EP1192333B1 - Heissgasbeaufschlagbares bauteil, insbesondere turbinenschaufel - Google Patents

Heissgasbeaufschlagbares bauteil, insbesondere turbinenschaufel Download PDF

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EP1192333B1
EP1192333B1 EP00942078A EP00942078A EP1192333B1 EP 1192333 B1 EP1192333 B1 EP 1192333B1 EP 00942078 A EP00942078 A EP 00942078A EP 00942078 A EP00942078 A EP 00942078A EP 1192333 B1 EP1192333 B1 EP 1192333B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
turbulators
wall
inclination
walls
turbine blade
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP00942078A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1192333A1 (de
Inventor
Peter Tiemann
Michael Scheurlen
Dirk Anding
Hans-Thomas Bolms
Michael Strassberger
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.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Publication date
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Priority to EP00942078A priority Critical patent/EP1192333B1/de
Publication of EP1192333A1 publication Critical patent/EP1192333A1/de
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    • 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
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/221—Improvement of heat transfer
    • F05D2260/2212—Improvement of heat transfer by creating turbulence

Definitions

  • the present invention relates to a hot gas Component, in particular a turbine blade, with at least a channel that can be acted upon by a cooling fluid and delimited by two first, opposite walls is used to improve the heat transfer between the component and the cooling fluid with one or more turbulators are provided, the turbulators of the first wall and the turbulators of the second wall have the same direction of inclination have and opposite a flow direction of the Cooling fluids are inclined at an angle of inclination.
  • Such a component in the form of a gas turbine blade is from EP 0 758 932 B1 or US 5,695,321, in particular FIG. 9A is known.
  • the well-known gas turbine blade is hollow and has at least one channel on which can be acted upon by a cooling fluid. hereby can increase the gas inlet temperature into the gas turbine be so that the efficiency is improved.
  • the channel is of two first opposite walls limited. There are one or more turbulators on these walls provided the heat transfer between the gas turbine blade and improve the cooling fluid.
  • the turbulators both walls have the same direction of inclination and are around the same angle of inclination with respect to a flow direction of the cooling fluid inclined. With such a configuration the channel can be narrowed locally by the turbulators.
  • US 5,413,458 shows a gas turbine guide vane with a Platform.
  • the platform is provided with a flow chamber, are arranged in the turbulators in such a way that the flow chamber flowing cooling fluid to the corners of the Platform is directed.
  • the object of the present invention is therefore to provide a hot gas Provide component in which an essentially uniform channel cross-section over the entire Length of the turbulators without local restrictions.
  • this object is achieved at the beginning of a component mentioned type in that the angle of inclination of the turbulators of the first wall from the angle of inclination Turbulators of the second wall is different.
  • the different angles of inclination of the turbulators the first and second walls enable the turbulators to be arranged without local bottlenecks.
  • the turbulators are lying down due to the different angles of inclination no longer in sections across from. Rather, the turbulators a wall practically completely alternating over its entire length arranged to the turbulators of the other wall become. This results in the direction of the length of the turbulators a uniform cross section of the channel for the Cooling fluid.
  • Cross-section changes and the associated pressure losses are significantly reduced.
  • the length of the first wall is advantageously greater than the length the second wall. This allows different cross sections can be selected for the component that can be subjected to hot gas.
  • the first two walls curved.
  • a cross section can be seen through the curved walls in the form of a wing profile for the hot gas Component can be selected. This cross section is particularly necessary for use as a turbine blade.
  • the angle of inclination the turbulators of the first wall larger than the angle of inclination the turbulators of the second wall.
  • the length of the turbulators the first wall is thereby reduced, while the Length of the turbulators of the second wall is increased.
  • the Tilt angles are chosen so that the turbulators practically completely alternating on the two walls are arranged to each other. This essentially leads to one uniform cross-section of the channel over the entire Length of the turbulators.
  • Two additional walls to limit the channel are advantageous provided that connect the first two walls together.
  • the interior of the component that can be subjected to hot gas is through these two other walls into several, for example three, divided channels that are interconnected.
  • the cooling fluid flows through the three channels in succession. It is advantageous when used as a gas turbine blade the first channel in which the temperature of the cooling fluid at lowest is on the inflow side of the gas turbine blade arranged.
  • the two others Walls arranged at an angle to each other.
  • This angular arrangement enables alignment of these additional walls in the essentially perpendicular to the first two walls.
  • This Alignment optimizes the management of the Cooling fluid.
  • the angular position of the other two walls is moreover better for absorbing stresses in the Suitable for use as a gas turbine blade.
  • the turbulators just trained. This straight training makes it easier the demolding of the component according to the invention and cheaper the production.
  • the Turbulators curved. With curved turbulators is a complete alternation of the turbulators over theirs entire length possible. The pressure losses due to changes in cross-section are minimized as much as possible.
  • a gas turbine blade 10 is in the Longitudinal section and shown in cross section.
  • the gas turbine blade 10 has a cooling channel 11 on the inside in three individual, essentially parallel to each other Channels 12, 13, 14 is divided.
  • a cooling fluid, in particular Cooling air flows through the cooling channel 11 in the direction of the arrow 15th
  • Each of the three channels 12, 13, 14 is from the two outer walls 16, 17 and one or both partitions 18, 19 limited. To improve the heat transfer between the Cooling fluid and the outer walls 16, 17 are these with turbulators 20, 21 provided.
  • the two are Outer walls 16, 17 are curved and have a different Length on. This will make it for the gas turbine blade 10 required wing profile reached.
  • the Outer wall 16 forms the suction side of the gas turbine blade 10, and the outer wall 17 forms the pressure side.
  • the turbulators 20, 21 have the same direction of inclination and are opposite to a flow direction 22 of the cooling fluid inclined at an angle of inclination. This is for the turbulator 20 with the angle of inclination ⁇ shown in Figure 1.
  • the flow direction 22 of the cooling fluid in the individual channels 12, 13, 14 runs essentially parallel to the partitions 18, 19.
  • the turbulators 20 are also longer than the turbulators 21.
  • the turbulators have 20 the same angle of inclination with respect to the flow direction 22 of the cooling fluid as the turbulators 21 in one Projection parallel to one of the two walls 18, 19.
  • the turbulators 20, 21 in sections face the same height.
  • Figure 7 and Figure 8 show a section along the line V-V as well as VI-VI in FIG. 2 for a gas turbine blade 10 the state of the art.
  • the turbulators 20, 21 of the two outer walls 16, 17 alternate arranged to each other.
  • the cooling fluid can in this Area evenly from one outer wall 16 to the other Pendulum outer wall 17.
  • the opposite two turbulators 20, 21 at the same height.
  • a evenly fluctuating cooling fluid flow is no longer possible. Rather, they form between the turbulators 20, 21 Constrictions 23. This makes it available for the cooling fluid standing cross section is constantly changing. This cross-sectional change leads to pressure losses and therefore to one locally reduced cooling effectiveness and overheating.
  • the invention provides for the turbulators 20, 21 with the same direction of inclination, but different angles of inclination to be arranged opposite to the flow direction 22.
  • This is shown in more detail in Figures 3 and 4, each Show views in the direction of the partitions 18, 19.
  • the Turbulators 20, 21 have the same on both outer walls 16, 17 Inclination direction, namely from bottom left to right at the top.
  • the outer wall 17 is not shown in FIGS. 3 and 4.
  • the partition wall 18 of FIG undistorted in width. Because of the line of sight the partition 19 distorted accordingly and therefore shown wider.
  • the turbulators 20 extend from the partition 18 to the partition 19 along the first wall 16. Sie are therefore in the view according to Figure 3 in the right area partially covered by the partition 19.
  • the turbulators 21 extend along the outer wall 17 between the Partitions 18, 19. Due to the different lengths of the Outer walls 16, 17 and the angular position of the partition walls 18, 19 results in a different length for the turbulators 20, 21.
  • the angle of inclination ⁇ is the Turbulators of the first outer wall 16 are chosen larger than that Tilt angle ⁇ of the turbulators 21 of the second outer wall 17.
  • the actual length of the turbulators 20 is thereby decreases while the length of the turbulators 21 increases becomes. There is therefore an angle difference ⁇ between the turbulators 20, 21.
  • FIG. 4 shows a view in the viewing direction of the partition 19. Accordingly, the partition 19 appears undistorted while the partition 18 appears wider due to the viewing direction.
  • Figures 3 and 4 show the position of the turbulators 20, 21 from different angles. Because of these different viewing angles, different angles of inclination and angle differences result in FIGS. 3 and 4, which are correspondingly referred to as ⁇ 1 , ⁇ 2 , ⁇ 1 , ⁇ 2 and ⁇ 1 , ⁇ 2 .
  • the type and size of the distortion depend on the individual case.
  • FIGS. 9 and 10 The angular profile of the turbulators 20, 21 in FIGS. 9 and 10 opposite the flow direction 22 is selected Projection direction.
  • FIG. 10 also shows a schematic projection of the channel 13 in the plane along the section line I-I in Figure 2. In this projection results in the arrangement according to the invention of the turbulators 20, 21 that shown in FIG smooth course.
  • the invention enables a uniform cross section of the channel 11 over the entire length of the turbulators 20, 21.

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

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein heißgasbeaufschlagbares Bauteil (10), insbesondere eine Turbinenschaufel. Es ist mindestens ein Kanal (13) vorgesehen, der mit einem Kühlfluid beaufschlagbar und von zwei ersten, einander gegenüberliegenden Wänden (16, 17) mit Turbulatoren (20, 21) mit gleicher Neigungsrichtung begrenzt ist. Zum Vermeiden von Engstellen (23) weisen die Turbulatoren (20) der ersten Wand (16) einen anderen Neigungswinkel (α) gegenüber einer Strömungsrichtung (22) des Kühlfluids auf als die Turbulatoren (21) der zweiten Wand (17).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein heißgasbeaufschlagbares Bauteil, insbesondere eine Turbinenschaufel, mit mindestens einem Kanal, der mit einem Kühlfluid beaufschlagbar ist und von zwei ersten, einander gegenüberliegenden Wänden, begrenzt ist, die zur Verbesserung des Wärmeübergangs zwischen dem Bauteil und dem Kühlfluid mit einem oder mehreren Turbulatoren versehen sind, wobei die Turbulatoren der ersten Wand und die Turbulatoren der zweiten Wand dieselbe Neigungsrichtung aufweisen und gegenüber einer Strömungsrichtung des Kühlfluids um einen Neigungswinkel geneigt sind.
Ein derartiges Bauteil in der Ausgestaltung als Gasturbinenschaufel ist aus der EP 0 758 932 B1 oder der US 5,695,321, insbesondere Figur 9A bekannt. Die bekannte Gasturbinenschaufel ist hohl ausgebildet und weist mindestens einen Kanal auf, der mit einem Kühlfluid beaufschlagbar ist. Hierdurch kann die Eintrittstemperatur des Gases in die Gasturbine erhöht werden, so daß der Wirkungsgrad verbessert wird. Der Kanal ist von zwei ersten voneinander gegenüberliegenden Wänden begrenzt. An diesen Wänden sind eine oder mehrere Turbulatoren vorgesehen, die den Wärmeübergang zwischen der Gasturbinenschaufel und dem Kühlfluid verbessern. Die Turbulatoren beider Wände weisen dieselbe Neigungsrichtung auf und sind um denselben Neigungswinkel gegenüber einer Strömungsrichtung des Kühlfluids geneigt. Bei einer derartigen Ausgestaltung kann der Kanal durch die Turbulatoren lokal verengt werden. Dies tritt insbesondere dann auf, wenn die beiden einander gegenüberliegenden Wände und damit die Turbulatoren unterschiedliche Längen aufweisen. Die Turbulatoren der beiden Wände liegen sich dann abschnittsweise auf derselben Höhe gegenüber. Der Kanal wird an dieser Stelle lokal eingeengt. Da jede Wand im Regelfall mit mehreren Turbulatoren versehen ist, tritt dieses Einengen wiederholt auf. Es ergibt sich damit kein gleichmäßig von der einen Wand zur anderen Wand pendelnder Kühlfluidstrom mit im wesentlichen konstantem Querschnitt. Vielmehr wird der für das Kühlfluid zur Verfügung stehende Querschnitt ständig verändert, so daß Druckverluste auftreten.
Die US 5,413,458 zeigt eine Gasturbinenleitschaufel mit einer Plattform. Die Plattform ist mit einer Strömungskammer versehen, in der Turbulatoren derart angeordnet sind, daß durch die Strömungskammer strömendes Kühlfluid zu den Ecken der Plattform geleitet wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein heißgasbeaufschlagbares Bauteil bereitzustellen, bei dem ein im wesentlichen gleichmäßiger Kanalquerschnitt über die gesamte Länge der Turbulatoren ohne lokale Einengungen vorliegt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Bauteil der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Neigungswinkel der Turbulatoren der ersten Wand von dem Neigungswinkel der Turbulatoren der zweiten Wand verschieden ist.
Die unterschiedlichen Neigungswinkel der Turbulatoren der ersten und zweiten Wand ermöglichen ein Anordnen der Turbulatoren ohne lokale Engstellen. Die Turbulatoren liegen sich auf Grund der unterschiedlichen Neigungswinkel nicht mehr abschnittsweise gegenüber. Vielmehr können die Turbulatoren der einen Wand über ihre gesamte Länge praktisch vollständig alternierend zu den Turbulatoren der anderen Wand angeordnet werden. Hierdurch ergibt sich in Richtung der Länge der Turbulatoren ein gleichmäßiger Querschnitt des Kanals für das Kühlfluid. Die bei den bekannten Konstruktionen auftretenden Querschnittswechsel und die damit verbundenen Druckverluste werden wesentlich verringert.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Vorteilhaft ist die Länge der ersten Wand größer als die Länge der zweiten Wand. Hierdurch können unterschiedliche Querschnitte für das heißgasbeaufschlagbare Bauteil gewählt werden.
In vorteilhafter Weiterbildung sind die beiden ersten Wände gebogen ausgebildet. Durch die gebogenen Wände kann ein Querschnitt in Form eines Tragflügelprofils für das heißgasbeaufschlagbare Bauteil gewählt werden. Dieser Querschnitt ist insbesondere für die Verwendung als Turbinenschaufel erforderlich.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Neigungswinkel der Turbulatoren der ersten Wand größer als der Neigungswinkel der Turbulatoren der zweiten Wand. Die Länge der Turbulatoren der ersten Wand wird hierdurch verringert, während die Länge der Turbulatoren der zweiten Wand vergrößert wird. Die Neigungswinkel werden hierbei derart gewählt, daß die Turbulatoren auf den beiden Wänden praktisch vollständig alternierend zueinander angeordnet sind. Dies führt zu einem im wesentlichen gleichmäßigen Querschnitt des Kanals über die gesamte Länge der Turbulatoren.
Vorteilhaft sind zwei weitere Wände zur Begrenzung des Kanals vorgesehen, die die beiden ersten Wände miteinander verbinden. Der Innenraum des heißgasbeaufschlagbaren Bauteils wird durch diese beiden weiteren Wände in mehrere, beispielsweise drei, Kanäle unterteilt, die miteinander in Verbindung stehen. Das Kühlfluid durchströmt nacheinander die drei Kanäle. Vorteilhaft ist bei der Verwendung als Gasturbinenschaufel der erste Kanal, in dem die Temperatur des Kühlfluids am niedrigsten ist, an der angeströmten Seite der Gasturbinenschaufel angeordnet.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind die beiden weiteren Wände winklig zueinander angeordnet. Diese winklige Anordnung ermöglicht ein Ausrichten dieser weiteren Wände im wesentlichen senkrecht zu den beiden ersten Wänden. Dieses Ausrichten führt zu einer Optimierung der Führung des Kühlfluids. Die Winkelstellung der beiden weiteren Wände ist darüber hinaus besser zur Aufnahme von Belastungen bei der Verwendung als Gasturbinenschaufel geeignet.
In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung sind die Turbulatoren gerade ausgebildet. Diese gerade Ausbildung erleichtert das Entformen des erfindungsgemäßen Bauteils und verbilligt die Herstellung.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Turbulatoren gebogen ausgebildet. Mit gebogenen Turbulatoren ist ein vollständiges Alternieren der Turbulatoren über ihre gesamte Länge möglich. Die Druckverluste auf Grund von Querschnittsänderungen werden soweit wie möglich minimiert.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in schematischer Weise in der Zeichnung dargestellt sind. Das erfindungsgemäße Bauteil wird hierbei am Beispiel einer Gasturbinenschaufel beschrieben. Dies ist nicht als Einschränkung des Umfangs der Erfindung zu verstehen. Es zeigt:
  • Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Gasturbinenschaufel entlang der Linie I-I in Figur 2;
  • Figur 2 einen Querschnitt durch eine Gasturbinenschaufel entlang der Linie II-II in Figur 1;
  • Figur 3 eine Ansicht in Pfeilrichtung III aus Figur 2;
  • Figur 4 eine Ansicht in Pfeilrichtung IV aus Figur 2;
  • Figur 5 einen Schnitt längs der Linie V-V in Figur 2;
  • Figur 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI in Figur 2;
  • Figur 7 eine Ansicht ähnlich Figur 5 bei einer Gasturbinenschaufel nach dem Stand der Technik;
  • Figur 8 eine Ansicht ähnlich Figur 6 bei einer Gasturbinenschaufel nach dem Stand der Technik;
  • Figur 9 eine Ansicht ähnlich Figur 1 bei einer erfindungsgemäßen Gasturbinenschaufel; und
  • Figur 10 eine Ansicht ähnlich Figur 9 bei einer Gasturbinenschaufel gemäß dem Stand der Technik.
    • In den Figuren 1 und 2 ist eine Gasturbinenschaufel 10 im Längsschnitt sowie im Querschnitt dargestellt. Die Gasturbinenschaufel 10 weist innenseitig einen Kühlkanal 11 auf, der in drei einzelne, im wesentlichen parallel zueinander verlaufende Kanäle 12, 13, 14 unterteilt ist. Ein Kühlfluid, insbesondere Kühlluft, durchströmt den Kühlkanal 11 in Pfeilrichtung 15.
    Jeder der drei Kanäle 12, 13, 14 wird von den beiden Außenwänden 16, 17 sowie eine oder beiden Trennwänden 18, 19 begrenzt. Zur Verbesserung des Wärmeübergangs zwischen dem Kühlfluid und den Außenwänden 16, 17 sind diese mit Turbulatoren 20, 21 versehen.
    Wie insbesondere aus Figur 2 ersichtlich ist, sind die beiden Außenwände 16, 17 gebogen ausgebildet und weisen eine unterschiedliche Länge auf. Hierdurch wird das für die Gasturbinenschaufel 10 erforderliche Tragflügelprofil erreicht. Die Außenwand 16 bildet die Saugseite der Gasturbinenschaufel 10, und die Außenwand 17 bildet die Druckseite. Die beiden Trennwände 18, 19, die den mittleren Kanal 13 begrenzen, verbinden die Außenwände 16, 17 miteinander. Diese Trennwände.18, 19 sind winklig zueinander angeordnet und stehen im wesentlichen senkrecht zu den Außenwänden 16, 17. Hierdurch wird eine Optimierung bei der Führung des Kühlfluids erreicht. Durch die Winkelstellung der Trennwände 18, 19 senkrecht zu den Außenwänden 16, 17 können weiter im Betrieb auftretenden Belastungen der Gasturbinenschaufel 10 besser aufgenommen werden.
    Die Turbulatoren 20, 21 weisen dieselbe Neigungsrichtung auf und sind gegenüber einer Strömungsrichtung 22 des Kühlfluids um einen Neigungswinkel geneigt. Dies ist für den Turbulator 20 mit dem Neigungswinkel α in Figur 1 dargestellt. Die Strömungsrichtung 22 des Kühlfluids in den einzelnen Kanälen 12, 13, 14 verläuft im wesentlichen parallel zu den Trennwänden 18, 19.
    Im Kanal 13, bei dem der zugeordnete Bereich der Außenwand 16 länger ist als der zugeordnete Bereich der Außenwand 17, sind die Turbulatoren 20 ebenfalls länger als die Turbulatoren 21. Bei den bekannten Gasturbinenschaufeln weisen die Turbulatoren 20 denselben Neigungswinkel gegenüber der Strömungsrichtung 22 des Kühlfluids auf wie die Turbulatoren 21 in einer Projektion parallel zu einer der beiden Wände 18, 19. Hierdurch können sich die Turbulatoren 20, 21 abschnittsweise auf derselben Höhe gegenüberliegen.
    Figur 7 und Figur 8 zeigen einen Schnitt längs der Linie V-V sowie VI-VI in Figur 2 bei einer Gasturbinenschaufel 10 nach dem Stand der Technik. An der in Figur 2 linken Seite des Kanals 13, die im Querschnitt in Figur 7 dargestellt ist, sind die Turbulatoren 20, 21 der beiden Außenwände 16, 17 alternierend zueinander angeordnet. Das Kühlfluid kann in diesem Bereich gleichmäßig von der einen Außenwand 16 zur anderen Außenwand 17 pendeln. Bei dem in Figur 2 rechten Bereich, der im Querschnitt in Figur 8 dargestellt ist, liegen sich die beiden Turbulatoren 20, 21 auf derselben Höhe gegenüber. Eine gleichmäßig pendelnder Kühlfluidstrom ist nicht mehr möglich. Vielmehr bilden sich zwischen den Turbulatoren 20, 21 Engstellen 23. Hierdurch wird der für das Kühlfluid zur Verfügung stehende Querschnitt ständig verändert. Diese Querschnittsänderung führt zu Druckverlusten und daher zu einer lokal verminderten Kühleffektivität und Überhitzungen.
    Demgegenüber sieht die Erfindung vor, die Turbulatoren 20, 21 mit derselben Neigungsrichtung, aber unterschiedlichen Neigungswinkeln gegenüber der Strömungsrichtung 22 anzuordnen. Dies ist in den Figuren 3 und 4 näher dargestellt, die jeweils Ansichten in Richtung der Trennwände 18, 19 zeigen. Die Turbulatoren 20, 21 weisen auf beiden Außenwänden 16, 17 dieselbe Neigungsrichtung auf, nämlich von links unten nach rechts oben verlaufend. Aus Gründen der besseren Übersicht ist die Außenwand 17 in den Figuren 3 und 4 nicht dargestellt.
    Bei der Ansicht gemäß Figur 3 erscheint die Trennwand 18 von der Breite her unverzerrt. Auf Grund der Blickrichtung ist die Trennwand 19 entsprechend verzerrt und daher breiter dargestellt. Die Turbulatoren 20 erstrecken sich von der Trennwand 18 bis zur Trennwand 19 entlang der ersten Wand 16. Sie sind daher in der Ansicht gemäß Figur 3 im rechten Bereich stellenweise von der Trennwand 19 verdeckt. Die Turbulatoren 21 erstrecken sich entlang der Außenwand 17 zwischen den Trennwänden 18, 19. Auf Grund der unterschiedlichen Länge der Außenwände 16, 17 und der Winkelstellung der Trennwände 18, 19 ergibt sich eine unterschiedliche Länge für die Turbulatoren 20, 21.
    Zum Vermeiden von Engstellen wird der Neigungswinkel α der Turbulatoren der ersten Außenwand 16 größer gewählt als der Neigungswinkel β der Turbulatoren 21 der zweiten Außenwand 17. Die tatsächliche Länge der Turbulatoren 20 wird hierdurch verringert, während die Länge der Turbulatoren 21 vergrößert wird. Es ergibt sich daher eine Winkeldifferenz γ zwischen den Turbulatoren 20, 21.
    Figur 4 zeigt eine Ansicht in Blickrichtung der Trennwand 19. Entsprechend erscheint die Trennwand 19 unverzerrt, während die Trennwand 18 auf Grund der Blickrichtung breiter erscheint. Die Winkeldifferenz y zwischen den Turbulatoren 20, 21 auf Grund der unterschiedlichen Neigungswinkel α, β ist deutlich erkennbar.
    Die Figuren 3 und 4 geben die Lage der Turbulatoren 20, 21 aus unterschiedlichen Blickwinkeln wieder. Wegen dieser unterschiedlichen Blickwinkel ergeben sich in den Figuren 3 und 4 unterschiedliche Neigungswinkel und Winkeldifferenzen, die entsprechend als α1, α2, β1, β2 sowie γ1, γ2 bezeichnet werden. Die Art und die Größe der Verzerrung hängen hierbei vom Einzelfall ab.
    Auf Grund der unterschiedlichen Neigungswinkel α, β, aber derselben Neigungsrichtung der Turbulatoren 20, 21 ergibt sich ein fast vollständiges Alternieren der Turbulatoren. Wie in Figur 3 und 4 dargestellt liegen sich die Turbulatoren 20,21 an keiner Stelle gegenüber. Das Kühlfluid kann daher ungehindert von einer Außenwand 16 zur anderen Außenwand 17 pendeln. Dies gilt sowohl nahe der Trennwand 18 als auch nahe der Trennwand 19.
    In den Figuren 5 und 6 sind die Verhältnisse nahe den Trennwänden 18, 19 entsprechend der Schnittlinien V-V und VI-VI in Figur 2 dargestellt. Es ergibt sich deutlich, daß die beim Stand der Technik vorhandene Einengung 23 bei der erfindungsgemäßen Gasturbinenschaufel 10 nicht mehr vorliegt. Dies wird durch die unterschiedlichen Neigungswinkel α, β der Turbulatoren 20, 21 bei gleicher Neigungsrichtung erreicht.
    Bei Verwendung gerader Turbulatoren 20, 21, wie in den Figuren 3 und 4 dargestellt, läßt sich eine kostengünstige Herstellung der Gasturbinenschaufel 10 erreichen. Ein vollständiges Alternieren der Turbulatoren 20, 21 ist mit geraden Turbulatoren nur bei parallelen Trennwänden 18 und 19 möglich. So ist der Abstand zwischen den Turbulatoren 20, 21 nahe der Trennwand 18 vom Abstand nahe der Trennwand 19 verschieden. Durch die Verwendung gebogener Turbulatoren 20, 21 läßt sich ein vollständiges mittiges Alternieren erreichen. Dies ist insbesondere in Figur 9 dargestellt. Mittels gebogener Turbulatoren 20, 21 läßt sich darüber hinaus entlang der gesamten Länge der Turbulatoren 20, 21 ein gleichmäßiger Abstand d zwischen den Turbulatoren 20, 21 erzielen. Hierdurch ergibt sich ein optimales Pendeln des Kühlfluidstroms zwischen den beiden Außenwänden 16, 17. Zum Vergleich ist in Figur 10 die gegenseitige Lage der Turbulatoren 20, 21 bei ei-5 ner Gasturbinenschaufel 10 nach dem Stand der Technik dargestellt, wenn die Trennwände 18, 19 nicht parallel sind und die Entfernung der Trennwände 18 erfolgt. Es ergibt sich deutlich, daß sich die Turbulatoren 20, 21 nahe der Trennwand 19 gegenüberliegen. Hierdurch wird die in Figur 8 dargestellte Einengung 23 ausgebildet.
    Der Winkelverlauf der Turbulatoren 20, 21 in den Figuren 9 und 10 gegenüber der Strömungsrichtung 22 ist auf die gewählte Projektionsrichtung zurückzuführen. Sowohl Figur 9 als auch Figur 10 zeigen eine schematische Projektion des Kanals 13 in die Ebene entlang der Schnittlinie I-I in Figur 2. In dieser Projektion ergibt sich bei der erfindungsgemäßen Anordnung der Turbulatoren 20, 21 der in Figur 9 dargestellte gleichmäßige Verlauf.
    Die scheinbar unterschiedlichen Neigungswinkel der Turbulatoren 20, 21 in Figur 10 sowie die scheinbar gleichen Neigungswinkel in Figur 9 sind auf die Verzerrung durch die Projektion zurückzuführen. Auf Grund dieser Verzerrung erscheint scheinen die Turbulatoren 20, 21 sowohl in Figur 9 als auch in Figur 10 trotz ihrer in Wirklichkeit unterschiedlichen Länge als gleich lang.
    Insgesamt ermöglicht die Erfindung einen gleichmäßigen Querschnitt des Kanals 11 über die gesamte Länge der Turbulatoren 20, 21.

    Claims (8)

    1. Heißgasbeaufschlagbares Bauteil (10), insbesondere Turbinenschaufel, mit mindestens einem Kanal (13), der mit einem Kühlfluid beaufschlagbar ist und von zwei ersten, einander gegenüberliegenden Wänden (16, 17) begrenzt ist, die zur Verbesserung des Wärmeübergangs zwischen dem Bauteil (10) und dem Kühlfluid mit einem oder mehreren Turbulatoren (20, 21) versehen sind, wobei die Turbulatoren (20) der ersten Wand (16) und die Turbulatoren (21) der zweiten Wand (17) dieselbe Neigungsrichtung aufweisen und gegenüber einer Strömungsrichtung (22) des Kühlfluids um einen Neigungswinkel (α; β) geneigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (α) der Turbulatoren (20) der ersten Wand (16) von dem Neigungswinkel (β) der Turbulatoren (21) der zweiten Wand (17) verschieden ist.
    2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der ersten Wand (16) größer ist als die Länge der zweiten Wand (17).
    3. Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden ersten Wände (16, 17) gebogen ausgebildet sind.
    4. Bauteil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (α) der Turbulatoren (20) der ersten Wand (16) größer ist als der Neigungswinkel (β) der Turbulatoren (21) der zweiten Wand (17).
    5. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei weitere Wände (18, 19) zur Begrenzung des Kanals (13) vorgesehen sind, die die beiden ersten Wände (16, 17) miteinander verbinden.
    6. Bauteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden weiteren Wände (18, 19) winklig zueinander angeordnet sind.
    7. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbulatoren (20, 21) gerade ausgebildet sind.
    8. Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbulatoren (20, 21) gebogen ausgebildet sind.
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