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Die
Erfindung betrifft eine Kühlkonstruktion, die
eine Montageplatte (Plattform) für
Antriebsschaufeln (Turbinenschaufeln) einer Gasturbine kühlt.
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Bisher
wurden verschiedene Typen solcher Kühlkonstruktionen bekannt. In 4 ist
eine typische bekannte Kühlkonstruktion
für Schaufeln
in einer Gasturbine dargestellt. Bei einer derartigen Konstruktion
strömt
Luft, die über
Kanäle 4a und 4b am Schaufelfuß 1 eintritt,
in Schaufel-Kühlkanäle 5a und 5b innerhalb
der Schaufel 3 in der durch Pfeile gekennzeichneten Richtung,
wodurch sie die Schaufel 3 kühlt. Die Luft, die aus dem
Kanal 4a am Schaufelfuß 1 in
den Schaufel-Kühlkanal 5a am
vorderen Rand der Schaufel 3 geströmt ist, durchläuft eine
Anzahl von Rippen 13 (Turbulatoren). Wenn sie durch den
Schaufel-Kühlkanal 5a strömt, der
sich vor und zurück
windet, um dabei der Form der Antriebsschaufel 3 zu folgen,
kühlt sie
diese Antriebsschaufel. Dann strömt
sie aus einem Loch A an der dünnen Spitze 14 der
Schaufel aus und wird in die Hauptgasströmung eingemischt.
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Die
Luft, die aus dem Kanal 4b am Schaufelfuß 1 in
den Kanal 5b in der hinteren Hälfte des Rands der Schaufel 3 strömt, muss
um eine Anzahl von Rippen 13, die im Kanal 5b vorhanden
sind, herum nach hinten und vorne laufen. Die Luft kühlt den hinteren
Rand der Schaufel über
stiftförmige
Rippen 15 und strömt
dann aus Löchern
oder Schlitzen B aus, um mit der Hauptgasströmung vermischt zu werden. Eine
Anzahl von Antriebsschaufeln mit dieser Art von Hochgeschwindigkeits-Kühlkonfiguration
ist benachbart zueinander entlang dem Umfang einer Montageplatte 16 positioniert
und in eine Scheibe 17 eingesetzt.
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Bekannte
Vorrichtungen wie die vorstehend beschriebene verfügen über hohle
Antriebsschaufeln mit einer Konfiguration im Fuß oder im Inneren einer Schaufel,
die für
Hochgeschwindigkeits-Kühlung sorgt.
Da jedoch die Montageplatte, von der die Kühlkomponenten vorstehen, nicht
selbst gekühlt
wird, ist das Kühlvermögen unzureichend.
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Die
Montageplatte für
Antriebsschaufeln einer Hochtemperatur-Gasturbine muss gekühlt werden, jedoch führt die
Kühlung
tatsächlich
zu thermischen Spannungen, die dann abgebaut werden müssen. Zwischen
der Luft im Gasraum auf der Seite der Montageplatte mit den Gaskanälen sowie
derjenigen im Gasraum an der Unterseite, wo sich der Rotor befindet,
können
Temperaturdifferenzen über
1000°C auftreten.
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Um
dieses Problem zu meistern, wurde eine Anzahl von Konfigurationen
vorgeschlagen, die die Oberfläche
der Montageplatte wirkungsvoll kühlen können und
gleichzeitig die Temperaturdifferenz zwischen der Ober- und der
Unterseite der Montageplatte verringern.
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Eine
dieser Konfigurationen, wie sie von den Erfindern in der vorliegenden
Sache vorgeschlagen wurde, ist im Dokument
JP 07 332004 A veröffentlicht.
Bei dieser Konfiguration sind an den Enden geschlossener Luftkanäle, die
sich radial ausgehend vom Zentrum der Montageplatte erstrecken,
Löcher vorhanden.
An der Oberseite derselben Luftkanäle sind auch Entlüftungsöffnungen aus
einem geformten Film vorhanden. Durch diese Konstruktion tritt die eingeschlossene
Luft, die über
die Unterseite der Montageplatte läuft, durch die Löcher an
den Enden der Radien, tritt in die Entlüftungsöffnungen aus dem geformten
Film ein und breitet sich über
die Oberseite der Montageplatte aus, um diese wirkungsvoll zu kühlen. Wenn
Schlitze vorhanden sind, die sich ausgehend von den Löchern in
den Luftkanälen
zum Rand der Montageplatte erstrecken, verringern die Expansion
und Kontraktion dieser Schlitze thermische Spannungen, wie sie durch
die Temperaturdifferenz zwischen der Ober- und der Unterseite der
Montageplatte hervorgerufen werden. Die Schlitze verhindern auch
eine Ausdehnung der Montageplatte.
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Eine
andere derartige Konfiguration wurde von den Erfindern in der vorliegenden
Sache im Dokument
JP
08 246802 A vorgeschlagen. Gemäß dieser Konfiguration sind
Luftkanäle
vorhanden, in die Luft vom Sockel einer Gasturbinenschaufel entweder von
der Oberseite oder der Unterseite her geliefert wird. Diese Luft
durchläuft
das Innere der Montageplatte in der Nähe der Unterseite der Schaufel
und strömt
dann zu beiden Seiten der Schaufel. Sie wird entweder am oberen
oder unteren Ende der Schaufel ausgegeben. Auf diese Weise wird
die Montageplatte gekühlt.
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Die
Druckschrift
JP 08
082201 A , von der der Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgeht,
offenbart eine Kühlkonstruktion
für die
Plattform einer Turbinenschaufel, bei der die Plattform auf beiden
Seiten der Schaufel von meanderförmigen
Kühlkanälen durchzogen
ist. Die Kühlkanäle werden
von einem Schaufel-Kühlkanal
an der Schaufelspitze gespeist.
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Jede
dieser Konfigurationen weist Vor- und Nachteile auf. Aktuell besteht
die Forderung, dass Turbinen bei noch höherer Temperatur arbeiten,
um ihren Wirkungsgrad zu erhöhen.
Es wäre
auch von Vorteil, wenn die zum Kühlen
der Turbine verwendete Konfiguration unter Verwendung einfacherer
Techniken hergestellt werden könnte.
So besteht Nachfrage nach einer wirkungsvollen Kühlkonfiguration, die weniger
Herstellprozesse benötigt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wirksame und dennoch
einfach herstellbare Kühlkonstruktion
zum Kühlen
der Plattform einer Turbinenschaufel zu schaffen. Die Lösung dieser
Aufgabe gelingt mit einer Kühlkonstruktion
nach Anspruch 1. Die abhängigen
Ansprüche
betreffen bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung.
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Die
Konstruktion umfasst Luftkanäle
im Inneren der Montageplatte, die in einen der Kühlkanäle in den Schaufeln geöffnet sind,
die ihren Auslass an den Hinterenden der Schaufeln haben.
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Im
Inneren der Montageplatte sind zwei Kühlkanäle geschaffen, die sich vom
vorderen Rand der Schaufel aus erstrecken und auf dem gesamten Weg
zum hinteren Rand sowohl auf der Druck- als auch auf der Saugseite
verlaufen. Ein Ende jedes dieser Kühlkanäle ist in den Schaufel-Kühlkanal
geöffnet,
der dem vorderen Rand der Schaufel am nächsten liegt. Das andere Ende
jedes Kühlkanals
ist über
denjenigen Rand der Montageplatte, der dem hinteren Rand der Schaufel
am nächsten
liegt, nach außen
geöffnet.
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Gemäß dieser
Konstruktion ist dafür
gesorgt, dass ein Teil der Kühlluft
für eine
Antriebsschaufel einer Gasturbine, der vom Fuß der Schaufel in den Schaufel-Kühlkanal
am vorderen Rand der Schaufel strömt, in die zwei Montageplatte-Kühlkanäle strömt, die
die Montageplatte kühlen
und am vorderen Rand der Schaufel mit dem Schaufel-Kühlkanal
verbunden sind. Diese Luft kühlt
das Innere der Montageplatte um den vorderen Rand der Schaufel herum
und dann das Innere des Teils der Montageplatte an der Vorder- und der Rückseite
(Druck- und Saugseite) der Schaufel. Diese Luft tritt über den
Rand der Montageplatte, der dem hinteren Rand der Schaufel am nächsten liegt,
aus.
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Diese
Konstruktion verfügt über solche
Konfiguration, dass jeder der zwei Montageplatte-Kühlkanäle mit demjenigen
der genannten Schaufel-Kühlkanäle verbunden
ist, der dem vorderen Rand der Schaufel am nächsten liegt. Da die zwei Montageplatte-Kühlkanäle innerhalb
der Montageplatte mit demjenigen Schaufel-Kühlkanal verbunden sind, der dem
vorderen Rand der Schaufel am nächsten
liegt, d. h. nahe am Schaufelkopf, ist die Luft, die in die zwei
genannten Montageplatte-Kühlkanäle eingeleitet
wird, relativ kühl,
da sie noch nicht das Innere der Schaufel gekühlt hat.
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Weiterhin
umfasst die Kühlkonstruktion
Kühlkanäle, durch
die Luft von unterhalb der Plattform zu deren Oberseite strömen kann.
Vorzugsweise sind dies eine Anzahl von Kanälen, durch die eingeschlossene
Luft aus den Räumen
unter der Montageplatte zwischen den Füßen der Schaufeln strömen kann und
die sich in radialer Richtung an der Vorderseite (Druckseite) der
Schaufel durch das Innere der Montageplatte erstrecken und an der
Vorderseite der Montageplatte austreten; eine Anzahl von Kanälen für Konvektionskühlung, die
sich durch das Innere der Platte in radialer Richtung ausgehend
vom vorderen Rand der Schaufel an der Vorder- und Rückseite (Druck- und Saugseite)
derselben erstrecken und an der Oberfläche der Montageplatte an der
Vorder- und der Rücksei te
(Druck- und Saugseite) der Schaufel austreten; sowie Luftkanäle, die
durch den hinteren Rand der Montageplatte hinter der Schaufel laufen und
durch den Rand hinter dem Hinterende der Schaufel austreten.
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Diese
Kühlkanäle umfassen
vorzugsweise Luftkanäle,
die durch die Unterseite der Montageplatte laufen, Löcher, die
die eingeschlossene Luft zur Oberseite der Montageplatte oder zum
Rand der Montageplatte am Hinterende der Schaufel lenken, und Löcher zur
Konvektionskühlung
in mindestens einer der folgenden Ausrichtungen: zur Vorderseite (Druckseite)
der Schaufel oder mit Erstreckung von deren Kopf (vorderer Rand
der Montageplatte) zu ihrer Vorder- und Rückseite (Druck- und Saugseite); oder
zum Hinterende der Schaufel (hinterer Rand der Montageplatte). Die
eingeschlossene Luft, die über die
Unterseite der Montageplatte strömt,
tritt in die geeignet umschlossenen Luftlöcher und Konvektionskühlungslöcher ein.
Einer dieser Sätze
von Löchern
führt die
Luft als geformten Film auf die Montageplatte vor der Schaufel (druckseitig)
heraus. Auf diese Weise wird derjenige Teil der Montageplatte, der
vor der Schaufel liegt, wirkungsvoll entweder vom Inneren oder der
Oberfläche
aus gekühlt.
Ein anderer Satz von Löchern,
der am Kopf der Schaufel beginnt, kühlt den vorderen Rand der Montageplatte
und die Teile vor und hinter der Schaufel (druck- und saugseitig)
auf wirkungsvolle Weise. Ein dritter Satz von Löchern leitet Luft vom Inneren
der Montageplatte her, so dass sie wirkungsvoll den hinteren Rand
derselben am Hinterende der Schaufel kühlen kann.
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Vorzugsweise
umfasst die Konstruktion die Erzeugung zweier Kanäle innerhalb
der Montageplatte, die vom Kopf der Schaufel auf beiden Seiten zu
ihrem Hinterende nach unten laufen. Ein Ende jedes dieser Kühlkanäle ist zu
einem Kühlkanal
innerhalb des Kopfs der Schaufel hin offen. Das andere Ende tritt
durch den Rand nahe dem Hinterende der Schaufel aus der Montageplatte
aus. Diese Konfiguration verfügt über mindestens
eines der folgenden Merkmale: eine Anzahl von Löchern, durch die die eingeschlossene
Luft strömen
kann und die in mehr oder weniger radialer Richtung vor der Schaufel (druckseitig)
durch das Innere der Montageplatte laufen und an der Oberfläche der
Montageplatte vor der Schaufel austreten; eine Anzahl von Löchern für Konvektionskühlung, die
in mehr oder weniger radialer Richtung ausgehend vom Kopf der Schaufel
zu deren Vorder- und Rückseite
(Druck- und Saugseite) durch das Innere der Montageplatte laufen
und an der Oberfläche
der Montageplatte hinter der Schaufel sowie vor ihr (druck- und
saugseitig) austreten; und/oder Luftkanäle, die am hinteren Rand der
Montageplatte hinter der Schaufel (saugseitig) beginnen und über den
Rand hinter dem Hinterende der Schaufel austreten.
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Durch
diese Konstruktion können
spezielle Teile der Montageplatte durch Kombinieren zweier Konfigurationen
gekühlt
werden. Bei der ersten Konfiguration wird die für die Kanäle in der Schaufel vorgesehene
Luft einem Umgebungskanal zugeführt, und
es wird dafür
gesorgt, dass sie durch Kühlkanäle in der
Montageplatte zu beiden Seiten der Schaufel strömt, um die Montageplatte zu
kühlen.
Bei der zweiten Konfiguration wird eingeschlossene Luft jedem der
Kanäle
zugeführt,
die vor der Schaufel verlaufen, die vom Kopf der Schaufel zu ihrer
Vorder- und Rückseite
(Druck- und Saugseite) verlaufen, oder die vom hinteren Rand der
Montageplatte hinter der Schaufel (saugseitig) bis nahe zu ihrem
hinteren Rand verlaufen.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand von durch Figuren veranschaulichten
Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
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1 zeigt
eine Antriebsschaufel einer Gasturbine gemäß einem ersten Beispiel, das
zum Verständnis
der Erfindung nützlich
ist. Dabei ist (a) ein Querschnitt und (b) ist ein Horizontalschnitt
entlang der Linie B-B in (a).
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2 zeigt
eine Antriebsschaufel einer Gasturbine gemäß einem zweiten Beispiel, das
zum Verständnis
der Erfindung nützlich
ist. Dabei ist (a) ein Querschnitt und (b) ist ein Horizontalschnitt
entlang der Linie B-B in (a).
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3 zeigt
eine Antriebsschaufel einer Gasturbine gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Dabei ist (a) ein Querschnitt und (b) ist ein Horizontalschnitt
entlang der Linie B-B in (a).
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4 ist
ein Querschnitt einer Schaufel einer Gasturbine gemäß einem
Beispiel aus dem Stand der Technik.
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In 1 bezeichnet 1 den
Fuß einer
Schaufel, 2 eine Montageplatte und 3 die Schaufel.
Um die Schaufel 3 zu kühlen,
wird, genauso wie beim oben erörterten
Stand der Technik, Luft von der Unterseite des Fußes 1 her
in der durch die Pfeile 4a und 4b dargestellten
Richtung zugeführt.
Diese Luft wird von Kühlkanälen im Fuß in jeweilige
Schaufel-Kühlkanäle 5a und 5b in
der Schaufel 3 geliefert.
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Wie
bei den bekannten Designs verlaufen die Schaufel-Kühlkanäle 5a und 5b im
Inneren der Schaufel 3 nach hinten und vorne, und sie enthalten zahlreiche
Rippen (Turbulatoren), die aus der Zeichnung weggelassen sind.
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Die
Luft, die vom Kanal 4a im Fuß 1 in den Schaufel-Kühlkanal 5a am
vorderen Rand der Schaufel 3 strömt, kühlt die Schaufel, während sie durch
den Kanal läuft,
der sich folgend dem Verlauf der Schaufel 3 nach hinten
und vorne windet. Die Luftströmung
tritt über
ein Loch A an der Oberseite der Schaufel aus und verbindet sich
mit der Gas-Hauptströmung.
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Die
Luft, die vom Kanal 4b im Fuß 1 in den Schaufel-Kühlkanal 5b am
hinteren Rand der Schaufel einströmt, läuft durch den Kanal nach hinten
und vorne und kühlt
den hinteren Rand mittels stiftförmiger
Rippen 15. Diese Luft tritt über ein Loch oder einen Schlitz
B aus und vereinigt sich mit der Gas-Hauptströmung.
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Diese
Merkmale der Konfiguration stimmen mit dem bereits erörterten
bekannten Design überein.
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Wie
es aus 1(b) dargestellt ist, erstrecken
sich bei diesem Beispiel Kühlkanäle 6a und 6b in
der Montageplatte 2 entlang der Vorderseite 3c bzw.
der Rückseite 3d der
Schaufel 3 zum hinteren Rand 2e der Montageplatte.
Nahe dem vorderen Rand der Montageplatte sind diese Kanäle zum vorderen
Rand der Schaufel, der in der Mitte der Montageplatte liegt, abgewinkelt.
Sie laufen zum Einlass des Schaufel-Kühlkanals 5a, der nahe
dem vorderen Rand der Montageplatte liegt. Die Montageplatte-Kühlkanäle 6a und 6b werden
dazu verwendet, einen Teil der Luftströmung aus dem Kanal 4a so
abzutrennen, dass er statt in die Schaufel 3 in die Montageplatte 2 strömt.
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Die
Montageplatte-Kühlkanäle 6a und 6b stellen
in der Montageplatte 2 die Verbindung zum Einlass des oben
genannten Kanals 5a her, der die Schaufel kühlt. Diese
Kanäle
laufen vom vorderen Rand der Schaufel an der Vorder- und der Rückseite der
Schaufel (d. h. an den Seiten 3c und 3d) entlang durch
das Innere der Montageplatte 2, und sie treten am Rand 2e,
d. h. am hinteren Rand der Montageplatte, aus. Diese Konfiguration
sorgt dafür,
dass ein Teil der Luftströmung
vom Kanal 4a im Fuß 1,
von der das meiste in die Antriebsschaufel läuft, in die Montageplatte 2 abgezweigt
wird.
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Bei
einem auf diese Weise aufgebauten Beispiel trifft die dem Schaufel-Kühlkanal 5a zugeführte Luft 4a aufgrund
der durch die oben genannten Turbulatoren erzeugten Turbulenz auf
die Wände
des Kanals, wenn sie den sich windenden Kanal passiert. Auf diese
Weise wird die Schaufel 3 gekühlt. Von der Oberseite der
Schaufel her tritt die Luft aus, um sich mit der Gas-Hauptströmung zu
vereinigen. Ein Teil dieser Luft 4a zweigt vom Schaufel-Kühlkanal 4a in das
Innere der Montageplatte 2 ab und durchläuft die Montageplatte-Kühlkanäle 6a und 6b,
um das Innere der Montageplatte auf den Seiten 3c und 3d der Schaufel
zu kühlen.
Diese Luft tritt am Rand 2e aus der Montageplatte aus.
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So
wird bei diesem Beispiel ein Teil der Kühlluft 4a abgetrennt,
um spezifizierte Gebiete der Montageplatte 2 zu kühlen. Es
wurde ein Design erörtert, bei
dem die Montageplatte-Kühlkanäle 6a und 6b in den
Kanal 5a am vorderen Rand der Schaufel 3 geöffnet sind,
wobei sich der Kanal 5a innerhalb der Schaufel 3 nach
hinten und vorne windet. So wird die Montageplatte 2 durch
Temperatur niedriger Luft, die noch nicht das Innere der Schaufel 3 gekühlt hat,
wirkungsvoll gekühlt.
Es wäre
auch möglich,
dass die Kühlkanäle 6a und 6b an
einem anderen Ort in den Kanal 5a statt im Teil nahe dem
vorderen Rand der Montageplatte münden, wenn auf diese Weise
das erforderliche Ausmaß an
Kühlung
erzielt werden kann.
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Als
nächstes
wird unter Bezugnahme auf 2 das zweite
Beispiel erörtert.
Komponenten, die dieselbe Funktion wie solche beim oben erörterten ersten
Beispiel haben, sind mit denselben Zahlen gekennzeichnet, und doppelte
Erläuterungen
werden weggelassen.
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Bei
diesem Beispiel wird die Unterseite der Montageplatte 2 für die Antriebsschaufel
einer Gasturbine dadurch gekühlt,
dass Abdichtungsluft 10 über sie strömt. Wie es aus 4 erkennbar
ist, ist diese Abdichtungsluft 10 in einem Raum 11 enthalten,
der sich zwischen den Füßen 1 von
Schaufeln 3 unter der Montageplatte 2 befindet.
Wie es in 2(b) dargestellt ist, ist
eine Anzahl (hier fünf,
jedoch können
mehr oder weniger vorhanden sein) von Montageplatte-Kühlluftkanälen 7 für Abdichtungsluft in
das Innere der Montageplatte 2 an der Vorderseite 3c der
Schaufel eingeschnitten. Diese Kanäle sind in radialer Richtung
relativ zur Turbinenachse ausgerichtet. Die Kühlluftkanäle 7 laufen vom Abdichtungsluftraum 11 im
Fuß 1 unter
der Montageplatte 2 zur Oberseite der Montageplatte 2 an
der Vorderseite 3c der Schaufel, wo sie austreten. Die
Auslässe
der Kanäle
sind nicht im einzelnen dargestellt, jedoch wird die Luft durch
aus einem geformten Film gebildeten Ausblaslöcher wirkungsvoll fächerförmig an
der Oberseite der Montageplatte verteilt.
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Mittels
Kühlluftkanälen 7 dieser
Art tritt die Luft 10, die durch den Abdichtungsluftraum 11 unter der
Montageplatte 2 durchströmt, in radialer Richtung bezogen
auf die Turbinenachse durch Löcher 7 aus und
strömt
auf die Oberseite der Montageplatte 2. Die Ausblaslöcher des
geformten Films breiten die Luft über der Oberfläche der
Montageplatte 2 aus, wenn sie in der durch die Pfeile gekennzeichneten Richtung
strömt.
Dies kühlt
die Oberseite der Montageplatte 2 auf wirkungsvolle Weise.
Die Ausblaslöcher
können
so ausgerichtet sein, dass die Luft zur benachbarten Schaufel strömt, wie
durch die Pfeile dargestellt; oder sie können in einer beliebigen Richtung
ausgerichtet sein, die als zweckdienlich angesehen wird, wie zur
Vorderseite der Schaufel.
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Am
vorderen Rand der Montageplatte 2, nämlich am Rand, der dem Kopf
der Schaufel am nächsten
ist, ist eine Anzahl von Konvektionskühlkanälen 8 für Konvektionskühlung vorhanden.
(Hier sind zwei Kanäle
auf der Seite 3c und zwei auf der Seite 3d der
Schaufel dargestellt, die alle zur Mitte der Montageplatte laufen,
jedoch können
je nach Bedarf mehr oder weniger Kanäle vorhanden sein.) Die Konvektionskühlkanäle 8 durchlaufen
die Montageplatte 2 in radialer Richtung in Bezug auf die
Turbinenachse. Sie sind an den Seiten 3c und 3d der Schaufel
zur Oberseite der Montageplatte abgewinkelt.
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Genau
wie bei den oben erörterten
Kühlluftkanälen 7 können an
den Auslässen
der Konvektionskühlkanäle 8 und
den Seiten 3c und 3d der Oberseite der Montageplatte
Ausblaslöcher
in Form eines geformten Films (nicht dargestellt) vorhanden sein. Dies
verbessert die Kühlwirkung.
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Wenn
eine solche Art von Konvektionskühlkanälen 8 angebracht
wird, kann die Abdichtungsluft 10, die in den Raum 11 unter
der Montageplatte 2 strömt,
durch diese Konvektionskühlkanäle in radialer
Richtung in Bezug auf die Turbinenachse austreten. Diese Luft läuft unter
einem Winkel nach oben und tritt an der Oberseite der Montageplatte 2 auf
den Seiten 3c und 3d der Schaufel aus. Die Ausblaslöcher in
Form eines geformten Films verteilen die Luft über die Oberfläche der
Montageplatte 2, wenn sie in der durch die Pfeile gekennzeichneten
Richtung strömt,
und dadurch wird die Oberfläche
der Montageplatte 2 wirkungsvoll gekühlt.
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Durch
die Rückseite
der Montageplatte 2 nahe dem hinteren Rand 3e der
Antriebsschaufel 3 ist eine Anzahl von Luftkanälen 9 eingeschnitten. (Hier
sind drei Kanäle
dargestellt, jedoch können
je nach Bedarf mehr oder weniger vorhanden sein.) Durch diese Kanäle hindurch
durchläuft
Luft 10 vom Abdichtungsluftraum 11 unter der Montageplatte 2 das
Innere der Montageplatte auf der Seite 3d. Die Kanäle verlassen
die Montageplatte über
deren hinteren Rand 2e.
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Diese
Luftkanäle 9 ermöglichen
es, dass Abdichtungsluft 10, die über die Unterseite der Montageplatte 2 läuft, zunächst in
radialer Richtung in Bezug auf die Turbinenachse und dann in schräger Richtung
läuft.
Sie treten am hinteren Rand 2e der Montageplatte 2 aus
deren Innerem aus und kühlen so
den Rand von innen her.
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Bei
diesem Beispiel ist ein Design erörtert, das drei verschiedene
Arten von Kühlkanälen enthält: Kühlluftkanäle 7,
Konvektionskühlkanäle 8 und Luftkanäle 9.
Jedoch ist es nicht wesentlich, dass alle drei Arten von Kanälen vorhanden
sind. Je nach Bedarf kann eine Art verwendet werden, oder es können zwei
oder alle drei kombiniert werden.
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Als
nächstes
wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung unter Bezugnahme auf 3 erörtert.
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Wie
es aus 3 erkennbar ist, kombiniert dieses Ausführungsbeispiel
die Merkmale des in 1 dargestellten Beispiels mit
denen des in 2 dargestellten zweiten Beispiels.
Es enthält
beide Konfigurationen und erzielt die Funktionen und Wirkungen beider
voriger Beispiele in Kombination.
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Anders
gesagt, verfügt
dieses Ausführungsbeispiel über zwei
Kühlkanäle 6a und 6b und
mehrere Kühlluftkanäle 7,
Konvektionskühlkanäle 8 und Luftkanäle 9.
Die Kühlkanäle 6a und 6b in
der Montageplatte 2 sind am Einlass in den oben genannten Kanal 5a,
der die Schaufel kühlt,
offen. Vom vorderen Rand der Schaufel laufen sie entlang deren Seiten 3c und 3d und
treten über
den Rand 3e nahe ihrem hinteren Rand aus. Die Kühlluftkanäle 7 erstrecken
sich vom umschlossenen Raum 11 zwischen den Füßen 1 der
Schaufeln unter der Montageplatte 2 zur Oberseite der Montageplatte
auf der Seite 3c, wo sie austreten.
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Merkmale
des Ausführungsbeispiels,
die mit solchen des ersten und zweiten Beispiels übereinstimmen,
sind mit denselben Zahlen gekennzeichnet, und doppelte Erläuterungen
werden weggelassen.
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Bisher
wurden nur die veranschaulichten Beispiele erörtert. Jedoch ist die Erfindung
nicht nur auf diese Beispiele beschränkt. An den hier beschriebenen
Konfigurationen können
verschiedene Modifizierungen vorgenommen werden, ohne den Schutzumfang
der Erfindung zu verlassen.
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Beim
vorliegenden Ausführungsbeispiel
sind die zwei Kühlkanäle 6a und 6b durch
das Innere der Montageplatte 2 geschnitten, wobei sie sich
vom vorderen Rand der Schaufel 3a zur Seite der Montageplatte
nahe dem hinteren Rand der Schaufel 3e entlang den beiden
Seiten 3c und 3d der Schaufel erstrecken. Ein
Ende jedes dieser Kanäle,
nämlich 6a und 6b ist
zum Kanal 5a, der die Schaufel kühlt, nahe dem vorderen Rand
der Schaufel geöffnet.
Das andere Ende tritt über
den Rand 2e nahe dem hinteren Rand der Schaufel aus der
Montageplatte aus. Diese Kanäle
bilden einen Mechanismus zum Kühlen
der Montageplatte für
Antriebsschaufeln einer Gasturbine. Kühlluft 4a wird in
die Kanäle 6a und 6b aufgeteilt,
die vom Schaufel-Kühlkanal 5a ausgehen.
Da die Kühlluft
die Kühlkanäle 6a und 6b durchläuft, um am
Rand 2e der Montageplatte 2 nahe dem hinteren Rand
der Schaufel auszutreten, stellt sie sicher, dass die Montageplatte
keinen thermischen Wirkungen unterliegt. Durch dieses Design wird
die Montageplatte wirkungsvoll gekühlt.
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Ein
Ende jedes der oben genannten Kühlkanäle 6a und 6b ist
ausgehend vom Kanal 5a, der den vorderen Rand der Schaufel
kühlt,
geöffnet.
Diese Kanäle
bilden einen Mechanismus zum Kühlen
der Montageplatte für
Antriebsschaufeln einer Gasturbine. Die Luft, die in die Kanäle 6a und 6b hinter
dem vorderen Rand der Schaufeln und in diese strömt, umgeht den Kühlkanal
im vorderen Rand der Schaufel. Da die Luft noch nicht zum Kühlen der
Schaufel verwendet wurde, verfügt
die Luft, die durch die oben genannten Kanäle 6a und 6b läuft, über relativ
niedrige Temperatur, wenn sie zum Kühlen der Montageplatte 2 verwendet
wird. Dieses Design verstärkt
die Kühlwirkung
hinsichtlich der Montageplatte 2.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung bildet einen Mechanismus zum Kühlen der Montageplatte für Antriebsschaufeln
einer Gasturbine, mit mindestens einer von drei verschiedenen Arten
von Kühllöchern: Kühlluftkanäle 7,
die vom Raum 11 zwischen den Schaufelfüßen 1 unter der Montageplatte 2 zur Oberseite
der Montageplatte laufen, wo sie austreten; Konvektionskühlkanäle 8 und
Luftkanäle 9. Über diese
Kanäle
zugeführte
Abdichtungsluft stellt eine wirkungsvolle Maßnahme zum Kühlen einer
Montageplatte und ihrer Oberfläche
auf einfache und wirkungsvolle Weise dar.
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Auch
kombiniert ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung zwei Kühlwirkungen,
die dadurch erzielt werden, dass ein Teil der Luft vom Schaufelkanal
in Kanäle 6 vor
der Schaufel und hinter ihr aufgeteilt wird und dass die Abdichtungsluft
durch mindestens eine von drei Arten von Kanälen geführt wird: die oben genannten
Luftkühlkanäle, die
oben genannten Konvektionskühlkanäle und die
oben genannten Luftkanäle.
Dieses Design unterdrückt
die Hochtemperaturoxidation der Montageplatte und minimiert die Temperaturdifferenz
zwischen der Oberseite der Montageplatte, an der sich die Gaskanäle befinden, und
der Unterseite der Montageplatte, an der sich der Rotor befindet.
Das Design hat die Wirkung, dass die Temperaturen an den beiden
Seiten nahezu gleich gemacht sind. Dies mindert thermische Spannungen und
erhöht
so die Lebensdauer der Antriebsschaufeln einer Gasturbine.