DE60214137T2 - Verfahren und vorrichtung zur kühlung der schaufelspitzen in einer gasturbine - Google Patents

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Edward Robert Cincinnati ATHANS
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Turbinenanordnungen und im Besonderen Verfahren und Einrichtungen zum Kühlen von Rotorlaufschaufelspitzen in Gasturbinentriebwerken.
  • Gasturbinentriebwerke enthalten gewöhnlich einen Verdichter, eine Brennkammer und wenigstens eine Turbine. Der Verdichter setzt Luft unter Druck, die mit Brennstoff vermischt und der Brennkammer zugeführt wird. Die Mischung wird anschließend gezündet, um heiße Verbrennungsgase zu erzeugen, und die Verbrennungsgase werden zu der Turbine geleitet, die den Verbrennungsgasen Energie entzieht, um den Verdichter mit Leistung zu versorgen und Nutzarbeit zu erzeugen, um ein Flugzeug während des Fluges voranzutreiben oder eine Last, z.B. einen elektrischen Generator, anzutreiben.
  • Die Turbine enthält eine Rotoranordnung und eine Statoranordnung. Die Rotoranordnung weist eine Anzahl Rotorlaufschaufeln auf, die sich von einer Scheibe aus radial nach außen erstrecken. Insbesondere erstreckt sich jede Rotorlaufschaufel radial zwischen einer zu der Scheibe benachbarten Plattform zu einer Spitze. Ein durch die Rotoranordnung verlaufender Verbrennungsgasströmungspfad wird radial nach innen hin durch die Rotorlaufschaufelplatten und radial nach außen durch eine Anzahl Hauben begrenzt.
  • Die Statoranordnung enthält eine Anzahl Statorleitschaufeln, die eine Düse bilden, die die in die Turbine eintretende Verbrennungsgase zu den Rotorlaufschaufeln lenkt. Die Statorleitschaufeln erstrecken sich radial zwischen einer Fuß plattform und einer Spitze. Die Spitze weist ein Außenband auf, das die Statoranordnung in dem Triebwerk trägt.
  • Im Betrieb sind die Stator- und Rotoranordnungen der Turbine heißen Verbrennungsgase ausgesetzt. Im Laufe der Zeit steigt die Betriebstemperatur der fortwährend den heißen Verbrennungsgasen ausgesetzten Rotoranordnung an. während die Rotoranordnung rotiert, breiten sich die höheren Temperaturen von jedem Rotorlaufschaufelfuß zu jeder Rotorlaufschaufelspitze hin aus. Die erhöhte Betriebstemperatur der Rotorlaufschaufelspitzen kann dazu führen, dass die Haube, die die Rotoranordnung umgibt, ermüdet und oxidiert.
  • Um eine Verringerung der Betriebstemperaturen der Rotorlaufschaufelspitzen zu fördern, enthalten zumindest einige bekannte Rotoranordnungen Schaufelkühlsysteme, die aus einem Verdichter stammende Kühlluft durch ein Vorverwirbelungssystem leiten. Das Vorverwirbelungssystem entlässt die Luft in radiale Durchlasskanäle, die in den Rotorlaufschaufeln ausgebildet sind. Die Kühlluft strömt durch die Rotorlaufschaufeln und wird durch die Spitze der Schaufel hindurch radial nach außen abgeführt. Solche Kühlsysteme sind kostspielig und benötigen erhebliche Mengen von Kühlluft, um ein örtliches, die Lebensdauer verkürzendes Problem anzugehen.
  • Die Patentanmeldung US 3 628 880 offenbart eine Turbinendüsenanordnung, die den Stand der Technik repräsentiert.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • In einem Ausführungsbeispiel enthält eine Turbine für ein Gasturbinentriebwerk eine Turbinenleitapparatanordnung, die das Senken der Betriebstemperatur von Rotorlaufschaufeln auf kostengünstige und zuverlässige Weise vereinfacht. Jede Rotorlaufschaufel weist eine Spitze auf, die in unmittelbarer Nähe einer sich um den Umfang der Rotoranordnung erstreckenden Haube rotiert. Die Turbinendüsenanordnung enthält eine Anzahl Turbinenleitschaufelsegmente, die Verbrennungsgase zu stromabwärts gelegenen Rotorlaufschaufeln leiten. Jedes Turbinenleitschaufelsegment erstreckt sich von einer inneren Plattform aus radial nach außen und weist eine Spitze, einen Fuß und einen sich dazwischen erstreckenden Körper auf. Die Turbinenleitschaufelsegmentspitze ist einstückig mit einem Außenband ausgebildet, das zur Befestigung der Schaufelsegmente in dem Gasturbinentriebwerk dient. Das Außenband befindet sich in Strömungsverbindung mit einer Kühlfluidquelle und enthält wenigstens eine Öffnung.
  • Im Betrieb wird während der Rotation der Turbine jedem Turbinensegmentaußenband Kühlfluid aus der Kühlfluidquelle zugeführt. Das Kühlfluid wird durch die Außenbandöffnung stromabwärts zu den rotierenden Schaufeln geleitet. Insbesondere wird das Kühlfluid um den Umfang der Rotorlaufschaufelspitzen zugeführt, um ein Senken der Betriebstemperatur der Rotorlaufschaufelspitzen und der die Rotorlaufschaufeln umgebenden Hauben zu unterstützen. Im Ergebnis fördert die Turbinendüsenanordnung das Senken der Betriebstemperatur der Rotoranordnung auf kostengünstige und zuverlässige Weise.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 veranschaulicht schematisch ein Gasturbinentriebwerk;
  • 2 veranschaulicht in einer abgetrennten geschnittenen Teilansicht eine Rotoranordnung und eine Statoranordnung, die im Zusammenhang mit dem in 1 gezeigten Gasturbinentriebwerk verwendet werden können; und
  • 3 zeigt in einer partiellen perspektivischen Vorderansicht die in 2 gezeigte Statoranordnung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • 1 veranschaulicht schematisch ein Gasturbinentriebwerk 10 mit einem Niederdruckverdichter 12, einem Hochdruckverdichter 14 und einer Brennkammer 16. Das Triebwerk 10 enthält ferner eine Hochdruckturbine 18 und eine Niederdruckturbine 20. Der Verdichter 12 und die Turbine 20 sind über eine erste Welle 22 verbunden, und der Verdichter 14 und die Turbine 18 sind über eine zweite Welle 21 verbunden. In einem Ausführungsbeispiel ist das Gasturbinentriebwerk 10 ein GE90-Triebwerk, das von General Electric Aircraft Engines, Cincinnati, Ohio, bezogen werden kann.
  • Im Betrieb strömt Luft durch den Niederdruckverdichter 12 und dem Hochdruckverdichter 14 wird von dem Niederdruckverdichter 12 aus verdichtete Luft zugeführt. Die hochverdichtete Luft wird der Brennkammer 16 zugeführt. Der Luftstrom aus der Brennkammer 16 treibt die Turbinen 18 und 20 an und verlässt das Gasturbinentriebwerk 10 durch eine Düse 24.
  • 2 veranschaulicht in einer abgetrennten geschnittenen Teilansicht eine Rotoranordnung 40 mit einem Stator 42, die im Zusammenhang mit dem Gasturbinentriebwerk 10 verwendet werden können. 3 zeigt den Stator 42 in einer partiellen perspektivischen Ansicht von vorne. Die Rotoranordnung 40 enthält eine Anzahl Rotoren 44, die durch Kupplungen 46 koaxial um eine (nicht gezeigte) mittige axiale Achse miteinander verbunden sind. Jeder Rotor 44 ist aus einem oder mehreren einteiligen Laufrädern 48 aufgebaut, und jedes einteilige Laufrad 48 weist einen ringförmigen radial äußeren Rand 50, eine radial innenliegende Nabe 52 und einen sich radial dazwischen erstreckenden einteilig ausgebildeten Steg 54 auf. Jedes einteilige Laufrad 48 weist ferner eine Anzahl Schaufeln 56 auf, die sich von dem äußeren Rand 50 aus radial nach außen erstrecken. Die in dem Ausführungsbeispiel nach 2 veranschaulichten Schaufeln 56 sind einteilig mit entsprechenden Rändern 50 ausgebildet. In einer Abwandlung kann für wenigstens eine Stufe jede Rotorlaufschaufel 56 in einer bekannten Weise mittels (nicht gezeigten) Schaufelschwalbenschwänzen, die in (nicht gezeigten) komplementären Schlitzen angebracht sind, die in einem entsprechenden Rand 50 ausgebildet sind, abnehmbar an den Rändern 50 befestigt sein.
  • Die Rotorlaufschaufeln 56 sind dazu eingerichtet, um mit einem Antriebs- oder Arbeitsfluid, z.B. Luft, zusammenzuwirken. In dem in 2 veranschaulichten exemplarischen Ausführungsbeispiel ist die Rotoranordnung 40 eine Turbine, z.B. die (in 1 gezeigte) Niederdruckturbine 20, wobei die Rotorlaufschaufeln 56 konfiguriert sind, um das Antriebsfluidluft geeignet in die nachfolgenden Stufen zu lenken. Während die Luft von Stufe zu Stufe strömt, bilden die Außenflächen 58 der Rotorränder 50 eine radial innenliegende Strömungspfadoberfläche der Turbine 20.
  • Die Schaufeln 56 drehen sich um die axiale mittige Achse bis zu einer spezifischen maximalen Nenndrehzahl und erzeugen in den rotierenden Komponenten Zentrifugalkräfte. Die durch die rotierenden Schaufeln 56 hervorgerufenen Zentrifugalkräfte werden von direkt unterhalb jeder Rotorlaufschaufel 56 angeordneten Bereichen der Ränder 50 getragen. Die Rotation der Rotoranordnung 40 und der Schaufeln 56 entzieht der Luft Energie, mit der Folge, dass die Turbine 20 in Drehung versetzt wird und Leistung liefert, um den (in 1 gezeigten) Niederdruckverdichter 12 anzutreiben. Der radial innenliegende Strömungspfad ist um den Umfang herum durch die benachbarten Rotorlaufschaufeln 56 begrenzt und in radialer Richtung mittels einer Haube 58 beschränkt.
  • Die Rotorlaufschaufeln 56 weisen jeweils eine Vorderkante 60, eine Hinterkante 62 und eine sich dazwischen erstreckende Schaufel 64 auf. Jede Schaufel 64 weist eine Saugseite 76 und eine in Umfangsrichtung gegenüberliegende Druckseite 78 auf. Die Saug- und Druckseiten 76 bzw. 78 erstrecken sich zwischen axial voneinander beabstandeten Vorderkanten bzw. Hinterkanten 60 und 62 und erstrecken sich in radialer Spanweitenrichtung zwischen einer Rotorlaufschaufelspitzenhaube 80 und einem Rotorlaufschaufelfuß 82. Das Maß einer Schaufelsehne ist zwischen der Hinter- bzw. Vorderkante 62 und 60 der Rotorlaufschaufel definiert. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel enthalten die Rotorlaufschaufeln 56 Rotordichtungszähne 86, die benachbart zu einer Statorhaube 88 und durch einen von der Statorhaube 88 und der Rotorlaufschaufelspitzenhaube 80 gebildeten Hohlraum 89 rotieren.
  • Die Statoranordnung 42 weist eine im Wesentlichen zylindrische Halterung 90 auf. Eine Reihe von Niederdruckturbinenleitschaufelsegmenten 92, die als Turbinendüse bekannt sind, sind an der Halterung 90 angebracht und erstrecken sich innerhalb des Triebwerks 10 um den Umfang herum. Jedes Schaufelsegment 92 enthält eine Anzahl Schaufelkörper 94, die sich radial zwischen einer inneren Plattform 96, die einen Abschnitt des radial innenliegenden Strömungspfads definiert, und einer äußeren Plattform 98 erstrecken, die den Strömungspfad mittels der Hauben 88 radial begrenzt. Insbesondere erstreckt sich jeder Schaufelkörper 94 zwischen einer Düsensegmentspitze 100 und einem Schaufelsegmentfuß 102.
  • Jeder Schaufelsegmentkörper 94 ist hohl und weist eine Innenfläche 110 auf, die einen Hohlraum 112 definiert. Der Hohlraum 112 ist mit einen Einlass 114 und einen Auslass 116 versehen, um Kühlfluid durch den Hohlraum 112 strömen zu lassen. In einem Ausführungsbeispiel ist das Kühlfluid Kompressorzapfluft. Eine U-förmige Trennwand 120 erstreckt sich von der Schaufelspitze 100 aus in Richtung des Schaufelfußes 102 radial in den Hohlraum 112. In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist die Trennwand 120 nicht U-förmig. Die Trennwand 120 unterteilt den Hohlraum 92 in einen ersten Kühlkanal 122 und einen zweiten Kühlkanal 124. Der erste Kühlkanal 122 befindet sich in Strömungsverbindung mit dem Hohlraumeinlass 114, um Kühlfluid für den ersten Kühlkanal 122 aufzunehmen, und der zweite Kühlkanal 124 befindet sich in Strömungsverbindung mit dem Hohlraumauslass 116, um aus dem zweiten Durchlasskanal 124 stammendes Kühlfluid abzuführen.
  • Durch die Trennwand 120 erstrecken sich zwischen dem ersten Kühlkanal 122 und dem zweiten Kühlkanal 124 mehrere Kühlungsöffnungen 130. Die Kühlungsöffnungen 130 erlauben es dem Kühlfluid, von dem ersten Kühlkanal 122 in den zweiten Kühlkanal 124 zu strömen. Insbesondere sind Größe und Position der Kühlungsöffnungen 130 in Bezug auf die Hohlrauminnenfläche 110 geeignet ausgewählt, um ein Lenken des Kühlfluids in Richtung eines unmittelbar benachbart zu einer Vorder kante 134 des Schaufelkörpers 94 angeordneten Abschnitts 132 der Hohlrauminnenfläche 110 zu fördern. Auf diese Weise trifft das Kühlfluid auf den Hohlrauminnenflächenabschnitt 132 auf, um den Schaufelkörper 94 durch Aufprallkühlung zu kühlen.
  • Außerdem erstreckt sich zwischen dem ersten Kühlkanal 122 und dem zweiten Kühlkanal 124 eine durch die Trennwand 120 hindurch ausgebildete Zumessöffnung 140. Die Öffnung 140 ist bezüglich der Hohlrauminnenfläche 110 so positioniert, dass das Kühlfluid aus dem ersten Kühlkanal 122 in den zweiten Kühlkanal 124 ausgestoßen wird, ohne auf der Innenfläche 110 aufzutreffen. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist die Öffnung 140 nahe einer unteren Scheitelfläche 142 der Trennwand 120 positioniert, so dass die Luft radial nach innen und von der Hohlrauminnenfläche 110 weg gelenkt wird. Insbesondere sind Größe und Position der Öffnung 140 geeignet ausgewählt, um ein Ausstoßen von Kühlfluid in den zweiten Kühlkanal 124 zu fördern, um den zweiten Kühlkanal 124 konvektiv zu kühlen. In einem Ausführungsbeispiel ist die Öffnung 140 so dimensioniert, dass etwa ein Drittel des in den ersten Kühlkanal 122 eintretenden Kühlfluids durch die Öffnung 140 in den zweiten Kühlkanal 124 ausgestoßen wird, und etwa zwei Drittel des Kühlfluids durch die Öffnungen 130 ausgestoßen wird. In einem alternativen Ausführungsbeispiel weist die Trennwand 120 eine Anzahl von Öffnungen 140 auf.
  • Eine Außenbandkonstruktion 150 ist einstückig mit der Strömungsflächenkörperspitze 100 ausgebildet. Das Außenband 150 weist eine Anzahl Hakenbefestigungen 152 auf, um ein Turbinenleitschaufelsegment 92 um den Umfang herum an die Halterung 90 anzubinden. Insbesondere weist das Außenband 150 eine stromaufwärts angeordnete Seite 154 und eine stromabwärtige Seite 156 auf. Die stromabwärtige Außenbandseite 156 ist mit einer sich durch diese hindurch erstreckenden Öffnung 158 ausgebildet.
  • Ein Hitzeschild 160 ist mit einem geeigneten Umriss ausgebildet, um zwischen die stromaufwärtigen bzw. stromabwärtigen Seiten 154 und 156 des Außenbands zu passen. Dementsprechend weist das Hitzeschild 160 eine Vorderkante 162, eine Hinterkante 164 und einen sich dazwischen erstreckenden Körper 166 auf. Der Hitzeschildgrundkörper 166 definiert zwischen der Halterung 90 und dem Hitzeschild 160 einen Hohlraum 168. Die Hitzeschildvorderkante 162 befindet sich radial außerhalb der stromaufwärts angeordneten Hakenbefestigung 152 der Außenbandseite und in deren Nähe, und die Hitzeschildhinterkante 164 befindet sich radial außerhalb der stromabwärtigen Außenbandseite 156 und benachbart zu ihr.
  • Das Hitzeschild 160 ist ferner mit einem ersten Satz Öffnungen 170 und mit einem zweiten Satz Öffnungen 172 ausgebildet. In einem Ausführungsbeispiel weist der erste Satz Hitzeschildöffnungen 170 eine erste Öffnung 170 auf, und der zweite Satz Hitzeschildöffnungen 172 weist eine zweite Öffnung 172 auf. Der zweite Satz Hitzeschildöffnungen 172 befindet sich mit dem Turbinenleitschaufelsegmentkörper 94 in Strömungsverbindung, und der erste Satz Hitzeschildöffnungen 170 ist mit dem Turbinensegmentaußenband 150 strömungsmäßig verbunden. Insbesondere stößt der zweite Satz Hitzeschildöffnungen 172 Kühlluft radial nach innen in den Schaufelkörperhohlraum des ersten Kühlkanals 122 aus, und der erste Satz Hitzeschildöffnungen 170 stößt Kühlfluid axial in Richtung der Außenbandkühlungsöffnungen 158 aus. Die Öffnung 158 befindet sich mit den Hitzeschildöffnungen 170 und mit dem Schaufelhohlraumauslass 116 in Strömungsverbindung. In einem Ausführungsbeispiel ist die Hitzeschildöffnung 170 ein Schlitz.
  • Im Betrieb (dienen) aus der (in 1 gezeigten) Brennkammer 16 ausgestoßene Verbrennungsgase (dazu,) der Rotoranordnung 40 Rotationsenergie zu verleihen. Während sich die Rotoranordnung 40 dreht, kann die fortgesetzte Wirkung der heißen Verbrennungsgase auf die Spitzen der Rotorlaufschaufeln 56 zu dazu führen, dass diese bei einer relativ hohen Temperatur betrieben werden, und im Lauf der Zeit Bruch-, Oxidations- und Ermüdungsschäden an den Rotorlaufschaufeln 56 entstehen. Um die Kühlung der Rotorlaufschaufelspitzen zu fördern, wird der Halterung 90 der Statoranordnung Kühlfluid zugeführt. Insbesondere wird das Kühlfluid dem Halterungshohlraum 168 zwischen der Halterung 90 und dem Hitzeschild 160 zugeführt.
  • Ein Teil des Kühlfluids wird anschließend durch die Hitzeschildöffnungen 172 radial nach innen in den ersten Kühlkanal 122 des Schaufelkörperhohlraums des Turbinendüsensegments ausgestoßen. Das als Mantelstromkühlfluid bekannte restliche Kühlfluid wird axial durch die Hitzeschildöffnungen 170 nach außen gegen das Turbinensegmentaußenband 150 ausgestoßen.
  • Das aus dem ersten Kühlkanal 122 in den Schaufelkörperhohlraum 112 eintretende Kühlfluid strömt durch die Kühlungsöffnungen 130 und die Zumessöffnung 140 in den zweiten Hohlraumkühlkanal 124. Das für die Kühlung verbrauchte Fluid wird anschließend durch Hohlraumauslass 116 aus dem Schaufelkörperhohlraum 112 ausgestoßen, wobei das für die Kühlung verbrauchte Fluid danach mit dem Mantelstromkühlfluid gemischt wird, das durch die Hitzeschildöffnung 170 und durch den Außenbandzumessabschnitt 174 axial aus dem Raum nach außen aus gestoßen wird. In einem Ausführungsbeispiel wird eine entsprechende Steigerung des thermodynamischen Wirkungsgrads dadurch ermöglicht, dass das für die Kühlung verbrauchte Fluid stromaufwärts abgezweigt wird, wo es zur Kühlung der Düsenströmungsflächen genutzt wurde. Insbesondere wird innerhalb der Kühlungsöffnung 158 des Turbinensegmentaußenband das den Hohlraumauslass 116 verlassende für die Kühlung verbrauchte Fluid mit dem die Hitzeschildöffnung 170 verlassenden Kühlfluid gemischte und durch den Abschnitt 174 zugemessen.
  • Die Kühlfluidmischung wird anschließend abstromseitig des Turbinensegmentaußenbands 150 in einen Haubenhohlraum 180 und danach in einen Halterungshohlraum 182 der Rotoranordnung ausgestoßen. Die in den Hohlraum 182 eintretende Kühlfluidmischung wird von dem Verbrennungsgasströmungspfad mitgerissen, und die Temperatur des Gasstroms verringert sich entsprechend. Insbesondere umströmt die Kühlfluidmischung in Umfangsrichtung die rotierenden Rotorlaufschaufeln 56, die Rotorspitzenhaube 80 und die Rotordichtungszähne 86 bevor sie in den Verbrennungsgasströmungspfad entlassen wird. Aufgrund der Tatsache, dass das Kühlfluid den Hohlraum 182 durchströmt, wird auch eine Senkung der Betriebstemperatur der Statorhaube 88 gefördert. In einem Ausführungsbeispiel spaltet sich die Kühlfluidmischung auf und trennt sich, und ein Teil der Kühlfluidmischung strömt radial nach innen, um für wenigstens einen Teils der Rotorlaufschaufelströmungsflächen 64 eine Senkung der Betriebstemperatur zu erleichtern.
  • Im Ergebnis trägt das Kühlfluid zur Verringerung der Betriebstemperatur der Rotorlaufschaufeldichtungszähne 86, der Rotorlaufschaufeln 56, der Rotorspitzenhaube 80, der Statorhaube 88 und eines Teils der Rotorlaufschaufelströmungsflächen 64 bei. Darüber hinaus ist die Statoranordnung 42 kostengünstig, da das Kühlfluid weitgehend in Nachbarschaft der Rotorlaufschaufeldichtungszähne 86, der Rotorlaufschaufeln 56 und der Rotorspitzenhaube 80 ausgestoßen wird, anstelle unmittelbar Kühlkanälen zugeführt zu werden, die in den Rotorlaufschaufeln 56 definiert sind.
  • Die Turbinenleitschaufelsegmente 92 sind mittels bekannter Herstellungsprozesse hergestellt. In einem Ausführungsbeispiel ist jedes Segment 92 unter Verwendung eines (nicht gezeigten) Kerns gegossen, der den Hohlraum 112, die Trennwand 120 und die Kühlkanäle 122 und 124 entstehen lässt. Die Öffnungen 130 und 140 werden anschließend in der Trennwand 120 spanabhebend ausgebildet. Zusätzliche Öffnungen 170 und 172 werden in dem Hitzeschild 160 spanabhebend ausgebildet.
  • Die oben beschriebene Statoranordnung ist kostengünstig und in hohem Maße zuverlässig. Die Statoranordnung enthält eine Turbinendüsenanordnung, die ein Außenband, das mit wenigstens einer Öffnung ausgebildet ist, um Kühlungsfluid stromabwärts zu leiten, und ein Hitzeschild aufweist, das mit einer Anzahl erster Öffnungen und einer Anzahl zweiter Öffnungen ausgebildet ist. Die ersten Öffnungen sind mit der Außenbandöffnung strömungsmäßig verbunden, und die zweiten Öffnungen befinden sich mit dem in jedem Schaufelsegment definierten Hohlraum in Strömungsverbindung. Während des Betriebs wird ein Teil des Kühlfluids durch den Schaufelsegmenthohlraum kanalisiert und anschließend mit Kühlfluid gemischt, das durch die Außenbandöffnung ins Freie entlassen wird. Das aus dem Außenband ausgestoßene Kühlfluid strömt in Umfangsrichtung um die Rotoranordnung, um eine Verringerung der Betriebstemperatur der Rotorlaufschaufeldichtungszähne zu fördern.
  • Während die Erfindung anhand vielfältiger spezieller Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, dass es möglich ist, die Erfindung mit Abwandlungen zu verwirklichen, ohne von dem Schutzbereich der Ansprüche abzuweichen.

Claims (4)

  1. Verfahren zum Betrieb eines Gasturbinentriebwerks (10), wobei das Triebwerk eine Turbine (20) mit einer Anzahl von Turbinenschaufeln (56) und eine Turbinendüsenanordnung (42) aufweist, wobei die Turbinendüsenanordnung eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Reihe von Turbinendüsensegmenten (92) und eine innere Plattform (96) aufweist, wobei jedes Düsensegment sich von der inneren Plattform aus radial nach außen erstreckt und eine Spitze (100), einen Fuß (102) und einen Körper (94) aufweist, der sich dazwischen erstreckt, wobei die Düsensegmentspitze ein Außenband (150) aufweist, das die Turbinendüsenanordnung in dem Gasturbinentriebwerk lagert und eine Ausnehmung (112) definiert, wobei innerhalb eines Turbinendüsensegmentaußenbands (150) ein Hitzeschild (160) montiert ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Kanalisieren des Verbrennungsgases durch die Turbinendüsenanordnung auf die vielen Turbinenschaufeln hin, Kanalisieren von Kühlfluid zu jeder Turbinendüsensegmentkörperausnehmung (112) und Abführen von Kühlfluid stromabwärts zu dem Turbinensegmentaußenband durch eine Öffnung (158) in dem Außenband, indem das Kühlfluid durch einen ersten Satz Öffnungen (170) in jedem Hitzeschild zu dem Turbinendüsensegmentaußenband geleitet wird und indem das Kühlfluid durch einen zweiten Satz von Öffnungen (172) in jedem Hitze schild (160) in jede Turbinensegmentkörperausnehmung (112) geleitet wird.
  2. Turbinendüsenanordnung (42) für ein Gasturbinentriebwerk (10), wobei die Turbinendüsenanordnung eine Reihe von Turbinendüsensegmenten (92) aufweist, die sich von einer inneren Plattform (96) ausgehend radial nach außen erstrecken, wobei jedes Turbinendüsensegment eine Spitze (100) einen Fuß (102) und einen sich dazwischen erstreckenden Körper (94) aufweist, wobei die Spitze ein Außenband (150) aufweist, das sich von dem Turbinendüsensegmentkörper (94) radial nach außen erstreckt, wobei das Außenband eine Anzahl von Öffnungen (158) aufweist, die dazu eingerichtet sind, Kühlfluid von jeder Turbinendüsensegmentspitze stromabwärts zu leiten, mit einem Hitzeschild (160), das in jeder Turbinendüsenaußenwandanordnung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Hitzeschild (160) eine erste Anzahl von Öffnungen (170) und eine zweite Anzahl von Öffnungen (172) aufweist, wobei wenigstens eine der ersten Öffnungen (170) und der zweiten Öffnungen (172) in Fluidverbindung mit dem Düsensegmentaußenband (150) steht, wobei das Turbinendüsensegment eine Ausnehmung (112) definiert, wobei die zweiten Hitzeschildöffnungen in Fluidverbindung mit der Turbinendüsenausnehmung (112) stehen.
  3. Turbinendüsenanordnung (42) nach Anspruch 2, wobei die ersten Hitzeschildöffnungen (170) in Fluidverbindung mit dem Turbinendüsensegmentaußenband stehen.
  4. Turbinendüsenanordnung (42) gemäß Anspruch 2, wobei die stromabwärts durch die Turbinendüsensegmentöffnung (158) fließende Kühlströmung Kompressorzapfluft ist.
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