EP1016773B1 - Kühlbare Schaufel für eine Gasturbine - Google Patents

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EP1016773B1
EP1016773B1 EP99811183A EP99811183A EP1016773B1 EP 1016773 B1 EP1016773 B1 EP 1016773B1 EP 99811183 A EP99811183 A EP 99811183A EP 99811183 A EP99811183 A EP 99811183A EP 1016773 B1 EP1016773 B1 EP 1016773B1
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EP
European Patent Office
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blade
vane
blow
slot
trailing edge
Prior art date
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EP99811183A
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English (en)
French (fr)
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EP1016773A2 (de
EP1016773A3 (de
Inventor
Alexander Dr. Beeck
Bernhard Dr. Bonhoff
Rainer Conzelmann
Mark Mccarthy
Kenneth Hall
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GE Vernova GmbH
Original Assignee
Alstom Technology AG
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Publication date
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
    • F01D5/187—Convection cooling

Definitions

  • the invention relates to a coolable blade for a gas turbine or the like according to the preamble of claim 1.
  • Such a blade is known for example from US 5,498,133, from the the invention goes out. It is essentially made of a blade, a Shovel foot and a shovel root constructed.
  • the airfoil has a suction and a pressure-side wall, which has a front and a rear edge connected to each other.
  • the walls define the profile shape and include within a cavity that is used for cooling purposes.
  • At least one cooling channel is integrated, that of a cooling medium, as a rule of air, is flowed through.
  • the cooling medium can escape.
  • the blade succeeds basically enough to cool and thus reach the designed life.
  • the exhaust openings in the area of the trailing edge are drilled, cast, eroded, etched or otherwise manufactured and enforce the wall section from the cooling channel to the outer surface.
  • the cooling medium reduces the wall temperature by thermal conduction and thereby improves the component life.
  • the invention seeks to avoid the disadvantages described. She is the one Task, a coolable blade for a gas turbine or the like specify the type mentioned, which has an increased life and with which it succeeds, in particular the mechanical and thermal loads Lower in the trailing edge region of the blade root.
  • this is achieved by providing a coolable blade according to the preamble of claim 1, the blade root at least in the area the trailing edge has a concave curved contour and a the exhaust openings is arranged as a blow-out slot on the blade root.
  • the exhaust slot extends in the exit plane at the trailing edge in radial Direction at least over the entire area of the blade root and possesses a cross-sectional shape, at least in the exit plane of the contour the blade root so far follows that wall sections with approximately constant Wall thickness arise.
  • the objective is pursued, on the one hand the temperature load lower this critical point and thus the wall temperature.
  • the adaptation of the contour curve reduces the stress concentration In consequence, notch effect avoided, which otherwise the advantages in connection would annihilate with the reduced temperature.
  • the mechanical and thermal loads in the most vulnerable area to reduce and thus increase the service life.
  • blow-out slot forms an airfoil associated radial portion having a constant width, in one of the Blade root associated radial section continuously merges, which the Basic shape of an isosceles triangle with concavely curved legs has. In the area of the trailing edge, this results on both sides of the blow-out slot towards a wall section of constant width, starting from the Area of the blade into the critical area of the blade root into it extends continuously. The mechanical load can be optimal in this area be intercepted.
  • blow-out slots described above can be in terms of their exact Arrangement and shaping for predetermined stationary operating states of Optimize the gas turbine so that the outside acting on the blade root Tensile stresses through the inside of the blowout slot due to the Temperature gradient caused compressive stresses are largely compensated. The consequence of this is a reduced load on the outer surface of the Shovel root, which is characterized by the corresponding contouring of the lower, radial given inside area.
  • blow-out slot in the radial direction towards the top into the area of the blade and down into the area of the blade root extends into it.
  • a first variant is the cross-sectional shape of the blow-out slot continuously between the entry level on the cooling channel and the exit plane maintain the surface of the blade tip. This shape allows a maximum Cooling effect and minimizes the mechanical stress concentration in the Area of the blade wall.
  • a second option consists in the form of a to provide radially extending longitudinal slot extending in the flow direction of the cooling medium continuously expanded and into the special cross-sectional shape in the exit level passes.
  • the radial extension (length) can be constant whereas the width of the slot is continuous with the Slot geometry merges in the exit plane. This variant stands out through a lower consumption of cooling medium and avoids voltage spikes in the entry level at the cooling channel.
  • the blow-out slot is in the flow direction the cooling medium extends radially increasing.
  • the cooling medium is thus at a preferably acute angle with respect to the horizontal plane blown out and aligned to the main hot gas flow out.
  • the contouring of the blade root leads into Connection with the blow-out slot for improved accessibility of the inside of the airfoil formed cavity.
  • the cooling blade according to the invention does not can be used only as a stator, but also as a rotor blade. It is also possible the blow-out slot in the radial direction continuously over the entire trailing edge extend and thus a plurality of individual cooling holes in this Replace area. This variant has manufacturing advantages and leads in addition to an ideally uniform expression in the radial direction the cooling air flow at the trailing edge.
  • the basic structure of the coolable blade 1 according to the invention gives in particular from FIGS. 1 and 2.
  • the blade 1 has an airfoil 10 and a blade root 30, wherein as a transition region between the blade 10 and the blade root 30, a blade root 40 is formed.
  • the airfoil 10 is composed of a suction-side wall 12 and a pressure-side Wall 14, each opposite via a front edge 16 and a trailing edge 18 are connected together. Between the suction side Wall 12 and the pressure-side wall 14 thus creates a cavity 20 which is located continuously in the radial direction r from the blade 10 in the blade root 30th extends into it.
  • the cavity 20 is traversed by a cooling medium K, which extends over the area supplied to the blade root 30, meandering in the region of the airfoil 10 redirected several times and over exhaust openings in the form of through holes 60 and a blow-out slot 50 is blown out.
  • a cooling medium K air is usually used from the compressor stage, not shown here is branched off.
  • the blade root 40 has in the region of the trailing edge 18 a concave curved Contour shape on, allowing a continuous transition without bending jump is realized by the airfoil 10 in the blade root 30.
  • the blow-out slot 50 is arranged, which is continuously between an entrance plane 56 on the cavity 20 and an exit plane 58 extends at the trailing edge 18.
  • the exit plane 58 has a cross-sectional shape that the outer contour the blade 40 follows so far that on both sides towards wall sections 42 arise with approximately constant wall thickness d.
  • the blow-out slot 50 goes up into a radial section 52, the has a constant width b in the manner of a longitudinal slot.
  • the width b is chosen such that even in this radial section 52 a constant Wanddikke d is preserved.
  • the blow-out slot (50) has the basic shape of an isosceles Triangle with concave curved thighs.
  • Blade foot 30 Downwards, that is towards a radial section 54, the Blade foot 30 is assigned, deviates the contour of the Ausblasschlitzes 50th back, creating a pear-shaped cross-sectional shape. Around Blade root 40 is achieved here the maximum width B.
  • the blowout slot 50 thus covers the entire area of the blade root 40 from and projects into the two adjacent areas of the airfoil 10 and the Shovel foot 30 inside.
  • the cross-sectional shape in conjunction with the selected Contour profile of the blade root 40 prevents notch stresses in this critical area while providing effective cooling.
  • FIGS. 3 and 4 show two variants of a possible cross-sectional profile between the entrance plane 56 at the cavity 20 and the exit plane 58 at the Trailing edge 18 indicated.
  • the first variant according to FIG. 3 has a continuous, constant cross-sectional shape on. It allows a high throughput of cooling medium, so that the cooling effect at the trailing edge 18 can be set to the maximum.
  • the variant shown in Fig. 4 has a flow direction of the cooling medium K continuously changing cross section.
  • At the entry level 56 is a continuous longitudinal slot of constant width present, extending to the exit plane 58 extended there and reached the pear-shaped cross-sectional shape.
  • These Variant has the advantage of lower consumption of cooling medium K.
  • Hot gas flow occurs when the blow-out slot 50 between the entrance level 56 and the exit plane 58 extends radially rising, as shown in Fig. 1st is indicated.
  • the cooling concept described above is suitable for applications in and blades alike.
  • the outer contour of the blade root Approximated course of the cross-sectional geometry of the blow-out slot enables the effective reduction of material stress in particular critical area of the trailing edge, which increases the life of the bucket increase significantly overall.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine kühlbare Schaufel für eine Gasturbine oder dergleichen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Eine derartige Schaufel ist beispielsweise aus der US 5,498,133 bekannt, von der die Erfindung ausgeht. Sie ist im Wesentlichen aus einem Schaufelblatt, einem Schaufelfuß sowie einer Schaufelwurzel aufgebaut. Das Schaufelblatt weist eine saugseitige und eine druckseitige Wand auf, die über eine Vorder- und eine Hinterkante miteinander verbunden sind. Die Wände definieren die Profilform und schließen innerhalb einen Hohlraum ein, der zu Kühlzwecken genutzt wird. Hierzu ist zumindest ein Kühlkanal integriert, der von einem Kühlmedium, in der Regel von Luft, durchströmt wird. In den Wänden, und insbesondere auch im Bereich der Hinterkante sind Ausblasöffnungen in Form von Durchgangsbohrungen vorhanden, über die ausgehend vom Kühlkanal das Kühlmedium austreten kann.
Ähnliche Schaufeln sind aus der US 4,767,261 und der GB 1605180 bekannt, welche eine gekühlte Schaufel eines Gasturbinentriebwerks bzw. ein Verfahren zur Herstellung einer Schaufel für ein Gasturbinentriebwerk betreffen.
Mit einem derartigen Kühlkonzept gelingt es, die Schaufel dem Grunde nach ausreichend zu kühlen und damit die konzipierte Lebensdauer zu erreichen. Die Ausblasöffnungen im Bereich der Hinterkante sind gebohrt, gegossen, erodiert, geätzt oder in anderer Art und Weise hergestellt und durchsetzen den Wandabschnitt vom Kühlkanal zur Außenoberfläche. Das Kühlmedium reduziert die Wandtemperatur durch Wärmeleitung und verbessert hierdurch die Bauteillebensdauer.
Besonders kritisch im Hinblick auf die konzipierte Lebensdauer erweist sich der Übergang vom Schaufelblatt zum Schaufelfuß, das heißt die Schaufelwurzel. Dies ist die Folge hoher thermischer und mechanischer Belastung, die einerseits durch die hohe Temperaturdifferenz zwischen dem stark gekühlten Schaufelblatt und dem heißen Schaufelfuß auftritt. Andererseits werden auch an dieser Stelle die Zentrifugal- und Biegebeanspruchungen vom Schaufelblatt auf den Schaufelfuß übertragen. Ganz besonders kritisch ist in diesem Zusammenhang der Hinterkantenbereich der Schaufelwurzel, der sich oftmals als der die Lebensdauer limitierende Bereich der Schaufel erweist. Trotz der Absenkung der Wandtemperaturen führt das Einbringen von Ausblasöffnungen im Bereich der Hinterkante zu einer Vergrößerung der Beanspruchung.
Darstellung der Erfindung
Die Erfindung versucht, die beschriebenen Nachteile zu vermeiden. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, eine kühlbare Schaufel für eine Gasturbine oder dergleichen der eingangs genannten Art anzugeben, die eine erhöhte Lebensdauer aufweist und mit der es gelingt, insbesondere die mechanischen und thermischen Belastungen im Hinterkantenbereich der Schaufelwurzel abzusenken.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass bei einer kühlbaren Schaufel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 die Schaufelwurzel zumindest im Bereich der Hinterkante einen konkav gekrümmten Konturverlauf aufweist und eine der Ausblasöffnungen als Ausblasschlitz an der Schaufelwurzel angeordnet ist. Der Ausblasschlitz erstreckt sich in der Austrittsebene an der Hinterkante in radialer Richtung zumindest über den gesamten Bereich der Schaufelwurzel und besitzt eine Querschnittsform, die zumindest in der Austrittsebene dem Konturverlauf der Schaufelwurzel soweit folgt, dass Wandabschnitte mit angenähert konstanter Wanddicke entstehen.
Konkret wird damit die Zielsetzung verfolgt, einerseits die Temperaturbelastung an dieser kritischen Stelle und damit die Wandtemperatur abzusenken. Andererseits wird durch die Anpassung des Konturverlaufs ein Abbau der Spannungskonzentration in Folge Kerbwirkung vermieden, die ansonsten die Vorteile in Verbindung mit der verringerten Temperatur zunichte machen würde. Somit gelingt es, die mechanischen und thermischen Belastungen in dem besonders gefährdeten Bereich zu reduzieren und damit die Lebensdauer zu erhöhen.
Verschiedene weitere Maßnahmen sind darauf gerichtet, die mechanischen Spannungen infolge der Kerbwirkung durch eine Anpassung der Geometrie des Ausblasschlitzes weiter abzusenken.
Dies gelingt beispielsweise dadurch, dass der Ausblasschlitz einen dem Schaufelblatt zugeordneten Radialabschnitt mit konstanter Breite aufweist, der in einen der Schaufelwurzel zugeordneten Radialabschnitt kontinuierlich übergeht, welcher die Grundform eines gleichschenkligen Dreiecks mit konkav gekrümmten Schenkeln besitzt. Im Bereich der Hinterkante entsteht dadurch zu beiden Seiten des Ausblasschlitzes hin ein Wandabschnitt konstanter Breite, der sich ausgehend vom Bereich des Schaufelblattes in den kritischen Bereich der Schaufelwurzel hinein kontinuierlich erstreckt. Die mechanische Belastung kann in diesem Bereich optimal abgefangen werden.
Besonders günstig in diesem Sinne ist die Wahl einer birnenförmigen Querschnittsform, da hierdurch im radial innenliegenden Bereich, also zwischen der Schaufelwurzel und dem Schaufelfuß ein abgerundeter Übergang ohne Kontursprünge, und damit ohne Kerbwirkung, möglich wird.
Die vorstehend beschriebenen Ausblasschlitze lassen sich hinsichtlich ihrer exakten Anordnung und Formgebung für vorgegebene stationäre Betriebszustände der Gasturbine derart optimieren, dass die außen auf die Schaufelwurzel einwirkenden Zugspannungen durch die von innen über den Ausblasschlitz infolge des Temperaturgradienten bewirkten Druckspannungen weitgehend kompensiert werden. Die Folge davon ist eine reduzierte Belastung an der äußeren Oberfläche der Schaufelwurzel, die durch die entsprechende Konturierung des unteren, radial innenliegenden Bereichs gegeben ist.
In diesem Sinne ist es optimal, wenn sich der Ausblasschlitz in radialer Richtung nach oben hin in den Bereich des Schaufelblattes und nach unten hin in den Bereich des Schaufelfußes hinein erstreckt.
Weitere Optimierungsalternativen ergeben sich durch eine entsprechende Wahl des Querschnittsverlaufs in Strömungsrichtung des Kühlmediums.
Eine erste Variante besteht darin, die Querschnittsform des Ausblasschlitzes durchgehend zwischen der Eintrittsebene am Kühlkanal und der Austrittsebene an der Oberfläche der Schaufelspitze beizubehalten. Diese Form ermöglicht eine maximale Kühlwirkung und minimiert die mechanische Spannungskonzentration im Bereich der Schaufelwandung.
Eine zweite Option besteht darin, in der Eintrittsebene am Kühlkanal die Form eines radial verlaufenden Längsschlitzes vorzusehen, die sich in Strömungsrichtung des Kühlmediums kontinuierlich erweitert und in die spezielle Querschnittsform in der Austrittsebene übergeht. Die radiale Erstreckung (Länge) kann hierbei konstant gehalten werden, wohingegen die Breite des Schlitzes kontinuierlich auf die Schlitzgeometrie in der Austrittsebene übergeht. Diese Variante zeichnet sich durch einen geringeren Verbrauch an Kühlmedium aus und vermeidet Spannungsspitzen in der Eintrittsebene am Kühlkanal.
Strömungstechnisch besonders vorteilhaft ist es, wenn der Ausblasschlitz in Strömungsrichtung des Kühlmediums radial ansteigend verläuft. Das Kühlmedium wird somit unter einem bevorzugt spitzen Winkel in Bezug auf die Horizontalebene ausgeblasen und auf die Haupt-Heißgasströmung hin ausgerichtet.
Neben den geschilderten Vorteilen führt die Konturierung der Schaufelwurzel in Verbindung mit dem Ausblasschlitz zu einer verbesserten Zugänglichkeit des innerhalb des Schaufelblattes gebildeten Hohlraums. Dieser Aspekt gewinnt speziell bei einem Einsatz der Gasturbine in Regionen mit hoher Staubbelastung eine entscheidende Rolle, da dort der Hohlraum in gewissen Abständen gespült werden muss.
Es versteht sich von selbst, dass sich die erfindungsgemäße Kühlschaufel nicht nur als Stator-, sondern auch als Rotorschaufel einsetzen lässt. Auch ist es möglich, den Ausblasschlitz in radialer Richtung durchgehend über die gesamte Hinterkante zu erstrecken und damit eine Vielzahl einzelner Kühlbohrungen in diesem Bereich zu ersetzen. Diese Variante hat herstellungstechnische Vorteile und führt zusätzlich zu einer in radialer Richtung betrachtet ideal gleichmäßigen Ausprägung der Kühlluftströmung an der Hinterkante.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1
Schaufel in Schnittdarstellung;
Fig. 2
Schaufel gemäß Fig. 1 in einer Ansicht von links, vergrößerte Teilansicht;
Fig. 3
Ausblasschlitz in perspektivischer Darstellung;
Fig. 4
Ausblasschlitz in perspektivischer Darstellung, Variante zu dem Ausblasschlitz gemäß Fig. 3.
Es sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt.
Weg zur Ausführung der Erfindung
Der grundsätzliche Aufbau der erfindungsgemäßen kühlbaren Schaufel 1 ergibt sich insbesondere aus den Fig. 1 und 2. Die Schaufel 1 weist ein Schaufelblatt 10 und einen Schaufelfuß 30 auf, wobei als Übergangsbereich zwischen dem Schaufelblatt 10 und dem Schaufelfuß 30 eine Schaufelwurzel 40 gebildet ist.
Das Schaufelblatt 10 ist aus einer saugseitigen Wand 12 und einer druckseitigen Wand 14 aufgebaut, die jeweils gegenüberliegend über eine Vorderkante 16 und eine Hinterkante 18 miteinander verbunden sind. Zwischen der saugseitigen Wand 12 und der druckseitigen Wand 14 entsteht somit ein Hohlraum 20, der sich durchgehend in radialer Richtung r vom Schaufelblatt 10 in den Schaufelfuß 30 hinein erstreckt.
Der Hohlraum 20 wird von einem Kühlmedium K durchströmt, das über den Bereich des Schaufelfußes 30 zugeführt, im Bereich des Schaufelblattes 10 mäanderförmig mehrfach umgelenkt und über Ausblasöffnungen in Form von Durchgangsbohrungen 60 und einem Ausblasschlitz 50 ausgeblasen wird. Als Kühlmedium K wird in der Regel Luft verwendet, die aus der hier nicht dargestellten Verdichterstufe abgezweigt wird.
Die Schaufelwurzel 40 weist im Bereich der Hinterkante 18 einen konkav gekrümmten Konturverlauf auf, so dass ein kontinuierlicher Übergang ohne Krümmungssprung vom Schaufelblatt 10 in den Schaufelfuß 30 realisiert ist.
Im Bereich der Schaufelwurzel 40 ist der Ausblasschlitz 50 angeordnet, der sich durchgehend zwischen einer Eintrittsebene 56 am Hohlraum 20 und einer Austrittsebene 58 an der Hinterkante 18 erstreckt. Im Bereich der Schaufelwurzel 40 besitzt er in der Austrittsebene 58 eine Querschnittsform, die dem äußeren Konturverlauf der Schaufel 40 soweit folgt, dass zu beiden Seiten hin Wandabschnitte 42 mit angenähert konstanter Wanddicke d entstehen.
Der Ausblasschlitz 50 geht nach oben hin in einen Radialabschnitt 52 über, der nach Art eines Längsschlitzes eine konstante Breite b aufweist. Die Breite b ist derart gewählt, dass auch in diesem Radialabschnitt 52 eine konstante Wanddikke d erhalten bleibt. In einem Radialabschnitt 53, der der Schaufelwurzel 40 zugeordnet ist, besitzt der Ausblasschlitz (50) die Grundform eines gleichschenkligen Dreiecks mit konkav gekrümmten Schenkeln.
Nach unten hin, das heißt in Richtung auf einen Radialabschnitt 54, der dem Schaufelfuß 30 zugeordnet ist, weicht der Konturverlauf des Ausblasschlitzes 50 zurück, wobei eine birnenförmige Querschnittsform entsteht. Im Bereich der Schaufelwurzel 40 wird hierbei die maximale Breite B erreicht.
Der Ausblasschlitz 50 deckt somit den gesamten Bereich der Schaufelwurzel 40 ab und ragt in die beiden benachbarten Bereiche des Schaufelblattes 10 und des Schaufelfußes 30 hinein. Die Querschnittsform in Verbindung mit dem gewählten Konturverlauf der Schaufelwurzel 40 verhindert Kerbspannungen in diesem an sich kritischen Bereich und ermöglicht gleichzeitig eine effektive Kühlung.
In den Fig. 3 und 4 sind zwei Varianten eines möglichen Querschnittsverlaufes zwischen der Eintrittsebene 56 am Hohlraum 20 und der Austrittsebene 58 an der Hinterkante 18 angedeutet.
Die erste Variante gemäß Fig. 3 weist eine durchgehende, konstante Querschnittsform auf. Sie ermöglicht einen hohen Durchsatz an Kühlmedium, so dass die Kühlwirkung an der Hinterkante 18 maximal eingestellt werden kann.
Die in Fig. 4 dargestellte Variante hat einen in Strömungsrichtung des Kühlmediums K sich kontinuierlich ändernden Querschnitt. An der Eintrittsebene 56 ist ein durchgehender Längsschlitz konstanter Breite vorhanden, der sich zur Austrittsebene 58 hin erweitert und dort die birnenförmige Querschnittsform erreicht. Diese Variante hat den Vorteil eines geringeren Verbrauchs an Kühlmedium K.
Eine optimale Einleitung des Kühlmediums K in den hier nicht näher dargestellten Heißgasstrom ergibt sich dann, wenn der Ausblasschlitz 50 zwischen der Eintrittsebene 56 und der Austrittsebene 58 radial ansteigend verläuft, wie dies in Fig. 1 angedeutet ist.
Das vorstehend beschriebene Kühlkonzept eignet sich für Anwendungen bei Leit- und Laufschaufeln gleichermaßen gut. Die dem äußeren Konturverlauf der Schaufelwurzel angenäherte Verlauf der Querschnittsgeometrie des Ausblaseschlitzes ermöglicht die wirksame Reduzierung der Materialbeanspruchung im besonders kritischen Bereich der Hinterkante, wodurch sich die Lebensdauer der Schaufel insgesamt erheblich steigern lässt.
Bezugszeichenliste
1
Schaufel
10
Schaufelblatt
12
saugseitige Wand
14
druckseitige Wand
16
Vorderkante
18
Hinterkante
20
Hohlraum, Kühlkanal
30
Schaufelfuß
40
Schaufelwurzel
42
Wandabschnitt
50
Ausblasschlitz
52
Radialabschnitt
53
Radialabschnitt
54
Radialabschnitt
56
Eintrittsebene
58
Austrittsebene
60
Bohrung
b
Schlitzbreite
B
Schlitzbreite
d
Wanddicke
r
radiale Richtung
K
Kühlmedium

Claims (8)

  1. Kühlbare Schaufel für eine Gasturbine oder dergleichen, mit
    einem Schaufelblatt, das aus einer saugseitigen Wand und einer druckseitigen Wand aufgebaut ist, welche unter Bildung eines Hohlraumes über eine Vorderkante und eine Hinterkante verbunden sind,
    einem Schaufelfuß,
    einer Schaufelwurzel als Übergangsbereich zwischen dem Schaufelblatt und dem Schaufelfuß,
    wenigstens einem Kühlkanal, der im Hohlraum integriert und von einem Kühlmedium durchströmbar ist, sowie
    Ausblasöffnungen für das Kühlmedium, die ausgehend von einer Eintritts ebene am Hohlraum durchgehend zu einer Austrittsebene im Bereich der Hinterkante angeordnet sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass zumindest im Bereich der Hinterkante (18) die Schaufelwurzel (40) einen konkav gekrümmten Konturverlauf aufweist und dass eine der Ausblasöffnungen als Ausblasschlitz (50) an der Schaufelwurzel (40) angeordnet ist, der sich in der Austrittsebene (58) der Hinterkante (18) in radialer Richtung (r) zumindest über den gesamten Bereich der Schaufelwurzel (40) erstreckt und dessen Querschnittsform zumindest in der Austrittsebene (58) dem Konturverlauf der Schaufelwurzel (40) soweit folgt, dass Wandabschnitte (42) mit angenähert konstanter Wanddicke (d) entstehen.
  2. Schaufel nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Ausblasschlitz (50) einen dem Schaufelblatt (10) zugeordneten Radialabschnitt (52) konstanter Breite (b) aufweist und in einen der Schaufelwurzel (40) zugeordneten Radialabschnitt (53) kontinuierlich übergeht, der die Grundform eines gleichschenkligen Dreiecks mit konkavgekrümmten Schenkeln besitzt.
  3. Schaufel nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Ausblasschlitz (50) einen bimenförmigen Querschnitt aufweist.
  4. Schaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Ausblasschlitz (50) eine in Strömungsrichtung des Kühlmediums (K) konstante Querschnittsform aufweist.
  5. Schaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Ausblasschlitz (50) in der Eintrittsebene (56) die Form eines radial verlaufenden Längsschlitzes besitzt und in Strömungsrichtung des Kühlmediums (K) kontinuierlich in die Querschnittsform in der Austrittsebene (58) übergeht.
  6. Schaufel nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Ausblasschlitz (50) einen Radialabschnitt (54) aufweist, der dem Schaufelfuß (30) zugeordnet ist.
  7. Schaufel nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Ausblasschlitz (50) in Strömungsrichtung des Kühlmediums (K) radial ansteigend verläuft.
  8. Schaufel nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass sich der Ausblasschlitz (50) in radialer Richtung (r) im Wesentlichen durchgehend über die Hinterkante (18) erstreckt.
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