NO753727L

NO753727L -

Info

Publication number: NO753727L
Application number: NO753727A
Authority: NO
Inventors: D K Mukherjee; C Franklin
Original assignee: Bbc Sulzer Turbomaschinen
Priority date: 1974-11-08
Filing date: 1975-11-07
Publication date: 1976-05-11
Also published as: CH584346A5; FR2290573B3; IT1048630B; JPS5169707A; FR2290573A1

Description

GASSTURBIN-LEDESKOVLEGAS TURBINE MANIFOLD

Oppfinnelsen angår en gassturbirt-ledeskovle gjennom-strømmet av kjøleluft og bestående av en yttermantel og minst en innsats, idet innsatsen ligger an mot fremspring som befinner seg på innerveggen av -yttermantelen og mellom hvilke det er dannet kjøleluftkanaler som i området for skovlenesen står i strømningsforbindelse med innsatsens indre hulrom over et turbulensrom mellom mantelen og innsatsen og over gjennomgangsåpninger i innsatsen. The invention relates to a gas turbine guide vane through which cooling air flows and consisting of an outer jacket and at least one insert, the insert abutting projections located on the inner wall of the outer jacket and between which cooling air channels are formed which are in flow connection in the area of the blade nose with the inner cavity of the insert over a turbulence space between the mantle and the insert and over through openings in the insert.

Gassturbin-ledeskovler av nevnte art er kjent f.eks. fra US patent 3.809.494. For å sikre en støtte av innsatsen mot fremspringene er i dette tilfelle kjøleluftstrømningen ført slik at kjøleluften i første omgang strømmer inn i innsatsens indre hulrom, derfra strømme gjennom innsatsens åpninger og over turbulensrommet inn i de . kjøleluf tkanaler- som dannes mellom fremspringene. Det høye kjølelufttrykk som hersker i det indre hulrom i forhold til det i kanalene, sikrer deretter innsatsens anlegg mot fremspringene. Gas turbine guide vanes of the aforementioned type are known, e.g. from US patent 3,809,494. In order to ensure a support of the insert against the protrusions, in this case the cooling air flow is directed so that the cooling air initially flows into the inner cavity of the insert, from there it flows through the openings of the insert and over the turbulence space into the . cooling air ducts - which are formed between the protrusions. The high cooling air pressure that prevails in the inner cavity compared to that in the channels then ensures that the insert rests against the protrusions.

Hvis innsatsen i dette tilfelle utføres tynnvegget og mest mulig elastisk for å forbedre sitt anlegg mot fremspringene, som f.eks. kan være utført som i det minste hoved-sakelig horisontalt forløpende ribber, består fare for at skovlens yttermantel på grunn av det forholdsvis frie indre trykk i hulrommet får en for sterk mekanisk påkjenning. Til grunn for oppfinnelsen ligger således den oppgave å hindre den mekaniske belastning av yttermantelen på grunn av kjøle-lufttrykket i skovlens indre hulrom. Ifølge oppfinnelsen løses denne oppgave ved at det indre rom som i den tynnveggede elastiske innsats er delt inn i minst to kjøleluftkamre med forskjellig trykknivå ved hjelp av elastiske skillevegger mellom hvilke kammere det er anordnet trykksenkende struperkanaler for den strømmende kjøleluft. På denne måte blir den av kjøleluften i skovlens indre hulrom frembragte og på yttermantelen virksomme belastning og dermed den mekanisme påkjenning på yttermantelen tilsammen betydelig redusert. If the insert in this case is made thin-walled and as elastic as possible to improve its fit against the protrusions, such as e.g. can be designed as at least mainly horizontally running ribs, there is a danger that the outer jacket of the vane will be subject to too much mechanical stress due to the relatively free internal pressure in the cavity. The invention is thus based on the task of preventing mechanical stress on the outer casing due to the cooling air pressure in the inner cavity of the blade. According to the invention, this task is solved by the inner space in the thin-walled elastic insert being divided into at least two cooling air chambers with different pressure levels by means of elastic partitions between which chambers pressure-reducing throttle channels for the flowing cooling air are arranged. In this way, the effective load produced by the cooling air in the inner cavity of the vane and acting on the outer jacket and thus the mechanical stress on the outer jacket are significantly reduced.

For ikke å gjøre elastisiteten i en tynn innsats vesentlig dårligere ved skilleveggene, er det hensikts- In order not to make the elasticity of a thin insert significantly worse at the dividing walls, it is expedient

messig at skilleveggene er utformet med V-form i tverrsnitt. Dessuten kan det samlede trykk som, utøyes på yttermantelen, til en viss grad påvirkes hvis trykknivået i det annet og eventuelt etterfølgende kammer ved hjelp av utjevningsåpninger på på forhånd fastlagte punkter av strømningskanalene for kjøleluften holdes på verdier som i forhold til trykket i det første kammer er fastlagt og lavere. logically that the partitions are designed with a V-shape in cross-section. In addition, the overall pressure exerted on the outer jacket can be affected to a certain extent if the pressure level in the second and possibly subsequent chamber is maintained at values that are in relation to the pressure in the first chamber by means of equalizing openings at predetermined points of the flow channels for the cooling air is determined and lower.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nær-In the following, the invention will be described in detail

mere i form av utførelseseksempler under henvisning til teg-ningene, hvor fig. 1 viser en første utførelse av en ledeskovle ifølge oppfinnelsen i et snitt loddrett på skovlens akse og rent skjematisk, fig. 2 yiser en. sammenlignet med fig. 1 noe modifisert innsats for skovler, og fig. 3 er et riss i pilens III retning på fig. 2. more in the form of design examples with reference to the drawings, where fig. 1 shows a first embodiment of a guide vane according to the invention in a section perpendicular to the axis of the vane and purely schematically, fig. 2 yiser one. compared to fig. 1 somewhat modified insert for vanes, and fig. 3 is a view in the direction of the arrow III in fig. 2.

Yttermantelen 1 som gir skovlen den nødvendige stabile form og mekaniske fasthet og fortrinnsvis fremstilles som et presisjonsstøpestykke i en del, omslutter et hulrom 2, hvori en av tynnvegget plate fremstilt og likeledes hul innsats 3 The outer casing 1, which gives the blade the necessary stable shape and mechanical strength and is preferably produced as a precision casting in one part, encloses a cavity 2, in which a thin-walled plate produced and similarly hollow insert 3

er skjøvet inn utenfra f.eks. gjennom den åpne ytre skovletildekning og forbindes fast på undersiden med den indre skovletildekning. For dette formål består innsatsen 3 som vist på fig. 2 og 3, av en bunn 4, hvortil er fast anbragt en plate-mantel, f.eks. ved lodding, og som f.eks. festes ved hjelp av en tapp 5 i den indre skovletildekning. Denne ensidige befesti-gelse tillater innsatsen 3 på kapslingens side, dvs. i området for den ytre skovletildekning, ved oppvarming å utvide seg fritt. Selvfølgelig er det også mulig å feste innsatsen 3 i den ytre, dvs. på kapslingssiden eller i begge skovletildeknin-ger. Innsatsen 3 er utformet elastisk, slik at-den ligger an mot ribber som foreligger på mantelens 1 innervegg som fremspring, hvilke i det viste eksempel forløper i det minste tilnærmet loddrett på skovleaksen, men også kan være anordnet i is pushed in from the outside, e.g. through the open outer blade cover and is firmly connected on the underside with the inner blade cover. For this purpose, the insert 3 as shown in fig. 2 and 3, of a base 4, to which a plate mantle is fixed, e.g. by soldering, and as e.g. fixed by means of a pin 5 in the inner bucket cover. This one-sided attachment allows the insert 3 on the casing side, i.e. in the area of the outer vane cover, to expand freely when heated. Of course, it is also possible to attach the insert 3 in the outer, i.e. on the casing side or in both vane covers. The insert 3 is designed elastically, so that it rests against ribs that are present on the inner wall of the mantle 1 as projections, which in the example shown run at least approximately vertically on the blade axis, but can also be arranged in

en vinkel skrått til skovleaksen. Selvfølgelig må frem-an angle oblique to the blade axis. Of course, must

springene ikke nødvendigvis være ribber, men kan f.eks.the taps do not necessarily have to be ribs, but can e.g.

også være utført som enkelte, sylindriske eller stumpkjegle-formede nåler eller dorer. can also be made as individual, cylindrical or truncated cone-shaped needles or mandrels.

Gjennom åpninger 6 som foreligger i området for skovlenesen i innsatsen 3, står det indre hulrom 2 i strømnings-forbindelse med et mellom yttermantelen 1 og innsatsen 2 Through openings 6 that exist in the area of the blade nose in the insert 3, the inner cavity 2 is in flow connection with a between the outer jacket 1 and the insert 2

anordnet turbulensrom 9. Derved blir skovlenesen intenst av-kjølt av den luft som strømmer ut fra det indre rom 2 i turbulensrommet 9 ved såkalt "prellekjøling". Fra turbulensrommet 9 strekker seg i yttermantelens 1 innervegg mellom fremspringene eller ribbene strømningskanaler 8 avgrenset overfor det indre hulrom 2 ved hjelp av innsatsen 3 på begge t sider mot bakkanten 10. I bakkanten 10 befinner seg luft-avløpsåpninger 14, gjennom hvilke den kjøleluft som strøm- arranged turbulence space 9. Thereby the blade nose is intensely cooled by the air flowing out from the inner space 2 in the turbulence space 9 by so-called "bounce cooling". From the turbulence space 9, in the inner wall of the outer mantle 1, between the protrusions or ribs, flow channels 8 are delimited opposite the inner cavity 2 by means of the insert 3 on both sides towards the rear edge 10. In the rear edge 10 are air-drainage openings 14, through which the cooling air flows -

mer mellom innsatsen 3 og ribbene kan strømme ut ved intens kjøling av bakkanten 10. more between the insert 3 and the ribs can flow out during intense cooling of the rear edge 10.

For å unngå utillatelig høye trykkbelastninger på yttermantelen 1 ved den luft som trer direkte inn i det indre hulrom 2, er det indre hulrom 2 i innsatsen 3 ifølge oppfinnelsen delt inn i to delkammere 2A og 2B ved hjelp av en mellomvegg 11, hvori der foreligger et forskjellig trykknivå. In order to avoid unacceptably high pressure loads on the outer jacket 1 by the air entering directly into the inner cavity 2, the inner cavity 2 in the insert 3 according to the invention is divided into two sub-chambers 2A and 2B by means of an intermediate wall 11, in which there is a different pressure level.

For dette formål er innsatsen 3 bygget opp slik atFor this purpose, effort 3 is structured so that

dens del 3A som omslutter rommet 2A består av en i seg selv sluttet plate, på hvilken er festet en bakre del 3B som er tilnærmet V-formet. Rommet 2B er skilt fra rommet 2A mot den ytre skovletildekning, i dette tilfelle ved hjelp av en ikke vist, annen skillevegg som er utformet i likhet med veggen 12 for den på fig..2 og 3 viste innsats. its part 3A which encloses the space 2A consists of a self-closed plate, on which is fixed a rear part 3B which is approximately V-shaped. The space 2B is separated from the space 2A towards the outer vane cover, in this case by means of another partition wall, not shown, which is designed in the same way as the wall 12 for the insert shown in Figs. 2 and 3.

I en variant gjengir fig. 2 og 3 en innsats 3,In one variant, fig. 2 and 3 a bet 3,

hvor en lukket mantel 3A omslutter begge delrommene 2A og 2B.where a closed casing 3A encloses both sub-spaces 2A and 2B.

I mantelen 3A er da satt inn en V-formet elastisk mellomveggA V-shaped elastic intermediate wall is then inserted into the mantle 3A

13. En bøyd plate skiller som ytterligere, skillevegg 12 rommet 2B fra rommet 2A som tjener som luftinnløp i det ytre, dvs. 13. A bent plate separates, as a further partition 12, the room 2B from the room 2A which serves as an air inlet to the outside, i.e.

øvre område av skovlen. Gjennom åpninger 15 (fig. 2) blir trykknivået i rommet 2B tilkoplet det som hersker i kanalene 8 i området for disse åpninger, og i forhold til det i rommet 2A upper area of the bucket. Through openings 15 (Fig. 2), the pressure level in room 2B is connected to that which prevails in the channels 8 in the area of these openings, and in relation to that in room 2A

holdt på en i en bestemt grad redusert' verdi som innstiller seg automatisk av den i rommet 2A - redusert med det trykkfall som foreligger i strømningsbanene frem til stedet for åpnin-gene 15. Hvis det foretrekkes et annet trykkforhold mellom trykkene i rommene 2A og 2B, kan selvfølgelig trykknivået tas ut på et annet egnet sted fra strømningskanalene 8, hvorved det under visse omstendigheter kan være anordnet lednijngs-lignende forbindelser mellom uttaksstedet og rommet 2B. held at a value reduced to a certain extent which is set automatically by the one in room 2A - reduced by the pressure drop that exists in the flow paths up to the location of the openings 15. If a different pressure ratio between the pressures in rooms 2A and 2B is preferred , the pressure level can of course be taken out at another suitable place from the flow channels 8, whereby under certain circumstances there can be arranged conduit-like connections between the take-off point and room 2B.

Rommet 2B blir således ikke gjennomstrømmet av kjøle-luf tstrømningen, men bare holdt på det reduserte trykknivå gjennom trykkutjevningsåpningene 15. Videre innstiller det seg i rommet 2B for den der foreliggende, stagnerende luft en midlere temperaturverdi som er gitt ved en likevekt mellom tilført varme og avgitt varme. Selvfølgelig er oppfinnelsen ikke begrenset til de viste utførelser. Således kan særlig hvis de bestemte kjølelufttrykk krever dette, innsatsens 3 indre rom være delt inn i fler enn to kammere som alle har innbyrdes forskjellige trykk. Room 2B is thus not permeated by the cooling air flow, but only kept at the reduced pressure level through the pressure equalization openings 15. Furthermore, an average temperature value is established in room 2B for the stagnant air present there, which is given by an equilibrium between supplied heat and emitted heat. Of course, the invention is not limited to the embodiments shown. Thus, especially if the specific cooling air pressures require this, the 3 inner spaces of the insert can be divided into more than two chambers, all of which have mutually different pressures.

Claims

1. Gas turbine' desk vane through which cooling air flows and consisting of an outer jacket and. at least one insert, the insert abutting projections located on the inner wall of the outer casing and. between which are formed cooling air channels which in the area of the blade nose are in flow connection with the inner cavity of the insert, over a turbulence space between the mantle and the insert and over through openings in the insert, characterized in that the inner space in the thin-walled elastic insert (3) is divided into at least two cooling air chambers (2A, 2B) with different pressure levels by means of elastic partitions (11, 12, 13) between which chambers there are arranged pressure-reducing throttle channels (8) for the flowing cooling air.

2. Shovel according to claim 1, characterized in that the partitions (11, 12, 13) are designed with a V-shaped cross-section.

3. Bucket according to claim 1, characterized in that the pressure level in the second and possibly subsequent chambers is maintained by means of equalization openings (15) at predetermined locations of the flow channels (8) for the cooling air and in relation to the pressure in the first chamber (2A) at fixed lower values.