EP1292760B1 - Konfiguration einer kühlbaren turbinenschaufel - Google Patents

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EP1292760B1
EP1292760B1 EP01949387A EP01949387A EP1292760B1 EP 1292760 B1 EP1292760 B1 EP 1292760B1 EP 01949387 A EP01949387 A EP 01949387A EP 01949387 A EP01949387 A EP 01949387A EP 1292760 B1 EP1292760 B1 EP 1292760B1
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trailing edge
turbine blade
flow
duct
blade according
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Peter Tiemann
Michael Strassberger
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Siemens AG
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Siemens AG
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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
    • 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
    • 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
    • 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
    • F05D2260/2214—Improvement of heat transfer by increasing the heat transfer surface
    • F05D2260/22141—Improvement of heat transfer by increasing the heat transfer surface using fins or ribs

Definitions

  • the invention relates to a cooling fluid-flow turbine blade according to the preamble of claim 1.
  • Such a cooling fluid-flow turbine blade has inner flow channels, which are separated by inner walls.
  • the turbine blade is flowed around by the working fluid. It may be a turbine blade of a gas turbine. Then the working fluid is gas.
  • the turbine blade is inclined with respect to the incoming working fluid, so that in the usual way a force component in the circumferential direction of the turbine is formed. Therefore, the discharge direction of the working fluid is substantially the direction along the turbine blade in which the working fluid flows around them.
  • the type mentioned is a turbine blade at the rear of a turbine.
  • the working fluid is already so relaxed and cooled that only slightly cooled turbine blades are used. This means that only a smaller flow of cooling fluid through the turbine is provided. Due to the low flow, a meandering structure of flow channels for the cooling fluid does not work satisfactorily with low-cooled turbine blades. Due to the slow flow velocity of the cooling fluid, it would be too cool in the initial region of a meandering flow channel and would be heated too much in the end region and consequently would cool there to an insufficient extent. In the case of the turbine blades mentioned, the flow velocity of the cooling fluid may also be too low with regard to the centrifugal forces of the turbine rotation that occur.
  • turbine blade is only simply flowed through along its radial extent of the cooling fluid.
  • turbine blades with radial bores or with straight radial ducts are known, which run from a radially inner blade root to radially outward outflow openings-discharge openings introduced into the squealer edge.
  • the resulting cooling fluid flow then has the desired, local - at each location of the flow channel - virtually predominantly to exclusively radially outward directed radial flow components.
  • a cooled turbine blade known has, in the region of the blade profile, essentially three cooling channels, of which the first, upstream cooling channel is cylindrical over its entire extent in cross-section.
  • the other two channels are used to cool the blade and to cool the lower or upper half of the profile trailing edge by the flowing in the respective channels cooling air is blown out after deflection from a radial flow direction in an axial flow direction there.
  • cooling air flowing inside are running upstream in the radial direction of the turbine Provided separation ribs, which include provided downstream bends for deflecting the cooling air to the profile trailing edge.
  • the invention has the advantage that it allows a homogeneous cooling of the turbine blade, in particular in the region of the edges. Particularly problematic here is the region of the trailing edge channel, in which the fluidic requirements, e.g. require a narrowing of the turbine blade.
  • one or more trailing edge channels are present whose cooling fluid flow at localized local flow components have at predetermined locations and in which outflow openings are introduced into a trailing edge of the turbine blade.
  • the use of the trailing edge as the area of outflow of cooling fluid opens up a wide variety of design options for low-cooled turbine blades that were previously inaccessible.
  • the trailing edge channels - at least partially - their cooling fluid via the discharge openings, which are introduced into the trailing edge, derive.
  • more free space is created for the channels situated in the outflow direction in front of the trailing edge channels.
  • a three-fold efficiency is achieved: For the first time, this makes it possible to effectively and homogeneously cool the trailing edge of a turbine blade according to the invention and at the same time to have a thin trailing edge (in the sense of improved aerodynamics). Furthermore, a natural outflow of the cooling fluid is achieved for the trailing edge channels, which allows to adjust the upstream of the trailing edge channels, front flow channels in their geometry and in particular in their outflow behavior to the technical requirements.
  • front flow channels act on more outflow along the squealer can, as was the case so far. Since the trailing edge channels are on the one hand further displaced in the outflow direction to the trailing edge and on the other hand dodge by their curved shape, the front, located upstream flow channels can fill the resulting space.
  • the front flow channels may also be bent such that they also have local crossflow components due to the local crossflow components of the trailing edge channels. As a result, a different space utilization within the cooling volume of the turbine blade is given with better utilization of the cooling air.
  • turbine blades in the rear area of the turbine - ie, low-cooled turbine blades - can be designed with the least to the slightest restriction in terms of geometry. It is, for example, a well-known requirement (for reasons of strength and casting grounds) that the turbine blade narrows away from the blade root in the radial direction. Since the outflow openings of the trailing edge are used, the remaining, in particular front and middle flow channels can expand in this direction with respect to their extent parallel to the outflow direction and thus compensate for the reduction in thickness in the radial direction by broadening parallel to the outflow direction and use of multiple outflow openings of the squealer by a flow channel.
  • the local, resulting, effective internal cross-section is practically the same over the entire length of a flow channel except for cross-sectional deviations practically negligible with respect to the flow resistance of the flow channel.
  • the cross-sectional deviations are preferably less than twenty percent and in particular less than ten percent of said inner cross section.
  • the resulting, effective total cross-sectional area of the inflow openings is preferably equal to the total cross-sectional area of the outflow openings of a flow channel, wherein the respective total cross-sectional area corresponds to the inner cross-section of the associated flow channel.
  • the peripheral shape of a cross section of a flow channel changes according to the invention over the entire length of the flow channel.
  • the flow channels may be shaped such that cross-flow components are present in the outflow direction and in the opposite direction. Preferably, however, exclusively or predominantly transverse flow components are provided in the outflow direction.
  • the cross-flow components cause a flow through the trailing edge, which was previously not available. By using the aforementioned cross-flow components, the cooling fluid is further automatically guided to the outflow openings in the trailing edge.
  • a trailing edge channel and / or a front flow channel at least in sections, in particular with its / its outer radial sections, turn / turn off from the radial direction in the outflow direction.
  • the turning sections are rounded.
  • the bending sections then run without edges with curvature.
  • trailing edge channels There may be several trailing edge channels.
  • the last trailing edge channel seen in the outflow direction is provided almost exclusively with outflow openings introduced into the trailing edge.
  • this is the most effective solution and as few - preferably none - other outflow than the rear edge applied and thus occupied.
  • the last trailing edge channel may terminate radially inwardly of the squeal edge at a radial distance. According to the invention, this channel does not need any outflow openings in the squealer edge. Thus, only a particularly effective shaping of the turbine blade - in particular with regard to the efficiency of the turbine - allows.
  • a radially continuous trailing edge channel may be present which has both outflow openings introduced into the squealer edge and outflow openings introduced into the trailing edge.
  • radially continuous rear edge channel forms virtually the transition between a front flow channel and a trailing edge channel having only outflow openings which are introduced into the trailing edge.
  • radially continuous trailing edge channel a soft transition is achieved. As a result, the available cooling volume can be used effectively.
  • an opening which is an opening in the inner region between the two flow channels, can be provided.
  • the wall between the individual flow channels, which separates all flow channels, is then interrupted at the location of the opening.
  • the continuous connection serves to allow pourability in the sense of the core layer.
  • a turbine blade according to the invention is slightly cooled, i. executed without meander structure of the flow channels. It is used for the rear of a turbine and / or for low-cooled turbine / turbine blades.

Abstract

Es handelt sich um eine kühlfluiddurchströmte Turbinenschaufel (1), mit mehreren, in Abströmrichtung (2) des Arbeitsfluids (3) benachbart angeordneten Strömungskanälen (4, 5, 6), die zwischen Einströmöffnungen (7, 8, 9) an einem radial inneren Schaufelfuss (10) und demgegenüber weiter radial aussen liegenden Ausströmöffnungen (11, 12, 13) derart verlaufen, dass die lokalen Radialströmungskomponenten (15) der resultierenden Kühlfluidströmung (14) praktisch überwiegend nach radial aussen gerichtet sind, wobei ein in Abströmrichtung (2) gesehen vorderer Strömungskanal (4) vorhanden ist, dessen Ausströmöffnungen (11) in eine Anstreifkante (16) der Turbinenschaufel (1) eingebracht sind. Weiterhin ist zumindest ein Hinterkantenkanal (5, 6) vorhanden, dessen zugehörige, re sultierende Kühlfluidströmung (14) zusätzlich lokale Querströmungskomponenten (17) aufweist und dessen Ausströmöffnungen (12, 13) in eine Hinterkante (16) der Turbinenschaufel (1) eingebracht sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine kühlfluiddurchströmte Turbinenschaufel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Eine solche, kühlfluiddurchströmte Turbinenschaufel hat innere Strömungskanäle, die durch Innenwände voneinander getrennt sind. Die Turbinenschaufel wird von dem Arbeitsfluid umströmt. Es kann sich um eine Turbinenschaufel einer Gasturbine handeln. Dann ist das Arbeitsfluid Gas. Die Turbinenschaufel ist gegenüber dem anströmenden Arbeitsfluid geneigt, so daß in üblicher Weise eine Kraftkomponente in Umfangsrichtung der Turbine entsteht. Daher ist die Abströmrichtung des Arbeitsfluids im wesentlichen diejenige Richtung entlang der Turbinenschaufel, in der das Arbeitsfluid diese umströmt.
  • Bei dem genannten Typ handelt es sich um eine Turbinenschaufel im hinteren Bereich einer Turbine. Dort ist das Arbeitsfluid bereits so weit entspannt und abgekühlt, daß lediglich gering gekühlte Turbinenschaufeln zur Anwendung kommen. Dies bedeutet, daß lediglich ein geringerer Durchfluß von Kühlfluid durch die Turbine vorgesehen ist. Aufgrund des geringen Durchflusses funktioniert eine Mäanderstruktur von Strömungskanälen für das Kühlfluid bei gering gekühlten Turbinenschaufeln nicht zufriedenstellend. Aufgrund der langsamen Strömungsgeschwindigkeit des Kühlfluids würde dieses im Anfangsbereich eines mäandrierenden Strömungskanals zu stark kühlen und im Endbereich zu stark aufgeheizt sein und dort folglich in zu geringem Maße kühlen. Bei den genannten Turbinenschaufeln kann auch die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlfluids hinsichtlich der auftretenden Zentrifugalkräfte der Turbinendrehung zu gering sein.
  • Daher ist die Turbinenschaufel lediglich einfach längs ihrer Radialerstreckung von dem Kühlfluid durchströmt. Bei einfacher Durchströmung - das heißt bei Strömungskanälen praktisch ohne Umkehrstellen bezüglich der Radialrichtung der Kühlfluidströmung - treten die oben genannten Probleme nicht auf. Dazu sind Turbinenschaufeln mit Radialbohrungen oder mit geraden Radialkanälen bekannt, die von einem radial inneren Schaufelfuß zu weiter radial außen liegenden Ausströmöffnungen - in die Anstreifkante eingebrachten Ausströmöffnungen - verlaufen. Die resultierende Kühlfluidströmung weist dann die erwünschten, lokalen - an jedem Ort des Strömungskanals - praktisch überwiegend bis ausschließlich nach radial außen gerichteten Radialströmungskomponenten auf.
  • Aufgrund der technisch bedingten Mindestmaße sowohl des Gußkerns als auch der Wandstärke ist die Durchströmung und damit auch der Kühleffekt bei solchen Turbinenschaufeln stark inhomogen. So kann der Bereich einer Hinterkante, die sich in Abströmrichtung verschmälern soll, aufgrund der genannten, durch den Herstellungsprozeß bedingten Mindestmaße in der Regel nicht mehr von einem radialen Strömungskanal durchsetzt sein. Es kommt zu einer Überhitzung der überhängenden Hinterkante. Des weiteren ergeben sich Einschränkungen - insbesondere durch die oben genannten Mindestmaße - in der Geometrie der meist großen Turbinenschaufeln im hinteren Bereich der Turbine.
  • Des Weiteren ist beispielsweise aus der US 3,885,609 eine gekühlte Turbinenlaufschaufel bekannt. Die bekannte Turbinenlaufschaufel weist im Bereich des Schaufelprofils im Wesentlichen drei Kühlkanäle auf, wovon der erste, anströmseitige Kühlkanal über seine gesamte Erstreckung im Querschnitt zylindrisch ist. Die beiden anderen Kanäle dienen zur Kühlung des Schaufelblatts sowie zur Kühlung der unteren bzw. oberen Hälfte der Profilhinterkante, indem die in den jeweiligen Kanälen strömende Kühlluft nach Umlenkung von einer radialen Strömungsrichtung in eine axiale Strömungsrichtung dort ausgeblasen wird. Zur Trennung der im Inneren strömenden Kühlluft sind einströmseitig in Radialrichtung der Turbine verlaufende Trennrippen vorgesehen, welche stromabwärts vorgesehene Biegungen zur Umlenkung der Kühlluft zur Profilhinterkante umfassen.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Turbinenschaufel anzugeben, die trotz eines geringen Kühlfluidstroms an die technischen Erfordernisse für gering gekühlte Turbinenschaufeln hinsichtlich ihrer Geometrie angepaßt ist und die trotzdem eine weitgehend homogene Kühlung, insbesondere in den Randzonen, erlaubt.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1.
  • Die Erfindung bietet den Vorteil, daß sie eine homogene Kühlung der Turbinenschaufel, insbesondere im Bereich der Kanten, erlaubt. Besonders problematisch ist hier der Bereich des Hinterkantenkanals, in dem die strömungstechnischen Anforderungen z.B. eine Verschmälerung der Turbinenschaufel verlangen.
  • Der genannte Vorteil wird unter anderem dadurch erreicht, daß eine oder mehrere Hinterkantenkanäle vorhanden sind, deren Kühlfluidströmung an vorbestimmten Stellen lokale Querströmungskomponenten aufweisen und bei denen Ausströmöffnungen in eine Hinterkante der Turbinenschaufel eingebracht sind. Durch die Verwendung der Hinterkante als Bereich der Ausströmung von Kühlfluid wird für gering gekühlte Turbinenschaufeln eine große Vielfalt an Gestaltungsmöglichkeiten eröffnet, die bislang nicht zugänglich waren.
  • So können die Hinterkantenkanäle - zumindest teilweise - ihr Kühlfluid über die Ausströmöffnungen, die in die Hinterkante eingebracht sind, ableiten. Dadurch wird auch für die - in Abströmrichtung gesehen - vor den Hinterkantenkanälen gelegenen Kanäle mehr Freiraum geschaffen. Ausströmöffnungen - insbesondere an der Anstreifkante -, die vorher durch die Hinterkantenkanäle beaufschlagt waren, können nunmehr zum Ausleiten von Kühlfluid aus vor den Hinterkantenkanälen gelegenen Strömungskanälen dienen.
  • Es wird ein dreifacher Nutzeffekt erreicht: Damit wird es nämlich erstmals möglich, die Hinterkante einer erfindungsgemäßen Turbinenschaufel effektiv und homogen zu kühlen und zugleich eine dünne Hinterkante (im Sinne einer verbesserten Aerodynamik) zu haben. Des weiteren wird für die Hinterkantenkanäle eine natürliche Abströmung des Kühlfluids erreicht, die es erlaubt, auch die vor den Hinterkantenkanälen gelegenen, vorderen Strömungskanäle in ihrer Geometrie und insbesondere in ihrem Abströmverhalten an die technischen Erfordernisse anzupassen.
  • Dies bedeutet, daß beispielsweise vordere Strömungskanäle mehr Ausströmlänge entlang der Anstreifkante beaufschlagen können, als dies bislang der Fall war. Da die Hinterkantenkanäle einerseits weiter in Abströmrichtung zur Hinterkante verlagert sind und andererseits durch ihre gebogene Form ausweichen, können die davor gelegenen, vorderen Strömungskanäle den entstandenen Freiraum ausfüllen. Die vorderen Strömungskanäle können aufgrund der lokalen Querströmungskomponenten der Hinterkantenkanäle ebenfalls derart gebogen sein, daß auch sie lokale Querströmungskomponenten aufweisen. Dadurch ist eine andere Raumausnutzung innerhalb des Kühlvolumens der Turbinenschaufel gegeben mit besserer Ausnutzung der Kühlluft.
  • Damit können erstmalig auch Turbinenschaufeln im hinteren Bereich der Turbine - also gering gekühlte Turbinenschaufeln - mit geringsten bis verschwindenden Einschränkungen hinsichtlich der Geometrie ausgeführt sein. Es ist beispielsweise eine hinlänglich bekannte Anforderung (aus Festigkeitsgründen und Abgußgründen), daß sich die Turbinenschaufel vom Schaufelfuß weg in radialer Richtung verschmälert. Da die Ausströmöffnungen der Hinterkante verwendet werden, können sich die übrigen, insbesondere vorderen und mittleren Strömungskanäle in dieser Richtung bezüglich ihrer Ausdehnung parallel zur Abströmrichtung erweitern und somit die Dickenabnahme in Radialrichtung durch Verbreiterung parallel zur Abströmrichtung und Nutzung mehrerer Ausströmöffnungen der Anstreifkante durch einen Strömungskanal kompensieren. Dadurch kann bei bestmöglichem Wirkungsgrad der Turbine ein praktisch gleichbleibender Innenquerschnitt der Strömungskanäle erreicht werden verbunden mit einem schlanken Profil. Dies ist nur mit der Erfindung möglich, da der zusätzliche Raum lediglich durch die nunmehr freigewordenen Ausströmöffnungen an der Anstreifkante und den gebogenen Verlauf der Strömungskanäle ermöglicht wird. Zudem ist eine geschwungene Profilform zur Optimierung der Aerodynamik (Randzoneneffekte) möglich - im Gegensatz zur gebohrten Schaufel - mit Kühlmöglichkeit der Hinterkante, im Gegensatz zu bisherigen Geometrien.
  • Wie bereits oben ausgeführt, wird durch die Erfindung erreicht, daß der lokale, resultierende, effektive Innenquerschnitt praktisch über die ganze Länge eines Strömungskanals bis auf bezüglich des Strömungswiderstandes des Strömungskanals praktisch vernachlässigbare Querschnittsabweichungen gleich groß ist. Die Querschnittsabweichungen betragen vorzugsweise weniger als zwanzig Prozent und insbesondere weniger als zehn Prozent des genannten Innenquerschnitts. Die resultierende, effektive Gesamtquerschnittsfläche der Einströmöffnungen ist vorzugsweise gleich der Gesamtquerschnittsfläche der Ausströmöffnungen eines Strömungskanals, wobei die jeweilige Gesamtquerschnittsfläche dem Innenquerschnitt des zugehörigen Strömungskanals entspricht. Die Umfangsform eines Querschnitts eines Strömungskanals verändert sich dabei über die ganze Länge des Strömungskanals erfindungsgemäß.
  • Bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Die Strömungskanäle können derart geformt sein, daß Querströmungskomponenten in Abströmrichtung und entgegengesetzt vorhanden sind. Bevorzugt sind aber ausschließlich oder überwiegend Querströmungskomponenten in Abströmrichtung vorgesehen. Die Querströmungskomponenten bewirken eine Durchströmung der Hinterkante, die bislang nicht vorhanden war. Durch die Nutzung der genannten Querströmungskomponenten wird das Kühlfluid des weiteren automatisch zu den Ausströmöffnungen in der Hinterkante geführt.
  • Bevorzugt ist, daß ein Hinterkantenkanal und/oder ein vorderer Strömungskanal zumindest abschnittsweise, insbesondere mit ihren/seinen äußeren Radialabschnitten, von der Radialrichtung in Abströmrichtung abbiegen/abbiegt.
  • Um Totzonen zu vermeiden und den Strömungswiderstand insgesamt zu verringern, so daß das gesamte, zur Verfügung stehende Kühlvolumen effektiv ausgenutzt wird, ist vorgesehen, daß die Abbiegeabschnitte ausgerundet sind. Die Abbiegeabschnitte verlaufen dann ohne Kanten mit Krümmung.
  • Es können mehrere Hinterkantenkanäle vorhanden sein. Insbesondere ist der in Abströmrichtung gesehen letzte Hinterkantenkanal praktisch ausschließlich mit in die Hinterkante eingebrachten Ausströmöffnungen versehen. Unter Zugrundelegung der erfinderischen Idee, Querströmungskomponenten zu verwenden und Ausströmöffnungen in der Hinterkante vorzusehen, ist dies die effektivste Lösung und möglichst wenige - vorzugsweise gar keine - anderen Ausströmöffnungen als die der Hinterkante beaufschlagt und somit belegt.
  • Daher kann der letzte Hinterkantenkanal auch in einem.Radialabstand radial innen vor der Anstreifkante enden. Erfindungsgemäß braucht dieser Kanal nämlich überhaupt keine Ausströmöffnungen in der Anstreifkante. Damit wird erst eine besonders effektive Formgebung der Turbinenschaufel - insbesondere hinsichtlich des Wirkungsgrades der Turbine - ermöglicht.
  • Zusätzlich kann ein radial durchgehender Hinterkantenkanal vorhanden sein, der sowohl in die Anstreifkante eingebrachte Ausströmöffnungen als auch in die Hinterkante eingebrachte Ausströmöffnungen aufweist. Ein solcher, radial durchgehender Hinterkantenkanal bildet quasi den Übergang zwischen einem vorderen Strömungskanal und einem Hinterkantenkanal, der lediglich Ausströmöffnungen aufweist, die in die Hinterkante eingebracht sind. Durch einen solchen, radial durchgehende Hinterkantenkanal wird ein weicher Übergang erreicht. Dadurch kann das zur Verfügung stehende Kühlvolumen effektiv genutzt werden.
  • Dann kann beispielsweise der letzte Hinterkantenkanal radial weiter innen liegende, in die Hinterkante eingebrachte Ausströmöffnungen und der radial durchgehende Hinterkantenkanal radial weiter außen liegende, in die Hinterkante eingebrachte Ausströmöffnungen aufweisen. Zwischen dem letzten Hinterkantenkanal und dem radial durchgehenden Hinterkantenkanal kann eine Öffnung, das ist ein Durchbruch im Innenbereich zwischen den beiden Strömungskanälen, vorgesehen sein. Die Wandung zwischen den einzelnen Strömungskanälen, die alle Strömungskanäle trennt, ist dann an der Stelle der Öffnung unterbrochen. Die durchgehende Verbindung dient dazu, Gießbarkeit im Sinne der Kernlage zu ermöglichen.
  • Eine erfindungsgemäße Turbinenschaufel ist gering gekühlt, d.h. ohne Mäanderstruktur der Strömungskanäle ausgeführt. Sie wird für den hinteren Bereich einer Turbine und/oder für gering gekühlte Turbinen/Turbinenschaufeln verwendet.

Claims (13)

  1. Kühlfluiddurchströmte Turbinenschaufel, mit mehreren, in Abströmrichtung des Arbeitsfluids benachbart angeordneten Strömungskanälen, die zwischen Einströmöffnungen an einem radial inneren Schaufelfuß und demgegenüber weiter radial außen liegenden Ausströmöffnungen verlaufen, mit einer bezüglich der Radialrichtung praktisch umkehrfreien Kühlfluidströmung, und mit einem in Abströmrichtung gesehen vorderen Strömungskanal, dessen Ausströmöffnungen in eine Anstreifkante der Turbinenschaufel eingebracht sind, wobei zumindest ein Hinterkantenkanal vorhanden ist, dessen Kühlfluidströmung an vorbestimmten Stellen lokale Queratrömungskomponenten aufweist und bei dem Ausströmöffnungen in eine Hinterkante der Turbinenschaufel eingebracht sind,
    wobei sich die Turbinenschaufel vom Schaufelfuß weg in radialer Richtung verschmälert,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    sich zumindest der vordere Strömungskanal zur Anstreifkante hin seine Ausdehnung parallel zur Abströmrichtung erweitert und somit die Dickenabnahme in Radialrichtung durch Verbreiterung parallel zur Abströmrichtung und durch Nutzung mehrerer Ausströmöffnungen der Anstreifkante durch den vorderen Strömungskanal kompensiert.
  2. Turbinenschaufel nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß Querströmungskomponenten in Abströmrichtung vorhanden sind.
  3. Turbinenschaufel nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß ein Hinterkantenkanal und/oder ein vorderer Strömungskanal zumindest abschnittsweise, insbesondere mit ihren/seinen äußeren Radialabschnitten, von der Radialrichtung in Abströmrichtung (2) abbiegen/abbiegt.
  4. Turbinenschaufel nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß ausgerundete Abbiegeabschnitte vorhanden sind.
  5. Turbinenschaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Hinterkantenkanäle vorhanden sind.
  6. Turbinenechaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß der in Abströmrichtung gesehen letzte Hinterkantenkanal ausschließlich in die Hinterkante eingebrachte Ausströmöffnungen aufweist.
  7. Turbinenschaufel nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß der letzte Hinterkantenkanal in einem Radialabstand radial innen vor der Anstreifkante endet.
  8. Turbinenschaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß ein radial durchgehender Hinterkantenkanal vorhanden ist, der sowohl in die Anstreifkante eingebrachte Ausströmöffnungen als auch in die Hinterkante eingebrachte Ausströmöffnungen aufweist.
  9. Turbinenschaufel nach den Ansprüchen 6, 7 und 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß der letzte Hinterkantenkanal radial innen liegende, in die Hinterkante eingebrachte Ausströmöffnungen und daß der radial durchgehende Hinterkantenkanal radial weiter außen liegende, in die Hinterkante eingebrachte Ausströmöffnungen aufweist.
  10. Turbinenschaufel nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß der letzte Hinterkantenkanal über eine Öffnung mit dem radial durchgehenden Hinterkantenkanal kommuniziert.
  11. Turbinenschaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, daß der lokale, resultierende, effektive Innenquerschnitt praktisch über die ganze Länge eines Strömungskanals bis auf bezüglich des Strömungswiderstandes des Strömungskanals vernachlässigbare Querschnittsabweichungen gleich groß ist.
  12. Turbinenschaufel nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsabweichungen weniger als 20 Prozent, insbesondere weniger als Prozent des Innenquerschnitts (25) betragen.
  13. Verwendung einer Turbinenschaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 12 für den hinteren Bereich einer Turbine und/oder für eine gering gekühlte Turbine.
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