WO2008155248A1 - Kühlung der leitschaufel einer gasturbine - Google Patents

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WO2008155248A1
WO2008155248A1 PCT/EP2008/057142 EP2008057142W WO2008155248A1 WO 2008155248 A1 WO2008155248 A1 WO 2008155248A1 EP 2008057142 W EP2008057142 W EP 2008057142W WO 2008155248 A1 WO2008155248 A1 WO 2008155248A1
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guide vane
rib
cover plate
vane
radially
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PCT/EP2008/057142
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Inventor
Dmitry Valerievich Petrunin
Anton Mikhailovich Sumin
Edouard Stanislavovich Sloutski
Alexander Anatolievich Khanin
Original Assignee
Alstom Technology Ltd
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
    • 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
    • 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
    • F01D5/186—Film cooling
    • 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
    • F05D2260/221—Improvement of heat transfer
    • 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 guide vane for a gas turbine according to the preamble of claim 1.
  • a plurality of stationary vanes are used, which are arranged in a turbine part along the circumference in rows. Since such vanes are exposed to the action of the hot gas flowing out of the combustion part, the cooling of these vanes is of the utmost importance.
  • a vane is partially refrigerated using compressed air by flowing cooling air through cavities formed in the interior of the airfoil vane to keep the vane metal temperature below a temperature that allows the vane material.
  • the cooling air flows through a cooling air inlet hole in the cover plate into a cavity in the leading edge region of the airfoil.
  • the cavity may be formed as a serpentine channel which in the trailing edge region of the Guide vane section opens into a radially extending Ausströmspalt. The cooling air flows out of the discharge gap.
  • the pressure distribution of the cooling air in the trailing edge region of a vane with a conventional cooling air flow path is not uniform. This uneven pressure distribution of the cooling air in the trailing edge region leads to an uneven flow of cooling air through the Ausströmspalt along the trailing edge, which can lead to a local hypothermia. Local undercooling of the trailing edge can cause thermal stress.
  • the present invention has for its object to provide a guide vane with an improved cooling structure, which reduces the problems mentioned.
  • a rib is provided in a cooling channel of the guide blade in the region of a cover plate, which rib extends generally in the longitudinal direction of the guide blade.
  • the rib serves to reduce the flow velocity of the cooling air flowing through the cooling channel in the region of a cover plate. Due to the reduced flow velocity of the cooling air in the region of the cover plate, local supercooling and its secondary problems in the area of the cover plate are reduced.
  • the cooling channel is formed substantially serpentine, wherein the substantially serpentine cooling channel is formed by the side walls of the guide vane and disposed between the side walls and extending in the longitudinal direction of the vane partitions.
  • a portion of the cooling channel in the trailing edge region of the vane section is defined by the side walls and a rear partition wall extending from the radially inner cover plate, wherein the rib is arranged in the flow direction of the exhaust gas of the gas turbine between the rear partition and an outflow gap.
  • This arrangement of the rib acts to reduce the flow velocity of the cooling air in the region of a radially outer cover plate and the trailing edge.
  • the rib length to the width of Ausströmspalts in the ratio of 5.45: 1 to 8.15: 1, preferably 6.8: 1 behaves.
  • FIG. 1 shows in cross section a vane according to an embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows in cross-section a guide blade according to the prior art
  • FIG 3 shows a section through the vane in Figure 1 along the line A-A.
  • FIG. 2 shows a guide blade 1 according to the prior art.
  • the vane 1 consists essentially of a radially outer cover plate 3, a radially inner cover plate 2, a first and a second side wall 4, 5 (see for example Fig. 3) and a cooling channel 6 extending between the side walls.
  • the vane 1 is cooled with partial use of compressed air by allowing cooling air to flow into the cooling passage 6. This keeps the blade metal temperature below a temperature that allows the blade material.
  • the cooling air flows through a cooling air inlet hole 7 in the outer cover plate 3 into the cooling passage 6 extending from the leading edge portion 8 of the airfoil to the trailing edge portion 9 in a serpentine shape, as shown in the figure
  • the cooling channel 6 opens in the trailing edge region 9 of the guide vane section into a radially extending outflow gap 10, from which the cooling air flows.
  • the front partition wall 12 extends from the outer cover plate
  • the middle partition wall 13 has two free ends and extends from a position in the region of the radially inner cover plate 2 to a position in the region of the radially outer cover plate 3.
  • the rear partition 14 extends from the inner cover plate 2 to a position in Furthermore, a plurality of deflection walls 15, 16, 17, 18 are provided in the cooling channel 6 in the free end regions of the partition walls 12, 13, 14 for deflecting the cooling air in the cooling channel.
  • the deflection walls 17 and 18 serve to deflect a portion of the cooling air flowing into the trailing edge region 9 in the radial direction along the trailing edge region, as shown in FIG.
  • FIG. 1 shows a guide blade 1 according to an embodiment of the invention. Identical components are provided with the same reference numerals.
  • the vane 1 is cooled with partial use of a coolant by allowing the coolant to flow into the cooling passage 6. Thereby The blade metal temperature is kept below a temperature that allows the blade material.
  • cooling air is preferably used by a compressor of the gas turbine.
  • the coolant flows through a coolant inlet hole 7 in the outer cover plate 3 into a cooling channel 6 which extends from the leading edge region 8 of the airfoil to the trailing edge region 9 in a serpentine shape, as shown in FIG.
  • the cooling channel 6 terminates in the trailing edge region 9 of the vane section into an outflow gap 10.
  • the serpentine cooling channel 6 is formed by the side walls 4, 5 of the vane 1 and by the partitions 12 disposed between the side walls 4, 5 and extending substantially in the longitudinal direction of the vane 1, 13, 14 defined.
  • At least one rib 19 is provided in the cooling channel 6 in the region of a cover plate 2, 3.
  • the rib 19 does not refer to a partition wall extending from the first side wall 4 to the second side wall 5, but an elevation on one of the side walls 4 or 5.
  • the rib 19 preferably serves to increase the flow velocity of the flow between the rib 19 and the opposite side wall 4 To reduce 5 flowing coolant.
  • the rib 19 extends generally in the longitudinal direction of the vane 1.
  • the rib extends substantially in the radial direction, as can be seen in Figure 2, but may also extend obliquely to the radial direction of the guide vane.
  • An arcuate rib 19 is also possible.
  • the vane 1 can be made by casting, wherein the rib 19 is formed as an elevation on one of the side walls 4, 5.
  • the height of the rib, ie the height perpendicular to the side wall 4, 5, and the rib profile is to be determined by experiments.
  • the rib profile is designed so that the Flow rate of the coolant flowing between the rib 19 and the opposite side wall 4, 5 is reduced.
  • the rib 19 is arranged in the flow direction 20 of the exhaust gas of the gas turbine between the rear partition wall 14 and the Ausströmspalt 10.
  • the rib 19 extends radially inwardly from the radially outer cover plate 3 and / or radially outwardly from the radially inner cover plate 2.
  • the rib 19 extends from the radially outer cover plate 3.
  • the rib 19 extends from the radially inner cover plate 2. If the rear partition 14 has two free ends, two ribs 19 may possibly be provided, each extending from the radially inner or outer cover plate 2, 3.
  • At least one deflection wall 17, 18 for deflecting the coolant in the trailing edge region 9 is provided in the free end region of the rear partition wall 14.
  • two deflection walls 17, 18 are provided.
  • the deflection walls 17 and 18 serve to deflect a portion of the coolant flowing into the trailing edge region in the radial direction along the trailing edge region 9.
  • the baffle walls 17, 18 are disposed in the radially outer region of the rear bulkhead 14 between the rear bulkhead 14 and the exhaust gap 10 and serve to deflect radially inwardly a portion of the coolant flowing into the trailing edge region.
  • the rib 19 is in the flow direction of the exhaust gas of the gas turbine between the rear partition 14 and a plurality of between the side walls extending webs 11 are arranged.
  • the length of the rib 19 in the radial direction is related to the width 21 (cf., for example, FIG. 3) of the outflow gap, preferably in the ratio 5.45: 1 to 8.15: 1, and particularly advantageously 6.8: 1.
  • the rib 19 extends radially inwardly from the radially outer cover plate 3 to a location radially outward of the radially inner end 22 of the at least one deflection wall 14.
  • the above-described arrangement of the rib 19 acts so that the flow velocity of the coolant in the trailing edge region 9 in the region of a cover plate 2, 3 is reduced.
  • the reduced flow rate of the coolant in this area reduces local undercooling of the vane and its side problems.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Leitschaufel (1) für eine Gasturbine mit einem Leitschaufelabschnitt, der eine erste und zweite Seitenwand (4,5) und einen dazwischen liegenden Kühlkanal (6) aufweist, der im Hinterkantenbereich (9) des Leitschaufelabschnitts in einen Ausströmspalt (10) mündet. Eine Rippe (19) ist im Kühlkanal (6) im Bereich einer Deckplatte (2,3) vorgesehen, die sich allgemein in Längsrichtung der Leitschaufel (1) erstreckt.

Description

Kühlung der Leitschaufel einer Gasturbine
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Leitschaufel für eine Gasturbine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Bei einer Gasturbine wird eine Vielzahl von feststehenden Leitschaufeln verwendet, welche in einem Turbinenteil entlang des Umfangs in Reihen angeordnet sind. Da solche Leitschaufeln der Einwirkung des aus dem Verbrennungsteil ausströmenden Heißgases ausgesetzt sind, ist die Kühlung dieser Leitschaufeln von größter Wichtigkeit.
Normalerweise wird eine Leitschaufel unter teilweiser Verwendung von Druckluft gekühlt, indem man Kühlluft durch im Inneren des Schaufelblattes der Leitschaufel ausgebildete Hohlräume strömen lässt, um die Schaufelmetall- Temperatur unter einer Temperatur zu halten, die das Schaufelmaterial zulässt. Die Kühlluft strömt durch ein Kühllufteinlassloch in der Deckplatte in einen Hohlraum im Vorderkantenbereich des Schaufelblattes. Der Hohlraum kann als ein serpentinenförmiger Kanal ausgebildet sein, der im Hinterkantenbereich des Leitschaufelabschnitts in einen sich radial erstreckenden Ausströmspalt mündet. Die Kühlluft strömt aus dem Ausströmspalt.
Die Druckverteilung der Kühlluft im Hinterkantenbereich einer Leitschaufels mit einem herkömmlichen Kühlluftdurchflussweg ist nicht gleichmäßig. Diese ungleichmäßige Druckverteilung der Kühlluft im Hinterkantenbereich führt zu einer ungleichmäßigen Kühlluftströmung durch den Ausströmspalt entlang der Hinterkante, was zu einer örtlichen Unterkühlung führen kann. Eine örtliche Unterkühlung der Hinterkante kann Wärmespannungen verursachen.
Darstellung der Erfindung
Hier setzt die Erfindung an. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Leitschaufel mit einer verbesserten Kühlkonstruktion bereitzustellen, die die genannten Probleme vermindert.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch eine Leitschaufel mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Leitschaufel ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Erfindungsgemäß wird in einem Kühlkanal der Leitschaufel im Bereich einer Deckplatte eine Rippe vorgesehen, die sich allgemein in Längsrichtung der Leitschaufel erstreckt. Die Rippe dient dazu, die Strömungsgeschwindigkeit der durch den Kühlkanal strömenden Kühlluft im Bereich einer Deckplatte zu reduzieren. Durch die reduzierte Strömungsgeschwindigkeit der Kühlluft im Bereich der Deckplatte werden örtliche Unterkühlung und deren Nebenprobleme im Bereich der Deckplatte vermindert. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Kühlkanal im Wesentlichen serpentinenförmigen ausgebildet, wobei der im Wesentlichen serpentinenförmige Kühlkanal durch die Seitenwände der Leitschaufel und zwischen den Seitenwänden angeordnete und in Längsrichtung der Leitschaufel verlaufende Trennwände ausgebildet ist. Ein Teil des Kühlkanals im Hinterkantenbereich des Leitschaufelabschnitts ist durch die Seitenwände und eine sich von der radial inneren Deckplatte erstreckende Hintertrennwand definiert, wobei die Rippe in Strömungsrichtung des Abgases der Gasturbine zwischen der Hintertrennwand und einem Ausströmspalt angeordnet ist. Diese Anordnung der Rippe wirkt so, dass die Strömungsgeschwindigkeit der Kühlluft im Bereich eines radial äußeren Deckplatte und der Hinterkante reduziert wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung verhält sich die Rippelänge zur Breite des Ausströmspalts im Verhältnis 5,45:1 bis 8,15:1 , vorzugsweise 6,8:1.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Es zeigen, jeweils schematisch,
Figur 1 in Querschnitt eine Leitschaufel gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, Figur 2 in Querschnitt eine Leitschaufel nach dem Stand der Technik,
Figur 3 einen Schnitt durch die Leitschaufel in Figur 1 entlang der Linie A-A.
Wege zur Ausführung der Erfindung
In Figur 2 ist eine Leitschaufel 1 nach dem Stand der Technik dargestellt. Die Leitschaufel 1 besteht im Wesentlichen aus einer radial äußeren Deckplatte 3, einer radial inneren Deckplatte 2, einer ersten und einer zweiten Seitenwand 4, 5 (vgl. z.B. Fig. 3) und einem zwischen den Seitenwänden verlaufenden Kühlkanal 6.
Die Leitschaufel 1 wird unter teilweiser Verwendung von Druckluft gekühlt, indem man Kühlluft in den Kühlkanal 6 strömen lässt. Dadurch wird die Schaufelmetall- Temperatur unter einer Temperatur gehalten, die das Schaufelmaterial zulässt. Die Kühlluft strömt durch ein Kühllufteinlassloch 7 in der äußeren Deckplatte 3 in den Kühlkanal 6, der sich vom Vorderkantenbereich 8 des Schaufelblattes bis zum Hinterkantenbereich 9 in einer Serpentinenform erstreckt, wie aus der Figur
2 ersichtlich ist.
Der Kühlkanal 6 mündet im Hinterkantenbereich 9 des Leitschaufelabschnitts in einen sich radial erstreckenden Ausströmspalt 10, aus dem die Kühlluft strömt.
Zwischen den Seitenwände 4,5 sind mehrere im Wesentlichen radial verlaufende Trennwände 12, 13, 14 vorgesehen, die den serpentinenförmige Kühlkanal definieren. Die vordere Trennwand 12 erstreckt sich von der äußeren Deckplatte
3 radial einwärts mit einem freien Ende im Bereich der radial inneren Deckplatte 2. Die mittlere Trennwand 13 weist zwei freie Enden auf und erstreckt sich von einer Stelle im Bereich der radial inneren Deckplatte 2 zu einer Stelle im Bereich der radial äußeren Deckplatte 3. Die hintere Trennwand 14 erstreckt sich von dem inneren Deckplatte 2 zu einer Stelle im Bereich der radial äußeren Deckplatte 3. Weiterhin sind mehrere Ablenkungswände 15, 16, 17, 18 im Kühlkanal 6 in den freien Endbereichen der Trennwände 12, 13, 14 zur Ablenkung der Kühlluft im Kühlkanal vorgesehen.
Die Ablenkungswände 17 und 18 dienen dazu, einen Teil der in den Hinterkantenbereich 9 strömenden Kühlluft in radialer Richtung entlang dem Hinterkantenbereich abzulenken, wie aus der Figur 2 ersichtlich ist.
Im Hinterkantenbereich 9 des Leitschaufelabschnitts sind außerdem mehrere zwischen den Seitenwänden verlaufende Stege 11 angeordnet.
Im Bereich der äußeren Deckplatte 3 zwischen der vorderen Trennwand 12 und dem Kühlluftausströmspalt 10 ist die Strömungsgeschwindigkeit der Kühlluft relativ hoch im Vergleich zur Strömungsgeschwindigkeit der Kühlluft im Bereich der radial inneren Deckplatte 2 zwischen der hinteren Trennwand 15 dem Kühlluftausströmspalt 10. Dies führt zu einer örtlichen Unterkühlung der Leitschaufel im Bereich der äußeren Deckplatte 3 zwischen der vorderen Trennwand 12 und dem Kühlluftausströmspalt 10, was wiederum unerwünschte Wärmespannungsprobleme in der Leitschaufel 1 verursachen kann.
In Figur 1 ist eine Leitschaufel 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Gleiche Bauteile werden mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Leitschaufel 1 wird unter teilweiser Verwendung von einem Kühlmittel gekühlt, indem man das Kühlmittel in den Kühlkanal 6 strömen lässt. Dadurch wird die Schaufelmetall-Temperatur unter einer Temperatur gehalten, die das Schaufelmaterial zulässt. Als Kühlmittel wird vorzugsweise Kühlluft von einem Verdichter der Gasturbine verwendet. Das Kühlmittel strömt durch ein Kühlmitteleinlassloch 7 in der äußeren Deckplatte 3 in einen Kühlkanal 6, der sich vom Vorderkantenbereich 8 des Schaufelblattes bis zum Hinterkantenbereich 9 in einer Serpentinenform erstreckt, wie aus der Figur 1 ersichtlich ist. Der Kühlkanal 6 mündet im Hinterkantenbereich 9 des Leitschaufelabschnitts in einen Ausströmspalt 10. Der serpentinenförmige Kühlkanal 6 wird durch die Seitenwände 4, 5 der Leitschaufel 1 und durch die zwischen den Seitenwänden 4, 5 angeordnete und im Wesentlichen in Längsrichtung der Leitschaufel 1 verlaufende Trennwände 12, 13, 14 definiert.
Erfindungsgemäß wird mindestens eine Rippe 19 im Kühlkanal 6 im Bereich einer Deckplatte 2, 3 vorgesehen. Mit Rippe 19 wird keine sich von der ersten Seitenwand 4 bis zur zweiten Seitenwand 5 erstreckende Trennwand bezeichnet, sondern eine Erhöhung an einer der Seitenwände 4 oder 5. Die Rippe 19 dient vorzugsweise dazu, die Strömungsgeschwindigkeit des zwischen der Rippe 19 und der gegenüberliegenden Seitenwand 4, 5 strömende Kühlmittels zu reduzieren.
Die Rippe 19 erstreckt sich allgemein in Längsrichtung der Leitschaufel 1. Vorzugsweise erstreckt sich die Rippe im Wesentlich in radialer Richtung, wie aus der Figur 2 ersichtlich ist, kann aber auch schräg zur radialen Richtung der Leitschaufel verlaufen. Eine bogenförmige Rippe 19 ist auch möglich. Die Leitschaufel 1 kann durch Gießen hergestellt werden, wobei die Rippe 19 als eine Erhöhung an einer der Seitenwände 4, 5 ausgebildet ist. Die Höhe der Rippe, d.h. die Höhe senkrecht zur Seitenwand 4, 5, und das Rippenprofil ist durch Versuche zu ermitteln. Das Rippenprofil ist so ausgebildet, dass die Strömungsgeschwindigkeit des zwischen der Rippe 19 und der gegenüberliegenden Seitenwand 4, 5 strömenden Kühlmittels reduziert wird.
Vorzugsweise ist die Rippe 19 in Strömungsrichtung 20 des Abgases der Gasturbine zwischen der Hintertrennwand 14 und dem Ausströmspalt 10 angeordnet. In Abhängigkeit von der Geometrie des serpentinenförmigen Kanals 6 erstreckt sich die Rippe 19 von der radial äußeren Deckplatte 3 radial einwärts und/oder von der radial inneren Deckplatte 2 radial auswärts. Wenn die Hintertrennwand 14 sich von der inneren Deckplatte 2 aus erstreckt, erstreckt sich die Rippe 19 von der radial äußeren Deckplatte 3 aus. Wenn sich die Hintertrennwand 14 von der äußeren Deckplatte 3 aus erstreckt, erstreckt sich die Rippe 19 von der radial inneren Deckplatte 2 aus. Wenn die Hintertrennwand 14 zwei freie Enden aufweist, können möglicherweise zwei Rippen 19 vorgesehen werden, die sich jeweils von der radial inneren oder äußeren Deckplatte 2, 3 aus erstrecken.
Wie aus der Figur 1 ersichtlich ist, ist im freien Endbereich der Hintertrennwand 14 mindestens eine Ablenkungswand 17, 18 zur Ablenkung des Kühlmittels im Hinterkantenbereich 9 vorgesehen. Vorzugsweise werden zwei Ablenkungswände 17, 18 vorgesehen. Die Ablenkungswände 17 und 18 dienen dazu, einen Teil des in den Hinterkantenbereich strömenden Kühlmittels in radialer Richtung entlang dem Hinterkantenbereich 9 abzulenken. In der Ausführungsform in Figur 1 sind die Ablenkungswände 17, 18 im radial äußeren Bereich der Hintertrennwand 14 zwischen dem Hintertrennwand 14 und dem Ausströmspalt 10 angeordnet und dienen dazu, einen Teil des in den Hinterkantenbereich strömenden Kühlmittels radial einwärts abzulenken.
Vorzugsweise ist die Rippe 19 in Strömungsrichtung des Abgases der Gasturbine zwischen der Hintertrennwand 14 und mehreren zwischen den Seitenwänden verlaufenden Stegen 11 angeordnet. Die Länge der Rippe 19 in radialer Richtung verhält sich zur Breite 21 (vgl. z.B. Fig. 3) des Ausströmspalts vorzugsweise im Verhältnis 5,45:1 bis 8,15:1 , und besonders vorteilhaft 6,8:1. Vorzugsweise erstreckt sich die Rippe 19 von der radial äußeren Deckplatte 3 radial einwärts zu einer Stelle radial auswärts des radial inneren Endes 22 der mindestens einen Ablenkungswand 14.
Die oben beschriebene Anordnung der Rippe 19 wirkt so, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels im Hinterkantenbereich 9 im Bereich einer Deckplatte 2, 3 reduziert wird. Durch die reduzierte Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels in diesem Bereich werden eine örtliche Unterkühlung der Leitschaufel und deren Nebenprobleme vermindert.
Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Insbesondere im Hinblick auf einige bevorzugte Ausführungsbeispiele entnimmt ihr der Fachmann, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen in Gestalt und Einzelheiten gemacht werden können, ohne von dem Gedanken und Umfang der Erfindung abzuweichen. Dementsprechend soll die Offenbarung der vorliegenden Erfindung nicht einschränkend sein. Stattdessen soll die Offenbarung der vorliegenden Erfindung den Umfang der Erfindung veranschaulichen, der in den nachfolgenden Ansprüchen dargelegt ist.
Bezugszeichenliste
Leitschaufel innere Deckplatte äußere Deckplatte erste Seitenwand zweite Seitenwand
Kühlkanal
Kühllufteinlassloch
Vorderkantenbereich
Hinterkantenbereich
Ausströmspalt
Steg
Trennwand
Trennwand
Trennwand
Ablenkungswand
Ablenkungswand
Ablenkungswand
Ablenkungswand
Rippe
Strömungsrichtung
Breite inneres Ende

Claims

Patentansprüche
1. Leitschaufel für eine Gasturbine mit einem Leitschaufelabschnitt, der eine erste und zweite Seitenwand (4, 5) und einen dazwischen liegenden Kühlkanal (6) aufweist, der im Hinterkantenbereich (9) des Leitschaufelabschnitts in einen Ausströmspalt (10) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass im Kühlkanal (6) im Bereich einer Deckplatte (2, 3) der Leitschaufel (1) mindestens eine Rippe (19) vorgesehen ist, die sich allgemein in Längsrichtung der Leitschaufel (1) erstreckt.
2. Leitschaufel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufel (1) mit einer radial äußeren Deckplatte (3) und einer radial inneren Deckplatte (2) versehen ist, wobei diese Deckplatten (2, 3) den Leitschaufelabschnitt zwischen sich halten, wobei sich die Rippe (19) von der radial äußeren Deckplatte (3) radial einwärts oder von der radial inneren Deckplatte (2) radial auswärts erstreckt.
3. Leitschaufel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (6) im Wesentlichen serpentinenförmigen ausgebildet ist, wobei der im Wesentlichen serpentinenförmige Kühlkanal (6) durch die Seitenwände (4, 5) und durch die zwischen den Seitenwänden (4, 5) angeordnete und im Wesentlichen in Längsrichtung der Leitschaufel verlaufende Trennwände (12, 13, 14) ausgebildet ist, wobei der Teil des Kühlkanals (6) im Hinterkantenbereich (9) des Leitschaufelabschnitts durch die Seitenwände (4, 5) und eine sich von der radial inneren Deckplatte (2) erstreckende Hintertrennwand (14) definiert ist, wobei die Rippe (19) in Strömungsrichtung (20) des Abgases der Gasturbine zwischen der Hintertrennwand (14) und dem Ausströmspalt (10) angeordnet ist.
4. Leitschaufel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im radial äußeren Bereich der Hintertrennwand (14) mindestens eine Ablenkungswand (17, 18) zur radial einwärtigen Ablenkung eines Kühlmittels im Hinterkantenbereich (9) vorgesehen ist.
5. Leitschaufel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Rippelänge zur Breite des Ausströmspalts (10) im Verhältnis 5,45:1 bis 8,15:1, vorzugsweise 6,8:1 verhält.
6. Leitschaufel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Rippe (19) im Wesentlich in radialer Richtung oder schräg zur radialen Richtung der Leitschaufel (1) erstreckt.
7. Leitschaufel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Rippe (19) von der radial äußeren Deckplatte (3) radial einwärts zu einer Stelle radial auswärts des radial inneren Endes der mindestens einen Ablenkungswand (17, 18) erstreckt.
8. Leitschaufel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Rippe (19) und dem Ausströmspalt (10) mehrere zwischen den Seitenwänden verlaufenden Stege (11) angeordnet sind.
9. Leitschaufel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufel (1) durch Gießen hergestellt wird.
10. Leitschaufel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippe (19) derart ausgebildet ist, die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels im Bereich der Rippe (19) zu reduzieren.
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CH9872007 2007-06-20
CH987/07 2007-06-20

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PCT/EP2008/057142 WO2008155248A1 (de) 2007-06-20 2008-06-09 Kühlung der leitschaufel einer gasturbine

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013149252A1 (en) * 2012-03-30 2013-10-03 Solar Turbines Incorporated Turbine cooling apparatus
KR20160124594A (ko) * 2015-04-20 2016-10-28 연세대학교 산학협력단 가스터빈 블레이드 내부 곡관부 이후의 냉각 성능 국소 조절을 위한 가이드 베인 구조
DE102018119572A1 (de) * 2018-08-13 2020-02-13 Man Energy Solutions Se Kühlsystem zum aktiven Kühlen einer Turbinenschaufel
US20200325781A1 (en) * 2019-04-10 2020-10-15 Pratt & Whitney Canada Corp. Internally cooled turbine blade with creep-reducing divider wall

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113550794B (zh) * 2021-09-10 2022-12-06 中国航发湖南动力机械研究所 一种涡轮转子叶片的多腔高效冷却结构及其冷却方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1350424A (en) * 1971-07-02 1974-04-18 Rolls Royce Cooled blade for a gas turbine engine
US4278400A (en) * 1978-09-05 1981-07-14 United Technologies Corporation Coolable rotor blade
EP0457712A1 (de) * 1990-05-17 1991-11-21 Pratt & Whitney Canada, Inc. Offset-Rippen für Wärmeübertragungsfläche
US5488825A (en) * 1994-10-31 1996-02-06 Westinghouse Electric Corporation Gas turbine vane with enhanced cooling
EP1327747A2 (de) * 2002-01-11 2003-07-16 General Electric Company Prallkühlung für Hinterkanten einer Turbinenschaufel
WO2006029983A1 (de) * 2004-09-16 2006-03-23 Alstom Technology Ltd Strömungsmaschinenschaufel mit fluidisch gekühltem deckband
EP1707741A2 (de) * 2005-04-01 2006-10-04 General Electric Company Konvektions- und Film-Kühlung der Hinterkante einer Turbinenleitschaufel

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1350424A (en) * 1971-07-02 1974-04-18 Rolls Royce Cooled blade for a gas turbine engine
US4278400A (en) * 1978-09-05 1981-07-14 United Technologies Corporation Coolable rotor blade
EP0457712A1 (de) * 1990-05-17 1991-11-21 Pratt & Whitney Canada, Inc. Offset-Rippen für Wärmeübertragungsfläche
US5488825A (en) * 1994-10-31 1996-02-06 Westinghouse Electric Corporation Gas turbine vane with enhanced cooling
EP1327747A2 (de) * 2002-01-11 2003-07-16 General Electric Company Prallkühlung für Hinterkanten einer Turbinenschaufel
WO2006029983A1 (de) * 2004-09-16 2006-03-23 Alstom Technology Ltd Strömungsmaschinenschaufel mit fluidisch gekühltem deckband
EP1707741A2 (de) * 2005-04-01 2006-10-04 General Electric Company Konvektions- und Film-Kühlung der Hinterkante einer Turbinenleitschaufel

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013149252A1 (en) * 2012-03-30 2013-10-03 Solar Turbines Incorporated Turbine cooling apparatus
US8985940B2 (en) 2012-03-30 2015-03-24 Solar Turbines Incorporated Turbine cooling apparatus
KR20160124594A (ko) * 2015-04-20 2016-10-28 연세대학교 산학협력단 가스터빈 블레이드 내부 곡관부 이후의 냉각 성능 국소 조절을 위한 가이드 베인 구조
KR101691095B1 (ko) 2015-04-20 2016-12-29 연세대학교 산학협력단 가스터빈 블레이드 내부 곡관부 이후의 냉각 성능 국소 조절을 위한 가이드 베인 구조
DE102018119572A1 (de) * 2018-08-13 2020-02-13 Man Energy Solutions Se Kühlsystem zum aktiven Kühlen einer Turbinenschaufel
US11255196B2 (en) 2018-08-13 2022-02-22 Mtu Aero Engines Cooling system for actively cooling a turbine blade
US20200325781A1 (en) * 2019-04-10 2020-10-15 Pratt & Whitney Canada Corp. Internally cooled turbine blade with creep-reducing divider wall
US11015455B2 (en) * 2019-04-10 2021-05-25 Pratt & Whitney Canada Corp. Internally cooled turbine blade with creep reducing divider wall

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