DE102019108811A1 - Laufschaufel einer Strömungsmaschine - Google Patents
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Abstract
Laufschaufel (10) einer Strömungsmaschine, mit einem Schaufelblatt (11), welches eine Strömungseintrittskante (13), eine Strömungsaustrittskante (14) und Strömungsführungsflächen (15, 16) für ein Prozessmedium aufweist, mit einem Schaufelfuß (12) zur Befestigung der Laufschaufel an einem Nabenkörper, wobei der Schaufelfuß (12) tannenbaumartig mit mindestens zwei in Radialrichtung gesehen voneinander beabstandeten Vorsprüngen (17) ausgebildet ist, mit einem Innendeckband (18), welches in Radialrichtung gesehen zwischen dem Schaufelblatt (11) und dem Schaufelfuß (12) angeordnet ist, mit einem in das Schaufelblatt (11) und den Schaufelfuß (12) integrierten Kühlkanal (20) für ein Kühlmedium, wobei ein Eintritt des Kühlkanals (20) radial innen am Schaufelfuß (12) ausgebildet ist. Der Eintritt des Kühlkanals (20) ist aus einem ersten Eintrittskanalabschnitt (22) und einem in Axialrichtung des Schaufelfußes (12) gesehen hinter dem ersten Eintrittskanalabschnitt (22) angeordneten, zweiten Eintrittskanalabschnitt (23) gebildet, zwischen welchen sich ein Materialsteg (24) erstreckt. Der erste Eintrittskanalabschnitt (22) und der zweite Eintrittskanalabschnitt (24) gehen in einen Vereinigungskanalabschnitt (25) über, der in Radialrichtung gesehen radial außen des obersten Vorsprungs (17) des Schaufelfußes (12) und radial innen des Innendeckbands (18) angeordnet ist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Laufschaufel einer Strömungsmaschine.
- Strömungsmaschinen, wie Turbinen oder Verdichter, verfügen über statorseitige Baugruppen sowie rotorseitige Baugruppen. Zu den rotorseitigen Baugruppen einer Strömungsmaschine gehört der sogenannte Strömungsmaschinenrotor, der einen Nabenkörper und sich ausgehend vom Nabenkörper nach radial außen erstreckende Laufschaufeln aufweist. Eine Laufschaufel einer Strömungsmaschine verfügt über ein strömungsführendes Schaufelblatt sowie über einen Schaufelfuß, über welche die Laufschaufel im Nabenkörper der Strömungsmaschine befestigt werden kann. Das Schaufelblatt der Strömungsmaschine verfügt über eine Strömungseintrittskante, eine Strömungsaustrittskante sowie über sich zwischen der Strömungseintrittskante und der Strömungsaustrittskante erstreckende Strömungsführungsflächen für ein Prozessmedium, die auch als Saugseite und Druckseite bezeichnet werden. Der Schaufelfuß, über welchen die Laufschaufel im Nabenkörper der Strömungsmaschine befestigt werden kann, ist typischerweise tannenbaumartig mit mindestens zwei in Radialrichtung der Laufschaufel gesehen, voneinander beabstandeten Vorsprüngen ausgebildet. Eine Laufschaufel verfügt auch über ein sogenanntes Innendeckband, welches in Radialrichtung der Laufschaufel gesehen zwischen dem Schaufelblatt und dem Schaufelfuß angeordnet ist. Radial außen an das Schaufelblatt kann sich gegebenenfalls ein Außendeckband anschließen. Insbesondere im Bereich von Turbinen, in welchen ein heißes Prozessmedium über die Strömungsmaschine strömt, kommen Laufschaufeln zum Einsatz, in welche ein Kühlkanal integriert ist. Der Kühlkanal erstreckt sich dabei sowohl über den Schaufelfuß als auch über das Schaufelblatt. Ein Eintritt des Kühlkanals ist radial innen am Schaufelfuß ausgebildet. Ein Austritt des Kühlkanals kann radial außen am Schaufelblatt oder an dem radial äußeren Außendeckband oder auch an einer anderen Stelle ausgebildet ist.
- Obwohl bereits gekühlte Laufschaufeln mit einem Kühlkanal, der in die Laufschaufel integriert ist, grundsätzlich bekannt sind, besteht Bedarf daran, die Kühlung einer Laufschaufel weiter zu verbessern, und zwar bei gleichzeitig hoher Festigkeit der Laufschaufel.
- Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Laufschaufel einer Strömungsmaschine zu schaffen, die trotz Kühlkanal eine hohe Festigkeit aufweist.
- Diese Aufgabe wird durch eine Laufschaufel nach Anspruch 1 gelöst.
- Erfindungsgemäß ist der Eintritt des Kühlkanals aus einem ersten Eintrittskanalabschnitt und einem in Axialrichtung des Schaufelfußes gesehen hinter dem ersten Eintrittskanalabschnitt angeordneten, zweiten Eintrittskanalabschnitt ausgebildet, zwischen welchen sich ein Materialsteg erstreckt. Der erste Eintrittskanalabschnitt des Kühlkanals und der zweite Eintrittskanalabschnitt des Kühlkanals gehen in einen Vereinigungskanalabschnitt des Kühlkanals über, der in Radialrichtung gesehen radial außen oder radial oberhalb des obersten oder radial äußersten Vorsprungs des Schaufelfußes und radial innen oder radial unterhalb des Innendeckbands angeordnet ist. Dies dient der effektiven Kühlung der Laufschaufel bei gleichzeitig hoher Festigkeit der Laufschaufel.
- Vorzugsweise verlaufen der erste Eintrittskanalabschnitt und der zweite Eintrittskanalabschnitt von radial innen nach radial außen zunächst geradlinig in Radialrichtung. In demjenigen Bereich des Schaufelfußes, in welchem der erste Eintrittskanalabschnitt und der zweite Eintrittskanalabschnitt geradlinig in Radialrichtung verlaufen, ist eine axiale Dicke des Materialstegs konstant. Dies dient der effektiven Kühlung der Laufschaufel bei gleichzeitig hoher Festigkeit der Laufschaufel.
- Der erste Eintrittskanalabschnitt und der zweite Eintrittskanalabschnitt verlaufen anschließend hieran in Richtung auf den Vereinigungskanalabschnitt jeweils gebogen oder gekrümmt, und zwar in Richtung auf ein bezogen auf die Prozessmediumströmung stromaufwärtiges oder axial vorderes Ende des Schaufelfußes. In demjenigen Bereich des Schaufelfußes, in welchem der erste Eintrittskanalabschnitt und der zweite Eintrittskanalabschnitt jeweils gebogen oder gekrümmt verlaufen, nimmt eine axiale Dicke des Materialstegs in Richtung auf den Vereinigungskanalabschnitt vorzugsweise ab. Auch dies dient der effektiven Kühlung der Laufschaufel bei gleichzeitig hoher Festigkeit der Laufschaufel.
- Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist der erste Eintrittskanalabschnitt in Richtung auf das stromaufwärtige oder axial vordere Ende des Schaufelfußes mit einem ersten Krümmungsradius gekrümmt. Der zweite Eintrittskanalabschnitt ist in Richtung auf das stromaufwärtige oder axial vordere Ende des Schaufelfußes mit einem zweiten Krümmungsradius gekrümmt. Der erste Krümmungsradius ist zumindest so groß, vorzugsweise größer, als der zweite Krümmungsradius. Auch diese Merkmale dienen der Gewährleistung einer effektiven Kühlung bei gleichzeitig hoher Festigkeit der Laufschaufel.
- Nach einer vorteilhaften Weiterbildung erstreckt sich anschließend an den Vereinigungskanalabschnitt der Kühlkanal zunächst nach radial außen in Richtung auf einen radial äußeren Umlenkkanalabschnitt. Anschließend an den radial äußeren Umlenkkanalabschnitt erstreckt sich der Kühlkanal nach radial innen in Richtung auf einen radial inneren Umlenkkanalabschnitt. Anschließend an den radial inneren Umlenkkanalabschnitt erstreckt sich der Kühlkanal nach radial außen in Richtung auf einen Kühlkanalaustritt. Der radial innere Umlenkkanalabschnitt ist in Radialrichtung oberhalb oder radial außen des obersten oder radial äußersten Vorsprungs des Schaufelfußes und unterhalb oder radial innen des Innendeckbands angeordnet. Auch dies dient der effektiven Kühlung der Laufschaufel bei hoher Festigkeit derselben.
- Nach einer vorteilhaften Weiterbildung weisen der erste Eintrittskanalabschnitt und der zweite Eintrittskanalabschnitt gleiche Strömungsquerschnitte auf. Dies sorgt für eine effektive Kühlung der Laufschaufel.
- Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
-
1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Laufschaufel einer Strömungsmaschine; -
2 eine perspektivische Vorderansicht der erfindungsgemäßen Laufschaufel; -
3 ein Detail der erfindungsgemäßen Laufschaufel im Bereich eines Schaufelfußes; -
4 Konturen eines Kühlkanals der erfindungsgemäßen Laufschaufel; -
5 den Ausschnitt V der4 ; -
6 den Ausschnitt V der4 mit geometrischen Größen; -
7 den Ausschnitt V der4 mit weiteren geometrischen Größen. -
1 und2 zeigen Ansichten einer Laufschaufel10 , wobei die Laufschaufel10 ein strömungsführendes Schaufelblatt11 und einen Schaufelfuß12 umfasst. Das strömungsführende Schaufelblatt11 dient der Strömungsführung eines Prozessmediums, insbesondere von Prozessgas, welches durch die Strömungsmaschine strömt, wobei das Schaufelblatt11 eine Strömungseintrittskante13 für das Prozessmedium, eine Strömungsaustrittskante14 für das Prozessmedium und sich zwischen der Strömungseintrittskante13 und der Strömungsaustrittskante14 erstreckende Strömungsführungsflächen15 ,16 für das Prozessmedium aufweist. Die Strömungsführungsflächen15 ,16 bilden eine Saugseite und eine Druckseite. - Der Schaufelfuß
12 dient der Befestigung der Laufschaufel10 in einem nicht gezeigten Nabenkörper der Strömungsmaschine. Der Schaufelfuß12 ist dabei tannenbaumartig mit mindestens zwei in Radialrichtung der Laufschaufel10 gesehen voneinander beabstandeten Vorsprüngen17 ausgebildet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind drei derartige Vorsprünge17 in Radialrichtung der Laufschaufel10 voneinander beabstandet. Zwischen benachbarten Vorsprüngen17 verjüngt sich jeweils das Tannenbaumprofil des Schaufelfußes12 . Jeweils ein Vorsprung17 und der unmittelbar oberhalb des jeweiligen Vorsprungs17 angeordnete, sich verjüngende Abschnitt des Tannenbaumprofils definieren jeweils einen sogenannten Zahn des Tannenbaumprofils. - Die Laufschaufel
10 verfügt weiterhin über ein Innendeckband18 , welches in Radialrichtung der Laufschaufel10 gesehen zwischen dem Schaufelblatt11 und dem Schaufelfuß12 der Laufschaufel10 angeordnet ist. Das Innendeckband18 begrenzt radial innen einen Strömungsführungskanal für das Prozessmedium. Im gezeigten Ausführungsbeispiel verfügt die Laufschaufel10 weiterhin über ein Außendeckband19 . Das Außendeckband19 begrenzt radial außen den Strömungsführungskanal für das Prozessmedium. - In die Laufschaufel
10 ist ein Kühlkanal20 für Kühlmedium, insbesondere Kühlluft, integriert. In1 sind Konturen des Kühlkanals20 gestrichelt gezeigt. Auch in3 sind Konturen des Kühlkanals20 abschnittsweise gestrichelt gezeigt.4 ,5 ,6 und7 zeigen lediglich die Konturen des Kühlkanals20 ohne die eigentliche Laufschaufel10 . - Der Kühlkanal
20 verfügt über einen Eintritt oder Kühlkanaleintritt21 , der radial innen am Schaufelfuß12 ausgebildet ist. Ferner verfügt der Kühlkanal20 über einen Austritt oder Kühlkanalaustritt31 , der insbesondere radial außen am Schaufelblatt11 oder am Außendeckband19 ausgebildet ist. Der Kühlkanalaustritt31 kann auch an euiner anderen Stelle psotioniert sein. -
3 ,5 ,6 und7 zeigen Details des Eintritts oder Kühlkanaleintritts21 des Kühlkanals20 . - Der Eintritt oder Kühlkanaleintritt
21 des Kühlkanals20 umfasst einen ersten Eintrittskanalabschnitt22 und einen zweiten Eintrittskanalabschnitt23 . Wie am besten1 entnommen werden kann, ist der erste Eintrittskanalabschnitt22 in Axialrichtung gesehen bezogen auf die Strömung des Prozessmediums vorne positioniert, also näher an einem bezogen die Prozessmediumströmung stromaufwärtigen oder axial vorderen Ende des Schaufelfußes12 positioniert als der zweite Eintrittskanalabschnitt23 . - Der zweite Eintrittskanalabschnitt
23 ist in Axialrichtung des Schaufelfußes12 gesehen hinter dem ersten Eintrittskanalabschnitt22 angeordnet. - Wie bereits ausgeführt, dient der Schaufelfuß
12 nicht der Prozessmediumführung sondern lediglich der Befestigung bzw. Montage der Laufschaufel10 am Nabenkörper. Nichtsdestotrotz weist der Schaufelfuß12 jedoch zwei sich gegenüberliegende axiale Enden auf, und zwar ein bezogen auf die Prozessmediumströmung stromaufwärtiges oder axial vorderes Ende und ein bezogen auf die Prozessmediumströmung stromabwärtiges oder axial hinteres Ende. - Der erste Eintrittskanalabschnitt
22 ist zwischen dem stromaufwärtigen oder axial vorderen Ende des Schaufelfußes12 und dem zweiten Eintrittskanalabschnitt23 angeordnet. - Der zweite Eintrittskanalabschnitt
23 ist zwischen dem ersten Eintrittskanalabschnitt22 und dem stromabwärtigen oder axial hinteren Ende des Schaufelfußes12 angeordnet. - Zwischen den beiden Eintrittskanalabschnitten
22 und23 , die in Axialrichtung des Schaufelfußes12 voneinander beabstandet sind, erstreckt sich ein Materialsteg24 . Dieser Materialsteg24 versteift die Laufschaufel10 im Bereich ihres Schaufelfußes12 . - Der erste Eintrittskanalabschnitt
22 und der zweite Eintrittskanalabschnitt23 des Kühlkanals20 gehen in einen Verbindungskanalabschnitt25 über. - Dieser Verbindungskanalabschnitt
25 ist dabei in Radialrichtung der Laufschaufel10 gesehen oberhalb oder radial außen des obersten oder radial äußersten Vorsprungs17 und unterhalb oder radial innen des Innendeckbands18 angeordnet bzw. ausgebildet. - Daraus folgt, dass sich der Materialsteg
24 von radial innen nach radial außen bis in einen Abschnitt des Schaufelfußes12 hinein erstreckt, der oberhalb oder radial außen des radial äußersten und damit obersten Vorsprungs17 des Schaufelfußes12 angeordnet ist, wodurch die Festigkeit der Laufschaufel10 im Bereich des Schaufelfußes12 besonders vorteilhaft eingestellt werden kann. Der Materialsteg24 erstreckt sich bevorzugt bis in den Bereich des engsten Querschnitts des radial äußersten und damit obersten Zahns des Tannenbaumprofils des Schaufelfußes12 hinein. - Der erste Eintrittskanalabschnitt
22 definiert radial innen am Schaufelfuß12 eine erste Strömungseintrittsöffnung und der zweite Eintrittskanalabschnitt23 definiert radial innen am Schaufelfuß12 eine zweite Strömungseintrittsöffnung. Diese sind, ebenso wie die Eintrittskanalabschnitte22 ,23 selbst, in Axialrichtung des Schaufelfußes12 gesehen hintereinander positioniert und über den Materialsteg24 voneinander beabstandet. - Die erste Strömungseintrittsöffnung und damit der erste Eintrittskanalabschnitt
22 weist einen definierten axialen Abstand Δx von dem bezogen auf die Prozessmediumströmung stromaufwärtigen oder axial vorderen Ende des Schaufelfußes12 auf. Bevorzugt beträgt der definierte axiale Abstand Δx zwischen dem ersten Eintrittskanalabschnitt22 und damit der ersten Strömungseintrittsöffnung und dem stromaufwärtigen oder axial vorderen Ende des Schaufelfußes12 zwischen 10% und 30%, insbesondere zwischen 15% und 25%, der axialen Länge L des Schaufelfußes12 . - Wie am besten
4 ,5 ,6 und7 entnommen werden kann, verlaufen der erste Eintrittskanalabschnitt22 und der zweite Eintrittskanalabschnitt23 ausgehend von ihrer jeweiligen Strömungseintrittsöffnung, also ausgehend von radial innen, zunächst geradlinig in Radialrichtung nach radial außen. In diesem Bereich, in welchem die beiden Eintrittskanalabschnitte22 ,23 geradlinig in Radialrichtung verlaufen, weist der Materialsteg24 eine konstante Dicke in Axialrichtung auf. Der oben definierte axiale Abstand Δx zwischen dem ersten Eintrittskanalabschnitt22 und dem stromaufwärtigen Ende des Schaufelfußes12 bezieht sich auf den geradlinig in Radialrichtung nach radial außen verlaufenden Bereich des ersten Eintrittskanalabschnitts22 . Anschließend an denjenigen Bereich, in welchem die beiden Eintrittskanalabschnitte22 ,23 in Radialrichtung geradlinig verlaufen, verlaufen die beiden Eintrittskanalabschnitte22 ,23 in Richtung auf den Verbindungskanalabschnitt25 gebogen oder gekrümmt. Im Bereich dieser Krümmung ändert sich der oben definierte Abstand Δx. Die Krümmung der Eintrittskanalabschnitte22 ,23 zwischen den geradlinig in Radialrichtung verlaufenden Bereichen derselben und dem Verbindungskanalabschnitt25 ist dabei in Richtung auf das stromaufwärtige oder axial vordere Ende des Schaufelfußes12 bzw. in Richtung auf die Strömungseintrittskante13 der Laufschaufel11 gerichtet. In diesem Bereich, in welchem die beiden über den Materialsteg24 voneinander getrennte Eintrittskanalabschnitte22 ,23 gebogen oder gekrümmt verlaufen, nimmt die axiale Dicke des Materialstegs24 in Richtung auf den Vereinigungskanalabschnitt25 vorzugsweise ab. In diesem Bereich verjüngt sich der Materialsteg24 . Alternativ kann in diesem Bereich die axiale Dicke des Materialstegs24 auch konstant sein. - Anschließend an den Verbindungskanalabschnitt
25 erstreckt sich der Kühlkanal20 im gezeigten Ausführungsbeispiel mit einem weiteren Abschnitt26 zunächst nach radial außen in Richtung auf einen radial äußeren Umlenkkanalabschnitt27 , anschließend an den radial äußeren Umlenkkanalabschnitt27 mit einem weiteren Abschnitt28 nach radial innen in Richtung auf einen inneren Umlenkkanalabschnitt29 und anschließend an diesen radial inneren Umlenkkanalabschnitt29 mit einem weiteren Abschnitt30 nach radial außen in Richtung auf den Kühlkanalaustritt31 . Die Abschnitt26 ,28 und30 des Kühlkanals20 erstrecken sich dabei innerhalb des Schaufelblatts11 . Es sind auch andere Verläufe des Kühlkanals20 stromabwärts des Verbindungskanalabschnitts25 möglich. - Der radial innere Umlenkkanalabschnitt
29 ist in Radialrichtung gesehen oberhalb oder radial außen des obersten oder radial äußersten Vorsprungs17 des Schaufelfußes12 und unterhalb oder radial innen des Innendeckbands18 angeordnet, und zwar in Axialrichtung gegenüber den Eintrittskanalabschnitten22 ,23 nach axial hinten in Richtung auf das stromabwärtige oder axial hintere Ende des Schaufelfußes12 versetzt. - Der obere oder radial äußere Umlenkkanalabschnitt
27 kann sich in den Bereich des Außendeckbands19 hinein erstrecken. - Bei der erfindungsgemäßen Laufschaufel
10 strömt demnach Kühlmedium über die Strömungseintrittsöffnungen der Eintrittskanalabschnitte22 ,23 in den Kühlkanal20 ein, wobei dieses über die beiden Eintrittskanalabschnitte22 ,23 strömende Kühlmittel im Bereich des Vereinigungskanalabschnitts25 vereinigt wird. Dies erfolgt im Bereich des Schaufelfußes12 . Anschließend hieran wird das Kühlmedium über die Kanalabschnitte26 ,27 ,28 ,29 und30 in Richtung auf den Kühlkanalaustritt31 geführt. - Die sich in Radialrichtung erstreckenden Kanalabschnitte
26 ,28 und30 erstrecken sich dabei über die Radialerstreckung des Schaufelblatts11 . Zwischen den Kanalabschnitten26 ,28 sowie zwischen den Kanalabschnitten28 und30 erfolgt eine Strömungsumlenkung über die Umlenkkanalabschnitte27 und29 . -
6 und7 zeigen geometrische Kenngrößen des Strömungskanals20 im Bereich des Kühlkanaleintritts21 . So kann6 entnommen werden, dass der erste Eintrittskanalabschnitt22 mit einem ersten KrümmungsradiusR1 und der zweite Eintrittskanalabschnitt23 mit einem zweiten KrümmungsradiusR2 in Richtung auf das stromaufwärtige axiale Ende des Schaufelfußes12 gekrümmt ist. Der erste KrümmungsradiusR1 ist dabei zumindest so groß wie der zweite KrümmungsradiusR2 , vorzugsweise istR1 größer alsR2 . -
7 visualisieren die Strömungsquerschnitte der Eintrittskanalabschnitte22 und23 .7 kann entnommen werden, dass die beiden Eintrittskanalabschnitte22 und23 gleiche StrömungsquerschnitteA aufweisen, und zwar über ihre gesamte radiale Erstreckung bis zum Vereinigungskanalabschnitt25 hin. - Bei der erfindungsgemäßen Laufschaufel
10 kann Kühlmedium im Bereich der Eintrittskanalabschnitte22 ,23 in Radialrichtung direkt in den Kühlkanal20 eintreten, wodurch ein effektiver Eintritt des Kühlmediums in den Kühlkanal20 möglich ist. In Axialrichtung gesehen weisen dabei die in Axialrichtung voneinander beabstandeten Eintrittskanalabschnitte22 ,23 einen definierten axialen Abstand von dem stromaufwärtigen Ende des Schaufelfußes12 auf. Ferner sind die Eintrittskanalabschnitte22 ,23 in Axialrichtung durch den Materialsteg24 voneinander beabstandet. Dies dient der Bereitstellung einer hohen Festigkeit der Laufschaufel10 im Bereich des Schaufelfußes12 . Der Steg24 erstreckt sich dabei in Radialrichtung gesehen bis oberhalb oder radial außen des obersten oder radial äußersten Vorsprungs17 des tannenbaumartigen Schaufelfußes12 . Dies sorgt für eine optimale Festigkeit im Bereich des Schaufelfußes12 . - In dem radialen Bereich des Schaufelfußes
12 , in welchem die beiden Eintrittskanalabschnitte22 und23 in den Vereinigungskanalabschnitt25 übergehen, ist axial beabstandet zum Vereinigungskanalabschnitt25 auch der radial innere Umlenkkanalabschnitt29 angeordnet. Dieser radial innere Umlenkkanalabschnitt29 erstreckt sich in den Schaufelfuß12 hinein, endet jedoch mit Abstand vom radial äußersten Vorsprung17 des tannenbaumartigen Schaufelfußes12 radial außen bzw. radial oberhalb des Stegs24 . Die erfindungsgemäße Laufschaufel10 erlaubt eine optimale Kühlung bei hoher Festigkeit. Sie findet insbesondere in Gasturbinen Einsatz. - Bezugszeichenliste
-
- 10
- Laufschaufel
- 11
- Schaufelblatt
- 12
- Schaufelfuß
- 13
- Strömungseintrittskante
- 14
- Strömungsaustrittskante
- 15
- Strömungsführungsfläche
- 16
- Strömungsführungsfläche
- 17
- Vorsprung
- 18
- Innendeckband
- 19
- Außendeckband
- 20
- Kühlkanal
- 21
- Kühlkanaleintritt
- 22
- erster Eintrittskanalabschnitt
- 23
- zweiter Eintrittskanalabschnitt
- 24
- Materialsteg
- 25
- Vereinigungskanalabschnitt
- 26
- Kanalabschnitt
- 27
- Umlenkkanalabschnitt
- 28
- Kanalabschnitt
- 29
- Umlenkkanalabschnitt
- 30
- Kanalabschnitt
- 31
- Kühlkanalaustritt
Claims (13)
- Laufschaufel (10) einer Strömungsmaschine, mit einem Schaufelblatt (11), welches eine Strömungseintrittskante (13), eine Strömungsaustrittskante (14) und sich zwischen der Strömungseintrittskante (13) und der Strömungsaustrittskante (14) erstreckende Strömungsführungsflächen (15, 16) für ein Prozessmedium aufweist, mit einem Schaufelfuß (12) zur Befestigung der Laufschaufel an einem Nabenkörper der Strömungsmaschine, wobei der Schaufelfuß (12) tannenbaumartig mit mindestens zwei in Radialrichtung gesehen voneinander beabstandeten Vorsprüngen (17) ausgebildet ist, mit einem Innendeckband (18), welches in Radialrichtung gesehen zwischen dem Schaufelblatt (11) und dem Schaufelfuß (12) angeordnet ist, mit einem in das Schaufelblatt (11) und den Schaufelfuß (12) integrierten Kühlkanal (20) für ein Kühlmedium, wobei ein Eintritt (21) des Kühlkanals (20) radial innen am Schaufelfuß (12) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Eintritt des Kühlkanals (20) aus einem ersten Eintrittskanalabschnitt (22) und einem in Axialrichtung des Schaufelfußes (12) gesehen hinter dem ersten Eintrittskanalabschnitt (22) angeordneten, zweiten Eintrittskanalabschnitt (23) ausgebildet ist, zwischen welchen sich ein Materialsteg (24) erstreckt, der erste Eintrittskanalabschnitt (22) des Kühlkanals (20) und der zweite Eintrittskanalabschnitt (23) des Kühlkanals (20) in einen Vereinigungskanalabschnitt (25) des Kühlkanals (20) übergehen, der in Radialrichtung gesehen radial außen oder radial oberhalb des obersten oder radial äußersten Vorsprungs (17) des Schaufelfußes (12) und radial innen oder radial unterhalb des Innendeckbands (18) angeordnet ist.
- Laufschaufel nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Eintrittskanalabschnitt (22) des Kühlkanals (20) eine erste Strömungseintrittsöffnung und der zweite Eintrittskanalabschnitt (23) des Kühlkanals (20) eine zweite Strömungseintrittsöffnung definiert, die in Axialrichtung des Schaufelfußes (12) gesehen hinter der ersten Strömungseintrittsöffnung positioniert ist. - Laufschaufel nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Eintrittskanalabschnitt (22) und damit die erste Strömungseintrittsöffnung einen definierten axialen Abstand (Δx) von einem bezogen auf die Prozessmediumströmung stromaufwärtigen oder axial vorderen Ende des Schaufelfußes (12) aufweist. - Laufschaufel nach
Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass der definierte axiale Abstand (Δx) zwischen dem ersten Eintrittskanalabschnitt (22) und damit der ersten Strömungseintrittsöffnung und dem stromaufwärtigen oder axial vorderen Ende des Schaufelfußes (12) zwischen 10% und 30% der axialen Länge (L) des Schaufelfußes (12) beträgt. - Laufschaufel nach einem der
Ansprüche 1 bis4 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Eintrittskanalabschnitt (22) des Kühlkanals (20) und der zweite Eintrittskanalabschnitt (23) des Kühlkanals (20) von radial innen nach radial außen zunächst geradlinig in Radialrichtung verlaufen, der erste Eintrittskanalabschnitt (22) und der zweite Eintrittskanalabschnitt (23) anschließend hieran in Richtung auf den Vereinigungskanalabschnitt (25) des Kühlkanals (20) jeweils gebogen oder gekrümmt verlaufen, und zwar in Richtung auf ein bezogen auf die Prozessmediumströmung stromaufwärtiges oder axial vorderes Ende des Schaufelfußes (12). - Laufschaufel nach
Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass in demjenigen Bereich, in welchem der erste Eintrittskanalabschnitt (22) und der zweite Eintrittskanalabschnitt (23) geradlinig in Radialrichtung verlaufen, eine axiale Dicke des Materialstegs (24) konstant ist. - Laufschaufel nach
Anspruch 5 oder6 , dadurch gekennzeichnet, dass, in demjenigen Bereich, in welchem der erste Eintrittskanalabschnitt (22) und der zweite Eintrittskanalabschnitt (23) jeweils gebogen oder gekrümmt verlaufen, eine axiale Dicke des Materialstegs (24) in Richtung auf den Vereinigungskanalabschnitt (25) abnimmt. - Laufschaufel nach
Anspruch 5 oder6 , dadurch gekennzeichnet, dass, in demjenigen Bereich, in welchem der erste Eintrittskanalabschnitt (22) und der zweite Eintrittskanalabschnitt (23) jeweils gebogen oder gekrümmt verlaufen, eine axiale Dicke des Materialstegs (24) konstant ist. - Laufschaufel nach einem der
Ansprüche 5 bis8 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Eintrittskanalabschnitt (22) in Richtung auf das stromaufwärtige oder axial vordere Ende des Schaufelfußes (12) mit einem ersten Krümmungsradius (R1) gekrümmt ist, der zweite Eintrittskanalabschnitt (23) in Richtung auf das stromaufwärtige oder axial vordere Ende des Schaufelfußes (12) mit einem zweiten Krümmungsradius (R2) gekrümmt ist, der erste Krümmungsradius (R1) zumindest so groß, vorzugsweise größer, als der zweite Krümmungsradius (R2) ist. - Laufschaufel nach einem der
Ansprüche 1 bis9 , dadurch gekennzeichnet, dass sich anschließend an den Vereinigungskanalabschnitt (25) der Kühlkanal (20) nach radial außen erstreckt. - Laufschaufel nach einem der
Ansprüche 1 bis10 , dadurch gekennzeichnet, dass sich anschließend an den Vereinigungskanalabschnitt (25) der Kühlkanal (20) zunächst nach radial außen in Richtung auf einen radial äußeren Umlenkkanalabschnitt (27) erstreckt, sich hieran anschließend der Kühlkanal (20) nach radial innen in Richtung auf einen radial inneren Umlenkkanalabschnitt (29) erstreckt, sich hieran anschließend der Kühlkanal nach radial außen in Richtung auf einen Kühlkanalaustritt (31) erstreckt. - Laufschaufel nach
Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der radial innere Umlenkkanalabschnitt (27) in Radialrichtung radial außen oder radial oberhalb des obersten oder radial äußersten Vorsprungs (17) des Schaufelfußes (12) und radial innen oder radial unterhalb des Innendeckbands (18) angeordnet ist. - Laufschaufel nach einem der
Ansprüche 1 bis12 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Eintrittskanalabschnitt (22) des Kühlkanals (20) und der zweite Eintrittskanalabschnitt (23) des Kühlkanals (20) gleiche Strömungsquerschnitte (A) aufweisen.
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