EP2193886A1 - Hilfsvorrichtung zur Übertragung einer Schaufelblattkontur auf eine dem Schaufelblatt abgewandte Rückseite einer Plattform einer Turbinenschaufel - Google Patents

Hilfsvorrichtung zur Übertragung einer Schaufelblattkontur auf eine dem Schaufelblatt abgewandte Rückseite einer Plattform einer Turbinenschaufel Download PDF

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EP2193886A1
EP2193886A1 EP08021214A EP08021214A EP2193886A1 EP 2193886 A1 EP2193886 A1 EP 2193886A1 EP 08021214 A EP08021214 A EP 08021214A EP 08021214 A EP08021214 A EP 08021214A EP 2193886 A1 EP2193886 A1 EP 2193886A1
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EP
European Patent Office
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turbine blade
leg
airfoil
platform
auxiliary device
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Withdrawn
Application number
EP08021214A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Fathi Ahmad
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Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25H—WORKSHOP EQUIPMENT, e.g. FOR MARKING-OUT WORK; STORAGE MEANS FOR WORKSHOPS
    • B25H7/00—Marking-out or setting-out work
    • B25H7/04—Devices, e.g. scribers, for marking

Definitions

  • the invention relates to an auxiliary device for transmitting an airfoil contour to a side facing away from the airfoil back of a platform of a turbine blade.
  • Turbine blades for stationary gas turbines are widely known.
  • the US 4,526,512 a turbine blade with a hollow airfoil, which has an impingement cooling insert in the interior through which large portions of the suction-side and pressure-side airfoil wall regions are collapsible.
  • a displacement body is provided, by means of which the air flowing together in this area is displaced or deflected to the inner surface of the respective airfoil wall in order to improve the cooling effect of the cooling air flowing there and so-called hotspots, ie areas with hotter Temperatures, avoid.
  • the displacement body is pin-shaped according to the aforementioned US patent as a wire having a plurality of successive annular, endless circumferential grooves, whereby there are circumferential ribs therebetween.
  • the turbine blade usually has a cast-on hot gas platform which completely closes off at least the region of the blade which is near the rear edge. Thus, access to the trailing edge region of the cavity is blocked by the platform.
  • the access opening must fit exactly in the middle between the two airfoil walls and also in a portion of the profile center line, in which no turbulators or pedestals are present blocking the passage of the displacement body to the other end of the airfoil out.
  • the object of the invention is therefore to provide an auxiliary device by means of which, in a particularly simple manner, the position can be found at which access to the interior of the blade is to be arranged, through which a wire-shaped insert can be inserted into the interior of the blade.
  • the auxiliary device for transmitting an airfoil contour to a rear side of a turbine blade platform used for the airfoil comprises a reading leg and a writing leg and a bridge leg connecting the reading leg to the writing leg.
  • the invention thus provides an auxiliary device by means of which the actually existing contour of the airfoil can be transferred to the rear side of a platform of a turbine blade as a marking.
  • On the basis of the attached on the back of the platform by means of the auxiliary marker can then be determined in a simpler manner, the exact position of the access. After the position of the access has been determined, there can be created by drilling the platform an access opening through which the insert can be used as intended in the interior of the airfoil.
  • FIG. 1 shows a turbine blade 10 in a perspective partial view.
  • the turbine blade 10 embodied by way of example as a guide blade comprises an aerodynamically curved blade 12, which is only partially shown.
  • a platform 14 connects as part of a radial hot gas boundary of a flow path of a gas turbine not shown.
  • two hooks 18, 20 are provided by means of which the guide vane hooked into a guide vane not shown and thus can be rigidly attached thereto.
  • the airfoil 12 has a leading edge 22 and a trailing edge 24, between which extend a pressure-side airfoil wall and a suction-side airfoil wall.
  • the trailing edge 24 may be formed as a so-called cut-back trailing edge with openings arranged on the pressure side for blowing out cooling air or as a so-called drilled trailing edge, in which the openings for blowing cooling air are arranged centrally in the trailing edge.
  • the turbine blade 10 is mostly made in one piece by a casting process.
  • cooling air can be supplied, which flows in the interior of the airfoil 12 in a known manner for the invention in a manner initially unimportant, after which this can then escape through the arranged in the trailing edge 24, but not further darg, openings.
  • an insert determining the flow rate of coolant is arranged upstream of the trailing edge 24 into the cavity of the blade 12.
  • access from the rear side 16 of the platform 14, for example by drilling, has to be provided.
  • the known displacement element can be used as a throttling the coolant amount use.
  • the auxiliary device 30 essentially comprises three legs 32, 34, 36, each perpendicular to one another are arranged.
  • the three legs 32, 34, 36 thus form a U-shape.
  • One of the legs is defined as a reading leg 36.
  • Another of the three legs is defined as a so-called write leg 32 and the third leg is defined as a bridge leg 34 which rigidly connects the read leg 36 to the write leg 32.
  • the writing leg 32 has a free end 38 on which an annular receptacle 42 for a marking agent, such as a pen or a scriber, is provided.
  • the reading leg 36 likewise has a free end 40, which is provided for application to the blade leaf contour. According to 3 and FIG. 4 the reading legs 36 and the writing leg 32 are aligned parallel to each other.
  • the center of the annular receptacle 42 is aligned with a contact surface 44 arranged at the free end 40 of the reading leg 36 in that the two aforementioned points lie on a line which is aligned perpendicular to the reading leg 36 or writing leg 32.
  • a tip of the marking means fastened in the receptacle 42 is at the same distance L away from the bridge leg 34 as the contact surface 44 of the free end 40 of the reading leg 36.
  • the contour of the rear portion of the airfoil 12 transferred to the rear side 16 with the auxiliary device is used as a marking 46 in FIG FIG. 2 shown.
  • the distance A measured in parallel to the extension of the hook 18 between the suction side marking and the printed side marking can be used. If this distance A is a predetermined amount, then the center for the insertion of the wire-shaped throttling insert is to be provided there between the suction side marking and the printed side marking.
  • the insert is then held by the existing structures there, for example arranged in a grid, known from the prior art sockets, which base suction side wall and pressure side wall connect and support each other.
  • the pedestals flank the insert - as viewed along the profile center line of the airfoil. In this case, it is necessary that the pedestals are arranged in rows parallel to the longitudinal extent of the insert and at a distance, the distance being at least equal to the diameter of the insert.
  • the invention proposes an auxiliary device 30 for partially transferring an airfoil contour to a rear side 16 of a platform 14 of the turbine blade 10 facing away from the airfoil 12 in order to determine the position of a bore in a particularly simple manner with the aid of a marking 46 produced therewith a throttle insert known from the prior art, for example a round wire provided with endless circumferential grooves, can be inserted into the interior of the blade 12, by means of which the amount of coolant flowing out at the trailing edge 24 of the turbine blade 10, is adjustable or further reducible, so that an otherwise unspecified turbine blade can be used as intended in a gas turbine.
  • a throttle insert known from the prior art, for example a round wire provided with endless circumferential grooves

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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hilfsvorrichtung (30) zur teilweisen Übertragung einer Schaufelblattkontur auf eine dem Schaufelblatt (12) abgewandte Rückseite (16) einer Plattform (14) der Turbinenschaufel (10), um unter Zuhilfenahme der damit hergestellten Markierung (46) in besonders einfacher Art und Weise die Position einer Bohrung zu bestimmen, durch die ein aus dem Stand der Technik bekanntes Drosseleinsatz, beispielsweise ein mit endlos umlaufenden Nuten versehener Runddraht, in das Innere des Schaufelblattes (12) eingesetzt werden kann, mittels dem die Menge an Kühlmittel, welches an der Hinterkante (24) der Turbinenschaufel (10) ausströmt, einstellbar oder weiter reduzierbar ist, damit eine ansonsten nicht spezifikationskonforme Turbinenschaufel bestimmungsgemäß in einer Gasturbine verwendet werden kann.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Hilfsvorrichtung zur Übertragung einer Schaufelblattkontur auf eine dem Schaufelblatt abgewandte Rückseite einer Plattform einer Turbinenschaufel.
  • Turbinenschaufeln für stationäre Gasturbinen sind weitläufig bekannt. Beispielsweise offenbart die US 4,526,512 eine Turbinenschaufel mit einem hohlen Schaufelblatt, welches im Inneren einen Prallkühleinsatz aufweist, durch den Großteile der saugseitigen und druckseitigen Schaufelblattwandbereiche prallkühlbar sind. In einem hinterkantennahen Bereich des Hohlraums der Turbinenschaufel ist ein Verdrängungskörper vorgesehen, mittels dem die in diesem Bereich zusammenströmende Luft zur inneren Fläche der jeweiligen Schaufelblattwand verdrängt bzw. umgelenkt wird, um die Kühlwirkung des dort strömenden Kühlluft zu verbessern und sogenannte Hotspots, also Bereiche mit heißeren Temperaturen, zu vermeiden. Der Verdrängungskörper ist gemäß vorgenanntem US-Patent stiftförmig als Draht ausgebildet mit einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden ringförmigen, endlos umlaufenden Nuten, wodurch dazwischen umlaufende Rippen vorhanden sind.
  • Üblicherweise weist die Turbinenschaufel eine angegossene Heißgasplattform auf, welche zumindest den hinterkantennahen Bereich des Schaufelblatts vollständig verschließt. Somit ist der Zugang zum hinterkantennahen Bereich des Hohlraums durch die Plattform versperrt.
  • Es hat sich dabei als problematisch herausgestellt, die Zugangsöffnung zum nachträglichen Einsetzen des Verdrängungskörpers in eine gegossene Turbinenschaufel exakt zu positionieren. Die Zugangsöffnung muss passgenau mittig zwischen die beiden Schaufelblattwände angeordnet sein und ebenfalls in einem Abschnitt der Profilmittenlinie, in dem keine Turbulatoren oder Sockel vorhanden sind, die das Durchstecken des Verdrängungskörpers bis zum anderen Ende des Schaufelblatts hin blockieren.
  • Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung einer Hilfsvorrichtung, mittels der auf besonders einfache Art und Weise die Position zu finden ist, an der ein Zugang zum Inneren des Schaufelblatts anzuordnen ist, durch welchen ein drahtförmiger Einsatz in das Innere des Schaufelblatts einsetzbar ist.
  • Die Aufgabe wird mit einer Hilfsvorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Hilfsvorrichtung zur Übertragung einer Schaufelblattkontur auf eine dem Schaufelblatt angewandte Rückseite einer Plattform einer Turbinenschaufel einen Lese-Schenkel und einen Schreib-Schenkel und einen den Lese-Schenkel mit dem Schreib-Schenkel verbindenden Brücken-Schenkel umfasst. Mit der Erfindung wird somit eine Hilfsvorrichtung angegeben, mittels der die tatsächlich vorhandene Kontur des Schaufelblattes auf die Rückseite einer Plattform einer Turbinenschaufel als Markierung übertragbar ist. Anhand der auf der Rückseite der Plattform mittels der Hilfsvorrichtung angebrachten Markierung kann dann in einfacherer Art und Weise die exakte Position des Zugangs bestimmt werden. Nachdem die Position des Zugangs bestimmt worden ist, kann dort durch Aufbohren der Plattform eine Zugangsöffnung geschaffen werden, durch den der Einsatz in das Innere des Schaufelblattes bestimmungsgemäß eingesetzt werden kann.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Weitere Merkmale und weitere Vorteil ergeben sich aus der Figurenbeschreibung, in der gleiche Mittel mit identischen Bezugszeichen versehen sind.
  • Es zeigen:
    • FIG 1
    eine perspektivische Teilansicht einer Turbinen- leitschaufel,
    FIG 2
    eine Draufsicht auf die Turbinenleitschaufel gemäß FIG 1,
    FIG 3
    den Querschnitt durch eine Hilfsvorrichtung und
    FIG 4
    die Hilfsvorrichtung gemäß FIG 3 in perspekti- vischer Darstellung.
  • FIG 1 zeigt eine Turbinenschaufel 10 in perspektivischer Teildarstellung. Die beispielhaft als Leitschaufel ausgebildete Turbinenschaufel 10 umfasst ein aerodynamisch gekrümmtes Schaufelblatt 12, welches nur teilweise dargestellt ist. An einem Ende des Schaufelblatts 12 schließt sich eine Plattform 14 als Teil einer radialen Heißgasbegrenzung eines nicht weiter dargestellten Strömungspfades einer Gasturbine an. Auf der dem Schaufelblatt 12 abgewandten Rückseite 16 der Plattform 14 sind zwei Haken 18, 20 vorgesehen, mittels denen die Leitschaufel in einen nicht weiter dargestellten Leitschaufelträger eingehakt und somit daran starr befestigt werden kann.
  • Das Schaufelblatt 12 weist eine Vorderkante 22 sowie eine Hinterkante 24 auf, zwischen denen sich eine druckseitige Schaufelblattwand und eine saugseitige Schaufelblattwand erstrecken. Die Hinterkante 24 kann dabei als sogenannte Cut-Back-Hinterkante mit eher druckseitig angeordneten Öffnungen zum Ausblasen von Kühlluft ausgebildet sein oder als sogenannte gebohrte Hinterkante, in der die Öffnungen zum Ausblasen von Kühlluft mittig in der Hinterkante angeordnet sind. Üblicherweise ist die Turbinenschaufel 10 größtenteils einstückig mittels eines Gießverfahrens hergestellt. Um das Schaufelblatt 12 vor zu hohen Temperaturen zu schützen, die durch das Entlangströmen eines heißen Arbeitsmediums von der Vorderkante 22 zur Hinterkante 24 im Schaufelblattmaterial auftreten können, ist diesem über eine Öffnung 26 ein Kühlmittel, beispielsweise Kühlluft, zuführbar, das im Inneren des Schaufelblatts 12 in bekannter, für die Erfindung in zunächst unrelevanter Art und Weise strömt, wonach dieses anschließend durch die in der Hinterkante 24 angeordneten, jedoch nicht weiter dargerstellten, Öffnungen austreten kann.
  • Aufgrund der herstellungsbedingten Toleranzen kann durch die in der Hinterkante angeordneten Öffnungen in unzulässiger Weise zuviel Kühlluft austreten, so dass eine derartige Turbinenschaufel den vorgegebenen Spezifikationen nicht genügt und demnach als Ausschuss nicht verwendbar ist. Gleichfalls kann die Nachrüstung einer bereits betriebsbeanspruchten Turbinenschaufel mit einem aus dem Stand der Technik bekannten Verdrängungselement zweckdienlich sein, sofern aufgrund geänderter Kühlmittelparameter nunmehr eine geringere Durchflussmenge von Kühlmittel ausreicht, um die bereits betriebsbeanspruchte Turbinenschaufel ausreichend zu kühlen, so dass deren Austausch durch eine geänderte, an die neuen Betriebsparameter des Kühlmittels angepasste Turbinenschaufel vermieden werden kann.
  • Um vorgenannte Turbinenschaufeln doch der Verwendung bzw. weiteren Verwendung zukommen zu lassen, wird in den Hohlraum des Schaufelblatts 12 ein den Durchfluss an Kühlmittel bestimmender Einsatz stromauf der Hinterkante 24 angeordnet. Um den Einsatz im Inneren des Schaufelblatts 12 anordnen zu können, muss von der Rückseite 16 der Plattform 14 ein Zugang, beispielsweise durch Bohren, geschaffen werden. Durch den Zugang kann das bekannte Verdrängungselement als ein die Kühlmittelmenge drosselnder Einsatz eingesetzt werden. Um dabei die exakte Position des Zugangs zu bestimmen, ist die Verwendung einer Hilfsvorrichtung gemäß FIG 3 und FIG 4 vorgesehen.
  • Um die exakte Position des Zugangs auf einer dem Schaufelblatt 12 abgewandten Rückseite 16 einer Plattform 14 der Turbinenschaufel 10 bestimmen zu können, wird eine Hilfsvorrichtung 30 verwendet. Die Hilfsvorrichtung 30 umfasst im Wesentlichen drei Schenkel 32, 34, 36, die jeweils senkrecht zueinander angeordnet sind. Die drei Schenkel 32, 34, 36 bilden demnach eine U-Form.
  • Einer der Schenkel ist als Lese-Schenkel 36 definiert. Ein weiterer der drei Schenkel ist als sogenannter Schreib-Schenkel 32 definiert und der dritte Schenkel ist als Brücken-Schenkel 34 definiert, welcher den Lese-Schenkel 36 mit dem Schreib-Schenkel 32 starr verbindet. Der Schreib-Schenkel 32 weist ein freies Ende 38 auf, an dem eine ringförmige Aufnahme 42 für ein Markierungsmittel, beispielsweise ein Schreibstift oder eine Anreißnadel, vorgesehen ist. Dem freien Ende 38 des Schreib-Schenkels gegenüberliegend weist der Lese-Schenkel 36 ebenfalls ein freies Ende 40 auf, welches zum Anlegen an die Schaufelblattkontur vorgesehen ist. Gemäß FIG 3 und FIG 4 sind die Lese-Schenkel 36 und der Schreib-Schenkel 32 parallel zueinander ausgerichtet.
  • Der Mittelpunkt der ringförmigen Aufnahme 42 fluchtet mit einer am freien Ende 40 des Lese-Schenkels 36 angeordneten Anlagefläche 44, indem die beiden vorgenannte Punkte auf einer Linie liegen, die senkrecht zum Lese-Schenkel 36 oder Schreib-Schenkel 32 ausgerichtet ist. Mit anderen Worten: eine Spitze des in der Aufnahme 42 befestigten Markierungsmittels ist mit gleichem Abstand L vom Brücken-Schenkel 34 entfernt wie die Anlagefläche 44 freien Endes 40 des Lese-Schenkels 36. Hierdurch wird gewährleistet, dass bei Entlangführen der Hilfsvorrichtung entlang des Schaufelblattes 12, wobei die Anlagefläche 44 die Kontur abtastend entlang der saugseitigen Schaufelblattwand oder druckseitigen Schaufelblattwand gleitet, das Markierungsmittel auf der Rückseite 16 der Plattform 14 in exakter Weise die Kontur des Schaufelblattes nachzeichnet. Um ein Verkanten der Hilfsvorrichtung 30 gegenüber der Turbinenschaufel 10 zu vermeiden, liegt währenddessen der Schreib-Schenkel 32 an einer dem Schaufelblatt 12 zugewandten Wandfläche 50 der Plattform 14 an.
  • Die mit der Hilfsvorrichtung auf die Rückseite 16 übertragene Kontur des hinteren Abschnitts des Schaufelblatts 12 ist als Markierung 46 in FIG 2 gezeigt.
  • Durch die Übertragung der Kontur des Schaufelblattes 12 auf die Rückseite 16 der Plattform 14 besteht anschließend die Möglichkeit, den Zugang bzw. die Öffnung oder Bohrung zum Einsetzen des drosselnden Einsatzes exakt zu positionieren.
  • Beispielsweise kann der zur Erstreckung des Hakens 18 parallel gemessene Abstand A zwischen Saugseitenmarkierung und Druckseitenmarkierung herangezogen werden. Beträgt dieser Abstand A ein vorgegebenes Maß, so ist dort mittig zwischen Saugseitenmarkierung und Druckseitenmarkierung der Zugang zum Einsetzen des drahtförmigen, drosselnden Einsatzes anzubringen. Innerhalb des Schaufelblattes 12 wird dann der Einsatz von den dort vorhandenen Strukturen, beispielsweise von im Raster angeordneten, aus dem Stand der Technik bekannten Sockeln gehalten, welche Sockel Saugseitenwand und Druckseitenwand miteinander verbinden und abstützen. Die Sockel flankieren dabei - entlang der Profilmittenlinie des Schaufelblatts betrachtet - den Einsatz. In diesem Fall ist insofern erforderlich, dass die Sockel in Reihen parallel zur Längserstreckung des Einsatzes und unter Abstand angeordnet sind, wobei der Abstand mindestens dem Durchmesser des Einsatzes entspricht.
  • Mit der Erfindung wird eine Hilfsvorrichtung 30 zur teilweisen Übertragung einer Schaufelblattkontur auf eine dem Schaufelblatt 12 abgewandte Rückseite 16 einer Plattform 14 der Turbinenschaufel 10 vorgeschlagen, um unter Zuhilfenahme einer damit hergestellten Markierung 46 in besonders einfacher Art und Weise die Position einer Bohrung zu bestimmen, durch die ein aus dem Stand der Technik bekannter Drosseleinsatz, beispielsweise ein mit endlos umlaufenden Nuten versehener Runddraht, in das Innere des Schaufelblatts 12 eingesetzt werden kann, mittels dem die Menge an Kühlmittel, welches an der Hinterkante 24 der Turbinenschaufel 10 ausströmt, einstellbar oder weiter reduzierbar ist, damit eine ansonsten nicht spezifikationskonforme Turbinenschaufel bestimmungsgemäß in einer Gasturbine verwendet werden kann.

Claims (5)

  1. Hilfsvorrichtung (30) zur Übertragung einer Schaufelblattkontur auf eine dem Schaufelblatt (12) abgewandte Rückseite (16) einer Plattform (14) einer Turbinenschaufel (10),
    umfassend einen Lese-Schenkel (36) und einen Schreib-Schenkel (32) und einen den Lese-Schenkel (36) mit dem Schreib-Schenkel (32) verbindenden Brücken-Schenkel(34).
  2. Hilfsvorrichtung (30) nach Anspruch 1,
    bei der der Schreib-Schenkel (32) ein freies Ende (38) aufweist, an dem eine Aufnahme (42) für ein Markierungsmittel vorgesehen ist.
  3. Hilfsvorrichtung (30) nach Anspruch 1 oder 2,
    bei der der Lese-Schenkel (36) ein freies Ende (40) zum Anlegen an die Schaufelblattkontur aufweist.
  4. Hilfsvorrichtung (30) nach Anspruch 1, 2 oder 3,
    bei der der Lese-Schenkel (36) und der Schreib-Schenkel (32) parallel zueinander ausgerichtet sind und der Brücken-Schenkel (34) sich senkrecht dazu erstreckt.
  5. Hilfsvorrichtung (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    bei der das freie Ende (40) des Lese-Schenkels (36) und eine Spitze des Markierungsmittels auf einer gedachten Linie liegen, welche Linie senkrecht zum Lese-Schenkel (36) oder Schreib-Schenkel (32) ausgerichtet ist.
EP08021214A 2008-12-05 2008-12-05 Hilfsvorrichtung zur Übertragung einer Schaufelblattkontur auf eine dem Schaufelblatt abgewandte Rückseite einer Plattform einer Turbinenschaufel Withdrawn EP2193886A1 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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