EP1589192A1 - Turbine blade with an insert for impingement cooling - Google Patents
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- EP1589192A1 EP1589192A1 EP04009326A EP04009326A EP1589192A1 EP 1589192 A1 EP1589192 A1 EP 1589192A1 EP 04009326 A EP04009326 A EP 04009326A EP 04009326 A EP04009326 A EP 04009326A EP 1589192 A1 EP1589192 A1 EP 1589192A1
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- F01D5/188—Convection cooling with an insert in the blade cavity to guide the cooling fluid, e.g. forming a separation wall
- F01D5/189—Convection cooling with an insert in the blade cavity to guide the cooling fluid, e.g. forming a separation wall the insert having a tubular cross-section, e.g. airfoil shape
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- 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
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- F05D2250/60—Structure; Surface texture
- F05D2250/61—Structure; Surface texture corrugated
Definitions
- the invention relates to a cooled turbine blade, which successively a blade root, a platform area and a hollow airfoil for receiving a sheet-like Impact cooling insert comprises, which at least two in an overlap overlapping, contiguous Has sections. Furthermore, the invention relates to a gas turbine according to claim 6.
- JP 2001-14 06 02-A discloses a cooled gas turbine blade with sheet-like impingement cooling inserts.
- An impact-cooling insert arranged in the region of the blade trailing edge of the turbine blade and triangular in cross section is spaced from the inner surface of the outer wall and provided with impingement cooling openings.
- the cavity enclosed by the impingement cooling insert is supplied with cooling air, which subsequently exits through the impingement cooling openings and impinges on the inner surface of the outer wall, which is flowed around hot outside, in order to cool it.
- impact cooling inserts from two separate Parts exist successively in the cavity of a turbine blade be inserted.
- the first part is at the radially inner platform and the second part at the radial outer platform gas-tight fixed to losses in the feed to avoid.
- the two parts are in one overlapping flat sliding seat abut each other at the Operation of the gas turbine to allow a relative movement.
- the object of the invention is therefore to specify a turbine blade, which saves cooling medium. It is also a task the invention for this purpose, a correspondingly improved gas turbine specify.
- the solution of the task aimed at the turbine blade suggests that to seal the overlap area the both sections in the cross section wavy are.
- the solution is based on the knowledge that by the undulating overlap of the two sections the Enlarged between them formed overlap area and targeted a contact area is created, where the two Sections sealingly abut each other.
- the waveform has a rising flank between a wave trough and a wave crest and a falling flank between a wave crest and a wave trough.
- the wave form of the two overlapping sections formed by the wave troughs and the wave crests are approximately parallel, so that contact surfaces are formed between adjacent rising flanks and / or between adjacent falling flanks, which prevent the leakage flow. This leads to a saving of cooling medium.
- the use of such a turbine blade in a gas turbine during operation leads to an increase in efficiency.
- there is a mechanical mobility of the two closely juxtaposed sections which are required to compensate for the thermal expansion of the material during cold start or during transient operation of the gas turbine.
- the frequency deviates and / or the amplitude of the waveform of the first element from the second frequency or amplitude of the waveform of the second element.
- This will certainly avoid that the waveform of the two sections in the overlap area form a parallel, meandering gap. Consequently, one between two rising or falling edge contact surface generated, the despite the different thermal material expansions or a move against each other because of the contact surface effective sealing force a particularly dense overlap area guaranteed.
- the overlapping areas are securely sealed.
- the embodiment in which the Frequency (and / or amplitude) of the waveform of the first element in the order of max. ⁇ 6% of the frequency (and / or amplitude) of the waveform of the second element different.
- the frequencies and the amplitudes are included to choose so that the thermal expansion of material the elements do not cause mutual mechanical obstruction and thus ensure a secure sealing effect.
- the parameters of the waveform are based on the material of the Impact cooling insert tuned.
- the space required for the overlap area can be especially save space when the overlap area in cross section does not have more than five oscillation periods.
- the Impact cooling insert formed in several parts.
- the can Baffle insert forming parts from an open top Shovel tip starting in the hollow airfoil successively be inserted. After that lie the sections of the individual parts in each case in an overlapping area together, which is also referred to as a sliding seat.
- a special easy shifting is ensured because the direction of displacement of the impact cooling insert perpendicular to the propagation of Wave runs.
- FIG. 1 shows a perspective view of an inventive Turbine blade 1 with a platform area 2 and with one extending along a blade axis 2a Airfoil 2b.
- the airfoil 2b has at least one Cavity 3, in which a baffle cooling insert 5 is provided. Furthermore, the airfoil 2b has one of a hot gas 7 the gas turbine flowable blade leading edge 9, from the a suction side wall 11 and a pressure side wall 13 extends to a blade trailing edge 15.
- the turbine blade 1 may include both a vane and a blade be.
- the inner surfaces 19 of the side walls 11, 13 enclose the cavity 3.
- To form a gap 22 is the Surface 19 of the baffle insert 5 by means of several ribs or circular spacers 21 spaced.
- the im Inside of the baffle inserts 5 enclosed coolant channel 23 is traversed by a cooling medium.
- the bumpers 5 also have impingement cooling openings 25 through which flowing in the coolant channel 23 flowing cooling medium and thereafter perpendicular to the surfaces 19 of the side walls 11, 13 can bounce to cool this.
- the baffle insert 27 is in the direction of the blade axis 2a seen from two separate parts 29, 31 formed, which each with a portion 30, 32 in an overlap area 33, 35 overlap each other.
- the overlap area 33, 35 lies outside the middle Blade height.
- the hot airfoil 2b expands more in the direction of the blade axis 2a than the cool one Impact cooling insert 27, is one along the blade axis 2a directed mobility of the two fixed parts 29, 31 in Overlap area 33, 35 necessary.
- FIGS. 2 and 3 each show an alternative embodiment of the overlapping area 33, 35 in a detailed view.
- the baffle insert 5 is under from the inner surface 19 Forming the gap 22 spaced.
- the suction side wall 11 of the hot gas. 7 flows around.
- the cooling medium 36 For cooling the suction side wall 11 flows out of the Coolant channel 23, the cooling medium 36 through the impingement cooling holes 25 and bounces cooling on the inner surface 19th
- the two sections 30, 32 with an identical Waveform formed i. the waveforms of the two Sections 30, 32 of the parts 29, 31 have an identical Frequency f and an identical amplitude A on.
- the meandering Gap 37 between the two sections 30, 32nd If a leakage reduced by turbulences can flow, compared with a leakage in a flat overlap area According to the state of the art.
- shifted position of the sections 30, 32 can the rising flanks 39 or the falling flanks 40 of the adjacent sections 30, 32 to form a Contact surface but also close to each other.
- a shift the two parts 29, 31 perpendicular to it is due the predetermined geometry of the airfoil 2b and the Impact cooling insert 5 not possible.
- Fig. 3 shows the overlapping region 33 with the two opposite Sections 30, 32, which are a different Have frequency f and a different amplitude A.
- the thermal Strains of the impingement cooling insert 5 are the rising Flanks 39 and falling edges 40 of the waveform at least a period of the two sections 30, 32 sealingly to each other so that at any time one parallel to the blade axis 2a extending contact surface 43 is present.
- the contact surface shifts 43 within the overlap region 33, 35 of a Period to an adjacent period. Therefore, it is expedient a minimum of two periods in the overlap area 33, 35 provided to a particularly secure seal the coolant channel 23 with respect to the gap 22 to achieve.
- baffle cooling openings Be provided 25, in particular in the field of Wave troughs or wave crests of sections 30, 32.
- the waveform is not necessarily sinusoidal. Same one Effect is also with a waveform consisting of consecutive Semicircles or semi-ellipses achievable. About that In addition, a triangular shape, a sawtooth shape or a Rectangular shape also conceivable.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine gekühlte Turbinenschaufel, welche aufeinanderfolgend einen Schaufelfuß, einen Plattformbereich und ein hohles Schaufelblatt zur Aufnahme eines blechförmigen Prallkühleinsatzes umfasst, welcher zumindest zwei sich in einem Überlappungsbereich überlappende, aneinanderliegende Abschnitte aufweist. Ferner betrifft die Erfindung eine Gasturbine gemäß Anspruch 6.The invention relates to a cooled turbine blade, which successively a blade root, a platform area and a hollow airfoil for receiving a sheet-like Impact cooling insert comprises, which at least two in an overlap overlapping, contiguous Has sections. Furthermore, the invention relates to a gas turbine according to claim 6.
Aus der JP 2001-14 06 02-A ist eine gekühlte Gasturbinenschaufel
mit blechförmigen Prallkühleinsätzen bekannt.
Ein im Bereich der Schaufelhinterkante der Turbinenschaufel
angeordneter, im Querschnitt dreieckförmiger Prallkühleinsatz
ist zur inneren Oberfläche der Außenwand beabstandet und mit
Prallkühlöffnungen versehen. Beim Betrieb der Gasturbine wird
der vom Prallkühleinsatz umschlossene Hohlraum mit Kühlluft
gespeist, welche anschließend durch die Prallkühlöffnungen
austritt und auf die innere Oberfläche der außen heiß umströmten
Außenwand trifft, um diese zu kühlen.JP 2001-14 06 02-A discloses a cooled gas turbine blade with sheet-like impingement cooling inserts.
An impact-cooling insert arranged in the region of the blade trailing edge of the turbine blade and triangular in cross section is spaced from the inner surface of the outer wall and provided with impingement cooling openings. During operation of the gas turbine, the cavity enclosed by the impingement cooling insert is supplied with cooling air, which subsequently exits through the impingement cooling openings and impinges on the inner surface of the outer wall, which is flowed around hot outside, in order to cool it.
Ferner ist bekannt, dass Prallkühleinsätze aus zwei separaten Teilen bestehen, die nacheinander in den Hohlraum einer Turbinenschaufel eingeschoben werden. Das erste Teil ist an der radial inneren Plattform und das zweite Teil an der radial äußeren Plattform gasdicht fixiert, um Verluste im Einspeisebereich zu vermeiden. Die beiden Teile liegen dabei in einem sich überlappenden ebenen Schiebesitz aneinander an, um beim Betrieb der Gasturbine eine Relativbewegung zu ermöglichen.Furthermore, it is known that impact cooling inserts from two separate Parts exist successively in the cavity of a turbine blade be inserted. The first part is at the radially inner platform and the second part at the radial outer platform gas-tight fixed to losses in the feed to avoid. The two parts are in one overlapping flat sliding seat abut each other at the Operation of the gas turbine to allow a relative movement.
Beim Kaltstart oder beim transienten Betrieb der Gasturbine treten unterschiedliche thermische Dehnungen in der Gasturbinenschaufel auf, insbesondere bei der heiß umströmten Außenwand und bei dem kühleren noch nicht vollständig bzw. ungleichmäßig erwärmten Prallkühleinsatz. Diese, besonders in Richtung der Schaufelachse auftretenden Dehnungen können den Überlappungsbereich bzw. den Schiebesitz mechanisch entlasten und so einen unerwünschten Spalt zwischen den beiden aneinanderliegenden Abschnitten des Prallkühlelementes ermöglichen, durch den Kühlluft aus dem innern des Prallkühleinsatzes ungenutzt als Leckage entweichen kann.During cold start or during transient operation of the gas turbine different thermal expansions occur in the gas turbine blade on, especially in the hot-walled outer wall and in the cooler not yet complete or uneven heated baffle insert. These, especially in Direction of the blade axis occurring strains can Relieve the overlap area or the sliding seat mechanically and so an undesirable gap between the two adjacent Allow sections of the impingement cooling element unused by the cooling air from inside the impingement cooling insert as leakage can escape.
Die Aufgabe der Erfindung ist daher die Angabe einer Turbinenschaufel, welche Kühlmedium einspart. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung hierzu eine entsprechend verbesserte Gasturbine anzugeben.The object of the invention is therefore to specify a turbine blade, which saves cooling medium. It is also a task the invention for this purpose, a correspondingly improved gas turbine specify.
Die auf die Turbinenschaufel gerichtete Aufgabe wird durch
die Merkmale des Anspruchs 1 und die auf die Gasturbine gerichtete
Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 6 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.The task directed at the turbine blade is accomplished by
the features of
Die Lösung der auf die Turbinenschaufel gerichteten Aufgabe schlägt vor, dass zum Abdichten des Überlappungsbereichs die beiden Abschnitte im Querschnitt wellenförmig ausgebildet sind. Die Lösung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass durch die wellenförmige Überlappung der beiden Abschnitte die zwischen ihnen gebildete Überlappungsfläche vergrößert und gezielt ein Kontaktbereich geschaffen wird, an dem die beiden Abschnitte dichtend aneinander anliegen.The solution of the task aimed at the turbine blade suggests that to seal the overlap area the both sections in the cross section wavy are. The solution is based on the knowledge that by the undulating overlap of the two sections the Enlarged between them formed overlap area and targeted a contact area is created, where the two Sections sealingly abut each other.
Die Wellenform weist dabei zwischen einem Wellental und einem
Wellenberg eine ansteigende Flanke und zwischen einem Wellenberg
und einem Wellental eine abfallende Flanke auf. Die von
den Wellentälern und von den Wellenbergen gebildete Wellenform
der beiden sich überlappenden Abschnitte verlaufen annähernd
parallel, so dass zwischen benachbarten ansteigenden
Flanken und/oder zwischen benachbarten abfallenden Flanken
jeweils Kontaktflächen gebildet werden, welche die Leckageströmung
verhindern. Dies führt zu einer Einsparung von Kühlmedium.
Darüber hinaus führt die Verwendung einer solchen
Turbinenschaufel in einer Gasturbine beim Betrieb zu einer
Wirkungsgradsteigerung.
Weiter ist eine mechanische Beweglichkeit der beiden dicht
aneinanderliegenden Abschnitte gegeben, die zur Kompensation
der thermischen Materialdehnung beim Kaltstart bzw. beim
transienten Betrieb der Gasturbine erforderlich sind.The waveform has a rising flank between a wave trough and a wave crest and a falling flank between a wave crest and a wave trough. The wave form of the two overlapping sections formed by the wave troughs and the wave crests are approximately parallel, so that contact surfaces are formed between adjacent rising flanks and / or between adjacent falling flanks, which prevent the leakage flow. This leads to a saving of cooling medium. In addition, the use of such a turbine blade in a gas turbine during operation leads to an increase in efficiency.
Furthermore, there is a mechanical mobility of the two closely juxtaposed sections, which are required to compensate for the thermal expansion of the material during cold start or during transient operation of the gas turbine.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung weicht die Frequenz und/oder die Amplitude der Wellenform des ersten Elementes von der zweiten Frequenz bzw. Amplitude der Wellenform des zweiten Elementes ab. Hierdurch wird sicher vermieden, dass die Wellenform der beiden Abschnitte im Überlappungsbereich einen parallel dazu verlaufenden, mäanderförmigen Spalt bilden. Folglich wird zwingend eine zwischen zwei ansteigenden oder abfallenden Flanken liegende Kontaktfläche erzeugt, die trotz der unterschiedlichen thermischen Materialdehnungen oder eines Verschiebens gegeneinander wegen der in der Kontaktfläche wirksamen Dichtkraft einen besonders dichten Überlappungsbereich gewährleistet. Besonders beim Anfahren der Gasturbine, bei bereits heißer Turbinenschaufelaußenwand und noch vergleichsweise kühlem Prallkühleinsatz, können somit die Überlappungsbereiche sicher abgedichtet werden.According to an advantageous development, the frequency deviates and / or the amplitude of the waveform of the first element from the second frequency or amplitude of the waveform of the second element. This will certainly avoid that the waveform of the two sections in the overlap area form a parallel, meandering gap. Consequently, one between two rising or falling edge contact surface generated, the despite the different thermal material expansions or a move against each other because of the contact surface effective sealing force a particularly dense overlap area guaranteed. Especially when starting the Gas turbine, with already hot turbine blade outer wall and even comparatively cool impingement cooling, so can the overlapping areas are securely sealed.
Besonders vorteilhaft ist die Ausgestaltung, bei der sich die Frequenz (und/oder Amplitude) der Wellenform des ersten Elementes in einer Größenordnung von max. ±6% sich von der Frequenz (und/oder Amplitude) der Wellenform des zweiten Elementes unterscheidet. Die Frequenzen und die Amplituden sind dabei so zu wählen, dass die wärmebedingten Materialdehnungen der Elemente keine gegenseitige mechanische Behinderung hervorrufen und somit eine sichere Dichtwirkung gewährleisten. Ferner sind die Parameter der Wellenform auf das Material des Prallkühleinsatzes abgestimmt.Particularly advantageous is the embodiment in which the Frequency (and / or amplitude) of the waveform of the first element in the order of max. ± 6% of the frequency (and / or amplitude) of the waveform of the second element different. The frequencies and the amplitudes are included to choose so that the thermal expansion of material the elements do not cause mutual mechanical obstruction and thus ensure a secure sealing effect. Furthermore, the parameters of the waveform are based on the material of the Impact cooling insert tuned.
Der für den Überlappungsbereich benötigte Bauraum kann besonders platzsparend sein, wenn der Überlappungsbereich im Querschnitt nicht mehr als fünf Schwingungsperioden aufweist.The space required for the overlap area can be especially save space when the overlap area in cross section does not have more than five oscillation periods.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung ist der Prallkühleinsatz mehrteilig ausgebildet. Somit können die den Prallkühleinsatz bildenden Teile von einer oben offenen Schaufelspitze ausgehend in das hohle Schaufelblatt nacheinander eingeschoben werden. Danach liegen die Abschnitte der einzelnen Teile jeweils in einem Überlappungsbereich aneinander, der auch als Schiebesitz bezeichnet wird. Eine besonders einfache Verschiebung ist gewährleistet, da die Verschieberichtung des Prallkühleinsatzes senkrecht zur Ausbreitung der Welle verläuft.According to a particularly advantageous embodiment of the Impact cooling insert formed in several parts. Thus, the can Baffle insert forming parts from an open top Shovel tip starting in the hollow airfoil successively be inserted. After that lie the sections of the individual parts in each case in an overlapping area together, which is also referred to as a sliding seat. A special easy shifting is ensured because the direction of displacement of the impact cooling insert perpendicular to the propagation of Wave runs.
Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
- Fig. 1
- eine perspektivische Ansicht einer Turbinenschaufel mit einem Prallkühleinsatz,
- Fig. 2
- die Detailansicht eines Überlappungsbereichs des Prallkühleinsatzes der Turbinenschaufel gemäß Fig. 1 und
- Fig. 3
- die Detailansicht eines alternativen Überlappungsbereichs des Prallkühleinsatzes der Turbinenschaufel gemäß Fig. 1.
- Fig. 1
- a perspective view of a turbine blade with an impact cooling insert,
- Fig. 2
- the detailed view of an overlap region of the impingement cooling insert of the turbine blade of FIG. 1 and
- Fig. 3
- the detailed view of an alternative overlap region of the impingement cooling insert of the turbine blade according to FIG. 1.
Gasturbinen und deren Arbeitsweisen sind allgemein bekannt.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäße
Turbinenschaufel 1 mit einem Plattformbereich 2 und mit
einem sich entlang einer Schaufelachse 2a erstreckenden
Schaufelblatt 2b. Das Schaufelblatt 2b weist zumindest einen
Hohlraum 3 auf, in dem ein Prallkühleinsatz 5 vorgesehen ist.
Ferner weist das Schaufelblatt 2b eine von einem Heißgas 7
der Gasturbine anströmbare Schaufelvorderkante 9 auf, von der
aus sich eine Saugseitenwand 11 und eine Druckseitenwand 13
zu einer Schaufelhinterkante 15 erstreckt. Die Turbinenschaufel
1 kann sowohl eine Leitschaufel als auch eine Laufschaufel
sein. Gas turbines and their ways of working are well known.
Fig. 1 shows a perspective view of an
Die inneren Oberflächen 19 der Seitenwände 11, 13 umschließen
den Hohlraum 3. Unter Bildung eines Zwischenraums 22 ist die
Oberfläche 19 vom Prallkühleinsatz 5 mittels mehrerer rippe-oder
kreisförmiger Abstandselemente 21 beabstandet. Der im
Inneren der Prallkühleinsätze 5 umschlossene Kühlmittelkanal
23 ist von einem Kühlmedium durchströmbar. Die Prallkühleinsätze
5 weisen ferner Prallkühlöffnungen 25 auf, durch welche
das im Kühlmittelkanal 23 strömende Kühlmedium strömen und
danach senkrecht auf die Oberflächen 19 der Seitenwände 11,
13 prallen kann, um diese zu kühlen.The
Der Prallkühleinsatz 27 ist in Richtung der Schaufelachse 2a
gesehen dabei aus zwei separaten Teilen 29, 31 gebildet, welche
sich jeweils mit einem Abschnitt 30, 32 in einem Überlappungsbereich
33, 35 aneinanderliegend überlappen. Der Überlappungsbereich
33, 35 liegt dabei außerhalb der mittleren
Schaufelblatthöhe.The baffle insert 27 is in the direction of the
Der in der Fig. 1 dargestellte untere Teil 31 des Prallkühleinsatzes
ist an der unteren Plattform und der obere Teil 29
an einer nicht dargestellten oberen Plattform im Anschlussbereich
gasdicht zur Vermeidung von Leckagen fixiert.The illustrated in Fig. 1
Da beim Betrieb des Gasturbine sich das heiße Schaufelblatt
2b in Richtung der Schaufelachse 2a mehr dehnt als der kühle
Prallkühleinsatz 27, ist eine entlang der Schaufelachse 2a
gerichtete Beweglichkeit der beiden fixierten Teile 29, 31 im
Überlappungsbereich 33, 35 notwendig.Since during operation of the gas turbine, the
Fig. 2 und Fig. 3 zeigen jeweils eine alternative Ausgestaltung des Überlappungsbereichs 33, 35 in einer Detailansicht.FIGS. 2 and 3 each show an alternative embodiment of the overlapping area 33, 35 in a detailed view.
Der Prallkühleinsatz 5 ist von der inneren Oberfläche 19 unter
Bildung des Zwischenraumes 22 beabstandet. Beim Betrieb
der Gasturbine wird die Saugseitenwand 11 von dem Heißgas 7
umströmt. Zur Kühlung der Saugseitenwand 11 strömt aus dem
Kühlmittelkanal 23 das Kühlmedium 36 durch die Prallkühlöffnungen
25 hindurch und prallt kühlend auf die innere Oberfläche
19.The
In Fig. 2 sind die beiden Abschnitte 30, 32 mit einer identischen
Wellenform ausgebildet, d.h. die Wellenformen der beiden
Abschnitte 30, 32 der Teile 29, 31 weisen eine identische
Frequenz f und eine identische Amplitude A auf. Durch den mäanderförmigen
Spalt 37 zwischen den beiden Abschnitten 30, 32
kann eine durch Verwirbelungen verminderte Leckage strömen,
verglichen mit einer Leckage bei einem ebenen Überlappungsbereich
nach dem Stand der Technik. Bei einer in Bezug auf Fig.
2 nach links oder rechts zueinander, also entlang der Schaufelachse
2a, verschobenen Position der Abschnitte 30, 32 können
die ansteigenden Flanken 39 oder die abfallenden Flanken
40 der benachbarten Abschnitte 30, 32 unter Bildung einer
Kontaktfläche aber auch dicht aneinander anliegen. Eine Verschiebung
der beiden Teile 29, 31 senkrecht dazu ist aufgrund
der vorgegebenen Geometrie des Schaufelblattes 2b und des
Prallkühleinsatzes 5 nicht möglich.In Fig. 2, the two
Fig. 3 zeigt den Überlappungsbereich 33 mit den beiden gegenüberliegenden
Abschnitten 30, 32, welche eine unterschiedliche
Frequenz f und eine unterschiedliche Amplitude A aufweisen.
Hierdurch ist zwischen den beiden Abschnitten 30, 32 ein
Spiel in Richtung des Pfeils 41, also parallel zur Schaufelachse
2a, möglich, ohne das die Dichtwirkung des Überlappungsbereiches
33 abnimmt. Unabhängig von den thermischen
Dehnungen des Prallkühleinsatzes 5 liegen die ansteigenden
Flanken 39 bzw. abfallenden Flanken 40 der Wellenform zumindest
einer Periode der beiden Abschnitte 30, 32 dichtend aneinander
an, so dass jederzeit eine zur Schaufelachse 2a parallel
verlaufende Kontaktfläche 43 vorhanden ist.Fig. 3 shows the overlapping region 33 with the two
Bei auftretenden Materialdehnungen bzw. Verschiebungen der
Abschnitte 30, 32 gegeneinander verlagert sich die Kontaktfläche
43 innerhalb des Überlappungsbereichs 33, 35 von einer
Periode zu einer benachbarten Periode. Daher ist zweckmäßigerweise
eine Mindestanzahl von zwei Perioden im Überlappungsbereich
33, 35 vorgesehen, um eine besonders sichere Abdichtung
des Kühlmittelkanals 23 gegenüber dem Zwischenraum
22 zu erzielen.At occurring material expansions or shifts of
Je nach Anforderung können zur gleichmäßigeren Kühlung der
Seitenwände 11, 13 auch im Überlappungsbereich 33, 35 Prallkühlöffnungen
25 vorgesehen sein, insbesondere im Bereich der
Wellentäler oder Wellenberge der Abschnitte 30, 32.Depending on the requirements, the more even cooling can be achieved
Die Wellenform ist nicht zwingend sinusförmig. Eine gleiche Wirkung ist auch mit einer Wellenform bestehend aus aufeinanderfolgenden Halbkreisen oder Halbellipsen erzielbar. Darüber hinaus ist eine Dreiecksform, eine Sägezahnform oder eine Rechteckform ebenfalls denkbar.The waveform is not necessarily sinusoidal. Same one Effect is also with a waveform consisting of consecutive Semicircles or semi-ellipses achievable. About that In addition, a triangular shape, a sawtooth shape or a Rectangular shape also conceivable.
Durch die verbesserte Dichtwirkung des Prallkühleinsatzes 5
im Vergleich zu den ebenen Anlageflächen aus dem Stand der
Technik kann eine Kühllufteinsparung erzielt werden, die bei
einer Verwendung der Turbinenschaufel in einer Gasturbine zu
einer Wirkungsgradsteigerung führt. Gleichfalls ist die erfindungsgemäße
wellenförmige Überlappung auf jedes prallgekühlte
Bauteil einer Gasturbine mit einem Prallkühlblech,
z. B. auf einen der Laufschaufel außen gegenüberliegenden
Führungsring oder auf ein Brennkammerhitzeschild, übertragbar.Due to the improved sealing effect of the
Claims (6)
welche aufeinanderfolgend einen Schaufelfuß, einen Plattformbereich (2) und ein hohles Schaufelblatt (2b) zur Aufnahme eines blechförmigen Prallkühleinsatzes (5, 27) umfasst,
welcher zumindest zwei sich in einem Überlappungsbereich (33, 35) überlappende, aneinanderliegende Abschnitte (30, 32) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass zum Abdichten des Überlappungsbereichs (33, 35) die beiden Abschnitte (30, 32) im Überlappungsbereich (33, 35) im Querschnitt wellenförmig ausgebildet sind.Turbine blade (1), in particular guide vane for a gas turbine,
which successively comprises a blade root, a platform region (2) and a hollow blade (2b) for receiving a sheet-like impingement cooling insert (5, 27),
which has at least two adjoining sections (30, 32) overlapping in an overlapping area (33, 35),
characterized in that for sealing the overlap region (33, 35), the two sections (30, 32) in the overlapping region (33, 35) are formed in a wave-shaped cross-section.
dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz (f) und/oder die Amplitude (A) der Wellenform des ersten Abschnitts (30) von der Frequenz (f) und/oder Amplitude (A) der Wellenform des zweiten Abschnitts (32) abweicht.Turbine blade (1) according to claim 1,
characterized in that the frequency (f) and / or the amplitude (A) of the waveform of the first section (30) deviates from the frequency (f) and / or amplitude (A) of the waveform of the second section (32).
dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz (f) und/oder Amplitude (A) der Wellenform des ersten Abschnitts (30) in einer Großenordnung von ±6% sich von der Frequenz (f) und/oder Amplitude (A) der Wellenform des zweiten Abschnitts (32) unterscheidet.Turbine blade (1) according to claim 2,
characterized in that the frequency (f) and / or amplitude (A) of the waveform of the first section (30) is on the order of ± 6% of the frequency (f) and / or amplitude (A) of the waveform of the second section (32) differs.
dadurch gekennzeichnet, dass der Überlappungsbereich (33, 35) nicht mehr als 5 Schwingungsperioden aufweist. Turbine blade (1) according to one of claims 1 to 3,
characterized in that the overlap region (33, 35) has no more than 5 oscillation periods.
dadurch gekennzeichnet, dass der Prallkühleinsatz (5) mehrteilig ausgebildet ist.Turbine blade (1) according to one of claims 1 to 3,
characterized in that the impact cooling insert (5) is designed in several parts.
Priority Applications (6)
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