EP2860348A1 - Insert consisting of several parts for a turbine blade and corresponding method - Google Patents

Insert consisting of several parts for a turbine blade and corresponding method Download PDF

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Publication number
EP2860348A1
EP2860348A1 EP20130187757 EP13187757A EP2860348A1 EP 2860348 A1 EP2860348 A1 EP 2860348A1 EP 20130187757 EP20130187757 EP 20130187757 EP 13187757 A EP13187757 A EP 13187757A EP 2860348 A1 EP2860348 A1 EP 2860348A1
Authority
EP
European Patent Office
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components
turbine blade
insert
component
connection
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP20130187757
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Fathi Ahmad
Heinz-Jürgen Dr. Gross
Kurt Nihal
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.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP20130187757 priority Critical patent/EP2860348A1/en
Publication of EP2860348A1 publication Critical patent/EP2860348A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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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

Definitions

  • Turbine blades in particular blades of gas turbines, are thermally highly stressed components.
  • very high mechanical loads occur due to the rotation.
  • the gas or gas mixture flowing at high speed and high pressure which is intended to drive the turbine, causes a considerable mechanical load.
  • very high temperatures especially in gas turbine blades in operation very high temperatures. It generally applies that higher temperatures of the turbine blades driving gas mixture have a favorable effect on the efficiency of the gas turbine. To prevent too high temperatures in turbine blades, the turbine blades are cooled.
  • the object of the invention is to mitigate these difficulties.
  • an insert for distributing cooling fluid in a turbine blade is proposed, which is constructed from at least two components, wherein the components are individually installed in the turbine blade and are summarized within the turbine blade by at least one connection to the insert.
  • the present invention thus allows to achieve a high efficiency of the turbine with simultaneous low wear.
  • a connection between the components can be made in a form-fitting manner.
  • connection may be non-positive. That is, the components are combined into an insert so that frictional forces between the components prevent a shift of the components against each other.
  • a groove is provided in a built-in component and a spring is installed in an adjacently installed component. It could also be a component only a spring to connect two grooved components.
  • the insert has surfaces spaced a short distance from a wall of the turbine blade, the surfaces having holes so that cooling fluid can be directed through the holes perpendicularly to the wall of the turbine blade.
  • the holes can have a variety of shapes. Such surfaces are also present in the inserts known in the art and provide for efficient impingement cooling. Just this should also be achieved in the present case.
  • the holes can have different shapes.
  • the components may be introduced radially adjacent to one another in the turbine blade. This means that the components each extend along the turbine blade from a blade root to the blade tip extend and introduce substantially side by side. It should be mentioned at this point that it is also conceivable not to introduce the components next to one another, but one behind the other. The individual components do not extend from the blade root to the blade tip, but only the use. It is understood that it is not always necessary that the insert extends completely from the blade root to the blade tip.
  • the components within the turbine blade are arranged opposite one another along an inner side of a pressure side wall or a suction side wall, wherein preferably in the region, i. H. along a leading edge and / or a trailing edge of the turbine blade, the connection between the components.
  • a component runs along the inside of the pressure side wall of the turbine blade and another component along the inside of the suction side wall of the turbine blade.
  • the components are interconnected.
  • a small gap remains between the components. This may well be desirable in individual cases, since cooling fluid can flow through this gap. This provides additional cooling of the thermally heavily loaded front edge and rear edge.
  • the components may be connected in an intermediate between the leading edge and the trailing edge blade center to an insert. If it is a total of two components, then a portion of the installed component runs along the inside of the pressure side wall of the turbine blade and a further portion of the component opposite along a portion of the inside of the suction side wall of the turbine blade.
  • the two sections which each begin in the middle of the blade, go in the area of the leading edge or the trailing edge - depending on which component it is - over each other. This can be ensured for example by a cohesive connection, such as a weld.
  • the component can also be integral from the outset, for example by a corresponding casting process.
  • the insert can also be made up of more than two components. So four components could be present.
  • a component in the installed state along the inside of the pressure side wall of the blade center to the leading edge and extend a further component along the inside of the pressure side wall of the blade center to the trailing edge.
  • a third component runs along the inside of the suction side wall from the blade center to the front edge and a fourth component runs along the inside of the pressure side wall from the blade center to the front edge.
  • the connections of the components are in this case in the region of the leading edge and the trailing edge and in the blade center on the inside of the pressure side wall and the suction side wall.
  • components arranged opposite one another along the inner wall of the front side or the rear side may have a bent over region at their edges lying in the region of the front edge and the rear edge.
  • a bent region of a component can surround or be enclosed by the opposing component, in particular in turn a bent region of the opposing component. This usually creates a positive as well as positive connection. This is supported by the fact that the components are often resilient.
  • the insert is constructed of at least one component which serves to distribute the cooling fluid and at least one further component which provides a connection to the insert.
  • the insert can also have components that are responsible for the distribution of Cooling fluids have no immediate function, but only provide the connection to the use.
  • components situated opposite one another along the inside of the pressure side wall or the suction side wall can have receptacles for a rail on their edges located in the region of the leading edge and the trailing edge.
  • a rail can provide for the connection of the two aforementioned, serving for the distribution of the cooling fluid components.
  • the recordings for the rail serve as a groove.
  • the rail, so the spring is formed by the other component.
  • a component of at least two sub-sections, which serve the distribution of cooling fluid constructed, wherein in the region of an edge, either the leading edge or the trailing edge, the subsections are combined to form the component and in the region of the other edge by the other Component are connected.
  • the further component is arranged in the region of the trailing edge.
  • the component of the distribution of cooling fluid can be regarded as open in the region of the trailing edge. It should also be mentioned that the components that provide a connection may cause a not completely fluid-tight connection. In this respect, these components can also provide the distribution of the cooling fluid directly.
  • the invention also provides a method for providing an insert in a turbine blade, in particular for providing an insert as described above, in which individual components are introduced into the turbine blade and combined there by at least one connection to the insert.
  • FIG. 1 shows a vane 1, which is fixed to a wall 2 of a turbine housing, not shown.
  • a pressure side wall 3 and a suction side wall 4 which enclose a cavity.
  • an insert which is composed of two components 5 and 6.
  • one component 5 is arranged along an inner side of the suction side wall 4 and the other component 6 is arranged along an inner side of the pressure side wall 3.
  • the components 5 and 6 holes can be seen, so that cooling fluid flow through the components 5 and 6 and can flow largely perpendicular to the pressure side wall 3 and the suction side wall 4.
  • the components 5 and 6 are interconnected.
  • the component 6 located on the pressure side wall has a bent region in the region of the trailing edge 8. With this area, the lying on the suction side wall 4 component 5 is enclosed. This achieves a stable connection.
  • FIG. 2 shows in a different section the same arrangement as FIG. 1 ,
  • FIG. 3 again shows the use of the components 5 and 6.
  • the turbine blade itself is omitted, so that the use is better recognizable. They are also very recognizable in 1 and 2 9 holes shown in the interest of clarity, only selected holes are provided with reference numerals.
  • FIG. 4 shows an insert, which is constructed from a component 10, which has a section 11 which is arranged along the inside of the pressure side wall 3 and a further section 12, which is arranged along the inside of the suction side wall 4.
  • the sections 11 and 12 are combined to form a component.
  • the sections 11 and 12 are separated from each other.
  • For the connection provides a further component 13, which connects the sections 11 and 12 in the region of the trailing edge 8.
  • an insert is formed by the components 10 and 13. It is sufficient that only the component 10, which has holes 9 in its sections 11 and 12, the distribution of cooling fluid is used.
  • the further component 13 provides only for the connection of the sections 11 and 12 and thus for a stable use for the distribution of cooling fluid.
  • the further component 13 does not itself directly to the distribution of cooling fluid and has correspondingly no holes.
  • the further component 13 forms a spring.
  • a receptacle ie a groove, for serving as a spring further component 13 is present.
  • FIG. 5 shows the same arrangement as FIG. 4 , In this case, the connection between the sections 11 and 12 in the region of the trailing edge 8 is shown more clearly by the component 13.
  • FIG. 6 shows in a somewhat modified section the arrangement according to FIG. 4 and FIG. 5 .

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Einsatz zur Verteilung von Kühlfluid in einer Turbinenschaufel (1), aufgebaut aus mindestens zwei Bauteilen (5, 6, 10, 13), wobei die Bauteile (5, 6, 10, 13) einzeln in die Turbinenschaufel eingebaut sind und innerhalb der Turbinenschaufel durch mindestens eine Verbindung zu dem Einsatz zusammengefasst sind. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Bereitstellung eines Einsatzes in einer Turbinenschaufel (1), bei dem einzelne Bauteile (5, 6, 10, 13) in die Turbinenschaufel (1) eingeführt werden und dort durch mindestens eine Verbindung zu dem Einsatz zusammengefasst werden.The invention relates to an insert for distributing cooling fluid in a turbine blade (1), constructed from at least two components (5, 6, 10, 13), wherein the components (5, 6, 10, 13) are individually installed in the turbine blade and are summarized within the turbine blade by at least one connection to the insert. The invention also relates to a method for providing an insert in a turbine blade (1), in which individual components (5, 6, 10, 13) are introduced into the turbine blade (1) and are combined there by at least one connection to the insert.

Description

Turbinenschaufeln, insbesondere Schaufeln von Gasturbinen, sind thermisch hochbelastete Komponenten. Bei Laufschaufeln treten durch die Rotation sehr hohe mechanische Belastungen auf. Aber auch bei den vorliegend interessierenden Leitschaufeln bewirkt das mit hoher Geschwindigkeit und hohem Druck strömende Gas oder Gasgemisch, welches die Turbine antreiben soll, eine beachtliche mechanische Belastung. Darüber hinaus treten vor allem bei Gasturbinenschaufeln im Betrieb sehr hohe Temperaturen auf. Dabei gilt generell, dass höhere Temperaturen des die Turbinenschaufeln antreibenden Gasgemischs sich günstig auf den Wirkungsgrad der Gasturbine auswirken. Um dennoch zu hohe Temperaturen in Turbinenschaufeln zu verhindern, werden die Turbinenschaufeln gekühlt. Dabei hat es sich unter anderem bewährt in geringem Abstand von den Innenwänden der Turbinenschaufeln Lochbleche oder ähnlich wirkende Einrichtungen anzubringen, die dafür sorgen, dass das Kühlfluid, in der Regel Luft, senkrecht auf die Innenwände geführt wird. Damit entsteht eine sogenannte Prallkühlung, welche für eine effiziente Kühlung sorgt. Eine Möglichkeit derartige Lochbleche auf einfache Weise im Inneren der Turbinenschaufel anzubringen, sind Einsätze, welche vorgefertigt sind und als solche in die Turbinenschaufel eingesetzt werden können. Bisweilen ist es schwierig den Einsatz in die Turbinenschaufel einzubringen, da Turbinenschaufeln mitunter komplex geformt sind, um eine möglichst günstige Strömung und somit einen möglichst hohen Wirkungsgrad zu erreichen. Auch kann es mitunter schwierig sein für die Vielzahl an Formen von Turbinenschaufeln jeweils geeignete Einsätze zu erhalten.Turbine blades, in particular blades of gas turbines, are thermally highly stressed components. In the case of rotor blades, very high mechanical loads occur due to the rotation. However, even in the case of the presently relevant vanes, the gas or gas mixture flowing at high speed and high pressure, which is intended to drive the turbine, causes a considerable mechanical load. In addition, especially in gas turbine blades in operation very high temperatures. It generally applies that higher temperatures of the turbine blades driving gas mixture have a favorable effect on the efficiency of the gas turbine. To prevent too high temperatures in turbine blades, the turbine blades are cooled. It has proven, inter alia, at a small distance from the inner walls of the turbine blades perforated plates or similar acting devices to install, which ensure that the cooling fluid, usually air, is guided perpendicular to the inner walls. This creates a so-called impingement cooling, which ensures efficient cooling. One way to easily mount such perforated plates in the interior of the turbine blade are inserts which are prefabricated and can be used as such in the turbine blade. Sometimes it is difficult to insert the insert in the turbine blade, since turbine blades are sometimes complex shaped to achieve the best possible flow and thus the highest possible efficiency. Also, it may sometimes be difficult to obtain appropriate inserts for the variety of turbine blade shapes.

Aufgabe der Erfindung ist es diese Schwierigkeiten abzumildern.The object of the invention is to mitigate these difficulties.

Hierfür wird ein Einsatz zur Verteilung von Kühlfluid in einer Turbinenschaufel vorgeschlagen, der aus mindestens zwei Bauteilen aufgebaut ist, wobei die Bauteile einzeln in die Turbinenschaufel eingebaut sind und innerhalb der Turbinenschaufel durch mindestens eine Verbindung zu dem Einsatz zusammengefasst sind. Damit ist eine entscheidende Verbesserung des Einbaus möglich, da es häufig einfacher ist zuerst ein Bauteil und anschließend ein weiteres Bauteil einzubauen. Damit ist es möglich auch in geometrisch komplex geformte Turbinenschaufeln einen passenden Einsatz einzubringen. Bisher wurden geometrisch komplexe Turbinenschaufeln häufig vermieden. Dies machte es notwendig einen schlechteren Wirkungsgrad der Strömung in Kauf zu nehmen. Wollte man dies nicht, musste auf eine optimale Kühlung verzichtet werden. Dies hat einen erhöhten Verschleiß zur Folge. Freilich hat man nicht komplett auf die Kühlung verzichtet. Vielmehr wurde ein schlechter passender Einsatz genutzt. Die vorliegende Erfindung gestattet damit, einen hohen Wirkungsgrad der Turbine bei gleichzeitig niedrigem Verschleiß zu erreichen.For this purpose, an insert for distributing cooling fluid in a turbine blade is proposed, which is constructed from at least two components, wherein the components are individually installed in the turbine blade and are summarized within the turbine blade by at least one connection to the insert. This makes a decisive improvement in the installation possible, since it is often easier to first install a component and then another component. This makes it possible to introduce a suitable insert even in geometrically complex shaped turbine blades. So far, geometrically complex turbine blades have often been avoided. This made it necessary to accept a lower efficiency of the flow. If you did not want to do that, you had to do without optimal cooling. This results in increased wear. Of course, you have not completely waived the cooling. Rather, a bad matching use was used. The present invention thus allows to achieve a high efficiency of the turbine with simultaneous low wear.

Bisweilen ist es ohnehin sinnvoll den Einsatz aus mehreren Bauteilen zusammenzubauen. So kann die Herstellung, einzelner geometrisch weniger komplexer Bauteile deutlich weniger aufwändig sein, so dass der Gesamtaufwand zur Herstellung eines Einsatzes niedriger ist, wenn der Einsatz aus mehreren einzelnen Bauteilen gefertigt ist, auch wenn die einzelnen Bauteile noch zum fertigen Einsatz zusammengebaut werden müssen. In diesem Fall kann es eine vorteilhafte Vereinfachung sein, wenn die Bauteile durch den geeigneten Einbau in die Turbinenschaufel zu einem Einsatz zusammengebaut werden.Sometimes it makes sense to assemble the use of several components anyway. Thus, the production of individual geometrically less complex components can be significantly less expensive, so that the total cost of producing an insert is lower if the insert is made of several individual components, even if the individual components still need to be assembled for final use. In this case, it can be an advantageous simplification if the components are assembled into an insert by suitable installation in the turbine blade.

Nur zur Vollständigkeit sei noch einmal betont, dass die Bauteile durch mindestens eine Verbindung zu dem Einsatz zusammengefasst sind. Dabei sind verschiedene Möglichkeiten denkbar. Jedenfalls darf dies nicht damit verwechselt werden, dass in die Turbinenschaufel Bauteile eingebaut sind, die zwar möglicherweise zusammenwirken, aber nicht zu einem Einsatz zusammengefasst sind.For completeness, it should be stressed again that the components are combined by at least one connection to the insert. There are various possibilities conceivable. In any case, this must not be confused with the fact that components are installed in the turbine blade, which may interact but are not combined into one use.

In einer Ausführungsform der Erfindung kann eine Verbindung zwischen den Bauteilen formschlüssig erfolgen. Die Form der Bauteile zusammen mit der Form der Turbinenschaufel, genauer gesagt des Innenraums der Turbinenschaufel, geben Randbedingen vor, so dass die Bauteile häufig allein aufgrund dessen, in einer bestimmten Form zu dem Einsatz verbunden sind. Die Form kann sich normalerweise auch nicht mehr ändern, zumindest nicht ohne bewussten Eingriff.In one embodiment of the invention, a connection between the components can be made in a form-fitting manner. The shape of the components, together with the shape of the turbine blade, more specifically the interior of the turbine blade, dictates boundary conditions, so that the components are often joined to the insert in a particular form alone. Normally, the shape can not change, at least not without conscious intervention.

Alternativ oder zusätzlich kann die Verbindung kraftschlüssig sein. Das heißt die Bauteile sind derart zu einem Einsatz zusammengefasst, dass Reibungskräfte zwischen den Bauteilen eine Verschiebung der Bauteile gegeneinander verhindern.Alternatively or additionally, the connection may be non-positive. That is, the components are combined into an insert so that frictional forces between the components prevent a shift of the components against each other.

Als wichtige Ausführungsformen einer formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung kommen hierbei Nut- und Federverbindungen in Betracht. Hierzu ist in einem eingebauten Bauteil eine Nut vorzusehen und in einem benachbart eingebauten Bauteil eine Feder. Es könnte auch ein Bauteil lediglich eine Feder sein, um zwei mit einer Nut versehene Bauteile zu verbinden.As important embodiments of a positive and / or non-positive connection come here tongue and groove joints into consideration. For this purpose, a groove is provided in a built-in component and a spring is installed in an adjacently installed component. It could also be a component only a spring to connect two grooved components.

In einer Ausführungsform der Erfindung weist der Einsatz Flächen auf, welche mit niedrigem Abstand von einer Wand der Turbinenschaufel angeordnet sind, wobei die Flächen Löcher aufweisen, so dass Kühlfluid durch die Löcher senkrecht auf die Wand der Turbinenschaufel geführt werden kann. Die Löcher können dabei verschiedenste Formen aufweisen. Derartige Flächen sind auch bei den im Stand der Technik bekannten Einsätzen vorhanden und sorgen für eine effiziente Prallkühlung. Eben dies soll auch vorliegend erreicht werden. Die Löcher können dabei verschiedene Formen haben.In one embodiment of the invention, the insert has surfaces spaced a short distance from a wall of the turbine blade, the surfaces having holes so that cooling fluid can be directed through the holes perpendicularly to the wall of the turbine blade. The holes can have a variety of shapes. Such surfaces are also present in the inserts known in the art and provide for efficient impingement cooling. Just this should also be achieved in the present case. The holes can have different shapes.

In einer Ausführungsform der Erfindung können die Bauteile radial nebeneinander in die Turbinenschaufel eingeführt werden. Das bedeutet, dass die Bauteile jeweils sich längs der Turbinenschaufel von einem Schaufelfuß zur Schaufelblattspitze erstrecken und im Wesentlichen nebeneinander einzuführen sind. An dieser Stelle soll erwähnt werden, dass es auch denkbar ist, die Bauteile nicht nebeneinander, sondern hintereinander einzuführen. Dabei erstrecken sich die einzelnen Bauteile nicht vom Schaufelfuß zur Schaufelblattspitze, sondern erst der Einsatz. Es versteht sich, dass es nicht immer notwendig ist, dass sich der Einsatz komplett vom Schaufelfuß bis zur Schaufelblattspitze erstreckt.In one embodiment of the invention, the components may be introduced radially adjacent to one another in the turbine blade. This means that the components each extend along the turbine blade from a blade root to the blade tip extend and introduce substantially side by side. It should be mentioned at this point that it is also conceivable not to introduce the components next to one another, but one behind the other. The individual components do not extend from the blade root to the blade tip, but only the use. It is understood that it is not always necessary that the insert extends completely from the blade root to the blade tip.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Bauteile innerhalb der Turbinenschaufel gegenüberliegend entlang einer Innenseite einer Druckseitenwand oder einer Saugseitenwand angeordnet, wobei bevorzugt im Bereich, d. h. entlang einer Vorderkante und/oder einer Hinterkante der Turbinenschaufel die Verbindung zwischen den Bauteilen besteht.In a further embodiment of the invention, the components within the turbine blade are arranged opposite one another along an inner side of a pressure side wall or a suction side wall, wherein preferably in the region, i. H. along a leading edge and / or a trailing edge of the turbine blade, the connection between the components.

Dabei verläuft ein Bauteil entlang der Innenseite der Druckseitenwand der Turbinenschaufel und ein anderes Bauteil längs der Innenseite der Saugseitenwand der Turbinenschaufel. Jeweils im Bereich der Vorderkante und der Hinterkante sind die Bauteile miteinander verbunden. Im Bereich der Verbindung ist es dabei in Einzelfällen möglich, dass zumindest in Teilbereichen der Verbindung ein kleiner Spalt zwischen den Bauteilen verbleibt. Dies kann in Einzelfällen durchaus erwünscht sein, da durch diesen Spalt Kühlfluid fließen kann. Damit erfolgt eine zusätzliche Kühlung der thermisch stark belasteten Vorderkante und Hinterkante.In this case, a component runs along the inside of the pressure side wall of the turbine blade and another component along the inside of the suction side wall of the turbine blade. In each case in the region of the front edge and the rear edge, the components are interconnected. In the region of the connection, it is possible in individual cases that at least in some areas of the connection, a small gap remains between the components. This may well be desirable in individual cases, since cooling fluid can flow through this gap. This provides additional cooling of the thermally heavily loaded front edge and rear edge.

Freilich sind auch andere Formen der Bauteile möglich. So können die Bauteile in einer zwischen der Vorderkante und der Hinterkante liegenden Schaufelmitte zu einem Einsatz verbunden sein. Wenn es sich etwa um insgesamt zwei Bauteile handelt, dann verläuft ein Teilbereich des eingebauten Bauteils entlang der Innenseite der Druckseitenwand der Turbinenschaufel und ein weiterer Teilbereich des Bauteils gegenüberliegend entlang eines Teils der Innenseite der Saugseitenwand der Turbinenschaufel. Die beiden Teilbereiche, die jeweils in der Schaufelmitte beginnen, gehen im Bereich der Vorderkante oder der Hinterkante - je nachdem um welches Bauteil es sich handelt - ineinander über. Dies kann etwa durch eine stoffschlüssige Verbindung, wie etwa eine Schweißnaht gewährleistet sein. Freilich kann das Bauteil auch von vorneherein einstückig sein, etwa durch ein entsprechendes Gießverfahren.Of course, other forms of components are possible. Thus, the components may be connected in an intermediate between the leading edge and the trailing edge blade center to an insert. If it is a total of two components, then a portion of the installed component runs along the inside of the pressure side wall of the turbine blade and a further portion of the component opposite along a portion of the inside of the suction side wall of the turbine blade. The two sections, which each begin in the middle of the blade, go in the area of the leading edge or the trailing edge - depending on which component it is - over each other. This can be ensured for example by a cohesive connection, such as a weld. Of course, the component can also be integral from the outset, for example by a corresponding casting process.

Der Einsatz kann auch aus mehr als zwei Bauteilen aufgebaut sein. So könnten vier Bauteile vorhanden sein. Dabei kann ein Bauteil im eingebauten Zustand entlang der Innenseite der Druckseitenwand von der Schaufelmitte zur Vorderkante verlaufen und ein weiteres Bauteil entlang der Innenseite der Druckseitenwand von der Schaufelmitte zur Hinterkante verlaufen. Entsprechend ein drittes Bauteil entlang der Innenseite der Saugseitenwand von der Schaufelmitte zur Vorderkante und ein viertes Bauteil entlang der Innenseite der Druckseitenwand von der Schaufelmitte zur Vorderkante verlaufen. Die Verbindungen der Bauteile befinden sich in diesem Fall im Bereich der Vorderkante und der Hinterkante sowie in der Schaufelmitte an der Innenseite der Druckseitenwand und der Saugseitenwand.The insert can also be made up of more than two components. So four components could be present. In this case, a component in the installed state along the inside of the pressure side wall of the blade center to the leading edge and extend a further component along the inside of the pressure side wall of the blade center to the trailing edge. Correspondingly, a third component runs along the inside of the suction side wall from the blade center to the front edge and a fourth component runs along the inside of the pressure side wall from the blade center to the front edge. The connections of the components are in this case in the region of the leading edge and the trailing edge and in the blade center on the inside of the pressure side wall and the suction side wall.

So können etwa gegenüberliegend entlang der Innenwand der Vorderseite oder der Rückseite angeordnete Bauteile an ihren im Bereich der Vorderkante und der Hinterkante liegenden Rändern einen umgebogenen Bereich aufweisen. Ein umgebogener Bereich eines Bauteils kann das gegenüberliegende Bauteil, insbesondere wiederum einen umgebogenen Bereich des gegenüberliegenden Bauteils, umschließen oder von diesem umschlossen werden. Damit entsteht im Regelfall eine sowohl kraftschlüssige als auch formschlüssige Verbindung. Dies wird dadurch unterstützt, dass die Bauteile oft federnd ausgebildet sind.For example, components arranged opposite one another along the inner wall of the front side or the rear side may have a bent over region at their edges lying in the region of the front edge and the rear edge. A bent region of a component can surround or be enclosed by the opposing component, in particular in turn a bent region of the opposing component. This usually creates a positive as well as positive connection. This is supported by the fact that the components are often resilient.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Einsatz aus mindestens einem Bauteil aufgebaut, das der Verteilung des Kühlfluids dient und aus mindestens einem weiteren Bauteil, das für eine Verbindung zu dem Einsatz sorgt. Der Einsatz kann also auch Bauteile aufweisen, die für die Verteilung des Kühlfluids keine unmittelbare Funktion haben, sondern nur für die Verbindung zu dem Einsatz sorgen.In one embodiment of the invention, the insert is constructed of at least one component which serves to distribute the cooling fluid and at least one further component which provides a connection to the insert. The insert can also have components that are responsible for the distribution of Cooling fluids have no immediate function, but only provide the connection to the use.

So können etwa gegenüberliegend entlang der Innenseite der Druckseitenwand oder der Saugseitenwand angeordnete Bauteile an ihren im Bereich der Vorderkante und der Hinterkante liegenden Rändern Aufnahmen für eine Schiene aufweisen. Eine derartige Schiene kann für die Verbindung der beiden vorgenannten, zur Verteilung des Kühlfluids dienenden Bauteile, sorgen. Damit kann auch die bereits erwähnte Nut- und Federverbindung verwirklicht werden. Die Aufnahmen für die Schiene dienen als Nut. Die Schiene, also die Feder, wird durch das weitere Bauteil gebildet.For example, components situated opposite one another along the inside of the pressure side wall or the suction side wall can have receptacles for a rail on their edges located in the region of the leading edge and the trailing edge. Such a rail can provide for the connection of the two aforementioned, serving for the distribution of the cooling fluid components. Thus, the already mentioned tongue and groove connection can be realized. The recordings for the rail serve as a groove. The rail, so the spring is formed by the other component.

In einer Ausführungsform ist dabei ein Bauteil aus mindestens zwei Teilabschnitten, die der Verteilung von Kühlfluid dienen, aufgebaut, wobei im Bereich einer Kante, entweder der Vorderkante oder der Hinterkante, die Teilabschnitte zu dem Bauteil zusammengefasst sind und im Bereich der anderen Kante durch das weitere Bauteil verbunden sind. Im Regelfall ist das weitere Bauteil im Bereich der Hinterkante angeordnet. Das der Verteilung von Kühlfluid dienende Bauteil kann dabei als offen im Bereich der Hinterkante angesehen werden. Erwähnt werden soll noch, dass die Bauteile, die für eine Verbindung sorgen, unter Umständen eine nicht komplett fluiddichte Verbindung bewirken. Insofern können auch diese Bauteile zur Verteilung des Kühlfluids unmittelbar sorgen.In one embodiment, a component of at least two sub-sections, which serve the distribution of cooling fluid, constructed, wherein in the region of an edge, either the leading edge or the trailing edge, the subsections are combined to form the component and in the region of the other edge by the other Component are connected. As a rule, the further component is arranged in the region of the trailing edge. The component of the distribution of cooling fluid can be regarded as open in the region of the trailing edge. It should also be mentioned that the components that provide a connection may cause a not completely fluid-tight connection. In this respect, these components can also provide the distribution of the cooling fluid directly.

Die Erfindung sieht auch ein Verfahren zur Bereitstellung eines Einsatzes in einer Turbinenschaufel, insbesondere zur Bereitstellung eines oben beschriebenen Einsatzes vor, bei dem einzelne Bauteile in die Turbinenschaufel eingeführt werden und dort durch mindestens eine Verbindung zu dem Einsatz zusammengefasst werden.The invention also provides a method for providing an insert in a turbine blade, in particular for providing an insert as described above, in which individual components are introduced into the turbine blade and combined there by at least one connection to the insert.

Anhand von Figuren soll die Erfindung nachfolgend noch näher beschrieben werden. Dabei zeigen

FIG 1
gegenüberliegend entlang der Innenwand der Druckseitenwand und der Saugseitenwand angeordnete Bauteile;
FIG 2
ein anderer Schnitt der Darstellung von FIG 1;
FIG 3
ein nochmals anderer Schnitt von FIG 1;
FIG 4
ein Einsatz aus einem Bauteil mit gegenüberliegend entlang der Innenwand der Druckseitenwand und der Saugseitenwand angeordneten Teilabschnitten, wobei zusätzlich ein Verbindungsbauteil vorhanden ist;
FIG 5
ein anderer Schnitt der Darstellung von FIG 4;
FIG 6
ein nochmals anderer Schnitt von FIG 4
With reference to figures, the invention will be described in more detail below. Show
FIG. 1
oppositely disposed along the inner wall of the pressure side wall and the suction side wall components;
FIG. 2
another section of the depiction of FIG. 1 ;
FIG. 3
another cut of FIG. 1 ;
FIG. 4
an insert of a component with sections arranged opposite one another along the inner wall of the pressure side wall and the suction side wall, wherein additionally a connecting component is present;
FIG. 5
another section of the depiction of FIG. 4 ;
FIG. 6
another cut of FIG. 4

FIG 1 zeigt eine Leitschaufel 1, die an einer Wand 2 eines nicht dargestellten Turbinengehäuses befestigt ist. Zu erkennen ist eine Druckseitenwand 3 und eine Saugseitenwand 4, die einen Hohlraum umschließen. Im Hohlraum befindet sich ein Einsatz, der aus zwei Bauteilen 5 und 6 aufgebaut ist. Dabei ist das eine Bauteil 5 entlang einer Innenseite der Saugseitenwand 4 angeordnet und das andere Bauteil 6 entlang einer Innenseite der Druckseitenwand 3 angeordnet. In den Bauteilen 5 und 6 sind Löcher zu erkennen, so dass Kühlfluid durch die Bauteile 5 und 6 strömen und weitgehend senkrecht auf die Druckseitenwand 3 und die Saugseitenwand 4 strömen kann. Im Bereich einer Vorderkante 7 und im Bereich einer Hinterkante 8 sind die Bauteile 5 und 6 miteinander verbunden. Dabei ist zu erkennen, dass das an der Druckseitenwand liegende Bauteil 6 im Bereich der Hinterkante 8 einen umgebogenen Bereich aufweist. Mit diesem Bereich wird das an der Saugseitenwand 4 liegende Bauteil 5 umschlossen. Damit wird eine stabile Verbindung erreicht. FIG. 1 shows a vane 1, which is fixed to a wall 2 of a turbine housing, not shown. Evident is a pressure side wall 3 and a suction side wall 4, which enclose a cavity. In the cavity is an insert, which is composed of two components 5 and 6. In this case, one component 5 is arranged along an inner side of the suction side wall 4 and the other component 6 is arranged along an inner side of the pressure side wall 3. In the components 5 and 6 holes can be seen, so that cooling fluid flow through the components 5 and 6 and can flow largely perpendicular to the pressure side wall 3 and the suction side wall 4. In the region of a front edge 7 and in the region of a trailing edge 8, the components 5 and 6 are interconnected. It can be seen that the component 6 located on the pressure side wall has a bent region in the region of the trailing edge 8. With this area, the lying on the suction side wall 4 component 5 is enclosed. This achieves a stable connection.

FIG 2 zeigt in einem anderen Schnitt dieselbe Anordnung wie FIG 1. FIG. 2 shows in a different section the same arrangement as FIG. 1 ,

FIG 3 zeigt wiederum den Einsatz aus den Bauteilen 5 und 6. Die Turbinenschaufel selbst ist weggelassen, so dass der Einsatz besser erkennbar ist. Sehr gut zu erkennen sind die auch in FIG 1 und 2 dargestellten Löcher 9. Im Interesse der Übersichtlichkeit sind nur ausgewählte Löcher mit Bezugszeichen versehen. FIG. 3 again shows the use of the components 5 and 6. The turbine blade itself is omitted, so that the use is better recognizable. They are also very recognizable in 1 and 2 9 holes shown in the interest of clarity, only selected holes are provided with reference numerals.

FIG 4 zeigt einen Einsatz, der aus einem Bauteil 10 aufgebaut ist, welches einen Teilabschnitt 11 aufweist, der entlang der Innenseite der Druckseitenwand 3 angeordnet ist und einen weiteren Teilabschnitt 12, der entlang der Innenseite der Saugseitenwand 4 angeordnet ist. Im Bereich der Vorderkante 7 sind die Teilabschnitte 11 und 12 zu einem Bauteil zusammengefasst. Im Bereich der Hinterkante 8 sind die Teilabschnitte 11 und 12 voneinander entfernt. Für die Verbindung sorgt ein weiteres Bauteil 13, das im Bereich der Hinterkante 8 die Teilabschnitte 11 und 12 verbindet. So wird durch die Bauteile 10 und 13 ein Einsatz gebildet. Dabei genügt es, dass nur das Bauteil 10, welches in seinen Teilabschnitten 11 und 12 Löcher 9 aufweist, der Verteilung von Kühlfluid dient. Das weitere Bauteil 13 sorgt lediglich für die Verbindung der Teilabschnitte 11 und 12 und damit für einen stabilen Einsatz zur Verteilung von Kühlfluid. Das weitere Bauteil 13 sorgt selbst nicht unmittelbar zur Verteilung von Kühlfluid und weist entsprechend keine Löcher auf. Das weitere Bauteil 13 bildet dabei eine Feder. In den Teilabschnitten 11 und 12 ist eine Aufnahme, also eine Nut, für das als Feder dienende weitere Bauteil 13 vorhanden. FIG. 4 shows an insert, which is constructed from a component 10, which has a section 11 which is arranged along the inside of the pressure side wall 3 and a further section 12, which is arranged along the inside of the suction side wall 4. In the area of the front edge 7, the sections 11 and 12 are combined to form a component. In the region of the trailing edge 8, the sections 11 and 12 are separated from each other. For the connection provides a further component 13, which connects the sections 11 and 12 in the region of the trailing edge 8. Thus, an insert is formed by the components 10 and 13. It is sufficient that only the component 10, which has holes 9 in its sections 11 and 12, the distribution of cooling fluid is used. The further component 13 provides only for the connection of the sections 11 and 12 and thus for a stable use for the distribution of cooling fluid. The further component 13 does not itself directly to the distribution of cooling fluid and has correspondingly no holes. The further component 13 forms a spring. In the sections 11 and 12 is a receptacle, ie a groove, for serving as a spring further component 13 is present.

FIG 5 zeigt dieselbe Anordnung wie FIG 4. Dabei ist die Verbindung zwischen den Teilabschnitten 11 und 12 im Bereich der Hinterkante 8 durch das Bauteil 13 deutlicher gezeigt. FIG. 5 shows the same arrangement as FIG. 4 , In this case, the connection between the sections 11 and 12 in the region of the trailing edge 8 is shown more clearly by the component 13.

FIG 6 zeigt in einem etwas modifizierten Schnitt die Anordnung gemäß FIG 4 und FIG 5. FIG. 6 shows in a somewhat modified section the arrangement according to FIG. 4 and FIG. 5 ,

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.Although the invention has been illustrated and described in detail by the preferred embodiment, so the invention is not limited by the examples disclosed and other variations can be deduced therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims (9)

Einsatz zur Verteilung von Kühlfluid in einer Turbinenschaufel (1), aufgebaut aus mindestens zwei Bauteilen (5, 6, 10, 13), wobei die Bauteile (5, 6, 10, 13) einzeln in die Turbinenschaufel (1) eingebaut sind und innerhalb der Turbinenschaufel (1) durch mindestens eine Verbindung zu dem Einsatz zusammengefasst sind.Use for distributing cooling fluid in a turbine blade (1), constructed from at least two components (5, 6, 10, 13), wherein the components (5, 6, 10, 13) are installed individually in the turbine blade (1) and within the turbine blade (1) are combined by at least one connection to the insert. Einsatz nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verbindung zwischen den Bauteilen (5, 6, 10, 13) formschlüssig und/oder kraftschlüssig erfolgen kann, wobei insbesondere eine Nut- und Federverbindung vorgesehen ist.Insert according to claim 1,
characterized in that
the connection between the components (5, 6, 10, 13) can take place positively and / or non-positively, wherein in particular a tongue and groove connection is provided. Einsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Einsatz Flächen aufweist, welche mit niedrigem Abstand von einer Wand (3, 4) der Turbinenschaufel (1) angeordnet sind, wobei die Flächen Löcher (9) aufweisen, so dass Kühlfluid durch die Löcher senkrecht auf die Wand (3, 4) der Turbinenschaufel (1) geführt werden kann.Insert according to one of the preceding claims,
characterized in that
the insert has surfaces spaced a short distance from a wall (3, 4) of the turbine blade (1), the surfaces having holes (9) so that cooling fluid passes through the holes perpendicular to the wall (3, 4) of the Turbine blade (1) can be performed. Einsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Bauteile radial (5, 6, 10, 13) nebeneinander in die Turbinenschaufel eingeführt werden können.Insert according to one of the preceding claims,
characterized in that
the components radially (5, 6, 10, 13) can be inserted side by side in the turbine blade. Einsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Bauteile (5, 6) innerhalb der Turbinenschaufel (1) gegenüberliegend entlang einer Innenseite einer Druckseitenwand (3) oder einer Saugseitenwand (4) angeordnet sind, wobei bevorzugt im Bereich einer Vorderkante (7) und/oder im Bereich einer Hinterkante (8) eine Verbindung zwischen den Bauteilen (5, 6) besteht.Insert according to one of the preceding claims,
characterized in that
the components (5, 6) within the turbine blade (1) are arranged opposite one another along an inner side of a pressure side wall (3) or a suction side wall (4), preferably in the region of a front edge (7) and / or in the region of a trailing edge (8). there is a connection between the components (5, 6). Einsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Bauteile (5, 6, 10, 13) in einer zwischen der Vorderkante (7) und der Hinterkante (8) liegenden Schaufelmitte zu dem Einsatz verbunden sind.Insert according to one of the preceding claims,
characterized in that
the components (5, 6, 10, 13) are connected to the insert in a blade center lying between the front edge (7) and the trailing edge (8). Einsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Einsatz aus mindestens einem Bauteil (10) aufgebaut ist, das der Verteilung des Kühlfluids dient und aus mindestens einem weiteren Bauteil (13), das für die Verbindung zu dem Einsatz sorgt.Insert according to one of the preceding claims,
characterized in that
the insert is constructed from at least one component (10) which serves to distribute the cooling fluid and from at least one further component (13) which provides the connection to the insert. Einsatz nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Bauteil (10) aus mindestens zwei Teilabschnitten (11, 12), die der Verteilung von Kühlfluid dienen, aufgebaut ist, wobei im Bereich einer Kante, entweder der Vorderkante (7) oder der Hinterkante (8), die Teilabschnitte zu dem Bauteil (10) zusammengefasst sind und im Bereich der anderen Kante durch das weitere Bauteil (13) verbunden sind.Insert according to the preceding claim,
characterized in that
a component (10) of at least two sections (11, 12), which serve the distribution of cooling fluid is constructed, wherein in the region of an edge, either the front edge (7) or the trailing edge (8), the sections to the component ( 10) are combined and connected in the region of the other edge by the further component (13). Verfahren zur Bereitstellung eines Einsatzes in einer Turbinenschaufel (1), insbesondere zur Bereitstellung eines Einsatzes nach den vorhergehenden Ansprüchen,
dadurch gekennzeichnet, dass
einzelne Bauteile (5, 6, 10, 13) in die Turbinenschaufel (1) eingeführt werden und dort zu dem Einsatz durch mindestens eine Verbindung zusammengefasst werden.Method for providing an insert in a turbine blade (1), in particular for providing an insert according to the preceding claims,
characterized in that
individual components (5, 6, 10, 13) are introduced into the turbine blade (1) and combined there to the use of at least one compound.
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