DE1476790A1 - Turbinenschaufelanordnung,insbesondere fuer Gasturbinen - Google Patents
Turbinenschaufelanordnung,insbesondere fuer GasturbinenInfo
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Description
. J&ta*tJ(a&»J5i»~ H 7 6 7 9
ipi.-sßng. KSianS- \Jleinn
einne
1 6
General Klee trie Company, S c h β η β c t a d y f λ.Ί, / LbA
insbesondere für Gas turbinen
Die Erfindung betrifft eine furbinenscliaufelanordnung mit
in Abständen voneinander angeordneten, lioiilun, ein Flügelprofil
mit einer Anström- uixd einer Abströmkante aufweisenden
Turbiiionschaufeln.
t>ei hocherhitzten i'iasctiinenceilen, beispielsweise den Laufoder
Leitschaufeln von Turbinen in i>§xihltriebwerken, ist
eine entsprechende Kühlung erforderlich, insbesondere ist
es an sich möglich, Turbinen zu konstruieren, die einen
hohen Wirkungsgrad bei solchen Gastempera türen besitzen,
denen die Kons truktionsinaterialien bei weitem nicht gewachsen
sind. Daher muss, um trotzdem derartige hohe Temperaturen
anwenden zu können, eine ausreichende Kühlung vorgesehen werden, d.h. es müssen Anordnungen geschaffen werden,
009813/0329 ta4rt
■AO OFHGiNAL
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die einen betrieb bei. Gas L»j.:i[u;i-a L.,n.'ii, die höher als die
für die Kons trukt Lonsma tor UtI Leu zulässigen I 'eupera t. Liren
sind, ermöglichen,
uier/u sind bereits vi.jui lieiht verschiedener Lo i tschaui'el—
koi:5 truki ionen vorgehen La;;·, η worden, bei denen küh LmJ LLeI
.•.in- ausreichenden ,lerabse t /-.tuig der- Liitschauloii-fjiuporaLur
u:it,oi. :1 L--. ι werden. ^.e.L jLner Anzahl dieser i.ons '·:■ ι hü ι. ionon
sind eingegossene kühlkanalu vorauseilen, durch die KiihlinitLol
Ln den '»"finden 'Ό;·, bt.-t i'yi'i'onden .laschinente ils, beispielsweise
einer La'n- ader l.-j i t.sch'iuf el, umgewuly. u worden,
,jei diesen Kons :. ruiv l ionon or^ebtn sich jedf>cli dadurch
Scm» ier igkei ten, das j die erforderliche ICUh Im i. ■. r ο J -:.onge im
Verhältnis zur Vandstrirk« .-.j gross ist, dass nur eine sehr
kleine Wandstärke zwischen den einzelnen Kühlkanälen und
den Schaufelobexi lachen vertiLtibt. infolgedessen dind Teni-
;>era tui'gefälle vorhanden, die ^'u vorstärkcen Wärinespaxiniin—
g,en iiihien, die ihrerseits οίι die Ursachen von üissbildun—
goxi und angenügender Stancizei" sind,
tür die .anwendung hoher Temperaturen hat es sich daher als
vorteilhafter erv.iesen, die zu kühlenden Konstruktionsteile
als geschweisste oder gegossene höhIo Teile auszubilden.
In dünnwandigen Teilen, wie z.u. Turbinenschauiein, kann
man beispielsweise Einsätze od.dgl. vorsehen, die das Kühlmittel
so führen, dass die dem heissen Arbeitsmittel, bei-»
spielsweise Verbrennungsgasen ausgesetzte Fläche der Schaufel
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•lid gekühlt κ i I'd. in derartigen Konstruktionen bildet
dor Einsatz im allgemeinon einen Stauiaum, der das eintretende
Kühlmittel aufnimmt und dieses im innern der in Form eines Flügolprofils ausgebildeten Turbinenschaufel im
v. osentlichen gJoichmüssig in der Weise verteilt, dass dne
iiühlni i t tel längs der Imienf lachen dor hohlen Turbinenschau-
/u
Tel deren Abs t röinlcan te strömt. iJas Kühlmittel di.ejit dann /.ur Kühlung dei' Abs trömkani e, indem es durch diese hindurch oder aiii' der einen oder ruderen Seile derselben ausströmt, /ur Vermeidung von Verlusten wird das ,vühliii i t ζ el in den Kreislauf abgegeben. Hierbei ι r i 11 jedoch die Sclivierijke.il auf, dass sich in verschiedenen zureichen des gekühlten Teiles infolge von unterschiedlichen I,irmebelas tuiigen veröchiedene J'einperaturen ergeben. In einer Turbinenschaufel jiiii Fliigelprofi 1 ist die konvexe Fliiehe oder S^^ugseite des Profils im allgemeinen heisser als d'c konkave Flüche oder ■üruckseite, trotzdem werden beide Seiten im wesentlichen mit der gleichen Kühlmit telmenge pro /.ei teinliei t gekühlt. Infolgedessen wird die Druckseite zu stark und die Saugseite zu schwach gekühlt. Dadurch werden zwischen den Seiten Spannungen erzeugt, Ausserdem wird hierbei durch die Temperatur der heissen Saugseite auch der erforderliche Kühlmittelstrom für die üruckseite bestimmt, obwohl für diese eine geringere Kühlung ausreichen würde.
Tel deren Abs t röinlcan te strömt. iJas Kühlmittel di.ejit dann /.ur Kühlung dei' Abs trömkani e, indem es durch diese hindurch oder aiii' der einen oder ruderen Seile derselben ausströmt, /ur Vermeidung von Verlusten wird das ,vühliii i t ζ el in den Kreislauf abgegeben. Hierbei ι r i 11 jedoch die Sclivierijke.il auf, dass sich in verschiedenen zureichen des gekühlten Teiles infolge von unterschiedlichen I,irmebelas tuiigen veröchiedene J'einperaturen ergeben. In einer Turbinenschaufel jiiii Fliigelprofi 1 ist die konvexe Fliiehe oder S^^ugseite des Profils im allgemeinen heisser als d'c konkave Flüche oder ■üruckseite, trotzdem werden beide Seiten im wesentlichen mit der gleichen Kühlmit telmenge pro /.ei teinliei t gekühlt. Infolgedessen wird die Druckseite zu stark und die Saugseite zu schwach gekühlt. Dadurch werden zwischen den Seiten Spannungen erzeugt, Ausserdem wird hierbei durch die Temperatur der heissen Saugseite auch der erforderliche Kühlmittelstrom für die üruckseite bestimmt, obwohl für diese eine geringere Kühlung ausreichen würde.
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/,ulgabe der Erfindung ist es, oine iHrbinenschaufelanordnung
mil glei chmüsiiig gekühlten Tui^biiionschaufoln zu
schaJ fön, in der alle Turbi nenschaui'eln hohl und mil je
einem Einsät.' versülioii s i.nd, dor zum ilihren eines kühl —
mittels dient und so ausgebildet ist, dass durch die Art
fiel Ausbildung dit· lenge der Kiiii I lüi t LeIs trömung iestgei
<t,t wird, die durch Kanäle tritt, die zwischen dem Ein —
sal? und dor hohlen Schaufel vorhanden sind. Hierbei
tollen die JeiJe eine einheitliche Dicke haben, so dass
eine glei ohiiKtsiii ge Vi ärmed elinung erreicht wird.
Ijosg Aufgabe wird mit einer Turb i nenschaufelanordnung
mil in Abs i. j;·; ι-Ii voneinander angeordneten, hohlen, ein
ι liigf.-lproJ J 1 nji. einer iUiströin- und einer Abs tröinkante
fiui'v.x i. senden T"ui binenschaui el ei ί i iidungsforaäsf, dadurch
gelöst, da s ? in jeder '.! urbinenschaui el ein dünnwaiidigor
J-Ji1EaIz angeordnet ist, der in der Turbinenschaufel einen
S1'"ujraum hildni und der in vorbestJ::i!uiem Abstand von der
Imienvand der "i urbinenschauf el angeordnet ist und mit
dieser Ströniungskanäle begrenzt, die längs der Innenwand
i'er Turbinen cinuiel verlaufen und rl'-ss der Einsatz mit
Ausnehmungen vorsehen ist, die s< <jkontiert sind, dass
Kühlmittel ri.s dem Staurauni gOi,;,n die Innenfläche der
Anströinkante strömt und sich flor Kühlini 11. eist rom aui' die
Suömuncsi-zaiKllc verteilt und rJui ch diese zur Abströmkante
verläuft, wobei in der Turbinenschaufel im Jjeroich der
Abströmkant«? an der Innenseite der Saugfläche ein Diffusions·
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abschnitt vorgesehen ist und v± 'ι i\w.it ,pn in iiere ich dor
Abs Lx'üiiikan te für den Austritt des ivühim i. t tels anyeordnuc
is ind.
Lnsbcsoiiilu ro ist es ,Mveckniiiss I;;, woim hi rbui ι! Lo L in—
sa(v« mit i.m Abstand voneinander an .,eordiia ι on ijiurrip^on
vorsehen sind, die an den Jnnenflachen der Turbinenschaufeln
anliefen. Auf diese Weise nämlich eint1 Abstützung
der Einsätze an den innenwandon der Schaufeln
erreicht, und damit ein vorbestimmter Abstand der Aussen·
wände des Einsatzes von den Innenwänden der lurbinenschaufel
gewährleister.
Zweckmässigerweise werden die Einsätze so ausgebildet,
dass die Einsätze zur Bildung des Diliusionsabschni ι;is
in der Nähe ihrer Abströmkanten auf der der Saugfläche
der jeweiligen Turbinenschaufel zugekehrten Seite ein
geschnürt bzw. verengt sind. Da auf der Druckseite der Turbinenschaufeln eine stärkere Erhitzung erfolgt und
daher auch eine entsprechend stärkere Kühlung in diesem Bereich erforderlich ist, ist es notwendig, dass die im
Bereich der Abströmkanten der Turbinenschaufeln angeordneten
Öffnungen auf der Druckseite der Schaufeln angeordnet sind.
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ULo aus Lri C tsüfi inin^f.n ι iir ei ,-is κ inli.i i ι. t:t-l sind voi ,-n^swo iso
in eier iJrucki lache i:n uereic!: '!ei1 Abs trömkan: e cJor iurbinun-
ochaut'el angeordnet, selbs L vors „uidlt eil können s i ο auch rui
and ei" er .-_, teile vorgeseiicn s'.-iw,
Jie i..r:. i ndiiii£ wird ii:: lullenden anhand eines, in der Zeichnung
in den Figuren 1 bj..i>
\ dirges t ο 1 L cen .tus ι iilirungsbe i.-
d iii'her erlaititerc; die an'Lndurifc,· ist jedoch nicht hieri
beschränkt, sondern iiis3t sicii unter dt-n je^übencn
xiichtlinien in verscn .edens :. ei rora auslüiiren. I.s zeigen:
."L{j. 1 eine teilweise parspakiivische Ansicht einer 'iurbinenschaui
elanordnun,;,
FLj. 2 einen Querschnitt durch eine hohle Turbinenschaufel,
ilj, 3 einen vergrösserten ^uersclinitt nach der Linie 3-3
in Fig. 2,
Fig, -t einen Querschnitt nach der Linie v—-f in Jrig. 2,
Obwohl die Erfindung nachs cenend an einer besondez-en Ausführung
einer Turbinenschaufel beschrieben wird, ist sie
nicht auf TurbinenscruaifeLn beschränkt, sondern die beschriebene
lions truk ;ion kann ^n verschiedenster Weise anwendung
finden, beispielsweise bei Streben oder anderen
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I ι iebwerkstoi lon, die eine entsprechende Kühlung erfordern,
i'ij;. 1 /ο Lj-, ι einen ieil einer iurbinonschaufelannrdnung mit
ο.i nein äusscrcii iialioprofil IO und einem innemn hnlteprolil
1. i, an denen in Abs runden voneinander ; nt ,eordne i e Le i t •
cli.uil'eln 1'1I befestigt sind.
ULe Turbinenanordnung ist beispielsweise ein Ausschnitt ans
einem geschlossenen in bekaiuit er Weise ringförmig ausgebildeten
Ccliaui'elkranz, wie er z.ii. in einer Gasturbine Hinter
der Di'onnkiiiiimer im btrom der heissen Vcrlu'onmingsease als
Lei tschaui'elkraiu angeordnet ist. Derartige Lei t schaufeln
:i ind weiterhin auch in inelirs vu : igen .jioi .Inungen in den veris ten Stufen gebräuchlich.
Lei tschaui'elkraiu angeordnet ist. Derartige Lei t schaufeln
:i ind weiterhin auch in inelirs vu : igen .jioi .Inungen in den veris ten Stufen gebräuchlich.
Die Leitschaufeln haben hierbei die Aufgabe, die heissoji
Gase den Laufschaufeln eines in der Zeichnung nicht dargestellten Turbinenlaufrades unter geeigneten Strömungsbedingungen zuzuführen. Um die Turbinensclinuf elanordnungen, beispielsweise einen Leitschaufelkranz, leichter und damit
unter geringerem Kostenaufwand zusammensetzen zu können,
bestehen diese in bewährter Veise aus Segmenten der in
f j C· 1 gezeigten Ai't tDie Segmente können nämlich zusammen
i.iit den Leitschaufeln \k in einem Stück gegossen und dann
v.u einem geschlossenen Wing zusammengesetzt werden.
Gase den Laufschaufeln eines in der Zeichnung nicht dargestellten Turbinenlaufrades unter geeigneten Strömungsbedingungen zuzuführen. Um die Turbinensclinuf elanordnungen, beispielsweise einen Leitschaufelkranz, leichter und damit
unter geringerem Kostenaufwand zusammensetzen zu können,
bestehen diese in bewährter Veise aus Segmenten der in
f j C· 1 gezeigten Ai't tDie Segmente können nämlich zusammen
i.iit den Leitschaufeln \k in einem Stück gegossen und dann
v.u einem geschlossenen Wing zusammengesetzt werden.
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Um die einzelnen Leitschaufeln 14 so gut zu kühlen, dass
deren Temperatur beträchtlich unter der mittleren Gastemperatur bleibt, werden die Leitschaufeln mit einem
entsprechenden Strömungsmittel gekühlt, beispielsweise
im Falle einer Gasturbine mit dem Kompressor entnommener Luft, oder mit einem anderen verfügbaren Strömungsmittel,
dessen Temperatur niedriger ist als die der Verbrennungsgase. Wie in Fig. 2 gezeigt, sind die Halteprofile &n der
vorderen und hinteren Kante jeweils mit einem Flansch 16
bzw. 18 versehen, die an den benachbarten Konstruktionsteilen
anliegen, wodurch die Axialbelastungen in bekannter Weise auf diese übertragen werden.
Fig# 3 zeigt einen Querschnitt durch eine einzelne, hohle
Leitschaufel l4. In den allgemein gebräuchlichen Leitschaufelanordnungen
sind die hohlen Leitschaufeln 14 als Flügelprofile mit Anströmkante 20 und Abströmkante 22 ausgebildet.
Ein solches Flügelprofil besitzt eine konvexe Saugfläche 2k und eine konkave Druckfläche 26. Beim Betrieb
der Turbine werden im allgemeinen an der Saugfläche 24 von aussen grössere Wärmemengen pro Flächeneinheit auf
das Flügelprofil übertragen als an der Druckfläche 26. Soll daher eine möglichst günstige Kühlung an den Innenflächen
des Flügelprofils erreicht werden, dann muss im Bereich der Saugfläche 2k von innen stärker gekühlt werden,
als im Bereich der Druckfläche 26.
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Jeder Leitschaufel wird in an sich bekannter Weise Kühlmittel zugeführt, beispielsweise einem Verdichter entnommene
Luft od.dgl.. Zur einwandfreien Verteilung des Kühlmittels in der dünnwandigen Leitschaufel ist in dieser
ein Einsatz 28 vorgesehen» Wie in Fig. 2 dargestellt, bleibt die eintretende Strömung, die durch Pfeile angedeutet
ist, auf die Leitschaufeln beschränkt, da der Einsatz 28 mit der Schaufel am einen Ende durch eine Kappe
und am anderen Ende durch einen vollständig abschliessenden
Verschluss 32 dicht verbunden ist. Der Einsatz 28 ist
zweckmässig so mit diesen Teilen verschweisst, dass das
gesamte Strömungsmittel in den durch den hohlen Einsatz
gebildeten Innen- bzw. Stauraum 3^ gedrückt wird.
Zur wirkungsvollen Kühlung der Leitschaufeln 1^ ist der
Einsatz 28 praktisch allseitig in vorbestimmtem Abstand von der Saugfläche 2k und der Druckfläche 26 angeordnet.
Dadurch werden zwischen den Innenseiten des Flügelprofils, die den Flügelprofilflächen gegenüberliegen, und dem Einsatz
Strömungskanäle J6 für das Kühlmittel gebildet, wie
besonders aus den Fig. 3 und k ersichtlich ist. Da sich das Kühlmittel beim Eintritt in den Einsatz 23 unter einem
höheren Druck befindet als in den von diesem auf der einen Seite begrenzten Strömungskanälen "}6, muss der verhältnismassig
dünnwandige Einsatz gegen eine Verformung abgestützt werden. Dies wird durch in Abständen voneinander angeordnete
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zweckmüssig in den Einsatz 26 eingoformte liippexi 3·>
erreicht, durch welche also einerseits die erforderlichen Abstände von der Innenwand und damit die entsprechenden
Querschnitte der Strömungskanäle J6 aufrechterhalten
und andererseits die Leitschaufeln 14 versteift werden.
Weiterhin dienen die Hippen ^H als Führungen für das
Kühlmittel, da, wie sich gezeigt hat, an der heissen
Anströmkante 20 eine Aufprallkühlung wirksamer ist als eine Wärmeabführung durch einen zur Kante 20 parallelen
Kühlmittelstrom. Aus diesem Grund ist der Einsatz an seiner Vorderseite mit Öffnungen kO versehen, die so
ausgerichtet sind, dass das gesamte Kühlmittel aus dem Stauraum 3*+ durch die Öffnungen kO auf die Innenfläche
der Anströmkante der Schaufel direkt auftrifft und sich
erst dann in der durch Pfeile in Fig. 3 angedeuteten Weise in den Kanälen J6 verteilt und in diesen nach
rückwärts zur Abströmkante 22 strömt. Um eine optimale Kühlwirkung zu erreichen, ist der Einsatz 28 also einerseits
so ausgebildet, dass sich eine Aufprallkühlung an der Anströmkante ergibt, andererseits liegt der Einsatz
28 hierzu an der Innenfläche der Leitschaufeln 1^ fast
an, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist. Der geteilte Kühl— strom wird durch die öffnungen k2 im Hereich der Abström—
kante 22 der Leitschaufel nach aussen abgeleitet, vorzugsweise an der Druckseite der Abströmkante, so dass di&
Verluste minimal gehalten werden.
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bei den gebräuchlichen Leitschauf elkons truktionfii wird
die konvexe Saugfläche 2k im uetrieb im allgemeinen heisser
als die konkave Druckfläche 26. Soll die Leitschaufel zur Vermeidung von grösseren Wärmespannungen auf möglichst einheitliche
Temperatur gekühlt werden, ist infolgedessen im uereich der heisseren Saugfläche eine stärkere Kühlmittelstromung
notwendig als im iiereich der weniger heissen Druckfläche. Hierzu reicht es nicht aus, einfach durch
Verlagern des Einsatzes 28 den Querschnitt der Strömungs— kanüle 3^ zu verändern, weil die aerodynamischen und
Wärmeübertragungsbedingungen dazu führen, dass bei einer
Verkleinerung der Strömungskanäle 36 auch die Strömungsmenge
des pro Zeiteinheit hindurchströmenden Kühlmittels abnimmt und dadurch die Temperatur des Kühlmittels
steigt, während die Wärmeübergangszahl aber nur geringfügig
anwächst, so dass die resultierende Kühlleistung beträchtlich herabgesetzt wird. Das bedeutet also, man
kann den Einsatz 28 nicht in dem Masse verlagern, dass die erforderliche ungleichmässige Verteilung der Kühlleistung
erreicht wird. Damit trotzdem an der heisseren Fläche ein stärkerer Kühlstrom fliesst, ist erfindungsgemäss
in der Leitschaufel ein Diffusionsabschnitt vorgesehen, der an der Stelle kk angedeutet ist und beispielsweise
dadurch geschaffen wird, dass der Einsatz 28 an seiner Abströmkante in der in Fig. 3 gezeigten Weise
ausgebildet ist.
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Im allgemeinen ist der statische Druck an der Abströrakante
>i6 des Einsatzes 28 in den beiden, an der Saugbzw.
Druckseite der Leitschaufel befindlichen Ströniungs— kanälen 36 gleich gross. Durch den Diffusionsabschnitt kh
ergibt sich jedoch an der Stelle kS ein niedrigerer Druck
als an der Abströmkante kC des Einsatzes 28. Durch diesen niedrigeren Druck ergibt sich eine höhere Strömungsgeschwindigkeit
und dadurch fliesst pro Zeiteinheit im saugflächensextigen Strömungskanal J6 eine grössere Kühlmittelmenge.
Der Diffusionsabschnitt wirkt daher wie eine Pumpe oder ein Heber, so dass sich eine Aufteilung des
aus den öffnungen kO austretenden Kühlmittelstromes auf
die Strömungskanäle 36 in der Weise einstellt, dass
durch den Strömungskanal an der Saugseite Zh mehr Kühlmittel strömt als durch den Strömungskanal an der Druckseite
26. Genau das ist aber notwendig, damit die Leitschaufel Ik gleichmässig, d.h. auf eine annähernd einheitliche
Temperatur gekühlt wird. Dadurch ergeben sich nämlich nur geringe Wärmespannungen in der Leitschaufel
und es wird eine gleichmässige Wärmedehnung der Leitschaufel erreicht. Durch diese angepasste Kühlung werden
die ungleichmässigen Wärmebelastungen der Leitschaufel ausgeglichen, denn der Diffusionsabschnitt ist auf dex
Innenseite der Saugfläche angeordnet, weil dort infolge der grösseren Erhitzung von aussen eine entsprechend
stärkere Kühlmittelströmung erforderlich ist. Die Länge
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und die Querschnittsfläche des Diffusionsabschnittes hängen
Jeweils von dem erforderlichen Druckgefälle ab.
Der Diffusionsabsohnitt kk kann an sich in beliebiger
zweckentsprechender Weise, durch die eine ausreichende Diffusion erreicht wird, ausgebildet sein. In dem dargestellten
Ausfuhrungsbeispiel ist der Einsatz hierzu an seiner Abströmkante nach der Druckfläche 26 der Leitschaufel
hin eingeschnürt. Die hierfür allein wichtigen Überlegungen gingen davon aus« eine Ausbildung des Diffusionsabschnittes
zu schaffen, durch die bei einfacher Herstellbarkeit die erforderliche Strömungsdiffusion in
einwandfreier Weise gewährleistet ist. Eine Einschnürung des Einsatzes in der dargestellten Form hat sich als besonders
zweckmässig erwiesen« Wesentlich ist, dass der Diffusionsabschnitt im Bereich der Abströmkante vorgesehen
ist und der Diffusionsabschnitt so ausgebildet ist, dass durch die Strömungskanäle 36 an der Saugfläche eine
grössere Kühlmittelmenge pro Zeiteinheit hindurchströmt als durch die Strömungskanäle 36 an der Druckfläche. Hierdurch
wird zusammen mit der Aufprallkühlung der Anströmkante eine sich gleichmässig bei Erwärmung ausdehnende
Schaufelkonstruktion erreicht, indem durch angepasste
Kühlung die ungleichmässige Erwärmung kompensiert wird; daher ist eine derart erfindungsgemäss ausgebildete
Schaufel relativ frei von Spannungen.
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Zur Erfindung g-ehöit alles dasjenige, was in der Ueschxeibung
enthalten und bzw. oder in der Zeichnung dargestellt ist, einschliesslich dessen, was in Abweichung von den
konkreten Ausführungsbeispielen für den Fachmann naheliegt.
Sp /Ro
009813/0329
Claims (2)
- PA ΤΕΝΤΑ Ν WAL TE(7y. f ι jif*. /Γ (Z)- λ ι π C ι ο λ%Zx.ichara s^flulier-yyjorner I η / D / \5 UxHpi.-^/nff. J/xani-JjXeinrüPATCNTAMW ALT OWL .-«Μα. WICHAiW» MOLLCW MOIMiCH PATCMTAMWALT DIPL-INO. MAMS-MCINMICM WCVBCHLIN-OAMLCM - POOWELMIALLCC ·■ MOMCMCN ZZ - WlOCMMAVCnSTRASSC 4·TTfI- TCLCOHAMMC: PPIOPIHOUS TCLCFOM-. ZZ M ·* - TELECKAMMC : PHOPIMOUS1b 901General Electric Company, S c h e η e c t a d y , Λ.Ύ. / USAPatentansprüchej 1.)Turbinenschaufe!anordnung mit in Abständen voneinanderangeordneten, hohlen, «in Flügelprofil mit einer Anström- und einer Abströmkante aufweisenden Turbinens cliauf ein, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Turbinenschaufel (14) ein dünnwandiger Einsatz (2d) angeordnet ist, derin der Turbinenschaufel einen Stauraum (3^) bildet und der in vorbestimmtem Abstand von der Innenwand der Turbinenschaufel angeordnet ist und mit dieser Strömungskanäle (36) begrenzt, die längs der Innenwand der Turbinenschaufel verlaufen und dass der Einsatz (28) mit Ausnehmungen (4o) versehen ist, die so orientiert sind, dass Kühlmittel aus dem Stauraum (3^) gegen die Innenfläche der Anströmkante (20) strömt und sich der Kühlmittels trom auf die Strömungskanäle (3<>) verteilt undw 009813/0329-2-U76790durch diese zur Abströmkante (22) verläuft, wobei in der Turbinenschaufel la Bereich der Abströmkante (22) an der Innenseite der Saugfläche (24) ein Diffusionsabschnitt (44) vorgesehen ist und öffnungen (42) im Bereich der AbstrÖmkante (22) fUr den Austritt des Kühlmittels angeordnet sind.
- 2. Turbinensohaufe!anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsätze (28) mit im Abstand voneinander angeordneten Querrippen (38) versehen sind, die an den Innenflächen der Turbinenschaufeln anliegen.3« Turbinenschaufelanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsätze (28) zur Bildung des Diffusionsabschnitts (44) -in der Nähe ihrer Abströmkanten (46) auf der der Saugfläche . (24) der jeweiligen Turbinenschaufel zugekehrten Seite eingeschnürt bzw. verengt sind.hm Turbinenschaufelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, dass die im Bereich der Abströmkanten der Turbinenschaufeln angeordneten öffnungen (42) auf der Druckseite (26) der Schaufeln (i4) angeordnet sind. .5· Turbinenschaufelanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, ansonet wie beschrieben und bzw.oder dargestellt. 009813/0329SAD ORIGINAL
Applications Claiming Priority (3)
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---|---|---|---|
US452682A US3301527A (en) | 1965-05-03 | 1965-05-03 | Turbine diaphragm structure |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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Family Applications (1)
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DE (1) | DE1476790A1 (de) |
GB (1) | GB1101543A (de) |
NL (1) | NL6607360A (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0258754A2 (de) * | 1986-09-03 | 1988-03-09 | Mtu Motoren- Und Turbinen-Union MàNchen Gmbh | Turbinenschaufel mit Kühleinsatz |
US6439847B2 (en) | 2000-01-31 | 2002-08-27 | Alstom (Switzerland) Ltd. | Air-cooled turbine blade |
Families Citing this family (42)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3412979A (en) * | 1965-12-10 | 1968-11-26 | Rolls Royce | Aerofoil-shaped blade for use in a fluid flow machine such as a turbine |
GB1070480A (en) * | 1966-02-01 | 1967-06-01 | Rolls Royce | Aerofoil shaped blade for a fluid flow machine such as a gas turbine engine |
US3963368A (en) * | 1967-12-19 | 1976-06-15 | General Motors Corporation | Turbine cooling |
US3574481A (en) * | 1968-05-09 | 1971-04-13 | James A Pyne Jr | Variable area cooled airfoil construction for gas turbines |
US3529903A (en) * | 1968-11-29 | 1970-09-22 | Westinghouse Electric Corp | Nozzle blade structure |
US3715170A (en) * | 1970-12-11 | 1973-02-06 | Gen Electric | Cooled turbine blade |
US3920947A (en) * | 1972-01-27 | 1975-11-18 | Chromalloy American Corp | Turbine-nozzle manufacturing apparatus and method |
US3802046A (en) * | 1972-01-27 | 1974-04-09 | Chromalloy American Corp | Method of making or reconditioning a turbine-nozzle or the like assembly |
US3858290A (en) * | 1972-11-21 | 1975-01-07 | Avco Corp | Method of making inserts for cooled turbine blades |
US4288201A (en) * | 1979-09-14 | 1981-09-08 | United Technologies Corporation | Vane cooling structure |
FR2659689B1 (fr) * | 1990-03-14 | 1992-06-05 | Snecma | Circuit de refroidissement interne d'une aube directrice de turbine. |
US5145315A (en) * | 1991-09-27 | 1992-09-08 | Westinghouse Electric Corp. | Gas turbine vane cooling air insert |
US5493855A (en) * | 1992-12-17 | 1996-02-27 | Alfred E. Tisch | Turbine having suspended rotor blades |
US5611662A (en) * | 1995-08-01 | 1997-03-18 | General Electric Co. | Impingement cooling for turbine stator vane trailing edge |
US6237344B1 (en) | 1998-07-20 | 2001-05-29 | General Electric Company | Dimpled impingement baffle |
US6193465B1 (en) * | 1998-09-28 | 2001-02-27 | General Electric Company | Trapped insert turbine airfoil |
FR2872541B1 (fr) * | 2004-06-30 | 2006-11-10 | Snecma Moteurs Sa | Aube fixe de turbine a refroidissement ameliore |
FR2877390B1 (fr) * | 2004-10-29 | 2010-09-03 | Snecma Moteurs | Secteur de distribution de turbine alimente en air de refroidissement |
US20060099073A1 (en) * | 2004-11-05 | 2006-05-11 | Toufik Djeridane | Aspherical dimples for heat transfer surfaces and method |
FR2899271B1 (fr) | 2006-03-29 | 2008-05-30 | Snecma Sa | Ensemble d'une aube et d'une chemise de refroidissement, distributeur de turbomachine comportant l'ensemble, turbomachine, procede de montage et de reparation de l'ensemble |
US7930891B1 (en) * | 2007-05-10 | 2011-04-26 | Florida Turbine Technologies, Inc. | Transition duct with integral guide vanes |
FR2922597B1 (fr) * | 2007-10-19 | 2012-11-16 | Snecma | Aube refroidie de turbomachine |
FR2928962B1 (fr) * | 2008-03-19 | 2013-10-18 | Snecma | Distributeur de turbine a pales creuses. |
US8109724B2 (en) * | 2009-03-26 | 2012-02-07 | United Technologies Corporation | Recessed metering standoffs for airfoil baffle |
US8449249B2 (en) | 2010-04-09 | 2013-05-28 | Williams International Co., L.L.C. | Turbine nozzle apparatus and associated method of manufacture |
JP2015527530A (ja) * | 2012-08-20 | 2015-09-17 | アルストム テクノロジー リミテッドALSTOM Technology Ltd | 回転機械用の内部冷却される翼 |
EP2949871B1 (de) * | 2014-05-07 | 2017-03-01 | United Technologies Corporation | Variables leitschaufelsegment |
US10781715B2 (en) * | 2015-12-21 | 2020-09-22 | Raytheon Technologies Corporation | Impingement cooling baffle |
JP6651378B2 (ja) * | 2016-02-22 | 2020-02-19 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | インサート組品、翼、ガスタービン、および、翼の製造方法 |
EP3236009A1 (de) | 2016-04-21 | 2017-10-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Leitschaufel mit einem verbindungsrohr |
US10450880B2 (en) * | 2016-08-04 | 2019-10-22 | United Technologies Corporation | Air metering baffle assembly |
US10309242B2 (en) * | 2016-08-10 | 2019-06-04 | General Electric Company | Ceramic matrix composite component cooling |
US10662783B2 (en) * | 2018-08-29 | 2020-05-26 | United Technologies Corporation | Variable heat transfer collector baffle |
US11702941B2 (en) * | 2018-11-09 | 2023-07-18 | Raytheon Technologies Corporation | Airfoil with baffle having flange ring affixed to platform |
US10711620B1 (en) * | 2019-01-14 | 2020-07-14 | General Electric Company | Insert system for an airfoil and method of installing same |
US11371360B2 (en) * | 2019-06-05 | 2022-06-28 | Raytheon Technologies Corporation | Components for gas turbine engines |
US11448075B2 (en) * | 2020-11-02 | 2022-09-20 | Raytheon Technologies Corporation | CMC vane arc segment with cantilevered spar |
US11428166B2 (en) * | 2020-11-12 | 2022-08-30 | Solar Turbines Incorporated | Fin for internal cooling of vane wall |
FR3116466B1 (fr) * | 2020-11-25 | 2022-11-25 | Safran Ceram | Préforme fibreuse d'un profil aérodynamique d'aube de turbomachine |
US20230407753A1 (en) * | 2022-06-17 | 2023-12-21 | Raytheon Technologies Corporation | Flow guides for internal cooling of a cmc airfoil |
GB202216827D0 (en) * | 2022-11-11 | 2022-12-28 | Rolls Royce Plc | A method of manufacturing a turbine component |
US12025029B1 (en) * | 2023-08-21 | 2024-07-02 | Rtx Corporation | Bathtub seal for damping CMC vane platform |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
BE498667A (de) * | 1949-08-27 | |||
GB685769A (en) * | 1949-11-22 | 1953-01-14 | Rolls Royce | Improvements relating to compressor and turbine blading |
FR1262552A (fr) * | 1950-03-02 | 1961-06-05 | Structure et fixation de chemises pour le guidage du fluide assurant le refroidissement interne d'aubes creuses pour machines à écoulement de fluide | |
GB753224A (en) * | 1953-04-13 | 1956-07-18 | Rolls Royce | Improvements in or relating to blading for turbines or compressors |
US2879028A (en) * | 1954-03-31 | 1959-03-24 | Edward A Stalker | Cooled turbine blades |
US2920866A (en) * | 1954-12-20 | 1960-01-12 | A V Roe Canada Ltd | Hollow air cooled sheet metal turbine blade |
FR1177035A (fr) * | 1957-05-28 | 1959-04-20 | Snecma | Procédé et dispositif de refroidissement d'organes de machines |
US3045965A (en) * | 1959-04-27 | 1962-07-24 | Rolls Royce | Turbine blades, vanes and the like |
-
1965
- 1965-05-03 US US452682A patent/US3301527A/en not_active Expired - Lifetime
-
1966
- 1966-05-27 NL NL6607360A patent/NL6607360A/xx unknown
- 1966-06-01 CH CH792266A patent/CH463877A/de unknown
- 1966-06-09 GB GB25693/66A patent/GB1101543A/en not_active Expired
- 1966-06-20 DE DE19661476790 patent/DE1476790A1/de active Pending
- 1966-08-10 BE BE685320D patent/BE685320A/xx unknown
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0258754A2 (de) * | 1986-09-03 | 1988-03-09 | Mtu Motoren- Und Turbinen-Union MàNchen Gmbh | Turbinenschaufel mit Kühleinsatz |
DE3629910A1 (de) * | 1986-09-03 | 1988-03-17 | Mtu Muenchen Gmbh | Metallisches hohlbauteil mit einem metallischen einsatz, insbesondere turbinenschaufel mit kuehleinsatz |
EP0258754A3 (en) * | 1986-09-03 | 1988-07-27 | Mtu Muenchen Gmbh | Hollow metallic element with an insert, especially a turbine blade with a cooling insert |
US4859141A (en) * | 1986-09-03 | 1989-08-22 | Mtu-Motoren-Und Turbinen-Union Muenchen Gmbh | Metallic hollow component with a metallic insert, especially turbine blade with cooling insert |
US6439847B2 (en) | 2000-01-31 | 2002-08-27 | Alstom (Switzerland) Ltd. | Air-cooled turbine blade |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BE685320A (de) | 1967-01-16 |
US3301527A (en) | 1967-01-31 |
GB1101543A (en) | 1968-01-31 |
NL6607360A (de) | 1967-11-28 |
CH463877A (de) | 1968-10-15 |
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