EP1138878A2 - Flat freestanding gas turbine element - Google Patents
Flat freestanding gas turbine element Download PDFInfo
- Publication number
- EP1138878A2 EP1138878A2 EP01108008A EP01108008A EP1138878A2 EP 1138878 A2 EP1138878 A2 EP 1138878A2 EP 01108008 A EP01108008 A EP 01108008A EP 01108008 A EP01108008 A EP 01108008A EP 1138878 A2 EP1138878 A2 EP 1138878A2
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- plenum
- component section
- cooling
- section according
- hot gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
- B22C9/10—Cores; Manufacture or installation of cores
- B22C9/103—Multipart cores
-
- 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
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/08—Cooling; Heating; Heat-insulation
- F01D25/12—Cooling
-
- 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2240/00—Components
- F05D2240/80—Platforms for stationary or moving blades
- F05D2240/81—Cooled platforms
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
- F05D2260/201—Heat transfer, e.g. cooling by impingement of a fluid
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
- F05D2260/202—Heat transfer, e.g. cooling by film cooling
Definitions
- the invention relates to a plate-shaped, projecting component section of a Gas turbine or the like according to the preamble of claim 1.
- Such component sections can often be found where constructive Overhanging areas on main components, such as on Buckets, fasteners are provided or sealing elements, too between two neighboring components. Problematic are such overhanging component sections especially in thermally highly stressed Areas where hot gas is applied to the surface. It is often essential to provide cooling there.
- EP 0 911 486 A2 describes a cooled one Known blade of a gas turbine, in which overhanging areas in the form of plate-shaped, cantilevered component sections are formed in the axial direction are attached in front of and behind the blade root to cover the hub area with the adjacent blade root areas of rotor blades to ensure.
- To cool this plate-shaped, cantilevered Component sections are provided cooling bores that are purely convective from cooling air be flowed through.
- the cooling holes run for example in the front overhanging component section in the circumferential direction and are from the main cooling air supply fed. Due to the high thermal load in this Area there are additional turbulence generators in the cooling holes, to improve heat transfer.
- the rear, overhanging component section has a plurality of axially extending Cooling holes, which are also fed by the main cooling air supply.
- the cooling bores open axially at the end of the component section, so that the cooling medium escapes into the hot gas stream after flowing through the cooling channels.
- the invention tries to avoid the disadvantages described. You are the Task based on a plate-shaped, projecting component section of a Specify gas turbine or the like of the type mentioned, the one allows more effective cooling of the surface exposed to hot gas and thus has an increased service life with a reduced cooling air requirement.
- a plenum is provided, which is assigned exclusively to the component section, so that enables optimal cooling of the surface exposed to hot gas becomes.
- the plenum is immediately adjacent to the surface to be cooled arranged and is flowed through by the cooling medium convectively.
- the cooling bores are designed as blow-out openings which emanate from the plenum and open on the surface exposed to hot gas. So it is possible, a highly effective film cooling on the hot gas Realize surface, while the coolant consumption is kept extremely low can be. The reason is that the cooling air is initially convective flows through the cooling area and then by blowing out train highly effective cooling film.
- a number of preferred versions are based on the simple and inexpensive Realization of this cooling concept directed.
- the choice of the optimal shaping process for the plenary mainly depends on the manufacturing process from the actual component on which the plate-shaped, projecting section is to be provided. Other important aspects are those to be realized Geometry, as well as the manufacturing specifications.
- a multi-part core is used to create the desired geometry of the plenary. If necessary, side openings for Positioning of the core will be required afterwards, ie afterwards can be concluded from the shaping process.
- the plenum through a recess in the component section to form, for example opposite to the one to be cooled Surface is open and therefore by a cover to be retrofitted can be locked.
- the advantage of this variant lies in the possibility of making the geometry of the plenary largely revealing.
- the cover can be attached using cost-effective connection methods, such as soldering or welding.
- both the plenum and the blow-out openings using the EDM process.
- the shape, size and arrangement of the blow-out openings in particular can be freely selected and implemented with the highest precision.
- the plenum as such can also be implemented exactly with this procedure. Lateral outlet openings, as required for the production of the plenum, can remain completely or partially open as additional outlet openings, depending on the design of the cooling concept. Otherwise, they are closed after the molding process.
- the plenum is preferably connected via feed channels to a main plenum, which supplies the blade with cooling air. In this way, no direct connection to the cooling medium supply is required, which means that the design effort can be reduced.
- cooling concept described above is suitable for use with it is preferred that any thermally highly stressed components can be realized used on overhangs of turbine blades.
- thermal loads particularly high on the other hand is in the immediate vicinity of the overhang mostly provided for a coolant supply anyway, whereby the cooling concept according to the invention is particularly easy to implement leaves.
- the concept according to the invention is based on a plate-shaped, cantilevered Component section explained in the form of an overhang 1, which is a component a platform 3 carrying a turbine blade 4 is formed.
- a surface 2 is thermally highly stressed, namely by one not shown here Hot gas jet.
- FIGS. 1 and 2 are on the overhang 1 four essentially parallel and spaced apart Pleni 10 available, which consistently enforce the overhang 1. You run immediately adjacent to the surface 2 and cool it in this area through a cooling medium, which is not shown in more detail and is passed through convectively. Blow-out openings 12 are also present, preferably in rows and arranged in association with the Pleni 10. They are based on Pleni 10 and open on the surface 2. In this way, the cooling medium from the Pleni 10 blown out through the blow-out openings 12 such that a coherent Forms cooling film. The surface 2 is thus optimally cooled.
- the plenums 10 can be operated using EDM tools 19 are formed, drill the through holes in the overhang 1. This creates a connection to a main plenum 5 below the platform 3 manufactured, whereby the pleni 10 are fed with cooling air from this area.
- the plenums 10 can open on the side on the overhang 1, as shown in Fig. 1. In this case, cooling air is also discharged from the side blown out the overhang 1. However, it is equally possible to use Pleni 10 in to partially or completely close this area.
- the cross-section of the individual plenums 10 can vary to match the local one To achieve a coordinated cooling effect when exposed to heat. This also applies to their number and distribution of their arrangement along the overhang 1. The same applies analogously for the cooling bores or blow-out openings 12, which for training of the cooling film are responsible.
- Fig. 3 shows a plenum 30, the overhang 1 largely complete with regard to its longitudinal and transverse extension interspersed throughout. This enables a largely ideally evened out convective cooling of the surface 2 and also offers the possibility of the film cooling air bores (not shown here in detail) are distributed as desired to arrange.
- the plenum 30 is again supplied by the main plenum 5. For this there are feed channels 6 provided that the connection between the main plenum 5 and the Establish plenum 30.
- the plenum 30 and the feed channels 6 are in this case directly during the Casting process formed.
- a core 39 shown in FIG. 4 is used for this purpose, which specifies the shape of the plenum 30.
- FIG. 5 shows a recess 50 cast in the overhang 1, from which the cooling bores 52 depart.
- the actual plenum is then formed when the recess 50 is closed by a cover, not shown here becomes.
- the cover can consist of a simple plate that is on the overhang 1 is placed and soldered or welded there. So you can even complicated geometries due to a corresponding design of the recess 50 are implemented. Such geometries can, for example, on the Surface 2 arranged pins, ribs or turbulence generators (not shown).
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen plattenförmigen, auskragenden Bauteilabschnitt einer
Gasturbine oder dergleichen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a plate-shaped, projecting component section of a
Gas turbine or the like according to the preamble of
Derartige Bauteilabschnitte sind häufig dort anzutreffen, wo aus konstruktiven Gründen überhängende Bereiche an Hauptbauteilen, wie beispielsweise an Schaufeln, Befestigungselemente vorzusehen sind oder Dichtungselemente, auch zwischen zwei benachbarten Bauteilen, angebracht werden müssen. Problematisch sind derartige überhängende Bauteilabschnitte speziell in thermisch hochbelasteten Bereichen, in denen die Oberfläche mit Heißgas beaufschlagt wird. Dort ist es vielfach unerlässlich, eine Kühlung vorzusehen.Such component sections can often be found where constructive Overhanging areas on main components, such as on Buckets, fasteners are provided or sealing elements, too between two neighboring components. Problematic are such overhanging component sections especially in thermally highly stressed Areas where hot gas is applied to the surface. It is often essential to provide cooling there.
Aus der EP 0 911 486 A2, von der die Erfindung ausgeht, ist eine gekühlte
Schaufel einer Gasturbine bekannt, bei der überhängende Bereiche in Form plattenförmiger,
auskragender Bauteilabschnitte gebildet sind, die in axialer Richtung
vor und hinter dem Schaufelfuß angebracht sind, um im Nabenbereich eine Überdeckung
mit den benachbart angeordneten Schaufelfußbereichen von Rotorschaufeln
zu gewährleisten. Zur Kühlung dieser plattenförmigen, auskragenden
Bauteilabschnitte sind Kühlbohrungen vorgesehen, die von Kühlluft rein konvektiv
durchströmt werden. Die Kühlbohrungen verlaufen beispielsweise im vorderen
überhängenden Bauteilabschnitt in Umfangsrichtung und werden von der Haupt-Kühlluftversorgung
gespeist. Aufgrund der hohen thermischen Belastung in diesem
Bereich sind in den Kühlbohrungen zusätzlich Turbulenzerzeuger vorhanden,
um den Wärmeübergang zu verbessern.
Der hintere, überhängende Bauteilabschnitt weist eine Vielzahl axial verlaufender Kühlbohrungen auf, die ebenfalls von der Haupt-Kühlluftversorgung gespeist werden. Die Kühlbohrungen münden axial am Ende des Bauteilabschnittes, so dass das Kühlmedium nach Durchströmen der Kühlkanäle in den Heißgasstrom austritt. The rear, overhanging component section has a plurality of axially extending Cooling holes, which are also fed by the main cooling air supply. The cooling bores open axially at the end of the component section, so that the cooling medium escapes into the hot gas stream after flowing through the cooling channels.
Beiden Bauteilabschnitten ist gemeinsam, dass die vom Heißgas beaufschlagte Oberfläche rein konvektiv gekühlt wird. Nachteilig ist hierbei, dass sehr viel Kühlluft aufgewendet werden muss, um die erforderliche Kühlwirkung zu erzielen. Dies hat eine Verschlechterung des Gesamtwirkungsgrades zur Folge oder macht den Einsatz teurer hochtemperaturbeständiger Materialien erforderlich.Both component sections have in common that the one affected by the hot gas Surface is cooled purely by convection. The disadvantage here is that a lot of cooling air must be used to achieve the required cooling effect. This results in or worsens overall efficiency Use of expensive high temperature resistant materials required.
Die Erfindung versucht, die beschriebenen Nachteile zu vermeiden. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, einen plattenförmigen, auskragenden Bauteilabschnitt einer Gasturbine oder dergleichen der eingangs genannten Art anzugeben, der eine effektivere Kühlung der von Heißgas beaufschlagten Oberfläche ermöglicht und somit eine erhöhte Lebensdauer bei gleichzeitig verringertem Kühlluftbedarf aufweist.The invention tries to avoid the disadvantages described. You are the Task based on a plate-shaped, projecting component section of a Specify gas turbine or the like of the type mentioned, the one allows more effective cooling of the surface exposed to hot gas and thus has an increased service life with a reduced cooling air requirement.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass bei einem plattenförmigen, auskragenden Bauteilabschnitt gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ein Plenum vorgesehen ist, das ausschließlich dem Bauteilabschnitt zugeordnet ist, so dass eine optimale Kühlung der von Heißgas beaufschlagten Oberfläche ermöglicht wird. Das Plenum ist unmittelbar benachbart zu der zu kühlenden Oberfläche angeordnet und wird von dem Kühlmedium konvektiv durchströmt. Weiterhin sind die Kühlbohrungen als Ausblasöffnungen ausgebildet, die von dem Plenum ausgehen und an der von Heißgas beaufschlagten Oberfläche münden. Somit ist es möglich, eine höchst effektive Filmkühlung an der von Heißgas beaufschlagten Oberfläche zu realisieren, wobei der Kühlmittelverbrauch äußerst gering gehalten werden kann. Der Grund liegt darin, dass die Kühlluft zunächst konvektiv den zu kühlenden Bereich durchströmt, um anschließend durch Ausblasung einen hocheffektiven Kühlfilm auszubilden.This is achieved according to the invention in that, in the case of a plate-shaped, projecting component section according to the preamble of claim 1 a plenum is provided, which is assigned exclusively to the component section, so that enables optimal cooling of the surface exposed to hot gas becomes. The plenum is immediately adjacent to the surface to be cooled arranged and is flowed through by the cooling medium convectively. Furthermore are the cooling bores are designed as blow-out openings which emanate from the plenum and open on the surface exposed to hot gas. So it is possible, a highly effective film cooling on the hot gas Realize surface, while the coolant consumption is kept extremely low can be. The reason is that the cooling air is initially convective flows through the cooling area and then by blowing out train highly effective cooling film.
Obwohl grundsätzlich weitgehende Gestaltungsfreiheit hinsichtlich der Ausgestaltung des Plenums besteht, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn ein einziges, durchgehendes Plenum vorgesehen ist, das den Bauteilabschnitt weitgehend vollständig durchsetzt. Auf diese Weise wird die von Heißgas beaufschlagte Oberfläche gleichmäßig und ohne örtliche Unterbrechung durch beispielsweise Zwischenwände gekühlt, wodurch eine bislang unerreicht effektive Kühlwirkung realisierbar ist.Although basically extensive freedom of design with regard to the design of the plenary, it has proven to be advantageous if a single, continuous plenum is provided which largely completely the component section enforced. In this way, the surface exposed to hot gas evenly and without local interruption by, for example, partitions cooled, making it possible to achieve an unprecedented effective cooling effect is.
Eine Reihe bevorzugter Ausführungsvarianten ist auf die einfache und kostengünstige Realisierung dieses Kühlkonzepts gerichtet. Die Wahl des optimalen Formgebungsprozesses für das Plenum hängt in der Hauptsache vom Herstellverfahren des eigentlichen Bauteils ab, an dem der plattenförmige, auskragende Abschnitt vorzusehen ist. Weitere wichtige Gesichtspunkte sind die zu realisierende Geometrie, sowie die fertigungstechnischen Vorgaben.A number of preferred versions are based on the simple and inexpensive Realization of this cooling concept directed. The choice of the optimal shaping process for the plenary mainly depends on the manufacturing process from the actual component on which the plate-shaped, projecting section is to be provided. Other important aspects are those to be realized Geometry, as well as the manufacturing specifications.
Im Falle der häufig anzutreffenden Überhänge an Turbinenschaufeln bietet es sich an, das Plenum unmittelbar bei der Formgebung im Gießverfahren mitzuformen. Dies ist in der Regel ohne großen Zusatzaufwand möglich, wobei nach dem Entformen das Plenum unmittelbar und ohne Notwendigkeit einer Nachbearbeitung gebildet ist.In the case of the frequently encountered overhangs on turbine blades, it offers began to shape the plenum directly during the molding process. This is usually possible without much additional effort, whereby after Demould the plenum immediately and without the need for post-processing is formed.
In der Regel wird ein mehrteiliger Kern verwendet, um die gewünschte Geometrie des Plenums zu realisieren. Gegebenenfalls können seitliche Durchbrüche zur Positionierung des Kerns erforderlich werden, die nachträglich, das heißt im Anschluss an das Formgebungsverfahren geschlossen werden können.Usually a multi-part core is used to create the desired geometry of the plenary. If necessary, side openings for Positioning of the core will be required afterwards, ie afterwards can be concluded from the shaping process.
Alternativ hierzu ist es auch möglich, das Plenum durch eine Vertiefung im Bauteilabschnitt zu bilden, die beispielsweise gegenüberliegend zu der zu kühlenden Oberfläche hin offen ist und deshalb durch eine nachträglich anzubringende Abdeckung verschlossen werden kann. Auf diese Weise entfällt die Notwendigkeit, einen Kern zur Bildung des Plenums vorzusehen. Der Vorteil dieser Variante liegt in der Möglichkeit, die Geometrie des Plenums weitgehend freizügig zu gestalten.As an alternative to this, it is also possible to pass the plenum through a recess in the component section to form, for example opposite to the one to be cooled Surface is open and therefore by a cover to be retrofitted can be locked. This eliminates the need to to provide a core for the formation of the plenum. The advantage of this variant lies in the possibility of making the geometry of the plenary largely revealing.
Die Anbringung der Abdeckung kann durch kostengünstige Verbindungsverfahren, wie beispielsweise Löten oder Schweißen, erfolgen.The cover can be attached using cost-effective connection methods, such as soldering or welding.
Schließlich ist es auch möglich, sowohl das Plenum als auch die Ausblasöffnungen
mittels EDM-Verfahren herzustellen. Mit Hilfe dieses Verfahrens lassen sich
insbesondere Form, Größe und Anordnung der Ausblasöffnungen frei wählen und
mit höchster Präzision umsetzen. Auch kann das Plenum als solches mit diesem
Verfahren exakt umgesetzt werden. Seitliche Austrittsöffnungen, wie sie zu Herstellung
des Plenums erforderlich sind, können je nach Auslegung der Kühlkonzeption
als zusätzliche Ausblasöffnungen vollständig oder teilweise offen bleiben.
Ansonsten werden sie nach dem Formgebungsvorgang geschlossen.
Bevorzugt ist das Plenum über Speisekanäle mit einem Hauptplenum verbunden,
welches die Schaufel mit Kühlluft versorgt. Auf diese Weise ist kein direkter Anschluss
an die Kühlmediumversorgung erforderlich, wodurch sich der konstruktive
Aufwand reduzieren lässt.Finally, it is also possible to manufacture both the plenum and the blow-out openings using the EDM process. With the help of this method, the shape, size and arrangement of the blow-out openings in particular can be freely selected and implemented with the highest precision. The plenum as such can also be implemented exactly with this procedure. Lateral outlet openings, as required for the production of the plenum, can remain completely or partially open as additional outlet openings, depending on the design of the cooling concept. Otherwise, they are closed after the molding process.
The plenum is preferably connected via feed channels to a main plenum, which supplies the blade with cooling air. In this way, no direct connection to the cooling medium supply is required, which means that the design effort can be reduced.
Obwohl sich das vorstehend beschriebene Kühlkonzept zur Anwendung bei an sich beliebigen, thermisch hochbelasteten Bauteilen realisieren lässt, wird es bevorzugt an Überhängen von Turbinenschaufeln eingesetzt. Dort sind einerseits die thermischen Belastungen besonders hoch, andererseits ist in unmittelbarer Nachbarschaft des Überhangs meist ohnehin eine Kühlmittelversorgung vorgesehen, wodurch sich das erfindungsgemäße Kühlkonzept besonders einfach umsetzen lässt.Although the cooling concept described above is suitable for use with it is preferred that any thermally highly stressed components can be realized used on overhangs of turbine blades. On the one hand there are the thermal loads particularly high, on the other hand is in the immediate vicinity of the overhang mostly provided for a coolant supply anyway, whereby the cooling concept according to the invention is particularly easy to implement leaves.
Es sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
- Fig. 1
- Überhang an einer Turbinenschaufel, perspektivische Ansicht von oben;
- Fig. 2
- Überhang gemäß Fig. 1, Ansicht von unten;
- Fig. 3
- Überhang an einer Turbinenschaufel gemäß einer ersten Ausführungsvariante, Ansicht von unten;
- Fig.4
- Kern zur Herstellung eines Plenums;
- Fig. 5
- Überhang an einer Turbinenschaufel gemäß einer zweiten Ausführungsvariante, Ansicht von unten.
- Fig. 1
- Overhang on a turbine blade, perspective view from above;
- Fig. 2
- Overhang according to Figure 1, bottom view.
- Fig. 3
- Overhang on a turbine blade according to a first embodiment, view from below;
- Fig. 4
- Core for the production of a plenum;
- Fig. 5
- Overhang on a turbine blade according to a second embodiment, view from below.
Es sind lediglich die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente gezeigt und beschrieben. They are only the elements essential for understanding the invention shown and described.
Das erfindungsgemäße Konzept wird anhand eines plattenförmigen, auskragenden
Bauteilabschnitts in Form eines Überhangs 1 erläutert, der als Bestandteil
einer eine Turbinenschaufel 4 tragenden Plattform 3 gebildet ist. Eine Oberfläche
2 wird hierbei thermisch hoch belastet, nämlich durch einen hier nicht dargestellten
Heißgasstrahl. Insoweit sind die nachstehend näher beschriebenen Ausführungsvarianten
übereinstimmend gestaltet.The concept according to the invention is based on a plate-shaped, cantilevered
Component section explained in the form of an
Bei dem in den Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind am Überhang
1 vier im Wesentlichen parallel und beabstandet zueinander angeordnete
Pleni 10 vorhanden, die durchgängig den Überhang 1 durchsetzen. Sie verlaufen
unmittelbar benachbart zur Oberfläche 2 und kühlen diese in diesem Bereich
durch ein nicht näher dargestelltes, konvektiv hindurchgeleitetes Kühlmedium.
Weiterhin sind Ausblaseöffnungen 12 vorhanden, und zwar bevorzugt zu Reihen
und in Zuordnung zu den Pleni 10 angeordnet. Sie gehen von den Pleni 10 aus
und münden an der Oberfläche 2. Auf diese Weise wird Kühlmedium aus den
Pleni 10 durch die Ausblaseöffnungen 12 derart ausgeblasen, dass sich ein zusammenhängender
Kühlfilm ausbildet. Somit wird die Oberfläche 2 optimal gekühlt.In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 are on the
Wie sich insbesondere aus Fig. 2 ergibt, können die Pleni 10 durch EDM-Werkzeuge
19 gebildet werden, die Durchgangsöffnungen in den Überhang 1 bohren.
Es wird damit eine Verbindung zu einem Hauptplenum 5 unterhalb der Plattform 3
hergestellt, wodurch die Pleni 10 mit Kühlluft aus diesem Bereich gespeist werden.As can be seen in particular from FIG. 2, the
Je nach Anforderung können die Pleni 10 seitlich am Überhang 1 offen münden,
wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. In diesem Fall wird Kühlluft zusätzlich seitlich aus
dem Überhang 1 ausgeblasen. Es ist jedoch ebenso gut möglich, die Pleni 10 in
diesem Bereich teilweise oder vollständig zu verschließen.Depending on the requirements, the
Der Querschnitt der einzelnen Pleni 10 kann variieren, um eine auf die lokale
Wärmebelastung abgestimmte Kühlwirkung zu erzielen. Dies gilt auch hinsichtlich
ihrer Anzahl und Verteilung ihrer Anordnung längs des Überhangs 1. Gleiches gilt
sinngemäß für die Kühlbohrungen bzw. Ausblaseöffnungen 12, die für die Ausbildung
des Kühlfilms verantwortlich sind.The cross-section of the
Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsvariante zeigt ein Plenum 30, das den Überhang
1 hinsichtlich seiner Längs- und Quererstreckung weitgehend vollständig
durchgehend durchsetzt. Dies ermöglicht eine weitgehend ideal vergleichmäßigte
konvektive Kühlung der Oberfläche 2 und bietet darüber hinaus die Möglichkeit,
die (hier nicht näher dargestellten) Film-Kühlluftbohrungen an sich beliebig verteilt
anzuordnen.The embodiment shown in Fig. 3 shows a
Wiederum wird das Plenum 30 vom Hauptplenum 5 versorgt. Hierzu sind Speisekanäle
6 vorgesehen, die die Verbindung zwischen dem Hauptplenum 5 und dem
Plenum 30 herstellen.The
Das Plenum 30 und die Speisekanäle 6 sind in diesem Fall direkt während des
Gießvorganges gebildet. Hierzu wird ein in Fig. 4 dargestellter Kern 39 verwendet,
der die Form des Plenums 30 vorgibt. Weiterhin sind zwei Speisekanalabschnitte
38 vorgesehen, um die Speisekanäle 6 zu bilden. Mit Hilfe dieses mehrteiligen
Kerns 38, 39 lässt sich auf einfache Art und Weise das Plenum 30 einschließlich
der Speisekanäle 6 formen.The
Die Variante gemäß Fig. 5 zeigt eine im Überhang 1 eingegossene Vertiefung 50,
von der die Kühlbohrungen 52 abgehen. Das eigentliche Plenum wird dann gebildet,
wenn die Vertiefung 50 durch eine hier nicht dargestellte Abdeckung verschlossen
wird. Die Abdeckung kann aus einer einfachen Platte bestehen, die auf
den Überhang 1 aufgesetzt und dort verlötet oder verschweißt wird. Somit können
auch komplizierte Geometrien durch eine korrespondierende Gestaltung der Vertiefung
50 umgesetzt werden. Solche Geometrien können beispielsweise auf der
Oberfläche 2 angeordnete Pins, Rippen oder Turbulenzgeneratoren sein (nicht
dargestellt).5 shows a
Wie bereits eingangs erwähnt, ist das vorstehend beschriebene Konzept nicht nur auf die Anwendung an Überhängen von Turbinenschaufeln beschränkt, vielmehr ist eine Anwendung überall dort möglich, wo plattenförmige, auskragende Bauteilabschnitte hohen thermischen Belastungen ausgesetzt sind und demzufolge effektiv gekühlt werden müssen. As already mentioned at the beginning, the concept described above is not only limited to use on overhangs of turbine blades, rather can be used wherever plate-shaped, projecting component sections exposed to high thermal loads and therefore effective need to be cooled.
- 11
- ÜberhangOverhang
- 22nd
- Heißgasseitige OberflächeHot gas side surface
- 33rd
- Plattformplatform
- 44th
- TurbinenschaufelTurbine blade
- 55
- HauptplenumMain plenum
- 66
- SpeisekanalDining channel
- 1010th
- Plenum, EDM-BohrungPlenum, EDM drilling
- 1212th
- Film-Kühlbohrung, AusblaseöffnungFilm cooling hole, blow-out opening
- 1919th
- EDM-WerkzeugEDM tool
- 3030th
- Plenumplenum
- 3838
- SpeisekanalabschnittFeeder section
- 3939
- Kerncore
- 5050
- Vertiefungdeepening
- 5252
- Film-Kühlbohrung, AusblaseöffnungFilm cooling hole, blow-out opening
Claims (9)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10016081A DE10016081A1 (en) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | Plate-shaped, projecting component section of a gas turbine |
| DE10016081 | 2000-03-31 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EP1138878A2 true EP1138878A2 (en) | 2001-10-04 |
| EP1138878A3 EP1138878A3 (en) | 2003-10-01 |
| EP1138878B1 EP1138878B1 (en) | 2008-05-14 |
Family
ID=7637140
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EP01108008A Expired - Lifetime EP1138878B1 (en) | 2000-03-31 | 2001-03-29 | Gas turbine component |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6565317B2 (en) |
| EP (1) | EP1138878B1 (en) |
| DE (2) | DE10016081A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH700320A1 (en) * | 2009-01-30 | 2010-07-30 | Alstom Technology Ltd | Method for producing a component of a gas turbine. |
| EP3467257A1 (en) * | 2017-10-09 | 2019-04-10 | United Technologies Corporation | Vane platform cooling structuresplatform |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6887033B1 (en) * | 2003-11-10 | 2005-05-03 | General Electric Company | Cooling system for nozzle segment platform edges |
| US7004720B2 (en) * | 2003-12-17 | 2006-02-28 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Cooled turbine vane platform |
| US7625172B2 (en) * | 2006-04-26 | 2009-12-01 | United Technologies Corporation | Vane platform cooling |
| US10189100B2 (en) | 2008-07-29 | 2019-01-29 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Method for wire electro-discharge machining a part |
| US8925201B2 (en) * | 2009-06-29 | 2015-01-06 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Method and apparatus for providing rotor discs |
| US20130094971A1 (en) * | 2011-10-12 | 2013-04-18 | General Electric Company | Hot gas path component for turbine system |
| WO2014163694A2 (en) | 2013-03-13 | 2014-10-09 | Moody Jack K | Trenched cooling hole arrangement for a ceramic matrix composite vane |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0911486A2 (en) | 1997-10-28 | 1999-04-28 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine stationary blade cooling |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT1079131B (en) * | 1975-06-30 | 1985-05-08 | Gen Electric | IMPROVED COOLING APPLICABLE IN PARTICULAR TO ELEMENTS OF GAS TURBO ENGINES |
| DE2643049A1 (en) * | 1975-10-14 | 1977-04-21 | United Technologies Corp | SHOVEL WITH COOLED PLATFORM FOR A FLOW MACHINE |
| US4017213A (en) * | 1975-10-14 | 1977-04-12 | United Technologies Corporation | Turbomachinery vane or blade with cooled platforms |
| US4353679A (en) * | 1976-07-29 | 1982-10-12 | General Electric Company | Fluid-cooled element |
| GB2163218B (en) * | 1981-07-07 | 1986-07-16 | Rolls Royce | Cooled vane or blade for a gas turbine engine |
| JPH03213602A (en) * | 1990-01-08 | 1991-09-19 | General Electric Co <Ge> | Self cooling type joint connecting structure to connect contact segment of gas turbine engine |
| US5197852A (en) * | 1990-05-31 | 1993-03-30 | General Electric Company | Nozzle band overhang cooling |
| GB9224241D0 (en) * | 1992-11-19 | 1993-01-06 | Bmw Rolls Royce Gmbh | A turbine blade arrangement |
| US5344283A (en) * | 1993-01-21 | 1994-09-06 | United Technologies Corporation | Turbine vane having dedicated inner platform cooling |
| US5413458A (en) * | 1994-03-29 | 1995-05-09 | United Technologies Corporation | Turbine vane with a platform cavity having a double feed for cooling fluid |
| US5823741A (en) * | 1996-09-25 | 1998-10-20 | General Electric Co. | Cooling joint connection for abutting segments in a gas turbine engine |
-
2000
- 2000-03-31 DE DE10016081A patent/DE10016081A1/en not_active Withdrawn
-
2001
- 2001-03-29 DE DE50113955T patent/DE50113955D1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-29 EP EP01108008A patent/EP1138878B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-30 US US09/820,679 patent/US6565317B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0911486A2 (en) | 1997-10-28 | 1999-04-28 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine stationary blade cooling |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH700320A1 (en) * | 2009-01-30 | 2010-07-30 | Alstom Technology Ltd | Method for producing a component of a gas turbine. |
| WO2010086402A2 (en) | 2009-01-30 | 2010-08-05 | Alstom Technology Ltd. | Method for producing a component of a gas turbine |
| WO2010086402A3 (en) * | 2009-01-30 | 2010-10-21 | Alstom Technology Ltd. | Method for producing a component of a gas turbine |
| EP3467257A1 (en) * | 2017-10-09 | 2019-04-10 | United Technologies Corporation | Vane platform cooling structuresplatform |
| US11118474B2 (en) | 2017-10-09 | 2021-09-14 | Raytheon Technologies Corporation | Vane cooling structures |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE50113955D1 (en) | 2008-06-26 |
| US6565317B2 (en) | 2003-05-20 |
| DE10016081A1 (en) | 2001-10-04 |
| EP1138878B1 (en) | 2008-05-14 |
| EP1138878A3 (en) | 2003-10-01 |
| US20010036407A1 (en) | 2001-11-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE3211139C1 (en) | Axial turbine blades, in particular axial turbine blades for gas turbine engines | |
| EP1013884B1 (en) | Turbine blade with actively cooled head platform | |
| DE60018817T2 (en) | Chilled gas turbine blade | |
| DE60017166T2 (en) | GUN CORE FOR AN INNER COOLED TURBINE BLADE WHICH DOES NOT HAVE TO BE FASTENED TO FOOD OPENING | |
| DE69011005T2 (en) | Ceramic gas burner for hot air heaters and stones therefor. | |
| EP1113145B1 (en) | Blade for gas turbines with metering section at the trailing edge | |
| DE69823236T2 (en) | DEVICE FOR COOLING GAS TURBINE SHOVELS AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF | |
| DE19944923B4 (en) | Turbine blade for the rotor of a gas turbine | |
| DE19810066C2 (en) | Gas turbine blade | |
| DE60128319T2 (en) | Shroud segment for a turbine | |
| DE60223115T2 (en) | Coolant fluid guide in a gas turbine blade | |
| DE69919298T2 (en) | Cooling structure for a gas turbine combustor | |
| DE102009026052B4 (en) | Cooling device for the aft end of a combustor transition piece and associated method | |
| DE60221284T2 (en) | COMPONENT FOR EXPLOITING WITH HIGH THERMAL LOAD IN OPERATION AND METHOD FOR PRODUCING SUCH A COMPONENT | |
| DE69914509T2 (en) | Process for producing a three-part injection molding nozzle and an injection mold cavity insert and for cooling a mold cavity | |
| DE69908603T2 (en) | STEAM-COOLED STATOR BLADE OF A GAS TURBINE | |
| DE10001109A1 (en) | Cooled blade for gas turbine, with several internal cooling channels running radially in blade | |
| CH628397A5 (en) | AIR COOLED TURBINE BLADE. | |
| EP1211384A2 (en) | Method for machining curved cooling passages in turbine blades and turbine blade having cooling passages | |
| EP2143883A1 (en) | Turbine blade and corresponding casting core | |
| DE4323038A1 (en) | Spray nozzle with removable front part | |
| EP1247602B1 (en) | Method for producing an airfoil | |
| EP2611990A1 (en) | Turbine blade for a gas turbine | |
| EP1201879A2 (en) | Cooled component, casting core and method for the manufacture of the same | |
| EP2300178A1 (en) | Blade for a gas turbine and method for producing such a blade by a casting process |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
|
| AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A2 Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE TR |
|
| AX | Request for extension of the european patent |
Free format text: AL;LT;LV;MK;RO;SI |
|
| RAP1 | Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred) |
Owner name: ALSTOM (SWITZERLAND) LTD |
|
| RAP1 | Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred) |
Owner name: ALSTOM (SWITZERLAND) LTD |
|
| PUAL | Search report despatched |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009013 |
|
| AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A3 Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE TR |
|
| AX | Request for extension of the european patent |
Extension state: AL LT LV MK RO SI |
|
| RAP1 | Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred) |
Owner name: ALSTOM TECHNOLOGY LTD |
|
| 17P | Request for examination filed |
Effective date: 20040320 |
|
| AKX | Designation fees paid |
Designated state(s): DE GB |
|
| 17Q | First examination report despatched |
Effective date: 20040729 |
|
| 17Q | First examination report despatched |
Effective date: 20040812 |
|
| GRAP | Despatch of communication of intention to grant a patent |
Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1 |
|
| RTI1 | Title (correction) |
Free format text: GAS TURBINE COMPONENT |
|
| GRAS | Grant fee paid |
Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3 |
|
| GRAA | (expected) grant |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210 |
|
| RIN1 | Information on inventor provided before grant (corrected) |
Inventor name: RICHTER, MARK Inventor name: BEECK, ALEXANDER, DR. Inventor name: SEMMLER, KLAUS Inventor name: STENGELE, JOERG, DR. Inventor name: NAGLER, CHRISTOPH Inventor name: SCHNEIDER, LOTHAR |
|
| AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: B1 Designated state(s): DE GB |
|
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: GB Ref legal event code: FG4D Free format text: NOT ENGLISH |
|
| RIN1 | Information on inventor provided before grant (corrected) |
Inventor name: STENGELE, JOERG, DR. Inventor name: BEECK, ALEXANDER, DR. Inventor name: SEMMLER, KLAUS Inventor name: SCHNEIDER, LOTHAR Inventor name: NAGLER, CHRISTOPH Inventor name: RICHTER, MARK |
|
| REF | Corresponds to: |
Ref document number: 50113955 Country of ref document: DE Date of ref document: 20080626 Kind code of ref document: P |
|
| PLBE | No opposition filed within time limit |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261 |
|
| STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT |
|
| 26N | No opposition filed |
Effective date: 20090217 |
|
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: DE Ref legal event code: R082 Ref document number: 50113955 Country of ref document: DE Representative=s name: ROESLER, UWE, DIPL.-PHYS.UNIV., DE Ref country code: DE Ref legal event code: R081 Ref document number: 50113955 Country of ref document: DE Owner name: GENERAL ELECTRIC TECHNOLOGY GMBH, CH Free format text: FORMER OWNER: ALSTOM TECHNOLOGY LTD., BADEN, CH Ref country code: DE Ref legal event code: R081 Ref document number: 50113955 Country of ref document: DE Owner name: ANSALDO ENERGIA IP UK LIMITED, GB Free format text: FORMER OWNER: ALSTOM TECHNOLOGY LTD., BADEN, CH |
|
| PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: DE Payment date: 20170322 Year of fee payment: 17 |
|
| PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: GB Payment date: 20170322 Year of fee payment: 17 |
|
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: DE Ref legal event code: R082 Ref document number: 50113955 Country of ref document: DE Representative=s name: ROESLER, UWE, DIPL.-PHYS.UNIV., DE Ref country code: DE Ref legal event code: R081 Ref document number: 50113955 Country of ref document: DE Owner name: ANSALDO ENERGIA IP UK LIMITED, GB Free format text: FORMER OWNER: GENERAL ELECTRIC TECHNOLOGY GMBH, BADEN, CH |
|
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: GB Ref legal event code: 732E Free format text: REGISTERED BETWEEN 20170824 AND 20170830 |
|
| REG | Reference to a national code |
Ref country code: DE Ref legal event code: R119 Ref document number: 50113955 Country of ref document: DE |
|
| GBPC | Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee |
Effective date: 20180329 |
|
| PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: DE Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES Effective date: 20181002 |
|
| PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: GB Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES Effective date: 20180329 |