WO2015024800A1 - Turbine blade with a hollow blade airfoil - Google Patents

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WO2015024800A1
WO2015024800A1 PCT/EP2014/067091 EP2014067091W WO2015024800A1 WO 2015024800 A1 WO2015024800 A1 WO 2015024800A1 EP 2014067091 W EP2014067091 W EP 2014067091W WO 2015024800 A1 WO2015024800 A1 WO 2015024800A1
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WO
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blade
turbine blade
cavity
tube
turbine
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Application number
PCT/EP2014/067091
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Inventor
Fathi Ahmad
Stephen A. CAMILLIERI
Kerri Santucci
Bradley J. Visser
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
    • F01D5/187—Convection cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/06—Fluid supply conduits to nozzles or the like
    • F01D9/065—Fluid supply or removal conduits traversing the working fluid flow, e.g. for lubrication-, cooling-, or sealing fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/231—Preventing heat transfer

Definitions

  • the invention relates to a turbine blade with a hollow blade, which extends from a foot-side end to ei ⁇ nem the foot-side end opposite the head end and which has at both ends in each case an access to the cavity, wherein through the cavity Pipe from one of the two entrances to the other of the two
  • a generic turbine blade is, for example, from the
  • EP 1 180 578 AI known.
  • the tube arranged in the interior of the turbine blade serves for the passage of cooling air through another cooling air flow from a foot-side region of the turbine blade to a head-side region of the turbine blade in order to continue to be used there at a comparatively low temperature.
  • the tube is supported by webs on the side walls of the cooling channel, whereby, however, forms a thermal bridge, takes place via the heat energy from the airfoil into the tube and thus in the medium passed through this. This undesired heating through-routed cooling air should be avoided.
  • the passage pipe need not be attached to the turbine blade itself.
  • it can also be fastened to the guide vane support on which the relevant turbine blade is likewise supported so that coolant conducted through the vane support can flow directly into the passage pipe.
  • the turbomache is attached via a coil spring or a bellows on the guide vane.
  • the object of the invention is therefore to provide a turbine blade mentioned in the introduction, in which the tube arranged in the cavity of the turbine blade for the passage of a medium is fastened in a permanently reliable and long-lasting manner.
  • the pipe at least one in ⁇ at least at its pipe ends a bracket spring supported on ei ⁇ ner bounding the cavity wall.
  • a bracket spring supported on ei ⁇ ner bounding the cavity wall.
  • two brackets are provided at one end of the pipe, which are supported on opposite walls. More preferably, it is provided that two brackets are provided at both pipe ends, which are supported in an analogous manner.
  • the invention is based on the recognition that in order to reli ⁇ permeable mounting of the tube on the one hand this is to arrange thermal expan- sion tolerant.
  • the tube should not rest directly on the cavity bounding the inner sides of the blade walls, otherwise an undesirable heat input into the tube may occur, whereby the medium flowing through the tube could heat up.
  • a resilient mounting of the tube he ⁇ required, since in-use turbine blade can also be exposed to a vibrational excitation, which can lead to fatigue in mounting in rigidly mounted pipes.
  • each tube end at least one bracket, preferably two brackets being arranged ⁇ is or are.
  • Each bracket is supported by one of nigen walls that limit the cavity or form the access of the cavity. If two Bü ⁇ gel are provided at a pipe end, these are based on opposite walls resiliently.
  • the brackets may have a J-5 shape with a first portion having an arc of about 180 ° and a second portion extending parallel to the tube. Whose end is supported on the wall in question or fixed there.
  • the division of the Bü ⁇ gels into two sections is a purely mental Untertei ⁇ le) lung; each strap is monolithic part of the tube that
  • the or each bracket is preferably as L-, J- or U-shaped element or correspondingly shaped tab out ⁇ forms.
  • a sliding fit of the bracket can be provided on the walls, whereby the thermally induced expansions and relative movements between the molded senen body of the turbine blade and the tube inserted therein can be compensated.
  • the tube has a length which is slightly greater than or equal to the distance between the two accesses. This ensures that the medium flowing in the tube over the entire span of the airfoil can be guided separately from the guided in the cavity medium.
  • a loss of the tube from the turbine blade can be safely avoided if, according to a further advantageous embodiment, at least one of the brackets is firmly bonded to the relevant wall. Under cohesive welding, soldering or gluing is understood. When using a temperature resistant ceramic adhesive in bonding thermoplastic induced cracks are far ⁇ avoided. This increases the life of the turbine blade.
  • the turbine blade is designed as a guide vane and comprises at least ⁇ at the foot end of the airfoil extending transversely to the airfoil platform on the side facing away from the airfoil one or more hooks to
  • Attachment of the turbine blade is arranged on a blade carrier or are.
  • the turbine blade preferably to include transverse to the blade extending further platform at the head end of the Schaufelblat ⁇ tes, on the side opposite the blade side, one or a plurality of hooks for securing the turbine blade is arranged in an inner ring or are.
  • the invention relates to a turbine blade with a hollow blade which extends from a foot-side end to a head-side end opposite the base end and which has access to the cavity at both ends, through which a tube of one of the two accesses to the other of the two approaches for the passage of a medium separated from the cavity extends.
  • the tube comprises at least one bracket to at least one of its two tube ends, the resiliently supported on a bounding the cavity wall.
  • Figure 1 shows a turbine vane in a perspective
  • Figure 2 is a perspective view of the back ei ⁇ ner platform of the turbine blade with a extending into the blade tube.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a Turbi ⁇ nenleitschaufel 1.
  • the hook 24 having the turbine guide vane 1 is secured to a non ⁇ represent provided inner wall of a turbine blade carrier.
  • the foot region further comprises a platform 5 for the radially outer hot gas path limitation.
  • an airfoil 18 extends radially in the direction of a central turbine axis 30 of the turbine blade carrier; it includes with ⁇ towards a foot-side end 7 and a head-side end 10th
  • the blade 18 has in this embodiment ei ⁇ nen cavity 4, which extends over the span of the Schau ⁇ selflatts 18 from a foot side arranged first access 36 to a head side arranged second access 35. On the foot side, the turbine blade 1 as a medium
  • the cavity 4 has a cross-section ⁇ contour 34 that is similar in the region of the blade 18 and the foot ⁇ portion 2 of the outer contour 16 of the airfoil 18th
  • the cross-sectional contour 34 of the cavity 4 is essentially retained in its shape when viewed from the foot region 2 up to the head region 3, but may decrease in size. The presence of further cavities is irrelevant to the invention.
  • the cavity 4 can be cast directly during casting of the turbine blade 1 by inserting a casting core. After casting, a tube 13 is inserted into the cavity 4.
  • the tube 13 has a nearly constant elliptical cross section 15, but may also have a different contour.
  • the tube 13 is not a baffle cooling element.
  • an outer channel 9 is formed between the walls of the cavity 4 and the tube 13.
  • the portion of the cooling air 23 flowing in the outer channel 9 serves to cool the blade 18 in a conventional manner and can emerge at the trailing edge of the blade 18 in a known manner.
  • the cooling air 23 is introduced into the inlet opening 37 of the tube 13, which extends up to an upper side 32 of the foot region 2 of the turbine guide vane 1.
  • the cooling air 23 continues to flow up to the head region 3 of the turbine blade 1 and there through the outlet opening 12 into the free space 20.
  • the cooling air portion 42 flowing out through the outlet opening 12 in the head region 3 first flows into the free space 20 and cools the U-shaped ring 19 that limits the free space 20 radially inward.
  • the attachment of the tube 13 according to the invention is not shown in Fig. 1, but will erläu ⁇ tert on the basis of Figure 2 in detail.
  • Figure 2 shows a perspective view of the view of the cold gas side 32 of the platform 5 of the turbine blade 1. Due to the selected perspective, the show ⁇ blade 18 is not shown in Figure 2, but its curved profile 33 is shown in the illustration.
  • the turbine blade 1 shown in Figure 2 in contrast to the embodiment of Figure 1 has two cavities 4, each with two approaches, which is irrelevant for the erfindungsge ⁇ proper attachment of the tube 13. In which one of the two cavities 4, the tube 13 is settled, through which a part of that cooling air, which is the top of the Turbinenschau ⁇ fel 1 supplied to the other end of the turbine blade 1 without substantial heat input can be performed.
  • the tube 13 is elliptical in cross section. But it could also be circular, or even have a different shape.
  • brackets 41 are provided, which are in principle J-shaped along their extent and which are supported on the two opposite walls 43, 44 which define the cavity 4.
  • the brackets 41 are monolithic part of the tube 13.
  • the brackets 41 comprise egg ⁇ nen parallel to the longitudinal direction of the tube 13 extending Ab- section 45, which is chosen so large that a sliding fit is formed on the respective wall 44, whereby a secure fit of the respective pipe end 39 is ensured in access to the cavity 4, even with different thermal expansions.
  • the attachment of the pipe end 39 shown in Figure 2 in the access 36 to the cavity 4 may be provided both foot and head side, wherein it has turned out ⁇ advantage that, if at one of the two approaches 35, 36 both bracket 41 with is the respective wall 43, 44 is welded, soldered or glued, the other end is not integrally fixed ⁇ positively, so that there etab the sliding seat ⁇ lines.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

The invention relates to a turbine blade (1) with a hollow blade airfoil (18) which extends from a root-side end (7) to a tip-side end (10) situated opposite the root-side end (7) and which, at both ends (7, 10), has in each case one entrance (35, 36) to the cavity (4), wherein a pipe (13) extends through the cavity (4) from one of the two entrances (35) to the other of the two entrances (36) for the purpose of conducting a medium through the cavity (4). To specify a reliable and durable turbine blade (1) which is resistant to vibrations acting on the turbine blade (1), it is proposed that the pipe (13) comprises, on each of its two pipe ends (39), at least one clip (41) which is supported resiliently on a wall (43, 44) which delimits the cavity (4).

Description

Beschreibung description
Turbinenschaufel mit einem hohlen Schaufelblatt Die Erfindung betrifft eine Turbinenschaufel mit einem hohlen Schaufelblatt, welches sich von einem fußseitigen Ende zu ei¬ nem dem fußseitigen Ende gegenüberliegenden kopfseitigen Ende erstreckt und welches an beiden Enden jeweils einen Zugang zum Hohlraum aufweist, wobei sich durch den Hohlraum ein Rohr von dem einen der beiden Zugänge zu dem anderen der beidenThe invention relates to a turbine blade with a hollow blade, which extends from a foot-side end to ei ¬ nem the foot-side end opposite the head end and which has at both ends in each case an access to the cavity, wherein through the cavity Pipe from one of the two entrances to the other of the two
Zugänge zur Durchleitung eines Mediums getrennt von im Hohl¬ raum geführten Medium erstreckt. Access to the passage of a medium separated from in the hollow space ¬ guided medium extends.
Eine gattungsgemäße Turbinenschaufel ist bspw. aus der A generic turbine blade is, for example, from the
EP 1 180 578 AI bekannt. Das im Inneren der Turbinenschaufel angeordnete Rohr dient zur Durchleitung von Kühlluft durch einen anderen Kühlluftstrom von einem fußseitigen Bereich der Turbinenschaufel zu einem kopfseitigen Bereich der Turbinenschaufel, um dort mit einer vergleichsweise geringen Tempera- tur weiter verwendet werden zu können. Das Rohr ist über Stege an dem Seitenwänden des Kühlkanals abgestützt, wodurch sich jedoch eine Wärmebrücke ausbildet, über die Wärmeenergie aus dem Schaufelblatt in das Rohr und somit in den von diesem durchgeleiteten Medium erfolgt. Diese ungewünschte Aufheizung durchgeleiteter Kühlluft soll vermieden werden. EP 1 180 578 AI known. The tube arranged in the interior of the turbine blade serves for the passage of cooling air through another cooling air flow from a foot-side region of the turbine blade to a head-side region of the turbine blade in order to continue to be used there at a comparatively low temperature. The tube is supported by webs on the side walls of the cooling channel, whereby, however, forms a thermal bridge, takes place via the heat energy from the airfoil into the tube and thus in the medium passed through this. This undesired heating through-routed cooling air should be avoided.
Das Durchleitungsrohr muss aber nicht an der Turbinenschaufel selber befestigt sein. Gemäß der EP 0 919 700 AI kann dieses auch an dem Leitschaufelträger, an dem die betreffende Turbi- nenschaufel ebenso gehaltert ist, befestigt sein, damit durch den Leitschaufelträger geleittes Kühlmittel direkt in das Durchleitungsrohr einströmen kann. Dies ermöglicht die Bildung eines Zwischenraums zwischen Plattform der Turbinenschaufel und Leitschaufelträger, in dem Kühlmittel anderer Qualität bereitgestellt werden kann. Dabei ist das Durchlei¬ tungsrohr über eine Schraubenfeder oder über einen Balg am Leitschaufelträger befestigt. Aufgabe der Erfindung ist daher, die Bereitstellung einer eingangs genannten Turbinenschaufel, bei der das im Hohlraum der Turbinenschaufel zur Durchleitung eines Mediums angeord- nete Rohr dauerhaft zuverlässig und langlebig befestigt ist. However, the passage pipe need not be attached to the turbine blade itself. According to EP 0 919 700 A1, it can also be fastened to the guide vane support on which the relevant turbine blade is likewise supported so that coolant conducted through the vane support can flow directly into the passage pipe. This allows the formation of a gap between the platform of the turbine blade and the vane carrier in which different quality coolant can be provided. In this case, the Durchlei ¬ ment tube is attached via a coil spring or a bellows on the guide vane. The object of the invention is therefore to provide a turbine blade mentioned in the introduction, in which the tube arranged in the cavity of the turbine blade for the passage of a medium is fastened in a permanently reliable and long-lasting manner.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird mit einer Turbinenschaufel gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprü- chen angegeben, deren Merkmale gemäß den in den Ansprüchen angegebenen Rückbezügen ohne weiteres miteinander kombiniert werden können. The object underlying the invention is achieved with a turbine blade according to the features of claim 1. Advantageous embodiments are specified in the dependent claims, the features of which can readily be combined with one another according to the back covers specified in the claims.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass bei der eingangs genann- ten Turbinenschaufel das Rohr an zumindest einem seiner bei¬ den Rohrenden zumindest einen Bügel aufweist, der sich an ei¬ ner den Hohlraum begrenzenden Wand federnd abstützt. Vorzugsweise sind an einem Rohrende zwei Bügel vorgesehen, die sich an einander gegenüberliegenden Wänden abstützen. Weiter bevorzugt ist vorgesehen, dass an beiden Rohrenden zwei Bügel vorgesehen sind, die sich in analoger Weise abstützen. According to the invention it is provided that in the initially-called turbine blade, the pipe at least one in ¬ at least at its pipe ends a bracket spring supported on ei ¬ ner bounding the cavity wall. Preferably, two brackets are provided at one end of the pipe, which are supported on opposite walls. More preferably, it is provided that two brackets are provided at both pipe ends, which are supported in an analogous manner.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass zur zuver¬ lässigen Befestigung des Rohres dieses einerseits wärmedeh- nungstolerant anzuordnen ist. Andererseits soll das Rohr nicht unmittelbar an den den Hohlraum begrenzenden Innenseiten der Schaufelwände anliegen, da ansonsten ein ungewünschter Wärmeeintrag in das Rohr auftreten kann, wodurch das das Rohr durchströmende Medium sich aufheizen könnte. Gleichzei- tig wurde erkannt, dass eine federnde Lagerung des Rohres er¬ forderlich, da im Einsatz befindliche Turbinenschaufel auch einer Schwingungsanregung ausgesetzt sein können, die bei starr befestigten Rohren zu Ermüdungserscheinungen in der Befestigung führen kann. The invention is based on the recognition that in order to reli ¬ permeable mounting of the tube on the one hand this is to arrange thermal expan- sion tolerant. On the other hand, the tube should not rest directly on the cavity bounding the inner sides of the blade walls, otherwise an undesirable heat input into the tube may occur, whereby the medium flowing through the tube could heat up. At the same time it was recognized that a resilient mounting of the tube he ¬ required, since in-use turbine blade can also be exposed to a vibrational excitation, which can lead to fatigue in mounting in rigidly mounted pipes.
Mit der Erfindung wird erstmalig vorgeschlagen, dass an jedem Rohrende zumindest ein Bügel, vorzugsweise zwei Bügel ange¬ ordnet ist bzw. sind. Jeder Bügel stützt sich an einer derje- nigen Wänden ab, die den Hohlraum begrenzen oder die den Zugang des Hohlraums ausbilden. Wenn an einem Rohrende zwei Bü¬ gel vorgesehen sind, stützen sich diese an einander gegenüberliegenden Wänden federnd ab. Die Bügel können eine J- 5 Form mit einem ersten Abschnitt mit einem Bogen von ungefähr 180° und einen zweiten Abschnitt, der sich parallel zum Rohr erstreckt, aufweisen. Dessen Ende ist an der betreffenden Wand abstützt bzw. dort befestigt. Die Unterteilung des Bü¬ gels in zwei Abschnitte ist eine rein gedankliche Untertei¬ le) lung; jeder Bügel ist monolithischer Teil des Rohres, der With the invention it is proposed for the first time, that at each tube end at least one bracket, preferably two brackets being arranged ¬ is or are. Each bracket is supported by one of nigen walls that limit the cavity or form the access of the cavity. If two Bü ¬ gel are provided at a pipe end, these are based on opposite walls resiliently. The brackets may have a J-5 shape with a first portion having an arc of about 180 ° and a second portion extending parallel to the tube. Whose end is supported on the wall in question or fixed there. The division of the Bü ¬ gels into two sections is a purely mental Untertei ¬ le) lung; each strap is monolithic part of the tube that
entweder mit dem Rohr hergestellt oder auch angeschweißt werden kann.  can either be made with the pipe or welded.
Mithilfe des Vorgeschlagenen wird erreicht, dass einerseitsBy the help of the proposed one achieves that on the one hand
15 eine vergleichsweise einfache Ausführungsform bereitgestellt werden kann, die vergleichsweise preiswert in ihrer Herstel¬ lung ist. Da die beiden Bügel eines Rohrendes sich an einan¬ der gegenüberliegenden Wänden des Hohlraums abstützen, ist bei annähernd gleichmäßig ausgeformten Bügeln das Rohr auto-15 a comparatively simple embodiment can be provided, which is relatively inexpensive in their manufacture ¬ ment. Because the two brackets of a pipe end are supported on Einan ¬ the opposite walls of the cavity, at approximately equally shaped brackets, the tube auto-
20 matisch in der Mitte des Hohlraums federnd verspannt, was ei¬ nerseits einen Mindestabstand zu den Innenseiten gewährleistet, die den Hohlraum begrenzen, und andererseits eine schwingungsunempfindliche Befestigung. Ein weiterer Vorteil ist, dass das Rohr zumeist in im Gießverfahren hergestellten20 matisch resiliently braced in the middle of the cavity, which ei ¬ nerseits ensures a minimum distance to the insides, which limit the cavity, and on the other hand, a vibration insensitive attachment. Another advantage is that the tube is usually produced by casting
25 Turbinenschaufeln angewendet werden kann und somit als nachträgliches Bauteil während der Fertigstellung der Turbinenschaufel montiert werden kann. Dies hat zur Folge, dass der Guss eines Grundkörpers der Turbinenschaufel trotz der Ver¬ wendung des darin angeordneten Rohres unverändert bleibt, was25 turbine blades can be applied and thus can be mounted as a subsequent component during the completion of the turbine blade. This has the consequence that the casting of a base body of the turbine blade remains unchanged despite the Ver ¬ application of the pipe arranged therein, which
30 die Aufwände bei der Gussherstellung auf niedrigem Niveau 30 the cost of casting at a low level
hält. Der bzw. jeder Bügel ist vorzugsweise als L-, J- oder U-förmiges Element oder entsprechend geformte Lasche ausge¬ bildet . holds. The or each bracket is preferably as L-, J- or U-shaped element or correspondingly shaped tab out ¬ forms.
35 Je nach Ausgestaltung der Abstützung kann ein Schiebesitz der Bügel an den Wänden vorgesehen sein, wodurch die thermisch bedingten Dehnungen und Relativbewegungen zwischen dem gegos- senen Grundkörper der Turbinenschaufel und dem darin eingesetzten Rohr kompensiert werden können. Depending on the configuration of the support, a sliding fit of the bracket can be provided on the walls, whereby the thermally induced expansions and relative movements between the molded senen body of the turbine blade and the tube inserted therein can be compensated.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Rohr eine Länge auf, die geringfügig größer oder gleich dem Abstand zwischen den beiden Zugängen ist. Damit wird sichergestellt, dass das im Rohr strömende Medium über die gesamte Spannweite des Schaufelblattes getrennt geführt werden kann von dem im Hohlraum geführten Medium. Die so erreichte Auf- teilung des der Turbinenschaufel rückseitig zugeführten Kühl¬ mediums in zwei Kühlmediumströme, von denen einer durch das Rohr strömt und der andere außen entlang des Rohres, erfolgt somit außerhalb des Schaufelblattes, was die Aufheizung des durch das Rohr strömenden Anteils reduziert. According to a further advantageous embodiment, the tube has a length which is slightly greater than or equal to the distance between the two accesses. This ensures that the medium flowing in the tube over the entire span of the airfoil can be guided separately from the guided in the cavity medium. The thus achieved division of the turbine blade back fed cooling ¬ medium in two cooling medium flows, one of which flows through the pipe and the other outside along the pipe, thus takes place outside of the airfoil, which reduces the heating of the flowing through the pipe portion.
Ein Verlust des Rohres von der Turbinenschaufel kann sicher vermieden werden, wenn gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung zumindest einer der Bügel an der betreffenden Wand stoffschlüssig befestigt ist. Unter stoffschlüssig ist dabei Schweißen, Löten oder auch Kleben verstanden. Bei der Verwendung eines temperaturbeständigen, keramischen Klebstoffs werden beim Verbinden thermoinduzierte Risse weitest¬ gehend vermieden. Dies erhöht die Lebensdauer der Turbinenschaufel . A loss of the tube from the turbine blade can be safely avoided if, according to a further advantageous embodiment, at least one of the brackets is firmly bonded to the relevant wall. Under cohesive welding, soldering or gluing is understood. When using a temperature resistant ceramic adhesive in bonding thermoplastic induced cracks are far ¬ avoided. This increases the life of the turbine blade.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Turbinenschaufel als Leitschaufel ausgebildet und umfasst zumin¬ dest an dem fußseitigen Ende des Schaufelblattes eine sich quer zum Schaufelblatt erstreckende Plattform, an der dem Schaufelblatt abgewandten Seite ein oder mehrere Haken zurAccording to a further advantageous embodiment, the turbine blade is designed as a guide vane and comprises at least ¬ at the foot end of the airfoil extending transversely to the airfoil platform on the side facing away from the airfoil one or more hooks to
Befestigung der Turbinenschaufel an einem Schaufelträger angeordnet ist bzw. sind. Ergänzend dazu kann die Turbinen¬ schaufel vorzugsweise am kopfseitigen Ende des Schaufelblat¬ tes eine sich quer zum Schaufelblatt erstreckende weitere Plattform umfassen, an der dem Schaufelblatt abgewandten Seite ein oder mehrere Haken zum Befestigen der Turbinenschaufel in einem Innenring angeordnet ist bzw. sind. Insgesamt betrifft die Erfindung eine Turbinenschaufel mit einem hohlen Schaufelblatt, welches sich von einem fußseiti- gen Ende zu einem dem fußseitigen Ende gegenüberliegenden kopfseitigen Ende erstreckt und welches an beiden Enden je- weils einen Zugang zum Hohlraum aufweist, wobei durch den Hohlraum sich ein Rohr von dem einen der beiden Zugänge zu dem anderen der beiden Zugänge zur Durchleitung eines Mediums getrennt vom Hohlraum erstreckt. Um eine zuverlässige, lang¬ lebige und gegen auf die Turbinenschaufel einwirkende Schwin- gungen resistente Turbinenschaufel anzugeben, wird vorge¬ schlagen, dass das Rohr an zumindest einem seiner beiden Rohrenden zumindest einen Bügel umfasst, der sich an einer den Hohlraum begrenzenden Wand federnd abstützt. Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden anhand ei¬ nes Ausführungsbeispiels näher erläutert. Attachment of the turbine blade is arranged on a blade carrier or are. In addition to this, the turbine blade preferably to include transverse to the blade extending further platform at the head end of the Schaufelblat ¬ tes, on the side opposite the blade side, one or a plurality of hooks for securing the turbine blade is arranged in an inner ring or are. On the whole, the invention relates to a turbine blade with a hollow blade which extends from a foot-side end to a head-side end opposite the base end and which has access to the cavity at both ends, through which a tube of one of the two accesses to the other of the two approaches for the passage of a medium separated from the cavity extends. To provide a reliable, long ¬-lived and conditions against acting on the turbine blade vibration resistant turbine blade specify is pre ¬ propose that the tube comprises at least one bracket to at least one of its two tube ends, the resiliently supported on a bounding the cavity wall. Further advantages and features of the invention will be explained in more detail with reference to ei ¬ nes embodiment.
Es zeigen: Show it:
Figur 1 eine Turbinenleitschaufel in einer perspektivischen Figure 1 shows a turbine vane in a perspective
Darstellung und  Presentation and
Figur 2 eine perspektivische Darstellung der Rückseite ei¬ ner Plattform der Turbinenschaufel mit einem sich in das Schaufelblatt erstreckenden Rohr. Figure 2 is a perspective view of the back ei ¬ ner platform of the turbine blade with a extending into the blade tube.
Figur 1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Turbi¬ nenleitschaufel 1. Mit Hilfe des Fußbereichs 2, der Haken 24 aufweist, wird die Turbinenleitschaufel 1 an einer nicht dar¬ gestellten Innenwand eines Turbinenschaufelträgers befestigt. Der Fußbereich umfasst des Weiteren eine Plattform 5 zur radial äußeren Heißgaspfadbegrenzung. Von dort aus erstreckt sich ein Schaufelblatt 18 radial in Richtung einer zentralen Turbinenachse 30 des Turbinenschaufelträgers ; es umfasst mit¬ hin ein fußseitiges Ende 7 und ein kopfseitiges Ende 10. 1 shows a perspective view of a Turbi ¬ nenleitschaufel 1. By means of the root portion 2, the hook 24 having the turbine guide vane 1 is secured to a non ¬ represent provided inner wall of a turbine blade carrier. The foot region further comprises a platform 5 for the radially outer hot gas path limitation. From there, an airfoil 18 extends radially in the direction of a central turbine axis 30 of the turbine blade carrier; it includes with ¬ towards a foot-side end 7 and a head-side end 10th
Den radial inneren Abschluss der Turbinenleitschaufel 1 bil¬ det der Kopfbereich 3, der eine Plattform 25 und eine bezogen auf die Turbinenachse 30 radial innere bogenförmige Ausneh- mung 26 aufweist. An diesen Kopfbereich 3 ist mittels schie¬ nenartiger Haken 27 ein U-förmiger Ring 19 angekoppelt. Die Haken 27 greifen dabei in Haltenuten 28 des U-förmigen Rings 19 ein. Die bogenförmige Ausnehmung 26 des Kopfbereichs 3 be- grenzt zusammen mit dem U-förmigen Ring 19 einen Freiraum 20, dessen Längsrichtung 29 quer zur Turbinenachse 30 und zu einer Schaufelachse 31 verläuft. Radial innen am U-förmigen Ring 19 befindet sich eine Labyrinthdichtung 21. Diese dichtet die sich bei Betrieb der Turbine um die zent¬ rale Turbinenachse 30 drehende, angrenzend darunterliegende Turbinenlaufschaufelscheibe 22, die mit nicht dargestellten Turbinenlaufschaufeln besetzt ist, gegen ein direktes Durchströmen von Heißgas 17 ab. The radially inner completion of the turbine guide vane 1 bil ¬ det the head portion 3, a platform 25 and a relative to the turbine axis 30 radially inner arcuate Ausneh- mung 26 has. At this head area 3, a U-shaped ring 19 is coupled by means of sliding ¬ like hook 27. The hooks 27 engage in retaining grooves 28 of the U-shaped ring 19. The arcuate recess 26 of the head region 3, together with the U-shaped ring 19, delimits a free space 20 whose longitudinal direction 29 extends transversely to the turbine axis 30 and to a blade axis 31. Radially inside the U-shaped ring 19 is a labyrinth seal 21. These seals extending around the central ¬ rale turbine axis 30 rotating during operation of the turbine, adjacent underlying turbine blade plate 22 that is occupied by non-illustrated turbine blades, to a direct through-flow of hot gas 17 off.
Das Schaufelblatt 18 weist in diesem Ausführungsbeispiel ei¬ nen Hohlraum 4 auf, der sich über die Spannweite des Schau¬ felblatts 18 von einem fußseitig angeordneten ersten Zugang 36 bis zu einem kopfseitig angeordneten zweiten Zugang 35 er- streckt. Fußseitig ist der Turbinenschaufel 1 als MediumThe blade 18 has in this embodiment ei ¬ nen cavity 4, which extends over the span of the Schau ¬ selflatts 18 from a foot side arranged first access 36 to a head side arranged second access 35. On the foot side, the turbine blade 1 as a medium
Kühlluft 23 zuführbar. Der Hohlraum 4 hat eine Querschnitts¬ kontur 34, die im Bereich des Schaufelblatts 18 und des Fu߬ bereichs 2 der Außenkontur 16 des Schaufelblatts 18 ähnelt. Die Querschnittskontur 34 des Hohlraums 4 bleibt bei Betrach- tung vom Fußbereich 2 bis vor den Kopfbereich 3 in ihrer Form im Wesentlichen erhalten, kann jedoch in der Größe abnehmen. Das Vorhandensein weiterer Hohlräume ist für die Erfindung unerheblich . Der Hohlraum 4 kann beim Gießen der Turbinenschaufel 1 durch Einsetzen eines Gusskerns direkt mitgegossen werden. Nach dem Guss wird ein Rohr 13 in den Hohlraum 4 eingesetzt. Das Rohr 13 weist einen nahezu gleichbleibend elliptischen Querschnitt 15 auf, kann aber auch eine andere Kontur aufweisen. Das Rohr 13 ist kein Prallkühlelement. Cooling air 23 can be fed. The cavity 4 has a cross-section ¬ contour 34 that is similar in the region of the blade 18 and the foot ¬ portion 2 of the outer contour 16 of the airfoil 18th The cross-sectional contour 34 of the cavity 4 is essentially retained in its shape when viewed from the foot region 2 up to the head region 3, but may decrease in size. The presence of further cavities is irrelevant to the invention. The cavity 4 can be cast directly during casting of the turbine blade 1 by inserting a casting core. After casting, a tube 13 is inserted into the cavity 4. The tube 13 has a nearly constant elliptical cross section 15, but may also have a different contour. The tube 13 is not a baffle cooling element.
Durch das Vorsehen des Rohres 13 entsteht ein Außenkanal 9 zwischen den Wänden des Hohlraums 4 und dem Rohr 13. Der im Außenkanal 9 strömende Anteil der Kühlluft 23 dient zur Kühlung des Schaufelblattes 18 in konventioneller Weise und kann an der Hinterkante des Schaufelblatts 18 in bekann- ter Art und Weise austreten. Im Fußbereich 2 wird die Kühlluft 23 in die Eintrittsöffnung 37 des Rohrs 13, das bis zu einer Oberseite 32 des Fußbereichs 2 der Turbinenleitschaufel 1 reicht, eingeleitet. Die Kühlluft 23 strömt weiter bis zum Kopfbereich 3 der Turbinenschaufel 1 und dort durch die Aus- trittsöffnung 12 in den Freiraum 20. Der durch die Austrittsöffnung 12 im Kopfbereich 3 ausströmende Kühlluftanteil 42 strömt zunächst in den Freiraum 20 und kühlt den U-förmigen Ring 19, der den Freiraum 20 radial innen begrenzt. Die erfindungsgemäße Befestigung des Rohres 13 ist in Fig. 1 nicht dargestellt, sondern wird anhand der Figur 2 im Detail erläu¬ tert . By providing the tube 13, an outer channel 9 is formed between the walls of the cavity 4 and the tube 13. The portion of the cooling air 23 flowing in the outer channel 9 serves to cool the blade 18 in a conventional manner and can emerge at the trailing edge of the blade 18 in a known manner. In the foot region 2, the cooling air 23 is introduced into the inlet opening 37 of the tube 13, which extends up to an upper side 32 of the foot region 2 of the turbine guide vane 1. The cooling air 23 continues to flow up to the head region 3 of the turbine blade 1 and there through the outlet opening 12 into the free space 20. The cooling air portion 42 flowing out through the outlet opening 12 in the head region 3 first flows into the free space 20 and cools the U-shaped ring 19 that limits the free space 20 radially inward. The attachment of the tube 13 according to the invention is not shown in Fig. 1, but will erläu ¬ tert on the basis of Figure 2 in detail.
Figur 2 zeigt in perspektivischer Darstellung die Ansicht auf die kaltgasseitige Oberseite 32 der Plattform 5 der Turbinen- schaufei 1. Aufgrund der gewählten Perspektive ist das Schau¬ felblatt 18 in Figur 2 nicht dargestellt, jedoch ist dessen gewölbtes Profil 33 der Darstellung zu entnehmen. Die in Figur 2 dargestellte Turbinenschaufel 1 weist im Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 zwei Hohlräume 4 mit jeweils zwei Zugängen auf, was jedoch für die erfindungsge¬ mäße Befestigung des Rohres 13 unerheblich ist. In dem einem der beiden Hohlräume 4 ist das Rohr 13 angesiedelt, durch welches ein Teil derjenigen Kühlluft, die der Turbinenschau¬ fel 1 oberseitig zugeführt wird, zum anderen Ende der Turbi- nenschaufel 1 ohne wesentlichen Wärmeeintrag geführt werden kann. Das Rohr 13 ist im Querschnitt ellipsenförmig. Es könnte doch aber auch kreisförmig, oder auch eine andere Gestalt aufweisen. Am Rohrende 39 sind zwei Bügel 41 vorgesehen, die in entlang ihrer Erstreckung prinzipiell J-förmig sind und die sich an den beiden einander gegenüberliegenden Wänden 43, 44 abstützen, die den Hohlraum 4 begrenzen. Die Bügel 41 sind monolithischer Teil des Rohres 13. Die Bügel 41 umfassen ei¬ nen parallel zur Längsrichtung des Rohres 13 verlaufenden Ab- schnitt 45, der so groß gewählt ist, dass ein Schiebesitz an der betreffenden Wand 44 gebildet wird, wodurch selbst bei unterschiedlichen Wärmedehnungen ein sicherer Sitz des betreffenden Rohrendes 39 im Zugang zum Hohlraum 4 gewährleistet ist. Figure 2 shows a perspective view of the view of the cold gas side 32 of the platform 5 of the turbine blade 1. Due to the selected perspective, the show ¬ blade 18 is not shown in Figure 2, but its curved profile 33 is shown in the illustration. The turbine blade 1 shown in Figure 2, in contrast to the embodiment of Figure 1 has two cavities 4, each with two approaches, which is irrelevant for the erfindungsge ¬ proper attachment of the tube 13. In which one of the two cavities 4, the tube 13 is settled, through which a part of that cooling air, which is the top of the Turbinenschau ¬ fel 1 supplied to the other end of the turbine blade 1 without substantial heat input can be performed. The tube 13 is elliptical in cross section. But it could also be circular, or even have a different shape. At the pipe end 39, two brackets 41 are provided, which are in principle J-shaped along their extent and which are supported on the two opposite walls 43, 44 which define the cavity 4. The brackets 41 are monolithic part of the tube 13. The brackets 41 comprise egg ¬ nen parallel to the longitudinal direction of the tube 13 extending Ab- section 45, which is chosen so large that a sliding fit is formed on the respective wall 44, whereby a secure fit of the respective pipe end 39 is ensured in access to the cavity 4, even with different thermal expansions.
Die in Figur 2 dargestellte Befestigung des Rohrendes 39 im Zugang 36 zum Hohlraum 4 kann dabei sowohl fußseitig als auch kopfseitig vorgesehen sein, wobei es sich als Vorteil heraus¬ gestellt hat, dass, wenn an einem der beiden Zugänge 35, 36 beide Bügel 41 mit der betreffenden Wand 43, 44 verschweißt, verlötet oder verklebt sind, das andere Ende nicht stoff¬ schlüssig befestigt ist, so dass dort der Schiebesitz etab¬ liert ist. The attachment of the pipe end 39 shown in Figure 2 in the access 36 to the cavity 4 may be provided both foot and head side, wherein it has turned out ¬ advantage that, if at one of the two approaches 35, 36 both bracket 41 with is the respective wall 43, 44 is welded, soldered or glued, the other end is not integrally fixed ¬ positively, so that there etab the sliding seat ¬ lines.

Claims

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