DE2235375A1 - Hohlschaufel fuer axial-stroemungsmaschinen mit elastischem treibmittel - Google Patents

Hohlschaufel fuer axial-stroemungsmaschinen mit elastischem treibmittel

Info

Publication number
DE2235375A1
DE2235375A1 DE2235375A DE2235375A DE2235375A1 DE 2235375 A1 DE2235375 A1 DE 2235375A1 DE 2235375 A DE2235375 A DE 2235375A DE 2235375 A DE2235375 A DE 2235375A DE 2235375 A1 DE2235375 A1 DE 2235375A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
blade
insert
openings
coolant flow
hollow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE2235375A
Other languages
English (en)
Inventor
Philip S Barnabei
George A Durgin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CBS Corp
Original Assignee
Westinghouse Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Westinghouse Electric Corp filed Critical Westinghouse Electric Corp
Publication of DE2235375A1 publication Critical patent/DE2235375A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
    • F01D5/187—Convection cooling
    • F01D5/188—Convection cooling with an insert in the blade cavity to guide the cooling fluid, e.g. forming a separation wall
    • F01D5/189—Convection cooling with an insert in the blade cavity to guide the cooling fluid, e.g. forming a separation wall the insert having a tubular cross-section, e.g. airfoil shape
    • 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
    • F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
    • F01D9/042—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector fixing blades to stators

Landscapes

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

Description

Westinghouse Electric Corporation, Westinghouse Building, Gateway Center, Pittsburgh, Pennsylvania, 15 222, V. St. v. A.
Hohlschaufel für Axial-Strömungsmaschinen mit elastischem Treibmittel
Die Erfindung betrifft eine Hohlschaufel für Axial-Strömungsmaschinen mit elastischem Treibmittel, mit einem Einsatz, welcher mit einem Abstand zu den Innenflächen der Schaufelwandungen der Hohlschaufel angeordnet ist und dadurch einen Kühlmittelstromungskanal entlang den Schaufelwandungen bildet und welcher außerdem eine Reihe von öffnungen entlang der Schäufelvorderkante aufweist, und mit
2090 86/0850
ORtGINAL INSPECTED
Mitteln zur Einleitung von Kühlmittel in den Einsatz und durch die öffnungen in den Kühlmittelströmungskanal hinein zur Kühlung der Schaufelwandungen. Insbesondere betrifft die Erfindung die Kühlung von Leitschaufeln in Axial-Gasturbinen.
Bekanntermaßen ist einer der betreffenden Paktoren im Gasturbinenbau die Fähigkeit der Schaufel, den hohen Temperaturen in einer Gasturbine, insbesondere in der ersten und zweiten Turbinenstufe standzuhalten. Eine Möglichkeit der Schaufelkühlung ist in der ÜS-PS 3 571* 481 beschrieben.
Eine besondere Schwierigkeit beim Kühlen von Turbinenschaufeln stellen das Zuführen des Kühlmittels zu örtlichen heißen Stellen der Schaufeln und das gleichmäßige Kühlen der Schaufeln dar. Eine zweite Schwierigkeit bildet das Vergrößern der Wirksamkeit des Kühlmittels durch richtiges Bemessen und Leiten des Kühlmittels entlang der Schaufelinnenflächen und durch Verhindern übermäßiger Querströmungen des Kühlmittels von einer zur anderen Schaufelseite.
Eine weitere Schwierigkeit liegt darin, daß die Notwendigkeit enger Toleranzen beim Anordnen eines Einsatzes in einem Schaufelhohlraum die Kosten der Schaufel vergrößern.
2.0 9886/0850
Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, eine Turbinenschaufel auszubilden, bei welcher dasv Kühlmittel wirksam zu den örtlichen heißen Stellen der Schaufel geleitet "» wird und eine gute Schaufelkühlung gewährleistet.
Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe ist eine Hohlschaufel der eingangs dargelegten Art durch mindestens eine weitere an einer der Seitenflächen des Einsatzes angeordnete Reihe von öffnungen gekennzeichnet, welch letztere in einer mit Bezug zur Innenfläche der benachbarten Schaufelwandung geneigten Fläche des Einsatzes gebildet sind.
Vorzugsweise weist der Einsatz weiter stromab der weiteren Reihe von öffnungen eine dritte Reihe von öffnungen auf, welch letztere ebenfalls in einer mit Bezug zur Innenfläche der benachbarten Schaufelwandung geneigten Fläche des Einsatzes angeordnet sind. Sowohl durch die weitere und durch die dritte Reihe von öffnungen als auch durch die öffnungen an der Schaufelvorderkante wird Kühlluft hindurchgepreßt und strömt über die Innenseiten der Schaufelwandungen. Die unter einem bestimmten Winkel auf die Schaufelseitenwandung auftreffende Kühlluft kühlt dabei die örtlichen heißen Stellen der Schaufel wirksamer durch direkte Berührung mit Kühlmittel aus dem Inneren des. Einsatzes. .
2 09886/0850
Vorzugsweise ist ein federndes Verschlußteil an der Schaufelhinterkante am Einsatz befestigt, welches eine Vielzahl in Schaufellängsrichtung angeordneter öfffnungen aufweist. Die öffnungen in dem Verschlußteil sind so ausgebildet, daß sie eine genaue Verteilung des Kühlmittelstromes entlang der konkaven Schaufelflächen auf beiden Seiten des Einsatzes bewirken* Das Verschlußteil trägt auch dazu bei, den Einsatz im Schaufelhohlraum zu fixieren.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beispielsweise beschrieben. In den zeichnungen stellen dar:
Fig. 1 einen Ausschnitt einer im Axial
schnitt dargestellten Gasturbine mit Turbinenschaufeln nach der Erfindung,
Fig. 2 eine vergrößerte teilgeschnittene
isometrische Darstellung einer Turbinenschaufel gemäß der Erfindung,
Fig. J> einen gemäß der in Fig. 1 einge
zeichneten Schnittlinie III-III verlaufenden vergrößert gezeichneten Schnitt,
. 4 _
209886/0850
Fig. 4 einen gemäß der in Fig. 1 einge
zeichneten Schnittlinie XF-IY verlaufenden vergrößert gezeichneten Schnitt»
Fig. 5 einen vergrößerten, gemäß der in
Fig. 1 eingezeichneten Schnittlinie ¥-¥ verlaufenden Schnitt, und
Fig. 6 einen vergrößerten, gemäß der in
Fig. 1 eingezeichneten Schnittlinie VI-YI verlaufenden Schnitt.
Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Äxial-Sasturbine mit einem Rotor IO und einem Innengehäuse 11. Der Rotor 10 ist in an sich bekannter Weise im Innengehäitse drehbar gelagert. Der Botor 10 weist mindestens einen lüaufsehaufelkranz 13 auf. Im Innengehäuse 11 ist ein mit dem Laufschaufelkranz 13 zusammenwirkender Leitschaufelkranz angeordnet. Der erste Laufschaufelkranz 13 und der erste Leitschaufelkranz 15 bilden zusammen die erste Turbinenstufe 1?.' Ein zweiter Leitschaufelkranz 19 ist ebenfalls dargestellt. Bas Treibmittel strömt in Hiehtung der Pfeile 20 durch die furbiiienstiEfen hindurch·
Das heiße Treibmittel, beispielsweise Verbrennungsgase, wird in einer ¥ieizahl von nicht gezeichneten, ringförmig angeordneten Brennkammern erzeugt. Die Gase strömen mit der damit verbundenen Expansion an den Leitschaufelkränzen 15 und 19 und am Laufschaufelkranz 13 vorbei und drehen den Motor 10 um seine Drehachse R-R» Die Leitschaufeln 15 weisen radial innen jeweils ein Schaufelkopfstlick 21 und radial außen einen Schaufelfuß auf. Der Schaufelfuß 22 ist mit achsparallelen Yorsprüngen 24a und 21Ib versehen, welche in entsprechende Muten 26a und 26b im Innengehäuse 11 eingreifen und die Schaufeln 15 so im Innengehäuse befestigen. Die radial äußeren Oberflächen der Schaufelfüsse 22 und die Innenseite des Gehäuses 11 bilden zusammen eine ununterbrochene ringförmige Kammer 28. Ein rofarfSrmiger Einsatz im Gehäuse 11 verbindet eine äußere Kammer 31 mit der inneren Kammer 23*
Radial innerhalb des Leitschaufelkranzes 15 befindet sich eine ringförmige Dichtungskonstruktion· In einer Hingnut 3^ der Dichtungskonstruktion 32 ist eine ringförmige Dichtung 33 angeordnet, welche mittels einer Feder 36 gegen die radial inneren Flächen der Schaufel-
203386/0850
kopfteile gedrückt wird. Die Dichtung 33 verhindert zusammen mit den Schaufelkopfteilen 21 eine Leckströmung des heißen Treibmittels.
Eine ringförmige, aus Segmenten zusammengesetzte Dichtung 38 ist im Innengehäuse 11 angeordnet. Die Gehäusewandung 11 weist einen rohrförmigen Einsatz 40 mit einer Feder auf, welch letztere die Dichtung 38 in ihrer Lage festhält. Die Dichtung 38 und die Gehäusewandung 11 bilden zwischen sich einen ringförmigen Hohlraum 1Jl, welcher über den Einsatz 40 zum Zwecke der Versorgung mit Strömungsmittel mit der äußeren Kammer 31 verbunden ist. -
Unmittelbar stromab der ersten Turbinenstufe 17 ist.ein zweiter Leitschaufelkranz 19 angeordnet. Die Leitschaufeln 19 sind auf ähnliche Weise wie die vorher beschriebenen Leitschaufeln 15 im Gehäuse 11 befestigt. Die Leitschaufeln 19 weisen jeweils radial außen einen Schaufelfuß 43 und radial innen einen Schaufelkopfteil auf. Die Schaufelfüße 43 und das Innengehäuse 11 bilden wiederum zwischen sich eine Kammer 46. Ein rohrförmiger Einsatz 48 in der Gehäusewandung 11 verbindet die äußere Kammer 31 zum Zwecke der Versorgung mit Strömungsmittel
mit der Kammer 46.
Die Schaufelkopfteile 44 weisen jeweils einen radial nach innen stehenden Vorsprung 50 auf, welcher mit einem achsparallelen Vorsprung 51 des Rotors 10 zusammenwirkt und eine teilweise Dichtung zwischen der ersten Turbinenstufe 17 und dem zweiten Leitschaufelkranz 19 bildet. Eine dehnbare Dichtungskonstruktion 53 wirkt mit einem weiteren radial nach innen stehenden Vorsprung 54 der Schaufel 19 zusammen und bildet eine wirksame Dichtung zwischen dem zweiten Leitschaufelkranz 19 und einem nicht gezeichneten zweiten Laufschaufelkranz. Die Dichtungskonstruktion 53 enthält auch eine Labyrinthdichtung 55.
Gemäß den Fig. 2, 3, 4 und 5 weisen die Turbinenschaufeln 15 jeweils einen Hohlraum 57 auf. In diesem Hohlraum 57 ist ein hohler Einsatz 58 angeordnet, welcher eine ähnliche Form wie die Schaufel 15 besitzt und nur wenig kleiner ist.
Die Innenwandung 60 der Schaufel 15 und die Außenwandung des Einsatzes 58 bilden zusammen einen Kühlmittelkanal 61, dessen Querschnitt im allgemeinen tragflächenförmig ist. Dieser Kanal 61 verläuft in Schaufellängs-
richtung durch die Schaufel.
Die Schaufel 15 weist gemäß Fig. 3 eine Schaufelvorderkante 62 und eine Schaufe!hinterkante 63 auf, zwischen welchen eine konvexe Schaufelseitenwandung 65 und eine konkave Schaufelseitenwandung 66 verlaufen. In entsprechender Weise besitzt auch der Einsatz 58 eine Vorderkante 67 und eine Hinterkante 68, zwischen welchen wiederum eine im allgemeinen konvexe Seitenwandung 70 und eine im allgemeinen konkave Seitenwandung 71 verlaufen.
An der Vorderkante 67 des Einsatzes 58 ist eine Vielzahl von öffnungen 73 in Schaufellängsrichtung angeordnet. Nach Fig. 2 sind diese öffnungen 73 länglich, d. h. ihre in Schaufellängsrichtung gemessene Länge a ist größer als ihre Breite b. Die öffnungen 73 stellen zwischen dem Inneren des Einsatzes 58 und dem tragflächenförmigen Strömungsmittelkanal 6i eine Verbindung für eine Kühlmittelströmung her.
Die konvexe Seitenwandung 65 enthält gemäß den Fig. 2 und 3 einen ersten, nach innen geneigten Wandungsabschnitt 75. In Schaufellängsriehtung ist in
-S-
209886/nfiSO
diesem nach innen geneigten Wandungsabschnitt 75 eine Vielzahl von kreisrunden öffnungen 76 angeordnet. Die öffnungen 76 sind unter einem spitzen Winkel mit Bezug auf die Schaufelinnenwandung 60 geneigt.
Stromab dem ersten nach innen geneigten Wandungsabschnitt 75 befindet sich ein zweiter nach innen geneigter Wandungsabschnitt 78. Dieser zweite nach innen geneigte Wandungsabschnitt 78 weist ebenfalls eine Vielzahl von in Schaufellängsrichtung angeordneten kreisrunden öffnungen 79 auf, welche wiederum unter einem spitzen Winkel mit Bezug auf die Schaufelinnenwandung geneigt sind.
An der Hinterkante 68 des Einsatzes 58 ist gemäß den Fig. 2 und 3 ein dehnbares Verschlußteil 81 vorgesehen. Dieses dehnbare Verschlußteil 81 kann einstükkig mit dem Einsatz 58 sein, und ragt weiter stromabwärts in den Kanal 6l hinein. Das Verschlußteil 81 ist hakenförmig ausgebildet und verläuft über die gesamte Länge des Rahmens 58. In Schaufellängsrichtung ist eine Vielzahl von öffnungen 83 mit gegenseitigen Abständen im Verschlußteil 8l angeordnet und stellt eine Verbindung für das Strömungsmittel zwischen der konvexen
- 10 -
209886/0850
Seite und der konkaven Seite des Kanals 61 her. Das dehnbare Verschlußteil ist federnd ausgebildet, um das saubere Einsetzen des Rahmens 58 in den Hohlraum der Schaufel zu erleichtern und um entlang der ganzen Schaufellänge einen gleichmäßigen Verschluß zu erhalten, wodurch eine gleichmäßige Verteilung des Kühl- . mittelstromes durch die kreisrunden Öffnungen 83 erzielt wird. Durch die Vermischung einer gleichmäßig verteilten Strömung aus der konvexen und der konkaven Seite des Kanals 6l entsteht eine festgelegte Kühlmittelströmung durch die Kühlmittelauslaßkanäle 84, welch letztere entlang der Schaufelhinterkante 63 angeordnet sind.
An dem mit Bezug auf die Turbinenachse radial innen liegenden Schaufelende weist der Einsatz 58 eine tragflächenförmige Verschlußplatte 85 auf, welche an dem mit Bezug auf die Turbinenachse radial innen liegenden Teil des Einsatzes das Innere des Einsatzes gegen den Kanal abschließt. Wie am besten aus den Figuren 2 und 4 ersicht lich ist, verhindert eine weitere ebenfalls tragflächenförmige Verschlußplatte 87 eine Strömung zwischen dem Kanal 6l und dem heißen Treibmittel 20 durch den Schaufel kopfteil 21 hindurch.
- 11 - ' 209086/0*50
Auf der konvexen Seitenwandung 65 sind unmittelbar stromauf des nach innen geneigten Wandungsteiles 75 eine Vielzahl von Sicken 88 angeordnet, welche das saubere Einsetzen des Einsatzes 58 in den Hohlraum 57 erleichtern.
In der konvexen Seitenwandung 70 des Einsatzes sind ebenfalls eine Anzahl von Sicken 89 gemäß Fig. 3 zum besseren Einsetzen des Einsatzes vorgesehen. In der konkaven Seitenwandung 71 des Einsatzes 58 befinden sich drei weitere Sicken 90, wie am besten aus den Fig. 2 und hervorgeht. Der mit Bezug auf die Turbinenachse radial äußere Teil des Einsatzes 58 ist gemäß Fig. 4 am Schaufelfuß 22 der Schaufel 15 befestigt. .
Der zweite Leitschaufelkranz 19 ist mit Ausnahme der im folgenden beschriebenen Einzelheiten ähnlich dem ersten Leitschaufelkranz 15 ausgebildet. Die Länge der Leitschaufeln 19·vergrößert sich in Strömungsrichtung von der Vorderkante 93 bis zur Hinterkante 95, wie aus den Fig. 1 und 5 ersichtlich ist. Ein hohler Einsatz 97 mit im allgemeinen tragflächenförmigem Querschnitt ist mit einem Abstand von der Schaufelwandung in der Schaufel angeordnet. Der Einsatz 97 weist eine Vorderkante 100
- 12 -
209386/0850
und eine Hinterkante 101 auf, zwischen welchen eine konvexe Seitenwandung 101 und eine konkave Seitenwandung 104 verläuft. In Schaufellängsrichtung ist die Vorderkante des Einsatzes 97 mit einer Vielzahl von öffnungen 106 versehen. Die konvexe Seitenwandung 103 weist einen nach innen geneigten Wandungsabschnitt 108 auf, welcher mit einer Vielzahl von in Schaufellängsrichtung angeordneten öffnungen 110 versehen ist, welch letztere mit Bezug auf die Innenwandung der Schaufel 19 geneigt sind.
Die konvexe Seitenwandung 103 weist unmittelbar stromauf des nach innen geneigten Wandungsabschnittes 108 eine Vielzahl von sickenartigen Vorsprüngen auf. Diese sickenartigen Vorsprünge 112 sind in Schaufellängsrichtung am Einsatz angeordnet und erleichtern das saubere Einsetzen des Einsatzes in die Schaufel 19»
Stromab des nach innen geneigten Wandungsabschnittes sind in der konvexen Seitenwandung 103 des Einsatzes 97 nach außen vorspringende Sicken 114 vorgesehen.
Die konkave Seitenwandung 104 weist eine weitere Vielzahl von Sicken 116 auf. An der Hinterkante 101 des Einsatzes 107 befindet sich ein dehnbares Verschlußteil 118
- 13 -
09 8 8873 850
mit einer Vielzahl von in Schaufellängsrichtung angeordneten öffnungen 119, welch letztere eine Verbindung zwischen der konvexen Seite und der konkaven Seite des Strömungskanales herstellen.
Stromab der Schaufelhinterkante 95 ist entlang der konkaven Schaufelseite eine Vielzahl von Luftaustrittsöffnungen 121 angeordnet, welche eine Strömungsverbindung zwischen dem Inneren der hohlen Schaufel 19 und der äußeren, das heiße Treibmittel leitenden Oberfläche der Schaufel 19 herstellt.
Ein einsetzbares Verschlußteil 123 ist an dem mit Bezug auf die Turbinenachse radial innen liegenden Teil der Schaufel 19 angeordnet und weist eine Vielzahl von radial verlaufenden Rohrstücken 125 auf, welche das Innere des Einsatzes 103 und die Dichtungskonstruktion 53 miteinander verbinden, wie in Pig. I dargestellt ist.
Im Betrieb strömt gemäß Fig. 1 verdichtete Luft aus der äußeren Kammer 31 durch die rohrförmigen Einsätze 30 und 48 in Richtung der Pfeile B in die inneren Kammern und 46. Aus den inneren Kammern 28 und 46 strömt die verdichtete Kühlluft dann in die Schaufeln 15 und 19, wie durch die Pfeile C angedeutet ist,
- 14 209886/0850
Die verdichtete Luft wird durch die länglichen öffnungen 73 gepresst und trifft senkrecht auf die Innenwandung der Schaufelvorderkante 62 auf, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, und kühlt dabei die Schaufelvorderkante. Die öffnungen 73 sind eher länglich als kreisrund geformt, da dann bei gleichem Öffnungsquerschnitt die Kühlluft genauer gegen die Innenwandung der Schaufelvorderkante 62 geleitet wird. Weiterhin kann bei Verwendung länglicher öffnungen eine gleichmäßigere Kühlung der Schaufelvorderkante erreicht werden als bei kreisrunden öffnungen, da die Breite B der öffnungen im wesentlichen gleichförmig und die öffnungen entlang der Vorderkante 67 des Einsatzes 58 in Schaufellängsrichtung nahe nebeneinander gelegen sind. Bei kreisrunden öffnungen ist eine größere Anzahl von öffnungen mit größeren Abständen; und größerer Breite B bzw. Durchmesser für einen äquivalenten Kühlmittelströmungsquerschnitt im Vergleich zu länglichen öffnungen notwendig. Die vergrößerte Breite und die größeren Abstände zwischen den öffnungen können bei Schwankungen der Lage der einzelnen öffnungen und des statischen Druckgefälles von einer Schaufelseite zur anderen Ungleichförmigkeiten in der Kühlung der Schaufelvorderkante verursachen.
- 15 .2 09 &8 6/0850
Nach dem Bestreichen der Innenwandung der Vorderkante62 der Schaufel 15 teilt sich die Kühlluft in zwei Teilströme, wie durch die Pfeile D in den Fig. 2 und 3 angedeutet ist, wobei eine'Teilströmung über-die Innenseite der konvexen Seitenwandung 65 streicht und dieselbe kühlt und wobei die andere Teilströmung über die konkave Seitenwandung 66 streicht und dabei die Wärme abtransportiert.
Außerdem wird verdichtete Kühlluft durch die kreisrunden öffnungen 76 in dem nach innen geneigten Wandungsabschnitt 75 des Einsatzes 58 geblasen. Wie bereits erwähnt, erfährt der konvexe Wandungsteil 65 der Schaufel eine größere Erwärmung als der konkave Wandungsteil 66. Deshalb wird durch die öffnungen 76 zusätzliche Kühlluft in den Kanal 61 geblasen, wie durch die Pfeile E angedeutet ist, welche direkt über die Innenseite der konvexen Seitenwandung 65 streicht und örtlich zusätzlich kühlt. Die öffnungen 76 sind kreisrund geformt, damit die durch dieselben austretende Luft die durch die öffnungen 73 zugeführte und teilweise verbrauchte Kühlluft besser durchdringt.
Weiterhin gibt es für einen bestimmten Kühlleistungsbedarf einen Bereich besonderer kreisrunder Lochgrößen, Mittellinienabständen in radialer Richtung und Durchbruchs-
- 16 209^86/0 8SU
neigungen mit Bezug auf die Schaufelinnenfläche für die Querströmung teilweise verbrauchten Kühlmittels, welches durchdrungen werden muß. Die öffnungen sind mit Bezug auf die Schaufelinnenwandung geneigt, und je größer die Neigung der öffnungen ist, desto größer ist die bestrichene Oberfläche, aber desto kleiner ist die örtliche Kühlwirkung. Die öffnungen 76 sind an einer Stelle angeordnet, wo die Kühlwirkung der aus den öffnungen 73 ausströmenden Luft herabgesetzt ist und eine hohe Kühlleistung gefordert wird.
Beim ersten Leitschaufelkranz 15 ist wegen der hohen Temperaturen und dem großen Wärmefluß eine noch weitergehende Kühlung der konvexen Schaufelseitenwandung 65 wünschenswert. Dementsprechend wird Kühlluft durch die öffnungen 79 geblasen, wie durch die Pfeile P angedeutet ist, welche unmittelbar über die Innenfläche der Schaufelwandung streicht. Die öffnungen 79 sind an einer Stelle ange ordnet, wo die Kühlwirkung der aus den öffnungen 73 und ausströmenden Luft bereits wesentlich vermindert ist. Wie die öffnungen 76 sind auch die öffnungen 79 mit Bezug auf die konvexe Schaufelinnenwandung 65 aus den bereits oben erwähnten Gründen geneigt".
- 17 -
209888/0850
Das in Pig. 3 eingezeichnete dehnbare Verschlußteil 8l bzw. das in Fig. 5 eingezeichnete Verschlußteil 118 erleichtert das saubere Einsatzen des Einsatzes 58 bzw. in die entsprechende Schaufel. Das Verschlußteil ist federnd ausgeführt, wodurch die Biegsamkeit des Einsatzes erhöht und eine Herstellung des teureren Schaufelteiles mit größeren Toleranzen ermöglicht wird. Eine zusätzliche Aufgabe der Verschlußteile 81 und 118 ist das Zusammenwirken mit den öffnungen.
Das Verschlußteil 8l bzw. 118 gestattet das Bemessen der Kühlmxttelströmung durch die öffnungen 83 bzw. 119
und verdichtet das Kühlmittel auf der konkaven Seite 71 bzw. 104 derart, daß der statische Druck auf den beiden Seiten der öffnungen 73 bzw. 106 an der Vorderkante etwa ausgeglichen ist, und verhindert so eine einseitige Ablenkung des Kühlmittelstrahles, welcher die Vorderkante bestreicht.
Die der Lagesicherung dienenden Sicken 90 in den
Fig. 2 und 3 bzw. die Sicken 116 in Fig. 5 leiten die
Kühlmittelströmung an der konkaven Seitenwandung 71
bzw. 104 entlang, so daß eine gute Kühlung gewährleistet und eine radiale Strömung der Kühlluft in
- 18 -
209886/0850
Schaufellängsrichtung und ein Kühlmittelumlauf zwischen der konkaven Seite 71 bzw. 10*t und der konvexen Seite 70 bzw. 103 verhindert ist.
Das beschriebene Kühlsystem für Turbinenschaufeln leitet also Kühlluft wirksam zu den Vorderkanten 62 und der Turbinenschaufel 15 und 19 und leitet zusätzlich Kühlluft zu den konvexen Schaufelseitenwandungen 65 und 103. Die öffnungen, welche das Kühlmittel zu den Seitenwandungen hinleiten, sind mit Bezug auf die Seitenwandungen geneigt und kreisrund ausgebildet, um eine bessere Strahldurchdringung und eine wirksamere Kühlung der konvexen Schaufelseitenwandungen zu gewährleisten. Zusätzlich sind die Hinterkanten 68 und 101 mit dehnbaren "Verschlußteilen 81 und 118 versehen, welche die Lage der Einsätze 58 und 97 in den Schaufeln sichern und darüberhinaus eine gleichmäßige Verteilung und eine richtige Richtungsfpstlegung der Kühlluft durch die öffnungen in den Vorderkanten 67 und 100 der Einsätze gewährleisten.
- 19 -
209886/0850

Claims (6)

Patentansprüche
1. Hohlschaufel für Axial-Strömungsmaschinen.mit elastischem Treibmittel, mit einem Einsatz, welcher mit einem Abstand zu den Innenflächen der Schaufelwandungen in der Hohlschaufel angeordnet ist und dadurch einen Kühlmittelströmungskanal entlang der Schaufelwandungen bildet und welcher außerdem eine Reihe von öffnungen entlang seiner Vorderkante aufweist, und mit Mitteln zur Einleitung von Kühlmittel in den Einsatz und durch die öffnungen in den Kühlmittelströmungskanal hinein zur Kühlung der Schaufelwandungen, gekennzeichnet durch mindestens eine weitere an einer der Seitenflächen des Einsatzes (58 bzw. 97) angeordnete Reihe von öffnungen (J6 bzw» 110), welch letztere in einer mit Bezug zur Innenfläche der benachbarten Schaufelwandung geneigten Fläche (75 bzw. I08) des Einsatzes gebildet sind.
2. Hohlschaufel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte weitere Reihe von öffnungen (76 bzw. 110) an der konvexen Seite (65 bzw. 103) der Schaufel, also an der Seite niedrigeren Druckes angeordnet ist.
3. Hohlschaufel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen (76 bzw. 110) der genannten weiteren Reihe kreisrund sind.
- 20 -2098RR/fi«SÜ
4. Hohlschaufel nach einem der Ansprüche 1 bis j5, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (58 bzw. 97) zum Zwecke eines leichteren Einsetzens und Herausnehmens des Einsatzes in den bzw. aus dem Schaufelhohlraum an seiner Hinterkante (68 bzw. 101) ein federndes Verschlußteil (8l bzw. 118) aufweist, und daß dieses Verschlußteil den Kühlmittelströmungskanal (6l bzw. 114, 116) entlang den Schaufelwandungen in eine Seite hohen Druckes und eine Seite, niedrigen Druckes teilt und eine Vielzahl von Dosierungsdüsen (83, 114) aufweist, welche die Verteilung der Kühlmittelströmung in dem Kühlmittelströmungskanal festlegen.
5. Hohlschaufel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ' dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen (73 bzw.I06) der erstgenannten, entlang der Vorderkante (67 bzw. 100) des Einsatzes (58 bzw. 97) verlaufenden Reihe länglich geformt sind und dadurch die Kühlmittelströmung gleichförmiger zur Schaufelvorderkante (62 bzw. 95) hinleiten.
6. Hohlschaufel nach einem der· Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine dritte, an einer der Seitenflächen des Einsatzes angeordneten Reihe von öffnungen (79)* welch letztere in einer mit Bezug zur Innenfläche der benachbarten Schaufelwandung geneigten Fläche des Einsatzes (58) gebildet sind.
- 21 209888/0850
ZV
Leerseite
DE2235375A 1971-07-30 1972-07-19 Hohlschaufel fuer axial-stroemungsmaschinen mit elastischem treibmittel Pending DE2235375A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16758671A 1971-07-30 1971-07-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2235375A1 true DE2235375A1 (de) 1973-02-08

Family

ID=22607968

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2235375A Pending DE2235375A1 (de) 1971-07-30 1972-07-19 Hohlschaufel fuer axial-stroemungsmaschinen mit elastischem treibmittel

Country Status (9)

Country Link
US (1) US3767322A (de)
JP (1) JPS5134925B1 (de)
CA (1) CA951245A (de)
CH (1) CH555000A (de)
DE (1) DE2235375A1 (de)
FR (1) FR2149105A5 (de)
GB (1) GB1331206A (de)
IT (1) IT963241B (de)
NL (1) NL7210441A (de)

Families Citing this family (56)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3864058A (en) * 1973-02-05 1975-02-04 Garrett Corp Cooled aerodynamic device
US3973874A (en) * 1974-09-25 1976-08-10 General Electric Company Impingement baffle collars
US4169692A (en) * 1974-12-13 1979-10-02 General Electric Company Variable area turbine nozzle and means for sealing same
CH584833A5 (de) * 1975-05-16 1977-02-15 Bbc Brown Boveri & Cie
US4086757A (en) * 1976-10-06 1978-05-02 Caterpillar Tractor Co. Gas turbine cooling system
US4221539A (en) * 1977-04-20 1980-09-09 The Garrett Corporation Laminated airfoil and method for turbomachinery
US4297077A (en) * 1979-07-09 1981-10-27 Westinghouse Electric Corp. Cooled turbine vane
US4288201A (en) * 1979-09-14 1981-09-08 United Technologies Corporation Vane cooling structure
DE3003347A1 (de) * 1979-12-20 1981-06-25 BBC AG Brown, Boveri & Cie., Baden, Aargau Gekuehlte wand
US4381173A (en) * 1980-08-25 1983-04-26 United Technologies Corporation Coolable rotor blade assembly for an axial flow rotary machine
US4526512A (en) * 1983-03-28 1985-07-02 General Electric Co. Cooling flow control device for turbine blades
US4645415A (en) * 1983-12-23 1987-02-24 United Technologies Corporation Air cooler for providing buffer air to a bearing compartment
US4798515A (en) * 1986-05-19 1989-01-17 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Variable nozzle area turbine vane cooling
DE3629910A1 (de) * 1986-09-03 1988-03-17 Mtu Muenchen Gmbh Metallisches hohlbauteil mit einem metallischen einsatz, insbesondere turbinenschaufel mit kuehleinsatz
US5102299A (en) * 1986-11-10 1992-04-07 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Airfoil trailing edge cooling configuration
US5207556A (en) * 1992-04-27 1993-05-04 General Electric Company Airfoil having multi-passage baffle
US5511937A (en) * 1994-09-30 1996-04-30 Westinghouse Electric Corporation Gas turbine airfoil with a cooling air regulating seal
FR2771446B1 (fr) * 1997-11-27 1999-12-31 Snecma Aube de distributeur de turbine refroidie
US6238182B1 (en) 1999-02-19 2001-05-29 Meyer Tool, Inc. Joint for a turbine component
JP2002155703A (ja) * 2000-11-21 2002-05-31 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ガスタービン静翼−翼環間蒸気通路のシール構造
ITTO20010704A1 (it) * 2001-07-18 2003-01-18 Fiatavio Spa Paletta a doppia parete per una turbina, particolarmente per applicazioni aeronautiche.
FR2856729B1 (fr) * 2003-06-30 2005-09-23 Snecma Moteurs Aubes refroidies de moteur a turbine a gaz.
FR2858829B1 (fr) * 2003-08-12 2008-03-14 Snecma Moteurs Aube refroidie de moteur a turbine a gaz
GB0405843D0 (en) * 2004-03-16 2004-04-21 Westland Helicopters Improvements in or relating to aerofoils
US20050265840A1 (en) * 2004-05-27 2005-12-01 Levine Jeffrey R Cooled rotor blade with leading edge impingement cooling
US7278826B2 (en) * 2004-08-18 2007-10-09 Pratt & Whitney Canada Corp. Airfoil cooling passage trailing edge flow restriction
US7946815B2 (en) * 2007-03-27 2011-05-24 Siemens Energy, Inc. Airfoil for a gas turbine engine
GB0719786D0 (en) * 2007-10-11 2007-11-21 Rolls Royce Plc A vane and a vane assembly for a gas turbine engine
FR2922597B1 (fr) * 2007-10-19 2012-11-16 Snecma Aube refroidie de turbomachine
US8393867B2 (en) 2008-03-31 2013-03-12 United Technologies Corporation Chambered airfoil cooling
US20090324387A1 (en) * 2008-06-30 2009-12-31 General Electric Company Aft frame with oval-shaped cooling slots and related method
US7956486B2 (en) * 2009-05-23 2011-06-07 Abel Echemendia Windmill electric generator for hydroelectric power system
US9011077B2 (en) 2011-04-20 2015-04-21 Siemens Energy, Inc. Cooled airfoil in a turbine engine
US9335051B2 (en) * 2011-07-13 2016-05-10 United Technologies Corporation Ceramic matrix composite combustor vane ring assembly
JP5881355B2 (ja) * 2011-09-27 2016-03-09 三菱日立パワーシステムズ株式会社 静翼及び蒸気タービン
WO2015123017A1 (en) 2014-02-13 2015-08-20 United Technologies Corporation Air shredder insert
EP3032034B1 (de) * 2014-12-12 2019-11-27 United Technologies Corporation Prallblecheinsatz, leitschaufel mit einem prallblecheinsatz und zugehöriges herstellungsverfahren für eine leitschaufel
US9879554B2 (en) * 2015-01-09 2018-01-30 Solar Turbines Incorporated Crimped insert for improved turbine vane internal cooling
US10024172B2 (en) 2015-02-27 2018-07-17 United Technologies Corporation Gas turbine engine airfoil
US10422244B2 (en) * 2015-03-16 2019-09-24 General Electric Company System for cooling a turbine shroud
GB201504522D0 (en) 2015-03-18 2015-04-29 Rolls Royce Plc A vane
US9957820B2 (en) * 2015-06-02 2018-05-01 United Technologies Corporation Heat shield for a vane assembly of a gas turbine engine
RU2706211C2 (ru) 2016-01-25 2019-11-14 Ансалдо Энерджиа Свитзерлэнд Аг Охлаждаемая стенка компонента турбины и способ охлаждения этой стенки
US10309242B2 (en) * 2016-08-10 2019-06-04 General Electric Company Ceramic matrix composite component cooling
US10260363B2 (en) * 2016-12-08 2019-04-16 General Electric Company Additive manufactured seal for insert compartmentalization
JP6353131B1 (ja) * 2017-06-29 2018-07-04 三菱日立パワーシステムズ株式会社 タービン翼及びガスタービン
US10570751B2 (en) 2017-11-22 2020-02-25 General Electric Company Turbine engine airfoil assembly
US10662783B2 (en) * 2018-08-29 2020-05-26 United Technologies Corporation Variable heat transfer collector baffle
US10815794B2 (en) * 2018-12-05 2020-10-27 Raytheon Technologies Corporation Baffle for components of gas turbine engines
US11280201B2 (en) * 2019-10-14 2022-03-22 Raytheon Technologies Corporation Baffle with tail
US11506063B2 (en) 2019-11-07 2022-11-22 Raytheon Technologies Corporation Two-piece baffle
US11448078B2 (en) * 2020-04-23 2022-09-20 Raytheon Technologies Corporation Spring loaded airfoil vane
US11230931B1 (en) 2020-07-03 2022-01-25 Raytheon Technologies Corporation Inserts for airfoils of gas turbine engines
US11428166B2 (en) 2020-11-12 2022-08-30 Solar Turbines Incorporated Fin for internal cooling of vane wall
US11512604B1 (en) * 2021-05-04 2022-11-29 Raytheon Technologies Corporation Spring for radially stacked assemblies
US11536149B1 (en) * 2022-03-11 2022-12-27 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Cooling method and structure of vane of gas turbine

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2873944A (en) * 1952-09-10 1959-02-17 Gen Motors Corp Turbine blade cooling
FR1177035A (fr) * 1957-05-28 1959-04-20 Snecma Procédé et dispositif de refroidissement d'organes de machines
US3388888A (en) * 1966-09-14 1968-06-18 Gen Electric Cooled turbine nozzle for high temperature turbine
US3475107A (en) * 1966-12-01 1969-10-28 Gen Electric Cooled turbine nozzle for high temperature turbine
DE1601613A1 (de) * 1967-08-03 1970-12-17 Motoren Turbinen Union Turbinenschaufel,insbesondere Turbinenleitschaufel fuer Gasturbinentriebwerke
US3623318A (en) * 1970-06-29 1971-11-30 Avco Corp Turbine nozzle cooling

Also Published As

Publication number Publication date
CA951245A (en) 1974-07-16
GB1331206A (en) 1973-09-26
CH555000A (de) 1974-10-15
NL7210441A (de) 1973-02-01
JPS5134925B1 (de) 1976-09-29
IT963241B (it) 1974-01-10
US3767322A (en) 1973-10-23
FR2149105A5 (de) 1973-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2235375A1 (de) Hohlschaufel fuer axial-stroemungsmaschinen mit elastischem treibmittel
DE1946535C3 (de) Bauteil für ein Gasturbinentriebwerk
DE2718661C2 (de) Leitschaufelgitter für eine axial durchströmte Gasturbine
DE2555049C2 (de) Gekühlte Turbinenschaufel
DE2445705C2 (de) Radialdichtring
DE3231689A1 (de) Mehrfach prallgekuehltes gebilde, insbesondere ummantelung eines gasstroemungsweges
DE60210684T2 (de) Dichtung eines Turbinenmantelrings
DE68906334T2 (de) Gasturbine mit einem gekuehlten leitschaufeldeckring.
DE2241194C3 (de) Strömungsmaschinenschaufel mit inneren Kühlkanälen
DE60307070T2 (de) Prallkühlung der gasturbinenschaufeln
DE1601561C3 (de) Gekühlte Schaufel mit Tragflächenprofil für eine Axialströmungsmaschine
DE1475702B2 (de) Labyrinthdichtung für Bypaß-Gasturbinenstrahltriebwerke
DE2232229A1 (de) Gekuehlte schaufel fuer ein gasturbinenstrahltriebwerk
DE2549649A1 (de) Beschaufelter rotor
DE19810821A1 (de) Gasturbinen-Dichtungsvorrichtung
DE19810567A1 (de) Dichtungsplatte für eine Gasturbinenlaufschaufel
DE3930324A1 (de) Stromlinienfoermige turbinenschaufel
DE2947292C2 (de) Düsenleitschaufelaufbau für ein Gasturbinentriebwerk
DE102008044471A1 (de) Kompressionslabyrinthdichtung und Turbine mit dieser
DE3148985C2 (de) Rotorbaugruppe
DE3009863A1 (de) Aerodynamische schaufel
DE1950812A1 (de) Waermebewegliche Dichtungsanordnung fuer Axialturbinen,vorzugsweise Axial-Gasturbinen
EP1766192A1 (de) Schaufelrad einer turbine mit einer schaufel und mindestens einem kühlkanal
DE60117337T2 (de) Anordnung der Leitschaufelplattformen in einer Axialturbine zur Verminderung der Spaltverluste
DE1280618B (de) Doppelwandige Leitschaufel fuer Gasturbinentriebwerke

Legal Events

Date Code Title Description
OHJ Non-payment of the annual fee