EP2821592A1 - Flow guide element, coolant bridging line, corresponding method for mounting said coolant bridging line and casting device for the manufacturing of a flow guide element - Google Patents

Flow guide element, coolant bridging line, corresponding method for mounting said coolant bridging line and casting device for the manufacturing of a flow guide element Download PDF

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EP2821592A1
EP2821592A1 EP13174753.7A EP13174753A EP2821592A1 EP 2821592 A1 EP2821592 A1 EP 2821592A1 EP 13174753 A EP13174753 A EP 13174753A EP 2821592 A1 EP2821592 A1 EP 2821592A1
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EP
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wall
side inner
flow guide
guide
coolant
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EP13174753.7A
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Fathi Ahmad
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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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
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    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/10—Cores; Manufacture or installation of cores
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    • F05D2260/37—Retaining components in desired mutual position by a press fit connection

Definitions

  • the invention relates to a flow guide, in particular an airfoil of a turbine, a coolant bypass line, in particular in connection with the flow guide, and a method for assembling this coolant bypass line and a casting device for the production of a flow guide.
  • a gas turbine has a turbine in which hot gas, which has previously been compressed in a compressor and heated to a combustion chamber, is depressurized for work recovery.
  • the turbine may be designed in Axialbauweise, wherein the turbine is formed by a plurality of successively in the flow direction blade rings.
  • the blade rings have circumferentially disposed blades and vanes, the blades being mounted on a rotor of the gas turbine and the vanes secured to the housing of the gas turbine. It is known in turbomachinery to direct coolant through vanes to a rotor of the turbomachine.
  • the blades are hollow, so that coolant can flow through.
  • coolant can flow through.
  • the hollow blade ribs which form the so-called cooling channels with the blade walls, which increase the heat transfer.
  • the blades are cooled.
  • separate coolant bypass lines are routed through the blades.
  • jumper tubes are used to keep coolants within the guide vanes, which are exposed to high heat, as cool as possible by the coolant to be passed through a the vane cooling air and the hot walls of the vane are isolated.
  • conventional coolant bridging lines are complicated to introduce into the guide vane.
  • a first object of the invention is therefore to provide an improved flow guide, which serves to remedy this disadvantage.
  • a second object of the invention is therefore to provide an improved in terms of mountabilitydeffenMaurtechnikbrückungs effet, which serves to remedy this disadvantage.
  • Another third object is to provide an improved method for mounting this coolant bypass line in the flow guide.
  • a fourth object is to provide a casting device for the production of a flow guide.
  • the first object is achieved by specifying a flow guide element, in particular a turbine blade, comprising a suction side inner wall and a pressure side inner wall extending in a radial direction, the suction side inner wall and the pressure side inner wall also being inclined in an axial direction from a common leading edge a common trailing edge extend, so that a cooling fluid through the flow guide is istleitbar.
  • the suction side inner wall and the pressure side inner wall each have at least one guide web, the one guide web extending at least in the radial direction over a wide area, so that a cooling rib with two grooves corresponding to the guide webs can be inserted into the flow guiding element.
  • This flow guide can be made very easily and quickly from a cast.
  • a cooling fin, or a coolant bypass line can be inserted later in these guide webs separately, and replaced just as quickly if damaged.
  • the respective one guide web is trapezoidal, in particular as a dovetail for a dovetail joint formed. This serves in particular as fall protection of a later to be inserted cooling fin.
  • the respective one guide web extends in the radial direction over the entire suction side inner wall and the pressure side inner wall.
  • a cooling fin can be inserted with corresponding grooves over the entire suction side inner wall / pressure side inner wall in the radial direction.
  • a fixing device is provided, which is suitable for fixing a cooling fin in the flow guide. This also serves the fall protection of a separately inserted cooling fin with corresponding grooves.
  • At least one continuous rib which extends from the suction side inner wall to the pressure side inner wall, is additionally provided in the flow guide element.
  • a coolant bypass line for a flow guide comprising a cooling fin, which comprises a front wall and a rear wall, an upper side and a lower side and two side walls, wherein on the two side walls in each case a groove is provided which for receiving a guide bar is suitable.
  • a hollow body having a body length and a body sheath is provided, the body sheath being open at least over a part of the body length, thereby forming a first body side and a second body side, the first body side and the second body side being attached to the front wall of the cooling fin are that a cooling fluid through the hollow body is Wegleitbar.
  • cooling fin and the hollow body can be made of a different material.
  • cooling fin which extend from the front wall to the rear wall.
  • coolant flowing through the coolant bypass line can flow out prematurely and thus be transported to particularly stressed points. These can then be cooled particularly effectively by impingement cooling.
  • the cooling rib preferably forms a wall length which extends from the top side to the bottom side, wherein the coolant openings are provided centrally and / or over the entire wall length.
  • the first body side and the second body side are fluid-tightly attached to the front wall of the cooling fin. This prevents accidental leakage of the coolant flowing through.
  • the body sheath is open over the entire body length, whereby the first body side and the second body side are formed over this entire body length.
  • the hollow body is tubular or tubular, and thus particularly easy to produce.
  • the respective grooves are trapezoidal in the cooling rib, so that a dovetail can be inserted.
  • the cooling rib and the flow guide element are preferably made of a different material which expands differently when heated, so that the guide web of the suction side inner wall and the guide web of the pressure side inner wall are fixed in the respective groove of the flow guide element. As a result, a particularly secure hold of the cooling fin or the coolant bypass line is ensured in the flow guide.
  • a prior art axial turbine blade 10 includes a flow guide 10, here configured as an airfoil, having a suction side 12 with a suction side inner wall 20 and a pressure side 14 with a pressure side inner wall 22.
  • the flow guide 10 extends in the radial direction R. ( FIG. 2 ) from a blade root 30 ( FIG. 2 ), ie the suction side 12 and the pressure side 14 extend in a radial direction R from a platform 30 delimiting the foot 30 (FIG. FIG. 2 ) to a radially outer tip 35 ( FIG. 2 ).
  • the suction side 12 and the pressure side 14 extend in an axial direction A (FIG. FIG.
  • the axial turbine blade has convection internal cooling formed by a convection cooling channel 16 extending inside the blade.
  • the cooling passage 16 is defined by ribs 18 formed in the material of the flow guide member 10 and extending from the suction side inner wall 20 to the pressure side inner wall 22.
  • the convection cooling channel 16 is flowed through by coolant (not shown) having a lower temperature than that which the axial turbine blade has in operation.
  • coolant not shown
  • the airfoil may also include film cooling holes (not shown).
  • FIG. 3 As an inventive flow guide 100 ( FIG. 3 ) also used an airfoil. However, this serves only as an illustrative example and is not restrictive.
  • This in FIG. 3 flow guide 100 also comprises a suction side 120 and a pressure side 140, wherein the suction side 120 a suction side inner wall 200 and the pressure side 140 includes a pressure side inner wall 220, which in a radial direction R (FIG. FIG. 2 ).
  • the suction side inner wall 200 and the pressure side inner wall 220 extend in an axial direction A (FIG. FIG. 2 ) from a common leading edge 280 to a common trailing edge 290.
  • the suction side inner wall 200 and the pressure side inner wall 220 are connected via these.
  • the pressure side inner wall 220 and the suction side inner wall 200 are provided for passing a cooling fluid through the flow guide 100.
  • the flow guide element 100 on the pressure-side inner wall 220 and the suction-side inner wall 200 at least one guide web 300 each, wherein the respective one guide web 300 at least over a wide range in the radial direction R ( FIG. 2 ).
  • the guide webs 300 preferably extend over the entire suction side inner wall 200 or the pressure side wall 220 in the radial direction R (FIG. FIG. 2 ).
  • the at least two guide webs 300 serve to form a later-described cooling rib 400 (FIG. FIG. 4 ) into the flow guide 100, and subsequently, ie after the flow guide 100 has been made.
  • the guide bar 300 may be formed angular.
  • the guide bar 300 may be trapezoidal (not shown) formed as a so-called dovetail.
  • the flow directing member 100 may further include continuous ribs 180 extending from the suction side inner wall 200 to the pressure side inner wall 220 for forming a cooling passage.
  • FIG. 4 shows a coolant bypass line 600 according to the invention.
  • the coolant bypass line 600 according to the invention has a cooling rib 400.
  • the cooling rib 400 has a front wall 420 and a rear wall 430, an upper side 450 and a lower side 460 and two side walls, wherein on the two side walls in each case a groove 410 is provided, which for receiving a guide web 300 (FIGS. FIG. 3 ) suitable is.
  • the grooves 410 may be formed angular. Also, the grooves 410 may be formed trapezoidal so that a dovetail is insertable (not shown).
  • the coolant bypass line 600 includes a hollow body having a body length 470 in the radial direction R and a body shell 500, the body shell 500 being open over the body length 470, thereby forming a first body side 510 and a second body side 520.
  • the body sheath 500 may be only partially open over the body length 470 of the hollow body (not shown).
  • the first body side 510 and the second body side 520 are attached to the front wall 420 of the cooling fin 400 such that a cooling fluid is passable through the hollow body. In this case, the attachment by subsequent welding / soldering or the like the two sides of the body 510,520 be accomplished.
  • the coolant bridging line 600 can also be manufactured, for example cast, in one.
  • the cooling fin 400 may now be provided with continuous coolant openings 440, which extend from the front wall 420 to the rear wall 430.
  • the coolant openings 440 over the entire wall length 480, which extends from the top 450 to the bottom 460 of the cooling fin 400, mounted.
  • the body length 470 of the hollow body is preferably equal to the wall length 480 of the cooling rib 400.
  • the coolant openings 440 are preferably mounted centrally in the cooling rib 400. If the coolant bridging line 600 is now mounted in a flow-guiding element 100, cool cooling fluid can flow out through these coolant openings 440 and effectively cool locations in the flow-guiding element 100 that are particularly stressed by impingement cooling.
  • the flow directing element 100 according to the invention is an airfoil
  • the coolant bridging conduit 600 according to the invention is mounted so that a heavily stressed edge, e.g. a leading edge is cooled by this impingement cooling. Since the impingement cooling with cooling fluid is made from the coolant bypass line 600, particularly efficient cooling of these locations is provided because the cooling fluid has not yet warmed by contact with the suction side inner wall 200 and the pressure side inner wall 220.
  • the first body side 510 and the second body side 520 are fluid-tightly attached to the front wall 420 of the cooling fin 400. This results in no or little loss of cooling fluid through escape.
  • the hollow body is either tubular or tubular, which simplifies the production.
  • the coolant bypass line 600 according to the invention For mounting the coolant bypass line 600 according to the invention in the flow guide 100 according to the invention
  • the respectively one groove 410 of the coolant bypass line 600 is then aligned with the guide web 300 of the suction side inner wall 200 and with the guide web 300 of the pressure side inner wall 220 of the flow guide element 100, and then the coolant bridging line 600 is inserted into the flow guide element 100.
  • the flow guide element 100 according to the invention and the coolant bridging line 600 according to the invention a very simple assembly of the coolant bridging line 600 into the flow guide element 100 is now possible.
  • no thermal stress occurs between the inserted cooling fin 400 or the coolant bridging line 600 and the flow guiding element 200.
  • a plurality of such coolant bridging lines 600 according to the invention may be present in a flow guide 100. Due to the guide webs 300 of the flow guide 100, the shape of the coolant bypass line 600 can be better matched to the inner shape of the flow guide 100. If the guide webs 300 of the flow guiding element 100 have special bends, the coolant bridging line 600 can be made of flexible, heat-resistant material. In addition, rotations during insertion are prevented by the flow guide element 100 according to the invention and the coolant bridging line 600 according to the invention during assembly.
  • FIG. 5 shows a coolant bypass line 600 according to the invention in a flow guide 100 according to the invention in the mounted state.
  • the cooling fin 400 with a different number of coolant openings 440, and thus the amount of the outflowing cooling fluid can be adapted to the cooling requirements of the flow guidance element 100.
  • the flow guide element 100 is an airfoil and the leading edge 280 is the leading edge of such an airfoil, a particularly good cooling by the flow guide element 100 according to the invention and the coolant bypass line 600 according to the invention and its assembly is advantageous.
  • Coolant flows through the Hollow body of the coolant bypass line 600 and exits through the coolant holes 440, and makes an impact cooling at the most critical locations.
  • the coolant bypass line 600 according to the invention can also be made without coolant openings 440. In this case, all inflowing coolant is passed through the hollow body of the coolant bypass line 600.
  • the flow guide element 100 can be configured with a fixing device (not shown) which secures the coolant bypass line 600 against falling out during operation, for example in a turbine.
  • the grooves 410 of the coolant bypass line 600 and the guide webs 300 of the flow guide 100 may consist of different materials when heated.
  • the guide webs 300 can expand more strongly, for example during operation in a turbine than the corresponding grooves 410, so that a particularly safe operation is ensured.
  • the groove 410 - guide bar 300 compound can be designed as a so-called dovetail connection (not shown). This also increases the reliability.
  • the flow guide element 100 according to the invention can be produced with a casting device (not shown) according to the invention.
  • the casting device (not shown) has an exchangeable first and second insert (not shown).
  • the first insert (not shown) is designed so that when applied to the cast flow guide 100 at least one suction side inner wall 200 and at least one pressure side inner wall 220 at least one guide web 300 is provided.
  • a coolant bypass line 600 according to the invention can be inserted.
  • the second Insert at the cast flow guide 100 at the same first location at least one continuous rib (not shown) is provided, which extends from the suction side inner wall 200 to the pressure side inner wall 220 of the flow guide 100.
  • the replaceable insert can therefore be used to cast a flow guide 100 according to the invention or a flow guide with a continuous rib. This saves considerable manufacturing costs as well as time.
  • cooling fin 400 without hollow body can be introduced (not shown).
  • the cooling fin may optionally have coolant openings 440 or not.
  • the separately manufactured cooling fin is subsequently inserted as a separate component in the flow guide 100.
  • This subsequent insertion has great manufacturing advantage, since it can be decided at any time to use a cooling fin 400 with hollow body or without.

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

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Strömungsleitelement (100), insbesondere ein Schaufelblatt einer Turbine, umfassend eine Saugseiteninnenwand (200) und eine Druckseiteninnenwand (220), welche sich in einer radialen Richtung (R) erstrecken, wobei sich die Saugseiteninnenwand (200) und die Druckseiteninnenwand (220) in einer axialen Richtung (A) von einer gemeinsamen Vorderkante (280) zu einer gemeinsamen Hinterkante (290) erstrecken, so dass ein Kühlfluid durch das Strömungsleitelement (100) durchleitbar ist, wobei die Saugseiteninnenwand (200) als auch die Druckseiteninnenwand (220) zumindest jeweils einen Führungssteg (300) aufweisen, wobei sich der jeweils eine Führungssteg (300) zumindest in radialer Richtung (R) über einen weiten Bereich erstreckt, so dass eine Kühlrippe (400) mit zwei zu den Führungsstegen korrespondierenden Nuten (410) in das Strömungsleitelement (100) einschiebbar ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Kühlmittelüberbrückungsleitung (600) die in das Strömungsleitelement (100) einschiebbar ist sowie zugehörige Verfahren zur Montage dieser Kühlmittelüberbrückungsleitung im Strömungsleitelement und Gussvorrichtung für die Herstellung eines Strömungsleitelements.The invention relates to a flow guide element (100), in particular an airfoil of a turbine, comprising a suction side inner wall (200) and a pressure side inner wall (220) extending in a radial direction (R), wherein the suction side inner wall (200) and the pressure side inner wall ( 220) in an axial direction (A) from a common leading edge (280) to a common trailing edge (290) so that a cooling fluid is flowable through the flow directing element (100), the suction side inner wall (200) and the pressure side inner wall (220) ) each having at least one guide web (300), wherein the one guide web (300) at least in the radial direction (R) over a wide range, so that a cooling fin (400) with two corresponding to the guide webs grooves (410) in the flow guide (100) can be inserted. Furthermore, the invention relates to a coolant bypass line (600) which can be inserted into the flow guide element (100) and associated methods for mounting this coolant bypass line in the flow guide and casting device for the production of a flow guide.

Description

Die Erfindung betrifft ein Strömungsleitelement, insbesondere ein Schaufelblatt einer Turbine, eine Kühlmittelüberbrückungsleitung insbesondere in Verbindung mit dem Strömungsleitelement, sowie ein Verfahren zur Montage dieser Kühlmittelüberbrückungsleitung und eine Gussvorrichtung für die Herstellung eines Strömungsleitelements.The invention relates to a flow guide, in particular an airfoil of a turbine, a coolant bypass line, in particular in connection with the flow guide, and a method for assembling this coolant bypass line and a casting device for the production of a flow guide.

Eine Gasturbine weist eine Turbine auf, in der Heißgas, das zuvor in einem Verdichter verdichtet und einer Brennkammer erhitzt wurde, zur Arbeitsgewinnung entspannt wird. Für hohe Massenströme des Heißgases und somit für hohe Leistungsbereiche der Gasturbine kann die Turbine in Axialbauweise ausgeführt sein, wobei die Turbine von mehreren in Durchströmungsrichtung hintereinanderliegenden Schaufelkränzen gebildet ist. Die Schaufelkränze weisen über den Umfang angeordnete Laufschaufeln und Leitschaufeln auf, wobei die Laufschaufeln auf einem Rotor der Gasturbine und die Leitschaufeln an dem Gehäuse der Gasturbine befestigt sind. Es ist bei Turbomaschinen bekannt, durch Leitschaufeln hindurch Kühlmittel zu einem Rotor der Turbomaschine zu leiten.A gas turbine has a turbine in which hot gas, which has previously been compressed in a compressor and heated to a combustion chamber, is depressurized for work recovery. For high mass flows of the hot gas and thus for high power ranges of the gas turbine, the turbine may be designed in Axialbauweise, wherein the turbine is formed by a plurality of successively in the flow direction blade rings. The blade rings have circumferentially disposed blades and vanes, the blades being mounted on a rotor of the gas turbine and the vanes secured to the housing of the gas turbine. It is known in turbomachinery to direct coolant through vanes to a rotor of the turbomachine.

Dabei sind die Schaufeln hohl ausgebildet, damit Kühlmittel hindurchströmen kann. Dabei sind in der hohlen Schaufel Rippen, welche mit den Schaufelwänden die sogenannten Kühlkanäle bilden, angeordnet, welche die Wärmeübertragung erhöhen. Somit werden die Schaufeln gekühlt. Um dennoch Kühlmittel bis zu dem Rotor zu transportieren, werden separate Kühlmittel-überbrückungsleitungen durch die Schaufeln geführt. Diese sogenannten Jumper Tubes dienen dazu, Kühlmittel innerhalb der Leitschaufeln, die großer Hitze ausgesetzt sind, möglichst kühl zu halten, indem die durchzuleitenden Kühlmittel von einer die Leitschaufel kühlenden Luft und den heißen Wänden der Leitschaufel isoliert werden. Dabei sind herkömmliche Kühlmittelüberbrückungsleitungen aufwendig in die Leitschaufel einzubringen.The blades are hollow, so that coolant can flow through. Here are in the hollow blade ribs, which form the so-called cooling channels with the blade walls, which increase the heat transfer. Thus, the blades are cooled. To still transport coolant to the rotor, separate coolant bypass lines are routed through the blades. These so-called jumper tubes are used to keep coolants within the guide vanes, which are exposed to high heat, as cool as possible by the coolant to be passed through a the vane cooling air and the hot walls of the vane are isolated. In this case, conventional coolant bridging lines are complicated to introduce into the guide vane.

Eine erste Aufgabe der Erfindung ist daher die Angabe eines verbesserten Strömungsleitelements, welches dazu dient diesen Nachteil zu beheben. Eine zweite Aufgabe der Erfindung ist daher, eine hinsichtlich der Montierbarkeit verbesserte Kühlmittelüberbrückungsleitung anzugeben, welche dazu dient, diesen Nachteil zu beheben. Eine weitere dritte Aufgabe liegt in der Angabe eines verbesserten Verfahrens zur Montage dieser Kühlmittelüberbrückungsleitung in das Strömungsleitelement. Eine vierte Aufgabe liegt darin, eine Gussvorrichtung für die Herstellung eines Strömungsleitelements anzugeben.A first object of the invention is therefore to provide an improved flow guide, which serves to remedy this disadvantage. A second object of the invention is therefore to provide an improved in terms of mountability Kühlmittelüberbrückungsleitung, which serves to remedy this disadvantage. Another third object is to provide an improved method for mounting this coolant bypass line in the flow guide. A fourth object is to provide a casting device for the production of a flow guide.

Erfindungsgemäß wird die erste Aufgabe mit der Angabe eines Strömungsleitelements, insbesondere eines Schaufelblatts einer Turbine gelöst, umfassend eine Saugseiteninnenwand und eine Druckseiteninnenwand, welche sich in einer radialen Richtung erstrecken, wobei sich die Saugseiteninnenwand und die Druckseiteninnenwand zudem in einer axialen Richtung von einer gemeinsamen Vorderkante zu einer gemeinsamen Hinterkante erstrecken, so dass ein Kühlfluid durch das Strömungsleitelement durchleitbar ist. Erfindungsgemäß weisen die Saugseiteninnenwand als auch die Druckseiteninnenwand zumindest jeweils einen Führungssteg auf, wobei sich der jeweils eine Führungssteg zumindest in radialer Richtung über einen weiten Bereich erstreckt, so dass eine Kühlrippe mit zwei zu den Führungsstegen korrespondierenden Nuten in das Strömungsleitelement einschiebbar ist.According to the invention, the first object is achieved by specifying a flow guide element, in particular a turbine blade, comprising a suction side inner wall and a pressure side inner wall extending in a radial direction, the suction side inner wall and the pressure side inner wall also being inclined in an axial direction from a common leading edge a common trailing edge extend, so that a cooling fluid through the flow guide is durchleitbar. According to the invention, the suction side inner wall and the pressure side inner wall each have at least one guide web, the one guide web extending at least in the radial direction over a wide area, so that a cooling rib with two grooves corresponding to the guide webs can be inserted into the flow guiding element.

Dieses Strömungsleitelement kann besonders einfach und schnell aus einem Guss gefertigt werden. Zudem kann eine Kühlrippe, oder eine Kühlmittelüberbrückungsleitung später in diese Führungsstege separat eingeschoben werden, und bei Beschädigung ebenso schnell ersetzt werden.This flow guide can be made very easily and quickly from a cast. In addition, a cooling fin, or a coolant bypass line can be inserted later in these guide webs separately, and replaced just as quickly if damaged.

Bevorzugt ist der jeweils eine Führungssteg trapezförmig, insbesondere als Schwalbenschwanz für eine Schwalbenschwanzverbindung, ausgebildet. Dies dient insbesondere als Herausfallschutz einer später einzuschiebenden Kühlrippe.Preferably, the respective one guide web is trapezoidal, in particular as a dovetail for a dovetail joint formed. This serves in particular as fall protection of a later to be inserted cooling fin.

In bevorzugter Ausgestaltung erstreckt sich der jeweils eine Führungssteg in radialer Richtung über die gesamte Saugseiteninnenwand als auch die Druckseiteninnenwand. Somit kann eine Kühlrippe mit entsprechenden Nuten über die gesamte Saugseiteninnenwand/Druckseiteninnenwand in radialer Richtung eingeschoben werden.In a preferred embodiment, the respective one guide web extends in the radial direction over the entire suction side inner wall and the pressure side inner wall. Thus, a cooling fin can be inserted with corresponding grooves over the entire suction side inner wall / pressure side inner wall in the radial direction.

Bevorzugt ist eine Fixierungsvorrichtung vorgesehen, welche zum Fixieren einer Kühlrippe in dem Strömungsleitelement geeignet ist. Dieses dient ebenfalls dem Herausfallschutz einer separat eingeschobenen Kühlrippe mit entsprechenden Nuten.Preferably, a fixing device is provided, which is suitable for fixing a cooling fin in the flow guide. This also serves the fall protection of a separately inserted cooling fin with corresponding grooves.

In bevorzugter Ausgestaltung ist bei dem Strömungsleitelement zudem zumindest eine durchgängige Rippe vorgesehen, welche sich von der Saugseiteninnenwand zur Druckseiteninnenwand erstreckt.In a preferred embodiment, at least one continuous rib, which extends from the suction side inner wall to the pressure side inner wall, is additionally provided in the flow guide element.

Erfindungsgemäß wird die zweite Aufgabe mit der Angabe einer Kühlmittelüberbrückungsleitung für ein Strömungsleitelement gelöst, umfassend eine Kühlrippe, welche eine Vorderwand und eine Hinterwand, eine Oberseite und eine Unterseite sowie zwei Seitenwände umfasst, wobei an den zwei Seitenwände jeweils eine Nut vorgesehen ist, welche zur Aufnahme eines Führungsstegs geeignet ist. Weiterhin ist ein Hohlkörper mit einer Körperlänge und einem Körpermantel vorgesehen, wobei der Körpermantel zumindest über einen Teil der Körperlänge offen ist, wodurch eine erste Körperseite und eine zweite Körperseite ausgebildet werden, wobei die erste Körperseite und die zweite Körperseite so an der Vorderwand der Kühlrippe angebracht sind, dass ein Kühlfluid durch den Hohlkörper durchleitbar ist.According to the second object is achieved with the specification of a coolant bypass line for a flow guide, comprising a cooling fin, which comprises a front wall and a rear wall, an upper side and a lower side and two side walls, wherein on the two side walls in each case a groove is provided which for receiving a guide bar is suitable. Further, a hollow body having a body length and a body sheath is provided, the body sheath being open at least over a part of the body length, thereby forming a first body side and a second body side, the first body side and the second body side being attached to the front wall of the cooling fin are that a cooling fluid through the hollow body is durchleitbar.

Dies ist eine besonders einfach zu fertigende Kühlmittelüberbrückungsleitung. Zudem können die Kühlrippe und der Hohlkörper aus einem unterschiedlichen Material gefertigt werden.This is a particularly easy to produce coolant bypass line. In addition, the cooling fin and the hollow body can be made of a different material.

Bevorzugt sind in der Kühlrippe durchgängige Kühlmittelöffnungen vorgesehen, welche sich von der Vorderwand zur Hinterwand erstrecken. Damit kann durch die Kühlmittelüberbrückungsleitung strömendes Kühlmittel vorzeitig ausströmen und so an besonders belastete Stellen transportiert werden. Diese können dann mittels Prallkühlung besonders effektiv gekühlt werden.Preferably, continuous coolant openings are provided in the cooling fin, which extend from the front wall to the rear wall. Thus, coolant flowing through the coolant bypass line can flow out prematurely and thus be transported to particularly stressed points. These can then be cooled particularly effectively by impingement cooling.

Bevorzugt bildet die Kühlrippe eine Wandlänge, welche sich von der Oberseite bis zur Unterseite erstreckt, aus, wobei die Kühlmittelöffnungen mittig und/oder über die gesamte Wandlänge vorgesehen sind.The cooling rib preferably forms a wall length which extends from the top side to the bottom side, wherein the coolant openings are provided centrally and / or over the entire wall length.

Bevorzugt sind die erste Körperseite und die zweite Körperseite fluiddicht an der Vorderwand der Kühlrippe angebracht. Dies verhindert ein ungewolltes Austreten des durchströmenden Kühlmittels.Preferably, the first body side and the second body side are fluid-tightly attached to the front wall of the cooling fin. This prevents accidental leakage of the coolant flowing through.

In bevorzugter Ausgestaltung ist der Körpermantel über die gesamte Körperlänge offen, wodurch die erste Körperseite und die zweite Körperseite über diese gesamte Körperlänge ausgebildet werden.In a preferred embodiment, the body sheath is open over the entire body length, whereby the first body side and the second body side are formed over this entire body length.

Bevorzugt ist der Hohlkörper schlauchartig oder rohrartig ausgebildet, und somit besonders einfach herstellbar.Preferably, the hollow body is tubular or tubular, and thus particularly easy to produce.

In bevorzugter Ausgestaltung ist bei der Kühlmittelüberbrückungsleitung die jeweils eine Nut trapezförmig in der Kühlrippe ausgebildet, so dass ein Schwalbenschwanz einführbar ist.In a preferred embodiment, in the case of the coolant bridging line, the respective grooves are trapezoidal in the cooling rib, so that a dovetail can be inserted.

Erfindungsgemäß wird die dritte Aufgabe mit der Angabe eines Verfahrens zur Montage einer Kühlmittelüberbrückungsleitung umfassend eine Kühlrippe mit jeweils einer Nut nach der obigen Beschreibung, in ein Strömungsleitelement mit einer Saugseiteninnenwand als auch einer Druckseiteninnenwand mit zumindest jeweils einem Führungssteg nach einem den oben stehenden Ansprüchen, mit den folgenden Schritten gelöst:

  • Ausrichten der jeweils einen Nut der Kühlrippe der Kühlmittelüberbrückungsleitung an den Führungssteg der Saugseiteninnenwand als auch an den Führungssteg der Druckseiteninnenwand des Strömungsleitelements,
  • Einschieben der Kühlmittelüberbrückungsleitung in das Strömungsleitelement.
According to the invention, the third object is to specify a method for mounting a coolant bridging line comprising a cooling rib, each having a groove according to the above Description, in a flow guide with a suction side inner wall and a pressure side inner wall with at least one guide bar according to any one of the above claims, with the following steps:
  • Aligning the respective one groove of the cooling rib of the coolant bypass line to the guide web of the suction side inner wall and to the guide web of the pressure side inner wall of the flow guide,
  • Insertion of the coolant bypass line into the flow guide.

Durch das erfindungsgemäße Strömungsleitelement und die erfindungsgemäße Kühlmittelüberbrückungsleitung ist nun eine besonders einfache Montage der beiden Bauteile möglich. Dies spart erheblich Zeit.By means of the flow guiding element according to the invention and the coolant bridging line according to the invention, a particularly simple assembly of the two components is now possible. This saves a lot of time.

Bevorzugt sind bei der Montage der Kühlmittelüberbrückungsleitung die Kühlrippe und das Strömungsleitelement aus einem unterschiedlichen Material, welches sich bei Erwärmung unterschiedlich stark ausdehnt, so dass der Führungssteg der Saugseiteninnenwand als auch der Führungssteg der Druckseiteninnenwand in der jeweiligen Nut des Strömungsleitelements fixiert werden. Dadurch ist ein besonders sicherer Halt der Kühlrippe bzw. der Kühlmittelüberbrückungsleitung im Strömungsleitelement gewährleistet.When mounting the coolant bridging line, the cooling rib and the flow guide element are preferably made of a different material which expands differently when heated, so that the guide web of the suction side inner wall and the guide web of the pressure side inner wall are fixed in the respective groove of the flow guide element. As a result, a particularly secure hold of the cooling fin or the coolant bypass line is ensured in the flow guide.

Erfindungsgemäß wird die vierte Aufgabe mit der Angabe einer Gussvorrichtung für die Herstellung eines Strömungsleitelements gelöst, wobei die Gussvorrichtung zumindest ein auswechselbares erstes Insert und zweites Insert aufweist, welche so ausgestaltet sind,

  • dass bei Anwendung des ersten Inserts bei dem gegossenen wie oben beschriebenen Strömungsleitelement an zumindest einer Saugseiteninnenwand als auch an zumindest einer Druckseiteninnenwand zumindest jeweils ein Führungssteg an einer ersten Stelle vorgesehen ist,
  • dass bei alternativer Anwendung des zweiten Insert bei dem gegossenen Strömungsleitelement an derselben ersten Stelle zumindest eine durchgängige Rippe vorgesehen ist, welche sich von der Saugseiteninnenwand zur Druckseiteninnenwand des Strömungsleitelements erstreckt.
According to the invention, the fourth object is achieved by specifying a casting device for the production of a flow-guiding element, wherein the casting device has at least one replaceable first insert and second insert, which are configured in such a way that
  • in that, when the first insert is used in the cast flow element described above, at least one guide web is provided at a first location on at least one suction side inner wall and at least one pressure side inner wall,
  • in the case of an alternative application of the second insert in the cast flow guide element, at least one continuous rib, which extends from the suction side inner wall to the pressure side inner wall of the flow guide element, is provided at the same first location.

Durch die Austauschbarkeit kann eine Kostenreduktion herbeigeführt werden. Insbesondere im Testbetrieb, beispielsweise der Schaufel einer Turbine, kann eine solche Austauschbarkeit von Vorteil sein. So kann von einem Modell einer Schaufel kurzfristig auf das andere Modell gewechselt werden.Due to the interchangeability of a cost reduction can be brought about. In particular, in test operation, for example, the blade of a turbine, such interchangeability of advantage. For example, you can switch from one model of a bucket to the other model at short notice.

Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren. Darin zeigen schematisch:

FIG 1:
einen schematischen Querschnitt einer Schaufel nach dem Stand der Technik;
FIG 2:
einen schematischen Längsschnitt einer Schaufel mit Fuß nach dem Stand der Technik;
FIG 3:
ein erfindungsgemäßes Strömungsleitelement;
FIG 4:
eine erfindungsgemäße Kühlmittelüberbrückungsleitung mit Kühlrippe;
FIG 5:
ausschnittweise eine erfindungsgemäße Kühlmittelüberbrückungsleitung, welche im erfindungsgemäßen Strömungsleitelement montiert ist.
Further features, properties and advantages of the present invention will become apparent from the following description with reference to the accompanying figures. In it show schematically:
FIG. 1:
a schematic cross section of a blade according to the prior art;
2:
a schematic longitudinal section of a blade with foot according to the prior art;
3
an inventive flow guide;
4:
a coolant bypass line according to the invention with a cooling fin;
FIG. 5:
partially a coolant bypass line according to the invention, which is mounted in the flow guide according to the invention.

Wie aus FIG 1 ersichtlich ist, weist eine Axialturbinenlaufschaufel des Stands der Technik ein Strömungsleitelement 10, welches hier beispielsweise als ein Schaufelblatt ausgestaltet ist, auf mit einer Saugseite 12 mit einer Saugseiteninnenwand 20 und einer Druckseite 14 mit einer Druckseiteninnenwand 22. Das Strömungsleitelement 10 erstreckt sich in radialer Richtung R (FIG 2) von einem Schaufelfuß 30 (FIG 2), d.h. die Saugseite 12 und die Druckseite 14 erstrecken sich in einer radialen Richtung R von einer den Fuß 30 begrenzenden Plattform 40 (FIG 2) zu einer radial äußeren Spitze 35 (FIG 2). Die Saugseite 12 und die Druckseite 14 erstrecken sich in einer axialen Richtung A (FIG 2), d.h. in der Sehnenrichtung zwischen einer Vorderkante 28 und einer Hinterkante 29. Die Axialturbinenlaufschaufel weist eine Konvektionsinnenkühlung auf, die von einem im Inneren der Schaufel verlaufenden Konvektionskühlkanal 16 gebildet ist. Der Kühlkanal 16 ist begrenzt von in dem Material des Strömungsleitelement 10 ausgebildeten Rippen 18, die sich von der Saugseiteninnenwand 20 zu der Druckseiteninnenwand 22 erstrecken. Zum Kühlen der Axialturbinenlaufschaufel wird der Konvektionskühlkanal 16 von Kühlmittel (nicht gezeigt) durchströmt, die eine niedrigere Temperatur aufweist, als die, die die Axialturbinenlaufschaufel im Betrieb hat. Dadurch wird mittels des Kühlmittels aufgrund von Wärmeübertragung von der Saugseite 12 bzw. der Druckseite 14 durch die Saugseiteninnenwand 20 bzw. der Druckseiteninnenwand 22 Wärme von dem Kühlmittel abtransportiert. Das Schaufelblatt kann zudem Filmkühllöcher (nicht gezeigt) aufweisen.How out FIG. 1 4, a prior art axial turbine blade 10 includes a flow guide 10, here configured as an airfoil, having a suction side 12 with a suction side inner wall 20 and a pressure side 14 with a pressure side inner wall 22. The flow guide 10 extends in the radial direction R. ( FIG. 2 ) from a blade root 30 ( FIG. 2 ), ie the suction side 12 and the pressure side 14 extend in a radial direction R from a platform 30 delimiting the foot 30 (FIG. FIG. 2 ) to a radially outer tip 35 ( FIG. 2 ). The suction side 12 and the pressure side 14 extend in an axial direction A (FIG. FIG. 2 ), ie in the chord direction between a leading edge 28 and a trailing edge 29. The axial turbine blade has convection internal cooling formed by a convection cooling channel 16 extending inside the blade. The cooling passage 16 is defined by ribs 18 formed in the material of the flow guide member 10 and extending from the suction side inner wall 20 to the pressure side inner wall 22. For cooling the axial turbine blade, the convection cooling channel 16 is flowed through by coolant (not shown) having a lower temperature than that which the axial turbine blade has in operation. As a result, heat is removed from the coolant by means of the coolant due to heat transfer from the suction side 12 or the pressure side 14 through the suction side inner wall 20 or the pressure side inner wall 22. The airfoil may also include film cooling holes (not shown).

Nachfolgend wird als ein erfindungsgemäßes Strömungsleitelement 100 (FIG 3) ebenfalls ein Schaufelblatt herangezogen. Dieses dient aber lediglich als anschauliches Beispiel und ist nicht einschränkend. Das in FIG 3 gezeigte erfindungsgemäße Strömungsleitelement 100 umfasst ebenfalls eine Saugseite 120 und eine Druckseite 140 , wobei die Saugseite 120 eine Saugseiteninnenwand 200 und die Druckseite 140 eine Druckseiteninnenwand 220 umfasst, welche sich in einer radialen Richtung R (FIG 2) erstrecken. Auch hier erstrecken sich die Saugseiteninnenwand 200 und die Druckseiteninnenwand 220 in einer axialen Richtung A (FIG 2) von einer gemeinsamen Vorderkante 280 zu einer gemeinsamen Hinterkante 290. Dabei sind die Saugseiteninnenwand 200 und die Druckseiteninnenwand 220 über diese verbunden. Die Druckseiteninnenwand 220 und die Saugseiteninnenwand 200 sind zum Durchleiten eines Kühlfluids durch das Strömungsleitelement 100 vorgesehen.Hereinafter, as an inventive flow guide 100 ( FIG. 3 ) also used an airfoil. However, this serves only as an illustrative example and is not restrictive. This in FIG. 3 flow guide 100 according to the invention also comprises a suction side 120 and a pressure side 140, wherein the suction side 120 a suction side inner wall 200 and the pressure side 140 includes a pressure side inner wall 220, which in a radial direction R (FIG. FIG. 2 ). Again, the suction side inner wall 200 and the pressure side inner wall 220 extend in an axial direction A (FIG. FIG. 2 ) from a common leading edge 280 to a common trailing edge 290. Here, the suction side inner wall 200 and the pressure side inner wall 220 are connected via these. The pressure side inner wall 220 and the suction side inner wall 200 are provided for passing a cooling fluid through the flow guide 100.

Erfindungsgemäß weist das Strömungsleitelement 100 an der Druckseiteninnenwand 220 als auch die Saugseiteninnenwand 200 zumindest jeweils einen Führungssteg 300 auf, wobei sich der jeweils eine Führungssteg 300 zumindest über einen weiten Bereich in radialer Richtung R (FIG 2) erstreckt. Dabei erstrecken sich die Führungsstege 300 bevorzugt über die gesamte Saugseiteninnenwand 200 bzw. Druckseiteninnwand 220 in radialer Richtung R (FIG 2). Die zumindest beiden Führungsstege 300 dienen dazu, eine später noch beschriebene Kühlrippe 400 (FIG 4) in das Strömungsleitelement 100 einzuschieben, und zwar nachträglich, d.h. nachdem das Strömungsleitelement 100 gefertigt worden ist. Der Führungssteg 300 kann eckig ausgebildet sein. Auch kann der Führungssteg 300 trapezförmig (nicht gezeigt) als ein sogenannter Schwalbenschwanz ausgebildet sein. Das Strömungsleitelement 100 kann selbstverständlich weiterhin durchgängige Rippen 180, welche sich von der Saugseiteninnenwand 200 zur Druckseiteninnenwand 220 erstrecken, zum Ausbilden eines Kühlkanals aufweisen.According to the invention, the flow guide element 100 on the pressure-side inner wall 220 and the suction-side inner wall 200 at least one guide web 300 each, wherein the respective one guide web 300 at least over a wide range in the radial direction R ( FIG. 2 ). In this case, the guide webs 300 preferably extend over the entire suction side inner wall 200 or the pressure side wall 220 in the radial direction R (FIG. FIG. 2 ). The at least two guide webs 300 serve to form a later-described cooling rib 400 (FIG. FIG. 4 ) into the flow guide 100, and subsequently, ie after the flow guide 100 has been made. The guide bar 300 may be formed angular. Also, the guide bar 300 may be trapezoidal (not shown) formed as a so-called dovetail. Of course, the flow directing member 100 may further include continuous ribs 180 extending from the suction side inner wall 200 to the pressure side inner wall 220 for forming a cooling passage.

FIG 4 zeigt eine erfindungsgemäße Kühlmittelüberbrückungsleitung 600. Die erfindungsgemäße Kühlmittelüberbrückungsleitung 600 weist eine Kühlrippe 400 auf. Die Kühlrippe 400 hat eine Vorderwand 420 und eine Hinterwand 430, eine Oberseite 450 und eine Unterseite 460 sowie zwei Seitenwände, wobei an den zwei Seitenwänden jeweils eine Nut 410 vorgesehen ist, welche zur Aufnahme eines Führungsstegs 300 (FIG 3) geeignet ist. Die Nuten 410 können dabei eckig ausgebildet sein. Auch können die Nuten 410 trapezförmig ausgebildet sein, so dass ein Schwalbenschwanz einführbar ist (nicht gezeigt). Zudem umfasst die Kühlmittelüberbrückungsleitung 600 einen Hohlkörper mit einer Körperlänge 470 in radialer Richtung R und einen Körpermantel 500, wobei der Körpermantel 500 über die Körperlänge 470 offen ist, wodurch eine erste Körperseite 510 und eine zweite Körperseite 520 ausgebildet werden. Auch kann der Körpermantel 500 nur teilweise über die Körperlänge 470 des Hohlkörpers offen sein (nicht gezeigt). Dabei sind die erste Körperseite 510 und die zweite Körperseite 520 so an der Vorderwand 420 der Kühlrippe 400 angebracht, dass ein Kühlfluid durch den Hohlkörper durchleitbar ist. Dabei kann die Anbringung durch nachträgliches Anschweißen/Löten oder ähnlichem der beiden Körperseiten 510,520 bewerkstelligt werden. Selbstverständlich kann die Kühlmittelüberbrückungsleitung 600 auch in einem gefertigt, beispielsweise gegossen, werden. Bei der Kühlrippe 400 können nun durchgängige Kühlmittelöffnungen 440 vorgesehen sein, welche sich von der Vorderwand 420 zur Hinterwand 430 erstrecken. FIG. 4 shows a coolant bypass line 600 according to the invention. The coolant bypass line 600 according to the invention has a cooling rib 400. The cooling rib 400 has a front wall 420 and a rear wall 430, an upper side 450 and a lower side 460 and two side walls, wherein on the two side walls in each case a groove 410 is provided, which for receiving a guide web 300 (FIGS. FIG. 3 ) suitable is. The grooves 410 may be formed angular. Also, the grooves 410 may be formed trapezoidal so that a dovetail is insertable (not shown). In addition, the coolant bypass line 600 includes a hollow body having a body length 470 in the radial direction R and a body shell 500, the body shell 500 being open over the body length 470, thereby forming a first body side 510 and a second body side 520. Also, the body sheath 500 may be only partially open over the body length 470 of the hollow body (not shown). Here, the first body side 510 and the second body side 520 are attached to the front wall 420 of the cooling fin 400 such that a cooling fluid is passable through the hollow body. In this case, the attachment by subsequent welding / soldering or the like the two sides of the body 510,520 be accomplished. Of course, the coolant bridging line 600 can also be manufactured, for example cast, in one. The cooling fin 400 may now be provided with continuous coolant openings 440, which extend from the front wall 420 to the rear wall 430.

Dabei sind die Kühlmittelöffnungen 440 über die gesamte Wandlänge 480, welche sich von der Oberseite 450 bis zur Unterseite 460 der Kühlrippe 400 erstreckt, angebracht. Dabei ist die Köperlänge 470 des Hohlkörpers bevorzugt gleich der Wandlänge 480 der Kühlrippe 400. Zudem sind die Kühlmittelöffnungen 440 bevorzugt mittig in der Kühlrippe 400 angebracht. Wird die Kühlmittelüberbrückungsleitung 600 nun in einem Strömungsleitelement 100 montiert, so kann durch diese Kühlmittelöffnungen 440 kühles Kühlfluid ausströmen und mittels Prallkühlung besonders beanspruchte Stellen im Strömungsleitelement 100 effizient kühlen. Dies ist besonders dann der Fall, wenn das erfindungsgemäße Strömungsleitelement 100 ein Schaufelblatt ist, und die erfindungsgemäße Kühlmittelüberbrückungsleitung 600 so angebracht wird, dass eine stark beanspruchte Kante, z.B. eine Vorderkante durch diese Prallkühlung gekühlt wird. Da die Prallkühlung mit Kühlfluid aus der Kühlmittelüberbrückungsleitung 600 vorgenommen wird, ist eine besonders effiziente Kühlung dieser Stellen gegeben, da das Kühlfluid sich noch nicht durch Kontakt mit der Saugseiteninnenwand 200 und der Druckseiteninnenwand 220 erwärmt hat.In this case, the coolant openings 440 over the entire wall length 480, which extends from the top 450 to the bottom 460 of the cooling fin 400, mounted. In this case, the body length 470 of the hollow body is preferably equal to the wall length 480 of the cooling rib 400. In addition, the coolant openings 440 are preferably mounted centrally in the cooling rib 400. If the coolant bridging line 600 is now mounted in a flow-guiding element 100, cool cooling fluid can flow out through these coolant openings 440 and effectively cool locations in the flow-guiding element 100 that are particularly stressed by impingement cooling. This is particularly the case when the flow directing element 100 according to the invention is an airfoil, and the coolant bridging conduit 600 according to the invention is mounted so that a heavily stressed edge, e.g. a leading edge is cooled by this impingement cooling. Since the impingement cooling with cooling fluid is made from the coolant bypass line 600, particularly efficient cooling of these locations is provided because the cooling fluid has not yet warmed by contact with the suction side inner wall 200 and the pressure side inner wall 220.

Bevorzugt sind die erste Körperseite 510 und die zweite Körperseite 520 fluiddicht an der Vorderwand 420 der Kühlrippe 400 angebracht. Dadurch ergibt sich kein oder nur wenig Verlust von Kühlfluid durch Entweichen.Preferably, the first body side 510 and the second body side 520 are fluid-tightly attached to the front wall 420 of the cooling fin 400. This results in no or little loss of cooling fluid through escape.

Der Hohlkörper ist dabei entweder schlauchartig oder rohrartig ausgebildet, was die Herstellung vereinfacht.The hollow body is either tubular or tubular, which simplifies the production.

Zu Montage der erfindungsgemäßen Kühlmittelüberbrückungsleitung 600 in das erfindungsgemäße Strömungsleitelement 100 wird nun die jeweils eine Nut 410 der Kühlmittelüberbrückungsleitung 600 an den Führungssteg 300 der Saugseiteninnenwand 200 als auch an den Führungssteg 300 der Druckseiteninnenwand 220 des Strömungsleitelements 100 ausgerichtet und anschließend die Kühlmittelüberbrückungsleitung 600 in das Strömungsleitelement 100 eingeschoben. Durch das erfindungsgemäße Strömungsleitelement 100 und der erfindungsgemäße Kühlmittelüberbrückungsleitung 600 ist nun eine sehr einfache Montage der Kühlmittelüberbrückungsleitung 600 in das Strömungsleitelement 100 möglich. Zudem tritt keine thermische Spannung zwischen der eingeschobenen Kühlrippe 400 bzw. der Kühlmittelüberbrückungsleitung 600 und dem Strömungsleitelement 200 auf. Selbstverständlich können in einem Strömungsleitelement 100 mehrere solcher erfindungsgemäßen Kühlmittel-überbrückungsleitungen 600 vorhanden sein. Durch die Führungsstege 300 des Strömungsleitelements 100 kann die Form der Kühlmittelüberbrückungsleitung 600 besser auf die innere Form des Strömungsleitelements 100 abgestimmt werden. Weisen die Führungsstege 300 des Strömungsleitelements 100 besondere Biegungen auf, so kann die Kühlmittelüberbrückungsleitung 600 aus biegsamem, hitzebeständigem Material gefertigt werden. Zudem werden durch das erfindungsgemäße Strömungsleitelement 100 und der erfindungsgemäßen Kühlmittelüberbrückungsleitung 600 bei der Montage Verdrehungen beim Einbringen verhindert. FIG 5 zeigt eine erfindungsgemäße Kühlmittelüberbrückungsleitung 600 in einem erfindungsgemäßen Strömungsleitelement 100 im montierten Zustand.For mounting the coolant bypass line 600 according to the invention in the flow guide 100 according to the invention The respectively one groove 410 of the coolant bypass line 600 is then aligned with the guide web 300 of the suction side inner wall 200 and with the guide web 300 of the pressure side inner wall 220 of the flow guide element 100, and then the coolant bridging line 600 is inserted into the flow guide element 100. By means of the flow guide element 100 according to the invention and the coolant bridging line 600 according to the invention, a very simple assembly of the coolant bridging line 600 into the flow guide element 100 is now possible. In addition, no thermal stress occurs between the inserted cooling fin 400 or the coolant bridging line 600 and the flow guiding element 200. Of course, a plurality of such coolant bridging lines 600 according to the invention may be present in a flow guide 100. Due to the guide webs 300 of the flow guide 100, the shape of the coolant bypass line 600 can be better matched to the inner shape of the flow guide 100. If the guide webs 300 of the flow guiding element 100 have special bends, the coolant bridging line 600 can be made of flexible, heat-resistant material. In addition, rotations during insertion are prevented by the flow guide element 100 according to the invention and the coolant bridging line 600 according to the invention during assembly. FIG. 5 shows a coolant bypass line 600 according to the invention in a flow guide 100 according to the invention in the mounted state.

Selbstverständlich ist es möglich die Kühlrippe 400 mit einer unterschiedlichen Anzahl von Kühlmittelöffnungen 440 zu fertigen, und so die Menge des ausströmenden Kühlfluids an die Kühlbedürfnisse des Strömungsleitelements 100 angepasst werden. Handelt es sich bei dem Strömungsleitelement 100 um ein Schaufelblatt und ist die Vorderkante 280 die Vorderkante eines solchen Schaufelblatts, so ist eine besonders gute Kühlung durch das erfindungsgemäße Strömungsleitelement 100 und der erfindungsgemäßen Kühlmittelüberbrückungsleitung 600 sowie deren Montage von Vorteil. Kühlmittel strömt durch den Hohlkörper der Kühlmittelüberbrückungsleitung 600 ein und tritt durch die Kühlmittelöffnungen 440 aus, und nimmt eine Prallkühllung an den besonders kritischen Stellen vor. Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Kühlmittelüberbrückungsleitung 600 auch ohne Kühlmittelöffnungen 440 gefertigt sein. In diesem Fall wird alles einströmende Kühlmittel durch den Hohlkörper der Kühlmittelüberbrückungsleitung 600 geleitet.Of course, it is possible to manufacture the cooling fin 400 with a different number of coolant openings 440, and thus the amount of the outflowing cooling fluid can be adapted to the cooling requirements of the flow guidance element 100. If the flow guide element 100 is an airfoil and the leading edge 280 is the leading edge of such an airfoil, a particularly good cooling by the flow guide element 100 according to the invention and the coolant bypass line 600 according to the invention and its assembly is advantageous. Coolant flows through the Hollow body of the coolant bypass line 600 and exits through the coolant holes 440, and makes an impact cooling at the most critical locations. Of course, the coolant bypass line 600 according to the invention can also be made without coolant openings 440. In this case, all inflowing coolant is passed through the hollow body of the coolant bypass line 600.

Zur besseren Fixierung der erfindungsgemäßen Kühlmittelüberbrückungsleitung 600 in dem erfindungsgemäßen Strömungsleitelement 100 kann das Strömungsleitelement 100 mit einer Fixiervorrichtung (nicht gezeigt) ausgestaltet sein, die die Kühlmittelüberbrückungsleitung 600 gegen Herausfallen im Betrieb beispielsweise in einer Turbine sichert. Alternativ oder zusätzlich können die Nuten 410 der Kühlmittelüberbrückungsleitung 600 und die Führungsstege 300 des Strömungsleitelements 100 aus sich bei Erwärmung unterschiedlich ausdehnenden Materialien bestehen. So können sich beispielsweise die Führungsstege 300 stärker beispielsweise bei Betrieb in einer Turbine ausdehnen als die korrespondierenden Nuten 410, so dass ein besonders sicherer Betrieb gewährleistet ist. Zusätzlich oder alternativ kann die Nut 410 - Führungssteg 300 Verbindung als sogenannte Schwalbenschwanzverbindung (nicht gezeigt) ausgeführt sein. Auch dies erhöht die Betriebssicherheit.For better fixation of the inventive coolant bypass line 600 in the flow guide element 100 according to the invention, the flow guide element 100 can be configured with a fixing device (not shown) which secures the coolant bypass line 600 against falling out during operation, for example in a turbine. Alternatively or additionally, the grooves 410 of the coolant bypass line 600 and the guide webs 300 of the flow guide 100 may consist of different materials when heated. Thus, for example, the guide webs 300 can expand more strongly, for example during operation in a turbine than the corresponding grooves 410, so that a particularly safe operation is ensured. Additionally or alternatively, the groove 410 - guide bar 300 compound can be designed as a so-called dovetail connection (not shown). This also increases the reliability.

Das erfindungsgemäße Strömungsleitelement 100 kann mit einer erfindungsgemäßen Gussvorrichtung (nicht gezeigt) hergestellt werden. Dabei weist die Gussvorrichtung (nicht gezeigt) ein auswechselbares erstes und zweites Insert (nicht gezeigt) auf. Dabei ist das erste Insert (nicht gezeigt) so ausgestaltet, dass bei Anwendung bei dem gegossenen Strömungsleitelement 100 an zumindest einer Saugseiteninnenwand 200 als auch an zumindest einer Druckseiteninnenwand 220 zumindest jeweils ein Führungssteg 300 vorgesehen ist. In dieser Ausgestaltung kann eine erfindungsgemäße Kühlmittelüberbrückungsleitung 600 eingeschoben werden. Bei alternativer Anwendung des zweiten Insert bei dem gegossenen Strömungsleitelement 100 an derselben ersten Stelle zumindest eine durchgängige Rippe (nicht gezeigt) vorgesehen ist, welche sich von der Saugseiteninnenwand 200 zur Druckseiteninnenwand 220 des Strömungsleitelements 100 erstreckt. Durch das austauschbare Insert kann also ein Strömungsleitelement 100 nach der Erfindung oder ein Strömungsleitelement mit einer durchgängigen Rippe gegossen werden. Dies spart erhebliche Fertigungskosten als auch Zeit.The flow guide element 100 according to the invention can be produced with a casting device (not shown) according to the invention. In this case, the casting device (not shown) has an exchangeable first and second insert (not shown). In this case, the first insert (not shown) is designed so that when applied to the cast flow guide 100 at least one suction side inner wall 200 and at least one pressure side inner wall 220 at least one guide web 300 is provided. In this embodiment, a coolant bypass line 600 according to the invention can be inserted. In alternative application of the second Insert at the cast flow guide 100 at the same first location at least one continuous rib (not shown) is provided, which extends from the suction side inner wall 200 to the pressure side inner wall 220 of the flow guide 100. The replaceable insert can therefore be used to cast a flow guide 100 according to the invention or a flow guide with a continuous rib. This saves considerable manufacturing costs as well as time.

Selbstverständlich kann auch eine einzelne Kühlrippe ohne Hohlkörper eingeführt werden (nicht gezeigt). Dabei kann die Kühlrippe wahlweise Kühlmittelöffnungen 440 aufweisen oder auch nicht. Die separat gefertigte Kühlrippe wird nachträglich als eigenes Bauteil in das Strömungsleitelement 100 eingeschoben. Somit erhält man einen einfachen Kühlkanal durch den Kühlmittel strömen kann. Dieses nachträgliche Einschieben hat fertigungstechnisch großen Vorteil, da jederzeit entschieden werden kann, eine Kühlrippe 400 mit Hohlkörper oder ohne einzusetzen.Of course, a single fin without hollow body can be introduced (not shown). In this case, the cooling fin may optionally have coolant openings 440 or not. The separately manufactured cooling fin is subsequently inserted as a separate component in the flow guide 100. Thus, one obtains a simple cooling channel through which coolant can flow. This subsequent insertion has great manufacturing advantage, since it can be decided at any time to use a cooling fin 400 with hollow body or without.

Claims (15)

Strömungsleitelement (100), insbesondere ein Schaufelblatt einer Turbine, umfassend eine Saugseiteninnenwand (200) und eine Druckseiteninnenwand (220), welche sich in einer radialen Richtung (R) erstrecken, wobei sich die Saugseiteninnenwand (200) und die Druckseiteninnenwand (220) in einer axialen Richtung (A) von einer gemeinsamen Vorderkante (280) zu einer gemeinsamen Hinterkante (290) erstreckt, so dass ein Kühlfluid durch das Strömungsleitelement (100) durchleitbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugseiteninnenwand (200) als auch die Druckseiteninnenwand (220) zumindest jeweils einen Führungssteg (300) aufweisen, wobei sich der jeweils eine Führungssteg (300) zumindest in radialer Richtung (R) über einen weiten Bereich erstreckt, so dass eine Kühlrippe (400) mit zwei zu den Führungsstegen korrespondierenden Nuten (410) in das Strömungsleitelement (100) einschiebbar ist.Flow guide (100), in particular a turbine blade, comprising a suction side inner wall (200) and a pressure side inner wall (220) extending in a radial direction (R), wherein the suction side inner wall (200) and the pressure side inner wall (220) in a Axial direction (A) from a common leading edge (280) to a common trailing edge (290) extends, so that a cooling fluid through the flow guide (100) is durchleitbar, characterized in that the suction side inner wall (200) and the pressure side inner wall (220) at least each have a guide web (300), wherein the one guide web (300) at least in the radial direction (R) over a wide range, so that a cooling fin (400) with two corresponding to the guide webs grooves (410) in the Flow guide (100) can be inserted. Strömungsleitelement (100) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass der jeweils eine Führungssteg (300) trapezförmig, insbesondere als Schwalbenschwanz für eine Schwalbenschwanzverbindung ausgebildet ist.Flow guide (100) according to claim 1,
characterized in that each one guide web (300) is trapezoidal, in particular designed as a dovetail for a dovetail joint. Strömungsleitelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass sich der jeweils eine Führungssteg (300) in radialer Richtung (R) über die gesamte Saugseiteninnenwand (200) als auch die Druckseiteninnenwand (220) erstreckt.Flow guiding element (100) according to one of the preceding claims,
characterized in that each one guide web (300) extends in the radial direction (R) over the entire suction side inner wall (200) and the pressure side inner wall (220). Strömungsleitelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Fixierungsvorrichtung vorgesehen ist, welche zum Fixieren einer Kühlrippe (400) in dem Strömungsleitelement (100) geeignet ist.Flow guiding element (100) according to one of the preceding claims,
characterized in that a fixing device is provided, which is suitable for fixing a cooling rib (400) in the flow guide (100). Strömungsleitelement (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zudem zumindest eine durchgängige Rippe (16) vorgesehen ist, welche sich von der Saugseiteninnenwand (200) zur Druckseiteninnenwand (220) erstreckt.Flow guide (100) according to any one of the preceding claims, characterized in that in addition at least one continuous rib (16) is provided, which extends from the suction side inner wall (200) to the pressure side inner wall (220). Kühlmittelüberbrückungsleitung (600) für ein Strömungsleitelement, umfassend eine Kühlrippe (400), welche eine Vorderwand (420) und eine Hinterwand (430), eine Oberseite (450) und eine Unterseite (460) sowie zwei Seitenwände umfasst,
dadurch gekennzeichnet, dass an den zwei Seitenwänden jeweils eine Nut (410) vorgesehen ist, welche zur Aufnahme eines Führungsstegs (300) geeignet ist, sowie ein Hohlkörper mit einer Körperlänge (470) und einem Körpermantel (500) vorgesehen ist, wobei der Körpermantel (500) zumindest über einen Teil der Körperlänge (470) offen ist, wodurch eine erste Körperseite (510) und eine zweite Körperseite (520) ausgebildet werden, wobei die erste Körperseite (510) und die zweite Körperseite (520) so an der Vorderwand (420) der Kühlrippe (400) angebracht sind, dass ein Kühlfluid durch den Hohlkörper durchleitbar ist.A fluid bypass conduit (600) for a flow guide comprising a cooling fin (400) comprising a front wall (420) and a rear wall (430), a top (450) and a bottom (460), and two side walls,
characterized in that on the two side walls in each case a groove (410) is provided, which is suitable for receiving a guide web (300), and a hollow body having a body length (470) and a body sheath (500) is provided, wherein the body sheath (500) is open over at least part of the body length (470), thereby forming a first body side (510) and a second body side (520), the first body side (510) and the second body side (520) being on the front wall (420) of the cooling fin (400) are mounted so that a cooling fluid is passed through the hollow body. Kühlmittelüberbrückungsleitung (600) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass in der Kühlrippe (400) durchgängige Kühlmittelöffnungen (440) vorgesehen sind, welche sich von der Vorderwand (420) zur Hinterwand (430) erstrecken.Coolant bypass line (600) according to claim 6,
characterized in that in the cooling fin (400) continuous coolant openings (440) are provided which extend from the front wall (420) to the rear wall (430). Kühlmittelüberbrückungsleitung (600) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrippe (400) eine Wandlänge (480), welche sich von der Oberseite (450) bis zur Unterseite (460) erstreckt, ausgebildet, wobei die Kühlmittelöffnungen (440) mittig und/oder über die gesamte Wandlänge (480) vorgesehen sind.Coolant bypass line (600) according to claim 7,
characterized in that the cooling fin (400) has a wall length (480) extending from the top (450) to the bottom (460), formed, wherein the coolant openings (440) are provided centrally and / or over the entire wall length (480). Kühlmittelüberbrückungsleitung (600) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6-8,
dadurch gekennzeichnet, dass die erste Körperseite (510) und die zweite Körperseite (520) fluiddicht an der Vorderwand (420) der Kühlrippe (400) angebracht sind.A coolant bypass (600) according to any one of the preceding claims 6-8,
characterized in that the first body side (510) and the second body side (520) are fluid-tightly attached to the front wall (420) of the cooling fin (400). Kühlmittelüberbrückungsleitung (600) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6-9,
dadurch gekennzeichnet, dass der Körpermantel (500) über die gesamten Körperlänge (470) offen ist, wodurch die erste Körperseite (510) und die zweite Körperseite (520) über diese gesamten Körperlänge (470) ausgebildet werden.A coolant bypass (600) according to any one of the preceding claims 6-9,
characterized in that the body sheath (500) is open over the entire body length (470), whereby the first body side (510) and the second body side (520) are formed over this entire body length (470). Kühlmittelüberbrückungsleitung (600) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6-10,
dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper schlauchartig oder rohrartig ausgebildet ist.A coolant bypass (600) according to any one of the preceding claims 6-10,
characterized in that the hollow body is formed like a tube or a tube. Kühlmittelüberbrückungsleitung (600) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6-11,
dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils eine Nut (410) trapezförmig in der Kühlrippe (400) ausgebildet ist, so dass ein Schwalbenschwanz einführbar ist.Coolant bypass line (600) according to one of the preceding claims 6-11,
characterized in that each one groove (410) is trapezoidal in the cooling fin (400), so that a dovetail is insertable. Verfahren zur Montage einer Kühlmittelüberbrückungsleitung (600) umfassend einer Kühlrippe (400) mit jeweils einer Nut (410) nach einem der Ansprüche 6-12, in ein Strömungsleitelement (100) mit einer Saugseiteninnenwand (200) als auch einer Druckseiteninnenwand (220) mit zumindest jeweils einen Führungssteg (300), nach einem der Ansprüche 1-5, mit den folgenden Schritten: - Ausrichten der jeweils einen Nut (410) der Kühlrippe (400) der Kühlmittelüberbrückungsleitung (600) an den Führungssteg (300) der Saugseiteninnenwand (200) als auch an den Führungssteg (300) der Druckseiteninnenwand (220) des Strömungsleitelements (100), - Einschieben der Kühlmittelüberbrückungsleitung (600) in das Strömungsleitelement (100). A method of assembling a coolant bypass line (600) comprising a cooling fin (400) each having a groove (410) according to any one of claims 6-12, in a flow guide (100) having a suction side inner wall (200) and a pressure side inner wall (220) with at least each a guide bar (300) according to any one of claims 1-5, comprising the following steps: - Aligning the respective one groove (410) of the cooling rib (400) of the coolant bypass line (600) to the guide web (300) of the suction side inner wall (200) and to the guide web (300) of the pressure side inner wall (220) of the flow guide (100), - Inserting the coolant bypass line (600) in the flow guide (100). Verfahren zur Montage einer Kühlmittelüberbrückungsleitung (600) nach Anspruch 13, dadurch gekennz eichnet, dass die Kühlrippe (400) und das Strömungsleitelement (100) aus einem unterschiedlichen Material sind, welches sich bei Erwärmung unterschiedlich stark ausdehnen, so dass der Führungssteg (300) der Saugseiteninnenwand (200) als auch der Führungssteg (300) der Druckseiteninnenwand (220) in der jeweiligen Nut (410) des Strömungsleitelements (100) fixiert werden.Method for mounting a coolant bypass line (600) according to claim 13, characterized in that the cooling rib (400) and the flow guide element (100) are made of a different material, which expand to different extents when heated, so that the guide web (300) of the Suction-side inner wall (200) and the guide web (300) of the pressure-side inner wall (220) in the respective groove (410) of the flow guide (100) are fixed. Gussvorrichtung für die Herstellung eines Strömungsleitelements (100),
dadurch gekennzeichnet, dass die Gussvorrichtung zumindest ein auswechselbares erstes Insert und zweites Insert aufweist, welche so ausgestaltet sind, - dass bei Anwendung des ersten Inserts bei dem gegossenen Strömungsleitelement (100) nach einem der Ansprüche 1-5 an zumindest einer Saugseiteninnenwand (200) als auch an zumindest einer Druckseiteninnenwand (220) zumindest jeweils ein Führungssteg (300)an einer ersten Stelle vorgesehen ist, - dass bei alternativer Anwendung des zweiten Inserts bei dem gegossenen Strömungsleitelement (100) an derselben ersten Stelle zumindest eine durchgängige Rippe vorgesehen ist, welche sich von der Saugseiteninnenwand (200) zur Druckseiteninnenwand (220) des Strömungsleitelements (100) erstreckt. Casting device for the production of a flow guiding element (100),
characterized in that the casting device comprises at least one interchangeable first insert and second insert which are configured - That when using the first insert in the cast flow guide (100) according to any one of claims 1-5 at least one suction side inner wall (200) and at least one pressure side inner wall (220) at least one guide web (300) is provided at a first location . - That in alternative application of the second insert in the cast flow guide (100) at the same first location at least one continuous rib is provided, which extends from the suction side inner wall (200) to the pressure side inner wall (220) of the flow guide (100) extends.
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