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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Gasturbinenkraftmaschinen
und spezieller Turbinenlaufräder
darin.
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Eine
Gasturbinenkraftmaschine umfasst einen Kompressor zur Druckbeaufschlagung
von Luft, die zu einer Brennkammer weitergeleitet wird, in der sie
mit Brennstoff gemischt wird und entzündet wird, um heiße Verbrennungsgase
zu erzeugen, die durch eine oder mehrere Turbinen stromabwärts strömen, welche
Energie gewinnen, um den Kompressor mit Energie zu beaufschlagen
und nützliche
Arbeit zu leisten. Die Turbinenstufen umfassen stationäre Turbinendüsen und
sich drehende Turbinenlaufräder, durch
die die heißen
Verbrennungsgase strömen. Leitschaufeln
in den Düsen
und Schaufeln im Laufrad sind normalerweise hohl, um einen Teil
von Luft dadurch zu leiten, die vom Kompressor abgezapft ist, um
die Turbinenbauteile von der beträchtlich erhöhten Temperatur der Verbrennungsgase
geeignet zu kühlen.
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Ein
typisches Turbinenlaufrad umfasst eine Laufradscheibe mit Axialeintritts-Schwalbenschwanzschlitzen
um ihren Umfang, die entsprechende Scheibensäulen begrenzen. Die Schwalbenschwanzschlitze
nehmen entsprechende axiale Schwalbenschwänze der Turbinenschaufeln auf,
die durch die Scheibensäulen
radial zurückgehalten
werden. Jede von den Schaufeln umfasst auch eine als Einheit ausgebildete
Plattform zwischen einem aerodynamischen Profilteil und dem Schwalbenschwanz, wobei
die Plattformen gemeinsam eine radial innere Strömungsweggrenze für die Verbrennungsgase festlegen,
die axial zwischen den benachbarten aerodynamischen Schaufelprofilen
strömen.
Ein ringförmiges
Deckband umgibt die aerodynamischen Profile und liefert eine radial äußere Strömungsweggrenze
für die
Verbrennungsgase. Die einzelnen aeodynamischen Profile und die radial äußeren Oberflächen der
als Einheit ausgebildeten Plattformen sind deshalb direkt den heißen Verbrennungsgasen
ausgesetzt und werden hierdurch erwärmt (ein solches Laufrad ist
im Schriftstück
US-A-5 281 097 dargestellt.
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Um
eine effektive Nutzlebensdauer der Turbinenschaufeln während eines
Betriebs zu gewährleisten,
sind sie typischerweise aus herkömmlichen Superlegierungen
auf Kobalt- oder Nickelbasis mit geeigneter Festigkeit bei erhöhter Temperatur
hergestellt. Das Schaufelmaterial kann gegen die nachteiligen Wirkungen
der heißen
Verbrennungsgase weiter geschützt
werden, indem der aerodynamische Profilteil mit einer herkömmlichen
gasundurchlässigen
Umweltbeschichtung bedeckt wird, um die aerodynamische Profiloberfläche während eines
Betriebs gegen unerwünschte
Oxidation zu schützen.
Die aerodynamischen Profile können
auch zusätzlich
mit einer gasdurchlässigen
Wärmesperrenbeschichtung (TBC)
bedeckt sein, um eine Wärmeisolierung
gegen die erhöhte
Temperatur der Verbrennungsgase zu liefern. Auf diese Weise kann
das aerodynamische Profil, das den heißen Verbrennungsgasen direkt ausgesetzt
ist, weiter gegen dieselben geschützt werden, indem die TBC-
und Umweltbeschichtung verwendet werden, wenn gewünscht.
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Jedoch
arbeiten die aerodynamischen Turbinenprofile und als Einheit ausgebildeten
Plattformen noch bei einer wesentlich erhöhten Temperatur, die typischerweise
ein internes Kühlen
der aerodynamischen Profile selbst sowie einen geeigneten Wärmeschutz
der benachbarten Bauteile erfordert. Z.B. werden die Turbinenschaufeln
an der Laufradscheibe montiert, wobei die als Einheit ausgebildeten
Schaufelplattformen eine direkte Wärmeabschirmung über der
Laufradscheibe liefern, wobei ein Kontakt damit durch die Verbrennungsgase
verhindert wird. Die zu den aerodynamischen Turbinenprofilen weitergeleitete
Kühlluft
wird durch die Schwalbenschwanzschlitze im Turbinenlaufrad daran
abgegeben, wobei die Kühlluft
auch zum Kühlen
des Turbinenlaufrads im Bereich der Schwalbenschwanzschlitze wirkungsvoll ist.
In den Scheibensäulenhohlräumen, die
sich zwischen den Scheibensäulen
und der Unterseite der Schaufelplattformen vorfinden, wird zusätzliche
Abzapfluft, die als Spülluft
bezeichnet wird, dadurch geleitet.
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Nichtsdestoweniger
wird die Laufradscheibe selbst durch Leitung von der Wärme erwärmt, die
radial einwärts
durch die einzelnen Turbinenschaufeln transportiert wird. Sie wird
auch durch Konvektion von der Spülluft
verhältnismäßig hoher
Temperatur erwärmt,
die in die Scheibensäulenhohlräume weitergeleitet
wird. Und sie wird weiter durch Strahlung von der Unterseite der
Schaufelplattformen erwärmt.
Da die Turbinenscheibe ein sich drehendes Bauteil ist, das die beträchtlichen zentrifugalen
Belastungen trägt,
die durch die Turbinenschaufeln während eines Betriebs erzeugt
werden, muss sie eine geeignete Festigkeit bei erhöhter Temperatur
aufweisen. Typische Superlegierungen werden für die Laufradscheibe für ihre erhöhte Festigkeit
bei erhöhten
Temperaturen verwendet. Nichtsdestoweniger sind die Scheibensäulen und
die einzelnen Ausbuchtungen, die die Schwalbenschwanzschlitze begrenzen, über die
Zeit bei erhöhter
Temperatur einer Kriechverformung ausgesetzt, was die Nutzlebensdauer
der Laufradscheibe verringert.
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Es
ist deshalb wünschenswert,
die Festigkeit von Turbinenlaufradscheiben weiter zu erhöhen, ohne
dass teuerere für
höhere
Temperatur geeignete Superlegierungen oder eine signifikante Neukonstruktion
der Bauteile erforderlich ist. Herkömmliche Turbinenschaufeln mit
einer als Einheit ausgebildeten angrenzenden Plattform haben sich
in kostensparende und effiziente strukturelle und aerodynamische
Konfigurationen mit minimalen Abdichtungserfordernissen und Bauteilen
dafür entwickelt.
Es ist deshalb wünschenswert,
das Turbinenlaufrad für
einen Hochtemperaturbetrieb weiter zu verbessern, ohne dass herkömmliche
Konstruktionen signifikant beeinträchtigt werden oder eine Turbinenfestigkeit einschließlich Ermüdungs- und
Kriechfestigkeit nachteilig beeinträchtigt werden.
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Ein
Turbinenlaufrad umfasst eine Laufradscheibe mit einer Mehrzahl von
Schwalbenschwanzschlitzen, die dazwischen respektive Scheibensäulen begrenzen.
Jede Säule
weist einen oberen Rücken und
eine Mehrzahl von Ausbuchtungen auf, die dort unten im Innern von
benachbarten der Schlitze radial beabstandet sind. Eine Mehrzahl
von Turbinenschaufeln, von denen jede einen Schwalbenschwanz aufweist,
ist in respektiven der Schwalbenschwanzschlitze montiert, um die
Schaufeln radial zurückzuhalten.
Eine Plattform ist als Einheit mit dem Schwalbenschwanz verbunden
und erstreckt sich in Umfangsrichtung, um an benachbarten der Plattformen anzugrenzen,
um einen radial inneren Strömungsweg
zu begrenzen. Ein aerodynamisches Profil erstreckt sich als Einheit
von der Plattform, um Energie von den Verbrennungsgasen, die darüber strömbar sind,
zu gewinnen. Eine Wärmesperrenbeschichtung ist
an jedem der oberen Scheibensäulenrücken fest gebunden,
um eine Wärmeisolierung
zwischen den Plattformen und den Scheibensäulen zu liefern, um eine Scheibensäulentemperatur
zu verringern.
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Die
Erfindung gemäß bevorzugten
und beispielhaften Ausführungsformen
zusammen mit weiteren Zielen und Vorteilen derselben wird spezieller
in der folgenden ausführlichen
Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
eine teilweise axiale Aufrissschnittansicht eines beispielhaften
Hochdruckturbinenlaufrads gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung einschließlich Turbinenschaufelschwalbenschwanz,
der an einer Laufradscheibe montiert ist.
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1 veranschaulicht
eine beispielhafte Ausführungsform
einer Hochdruckturbine 10 für eine Luftfahrzeuggasturbinenkraftmaschine.
Die Turbine umfasst eine ringförmige
Turbinendüse 12 mit
einer Mehrzahl von herkömmlichen
Leitschaufeln 14, die in Umfangsrichtung um eine Längs- oder
axiale Mittenlinienachse 16 voneinander räumlich beabstandet sind.
Die Düse 12 ist
unmittelbar stromabwärts
von einer herkömmlichen
Brennkammer (nicht dargestellt) angeordnet und nimmt heiße Verbrennungsgase 18 davon
auf.
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Unmittelbar
stromabwärts
von der Turbinendüse 12 ist
ein Turbinenlaufrad 20 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung angeordnet. Das Laufrad 20 umfasst
eine Laufradscheibe 22, die koaxial mit der Düse 12 um
die Mittenlinienachse 16 angeordnet ist. Die Scheibe 22 weist
eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten axial sich erstreckenden
Schwalbenschwanzschlitzen 24 auf.
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Benachbarte
der Schwalbenschwanzschlitze 24 begrenzen dazwischen respektive
radial sich erstreckende Scheibensäulen 26. Jede Säule 26 weist einen
radial äußeren oberen
Rücken 26a auf,
der sich in Umfangsrichtung von Schlitz zu Schlitz und von dem vorderen
zum hinteren Ende der Scheibe 22 ganz axial erstreckt.
Jede Scheibensäule 26 umfasst eine
Mehrzahl von entgegengesetzt sich erstreckenden Trägerausbuchtungen 26b,
die unter dem oberen Rücken 26a im
Innern von benachbarten der Schwalbenschwanzschlitze 24 radial
beabstandet sind.
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Das
Laufrad 20 umfasst auch eine Mehrzahl von Turbinenschaufeln 28,
die jeweils einen Axialeintritts-Schwalbenschwanz 28a aufweisen,
der in einem respektiven der Schwalbenschwanzschlitze 24 montiert
ist, um die Schaufel 28 radial zurückzuhalten. Wie in 1 dargestellt,
ist ein ringförmiger
vorderer Schaufelhalter 30 an der vorderen Fläche der Scheibe 22 und
Schwalbenschwänze 28a in
einer herkömmlichen
Bajonettverriegelungsanordnung geeignet fest montiert, und ein herkömmlicher
ringförmiger
hinterer Schaufelhalter 32 ist zwischen den hinteren Flächen der
Scheibe 22 und den Schwalbenschwänzen 28a verbunden,
um die Schwalbenschwänze
in der Scheibe 22 axial zurückzuhalten.
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Jede
von den Schaufel 28 umfasst weiter eine Plattform 28b,
die mit dem Schwalbenschwanz 28a als Einheit angeordnet
ist und sich in Umfangsrichtung von entgegengesetzten Seiten derselben
erstreckt, um an benachbarten der Plattformen 28b anzugrenzen
und einen verhältnismäßig kleinen
Spalt dazwischen bereitzustellen, wie in 1 veranschaulicht.
Die in Umfangsrichtung angrenzenden Plattformen 28b begrenzen
gemeinsam einen radial inneren Strömungsweg oder Grenze, über den
die Verbrennungsgase 18 während eines Betriebs strömen. Die
Schaufel 28 umfasst auch ein aerodynamisches Profil 28c,
das mit der Plattform 28b als Einheit angeordnet ist, um
Energie von den Verbrennungsgasen 18, die während eines
Betriebs darüber
strömbar
sind, zu gewinnen.
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Jede
von den Schaufeln 28 ist vorzugsweise eine einstückige Anordnung
von dem Schwalbenschwanz 28a, der Plattform 28b und
dem aerodynamischen Profil 28c, und benachbarte der Plattformen 28b grenzen
aneinander über
die oberen Rücken 26a an,
um einen verhältnismäßig kleinen
Spalt dazwischen zu liefern. Eine herkömmliche axiale Keilnutdämpfungsdichtung 33 überbrückt die
benachbarten Plattformen 28b am Plattformspalt, um eine
Leckage abzudichten und eine Reibungsdämpfung zu liefern.
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Wie
in 1 dargestellt, ist ein herkömmliches ringförmiges Deckband 34 radial
auswärts
von den aerodynamischen Profilen 28c angeordnet und verbindet
die Turbinendüse 12,
um einen radial äußeren Strömungsweg
oder Grenze für
die Verbrennungsgase 18 festzulegen.
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Die
Turbinenscheibe 22 und die Turbinenschaufeln 28 können jegliche herkömmliche
Form mit geeigneten Konfigurationen der Schwalbenschwänze 28a und
der Schwalbenschwanzträgerscheibensäulen 26 annehmen.
Während
eines Betriebs entwickeln die sich drehenden Schaufeln 28 eine
Zentrifugalkraft, die durch die Schwalbenschwänze 28a in den benachbarten
Scheibensäulen 26 und
wiederum im Rest der ringförmigen
Laufradscheibe 22 getragen wird. Die Laufradscheibe 22 und
insbesondere die Scheibensäulen 26 sind
deshalb beträchtlichen zentrifugalen
Belastungen und entsprechender zentrifugaler Beanspruchung während eines
Betriebs ausgesetzt. Die einzelnen Ausbuchtungen 26b der Scheibensäulen 26 stehen
mit komplementären
Ausbuchtungen der Schwalbenschwänze 28a im
Eingriff, um die zentrifugalen Belastungen in den Scheibensäulen 26 zu
tragen und sind deshalb auch während eines
Betriebs hochbeansprucht.
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Da
die Laufradscheibe 22 bei einer erhöhten Temperatur arbeitet, was
auf die Wärmewirkungen der
Verbrennungsgase 18 zurückzuführen ist,
muss sie aus einem geeigneten Material gebildet sein, das eine akzeptable
Festigkeit bei erhöhter
Temperatur liefert, um eine Nutzlebensdauer durchzustehen. Z.B.
kann die Scheibe 22 aus herkömmlichen Superlegierungen auf
Kobalt- oder Nickel-Basis gebildet sein, die ein Hochtemperaturfestigkeitsvermögen aufweisen.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann
der Umfang der Scheibe 22 einschließlich der Scheibensäule 26 Stationärzustandstemperaturen erzielen,
die größer als
etwa 650°C
sind, und deshalb muss dieses Material ein geeignetes Hochfestigkeitsvermögen einschließlich Kriechfestigkeit
bei einer solchen erhöhten
Temperatur aufweisen. Eine geeignete Kriechfestigkeit ist erforderlich,
um ein übermäßiges Kriechen
in der Form eines Gesamtsäulenwachstums
und eines lokalisierten Ausbuchtungsbiegens zu verhindern, das die
Nutzlebensdauer der Scheibe 22 begrenzen würde.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wie in 1 veranschaulicht,
ist eine Wärmesperrenbeschichtung
(TBC) 36 oder Wärmeisolator
an jedem der oberen Scheibensäulenrücken 26a geeignet
fest gebunden, um eine Wärmeabschirmung
oder -isolierung zwischen der Unterseite der Plattformen 28b und
dem oberen Ende der Scheibensäulen 26 zu
liefern. In einer bevorzugten Ausführungsform sind sowohl die
Scheibe 22 als auch die Schaufeln 28 herkömmliche
Superlegierungsmetalle auf Nickel- oder Kobalt-Basis, wobei die
Beschichtung 36 an der äußeren Oberfläche der oberen
Schultern 26a unter Verwendung eines beliebigen herkömmlichen
Prozesses einschließlich
Plasmaspritzen geeignet gebunden ist. Eine beispielhafte Beschichtung 36 ist
Yttriumoxid-stabilisiertes Zirconiumdioxid. Es kann in einer verhältnismäßig dünnen Beschichtung
von einer geeigneten Dicke bis zu etwa 25 Mit z.B. mittels Plasma
abgelagert werden. Und es liefert eine thermische Leitfähigkeit
von z.B. etwa 1 BTU/Hr-ft-°F
(1,73 W/m°C).
Die Wärmesperrenbeschichtung
ist luft- oder gasdurchlässig
oder porös, um
für eine
wirkungsvolle Wärmeisolierung
zu sorgen. Dies steht im Gegensatz zu herkömmlichen Umweltbeschichtungen,
die Luft- und gasundurchlässig sind,
um eine Oxidation des Ausgangs- oder Basismaterials zu verhindern,
an das sie anhaften.
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Da
ein beliebiger Typ von Beschichtung, der auf ein hochbeanspruchtes
Metallbauteil aufgebracht wird, wie z.B. die Turbinenscheibe 22,
während
eines Betriebs Risse bekommen kann und einen Rissentstehungsort
für das
darunterliegende Basismaterial liefern kann, ist es vorzugsweise
wünschenswert, solche
Beschichtungen nur in Bereichen von verhältnismäßig niedriger Zugspannung oder
in Druckspannungsbereichen zu verwenden. Wärmesperrenbeschichtungen sind
typischerweise brüchig
und weisen wesentlich weniger Duktilität auf als diejenige des Basismetalls
der Laufradscheibe 22. Demgemäß, wenn sie in Bereichen aufgebracht
werden, die Wärmeschock
oder hoher Zugspannung ausgesetzt sind, können sie Risse bekommen und
dadurch das Ermüdungsfestigkeitsvermögen des
Ausgangsmaterials unerwünschterweise
verschlechtern.
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Gemäß der bevorzugten
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung wird die Beschichtung 36 allein über die
oberen Rücken 26a oben
auf den Scheibensäulen 26 der
Laufradscheibe 22 aufgebracht oder angeordnet, die eine
verhältnismäßig niedrige
Beanspruchung während
eines Betriebs erfährt,
um dadurch eine Verschlechterung einer Ermüdungslebensdauer des Turbinenlaufrads 22 selbst
zu verringern. Wie in 1 dargestellt, erstreckt sich
die Beschichtung 36 vorzugsweise ganz über den oberen Rücken 26a in
Umfangsrichtung von Schlitz zu Schlitz und axial zwischen dem vorderen
und hinteren Ende der Scheibe 22. Da die Schaufelschäfte über den
Schwalbenschwänzen 28a den
Schwalbenschwanzschlitz 24 zwischen den benachbarten Scheibensäulen 26 einnehmen,
ist die ganze freiliegende äußere Oberfläche des
Laufrads 22, die radial aufwärts gekehrt ist, vorzugsweise
durch die Beschichtung 36 bedeckt.
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Obwohl
die Schaufelplattformen 28b, wie in 1 veranschaulicht,
eine direkte Abschirmung zwischen den Verbrennungsgasen 18 und
der Laufradscheibe 22 liefern, werden die Plattformen 28b selbst
auf eine erhöhte
Temperatur erwärmt
und strahlen Wärme
radial einwärts
in Richtung auf die Scheibe 22 ab. Die Wärmesperrenbeschichtung 36, die
oben auf den Scheibensäulen 26 angeordnet
ist, liefert dadurch eine wirkungsvolle Isolierung gegen Strahlung
von den Plattformen 28b, um die zugeführte Wärme zu den Scheibensäulen 26 zu
verringern.
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In
der in 1 veranschaulichten bevorzugten Ausführungsform
sind die Plattformen 28b radial über den oberen Rücken 26a beabstandet,
um dazwischen respektive Scheibensäulenhohlräume 38 zu begrenzen.
Und, wie in 1 dargestellt, werden herkömmliche
Einrichtungen bereitgestellt, um während eines Betriebs Spülluft 40a durch
die Hohlräume 38 hindurchzuleiten.
Die Spülluft 40a kann
als ein Teil von Luft vorgesehen sein, die vom Kompressor (nicht dargestellt)
der Kraftmaschine abgezapft ist und entlang der äußeren Oberfläche des
vorderen Schaufelhalters 30 geeignet hindurchgeleitet wird.
Die Spülluft 40a tritt
axial in das vordere Ende der Schaufeln 28 unter den Plattformen 28b ein,
um durch die Scheibensäulenhohlräume 38 zu
strömen.
Da sich der vordere Schaufelhalter 30 während eines Betriebs dreht, erwärmt er die
Kompressorabzapfluft und wiederum die Spülluft 40a, die durch
die Scheibensäulenhohlräume 38 strömt. Die
Spülluft
liefert deshalb unerwünschterweise
eine Konvektionswärmeübertragung
in Richtung auf die Scheibensäule 26,
die durch die eingefügte
Beschichtung 36 wesentlich verringert ist.
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Da
die Turbinenschaufeln 28 einstückige Metallstrukturen sind,
transportiert eine Wärmeleitung
radial einwärts
durch dieselben Wärme
durch die Scheibensäulen 26 in
die Turbinenscheibe 22. Demgemäß sind auch geeignete Einrichtungen
vorgesehen, um Kühlluft 40b durch
die Schwalbenschwanzschlitze 24 und wiederum ins Innere
der Schaufeln 28 weiterzuleiten, um insbesondere die einzelnen
Schaufeln 28 zu kühlen
und um eine Wärmesenke
zu liefern, um die Scheibensäulen 26 radial einwärts der
Beschichtungen 36 zu kühlen,
um eine wirkungsvolle Leistungsfähigkeit
der Beschichtungen 36 während
eines Stationärzustandsbetriebs
sowie während
eines Übergangsbetriebs
zu gewährleisten.
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Spezieller
und wie in 1 dargestellt, umfasst jede
der Schaufeln 28 einen Kühlkreis 42 darin, der
jegliche herkömmliche
Form annehmen kann. Der Kühlkreis 42 umfasst
Durchgänge,
die sich vom Boden des Schwalbenschwanzes 28a erstrecken, um
einen Kühllufteinlass
dazu bereitzustellen, wobei sich die Durchgänge aufwärts durch den Schwalbenschwanz 28a,
die Plattformen 28b und durch die einzelnen aerodynamischen
Profile 28c erstrecken. Die Kühlluft 40b wird vom
Kompressor geeignet abgezapft und ins Innere des ringförmigen vorderen Schaufelhalters 30 weitergeleitet,
um radial aufwärts zwischen
dem Halter und der vorderen Seite der Laufradscheibe 22 zu
strömen.
Die Kühlluft 40b wird zwischen
den Bajonetthalterungen geeignet hindurchgeleitet und tritt axial
in das vordere Ende des Bodens der Schwalbenschwanzschlitze 24 ein.
Von hier tritt sie in den Boden der einzelnen Schwalbenschwänze 28a ein,
um radial aufwärts
in die aerodynamischen Profile 28c zu strömen, um
eine wirkungsvolle Kühlung
derselben zu liefern.
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Wie
in 1 dargestellt, tritt die Kühlluft 40b in die
Schwalbenschwanzschlitze 24 auf beiden Seiten der einzelnen
Scheibensäulen 26 ein.
Demgemäß liefert
diese Kühlluft 40b eine
wirkungsvolle Wärmesenke,
um Wärme
vom Boden der einzelnen Scheibensäulen 26 zu entfernen.
Auf diese Weise arbeitet die Beschichtung 36 oben auf der
Scheibensäule 26 in
Verbindung mit der Wärmesenke,
die durch die Kühlluft 40b geliefert
wird, um die Temperatur der Scheibensäule 26 während eines
Betriebs, sowohl während
eines Stationärzustandsbetriebs
sowie während
eines Übergangsbetriebs,
zu verringern. Die Beschichtung 36 beschränkt eine
Wärmezuleitung
in die Scheibensäule 26,
wobei die Kühlluft 40b wirkungsvoll
ist, um Wärme
von der Scheibensäule 26 zu
entfernen, um eine verringerte Stationärzustandsbetriebstemperatur
der Scheibensäule 26 zu
gewährleisten.
Indem so die Scheibensäulen 26 bei
einer niedrigeren Temperatur arbeiten, als sie es sonst ohne die
Beschichtung 36 getan hätten,
sind die Kriechfestigkeit und deshalb die Kriechlebensdauer der
Turbinenscheibe 22 deshalb erhöht.
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Die
spezifische und beschränkte
Verwendung der Beschichtung 36 oben auf den Scheibensäulen 26 liefert
eine wirkungsvolle Wärmeabschirmung
zum weiteren Schützen
der Turbinenscheibe 22 gegen die rauhe thermische Umgebung
der Schaufelplattformen 28b und aerodynamischen Profile 28c,
die durch die Verbrennungsgase 18 erwärmt werden. Eine signifikante
Verringerung in der Scheibensäulenmetalltemperatur
während
sowohl Stationärzustands-
als auch Übergangsbetrieb
wird erhalten, um die Kriechlebensdauer der Turbinenscheibe 22 zu
verbessern.
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Alternativ
kann die Turbine 10 für
einen verbesserten Wirkungsgrad ohne eine teuere Änderung zu
einem kostspieligeren für
höhere
Temperatur geeigneten Scheibenmaterial bei einer höheren Temperatur
betrieben werden. Die Beschichtung 36 wird nur auf das
obere Ende der Scheibensäulen 26 in
einer verhältnismäßig dünnen Beschichtung
mit einem entsprechend niedrigen Gewicht und geringen Volumen selektiv
aufgebracht, sowie geringen Kosten. Sie arbeitet in Einklang mit
herkömmlichen
Turbinenkonstruktionen und erfordert keine zusätzlichen Bauteile oder größeren Neukonstruktionen.
Sie wird auf dem spannungsarmen Bereich der Scheibensäulen 26 aufgebracht,
um zu gewährleisten,
dass die Ermüdungslebensdauer
der Turbinenscheibe 22 aufgrund der brüchigen Beschaffenheit der Beschichtung 26 nicht
signifikant verschlechtert wird.