WO1998045577A1 - Verfahren zur kühlung einer turbinenschaufel - Google Patents

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WO1998045577A1
WO1998045577A1 PCT/DE1998/000874 DE9800874W WO9845577A1 WO 1998045577 A1 WO1998045577 A1 WO 1998045577A1 DE 9800874 W DE9800874 W DE 9800874W WO 9845577 A1 WO9845577 A1 WO 9845577A1
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turbine blade
cooling fluid
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fluid
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PCT/DE1998/000874
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Michael HÄNDLER
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • 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
    • 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
    • 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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    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/202—Heat transfer, e.g. cooling by film cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
    • F05D2260/205—Cooling fluid recirculation, i.e. after cooling one or more components is the cooling fluid recovered and used elsewhere for other purposes

Definitions

  • the invention relates to a turbine blade which has an inflow area, an outflow area and between them opposite one another, a pressure side and a suction side and also a wall structure around which an action fluid can flow.
  • the wall structure includes an outer wall surrounding an interior for guiding cooling fluid.
  • the invention further relates to the use of such a turbine blade and a method for cooling a turbine blade around which a hot action fluid flows.
  • a guide vane of a gas turbine with a guide of cooling air for cooling it is described in US Pat. No. 5,419,039.
  • the guide vane is designed as a casting or composed of two castings. In its interior, it has a supply of cooling air from the compressor of the associated gas turbine system.
  • cast-in cooling pockets which are open on one side are provided in their wall structure exposed to the hot gas flow of the gas turbine and enclosing the cooling air supply.
  • the cooling pockets are arranged on the outside of the wall structure both in the direction of flow of the hot gas and perpendicular to the direction of flow of the hot gas along the main direction of expansion of the guide vane. Cooling air flows into the cooling bag from the cooling air supply through a plurality of holes in the wall structure into each cooling bag. This is in the flow direction of the
  • the cooling air exits into the flow of the hot gas in an opening area already formed by the casting of the guide vanes. In this way, film cooling is achieved to a certain extent on the outer surface of the wall structure.
  • One or more unspecified bases can be placed in the cooler bag to improve the heat line should be provided.
  • GB 21 12 869 describes a gas turbine blade which has a wall structure which determines the blade shape and has two cooling air supply chambers and one cooling air discharge chamber. Cooling channels are arranged on the outside of the wall structure in the direction of flow. The cooling channels are introduced as depressions in the form of elongated grooves in the wall structure. The cooling ducts are connected on the one hand in terms of flow technology to a cooling air supply chamber and on the other hand to the cooling air discharge chamber. In order to close off the cooling channels from the outside, a metal sheet completely surrounding the turbine blade is arranged.
  • the object of the invention is to provide a turbine blade with a coolable wall structure. Further tasks consist in specifying the use of such a turbine blade and a method for cooling a turbine blade which is exposed to a hot action fluid.
  • the object directed to a turbine blade is achieved by such a turbine blade according to the preamble of claim 1, in which at least one cooling chamber thermally coupled to the outer wall with an inlet and an outlet for cooling fluid and in the interior at least one cooling fluid supply and one cooling fluid discharge are provided .
  • the cooling chamber is connected to the cooling fluid supply via the inlet and to the cooling fluid discharge via the outlet.
  • several inlets and outlets per cooling chamber can also be provided.
  • Such a turbine blade can thus be cooled by cooling fluid, which is guided entirely inside the turbine blade.
  • a closed cooling circuit is therefore formed in the turbine blade. That through the turbine Cooling fluid that flows through and heats up can be fed to a further turbine blade or a component of the turbine system assigned to the turbine blade, for example a combustion chamber wall, for further cooling purposes.
  • Such a closed cooling circuit allows a cooling fluid to be used, for example steam, which should not flow into the action fluid flowing around the turbine blade.
  • the cooling fluid can first be used to cool a guide blade which is subjected to the greatest thermal stress and then a rotor blade axially downstream of the guide blade.
  • a closed cooling circuit m of the turbine blade also prevents the hot action fluid flowing around the turbine blade from being influenced, as a result of which the aerodynamic efficiency is increased.
  • the cooling chamber extends both in the direction of flow and perpendicularly thereto (i.e. essentially in the direction of a main axis of the turbine blade), in particular the extent perpendicular to the direction of flow can be approximately as large or larger than in the direction of flow. Due to this two-dimensional expansion of the cooling chamber, a uniform cooling performance is achieved. In particular, a uniform temperature distribution can be achieved, which leads to an extension of the lifespan of the turbine blade by avoiding high temperature gradients, as can occur in individual cooling channels, due to the wide webs of solid material that are inevitably present between the cooling channels. Furthermore, by way of the type, location, size and number of inlets and outlets, cooling fluid can be adapted to the cooling requirements and flow into the cooling chamber. As a result, significantly less cooling fluid is required to achieve a specific cooling output than when using a plurality of individual cooling channels.
  • the cooling chamber is preferably cast in the wall structure. This ensures that a closed cooling system is formed. By poured Kuhlhunt the risk of the cooling system is one Abred mitchanenden sheath in ⁇ follow high mechanical and thermal loads reliably avoided. In addition, the cooling chamber can be produced simply and with high accuracy in one work step with the turbine blade by casting.
  • the turbine blade extends along a main axis, the outlet and the inlet being arranged such that the cooling chamber can preferably be formed with a flow of cooling fluid substantially perpendicular to the main axis.
  • a plurality of cooling chambers are preferably provided on the pressure side and / or the suction side of the turbine blade, so that effective cooling of the outer wall is ensured even in the case of complicatedly shaped turbine blades.
  • a guide vane of a stationary gas turbine can have three times three cooling chambers both on the suction side and on the pressure side and, depending on the heat transfer to be achieved, also more or fewer cooling chambers.
  • the cooling chambers are preferably fed with cooling fluid from at least two cooling fluid feeds, which cooling fluid can also be removed from the turbine blade again by means of at least two cooling fluid discharges.
  • the cooling fluid supplies and cooling fluid discharges are preferably parallel to one another in terms of flow technology.
  • the cooling fluid inlets and outlets are arranged alternately one behind the other in a direction perpendicular to the main axis, so that cooling chambers arranged one behind the other can be supplied with cooling fluid with little design effort.
  • Particularly effective cooling is achieved if the outer wall to be cooled is made as thin as possible.
  • the outer wall preferably has, at least in some areas, an average wall thickness which is less than 2.5 mm, in particular approximately 1 mm.
  • the conceptual division of the wall structure allows an outer wall and an inner wall to decouple the functional properties of the wall structure, with less demands being placed on the mechanical stability on the outer wall than on the inner wall.
  • the inner wall can therefore, since it is not directly exposed to a flow of a hot action fluid, in particular a hot gas, be made with a greater wall thickness than the outer wall. It can essentially take over the mechanical supporting function for the turbine blade.
  • the outer wall on the other hand, can be designed with a smaller wall thickness, as a result of which it can be cooled particularly effectively via heat transfer elements.
  • heat transfer elements which can flow around the cooling fluid and which are thermally connected to the outer wall are preferably arranged one behind the other in a main flow direction of the cooling fluid. This ensures effective heating of the cooling fluid in the cooling chamber over a long distance.
  • the warm-technical connection of the heat transfer elements with the outer wall ensures effective heat transfer from the outer wall to the cooling fluid.
  • the cross-section of the cooling area between the inner wall and the outer wall is preferably made small to form a high speed of the cooling fluid and is in particular in the region of the wall thickness of the outer wall. Due to a smaller cross-section of the cooling chamber and a high speed of the cooling fluid, high heat transfer rates can be achieved.
  • the main direction of flow m of the cooling chamber preferably corresponds to that Direction of flow of an action fluid flowing around the turbine blade, or is the opposite.
  • the heat transfer elements are preferably column-like or platform-like and extend from the outer wall to the inner wall. They can also be firmly connected to the inner wall.
  • the cross section of the heat transfer elements can be adapted to the heat transfer and flow technology requirements, for example circular, polygonal or in the form of a flow profile.
  • the turbine blade with a wall structure comprising at least one cooling chamber, which is arranged between an outer wall and an inner wall, can be produced as a whole by casting in one work step.
  • the turbine blade can also contain two or more cast parts, which are firmly connected to one another after casting by suitable methods (joining method).
  • the outlet and the inlet are made by casting.
  • the turbine blade preferably has a large number of cooling chambers both along its main axis and in a plane perpendicular to the main axis.
  • the inlet is preferably made approximately perpendicular to the outer wall, so that incoming cooling fluid impinges on the outer wall, whereby additional impingement cooling of the outer wall can be achieved at least in the area of the inlet.
  • An additional cooling fluid supply is preferably provided in the upstream area and / or in the downstream area, which feeds through at least one outlet on the outer surface of the outer wall.
  • the additional cooling fluid supply as well as the cooling fluid supply and the cooling fluid discharge are directed essentially parallel to the main axis of the turbine blade.
  • ⁇ m sondere the Anstrom Siemens the turbine blade to a plurality of outlets, which may be implemented for example as bores.
  • the cooling fluid that reaches the outer surface of the turbine blade through the outlets enables light the formation of a cooling fluid film on the outer surface.
  • the thermally highly stressed inflow area can therefore also be cooled from the outside according to the so-called film cooling principle.
  • the inflow area and the outflow area can be cooled with a different cooling fluid than the outer wall in the area of the suction and pressure side due to the separate cooling fluid supply system. It is particularly suitable for cooling the outflow area and the inflow area in a turbine blade for a gas turbine, cooling air which can be supplied in particular by a compressor assigned to the gas turbine. In addition to a cooling gas, in particular cooling air from a compressor in a gas turbine system, water vapor, which has a higher heat transfer ratio than air, is also suitable for cooling the cooling chambers.
  • a turbine blade is preferably suitable for use in a gas turbine, hot gas flowing around the turbine blade. At a temperature of the hot gas which is above the melting temperature of the base material of the turbine blade, cooling of the turbine blade prevents failure.
  • the temperature on the outer wall can be reduced to an uncritical temperature level by cooling by means of the closed cooling circuit. Cooling fluid from the interior leads to a convective transition and to heat conduction through the outer wall, as a result of which the surface of the outer wall can be cooled sufficiently.
  • the turbine blade can be both a rotor blade and a guide blade, each of which is connected to the housing of the turbine or the rotor of the turbine via a suitable fastening device, for example a blade root.
  • the turbine blade according to the invention is therefore particularly suitable for use as a moving blade or guide blade in a gas turbine system, in particular in a gas turbine system.
  • bine m the temperatures of well over 1000 ° C of the hot gas flowing around the turbine blade occur.
  • the object directed to a method for cooling a turbine blade is achieved in that, in the case of a turbine blade which has a wall structure which is surrounded by a hot action fluid, the wall structure comprising an outer wall which surrounds an interior space, through a first cooling fluid a cooling fluid supply is introduced into the interior h - from there m a thermally to the
  • the cooling chamber coupled to the outer wall flows and the interior flows out of the turbine blade again through a cooling fluid discharge.
  • Such cooling prevents cooling fluid from reaching the flow of the hot action fluid and thus influencing the flow of the action fluid to reduce efficiency. An increase in efficiency can therefore be achieved.
  • a cooling fluid different from the hot action fluid can also be used by a closed cooling process.
  • steam can be used as the cooling fluid in a gas turbine in which the action fluid is a hot gas. In the case of a combined gas and steam turbine system, for example, this steam can be easily removed from a steam turbine connected downstream of the gas turbine.
  • a further cooling fluid is preferably fed to the flow area and / or the flow area of the turbine blade and the action fluid is conveyed through the wall structure. In addition to cooling the inflow area and / or the outflow area, this also ensures film cooling on the outer surface of the turbine blade.
  • Both the cooling fluid supplied to the additional cooling fluid feeds and the cooling fluid supplied to the upstream and / or downstream region preferably flow in the interior parallel to the main axis of the turbine blade, each partial flow into or through the cooling chambers Outlets in the upstream and downstream areas are fed to the hot action fluid.
  • Figures 1 and 2 each show schematically below Dar ⁇ position of the structural and functional characteristics used for explanation of a turbine blade of a gas turbine in a cross section.
  • FIG. 1 shows a turbine blade 1 of a gas turbine that extends along a main axis 19.
  • the turbine blade 1 can be curved, twisted and twisted along the main axis 19, so that the cross section of the turbine blade 1 shown in the figure can change over the main axis 19.
  • the turbine blade 1 has a blade root for attachment at one end, not shown.
  • the turbine blade 1 has a wall structure 2 with an inflow region 8, an outflow region 9 and a pressure side 10 and a suction side 11, which are arranged opposite one another.
  • the wall structure 2 also has an outer wall 3 which encloses an interior 21.
  • cooling fluid feeds 22, 22a, cooling fluid discharges 23, 23a and additional cooling fluid feeds 25, 25a which are separated from one another in terms of flow technology, are provided, each of which is directed essentially parallel to the main axis 19.
  • the cooling fluid feeds 22, 22a, 25, 25a and cooling fluid discharges 23, 23a mentioned extend from the blade root (not shown) to a second end (not shown) opposite the first end of the turbine blade 1, where they are closed.
  • a hot gas 18 (action fluid) flows around the turbine blade 1, so that the hot gas 18 can act on an outer surface 14 of the outer wall 3.
  • the hot gas 18 flows the turbine blade 1 at the inflow region 8 and flows along the turbine blade 1 to the outflow region 9.
  • the wall structure 2 has a plurality of cooling chambers 20 arranged one behind the other. Further cooling chambers 20, not shown, are provided on the suction side 10 and on the pressure side 11 m in the direction of the main axis 19.
  • the cooling chambers 20 are arranged between an inner wall 4 facing the interior 21 and the outer wall 3.
  • Each cooling chamber 20 has a respective inlet 15 for cooling fluid 6, which is in each case connected to an associated cooling fluid supply 22, 22a.
  • each cooling chamber 20 has an outlet 16, which establishes a flow-technical connection between the cooling chamber 20 and an associated cooling fluid drain 23, 23a.
  • the cooling chambers 20 can each be flowed through by the cooling fluid 6 m in the direction or counter to the flow direction of the hot gas 18.
  • a plurality of heat transfer elements 7 arranged downstream of one another are arranged in each cooling chamber 20. Further heat transfer elements 7 arranged in the cooling chambers along the axis 19 are not shown.
  • the additional cooling fluid supply 25 m in the inflow region 8 has a plurality of outlets 16, through which cooling fluid 6 a reaches the outer surface 14 of the turbine blade 1. This results in additional film cooling of the turbine blade 1 the cooling fluid 6a ensured.
  • the additional fluid supply 25a of the outflow region 9 likewise has an outlet 16a for the outflow of cooling fluid 6a, heat transfer elements 7 being arranged between the outer walls of the suction side 11 and the pressure side 10.
  • Cooling fluid 6 is discharged into each partial flow into each cooling chamber 20 arranged axially one above the other. Each partial flow flows through the cooling chamber 20 and receives heat via a heat exchange with the outer wall 3 and the heat transfer elements 7, as a result of which the outer wall 3 is cooled. After flowing through the cooling chamber 20, each partial flow enters a cooling fluid discharge 23, 23a em. The cooling fluid flow combined again in the cooling fluid discharges 23, 23a comes out of the turbomachine blade 1 again through the first end (not shown). The cooling fluid 6 can thus be reused for cooling a further component of the gas turbine.
  • externally cooled cooling air can flow through a first row of turbine guide vanes, which are exposed to the hot gas at the highest temperature, and the heated cooling air can be fed to the first turbine blade row immediately downstream of the first guide blade row.
  • the same cooling fluid 6 or another cooling fluid 6a can be supplied to the inflow region 8 and / or the outflow region 9 via the additional cooling fluid supply 25, 25a.
  • This cooling fluid 6a enters the flow of the hot gas 18 via the outlets 16a and thus enables film cooling of the inflow region 8 or the outflow region 9.
  • FIG. 2 A turbine blade 1 with a closed cooling circuit for cooling fluid 6 is shown in FIG. 2 analogously to FIG.
  • the turbine blade 1 according to FIG. 2 is similar to that Turbine blade 1 constructed according to Figure 1.
  • the cooling chambers 20 extend both into the inflow region 8 and m into the outflow region 9, so that these regions 8, 9 can also be cooled in a closed cooling circuit via the cooling fluid 6 m.
  • the explanations regarding the guidance of the cooling fluid, the cooling chambers 20, the cooling fluid discharge 23, 23a and the cooling fluid supply 22, 22a relating to FIG. 1 also apply accordingly to the turbine blade 1 according to FIG. 2.
  • the meaning of the reference symbols in FIG. 2 corresponds to the meaning of the reference symbols Figure 1
  • the invention is characterized in that the outer wall of a turbine blade on the suction side and the pressure side can be cooled by a closed cooling circuit.
  • Cooling fluid supplies are supplied to cooling chambers with cooling fluid, in particular cooling air or water vapor.
  • the cooling fluid flowing through the cooling chambers passes out of the cooling fluid discharge means provided in the turbine blade, without coming into the flow of a hot action fluid flowing around the turbine blade.
  • the upstream and downstream areas of the turbine blade can be cooled with an open cooling system, wherein a cooling fluid other than that used in the closed cooling circuit can be used.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Turbinenschaufel (1) mit einer Außenwand (3), wobei zumindest eine an die Außenwand (3) wärmetechnisch gekoppelte Kühlkammer (20) mit einem Einlaß (15) und einem Auslaß (16) für Kühlfluid (6) vorgesehen ist. Die Kühlfluidzuführung (22) und die Kühlfluidabführung (23) sind strömungstechnisch mit der Kühlkammer (20) verbunden.

Description

Beschreibung
VERFAHREN ZUR KÜHLUNG EINER TURBINENSCHAUFEL
Die Erfindung betrifft eine Turbinenschaufel, die einen An- strö bereich, einen Abströmbereich und dazwischen sich gegenüberliegend, eine Druckseite und eine Saugseite sowie eine mit einer von einem Aktionsfluid umströmbare Wandstruktur aufweist. Die Wandstruktur umfaßt eine Außenwand, die einen Innenraum zur Führung von Kühlfluid umgibt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Verwendung einer solchen Turbinenschaufel sowie ein Verfahren zur Kühlung einer von einem heißen Aktionsfluid umströmten Turbinenschaufel.
Eine Leitschaufel einer Gasturbine mit einer Führung von Kühlluft zu deren Kühlung ist in der US-PS 5,419,039 beschrieben. Die Leitschaufel ist als ein Gußstück ausgeführt bzw. aus zwei Gußstücken zusammengesetzt. Sie weist in ihrem Inneren eine Zuführung von Kühlluft aus dem Verdichter der zugeordneten Gasturbinenanlage auf. In ihrer der Heißgasströmung der Gasturbine ausgesetzten, die Kühlluftzuführung umschließenden Wandstruktur sind eingegossene, einseitig offene Kühltaschen vorgesehen. Die Kühltaschen sind an der Außensei- te der Wandstruktur sowohl in Strömungsrichtung des Heißgases als auch senkrecht zur Strömungsrichtung des Heißgases entlang der Hauptausdehnungsrichtung der Leitschaufel angeordnet. In jede Kühltasche strömt von der Kühlluftzuführung über eine Mehrzahl von Löchern in der Wandstruktur Kühlluft in die Kühltasche ein. Diese wird in Strömungsrichtung des
Heißgases von der Kühlluft durchströmt. Die Kühlluft tritt in einem bereits durch das Gießen der Leitschaufeln gebildeten Öffnungsbereich in die Strömung des Heißgases aus. Hierdurch wird in gewissem Maße an der äußeren Oberfläche der Wand- Struktur eine Filmkühlung erreicht. In der Kühltasche kann ein nicht näher spezifizierter Sockel oder können mehrere nicht näher spezifizierte Sockel zur Verbesserung der Wärme- leitung vorgesehen sein.
In der GB 21 12 869 ist eine Gasturbinenschaufel beschrieben, die eine die Schaufelform bestimmende Wandstruktur mit zwei Kuhlluftzufuhrkammern und einer Kuhlluftabfuhrkammer aufweist. Außen an der Wandstruktur sind m Stromungsrichtung Kuhlkanale angeordnet. Die Kuhlkanale sind als Vertiefungen m Form von langgestreckten Nuten m die Wandstruktur eingebracht. Die Kuhlkanale sind hierbei einerseits stromungstech- nisch mit einer Kuhlluftzufuhrkammer und andererseits mit der Kuhlluftabfuhrkammer verbunden. Um die Kuhlkanale nach außen hin abzuschließen, ist ein die Turbmenschaufel vollständig umschließendes Metallblech angeordnet.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Turbmenschaufel mit einer kuhlbaren Wandstruktur anzugeben. Weitere Aufgaben bestehen darin, eine Verwendung einer solchen Turbinenschaufel sowie ein Verfahren zur K hlung einer einem heißen Aktionsfluid ausgesetzten Turbmenschaufel anzugeben.
Erfmdungsgemaß wird die auf eine Turbinenschaufel gerichtete Aufgabe durch eine solche Turbmenschaufel nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 gelost, bei der zumindest eine an die Außenwand warmetechmsch gekoppelte Kuhlkammer mit einem Einlaß und einem Auslaß für Kuhlfluid sowie in dem Innenraum zumindest eine Kuhlfluidzufuhrung und eine Kuhlfluidabfuhrung vorgesehen sind. Die Kuhlkammer ist stromungstechnisch über den Einlaß mit der Kuhlfluidzufuhrung und über den Auslaß mit der Kuhlfluidabfuhrung verbunden. Je nach erforderlicher Kuhlleistung und j e nach der Geometrie der Turbmenschaufel können auch mehrere Ein- und Auslasse pro Kuhlkammer vorges- hen sein.
Eine solche Turbmenschaufel ist somit durch Kuhlfluid kuhl- bar, welches vollständig im Inneren der Turbmenschaufel gefuhrt ist. Es bildet sich mithin in der Turbmenschaufel ein geschlossener Kuhlkreislauf aus. Das durch die Turbinenschau- fei hmdurchstromende und sich dabei aufheizende Kuhlfluid kann einer weiteren Turbmenschaufel oder einer Komponente der der Turbmenschaufel zugeordneten Turbinenanlage, z.B. einer Brennkammerwand, zu weiteren Kuhlzwecken zugeführt wer- den. Durch einen solchen geschlossenen Kuhlkreislauf kann em Kuhlfluid eingesetzt werden, z.B. Dampf, welches nicht in em die Turbmenschaufel umströmendes Aktionsfluid einströmen sollte. In einer Turbinenanlage mit alternierend m axialer Richtung nachgeschalteten Leit- und Laufschaufeln kann mit dem Kuhlfluid zuerst eine thermisch am höchsten belastete Leitschaufel und anschließend eine der Leitschaufel axial nachgeordnete Laufschaufei gekühlt werden. Durch einen geschlossenen Kuhlkreis m der Turbmenschaufel wird zudem eine Beeinflussung des die Turbmenschaufel umströmenden heißen Aktionsfluides vermieden, wodurch der aerodynamische Wirkungsgrad gesteigert ist.
Die Kuhlkammer erstreckt sich sowohl in Stromungsrichtung als auch senkrecht hierzu (d.h. im wesentlichen in Richtung einer Hauptachse der Turbmenschaufel) , insbesondere kann die Ausdehnung senkrecht zu Stromungsrichtung etwa genauso groß oder großer als in Stromungsrichtung sein. Durch diese zweidimen- sionale Ausdehnung der Kuhlkammer, wird eine gleichmaßig Kühlleistung erzielt. Insbesondere ist eine gleichmaßig Tem- peraturverteilung erreichbar, die zu einer Lebensdauerverlan- gerung der Turbmenschaufel fuhrt, indem hohe Temperaturgradienten, wie sie bei einzelnen Kuhlkanalen, msbeosnder aufgrund der zwischen den Kuhlkanalen zwangslaufug vorhandenen breiten Stegen aus Vollmaterial, auftreten können vermieden werden. Weiterhin kann durch Art, Lage, Große und Anzahl von Einlassen und Auslassen Kuhlfluid an den Kuhlbedarf angepaßt m die Kuhlkammer einströmen. Hierdurch wird für die Erzielung einer bestimmten Kuhlleistung wesentlich weniger Kuhlfluid benotigt als bei der Verwendung einer Mehrzahl von ein- zelnen Kuhlkanalen.
Die Kuhlkammer ist vorzugsweise m die Wandstruktur eingegos- sen, wodurch em sicher m sich geschlossenes Kuhlsystem gebildet ist. Durch eine eingegossen Kuhlkammer ist die Gefahr des Ablosen einer das Kuhlsystem mitbildenden Ummantelung in¬ folge hoher mechanischer und thermischer Belastungen sicher vermieden. Darüber hinaus ist die Kuhlkammer durch Gießen einfach und mit hoher Genauigkeit in einem Arbeitsschπtt mit der Turbmenschaufel herstellbar.
Die Turbmenschaufel erstreckt sich entlang einer Hauptachse, wobei der Auslaß und der Einlaß so angeordnet sind, daß vorzugsweise der Kuhlkammer eine Strömung von Kuhlfluid im wesentlichen senkrecht zur Hauptachse ausbildbar ist. Dies gilt für samtliche Turbinenschaufeln, die entlang einer Hauptachse eine Langsausdehnung haben, wobei die Turbmen- schaufeln gegenüber der Hauptachse gekrümmt, verwunden sowie verdreht sein können, wie es beispielsweise bei Turbinen- schaufein, die eine vollständig dreidimensionale Umstromung bewirken, der Fall ist.
Vorzugsweise sind an der Druckseite und/oder der Saugseite der Turbmenschaufel eine Mehrzahl von Kuhlkammern vorgesehen, so daß auch bei kompliziert geformten Turbmenschaufeln eine wirksame Kühlung der Außenwand gewährleistet ist. Eine Leitschaufel einer stationären Gasturbine kann sowohl an der Saugseite als auch an der Druckseite drei mal drei Kuhlkammern sowie j e nach zu erzielendem Warmeubertrag auch mehr oder weniger Kuhlkammern aufweisen. Die Kuhlkammern werden vorzugsweise aus zumindest zwei Kuhlfluidzufuhrungen mit Kuhlfluid gespeist, welches durch ebenfalls zumindest zwei Kuhlfluidabfuhrungen wieder aus der Turbmenschaufel herausfuhrbar ist. Die Kuhlfluidzufuhrungen und Kuhlfluidabfuhrungen sind vorzugsweise jeweils untereinander stromungstech- nisch parallel. Die Kuhlfluidzufuhrungen und -abfuhrungen sind m einer Richtung senkrecht zur Hauptachse alternierend hintereinander angeordnet, so daß hintereinander angeordnete Kuhlkammern mit konstruktiv geringem Aufwand mit Kuhlfluid versorgbar sind. Eine besonders effektive Kühlung wird erzielt, wenn die zu kühlende Außenwand möglichst dünn ausgeführt ist. Vorzugsweise hat die Außenwand zumindest bereichsweise eine mittlere Wandstarke, die geringer als 2,5 mm betragt, insbesondere etwa bei 1 mm liegt. Weiterhin gestattet die konzeptionelle Aufteilung der Wandstruktur eine Außenwand und eine Innenwand eine Entkopplung der funktioneilen Eigenschaften der Wandstruktur, wobei an die Außenwand geringere Anforderungen an die mechanische Stabilität gestellt werden können als an die Innenwand. Die Innenwand kann mithin, da sie nicht unmittelbar einer Strömung eines heißen Aktionsfluides, insbesondere eines Heißgases, ausgesetzt ist, mit einer größeren Wandstarke als die Außenwand ausgeführt sein. Sie kann im we- sentlichen die mechanische Tragfunktion für die Turbmenschaufel übernehmen. Die Außenwand hingegen kann mit einer geringeren Wandstarke ausgebildet sein, wodurch sie besonders effektiv über Warmeubertragungselemente kuhlbar ist.
In jeder Kuhlkammer sind vorzugsweise m einer Hauptstro- mungsrichtung des Kuhlfluides von diesem umstrombare Warmeubertragungselemente hintereinander angeordnet, die warme- technisch mit der Außenwand verbunden sind. Hierdurch ist eine wirksame Erwärmung des Kuhlfluides m der Kuhlkammer über eine große Wegstrecke gewährleistet. Durch die warme- technische Verbindung der Warmeubertragungselemente mit der Außenwand ist eine wirksame Wärmeübertragung von der Außenwand auf das Kuhlfluid gegeben.
Der Querschnitt des Kuhlbereichs zwischen der Innenwand und der Außenwand ist vorzugsweise zur Ausbildung einer hohen Geschwindigkeit des Kuhlfluides gering ausgebildet und liegt insbesondere im Bereich der Wandstarke der Außenwand. Durch einen geringeren durchströmten Querschnitt der Kuhlkammer und eine damit ausgebildete hohe Geschwindigkeit des Kuhlfluides sind hohe Warmeubergangszahlen erreichbar. Die Hauptstro- mungsrichtung m der Kuhlkammer entspricht vorzugsweise der Stromungsrichtung eines die Turbmenschaufel umströmenden Ak- tionsfluides, oder ist dieser entgegengesetzt. Die Warmeubertragungselemente sind vorzugsweise saulenartig oder podestartig ausgebildet und reichen von der Außenwand bis an die In- nenwand heran. Sie können auch mit der Innenwand fest verbunden sein. Der Querschnitt der Warmeubertragungselemente ist jeweils den warmeubertragungs- und stromungstechnischen Anforderungen anpaßbar, beispielsweise kreisförmig, vieleckig oder nach Art eines Stromungsproflls ausgebildet.
Die Turbmenschaufel mit einer Wandstruktur umfassend zumindest eine Kuhlkammer, die zwischen einer Außenwand und einer Innenwand angeordnet ist, ist als Ganzes durch Gießen m einem Arbeitsschritt herstellbar. Selbstverständlich kann die Turbmenschaufel auch zwei oder mehrere gegossene Teile enthalten, die mit geeigneten Methoden (Fugeverfahren) nach dem Gießen miteinander fest verbunden werden. Vorzugsweise sind der Auslaß sowie der Einlaß durch Gießen hergestellt. Die Turbmenschaufel weist vorzugsweise eine Vielzahl von Kuhl- kammern sowohl entlang ihrer Hauptachse als auch m einer Ebene senkrecht zur Hauptachse auf.
Der Einlaß ist vorzugsweise m etwa senkrecht zur Außenwand ausgeführt, so daß einströmendes Kuhlfluid auf die Außenwand aufprallt, wodurch eine zusätzliche Prallkuhlung der Außenwand zumindest im Bereich des Einlasses erreichbar ist.
Vorzugsweise ist in dem Anstrombereich und/oder im Abstrombe- reich eine Zusatzkuhlfluid-Zufuhrung vorgesehen, welche durch zumindest einen Auslaß an der Außenoberflache der Außenwand mundet. Die Zusatzkuhlfluid-Zufuhrung sowie die Kuhlfluidzufuhrung und die Kuhlfluidabfuhrung sind im wesentlichen parallel zur Hauptachse der Turbmenschaufel gerichtet. Insbe¬ sondere m dem Anstrombereich weist die Turbmenschaufel eine Vielzahl von Auslassen auf, die beispielsweise als Bohrungen ausgeführt sein können. Das durch die Auslasse an die Außen- oberflache der Turbmenschaufel gelangende Kuhlfluid ermog- licht die Ausbildung eines Kuhlfluidfilmes auf der Außenober- flache. Der thermisch hoch belastete Anstrombereich ist mithin zusatzlich zu einer Kühlung aufgrund von Warmeubertrag aus dem Inneren der Turbmenschaufel auch noch von außen nach dem sogenannten Filmkuhlprmzip kuhlbar. Der Anstrombereich sowie der Abstrombereich können aufgrund des getrennten Kuhl- fluid-Zufuhrungssystems mit einem anderen Kuhlfluid als die Außenwand im Bereich der Saug- und Druckseite gekühlt werden. Besonders eignet s ch zur Kühlung des Abstrombereichs und des Anstrombereichs bei einer Turbmenschaufel für eine Gasturbine Kuhlluft, die insbesondere von einem der Gasturbine zugeordneten Verdichter zufuhrbar ist. Für die Kühlung der Kuhlkammern eignet sich neben einem Kuhlgas, insbesondere Kuhlluft aus einem Verdichter einer Gasturbinenanlage, auch Wasserdampf, welcher einen gegenüber Luft höheren Warmeuber- tragungsquotienten aufweist.
Vorzugsweise eignet sich eine Turbmenschaufel für den Einsatz m einer Gasturbine, wobei die Turbmenschaufel von ei- nein Heißgas umströmt wird. Bei einer Temperatur des Heißgases, die oberhalb der Schmelztemperatur des Grundmateπals der Turbmenschaufel liegt, wird durch eine Kühlung em Versagen der Turbmenschaufel vermieden. Die Temperatur an der Außenwand ist über eine Kühlung mittels des geschlossenen Kuhlkreislaufs auf em unkritisches Temperaturniveau absenkbar. Kuhlfluid aus dem Innenraum fuhrt zu einem konvektiven Übergang und zu einer Warmeleitung durch die Außenwand hindurch, wodurch die Oberflache der Außenwand ausreichend kuhlbar ist. Die Turbmenschaufel kann sowohl eine Laufschaufei als auch eine Leitschaufel sein, die jeweils über eine geeignete Befestigungsvorrichtung, beispielsweise einen Schaufelfuß, mit dem Gehäuse der Turbine bzw. dem Laufer der Turbine verbunden sind.
Mithin eignet sich die Turbmenschaufel erfmdungsgemaß besonders für eine Verwendung als Laufschaufel oder Leitschaufel m einer Gasturbinenanlage, insbesondere m einer Gastur- bine, m der Temperaturen von deutlich über 1000 °C des die Turbmenschaufel umströmenden Heißgases auftreten.
Die auf em Verfahren zur Kühlung einer Turbmenschaufel ge- richtete Aufgabe wird dadurch gelost, daß bei einer Turbmenschaufel, die eine Wandstruktur aufweist, welche von einem heißen Aktionsfluid umströmt wird, wobei die Wandstruktur eine Außenwand umfaßt, die einen Innenraum umgibt, em erstes Kuhlfluid durch eine Kuhlfluidzufuhrung den Innenraum h - eingeführt wird, von dort m eine warmetechnisch an die
Außenwand gekoppelte Kuhlkammer strömt und durch eine Kuhl- fluid-Abfuhrung dem Innenraum aus der Turbmenschaufel wieder herausströmt.
Durch eine solche Kühlung wird vermieden, daß Kuhlfluid m die Strömung des heißen Aktionsfluides gelangt und damit die Strömung des Aktionsfluides wirkungsgradvermindernd beeinflußt. Mithin ist eine Steigerung des Wirkungsgrades erreichbar. Weiterhin kann durch einen geschlossenen Kuhlprozeß auch em von dem heißen Aktionsfluid verschiedenes Kuhlfluid verwendet werden. Insbesondere kann bei einer Gasturbine, bei der das Aktionsfluid em Heißgas ist, als Kuhlfluid Dampf verwendet werden. Dieser Dampf ist beispielsweise bei einer kombinierten Gas- und Dampfturbinenanlage aus einer der Gasturbine nachgeschalteten Dampfturbine einfach entnehmbar.
Vorzugsweise wird em weiteres Kuhlfluid dem Emstrombereich und/oder dem Abstrombereich der Turbmenschaufel zugeführt und durch die Wandstruktur hindurch m das Aktionsfluid em- geleitet. Hierdurch ist neben einer Kühlung des Anstrombe- reichs und/oder des Abstrombereiches von innen heraus eine Filmkuhlung an der Außenoberflache der Turbmenschaufel gewährleistet. Sowohl das den Zusatzkuhlfluid-Zufuhrungen zuge- fuhrte Kuhlfluid als auch dem Anstrombereich und/oder Ab- strombereich zugefuhrte Kuhlfluid strömt in dem Innenraum vorzugsweise parallel zur Hauptachse der Turbmenschaufel, wobei jeweils em Teilstrom in die Kuhlkammern bzw. durch die Auslasse im Anstrombereich und Abstrombereich dem heißen Aktionsfluid zugeführt wird.
Anhand der m der Zeichnung dargestellten Ausfuhrungsbei- spiele werden die Turbmenschaufel sowie das Verfahren zur Kühlung der Turbmenschaufel naher erläutert.
Die Figuren 1 und 2 zeigen jeweils schematisiert unter Dar¬ stellung der für die Erläuterung verwendeten konstruktiven und funktionellen Merkmale eine Turbmenschaufel einer Gasturbine in einem Querschnitt.
In der Figur 1 ist eine sich entlang einer Hauptachse 19 erstreckende Turbmenschaufel 1 einer Gasturbine dargestellt. Die Turbmenschaufel 1 kann entlang der Hauptachse 19 gekrümmt, verwunden sowie verdreht sein, so daß sich der in der Figur dargestellte Querschnitt der Turbmenschaufel 1 über die Hauptachse 19 verandern kann. Die Turbmenschaufel 1 weist an einem nicht dargestellten Ende einen Schaufelfuß zur Befestigung auf. Die Turbmenschaufel 1 weist eine Wandstruktur 2 auf mit einem Anstrombereich 8, einem Abstrombereich 9 sowie einer Druckseite 10 und einer Saugseite 11, die einander gegenüber angeordnet sind. Die Wandstruktur 2 weist zudem eine Außenwand 3 auf, die einen Innenraum 21 umschließt. In diesem Innenraum 21 sind stromungstechnisch voneinander getrennte und parallel liegende Kuhlfluidzufuhrungen 22, 22a, Kuhlfluidabfuhrungen 23, 23a sowie Zusatzkuhlfluidzufuhrungen 25, 25a vorgesehen, die jeweils im wesentlichen parallel zu der Hauptachse 19 gerichtet sind. Die genannten Kuhlfluidzu- fuhrungen 22, 22a, 25, 25a und Kuhlfluidabfuhrungen 23, 23a erstrecken sich von dem nicht dargestellten Schaufelfuß bis zu einem dem ersten Ende der Turbmenschaufel 1 gegenüberliegenden nicht dargestellten zweiten Ende, wo sie verschlossen sind. Die Turbmenschaufel 1 wird von einem Heißgas 18 (Aktionsfluid) umströmt, so daß eine Außenoberflache 14 der Außenwand 3 von dem Heißgas 18 beaufschlagbar ist. Das Heißgas 18 strömt die Turbmenschaufel 1 an dem Anstrombereich 8 an und strömt entlang der Turbmenschaufel 1 bis zu dem Abstrombereich 9. In der Stromungsrichtung des Heißgases 18 sind m dem Innenraum 21 nacheinander die Kuhlfluidzufuhrung 25 des Anstrombereichs 8, die Kuhlfluidabfuhrung 23, die Kuhlfluidzufuhrung 22, die Kuhlfluidabfuhrung 23a, die Kuhl- fluidzufuhrung 22a sowie die Kuhlfluidzufuhrung 25a des Ab- strombereiches 9 angeordnet. An der Saugseite 10 sowie der Druckseite 11 weist die Wandstruktur 2 eine Mehrzahl hintereinander angeordneter Kuhlkammern 20 auf. Weitere, nicht dar- gestellte, Kuhlkammern 20 sind an der Saugseite 10 sowie an der Druckseite 11 m Richtung der Hauptachse 19 vorgesehen. Die Kuhlkammern 20 sind zwischen einer dem Innenraum 21 zugewandten Innenwand 4 und der Außenwand 3 angeordnet. Jede Kuhlkammer 20 weist einen jeweiligen Einlaß 15 für Kuhlfluid 6 auf, der jeweils mit einer zugeordneten Kuhlfluidzufuhrung 22, 22a verbunden ist. Der Einlaß 15 einer jeweiligen Kuhlkammer 20 erstreckt sich entlang einer Einlaßachse 24, die im wesentlichen senkrecht auf der Außenwand 3 steht. Hierdurch ist bei Einströmen des Kuhlfluides 6 in die Kuhlkammer 20 ei- ne zusätzliche Prallkuhlung der Außenwand 3 erreichbar. Weiterhin weist jede Kuhlkammer 20 einen Auslaß 16 auf, der eine stromungstechmsche Verbindung zwischen der Kuhlkammer 20 und einer zugeordneten Kuhlfluidabfuhrung 23, 23a herstellt. Die Kuhlkammern 20 sind jeweils von dem Kuhlfluid 6 m Richtung oder entgegen der Stromungsrichtung des Heißgases 18 durch- strombar. In Stromungsrichtung 12 des Kuhlfluides 6 sind m jeder Kuhlkammer 20 eine Mehrzahl einander nachgeordneter Warmeubertragungselemente 7 angeordnet. Weitere in den Kuhlkammern entlang der Achse 19 angeordnete Warmeubertragungse- lemente 7 sind nicht dargestellt. Diese können gegenüber den dargestellten Warmeubertragungselementen 7 m Stromungsrich- tung 12 versetzt sein, wodurch eine hohe Wärmeübertragung in den Kuhlkammern 20 erreichbar ist. Die Zusatzkuhlfluid- Zufuhrung 25 m dem Anstrombereich 8 weist eine Mehrzahl von Auslassen 16 auf, durch die Kuhlfluid 6a an die Au- ßenoberflache 14 der Turbmenschaufel 1 gelangt. Hierdurch ist eine zusätzliche Filmkuhlung der Turbmenschaufel 1 durch das Kuhlfluid 6a gewahrleistet. Die Zusatzfluid-Zufuhrung 25a des Abstrombereiches 9 weist ebenfalls einen Auslaß 16a zur Ausströmung von Kuhlfluid 6a auf, wobei zwischen den Außenwanden der Saugseite 11 und der Druckseite 10 Warmeubertra- gungselemente 7 angeordnet sind.
Das Kuhlfluid 6, insbesondere Kuhlluft oder Wasserdampf, strömt an dem nicht dargestellten ersten Ende die Turbinenschaufel 1 em und durchströmt die Turbmenschaufel 1 bis zu dem zweiten, ebenfalls nicht dargestellten Ende. Von dem
Kuhlfluid 6 wird jeweils em Teilstrom in jede axial übereinander angeordnete Kuhlkammer 20 abgeführt. Jeder Teilstrom durchströmt die Kuhlkammer 20 und nimmt über einen Wärmeaustausch mit der Außenwand 3 sowie den Warmeubertragungselemen- ten 7 Warme auf, wodurch die Außenwand 3 gekühlt wird. Nach Durchströmen der Kuhlkammer 20 tritt jeder Teilstrom in eine Kuhlfluid-Abfuhrung 23, 23a em. Der in den Kuhlfluidabfuhrungen 23, 23a wieder vereinigte Kuhlfluidstrom gelangt durch das nicht dargestellte erste Ende wieder aus der Turbmen- schaufei 1 heraus. Das Kuhlfluid 6 kann somit zur Kühlung einer weiteren Komponente der Gasturbine wiederverwendet werden. Beispielsweise kann eine erste Reihe von Turb enleit- schaufeln, welche dem Heißgas bei einer höchsten Temperatur ausgesetzt werden, mit extern gekühlter Kuhlluft durchströmt und die darin erwärmte Kuhlluft der der ersten Leitschaufel- reihe unmittelbar nachgeschalteten ersten Turbinenlaufschaufelreihe zugeführt werden. Über die Zusatzkuhlfluidzufuhrung 25, 25a kann das gleiche Kuhlfluid 6 oder e anderes Kuhlfluid 6a dem Anstrombereich 8 und/oder dem Abstrombereich 9 zugeführt werden. Dieses Kuhlfluid 6a gelangt über die Auslasse 16a in die Strömung des Heißgases 18 hinein und ermöglicht somit eine Filmkuhlung des Anstrombereichs 8 bzw. des Abstrombereiches 9.
In Figur 2 ist analog zu Figur 1 eine Turbmenschaufel 1 mit einem geschlossenen Kuhlkreislauf für em Kuhlfluid 6 dargestellt. Die Turbmenschaufel 1 gemäß Figur 2 ist ähnlich der Turbmenschaufel 1 gemäß Figur 1 aufgebaut. Bei der Turbmenschaufel gemäß Figur 2 erstrecken sich allerdings die Kuhlkammern 20 sowohl bis m den Anstrombereich 8 als auch m den Abstrombereich 9 hinein, so daß auch diese Bereiche 8, 9 über das Kuhlfluid 6 m einem geschlossenen Kuhlkreislauf kuhlbar sind. Die Erläuterungen betreffend die Fuhrung des Kuhlfluides, die Kuhlkammern 20, die Kuhlfluidabfuhrung 23, 23a und die Kuhlfluidzufuhrung 22, 22a zu Figur 1 gelten entsprechend auch für die Turbmenschaufel 1 gemäß Figur 2. Die Bedeutung der Bezugszeichen m Figur 2 entspricht der Bedeutung der Bezugszeichen aus Figur 1.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Außenwand einer Turbmenschaufel an der Saugseite und der Druckseite durch einen geschlossenen Kuhlkreislauf kuhlbar ist. Über
Kuhlfluidzufuhrungen werden Kuhlkammern mit Kuhlfluid, insbesondere Kuhlluft oder Wasserdampf, versorgt. Das die Kuhlkammern durchströmende Kuhlfluid gelangt über m der Turbmenschaufel vorgesehene Kuhlfluidabfuhrungen wieder aus dieser hinaus, ohne in die Strömung eines die Turbmenschaufel umströmenden heißen Aktionsfluides zu gelangen. Zusätzlich können Anstrombereich und Abstrombereich der Turbmenschaufel mit einem offenen Kuhlsystem gekühlt werden, wobei em anderes Kuhlfluid als in dem geschlossenen Kuhlkreis verwendet werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Turbinenschaufel (1), die einen Anströmbereich (8), einen Abströmbereich (9) und dazwischen sich gegenüberliegend eine Druckseite (10) und eine Saugseite (11) sowie eine mit einer von einem Aktionsfluid (18) umströmbaren Wandstruktur (2) aufweist, wobei die Wandstruktur (2) eine Außenwand (3) umfaßt, die einen Innenraum (21) zur Führung von Kuhlfluid (6) umgibt d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zumindest eine an die Außenwand (3) wärmetechnisch gekoppelte Kühlkammer (20) mit einem Einlaß (15) und einem Auslaß (16) für Kuhlfluid (6) sowie in dem Innenraum (21) zumindest eine Kühlfluidzufuhrung (22) und eine Kühlfluidabfuhrung (23) vorgesehen sind, welche Kühlfluidzufuhrung (22) über den Einlaß (15) und welche Kühlfluidabfuhrung (23) über den Auslaß (16) strömungstechnisch mit der Kühlkammer (20) verbunden sind.
2. Turbinenschaufel (1) nach Anspruch 1, die sich entlang einer Hauptachse (19) erstreckt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Auslaß (16) und der Einlaß (15) so angeordnet sind, daß in der Kühlkammer (20) eine Strömung von Kuhlfluid (6) im wesent- liehen senkrecht zur Hauptachse (19) ausbildbar ist.
3. Turbinenschaufel (1) nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß an der Druckseite (10) und/oder der Saugseite (11) ein Mehrzahl von Kühlkammern (20) vorgesehen sind.
4. Turbinenschaufel (1) nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zumindest zwei Kühlfluidzufuhrungen (22,22a) sowie zwei Kühlfluidab- führungen (23,23a), die jeweils untereinander strömungstechnisch parallel sind, vorgesehen sind.
5. Turbmenschaufel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Außenwand (3) zumindest bereichweise eine mittlere Wandstarke kleiner 2,5 mm, insbesondere von etwa 1 mm, aufweist.
6. Turb enschaufel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß m der Kuhlkammer (20) von dem Kuhlfluid (6) in einer Haupt- stromungsrichtung (12) umstrombare Warmeubertragungselemente (7) hintereinander angeordnet sind, die warmetechnisch mit der Außenwand (3) verbunden sind.
7. Turb enschaufel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Außenwand (3), die Innenwand (4) und die Kuhlkammer (20) sowie gegebenenfalls Warmeubertragungselemente (7) durch Gießen, msbeosnder m einem Arbeitsschritt, hergestellt sind.
8. Turbmenschaufel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Einlaß (15) entlang einer Einlaßachse (24) gerichtet ist, die gegenüber der Außenwand (3) geneigt ist, insbesondere um einen Winkel von etwa 90°.
9. Turbmenschaufel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eine dem Anstrombereich (8) oder dem Abstrombereich (9) zugeordnete Zusatzkuhlfluidzufuhrung (25,25a) vorgesehen ist, welche durch zumindest einen Auslaß (16a) an der Außenoberflache (26) der Außenwand (3) mundet.
10. Turbmenschaufel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche eine Laufschaufel oder eine Leitschaufel für eine Gasturbine ist.
11. Verwendung einer Turbmenschaufel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einer Gasturbinenanlage.
12. Verfahren zur Kühlung einer Turbmenschaufel (1), die eine Wandstruktur (2) aufweist, welche von einem heißen
Aktionsfluid (18) umströmt wird, wobei die Wandstruktur (2) eine Außenwand (3) umfaßt, die einen Innenraum (21) umgibt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß em erstes Kuhlfluid durch eine Kuhlfluidzufuhrung (22) m den Innenraum (21) hinein gefuhrt wird, von dort m eine warmetechnisch an die Außenwand (3) gekoppelte Kuhlkammer (20) strömt und durch eine Kuhlfluidabfuhrung (23) m dem Innenraum (21) aus der Turbmenschaufel (1) wieder herausströmt.
12. Verfahren nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in einem Anstrombereich (8) und/oder m einem Abstrombereich (9) der Turbmenschaufel (1) em zweites Kuhlfluid (6a) gefuhrt wird, welches in einem offenem Kreislauf durch die Außenwand (3) in das Aktionsfluid (18) aus der Turbmenschaufel (1) ausströmt.
13. Verfahren nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das erste Kuhlfluid (6) Kuhlluft oder Wasserdampf und das zweite Kuhlfluid (6a) Kuhlluft ist.
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