EP2918780A1 - Prallgekühltes Bauteil für eine Gasturbine - Google Patents

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EP2918780A1
EP2918780A1 EP14159498.6A EP14159498A EP2918780A1 EP 2918780 A1 EP2918780 A1 EP 2918780A1 EP 14159498 A EP14159498 A EP 14159498A EP 2918780 A1 EP2918780 A1 EP 2918780A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
component
impingement cooling
guide elements
wall
cooling
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14159498.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Nihal Kurt
Fathi Ahmad
Marco Schüler
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 EP14159498.6A priority Critical patent/EP2918780A1/de
Publication of EP2918780A1 publication Critical patent/EP2918780A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current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
    • 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
    • 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
    • F01D5/188—Convection cooling with an insert in the blade cavity to guide the cooling fluid, e.g. forming a separation wall
    • F01D5/189—Convection cooling with an insert in the blade cavity to guide the cooling fluid, e.g. forming a separation wall the insert having a tubular cross-section, e.g. airfoil shape
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
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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
    • 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
    • F05D2260/201—Heat transfer, e.g. cooling by impingement of a fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05D2260/221—Improvement of heat transfer
    • F05D2260/2212—Improvement of heat transfer by creating turbulence
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    • F05D2260/2214—Improvement of heat transfer by increasing the heat transfer surface
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    • F05D2260/2214—Improvement of heat transfer by increasing the heat transfer surface
    • F05D2260/22141—Improvement of heat transfer by increasing the heat transfer surface using fins or ribs

Definitions

  • the invention relates to a collision cooled component for a gas turbine, with a component wall, along the outside of a hot gas is flowable and the outside of the outside opposite an impingement cooling wall with a number of grid-shaped arranged impingement cooling openings is spaced, wherein on the inside of guide elements for guiding a through the impingement cooling openings supplied coolant are arranged.
  • such components are known in particular as turbine blades, which are used in particular in stationary gas turbines.
  • the EP 2 236 751 A2 a corresponding turbine blade.
  • cooling on the inside of the blade is carried out as impingement cooling.
  • a perforated plate is positioned at a small distance from the inner wall.
  • the air jets passing through the holes in the sheet metal meet perpendicular to the inside of the blade wall to be cooled and thus lead to a particularly efficient cooling.
  • the cooling air used for impact cooling lead after their impact to the center of the airfoil, which is experience the highest temperature-loaded.
  • the higher cooling air concentration ensures sufficient cooling there.
  • the object of the invention is to provide an aforementioned component, in which an improved cooling is achieved.
  • the guide elements have a contour in the form of a curved drop with a thinner end and a thicker end.
  • the guide elements are aerodynamically curved as well as an airfoil of a turbine blade and thus comprise a suction-side wall surface and a pressure-side wall surface, along which the coolant can flow.
  • the terms “thicker end” and “thinner end” refer to the other end, respectively.
  • the coolant used for impingement cooling is deflected after its impact according to the shape of the guide elements and when using several inventive guide elements, the individual different coolant flows are made uniform.
  • the suction side of the guide elements resulting effect of the acceleration of the coolant flow, which further increases the cooling effect.
  • the guide elements are designed monolithic with the component wall. In this way, an improved heat conduction from the component wall via the guide elements can be achieved in the coolant.
  • a planar pattern is provided on guide elements, which is further preferably offset to the grid of the impingement cooling openings.
  • the guide elements have a height which is less than the distance between the inside and impact cooling wall. This prevents an undesirably large blocking of the free space between the impact cooling wall and the inside with a comparatively large surface area of the respective guide elements.
  • the baffle cooling wall is not supported on all vanes, at worst only on a few.
  • a flow-loss combination of individual coolant streams, which have emerged from individual impingement cooling jets, can be achieved according to a further advantageous embodiment, if at least two spaced-apart rows are provided and the guide elements of the two rows are arranged such that either their thicker ends or thinner Ends of the domed drops of each row facing each other to the corresponding end of the other row. It is even possible to adapt the local heat transfer resistance even between the rows more turbulators, such as ribs, grooves or the like to arrange. Their heights are then lower than the heights of the guide elements.
  • the component can be designed as a turbine guide vane, as a turbine blade or as a guide ring segment or as part of a combustion chamber wall.
  • both its blade leaf and its platform may comprise a component wall according to the invention.
  • the invention relates to a component for a gas turbine, with a component wall, along the outside of a hot gas is flowable and the outside of the outside opposite an impingement cooling wall with a number of grid-shaped arranged impingement cooling openings is spaced, wherein on the inside guide elements for guiding a through the impingement cooling openings supplied coolant are arranged.
  • the baffle elements have a contour in the form of a curved drop with a thinner end and a thicker end.
  • FIG. 1 shows a turbine blade 11, which is in the form of a guide vane an embodiment of a baffled component 10.
  • the component 10 is intended for use in a stationary gas turbine.
  • the component 10 has a turbine blade 11 on an airfoil 12, which is extends from a front edge 19 to a trailing edge 16 and along the outer sides 18 when used in a gas turbine, a hot gas is flowable.
  • 19 so-called film cooling holes 15 are provided in the front edge.
  • the component 10 is hollow and comprises a hollow insert 20, which is to be referred to as an impact-cooling insert.
  • the insert 20 in turn comprises a baffle cooling wall 22, which is opposite to an inner side 24 of the blade 12 at a distance, wherein the inner side 24 itself is part of a component wall 14.
  • the component wall 14 is defined as it were by the outside 18 and the inside 24.
  • a plurality of guide elements 38 are distributed along a Spannweiteraum of the blade 12, each having a contour in the form of a curved drop with a thinner end 25 and a thicker end 27.
  • a plurality of impingement cooling openings 26 are distributed over the span of the airfoil 12, through which cooling air 28 fed from the foot can exit from the cavity of the insert 20 in the form of impingement cooling jets 30.
  • the jets 30 strike the inside 24 of the component wall 14 and efficiently cool it during operation of a gas turbine.
  • the turbine blade 11 has a in the FIG. 1 shown above foot-side end 35 with a platform 36.
  • the platform 36 defines the hot gas channel 13 and consequently has an outer side 21 facing the hot gas channel 13 and an inner side 17 opposite this outer side 21. From this inner side 17 protrude guide elements 38 according to the invention.
  • the inside 17 is a Baffle cooling wall 22 opposite, in the same baffles 26 are arranged.
  • FIG. 2 shows in detail the contours of the guide elements 38 in the form of a curved drop and their arrayed arrangement.
  • FIG. 2 a plan view of an inner side 17 of the platform 36 of the turbine blade 11 after FIG. 1 with partially cut baffle cooling wall 22 against.
  • the guide elements 38 preferably have a height starting from the inner side 17, which is less than the distance A between the impingement cooling wall 22 and the said inner side 17. Thus, the guide elements 38 do not serve as spacers for the impact cooling wall 22 or for holding or positioning the impingement cooling insert. For better illustration of the arrangement of the guide elements 38 and their contour, a part of the baffle cooling wall is not shown.
  • the guide elements 38 which have the contour in the form of a curved drop, are arranged in rows, of which the first three rows are identified by the reference symbols R1, R2 and R3. Within each row R1, R2 and R3, the thicker ends 27 point to the same side, so that the arrangement of the guide elements 38 in one row corresponds to the development of the blades of a blade ring. In the case of two directly adjacent rows R1 and R2 or R2 and R3, the thinner ends 25 and their thicker ends 27 respectively have the respective other row R2 and R1 or R3 and R2.
  • the impingement cooling openings 26 are offset according to the juxtaposition of the guide elements 38, wherein in the embodiment according to FIG. 2 several variants are shown at the same time. However, only one of the variants described in detail below can be used as a whole.
  • each impingement cooling opening 26 is located both centrally between two immediately adjacent guide elements 38 and centrally between two imaginary lines, one of which connects the thicker ends and the other the thinner ends of the guide elements 38 of the row R1.
  • the speed of the cooling air between the guide elements 28 can be used effectively for cooling.
  • the impingement cooling openings 26 are arranged in the immediate vicinity of the thicker ends 27 and somewhat more on the pressure side with respect to the drop shape of the guide elements 38.
  • the coolant flows resulting from the individual impingement cooling jets 30 are routed regularly to a free space between two rows R1 and R2, from which they can then flow off in a targeted manner.
  • the blowing out of the coolant at the downstream end of the rows is then carried out in a known manner, for example by film cooling holes, not shown.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Fluid Mechanics (AREA)
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Abstract

Insgesamt betrifft die Erfindung ein Bauteil (10) für eine Gasturbine, mit einer Bauteilwand (14), entlang deren Außenseite (18, 21) ein Heißgas strömbar ist und zu dessen der Außenseite (18, 21) gegenüberliegenden Innenseite (24) eine Prallkühlwand (22) mit einer Anzahl von rasterförmig angeordneten Prallkühlöffnungen (26) beabstandet ist, wobei an der Innenseite Leitelemente (38) zur Führung von einem durch die Prallkühlöffnungen (26) zugeführten Kühlmittel angeordnet sind. Die Leitelemente (38) aufweisen eine Kontur in Form eines gewölbten Tropfens mit einem dünneren Ende und einem dickeren Ende.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein prallgekühltes Bauteil für eine Gasturbine, mit einer Bauteilwand, entlang deren Außenseite ein Heißgas strömbar ist und zu dessen der Außenseite gegenüberliegenden Innenseite eine Prallkühlwand mit einer Anzahl von rasterförmig angeordneten Prallkühlöffnungen beabstandet ist, wobei an der Innenseite Leitelemente zur Führung von einem durch die Prallkühlöffnungen zugeführten Kühlmittel angeordnet sind.
  • Aus dem Stand der Technik sind derartige Bauteile insbesondere als Turbinenschaufeln bekannt, die insbesondere in stationären Gasturbinen Verwendung finden. Beispielsweise offenbart die EP 2 236 751 A2 eine entsprechende Turbinenschaufel. Zur besseren Kühlung von den thermisch besonders hoch beanspruchten Turbinenschaufeln wird die Kühlung auf der Innenseite der Schaufel als Prallkühlung ausgeführt. Hierzu ist in geringem Abstand zur Innenwand ein gelochtes Blech positioniert. Die durch die Löcher im Blech hindurchtretenden Luftstrahlen treffen senkrecht auf die Innenseite der zu kühlenden Schaufelwand und führen so zu einer besonders effizienten Kühlung. An der Innenseite angeordneten Rippen leiten die zur Prallkühlung eingesetzte Kühlluft nach ihrem Aufprall zur Mitte des Schaufelblatts, welches erfahrungsgemäß am höchsten temperaturbelastet ist. Die höhere Kühlluftkonzentration sorgt dort für eine ausreichende Kühlung.
  • Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines eingangs genannten Bauteils, bei dem eine verbesserte Kühlung erreicht wird.
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird mit einem Bauteil gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Bauteils sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Leitelemente eine Kontur in Form eines gewölbten Tropfens mit einem dünneren Ende und einem dickeren Ende aufweisen. Mit anderen Worten sind die Leitelemente ebenso aerodynamisch gekrümmt wie ein Schaufelblatt einer Turbinenschaufel und umfassen mithin eine saugseitige Wandfläche und eine druckseitige Wandfläche, entlang der das Kühlmittel strömen kann. Die Begriffe "dickere Ende" und "dünnere Ende" beziehen sich jeweils auf das andere Ende.
  • Durch die erfindungsgemäße Form der Leitelemente wird das zur Prallkühlung eingesetzte Kühlmittel nach seinem Aufprall entsprechend der Form der Leitelemente umgelenkt und bei Anwendung mehrerer erfindungsgemäßer Leitelemente werden die einzelnen unterschiedlichen Kühlmittelströmungen vergleichmäßigt. Besonders von Vorteil ist der saugseitig an den Leitelementen entstehende Effekt der Beschleunigung der Kühlmittelströmung, was den Kühleffektweiter steigert.
  • Neben der gezielten Führung der Strömung werden unerwünschte Querströmungen zu benachbarten Prallkühlöffnungen reduziert, was die Effizienz der Prallkühlung ansteigen lässt. Durch eine vorzugsweise reihenförmige Anordnung von Leitelementen wird zudem eine bessere konvektive Kühlung erreicht. Die reihenförmige Anordnung der Leitelemente ist analog zu einer Abwicklung einer Schaufelblattreihe eines Schaufelkranzes.
  • Zudem sind die Leitelemente mit der Bauteilwand monolithisch ausgeführt. Hierdurch kann eine verbesserte Wärmeleitung aus der Bauteilwand über die Leitelemente in das Kühlmittel erreicht werden. Vorzugsweise ist ein flächiges Muster an Leitelementen vorgesehen, welches weiter bevorzugt zu dem Raster der Prallkühlöffnungen versetzt ist.
  • Bei monolithischer Einheit von Leitelement in Gestalt eines räumlichen Körpers und der Bauteilwand wird eine effektivere Kühlwirkung aufgrund vergrößerter Bauteilfläche erreicht und somit ein geringerer Kühlmittelverbrauch erzielt. Der geringere Kühlmittelverbrauch wirkt sich wiederum positiv auf den Wirkungsgrad einer Gasturbine aus, in der das erfindungsgemäße Bauteil während des Betriebs verwendet wird.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weisen die Leitelemente eine Höhe auf, die geringer ist als der Abstand zwischen Innenseite und Prallkühlwand. Dies verhindert eine ungewünscht große Verblockung des Freiraums zwischen Prallkühlwand und Innenseite bei vergleichsweise großer Oberfläche der jeweiligen Leitelemente. Mithin stützt sich die Prallkühlwand nicht an allen Leitelementen ab, schlechtestenfalls nur an einigen wenigen.
  • Eine strömungsverlustarme Zusammenführung von einzelnen Kühlmittelströmen, die aus einzelnen Prallkühlstrahlen hervorgegangen sind, lässt sich gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung erreichen, wenn zumindest zwei zueinander beabstandete Reihen vorgesehen sind und die Leitelemente der beiden Reihen derart zueinander angeordnet sind, dass entweder ihre dickeren Enden oder ihre dünneren Enden der gewölbten Tropfen jeder Reihe wechselseitig zu dem entsprechenden Ende der jeweils anderen Reihe weisen. Dabei ist es zur Anpassung des lokalen Wärmeübergangswiderstandes sogar möglich, noch zwischen den Reihen weitere Turbulatoren, beispielsweise Rippen, Nuten oder ähnliches, anzuordnen. Deren Höhen sind dann geringer als die Höhen der Leitelemente.
  • Einander störende Prallkühlstrahlen werden vermieden, wenn weiter bevorzugt mehrere oder gar alle Prallkühlöffnungen derart angeordnet ist, dass jede der betreffende Prallkühlöffnung den durch sie hindurchtretenden Prallkühlstrahl entweder auf eine unmittelbarer Umgebung des dickeren Endes eines ihr zugeordneten Leitelements richtet oder diesen auf einen Bereich mittig zwischen zwei unmittelbar benachbarte Leitelemente richtet.
  • Selbstverständlich kann das Bauteil als Turbinenleitschaufel, als Turbinenlaufschaufel oder auch als ein Führungsringsegment oder als Teil einer Brennkammerwand ausgestaltet sein. Im Falle von Turbinenschaufeln kann sowohl dessen Schaufelblatt als auch dessen Plattform eine erfindungsgemäße Bauteilwand umfassen.
  • Insgesamt betrifft die Erfindung ein Bauteil für eine Gasturbine, mit einer Bauteilwand, entlang deren Außenseite ein Heißgas strömbar ist und zu dessen der Außenseite gegenüberliegenden Innenseite eine Prallkühlwand mit einer Anzahl von rasterförmig angeordneten Prallkühlöffnungen beabstandet ist, wobei an der Innenseite Leitelemente zur Führung von einem durch die Prallkühlöffnungen zugeführten Kühlmittel angeordnet sind. Um ein prallgekühltes Bauteil bereitzustellen, bei dem die konvektive Kühlung verbessert und der Einfluss von Querströmungen verringert ist, wird vorgeschlagen, dass die Leitelemente eine Kontur in Form eines gewölbten Tropfens mit einem dünneren Ende und einem dickeren Ende aufweisen.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden anhand eines Ausführungseispiels wiedergegeben. Dazu zeigt:
    • FIG 1
    den Längsschnitt durch eine Turbinenleitschaufel und
    FIG 2
    eine Draufsicht auf eine kaltgasseitige Oberfläche der Plattform der Turbinenschaufel nach FIG 1 mit teilweise geschnittener Prallkühlwand.
  • FIG 1 zeigt eine Turbinenschaufel 11, welche in Form einer Leitschaufel ein Ausführungsbeispiel eines prallgekühlten Bauteils 10 ist. Das Bauteil 10 ist zur Verwendung in einer stationären Gasturbine bestimmt. Das Bauteil 10 weist als Turbinenschaufel 11 ein Schaufelblatt 12 auf, welches sich von einer Vorderkante 19 zu einer Hinterkante 16 erstreckt und entlang dessen Außenseiten 18 bei Verwendung in einer Gasturbine ein Heißgas strömbar ist. Zudem sind in der Vorderkante 19 sogenannte Filmkühllöcher 15 vorgesehen. Das Bauteil 10 ist hohl ausgeführt und umfasst einen hohlen Einsatz 20, welcher als Prallkühleinsatz zu bezeichnen ist. Der Einsatz 20 umfasst wiederum eine Prallkühlwand 22, die einer Innenseite 24 des Schaufelblatts 12 unter Abstand gegenüberliegt, wobei die Innenseite 24 selber Teil einer Bauteilwand 14 ist. Die Bauteilwand 14 ist sozusagen von der Außenseite 18 und der Innenseite 24 begrenzt. Auf der Innenseite 24 sind entlang einer Spannweiterichtung des Schaufelblatts 12 mehrere Leitelemente 38 verteilt, die jeweils eine Kontur in Form eines gewölbten Tropfens mit einem dünneren Ende 25 und einem dickeren Ende 27 aufweisen. In der Prallkühlwand 22 sind über die Spannweite des Schaufelblattes 12 verteilt eine Vielzahl von Prallkühlöffnungen 26 vorgesehen, durch die fußseitig zugeführte Kühlluft 28 aus dem Hohlraum des Einsatzes 20 heraus in Form von Prallkühlstrahlen 30 austreten kann. Die Strahlen 30 treffen auf die Innenseite 24 der Bauteilwand 14 und kühlen diese während des Betriebs einer Gasturbine effizient. Anschließend umströmt ein Teil der somit aufgewärmten Kühlluft den Einsatz 20 und insbesondere die Leitelemente 38 gemäß deren Strömungskontur. Dieser Teilstrom wird anschließend bis zur Hinterkante 16 des Schaufelblattes 12 geführt, wo sie dort durch Hinterkantenöffnungen 34 austreten kann. Ein anderer Teil der Kühlluft tritt durch die in der Vorderkante 19 angeordneten Filmkühlöffnungen 15 aus. Andere Möglichkeiten zur Ausleitung der aufgewärmten Kühlluft aus dem Bauteil 10 heraus sind ebenfalls denkbar.
  • Die Turbinenschaufel 11 weist ein in der FIG 1 oben dargestelltes fußseitiges Ende 35 mit einer Plattform 36 auf. Die Plattform 36 begrenzt den Heißgaskanal 13 und weist infolgedessen eine dem Heißgaskanal 13 zugewandte Außenseite 21 und eine dieser Außenseite 21 gegenüberliegende Innenseite 17 auf. Aus dieser Innenseite 17 ragen erfindungsgemäße Leitelemente 38 hervor. Unter Abstand A liegt der Innenseite 17 eine Prallkühlwand 22 gegenüber, in der ebenso Prallkühlöffnungen 26 angeordnet sind.
  • Die FIG 2 zeigt detailliert die Konturen der Leitelemente 38 in der Form eines gekrümmten Tropfens sowie deren aufgereihte Anordnung. Dazu gibt FIG 2 eine Draufsicht auf eine Innenseite 17 der Plattform 36 der Turbinenschaufel 11 nach FIG 1 mit teilweise geschnittener Prallkühlwand 22 wider.
  • Die Leitelemente 38 weisen vorzugsweise eine Höhe ausgehend von der Innenseite 17 auf, die geringer ist als der Abstand A zwischen der Prallkühlwand 22 und der besagten Innenseite 17. Mithin dienen die Leitelemente 38 nicht als Abstandselemente für die Prallkühlwand 22 oder zur Halterung bzw. Positionierung des Prallkühleinsatzes. Zur besseren Veranschaulichung der Anordnung der Leitelemente 38 und deren Kontur ist ein Teil der Prallkühlwand nicht dargestellt.
  • Die die Kontur in Form eines gewölbten Tropfens aufweisenden Leitelemente 38 sind in Reihen angeordnet, von denen die ersten drei Reihen mit den Bezugszeichen R1, R2 und R3 identifiziert sind. Innerhalb jeder Reihe R1, R2 und R3 weisen die dickeren Enden 27 zur gleichen Seite, sodass die Anordnung der Leitelemente 38 in einer Reihe der Abwicklung der Schaufelblätter eines Schaufelkranzes entspricht. Bei zwei unmittelbar benachbarten Reihen R1 und R2 bzw. R2 und R3 weisen jeweils die dünneren Enden 25 bzw. deren dickeren Enden 27 zur jeweils andere Reihe R2 und R1 bzw. R3 und R2.
  • Die Prallkühlöffnungen 26 sind entsprechend der Aneinanderreihung der Leitelemente 38 versetzt, wobei in dem Ausführungsbeispiel nach FIG 2 mehrere Varianten dazu gleichzeitig dargestellt sind. Es kann aber auch nur eine der nachfolgend im Detail beschriebenen Varianten insgesamt angewendet werden.
  • Die Varianten unterscheiden sich hinsichtlich der Positionierung der Prallkühlöffnungen 26 gegenüber den Leitelementen 38. Gemäß einer ersten Variante ist in R1 jede Prallkühlöffnung 26 sowohl mittig zwischen zwei unmittelbar benachbarten Leitelementen 38 als auch mittig zwischen zwei gedachten Linien, von denen eine die dickeren Enden und die andere die dünneren Enden der Leitelemente 38 der Reihe R1 miteinander verbindet. Hierdurch kann die Geschwindigkeit der Kühlluft zwischen den Leitelementen 28 effektiv zur Kühlung eingesetzt werden. Im Unterschied dazu sind gemäß einer zweiten Variante in der Reihe R2 die Prallkühlöffnungen 26 in unmittelbarer Nähe der dickeren Enden 27 und etwas druckseitiger in Bezug auf die Tropfenform der Leitelemente 38 angeordnet. Damit kann ein lokaler Bereich fokussiert gekühlt werden, um ein harmonisiertes Spannungsfeld ohne Gradienten zu erreichen.
  • In beiden Fällen werden die sich aus den einzelnen Prallkühlstrahlen 30 ergebenden Kühlmittelströme regelmäßig zu einem Freiraum zwischen zwei Reihen R1 und R2 hingeführt, von dem aus sie dann gezielt abströmen können. Die Ausblasung des Kühlmittels am abströmseitigen Ende der Reihen erfolgt dann in bekannter Art, beispielsweise durch nicht weiter dargestellte Filmkühllöcher.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims (8)

  1. Bauteil (10) für eine Gasturbine,
    mit einer Bauteilwand (14), entlang deren Außenseite (18, 21) ein Heißgas strömbar ist und zu dessen der Außenseite (18, 21) gegenüberliegenden Innenseite (17, 24) eine Prallkühlwand (22) mit einer Anzahl von rasterförmig angeordneten Prallkühlöffnungen (26) beabstandet ist,
    wobei an der Innenseite (17, 24) Leitelemente (38) zur Führung von einem durch die Prallkühlöffnungen (26) zugeführten Kühlmittel angeordnet sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Leitelemente (38) eine Kontur in Form eines gewölbten Tropfens mit einem dünneren Ende (25) und einem dickeren Ende (27) aufweisen.
  2. Bauteil (10) nach Anspruch 1,
    bei dem die Leitelemente (38) eine Höhe aufweisen, die geringer ist als der Abstand zwischen Innenseite (17, 24) und Prallkühlwand (22).
  3. Bauteil (10) nach Anspruch 1 oder 2,
    bei dem die Leitelemente (38) in zumindest einer Reihe (R1, R2, R3) angeordnet ist, vergleichbar mit der Abwicklung von Schaufelblättern eines Schaufelkranzes.
  4. Bauteil (10) nach Anspruch 3,
    bei dem zumindest zwei zueinander beabstandete Reihen (R1, R2) vorgesehen sind und die Leitelemente (38) der beiden Reihen (R1, R2) derart zueinander angeordnet sind, dass entweder die dickeren Enden (27) oder die dünneren Enden (25) jeder Reihe (R1 bzw. R2) wechselseitig zu dem entsprechenden Ende (27, 25) der jeweils anderen Reihe (R2 bzw. R1) weisen.
  5. Bauteil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    bei dem zumindest eine der Prallkühlöffnungen (26) derart angeordnet ist, dass die betreffende Prallkühlöffnung (26) den durch sie hindurchtretenden Prallkühlstrahl (30) zwischen zwei unmittelbar benachbarte Leitelemente (38) richtet.
  6. Bauteil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    bei dem zumindest eine der Prallkühlöffnungen (26) derart angeordnet ist, dass jede der betreffenden Prallkühlöffnungen (26) den durch sie hindurchtretenden Prallkühlstrahl (30) in eine unmittelbarer Umgebung des dickeren Endes (27) eines ihr zugeordneten Leitelements (38) richtet.
  7. Bauteil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ausgestaltet als Turbinenschaufel (11), dessen Schaufelblatt und/oder dessen Plattform die betreffende Bauteilwand (14) umfasst.
  8. Bauteil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ausgestaltet als Führungsringsegment, dessen dem Heißgas aussetzbare Wand als die betreffende Bauteilwand (14) ausgestaltet ist.
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