DE102015015598A1 - Kühlung von Triebwerkskomponenten - Google Patents

Abstract

Komponente, zum Beispiel eine Tragflügelkomponente wie beispielsweise eine Turbinenschaufel (4) oder Leitschaufel (3) für ein Gasturbinentriebwerk, mit ersten und zweiten Wänden (100, 110), die mindestens einen Kanal (3R) zur Zufuhr eines Kühlmediums in einen zu kühlenden Teil, zum Beispiel einen Hinterkantenteil (40), bilden, wobei der genannte Teil (40) einen Schlitz (105) aufweist, durch welchen Kühlmedium aus dem Kanal (3R) zu einem Auslass des Schlitzes zum Bewirken einer Kühlung des Teils (40) gelangt, wobei der Schlitz (105) mindestens eine Seitenwand (100), vorzugsweise ein Paar gegenüberliegender Seitenwände (100, 110) aufweist, die jeweils ein Oberflächenprofil haben, das eine Anordnung von Kanälen (102, 112) für den Durchtritt von Kühlmedium bilden, und wobei das jede dieser Anordnungen von Kanälen (102, 112) bildende Oberflächenprofil gewellt ist, d. h. sanft gekrümmt ist, wobei die jeweiligen Anordnungen von Kanälen (102, 112) in den beiden Seitenwänden (100, 110) mit Bezug zueinander abgewinkelt verlaufen. Die resultierende innere kreuzgewellte Kühlanordnung begünstigt eine verstärkte Kühlung der Hinterkante oder eines anderen Teils (40) der Komponente durch Steuerung des Strömungsdurchsatzes von Kühlluft durch den Schlitz (105) und deren Austritt aus dem Schlitz.

Description

• Diese Erfindung betrifft die Kühlung von Komponenten von Triebwerken, insbesondere von Gasturbinentriebwerken. Mehr im einzelnen, obwohl nicht ausschließlich, bezieht sie sich auf Komponenten wie beispielsweise Turbinenschaufeln und Leitschaufeln, bei denen eine Innenkühlung zum Bewirken von deren Kühlung angewendet wird, und insbesondere solche Komponenten, bei denen eine Schlitz-basierte Kühlanordnung zum Bewirken des Kühlens von einem oder mehreren besonderen Bereichen hiervon, beispielsweise eines Hinterkantenbereichs, eingesetzt wird.
• Es ist bei verschiedenen Bauarten von Gasturbinentriebwerken, insbesondere im Bereich der Flugzeugtriebwerke, gut bekannt, Innenkühlanordnungen für Schaufelkomponenten wie beispielsweise Turbinenschaufeln und Leitschaufeln anzuwenden. Die Schaufelkomponente weist typischerweise eine Druckseitenwand und eine Saugseitenwand auf und hat eine Vorderkante und eine Hinterkante, wobei die Wände mindestens einen inneren Kanal zum Zuführen eines Kühlmittels, gewöhnlich Kühlluft, zu einem oder mehreren inneren Kühlorganen in Gestalt einer oder mehrerer Bohrungen und/oder Schlitze bilden, um eine Filmkühlung zu bewirken, wenn die Kühlluft hindurchgelangt und aus ihnen austritt und über die Außenseite der Komponente strömt. Insbesondere der Hinterkantenbereich einer solchen Schaufelkomponente ist oftmals schwierig mit einer effizienten Kühlanordnung auszustatten, was auf seiner schmalen Geometrie und den Begrenzungen herkömmlicher Gießtechniken beruht, was die zuverlässige und genaue Herstellung von Kühlbohrungen und/oder Schlitzen in einem solchen Bereich der Komponente angeht.
• Ein Beispiel einer bekannten, auf Bohrungen basierenden Innenkühlanordnung für den Hinterkantenbereich einer Turbinenschaufel ist im US-Patent Nr. US 3 819 295 gezeigt.
• Hier sind zwei Gruppen von gebohrten Löchern im Hinterkantenbereich der Schaufel vorgesehen, die Durchtrittskanäle bilden, welche einen inneren Kühlmittelzufuhrkanal (typischerweise für Luft) mit dem Hinterkantenbereich der Schaufel verbinden. Jede Gruppe von Bohrungen ist mit Bezug auf die andere abgewinkelt, so dass Durchtrittskanäle der einen Gruppe diejenigen der anderen Gruppe schneiden und dadurch ein Gitter bilden, wobei die Schnittknoten als Turbulenzerzeuger und Flächenvergrößerer zur Verbesserung der Konvektionswärmeübertragung vom Schaufelkörper auf das Kühlmittel wirken. Jedoch ist diese Kühlanordnung schwierig, zeitraubend und kostspielig herzustellen. Es bleiben auch große Bereiche nicht gekühlten Materials in den Naben- und Spitzenbereichen der Schaufel zurück, wo der Raum begrenzt ist und daher keine Bohrungen gebohrt werden können und nicht einmal durch Eingießen geformt werden können, weil die Größe, die sie haben müssten, zu klein wäre.
• Im Gegensatz dazu ist die Schlitzkühlung in verschiedenen Ausführungsformen für den Hinterkantenbereich einer Schaufelkomponente in zahlreichen bekannten Konstruktionen von Turbinenschaufeln und Leitschaufeln eingesetzt worden, und im Vergleich zu einfachen Mehrfachbohrungs-Kühlanordnungen führt die Verwendung eines kontinuierlichen inneren Schlitzes zwischen dem inneren Kühlkanal und der Hinterkante am hinteren Ende der Komponente zu einer Hochleistungs-Filmkühlung mit hoher Kühlwirkung. Dies ist hauptsächlich ein Ergebnis des Schlitzes, der eine kontinuierliche Kühlfilmdecke ohne Lücken oder Zwischenräume erzeugt, wie sie typischerweise bei der Verwendung von Bohrungsreihen auftreten. Obwohl bei manchen existierenden Anordnungen, die auf der Verwendung von Bohrungen beruhen, es manchmal möglich sein kann, Doppelreihen von Bohrungen zu verwenden, die mit Bezug zueinander gestaffelt sind, um die Kühlfilmabdeckung zu vergrößern, kann diese Strategie in der Praxis an der Hinterkante einer Schaufelkomponente schwierig auszuführen sein, weil ungenügend Raum für die Aufnahme einer solchen Anordnung verfügbar ist.
• Ein Beispiel einer bekannten Schlitz-basierten Innenkühlanordnung für den Hinterkantenbereich einer Turbinenschaufel ist im US-Patent Nr. US 4 407 632 gezeigt. Hier ist ein Hinterkantenschlitz mit einer inneren Anordnung von durch dessen Schlitzbreite verlaufenden Stützen gebildet, wobei ausgewählte Paare von Stützen durch eine Trennwand verbunden sind, die entweder mit der Druckseite oder der Saugseite des Schlitzes verbunden sind. Die Trennwand verläuft nur über einen Teil des Schlitzes, um die thermische Grenzschicht der Kühlluftströmung abzulösen oder zu unterbrechen und dadurch einen verbesserten Wärmeübergang vom Schaufelkörper auf das Kühlmittel zu ermöglichen. Jedoch ist diese Ausbildung der Kühlanordnung durch viele scharfe Kanten an den verschiedenen Elementen innerhalb des Schlitzes gekennzeichnet, was das Gießen schwierig macht und zu verringerter mechanischer Standfestigkeit führt.
• Ein weiteres Beispiel einer Schlitz-basierten Innenkühlanordnung ist in der internationalen Patentanmeldung WO 2005/083236 A1 gezeigt. Hier weist eine Schaufel einen inneren Raum auf, der zwischen zwei Wänden (Saugseite und Druckseite) gebildet ist, mit einem Kühlmitteleinlass an der Vorderkante und einem Kühlmittelauslass an der Hinterkante, so dass der innere Raum einen Kanal für den Durchtritt der Kühlmittelströmung bildet. Der Kanal enthält zwei Gruppen von besonders geformten und angeordneten Rippen, die von der Saugseitenwand und der Druckseitenwand einwärts vorspringen, um dadurch Kanäle zum Hindurchströmen des Kühlmittels durch den inneren Kanal von der Vorderkante zur Hinterkante zu bilden. Die jeweiligen Kanalströmungsrichtungen verlaufen unter einem geneigten Winkel relativ zur radialen Schaufelrichtung und verändern sich in einer sanften Kurve von der Vorderkante der Kanäle zur Hinterkante der Kanäle. Jedoch verlaufen die Kanalrichtungen jeder Gruppe unter einem geneigten Winkel relativ zueinander in der Nähe der Vorderkante, so dass sie sich in diesem Bereich schneiden, während im Bereich der Hinterkante die Kanäle ineinander übergehen, um gemeinsame Auslasskanäle an der Hinterkante zu bilden. Dazwischen sind die Rippen jeder Gruppe an jeweiligen Schnittstellen miteinander verbunden, aber ansonsten können die Strömungen in den Kanälen sich vermischen. Jedoch ist diese Kühlanordnung ebenso wie diejenige nach der US 4 407 632 schwierig zu gießen, was an der komplexen Anordnung der Rippen liegt, und es ist auch nicht machbar, die Anordnung insbesondere in den Hinterkantenbereich der Schaufel selbst auszudehnen, wo der Raum begrenzt ist und Gießkerne hinsichtlich ihrer minimalen Größen beschränkt sind.
• Ein weiterer Nachteil vieler bekannter Schlitz-basierter Kühlanordnungen einschließlich derjenigen nach den oben erörterten Dokumenten US 4 407 632 und WO 2005/083 236 A1 betrifft das Erfordernis, den Kühlmittelmassenstrom durch den Schlitz zu steuern, wenn die Kühlwirkung optimiert werden soll, was bei den oben erörterten Anordnungen nicht stattfindet. Dies liegt daran, dass die Druckdifferenz zwischen der Strömung in dem Schlitz und dem Gaspfad außerhalb der Komponente oberhalb eines vorgegebenen Minimalwerts liegen muss, um die erforderliche Kühlmittelströmung aufrechtzuerhalten. Jedoch ermöglichen gegenwärtige Fertigungstechniken für Schaufelkomponenten insbesondere keine Herstellung von Hinterkanten-Kühlschlitzen, die dünn genug sind, um den Kühlmittelmassen-Strom eigenständig in ausreichendem Maße zu steuern. Beispielsweis würde im Zusammenhang mit typischen Gussherstellungsverfahren ein sehr enger Schlitz einen besonders dünnen Kern erfordern, der brüchig wäre und leicht brechen würde, was dies für eine Massenproduktion wirtschaftlich unrentabel machen würde.
• Daher besteht ein Bedürfnis für neue und verbesserte Innenkühlanordnungen in Schaufel- und sonstigen Komponenten, die eine Schlitz-basierte Kühlung verwenden, sowie für Verfahren zu deren effizienter Fertigung, die zu einer verbesserten Steuerung der Kühlmittelmassenströmung und des Druckverlustes und der daraus folgenden Wärmeaufnahme während des Durchtritts des Kühlmittels durch solche Anordnungen führen. Es ist daher eine hauptsächliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diesem Bedürfnis zu entsprechen.
• Dementsprechend beziehen sich Aspekte der vorliegenden Erfindung auf eine Triebwerkskomponente, eine Kühlanordnung für eine Triebwerkskomponente, ein Gasturbinentriebwerk mit der Komponente oder einer Komponente mit der Kühlanordnung, und ein Verfahren zum Kühlen eines einen Schlitz aufweisenden Teils einer Triebwerkskomponente.
• Nach einem ersten Aspekt beinhaltet die vorliegende Erfindung eine Komponente für ein Gasturbinentriebwerk mit einer ersten und einer zweiten Wand, die mindestens einen Kanal zur Zufuhr eines Kühlmediums wie beispielsweise Kühlluft in einen Teil der zu kühlenden Komponente bildet, wobei der genannte Teil einen Schlitz aufweist, durch welchen Kühlmedium aus dem Kanal zu einem Auslass des Schlitzes hindurchgelangt, um die Kühlung dieses Teils zu bewirken,
  wobei der Schlitz mindestens eine Seitenwand mit einem Oberflächenprofil aufweist, der eine Anordnung von Kanälen zum Durchtritt des Kühlmediums bildet,
  und wobei das die Anordnung von Kanälen bildende Oberflächenprofil gewellt ist.
• In besonders bevorzugten Ausführungsformen des obigen ersten Aspekts kann der Schlitz eine erste Seitenwand mit einem ersten Oberflächenprofil aufweisen, das eine erste Anordnung von Kanälen zum Durchtritt von Kühlmedium, zum Beispiel Kühlluft, definiert, und eine zweite Seitenwand gegenüber der ersten Seitenwand aufweisen, die ein zweites Oberflächenprofil hat, das eine zweite Anordnung von Kanälen zum Durchtritt von Kühlmedium definiert, wobei sowohl das erste als auch das zweite Oberflächenprofil gewellt ist und die Kanäle der ersten Anordnung so orientiert sind, dass sie nicht parallel zu den Kanälen der zweiten Anordnung verlaufen. Solche bevorzugten Ausführungsformen können daher in gewissen Zusammenhängen zweckmäßiger Weise als innere ”Kreuzwellen”-Kühlanordnungen bezeichnet werden.
• In Ausführungsformen dieses ersten Aspekts der Erfindung können die oder mehrere Anordnungen von Kanälen in einem Teil des Schlitzes vorgesehen sein, der sich über irgendeinen längs verlaufenden Teil des Schlitzes erstreckt. Daher kann in einigen Ausführungsformen nur ein längs verlaufender Teil des Schlitzes, das heißt ein erster längs verlaufender Teil des Schlitzes, der kleiner als seine Gesamtlänge in Längsrichtung ist, mit der genannten oder mehreren Anordnungen von Kanälen in einem oder mehreren jeweiligen Seitenwandbereichen desselben versehen sein. In diesem Fall kann der Schlitz also einen zweiten längs verlaufenden Teil, insbesondere einen stromabwärtigen Teil stromab des ersten, vorzugsweise stromaufwärtigen Teils aufweisen, der die genannte eine oder mehrere Anordnungen von Kanälen enthält, und der keine solche Anordnung von Kanälen aufweist. Beispielsweise kann ein solcher nicht mit Kanälen versehender stromabwärtiger Teil des Schlitzes einen oder mehrere im wesentlichen oder teilweise flache und/oder glatte Innenwände oder Innenflächen haben, obwohl dies auch umfassen kann, dass eine oder mehrere solche Innenoberflächen oder Flächen eine oder mehrere optionale Oberflächenformationen wie beispielsweise ein oder mehrere Prallelemente aufweisen können, wie weiter unten noch definiert und beschrieben werden wird. Jedoch kann es bei anderen Ausführungsformen möglich sein, im wesentlichen die in Längsrichtung gesamte Länge des Schlitzes mit einer oder mehreren Anordnungen von Kanälen in einer oder mehreren Seitenwänden auszubilden.
• Weitere optionale und/oder bevorzugte Merkmale der Oberflächenprofile der jeweils einen oder mehreren Seitenwände des Schlitzes sowie optionale und/oder bevorzugte Merkmale der Komponente selbst werden nachstehend erörtert.
• Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Kühlanordnung für eine Komponente des Gasturbinentriebwerks vorgesehen, wobei die Komponente erste und zweite Wände aufweist, die mindestens einen Kanal zur Zufuhr eines Kühlmediums wie beispielsweise Kühlluft zu einem Teil der zu kühlenden Komponente bildet, wobei der genannte Teil einen Schlitz aufweist, durch welchen Kühlmedium aus dem Kanal zu einem Auslass des Schlitzes hindurch passiert, um die Kühlung des genannten Teils zu bewirken,
  wobei die Kühlanordnung mindestens eine Seitenwand des Schlitzes umfasst, die ein Oberflächenprofil hat, das eine Anordnung von Kanälen zum Durchtritt von Kühlmedium definiert,
  und wobei das die genannte Anordnung von Kanälen bildende Oberflächenprofil gewellt ist.
• Bei besonders bevorzugten Ausführungsformen des obigen zweiten Aspekts kann die Kühlanordnung eine erste Seitenwand des Schlitzes mit einem ersten Oberflächenprofil umfassen, das eine erste Anordnung von Kanälen zum Durchtritt von Kühlmedium bildet, und eine zweite Seitenwand gegenüber der ersten Seitenwand mit einem zweiten Oberflächenprofil umfassen, das eine zweite Anordnung von Kanälen zum Durchtritt von Kühlmedium bildet, wobei jedes der ersten und zweiten Oberflächenprofile gewellt ist und die Kanäle der ersten Anordnung so orientiert sind, dass sie nicht parallel zu den Kanälen der zweiten Anordnung verlaufen.
• In einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Gasturbinentriebwerk mit mindestens einer Komponente nach dem ersten Aspekt oder irgendeiner Ausführungsform desselben, oder mindestens eine Komponente mit einer Kühlanordnung nach dem zweiten Aspekt oder irgendeiner Ausführungsform davon vorgesehen.
• Nach einem vierten Aspekt beinhaltet die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Kühlen eines Teils einer Komponente eines Gasturbinentriebwerks während dessen Betrieb, wobei die Komponente erste und zweite Wände aufweist, die mindestens einen Kanal zur Zufuhr eines Kühlmediums wie beispielsweise Kühlluft zu diesem Teil bilden, wobei dieser Teil einen Schlitz aufweist, durch welchen Kühlmittel aus dem Kanal zu einem Auslass des Schlitzes hindurchgelangt, und wobei der Schlitz mindestens eine Seitenwand aufweist, die ein Oberflächenprofil aufweist, das eine Anordnung von Kanälen für den Durchtritt von Kühlmedium definiert und wobei das diese Anordnung von Kanälen bildende Oberflächenprofil gewellt ist, wobei das Verfahren während des Betriebs des Triebwerks das Hindurchleiten von Kühlmedium wie beispielsweise Kühlluft aus dem Kanal zum Schlitzauslass durch den Schlitz derart umfasst, dass das Kühlmedium entlang der genannten Anordnung von Wellenprofilkanälen in der mindestens einen Seitenwand hindurch gelangt.
• In besonders bevorzugten Ausführungsformen des Verfahrens nach dem obigen vierten Aspekt, wobei der Schlitz eine erste Seitenwand mit einem ersten Oberflächenprofil aufweist, der eine erste Anordnung von Kanälen für den Durchtritt von Kühlmedium bildet, und eine zweite Seitenwand gegenüber der ersten Seitenwand aufweist, die ein zweites Oberflächenprofil aufweist, das eine zweite Anordnung von Kanälen für den Durchtritt von Kühlmedium bildet, wobei jedes der genannten ersten und zweiten Oberflächenprofile gewellt ist und die Kanäle der ersten Anordnung so orientiert sind, dass sie nicht parallel zu den Kanälen der zweiten Anordnung verlaufen, kann das Verfahren während des Betriebs des Triebwerks das Hindurchleiten von Kühlmedium wie beispielsweise Kühlluft aus dem Kanal zum Auslass des Schlitzes durch den Schlitz derart umfassen, dass das Kühlmedium entlang beider der genannten ersten und zweiten Anordnungen von Wellenprofilkanälen in der ersten und zweiten Seitenwand strömt.
• In besonders bevorzugten Ausführungsformen des Verfahrens nach dem obigen vierten Aspekt wird Kühlmedium, beispielsweise Kühlluft, aus dem Kanal zum Schlitzauslass durch den Schlitz derart geleitet, dass das Kühlmedium entlang beider der ersten und zweiten Anordnungen von Wellenprofilkanälen in der ersten und der zweiten Seitenwand hindurch strömt, während es zusätzlich zwischen mindestens einem oder mehreren Kanälen der ersten Anordnung und mindestens einem oder mehreren Kanälen der zweiten Anordnung strömt.
• Weitere optionale und/oder bevorzugte Merkmale des Verfahrens nach dem obigen vierten Aspekt werden nachstehend im Zusammenhang mit der weiteren Erörterung weiterer optionaler und/oder bevorzugter Merkmale der Komponente selbst beschrieben.
• Der Begriff ”gewellt”, wie er hier für das oder das jeweilige Seitenwandoberflächenprofil benutzt wird, das die oder die jeweilige Anordnung von Kanälen darin definiert, bedeutet, dass das Oberflächenprofil durch eine weiche wellenartige Kurve definiert wird, die sanfte Richtungsänderungen über mindestens einen Teil seiner Teilung (Wellenlänge) aufweist, vorzugsweise mindestens über einen größeren Teil seiner Teilung (Wellenlänge). Bei vielen bevorzugten Ausführungsformen kann die gewellte Natur des oder des jeweiligen Seitenwandoberflächenprofils derart sein, dass es durch eine Wellenfunktion definiert ist, das in seiner Höhenrichtung im wesentlichen kontinuierlich über mindestens einen Teil seiner Teilung (Wellenlänge) variiert, vorzugsweise über einen größeren Teil seiner Teilung (Wellenlänge); mit anderen Worten, das Schnittprofil der Oberfläche, das jeden Kanal bildet, kann derart sein, dass eine Tangente zu der Kanal bildenden Oberfläche, senkrecht zur Kanallängsrichtung, sich in ihrem Orientierungswinkel (relativ zur allgemeinen Ebene der jeweiligen Seitenwand der Komponente) im wesentlichen kontinuierlich über mindestens einen Teil einer Kurve verändert, vorzugsweise über mindestens einen größeren Teil seiner Kurve, zwischen einer Seite des Kanals und seiner gegenüberliegenden Seite. Bei vielen Ausführungsformen kann die gewellte Natur des oder des jeweiligen Seitenwandoberflächenprofils derart sein, dass es durch eine sanft gekrümmte Oberfläche mindestens im Tal (bzw. in der Rinne) und/oder Spitzenbereichen definiert ist.
• Vorzugsweise sind deshalb die Kanäle in der oder der jeweiligen Seitenwandoberfläche durch ein Oberflächenprofil mit im wesentlichen keinen scharfen Kanten oder Ecken definiert, d. h. es sind im wesentlichen keine Kanten oder Ecken an abgewinkelten Grenzen zwischen zwei benachbarten Oberflächenbereichen desselben vorhanden. Dieses Merkmal kann unter weiteren Vorteilen, die aus sonst hier noch erörterten Ausführungsformen der Erfindung herrühren, dazu beitragen, schädliche Spannungskonzentrationen in getrennten Bereichen der Kanalseitenwände zu verringern.
• Bei Ausführungsformen der Erfindung kann eine breite Vielfalt von Wellenformen oder Wellenfunktionen benutzt werden, um das oder die gewellten Oberflächenprofile zu definieren, welche die jeweiligen Kanäle bilden. Das oder jedes gewellte Oberflächenprofil kann eine Wellenform irgendeiner geeigneten mathematischen Funktion oder Kombination von zwei oder mehr mathematischen Funktionen sein (z. B. verschiedenen Funktionen in verschiedenen Teilen oder Bereichen der das Oberflächenprofil bildenden Kurve). Die Wellenform kann vorzugsweise eine regelmäßig sich wiederholende Welle mit einer im wesentlichen konstanten Wellenlänge (d. h. Teilung) und/oder Amplitude sein.
• Beispielsweise kann die Wellenfunktion, welche das oder jedes Oberflächenprofil zur Bildung der jeweiligen Kanäle definiert, eine Sinuswellenfunktion sein, d. h. durch eine Sinuswelle definiert sein. Alternativ kann eine polynomische (z. B. eine quadratische oder eine kubische) oder eine exponentionelle Wellenfunktion das Oberflächenprofil definieren.
• Bei anderen Formen kann das Oberflächenprofil durch eine Kombination von zwei oder mehr verschiedenen Formen oder Wellenfunktionen definiert sein, die jeweils einen verschiedenen Teil oder Bereich der das Oberflächenprofil eines gegebenen Kanals definierenden Kurve definiert. Beispielsweise kann ein Spitzenbereich zwischen zwei benachbarten Kanälen und/oder ein Tal- oder Muldenbereich eines gegebenen Kanals jeweils unabhängig durch eine teilkreisförmige Kammer, teilparabolische oder teilhyperbolische Kurve oder einen Teil irgendeiner der anderen oben definierten Wellenfunktionen gebildet sein, wobei jedes Spitzenbereich-Talbereich-Paar durch eine im wesentlichen gerade Tangentiallinie verbunden sein kann.
• Bei gewissen Ausführungsformen kann die Form oder Kurvenfunktion, welche einen Mulden- oder Talbereich irgendeines gegebenen Kanals bildet, sogar verschieden von der Form oder Kurvenfunktion sein, welche einen Spitzenbereich desselben definiert. Beispielsweise kann bei einer Beispielsform eines Mulden- oder Talbereichs eines Kanals, insbesondere in dessen Basisbereich, etwas abgeflacht sein, insbesondere im untersten Bereich der Mulde oder des Tals abgeflacht sein, während ein benachbarter Spitzenbereich im Vergleich dazu etwas stärker gekrümmt sein kann. Dieses Merkmal kann beispielsweise zum Verringern irgendeiner Tendenz des Kanals, im Betrieb durch sich ansammelnde Teilchen oder Ablagerungen blockiert zu werden, beitragen.
• Bei zahlreichen Ausführungsformen können die inneren Seitenwände jedes Kanals so konfiguriert sein, dass die innere Form des Kanals im wesentlichen symmetrisch um eine Mittelebene ist, welche das Schnittprofil zweiteilt, das die Kanalseitenwände bildet. Jedoch können bei anderen Ausführungsformen die inneren Seitenwände jedes Kanals so konfiguriert sein, dass die innere Form des Kanals im wesentlichen asymmetrisch um eine solche Mittelebene ist; mit anderen Worten, in einem gegebenen Kanal kann der allgemeine Gradient einer seiner Seitenwände verschieden, d. h. steiler oder flacher als der allgemeine Gradient der gegenüberliegenden Seitenwand sein. Dieses Merkmal kann beispielsweise dazu dienen, die Steuerung der Strömungsrichtung von Kühlmedium entlang der Kanäle zu unterstützen, entweder durch Fördern oder Hemmen der Medienströmung über die Spitzen zwischen benachbarten Kanälen, in Abhängigkeit von der Gesamtgeometrie der Anordnung.
• Bei zahlreichen Ausführungsformen der Erfindung können die Kanäle innerhalb der oder jeder Anordnung im wesentlichen parallel zueinander sein. In vielen Ausführungsformen können die Kanäle innerhalb der oder jeder Anordnung mindestens über einen Teil, vorzugsweise einen größeren Teil ihrer Länge im wesentlichen gerade sein. Mit anderen Worten, jeder Kanal kann eine mittige Längsachse haben, die eine im wesentlichen gerade Linie über mindestens einen Teil, vorzugsweise einen größeren Teil, seiner Länge ist. Jedoch können bei anderen Ausführungsformen die Kanäle innerhalb der oder jeder Anordnung eine mittige Längsachse haben, die selbst in ihrer Richtung entlang mindestens eines Teils, z. B. eines größeren oder kleineren Teils ihrer Länge, sich verändert. Mit anderen Worten, die mittige Längsachse kann selbst als Wellenfunktion definiert sein, wie beispielsweise eine der oben definierten Funktionen, so dass die Kanäle ihrerseits entlang ihrer Längsrichtung oder Achsen wellenförmig oder gewunden verlaufen.
• Bei vielen Ausführungsformen der Erfindung können die Kanäle innerhalb der oder jeder Anordnung im wesentlichen gleiche Abstände relativ zueinander haben.
• Bei vielen praktischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Komponente, die zu kühlen ist und den Schlitz aufweist, durch welchen Kühlmedium zum Bewirken der Kühlung des betreffenden Teils hindurchgelangt, irgendeine Triebwerkskomponente sein, die eine Schlitz-basierte Innenkühlanordnung verwendet. Bei vielen praktischen Beispielen kann die Komponente eine Komponente mit Tragflügelquerschnitt sein, wie beispielsweise eine Turbinenschaufel oder eine Leitschaufel. In diesen Fällen können die erste und die zweite Wand, welche den mindestens einen Kanal zur Zufuhr des Kühlmediums bilden, die in vielen Beispielen auch die Seitenwände des Schlitzes des zu kühlenden Teils bilden, durch eine Saugseitenwand und eine Druckseitenwand des Tragflügelquerschnitts gebildet sein und können die Vorderkante oder die Hinterkante des Tragflügelprofils bilden.
• Darüber hinaus kann bei vielen praktischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung der Teil der Komponente, der zu kühlen ist und den Schlitz aufweist, durch welchen das Kühlmedium zum Bewirken der Kühlung dieses Teils gelangt, irgendein Teil der Komponente sein, der eine solche Schlitz-basierte Kühlanordnung zum Bewirken von dessen Kühlung aufweist, insbesondere zum Bewirken einer Kühlung oder einer mehreren Seitenwänden, z. B. von beiden von einem Paar gegenüberliegender Seitenwände. Bei vielen Ausführungsformen kann dieser Teil der Komponente oftmals ein Hinterkantenteil sein, was bei Triebwerkskomponenten mit Tragflügelquerschnitt der Fall ist, wie beispielsweise bei Turbinenschaufeln und Leitschaufeln, die oft praktische Herausforderungen zum Bewirken einer effizienten Innenkühlung desselben aus den oben erörterten Gründen darstellen. Jedoch können Ausführungsformen der Erfindung auch auf andere Teile von tragflügelförmigen oder anderen Triebwerkskomponenten Anwendung finden, die ebenfalls eine Schlitz-basierte Kühlanordnung zum Bewirken von deren Kühlung benutzen, insbesondere zum Bewirken der Kühlung einer oder mehrerer Seitenwände. Mehr im einzelnen können Ausführungsformen der Erfindung weiter bei Kühlanordnung nützlich sein, wo eine zugeschnittene oder spezifische Steuerung der Kühlmittelmassenströmung und/oder des Wärmeflusses und/oder der Druckverluste durch eine Schlitz-basierte Kühlanordnung wünschenswert oder notwendig sein kann.
• Wie bereits erwähnt, kann bei besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung der Schlitz eine erste und eine zweite Seitenwand aufweisen, die vorzugsweise einander gegenüberliegen und einander zugewandt sind, und die jeweils ein erste und ein zweites Oberflächenprofil aufweisen, das eine erste und eine zweite Anordnung von Kanälen für den Durchtritt von Kühlmedium bilden, z. B. von Kühlluft, wobei jedes von dem ersten und dem zweiten Oberflächenprofil gewählt ist und die Kanäle der ersten Anordnung so orientiert sind, dass sie nicht parallel zu den Kanälen der zweiten Anordnung verlaufen.
• Bei manchen bevorzugten solchen Ausführungsformen können die Kanäle in einer ersten Anordnung allgemein mit ihren Längsachsen unter einem ersten Winkel relativ zur Radialrichtung der Komponente (d. h. radial relativ zur Achse des Triebwerks, in welches die Komponente einzubauen ist) orientiert sein, und die Kanäle der zweiten Anordnung können allgemein mit ihren Längsachsen unter einem zweiten Winkel relativ zur Radialrichtung der Komponente orientiert sein, wobei sowohl der erste als auch der zweite Winkel größer als 0° und kleiner als 180° relativ zu der genannten Radialrichtung ist (beide Winkel sind auf der gleichen axialen Seite der Radialrichtung gebildet), und der erste und der zweite Winkel sind voneinander verschieden, d. h. sie sind nicht gleich. Der Unterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Winkel kann zweckmäßigkeitshalber als ”eingeschlossener Winkel” bezeichnet werden.
• In verschiedenen praktischen Ausführungsformen kann der eingeschlossene Winkel aus variablen Werten derselben ausgewählt sein, je nach Bedarf oder Notwendigkeit, um die Steuerung der Massenströmung des Kühlmediums durch die jeweiligen Kanäle zu unterstützen und dadurch die Steuerung der Gesamtströmung des Kühlmediums durch den Schlitz selbst zu unterstützen. Jedoch kann bei einem typischen Beispiel einer von dem ersten und dem zweiten Winkel im Bereich von etwa 30° bis etwa 60° relativ zu der genannten Radialrichtung sein, und der andere von dem ersten und dem zweiten Winkel kann im Bereich von etwa 120° bis etwa 150° sein, woraus sich ein eingeschlossener Winkel im ungefähren Bereich von etwa 60° bis etwa 120° ergibt. Natürlich können andere Werte des ersten, des zweiten und des eingeschlossenen Winkels geeignet sein.
• Durch Vergrößern des eingeschlossenen Winkels auf höhere Werte, beispielsweise auf einen höheren Wert innerhalb des oben genannten bevorzugten Bereichs kann es bei einigen Ausführungsformen möglich sein, die Strömungsrate von Kühlmedium innerhalb des Schlitzes durch Verursachen eines zusätzlichen Druckverlusts aufgrund der Wechselwirkung zwischen den einzelnen Kühlmediumströmen in den beiden Anordnungen von Kanälen zu reduzieren. Diese reduzierte Strömung kann auch zur Steigerung des Maßes des Temperaturanstiegs des Kühlmediums dienen, während es durch den Schlitz strömt, was die gesamt-Konvektionswirkung der Anordnung steigern kann.
• Zusätzlich oder alternativ kann die Höhe (oder Tiefe) und/oder die Breite des oder jedes Kanals in einem oder beiden der ersten und der zweiten Anordnung aus solchen variablen Werten ausgewählt werden, wiederum nach Bedarf oder nach Notwendigkeit, um weiter die Steuerung der Massenströmung von Kühlmedium durch die jeweiligen Kanäle und dadurch der Gesamtströmung von Kühlmedium durch den Schlitz zu unterstützen.
• Bei manchen der oben definierten besonders bevorzugten Ausführungsformen mit jeweils ersten und zweiten Anordnungen von Kanälen, die durch die Oberflächenprofile sowohl der ersten als auch der zweiten Seitenwand des Schlitzes gebildet sind, kann die Querdistanz über dem Schlitz zwischen Spitzen der Kanal bildenden Oberfläche der ersten Anordnung und Spitzen der Kanal bildenden Oberfläche der zweiten Anordnung aus variablen solchen Werten ausgewählt werden, dass ein minimaler Querabstand oder Spalt zwischen der ersten und der zweiten Anordnung nach einem vorgegebenen Wert gewählt ist. Bei manchen Ausführungsformen kann dieser Wert beispielsweise 0 sein, und in diesem Fall können die Spitzen der Kanal bildenden Oberfläche der ersten Anordnung und die Spitzen der Kanal bildenden Oberfläche der zweiten Anordnung sich berühren oder aneinander anstoßen oder können sogar miteinander verbunden sein oder möglicherweise ineinander übergehen, wohingegen bei anderen Ausführungsformen dieser Wert beispielsweise nicht 0 sein kann, wobei in diesem Fall Spitzen der Kanal bildenden Oberfläche der ersten Anordnung und Spitzen der Kanal bildenden Oberfläche der zweiten Anordnung voneinander durch irgendeinen geeigneten Abstand (z. B. eine kurze Distanz wie beispielsweise von etwa 0,01 oder 0,05 oder 0,01 mm bis etwa 0,2 oder 0,5 oder 0,7 oder 1,0 oder 2,0 oder 3,0 mm, oder möglicherweise sogar von mehr als 3,0 mm) beabstandet sein, um einen Spalt zwischen ihnen zu bilden. Diese Wahl irgendeines Abstands oder Spalt zwischen den jeweiligen Spitzen der jeweiligen Kanal bildenden Oberflächen der ersten und zweiten Anordnungen kann zusätzlich dazu ausgenutzt werden, die Steuerung des Massenstroms von Kühlmedium durch die jeweiligen Kanäle und dadurch die Gesamtströmung von Kühlmedium durch den Schlitz zu unterstützen. Falls gewünscht oder notwendig, kann in Fällen, wo ein solcher Abstand oder Spalt zwischen jeweiligen Spitzen der jeweiligen Kanal bildenden Oberflächen der ersten und zweiten Anordnungen existiert, ein oder mehrere, insbesondere eine Mehrzahl von Stützelementen in dem Spalt vorgesehen sein, um die jeweiligen Kanalspitzen zu verbinden oder zu vereinigen. In dieser Weise kann die mechanische Integrität der Anordnung verbessert werden.
• Es ist ein besonders nützliches Merkmal verschiedener bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung, dass die Form und Konfiguration der Kanäle in der ersten und der zweiten Anordnung in der jeweils ersten und zweiten Seitenwand des Schlitzes derart ist, dass das in irgendeinem gegebenen (oder einem oder mehreren gewählten) Kanal oder Kanälen der ersten oder der zweiten Anordnung gezwungen oder gedrängt wird, zum Strömen in einem jeweiligen Kanal der jeweils zweiten oder ersten Anordnung, wie es der Fall ist, umzuschalten oder umzulenken, während das Kühlmedium durch den Schlitz von einem stromaufwärtigen Ende desselben zu einem stromabwärtigen Ende desselben strömt. Daher kann eine resultierende ”Reflexion” Strömungsrichtung des Kühlmediums von einem Kanal in einer Seitenwand des Schlitzes zu einem Kanal in der gegenüberliegenden Seitenwand auftreten, während es durch den Schlitz strömt. Diese gesteigerte Wechselwirkung zwischen jeweiligen Mediumströmungen in der ersten und der zweiten Anordnung von Kanälen kann weiter zur Steigerung des Druckverlustes in der Strömung des Mediums beitragen, wenn sie durch den Schlitz gelangt, wodurch seine Strömungsrate durch den Schlitz weiter reduziert und so die Abführung von Wärme von dem zu kühlenden Teil der Komponente weiter vergrößert wird, während die Strömung des Kühlmediums durch die Kanäle innerhalb des Schlitzes hindurchpassiert.
• Um dieses Umschalt-, Ablenk- oder Reflexions-Phänomen des Kühlmediums, während es entlang der Kanäle der jeweiligen Anordnung(en) strömt, und/oder sogar wenn es aus der/den jeweiligen Kanalanordnung(en) ausströmt und/oder in einen Teil des Schlitzes stromab der Kanalanordnung(en) einströmt, weiter zu verbessern, kann bei manchen Ausführungsformen der Erfindung mindestens eine der Schlitzseitenwände (oder irgendein Teil davon) und/oder vorzugsweise mindestens einer oder mehrere der Kanäle selbst in einer oder beiden der Anordnungen mit mindestens einem so konfigurierten Prallelement ausgestattet sein, dass die Strömungsrichtung einer Strömung des Kühlmediums abgelenkt oder verändert wird, wenn sie während ihres Durchgangs durch den jeweiligen Kanal oder die jeweiligen Kanäle und/oder durch den Schlitz darauf auftrifft. Bei manchen Ausführungsformen kann eine Mehrzahl von Prallelementen in jeder oder an oder nahe Austrittsmündungen von mindestens einigen einer Mehrzahl der Kanäle (z. B. in einer Mulde oder einem Tal hiervon) in einer oder beiden der Anordnungen vorgesehen sein, z. B. in Längsrichtung entlang des jeweiligen Kanals beabstandet, um das Ablenken oder Verändern der Strömungsrichtung einer Strömung von hindurchpassierendem Kühlmedium mehrere Male zu bewirken, wenn sie während des Hindurchpassierens durch den Kanal oder die Kanäle und/oder den Schlitz darauf auftrifft. Im allgemeinen kann es bevorzugt sein, dass die Anzahl solcher ”Reflexionen” oder Änderungen der Strömungsrichtung des Kühlmediums, während dieses entlang der Kanäle und durch den Schlitz hindurchgelangt, so groß wie möglich oder wie zweckmäßigerweise zu bewerkstelligen sein sollte, um den Gesamtdruckabfall in der Strömung des Kühlmediums zu maximieren, während es durch den Schlitz hindurchgelangt, und dadurch die Gesamtkühlwirkung der Anordnung zu steigern.
• Das oder jedes Prallelement kann von irgendeiner geeigneten Größe, Form, und Konfiguration sein und irgend eine geeignete Anordnung und Positionierung innerhalb des Schlitzes oder Kanals haben, wie es der Fall ist, um in der am besten geeigneten Weise eine Steuerung und Bewirkung eines gewünschten Ablenk- oder Reflexionsverhaltens der Kühlmediumströmung zu erreichen, während diese darauf auftrifft. Das oder jedes Prallelement kann beispielsweise in einem jeweiligen Kanal vorgesehen sein, d. h. mit mindestens einem Teil des Elements in einem unteren oder Muldenbereich des Kanals. Alternativ kann das oder jedes Prallelement mit mindestens einem Teil aus einer Seitenwand des jeweiligen Kanals in das Innere des Kanals vorspringend ausgebildet sein, und/oder sogar in das Innere eines weiteren Kanals, insbesondere eines Kanals einer anderen Anordnung als diejenigen des jeweiligen Kanals. Als weitere Alternative kann das oder jedes Prallelement mit mindestens einem Teil desselben aus einer Seitenwand des Schlitzes selbst oder eines Teils desselben vorspringend angeordnet sein, der aktuell keinen Kanal aufweist, beispielsweise mit mindestens einem Teil des Prallelements entweder (i) in einen jeweiligen Kanal zur Wechselwirkung mit einer Strömung des Kühlmediums darin oder davon austretend, oder (ii) in einem Bereich des Schlitzes angrenzend und stromab des Auslasses oder der Auslaßmündung eines oder mehrerer jeweiliger Kanäle zur Wechselwirkung mit einer Strömung des Kühlmediums nach dem Austreten davon vorspringen. Im letzteren Fall, und wo eine Mehrzahl solcher Prallelemente vorgesehen ist, können sie in beabstandeter Konfiguration in Radialrichtung der Komponente angeordnet sein.
• Geeignete Formen von Prallelementen können beispielsweise eine oder mehrere Wände, Rippen, Schultern, Ösen, Pfeiler, Platten, Stege oder andere ähnliche Formationen sein. In Fällen, in denen irgendwelche solcher Prallelemente etwa länglich in ihrer Form oder Ausdehnung sind, können sie im wesentlichen gerade oder alternativ gekrümmt, bogenförmig, winkelförmig, gewellt oder von anderer geeigneter Konfiguration sein, abhängig beispielsweise von der Gesamtgeometrie der Anordnung und dem verfügbaren Raum.
• In Ausführungsformen, in denen sie vorgesehen sind, können solche Prallelemente vorzugsweise integral mit der jeweiligen Schlitzseitenwand oder dem Kanal ausgebildet sein, wo sie angeordnet sind.
• Bei Ausführungsformen, in denen sie vorgesehen sind, können solche Prallelemente zusätzlich zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit der jeweiligen Schlitzseitenwand dienen und können auch den Wärmefluss zwischen den schlitzbildenden Seitenwänden steigern, wodurch sie zur Verringerung thermischer Spannungen darin beitragen.
• Bei manchen Ausführungsformen der Erfindung kann mindestens einer oder können mehrere der Kanäle der oder mindestens einer jeweiligen Anordnung einen stromabwärtigen Teil haben, insbesondere einen Endteil, der eine Längsrichtung hat, die verschieden von derjenigen eines größeren stromabwärtigen Teils ist. Bei manchen derartigen Ausführungsformen kann der jeweilige Kanal oder die jeweiligen Kanäle einen stromabwärtigen Endteil haben, de so konfiguriert ist, dass er das Austreten der darin befindlichen Kühlmedienströmung unter einem vorgegebenen Austrittswinkel bewirkt, insbesondere einem vorgegebenen Austrittswinkel relativ zur allgemeinen Längsströmungsrichtung des Mediums durch den Schlitz, oder alternativ relativ zur Strömungsrichtung von Gas oder anderem Medium außerhalb der Komponente an oder angrenzend an den Schlitzauslass. Dieses Merkmal kann zur Verbesserung der Filmkühlwirkung des Kühlmediums dienen, nachdem es aus dem Schlitz ausgetreten ist.
• Alternativ oder zusätzlich können bei einigen Ausführungsformen mindestens einige der Kanäle einer der Anordnungen an oder angrenzend dem Auslass des Schlitzes in jeweiligen Mündungsteilen endigen, die sich jeweils mit entsprechenden Mündungsteilen mindestens einiger der Kanäle der anderen der Anordnungen vereinigen, um so Austrittsöffnungen mit vorgegebener Form und/oder Geometrie zu bilden. Zu diesem Zweck können bei manchen Ausführungsformen die jeweiligen Mündungsteile der Kanäle der einen Anordnung von im wesentlichen der gleichen Form wie die jeweiligen Mündungsteile der Kanäle der anderen Anordnungen sein, wobei beide Gruppen von Mündungsteilen entweder im wesentlichen in Phase oder außer Phase miteinander sind, oder abwechselnd teilweise in Phase oder teilweise außer Phase sind. Auf diese Weise können Austrittsöffnungen mit vorgegebener Form und/oder Geometrie durch das relative Maß von in-Phasen- oder außer-Phasen-Ausrichtung und/oder Formgebung der jeweiligen Mündungsteile der jeweiligen Kanäle der einen und der anderen Anordnung erzeugt werden.
• Jedoch können bei anderen Ausführungsformen die jeweiligen Mündungsteile der Kanäle mindestens einer der Anordnungen eine modifizierte Form oder Konfiguration relativ zu derjenigen des Hauptbereichs der Kanäle der betreffenden Anordnung haben, um noch mehr Flexibilität bei der Auswahl einer optimalen Form und/oder Geometrie für die jeweiligen Austrittsöffnungen zu ergeben. Diese modifizierte Form oder Konfiguration kann beispielsweise sogar eine Form haben, die verschieden von der Form der entsprechenden jeweiligen Mündungsteile der Kanäle der anderen der Anordnungen ist, wobei noch mehr Flexibilität beim Zuschnitt der Form und/oder Geometrie der Austrittsöffnungen ermöglicht wird.
• Daher kann im allgemeinen die Gesamtform und/oder Geometrie der jeweiligen Austrittsöffnungen so gewählt werden, dass sie eine Austrittsströmung und einen Austrittsstrahl von aus dem Schlitz austretendem Kühlmedium mit besonders gewünschten Strömungseigenschaften erzeugen, beispielsweise hinsichtlich Strömungsrate, Richtung, Querschnittsfläche oder Querschnittsform oder anderen Aspekten der Strömungsgeometrie. In der Praxis kann daher die Form und Konfiguration der jeweiligen Mündungsteile der relevanten Kanäle im allgemeinen so zugeschnitten werden, dass die Austrittsströmungsgeometrie und daher die Filmkühlwirkung beim Austreten der Strömung aus dem Schlitz optimiert werden kann. Weiter können bei manchen Ausführungsformen die gegenüberliegenden Seiten des Schlitzauslasses unterschiedlich geformt sein, beispielsweise um die jeweiligen Kühlwirkungen der Kühlluftströmung zu optimieren, während Teile derselben den Schlitz an dessen gegenüberliegenden Seiten verlassen.
• Bei gewissen Ausführungsformen der Erfindung kann es möglich sein, die Filmkühlwirkung des entlang der Kanäle innerhalb des Schlitzes passierenden Kühlmediums weiter zu steigern, indem in dem zu kühlenden Teil der Komponente eine oder mehrere Durchgangsbohrungen in einer oder mehreren der Schlitzseitenwände vorgesehen wird, wobei die oder jede Durchgangsbohrung einen Teil des Kühlmediums in Kanälen einer oder mehrerer der Anordnungen durch die Schlitzseitenwand zu einer Außenfläche (beispielsweise zur Außenoberfläche der Saugseitenwand) der Komponente strömen lässt, um eine Vielkühlung auf dieser Außenoberfläche zu bewirken. Solche Durchgangsbohrungen können an irgendeiner gewünschten oder geeigneten Längsposition entlang des Schlitzes angeordnet sein, insbesondere an irgendeiner Längsposition entlang des Teils des Schlitzes, der die genannte eine oder mehrere Anordnungen von Kanälen enthält. Beispielsweise können solche Durchgangsbohrungen nützlicherweise in einem Bereich des Schlitzes angeordnet sein, der einen stromabwärtigen Teil enthält, z. B. eine stromabwärtige Hälfte oder einen anderen größeren oder kleineren Teil des betreffenden Längsteils des Schlitzes, der die oder mehrere Anordnungen von Kanälen enthält. Solche Durchgangsbohrungen können in irgendeiner Anzahl vorgesehen und unter irgendeinem geeigneten Winkel orientiert sein, beispielsweise geneigt unter einem spitzen Winkel relativ zur allgemeinen Längsrichtung des Schlitzes, um die Strömung des Kühlmediums zu erleichtern, während die Hauptströmung des Kühlmediums entlang des Hauptvolumens des Schlitzes hindurchpassiert. Dieses Merkmal von Durchgangsbohrungen kann bei Anordnungen nützlich sein, wo zu erwarten ist, dass die Temperatur des Kühlmediums sich während des Hindurchpassierens durch den Schlitz als Ergebnis der gesteigerten Wärmeübertragung aufgrund der verbesserten Geometrie der Anordnung zu stark erhöht. In dieser Situation kann das Vorsehen solcher ”Kurzschluss”-Durchgangsöffnungen in einer oder mehreren Schlitzseitenwänden helfen, Kühlmittel mit niedrigerer Temperatur direkt zum Schlitzauslass zu führen.
• Bei praktischen Ausformungen von Ausführungsformen der Erfindung können die Kanäle der oder jeder Anordnung in der jeweiligen Schlitzseitenwand durch verschiedene Techniken gebildet werden. Bei einem Herstellungsverfahren, das möglicherweise bei weniger bevorzugten Ausführungsformen eingesetzt werden kann, obwohl es innerhalb des Bereichs der Erfindung auch möglich ist, die Kanäle in der oder jeder Anordnung durch Gießen zu formen, vorzugweise durch integrales Gießen mit dem Hauptkörper der jeweiligen Seitenwand. Daher können bei solchen Ausführungsformen die Kanäle der oder jeder Anordnung ein besonderes integrales Oberflächenmuster bilden und als solches geformt werden, das in die oder aus der allgemeinen Ebene der jeweiligen Schlitzseitenwand verläuft und damit integral geformt ist.
• Jedoch können bei einer alternativen Fertigungsmethode, die vorteilhafterweise bei mehreren bevorzugten Ausführungsformen eingesetzt wird, die Kanäle in der oder jeder Anordnung als integrale Ausformung der jeweiligen Schlitzseitenwand durch eine Schichtauftragstechnik (oder Additivschichtfertigung (ALM), als welche sie manchmal bekannt ist), wie sie beispielsweise als Direkt-Laser-Auftrag bekannt ist. Bei dieser Technik wird ein Pulver des Materials, aus dem die Seitenwände und daher auch die Kanäle in diesen geformt werden, z. B. Teilchen einer Metalllegierung, auf ein Substrat oder einen Kern oder eine zuvor aufgebrachte oder gebildete Schicht hiervon aufgebracht und dann einer Laserstrahlung ausgesetzt, um das Pulver bei hoher Temperatur zu schmelzen und an das Substrat oder die darunterliegende Schicht zu binden. Solche ALM-Verfahren, Techniken und Einrichtungen sind im Prinzip gut bekannt und weit verbreitet verfügbar, und von Fachleuten ohne weiteres benutzbar.
• Bei manchen weiteren Ausführungsformen der Erfindung kann der Hinterkantenschlitz selbst in seiner allgemeinen Längsrichtung (Strömungsrichtung) verjüngt sein, so dass seine mittlere Breite vom stromaufwärtigen Ende zum stromabwärtigen Ende abnimmt. Bei solchen Ausführungsformen können Teile oder Bereiche der jeweiligen Schlitzseitenwand, welche die jeweilige Kanalanordnung enthält, d. h. welche den gewellten Schlitzbereich bildet, sich ausreichend stromaufwärts erstrecken, so dass sie in denjenigen Teil des Schlitzes hineinragen, der sich mit größerer Breite ausbreitet, wodurch die allgemeinen Ebenen der gegenüberliegenden Seitenwandteile, welche den resultierenden gewellten Schlitzteil bilden, im wesentlichen nicht parallel mit der Breite des gewellten Schlitzabschnitts verlaufen, der in stromaufwärtiger Richtung größer wird. Dieses Merkmal kann besonders im Fall der Verwendung eines ALM-Verfahrens zur Herstellung der Komponente nützlich sein, wo es allgemein vorteilhaft sein kann, überschüssiges oder restliches Pulver nach der Bildung der kannelierten Seitenwände durch einen solchen ALM-Prozeß zu entfernen. Die resultierende breitere (d. h. weitere) Breite des Schlitzes an der Stelle des Eintritts in den stromabwärtigen Bereich desselben, der die ALM-geformten Kanäle enthält, kann daher den Zugang zu dem stromabwärtigen Bereich und dadurch das Entfernen von nicht verwendetem oder überschüssigem Pulver hieraus erleichtern.
• Wie schon erwähnt, können die vorliegende Erfindung und Ausführungsformen hiervon auf irgendeinen Teil einer tragflügelförmigen oder anderen Triebwerkskomponente angewendet werden, die eine Schlitz-basierte Kühlanordnung zum Bewirken von deren Kühlung benutzt. Bei vielen Anwendungen kann der Teil der Komponente, an dem die Erfindung angewendet wird, ein Hinterkantenteil einer Komponente mit Tragflügelquerschnitt wie beispielsweise eine Turbinenschaufel oder Leitschaufel sein, obwohl sie ebenso auf andere Teile solcher Komponenten angewendet werden kann. Darüber hinaus können die Erfindung und deren Ausführungsformen auf andere Triebwerkskomponenten abseits von Komponenten mit Tragflügelquerschnitt angewendet werden, und tatsächlich können manche Ausführungsformen der Erfindung bei verschiedenen anderen Arten von Triebwerkskomponenten eingesetzt werden, die ebenfalls eine Schlitz-basierte Kühlanordnung zum Bewirken von deren Kühlung einsetzen.
• Innerhalb des Bereichs dieser Anmeldung ist ausdrücklich vorgesehen, dass die verschiedenen Aspekte, Ausführungsformen, Beispiele und Alternativen, und insbesondere deren einzelne Merkmale, wie sie in den vorhergehenden Absätzen, in den Ansprüchen und/oder der folgenden Beschreibung und Zeichnungen dargestellt sind, unabhängig oder in irgendeiner Kombination eingesetzt werden können. Beispielsweise sind in Verbindung mit einer Ausführungsform definierte oder beschriebene Merkmale bei irgendwelchen und sämtlichen Ausführungsformen anwendbar, sofern nicht ausdrücklich anderweitig angegeben oder solche Merkmale miteinander inkompatibel sind.
• Ausführungsformen der Erfindung werden nunmehr mehr im einzelnen lediglich beispielshalber unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen zeigt:
• 1 eine isometrische aufgeschnittene Darstellung eines typischen einstufigen gekühlten Gasturbinentriebwerks, die Leitschaufeln, Turbinenrotorschaufeln, Plattformstrukturen und andere Komponenten zeigt,
• 2 eine Schnittdarstellung eines repräsentativen Beispiels einer typischen Komponente mit Tragflügelquerschnitt, wie beispielsweise einer Leitschaufel, die unter anderem deren Hinterkantenteil zeigt, bei welchem verschiedene Ausführungsformen der Erfindung angewendet werden können,
• 3 eine perspektivische Darstellung einer Tragflügelkomponente entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung,
• 4(a) eine perspektivische aufgeschnittene Darstellung der Tragflügelkomponente nach 3, wobei die Anordnung der in der Innenwand der Saugseite der Tragflügelform gebildete Kanäle gezeigt sind,
• 4(b) eine weitere perspektivische aufgeschnittene Darstellung aus der bezüglich 4(a) entgegengesetzten Richtung derselben Tragflügelkomponente nach 3, wobei die Anordnung von in der Innenwand der Druckseite der Tragflügelform gebildete Kanäle gezeigt sind,
• 5 eine vergrößerte teilweise aufgeschnittene und teilgeschnittene Darstellung des Bereichs A5 der Tragflügelkomponente nach 4(a), wobei der eingeschlossene Winkel zwischen den Kanälen in den inneren Wänden der Saug- und Druckseitenwände der Tragflügelform dargestellt sind,
• 6 eine erläuternde Schnittdarstellung einer Wellenlänge des Oberflächenprofils der Seitenwände, welche die verschiedenen Kanäle bilden,
• 7(a) eine generalisierte perspektivische Darstellung (vom Hinterkantenende her) der Tragflügelkomponente nach den 3 und 4,
• die 7(b), (c), (d) und (e) verschiedene vergrößerte perspektivische Endansichten entsprechend verschiedener alternativer Ausführungsformen der Erfindung des Bereichs A7 der in 7(a) gezeigten Komponente mit verschiedenen Konfigurationen von Auslässen, durch welche Kühlluft aus dem Hinterkantenschlitz austritt, wobei die Auslässe durch Kombinieren verschiedener gegenseitiger Konfigurationen von Mündungsteilen einander zugewandter Kanäle im Austrittsbereich des Schlitzes gebildet sind,
• die 8(a) und (b) jeweils vergrößerte gedrehte Endansichten der Konfigurationen der Mündungsteile einander zugewandter Kanäle in den Austrittsbereichen der Schlitze der in den 7(c) und 7(b) gezeigten Anordnungen,
• 9 eine vergrößerte teilweise abgeschnittene und teilgeschnittene Darstellung eines Teils der Schlitzseitenwände und der Kanalanordnung einer weiteren Ausführungsform einer Tragflügelkomponente nach der Erfindung, wo die verschiedenen Kühlluftströmungen gezeigt sind, die zwischen jeweiligen Kanalanordnungen in den jeweiligen Seitenwänden durch eine Anordnung einer oder mehrerer innerer Prallelemente reflektiert werden, und wobei die verschiedenen Kühlluftströmungen gezeigt werden, während sie aus dem Schlitz austreten und auf eines oder mehrere externe Prallelemente der Anordnung auftreffen oder darüber strömen,
• 10(a) eine perspektivische aufgeschnittene Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Tragflügelkomponente, entsprechend derjenigen nach 4(a), aber mit einer alternativen Konfiguration der Kanäle in der Innenwand der Saugseite des Tragflügelschlitzes,
• 10(b) eine vergrößerte teilweise aufgeschnittene Darstellung des Bereichs A10 der Tragflügelkomponente in 10(a), welche die alternative Kanalkonfiguration, insbesondere in ihren Austrittsbereichen, mehr im einzelnen zeigt,
• 10(c) eine vergrößerte teilweise aufgeschnittene teilgeschnittene Darstellung der Tragflügelkomponente nach 10(b), welche die Kühlluftströmungen zeigt, die vor dem Austreten aus dem Schlitz aufgrund der in ihrer Form abgebogenen Kanäle in diesen Bereich des Schlitzes umgelenkt werden,
• 11 eine perspektivische teilweise aufgeschnittene Darstellung einer noch weiteren Ausführungsform der Kühlanordnung nach der Erfindung, welche den Einschluss von Kühlmitteldurchgangsbohrungen in der Saugseitenwand des Hinterkantenschlitzes zeigt, um die Filmkühlung auf der Außenseite dieser Saugseite der Komponente zu verbessern, und
• die 12(a), 12(b) und 12(c) Schnittdarstellungen von drei weiteren beispielsweisen Ausführungsformen, die besonders nützlich im Zusammenhang mit einer Tragflügelkomponente sein können, die durch ein Additiv/Auftrags-Schichtfertigungsverfahren (ALM) hergestellt wird, wobei die Bereiche der Hinterkantenschlitzwände, die mit einer Anordnung von Kanälen versehen sind, um verschiedene Distanzen in diesem Bereich des Hinterkantenschlitzes hineinragen, der sich in seiner Breite erweitert, wobei die Entfernung von überschüssigem Pulver daraus nach der Bildung der Kanäle durch ALM erleichtert werden kann.
• 1 der anliegenden Zeichnungen zeigt eine isometrische aufgeschnittene Darstellung eines typischen einstufigen gekühlten Gasturbinentriebwerks 1, wobei die Düsenleitschaufeln 2 (mit ihren jeweiligen Tragflügelteilen 3, Turbinenrotorschaufeln 4 mit ihren jeweiligen Tragflügelteilen 5) inneren und äußeren Plattformen 6, 8, die Hochdruckturbinenscheibe 10 und Vordralldüsen 12 sowie die Deckplatten- und Verriegelungsplattenanordnungen einschließlich des Hochdruckturbinengehäuses 14 und der Wandsegmente 16 dargestellt sind.
• Die Hochdruckturbinenschaufeln 4 und die Düsenleitschaufeln 2 werden unter Verwendung von Hochdruckluft aus dem Verdichter gekühlt, die um die Brennkammer herumgeleitet worden ist und daher relativ kühl im Vergleich mit der Gastemperatur ist. Typische Kühllufttemperaturen liegen im Bereich von etwa 800 bis etwa 1000 K. Die Gastemperaturen können oberhalb von etwa 2100 K liegen.
• Die Kühlluft aus dem Verdichter, die zum Kühlen der heißen Turbinenkomponenten benutzt wird, wird nicht vollständig zum Abziehen von Arbeit aus der Turbine verwendet. Das Abziehen der Kühlmittelströmung hat daher einen ungünstigen Effekt auf den Triebwerkswirkungsgrad. Es ist daher wichtig, diese Kühlluft so effektiv wie möglich auszunutzen. Daher ist das Maximieren der Kühlwirkung irgendeines Kühlluftstroms auf, um oder innerhalb von Komponenten, insbesondere solcher, die mit einer Innenkühlanordnung arbeiten, ein primären Gesichtspunkt bei der Konstruktion von Kühlanordnungen mit optimierter Kühlwirkung.
• 2 zeigt – anhand eines repräsentativen, aber typischen Beispiels – eine Komponente mit Tragflügelquerschnitt, wie beispielsweise eine Leitschaufel 3, wobei unter anderem deren Hinterkantenbereich 40 dargestellt ist, bei welchem Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung angewendet werden können. Der Hinterkantenbereich 40 weist einen Hinterkantenschlitz 105 auf, durch welchen Kühlmedium, zum Beispiel Kühlluft, aus dem inneren Kühlkanal 3R (in diesem Fall der hintere Kühlkanal 3R) zur äußeren Hinterkante der Komponente gelangt. Die aus dem Hinterkantenschlitz 105 austretende Kühlmittelströmung ist als 105F dargestellt. Obwohl die Komponente hier als eine Leitschaufel 3 dargestellt ist, versteht es sich, dass sie ebenso eine Turbinenschaufel 4 oder irgendeine andere Komponente mit Tragflügelquerschnitt innerhalb des Triebwerks sein kann, die mit einer inneren, insbesondere einer Schlitz-basierten Kühlanordnung zum Kühlen mindestens eines Hinterkantenbereichs der Komponente arbeitet. Bei der beispielsweisen Komponente 3, 4, die hier gezeigt ist, weist diese vordere (3F) und hintere (3F) Kühlkanäle auf, die jeweils mit Kühlluft versorgt werden, wie sie beispielsweise bei 34 gezeigt wird, wie in den hinteren Kühlkanal 3R beispielsweise von einer außen liegenden Quelle geleitet wird. Bei der hier gezeigten beispielsweisen Komponente 3, 4 umfasst der hintere Kühlkanal 3R eine Prallplatte 36 mit darin gebildeten Löchern, durch welche Kühlluft aus dem hinteren Kanal 3R hindurch passiert, um den Saugseitenabschnitt der Tragflügelform zu kühlen. Jedoch versteht es sich, dass eine solche Prallplatte 36 vollständig optional ist, und viele alternative Innenkühlanordnungen des Hauptkörpers der Tragflügelform, die eine oder mehrere zusätzliche Innenwände (insbesondere mit Öffnungen versehene Wände), Prallplatten oder Rohre oder sogar andere Einsätze in den verschiedenen Kühlkanälen haben, möglich sind.
• Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die weiter unten beschrieben werden, betreffen den Hinterkantenbereich 40 der Tragflügelkomponente 3, 4. In den restlichen Zeichnungen, auf die unten Bezug genommen wird, sind der Einfachheit halber die gleich oder entsprechende Merkmale bei den verschiedenen Ausführungsformen mit den gleichen Bezugszahlen versehen.
• Obwohl die weiter unten beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen auf einen Hinterkantenbereich einer Tragflügelkomponente wie beispielsweise einer Turbinenschaufel oder einer Leitschaufel gerichtet sind, versteht es sich, dass die Erfindung sich darauf nicht beschränkt, und das andere Ausführungsformen der Erfindung auf Kühlanordnungen für andere Bereiche solcher Tragflügelkomponenten oder bei Kühlanordnungen für andere Komponenten von dritten Triebwerken bei Kühlanordnungen für anderen Komponenten von Triebwerken abseits von tragflügelförmigen Komponenten angewendet werden können.
• Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung, wie in den 3, 4(a) und 4(b) gezeigt, umfasst eine Tragflügelkomponente 3, 4 Saug- und Druckseitenwände 100, 110. Der Hinterkantenbereich 40 der Komponente 3, 4 weist einen ”quergewellten” Bereich 105C auf, der eine erste Anordnung von Kanälen 102 aufweist, die in der Innenwand der Saugseite 100 des Hinterkantenschlitzes 105 der Tragflügelform innerhalb des Schlitzteils 105C gebildet sind. Stromab des quergewellten Schlitzteils 105C befindet sich ein Austrittsschlitzteil 105E, der keine solchen Quergewellten Kanäle aufweist. Wie in 4(b) gezeigt ist, ist eine zweite Anordnung von Kanälen 112 in der Innenwand der Druckseite 110 der Tragflügelform innerhalb des Schlitzteils 105C gebildet. Jede Anordnung von Kanälen 102, 112 ist eine Gruppe von wiederholten parallelen gleichmäßig beabstandeten geraden Wellungen auf oder in der jeweiligen Seitenwandoberfläche des Schlitzabschnitts 105C. Lediglich beispielshalber kann eine typische Dimensionierung für eine typische Turbinenschaufel oder Leitschaufel eine gesamte kombinierte Tiefe der ersten und zweiten Kanäle 102, 112 im Bereich von etwa 0,3 bis etwa 1,0 Millimeter, beispielsweise um 0,6 Millimeter, betragen.
• Die in 5 deutlicher gezeigt ist, verläuft die erste Anordnung von Kanälen 102 (die erste Kühlluftströmungen 102F definiert) unter einem ersten geneigten Winkel 102a zur Radialrichtung R der Komponente (das heißt derjenigen Richtung, die radial relativ zur Längsachsenrichtung des Triebwerks verläuft, wenn die Komponente darin montiert ist), und die zweite Anordnung von Kanälen 112 (die zweite Kühlluftströmungen 112F definiert) verläuft unter einem zweiten geneigten Winkel 112a zu der genannten Radialrichtung. Die ersten und zweiten Winkel 102a, 112a sind verschieden, so dass ein eingeschlossener Winkel α zwischen Ihnen gebildet ist, wie in 5 gezeigt. Auf diese Weise sind die beiden Anordnungen von Kanälen 102, 112 so orientiert, dass sie unter einem Winkel α mit Bezug zueinander abgewinkelt sind, und derart, dass Spitzen der Kanäle 102, 112 einer Anordnung periodisch die Spitzen der Kanäle 112, 102 der anderen Anordnung kreuzen oder überlassen. Der eingeschlossene Winkel α zwischen den Kanälen in den beiden Anordnungen 102, 112 ist ein Parameter, der verändert werden kann, um die Strömungsparameteren, insbesondere Strömungsdurchsatz und Strömungsrichtung, der Kühlluft zu steuern, die innerhalb und entlang der verschiedenen Kanäle, 102, 112 innerhalb des Schlitzes 105 strömt. Beispielsweise kann eine Vergrößerung des eingeschlossenen Winkels dazu benutzt werden, den Strömungsdurchsatz von Kühlluft durch den Schlitz 105 zu reduzieren, um zusätzliche Druckverluste zu erzeugen aufgrund der Wechselwirkung zwischen den einzelnen Luftströmungen in den beiden Gruppen von Kanälen 102, 112. Dieser reduzierte Strömungsdurchsatz erhöht auch die Temperaturzunahme der Kühlluft, während sie durch den Schlitz 105 hindurch gelangt, was zu einer gesteigerten Gesamtwirkung des konvektiven Kühlprozesses führen kann.
• Ebenfalls in 5 anhand eines repräsentativen Beispiels gezeigt sind Beispiele von (i) einen ersten Kühlluftstrom 102F, der an einer ”inneren” (d. h. innerhalb des kreuzgewellten Teils 105C des Schlitzes 105 gelegenen) Prallwand 148 innerhalb des Schlitzes 105 reflektiert wird, und (ii) einem weiteren ersten Kühlluftstrom 102F der auf ein ”äußeres” (d. h. außerhalb des kreuzgewellten Teils 105C des Schlitzes 105 gelegenes) Prallrippenelement 150 in dem Schlitzauslassteil 105E auftrifft oder darüber strömt. Diese Merkmale werden weiter unten mit Bezug auf die in 9 gezeigte Ausführungsform erörtert.
• Die Höhe und die Teilung der Kanäle 102, 112 kann ebenfalls variieren und sie können unabhängig gewählt werden, zusammen mit anderen variablen Parameter, wie hier erörtert, um den Strömungsdurchsatz, die Strömungsrichtung und möglicherweise andere Strömungsparameter zu optimieren. Darüber hinaus ist eine bevorzugte Form jedes Kanals, die durch eine Sinuswellenfunktion definiert ist, anhand eines Beispiels in 6 gezeigt. Wie hier dargestellt, ist jeder Kanal 102, 112 vorzugweise durch Seitenwände und Spitzen und Mulden gebildet, die sanft gekrümmt sind und keine scharfen Kanten oder Ecken darstellen, um unerwünschte Spannungskonzentrationen innerhalb der Schlitzseitenwände oder der Kanäle 102, 112 selbst zu minimieren oder im wesentlichen zu vermeiden. Verschiedene andere mathematische Wellenfunktionen können stattdessen benutz werden, um die Form der verschiedenen Kanäle zu definieren, wovon Beispiele oben schon erwähnt worden sind. Die Querschnittsform der Kanäle kann noch einen weiteren Parameter bilden, der gewählt werden kann, um zu einer Gesamtoptimierung des Strömungsverhaltens der Kühlluft beizutragen, während diese entlang und durch den Schlitz 102 passiert.
• Falls gewünscht oder notwendig, wiederum als Beispiel zum weiteren Beitrag zur Steuerung des Strömungsverhaltens der Kühlluft – insbesondere des Kühlluftmassenstroms – während des Passierens durch und entlang des Schlitzes 105, kann die Trennungsdistanz zwischen den Saugseiten- und den Druckseitenkanälen oder -Wellungen 102, 112 ebenfalls variiert und mit einem optimalen Wert gewählt werden. Daher treffen die Spitzen der Kanalformationen der einen Anordnung 102, 112 bei manchen Beispielsformen einander oder stoßen an oder gehen sogar über in die Spitzen der Kanäle der anderen Anordnung 112, 102, während bei anderen Beispielsformen die jeweiligen Gruppen von Kanalspitzen voneinander durch eine Trenndistanz oder einen Spalt mit mindestens einem vorgegebenen Minimalwert voneinander getrennt sein können. Dieses Merkmal wird weiter unten im Zusammenhang mit den in den 7(a) bis (e) gezeigten Ausführungsformen erörtert werden.
• Wie anhand einiger Beispiele in den 7(a) und 7(b) bis (e) gezeigt ist, können die offenen Mündungsteile der verschiedenen Kanäle an ihren jeweiligen stromabwärtigen Enden hinsichtlich ihrer Form und/oder Konfiguration so zugeschnitten sein, dass sie zur Steuerung der Austrittsströmung von Kühlluft beitragen, während diese die so gebildeten Auslässe am stromabwärtigen Ende des gewellten Schlitzteils 105C der Hinterkante verlässt. Die 7(b) bis (e) zeigen verschiedene perspektivische Endansichten, von der Hinterkante 40 der Tragflügelform her gesehen, der generalisierten perspektivischen Endansicht nach 7(a), wo verschiedene Konfigurationen und Auslässe gezeigt sind, durch welche Kühlluft den Hinterkanten-Schlitzbereich 105C verlässt, wobei die Auslässe durch Kombinieren von Mündungsteilen einander zugewandter Kanäle im stromabwärtigen Endbereich des Schlitzteils 105C in solcher Weise gebildet sind, dass sie verschiedene Ausmaße von Fluchtung oder Nichtfluchtung (d. h. variierende Maße einer In-Phasen- oder Außer-Phasen-Anordnung) haben. Als Beispiel: 7(b) zeigt die Mündungsteile von einander zugewandten Kanälen 102, 112 als im wesentlichen in Phase (und daher fluchtend), wobei ihre jeweiligen Gruppen von Spitzen in den jeweiligen Kanalormationen durch einen verhältnismäßig kleinen Trennspalt 130 getrennt sind; 7(c) zeigt die Mündungsteile einander zugewandter Kanäle 102, 112 im wesentlichen außer Phase (und damit nicht fluchtend), wobei jeweilige Gruppen von Spitzen der jeweiligen Kanalformationen im wesentlichen aneinander anstoßen oder einander berühren, wobei kein Spalt zwischen Ihnen gebildet ist; 7(d) zeigt die Mündungsteile einander zugewandter Kanäle 102, 112 im wesentlichen außer Phase (und daher nicht fluchtend), wobei die jeweiligen Gruppen von Spitzen der jeweiligen Kanalformationen durch einen relativ großen Trennspalt 140 voneinander getrennt sind; und 7(e) zeigt die Mündungsteile einander zugewandter Kanäle 102, 112 als im wesentlichen außer Phase (und damit nicht fluchtend), wobei jedoch die jeweiligen Gruppen von Spitzen der jeweiligen Kanalformationen miteinander vereinigt sind oder ineinander übergehen, beispielsweise an Stellen 144. Die in 7(b) gezeigte Anordnung ist in 8(b) deutlicher gezeigt, und diejenige nach 7(c) ist in 8(a) deutlicher gezeigt. Die 8(a) und 8(b) illustrieren ebenfalls beispielshalber Auslasskonfigurationen, die zur besonderen Formung der Kühlluftströmungen beitragen können, während diese den gewellten Schlitzbereich 105C an der Hinterkante verlassen. Beispielsweise neigt die in 8(a) gezeigte Geometrie dazu, gut definierte, miteinander verschmelzende Strahlen austretender Luft in der Austrittsebene zu erzeugen, während die in 8(b) gezeigte Geometrie dazu neigt, eine gleichförmigere Austrittsströmung zu erzeugen. Es sollte auch erwähnt werden, dass die Austrittsstrahlen hier über eine kurze Distanz nach der Grenze der Auslassöffnungen des Schlitzes ein Seitwärts-Moment beibehalten, so dass eine optimale Filmdecke nicht notwendigerweise durch die in 8(a) gezeigte Geometrie erzeugt werden muss.
• Der oben erwähnte Druckabfall, der vorteilhafterweise auftritt, wenn die Kühlluft durch und entlang der verschiedenen Kanäle 102, 112 passiert, kann auch in gewissem Maße durch Trägheitsdruckverluste gesteuert werden, die sich ergeben, wenn die Luftströmung ihre Richtung an den jeweiligen Schlitzseitenwänden 100, 110 aufgrund der sich kreuzenden räumlichen Anordnung der beiden Anordnungen von Kanälen 102, 112 (unter dem eingeschlossenen Winkel α – siehe 5) ändert. Daher wird an den Seiten des Schlitzteils 105C die Luftströmung von jeder Seitenwand 100, 110 ”reflektiert” und schwappt von einer Anordnung von Kanälen 102/112 zur anderen Anordnung von Kanälen 112/102. Dieses Verhalten ist in 9 schematisch dargestellt.
• Insbesondere im Fall von Ausführungsformen, die Systeme mit relativ niedriger Strömung anwenden, kann dieser Druckabfall weiter ausgenutzt werden, indem, wie in 9 gezeigt ist, eine oder mehrere innere längs verlaufende Prallwände 148 entweder in den Kanälen 102, 112 selbst, oder in irgendeinem Spalt zwischen den jeweiligen Schlitzseitenwänden, oder in irgendeinem Trennspalt (wie oben erwähnt) zwischen einander zugewandten Spitzen der Kanalformationen der jeweiligen Anordnungen 102, 112 in den gewellten Schlitzteil 105C eingeführt werden. Wie in 9 gezeigt ist, kann die oder jede Prallwand 148 die Luftströmungen 102F in den jeweiligen Kanälen 102 der ersten Anordnung reflektieren, während sie darauf auftreffen, so dass sie reflektiert und abgelenkt werden, wie an den Stellen FR, um dann zu jeweiligen Luftströmungen 112F in jeweiligen Kanälen 112 der zweiten Anordnung zu werden.
• Optional kann dieser Druckabfall sogar noch weiter ausgenutzt werden, indem zusätzlich, wie auch in 9 gezeigt ist, ein oder mehr längliche Prallrippenelemente 150 in einen Teil des Schlitzes 105 eingeführt werden, insbesondere an dessen nicht gewelltem Teil 105E unmittelbar stromab des gewellten Schlitzteils 105C. Solche Prallrippenelemente 150 können beispielsweise in Form einer länglichen Wand, Rippe, Schulter oder Stegformation vorliegen, die in das Innere des Schlitzteils 105E vorspringt und an welcher die verschiedenen Luftströmugen auftreffen und abgelenkt oder umgelenkt werden (oder darüber strömen), während sie entlang und aus dem jeweiligen Kanal in den jeweiligen Auslass passieren. Eine solche Anordnung einer Mehrzahl radial beabstandeter Prallrippen 150 ist beispielshalber in 9 gezeigt. Die Luftströmungen entsprechend einem Auftreffen auf die jeweiligen Prallrippenelemente 150 sind als FI gezeigt, und die Luftströmungen entsprechend einem Um- und Überströmen der jeweiligen Prallrippenelemente 150 sind als FO gezeigt.
• Anzumerken ist auch in 9, dass beispielshalber die Kanäle 112 in der Druckseitenwand 110 des Schlitzteils 105C unter einem verschiedenen und größeren Winkel zur Komponentenradialrichtung R (siehe 5) als die Kanäle 105 in der Saugseitenwand 100 des Schlitzabschnitts 105C verlaufen. Der steilere Winkel zur Radialrichtung R der Druckwandkanäle 112 resultieren in einem vergrößerten Reflexionswinkel und/oder Maß an Strömungsablenkung durch Auftreffen, wodurch der Druckabfalleffekt möglicherweise weiter gesteigert wird.
• Ebenfalls repräsentativ in 9 beispielshalber gezeigt ist die vorteilhafte Verdrängung einer heißen Luftströmung FH, die über die äußere Druckseitenwand 110 der Komponente etwas entfernt von der äußeren Druckseitenwandoberfläche im Hinterkantenbereich der Komponente strömt, als Ergebnis des Auftretens und Überströmens der Luftströmungen FI und FO, welche den gewellten Schlitzabschnitt 105C verlassen und mit den Prallrippenelementen 150 zusammenwirken. Dieser Verdrängungseffekt kann dazu beitragen, eine schädliche Wärmeübertragung von solchen heißen Luftströmungen FH zur äußeren Druckseitenwandoberfläche im Hinterkantenbereich der Komponente zu reduzieren.
• Zusätzlich zur Steigerung von Trägheitsdruckverlusten kann die Anwesenheit solcher Prallwände 148 und/oder Rippenelemente 150 zusätzlich zur Steigerung der mechanischen Festigkeit der jeweiligen Schlitzseitenwände dienen und kann auch den Wärmefluss von der Druckseite zur Saugseite des Hinterkantenschlitzes oder umgekehrt erhöhen und dadurch zur Verringerung von thermischen Spannungen darin beitragen.
• Der durch die Wechselwirkung der Kühlluftströmungen in den beiden Anordnungen von Kanälen 102, 112 verursachte zusätzliche Druckverlust und die Trägheitsdruckverluste, die auftreten, wenn die Luftströmungen ihre Richtung an den Schlitzseitenwänden und/oder an den jeweiligen inneren Prallwänden 148 ändern, bedeutet dass Kanäle 102, 112 mit jeweils größeren charakteristischen Abmessungen, d. h. Wellenhöhe und/oder Steigung (siehe 6 und 8(a), zum Erreichen einer bestimmten Kühlluftmassenströmungsrate und Druckdifferenz ausgenutzt werden können. Diese zulässige Vergrößerung der Kanalabmessungen kann auch zur Verringerung der Empfindlichkeit der Anordnung oder der Gefahr eines Verstopfens der Kanäle 102, 112 nützlich sein, beispielsweise durch Aufbau von Verbrennungs- oder anderen Ablagerungen (wie beispielsweise Schmutz, Staub oder Umweltrückstände) während des Betriebs des Triebwerks.
• Des weiteren brauchen die gewellten Kanäle 102, 112 nicht auf vollständig gerade Kanäle beschränkt zu werden. Bei manchen weiteren Ausführungsformen können mindestens einige der Kanäle in mindestens einer und vorzugsweise beiden Anordnungen, um eine größere Filmkühlwirkung nach dem Verlassen des gewellten Hinterkantenschlitzbereich 105C durch die Kühlluftströmungen, so konfiguriert sein, dass die Strömung unter einem spezifischen vorgegebenen Winkel relativ zur allgemeinen Längsströmungsrichtung von Kühlluft durch den Hinterkantenschlitz oder alternativ relativ zu einer Strömungsrichtung von Gas oder anderem Medium außerhalb der Komponente an oder nahe dem Schlitzauslass an der Hinterkante der Komponente austritt. Ein Beispiel davon ist in den 10(a), (b) und (c) gezeigt, wo die abgewinkelte Strömungsrichtung 102F des größeren stromaufwärtigen Teils jedes Kanals 102 abbiegt (z. B. am Bereich 102B), um so eine Austrittsströmung 102E zu ergeben, die im wesentlichen parallel zur externen Gasströmung an der Außenseite der Komponente nahe dem Auslass des Schlitzteils 105C orientiert ist. In gleicher Weise wiegt die entgegengesetzt abgewinkelte Strömungsrichtung 112F im größeren stromaufwärtigen Teil jedes Kanals 112 ab (zum Beispiel am Bereich 112B) um so eine Austrittsströmung 112E zu ergeben, die in gleicher Weise im wesentlichen parallel zur externen Gasströmung an der Außenseite der Komponente nahe dem Auslass des Schlitzteils 105C orientiert ist.
• Bei der in 10 dargestellten vorherigen Ausführungsform kann die Streckung der Kanäle, während sie sich ihren Auslassöffnungen annähern, während sie ununterbrochen bleiben und damit eine im wesentlichen ununterbrochene Luftströmung erzeugen, gewünschtenfalls auch die Kanalteilung erhöhen, wenn sie senkrecht zur Luftströmungsrichtung (siehe 6 und 8(a)) definiert ist, wodurch der individuelle Strömungsquerschnitt des Kanals in diesem Bereich vergrößert wird und so dazu beigetragen wird, das Auftreten einer Verstopfung des Kanals, beispielsweise von Ablagerungen oder Teilchen, zu verringern.
• Des weiteren können in gewissen anderen Ausführungsformen (in den Zeichnungen nicht dargestellt) die Teile mindestens einiger der Kanäle nahe von deren Austrittsöffnungen gewünschtenfalls so geformt werden, dass sie eine gleichförmigere und kontinuierlichere Strömung von Austrittsluft erzeugen, wenn diese den Schlitzteil 105C als Ganzes aus den individuellen Kanalmündungsteilen verlässt. Dies kann beispielsweise durch Abflachen der Kanäle in der Nähe ihrer Mündungsteile erreicht werden. Natürlich kann eine sorgfältige Optimierung einer solchen Abflachung notwendig sein, um die Filmkühlwirkung der gesamten Austrittsluftströmung zu maximieren.
• Wie in 11 gezeigt ist, kann in einer weiteren Ausführungsform eine oder mehrere, zum Beispiel eine Mehrzahl oder Reihe von Durchgangskühlbohrungen 160 in einer (oder möglicherweise beiden) Seitenwänden vorgesehen sein, insbesondere in der Saugseitenwand 100 des Hinterkantenschlitzes 105, um die Filmkühlung auf der Außenseite dieser Saugseite 110 der Komponente zu verbessern. Das kann beispielsweise nützlich sein, um einen ”Kurzschluss”-Austrittspfad 160F direkt zum Schlitzauslass für Kühlluft zu erzeugen, die durch den Schlitz passiert, von der eine zu starke Erhöhung der Temperatur als Resultat des vergrößerten Maßes an Wärmeübertragung erwartet wird, die von der verbesserten Geometrie der inneren Luftströmungsanordnung herrührt.
• Immer noch unter Bezug auf die Ausführungsform nach 11 ermöglicht die Fähigkeit von Ausführungsformen der Erfindung, Massendurchsatz und Druckabfall durch den Schlitz 105 abzustimmen, die Möglichkeit der Anwendung einer Saugseitenfilmkühlung mitttels Durchgangsbohrungen 160 nahe der Hinterkante 190 der Komponente, wie in 11 gezeigt ist. Herkömmlicherweise ist die Anwendung von Saugseitenoberflächenfilmen nahe dem hinteren Ende eines Tragflügels oft nicht wünschenswert, wegen der Tendenz von in diesem Bereich aufgebrachten Filmen, sich schnell von der Oberfläche abzulösen, was einen großen Nachteil an aerodynamischen Wirkungsgrad bewirkt. Jedoch kann die Anwendung einer solchen Ausführungsform der Erfindung, wie hier dargestellt, zur Reduzierung des Druckverhältnisses über den Filmbohrungen bewirken, dass die Filme auf die Saugseitenoberfläche mit ausreichend niedrigen Ausblas- und Momentenverhältnissen austreten, um auf der Oberfläche zu bleiben.
• Nunmehr wird auf die 12(a), 12(b) und 12(c) Bezug genommen, wo weitere Ausführungsformen gezeigt sind, die insbesondere im Zusammenhang mit einer Tragflügelkomponente nützlich sind, die durch ein Additiv/Auftrags-Schichtherstellungsverfahren (ALM) hergestellt werden. Bei jeder dieser Anordnungen kann die Längsausdehnung des Hinterkantenschlitzes 105 zwischen Maximalpunkten W_max und Minimalpunkten W_min definiert werden, wobei die Breite des Schlitzes vom letzeren zum ersteren stromaufwärts größer wird.
• Bei der in 12(a) gezeigten Anordnung verlaufen die Bereiche der Hinterkantenschlitzseitenwände 100, 110, die mit den Anordnungen von Kanälen 102, 112 ausgebildet sind, d. h. die Teile der Seitenwände, welche den gewellten Schlitzteil 105C bilden, um eine gewisse Distanz bis zum, aber im wesentlichen nicht in den Bereich 105W des Hinterkantenschlitzes 105, in welchem sich seine Breite erweitert, d. h. zu einem stromaufwärtigen Grenzpunkt wie beispielsweise bei E1. Auf diese Weise verlaufen die Hauptebenen der gegenüberliegenden Seitenwandteile, welche den resultierenden gewellten Schlitzabschnitt 105C bilden, im wesentlichen parallel. Bei der in 12(b) gezeigten Anordnung verlaufen die Bereiche der Hinterkantenschlitzseitenwände 100, 110, die mit den Anordnungen von Kanälen 102, 112 versehen sind, d. h. die Teile der Seitenwände, welche den gewellten Schlitzteil 105C bilden, um eine signifikante Distanz in den Bereich 105W des Hinterkantenschlitzes 105 hinein, dessen Breite sich erweitert, und bis zu einem stromaufwärtigen Grenzpunkt wie beispielsweise bei E2. Auf diese Weise verlaufen die Hauptebenen der gegenüberliegenden Seitenwandteile, welche den resultierenden gewellten Schlitzbereich 105C bilden, im wesentlichen nicht parallel, wobei sich die Breite des gewellten Schlitzteils 105C in stromaufwärtiger Richtung vergrößert. In gleicher Weise verlaufen bei der in 12(c) gezeigten Anordnung die Bereiche der Hinterkantenschlitzseitenwände 100, 110, die mit den Anordnungen von Kanälen 102, 112 versehen sind, d. h. die Teile der Seitenwände, die den gewellten Schlitzteil 105C bilden, um eine ähnliche signifikante Distanz in dem Bereich 105W des Hinterkantenschlitzes 105 hinein, dessen Breite sich erweitert, und bis zu einem ähnlichen stromaufwärtigen Grenzpunkt wie beispielsweise bei E3, der in seiner Lage im wesentlichen den Grenzpunkt E2 in 12(b) entsprechen kann. Wiederum sind auf diese Weise die Hauptebenen der gegenüberliegenden Seitenwandteile, die den resultierenden gewellten Schlitzabschnitt 105C definieren, im wesentlichen nicht parallel, wobei die Breite des gewellten Schlitzteils 105C sich in stromaufwärtiger Richtung vergrößert. Jedoch kann bei dieser letzeren Anordnung nach 12(c) die Höhe eines oder mehrerer der Kanäle 102', 112' in einer oder beiden der Anordnungen (auf einer oder beiden Seiten des Schlitzabschnitts 105C), insbesondere diejenigen Kanäle 102', 112' am, gegen oder zunehmend gegen den stromaufwärtigen Grenzpunkt E3 von zunehmender Höhe oder Tiefe sein, oder von zunehmender Höhe oder Tiefe im Verlauf zu diesem Grenzpunkt E3 hin, um mehr von der inneren Querbreite des Hinterkantenschlitzabschnitts 105C einzunehmen oder auszufüllen, während sich die Breite in den Bereich 105W verbreitert.
• Die in diesen drei 12(a), 12(b) und 12(c) gezeigten Anordnungen können besonders nützlich im Zusammenhang mit Tragflügelkomponenten sein, die durch ein Additiv/Auftrags-Schichtherstellungsverfahren (ALM) hergestellt werden, da sie es ermöglichen, überschüssiges Pulver oder andere Fertigungsteilchen leichter aus dem Hinterkantenschlitz zu entfernen, nachdem die verschiedenen Kanäle in der begrenzten räumlichen Umgebung dieses Bereichs der Komponente gebildet worden sind.
• Falls gewünscht oder notwendig bei irgendeiner der vorstehenden Ausführungsformen, die mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben und dargestellt worden sind, können ein oder mehrere, zum Beispiel eine Reihe oder eine Vielzahl von Kerben, Zähne oder Zinnen an oder auf einer Lippe des Schlitzauslasses vorgesehen sein, um die Mischeigenschaften zwischen der aus dem Schlitz austretenden Kühlluftströmung und dem Hauptgasstrom außerhalb der Komponente weiter zu modifizieren, in welche die austretende Kühlluft beim Verlassen des Schlitzes strömt.
• Es versteht sich, dass die obige Beschreibung von Ausführungsformen und Aspekten der Erfindung nur anhand nicht beschränkender Beispiele erfolgt und zahlreiche Modifikationen gegenüber dem spezifisch beschriebenen und dargestellten gemacht werden können, ohne den Bereich der Erfindung, wie in den anliegenden Ansprüchen definiert, zu verlassen.
• In der gesamten Beschreibung und in den Ansprüchen bedeuten die Begriffe ”aufweisen” und ”enthalten” oder Variationen dieser Begriffe jeweils ”umfassen, aber nicht darauf beschränkt”, und sollen nicht andere Mittel, Zusätze, Komponenten, Ganzheiten oder Schritte ausschließen.
• In der gesamten Beschreibung und in den Ansprüchen umfasst der Singular auch den Plural, sofern der Kontext nichts anderes verlangt. Insbesondere bei Benutzung des unbestimmten Artikels meint diese Beschreibung sowohl den Plural als auch den Singular, sofern der Kontext nichts anderes verlangt.
• Des weiteren sind Merkmale, Ganzheiten, Komponenten, Elemente, Charakteristiken oder Eigenschaften, die in Zusammenhang mit einem bestimmten Aspekt, einer Ausführungsform oder einem Beispiel der Erfindung beschrieben sind, als auf irgendeinen anderen Aspekt, eine andere Ausführungsform oder ein anderes Beispiel, wie hier beschrieben, anwendbar ist, sofern damit nicht inkompatibel.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• US 3819295 [0003]
• US 4407632 [0006, 0007, 0008]
• WO 2005/083236 A1 [0007, 0008]

Claims (17)

1. Komponente (3, 4) für ein Gasturbinentriebwerk, mit ersten und zweiten Wänden (100, 110), die mindestens einen Kanal (3R) zur Zufuhr eines Kühlmediums in einen zu kühlenden Teil (40) der Komponente definieren, wobei der genannte Teil (40) einen Schlitz (105) aufweist, durch welchen Kühlmedium aus dem Kanal (3R) zu einem Auslass des Schlitzes (105) zum Bewirken der Kühlung dieses Teils (40) gelangt, wobei der Schlitz (105) mindestens eine Seitenwand (100, 110) mit einem Oberflächenprofil aufweist, das eine Anordnung von Kanälen (102, 112) für den Durchgang von Kühlmedium definiert, und wobei das Oberflächenprofil, das die genannte Anordnung von Kanälen (102, 112) definiert, gewellt ist.
2. Komponente nach Anspruch 1, wobei der Schlitz (105) eine erste Seitenwand (100) mit einem ersten Oberflächenprofil, das eine erste Anordnung von Kanälen (102) für den Durchtritt von Kühlmedium, und eine zweite Seitenwand (110) gegenüber der ersten Seitenwand (100) aufweist, die ein zweites Oberflächenprofil hat, das eine zweite Anordnung von Kanälen (112) für den Durchtritt von Kühlmedium definiert, wobei jedes von dem ersten und den zweiten Oberflächenprofil gewellt ist und die Kanäle der ersten Anordnung (102) so orientiert sind, dass sie nicht parallel mit den Kanälen der zweiten Anordnung (112) verlaufen.
3. Komponente nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das oder jedes Oberflächenprofil der oder der jeweiligen Schlitzseitenwand (100, 110) durch eine sanfte wellenartige Kurve definiert ist, die über mindestens einen Teil ihrer Teilung ihrer Richtung sanft ändert, wobei das Querschnittsprofil der jeden Kanal (102, 112) der jeweiligen Anordnung bildenden Oberfläche derart ist, dass eine Tangente zu der Kanal bildenden Oberfläche, senkrecht zur Kanallängsrichtung, in ihrem Orientierungswinkel relativ zur Hauptebene der jeweiligen Seitenwand (100, 110) im wesentlichen kontinuierlich über mindestens einen Teil ihrer Krümmung zwischen einer Seite des Kanals (102, 112) und einer gegenüberliegenden Seite desselben verändert.
4. Komponente nach Anspruch 3, wobei die Kanäle (102, 112) in der oder in der jeweiligen Seitenwandoberfläche (100, 110) durch ein Oberflächenprofil gebildet sind, das im wesentlichen keine Kanten oder Ecken hat, die eine abgewinkelte Begrenzung zwischen zwei benachbarten Oberflächenteilen darstellt.
5. Komponente nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, wobei die Wellenfunktion, die das oder jedes gewellte Oberflächenprofil zur Definierung der jeweiligen Kanäle (102, 112) definiert, eine Wellenform ist, die durch eine mathematische Funktion oder eine Kombination von zwei oder mehr mathematischen Funktionen definiert ist, die eine sich regelmäßig wiederholende Welle mit im wesentlichen konstanter Wellenlänge und/oder Amplitude definiert oder definieren.
6. Komponente nach Anspruch 5, wobei die Wellenfunktion, welche die oder jedes gewellte Oberflächenprofil zum Definieren der jeweiligen Kanäle (102, 112) definiert, aus einer Sinuswellenfunktion, einer polynomiellen Wellenfunktion, einer exponentiellen Wellenfunktion, oder einer Kombination von zwei oder mehr verschiedenen Formen oder Wellenfunktionen ist, die jeweils einen verschiedenen Teil oder Bereich der Kurve definiert, die das Oberflächenprofil eines gegebenen Kanals (102, 112) bildet.
7. Komponente nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Kanäle (102, 112) innerhalb der oder jeder jeweiligen Anordnung im wesentlichen parallel zueinander sind, und/oder die Kanäle (102, 112) innerhalb der oder jeder jeweiligen Anordnung im wesentlichen gleichmäßig relativ zueinander beabstandet sind.
8. Komponente nach einem der Ansprüche 2 bis 7 in Abhängigkeit von Anspruch 2, wobei die Kanäle der ersten Anordnung (102) im wesentlichen mit ihren Längsachsen unter einem ersten Winkel (102a) relativ zur Radialrichtung der Komponente orientiert sind, und die Kanäle der zweiten Anordnung im wesentlichen mit ihren Längsachsen unter einem zweiten Winkel (112a) relativ zur Radialrichtung der Komponente orientiert sind, wobei sowohl der erste als auch der zweite Winkel (102a, 112a) jeweils größer als 0° und kleiner als 180° relativ zu der genannten Radialrichtung ist, und beide Winkel (102a, 112a) auf der gleichen axialen Seite der genannten Radialrichtung definiert sind, und der erste und der zweite Winkel (102a, 112a) voneinander verschieden sind.
9. Komponente nach Anspruch 8, wobei der Unterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Winkel (102a, 112a) ein eingeschlossener Winkel von etwa 60° bis etwa 120° ist.
10. Komponente nach einem der Ansprüche 2 bis 9 in Abhängigkeit von Anspruch 2, wobei eine Querdistanz über den Schlitz (105) zwischen spitzen der Kanal bildenden Oberfläche der ersten Anordnung (102) und Spitzen der Kanal bildenden Oberfläche der zweiten Anordnung (112) aus variablen Werten so ausgewählt ist, dass ein minimaler Querabstand oder Spalt zwischen der ersten und der zweiten Anordnung (102, 112) gebildet ist, der mit einem vorgegebenen Wert gewählt ist.
11. Komponente nach einem der Ansprüche 2 bis 10 in Abhängigkeit von Anspruch 2, wobei mindestens eine der Schlitzseitenwände (100, 110) und/oder mindestens einer oder mehrere der Kanäle (102, 112) selbst in einer oder beiden der Anordnungen mit mindestens einem Prallelement (148, 150) ausgestattet ist bzw. sind, das so konfiguriert ist, dass es die Strömungsrichtung einer darauf auftreffenden Strömung des Kühlmediums während dessen Durchgang durch den jeweiligen Kanal (102, 112) und/oder durch den Schlitz (105) reflektiert, ablenkt oder verändert.
12. Komponente nach einem der Ansprüche 2 bis 11 in Abhängigkeit von Anspruch 2, wobei: (i) mindestens einer oder mehrere der Kanäle (102, 112) der oder mindestens einer jeweiligen Anordnung einen stromabwärtigen Teil (102E, 112E) hat, bzw. haben, der eine Längsrichtung hat, die verschieden von derjenigen eines größeren stromaufwärtigen Teils (102F, 112F) desselben ist, und/oder (ii) mindestens einige der Kanäle (102, 112) einer der Anordnungen in jeweiligen Mündungsteilen endigen, die sich miteinander mit entsprechenden Mündungsteilen mindestens einiger der Kanäle (112, 102) der anderen der Anordnungen derart kombinieren, dass jeweilige Austrittsöffnungen mit einer vorgegebenen Form und/oder Geometrie gebildet werden.
13. Komponente nach einen der Ansprüche 1 bis 12, die durch einen Herstellungsprozess hergestellt ist, der ausgewählt ist aus einem Gießverfahren oder einem Schichtauftrags- oder Additivschicht-Fertigungsverfahren ausgewählt ist.
14. Kühlanordnung für eine Komponente (3, 4) eines Gasturbinentriebwerks, wobei die Komponente (3, 4) erste und zweite Wände (100, 110) hat, die mindestens einen Kanal (3R) für die Zufuhr eines Kühlmediums in einen zu kühlenden Teil (40) der Komponente bildet, wobei der genannte Teil (40) einen Schlitz (105) aufweist, durch welchen Kühlmedium aus dem Kanal (3R) zu einem Auslass des Schlitzes (105) zum Bewirken de Kühlung dieses Teils (40) gelangt, wobei die Kühlanordnung mindestens eine Seitenwand (100) des Schlitzes (105) mit einem Oberflächenprofil aufweist, das eine Anordnung von Kanälen (102) für den Durchtritt von Kühlmedium definiert, und wobei das genannte Oberflächenprofil, das die genannte Anordnung von Kanälen (102) bildet, gewellt ist, und wobei optional die Kühlanordnung eine erste Seitenwand (100) des Schlitzes (105) mit einem ersten Oberflächenprofil aufweist, das eine erste Anordnung von Kanälen (102) für den Durchtritt von Kühlmedium definiert, und eine zweite Seitenwand (110) gegenüber der ersten Seitenwand (100) aufweist, die ein zweites Oberflächenprofil hat, das eine zweite Anordnung von Kanälen (112) für den Durchtritt von Kühlmedium definiert, wobei jedes von dem ersten und dem zweiten Oberflächenprofil gewellt ist und die Kanäle der ersten Anordnung (102) so orientiert sind, dass sie nicht parallel mit den Kanälen der zweiten Anordnung (112) verlaufen.
15. Gasturbinentriebwerk mit mindestens einer Komponente (3, 4) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, oder mindestens einer Komponente (3, 4) mit einer Kühlanordnung nach Anspruch 14.
16. Verfahren zum Kühlen eines Teils einer Komponente (3, 4) eines Gasturbinentriebwerks während dessen Betriebs, wobei die Komponente (3, 4) erste und zweite Wände (100, 110) aufweist, die mindestens einen Kanal (3R) für die Zufuhr eines Kühlmediums in einen Teil (40) desselben bildet, wobei der genannte Teil (40) einen Schlitz (105) aufweist, durch welchen Kühlmedium aus dem Kanal (3R) zu einem Auslass des Schlitzes (105) gelangt, wobei der Schlitz (105) mindestens eine Seitenwand (100) mit einem Oberflächenprofil aufweist, das eine Anordnung von Kanälen (102) für den Durchtritt von Kühlmedium definiert, und wobei das die Anordnung von Kanälen (102) definierende Oberflächenprofil gewellt ist, wobei das Verfahren das Leiten von Kühlmedium während des Betriebs des Triebwerks aus dem Kanal (3R) zum Auslass des Schlitzes (105) durch den Schlitz (105) derart umfasst, dass das Kühlmedium entlang der genannten Anordnung von Wellenprofilkanälen (102) in der mindestens einen Seitenwand (100) passiert.
17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Schlitz (105) eine erste Seitenwand (100) mit einem ersten Oberflächenprofil aufweist, das eine erste Anordnung von Kanälen (102) für den Durchtritt von Kühlmedium definiert, und eine zweite Seitenwand (110) gegenüber der ersten Seitenwand (100) mit einem zweiten Oberflächenprofil aufweist, das eine zweite Anordnung von Kanälen (112) für den Durchtritt von Kühlmedium definiert, wobei jedes von dem ersten und dem zweiten Oberflächenprofil gewellt ist und die Kanäle der ersten Anordnung (102) so orientiert sind, dass sie nicht parallel mit den Kanälen der zweiten Anordnung (112) verlaufen, wobei das Verfahren das Hindurchpassieren von Kühlmedium während des Betriebs des Triebwerks aus dem Kanal (3R) zum Auslass des Schlitzes (105) durch den Schlitz (105) derart umfasst, dass das Kühlmedium entlang beider Anordnungen von wellenförmig profilierten Kanälen (102,112) in jeweils der ersten und der zweiten Seitenwand (100, 110) passiert, und wobei das Verfahren optional das Hindurchleiten von Kühlmedium aus dem Kanal (3R) zum Auslass des Schlitzes (105) durch den Schlitz (105) derart umfasst, dass das Kühlmedium entlang beider Anordnungen von wellenförmig profilierten Kanälen (102, 112) in der ersten und der zweiten Seitenwand (100, 110) basiert, und zusätzlich zwischen mindestens einem oder mehreren Kanälen (102) der ersten Anordnung und mindestens einem oder mehreren Kanälen (112) der zweiten Anordnung hindurch passiert.

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