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Die
Erfindung betrifft eine gekühlte
Turbinenschaufel mit einer Plattform und einem aerodynamischen Schaufelblatt,
das an der Verbindungsstelle zwischen der die Wölbungsaußenfläche bildenden Wand und der
die Wölbungsinnenfläche bildenden Wand
eine Hinterkante sowie mehrere Schlitze aufweist, die an der Hinterkante
auf der Seite der Wölbungsinnenfläche münden und
dazu bestimmt sind, in einem inneren Hohlraum des Schaufelblatts
zirkulierende Kühlluft
zu entnehmen.
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Solche
gekühlte
Schaufeln werden insbesondere in Turbinenbeschaufelungen eingesetzt,
die hohen Temperaturen ausgesetzt sind.
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Üblicherweise
weist die Hinterkante der gekühlten
Turbinenschaufeln eine Folge von Schlitzen auf, die es ermöglichen,
die in einem stromaufwärtigen
Hohlraum vorhandene Luft zu entnehmen. Dies Schlitze münden in
Vertiefungen, die in der Nähe
der Hinterkante auf der Seite der Wölbungsinnenfläche angebracht
und durch Verstärkungsrippen
voneinander getrennt sind, die das aerodynamische Profil des Schaufelblatts
in der Nähe
der Hinterkante lokal wiederherstellen.
EP 0 785 339 zeigt eine solche Anordnung.
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Es
hat sich herausgestellt, daß die
abwechselnde Anordnung der Vertiefungen, in denen frische Luft zirkuliert,
und der Verstärkungsrippen,
die lokal den hohen Temperaturen der Verbrennungsgase ausgesetzt
sind, zu erheblichen thermischen Feldern in der Zone der Hinterkante
führt,
die große
thermische Beanspruchungen hervorrufen, welche Beschädigungen
des Schaufelblatts im Bereich der Hinterkante mit sich bringen können.
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Es
ist das Ziel der Erfindung, eine neue Geometrie für die Hinterkante
vorzuschlagen, die diese Nachteile beseitigt und eine Verbesserung
der Lebensdauer der gekühlten
Turbinenschaufeln ermöglicht.
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Die
Erfindung erreicht ihr Ziel dadurch, daß die Schaufel auf der Seite
der Wölbungsinnenfläche und
in unmittelbarer Nachbarschaft der Hinterkante einen Falz aufweist,
der sich von der Plattform bis zu dem Schaufelkopf erstreckt und
von der Innenseite der die Wölbungsaußenfläche bildenden
Wand und von einer im wesentlichen senkrecht zur Wölbungsinnenfläche verlaufenden
Fläche
begrenzt wird, und daß die
Schlitze in der genannten Fläche
münden.
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Da
auf diese Weise die Verstärkungsrippen entfallen,
ist das thermische Feld im Bereich der Hinterkante homogener, und
diese Zone ist weniger starken thermischen Beanspruchungen ausgesetzt.
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Die
Schlitze sind vorzugsweise durch Stege voneinander getrennt, welche
die die Wölbungsinnenfläche bildende
Wand mit der die Wölbungsaußenfläche bildenden
Wand verbinden.
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Der
Schlitz, der der Plattform am nächsten liegt,
mündet
vorteilhafterweise teilweise in der Plattform, und der Falz verlängert sich
in der Plattform gegenüber
dem genannten Schlitz.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Lektüre der folgenden
Beschreibung, die ein Ausführungsbeispiel
zum Inhalt hat und auf die anliegenden Zeichnungen Bezug nimmt.
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1 zeigt
eine perspektivische Darstellung einer gekühlten Turbinenschaufel gemäß der Erfindung,
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2 zeigt
einen Schnitt des Schaufelblatts im Bereich der Hinterkante, der
in einer zwischen zwei Schlitzen verlaufenden Ebene ausgeführt ist,
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3 zeigt
einen Schnitt des Schaufelblatts, der in einer einen Schlitz schneidenden
Ebene ausgeführt
ist,
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4 zeigt
einen Schnitt entsprechend der Linie IV IV von 2, 5 zeigt
einen Schnitt entsprechend der Linie V V von 2,
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6 zeigt
eine perspektivische Darstellung der Verbindung des unteren Schlitzes
der Plattform und der Hinterkante.
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In
der Zeichnung ist mit 1 eine gekühlte
Turbinenschaufel bezeichnet, die eine Plattform 2 aufweist,
die einen Schaufelfuß 3 überragt,
sowie ein Schaufelblatt 4, das sich über der Plattform 2 erstreckt.
Das Schaufelblatt 4 besitzt wenigstens einen inneren Hohlraum 5,
in dem Kühlvorrichtungen
angeordnet sind, und wird von einer Wand 6 begrenzt, die die
Wölbungsaußenfläche 6a bildet,
sowie von einer Wand 7, die die Wölbungsinnenfläche 7a bildet,
wobei die Wölbungsaußenfläche und
die Wölbungsinnenfläche auf
der stromaufwärtigen
Seite durch eine gebogene Vorderkante 8 miteinander verbunden
sind und sich an der stromabwärtigen
Seite im Bereich der Hinterkante 9 vereinigen, wobei "stromaufwärts" und "stromabwärts" durch die Richtung
definiert sind, in der die heißen
Gase beim Betrieb um das Schaufelblatt 4 zirkulieren.
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Ein
Teil der Luft F1, die im Betrieb in dem der Hinterkante 9 benachbarten
inneren Hohlraum 5 zirkuliert, wird im Bereich der Hinterkante 9 und
auf der Seite der Wölbungsinnen fläche 7a durch
mehrere Schlitze 10 ausgetragen, die zwischen der Plattform 2 und
dem Schaufelkopf 1 1 angeordnet sind.
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Gemäß vorliegender
Erfindung erstreckt sich die die Wölbungsinnenfläche 7a bildende
Wand 7 nicht bis zu der Hinterkante 9. In der
Nähe der
Hinterkante 9 und der Wölbungsinnenfläche 7a ist
nämlich ein
winkelförmiger
Zwischenraum in Form eines Falzes 12 vorgesehen, der zwischen
der Plattform 2 und dem Schaufelkopf 11 verläuft. Dieser
Falz 12 wird einerseits von der Innenseite 13 der
die Wölbungsaußenfläche 6a bildenden
Wand 6 und andererseits von einer Fläche 14 begrenzt, die
im wesentlichen senkrecht zur Wölbungsinnenfläche 7a verläuft und
die Außenseite
der Wand 7 bildet. Die Schlitze 10 münden in
dieser Fläche 14,
und die durch die Schlitze 10 ausgetragene Luft überstreicht
die Innenseite 13 über
die ganze Höhe
des Falzes 12 bis zur Hinterkante 9.
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Im
Bereich der Fläche 14 hat
die Innenseite 15 der Wand 7 von der Innenseite 13 der
Wand einen Abstand, der gleich der Breite der Schlitze 10 ist.
Zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schlitzen und in der Nähe der Fläche 14 ist
ein Steg 16 vorgesehen, der die beiden Wände 6 und 7 miteinander
verbindet.
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Die
Stege 16 sichern die Versteifung des Schaufelblatts 4 im
Bereich der Hinterkante 9.
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Der
Endbereich der die Wölbungsaußenfläche 6a bildenden
Wand, der sich an der Stelle des Falzes 12 befindet und
von der von den Schlitzen 10 abgegebenen Luft F1 gekühlt wird,
ist einem homogenen thermischen Feld und dadurch schwächeren thermischen
Beanspruchungen ausgesetzt. Dies gilt auch für die die Wölbungsaußenfläche 7a bildende Wand 7 auf
der stromaufwärtigen
Seite der Fläche 14.
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Nach
einem anderen Merkmal der Erfindung dringt der der Plattform 2 am
nächsten
liegende Schlitz 10a teilweise in letztere ein, und der
Falz 12 ist gegenüber
dem Schlitz 10a in die Plattform 2 hinein verlängert. Diese
Anordnung, die in 4 und 5 dargestellt
ist, bewirkt, daß der
Kraftdurchgang verbessert wird, indem der durch den ersten Schlitz an
der Hinterkante erzeugte Formdefekt behoben wird.
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Die
Verbindung zwischen dem Schlitz 10a, der Plattform 2 und
der Hinterkante 9 ist so festgelegt, daß die Beanspruchungen in dieser
Zone minimiert werden. Die untere Zone des Schlitzes 10a hat im
Bereich seiner Mündung
die Form einer Rinne 20, die sich zur stromabwärtigen Seite
am Fuß des
Falzes 12 kontinuierlich verbreitert und mit sanfter Neigung
ansteigt, um sich mit der Fläche
der Plattform 2 und der Innenseite 13 der die
Wölbungsinnenfläche bildenden
Wand 6 zu verbinden. 6 zeigt ein
Beispiel für
diese Verbindung.