DE602006000681T2 - Turbinenblatt mit integrierter Prallkühlung und serpentinartigem Kühlkreis - Google Patents
Turbinenblatt mit integrierter Prallkühlung und serpentinartigem Kühlkreis Download PDFInfo
- Publication number
- DE602006000681T2 DE602006000681T2 DE602006000681T DE602006000681T DE602006000681T2 DE 602006000681 T2 DE602006000681 T2 DE 602006000681T2 DE 602006000681 T DE602006000681 T DE 602006000681T DE 602006000681 T DE602006000681 T DE 602006000681T DE 602006000681 T2 DE602006000681 T2 DE 602006000681T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- airfoil
- cooling
- cooling channel
- trailing edge
- channel
- 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.)
- Active
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/14—Form or construction
- F01D5/20—Specially-shaped blade tips to seal space between tips and stator
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/14—Form or construction
- F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
- F01D5/187—Convection cooling
- F01D5/188—Convection cooling with an insert in the blade cavity to guide the cooling fluid, e.g. forming a separation wall
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
- F01D5/3007—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of axial insertion type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2250/00—Geometry
- F05D2250/10—Two-dimensional
- F05D2250/18—Two-dimensional patterned
- F05D2250/185—Two-dimensional patterned serpentine-like
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
- F05D2260/201—Heat transfer, e.g. cooling by impingement of a fluid
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
- F05D2260/221—Improvement of heat transfer
- F05D2260/2212—Improvement of heat transfer by creating turbulence
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
- F05D2260/221—Improvement of heat transfer
- F05D2260/2214—Improvement of heat transfer by increasing the heat transfer surface
- F05D2260/22141—Improvement of heat transfer by increasing the heat transfer surface using fins or ribs
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/60—Fluid transfer
- F05D2260/607—Preventing clogging or obstruction of flow paths by dirt, dust, or foreign particles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Description
- Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Gasturbinenkomponenten und insbesondere auf gekühlte Turbinenschaufelblätter.
- Kühlkreisläufe innerhalb moderner Hochdruckturbinenlaufschaufeln weisen in der Regel zwei nebeneinander angeordnete parallele Kühlkreisläufe auf. Ein Anströmkanten-Kreislauf ist ein nach außen gerichteter Einzeldurchgang-Strömungskanal mit Anströmkanten-Filmkühllöchern und einer Spitzenöffnung. Ein Sehnenmitten- und Anströmkanten-Kreislauf bildet eine mehrere Durchgänge aufweisende Serpentine mit Filmkühllöchern, die in die Druckseite der Laufschaufel münden. Der Anströmkanten-Kreislauf und der Sehnenmitten-Kreislauf werden gewöhnlich mit einem an dem Schaufelblattfuß in zwei getrennte Kanäle aufgeteilten Kühlmittel von dem Schaufelblattschwalbenschwanz aus gespeist. Da der Anströmkanten-Kreislauf eine Einzeldurchgang-Struktur aufweist, kann er die volle Kapazität des Kühlmittels, das in der Regel Kompressorausstoßluft ist, nicht effizient nutzen. Das Kühlmittel in dem Anströmkanten-Kreislauf tritt durch die Anströmkanten-Filmkühllöcher und das Spitzenloch aus. Um einen ausreichenden Austrittsbereich für die in dem Kühlmittel-Liefersystem mitgeführten Partikel zu gewährleisten, nehmen die Spitzenöffnungen für jeden Kühlkreislauf die Form von relativ großen „Staubaustragsöffnungen" an. Diese Staubaustragsöffnungen sind in der Regel größer als die Filmkühllöcher. Die Luft, die durch die Staubaustragsöffnungen ausströmt, kann eine Kühlung der Schaufel nicht so effizient erzielen, wie die relativ kleineren Filmkühllöcher.
- Entsprechend gibt es einen Bedarf an einem effizient gekühlten Schaufelblatt, das eine kleine Anzahl von Staubaus tragsöffnungen aufweist.
- Dem oben genannten Bedarf widmet sich die vorliegende Erfindung, die gemäß einer Ausführungsform ein Schaufelblatt für ein Gasturbinentriebwerk schafft, das eine Längsachse aufweist, wobei das Schaufelblatt einen Fuß, eine Spitze, eine Vorder- bzw. Anströmkante, eine Hinter- bzw. Abströmkante und gegenüberliegende druck- und saugseitige Seitenwände enthält und umfasst: einen sich im Wesentlichen in Radialrichtung erstreckenden ersten Kühlkanal, der zwischen der druck- und der saugseitigen Seitenwand neben der Anströmkante angeordnet ist; und einen sich im Wesentlichen in radialer Richtung erstreckenden zweiten Kühlkanal, der hinter dem ersten Kühlkanal angeordnet ist.
- Der zweite Kühlkanal ist an seinem äußeren Ende abgeschlossen und ist an seinem inneren Ende in Strömungsverbindung mit einem vorderen Einlass angeordnet. Eine sich im Wesentlichen in Radialrichtung erstreckende Trennwand mit einer Anzahl von Prallkühlungslöchern ist zwischen dem ersten und dem zweiten Kühlkanal angeordnet. Ein sich im Wesentlichen in Axialrichtung erstreckender Endkanal ist von dem zweiten Kühlkanal in Radialrichtung weiter außen in Strömungsverbindung mit dem ersten Kühlkanal angeordnet und mit einer ersten Staubaustragsöffnung versehen, die in der Spitzenabdeckung angeordnet ist. Die erste Staubaustragsöffnung so dimensioniert, dass sie den Austritt von Schmutzpartikeln ermöglicht, die in einem Kühlluftstrom von dem Schaufelblatt mitgeführt werden.
- Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung enthält eine Turbinenlaufschaufel für eine Gasturbine einen Schwalbenschwanz, der zur Aufnahme in einer um eine Längsachse ro tierenden Scheibe eingerichtet ist; eine sich in Seitenrichtung erstreckende Plattform, die von dem Schwalbenschwanz aus in Radialrichtung außen angeordnet ist; und ein Schaufelblatt, das einen Fuß, eine Spitze, eine Anströmkante, eine Abströmkante und gegenüberliegende druck- und saugseitige Seitenwände enthält. Das Schaufelblatt enthält einen sich im Wesentlichen in Radialrichtung erstreckenden ersten Kühlkanal, der zwischen der druck- und der saugseitigen Seitenwand an die Anströmkante angrenzend angeordnet ist; und einen sich allgemein in Radialrichtung erstreckenden zweiten Kühlkanal, der hinter dem ersten Kühlkanal angeordnet ist. Der zweite Kühlkanal ist an seinem äußeren Ende abgeschlossen und an seinem inneren Ende in Strömungsverbindung mit einem vorderen Einlass angeordnet.
- Eine sich im Wesentlichen in Radialrichtung erstreckende Trennwand mit einer Anzahl von Prallkühlungslöchern ist zwischen dem ersten und dem zweiten Kühlkanal angeordnet. Ein sich im Wesentlichen in Axialrichtung erstreckender Endkanal ist von dem zweiten Kühlkanal in Radialrichtung außen in Strömungsverbindung mit dem ersten Kühlkanal angeordnet und weist eine erste Staubaustragsöffnung auf, die in der Spitzenabdeckung angeordnet ist. Die erste Staubaustragsöffnung ist so dimensioniert, dass sie den Austritt von Schmutzpartikeln ermöglicht, die in einem Kühlluftstrom von dem Schaufelblatt mitgeführt werden.
EP 0 465 004 beschreibt ein Gasturbinenschaufelblatt, das einen sich in Radialrichtung erstreckenden ersten Kühlkanal zwischen der druck- und der saugseitigen Seitenwand an die Anströmkante angrenzend und einen Endkanal mit einer Staubaustragsöffnung in der Spitzenabdeckung aufweist. - Die Erfindung kann am besten unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung verstanden werden, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungsfiguren angegeben ist, in denen zeigen:
-
1 eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Turbinenlaufschaufel, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist; und -
2 eine Querschnittsansicht der Turbinenlaufschaufel nach1 . - Bezug nehmend auf die Zeichnungen, in denen identische Bezugszeichen dieselben Elemente in den verschiedenen Ansichten bezeichnen, stellt
1 eine beispielhafte Turbinenlaufschaufel10 dar. Es sollte beachtet werden, dass die vorliegende Erfindung gleichsam auf andere Typen hohlförmiger gekühlter Schaufelblätter, z. B. stationäre Turbinenleiteinrichtungen, anwendbar ist. Die Turbinenschaufel10 enthält einen herkömmlichen Schwalbenschwanz12 , der irgendeine geeignete Form aufweisen kann, einschließlich Schenkeln, die mit komplementären Schenkeln eines Schwalbenschwanzschlitzes in einer Rotorscheibe (nicht gezeigt) in Eingriff stehen, um die Schaufel10 an einer Scheibe in Radialrichtung zu halten, wenn sie im Betrieb rotiert. Ein Schaufelschaft14 erstreckt sich von dem Schwalbenschwanz12 aus in Radialrichtung16 nach oben und endet in einer Plattform16 , die in Seitenrichtung nach außen von dem Schaft aus vorragt und diesen umgibt. Ein hohles Schaufelblatt18 erstreckt sich von der Plattform16 aus radial nach außen und in den Heißgasstrom hinein. Das Schaufelblatt18 weist eine konkave druckseitige Seitenwand20 und eine konvexe saugseitige Seitenwand22 auf, die an einer Vorder- bzw. Anströmkante24 und an einer Hinter- bzw. Abströmkante26 miteinander verbunden sind. Das Schaufelblatt18 erstreckt sich von einem Fuß18 zu einer Spitze30 und kann irgendeine zur Entnahme von Energie aus dem Heißgasstrom und zum Bewirken einer Rotation der Rotorscheibe geeignete Gestaltung aufweisen. Die Laufschaufel10 kann als einteiliges Gussteil aus einer geeigneten Superlegierung, wie z. B. einer Nickel basierten Superlegierung, ausgebildet sein, die eine angemessene Beständigkeit bei erhöhten Betriebstemperaturen in einer Gasturbine aufweist. Wenigstens ein Abschnitt des Schaufelblatts ist in der Regel mit einem Schutzüberzug, wie z. B. einer gegen Umgebungseinflüsse beständigen Beschichtung, oder einer Wärmeschutzbeschichtung oder beidem beschichtet. -
2 veranschaulicht den inneren Aufbau des Schaufelblatts18 . Die druck- und saugseitigen Seitenwände20 und22 definieren einen hohlen Innenhohlraum32 innerhalb des Schaufelblatts18 , der in der Nähe der Spitze30 des Schaufelblatts18 durch eine Spitzenabdeckung34 abgeschlossen ist. Die Spitzenabdeckung34 ist von den äußeren Enden der druck- und saugseitigen Seitenwände20 und22 aus ausgespart, um eine „Anstreifspitze"36 zu definieren. Eine Reihe von axial voneinander beabstandeten, sich in Radialrichtung erstreckenden Abschnitten38 , die sich zwischen der druck- und der saugseitigen Seitenwand20 und22 erstrecken, teilt den Innenhohlraum32 in eine Reihe von sich allgemein in Radialrichtung erstreckenden Kühlkanälen40 auf. - Eine erste Trennwand
38A ist gerade hinter der Anströmkante24 angeordnet, um einen ersten Kühlkanal oder Anströmkanten-Kanal40A zu definieren. Ein zweiter Kühlkanal40B ist zwischen der ersten Trennwand38A und einer zweiten Trennwand38B definiert und erstreckt sich von einem vorderen Einlass41 in dem Schwalbenschwanz12 über den Großteil der Entfernung zu der Spitzenabdeckung34 . Der zweite Kühlkanal40B ist mit einer Endwand42 in einer kurzen Entfernung von der Spitzen abdeckung34 abgeschlossen, um einen Endkanal43 zwischen der Endwand42 und der Spitzenabdeckung34 zu definieren. - Eine Reihe von Prallkühlungslöchern
44 ist durch die erste Trennwand38A ausgebildet. Die Prallkühlungslöcher44 sind bemessen, um Strahlen von Kühlluft zu erzeugen, die gegen die Anströmkante24 prallen. - Eine erste Öffnung, die als „Staubaustragsöffnung"
46 bezeichnet wird, ist durch die Spitzenabdeckung34 hindurch in Strömungsverbindung mit dem Anströmkanten-Kühlkanal40A ausgebildet. Die erste Staubaustragsöffnung46 weist eine ausreichend große Größe auf, so dass sie den Austritt von Staub und anderen festen Schmutzpartikeln ermöglicht. In dem dargestellten Beispiel weist die Staubaustragsöffnung einen Durchmesser von ca. 0,64 mm (0,025 Zoll) oder mehr auf. - Der Rest des Innenhohlraums
32 hinter dem zweiten Kühlkanal40B ist in weitere Kühlkanäle40 aufgeteilt, die in bekannter Weise zu einem oder mehreren Kühlkreisläufen zur Kühlung des Schaufelblatts durch innere Konvektion aufgebaut sein können. In dem in2 dargestellten Beispiel definieren die Trennwände38C ,38D und38E eine sequentielle Reihe von radialen Kühlkanälen40 , die in dem Sehnenmittenabschnitt des Schaufelblatts18 zu einem serpentinenartigen Kühlkreislauf mit vier Durchgängen angeordnet sind. Ein dritter Kühlkanal40C erstreckt sich von der Spitze30 zu dem Fuß28 der Schaufel10 in Radialrichtung nach innen und ist mit einem vierten Kühlkanal40D verbunden, der sich von dem Fuß28 zu der Spitze30 in Radialrichtung nach außen erstreckt. Ein optionaler Sehnenmitten-Einlass48 kann geschaffen sein, um zusätzliches Kühlmittel zu dem vierten Kühlkanal40D zu liefern. - Ein fünfter Kühlkanal
40E ist mit dem vierten Kühlkanal40 verbunden und erstreckt sich von der Spitze30 zu dem Fuß28 der Schaufel10 in Radialrichtung nach innen gerichtet, und ein sechster Kühlkanal oder Abströmkanten-Kanal40F ist mit dem fünften Kühlkanal40 verbunden und erstreckt sich von dem Fuß28 zu der Spitze30 nach außen. Ein optionaler Abströmkanten-Einlass50 liefert zu dem sechsten Kühlkanal40F zusätzliches Kühlmittel mit niedrigerer Temperatur und höherem Druck als das relativ „verbrauchte" Kühlmittel. Eine zweite Öffnung, die als „Staubaustragsöffnung"52 bezeichnet wird, ist durch die Spitzenabdeckung34 hindurch in Strömungsverbindung mit dem Abströmkanten-Kanal40F ausgebildet. Die zweite Staubaustragsöffnung52 weist eine ausreichende Größe auf, so dass sie den Austritt von Staub und anderen festen Schmutzpartikeln ermöglicht. In dem dargestellten Beispiel weist die Staubaustragsöffnung einen Durchmesser von ca. 0,64 mm (0,025 Zoll) oder mehr auf. - Eine Anzahl von Filmkühllöchern
54 einer bekannten Art kann optional durch die Anströmkante24 und/oder die druckseitige Seitenwand20 hindurch optional ausgebildet werden. Die Filmkühllöcher54 sind in Strömungsverbindung mit den Kühlkanälen40 angeordnet und nehmen unter Druck gesetztes Kühlmittel auf und geben dieser in Form einer Schutzschicht oder eines Schutzfilms über der Oberfläche des Schaufelblatts18 aus. In dem dargestellten Beispiel ist eine zusätzliche Reihe von Filmkühllöchern57 durch die druckseitige Seitenwand20 hindurch in Strömungsverbindung mit dem Abströmkanten-Kanal40F ausgebildet. - Eine Anzahl von Wirbelverstärkungsmitteln oder „Turbulatoren"
56 kann entweder an der saugseitigen Seitenwand22 oder an der druckseitigen Seitenwand20 oder an beiden angeordnet sein. Die Turbulatoren56 sind in Längsspalten in einem oder mehreren der Kühlkanäle40 aneinandergereiht. Die Turbulatoren56 sind unter einem Winkel „A" bezüglich der Längsachse „B" der Schaufel10 angeordnet. Der Winkel A kann ungefähr 30 bis 60 Grad betragen und beträgt in dem dargestellten Beispiel ca. 45 Grad. Die Größe, die Querschnittsform und die Beabstandung der Turbulatoren56 kann für eine bestimmte Anwendung geeignet modifiert werden. Der Abströmkanten-Kanal40F kann zusätzlich zu oder anstelle von den Turbulatoren56 andere kühlende oder turbulenzverstärkende Einrichtungen aufweisen, wie bspw. die dargestellte Reihe von Stiften58 mit rundem Querschnitt. - Im Betrieb wird durch den vorderen Einlass
41 ein Kühlmittel mit relativ niedriger Temperatur in den Innenhohlraum32 geliefert. Zu diesem Zweck kann z. B. eine Kompressorausstoßluft zur Anwendung kommen. Die Kühlluft strömt durch den Fuß des zweiten Kühlkanals40B hinein und prallt durch die Pralllöcher44 in der ersten Trennwand38A auf die Anströmkante24 auf. Nach dem Aufprall strömt die Luft durch den ersten Kühlkanal40 in Radialrichtung zu der Spitze30 und macht eine 90-Grad-Wendung oberhalb des zweiten Kühlkanals40B . Alle mitgeführten Staub- oder sonstigen Fremdkörper, die wesentlich dichter als Luft sind, werden nicht in der Lage sein, die Wendung bei hoher Geschwindigkeit mitzumachen und werden auf diese Weise die Spitzenabdeckung34 durch die erste Staubaustragsöffnung46 verlassen. Die Luft tritt dann in den oben beschriebenen serpentinenförmigen Kühlkreislauf an der Oberseite des dritten Kühlkreislaufs40C ein, so dass die Kühlluft durch den Rest des Schaufelblatts18 zirkuliert. In dieser Konstruktion ist lediglich ein einziges Staubaustragsloch46 für den ersten, den zweiten und den dritten Kanal40A ,40B bzw.40C notwendig. Dies reduziert wesentlich den Kühlmit telverbrauch und verbessert die Effizienz im Vergleich zu Schaufelblättern und dem Stand der Technik, die einzelne Staubaustragslöcher für jeden Kühlkanal erfordern. - In dem dritten Kühlkanal
40C strömt das Kühlmittel von der Spitze zu dem Fuß der Schaufel10 in Radialrichtung nach innen gerichtet, und in dem vierten Kühlkanal40D strömt das Kühlmittel von dem Fuß der Spitze in Radialrichtung nach außen gerichtet nach einer Richtungsumkehr an dem Schaufelblattfuß28 . In dem fünften Kühlkanal40E strömt das Kühlmittel von der Spitze zu dem Fuß der Schaufel10 in Radialrichtung nach innen, nachdem es an der Schaufelblattspitze30 seine Richtung geändert hat, und in dem sechsten Kühlkanal oder Abströmkanten-Kühlkanal40F strömt das Kühlmittel von dem Fuß zu der Spitze in Radialrichtung nach außen, nachdem es an dem Schaufelblattfuß28 seine Richtung geändert hat. Die Kühlluft wird über die Stifte58 geleitet, falls die vorhanden sind. Die versetzte Anordnung von Stiften58 ruft eine Turbulenz in der Kühlluft hervor und erleichert eine Konvektionskühlung des Schaufelblatts18 . Die Kühlluft verlässt die Stifte36 und tritt aus dem Schaufelblatt18 durch das zweite Staubaustragsloch52 und aus den Filmkühlungslöchern57 aus. - Das Vorstehende beschreibt ein gekühltes Schaufelblatt für eine Gasturbine. Während spezielle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben sind, ist es für Fachleute offensichtlich, dass an diesen verschiedene Modifikationen vorgenommen werden können, ohne den Rahmen und Umfang der Erfindung zu verlassen. Entsprechend sind die vorausgegangene Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung und die bevorzugte Weise zur Ausführung der Erfindung lediglich zu Veranschaulichungszwecken und nicht zum Zweck einer Beschränkung angegeben, wobei die Erfindung durch die Ansprüche definiert ist. Teileliste
10 Turbinenlaufschaufel 12 Schwalbenschwanz 14 Schaufelschaft 16 Plattform 18 Schaufelblatt 20 druckseitige Seitenwand 22 saugseitige Seitenwand 24 Anströmkante, Vorderkante 26 Abströmkante, Hinterkante 28 Fuß 30 Spitze 32 Innenhohlraum 34 Spitzenabdeckung 36 Anstreifspitze 38A erste Trennwand 38B zweite Trennwand 38C Trennwand 38D Trennwand 38E Trennwand 40 Kühlkanäle 40A Anströmkanten-Kühkanal 40B zweiter Kühlkanal 40C dritter Kühlkanal 40D vierter Kühlkanal 40E fünfter Kühlkanal 40F sechster Kühlkanal 41 vorderer Einlass 42 Endwand 43 Endkanal 44 Prallkühllöcher 46 erste Staubaustragsöffnung 48 Einlass 50 Einlass 52 zweite Staubaustragsöffnung 54 Kühlungsloch 56 Turbulatoren 57 Kühlungsloch 58 Stifte
Claims (10)
- Schaufelblatt (
18 ) für ein Gasturbinentriebwerk mit einer Längsachse, wobei das Schaufelblatt (18 ) einen Fuß (28 ), eine Spitze (30 ), eine Anströmkante (24 ), eine Abströmkante (26 ) und sich gegenüberliegende druck- und saugseitige Seitenwände (20 ,22 ) aufweist und Folgendes umfasst: einen sich allgemein in Radialrichtung erstreckenden ersten Kühlkanal (40A ), der zwischen der druck- und saugseitigen Seitenwand (20 ,22 ) an die Anströmkante (24 ) angrenzend angeordnet ist; einen sich allgemein in Radialrichtung erstreckenden zweiten Kühlkanal (40B ), der hinter dem ersten Kühlkanal (40A ) angeordnet ist, wobei der zweite Kühlkanal (40B ) an seinem äußeren Ende abgeschlossen und an seinem inneren Ende in Strömungsverbindung mit einem vorderen Einlass (41 ) angeordnet ist; eine sich allgemein in Radialrichtung erstreckende Trennwand (38A ) mit einer Anzahl von Prallkühlungslöchern (44 ), die zwischen dem ersten und dem zweiten Kühlkanal (40A ,40B ) angeordnet sind; und einen sich allgemein in Axialrichtung erstreckenden Endkanal (43 ), der von dem zweiten Kühlkanal (40B ) in Radialrichtung weiter außen in Strömungsverbindung mit dem ersten Kühlkanal (40A ) angeordnet ist und eine erste Staubaustragsöffnung (46 ) aufweist, die in der Spitzenabdeckung (34 ) angeordnet ist, wobei die erste Staubaustragsöffnung (46 ) so dimensio niert ist, dass sie den Austritt von Schmutzpartikeln ermöglicht, die in einem Kühlluftstrom entlang des Schaufelblatts (18 ) mitgeführt werden. - Schaufelblatt (
18 ) nach Anspruch 1, das ferner eine Anzahl sich allgemein in Radialrichtung erstreckender zusätzlicher Kühlkanäle (40 ) umfasst, die in dem Innenhohlraum (32 ) angeordnet und so ausgeführt sind, dass sie einen abwechselnd nach innen und nach außen verlaufenden serpentinenförmigen Strömungspfad bilden. - Schaufelblatt (
18 ) nach Anspruch 2, wobei: einer der zusätzlichen Kühlkanäle (40 ) an die Abströmkante (26 ) angrenzend angeordnet ist, um einen Kühlkanal (40 ) der Abströmkante (26 ) zu definieren; und eine zweite Staubaustragsöffnung (52 ) in der Spitzenabdeckung (34 ) in Strömungsverbindung mit dem Kühlkanal (40 ) der Abströmkante (26 ) angeordnet ist. - Schaufelblatt (
18 ) nach einem beliebigen vorherigen Anspruch, das ferner eine Anzahl länglicher, erhöhter Turbulatoren (56 ) umfasst, die in wenigstens einem der Kühlkanäle (40 ) entlang wenigstens einer der druck- oder saugseitigen Seitenwand (20 ,22 ) angeordnet sind, wobei die Turbulatoren (56 ) in einem Winkel zu einer Längsachse des Schaufelblatts (18 ) ausgerichtet sind. - Schaufelblatt (
18 ) nach Anspruch 4, wobei die Turbulatoren (56 ) in einem Winkel von ungefähr 30 bis ungefähr 60 Grad zu der Längsachse angeordnet sind. - Schaufelblatt (
18 ) nach einem beliebigen vorherigen Anspruch, das ferner eine Anzahl von Stiften (58 ) umfasst, die in wenigstens einem der Kühlkanäle (40 ) angeordnet sind und sich zwischen der druck- und der saugseitigen Seitenwand (20 ,22 ) erstrecken. - Schaufelblatt (
18 ) nach einem beliebigen vorherigen Anspruch, das ferner wenigstens ein Filmkühlungsloch (54 ,57 ) umfasst, das in der druckseitigen Seitenwand (20 ) in Strömungsverbindung mit dem Innenhohlraum (32 ) angeordnet ist. - Schaufelblatt (
18 ) nach einem beliebigen vorherigen Anspruch, das ferner wenigstens einen zusätzlichen Einlass (48 ,50 ) umfasst, der sich zwischen dem Fuß (28 ) und dem Innenhohlraum (32 ) erstreckt. - Schaufelblatt (
18 ) nach Anspruch 8, wobei: einer der zusätzlichen Kühlkanäle (40 ) an die Abströmkante (26 ) angrenzend angeordnet ist, um einen Kühlkanal (40F ) der Abströmkante (26 ) zu definieren; und wobei der zusätzliche Einlass (50 ) in Strömungsverbindung mit dem Abströmkantenhohlraum (40F ) angeordnet ist. - Schaufelblatt (
18 ) nach einem beliebigen vorherigen Anspruch, wobei die Staubaustragsöffnung (46 ) einen Durchmesser von ungefähr 0,64 mm oder mehr aufweist.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US160022 | 2005-06-06 | ||
US11/160,022 US7377747B2 (en) | 2005-06-06 | 2005-06-06 | Turbine airfoil with integrated impingement and serpentine cooling circuit |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE602006000681D1 DE602006000681D1 (de) | 2008-04-24 |
DE602006000681T2 true DE602006000681T2 (de) | 2009-03-12 |
Family
ID=36929619
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE602006000681T Active DE602006000681T2 (de) | 2005-06-06 | 2006-06-06 | Turbinenblatt mit integrierter Prallkühlung und serpentinartigem Kühlkreis |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7377747B2 (de) |
EP (1) | EP1731710B1 (de) |
JP (1) | JP2006342805A (de) |
CA (1) | CA2548339C (de) |
DE (1) | DE602006000681T2 (de) |
Families Citing this family (38)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101627182B (zh) * | 2005-07-27 | 2013-02-27 | 西门子公司 | 用于燃气轮机的冷却的涡轮叶片和这种涡轮叶片的用途 |
GB2443638B (en) | 2006-11-09 | 2008-11-26 | Rolls Royce Plc | An air-cooled aerofoil |
US7815414B2 (en) * | 2007-07-27 | 2010-10-19 | United Technologies Corporation | Airfoil mini-core plugging devices |
US8083485B2 (en) * | 2007-08-15 | 2011-12-27 | United Technologies Corporation | Angled tripped airfoil peanut cavity |
US7934906B2 (en) * | 2007-11-14 | 2011-05-03 | Siemens Energy, Inc. | Turbine blade tip cooling system |
US10286407B2 (en) | 2007-11-29 | 2019-05-14 | General Electric Company | Inertial separator |
US8192146B2 (en) * | 2009-03-04 | 2012-06-05 | Siemens Energy, Inc. | Turbine blade dual channel cooling system |
US8162615B2 (en) * | 2009-03-17 | 2012-04-24 | United Technologies Corporation | Split disk assembly for a gas turbine engine |
US20110097188A1 (en) * | 2009-10-23 | 2011-04-28 | General Electric Company | Structure and method for improving film cooling using shallow trench with holes oriented along length of trench |
CN102182518B (zh) * | 2011-06-08 | 2013-09-04 | 河南科技大学 | 一种涡轮冷却叶片 |
EP2805018A1 (de) * | 2011-12-29 | 2014-11-26 | General Electric Company | Kühlkreis für einen flügel |
US20130224019A1 (en) * | 2012-02-28 | 2013-08-29 | Solar Turbines Incorporated | Turbine cooling system and method |
US8920123B2 (en) * | 2012-12-14 | 2014-12-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Turbine blade with integrated serpentine and axial tip cooling circuits |
EP4397841A3 (de) * | 2013-09-05 | 2024-07-31 | RTX Corporation | Gasturbinenmotorschaufelturbulator für schaufelkriechbeständigkeit |
JP6216618B2 (ja) * | 2013-11-12 | 2017-10-18 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ガスタービン翼の製造方法 |
KR102005546B1 (ko) * | 2014-01-08 | 2019-07-30 | 한화에어로스페이스 주식회사 | 가스 터빈용 터빈 블레이드 내부 냉각채널 유로 |
US9710546B2 (en) * | 2014-03-28 | 2017-07-18 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Explicit signals personalized search |
US11033845B2 (en) | 2014-05-29 | 2021-06-15 | General Electric Company | Turbine engine and particle separators therefore |
US9915176B2 (en) | 2014-05-29 | 2018-03-13 | General Electric Company | Shroud assembly for turbine engine |
WO2016032585A2 (en) | 2014-05-29 | 2016-03-03 | General Electric Company | Turbine engine, components, and methods of cooling same |
EP3149311A2 (de) | 2014-05-29 | 2017-04-05 | General Electric Company | Turbinenmotor und partikeltrenner dafür |
US10012090B2 (en) * | 2014-07-25 | 2018-07-03 | United Technologies Corporation | Airfoil cooling apparatus |
US10167725B2 (en) | 2014-10-31 | 2019-01-01 | General Electric Company | Engine component for a turbine engine |
US10036319B2 (en) | 2014-10-31 | 2018-07-31 | General Electric Company | Separator assembly for a gas turbine engine |
EP3034789B1 (de) | 2014-12-16 | 2020-08-05 | Ansaldo Energia Switzerland AG | Rotierende Gasturbinenschaufel und Gasturbine mit solch einer Schaufel |
JP6025940B1 (ja) * | 2015-08-25 | 2016-11-16 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | タービン動翼、及び、ガスタービン |
US9988936B2 (en) | 2015-10-15 | 2018-06-05 | General Electric Company | Shroud assembly for a gas turbine engine |
US10428664B2 (en) | 2015-10-15 | 2019-10-01 | General Electric Company | Nozzle for a gas turbine engine |
US10174620B2 (en) | 2015-10-15 | 2019-01-08 | General Electric Company | Turbine blade |
JP6550000B2 (ja) * | 2016-02-26 | 2019-07-24 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | タービン翼 |
US10280763B2 (en) * | 2016-06-08 | 2019-05-07 | Ansaldo Energia Switzerland AG | Airfoil cooling passageways for generating improved protective film |
US10704425B2 (en) | 2016-07-14 | 2020-07-07 | General Electric Company | Assembly for a gas turbine engine |
US10577954B2 (en) | 2017-03-27 | 2020-03-03 | Honeywell International Inc. | Blockage-resistant vane impingement tubes and turbine nozzles containing the same |
FR3072415B1 (fr) | 2017-10-17 | 2020-11-06 | Safran Aircraft Engines | Aube de turbine creuse a prelevement d'air de refroidissement reduit |
US10641106B2 (en) | 2017-11-13 | 2020-05-05 | Honeywell International Inc. | Gas turbine engines with improved airfoil dust removal |
US11041395B2 (en) | 2019-06-26 | 2021-06-22 | Raytheon Technologies Corporation | Airfoils and core assemblies for gas turbine engines and methods of manufacture |
US11053803B2 (en) | 2019-06-26 | 2021-07-06 | Raytheon Technologies Corporation | Airfoils and core assemblies for gas turbine engines and methods of manufacture |
US11885235B2 (en) * | 2022-02-15 | 2024-01-30 | Rtx Corporation | Internally cooled turbine blade |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1350424A (en) | 1971-07-02 | 1974-04-18 | Rolls Royce | Cooled blade for a gas turbine engine |
JPS6287102A (ja) * | 1985-10-15 | 1987-04-21 | セイコーエプソン株式会社 | 時計バンド |
US4820123A (en) | 1988-04-25 | 1989-04-11 | United Technologies Corporation | Dirt removal means for air cooled blades |
US4820122A (en) | 1988-04-25 | 1989-04-11 | United Technologies Corporation | Dirt removal means for air cooled blades |
GB8830152D0 (en) | 1988-12-23 | 1989-09-20 | Rolls Royce Plc | Cooled turbomachinery components |
US5176499A (en) | 1991-06-24 | 1993-01-05 | General Electric Company | Photoetched cooling slots for diffusion bonded airfoils |
US5378108A (en) | 1994-03-25 | 1995-01-03 | United Technologies Corporation | Cooled turbine blade |
US5503529A (en) | 1994-12-08 | 1996-04-02 | General Electric Company | Turbine blade having angled ejection slot |
JPH11193701A (ja) * | 1997-10-31 | 1999-07-21 | General Electric Co <Ge> | タービン翼 |
JP3794868B2 (ja) | 1999-06-15 | 2006-07-12 | 三菱重工業株式会社 | ガスタービン静翼 |
US6164913A (en) | 1999-07-26 | 2000-12-26 | General Electric Company | Dust resistant airfoil cooling |
EP1223308B1 (de) * | 2000-12-16 | 2007-01-24 | ALSTOM Technology Ltd | Komponente einer Strömungsmaschine |
DE10064269A1 (de) | 2000-12-22 | 2002-07-04 | Alstom Switzerland Ltd | Komponente einer Strömungsmaschine mit Inspektionsöffnung |
US6595748B2 (en) * | 2001-08-02 | 2003-07-22 | General Electric Company | Trichannel airfoil leading edge cooling |
GB2382383B (en) | 2001-11-27 | 2005-09-21 | Rolls Royce Plc | Gas turbine engine aerofoil |
-
2005
- 2005-06-06 US US11/160,022 patent/US7377747B2/en active Active
-
2006
- 2006-05-25 CA CA2548339A patent/CA2548339C/en not_active Expired - Fee Related
- 2006-06-06 EP EP06252929A patent/EP1731710B1/de not_active Ceased
- 2006-06-06 DE DE602006000681T patent/DE602006000681T2/de active Active
- 2006-06-06 JP JP2006157089A patent/JP2006342805A/ja active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20060275118A1 (en) | 2006-12-07 |
JP2006342805A (ja) | 2006-12-21 |
EP1731710B1 (de) | 2008-03-12 |
EP1731710A1 (de) | 2006-12-13 |
US7377747B2 (en) | 2008-05-27 |
CA2548339C (en) | 2015-07-07 |
CA2548339A1 (en) | 2006-12-06 |
DE602006000681D1 (de) | 2008-04-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE602006000681T2 (de) | Turbinenblatt mit integrierter Prallkühlung und serpentinartigem Kühlkreis | |
DE602004000633T2 (de) | Turbinenschaufel | |
DE60037924T2 (de) | Strömungsmaschinenschaufel mit innerer Kühlung | |
EP0899425B1 (de) | Turbinenschaufel einer Gasturbine | |
DE60214137T2 (de) | Verfahren und vorrichtung zur kühlung der schaufelspitzen in einer gasturbine | |
DE69923746T2 (de) | Gasturbinenschaufel mit serpentinenförmigen Kühlkanälen | |
DE69723663T2 (de) | Wirbelelementkonstruktion für kühlkanäle einer Gasturbinenschaufel | |
DE60015233T2 (de) | Turbinenschaufel mit interner Kühlung | |
DE69507782T2 (de) | Luftauslass-Schlitze für die Hinterkante einer Turbinenschaufel mit Filmkühlung | |
DE102008003412B4 (de) | In einen Turbinenrotor eingebaute Turbinenschaufelabdeckung mit Prallkühlung sowie Kühlverfahren | |
DE3248161C2 (de) | ||
DE69833538T2 (de) | Kühlungskonfiguration für eine Strömungsmaschinenschaufel | |
DE60018817T2 (de) | Gekühlte Gasturbinenschaufel | |
DE69822100T2 (de) | Turbinenschaufel | |
DE69714960T2 (de) | Wirbelelementkonstruktion für Kühlkanäle eines Gasturbinenrotorschaufelblattes | |
DE60318640T2 (de) | Prallkühlung für Hinterkanten einer Turbinenschaufel | |
DE69838015T2 (de) | Schaufelkühlung | |
DE102005054823A1 (de) | Dichtungsstift mit kontrollierter Leckage und Schwingungsdämpfer für aktive Kühlung und Spülung von Schaufelblattschlitzflächen | |
DE69923914T2 (de) | Strömungsmaschinenschaufel mit aparter Kühlung der Anströmkante | |
DE60021650T2 (de) | Kühlkanäle mit Tublenzerzeugern für die Austrittskanten von Gasturbinenleitschaufeln | |
DE102005019652A1 (de) | Turbulator auf der Unterseite einer Turbinenschaufelspitzenumleitbiegung und zugehöriges Verfahren | |
WO2003052240A2 (de) | Gasturbinenanordnung | |
DE19810066A1 (de) | Gasturbinendrehschaufel | |
DE102008055522A1 (de) | Divergente Turbinendüse | |
DE3248163A1 (de) | Kuehlbare schaufel |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8364 | No opposition during term of opposition |