EP2840231A1 - Turbine blade with a hollow turbine blade - Google Patents

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EP2840231A1
EP2840231A1 EP13181502.9A EP13181502A EP2840231A1 EP 2840231 A1 EP2840231 A1 EP 2840231A1 EP 13181502 A EP13181502 A EP 13181502A EP 2840231 A1 EP2840231 A1 EP 2840231A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
turbine blade
blade
tube
cavity
turbine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP13181502.9A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Fathi Ahmad
Stephen A. Camillieri
Kerri Santucci
Bradley J. Visser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP13181502.9A priority Critical patent/EP2840231A1/en
Priority to PCT/EP2014/067091 priority patent/WO2015024800A1/en
Publication of EP2840231A1 publication Critical patent/EP2840231A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
    • F01D5/187—Convection cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/06—Fluid supply conduits to nozzles or the like
    • F01D9/065—Fluid supply or removal conduits traversing the working fluid flow, e.g. for lubrication-, cooling-, or sealing fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/231—Preventing heat transfer

Definitions

  • the invention relates to a turbine blade with a hollow airfoil, which extends from a foot-side end to the foot-side end opposite the head end and which has at both ends in each case an access to the cavity, wherein through the cavity a pipe from the one of the two approaches to the other of the two approaches for the passage of a medium separated from extending in the cavity medium extends.
  • a generic turbine blade is, for example, from the EP 1 180 578 A1 known.
  • the pipe disposed inside the turbine blade serves to pass cooling air through another cooling air flow from a foot-side portion of the turbine blade to a head-side portion of the turbine blade to continue to be used there at a comparatively low temperature.
  • the tube is supported by webs on the side walls of the cooling channel, whereby, however, forms a thermal bridge, takes place via the heat energy from the airfoil into the tube and thus in the medium passed through this. This undesired heating through-routed cooling air should be avoided.
  • the object of the invention is therefore to provide a turbine blade mentioned above, in which the arranged in the cavity of the turbine blade for the passage of a medium pipe is permanently reliable and durable.
  • the tube has at least one bracket on at least one of its two tube ends, which bracket is resiliently supported on a wall delimiting the cavity.
  • brackets are provided at one end of the pipe, which are supported on opposite walls. More preferably, it is provided that two brackets are provided at both pipe ends, which are supported in an analogous manner.
  • the invention is based on the finding that, for the reliable attachment of the pipe, this is on the one hand to be arranged in a heat-expansion-tolerant manner.
  • the tube should not rest directly on the cavity bounding the inner sides of the blade walls, otherwise an undesirable heat input may occur in the pipe, whereby the medium flowing through the pipe could heat up.
  • a resilient mounting of the tube required because in-use turbine blade can also be exposed to a vibrational excitation, which can lead to fatigue in the fixture in rigidly mounted pipes.
  • At least one bracket preferably two brackets is or are arranged at each tube end.
  • Each bracket is supported on one of those walls which delimit the cavity or which form the access of the cavity. If two brackets are provided at one end of the pipe, these are supported on opposite walls resiliently.
  • the brackets may have a J-shape with a first portion having an arc of about 180 ° and a second portion extending parallel to the tube. Whose end is supported on the wall in question or fixed there.
  • the division of the temple into two sections is a purely mental subdivision; each strap is a monolithic part of the tube that can either be made with the tube or welded.
  • a comparatively simple embodiment can be provided, which is comparatively inexpensive to produce. Since the two brackets of a pipe end are supported on mutually opposite walls of the cavity, the tube is automatically resiliently clamped in the middle of the cavity at approximately uniformly shaped brackets, which on the one hand ensures a minimum distance to the insides that limit the cavity, and on the other hand, a vibration insensitive mounting.
  • the tube can usually be used in turbine blades produced by casting and thus can be mounted as a retrofitted component during the completion of the turbine blade. This has the consequence that the casting of a body of the turbine blade remains unchanged despite the use of the tube disposed therein, which keeps the expenses during the casting production at a low level.
  • a sliding seat of the bracket can be provided on the walls, whereby the thermally induced strains and relative movements between the cast base of the turbine blade and the tube inserted therein can be compensated.
  • the tube has a length which is slightly greater than or equal to the distance between the two accesses. This ensures that the medium flowing in the tube over the entire span of the airfoil can be guided separately from the guided in the cavity medium.
  • a loss of the tube from the turbine blade can be safely avoided if, according to a further advantageous embodiment, at least one of the brackets is firmly bonded to the relevant wall. Under cohesive welding, soldering or gluing is understood. When using a temperature-resistant, ceramic adhesive thermoinduced cracks are largely avoided when connecting. This increases the life of the turbine blade.
  • the turbine blade is designed as a guide vane and comprises at least at the foot end of the airfoil extending transversely to the airfoil platform on the side facing away from the airfoil one or more hooks for attachment of the turbine blade is arranged on a blade carrier or are ,
  • the turbine blade may preferably comprise at the head end of the airfoil a further platform extending transversely to the airfoil, on the side facing away from the airfoil one or more hooks for fastening the turbine blade are arranged in an inner ring or are.
  • the invention relates to a turbine blade having a hollow airfoil which extends from a foot-side end to a head-side end opposite the foot-side end and which has access to the cavity at both ends, through the cavity a pipe from the one of the two Access to the other of the two approaches for the passage of a medium separated from the cavity extends.
  • the tube comprise at least one bracket on at least one of its two tube ends, which is resiliently supported on a wall delimiting the cavity.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a turbine vane 1.
  • the turbine vane 1 With the help of the foot portion 2, the hook 24, the turbine vane 1 is attached to an inner wall of a turbine blade carrier, not shown.
  • the foot region further comprises a platform 5 for the radially outer hot gas path limitation.
  • an airfoil 18 extends radially in the direction of a central turbine axis 30 of the turbine blade carrier; It therefore comprises a foot-side end 7 and a head-side end 10.
  • the radially inner end of the turbine guide vane 1 forms the head region 3, which has a platform 25 and a radial inner arcuate recess 26 relative to the turbine axis 30.
  • a U-shaped ring 19 is coupled by means of rail-like hook 27.
  • the hooks 27 engage in retaining grooves 28 of the U-shaped ring 19.
  • the arcuate recess 26 of the head portion 3 defines, together with the U-shaped ring 19, a free space 20 whose longitudinal direction 29 extends transversely to the turbine axis 30 and to a blade axis 31.
  • Radially inside the U-shaped ring 19 is a labyrinth seal 21st
  • the blade 18 has a cavity 4 which extends over the span of the blade 18 from a first access 36 arranged on the base side to a second access 35 arranged on the top side.
  • the cavity 4 has a cross-sectional contour 34, which is similar to the outer contour 16 of the blade 18 in the region of the blade 18 and the foot region 2.
  • the cross-sectional contour 34 of the cavity 4 is substantially retained in shape as viewed from the foot region 2 to the head region 3, but may decrease in size. The presence of further cavities is irrelevant to the invention.
  • the cavity 4 can be cast directly during casting of the turbine blade 1 by inserting a casting core. After casting, a tube 13 is inserted into the cavity 4.
  • the tube 13 has a nearly constant elliptical cross section 15, but may also have a different contour.
  • the tube 13 is not a baffle cooling element.
  • an outer channel 9 is formed between the walls of the cavity 4 and the tube 13.
  • the portion of the cooling air 23 flowing in the outer channel 9 serves to cool the blade 18 in a conventional manner and can emerge at the trailing edge of the blade 18 in a known manner.
  • the cooling air 23 is introduced into the inlet opening 37 of the tube 13, which extends up to an upper side 32 of the foot region 2 of the turbine guide vane 1.
  • the cooling air 23 continues to flow to the head portion 3 of the turbine blade 1 and there through the outlet opening 12 into the free space 20.
  • the effluent through the outlet opening 12 in the head portion 3 cooling air 42 initially flows into the free space 20 and cools the U-shaped ring 19, the the space 20 radially limited inside.
  • the attachment of the tube 13 according to the invention is in Fig. 1 Not but is shown by the FIG. 2 explained in detail.
  • FIG. 2 shows a perspective view of the view of the cold gas side 32 of the platform 5 of the turbine blade 1. Due to the selected perspective, the blade 18 is in FIG. 2 not shown, but its curved profile 33 is shown in the illustration.
  • turbine blade 1 in contrast to the embodiment according to FIG. 1 two cavities 4, each with two access points, which is irrelevant to the inventive attachment of the tube 13.
  • the tube 13 In which one of the two cavities 4, the tube 13 is settled, through which a part of that cooling air, which is the top of the turbine blade 1, fed to the other end of the turbine blade 1 without significant heat input.
  • the tube 13 is elliptical in cross section. But it could also be circular, or even have a different shape.
  • brackets 41 are provided, which are in principle J-shaped along their extent and which are supported on the two opposite walls 43, 44 which define the cavity 4.
  • the brackets 41 are monolithic part of the tube 13.
  • the brackets 41 comprise a parallel to the longitudinal direction of the tube 13 extending portion 45 which is chosen so large that a sliding fit is formed on the respective wall 44, whereby a secure fit even with different thermal expansions the relevant pipe end 39 is ensured in the access to the cavity 4.
  • attachment of the pipe end 39 in the access 36 to the cavity 4 may be provided both foot and head side, wherein it has been found to be advantageous that, if at one of the two approaches 35, 36 both bracket 41 with the relevant wall 43, 44th welded, soldered or glued, the other end is not firmly bonded, so that there the sliding seat is established.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Turbinenschaufel (1) mit einem hohlen Schaufelblatt (18), welches sich von einem fußseitigen Ende (7) zu einem dem fußseitigen Ende (7) gegenüberliegenden kopfseitigen Ende (10) erstreckt und welches an beiden Enden (7, 10) jeweils einen Zugang (35, 36) zum Hohlraum (4) aufweist, wobei durch den Hohlraum (4) sich ein Rohr (13) von dem einen der beiden Zugänge (35) zu dem anderen der beiden Zugänge (36) zur Durchleitung eines Mediums durch den Hohlraum (4) erstreckt. Um eine zuverlässige, langlebige und gegen auf die Turbinenschaufel (1) einwirkende Schwingungen resistente Turbinenschaufel (1) anzugeben, wird vorgeschlagen, dass das Rohr (13) an jedem seiner beiden Rohrenden (39) zumindest einen Bügel (41) umfasst, der sich an einer den Hohlraum (4) begrenzenden Wand (43, 44) federnd abstützt.The invention relates to a turbine blade (1) with a hollow blade (18) which extends from a foot-side end (7) to a head-side end (10) opposite the base-side end (7) and which at both ends (7, 10). each having an access (35, 36) to the cavity (4), wherein through the cavity (4) is a tube (13) from the one of the two entrances (35) to the other of the two accesses (36) for the passage of a medium extends through the cavity (4). In order to provide a reliable, durable and against the turbine blade (1) acting vibration turbine blade (1), it is proposed that the tube (13) at each of its two pipe ends (39) comprises at least one bracket (41) which abuts a cavity (4) bounding wall (43, 44) resiliently supported.

Description

Die Erfindung betrifft eine Turbinenschaufel mit einem hohlen Schaufelblatt, welches sich von einem fußseitigen Ende zu einem dem fußseitigen Ende gegenüberliegenden kopfseitigen Ende erstreckt und welches an beiden Enden jeweils einen Zugang zum Hohlraum aufweist, wobei sich durch den Hohlraum ein Rohr von dem einen der beiden Zugänge zu dem anderen der beiden Zugänge zur Durchleitung eines Mediums getrennt von im Hohlraum geführten Medium erstreckt.The invention relates to a turbine blade with a hollow airfoil, which extends from a foot-side end to the foot-side end opposite the head end and which has at both ends in each case an access to the cavity, wherein through the cavity a pipe from the one of the two approaches to the other of the two approaches for the passage of a medium separated from extending in the cavity medium extends.

Eine gattungsgemäße Turbinenschaufel ist bspw. aus der EP 1 180 578 A1 bekannt. Das im Inneren der Turbinenschaufel angeordnete Rohr dient zur Durchleitung von Kühlluft durch einen anderen Kühlluftstrom von einem fußseitigen Bereich der Turbinenschaufel zu einem kopfseitigen Bereich der Turbinenschaufel, um dort mit einer vergleichsweise geringen Temperatur weiter verwendet werden zu können. Das Rohr ist über Stege an dem Seitenwänden des Kühlkanals abgestützt, wodurch sich jedoch eine Wärmebrücke ausbildet, über die Wärmeenergie aus dem Schaufelblatt in das Rohr und somit in den von diesem durchgeleiteten Medium erfolgt. Diese ungewünschte Aufheizung durchgeleiteter Kühlluft soll vermieden werden.A generic turbine blade is, for example, from the EP 1 180 578 A1 known. The pipe disposed inside the turbine blade serves to pass cooling air through another cooling air flow from a foot-side portion of the turbine blade to a head-side portion of the turbine blade to continue to be used there at a comparatively low temperature. The tube is supported by webs on the side walls of the cooling channel, whereby, however, forms a thermal bridge, takes place via the heat energy from the airfoil into the tube and thus in the medium passed through this. This undesired heating through-routed cooling air should be avoided.

Aufgabe der Erfindung ist daher, die Bereitstellung einer eingangs genannten Turbinenschaufel, bei der das im Hohlraum der Turbinenschaufel zur Durchleitung eines Mediums angeordnete Rohr dauerhaft zuverlässig und langlebig befestigt ist.The object of the invention is therefore to provide a turbine blade mentioned above, in which the arranged in the cavity of the turbine blade for the passage of a medium pipe is permanently reliable and durable.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird mit einer Turbinenschaufel gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben, deren Merkmale gemäß den in den Ansprüchen angegebenen Rückbezügen ohne weiteres miteinander kombiniert werden können.The object underlying the invention is achieved with a turbine blade according to the features of claim 1. Advantageous embodiments are specified in the dependent claims, the features of which can readily be combined with each other according to the back references given in the claims.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass bei der eingangs genannten Turbinenschaufel das Rohr an zumindest einem seiner beiden Rohrenden zumindest einen Bügel aufweist, der sich an einer den Hohlraum begrenzenden Wand federnd abstützt. Vorzugsweise sind an einem Rohrende zwei Bügel vorgesehen, die sich an einander gegenüberliegenden Wänden abstützen. Weiter bevorzugt ist vorgesehen, dass an beiden Rohrenden zwei Bügel vorgesehen sind, die sich in analoger Weise abstützen.According to the invention, in the case of the turbine blade mentioned at the beginning, the tube has at least one bracket on at least one of its two tube ends, which bracket is resiliently supported on a wall delimiting the cavity. Preferably, two brackets are provided at one end of the pipe, which are supported on opposite walls. More preferably, it is provided that two brackets are provided at both pipe ends, which are supported in an analogous manner.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass zur zuverlässigen Befestigung des Rohres dieses einerseits wärmedehnungstolerant anzuordnen ist. Andererseits soll das Rohr nicht unmittelbar an den den Hohlraum begrenzenden Innenseiten der Schaufelwände anliegen, da ansonsten ein ungewünschter Wärmeeintrag in das Rohr auftreten kann, wodurch das das Rohr durchströmende Medium sich aufheizen könnte. Gleichzeitig wurde erkannt, dass eine federnde Lagerung des Rohres erforderlich, da im Einsatz befindliche Turbinenschaufel auch einer Schwingungsanregung ausgesetzt sein können, die bei starr befestigten Rohren zu Ermüdungserscheinungen in der Befestigung führen kann.The invention is based on the finding that, for the reliable attachment of the pipe, this is on the one hand to be arranged in a heat-expansion-tolerant manner. On the other hand, the tube should not rest directly on the cavity bounding the inner sides of the blade walls, otherwise an undesirable heat input may occur in the pipe, whereby the medium flowing through the pipe could heat up. At the same time it was recognized that a resilient mounting of the tube required because in-use turbine blade can also be exposed to a vibrational excitation, which can lead to fatigue in the fixture in rigidly mounted pipes.

Mit der Erfindung wird erstmalig vorgeschlagen, dass an jedem Rohrende zumindest ein Bügel, vorzugsweise zwei Bügel angeordnet ist bzw. sind. Jeder Bügel stützt sich an einer derjenigen Wänden ab, die den Hohlraum begrenzen oder die den Zugang des Hohlraums ausbilden. Wenn an einem Rohrende zwei Bügel vorgesehen sind, stützen sich diese an einander gegenüberliegenden Wänden federnd ab. Die Bügel können eine J-Form mit einem ersten Abschnitt mit einem Bogen von ungefähr 180° und einen zweiten Abschnitt, der sich parallel zum Rohr erstreckt, aufweisen. Dessen Ende ist an der betreffenden Wand abstützt bzw. dort befestigt. Die Unterteilung des Bügels in zwei Abschnitte ist eine rein gedankliche Unterteilung; jeder Bügel ist monolithischer Teil des Rohres, der entweder mit dem Rohr hergestellt oder auch angeschweißt werden kann.With the invention it is proposed for the first time that at least one bracket, preferably two brackets is or are arranged at each tube end. Each bracket is supported on one of those walls which delimit the cavity or which form the access of the cavity. If two brackets are provided at one end of the pipe, these are supported on opposite walls resiliently. The brackets may have a J-shape with a first portion having an arc of about 180 ° and a second portion extending parallel to the tube. Whose end is supported on the wall in question or fixed there. The division of the temple into two sections is a purely mental subdivision; each strap is a monolithic part of the tube that can either be made with the tube or welded.

Mithilfe des Vorgeschlagenen wird erreicht, dass einerseits eine vergleichsweise einfache Ausführungsform bereitgestellt werden kann, die vergleichsweise preiswert in ihrer Herstellung ist. Da die beiden Bügel eines Rohrendes sich an einander gegenüberliegenden Wänden des Hohlraums abstützen, ist bei annähernd gleichmäßig ausgeformten Bügeln das Rohr automatisch in der Mitte des Hohlraums federnd verspannt, was einerseits einen Mindestabstand zu den Innenseiten gewährleistet, die den Hohlraum begrenzen, und andererseits eine schwingungsunempfindliche Befestigung. Ein weiterer Vorteil ist, dass das Rohr zumeist in im Gießverfahren hergestellten Turbinenschaufeln angewendet werden kann und somit als nachträgliches Bauteil während der Fertigstellung der Turbinenschaufel montiert werden kann. Dies hat zur Folge, dass der Guss eines Grundkörpers der Turbinenschaufel trotz der Verwendung des darin angeordneten Rohres unverändert bleibt, was die Aufwände bei der Gussherstellung auf niedrigem Niveau hält.With the aid of the proposal it is achieved that, on the one hand, a comparatively simple embodiment can be provided, which is comparatively inexpensive to produce. Since the two brackets of a pipe end are supported on mutually opposite walls of the cavity, the tube is automatically resiliently clamped in the middle of the cavity at approximately uniformly shaped brackets, which on the one hand ensures a minimum distance to the insides that limit the cavity, and on the other hand, a vibration insensitive mounting. A further advantage is that the tube can usually be used in turbine blades produced by casting and thus can be mounted as a retrofitted component during the completion of the turbine blade. This has the consequence that the casting of a body of the turbine blade remains unchanged despite the use of the tube disposed therein, which keeps the expenses during the casting production at a low level.

Je nach Ausgestaltung der Abstützung kann ein Schiebesitz der Bügel an den Wänden vorgesehen sein, wodurch die thermisch bedingten Dehnungen und Relativbewegungen zwischen dem gegossenen Grundkörper der Turbinenschaufel und dem darin eingesetzten Rohr kompensiert werden können.Depending on the configuration of the support, a sliding seat of the bracket can be provided on the walls, whereby the thermally induced strains and relative movements between the cast base of the turbine blade and the tube inserted therein can be compensated.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Rohr eine Länge auf, die geringfügig größer oder gleich dem Abstand zwischen den beiden Zugängen ist. Damit wird sichergestellt, dass das im Rohr strömende Medium über die gesamte Spannweite des Schaufelblattes getrennt geführt werden kann von dem im Hohlraum geführten Medium. Die so erreichte Aufteilung des der Turbinenschaufel rückseitig zugeführten Kühlmediums in zwei Kühlmediumströme, von denen einer durch das Rohr strömt und der andere außen entlang des Rohres, erfolgt somit außerhalb des Schaufelblattes, was die Aufheizung des durch das Rohr strömenden Anteils reduziert.According to a further advantageous embodiment, the tube has a length which is slightly greater than or equal to the distance between the two accesses. This ensures that the medium flowing in the tube over the entire span of the airfoil can be guided separately from the guided in the cavity medium. The thus achieved division of the turbine blade at the rear supplied cooling medium in two cooling medium flows, one of which flows through the pipe and the other outside along the pipe, thus takes place outside of the airfoil, which reduces the heating of the flowing through the pipe portion.

Ein Verlust des Rohres von der Turbinenschaufel kann sicher vermieden werden, wenn gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung zumindest einer der Bügel an der betreffenden Wand stoffschlüssig befestigt ist. Unter stoffschlüssig ist dabei Schweißen, Löten oder auch Kleben verstanden. Bei der Verwendung eines temperaturbeständigen, keramischen Klebstoffs werden beim Verbinden thermoinduzierte Risse weitestgehend vermieden. Dies erhöht die Lebensdauer der Turbinenschaufel.A loss of the tube from the turbine blade can be safely avoided if, according to a further advantageous embodiment, at least one of the brackets is firmly bonded to the relevant wall. Under cohesive welding, soldering or gluing is understood. When using a temperature-resistant, ceramic adhesive thermoinduced cracks are largely avoided when connecting. This increases the life of the turbine blade.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Turbinenschaufel als Leitschaufel ausgebildet und umfasst zumindest an dem fußseitigen Ende des Schaufelblattes eine sich quer zum Schaufelblatt erstreckende Plattform, an der dem Schaufelblatt abgewandten Seite ein oder mehrere Haken zur Befestigung der Turbinenschaufel an einem Schaufelträger angeordnet ist bzw. sind. Ergänzend dazu kann die Turbinenschaufel vorzugsweise am kopfseitigen Ende des Schaufelblattes eine sich quer zum Schaufelblatt erstreckende weitere Plattform umfassen, an der dem Schaufelblatt abgewandten Seite ein oder mehrere Haken zum Befestigen der Turbinenschaufel in einem Innenring angeordnet ist bzw. sind.According to a further advantageous embodiment, the turbine blade is designed as a guide vane and comprises at least at the foot end of the airfoil extending transversely to the airfoil platform on the side facing away from the airfoil one or more hooks for attachment of the turbine blade is arranged on a blade carrier or are , In addition to this, the turbine blade may preferably comprise at the head end of the airfoil a further platform extending transversely to the airfoil, on the side facing away from the airfoil one or more hooks for fastening the turbine blade are arranged in an inner ring or are.

Insgesamt betrifft die Erfindung eine Turbinenschaufel mit einem hohlen Schaufelblatt, welches sich von einem fußseitigen Ende zu einem dem fußseitigen Ende gegenüberliegenden kopfseitigen Ende erstreckt und welches an beiden Enden jeweils einen Zugang zum Hohlraum aufweist, wobei durch den Hohlraum sich ein Rohr von dem einen der beiden Zugänge zu dem anderen der beiden Zugänge zur Durchleitung eines Mediums getrennt vom Hohlraum erstreckt. Um eine zuverlässige, langlebige und gegen auf die Turbinenschaufel einwirkende Schwingungen resistente Turbinenschaufel anzugeben, wird vorgeschlagen, dass das Rohr an zumindest einem seiner beiden Rohrenden zumindest einen Bügel umfasst, der sich an einer den Hohlraum begrenzenden Wand federnd abstützt.On the whole, the invention relates to a turbine blade having a hollow airfoil which extends from a foot-side end to a head-side end opposite the foot-side end and which has access to the cavity at both ends, through the cavity a pipe from the one of the two Access to the other of the two approaches for the passage of a medium separated from the cavity extends. In order to provide a reliable, long-lasting turbine blade which is resistant to vibrations against the turbine blade, it is proposed that the tube comprise at least one bracket on at least one of its two tube ends, which is resiliently supported on a wall delimiting the cavity.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.Further advantages and features of the invention will be explained in more detail with reference to an embodiment.

Es zeigen:

Figur 1
eine Turbinenleitschaufel in einer perspektivischen Darstellung und
Figur 2
eine perspektivische Darstellung der Rückseite einer Plattform der Turbinenschaufel mit einem sich in das Schaufelblatt erstreckenden Rohr.
Show it:
FIG. 1
a turbine vane in a perspective view and
FIG. 2
a perspective view of the back of a platform of the turbine blade with an extending into the blade tube.

Figur 1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Turbinenleitschaufel 1. Mit Hilfe des Fußbereichs 2, der Haken 24 aufweist, wird die Turbinenleitschaufel 1 an einer nicht dargestellten Innenwand eines Turbinenschaufelträgers befestigt. Der Fußbereich umfasst des Weiteren eine Plattform 5 zur radial äußeren Heißgaspfadbegrenzung. Von dort aus erstreckt sich ein Schaufelblatt 18 radial in Richtung einer zentralen Turbinenachse 30 des Turbinenschaufelträgers; es umfasst mithin ein fußseitiges Ende 7 und ein kopfseitiges Ende 10. FIG. 1 shows a perspective view of a turbine vane 1. With the help of the foot portion 2, the hook 24, the turbine vane 1 is attached to an inner wall of a turbine blade carrier, not shown. The foot region further comprises a platform 5 for the radially outer hot gas path limitation. From there, an airfoil 18 extends radially in the direction of a central turbine axis 30 of the turbine blade carrier; It therefore comprises a foot-side end 7 and a head-side end 10.

Den radial inneren Abschluss der Turbinenleitschaufel 1 bildet der Kopfbereich 3, der eine Plattform 25 und eine bezogen auf die Turbinenachse 30 radial innere bogenförmige Ausnehmung 26 aufweist. An diesen Kopfbereich 3 ist mittels schienenartiger Haken 27 ein U-förmiger Ring 19 angekoppelt. Die Haken 27 greifen dabei in Haltenuten 28 des U-förmigen Rings 19 ein. Die bogenförmige Ausnehmung 26 des Kopfbereichs 3 begrenzt zusammen mit dem U-förmigen Ring 19 einen Freiraum 20, dessen Längsrichtung 29 quer zur Turbinenachse 30 und zu einer Schaufelachse 31 verläuft. Radial innen am U-förmigen Ring 19 befindet sich eine Labyrinthdichtung 21.The radially inner end of the turbine guide vane 1 forms the head region 3, which has a platform 25 and a radial inner arcuate recess 26 relative to the turbine axis 30. At this head portion 3, a U-shaped ring 19 is coupled by means of rail-like hook 27. The hooks 27 engage in retaining grooves 28 of the U-shaped ring 19. The arcuate recess 26 of the head portion 3 defines, together with the U-shaped ring 19, a free space 20 whose longitudinal direction 29 extends transversely to the turbine axis 30 and to a blade axis 31. Radially inside the U-shaped ring 19 is a labyrinth seal 21st

Diese dichtet die sich bei Betrieb der Turbine um die zentrale Turbinenachse 30 drehende, angrenzend darunterliegende Turbinenlaufschaufelscheibe 22, die mit nicht dargestellten Turbinenlaufschaufeln besetzt ist, gegen ein direktes Durchströmen von Heißgas 17 ab.This seals against the turbine blade rotating around the central turbine axis 30, adjacent underlying turbine blade disc 22, which is occupied with turbine blades, not shown, against a direct flow of hot gas 17 from.

Das Schaufelblatt 18 weist in diesem Ausführungsbeispiel einen Hohlraum 4 auf, der sich über die Spannweite des Schaufelblatts 18 von einem fußseitig angeordneten ersten Zugang 36 bis zu einem kopfseitig angeordneten zweiten Zugang 35 erstreckt. Fußseitig ist der Turbinenschaufel 1 als Medium Kühlluft 23 zuführbar. Der Hohlraum 4 hat eine Querschnittskontur 34, die im Bereich des Schaufelblatts 18 und des Fußbereichs 2 der Außenkontur 16 des Schaufelblatts 18 ähnelt. Die Querschnittskontur 34 des Hohlraums 4 bleibt bei Betrachtung vom Fußbereich 2 bis vor den Kopfbereich 3 in ihrer Form im Wesentlichen erhalten, kann jedoch in der Größe abnehmen. Das Vorhandensein weiterer Hohlräume ist für die Erfindung unerheblich.In this exemplary embodiment, the blade 18 has a cavity 4 which extends over the span of the blade 18 from a first access 36 arranged on the base side to a second access 35 arranged on the top side. On the foot side of the turbine blade 1 as a medium cooling air 23 can be fed. The cavity 4 has a cross-sectional contour 34, which is similar to the outer contour 16 of the blade 18 in the region of the blade 18 and the foot region 2. The cross-sectional contour 34 of the cavity 4 is substantially retained in shape as viewed from the foot region 2 to the head region 3, but may decrease in size. The presence of further cavities is irrelevant to the invention.

Der Hohlraum 4 kann beim Gießen der Turbinenschaufel 1 durch Einsetzen eines Gusskerns direkt mitgegossen werden. Nach dem Guss wird ein Rohr 13 in den Hohlraum 4 eingesetzt. Das Rohr 13 weist einen nahezu gleichbleibend elliptischen Querschnitt 15 auf, kann aber auch eine andere Kontur aufweisen. Das Rohr 13 ist kein Prallkühlelement.The cavity 4 can be cast directly during casting of the turbine blade 1 by inserting a casting core. After casting, a tube 13 is inserted into the cavity 4. The tube 13 has a nearly constant elliptical cross section 15, but may also have a different contour. The tube 13 is not a baffle cooling element.

Durch das Vorsehen des Rohres 13 entsteht ein Außenkanal 9 zwischen den Wänden des Hohlraums 4 und dem Rohr 13.By providing the tube 13, an outer channel 9 is formed between the walls of the cavity 4 and the tube 13.

Der im Außenkanal 9 strömende Anteil der Kühlluft 23 dient zur Kühlung des Schaufelblattes 18 in konventioneller Weise und kann an der Hinterkante des Schaufelblatts 18 in bekannter Art und Weise austreten. Im Fußbereich 2 wird die Kühlluft 23 in die Eintrittsöffnung 37 des Rohrs 13, das bis zu einer Oberseite 32 des Fußbereichs 2 der Turbinenleitschaufel 1 reicht, eingeleitet. Die Kühlluft 23 strömt weiter bis zum Kopfbereich 3 der Turbinenschaufel 1 und dort durch die Austrittsöffnung 12 in den Freiraum 20. Der durch die Austrittsöffnung 12 im Kopfbereich 3 ausströmende Kühlluftanteil 42 strömt zunächst in den Freiraum 20 und kühlt den U-förmigen Ring 19, der den Freiraum 20 radial innen begrenzt. Die erfindungsgemäße Befestigung des Rohres 13 ist in Fig. 1 nicht dargestellt, sondern wird anhand der Figur 2 im Detail erläutert.The portion of the cooling air 23 flowing in the outer channel 9 serves to cool the blade 18 in a conventional manner and can emerge at the trailing edge of the blade 18 in a known manner. In the foot region 2, the cooling air 23 is introduced into the inlet opening 37 of the tube 13, which extends up to an upper side 32 of the foot region 2 of the turbine guide vane 1. The cooling air 23 continues to flow to the head portion 3 of the turbine blade 1 and there through the outlet opening 12 into the free space 20. The effluent through the outlet opening 12 in the head portion 3 cooling air 42 initially flows into the free space 20 and cools the U-shaped ring 19, the the space 20 radially limited inside. The attachment of the tube 13 according to the invention is in Fig. 1 Not but is shown by the FIG. 2 explained in detail.

Figur 2 zeigt in perspektivischer Darstellung die Ansicht auf die kaltgasseitige Oberseite 32 der Plattform 5 der Turbinenschaufel 1. Aufgrund der gewählten Perspektive ist das Schaufelblatt 18 in Figur 2 nicht dargestellt, jedoch ist dessen gewölbtes Profil 33 der Darstellung zu entnehmen. Die in Figur 2 dargestellte Turbinenschaufel 1 weist im Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 zwei Hohlräume 4 mit jeweils zwei Zugängen auf, was jedoch für die erfindungsgemäße Befestigung des Rohres 13 unerheblich ist. In dem einem der beiden Hohlräume 4 ist das Rohr 13 angesiedelt, durch welches ein Teil derjenigen Kühlluft, die der Turbinenschaufel 1 oberseitig zugeführt wird, zum anderen Ende der Turbinenschaufel 1 ohne wesentlichen Wärmeeintrag geführt werden kann. Das Rohr 13 ist im Querschnitt ellipsenförmig. Es könnte doch aber auch kreisförmig, oder auch eine andere Gestalt aufweisen. Am Rohrende 39 sind zwei Bügel 41 vorgesehen, die in entlang ihrer Erstreckung prinzipiell J-förmig sind und die sich an den beiden einander gegenüberliegenden Wänden 43, 44 abstützen, die den Hohlraum 4 begrenzen. Die Bügel 41 sind monolithischer Teil des Rohres 13. Die Bügel 41 umfassen einen parallel zur Längsrichtung des Rohres 13 verlaufenden Abschnitt 45, der so groß gewählt ist, dass ein Schiebesitz an der betreffenden Wand 44 gebildet wird, wodurch selbst bei unterschiedlichen Wärmedehnungen ein sicherer Sitz des betreffenden Rohrendes 39 im Zugang zum Hohlraum 4 gewährleistet ist. FIG. 2 shows a perspective view of the view of the cold gas side 32 of the platform 5 of the turbine blade 1. Due to the selected perspective, the blade 18 is in FIG. 2 not shown, but its curved profile 33 is shown in the illustration. In the FIG. 2 shown turbine blade 1, in contrast to the embodiment according to FIG. 1 two cavities 4, each with two access points, which is irrelevant to the inventive attachment of the tube 13. In which one of the two cavities 4, the tube 13 is settled, through which a part of that cooling air, which is the top of the turbine blade 1, fed to the other end of the turbine blade 1 without significant heat input. The tube 13 is elliptical in cross section. But it could also be circular, or even have a different shape. At the pipe end 39, two brackets 41 are provided, which are in principle J-shaped along their extent and which are supported on the two opposite walls 43, 44 which define the cavity 4. The brackets 41 are monolithic part of the tube 13. The brackets 41 comprise a parallel to the longitudinal direction of the tube 13 extending portion 45 which is chosen so large that a sliding fit is formed on the respective wall 44, whereby a secure fit even with different thermal expansions the relevant pipe end 39 is ensured in the access to the cavity 4.

Die in Figur 2 dargestellte Befestigung des Rohrendes 39 im Zugang 36 zum Hohlraum 4 kann dabei sowohl fußseitig als auch kopfseitig vorgesehen sein, wobei es sich als Vorteil herausgestellt hat, dass, wenn an einem der beiden Zugänge 35, 36 beide Bügel 41 mit der betreffenden Wand 43, 44 verschweißt, verlötet oder verklebt sind, das andere Ende nicht stoffschlüssig befestigt ist, so dass dort der Schiebesitz etabliert ist.In the FIG. 2 illustrated attachment of the pipe end 39 in the access 36 to the cavity 4 may be provided both foot and head side, wherein it has been found to be advantageous that, if at one of the two approaches 35, 36 both bracket 41 with the relevant wall 43, 44th welded, soldered or glued, the other end is not firmly bonded, so that there the sliding seat is established.

Claims (7)

Turbinenschaufel (1) mit einem hohlem Schaufelblatt (18), welches sich von einem fußseitigen Ende (7) zu einem dem fußseitigen Ende (7) gegenüberliegenden kopfseitigen Ende (10) erstreckt und welches an beiden Enden (7, 10) jeweils einen Zugang (35, 36) zum Hohlraum (4) aufweist, durch welchen Hohlraum (4) sich ein Rohr (13) von dem einen der beiden Zugänge (35) zu dem anderen der beiden Zugänge (36) zur Durchleitung eines Mediums durch den Hohlraum (4) erstreckt,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Rohr (13) an zumindest einem seiner beiden Rohrenden (39) zumindest einen Bügel (41) umfasst, der sich an einer den Hohlraum (4) begrenzenden Wand (43, 44) federnd abstützt.Turbine blade (1) having a hollow blade (18) which extends from a foot-side end (7) to a head-side end (10) opposite the base-side end (7) and which has an access at both ends (7, 10). 35, 36) to the cavity (4), through which cavity (4) a tube (13) from the one of the two accesses (35) to the other of the two accesses (36) for the passage of a medium through the cavity (4 ),
characterized in that
the tube (13) comprises at least one bracket (41) on at least one of its two tube ends (39), which is resiliently supported on a wall (43, 44) delimiting the cavity (4). Turbinenschaufel (1) nach Anspruch 1,
bei der das Rohr (13) eine Länge aufweist, die gleich oder geringfügig größer dem Abstand zwischen den beiden Zugängen (35, 36) ist.Turbine blade (1) according to claim 1,
wherein the tube (13) has a length which is equal to or slightly greater than the distance between the two accesses (35, 36). Turbinenschaufel (1) nach Anspruch 1 oder 2,
bei der an zumindest einem Rohrende (39) zwei Bügel (41) vorgesehen sind, die sich an einander gegenüberliegenden Wänden (43, 44) abstützen.Turbine blade (1) according to claim 1 or 2,
in which at least one tube end (39) two brackets (41) are provided, which are supported on mutually opposite walls (43, 44). Turbinenschaufel (1) nach Anspruch 3,
bei der an beiden Rohrenden (39) zwei Bügel (41) vorgesehen sind, die sich an einander gegenüberliegenden Wänden (43, 44) abstützen.Turbine blade (1) according to claim 3,
in which two brackets (41) are provided at both pipe ends (39), which are supported on mutually opposite walls (43, 44). Turbinenschaufel (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
bei dem zumindest einer der Bügel (41) an der betreffenden Wand (43, 44) stoffschlüssig befestigt ist.Turbine blade (1) according to one of the preceding claims,
in which at least one of the brackets (41) is firmly bonded to the relevant wall (43, 44). Turbinenschaufel (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
welche als Leitschaufel ausgebildet ist und zumindest an dem fußseitigen Ende (7) des Schaufelblatts (18) eine sich quer zum Schaufelblatt (18) erstreckende Plattform (5) umfasst, an derer dem Schaufelblatt (18) abgewandten Oberseite (32) ein oder mehrere Haken (24) zur Befestigung der Turbinenschaufel (1) an einem Schaufelträger angeordnet sind.Turbine blade (1) according to one of the preceding claims,
which is designed as a guide blade and at least at the foot-side end (7) of the blade (18) comprises a transversely to the blade (18) extending platform (5) on which the blade (18) facing away from the top (32) one or more hooks (24) are arranged for attachment of the turbine blade (1) on a blade carrier. Turbinenschaufel (1) nach Anspruch 6,
welche am kopfseitigen Ende (10) des Schaufelblatts (18) eine sich quer zum Schaufelblatt (18) erstreckende Plattform (25) umfasst, an derer dem Schaufelblatt (18) abgewandten Seite ein oder mehrere Haken (27) zur Befestigung der Turbinenschaufel (1) an einem Innenring angeordnet sind.Turbine blade (1) according to claim 6,
which at the head end (10) of the blade (18) comprises a transverse to the blade (18) extending platform (25) on which the blade (18) facing away from one or more hooks (27) for attachment of the turbine blade (1) are arranged on an inner ring.
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