DE908686C - Pressure-resistant hollow blade for cooled gas turbines - Google Patents

Pressure-resistant hollow blade for cooled gas turbines

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DE908686C
DE908686C DEV1878D DEV0001878D DE908686C DE 908686 C DE908686 C DE 908686C DE V1878 D DEV1878 D DE V1878D DE V0001878 D DEV0001878 D DE V0001878D DE 908686 C DE908686 C DE 908686C
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Germany
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hollow
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hollow blade
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Expired
Application number
DEV1878D
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German (de)
Inventor
Dr-Ing Heinrich Vorkauf
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    • 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
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00Manufacture
    • F05D2230/20Manufacture essentially without removing material
    • F05D2230/23Manufacture essentially without removing material by permanently joining parts together

Description

Die Erfindung hat eine Hohlschaufel für gekühlte Gasturbinen zum Gegenstand. Es ist an sich bekannt, die Schaufeln von Gasturbinen hohl auszuführen und zum Schutze gegen Verbrennen. durch die Schaufel ein Kühlmittel strömen zu lassen. Wenn das Kühlmittel aus einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, besteht, so treten in den Schaufeln unter dem Einfluß der Fliehkraft, denen die Kühlflüssigkeit unterliegt, ganz beträchtliche Drücke auf, und es besteht die Gefahr, daß die Schaufeln aufreißen oder sich verformen. Bisher hat man daher die Schaufeln vielfach voll hergestellt und dann mit Bohrungen für die Kühlflüssigkeit versehen. Infolge der geringen Innenoberfläche bei derartigen Schaufeln war die Wärmeabfuhr ungenügend. Bei Luftkühlung hat man auch zur Vergrößerung der inneren Schaufeloberfläche die Innen- und Außenseite mit über die ganze Länge der Schaufel durchgehenden festen Stegen verbunden.The subject of the invention is a hollow blade for cooled gas turbines. It is known per se to make the blades of gas turbines hollow and for protection against burning. to flow a coolant through the blade. If that The coolant consists of a liquid, for example water, so enter the Blades under the influence of centrifugal force to which the cooling liquid is subject, very considerable pressures, and there is a risk of the blades ripping open or deform. So far, the blades have therefore often been fully manufactured and then provided with holes for the coolant. Due to the small internal surface With such blades the heat dissipation was insufficient. With air cooling you have also to enlarge the inner blade surface the inside and outside with Continuous solid webs connected over the entire length of the blade.

In der Erfindung wird nun eine druckfeste Hohlschaufel vorgeschlagen, bei der die durch den Hohlraum der Schaufel hindurch angebrachten Verbindungen von der Schaufelinnenseite zur Schaufelaußenseite in der Längsrichtung der Schaufel eine Verschiebung der Innenseite gegenüber der Außenseite gestatten. Hierdurch soll erreicht werden, daß einmal zur Kühlung der Schaufel ein unter Druck stehendes Kühlmittel verwendet werden kann, ohne daß eine Verformung der Schaufel befürchtet werden muß, und andererseits Wärmespannungen, die durch ungleiche Beheizüng der Innen- und Außenseite der Schaufel entstehen, durch die in der Längsrichtung der Schaufel nachgiebigen Verbindungen zwischen den beiden Seiten vermindert werden.In the invention, a pressure-resistant hollow blade is now proposed, in which the connections made through the cavity of the blade by the vane inside to the vane outside in the longitudinal direction of the vane allow a displacement of the inside with respect to the outside. This is supposed to can be achieved that once a pressurized coolant to cool the blade can be used without fear of deformation of the blade, and on the other hand thermal stresses caused by unequal heating of the inside and outside of the shovel arise through the yielding in the longitudinal direction of the shovel Connections between the two sides are diminished.

Die Erfindung ist in den Abb. i bis 6, die Beispiele für die Ausbildung der vorgeschlagenen Hohlschaufel darstellen, näher erläutert.The invention is shown in Figs. I to 6, the examples of the training represent the proposed hollow blade, explained in more detail.

Die Gasturbinenschaufel nach Abb. i und 2 ist aus den beiden Blechen i und 2, die bei 3 miteinander verschweißt sind, geformt. An jedem der Bleche i und 2 sind Stege q. und 5 beispielsweise durch Punktschweißung angebracht. Die Stege 4. und 5 sind so ausgebildet, daß sie ineinandergreifen. Die dargestellte Schaufel soll durch ein unter Druck stehendes Kühlmittel gekühlt werden, das den Hohlraum der Schaufel durchströmt. Die ineinandergreifenden Stege q. und 5 dienen dazu, die quer zur Längsachse auf das Innenblech i und Außenblech 2 der Schaufel wirkenden Druckkräfte aufzunehmen, während sie in Richtung der Längsachse keine starre Verbindung bilden, so daß in ihnen Wärmespannungen, die durch die unterschiedliche Beheizung der Innen- und Außenseite der Schaufel entstehen würden, vermieden werden.The gas turbine blade according to Fig. I and 2 is made of the two sheets i and 2, which are welded together at 3, formed. On each of the sheets i and 2 are bars q. and 5 attached for example by spot welding. The bridges 4. and 5 are designed so that they interlock. The illustrated shovel is intended to be cooled by a pressurized coolant that enters the cavity the shovel flows through. The interlocking webs q. and 5 are used to make the acting transversely to the longitudinal axis on the inner sheet i and outer sheet 2 of the blade To absorb compressive forces, while there is no rigid connection in the direction of the longitudinal axis form, so that in them thermal stresses caused by the different heating the inside and outside of the blade would be avoided.

Die Abb. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Gasturbinenschaufel wiederum durch Verschweißen der beiden Bleche 6 und 7 gebildet ist. Im Gegensatz zum vorherigen Beispiel sind in diesem Falle die Bleche 6 und 7 gleich so gebogen, daß sie eine über die ganze Länge der Schaufel reichende Verbindung der Innen- und Außenseite der Schaufel herstellen. Die beiden nach innen gebogenen Teile 8 und 9 der Bleche 6 und 7 greifen wieder so ineinander, daß in Längsrichtung der Schaufel ein Verschieben der Innenseite gegenüber der Außenseite möglich ist, ohne daß in der Querverbindung Spannungen entstehen.Fig. 3 shows an embodiment in which the gas turbine blade is again formed by welding the two sheets 6 and 7. In contrast for the previous example, in this case the sheets 6 and 7 are bent in such a way that that they have a connection of the inner and outer surfaces that extends over the entire length of the blade Make the outside of the shovel. The two inwardly bent parts 8 and 9 of the sheets 6 and 7 again interlock in such a way that in the longitudinal direction of the blade a shift of the inside with respect to the outside is possible without in stresses arise in the cross-connection.

Bei der Ausführung nach Abb. 4. soll die Gasturbinenschaufel ohne Verschweißung aus einem Rohr geformt sein, wobei im Innern der Schaufel an der Innen- und Außenseite schwalbenschwanzartige Vorsprünge io und ii vorgesehen sind. Die Querverbindung der Innen- und Außenseite wird durch ein die Vorsprünge io und ii umfassendes Profilstück i2 hergestellt. Auch in diesem Falle ist eine Längsverschiebung der beiden Schaufelseiten möglich. Das Profilstück i2 kann mit einer Bohrung 13 versehen sein, die als Kühlmittelzufuhrleitung dienen kann. Das Kühlmittel würde dann durch die Bohrung 13 einströmen und durch die beiderseitigen Schaufelhohlräume wieder abfließen.In the design according to Fig. 4, the gas turbine blade should be without Be formed from a pipe weld, with the inside of the blade on the inner and outside dovetail-like projections io and ii are provided. the Cross-connection of the inside and outside is made by the projections io and ii Comprehensive profile piece i2 produced. In this case, too, there is a longitudinal shift both sides of the blade possible. The profile piece i2 can have a bore 13 be provided, which can serve as a coolant supply line. The coolant would then flow in through the bore 13 and through the vane cavities on both sides drain again.

In den Abb. 5 und 6 ist als weiteres Beispiel für den Erfindungsgedanken noch eine Schaufel gezeigt, die auch ungeschweißt aus einem Rohr gepreßt sein soll. Zur Erhöhung der Festigkeit gegen Innendruck ist die Innen- und Außenseite der Schaufel durch eingeschweißte Stehbolzen 14 miteinander verbunden. Durch die Elastizität der Bolzen 14. wird auch hier noch eine genügende Verschiebbarkeit der Innenseite gegenüber der Außenseite gewährleistet.In Figs. 5 and 6 is a further example of the inventive concept Another shovel is shown, which is said to be pressed out of a pipe without being welded. To increase the strength against internal pressure, the inside and outside of the blade is connected to one another by welded stud bolts 14. Because of the elasticity the bolt 14 is also here still a sufficient displaceability of the inside to the outside guaranteed.

Claims (6)

PATENTANSPRüCHE: i. Druckfeste Hohlschaufel für gekühlte Gasturbinen, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Hohlraum der Schaufel hindurch angebrachten Verbindungen von der Schaufelinnenseite zur Schaufelaußenseite in der Längsrichtung der Schaufel eine Verschiebung der Innenseite gegenüber der Außenseite gestattet. PATENT CLAIMS: i. Pressure-resistant hollow blades for cooled gas turbines, characterized in that the attached through the cavity of the blade Connections from the inside of the blade to the outside of the blade in the longitudinal direction the shovel allowed a displacement of the inside with respect to the outside. 2. Hohlschaufel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenseite und der Außenseite der Schaufel in den Hohlraum der Schaufel hineinragende und sich übergreifende Stege (q., 5) angebracht sind. 2. Hollow blade according to claim i, characterized in that on the inside and the outside of the blade protruding into the cavity of the blade and itself overlapping webs (q., 5) are attached. 3. Hohlschaufel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche (6, 7) der geschweißten Schaufel so in das Innere der Schaufel abgebogen sind, daß sich die nach innen abgebogenen Teile (8, 9) übergreifen. q.. 3. hollow blade according to claim i, characterized characterized in that the sheets (6, 7) of the welded blade so in the interior the shovel are bent so that the inwardly bent parts (8, 9) overlap. q .. Hohlschaufel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern der Schaufel an der Innen- und Außenseite schwalbenschwanzartige Vorsprünge (io, ix) angeordnet sind, die mit der Schaufel aus einem Stück, beispielsweise Rohr gefertigt sein können, und ein Querstück (i2) so ausgebildet ist, daß es die beiden Vorsprünge (1o, ii) umfaßt. Hollow blade according to claim i, characterized in that inside the blade dovetail-like projections (io, ix) are arranged on the inside and outside which can be made from one piece with the shovel, for example a pipe, and a cross piece (i2) is designed so that it the two projections (1o, ii) includes. 5. Hohlschaufel nach Anspruch z und q., dadurch gekennzeichnet, daß das Querstück mit einer Bohrung (1s) versehen ist, durch die das Kühlmittel in die Schaufel einströmt. 5. hollow blade according to claim z and q., Characterized in that the Cross piece is provided with a hole (1s) through which the coolant enters the blade flows in. 6. Hohlschaufel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Innen- und Außenseite der Schaufel durch eingeschweißte Stehbolzen (i4) .,miteinander verbunden sind.6. hollow blade according to claim i, characterized in that the inner and outside of the blade by welded stud bolts (i4)., connected to one another are.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH704616A1 (en) * 2011-03-07 2012-09-14 Alstom Technology Ltd Turbomachinery component.

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH704616A1 (en) * 2011-03-07 2012-09-14 Alstom Technology Ltd Turbomachinery component.
US9074481B2 (en) 2011-03-07 2015-07-07 Alstom Technology Ltd Turbomachine component

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