DE10064271A1 - Vorrichtung zur Prallkühlung eines in einer Strömungskraftmaschine hitzeexponierten Bauteils sowie Verfahren hierzu - Google Patents
Vorrichtung zur Prallkühlung eines in einer Strömungskraftmaschine hitzeexponierten Bauteils sowie Verfahren hierzuInfo
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Abstract
Beschrieben wird eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Prallkühlung eines in einer Strömungsmaschine hitzeexponierten Bauteils mit einem zu kühlenden Wandabschnitt, der wenigstens einseitig wenigstens einem Prallluftkühlstrom ausgesetzt ist, der durch einen Strömungskanal innerhalb eines Flächenelementes, das beabstandet gegenüber dem zu kühlenden Wandabschnitt angeordnet ist, hindurchtritt und auf den zu kühlenden Wandabschnitt auftrifft. DOLLAR A Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Strömungskanal eine Eintritts- und eine Austrittsöffnung aufweist, dass die Austrittsöffnung unmittelbar dem zu kühlenden Wandabschnitt zugewandt ist, und dass die Eintrittsöffnung einen Durchströmungsquerschnitt aufweist, der kleiner als der Durchströmungsquerschnitt der Austrittsöffnung ist.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Prallkühlung eines in einer
Strömungsmaschine hitzeexponierten Bauteils mit einem zu kühlenden
Wandabschnitt, der wenigstens einseitig wenigstens einem Prallkühlluftstrom
ausgesetzt ist, der durch einen Strömungskanal innerhalb eines Flächenelementes,
das beabstandet gegenüber dem zu kühlenden Wandabschnitt angeordnet ist,
hindurchtritt und auf den zu kühlenden Wandabschnitt auftrifft. Ferner bezieht sich
die Erfindung auf ein diesbezügliches Kühlverfahren sowie ein Verfahren zur
Herstellung eines hitzebeständigen Bauteils.
Die mit modernen Gasturbinenanlagen erzielbare maximale Ausgangsleistung sowie
der mit diesen Anlagen erzielbare Wirkungsgrad hängt unmittelbar mit den innerhalb
der Brennkammer erzielbaren Verbrennungstemperaturen zusammen, bei denen die
in der Brennkammer entstehenden Heißgase die stromab vorgesehenen
Turbinenstufen durchströmen. Unter rein thermodynamischen Gesichtspunkten
könnte der Wirkungsgrad derartiger Strömungskraftmaschinen entscheidend durch
eine Erhöhung der innerhalb der Brennkammer erzielbaren
Verbrennungstemperaturen gesteigert werden, doch sind diesen Bestrebungen
Grenzen gesetzt, die durch die Materialien jener Bauteile bestimmt sind, die mittel-
bzw. unmittelbar den Heißgasen ausgesetzt sind. So gilt es aus rein
materialspezifischen Gesichtspunkten darauf zu achten, die innerhalb von
Gasturbinen herrschenden Temperaturen unterhalb der Schmelztemperaturen der
jeweilig betroffenen Bauteile zu halten. Um dennoch möglichst hohe
Verbrennungstemperaturen erzielen zu können, werden einerseits stets neue,
hochtemperaturbeständige Materialien entwickelt, andererseits werden
Kühlmaßnahmen getroffen, um eben jene, den Heißgasen unmittelbar ausgesetzten
Bauteile zu kühlen, wodurch die thermische Belastung reduziert sowie die
Lebensdauer der Bauteile erhöht werden soll.
Aus der Vielzahl der innerhalb einer Gasturbinenanlage zu kühlenden Bauteile sind
es gerade die Leit- und Laufschaufeln innerhalb einer der Brennkammer unmittelbar
nachgeschalteten Turbinenstufe, die nicht nur den Heißgasen ausgesetzt sind,
sondern darüber hinaus auch hohen mechanischen Belastungen standhalten
müssen.
Üblicherweise werden eben jene Bauteile gezielt mit Kühlluft beaufschlagt, die von
Seiten des Verdichters in Teilströmen abgezweigt und durch entsprechend
vorgesehene Kühlkanäle direkt den zu kühlenden Bauteilen zugeleitet wird.
Insbesondere gilt es jene Bereiche der Turbinenschaufel wirksam zu kühlen, die
einer besonders starken thermischen Belastung ausgesetzt sind. Dies betrifft in
erster Linie die Turbinenschaufelvorderkante auf die die Heißgase unmittelbar
auftreffen und in diesem Bereich besonders hohe Wärmeübergangszahlen
hervorrufen. Das Maximum des sogenannten externen
Wärmeübergangskoeffizienten wird typischerweise an jenen Stellen der
Turbinenschaufelvorderkante erreicht, auf die die Heißgase senkrecht auftreffen und
somit zu einer maximalen Stauwirkung an der Turbinenschaufelvorderkante führen.
Gerade jene Stellen gilt es mit höchster Effizienz zu kühlen, um die
materialbedingten Temperaturgrenzen nicht zu über schreiten.
Eine bevorzugte Technik zur Kühlung der Turbinenschaufelvorderkante basiert auf
der gezielten Kühlluftzufuhr innerhalb der Turbinenschaufel längs von sich im
Inneren der Schaufel befindlichen Kühlkanälen, wobei die Kühlluft unmittelbar an der
Innenseite der Turbinenschaufelvorderkante vorbeigeleitet wird um die Vorderkante
auf konvektive Weise zu kühlen.
Eine derartig ausgebildete Turbinenschaufel ist beispielsweise aus der US 5,603,606
zu entnehmen, in der gemäß Fig. 1 in dieser Druckschrift ein Querschnitt durch den
vorderen Bereich einer Turbinenschaufel gezeigt ist, der einen Kühlluftkanal 166
aufweist, der über einen Verbindungsspalt 180 mit einem vorderen Kühlvolumen 168
verbunden ist, das unmittelbar im Inneren der Turbinenschaufel an der
Turbinenschaufelvorderkante angrenzt. Der Verbindungskanal 180 ist einseitig von
der Turbinenschaufelinnenwand begrenzt, wodurch die in den vorderen
Volumenbereich eingeleitete Kühlluft tangential die Innenseite der
Turbinenschaufelvorderkante überströmt. Hierdurch wird zwar der gesamte Bereich
der Turbinenschaufelvorderkante mit einem inneren Kühlluftstrom beaufschlagt, doch
vermag dieser gerade die vorstehend bezeichneten heißen Bereiche entlang der
Turbinenschaufelvorderkante nur unzureichend zu kühlen.
Um dem Kontakt und damit verbunden den Wärmeaustausch zwischen dem
Kühlluftstrom und der zu kühlenden Wandoberfläche zu verbessern ist in der
DE 32 48 162 C2 vorgeschlagen worden, Rippenelemente an der zu kühlenden
Wandoberfläche anzubringen, deren Rippenlängsachsen in etwa 45° zur
Kühlluftströmungsrichtung orientiert sind. Zwar kann mit der vorstehend
beschriebenen Maßnahme der Wärmeübergang zwischen dem Kühlluftstrom und der
zu kühlenden Oberfläche verbessert werden, doch überströmt die Kühlluft die zu
kühlende Oberfläche lediglich tangential, wodurch besonders heiße Bereiche der
Wandoberfläche ebenso nicht in einem ausreichenden Maße gekühlt werden.
Um diesen Nachteil zu beseitigen ist in Fig. 4 ein Querschnitt durch den vorderen
Bereich einer Turbinenschaufel 1 dargestellt. Zur Verdeutlichung der
Hitzeproblematik sind Stromlinien 2 schematisiert eingezeichnet, die die auf die
Turbinenschaufelvorderkante 3 auftreffenden Heißgase repräsentieren sollen.
Insbesondere in jenem Bereich der Turbinenschaufelvorderkante 3, in dem die
Heißgasströmung 2 nahezu senkrecht auf die Turbinenschaufelvorderkante auftrifft,
findet eine extrem starke Temperaturerhöhung innerhalb des Materials der
Turbinenschaufel statt. Eben diesen Bereich gilt es besonders wirksam zu kühlen.
Hierzu sieht die Turbinenschaufel 1 einen inneren Kühlkanal 4 vor, der durch
wenigstens einen Verbindungskanal 5, der sich in einer Trennwand 8 befindet, mit
einem vorderen Volumen 6 verbunden ist, in das ebenso ein mit der
Turbinenschaufeloberseite verbundener Austrittskanal 7 hineinragt.
Kühlluft, die mit hohem Druck über den Kühlkanal 4 zugeführt wird, tritt durch den
Strömungskanal 5 in das Volumen 6 mit hoher Geschwindigkeit ein und trifft den
Bereich 3 der Turbinenschaufelvorderkante. Diese auch als Prallkühlung bezeichnete
Kühltechnik vermag im Unterschied zu den vorstehend genannten Kühltechniken
verstärkt jenen Bereich an der Turbinenschaufelvorderkante zu kühlen, der durch die
Heißgase am stärksten thermisch belastet wird. Genauere Untersuchungen der an
sich bekannten Prallluftströmung, die durch den Verbindungskanal in Richtung der zu
kühlenden Turbinenschaufelvorderkante hindurchtritt, zeigen jedoch, dass der
geradlinig ausgebildete Strömungskanal erst eine Aufweitung des Kühlstrahls beim
Verlassen des Verbindungskanals zulässt. Hierdurch werden nur kleine Flächen an
der Innenseite der Turbinenschaufelvorderkante wirksam mit Kühlluft beaufschlagt
und die Kühlwirkung beschränkt sich nur auf einen stark eingeschränkten Bereich.
Ein weiterer Nachteil der geradlinig ausgebildeten Verbindungskanäle liegt darin,
dass der austretende Kühlstrahl sehr massiv einen sehr kleinen Bereich kühlt und
deshalb zu sehr starken Temperaturgradienten und dadurch verursachten
Spannungsgradienten im Material beiträgt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Prallkühlung eines in
einer Strömungsmaschine hitzeexponierten Bauteils, vorzugsweise einer
Turbinenschaufel, gemäß der vorstehend genannten Gattung derart
weiterzuentwickeln, dass der Bereich der hitzebelasteten
Turbinenschaufelvorderkante möglichst effektiv und optimal gekühlt werden kann, so
dass dem Bestreben nach höheren Brennkammertemperaturen oder einer Reduktion
der verwendeten Kühlluftbedarfs entsprechend Rechnung getragen werden kann.
Ferner wir ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Bauteils angegeben.
Die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist im Anspruch 1
angegeben. Gegenstand des Anspruchs 12 ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zur
Prallkühlung. Anspruch 14 betrifft ein erfindungsgemäßes Herstellverfahren eines
Bauteiles gemäß Anspruch 1. Den Erfindungsgedanken vorteilhaft weiterbildende
Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der gesamten Beschreibung,
insbesondere unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele gemäß Zeichnungen,
zu entnehmen.
Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung zur Prallkühlung eines in einer
Strömungsmaschine hitzeexponierten Bauteils mit einem zu kühlenden
Wandabschnitt, der wenigstens einseitig wenigstens einem Prallluftkühlstrom
ausgesetzt ist, der durch einen Strömungskanal innerhalb eines Flächenelementes
beabstandet gegenüber dem zu kühlenden Wandabschnitt ist, hindurchtritt und auf
dem zu kühlenden Wandabschnitt auftrifft, derart ausgebildet, dass der
Strömungskanal eine Eintritts- und eine Austrittsöffnung aufweist, dass die
Austrittsöffnung unmittelbar dem zu kühlenden Wandabschnitt zugewandt ist und
dass die Eintrittsöffnung einen Strömungsquerschnitt aufweist, der kleiner als der
Strömungsquerschnitt der Austrittsöffnung ist.
Die der Erfindung zugrundeliegende Idee ist im Unterschied zum Stand der Technik
den Strömungskanal derart auszugestalten, dass der durch den Strömungskanal
hindurchtretende Kühlstrom nach Durchtritt durch den Strömungskanal stark
divergent aufgefächert wird und auf diese Weise einen größeren Bereich der zu
kühlenden Turbinenschaufelvorderkante erfasst. Bildet man erfindungsgemäß die
Kontur des Strömungskanals mit einem sich in Strömungsrichtung aufweitenden
Strömungsquerschnitt aus, so verringern sich zudem die Druckverluste, was
wiederum der Kühlwirkung des durch den Strömungskanal hindurchtretenden
Kühlluftstromes zugute kommt, zumal die Prallluftkühlströmung innerhalb des
Strömungskanals abgebremst wird. Dies ist ebenso der Grund dafür, dass
Strömungsverluste, die unmittelbar an der Austrittsöffnung von konventionell
ausgebildeten Strömungskanälen auftreten, erheblich reduziert werden können.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme kann nicht nur die Kühlwirkung im Bereich
der Turbinenschaufelvorderkante erheblich verbessert werden, vielmehr trägt der
divergent auf die Innenseite der Turbinenschaufelvorderkante auftreffende
Prallluftkühlstrom zu einem verbesserten Ausgleich des sich innerhalb der
Turbinenschaufelvorderkante ausbildenden Temperaturgradients bei. Dies reduziert
auch zugleich die innerhalb der Turbinenschaufel auftretenden mechanischen
Spannungen, wodurch nicht zuletzt ein entscheidender Beitrag zur Reduzierung der
Materialermüdung geleistet wird. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass
die erfindungsgemäße Maßnahme zu einer Homogenisierung der sich entlang der
Turbinenschaufeloberfläche durch die innere Kühlung einstellenden
Wärmeübergangszahlen beiträgt. Überhitzte Stellen entlang der
Turbinenschaufelvorderkante, über der der Staudruck der Heißgase ein Maximum
aufweist, können wirkungsvoll vermieden werden.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen
Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die
Zeichnung exemplarisch beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 Querschnittsdarstellung durch den vorderen Teil einer
Turbinenschaufel mit erfindungsgemäß ausgebildeter
Prallluftkühlung,
Fig. 2 Detaildarstellung eines erfindungsgemäß ausgebildeten
Strömungskanals,
Fig. 3 schematisierte Längsschnittdarstellung durch eine Turbinenschaufel,
sowie
Fig. 4 Querschnittsdarstellung durch den vorderen Teil einer
Turbinenschaufel gemäß Stand der Technik.
Fig. 1 zeigt den vorderen Bereich einer Turbinenschaufel 1 in
Querschnittsdarstellung mit einem Hauptkühlkanal 4, der über einen Strömungskanal
5 mit einem vorderen Kühlvolumen 6 verbunden ist, das im übrigen von einer
Trennwand 8 vom Hauptkühlkanal 4 getrennt ist. Das vordere Kühlvolumen 6 weist
einen Austrittskanal 7 auf, der an der Oberfläche der Turbinenschaufel 1 mündet. Die
durch den Hauptkühlkanal 4 zugeführte Kühlluft tritt unter hohem Druck durch den
Strömungskanal 5 hindurch und trifft auf die dem Strömungskanal 5 gegenüber
liegende Innenwand der Turbinenschaufel 1 im Bereich der
Turbinenschaufelvorderkante 3 auf. Erfindungsgemäß ist der Strömungskanal 5 mit
einem sich in Strömungsrichtung erweiternden Strömungsquerschnitt ausgebildet, so
dass die in Form eines Prallluftkühlstromes durch den Strömungskanal 5
hindurchtretende Kühlluft divergent aus dem Strömungskanal 5 austritt und somit
einen größeren Bereich der Turbinenschaufelvorderkante 3 beaufschlagt.
Fig. 2 zeigt eine Detaildarstellung bezüglich der geometrischen Ausbildung des
Strömungskanals 5, der innerhalb der Trennwand 8 vorgesehen ist, die den
Hauptkühlkanal 4 vom vorderen Volumen 6 abtrennt. Der Strömungskanal 5 weist
eine Eintrittsöffnung 9 sowie eine Austrittsöffnung 10 auf, wobei die Eintrittsöffnung 9
einen geringeren Querschnitt, bzw. kleineren Öffnungsdurchmesser, aufweist als die
Austrittsöffnung 10. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Strömungskanal 5
konisch erweiternd ausgebildet und weist geradlinig geschnittene
Begrenzungswände auf. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, trichterförmig
gebogene Begrenzungswandkonturen vorzusehen. Wesentlich ist, dass die sich
längs durch den Strömungskanal 5 ausbreitende Prallluftkühlströmung im
Strömungsprofil nach Durchtritt durch den Strömungskanal divergent aufweitet, um
auf diese Weise einen möglichst großen Bereich der Turbinenschaufelvorderkante 3
im Wege der Prallluftkühlung zu beaufschlagen.
Typischerweise weist der in Fig. 2 dargestellte Öffnungswinkel α, der zwischen der
Mittenachse durch den Strömungskanal 5 und von einer Begrenzungswand
eingeschlossen ist, Werte zwischen 2° und 9° auf. Typische mittlere Durchmesser für
den Strömungskanal 5 liegen im Bereich zwischen 0.5 und 7 mm.
In Fig. 3 ist ein Längsschnitt durch den vorderen Bereich einer Turbinenschaufel 1
dargestellt, mit dem Hauptkühlkanal 4, dem vorderen Volumen 6 sowie der
Trennwand 8, in der radial zur Turbinenschaufel 1 verteilt eine Vielzahl einzelner
Strömungskanälen 5 vorgesehen ist. Alle einzelnen Strömungskanäle 5 sind derart
relativ zur Turbinenschaufelvorderkante 3 orientiert, so dass die durch die
Strömungskanäle hindurchtretenden einzelnen Prallluftkühlströme unmittelbar die
Innenwand der Turbinenschaufelvorderkante zu kühlen vermögen.
Zur Herstellung der erfindungsgemäß ausgebildeten Turbinenschaufel eignet sich
das konventionelle Gießverfahren, bei dem innerhalb einer Gussform zur Ausbildung
der erfindungsgemäß ausgebildeten Strömungskanäle hitzebeständige
Einsatzformen vorgesehen sind, die aus dem Gussteil nachträglich entfernt werden,
um die freien Strömungskanäle offenzulegen.
Auf die Beschreibung der Fig. 4 werden auf die eingangs beschriebenen
Ausführungen verwiesen.
1
Turbinenschaufel
2
Heißgasströmung
3
Bereich der Turbinenschaufelvorderkante
4
Kühlkanal, Hauptkühlkanal
5
Strömungskanal
6
vorderes Volumen
7
Austrittskanal
8
Trennwand
9
Eintrittsöffnung
10
Austrittsöffnung
Claims (15)
1. Vorrichtung zur Prallkühlung eines in einer Strömungsmaschine
hitzeexponierten Bauteils (1) mit einem zu kühlenden Wandabschnitt (3), der
wenigstens einseitig wenigstens einem Prallluftkühlstrom ausgesetzt ist, der durch
einen Strömungskanal (5) innerhalb eines Flächenelementes (8), das beabstandet
gegenüber dem zu kühlenden Wandabschnitt (3) angeordnet ist, hindurchtritt und auf
den zu kühlenden Wandabschnitt (3) auftrifft,
dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (5) eine Eintritts- (9) und eine Austrittsöffnung (10) aufweist,
dass die Austrittsöffnung (10) unmittelbar dem zu kühlenden Wandabschnitt (3) zugewandt ist, und
dass die Eintrittsöffnung (9) einen Durchströmungsquerschnitt aufweist, der kleiner als der Durchströmungsquerschnitt der Austrittsöffnung (10) ist.
dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (5) eine Eintritts- (9) und eine Austrittsöffnung (10) aufweist,
dass die Austrittsöffnung (10) unmittelbar dem zu kühlenden Wandabschnitt (3) zugewandt ist, und
dass die Eintrittsöffnung (9) einen Durchströmungsquerschnitt aufweist, der kleiner als der Durchströmungsquerschnitt der Austrittsöffnung (10) ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (5) in Kanallängsrichtung einen
in Strömungsrichtung sich monoton erweiternden Querschnitt aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass in einem Längsschnitt durch den Strömungskanal (5)
eine Verbindungslinie zwischen einem Punkt der Eintrittsöffnung (9) sowie einem
Punkt der Austrittsöffnung (10), wobei beide Punkte in der gleichen Halbebene des
Längsschnittes liegen, mit der Strömungskanallängsachse eine Winkel α einschließt,
für den gilt:
2° ≦ α ≦ 9°.
2° ≦ α ≦ 9°.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsmaschine eine Gasturbine und das
hitzeexponierte Bauteil eine Turbinenschaufel (1) ist, deren zu kühlender
Wandabschnitt die Turbinenschaufelvorderkante (3) ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Turbinenschaufel (1) wenigstens ein
sich radialwärts zur Turbinenschaufel erstreckender Kühlkanal (4) vorgesehen ist,
der in Richtung Turbinenschaufelvorderkante von einer Trennwand (8) begrenzt ist,
dass die Trennwand (8) mit der Turbinenschaufelwand im Bereich der
Turbinenschaufelvorderkante (3) ein Volumen (6) einschließt und
dass die Trennwand (8) das Flächenelement mit wenigstens einem Strömungskanal
(5) und die der Trennwand zugewandte Turbinenschaufelwand der zu kühlende
Wandabschnitt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (5) eine Kanallängsachse
einschließt, die die Turbinenschaufelwand an der Innenseite der
Turbinenschaufelvorderkante (3) schneidet.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kanallängsachse die Turbinenschaufelwand an
der Innenseite der Turbinenschaufelvorderkante (3) orthogonal schneidet.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass in Radialrichtung innerhalb der Trennwand (8) eine
Vielzahl von Strömungskanäle (5) angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Abströmkanal (7) aus dem von der
Trennwand und der Turbinenschaufelwand eingeschlossenen Volumen (6)
vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass der Abströmkanal (7) die Turbinenschaufelwand
durchragt.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittsöffnung (g) einen Öffnungsdurchmesser
von wenigstens 0.5 mm besitzt.
12. Verfahren zur Kühlung eines in einer Strömungsmaschine hitzeexponierten
Bauteils (1) mit einem zu kühlenden Wandabschnitt (3) mittels Prallkühlung, bei dem
der zu kühlende Wandabschnitt (3) wenigstens einseitig mit einem Prallluftkühlstrom
beaufschlagt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass der Prallluftkühlstrom mit einem divergenten
Strömungsprofil auf den zu kühlenden Wandabschnitt (3) gerichtet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass Kühlluft durch einen Strömungskanal (5) mit in
Strömungsrichtung divergent verlaufenden Strömungsquerschnitt geleitet wird und
stromab des Strömungskanals auf den zu kühlenden Wandabschnitt (3) unmittelbar
auftrifft.
14. Verfahren zur Herstellung eines in einer Strömungsmaschine hitzeexponierten
Bauteils (1) mit einem mittels Prallkühlung zu kühlenden Wandabschnitt (3), der
wenigstens einseitig wenigstens einem Prallluftkühlstrom ausgesetzt ist, der durch
einen Strömungskanal (5) innerhalb eines Flächenelementes (8), das beabstandet
gegenüber dem zu kühlenden Wandabschnitt (3) angeordnet ist, hindurchtritt und auf
den zu kühlenden Wandabschnitt (3) angeordnet ist, hindurchtritt und auf den zu
kühlenden Wandabschnitt (3) auftrifft,
dadurch gekennzeichnet, dass das hitzeexponierte Bauteil (1) mittels einer Gußform im Rahmen eines Gießprozesses hergestellt wird, und
dass die Gußform an der Stelle des Strömungskanals (5) eine Einsatzform vorsieht, die aus dem Gußteil nachträglich entfernt wird.
dadurch gekennzeichnet, dass das hitzeexponierte Bauteil (1) mittels einer Gußform im Rahmen eines Gießprozesses hergestellt wird, und
dass die Gußform an der Stelle des Strömungskanals (5) eine Einsatzform vorsieht, die aus dem Gußteil nachträglich entfernt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, dass die Einsatzform in Art eines konisch geformten
Korkens besteht, die aus dem Gußteil abgetrennt wird, wodurch der Strömungskanal
(5) gebildet wird.
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Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2402715B (en) * | 2003-06-10 | 2006-06-14 | Rolls Royce Plc | Gas turbine aerofoil |
US7708525B2 (en) * | 2005-02-17 | 2010-05-04 | United Technologies Corporation | Industrial gas turbine blade assembly |
US7520725B1 (en) | 2006-08-11 | 2009-04-21 | Florida Turbine Technologies, Inc. | Turbine airfoil with near-wall leading edge multi-holes cooling |
US20090255268A1 (en) * | 2008-04-11 | 2009-10-15 | General Electric Company | Divergent cooling thimbles for combustor liners and related method |
GB0811391D0 (en) * | 2008-06-23 | 2008-07-30 | Rolls Royce Plc | A rotor blade |
EP2196625A1 (de) * | 2008-12-10 | 2010-06-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Turbinenschaufel mit in einer Trennwand angeordnetem Durchlass und entsprechender Gusskern |
US9296039B2 (en) * | 2012-04-24 | 2016-03-29 | United Technologies Corporation | Gas turbine engine airfoil impingement cooling |
DE102012016493A1 (de) * | 2012-08-21 | 2014-02-27 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Gasturbinenbrennkammer mit prallgekühlten Bolzen der Brennkammerschindeln |
US9394798B2 (en) * | 2013-04-02 | 2016-07-19 | Honeywell International Inc. | Gas turbine engines with turbine airfoil cooling |
US10309228B2 (en) * | 2016-06-09 | 2019-06-04 | General Electric Company | Impingement insert for a gas turbine engine |
KR102028804B1 (ko) * | 2017-10-19 | 2019-10-04 | 두산중공업 주식회사 | 가스 터빈 디스크 |
US20190277501A1 (en) * | 2018-03-07 | 2019-09-12 | United Technologies Corporation | Slot arrangements for an impingement floatwall film cooling of a turbine engine |
US11391161B2 (en) | 2018-07-19 | 2022-07-19 | General Electric Company | Component for a turbine engine with a cooling hole |
US11998974B2 (en) | 2022-08-30 | 2024-06-04 | General Electric Company | Casting core for a cast engine component |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2237154A1 (de) * | 1971-11-01 | 1973-05-10 | Gen Electric | Geblaesefluegel mit abgestumpfter vorderkante zur laermverminderung |
DE3642789C2 (de) * | 1985-12-23 | 1996-04-04 | United Technologies Corp | Filmgekühlte Turbinenlauf- oder -leitschaufel für ein Gasturbinentriebwerk |
DE4441507C2 (de) * | 1993-11-22 | 1996-09-12 | Toshiba Kawasaki Kk | Gekühlte Turbinenschaufel |
US5688104A (en) * | 1993-11-24 | 1997-11-18 | United Technologies Corporation | Airfoil having expanded wall portions to accommodate film cooling holes |
DE4003803C2 (de) * | 1988-08-24 | 1999-06-17 | United Technologies Corp | Gekühlte Schaufeln für ein Gasturbinentriebwerk |
GB2343486A (en) * | 1998-06-19 | 2000-05-10 | Rolls Royce Plc | Particle trapping in air-cooled gas turbine guide vanes |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3844343A (en) * | 1973-02-02 | 1974-10-29 | Gen Electric | Impingement-convective cooling system |
US4775296A (en) | 1981-12-28 | 1988-10-04 | United Technologies Corporation | Coolable airfoil for a rotary machine |
US4738587A (en) * | 1986-12-22 | 1988-04-19 | United Technologies Corporation | Cooled highly twisted airfoil for a gas turbine engine |
US5690473A (en) * | 1992-08-25 | 1997-11-25 | General Electric Company | Turbine blade having transpiration strip cooling and method of manufacture |
US5403159A (en) * | 1992-11-30 | 1995-04-04 | United Technoligies Corporation | Coolable airfoil structure |
US5271715A (en) * | 1992-12-21 | 1993-12-21 | United Technologies Corporation | Cooled turbine blade |
US5603606A (en) | 1994-11-14 | 1997-02-18 | Solar Turbines Incorporated | Turbine cooling system |
US5931638A (en) * | 1997-08-07 | 1999-08-03 | United Technologies Corporation | Turbomachinery airfoil with optimized heat transfer |
US5967575A (en) * | 1998-05-18 | 1999-10-19 | Blake; Albert C. | Device for grabbing a hook supported by an object |
DE19921644B4 (de) * | 1999-05-10 | 2012-01-05 | Alstom | Kühlbare Schaufel für eine Gasturbine |
-
2000
- 2000-12-22 DE DE10064271A patent/DE10064271A1/de not_active Withdrawn
-
2001
- 2001-12-07 EP EP01129066A patent/EP1219780B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-12-07 DE DE50111357T patent/DE50111357D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-12-10 US US10/006,725 patent/US6634859B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2237154A1 (de) * | 1971-11-01 | 1973-05-10 | Gen Electric | Geblaesefluegel mit abgestumpfter vorderkante zur laermverminderung |
DE3642789C2 (de) * | 1985-12-23 | 1996-04-04 | United Technologies Corp | Filmgekühlte Turbinenlauf- oder -leitschaufel für ein Gasturbinentriebwerk |
DE4003803C2 (de) * | 1988-08-24 | 1999-06-17 | United Technologies Corp | Gekühlte Schaufeln für ein Gasturbinentriebwerk |
DE4441507C2 (de) * | 1993-11-22 | 1996-09-12 | Toshiba Kawasaki Kk | Gekühlte Turbinenschaufel |
US5688104A (en) * | 1993-11-24 | 1997-11-18 | United Technologies Corporation | Airfoil having expanded wall portions to accommodate film cooling holes |
GB2343486A (en) * | 1998-06-19 | 2000-05-10 | Rolls Royce Plc | Particle trapping in air-cooled gas turbine guide vanes |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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EP1219780B1 (de) | 2006-11-02 |
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US6634859B2 (en) | 2003-10-21 |
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