenkel (170) zwischen der Rippe (166) und der zweiten Wand (156) aufweist, wobei der erste Schenkel (184) mit einem Winkel zu dem strömungsabwärts benachbarten zweiten Schenkel (186) angeordnet ist, wobei der hintere Schenkel (170) der hinterste Schenkel der Passage ist und mit einem Winkel (c) zu dem zweiten Schenkel (186) unter Bildung eines zweiten Umkehrbereichs (177) dazwischen angeordnet ist, wobei die zweite Passage (170) sich lateral über die Hälfte der Breite Wpl der Plattform gemessen parallel zur Hinterkante erstreckt, und ferner einen vierten Schenkel (188) aufweist, der der Öffnung (152) der Passage benachbart ist, wobei der vierte Schenkel (188) der Druckseitenwand (164) der Plattform benachbart ist und im wesentlichen parallel zur Druckseitenwand der Plattform geht; wobei der erste Umkehrbereich (172) sequentiell den ersten Schenkel (184) mit dem zweiten Schenkel (186) verbindet, so dass sich die Passage um Winkel dreht, deren Summe größer als 180 Grad ist, um in dem Umkehrbereich einen Wärmetransfer zu liefern, wobei der Vorsprung (174) an der Rippe (166) ferner Wärmetransfer von der Plattform zu dem Kühlfluid schafft, wenn die Strömung turbulent mit dem Vorsprung wechselwirkt, der in Richtung der ankommenden Strömung geneigt ist, um die Strömung in den großen Umkehrbereich umzulenken; wobei die Passage einen dritten Umkehrbereich (192) hat, der sequentiell den vierten Schenkel (188) und den benachbarten strömungsabwärtigen Schenkel (184) verbindet, so dass die Passage um Winkel dreht, deren Summe größer als 90 Grad ist; wobei ein Teil der Passage strömungsaufwärts des hintersten Schenkels (170) in Strömungsverbindung mit der Oberfläche der Plattform durch mindestens ein Filmkühlleitung (178) mit einer Gesamtquerschnittsfläche Apfc und einer zugehörigen Strömungscharakteristik Cpfc unter Betriebsbedingungen ist; wobei der hintere Schenkel (170) in Strömungsverbindung mit der Plattformoberfläche (56) durch mindestens eine Filmkühlleitung (178) mit einer Gesamtquerschnittsfläche Arfc und einer zugehörigen Strömungscharakteristik Crfc unter Betriebsbedingungen ist und in Strömungsverbindung mit der Hinterkante (134) der Plattform über mindestens eine Hinterkantenleitung (182) mit einer Gesamtquerschnittsströmungsfläche Arte und einer dazugehörigen Strömungscharakteristik Crte zum Abgeben von Kühlfluid, welches in den hinteren Schenkel (170) an der Hinterkante (134) gelangt, ist, und wobei die Querschnittsströmungsflächen Apfc, Arfc und Arte der Leitungen jeweils in einem Bereich von etwa 4 bis 10% der Querschnittsströmung Arpa des hinteren Schenkels (170) an einer Stelle benachbart der ersten Austrittsleitung des hinteren Schenkels ist; und wobei die Summe der Querschnittsflächen Apfc, Arfc und Arte der Leitungen kleiner als 25% der Querschnittsströmung Arpa des letzten Schenkels (170) ist, so dass der hintere Schenkel (170) mehr als 50% des Kühlfluids erhält, welches in die Serpentinenpassage (168) gelangt zum Liefern von Filmkühlung den strömungsabwärtigen Plattformen der benachbarten Rotorlaufschaufeln und wobei weniger als 50% des Kühlfluids, welches in die Serpentinenpassage (168) gelangt, strömungsaufwärts des hinteren Schenkels (170) in den Strömungsweg für Arbeitsmediumsgase unter Betriebsbedingungen injiziert wird.
  16. Statorleitschaufel nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Serpentinenpassage (168) weniger als vier Filmkühlöffnungen (178) strömungsaufwärts des hinteren Schenkels (170) hat.
  17. Statorleitschaufel nach Anspruch 16, wobei die Filmkühlöffnungen (178) strömungsaufwärts des hinteren Schenkels (170) in Strömungsverbindung mit dem ersten Umkehrbereich (172) sind.
  18. Statorleitschaufel nach Anspruch 16 oder 17, wobei der hintere Schenkel (170) mindestens vier Filmkühlöffnungen (178) in Strömungsverbindung mit dem hinteren Schenkel (170) hat.
  19. Statorleitschaufel nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei der hintere Schenkel (170) mindestens vier Hinterkantenkühlöffnungen (182) in Strömungsverbindung mit dem hinteren Schenkel (170) hat.
  20. Kühlbare Statorleitschaufel (46) für einen Rotationsmaschine, wobei die Statorleitschaufel daran angepasst ist, in Strömungsverbindung mit einem Zuführplenum (74; 76) für ein Kühlfluid zu sein, und eine Schiene (64; 68) ihrer Hinterkante benachbart hat, die die Statorleitschaufel daran angepasst macht, mit einer Abstützung zusammenzuwirken, die aufweist: eine Plattform (48; 54) mit einer Gaswegoberfläche (56) zum Begrenzen des Strömungswegs, die aufweist: eine Vorderkante (112; 132) und eine Hinterkante (114; 134), die axial von der Vorderkante beabstandet ist, eine Sogseite (118; 136) und eine Druckseite (116; 138), die lateral von der Sogseite beabstandet ist; einen Vorderkantenbereich (122; 142) vor dem Strömungsprofil, einen Profilsehnenmittelbereich (124; 144), von dem das Strömungsprofil wegragt; und einen Hinterkantenbereich (126; 146), der von der hintersten Schiene (64) der Plattform nach hinten ragt, eine erste Wand (154) in dem Hinterkantenbereich, die sich lateral zwischen den Seiten erstreckt, eine zweite Wand (156) der Hinterkante benachbart, die sich lateral zwischen den Seiten erstreckt und die axial von der ersten Wand unter Bildung eines Hohlraums (158) für Kühlfluid dazwischen beabstandet ist, eine Druckseitenwand (164), die sich der Druckseite der Leitschaufelplattform benachbart von der ersten Wand zu der zweiten Wand erstreckt, um den Hohlraum zu begrenzen, eine Sogseitenwand (162), die sich der Sogseite der Leitschaufelplattform benachbart von der ersten Wand zu der zweiten Wand erstreckt, um den Hohlraum zu begrenzen, und die dadurch gekennzeichnet ist, dass die erste Wand eine Öffnung hat, welche die Plattform daran angepasst macht, in Strömungsverbindung mit dem Plenum zu sein und ferner aufweisend: eine Rippe (166), die sich von der Druckseitenwand in Richtung zu der Sogseitenwand lateral erstreckt und die axial von der ersten Wand und der zweiten Wand beabstandet ist, um eine Serpentinenpassage (168; 202) in dem Hohlraum für Kühlfluid zu bilden, wobei die Passage einen ersten Durchgang (169; 204) und einen zweiten Durchgang (170, 206) hat, wobei die Rippe (166) axial von der ersten Wand und lateral von der Sogseitenwand unter Bildung eines ersten Umkehrbereichs (172; 208) dazwischen beabstandet ist; und eine Mehrzahl von Austrittsleitungen, die daran angepasst sind, das Kühlfluid von der Passage zu dem Äußeren der Plattform zu leiten, wobei die Mehrzahl von Austrittsleitungen mindestens eine Filmkühlleitung (178) in Strömungsverbindung mit der Gaswegoberfläche der Plattform und mindestens eine Hinterkantenleitung (182; 194, 198) aufweist, die sich zwischen der Passage und der Hinterkante erstreckt; wobei die Rippe und die Wände kooperieren, um eine Passage zu bilden die zwei Durchgänge und Schenkel hat, die in serieller Weise bezogen aufeinander zum sequentiellen Aufnehmen der Strömung angeordnet sind, wenn sich die Strömung durch die Passage bewegt, wobei der zweite Durchgang der Hinterkante benachbart Kühlfluid erhält, welches während des ersten Durchgangs durch einen strömungsaufwärtigen Bereich des Hinterkantenbereichs erwärmt wurde; wobei ein Teil der Passage strömungsaufwärts des hintersten Durchgangs in Strömungsverbindung mit der Oberfläche der Plattform durch mindestens eine Filmkühlleitung mit einer Gesamtquerschnittsströmungsfläche Apfc und einer zugehörigen Strömungscharakteristik Cpfc unter Betriebsbedingungen ist; wobei der hintere Durchgang in Strömungsverbindung mit der Hinterkante der Plattform durch mindestens eine Hinterkantenleitung (182, 194, 198; 212, 214) mit einer Gesamtquerschnittsströmungsfläche Arte und einer zugehörigen Strömungscharakteristik Crte zum Abgeben von Kühlfluid ist, welches in den hinteren Durchgang an die Hinterkante gelangt; und wobei die Flächen und die zugehörigen Strömungseigenschaften derart eingerichtet sind, dass mehr als 60% des Kühlfluids, welches in die Passage gelangt, von dem hintersten Schenkel zu dem Äußeren der Plattform geleitet wird zum Kühlen von benachbarter Turbinenstruktur und zum Liefern von Filmkühlung zu der Hinterkante, so dass weniger als 40% des in die Serpentinenpassage gelangenden Kühlfluids strömungsaufwärts des hinteren Schenkels in den Strömungsweg für Arbeitsmediumsgase unter einem Betriebszustand der Maschine injiziert wird, und wobei der Umkehrbereich an einer der Sogseitenwand der Plattform benachbarten Stelle positioniert ist, um konvektives Kühlen an dieser Stelle zu erhöhen.
DE60027650T 1999-08-02 2000-08-02 Leitschaufel für eine Strömungsmaschine Expired - Lifetime DE60027650T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US366290 1999-08-02
US09/366,290 US6241467B1 (en) 1999-08-02 1999-08-02 Stator vane for a rotary machine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60027650D1 DE60027650D1 (de) 2006-06-08
DE60027650T2 true DE60027650T2 (de) 2006-09-14

Family

ID=23442432

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60027650T Expired - Lifetime DE60027650T2 (de) 1999-08-02 2000-08-02 Leitschaufel für eine Strömungsmaschine

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6241467B1 (de)
EP (1) EP1074696B1 (de)
JP (1) JP2001065306A (de)
DE (1) DE60027650T2 (de)

Families Citing this family (74)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6761529B2 (en) * 2002-07-25 2004-07-13 Mitshubishi Heavy Industries, Ltd. Cooling structure of stationary blade, and gas turbine
US6923362B2 (en) * 2002-09-30 2005-08-02 The Curators Of University Of Missouri Integral channels in metal components and fabrication thereof
GB0328952D0 (en) * 2003-12-12 2004-01-14 Rolls Royce Plc Nozzle guide vanes
US7097424B2 (en) * 2004-02-03 2006-08-29 United Technologies Corporation Micro-circuit platform
US7097417B2 (en) * 2004-02-09 2006-08-29 Siemens Westinghouse Power Corporation Cooling system for an airfoil vane
DE102004037331A1 (de) * 2004-07-28 2006-03-23 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Gasturbinenrotor
AU2005284134B2 (en) * 2004-09-16 2008-10-09 General Electric Technology Gmbh Turbine engine vane with fluid cooled shroud
US20070009358A1 (en) * 2005-05-31 2007-01-11 Atul Kohli Cooled airfoil with reduced internal turn losses
JP4931157B2 (ja) * 2006-02-14 2012-05-16 株式会社Ihi 冷却構造
US20080005903A1 (en) * 2006-07-05 2008-01-10 United Technologies Corporation External datum system and film hole positioning using core locating holes
US7547191B2 (en) * 2006-08-24 2009-06-16 Siemens Energy, Inc. Turbine airfoil cooling system with perimeter cooling and rim cavity purge channels
US7695247B1 (en) * 2006-09-01 2010-04-13 Florida Turbine Technologies, Inc. Turbine blade platform with near-wall cooling
US7669425B2 (en) * 2006-10-25 2010-03-02 Siemens Energy, Inc. Closed loop turbine cooling fluid reuse system for a turbine engine
US7922444B2 (en) 2007-01-19 2011-04-12 United Technologies Corporation Chamfer rail pockets for turbine vane shrouds
US20090180894A1 (en) * 2008-01-10 2009-07-16 General Electric Company Turbine blade tip shroud
US7946816B2 (en) * 2008-01-10 2011-05-24 General Electric Company Turbine blade tip shroud
US20090223648A1 (en) * 2008-03-07 2009-09-10 James Scott Martin Heat exchanger with variable heat transfer properties
US8100633B2 (en) * 2008-03-11 2012-01-24 United Technologies Corp. Cooling air manifold splash plates and gas turbines engine systems involving such splash plates
US20090274562A1 (en) * 2008-05-02 2009-11-05 United Technologies Corporation Coated turbine-stage nozzle segments
US8408866B2 (en) * 2008-11-17 2013-04-02 Rolls-Royce Corporation Apparatus and method for cooling a turbine airfoil arrangement in a gas turbine engine
US8147197B2 (en) * 2009-03-10 2012-04-03 Honeywell International, Inc. Turbine blade platform
US8096772B2 (en) * 2009-03-20 2012-01-17 Siemens Energy, Inc. Turbine vane for a gas turbine engine having serpentine cooling channels within the inner endwall
US9528382B2 (en) * 2009-11-10 2016-12-27 General Electric Company Airfoil heat shield
US9441497B2 (en) * 2010-02-24 2016-09-13 United Technologies Corporation Combined featherseal slot and lightening pocket
EP2407639A1 (de) 2010-07-15 2012-01-18 Siemens Aktiengesellschaft Plattformteil zum Stützen einer Düsenleitschaufel für eine Gasturbine
GB201016423D0 (en) * 2010-09-30 2010-11-17 Rolls Royce Plc Cooled rotor blade
US8915712B2 (en) 2011-06-20 2014-12-23 General Electric Company Hot gas path component
US9079245B2 (en) 2011-08-31 2015-07-14 Pratt & Whitney Canada Corp. Turbine shroud segment with inter-segment overlap
US8845289B2 (en) 2011-11-04 2014-09-30 General Electric Company Bucket assembly for turbine system
US8870525B2 (en) 2011-11-04 2014-10-28 General Electric Company Bucket assembly for turbine system
US8840370B2 (en) 2011-11-04 2014-09-23 General Electric Company Bucket assembly for turbine system
US8707712B2 (en) 2012-07-02 2014-04-29 United Technologies Corporation Gas turbine engine turbine vane airfoil profile
US9109453B2 (en) 2012-07-02 2015-08-18 United Technologies Corporation Airfoil cooling arrangement
US9021816B2 (en) * 2012-07-02 2015-05-05 United Technologies Corporation Gas turbine engine turbine vane platform core
US9322279B2 (en) 2012-07-02 2016-04-26 United Technologies Corporation Airfoil cooling arrangement
US9222364B2 (en) 2012-08-15 2015-12-29 United Technologies Corporation Platform cooling circuit for a gas turbine engine component
US20140064942A1 (en) * 2012-08-31 2014-03-06 General Electric Company Turbine rotor blade platform cooling
ES2664322T3 (es) * 2013-06-06 2018-04-19 MTU Aero Engines AG Segmento de álabes directores de una turbomáquina y una turbina
US9896950B2 (en) * 2013-09-09 2018-02-20 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Turbine guide wheel
EP3044424B1 (de) * 2013-09-10 2020-05-27 United Technologies Corporation Blindverschluss für gasturbinenmotor
US9551226B2 (en) 2013-10-23 2017-01-24 General Electric Company Turbine bucket with endwall contour and airfoil profile
WO2015060973A1 (en) * 2013-10-23 2015-04-30 United Technologies Corporation Turbine airfoil cooling core exit
US9347320B2 (en) 2013-10-23 2016-05-24 General Electric Company Turbine bucket profile yielding improved throat
US9528379B2 (en) 2013-10-23 2016-12-27 General Electric Company Turbine bucket having serpentine core
US9376927B2 (en) 2013-10-23 2016-06-28 General Electric Company Turbine nozzle having non-axisymmetric endwall contour (EWC)
US9670784B2 (en) * 2013-10-23 2017-06-06 General Electric Company Turbine bucket base having serpentine cooling passage with leading edge cooling
US9797258B2 (en) 2013-10-23 2017-10-24 General Electric Company Turbine bucket including cooling passage with turn
US9638041B2 (en) 2013-10-23 2017-05-02 General Electric Company Turbine bucket having non-axisymmetric base contour
US9518478B2 (en) 2013-10-28 2016-12-13 General Electric Company Microchannel exhaust for cooling and/or purging gas turbine segment gaps
US9611744B2 (en) 2014-04-04 2017-04-04 Betty Jean Taylor Intercooled compressor for a gas turbine engine
EP2993301B1 (de) 2014-08-28 2024-01-17 RTX Corporation Struktur eines gasturbinentriebwerks, gasturbinentriebwerk und verfahren zum leiten eines kühlmittels durch einen strömungspfad in einem gasturbinentriebwerk
US10107108B2 (en) 2015-04-29 2018-10-23 General Electric Company Rotor blade having a flared tip
EP3307429B1 (de) 2015-06-10 2023-12-13 Corning Incorporated Reaktor mit kontinuierlichem fluss mit abstimmbarer wärmeübertragungsfähigkeit
US10385727B2 (en) 2015-10-12 2019-08-20 General Electric Company Turbine nozzle with cooling channel coolant distribution plenum
US9995172B2 (en) 2015-10-12 2018-06-12 General Electric Company Turbine nozzle with cooling channel coolant discharge plenum
US10030537B2 (en) 2015-10-12 2018-07-24 General Electric Company Turbine nozzle with inner band and outer band cooling
US10309252B2 (en) * 2015-12-16 2019-06-04 General Electric Company System and method for cooling turbine shroud trailing edge
US10557360B2 (en) * 2016-10-17 2020-02-11 United Technologies Corporation Vane intersegment gap sealing arrangement
US10443437B2 (en) 2016-11-03 2019-10-15 General Electric Company Interwoven near surface cooled channels for cooled structures
US10519861B2 (en) 2016-11-04 2019-12-31 General Electric Company Transition manifolds for cooling channel connections in cooled structures
KR101873156B1 (ko) * 2017-04-12 2018-06-29 두산중공업 주식회사 터빈 베인 및 이를 포함하는 가스 터빈
US20190085706A1 (en) * 2017-09-18 2019-03-21 General Electric Company Turbine engine airfoil assembly
US10731475B2 (en) * 2018-04-20 2020-08-04 Raytheon Technologies Corporation Blade with inlet orifice on aft face of root
US10989070B2 (en) * 2018-05-31 2021-04-27 General Electric Company Shroud for gas turbine engine
US11391161B2 (en) * 2018-07-19 2022-07-19 General Electric Company Component for a turbine engine with a cooling hole
US10989068B2 (en) 2018-07-19 2021-04-27 General Electric Company Turbine shroud including plurality of cooling passages
US10837315B2 (en) * 2018-10-25 2020-11-17 General Electric Company Turbine shroud including cooling passages in communication with collection plenums
US11021966B2 (en) * 2019-04-24 2021-06-01 Raytheon Technologies Corporation Vane core assemblies and methods
US11111802B2 (en) * 2019-05-01 2021-09-07 Raytheon Technologies Corporation Seal for a gas turbine engine
JP2022112731A (ja) * 2021-01-22 2022-08-03 三菱重工業株式会社 流路形成板、これを備える翼及びガスタービン、並びに、流路形成板の製造方法
US11885240B2 (en) * 2021-05-24 2024-01-30 General Electric Company Polska sp.z o.o Gas turbine engine with fluid circuit and ejector
CN113638775A (zh) * 2021-10-13 2021-11-12 中国航发四川燃气涡轮研究院 带旁路引气的预旋喷嘴结构
US11536143B1 (en) 2021-12-22 2022-12-27 Rolls-Royce North American Technologies Inc. Endwall cooling scheme
US11635000B1 (en) 2021-12-23 2023-04-25 Rolls-Royce Corporation Endwall directional cooling

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE755567A (fr) 1969-12-01 1971-02-15 Gen Electric Structure d'aube fixe, pour moteur a turbines a gaz et arrangement de reglage de temperature associe
US4017230A (en) 1974-02-14 1977-04-12 California Cement Shake Co., Inc. Means for forming tapered slabs
US4017213A (en) 1975-10-14 1977-04-12 United Technologies Corporation Turbomachinery vane or blade with cooled platforms
US4353679A (en) 1976-07-29 1982-10-12 General Electric Company Fluid-cooled element
FR2723144B1 (fr) * 1984-11-29 1996-12-13 Snecma Distributeur de turbine
US4688988A (en) 1984-12-17 1987-08-25 United Technologies Corporation Coolable stator assembly for a gas turbine engine
US4767260A (en) 1986-11-07 1988-08-30 United Technologies Corporation Stator vane platform cooling means
JP2862536B2 (ja) 1987-09-25 1999-03-03 株式会社東芝 ガスタービンの翼
JP3260437B2 (ja) 1992-09-03 2002-02-25 株式会社日立製作所 ガスタービン及びガスタービンの段落装置
US5344283A (en) * 1993-01-21 1994-09-06 United Technologies Corporation Turbine vane having dedicated inner platform cooling
US5413458A (en) 1994-03-29 1995-05-09 United Technologies Corporation Turbine vane with a platform cavity having a double feed for cooling fluid
US5486090A (en) 1994-03-30 1996-01-23 United Technologies Corporation Turbine shroud segment with serpentine cooling channels
US5488825A (en) 1994-10-31 1996-02-06 Westinghouse Electric Corporation Gas turbine vane with enhanced cooling
US5538393A (en) 1995-01-31 1996-07-23 United Technologies Corporation Turbine shroud segment with serpentine cooling channels having a bend passage

Also Published As

Publication number Publication date
EP1074696A2 (de) 2001-02-07
EP1074696B1 (de) 2006-05-03
US6241467B1 (en) 2001-06-05
DE60027650D1 (de) 2006-06-08
JP2001065306A (ja) 2001-03-13
EP1074696A3 (de) 2003-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60027650T2 (de) Leitschaufel für eine Strömungsmaschine
DE60032419T2 (de) Methode zur Kühlung einer Turbinenschaufel
DE2718661C2 (de) Leitschaufelgitter für eine axial durchströmte Gasturbine
DE60210684T2 (de) Dichtung eines Turbinenmantelrings
DE69912539T2 (de) Kühlung eines Turbinenmantelrings
DE69838201T2 (de) Einteiliger Blisk einer Gasturbine
DE2805851C3 (de) Kühlsystem für Turbinenlaufräder von Gasturbinentriebwerken
DE602004006922T2 (de) Leitschaufelanordnung für ein Gasturbinentriebwerk
DE3711024C2 (de) Turbinenleitschaufel für ein Gasturbinentriebwerk
DE2930949C2 (de)
DE60018817T2 (de) Gekühlte Gasturbinenschaufel
DE102011053930B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Kühlung von Plattformabschnitten von Turbinenrotorschaufeln
DE69831109T2 (de) Kühlluftzufuhrsystem für die Schaufeln einer Gasturbine
EP0916812B1 (de) Endstufe für axialdurchströmte Turbine
DE60210377T2 (de) Turbinenleitkanal mit einer Stufe und Herstellungsverfahren eines solchen Leitkanals
EP0799973B1 (de) Wandkontur für eine axiale Strömungsmaschine
DE3534905A1 (de) Hohle, durch ein stroemungsmittel gekuehlte turbinenschaufel
EP2132414B1 (de) Shiplap-anordnung
DE2241194A1 (de) Stroemungsmaschinenschaufel mit tragfluegelfoermigem querschnittsprofil und mit einer vielzahl von in schaufellaengsrichtung verlaufenden kuehlkanaelen
DE4102033A1 (de) Duesenbandkuehlung
DE112009004299T5 (de) Turbinenschaufelanordnung mit einem Dämpfer
DE1476804A1 (de) Turbinenschaufel mit Tragflaechenprofil
DE1601555A1 (de) Gekuehlter Turbinenleitkranz fuer bei hohen Temperaturen arbeitende Turbinen
DE2432092A1 (de) Turbine mit heissem, elastischem treibmittel
DE102014115264A1 (de) Mikrokanalauslass zur Kühlung und/oder Spülung von Gasturbinensegmentspalten

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition