EP1008723A1

EP1008723A1 - Platform cooling in turbomachines

Info

Publication number: EP1008723A1
Application number: EP98811219A
Authority: EP
Inventors: Hartmut Hähnle; Kenneth Hall; Sriwickrama Prithiviraj Dr. Harasgama; Konrad Dr. Vogeler
Original assignee: ABB Alstom Power Switzerland Ltd; Alstom Power Schweiz AG
Current assignee: General Electric Switzerland GmbH
Priority date: 1998-12-10
Filing date: 1998-12-10
Publication date: 2000-06-14
Anticipated expiration: 2018-12-10
Also published as: DE59810806D1; EP1008723B1; US6309175B1

Abstract

The method involves passing coolant fluid along the line between two immediately adjacent platforms (310,310') in a coolant channel (330) extending along both platforms. The coolant channel runs approximately parallel to the platform surface, at least in some sections of its length. Turbine blades (320) are mounted on the platforms and the channel runs between the blades on a path approximating to the blade profile. An Independent claim is also included for the platforms of a turbine machine, esp. a gas turbine.

Description

Technisches GebietTechnical field

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen und Verfahren zur Kühlung von Plattformen in Turbomaschinen, insbesondere in Gasturbinen.The invention relates to devices and methods for cooling platforms in Turbo machines, especially in gas turbines.

Stand der TechnikState of the art

Der Wirkungsgrad von Turbomaschinen, insbesondere von Gasturbinen, kann über eine Erhöhung der Kreisprozeßparameter der Turbomaschine erhöht werden. Die relevanten Kreisprozeßparamter sind hierbei der Druck und die Temperatur des Fluides.
Die im Betrieb von Turbomaschinen heutzutage üblicherweise auftretenden Fluidtemperaturen liegen insbesondere im Turbineneintrittsbereich bereits deutlich über den zulässigen Materialtemperaturen der Bauteile. Speziell die den Strömungskanal bildenden oder in den Strömungskanal ragenden Bauteile sind hierbei unmittelbar der heißen Fluidströmung ausgesetzt. Die durch die Wärmeleitung des Werkstoffs bedingte Wärmeabfuhr der Bauteile ist hier in der Regel nicht ausreichend, um eine Übertemperatur der Bauteile zu vermeiden. Zu hohe Materialtemperaturen führen zunächst zu einem Rückgang der Festigkeitswerte des Werkstoffs. Hierbei kommt es oftmals zur Rißbildung in Bauteilen. Im Falles des Überschreitens der Schmelztemperatur des Werkstoffs kommt es darüber hinaus zu einer lokalen oder auch vollständigen Zerstörung des Bauteils. Um diese fatalen Folgen zu vermeiden, ist dafür Sorge zu tragen, daß die Bauteiltemperaturen die maximal zulässigen Materialtemperaturen nicht überschreiten.
Der Strömungskanal einer Turbomaschine ist oftmals aus ringförmig aneinandergereihten Plattformen aufgebaut. Die Schaufeln der Turbomaschine sind häufig auf derartigen Plattformen angeordnet. Zumeist ist je eine Schaufel einteilig mit je einer Plattform ausgeführt. Insbesondere bei Statoren sind derartige Plattformen aber auch oftmals in Form eines Deckbandes der Beschaufelung an den Schaufelspitzen der Schaufeln angeordnet. Diese Plattformen sind somit unmittelbar der heißen Fluidströmung ausgesetzt.
Um die maximal zulässige Materialtemperatur der Plattformen nicht zu überschreiten, wurde bisher üblicherweise über der Kanalhöhe ein Temperaturprofil des aus der Brennkammer austretenden Fluides, meist Luft, im Turbineneintrittsbereich angestrebt. Dieses Temperaturprofil ließ sich über eine Beimischung von Kühlfluid in die Randbereiche der heißen Fluidströmung im Austrittsbereich der Brennkammer erzielen. Das unmittelbar an die Seitenwände und somit an die Plattformen angrenzende Fluid wies daher eine im Vergleich zur Temperatur der Kernströmung deutlich verminderte Temperatur auf. Somit konnte eine Übertemperatur der Plattformen vermieden werden. Als Nachteile dieses Verfahrens ergeben sich hieraus einerseits ein über die Kanalhöhe variierender Energiegehalt der Fluidströmung. Dieser über die Kanalhöhe variierende Energiegehalt der Fluidströmung führt wiederum zu einer uneinheitlichen Energieumsetzung in einem nachfolgenden Rotor und somit zu einer uneinheitlichen Belastung der Beschaufelung über der Kanalhöhe. Als ein weiterer Nachteil dieser Zumischung von Kühlfluid zur Hauptströmung resultiert hieraus eine Verminderung des erzielbaren Wirkungsgrades und somit auch der Leistungsdichte der Turbomaschine. Aus diesen Gründen wird heutzutage ein gleichmäßiges Temperaturprofil über der Kanalhöhe angestrebt. Darüber hinaus werden moderne Brennkammern heutzutage unter dem Aspekt der NO_X-Reduktion so ausgelegt, daß keine oder nur eine geringe Beimischung von Sekundärverbrennungsluft mehr erfolgt. Hieraus resultiert ein sehr gleichmäßiges Temperaturprofil über der Kanalhöhe. Dies wiederum führt zu einer Erhöhung der thermischen Belastung der Bauteile, die der Brennkammer nachgeordnet sind, insbesondere der Seitenwände und somit der Plattformen.
Hier wurde bisher versucht, die Plattformen durch Ausblasung eines Kühlfluides zumeist unmittelbar stromauf der Plattformen zu kühlen. Das Kühlfluid soll hierbei einen Kühlfilm auf den Oberseite der Plattformen ausbilden, wodurch es zu einer fluidmechanischen Trennung zwischen dem heißen Fluid und der jeweiligen Plattform kommt. Die Wirkung derartiger Kühlfilme ist aber aufgrund der Durchmischung mit dem Heißgas oftmals räumlich eng begrenzt. Sich ändernde Druckverhältnisse der Heißgasströmung oder auch des Kühlfluides über den Lastbereich einer Turbomaschine führen ebenso zu einem veränderten Kühlfilm. Um eine ausreichende Kühlung zu gewährleisten, ist darüber hinaus ein relativ großer Kühlfluidmassenstrom erforderlich. Dies wiederum führt zu einer Verminderung des Wirkungsgrades der Turbomaschine.The efficiency of turbomachines, in particular gas turbines, can be increased by increasing the cycle parameters of the turbomachine. The relevant cycle parameters are the pressure and the temperature of the fluid.
The fluid temperatures that occur today in the operation of turbomachines, particularly in the turbine inlet area, are already well above the permissible material temperatures of the components. In particular, the components forming the flow channel or projecting into the flow channel are directly exposed to the hot fluid flow. The heat dissipation of the components due to the heat conduction of the material is generally not sufficient here in order to avoid excess temperature of the components. Too high material temperatures initially lead to a decrease in the strength values of the material. This often leads to cracking in components. If the melting temperature of the material is exceeded, the component is locally or completely destroyed. In order to avoid these fatal consequences, care must be taken that the component temperatures do not exceed the maximum permissible material temperatures.
The flow channel of a turbomachine is often made up of platforms arranged in a ring. The blades of the turbomachine are often arranged on such platforms. Mostly, one shovel is made in one piece with one platform. In the case of stators in particular, such platforms are also often arranged in the form of a shroud of the blading on the blade tips of the blades. These platforms are thus directly exposed to the hot fluid flow.
In order not to exceed the maximum permissible material temperature of the platforms, a temperature profile of the fluid emerging from the combustion chamber, usually air, in the turbine inlet area has usually been sought above the channel height. This temperature profile could be achieved by adding cooling fluid to the edge areas of the hot fluid flow in the outlet area of the combustion chamber. The fluid directly adjacent to the side walls and thus to the platforms therefore had a temperature which was significantly reduced compared to the temperature of the core flow. This prevented the platforms from overheating. On the one hand, this method has the disadvantages of an energy content of the fluid flow which varies over the channel height. This energy content of the fluid flow, which varies over the channel height, in turn leads to a non-uniform energy conversion in a subsequent rotor and thus to a non-uniform loading of the blading above the channel height. Another disadvantage of this admixture of cooling fluid to the main flow results in a reduction in the achievable efficiency and thus also in the power density of the turbomachine. For these reasons, a uniform temperature profile over the channel height is sought today. In addition, modern combustion chambers are designed with the aspect of NO _x reduction in such a way that no or only a small amount of secondary combustion air is added. This results in a very uniform temperature profile over the channel height. This in turn leads to an increase in the thermal load on the components which are arranged downstream of the combustion chamber, in particular the side walls and thus the platforms.
So far, attempts have been made to cool the platforms directly by blowing a cooling fluid directly upstream of the platforms. The cooling fluid is intended to form a cooling film on the upper side of the platforms, as a result of which there is a fluid mechanical separation between the hot fluid and the respective platform. The effect of such cooling films is often spatially limited due to the mixing with the hot gas. Changing pressure ratios of the hot gas flow or the cooling fluid over the load range of a turbomachine also lead to a changed cooling film. In order to ensure adequate cooling, a relatively large cooling fluid mass flow is also required. This in turn leads to a reduction in the efficiency of the turbomachine.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Plattformen effizient und zuverlässig zu kühlen.The invention has for its object to efficiently and reliably platforms cool.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Kühlung mittels eines Kühlfluides zumindest in einem Abschnitt längs einer zwischen zwei nebeneinander angeordneten Plattformen verlaufenden Trennfuge ein Kühlkanal angeordnet ist. Der Kühlkanal verläuft hierbei in zumindest einer der beiden Plattform. Zweckmäßig weist das in dem Kühlkanal geführte Kühlfluid eine niedrigere Temperatur auf als die angrenzenden Plattformen. Hierdurch kommt es zu einem konvektiv bedingten Wärmeübergang zwischen den an den Kühlkanal angrenzenden Plattformen und dem Kühlfluid und infolgedessen zu einer Kühlung der Plattformen. Es stellte sich heraus, daß die in dieser Weise realisierte Kühlung nahezu unabhängig von Schwankungen des Betriebszustandes der Turbomaschine ist. Ferner ist im Vergleich zu den anderen, oben beschriebenen Kühlverfahren ein wesentlich kleinerer Kühlfluidmassenstrom zur Kühlung der Plattformen erforderlich.This object is achieved in that for cooling by means of a Cooling fluids at least in a section along one between two next to each other Arranged platforms extending separating joint, a cooling channel is arranged. The The cooling channel runs in at least one of the two platforms. Appropriately points the cooling fluid carried in the cooling channel has a lower temperature than that adjacent platforms. This leads to a convective condition Heat transfer between the platforms and adjacent to the cooling duct the cooling fluid and consequently cooling the platforms. It turned out out that the cooling realized in this way is almost independent of Fluctuations in the operating state of the turbomachine. Furthermore, in Compared to the other cooling methods described above an essential one smaller cooling fluid mass flow required to cool the platforms.

Die Erfindung ist hier zumeist in Anordnungen dargestellt und beschrieben, die in Turbomaschinen zur Anwendung kommen. Dieser Bezug auf Anordnungen in Turbomaschinen stellt hierbei aber keine Einschränkung der Erfindung auf diesen Anwendungsbereich dar, sondern stellt nur beispielhaft einen konkreten Bezug zu einem technischen Anwendungsgebiet her. Grundsätzlich bezieht sich die Erfindung auf alle Anordnungen von zwei oder mehr Plattformen.The invention is mostly shown and described here in arrangements that in Turbo machines are used. This reference to orders in Turbomachinery does not limit the invention to this Area of application, but only provides a concrete example a technical application. Basically, the invention relates on all arrangements of two or more platforms.

Zweckmäßig verläuft der Kühlkanal hierbei zumindest in Teilabschnitten näherungsweise parallel zur Plattformoberfläche. Hierdurch ist sichergestellt, daß ein großer Bereich der Plattform gleichmäßig gekühlt wird. Es wurde gefunden, daß sich somit eine weitestgehend gleichmäßige Temperaturverteilung in den gekühlten Bereichen der Plattform einstellt. Sogenannte 'Hot-Spots' in Form lokaler Überhitzungen der Plattformen werden hierdurch vermieden.The cooling channel expediently runs at least in sections approximately parallel to the platform surface. This ensures that a large area of the platform is cooled evenly. It has been found that thus a largely uniform temperature distribution in the cooled Areas of the platform. So-called 'hot spots' in the form of local ones This prevents the platforms from overheating.

Oftmals sind die Plattformen einteilig oder mehrteilig mit auf den Plattformen angeordneten Schaufeln ausgeführt. Die Plattformen können am Schaufelfuß oder am Schaufelkopf der Schaufeln angeordnet sein. Aneinandergereiht bilden die Plattformen eine oder beide Seitenwände des Strömungskanals. Hierbei ist es vorteilhaft, den Kühlkanal näherungsweise mittig zwischen den Schaufeln anzuordnen. Besonders vorteilhaft ist der Kühlkanal mit einem dem Schaufelprofilverlauf näherungsweise ähnlichen Verlauf ausgeführt. Es stellte sich heraus, daß eine Übertemperatur häufig in den Randbereichen und den freien Bereichen der Plattformen auftritt. Die freien Bereiche einer Plattform sind die Bereiche, die in der Draufsicht oder der Untersicht nicht von einer auf der Plattform angeordneten Schaufel überdeckt werden. Diese besondere Gefährdung der Randbereiche und freien Bereiche hinsichtlich Übertemperatur ist darauf zurückzuführen, daß hier aufgrund geringer Wanddicken der Plattformen eine nur geringe Wärmeabfuhr durch Wärmeleitung in der Plattform selbst stattfindet. Darüber hinaus verlaufen Kühlfluidzuleitungen zur Schaufelkühlung, sofern es sich um eine fluidgekühlte Schaufel handelt, oftmals nur in der Mitte der Plattformen durch die Plattformen in die Schaufeln. Diese Kühlfluidzuleitungen in die Schaufeln führen aber nur in ihrer unmittelbaren Umgebung zu einer Kühlung der jeweiligen Plattform. Die Randbereiche der Plattform verbleiben somit ungekühlt. Es wurde gefunden, daß ein bevorzugt näherungsweise mittig zwischen den Schaufeln angeordneter Kühlkanal hier zu einer optimalen Kühlung insbesondere der Randbereiche der Plattformen führt. Infolge des gekrümmten Profilverlaufs der Schaufeln, ist es darüber hinaus zweckmäßig, den Kühlkanal mit einem näherungsweise dem Schaufelprofilverlauf ähnlichen Verlauf in den Plattformen anzuordnen.The platforms are often in one piece or in several parts on the platforms arranged blades executed. The platforms can be on the blade root or be arranged on the blade head of the blades. Lined up form the Platforms one or both side walls of the flow channel. Here it is advantageous, the cooling channel approximately in the middle between the blades to arrange. The cooling duct with a Blade profile course performed approximately similar course. It turned out out that an overtemperature is often in the peripheral areas and the free Areas of the platforms occurs. The free areas of a platform are those Areas that are not in the top or bottom view of one on the platform arranged blade are covered. This particular threat to the Edge areas and free areas with regard to overtemperature is on it attributed to the fact that due to the thin wall thickness of the platforms only one low heat dissipation through heat conduction takes place in the platform itself. About that cooling fluid supply lines for blade cooling also extend, provided that it is a fluid-cooled shovel, often only in the middle of the platforms through the Platforms in the blades. However, these cooling fluid supply lines lead into the blades only in their immediate vicinity to cool the respective platform. The Edge areas of the platform thus remain uncooled. It was found that a preferably cooling channel arranged approximately centrally between the blades here for optimal cooling, especially of the edge areas of the platforms leads. Due to the curved profile of the blades, it is beyond expedient, the cooling channel with an approximately the blade profile course to arrange a similar course in the platforms.

Vorteilhaft weist der Kühlkanalverlauf zumindest einen S-Schlag dergestalt auf, daß zumindest ein Teil des in dem Kühlkanal geführten Kühlfluides die Trennfuge überströmt. Hierdurch ist es möglich, zumindest Teilbereiche beider Plattformen mit nur einem Kühlkanal zu kühlen. Insbesondere im Falle der Anordnung von Schaufeln auf den Plattformen, ist somit lediglich ein Kühlkanal zur Kühlung der Bereiche zwischen jeweils zwei Schaufeln erforderlich.The cooling duct course advantageously has at least one S-lay in such a way that at least a part of the cooling fluid guided in the cooling channel the parting line overflows. This makes it possible to include at least partial areas of both platforms to cool only one cooling duct. Especially in the case of the arrangement of blades on the platforms, there is only a cooling channel for cooling the areas required between two blades.

In einer fertigungstechnisch einfach zu realisierenden Ausgestaltung, ist der Kühlkanal bevorzugt als schlitzförmige Vertiefung in zumindest einer an die Trennfuge angrenzenden Seitenwand der Plattform ausgeführt. Der Kühlkanal ist somit nicht als geschlossener Kühlkanal sondern gegenüber der Trennfuge hin offen ausgeführt. Das Kühlfluid kann demgemäß auch in die Trennfuge einströmen. Dies führt vorteilhaft auch zu einer Kühlung der Seitenwände der Trennfuge. Ferner kann das Kühlfluid dem Kühlkanal in einfacher Weise über die Trennfuge zugeführt werden.
Besonders bevorzugt wird der Kühlkanal aus schlitzförmigen Vertiefungen in beiden an die Trennfuge angrenzenden Seitenwänden der Plattformen gebildet.In an embodiment that is easy to implement in terms of production technology, the cooling channel is preferably designed as a slot-shaped depression in at least one side wall of the platform adjacent to the parting line. The cooling duct is thus not designed as a closed cooling duct but rather open towards the parting line. Accordingly, the cooling fluid can also flow into the parting line. This advantageously also leads to cooling of the side walls of the parting line. Furthermore, the cooling fluid can be supplied to the cooling channel in a simple manner via the parting line.
The cooling channel is particularly preferably formed from slot-shaped depressions in both side walls of the platforms adjoining the parting line.

Verläuft der Kühlkanal zur Trennfuge hin offen, so ist es zweckmäßig, den Kühlkanal mittels zumindest eines in dem Kühlkanal angeordneten Dichtelements, bevorzugt eines in den Kühlkanal eingelegten Dichtstreifens, gegenüber einem auf der Oberseite der Plattformen anliegenden Fluides, in der Regel dem heißen Fluid, abzudichten. Hierdurch wird ein Ausströmen des Kühlfluides aus dem Kühlkanal verhindert.If the cooling duct is open towards the parting line, it is advisable to use the cooling duct by means of at least one sealing element arranged in the cooling duct, preferably a sealing strip inserted in the cooling duct, opposite one on the Fluid on top of the platforms, usually the hot fluid, to seal. This will cause the cooling fluid to flow out of the cooling channel prevented.

Ferner ist ein zur Trennfuge hin offener Kühlkanal vorteilhaft zumindest in einem Abschnitt längs der Trennfuge in eine Dichtkammer und eine Kühlkammer unterteilt. Bevorzugt erfolgt diese Unterteilung des Kühlkanals über eine Stufung der Kanalhöhe. Die Dichtkammer ist zur Anordnung eines Dichtelements zweckmäßig mit einer größeren Kanalhöhe ausgeführt. Die Kühlkammer weist hingegen vorteilhaft eine kleinere Kanalhöhe bei gleichzeitig größerer Eindringtiefe aufFurthermore, a cooling channel that is open toward the parting line is advantageous at least in one Section along the parting line divided into a sealing chamber and a cooling chamber. This subdivision of the cooling channel is preferably carried out via a gradation of Channel height. The sealing chamber is useful for arranging a sealing element executed with a larger channel height. The cooling chamber, however, has advantageous a smaller channel height with a greater penetration depth

Zweckmäßig erfolgt die Zuführung des Kühlfluides zum Kühlkanal in Bezug zu einer die Plattformen überströmenden Hauptströmung stromauf, wohingegen der Auslaß zweckmäßig stromab erfolgt. Hierbei kann das Kühlfluid in die Hauptströmung oder aber auch in einen nachgeordneten Spalt entweichen. In einigen Fällen wird es darüber hinaus sinnvoll sein, das Kühlfluid weiterhin zur Kühlung in einem Kühlkanal einzusetzen.The cooling fluid is expediently fed to the cooling channel in relation to one the mainstream overflowing the platforms, whereas the outlet expediently takes place downstream. Here, the cooling fluid into the main flow or but also escape into a downstream gap. In some cases it will Furthermore, it may be useful to continue to cool the cooling fluid in a cooling channel to use.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Erfindung ist hierbei aber nicht nur auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann auch von diesen Ausführungsbeispielen abweichend realisiert werden.Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings. The However, the invention is not only limited to these exemplary embodiments, but can also be implemented differently from these embodiments.

Es zeigen:

Fig. 1: eine Plattform mit einem in der Plattform angeordneten Kühlkanal in der Seitenansicht
Fig. 2: zwei aneinandergereihte Plattformen mit auf den Plattformen angeordneten Schaufeln und einem längs der Trennfuge zwischen den Plattformen angeordneten Kühlkanal in der Draufsicht
Fig. 3: einen Schnitt durch zwei nebeneinander angeordnete Plattformen mit einem in den Plattformen angeordneten Kühlkanal

Show it:

Fig. 1: a side view of a platform with a cooling channel arranged in the platform
Fig. 2: Top view of two platforms lined up with blades arranged on the platforms and a cooling duct arranged along the parting line between the platforms
Fig. 3: a section through two platforms arranged side by side with a cooling channel arranged in the platforms

Wege zur Ausführung der ErfindungWays of Carrying Out the Invention

In Figur 1 ist eine Plattform 110 in einer für den Einsatz in einer Turbomaschine typischen Ausführung in einer Seitenansicht dargestellt. Die Schraffur wurde hier nicht, wie üblicherweise, zur Kennzeichnung von Schnittflächen verwendet, sondern dient lediglich der Veranschaulichung der Darstellung. Gemäß der Darstellung ist die Plattform 110 hier einteilig mit einer auf der Plattform angeordneten Schaufel 120 ausgeführt. Ferner ist die Plattform 110 in einer Anordnung mit einer Läuferscheibe 121 der Turbomaschine dargestellt. Diese Anordnung entspricht dem typischen Aufbau eines beschaufelten Turbinenrotors einer Turbomaschine. Dargestellt ist jedoch nur eine der am Umfang der Läuferscheibe aufgereihten, jeweils mit Plattformen ausgeführten Schaufeln. Die am Umfang des Läufers aneinandergereihten Plattformen bilden hierbei die nabenseitige Seitenwand des Strömungskanals der Turbomaschine. Zwischen der dargestellten Plattform 110 und der nächsten, unmittelbar angrenzend angeordneten Plattform verläuft eine Trennfuge zwischen den Plattformen. Die heiße Fluidströmung 125 als die Hauptströmung der Turbomaschine strömt in der Darstellung von rechts nach links entlang der Oberseite der Plattform 110. Hierdurch kommt es zu einem unmittelbaren Wärmeaustausch zwischen dem heißen Fluid 125 und der Plattform 110. Die Temperatur des heißen Fluides 125 liegt hierbei zumindest im Volllastbereich der Turbomaschine über der maximal zulässigen Materialtemperatur der Plattform. Um eine Übertemperatur der Plattform 110 zu verhindern, ist in der dargestellten Plattform 110 erfindungsgemäß ein Kühlkanal 130 angeordnet. Der Kühlkanal 130 verläuft hier näherungsweise parallel zu der der heißen Fluidströmung zugewandten Oberseite der Plattform 110. Gemäß der Darstellung ist der Kühlkanal 130 hier als schlitzförmige Vertiefung in der Seitenwand der Plattform 110 ausgeführt. Zu berücksichtigen ist hierbei, daß in Figur 1 nur eine der beiden an den Trennspalt angrenzenden Plattformen dargestellt ist. Der vollständige Kühlkanal kann sich jedoch anteilig auf beide Plattformen erstrecken. In gleicher Weise ist es aber auch möglich, daß der Kühlkanal in nur einer Seitenwand verläuft. Im Folgenden wird zur Vereinfachung der Beschreibung davon ausgegangen, daß sich der Kühlkanal nur in die dargestellte Plattform erstreckt. Über eine Stufung der Kanalhöhe ist der hier dargestellte Kühlkanal 130 in zwei zur Trennfuge hin offene Kammern unterteilt. Die vordere Kammer ist als Dichtkammer 135 mit einer großen Kanalhöhe ausgeführt. Mit einer tieferen Eindringtiefe in die Plattform als die Dichtkammer ist hinter der Dichtkammer ferner eine Kühlkammer 136 angeordnet. Diese Kühlkammer 136 weist eine geringere Kanalhöhe auf als die Dichtkammer 135 und erstreckt sich auch in ihrer Länge auch nur über einen Abschnitt der Dichtkammer 135. Der Kühlkanal 130 wird hier aus zwei Reservoirs mit Kühlfluid gespeist. Einerseits strömt Kühlfluid 126 aus einem zwischen der Plattform und der Läuferscheibe angeordneten Kühlfluidreservoir 155 über eine Öffnung 150 in den Kühlkanal 130. Eine weitere Möglichkeit der Zuführung von Kühlfluid zu dem Kühlkanal 130 ergibt sich hier über die seitliche Öffnung 151 des Kühlkanals. In der zusammengebauten Anordnung der Turbomaschine mündet die seitliche Öffnung 151 des Kühlkanals in den Bauteilspalt zwischen dem Rotor und dem in Bezug zur Hauptströmung 125 stromauf angeordneten Bauteil. Die Speisung des Kühlkanals 130 mit Kühlfluid 126 erfolgt hier somit in Bezug zu der Hauptströmung 125 stromauf. Die Abströmung findet hingegen in Bezug zu der Hauptströmung am stromabwärtigen Ende des Kühlkanals statt. Der in Figur 1 dargestellte Kühlkanal 130 endet ohne speziell ausgeformten Auslaß in der Plattform 110. Das Kühlfluid 126 entweicht über die Trennfuge.In Figure 1 is a platform 110 in one for use in a turbo machine typical execution shown in a side view. The hatching was here not, as is usually the case, used to mark cut surfaces, but only serves to illustrate the representation. As shown, the Platform 110 here in one piece with a blade 120 arranged on the platform executed. Furthermore, the platform 110 is in an arrangement with a rotor disk 121 of the turbomachine. This arrangement corresponds to the typical one Construction of a bladed turbine rotor of a turbomachine. Is shown however only one of those lined up on the circumference of the rotor disk, each with Shovel platforms. The at the perimeter of the runner Lined up platforms form the hub-side wall of the Flow channel of the turbomachine. Between the platform 110 and the next, immediately adjacent platform runs one Partition between the platforms. The hot fluid flow 125 than that The main flow of the turbomachine flows from right to left in the illustration along the top of the platform 110. This results in an immediate Heat exchange between the hot fluid 125 and the platform 110 The temperature of the hot fluid 125 is at least in the full load range Turbo machine above the maximum permissible material temperature of the platform. Around Preventing overheating of platform 110 is shown in FIG Platform 110 arranged a cooling duct 130 according to the invention. The cooling channel 130 here runs approximately parallel to that facing the hot fluid flow Top of the platform 110. As shown, the cooling channel 130 is here as slot-shaped depression in the side wall of the platform 110. To take into account here that only one of the two at the separation gap in Figure 1 adjacent platforms is shown. The full cooling channel can however, extend proportionately to both platforms. In the same way it is possible that the cooling channel runs in only one side wall. In the following, the Simplification of the description assumes that the cooling channel is only in the platform shown extends. This is about a gradation of the channel height Cooling channel 130 shown divided into two chambers open to the parting line. The the front chamber is designed as a sealing chamber 135 with a large channel height. With a deeper penetration into the platform than the sealing chamber is behind the Sealing chamber further arranged a cooling chamber 136. This cooling chamber 136 has a lower channel height than the sealing chamber 135 and also extends in their length only over a section of the sealing chamber 135. The cooling duct 130 is fed from two reservoirs with cooling fluid. On the one hand, cooling fluid 126 flows from one arranged between the platform and the rotor disk Cooling fluid reservoir 155 via an opening 150 in the cooling channel 130. Another The possibility of supplying cooling fluid to the cooling channel 130 is provided here the lateral opening 151 of the cooling channel. In the assembled arrangement of the Turbo machine opens the lateral opening 151 of the cooling channel in the component gap between the rotor and the upstream in relation to the main flow 125 arranged component. The cooling channel 130 is supplied with cooling fluid 126 here thus upstream with respect to the main flow 125. However, the outflow takes place with respect to the main flow at the downstream end of the cooling channel. The Cooling duct 130 shown in FIG. 1 ends without a specially shaped outlet in the Platform 110. The cooling fluid 126 escapes through the parting line.

Figur 2 zeigt zwei nebeneinander angeordnete Plattformen 210, 210' in der Draufsicht. Auf jeder Plattform ist jeweils eine Schaufel 220, 220' angeordnet. Die Plattformen 210, 210' sind ist hierbei jeweils einteilig mit den Schaufeln 220, 220' ausgeführt. Die dreidimensional geformten Schaufeln 220, 220' sind über Schnitte am Schaufelfuß sowie in der Mittelschnittsebene des Strömungskanals als auch in der Draufsicht dargestellt. Ferner sind die Schaufeln 220, 220' hier als gekühlte Turbinenschaufeln ausgeführt. Zwischen den Plattformen 210, 210' verläuft eine Trennfuge 211. Erfindungsgemäß ist in den an die Trennfuge 211 angrenzenden Seitenwänden der Plattformen 210, 210' längs der Trennfuge 211 ein Kühlkanal 230 angeordnet. Der Kühlkanal 230 besteht hier aus schlitzförmigen Vertiefungen in den Seitenwänden beider Plattformen 210, 210'. Die Anordnung des Kühlkanals 230 wurde in der dargestellten Ausführung so gewählt, daß der Kühlkanal 230 näherungsweise mittig zwischen den Schaufeln 220, 220' verläuft und hierbei einen dem Schaufelprofil ähnlichen Verlauf aufweist. Dieser dem Schaufelprofil ähnliche Verlauf des Kühlkanals 230 wird dadurch erzielt, daß der Verlauf des Kühlkanals 230 längs der Trennfuge 211 zwei S-Schläge aufweist. Diese S-Schläge sind so angeordnet sind, daß jeweils zumindest ein Teil des in dem Kühlkanal 230 geführten Kühlfluids 226 die Trennfuge 211 überströmt. Infolge des Verlaufs des Kühlkanals 230 entsprechend Figur 2 wird eine optimale Kühlung der Randbereiche und der freien Bereiche der Plattformen 210, 210' erzielt. Die freien Bereiche einer Plattform sind hierbei diejenigen Bereiche, die in der Draufsicht nicht von einer auf der Plattform angeordneten Schaufel überdeckt werden. Der Kühlkanal 230 weist hierzu entsprechend dem zu kühlenden Bereich eine sich längs der Trennfuge 211 verändernde Eindringtiefe in der jeweiligen Plattform 210, 210' auf. Figure 2 shows two platforms 210, 210 'arranged side by side in the Top view. A blade 220, 220 'is arranged on each platform. The Platforms 210, 210 'are each in one piece with the blades 220, 220' executed. The three-dimensionally shaped blades 220, 220 'are over cuts at the blade root as well as in the mid-sectional plane of the flow channel as well as in the top view. Furthermore, the blades 220, 220 'are here as cooled Executed turbine blades. One runs between platforms 210, 210 ' Parting line 211. According to the invention is in the adjacent to the parting line 211 A cooling channel 230 along the parting line 211 of the side walls of the platforms 210, 210 ′ arranged. The cooling channel 230 here consists of slot-shaped depressions in the Sidewalls of both platforms 210, 210 '. The arrangement of the cooling channel 230 was chosen in the illustrated embodiment so that the cooling channel 230 runs approximately in the middle between the blades 220, 220 'and here one has a profile similar to the blade profile. This is similar to the blade profile The course of the cooling channel 230 is achieved in that the course of the cooling channel 230 has two S-strokes along the parting line 211. These S-strokes are like that are arranged in such a way that at least a part of that guided in the cooling channel 230 Cooling fluid 226 flows over the parting line 211. As a result of the course of the cooling channel 230 corresponding to Figure 2 is an optimal cooling of the edge areas and free areas of the platforms 210, 210 'achieved. The free areas of a platform are those areas that are not in the plan view from one on the Platform arranged bucket can be covered. The cooling channel 230 points to this corresponding to the area to be cooled along the parting line 211 changing penetration depth in the respective platform 210, 210 '.

Der in Figur 2 dargestellte Kühlkanal 230 weist zusätzlich eine Unterteilung des Kühlkanals 230 in eine Dichtkammer 235 und eine Kühlkammer 236 auf. Die Dichtkammer 235 besteht hierbei aus schlitzförmigen Vertiefungen, die in beiden an die Trennfuge 211 angrenzenden Seitenwänden mit annähernd gleicher und längs der Trennfuge 211 konstanter Eindringtiefe angeordnet sind. Ferner weist die Dichtkammer 235 im Vergleich zu der Kühlkammer 236 eine größere Kanalhöhe auf. Dieses Merkmal ist aufgrund der Darstellungsperspektive der Figur 2 nicht zu entnehmen. Ebenso ist in Figur 2 das in der Dichtkammer zweckmäßig anzuordnende Dichtelement nicht abgebildet. Dieses Dichtelement dichtet den Kühlkanal gegenüber der heißen Fluidströmung auf der Oberseite der Plattformen ab. Die Kühlkammer 236 ist in gleicher Weise wie die Dichtkammer 235 als schlitzförmige Vertiefung mit jedoch einer kleineren Kanalhöhe ausgeführt. Im Vergleich zur Dichtkammer weist die Kühlkammer 236 hingegen, wie in Figur 2 dargestellt, eine größere Eindringtiefe in die Plattformen 210, 210' ein.
Die Speisung des Kühlkanals 230 mit Kühlfluid 226 erfolgt in Bezug zu der heißen Fluidströmung 225 an dem stromaufwärtigen Ende des Kühlkanals 230 über einen Längsschlitz 250 aus einem unterseitigen Reservoir. Am Ende des Kühlkanals 230 entströmt das Kühlfluid 226 dem Kühlkanal 230 über eine Austrittsöffnung 252 in einen nachgeordneten, in Figur 2 nicht dargestellten Bauteilspalt.The cooling duct 230 shown in FIG. 2 additionally has a subdivision of the cooling duct 230 into a sealing chamber 235 and a cooling chamber 236. The sealing chamber 235 here consists of slot-shaped depressions which are arranged in both side walls adjoining the parting line 211 with approximately the same depth of penetration along the parting line 211 and constant. Furthermore, the sealing chamber 235 has a larger channel height in comparison to the cooling chamber 236. This feature cannot be seen on the basis of the representation perspective in FIG. 2. Likewise, the sealing element to be expediently arranged in the sealing chamber is not shown in FIG. 2. This sealing element seals the cooling channel from the hot fluid flow on the top of the platforms. The cooling chamber 236 is designed in the same way as the sealing chamber 235 as a slot-shaped depression, but with a smaller channel height. In comparison to the sealing chamber, however, the cooling chamber 236, as shown in FIG. 2, has a greater depth of penetration into the platforms 210, 210 '.
The cooling channel 230 is supplied with cooling fluid 226 in relation to the hot fluid flow 225 at the upstream end of the cooling channel 230 via a longitudinal slot 250 from a reservoir on the underside. At the end of the cooling channel 230, the cooling fluid 226 flows out of the cooling channel 230 via an outlet opening 252 into a downstream component gap, not shown in FIG. 2.

Eine Abdichtung des Kühlkanals 330 ist in Figur 3 als Schnitt durch zwei nebeneinander angeordnete Plattformen 310, 310' dargestellt. Der Kühlkanal 330 wird hier aus schlitzförmigen Vertiefungen in beiden an die Trennfuge angrenzenden Seitenwänden der Plattformen 310, 310' gebildet. Die erste Plattform 310 ist wiederum einteilig mit einer auf der Plattform angeordneten Schaufel 320 ausgeführt. Der Kühlkanal 330 ist über eine Stufung der Kanalhöhe in eine Dichtkammer 335 und eine Kühlkammer 336 unterteilt. In die Dichtkammer 335 ist hier ein Dichtstreifen 340 so eingelegt, daß er das in dem Kühlkanal 330 strömende Kühlfluid gegenüber einem auf den Oberseiten der Plattformen anliegenden Fluid abdichtet. Der Dichtstreifen 340 weist an seinem hinteren Ende eine Bördelung 341 auf Diese Bördelung 341 dient hier der Führung des Dichtfluids bei dem Überströmen der Trennfuge 311. A seal of the cooling channel 330 is shown in FIG. 3 as a section through two platforms 310, 310 'arranged side by side are shown. The cooling channel 330 becomes slot-shaped depressions in both adjacent to the parting line Sidewalls of platforms 310, 310 'are formed. The first platform is 310 again in one piece with a blade 320 arranged on the platform. The cooling channel 330 is graduated in channel height into a sealing chamber 335 and a cooling chamber 336 divided. A sealing strip 340 is here in the sealing chamber 335 inserted so that it faces the cooling fluid flowing in the cooling channel 330 seals off a fluid applied to the tops of the platforms. The Sealing strip 340 has a flange 341 at its rear end Flanging 341 is used here to guide the sealing fluid when it overflows Parting line 311.

BezugszeichenlisteReference list

110,210,310110,210,310: (erste) Plattform(first) platform
210',310'210 ', 310': zweite Plattformsecond platform
211,311211.311: TrennfugeParting line
120,220,220',320120,220,220 ', 320: Schaufelshovel
121121: LäuferscheibeRotor disc
125,225125.225: Strömung des heißen Fluides (Hauptströmung durch die Turbomaschine)Flow of the hot fluid (main flow through the Turbo machine)
126,226126,226: KühlfluidCooling fluid
130,230,330130,230,330: KühlkanalCooling channel
135,235,335135,235,335: DichtkammerSealing chamber
136,236,336136,236,336: KühlkammerCooling chamber
340340: DichtstreifenSealing strips
341341: BördelungFlaring
150,151,250150,151,250: ZuströmöffnungInflow opening
252252: AustrittsöffnungOutlet opening
155155: KühlfluidreservoirCooling fluid reservoir

Claims

Platforms of a turbomachine, in particular a gas turbine,
wherein at least two platforms (210, 210 ') are arranged side by side and
a parting line (211) runs between the platforms (210, 210 '),
characterized in that
For cooling the platforms (210, 210 ') by means of a cooling fluid (226), a cooling channel (230) is arranged in at least one platform at least in a section along the parting line (211).

Platforms according to claim 1,
in which the cooling channel (230) runs at least in sections approximately parallel to the platform surface.

Platforms according to one of the preceding claims,
in which blades (220, 220 ') are arranged on the platforms (210, 210') and the cooling channel (230) is arranged approximately centrally between the blades (220, 220 ') with a profile similar to the profile of the blade profile.

Platforms according to one of the preceding claims,
in which the cooling channel (230) is designed as a slot-shaped depression in at least one side wall adjacent to the parting line (211).

Platforms according to one of the preceding claims,
in which the cooling duct (230) has at least one S-shaped stroke in such a way that at least part of the cooling fluid (226) guided in the cooling duct (230) flows over the parting line (211).

Platforms according to one of claims 4 or 5,
in which the cooling channel (330) is sealed by means of at least one sealing element arranged in the cooling channel (330), preferably a sealing strip (340) inserted in the cooling channel (330), against a fluid present on the upper side of the platforms (310, 310 ').

Platforms according to claim 6,
in which the cooling duct (330) is subdivided into a sealing chamber (335) and a cooling chamber (336), at least in one section along the parting line (311), preferably via a step of the duct height.

Platform cooling processes,
wherein at least two platforms (210, 210 ') are arranged directly next to one another with a joint (211) running between the platforms,
characterized in that
a cooling fluid (226) is guided along the parting line (211) in a cooling channel (230) extending on both platforms.